DE112023000149T5 - Poröses feuchtigkeitsempfindliches element, feuchtigkeitssensor und atmungserfassungssystem - Google Patents

Abstract

Unter Verwendung eines porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements für einen Feuchtigkeitssensor, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element ein Harzgrundmaterial und einen anorganischen Füllstoff aufweist, das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element Oberflächenporen und Innenporen enthält und die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen 0,1 um oder mehr beträgt, ist es möglich, ein neuartiges feuchtigkeitsempfindliches Element, das für einen Feuchtigkeitssensor verwendet wird und eine gute Empfindlichkeit und ein gutes Ansprechverhalten aufweist, sowie einen Feuchtigkeitssensor und ein Atmungserfassungssystem, die dieses verwenden, bereitzustellen.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung betrifft ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element, einen Feuchtigkeitssensor bzw. Luftfeuchtigkeitssensor sowie ein Atmungserfassungssystem, welches das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element aufweist.
• STAND DER TECHNIK
• Feuchtigkeitssensoren bzw. Luftfeuchtigkeitssensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel in Druckern, Klimaanlagen, Luftreinigern, Mikrowellenherden und in der Kraftfahrzeugindustrie. Die jüngsten Fortschritte in der IoT-Technologie haben den Bedarf erhöht, nicht nur physikalische Informationen wie Standort und Geschwindigkeit, sondern auch chemische Informationen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Gas zu überwachen.
• Patentdokument 1 offenbart, dass ein Feuchtigkeitssensor, bei dem ein feuchtigkeitsempfindlicher Teil, der aus Kaliumfluorid gebildet ist, auf einer Oberfläche eines porösen Polytetrafluorethylen-Körpers vorgesehen ist, die Vorteile hat, dass er sehr hitzebeständig, resistent gegen das Anhaften von Schmutz, einfach in der Wartung und gering im elektrischen Widerstand ist.
• Patentdokument 2 beschreibt ein Beispiel für die Erfassung der Atmung unter Verwendung eines Millimeterwellensensors und offenbart, dass Atmung durch die Analyse einer durch die Atmung verursachten Schwingungskomponente erfasst werden kann, wenn eine Millimeterwelle von einer an einem Waschbecken angebrachten Sensoreinheit auf einen menschlichen Unterleib einwirkt.
• Patentdokument 3 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung des Schlafapnoe-Syndroms unter Verwendung eines Feuchtigkeitssensors und offenbart, dass ein Feuchtigkeitssensor in der Nähe der Mundhöhle einer Person (zum Beispiel um den Mund herum, zwischen Mund und Nase) angebracht und eine durch die Atmung verursachte Feuchtigkeitsänderung gemessen wird, wodurch ein Atmungszustand während des Schlafs erfasst werden kann.
• DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
• PATENTDOKUMENTE
• Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. H1-129151
• Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 2005-270570
• Patentdokument 3: japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 2005-270570
• DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll
• Der Feuchtigkeitssensor in Patentdokument 1 ist ein Sensor, bei dem poröses Polytetrafluorethylen verwendet wird, dessen vorgeschriebene Oberfläche mit Kaliumfluorid oberflächenbehandelt ist, aber weder seine innere Struktur noch seine Porosität wurden untersucht. In den letzten Jahren haben sich mit der Entwicklung der IoT-Technologie auch die Anwendungen von Feuchtigkeitssensoren erweitert, und es ist eine weitere Verbesserung der Leistung von Feuchtigkeitssensoren erforderlich, insbesondere eine weitere Verbesserung von Eigenschaften wie Empfindlichkeit und Ansprechverhalten bzw. Reaktion. Im Stand der Technik wird ein Polymermaterial als feuchtigkeitsempfindliches Element in einem Feuchtigkeitssensor verwendet, und der Einfluss der Zugabe eines anorganischen Füllstoffs in einem feuchtigkeitsempfindlichen Element auf die Sensoreigenschaften und der Einfluss der Porosität eines feuchtigkeitsempfindlichen Elements wurden bisher nicht ausreichend untersucht.
• Da die Atmungserfassung mit einem Millimeterwellensensor in Patentdokument 2 eine winzige Vibrationskomponente des Bauches aufgrund der Atmung verwendet, werden diese Vibrationen zu Rauschkomponenten, wenn sich die Person aus irgendeinem Grund bewegt oder vibriert, und die Atmung kann nicht genau gemessen werden. Darüber hinaus ist es in Patentdokument 2, selbst wenn die Atemfrequenz gemessen werden kann, schwierig, die Form der Atmung zu messen.
• Bei dem Verfahren zum Erfassen der Atmung, bei dem ein Feuchtigkeitssensor bzw. Luftfeuchtigkeitssensor in der Nähe der Mundhöhle einer Person (zum Beispiel um den Mund herum, zwischen Mund und Nase) angebracht wird, wie es in Patentdokument 3 beschrieben ist, ist es notwendig, den Sensor um die Mundhöhle herum anzubringen, und es besteht das Problem, dass ein Element zur Befestigung des Sensors in der Nähe der Mundhöhle für die Erfassung der Atmung erforderlich ist. Zudem ist es umständlich, den Sensor und das Befestigungselement in der Nähe der Mundhöhle zu platzieren. Zudem ist es schwierig, die Atmungsrate mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Feuchtigkeitssensor zu messen, da die Reaktionsgeschwindigkeit des Sensors langsam ist.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein neuartiges feuchtigkeitsempfindliches Element, das für einen Feuchtigkeitssensor verwendet wird, der eine gute Empfindlichkeit und ein gutes Ansprechverhalten bzw. eine gute Reaktion zeigt, sowie einen Feuchtigkeitssensor und ein Atmungserfassungssystem bereitzustellen, die dieses Element verwenden.
• Mittel zur Lösung des Problems
• Die Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind wie folgt.
• (1) Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element für einen Feuchtigkeitssensor bzw. Luftfeuchtigkeitssensor, wobei das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element ein Harzgrundmaterial und einen anorganischen Füllstoff aufweist, das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element Oberflächenporen und Innenporen aufweist, und die Oberflächenporen eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 um oder mehr haben.
• (2) Feuchtigkeitssensor bzw. Luftfeuchtigkeitssensor, aufweisend:
  • eine erste Elektrode;
  • eine zweite Elektrode; und
  • das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element des obigen Punkts (1), welches zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist.
• (3) Atmungserfassungssystem zum Erfassen der Atmung einer Person, wobei der Feuchtigkeitssensor des obigen Punkts (2) innerhalb eines Kugelbereichs angeordnet ist; und die Kugel einen Mittelpunkt als Ausatmungsquelle der Person aufweist und einen Radius von 100 cm oder weniger hat.
• Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
• Der Feuchtigkeitssensor mit dem porösen feuchtigkeitsempfindlichen Element in der vorliegenden Offenbarung weist eine gute Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit auf.
• Der Feuchtigkeitssensor in der vorliegenden Offenbarung weist eine gute Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit auf und kann in geeigneter Weise zur Atmungserfassung verwendet werden.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 zeigt die Korrelation zwischen der Menge an Ni-Füllstoff, die in einem feuchtigkeitsempfindlichen Film (poröses feuchtigkeitsempfindliches Element) enthalten ist, und der Empfindlichkeit (oberes Diagramm) bzw. Ansprechverhalten bzw. Reaktion (unteres Diagramm) eines Feuchtigkeitssensors in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 2 zeigt REM-Aufnahmen der Oberfläche von feuchtigkeitsempfindlichen Filmen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 3 zeigt eine Korrelation zwischen der Menge an Tetraglyme, die für einen feuchtigkeitsempfindlichen Film verwendet wird, und der Empfindlichkeit eines Feuchtigkeitssensors in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 4 zeigt eine Korrelation zwischen der Menge eines Tensids, das zum Zeitpunkt der Bildung eines feuchtigkeitsempfindlichen Films verwendet wird, und der Empfindlichkeit eines Feuchtigkeitssensors in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 5 zeigt REM-Schnittbilder von feuchtigkeitsempfindlichen Filmen in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
• 6 zeigt eine Korrelation zwischen der durchschnittlichen Porengröße der Oberflächenporen eines feuchtigkeitsempfindlichen Films und der Empfindlichkeit eines Feuchtigkeitssensors in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 7 zeigt eine Korrelation zwischen der Menge an CCTO-Füllstoff, die in einem feuchtigkeitsempfindlichen Film enthalten ist, und der Dielektrizitätskonstante eines porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 8 zeigt eine Korrelation zwischen der Menge des CCTO-Füllstoffs, der in einem feuchtigkeitsempfindlichen Film enthalten ist, und der Empfindlichkeit eines Feuchtigkeitssensors in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 9A zeigt Messdaten in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 9B zeigt das Ergebnis einer Fourier-Transformation von Messdaten in dem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 10 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 11 zeigt ein schematisches Diagramm eines Bereichs (Kreiskegel A-Bereich), in dem ein Feuchtigkeitssensor in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist.
• 12 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 13 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 14 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 15 zeigt ein schematisches Diagramm eines Bereichs (Kreiskegel B-Bereich), in dem ein Feuchtigkeitssensor in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist.
• 16 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 17 zeigt ein schematisches Diagramm eines Bereichs (Kreiskegel C-Bereich), in dem ein Feuchtigkeitssensor in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist.
• 18 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 19 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 20 zeigt Messdaten und ein Fourier-Transformationsergebnis in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 21A zeigt Messdaten in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 21B zeigt Messdaten in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 21C zeigt Messdaten in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 22 zeigt die Korrelationen zwischen Temperatur, Feuchtigkeit und Zeit, wenn ein Wind von einer Klimaanlage direkt auftrifft und wenn ein Wind von einer Klimaanlage nicht direkt auftrifft, in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• 23 zeigt Messdaten in einem Atmungserfassungssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
• Nachfolgend werden ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element, ein Feuchtigkeitssensor etc. gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, soweit erforderlich, näher beschrieben. Unnötig ausführliche Beschreibungen können jedoch entfallen. So kann zum Beispiel eine ausführliche Beschreibung bereits bekannter Sachverhalte oder eine wiederholte Beschreibung im Wesentlichen derselben Konfiguration entfallen. Dies dient dazu, unnötige Redundanz in der Beschreibung zu vermeiden und das Verständnis für einen Fachmann zu erleichtern.
• Die Anmelderin stellt die beigefügten Zeichnungen und die folgende Beschreibung zur Verfügung, damit ein Fachmann die vorliegende Offenbarung vollständig verstehen kann, und diese beabsichtigen nicht, den in den Ansprüchen beschriebenen Gegenstand einzuschränken. Verschiedene Elemente in den Zeichnungen sind lediglich schematisch und beispielhaft dargestellt, um das Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, und Aussehen, Maßverhältnisse usw. können von den tatsächlichen abweichen.
• In der vorliegenden Beschreibung kann ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element einfach als feuchtigkeitsempfindliches Element bezeichnet werden und ein Feuchtigkeitssensor kann einfach als Feuchtigkeitssensor bezeichnet werden.
• <Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element>
• Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung ist für einen Feuchtigkeitssensor geeignet. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich ein „Element“ auf ein Objekt, das einen Feuchtigkeitssensor bildet, und kann als „Material“, „Komponente“, „Teil“, „Konfiguration“ oder dergleichen umformuliert werden.
• Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Harzgrundmaterial und einen anorganischen Füllstoff. Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element ist ein sogenanntes Verbundmaterial und weist eine poröse Struktur auf, in der ein anorganischer Füllstoff in einem porösen Harzgrundmaterialnetzwerk dispergiert und zusammengesetzt ist. Infolge der Verwendung des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements in der vorliegenden Offenbarung als feuchtigkeitsempfindliches Element eines Feuchtigkeitssensors können Wassermoleküle mit dem feuchtigkeitsempfindlichen Element leicht ein- und austreten, so dass ein schnelles Ansprechverhalten (schnelles Ansprechverhalten und/oder schnelle Erholung) erreicht werden kann. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass als Ergebnis der Verwendung des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements in der vorliegenden Offenbarung die Menge der Adsorption von Wassermolekülen erhöht wird und die Sensorempfindlichkeit ebenfalls verbessert wird.
• [Form usw. des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements]
• Die Form des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements ist in der Regel film- oder blattförmig und hängt von der Struktur des zu verwendenden Feuchtigkeitssensors ab. Die Dicke des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 0,5 um oder mehr, 1 um oder mehr, 2,5 µm oder mehr, 5 µm oder mehr oder 10 µm oder mehr betragen und beträgt bevorzugt 1 um oder mehr. Die Dicke des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 1000 µm oder weniger, 500 µm oder weniger, 100 um oder weniger, 50 µm oder weniger, 10 µm oder weniger oder 5 um oder weniger betragen und beträgt bevorzugt 50 µm oder weniger. Der vorgenannte Bereich ist unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet.
• [Porosität]
• Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung enthält eine große Anzahl von Poren (Hohlräume). Bevorzugt sind die Poren über das gesamte poröse feuchtigkeitsempfindliche Element verteilt, und bevorzugt enthält das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element nicht nur Oberflächenporen, sondern auch Innenporen. Die „Oberflächenpore“ bezieht sich auf eine Pore, die zur Außenseite des porösen, feuchtigkeitsempfindlichen Elements an einer Oberfläche des porösen, feuchtigkeitsempfindlichen Elements offen ist. Die „Innenpore“ bezieht sich auf eine Pore, die sich im Inneren des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements befindet und nicht zur Außenseite des porösen, feuchtigkeitsempfindlichen Elements hin offen ist. Die Innenpore kann in horizontaler Richtung flach sein. Die Innenpore kann mit einer benachbarten Pore verbunden sein (eine Pore, die direkt oder indirekt mit einer Oberflächenpore in Verbindung steht, ist ebenfalls eine Innenpore, solange die Pore nicht direkt zur Außenseite des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements hin offen ist). Aufgrund der Tatsache, dass ein feuchtigkeitsempfindliches Element porös ist, wird wahrscheinlich eine große Anzahl von Wassermolekülen an das feuchtigkeitsempfindliche Element adsorbiert, so dass eine Änderung der physikalischen Eigenschaften des feuchtigkeitsempfindlichen Elements aufgrund einer Feuchtigkeitsänderung erhöht wird und die Empfindlichkeit verbessert werden kann. Durch das Einschließen der Oberflächenporen und der Innenporen kann die Empfindlichkeit oder Reaktionsfähigkeit des Feuchtigkeitssensors verbessert werden.
• (Durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen)
• Die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen kann 0,1 um oder mehr, 0,5 um oder mehr, 1 um oder mehr, 3 µm oder mehr oder 5 µm oder mehr betragen und beträgt bevorzugt 1 um oder mehr. Die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen kann 50 µm oder weniger, 25 µm oder weniger, 10 µm oder weniger, 5 µm oder weniger, 2,5 µm oder weniger, 1,2 µm oder weniger, 0,6 µm oder weniger, oder 0,2 µm oder weniger betragen. Die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen kann 1/2 oder weniger, 1/3 oder weniger, 1/4 oder weniger oder 1/5 oder weniger der Dicke des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements unter dem Gesichtspunkt der Haftung an einem Substrat betragen. Der vorgenannte Bereich ist unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet. Wenn die Porengröße groß ist, können Wassermoleküle leicht ein- und austreten, so dass die Reaktionsfähigkeit verbessert wird, und Wassermoleküle können in mehreren Schichten auf einer Porenoberfläche adsorbiert werden, so dass die Empfindlichkeit verbessert werden kann. Die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen kann durch mikroskopische Beobachtung bestimmt werden. Eine Oberfläche des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements wird mit einem Mikroskop betrachtet, und die längste Größe jeder beobachteten Oberflächenpore kann als Porengröße jeder Oberflächenpore angesehen werden. Die Porengrößen aller in einem Sichtfeld vorhandenen Oberflächenporen werden gemessen, dann wird der Vorgang des Bewegens des Sichtfeldes und des erneuten Messens der Porengrößen wiederholt, und der Durchschnittswert für 100 oder mehr Oberflächenporen wird als die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen genommen.
• (Dichte der Oberflächenporen)
• Die Dichte der Oberflächenporen mit einer Porengröße von 0,1 um oder mehr (die Porengröße kann 1/2 oder weniger, 1/3 oder weniger, 1/4 oder weniger oder 1/5 oder weniger der Dicke des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements oder 10 um oder weniger, 5 µm oder weniger, 2,5 µm oder weniger, oder 1 µm oder weniger, und insbesondere 10 um oder weniger oder 5 um oder weniger) kann 1 Pore/100 µm² oder mehr, 5 Poren/100 µm² oder mehr, 10 Poren/100 µm² oder mehr, 50 Poren/100 µm² oder mehr, 100 Poren/100 µm² oder mehr, 250 Poren/100 µm² oder mehr, 500 Poren/100 µm² oder mehr oder 750 Poren/100 µm² oder mehr betragen und beträgt bevorzugt 50 Poren/100 µm² oder mehr, besonders bevorzugt 250 Poren/100 µm² oder mehr. Die Dichte der Oberflächenporen mit einer Porengröße von 0,1 um oder mehr (die Porengröße kann 1/2 oder weniger, 1/3 oder weniger, 1/4 oder weniger oder 1/5 oder weniger der Dicke des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements betragen, oder 10 um oder weniger, 5 µm oder weniger, 2,5 µm oder weniger, oder 1 µm oder weniger, und beträgt insbesondere 10 µm oder weniger oder 5 um oder weniger) kann 2500 Poren/100 µm² oder weniger, 1000 Poren/100 µm² oder weniger, 500 Poren/100 µm² oder weniger, 250 Poren/100 µm² oder weniger, oder 100 Poren/100 µm² oder weniger betragen. Der vorgenannte Bereich ist aus der Sicht der Empfindlichkeit bzw. des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet. Wenn die Porengröße groß ist, können Wassermoleküle leicht ein- und austreten, so dass die Empfindlichkeit verbessert wird, und Wassermoleküle können in mehreren Schichten auf einer Porenoberfläche adsorbiert werden, so dass die Empfindlichkeit verbessert werden kann. Die Dichte der Oberflächenporen kann durch Messung der Dichte der Oberflächenporen anhand eines mikroskopischen Bildes einer Oberfläche des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements mit einem Gesichtsfeld von zumindest 100 µm² oder mehr bestimmt werden.
• (Porenschnitt)
• Es ist bevorzugt, dass in jedem Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements ein Porenabschnitt vorhanden ist. Der Abschnitt kann ein Abschnitt in einer Dickenrichtung sein (Abschnitt in vertikaler Richtung). Die Querschnittsgröße eines vorhandenen Porenabschnitts kann 0,1 um oder mehr, 0,5 um oder mehr, 1 um oder mehr, 2 um oder mehr, 3 um oder mehr, 4 µm oder mehr oder 5 µm oder mehr betragen und ist bevorzugt 1 um oder mehr. Die Größe des vorhandenen Porenabschnitts kann 2/3 oder weniger oder 1/2 oder weniger der Dicke des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements oder 50 um oder weniger, 25 um oder weniger, 10 µm oder weniger, 7,5 µm oder weniger oder 5 µm oder weniger betragen und ist bevorzugt 10 um oder weniger. Der vorgenannte Bereich ist unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet. Wenn die Porengröße groß ist, können Wassermoleküle leicht ein- und austreten, so dass die Ansprechbarkeit verbessert wird, und Wassermoleküle können in mehreren Schichten auf einer Porenoberfläche adsorbiert werden, so dass die Empfindlichkeit verbessert werden kann. Die Querschnittsgröße eines Porenabschnitts in einem Abschnitt des porösen, feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann durch mikroskopische Beobachtung bestimmt werden. Die Porenabschnitte werden mit einem Mikroskop beobachtet, und die längste Größe jedes beobachteten Porenabschnitts kann als Querschnittsgröße jedes Porenabschnitts angesehen werden. Beispiele für das Verfahren zur Schnittbeobachtung umfassen ein Verfahren, bei dem ein poröses, feuchtigkeitsempfindliches Element vertikal in ein Epoxidharz eingebettet wird, die eingebettete Oberfläche mechanisch poliert und dann mit einem SEM (Rasterelektronenmikroskop) beobachtet wird, und ein Verfahren, bei dem eine Probe zur Beobachtung mit einem FIB-Gerät (fokussierter Ionenstrahl) ausgeschnitten wird, so dass ein Schnitt des porösen, feuchtigkeitsempfindlichen Elements zu sehen ist, und der Schnitt mit einem SEM (Rasterelektronenmikroskop) beobachtet wird.
• (Dichte der Porenabschnitte)
• In einem beliebigen Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann die Dichte der Porenabschnitte mit einer Querschnittsgröße von 1 um oder mehr (die Querschnittsgröße kann 2/3 oder weniger oder 1/2 oder weniger der Dicke des feuchtigkeitsstrukturähnlichen Elements mit mehreren Löchern oder 10 µm oder weniger, 5 µm oder weniger, 2,5 um oder weniger, oder 1 um oder weniger, und ist insbesondere 10 µm oder weniger betragen) kann 10 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr, 20 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr, 30 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr betragen, 40 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr, 50 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr, 60 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr, oder 70 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr, und bevorzugt 50 Porenabschnitte/100 µm² betragen. In dem Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements ist die Dichte der Porenabschnitte mit einer Querschnittsgröße von 1 um oder mehr (die Querschnittsgröße kann 2/3 oder weniger oder 1/2 oder weniger der Dicke des feuchtigkeitsempfindlichen Elements mit mehreren Löchern oder 10 µm oder weniger, 5 µm oder weniger, 2,5 um oder weniger, oder 1 um oder weniger, und insbesondere 10 um oder weniger) kann 100 Porenabschnitte/100 µm² oder weniger, 90 Porenabschnitte/100 µm² oder weniger, 80 Porenabschnitte/100 µm² oder weniger, oder 70 Porenabschnitte/100 µm² oder weniger betragen. Der Abschnitt kann ein Abschnitt in Dickenrichtung sein (Abschnitt in vertikaler Richtung). Der vorgenannte Bereich ist unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet. Wenn die Porengröße groß ist, können Wassermoleküle leicht ein- und austreten, so dass die Empfindlichkeit verbessert wird, und Wassermoleküle können in mehreren Schichten auf einer Porenoberfläche adsorbiert werden, so dass die Empfindlichkeit verbessert werden kann. Die Dichte der Porenabschnitte kann durch Messung der Dichte der Porenabschnitte an einem Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements mit einem Gesichtsfeld von zumindest 100 µm² oder mehr bestimmt werden.
• (Spezifische Oberfläche)
• Die spezifische Oberfläche des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 0,1 m²/g oder mehr, 0,5 m²/g oder mehr, 1 m²/g oder mehr, 2 m²/g oder mehr, 3 m²/g oder mehr, 5 m²/g oder mehr, oder 7,5 m²/g oder mehr betragen. Die spezifische Oberfläche des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 50 m²/g oder weniger, 20 m²/g oder weniger, 10 m²/g oder weniger, 5 m²/g oder weniger, 2 m²/g oder weniger oder 1,5 m²/g oder weniger betragen, bevorzugt 2 m²/g oder weniger betragen. Der vorgenannte Bereich ist unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet. Die spezifische Oberfläche kann nach der BET-Methode bestimmt werden.
• (Porosität)
• Die Porosität des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 5 Volumenprozent oder mehr, 10 Volumenprozent oder mehr, 20 Volumenprozent oder mehr, 30 Volumenprozent oder mehr, 40 Volumenprozent oder mehr, 50 Volumenprozent oder mehr, 60 Volumenprozent oder mehr, 70 Volumenprozent oder mehr, 80 Volumenprozent oder mehr oder 90 Volumenprozent oder mehr betragen, bevorzugt 10 Volumenprozent oder mehr oder 30 Volumenprozent oder mehr und besonders bevorzugt 60 Volumenprozent oder mehr. Die Porosität des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 99 Volumenprozent oder weniger, 90 Volumenprozent oder weniger, 80 Volumenprozent oder weniger, 70 Volumenprozent oder weniger, 60 Volumenprozent oder weniger, 50 Volumenprozent oder weniger, 40 Volumenprozent oder weniger oder 30 Volumenprozent oder weniger betragen und beträgt bevorzugt bei 90 Volumenprozent oder weniger. Der vorgenannte Bereich ist unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet. Wenn die Porosität groß ist, können Wassermoleküle leicht ein- und austreten, so dass die Reaktionsfähigkeit des Feuchtigkeitssensors verbessert wird, und Wassermoleküle können in mehreren Schichten auf einer Porenoberfläche adsorbiert werden, so dass die Empfindlichkeit verbessert werden kann. Die Porosität wird durch das Verhältnis des Porenvolumens zum Gesamtvolumen des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements definiert, und die Porosität kann durch eine optische Methode, eine Wasserverdampfungsmethode, eine REM-Bildbeobachtung, eine Archimedes-Methode oder dergleichen bestimmt werden.
• [Relative Dielektrizitätskonstante]
• Die relative Dielektrizitätskonstante des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 1,2 oder mehr, 1,4 oder mehr, 1,6 oder mehr, 1,8 oder mehr, 2,0 oder mehr, 2,2 oder mehr, 2,4 oder mehr, 2,7 oder mehr, 3,0 oder mehr oder 3,3 oder mehr betragen, wobei eine höhere relative Dielektrizitätskonstante bevorzugt ist. Die relative Dielektrizitätskonstante des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann 100 oder weniger, 80 oder weniger, 60 oder weniger, 40 oder weniger, 20 oder weniger, 10 oder weniger, 7,5 oder weniger, oder 5,0 oder weniger betragen. Der vorgenannte Bereich ist unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder des Ansprechverhaltens eines Feuchtigkeitssensors geeignet. Es wird davon ausgegangen, dass mit zunehmender relativer Dielektrizitätskonstante des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements mehr Wassermoleküle adsorbiert werden können und mit zunehmender Änderung der physikalischen Eigenschaften des feuchtigkeitsempfindlichen Elements aufgrund einer Feuchtigkeitsänderung die Empfindlichkeit verbessert werden kann.
• [Harzgrundmaterial]
• Das Harzgrundmaterial kann ein thermoplastisches Harz, ein wärmehärtendes Harz oder eine Kombination davon sein. Das Harzgrundmaterial kann ein Homopolymer, ein Copolymer wie ein sternförmiges Blockcopolymer, ein Pfropfcopolymer, ein alternierendes Blockcopolymer oder ein statistisches Copolymer, ein Ionomer, ein Dendrimer oder ähnliches sein. Beispiele für das Harzgrundmaterial sind Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Polyurethan, Polyether, Polyetherimid, Polyetherketon, Polycarbonat, Polyester, Polyacryl, Polyolefin, Polyvinylalkohol, Polyvinylhalogenid, Polysiloxan, und modifizierte Cellulose, und spezifische Beispiele sind aromatisches Polyimid, aromatisches Polyamidimid, aromatisches Polyamid, aromatischer Polyether, Polyethylenterephthalat, Celluloseacetatbutyrat (CAB), Polymethylmethacrylat (PMMA) und Vinylcrotonat. Diese können einzeln oder in Kombination mit zwei oder mehreren von ihnen verwendet werden.
• Das Harzgrundmaterial kann eine hohe Hygroskopizität aufweisen, um die Wechselwirkung mit den Wassermolekülen des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements zu verstärken und die Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit des Feuchtigkeitssensors zu verbessern. Das Harzgrundmaterial kann zum Beispiel ein Harz sein, das eine hochpolare Gruppe wie eine Amidgruppe, eine Imidgruppe, eine Aminogruppe, eine Carboxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Phosphorsäuregruppe, eine Sulfonsäuregruppe oder eine Nitrilgruppe in einer sich wiederholenden Einheit enthält, insbesondere eine Gruppe, die eine Wasserstoffbindung bilden kann, insbesondere ein Harz, das eine Amidgruppe oder eine Imidgruppe enthält.
• (Menge des Harzgrundmaterials)
• Die Menge des Harzgrundmaterials kann 10 Gew.-% oder mehr, 20 Gew.-% oder mehr, 30 Gew.-% oder mehr, 40 Gew.-% oder mehr, 50 Gew.-% oder mehr, 60 Gew.-% oder mehr oder 70 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen und beträgt bevorzugt 50 Gew.-% oder mehr. Die Menge des Harzgrundmaterials kann 99 Gew.-% oder weniger, 90 Gew.-% oder weniger, 80 Gew.-% oder weniger, 70 Gew.-% oder weniger, 60 Gew.-% oder weniger, 50 Gew.-% oder weniger, 40 Gew.-% oder weniger oder 30 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen.
• Die Menge des Harzgrundmaterials kann 5 Volumenprozent oder mehr, 10 Volumenprozent oder mehr, 15 Volumenprozent oder mehr, 20 Volumenprozent oder mehr, 25 Volumenprozent oder mehr, 30 Volumenprozent oder mehr oder 50 Volumenprozent oder mehr, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element betragen und beträgt bevorzugt 20 Volumenprozent oder mehr. Die Menge des Harzgrundmaterials kann 75 Volumenprozent oder weniger, 60 Volumenprozent oder weniger, 50 Volumenprozent oder weniger, 40 Volumenprozent oder weniger, 30 Volumenprozent oder weniger, 20 Volumenprozent oder weniger oder 10 Volumenprozent oder weniger, bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen.
• [Anorganischer Füllstoff]
• Der anorganische Füllstoff kann in Form von Partikeln (kugelförmig, flockig, plättchenförmig usw.) vorliegen. Die durchschnittliche Teilchengröße des anorganischen Füllstoffs kann 50 nm oder mehr, 100 nm oder mehr, 300 nm oder mehr, 500 nm oder mehr oder 1000 nm oder mehr betragen. Die durchschnittliche Teilchengröße des anorganischen Füllstoffs kann 10.000 nm oder weniger, 5000 nm oder weniger, 3000 nm oder weniger, 1000 nm oder weniger oder 500 nm oder weniger betragen. Die durchschnittliche Teilchengröße des anorganischen Füllstoffs kann durch mikroskopische Beobachtung bestimmt werden. Der anorganische Füllstoff wird mit einem Mikroskop beobachtet und die längste Größe des beobachteten anorganischen Füllstoffs kann als die Teilchengröße jedes anorganischen Füllstoffs angesehen werden. Die Teilchengrößen aller anorganischen Füllstoffe, die in einem Sichtfeld vorhanden sind, werden gemessen, dann wird der Vorgang des Bewegens des Sichtfeldes und des erneuten Messens der Teilchengrößen wiederholt, und der Durchschnittswert davon wird als die durchschnittliche Teilchengröße der anorganischen Füllstoffteilchen genommen.
• Beispiele für anorganische Füllstoffe sind Füllstoffe auf Keramikbasis und auf Metallbasis. Beispiele für keramische Füllstoffe sind Füllstoffe auf Oxidbasis wie Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Glimmer, Talk, Titandioxid, Titanate (Kaliumtitanat, Bariumtitanat, Bismuttitanat, Magnesiumtitanat und dergleichen), Zirkoniumdioxid, Zirkonate, Zinkoxid, Eisenoxid und Ferrit; Füllstoffe auf Hydroxidbasis wie Aluminiumhydroxid und Hydroxylapatit; Füllstoffe auf Karbidbasis wie Siliziumkarbid, Aluminiumkarbid und Kalziumkarbid; Füllstoffe auf Nitridbasis wie Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid; Füllstoffe auf Karbonatbasis wie Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat; Füllstoffe auf Sulfatbasis wie Bariumsulfat und Aluminiumsulfat; Füllstoffe auf Phosphatbasis wie Kalziumphosphat und Aluminiumphosphat; Füllstoffe auf Halogenidbasis wie Aluminiumfluorid, Kohlenstofffluorid und Fluorit; und Füllstoffe auf Kohlenstoffbasis wie Ruß, Graphit, Graphen und Kohlenstoffnanoröhren. Beispiele für metallbasierte Füllstoffe sind Aluminium, Silber, Kupfer, Eisen, Nickel, Zink, rostfreier Stahl, Messing und Legierungen, die diese Metalle enthalten. Diese können einzeln oder in Kombination mit zwei oder mehreren dieser Metalle verwendet werden.
• Der anorganische Füllstoff kann ein Material mit einem Dipolmoment wie ein Ferroelektrikum oder ein Material mit Sauerstoffmangel sein. Der anorganische Füllstoff kann aus einem hochdielektrischen Material gebildet sein. Die relative Dielektrizitätskonstante des hochdielektrischen Materials bei 25 °C und 1 kHz kann 5 oder mehr, 10 oder mehr, 100 oder mehr, 500 oder mehr oder 1000 oder mehr betragen. Beispiele für anorganische Füllstoffe sind Bariumtitanat (BaTiO₃), Strontiumtitanat (SrTiO₃), Bariumstrontiumtitanat, Strontiumdotiertes Lanthanmanganat, Lanthan-Aluminiumoxid (LaAlO₃), Lanthan-Strontium-Kupfer-Oxid (LSCO), Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid (YBa₂Cu₃O₇), Blei-Zirkonium-Titanat, Lanthan-modifiziertes Blei-Zirkonium-Titanat, Blei-Magnesium-Niobat-Bleititanat und Calcium-Kupfer-Titan-Oxid (CCTO). Der anorganische Füllstoff kann ein Material mit einer Perowskit-Struktur umfassen. Die Perowskit-Struktur ist eine Kristallstruktur vom Typ ABO₃, die idealerweise ein kubisches Einheitsgitter aufweist und aus Metall A, das an jedem Scheitelpunkt eines kubischen Kristalls angeordnet ist, Metall B, das im Zentrum des Körpers angeordnet ist, und Sauerstoff O, der an jedem Flächenzentrum des kubischen Kristalls angeordnet ist, zusammengesetzt ist. Die Perowskitstruktur umfasst auch tetragonale, orthorhombische und rhomboedrische Kristalle, die verzerrte kubische Kristalle sind. Der anorganische Füllstoff kann mit einem Oberflächenbehandlungsmittel (zum Beispiel einem Silan-Kopplungsmittel) oder ähnlichem oberflächenmodifiziert werden. Der anorganische Füllstoff kann einzeln verwendet werden, oder es können zwei oder mehr davon in Kombination verwendet werden.
• (Menge des anorganischen Füllstoffs)
• Die Menge des anorganischen Füllstoffs kann 1 Gew.-% oder mehr, 10 Gew.-% oder mehr, 20 Gew.-% oder mehr, 30 Gew.-% oder mehr, 40 Gew.-% oder mehr, 50 Gew.-% oder mehr, 60 Gew.-% oder mehr, 70 Gew.-% oder mehr, 80 Gew.-% oder mehr oder 90 Gew.-% oder mehr bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element betragen und beträgt bevorzugt 30 Gew.-% oder mehr, besonders 50 Gew.-% oder mehr, insbesondere 70 Gew.-% oder mehr, wenn man die Empfindlichkeit oder das Ansprechverhalten eines Feuchtigkeitssensors betrachtet. Die Menge des anorganischen Füllstoffs kann 99 Gew.-% oder weniger, 90 Gew.-% oder weniger, 80 Gew.-% oder weniger, 70 Gew.-% oder weniger, 60 Gew.-% oder weniger, 50 Gew.-% oder weniger, 40 Gew.-% oder weniger, oder 30 Gew.-% oder weniger bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element betragen.
• Die Menge des anorganischen Füllstoffs kann 1 Gew.-% oder mehr, 10 Gew.-% oder mehr, 20 Gew.-% oder mehr, 30 Gew.-% oder mehr, 40 Gew.-% oder mehr, 50 Gew.-% oder mehr, 60 Gew.-% oder mehr, 70 Gew.-% oder mehr, 80 Gew.-% oder mehr oder 90 Gew.-% oder mehr bezogen auf das Harzgrundmaterial betragen und beträgt bevorzugt 30 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt bei 50 Gew.-% oder mehr, insbesondere 70 Gew.-% oder mehr unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder Ansprechbarkeit eines Feuchtigkeitssensors. Die Menge des anorganischen Füllstoffs kann 99 Gew.-% oder weniger, 90 Gew.-% oder weniger, 80 Gew.-% oder weniger, 70 Gew.-% oder weniger, 60 Gew.-% oder weniger, 50 Gew.-% oder weniger, 40 Gew.-% oder weniger, oder 30 Gew.-% oder weniger bezogen auf das Harzgrundmaterial betragen.
• Die Menge des anorganischen Füllstoffs kann 1 Volumenprozent oder mehr, 10 Volumenprozent oder mehr, 20 Volumenprozent oder mehr, 30 Volumenprozent oder mehr, 40 Volumenprozent oder mehr oder 50 Volumenprozent oder mehr in Bezug auf das Harzgrundmaterial betragen und beträgt bevorzugt 10 Volumenprozent oder mehr, 30 Volumenprozent oder mehr oder 50 Volumenprozent oder mehr unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit oder Reaktionsfähigkeit eines Feuchtigkeitssensors. Die Menge des anorganischen Füllstoffs kann 99 Volumenprozent oder weniger, 90 Volumenprozent oder weniger, 80 Volumenprozent oder weniger, 70 Volumenprozent oder weniger, 60 Volumenprozent oder weniger, 50 Volumenprozent oder weniger, 40 Volumenprozent oder weniger oder 30 Volumenprozent oder weniger bezogen auf das Harzgrundmaterial betragen.
• [Tensid]
• Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element kann ein Tensid enthalten. Durch die Verwendung des Tensids können die Porengröße und die Porendichte eingestellt werden. Beispiele für das Tensid sind anionische, kationische, amphotere und nichtionische Tenside. Das Tensid kann ein Tensid auf Fluorbasis umfassen. Durch die Verwendung des Tensids auf Fluorbasis werden wasserabweisende, ölabweisende, fäulnishemmende und ähnliche Eigenschaften verliehen und es kann eine gute Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit eines Feuchtigkeitssensors bereitgestellt werden. Darüber hinaus können durch die Verwendung eines hydrophoben ionischen Tensids Poren mit einer größeren Größe gebildet werden. Das Tensid kann einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr davon können in Kombination verwendet werden.
• (Menge des Tensids)
• Die Menge des Tensids kann 0,1 Gew.-% oder mehr, 0,5 Gew.-% oder mehr, 1 Gew.-% oder mehr, 2 Gew.-% oder mehr, 3 Gew.-% oder mehr, 4 Gew.-% oder mehr oder 5 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen und beträgt bevorzugt 1 Gew.-% oder mehr. Die Menge des Tensids kann 25 Gew.-% oder weniger, 20 Gew.-% oder weniger, 15 Gew.-% oder weniger, 10 Gew.-% oder weniger oder 7,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen.
• Die Menge des Tensids kann 0,1 Gew.-% oder mehr, 0,5 Gew.-% oder mehr, 1 Gew.-% oder mehr, 2 Gew.-% oder mehr, 3 Gew.-% oder mehr, 4 Gew.-% oder mehr oder 5 Gew.-% oder mehr, bezogen auf den anorganischen Füllstoff, betragen und beträgt bevorzugt 1 Gew.-% oder mehr. Die Menge des Tensids kann 25 Gew.-% oder weniger, 20 Gew.-% oder weniger, 15 Gew.-% oder weniger, 10 Gew.-% oder weniger oder 7,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf den anorganischen Füllstoff, betragen.
• [Silan-Kopplungsmittel]
• Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung kann ein Silan-Kopplungsmittel enthalten oder mit einem Silan-Kopplungsmittel behandelt werden. Wenn das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element ein Silan-Kopplungsmittel enthält oder mit einem Silan-Kopplungsmittel behandelt ist, wird die Haftung zwischen dem Harzgrundmaterial und dem anorganischen Füllstoff verbessert, und es kann eine gute Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit eines Feuchtigkeitssensors bereitgestellt werden.
• Die Art des Silan-Kopplungsmittels ist nicht konkret eingeschränkt und Beispiele dafür sind Silan-Kopplungsmittel auf Vinylbasis wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan, Allyltrichlorsilan, Allyltrimethoxysilan, Allyltriethoxysilan, Diethoxymethylvinylsilan, Trichlorvinylsilan und Triethoxyvinylsilan; Silan-Kopplungsmittel auf Epoxidbasis wie 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan; Methacrylsilan-Kopplungsmittel wie Methacryloxymethyltrimethoxysilan, Methacryloxymethyltriethoxysilan, Methacryloxymethylmethyldimethoxysilan, Methacryloxymethyldimethylmethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldiethoxysilan und γ-Methacryloxypropyldimethylmethoxysilan; Acrylsilan-Kopplungsmittel wie Acryloxymethyltrimethoxysilan, Acryloxymethyltriethoxysilan, Acryloxymethyldimethoxysilan, Acryloxymethyldimethylmethoxysilan, γ-Acryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Acryloxypropyltriethoxysilan, y-Acryloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Acryloxypropylmethyldiethoxysilan und γ-Acryloxypropyldimethylmethoxysilan; SilanKopplungsmittel auf Aminobasis wie 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan und 3-(N-Phenyl)aminopropyltrimethoxysilan; Silan-Kopplungsmittel auf Mercapto-Basis wie 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan und 3-Mercaptopropyltriethoxysilan; Silan-Kopplungsmittel auf Haloalkyl-Basis wie 3-Chlorpropyltrimethoxysilan und 3-Chlorpropyltriethoxysilan; und Silan-Kopplungsmittel auf Sulfid-Basis wie Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid (Abkürzung: TESPD) und Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid.
• (Menge des Silan-Kopplungsmittels)
• Die Menge des Silan-Kopplungsmittels kann 0,1 Gew.-% oder mehr, 0,5 Gew.-% oder mehr, 1 Gew.-% oder mehr, 2 Gew.-% oder mehr, 3 Gew.-% oder mehr, 4 Gew.-% oder mehr oder 5 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen und beträgt bevorzugt 1 Gew.-% oder mehr. Die Menge des Silan-Kopplungsmittels kann 25 Gew.-% oder weniger, 20 Gew.-% oder weniger, 15 Gew.-% oder weniger, 10 Gew.-% oder weniger oder 7,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen.
• Die Menge des Silan-Kopplungsmittels kann 0,1 Gew.-% oder mehr, 0,5 Gew.-% oder mehr, 1 Gew.-% oder mehr, 2 Gew.-% oder mehr, 3 Gew.-% oder mehr, 4 Gew.-% oder mehr oder 5 Gew.-% oder mehr, bezogen auf den anorganischen Füllstoff, betragen und beträgt bevorzugt 1 Gew.-% oder mehr. Die Menge des Silan-Kopplungsmittels kann 25 Gew.-% oder weniger, 20 Gew.-% oder weniger, 15 Gew.-% oder weniger, 10 Gew.-% oder weniger oder 7,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf den anorganischen Füllstoff, betragen.
• [Sonstige Bestandteile]
• Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element kann weitere Bestandteile enthalten. Beispiele für andere Bestandteile sind ein Weichmacher, ein Schmiermittel, ein Farbstoff (Pigment, Farbstoff usw.), ein Ultraviolettabsorber, ein Antioxidationsmittel, ein Anti-Aging-Mittel, ein Schaummittel, ein Entschäumungsmittel, ein Verstärkungsmittel, ein Flammschutzmittel, ein antistatisches Mittel, ein Tensid, ein Oberflächenbehandlungsmittel, ein wasserabweisendes Mittel, ein ölabweisendes Mittel und ein Anti-Fouling-Mittel. Diese können einzeln oder in Kombination mit zwei oder mehreren von ihnen verwendet werden.
• (Menge der sonstigen Bestandteile)
• Die Menge der sonstigen Bestandteile kann in geeigneter Weise gewählt werden, solange die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung nicht beeinträchtigt werden. Die Menge jeder anderen Komponente kann 0,1 Gew.-% oder mehr, 0,3 Gew.-% oder mehr, 0,5 Gew.-% oder mehr, 0,7 Gew.-% oder mehr oder 1 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen. Die Menge der anderen Komponente kann 10 Gew.-% oder weniger, 7,5 Gew.-% oder weniger, 5 Gew.-% oder weniger, 3 Gew.-% oder weniger, 2 Gew.-% oder weniger oder 1 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element, betragen.
• [Verfahren zur Herstellung eines porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements]
• Das Verfahren zur Herstellung des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements kann einen Schritt zur Herstellung einer Dispersion sowie einen Schritt zum Auftragen und Trocknen umfassen. Im Schritt der Herstellung einer Dispersion werden ein Harzgrundmaterial, ein anorganischer Füllstoff und gegebenenfalls andere Komponenten in einem Lösungsmittel dispergiert, um eine Dispersion zu erhalten. Im Schritt des Auftragens und Trocknens kann ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element durch Auftragen der erhaltenen Dispersion auf ein Substrat (zum Beispiel eine Grundplatte und eine Elektrode) und weiteres Trocknen der Dispersion erhalten werden. Wenn ein aktiveres Schäumen beabsichtigt ist, kann ein Schaumbildner als Bestandteil der Dispersion verwendet werden.
• Als Lösungsmittel der Dispersion kann ein Lösungsmittel verwendet werden, das in der Lage ist, ein Harz aufzulösen, aber es ist bevorzugt, dass das Lösungsmittel ein Lösungsmittel auf Etherbasis, insbesondere ein Lösungsmittel auf Glykoletherbasis, enthält, um ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element mit einer günstigen Porendichte zu erhalten. Die Menge des Lösungsmittels auf Etherbasis kann 10 Gew.-% oder mehr, 30 Gew.-% oder mehr, 50 Gew.-% oder mehr oder 60 Gew.-% oder mehr des Lösungsmittels betragen und beträgt bevorzugt 30 Gew.-% oder mehr. Die Menge des Lösungsmittels auf Etherbasis kann 70 Gew.-% oder weniger, 60 Gew.-% oder weniger, 50 Gew.-% oder weniger, 40 Gew.-% oder weniger, 30 Gew.-% oder weniger oder 20 Gew.-% oder weniger des Lösungsmittels betragen.
• <Feuchtigkeitssensor>
• Die vorliegende Offenbarung stellt ferner einen Feuchtigkeitssensor bereit. Der Feuchtigkeitssensor in der vorliegenden Offenbarung kann aufweisen:
• eine erste Elektrode;
• eine zweite Elektrode; und
• ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist.
• Der Feuchtigkeitssensor funktioniert als Feuchtigkeitssensor nach dem Prinzip, dass das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element Feuchtigkeit adsorbiert, um die physikalischen Eigenschaften zu verändern, so dass sich die elektrischen Eigenschaften zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in Abhängigkeit von der in der Umgebungsatmosphäre enthaltenen Feuchtigkeitsmenge (d.h. der Feuchtigkeit) ändern. Insbesondere, da das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung hinsichtlich Wasser-Adsorption/-Desorption überlegen ist, ist der Feuchtigkeitssensor in der vorliegenden Offenbarung hinsichtlich der Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit überlegen.
• Der Feuchtigkeitssensor in der vorliegenden Offenbarung kann ein Widerstandsänderungstyp oder ein Kapazitätsänderungstyp sein. Ein Feuchtigkeitssensor vom Widerstandsänderungstyp misst eine Widerstandsänderung eines feuchtigkeitsempfindlichen Elements aufgrund einer Feuchtigkeitsänderung, und ein Feuchtigkeitssensor vom Kapazitätsänderungstyp misst eine Kapazitätsänderung eines feuchtigkeitsempfindlichen Elements aufgrund einer Feuchtigkeitsänderung. Der Feuchtigkeitssensor in der vorliegenden Offenbarung ist aus der Sicht der Leistung wie Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit besonders als Feuchtigkeitssensor vom Kapazitätsänderungs-Typ geeignet.
• Der Feuchtigkeitssensor kann eine Grundplatte aufweisen und die erste Elektrode und das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element können durch die Bildung der ersten Elektrode auf der Grundplatte miteinander in Kontakt sein. In diesem Fall kann das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine Grundplatte, eine auf der Grundplatte ausgebildete erste Elektrode, ein auf der ersten Elektrode ausgebildetes poröses feuchtigkeitsempfindliches Element und eine auf dem porösen feuchtigkeitsempfindlichen Element ausgebildete zweite Elektrode aufweisen.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der Feuchtigkeitssensor eine Grundplatte, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die auf der Grundplatte ausgebildet sind, und ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Feuchtigkeitssensor eine Grundplatte, ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element, das auf der Grundplatte ausgebildet ist, und eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die auf dem porösen feuchtigkeitsempfindlichen Element ausgebildet sind, aufweisen.
• Eine oder beide der ersten und der zweiten Elektrode können eine kammförmige Elektrode sein. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können als kammförmige Elektroden ausgebildet und derart angeordnet sein, dass sie ineinander greifen. Bei der Verwendung kammförmiger Elektroden kann der Feuchtigkeitssensor zum Beispiel eine Grundplatte, eine erste und eine zweite Elektrode, die auf der Grundplatte ausgebildet sind, und ein poröses Element zwischen der ersten und der zweiten Elektrode umfassen.
• Die erste Elektrode kann durch ein Aufdampfverfahren, ein Sputter-Verfahren, ein Ionenplattierungsverfahren, Siebdruck oder Ähnliches hergestellt werden. Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element kann durch Aufbringen, Siebdruck oder ähnliches gebildet werden. Die zweite Elektrode kann durch ein Aufdampfverfahren, ein Sputter-Verfahren, ein Ionenplattierungsverfahren, Siebdruck oder dergleichen hergestellt werden.
• Obwohl die Ausführungsformen oben beschrieben wurden, können verschiedene Änderungen der Formen und Details vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.
• <Atmungserfassungssystem>
• Die vorliegende Offenbarung stellt ferner ein Atmungserfassungssystem bereit. Das Atmungserfassungssystem bezieht sich auf ein System, welches die Atmung einer Person unter Verwendung eines Sensors erfasst, und das Atmungserfassungssystem in der vorliegenden Offenbarung verwendet einen Feuchtigkeitssensor. Als Feuchtigkeitssensor wird bevorzugt der oben beschriebene Feuchtigkeitssensor in der vorliegenden Offenbarung verwendet.
• Da das Atmungserfassungssystem in der vorliegenden Offenbarung einen Feuchtigkeitssensor verwendet, ist es weniger anfällig für Vibrationen bzw. Schwingungen und ist vorteilhaft im Vergleich zu einem Sensor, der anfällig für Vibrationen ist, wie zum Beispiel ein Millimeterwellensensor oder ein Sensor mit einer Kamera. Da ein Feuchtigkeitssensor, der das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung enthält, eine gute Empfindlichkeit und eine günstige Ansprechgeschwindigkeit aufweist, ist ein Atmungserfassungssystem, das einen Feuchtigkeitssensor verwendet, der das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung enthält, ferner weniger windanfällig und kann auch in einem Raum mit einer Klimaanlage vorteilhaft verwendet werden.
• Obwohl die direkten Messdaten, die aus dem Atmungserfassungsergebnis des Atmungserfassungssystems in der vorliegenden Offenbarung erhalten werden, eine Funktion der Zeitvariablen sind, können sie durch Verwendung der Fourier-Transformation in eine Funktion der Frequenzvariablen umgewandelt werden, und die Atmungsrate kann aus der Frequenz einer Spitze der Funktion bestimmt werden. Die Methode der Fourier-Transformation ist dem Fachmann wohlbekannt, und ihre Bedingungen können von jedem Fachmann in geeigneter Weise festgelegt werden. Zum Beispiel beträgt das Abtastintervall 50 ms und die Anzahl der Abtastungen 1024.
• In der vorliegenden Offenbarung handelt es sich bei der Ausatmungsquelle um den Mund oder die Nasenlöcher der Person.
• In der vorliegenden Offenlegung sind die Begriffe „vordere Richtung“, „hintere Richtung“, „nach links oder rechts“, „nach oben oder unten“ und dergleichen direkt oder indirekt auf ein Objekt bezogene Richtungen. Daher ist die vordere Richtung in der Regel die Fahrtrichtung oder die Sichtrichtung des Objekts. In einer Ausführungsform kann die vertikal aufwärts gerichtete Richtung der „Aufwärtsrichtung“ und die entgegengesetzte Richtung der „Abwärtsrichtung“ entsprechen.
• [Feuchtigkeitssensor]
• Das Atmungserfassungssystem in der vorliegenden Offenbarung verwendet bevorzugt einen Feuchtigkeitssensor unter Verwendung des oben beschriebenen porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements.
• Die Summe aus der Reaktionszeit und der Erholungszeit des Feuchtigkeitssensors, der in dem Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, kann 0 Sekunden oder mehr, 0,1 Sekunden oder mehr, 0,5 Sekunden oder mehr oder 1 Sekunde oder mehr betragen. Die Summe der Reaktionszeit und der Erholungszeit des Feuchtigkeitssensors, der in dem Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, kann 25 Sekunden oder weniger, 20 Sekunden oder weniger, 15 Sekunden oder weniger, 10 Sekunden oder weniger, 8 Sekunden oder weniger, 5 Sekunden oder weniger, 3 Sekunden oder weniger oder 2 Sekunden oder weniger betragen, und ist bevorzugt 10 Sekunden oder weniger, noch bevorzugter 5 Sekunden oder weniger. Je kleiner die Summe aus Reaktionszeit und Erholungszeit ist (je höher die Ansprechbarkeit), desto genauer kann die Atmung gemessen werden. Das Verfahren zur Messung der Reaktionszeit und der Erholungszeit ist in den BEISPIELEN beschrieben.
• Die Empfindlichkeit des Feuchtigkeitssensors, der in dem Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung verwendet werden soll, kann 10 oder mehr, 20 oder mehr, 30 oder mehr, 50 oder mehr, 100 oder mehr, 200 oder mehr, 300 oder mehr oder 500 oder mehr betragen, und ist bevorzugt 30 oder mehr. Der Feuchtigkeitssensor, der in dem Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung verwendet werden soll, kann eine Empfindlichkeit von 3000 oder weniger, 2000 oder weniger, 1000 oder weniger, 500 oder weniger oder 250 oder weniger haben. Das Verfahren zur Messung der Empfindlichkeit ist wie in den BEISPIELEN beschrieben.
• [Installationsbereich des Feuchtigkeitssensors]
• In dem Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung wird der Feuchtigkeitssensor in einem bestimmten Bereich angeordnet, um die Atmung in geeigneter Weise zu erfassen. Der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, kann ein Bereich sein, in dem ein Teil oder die Gesamtheit jedes Feuchtigkeitssensors angeordnet ist, und kann zum Beispiel ein Bereich sein, in dem der Schwerpunkt des Feuchtigkeitssensors angeordnet ist.
• Beispiele für den Ort, an dem der Sensor installiert wird, sind das Lenkrad eines Fahrzeugs, ein Sicherheitsgurt, ein Halsband, ein Halsband und ein Geschirr für ein Haustier, ein PC, eine Tastatur, eine Maus, ein Fernseher, ein Game-Controller, eine Armbanduhr, eine Smartwatch, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Brust, ein Arm, ein Hals, ein Bauch, eine Taille, ein Bett und ein Kissen. Als Installationsort kann ein Ort gewählt werden, an dem die Position in Bezug auf eine Person nicht unbedingt fest ist, wie zum Beispiel eine Armbanduhr. Die Person kann aktiv gegen den Feuchtigkeitssensor pusten und die Atmung messen.
• (Sphärenbereich)
• Der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, kann sich innerhalb eines Kugelbereichs befinden. Hierbei ist die Kugel auf die Ausatmungsquelle einer Person zentriert.
• Der Radius der Kugel kann 0 cm oder mehr, 3 cm oder mehr, 5 cm oder mehr, 10 cm oder mehr, 15 cm oder mehr, 20 cm oder mehr, 25 cm oder mehr, oder 25 m oder mehr betragen. Der Radius der Kugel kann 150 cm oder weniger, 140 cm oder weniger, 120 cm oder weniger, 100 cm oder weniger, 80 cm oder weniger, 70 cm oder weniger, 60 cm oder weniger, 40 cm oder weniger oder 20 cm oder weniger betragen, wobei er bevorzugt 100 cm oder weniger und insbesondere 70 cm oder weniger beträgt. Wenn ein Radius innerhalb des oben genannten Bereichs gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, kann ein Bereich mit Ausnahme eines 1/4 hinteren oberen Bereichs der Kugel sein. Das heißt, der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, kann eine vordere Oberseite, eine vordere Unterseite oder eine hintere Unterseite der Kugel sein. Wenn der oben angegebene Bereich als der Bereich gewählt wird, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, werden gute Messergebnisse leicht erzielt.
• Der lineare Abstand zwischen dem im Kugelbereich installierten Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle kann 0 cm oder mehr, 3 cm oder mehr, 5 cm oder mehr, 7 cm oder mehr, 10 cm oder mehr, 15 cm oder mehr oder 20 cm oder mehr betragen, und ist bevorzugt 5 cm oder mehr oder 10 cm oder mehr unter dem Gesichtspunkt der selektiven Erfassung einer bestimmten Ausatmungsquelle.
• (Kreiskegel A-Bereich)
• Der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, kann ein Kreiskegel A sein. Der Kreiskegel A hat einen Scheitelpunkt als eine Ausatmungsquelle einer Person und eine Drehachse als Gerade, die sich von der Ausatmungsquelle in einer vorderen Richtung der Person erstreckt. 11 ist ein schematisches Diagramm eines Kreiskegels A in dem Atmungserfassungssystem. Der Bereich innerhalb des Kreiskegels 6 in 11, bevorzugt innerhalb des farbigen Kreiskegelstumpfbereichs, kann ein Bereich sein, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist. Hier kann die Höhe des ungefärbten Kreiskegels, der sich im oberen Teil des Kreiskegels 6 befindet, der minimale lineare Abstand zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle sein.
• Ein Kegelwinkel, der durch den Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel A entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, kann 0° oder mehr, 3° oder mehr, 5° oder mehr, 8° oder mehr oder 10° oder mehr betragen. Der Kegelwinkel, der durch den Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert wird, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel A entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, kann 90° oder weniger, 60° oder weniger, 40° oder weniger, 35° oder weniger, 30° oder weniger, 25° oder weniger, 20° oder 15° oder weniger betragen, und ist bevorzugt 40° oder weniger. Wenn der oben genannte Bereich als Kegelwinkel gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Bei dem Kreiskegel A kann die Kegelhöhe, die durch die lineare Länge von der Mitte der Basis bis zur Spitze definiert ist, 150 cm oder weniger, 120 cm oder weniger, 100 cm oder weniger, 90 cm oder weniger, 70 cm oder weniger, 50 cm oder weniger, 30 cm oder weniger oder 20 cm oder weniger betragen und ist bevorzugt 100 cm oder weniger, insbesondere 70 cm oder weniger. Wenn der oben genannte Bereich als Kegelhöhe gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Der lineare Abstand zwischen dem innerhalb des Kreiskegels A angeordneten Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle kann 0 cm oder mehr, 3 cm oder mehr, 5 cm oder mehr, 7 cm oder mehr oder 10 cm oder mehr betragen, bevorzugt 5 cm oder mehr. Wenn der obige Bereich als linearer Abstand gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen. Wenn der Feuchtigkeitssensor innerhalb des Kreiskegels A angeordnet ist, kann das Atmungserfassungssystem durch die Bereitstellung eines bestimmten Abstands zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle eine orale Atmungskomponente selektiver erfassen.
• Wenn der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der Kreiskegel A ist, kann die Ausatmungsquelle der Mund oder die Nasenlöcher der Person sein, und bevorzugt kann es der Mund der Person sein. Wenn der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der Kreiskegel A ist, eignet sich das Atmungserfassungssystem zum Erfassen einer oralen Atmungskomponente. Beispiele für einen geeigneten Installationsort in einem Fall, in dem der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der Bereich des Kreiskegels A ist, sind ein Griff, ein Personal Computer und ein Fernseher.
• (Kreiskegel B-Bereich)
• Der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, kann ein Bereich des Kreiskegels B sein. Der Kreiskegel B hat einen Scheitelpunkt als Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade, die sich um 30° nach unten und um 30° nach rechts oder links in Bezug auf eine hintere Richtung von der Ausatmungsquelle erstreckt. 15 ist eine schematische Darstellung eines Kreiskegels B eines Feuchtigkeitssensors in einem Atmungserfassungssystem. Der Bereich innerhalb des Kreiskegels 14 oder 14' in 15, bevorzugt ein farbiger Kreiskegelstumpfbereich, kann ein Bereich sein, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist. Hier kann die Höhe des ungefärbten Kreiskegels, der sich am oberen Teil des Kreiskegels 14 oder 14' befindet, der minimale lineare Abstand zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle sein.
• Ein Kegelwinkel, der durch den Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel B entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, kann 0° oder mehr, 3° oder mehr, 5° oder mehr, 8° oder mehr oder 10° oder mehr betragen. Der Kegelwinkel, der durch den Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert wird, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel B entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, kann 90° oder weniger, 80° oder weniger, 60° oder weniger, 40° oder weniger, 35° oder weniger, 30° oder weniger, 25° oder weniger, 20° oder 15° oder weniger betragen, und ist bevorzugt 60° oder weniger. Wenn der oben genannte Bereich als Kegelwinkel gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Bei dem Kreiskegel B kann die durch die lineare Länge von der Mitte der Basis bis zur Spitze definierte Kegelhöhe 150 cm oder weniger, 120 cm oder weniger, 100 cm oder weniger, 90 cm oder weniger, 70 cm oder weniger, 50 cm oder weniger, 30 cm oder weniger, 20 cm oder weniger oder 10 cm oder weniger betragen, bevorzugt 30 cm oder weniger. Wenn der oben genannte Bereich als Kegelhöhe gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Der lineare Abstand zwischen dem innerhalb des Kreiskegels B angeordneten Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle kann 0 cm oder mehr, 3 cm oder mehr, 5 cm oder mehr, 7 cm oder mehr oder 10 cm oder mehr betragen, bevorzugt 5 cm oder mehr. Wenn der oben genannte Bereich als linearer Abstand gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Wenn der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der Kreiskegel B-Bereich ist, kann die Ausatmungsquelle der Mund oder das Nasenloch der Person sein. Wenn der Feuchtigkeitssensor innerhalb des Kreiskegels B angeordnet ist, eignet sich das Atmungserfassungssystem zum Erfassen einer oralen Atmungskomponente und/oder einer nasalen Atmungskomponente. Beispiele für einen geeigneten Anbringungsort in einem Fall, in dem der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der Kreiskegel B-Bereich ist, sind ein Halsband, ein Halsband und ein Geschirr für ein Haustier und ein Hals.
• (Kreiskegel C-Bereich)
• Der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, kann ein Kreiskegel C sein. Der Kreiskegel C hat einen Scheitelpunkt als Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade, die sich von der Ausatmungsquelle in einer Abwärtsrichtung der Person erstreckt. 17 ist eine schematische Darstellung eines Kreiskegels C eines Feuchtigkeitssensors in einem Atmungserfassungssystem. Der Bereich innerhalb des Kreiskegels 20 in 17, bevorzugt innerhalb des farbigen Kreiskegelstumpfbereichs, kann ein Bereich sein, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist. Hier kann die Höhe des ungefärbten Kreiskegels, der sich im oberen Teil des Kreiskegels 20 befindet, der minimale lineare Abstand zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle sein.
• Ein Kegelwinkel, der durch den Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel C entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, kann 0° oder mehr, 3° oder mehr, 5° oder mehr, 8° oder mehr oder 10° oder mehr betragen. Der Kegelwinkel, der durch den Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert wird, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel C entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, kann 90° oder weniger, 80° oder weniger, 60° oder weniger, 40° oder weniger, 35° oder weniger, 30° oder weniger, 25° oder weniger, 20° oder 15° oder weniger betragen, und ist bevorzugt 60° oder weniger. Wenn der oben genannte Bereich als Kegelwinkel gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Bei dem Kreiskegel C kann die durch die lineare Länge von der Mitte der Basis bis zur Spitze definierte Kegelhöhe 150 cm oder weniger, 120 cm oder weniger, 100 cm oder weniger, 90 cm oder weniger, 70 cm oder weniger, 50 cm oder weniger, 30 cm oder weniger oder 20 cm oder weniger betragen, bevorzugt 70 cm oder weniger. Wenn der oben genannte Bereich als Kegelhöhe gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen.
• Der lineare Abstand zwischen dem innerhalb des Kreiskegels C angeordneten Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle kann 0 cm oder mehr, 3 cm oder mehr, 5 cm oder mehr, 7 cm oder mehr, 10 cm oder mehr, 15 cm oder mehr oder 20 cm oder mehr betragen, bevorzugt 5 cm oder mehr, noch bevorzugter 10 cm oder mehr. Wenn der obige Bereich als linearer Abstand gewählt wird, lassen sich leicht gute Messergebnisse erzielen. Wenn der Feuchtigkeitssensor innerhalb des Kreiskegels C angeordnet ist, kann das Atmungserfassungssystem durch die Bereitstellung eines bestimmten Abstands zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle eine nasale Atmungskomponente selektiver erfassen.
• In einem Fall, in dem der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der Kreiskegel C ist, kann die Ausatmungsquelle der Mund oder die Nasenlöcher der Person sein, und bevorzugt können es die Nasenlöcher der Person sein. Wenn der Feuchtigkeitssensor im Bereich des Kreiskegels C angeordnet ist, eignet sich das Atmungserfassungssystem zum Erfassen einer nasalen Atmungskomponente. Beispiele für geeignete Einbauplätze für den Fall, dass der Bereich, in dem der Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der Kreiskegel C-Bereich ist, umfassen einen Sicherheitsgurt, einen Hals, einen Bauch und eine Taille.
• (Kombination einer Vielzahl von Bereiche)
• In der obigen Beschreibung werden der Kugelbereich, der Kreiskegel A-Bereich, der Kreiskegel B-Bereich und der Kreiskegel C-Bereich als Beispiele für einen Installationsort des Feuchtigkeitssensors genannt, aber der Installationsort ist nicht auf diese beschränkt. Darüber hinaus ist es auch möglich, einen oder mehrere Sensoren in einem oder mehreren Bereichen zwischen dem Kugelbereich, dem Kreiskegel A-Bereich, dem Kreiskegel B-Bereich und dem Kreiskegel C-Bereich zu installieren. Beispiele für die Kombination umfassen eine Kombination aus einem Kreiskegel A-Bereich und einem Kreiskegel B-Bereich, eine Kombination aus einem Kreiskegel A-Bereich und einem Kreiskegel C-Bereich, eine Kombination aus einem Kreiskegel B-Bereich und einem Kreiskegel C-Bereich und eine Kombination aus einem Kreiskegel A-Bereich, einem Kreiskegel B-Bereich und einem Kreiskegel C-Bereich. Da zum Beispiel der Kreiskegel A-Bereich für die Erfassung der Mundatmung und der Kreiskegel C-Bereich für die Erfassung der Nasenatmung geeignet ist, können eine Mundatmungskomponente und eine Nasenatmungskomponente separat gemessen werden, indem der Kreiskegel A-Bereich und der Kreiskegel C-Bereich kombiniert werden. Wie oben beschrieben ist es durch die getrennte Messung der Mundatmungskomponente und der Nasenatmungskomponente möglich, sie zu unterscheiden und zu wissen, welche Person hauptsächlich Mundatmung oder Nasenatmung betreibt. Die Nase hat die Funktion eines Filters, der Bakterien und Viren aus der Luft entfernt, und die befeuchtete und erwärmte Luft wird durch die Nase in die Lunge geleitet. Daher wird allgemein gesagt, dass die Nasenatmung die bessere Atmung ist. Daher ist es auch möglich, die Atmung zu einer guten Atmung zu korrigieren, indem man weiß, welche der beiden Atmungsarten, die Mundatmung und die Nasenatmung, durchgeführt wird.
• [Steuereinheit]
• Das Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung kann eine Steuereinheit aufweisen, die auf ein Atmungserfassungsergebnis reagiert.
• Die Steuereinheit kann eine Vorrichtung steuern. In diesem Fall handelt es sich um eine Vorrichtung, die direkt oder indirekt mit dem Feuchtigkeitssensor verbunden ist. Beispiele für eine solche Vorrichtung sind unter anderem Kraftfahrzeuge, Klimaanlagen, medizinische Geräte und andere industrielle Geräte oder elektrische Haushaltsgeräte.
• Beispiele für die Steuerung einer Vorrichtung sind das vorübergehende Anhalten/Neustarten der Funktion des Geräts, die Änderung der Funktion des Geräts, die Änderung der Stärke der Funktion des Geräts, die Steuerung des Ein-/Ausschaltens des Geräts und die Erzeugung eines Warnsignals (Anzeige einer Warnung, Erzeugung eines Warntons oder Erzeugung eines Vibrationsalarms). Handelt es sich bei der Vorrichtung zum Beispiel um ein Kraftfahrzeug, umfassen Beispiele für die Steuerung der Vorrichtung die Erzeugung eines Warntons, das Abbremsen, die Verlangsamung, die Richtungsänderung und die Durchführung einer automatischen Fahrt. Wenn es sich bei der Vorrichtung zum Beispiel um eine Klimaanlage handelt, umfassen Beispiele für die Steuerung der Vorrichtung die Einstellung des Komforts (automatische Einstellung) durch Einstellung der Umgebungstemperatur, Einstellung der Umgebungsfeuchtigkeit, Einstellung der Luftmenge, Änderung der Windrichtung oder Ähnliches.
• Das Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung kann verwendet werden, um die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit usw.) einer Person anzupassen. Die Steuereinheit kann die Bequemlichkeit der Person verbessern, indem sie die Umgebung der Person durch eine Klimaanlage auf Grundlage des Atmungserfassungsergebnisses und, falls erforderlich, der Informationen über die Umgebung der Person steuert. Zum Beispiel wird ein Feuchtigkeitssensor an einem Sitzgurt jedes Sitzes installiert, um ständig die Temperatur und Feuchtigkeit um jeden Sitz herum zu messen, und die Klimaanlage wird in Kombination mit HVAC gesteuert, wenn der Zustand um den Sitz herum unbequem wird, wodurch die Bequemlichkeit im Fahrzeug weiter verbessert werden kann.
• Durch die Verwendung des Atmungserfassungssystems der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, den Zustand eines Insassen oder eines Fahrers zu erfassen, indem Informationen über die in einem Fahrzeug (zum Beispiel einem Lenkrad oder einem Sicherheitsgurt) erfasste Atmung verwendet werden. In den letzten Jahren sind Unfälle, die durch eine Verschlechterung des Gesundheitszustands eines Insassen oder eines Fahrers verursacht werden, wie zum Beispiel eine Verschlechterung des körperlichen Zustands oder der plötzliche Tod eines Fahrers während der Fahrt oder das Verlassen eines Kindes, zu einem Problem geworden. Wenn sich jedoch der Gesundheitszustand verschlechtert, verändert sich auch der Atemzustand. Daher ermöglicht die ständige Überwachung der Atmung mit dem Atmungserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung, den Zustand des Insassen oder des Fahrers zu erkennen und Kontrollen durchzuführen, wie zum Beispiel die Abgabe eines Warntons oder das sichere Parken eines Fahrzeugs auf einem Straßenrand.
• [Erfassen von zweitem Vitalzeichen]
• Das Atmungserfassungssystem in der vorliegenden Offenbarung kann ferner einen Sensor aufweisen, der zweite Vibrationsdaten misst, die ein zweites, von der Atmung verschiedenes Vitalzeichen umfassen.
• Beispiele für den Sensor, der die zweiten Vibrationsdaten einschließlich des zweiten Vitalzeichens, das nicht die Atmung ist, misst, sind ein optischer Sensor (Sensor für sichtbares Licht, Infrarotsensor usw.), ein Tonsensor, ein elektrischer Leitfähigkeitssensor, ein Potenzialsensor, ein Drucksensor und ein Wärmesensor. Der Sensor, der die zweiten Vibrationsdaten einschließlich des zweiten Vitalzeichens, das nicht die Atmung ist, misst, kann ein Sensor sein, der durch Vibrationen aufgrund der Atmung beeinflusst wird, zum Beispiel ein optischer Sensor.
• Beispiele für das zweite Vitalzeichen neben der Atmung sind Puls, Herzfrequenz, Körpertemperatur und Blutdruck.
• Das zweite Vitalzeichen kann erfasst werden, indem die ersten Vibrationsdaten, die auf dem Ergebnis der Atmungsmessung basieren, von den zweiten Vibrationsdaten subtrahiert werden. Als Beispiel für einen Sensor, der die zweiten Vibrationsdaten einschließlich des zweiten Vitalzeichens misst, wird ein Millimeterwellensensor beschrieben. Die Denkweise ist die gleiche für andere Sensoren. Millimeterwellensensoren sind bekannt dafür, dass sie neben der Atmung auch die Herzfrequenz messen können. Die Atmungskomponenten umfassen nicht nur eine Grundwelle, die die tatsächliche Atmungsrate darstellt, sondern auch eine harmonische Komponente. Im Allgemeinen ist die Herzfrequenz schneller als die Atmungsfrequenz. Daher wird auch eine harmonische Komponente der Atmung zu einer Rauschquelle, wenn die Herzfrequenz genau gemessen werden soll (siehe die folgende Formel 1). Da andererseits andere Lebenszeichen als die Atmung nicht durch die Atmungserfassung mit einem Feuchtigkeitssensor gemessen werden können, umfasst die Reaktion des Feuchtigkeitssensors eine Grundwelle und eine harmonische Komponente der Atmung. Durch die Nutzung eines solchen Unterschieds bei den Sensoren kann die mit einem Millimeterwellensensor gemessene Herzfrequenz genauer gemessen werden. Das heißt, Frequenzkomponenten, die von einer Grundwelle und einer Oberwelle der Atmung abgeleitet sind, können durch die Verwendung eines Feuchtigkeitssensors bestimmt werden. Da die von der Atmung abgeleiteten Komponenten auch im Millimeterwellensensor in der gleichen Frequenz enthalten sind, ist es möglich, die von der Atmung abgeleiteten Komponenten vollständig zu eliminieren, indem man diese Komponenten löscht, und die verbleibenden Komponenten sind nur die Herzfrequenzkomponenten. $$\begin{array}{ccccccc}\boxed{\begin{array}{c}\text{Messdaten von}\\ \text{Millimeter}-\\ \text{wellen}-\\ \text{Sensoren}\end{array}}& =& \boxed{\begin{array}{c}\text{Atmungs}-\\ \text{komponente}\\ \left(\text{Grundwelle}\right)\end{array}}& +& \boxed{\begin{array}{c}\text{Atmungs}-\\ \text{komponente}\\ (\text{harmonische}\\ \text{Komponente})\end{array}}& +& \boxed{\begin{array}{c}\text{Herzfrequenz}-\\ \text{Komponente}\end{array}}\\ \boxed{\begin{array}{c}\text{Messdaten des}\\ \text{Feuchtigkeits}-\\ \text{sensors}\end{array}}& =& \boxed{\begin{array}{c}\text{Artmungs}-\\ \text{komponente}\\ \left(\text{Grundewelle}\right)\end{array}}& +& \boxed{\begin{array}{c}\text{Artmungs}-\\ \text{komponente}\\ (\text{harmonische}\\ \text{Komponente})\end{array}}& & \\ \boxed{\begin{array}{c}\text{Messdaten von}\\ \text{Millimeter}-\\ \text{wellen}-\\ \text{Sensoren}\end{array}}& =& \boxed{\begin{array}{c}\text{Messdaten des}\\ \text{Feuchtigkeits}\\ \text{sensors}\end{array}}& =& \boxed{\begin{array}{c}\text{Herzfrequenz}-\\ \text{Komponente}\end{array}}& & \end{array}$$

  
• In den letzten Jahren hat die Erkennung des Zustands des Fahrers und die Erfassung der Vitalparameter mit einer Kamera oder einem Millimeterwellensensor viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Da diese Messmethoden jedoch die Verschiebung des Körpers aufgrund von Atmung oder Herzschlag erfassen, besteht das Problem, dass es einen Einfluss von Vibrationen gibt, und es ist schwierig, genau zu messen. Da ein Feuchtigkeitssensor jedoch nicht durch Vibrationen beeinflusst wird, kann die Atmung damit genau gemessen werden. Daher können die Vitalparameter auch bei Vibrationen genau gemessen werden, indem die mit einem Feuchtigkeitssensor ermittelte Atmungskomponente von den Komponenten subtrahiert wird, die mit einem Vitalparametersensor wie oben beschrieben gemessen wurden.
• BEISPIELE
• Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden anhand von Beispielen ausführlich beschrieben, jedoch ist sie nicht nur auf Beispiele beschränkt.
• <Bewertungsmethode>
• Die Bewertung eines hergestellten Feuchtigkeitssensors ist wie folgt.
• Die Kapazitätsänderung des Feuchtigkeitssensors bei veränderter Feuchtigkeit wurde mit einer Schaltung FDC2214EVM (hergestellt von Texas Instruments Inc.) gemessen. Mit einem Bubbler erzeugte feuchte Luft wird mit einer Durchflussrate von 1 SLM durch ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 4 mm zu einem Feuchtigkeitssensor geleitet, der unter einer Feuchtigkeitsatmosphäre von 50 % RH stabilisiert wird. Der Abstand zwischen dem Feuchtigkeitssensor und dem Rohr wurde zu diesem Zeitpunkt auf 10 mm festgelegt. Gleichzeitig wurde ein vorhandener Feuchtigkeitssensor SHT31 (hergestellt von Sensirion AG) gemessen und das Verhältnis (fF/% r.F.) der Änderung des Kapazitätsanzeigewertes der FDC2214EVM-Schaltung zur Änderung des Feuchteanzeigewertes dieses Sensors als Empfindlichkeit des Feuchtigkeitssensors definiert. Als Werte wurden die Werte zum Zeitpunkt der größten Änderung aufgrund von Feuchtigkeitsänderungen verwendet.
• Die Reaktionsfähigkeit des Sensors wird anhand der Reaktionszeit und der Erholungszeit bewertet. Die Reaktionszeit ist die Zeit, die benötigt wird, um 90 % des Wertes zu erreichen, der bei vollständigem Ansprechen auf feuchte Luft von der Grundlinie abweicht (allgemein als t₉₀ bezeichnet), und die Erholungszeit ist die Zeit, die benötigt wird, um auf 10 % des Änderungsbetrags gegenüber dem Wert bei vollständigem Ansprechen auf feuchte Luft zurückzukehren (allgemein als t₁₀ bezeichnet).
• <Herstellung und Leistungsbewertung eines Feuchtigkeitssensors>
• [Beispiel 1]
• Es wird ein Fall beschrieben, in dem Polyamidimid (PAI) als Basismaterial für einen feuchtigkeitsempfindliche Film und Ni als anorganischer Füllstoff verwendet wurde. Als PAI wurde ein Lack verwendet, in dem ein PAI-Rohstoff in N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) und Tetraglyme (TEGM) gelöst wurde. Der verwendete Ni-Füllstoff hatte eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 300 nm. Diese Rohstoffe wurden so eingewogen, dass der Ni-Anteil 0 bis 50 Volumenprozent betrug, und mit einem Hoover-Muller so vermischt, dass der Ni-Füllstoff gleichmäßig im Lack dispergiert war. Der so hergestellte Lack wurde durch Siebdruck auf eine 200 nm dicke untere NiCr-Elektrode aufgebracht, die auf einer Kapton-Grundplatte durch ein Sputterverfahren gebildet wurde, und dann 5 Minuten lang bei 150°C an der Luft getrocknet, wodurch ein feuchtigkeitsempfindlicher Film gebildet wurde, in dem der Ni-Füllstoff in einem porösen Polyamidimid-Grundmaterial dispergiert war. Danach wurde eine obere Elektrode mit einer Dicke von 70 nm durch ein Sputterverfahren hergestellt.
• Die Empfindlichkeit und das Ansprechverhalten des hergestellten Feuchtigkeitssensors sind in 1 dargestellt. Aus 1 geht hervor, dass die Empfindlichkeit in allen Fällen, in denen Ni hinzugefügt wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem kein Ni hinzugefügt wird, verbessert wird. Auch in Bezug auf das Ansprechverhalten ist zu erkennen, dass mit dem Zusatz von Ni bessere Eigenschaften erzielt werden können. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Sensoreigenschaften in Bezug auf Empfindlichkeit und Ansprechverhalten durch die Dispersion des Ni-Füllstoffs im porösen PAI-Grundmaterial verbessert werden. Im Falle des aus dem Stand der Technik bekannten Produkts betrug die Reaktionszeit 4,1 Sekunden, die Erholungszeit 32,1 Sekunden und die Gesamtzeit 36,2 Sekunden. Da bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Produkt ein nicht poröses Harzmaterial als feuchtigkeitsempfindlicher Film verwendet wird, ist das Ansprechverhalten natürlich äußerst schlecht.
• [Beispiel 2]
• Als Beispiel soll ein Ergebnis beschrieben werden, das erzielt wurde, als die Menge des Lösungsmittels zum Zeitpunkt der Bildung eines feuchtigkeitsempfindlichen Films variiert wurde. Dem in Beispiel 1 verwendeten PAI-Lack wurde ein Lösungsmittel in Höhe von 50 Gew.-% zugesetzt. Die zugegebenen Lösungsmittel wurden so gewählt, dass das Verhältnis von NMP und TEGM 100:0, 50:50 bzw. 0:100 betrug. Darüber hinaus wurde CaCu3Ti4O12 (CCTO) anstelle von Ni als anorganischer Füllstoff verwendet und in einer Menge von 50 Volumenprozent in Bezug auf den PAI zugegeben. Ein Sensor wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und ausgewertet, mit Ausnahme dieser Punkte.
• Eine REM-Aufnahme der Oberfläche des hergestellten Feuchtigkeitssensors ist in 2 dargestellt. Aus 2 ist ersichtlich, dass sich mit zunehmender Menge an zugesetztem TEGM Poren bis zur Folien- bzw. Filmoberfläche bilden. Die Empfindlichkeit dieser Feuchtigkeitssensoren ist in 3 dargestellt.
• Aus 2 ist ersichtlich, dass die Dichte der Oberflächenporen zunimmt und die Empfindlichkeit verbessert wird, wenn die Menge an TEGM erhöht wird. Aus 3 ist ersichtlich, dass sich die Empfindlichkeit mit zunehmender Menge an TEGM verbessert. Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließen, dass die Empfindlichkeit durch eine Erhöhung der Dichte der Oberflächenporen verbessert wird.
• [Beispiel 3]
• Als Beispiel wird ein Ergebnis beschrieben, das durch die Zugabe eines Tensids erzielt wurde. Als Tensid wurde FTERGENT 251, ein hydrophiles Tensid, oder FTERGENT 710FM, ein hydrophobes Tensid (beide hergestellt von NEOS Co., Ltd.) verwendet. CaCu3Ti4O12 (CCTO) wurde anstelle von Ni als anorganischer Füllstoff verwendet und in einer Menge von 50 Volumenprozent, bezogen auf das PAI, zugesetzt. Die Tenside wurden zu 1 Gew.-%, 3 Gew.-% und 5 Gew.-%, bezogen auf CCTO, zugesetzt. Ein Sensor wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und bewertet, mit Ausnahme dieser Punkte.
• Die Empfindlichkeit des hergestellten Feuchtigkeitssensors ist in 4 dargestellt. Aus 4 geht hervor, dass sich die Empfindlichkeit im Falle von FTERGENT 710FM mit zunehmender Zugabemenge tendenziell verbessert.
• Für die Feuchtigkeitssensoren, denen 1 Gew.-%, 3 Gew.-% oder 5 Gew.-% der einzelnen Tenside zugesetzt wurden, wurde eine REM-Untersuchung der Oberfläche durchgeführt und die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen berechnet. Hinsichtlich der durchschnittlichen Porengröße der Oberflächenporen wurde die längste Größe jeder beobachteten Oberflächenpore als Porengröße jeder Oberflächenpore betrachtet, die Porengrößen aller im Sichtfeld vorhandenen Oberflächenporen wurden gemessen, dann wurde der Vorgang des Bewegens des Sichtfeldes und des erneuten Messens der Porengrößen wiederholt, und der Durchschnittswert für 100 oder mehr Oberflächenporen wurde als die durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen genommen. Die berechneten durchschnittlichen Porengrößen der Oberflächenporen sind in Tabelle 1 zusammen mit den Ergebnissen der Empfindlichkeitsmessung dargestellt. 5 zeigt eine Korrelation zwischen der durchschnittlichen Porengröße der Oberflächenporen einer feuchtigkeitsempfindlichen Folie bzw. eines feuchtigkeitsempfindlichen Films und der Empfindlichkeit eines Feuchtigkeitssensors bzw. Luftfeuchtigkeitssensors. [Tabelle 1]

  Tensid		Durchschnittliche Porengröße der Oberflächenporen (um)	Empfindlichkeit (fF/%RH)
  FTERGENT 251	1 Gew.-%	0,113	37,5
  	3 Gew.-%	0,102	36,8
  	5 Gew.-%	0,024	24,3
  FTERGENT 710FM	1 Gew.-%	0,281	54,0
  	3 Gew.-%	0,344	67,5
  	5 Gew.-%	0,536	78,6

• Für die Feuchtigkeitssensoren, denen 5 Gew.-% eines Tensids zugesetzt wurden, wurde eine REM-Schneideuntersuchung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 6 dargestellt. Wie aus 6 ersichtlich ist, haben die meisten Innenporen bei Zugabe von FTERGENT 251 einen kleinen Durchmesser und bei Zugabe von FTERGENT 710FM sind viele Innenporen groß im Durchmesser. Die spezifische BET-Oberfläche, die Empfindlichkeit und das Ansprechverhalten dieser Elemente sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass durch die Zugabe eines Tensids (FTERGENT 710FM) die Empfindlichkeit und das Ansprechverhalten verbessert werden können, obwohl die spezifische Oberfläche klein ist. [Tabelle 2]

  Tensid (5wt%)	FTERGENT 251 (hydrophil)	FTERGENT 710FM (hydrophob)
  Spezifische Oberfläche (m2/g)	2,02	1,42
  Empfindlichkeit (fF/%RH)	24,3	78,6
  Reaktion + Erholung (Sek.)	2,84 (Reaktion: 0,60/ Erholung: 2,24)	1,85 (Reaktion: 0,85/ Erholung: 1,00)

• Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die Porengröße und die Dichte der Oberflächenporen und der Innenporen eines feuchtigkeitsempfindlichen Films durch Zugabe eines Tensids eingestellt und die Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit eines Sensors verbessert werden können.
• [Beispiel 4]
• Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem die zugesetzte Menge an CCTO variiert wurde. CCTO wurde in einer Menge von 0 bis 50 Volumenprozent in Bezug auf PAI zugesetzt. Ein Sensor wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und ausgewertet, mit Ausnahme dieses Punktes.
• Die Dielektrizitätskonstante des hergestellten feuchtigkeitsempfindlichen Films ist in 7 dargestellt. Aus 7 ist ersichtlich, dass die Dielektrizitätskonstante mit zunehmender Menge an CCTO steigt. Ferner ist aus 8 ersichtlich, dass die Empfindlichkeit ebenso wie die Dielektrizitätskonstante mit zunehmender Menge an CCTO zunimmt. Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass sich die Empfindlichkeit mit zunehmender Dielektrizitätskonstante des feuchtigkeitsempfindlichen Films verbessert.
• <Leistungsbewertung eines Atmungserfassungssystems>
• [Beispiel 5]
• (Verwendeter Feuchtigkeitssensor)
• Das Ansprechverhalten wurde für drei Arten von Feuchtigkeitssensoren gemessen, die das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element der vorliegenden Offenbarung verwenden (im Folgenden werden diese Sensoren als Produkte mit schneller Reaktion (1), (2) bzw. (3) bezeichnet), sowie für ein handelsübliches Produkt (SHT31, hergestellt von Sensirion AG; im Folgenden wird dieses als Produkt mit langsamer Reaktion bezeichnet).
• Die Produkte mit schneller Reaktion (1), (2) und (3) hatten eine Ansprechgeschwindigkeit von 1,9 Sekunden, 1,3 Sekunden bzw. 0,9 Sekunden und eine Erholungsgeschwindigkeit von 4,9 Sekunden, 2,5 Sekunden bzw. 1,6 Sekunden. Das Produkt mit langsamer Reaktion hatte eine Reaktionsgeschwindigkeit von 5,5 Sekunden und eine Erholungsgeschwindigkeit von 16,1 Sekunden.
• (Bestätigung des Einflusses von Vibrationen)
• Um zu zeigen, dass es keinen Einfluss von Vibrationen auf die Atmungsmessung gibt, wurde zunächst das folgende Experiment durchgeführt. Ein Sensor, ein optischer Zerhacker und ein Bubbler wurden so in Schwingung versetzt, dass feuchte Luft, die mit einer Frequenz von 4 Hz durch den Bubbler strömte, mit dem optischen Zerhacker auf den Sensor traf. Die feuchte Luft, die durch den Bubbler geflossen ist, entspricht einer simulierten Atmung. Dieser Test wurde unter Standardbedingungen für den Inlandstransport (JIS Z 0232 Standard, 5 bis 200 Hz, Grms = 0,59, zufällige Vibration, vertikale Richtung) mit einem Vibrationsprüfgerät durchgeführt.
• 9A und 9B zeigen die Messdaten für den Fall ohne Vibration (100 bis 105 Sekunden nach Beginn der Messung) und den Fall mit Vibration (400 bis 405 Sekunden nach Beginn der Messung) für das Produkt mit schneller Reaktion (2) sowie die durch Fourier-Transformation dieser Ergebnisse erhaltenen Ergebnisse. Aus den 9A und 9B geht hervor, dass es keinen Unterschied zwischen den Messdaten mit und ohne Vibration gibt. Da ferner kein Unterschied in den Fouriertransformierten Ergebnissen zwischen mit und ohne Vibration beobachtet wurde, kann man sehen, dass Produkte mit schneller Reaktion eine Feuchtigkeitsänderung messen können, ohne durch Vibration beeinflusst zu werden, d.h. sie können die Atmung messen, ohne durch Vibration beeinflusst zu werden.
• (Einfluss des unterschiedlichen Ansprechverhaltens und Messung im Kreiskegel A-Bereich)
• Die Vergleichsergebnisse (Messdaten und Fouriertransformierte Ergebnisse) zwischen dem Produkt mit schneller Reaktion (2) und dem Produkt mit langsamer Reaktion ohne Vibration sind in 10 dargestellt. Aus 10 ist ersichtlich, dass das Produkt mit langsamer Reaktion der Frequenzänderung von 4 Hz nicht folgen kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Ansprechgeschwindigkeit bzw. Reaktion und die Erholungsgeschwindigkeit langsam sind.
• Dann wurde beschlossen, einen Unterschied in der Reaktion zwischen dem Produkt mit schneller Reaktion (1) und dem Produkt mit langsamer Reaktion zu untersuchen, um die tatsächliche Atmung zu messen. Jeder Sensor wurde auf dem oberen Teil eines PC-Bildschirms vor einer Person installiert, so dass der Abstand zwischen dem Sensor und dem Mund etwa 30 cm betrug, und die Messung wurde durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Feuchtigkeitssensor im Bereich des Kreiskegelstumpfes (farbiger Bereich) im Bereich des Kreiskegels A, wie in 11 dargestellt. Die Messergebnisse und ein Ergebnis der Fourier-Transformation sind in 12 dargestellt. In 12 kann eine durch die Atmung bedingte Reaktion mit dem Produkt mit schneller Reaktion (1) bestätigt werden, und aus dem Fourier-Transformationsergebnis ist ersichtlich, dass die Atmungsrate etwa 27,5 mal/min beträgt. Andererseits konnte mit dem Produkt mit langsamen Reaktion keine Reaktion auf die Atmung bestätigt werden.
• Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die Ansprech- und Erholungsgeschwindigkeit eines Feuchtigkeitssensors bei der Messung der Atmung sehr wichtig ist.
• Um zu bestätigen, dass es sich bei der in 12A erhaltenen Reaktion tatsächlich um eine von der Atmung abgeleitete Reaktion handelt, und um zu prüfen, wie weit der Sensor und der Mund höchstens voneinander entfernt sein dürfen, um eine Messung zu ermöglichen, wurde die Messung mit einem Abstand von etwa 70 cm zwischen Sensor und Mund durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein vorhandener Atmungssensor (YSSDA, hergestellt von ATR-Promotions Inc.) mit einem Gürtel um die Brust gewickelt, um als Referenz für die Atmung zu dienen. Die Ergebnisse der Messung mit dem Produkt mit schneller Reaktion (2) sind in 13 dargestellt. Wie aus 13 ersichtlich ist, wurde auch bei einem Abstand von 70 cm eine Reaktion des Produkts mit schneller Reaktion (2) beobachtet, und beim Vergleich des Ergebnisses der Fourier-Transformation mit dem vorhandenen Atmungssensor wurde eine sehr gute Übereinstimmung erzielt. Dies zeigt, dass die Atmung auch dann gemessen werden kann, wenn der Sensor und der Mund 70 cm voneinander entfernt sind.
• Darüber hinaus gibt es in den Messdaten von 12 und 13 einen Bereich, in dem keine Reaktion beobachtet wird, was darauf zurückzuführen ist, dass sich das Gesicht während der Messung bewegt hat.
• In ähnlicher Weise sind die Messdaten und ein Ergebnis der Fourier-Transformation in einem Fall, in dem das Produkt mit schneller Reaktion (3) an einem Lenkrad eines Autos installiert wurde, in 14 dargestellt. Aus 14 ist ersichtlich, dass die Atmung durch Anbringen eines Sensors an der Position eines Lenkrads gemessen werden kann.
• [Beispiel 6]
• (Messung im Kreiskegel B-Bereich)
• Es wird ein Fall beschrieben, in dem das Produkt mit schneller Reaktion (2) in der Nähe der Halsschlagader installiert wurde. Zu diesem Zeitpunkt ist der Feuchtigkeitssensor innerhalb des Kreiskegelstumpfbereichs (farbiger Bereich) in dem Kreiskegel B-Bereich angeordnet, wie in 15 dargestellt. Der in Beispiel 5 beschriebene vorhandene Atmungssensor wurde verwendet, um zu bestätigen, dass die Atmung gemessen werden kann. Die Messdaten und ein Ergebnis der Fourier-Transformation sind in 16 dargestellt. Aus 16 ist ersichtlich, dass eine sehr gute Übereinstimmung zwischen dem vorhandenen Atmungssensor und dem Produkt mit schneller Reaktion (2) erzielt wird und die Atmung durch Anbringen eines Feuchtigkeitssensors am Hals gemessen werden kann. Es gibt eine Zeit, in der während der Messung teilweise keine Reaktion beobachtet wird, und das liegt daran, dass sich das Gesicht bewegt.
• Da der Sensor an dieser Stelle angebracht werden kann, um die Atmung zu messen, ist es möglich, die Atmung ständig zu überwachen, ohne durch Vibrationen beeinträchtigt zu werden, zum Beispiel durch Anbringen des Sensors an einer Halskette oder einem Halsband oder Geschirr für ein Haustier.
• [Beispiel 7]
• (Messung im Kreiskegel C-Bereich)
• Ein Beispiel für die Atmungserfassung in einem Fall, in dem das Produkt mit schneller Reaktion (1) und das Produkt mit langsamer Reaktion am Hals (Manubrium) angebracht sind, wird beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt ist der Feuchtigkeitssensor innerhalb des Kreiskegelstumpfes (farbiger Bereich) im Kreiskegel C-Bereich angeordnet, wie in 17 dargestellt. Die Messdaten und ein Ergebnis der Fourier-Transformation sind in 18 dargestellt. Wie aus 18 ersichtlich, kann das Produkt mit langsamer Reaktion nicht der Atmung folgen, während die Reaktion durch die Atmung mit dem Produkt mit schneller Reaktion (1) bestätigt werden kann.
• Als Nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem das Produkt mit schneller Reaktion (3) an einem Sicherheitsgurt (in der Nähe der Karosseriemitte) eines Autos installiert ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Feuchtigkeitssensor innerhalb des Kreiskegelstumpfes (farbiger Bereich) im Kreiskegel C-Bereich angeordnet, wie in 17 dargestellt. Die im ausgeschalteten Zustand des Motors gemessenen Daten und das Ergebnis der Fourier-Transformation sind in 19 dargestellt. Aus 19 ist ersichtlich, dass die nasale Atmungskomponente an der Position des Sicherheitsgurts gemessen werden kann. Ferner sind die in einem eingeschalteten Zustand des Motors gemessenen Daten und ein Ergebnis der Fourier-Transformation in 20 dargestellt. Aus 20 ist ersichtlich, dass auch bei Vibrationen des Fahrzeugs die Atmung gemessen werden kann, wie im Falle eines ausgeschalteten Motors.
• [Beispiel 8]
• (Messung im Kreiskegel A-Bereich und im Kreiskegel C-Bereich)
• In Beispiel 5 wurde gezeigt, dass die orale Atmungskomponente gemessen werden kann, wenn das Produkt mit schneller Reaktion an einem Lenkrad angebracht ist. Die Messergebnisse an der Position des Lenkrads und der Position des Sicherheitsgurts von drei Personen sind in 21A bis 21C dargestellt (die bisher gezeigten Ergebnisse wurden von Person A erzielt). Zu diesem Zeitpunkt ist der Feuchtigkeitssensor sowohl innerhalb des Kreiskegelstumpfs (farbiger Bereich) im Bereich des Kreiskegels A, wie in 11 dargestellt, als auch innerhalb des Kreiskegelstumpfs (farbiger Bereich) im Bereich des Kreiskegels C, wie in 17 dargestellt, angeordnet. Um die Messergebnisse der drei Person vergleichen zu können, werden die Beträge der Größen der vertikalen Achse und der horizontalen Achse angepasst. Aus 21A bis 21C geht hervor, dass die Reaktion der drei Personen unterschiedlich ist. Person A hat eine große Reaktion sowohl auf die Mundatmung als auch auf die Nasenatmung, während Person B eine große Mundatmung, aber eine kleine Nasenatmung hat. Umgekehrt hat die Person C eine kleine Mundatmung, aber eine große Nasenatmung. Wie oben beschrieben, wurde festgestellt, dass es durch die getrennte Messung der Mundatmungskomponente und der Nasenatmungskomponente möglich ist, sie zu unterscheiden und zu wissen, welche Person hauptsächlich Mundatmung oder Nasenatmung betreibt. Die Nase hat die Funktion eines Filters, der Bakterien und Viren aus der Luft entfernt, und die befeuchtete und erwärmte Luft wird durch die Nase in die Lunge geleitet. Daher wird allgemein gesagt, dass die Nasenatmung die bessere Atmung ist. Daher ist es auch möglich, die Atmung zu einer guten Atmung zu korrigieren, indem man weiß, welche der beiden Atmungsarten, die Mundatmung und die Nasenatmung, durchgeführt wird.
• Ferner kann aus den 21A bis 21C bestätigt werden, dass die Personen sowohl bei der Mundatmung als auch bei der Nasenatmung stark reagieren und sich dann langsam erholen. Dies zeigt, dass die Form der Atmung gut gemessen wurde. Dies liegt daran, dass die Reaktion und Erholung eines Feuchtigkeitssensors schnell sind, so dass die Feuchtigkeitsänderung aufgrund der Atmung genau gemessen werden kann.
• [Beispiel 9]
• (Kombinierte Verwendung von Klimaanlagen)
• Um eine Klimaanlage in einem Auto zu steuern, wird derzeit ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor um die Klimaanlage herum installiert. Da der Sensor jedoch weit von dem Fahrer oder von Insassen entfernt ist und die Temperatur und Feuchtigkeit in der Umgebung von der Temperatur und Feuchtigkeit um den Insassen oder Fahrer herum abweicht, kommt es oft zu einem unangenehmen Zustand, wenn die Klimaanlage nicht gut funktioniert.
• Dann wurde ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor an der Position des Sicherheitsgurtes installiert, ähnlich wie bei dem in Beispiel 3 beschriebenen Experiment, und die Temperatur und Feuchtigkeit in der Umgebung des Fahrers wurden gemessen. Für die Messung wurde ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor (SHT31, hergestellt von Sensirion AG, Produkt mit langsamer Reaktion) verwendet, der auf einem BLE-Modul montiert war. Die Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen wurden gemessen, wenn die Klimaanlage mit einer mittleren Ventilatorgeschwindigkeit eingeschaltet war. Darüber hinaus wurden der Fall, in dem die Klimaanlage direkt auf den Körper traf, und der Fall, in dem die Klimaanlage nicht mit konstanter Stärke auf den Körper traf, in dieser Reihenfolge gemessen. Die Ergebnisse sind in 22 dargestellt. Aus 22 ist ersichtlich, dass die Temperatur allmählich abnimmt, wenn der Wind der Klimaanlage direkt auf den Körper trifft. Andererseits ist zu erkennen, dass die Temperatur allmählich anstieg, wenn die Windrichtung so eingestellt wurde, dass der Wind nicht auf den Körper traf, obwohl die Klimaanlage mit der gleichen Stärke eingeschaltet war. Tatsächlich fühlte sich der Fahrer kühl, wenn der Wind von der Klimaanlage auf den Körper traf, aber allmählich heiß, wenn die Luft nicht mehr auf den Körper traf. Es zeigt sich also, dass die Temperatur und die Feuchtigkeit in der Umgebung des Fahrers genauer gemessen werden konnten.
• Zum Beispiel wird derselbe Sensor an einem Sitzgurt jedes Sitzes installiert, um die Temperatur und Feuchtigkeit um jeden Sitz herum ständig zu messen, und die Klimaanlage wird in Kombination mit der HVAC gesteuert, wenn die Bedingungen um den Sitz herum unangenehm werden, wodurch der Komfort im Fahrzeug weiter verbessert werden kann.
• Obwohl in 22 der mit einem BLE-Modul ausgestattete Temperatur- und Feuchtigkeitssensor verwendet wurde, kann das in Beispiel 3 beschriebene Produkt mit schneller Reaktion für den Anzeigewert der Feuchtigkeit verwendet werden. Da der Ausgangswert des diesmal verwendeten Produkts mit schneller Reaktion eine Kapazität ist, kann die Kapazität in eine Feuchtigkeit umgewandelt werden, indem die Beziehung (Kalibrierungskurve) zwischen der Kapazität und der Feuchtigkeit im Voraus untersucht wird. Zu diesem Zeitpunkt entspricht eine große langsame Änderung der Grundlinie einer Änderung der Feuchtigkeit in der Umgebung der Person, während eine kleine schnelle Änderung einer Änderung aufgrund der Atmung der Person entspricht.
• Im Übrigen ist es denkbar, dass die Atmung nicht gemessen werden kann, wenn der Wind von der Klimaanlage auf den Feuchtigkeitssensor trifft. Gleichzeitig mit dem in 22 gezeigten Experiment wurde die Atmung an der Position des Sicherheitsgurtes mit dem Produkt mit schneller Reaktion (3) gemessen, und die in 23 gezeigten Daten wurden erhalten. In beiden Fällen wird eine Reaktion beobachtet, die auf die Atmung zurückzuführen ist. Das Erscheinungsbild ist jedoch in beiden Fällen im Vergleich zu dem in Beispiel 5 gezeigten Fall der Klimaanlage AUS verändert, und bei direktem Wind scheint der Einfluss besonders groß zu sein. Bei der Fourier-Transformation dieser Daten war jedoch eine der Atmungsrate entsprechende Frequenzkomponente enthalten, und die Atmungsrate war auch dann messbar, wenn die Feuchtigkeit in der Umgebung der Person durch Einschalten der Klimaanlage verändert wurde.
• INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
• Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element in der vorliegenden Offenbarung und der Feuchtigkeitssensor, der das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element verwendet, können für verschiedene Anwendungen wie zum Beispiel elektrische Haushaltsgeräte, Industriegeräte und Anwendungen in Fahrzeugen verwendet werden.
• BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN

2

Person

4

Ausatmungsquelle

6

Kreiskegel A-Bereich

8

Kegelwinkel

10

Kegelhöhe

12

Möglicher Mindestabstand zwischen Feuchtigkeitssensor und Ausatmungsquelle

14

Kreiskegel B-Bereich (rechte Seite)

14'

Kreiskegel B-Bereich (linke Seite)

16

Winkel der Drehachse des Kreiskegels C in Bezug auf die Rückwärtsrichtung (60° nach rechts)

18

Winkel der Drehachse des Kreiskegels C in Bezug auf die Rückwärtsrichtung (30° nach unten)

x

vordere Richtung

x'

hintere Richtung

20

Kreiskegel C-Bereich

• <Beispielhafte Ausführungsform>
• Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind wie folgt.
• [Punkt 1] Ein poröses feuchtigkeitsempfindliches Element für einen Feuchtigkeitssensor, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element ein Harzgrundmaterial und einen anorganischen Füllstoff aufweist, das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element Oberflächenporen und Innenporen enthält, und die Oberflächenporen haben eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 um oder mehr.
• [Punkt 2] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß Punkt 1, wobei die Oberflächenporen, die eine Porengröße von 0,1 um oder mehr aufweisen, eine Dichte von 1 Pore/100 µm² oder mehr haben.
• [Punkt 3] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß Punkt 1 oder 2, wobei die Oberflächenporen, die eine Porengröße von 0,1 um oder mehr haben, eine Dichte von 50 Poren/100 µm² oder mehr aufweisen.
• [Punkt 4] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 3, wobei ein Porenabschnitt mit einer Querschnittsgröße von 1 µm oder mehr in einem Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements vorhanden ist.
• [Punkt 5] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 4, wobei die Dichte der Porenabschnitte mit einer Querschnittsgröße von 1 um oder mehr in einem Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements 10 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr beträgt.
• [Punkt 6] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 5, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine spezifische Oberfläche von 0,1 m²/g oder mehr und 10 m²/g oder weniger aufweist.
• [Punkt 7] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 6, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine spezifische Oberfläche von 2 m²/g oder weniger aufweist.
• [Punkt 8] Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element gemäß einem der Punkte 1 bis 7, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine Porosität von 10 Volumenprozent oder mehr und 90 Volumenprozent oder weniger aufweist.
• [Punkt 9] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 8, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine relative Dielektrizitätskonstante von 1,6 oder mehr aufweist.
• [Punkt 10] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 9, wobei die Menge des Harzgrundmaterials 10 Gew.-% oder mehr und 90 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element, beträgt, und eine Menge des anorganischen Füllstoffs 10 Gew.-% oder mehr und 90 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das poröse, feuchtigkeitsempfindliche Element, beträgt.
• [Punkt 11] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 10, wobei das Harzgrundmaterial zumindest eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus aromatischem Polyimid, aromatischem Polyamidimid, aromatischem Polyamid, aromatischem Polyether, Polyethylenterephthalat, Celluloseacetatbutyrat, Polymethylmethacrylat und Vinylcrotonat besteht.
• [Punkt 12] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 11, wobei der anorganische Füllstoff ein hochdielektrisches Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 100 oder mehr bei 25°C und 1 kHz aufweist.
• [Punkt 13] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 12, wobei der anorganische Füllstoff einen Metallfüllstoff aufweist.
• [Punkt 14] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 13, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element ein Tensid aufweist und die Menge des Tensids 0,1 Gew.-% oder mehr und 25 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element, beträgt.
• [Punkt 15] Das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 14, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element für einen Feuchtigkeitssensor vom Kapazitätsänderungs-Typ bestimmt ist.
• [Punkt 16] Ein Feuchtigkeitssensor, welcher aufweist:
  • eine erste Elektrode;
  • eine zweite Elektrode; und
  • das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element gemäß einem der Punkte 1 bis 15, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist.
• [Punkt 17] Der Feuchtigkeitssensor gemäß Punkt 16, ferner aufweisend eine Grundplatte enthält, wobei die erste Elektrode auf der Grundplatte angebracht ist.
• [Punkt 18] Der Feuchtigkeitssensor gemäß Punkt 16 oder 17, der vom Kapazitätsänderungs-Typ ist.
• [Punkt 19] Ein Atmungserfassungssystem zum Erfassen der Atmung einer Person, wobei der Feuchtigkeitssensor gemäß einem der Punkte 16 bis 18 innerhalb eines Kugelbereichs angeordnet ist; und die Kugel einen Mittelpunkt als eine Ausatmungsquelle der Person und einen Radius von 150 cm oder weniger aufweist.
• [Punkt 20] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 19, wobei der Feuchtigkeitssensor in dem Bereich mit Ausnahme eines 1/4 hinteren oberen Bereichs der Kugel angeordnet ist.
• [Punkt 21] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 19 oder 20, wobei der Feuchtigkeitssensor innerhalb eines Kreiskegel A-Bereichs angeordnet ist; der Kreiskegel A eine Spitze als Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade aufweist, die sich von der Ausatmungsquelle in einer vorderen Richtung der Person erstreckt, ein Kegelwinkel, der durch einen Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel A entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, 40° oder weniger beträgt, und eine Kegelhöhe, die durch die Länge einer Gerade von der Mitte der Basis bis zu der Spitze definiert ist, 100 cm oder weniger beträgt.
• [Punkt 22] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 19 oder 20, wobei der Feuchtigkeitssensor innerhalb eines Kreiskegel B-Bereichs angeordnet ist; der Kreiskegel B eine Spitze als eine Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade aufweist, die sich um 30° nach unten und um 30° nach rechts oder links in Bezug auf eine Zurückrichtung von der Ausatmungsquelle erstreckt, ein Kegelwinkel, der durch einen Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel B entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, 60° oder weniger beträgt, und eine Kegelhöhe, die durch die Länge einer Gerade von der Mitte der Basis bis zur Spitze definiert ist, 30 cm oder weniger beträgt.
• [Punkt 23] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 21, wobei die Ausatmungsquelle der Mund der Person ist und das Atmungserfassungssystem eine orale Atmungskomponente erfasst; oder das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 22, wobei die Ausatmungsquelle der Mund und/oder die Nasenlöcher der Person sind und das Atmungserfassungssystem eine orale Atmungskomponente und/oder eine nasale Atmungskomponente erfasst.
• [Punkt 24] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 19 oder 20, wobei der Feuchtigkeitssensor innerhalb eines Bereichs eines Kreiskegels C angeordnet ist; der Kreiskegel C eine Spitze als Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade aufweist, die sich von der Ausatmungsquelle nach unten in Richtung der Person erstreckt, ein Kegelwinkel, der durch einen Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel C entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, 60° oder weniger beträgt, und die Höhe eines Kegels, die durch die Länge einer Gerade von der Mitte der Basis bis zur Spitze definiert ist, 70 cm oder weniger beträgt.
• [Punkt 25] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 24, wobei die Ausatmungsquelle die Nasenlöcher der Person sind und das Atmungserfassungssystem eine nasale Atmungskomponente erfasst.
• [Punkt 26] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 25, wobei die Summe aus einer Reaktionszeit und einer Erholungszeit des Feuchtigkeitssensors 5 Sekunden oder weniger beträgt.
• [Punkt 27] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 26, aufweisend einer Steuereinheit, die auf ein Atmungserfassungsergebnis reagiert.
• [Punkt 28] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 27, wobei die Steuereinheit eine Umgebungsumgebung der Person durch eine Klimatisierungsvorrichtung auf Grundlage des Atmungserfassungsergebnisses und, falls erforderlich, anderer Umgebungsumgebungsinformationen der Person, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur der Person, steuert.
• [Punkt 29] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 28, wobei die Steuereinheit eine Vorrichtung steuert.
• [Punkt 30] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 29, wobei die Vorrichtung ein Kraftfahrzeug ist.
• [Punkt 31] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 30, ferner aufweisend einen Sensor, der derart konfiguriert ist, dass er zweite Vibrationsdaten misst, die ein zweites, von der Atmung verschiedenes Vitalzeichen enthalten.
• [Punkt 32] Das Atmungserfassungssystem gemäß Punkt 31, wobei ein zweites Vitalzeichen erfasst wird, indem erste Vibrationsdaten, die auf einem Atmungserfassungsergebnis basieren, von den zweiten Vibrationsdaten subtrahiert werden.
• [Punkt 33] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 32, wobei der Feuchtigkeitssensor an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs angebracht ist.
• [Punkt 34] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 32, wobei der Feuchtigkeitssensor auf einem Personal Computer oder einer mit einem Personal Computer verbundenen Vorrichtung installiert ist.
• [Punkt 35] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 32, wobei der Feuchtigkeitssensor an einem Hals angebracht ist.
• [Punkt 36] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 32, wobei der Feuchtigkeitssensor an einem Halsband oder Geschirr für ein Haustier (zum Beispiel Hund oder Katze) angebracht ist.
• [Punkt 37] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 32, wobei der Feuchtigkeitssensor an einem Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs angebracht ist.
• [Punkt 38] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 37, wobei der lineare Abstand zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle 5 cm oder mehr beträgt.
• [Punkt 39] Das Atmungserfassungssystem gemäß einem der Punkte 19 bis 38, wobei der lineare Abstand zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle 10 cm oder mehr beträgt.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP H1129151 [0005]
• JP 2005270570 [0005]

Claims (27)

1. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element für einen Feuchtigkeitssensor, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element ein Harzgrundmaterial und einen anorganischen Füllstoff aufweist, das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element Oberflächenporen und Innenporen enthält, und die Oberflächenporen eine durchschnittliche Porengröße von 0,1 um oder mehr haben.
2. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenporen, die eine Porengröße von 0,1 um oder mehr haben, eine Dichte von 1 Pore/100 µm² oder mehr haben.
3. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächenporen, die eine Porengröße von 0,1 um oder mehr haben, eine Dichte von 50 Poren/100 µm² oder mehr haben.
4. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einem Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements ein Porenabschnitt mit einer Querschnittsgröße von 1 um oder mehr vorhanden ist.
5. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Dichte von Porenabschnitten mit einer Querschnittsgröße von 1 um oder mehr in einem Abschnitt des porösen feuchtigkeitsempfindlichen Elements 10 Porenabschnitte/100 µm² oder mehr beträgt.
6. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine spezifische Oberfläche von 0,1 m²/g oder mehr und 10 m²/g oder weniger aufweist.
7. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine spezifische Oberfläche von 2 m²/g oder weniger aufweist.
8. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine Porosität von 10 Volumenprozent oder mehr und 90 Volumenprozent oder weniger aufweist.
9. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element eine relative Permittivität von 1,6 oder mehr aufweist.
10. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Menge des Harzgrundmaterials 10 Gew.-% oder mehr und 90 Gew.-% oder weniger bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element beträgt, und eine Menge des anorganischen Füllstoffs 10 Gew.-% oder mehr und 90 Gew.-% oder weniger bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element, beträgt.
11. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Harzgrundmaterial zumindest eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus aromatischem Polyimid, aromatischem Polyamidimid, aromatischem Polyamid, aromatischem Polyether, Polyethylenterephthalat, Celluloseacetatbutyrat, Polymethylmethacrylat und Vinylcrotonat besteht.
12. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der anorganische Füllstoff ein hochdielektrisches Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 100 oder mehr bei 25°C und 1 kHz aufweist.
13. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der anorganische Füllstoff einen Metallfüllstoff aufweist.
14. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element ein Tensid aufweist und die Menge des Tensids bezogen auf das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element 0,1 Gew.-% oder mehr und 25 Gew.-% oder weniger beträgt.
15. Poröses feuchtigkeitsempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element für einen Feuchtigkeitssensor vom Kapazitätsänderungs-Typ vorgesehen ist.
16. Feuchtigkeitssensor, aufweisend: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; und das poröse feuchtigkeitsempfindliche Element nach einem der Ansprüche 1 bis 15, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist.
17. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 16, ferner aufweisend eine Grundplatte, wobei die erste Elektrode auf der Grundplatte vorgesehen ist.
18. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 16 oder 17, der vom Kapazitätsänderungs-Typ ist.
19. Atmungserfassungssystem zum Erfassen der Atmung einer Person, wobei der Feuchtigkeitssensor nach einem der Ansprüche 16 bis 18 innerhalb eines Kugelbereichs angeordnet ist; und die Kugel einen Mittelpunkt als eine Ausatmungsquelle der Person und einen Radius von 150 cm oder weniger aufweist.
20. Atmungserfassungssystem nach Anspruch 19, wobei der Feuchtigkeitssensor innerhalb eines Kreiskegel A-Bereichs angeordnet ist; der Kreiskegel A eine Spitze als die Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade aufweist, die sich von der Ausatmungsquelle in einer vorderen Richtung der Person erstreckt, ein Kegelwinkel, der durch einen Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel A entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, 40° oder weniger beträgt, eine Höhe des Kegels, definiert durch die Länge einer Geraden von der Mitte der Basis bis zu der Spitze 100 cm oder weniger beträgt, und die Ausatmungsquelle ein Mund der Person ist.
21. Atmungserfassungssystem nach Anspruch 19, wobei der Feuchtigkeitssensor innerhalb eines Kreiskegel B-Bereichs angeordnet ist; der Kreiskegel B eine Spitze als Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade aufweist, die sich um 30° nach unten und um 30° nach rechts oder links in Bezug auf eine Zurückrichtung von der Ausatmungsquelle erstreckt, ein Kegelwinkel, der durch einen Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert wird, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel B entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, 60° oder weniger beträgt, eine Kegelhöhe, definiert durch die Länge einer Gerade von der Mitte der Basis bis zu der Spitze 30 cm oder weniger beträgt, und die Ausatmungsquelle ein Mund oder ein Nasenloch der Person ist.
22. Atmungserfassungssystem nach Anspruch 19, wobei der Feuchtigkeitssensor innerhalb eines Kreiskegel C-Bereichs angeordnet ist; der Kreiskegel C eine Spitze als Ausatmungsquelle und eine Drehachse als Gerade aufweist, die sich von der Ausatmungsquelle in einer unteren Richtung der Person erstreckt, ein Kegelwinkel, der durch einen Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks definiert ist, das gebildet wird, wenn der Kreiskegel C entlang einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene geschnitten wird, 60° oder weniger beträgt, die Höhe des Kegels, definiert durch die Länge einer Gerade von der Mitte der Basis bis zur Spitze, 70 cm oder weniger beträgt, und die Ausatmungsquelle ein Nasenloch der Person ist.
23. Atmungserfassungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei eine Summe aus einer Reaktionszeit und einer Erholungszeit des Feuchtigkeitssensors 5 Sekunden oder weniger beträgt.
24. Atmungserfassungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 23, aufweisend eine Steuereinheit, die auf ein Atmungserfassungsergebnis reagiert, wobei die Steuereinheit eine Umgebungsumgebung der Person durch eine Klimatisierungsvorrichtung auf Grundlage des Atmungserfassungsergebnisses und, falls erforderlich, anderer Umgebungsumgebungsinformationen der Person, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur der Person, steuert.
25. Atmungserfassungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 24, aufweisend eine Steuereinheit, die auf ein Atmungserfassungsergebnis reagiert, wobei die Steuereinheit ein Kraftfahrzeug steuert.
26. Atmungserfassungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 25, ferner aufweisend einen Sensor, der derart konfiguriert ist, dass er zweite Vibrationsdaten misst, die ein zweites, von der Atmung verschiedenes Vitalzeichen enthalten, wobei das zweite Vitalzeichen durch Subtraktion erster Vibrationsdaten auf Grundlage eines Atmungserfassungsergebnisses von den zweiten Vibrationsdaten erfasst wird.
27. Atmungserfassungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei einer linearer Abstand zwischen dem Feuchtigkeitssensor und der Ausatmungsquelle 5 cm oder mehr beträgt.