JP2019518933A - 繊維品質センサ - Google Patents

Abstract

繊維品質センサＳは、相互に隣接した第１の電極対であって、該繊維に接触して該電極間に第１の電圧を生成するための第１の電極対を有し、該第１の電圧は、該繊維の品質を示し、該第１の電極対は、第１の導電体電極１と、導電性の裏当て２を備えた第１の誘電体材料Ｄを持つ第１の誘電体電極（Ｄ、２）と、を含む。繊維品質センサＳは更に、相互に隣接した第２の電極対であって、該繊維に接触して該電極間に第２の電圧を生成するための第２の電極対を有し、該第２の電圧は、該繊維の品質を示し、該第２の電極対は、第２の導電体電極１と、導電性の裏当てを備えた第２の誘電体材料を持つ第２の誘電体電極であって、摩擦電気系列において、該導電体電極の材料が、該第１の誘電体材料と該第２の誘電体材料との間にある、第２の誘電体電極（Ｄ、２）と、を含む。繊維品質センサＳは、水平方向又は垂直方向に交番する該第１及び第２の電極対を有しても良い。該第１及び／又は第２の電極対は斜めであり、傾斜しており及び／又はジグザグ型であっても良い。繊維品質センサＳは、前記又はそれぞれの電極対について、該電極対に結合され、１Ｔオームより高い、好適には２００Ｔオームである、入力インピーダンスを持つ、増幅器を更に有しても良い。繊維品質センサＳは有利にも、毛髪ケア装置において適用される。

Description

本発明は、毛髪損傷センサのような繊維品質センサ、及び斯かる毛髪損傷センサを有する毛髪ケア装置に関する。

Bhushanによる「第７章 Surface Potential Studies of Human Hair Using Kelvin Probe Microscopy」（Biophysics of Human Hair: Structural, Nanomechanical, and Nanotribological Studies、153-169頁（2010年））は、新鮮な毛髪はより良好な電荷移動度を持ち、それ故化学的に損傷した毛髪よりも容易に電荷を散逸させ得ることを開示している。

米国特許US6,518,765は、リモートの環境の静電特性を試験するために摩擦電気センサのアレイを用いることを記載している。物質の摩擦電気特性を決定する方法は、複数の絶縁体を選択するステップと、該物質に対して該複数の絶縁体を同時に擦るステップと、複数の絶縁体のそれぞれに対する電荷の大きさ及び極性における時間変化を測定するステップと、該測定からの結果に応じて該物質の摩擦電気特性を決定するステップと、を有する。絶縁材料は、該材料の摩擦電気特性が所望の範囲をカバーするよう選択され得る。

米国特許出願公開US2003/226397は、毛髪のような基質の含水量を測定するための指向性カプラセンサを記載している。該センサは、結合ギャップを間に定義する全体的に平行な面の対を持つ高周波指向性カプラを組み込んでいる。高周波信号生成器は、該結合ギャップに亘って配置された基質とのギャップに亘って電磁場を生成する。結合されたパワーは、基質の含水量に関連する。正確で信頼性の高い一貫した結果を得るため、結合ギャップに亘る基板の所望の小型さが実現されることを確実にするため、圧力センサが備えられる。

米国特許出願公開US2016/0028327は、電荷を生成するため、誘電ポリマー材料のものとは異なる摩擦電気特性を持つ他の材料と接触するよう配置されることを意図された、粗い誘電ポリマーに基づく材料を有する、摩擦電気生成要素を生成する方法であって、所与の誘電ポリマーから形成された材料に基づく層を支持部上に形成するステップを含む方法を記載している。

米国特許出願公開US2016/0011233は、繊維の静電荷を測定するためのセンサであって、絶縁されたセンサハンドル部と、該センサハンドル部に接続する金属のセンサヘッドと、ともに前記絶縁されたセンサハンドル部の内部にある電位計及びコンデンサ（これにより該絶縁されたセンサハンドル部は繊維に直接に接触せず、電気信号に帰着しない）と、前記ハンドル部におけるディスプレイと、を有し、繊維と該センサヘッドとの接触の間に生成される静電荷が、該センサヘッドから該コンデンサへと移動させられ、該コンデンサに接触された該電位計により測定されて、該ディスプレイに表示される、センサを記載している。該センサヘッドは好適には、ブラシ又は櫛の形をとり、静電荷が櫛で梳いている間に生成される。特に繊維を梳いているときの繊維の静電気を測定することは、ケラチン質繊維の状態を評価するための一般的な手段のひとつである。一般に、繊維に静電気が多いと、繊維がよりゆるく（fly-away）なる。より損傷した及び／又はカールしたケラチン質の繊維は、櫛で梳いたときのより多くの繊維間の摩擦及び／又はほぐれのために、櫛で梳いたときにより多くの静電荷を引き起こす。

米国特許US6504375は、静電電圧計変調器と表面との間の静電場を測定するための静電電圧計変調器であって、遮蔽部と、感知電極と、該遮蔽部と感知電極との間に配置された層と、を含む静電電圧計変調器を記載している。

本発明の目的は、数あるなかでも、繊維品質センサを提供することにある。本発明は、独立請求項により定義される。有利な実施例は、従属請求項において定義される。

本発明の実施例は、毛髪の健康又は損傷を検出するための、自然発生センサ信号を伴う、毛髪ベースの摩擦電気センサ装置、特に、ストレートナ（straightener）のような毛髪ケア装置を用いた毛髪処置の間に、信号形状、毛髪表面電位の大きさ、及び毛髪表面の放電（電荷の保持／散逸）の速度を測定及び解析するセンサ装置を提供する。センサ技術は、毛髪繊維の静電及び／又は摩擦電気表面帯電特性の解析に基づく。自然発生信号を用いた毛髪ベースの感知技術は、個人の消費者及び／又はプロフェッショナルの装置及び既存の毛髪スタイリング装置（例えば毛髪ストレートナ、スタイラ）に内蔵されたモジュールの可能性を提供する。毛髪ベースのセンサは、毛髪の表面特性（微細構成、化学）に依存する電荷（電圧又は表面電位の変化）を測定するためのセンサとして利用される滑動摩擦電気生成器に基づくが、これに限られるものではない。センサの原理は、摩擦電気効果、面内電荷分離、及び静電誘導を利用する。（例えばケア装置の）カウンタ面に対して毛髪を擦ることは、電荷の構築、及び導電性及び誘電体の電極からつくられた特定のセンサ電極アレイにおける電荷誘導を引き起こし、時間依存する、空間的な巨視的な放電挙動を監視することを可能とする。電荷は、毛髪及び／又はセンサに特有な誘導電極の材料／構成を通して漏出する。この過程の速度は、毛髪繊維の構造的な（キューティクルの保全性、除去されたキューティクル層の数）及び物理化学的な（脂質の存在、含水量）表面特性に依存する。電圧の特性を基準の形状と比較し、時間及び周波数ドメインにおいて信号を解析することにより、損傷した毛髪のレベルが評価され定量表すされることができ（校正曲線が利用可能である場合）、又はベースライン測定が実行される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

本発明の原理を示す。 本発明による毛髪損傷センサの第１の実施例を示す。 本発明による毛髪損傷感知／検出のための（複数の）相互に噛合した複合型誘導電極対を示す。 毛髪先端における角度偏差及び毛髪長差を補償するための毛髪ストレートナのプレートにおける電極配置を示す。 毛髪先端における角度偏差及び毛髪長差を補償するための毛髪ストレートナのプレートにおける電極配置を示す。 毛髪先端における角度偏差及び毛髪長差を補償するための毛髪ストレートナのプレートにおける電極配置を示す。 本発明による毛髪品質センサにおける使用のための電極構成の例を示す。 本発明による毛髪品質センサにおける使用のための電極構成の例を示す。 本発明による毛髪品質センサにおける使用のための電極構成の例を示す。

本発明の実施例は、毛髪の健康又は損傷を検出するための自然発生センサ信号を用いた毛髪ベースの摩擦電気センサを提供する。特に、実施例は、ストレートナのような毛髪ケア装置を用いた毛髪処置の間に、信号形状、毛髪表面電位の大きさ、及び毛髪表面の放電（電荷の保持／散逸）の速度を測定及び解析するセンサ装置を提供する。該センサは、毛髪上の毛髪ケア装置の移動に応じて、電荷を生成するための毛髪ベースの滑動摩擦電気生成器に基づき、当該毛髪ベースの摩擦電気生成器は、表面特性（微細構成、化学）に依存するパラメータを測定するためのセンサとして利用され、センサ信号は、該摩擦電気生成器により生成される電荷（電圧）である。該センサの原理は、摩擦電気効果、面内の電荷分離、静電誘導及びを利用する。（例えばケア装置の）カウンタ面に対して毛髪を擦ることは、電荷の構築、及び導電性及び誘電体の電極からつくられた特定のセンサ電極アレイにおける電荷誘導を引き起こし、時間依存する、空間的な巨視的な放電挙動を監視することを可能とする。電荷は、毛髪及び／又はセンサに特有な誘導電極の材料／構成を通して漏出する。この過程の速度は、毛髪繊維の構造的な（キューティクルの保全性、除去されたキューティクル層の数）及び物理化学的な（脂質の存在、含水量）表面特性に依存する。電圧の特性を基準の形状と比較し、時間及び周波数ドメインにおいて信号を解析することにより、損傷した毛髪のレベルが評価され定量表すされることができ（校正曲線が利用可能である場合）、又はベースライン測定が実行される。

図１は、本発明の特定の電極構成対象に対するブロンドの毛髪の一方向のストロークの間に測定された、処置されていない毛髪ＵＨ及び（市販されている化学的なブリーチ製品を用いて）ブリーチされた毛髪ＢＨの、時間（秒）に対する、電圧における摩擦電気毛髪表面電位変化を示す。曲線ＢＨは、ブリーチされた毛髪が、より大きな表面電荷を構築し得る（より大きなピーク間電圧Ｖｐｐ：１８Ｖ対１０Ｖ）が、変化はブリーチされていない毛髪ＵＨに比べて速く大きな程度（飽和電圧：−４０Ｖ対−１０Ｖ）漏出することを示している。ブリーチされていない毛髪についての曲線ＵＨは、電位の増大（最初のピークよりも２番目のピークが大きい）を示しており、電荷の漏れは、ブリーチされた毛髪ＢＨについて速く、このことは２番目のピークが最初のピークよりも低い及び／又は同じ程度である事実により示される。最小値もまた、ブリーチされていない毛髪ＵＨよりもブリーチされた毛髪ＢＨについて低く、より大きな漏れ速度を示している。２つの連続するピークの先行端のステップ振幅比は同等であり（ブリーチされた毛髪ＢＨについて１２Ｖ／１８Ｖ、ブリーチされていない毛髪ＵＨについて５Ｖ／８Ｖ）、おそらく電極の（幾何学的な）特性に関連するものであり、２つの連続するピークの絶対ピーク高さ比は、毛髪の漏れ速度及び電荷保持特性、並びに毛髪状態（例えば脂質の存在、水分レベル）についての情報を与える。１より小さい絶対ピーク高さ比は、時間に対して電荷構築よりも優位な電荷の漏れを示し（ブリーチされた毛髪ＢＨについて１１．５Ｖ／１２Ｖ）、１より大きな該比は、時間に対して電荷の漏れよりも優位な電荷構築を示す（ブリーチされていない毛髪ＵＨについて１０Ｖ／８Ｖ）。最初のピーク及び２番目のピーク、それ故絶対ピーク高さ比はまた、摩擦電気センサ構成及びストロークの速度に依存することは認識される必要がある。

本発明をハンドヘルド型装置において使用することを可能とするため、電極対又は格子構造が、毛髪とともに滑動する摩擦電気生成器を形成し、毛髪ケア装置に組み込まれ、摩擦電気帯電及び静電誘導により表面電荷構築に応答する。信号／電荷構築を捕捉するための適切な電気回路は、大きな入力抵抗（典型的に１０^１２Ωより大きい）を持つ増幅器である。

本発明の第１の実施例においては、導電体電極及び誘電体電極からつくられた特定の複合型電極設計が、時間依存する空間的な巨視的な放電挙動を監視することを可能とする。導電体部分は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のような導電材料、又はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ポリ（３、４−エチレンヂオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）若しくはグラフェンのような透明な導電体からつくられる。誘電体部分は、ポリエステル（ＰＥＴ）又はフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）のような誘電体からつくられる。本発明は、列記された物質に限定されるものではない。その他の多くの適切な材料の組み合わせが用いられることができ、当業者は、それらの摩擦電気特性に基づいて適切に組み合わせる方法を認識できる。１つの金属化された誘電体及び１つの導電性材料からつくられた（金属が背面側にある）面内の誘導電極対又は複数の相互に噛合した電極は、大きく平坦な毛髪の束を測定することを可能とし、導電体電極を通る制御された放電に基づいて毛髪の損傷状態を評価する。これらの電極アレイに対して擦られた毛髪は、複数の面内の電荷分離及び誘電事象に帰着するが、導電性の金属電極により「強制された」放電事象は、毛髪の動的な放電挙動を調べることを可能とする。

図２は、交番する導電体電極及び誘電体電極のセグメントを備えた、本発明による毛髪損傷センサの第１の実施例を示す。Ｍは、毛髪Ｈに沿ったセンサＳの一方向の動きを示す。センサＳは、２つの電極１及び２を含み、第２の電極２は、誘電体Ｄにより被覆されている。電極１及び２の出力電圧は、約２００ＴΩの非常に高い入力インピーダンスＺを持つ増幅器に印加される。該増幅器の非常に大きな入力インピーダンスＺは、電極１、２に存在する電荷が、増幅器へと非常に低速に漏れることを確実にする。斯くして誘電体−導電体の電極対又は誘電体−導電体の電極の交番するアレイ上を擦られると、電極対の両端に特定の電位が生成される。当該電位は、毛髪／センサ界面において生成された摩擦電気の電荷及び静電誘導によるものである。更に、毛髪から導電体電極１（例えば銅電極）への電荷の漏れは、測定される電圧に影響を与える。斯くして、該電極対の両端で測定される電位は、毛髪表面の微細形状／化学的性質に（部分的に）依存し、毛髪の健康状態を特徴付けることを可能とする。

一意な信号特性が逸脱する場合、このことは毛髪の電荷状態／特性及び表面状態における示唆を可能とする（実施例４参照）。

ここで説明された面内電極対／アレイは全て、例えば毛髪ストレートナの面に内蔵されることができる。

図３は、本発明による毛髪損傷感知／検出のための（複数の）相互に噛合した複合型誘導電極対の実施例を示す。誘電体はＦＥＰであり、導電体は銅Ｃｕである。図２におけるように、ＦＥＰ電極は、銅の裏当てを持つ。

本発明の第２の実施例においては、毛髪ケア装置の使用の間、角度逸脱を補償し、毛髪先端における信号ノイズを回避するため、種々の幾何の複合型電極が用いられる。これらの幾何は、センサ信号を改善する目的のものである。センサ信号を完全に利用するため、理想的な場合においては、毛髪が、電極対の向きに対して略垂直に擦られるべきである。多くの毛髪ケア用途においては、斯かる略垂直な向きを維持すること又は制御することは困難であり得、又は該装置は、毛髪の束の長さ又は根端方向に対して特定の角度で用いられる。それ故、毛髪先端における滑動の間に交流電圧の代わりに生成され得るＤＣノイズに対して、ストレートニングを堅固なものとする、特定の電極設計構成が必要とされる。以上に説明された複合型電極（実施例１）の特定の構成及び変更を用いることにより、斯かるノイズのバーストが回避され、明瞭な信号が抽出される。完全な９０度からの角度逸脱、又は角度のずれを補償し、センサ信号（信号対ノイズ比）を改善するため、専用の幾何は、以下の電極幾何又はその組み合わせを含んでも良い。
・斜めの／傾斜した電極、
・Ｖ字型の電極、
・ジグザグ型の電極、
・蛇行型の電極、
・食い違い型の電極、
・非対称の幅の電極指を持つ交番する電極（例えば放電事象を改善するため導電体電極の幅が誘電体電極の２倍であるもの）。

図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、毛髪先端における角度逸脱及び毛髪長の差を補償するための、毛髪ストレートナ板における種々の電極構成を示す。図４Ａは斜めの／傾斜した電極を示し、図４ＢはＶ字型の電極を示し、図４Ｃはジグザグ型の電極を示し、それぞれ毛髪ケア装置のストレートナ板において備えられ得る。

第３の実施例においては、実施例１及び２と同様に、交番する電極材料の面内電極構成が用いられる。本実施例においては、１つの付加的な材料があり、従ってあわせて３つのタイプの材料、即ち（１）銅（Ｃｕ）といった金属のような導電性材料、（２）例えばフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）又はテフロンのタイプのような、毛髪に対して摩擦電気系列において選択された導電体材料よりもランクが低い材料、及び（３）摩擦電気系列において選択された導電性材料（例えば銅Ｃｕ）よりもランクが高い第３の材料、がある。理想的には、当該第３の材料は、例えばポリウレタン又は負に帯電したβ−Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）のような、毛髪よりランクが高いべきである。負の電荷についてのそれぞれの親和性による種々の材料を列記した表については、https://www.trifield.com/content/tribo-electric-series/, http://www.regentsprep.org/regents/physics/phys03/atribo/default.htm又はhttp://www.rfcafe.com/references/electrical/triboelectric-series.htmを参照されたい。

図５に示された電極構成は、例として用いられる。前述の実施例と同様に、電極ＡとＢとの間の電位が監視される。更に、電極ＣとＤとの間の電位も監視される。図５に示された構成は、ブラシング方向に「反応しない」出力を生成しない。このため、例えばＡＢＣＤＣＤＡＢ又はＡＢＢＡＣＤＤＣのように、該構成を「ミラーリング」する必要があり得る。前述の実施例におけるように、ＦＥＰ及びβ−ポリ（フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン）（β−Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））電極が、背面において金属化される。記号Ａ乃至Ｄ、Ｘ１乃至Ｘ３、及びＹは、電極の寸法を示す。これらの寸法は、最適な信号を得るよう変更されても良い。

毛髪の束が表面上を擦られるとき、又はその逆のとき、非導電セグメントから始まり導電セグメントへと動くと、２つの電気信号が生成される。摩擦電気系列において一方が銅より高く一方が銅より低い２つの摩擦電気電荷生成物質の利用が、主に互いに反対の方向（それぞれ正及び負）における２つの電気信号に帰着する。

当該更なる信号及びこれら信号間の比は、毛髪の表面の化学的な状態に関する更なる空間的な情報を得るために用いられることができる（例えば、毛髪の長さ全体（毛根から先端）又は個々のキューティクル長（典型的には３乃至５μｍ、即ち３番目の電極材料の示唆される幅は１乃至３μｍ）に亘り変化する極性基及び非極性基の相対的な存在）。不整合（キューティクルの方向に対するアクティブな摩擦領域の非平行性）を補償する又はなくすため、電極は、例えば長さ及び／又は幅が１０×１０μｍの複数の小さなセグメントを持つべきであり、好適には長さ及び幅が１乃至５μｍのオーダーである。アクティブな摩擦領域のこれらの寸法は、第３の材料に限定されるものではなく、他の利用される材料の１つ以上に用いられても良い。細胞境界から離れて測定された場合の、キューティクルにおける比較的均一な電位は、キューティクル細胞の端部に近づくと増大し、これらの領域が、タンパク質の露出により、より極性となっていることを示している。

更に、櫛で梳かす方向における当該差が、異なる電気出力信号に帰着するため、このことは、先端から毛根への又は毛根から先端への、櫛で梳かす方向間を区別するために用いられることができる。

記号Ａ乃至Ｄ、Ｘ１乃至Ｘ３及びＹにより図５に示される電極寸法を変化させることにより、電気出力信号が調節されることができる。例えば、ＦＥＰ及びβ−Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）によりカバーされた電極の面積は、帯電面を増大させるために増大させられても良い。

更なる複数のセグメント及びこれらセグメントの組み合わせが用いられても良い。例えば、図５の構成は、水平に及び／又は垂直に繰り返されても良い。図６Ａ及び６Ｂは、銅（Ｃｕ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）及びポリウレタン（ＰＵ）からつくられた電極を備えた他の幾つかの例を示し、これらの構成もまた、水平に及び／又は垂直に繰り返されても良い。図６Ａは、交番する導電体面及び電荷生成面を示し、図６Ｂは、毛髪Ｈ上のセンサの動きに対して導電体セグメントにより後続される前面における両方の電荷生成面を示す。

本発明の第４の実施例においては、変調された電荷散逸信号（毛髪表面の微細形状／化学特性及び電極セグメントの幅のような電極設計に依存する）の解析が、毛髪の損傷状態についての推論を可能とする。実施例２に関して上述されたように、電極のレイアウトは、生成される摩擦電気電圧の形状を支配する。該信号は変調され、反復されるパルスの特徴的なパターンに帰着する。特徴的な摩擦電気表面電位パターンの信号解析による毛髪の損傷検出は、以下により適切にプログラムされたマイクロプロセッサにより実現される。
・損傷していない又は処置されていない／ブリーチされていない毛髪の標準的な特性からの逸脱との、摩擦電気信号の比較、
・時間ドメイン又は空間ドメインにおける変調された信号の特徴的な形状（電極セグメント上を擦る間の変位／動きに時間を関連づける）、
・電荷交換、摩擦電気表面電位信号（の第１の導関数）の保持／散逸速度、時間導関数、
・周波数スペクトル（高調波、高調波の比率、周波数範囲）。

本発明の実施例は斯くして、摩擦電気効果及び静電電荷誘導に基づいて自然発生する信号を用いた新たなセンサ技術を提供する。降板する導電体及び誘電体により被覆されたセグメントを備えた２つの面内電極のアレイ：交番する導電体（電荷散逸電極）及び誘電体により被覆された誘導電極を持つ、特定の電極構成が備えられる。該特徴の主な利点は、毛髪の電荷構築及び放電挙動／事象を監視することを可能とすることである。当該構成は基本的に、従来の摩擦電気生成器においては、電荷が漏れるにつれてパワーの生成／センサ信号の大きさに悪影響を及ぼすため、導電体放電電極が誘電体電極にすぐ隣接して配置されない点において、斯かる従来の摩擦電気生成器とは異なる。制御された又は強制された毛髪の連続的な放電監視は、図１に示された電荷の漏れ／散逸挙動に基づいて、損傷した毛髪から健康な毛髪を区別することを可能とする。斯かる制御された意図的な電荷の漏れは、典型的な放電信号に基づいて健康な毛髪及び損傷した毛髪を特徴付けることを可能とするため、望ましい。毛髪ストレートナにおけるセンサの実装のためには、最小限の付加的な電子回路及びシステム構造変化しか必要とされない。毛髪の健康感知のための内蔵型の摩擦電気センサシステムを備えた装置は、該センサに電力供給するために外部電源を必要としない。毛髪は、自然発生する信号を伴う摩擦電気感知装置を形成するセンサシステムの一部である。

一実施例は、交番する誘電体（ポリマー絶縁体）被覆された及び導電体（金属）電極セグメントを備えた（好適には面内の）電極アレイを提供する。電極上の第３の物質（繊維、毛髪）の（又はその逆の）動きの間に生成される摩擦電気電荷は、両方の電極間において測定される表面電位差に帰着する。代替として、例えば垂直接触分離（タッピングモード）生成器のような、他のタイプの摩擦電気生成器も利用可能である。代替としては、単に繊維を連続的にタッピングすることにより、一意な帯電−放電特性が得られる。測定され得る電気信号を生成するいずれの形態の接触帯電又は摩擦電気帯電もが、本発明において利用されることができる。導電体電極は、擦る間の制御された反復する放電事象をもたらし、主に電荷散逸電極として機能する。擦る間の摩擦電気／静電帯電と制御された放電との組み合わせは、表面の電気化学的及び組織分布的な特性（例えば損傷、表面の完全性、電気化学的表面状態）を決定するためにマイクロプロセッサにより利用されることができる。

一実施例は、特定の交番する誘電体電極及び導電体電極のセグメント構成を用いて、擦りの間、同時に静電電荷の構築及び放電の両方を測定することを可能とするセンサを提供し、ここで生成された電荷が、後に高抵抗電位計を用いて電圧に変換される。

一実施例は、交番する導電体及び誘電体被覆セグメント（絶縁体）のアレイの対と、第３の繊維状物質と、交番する電極の対に接続され１乃至２００Ｔオームの範囲内の入力インピーダンスを持つ増幅器と、を有する繊維センサシステムを提供する。電極上の該第３の物質（又はその逆）の動きの間に生成される摩擦電気電荷は、両方の電極間に測定される表面電位差に帰着する。導電体電極は、擦りの間に制御された反復される放電事象を誘導し、繊維の電気化学的及び微細構成的な表面状態を特徴付ける電荷散逸電極として主に機能する。

本発明の一実施例は、交番する誘電体（絶縁体）被覆電極セグメント及び導電体（金属）電極セグメントを持つ電極アレイと、表面電位電荷の差分測定と、少なくとも１Ｔオームである入力抵抗を持つ特殊なセンサ回路と、一意な摩擦電気繊維特性を提供するための組み合わせられた静電帯電及び放電（速度）の測定と、を有する。

本発明の態様は、
・摩擦電気電荷及び静電放電現象に基づいて表面の損傷（例えば被覆の不完全／不純物のある表面）を感知するためのセンサと、
・毛髪の損傷を検出するための自然発生型のセンサ信号を伴う毛髪ベースの摩擦電気センサ装置と、
・摩擦電気感知装置を形成するセンサシステムの一部である毛髪と、
・毛髪の健康／損傷に関するインジケータ／測定値としての摩擦電気表面電位（毛髪表面と毛髪ケア装置の対向面との間に生成される摩擦電圧）の使用と、
・時間及び周波数ドメインにおける信号解析による、誘電体被覆又は導電性の低い被覆の巨視的な表面家電機構を特徴付けるための方法と、
・時間及び周波数ドメインにおける信号解析による、損傷していない毛髪と損傷した毛髪とを区別する方法と、
・摩擦電気電荷及び静電放電現象に基づき表面の損傷（例えば被覆の不完全／不純物のある表面）を感知するのに適したハンドヘルド型装置と、
・毛髪の健康／損傷を監視するための自然発生型のセンサ信号を伴う装置固有摩擦電気センサと、
・毛髪の健康の摩擦電気感知及び過剰処置の事前警告のためのハンドヘルド型装置と、
を含む。

本発明は有利にも、本発明による繊維品質センサＳと、該繊維品質センサからの出力信号を受信するよう結合されたマイクロプロセッサと、を有する毛髪ケア装置において使用される。該毛髪ケア装置は例えば、過熱を防ぐためにユーザが処置を停止するべきであることの示唆（例えば光学的又は音響的なアラーム）をユーザに提供しても良い。

本発明は、毛髪ケア用途のみならず、例えば製造の間の織物仕上げの品質及び耐久性の監視のような、織物（繊維）用途において、又は例えば使用の間若しくは洗浄の後の織物の品質及び体吸収請求項の監視のような衣類ケアにおいて、適用されることができる。

上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。請求項において、括弧に挟まれたいずれのアイテムも、単に請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない図面における例を示す参照記号である。特に、請求の範囲は、参照記号に合致する物質により限定されるものではなく、銅（Ｃｕ）の代わりにいずれの適切な導電性物質が用いられても良く、ＥＥＰ及びＰＵの代わりに他の適切な誘電材料が用いられても良い。有する（comprise）」なる語は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する「１つの（a又はan）」なる語は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。「対の」なる表記は、複数の対を含み、「相互に隣接する電極の対」は、互いに噛合した電極のアレイ又は複数の互いに噛合した電極を含む。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims (9)

1. 繊維の品質を感知するための繊維品質センサであって、前記繊維品質センサは、相互に隣接した第１の電極対であって、前記繊維に接触して前記電極間に第１の電圧を生成するための第１の電極対を有し、前記第１の電圧は、前記繊維の品質を示し、前記第１の電極対は、
   第１の導電体電極と、
   導電性の裏当てを備えた第１の誘電体材料を持つ第１の誘電体電極と、
   を含む、繊維品質センサ。
2. 前記繊維品質センサは更に、前記繊維品質センサは、相互に隣接した第２の電極対であって、前記繊維に接触して前記電極間に第２の電圧を生成するための第２の電極対を有し、前記第２の電圧は、前記繊維の品質を示し、前記第２の電極対は、
   第２の導電体電極と、
   導電性の裏当てを備えた第２の誘電体材料を持つ第２の誘電体電極であって、摩擦電気系列において、前記導電体電極の材料が、前記第１の誘電体材料と前記第２の誘電体材料との間にある、第２の誘電体電極と、
   を含む、請求項１に記載の繊維品質センサ。
3. 水平方向又は垂直方向に交番する前記第１及び第２の電極対を有する、請求項２に記載の繊維品質センサ。
4. 前記第１及び／又は第２の電極対は斜めであり、傾斜しており及び／又はジグザグ型であり、前記電極対は、食い違い型の格子構造のような反復される食い違い型のパターンで配置された、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の繊維品質センサ。
5. 前記又はそれぞれの電極対について、前記電極対に結合され、１Ｔオームより高い、好適には２００Ｔオームである、入力インピーダンスを持つ、増幅器を更に有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の繊維品質センサ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の繊維品質センサを有する、毛髪ケア装置。
7. 前記第１の電圧信号を解析するためのマイクロプロセッサを更に有する、請求項６に記載の毛髪ケア装置。
8. 前記マイクロプロセッサの出力に応答して、毛髪が損傷していることをユーザに警告するためのインジケータを更に有する、請求項７に記載の毛髪ケア装置。
9. 前記マイクロプロセッサの出力に応答して、温度設定を変更するよう構成された、請求項７又は８に記載の毛髪ケア装置。

Images