JP6668599B2 - RFIC device for moisture detection - Google Patents
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Description
本発明は、水分を検出する水分検出用RFICデバイスに関する。 The present invention relates to a moisture detection RFIC device for detecting moisture.
従来、水分を検出するには温度検出用半導体センサ等の高価な部品を用いる必要があった。 Conventionally, it has been necessary to use expensive components such as a semiconductor sensor for temperature detection to detect moisture.
これに対して、より簡易に水分の有無を検出する無線ICデバイスが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。上記無線ICデバイスでは、給電回路基板とアンテナとの間に絶縁材料を介在させ、湿度が上昇すると、給電回路基板とアンテナとの電磁結合が変化して通信可能距離が変化することを検知して湿度を検出している。 On the other hand, a wireless IC device that detects the presence or absence of moisture more easily has been proposed (for example, see Patent Document 1). In the above wireless IC device, an insulating material is interposed between the power supply circuit board and the antenna, and when the humidity rises, it is detected that the electromagnetic coupling between the power supply circuit board and the antenna changes and the communicable distance changes. Humidity is being detected.
また、無線ICタグの周囲を吸水性を有する被覆手段で覆った水分検知センサが知られている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, there is known a moisture detection sensor in which the periphery of a wireless IC tag is covered with a water-absorbing covering means (for example, see Patent Document 2).
特許文献1に記載の無線ICデバイスでは、上記絶縁材料として、セルロースを分散させたエポキシ樹脂やポリビニルアルコールを分散させたエポキシ樹脂が挙げられているが、これらの材料は水分量に対する体積変化量が小さく、絶縁材料の使用エリアが限られている。このため、上記無線ICデバイスでは、水分の有無に対する検出力が鋭敏ではない場合がある。
In the wireless IC device described in
特許文献2に記載の水分検知センサでは、無線ICタグの周囲を吸水性を有すると共に、電磁波透過吸水物質で覆う必要がある。このため、水分検知機能を持たない製品に比べ、製品サイズが大きくなるという欠点があった。また、吸水性を有する物質が吸水することで通信不能状態を実現させるため、吸水性物質に水分が吸収されなければ、必要な機能、つまり、通信不能状態が発現しないという問題点があった。
In the moisture detection sensor described in
本発明の目的は、簡易、且つ、高精度で水分の存在を検出できる水分検出用デバイスを提供することである。 An object of the present invention is to provide a device for detecting moisture that can detect the presence of moisture easily and with high accuracy.
本発明に係る水分検出用RFICデバイスは、RFIC素子と、
前記RFIC素子と接続された平板状のアンテナ素子と、
を備え、
前記アンテナ素子は、表面又は側面に水分を保持できる孔又は凹凸を有する。
An RFIC device for moisture detection according to the present invention includes an RFIC element,
A flat antenna element connected to the RFIC element;
With
The antenna element has holes or irregularities on its surface or side surface capable of retaining moisture.
本発明に係る水分検出用RFICデバイスは、平板状のアンテナ素子の表面又は側面に水分を保持できる孔又は凹凸を有するので、孔又は凹凸に水分を保持することによって、アンテナ素子の電気長が変化して、無線通信状態が変化する。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。 Since the RFIC device for detecting moisture according to the present invention has holes or irregularities capable of retaining moisture on the surface or side surface of the flat antenna element, the electrical length of the antenna element changes by retaining moisture in the holes or irregularities. Then, the wireless communication state changes. Therefore, the presence of moisture can be detected by detecting a change in the wireless communication state.
第1の態様に係る水分検出用RFICデバイスは、RFIC素子と、
前記RFIC素子と接続された平板状のアンテナ素子と、
を備え、
前記アンテナ素子は、表面又は側面に水分を保持できる孔又は凹凸を有する。
The RFIC device for moisture detection according to the first aspect includes: an RFIC element;
A flat antenna element connected to the RFIC element;
With
The antenna element has holes or irregularities on its surface or side surface capable of retaining moisture.
上記構成によれば、平板状のアンテナ素子の表面又は側面に水分を保持できる孔又は凹凸を有するので、孔又は凹凸に水分を保持することによって、アンテナ素子の共振周波数が変化して、無線通信状態が変化する。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。 According to the above configuration, the surface or the side surface of the flat antenna element has holes or irregularities capable of retaining moisture. By retaining moisture in the holes or irregularities, the resonance frequency of the antenna element changes, and wireless communication is performed. The state changes. Therefore, the presence of moisture can be detected by detecting a change in the wireless communication state.
第2の態様に係る水分検出用RFICデバイスは、上記第1の態様において、前記アンテナ素子は、表面の長手方向に沿った溝を含んでもよい。 In the moisture detection RFIC device according to a second aspect, in the first aspect, the antenna element may include a groove along a longitudinal direction of a surface.
上記構成によれば、溝に水分を保持することによって、アンテナ素子の共振周波数が変化して、無線通信状態が変化する。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。 According to the above configuration, by holding moisture in the groove, the resonance frequency of the antenna element changes, and the wireless communication state changes. Therefore, the presence of moisture can be detected by detecting a change in the wireless communication state.
第3の態様に係る水分検出用RFICデバイスは、上記第1の態様において、前記アンテナ素子は、側面に凹凸を含んでもよい。 In the RFIC device for moisture detection according to a third aspect, in the first aspect, the antenna element may include unevenness on a side surface.
上記構成によれば、側面の凹凸に水分を保持することによって、アンテナ素子の共振周波数が変化して、無線通信状態が変化する。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。 According to the above configuration, the resonance frequency of the antenna element changes by holding moisture in the unevenness on the side surface, and the wireless communication state changes. Therefore, the presence of moisture can be detected by detecting a change in the wireless communication state.
第4の態様に係る水分検出用RFICデバイスは、上記第1から第3のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、前記RFIC素子に接続され、互いに異なる方向に延在する第1アンテナ素子と第2アンテナ素子とを含んでもよい。 The RFIC device for moisture detection according to a fourth aspect is the moisture detection RFIC device according to any one of the first to third aspects, wherein the antenna element is connected to the RFIC element and extends in different directions from each other. And a second antenna element.
上記構成によれば、ダイポールアンテナによって水分検出用RFICデバイスを構成できる。 According to the above configuration, the RFIC device for detecting moisture can be configured by the dipole antenna.
第5の態様に係る水分検出用RFICデバイスは、上記第1から第4のいずれかの態様において、前記アンテナ素子を支持すると共に、前記孔又は凹凸に面するように設けられた吸水材をさらに備えてもよい。 The RFIC device for moisture detection according to a fifth aspect is the RFIC device for moisture detection according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a water-absorbing material provided to support the antenna element and to face the hole or the unevenness. May be provided.
上記構成によれば、水分を孔又は凹凸に導く吸水材によって基材シートを兼ねることができ、水分検出用RFICデバイス全体の厚さを薄くできる。 According to the above configuration, the water-absorbing material that guides the moisture to the holes or the irregularities can also serve as the base sheet, and the thickness of the entire moisture detecting RFIC device can be reduced.
第6の態様に係る水分検出用RFICデバイスは、上記第1から第4のいずれかの態様において、前記アンテナ素子を支持する難吸水材と、
前記難吸水材との間に前記アンテナ素子を挟むと共に、前記孔又は凹凸に面するように設けられた吸水材と、
をさらに備えてもよい。
The RFIC device for moisture detection according to a sixth aspect is the RFIC device for moisture detection according to any one of the first to fourth aspects, wherein:
While sandwiching the antenna element between the hardly water-absorbing material, and a water-absorbing material provided to face the hole or unevenness,
May be further provided.
上記構成によれば、難吸水材を、アンテナ素子を支持する基材シートとすることができ、機械的強度を向上させることができる。 According to the above configuration, the hardly water-absorbing material can be used as the base sheet for supporting the antenna element, and the mechanical strength can be improved.
第7の態様に係る水分検出用RFICデバイスは、上記第5の態様において、前記アンテナ素子を挟む上下の吸水材を、さらに上下から挟む2つの難吸水材をさらに備えてもよい。 The RFIC device for moisture detection according to a seventh aspect may further include, in the fifth aspect, upper and lower water absorbing materials sandwiching the antenna element, and two hard water absorbing materials sandwiching the antenna element from above and below.
上記構成によれば、第1の難吸水材と第2の難吸水材との間にアンテナ素子と吸水材とが挟まれているので、水分はアンテナ素子の長手方向に沿ってしか浸入してこない。この場合、水分吸収量は徐々にしか変化せず、アンテナ長も徐々にしか変化しない。このように段階的にアンテナ素子の電気長が変化するので、吸水の程度を段階的に検出できる。 According to the above configuration, since the antenna element and the water absorbing material are sandwiched between the first water absorbing material and the second water absorbing material, moisture penetrates only along the longitudinal direction of the antenna element. I don't come. In this case, the amount of water absorption changes only gradually, and the antenna length also changes only gradually. Since the electrical length of the antenna element changes stepwise, the degree of water absorption can be detected stepwise.
以下、実施の形態に係る水分検出用RFICデバイスについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。 Hereinafter, an RFIC device for detecting moisture according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, substantially the same members are denoted by the same reference numerals.
(実施の形態1)
図1(a)は、実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイス10の構成を示す概略斜視図であり、図1(b)は、図1(a)の側面図であり、図1(c)は、図1(a)の平面図であり、図1(c)は、実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイス10の等価回路図である。
実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイス10は、RFIC素子1と、RFIC素子に接続され、互いに反対方向に延在する平板状の第1及び第2アンテナ素子11、12と、を備える。なお、図1では、アンテナ素子として2つの第1及び第2アンテナ素子11、12を有しているが、これに限られず、1つのアンテナ素子であってもよい。あるいは、2つ以上、例えば4つのアンテナ素子であってもよい。第1及び第2アンテナ素子11、12は、その表面に水分を保持できる複数の孔13を有する。孔13によって水分を保持する機構は、例えば、毛細管現象によるものと考えられる。孔13は、貫通孔であっても半貫通孔であってもよい。孔13は、表面及び/又は裏面に設けてもよい。孔13の径は、例えば50〜200μmである。孔13のレイアウトは、例えば、アンテナ素子の表面全体にわたって均一であってもよい。あるいは、アンテナ素子のエッジ部分の近傍に集中していてもよい。また、第1及び第2アンテナ素子11、12のそれぞれに孔13が線対称に分布していてもよい。あるいは、第1及び第2アンテナ素子11、12のそれぞれに孔13が点対称に分布していてもよい。上記孔13は、端部、側端部等の電界集中部分に設けることが好ましい。なお、孔13は、それ自体が電界集中する部分となる。また、孔13を設けることによって水分検出用RFICデバイス10の軽量化も実現できる。
また、図1(c)の等価回路図に示すように、水分検出用RFICデバイス10は、RFIC素子1と、第1及び第2アンテナ素子11、12と、キャパシタ6と、を有する。キャパシタ6は、例えば、RFIC素子1内のCパターン又は浮遊容量であってもよい。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a schematic perspective view showing the configuration of the moisture detecting
The moisture detecting
As shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 1C, the moisture detecting
水分検出用RFICデバイス10は、水分が存在しない場合には無線通信が可能であるが、水分が存在する環境下では、第1及び第2アンテナ素子11、12の表面に設けられた孔13に水分を保持することによって、無線通信状態が変化する。無線通信状態によっては無線通信自体が不可能になる場合がある。第1及び第2アンテナ素子11、12の表面に設けられた孔13に水分を保持することによって無線通信状態が変化する場合とは、例えば、孔に水分を保持することによる容量変化に起因して、水分検出用RFICデバイス10の通信可能距離が変化する場合である。さらに、無線通信状態によっては無線通信自体が不可能になる場合がある。あるいは、無線通信状態が変化する場合とは、アンテナの電気長が変化してキャリア周波数が変化する場合である。この場合も無線通信自体が不可能になる場合がある。さらに、無線通信のパワーが変化して無線通信状態が変化する場合がある。この場合もパワー低下によって無線通信自体が不可能になる場合がある。この他、無線通信状態が変化する場合としては、様々な作用によるものであってもよい。無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。
The
図2(a)は、RFIC素子1の断面構造を示す概略断面図であり、図2(b)は、図2(a)の等価回路図である。
RFIC素子1は、RFICチップ21と、RFICチップ21と導電性接合材22及び端子電極23を介して接続された多層基板25とを備える。RFICチップ21は封止樹脂24で封止されている。また、多層基板25には、L1及びL2等のLパターン及びC1、C2及びCIC等のCパターンからなる給電回路が内蔵されている。CICは、RFICチップ21の浮遊容量である。給電回路によって共振回路が形成されており、その共振周波数はキャリア周波数に対応する。このように給電回路を設けることによって、アンテナの電気長が変化してもキャリア周波数の中心周波数は大きく変化しないようにすることができる。
つまり、初期状態でのアンテナ素子の電気長を最大利得状態(2/λ)にあわせておけば、吸水量が多くなってアンテナ素子の電気長が変化しても通信可能距離が低下するだけで、同じキャリア周波数で読み取りは可能である。そこで、読み取り可能距離の検出や読み取り成功回数の計数により、吸水の程度も検出できる。
FIG. 2A is a schematic sectional view showing a sectional structure of the
The
That is, if the electrical length of the antenna element in the initial state is adjusted to the maximum gain state (2 / λ), even if the water absorption increases and the electrical length of the antenna element changes, only the communicable distance is reduced. It is possible to read at the same carrier frequency. Therefore, the degree of water absorption can be detected by detecting the readable distance and counting the number of successful readings.
RFIC素子1と第1及び第2アンテナ素子11、12とは、例えば、図2(a)及び(b)では端子電極26による直接接続によって接続されているがこれに限られない。例えば、RFIC素子1と第1及び第2アンテナ素子11、12とは、直接接続だけでなく、容量結合、磁界結合等のいずれの結合をしていてもよい。
なお、図2(a)及び(b)では、RFIC素子1において、給電回路を内蔵する多層基板25を設けているがこれに限られず、給電回路を設けない場合であってもよい。給電回路を設けないことによって、第1及び第2アンテナ素子11、12の表面に設けられた孔13に水分を保持することによってアンテナの電気長が変化してキャリア周波数が変化し、無線通信状態を変化させることができる。さらには無線通信自体を不可能にすることもできる。無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。
The
In FIGS. 2A and 2B, the
第1アンテナ素子11及び第2アンテナ素子12は、RFIC素子1を中心として互いに反対方向に延在する平板状のアンテナ素子である。なお、アンテナ素子は、上記のように2つに限られるものではなく1つあるいは2つ以上であってもよい。また、延在する方向は、反対方向に限られず、例えば、互いに直角をなすように延在してもよい。第1アンテナ素子11及び第2アンテナ素子12の表面は、図1に示すように平面であるが、これに限られず、曲面であってもよい。表面の孔13の配置は、図1(c)の平面図に示すように、点対称の配置に限られず、線対称の配置であってもよい。あるいは非対称の配置であってもよい。
第1アンテナ素子11及び第2アンテナ素子12は、通常のアンテナ素子に用いられる銅箔、銅板、銅めっき膜、金箔、金板、金めっき膜等の材料を用いることができる。材料は上記の例に限られず、通常使用されるものであれば使用できる。
また、アンテナ素子の表面は、例えば、ポリイミドなどで表面を封止する構造と、表面は封止せず防錆処理などの表面処理をする場合の、2通りが考えられる。さらに、アンテナ素子の表面に親水性処理を行ってもよい。
The
For the
The surface of the antenna element can be conceived in two ways, for example, a structure in which the surface is sealed with polyimide or the like, and a case in which a surface treatment such as rust prevention treatment is performed without sealing the surface. Further, the surface of the antenna element may be subjected to a hydrophilic treatment.
<水分検出用RFICデバイスの製造方法>
水分検出用RFICデバイス10は、以下の製造方法によって得られる。
(1)平板状の第1及び第2アンテナ素子11、12の表面に複数の孔13を形成する。例えば、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12をエッチング処理して複数の孔13を形成してもよい。あるいは、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12をレーザ加工して複数の孔13を形成してもよい。なお、孔13と孔13を設けない部分の面積比は、例えば1:1であってもよい。
(2)RFIC素子1に上記複数の孔13を設けた第1及び第2アンテナ素子11、12を接続して水分検出用RFICデバイス10を得る。第1及び第2アンテナ素子11、12とRFIC素子1との接続は、直接接続、容量結合、磁界結合等のいずれであってもよい。
なお、アンテナ素子の表面には酸化防止のために防錆加工を施してもよい。
<Method of manufacturing RFIC device for detecting moisture>
The moisture
(1) A plurality of
(2) The first and
Note that the surface of the antenna element may be subjected to a rust-preventive process to prevent oxidation.
図3は、実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイス10をおむつ30に装着した用途例を示す概略図である。
図3に示すように、実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイス10をおむつ30に貼り付けておく、おむつ30の中に小便等による水分が生じた場合には、第1及び第2アンテナ素子11、12の表面の孔、溝、凹凸に水分が保持され、アンテナ長が変化して、通信距離が短くなるため無線通信状態が変化する。さらには無線通信状態の変化によって無線通信自体ができなくなる。外部からリーダ/ライタ40によってRFICデバイス10との無線通信を行い、おむつ30に装着したRFICデバイス10との無線通信可能な通信距離の検出、及び、無線通信成功回数の計数等によって、RFICデバイス10による水分の存在状態を検出できる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an application example in which the RFIC device for
As shown in FIG. 3, the moisture detecting
図4は、図3の水分検出用RFICデバイス10をおむつ30に装着した用途例におけるおむつ交換のフローチャートである。
(1)水分検出用RFICデバイス10を装着したおむつ30を要介護者が装着し、介護者とおむつ30とのペアリングを行う(S01)。
(2)次いで、最初に水分検出用RFICデバイス10のリーダ40による読み取りを行う(S02)。リーダ40は、据え置き型でもハンディタイプでもよい。なお、この時点では、装着時におむつ30の中に水分はなく、通信可能であると考えられる。
(3)前回の読み取りから一定時間が経過したか判断し(S03)、一定時間が経過していなければ(NO)戻って、一定時間が経過するまでこの判断を繰り返す。一定時間とは、例えば、30秒程度である。一定時間が経過した時点(YES)で、次のステップに移る。
(3)水分検出用RFICデバイス10のリーダ40による読み取りを行う(S04)。
(4)水分検出用RFICデバイス10との通信が可能か判断し(S05)、通信ができれば(YES)、おむつの中にはまだ水分は存在しないということであり、おむつ交換は行わず、一定時間経過の判断(S03)にもどる。一方、水分検出用RFICデバイス10との通信が不可能(NO)となっていれば、おむつ30の中に水分、つまり小便又は大便等が存在することになる。そこで、次のステップS06に移る。
(5)リーダ40におむつ30内の水分状態を表示する(S06)。なお、リーダ40とは別の通信モジュール等を介護者が持っておき、リーダ40から通信モジュールに情報を送信するようにしてもよい。また、水分状態の表示は必ずしも行わなくてもよく、例えば、ランプの点滅等で水分の存在を知らせるようにしてもよい。
(6)その後、介護者がおむつ30を除去し、要介護者が水分検出用RFICデバイス10を装着した新しいおむつを装着する。
以上によって、水分検出用RFICデバイス10をおむつ30に装着した用途例におけるおむつ交換が行われる。なお、上記フローチャートでは、一回のおむつ交換の流れを模式的に示しているので、ステップS06でフローが終了している。
FIG. 4 is a flowchart of diaper replacement in an application example in which the moisture detecting
(1) The caregiver needs to wear the
(2) Next, first, the
(3) It is determined whether a predetermined time has elapsed since the previous reading (S03). If the predetermined time has not elapsed (NO), the process returns and the determination is repeated until the predetermined time has elapsed. The certain time is, for example, about 30 seconds. When a certain time has elapsed (YES), the process proceeds to the next step.
(3) Reading by the
(4) It is determined whether or not communication with the moisture
(5) Display the moisture condition in the
(6) Thereafter, the caregiver removes the
As described above, the diaper replacement in the application example in which the moisture detecting
上記のように実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイス10をおむつ30に装着して、水分を検出できるので、小便又は大便、あるいは汗等による濡れ状態を検知できる。また、RFICデバイスを用いるので、湿度検出用半導体センサのような高価な部品を用いる必要がなく、安価に構成できる。また、構成自体がシンプルなので、信頼性も高い。なお、RFICデバイス10の吸水性は、おむつ30の吸水性と同等か高い方が好ましい。RFICデバイス10の吸水性がおむつ30より低いと水分の検出性能が低下する。
なお、上記では、水分検出用RFICデバイス10の用途例として、おむつ30に水分検出用RFICデバイス10を装着する場合を挙げたが、上記用途例に限定されるものではない。例えば、水道管の外側にRFICデバイス10を貼り付けておき、水漏れを検出する、水漏れ検出用のRFICデバイスとしても使用できる。この他、水分の有無を検出するだけでなく、水分が乾いた状態との乾湿サイクルを検出するように構成してもよい。
As described above, since the moisture
In the above description, as an application example of the moisture
(実施の形態2)
図5は、実施の形態2に係る水分検出用RFICデバイス10aの構成を示す概略斜視図である。
実施の形態2に係る水分検出用RFICデバイス10aは、実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイスと対比すると、第1及び第2アンテナ素子11、12の表面に孔ではなく、第1及び第2アンテナ素子11、12の長手方向に沿った溝13aを設けている点で相違する。溝13aのレイアウトも、孔と同様に表面及び/又は裏面に設けてもよい。溝13aは、短手方向の幅が、例えば50〜200μmである。溝13aのレイアウトは、例えば、アンテナ素子の表面全体にわたって均一であってもよい。あるいは、アンテナ素子のエッジ部分の近傍に集中していてもよい。また、第1及び第2アンテナ素子11、12のそれぞれに溝13aが線対称に分布していてもよい。あるいは、第1及び第2アンテナ素子11、12のそれぞれに溝13aが点対称に分布していてもよい。上記溝13aは、端部、側端部等の電界集中部分に設けることが好ましい。なお、溝13aは、それ自体が電界集中する部分となる。また、溝13aを設けることによって水分検出用RFICデバイス10の軽量化も実現できる。この場合も実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイスと同様に、溝13aに水分を保持することによって、無線通信状態が変化する。さらに無線通信状態によっては無線通信自体が不可能になる。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。
なお、無線通信状態が変化する作用については実施の形態1の場合と同様であるので説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the configuration of the moisture detecting
The moisture
The operation of changing the wireless communication state is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
<水分検出用RFICデバイスの製造方法>
水分検出用RFICデバイス10aは、以下の製造方法によって得られる。
(1)平板状の第1及び第2アンテナ素子11、12の表面に複数の溝13aを形成する。例えば、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12をレーザ加工して複数の溝13aを形成してもよい。あるいは、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12をダイシング加工して溝13aを形成してもよい。さらに、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12をグラインダ加工して溝13aを形成してもよい。溝の凹凸部分の比率は、凹部と凸部との比率が、例えば1:1であってもよい。
(2)RFIC素子1に上記複数の溝13aを設けた第1及び第2アンテナ素子11、12を接続して水分検出用RFICデバイス10を得る。第1及び第2アンテナ素子11、12とRFIC素子1との接続は、直接接続、容量結合、磁界結合等のいずれであってもよい。
なお、アンテナ素子の表面には酸化防止のために防錆加工を施してもよい。
<Method of manufacturing RFIC device for detecting moisture>
The moisture
(1) A plurality of
(2) The first and
Note that the surface of the antenna element may be subjected to a rust-preventive process to prevent oxidation.
(実施の形態3)
図6は、実施の形態3に係る水分検出用RFICデバイス10bの構成を示す平面図である。
実施の形態3に係る水分検出用RFICデバイス10bは、実施の形態1及び2に係る水分検出用RFICデバイスと対比すると、第1及び第2アンテナ素子11、12の表面の孔ではなく、側面に三角形状の複数の凸部とその間の凹部とからなる凹凸13bを設けている点で相違する。凹凸13bのレイアウトも、孔と同様に、片側面又は両側面に設けてもよい。また、例えば、アンテナ素子の側面全体にわたって均一であってもよい。あるいは、アンテナ素子のエッジ部分の近傍に集中していてもよい。また、第1及び第2アンテナ素子11、12のそれぞれの側面に凹凸13bが線対称に分布していてもよい。あるいは、第1及び第2アンテナ素子11、12のそれぞれの側面に凹凸13bが点対称に分布していてもよい。上記凹凸13bは、端部、側端部等の電界集中部分に設けることが好ましい。なお、凹凸13bは、それ自体が電界集中する部分となる。また、凹凸13bを設けることによって水分検出用RFICデバイス10の軽量化も実現できる。
この場合も実施の形態1に係る水分検出用RFICデバイスと同様に、凹凸13bに水分を保持することによって、無線通信状態が変化する。このとき無線通信状態によっては無線通信自体が不可能になる。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the moisture
The moisture detecting
In this case, as in the case of the RFIC device for detecting moisture according to the first embodiment, the wireless communication state changes by retaining the moisture in the
<水分検出用RFICデバイスの製造方法>
水分検出用RFICデバイス10bは、以下の製造方法によって得られる。
(1)平板状の第1及び第2アンテナ素子11、12の側面に複数の凹凸13bを形成する。例えば、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12をエッチング加工して側面に複数の凹凸13bを形成してもよい。あるいは、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12をレーザ加工して側面に凹凸13bを形成してもよい。さらに、銅箔からなる第1及び第2アンテナ素子11、12を切断加工して側面に凹凸13bを形成してもよい。凹凸の比率は、凹部と凸部との比率が、例えば1:1であってもよい。
(2)RFIC素子1に上記複数の溝13aを設けた第1及び第2アンテナ素子11、12を接続して水分検出用RFICデバイス10を得る。第1及び第2アンテナ素子11、12とRFIC素子1との接続は、直接接続、容量結合、磁界結合等のいずれであってもよい。
なお、アンテナ素子の表面には酸化防止のために防錆加工を施してもよい。
<Method of manufacturing RFIC device for detecting moisture>
The moisture
(1) A plurality of
(2) The first and
Note that the surface of the antenna element may be subjected to a rust-preventive process to prevent oxidation.
(実施の形態4)
図7は、実施の形態4に係る水分検出用RFICデバイス10cの断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態4に係る水分検出用RFICデバイス10cは、実施の形態1乃至3に係る水分検出用RFICデバイスと対比すると、RFIC素子1と、第1及び第2アンテナ素子11、12とを支持する吸水材2をさらに備える点で相違する。吸水材2が吸水することによって、第1及び第2アンテナ素子11、12の表面の孔13、溝13a、又は側面の凹凸13bに水分を導いて、孔13、溝13a、又は側面の凹凸13bに水分を保持させることができる。吸水材2から孔13、溝13a、又は側面の凹凸13bへの水分の移動は、毛細管現象によるものと考えられる。孔13、溝13a、又は側面の凹凸13bに水分を保持することによって、アンテナ素子の、無線通信状態が変化する。このとき無線通信状態によっては無線通信自体が不可能になる。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。
吸水材2には、例えば高分子吸水材(ポリマー系吸水材)等を使用できる。無機系の吸水材を用いることもできる。無機系吸水材では、体積変化量が小さいので、クレイ系に代表される多孔質タイプの吸水材が特に好ましい。吸水材2は、RFIC素子1と、第1アンテナ素子11及び第2アンテナ素子12と、を支持、つまり載せることができればよい。これによって、吸水材2が基材シートを兼ねることができ、水分検出用RFICデバイス全体の厚さを薄くできる。また、吸水材2は、それ自体で剛性等を有する必要はないが、剛性を有する場合には耐機械的衝撃を向上させることができる。一方、吸水材2が柔軟性を有するものであれば、水分検出用RFICデバイス10を曲面状のものに貼り付けることができる。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the moisture detecting
The moisture detecting
As the
(実施の形態5)
図8は、実施の形態5に係る水分検出用RFICデバイス10dの断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態5に係る水分検出用RFICデバイス10dは、実施の形態4に係る水分検出用RFICデバイスと対比すると、RFIC素子1と、第1及び第2アンテナ素子11、12と、を支持する難吸水材2aを備えると共に、吸水材4を第1及び第2アンテナ素子11、12の上に設けている点で相違する。この場合、難吸水材2aと吸水材4とによって第1及び第2アンテナ素子11、12を挟んでいる。
難吸水材2aを基材シートとすることによって、機械的強度を向上させることができる。難吸水材2aとは、水分をほとんど吸収しないか、あるいは水分を吸収しくい材料からなる部材である。難吸水材2aとしては、例えばPET樹脂からなる膜状部材又は薄板状部材を用いることができる。吸水材4は、上面を保護するカバーシートとなる。
なお、上記とは逆に、基材シートとして吸水材を用い、カバーシートとして難吸水材を用いてもよい。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a sectional structure of a moisture detecting
The moisture detecting
By using the hardly water-absorbing material 2a as the base sheet, the mechanical strength can be improved. The hardly water-absorbing material 2a is a member made of a material that hardly absorbs water or hardly absorbs water. As the hardly water-absorbing material 2a, for example, a film member or a thin plate member made of PET resin can be used. The
Contrary to the above, a water-absorbing material may be used as the base sheet, and a hardly water-absorbing material may be used as the cover sheet.
(実施の形態6)
図9は、実施の形態6に係る水分検出用RFICデバイス10eの断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態6に係る水分検出用RFICデバイス10eは、実施の形態4に係る水分検出用RFICデバイスと対比すると、第1及び第2アンテナ素子11、12の上面にさらに吸水材4を備える点で相違する。第1及び第2アンテナ素子11、12の上下両面を2層の吸水材2、4で挟むので、上下両面の吸水材2、4が徐々に水分を吸水する。これによって、第1及び第2アンテナ素子11、12の表面の孔13、溝13a、又は側面の凹凸13bに水分を保持させることができる。その結果、無線通信状態が変化する。このとき無線通信状態によっては無線通信自体が不可能になる。そこで、無線通信状態の変化を検知することで水分の存在を検出できる。この場合、アンテナ素子の上限両面に吸水材2、4を有するので、水分を保持しやすくなり水分の検出性能を高めることができる。
(Embodiment 6)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the moisture detecting
The moisture detecting
(実施の形態7)
図10は、実施の形態7に係る水分検出用RFICデバイス10fの断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態7に係る水分検出用RFICデバイス10fは、実施の形態6に係る水分検出用RFICデバイスと対比すると、第1及び第2アンテナ素子11、12の下面の吸水材2のさらに下面に第1の難吸水材5aを備えると共に、第1及び第2アンテナ素子11、12の上面の吸水材4のさらに上面に第2の難吸水材5bを備える点で相違する。
第1の難吸水材5aと第2の難吸水材5bとの間に、吸水材2、第1及び第2アンテナ素子11、12、及び、吸水材4を挟んでいる。つまり水分検出用RFICデバイス10fの両主面を難吸水材5a、5bで挟むと共に、短手方向の両側面も難吸水材5a、5bで覆っている。つまり、吸水材2及び吸水材4は、長手方向に対してのみ露出している。そこで、水分は第1及び第2アンテナ素子11、12の長手方向に沿ってしか浸入してこない。この場合、水分吸収量は徐々にしか変化しない。このように段階的に水分吸収量が変化するので、吸水の程度を段階的に検出できる。
(Embodiment 7)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a moisture detecting
The moisture detecting
The water-absorbing
(実施の形態8)
図11は、実施の形態8に係るハンディタイプのリーダ40を用いた、定期巡回によるおむつ交換方法のフローチャートである。このおむつ交換のフローチャートでは、図4のおむつ交換のフローチャートと対比して、1回のおむつ交換でフローを終了するのではなく、繰り返しおむつ交換を行うようにフローを終了させていない点で相違する。つまり、実際の状態に合わせて何回でもおむつ交換を行うことができる。
(1)水分検出用RFICデバイス10を装着したおむつ30を要介護者が装着する(S11)。
(2)おむつ交換の定期巡回時に、介護者が要介護者のおむつにハンディタイプのリーダ40を当てて、水分検出用RFICデバイス10の読み取りを行う(S12)。
(3)水分検出用RFICデバイス10との通信が可能か判断し(S13)、通信ができれば(YES)、おむつの中にはまだ水分は存在しないということであり、おむつ交換は行わず(S14)、おむつ交換の定期巡回時のリーダ読み取り(S12)にもどる。一方、水分検出用RFICデバイス10との通信が不可能(NO)となっていれば、おむつ30の中に水分、つまり小便又は大便等が存在することになる。そこで、次のステップS15に移る。
(4)介護者が要介護者のおむつ30を除去し(S15)、要介護者が水分検出用RFICデバイス10を装着した新しいおむつを装着する(S16)。
(5)おむつ交換直後におむつにリーダを当てて、水分検出用RFIDデバイスの読み取りを行う(S17)。その後、水分検出用RFICデバイス10との通信が可能か判断するステップS13に移行する。このようにおむつ交換直後にRFIDデバイスの読み取りを行うことによって、RFIDの初期不良を検出できる。この場合には、おむつ交換が行われてもフローは終了しない。
なお、おむつ交換直後のRFIDデバイスの読み取りを行わず、おむつ交換の定期巡回時のリーダ読み取り(S12)にもどるようにしてもよい。つまり、おむつ交換直後のRFIDデバイスの読み取りを省略してもよい。
以上によって、ハンディタイプのリーダ40を用いた定期巡回によるおむつ交換を行うことができる。また、このフローチャートでは、実際の状態に合わせておむつ交換を必要な回数だけ繰り返して行うことができる。
(Embodiment 8)
FIG. 11 is a flowchart of a diaper changing method by periodic patrol using the
(1) The care-requiring person wears the
(2) The caregiver applies the
(3) It is determined whether communication with the moisture detecting
(4) The care giver removes the
(5) Immediately after changing the diaper, the reader is brought into contact with the diaper to read the RFID device for moisture detection (S17). Thereafter, the process proceeds to step S13 to determine whether communication with the moisture
Note that the RFID device may not be read immediately after the diaper change, and the process may return to the reader reading (S12) during the regular patrol of the diaper change. That is, the reading of the RFID device immediately after the diaper change may be omitted.
As described above, the diaper can be changed by regular patrol using the
なお、水分検出用RFICデバイスは、RFIDタグとして使用する場合には、LF帯、HF帯、UHF帯、SHF帯等のいずれの帯域において用いてもよい。また、水分検出用RFICデバイスは、代表的にはRFIDタグであるが、いわゆるタグ機能を有したものに限定されるわけではなく、リーダライタ機能を有したもの等、他の機能を持っていてもよい。 When used as an RFID tag, the moisture detection RFIC device may be used in any band such as the LF band, the HF band, the UHF band, and the SHF band. Further, the RFIC device for detecting moisture is typically an RFID tag, but is not limited to a device having a so-called tag function, and has another function such as a device having a reader / writer function. Is also good.
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び実施例のうちの任意の実施の形態及び/又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び/又は実施例が有する効果を奏することができる。 Note that the present disclosure includes appropriately combining arbitrary embodiments and / or examples among the various embodiments and examples described above, and each embodiment and / or example is included. The effect which has can be exhibited.
本発明に係る水分検出用RFICデバイスは、平板状のアンテナ素子の表面又は側面に水分を保持できる孔又は凹凸を有する。そこで、簡易、且つ、高精度に水分を検出でき、おむつの水分検出や、配管の水漏れ検出等に有用である。 The RFIC device for moisture detection according to the present invention has holes or irregularities capable of retaining moisture on the surface or side surface of the flat antenna element. Therefore, moisture can be detected easily and with high accuracy, and is useful for detecting moisture in diapers, detecting leaks in piping, and the like.
1 RFIC素子
2 吸水材
2a 難吸水材
4 吸水材
5a、5b 難吸水材
6 キャパシタ
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f 水分検出用RFICデバイス
11 第1アンテナ素子
12 第2アンテナ素子
13 孔
13a 溝
13b 凹凸
21 RFICチップ
22 導電性接合材
23 端子電極
24 封止樹脂
25 多層基板
26 端子電極
30 おむつ
40 リーダ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記RFIC素子と接続された平板状導体のアンテナ素子と、
を備え、
前記アンテナ素子は、表面又は側面に水分を保持できる孔又は凹凸を有し、
前記孔又は凹凸は、電界集中部分に設けられる、水分検出用RFICデバイス。 An RFIC element;
A planar conductor antenna element connected to the RFIC element;
With
The antenna element may have a hole or irregularities can retain water on the surface or side,
An RFIC device for detecting moisture , wherein the hole or the unevenness is provided in an electric field concentration portion .
前記難吸水材との間に前記アンテナ素子を挟むと共に、前記孔又は凹凸に面するように設けられた吸水材と、
をさらに備えた、請求項1から4のいずれか一項に記載の水分検出用RFICデバイス。 A hardly water-absorbing material supporting the antenna element,
While sandwiching the antenna element between the hardly water-absorbing material, and a water-absorbing material provided to face the hole or unevenness,
The RFIC device for detecting moisture according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
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