JP4636560B2 - Sensor element, object detection sensor, and object detection method using object detection sensor - Google Patents

Sensor element, object detection sensor, and object detection method using object detection sensor Download PDF

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Description

この発明は、例えば人体等の検知対象物を検知する物体検知センサに好適なセンサ素子、物体検知センサ、及び、物体検知センサを用いた物体検知方法に関するものである。   The present invention relates to a sensor element suitable for an object detection sensor for detecting a detection target such as a human body, an object detection sensor, and an object detection method using the object detection sensor.

従来、このような物体検知センサとしては、例えば特許文献１に開示される近接センサがある。この近接センサは、一対の電極板からなる検知部を有し、検知部の静電容量の変化に基づいて検知対象物を非接触状態で検知する。   Conventionally, as such an object detection sensor, there is a proximity sensor disclosed in Patent Document 1, for example. The proximity sensor includes a detection unit including a pair of electrode plates, and detects a detection target in a non-contact state based on a change in capacitance of the detection unit.

また、別の物体検知センサとしては超音波センサがある。超音波センサは、超音波発信器から超音波を発信し、検知対象物に当たって反射した超音波を受信器で検知することにより検知対象物を非接触状態で検知する。
特開２００１−２０３５６５号公報（第２頁及び第３頁） Another object detection sensor is an ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor detects an object to be detected in a non-contact state by transmitting an ultrasonic wave from an ultrasonic transmitter and detecting the reflected ultrasonic wave by the receiver.
JP 2001-203565 A (second page and third page)

ところで、例えば高齢者を１人で入浴させるときに、その高齢者の浴槽への接近や、浴槽の湯に入ったり浴槽から出たりする動作や、浴槽の湯に入った状態での挙動や、浴槽の内底に腰を下ろして静止している状態を遠隔的に監視することができれば便利である。   By the way, for example, when bathing an elderly person alone, the approach of the elderly person to the bathtub, the action of entering or leaving the bathtub, the behavior in the bathtub, It would be convenient if it was possible to remotely monitor the state where the user sits down on the inner bottom of the bathtub.

しかしながら、例えば特許文献１の近接センサあるいは超音波センサだけを用いて、高齢者が入浴するときの上記各状態を検知することは困難である。すなわち、空中に設置された近接センサや超音波センサは、水の外の検出範囲における被検知物の存在の有無を非接触状態で検知する構成であるため、高齢者の浴槽への接近を非接触状態で検知することはできるが、高齢者が浴槽の湯の中に入るときの動作や、浴槽の湯に浸かった高齢者の挙動を検知することはできない。また、水中に設置された超音波センサは、水中の検出範囲における被検知物の存在の有無を非接触状態で検知する構成であるため、浴槽の湯に入ってきた高齢者を非接触状態で検知することはできるが、浴槽に入る前の高齢者の浴槽への接近を検知することはできない。また、非検知物の存在を非接触状態で検知する超音波センサは、高齢者が浴槽の内底に腰を下ろして静止している状態を、腰を浮かして静止している状態と区別して検知することはできない。従って、高齢者が浴槽の内底に腰を下ろして静止している状態を検知するためには、超音波センサに加えて、例えば圧力センサや振動センサを浴槽の内底に設置する必要がある。   However, it is difficult to detect each of the above states when an elderly person takes a bath, for example, using only the proximity sensor or the ultrasonic sensor of Patent Document 1. In other words, proximity sensors and ultrasonic sensors installed in the air are configured to detect the presence / absence of an object to be detected in a detection range outside water in a non-contact state. Although it can detect in a contact state, it cannot detect an operation when an elderly person enters the bathtub water or a behavior of an elderly person immersed in the bathtub water. In addition, the ultrasonic sensor installed in the water is configured to detect the presence or absence of an object to be detected in the underwater detection range in a non-contact state. Although it can detect, the approach of the elderly person before entering a bathtub cannot be detected. In addition, an ultrasonic sensor that detects the presence of non-detected objects in a non-contact state distinguishes the state in which an elderly person sits down on the inner bottom of the bathtub and stands still with the waist floating. It cannot be detected. Therefore, in order to detect a state in which an elderly person sits still on the inner bottom of the bathtub, it is necessary to install, for example, a pressure sensor or a vibration sensor on the inner bottom of the bathtub in addition to the ultrasonic sensor. .

また、上記特許文献１の近接センサでは、検知対象物を、検知対象物と検知部との間の静電容量の変化に基づいて検知する。このように、静電容量の変化のみに基づいて検知対象物を検知する場合には、検知対象物の移動速度が遅いときに静電容量の時間当たり変化量が微少となり、検知感度が低くなるという問題があった。従って、高齢者が浴槽に入ったり浴槽から出たりする動作を良好に検知することができない。   Moreover, in the proximity sensor of the said patent document 1, a detection target is detected based on the change of the electrostatic capacitance between a detection target and a detection part. As described above, when detecting the detection object based only on the change of the capacitance, when the movement speed of the detection object is slow, the change amount of the capacitance per hour becomes small, and the detection sensitivity becomes low. There was a problem. Therefore, it is not possible to satisfactorily detect the movement of an elderly person entering or leaving the bathtub.

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、検知対象物の水面への接近や接触に加えて、水中における検知対象物の挙動を高い感度で検知することができ、しかも、水中における検知対象物の接触を検知することができる物体検知センサのセンサ素子、同センサ素子を用いた物体検知センサ、及び、物体検知センサを用いた物体検知方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The purpose is to detect the behavior of the detection object in water with high sensitivity in addition to the approach and contact of the detection object to the water surface, and to detect the contact of the detection object in water. It is an object to provide a sensor element of an object detection sensor, an object detection sensor using the sensor element, and an object detection method using the object detection sensor.

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コイル形状に基づくインダクタンス（Ｌ）成分、容量（Ｃ）成分及び抵抗（Ｒ）成分を有してＬＣＲ共振回路として機能するコイル状炭素繊維を、誘電性の母材中に分散させて構成された素子本体を備えるセンサ素子において、前記母材中には、前記素子本体を変形し易くするための空間部を形成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a coil having an inductance (L) component, a capacitance (C) component, and a resistance (R) component based on a coil shape and functioning as an LCR resonance circuit. Sensor element comprising an element main body configured by dispersing a carbon fiber in a dielectric base material, wherein a space portion for easily deforming the element main body is formed in the base material. Features.

この発明によれば、検知対象物がセンサ素子に接近すると、検知対象物とセンサ素子とにより構成される共振回路のインピーダンスが変化する。このため、このインピーダンスの変化に基づいて検知対象物の接近を検知することができる。従って、検知対象物との間の静電容量の変化のみに基づいて検知対象物の接近を検知する従来の構成に比べて、検知対象物の接近に対する検知感度が向上する。また、空間部により母材が変形し易くなっているため、センサ素子を水中に配置した場合、検知対象物の水中での挙動によって加えられた圧力に対する母材の変形量、さらには、コイル状炭素繊維の変形量が大きくなる。また、検知対象物がセンサ素子に接触することによって加えられた圧力に対する母材及びコイル状炭素繊維の変形量も大きくなる。このため、同圧力の変化に対するコイル状炭素繊維のインピーダンスの変化量が大きくなり、センサ素子のインピーダンスの変化量も大きくなる。従って、検知対象物の水中での挙動に対する検知感度が向上するとともに、センサ素子に対する検知対象物の接触が検知可能となる。   According to the present invention, when the detection object approaches the sensor element, the impedance of the resonance circuit constituted by the detection object and the sensor element changes. For this reason, the approach of a detection target object can be detected based on this change in impedance. Therefore, the detection sensitivity with respect to the approach of the detection target is improved as compared with the conventional configuration in which the approach of the detection target is detected based only on the change in the capacitance with the detection target. Further, since the base material is easily deformed by the space portion, when the sensor element is disposed in water, the deformation amount of the base material with respect to the pressure applied by the behavior of the detection target in water, The amount of deformation of the carbon fiber increases. Further, the deformation amount of the base material and the coiled carbon fiber with respect to the pressure applied when the detection target object contacts the sensor element also increases. For this reason, the amount of change in impedance of the coiled carbon fiber with respect to the change in pressure is increased, and the amount of change in impedance of the sensor element is also increased. Therefore, the detection sensitivity with respect to the behavior of the detection object in water is improved, and the contact of the detection object with the sensor element can be detected.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記空間部を、前記母材の原料を発泡させることにより生成した気泡により構成したことを特徴とする。
この発明によれば、このような構成によれば、成形されたセンサ素子に対して、空間部を形成するための機械加工を行う必要がないため、その生産性が向上する。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the space portion is constituted by bubbles generated by foaming the raw material of the base material.
According to this invention, according to such a structure, since it is not necessary to perform the machining for forming a space part with respect to the molded sensor element, the productivity is improved.

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記空間部を、前記センサ素子を成形する金型内の中子によって形成したことを特徴とする。
この発明によれば、このような構成によれば、成形されたセンサ素子に対して、空間部を形成するための機械加工を行う必要がないため、その生産性が向上する。しかも、金型による成形時において空間部の形状の自由度が高くなり、センサ素子の変形し易さを有効に高めることができる。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the space is formed by a core in a mold for molding the sensor element.
According to this invention, according to such a structure, since it is not necessary to perform the machining for forming a space part with respect to the molded sensor element, the productivity is improved. In addition, the degree of freedom of the shape of the space is increased during molding by the mold, and the ease of deformation of the sensor element can be effectively increased.

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の接近センサ素子における前記素子本体に対して一対の電極を電気的に接続するとともに、高周波発振回路と、前記センサ素子からの出力信号を検知する検波回路とを前記電極間に接続したことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, a pair of electrodes are electrically connected to the element body in the proximity sensor element according to any one of the first to third aspects, and a high-frequency oscillation circuit; A detection circuit for detecting an output signal from the sensor element is connected between the electrodes.

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の物体検知センサを用いた検知対象物の検知方法であって、前記センサ素子を水中に配置し、前記出力信号の変化様態に基づいて、検知対象物の水面への接近、検知対象物の水面への到達、検知対象物の水中における挙動、及び、検知対象物の素子本体への接触を認識することを特徴とする。   Invention of Claim 5 is a detection method of the detection target object using the object detection sensor of Claim 4, Comprising: The said sensor element is arrange | positioned in water, Based on the change mode of the said output signal, It is characterized by recognizing the approach of the detection object to the water surface, the arrival of the detection object to the water surface, the behavior of the detection object in water, and the contact of the detection object with the element body.

この発明によれば、検知対象物の水面への接近、検知対象物の水面への到達、検知対象物の水中における挙動、及び、検知対象物の素子本体への接触を、水中に設置した１つのセンサ素子からの出力信号から認識することができる。   According to this invention, the approach of the detection object to the water surface, the arrival of the detection object to the water surface, the behavior of the detection object in water, and the contact of the detection object to the element body are installed in water. It can be recognized from the output signals from the two sensor elements.

この発明の物体検知センサ及び物体検知方法によれば、検知対象物の水面への接近や接触に加えて、水中における検知対象物の挙動を高い感度で検知することができ、しかも、水中における検知対象物の接触を検知することができる。   According to the object detection sensor and the object detection method of the present invention, in addition to the approach and contact of the detection target to the water surface, the behavior of the detection target in water can be detected with high sensitivity, and the detection in water is also possible. The contact of the object can be detected.

次に、この発明を具体化した一実施形態について図１〜図１５に従って説明する。
図１に示すように、物体検知センサ１０を構成するセンサ素子１１の素子本体１１ａは、誘電体からなる母材１３中に多数のコイル状炭素繊維１２を分散して構成されている。素子本体１１ａには、一対の電極１４が電気的に接続されるとともに、両電極１４間には第１接続線１５を介して検知回路１６が接続されている。さらに、検知回路１６には、第２接続線１７を介してオシロスコープなどの表示装置１８が接続されている。この表示装置１８は、検知回路１６で検知された出力信号の波形を画面上に表示する。なお、電極１４、及び、電極１４と第１接続線１５との接続部分は、絶縁被覆処理されている。 Next, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the element body 11a of the sensor element 11 constituting the object detection sensor 10 is configured by dispersing a number of coiled carbon fibers 12 in a base material 13 made of a dielectric. A pair of electrodes 14 are electrically connected to the element body 11 a, and a detection circuit 16 is connected between the electrodes 14 via a first connection line 15. Furthermore, a display device 18 such as an oscilloscope is connected to the detection circuit 16 via a second connection line 17. The display device 18 displays the waveform of the output signal detected by the detection circuit 16 on the screen. The electrode 14 and the connection portion between the electrode 14 and the first connection line 15 are subjected to an insulation coating process.

前記センサ素子１１の等価回路を図２に示す。この図２に示すように、コイル状炭素繊維１２はそのコイル形状（螺旋形状）に基づき、電磁気的特性としてそれぞれ固有のインダクタンス（Ｌ）成分、容量（Ｃ）成分及び抵抗（Ｒ）成分（以下、Ｌ成分、Ｃ成分、Ｒ成分又はそれらをまとめてＬＣＲ成分ともいう）を有している。さらに、多数のコイル状炭素繊維１２間は、母材１３による容量成分を介して相互に接続されている。このため、コイル状炭素繊維１２は、前記ＬＣＲ成分に基づくＬＣＲ共振回路を形成すると共に、各コイル状炭素繊維１２と母材１３とは、コイル状炭素繊維１２よりなる多数のＬＣＲ共振回路同士を母材１３の容量成分により結合した複合的な共振回路を形成する。   An equivalent circuit of the sensor element 11 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the coiled carbon fiber 12 is based on its coil shape (spiral shape), and has an intrinsic inductance (L) component, capacitance (C) component, and resistance (R) component (hereinafter referred to as electromagnetic characteristics). , L component, C component, R component, or collectively referred to as LCR component). Furthermore, a large number of coiled carbon fibers 12 are connected to each other via a capacitive component by the base material 13. Therefore, the coiled carbon fiber 12 forms an LCR resonance circuit based on the LCR component, and each of the coiled carbon fibers 12 and the base material 13 includes a large number of LCR resonance circuits made of the coiled carbon fibers 12. A complex resonance circuit coupled by the capacitive component of the base material 13 is formed.

次に、物体検知センサ１０の電気回路について図３により詳しく説明する。同図３に示すように、前記検知回路１６には、センサ素子１１に高周波信号を印加する高周波発振回路（交流回路）１９、センサ素子１１からの出力信号を増幅する増幅回路２０、その増幅回路２０からの信号及び前記高周波発振回路１９から位相調整回路２１を介する信号が入力される検波回路２２、及び、出力回路２３が備えられている。検波回路２２は、増幅回路２０及び高周波発振回路１９からの各信号を比較し、インピーダンスの変化に対応した電圧信号を出力するようになっている。   Next, the electric circuit of the object detection sensor 10 will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the detection circuit 16 includes a high-frequency oscillation circuit (AC circuit) 19 that applies a high-frequency signal to the sensor element 11, an amplification circuit 20 that amplifies an output signal from the sensor element 11, and an amplification circuit thereof. A detection circuit 22 and an output circuit 23 to which a signal from 20 and a signal from the high-frequency oscillation circuit 19 via the phase adjustment circuit 21 are input are provided. The detection circuit 22 compares the signals from the amplification circuit 20 and the high-frequency oscillation circuit 19 and outputs a voltage signal corresponding to the change in impedance.

センサ素子１１は固有のインピーダンスを有すると共に、検知対象物２４も固有のインピーダンスを有している。センサ素子１１には高周波発振回路１９から所定周波数の高周波信号が印加されているため、センサ素子１１の近傍には交流電界が発生している。また、センサ素子１１のもつ容量（Ｃ）成分のほかに、センサ素子１１と検知対象物２４との間には容量（Ｃ）成分を有していることから、検知対象物２４がセンサ素子１１に接近しているときには、両容量（Ｃ）成分の全体が変動する。そのような全体の変動によって検知対象物２４からセンサ素子１１に到る全体のインピーダンスが変化する。なお、検知対象物２４がセンサ素子１１に接触した場合には、その圧力によるセンサ素子１１の弾性変形によってセンサ素子１１の抵抗（Ｒ）成分、容量（Ｃ）成分及びインダクタンス（Ｌ）成分のうちの少なくとも１つ以上が変動し、その変化によって検知対象物２４からセンサ素子１１に到る全体のインピーダンスが変化する。   The sensor element 11 has a specific impedance, and the detection object 24 also has a specific impedance. Since a high frequency signal having a predetermined frequency is applied to the sensor element 11 from the high frequency oscillation circuit 19, an alternating electric field is generated in the vicinity of the sensor element 11. In addition to the capacitance (C) component of the sensor element 11, the detection target 24 has a capacitance (C) component between the sensor element 11 and the detection target 24. When both are close to each other, both the capacitance (C) components as a whole fluctuate. The overall impedance from the detection object 24 to the sensor element 11 changes due to such overall fluctuation. When the detection object 24 comes into contact with the sensor element 11, among the resistance (R) component, the capacitance (C) component, and the inductance (L) component of the sensor element 11 due to elastic deformation of the sensor element 11 due to the pressure. At least one of the fluctuations fluctuates, and the overall impedance from the detection object 24 to the sensor element 11 changes due to the change.

そして、前記全体のインピーダンスの変化量がセンサ素子１１に印加された高周波信号の電圧及び位相を変化させ、その変化量が増幅回路２０で増幅されて検波回路２２に入力される。さらに、この入力信号が、高周波発振回路１９から位相調整回路２１を経て検波回路２２に入力される高周波信号と一緒に検波されることにより、検知対象物２４の接近によるインピーダンスの連続的な変化が検知されるようになっている。   The overall impedance change amount changes the voltage and phase of the high-frequency signal applied to the sensor element 11, and the change amount is amplified by the amplifier circuit 20 and input to the detection circuit 22. Further, this input signal is detected together with the high-frequency signal input from the high-frequency oscillation circuit 19 through the phase adjustment circuit 21 to the detection circuit 22, so that a continuous change in impedance due to the approach of the detection object 24 occurs. It is to be detected.

前記母材１３はコイル状炭素繊維１２の分散媒であり、電磁気的特性としては容量（Ｃ）成分を有し、弾性樹脂（弾性を有するポリマー）や、エラストマーなどが用いられる。この母材１３として具体的は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂等が用いられる。例えばシリコーン樹脂として、信越化学（株）製の商品名、ＫＥ１０３（ＪＩＳ Ａ硬度１８）、ＫＥ１０６（ＪＩＳ Ａ硬度５０）、ＫＥ１２０２（ＪＩＳ Ａ硬度６５）等が挙げられる。スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂として、（株）クラレの商品名、セプトン樹脂＃４０４３（ＪＩＳ Ａ硬度７６）、＃８１０４（ＪＩＳ Ａ硬度９８）等が挙げられる。ウレタン樹脂として日本ポリウレタン（株）の商品名、コロネート４３８７等が挙げられる。   The base material 13 is a dispersion medium of the coiled carbon fiber 12 and has a capacity (C) component as electromagnetic characteristics, and an elastic resin (an elastic polymer), an elastomer, or the like is used. Specifically, a silicone resin, a urethane resin, an epoxy resin, a copolymer resin of styrene and a thermoplastic elastomer, or the like is used as the base material 13. Examples of the silicone resin include trade names manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KE103 (JIS A hardness 18), KE106 (JIS A hardness 50), KE1202 (JIS A hardness 65), and the like. Examples of the copolymer resin of styrene and thermoplastic elastomer include Kuraray's trade name, Septon resin # 4043 (JIS A hardness 76), # 8104 (JIS A hardness 98), and the like. As a urethane resin, trade name of Nippon Polyurethane Co., Ltd., Coronate 4387 and the like can be mentioned.

次に、前記コイル状炭素繊維１２はコイル形状を有していることから、コイル状炭素繊維１２を流れる高周波信号の変化により、前述のようにＬ成分、Ｃ成分及びＲ成分による共振回路を形成するとともに、さらに多数のコイル状炭素繊維１２が母材１３中で複合共振回路を形成し、センサ素子１１全体のインピーダンスが変化する。このため、それらインピーダンスの変化量に基づいて検波回路２２で検知対象物２４の接近を検知することができる。   Next, since the coiled carbon fiber 12 has a coil shape, a resonance circuit is formed by the L component, the C component, and the R component as described above by the change of the high frequency signal flowing through the coiled carbon fiber 12. In addition, a larger number of coiled carbon fibers 12 form a composite resonance circuit in the base material 13, and the impedance of the entire sensor element 11 changes. For this reason, the approach of the detection object 24 can be detected by the detection circuit 22 based on the amount of change in impedance.

前記コイル状炭素繊維１２としては一重巻きのコイル状炭素繊維１２、二重巻きのコイル状炭素繊維１２、超弾性コイル又はそれらの混合物等が用いられる。一重巻きのコイル状炭素繊維１２は、一定の線径を有する繊維によるコイルが一定のピッチ（間隔）をおいて一重巻きで螺旋状に延びるように形成されている。二重巻きのコイル状炭素繊維１２は、２本のコイルが交互に密接した状態で螺旋状に延び、従って全体としてほぼ円筒状をなし、中心には空洞が形成されている。超弾性コイルはコイルの直径が大きく、線径が小さいものをいい、弾力性がより大きいコイルのことをいう。   As the coiled carbon fiber 12, a single coiled carbon fiber 12, a double coiled carbon fiber 12, a superelastic coil, or a mixture thereof is used. The single-winding coiled carbon fiber 12 is formed such that a coil made of a fiber having a constant wire diameter extends in a spiral manner with a single winding at a constant pitch (interval). The double-wound coiled carbon fiber 12 extends in a spiral shape with two coils in close contact with each other, and thus has a substantially cylindrical shape as a whole, and a cavity is formed at the center. A superelastic coil refers to a coil having a large coil diameter and a small wire diameter, and having a higher elasticity.

前記一重巻きのコイル状炭素繊維１２は、例えば線径が１ｎｍ〜１μｍ、コイルの直径が１ｎｍ〜１００μｍ、コイルの螺旋ピッチが１ｎｍ〜１００μｍ及びコイルの長さが１００μｍ〜１０ｍｍとなるように構成されている。製造の容易性等の観点から、コイルの直径は１ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、螺旋ピッチは１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましい。さらに、コイルの長さは、母材１３中における分散性を確保するために、１５０μｍ以下であることが好ましい。また、前記二重巻きのコイル状炭素繊維１２は、例えば線径が０．１〜１μｍ、直径が０．０１〜５０μｍ、螺旋ピッチがほぼ０及びコイルの長さが０．１〜１０ｍｍとなるように構成されている。また、前記超弾性コイルは、コイルの直径が５〜１００μｍ、コイルのピッチが０．１〜１０μｍ及びコイルの長さが０．３〜５ｍｍとなるように構成されている。すなわち、コイル状炭素繊維１２とは、炭素繊維が螺旋状に巻回された構造のものに加え、炭素繊維が捻れただけの構造のものをも含む。なお、螺旋状に巻回されたコイル状炭素繊維１２の巻き方向は、コイルの軸線を中心として時計方向（右巻き）又は反時計方向（左巻き）のいずれであってもよい。また、捻れただけの構造のコイル状炭素繊維１２の捻れ方向は、線の軸線を中心として時計方向（右巻き）又は反時計方向（左巻き）のいずれであってもよい。   The single-winding coiled carbon fiber 12 is configured such that, for example, the wire diameter is 1 nm to 1 μm, the coil diameter is 1 nm to 100 μm, the coil helical pitch is 1 nm to 100 μm, and the coil length is 100 μm to 10 mm. ing. From the viewpoint of ease of manufacture and the like, the diameter of the coil is preferably 1 nm to 10 μm, and the helical pitch is preferably 10 nm to 10 μm. Furthermore, the length of the coil is preferably 150 μm or less in order to ensure dispersibility in the base material 13. The double-winding coiled carbon fiber 12 has, for example, a wire diameter of 0.1 to 1 μm, a diameter of 0.01 to 50 μm, a helical pitch of almost 0, and a coil length of 0.1 to 10 mm. It is configured as follows. The superelastic coil is configured such that the coil diameter is 5 to 100 μm, the coil pitch is 0.1 to 10 μm, and the coil length is 0.3 to 5 mm. That is, the coiled carbon fiber 12 includes a structure in which the carbon fiber is only twisted in addition to a structure in which the carbon fiber is spirally wound. In addition, the winding direction of the coiled carbon fiber 12 wound spirally may be either clockwise (right-handed) or counterclockwise (left-handed) around the axis of the coil. In addition, the twisted direction of the coiled carbon fiber 12 having a twisted structure may be either clockwise (right-handed) or counterclockwise (left-handed) around the axis of the wire.

コイル状炭素繊維１２は、母材１３中においてランダムに配向されていてもよいが、電場や磁場を利用して一定方向に配向させることにより、その配向方向にＬＣＲ共振回路の機能を高く発現させることができる指向性をもたせることができる。また、コイル状炭素繊維１２は、非晶質の炭素繊維により構成されたものでもよいが、非晶質の炭素繊維に加熱処理を施すことによって結晶化されたグラファイト層を有するものにすることもできる。   The coiled carbon fiber 12 may be randomly oriented in the base material 13, but by aligning in a certain direction using an electric field or magnetic field, the function of the LCR resonance circuit is highly expressed in the orientation direction. The directivity which can be given can be given. The coiled carbon fiber 12 may be composed of amorphous carbon fiber, but may have a graphite layer crystallized by subjecting the amorphous carbon fiber to heat treatment. it can.

コイル状炭素繊維１２の含有量は、母材１３に対して１〜２０質量％であることが好ましい。この含有量が１質量％未満の場合には、母材１３中におけるコイル状炭素繊維１２の割合が少なく、センサ素子１１の感度が低下する。一方、コイル状炭素繊維１２の含有量が２０質量％を越える場合には、母材１３中におけるコイル状炭素繊維１２の割合が多くなり過ぎて硬くなり、センサ素子１１の感度が低下すると共に、成形性等も悪くなる傾向を示す。   The content of the coiled carbon fiber 12 is preferably 1 to 20% by mass with respect to the base material 13. When the content is less than 1% by mass, the ratio of the coiled carbon fiber 12 in the base material 13 is small, and the sensitivity of the sensor element 11 is lowered. On the other hand, when the content of the coiled carbon fiber 12 exceeds 20% by mass, the ratio of the coiled carbon fiber 12 in the base material 13 becomes excessively hard and the sensitivity of the sensor element 11 is reduced. It tends to deteriorate the moldability and the like.

母材１３中には、多数の微少な空間部としての気泡１３ａ、あるいは、後述する１つ又は複数の空間部３１が形成され、この気泡１３ａ又は空間部３１により母材１３の変形が容易になる。そして、この母材１３の変形し易さによって、母材１３中のコイル状炭素繊維１２が弾性変形し易くなっている。また、コイル状炭素繊維１２は、その弾性変形に基づき、そのＬ成分、Ｃ成分及びＲ成分のうち少なくとも１つ以上を変化させる。このため、センサ素子１１のインピーダンスは、センサ素子１１に加わる圧力変化に対してより大きく変化する。従って、母材１３中の気泡１３ａ又は空間部３１によってセンサ素子１１の検知感度が向上している。   In the base material 13, a large number of air bubbles 13 a as minute spaces, or one or more space portions 31 to be described later, are formed, and the deformation of the base material 13 is facilitated by the air bubbles 13 a or the space portions 31. Become. And the coiled carbon fiber 12 in the base material 13 is easily elastically deformed by the ease of deformation of the base material 13. The coiled carbon fiber 12 changes at least one of the L component, the C component, and the R component based on its elastic deformation. For this reason, the impedance of the sensor element 11 changes more greatly with respect to the pressure change applied to the sensor element 11. Therefore, the detection sensitivity of the sensor element 11 is improved by the bubbles 13 a or the space portion 31 in the base material 13.

前記センサ素子１１は、以下のような方法のいずれかひとつにより製造される。
（ａ） 母材１３を熱可塑性樹脂により形成する場合には、溶融状態の母材材料中にコイル状炭素繊維１２を添加し、攪拌して均一に分散させた後、金型内において加圧成形する。 The sensor element 11 is manufactured by any one of the following methods.
(A) When the base material 13 is formed of a thermoplastic resin, the coiled carbon fiber 12 is added to the molten base material, and the mixture is stirred and dispersed uniformly, and then pressed in the mold. Mold.

（ｂ） 母材１３を、１液硬化型又は２液硬化型の熱硬化性樹脂により形成する場合には、硬化する前の樹脂中にコイル状炭素繊維１２を添加し、攪拌して均一に分散させた後、金型内において成形する。   (B) In the case where the base material 13 is formed of a one-component curable type or two-component curable type thermosetting resin, the coiled carbon fiber 12 is added to the resin before curing, and the mixture is stirred uniformly. After being dispersed, it is molded in a mold.

また、母材１３中における気泡１３ａ又は空間部３１とは、次のいずれかひとつの方法によって形成される。
（ａ） 図４に示すように、２液発泡性樹脂を金型３０内で発泡成形することにより素子本体１１ａを形成し、素子本体１１ａ中に多数の気泡１３ａを形成させる。 Moreover, the bubble 13a or the space part 31 in the base material 13 is formed by any one of the following methods.
(A) As shown in FIG. 4, the element main body 11a is formed by foam-molding a two-component foamable resin in the mold 30, and a large number of bubbles 13a are formed in the element main body 11a.

（ｂ） 金型３０内の溶融状態の樹脂に対して減圧処理を施すことにより、成形された素子本体１１ａ中に多数の気泡１３ａを形成させる。
（ｃ） 金型３０に設けた図示しない中子により、例えば図５に示すように、素子本体１１ａの側面の１つに開口する複数の互いに平行な空間部３１を素子本体１１ａ中に形成する。この空間部３１の開口部は、塞がなくても良く、また、塞いでも良い。空間部３１の開口部を塞ぐには、例えば、成形された素子本体１１ａにおいて空間部３１が開口する側面に、素子本体１１ａと同材質によって形成された図示しない板状の蓋体を接合する。この場合には、センサ素子１１中に、複数の空間部３１が形成される。 (B) A large number of bubbles 13a are formed in the molded element body 11a by subjecting the molten resin in the mold 30 to a decompression process.
(C) Using a core (not shown) provided in the mold 30, as shown in FIG. 5, for example, a plurality of mutually parallel space portions 31 opened in one of the side surfaces of the element body 11 a are formed in the element body 11 a. . The opening of the space 31 may not be closed or may be closed. In order to close the opening of the space portion 31, for example, a plate-shaped lid (not shown) formed of the same material as the element body 11a is joined to the side surface of the molded element body 11a where the space portion 31 opens. In this case, a plurality of space portions 31 are formed in the sensor element 11.

（ｄ） 金型３０内において溶融状態となっている樹脂の内部に、金型３０の外部から図示しない注射器や定量エアポンプ等により空気を注入する。この場合には、図６に示すように、素子本体１１ａ中に、横方向に拡がる形状の空間部３１を形成できる。なお、このような形状の空間部３１を、金型３０に設けた中子によって形成することもできる。   (D) Air is injected into the melted resin in the mold 30 from the outside of the mold 30 by a syringe, a quantitative air pump, or the like (not shown). In this case, as shown in FIG. 6, a space portion 31 having a shape extending in the lateral direction can be formed in the element body 11a. The space 31 having such a shape can also be formed by a core provided in the mold 30.

ところで、前記高周波発振回路１９による高周波信号の周波数は、５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲であることが好ましく、センサ素子１１の感度や安定性の観点から１００〜８００ｋＨｚであることがより好ましい。この周波数が５０ｋＨｚ未満の場合には、ノイズの発生が大きくなり、検知の安定性に欠けるようになる。   By the way, the frequency of the high frequency signal by the high frequency oscillation circuit 19 is preferably in the range of 50 kHz to 1 MHz, and more preferably 100 to 800 kHz from the viewpoint of the sensitivity and stability of the sensor element 11. When this frequency is less than 50 kHz, the generation of noise increases and the detection stability is lacking.

次に、この実施形態の作用について説明する。
図７に示すように、水が入れられた水槽３２の内底に、上記センサ素子１１を配置する。この状態において、検知回路１６からセンサ素子１１に高周波信号が印可されると、センサ素子１１において発生する交流磁界が水面上方の検知対象物２４に及ぶ。この結果、センサ素子１１と検知対象物２４とにより共振回路が形成される。このとき、検知回路１６からは、同共振回路におけるインピーダンスに対応した電圧信号が出力される。 Next, the operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 7, the sensor element 11 is arranged on the inner bottom of a water tank 32 in which water is put. In this state, when a high frequency signal is applied from the detection circuit 16 to the sensor element 11, an alternating magnetic field generated in the sensor element 11 reaches the detection object 24 above the water surface. As a result, a resonance circuit is formed by the sensor element 11 and the detection object 24. At this time, the detection circuit 16 outputs a voltage signal corresponding to the impedance in the resonance circuit.

検知対象物２４を水槽３２の水面に向かって接近移動させると、前記共振回路におけるインピーダンスが連続的に変化する。このため、図８に示すように、検知回路１６から出力される電圧信号の電圧値が、検知対象物２４と水面との間の距離に応じて連続的に変化する。この電圧信号の変化様態は、検知対象物２４のインピーダンスに応じた特有のものとなる。従って、その検知対象物２４を水面に向かって接近移動させたときの電圧信号の変化様態と距離との関係を予め取得しておくことにより、電圧信号の変化様態に基づいて検知対象物２４の水面への接近を検知することができる。   When the detection object 24 is moved closer to the water surface of the water tank 32, the impedance in the resonance circuit changes continuously. For this reason, as shown in FIG. 8, the voltage value of the voltage signal output from the detection circuit 16 changes continuously according to the distance between the detection target 24 and the water surface. This change state of the voltage signal is peculiar to the impedance of the detection object 24. Therefore, by acquiring in advance the relationship between the change state of the voltage signal and the distance when the detection object 24 is moved closer to the water surface, the detection object 24 can be detected based on the change state of the voltage signal. The approach to the water surface can be detected.

検知対象物２４を水面に接触させると、前記共振回路におけるインピーダンスが急激に変化する。このため、図８に示すように、前記電圧信号の電圧値が急激に変化する。従って、この電圧信号の変化に基づいて、検知対象物２４の水面への接触を検知することができる。   When the detection object 24 is brought into contact with the water surface, the impedance in the resonance circuit changes abruptly. For this reason, as shown in FIG. 8, the voltage value of the voltage signal changes rapidly. Therefore, the contact of the detection target 24 with the water surface can be detected based on the change in the voltage signal.

図９に示すグラフにおける範囲Ａは、前記水槽３２の水中に入れた検知対象物２４を、図１０に示すように水中で周期的に動かしたときの電圧信号の変化状態を示し、図１１はその範囲Ａを拡大したグラフである。すなわち、検知対象物２４を水中において周期的に動かすと、検知対象物２４とセンサ素子１１との間の間隔の変化に基づいて両者間のキャパシタンスが周期的に変化する。また、検知対象物２４の移動によってセンサ素子１１に加わる圧力が周期的に変化し、この圧力の周期的な変化によって母材１３さらにはコイル状炭素繊維１２が周期的に変形する。この結果、前記共振回路におけるインピーダンスが周期的に変化し、電圧信号の電圧値が周期的に変動する。ここで、気泡１３ａや空間部３１によって母材１３さらにはコイル状炭素繊維１２が変形し易くなっているため、水中において加えられた圧力に対する物体検知センサ１０の感度が向上している。従って、電圧信号の変化に基づいて、検知対象物２４の水中での挙動が良好に検知される。   A range A in the graph shown in FIG. 9 shows a change state of the voltage signal when the detection object 24 put in the water of the water tank 32 is periodically moved in the water as shown in FIG. It is the graph which expanded the range A. That is, when the detection target 24 is periodically moved in water, the capacitance between the two changes periodically based on a change in the interval between the detection target 24 and the sensor element 11. Further, the pressure applied to the sensor element 11 is periodically changed by the movement of the detection target 24, and the base material 13 and the coiled carbon fiber 12 are periodically deformed by the periodic change of the pressure. As a result, the impedance in the resonance circuit changes periodically, and the voltage value of the voltage signal changes periodically. Here, since the base material 13 and the coiled carbon fiber 12 are easily deformed by the bubbles 13a and the space 31, the sensitivity of the object detection sensor 10 to the pressure applied in water is improved. Therefore, based on the change of the voltage signal, the behavior of the detection object 24 in water is detected well.

さらに、図１３に示すように、検知対象物２４を水中に沈め、センサ素子１１に検知対象物２４を接触させて押圧すると、その押圧力の大きさに応じて前記共振回路におけるインピーダンスが急激に変化する。このため、図９のグラフの範囲Ｂで示すように、センサ素子１１に対する検知対象物２４の押圧力の大きさに応じて電圧信号の電圧値が大きく変化する。従って、電圧信号の変化に基づいて、センサ素子１１に対する検知対象物２４の接触が検知される。   Further, as shown in FIG. 13, when the detection object 24 is submerged in the water, and the detection object 24 is brought into contact with the sensor element 11 and pressed, the impedance in the resonance circuit abruptly depends on the magnitude of the pressing force. Change. For this reason, as indicated by a range B in the graph of FIG. 9, the voltage value of the voltage signal varies greatly according to the magnitude of the pressing force of the detection target 24 against the sensor element 11. Therefore, the contact of the detection object 24 with the sensor element 11 is detected based on the change in the voltage signal.

図１２に、母材１３中に気泡１３ａを形成したこの実施形態のセンサ素子１１と、母材１３中に気泡１３ａを形成しないセンサ素子とに対し、水中において圧力を加えたときの応答特性の一例を示す。図１２に示すように、この実施形態のセンサ素子１１は、母材１３中に気泡１３ａが形成されていないセンサ素子に比較して、圧力に対して明らかに高い感度を示す。従って、この実施形態の物体検知センサ１０の水中における感度は、気泡１３ａのない母材１３を備えた物体検知センサの感度に比較して向上している。   FIG. 12 shows response characteristics when pressure is applied in water to the sensor element 11 of this embodiment in which bubbles 13a are formed in the base material 13 and the sensor elements in which bubbles 13a are not formed in the base material 13. An example is shown. As shown in FIG. 12, the sensor element 11 of this embodiment shows a clearly higher sensitivity to pressure than the sensor element in which the bubbles 13 a are not formed in the base material 13. Therefore, the sensitivity in water of the object detection sensor 10 of this embodiment is improved as compared with the sensitivity of the object detection sensor including the base material 13 without the bubbles 13a.

以上のように、気泡１３ａや空間部３１により素子本体１１ａの変形し易さが高められているため、水中に設置されたセンサ素子１１に対して水を介して加えられた圧力や、接触により加えられた圧力に対するセンサ素子１１の検出感度が向上する。   As described above, since the ease of deformation of the element body 11a is enhanced by the bubbles 13a and the space 31, the pressure applied to the sensor element 11 installed in the water through water or contact The detection sensitivity of the sensor element 11 with respect to the applied pressure improves.

上記物体検知センサ１０は、例えば次のような用途に用いられる。
例えば、図１４に示すように、物体検知センサ１０を浴槽４０の底や側壁に設置することにより、高齢者や身障者等の要監視者４１が浴槽に入ったり浴槽４０から出たりする動作や、浴槽４０に入った状態での挙動を非接触状態で検知できるとともに、浴槽４０に浸かっている状態を接触によって有効に検知することができる。従って、高齢者や身障者等の要監視者４１の入浴状態を遠隔的に監視することができる。 The object detection sensor 10 is used for the following applications, for example.
For example, as shown in FIG. 14, by installing the object detection sensor 10 on the bottom or side wall of the bathtub 40, an operation in which a person 41 requiring monitoring such as an elderly person or a disabled person enters or leaves the bathtub 40, While being able to detect the behavior in the state of entering the bathtub 40 in a non-contact state, it is possible to effectively detect the state immersed in the bathtub 40 by contact. Therefore, it is possible to remotely monitor the bathing state of the person 41 who needs monitoring, such as an elderly person or a disabled person.

あるいは、図１５に示すように、動物園の飼育水槽４２内に物体検知センサ１０を設置することにより、動物４３が水槽に入ったり飼育水槽４２から出たりする動作や、飼育水槽４２に入った状態での動物４３の挙動を非接触状態で検知することができるとともに、動物４３が飼育水槽４２に入っている状態を接触によって有効に検知することができる。従って、動物４３の生活状態を遠隔的に監視することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 15, by installing the object detection sensor 10 in the breeding aquarium 42 of the zoo, an operation in which the animal 43 enters or exits the aquarium 42, or a state where the animal 43 enters the breeding aquarium 42. It is possible to detect the behavior of the animal 43 in a non-contact state and to effectively detect the state in which the animal 43 is in the breeding aquarium 42 by contact. Therefore, the living state of the animal 43 can be monitored remotely.

さらに、図１６に示すように、メッキ処理ラインのメッキ槽４４に物体検知センサ１０を設置することにより、ワーク４５がメッキ槽４４へ入ったりメッキ槽４４から出たりする動作や、メッキ槽４４に入った状態でのワーク４５の挙動を非接触状態で検知することができる。さらに、ワーク４５が吊り下げ治具４６から脱落してメッキ槽４４の底に接触した状態を有効に検知することができる。従って、ワーク４５のメッキ処理を遠隔的に監視することができる。   Further, as shown in FIG. 16, by installing the object detection sensor 10 in the plating tank 44 of the plating processing line, the work 45 enters or leaves the plating tank 44, The behavior of the workpiece 45 in the entered state can be detected in a non-contact state. Further, it is possible to effectively detect a state in which the work 45 is detached from the hanging jig 46 and is in contact with the bottom of the plating tank 44. Therefore, the plating process of the workpiece 45 can be monitored remotely.

以上詳述した上記実施形態は、以下に記載する効果を発揮する。
（１） ＬＣＲ共振回路として機能するコイル状炭素繊維１２を、誘電体よりなる母材１３中に分散させてセンサ素子１１を構成するとともに、センサ素子１１を変形し易くするための気泡１３ａ又は空間部３１を母材１３中に形成した。このため、圧力に対してセンサ素子１１が弾性変形し易くなり、同圧力変化に対するセンサ素子１１のインピーダンスの変化量が大きくなる。従って、センサ素子１１を水中に入れた状態において、水を介してセンサ素子１１に伝達される圧力の変化に対する感度が向上する。また、検知対象物２４がセンサ素子１１に接触することによって加えられた圧力に対する感度が向上する。ゆえに、水中にセンサ素子１１を配置することにより、検知対象物２４の水面への接近や接触に加えて、検知対象物２４の水中での挙動を高い感度で検知することができ、しかも、水中における検知対象物２４のセンサ素子１１への接触を検知することができる。 The above-described embodiment described in detail above exhibits the effects described below.
(1) The coiled carbon fiber 12 functioning as an LCR resonance circuit is dispersed in a base material 13 made of a dielectric material to constitute the sensor element 11, and bubbles 13 a or spaces for easily deforming the sensor element 11 The part 31 was formed in the base material 13. For this reason, the sensor element 11 is easily elastically deformed with respect to the pressure, and the amount of change in the impedance of the sensor element 11 with respect to the pressure change is increased. Therefore, in the state where the sensor element 11 is placed in water, the sensitivity to changes in pressure transmitted to the sensor element 11 through water is improved. Moreover, the sensitivity with respect to the pressure added when the detection target object 24 contacts the sensor element 11 improves. Therefore, by arranging the sensor element 11 in the water, in addition to the approach and contact of the detection target 24 to the water surface, the behavior of the detection target 24 in the water can be detected with high sensitivity. The contact of the detection object 24 with the sensor element 11 can be detected.

（２） 母材１３の原料を発泡させることにより生成した多数の微少な気泡１３ａによってセンサ素子１１を変形し易くした。従って、成形されたセンサ素子１１に対して、空間部を形成するための機械加工を行う必要がないため、その生産性が向上する。   (2) The sensor element 11 is easily deformed by a large number of minute bubbles 13 a generated by foaming the raw material of the base material 13. Accordingly, since it is not necessary to perform machining for forming the space portion on the molded sensor element 11, the productivity is improved.

（３） センサ素子１１を成形するときに、金型の中子によって形成した空間部３１により、センサ素子１１を変形し易くした。従って、成形されたセンサ素子１１に対して、空間部３１を形成するための機械加工を行う必要がないため、生産性が向上する。しかも、金型による成形時において形成できる空間部３１の形状の自由度が高くなり、センサ素子１１の変形し易さを有効に高めることができる。   (3) When the sensor element 11 is molded, the sensor element 11 is easily deformed by the space portion 31 formed by the core of the mold. Therefore, since it is not necessary to perform machining for forming the space portion 31 on the formed sensor element 11, productivity is improved. And the freedom degree of the shape of the space part 31 which can be formed at the time of shaping | molding with a metal mold | die becomes high, and the easiness of a deformation | transformation of the sensor element 11 can be improved effectively.

なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 素子本体１１ａ中に、母材１３の原料の発泡による気泡１３ａを形成するとともに、センサ素子１１の成形時に空間部３１を形成する。この構成においても、センサ素子１１が変形し易くなり、検知感度が向上する。 In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
In the element body 11 a, the bubbles 13 a are formed by foaming the raw material of the base material 13, and the space 31 is formed when the sensor element 11 is molded. Even in this configuration, the sensor element 11 is easily deformed, and the detection sensitivity is improved.

・ この発明を、動物園、水族館等の飼育動物の水面への接近、水中での挙動を検知するための物体検知センサに具体化する。   -The present invention is embodied in an object detection sensor for detecting the approach to the water surface of a breeding animal such as a zoo or an aquarium and the behavior in water.

一実施形態の物体検知センサを示す構成図。The block diagram which shows the object detection sensor of one Embodiment. センサ素子の等価回路図。The equivalent circuit diagram of a sensor element. 物体検知センサの電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electric constitution of an object detection sensor. センサ素子の成形工程を示す模式図。The schematic diagram which shows the formation process of a sensor element. センサ素子の成形工程を示す模式図。The schematic diagram which shows the formation process of a sensor element. センサ素子の成形工程を示す模式図。The schematic diagram which shows the formation process of a sensor element. 検知対象物を水槽の水面に近づける状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which brings a detection target object close to the water surface of a water tank. 検知回路が出力する電圧信号の距離に対する変化状態を示すグラフ。The graph which shows the change state with respect to the distance of the voltage signal which a detection circuit outputs. 検知回路が出力する電圧信号の時間に対する変化状態を示すグラフ。The graph which shows the change state with respect to time of the voltage signal which a detection circuit outputs. 図９における範囲Ａの拡大図。The enlarged view of the range A in FIG. 検知対象物を水中で振る状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which shakes a detection target object in water. 検知対象物をセンサ素子に接触させた状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which made the detection target object contact the sensor element. センサ素子の応答特性を示すグラフ。The graph which shows the response characteristic of a sensor element. 物体検知センサの使用状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the use condition of an object detection sensor. 物体検知センサの使用状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the use condition of an object detection sensor. 物体検知センサの使用状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the use condition of an object detection sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１０…物体検知センサ、１１…センサ素子、１１ａ…素子本体、１２…コイル状炭素繊維、１３…母材、１３ａ…空間部としての気泡、１４…電極、１６…検知回路、１９…高周波発振回路、２２…検波回路、２４…検知対象物、３０…金型、３１…空間部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Object detection sensor, 11 ... Sensor element, 11a ... Element main body, 12 ... Coiled carbon fiber, 13 ... Base material, 13a ... Bubble as space part, 14 ... Electrode, 16 ... Detection circuit, 19 ... High frequency oscillation circuit , 22 ... detection circuit, 24 ... detection target, 30 ... mold, 31 ... space.

Claims (5)

コイル形状に基づくインダクタンス（Ｌ）成分、容量（Ｃ）成分及び抵抗（Ｒ）成分を有してＬＣＲ共振回路として機能するコイル状炭素繊維を、誘電性の母材中に分散させて構成された素子本体を備えるセンサ素子において、
前記母材中には、前記素子本体を変形し易くするための空間部を形成したことを特徴とするセンサ素子。 Coiled carbon fiber having an inductance (L) component, a capacitance (C) component and a resistance (R) component based on the coil shape and functioning as an LCR resonance circuit is dispersed in a dielectric base material. In a sensor element comprising an element body,
A sensor element, wherein a space for facilitating deformation of the element body is formed in the base material. 前記空間部を、前記母材の原料を発泡させることにより生成した気泡により構成したことを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子。   The sensor element according to claim 1, wherein the space portion is configured by bubbles generated by foaming the raw material of the base material. 前記空間部を、前記センサ素子を成形する金型内の中子によって形成したことを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子。   The sensor element according to claim 1, wherein the space portion is formed by a core in a mold for molding the sensor element. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のセンサ素子における前記素子本体に対して一対の電極を電気的に接続するとともに、高周波発振回路と、前記センサ素子からの出力信号を検知する検波回路とを前記電極間に接続したことを特徴とする物体検知センサ。   A pair of electrodes are electrically connected to the element body in the sensor element according to any one of claims 1 to 3, and a high-frequency oscillation circuit and an output signal from the sensor element are detected. An object detection sensor comprising a detection circuit connected between the electrodes. 請求項４に記載の物体検知センサを用いた検知対象物の検知方法であって、
前記センサ素子を水中に配置し、前記出力信号の変化様態に基づいて、検知対象物の水面への接近、検知対象物の水面への到達、検知対象物の水中における挙動、及び、検知対象物の素子本体への接触を認識することを特徴とする物体検知センサを用いた物体検知方法。 A method for detecting an object to be detected using the object detection sensor according to claim 4,
The sensor element is disposed in water, and based on the change state of the output signal, the detection object approaches the water surface, the detection object reaches the water surface, the detection object behaves in water, and the detection object. An object detection method using an object detection sensor characterized by recognizing contact with the element body.
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