特許 7605331 静電容量センサ、及び、測定器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】静電容量センサ、及び、測定器

(51)【国際特許分類】

   G01R 27/26 20060101AFI20241217BHJP

   G01N 27/22 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

G01R27/26 C

G01N27/22 B

【請求項の数】 27

(21)【出願番号】P 2023546830

(86)(22)【出願日】2022-08-01

(86)【国際出願番号】 JP2022029528

(87)【国際公開番号】W WO2023037793

(87)【国際公開日】2023-03-16

【審査請求日】2024-03-05

(31)【優先権主張番号】P 2021148131

(32)【優先日】2021-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2022088969

(32)【優先日】2022-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100161883

【弁理士】

【氏名又は名称】北出 英敏

(72)【発明者】

【氏名】倉持 美惠

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 純

(72)【発明者】

【氏名】高橋 智紀

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２６５０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－８３４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６６２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１２５２２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２８７５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０４２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２５９２８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００１８５５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ２７／００

Ｇ０１Ｎ ２７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサを構成する第１電極及び第２電極を有するセンサ部と、
前記センサ部に接続される静電容量検知回路と、
を備え、
前記静電容量検知回路は、
前記第１電極と前記第２電極とに接続され、前記コンデンサを充放電させるための充放電回路と、
前記コンデンサが充放電を繰り返すように前記充放電回路を制御する制御回路と、
前記コンデンサと並列となるように前記第１電極に接続される第１補助コンデンサと、前記コンデンサと並列となるように前記第２電極に対して接続される第２補助コンデンサと、の少なくとも一方を有する補助容量回路と、
を備える、
静電容量センサ。

【請求項2】

前記補助容量回路は、前記第１補助コンデンサと前記第２補助コンデンサとを有する、
請求項１に記載の静電容量センサ。

【請求項3】

前記第１補助コンデンサの静電容量と前記第２補助コンデンサの静電容量とは等しい、
請求項２に記載の静電容量センサ。

【請求項4】

前記第１補助コンデンサの静電容量と前記第２補助コンデンサの静電容量とが異なる、
請求項２に記載の静電容量センサ。

【請求項5】

前記充放電回路は、前記第１電極に一定の出力電流を供給する第１状態と、前記第２電極に一定の出力電流を供給する第２状態と、が相補的に切り替え可能に構成され、
前記制御回路は、
前記充放電回路が前記第１状態である場合に前記第１電極の電位が第１閾値に達すると前記充放電回路を前記第１状態から前記第２状態に切り替え、
前記充放電回路が前記第２状態である場合に前記第２電極の電位が第２閾値に達すると前記充放電回路を前記第２状態から前記第１状態に切り替える、
ように構成される、
請求項１に記載の静電容量センサ。

【請求項6】

前記第１閾値と前記第２閾値とは等しい、
請求項５に記載の静電容量センサ。

【請求項7】

前記充放電回路は、電源に接続される電源端子と基準電位に接続される基準電位端子との間に接続され、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ及び第４スイッチを有し、
前記第１スイッチと前記第３スイッチは、直列回路を構成し、
前記第１スイッチと前記第３スイッチの直列回路は、前記第１スイッチが前記電源端子、前記第３スイッチが前記基準電位端子に接続されるように、前記電源端子と前記基準電位端子との間にあり、
前記第１スイッチと前記第３スイッチとの接続点が前記第１電極に接続され、
前記第２スイッチと前記第４スイッチは、直列回路を構成し、
前記第２スイッチと前記第４スイッチの直列回路は、前記第２スイッチが前記電源端子、前記第４スイッチが前記基準電位端子に接続され、かつ、前記第１スイッチと前記第３スイッチの直列回路に並列に接続されるように、前記電源端子と前記基準電位端子との間にあり、
前記第２スイッチと前記第４スイッチとの接続点が前記第２電極に接続され、
前記第１状態では、前記第１及び第４スイッチがオン、前記第２及び第３スイッチがオフとなり、
前記第２状態では、前記第１及び第４スイッチがオフ、前記第２及び第３スイッチがオンとなる、
請求項５に記載の静電容量センサ。

【請求項8】

前記第１補助コンデンサが前記第３スイッチに並列となるように、前記第１補助コンデンサの第１端が前記第１電極に接続されるとともに、前記第１補助コンデンサの第２端が前記基準電位端子に接続され、
前記第２補助コンデンサが前記第４スイッチに並列となるように、前記第２補助コンデンサの第１端が前記第２電極に接続されるとともに、前記第２補助コンデンサの第２端が前記基準電位端子に接続される、
請求項７に記載の静電容量センサ。

【請求項9】

前記静電容量検知回路は、

【数1】

及び、

【数2】

を満たし、
Ｃｅは、前記コンデンサの静電容量であり、
Ｃｇ１は、前記第１補助コンデンサの静電容量であり、
Ｃｇ２は、前記第２補助コンデンサの静電容量であり、
Ｖｔｈ１は、前記第１閾値であり、
Ｖｔｈ２は、前記第２閾値であり、
Ｖｆ１は、前記第１補助コンデンサがない場合における前記充放電回路を前記第２状態から前記第１状態に切り替えた際の前記第１電極の電位の下限値であり、
Ｖｆ２は、前記第２補助コンデンサがない場合における前記充放電回路を前記第１状態から前記第２状態に切り替えた際の前記第２電極の電位の下限値である、
請求項８に記載の静電容量センサ。

【請求項10】

Ｖｆ１＝Ｖｆ２を満たす、
請求項９に記載の静電容量センサ。

【請求項11】

Ｖｆ１＜０及びＶｆ２＜０を満たす、
請求項９に記載の静電容量センサ。

【請求項12】

前記第３スイッチと前記第４スイッチの各々は、電界効果トランジスタであり、
Ｖｆ１は、前記第３スイッチのボディダイオードの閾値電圧で決まり、
Ｖｆ２は、前記第４スイッチのボディダイオードの閾値電圧で決まる、
請求項９に記載の静電容量センサ。

【請求項13】

前記センサ部は、前記第１電極及び前記第２電極が配置されるセンサ基板を有し、
前記充放電回路は、前記センサ基板とは別の回路基板に配置され、
前記補助容量回路は、前記センサ基板と前記回路基板との間で、かつ、前記センサ基板よりも前記回路基板に近い位置に配置される、
請求項１～１２のいずれか一つに記載の静電容量センサ。

【請求項14】

前記静電容量検知回路による前記コンデンサの充放電の時間に基づいて前記コンデンサの静電容量を算出する処理回路をさらに備える、
請求項１～１２のいずれか一つに記載の静電容量センサ。

【請求項15】

請求項１～１２のいずれか一つに記載の静電容量センサと、
前記静電容量センサを収容するハンドヘルド筐体と、
を備える、
測定器。

【請求項16】

前記静電容量検知回路による前記コンデンサの充放電の時間に基づいて前記コンデンサの静電容量を算出する処理回路をさらに備える、
請求項１５に記載の測定器。

【請求項17】

前記ハンドヘルド筐体は、
前記ハンドヘルド筐体の第１端に配置されるとともに測定対象に接触されるヘッド部と、
前記ハンドヘルド筐体の第２端に配置されるとともに手で握られるグリップ部と、
前記ヘッド部と前記グリップ部とを結合するプローブ部と、
を含み、
前記センサ部は、前記ヘッド部に位置し、
前記静電容量検知回路は、前記ヘッド部又は前記プローブ部に位置し、
前記処理回路は、前記グリップ部に位置する、
請求項１６に記載の測定器。

【請求項18】

前記グリップ部は、前記グリップ部の表面に露出する導電部を有し、
前記導電部は、前記処理回路の基準電位に接続される、
請求項１７に記載の測定器。

【請求項19】

前記センサ部は、前記ヘッド部から露出する表面を有し、
前記センサ部の表面は、凹凸形状を有する、
請求項１７に記載の測定器。

【請求項20】

前記センサ部は、前記ヘッド部から露出する表面を有し、
前記ヘッド部は、前記センサ部の表面を囲う枠状領域を有し、
前記センサ部の表面の少なくとも一部は、前記ヘッド部の枠状領域に対して突出又は凹没する、
請求項１７に記載の測定器。

【請求項21】

前記センサ部の表面の全部は、前記ヘッド部の枠状領域から突出する、
請求項２０に記載の測定器。

【請求項22】

前記センサ部の表面と前記枠状領域を含む所定平面との間の距離は、５μｍ以上１ｍｍ以下である、
請求項２０に記載の測定器。

【請求項23】

前記処理回路は、前記センサ部が前記測定対象から受ける荷重が所定値以上である間に、前記コンデンサの静電容量に基づく演算の結果を出力する、
請求項１７に記載の測定器。

【請求項24】

前記センサ部は、前記第１及び第２電極が測定対象に接触することで前記第１及び第２電極が前記測定対象の一部とともに前記コンデンサを形成するように構成され、
前記処理回路は、前記コンデンサの静電容量に基づいて前記測定対象の水分量を求めるように構成される、
請求項１６に記載の測定器。

【請求項25】

前記測定対象は、生物である、
請求項２４に記載の測定器。

【請求項26】

前記測定対象は、生物の口腔である、
請求項２４に記載の測定器。

【請求項27】

前記センサ部は、圧力が加わることで変形する変形部を備え、
前記センサ部は、前記第１及び第２電極が前記変形部とともに前記コンデンサを形成するように構成され、
前記処理回路は、前記コンデンサの静電容量に基づいて前記圧力を測定する、
請求項２６に記載の測定器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、静電容量センサ、及び、測定器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、静電容量式のセンサ（静電容量センサ）を備える測定器として、口腔内水分測定器を開示する。特許文献１に記載の口腔内水分測定器は、本体に対して所定の揺動中心を中心に揺動する揺動部材と、前記揺動部材の先端側に設けられ、口腔内の測定部位に直接的又は間接的に当接されて水分量を検出する水分量検出部と、前記揺動部材を揺動方向の一方に付勢する付勢部材と、を備えている。水分量検出部は、静電容量式のセンサを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１５／１２５２２２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、口腔内水分測定器は、人が手で持った状態で使用される。そのため、口腔内水分測定器は、人体と口腔内水分測定器との間に発生する浮遊容量の影響を受けて、測定精度が低下する場合がある。

【0005】

本開示は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる、静電容量センサ、及び測定器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様にかかる静電容量センサは、コンデンサを構成する第１電極及び第２電極を有するセンサ部と、センサ部に接続される静電容量検知回路とを備える。静電容量検知回路は、第１電極と第２電極とに接続されコンデンサを充放電させるための充放電回路と、コンデンサが充放電を繰り返すように充放電回路を駆動する駆動回路と、コンデンサと並列になるように第１電極に接続される第１補助コンデンサと、コンデンサと並列になるように第２電極に接続される第２補助コンデンサとの少なくとも一方を有する補助容量回路とを備える。

【0007】

本開示の一態様にかかる測定器は、上記の静電容量センサと、静電容量センサを収容するハンドヘルド筐体とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１にかかる測定器の構成例の概略図

【図2】図１の測定器の静電容量センサの構成例の回路図

【図3】図２の静電容量センサのセンサ部の構成例の概略断面図

【図4】図３のセンサ部の概略平面図

【図5】図３のセンサ部の概略底面図

【図6】図２の静電容量センサの静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図

【図7】図２の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図8】図２の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図9】図２の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図10】図２の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図11】図２の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図12】図２の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図13】比較例の静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図

【図14】図１の測定器の使用時に生じる容量の説明図

【図15】実施の形態１の一変形例の静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図

【図16】実施の形態２にかかる測定器の静電容量センサの構成例の回路図

【図17】図１６の静電容量センサの静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図

【図18】図１６の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図19】図１６の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図20】図１６の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図21】図１６の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図22】図１６の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図23】図１６の静電容量検知回路の動作の一例の説明図

【図24】実施の形態２の一変形例の静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図

【図25】実施の形態３にかかる測定器の構成例の概略図

【図26】図２５の測定器のヘッド部の構成例の概略斜視図

【図27】実施の形態４にかかる測定器のヘッド部の構成例の概略斜視図

【図28】図２７の測定器の静電容量センサのセンサ部の構成例の説明図

【図29】図２７の測定器の静電容量センサのセンサ部の構成例の概略断面図

【図30】図２９のセンサ部の概略平面図

【図31】図２９のセンサ部の概略底面図

【図32】実施の形態５にかかる測定器の静電容量センサのセンサ部の構成例の概略断面図

【図33】図３２のセンサ部の概略平面図

【図34】図３２のセンサ部の概略底面図

【図35】実施の形態６にかかる測定器の静電容量センサのセンサ部の構成例の概略断面図

【図36】実施の形態７にかかる測定器の静電容量センサのセンサ部の構成例の概略断面図

【図37】実施の形態８にかかる測定器の静電容量センサのセンサ部の構成例の概略断面図

【図38】実施の形態９にかかる測定器のヘッド部の構成例の概略斜視図

【図39】実施の形態１０にかかる測定器のヘッド部の構成例の概略斜視図

【図40】実施の形態１１にかかる測定器の構成例の概略図

【発明を実施するための形態】

【0010】

［１．実施の形態］
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

【0011】

上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。以下の実施の形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、各要素の寸法比率は図面に図示された比率に限られるものではない。

【0012】

以下の実施の形態において、「Ａ及びＢが、Ｃ及びＤにそれぞれ接続される」及びこれに類する表現は、「ＡがＣに接続され、ＢがＤに接続される」ことを意味しており、「Ａ及びＢがＣに接続され、Ａ及びＢがＤに接続される」ことを意味しているわけではない。また、「複数のＡが、複数のＣにそれぞれ接続される」及びこれに類する表現は、「ＡとＣとが一対一対応で接続される」ことを意味している。

【0013】

本開示の回路構成において、「接続される」とは、接続端子及び／又は配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路部品を介して電気的に接続される場合も含む。また、「Ａ及びＢの間に接続される」とは、Ａ及びＢの間でＡ及びＢの両方に接続されることを意味する。

【0014】

［１．１ 実施の形態１］
［１．１．１ 構成］
図１は、実施の形態１にかかる測定器１０の構成例の概略図である。測定器１０は、測定対象の水分量を測定するための水分測定器である。測定対象は、例えば、生物である。特に、測定対象は、生物の口腔である。本実施の形態では、測定器１０は、人の口腔の特定部位の水分量の測定に利用される。ヘルスケア用途において、測定器１０は、口腔湿潤計ともいわれる。

【0015】

図１の測定器１０は、静電容量式の水分測定器である。測定器１０は、静電容量センサ１と、ハンドヘルド筐体２とを備える。

【0016】

ハンドヘルド筐体２は、静電容量センサ１を収容する。ハンドヘルド筐体２は、人が片手で持てる大きさ及び重さである。ハンドヘルド筐体２は、防水構造を有し、ハンドヘルド筐体２内の静電容量センサ１を水分から保護する。図１のハンドヘルド筐体２は、棒状である。ハンドヘルド筐体２は、ヘッド部２１と、グリップ部２２と、プローブ部２３とを備える。図１のハンドヘルド筐体２は、いわゆる歯ブラシのような形状である。ヘッド部２１は、ハンドヘルド筐体２において測定対象に接触される部位である。ヘッド部２１は、ハンドヘルド筐体２の第１端（図１における左端）に配置される。本実施の形態では、ヘッド部２１は、使用時に人の口腔内に入れられる。グリップ部２２は、ハンドヘルド筐体２において手で握られる部位である。グリップ部２２は、ハンドヘルド筐体２の第２端に（図１における右端）配置される。グリップ部２２は、導電部２２１を含む。導電部２２１は、グリップ部２２の表面に露出する。導電部２２１は、人がグリップ部２２を握った際に、人の手が当たる位置にあるとよい。導電部２２１は、後述する基準電位Ｖｇ（図２参照）に接続される。プローブ部２３は、ヘッド部２１とグリップ部２２とを結合する。プローブ部２３の長さは、人がグリップ部２２を握ってヘッド部２１を測定対象に接触させやすいように、設定されてよい。

【0017】

静電容量センサ１は、静電容量に基づいて測定対象の水分量を求める。図２は、静電容量センサ１の構成例の回路図である。図２の静電容量センサ１は、センサ部３と、静電容量検知回路４と、処理回路５とを備える。本実施の形態では、センサ部３及び静電容量検知回路４は、ハンドヘルド筐体２のヘッド部２１に位置する。静電容量検知回路４は、ハンドヘルド筐体２のプローブ部２３に位置してもよい。本実施の形態では、処理回路５は、ハンドヘルド筐体２のグリップ部２２に位置する。図２に示すように、静電容量センサ１は、直流電源６から、静電容量センサ１の動作に必要な電力を得る。直流電源６は、一次電池又は二次電池であってよい。直流電源６は、交換可能であってよい。

【0018】

図２のセンサ部３は、第１電極３１と第２電極３２とを備える。センサ部３は、第１及び第２電極３１，３２が測定対象に接触することで第１及び第２電極３１，３２が測定対象の一部とともにコンデンサ３０を形成するように構成される。以下、センサ部３の構成について図３～図５を参照して更に詳細に説明する。図３は、センサ部３の構成例の概略断面図である。図４は、センサ部３の概略平面図である。図５は、センサ部３の概略底面図である。

【0019】

図３のセンサ部３は、第１電極３１と第２電極３２とに加えて、センサ基板３３と、保護層３４とを備える。図３～図５に示すように、センサ基板３３は矩形板状である。センサ基板３３は、センサ基板３３の厚み方向において第１面３３ａ及び第２面３３ｂを有する。センサ基板３３には、第１電極３１と第２電極３２と保護層３４とが配置される。

【0020】

第１電極３１は、電極部３１１と、端子部３１２と、接続部３１３とを有する。電極部３１１は、測定対象との接触に用いられる。図３に示すように、電極部３１１は、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。図４に示すように、電極部３１１は、櫛歯構造である。電極部３１１は、所定間隔で並ぶ複数の歯部３１１１と、複数の歯部３１１１の一端同士を連結する連結部３１１２とを有する。図３に示すように、電極部３１１は、複数の金属層を含む。電極部３１１の複数の金属層は、Ｎｉ層３１１ａと、Ｎｉ層３１１ａを覆うＰｄ層３１１ｂと、Ｐｄ層３１１ｂを覆うＡｕ層３１１ｃとを含む。電極部３１１の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。端子部３１２は、静電容量検知回路４との接続に用いられる。図３に示すように、端子部３１２は、センサ基板３３の第２面３３ｂに配置される。図４に示すように、端子部３１２は、矩形の板状である。図３に示すように、端子部３１２は、複数の金属層（金属膜）を含む。端子部３１２の複数の金属層は、Ｎｉ層３１２ａと、Ｎｉ層３１２ａを覆うＰｄ層３１２ｂと、Ｐｄ層３１２ｂを覆うＡｕ層３１２ｃとを含む。端子部３１２の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。接続部３１３は、電極部３１１と端子部３１２とを接続する。図３に示すように、接続部３１３は、センサ基板３３を貫通するビアである。接続部３１３は、例えば、Ａｇ製である。

【0021】

第２電極３２は、電極部３２１と、端子部３２２と、接続部３２３とを有する。電極部３２１は、測定対象との接触に用いられる。図３に示すように、電極部３２１は、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。図４に示すように、電極部３２１は、櫛歯構造である。電極部３２１は、所定間隔で並ぶ複数の歯部３２１１と、複数の歯部３２１１の一端同士を連結する連結部３２１２とを有する。図３に示すように、電極部３２１は、複数の金属層を含む。電極部３２１の複数の金属層は、Ｎｉ層３２１ａと、Ｎｉ層３２１ａを覆うＰｄ層３２１ｂと、Ｐｄ層３２１ｂを覆うＡｕ層３２１ｃとを含む。電極部３２１の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。端子部３２２は、静電容量検知回路４との接続に用いられる。図３に示すように、端子部３２２は、センサ基板３３の第２面３３ｂに配置される。図４に示すように、端子部３２２は、矩形の板状である。図３に示すように、端子部３２２は、複数の金属層（金属膜）を含む。端子部３２２の複数の金属層は、Ｎｉ層３２２ａと、Ｎｉ層３２２ａを覆うＰｄ層３２２ｂと、Ｐｄ層３２２ｂを覆うＡｕ層３２２ｃとを含む。端子部３２２の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。接続部３２３は、電極部３２１と端子部３２２とを接続する。図３に示すように、接続部３２３は、センサ基板３３を貫通するビアである。接続部３２３は、例えば、Ａｇ製である。

【0022】

図３に示すように、保護層３４は、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。保護層３４は、第１電極３１の電極部３１１と第２電極３２の電極部３２１とを覆う。保護層３４は、第１電極３１と第２電極３２とを保護する。保護層３４は、例えば、絶縁性を有する。保護層３４は、例えば、ポリイミド等の絶縁性を有する材料により形成される。

【0023】

図２の静電容量検知回路４は、センサ部３のコンデンサ３０の充放電時間に基づいてコンデンサ３０の静電容量を検知する。静電容量検知回路４は、電源Ｉｉｎに接続される電源端子４１ａと、基準電位Ｖｇに接続される基準電位端子４１ｂと、充放電回路４２と、制御回路４３と、補助容量回路４４とを備える。充放電回路４２と、制御回路４３と、補助容量回路４４とは、センサ基板３３とは別の回路基板４ａに配置される（図１４参照）。回路基板４ａには、電源Ｉｉｎが配置される。

【0024】

電源Ｉｉｎは、静電容量検知回路４にコンデンサ３０を充電するための電力を供給する。図２の電源Ｉｉｎは、静電容量検知回路４に一定の出力電流を出力する定電流源である。電源Ｉｉｎは、直流電源６からの電力により動作する。電源Ｉｉｎは、従来周知の構成であってよいから詳細な説明は省略する。

【0025】

図２の充放電回路４２は、コンデンサ３０を構成する第１及び第２電極３１，３２に接続され、センサ部３のコンデンサ３０を充放電させるように構成される。図２の充放電回路４２は、電源端子４１ａと基準電位端子４１ｂとの間に接続される。充放電回路４２は、第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４を備える。

【0026】

第１スイッチＳ１は、第１電極３１と電源端子４１ａとの間に接続される。第２スイッチＳ２は、第２電極３２と電源端子４１ａとの間に接続される。第３スイッチＳ３は、第１電極３１と基準電位端子４１ｂとの間に接続される。第４スイッチＳ４は、第２電極３２と基準電位端子４１ｂとの間に接続される。換言すれば、充放電回路４２では、第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３とが直列回路を構成し、第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との直列回路が電源端子４１ａと基準電位端子４１ｂとの間に接続され、第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との接続点が第１電極３１に接続されている。換言すれば、充放電回路４２では、第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４が直列回路を構成し、第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４との直列回路が電源端子４１ａと基準電位端子４１ｂとの間に接続され、第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４との接続点が第２電極３２に接続されている。

【0027】

本実施の形態において、第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４の各々は、電界効果トランジスタである。第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４の各々は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。ここで、第１及び第２スイッチＳ１，Ｓ２は、エンハンスメント型ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、第３及び第４スイッチＳ３，Ｓ４は、エンハンスメント型ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。

【0028】

充放電回路４２は、第１状態と第２状態とを相補的に切り替え可能に構成される。第１状態は、センサ部３の第１電極３１に定電流を供給する状態である。図２では、第１状態は、電源Ｉｉｎからの出力電流を第１電極３１に供給する状態である。第１状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオン、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオフとなる。そのため、第１及び第２電極３１，３２が電源端子４１ａ及び基準電位端子４１ｂにそれぞれ接続される。第１状態では、第１電極３１の電位が第２電極３２の電位より高くなるようにコンデンサ３０が充電される。第２状態は、センサ部３の第２電極３２に定電流を供給する状態である。図２では、第２状態は、電源Ｉｉｎからの出力電流を第２電極３２に供給する状態である。第２状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオフ、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオンとなる。そのため、第１及び第２電極３１，３２が基準電位端子４１ｂ及び電源端子４１ａにそれぞれ接続される。第２状態では、第２電極３２の電位が第１電極３１の電位より高くなるようにコンデンサ３０が充電される。充放電回路４２は、第１電極３１と第２電極３２との正負が交互に入れ替わるように第１及び第２電極３１，３２に電力を供給するから、発振回路であるともいえる。

【0029】

充放電回路４２は、第１状態と第２状態の切り替えの際には、直列接続された２つのスイッチ（第１及び第３スイッチＳ１，Ｓ３又は第２及び第４スイッチＳ２，Ｓ４）がショートすることによる過電流を防ぐため、第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４が全てオフとなる第３状態にすることで、デッドタイムを設ける。充放電回路４２は、第１状態と第２状態との切り替え時には、第１状態→第３状態→第２状態、もしくは、第２状態→第３状態→第１状態となるよう第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４の制御を行う。

【0030】

図２の補助容量回路４４は、第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂを備える。第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂは、コンデンサ３０の静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減するために設けられる。第１補助コンデンサ４４ａはコンデンサ３０と並列になるように、第１補助コンデンサ４４ａの第１端が第１電極３１に接続されるとともに第１補助コンデンサ４４ａの第２端が基準電位端子４１ｂに接続される。本実施の形態において、第１補助コンデンサ４４ａは、第３スイッチＳ３に並列に接続される。これにより、第１補助コンデンサ４４ａは、第１電極３１と基準電位端子４１ｂとの間に接続される。第２補助コンデンサ４４ｂはコンデンサ３０と並列になるように、第２補助コンデンサ４４ｂの第１端が第２電極３２に接続されるとともに第２補助コンデンサ４４ｂの第２端が基準電位端子４１ｂに接続される。本実施の形態において、第２補助コンデンサ４４ｂは、第４スイッチＳ４に並列に接続される。これにより、第２補助コンデンサ４４ｂは、第２電極３２と基準電位端子４１ｂとの間に接続される。

【0031】

第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂの静電容量は、例えば、コンデンサ３０の静電容量の測定可能範囲に基づいて設定されてよい。コンデンサ３０の静電容量の測定可能範囲は、測定対象に基づいて適宜設定される。一例として、第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂの静電容量は、コンデンサ３０の静電容量の測定可能範囲内の任意の値の５倍に設定されてよい。ここで、任意の値は、上限値であってよい。口腔内の水分量の測定の場合、一例として、上限値は、９．４ｐＦであってよく、第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂの静電容量は、４７ｐＦであってよい。本実施の形態では、第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂの静電容量は互いに等しい。

【0032】

補助容量回路４４は、センサ部３のセンサ基板３３と回路基板５ａとの間で、かつ、センサ基板３３よりも回路基板５ａに近い位置に配置される。本実施の形態において、補助容量回路４４は、回路基板５ａに配置される。センサ部３は静電容量センサ１において測定対象に接触される接触部分であるから、接触部分から遠いほど浮遊容量の影響を抑制することが可能となる。したがって、センサ部３の第１電極３１及び第２電極３２からの浮遊容量の影響を低減することができる。

【0033】

図２の制御回路４３は、センサ部３のコンデンサ３０が充放電を繰り返すように充放電回路４２を制御するように構成される。本実施の形態において、制御回路４３は、充放電回路４２が第１状態と第２状態とに交互に切り替わるように充放電回路４２を制御する。

【0034】

以下、制御回路４３についてさらに詳細に説明する。図２の制御回路４３は、判定回路４３１と、駆動回路４３２とを有する。

【0035】

判定回路４３１は、センサ部３のコンデンサ３０の充放電の切り替えのタイミングを決定するように構成される。コンデンサ３０の充放電の切り替えのタイミングは、充放電回路４２の第１状態と第２状態との切り替えのタイミングである。判定回路４３１は、第１電極３１の電位及び第２電極３２の電位に基づいてセンサ部３のコンデンサ３０の充放電の切り替えのタイミングを決定する。判定回路４３１は、充放電回路４２が第１状態である場合に第１電極３１の電位が第１閾値に達したかどうかの判定を実行する。判定回路４３１は、充放電回路４２が第２状態である場合に第２電極３２の電位が第２閾値に達したかどうかの判定を実行する。本実施の形態では、第１閾値と第２閾値とは互いに等しい。判定回路４３１の判定の結果は、駆動回路４３２に出力される。判定回路４３１は、例えば、第１電極３１の電位と第１閾値とを比較する第１コンパレータと、第２電極３２の電位と第２閾値とを比較する第２コンパレータと、第１及び第２コンパレータからの出力信号が入力されるＯＲ回路とを備えて構成されてよい。

【0036】

駆動回路４３２は、判定回路４３１の判定結果に応じて充放電回路４２の第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４を駆動するように構成される。本実施の形態では、駆動回路４３２は、第１及び第３スイッチＳ１，Ｓ３に共通の第１駆動信号Ｄ１を出力し、第２及び第４スイッチＳ２，Ｓ４に共通の第２駆動信号Ｄ２を出力する。上述したように、第１及び第２スイッチＳ１，Ｓ２はエンハンスメント型ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、第３及び第４スイッチＳ３，Ｓ４は、エンハンスメント型ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４を駆動するにあたっては、第１駆動信号Ｄ１の電圧値と第２駆動信号Ｄ２の電圧値とは、ハイレベル又はロウレベルに設定される。ハイレベル及びロウレベルは、第１及び第２スイッチＳ１，Ｓ２のエンハンスメント型ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ及び第３及び第４スイッチＳ３，Ｓ４のエンハンスメント型ＮチャネルＭＯＳＦＥＴの特性から決定される。ハイレベル及びロウレベルは、第１駆動信号Ｄ１がハイレベルのとき、第１スイッチＳ１がオン、第３スイッチＳ３がオフ、第１駆動信号Ｄ１がロウレベルのとき、第１スイッチＳ１がオフ、第３スイッチＳ３がオンとなるように、設定される。ハイレベル及びロウレベルは、第２駆動信号Ｄ２がハイレベルのとき、第２スイッチＳ２がオン、第４スイッチＳ４がオフ、第２駆動信号Ｄ２がロウレベルのとき、第２スイッチＳ２がオフ、第４スイッチＳ４がオンとなるように、設定される。第１駆動信号Ｄ１と第２駆動信号Ｄ２とは、同時にハイレベル又はロウレベルにならないようにされている。

【0037】

駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する場合には、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルにそれぞれ設定する。これによって、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオン、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオフとなる。駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する場合には、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をロウレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をハイレベルにそれぞれ設定する。これによって、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオフ、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオンとなる。

【0038】

駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルにそれぞれ設定している状態において、判定回路４３１により第１電極３１の電位が第１閾値に達したと判定されると、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をロウレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をハイレベルにそれぞれ設定する。これによって、充放電回路４２が第１状態から第２状態に切り替えられる。駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をロウレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をハイレベルにそれぞれ設定している状態において、判定回路４３１により第２電極３２の電位が第２閾値に達したと判定されると、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルにそれぞれ設定する。これによって、充放電回路４２が第２状態から第１状態に切り替えられる。なお、駆動回路４３２は、第１及び第２駆動信号Ｄ１，Ｄ２の電圧値のハイレベルとロウレベルとを切り替える際には、上述したように、第３状態に設定することでデッドタイムを設ける。例えば、駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベルとロウレベルとの間で切り替え、かつ、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をハイレベルとロウレベルとの間で切り替える過程において、第１駆動信号Ｄ１の電圧値及び第２駆動信号Ｄ２の電圧値を、図８のように第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４の全てがオフになる中間電圧に設定する。これによって、充放電回路４２において電源Ｉｉｎと基準電位Ｖｇとが短絡される可能性が低減される。

【0039】

次に、図６～図１３を参照して静電容量検知回路４の動作の一例について説明する。

【0040】

図６は、静電容量検知回路４の動作の一例のタイミング図である。図６において、Ｖ１は第１電極３１の電位を示し、Ｖ２は第２電極３２の電位を示す。図６において、Ｈは、第２駆動信号Ｄ２の電圧値がハイレベルの状態に対応し、Ｌは、第２駆動信号Ｄ２の電圧値がロウレベルの状態を示す。図７～図１３は、静電容量検知回路４の動作の一例の説明図である。図７～図１３では、図示の簡略化のためだけに、制御回路４３を省略している。

【0041】

図６の時刻ｔ１０では、コンデンサ３０に電荷が蓄積されていない。駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルにそれぞれ設定することにより、充放電回路４２を第１状態に設定する。

【0042】

図７は、充放電回路４２が第１状態であるときの静電容量検知回路４の動作の説明図である。図７に示すように、第１状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオン、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオフである。第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。充放電回路４２は、第１電極３１に並列的に接続される第１補助コンデンサ４４ａを有するから、第１状態では第１補助コンデンサ４４ａがコンデンサ３０に並列に接続されて、第１補助コンデンサ４４ａにも電荷が蓄積される。

【0043】

判定回路４３１は、充放電回路４２が第１状態である場合に第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値に達したかどうかの判定を実行する。図６では、第１閾値は、Ｖｔｈである。時刻ｔ１１において、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。本実施の形態では、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替える際に、充放電回路４２を第３状態に設定することで、デッドタイムを設ける。より詳細には、駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベルからロウレベルに、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルからハイレベルに設定する過程において、第１駆動信号Ｄ１の電圧値及び第２駆動信号Ｄ２の電圧値を、図８のように第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４の全てがオフになる中間電圧に設定する。図８は、充放電回路４２が第３状態であるときの静電容量検知回路４の動作の説明図である。この後に、駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をロウレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をハイレベルに設定することにより、充放電回路４２を第２状態に設定する。

【0044】

図９は、充放電回路４２が第２状態に切り替えられた直後の静電容量検知回路４の動作の説明図である。図９に示すように、第２状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオフ、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオンである。コンデンサ３０では、第１電極３１が基準電位端子４１ｂに接続され、第２電極３２が電源端子４１ａに接続される。充放電回路４２が第２状態に切り替えられた直後は、第２電極３２の電位Ｖ２が負になる。充放電回路４２は、第２電極３２に並列的に接続される第２補助コンデンサ４４ｂを有するから、第２状態では第２補助コンデンサ４４ｂがコンデンサ３０に並列に接続される。これによって、コンデンサ３０の電荷が第２補助コンデンサ４４ｂに移動する。図６では、第２電極３２の電位Ｖ２は、Ｖｄまで低下する。Ｖｄは負の値である。Ｖｄは、第１状態においてコンデンサ３０に蓄えらえた電荷と、コンデンサ３０と第２補助コンデンサ４４ｂの合成静電容量とで決まるから、次式（１）が成立する。

【0045】

【数1】

【0046】

式（１）において、Ｃｅはコンデンサ３０の静電容量であり、Ｃｇは第１補助コンデンサ４４ａと第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量である。

【0047】

本実施の形態では、｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｆ｜が成立するように、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量（Ｃｇ）と、第１閾値（Ｖｔｈ）とが設定されている。Ｖｆは負の値であり、Ｖｆの大きさは、第３スイッチＳ３として用いられる電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧に等しい。｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｆ｜の場合には、ボディダイオードの順方向電圧が｜Ｖｆ｜を超えることになるから、第２電極３２の電位Ｖ２は、Ｖｆまで低下する。Ｖｆの大きさは第３スイッチＳ３の電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧の大きさに対応し、第２補助コンデンサ４４ｂがない場合における充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替えた際の第２電極３２の電位Ｖ２の下限値である。

【0048】

第２状態では、第２電極３２には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。また、第２補助コンデンサ４４ｂにも電荷が蓄積される。図１０は、充放電回路４２が第２状態に切り替えられて時間が経過した静電容量検知回路４の動作の説明図である。図１０では、第２電極３２の電位Ｖ２が正になっている。

【0049】

判定回路４３１は、充放電回路４２が第２状態である場合に第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値に達したかどうかの判定を実行する。図６では、第２閾値は、第１閾値と等しく、Ｖｔｈである。時刻ｔ１２において、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。本実施の形態では、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替える際に、充放電回路４２を第３状態に設定することで、デッドタイムを設ける。図１１は、充放電回路４２が第３状態であるときの静電容量検知回路４の動作の説明図である。この後に、駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルに設定することにより、充放電回路４２を第１状態に設定する。

【0050】

図１２は、充放電回路４２が第１状態に切り替えられた直後の静電容量検知回路４の動作の説明図である。図１２に示すように、第１状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオン、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオフである。コンデンサ３０では、第１電極３１が電源端子４１ａに接続され、第２電極３２が基準電位端子４１ｂに接続される。充放電回路４２が第１状態に切り替えられた直後は、第１電極３１の電位Ｖ１が負になる。充放電回路４２は、第１電極３１に並列的に接続される第１補助コンデンサ４４ａを有するから、第１状態では第１補助コンデンサ４４ａがコンデンサ３０に並列に接続される。これによって、コンデンサ３０の電荷が第１補助コンデンサ４４ａに移動する。図６では、第１電極３１の電位Ｖ１は、第２電極３２と同様にＶｄまで低下する。

【0051】

本実施の形態では、｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｆ｜が成立するように、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量（Ｃｇ）と、第２閾値（Ｖｔｈ）とが設定されている。Ｖｆは負の値であり、Ｖｆの大きさは、第４スイッチＳ４として用いられる電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧に等しい。｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｆ｜の場合には、ボディダイオードの順方向電圧が｜Ｖｆ｜を超えることになるから、第１電極３１の電位Ｖ１は、Ｖｆまで低下する。Ｖｆの大きさは第４スイッチＳ４の電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧の大きさに対応し、第１補助コンデンサ４４ａがない場合における充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替えた際の第１電極３１の電位Ｖ１の下限値である。

【0052】

第１状態では、第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。また、第１補助コンデンサ４４ａにも電荷が蓄積される。充放電回路４２が第１状態に切り替えられて時間が経過した後には、図７に示すように、第１電極３１の電位Ｖ１が正になる。

【0053】

図６の時刻ｔ１３では、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。

【0054】

図６の時刻ｔ１４では、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。

【0055】

図６の時刻ｔ１５では、時刻ｔ１３の場合と同様に、判定回路４３１が第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定して、駆動回路４３２が充放電回路４２を第２状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。

【0056】

このように、制御回路４３は、充放電回路４２が第１状態である場合に第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達すると充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替える。制御回路４３は、充放電回路４２が第２状態である場合に第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達すると充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替える。したがって、静電容量検知回路４では、コンデンサ３０が第１電極３１の電位が第２電極３２の電位より高くなるように充電される状態と、コンデンサ３０が第２電極３２の電位が第１電極３１の電位より高くなるように充電される状態とが繰り返される。

【0057】

図６において、Ｔは、このようなコンデンサ３０の充放電の周期を示す。周期Ｔは、第１周期Ｔ１と、第２周期Ｔ２との合計である。第１周期Ｔ１は、充放電回路４２が第１状態である期間の長さである。充放電回路４２が第１状態である期間の長さは、コンデンサ３０と第１補助コンデンサ４４ａとの合成コンデンサに、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第１電極３１の電位がＶｄからＶｔｈになるまでにかかる時間である。第２周期Ｔ２は、充放電回路４２が第２状態である期間の長さである。充放電回路４２が第２状態である期間の長さは、コンデンサ３０と第２補助コンデンサ４４ｂとの合成コンデンサに、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第２電極３２の電位がＶｄからＶｔｈになるまでにかかる時間である。したがって、周期Ｔは、次式（２）で与えられる。次式（２）において、ｉは、出力電流Ｉ１の値（電流値）である。

【0058】

なお、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量とが等しい場合は、図６に示すように、周期Ｔ１と周期Ｔ２が等しくなり、周期Ｔ１における電位Ｖｄと周期Ｔ２における電位Ｖｄとが等しくなる。よって、周期Ｔ１、Ｔ２の期間であったり、それぞれの電位Ｖｄを測定することにより、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量とを算出することが可能となる。

【0059】

【数2】

【0060】

式（２）に、上式（１）のＶｄを代入すると、次式（３）が得られる。

【0061】

【数3】

【0062】

上式（３）から明らかなように、周期Ｔから、コンデンサ３０の静電容量Ｃｅの算出が可能である。

【0063】

なお、本実施の形態では、周期Ｔを含む式から静電容量Ｃｅを算出しているが、これに限らず、インピーダンス測定など、既存の方法により静電容量を測定してもよい。

【0064】

図１３は、比較例の静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図である。比較例の静電容量検知回路は、第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂを有していない点で、静電容量検知回路４と異なる。

【0065】

図１３において、時刻ｔ２０において充放電回路４２が第１状態に設定されて、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。時刻ｔ２１において、電位Ｖ１が第１閾値Ｖｔｈに達し、充放電回路４２が第２状態に切り替えられる。時刻ｔ２２において、電位Ｖ２が第２閾値Ｖｔｈに達し、充放電回路４２が第１状態に切り替えられる。時刻ｔ２３において、電位Ｖ１が第１閾値Ｖｔｈに達し、充放電回路４２が第２状態に切り替えられる。時刻ｔ２４において、電位Ｖ２が第２閾値Ｖｔｈに達し、充放電回路４２が第１状態に切り替えられる。時刻ｔ２５において、電位Ｖ１が第１閾値Ｖｔｈに達し、充放電回路４２が第２状態に切り替えられる。

【0066】

図１３に示すように、充放電回路４２が第１状態に切り替えられた直後（時刻ｔ２２，ｔ２４参照）は、第１電極３１の電位Ｖ１がＶｆになる。充放電回路４２が第２状態に切り替えられた直後（時刻ｔ２１，ｔ２３参照）は、第２電極３２の電位Ｖ２がＶｆになる。これは、｜Ｖｔｈ｜が｜Ｖｆ｜より大きいためである。

【0067】

比較例では、第１周期Ｔ１は、コンデンサ３０に、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第１電極３１の電位がＶｆからＶｔｈになるまでにかかる時間である。第２周期Ｔ２は、コンデンサ３０に、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第２電極３２の電位がＶｆからＶｔｈになるまでにかかる時間である。したがって、比較例では、周期Ｔは、次式（４）で与えられる。

【0068】

【数4】

【0069】

式（３）と式（４）とを比較すると、本実施の形態の静電容量検知回路４は、周期Ｔに対する静電容量Ｃｅの変化の影響が、比較例の静電容量検知回路よりも２倍になっていることがわかる。静電容量検知回路４は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0070】

図２の処理回路５は、演算回路５１と、入出力回路５２とを備える。演算回路５１と入出力回路５２とは、センサ基板３３及び回路基板４ａとは別の回路基板５ａに配置される（図１４参照）。回路基板５ａには、基準電位Ｖｇが設けられる。回路基板５ａには、直流電源６が配置される。

【0071】

入出力回路５２は、静電容量センサ１の操作のための入力装置、及び、静電容量センサ１からの情報の出力のための出力装置としての機能を有する。入出力回路５２は、例えば、１以上のヒューマン・マシン・インタフェースを備える。ヒューマン・マシン・インタフェースの例としては、メカニカルスイッチ、タッチパッド等の入力装置、ディスプレイ、スピーカ等の出力装置、タッチパネル等の入出力装置が挙げられる。

【0072】

演算回路５１は、静電容量センサ１の動作を制御する。演算回路５１は、入出力回路５２に接続される。演算回路５１は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。１以上のプロセッサが（１以上のメモリ等）プログラムを実行することで、演算回路５１としての機能を実現する。

【0073】

演算回路５１は、入出力回路５２に接続される。演算回路５１は、入出力回路５２の入力装置により水分量の計測開始の操作がされた場合、静電容量検知回路４に、静電容量の検知のための動作を開始させる。演算回路５１は、静電容量検知回路４によるコンデンサ３０の充放電の時間に基づいてコンデンサ３０の静電容量を算出するように構成される。本実施の形態において、静電容量検知回路４によるコンデンサ３０の充放電の時間は、周期Ｔである。図２の演算回路５１は、静電容量検知回路４の駆動回路４３２から第２駆動信号Ｄ２を取得し、第２駆動信号Ｄ２に基づいて周期Ｔを決定する。図６に示すように、周期Ｔは、第２駆動信号Ｄ２の周期に対応する。演算回路５１は、上記の式（３）に基づき、周期Ｔからコンデンサ３０の静電容量Ｃｅを求めることができる。演算回路５１は、コンデンサ３０の静電容量Ｃｅに基づいて測定対象の水分量を求めるように構成される。演算回路５１は、測定対象の水分量を、入出力回路５２の出力装置により表示する。

【0074】

［１．１．２ 使用方法］
次に、図１の測定器１０の使用方法の一例について説明する。例えば、測定器１０は、測定者が、測定対象の口腔内の水分量を測定するために利用される。測定者は、例えば、医師、看護師等の医療従事者である。測定対象は、例えば、患者である。一例として、測定者は、測定器１０のハンドヘルド筐体２のグリップ部２２を手で持って、測定器１０のハンドヘルド筐体２のヘッド部２１を測定対象の口腔内に入れ、舌粘膜、頬粘膜、口蓋粘膜又は口唇粘膜等の測定部位に接触させる。測定器１０自体は接地されていないため、上記のように測定器１０を使用する場合、測定器１０のヘッド部２１が測定対象と介して接地され、さらに測定器１０のグリップ部２２が測定者を介して接地される。そのため、測定器１０の使用時には種々の浮遊容量が生じうる。

【0075】

図１４は、図１の測定器１０の使用時に生じる浮遊容量の説明図である。図１４では、Ｍ１は、測定対象の体を概略的に示す。Ｍ１１は、測定者の体表面水分層を概略的に示す。Ｍ２は、測定者の体を概略的に示す。

【0076】

図１４に示すように、測定器１０のハンドヘルド筐体２のヘッド部２１は測定対象Ｍ１の口腔内の特定部位に接触される。図１４では、センサ部３の第１及び第２電極３１，３２が保護層３４を介して、測定対象Ｍ１の体表面水分層Ｍ１１に触れる。これによって、第１電極３１と測定対象Ｍ１との間に、浮遊容量Ｃ１が生じ得る。第２電極３２と測定対象Ｍ１との間に、浮遊容量Ｃ２が生じ得る。浮遊容量Ｃ１，Ｃ２の影響により、第１及び第２電極３１，３２とで構成されるコンデンサ３０の静電容量が変化する。

【0077】

測定器１０の使用時には、測定しようとする静電容量に関係しない浮遊容量が生じる。図１４では、測定対象Ｍ１とグランドとの間に浮遊容量ｃｈ１が生じ得る。静電容量検知回路４において第１電極３１に接続される端子と基準電位Ｖｇとの間に浮遊容量Ｃｐ１が生じうる。静電容量検知回路４において第２電極３２に接続される端子と基準電位Ｖｇとの間に浮遊容量Ｃｐ２が生じうる。測定器１０のハンドヘルド筐体２のグリップ部２２は測定者Ｍ２により持たれる。図１４では、測定者Ｍ２とグランドとの間に浮遊容量Ｃｈ２１が生じ得る。測定者Ｍ２と処理回路５の基準電位Ｖｇとの間に、浮遊容量Ｃｈ２２が生じ得る。

【0078】

このように水分量の測定を行うために、人体に接触し、静電容量を測定する測定器１０においては測定箇所となるセンサ部３以外においても、人体と測定器１０の間や、人体と基準電位Ｖｇの間に発生する浮遊容量Ｃｈ１，Ｃｈ２１，Ｃｈ２２が接地電位を介して接続され、正確な容量が観測できない可能性がある。測定する静電容量が大きい場合には、このような浮遊容量の影響は相対的に小さくなるため、測定の精度に対する影響が少ない。これに対して、第１及び第２電極３１，３２間の静電容量のような微小な場合には、浮遊容量の影響は大きな誤差の一因となり得る。従来、このような浮遊容量の対策としては、静電容量を周波数に変換する回路を有する基板の面積を最小にした上で他の機能回路との基準電位を分離する必要がある他、ガードリング等の方法で測定対象外の容量が回路から無視できるようにする対策がある。しかしながら、基準電位の分離を行うためには高価かつ複雑な回路構成が必要になり、基板面積の増大から、口腔内への挿入が困難になり、製品価格も上昇する。ガードリングに関しても、人体を製品と電気的に結合する必要があり、装置構成や、安全面などからも難易度が高くなる。

【0079】

これに対して、本実施の形態では、測定しようとする静電容量に関係しない浮遊容量をまとめてＣｓとすると、上式（３）は次式（５）のように変形することができる。

【0080】

【数5】

【0081】

測定器１０では、静電容量検知回路４が第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂを備えており、第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂの静電容量Ｃｇによって、検出しようとする容量に対して相対的に感度を高めることができる。つまり、外乱となる浮遊容量（例えば、図１４のＣｈ１、Ｃｈ２１、Ｃｈ２２）の影響を受けにくくなる。浮遊容量Ｃｓの影響を低減できる。つまり、本実施の形態では、第１及び第２補助コンデンサ４４ａ，４４ｂを配置するだけで、浮遊容量Ｃｓの影響を低減できる。

【0082】

［１．１．３ 変形例］
図１５は、実施の形態１の一変形例の静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図である。本変形例は、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量とが同じではなく、異なっている点で、上記の構成と異なる。

【0083】

図１５の時刻ｔ３０では、コンデンサ３０に電荷が蓄積されていない。駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルにそれぞれ設定することにより、充放電回路４２を第１状態に設定する。

【0084】

第１状態では、第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。充放電回路４２は、第１電極３１に並列的に接続される第１補助コンデンサ４４ａを有するから、第１状態では第１補助コンデンサ４４ａがコンデンサ３０に並列に接続されて、第１補助コンデンサ４４ａにも電荷が蓄積される。

【0085】

時刻ｔ３１において、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。充放電回路４２が第２状態に切り替えられた直後は、第２電極３２の電位Ｖ２が負になる。充放電回路４２は、第２電極３２に並列的に接続される第２補助コンデンサ４４ｂを有するから、第２状態では第２補助コンデンサ４４ｂがコンデンサ３０に並列に接続される。これによって、コンデンサ３０の電荷が第２補助コンデンサ４４ｂに移動する。図１５では、第２電極３２の電位Ｖ２は、Ｖｄ２まで低下する。Ｖｄ２は負の値である。Ｖｄ２は、第１状態においてコンデンサ３０に蓄えらえた電荷と、コンデンサ３０と第２補助コンデンサ４４ｂの合成静電容量とで決まるから、次式（６）が成立する。

【0086】

【数6】

【0087】

式（６）において、Ｃｅはコンデンサ３０の静電容量であり、Ｃｇ２は第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量である。Ｖｄ２の大きさは、第３スイッチＳ３のボディダイオードの閾値電圧の大きさを超えないように設定される。つまり、｜Ｖｄ２｜≦｜Ｖｆ｜が成立するように、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量（Ｃｇ２）と、第１閾値（Ｖｔｈ）とが設定されている。

【0088】

第２状態では、第２電極３２には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。また、第２補助コンデンサ４４ｂにも電荷が蓄積される。

【0089】

時刻ｔ３２において、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。充放電回路４２が第１状態に切り替えられた直後は、第１電極３１の電位Ｖ１が負になる。充放電回路４２は、第１電極３１に並列的に接続される第１補助コンデンサ４４ａを有するから、第１状態では第１補助コンデンサ４４ａがコンデンサ３０に並列に接続される。これによって、コンデンサ３０の電荷が第１補助コンデンサ４４ａに移動する。図１５では、第２電極３２の電位Ｖ２は、Ｖｄ１まで低下する。Ｖｄ１は負の値である。Ｖｄ１は、第２状態においてコンデンサ３０に蓄えらえた電荷と、コンデンサ３０と第１補助コンデンサ４４ａの合成静電容量とで決まるから、次式（７）が成立する。

【0090】

【数7】

【0091】

式（７）において、Ｃｇ１は第１補助コンデンサ４４ａの静電容量である。Ｖｄ１の大きさは、第４スイッチＳ４のボディダイオードの閾値電圧の大きさを超えないように設定される。つまり、｜｜Ｖｄ１｜≦｜Ｖｆ｜が成立するように、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量（Ｃｇ１）と、第２閾値（Ｖｔｈ）とが設定されている。

【0092】

本実施の形態において、第１閾値と第２閾値との値は等しく、Ｖｔｈである。式（６）において、Ｖｔｈは、第１閾値の値であり、式（７）において、Ｖｔｈは、第２閾値の値である。第１閾値と第２閾値とが異なる場合には、式（６）は次式（６ａ）となり、式（７）は次式（７ａ）となる。

【0093】

【数8】

【0094】

本実施の形態において、第３スイッチＳ３のボディダイオードの閾値電圧と第４スイッチＳ４のボディダイオードの閾値電圧は等しい。上記の｜Ｖｄ２｜≦｜Ｖｆ｜の条件式において、Ｖｆは、第２補助コンデンサ４４ｂがない場合における充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替えた際の第２電極３２の電位Ｖ２の下限値であり、第３スイッチＳ３のボディダイオードの閾値電圧に対応する。上記の｜Ｖｄ１｜≦｜Ｖｆ｜の条件式において、Ｖｆは、第１補助コンデンサ４４ａがない場合における充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替えた際の第１電極３１の電位Ｖ１の下限値であり、第４スイッチＳ４のボディダイオードの閾値電圧に対応する。第３スイッチＳ３のボディダイオードの閾値電圧の大きさをＶｆ１、第４スイッチＳ４のボディダイオードの閾値電圧の大きさをＶｆ２として互いに区別すると、｜Ｖｄ１｜≦｜Ｖｆ｜の条件式は次式（８）で表され、｜Ｖｄ２｜≦｜Ｖｆ｜の条件式は次式（９）で表される。

【0095】

【数9】

【0096】

本実施の形態では、上式（８），（９）を満たすように、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量と、第１閾値と、第２閾値とが設定されている。

【0097】

第１状態では、第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。また、第１補助コンデンサ４４ａにも電荷が蓄積される。

【0098】

図１５の時刻ｔ３３，ｔ３５では、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。

【0099】

図６の時刻ｔ３４では、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。

【0100】

図１５において、Ｔは、コンデンサ３０の充放電の周期を示す。周期Ｔは、第１周期Ｔ１と、第２周期Ｔ２との合計である。第１周期Ｔ１は、コンデンサ３０と第１補助コンデンサ４４ａとの合成コンデンサに、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第１電極３１の電位がＶｄ１から第１閾値（Ｖｔｈ）になるまでにかかる時間である。第２周期Ｔ２は、コンデンサ３０と第２補助コンデンサ４４ｂとの合成コンデンサに、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第２電極３２の電位がＶｄ２から第２閾値（Ｖｔｈ）になるまでにかかる時間である。したがって、周期Ｔは、次式（１０）で与えられる。次式（１０）において、ｉは、出力電流Ｉ１の値（電流値）である。

【0101】

【数10】

【0102】

式（１０）に、上式（６）のＶｄ２及び上式（７）のＶｄ１を代入すると、次式（１１）が得られる。

【0103】

【数11】

【0104】

上式（１１）から明らかなように、周期Ｔから、コンデンサ３０の静電容量Ｃｅの算出が可能である。

【0105】

なお、第１閾値をＶｔｈ１、第２閾値をＶｔｈ２とした場合には、上式（１１）は次式（１２）のようになる。

【0106】

【数12】

【0107】

上式（１２）から明らかなように、周期Ｔから、コンデンサ３０の静電容量Ｃｅの算出が可能である。静電容量センサ１の簡略化のためには、第１閾値と第２閾値とが等しく、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と第２補助コンデンサ４４ｂとの静電容量とが等しいほうがよい。

【0108】

また、周期Ｔを構成する周期Ｔ１、Ｔ２の期間から、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量との算出が可能である。Ｔ１≠Ｔ２の場合は、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量とは異なっている。そして、周期Ｔ１における電位Ｖｄ１と周期Ｔ２における電位Ｖｄ２との値も異なる。このように、周期Ｔ１，Ｔ２だけでなく、電位Ｖｄ１，Ｖｄ２に基づいて、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量との算出が可能となる。

【0109】

［１．１．４ 効果等］
以上述べたように、静電容量センサ１は、コンデンサ３０を構成する第１電極３１及び第２電極３２を有するセンサ部３と、センサ部３に接続される静電容量検知回路４とを備える。静電容量検知回路４は、第１電極３１及び第２電極３２に接続され、コンデンサ３０を充放電させるための充放電回路４２と、コンデンサ３０が充放電を繰り返すように充放電回路４２を制御する制御回路４３と、コンデンサ３０と並列となるように第１電極３１に接続される第１補助コンデンサ４４ａとコンデンサ３０と並列となるように第２電極３２に接続される第２補助コンデンサ４４ｂとを有する補助容量回路４４とを備える。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0110】

静電容量センサ１において、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量とは等しい。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0111】

静電容量センサ１において、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量とが異なる。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0112】

静電容量センサ１において、充放電回路４２は、第１電極３１に一定の出力電流を供給する第１状態と、第２電極３２に一定の出力電流を供給する第２状態と、が相補的に切り替え可能に構成される。制御回路４３は、充放電回路４２が第１状態である場合に第１電極３１の電位が第１閾値に達すると充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替えるように構成される。制御回路４３は、充放電回路４２が第２状態である場合に第２電極３２の電位が第２閾値に達すると充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替えるように構成される。この構成は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0113】

静電容量センサ１において、第１閾値と第２閾値とは等しい。この構成は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0114】

静電容量センサ１において、充放電回路４２は、電源Ｉｉｎに接続される電源端子４１ａと基準電位Ｖｇに接続される基準電位端子４１ｂとの間に接続され、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４を有する。第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３は、直列回路を構成する。第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３の直列回路は、第１スイッチＳ１が電源端子４１ａ、第３スイッチＳ３が基準電位端子４１ｂに接続されるように、電源端子４１ａと基準電位端子４１ｂとの間にある。第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との接続点が第１電極３１に接続される。第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４は、直列回路を構成する。第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４の直列回路は、第２スイッチＳ２が電源端子４１ａ、第４スイッチＳ４が基準電位端子４１ｂに接続され、かつ、第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との直列回路に並列に接続されるように、電源端子４１ａと基準電位端子４１ｂとの間にある。第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４との接続点が第２電極３２に接続される。第１状態では、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４がオン、第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３がオフとなる。第２状態では、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４がオフ、第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３がオンとなる。この構成は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0115】

静電容量センサ１において、第１補助コンデンサ４４ａが第３スイッチＳ３に並列となるように、第１補助コンデンサ４４ａの第１端が第１電極３１に接続されるとともに、第１補助コンデンサ４４ａの第２端が基準電位端子４１ｂに接続される。第２補助コンデンサ４４ｂが第４スイッチＳ４に並列となるように、第２補助コンデンサ４４ｂの第１端が第２電極３２に接続されるとともに、第２補助コンデンサ４４ｂの第２端が基準電位端子４１ｂに接続される。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0116】

静電容量センサ１において、次式を満たす。

【0117】

【数13】

【0118】

Ｃｅは、コンデンサ３０の静電容量である。Ｃｇ１は、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量である。Ｃｇ２は、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量である。Ｖｔｈ１は、第１閾値である。Ｖｔｈ２は、第２閾値である。Ｖｆ１は、第１補助コンデンサ４４ａがない場合における充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替えた際の第１電極３１の電位の下限値である。Ｖｆ２は、第２補助コンデンサ４４ｂがない場合における充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替えた際の第２電極３２の電位の下限値である。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0119】

なお、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量と第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量とが等しい場合、Ｃｇ１＝Ｃｇ２＝Ｃｇとできる。第１閾値と第２閾値とが等しい場合、Ｖｔｈ１＝Ｖｔｈ２＝Ｖｔｈとできる。第１補助コンデンサ４４ａがない場合における充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替えた際の第１電極３１の電位の下限値と第２補助コンデンサ４４ｂがない場合における充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替えた際の第２電極３２の電位の下限値とが等しい場合、Ｖｆ１＝Ｖｆ２＝Ｖｆとすることができる。この場合、静電容量検知回路４において、次式を満たせばよい。

【0120】

【数14】

【0121】

静電容量センサ１において、Ｖｆ１＝Ｖｆ２を満たす。この構成は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0122】

静電容量センサ１において、Ｖｆ１＜０及びＶｆ２＜０を満たす。この構成は、静電容量の変化量を大きくでき、静電容量の検知の精度の向上が図れる。

【0123】

静電容量センサ１において、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４の各々は、電界効果トランジスタである。Ｖｆ１は、第３スイッチＳ３のボディダイオードの閾値電圧で決まる。Ｖｆ２は、第４スイッチＳ４のボディダイオードの閾値電圧で決まる。この構成は、静電容量検知回路の小型化及び第１状態と第２状態との切り替えの高速化が図れる。

【0124】

静電容量センサ１は、静電容量検知回路４によるコンデンサ３０の充放電の時間に基づいてコンデンサ３０の静電容量を算出する処理回路５をさらに備える。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0125】

静電容量センサ１において、センサ部３は、第１電極３１及び第２電極３２が配置されるセンサ基板３３を有する。充放電回路４２は、センサ基板３３とは別の回路基板４ａに配置される。補助容量回路４４は、センサ基板３３と回路基板４ａとの間で、かつ、センサ基板３３よりも回路基板４ａに近い位置に配置される。この構成は、センサ部３の第１電極３１及び第２電極３２からの浮遊容量の影響を低減することができる。

【0126】

以上述べた測定器１０は、静電容量センサ１と、静電容量センサ１を収容するハンドヘルド筐体２とを備える。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0127】

測定器１０において、ハンドヘルド筐体２は、ハンドヘルド筐体２の第１端に配置されるとともに測定対象に接触されるヘッド部２１と、ハンドヘルド筐体２の第２端に配置されるとともに手で握られるグリップ部２２と、ヘッド部２１とグリップ部２２とを結合するプローブ部２３とを含む。センサ部３は、ヘッド部２１に位置する。静電容量検知回路４は、ヘッド部２１又はプローブ部２３に位置する。処理回路５は、グリップ部２２に位置する。この構成は、グリップ部で生じる浮遊容量の影響を低減できる。

【0128】

測定器１０において、グリップ部２２は、グリップ部２２の表面に露出する導電部２２１を有する。導電部２２１は、処理回路５の基準電位Ｖｇに接続される。この構成は、測定器を持つ人側での浮遊容量の影響のばらつきを低減できる。

【0129】

測定器１０において、センサ部３は、第１及び第２電極３１，３２が測定対象に接触することで第１及び第２電極３１，３２が測定対象の一部とともにコンデンサ３０を形成するように構成される。処理回路５は、コンデンサ３０の静電容量に基づいて測定対象の水分量を求めるように構成される。この構成は、測定対象の水分量の測定を可能にする。

【0130】

測定器１０において、測定対象は、生物である。この構成は、生物の水分量の測定を可能にする。

【0131】

測定器１０において、測定対象は、生物の口腔である。この構成は、生物の口腔の水分量の測定を可能にする。

【0132】

［１．２ 実施の形態２］
［１．２．１ 構成］
図１６は、実施の形態２にかかる測定器の静電容量センサ１Ａの構成例の回路図である。静電容量センサ１Ａは、静電容量センサ１の静電容量検知回路４とは異なる静電容量検知回路４Ａを備える点で、静電容量センサ１と異なる。図１６の静電容量検知回路４Ａは、静電容量検知回路４の補助容量回路４４とは異なる補助容量回路４４Ａを備える点で、静電容量検知回路４とは異なる。補助容量回路４４Ａは、第１補助コンデンサ４４ａを備えるが、第２補助コンデンサ４４ｂを備えていない点で、補助容量回路４４と異なる。

【0133】

次に、図１７～図２３を参照して静電容量検知回路４Ａの動作の一例について説明する。

【0134】

図１７は、静電容量検知回路４Ａの動作の一例のタイミング図である。図１７において、Ｖ１は第１電極３１の電位を示し、Ｖ２は第２電極３２の電位を示す。図１７において、Ｈは、第２駆動信号Ｄ２の電圧値がハイレベルの状態に対応し、Ｌは、第２駆動信号Ｄ２の電圧値がロウレベルの状態を示す。図１８～図２３は、静電容量検知回路４Ａの動作の一例の説明図である。図１８～図２３では、図示の簡略化のためだけに、制御回路４３を省略している。

【0135】

図１７の時刻ｔ４０では、コンデンサ３０に電荷が蓄積されていない。駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルにそれぞれ設定することにより、充放電回路４２を第１状態に設定する。

【0136】

図１８は、充放電回路４２が第１状態であるときの静電容量検知回路４Ａの動作の説明図である。図１８に示すように、第１状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオン、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオフである。第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。充放電回路４２は、第１電極３１に並列的に接続される第１補助コンデンサ４４ａを有するから、第１状態では第１補助コンデンサ４４ａがコンデンサ３０に並列に接続されて、第１補助コンデンサ４４ａにも電荷が蓄積される。

【0137】

判定回路４３１は、充放電回路４２が第１状態である場合に第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値に達したかどうかの判定を実行する。図１７では、第１閾値は、Ｖｔｈである。時刻ｔ４１において、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。本実施の形態では、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する前に、第３状態に設定する。図１９は、充放電回路４２が第３状態であるときの静電容量検知回路４Ａの動作の説明図である。この後に、駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をロウレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をハイレベルに設定することにより、充放電回路４２を第２状態に設定する。

【0138】

図２０は、充放電回路４２が第２状態に切り替えられた直後の静電容量検知回路４Ａの動作の説明図である。図２０に示すように、第２状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオフ、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオンである。コンデンサ３０では、第１電極３１が基準電位端子４１ｂに接続され、第２電極３２が電源端子４１ａに接続される。充放電回路４２が第２状態に切り替えられた直後は、第２電極３２の電位Ｖ２が負になる。充放電回路４２は、第２電極３２に並列的に接続される第２補助コンデンサ４４ｂを有していない。そのため、実施の形態１とは異なり、図１７では、第２電極３２の電位Ｖ２は、Ｖｆ１まで低下する。Ｖｆ１は負の値であり、Ｖｆ１の大きさは、第３スイッチＳ３として用いられる電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧に等しい。

【0139】

第２状態では、第２電極３２には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。図２１は、充放電回路４２が第２状態に切り替えられて時間が経過した静電容量検知回路４Ａの動作の説明図である。図２１では、第２電極３２の電位Ｖ２が正になっている。

【0140】

判定回路４３１は、充放電回路４２が第２状態である場合に第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値に達したかどうかの判定を実行する。図１７では、第２閾値は、第１閾値と等しく、Ｖｔｈである。時刻ｔ４２において、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。本実施の形態では、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する前に、充放電回路４２を第３状態に設定する。図２２は、充放電回路４２が第３状態であるときの静電容量検知回路４Ａの動作の説明図である。この後に、駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルに設定することにより、充放電回路４２を第１状態に設定する。

【0141】

図２３は、充放電回路４２が第１状態に切り替えられた直後の静電容量検知回路４Ａの動作の説明図である。図２３に示すように、第１状態では、第１及び第４スイッチＳ１、Ｓ４がオン、第２及び第３スイッチＳ２，Ｓ３がオフである。コンデンサ３０では、第１電極３１が電源端子４１ａに接続され、第２電極３２が基準電位端子４１ｂに接続される。充放電回路４２が第１状態に切り替えられた直後は、第１電極３１の電位Ｖ１が負になる。充放電回路４２は、第１電極３１に並列的に接続される第１補助コンデンサ４４ａを有するから、第１状態では第１補助コンデンサ４４ａがコンデンサ３０に並列に接続される。これによって、コンデンサ３０の電荷が第１補助コンデンサ４４ａに移動する。図１７では、第１電極３１の電位Ｖ１は、Ｖｄ１まで低下する。Ｖｄ１は負の値である。Ｖｄ１は、第２状態においてコンデンサ３０に蓄えらえた電荷と、コンデンサ３０と第１補助コンデンサ４４ａの合成静電容量とで決まるから、上式（７）が成立する。

【0142】

本実施の形態では、｜Ｖｄ１｜≦｜Ｖｆ２｜が成立するように、第１補助コンデンサ４４ａの静電容量（Ｃｇ１）と、第２閾値（Ｖｔｈ）とが設定されている。Ｖｆ２は負の値であり、Ｖｆ２の大きさは、第４スイッチＳ４として用いられる電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧に等しい。｜Ｖｄ１｜＞｜Ｖｆ２｜の場合には、第４スイッチＳ４のボディダイオードの順方向電圧が｜Ｖｆ２｜を超えることになるから、第１電極３１の電位Ｖ１は、Ｖｆ２まで低下する。

【0143】

第１状態では、第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。また、第１補助コンデンサ４４ａにも電荷が蓄積される。充放電回路４２が第１状態に切り替えられて時間が経過した後には、図１８に示すように、第１電極３１の電位Ｖ１が正になる。

【0144】

図１７の時刻ｔ４３，ｔ４５では、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。

【0145】

図１７の時刻ｔ４４では、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。

【0146】

図１７において、Ｔは、このようなコンデンサ３０の充放電の周期を示す。周期Ｔは、第１周期Ｔ１と、第２周期Ｔ２との合計である。第１周期Ｔ１は、コンデンサ３０と第１補助コンデンサ４４ａとの合成コンデンサに、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第１電極３１の電位がＶｄ１から第１閾値（Ｖｔｈ）になるまでにかかる時間である。第２周期Ｔ２は、コンデンサ３０に、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第２電極３２の電位がＶｆ１から第２閾値（Ｖｔｈ）になるまでにかかる時間である。したがって、周期Ｔは、次式（１２）で与えられる。次式（１２）において、ｉは、出力電流Ｉ１の値（電流値）である。

【0147】

【数15】

【0148】

式（１３）に、上式（７）のＶｄ１を代入すると、次式（１３）が得られる。

【0149】

【数16】

【0150】

上式（１４）から明らかなように、周期Ｔから、コンデンサ３０の静電容量Ｃｅの算出が可能である。

【0151】

［１．２．２ 変形例］
図２４は、実施の形態２の一変形例の静電容量検知回路の動作の一例のタイミング図である。本変形例は、静電容量検知回路が、第２補助コンデンサ４４ｂを備えるが、第１補助コンデンサ４４ａを備えていない点で、静電容量検知回路４Ａと異なる。

【0152】

図２４の時刻ｔ５０では、コンデンサ３０に電荷が蓄積されていない。駆動回路４３２は、第１駆動信号Ｄ１の電圧値をハイレベル、第２駆動信号Ｄ２の電圧値をロウレベルにそれぞれ設定することにより、充放電回路４２を第１状態に設定する。

【0153】

第１状態では、第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。

【0154】

時刻ｔ５１において、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。充放電回路４２が第２状態に切り替えられた直後は、第２電極３２の電位Ｖ２が負になる。充放電回路４２は、第２電極３２に並列的に接続される第２補助コンデンサ４４ｂを有するから、第２状態では第２補助コンデンサ４４ｂがコンデンサ３０に並列に接続される。これによって、コンデンサ３０の電荷が第２補助コンデンサ４４ｂに移動する。図２４では、第２電極３２の電位Ｖ２は、Ｖｄ２まで低下する。Ｖｄ２は負の値である。Ｖｄ２は、第１状態においてコンデンサ３０に蓄えらえた電荷と、コンデンサ３０と第２補助コンデンサ４４ｂの合成静電容量とで決まるから、上式（６）が成立する。

【0155】

本変形例では、｜Ｖｄ２｜≦｜Ｖｆ１｜が成立するように、第２補助コンデンサ４４ｂの静電容量（Ｃｇ２）と、第１閾値（Ｖｔｈ）とが設定されている。Ｖｆ１は負の値であり、Ｖｆ１の大きさは、第３スイッチＳ３として用いられる電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧に等しい。｜Ｖｄ２｜＞｜Ｖｆ１｜の場合には、第３スイッチＳ３のボディダイオードの順方向電圧が｜Ｖｆ１｜を超えることになるから、第２電極３２の電位Ｖ２は、Ｖｆ１まで低下する。

【0156】

第２状態では、第２電極３２には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。また、第２補助コンデンサ４４ｂにも電荷が蓄積される。

【0157】

時刻ｔ５２において、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これにより、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。充放電回路４２が第１状態に切り替えられた直後は、第１電極３１の電位Ｖ１が負になる。図２４では、第１電極３１の電位Ｖ１は、Ｖｆ２まで低下する。Ｖｆ２は負の値である。Ｖｆ２の大きさは、第４スイッチＳ４として用いられる電界効果トランジスタのボディダイオードの閾値電圧に等しい。

【0158】

第１状態では、第１電極３１には、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給される。これにより、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。

【0159】

図２４の時刻ｔ５３，ｔ５５では、判定回路４３１は、第１電極３１の電位Ｖ１が第１閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第２状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第２電極３２の電位Ｖ２が第１電極３１の電位Ｖ１より高くなるように充電される。

【0160】

図２４の時刻ｔ５４では、判定回路４３１は、第２電極３２の電位Ｖ２が第２閾値（Ｖｔｈ）に達したと判定する。これによって、駆動回路４３２は、充放電回路４２を第１状態に設定する。これによって、コンデンサ３０は、第１電極３１の電位Ｖ１が第２電極３２の電位Ｖ２より高くなるように充電される。

【0161】

図２４において、Ｔは、コンデンサ３０の充放電の周期を示す。周期Ｔは、第１周期Ｔ１と、第２周期Ｔ２との合計である。第１周期Ｔ１は、コンデンサ３０に、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第１電極３１の電位がＶｆ２からＶｔｈになるまでにかかる時間である。第２周期Ｔ２は、コンデンサ３０と第２補助コンデンサ４４ｂとの合成コンデンサに、電源Ｉｉｎから一定の出力電流Ｉ１が供給されることで、第２電極３２の電位がＶｄ２からＶｔｈになるまでにかかる時間である。したがって、周期Ｔは、次式（１４）で与えられる。次式（１４）において、ｉは、出力電流Ｉ１の値（電流値）である。

【0162】

【数17】

【0163】

式（１５）に、上式（６）のＶｄ２を代入すると、次式（１６）が得られる。

【0164】

【数18】

【0165】

上式（１６）から明らかなように、周期Ｔから、コンデンサ３０の静電容量Ｃｅの算出が可能である。

【0166】

［１．２．３ 効果等］
以上述べたように、静電容量センサ１Ａは、コンデンサ３０を構成する第１電極３１及び第２電極３２を有するセンサ部３と、センサ部３に接続される静電容量検知回路４Ａとを備える。静電容量検知回路４Ａは、第１電極３１及び第２電極３２に接続され、コンデンサ３０を充放電させるための充放電回路４２と、コンデンサ３０が充放電を繰り返すように充放電回路４２を制御する制御回路４３と、コンデンサ３０と並列となるように第１電極３１に接続される第１補助コンデンサ４４ａとコンデンサ３０と並列となるように第２電極３２に接続される第２補助コンデンサ４４ｂとの一方を有する補助容量回路４４Ａとを備える。この構成は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0167】

［１．３ 実施の形態３］
［１．３．１ 構成］
図２５は、実施の形態３にかかる測定器１０Ｂの構成例の概略図である。測定器１０Ｂは、人の上下顎歯の咬合力を測定するための咬合力測定器である。

【0168】

図２５の測定器１０Ｂは、静電容量式の咬合力測定器である。測定器１０Ｂは、静電容量センサ１Ｂと、ハンドヘルド筐体２Ｂとを備える。

【0169】

ハンドヘルド筐体２Ｂは、静電容量センサ１Ｂを収容する。ハンドヘルド筐体２Ｂは、人が片手で持てる大きさ及び重さである。ハンドヘルド筐体２Ｂは、防水構造を有し、ハンドヘルド筐体２Ｂ内の静電容量センサ１Ｂを水分から保護する。図２５のハンドヘルド筐体２Ｂは、棒状である。図２５のハンドヘルド筐体２Ｂは、いわゆる歯ブラシのような形状である。ハンドヘルド筐体２Ｂは、ヘッド部２１Ｂと、グリップ部２２と、ヘッド部２１Ｂとグリップ部２２とを結合するプローブ部２３とを備える。図２５のハンドヘルド筐体２Ｂは、ヘッド部２１Ｂの構造が、図１のハンドヘルド筐体２と異なる。

【0170】

ヘッド部２１Ｂは、ハンドヘルド筐体２Ｂにおいて測定対象に接触される部位である。ヘッド部２１Ｂは、ハンドヘルド筐体２Ｂの第１端（図２５における左端）に配置される。本実施の形態では、ヘッド部２１Ｂは、使用時に人の口腔内に入れられて上下顎歯で挟まれる。ヘッド部２１Ｂは、上下顎歯による咬合力を静電容量センサ１Ｂに伝達できるように柔らかい材料により形成される。

【0171】

図２６は、ヘッド部２１Ｂの構成例の概略斜視図である。ヘッド部２１Ｂは、一対の樹脂層２１１Ｂ，２１２Ｂを有する。一対の樹脂層２１１Ｂ，２１２Ｂ間には、後述するセンサ部３Ｂが配置される。樹脂層２１１Ｂ，２１２Ｂは、例えば、矩形板状である。樹脂層２１１Ｂ，２１２Ｂは、柔軟性を有する樹脂により形成される。柔軟性を有する樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂が挙げられる。

【0172】

静電容量センサ１Ｂは、静電容量に基づいて咬合力を求める。静電容量センサ１Ｂは、センサ部３Ｂと、静電容量検知回路４と、処理回路５Ｂとを備える。本実施の形態では、センサ部３Ｂ及び静電容量検知回路４は、ハンドヘルド筐体２Ｂのヘッド部２１Ｂに位置する。本実施の形態では、処理回路５Ｂは、ハンドヘルド筐体２Ｂのグリップ部２２Ｂに位置する。

【0173】

図２６に示すように、センサ部３Ｂは、第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂと、変形部３５Ｂとを備える。変形部３５Ｂは、圧力が加わることで変形する。圧力は、例えば、人が上下顎歯で咬むことで与えられ得る。変形部３５Ｂは、例えば、矩形板状である。変形部３５Ｂは、柔軟性を有する樹脂で形成される。柔軟性を有する樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、荷重に対する物性変化が大きく、使用者に対する負荷を抑えることが可能となる。第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂは、例えば、矩形板状である。第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂは、スパッタ、蒸着や印刷により形成することができる。第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂの材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等の貴金属、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ等の卑金属が挙げられる。センサ部３Ｂでは、変形部３５Ｂが第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂ間にある。これによって、センサ部３Ｂは、第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂが変形部３５Ｂとともにコンデンサ３０Ｂを形成するように構成される。より詳細には、第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂは、コンデンサ３０Ｂの電極として機能する。変形部３５Ｂは、第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂに対する誘電体として機能する。つまり、柔軟性を有する変形部３５Ｂが変位することで第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂ間の静電容量、つまり、コンデンサ３０Ｂの静電容量が変化する。

【0174】

処理回路５Ｂは、演算回路５１の動作が、図２の処理回路５と異なる。図２５の処理回路５Ｂの演算回路５１は、演算回路５１は、入出力回路５２の入力装置により咬合力の計測開始の操作がされた場合、静電容量検知回路４に、静電容量の検知のための動作を開始させる。演算回路５１は、静電容量検知回路４によるコンデンサ３０の充放電の時間に基づいてコンデンサ３０の静電容量を算出するように構成される。演算回路５１は、実施の形態１，２と同様に、周期Ｔからコンデンサ３０Ｂの静電容量Ｃｅを求めることができる。演算回路５１は、コンデンサ３０Ｂの静電容量Ｃｅに基づいて上下顎歯の咬合力を求めるように構成される。演算回路５１は、咬合力を示す情報、入出力回路５２の出力装置により表示する。

【0175】

［１．３．２ 効果等］
以上述べた測定器１０Ｂでは、センサ部３Ｂは、圧力が加わることで変形する変形部３５Ｂを備える。センサ部３Ｂは、第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂが変形部３５Ｂとともにコンデンサ３０Ｂを形成するように構成される。処理回路５Ｂは、コンデンサ３０Ｂの静電容量に基づいて圧力を求めるように構成される。この構成は、圧力の測定を可能にする。特に、圧力は、人が上下顎歯で咬むことで変形部３５Ｂに与えられてよい。この場合は、人の上下顎歯の咬合力の測定を可能にする。

【0176】

［１．４ 実施の形態４］
［１．４．１ 構成］
図２７は、実施の形態４にかかる測定器１０Ｃのヘッド部２１Ｃの構成例の概略斜視図である。測定器１０Ｃは、測定器１０と同様に、静電容量式の水分測定器である。測定器１０Ｃは、静電容量センサ１Ｃと、ハンドヘルド筐体２Ｃとを備える。

【0177】

ハンドヘルド筐体２Ｃは、静電容量センサ１Ｃを収容する。ハンドヘルド筐体２Ｃは、ヘッド部２１Ｃを備える。図２７では図示が省略されているが、ハンドヘルド筐体２Ｃは、図１のハンドヘルド筐体２と同様に、グリップ部２２と、プローブ部２３とを備える。

【0178】

静電容量センサ１Ｃは、静電容量に基づいて測定対象の水分量を求める。静電容量センサ１Ｃは、センサ部３Ｃを備える。静電容量センサ１Ｃは、図２の静電容量センサ１と同様に、静電容量検知回路４と、処理回路５とを備える。

【0179】

本実施の形態では、少なくともセンサ部３Ｃが、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃに位置する。センサ部３Ｃの表面３００は、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃから外部に露出する。センサ部３Ｃの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｃの表面３００を囲う枠状領域２００とは、測定対象に接触される接触領域１００を構成する。接触領域１００は、測定器１０Ｃでの測定時に測定対象に接触されることが予定されている領域である。本実施の形態において、センサ部３Ｃの表面３００は、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００を含む所定平面上に位置する。つまり、センサ部３Ｃの表面３００とヘッド部２１Ｃの枠状領域２００とは同一平面上にあるといえる。

【0180】

図２８は、静電容量センサ１Ｃのセンサ部３Ｃの構成例の説明図である。図２９は、静電容量センサ１Ｃのセンサ部３Ｃの構成例の概略断面図である。図３０は、センサ部３Ｃの概略平面図である。図３１は、センサ部３Ｃの概略底面図である。特に、図２９は、図３０のＡ－Ａ線の断面図である。

【0181】

図２８及び図２９のセンサ部３Ｃは、第１電極３１と、第２電極３２と、センサ基板３３と、保護層３４Ｃとを備える。センサ部３Ｃは、第１及び第２電極３１，３２が測定対象に接触することで第１及び第２電極３１，３２が測定対象の一部とともにコンデンサ３０（図２参照）を形成するように構成される。

【0182】

図３０及び図３１に示すように、センサ基板３３は矩形板状である。図２８及び図２９に示すように、センサ基板３３は、センサ基板３３の厚み方向において第１面３３ａ及び第２面３３ｂを有する。図２８及び図２９に示すように、センサ基板３３には、第１電極３１と第２電極３２と保護層３４Ｃとが配置される。図３０において、保護層３４Ｃの図示は省略されている。

【0183】

図３０及び図３１に示すように、第１電極３１は、電極部３１１と、端子部３１２と、接続部３１３とを有する。

【0184】

電極部３１１は、測定対象との接触に用いられる。図３０に示すように、電極部３１１は、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。図３０の電極部３１１は、櫛歯構造である。電極部３１１は、所定間隔で並ぶ複数の歯部３１１１と、複数の歯部３１１１の一端同士を連結する連結部３１１２と、端子部３１２に接続される接続部３１１３とを有する。接続部３１１３は、連結部３１１２の端部から複数の歯部３１１１と並ぶように延びる。図２８に示すように、電極部３１１は、例えば、複数の金属層を含む。図２８の電極部３１１の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層３１１ａと、Ｎｉ層３１１ａを覆うＰｄ層３１１ｂと、Ｐｄ層３１１ｂを覆うＡｕ層３１１ｃとを含む。電極部３１１の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0185】

端子部３１２は、静電容量検知回路４との接続に用いられる。図３１に示すように、端子部３１２は、センサ基板３３の第２面３３ｂに配置される。図３１の端子部３１２は、矩形状のパッド部３１２１と、電極部３１１に接続される接続部３１２２とを有する。接続部３１２２は、パッド部３１２１から延びる帯状である。図２８に示すように、端子部３１２は、例えば、複数の金属層（金属膜）を含む。図２８の端子部３１２の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層３１２ａと、Ｎｉ層３１２ａを覆うＰｄ層３１２ｂと、Ｐｄ層３１２ｂを覆うＡｕ層３１２ｃとを含む。端子部３１２の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0186】

接続部３１３は、電極部３１１と端子部３１２とを接続する。より詳細には、接続部３１３は、電極部３１１の接続部３１１３の端部と端子部３１２の接続部３１２２の端部とを接続する。図２９に示すように、接続部３１３は、センサ基板３３を貫通するビアである。接続部３１３は、例えば、Ａｇ製である。

【0187】

図３０及び図３１に示すように、第２電極３２は、電極部３２１と、端子部３２２と、接続部３２３とを有する。

【0188】

電極部３２１は、測定対象との接触に用いられる。図３０に示すように、電極部３２１は、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。図３０の電極部３２１は、櫛歯構造である。電極部３２１は、所定間隔で並ぶ複数の歯部３２１１と、複数の歯部３２１１の一端同士を連結する連結部３２１２と、端子部３２２に接続される接続部３２１３とを有する。接続部３２１３は、連結部３２１２の端部から複数の歯部３２１１と並ぶように延びる。図２８に示すように、電極部３２１は、例えば、複数の金属層を含む。図２８の電極部３２１の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層３２１ａと、Ｎｉ層３２１ａを覆うＰｄ層３２１ｂと、Ｐｄ層３２１ｂを覆うＡｕ層３２１ｃとを含む。電極部３２１の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0189】

端子部３２２は、静電容量検知回路４との接続に用いられる。図３１に示すように、端子部３２２は、センサ基板３３の第２面３３ｂに配置される。図３１の端子部３２２は、矩形状のパッド部３２２１と、電極部３２１に接続される接続部３２２２とを有する。接続部３２２２は、パッド部３２２１から延びる帯状である。図２８に示すように、端子部３２２は、例えば、複数の金属層（金属膜）を含む。図２８の端子部３２２の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層３２２ａと、Ｎｉ層３２２ａを覆うＰｄ層３２２ｂと、Ｐｄ層３２２ｂを覆うＡｕ層３２２ｃとを含む。端子部３２２の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0190】

接続部３２３は、電極部３２１と端子部３２２とを接続する。より詳細には、接続部３２３は、電極部３２１の接続部３２１３の端部と端子部３２２の接続部３２２２の端部とを接続する。接続部３２３は、センサ基板３３を貫通するビアである。接続部３２３は、例えば、Ａｇ製である。

【0191】

保護層３４Ｃは、第１電極３１と第２電極３２とを保護するために用いられる。特に、保護層３４Ｃは、第１電極３１の電極部３１１と第２電極３２の電極部３２１とを保護するために用いられる。図２８及び図２９に示すように、保護層３４Ｃは、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。保護層３４Ｃは、第１電極３１の電極部３１１と第２電極３２の電極部３２１とを覆う。保護層３４Ｃは、例えば、絶縁性を有する。保護層３４Ｃは、例えば、ポリイミド等の絶縁性を有する材料により形成される。

【0192】

図２８の保護層３４Ｃの表面３４０は、凹凸形状を有する。図２８において、保護層３４Ｃの表面３４０は、凸領域３４１と、凹領域３４２とを含む。凸領域３４１は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含み、凹領域３４２は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含まない。つまり、図２８の保護層３４Ｃの表面３４０は、センサ基板３３の第１面３３ａに電極部３１１，３２１が形成されたことにより生じた凹凸形状を反映する。このように、保護層３４Ｃが下地の凹凸を反映する場合、一般的には、保護層３４Ｃの厚みはおおよそ一定になる。つまり、凸領域３４１での保護層３４Ｃの厚みＴＨ１と凹領域３４２での保護層３４Ｃの厚みＴＨ２とは同等、実質的に等しくなる。凸領域３４１での保護層３４Ｃの厚みＴＨ１は、凸領域３４１と第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１との間の距離である。凹領域３４２での保護層３４Ｃの厚みＴＨ２は、凹領域３４２と第１面３３ａとの間の距離である。図２８の保護層３４Ｃは、例えば、スピンコート法により形成され得る。なお、保護層３４Ｃにおいて、必ずしも、厚みＴＨ１と厚みＴＨ２とは実質的に等しい必要はなく、例えば、図２９のように、凸領域３４１と凹領域３４２とでの保護層３４Ｃの厚みが異なってもよい。なお、図２９では、凸領域３４１よりも凹領域３４２のほうが、保護層３４Ｃが厚い。

【0193】

本実施の形態において、保護層３４Ｃの表面３４０が、センサ部３Ｃにおいてヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を規定する。そして、上述したように、保護層３４Ｃの表面３４０が凹凸形状を有しており、これによって、センサ部３Ｃの表面３００が凹凸形状を有する。

【0194】

センサ部３Ｃの表面３００が凹凸形状であることによって、センサ部３Ｃの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｃの比表面積が大きくなる。センサ部３Ｃの比表面積が大きくなると、センサ部３Ｃが測定対象の一部とともに構成するコンデンサ３０の静電容量が大きくなり得る。そのため、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。特に、図２８及び図２９のセンサ部３Ｃでは、凹領域３４２において測定対象と電極部３１１又は電極部３２１との距離が短くなりやすく、これによっても、部分的に静電容量が大きくなり得る。

【0195】

センサ部３Ｃの表面３００が凹凸形状であることによって、センサ部３Ｃの表面３００が平坦である場合に比べれば、測定対象に対するセンサ部３Ｃの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）が大きくなる。これにより、測定時においてセンサ部３Ｃと測定対象との位置関係が変動する可能性を低減できる。つまり、センサ部３Ｃのグリップ力が向上し、測定対象により固定されるようになる。これによって、センサ部３Ｃの表面３００を測定対象に押し付けやすくなり、測定対象によりセンサ部３Ｃの表面３００にかかる圧力が大きくなりやすい。測定対象によりセンサ部３Ｃの表面３００にかかる圧力が大きくなる。結果として、センサ部３Ｃの測定対象に対する密着性が向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0196】

［１．４．２ 効果等］
以上述べた測定器１０Ｃにおいて、センサ部３Ｃは、ヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を有する。センサ部３Ｃの表面３００は、凹凸形状を有する。この構成は、センサ部３Ｃの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｃの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｃの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0197】

以上述べた測定器１０Ｃは、測定対象に接触される接触領域１００を有する。接触領域１００は、センサ部３Ｃの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｃの表面３００を囲う枠状領域２００とを含む。接触領域１００は、凹凸形状を有する。この構成は、接触領域１００が平坦である場合に比べれば、接触領域１００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0198】

測定器１０Ｃにおいて、センサ部３Ｃの表面３００は、凹凸形状を有する。この構成は、センサ部３Ｃの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｃの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｃの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0199】

［１．５ 実施の形態５］
［１．５．１ 構成］
図３２は、静電容量センサのセンサ部３Ｄの構成例の概略断面図である。図３３は、センサ部３Ｄの概略平面図である。図３４は、センサ部３Ｄの概略底面図である。特に、図３２は、図３３のＢ－Ｂ線の断面図である。

【0200】

センサ部３Ｄは、センサ部Ｃと同様に、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃに位置する。センサ部３Ｄの表面３００は、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃから外部に露出する。センサ部３Ｄの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｄの表面３００を囲う枠状領域２００とは、測定対象に接触される接触領域１００を構成する。

【0201】

図３２のセンサ部３Ｄは、第１電極３１と、第２電極３２と、センサ基板３３と、保護層３４Ｄとを備える。センサ部３Ｄは、第１及び第２電極３１，３２が測定対象に接触することで第１及び第２電極３１，３２が測定対象の一部とともにコンデンサ３０（図２参照）を形成するように構成される。

【0202】

図３３及び図３４に示すように、センサ基板３３は矩形板状である。図３２に示すように、センサ基板３３は、センサ基板３３の厚み方向において第１面３３ａ及び第２面３３ｂを有する。図３２に示すように、センサ基板３３には、第１電極３１と第２電極３２と保護層３４Ｄとが配置される。図３３において、保護層３４Ｄの図示は省略されている。

【0203】

図３３及び図３４に示すように、第１電極３１は、電極部３１１と、端子部３１２と、接続部３１３とを有する。

【0204】

電極部３１１は、測定対象との接触に用いられる。図３３に示すように、電極部３１１は、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。図３３の電極部３１１は、櫛歯構造である。電極部３１１は、所定間隔で並ぶ複数の歯部３１１１と、複数の歯部３１１１の一端同士を連結する連結部３１１２とを有する。電極部３１１は、例えば、複数の金属層を含む。電極部３１１の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層と、Ｎｉ層を覆うＰｄ層と、Ｐｄ層を覆うＡｕ層とを含む。電極部３１１の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0205】

端子部３１２は、静電容量検知回路４との接続に用いられる。図３４に示すように、端子部３１２は、センサ基板３３の第２面３３ｂに配置される。図３４の端子部３１２は、矩形状のパッド部３１２１と、電極部３１１に接続される接続部３１２２とを有する。接続部３１２２は、パッド部３１２１から延びる帯状である。端子部３１２は、例えば、複数の金属層（金属膜）を含む。端子部３１２の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層と、Ｎｉ層を覆うＰｄ層と、Ｐｄ層を覆うＡｕ層とを含む。端子部３１２の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0206】

接続部３１３は、電極部３１１と端子部３１２とを接続する。より詳細には、接続部３１３は、電極部３１１の複数の歯部３１１１の一つの端部と端子部３１２の接続部３１２２の端部とを接続する。接続部３１３は、センサ基板３３を貫通するビアである。接続部３１３は、例えば、Ａｇ製である。

【0207】

図３３及び図３４に示すように、第２電極３２は、電極部３２１と、端子部３２２と、接続部３２３とを有する。

【0208】

電極部３２１は、測定対象との接触に用いられる。図３３に示すように、電極部３２１は、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。図３３の電極部３２１は、櫛歯構造である。電極部３２１は、所定間隔で並ぶ複数の歯部３２１１と、複数の歯部３２１１の一端同士を連結する連結部３２１２とを有する。電極部３２１は、例えば、複数の金属層を含む。電極部３２１の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層と、Ｎｉ層を覆うＰｄ層と、Ｐｄ層を覆うＡｕ層とを含む。電極部３２１の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0209】

端子部３２２は、静電容量検知回路４との接続に用いられる。図３４に示すように、端子部３２２は、センサ基板３３の第２面３３ｂに配置される。図３４の端子部３２２は、矩形状のパッド部３２２１と、電極部３２１に接続される接続部３２２２とを有する。接続部３２２２は、パッド部３２２１から延びる帯状である。端子部３２２は、例えば、複数の金属層（金属膜）を含む。端子部３２２の複数の金属層は、例えば、Ｎｉ層と、Ｎｉ層を覆うＰｄ層と、Ｐｄ層を覆うＡｕ層とを含む。端子部３２２の複数の金属層は、メッキ処理により形成され得る。

【0210】

接続部３２３は、電極部３２１と端子部３２２とを接続する。より詳細には、接続部３２３は、電極部３２１の複数の歯部３２１１の一つの端部と端子部３２２の接続部３２２２の端部とを接続する。図３２に示すように、接続部３２３は、センサ基板３３を貫通するビアである。接続部３２３は、例えば、Ａｇ製である。

【0211】

保護層３４Ｄは、第１電極３１と第２電極３２とを保護するために用いられる。特に、保護層３４Ｄは、第１電極３１の電極部３１１と第２電極３２の電極部３２１とを保護するために用いられる。図３２に示すように、保護層３４Ｄは、センサ基板３３の第１面３３ａに配置される。保護層３４Ｄは、第１電極３１の電極部３１１と第２電極３２の電極部３２１とを覆う。保護層３４Ｄは、例えば、絶縁性を有する。保護層３４Ｄは、例えば、ポリイミド等の絶縁性を有する材料により形成される。

【0212】

図３２の保護層３４Ｄの表面３４０は、凹凸形状を有する。図３２において、保護層３４Ｄの表面３４０は、凸領域３４１と、凹領域３４２とを含む。凹領域３４２におけるセンサ基板３３の第１面３３ａからの距離は、凸領域３４１におけるセンサ基板３３の第１面３３ａからの距離よりも短い。凸領域３４１は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含まず、凹領域３４２は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含む。

【0213】

本実施の形態において、保護層３４Ｄの表面３４０が、センサ部３Ｄにおいてヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を規定する。そして、上述したように、保護層３４Ｄの表面３４０が凹凸形状を有しており、これによって、センサ部３Ｄの表面３００が凹凸形状を有する。

【0214】

センサ部３Ｄの表面３００が凹凸形状であることによって、センサ部３Ｄの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｄの比表面積が大きくなる。センサ部３Ｄの比表面積が大きくなると、センサ部３Ｄが測定対象の一部とともに構成するコンデンサ３０の静電容量が大きくなり得る。そのため、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。特に、図３２のセンサ部３Ｄでは、凹領域３４２において測定対象と電極部３１１又は電極部３２１との距離が短くなりやすく、これによっても、部分的に静電容量が大きくなり得る。

【0215】

センサ部３Ｄの表面３００が凹凸形状であることによって、センサ部３Ｄの表面３００が平坦である場合に比べれば、測定対象に対するセンサ部３Ｄの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）が大きくなる。これにより、測定時においてセンサ部３Ｄと測定対象との位置関係が変動する可能性を低減できる。つまり、センサ部３Ｄのグリップ力が向上し、測定対象により固定されるようになる。これによって、センサ部３Ｄの表面３００を測定対象に押し付けやすくなり、測定対象によりセンサ部３Ｄの表面３００にかかる圧力が大きくなりやすい。測定対象によりセンサ部３Ｄの表面３００にかかる圧力が大きくなる。結果として、センサ部３Ｄの測定対象に対する密着性が向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0216】

［１．５．２ 効果等］
以上述べた測定器１０Ｄにおいて、センサ部３Ｄは、ヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を有する。センサ部３Ｄの表面３００は、凹凸形状を有する。この構成は、センサ部３Ｄの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｄの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｄの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0217】

以上述べた測定器１０Ｄは、測定対象に接触される接触領域１００を有する。接触領域１００は、センサ部３Ｄの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｄの表面３００を囲う枠状領域２００とを含む。接触領域１００は、凹凸形状を有する。この構成は、接触領域１００が平坦である場合に比べれば、接触領域１００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0218】

測定器１０Ｄにおいて、センサ部３Ｄの表面３００は、凹凸形状を有する。この構成は、センサ部３Ｄの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｄの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｄの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0219】

［１．６ 実施の形態６］
［１．６．１ 構成］
図３５は、実施の形態６にかかる測定器の静電容量センサのセンサ部３Ｅの構成例の概略断面図である。

【0220】

センサ部３Ｅは、センサ部Ｃと同様に、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃに位置する。センサ部３Ｅの表面３００は、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃから外部に露出する。センサ部３Ｅの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｅの表面３００を囲う枠状領域２００とは、測定対象に接触される接触領域１００を構成する。

【0221】

図３５のセンサ部３Ｅは、第１電極３１と、第２電極３２と、センサ基板３３と、保護層３４Ｅとを備える。センサ部３Ｅの第１電極３１、第２電極３２及びセンサ基板３３は、センサ部３Ｃの第１電極３１、第２電極３２及びセンサ基板３３と同様である。

【0222】

図３５の保護層３４Ｅの表面３４０は、図２８及び図２９の保護層３４Ｃの表面３４０と同様に、凹凸形状を有する。図３５において、保護層３４Ｅの表面３４０は、凸領域３４１と、凹領域３４２とを含む。凹領域３４２におけるセンサ基板３３の第１面３３ａからの距離は、凸領域３４１におけるセンサ基板３３の第１面３３ａからの距離よりも短い。凸領域３４１は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含み、凹領域３４２は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含まない。

【0223】

図３５の保護層３４Ｅの表面３４０においては、凹凸形状の表面が、不規則な凹凸を有する粗面である。より詳細には、保護層３４Ｅの表面３４０の凸領域３４１及び凹領域３４２は、不規則な凹凸を有する粗面である。保護層３４Ｅの表面３４０の凹凸形状の粗面化には、エッチング技術等の周知の技術を利用可能である。

【0224】

本実施の形態において、保護層３４Ｅの表面３４０、つまり、センサ部３Ｅの表面３００の凹凸形状の表面が不規則な凹凸を有することによって、センサ部３Ｅの比表面積が更に大きくなり、測定対象に対するセンサ部３Ｅの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）が更に大きくなる。これによって、静電容量の検知の精度のさらなる向上が可能になる。

【0225】

［１．６．２ 効果等］
以上述べたように、センサ部３Ｅは、ヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を有する。センサ部３Ｅの表面３００は、凹凸形状を有する。この構成は、センサ部３Ｅの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｅの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｅの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0226】

センサ部３Ｅにおいて、センサ部３Ｅの表面３００の凹凸形状の表面は不規則な凹凸を有する粗面である。この構成は、センサ部３Ｅの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｅの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を更に大きくできて、静電容量の検知の精度のさらなる向上が可能になる。

【0227】

［１．７ 実施の形態７］
［１．７．１ 構成］
図３６は、実施の形態７にかかる測定器の静電容量センサのセンサ部３Ｆの構成例の概略断面図である。

【0228】

センサ部３Ｆは、センサ部Ｃと同様に、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃに位置する。センサ部３Ｆの表面３００は、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃから外部に露出する。センサ部３Ｆの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｆの表面３００を囲う枠状領域２００とは、測定対象に接触される接触領域１００を構成する。

【0229】

図３６のセンサ部３Ｆは、第１電極３１と、第２電極３２と、センサ基板３３と、保護層３４Ｆとを備える。センサ部３Ｆの第１電極３１、第２電極３２及びセンサ基板３３は、センサ部３Ｄの第１電極３１、第２電極３２及びセンサ基板３３と同様である。

【0230】

図３６の保護層３４Ｆの表面３４０は、図３２の保護層３４Ｄの表面３４０と同様に、凹凸形状を有する。図３６において、保護層３４Ｆの表面３４０は、凸領域３４１と、凹領域３４２とを含む。凹領域３４２におけるセンサ基板３３の第１面３３ａからの距離は、凸領域３４１におけるセンサ基板３３の第１面３３ａからの距離よりも短い。凸領域３４１は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含まず、凹領域３４２は、第１電極３１の電極部３１１又は第２電極３２の電極部３２１を覆う領域を含む。

【0231】

図３６の保護層３４Ｆの表面３４０においては、凹凸形状の表面が不規則な凹凸を有する粗面である。より詳細には、保護層３４Ｆの表面３４０の凸領域３４１及び凹領域３４２は、不規則な凹凸を有する粗面である。保護層３４Ｆの表面３４０の凹凸形状の粗面化には、エッチング技術等の周知の技術を利用可能である。

【0232】

本実施の形態において、保護層３４Ｆの表面３４０、つまり、センサ部３Ｆの表面３００の凹凸形状の表面が不規則な凹凸を有することによって、センサ部３Ｆの比表面積が更に大きくなり、測定対象に対するセンサ部３Ｆの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）が更に大きくなる。これによって、静電容量の検知の精度のさらなる向上が可能になる。

【0233】

［１．７．２ 効果等］
以上述べたように、センサ部３Ｆは、ヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を有する。センサ部３Ｆの表面３００は、凹凸形状を有する。この構成は、センサ部３Ｆの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｆの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｆの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0234】

センサ部３Ｆにおいて、センサ部３Ｆの表面３００の凹凸形状の表面は不規則な凹凸を有する粗面である。この構成は、センサ部３Ｆの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｆの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を更に大きくできて、静電容量の検知の精度のさらなる向上が可能になる。

【0235】

［１．８ 実施の形態８］
［１．８．１ 構成］
図３７は、実施の形態８にかかる測定器の静電容量センサのセンサ部３Ｇの構成例の概略断面図である。

【0236】

センサ部３Ｇは、センサ部Ｃと同様に、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃに位置する。センサ部３Ｇの表面３００は、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃから外部に露出する。センサ部３Ｇの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｇの表面３００を囲う枠状領域２００とは、測定対象に接触される接触領域１００を構成する。

【0237】

図３７のセンサ部３Ｇは、第１電極３１と、第２電極３２と、センサ基板３３と、保護層３４Ｇとを備える。センサ部３Ｇの第１電極３１、第２電極３２及びセンサ基板３３は、センサ部３Ｃの第１電極３１、第２電極３２及びセンサ基板３３と同様である。ただし、図３７のセンサ部３Ｇでは、第１電極３１の電極部３１１及び第２電極３２の電極部３２１は、センサ基板３３の第１面３３ａに位置するが、第１電極３１の電極部３１１の表面及び第２電極３２の電極部３２１の表面は、センサ基板３３の第１面３３ａと同一平面上に位置する。

【0238】

図３７の保護層３４Ｇの表面３４０は、図２８及び図２９の保護層３４Ｃの表面３４０のような凹凸形状を有していないが、不規則な凹凸を有する粗面を含む。保護層３４Ｇの表面３４０の粗面化には、エッチング技術等の周知の技術を利用可能である。なお、図２８及び図２９の保護層３４Ｃの表面３４０は、全体が不規則な凹凸を有する粗面であるが、必ずしも表面３４０全体が不規則な凹凸を有する粗面である必要はない。

【0239】

本実施の形態において、保護層３４Ｇの表面３４０、つまり、センサ部３Ｇの表面３００が不規則な凹凸を有する粗面であることによって、センサ部３Ｇの比表面積が大きくなり、測定対象に対するセンサ部３Ｇの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）が大きくなる。これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0240】

［１．８．２ 効果等］
以上述べたように、センサ部３Ｇは、ヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を有する。センサ部３Ｇの表面３００は、粗面を含む。この構成は、センサ部３Ｇの表面３００が平坦である場合に比べれば、センサ部３Ｇの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｇの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0241】

センサ部３Ｇにおいて、センサ部３Ｇの表面３００の凹凸形状の表面は粗面である。この構成は、センサ部３Ｇの比表面積及び測定対象に対するセンサ部３Ｇの表面３００の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0242】

［１．９ 実施の形態９］
［１．９．１ 構成］
図３８は、実施の形態９にかかる測定器１０Ｈのヘッド部２１Ｃの構成例の概略斜視図である。測定器１０Ｈは、測定器１０Ｃと同様に、静電容量式の水分測定器である。測定器１０Ｈは、静電容量センサ１Ｃと、ハンドヘルド筐体２Ｃとを備える。

【0243】

ハンドヘルド筐体２Ｃは、静電容量センサ１Ｃを収容する。ハンドヘルド筐体２Ｃは、ヘッド部２１Ｃを備える。図３８では図示が省略されているが、ハンドヘルド筐体２Ｃは、図１のハンドヘルド筐体２と同様に、グリップ部２２と、プローブ部２３とを備える。

【0244】

静電容量センサ１Ｃは、静電容量に基づいて測定対象の水分量を求める。静電容量センサ１Ｃは、センサ部３Ｃを備える。静電容量センサ１Ｃは、図２の静電容量センサ１と同様に、静電容量検知回路４と、処理回路５とを備える。

【0245】

本実施の形態では、少なくともセンサ部３Ｃが、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃに位置する。センサ部３Ｃの表面３００は、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃから外部に露出する。センサ部３Ｃの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｃの表面３００を囲う枠状領域２００とは、測定対象に接触される接触領域１００を構成する。

【0246】

図３８のセンサ部３Ｃの表面３００は、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して突出する。これによって、測定器１０Ｈの接触領域１００を測定対象に接触させた場合に、センサ部３Ｃの表面３００が測定対象に十分に接触しやすくなり、測定器１０Ｈの測定のばらつきが抑制され、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。特に、センサ部３Ｃの表面３００がヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して凹没するよりも、センサ部３Ｃの表面３００がヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して突出するほうが、センサ部３Ｃが測定対象に接触しやすくなる。センサ部３Ｃの表面３００がヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して突出するから、冬場の低湿度環境等の静電気の発生しやすい状態でセンサ部３Ｃが帯電しても、センサ部３Ｃに帯電した静電気が効果的に放電され得る。そのため、センサ部３Ｃの帯電による測定結果のばらつきが抑制され、これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。この場合において、センサ部３Ｃの表面３００の面積が１ｍｍ^２以上であると、静電気が更に効果的に放電され得る。

【0247】

本実施の形態においては、センサ部３Ｃの表面３００の全部が、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００から突出する。したがって、グリップ力を得ながら、センサ部３Ｃが全面的に測定対象に接触する。結果として、センサ部３Ｃで検出する信号（静電容量の変化）が大きくなる。これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。センサ部３Ｃの表面３００の全部が、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００から突出するから、センサ部３Ｃに帯電する静電気がより効果的に放電される。その結果、センサ部３Ｃの帯電による測定結果のばらつきが抑制され、これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0248】

図３８の測定器１０Ｈでは、センサ高さＨ１は、５μｍ以上１ｍｍ以下である。センサ高さＨ１が５μｍ以上であることで、センサ高さＨ１が５μｍ未満である場合に比べて、測定器１０Ｈの測定のばらつきが抑制され得る。センサ高さＨ１が１ｍｍ以下であることで、センサ高さＨ１が１ｍｍより大きい場合に比べて、センサ部３Ｃの測定対象との接触時に測定対象に過剰な圧力がかかる可能性を低減し得る。センサ部３Ｃの測定対象との接触時に測定対象に過剰な圧力がかかると、測定対象が人である場合に、痛みを感じる可能性がある。

【0249】

図３８のセンサ高さＨ１は、センサ部３Ｃの表面３００と、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００を含む所定平面との間の距離で規定される。センサ部３Ｃにおいては、図２８及び図２９に示すように、センサ部３Ｃの表面３００は凹凸形状である。ここで、保護層３４Ｃの厚みは非常に薄い。そのため、センサ部３Ｃのセンサ基板３３の第１面３３ａと所定平面との間の距離を、センサ部３Ｃの表面３００と所定平面との間の距離、すなわち、センサ高さＨ１として用いることができる。これによって、センサ部３Ｃの表面３００の形状によらずに、センサ高さＨ１の設定が可能となる。

【0250】

［１．９．２ 効果等］
以上述べた測定器１０Ｈにおいて、センサ部３Ｃは、ヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を有する。ヘッド部２１Ｃは、センサ部３Ｃの表面３００を囲う枠状領域２００を有する。センサ部３Ｃの表面３００の少なくとも一部は、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して突出する。この構成は、センサ部３Ｃの表面３００の少なくとも一部がヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して突出も凹没もしない場合に比べれば、センサ部３Ｃの測定対象に対する密着性が向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。この構成は、センサ部３Ｃに帯電する静電気が効果的に放電されるために、センサ部３Ｃの帯電による測定結果のばらつきが抑制され、これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0251】

測定器１０Ｈにおいて、センサ部３Ｃの表面３００の全部は、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００から突出する。この構成は、センサ部３Ｃの測定対象に対する密着性が更に向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度のさらなる向上が可能になる。この構成は、センサ部３Ｃに帯電する静電気がより効果的に放電されるために、センサ部３Ｃの帯電による測定結果のばらつきが抑制され、これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0252】

測定器１０Ｈにおいて、センサ部３Ｃの表面３００とヘッド部２１Ｃの枠状領域２００を含む所定平面との間の距離（センサ高さＨ１）は、５μｍ以上１ｍｍ以下である。この構成は、センサ部３Ｃの測定対象との接触時に測定対象に過剰な圧力がかかる可能性を低減しながら、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0253】

［１．１０ 実施の形態１０］
［１．１０．１ 構成］
図３９は、実施の形態１０にかかる測定器１０Ｉのヘッド部２１Ｃの構成例の概略斜視図である。測定器１０Ｉは、測定器１０Ｃと同様に、静電容量式の水分測定器である。測定器１０Ｉは、静電容量センサ１Ｃと、ハンドヘルド筐体２Ｃとを備える。

【0254】

ハンドヘルド筐体２Ｃは、静電容量センサ１Ｃを収容する。ハンドヘルド筐体２Ｃは、ヘッド部２１Ｃを備える。図３９では図示が省略されているが、ハンドヘルド筐体２Ｃは、図１のハンドヘルド筐体２と同様に、グリップ部２２と、プローブ部２３とを備える。

【0255】

静電容量センサ１Ｃは、静電容量に基づいて測定対象の水分量を求める。静電容量センサ１Ｃは、センサ部３Ｃを備える。静電容量センサ１Ｃは、図２の静電容量センサ１と同様に、静電容量検知回路４と、処理回路５とを備える。

【0256】

本実施の形態では、少なくともセンサ部３Ｃが、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃに位置する。センサ部３Ｃの表面３００は、ハンドヘルド筐体２Ｃのヘッド部２１Ｃから外部に露出する。センサ部３Ｃの表面３００と、ヘッド部２１Ｃにおけるセンサ部３Ｃの表面３００を囲う枠状領域２００とは、測定対象に接触される接触領域１００を構成する。

【0257】

図３９のセンサ部３Ｃの表面３００は、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して凹没する。これによって、測定器１０Ｉの接触領域１００を測定対象に接触させた場合に、測定対象の一部が変形してヘッド部２１Ｃの枠状領域２００で囲まれた空間内に入り込む。これによって、センサ部３Ｃの表面３００が測定対象に十分に接触しやすくなり、測定器１０Ｉの測定のばらつきが抑制され、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。特に、センサ部３Ｃの表面３００がヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して突出するよりも、センサ部３Ｃの表面３００がヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して凹没するほうが、グリップ力が向上し、センサ部３Ｃが測定対象に対して固定されやすくなる。

【0258】

本実施の形態においては、センサ部３Ｃの表面３００の全部が、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００から凹没する。したがって、グリップ力を得ながら、センサ部３Ｃが全面的に測定対象に接触しやすくなる。結果として、センサ部３Ｃで検出する信号（静電容量の変化）が大きくなる。これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0259】

図３９の測定器１０Ｉでは、センサ高さＩ１は、５μｍ以上１ｍｍ以下である。センサ高さＩ１が５μｍ以上であることで、センサ高さＩ１が５μｍ未満である場合に比べて、測定器１０Ｉの測定のばらつきが抑制され得る。センサ高さＩ１が１ｍｍ以下であることで、センサ高さＩ１が１ｍｍより大きい場合に比べて、センサ部３Ｃの測定対象との接触時に測定対象に過剰な圧力がかかる可能性を低減し得る。センサ部３Ｃの測定対象との接触時に測定対象に過剰な圧力がかかると、測定対象が人である場合に、痛みを感じる可能性がある。

【0260】

［１．１０．２ 効果等］
以上述べた測定器１０Ｉにおいて、センサ部３Ｃは、ヘッド部２１Ｃから露出する表面３００を有する。ヘッド部２１Ｃは、センサ部３Ｃの表面３００を囲う枠状領域２００を有する。センサ部３Ｃの表面３００の少なくとも一部は、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して凹没する。この構成は、センサ部３Ｃの表面３００の少なくとも一部がヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対して突出も凹没もしない場合に比べれば、センサ部３Ｃの測定対象に対する密着性が向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0261】

測定器１０Ｉにおいて、センサ部３Ｃの表面３００の全部は、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００から凹没する。この構成は、センサ部３Ｃの測定対象に対する密着性が更に向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度のさらなる向上が可能になる。

【0262】

測定器１０Ｉにおいて、センサ部３Ｃの表面３００とヘッド部２１Ｃの枠状領域２００を含む所定平面との間の距離（センサ高さＩ１）は、５μｍ以上１ｍｍ以下である。この構成は、センサ部３Ｃの測定対象との接触時に測定対象に過剰な圧力がかかる可能性を低減しながら、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0263】

［１．１１ 実施の形態１１］
［１．１１．１ 構成］
図４０は、実施の形態１１にかかる測定器１０Ｊの構成例の概略図である。図４０の測定器１０Ｊは、静電容量式の水分測定器である。測定器１０Ｊは、静電容量センサ１Ｊと、ハンドヘルド筐体２とを備える。

【0264】

静電容量センサ１Ｊは、静電容量に基づいて測定対象の水分量を求める。静電容量センサ１Ｊは、センサ部３と、静電容量検知回路４と、処理回路５Ｊと、荷重検出回路７とを備える。本実施の形態では、センサ部３、静電容量検知回路４及び荷重検出回路７は、ハンドヘルド筐体２のヘッド部２１に位置する。本実施の形態では、処理回路５Ｊは、ハンドヘルド筐体２のグリップ部２２に位置する。

【0265】

荷重検出回路７は、センサ部３が測定対象から受ける荷重を検出する。荷重検出回路７は、センサ部３が測定対象から受ける荷重それ自体又は当該荷重と相関がある物理量を検出できればよい。荷重検出回路７は、例えば、圧力センサを含んでよい。

【0266】

処理回路５Ｊは、演算回路５１Ｊと、入出力回路５２とを備える。

【0267】

演算回路５１Ｊは、入出力回路５２に接続される。演算回路５１Ｊは、入出力回路５２の入力装置により水分量の計測開始の操作がされた場合、静電容量検知回路４に、静電容量の検知のための動作を開始させる。演算回路５１Ｊは、静電容量検知回路４によるコンデンサ３０の充放電の時間に基づいてコンデンサ３０の静電容量を算出するように構成される。演算回路５１Ｊは、コンデンサ３０の静電容量に基づいて測定対象の水分量を求めるように構成される。演算回路５１Ｊは、測定対象の水分量を、入出力回路５２の出力装置により表示する。

【0268】

ここで、センサ部３と測定対象の接触が不十分である場合には、算出されるコンデンサ３０の静電容量の信頼性が低い場合がある。コンデンサ３０の静電容量の信頼性が低いと、当然ながら、コンデンサ３０の静電容量に基づく演算の結果（測定対象の水分量）の信頼性も低くなる。この観点から、本実施の形態において、演算回路５１Ｊは、センサ部３が測定対象から受ける荷重に応じて、コンデンサの静電容量に基づく演算の結果（測定対象の水分量）を出力するかどうかを決定するように構成される。より詳細には、演算回路５１Ｊは、荷重検出回路７はからセンサ部３が測定対象から受ける荷重を取得すると、センサ部３が測定対象から受ける荷重を所定値と比較する。演算回路５１Ｊは、センサ部３が測定対象から受ける荷重が所定値以上である間は、コンデンサの静電容量に基づく演算の結果（測定対象の水分量）を出力する。処理回路５Ｊは、センサ部３が測定対象から受ける荷重が所定値未満である間は、コンデンサの静電容量に基づく演算の結果（測定対象の水分量）を出力しない。所定値は、例えば、２．３ｇｆ／ｍｍ^２である。

【0269】

このように、処理回路５Ｊは、センサ部３が測定対象から受ける荷重が所定値以上である間は、コンデンサの静電容量に基づく演算の結果（測定対象の水分量）を出力し、センサ部３が測定対象から受ける荷重が所定値未満である間は、コンデンサの静電容量に基づく演算の結果（測定対象の水分量）を出力しない。これによって、コンデンサ３０の静電容量が信頼できる場合にだけ、演算の結果を出力することができるから、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0270】

本実施の形態において、プローブ部２３は、センサ部３が測定対象から受ける荷重に応じて、グリップ部２２に対するヘッド部２１の位置が変化するように構成される。プローブ部２３は、センサ部３が測定対象から受ける荷重が０である場合（無負荷時）においては、ヘッド部２１がグリップ部２２の長さ方向に対して前側に傾斜するように構成される。プローブ部２３は、センサ部３が測定対象から受ける荷重が所定値である場合においては、ヘッド部２１がグリップ部２２の長さ方向に対して平行するように構成される。一例として、プローブ部２３は、ばね性を有する材料で形成され得る。

【0271】

［１．１１．２ 効果等］
以上述べた測定器１０Ｊにおいて、処理回路５Ｊは、センサ部３が測定対象から受ける荷重が所定値以上である間は、コンデンサ３０の静電容量に基づく演算の結果を出力し、センサ部３が測定対象から受ける荷重が所定値未満である間は、コンデンサ３０の静電容量に基づく演算の結果を出力しない。この構成は、コンデンサ３０の静電容量が信頼できる場合にだけ、演算の結果を出力することができるから、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0272】

［２．変形例］
本開示の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。上記実施の形態は、本開示の課題を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施の形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

【0273】

一変形例において、静電容量検知回路４の第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４は必ずしも電界効果トランジスタでなくてもよい。第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４は、半導体スイッチであってもよいし、メカニカルスイッチであってもよい。第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が電界効果トランジスタではなく、ボディダイオードを有していない場合には、式（８）のＶｆ２は、第２補助コンデンサ４４ｂがない場合における充放電回路４２を第１状態から第２状態に切り替えた際の第２電極３２の電位Ｖ２の下限値であり、Ｖｆ２の大きさは第２閾値の大きさに等しい。式（９）のＶｆ９は、第１補助コンデンサ４４ａがない場合における充放電回路４２を第２状態から第１状態に切り替えた際の第１電極３１の電位Ｖ１の下限値であり、Ｖｆ１の大きさは第１閾値の大きさに等しい。

【0274】

一変形例において、センサ部３，３Ｂの構造は特に限定されない。センサ部３，３Ｂは、従来周知の構造を有してよい。水分計の場合には、センサ部３は、第１及び第２電極３１，３２が測定対象に接触することで第１及び第２電極３１，３２が測定対象の一部とともにコンデンサ３０を形成するように構成されるとよい。咬合力計の場合、センサ部３Ｂは、圧力が加わることで変形する変形部３５Ｂを備え、第１及び第２電極３１Ｂ，３２Ｂが変形部３５Ｂとともにコンデンサ３０Ｂを形成するように構成されるとよい。

【0275】

実施の形態では、静電容量は周期Ｔに基づいて算出したがこれに限らず、インピーダンス測定などで測定してもよい。静電容量は総容量に限らず、補助コンデンサのみ測定、算出を行ってもよい。

【0276】

また、測定器の起動時の条件を一定にするため、起動前にコンデンサの電荷を放電させる動作を行ってから測定を開始しても良い。これに限らず、コンデンサを満充電にしてから測定しても良い。起動時のコンデンサに蓄えられた電荷がばらつくと測定結果に悪影響を与える可能性がある。そして、起動時の電荷を一定条件にすることにより、悪影響を低減し、測定の精度を向上させることが可能である。

【0277】

実施の形態４，６において、保護層３４Ｃの表面３４０の凸領域３４１及び凹領域３４２は、センサ基板３３の第１面３３ａの電極部３１１，３２１に関係なく配置されてよい。実施の形態５，７において、保護層３４Ｄの表面３４０の凸領域３４１及び凹領域３４２は、センサ基板３３の第１面３３ａの電極部３１１，３２１に関係なく配置されてよい。

【0278】

一変形例において、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００は、凹凸形状又は不規則な凹凸を有する粗面を有してよい。この場合、センサ部３Ｃの表面３００は平坦であってよい。すなわち、接触領域１００が凹凸形状或いは不規則な凹凸を有する粗面又はその両方を有していればよく、センサ部３Ｃの表面３００が凹凸形状或いは不規則な凹凸を有する粗面又はその両方を有することは必須ではない。なお、測定器１０Ｃの使用時には、ヘッド部２１Ｃは保護用の樹脂フィルムで覆われることがある。凹凸形状或いは不規則な凹凸を有する粗面は、このような樹脂フィルムの上からでも機能する程度の寸法形状であることが望ましい。

【0279】

実施の形態９，１０において、センサ部３Ｃの代わりに、センサ部３，３Ｄ－３Ｇのいずれかを採用してもよい。実施の形態９において、センサ部３Ｃの表面３００は、曲面状（凸面状）であってよい。これによって、センサ部３Ｃの表面３００の全部ではなく一部が、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００から突出してよい。実施の形態１０において、センサ部３Ｃの表面３００は、曲面状（凹面状）であってよい。これによって、センサ部３Ｃの表面３００の全部ではなく一部が、ヘッド部２１Ｃの枠状領域２００から凹没してよい。センサ部３Ｃの表面３００の形状は、センサ部３Ｃの表面３００の全部又は一部をヘッド部２１Ｃの枠状領域２００に対してどの程度突出又は凹没させるかによって、適宜設定され得る。

【0280】

実施の形態１１において、センサ部３の代わりに、センサ部３Ｂ－３Ｇのいずれかを採用してもよい。

【0281】

［３．態様］
上記実施の形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施の形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。なお、文章の見やすさを考慮して２回目以降の括弧付きの符号の記載を省略する場合がある。

【0282】

第１の態様は、静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）であって、コンデンサ（３０）を構成する第１電極（３１）及び第２電極（３２）を有するセンサ部（３；３Ｂ）と、前記センサ部（３；３Ｂ～３Ｇ）に接続される静電容量検知回路（４；４Ａ）とを備える。前記静電容量検知回路（４；４Ａ）は、前記第１電極（３１）及び前記第２電極（３２）に接続され、前記コンデンサ（３０）を充放電させるための充放電回路（４２）と、前記コンデンサ（３０）が充放電を繰り返すように前記充放電回路（４２）を制御する制御回路（４３）と、前記コンデンサ（３０）と並列となるように前記第１電極（３１）に接続される第１補助コンデンサ（４４ａ）と、前記コンデンサ（３０）と並列となるように前記第２電極（３２）に接続される第２補助コンデンサ（４４ｂ）との少なくとも一方を有する補助容量回路（４４；４４Ａ）とを備える。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0283】

第２の態様は、第１の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第２の態様において、前記補助容量回路（４４）は、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）と前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）とを有する。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0284】

第３の態様は、第２の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第３の態様において、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）の静電容量と前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）の静電容量とは等しい。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0285】

第４の態様は、第２の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第４の態様において、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）の静電容量と前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）の静電容量とが異なる。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0286】

第５の態様は、第１～第４の態様のいずれか一つに基づく静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第５の態様において、前記充放電回路（４２）は、前記第１電極（３１）に一定の出力電流を供給する第１状態と、前記第２電極（３２）に一定の出力電流を供給する第２状態と、が相補的に切り替え可能に構成される。前記制御回路（４３）は、前記充放電回路（４２）が前記第１状態である場合に前記第１電極（３１）の電位が第１閾値に達すると前記充放電回路（４２）を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるように構成される。前記制御回路（４３）は、前記充放電回路（４２）が前記第２状態である場合に前記第２電極（３２）の電位が第２閾値に達すると前記充放電回路（４２）を前記第２状態から前記第１状態に切り替えるように構成される。この態様は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0287】

第６の態様は、第５の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第６の態様において、前記第１閾値と前記第２閾値とは等しい。この態様は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0288】

第７の態様は、第５又は第６の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第７の態様において、前記充放電回路（４２）は、電源（Ｉｉｎ）に接続される電源端子（４１ａ）と基準電位（Ｖｇ）に接続される基準電位端子（４１ｂ）との間に接続され、第１スイッチ（Ｓ１）、第２スイッチ（Ｓ２）、第３スイッチ（Ｓ３）及び第４スイッチ（Ｓ４）を有する。前記第１スイッチ（Ｓ１）と前記第３スイッチ（Ｓ３）は、直列回路を構成する。前記第１スイッチ（Ｓ１）と前記第３スイッチ（Ｓ３）の直列回路は、前記第１スイッチ（Ｓ１）が前記電源端子（４１ａ）、前記第３スイッチ（Ｓ３）が前記基準電位端子（４１ｂ）に接続されるように、前記電源端子（４１ａ）と前記基準電位端子（４１ｂ）との間にある。前記第１スイッチ（Ｓ１）と前記第３スイッチ（Ｓ３）との接続点が前記第１電極（３１）に接続される。前記第２スイッチ（Ｓ２）と前記第４スイッチ（Ｓ４）は、直列回路を構成する。前記第２スイッチ（Ｓ２）と前記第４スイッチ（Ｓ４）の直列回路は、前記第２スイッチ（Ｓ２）が前記電源端子（４１ａ）、前記第４スイッチ（Ｓ４）が前記基準電位端子（４１ｂ）に接続され、かつ、前記第１スイッチ（Ｓ１）と前記第３スイッチ（Ｓ３）との直列回路に並列に接続されるように、前記電源端子（４１ａ）と前記基準電位端子（４１ｂ）との間にある。前記第２スイッチ（Ｓ２）と前記第４スイッチ（Ｓ４）との接続点が前記第２電極（３２）に接続される。前記第１状態では、前記第１及び第４スイッチ（Ｓ４）がオン、前記第２及び第３スイッチ（Ｓ３）がオフとなる。前記第２状態では、前記第１及び第４スイッチ（Ｓ４）がオフ、前記第２及び第３スイッチ（Ｓ３）がオンとなる。この態様は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0289】

第８の態様は、第７の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第８の態様において、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）が前記第３スイッチ（Ｓ３）に並列となるように、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）の第１端が前記第１電極（３１）に接続されるとともに、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）の第２端が前記基準電位端子（４１ｂ）に接続される。前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）が前記第４スイッチ（Ｓ４）に並列となるように、前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）の第１端が前記第２電極（３２）に接続されるとともに、前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）の第２端が前記基準電位端子（４１ｂ）に接続される。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0290】

第９の態様は、第８の態に基づく静電容量センサ（１；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第９の態様において、前記静電容量検知回路（４）は、次式を満たす。

【0291】

【数19】

【0292】

Ｃｅは、前記コンデンサ（３０）の静電容量である。Ｃｇ１は、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）の静電容量である。Ｃｇ２は、前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）の静電容量である。Ｖｔｈ１は、前記第１閾値である。Ｖｔｈ２は、前記第２閾値である。Ｖｆ１は、前記第１補助コンデンサ（４４ａ）がない場合における前記充放電回路（４２）を前記第２状態から前記第１状態に切り替えた際の前記第１電極（３１）の電位の下限値である。Ｖｆ２は、前記第２補助コンデンサ（４４ｂ）がない場合における前記充放電回路（４２）を前記第１状態から前記第２状態に切り替えた際の前記第２電極（３２）の電位の下限値である。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0293】

第１０の態様は、第９の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第１０の態様において、Ｖｆ１＝Ｖｆ２を満たす。この態様は、静電容量検知回路の構成を簡素化できる。

【0294】

第１１の態様は、第９又は第１０の態様に基づく静電容量センサ（１；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第１１の態様において、Ｖｆ１＜０及びＶｆ２＜０を満たす。この態様は、静電容量の変化量を大きくでき、静電容量の検知の精度の向上が図れる。

【0295】

第１２の態様は、第９～第１１の態様のいずれか一つに基づく静電容量センサ（１；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第１２の態様において、前記第３スイッチ（Ｓ３）と前記第４スイッチ（Ｓ４）の各々は、電界効果トランジスタである。Ｖｆ１は、前記第３スイッチ（Ｓ３）のボディダイオードの閾値電圧で決まる。Ｖｆ２は、前記第４スイッチ（Ｓ４）のボディダイオードの閾値電圧で決まる。この態様は、静電容量検知回路の小型化及び第１状態と第２状態との切り替えの高速化が図れる。

【0296】

第１３の態様は、第１～第１２の態様のいずれか一つに基づく静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第１３の態様において、前記センサ部（３；３Ｂ～３Ｇ）は、前記第１電極（３１）及び前記第２電極（３２）が配置されるセンサ基板（３３）を有する。前記充放電回路（４２）は、前記センサ基板（３３）とは別の回路基板（４ａ）に配置される。前記補助容量回路（４４；４４Ａ）は、前記センサ基板（３３）と前記回路基板（４ａ）との間で、かつ、前記センサ基板（３３）よりも前記回路基板（４ａ）に近い位置に配置される。この態様は、センサ部の第１電極及び第２電極からの浮遊容量の影響を低減することができる。

【0297】

第１４の態様は、第１～第１３の態様のいずれか一つに基づく静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）である。第１４の態様において、前記静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）は、前記静電容量検知回路（４；４Ａ）による前記コンデンサ（３０）の充放電の時間に基づいて前記コンデンサ（３０）の静電容量を算出する処理回路（５；５Ｂ；５Ｊ）をさらに備える。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0298】

第１５の態様は、測定器（１０；１０Ｂ；～１０Ｊ）であって、第１～第１３の態様のいずれか一つに基づく静電容量センサ（１；１Ａ：１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）と、前記静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）を収容するハンドヘルド筐体（２；２Ｂ；２Ｃ）とを備える。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0299】

第１６の態様は、第１５の態様に基づく測定器（１０；１０Ｂ～１０Ｊ）である。第１６の態様において、前記静電容量センサ（１；１Ａ；１Ｂ～１Ｇ；１Ｊ）は、前記静電容量検知回路（４；４Ａ）による前記コンデンサ（３０）の充放電の時間に基づいて前記コンデンサ（３０）の静電容量を算出する処理回路（５；５Ｂ；５Ｊ）をさらに備える。この態様は、静電容量の検知に対する浮遊容量の影響を低減できる。

【0300】

第１７の態様は、第１６の態様に基づく測定器（１０；１０Ｂ～１０Ｊ）である。第１７の態様において、前記ハンドヘルド筐体（２；２Ｂ；２Ｃ）は、前記ハンドヘルド筐体（２；２Ｂ；２Ｃ）の第１端に配置されるとともに測定対象に接触されるヘッド部（２１；２１Ｂ；２１Ｃ）と、前記ハンドヘルド筐体（２；２Ｂ；２Ｃ）の第２端に配置されるとともに手で握られるグリップ部（２２；２２Ｂ）と、前記ヘッド部（２１；２１Ｂ；２１Ｃ）と前記グリップ部（２２；２２Ｂ）とを結合するプローブ部（２３）とを含む。前記センサ部（３；３Ｂ～３Ｇ）は、前記ヘッド部（２１；２１Ｂ；２１Ｃ）に位置する。前記静電容量検知回路（４）は、前記ヘッド部（２１；２１Ｂ；２１Ｃ）又は前記プローブ部（２３）に位置する。前記処理回路（５；５Ｂ；５Ｊ）は、前記グリップ部（２２；２２Ｂ）に位置する。この態様は、グリップ部で生じる浮遊容量の影響を低減できる。

【0301】

第１８の態様は、第１７の態様に基づく測定器（１０；１０Ｂ～１０Ｊ）である。第１８の態様において、前記グリップ部（２２；２２Ｂ）は、前記グリップ部（２２；２２Ｂ）の表面に露出する導電部（２２１；２２１Ｂ）を有する。前記導電部（２２１；２２１Ｂ）は、前記処理回路（５；５Ｂ；５Ｊ）の基準電位（Ｖｇ）に接続される。この態様は、測定器を持つ人側での浮遊容量の影響のばらつきを低減できる。

【0302】

第１９の態様は、第１６～第１８の態様のいずれか一つに基づく測定器（１０Ｃ）である。第１９の態様において、前記センサ部（３Ｃ；３Ｄ；３Ｅ；３Ｆ）は、前記ヘッド部（２１Ｃ）から露出する表面（３００）を有する。前記センサ部（３Ｃ；３Ｄ；３Ｅ；３Ｆ）の表面（３００）は、凹凸形状を有する。この態様は、センサ部の表面が平坦である場合に比べれば、センサ部の比表面積及び測定対象に対するセンサ部の表面の摩擦係数（主に静止摩擦係数）を大きくできて、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0303】

第２０の態様は、第１７の態様に基づく測定器（１０Ｈ；１０Ｉ）である。第２０の態様において、前記センサ部（３Ｃ）は、前記ヘッド部（２１Ｃ）から露出する表面（３００）を有する。前記ヘッド部（２１Ｃ）は、前記センサ部（３Ｃ）の表面（３００）を囲う枠状領域（２００）を有する。前記センサ部（３Ｃ）の表面（３００）の少なくとも一部は、前記ヘッド部（２１Ｃ）の枠状領域（２００）に対して突出又は凹没する。この態様は、センサ部の表面の少なくとも一部がヘッド部の枠状領域に対して突出も凹没もしない場合に比べれば、センサ部の測定対象に対する密着性が向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。この構成は、センサ部３Ｃに帯電する静電気が効果的に放電されるために、センサ部３Ｃの帯電による測定結果のばらつきが抑制され、これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0304】

第２１の態様は、第２０の態様に基づく測定器（１０Ｈ）である。第２１の態様において、前記センサ部（３Ｃ）の表面（３００）の全部は、前記ヘッド部（２１Ｃ）の枠状領域（２００）から突出する。この態様は、センサ部の測定対象に対する密着性が更に向上するから、測定が安定し、静電容量の検知の精度のさらなる向上が可能になる。この構成は、センサ部３Ｃに帯電する静電気がより効果的に放電されるために、センサ部３Ｃの帯電による測定結果のばらつきが抑制され、これによって、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0305】

第２２の態様は、第２０の態様に基づく測定器（１０Ｈ；１０Ｉ）である。第２２の態様において、前記センサ部（３Ｃ）の表面（３００）と前記所定平面との間の距離は、５μｍ以上１ｍｍ以下である。この態様は、センサ部の測定対象との接触時に測定対象に過剰な圧力がかかる可能性を低減しながら、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0306】

第２３の態様は、第１７の態様に基づく測定器（１０Ｊ）である。第２３の態様において、前記処理回路（５Ｊ）は、前記センサ部（３）が前記測定対象から受ける荷重が所定値以上である間は、前記コンデンサ（３０）の静電容量に基づく演算の結果を出力し、前記センサ部（３）が前記測定対象から受ける荷重が所定値未満である間は、前記コンデンサ（３０）の静電容量に基づく演算の結果を出力しない。この態様は、コンデンサの静電容量が信頼できる場合にだけ、演算の結果を出力することができるから、静電容量の検知の精度の向上が可能になる。

【0307】

第２４の態様は、第１６～第２３の態様のいずれか一つに基づく測定器（１０；１０Ｃ～１０Ｊ）である。第２４の態様において、前記センサ部（３；３Ｃ～３Ｇ）は、前記第１及び第２電極（３１，３２）が測定対象に接触することで前記第１及び第２電極（３１，３２）が前記測定対象の一部とともに前記コンデンサ（３０）を形成するように構成される。前記処理回路（５；５Ｊ）は、前記コンデンサ（３０）の静電容量に基づいて前記測定対象の水分量を求めるように構成される。この態様は、測定対象の水分量の測定を可能にする。

【0308】

第２５の態様は、第２４の態様に基づく測定器（１０；１０Ｃ～１０Ｊ）である。第２５の態様において、前記測定対象は、生物である。この態様は、生物の水分量の測定を可能にする。

【0309】

第２６の態様は、第２４又は第２５の態様に基づく測定器（１０；１０Ｃ～１０Ｊ）である。第２６の態様において、前記測定対象は、生物の口腔である。この態様は、生物の口腔の水分量の測定を可能にする。

【0310】

第２７の態様は、第２６の態様に基づく測定器（１０Ｂ）である。第２７の態様において、前記センサ部（３Ｂ）は、圧力が加わることで変形する変形部（３５Ｂ）を備える。前記センサ部（３Ｂ）は、前記第１及び第２電極（３１Ｂ，３２Ｂ）が前記変形部（３５Ｂ）とともに前記コンデンサ（３０Ｂ）を形成するように構成される。前記処理回路（５）は、前記コンデンサ（３０Ｂ）の静電容量に基づいて前記圧力を求めるように構成される。この態様は、圧力の測定を可能にする。特に、圧力は、人が上下顎歯で咬むことで変形部（３５Ｂ）に与えられてよい。この場合は、人の上下顎歯の咬合力の測定を可能にする。

【0311】

上記の第２～第１４の態様、及び、第１６～第２７の態様は必須ではない。

【産業上の利用可能性】

【0312】

本開示は、静電容量検知回路、静電容量センサ、及び測定器に適用可能である。具体的には、コンデンサの充放電に基づいて静電容量を検知するための静電容量検知回路、静電容量検知回路を備える静電容量センサ、及び、静電容量センサを備える測定器に、本開示は適用可能である。

【符号の説明】

【0313】

１０，１０Ｂ～１０Ｊ 測定器
１，１Ａ，１Ｂ～１Ｇ，１Ｊ 静電容量センサ
２，２Ｂ，２Ｃ ハンドヘルド筐体
２１，２１Ｂ，２１Ｃ ヘッド部
２２，２２Ｂ グリップ部
２２１，２２１Ｂ 導電部
２３ プローブ部
３，３Ｂ～３Ｇ センサ部
３０，３０Ｂ コンデンサ
３１Ｂ 第１電極
３２Ｂ 第２電極
３３ センサ基板
３５Ｂ 変形部
４，４Ａ 静電容量検知回路
４１ａ 電源端子
４１ｂ 基準電位端子
４２ 充放電回路
Ｓ１ 第１スイッチ
Ｓ２ 第２スイッチ
Ｓ３ 第３スイッチ
Ｓ４ 第４スイッチ
４３ 制御回路
４４，４４Ａ 補助容量回路
４４ａ 第１補助コンデンサ
４４ｂ 第２補助コンデンサ
４ａ 回路基板
５，５Ｂ，５Ｊ 処理回路
Ｉｉｎ 電源
Ｖｇ 基準電位

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】