JP2002207017A

JP2002207017A - 水分量測定方法及び装置と、排泄検出方法及び装置

Info

Publication number: JP2002207017A
Application number: JP2001003713A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kondo; 針次近藤; Noriaki Sakakibara; 規彰榊原
Original assignee: K and S KK
Current assignee: K and S KK
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-07-26
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JP3623451B2

Abstract

(57)【要約】【課題】迅速に水分量を測定することが可能な水分量
測定方法及装置を提供する。【解決手段】ゲージ１０内に被測定物質を収容し、空
気を吸引して真空に近づけると、空気に含まれていた水
分までもが吸引されてゲージ１０内の湿度が一定にな
る。そして、ペルチェ素子１１を駆動して、ゲージ１０
内の温度を一定に保持しつつ、コンプレッサ１５にて乾
燥空気をゲージ１０内に供給すると、この乾燥空気に接
した被測定物質から水分が迅速に蒸発して、ゲージ１０
内の湿度が上昇する。ここで、ゲージ１０内の湿度の変
化量は、被測定物質に含まれていた水分量に応じた値に
なる。従って、湿度センサで検出したゲージ１０内の湿
度の変化量に基づき、被測定物質に含まれていた水分量
が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物質に含まれる水
分量を測定する方法及装置と、オムツを装着した者の排
泄を検出する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物質（例えば、植物の葉、セロハン、布
等）に含まれる水分量を測定する従来の方法として、物
質を乾燥処理し、その乾燥処理の前後の重さの差分か
ら、物資に含まれる水分量を測定する方法が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、物質をゲージに収容してから、加熱して乾燥処理を
行っていたが、物質をゲージに収容する際に、水分を含
んだ外気も一緒に収容されるので、物質から迅速に水分
を蒸発させることができず、水分量の測定に長時間を要
していた。

【０００４】ところで、近年、オムツに含まれる水分量
を測定して、オムツを装着した者の排泄を検出する装置
の開発が進められている。しかしながら、従来の装置で
は、オムツに含まれる水分量が一定値以上になった場合
に、排泄が行われたと判断していた。このため、被験者
が、時間をかけて大量の汗をかくと、これを誤って排泄
があったものとして検出してしまうという不具合があっ
た。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、迅速に水分量を測定することが可能な水分量測定方
法及装置と、オムツをした者の排泄を確実に検出するこ
とが可能な排泄検出方法及び装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明に係る水分量測定方法は、物質に含
まれる水分量を測定する方法であって、被測定物質を収
容したゲージ内の空気を吸引して真空に近づけること
で、ゲージ内の湿度を一定にした後、ゲージ内を一定温
度に保持しつつそのゲージ内に乾燥した空気を供給し、
このときのゲージ内の湿度の変化量に基づいて、被測定
物資に含まれる水分量を測定するところに特徴を有す
る。

【０００７】請求項２の発明に係る水分量測定装置は、
物質に含まれる水分量を測定する水分量測定装置であっ
て、被測定物質を収容して密閉したゲージと、ゲージ内
の湿度を測定する湿度センサと、ゲージ内の温度を測定
する温度センサと、ゲージ内の空気を吸引して真空に近
づけることが可能な吸引手段と、ゲージの内部を加熱又
は冷却する加熱冷却手段と、温度及び湿度の両センサか
ら検出信号を受ける制御部と、制御部からの信号に基づ
いて、ゲージ内に乾燥空気を供給する空気供給手段とを
備え、制御部は、吸引手段を駆動して、ゲージ内から空
気を吸引することで、ゲージ内を一定湿度に保持した
後、加熱冷却手段を駆動してゲージ内を一定温度に保持
しつつ、空気供給手段を駆動してゲージ内に乾燥空気を
供給し、湿度センサからの検出信号に基づいて、乾燥空
気を供給する前後のゲージ内の湿度の変化量を求め、そ
の変化量から被測定物資に含まれる水分量を算出すると
ころに特徴を有する。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２記載の水分量
測定装置において、加熱冷却手段は、ペルチェ素子であ
るところに特徴を有する。

【０００９】請求項４の発明に係る排泄検出方法は、オ
ムツ装着部分の空気の湿度を測定して、単位時間毎の空
気の湿度の変化量を求め、湿度の変化量の変化が、所定
の基準値を超えて増加したことをもって、オムツをした
者の排泄を検出するところに特徴を有する。

【００１０】請求項５の発明に係る排泄検出装置は、オ
ムツ装着部分の空気の湿度を測定する湿度センサと、湿
度センサの出力信号を受け、オムツ装着部分の空気に関
する単位時間当たりの湿度の変化量を求める制御部と、
所定の基準値が記憶され、かつ、単位時間当たりの湿度
の変化量が随時記憶される記憶手段とを備え、制御部
は、湿度センサの出力信号から求めた単位時間当たりの
湿度の変化量が、記憶手段に記憶された単位時間当たり
の湿度の変化量に対して、所定の基準値以上に増加した
ことをもって、オムツをした者の排泄を検出するところ
に特徴を有する。

【００１１】請求項６の発明は、請求項５記載のものに
おいて、オムツ装着部分の空気を湿度センサに案内する
チューブを設け、そのチューブに、水分吸着布よりなる
フィルタと、チューブ内の液体をチューブの途中から外
に排出するためのドレイン部とを備えたところに特徴を
有する。

【００１２】

【発明の作用及び効果】＜請求項１〜３の発明＞請求項
１及び請求項２の発明では、ゲージ内に被測定物質を収
容し、空気を吸引して真空に近づけると、空気に含まれ
ていた水分までもが吸引されてゲージ内の湿度が一定に
なる。そして、この状態で、ゲージ内の温度を一定に保
持しつつ、乾燥空気をゲージ内に供給すると、この乾燥
空気に接した被測定物質から水分が迅速に蒸発して、ゲ
ージ内の湿度が上昇する。ここで、ゲージ内の湿度の変
化量は、被測定物質に含まれていた水分量に応じた値に
なる。従って、湿度センサで検出したゲージ内の湿度の
変化量に基づき、被測定物質に含まれていた水分量が求
められる。

【００１３】このように本発明によれば、被測定物質の
周りから水分が含まれた空気を取り除いてから、乾燥空
気を被測定物質の周りに供給するから、被測定物質に含
まれていた水分が迅速に乾燥空気側に奪われ、水分量の
測定時間を短縮することができる。なお、ゲージ内を加
熱又は冷却する手段として、ペルチェ素子を用いてもよ
い（請求項３の発明）。

【００１４】＜請求項４〜６の発明＞オムツ装着部分の
空気の湿度は、オムツをした者の発汗及び排泄によっ
て、単位時間当たりに所定量だけ変化する。そして、請
求項４及び５の発明によれば、湿度の変化量の変化が、
所定の基準値を越えて増加したことをもって、排泄を検
出することができる。従って、本発明によれば、被験者
が時間をかけて汗を大量にかいた場合に、それを排泄と
誤って検出する事態を防ぐことができる。また、請求項
５の発明では、空気を案内するチューブにフィルタ及び
ドレイン部とを備えて、湿度センサへと液体が送られる
ことを防ぐことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞以下、本発明の
第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１
において、符号１０で示したゲージは、蓋体１０Ｆを外
して内部に被測定物質を収容することが可能な容器構造
をなし、蓋体１０Ｆを閉めた状態にして、少なくとも１
気圧以上の圧力に耐え得る強度を有する。

【００１６】ゲージ１０内には、加熱冷却手段としての
ペルチェ素子１１が備えられており、そのペルチェ素子
１１との対向位置には、温度センサ１２及び湿度センサ
１３が設けられている。そして、これらペルチェ素子１
１、温度センサ１２及び湿度センサ１３の各端子に接続
した電線が、ゲージ１０外に引き出されて、図２に示す
ように、制御部２０に接続されている。また、ゲージ１
０内には、ワーク台１０Ｄが形成され、その上に被測定
物質である、例えば、紙、セロハン、布、糸、半導体ウ
ェハー等が載置される。なお、本実施形態では、前記湿
度センサ１３は、例えば、静電容量型湿度センサにて構
成されている。

【００１７】ゲージ１０には、吸引ポンプ１４が連なる
排出路と、コンプレッサ１５が連なる供給路とが形成さ
れており、これら排出路及び供給路の途中には、それぞ
れ電磁弁１４Ａ，１５Ａが設けられて、制御部２０にて
開閉制御可能としてある。また、供給路のうちコンプレ
ッサ１５と電磁弁１５Ａとの間には、一対の除湿器１９
Ａ，１９Ｂと、流量調整用のバルブ１９Ｃとが直列にし
て設けられている。そして、本実施形態では、流量調整
用のバルブ１９Ｃにて、供給路内の流量を、例えば、
０．３リットル／分に調整し、このとき前記除湿器１９
Ａ，１９Ｂを通過した空気の湿度が、例えば、３〜１０
％湿度になるように設定してある。

【００１８】制御部２０は、図２に示されており、ＣＰ
Ｕ２１の入力ポートには、マルチプレクサ２２を介して
前記した温度センサ１２と湿度センサ１３が接続されて
おり、これらの検出信号をマルチプレクサ２２で選択的
に切り替えてＣＰＵ２１に取り込むことができる。

【００１９】また、ＣＰＵ２１の出力ポートには、Ｉ／
Ｏユニット２３を介して、ペルチェ素子１１，吸引ポン
プ１４，コンプレッサ１５及び電磁弁１４Ａ，１５Ａが
接続されている。さらに、ＣＰＵ２１の出力ポートに
は、モニタ２６が接続されると共に、Ｄ／Ａコンバータ
２４を介してアナログ出力端子２５が導出されている。

【００２０】次に、この水分量測定装置の動作及び作用
効果について説明する。ゲージ１０の蓋体１０Ｆを外し
て、内部に被測定物質（例えば、セロハン、紙等）を収
容し、蓋対１０Ｆを閉じる。この状態では、大気に含ま
れた水分もゲージ１０内に密閉されている。従って、こ
の状態で仮にペルチェ素子１１にてゲージ１０内を加熱
しても、被測定物質から水分を迅速且つ十分に奪うこと
は困難である。

【００２１】制御部２０に備えた起動スイッチをオンす
る。すると、ＣＰＵ２１から出力された２値信号がＩ／
Ｏユニット２３で所定のレベルに増幅され、オンオフ信
号として、電磁弁１４Ａ，電磁弁１５Ａに与えられる。
これにより、電磁弁１４Ａは開放し、電磁弁１５Ａは閉
じた状態になり、これと共に、吸引ポンプ１４が駆動さ
れて、ゲージ１０から空気が吸引される。このとき、ゲ
ージ１０内の空気と共に水分も吸引されて、ゲージ１０
内の湿度が低下する。そして、真空に近づくと、それ以
上水分を吸引することができないから、湿度も安定す
る。すなわち、湿度センサ１３の検出結果が一定値に平
衡し、これをもって、ＣＰＵ２１は、ゲージ１０内が真
空になったと判断する。すると、ＣＰＵ２１は、ペルチ
ェ素子１１を駆動して、ゲージ１０内を予め設定した温
度まで上昇させると共に、温度センサ１２の検出信号を
フィードバックして、ゲージ１０内の温度を、例えば設
定温度±１℃に保持するように制御する。なお、本実施
形態では、前記設定温度は、被測定物質が引火しない程
度に設定されている。

【００２２】ゲージ１０内の温度が、設定温度±１℃に
保持されたら、ＣＰＵ２１は、電磁弁１４Ａを閉じる一
方、電磁弁１５Ａを開放して、除湿器１９Ａ，１９Ｂに
て乾燥させた空気をゲージ１０内に供給する。なお、こ
のとき、迅速に乾燥空気を供給するためにコンプレッサ
１５が駆動される。

【００２３】乾燥空気がゲージ１０内に供給されると、
この乾燥空気に被測定物質が覆われることで、被測定物
質から水分が迅速に奪われる。そして、被測定物質に含
まれていたほぼ全ての水分が乾燥空気に奪われ、その
分、ゲージ１０内の湿度が上がる。なお、このとき、ゲ
ージ１０内は、ペルチェ素子１１にて一定温度に保持さ
れている。そして、ＣＰＵ２１は、同じ温度条件の下で
の湿度の上昇量と、ゲージ１０内の空気量とに基づき、
被測定物質から乾燥空気に移行した水分量を算出し、こ
れが被測定物質に含まれていた水分量としてモニタ２６
及びアナログ出力端子２５に出力される。

【００２４】このように本実施形態の水分量測定装置に
よれば、被測定物質の周りから水分が含まれた空気を取
り除いてから、乾燥空気を被測定物質の周りに供給する
から、被測定物質に含まれていた水分が迅速に乾燥空気
側に奪われ、水分量の測定時間を短縮することができ
る。

【００２５】＜第２実施形態＞本実施形態は、図３及び
図４に示されており、図３において符号３１は、チュー
ブであって、例えば、外径３ｍｍ、内径２ｍｍのビニー
ル管で構成されている。チューブ３１の先端部分の周壁
には、複数の孔（図示せず）が形成され、それら孔を覆
うように、チューブ３１先端の外周に、布状のフィルタ
３２が巻き付けられている。そして、フィルタ３２ごと
チューブ３２の先端部が、オムツ３０内に配されて、オ
ムツ３０内の空気を吸引可能としてある。なお、このフ
ィルタ３２は、例えば、水分吸着布の内部にスポンジを
埋設してなる。

【００２６】また、チューブ３１は、途中部分で切断さ
れており、その切断部は、ドレイン容器３３内に下向き
にして取り付けられている。そして、チューブ３１内に
吸引された空気中の水分が液化した場合に、その液体が
このドレイン容器３３内に排出されて、後述の湿度セン
サ４２側に送られないようにしてある。

【００２７】チューブ３１の基端部には、排泄検出装置
４０に結合されている。この排泄検出装置４０は、チュ
ーブ３１内を通ってきた空気が充填されるゲージ４１を
備え、そのゲージ４１内に、湿度センサ４２と温度セン
サ４３とを備える。また、温度及び湿度の両センサ４
２，４３の出力線は、制御部４４に接続されると共に、
その制御部４４にはメモリ４５が連ねられている。さら
に、排泄検出装置４０に内蔵したコンプレッサ（図示せ
ず）により、オムツ３０内の空気がチューブ３１を介し
てゲージ４１に引き込まれるようになっている。

【００２８】上記構成からなる本実施形態の排泄検出装
置４０は、以下のように動作する。図４には、オムツ装
着部分における空気の湿度の推移が例示されており、同
図において、で示したタイミングでオムツ３０が被験
者に装着される。

【００２９】まずは、オムツ３０を未装着の状態（図４
においてのタイミング）で、排泄検出装置４０をオン
する。すると、図示しないコンプレッサが起動して、オ
ムツ装着部分の空気が、チューブ３１を通って排泄検出
装置４０に取り込まれ、湿度センサ４２が湿度を検出す
る。そして、制御部４４が、単位時間当たりの湿度の変
化量（図４のグラフの傾き）を算出する。ここで、制御
部４４は、上記湿度の変化量を環境湿度が変化として、
メモリ４５に記憶する。

【００３０】さて、図４におけるのタイミングでオム
ツ３０が被験者に装着される。すると、発汗や排出等に
よりオムツ３０内の湿度が上昇する。制御部４４は、こ
のときの単位時間当たりの湿度の変化量（即ち、湿度の
傾き）を求め、これをメモリ４５に記憶する。そして、
時間の経過と共に、随時、湿度の傾きをメモリ４５に記
憶していく。これにより、被験者の体調の変化によっ
て、発汗量自体が徐々に変化しても対応することができ
る。

【００３１】なお、発汗による湿度の変化量から、前記
した環境湿度による変化量を差し引いて、発汗のみによ
る単位時間当たりの湿度の変化量を求めてもよい。ま
た、上記した湿度は、全て相対湿度であって、温度の影
響を受けるから、湿度センサ４２と共に温度センサの検
出信号も制御部４４に取り込まれて、相対湿度が求めら
れる。さらに、メモリ４５に記憶したデータは、測定を
終了するまで有効で、オムツ３０を取り替えた後に再度
傾きを算出する際の参照データとしても使用してもよ
い。

【００３２】さて、被験者は排泄を行っていないが、発
汗量が多くなって湿度が上昇する場合がある。ここで、
本実施形態の排泄検出装置４０では、制御部４４が、被
験者の発汗による湿度の変化量を、随時メモリ４５に記
憶し、このメモリ４５に記憶されたデータと、湿度セン
サ４２で実際に測定した現時点の湿度の変化量とを比較
する。これにより、湿度の変化量が急激に増加しない限
り、排泄以外の要因で湿度が上昇したと判断する。これ
に対し、被験者が排泄した場合には、オムツ３０内の湿
度は急激に上昇する（−間）。そして、この湿度の
変化量の急激な変化をもって、排泄がなされたと判断す
る。

【００３３】具体的には、以下の通りである。被験者の
発汗による湿度の変化量を、Ｋ１＝（（DtX−Dt２）
／時間）で求めて、メモリ４５に随時記憶する。次い
で、湿度の変化量の変化の急激度の基準となる所定値α
をＫ１に加え、現時点の湿度の変化量である、Ｋ２＝
（Dt７−Dt６）／時間、と比較する。そして、Ｋ１＋α ＜Ｋ２の場合は排泄と判断し、Ｋ１＋α ＞Ｋ２の場合は排泄は無かったものと判断する。

【００３４】このように、本実施形態によれば、湿度の
変化量の変化が、所定の基準値より大きくて変化したこ
とをもって、排泄を検出するから、被験者が時間をかけ
て汗を大量にかいた場合に、それを排泄と誤って検出す
る事態を防ぐことができる。なお、本実施形態の排泄検
出装置４０を利用して、環境湿度が変化したときの湿度
の傾きを基本の傾きとしてメモリ４５に記憶しておき、
その環境湿度の変化の傾き分を、湿度センサ４２で測定
した現時点の湿度の変化の傾きからキャンセルすること
で、被験者の発汗だけによる湿度の変化量を経時的に測
定し、体調の変化を調べてもよい。

【００３５】＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。

【００３６】（１）前記実施形態の水分量測定装置は、
加熱冷却手段としてペルチェ素子を備えていたが、例え
ばニクロム線を用いて加熱を行う一方、冷却は空冷にて
行う構成としてもよい。

【００３７】（２）前記実施形態では、乾燥空気を供給
する場合にコンプレッサ１５を用いていたが、ゲージ内
を真空にしたことによって生じた除湿器側との差圧によ
って乾燥空気をゲージ内に引き込む構成にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る水分量測定装置の
概念図

【図２】その水分量測定装置の制御部を示すブロック図

【図３】第２実施形態に係る水分量測定装置の概念図

【図４】オムツ装着部分の空気の湿度の変化を示すグラ
フ

【符号の説明】

１０…ゲージ１１…ペルチェ素子（加熱冷却手段）１２，４３…温度センサ１３，４２…湿度センサ１４…吸引ポンプ（吸引手段）１９Ａ，１９Ｂ…除湿器２１…ＣＰＵ４４…制御部４５…メモリ（記憶手段）

フロントページの続きＦターム(参考） 2G040 AA04 EA01 EA07 HA08 2G046 AA09 BJ02 BJ04 CA06 DB05 DC02 DC03 2G060 AA01 AB02 AE19 AF10 BA09 BC03 BD02 HB06 HC02 HC04 HC09 HC13 HC15 HC19 KA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物質に含まれる水分量を測定する方法で
あって、被測定物質を収容したゲージ内の空気を吸引して真空に
近づけることで、前記ゲージ内の湿度を一定にした後、前記ゲージ内を一定温度に保持しつつそのゲージ内に乾
燥した空気を供給し、このときの前記ゲージ内の湿度の
変化量に基づいて、前記被測定物資に含まれる水分量を
測定することを特徴とする水分量測定方法。
【請求項２】物質に含まれる水分量を測定する水分量
測定装置であって、被測定物質を収容して密閉したゲージと、前記ゲージ内の湿度を測定する湿度センサと、前記ゲージ内の温度を測定する温度センサと、前記ゲージ内の空気を吸引して真空に近づけることが可
能な吸引手段と、前記ゲージの内部を加熱又は冷却する加熱冷却手段と、前記温度及び湿度の両センサから検出信号を受ける制御
部と、前記制御部からの信号に基づいて、前記ゲージ内に乾燥
空気を供給する空気供給手段とを備え、前記制御部は、前記吸引手段を駆動して、前記ゲージ内
から空気を吸引することで、前記ゲージ内を一定湿度に
保持した後、前記加熱冷却手段を駆動して前記ゲージ内
を一定温度に保持しつつ、前記空気供給手段を駆動して
前記ゲージ内に乾燥空気を供給し、前記湿度センサから
の検出信号に基づいて、前記乾燥空気を供給する前後の
前記ゲージ内の湿度の変化量を求め、その変化量から前
記被測定物資に含まれる水分量を算出することを特徴と
する水分量測定装置。
【請求項３】前記加熱冷却手段は、ペルチェ素子であ
ることを特徴とする請求項２記載の水分量測定装置。
【請求項４】オムツ装着部分の空気の湿度を測定し
て、単位時間毎の前記空気の湿度の変化量を求め、前記
湿度の変化量の変化が、所定の基準値を超えて増加した
ことをもって、オムツをした者の排泄を検出することを
特徴とする排泄検出方法。
【請求項５】オムツ装着部分の空気の湿度を測定する
湿度センサと、前記湿度センサの出力信号を受け、前記オムツ装着部分
の空気に関する単位時間当たりの湿度の変化量を求める
制御部と、所定の基準値が記憶され、かつ、前記単位時間当たりの
湿度の変化量が随時記憶される記憶手段とを備え、前記制御部は、前記湿度センサの出力信号から求めた前
記単位時間当たりの湿度の変化量が、前記記憶手段に記
憶された単位時間当たりの湿度の変化量に対して、前記
所定の基準値以上に増加したことをもって、オムツをし
た者の排泄を検出することを特徴とする排泄検出装置。
【請求項６】前記オムツ装着部分の空気を前記湿度セ
ンサに案内するチューブを設け、そのチューブに、水分
吸着布よりなるフィルタと、前記チューブ内の液体をチ
ューブの途中から外に排出するためのドレイン部を備え
たことを特徴とする請求項５記載の排泄検出装置。