JP2019002856A - 水分検知装置及びこの装置に用いる水分検知用の共振回路タグ - Google Patents

Abstract

【課題】共振回路タグの共振、非共振状態の遷移を利用して共振回路タグ内に浸水する水分を確実に素早く検知することを可能とする水分検知装置を提供する。【解決手段】本発明の水分検知装置は、誘電体からなる基板２を表電極４ａ、裏電極４ｂで挟持して構成されたコンデンサ４と、該コンデンサの表電極、裏電極と接続されたコイル３とを具備し、コンデンサ、コイルの共振状態又は非共振状態の出力信号又は水分浸入に伴うコンデンサの電極短絡に伴うキャパシタンス変化による共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を出力する共振回路タグ１と、共振回路タグのコイルと電磁誘導により結合し、共振回路タグからの出力信号に対応したアンテナ出力信号を送出するアンテナ５０と、共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応したアンテナからのアンテナ出力信号に応じて水分検知信号を出力するコントローラ５１と、を有する構成とする。【選択図】図６

Description

本発明は、パッシブタイプの電磁誘導方式を利用した水分検知装置、及びこの装置に用いる水分検知用の共振回路タグに関するものであり、詳しくは、共振回路タグの共振、非共振状態の遷移を利用して共振回路タグ内に浸水する水分を確実に素早く検知できるようにした水分検知装置、及びこの装置に用いる水分検知用の共振回路タグに関するものである。

従来からＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）技術を利用した水分検知装置及び水分検知用タグは、成人用或いは幼児用のおむつの排尿検知、自動車、飛行機等の液体漏れ検知、土壌、地下の水分検知、点滴漏れ、等に広く応用され、工業、産業、医療、介護・福祉を含む多方面の分野で実用化されている。

特に、おむつへの排尿検知応用は、排尿検知機能として高齢化、介護者の増大により需要が拡大し、一層利便性が高く、軽量、小型の製品が求められている。

おむつへ排尿検知を適用することで、排尿を検知し、適切におむつの取替・交換時期を通報することが可能となる。

これにより、おむつ利用者や介護される側は不快感を軽減することができ、利用者の不快感を取り除くだけでなく、排泄物の刺激から肌を守り、肌トラブルを防止することができると共に定期的におむつ交換チェックを行う必要がなくなり介護する側の負担軽減に役立ち、衛生的環境を維持することが可能となる

このようなＲＦＩＤ技術による水分検知技術としては、ＬＣ共振回路を形成するタグ部分とアンテナとの間を電磁誘導により共振結合し、共振周波数の変化を検知する方式が種々提案されている。

水分検知方式をおむつに応用した例としては、水分や排尿成分によりインピーダンス変化を電極構造を用いて検知する方式（特許文献１：特表２００２−５１５９７５号：ノックス）や、キャパシタンス容量の変化を検知する方式（特許文献２：特開２００１−１１６１７３２号：松下電工）等が提案されている。

すなわち、特許文献１には、おむつ内に２本の電極を配設し、湿気による電極間の抵抗値（インピーダンス）低下に応答してアラーム音を発する構成が提案されている。

しかし、このようなインピーダンスの変化を電極で検知する方式においては、装置が比較的大型となり、非接触タイプとして用いるには別途発信装置や共振装置が必要となるため、小型、軽量で、利便性を求められるおむつ等への適用には課題が多く存在する。

特許文献２には、電磁誘導を利用してＬＣ共振回路を検知タグで形成し、水分吸収により共振回路のキャパシタンス変化及び共振周波数の変化を利用して、水分検知を行う方式が提案されている。

このような電磁誘導方式によれば、ＬＣ共振回路によるタグと近くに配設されたアンテナとの間を電磁誘導により信号伝達できるため、非接触、非拘束タイプとすることが可能となり、かつ、小型、軽量のタグを構成することができるため、おむつ等の排尿検知に適している。

しかし、特許文献２におけるＬＣ共振回路の構成においては、排尿成分によりキャパシタンス又は共振周波数を急激に変化させることは困難であり、そのため排尿が生じても直ちに検知できなかったり、利用者の体動により検知スピードが異なったりして、確実な排尿検知が出来ないという課題があった。

特表２００２−５１５９７５号公報 特開２００１−１６１７３２号公報

本発明は、前記特許文献２の水分検知装置の改良に関するものであり、パッシブ型共振ＬＣ回路で構成された共振回路タグにおける共振状態、非共振状態の遷移時を捉えて水分検知を行い、共振回路タグとアンテナとの間で、電磁誘導による信号伝達を行い水分検知信号を出力する水分検知装置を構成し、この構成により、水分（排尿）を確実に素早く検知することを可能とする水分検知装置を提供するものである。

また、本発明は、出力される水分検知信号（排尿信号）を介護者が認識し、おむつ交換を行うまでの一定時間保持する機能を有する前記水分検知装置に用いる共振回路タグを提供するものである。

本発明に係る水分検知装置は、誘電体を一対の電極で挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの一対の電極と接続されたコイルとを具備し、前記コンデンサ、コイルの共振状態又は非共振状態の出力信号又は水分浸入に伴う前記コンデンサの電極短絡に伴うキャパシタンス変化による共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を出力する共振回路タグと、前記共振回路タグのコイルと電磁誘導により結合し、前記共振回路タグからの出力信号に対応したアンテナ出力信号を送出するアンテナコイルを具備するアンテナと、前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した前記アンテナからのアンテナ出力信号に応じて水分検知信号を出力する制御手段と、を有することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、共振回路タグへの水分浸水に伴うコンデンサの電極短絡に応じた前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を電磁誘導により取得し、水分検知信号を出力することができ、水分を確実に素早く検知することが可能でおむつ等に利用して好適な斬新な水分検知装置を実現し提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、共振回路タグへの水分浸水に伴うコンデンサの表電極、裏電極の短絡に応じた前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を電磁誘導により取得し、水分検知信号を出力することができ、水分を確実に素早く検知することが可能でおむつ等に利用して好適な斬新な水分検知装置を実現し提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、誘電体を表電極と裏電極とで挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの表電極、裏電極と接続されたコイルとを具備する構成の基に、水分浸入に伴う前記コンデンサの表電極、裏電極の短絡に伴うキャパシタンス変化を利用して前記コンデンサ、コイルによる共振状態、非共振状態の遷移時に対応した水分検知を示す出力信号を得ることができ、おむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明において、前記コンデンサの表電極を、複数の表電極により構成し、水分の浸水に応じて前記コンデンサの複数の表電極を短絡することで前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移を行う構成の基に、水分検知を示す出力信号を得ることができ、おむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の発明において、水分が前記共振回路タグのコンデンサ近傍に設けられた貫通孔により前記誘電体を貫通して誘導され前記コンデンサの表電極、裏電極を短絡させ前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移を行う構成の基に、水分検知を示す出力信号を得ることができ、おむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項３記載の発明において、前記コイルの一端部を前記コンデンサの表電極に接続し、前記コイルの他端部には前記コンデンサの裏電極に接続するための導電材を用いた貫通孔部が設けられ、前記貫通孔部分で前記コイルの他端部と前記コンデンサの裏電極とを電気的に接続するとともに、水分が浸水されると前記貫通孔を介して当該水分が裏電極に達し、前記コンデンサの表電極と裏電極とを短絡状態にして前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振状態、非共振状態の遷移を行う構成の基に、水分検知を示す出力信号を得ることができ、おむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。

請求項７記載の発明によれば、請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の発明において、前記コンデンサの表電極側には離散状態に散布した接着剤により水分吸収体が接着形成され、この水分吸収体に対して人肌側に接触させる不織布を積層している構成のもとに、水分検知を示す出力信号を得ることができるとともに、水分の吸収、保持機能に優れ、吸汗性も有し、水分検知（排尿）を例えば介護者が認識し、おむつ交換を行うまでの一定時間保持する機能をも有するおむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。

請求項８記載の発明によれば、請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の発明において、前記コンデンサの裏電極側には離散状態に散布した接着剤によりおむつ側の水分吸収体が接着形成される構成の基に、水分検知を示す出力信号を得ることができるとともに、特に貫通孔を備える構成の場合には表電極から裏電極への水分誘導を良好に行う機能をも発揮し、おむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。

図１は本発明の実施例に係る水分検知装置を構成する水分検知用の共振回路タグの構成を示す概略構成図である。 図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図３は図１のＢ−Ｂ線拡大断面及び水分の浸入状態を示す概略図である。 図４は本実施例に係る水分検知用の共振回路タグにおいてコンデンサの表電極及び裏電極が水分により短絡された状態を示す概略説明図である。 図５は本実施例に係る水分検知装置の全体構成を示す概略説明図である。 図６は本実施例に係る水分検知装置の概略回路構成図である。 図７は本実施例に係る水分検知用の共振回路タグの第１変形例の概略構成図である。 図８は本実施例に係る水分検知用の共振回路タグの第２変形例の概略構成図である。 図９は水分検知用の共振回路タグの第２変形例を採用した場合の水分検知装置の概略回路構成図である。 図１０は本実施例による水分検知用の共振回路タグの第３変形例の概略構成図である。

本発明は、電磁誘導を利用したパッシブ型の共振回路タグにより水分を検知し、近くに配置されたアンテナを介して共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移を検知することで水分検知信号を出力する水分検知装置であって、水分検知を一層確実に実現できるようにしたものである。

多くのＲＦＩＤ技術に基づくタグ部分は、測定対象を特定し、対象物や人の識別情報や個人情報信号と結びつけて、信号の授受を記録したり、演算処理するためのＩＣタグを保有しているが、本発明に係る共振回路タグは、ＩＣタグを保有しておらず、コイル及びコンデンサからなる小型、軽量、バッテリーレスの簡略構成としている。

また、本発明に係る共振回路タグは、誘電体基板上にコンデンサ用の電極、及び、コイルをエッチング等により薄膜状に形成するだけで構成できるため、極めて安価に小型、軽量の共振回路タグを得ることができる。

本発明の共振回路タグの構成では、コイルとコンデンサにより構成された共振回路タグに水分が浸水するとコンデンサを構成している電極部分が水分により短絡され、コンデンサの容量性リアクタンスを変化させ、その共振状態の遷移時の共振回路タグの出力信号を電磁誘導により共振回路タグの近傍に配置されたアンテナに伝達し、更にアンテナに接続された制御手段である送受信コントローラにより共振状態の遷移時に対応する出力信号に応じた水分検知信号を出力する。

また、一層効果的、かつ、確実に水分を検知するために誘電体からなる基板に貫通孔が設けられており、この貫通孔を介して浸水する水分がコンデンサを構成している両電極を短絡状態とし、共振状態、非共振状態の遷移を実現する。

このような構成により、共振回路タグとアンテナとの電磁誘導結合を利用して非拘束状態で水分検知できるため、例えば、成人用おむつや幼児用おむつ等での排尿検知用途に好適に応用できる。

おむつ等への応用にあたっては、おむつ側に共振回路タグを取り付け、ベッド等のおむつの近傍領域にアンテナを配置することで、排尿検知用の水分検知装置を構成することができる。

また、本発明では、コンデンサの両電極面に水分を浸水させる貫通孔の両側に水分吸収体が配置されていることにより、本発明のおむつへの用においては、共振回路タグが上下左右のいかなる配置状態にあっても確実に水分（排尿）検知を実現でき、更におむつの交換が行われるか、介護者が水分検知信号（おむつ交換信号）を認識するまで一定時間水分検知信号の出力を維持し続けるように構成することができる。

以下に、本発明の実施例に係る水分検知装置及びこの装置に用いる水分検知用の共振回路タグについて、図面を参照して詳細に説明する。

なお、いずれの図面も本発明の説明用に概略的な模式図として描かれており、実際の寸法や形状、構成は特に限定するものではない。

図１乃至図３は、本発明の実施例に係る水分検知装置１１を構成する水分検知用の共振回路タグ１の構成を示すものである。
本実施例に係る水分検知用の共振回路タグ１は、平坦な誘電体基板（以下「基板」という）２の両面（表面、裏面）に各々表電極４ａ、裏電極４ｂを対向配置に設けて容量性リアクタンスを有するコンデンサ４を構成するとともに、前記基板２の表面に前記コンデンサ４の表電極４ａと一端部が接続された矩形巻回パターン状の誘導性リアクタンスを有するコイル３を具備している。

また、前記コイル３の他端部はその他端部の領域に設けたＬＣ接合点部５を介して前記基板２の裏面に配置された裏電極４ｂに接続しＬＣ共振回路を形成している。

詳述すると、前記コンデンサ４の表電極４ａ及び裏電極４ｂは、前記基板２を挟持して、相対向した位置に配置されてコンデンサ４を形成し、前記コイル３とコンデンサ４とにより、共振回路タグ１を形成し、この共振回路タグ１の近傍に配置されたアンテナ５０との間で電磁誘導結合を行うように構成している。

前記コイル３、コンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂの作成態様は、アルミニウム、銅、チタン、銀、金等の導電性金属を用いた薄膜加工（エッチング処理等）のような加工がし易く、かつ、柔軟性を発揮するようなものが好ましい。

前記ＬＣ接合点部５は、導電材からなる円筒状ハトメ状部材や中空リベット材などを使用しても良く、また、コイル３端部の導電性金属薄膜及び裏電極４ｂ端部の導電性金属薄膜を、前記基板２の表面から裏面へかけてかしめ工法等により形成することで、この基板２と一体化されている。

前記ＬＣ接合点部５は、図３に示すように、前記基板２の表面側で前記コイル３の他端部と接合し、前記基板２を貫き、前記基板２の裏面側で前記裏電極４ｂと接合している。

また、前記ＬＣ接合点部５は、図３に示すように、前記コイル３の表面側から基板２の肉厚部を貫き前記裏電極４ｂの裏面側に至る水分浸水用の貫通孔５ａを具備している。

また、前記ＬＣ接合点部５は、前記コイル３の他端部とコンデンサ４の裏電極４ａとを接続することと、貫通孔５ａを形成することの両方の機能を備えることが肝要となる。

前記貫通孔５ａは、例えば直径０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度のサイズが好ましく、また、この貫通孔５ａは、電気的接続を確実とし、水分誘導を行い易くするためにＬＣ接合点部５の領域で複数個形成する構成としても良い。

図１に示す共振回路タグ１をおむつ等の水分検知用として用いる場合、おむつの排尿部分に共振タグ１を添着して使用する。

図２は、図１に示すコンデンサ４における矢印Ａ−Ａ線の断面を拡大したものであり、この共振回路タグ１をおむつへ装着した場合のおむつ側の表面材である吸水材（水分吸収材）２４も併せて示している。

また、図２において、同図の上部側は人肌側で、下部側はおむつ側である。人肌に接触する側にはポリオレフィンやポリエステル不織布等の素材からなる不織布２１、吸水材２１ａが積層状態で接着層２３ａを用いて添着されて前記共振回路タグ１を保護しており、また、おむつ側は、おむつ側のポリオレフィンやポリエステル不織布等の素材からなる表面材２４を接着層２３ｂを用いて前記共振回路タグ１に添着して使用する。

前記不織布２１は、吸水性と吸汗性を有し、その下部にある吸水材２１ａへ水を誘導する役割を有する。

上述したように、本実施例の共振回路タグ１は、基板２を挟んでコンデンサ４の表電極４ａ及び裏電極４ｂが薄膜形成され、表電極４ａの上部（人肌側）には吸水材２１ａが接着層２３ａを介して添接着されている。

この吸水材２１ａは、ポリオレフィン吸水材、高分子吸水材又は紙（吸水紙）等の素材で構成され水分を吸収し、保持する役割を有する。

前記不織布２１は、吸水性だけでなく人肌に接するため吸水材２１ａへ水分を吸収させたあとは水分が逆戻りせず、速乾性をもたせるような素材で構成するため、不織布２１と吸水材２１ａとはそれぞれ別の素材を用いるのが好ましいが、吸水性素材で構成すれば必ずしも別体にする必要もない。

前記裏電極４ｂは、接着層２３ｂによりおむつ側の表面材２４に接着される。前述の接着層２３ａ及び２３ｂは、コンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂに水分を誘導する必要があるため全面に接着剤を塗布するのでなく離散させた状態で各電極面に撒布し吸水材２１ａ、吸水材２４と接着させ、水分が吸収されるとこの水分を表電極４ａから裏電極４ｂへと誘導する。

図３は図１のＢ−Ｂ線の断面を拡大して示すものである。

図３においては本実施例の共振回路タグ１をおむつ側へ添着させた状態を示しており、上部が人肌側で下部がおむつ側を示している。

前記不織布２１の下部には吸水材２１ａが配置されており、ＬＣ接合点部５はコイル３の端部と裏面電極４ｂとを接続すると共に、水分を表電極４ａから裏電極４ｂへ誘導できるように基板２を貫通して貫通孔５ａが設けられている。

前記吸水材２１ａとおむつ側の吸水材２４とは離散状態に散布された接着層２３ａ及び２３ｂにより各々表電極４ａ及び裏電極４ｂへそれぞれ密着状態で添着している。

また、コイル３の上部には水分調整層である絶縁層２５が設けられている。

この絶縁層２５は、コンデンサ４の表電極４ａ及びＬＣ接合点部（貫通孔５ａ）５以外の主としてコイル３を覆っている。

この絶縁層２５は、水分（排尿成分）が導電性成分を含むため共振周波数が意図しない変化を起こすのを防止する。この絶縁層２５はポリエチレン等の薄膜絶縁材で形成している。また、この絶縁層２５は、前記吸水材２１ａとともに誘導した水分を一定時間保持する機能も有している。

図３に示す共振回路タグ１において、排尿がおこなわれると同図に矢印で示す水分（排尿成分）は、不織布２１から吸水材２１ａへ吸収され、表電極４ａへ接触すると共に、貫通孔５ａを介して下部にある吸水材２４へと浸水する。

そして、前記吸水材２４へ誘導される水分は裏電極４ｂへ達し、前記コンデンサ４の表電極４ａと裏電極４ｂとは短絡状態となり、この結果、前記共振回路タグ１のコイル３、コンデンサ４からなるＬＣ共振回路は共振状態から非共振状態へ、又は、非共振状態から共振状態へて遷移する。

図４は、本実施例に係る共振回路タグ１において、コンデンサ４の表電極４ａ及び裏電極４ｂが水分により短絡された状態を示す説明図である。

前記貫通孔５ａの周辺領域では、水分４０が基板２の表面と裏面とを覆っているが、コイル３の上面に設けた絶縁層２５により水分がコイル３のリアクタンスには影響を及ぼさないように構成している。

前記貫通孔５ａは、１ｍｍ以下の微小穴で形成されるため通常の状態では表面張力により水分が貫通孔５ａを経て裏電極４ｂ側に誘導されることは困難であるが、貫通孔５ａの両側に前記吸水材２１ａ及びおむつ側の吸水材２４が存在することで、容易に水分は貫通孔５を経て裏電極４ｂ側に誘導することができる。

なお、本実施例では、おむつ側の吸水材２４を利用する構成としているが、これに替えて本実施例に係る共振回路タグ１自体に吸水材を別途付加する構成とすることも勿論可能である。

図５は、本実施例に係る水分検知装置１１の全体構成を示すものである。本実施例における共振回路タグ１は対象者のおむつ等の水分（排尿）検知箇所に添着されて使用され、また、共振回路タグ１の周辺領域にはアンテナ５０が配置され、更に制御手段であるコントローラ５１がアンテナ５０に接続されて水分検知装置１１が構成される。
そして、共振回路タグ１、アンテナ５０間は電磁誘導により非接触、非拘束状態で信号伝達を行う構成としている。

前記アンテナ５０は共振回路タグ１の共振周波数の如何にもよるが、例えば、共振周波数１３．５６ＭＨｚの場合は、細い銅線等で小型化が可能となるために、フィルム状または線状に構成し、対象者が使用しているベッド等のシーツやマット類等の寝具内に配設されて前記共振回路タグ１の近傍や下部に配置され、おむつに添着された共振回路タグ１の出力信号を検知する。

また、前記コントローラ５１は、アンテナ５０により検出された共振回路タグ１からの共振状態の遷移をアンテナ５０を介して捉え水分（排尿）検知信号を出力する。

図６は、本実施例に係る水分検知装置１１の全体構成、動作を示すものである。

図６ではコントローラ５１に接続したアンテナ５０と前記共振回路タグ１とが電磁誘導結合する状態を示している。

前記コントローラ５１は、送受信制御部６１，符号化部６２，複合化部６３，発振器６４を含み、アンテナ５０の発信アンテナ部２２ａへアンテナ駆動信号を送り込み、共振回路タグ１における水分検知による共振状態の遷移時の出力信号をアンテナ５０のアンテナコイルからなる受信アンテナ２２ｂにより受信し対応するアンテナ出力信号を送受信制御部６１に伝送し、これに応じて、送受信制御部６１に設けた通信手段６８により水分検知信号を発信するように構成している。

前記送受信制御部６１は、操作の初期化、共振周波数の制御、水分検知レベルの調整、記録等を行うための制御プログラム、マイクロコンピュータ、メモリー、操作部を備えている。
また、水分検知信号を介護者の携帯やコンピュータへ発信する通信手段６８を備えている。

本実施例における水分検知装置１１について更に詳述する。

本実施例における水分検知装置１１の操作は、利用者（介護者等）が監視開始すると、発振器６４のスイッチ６５が入り、発信アンテナ部２２ａに共振周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）を中心周波数として発信する発振器（ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ））６４より共振周波数からなる駆動信号が発信される。
共振回路タグ１におけるＬＣ共振回路は、共振周波数が発振器６４の発信周波数と共振状態となるように設計されている。この状態で共振回路タグ１が水分（排尿）を検知すると、ＬＣ共振回路におけるコンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂは短絡された形となり、共振状態は外れて、非共振状態に急激に遷移する。

この共振周波数の変化に伴うＬＣ共振回路の出力信号を前記受信アンテナ部２２ｂにより検知し、復号化部６３を介して送受信制御部６１へ送り込む。

送受信制御部６１では、前記受信アンテナ部２２ｂからの出力信号が設定されたプログラムによりある一定値を超過すれば、これに即応して水分（排尿）検知信号を音声、光点滅等いずれかのアラート信号として発信する。

この水分（排尿）検知信号は、電話回線等の通信手段６８により、更には図示しないネットワーク網により、介護者や関係者へ通知される。

上述した実施例において、共振回路タグ１はアンテナ５０と常に電磁誘導により特定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）を中心とした電磁誘導結合状態を維持しており、水分が共振回路タグ１で検知されるとコンデンサ４の両電極が短絡され共振状態が外れ非共振状態となる変化をアンテナ５０で検知して、送受信制御部６１により水分検知信号を発信する構成となっている。

このような実施例の構成では、常に共振回路タグ１がアンテナ５０と電磁誘導により共振状態を維持していれば、水分検知信号が発信されないが、水分（排尿）がなくても何らかの理由により、例えば利用者がアンテナ５０が配設されたベッドや寝具から離床したりした場合でも、共振回路タグ１が非共振状態となり、水分検知信号が誤発信される可能性がある。

このため、本実施例において、通常は共振タグ１を非共振状態とし、水分検知時点で共振状態に遷移させ、これに対応して水分検知信号を発信する構成とすることも可能である。通常は共振タグ１を非共振状態とし、水分検知時点で共振状態に遷移させるか、また、それとは逆に、通常は共振タグ１を共振状態とし、水分検知時点で非共振状態に遷移させるかは、利用目的や設計仕様に合わせて決定する。

（共振回路タグ１の第１変形例）
図７は、本実施例に係る共振回路タグ１の第１変形例である共振回路タグ７０を示すものであり、図１に示す共振回路タグ１の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。

図７に示す共振回路タグ７０は、図１に示す共振回路タグ１におけるＬＣ接合点部５における貫通孔５ａに代えて、又はそれに追加して基板２に複数の貫通孔７１又は複数の貫通孔７２を設けたことが特徴である。

前記貫通孔７１は、コイル３で囲まれる内部領域に複数の貫通孔７１を前記基板２を貫通してこの基板２の表面から裏面にかけて水分が誘導されるように設けている。

勿論、この場合コイル３の上部に存在する絶縁層２５は各貫通孔７１を覆うことなく水分を各貫通孔７１へ誘導するようにしている。

また、前記各貫通孔７２は、コンデンサ４の近傍に設けられて水分がコンデンサ４の表電極４ａ側から裏電極４ｂ側へ誘導されるよう構成している。

これらの各貫通孔７１、７２は、ＬＣ接合点部５の貫通孔５ａと同じく０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の穴を形成しているが、形状はいずれの形状でもかまわない。

これら各貫通孔７１、７２が微小な大きさであるため前述した通り水分の表面張力により水分が表面から裏面へ浸透しないため、これらの各貫通孔７１，７２の表面及び裏面に吸水材２１ａ及びおむつ側の吸水材２４が添着され水分を誘導することが肝要となる。

前記ＬＣ接合点部５に貫通孔５ａを設ける場合は、前記コイル３の他端部とコンデンサ４の裏電極４ａとを電気的に接続することと、貫通孔５ａを形成することの両方の機能を備えることが必要となるが、ＬＣ接合点部５以外にも各貫通孔７１又は７２を設ける場合は、水分を誘導する機能のみが達成できれば、各貫通孔７１又は７２の穴の数、大きさ、形状等に制限はない。

第１変形例である共振回路タグ７０では、ＬＣ接合点部５に貫通孔５ａを設け、更に追加的に別の場所に各貫通孔７１、７２を設けているが、ＬＣ接合点部５に貫通孔５ａを設けずに、別の場所に各貫通孔７１、７２だけを設けることでも前記コイル３の他端部と裏電極４ｂとを電気的に接続さえしておけば既述した実施例の場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。

（共振回路タグ１の第２変形例）
前記共振回路タグ１の第２変形例である共振回路タグ８０について図８、図９を参照して説明する。

なお、図１、図７に示す共振回路タグ１、７０の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。

前記共振回路タグ８０が通常は非共振状態を維持し、水分（排尿）を検知した際にコンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂを短絡させることにより共振状態とするには、その一例として、水分検知により短絡されるコンデンサ４に加えて、図８に示し、図９に等価的に示すように、追加的にコンデンサ４Ａをこの共振回路タグ８０の一部、例えばコイル３により囲まれる領域に付設し、コイル３とコンデンサ４ＡとでＬＣ共振回路を形成する構成とする。

なお、この場合には、前記コイル３の他端部をコンデンサ４Ａの表電極４ｃに、コンデンサ４Ａの裏電極４ｄを前記コンデンサ４の裏電極４ｂに各々電気的に接続する。

更に詳述すると、図８、図９において、水分のない通常状態では、コイル３とコンデンサ４及び４Ａとがアンテナ５０との間で非共振状態を維持しており、水分（排尿）が共振回路タグ８０により検知されるとコンデンサ４が短絡されて、実質的にコイル３とコンデンサ４ＡとでＬＣ共振回路を形成する。

つまり、このコイル３とコンデンサ４Ａとで形成されるＬＣ共振回路の出力信号をアンテナ５０により検知することで、通常では非共振状態であるが水分検知時のみ共振状態であることを検知することが可能となる。

このように共振回路タグ８０が通常は非共振状態で、水分検知時に共振状態に遷移するように構成するためには、前記コンデンサ４及び４Ａからなる２個のコンデンサを基板２上に構成することで、コンデンサ４が水分により短絡されていない状態では、タグ８０におけるキャパシタンス容量はコンデンサ４および４Ａにより形成される状態を非共振状態に設定し、コンデンサ４が短絡され４Ａのみで形成される状態を共振状態にすることができる。
図８においては、コンデンサを２個形成することでタグ８０を非共振状態にする一例を示したが、コンデンサは複数個形成しても良い。
複数のコンデンサを形成することで、タグを通常非共振状態に保ち、水分検知によりいずれかのコンデンサを短絡させることで、タグを共振状態にして水分検知を行うことも可能である。
また、上記実施例では、タグ８０が通常非共振状態から水分検知により共振状態へ遷移する例を示したが、複数のコンデンサによりタグ８０が通常共振状態を形成し、水分検知により非共振状態と遷移させて水分検知を行うことも可能である。

図８は、これらを実現するために基板２上に２個のコンデンサ４及び４Ａをパターンとして形成した例を示している。

図８において、基板２の表面側にはコイル３、コンデンサ４の表電極４ａ、及びコンデンサ４Ａの表電極４ｃがエッチング等の処理により薄膜成形されており、コイル３の一端部はコンデンサ４の表電極４ａに接続され、コイル３の他端部はコンデンサ４Ａの表電極４ｃに接続されてパターンを形成している。

また、前記基板２の裏面側には、前記表電極４ａ、表電極４ｃに基板２を挟んで各々対向する位置にコンデンサ４の裏電極４ｂ及びコンデンサ４Ａの裏電極４ｄがそれぞれパターンにて形成している。
そして、それぞれの裏電極４ｂ及び４ｄは電気的に接続されてパターンを形成している。

また、共振回路タグ８０のコイル３及びコンデンサ４Ａの表電極４ｃは水分により誘導性リアクタンス及びキャパシタンスが変化しないようにこれらコイル３及びコンデンサ４ａの表電極４ｃを覆うように絶縁層（水分調整層）８１が施されており、更に基板２の裏面にもコンデンサ４Ａの裏電極４ｄを覆うように絶縁層（水分調整層）が施されている。したがって、水分（排尿）は共振回路タグ８０のコンデンサ４の部分のみに誘導される。

前記コンデンサ４の近傍には貫通孔７２が設けられており、コンデンサ４へ水分（排尿）が誘導されるとその水分（排尿）は前記貫通孔７２を経てこのコンデンサ４の表電極４ａから裏電極４ｂへと浸水し前記表電極４ａ、裏電極４ｂ間を短絡し、従って、コンデンサ４が短絡された状態となる。

これにより、前記共振回路タグ８０は、コイル３とコンデンサ４ＡとでＬＣ共振回路を形成する。

この時の共振周波数を特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）に設定しておけば、アンテナ５０で前記共振回路タグ８０の共振状態への遷移を検知し、この結果、水分（排尿）検知信号を取り出すことが可能となる。

（共振回路タグ１の第３変形例）
前記共振回路タグ１の第３変形例である共振回路タグ９０について図１０を参照して説明する。

なお、図１に示す共振回路タグ１、図８に示す共振回路タグ８０の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。

図１０に示す第３変形例である共振回路タグ９０は、図１に示す共振回路タグ１、図８に示す共振回路タグ８０の改良版であり、前記基板２の上に形成されたコンデンサ４の表電極４ａに替えて分離配置の２個の表電極４ａ１、４ａ２で構成したこと、及び、同じく基板２の上に形成されたコンデンサ４Ａの表電極４ｃに替えて分離配置の２個の表電極４ｃ１、４ｃ２で構成したこと主な特徴である。

図１０において、前記共振回路タグ９０の基板２上にはコイル３、コンデンサ４の表電極４ａ１、４ａ２、及び、コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１、４ｃ２を形成している。

前記コイル３の一端部は、コンデンサ４の表電極４ａ２に接続し、コイル３の他端部は、コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１にそれぞれ接続している。

前記基板２の裏面においては、コンデンサ４の表電極４ａ１、４ａ２に対向する箇所に当該コンデンサ４の裏電極４ｂを、また、コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１、４ｃ２に対向する箇所に当該コンデンサ４Ａの裏電極４ｄを形成している。

前記コンデンサ４の裏電極４ｂは、コンデンサ４Ａの裏電極４ｄと前記基板２の裏側で接続している。

すなわち、前記コンデンサ４の表電極は、隣接する２個の表電極４ａ１、４ａ２で構成し、また、前記コンデンサ４Ａの表電極は、隣接する２つの表電極４ｃ１、４ｃ２で構成している。

前記表電極４ａ１、４ａ２、前記表電極４ｃ１、４ｃ２は、それぞれ互いに隣接はしているが電気的には離間している。

この図１０に示す共振回路タグ９０においては、コンデンサ４及びコンデンサ４Ａの両方の表電極を各々２個構成としているが、いずれか一方のみを複数の電極で構成しても良いし、複数の電極は３つ以上の更に多数の電極で構成しても良い。

また、各々のコンデンサ４及び４Ａの表面には絶縁層（水分調整層）を形成しておらず水分が直接誘導されるような構成となっている。

第３変形例である共振回路タグ９０において、通常状態（非浸水状態）にある場合は、前記コンデンサ４は、表電極４ａ２と裏電極４ｂとの間で基板２を挟んで容量性リアクタンスを形成し、また、前記コンデンサ４Ａは、表電極４ｃ１と裏電極４ｄとの間で基板２を挟んで容量性リアクタンスを形成している。

そして、一旦水分が共振回路タグ９０の表面上へ浸水すると、前記コンデンサ４の表電極４ａ１、４ａ２は水分により短絡され、また、前記コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１、４ｃ２は水分により短絡される。

これにより、コンデンサ４の容量リアクタンスは表電極４ａ１及び４ａ２と裏電極４ｂとの間で定まり、また、コンデンサ４Ａの容量リアクタンスは表電極４ｃ１及び４ｃ２と裏電極４ｄとの間で定まる。

すなわち、共振回路タグ９０における通常状態と水分浸水状態とで容量リアクタンスは実質的に変化することになる。

このように共振回路タグ９０を構成することにより、特に基板２に対して貫通孔を形成しなくても共振回路タグ９０の表面における表電極の面積変化を利用した容量リアクタンスの変動によって、共振回路タグ９０における共振状態、非共振状態の遷移を実現し既述した場合と同様にして水分検知信号を得ることが可能となる。

上述した本実施例においては、主としておむつ等の排尿検知を行う場合を例として説明したが、水分に限らず共振回路タグ９０の浮遊静電容量やリアクタンスを変化させるような、排尿、油等の各種液体、その他の液体を含む流体の検知にも適用できるものである。

従って、本発明は、上記実施例の態様そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより種々の発明を完成できる。

例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の態様に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明に係る水分検知装置及び水分検知用の共振回路タグは、主として介護用及び病人用おむつへ適用することで素早く、確実に排尿を検知することができ、各種病院、医院等の医療施設や、各種介護施設等におけるおむつ装用者に関する水分検知システムとして広範に適用可能である。

また、水分検知用共振回路タグは、小型、軽量で薄膜シート状に形成することが出来るため点滴漏れ検知、自動車、飛行機等の液体漏れ検知等の水分検知用として広く応用ができるものである。

１ 水分検知用の共振回路タグ
２ 基板
３ コイル
４ コンデンサ
４Ａ コンデンサ
４ａ 表電極
４ａ１ 表電極
４ａ２ 表電極
４ｂ 裏電極
４ｃ 表電極
４ｃ１ 表電極
４ｃ２ 表電極
４ｄ 裏電極
５ ＬＣ接合点部
５ａ 貫通孔
１１ 水分検知装置
２１ 不織布
２１ａ 吸水材
２２ａ 送信アンテナ部
２２ｂ 受信アンテナ部
２３ａ 接着層
２３ｂ 接着層
２４ 吸水材（おむつ側の表面材）
２５ 絶縁層（水分調整層）
４０ 水分
５０ アンテナ
５１ コントローラ
６１ 送受信制御部
６２ 符号化部
６３ 復号化部
６４ 発振器
６５ スイッチ
６８ 通信手段
７０ 共振回路タグ
７１ 貫通孔
７２ 貫通孔
８０ 共振回路タグ
８１ 絶縁層
９０ 共振回路タグ

Claims (8)

1. 誘電体を一対の電極で挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの一対の電極と接続されたコイルとを具備し、前記コンデンサ、コイルの共振状態又は非共振状態の出力信号又は水分浸入に伴う前記コンデンサの電極短絡に伴うキャパシタンス変化による共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を出力する共振回路タグと、
   前記共振回路タグのコイルと電磁誘導により結合し、前記共振回路タグからの出力信号に対応したアンテナ出力信号を送出するアンテナコイルを具備するアンテナと、
   前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した前記アンテナからのアンテナ出力信号に応じて水分検知信号を出力する制御手段と、
   を有することを特徴とする水分検知装置。
2. 誘電体を表電極、裏電極で挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの表電極、裏電極と接続された矩形巻回パターン状のコイルとを具備し、前記コンデンサ、コイルの共振状態又は非共振状態の出力信号又は水分浸入に伴う前記コンデンサの表電極、裏電極の短絡に伴うキャパシタンス変化による共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を出力する共振回路タグと、
   前記共振回路タグのコイルと電磁誘導により結合し、前記共振回路タグからの出力信号に対応したアンテナ出力信号を送出するアンテナコイルを具備するアンテナと、
   前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した前記アンテナからのアンテナ出力信号に応じて水分検知信号を出力する制御手段と、
   を有することを特徴とする水分検知装置。
3. 誘電体を表電極、裏電極で挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの表電極、裏電極と接続されたコイルとを具備し、前記コンデンサ、コイルの共振状態又は非共振状態の出力信号又は水分浸入に伴う前記コンデンサの表電極、裏電極の短絡に伴うキャパシタンス変化による共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を出力することを特徴とする水分検知用の共振回路タグ。
4. 前記コンデンサの表電極は、複数の表電極により構成され、水分が前記コンデンサの複数の表電極を短絡することで前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移を行うことを特徴とする請求項３に記載の水分検知用の共振回路タグ。
5. 水分が前記共振回路タグのコンデンサ近傍に設けられた貫通孔により前記誘電体を貫通して誘導され前記コンデンサの表電極、裏電極を短絡させ前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移を行うことを特徴とする請求項３に記載の水分検知用の共振回路タグ。
6. 前記コイルの一端部を前記コンデンサの表電極に接続し、前記コイルの他端部には前記コンデンサの裏電極に接続するための導電材を用いた貫通孔部が設けられ、前記貫通孔部分で前記コイルの他端部と前記コンデンサの裏電極とを電気的に接続するとともに、水分が浸水されると前記貫通孔を介して当該水分が裏電極に達し、前記コンデンサの表電極と裏電極とを短絡状態にして前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振状態、非共振状態の遷移を行うことを特徴とする請求項３に記載の水分検知用の共振回路タグ。
7. 前記コンデンサの表電極側には、離散状態に散布した接着剤により水分吸収体が接着形成されて、この水分吸収体に対して人肌側に接触させる不織布を積層していることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の水分検知用の共振回路タグ。
8. 前記コンデンサの裏電極側には、離散状態に散布した接着剤によりおむつ側の水分吸収体が接着形成されることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の水分検知用の共振回路タグ。

Images