JP2020120911A

JP2020120911A - 排尿検知装置

Info

Publication number: JP2020120911A
Application number: JP2019014269A
Authority: JP
Inventors: 一樹中島; Kazuki Nakajima; 慎太郎山本; Shintaro Yamamoto; 收滝口; Osamu Takiguchi
Original assignee: Alsens Inc; Toyama University
Current assignee: Alsens Inc; Toyama University
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: JP7364164B2

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、オムツ内の排尿量を検知し、かつオムツの着用者の姿勢変化等の外乱の影響を排除できる排尿検知装置を提供する。【解決手段】オムツの尿吸収部の外側に配置されるものであってオムツ側から順に、内側電極、内側中間絶縁体、グランド電極、外側中間絶縁体および外側電極を積層したシート状のセンサ部と、該センサ部に接続された測定部を備え、前記グランド電極は、グランドに接続されたものであり、前記測定部は、前記内側電極の静電容量と前記外側電極の静電容量を測定するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、オムツ内の排尿量を検知できる排尿検知装置に関する。

近年、要介護高齢者の増加に伴い、オムツの着用者も増加している。介護施設等において、オムツの交換は、介護者と被介護者の双方にとって負担となるため、排尿量を検知して適切なオムツ交換時期を把握し、できるだけオムツ交換の頻度を減らすことが求められている。

また、近年、犬や猫等の愛玩動物に、オムツを着用させる機会が増えている。それは、室内飼育される割合が増えていることや、長寿化により、高齢になって運動機能が低下してトイレに辿り着けない、認知症でトイレの場所を忘れてしまう、といった原因でトイレ以外の場所で失禁してしまう場合が増えていることが理由である。オムツの交換は飼い主にとって手間であり、また交換回数が増えればそれだけ経済的負担も大きくなるため、排尿量を検知して適切なオムツ交換時期を把握し、できるだけオムツ交換の頻度を減らすことが求められている。さらに、愛玩動物の排尿量は、健康状態を把握するための重要な指標となるので、その観点からも、排尿量の検知が求められている。

このように、人を対象とする場合と動物を対象とする場合の何れにおいても、オムツ内の排尿量を適宜検知することが求められており、たとえば特許文献１に示す発明が提案されている。特許文献１の発明は、吸収性物品（オムツ）に取り付けられたセンサ素子によって排尿時のインピーダンス変化を測定するものである。ただし、このような電気的特性の測定値は、オムツの着用者の姿勢によって変化するものであることが知られている。そこで、特許文献１の発明では、オムツに三軸加速度センサを設けてあり、これによりオムツの着用者の姿勢を判定し、判定された姿勢に対応する尿量計算式を用いて、インピーダンス変化の測定値に基づき尿吸収量を算出しており、このようにすることで、着用者の姿勢変化による測定誤差を低減している。

特開２０１７−２０７３１７号公報

しかしながら、特許文献１の発明は、インピーダンスと三軸加速度という複数の物理量を測定するものであったため、測定のためのセンサの構成や測定値のデータ処理が複雑なものとなり、コストが高くなってしまう点が問題であった。

本発明は、このような事情を鑑みたものであり、簡易な構成でありながら、オムツ内の排尿量を検知し、かつオムツの着用者の姿勢変化等の外乱の影響を排除できる排尿検知装置を提供することを目的とする。

本発明は、オムツの尿吸収部の外側に配置されるものであってオムツ側から順に、内側電極、内側中間絶縁体、グランド電極、外側中間絶縁体および外側電極を積層したシート状のセンサ部と、該センサ部に接続された測定部を備え、前記グランド電極は、グランドに接続されたものであり、前記測定部は、前記内側電極の静電容量と前記外側電極の静電容量を測定するものであることを特徴とする。なお、グランドに接続するとは、測定部の筐体、基板や電池の負極など、電位の基準となる点に接続することをいう。

また、本発明は、前記内側電極が複数設けてあって、前記の各内側電極は互いに離隔しており、前記測定部が、前記内側電極間の相互容量を測定するものであり、前記外側電極が１つだけ設けてあって、前記測定部が、前記外側電極の自己容量を測定するものであってもよい。

また、本発明は、前記内側電極が２つ設けてあって、前記の各内側電極が、互いに略平行に延びる基部と、前記の各基部から対向する前記基部へ向けて延びる複数の櫛歯部を有しており、前記の両基部間において、一方の前記内側電極の櫛歯部と他方の前記内側電極の櫛歯部が交互に並んで配置されているものであってもよい。

また、本発明は、前記外側電極が、長尺状のものであってもよい。

本発明によれば、内側電極と外側電極のそれぞれにおいて静電容量を測定するものであって、それらの測定値を比較することにより、排尿による静電容量の変化と、外乱による静電容量の変化を判別し、外乱の影響を排除して、オムツ内の排尿量を検知できる。その理由は、以下のとおりである。内側電極と外側電極のそれぞれの静電容量は、この排尿検知装置の内側（オムツ側）における排尿と、外側におけるオムツの着用者の姿勢変化等の外乱、すなわち床面や他者の体等の接地（アース）されたとみなせるもの（以下、接地体という）の接近による影響を受ける。内側電極と外側電極における、排尿と外乱のそれぞれから受ける影響の差異に基づき、外乱の影響を排除することができ、かつ静電容量の変化量から排尿量を検知できるものである。

また、内側電極において相互容量を測定し、外側電極において自己容量を測定するものであれば、オムツ内の排尿量を特に精度よく検知できる。その理由は、以下のとおりである。まず、オムツ内で排尿があった場合、内側電極においては、電極間の電気力線の一部が排尿されたオムツの尿吸収部を介して着用者の体と結合するため、静電容量（相互容量）が減少するのに対し、外側電極においては、グランド電極との間の寄生容量（自己容量）を測定しており、これはオムツ内で排尿があってもほとんど変化しない。一方、外側から床面等の接地体が接近する外乱があった場合、内側電極においては、電極間の電気力線の一部が接地体と結合するため、静電容量（相互容量）が減少するのに対し、外側電極においては、グランド電極との間の寄生容量に対して、新たに接地体との間の寄生容量が並列に接続されることになるため、静電容量（自己容量）が増加する。このように、排尿があった場合と外乱があった場合において、内側電極と外側電極のそれぞれの静電容量の変化の挙動が明確に異なるため、外乱の影響が確実に排除され、排尿量を精度よく検知できるものである。

また、２つの内側電極がそれぞれ基部と櫛歯部を有しており、一方の内側電極の櫛歯部と他方の内側電極の櫛歯部が交互に並んで配置されているものであれば、２つの電極が対向する部分が広範囲にわたる形状となり、より広い範囲で排尿を検知できるので、検知の確実性が高いものとなる。

また、外側電極が長尺状のものであれば、電極自体の大きさを必要以上に大きなものとすることなく、接地体の接近を精度よく検知できるだけの面積を確保できるものであって、さらに、オムツの着用者の体の向きが変わるなどして、センサ部に対する接地体の接近する場所が変わっても、外側電極が接地体に対向する状態が維持されるので、外乱の影響が確実に排除され、排尿量を精度よく検知できるものである。

本発明の排尿検知装置の説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図を示す。排尿検知装置のセンサ部の分解斜視図である。排尿検知装置を備えるオムツカバーの説明図である。オムツカバーを犬に着用させた状態を示す説明図である。予備実験用の電極の説明図である。電極幅ごとの、オムツによる静電容量の変化量を示すグラフである。電極間隔ごとの、オムツによる静電容量の変化量を示すグラフである。排尿による内側電極の静電容量への影響の説明図であり、（ａ）は排尿前、（ｂ）は排尿後を示す。排尿による外側電極の静電容量への影響の説明図であり、（ａ）は排尿前、（ｂ）は排尿後を示す。接地体の接近による内側電極の静電容量への影響の説明図であり、（ａ）は接近前、（ｂ）は接近後を示す。接地体の接近による外側電極の静電容量への影響の説明図であり、（ａ）は接近前、（ｂ）は接近後を示す。排尿検知装置の効果を確認するための実験の説明図である。測定実験結果を示すグラフである（床面が接近した場合）。測定実験結果を示すグラフである（人の手が接近した場合）。排尿と外乱が同時に生じた場合の排尿検知方法の説明図である。

以下、本発明の排尿検知装置の具体的な内容について説明する。本発明は、人と、犬や猫等の動物の、何れも対象とすることができるものであるが、ここでは雄犬を対象とする場合を例として挙げる。図３および図４に示すように、この排尿検知装置１００は、犬Ｄに着用させたオムツＮを覆うオムツカバー２００と一体になったものである。なお、以下において前後方向とは、オムツカバー２００を犬に着用させた状態における胴体の前後方向とし、図３および図４における右側が前側、左側が後側となる。また、左右方向とは、オムツカバー２００を犬に着用させた状態における体の左右方向とする。さらに、上下方向とは、前後方向および左右方向に直交する方向であって、オムツカバー２００を犬に着用させた状態におけるオムツＮ側（犬Ｄ側）を上側、その反対側を下側とする。

オムツカバー２００は、布製のものであって、図３に示すように、平面視して、前後方向に延びかつ前端部と後端部が外周側に膨らむ略円弧状であるカバー部２０１と、カバー部２０１の前部と後部からそれぞれ左右方向に延びる４本のベルト部２０２からなる。左右のベルト部２０２には、それぞれ対応する面ファスナー（図示省略）を設けてあり、図４に示すように、カバー部２０１を犬Ｄの胴体に下側から当ててオムツＮを覆い、前後それぞれにおいて左右のベルト部２０２を胴体に回し、相互に面ファスナーで固定する。

続いて、このオムツカバー２００に取り付けられた排尿検知装置１００について説明する。図１および図２に示すように、この排尿検知装置１００は、センサ部１０と、測定部２０を備える。センサ部１０は、シート状のものであって、図３に示すように、オムツカバー２００のカバー部２０１の内側の面（オムツＮ側の面）の略中央に、縫い付けて取り付けてある。このセンサ部１０は、オムツカバー２００によりオムツＮを覆った際に、オムツＮの尿吸収部の外側に配置される。また、測定部２０は、回路基板をプラスチック製のケースに納めたものであり、オムツカバー２００のカバー部２０１の内側の面の前端部に、面ファスナーを用いて着脱自在に取り付けてある。なお、オムツカバー２００に対する測定部２０の取付方法としては、面ファスナーを用いる以外に、オムツカバー２００にポケットを設けてその中に収納するようにしてもよい。そして、センサ部１０と測定部２０とが、配線３０により電気的に接続されている。

次に、センサ部１０についてより詳しく説明する。図１および図２に示すように、センサ部１０は、オムツＮ側（上側）から順に、内側表面絶縁体６、内側電極１ａ，１ｂ、内側中間絶縁体２、グランド電極３、外側中間絶縁体４、外側電極５および外側表面絶縁体７を積層したものである。内側表面絶縁体６、内側中間絶縁体２、外側中間絶縁体４および外側表面絶縁体７は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製フィルムからなるものである。グランド電極３は、銅製メッシュからなるものである。内側電極１ａ，１ｂおよび外側電極５は、銅製テープからなるものである。そして、各層が接着されていて、１枚のシート状になっている。なお、各絶縁体は透明なものであり、図１および図２においても透過させて図示してある。また、実際には各層は極めて薄いものであるが、図１（ｂ）では実際のものよりも厚く図示してある。さらに、図１（ａ）と（ｃ）において、一方に図示した配線３０は、他方において省略してある。

内側表面絶縁体６、内側中間絶縁体２、外側中間絶縁体４および外側表面絶縁体７について、より詳しくは、すべて同じ大きさの矩形のものであって、上記の各電極間および各電極とその他の外部物体との間の絶縁を維持するためのものである。

グランド電極３について、より詳しくは、上記の各絶縁体よりも一回り小さい矩形のものであって、平面視して、各絶縁体の内周側に納まるように配置されている。そして、グランド電極３は、配線３０により、後述の測定部２０のグランド端子２３に接続されている。

内側電極１ａ，１ｂについて、より詳しくは、２つ設けてあるものであって、各内側電極１ａ，１ｂは互いに離隔している。また、各内側電極１ａ，１ｂは、前後方向に延びる基部１１ａ，１１ｂを有しており、基部１１ａ，１１ｂ同士は左右に位置し、互いに平行である。さらに、各内側電極１ａ，１ｂは、各基部１１ａ，１１ｂから対向する基部１１ｂ，１１ａへ向けて延びる複数本（本実施例では３本）の櫛歯部１２ａ，１２ｂを有しており、両基部１１ａ，１１ｂ間において、一方の内側電極１ａの櫛歯部１２ａと他方の内側電極１ｂの櫛歯部１２ｂが交互に並んで配置されている。そして、２つの内側電極１ａ，１ｂは、配線３０により、それぞれ後述の測定部２０の相互容量測定端子２１に接続されている。

外側電極５について、より詳しくは、１つだけ設けてあるものであって、前後方向、すなわち、犬Ｄの胴体の延びる方向に延びる長尺状のものである。そして、外側電極５は、配線３０により、後述の測定部２０の自己容量測定端子２２に接続されている。

次に、測定部２０についてより詳しく説明する。測定部２０は、回路基板上に実装されたマイコン（図示省略）を備えるものである。このマイコンは、相互容量方式と自己容量方式の２つの方式で静電容量を測定できるものであり、相互容量を測定するための相互容量測定端子２１と、自己容量を測定するための自己容量測定端子２２と、測定部２０の筐体、基板や電池の負極など、電位の基準となる点に接続されたグランド端子２３を有している。前述のように、内側電極１ａ，１ｂが、相互容量測定端子２１に接続されているので、測定部２０は、内側電極１ａ，１ｂ間の相互容量を測定するものであり、また、外側電極５が自己容量測定端子２２に接続されており、グランド電極３がグランド端子２３に接続されているので、測定部２０は、外側電極５の自己容量（外側電極５とグランド電極３との間の寄生容量）を測定するものである。さらに、このマイコンは、測定した静電容量のデータを、外部の端末（パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレットなど）へ送信するための、無線通信部（図示省略）を有している。

なお、本実施例のセンサ部１０の大きさについては、犬用のオムツＮおよびオムツカバー２００の大きさに合わせて、矩形のグランド電極３の大きさを、前後幅１５０ｍｍ、左右幅１３５ｍｍとしてある。また、各絶縁体は、このグランド電極３よりも一回り大きいものとしてある。さらに、前後に延びる、内側電極１ａ，１ｂの基部１１ａ，１１ｂおよび外側電極５の長さは、グランド電極３の前後幅よりも一回り短い１４０ｍｍとしてある。また、内側電極１ａ，１ｂの基部１１ａ，１１ｂの幅は１０ｍｍ、櫛歯部１２ａ，１２ｂの幅は１５ｍｍとしてあり、一方の内側電極１ａと他方の内側電極１ｂとの間隔は、すべての箇所で１０ｍｍとしてある。さらに、外側電極５の幅は、１０ｍｍとしてある。なお、内側電極１ａ，１ｂおよび外側電極５の幅と、一方の内側電極１ａと他方の内側電極１ｂとの間隔については、以下のような予備実験に基づいて値を決定した。

予備実験には、図５に示すように、絶縁体３０２の上に２本の電極３０１を平行に並べた実験用電極３００を用いる。電極３０１の長さは１４０ｍｍとし、電極３０１の幅をｗ、両電極３０１の間隔をｄとする。そして、電極間隔ｄを５ｍｍで一定にして、電極幅ｗを５，１０，１５ｍｍとした実験用電極３００と、電極幅ｗを１０ｍｍで一定にして、電極間隔ｄを５，１０，１５ｍｍとした実験用電極３００を用意した。

このような実験用電極３００を机上に載置し、その上に水を含まず乾燥した状態のオムツ（以下、乾オムツという）を重ねて載置した場合と、水を吸水した状態のオムツ（以下、濡オムツという）を重ねて載置した場合の、載置前後における電極３０１間の静電容量の変化量を測定した（それぞれ５回ずつ測定した）。測定には、本発明の排尿検知装置１００の測定部２０と同じものを用いた。

図６に示すのは、電極幅が異なる場合における、乾オムツおよび濡オムツの載置前後の静電容量の変化量を示すグラフである。ただし、変化量として示す数値は、測定部２０から出力されるローデータであり、実際の静電容量を表すものではない（以下のすべてのグラフにおいて同様である）。これによれば、乾オムツを載置した場合、電極幅によらず、載置前後で静電容量はほとんど変化しなかった。一方、濡オムツを載置した場合、何れの電極幅でも静電容量が減少した。これは、電極３０１間の電気力線の一部が吸水したオムツを介して机（接地体）と結合するためである。そして、電極幅が大きいほど、載置前後における静電容量の変化量も大きくなった。この静電容量の変化量が大きいほど、排尿量を精度よく検知できることになる。よって、本実施例では、電極幅を１０ｍｍまたは１５ｍｍとすることにした。なお、それ以上電極幅を大きくすると、センサ部１０自体が大型化してしまうため、好ましくない。

図７に示すのは、電極間隔が異なる場合における、乾オムツおよび濡オムツの載置前後の静電容量の変化量を示すグラフである。これによれば、乾オムツを載置した場合、電極間隔によらず、載置前後で静電容量はほとんど変化しなかった。一方、濡オムツを載置した場合、何れの電極間隔でも静電容量が減少しており、電極間隔が１０ｍｍのときが、載置前後における静電容量の変化量が最大となった。よって、本実施例では、電極間隔を１０ｍｍとすることにした。

次に、このように構成したセンサ部１０および測定部２０からなる排尿検知装置１００により、どのようにして外乱（接地体の接近）の影響を排除しつつオムツ内の排尿量を検知するのかについて、説明する。そのためには、排尿があった場合と外乱があった場合のそれぞれにおいて、内側電極１ａ，１ｂと外側電極５の静電容量がどのように変化するのかを示す。図４に示すように、排尿検知装置１００を備えるオムツカバー２００を犬Ｄに着用させると、センサ部１０がオムツＮの尿吸収部の外側に配置される。

図８に示すのは、排尿による内側電極１ａ，１ｂの静電容量の変化についての説明図である。（ａ）に示す排尿前においては、センサ部１０と犬Ｄの胴体は離隔しており、２つの内側電極１ａ，１ｂ間の電気力線Ｆは、電極間で結合されている。そして、（ｂ）に示す排尿後においては、オムツＮの尿吸収部Ｎａが尿（水分）で満たされ、電極間で結合していた電気力線Ｆの一部が、オムツＮの尿吸収部Ｎａを介して犬Ｄの胴体（接地（アース）されているものとみなせる）と結合する。すると、電極間の電気力線Ｆが減少するため、静電容量（相互容量）が減少する。なお、２つの電極間の誘電体が空気から尿（水）に置き換わり、誘電率が増加することになるが、それによる静電容量の増加量は、電気力線Ｆが減少することによる静電容量の減少量と比べて十分に小さいものである。

図９に示すのは、排尿による外側電極５の静電容量の変化についての説明図である。外側電極５においては、グランド電極３との間の寄生容量（仮想的なコンデンサＣ_ｉの容量）を測定している。これは、（ａ）に示す排尿前と、（ｂ）に示す排尿後とで、ほとんど変化しない。

図１０に示すのは、外乱（接地体Ｅの接近）による内側電極１ａ，１ｂの静電容量の変化についての説明図である。（ａ）に示す接地体Ｅの接近前においては、２つの内側電極１ａ，１ｂ間の電気力線Ｆは、電極間で結合されている。そして、（ｂ）に示す接地体Ｅの接近後においては、電極間で結合していた電気力線Ｆの一部が、接地体Ｅと結合する。すると、電極間の電気力線Ｆが減少するため、静電容量（相互容量）が減少する。

図１１に示すのは、外乱（接地体Ｅの接近）による外側電極５の静電容量の変化についての説明図である。（ａ）に示す接地体Ｅの接近前においては、外側電極５とグランド電極３との間の寄生容量（仮想的なコンデンサＣ_ｉ１の容量）のみが測定される。そして、（ｂ）に示す接地体Ｅの接近後においては、新たに外側電極５と接地体Ｅとの間の寄生容量（仮想的なコンデンサＣ_ｉ２の容量）が並列に接続されることになるため、静電容量（自己容量）が増加する。

以上によれば、排尿により、内側電極１ａ，１ｂの静電容量は減少し、外側電極５の静電容量は変化しない。また、外乱により、内側電極１ａ，１ｂの静電容量は減少し、外側電極５の静電容量は増加する。このように、排尿があった場合と外乱があった場合において、内側電極１ａ，１ｂと外側電極５のそれぞれの静電容量の変化の挙動が明確に異なるため、外乱の影響が確実に排除される。すなわち、内側電極１ａ，１ｂの静電容量が減少したときに、外側電極５の静電容量が変化していなければ、内側電極１ａ，１ｂの静電容量の減少は排尿によるものと判断することができ、外側電極５の静電容量が増加していれば、内側電極１ａ，１ｂの静電容量の減少は外乱によるものと判断することができる。このようにして、外乱の影響が排除され、その上で、排尿があったと判断されたときには、内側電極１ａ，１ｂの静電容量の減少量に基づいて、排尿量を精度よく検知できる。

次に、本発明の排尿検知装置により、犬の排尿を検知する実験を行った結果を示す。第一の実験は、図１２に示すように、犬の人形４００を用いて行った。人形４００は、生体を模擬するために、胴体と脚の内部を生理食塩水で満たしてあり、ピペットチップ（図示省略）で陰茎を模擬したものを形成し、チューブ４０１でピペットチップと漏斗４０２を接続して、漏斗から水（疑似尿）を注水できるようにした。そして、この人形４００に、腹巻型のオムツＮを着用させ、さらにオムツＮを覆うようにして、図１および図２に示す本発明の排尿検知装置１００を備えたオムツカバー２００を着用させた。そして、漏斗４０２から１回に２０ｍｌずつ、時間を空けて５回の注水を行った。健康な犬の１日の排尿量は２０〜４５ｍｌ／ｋｇとされており、本実験では体重３．５ｋｇ程度の小型犬を想定していることから、１日の排尿回数を４回とすると、１回の排尿量は１７．５〜４０ｍｌとなるので、これに基づき、１回の注水量を２０ｍｌとした。また、注水は、立位（前脚と後脚で立った状態）で行われ、注水から５分ごとに、姿勢を変化させた。姿勢変化は、立位から、犬座位（後脚を曲げて臀部を床面に付けた状態）、腹臥位（前脚と後脚を曲げて胴体を床面に付けた状態）、立位の順に行い、立位に戻してから５分後に次の注水を行った。なお、各姿勢については、図１３の上部に図示した。そして、この一連の工程において、測定部２０により、センサ部１０の内側電極１ａ，１ｂと外側電極５の静電容量を測定し、測定部２０の無線通信部から送信された測定データをパーソナルコンピュータで受信して記録した。

図１３に示すのは、第一の実験の結果として、内側電極１ａ，１ｂと外側電極５のそれぞれの静電容量の時間変化を表したグラフである。グラフの上部に、注水のタイミング（三角印）と、姿勢の変化を示してある。この結果によれば、内側電極１ａ，１ｂの静電容量（相互容量）については、以下の挙動を示した。すなわち、注水によって減少した。また、注水前においては、姿勢を変化させてもほとんど変化しなかった。注水後においては、立位から犬座位したときにはほとんど変化しなかったが、犬座位から腹臥位にすると減少し、腹臥位から立位に戻すと増加した。ただし、腹臥位にする前の値よりも小さい値となった。一方、外側電極５の静電容量（自己容量）については、以下の挙動を示した。すなわち、注水によっては変化せず、姿勢を腹臥位にしたときにだけ増加し、腹臥位から立位に戻すと元の値に戻った。よって、内側電極１ａ，１ｂの静電容量が減少した場合において、同時に外側電極５の静電容量が増加していれば、排尿ではなく姿勢の変化（接地体の接近）によるものと判断できる。一方、内側電極１ａ，１ｂの静電容量が減少した場合において、同時に外側電極５の静電容量が変化していなければ、排尿によるものと判断できる。

次に、第二の実験について説明する。第二の実験も、第一の実験と同じ犬の人形４００を用いて行われるものであり、着用させるオムツＮおよび本発明の排尿検知装置１００を備えたオムツカバー２００も同じである。そして、第二の実験では、人形の姿勢は立位のままであり、１回に２０ｍｌずつ、５分間隔で５回の注水を行い、注水後に２分間、センサ部１０付近をオムツカバー２００の外側から人の手で触れた。そして、この一連の工程において、測定部２０により、センサ部１０の内側電極１ａ，１ｂと外側電極５の静電容量を測定し、測定部２０の無線通信部から送信された測定データをパーソナルコンピュータで受信して記録した。

図１４に示すのは、第二の実験の結果として、内側電極１ａ，１ｂと外側電極５のそれぞれの静電容量の時間変化を表したグラフである。グラフの上部に、注水のタイミング（三角印）と、人の手で触れたタイミングを示してある。この結果によれば、内側電極１ａ，１ｂの静電容量（相互容量）については、以下の挙動を示した。すなわち、注水によって減少した。また、注水前においては、手で触れてもほとんど変化しなかった。注水後においては、手で触れると減少し、手を離すと増加した。ただし、手で触れる前の値よりも小さい値となった。一方、外側電極５の静電容量（自己容量）については、以下の挙動を示した。すなわち、注水によっては変化せず、手で触れたときにだけ増加し、手を離すと元の値に戻った。よって、内側電極１ａ，１ｂの静電容量が減少した場合において、同時に外側電極５の静電容量が増加していれば、排尿ではなく人の手が触れたこと（接地体の接近）によるものと判断できる。一方、内側電極１ａ，１ｂの静電容量が減少した場合において、同時に外側電極５の静電容量が変化していなければ、排尿によるものと判断できる。

このようにして、姿勢が変化して床面等が接近したり、人の手が触れたりする外乱が排除できる。すなわち、内側電極１ａ、ｂの静電容量の変化の測定データの内、外乱によるもの判断された測定データについては排除すればよい。そして、これらの実験では注水量が既知であるから、注水量と静電容量の減少量（測定部２０から出力されるローデータ）との線形的な相関関係を導出することで、本発明の排尿検知装置による測定データから、実際の排尿量を推定することができるようになる。なお、内側電極１ａ，１ｂの静電容量について、第一の実験においては腹臥位から立位に戻した際に姿勢変化前よりも減少しており、第二の実験においては人の手を離した際に触れる前よりも減少したので、その減少量について補正をするようにしてもよい。

また、第一の実験では、姿勢が立位のときに注水しており、第二の実験では人の手が触れていないときに注水しているが、実際には、腹臥位のときや人の手が触れているときに排尿することもあり得る。その場合、図１５に示すように、内側電極１ａ，１ｂの静電容量については、姿勢変化等の外乱による減少と排尿による減少が積み重なることになるが、単に外側電極５の静電容量が増加している場合における内側電極１ａ，１ｂの静電容量の変化の測定データを排除することとしていると、排尿による減少も排除されてしまう。そこで、外側電極５の静電容量の変化に基づき、外乱がある状態（腹臥位の状態や人の手が触れている状態）の前後の時点における内側電極１ａ，１ｂの静電容量を測定して比較し、差ΔＣがあったときにそれを排尿によるものとみなせばよい。これにより、排尿と外乱が同時に生じた場合でも、外乱の影響を排除して、排尿量を検知できる。

このように構成した本発明の排尿検知装置１００によれば、上記のとおり、内側電極１ａ，１ｂにおいて相互容量を測定し、外側電極５において自己容量を測定しているので、外乱の影響が確実に排除され、オムツＮ内の排尿量を特に精度よく検知できる。また、２つの内側電極１ａ，１ｂがそれぞれ基部１１ａ，１１ｂと櫛歯部１２ａ，１２ｂを有しており、一方の内側電極１ａの櫛歯部１２ａと他方の内側電極１ｂの櫛歯部１２ｂが交互に並んで配置されているので、２つの電極が対向する部分が前後左右の広範囲にわたる形状となり、より広い範囲で排尿を検知できるので、検知の確実性が高い。さらに、外側電極５が長尺状のものであって犬Ｄの胴体の延びる方向に延びているので、特に犬Ｄが床面等に寝た状態（腹臥位）において、接地体（床面等）に対向する電極の面積が広くなり、外乱の影響が確実に排除され、排尿量を精度よく検知できる。また、グランド電極３が銅製メッシュからなるので、実質的な面積が小さく、外側電極５とグランド電極３の間の寄生容量（自己容量）も小さくなる。これにより、接地体Ｅが接近して新たに接地体Ｅとの間の寄生容量が並列に接続された際の、静電容量の増加量が相対的に大きくなるため、接地体Ｅの接近（外乱）を確実に検知できる。

なお、上記の実験では、排尿検知装置の測定部の無線通信部から送信されたデータを、パーソナルコンピュータにより受信したが、その他の外部の端末、たとえばスマートフォンやタブレットなどにより受信するものであってもよい。また、データを受信した際には、排尿があったことを、音を鳴らしたり画面に表示したり照明色を変化させたりして知らせるようにしてもよい。さらに、排尿量を表やグラフで画面に表示するようにしてもよい。また、過去のデータを記憶装置に保存して、自由に閲覧できるようにしてもよい。さらに、人を対象とする場合において、オムツの着用者が寝るベッドに、データを受信する端末を設けたものであってもよい。

なお、上記の実施例は、雄犬を対象とする場合であるが、雌犬を対象とする場合、排泄器官の相違に基づき、オムツカバーの形状や、センサ部の位置が異なるものとなる。しかしながら、測定原理や作用効果については、上記と同じである。そして、犬以外の動物や、人を対象とする場合についても、適宜変形されるが、同様の測定原理に基づき、同様の作用効果が得られる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲内で適宜変更できる。たとえば、内側電極は、上記のような櫛形のものに限られず、図５に示した予備実験用の電極のように、２本の直線状の電極を平行に並べたものであってもよい。また、内側電極が１つだけ設けてあって、測定部が内側電極の自己容量を測定するものであってもよい。その場合でも、内側電極と外側電極における、排尿と外乱のそれぞれから受ける影響の差異に基づき、外乱の影響を排除することができ、かつ静電容量の変化量から排尿量を検知できる。また、外側電極は、前後方向に延びるものに限られず、想定される姿勢変化や他者の接触の態様に基づき、より精度よく検知できるように延びる方向を変更してもよい。たとえば、オムツの着用者の体の向きが変わるなどして、センサ部に対する接地体の接近する場所が変わることが想定される場合に、外側電極をその方向に延びる向きとすることで、外側電極が接地体に対向する状態が維持されるので、外乱の影響が確実に排除され、排尿量を精度よく検知できる。さらに、センサ部は、オムツの尿吸収部の外側に配置されるものであれば、オムツカバーと一体のものに限られず、オムツカバーに対して面ファスナーなどにより着脱自在に取り付けられるものであってもよいし、オムツカバーに固定されずオムツとオムツカバーに挟まれるものであってもよいし、オムツカバーではなくオムツに対して粘着テープなどにより着脱自在に取り付けられるものであってもよい。また、センサ部の各構成要素の素材は、上記において示したものに限られない。たとえば、グランド電極は、銅製メッシュからなるものに限られず、導電性布や炭素繊維からなるものであってもよい。

１ａ，１ｂ内側電極
１１ａ，１１ｂ基部
１２ａ，１２ｂ櫛歯部
２内側中間絶縁体
３グランド電極
４外側中間絶縁体
５外側電極
１０センサ部
２０測定部

Claims

オムツの尿吸収部の外側に配置されるものであってオムツ側から順に、内側電極、内側中間絶縁体、グランド電極、外側中間絶縁体および外側電極を積層したシート状のセンサ部と、該センサ部に接続された測定部を備え、
前記グランド電極は、グランドに接続されたものであり、
前記測定部は、前記内側電極の静電容量と前記外側電極の静電容量を測定するものであることを特徴とする排尿検知装置。
前記内側電極が複数設けてあって、前記の各内側電極は互いに離隔しており、前記測定部が、前記内側電極間の相互容量を測定するものであり、
前記外側電極が１つだけ設けてあって、前記測定部が、前記外側電極の自己容量を測定するものであることを特徴とする請求項１記載の排尿検知装置。
前記内側電極が２つ設けてあって、前記の各内側電極が、互いに略平行に延びる基部と、前記の各基部から対向する前記基部へ向けて延びる複数の櫛歯部を有しており、前記の両基部間において、一方の前記内側電極の櫛歯部と他方の前記内側電極の櫛歯部が交互に並んで配置されているものであることを特徴とする請求項２記載の排尿検知装置。
前記外側電極が、長尺状のものであることを特徴とする請求項２または３記載の排尿検知装置。