JP2024513909A - おむつ用感知装置 - Google Patents

Abstract

おむつの外面に取り付ける感知装置に関する。この感知装置は、複数の取付け点同士の間に延在する一つ以上の弾性部材から成る拡張可能部材を備え、各取付け点は、この拡張可能部材をおむつの外面に固定して取り付けるように構成されていて、一つ以上の弾性要素は、各取付け点が離れるにつれて伸びるように構成されることによって、拡張可能部材がおむつの膨張に従って拡張するように構成される。感知装置はさらに、拡張可能部材に結合された検出部を備え、この検出部は、拡張可能部材の拡張を検出するように構成され、さらに、拡張可能部材で検出される拡張に基づいておむつ膨満度パラメータを決定するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、おむつの膨満度パラメータを決定するためにおむつの外面に取り付ける感知装置に関する。本発明は、また、おむつ・感知装置結合体に関する。感知装置の各感知要素は、おむつの外面に取り付け可能であり当該外面と一体化することもできる。

おむつ、失禁パッド、下着などの失禁用製品を使用すると、着用者はトイレを使用せずに排尿および／または排便を行うことができる。失禁用製品は、尿や便を収容し、外側の衣類への漏れを防ぐ吸収層を備えている。失禁用製品は、子供（夜尿症）だけでなく成人、特に失禁に関連する病気を持つ人にも使用できる。

おむつやその他の失禁用製品が尿や便で汚れた場合、通常は別の人 (介護者など) が交換する必要がある。おむつ着用者は自分でおむつを交換できないことが多く、またおむつ交換が必要であることを伝えることさえできないため、介護者は一日を通して定期的におむつが汚れていないか手作業で確認する必要がある。これには、おそらく不必要におむつを交換することが含まれ、それによって介護者の貴重な時間と関連コストが無駄になる。 一方で、おむつを十分に定期的に交換しないと、着用者の不快感、着用者の尊厳への悪影響、および／または発疹、褥瘡、感染症などの皮膚障害が発生し得る。

したがって、おむつまたは他の失禁用製品の膨満を感知する一連の行為には改良の余地がある。おむつの膨満を感知することは、赤ちゃんにとっても有用である。

本発明の第一の態様によれば、おむつの外面に取り付ける感知装置が提供される。この感知装置は拡張可能部材を備える。前記拡張可能部材は、複数の取付け点同士の間に延在する一つ以上の弾性部材から成る。前記取付け点は、前記拡張可能部材を前記おむつの外面に固定して取り付けるように構成されている。好ましくは、前記取付け点の一部またはすべては、伸縮性縁部などのおむつの縁部またはその近くに配置される。一つ以上の前記弾性要素は、前記取付け点が離れるにつれて伸びるように構成されることによって、前記拡張可能部材がおむつの膨張に従って（すなわち、おむつが満たされるにつれて）拡張するように構成される。感知装置はさらに、前記拡張可能部材に結合された検出部を備える。前記検出部は、前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成されている。前記検出部はさらに、前記拡張可能部材で検出される拡張に基づいておむつ膨満度パラメータを決定するように構成されている。

本発明の第二の態様によれば、おむつと上述の前記感知装置とを備える、おむつ・感知装置結合体が提供される。前記感知装置はさらに、上述の前記感知装置に電力を供給するように構成された電子制御・電源部を備える。前記電子制御・電源部は、上述の前記検出部を備えることが好ましい。前記拡張可能部材の取付け点は前記おむつの外面に固定して取り付けられる。

いくつかの例では、前記感知装置は前記おむつの製造後にその外面に取り付けられる。他の例では、前記感知装置の拡張可能部材は、製造時に前記おむつの外面に一体化される（すなわち、その上に作成される）。次いで、前記検出部を、例えばループを介して前記拡張可能部材に取り付け得る。

本発明には他の有益な態様もあり、以下の詳細な説明に記載されている。

本発明をより容易に理解できるように、ほんの一例として添付の図面を参照する。
おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の代替構成の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の代替構成の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の代替構成の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の代替構成の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の代替構成の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の代替構成の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な感知装置の代替構成の平面図である。 図１～８のいずれかの感知装置とともに使用される代表的な光検出器の断面図である。図９ａでは、感知装置の拡張可能部材が非拡張状態にある。 図９ａの配置の平面図である。 感知装置の拡張可能部材が拡張状態にあるときの、図９ａ～９ｂの代表的な光検出器の断面図である。 図９ｃの配置の平面図である。 図１～８のいずれかの感知装置とともに使用される代表的な代替光検出器の平面図である。光検出器は複数のリンクを備える。 図１～８のいずれかの感知装置とともに使用される代表的な代替光検出器の断面図である。図１１ａでは、感知装置の拡張可能部材は非拡張状態にある。 感知装置の拡張可能部材が拡張状態にあるときの、図１１ａの代表的な光検出器の断面図である。 図１～８のいずれかの感知装置とともに使用される代替の光検出器の平面図である。 図１～８のいずれかの感知装置とともに使用される複数の代表的な光検出器の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な代替感知装置の平面図であり、感知装置は三つのセンサ素子を備える。 図１４の代表的な感知装置の追加の特徴を示す、図１４の配置の部分平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な代替感知装置の平面図である。 おむつの外面に取り付けられた代表的な代替感知装置の平面図である。 抵抗を測定し、図１６の代表的な感知装置とともに使用されるホイートストン・ブリッジの回路図である。 静電容量を測定し、図１７の代表的な感知装置とともに使用される静電容量ブリッジの回路図である。 任意の代表的な感知装置に電力を供給する代表的な電子制御・電源部の斜視図である。 おむつ膨満度パラメータを決定するための体積対時間データの代表的なグラフである。 おむつの外面の感知装置の代表的な統合センサ構成の平面図である。 動きを測定し、任意の代表的な感知装置とともに使用されるジャイロスコープの回路図である。 動きを測定し、任意の代表的な感知装置とともに使用される加速度計の回路図である。

本明細書では、おむつの外面に取り付けるのに適した感知装置について説明する。感知装置は、各々が拡張可能部材を備える。この拡張可能部材は、複数の取付け点同士の間に延在する一つ以上の弾性要素を備える。各取付け点は、拡張可能部材をおむつの外面に固定して取り付けるように構成されている。好ましくは、各取付け点の一部またはすべては、伸縮性縁部など、おむつの縁部またはその近くに配置される。一つ以上の弾性要素は各取付け点が離れるにつれて伸びるように構成されることによって、拡張可能部材がおむつの（体積）膨張に従って拡張するように構成される。感知装置はさらに、拡張可能部材に結合された検出部を備える。検出部は、拡張可能部材の拡張を検出するように構成されている。検出部はさらに、拡張可能部材で検出される拡張に基づいておむつ膨満度パラメータを決定するように構成されている。検出部は、動きを検出するように構成されたジャイロスコープまたは加速度計から成り得る。例えば、ジャイロスコープまたは加速度計は、おむつ使用中におむつ着用者の動きを検出し得る。

また、本明細書では、おむつと上述の感知装置とを備える、おむつ・感知装置結合体についても説明する。感知装置はさらに、感知装置に電力を供給するように構成された電子制御・電源部を備えている。電子制御・電源部は、上述の検出部を備えることが好ましい。拡張可能部材の各取付け点はおむつの外面に固定して取り付けられる。いくつかの例では、感知装置はおむつの製造後におむつの外面に取り付けられる。他の例では、感知装置の拡張可能部材は、製造時におむつの外面に一体化される（すなわち、その上に作成される）。次いで、検出部を、例えばループを介して拡張可能部材に取り付け得る。

おむつ（ｎａｐｐｙ）は、本明細書では同様におむつ（ｄｉａｐｅｒ）とも参照され得る。おむつは、成人、子供、または乳児が着用できる大きさにすることができ、任意の適切なデザインおよび吸収性を有し得る。上述したように、感知装置はおむつとは別に製造し得るため、あらゆる種類のおむつまたは他の失禁用製品に適用することができる。感知装置は、おむつの製造後におむつの外面に取り付けられる。あるいは、感知装置の拡張可能部材はおむつの製造工程中におむつの外面に一体化（すなわち、その上に作成）され、検出部は後の時点で取り付けられてもよい。これらは、能動感知素子（電気素子や化学素子など）が個別に製造されておむつの内部に組み込まれ、能動感知素子が、複雑で高価なおむつの尿吸収層と物理的に接触する、従来のおむつの濡れ／膨満の感知技術とは対照的である。

おむつに取り付けられた感知装置の例を図１に示してある。図１は、外面１５９０を有する、着用前のおむつ１６００の平面図を示す。おむつ１６００は、ウエストバンド部分３１に接続された前部１５３０を含む。おむつ１６００の前部１５３０は、股領域１５４０によっておむつ１６００の後部１５７０に接続されている。おむつ１６００が着用されると、おむつ１６００の前部１５３０は着用者の陰部領域および下腹部に対して配置され、おむつ１６００の後部１５７０は着用者の尻に対して配置され、おむつ１６００の股領域１５４０は着用者の股間を覆って両脚の間に配置される。おむつ１６００は、着用者の両脚の上部の周りに延びる伸縮性縁部１５６０を有する。伸縮性縁部１５６０は、おむつを快適に着用できるように伸縮性があり、着用者の体の輪郭に従って、おむつ１６００から液体が漏れるのを防止する。おむつ１６００の外面１５９０は、通常、非伸縮性材料で作られている。この場合、それにもかかわらず、おむつ１６００は、伸縮性縁部１５６０のおかげで、また、着用者が最初におむつ１６００を着用するとき（すなわち、おむつが便／尿を収容していないとき）に外面１５９０が比較的緩くなるよう構成されるので、膨張することができる。また、（後述のように）おむつの素材に折り目を付けると、膨張の助けとなる。

図 1 には、おむつ１６００に取り付けられた感知装置も示してある。感知装置は、検出部５に結合された拡張可能部材１６０２を備える。拡張可能部材１６０２は、複数の取付け点４５、１５１０の間に延在する弾性要素１６０４を備える。各取付け点は、拡張可能部材１６０２をおむつ１６００の外面に固定して取り付けるように構成されている。

感知装置は、おむつが製造された後に各取付け点を介しておむつに取り付け得て、この場合、取り外し可能かつ再使用可能である。あるいは、拡張可能部材は、製造時におむつの外面に一体化（すなわち、その上に作成）され得る。この場合、拡張可能部材はおむつの製造工程中に、おむつの一体部分として、おむつの外面材料の最上部に作成される。これはさまざまな方法で実現でき得る。例えば、一部のおむつは、伸縮性ポリマー（例えば、ゴム状）の下層材料の最上部に配置されて接着された非伸縮性材料の上層を備えることがよく知られている。おむつの製造工程では、選択した領域で二つの層に折り目をつけ、伸縮性を有して着用可能なおむつを作成できる。例えば、おむつの折り目をつけた部分は、着用すると伸びる。おむつが伸縮性のある下層を備えていない場合、上面材料の組成を変更して弾性を持たせることができる（上面材料全体を弾性にすることも、選択した領域のみを弾性にすることもできる）。おむつの製造工程中に、拡張可能部材はおむつの外面のこれらの折り目領域に（例えば一体化して）作成することもあり得る。折り目領域は、製造工程の流れ方向に作成されるのが好ましい。図２２に、センサが統合された構成の例を示す。折り目領域３１８が、おむつが膨満するにつれて伸びると、中央要素４０２は引っ張られる。ジグザグの実線は、非伸縮性素材の最上層を表す。ジグザグの破線は、伸縮性ポリマーから成る下層材料を表す。中央要素４０２は、おむつの外面に一体化され（すなわち、その上に作成され）得る。中央要素４０２を引っ張ると、検出部５に引っ張り力が加わり、検出部５で生成される検出信号が変化する。この膨張に係わる測定については、以下でさらに詳しく説明する。

（一般にそうであるように）おむつ１６００の外面が非伸縮性材料で作られている場合、おむつが膨張したことを検知できるように、各取付け点の少なくとも一部がおむつ１６００の縁部（例えば、伸縮性縁部１５６０）またはその近くに配置されることが重要である。この点に関して、図１は概略図に過ぎず、隅取付け点１５１０は実際にはおむつの横方向（伸縮性）縁部１５６０の非常に近くに配置され得ることが理解できるであろう。あるいは、弾性要素１６０４をおむつ１６００の伸縮性縁部１５６０に接続する追加の取付け点があり得る。しかしながら、製造工程中に拡張可能部材がおむつの外面に作成される場合、各取付け点をおむつの縁部またはその近くに配置する必要は必ずしもない。これは、おむつの体積が増加するにつれて（例えば、おむつが尿や便で満たされるにつれて）、おむつの折り目を付けた領域が自然に広がるからである。したがって、おむつの伸縮性縁部を利用する必要はない。検出部５は、おむつ１６００のウエストバンド部分３１に装着される。あるいは、検出部５は、おむつ１６００の前部１５３０などウエストバンド部分３１の近くの、おむつ１６００の外面１５９０の任意の適切な他の部分に取り付け得る。検出部５は、拡張可能部材１６０２に結合される。例えば、図１では、各取付け点は、検出部５に直接に結合された検出部取付け点４５を含む。検出部取付け点４５は、おむつ１６００の前部１５３０の中央であっておむつ１６００のウエストバンド部分３１のすぐ下、または当該部分に配置される。検出部５は、おむつ１６００が膨張するにつれて拡張可能部材１６０２の拡張を検出するように構成されている。検出部５は、光学検出器、抵抗検出器、静電容量検出器、または拡張可能部材１６０２の拡張を感知するのに適した他の検出器を備え得る。また、おむつ使用時におむつ着用者の動きを検出するように構成されたジャイロスコープまたは加速度計など、データ記憶および検出部５の内部通信のための追加の電子機器が存在してもよい。

拡張可能部材１６０２の弾性要素１６０４は、図１では弾性パッチである。各取付け点には、弾性パッチの隅にある各取付け点１５１０が含まれる。したがって、図１の拡張可能部材１６０２は、複数の取付け点４５、１５１０の間に延在し、おむつ１６００の前部１５３０と、股領域１５４０と、後部１５７０と、のかなりの領域にわたって中央に配置された長方形の弾性パッチの形態の弾性要素１６０４を一つだけ含む。取付け点１５１０のうちの二つは、おむつ１６００の前部１５３０において、ウエストバンド部分３１から等距離にある、弾性パッチの最初の二つの隅に配置されている。さらに二つの取付け点１５１０は、おむつ１６００の後部１５７０において、弾性パッチの残りの二つの隅に配置されている。弾性パッチ１６０４をおむつの伸縮性縁部１５６０に接続する追加の取付け点が存在し得る。弾性パッチは、おむつ１６００の内部に尿や便が浸入した場合、おむつ１６００の体積膨張に従って膨張することができる。図１では、弾性パッチは長方形である。もちろん、弾性パッチは、正方形、円形、または楕円形などの任意の適切な形状であり得る。取付け点１５１０は、弾性パッチの隅、または縁部／周縁部の周りに配置してもよい。

拡張可能部材１６０２は、図１のおむつ１６００の外面１５９０のかなりの領域を覆うような大きさおよび形状で形成される。いくつかの例では、拡張可能部材は、おむつの前部、おむつの後部、おむつの股領域、おむつの伸縮性縁部、またはそれらの組み合わせの各々のかなりの部分を覆い得る。例えば、図１では、拡張可能部材１６０２は、おむつ１６００の前部１５３０のかなりの部分と、おむつ１６００の股領域１５４０のかなりの部分と、おむつ１６００の後部１５７０のかなりの部分と、を覆う。他の例では、拡張可能部材１６０２は、おむつ１６００の股領域１５４０の全幅にわたって延在するような大きさおよび形状で形成され得る（一例として、図７を参照）。

取付け点４５、１５１０は、拡張可能部材１６０２をおむつ１６００の外面１５９０に固定して取り付けるように構成されている。例えば、取付け点４５、１５１０は、接着剤、粘着性物質、超音波接着、面ファスナーパッド、ポッパー、磁石、ステッチ、リベット留め、溶接、または任意の適切な他の取り付け機構などの取り付け機構を使用し、固定して取り付けられる。上述したように、固定はおむつの製造時または製造後に行われ得る。拡張可能部材１６０２の取付け点４５、１５１０は、おむつ１６００の前部１５３０、おむつ１６００の後部１５７０、おむつ１６００の股領域１５４０、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０、またはそれらの組み合わせに固定して取り付けられる。

おむつ１６００が膨張するにつれて、取付け点４５、１５１０はさらに離れるように移動し、後でより詳細に説明するように、検出部取付け点４５に、検出部５から離れる方向に引っ張る力が生じる。弾性要素１６０４は、取付け点４５、１５１０が離れるにつれて伸びることによって、弾性要素１６０４がおむつ１６００の膨張に従って拡張するように構成されている。換言すれば、弾性要素１６０４は、おむつ１６００が尿や便で満たされるにつれて、おむつ１６００の膨張に従って長さと幅が自由に変化する。伸張しやすいように、弾性要素１６０４はエラストマー材料で作られてもよい。例えば、ヤング率が低く破壊歪みが大きいエラストマー材料である。エラストマーの材料特性は、おむつ素材に応じて機能するように選択される。例えば、エラストマー材料は、特におむつ１６００の伸縮性縁部１５６０において、おむつ材料の拡張特性に厳密に従う。弾性要素１６０４は、導電性ポリマーまたは非導電性ポリマーから作成され得る。導電性エラストマー材料は、おむつ１６００内に尿や便が浸入したときに当該材料がおむつ１６００とともに膨張するにつれて、抵抗または静電容量の変化を検出するように感知装置が構成されている場合に特に有用である（図１６および１７に関連して記載された下記の各例を参照）。

使用中、感知装置は、拡張可能部材１６０２で検出される拡張に基づいておむつ膨満度パラメータを決定するように構成されている。おむつ１６００は、尿や便で満たされるにつれて、膨張し始める。おむつ１６００が膨張するにつれて、取付け点４５、１５１０は互いに離れるように移動し、取付け点４５、１５１０の間に相対的な変位が生じる。次に、これによって弾性要素１６０４が伸びる。検出部５は、取付け点４５、１５１０の間の相対変位を（間接的に）検出することによって、拡張可能部材１６０２の拡張を検出するように構成されている。例えば、おむつ１６００が膨張して取付け点４５、１５１０が互いに離れると、取付け点４５、１５１０の間に相対変位が生じる。弾性要素１６０４が伸びるにつれて、検出部取付け点４５を介して検出部５に引っ張り力が加わり、その結果、検出部５で生成される検出信号が変化する。言い換えれば、検出部５は、おむつ１６００の膨張に伴う検出部５の引っ張りを検出する。検出信号の変化は、おむつ１６００内への尿や便の侵入による、おむつ１６００全体の体積膨張に比例する。図９～１７を参照して以下でより詳細に説明するように、検出部５は、変位、したがっておむつの膨張を表す、アナログまたはデジタルの電気信号のいずれかの出力信号を生成する。拡張可能部材１６０２の検出された拡張は、尿や便がおむつ１６００に侵入するにつれて生じるおむつ全体の膨張に比例する。したがって、検出部５は、おむつ１６００の外面１５９０の取付け点４５、１５１０の間の変位の変化に間接的に反応する。これは、おむつの内部の湿気センサを使用しておむつの湿気／濡れを感知するか、または圧力センサを使用して着用者とおむつの間の径方向の圧力の増加を感知して、おむつの膨満度を判定する従来のアプローチとは対照的である。検出部５は、任意の変位またはひずみ検出器技術を使用して変位を検出し得るが、以下に説明する好ましい例では、光検出器、静電容量検出器、および／または抵抗検出器が含まれる。

図２は、おむつ１６００の外面１５９０に取り付けられた感知装置の拡張可能部材１６０２の代替構成を示す。この構成では、各取付け点は、長手方向弾性要素４０１０を介して検出部取付け点４５に接続された第一取付け点４０８０を含む。例えば、検出部取付け点４５は、図１にあるように、検出部５の隣に配置される。第一取付け点４０８０は、おむつ１６００の後部１５７０の中央に配置される。長手方向弾性要素４０１０は、第一取付け点４０８０および検出部取付け点４５でおむつ１６００に取り付けられた中央の伸縮性ひも状体または糸状体であり得る。長手方向弾性要素４０１０の残りの長さは自由に拡張することができる。各取付け点は、一つ以上の横方向弾性要素４０１５、４０３０、４０６０を介して長手方向弾性要素４０１０に接続された一つ以上の第二取付け点４００５も含む。第二取付け点４００５は、おむつ１６００の横方向（伸縮性）縁部１５６０の近くに位置する。図２では、横方向弾性要素４０１５、４０３０、４０６０は、おむつ１６００の前部１５３０に一つの４０１５と、おむつ１６００の股領域１５４０に一つの４０３０と、おむつ１６００の後部１５７０に一つの４０６０と、が存在するように配置されている。横方向弾性要素４０１５、４０３０、４０６０は、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０におけるおむつの膨張を感知できるように、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０に向かって延在する。横方向弾性要素４０１５、４０３０、４０６０はまた、伸縮性ひも状体または糸状体であり得て、それらの端部の各取付け点４００５の間で自由に拡張することができる。おむつが膨張するにつれて、横方向弾性要素４０１５、４０３０、４０６０は、縦方向弾性要素４０１０に、それによって検出部５に、追加の力を加える。有利なことに、これらの横方向弾性要素４０１５、４０３０、４０６０は、拡張可能部材１６０２がおむつ１６００の外面１５９０をより多く覆うことになるので、おむつ１６００の膨張をより正確に測定することができる。弾性要素４０１０、４０１５、４０３０、４０６０は、二つの異なる方向（図２の水平方向および垂直方向）に延在する。したがって、取付け点４５、４０８０、４００５の相対変位をより正確に検出することが可能になり、おむつ１６００の体積膨張をより正確に決定することができる。一例では、横方向弾性要素４０３０は、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０まで完全に延在し得る。この場合、横方向弾性要素４０３０の拡張は、伸縮性縁部１５６０の拡張に続くので、それによって着用者の体の動きを考慮するのに役立つ。図２は、おむつが製造された後に感知装置がおむつの外面に取り付けられる例と、製造時に感知装置の拡張可能部材がおむつの外面に一体化される例と、に関する。

図３は、感知装置の拡張可能部材１６０２の代替構成を示す。この構成では、中央弾性要素４０１０を介して検出部取付け点４５に接続された中央合流点４０４５が存在する。（図３の斜線円で示す）中央合流点４０４５は、おむつ１６００の外面１５９０に固定されて取り付けられていないため、おむつ１６００が膨張するにつれて自由に動くことができる。図３では、中央合流点４０４５はおむつ１６００の前部１５３０の中央の上方に位置し、中央弾性要素４０１０は、おむつ１６００の前部１５３０の中央を横切って中央合流点４０４５と検出部取付け点４５との間で延在する。各取付け点はまた、中央合流点４０４５の周囲に間隔を空けて配置された多数の取付け点４０７０、４０８０を含み、多数の取付け点４０７０、４０８０は、それぞれ放射状弾性要素４０２５を介して中央合流点４０４５に接続されている。図３では、多数の取付け点４０７０、４０８０は、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０に近い、おむつ１６００の股領域１５４０に主に配置されている。また、多数の取付け点４０７０、４０８０のうちのいくつかは、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０の近くで、おむつ１６００の後部１５７０に配置される。取付け点４０７０、４０８０同士の間隔は、各々の放射状弾性要素４０２５が中央弾性要素４０１０、従って検出部５が受ける力を増加させるので、膨張を検出するのを助ける。弾性要素４０１０、４０２５は、取付け点４５、４０８０、４０７０の間で自由に拡張することができる。拡張可能部材１６０２はまた、多数の取付け点４０７０、４０８０同士の間に接続された別の弾性要素を含み得る。例えば、図３では、別の横方向弾性要素４０７５が、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０に近い、おむつ１６００の後部１５７０の各取付け点４０７０の間に接続されている。 図３は、おむつの製造後に感知装置がおむつの外面に取り付けられる例と、製造時に感知装置の拡張可能部材がおむつの外面に一体化される例と、に関する。

図４～６は、感知装置の拡張可能部材の別の代替構成を示している。これらの構成では、拡張可能部材の各弾性要素は、多角形に配置されてその多角形の一つ以上の隅に取付け点を有する、多数の弾性要素を備える。例えば、図４では、多数の弾性要素３０５０が、ひし形の二つの隅に二つの取付け点３０７０を有するひし形状に配置されている。これらの二つの取付け点３０７０は、股領域１５４０に配置され、一方は左側の伸縮性縁部１５６０の近くにあり他方は右側の伸縮性縁部の近くにあって、おむつ１６００の外面１５９０に固定して取り付けられる。また、ひし形の他方の二つの隅で拡張可能要素３０５０に接続された（図４の斜線の円で示す）二つの合流点３１１１もある。二つの合流点３１１１は、 おむつ１６００の外面１５９０に取り付けられていないので、おむつ１６００が膨張するにつれて自由に動くことができる。二つの合流点３１１１のうちの一方は、おむつ１６００の前部１５３０の中央の上方に位置する前部合流点であり、他方は、おむつ１６００の後部１５７０の中央の上方に位置する後部合流点である。このひし形は、おむつ１６００の股領域１５４０の中央に主に配置され、おむつ１６００の前部１５３０および後部１５７０を部分的に横切って延在している。また、（図２の長手方向弾性要素４０１０と同様に）おむつ１６００の中央に配置された長手方向弾性要素３０９０も存在する。長手方向弾性要素３０９０は、おむつ１６００の後部１５７０の中央に位置する後部取付け点３０４０と、おむつ１６００の前部１５３０の中央であって、検出部５の隣に位置する検出部取付け点４５と、の間でおむつ１６００に取り付けられる。後部取付け点３０４０および検出部取付け点４５は、両方とも、おむつ１６００の外面１５９０に固定して取り付けられる。長手方向弾性要素３０９０は、前部および後部の合流点３１１１にも接続されている。長手方向弾性要素３０９０に接続され、各取付け点３０１０でおむつ１６００の外面１５９０に取り付けられる追加の弾性要素３０２０も存在し得る。例えば、図４では、追加の弾性要素３０２０が、長手方向弾性要素３０９０を横切って直交するように、おむつ１６００の前部１５３０上であって伸縮性縁部１５６０の近くで、おむつ１６００の外面１５９０に各取付け点３０１０で取り付けられる。

図５に示すように、ここでも、検出部取付け点４５と後部取付け点３０４０との間でおむつ１６００に取り付けられた長手方向中央弾性要素３０９０が存在する。後部取付け点３０４０は、図４と同様に、おむつ１６００の後部１５７０の中央に配置される。中央弾性要素３０９０はまた、多角形に配置された多数の弾性要素３０５０のうちの少なくとも一つに接続されている。図５では、多数の弾性要素３０５０は長方形に配置されており、長方形の各々の隅に取付け点３０７０がある。この構成では、取付け点３０７０、３０４０、４５の各々はおむつ１６００の外面１５９０に、おむつ１６００の縁部近くで固定して取り付けられる。この長方形は、図１の弾性パッチ１６０４とほぼ同様の位置に配置される。具体的には、この長方形は、第一横方向弾性要素が、おむつ１６００の前部１５３０を横切って、おむつ１６００のウエストバンドにほぼ平行に配置される。第一横方向弾性要素からおむつ１６００の股領域１５４０を横切って後部１５７０までほぼ垂直に延びる二つの縦方向弾性要素が存在する。おむつ１６００の後部１５７０を横切って、第一横方向要素とほぼ平行な第二横方向弾性要素も存在する。正方形、五角形、六角形などの任意の適切な多角形構成も使用され得る。

図６では拡張可能部材１６０２が二つの長手方向弾性要素同士の間に延在する複数の横方向弾性要素３００５をさらに含むことを除いて、図６は、図５と同じ拡張可能部材１６０２の構成を示す。また、横方向弾性要素は、多角形の指定された領域５１５内に集中している。例えば、図６では、指定された領域５１５は、おむつ１６００の股領域１５４０のかなりの部分および後部１５７０のかなりの部分である。横方向弾性要素３００５は、おむつ１６００の膨張を検出する際の感度を高めるように、この領域５１５に集中している。尿（例えば、５０～１００ｍｌ）が最初におむつ１６００に侵入すると、おむつ１６００の膨張が最初にこの領域５１５で起こる。ただし、膨張は非常に少しであり得る。横方向弾性要素３００５によって、この領域５１５における拡張力をより正確に捉えることができる。あるいは、図１に示すように、各弾性要素は、同様の目的を果たす弾性パッチを備えてもよい。

図７は、感知装置の拡張可能部材１６０２の別の代替構成を示す。この構成では、弾性要素は、弾性ネット５４８０から成り、各取付け点は弾性ネット５４８０の周縁部の各取付け点５１６０から成る。各取付け点には、おむつ１６００の前部１５３０の中央であって（おむつ１６００のウエストバンドに取り付けられる）検出部５の隣に位置する検出部取付け点４５（上述の検出部取付け点４５と同様）も含まれる。各弾性要素には、おむつ１６００の前部１５３０の中央に配置された長手方向弾性要素４０１０も含まれる。長手方向弾性要素４０１０は、おむつ１６００の前部１５３０の中央の上方に位置する前部合流点５０５０と、検出部取付け点４５と、の間に延在する。（図７の斜線の円で示す）前部合流点５０５０は、おむつ１６００の外面１５９０に取り付けられていないため、おむつ１６００が膨張するにつれて自由に動くことができる。検出部取付け点４５はおむつ１６００の外面１５９０に固定して取り付けられる。弾性ネット５４８０は、前方合流点５０５０で長手方向中央弾性要素４０１０に接続されている。弾性ネット５４８０は、おむつ１６００の後部１５７０の中央の上方に位置する後部合流点５０５５にも取り付けられる。（同様に図７に斜線円で示す）後部合流点５０５５は、おむつ１６００の外面１５９０に取り付けられていないため、おむつ１６００が膨張するにつれて自由に動くことができる。後部合流点５０５５から、おむつ１６００の後部１５７０においてさらに上がった位置にある別の取付け点５０６０まで、短い弾性要素４０１５が延びている。取付け点５０６０はおむつ１６００の外面１５９０に固定して取り付けられている。弾性ネット５４８０の周縁部の各取付け点５１６０は、おむつ１６００の伸縮性縁部１５６０に沿って配置されている、すなわち、各取付け点５１６０は、おむつ１６００が着用者の両脚の周りにぴったり合う、股領域１５４０の二つの湾曲縁部に配置されている。各取付け点５１６０はおむつ１６００の外面１５９０に固定して取り付けられている。各取付け点５１６０と各合流点５０５０、５０５５との間では、弾性ネット５４８０は自由に伸びることができる。弾性ネット５４８０は、おむつ１６００の股領域１５４０のかなりの部分を覆い得る。例えば、弾性ネット５４８０は、図７に示すように、おむつ１６００の股領域１５４０の全幅にわたって延在するような大きさで構成され得る。代替例では、弾性ネット５４８０は、おむつ１６００の前部１５３０および後部１５７０の面のかなりの部分も覆い得る。有利なことに、弾性ネット５４８０を使用すると、検出部によって検出されるように、（膨張するおむつ１６００からの）より大きな力が捕捉されて中央弾性要素４０１０に伝達されることが可能になる。

図８は、感知装置の拡張可能部材１６０２の別の代替構成を示す。この構成では、各取付け点５８０は、蛇行パターンを形成するように一つ以上の弾性要素５９０を介して接続され、各取付け点５８０は蛇行パターンの各々の曲がり角に配置される。検出部５は、おむつ１６００のウエストバンド部分に装着される。各取付け点には、おむつ１６００の前部の中央であって検出部５の隣に位置する検出部取付け点４５も含まれる。他の取付け点５８０は、おむつ１６００の前部を横切ってほぼ直線状かつ横方向に配置された六つの前部取付け点と、おむつ１６００の後部を横切ってほぼ直線状かつ横方向に配置された五つの後部取付け点と、から成る。六つの前部取付け点は、おむつの前部上縁の近くで（すなわち、ウエストバンドの近くで）おむつ１６００の前部外面に固定して取り付けられる。五つの後部取付け点は、おむつの後部上縁の近くで（すなわち、後部ウエストバンドの近くで）おむつ１６００の後部外面に固定して取り付けられる。弾性要素５９０のうちの一つは、中央検出部取付け点４５から下方におむつ１６００の前部を横方向に横切って二つの前部外側取付け点５８０に向かって延在する。残りの弾性要素５９０は、おむつ１６００の外面の上方を蛇行パターンでほぼ長手方向（縦方向）に延在する。具体的には、二つの別の弾性要素５９０は、二つの前部外側取付け点５８０の各々から、おむつ１６００の前部、股領域を下り、後部を上って、長手方向（縦方向）に延在し、二つの後部外側取付け点５８０に達する。次に、弾性要素５９０は、前部取付け点と後部取付け点との間を蛇行パターンを描き、各々の曲がり角に取付け点が存在しつつ、残りの取付け点５８０に接続される。各弾性要素５９０は、おむつ１６００が膨張するにつれて、各取付け点５８０、４５の間で自由に伸びることができる。各弾性要素５９０は、より容易に蛇行できるように、図１～７の弾性要素よりも薄い。例えば、図８では、各弾性要素５９０は、弾性材料の薄いひも、糸、またはワイヤから作製され得る。図４～８は、おむつが製造された後に感知装置がおむつの外面に取り付けられる例と、製造時に感知装置の拡張可能部材がおむつの外面に一体化される例と、に関する。

使用中、上述した構成のすべてにおいて、検出部５は、検出部取付け点４５と少なくとも一つの他の取付け点との間の相対変位を感知することによって拡張可能部材１６０２の拡張を検出するように構成され得る。例えば（図２を参照）、おむつ１６００が膨張するにつれて、取付け点４０８０が検出部取付け点４５から離れるように移動し、取付け点４５、４０８０同士の間に相対変位が生じ得る。検出部取付け点４５と少なくとも一つの他の取付け点４０８０との間の相対変位によって、拡張可能部材１６０２が検出部取付け点４５を検出部５から離れる方向に引っ張る。これに比例して、検出部５を引っ張る力が生じる結果、検出信号の変化が検出部５で生じる。換言すれば、検出部は、おむつの膨張によって生じる検出部の引っ張りを検出する。検出信号の変化は、おむつ１６００内への尿や便の侵入による、おむつ１６００全体の体積膨張に比例する。次に、拡張可能部材１６０２の拡張を検出するためのさまざまな例について説明する。

＜光検出器＞
図９ａ～９ｄは、上述した感知装置のいずれかと使用するために、光検出器を備える検出部２の例を示す。図９ａおよび９ｂはそれぞれ、非膨張状態のおむつ１上に配置された検出部２の正面断面図および平面図を示し、おむつ１は体に着用されているが使用されていない、すなわち、おむつ１に尿や便がない状態なので、おむつ１には（おむつを着用者に適合させるために必要な伸縮、例えば、着用者の両脚の最上部のまわりの伸縮性縁部の伸縮、および伸縮性のあるウエストバンドの伸縮を除いて）追加の伸縮がない。おむつ１は、図１～８に関して上述したおむつ１６００と同等である。

検出部２は、筐体１０、光源６、光検出器１４０、第一チューブ７０、第二チューブ１００、光ファイバ５０、および拡張可能部材（例えば、上記の図１～８のように拡張可能部材１６０２）の検出部取付け点４５へのリンク５６を備える。単純化するために、拡張可能部材は、検出部取付け点４５を除いて、図９ａ～９ｄには示していない。光源６は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり得る。光検出器１４０は光センサであり得る。筐体１０はおむつ１に装着される。例えば、筐体１０はおむつ１のウエストバンドに装着され得る。

筐体１０は二つの部位からなる筐体であり、筐体１０の二つの部位は開口部３４によって分離されている。筐体１０は二つの端部を有し、一方は筐体１０の第一部位の遠端にあり、他方は筐体１０の第二部位の遠端にある。光源６は筐体１０の一端に備え付けられ、光検出器１４０は光源６とは反対側の、筐体１０の他端に備え付けられる。第一チューブ７０と第二チューブ１００は、光源６と光検出器１４０との間の経路のそれぞれの部分に沿って、筐体１０内に同軸上に取り付けられている。したがって、第一チューブ７０は筐体１０の第一部位の中に配置され、光源６は第一チューブ７０の第一端に配置される。第二チューブ１００は筐体１０の第二部位の中に配置され、光検出器１４０は第二チューブ１００の第二端に配置される。筐体１０の二つの部位、ならびに第一チューブ７０および第二チューブ１００は、開口部３４を隔てて（例えば、最大４ｃｍまで）離間している。同様に、第一チューブ７０および第二チューブ１００も開口部３４を隔てて離間している。

光ファイバ５０は、第一チューブ７０および第二チューブ１００を通って延在する。光ファイバ５０の第一端は、光源６に隣接して配置され、光源６の前で固定されている。光ファイバ５０の第二端は、光検出器１４０の近くに配置されているが、位置は固定されていない。光ファイバ５０の第二端と光検出器１４０との間には隙間１２０がある。光ファイバ５０の少なくとも中央部は、チューブ７０、１００の間の開口部３４で露出している（すなわち、光ファイバ５０の中央部は、チューブ７０、１００のいずれにも、あるいは筐体１０内にも含まれない）。チューブ７０、１００内での光ファイバ５０の動きがいくらか制限され使用中に光ファイバ５０の大部分が同じ位置に留まるように、チューブ７０、１００の内径は、光ファイバ５０の外径よりわずかに大きいのが好ましい。

前述したように、検出部取付け点４５は拡張可能部材の一部を形成し、拡張可能部材の残りの部分は、図９ａ～９ｄには示されていない。検出部取付け点４５は、拡張可能部材を検出部２に接続するために使用される。具体的には、非弾性リンク５６が、検出部取付け点４５と光ファイバ５０の露出部分との間に延在する。

使用中、検出部２には電子制御・電源部（図示せず）によって電力が供給される。電子制御・電源部は、バッテリなどの内部電源または外部電源であり得る。検出部２に電力が供給されると、光源６からの光が光ファイバ５０および隙間１２０を通って光検出器１４０に到達する。光検出器１４０は、光源６から受け取った光の量に対応する出力信号を生成するように構成されている。おむつ１を着用時であっておむつ１が未膨張状態（すなわち、図９ａおよび９ｂのように、おむつ１内に尿や便がない）の場合 、拡張可能部材およびリンク５６は最小限しか張り詰めておらず、光検出器１４０は、おむつ１の非膨張状態に対応する出力信号を生成する。この非膨張状態では、隙間１２０は長さｄ１を有する。

図９ｃおよび９ｄは、検出部２と、おむつ１が尿や便で満たされ膨張し始める（すなわち、おむつ１の体積が膨張する）ので膨張状態になるおむつ１と、の正面断面図および平面図を示している。これによって、おむつ１の外面に取り付けられた拡張可能部材が拡張する。前述したように、拡張可能部材は、検出部取付け点４５を除いて、図９ａ～９ｄには示していない。この膨張は検出部２によって測定される。検出部２は、光源６から光検出器１４０に到達する光の量が、検出部取付け点４５と少なくとも一つの他の取付け点との間の相対変位（例えば、図２における、取付け点４０８０と検出部取付け点４５間との間の相対変位）に応じて変化し、それによって、光検出器１４０からの出力信号に変化が生じるように構成されている。換言すれば、おむつ１が膨張するにつれて、拡張可能部材の各取付け点が互いに変位し、拡張可能部材の弾性要素（例えば、図２の長手方向弾性要素４０１０）を伸張させる。すると、これによって、検出部取付け点４５とリンク５６とが引っ張られる。リンク５６は、光ファイバ５０がたわむように、光ファイバ５０の露出した中央部を検出部取付け点４５の方向、すなわち検出部２の筐体１０から離れる方向に引っ張る。光ファイバ５０は、拡張可能部材によって光ファイバ５０に力が加えられた場合にのみ動きが拘束される。光ファイバ５０のたわみは、図９ｄで最も明確に見られ、光ファイバ５０の第二端と光検出器１４０との間の隙間１２０に変化をもたらす。光ファイバ５０の第二端は位置が固定されていないので、第二チューブ１００を通って長手方向に自由に移動でき、それによって隙間１２０が変化できる。隙間１２０は、（図９ａおよび９ｂの非膨張状態時の）ｄ１から（図９ｃおよび９ｄの膨張状態時の）より大きな値ｄ２へと増加する。隙間１２０のこの増加によって、光検出器１４０が光源６から受光する光の量が減少する。光検出器１４０に当たる放射光の割合は、隙間１２０の大きさが増すにつれて減少する。したがって、おむつ１の内部に尿や便が浸入すると、光検出器１４０によって生成される出力信号は減少し、おむつ１が膨張したことを示す。具体的には、光検出器１４０が受光する光信号は、おむつの膨張に反比例する。これに基づいて、おむつの膨満度パラメータを決定することができる。

同様に、（例えば、おむつ１からの尿漏れによって）おむつ１の膨張が減少すると、光ファイバ５０の露出した中央部の引っ張りが減少する。そのため、光ファイバ５０の露出部分は、検出部取付け点４５から離れる方向、すなわち検出部２に向かう方向に戻る。これによって、光ファイバ５０と光検出器１４０との間の隙間１２０が減少する。この結果、光検出器１４０が光源６から光ファイバ５０を介して受光する光の量が増加する。したがって、光検出器１４０によって生成される出力信号は増加し、おむつ１が縮んだことを示す。

隙間１２０の変化は、おむつ１が作られる材料の特性、拡張可能部材の材料特性、および光ファイバ５０の特性に依存する。露出領域における光ファイバ５０の引っ張り方向へのたわみは、以下の式で表される。

ここで、δは、引っ張り方向の光ファイバ５０のたわみ（すなわち、引っ張り方向の伸張距離）であり、Ｆはリンク５６の引っ張り力であり、Ｌは光ファイバ５０の露出した中央領域の長さであり、Ｅは光ファイバ５０の材料のヤング率であり、Ｉは光ファイバ５０の慣性モーメントである。おむつ１が膨張すると、リンク５６によって光ファイバ５０に加えられる力Ｆが増加し、式（１）に従って光ファイバ５０のたわみδが増加する。このたわみによって、光ファイバ５０の第二端と光検出器１４０との間の距離ｄ２が増加する。光検出器１４０が受光する光の強度は１／ｄ^２に比例するので、光検出器１４０が生成する出力信号は減少する。したがって、隙間間隔ｄは光ファイバ５０のたわみδに正比例するので、結果的に、光検出器１４０の出力はたわみの二乗に反比例する（すなわち、１／δ^２に比例する）ことになる。

代替例では、光ファイバ５０の第二端は光検出器１４０の前で固定され得るし、光ファイバ５０の第一端は光源６に隣接して配置されるが位置は固定されずに第一チューブ７０内で長手方向に移動できるようにし得る。その結果、隙間１２０は、光源６と光ファイバ５０の第一端との間に配置されることになる。 式（１）は、この例にも同様に適用される。

図１０は、図９ａ～９ｄの光検出部２の代替例である。図９ａ～９ｄの光検出器と同様に、光源４００は、光ファイバ４２５の第一端で光ファイバ４２５に光を注入する。光ファイバ４２５の第一端は、光源４００に対して固定されている。光は、光ファイバ４２５を通って、光ファイバ４２５の第二端に配置された光検出器４１０まで進む。光ファイバ４２５の第二端は、光検出器４１０に対して位置が固定されていない。光ファイバ４２５は、図１０において光源４００と光検出器４１０との間にほぼ直線の経路を提供する。ただし、図１０では、光ファイバ４２５が通過する、光源４００と光検出器４１０との間のほぼ直線的な経路のそれぞれの部分に沿って配置された四つのチューブ区画４８０、４９０、５００、および５１０がある。チューブ区画４８０、４９０、５００、５１０は、光ファイバ４２５の導光部として機能する。四つのチューブ区画４８０、４９０、５００、５１０の間には、光ファイバ４２５の三つの部分を露出させる開口部がある。三つのリンク５５０、４６０、５７０は、検出部取付け点４５を光ファイバ４２５の三つの露出部分に結合する。四つのチューブ区画および三つのリンクの使用は単なる例示であり、異なる数のチューブ区画（例えば三つ以上）を使用して、光ファイバ４２５の異なる数の露出部分（例えば二つ以上）を提供することができるのが理解されよう。使用されるリンクの数は、光ファイバ４２５の露出部分の数に対応する。有利な点として、別々に離間した多数のリンク５５０、４６０、５７０を有することによって、検出部取付け点４５が光ファイバ４２５をその長さに沿ってより均一に引っ張ることが可能になる。その結果、この構成はより安定しており、より大きなたわみδを発生させる。

図１１ａおよび１１ｂは、上述の感知装置のいずれか一つとともに使用するように構成された光検出部のさらに別の例を示す。単純化するために、拡張可能部材は、検出部取付け点４５を除いて、図１１ａ～１１ｂには示されていない。図１１ａおよび図１１ｂでは、光検出部は、（図１１ａに示すように）上から下まで以下の層、すなわち、積層層２３３と、二つの同軸区画２８５および４３０が空隙４１０で分離された光ファイバと、スペーサ間隔で隔てられた二つの部位３２４、３２５から成る剛性スペーサと、フレキシブル基板１２５と、を有する積層構造から成る。光ファイバは、よく知られているように、ファイバ芯２５０とファイバ被覆２５６とから成る。積層層２３３は、積層構造の上部を保護する薄いフレキシブルなプラスチック層である。二つの同軸区画２８５と４３０との間の空隙４１０は、剛性スペーサの部位３２５の第一端の上方でその隣に位置する。剛性スペーサの部位３２５の第一端は、垂直方向では、光ファイバの同軸区画４３０の第一端と整列しており、水平方向では、スペーサ間隔に隣接している。その結果、第一光ファイバ区画２８５のうち区画２７０は固定されておらず力が加えられると曲がることができる。第一光ファイバ区画２８５の非固定区画２７０は、非弾性リンク５６を介して検出部取付け点４５に接続されている。図１１ａおよび１１ｂは、光ファイバ、剛性スペーサ、およびフレキシブル基板１２５の断面図を示していて、リンク５６は、実際には、光ファイバから検出部取付け点４５までほぼ垂直に最後まで延びている（すなわち、実質的におむつの外面の平面内で最後まで延びている）。検出部取付け点４５は、拡張可能部材の一部（例えば、上述の拡張可能部材１６０２の一つ）である。拡張可能部材は、おむつ（例えば、おむつ１６００）の外面に固定して取り付けられる。

図１１ａの検出部は、フレキシブル基板１２５上に剛性スペーサを配置し、その剛性スペーサ上に単一の光ファイバを配置し、次いで光ファイバの上に積層層２３３を配置することによって製造し得る。次に、当該構造の最上部に（例えば、熱または超音波を使用して）積層層を積層する。垂直方向の切断は、鋭利な道具（例えばブレード）を使用して光ファイバの非固定区画２７０に対して行い、空隙４１０とスペーサ間隔が単一空域を形成するように、スペーサ間隔の一端に空隙４１０を形成する。垂直方向の切断、その結果として空隙４１０は、積層層２３３、ファイバ被覆２５６、およびファイバ芯２５０の各々を通って延在することによって、光ファイバを二つの同軸区画２８５および４３０に分離している。垂直方向の切断は基板１２５を貫通していない。第一光ファイバ区画２８５の遠方（左）端（図示せず）は光源（図示せず）に結合し、第二光ファイバ区画４３０の遠方（右）端は光検出器（図示せず）に結合している。

使用中、光源が第一光ファイバ区画２８５の遠端に光を照射すると、光は空隙４１０を通って第二光ファイバ区画４３０に入る。図１１ａは、おむつが非膨張状態にあるときの検出部の構成を示している。この構成では、拡張可能部材および非弾性リンク５６は最小限にしか張り詰めておらず、光検出器はおむつの非膨張状態に対応する出力信号を生成する。空隙４１０に起因して、光透過には小さな損失（例えば、２０％程度）がある。

図１１ｂは、おむつが膨張状態にあるときの検出部の構成を示す。この構成では、おむつの膨張によって拡張可能部材が検出部取付け点４５を引っ張るため、検出部取付け点４５は検出部からさらに離れる。リンク５６が非弾性であるため、拡張可能部材からの引っ張りは光ファイバに伝達され、それによって光ファイバの非固定区画２７０を第二光ファイバ区画４３０から引き離す。この引っ張りにより、光ファイバ区画２８５、４３０の位置がずれる。したがって、信号伝送は大幅に低下する (最大８０％)。引っ張りが大きいほど、光検出器での信号の低下が大きくなる。信号の低下は、おむつの中に入る尿や便の量が増えるにつれて、おむつの体積の膨張に正比例する。光検出部の感度は、光ファイバおよび剛性スペーサの材料特性、検出部取付け点４５によって加えられる力、および光ファイバの非固定区画２７０の寸法に依存する。

図１２は、上述の感知装置のいずれか一つとともに使用する光検出部の代替例を示す。この構成では、検出部６００は、設置面積の小さい円形プリント回路基板６５５上に構築される。検出部６００は、光源６２１（発光ダイオードなど）、光検出器６０１（光検出器など）、光ファイバ６４２、二つの直線ガイドレール６２５、および光ファイバ６４２を検出部取付け点６７５に接続するリンク６６６を備える。検出部取付け点６７５は、前述の検出部取付け点４５と同等であり得て、拡張可能部材（例えば、拡張可能部材１６０２）の各取付け点の一つである。単純化するために、拡張可能部材は、検出部取付け点６７５を除いて、図１２には示していない。

光源６２１は、プリント回路基板６５５の一端近くに配置される。光検出器６０１は、光源６２１の隣に配置される。光ファイバ６４２は、プリント回路基板６６５のかなりの領域にわたってＵ字形に配置される。光ファイバ６４２の第一端は、光ファイバ６４２の第一端と光源６２１の前部との間に第一間隙が存在するように、光源６２１の前に配置される。光ファイバ６４２の第二端は、光ファイバ６４２の第二端と光検出器６０１の前部との間に第二間隙が存在するように、光検出器６０１の前に配置される。二つの直線ガイドレール６２５は、プリント回路基板６５５上に平行に配置されて、光ファイバ６４２のＵ字形の二つの直線区画をガイドする、すなわち、一方のガイドレールは光源６２１に至る第一直線を形成し、他方のガイドレールは光検出器６０１に至る第二直線を形成する。各々のガイドレール６２５には、光ファイバ６４２が挿通されている。各ガイドレール６２５は、光ファイバ６４２を光源６２１および光検出器６０１の各々の光軸と位置合わせした状態に保つように構成されている。リンク６６６は、Ｕ字形の底部の中央で光ファイバ６４２に接続されている。

光源６２１は、光を光ファイバ６４２に照射する。光はＵ字型の光ファイバ６４２を通って進み、光検出器６０１で検出される。拡張可能部材が検出部取付け点６７５を検出部６００から離れる方向に引っ張るとき、光ファイバ６４２は光源６２１および／または光検出器６０１からさらに遠ざかり、それによって第一間隙および／または第二間隙の大きさが増す。このため検出される信号が減少する。検出される信号の低下は引っ張りに比例し、引っ張りはおむつ（例えば、おむつ１６００）内の尿や便の量に比例する。それ故に、検出される信号の変化はおむつの膨張を示している。

これまでのところ、おむつに取り付けられた感知装置は一つだけ示してきた。ただし、同じおむつに任意の適切な数の感知装置を使用し得る。例えば、おむつは一つ以上の追加感知装置と組み合わせ得る。感知装置および一つ以上の追加感知装置は、おむつの外面の異なる位置での膨張を検出するように構成されている。図１３には、第一検出部５１３、第二検出部５３０、および第三検出部５４２が存在する。三つの検出部５１３、５３０、５４２は各々、図９ａ～９ｄで説明した検出部と同等であり、同様に動作する。例えば、第一検出部５１３は、光源４００、光ファイバ４２５、第一チューブ４４０、第二チューブ４５０、光検出器４１０、および光ファイバ４２５を検出部取付け点７１５に接続するリンク５０を備える。検出部取付け点７１５は、前述した検出部取付け点４５と同等であり得る。検出部取付け点７１５は、関連する拡張可能部材の一部を形成し、拡張可能部材の残りの部分は図１３には示していない。

検出部５１３、５３０、５４２の各々は、同じおむつ（例えば、おむつ１６００）のウエストバンドに取り付け得る。検出部５１３、５３０、５４２の光ファイバは、それぞれ、別々の非弾性リンク４６０、５７６、５８５によって検出部取付け点７０１、７１５、７２５に接続される。検出部取付け点７０１、７１５、７２５は、各々、おむつ１６００の外面１５９０、好ましくはおむつ１６００のウエストバンドの近くに固定して取り付けられる。上述したように、検出部取付け点７０１、７１５、７２５は、各々、それぞれの拡張可能部材の一部を形成する（図１３には、拡張可能部材の検出部取付け点７０１、７１５、７２５のみを示してある）。各々の拡張可能部材は、おむつ１６００の外面１５９０の異なる位置に固定して取り付け得る。例えば、第一拡張可能部材はおむつ１６００の前部１５３０に配置され、第二拡張可能部材はおむつ１６００の股領域１５４０に配置され、第三拡張可能部材はおむつ１６００の後部１５７０に配置され得る。図１３には、光検出器のみを示してある。ただし、任意の適切な種類の検出部を使用し得る。有利なことに、二つ以上の感知装置を使用すると、信号発生が増加しおむつの膨張に対する感度が高くなる。別々の拡張可能部材がおむつ１６００の外面１５９０の異なる位置に固定して取り付けられる場合に多数の感知装置を使用することによって、おむつ１６００の膨満度を示す精度が向上する。さらに、複数の感知装置で測定された各変位を使用すれば、おむつ１６００が液体（例えば、尿）または固体（例えば、便）で満たされているかどうかを判定し得る。図１３は、おむつの製造後に感知装置がおむつの外面に取り付けられる例と、製造時に感知装置の拡張可能部材がおむつの外面に一体化される例と、に関する。

図１４および１５は、おむつ７９１の外面９０５に取り付けられた感知装置の代替例の平面図を示す。図１４で分かるように、おむつ７９１は、おむつ１６００と同じ構成、すなわち、前部、おむつの伸縮性縁部同士の間の股領域、および後部を有する。おむつ７９１の前部はウエストバンド区画７４９に接続されている。あるいは、おむつの後部をウエストバンド区画７４９に接続し得る。感知装置は、検出部８７１および三つのセンサ素子１１００、１１２２、１１３３を備えるが、必要に応じて、異なる数（例えば、一つ以上）のセンサ素子を使用することもできる。検出部８７１はウエストバンド区画に取り付けられている。代替例では、検出部８７１は、おむつ７９１の外面９０５の別の適切な位置に取り付けられ得る。例えば、おむつ７９１の前部、ウエストバンド区画７４９の近くである。検出部８７１は、三つの光源と三つの光検出器とを備える。光源／検出器のペアは、各々、三つのセンサ素子１１００、１１２２、１１３３の一つに接続されている。

感知装置は、取付け点３１２２でおむつ７９１の外面９０５に固定して取り付けられた一つ以上の拡張可能部材３３３４も備える。図１４では、拡張可能部材３３３４は、おむつ７９１が膨張するにつれて伸びるように構成された一つの弾性要素（図１の弾性パッチと同様）を含む。拡張可能部材３３３４は、弾性パッチの各隅に位置する各取付け点３１２２でおむつ７９１の外面９０５に（例えば、接着剤またはベルクロなどによって）固定して取り付けられている。拡張可能部材３３３４は、おむつ７９１の外面９０５のかなりの領域を覆う。弾性パッチの代替として、拡張可能部材３３３４は、可撓性ポリマー基板であり得る。

センサ素子１１００、１１２２、１１３３は、各々、拡張可能部材３３３４の弾性要素に配置される。図１４は、一つの弾性パッチに配置されたセンサ素子１１００、１１２２、１１３３を示しているが、任意の適切な数の弾性素子を使用し得る。例えば、センサ素子１１００、１１２２、１１３３は、各々、専用の拡張可能部材３３３４に配置され得る（例えば、図１５は、それ専用の弾性要素３３３４に配置された単一のセンサ素子１１３３を示している）。

センサ素子１１００、１１２２、１１３３および拡張可能部材３３３４は、おむつ７９１を使用する前におむつ７９１の外面９０５に敷けるように構成された使い捨てパッチとして、一緒に製造され得る。センサ素子１１３３をより詳細に検討すると、検出部８７１は、センサ素子１１３３に関連付けられた光源８９７（発光ダイオードなど）および光検出器８９０（光検出器など）を備える。センサ素子１１３３は、二本の光ファイバ８６５、８２８と、二本の光ファイバ８６５、８２８同士の間に延在する微小チューブ９１１と、を備える。微小チューブ９１１は金属またはプラスチックであり得る。第一光ファイバ８６５の第一端は、光源８９７の前に配置され、取付け点９０１で検出部８７１に固定されている。第一光ファイバ８６５は、おむつ７９１の外面９０５の一部を横切って延在する。例えば、図１４では、第一光ファイバ８６５はおむつ７９１の前部を横切って延在する。第一光ファイバ８６５の第二端は、部分的に微小チューブ９１１の第一端内に延在する。図１４では、微小チューブ９１１はおむつ７９１の前部に配置されている。第二光ファイバ８２８の第一端は、検出部８７１内の光検出器８９０の前に配置される。第二光ファイバ８２８の第一端は、検出部８９１に固定されていないため、光検出器８９０に向かって、および離れる方向に自由に移動することができる。光検出器８９０と第二光ファイバ８２８の第一端との間には第一間隙がある。第二光ファイバ８２８は、おむつ７９１の外面９０５のかなりの長さにわたって延びる。例えば、図１４では、光ファイバ８２８は、おむつ７９１の前部、股領域、および後部を横切って延在し、微小チューブ９１１に向かって折り返す。第二光ファイバ８２８の第二端は、二本の光ファイバ８６５、８２８が微小チューブ９１１内でほぼ同軸となるように、部分的に微小チューブ９１１の第二端内に延在する。微小チューブ９１１内の二本の光ファイバ８６５、８２８の第二端同士の間には第二間隙８５５が存在する。センサ素子１１００および１１２２は、センサ素子１１３３と同様の方法で構成され、それぞれの微小チューブ８４０および９２０がおむつ７９１に対して異なる位置に配置される。

センサ素子１１３３の光ファイバ８２８、８６５は、光ファイバ８２８、８６５が自由に動くことができておむつ７９１の膨張を可能にするように、拡張可能部材３３３４に取り付けられる。例えば、光ファイバ８２８、８６５は、おむつ７９１が膨張するにつれて、光ファイバ８２８、８６５が特に微小チューブ９１１内で自由に移動できるように、特定の場所でのみ拡張可能部材３３３４に取り付けられ（例えば、接着され）得る。他の例では、光ファイバ８２８、８６５は、一つ以上の鞘の中に部分的または完全に収容され得る。各鞘は、任意の適切な取り付け機構（例えば、接着剤）で拡張可能部材３３３４に取り付けられる。光ファイバ８２８、８６５を各鞘の内部に収容しても、おむつ７９１が膨張するにつれて、光ファイバ８２８、８６５が微小チューブ９１１内で互いに離れるのは可能である。

図１５に示すように、拡張可能部材は、弾性パッチ３３３４上の各取付け点３２３３と、おむつ７９１の伸縮性縁部３３２４の各取付け点３２３２との間に取り付けられた二つの弾性重合体３５２５をさらに備える。おむつ７９１の伸縮性縁部３３２４は、前述したおむつ１６００の伸縮性縁部１５６０と同等である。弾性重合体３５２５によって、拡張可能部材３３３４の拡張を検出する際の感度が高くなる。

使用中、センサ素子１１３３は、センサ信号を検出部８７１に提供するように構成され、このセンサ信号は弾性要素の伸張量に応じて変化する。追加のセンサ素子１１００、１１２２もまた、それぞれのセンサ信号を検出部８７１に提供するように構成され、各々のセンサ信号は弾性要素の伸張量に応じて変化する。例えば、検出部８７１は、二本の光ファイバ８６５、８２８同士の間の相対変位（これは、弾性要素の伸長によって引き起こされる）が、光検出器８９０に到達する光の量の変化をもたらし、それによって光検出器８９０からの出力信号の変化を生じさせるように構成されている。非膨張状態では、（光検出器８９０付近の）第一間隙および（微小チューブ９１１内の）第二間隙８５５は、各々、所定の大きさを有し、検出される信号は所定の値を有する。おむつ７９１の外面９０５が（おむつ７９１内への尿や便の侵入に起因して）膨張し、弾性要素が伸びるにつれて、微小チューブ９１１内の第二間隙８５５が増加する。おむつが膨張すると光ファイバ８２８の第二端が光検出器８９０からさらに遠ざかり、それによって第一間隙が増加し得る。これらの間隙が増加すると、光検出器８９０における信号が減少し（検出される信号は間隙の増加、したがっておむつの内部の尿や便の体積に比例する）、それによっておむつ７９１が膨張したことを示す。有利なことに、第一間隙の変化と第二間隙８５５の変化の組み合わせによって、おむつの膨張に対する感度がより高くなる。

（各）隙間の増加はわずか数ｍｍであるが、おむつ７９１の内部に尿や便が侵入する際の、おむつ７９１の外面９０５における（おむつの元の位置からの）距離全体の変化は、数センチになる。この大きな変化に適応するため、図１４に示すように複数のセンサ素子が使用される。おむつ７９１の外面９０５を横切って、三つのセンサ素子１１００、１１２２、１１３３が間隔を空けて配置されている。例えば、微小チューブ９１１はおむつ７９１の前部に配置され、第二微小チューブ８４０はおむつ７９１の股領域に配置され、第三微小チューブ９２０はおむつ７９１の後部を目的として配置される。おむつ７９１のさまざまな位置に各微小チューブを配置すれば、検出される膨張の精度が向上する。例えば、おむつ７９１の股領域に配置された微小チューブ８４０は、着用者の鼠径部領域に配置されているため、おむつ７９１が尿や便で満たされるにつれて最初に膨張を検出する可能性が高い。また、着用者の姿勢に応じて最初に膨張するおむつ７９１の部分が異なるので、前述の位置を多様にすることは、例えば横たわっているときと立っているときなど着用者が異なる姿勢でいる場合にとって好都合である。

<導電性検出器＞
図１６および１７は、おむつ１６００の外面の感知装置の代替例を示す。おむつ１６００は、上記のおむつ１６００、１、７９１と同等である。これらの例では、検出部は抵抗性検出器または静電容量性検出器から成り、各弾性要素は導電性である。例えば、各弾性要素は導電性ポリマー製であり得る。検出部は、各弾性要素のうち少なくとも一つの弾性要素の長さの変化を検出することによって拡張可能部材の拡張を検出するように構成されている。例えば、おむつが膨張するにつれて、各弾性要素が伸び、それによって（抵抗器の場合のように）長さが変化する。各弾性要素の長さの変化は、検出部で検出される信号の変化を引き起こし、拡張可能部材の拡張を示す。

図１６に示した例では、感知装置は、検出部取付け点４５で拡張可能部材１６０２に直接結合された検出部５から成る。検出部取付け点４５は、前述した検出部取付け点４５と同等であり得る。拡張可能部材１６０２は、多数の取付け点６１７、４５同士の間に延在する一つ以上の弾性要素６２５から成る。各取付け点６１７は、蛇行パターンを形成するように各弾性要素６２５を介して接続されている。各取付け点６１７は、蛇行パターンの各曲がり角に配置される。図１６では、検出部５がおむつ１６００のウエストバンド区画に取り付けられている。ただし、いくつかの例では、検出部５は、ウエストバンド区画の下方など、おむつ１６００の別の位置に配置され得る。検出部取付け点４５は、おむつ１６００の前部の中央であって、検出部５の隣に配置される。他の取付け点６１７は、おむつ１６００の前部を横切ってほぼ直線状かつ横方向に配置された六つの前部取付け点と、おむつ１６００の後部を横切ってほぼ直線状かつ横方向に配置された五つの後部取付け点と、から成る。六つの前部取付け点は、おむつの前部上縁の近く（すなわち、ウエストバンドの近く）でおむつ１６００の外面前部に固定して取り付けられる。五つの後部取付け点は、おむつの後部上縁の近く（すなわち、後部ウエストバンドの近く）でおむつ１６００の外面後部に固定して取り付けられる。二つの弾性要素６２５は、中央の検出部取付け点４５から、おむつ１６００の前部を横断して、二つの外側前部取付け点６１７に向かってそれぞれ反対方向に延在する。残りの弾性要素６２５は、おむつ１６００の外面でほぼ長手方向（縦方向）に蛇行パターンで延在する。具体的には、二つの別の弾性要素６２５は、長手方向（縦方向）に延在して、二つの外側前部取付け点６１７の各々から、おむつ１６００の前部、股領域を下って後部を上り、二つの外側後部取付け点６１７に到達する。次に、各弾性要素６２５は、前部取付け点と後部取付け点との間で、各曲がり角に取付け点が配置されて、蛇行しつつ残りの取付け点６１７を接続する。各弾性要素６２５は、おむつ１６００が膨張するにつれて、取付け点６１７、４５同士の間で自由に伸びることができる。各弾性要素６２５は、より容易に蛇行できるように、図１～７の弾性要素よりも薄い。例えば、図１６では、各弾性要素６２５は、導電性の弾性材料の薄い布、糸、またはワイヤで作製され得る。図１６は、おむつの製造後に感知装置がおむつの外面に取り付けられる例と、製造時に感知装置の拡張可能部材がおむつの外面に一体化される例と、の両方を含む。

使用中、検出部５は、長さの変化に起因する拡張可能部材１６０２の抵抗の変化を検出することによって、拡張可能部材１６０２の拡張を検出するように構成されている。各弾性要素６２５は導電性材料で構成されるため、弾性要素６２５は次の式で与えられる抵抗Ｒを有する。

ここで、ρは導電性の弾性要素６２５の抵抗率、Ｌは弾性要素６２５の全経路長、Ａは弾性要素６２５の断面積である。弾性要素６２５が（おむつ１６００の膨張に起因して）伸ばされるにつれて、経路長Ｌが増加し、それによって導電性の弾性要素６２５を通る抵抗Ｒが増加する。抵抗の変化は、検出部５で標準的なホイートストン・ブリッジ回路を使用し検出することができる。弾性要素６２５の抵抗Ｒの変化は、おむつ１６００の体積増加の直接的な結果である。換言すれば、抵抗はおむつ１６００内の尿や便の体積によって変化する。標準的なホイートストン・ブリッジ回路を図１８に示してある。ホイートストン・ブリッジ回路のＲｘは、拡張された弾性要素６２５の未知の抵抗である。

別の例では、図１７に示したように、各弾性要素は導電性であり、感知装置が可変コンデンサを形成するように電極として機能する。例えば、各弾性要素は導電性ポリマーから作製され得て、厚さは最大０.３ｍｍであり得る。図１７では、感知装置は、検出部取付け点４５で拡張可能部材１６０２に直接結合された検出部５から成る。検出部取付け点４５は、前述した検出部取付け点４５と同等であり得る。拡張可能部材１６０２は、多数の取付け点同士の間に延在する多数の弾性要素から成る。各取付け点は、一つ以上の第一弾性要素を介して、第一指状パターン７００を形成するように接続された第一組の取付け点７１０を含む。一つ以上の第一弾性要素は、第一組の一つ以上の第一弾性要素を形成する。各取付け点はまた、一つ以上の第二弾性要素を介して、第二指状パターン７０５を形成するように接続された第二組の取付け点７２０を含む。一つ以上の第二弾性要素は、第一組の一つ以上の第二弾性要素を形成する。第一および第二指状パターン７００、７０５は、指部が互いにかみ合うパターンに配置される。より詳細には、第一指状パターン７００は、その一端が、第一組の取付け点のうちの一つの取付け点７１０で、おむつ１６００の前部に固定して取り付けられ、その他端が、第一組の取付け点のうちの別の取付け点７１０で、おむつ１６００の後部に固定して取り付けられる長手方向弾性要素７５０を含む。いくつかの横方向弾性要素７５５の第一端は、長手方向弾性要素７５０に接続されている。横方向弾性要素７５５も、各々、他端でそれぞれの取付け点に固定して取り付けられている。したがって、横方向弾性要素７５５は、事実上、第一指状パターン７００の各指を形成する。各指はおむつ１６００の中心線に向かって延在している。第二指状パターン７０５は、第一指状パターン７００の鏡像であるが、指状パターン７００、７０５のそれぞれの横方向弾性要素７５５、７１７が、指部が互いにかみ合うように、第一指状パターン７００とはずれている。第二指状パターン７０５は、その一端が、第二組の取付け点のうちの一つの取付け点７２０で、おむつ１６００の前部に固定して取り付けられ、その他端が、第二組の取付け点のうちの別の接続点７２０で、おむつ１６００の後部に固定して取り付けられる長手方向弾性要素７８０を含む。いくつかの横方向弾性要素７１７の第一端は、長手方向弾性要素７８０に接続されている。横方向弾性要素７１７も、各々、他端でそれぞれの取付け点７３０に固定して取り付けられている。したがって、横方向弾性要素７１７は、事実上、第二指状パターン７０５の各指を形成する。各指はおむつ１６００の中心線に向かって延在している。上述したように、第一および第二指状パターン７００、７０５は相互結合して、指部が互いにかみ合うパターンを形成する。横方向弾性要素７５５、７１７は、 おむつ１６００の幅に沿ってかなりの部分を覆う長さを有し得る（すなわち、各々がおむつ１６００の伸縮性縁部１５６０同士の間でおむつ１６００の中心線を越えて延在する）。二つの長手方向弾性要素７５０、７８０は、おむつ１６００の長さ方向のかなりの部分を覆う長さを有する。例えば、二つの長手方向弾性要素７５０、７８０は、おむつ１６００の前部、股領域、および後部のかなりの長さを覆う。二つの長手方向弾性要素７５０、７８０は、検出部取付け点４５と、第一パターン７００の各取付け点７１０の少なくとも一つおよび第二パターン７０５の各取付け点７２０の少なくとも一つと、の間の各導電性リンク７６６によって検出部５に接続される。

第一および第二パターン７００、７０５は、一方のパターンの長手方向弾性要素と他方のパターンの横方向弾性要素の遠位端との間の隙間（例えば、隙間７４０）によって離間している。例えば、図１７に示したように、第一パターン７００の長手方向弾性要素７５０と、第二パターン７０５の横方向弾性要素７１７のうちの一つの遠位端の取付け点７３０との間には隙間７４０が存在する。また、各横方向弾性要素の遠位端同士の間には垂直方向の隙間も存在する（例えば、図１７の第一パターンの最上部の横方向弾性要素と第二パターンの最上部の横方向弾性要素との間に隙間が存在する）。図１７は、おむつの製造後に感知装置がおむつの外面に取り付けられる例と、製造時に感知装置の拡張可能部材がおむつの外面に一体化される例と、の両方を含む。

使用中、検出部５は、弾性要素７５０、７５５、７８０、７１７のうち少なくとも一つの弾性要素の長さの変化に起因する静電容量の変化を検出することによって、拡張可能部材１６０２の拡張を検出するように構成されている。例えば、おむつ１６００が膨張するにつれて、弾性要素７５０、７５５、７８０、７１７はおむつ１６００とともに伸びるので長さが変化する。弾性要素７５０、７５５、７８０、７１７の長さ変化によって隙間７４０の大きさに変化が生じ、その結果、静電容量に変化が生じる。静電容量の変化は、おむつ１６００が膨張したことを示す。換言すれば、おむつの膨張によって、隙間７４０の大きさが変化する。隙間７４０のこの変化は、第一および第二パターン７００、７０５の指部が互いにかみ合う状態を変化させる。したがって、 検出部５は、第一および第二パターン７００、７０４の指部が互いにかみ合う状態の変化に起因する静電容量の変化を検出することによって、拡張可能部材１６０２の拡張を検出するように構成されている。例えば、おむつ１６００が膨張するにつれて、第一および第二指状パターン７００、７０５が互いに離れ、パターン７００、７０５の指部が互いにかみ合う量が変化する。静電容量の変化は、検出部５内の静電容量ブリッジを使用して検出される。図１９は、標準的な静電容量ブリッジ回路を示している。Ｃｓは正確な標準コンデンサであり、Ｃｘは、おむつ１６００に取り付けられ拡張する弾性要素７５０、７５５、７８０、７１７によって提供される未知の静電容量である。尿や便がおむつ１６００に侵入すると、おむつ１６００の体積が膨張し、静電容量が変化する。ＱとＰは標準抵抗で、一方または両方が調整可能である。ＡＣ電源が使用されるので、ゼロ検出器ＤはＡＣ機器でなければならない。ゼロ検出器としては低電流の整流電流計が使用され得る。Ｑはゼロ検出器がゼロを示すまで調整される。これが得られると、静電容量ブリッジが平衡を保つ。静電容量Ｃｘの変化は、おむつ１６００内の尿や便の体積を示す。静電容量の変化は、体積変化、すなわちおむつ１６００内の尿や便の量に比例する。

＜体の動き＞
おむつ着用者の体の動き (例えば、立ち上がる、歩き回る、横になるなど) は、感知装置の感知能力に影響を与え得る。体の動きによって検出される信号に変化が生じ、そのせいで膨張測定が不正確になり得る。ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）のコンデンサ利用ジャイロスコープまたは加速度計を検出部内で使用して、おむつ着用者の体内のどのような動きでも記録し得る。その後、適切な補正を電子的および／またはソフトウェアで適用して、(尿や便の侵入とその結果の体積膨張による) 実際の信号と体の動きによって引き起こされる信号変化との差を把握し得る。

図２３ａには、ＭＥＭＳジャイロスコープを示してある。ＭＥＭＳジャイロスコープは、共振質量を内包する内部フレームが共振運動に対して９０度の角度でバネで基板に接続されるように構築されている。コリオリの加速度は、内部フレームと基板の間に取り付けた各電極での静電容量検出を通じて測定される。ジャイロスコープは（ｍＶ／度／秒で記された）角速度を測定する。

図２３ｂには、ＭＥＭＳ加速度計を示してある。これは単純な一軸の加速度計である。より多くの組のコンデンサを互いに９０度に保てば、二軸または三軸の加速度計を製造できる。可動板と外側の固定板は各コンデンサ板として機能する。加速度が加わると、それに応じて試験質量が移動する。これによって、可動板と外側の固定板との間に静電容量が生じる。（体の動きのせいで）加速度が加わると、二枚の板同士の間の間隔が変化し、静電容量が変化する。加速度計は、（ｍＶ／ｇで記された）直線加速度を一つ以上の軸に沿って測定する。

＜電源＞
図２０は、上述の感知装置の任意の例とともに使用され得る電子制御・電源部１５２０を概略的に示してある。電子制御・電源部１５２０は、上述の検出部を収容し得る。電子制御・電源部１５２０は、信号増幅器、アナログ・デジタル変換器、マイクロコントローラまたは他のプロセッサ、メモリ、データロガー、無線伝送システム（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標)）、個別または統合された電子コンポーネント、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣなどを備え得る。電子制御・電源部は、瞬間的な体積測定値を表示するように構成されたデジタル表示器１５３０を有し得る。電子制御・電源部１５２０はまた、例えばおむつの中の尿や便の体積が目標範囲を超えた場合に警告を発するための音声表示器を備え得る。電子制御・電源部１５２０は、全体をその筐体内に収納し得る。

感知装置によって決定された各測定値は、マイクロプロセッサで処理するに先立って、一定の間隔で取得してデータロガーに保存することができる。各測定値は、例えば毎分または毎時間など、所望の頻度で取得してデータロガーに記録し得る。データロガーまたはマイクロプロセッサからのデータは、送信システムによってリモート装置またはサーバに送信され得る。これは、スマートフォン、ラップトップ、ポケベル、またはその他の装置であり得る。リモート装置は、臨床評価に使用できる液量データの記録を保管できる。このデータロギングは、臨床医が患者の失禁レベルを監視するために使用され得る。

電子制御・電源部１５２０は、電子制御・電源部１５２０の感知装置および電気部品に電力を供給するための充電式コイン電池をさらに備え得る。電子制御・電源部１５２０は５Ｖ以下の電圧を供給する。電子制御・電源部１５２０はさらに、データロガーからデータを取り出し得るＵＳＢポート１５００を備える。

電子制御・電源部１５２０は、粘着パッド、面ファスナー接続機構などを介しておむつに取り付け得るし、感知装置の筐体またはケースに統合し得る。あるいは、電子制御・電源部１５２０は、感知装置に通信可能に結合され得る。例えば、電子制御・電源部１５２０は、ケーブルまたは他の適切な有線または無線の電力・通信リンクで接続され、感知装置から遠い場所に、例えば着用者が着ている服のポケットの中、またはベッド脇の手押し車の上に配置され得る。

＜分析＞
前述の例のいずれかの感知装置を使用しつつ、検出される信号を使って体積対時間のデータを生成し得る。このデータから、ａ）尿や便の体積、ｂ）尿の流量、ｃ）排泄の頻度などのおむつ膨満度パラメータを、分析方法、例えば定積分を使用して計算し得る。これは失禁の判断に非常に役立つ。

例えば、おむつ内の尿の体積は、経験的な方法を使用して計算し得る。大きさや吸収力の異なるさまざまなおむつで多数の実験が行われる。既知量の液体（例えば、生理食塩水）がおむつに注入され、光検出器（例えば、光検出器１４０）における出力信号が記録される。液体の量は最大数リットルにもなり得る。ソフトウェアを使用して、出力信号をおむつ内の液体の量に変換する。その結果は体積として表示される。出力信号 (ｍＶ) は（上記の経験的方法を使用して）液体の体積 (ｍｌ) に変換され、体積対時間のデータが収集され、体積対時間のグラフが生成され得る。定積分を使用すると、任意の所与の期間に着用者が排出した尿の体積を曲線の下の面積から推定できる。おむつ使用中の任意の時点での排出流量（ｄｍｌ／ｄｔ）も決定できる。これは、現在手動で行われている患者の失禁判断に特に役立つ。

図２１は、おむつの内部の液体の体積、流量、および排出頻度がどのように計算されるかを示すために使用される、時間対体積（ｍｌ）の代表的なグラフである。これは実験結果と相互に関連付けることができる。ソフトウェア・アルゴリズムを使用して各パラメータを決定し、その結果をデジタル表示できる。図２１に示したグラフの所与の期間に使用者が排出した尿／便の体積Ｖは、定積分を使用して計算できる。

ここで、ｙは図２１の代表的な関数ｙ＝ｘ^２＋２であり、ｘは時間である。一般に、曲線 ｙ＝ｆ（ｘ）の方程式は、記録されたデータからソフトウェアを使用して生成できる。流量はｄｍｌ／ｄｔとして計算され、頻度は一定期間にわたる事象数から計算される。

尿や便の侵入のせいでおむつが膨張すると弾性要素に圧力がかかる。この圧力は次のように計算できる。

ここで、Ｐは弾性要素にかかる圧力、Ｆは弾性要素に加わる力、Ａは弾性要素の総面積である。力Ｆは、力検出器を用いて検出することができる。上述した経験的な方法を使用すると、圧力Ｐをおむつの内部の液体の体積に関連付けることができる。経験的な方法では、おむつの内側に既知量の液体 (最大数リットル) を注入する。これは、使用中に任意の所与の時点でおむつの内部の体積を検出する代替方法を提供する。この方法に基づいて適切なソフトウェアを寄せ集め、おむつ内の尿や便の体積のデジタル値を生成し表示し得る。

フィルタリング・アルゴリズムを使用して、着用者の動きによって引き起こされる誤検出を回避し得る。例えば、時間サンプリングを使用して、着用者の動きに起因する不要な信号を除去し得る。感知装置は、例えば歩き回ったり寝返りする際に着用者の動きによって引き起こされる一時的な特徴を除去するように、検出部からの出力信号を処理する構成になっている。センサ・データは、経時的に記録されて、着用者の排尿の頻度、流量、および／または体積を決定する処理が行われ得る。

感知装置は、スピーカ、表示装置、または発光部品（例えば、ＬＥＤ）など、おむつの膨満度を表示する出力装置も備え得る。当該出力装置は、例えば親、保護者、または介護者の、例えばスマートフォンへ信号を送信するように構成された、例えば無線送信機などの電子回路を備え得る。当該表示は二値（例えば、満杯であるか満杯でないか）であるか、またはおむつの満杯度を表示し得る。

感知装置は、おむつの中で検出される変位が所定の閾値を超えるときを決定するように構成され得る。出力装置は、検出される変位が所定の閾値を超えているとの判定が下されると、例えば信号を送信するなど、表示するように構成され得る。このようにすれば、感知装置を使用して、例えば乳児、幼児、小児、子供、大人、動物が着用するおむつが、例えば尿や便で満たされ交換する必要があることを、親、保護者、または介護者に警告を発し得る。

拡張可能部材の最初の拡張は、おむつが装着される前または装着直後に測定されるか、または事前設定される。この最初の拡張は、おむつ１６００が汚れていない「空」状態、すなわち非拡張状態にあるときのおむつ１６００の状態または伸びを表す。時間の経過とともに、感知装置は、周期的に別の膨張測定値を記録する。別の膨張測定値は、各々、最初の膨張測定値と比較できる。検知装置が、最初の膨張測定値よりも所定の閾値だけ大きい膨張測定値を記録した場合、これはおむつの大幅な膨張を示し、感知装置は、例えば尿や便でおむつが満たされつつあるか、またはすでに満たされたと判断する。したがって、感知装置は、おむつが汚れているため交換する必要があることを、例えば無線メッセージを乳児モニター装置、または親または介護者の携帯電話のアプリに送信することによって、親または介護者に警告を発するように構成し得る。いくつかの例では、例えば着用者の動きのせいで生じる変化を除去するなど、当該膨張測定値のより複雑な処理を実行し得る。

Claims (34)

1. おむつの外面に取り付ける感知装置であって、
   複数の取付け点同士の間に延在する一つ以上の弾性要素から成る拡張可能部材と、
   前記拡張可能部材に結合された検出部と、を備え、
   前記取付け点は、前記拡張可能部材を前記おむつの外面に固定して取り付けるように構成され、
   一つ以上の前記弾性要素は、前記取付け点が離れるにつれて伸びるように構成されることによって、前記拡張可能部材が前記おむつの膨張に従って拡張するよう構成され、
   前記検出部は、前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成され、さらに、前記拡張可能部材で検出される拡張に基づいておむつ膨満度パラメータを決定するように構成される
   ことを特徴とする感知装置。
2. 前記拡張可能部材は、少なくとも前記取付け点のいくつかが前記おむつの複数の縁部またはその近くに配置されて、前記おむつの外面のかなりの領域を覆うような大きさおよび形状で形成される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の感知装置。
3. 前記拡張可能部材は、前記おむつの股領域の全幅にわたって延在するような大きさおよび形状で形成される
   ことを特徴とする、請求項２に記載の感知装置。
4. 前記検出部は、光学検出器、抵抗検出器、および静電容量検出器のうちの一つである
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の感知装置。
5. 一つ以上の前記弾性要素は、多角形に配置されてその多角形の一つ以上の隅に前記取付け点を有する多数の弾性要素から成る
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の感知装置。
6. 前記拡張可能部材は、多数の前記弾性要素同士の間に延在する一つ以上の横方向弾性要素をさらに含む
   ことを特徴とする、請求項５に記載の感知装置。
7. 一つ以上の前記横方向弾性要素は、前記多角形の指定された領域内に集中している
   ことを特徴とする、請求項６に記載の感知装置。
8. 一つ以上の前記弾性要素は、弾性パッチから成り、前記取付け点は前記弾性パッチの周縁部の取付け点から成る
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の感知装置。
9. 一つ以上の前記弾性要素は、弾性ネットから成り、前記取付け点は前記弾性ネットの周縁部の取付け点から成る
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の感知装置。
10. 前記検出部は、前記取付け点同士の間の相対変位を検出することによって前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成される
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の感知装置。
11. 前記取付け点は、前記検出部に直接に結合された検出部取付け点を含む
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の感知装置。
12. 前記検出部は、前記検出部取付け点と少なくとも一つの他の取付け点との間の相対変位を検出することによって前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成される
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の感知装置。
13. 前記検出部取付け点と前記少なくとも一つの他の取付け点との間の相対変位によって、前記拡張可能部材が前記検出部取付け点を前記検出部から離れる方向に引っ張る
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の感知装置。
14. 前記検出部は、光源と、光検出器と、を備え、
    前記検出部は、前記光源から前記光検出器に到達する光の量が、前記検出部取付け点と前記少なくとも一つの他の取付け点との間の相対変位に応じて変化し、それによって、前記光検出器からの出力信号に変化が生じるように構成される
    ことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の感知装置。
15. 前記取付け点は、
    長手方向弾性要素を介して前記検出部取付け点に接続された第一取付け点と、
    一つ以上の横方向弾性要素を介して前記長手方向弾性要素に接続された一つ以上の第二取付け点と、をさらに含む
    ことを特徴とする、請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の感知装置。
16. 中央弾性要素を介して前記検出部取付け点に接続された中央合流点をさらに備え、
    前記取付け点は、前記中央合流点の周囲に間隔を空けて配置された多数の取付け点をさらに含み、前記多数の取付け点は、それぞれ放射状弾性要素を介して前記中央合流点に接続されている
    ことを特徴とする、請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の感知装置。
17. 一つ以上の前記弾性要素は導電性であり、
    前記検出部は、一つ以上の前記弾性要素のうち少なくとも一つの弾性要素の長さの変化を検出することによって前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成されている
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項７および請求項９のいずれか一項に記載の感知装置。
18. 前記検出部は、前記長さの変化に起因する前記拡張可能部材の抵抗の変化を検出することによって、前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成されている
    ことを特徴とする、請求項１７に記載の感知装置。
19. 前記取付け点は、蛇行パターンを形成するように複数の弾性要素を介して接続され、前記取付け点は、前記蛇行パターンの各々の曲がり角に配置される
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４および請求項１７乃至請求項１８のいずれか一項に記載の感知装置。
20. 前記検出部は、少なくとも一つの前記弾性要素の長さの変化に起因する静電容量の変化を検出することによって、前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成されている
    ことを特徴とする、請求項１７に記載の感知装置。
21. 前記取付け点は、一つ以上の前記弾性要素のうち第一組の弾性要素を介して、第一指状パターンを形成するように接続された第一組の取付け点と、一つ以上の前記弾性要素のうち第二組の弾性要素を介して、第二指状パターンを形成するように接続された第二組の取付け点と、を含み、
    前記第一指状パターンおよび第二指状パターンは、指部が互いにかみ合うパターンに配置される
    ことを特徴とする、請求項２０に記載の感知装置。
22. 前記検出部は、前記第一指状パターンおよび第二指状パターンの指部が互いにかみ合う状態の変化に起因する静電容量の変化を検出することによって、前記拡張可能部材の拡張を検出するように構成されている
    ことを特徴とする、請求項２１に記載の感知装置。
23. 一つ以上の前記弾性要素にセンサ素子をさらに備え、
    前記センサ素子は、センサ信号を前記検出部に提供するように構成され、
    前記センサ信号は、一つ以上の前記弾性要素の伸張量に応じて変化する
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の感知装置。
24. 前記検出部は、光源と、光検出器と、を備え、
    前記センサ素子は二本の光ファイバを備えて、前記二本の光ファイバは、一つ以上の前記弾性要素の伸長によって前記二本の光ファイバ同士の間に相対変位が生じるように配置され、
    前記感知装置は、前記二本の光ファイバ同士の間の相対変位が前記光検出器に到達する光の量の変化をもたらし、それによって前記光検出器からの出力信号の変化を生じさせるように構成されている
    ことを特徴とする、請求項２３に記載の感知装置。
25. 前記検出部は、動きを検出するように構成されたジャイロスコープまたは加速度計を備える
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項２４のいずれか一項に記載の感知装置。
26. おむつと、
    請求項１乃至請求項２５のいずれか一項に記載の感知装置と、を備えるおむつ・感知装置結合体であって、
    前記感知装置は自らに電力を供給するように構成された電子制御・電源部を備え、
    前記拡張可能部材の取付け点は、前記おむつの外面に固定して取り付けられる
    ことを特徴とするおむつ・感知装置結合体。
27. 前記電子制御・電源部は、前記検出部から成り、前記おむつのウエストバンド部分に装着される
    ことを特徴とする、請求項２６に記載のおむつ・感知装置結合体。
28. 前記拡張可能部材の取付け点は、前記おむつの前部、前記おむつの後部、前記おむつの股領域、前記おむつの伸縮性縁部、前記おむつのウエストバンド部分、またはそれらの組み合わせのうちの一つに固定して取り付けられる
    ことを特徴とする、請求項２６または２７に記載のおむつ・感知装置結合体。
29. 請求項１乃至請求項２４のいずれか一項に記載の感知装置をさらに一つ以上追加で備え、
    前記感知装置および一つ以上の追加感知装置は、前記おむつの外面の異なる位置での膨張を検出するように構成されている
    ことを特徴とする、請求項２６乃至請求項２８のいずれか一項に記載のおむつ・感知装置結合体。
30. 前記電子制御・電源部は、前記おむつの内部の尿や便の体積と、前記おむつの内部の尿の流量と、前記おむつの内部への尿や便の排泄の頻度と、のうちの少なくとも一つを計算するようにさらに構成される
    ことを特徴とする、請求項２６乃至請求項２９のいずれか一項に記載のおむつ・感知装置結合体。
31. 前記電子制御・電源部は、前記体積、流量、および／または頻度を、前記感知装置に保存された一つ以上のソフトウェア・アルゴリズムを使用して計算するように構成され、
    一つ以上の前記ソフトウェア・アルゴリズムは、過去に収集された経験的データに基づく
    ことを特徴とする、請求項３０に記載のおむつ・感知装置結合体。
32. 前記電子制御・電源部は、計算された前記体積、流量、および／または頻度のうち少なくとも一つを表示するように、さらに構成されている
    ことを特徴とする、請求項３０または３１に記載のおむつ・感知装置結合体。
33. 前記電子制御・電源部は、無線伝送機をさらに備え、
    計算された前記体積、流量、および／または頻度を保存することと、
    計算された前記体積、流量、および／または頻度をリモート装置に無線で送信することと、を行うようにさらに構成されている
    ことを特徴とする、請求項３０乃至請求項３２のいずれか一項に記載のおむつ・感知装置結合体。
34. 前記感知装置の拡張可能部材は、前記おむつの外面に一体化されている
    ことを特徴とする、請求項２６乃至請求項３３のいずれか一項に記載のおむつ・感知装置結合体。