JP3552997B2 - 排泄検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、おむつ、尿取りパッド等の吸収性物品の外側表面（すなわち、排泄物に接しない側）から、排泄による一対の電極間のインピーダンス変化を検知することにより排泄の有無を検知する排泄検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
おむつ内の排泄の有無を検知するセンサ技術としては、例えば、特開平９−２２０２５号公報に記載されたおむつ濡れ報知装置と濡れ検知センサが知られている（公知技術１）。この公知技術１は、樹脂製フィルム表面に形成した一対の電極間に交流信号を印加し、該電極間における静電容量の変化に基づく電流変化を検知器で検知し、該検知器の出力信号によってブザーやバイプレーター等の警報装置を動作させて警報を発するものである。
【０００３】
また、静電容量を検出する静電容量型センサとして、例えば「紙おむつの吸収性ポリマの水分を検出する 静電容量おもしろセンサの実験」（トランジスタ技術２０００年４月号、第３２６頁〜第３２８頁）に記載されたものが知られている（公知技術２）。この公知技術２は、おむつ内の排泄の有無によるおむつ内の静電容量の変化を検波回路における電圧変化として検出しアラームを動作させるものである。
【０００４】
一方、介護施設では、寝たきりの尿失禁患者（以下、患者と略称する。）が入院しており、現状では、例えば５０人の患者のおむつを１日に６〜８回の割合で予め定められた時刻に交換するというように介護者は患者のおむつを定期的に交換している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、患者のおむつを予め定められた時刻に交換しようとした際に、おむつに排尿されておらず、おむつを交換する必要がない場合もある。また、尿失禁後、適切におむつが交換されないと、患者にとっても不快、不衛生である。また、介護される患者も必要以上に交換チェックを受けるため、精神的にも負担になっていた。
【０００６】
また、公知技術１にあっては、おむつ内の静電容量の変化に基づいて排泄の有無を検知している。さらに、公知技術２の静電容量型センサにあっては、おむつ内の静電容量の変化に基づいて排泄の有無を検知している。
【０００７】
また、公知技術１，公知技術２ともに、発振器から比較的長いリード線を介して検知センサの一対の電極間に交流信号を印加しているため、検知センサと発振器との間のリード線による線間容量の変化が大きくなり、この線間容量の変化の影響でおむつ濡れ報知装置が誤動作を発生する場合もあった。また、公知技術１にあっては、検出回路に発振器と検波回路を設けているため、おむつ濡れ報知装置が大型化するとともに、コスト高になっていた。
【０００８】
また、現在市販されている導通式のセンサにあっては、不織布、フィルム等の上に電極が構成されているセンサ部が汚れるので、使い捨てになり、コストがかかるとともに、ゴミも発生する。さらに、おむつを広げ、内部に取り付けなくてはならないので、取り扱いが面倒であり、介護者の負担になっていた。また、内部に取り付けるので、肌に直接触れ、違和感がある場合がある。
【０００９】
本発明は、排泄の有無の検知精度を向上することができ、しかも小型化することができる排泄検知装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従来主として用いられた検波回路方式では、発振器と検波回路の間の静電容量が大きくなった場合、１／（ωＣ）とインピーダンスが低くなり、発振出力が検出される仕組みである。しかし、抵抗成分も大きくなるため、発振器と検波回路間のインピーダンス（｛Ｒ２＋（１／（ωＣ））２｝１／２で計算される。）は、静電容量成分の増加によるインピーダンスの変化を抵抗成分の増加が打ち消してしまうため、変化量が小さくなり検知精度が悪くなった。特にセンサ部の静電容量が小さくなると（小型になると）顕著になる。
【００１１】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、排泄物を吸収する吸収性物品内の排泄の有無を検知する排泄検知装置であって、吸収性物品の排泄物に接しない外側表面に取り付けられ、固い基板の一方の面に僅かに離して並べて形成された一対の電極を設け、一対の電極間のインピーダンス変化を検知するセンサ手段と、基板の他方の面に具備され、センサ手段で検知された一対の電極間のインピーダンス変化に応じて周波数が変化する周波数変換手段とを有し、周波数変換手段で変換された周波数範囲が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚであり、センサ手段の電極間の静電容量が５ＰＦ〜４０ＰＦであることを特徴とする。
【００１２】
なお、電極間に生ずるインピーダンスは、抵抗成分Ｒ、静電容量Ｃを直列に接続した等価回路とした場合、Ｚ＝（Ｒ２−（１／ωＣ）２）１／２で計算される（ω＝角周波数）。しかし、本文中で述べるインピーダンスは、抵抗成分Ｒ、静電容量成分Ｃを指すものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排泄検知装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図１に示す第１の実施形態の排泄検知装置は、尿用に設けられた第１排泄検知センサ１ａ、便用に設けられた第２排泄検知センサ１ｂ、送信装置３０、受信装置５０を備え、吸収性物品内の排泄の有無を検知してその結果を知らせる。
【００１４】
第１排泄検知センサ１ａ及び第２排泄検知センサ１ｂの各センサは、僅か離して並べて形成された一対の電極間のインピーダンス変化を検知するセンサ部２と、一対の電極間のインピーダンス変化に応じて周波数が変化する周波数変換回路１０とを有して構成される。なお、各センサ１ａ，１ｂ及び周波数変換回路１０の詳細は後述する。
【００１５】
送信装置３０は、サンプリング時間発振手段３１、第１データサンプリング手段３２、第２データサンプリング手段３３、第１周波数変化検知手段３４、第２周波数変化検知手段３５、排泄判定手段３６、尿量算出手段３７、テストボタン入力判断手段３８、送信情報判定手段３９、記憶手段４０、送信機４１を有して構成される。第１周波数変化検知手段３４、第２周波数変化検知手段３５、排泄判定手段３６、尿量算出手段３７、及び送信情報判定手段３９は、例えばマイクロコンピュータで構成されている。
【００１６】
サンプリング時間発振手段３１は、サンプリング時間毎にクロック信号を発振し、クロック信号を第１及び第２データサンプリング手段３２，３３に出力する。第１サンプリング手段３２は、サンプリング時間発振手段３１からクロック信号を入力し、クロック信号の周期に応じてサンプリング時間毎に第１排泄検知センサ１ａからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する。第２サンプリング手段３３は、サンプリング時間発振手段３１からクロック信号を入力し、クロック信号の周期に応じてサンプリング時間毎に第２排泄検知センサ１ｂからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する。
【００１７】
第１周波数変化検知手段３４は、第１データサンプリング手段３２から出力されてくる各サンプリング周波数データを予め定められた周波数である検知レベルと比較し、サンプリング周波数データが検知レベル以下になった場合には、おむつ２２内に排泄があったことを示す第１排泄検知信号を排泄判定手段３６及び尿量算出手段３７に出力する。
【００１８】
第２周波数変化検知手段３５は、第２データサンプリング手段３３から出力されてくる各サンプリング周波数データを検知レベルと比較し、サンプリング周波数データが検知レベル以下になった場合には、おむつ２２内に排泄があったことを示す第２排泄検知信号を排泄判定手段３６に出力する。
【００１９】
排泄判定手段３６は、第１周波数変化検知手段３４からの第１排泄検知信号又は（及び）第２周波数変化検知手段３５からの第２排泄検知信号に基づいて排尿か排便かを判定し、排尿か排便かを区別するための排泄区別情報を送信情報判定手段３９に出力する。
【００２０】
尿量算出手段３７は、本発明の排泄量算出手段に対応し、第１周波数変化検知手段３４から第１排泄検知信号を入力した時から所定時間経過した時におけるサンプリング周波数データに基づいて人２１が排尿した尿量を算出し、算出された尿量を送信情報判定手段３９に出力する。送信情報判定手段３９は、排泄区別情報及び尿量情報等の送信情報を記憶手段４０に出力する。記憶手段４０は、排泄区別情報及び尿量情報等を記憶し、送信機４１に出力し、すぐに無線で送信機５０に送信する。
【００２１】
受信装置５０は、受信機５１、受信検知手段５２、警報手段５３、受信情報判定手段５４、表示手段５５、記憶手段５６、時間発振手段５７、受信時間検出手段５８を有して構成される。また、受信検知手段５２、受信情報判定手段５４、受信時間検出手段５８も、例えばマイクロコンピュータで構成されている。
【００２２】
受信機５１は、送信機４１からの情報を受信し、受信検知手段５２は、受信機５１で受信した情報を検知する。警報手段５３は、警報ブザーあるいはバイプレータあるいはランプ等からなり、受信検知手段５２で検知した排泄区別情報に基づき警報を発生する。
【００２３】
受信情報判定手段５４は、受信検知手段５２で検知した受信情報が排泄区別情報や尿量情報かどうかを判定し、受信情報が排泄区別情報や尿量情報であれば、排泄区別情報及び尿量情報を表示手段５５に表示させるとともに、記憶手段５６に記憶させる。表示手段５５は、液晶表示器や７セグメント表示器等である。
【００２４】
時間発振手段５７は、時計等であり、時間情報を受信時間検出手段５８に出力する。受信時間検出手段５８は、本発明の排泄時間検知手段に対応し、受信検知手段５２が受信情報を検知した時における時間発振手段５７からの時間情報を、受信時間（すなわち排泄時間に対応）として検知し、その受信時間を表示手段５５に表示させるとともに、記憶手段５６に記憶させる。
【００２５】
テストボタンは、装置が正常に動作しているか、無線が届く範囲内であるかどうか確認するためと被介護者に異常がった場合に介護者呼び出し用である。そのため、送信情報判定手段３９は、テストボタン入力判断手段３８から入力信号を入力した場合、送信機４１に出力し、すぐに無線で受信装置５０に送信し、受信機側に設けられた警報手段５３（ブザー、振動等）を動作させる。
【００２６】
次に第１及び第２排泄検知センサの詳細について説明する。図２（ａ）は排泄検知センサの上面図、図２（ｂ）は排泄検知センサのＡ−Ａ間の断面図である。図３はおむつへの排泄検知センサの取り付けを示す図である。
【００２７】
図２に示す排泄検知センサ１（１ａ、１ｂに対応）は、老人や乳幼児の尿又は便等の排泄物を吸収するおむつ、尿取りパッド等の吸収性物品の外側表面に取り付けられ、一対の電極３，４間のインピーダンス変化を検知するセンサ部２（センサ手段に対応）と、周波数変換回路１０（周波数変換手段）を有し、吸収性物品内の排泄の有無を検知する。尿取りパッドは、外側おむつの内側（排泄箇所）に挿入し、２枚重ねとして使用するものであり、尿取りパッドを交換することでコストメリットがあり、環境負荷が少なくなる。
【００２８】
なお、実施の形態では、排尿及び排便を検知するために、図２に示す構成の排泄検知センサ１を２個用いて、図３に示すように、人２１のおむつ２２の外側表面で且つ排尿ポイントに対応した位置に排泄検知センサ１ａを取り付け、排便ポイントに対応した位置に排泄検知センサ１ｂを取り付けるようになっている。
【００２９】
図２に示すセンサ部２において、固い（曲がらない）基板７の一方の面（表面）には、一対の電極３，４を電極間隔５だけ離して並べて形成されている。基板７は、ガラエポキシ樹脂、紙フェノール樹脂等からなり、一対の電極３，４は、銅、アルミニウム、亜鉛、カーボン、銀、金、真鍮等からなる。
【００３０】
一対の電極３，４の各電極は、櫛状に形成されており、一対の電極のうち、外側に配置される一方の電極３は、電極パターン６ａに接続されている。内側に配置される他方の電極４は、電極パターン６ｂに接続されている。電極パターン６ａ，６ｂは、図４に示す周波数変換回路１０に接続され、電極パターン６ａは、接地され、電極パターン６ｂは、正電位が印加されるようになっている。
【００３１】
また、一対の電極３，４上には電極間を電気的に絶縁し且つ電極を保護するためのレジスト層８が形成されている。このレジスト層８の代わりに、電極を保護する電極保護用フィルムを用いても良い。このレジスト層８上には、おむつ等の吸収性物品の外側表面に取付可能な取付部材である結合バンド等の接着物９が形成されている。なお、接着物９の代わりに、粘着テープ等の粘着物を用いても良い。また、取付部材は、レジスト層を兼用することもでき、取付部材として、マジックテープを使用しても良い。また、取付部材を用いない場合には、排泄検知センサをオスメスホックや粘着剤のついたカバーでおむつの表面へ取り付けても良い。
【００３２】
一方、基板７の他方の面（裏面）には、前記周波数変換回路１０が配置されている。この周波数変換回路１０は、一対の電極３，４間のインピーダンス変化に応じて周波数が変化するもので、排泄検知センサ１を含み、インバータ１１と、このインバータ１１の入力端と排泄検知センサ１とに接続された抵抗Ｒ１と、インバータ１１の出力端と排泄検知センサ１とに接続された帰還抵抗ＲＲとを有し、インバータ１１の出力端から、インピーダンスに応じた周波数を出力するＲＣ発振回路から構成されている。
【００３３】
ここで、排泄検知センサ１は、抵抗Ｒ２にコンデンサＣが直列に接続された素子と等価であると考えることができる。このため、この周波数変換回路１０は、センサ部の抵抗成分Ｒ及び容量成分Ｃの変化により、式（１）で示される周波数ｆを発振する。
【００３４】
ｆ＝１／（（Ｒ１＋Ｒ２）＊Ｃ） ・・・（１）
図５は排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定する測定回路図である。この測定回路において、調整台１３は、排泄検知センサ１の高さを調整するもので、アクリル等からなる。
【００３５】
排泄検知センサ１の一対の電極３，４には略直角に折り曲げられたリード線１４ａ，１４ｂの一端が半田付けされ、このリード線１４ａ，１４ｂの他端は、略平行に配置された測定用ケーブル１５ａ，１５ｂにクリップされている。この測定用ケーブル１５ａ，１５ｂは、外乱ノイズを低減するためのアルミ箔１６の下を通って測定用ケーブル１７ａとしてまとめられてプローブ１９に接続されている。
【００３６】
このプローブ１９は、測定用ケーブル１５ａ，１５ｂ間のインピーダンスを測定するためのインピーダンスアナライザー１８の端子に取り付けられている。アルミ箔１６は、ノイズ防止のため、ケーブル１７ｂを介してインピーダンスアナライザー１８のアースに接続されている。
【００３７】
インピーダンスアナライザー１８は、例えば５Ｈｚ〜１３ＭＨｚの信号を発生する。以上の測定条件により、インピーダンスアナライザー１８が５００ＫＨｚ，１Ｖの交流信号を一対の電極３，４間に印加することで、一対の電極３，４間のインピーダンスを正確に測定することができる。
【００３８】
図６は測定回路としてインピーダンスアナライザーに４１９２Ａ ＬＦ ＹＯＫＯＧＡＷＡ ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ製を、プローブに１６０４８ＣＴＥＳＴ ＬＥＡＤ ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ製を用いて排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定したいくつかの実施例を示す図である。これらの例では、大気中について測定した。測定周波数は５００ＫＨｚである。
【００３９】
図７はおむつに水を含有させる前後における周波数変換回路での周波数変化を示す図である。周波数変換回路で発振した周波数は、図示しない周波数カウンタで測定した。
【００４０】
装着感の実験方法としては、男女各々５人ずつに、花王製 リリーフ テープ止めタイプを実際に身につけてもらい、図３に示している位置に実施例１〜６に示したセンサを装着する。ベットに仰向けに寝る、体を横にして寝る、ベット上で上半身を起こす、立ち上がる、ゆっくり歩行する等の動作をしてもらい、違和感があるかどうかを調べた。全員違和感なしは‘○’で示し、１人以上違和感ありは‘△’で示す。
【００４１】
また、装着時検知精度の実験方法としては、花王製 リリーフ テープ止めタイプを実際に身につけ、図３に示している位置に実施例１〜６に示したセンサを装着する。ベットに仰向けに寝る、体を横にして寝る、ベット上で上半身を起こす、立ち上がる、ゆっくり歩行する等の動作を行い、誤動作の確認を行った（通常状態）。また、腹部側から、ゴムチューブを排泄部位まで、挿入し、注射器を使用し、水５０ｃｃをおむつ内に注入し、ベッドに仰向けの状態で検知可能かどうか確認した（排泄状態）。上記の試験を２０回繰り返し、検知精度について確認した。
【００４２】
誤作動無し（通常状態）、検知率１００％（排泄状態）の場合は‘○’で示し、５回未満誤作動あり（通常状態）、検知率８０％以上（排泄状態）の場合は‘△’で示し、５回以上誤作動あり（通常状態）、検知率８０％未満（排泄状態）の場合は‘×’で示す。
【００４３】
実施例１乃至実施例６の各々の例からも、基板上におむつを置いた場合と水１００ｇを含有したおむつを置いた場合とでは、発振周波数が変化していることがわかる。このため、この周波数の変化に基づいて排泄の有無を検知することができる。実施例１，２は、インピーダンス変化による周波数変化が大きく、検知精度が良い。
【００４４】
また、実施例３では、基板の幅が３０ｍｍと大きく、装着時に違和感がある（図７で‘△’で示す。）。実施例５では、周波数が低くしかも周波数変化率が小さいため（図７で‘△’で示す。）、周波数が不適である。実施例６では、周波数が高くしかも周波数変化率が小さいため（図７で‘△’で示す。）、周波数が不適である。実施例４では、抵抗が大きく、容量が小さいため、インピーダンス変化量が小さくなった。その結果、周波数変化率が小さくなり、検知精度が落ちた（図７で‘△’で示す。）。
【００４５】
以上説明したことから、一対の電極間に、電圧１Ｖ、５００ＫＨｚの交流信号を加え、静電容量と抵抗成分が直列に接続してある等価回路として、測定した場合に、静電容量を５ｐＦ〜４０ｐＦとするのが好ましく、抵抗を１００Ω〜２５００Ωとするのが好ましい。また、周波数が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚとするのが好ましい。
【００４６】
なお、比較例１の基板は、実施例１のものと同様とし、比較例１の回路構成は、検波回路方式によるもので、発振器からリード線を介して電極間に交流信号を印加している。このため、動作によるリード線への接触のため、線間容量が変化し、誤動作を発生し、検知精度が悪くなった。
【００４７】
次にこのように構成された第１の実施の形態の排泄検知装置の動作を、図８の送信装置の処理を示すフローチャート、及び図９の受信装置の処理を示すフローチャートを参照して説明する。図１０は尿用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。図１１は便用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。
【００４８】
まず、送信装置側の処理を説明する。図２に示すように、人２１のおむつ２２の外側表面で排尿ポイントに対応する位置に第１排泄検知センサ１ａを取り付け、排便ポイントに対応する位置に第２排泄検知センサ１ｂを取り付ける。
【００４９】
そして、第１排泄検知センサ１ａ及び第２排泄検知センサ１ｂの各センサは、一対の電極３，４間のインピーダンスを検知する。ここで、おむつ２２内に、人２１の排尿又は排便による排泄があると、排泄があった位置に対応する排泄検知センサでは、排泄物により一対の電極３，４間のインピーダンス（静電容量及び抵抗）が変化する。さらに、各センサに設けられた周波数変換回路１０は、センサ部２で検知したインピーダンスに応じた周波数を発振し周波数ｆを送信装置３０に出力する。
【００５０】
次に、送信装置３０では、タイマー待ち状態となり（ステップＳ１１）、第１サンプリング手段３２は、サンプリング時間発振手段３１から入力したクロック信号の周期に応じてサンプリング時間（例えば１０秒）毎に第１排泄検知センサ１ａからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する（ステップＳ１３）。第２サンプリング手段３３も同様に、サンプリング時間毎に第２排泄検知センサ１ｂからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する。
【００５１】
次に、第１周波数変化検知手段３４は、第１データサンプリング手段３２から出力されてくる各サンプリング周波数データを検知レベルと比較することにより、周波数変化があったかどうかを判定する（ステップＳ１５）。
【００５２】
そして、時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、サンプリング周波数データが検知レベル以下になり、第１排泄検知センサ１ａにおいて周波数変化があったと判断し（ステップＳ１７のＹＥＳ）、おむつ２２内に排泄があったことを示す第１排泄検知信号を排泄判定手段３６及び尿量算出手段３７に出力する。
【００５３】
なお、排泄があった場合には、一対の電極３，４間の静電容量及び抵抗が大きくなるため、周波数変換回路１０で発振する周波数ｆが低くなる。図１０及び図１１に示す例では、図４に示した回路構成のＲＲの定数を調整し、おむつ内に排泄がない場合に周波数変化回路１０で発振する周波数が３００ＫＨｚになるように調整している。また、排泄があった場合の周波数範囲を１５０ｋＨｚ〜３００ＫＨｚとしている。また、図１０では、検知レベルから１５０ｋＨｚまでの周波数範囲を、低レベルである‘Ｓ’レベル、中レベルである‘Ｍ’レベル、高レベルである‘Ｌ’レベルと３ランクに分けている。
【００５４】
また、第２周波数変化検知手段３５は、第２データサンプリング手段３３から出力されてくる各サンプリング周波数データを検知レベルと比較し、時刻ｔ１１及び時刻ｔ１２において、サンプリング周波数データが検知レベル以下になり、第２排泄検知センサ１ｂにおいて周波数変化があったと判断し（ステップＳ１７のＮＯ）、おむつ２２内に排泄があったことを示す第２排泄検知信号を排泄判定手段３６に出力する。
【００５５】
次に、排泄判定手段３６は、第１周波数変化検知手段３４からの第１排泄検知信号及び第２周波数変化検知手段３５からの第２排泄検知信号に基づいて排尿か排便かを判定し、排尿か排便かを区別するための排泄区別情報（尿情報及び便情報）を送信情報判定手段３９に出力する。
【００５６】
また、尿量算出手段３７は、第１周波数変化検知手段３４から第１排泄検知信号を入力した時から例えば１分経過した時刻ｔ４におけるサンプリング周波数データｆ４を検知し、このサンプリング周波数データｆ４が属する周波数範囲‘Ｓ’レベルを求める。すなわち、求められた‘Ｓ’レベルは、人２１が排尿した尿量として算出される（ステップＳ１９）。この尿量を送信情報判定手段３９に出力する。
【００５７】
そして、第１排泄検知センサ１ａの周波数変化に基づいて、排泄区別情報である尿情報と尿量情報とを送信情報として記憶手段４０に記憶する（ステップＳ２１）。また、第２排泄検知センサ１ｂの周波数変化に基づいて、排泄区別情報である便情報を送信情報として記憶手段４０に記憶する（ステップＳ２３）。
【００５８】
さらに、テストボタン入力判断手段３８から入力信号を入力した場合に、送信情報判定手段３９は、送信機４１に出力し、排泄区別情報及び尿量情報等の送信情報をすぐに無線で受信装置５０に送信する（ステップＳ２５）。
【００５９】
次に、受信装置側の処理を説明する。まず、タイマー待ち状態となり（ステップＳ５１）、受信機５１が送信機４１からの情報を受信すると（ステップＳ５３のＹＥＳ）、受信検知手段５２は、受信機５１で受信した情報を検知する。そして、受信時間検出手段５８は、受信検知手段５２が受信情報を検知した時における時間発振手段５７からの時間情報を受信時間として検知し、その受信時間を記憶手段５６に記憶させる（ステップＳ５５）。
【００６０】
さらに、受信情報判定手段５４は、受信検知手段５２で検知した受信情報が排泄区別情報や尿量情報またはテストボタン入力情報かどうかを判定する（ステップＳ５７）。
【００６１】
受信情報が排泄区別情報や尿量情報であれば、受信時間（排泄時間）と受信情報（排泄区別情報及び尿量情報）とを表示手段５５に表示させる（ステップＳ５９）。また、表示された情報、すなわち、受信時間と受信情報とを記憶手段５６に記憶させる（ステップＳ６１）。また、警報手段５３は、受信検知手段５２で検知した排泄区別情報に基づき警報を発生する（ステップＳ６３）。
【００６２】
一方、受信情報がテストボタン入力情報であれば、直ちにステップＳ６３の処理に進み、警報を発生する。
【００６３】
このように第１の実施形態の排泄検知装置によれば、僅か離して並べて形成された一対の電極間のインピーダンス変化をセンサ部２で検知し、周波数変換回路１０は、センサ部２で検知された一対の電極間の静電容量及び抵抗等のインピーダンス変化に応じて周波数を変化させるので、周波数の変化に基づいておむつ２２内の排泄の有無を検知することができる。これによって、排泄の有無の検知精度を向上することができる。また、検出回路に従来のような発振器を設けないから、排泄検知装置を小型化することができる。
【００６４】
また、従来では、発振器からの交流信号をリード線を介してセンサの一対の電極に印加していたため、リード線によるインピーダンス変化により誤動作が発生したが、第１の実施の形態の排泄検知装置では、基板７の裏面で且つセンサ部２の近傍に周波数変換回路１０を設け、周波数変換回路１０をセンサ部２に直結接続したので、リード線の影響がなくなり、誤動作が少なくなる。このため、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００６５】
また、一対の電極間の静電容量を５ｐＦ〜４０ｐＦとし、抵抗を１００Ω〜２５００Ωとし、周波数が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚとすることで、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００６６】
また、警報手段５３は、排泄区別情報に基づき警報を発生するので、おむつ２２内の排泄の有無を知らせることができる。
【００６７】
また、受信装置側に排泄の有無を知らせるブザーまたはバイブレーション機能の他に、排泄時間、排泄区別情報に基づく排泄物の区別、尿量を表示することができる。また、尿量を表示する場合には、少量Ｓ、中量Ｍ、多量Ｌの３ランクで表示されるので、どの程度の尿量があったかが容易にわかる。さらに、過去のデータを蓄積できるメモリ機能（記憶手段５６）を有することで、病院等で患者の排泄を集中管理することができるばかりでなく、特に一般家庭での健康管理やリハビリ管理を簡単に行うことができる。
【００６８】
なお、センサ部２として（ａ）から（ｃ）までの特有の効果がある。（ａ）センサ部２に固い基板７を用いたので、人が動いても基板７がよれたりしないから、電極間隔が変わらず、インピーダンス変化に影響を与えない。このため、インピーダンス変化に基づいておむつ２２内の排泄の有無をより正確に検知できるから、おむつ２２内の排泄の有無の検知精度を向上することができる。（ｂ）一対の電極３，４の各電極を櫛状に形成したので、より多くの電極間隔数（ギャップ数）を得ることができるから、静電容量の値がより大きくなり、しかも抵抗値がより小さくなる。このため、インピーダンス変化が大きくなり、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。（ｃ）外側の電極３が内側の電極４（正電位電極）を包囲し、且つ電極３が接地されているので、外乱ノイズを低減することができ、これによって、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００６９】
次に第２の実施の形態の排泄検知装置を図１２を参照して説明する。第２の実施の形態の排泄検知装置は、第１排泄検知センサ１ａ、第２排泄検知センサ１ｂ、排泄検知装置本体６０を有して構成される。
【００７０】
排泄検知装置本体６０は、サンプリング時間発振手段３１、第１データサンプリング手段３２、第２データサンプリング手段３３、第１周波数変化検知手段３４、第２周波数変化検知手段３５、排泄判定手段３６、尿量算出手段３７を有している。
【００７１】
また、排泄検知装置本体６０は、排泄判定手段３６からの排泄区別情報と尿量算出手段３７からの尿量情報と排泄時間検出手段５８ａからの排泄時間情報とを記憶する記憶手段４０ａ、排泄判定手段３６からの排泄区別情報に基づいて警報を発生する警報手段５３、排泄区別情報と尿量情報と排泄時間情報とを表示する表示手段５５、時間発振手段５７、受信時間検出手段５８と同一構成の排泄時間検出手段５８ａを有している。
【００７２】
また、警報手段５３にバイブレーション機能を設けることで、排泄があった場合、患者自身に知らせることで尿意、便意回復につながる。また、ブザーを設けることで、付近にいる被介護者をすぐに呼び出すことも可能となる。
【００７３】
さらに、定期的に、介護者が巡回にくる病院、施設等では、表示部（表示手段５５）をみることで、患者の排泄状況が分かり、患者の健康チェックが簡単にできるとともに、介護の負担が軽減される。
【００７４】
なお、第２の実施の形態の排泄検知装置において、第１の実施の形態の排泄検知装置と同一部分は、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
このように構成された第２の実施の形態の排泄検知装置によれば、第１の実施の形態の排泄検知装置の効果と同様な効果が得られるとともに、テストボタン入力判断手段３８、送信情報判定手段３９、送信機４１、受信機５１、受信検知手段５２、受信情報判定手段５４等を設けなくても済むから、構成が簡単であり、装置を小型化且つ軽量化することができる。
【００７６】
なお、本発明は、前述した第１及び第２の実施の形態の排泄検知装置に限定されるものではない。第１及び第２の実施の形態では、第１排泄検知センサ１ａ，１ｂのセンサ部２の一対の電極の各電極を櫛状としたが、各電極は鋸歯状あるいは波状等に形成されていても良い。
【００７７】
また、第１及び第２の実施の形態では、尿量算出手段３７により尿量を算出したが、例えば、第２排泄検知センサ１ｂからの周波数データに基づいて排便量を算出しても良い。
【００７８】
また、第１及び第２の実施の形態では、排泄検知センサを排尿及び排便に対応して２個設けたが、これに限定されることなく、３個以上の排泄検知センサをおむつの外側表面に取り付けても良い。このようにすれば、３個以上の排泄検知センサの内のいずれかの排泄検知センサが排泄の有無を検知できるから、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、吸収性物品の排泄物に接しない外側表面に取り付けられ、固い基板の一方の面に僅かに離して並べて形成された一対の電極間のインピーダンス変化をセンサ手段で検知し、基板の他方の面に具備された周波数変換手段は、センサ手段で検知された一対の電極間のインピーダンス変化に応じて周波数を変化させるので、周波数の変化に基づいて吸収性物品内の排泄の有無を検知することができる。また、周波数変換手段で変換された周波数範囲が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚであり、センサ手段の電極間の静電容量が５ＰＦ〜４０ＰＦであることで、排泄の有無の検知精度を向上することができる。さらに、回路部品が少なくなり、装置が小型化でき、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の排泄検知装置を示す構成図である。
【図２】排泄検知装置に設けられた排泄検知センサの構成図である。
【図３】おむつへの排泄検知センサの取り付けを示す図である。
【図４】実施の形態の排泄検知センサに設けられた周波数変換回路を示す図である。
【図５】排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定する測定回路図である。
【図６】測定回路を用いて排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定したいくつかの実施例を示す図である。
【図７】おむつに水を含有させる前後における周波数変換回路での周波数変化を示す図である。
【図８】排泄検知装置に設けられた送信装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】排泄検知装置に設けられた受信装置の処理を示すフローチャートである。
【図１０】尿用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。
【図１１】便用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の排泄検知装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…排泄検知センサ、２…センサ部、３，４…一対の電極、５…電極間隔、６ａ，６ｂ…電極パターン、７…基板、８…レジスト、９…接着物、１０…周波数変換回路、１１…インバータ、１３…調整台、１４ａ，１４ｂ…リード線、１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ…測定用ケーブル、１６…アルミ箔、１８…インピーダンスアナライザー、１９…プローブ、２１…人、２２…おむつ、３０…送信装置、３１…サンプリング時間発振手段、３２…第１データサンプリング手段、３３…第２データサンプリング手段、３４…第１周波数変化検知手段、３５…第２周波数変化検知手段、３６…排泄判定手段、３７…尿量算出手段、３８…テストボタン入力判断手段、３９…送信情報判定手段、４０，５６…記憶手段、４１…送信機、５０…受信装置、５１…受信機、５２…受信検知手段、５３…警報手段、５４…受信情報判定手段、５５…表示手段、５７…時間発振手段、５８…受信時間検出手段、６０…排泄検知装置本体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、おむつ、尿取りパッド等の吸収性物品の外側表面（すなわち、排泄物に接しない側）から、排泄による一対の電極間のインピーダンス変化を検知することにより排泄の有無を検知する排泄検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
おむつ内の排泄の有無を検知するセンサ技術としては、例えば、特開平９−２２０２５号公報に記載されたおむつ濡れ報知装置と濡れ検知センサが知られている（公知技術１）。この公知技術１は、樹脂製フィルム表面に形成した一対の電極間に交流信号を印加し、該電極間における静電容量の変化に基づく電流変化を検知器で検知し、該検知器の出力信号によってブザーやバイプレーター等の警報装置を動作させて警報を発するものである。
【０００３】
また、静電容量を検出する静電容量型センサとして、例えば「紙おむつの吸収性ポリマの水分を検出する 静電容量おもしろセンサの実験」（トランジスタ技術２０００年４月号、第３２６頁〜第３２８頁）に記載されたものが知られている（公知技術２）。この公知技術２は、おむつ内の排泄の有無によるおむつ内の静電容量の変化を検波回路における電圧変化として検出しアラームを動作させるものである。
【０００４】
一方、介護施設では、寝たきりの尿失禁患者（以下、患者と略称する。）が入院しており、現状では、例えば５０人の患者のおむつを１日に６〜８回の割合で予め定められた時刻に交換するというように介護者は患者のおむつを定期的に交換している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、患者のおむつを予め定められた時刻に交換しようとした際に、おむつに排尿されておらず、おむつを交換する必要がない場合もある。また、尿失禁後、適切におむつが交換されないと、患者にとっても不快、不衛生である。また、介護される患者も必要以上に交換チェックを受けるため、精神的にも負担になっていた。
【０００６】
また、公知技術１にあっては、おむつ内の静電容量の変化に基づいて排泄の有無を検知している。さらに、公知技術２の静電容量型センサにあっては、おむつ内の静電容量の変化に基づいて排泄の有無を検知している。
【０００７】
また、公知技術１，公知技術２ともに、発振器から比較的長いリード線を介して検知センサの一対の電極間に交流信号を印加しているため、検知センサと発振器との間のリード線による線間容量の変化が大きくなり、この線間容量の変化の影響でおむつ濡れ報知装置が誤動作を発生する場合もあった。また、公知技術１にあっては、検出回路に発振器と検波回路を設けているため、おむつ濡れ報知装置が大型化するとともに、コスト高になっていた。
【０００８】
また、現在市販されている導通式のセンサにあっては、不織布、フィルム等の上に電極が構成されているセンサ部が汚れるので、使い捨てになり、コストがかかるとともに、ゴミも発生する。さらに、おむつを広げ、内部に取り付けなくてはならないので、取り扱いが面倒であり、介護者の負担になっていた。また、内部に取り付けるので、肌に直接触れ、違和感がある場合がある。
【０００９】
本発明は、排泄の有無の検知精度を向上することができ、しかも小型化することができる排泄検知装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従来主として用いられた検波回路方式では、発振器と検波回路の間の静電容量が大きくなった場合、１／（ωＣ）とインピーダンスが低くなり、発振出力が検出される仕組みである。しかし、抵抗成分も大きくなるため、発振器と検波回路間のインピーダンス（｛Ｒ２＋（１／（ωＣ））２｝１／２で計算される。）は、静電容量成分の増加によるインピーダンスの変化を抵抗成分の増加が打ち消してしまうため、変化量が小さくなり検知精度が悪くなった。特にセンサ部の静電容量が小さくなると（小型になると）顕著になる。
【００１１】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、排泄物を吸収する吸収性物品内の排泄の有無を検知する排泄検知装置であって、吸収性物品の排泄物に接しない外側表面に取り付けられ、固い基板の一方の面に僅かに離して並べて形成された一対の電極を設け、一対の電極間のインピーダンス変化を検知するセンサ手段と、基板の他方の面に具備され、センサ手段で検知された一対の電極間のインピーダンス変化に応じて周波数が変化する周波数変換手段とを有し、周波数変換手段で変換された周波数範囲が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚであり、センサ手段の電極間の静電容量が５ＰＦ〜４０ＰＦであることを特徴とする。
【００１２】
なお、電極間に生ずるインピーダンスは、抵抗成分Ｒ、静電容量Ｃを直列に接続した等価回路とした場合、Ｚ＝（Ｒ２−（１／ωＣ）２）１／２で計算される（ω＝角周波数）。しかし、本文中で述べるインピーダンスは、抵抗成分Ｒ、静電容量成分Ｃを指すものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排泄検知装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図１に示す第１の実施形態の排泄検知装置は、尿用に設けられた第１排泄検知センサ１ａ、便用に設けられた第２排泄検知センサ１ｂ、送信装置３０、受信装置５０を備え、吸収性物品内の排泄の有無を検知してその結果を知らせる。
【００１４】
第１排泄検知センサ１ａ及び第２排泄検知センサ１ｂの各センサは、僅か離して並べて形成された一対の電極間のインピーダンス変化を検知するセンサ部２と、一対の電極間のインピーダンス変化に応じて周波数が変化する周波数変換回路１０とを有して構成される。なお、各センサ１ａ，１ｂ及び周波数変換回路１０の詳細は後述する。
【００１５】
送信装置３０は、サンプリング時間発振手段３１、第１データサンプリング手段３２、第２データサンプリング手段３３、第１周波数変化検知手段３４、第２周波数変化検知手段３５、排泄判定手段３６、尿量算出手段３７、テストボタン入力判断手段３８、送信情報判定手段３９、記憶手段４０、送信機４１を有して構成される。第１周波数変化検知手段３４、第２周波数変化検知手段３５、排泄判定手段３６、尿量算出手段３７、及び送信情報判定手段３９は、例えばマイクロコンピュータで構成されている。
【００１６】
サンプリング時間発振手段３１は、サンプリング時間毎にクロック信号を発振し、クロック信号を第１及び第２データサンプリング手段３２，３３に出力する。第１サンプリング手段３２は、サンプリング時間発振手段３１からクロック信号を入力し、クロック信号の周期に応じてサンプリング時間毎に第１排泄検知センサ１ａからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する。第２サンプリング手段３３は、サンプリング時間発振手段３１からクロック信号を入力し、クロック信号の周期に応じてサンプリング時間毎に第２排泄検知センサ１ｂからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する。
【００１７】
第１周波数変化検知手段３４は、第１データサンプリング手段３２から出力されてくる各サンプリング周波数データを予め定められた周波数である検知レベルと比較し、サンプリング周波数データが検知レベル以下になった場合には、おむつ２２内に排泄があったことを示す第１排泄検知信号を排泄判定手段３６及び尿量算出手段３７に出力する。
【００１８】
第２周波数変化検知手段３５は、第２データサンプリング手段３３から出力されてくる各サンプリング周波数データを検知レベルと比較し、サンプリング周波数データが検知レベル以下になった場合には、おむつ２２内に排泄があったことを示す第２排泄検知信号を排泄判定手段３６に出力する。
【００１９】
排泄判定手段３６は、第１周波数変化検知手段３４からの第１排泄検知信号又は（及び）第２周波数変化検知手段３５からの第２排泄検知信号に基づいて排尿か排便かを判定し、排尿か排便かを区別するための排泄区別情報を送信情報判定手段３９に出力する。
【００２０】
尿量算出手段３７は、本発明の排泄量算出手段に対応し、第１周波数変化検知手段３４から第１排泄検知信号を入力した時から所定時間経過した時におけるサンプリング周波数データに基づいて人２１が排尿した尿量を算出し、算出された尿量を送信情報判定手段３９に出力する。送信情報判定手段３９は、排泄区別情報及び尿量情報等の送信情報を記憶手段４０に出力する。記憶手段４０は、排泄区別情報及び尿量情報等を記憶し、送信機４１に出力し、すぐに無線で送信機５０に送信する。
【００２１】
受信装置５０は、受信機５１、受信検知手段５２、警報手段５３、受信情報判定手段５４、表示手段５５、記憶手段５６、時間発振手段５７、受信時間検出手段５８を有して構成される。また、受信検知手段５２、受信情報判定手段５４、受信時間検出手段５８も、例えばマイクロコンピュータで構成されている。
【００２２】
受信機５１は、送信機４１からの情報を受信し、受信検知手段５２は、受信機５１で受信した情報を検知する。警報手段５３は、警報ブザーあるいはバイプレータあるいはランプ等からなり、受信検知手段５２で検知した排泄区別情報に基づき警報を発生する。
【００２３】
受信情報判定手段５４は、受信検知手段５２で検知した受信情報が排泄区別情報や尿量情報かどうかを判定し、受信情報が排泄区別情報や尿量情報であれば、排泄区別情報及び尿量情報を表示手段５５に表示させるとともに、記憶手段５６に記憶させる。表示手段５５は、液晶表示器や７セグメント表示器等である。
【００２４】
時間発振手段５７は、時計等であり、時間情報を受信時間検出手段５８に出力する。受信時間検出手段５８は、本発明の排泄時間検知手段に対応し、受信検知手段５２が受信情報を検知した時における時間発振手段５７からの時間情報を、受信時間（すなわち排泄時間に対応）として検知し、その受信時間を表示手段５５に表示させるとともに、記憶手段５６に記憶させる。
【００２５】
テストボタンは、装置が正常に動作しているか、無線が届く範囲内であるかどうか確認するためと被介護者に異常がった場合に介護者呼び出し用である。そのため、送信情報判定手段３９は、テストボタン入力判断手段３８から入力信号を入力した場合、送信機４１に出力し、すぐに無線で受信装置５０に送信し、受信機側に設けられた警報手段５３（ブザー、振動等）を動作させる。
【００２６】
次に第１及び第２排泄検知センサの詳細について説明する。図２（ａ）は排泄検知センサの上面図、図２（ｂ）は排泄検知センサのＡ−Ａ間の断面図である。図３はおむつへの排泄検知センサの取り付けを示す図である。
【００２７】
図２に示す排泄検知センサ１（１ａ、１ｂに対応）は、老人や乳幼児の尿又は便等の排泄物を吸収するおむつ、尿取りパッド等の吸収性物品の外側表面に取り付けられ、一対の電極３，４間のインピーダンス変化を検知するセンサ部２（センサ手段に対応）と、周波数変換回路１０（周波数変換手段）を有し、吸収性物品内の排泄の有無を検知する。尿取りパッドは、外側おむつの内側（排泄箇所）に挿入し、２枚重ねとして使用するものであり、尿取りパッドを交換することでコストメリットがあり、環境負荷が少なくなる。
【００２８】
なお、実施の形態では、排尿及び排便を検知するために、図２に示す構成の排泄検知センサ１を２個用いて、図３に示すように、人２１のおむつ２２の外側表面で且つ排尿ポイントに対応した位置に排泄検知センサ１ａを取り付け、排便ポイントに対応した位置に排泄検知センサ１ｂを取り付けるようになっている。
【００２９】
図２に示すセンサ部２において、固い（曲がらない）基板７の一方の面（表面）には、一対の電極３，４を電極間隔５だけ離して並べて形成されている。基板７は、ガラエポキシ樹脂、紙フェノール樹脂等からなり、一対の電極３，４は、銅、アルミニウム、亜鉛、カーボン、銀、金、真鍮等からなる。
【００３０】
一対の電極３，４の各電極は、櫛状に形成されており、一対の電極のうち、外側に配置される一方の電極３は、電極パターン６ａに接続されている。内側に配置される他方の電極４は、電極パターン６ｂに接続されている。電極パターン６ａ，６ｂは、図４に示す周波数変換回路１０に接続され、電極パターン６ａは、接地され、電極パターン６ｂは、正電位が印加されるようになっている。
【００３１】
また、一対の電極３，４上には電極間を電気的に絶縁し且つ電極を保護するためのレジスト層８が形成されている。このレジスト層８の代わりに、電極を保護する電極保護用フィルムを用いても良い。このレジスト層８上には、おむつ等の吸収性物品の外側表面に取付可能な取付部材である結合バンド等の接着物９が形成されている。なお、接着物９の代わりに、粘着テープ等の粘着物を用いても良い。また、取付部材は、レジスト層を兼用することもでき、取付部材として、マジックテープを使用しても良い。また、取付部材を用いない場合には、排泄検知センサをオスメスホックや粘着剤のついたカバーでおむつの表面へ取り付けても良い。
【００３２】
一方、基板７の他方の面（裏面）には、前記周波数変換回路１０が配置されている。この周波数変換回路１０は、一対の電極３，４間のインピーダンス変化に応じて周波数が変化するもので、排泄検知センサ１を含み、インバータ１１と、このインバータ１１の入力端と排泄検知センサ１とに接続された抵抗Ｒ１と、インバータ１１の出力端と排泄検知センサ１とに接続された帰還抵抗ＲＲとを有し、インバータ１１の出力端から、インピーダンスに応じた周波数を出力するＲＣ発振回路から構成されている。
【００３３】
ここで、排泄検知センサ１は、抵抗Ｒ２にコンデンサＣが直列に接続された素子と等価であると考えることができる。このため、この周波数変換回路１０は、センサ部の抵抗成分Ｒ及び容量成分Ｃの変化により、式（１）で示される周波数ｆを発振する。
【００３４】
ｆ＝１／（（Ｒ１＋Ｒ２）＊Ｃ） ・・・（１）
図５は排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定する測定回路図である。この測定回路において、調整台１３は、排泄検知センサ１の高さを調整するもので、アクリル等からなる。
【００３５】
排泄検知センサ１の一対の電極３，４には略直角に折り曲げられたリード線１４ａ，１４ｂの一端が半田付けされ、このリード線１４ａ，１４ｂの他端は、略平行に配置された測定用ケーブル１５ａ，１５ｂにクリップされている。この測定用ケーブル１５ａ，１５ｂは、外乱ノイズを低減するためのアルミ箔１６の下を通って測定用ケーブル１７ａとしてまとめられてプローブ１９に接続されている。
【００３６】
このプローブ１９は、測定用ケーブル１５ａ，１５ｂ間のインピーダンスを測定するためのインピーダンスアナライザー１８の端子に取り付けられている。アルミ箔１６は、ノイズ防止のため、ケーブル１７ｂを介してインピーダンスアナライザー１８のアースに接続されている。
【００３７】
インピーダンスアナライザー１８は、例えば５Ｈｚ〜１３ＭＨｚの信号を発生する。以上の測定条件により、インピーダンスアナライザー１８が５００ＫＨｚ，１Ｖの交流信号を一対の電極３，４間に印加することで、一対の電極３，４間のインピーダンスを正確に測定することができる。
【００３８】
図６は測定回路としてインピーダンスアナライザーに４１９２Ａ ＬＦ ＹＯＫＯＧＡＷＡ ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ製を、プローブに１６０４８ＣＴＥＳＴ ＬＥＡＤ ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ製を用いて排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定したいくつかの実施例を示す図である。これらの例では、大気中について測定した。測定周波数は５００ＫＨｚである。
【００３９】
図７はおむつに水を含有させる前後における周波数変換回路での周波数変化を示す図である。周波数変換回路で発振した周波数は、図示しない周波数カウンタで測定した。
【００４０】
装着感の実験方法としては、男女各々５人ずつに、花王製 リリーフ テープ止めタイプを実際に身につけてもらい、図３に示している位置に実施例１〜６に示したセンサを装着する。ベットに仰向けに寝る、体を横にして寝る、ベット上で上半身を起こす、立ち上がる、ゆっくり歩行する等の動作をしてもらい、違和感があるかどうかを調べた。全員違和感なしは‘○’で示し、１人以上違和感ありは‘△’で示す。
【００４１】
また、装着時検知精度の実験方法としては、花王製 リリーフ テープ止めタイプを実際に身につけ、図３に示している位置に実施例１〜６に示したセンサを装着する。ベットに仰向けに寝る、体を横にして寝る、ベット上で上半身を起こす、立ち上がる、ゆっくり歩行する等の動作を行い、誤動作の確認を行った（通常状態）。また、腹部側から、ゴムチューブを排泄部位まで、挿入し、注射器を使用し、水５０ｃｃをおむつ内に注入し、ベッドに仰向けの状態で検知可能かどうか確認した（排泄状態）。上記の試験を２０回繰り返し、検知精度について確認した。
【００４２】
誤作動無し（通常状態）、検知率１００％（排泄状態）の場合は‘○’で示し、５回未満誤作動あり（通常状態）、検知率８０％以上（排泄状態）の場合は‘△’で示し、５回以上誤作動あり（通常状態）、検知率８０％未満（排泄状態）の場合は‘×’で示す。
【００４３】
実施例１乃至実施例６の各々の例からも、基板上におむつを置いた場合と水１００ｇを含有したおむつを置いた場合とでは、発振周波数が変化していることがわかる。このため、この周波数の変化に基づいて排泄の有無を検知することができる。実施例１，２は、インピーダンス変化による周波数変化が大きく、検知精度が良い。
【００４４】
また、実施例３では、基板の幅が３０ｍｍと大きく、装着時に違和感がある（図７で‘△’で示す。）。実施例５では、周波数が低くしかも周波数変化率が小さいため（図７で‘△’で示す。）、周波数が不適である。実施例６では、周波数が高くしかも周波数変化率が小さいため（図７で‘△’で示す。）、周波数が不適である。実施例４では、抵抗が大きく、容量が小さいため、インピーダンス変化量が小さくなった。その結果、周波数変化率が小さくなり、検知精度が落ちた（図７で‘△’で示す。）。
【００４５】
以上説明したことから、一対の電極間に、電圧１Ｖ、５００ＫＨｚの交流信号を加え、静電容量と抵抗成分が直列に接続してある等価回路として、測定した場合に、静電容量を５ｐＦ〜４０ｐＦとするのが好ましく、抵抗を１００Ω〜２５００Ωとするのが好ましい。また、周波数が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚとするのが好ましい。
【００４６】
なお、比較例１の基板は、実施例１のものと同様とし、比較例１の回路構成は、検波回路方式によるもので、発振器からリード線を介して電極間に交流信号を印加している。このため、動作によるリード線への接触のため、線間容量が変化し、誤動作を発生し、検知精度が悪くなった。
【００４７】
次にこのように構成された第１の実施の形態の排泄検知装置の動作を、図８の送信装置の処理を示すフローチャート、及び図９の受信装置の処理を示すフローチャートを参照して説明する。図１０は尿用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。図１１は便用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。
【００４８】
まず、送信装置側の処理を説明する。図２に示すように、人２１のおむつ２２の外側表面で排尿ポイントに対応する位置に第１排泄検知センサ１ａを取り付け、排便ポイントに対応する位置に第２排泄検知センサ１ｂを取り付ける。
【００４９】
そして、第１排泄検知センサ１ａ及び第２排泄検知センサ１ｂの各センサは、一対の電極３，４間のインピーダンスを検知する。ここで、おむつ２２内に、人２１の排尿又は排便による排泄があると、排泄があった位置に対応する排泄検知センサでは、排泄物により一対の電極３，４間のインピーダンス（静電容量及び抵抗）が変化する。さらに、各センサに設けられた周波数変換回路１０は、センサ部２で検知したインピーダンスに応じた周波数を発振し周波数ｆを送信装置３０に出力する。
【００５０】
次に、送信装置３０では、タイマー待ち状態となり（ステップＳ１１）、第１サンプリング手段３２は、サンプリング時間発振手段３１から入力したクロック信号の周期に応じてサンプリング時間（例えば１０秒）毎に第１排泄検知センサ１ａからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する（ステップＳ１３）。第２サンプリング手段３３も同様に、サンプリング時間毎に第２排泄検知センサ１ｂからの周波数データをサンプリングし、サンプリング周波数データを出力する。
【００５１】
次に、第１周波数変化検知手段３４は、第１データサンプリング手段３２から出力されてくる各サンプリング周波数データを検知レベルと比較することにより、周波数変化があったかどうかを判定する（ステップＳ１５）。
【００５２】
そして、時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、サンプリング周波数データが検知レベル以下になり、第１排泄検知センサ１ａにおいて周波数変化があったと判断し（ステップＳ１７のＹＥＳ）、おむつ２２内に排泄があったことを示す第１排泄検知信号を排泄判定手段３６及び尿量算出手段３７に出力する。
【００５３】
なお、排泄があった場合には、一対の電極３，４間の静電容量及び抵抗が大きくなるため、周波数変換回路１０で発振する周波数ｆが低くなる。図１０及び図１１に示す例では、図４に示した回路構成のＲＲの定数を調整し、おむつ内に排泄がない場合に周波数変化回路１０で発振する周波数が３００ＫＨｚになるように調整している。また、排泄があった場合の周波数範囲を１５０ｋＨｚ〜３００ＫＨｚとしている。また、図１０では、検知レベルから１５０ｋＨｚまでの周波数範囲を、低レベルである‘Ｓ’レベル、中レベルである‘Ｍ’レベル、高レベルである‘Ｌ’レベルと３ランクに分けている。
【００５４】
また、第２周波数変化検知手段３５は、第２データサンプリング手段３３から出力されてくる各サンプリング周波数データを検知レベルと比較し、時刻ｔ１１及び時刻ｔ１２において、サンプリング周波数データが検知レベル以下になり、第２排泄検知センサ１ｂにおいて周波数変化があったと判断し（ステップＳ１７のＮＯ）、おむつ２２内に排泄があったことを示す第２排泄検知信号を排泄判定手段３６に出力する。
【００５５】
次に、排泄判定手段３６は、第１周波数変化検知手段３４からの第１排泄検知信号及び第２周波数変化検知手段３５からの第２排泄検知信号に基づいて排尿か排便かを判定し、排尿か排便かを区別するための排泄区別情報（尿情報及び便情報）を送信情報判定手段３９に出力する。
【００５６】
また、尿量算出手段３７は、第１周波数変化検知手段３４から第１排泄検知信号を入力した時から例えば１分経過した時刻ｔ４におけるサンプリング周波数データｆ４を検知し、このサンプリング周波数データｆ４が属する周波数範囲‘Ｓ’レベルを求める。すなわち、求められた‘Ｓ’レベルは、人２１が排尿した尿量として算出される（ステップＳ１９）。この尿量を送信情報判定手段３９に出力する。
【００５７】
そして、第１排泄検知センサ１ａの周波数変化に基づいて、排泄区別情報である尿情報と尿量情報とを送信情報として記憶手段４０に記憶する（ステップＳ２１）。また、第２排泄検知センサ１ｂの周波数変化に基づいて、排泄区別情報である便情報を送信情報として記憶手段４０に記憶する（ステップＳ２３）。
【００５８】
さらに、テストボタン入力判断手段３８から入力信号を入力した場合に、送信情報判定手段３９は、送信機４１に出力し、排泄区別情報及び尿量情報等の送信情報をすぐに無線で受信装置５０に送信する（ステップＳ２５）。
【００５９】
次に、受信装置側の処理を説明する。まず、タイマー待ち状態となり（ステップＳ５１）、受信機５１が送信機４１からの情報を受信すると（ステップＳ５３のＹＥＳ）、受信検知手段５２は、受信機５１で受信した情報を検知する。そして、受信時間検出手段５８は、受信検知手段５２が受信情報を検知した時における時間発振手段５７からの時間情報を受信時間として検知し、その受信時間を記憶手段５６に記憶させる（ステップＳ５５）。
【００６０】
さらに、受信情報判定手段５４は、受信検知手段５２で検知した受信情報が排泄区別情報や尿量情報またはテストボタン入力情報かどうかを判定する（ステップＳ５７）。
【００６１】
受信情報が排泄区別情報や尿量情報であれば、受信時間（排泄時間）と受信情報（排泄区別情報及び尿量情報）とを表示手段５５に表示させる（ステップＳ５９）。また、表示された情報、すなわち、受信時間と受信情報とを記憶手段５６に記憶させる（ステップＳ６１）。また、警報手段５３は、受信検知手段５２で検知した排泄区別情報に基づき警報を発生する（ステップＳ６３）。
【００６２】
一方、受信情報がテストボタン入力情報であれば、直ちにステップＳ６３の処理に進み、警報を発生する。
【００６３】
このように第１の実施形態の排泄検知装置によれば、僅か離して並べて形成された一対の電極間のインピーダンス変化をセンサ部２で検知し、周波数変換回路１０は、センサ部２で検知された一対の電極間の静電容量及び抵抗等のインピーダンス変化に応じて周波数を変化させるので、周波数の変化に基づいておむつ２２内の排泄の有無を検知することができる。これによって、排泄の有無の検知精度を向上することができる。また、検出回路に従来のような発振器を設けないから、排泄検知装置を小型化することができる。
【００６４】
また、従来では、発振器からの交流信号をリード線を介してセンサの一対の電極に印加していたため、リード線によるインピーダンス変化により誤動作が発生したが、第１の実施の形態の排泄検知装置では、基板７の裏面で且つセンサ部２の近傍に周波数変換回路１０を設け、周波数変換回路１０をセンサ部２に直結接続したので、リード線の影響がなくなり、誤動作が少なくなる。このため、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００６５】
また、一対の電極間の静電容量を５ｐＦ〜４０ｐＦとし、抵抗を１００Ω〜２５００Ωとし、周波数が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚとすることで、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００６６】
また、警報手段５３は、排泄区別情報に基づき警報を発生するので、おむつ２２内の排泄の有無を知らせることができる。
【００６７】
また、受信装置側に排泄の有無を知らせるブザーまたはバイブレーション機能の他に、排泄時間、排泄区別情報に基づく排泄物の区別、尿量を表示することができる。また、尿量を表示する場合には、少量Ｓ、中量Ｍ、多量Ｌの３ランクで表示されるので、どの程度の尿量があったかが容易にわかる。さらに、過去のデータを蓄積できるメモリ機能（記憶手段５６）を有することで、病院等で患者の排泄を集中管理することができるばかりでなく、特に一般家庭での健康管理やリハビリ管理を簡単に行うことができる。
【００６８】
なお、センサ部２として（ａ）から（ｃ）までの特有の効果がある。（ａ）センサ部２に固い基板７を用いたので、人が動いても基板７がよれたりしないから、電極間隔が変わらず、インピーダンス変化に影響を与えない。このため、インピーダンス変化に基づいておむつ２２内の排泄の有無をより正確に検知できるから、おむつ２２内の排泄の有無の検知精度を向上することができる。（ｂ）一対の電極３，４の各電極を櫛状に形成したので、より多くの電極間隔数（ギャップ数）を得ることができるから、静電容量の値がより大きくなり、しかも抵抗値がより小さくなる。このため、インピーダンス変化が大きくなり、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。（ｃ）外側の電極３が内側の電極４（正電位電極）を包囲し、且つ電極３が接地されているので、外乱ノイズを低減することができ、これによって、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００６９】
次に第２の実施の形態の排泄検知装置を図１２を参照して説明する。第２の実施の形態の排泄検知装置は、第１排泄検知センサ１ａ、第２排泄検知センサ１ｂ、排泄検知装置本体６０を有して構成される。
【００７０】
排泄検知装置本体６０は、サンプリング時間発振手段３１、第１データサンプリング手段３２、第２データサンプリング手段３３、第１周波数変化検知手段３４、第２周波数変化検知手段３５、排泄判定手段３６、尿量算出手段３７を有している。
【００７１】
また、排泄検知装置本体６０は、排泄判定手段３６からの排泄区別情報と尿量算出手段３７からの尿量情報と排泄時間検出手段５８ａからの排泄時間情報とを記憶する記憶手段４０ａ、排泄判定手段３６からの排泄区別情報に基づいて警報を発生する警報手段５３、排泄区別情報と尿量情報と排泄時間情報とを表示する表示手段５５、時間発振手段５７、受信時間検出手段５８と同一構成の排泄時間検出手段５８ａを有している。
【００７２】
また、警報手段５３にバイブレーション機能を設けることで、排泄があった場合、患者自身に知らせることで尿意、便意回復につながる。また、ブザーを設けることで、付近にいる被介護者をすぐに呼び出すことも可能となる。
【００７３】
さらに、定期的に、介護者が巡回にくる病院、施設等では、表示部（表示手段５５）をみることで、患者の排泄状況が分かり、患者の健康チェックが簡単にできるとともに、介護の負担が軽減される。
【００７４】
なお、第２の実施の形態の排泄検知装置において、第１の実施の形態の排泄検知装置と同一部分は、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
このように構成された第２の実施の形態の排泄検知装置によれば、第１の実施の形態の排泄検知装置の効果と同様な効果が得られるとともに、テストボタン入力判断手段３８、送信情報判定手段３９、送信機４１、受信機５１、受信検知手段５２、受信情報判定手段５４等を設けなくても済むから、構成が簡単であり、装置を小型化且つ軽量化することができる。
【００７６】
なお、本発明は、前述した第１及び第２の実施の形態の排泄検知装置に限定されるものではない。第１及び第２の実施の形態では、第１排泄検知センサ１ａ，１ｂのセンサ部２の一対の電極の各電極を櫛状としたが、各電極は鋸歯状あるいは波状等に形成されていても良い。
【００７７】
また、第１及び第２の実施の形態では、尿量算出手段３７により尿量を算出したが、例えば、第２排泄検知センサ１ｂからの周波数データに基づいて排便量を算出しても良い。
【００７８】
また、第１及び第２の実施の形態では、排泄検知センサを排尿及び排便に対応して２個設けたが、これに限定されることなく、３個以上の排泄検知センサをおむつの外側表面に取り付けても良い。このようにすれば、３個以上の排泄検知センサの内のいずれかの排泄検知センサが排泄の有無を検知できるから、排泄の有無の検知精度をさらに向上することができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、吸収性物品の排泄物に接しない外側表面に取り付けられ、固い基板の一方の面に僅かに離して並べて形成された一対の電極間のインピーダンス変化をセンサ手段で検知し、基板の他方の面に具備された周波数変換手段は、センサ手段で検知された一対の電極間のインピーダンス変化に応じて周波数を変化させるので、周波数の変化に基づいて吸収性物品内の排泄の有無を検知することができる。また、周波数変換手段で変換された周波数範囲が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚであり、センサ手段の電極間の静電容量が５ＰＦ〜４０ＰＦであることで、排泄の有無の検知精度を向上することができる。さらに、回路部品が少なくなり、装置が小型化でき、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の排泄検知装置を示す構成図である。
【図２】排泄検知装置に設けられた排泄検知センサの構成図である。
【図３】おむつへの排泄検知センサの取り付けを示す図である。
【図４】実施の形態の排泄検知センサに設けられた周波数変換回路を示す図である。
【図５】排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定する測定回路図である。
【図６】測定回路を用いて排泄検知センサによるインピーダンス変化を測定したいくつかの実施例を示す図である。
【図７】おむつに水を含有させる前後における周波数変換回路での周波数変化を示す図である。
【図８】排泄検知装置に設けられた送信装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】排泄検知装置に設けられた受信装置の処理を示すフローチャートである。
【図１０】尿用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。
【図１１】便用の排泄検知センサで得られた周波数データに基づく排泄判定処理を説明するタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の排泄検知装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…排泄検知センサ、２…センサ部、３，４…一対の電極、５…電極間隔、６ａ，６ｂ…電極パターン、７…基板、８…レジスト、９…接着物、１０…周波数変換回路、１１…インバータ、１３…調整台、１４ａ，１４ｂ…リード線、１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ…測定用ケーブル、１６…アルミ箔、１８…インピーダンスアナライザー、１９…プローブ、２１…人、２２…おむつ、３０…送信装置、３１…サンプリング時間発振手段、３２…第１データサンプリング手段、３３…第２データサンプリング手段、３４…第１周波数変化検知手段、３５…第２周波数変化検知手段、３６…排泄判定手段、３７…尿量算出手段、３８…テストボタン入力判断手段、３９…送信情報判定手段、４０，５６…記憶手段、４１…送信機、５０…受信装置、５１…受信機、５２…受信検知手段、５３…警報手段、５４…受信情報判定手段、５５…表示手段、５７…時間発振手段、５８…受信時間検出手段、６０…排泄検知装置本体。
Claims (7)
- 排泄物を吸収する吸収性物品内の排泄の有無を検知する排泄検知装置であって、
前記吸収性物品の排泄物に接しない外側表面に取り付けられ、固い基板の一方の面に僅かに離して並べて形成された一対の電極を設け、前記一対の電極間のインピーダンス変化を検知するセンサ手段と、
前記基板の他方の面に具備され、前記センサ手段で検知された前記一対の電極間のインピーダンス変化に応じて周波数が変化する周波数変換手段と、
を有し、
前記周波数変換手段で変換された周波数範囲が１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚであり、前記センサ手段の電極間の静電容量が５ＰＦ〜４０ＰＦであることを特徴とする排泄検知装置。 - 前記センサ手段の電極間の抵抗が１００Ω〜２５００Ωであることを特徴とする請求項１記載の排泄検知装置。
- 前記周波数変換手段で変換された周波数の変化量に基づいて前記吸収性物品内の排泄の有無を検知する周波数変化検知手段と、
この周波数変化検知手段の検知出力を送信する送信機と、
この送信機からの前記検知出力を受信する受信機と、
この受信機で受信した前記検知出力に基づいて警報を発生する警報手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の排泄検知装置。 - 前記周波数変化検知手段により前記吸収性物品内に排泄があったことが検知された場合に前記周波数変換手段で変換された周波数の変化量に基づいて前記吸収性物品内に排泄された排泄量を算出して該排泄量を前記送信機に送信させる排泄量算出手段と、
前記受信機で受信された前記排泄量を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする請求項３記載の排泄検知装置。 - 前記センサ手段は、排尿及び排便に対応した位置に設けられた複数のセンサ部を有し、前記周波数変換手段は、前記複数のセンサ部に対応した複数の周波数変換回路を有し、前記周波数変化検知手段は、前記複数の周波数変換回路に対応した複数の周波数変化検知部を有し、
さらに、前記複数の周波数変化検知部からの検知出力に基づいて排尿か排便かを判定して排泄区別情報を前記送信機に送信させる排泄判定手段と、
前記受信機で受信された前記排泄区別情報を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の排泄検知装置。 - 前記受信機が前記検知出力を受信した時間を排泄時間として検知する排泄時間検知手段を有することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の排泄検知装置。
- 前記周波数変換手段で変換された周波数の変化量に基づいて前記吸収性物品内の排泄の有無を検知する周波数変化検知手段と、
この周波数変化検知手段により前記吸収性物品内に排泄があったことが検知された場合に警報を発生する警報手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の排泄検知装置。
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