JP4002179B2

JP4002179B2 - 体液吸収性物品の吸収特性の試験方法および装置

Info

Publication number: JP4002179B2
Application number: JP2002378519A
Authority: JP
Inventors: 光男松平; 敏壮楊; 暁旗楊; 耕司近藤; 裕之花生
Original assignee: Daio Paper Corp
Current assignee: Daio Paper Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004212060A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体液吸収性物品の吸収特性の試験方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙おむつ等の体液吸収性物品の吸収特性、例えば尿等の体液吸収時の挙動（拡散・浸透等）を評価する場合、次のような方法が知られている。
【０００３】
すなわち、体液が吸収面を透過して物品内部に浸透する際の特性（以下、浸透特性ともいう）は、吸収面表面の残留液を手で触ったり、ろ紙で吸い取ることにより評価していた（特許文献１第０００１段落参照）。
【０００４】
また、体液が物品内を吸収面に沿って移動する際の特性（以下、拡散特性という）は、有色試験液を吸収面に供給し、着色した範囲を定規で測定することにより評価していた（特許文献２第０００２段落参照）。
【特許文献１】
特開２００１−１５７６９４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５８９３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の手法では、試験者の主観に依存するところがあり、比較検証に用いにくいという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、体液吸収性物品の体液吸収特性を客観的に評価でき、比較検証を容易・正確に行うことができる試験方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
【０００８】
＜請求項１記載の発明＞
供試体の吸収面に対して、その上方から有色の試験液を供給し、その供給領域を含む面積領域の動画を撮像し、その画像信号を信号処理装置に取り込み、
吸収面の液未吸収状態における画像の輝度値に等しい基準輝度閾値に対して、これより小さい、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成するための輝度閾値Ｓ１と、これよりさらに小さい、供試体内への浸透及び供試体内での拡散中の液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成するための輝度閾値Ｓ２及び吸収面の表面上に残留する表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成するための輝度閾値Ｓ３を設定し、
（イ）輝度閾値Ｓ３を基準として前記画像信号を二値化処理し、表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成し、
（ロ）輝度閾値Ｓ２を基準として前記画像信号を二値化処理し、浸透拡散液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成し、
（ハ）輝度閾値Ｓ１を基準として前記画像信号を二値化処理し、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成し、
これらの画像を吸収特性の判断基準とすることを特徴とする体液吸収性物品の吸収特性の試験方法。
【０００９】
＜請求項２記載の発明＞
少なくとも前記試験液を前記吸収面に対して供給してから試験液の吸収が平衡状態に至るまでを１回の試験段階とし、これを複数回行うとともに、
各段階における前記二値化処理に際し、前段階の輝度閾値に対して補正係数を乗じた値を当該段階における輝度閾値として用いるようにする、請求項１記載の体液吸収性物品の吸収特性の試験方法。
【００１０】
＜請求項３記載の発明＞
前記生成した各画像における前記存在領域の面積の経時変化を求め、これを吸収特性の判断基準とする、請求項１又は２記載の体液吸収性物品の吸収特性の試験方法。
【００１１】
＜請求項４記載の発明＞
供試体の吸収面に対して、その上方から有色の試験液を供給する手段と、
その試験液の供給領域を含む面積領域を撮像する撮像装置と、
その撮像した画像信号を処理する信号処理装置とを備え、
この信号処理装置は；吸収面の液未吸収状態における画像の輝度値に等しい基準輝度閾値より小さい、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成するための輝度閾値Ｓ１を基準として、前記画像信号を二値化処理して前記全液画像を生成し、
前記輝度閾値Ｓ１よりさらに小さい、供試体内への浸透及び供試体内での拡散中の液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成するための輝度閾値Ｓ２を基準として、前記画像信号を二値化処理して前記浸透拡散液画像を生成し、且つ
前記輝度閾値Ｓ１よりさらに小さい、吸収面の表面上に残留する表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成するための輝度閾値Ｓ３を基準として、前記画像信号を二値化処理して前記表面残留液画像を生成するように構成されている、
ことを特徴とする体液吸収性物品の吸収特性の試験装置。
【００１２】
（作用効果）
上記のように、体液吸収面の画像信号を、適切な輝度閾値に基づき二値化処理することによって、目視や手触り等では確認できなかった吸収特性を客観的に評価し、比較検証できるようになり、より良い体液吸収性物品の開発を容易に行うことができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながらさらに詳説する。
図１は、本発明に係る試験装置例を示しており、この装置は、供試体２を配置するための平坦な上面を有するスタンド３と、スタンド３上に配置された供試体２の吸収面２ｕに対して、その上方から有色の試験液を供給するピペット４と、試験液の供給領域を含む面積領域を撮像するCCDカメラ等の動画撮像装置５と、撮像した動画画像信号を処理する信号処理装置６（いわゆるイメージプロセッサ等）と、信号処理済み画像を記憶し、記憶画像に基づいて各種の特性値を演算するための電子計算機７とを備えているものである。
【００１４】
特徴的には、信号処理装置６は、吸収面２ｕの液未吸収状態における画像の輝度値に等しい基準輝度閾値より小さい、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成するための輝度閾値Ｓ１を基準として、画像信号を二値化処理して全液画像を生成し、輝度閾値Ｓ１よりさらに小さい、供試体内への浸透及び供試体内での拡散中の液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成するための輝度閾値Ｓ２を基準として、画像信号を二値化処理して浸透拡散液画像を生成し、且つ輝度閾値Ｓ１よりさらに小さい、吸収面の表面上に残留する表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成するための輝度閾値Ｓ３を基準として、画像信号を二値化処理して表面残留液画像を生成し、これらの生成画像を電子計算機７に出力するものである。
【００１５】
本発明における供試体２としては、体液吸収性物品そのもの、あるいはその吸収体存在部分の一部または全部を切り出したもの、あるいは吸収面を有する部分の試作片等、どのようなものでも用いることができる。体液吸収性物品としては、体液を吸収保持する機能を有する物品であれば特に限定されず、フラッフパルプを主体とし高吸収性ポリマーを含む吸収コアを、透液性トップシートと不透液性バックシートとの間に介在させてなる一般的な吸収性物品のみならず、特殊な構造のものでも適用可能である。
【００１６】
また試験液としては、有色で供試体２により吸収可能なものであれば特に限定されないが、対象となる体液に似た色および吸収特性を有するものが好適に使用される。例えば尿に似た色および吸収特性を有するものとしては、いわゆる人工尿に棒茶抽出液で色付けしたものなどを挙げることができる。
【００１７】
本発明における輝度閾値は、予備試験等の結果に基づいて適宜定めることができる。本発明では、吸収面の液未吸収状態における画像の輝度値に等しい基準輝度閾値Ｓ０に対して、これよりも若干小さく、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成するための輝度閾値Ｓ１と、これよりもさらに小さい輝度閾値であって、供試体内への浸透及び供試体内での拡散中の液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成するための輝度閾値Ｓ２と、吸収面の表面上に残留する表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成するための輝度閾値Ｓ３とを設定する。
【００１８】
この場合、撮像した原画像信号を各輝度閾値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３により二値化処理することで、全液画像、浸透拡散液画像および表面残留液画像をそれぞれ生成することができる。具体的には基準輝度閾値（未使用紙おむつのトップシートの平均輝度値）Ｓ０を２５３としたときには、Ｓ１は２５１、Ｓ２は１００〜１９０、Ｓ３は液注入回数が少ない場合はＳ２未満に設定できるが、注入回数が増加して表面残留水が多くなった場合にはＳ２以上に設定できる。
【００１９】
特に、試験液を吸収面２ｕに対して供給してから試験液の吸収が平衡状態に至るまでを１回の試験段階とし、これを複数回行う場合には、各段階における二値化処理に際し、前段階の各輝度閾値に対して補正係数をそれぞれ乗じた値を当該段階における各輝度閾値として用いることができる。これにより、次段階の二値化処理に際し、前段階で供給した試験液の存在領域の影響を排除することができ、各段階で供給した試験液のみに係る二値化画像を得ることができるようになる。この補正係数は、予備試験等の結果に基づいて適宜定めることができる。
【００２０】
【００２１】
他方、信号処理装置６により生成した画像は、電子計算機７において表示等の出力を行うほか、これに基づいて各種の特性の演算および出力を行うことができる。具体的には、二値化画像データに基づき液存在領域の面積を求めたり、動画撮像を行う場合には液存在領域の面積の時間的変化を求めたり、さらにこれらに基づいて各種のグラフや特徴値（具体例は後述する）を求めたりすることができる。
【００２２】
また、上記形態では、動画を用いることにしているが、本発明では、静的特性を試験する場合等、必要に応じて静止画を利用することもできる。この場合、例えば試験液を吸収面に対して供給してから所定時間経過した時点や、試験液の吸収が平衡状態に至った時点等、１回または時間間隔をおいて複数回の撮像を行い、これを前述の本発明に係る画像解析にかけることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明の効果を明らかにする。
（試験装置）
上述の図１に示す装置を用いた。
【００２４】
（供試体）
市販の紙おむつを、Ａ〜Ｅの５種類用意し、長手方向および幅方向の中心部を正方形（１２ｃｍ×１２ｃｍ）に切り取り、サンプル（供試体）を得た。
【００２５】
（試験手順および試験結果）
Ａ．サンプルを、トップシートを上側にしてサンプルスタンド３の上に配置し、平坦な展開状態となるように四隅をテープで固定した。
【００２６】
Ｂ．吸収面２ｕにおける、長手方向の中央かつ幅方向の中央の位置にペンで印を付ける。
【００２７】
Ｃ．印を付した位置の上方５ｃｍ（図１のｈ１）の位置に臨ませたピペット４の先端から、一度に５０ｍｌの人工尿（棒茶抽出液により色付けした）を滴下する。注入速度は、乳幼児用紙おむつの場合は７ｃｃ／ｓｅｃとし、大人用紙おむつの場合は１２ｃｃ／ｓｅｃとした。
【００２８】
Ｄ．１０分間隔で１０回、人工尿の滴下を行う。
【００２９】
Ｅ．おむつ表面（吸収面）をＣＣＤカメラ５（吸収面の上方５０ｃｍ（図１のｈ２）の位置に固定）により撮像する。
【００３０】
Ｆ．撮像した動画データに基づき、信号処理装置６において、基準輝度閾値Ｓ０＝２５３に対して輝度閾値Ｓ１＝２５１，Ｓ２＝１９０，Ｓ３＝１６０を設定して二値化処理を行い、それぞれ全液画像、浸透拡散液画像および表面残留液画像をそれぞれ生成し、これら生成画像および原画像データを電子計算機７に入力し、記憶させた。注入回数が増加して表面残留水が多くなった場合には、Ｓ３がＳ２以上となるように設定した。サンプルＡに関する２回目の注液時における各画像の一部を図２に示した。
【００３１】
Ｇ．電子計算機７において、入力された全液画像、浸透拡散液画像および表面残留液画像に基づき、各液存在領域の面積の経時変化を求めた。そして、この経時変化から、図３〜図６に示すグラフを得た。
図３は、サンプルＡに関する水分移動特徴曲線（縦軸：液存在領域の面積、横軸：時間）を表したグラフである。
図４は、表面残留液のみの水分移動特徴曲線（以下、表面残留液曲線ともいう）を、各サンプル毎に表したグラフである。
図５は、浸透拡散液のみの水分移動特徴曲線（以下、浸透拡散液曲線ともいう）を、各サンプル毎に表したグラフである。
図６は、全液の水分移動特徴曲線（以下、全液曲線）を、各サンプル毎に表したグラフである。
【００３２】
Ｈ．脱水機を用いてサンプルを脱水するとともに、脱水前後の重量を計測し、サンプルの全吸収液重量に対する脱水液重量の比率として定まる自由水分率を求めた。これは高吸収性ポリマーと結合していない液（自由水）の量の指標となる。図７は、この自由水分率を表したグラフである。
【００３３】
Ｉ．図８は、注液量に対する、トップシート表面をつたってサンプル側部から流れ出てしまう液の量の比率として定まる流失水分率を表したグラフである。
【００３４】
Ｊ．図９に例示するように、浸透拡散液曲線に基づき、ｉ回目の試験液供給後における、浸透拡散液存在領域の最大面積Ａ_iとその後の経時的面積減少率を表す傾きｋ_iとを求め、下記式（１）および（２）に従って、吸収面方向に沿う液拡散率Ｆ_wと、浸透率（吸収面と直交する方向に沿う液拡散率）Ｆ_hとをそれぞれ算出した。なお、式（１）中のＡはサンプルの吸収面全体の面積であり、Ｎは試験液の総供給回数（本実施例では１０回）である。
【００３５】
また、図１０に例示するように、表面残留液曲線に基づき、ｉ回目の試験液供給後における、表面残留液存在領域の最大面積Ａ_iと平衡時面積（平衡状態における面積）Ａ_riとを求め、下記式（３）および（４）に従って、最大面積率（サンプル吸収面面積Ａに対する表面残留液存在領域の最大面積Ａ_iの比率）Ｓ_mと、残留面積率（サンプル吸収面面積Ａに対する表面残留液存在領域の平衡時面積Ａ_riの比率）Ｓ_rとを算出し、さらにこれらの値について、それぞれ総和をとり試験液供給回数Ｎで除して平均値Ｓ_mavとＳ_ravとを得た。
【００３６】
【数１】

【００３７】
（考察）
上記図３〜図８からも明らかなように、上記試験手法によれば、体液吸収性物品の吸収特性を三種類の特徴曲線（表面残留液曲線、浸透拡散液曲線、全液曲線）で詳細に表すことができるようになる。例えば、図３に示すサンプルＡの場合、初期の注液段階（１〜２回目）では表面残留液の面積より拡散液の面積のほうが著しく大きく、液が速やかに浸透拡散していることが判る。６回目の注液段階では、表面残留液曲線と浸透拡散液曲線とはほぼ一致するようになり、それ以降になると表面残留液の面積が０まで下降せず、拡散液の面積が徐々に小さくなっており、液が吸収されにくくなり、吸収面に液が常に残留するようになっていることが判る。
【００３８】
また、上記のように、得られた特徴曲線に基づいて各種の特徴値を求めることにより、数値による客観的な性能評価を行うことも可能である。表１に上記試験による特徴値をまとめて示した。液拡散率Ｆ_wは、吸収面方向における液の拡散し易さの指標となるものであり、また、浸透率Ｆ_hは、吸収面と直交する方向における液の浸透し易さの指標となるものであり、いずれも値が大きいほど拡散性能が高いことを意味する。また、平均最大面積率Ｓ_mavは、吸収面表面に残留する液の平均的な面積範囲であり、これが小さいほど迅速な吸収が可能であり、大きいほど吸収が遅くモレを生じやすいことを意味する。具体的には、Ｓ_mav＜０．５であると流出水が多くなる。さらに、平均残留面積率Ｓ_ravは、液供給直後に対して吸収平衡時にどの程度の液が吸収面表面に残留するかを表すものであり、これが０のときには吸収能力が飽和しておらず、０より大きくなると吸収能力が飽和したことを意味する。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、目視や手触り等では確認できなかった吸収特性を客観的に評価し、比較検証できるようになり、より良い体液吸収性物品の開発を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る試験装置例を示す概要図である。
【図２】サンプルＡに関する全液画像、浸透拡散液画像および表面残留液画像の対比図である。
【図３】サンプルＡに関する水分移動特徴曲線（縦軸：液存在領域の面積、横軸：時間）を表したグラフである。
【図４】表面残留液曲線を、各サンプル毎に表したグラフである。
【図５】浸透拡散液曲線を、各サンプル毎に表したグラフである。
【図６】全液曲線を、各サンプル毎に表したグラフである。
【図７】自由水分率を表したグラフである。
【図８】流失水分率を表したグラフである。
【図９】液拡散率Ｆ_wおよび浸透率Ｆ_hの算出原理を説明するための、浸透拡散液のみの水分移動曲線グラフである。
【図１０】最大面積率Ｓ_mおよび残留面積率Ｓ_rの算出原理を説明するための、表面残留液のみの水分移動曲線グラフである。
【符号の説明】
２…供試体、３…スタンド、４…ピペット、５…動画撮像装置、６…信号処理装置、７…電子計算機。

Claims

供試体の吸収面に対して、その上方から有色の試験液を供給し、その供給領域を含む面積領域の動画を撮像し、その画像信号を信号処理装置に取り込み、
吸収面の液未吸収状態における画像の輝度値に等しい基準輝度閾値に対して、これより小さい、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成するための輝度閾値Ｓ１と、これよりさらに小さい、供試体内への浸透及び供試体内での拡散中の液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成するための輝度閾値Ｓ２及び吸収面の表面上に残留する表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成するための輝度閾値Ｓ３を設定し、
（イ）輝度閾値Ｓ３を基準として前記画像信号を二値化処理し、表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成し、
（ロ）輝度閾値Ｓ２を基準として前記画像信号を二値化処理し、浸透拡散液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成し、
（ハ）輝度閾値Ｓ１を基準として前記画像信号を二値化処理し、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成し、
これらの画像を吸収特性の判断基準とすることを特徴とする体液吸収性物品の吸収特性の試験方法。
少なくとも前記試験液を前記吸収面に対して供給してから試験液の吸収が平衡状態に至るまでを１回の試験段階とし、これを複数回行うとともに、
各段階における前記二値化処理に際し、前段階の輝度閾値に対して補正係数を乗じた値を当該段階における輝度閾値として用いるようにする、請求項１記載の体液吸収性物品の吸収特性の試験方法。
前記生成した各画像における前記存在領域の面積の経時変化を求め、これを吸収特性の判断基準とする、請求項１又は２記載の体液吸収性物品の吸収特性の試験方法。
供試体の吸収面に対して、その上方から有色の試験液を供給する手段と、
その試験液の供給領域を含む面積領域を撮像する撮像装置と、
その撮像した画像信号を処理する信号処理装置とを備え、
この信号処理装置は；吸収面の液未吸収状態における画像の輝度値に等しい基準輝度閾値より小さい、全ての液の存在領域および非存在領域を表す全液画像を生成するための輝度閾値Ｓ１を基準として、前記画像信号を二値化処理して前記全液画像を生成し、
前記輝度閾値Ｓ１よりさらに小さい、供試体内への浸透及び供試体内での拡散中の液の存在領域および非存在領域を表す浸透拡散液画像を生成するための輝度閾値Ｓ２を基準として、前記画像信号を二値化処理して前記浸透拡散液画像を生成し、且つ
前記輝度閾値Ｓ１よりさらに小さい、吸収面の表面上に残留する表面残留液の存在領域および非存在領域を表す表面残留液画像を生成するための輝度閾値Ｓ３を基準として、前記画像信号を二値化処理して前記表面残留液画像を生成するように構成されている、
ことを特徴とする体液吸収性物品の吸収特性の試験装置。