JP5634730B2

JP5634730B2 - 人工発汗装置

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Publication number: JP5634730B2
Application number: JP2010079265A
Authority: JP
Inventors: 拓功野村; 久孝七海; ひかり川上
Original assignee: Uni Charm Corp
Current assignee: Uni Charm Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: WO2011122033A1; JP2011209625A

Description

本発明は、人工発汗装置に関する。より詳しくは、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の性能評価を行う場合等に用いられ、吸収性物品を装着可能な人工発汗装置に関する。

従来、人体における発汗状態を再現できる人工発汗装置が提案されている。
例えば、特許文献１には、模擬皮膚と、この模擬皮膚に設けられる複数の発汗穴と、これら複数の発汗穴に体温と同様の温度の水溶液を供給する水溶液供給手段と、を備える発汗装置が開示されている。この発汗装置では、水溶液供給手段は、複数の発汗穴それぞれに対して独立して水溶液を供給可能に構成されている。より具体的には、水溶液供給手段は、先端側が複数の発汗穴それぞれに接続される複数の管と、これら複数の管それぞれの基端側に接続された複数のシリンジと、を備えて構成される。そして、シリンジの内部に収容された所定の温度の水溶液を管側に押し出すことで水溶液を管の基端側から先端側に向けて流通させ、発汗穴から水溶液（液体状の汗）を発汗させている。

特開２００３−１６７５１０号公報

ところで、人体から発汗される汗には、液体の状態で発汗される汗、及び水蒸気の状態で発汗される汗（いわゆる不感蒸泄）がある。ここで、液体の状態の汗と水蒸気の状態の汗とでは、発汗の挙動が異なる。
しかしながら、特許文献１で提案された発汗装置では、複数の発汗穴のすべてに対して所定の温度の水溶液を供給しているので、複数の発汗穴からは、液体状の汗が発汗されることとなる。また、複数の発汗穴それぞれから発汗される液体状の汗の一部が水蒸気状の汗として発汗されることも考えられるが、これは、あくまで液体状の汗の一部が蒸発して水蒸気状となったにすぎない。即ち、特許文献１で開示された発汗装置では、人体における発汗の状態を正確に再現できない。

従って、本発明は、人体における発汗の状態をより正確に再現できる人工発汗装置を提供することを目的とする。

本発明は、面状に広がって配置される皮膚部材と、前記皮膚部材に設けられる複数の液体透過穴と、前記皮膚部材に設けられる複数の水蒸気透過穴と、前記皮膚部材の内面側に設けられ前記複数の液体透過穴に液体を供給する液体供給部と、前記皮膚部材の内面側に設けられ前記複数の水蒸気透過穴に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、前記液体供給部による液体の供給、及び前記水蒸気供給部による水蒸気の供給を制御する制御部と、を備える人工発汗装置に関する。

また、人工発汗装置は、前記皮膚部材の内面側に配置され該皮膚部材を加熱可能な加熱部と、前記液体供給部を加温する第１加温部と、前記水蒸気供給部を加温する第２加温部と、を更に備えることが好ましい。

また、前記液体供給部は、先端側が前記複数の液体透過穴にそれぞれ接続される複数の第１液体供給管と、前記複数の第１液体供給管それぞれの基端側に接続される第２液体供給管と、該第２液体供給管の基端側に接続される液体供給装置と、を備えることが好ましい。

また、前記複数の第１液体供給管の内径は、前記液体供給装置から該複数の第１液体供給管それぞれの基端部までの距離が遠くなるにしたがって大きくなっていることが好ましい。

また、前記水蒸気供給部は、先端側が前記複数の水蒸気透過穴に接続される複数の第１水蒸気供給管と、該複数の第１水蒸気供給管それぞれの基端側に接続される第２水蒸気供給管と、該第２水蒸気供給管の基端側に接続される水蒸気供給装置と、を備えることが好ましい。

また、人工発汗装置は、前記液体供給部に接続され該液体供給部に乾燥空気を供給する第１空気供給部と、
前記水蒸気供給部に接続され該水蒸気供給部に乾燥空気を供給する第２空気供給部と、を更に備えることが好ましい。

また、前記液体透過穴及び前記水蒸気透過穴は、１個／ｃｍ^２以上の密度で設けられることが好ましい。

また、人工発汗装置は、前記皮膚部材の表面側における温度を測定可能な温度測定部、該皮膚部材の表面側における湿度を測定可能な湿度測定部、該皮膚部材の表面に加えられた圧力を測定可能な圧力測定部、該皮膚部材の表面側における気体の流量を測定する流量測定部、及び該皮膚部材の表面側におけるぬれ性を測定可能なぬれ性測定部のうちの少なくとも一つを更に備えることが好ましい。

また、胴体部と、該胴体部の一方側に形成される２本の脚部と、前記胴体部の付け根近傍に形成される１又は複数の排泄部とを有し、前記排泄部を覆うように吸収性物品を装着可能な人形形状に形成され、前記皮膚部材が前記胴体部の表面、前記脚部の表面及び前記排泄部の表面を構成することが好ましい。

また、前記２本の脚部は、前記胴体部との連結部を支点として前後方向及び左右方向に回動駆動可能であり、前記胴体部は、垂直方向に傾斜駆動可能であり、かつ、胴回り方向に回転駆動可能であることが好ましい。

本発明の人工発汗装置によれば、人体における発汗の状態をより正確に再現できる。

本発明の人工発汗装置の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す人工発汗装置の部分拡大平面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。発熱体の一実施形態を示す平面図である。第２実施形態の人工発汗装置の断面図であり、図３に対応する図である。第３実施形態の人工発汗装置の断面図であり、図３に対応する図である。第４実施形態の人工発汗装置の断面図であり、図３に対応する図である。第５実施形態の人工発汗装置の断面図であり、図３に対応する図である。

以下、本発明の人工発汗装置の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の人工発汗装置１は、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の性能評価を行う場合等に用いられる。この人工発汗装置１は、図１に示すように、胴体部１１と、この胴体部１１の一方側に形成される２本の脚部１２と、胴体部１１の付け根近傍に形成される排泄部１３と、を備える人形形状に構成されている。
人工発汗装置１は、人体に近似した動作を行い及び／又は姿勢をとることが可能である。具体的には、人工発汗装置１は、所定の吸収性物品を装着した状態において、２本の脚部１２の前後方向及び左右方向への回動駆動、胴体部１１の垂直方向への傾斜駆動、及び胴体部１１の胴回り方向への回転駆動を可能に構成することで、人体における実際の動作及び／又は姿勢に近似した動作及び／又は姿勢をとることが可能である。

先ず、第１実施形態の人工発汗装置１について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る人工発汗装置１の部分拡大平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
第１実施形態の人工発汗装置１は、図２及び図３に示すように、皮膚部材２と、この皮膚部材２の内面側に配置される加熱部としての発熱体３と、皮膚部材２に設けられた複数の液体透過穴２１及び複数の水蒸気透過穴２２と、複数の液体透過穴２１に液体を供給する液体供給部４と、複数の水蒸気透過穴２２に水蒸気を供給する水蒸気供給部５と、液体供給部４を加温する第１加温部４１と、水蒸気供給部５を加温する第２加温部５１と、液体供給部４に乾燥空気を供給する第１空気供給部４２と、水蒸気供給部５に乾燥空気を供給する第２空気供給部５２と、皮膚部材２の表面側に配置された複数のセンサ６と、これらを制御する制御部としての制御装置７と、を備える。

皮膚部材２は、平面状又は曲面状に広がって配置され、人工発汗装置１の表面を構成する。この皮膚部材２は、人間の皮膚のような柔軟性を有する部材により構成されることが好ましい。皮膚部材２を構成する材料としては、発泡ウレタン、発泡シリコン及びゴム等が挙げられる。
皮膚部材２の厚さＬ１は、好ましくは１．５ｍｍ〜５ｍｍ、より好ましくは２．５ｍｍ〜３．５ｍｍである。皮膚部材２の厚さＬ１が１．５ｍｍ未満の場合には、皮膚部材２と後述する第１液体供給管４３及び第１水蒸気供給管５３との間の接着性が弱くなり、皮膚部材２と第１液体供給管４３との間、及び皮膚部材２と第１水蒸気供給管５３との間に隙間が生じるおそれがある。また、皮膚部材２の厚さＬ１が５ｍｍを超えてしまうと、皮膚部材２の厚さ方向に延びる穴（液体透過穴２１及び水蒸気透過穴２２）を開けることが困難になるおそれがある。

発熱体３は、図３に示すように、皮膚部材２の内面側に、皮膚部材２に接触するように配置される。この発熱体３は、皮膚部材２を人間の皮膚の温度（３０℃〜３７℃程度）に加温する。発熱体３は、例えば、網状や棒状の発熱部材を有するヒータにより構成される。また、発熱体３は、図４に示すように、銅板等の熱伝効率に優れた薄板状部材３１と、この薄板状部材の一方の面に接触して配置される温水流通チューブ等の加温部材３２と、を含んで構成してもよい。この場合、薄板状部材３１の他方の面を皮膚部材２に密着させ、この薄板状部材３１を加温部材３２により加温することで皮膚部材２を加温できる。

複数の液体透過穴２１は、図３に示すように、皮膚部材２の厚さ方向に貫通して設けられている。この液体透過穴２１には、皮膚部材２の内面側から液体供給部４により液体が供給される。液体透過穴２１から皮膚部材２の表面（外面）側に吐出された液体は、液体状の汗の発汗とみなされる。
液体透過穴２１の直径Ｄ１（図２参照）は、好ましくは０．０１ｍｍ〜２ｍｍ、より好ましくは、０．０３ｍｍ〜１ｍｍである。また、隣り合う液体透過穴２１間の距離Ｌ２は、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍである。隣り合う液体透過穴２１間の距離Ｌ２が１０ｍｍを超えてしまった場合には、人工発汗装置１による正確な発汗状態を再現できなくなるおそれがある。また、隣り合う液体透過穴２１間の距離Ｌ２が２ｍｍ未満の場合には、後述する液体供給部４の配管構造が複雑になってしまうおそれがある。

複数の水蒸気透過穴２２は、図３に示すように、皮膚部材２の厚さ方向に貫通して設けられている。この水蒸気透過穴２２には、皮膚部材２の内面側から水蒸気供給部５により水蒸気が供給される。水蒸気透過穴２２から皮膚部材２の表面（外面）側に吐出された水蒸気は、水蒸気状の汗の発汗とみなされる。
水蒸気透過穴２２の直径Ｄ２（図２参照）は、液体透過穴２１の直径Ｄ１よりも大きく構成されている。具体的には、水蒸気透過穴２２の直径Ｄ２は、好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは、５ｍｍ〜７ｍｍである。また、隣り合う水蒸気透過穴２２間の距離Ｌ３は、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍである。隣り合う水蒸気透過穴２２間の距離Ｌ３が１０ｍｍを超えてしまった場合には、人体における正確な発汗状態（例えば、角質から水蒸気状の汗が略均一に発汗される状態）を再現できなくなるおそれがある。また、隣り合う水蒸気透過穴２２間の距離Ｌ３が２ｍｍ未満の場合には、後述する水蒸気供給部５の配管構造が複雑になってしまうおそれがある。

以上の液体透過穴２１及び水蒸気透過穴２２は、人体におけるより正確な発汗状態を再現する観点から、いずれも、１個／ｃｍ^２以上の密度で設けられることが好ましい。

液体供給部４は、図３に示すように、複数の第１液体供給管４３と、第２液体供給管４４と、液体供給装置４５と、を備える。
複数の第１液体供給管４３は、皮膚部材２の面方向に対して略垂直に延びて配置される。複数の第１液体供給管４３は、それぞれ、先端側が皮膚部材２の複数の液体透過穴２１に、皮膚部材２の内面側から挿入されて接続される。複数の第１液体供給管４３の基端側は、それぞれ、第２液体供給管４４に接続される。複数の第１液体供給管４３のうちの所定の第１液体供給管４３には、第１液体供給管４３を流通する液体の流量又は圧力を測定する流量／圧力測定装置４３１が設けられる。
第１液体供給管４３の直径（内径）は、好ましくは０．０１ｍｍ〜２ｍｍ、より好ましくは、０．０３ｍｍ〜１ｍｍである。

第２液体供給管４４は、複数の第１液体供給管４３に交差する方向に延びて配置される。この第２液体供給管４４には、長手方向に所定の間隔をあけて複数の第１液体供給管４３の基端側が接続される。ここで、複数の第１液体供給管４３のうちのすべての第１液体供給管４３が一本の第２液体供給管４４に接続されてもよいが、第２液体供給管４４を複数本用いて、それぞれの第２液体供給管４４に対して所定の本数の第１液体供給管４３を接続してもよい。第２液体供給管４４の直径（内径）は、第１液体供給管４３の直径（内径）よりも大きく構成される。第２液体供給管４４の直径（内径）は、好ましくは０．０５ｍｍ〜７ｍｍ、より好ましくは、１ｍｍ〜４ｍｍである。

以上の第１液体供給管４３及び第２液体供給管４４は、いずれも、金属部材からなる硬質の配管、又はシリコンチューブ等からなる可撓性を有する配管により構成される。

液体供給装置４５は、第２液体供給管４４の基端側に配置される。この液体供給装置４５は、液体を収容する液体収容部４５１と、この液体収容部４５１に収容された液体を第２液体供給管４４側に押し出すポンプ４５２と、液体収容部４５１から第２液体供給管４４に押し出された液体の流量又は押し出し圧力を測定する流量／圧力測定装置４５３と、を備えて構成される。

以上の液体供給部４によれば、液体供給装置４５において、液体収容部４５１に収容された液体をポンプ４５２により押し出すと、この押し出された液体は、第２液体供給管４４及び複数の第１液体供給管４３を流通して複数の液体透過穴２１から吐出される。また、液体供給装置４５から押し出される液体の流量又は圧力は、圧力測定装置４５３により測定される。また、以上の液体供給部４では、液体を連続的に吐出可能であり、また、ポンプ４５２による液体の押し出し圧力を調整することで、液体透過穴２１から吐出させる液体の量を可変させられる。

液体供給部４により供給され複数の液体透過穴２１から吐出される液体の量は、好ましくは０〜１０００ｇ／ｍ^２／ｈの範囲内である。尚、液体透過穴２１から吐出される液体の量は、第１液体供給管４３に設けられた流量／圧力測定装置４３１により測定される。

水蒸気供給部５は、図３に示すように、複数の第１水蒸気供給管５３と、第２水蒸気供給管５４と、水蒸気供給装置５５と、を備える。
複数の第１水蒸気供給管５３は、皮膚部材２の面方向に対して略垂直に延びて配置される。複数の第１水蒸気供給管５３は、それぞれ、先端側が皮膚部材２の複数の水蒸気透過穴２２に、皮膚部材２の内面側から挿入されて接続される。複数の第１水蒸気供給管５３の基端側は、それぞれ、第２水蒸気供給管５４に接続される。複数の第１水蒸気供給管５３のうちの所定の第１水蒸気供給管５３には、第１水蒸気供給管５３を流通する水蒸気の流量又は圧力を測定する流量／圧力測定装置５３１が設けられる。
第１水蒸気供給管５３の直径（内径）は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは、５ｍｍ〜７ｍｍである。

第２水蒸気供給管５４は、複数の第１水蒸気供給管５３に交差する方向に延びて配置される。この第２水蒸気供給管５４には、長手方向に所定の間隔をあけて複数の第１水蒸気供給管５３の基端側が接続される。ここで、複数の第１水蒸気供給管５３のうちのすべての第１水蒸気供給管５３が一本の第２水蒸気供給管５４に接続されてもよいが、第２水蒸気供給管５４を複数本用いて、それぞれの第２水蒸気供給管５４に対して所定の本数の第１水蒸気供給管５３を接続してもよい。第２水蒸気供給管５４の直径（内径）は、第１水蒸気供給管５３の直径（内径）よりも大きく構成される。第２水蒸気供給管５４の直径（内径）は、好ましくは２ｍｍ〜１５ｍｍ、より好ましくは、６ｍｍ〜８ｍｍである。

以上の第１水蒸気供給管５３及び第２水蒸気供給管５４は、いずれも、金属部材からなる硬質の配管、又はシリコンチューブ等からなる可撓性を有する配管により構成される。

水蒸気供給装置５５は、第２水蒸気供給管５４の基端側に配置される。この水蒸気供給装置５５は、水飽和水蒸気を発生させる水蒸気発生部５５１と、この水蒸気発生部５５１に水を供給するポンプ５５２と、乾燥空気を生成して水蒸気発生部５５１に供給する乾燥空気生成部５５４と、水蒸気発生部５５１から第２水蒸気供給管５４に押し出された水蒸気の流量又は押し出し圧力を測定する流量／圧力測定装置５５３と、を備えて構成される。

以上の水蒸気供給部５によれば、水蒸気供給装置５５において、ポンプ５５２から水蒸気発生部５５１に供給された水は、水蒸気発生部５５１において水蒸気となる。また、この水蒸気発生部５５１には乾燥空気生成部５５４から乾燥空気が供給される。そして、水蒸気発生部５５１で発生した水蒸気は、乾燥空気生成部５５４から供給された乾燥空気と共に第２水蒸気供給管５４に押し出される。この第２水蒸気供給管５４に押し出された水蒸気は、第２水蒸気供給管５４及び複数の第１水蒸気供給管５３を流通して複数の水蒸気透過穴２２から吐出される。また、水蒸気供給装置５５から押し出される水蒸気の流量又は圧力は、圧力測定装置５５３により測定される。また、以上の水蒸気供給部５では、水蒸気を連続的に吐出可能であり、ポンプ５５２による水蒸気発生部５５１への水の供給量、及び乾燥空気生成部５５４による水蒸気発生部５５１への乾燥空気の供給量を調整することで、水蒸気透過穴２２から吐出させる水蒸気量を可変させられる。

水蒸気供給部５により供給され複数の水蒸気透過穴２２から吐出される水蒸気の量は、好ましくは０〜５００ｇ／ｍ^２／ｈの範囲内である。尚、水蒸気透過穴２２から吐出される水蒸気の量は、第１水蒸気供給管５３に設けられた流量／圧力測定装置５３１により測定される。

第１加温部４１は、第１恒温槽４６と、この第１恒温槽４６の下流側に配置される第１温度調節器４７と、を備える。第１恒温槽４６には、３０℃〜４０℃程度の温水が貯留されており、この第１恒温槽４６に、第１液体供給管４３及び第２液体供給管４４のうちの少なくとも一部が浸される。これにより、第１液体供給管４３及び第２液体供給管４４を流通する液体の温度の低下を防止できる。
第１恒温槽４６には、第２液体供給管４４の全長及び複数の第１液体供給管４３のうちの皮膚部材２及び発熱体３に挿入されている部分を除く部分が浸されることが好ましい。

第１温度調節器４７は、第１恒温槽４６の下流側において液体供給部４（第２液体供給管４４）を流通する液体を所定の温度に調節（加温）する。これにより、液体透過穴２１から吐出される液体の温度を皮膚部材２の温度と同じ温度に調節できる。

第２加温部５１は、第２恒温槽５６と、この第２恒温槽５６の下流側に配置される第２温度調節器５７と、を備える。第２恒温槽５６には、３０℃〜４０℃程度の温水が貯留されており、この第２恒温槽５６に、第１水蒸気供給管５３及び第２水蒸気供給管５４のうちの少なくとも一部が浸される。これにより、第１水蒸気供給管５３及び第２水蒸気供給管５４を流通する水蒸気の温度の低下を防止できる。
第２恒温槽５６には、第２水蒸気供給管５４の全長及び複数の第１水蒸気供給管５３のうちの皮膚部材２及び発熱体３に挿入されている部分を除く部分が浸されることが好ましい。

第２温度調節器５７は、第２恒温槽５６の下流側において水蒸気供給部５（第２水蒸気供給管５４）を流通する水蒸気を所定の温度に調節（加温）する。これにより、第１水蒸気供給管５３の内部、第２水蒸気供給管５４の内部、及び皮膚部材２の表面において結露が生じることを防止できる。

第１空気供給部４２は、乾燥空気を生成する乾燥空気生成部４２１と、この乾燥空気生成部４２１と第２液体供給管４４とを連結する乾燥空気供給管４２２と、を備える。
乾燥空気供給管４２２は、乾燥空気生成部４２１で生成された乾燥空気を液体供給部４（第２液体供給管４４）に供給する。乾燥空気供給管４２２と第２液体供給管４４との連結部には、三方弁４２３が配置されている。

以上の第１空気供給部４２によれば、三方弁４２３を切り替えて乾燥空気供給管４２２から第２液体供給管４４への流路を開放した状態で、乾燥空気生成部４２１を駆動させて乾燥空気を生成することで、乾燥空気を第２液体供給管４４及び複数の第１液体供給管４３に供給できる。

第２空気供給部５２は、乾燥空気を生成する乾燥空気生成部５２１と、この乾燥空気生成部５２１と第２水蒸気供給管５４とを連結する乾燥空気供給管５２２と、を備える。
乾燥空気供給管５２２は、乾燥空気生成部５２１で生成された乾燥空気を水蒸気供給部５（第２水蒸気供給管５４）に供給する。乾燥空気供給管５２２と第２水蒸気供給管５４との連結部には、三方弁５２３が配置されている。

以上の第２空気供給部５２によれば、三方弁５２３を切り替えて乾燥空気供給管５２２から第２水蒸気供給管５４への流路を開放した状態で、乾燥空気生成部５２１を駆動させて乾燥空気を生成することで、乾燥空気を第２水蒸気供給管５４及び複数の第１水蒸気供給管５３に供給できる。

複数のセンサ６は、皮膚部材２の表面側の状態を測定する第１センサ６１と、人工発汗装置１の動作状態を測定する第２センサ６２と、を備える。ここで、皮膚部材２の表面側の状態とは、人工発汗装置１に性能評価の対象物としての吸収性物品を装着した場合における吸収性物品の表面（内面）の状態や、皮膚部材２と吸収性物品の内面との間に形成される空間の状態を示す。
第１センサ６１は、皮膚部材２の表面における所定の場所に複数配置される。
第１実施形態では、第１センサ６１として、温度測定部としての温度センサ、湿度測定部としての湿度センサ、流量測定部としての流量センサ、及びぬれ性測定部としてのぬれ性センサが配置される。

温度センサは、皮膚部材２の表面側の温度（吸収性物品の内面の温度）を測定する。湿度センサは、皮膚部材２の表面側における湿度（皮膚部材２と吸収性物品の内面との間に形成される空間の湿度）を測定する。流量センサは、皮膚部材２の表面側における空気の流れ（皮膚部材２と吸収性物品の内面との間に形成される空間における空気の流れ方向や流量）を測定する。ぬれ性センサは、皮膚部材２の表面側におけるぬれ性（吸収性物品の内面のぬれ性）を測定する。このぬれ性センサは、２極間の静電容量を測定することで皮膚部材２の表面側のぬれ性を測定する。

第２センサ６２は、皮膚部材２の温度が一定に維持されているかを確認するために設けられ、皮膚部材２の表面側に埋め込まれている。この第２センサ６２は、皮膚部材２の温度を測定する。第２センサ６２で測定された温度データは、制御装置７に送信される。

尚、第１センサ６１の配置位置は、皮膚部材２の表面に限られない。即ち、人工発汗装置１を平板状に構成した場合には、すべての第１センサ６１を皮膚部材２の表面に配置する。一方、人工発汗装置１を人形形状に構成した場合には、人工発汗装置１に吸収性物品を装着した状態で、皮膚部材２の表面と吸収性物品の内面との間に空間が形成されるような場所（例えば、臀部）では、第１センサ６１を、吸収性物品の内面や、皮膚部材２の表面と吸収性物品の内面との間に形成される空間に配置してもよい。

制御装置７は、人工発汗装置１の駆動を制御する。
具体的には、制御装置７は、液体供給装置４５（ポンプ４５２）の駆動を制御して液体透過穴２１から吐出される液体の吐出速度及び吐出圧力を制御する。また、制御装置７は、水蒸気供給装置５５（ポンプ５５２）の駆動を制御して複数の水蒸気透過穴２２から吐出される水蒸気の吐出速度及び吐出圧力を制御する。尚、制御装置７は、液体供給装置４５及び水蒸気供給装置５５をそれぞれ独立して制御する。

また、制御装置７は、第１加温部４１（第１恒温槽４６及び第１温度調節器４７）を制御して、複数の液体透過穴２１から吐出される液体の温度を制御する。また、制御装置７は、第２加温部（第２恒温槽５６及び第２温度調節器５７）を制御して複数の水蒸気透過穴２２から吐出される水蒸気の温度を制御する。

また、制御装置７は、乾燥空気生成部４２１の駆動及び三方弁４２３の開閉を制御して第１空気供給部４２から液体供給部４への乾燥空気の供給を制御する。また、制御装置７は、乾燥空気生成部５２１の駆動及び三方弁５２３の開閉を制御して第２空気供給部５２から水蒸気供給部５への乾燥空気の供給を制御する。
また、制御装置７は、発熱体３による皮膚部材２の加熱状態を制御する。

次に、以上の人工発汗装置１の使用方法の一例につき説明する。
本実施形態の人工発汗装置１は、例えば、使い捨ておむつ等の吸収性物品の性能テストを行う場合に用いられる。
人工発汗装置１により使い捨ておむつの性能テストを行う場合には、先ず、使い捨ておむつを人工発汗装置１に装着させる。

次いで、複数の液体透過穴２１から液体（液体状の汗）を吐出（発汗）させ、複数の水蒸気透過穴２２から水蒸気（水蒸気状の汗）を吐出（発汗）させる。ここで、液体状の汗の発汗量及び水蒸気状の汗の発汗量は、それぞれ、使い捨ておむつの装着対象者の年齢や、使い捨ておむつを装着させる季節等の条件に応じて決定され、制御装置７により制御される。これにより、人体における発汗状態が正確に再現される。

次いで、発汗が行われている状態における使い捨ておむつ内の環境を測定する。具体的には、所定の状態で発汗が行われている状態における使い捨ておむつ内の温度や湿度は、温度センサ及び湿度センサにより測定される。また、使い捨ておむつ内における空気（水蒸気状の汗を含む）の流通方向や流量は、流量センサにより測定される。また、使い捨ておむつが装着された状態における使い捨ておむつの表面（内面）のぬれ性は、ぬれ性センサにより測定される。
このように、本実施形態の人工発汗装置１によれば、人体における発汗状態をより正確に再現できるので、使い捨ておむつの性能をより正確に把握できる。

以上説明した第１実施形態の人工発汗装置１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）液体供給部４により複数の液体透過穴２１に液体を供給し、水蒸気供給部５により複数の水蒸気透過穴２２に水蒸気を供給した。また、制御装置７により、液体供給部４及び水蒸気供給部５を独立して制御した。これにより、複数の液体透過穴２１から液体状の汗を発汗させられると共に、複数の水蒸気透過穴２２から水蒸気状の汗を発汗させられる。よって、人工発汗装置１が対象とする人間の年齢や外部環境に応じて液体状の汗の発汗量及び水蒸気状の汗の発汗量をそれぞれ調整できるので、人体における発汗の状態をより正確に再現できる。

（２）人工発汗装置１を、発熱体３、第１加温部４１及び第２加温部５１を含んで構成した。これにより、皮膚部材２を人体の皮膚温度と同様の温度に保てる。また、第１液体供給管４３及び第２液体供給管４４を流通する液体の温度の低下を防止でき、液体透過穴２１から発汗される液体状の汗の温度を皮膚部材２の温度と同じ温度に調節できる。また、第１水蒸気供給管５３及び第２水蒸気供給管５４を流通する水蒸気の温度の低下を防止できるので、第１水蒸気供給管５３の内部、第２水蒸気供給管５４の内部、及び皮膚部材２の表面において結露が生じることを防止できる。

（３）液体供給部４を、複数の第１液体供給管４３と、これら複数の第１液体供給管４３に接続される第２液体供給管４４と、この第２液体供給管４４に液体を供給する液体供給装置４５と、を含んで構成した。これにより、第２液体供給管４４に液体を供給することでこの第２液体供給管４４に接続された複数の第１液体供給管４３を介して複数の液体透過穴２１から液体状の汗を発汗させられる。よって、第２液体供給管４４に液体を押し出すポンプ４５２の台数を低減でき、人工発汗装置１の構造をコンパクト化できる。

（４）水蒸気供給部５を、複数の第１水蒸気供給管５３と、これら複数の第１水蒸気供給管５３に接続される第２水蒸気供給管５４と、この第２水蒸気供給管５４に水蒸気を供給する水蒸気供給装置５５と、を含んで構成した。これにより、第２水蒸気供給管５４に水蒸気を供給することでこの第２水蒸気供給管５４に接続された複数の第１水蒸気供給管５３を介して複数の水蒸気透過穴２２から水蒸気状の汗を発汗させられる。よって、第２水蒸気供給管５４に水蒸気を押し出すポンプ５５２の台数を低減でき、人工発汗装置１の構造をコンパクト化できる。

（５）人工発汗装置１を、第１空気供給部４２と、第２空気供給部５２と、を含んで構成した。これにより、人工発汗装置１を使用した後に、第１空気供給部４２から液体供給部４に乾燥空気を供給することで液体供給部４（第２液体供給管４４及び複数の第１液体供給管４３）を乾燥させられる。また、第２空気供給部５２から水蒸気供給部５に乾燥空気を供給することで水蒸気供給部５（第２水蒸気供給管５４及び複数の第１水蒸気供給管５３）を乾燥させられる。よって、人工発汗装置１を繰り返し使用して評価を行う場合におけるそれぞれの評価の精度を向上できる。また、液体供給部４及び水蒸気供給部５を構成する配管の内部に滞留した異物を除去できる。更に、配管の内部にカビが発生することを防止できる。

（６）液体透過穴２１及び水蒸気透過穴２２を、それぞれ、１個／ｃｍ^２以上の密度で設けた。よって、人体における発汗状態をより正確に再現できる。

（７）人工発汗装置１を、皮膚部材２の表面側の状態（人工発汗装置１に装着された吸収性物品の表面状態）を測定する第１センサ６１（温度センサ、湿度センサ、流量センサ及びぬれ性センサ）を含んで構成した。よって、発汗状態における皮膚部材２の表面側の状態を正確に把握できる。

（８）液体供給装置４５及び水蒸気供給装置５５を、それぞれ、流量／圧力測定装置４５３，５５３を含んで構成すると共に、第１液体供給管４３及び第１水蒸気供給管５３にそれぞれ流量／圧力測定装置４３１，５３１を配置した。これにより、流量／圧力測定装置４５３，５５３により、第２液体供給管４４に供給される液体の流量及び圧力、並びに第２水蒸気供給管５４に供給される水蒸気の流量及び圧力を把握できると共に、流量／圧力測定装置４３１，５３１により、第１液体供給管４３を流通する液体の流量及び圧力、並びに第１水蒸気供給管５３を流通する水蒸気の流量及び圧力を把握できる。よって、液体状の汗の発汗量及び水蒸気状の汗の発汗量をより正確に制御できる。

（９）発熱体３を、網状又は棒状の発熱部材を有するヒータにより構成した。これにより、発熱体３を皮膚部材２の形状に沿って容易に配置できる。

次に、本発明の人工発汗装置の第２実施形態について、図５を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態の人工発汗装置１Ａを示す断面図である。尚、第２実施形態以降の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

第２実施形態の人工発汗装置１Ａは、液体供給部４Ａの構成において第１実施形態と異なる。より具体的には、第２実施形態では、図５に示すように、複数の第１液体供給管４３Ａの内径が液体供給装置４５からの距離に応じて異なっている。
複数の第１液体供給管４３Ａの内径は、液体供給装置４５から複数の第１液体供給管４３Ａそれぞれの基端部までの距離が遠くなるにしたがって大きくなっている。

第２実施形態の人工発汗装置１Ａによれば、上述の（１）〜（９）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（１０）一本の第２液体供給管４４に複数の第１液体供給管４３を接続した場合、これら複数の第１液体供給管４３の内径を等しく構成すると、液体供給装置４５からの距離が近い位置に接続された第１液体供給管４３を流通する液体の量は、液体供給装置４５からの距離が遠い位置に接続された第１液体供給管４３を流通する液体の量よりも多くなる。そこで、複数の第１液体供給管４３Ａの内径を、液体供給装置４５から複数の第１液体供給管４３Ａそれぞれの基端部までの距離が遠くなるにしたがって大きくした。これにより、複数の第１液体供給管４３Ａそれぞれを流通する液体の量を略等しくでき、複数の液体透過穴２１それぞれから発汗される液体状の汗の量を略等しくできる。

次に、本発明の人工発汗装置１の第３実施形態について、図６を参照しながら説明する。図６は、第３実施形態の人工発汗装置１Ｂを示す断面図である。
第３実施形態の人工発汗装置１Ｂは、主として、皮膚部材２Ｂの構成、及び水蒸気供給部５Ｂの構成において第１実施形態と異なる。より具体的には、第３実施形態では、皮膚部材２Ｂは、気体は透過させるが液体は透過させない微細な開口（直径３０μｍ〜７０μｍ）を複数備えるシート状部材により構成されている。つまり、第３実施形態では、シート状部材に形成された複数の微細な開口が水蒸気透過穴として機能する。また、このシート状部材には、第１実施形態と同様の複数の液体透過穴２１が設けられている。

また、水蒸気供給部５Ｂは、皮膚部材２Ｂの内面側に所定の空間をあけて配置される水蒸気供給装置５５Ｂにより構成される。この水蒸気供給装置５５Ｂは、皮膚部材２Ｂの内面側の空間に向けて水蒸気を供給する。これにより、皮膚部材２Ｂの内面側の空間に供給された水蒸気は、シート部材に形成された微小な開口を透過して皮膚部材２Ｂの表面（外面）側に吐出（発汗）される。
また、第３実施形態では、第２加温部５１Ｂは、恒温槽を有さず皮膚部材２Ｂの内面側の空間に配置される温度調節器５７Ｂにより構成される。尚、第２加温部５１Ｂを、恒温槽を含んで構成してもよい。

また、第３実施形態では、液体供給部４Ｂは、複数の第１液体供給管４３Ｂと、これら複数の第１液体供給管４３Ｂそれぞれに接続される複数の第２液体供給管４４Ｂと、これら複数の第２液体供給管４４Ｂの基端側に配置される液体供給装置４５Ｂと、を備える。

第３実施形態の人工発汗装置１Ｂによれば、上述の（１）、（２）、（６）〜（９）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（１１）皮膚部材２Ｂを、微細な複数の開口を有するシート状部材により構成し、水蒸気供給装置５５Ｂを、皮膚部材２Ｂの内面側に所定の空間をあけて配置した。これにより、シート状部材に別途水蒸気透過穴２２を設けることなく、シート状部材の微細な開口を水蒸気透過穴として機能させられる。よって、水蒸気供給装置５５Ｂから供給される水蒸気を、配管を介さずにシート状部材の微細な開口から皮膚部材２Ｂの表面側に吐出（発汗）させられるので、人工発汗装置１Ｂの構造をコンパクト化できる。

（１２）液体供給部４Ｂを、複数の第１液体供給管４３Ｂと、これら複数の第１液体供給管４３Ｂそれぞれに接続される複数の第２液体供給管４４Ｂと、これら複数の第２液体供給管４４Ｂの基端側に配置される液体供給装置４５Ｂと、を含んで構成した。これにより、複数の第２液体供給管４４Ｂそれぞれに対する液体の供給量を制御することで、複数の液体透過穴２１それぞれから発汗される液体状の汗の量を調整できる。よって、皮膚部材２Ｂの部位によって異なる量の液体状の汗を発汗させられる。

次に、本発明の人工発汗装置１の第４実施形態について、図７を参照しながら説明する。図７は、第４実施形態の人工発汗装置を示す断面図である。
第４実施形態の人工発汗装置１Ｃは、主として、液体供給部４Ｃ及び水蒸気供給部５Ｃの構成において第１実施形態と異なる。

第４実施形態では、液体供給部４Ｃは、複数の第１液体供給管４３Ｃと、これら複数の第１液体供給管４３Ｃそれぞれに接続される複数の第２液体供給管４４Ｃと、これら複数の第２液体供給管４４Ｃの基端側に配置される液体供給装置４５Ｃと、を備える。
また、水蒸気供給部５Ｃも、複数の第１水蒸気供給管５３Ｃと、これら複数の第１水蒸気供給管５３Ｃそれぞれに接続される複数の第２水蒸気供給管５４Ｃと、これら複数の第２水蒸気供給管５４Ｃの基端側に配置される水蒸気供給装置５５Ｃと、を備える。

第４実施形態の人工発汗装置１Ｃによれば、上述の（１）、（２）、（５）〜（９）及び（１２）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（１３）水蒸気供給部５Ｃを、複数の第１水蒸気供給管５３Ｃと、これら複数の第１水蒸気供給管５３Ｃそれぞれに接続される複数の第２水蒸気供給管５４Ｃと、これら複数の第２水蒸気供給管５４Ｃの基端側に配置される水蒸気供給装置５５Ｃと、を含んで構成した。これにより、複数の第２水蒸気供給管５４Ｃそれぞれに対する水蒸気の供給量を制御することで、複数の水蒸気透過穴２２それぞれから発汗される水蒸気状の汗の量を調整できる。よって、皮膚部材２の部位によって異なる量の水蒸気状の汗を発汗させられる。

次に、本発明の人工発汗装置１の第５実施形態について、図８を参照しながら説明する。図８は、第５実施形態の人工発汗装置１Ｄを示す断面図である。
第５実施形態の人工発汗装置１Ｄは、主として、水蒸気供給部５Ｄの構成において第１実施形態と異なる。

第５実施形態では、水蒸気供給部５Ｄを構成する複数の第１水蒸気供給管５３Ｄは、皮膚部材２に設けられた複数の水蒸気透過穴２２Ｄに挿入されておらず、複数の第１水蒸気供給管５３Ｄの先端側は、皮膚部材２の内面に当接している。
第５実施形態によれば、複数の第１水蒸気供給管５３Ｂの先端側から吐出された水蒸気は、第１水蒸気供給管５３Ｄと皮膚部材２との当接部から皮膚部材２の内面側に漏れることなく水蒸気透過穴２２Ｄを流通して皮膚部材２の表面（外面）側に吐出（発汗）される。
尚、複数の第１液体供給管４３の先端側を皮膚部材２の内面に当接させた場合には、第１液体供給管４３と皮膚部材２との当接部分から液体が皮膚部材２の内面側に漏れ出してしまうおそれがある。

第５実施形態の人工発汗装置１Ｄによれば、上述の（１）〜（１０）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（１４）複数の第１水蒸気供給管５３Ｄの先端側を、皮膚部材２の内面に当接させた。これにより、皮膚部材２に設けられた複数の水蒸気透過穴２２に複数の第１水蒸気供給管５３Ｄを挿入することなく、複数の水蒸気透過穴２２から水蒸気状の汗を発汗させられる。よって、皮膚部材２に設けられた複数の水蒸気透過穴２２に複数の第１水蒸気供給管５３Ｄを挿入しなくてよいので、人工発汗装置１Ｄの製造工程を簡略化できる。また、皮膚部材２が押圧された場合等に複数の第１水蒸気供給管５３Ｄに破損が生じることを低減できる。

以上、本発明の人工発汗装置の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、第１実施形態〜第５実施形態では、本発明を、人形形状を有し、曲面状に広がる皮膚部材２を有する人工発汗装置１に適用したが、これに限らない。即ち、本発明を平板状に広がる皮膚部材を有する人工発汗装置に適用してもよい。

１人工発汗装置
２皮膚部材
３発熱体（加熱部）
４液体供給部
５水蒸気供給部
７制御装置（制御部）
１１胴体部
１２脚部
２１液体透過穴
２２水蒸気透過穴
４１第１加温部
４２第１空気供給部
４３第１液体供給管
４４第２液体供給管
４５液体供給装置
５１第２加温部
５２第２空気供給部
５３第１水蒸気供給管
５４第２水蒸気供給管
５５水蒸気供給装置

Claims

面状に広がって配置される皮膚部材と、
前記皮膚部材に設けられる複数の液体透過穴と、
前記皮膚部材に設けられ、前記複数の液体通過孔よりも大きな径を有する複数の水蒸気透過穴と、
前記皮膚部材の内面側に設けられ前記複数の液体透過穴に液体を供給する液体供給部と、
前記皮膚部材の内面側に設けられ前記複数の水蒸気透過穴に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記液体供給部による液体の供給、及び前記水蒸気供給部による水蒸気の供給を制御する制御部と、を備える人工発汗装置。
前記皮膚部材の内面側に配置され該皮膚部材を加熱可能な加熱部と、
前記液体供給部を加温する第１加温部と、
前記水蒸気供給部を加温する第２加温部と、を更に備える請求項１に記載の人工発汗装置。
前記液体供給部は、先端側が前記複数の液体透過穴にそれぞれ接続される複数の第１液体供給管と、前記複数の第１液体供給管それぞれの基端側に接続される第２液体供給管と、該第２液体供給管の基端側に接続される液体供給装置と、を備える請求項１又は２に記載の人工発汗装置。
前記複数の第１液体供給管の内径は、前記液体供給装置から該複数の第１液体供給管それぞれの基端部までの距離が遠くなるにしたがって大きくなっている請求項３に記載の人工発汗装置。
前記水蒸気供給部は、先端側が前記複数の水蒸気透過穴に接続される複数の第１水蒸気供給管と、該複数の第１水蒸気供給管それぞれの基端側に接続される第２水蒸気供給管と、該第２水蒸気供給管の基端側に接続される水蒸気供給装置と、を備える請求項１〜４のいずれかに記載の人工発汗装置。
前記液体供給部に接続され該液体供給部に乾燥空気を供給する第１空気供給部と、
前記水蒸気供給部に接続され該水蒸気供給部に乾燥空気を供給する第２空気供給部と、を更に備える請求項１〜５のいずれかに記載の人工発汗装置。
前記液体透過穴及び前記水蒸気透過穴は、１個／ｃｍ^２以上の密度で設けられる請求項１〜６のいずれかに記載の人工発汗装置。
前記皮膚部材の表面側における温度を測定可能な温度測定部、該皮膚部材の表面側における湿度を測定可能な湿度測定部、該皮膚部材の表面に加えられた圧力を測定可能な圧力測定部、該皮膚部材の表面側における気体の流量を測定する流量測定部、及び該皮膚部材の表面側におけるぬれ性を測定可能なぬれ性測定部のうちの少なくとも一つを更に備える請求項１〜７のいずれかに記載の人工発汗装置。
胴体部と、該胴体部の一方側に形成される２本の脚部と、前記胴体部の付け根近傍に形成される１又は複数の排泄部とを有し、前記排泄部を覆うように吸収性物品を装着可能な人形形状に形成され、前記皮膚部材が前記胴体部の表面、前記脚部の表面及び前記排泄部の表面を構成する請求項１〜８のいずれかに記載の人工発汗装置。
前記２本の脚部は、前記胴体部との連結部を支点として前後方向及び左右方向に回動駆動可能であり、
前記胴体部は、垂直方向に傾斜駆動可能であり、かつ、胴回り方向に回転駆動可能である請求項９に記載の人工発汗装置。