JP6376527B2 - 液体検知装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、おむつの交換直後において被介護者が失禁をする場合もあり、この状態のまま時間が経過すると排尿等による匂いが充満したり、これが重なるうちに被介護者に、いわゆるおむつかぶれを発症させる場合も生ずる。
このために、介護者がおむつを開けなくても、失禁を検知することができる失禁検知センサーが開発されている。
この無線タグとしては、銅もしくはアルミニウムなどの金属をエッチング処理により作成したものが用いられており、前記コンデンサを形成する一対の電極間に配置された誘電体が、例えば尿を吸水したか否かを検知するように構成されている。
そして、前記した失禁検知センサーは、水洗いして乾燥させることにより、再利用が可能であることを、特許文献1において特徴点として挙げている。
そして、リーダーにはスピーカ等が装填され、検知センサーから失禁情報を取得した場合に、前記スピーカからアラームを発音させるように構成されている。
それ故、前記リーダーを含めた失禁検知装置の全体は、重量ならびに体積が嵩み、さらに定期的な電池のチェックならびに交換などの管理も必要となる。したがって、従来の失禁検知装置は、利用に際して介護者および被介護者の双方に負担がかかり、介護施設ならびに在宅介護において普及していないのが実情である。
しかも、おむつに装着された共振周波数が異なる2つの失禁検知センサーからの情報を取得して、ベッド上での被介護者の存在(おむつの存在)および失禁状態か否かの検証も行うものとなる。
また、液体検知センサーからの情報を取得するリーダーにおいては、ベッド上の被介護者の存在(おむつの存在)および失禁状態か否かの検証も行うことが可能であり、介護者および被介護者の双方において、その扱いに負担の少ない失禁検知センサーおよび液体検知装置を提供することを課題とするものである。
この構成によると、導電性インキ、誘電体材料、膨張材料もしくは溶解材料を用いて、これらを塗布もしくは印刷により順次成膜することで、液体検知センサーを構成することができるので、従来のフォトリソグラフィーの製造技術を応用したセンサーに比較して、格段に安価な液体検知センサーを提供することができる。
その液体検知装置の好ましい第1の形態によれば、おむつに取り付けた液体検知センサーに対して検知電波を送信する送信側の電流変化の有無によって、おむつが乾燥状態にあるか濡れ状態であるかを確実に判別することができる。
図1に示すように、介護施設における被介護者のベッド1には、リーダー11がベッドごとに個別に設置され、このリーダー11から伸びるアンテナ12が、例えばベッド1とベッド上の敷き布団との間、もしくはベッド1の裏面側に取り付けられる。
この検知センサー21には、後で詳細に説明するが、コンデンサCおよびコイルLとにより形成された共振回路が搭載されている。そして、この共振回路が前記リーダー11に接続されたアンテナ12から出射される検知電波に応答するか否かにより、被介護者2のおむつ3の状態、すなわち乾燥状態かもしくは濡れた状態かを前記リーダー11において検知するように作用する。
また、ホストコンピュータ5は、設定されたプログラムにしたがって、介護者7が所持する携帯型受信装置8に対して、無線LANの送受信装置6を利用して情報を伝達するように動作する。
被介護者に装着されたおむつ3内には、前記した検知センサー21が装着されており、被介護者のベッドには前記したとおり、リーダー11に接続されたアンテナ12が配置されている。なお、リーダー11には前記アンテナ12に対して検知電波を送信するための検知電波送信装置13と、検知電波送信装置13に接続された判別装置14とが備えられている。前記判別装置14は検知電波送信装置13における送信側電流の変化を検知することでおむつ3に装着された検知センサー21の状態を判別するものであり、その詳細な説明は後述する。
この検知センサー21には、可撓性のシート状フィルムを基材として、当該基材上に導電性インキを用いて、コンデンサCおよびコイルLとによる共振回路が形成される。この実施の形態においては、導体を形成する導電性インキと共に、コンデンサCには誘電体、またコイル導体に交差するようにして水分を含んで膨張することで、もしくは水分を含んで溶解することで、前記コイル導体を切断するコイル導体破壊層が成膜される。
また異種の材料を積層して構成することができるので、これから説明するLC共振回路以外に、各種のデバイスを平面的にまたは厚さ方向に形成することも可能となる。
コンデンサCの誘電体層24は、図4(A)に示す櫛歯状の下部電極23の全体を覆うようにして成膜される。この場合、前記した下部電極23の端部23aの成膜位置においては、誘電体層24を成膜(印刷)せずに窓孔24aが形成され、前記した下部電極23の導体端部23aが窓孔24aから露出するように構成される。
これらの短冊状に成膜された各コイル導体破壊層25は、このコイル導体破壊層25の上に重ねて成膜される後述するコイルLの導体と交差するように配置される。
なお、前記した誘電体層24とコイル導体破壊層25は、同一材料を1回の印刷で形成しても良く、また別の材料を2回に別けて印刷しても良い。
コンデンサの上部電極26は、前記した誘電体層24の上に重ねて成膜されており、またコイル導体27は、短冊状に成膜された各コイル導体破壊層25に交差するようにしてフィルム基材22上に成膜されている。
前記コイル導体27は、矩形状に形成された前記フィルム基材22の四辺に沿って渦巻き状に成膜され、その外周側の端部27aは、前記した誘電体層24の一部に形成された窓孔24a部分に成膜される。
これにより、下部電極23と上部電極26との間に誘電体層24が挿入されてなるコンデンサCが形成されると共に、このコンデンサCと前記コイル導体27とが閉回路を構成し、コンデンサCとコイルLによる直列共振回路が形成される。
そして好ましい1つの形態においては、前記コイル導体破壊層25として、水分を含んで膨張する膨張材料層が利用される。この膨張材料層を用いた検知センサー21によると、検知センサー21に水分が侵入した場合には、コイル導体破壊層25としての膨張材料層は水分を含んで膨張し、この膨張作用によりコイル導体破壊層(膨張材料層)25に重ねて成膜された前記コイル導体27を切断するように作用する。
前記した水分により膨張もしくは溶解するコイル導体破壊層25を利用することにより、検知センサー21のLC共振回路は確実に破壊され、前記したリーダー11から投射される検知電波には反応しなくなる。
また、前記導電性インキとしては、低温で導電性を有する銀ペースト、銀銅ナノペースト等が用いられる。
前記検知センサー21に形成されたLC共振回路は、例えば11MHz付近に共振特性を持たせたものが利用される。そして、図3に示したリーダー11の検知電波送信装置13は、13.56MHzを中心にして±数MHzの範囲で周波数がスイープする検知電波をアンテナ12に供給する。
したがって、ベッド1上の被介護者2のおむつ3に装着された検知センサー21は、ベッド1に敷設された前記アンテナ12より、周波数がスイープする電磁波を受けることになる。
交流磁界の周波数fGがスイープし、検知センサー21のLC共振回路の共振周波数fR1に一致した場合(fG1=fR1)には、検知センサー21のLC共振回路が共鳴振動を発生する。これにより、アンテナ12は磁場に必要なエネルギーを供給するように作用し、アンテナ12への供給電流IGが増大する。
この状態は、リーダー11の検知電波送信装置13側における発振コイルの電圧の減少(dip)として捕らえることができ、図3に示す判別装置14において、このdipを検知することができる。
また、被介護者2のおむつ3が濡れた状態においては、検知センサー21のLC共振回路は破壊されて、LC共振回路は動作不能となるために、前記dipは検出されず、これにより被介護者2は失禁の状態であると判断することができる。
リーダー11が前記dipを検知しない場合には、図1に示したとおりリーダー11より、介護施設のホストコンピュータ5に対して、例えば無線LANを利用してその情報がベッドのアドレスコードと共に伝送される。
そこで、第2の実施の形態においては、液体によって壊れる前記した検知センサーを第1検知センサーとして利用すると共に、第1検知センサーの共振周波数とは異なる共振周波数を有し、水分によって共振回路が破壊されない第2検知センサーを備えた液体検知装置が提供される。
この場合、前記第1検知センサーと第2検知センサーとは、1つのフィルム基材22上に構成されていてもよく、また単独に構成された2つの検知センサーが個別におむつ3に装着されていてもよい。
また、第2検知センサーとしては、第1検知センサーと同様に構成し、かつセンサー上に樹脂コートして水分の影響を遮断したものを利用することもできる。
図6に示すグラフは、図5に示すグラフに加えて、第2検知センサーによるdip(fG2=fR2)を検知するように構成される。
この場合、第2検知センサー21のLC共振回路の共振周波数fR2は、好ましくは14MHzに設定される。
リーダー11は、ステップS1において検知電波を発信する。これにより図6に示すように、アンテナ12の周囲に、周波数fGがスイープする交流磁界が形成される。
ステップS2において、リーダー11における判別装置14は、この状態における第1と第2の検知センサーによる前記したdipの有無を検出する。
また、ステップS5において、dipがfR1付近に存在しない(No)と判定された場合には、ステップS7に示されたように、被介護者2はベッド1に存在し、おむつ3は濡れた状態であると判断する。
なお、図7に示す動作フローにおいては、前記したステップS1〜S8の動作が繰り返されて、リアルタイムに検知動作がなされるが、その一巡の最終ステップには、ステップS9で示す所定の待ち時間の処理が挿入され、処理動作のタイミングが調整される。
また、この発明に係る液体検知装置は、前記した機能を生かして介護以外において、例えば漏水の状態を検知するなどの液体検知装置として利用することも可能である。
2 被介護者
3 おむつ
5 ホストコンピュータ
6 無線LAN送受信装置
7 介護者
8 携帯型受信装置
11 リーダー
12 アンテナ
13 検知電波送信装置
14 判別装置
16 液体検知装置(失禁検知装置)
21 液体検知センサー(失禁検知センサー)
22 フィルム基材
23 第1電極(下部電極)
23a 導体端部
24 誘電体層
24a 窓孔
25 コイル導体破壊層
26 第2電極(上部電極)
27 コイル導体
27a 導体端部
Claims (4)
- 可撓性のシート状フィルムを基材として、当該基材上に導電性インキを用いて塗布もしくは印刷により成膜することで、コンデンサおよびコイル導体とによる共振回路を形成すると共に、前記基材と前記コイル導体との間に、水分を含んで膨張することで、もしくは水分を含んで溶解することで、前記コイル導体を切断するコイル導体破壊層が配置された液体検知センサーを第1検知センサーとして検査対象に取り付け、前記第1検知センサーの共振周波数とは異なる共振周波数を有する共振回路を備えると共に、水分によって共振回路が破壊されない第2検知センサーを検査対象にさらに取り付けた状態で、前記第1検知センサーおよび第2検知センサーの状態を非接触で検知する液体検知装置であって、
前記第1検知センサーおよび第2検知センサーに対して、検知電波の周波数をスイープさせて出射する検知電波出射手段と、前記第1検知センサーおよび第2検知センサーの共振周波数に一致した時の前記検知電波出射手段における送信側電流の変化をそれぞれ検知することで、前記検査対象の有無および前記検査対象の液体による濡れもしくは乾燥状態を判別する判別手段を備えたことを特徴とする液体検知装置。 - 前記第1検知センサーには、水分を含んで膨張もしくは溶解するコイル導体破壊層が、前記コイル導体の長手方向に沿った複数か所において、前記コイル導体の長手方向に交差するようにして配置されていることを特徴とする請求項1に記載された液体検知装置。
- 前記第1検知センサーには、シート状フィルムによる前記基材上に成膜された前記コンデンサを構成する第1電極と、前記第1電極上に重ね合わされて成膜された誘電体層および前記基材上に成膜された前記コイル導体破壊層と、前記誘電体層上に重ね合わされて成膜された前記コンデンサを構成する第2電極および当該第2電極に接続されて前記コイル導体破壊層に交差するようにして前記基材上に成膜された前記コイル導体とが備えられていることを特徴とする請求項1に記載された液体検知装置。
- 前記第1検知センサーには、水分を含んで膨張する前記コイル導体破壊層にポリアクリル酸ナトリウムが用いられ、水分を含んで溶解する前記コイル導体破壊層にポリビニルアルコールが用いられていることを特徴とする請求項1に記載された液体検知装置。
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