JP6515756B2 - 水分検出用ｒｆｉｄタグ及びおむつ用吸水材 - Google Patents

Description

本発明は、水分の存在量を段階的に定量できる水分検出用ＲＦＩＤタグ及びこれを用いたおむつ用吸水材に関する。

従来、水分の存在を検出するには温度検出用半導体センサ等の高価な部品を用いる必要があった。

これに対して、より簡易に水分の有無を検出する無線ＩＣデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この無線ＩＣデバイスでは、給電回路基板とアンテナとの間に絶縁材料を介在させ、湿度が上昇すると、給電回路基板とアンテナとの結合度が変化して通信可能距離が変化することを検知して湿度を検出している。

特許第５１８２４３１号公報

上記絶縁材料として、セルロースを分散させたエポキシ樹脂やポリビニルアルコールを分散させたエポキシ樹脂が挙げられている。しかし、これらの材料は水分量に対する膨潤量が小さく、通信距離の変化が小さいため、水分量を段階的に検出することは難しい。

本発明の目的は、簡易に、しかも水分量を段階的に検出できる水分検出用ＲＦＩＤタグを提供することである。

本発明に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＣ素子と、
一端が前記ＲＦＩＣ素子に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
を備え、
前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、
前記容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する、
ことを特徴とする。

本発明に係るおむつ用吸水材は、最初に吸水するとして設定された吸水スポットと、
前記吸水スポットから延在する尿流路と、
前記尿流路に沿って配置された水分検出用ＲＦＩＤタグと、
を備え、
前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、
ＲＦＩＣ素子と、
一端が前記ＲＦＩＣ素子に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
を備え、
前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、
前記容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有し、
前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、前記アンテナ素子の前記他端を前記吸水スポットに近い側とし、前記一端を前記吸水スポットから遠い側とするように前記尿流路に配置されている。

本発明に係る水分検出用ＲＦＩＤタグによれば、アンテナ素子の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有している。そのため、容量結合部の吸水膨潤材が順に吸水していくことで、容量結合部と開放端との間の部分が順に無効化され、アンテナ長が徐々に短くなる。アンテナ長が変化すると読取距離が変化する。そこで、読取距離に対応する信号強度の変化を検出することで、アンテナ長の変化を知ることができる。その結果、容量結合部の吸水膨潤材の段階的な吸水状態を知ることができる。

（ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの上面図であり、（ｂ）は、側面図であり、（ｃ）は、等価回路図である。 （ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグに用いるＲＦＩＣ素子の断面構造を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の等価回路図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグのアンテナ素子を構成する各容量結合部の吸水膨潤材が開放端側から順に吸水した場合に各電極がアンテナ素子として無効化され、有効アンテナ長が短くなる様子を示す概略図である。 実施の形態１に係るおむつ用吸水材を含むおむつの構成を示す概略図である。 実施の形態１に係るおむつに含まれるおむつ用吸水材の水分検出用ＲＦＩＤタグとの通信の概要を示す概略図である。 実施の形態１に係るおむつ用吸水材を含むおむつを用いたおむつ交換方法のフローチャートである。

第１の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＣ素子と、
一端が前記ＲＦＩＣ素子に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
を備え、
前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、
前記容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する、
ことを特徴とする。

上記構成によれば、アンテナ素子の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有している。そのため、容量結合部の吸水膨潤材が順に吸水していくことで、容量結合部と開放端との間の部分が順に無効化され、アンテナ長が徐々に短くなる。アンテナ長が変化すると読取距離が変化する。そこで、読取距離に対応する信号強度の変化を検出することで、アンテナ長の変化を知ることができる。その結果、容量結合部の吸水膨潤材の段階的な吸水状態を知ることができる。

第２の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、上記第１の態様において、前記ＲＦＩＣ素子は、第１入出力端子及び第２入出力端子を備え、前記第１入出力端子に励振導体が接続されており、前記第２入出力端子に前記アンテナ素子が接続されており、
前記第２入出力端子から前記アンテナ素子の前記開放端までの電気長は、前記第１入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長くてもよい。

上記構成によれば、励振導体よりアンテナ素子のほうが長い一端子型タグであり、長手方向に配置しやすい。

第３の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、上記第１又は第２の態様において、前記アンテナ素子は、前記容量結合部の前記吸水膨潤材に水分を吸収すると、全体の電気長が前記容量結合部から前記開放端までの電気長だけ短くなってもよい。

上記構成によれば、容量結合部の吸水膨潤材に水分を吸収することで容量結合部から開放端の部分が無効化され、アンテナ長が段階的に短くなる。これによって、信号強度を検出することで、対応するアンテナ長の変化を検出でき、段階的な吸水状態の変化を知ることができる。

第４の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の複数箇所にそれぞれ水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する容量結合部を有してもよい。

上記構成によれば、容量結合部の数を複数とすることによって、多段階の吸水状態を検出できる。

第５の態様に係るおむつ用吸水材は、
最初に吸水するとして設定された吸水スポットと、
前記吸水スポットから延在する尿流路と、
前記尿流路に沿って配置された水分検出用ＲＦＩＤタグと、
を備え、
前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、
ＲＦＩＣ素子と、
一端が前記ＲＦＩＣ素子に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
を備え、
前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、
前記容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有し、
前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、前記アンテナ素子の前記他端を前記吸水スポットに近い側とし、前記一端を前記吸水スポットから遠い側とするように前記尿流路に配置されている。

上記構成によれば、アンテナ素子の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有している。そのため、容量結合部の吸水膨潤材が順に吸水していくことで、容量結合部と開放端との間の部分が順に無効化され、アンテナ長が徐々に短くなる。アンテナ長が変化すると読取距離が変化する。そこで、読取距離に対応する信号強度の変化を検出することで、アンテナ長の変化を知ることができる。その結果、容量結合部の吸水膨潤材の段階的な吸水状態を知ることができる。これによって吸水スポットから複数回にわたって吸水される尿量を段階的に知ることができ、おむつ用吸水材の許容量を有効に利用しながら、適切なおむつ交換が可能となる。

第６の態様に係るおむつ用吸水材は、上記第５の態様において、前記ＲＦＩＣ素子は、第１入出力端子及び第２入出力端子を備え、前記第１入出力端子に励振導体が接続されており、前記第２入出力端子に前記アンテナ素子が接続されており、
前記第２入出力端子から前記アンテナ素子の前記開放端までの電気長は、前記第１入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長くてもよい。

上記構成によれば、励振導体よりアンテナ素子のほうが長い一端子型タグであり、長手方向に配置しやすい。

第７の態様に係るおむつ用吸水材は、上記第５又は第６の態様において、前記アンテナ素子は、前記容量結合部の前記吸水膨潤材に水分を吸収すると、全体のアンテナ長が前記容量結合部から前記開放端までの電気長だけ短くなってもよい。

上記構成によれば、容量結合部の吸水膨潤材に水分を吸収することで容量結合部から開放端の部分が無効化され、アンテナ長が段階的に短くなる。これによって、信号強度を検出することで、対応するアンテナ長の変化を検出でき、段階的な吸水状態の変化を知ることができる。

第８の態様に係るおむつ用吸水材は、上記第５から第７のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の複数箇所にそれぞれ水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する容量結合部を有してもよい。

上記構成によれば、容量結合部の数を複数とすることによって、多段階の吸水状態を検出できる。

第９の態様に係るおむつは、上記第５から第８のいずれかの態様に係るおむつ用吸水材を有する。

上記構成によれば、おむつ本体を取り替えることなく、吸水材だけを取り替えるタイプのおむつにも対応することができる。

以下、実施の形態に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ及びおむつ用吸水材について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１（ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の上面図であり、図１（ｂ）は、側面図であり、（ｃ）は、等価回路図である。
実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、ＲＦＩＣ素子１と、一端がＲＦＩＣ素子１に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子４と、を備える。アンテナ素子４は、一端と他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃを有し、容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃには、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃを有する。また、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、ＲＦＩＣ素子１に接続された励振導体３を有してもよい。この励振導体３は、アンテナ素子４より短く、アンテナ素子４と反対側に延在する。

この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０によれば、アンテナ素子４の少なくとも一箇所に容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃを有し、容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃには、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃを有している。そのため、容量結合部７ｃ、７ｂ、７ａの吸水膨潤材６ｃ、６ｂ、６ａが順に吸水していくことで、容量結合部７ｃ、７ｂ、７ａと開放端との間の部分が順に無効化され、アンテナ長が徐々に短くなる。アンテナ長が変化すると読取距離が変化する。そこで、読取距離に対応する信号強度の変化を検出することで、アンテナ長の変化を知ることができる。その結果、容量結合部７ｃ、７ｂ、７ａの吸水膨潤材６ｃ、６ｂ、６ａの段階的な吸水状態を知ることができる。

以下に、この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の構成要素について説明する。

＜ＲＦＩＣ素子＞
図２（ａ）は、ＲＦＩＣ素子１の断面構造を示す概略断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の等価回路図である。
ＲＦＩＣ素子１は、ＲＦＩＤ信号を処理するＲＦＩＣチップ１１と、ＲＦＩＣチップ１１を実装する多層基板１５とを有するＲＦＩＣパッケージとして構成される。ＲＦＩＣチップ１１は、メモリ回路や信号処理回路を内蔵し、かつエポキシ樹脂製の封止樹脂１４等によって封止してもよい。ＲＦＩＣチップ１１は、導電性接合材１２と端子電極１３とを介して給電回路を構成する多層基板１５に実装されている。給電回路は、多層基板状に形成してもよい。
また、多層基板１５は、ＬＴＣＣ等のセラミックを材料からなるセラミック多層基板であって、Ｌ１及びＬ２等のＬパターン及びＣ１、Ｃ２及びＣ_ＩＣ等のＣパターンからなる給電回路が内蔵されている。Ｃ_ＩＣは、ＲＦＩＣチップ１１の浮遊容量である。給電回路によって共振回路が形成されており、その共振周波数はキャリア周波数に対応する。このように給電回路を設けることによって、アンテナ素子４の電気長が変化してもキャリア周波数の中心周波数は大きく変化しないようにすることができる。多層基板１５は、励振導体３とアンテナ素子４と端子電極１６を介して接続する。

＜励振導体＞
ＲＦＩＣ素子１と、励振導体３とは、例えば、図１（ｂ）では第１入力端子２ａによって直接接続されているがこれに限られない。例えば、ＲＦＩＣ素子１と励振導体３とは、直接接続でなく、容量結合、磁界結合等のいずれの結合をしていてもよい。
励振導体３は、通常のアンテナ素子に用いられるものであれば使用でき、例えば、銅箔、銅板、銅めっき膜、金箔、金板、金めっき膜等の材料を用いることができる。材料は上記の例に限られず、通常使用されるものであれば使用できる。
なお、上記の通り、励振導体３は、アンテナ素子４に比べて短い。

＜アンテナ素子＞
アンテナ素子４は、第１電極５ａと第２電極５ｂと第３電極５ｃと第４電極５ｄとを備える。第１電極５ａと第２電極５ｂとは、吸水膨潤材６ａを介する容量結合部７ａで容量結合している。同様に、第２電極５ｂと第３電極５ｃとは吸水膨潤材６ｂを介する容量結合部７ｂで容量結合している。また、第３電極５ｃと第４電極５ｄとは吸水膨潤材６ｃを介する容量結合部７ｃで容量結合している。
ＲＦＩＣ素子１と、アンテナ素子４とは、例えば、図１（ｂ）では第２入力端子２ｂによって直接接続されているが、これに限られない。例えば、ＲＦＩＣ素子１とアンテナ素子４とは、直接接続でなく、容量結合、磁界結合等のいずれの結合をしていてもよい。

＜電極＞
アンテナ素子１２を構成する第１電極５ａと第２電極５ｂと第３電極５ｃと第４電極５ｄとは、通常のアンテナ素子に用いられる銅箔、銅板、銅めっき膜、金箔、金板、金めっき膜等の材料を用いることができる。材料は上記の例に限られず、通常使用されるものであれば使用できる。

＜吸水膨潤材＞
吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃとしては、例えば高分子吸水材（ポリマー系吸水材）等を使用できる。また、無機系の吸水膨潤材を用いることもできる。吸水膨潤材としては、膨潤の程度が大きいことが好ましい。特に、吸水前に比べて吸水後の吸水膨潤材８ａ、８ｂ、８ｃでは１０倍以上に膨張することが好ましく、２０倍以上に膨張することがさらに好ましい。

＜一端子型タグ＞
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０としては、通常の両側のアンテナが同じ長さのダイポール型ではなく、励振導体３よりもアンテナ素子４が長い一端子型タグを用いている。この一端子型タグの詳細は、例えば、国際出願公開ＷＯ２０１５／１１１４６６号パンフレット、ＷＯ２０１２／０９３５４１号パンフレット、ＷＯ２０１２／１１７８４３号パンフレットに記載している通りである。
通常の対称型のダイポール型アンテナでは、中心の給電点で電圧ゼロ、電流分布最大となり、低インピーダンスで実現できる。一方、この一端子型タグでは、左右の励振導体３とアンテナ素子４とはアンバランスな長さを有し、給電点で電圧ゼロとならず、電流分布も低い状態であり、高インピーダンスとなる。このため通常であればインピーダンス不整合によって電力が伝わらなくなる。これに対して、この一端子型タグでは、上記ＲＦＩＣ素子１を用いているので、高インピーダンスに対応することができ、電力を伝えることができる。
また、アンテナ素子４が励振導体３よりも長いので、吸水が一軸方向に沿って進行する流路に沿って長尺状のアンテナ素子４を配置することで、段階的な吸水状態を検出しやすくなる。この場合に、水分検出に寄与しない励振導体３の長さを短くできる。

＜アンテナ素子の吸水による一部無効化とアンテナ長の変化＞
図３（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０のアンテナ素子４を構成する各容量結合部７ａ〜７ｃの吸水膨潤材６ａ〜６ｃが開放端側から順に吸水した場合に各電極５ｄ、５ｃ、５ｂが順にアンテナ素子として無効化される様子を示し、有効アンテナ長が短くなる様子を示す概略図である。
まず、いずれの吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃも吸水していない状態では、第１電極５ａ、第２電極５ｂ、第３電極５ｃ、第４電極５ｄは、それぞれの容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃを介して容量結合している（図３（ａ））。アンテナ素子４のアンテナ長は、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４である。図３（ａ）ではアンテナ長は１５ｃｍとなる。
次に、第３の吸水膨潤材６ｃが吸水し、膨潤した吸水膨潤材８ｃとなると、第３電極５ｃと第４電極５ｄとの間の容量値が小さくなり、第４電極５ｄはアンテナ素子として実質的に機能していないとみなすことができる（図３（ｂ））。つまり、第４電極５ｄは、無効化されたものとみなされ、アンテナ素子４の電気長は、全体の電気長Ｌから第４電極５ｄの電気長Ｍ４だけ短くなる。その結果、アンテナ素子の電気長は、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３の長さになる。図３（ｂ）ではアンテナ長は１１ｃｍとなる。
さらに、第２の吸水膨潤材６ｂが吸水し、膨潤した吸水膨潤材８ｂとなると、第２電極５ｂと第３電極５ｃとの間の容量値が小さくなり、第３電極５ｃもアンテナ素子として実質的に機能していないとみなすことができる（図３（ｃ））。つまり、第３電極５ｃ及び第４電極５ｄは、無効化されたものとみなされ、アンテナ素子４の電気長は、全体の電気長Ｌから第３電極５ｃの電気長Ｍ３及び第４電極５ｄの電気長Ｍ４だけ短くなる。その結果、アンテナ素子の電気長は、Ｍ１＋Ｍ２の長さになる。図３（ｃ）ではアンテナ長は８ｃｍとなる。
またさらに、第１の吸水膨潤材６ａが吸水し、膨潤した吸水膨潤材８ａとなると、第１電極５ａと第２電極５ｂとの間の容量値が小さくなり、第２電極５ｂもアンテナ素子として実質的に機能していないとみなすことができる（図３（ｄ））。つまり、第２電極５ｂ及び第３電極５ｃ及び第４電極５ｄは、無効化されたものとみなされ、アンテナ素子４の電気長は、全体の電気長Ｌから第２電極５ｂの電気長Ｍ２及び第３電極５ｃの電気長Ｍ３及び第４電極５ｄの電気長Ｍ４だけ短くなる。その結果、アンテナ素子の電気長は、Ｍ１の長さになる。図３（ｄ）ではアンテナ長は５ｃｍとなる。

次に、この水分検出量ＲＦＩＤタグ１０と同様であってタグのアンテナ長と読取距離との関係の一例を表１に示す。

この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、上記のように一端子型タグであって、キャリア周波数８６５ＭＨｚの場合には約１４ｃｍのアンテナ長で最大の読取距離となる。キャリア周波数９１５ＭＨｚの場合には約１３ｃｍのアンテナ長で最大の読取距離となる。これに対して、アンテナ長が短くなるにつれて読取距離が短くなる。読取距離は、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０とリーダとの距離を変化させて読み取り限界となる距離を調べることによって検出できるが、その検出には時間を要する。これに対して、読取距離が変化すると、一定距離での信号強度自体も変化する。そこで、一定距離での信号強度を調べることで簡易的に読取距離を検出し、アンテナ長の変化を検出できる。これによってアンテナ長がどのくらい短くなったかを検出でき、この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃがどのくらい吸水したかを知ることができる。つまり、段階的な吸水の度合いを知ることができる。
具体的には、３つの容量結合部７ｃ、７ｂ、７ａでのアンテナ長の段階的な変化に伴う読取距離の変化に対応するように受信信号強度（ＲＳＳＩ）にそれぞれ閾値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を設けることで、３段階の吸水状態の判別が可能になる。

なお、各アンテナ素子４ごとにアンテナ長と読取距離との関係はそれぞれ異なる。つまり、各アンテナ素子４ごとに表１の関係は異なる。そこで、あらかじめ得られたアンテナ長と読取距離との関係に基づいて、アンテナ長の段階的な変化と読取距離の変化とが相関するように最初のアンテナ長を設定しておく。具体的には、表１の場合、キャリア周波数が８６５ＭＨｚの場合には、アンテナ長が短くなるにつれて読取距離も短くなるように、最初のアンテナ長を１４ｃｍ前後の１３ｃｍ〜１５ｃｍの範囲に設定しておくことが好ましい。キャリア周波数が９１５ＭＨｚの場合には、最初のアンテナ長を１３ｃｍ前後の１２ｃｍ〜１４ｃｍの範囲に設定しておくことが好ましい。

また、上記のように、アンテナ素子４は、一端と他端との間の複数箇所にそれぞれ水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃを有する容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃを設けてもよい。このように容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃの数を複数とすることによって、多段階の吸水状態を検出できる。

次に、上記水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を用いたおむつ用吸水材について説明する。
＜おむつ用吸水材＞
図４は、実施の形態１に係るおむつ用吸水材２２を含むおむつ２０の構成を示す概略図である。このおむつ用吸水材２２は、最初に吸水するとして設定された吸水スポット２４と、吸水スポット２４から延在する尿流路２６と、尿流路２６に沿って配置された水分検出用ＲＦＩＤタグ１０と、を備える。この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、上記水分検出用ＲＦＩＤタグ１０と同様であって、ＲＦＩＣ素子１と、一端がＲＦＩＣ素子１に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子４と、を備える。アンテナ素子４は、一端と他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃを有し、容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃには、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃを有する。また、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、アンテナ素子４の他端を吸水スポット２４に近い側とし、一端を吸水スポット２４から遠い側とするように尿流路２６に配置されている。具体的には、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、吸水スポット２４から尿流路２６に沿って配置されている。
このおむつ用吸水材２２は、おむつ２０の一部を構成するようにしてもよい。あるいは、このおむつ用吸水材２２は、おむつ２０本体を取り替えることなく、おむつ２０の防水材２８の上に配置する取り替え用吸水材として使用してもよい。

このおむつ用吸水材２２をおむつ２０に装着して、読取距離に対応する信号強度の変化を検出することで、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０のアンテナ素子４のアンテナ長の変化を知ることができる。その結果、容量結合部７ａ、７ｂ、７ｃの吸水膨潤材６ａ、６ｂの段階的な吸水状態を知ることができる。これによって、吸水スポット２４から複数回にわたって吸水される尿量を段階的に知ることができ、おむつ用吸水材２２の許容量を有効に利用しながら、適切なおむつ交換が可能となる。

以下に、このおむつ用吸水材２２の構成要素について説明する。

＜水分検出用ＲＦＩＤタグ＞
水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、上記水分検出用ＲＦＩＤタグ１０と同様のものであるので、その構成の詳細についての説明を省略する。
水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、図４では吸水材２２の尿流路２６に沿って設けられているが、これに限られない。水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、例えば、吸水材２２と防水材２８の間に設けられていてもよいし、吸水材２２が多層構造の場合はその間に設けられていてもよい。吸水材２２の表面に表面材（図示せず）が配されている場合は、表面材と吸水材２２との間に設けられていてもよい。

＜吸水材＞
吸水材２２は、おむつ２０に用いるおむつ用吸水材であって、高分子吸水材等を配置した吸水材を使用できる。また、吸水スポット２４とは、おむつ２０に用いた場合に尿を最初に吸水するエリアを意味している。そのため、おむつ２０の装着状況や使用者の性別によって実際の尿が最初に吸水されるエリアと、設定された吸水スポット２４とがずれる場合がある。ここで用いる水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、吸水スポット２４から尿流路２６に沿って配置する。そこで、設定された吸水スポット２４と、実際の尿が最初に吸水されるエリアとのずれを可能なかぎり小さくなるように、吸水スポット２４を設定しておくことが好ましい。このため、使用者の性別ごとに対応する位置におむつ用吸水材２２を配置して、設定された吸水スポット２４と、実際の尿が最初に吸水されるエリアとが対応するようにすることが好ましい。

＜防水材＞
防水材２８は、おむつ２０の外面を濡らさないようにするために設けられるものであれば使用できる。

＜おむつ＞
おむつ２０は、乳幼児用のおむつ、成人用の尿漏れ用パンツ、尿漏れ用パッド、介護用パンツ、介護用おむつ等のいずれであってもよい。また、使用者の年齢、性別は限定されない。

＜おむつ交換方法＞
図６は、図１の水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を有するおむつ用吸水材２２を含むおむつ２０におけるおむつ交換のフローチャートである。例えば、４回吸収可能なおむつと６回吸収可能なおむつの場合について説明する。
（１）水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を装着したおむつ２０を要介護者が装着するか、又は装着させる（Ｓ１１）。
（２）おむつ交換の定期巡回時に、介護者が要介護者のおむつ２０に対して、例えば、一定距離に配置したスマートフォン合体型のリーダ３０によって、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを行う（Ｓ１２）。
（３）水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値Ｔ１以上か判断し（Ｓ１３）、しきい値Ｔ１以上の信号強度があれば（ＹＥＳ）、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０のいずれの吸水膨潤材６ａ〜６ｃも吸水していないことを示している（図３（ａ））。つまり、おむつ２０の中にはまだ水分は存在しないということであり、おむつ交換は行わず（Ｓ１４）、定期巡回時のＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１２）にもどる。
一方、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値Ｔ１未満である場合（ＮＯ）には、さらに信号強度がしきい値Ｔ２以上か判断する（Ｓ１５）。このしきい値Ｔ２は、しきい値Ｔ１より低い値である。
信号強度がしきい値Ｔ２以上である場合には（ＹＥＳ）、第３の吸水膨潤材６ｃが吸水し、膨潤した吸水膨潤材８ｃとなり、アンテナ長が第４電極５ｄの長さＭ４分だけ短くなっていることを意味している（図３（ｂ））。この場合、おむつ２０の中に若干の水分、つまり小便又は大便等が存在することになる。例えば、４回吸収可能なおむつでは、１〜２回吸収の程度と考えられる。また、６回吸収可能なおむつの場合も１〜２回吸収の程度と考えられる。そこで、許容量の範囲と判断でき、おむつ交換は行わず（Ｓ１４）、定期巡回時のＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１２）にもどる。
一方、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値Ｔ２未満である場合（ＮＯ）には、さらに信号強度がしきい値Ｔ３以上か判断する（Ｓ１６）。このしきい値Ｔ３は、しきい値Ｔ２より低い値である。
信号強度がしきい値Ｔ３以上である場合には（ＹＥＳ）、第２の吸水膨潤材６ｂが吸水し、膨潤した吸水膨潤材８ｂとなり、アンテナ長が第４電極５ｄの長さＭ４及び第３電極５ｃの長さＭ３だけ短くなっていることを意味している（図３（ｃ））。この場合、おむつ２０の中にある程度の水分、つまり小便又は大便等がある程度存在することになる。例えば、４回吸収可能なおむつでは、３回吸収の程度と考えられる。また、６回吸収可能なおむつの場合は３〜４回吸収の程度と考えられる。そこで、なお許容量の範囲と判断でき、おむつ交換は行わず（Ｓ１４）、定期巡回時のＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１２）にもどる。
一方、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値Ｔ３未満である場合（ＮＯ）には、第１の吸水膨潤材６ａが吸水し、膨潤した吸水膨潤材８ａとなっていると考えられる。つまり、アンテナ長が第４電極５ｄの長さＭ４及び第３電極５ｃの長さＭ３及び第２電極５ｂの長さだけ短くなっていることを意味している（図３（ｄ））。この場合、おむつ２０の中に相当量の水分、つまり小便又は大便等が相当量存在することになる。例えば、４回吸収可能なおむつでは、４回吸収の程度と考えられる。また、６回吸収可能なおむつの場合も５〜６回吸収の程度と考えられる。そこで、許容量の範囲いっぱいか、あるいは許容量を超えたと判断でき、次のステップＳ１７に移る。

（４）介護者が要介護者のおむつ２０を除去し（Ｓ１７）、要介護者が水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を装着した新しいおむつ２０を装着するか、又は、装着させる（Ｓ１８）。
（５）おむつ交換直後におむつ２０に対して一定距離に配置したリーダ３０によって、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを行う（Ｓ１９）。その後、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値Ｔ１以上か判断するステップＳ１３に移行する。このようにおむつ交換直後に水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを行うことによって、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の初期不良を検出できる。この場合には、おむつ交換が行われてもフローは終了しない。
なお、おむつ交換直後の水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１９）を行わず、定期巡回時のＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１２）にもどるようにしてもよい。つまり、おむつ交換直後の水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを省略してもよい。
以上によって、スマートフォン合体型のリーダ３０を用いた定期巡回によるおむつ交換を行うことができる。また、このフローチャートでは、実際の状態に合わせておむつ交換を必要な回数だけ繰り返して行うことができる。

なお、ここでは水分検出用ＲＦＩＤタグ１０からの信号強度が３つのしきい値のいずれ以上であるか判断して、無線通信状態の段階的な変化を検出している。これによって、吸水の程度を段階的に検出している。ここでは４回吸収可能なおむつと６回吸収可能なおむつの場合を例として挙げたが、これに限られない。これ以外の複数回の吸収可能なおむつの場合も、許容量になったらおむつ交換を行うように、許容量での信号強度に対応するしきい値を設定すればよい。そこで、おむつ２０の濡れ状態をより適切に把握でき、おむつ交換の要否をより確実に判断できる。例えば、おむつ２０内の水分状態の表示の際に、おむつ２０の濡れ状態を数値化又は視覚化して段階的に表示してもよい。例えば、おむつ２０の濡れ状態を黄色、赤色等の複数の色分けによって段階的に表示して、おむつ交換の必要性を把握しやすくしてもよい。

上記のように実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０をおむつ２０に装着して、水分を検出できるので、小便又は大便、あるいは汗等による濡れ状態を検知できる。また、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を用いるので、湿度検出用半導体センサのような高価な部品を用いる必要がなく、安価に構成できる。また、構成自体がシンプルなので、信頼性も高い。なお、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の各吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃは、その吸水性がおむつ２０の吸水性と同等か高い方が好ましい。吸水膨潤材６ａ、６ｂ、６ｃの吸水性がおむつ２０より低いと水分の検出性能が低下する。

なお、上記では、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の用途例として、おむつ用吸水材２２に装着し、これを有するおむつ２０の用途例を挙げたが、上記用途例に限定されるものではない。例えば、水道管の外側に水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を貼り付けておき、水漏れを段階的に検出する、水漏れ検出用のＲＦＩＤタグとしても使用できる。

水分検出用ＲＦＩＤタグを使用する周波数帯としては、ＬＦ帯、ＨＦ帯、ＵＨＦ帯、ＳＨＦ帯等のいずれの帯域であってもよい。また、水分検出用ＲＦＩＤタグは、いわゆるタグ機能を有したものに限定されるわけではなく、リーダライタ機能を有したもの等、他の機能を持っていてもよい。

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態が有する効果を奏することができる。

本発明に係るこの水分検出用ＲＦＩＤタグによれば、アンテナ素子の少なくとも一箇所に水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する容量結合部を有している。容量結合部の吸水膨潤材が順に吸水していくことで、容量結合部と開放端との間の部分が順に無効化され、アンテナ長が徐々に短くなる。アンテナ長が変化すると読取距離が変化する。そこで、読取距離に対応する信号強度の変化を検出することで、アンテナ長の変化を知ることができる。その結果、容量結合部の吸水膨潤材の段階的な吸水状態を知ることができる。

１ ＲＦＩＣ素子
２ａ 第１入出力端子
２ｂ 第２入出力端子
３ 励振導体
４ アンテナ素子
５ａ 第１電極
５ｂ 第２電極
５ｃ 第３電極
５ｄ 第４電極
６ａ、６ｂ、６ｃ 吸水膨潤材
７ａ、７ｂ、７ｃ 容量結合部
８ａ、８ｂ、８ｃ 吸水膨潤材（膨潤状態）
１０ 水分検出用ＲＦＩＤタグ
１１ ＲＦＩＣチップ
１２ 導電性接合材
１３ 端子電極
１４ 封止樹脂
１５ 多層基板
１６ 端子電極
２０ おむつ
２２ 吸水材
２４ 吸水スポット
２６ 尿流路
２８ 防水材
３０ ＲＦＩＤリーダ

Claims (9)

1. ＲＦＩＣ素子と、
   一端が前記ＲＦＩＣ素子に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
   を備え、
   前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、
   前記容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する、
   ことを特徴とする、水分検出用ＲＦＩＤタグ。
2. 前記ＲＦＩＣ素子は、第１入出力端子及び第２入出力端子を備え、前記第１入出力端子に励振導体が接続されており、前記第２入出力端子に前記アンテナ素子が接続されており、
   前記第２入出力端子から前記アンテナ素子の前記開放端までの電気長は、前記第１入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長い、請求項１に記載の水分検出用ＲＦＩＤタグ。
3. 前記アンテナ素子は、前記容量結合部の前記吸水膨潤材に水分を吸収すると、全体の電気長が前記容量結合部から前記開放端までの電気長だけ短くなる、請求項１又は２に記載の水分検出用ＲＦＩＤタグ。
4. 前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の複数箇所にそれぞれ水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する容量結合部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の水分検出用ＲＦＩＤタグ。
5. おむつ用吸水材であって、
   最初に吸水するとして設定された吸水スポットと、
   前記吸水スポットから延在する尿流路と、
   前記尿流路に沿って配置された水分検出用ＲＦＩＤタグと、
   を備え、
   前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、
   ＲＦＩＣ素子と、
   一端が前記ＲＦＩＣ素子に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
   を備え、
   前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の少なくとも一箇所に容量結合部を有し、
   前記容量結合部には、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有し、
   前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、前記アンテナ素子の前記他端を前記吸水スポットに近い側とし、前記一端を前記吸水スポットから遠い側とするように前記尿流路に配置されている、
   おむつ用吸水材。
6. 前記ＲＦＩＣ素子は、第１入出力端子及び第２入出力端子を備え、前記第１入出力端子に励振導体が接続されており、前記第２入出力端子に前記アンテナ素子が接続されており、
   前記第２入出力端子から前記アンテナ素子の前記開放端までの電気長は、前記第１入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長い、請求項５に記載のおむつ用吸水材。
7. 前記アンテナ素子は、前記容量結合部の前記吸水膨潤材に水分を吸収すると、全体の電気長が前記容量結合部から前記開放端までの電気長だけ短くなる、請求項５又は６に記載のおむつ用吸水材。
8. 前記アンテナ素子は、前記一端と前記他端との間の複数箇所にそれぞれ水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材を有する容量結合部を有する、請求項５から７のいずれか一項に記載のおむつ用吸水材。
9. 請求項５から８のいずれか一項に記載のおむつ用吸水材を有するおむつ。

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