JP6823557B2 - 水分検知シート - Google Patents

Description

本発明は、水分の発生を目視によらずに検知する技術に関する。

近年、医療用製品の多様化に伴い、おむつが乳児用のみならず、高齢者用に開発、販売されている。このようなおむつは、装着者が排泄した後、早めに取り替えることが好ましいため、排泄したことを知らせる仕組みが考えられている。その１つとして、装着者が排泄した場合に変色する仕組みが採用されている。しかしながら、変色によって排泄を知らせるおむつは、乳児の場合は変色を確認しやすいものの、変色を確認するには洋服を脱がせる等しておむつを表出させる必要があるため、高齢者用のおむつとしては採用が難しい。

ここで、基板に導電性パターンを設け、水分等の対象流体と接触した場合に基板が膨張し、この膨張による導電性パターンのインピーダンス変化に基づいて水分の発生を検知するセンサーが、特許文献１に開示されている。また、基板上に、水分を吸収することで膨張する膨張材を設けるとともに、この膨張材上を跨って配線を形成し、膨張材が水分を吸収して膨張することで配線を断線させ、この断線を検知することで、水分の発生を検知するＩＣタグが、特許文献２に開示されている。

そこで、上記のようなセンサーやＩＣタグをおむつに取り付けることで、おむつの装着者が排泄したことを目視によらずに把握することができるようになる。

特許第６１２６０９２号公報 特開２００８−２９８６９４号公報

おむつは装着者が排泄していない場合であっても、装着者の汗等によってその内部に湿気が生じる場合がある。そのため、特許文献１に記載されたセンサーのように、導電性パターンのインピーダンス変化に基づいて水分の発生を検知するものにおいては、装着者が排泄したかどうかを判断するための閾値を設定することが困難であるという問題点がある。このような問題点は、おむつに限らず、周囲の湿度が変化する環境に使用される水分検知シートにおいては同様に生じるものである。

また、特許文献２に記載されたＩＣタグにおいては、基材上に膨張材が設けられているため、その分のコストが必要となってしまうとともに、基板上に膨張材による凹凸が生じていることで、配線を形成することが困難になる等、製造工程が煩雑になってしまうという問題点がある。このような問題点は、おむつに限らず、水分の発生を検知するための水分検知シートにおいては同様に生じるものである。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で水分の発生を容易に検知することができる水分検知シートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
被検知体に取り付けられて水分を検知する水分検知シートであって、
水分を吸収した場合に面方向に膨張する基材と、
前記基材に形成されたループ状の配線と、
前記配線の断線を検出し、その検出結果を出力する断線検出手段とを有し、
前記基材の前記配線が形成された領域が、露出または水分が透過可能な保護塗膜で覆われた状態で前記被検知体に取り付けられる。

上記のように構成された本発明においては、被検知体に水分が発生すると、基材が面方向に膨張することになるが、基材のうちループ状の配線が形成された領域が、露出または水分が透過可能な保護塗膜で覆われた状態で被検知体に取り付けられることで、基材の膨張によって配線が断線する。そして、この断線を断線検出手段にて検出し、その検出結果を出力することで、被検知体に水分が発生したことを検知することができる。

このように、配線が形成された基材自体が、水分を吸収した場合に膨張するものであり、その基材の膨張によって配線が断線することで、被検知体に水分が発生したことが検知されるので、インピーダンス変化を用いたり、基材上に膨張材を設けたりすることなく、簡易な構成で水分の発生を容易に検知することができる。

また、基材として、厚さ方向に押圧されて構成された押圧紙を用いれば、配線を形成しやすくなるとともに、被検知体に水分が発生した場合の膨張が顕著となる。

また、配線が基材に埋設されていれば、配線が基材から突出していないことで、製造時において、作業者の手や製造装置等の物体が配線に引っ掛かることがなくなり、製造時に配線が断線してしまうことが回避される。

また、断線検出手段に接続された通信用アンテナを有し、断線検出手段が、検出結果を通信用アンテナを介して無線送信する構成とすることで、水分を検知した旨を、外部装置に無線にて送信することができる。

また、断線検出手段及び通信用アンテナが基材上の配線とは異なる領域に設けられた構成において、基材の断線検出手段及び通信用アンテナが設けられた領域が、水分が透過不可能な保護材で覆われていれば、基材の断線検出手段及び通信用アンテナが設けられた領域は、被検知体に水分が発生した場合でも膨張することが抑制され、それにより、断線検出手段及び通信用アンテナが破壊されてしまうことが回避される。

また、被検知体としておむつを用いれば、おむつの装着者が排泄したことを目視によらずに認識することができる。

本発明によれば、配線が形成された基材自体が、水分を吸収した場合に膨張するものであり、その基材の膨張によって配線が断線することで、被検知体に水分が発生したことが検知される構成としたため、インピーダンス変化を用いたり、基材上に膨張材を設けたりすることなく、簡易な構成で水分の発生を容易に検知することができる。

また、基材が、厚さ方向に押圧されて構成された押圧紙であるものにおいては、配線を形成しやすくなるとともに、被検知体に水分が発生した場合の膨張が顕著となる。

また、配線が基材に埋設されているものにおいては、製造時において、作業者の手や製造装置等の物体が配線に引っ掛かることがなくなり、製造時に配線が断線してしまうことを回避できる。

また、断線検出手段に接続された通信用アンテナを有し、断線検出手段が、検出結果を通信用アンテナを介して無線送信するものにおいては、水分を検知した旨を、外部装置に無線にて送信することができる。

また、断線検出手段及び通信用アンテナが基材上の配線とは異なる領域に設けられた構成において、基材の断線検出手段及び通信用アンテナが設けられた領域が、水分が透過不可能な保護材で覆われたものにおいては、断線検出手段及び通信用アンテナが基材の膨張によって破壊されてしまうことを回避できる。

また、被検知体としておむつを用いれば、おむつの装着者が排泄したことを目視によらずに認識することができる。

本発明の水分検知シートの実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はベース基材の表面の構成を示す図である。 図１に示した水分検知シートのセンサー配線およびアンテナの形成工程を説明するための図である。 図１に示した水分検知シートの作用を説明するための図である。 図１に示した水分検知シートの使用例を示す図であり、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の水分検知シートの実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はベース基材１０の表面の構成を示す図である。

本形態は図１に示すように、ベース基材１０の表裏の一部に保護基材２０が積層されて構成された水分検知シート１である。

ベース基材１０は、繊維素材や不織布等のように水分を吸収することで面方向に膨張する基材の表面に、水分が透過可能な樹脂等の保護塗膜が塗布されて構成された、例えばコート紙等が厚さ方向に押圧されて構成された押圧紙からなる。ベース基材１０の一方の面には、銅インクを用いてループ状のセンサー配線１３および通信用のアンテナ１２が形成されているとともに、これらセンサー配線１３および通信用アンテナ１２に接続されたＩＣチップ１１が搭載されている。

センサー配線１３および通信用アンテナ１２は、後述する製造工程によってベース基材１０に埋設されて形成されている。

ＩＣチップ１１は、本願発明における断線検出手段となるものであって、センサー配線１３が断線した場合にその旨を検出するとともに、アンテナ１２を介して外部装置と通信可能に構成され、検出結果をアンテナ１２を介して無線送信する。センサー配線１３の断線は、例えば、アンテナ１２を介して取得した起電力によってセンサー配線１３に電流を流し、この電流がＩＣチップ１１にて検知されるか否かによって検出することが考えられる。

保護基材２０は、ユポ紙（ユポ・コーポレーション製）等の、水分が透過不可能なものからなり、ベース基材１０のうち、ＩＣチップ１１およびアンテナ１２が設けられた領域を表裏から覆うように積層され、粘着剤（不図示）によってベース基材１０に貼着されている。

以下に、上記のように構成された水分検知シート１の製造方法について説明する。

図１に示した水分検知シート１を製造する場合は、まず、ベース基材１０の一方の面にセンサー配線１３およびアンテナ１２を形成する。

図２は、図１に示した水分検知シート１のセンサー配線１３およびアンテナ１２の形成工程を説明するための図であり、センサー配線１３近傍の断面図を示す。

図１に示した水分検知シート１のセンサー配線１３およびアンテナ１２を形成する場合は、まず、印刷工程として、図２（ａ）に示すように、銅粒子５１が、樹脂と溶剤とからなるバインダー５２に含有されてなる銅インク５０を、スクリーン印刷によってセンサー配線１３およびアンテナ１２の形状にベース基材１０上に塗布する。この際、ベース基材１０が、保護塗膜が塗布されて構成されたコート紙等からなり、また、厚さ方向に押圧されて構成されたものであることで、銅インク５０がベース基材１０に浸透しにくくなり、センサー配線１３およびアンテナ１２が形成しやすくなる。

次に、乾燥工程として、銅インク５０による塗膜を乾燥させる。この乾燥工程を行うことで、ベース基材１０とセンサー配線１３およびアンテナ１２との密着性がより良好なものとなる。この乾燥工程により、銅インク５０内に残存する溶剤が除去され、後述する光焼結工程において、溶剤の気化膨張に起因する微小なクラックや空隙の発生を低減することができる。なお、乾燥工程は、５ｍｉｎ以下の時間で行うことが好ましい。

次に、光焼結工程として、図２（ｂ）に示すように、ベース基材１０上に塗布された銅インク５０による塗膜に対し、キセノンランプによってパルス光を照射する。すると、図２（ｃ）に示すように、銅粒子５１が光を吸収することで熱に変換され、銅インク５０に含有されるバインダー５２が昇華し、銅粒子５１が互いに融着した導電性の高い導電膜が形成される。光焼結工程は、銅インク５０による塗膜に対してパルス光を短時間照射する処理であるため、ベース基材１０を加熱し過ぎることがなく、耐熱性の弱いベース基材１０を使用することができる。なお、光焼結工程は、１ｓ以下の時間で行うことが好ましい。

次に、プレス工程として、図２（ｄ）に示すように、例えば、ベース基材１０を２つのロールの間に挟んで線加圧することで、ベース基材１０を表裏から加圧する。なお、ベース基材１０の加圧方法は、２つのロールを用いたものに限らず、ベース基材１０を平板で挟んで面加圧することによってもよい。銅インクによる塗膜の内部においては、光焼結工程における急激な発熱により昇華されたバインダー５２の部分が空隙となっているため、プレス工程によってベース基材１０が表裏から加圧されると、銅インク５０による塗膜の内部に存在する空隙が潰され、それにより、例えば１０μΩ・ｃｍ以下の導電性が良好となったセンサー配線１３およびアンテナ１２を得ることができる。

また、ベース基材１０を表裏から加圧すると、ベース基材１０がコート紙等といった柔らかい材料からなるものであることで、図２（ｅ）に示すように、センサー配線１３およびアンテナ１２がベース基材１０に埋設されていき、それにより、センサー配線１３およびアンテナ１２がその表面のみが表出した状態でベース基材１０に埋設されたものとなる。

次に、センサー配線１３およびアンテナ１２に接続されるようにベース基材１０上にＩＣチップ１１を搭載し、その後、ベース基材１０のうち、ＩＣチップ１１およびアンテナ１２が設けられた領域を表裏から覆うように保護基材２０を積層し、図１に示した水分検知シート１を完成させる。

この際、センサー配線１３およびアンテナ１２がベース基材１０に埋設されたものとなっているため、センサー配線１３およびアンテナ１２がベース基材１０から突出しておらず、それにより、ベース基材１０上にＩＣチップ１１を搭載したり、保護基材２０を積層したりする工程や、その後の水分検知シート１の加工工程において、作業者の手や製造装置等の物体がセンサー配線１３やアンテナ１２に引っ掛かることがなくなり、製造時にセンサー配線１３やアンテナ１２が断線してしまうことを回避できる。

以下に、上述した水分検知シート１の作用について説明する。

図３は、図１に示した水分検知シート１の作用を説明するための図である。

図１に示した水分検知シート１は、水分が付着すると、ベース基材１０の保護基材２０で覆われていない領域においては、ベース基材１０が、水分を吸収することで面方向に膨張する基材の表面に、水分が透過可能な樹脂等の保護塗膜が塗布されて構成されたものであることから、付着した水分が吸収され、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示す水分が付着していない状態から、面方向に膨張する。この際、ベース基材１０は、繊維が伸びる方向に直交する方向に膨張することになる。また、ベース基材１０が、厚さ方向に押圧されて構成された押圧紙からなるものであるため、膨張が顕著なものとなる。

すると、ベース基材１０に形成されたセンサー配線１３が、銅等の金属からなり、ベース基材１０の膨張に伴って伸長可能なものではないことから、ベース基材１０の膨張によって断線して断線部１３ａが生じる。この際、ベース基材１０のＩＣチップ１１およびアンテナ１２が、センサー配線１３が設けられた領域とは異なる領域に設けられ、さらに、ベース基材１０のうちＩＣチップ１１およびアンテナ１２が設けられた領域が、水分が透過不可能な保護基材２０によってその表裏から覆われて粘着剤によってこの保護基材２０が貼着されていることにより、安定した水分の検知が可能となるとともに、ベース基材１０のＩＣチップ１１およびアンテナ１２が設けられた領域は、水分検知シート１に水分が付着した場合に水分が透過しにくく、水分を吸収したとしても膨張することが抑制され、ＩＣチップ１１およびアンテナ１２が破壊されてしまうことを回避できる。

そして、スマートフォン等の外部装置において、水分検知シート１と通信することで、水分検知シート１に水分が付着しておらずにセンサー配線１３が断線していない場合は、センサー配線１３に電流が流れていることでＩＣチップ１１からは、水分が付着していない旨を示す信号がアンテナ１２を介して無線送信され、また、水分検知シート１に水分が付着してセンサー配線１３が断線している場合は、センサー配線１３に電流が流れないことでＩＣチップ１１からは、水分が付着している旨を示す信号がアンテナ１２を介して無線送信されることになる。

このように、センサー配線１３が形成されたベース基材１０自体が、水分を吸収した場合に膨張するものであり、ベース基材１０の膨張によってセンサー配線１３が断線することで水分検知シート１に水分が付着したことが検知されるので、インピーダンス変化を用いたり、ベース基材１０上に膨張材を設けたりすることなく、簡易な構成で水分の発生を容易に検知することができる。また、ＩＣチップ１１が、センサー配線１３の断線を検出する機能と、その検出結果をアンテナ１２を介して無線送信する機能とを合わせ持つことで、これらの機能を１チップで構成することができる。

なお、本形態においては、銅粒子５１が、樹脂と溶剤とからなるバインダー５２に含有されてなる銅インク５０を用いてセンサー配線１３およびアンテナ１２を形成しているが、導電性粒子が樹脂バインダーに含有してなる導電ペーストを用いてセンサー配線１３およびアンテナ１２を形成することも考えられる。その場合、導電ペーストは一定の粘性を有するものであるため、物理的な衝撃が加わった場合でもセンサー配線１３が断線してしまうことを回避できる。ただし、導電ペーストを用いた場合は、水分が付着した場合でもセンサー配線１３が断線しにくくなるため、これらトレードオフとなる条件に合わせて、センサー配線１３の幅や厚さを調整する必要がある。

また、本形態は、ベース基材１０として、繊維素材や不織布等のように水分を吸収することで面方向に膨張する基材の表面に、水分が透過可能な樹脂等の保護塗膜が塗布されて構成された、例えばコート紙等が厚さ方向に押圧されて構成された押圧紙からなるものを例に挙げて説明したが、繊維素材や不織布等のように水分を吸収することで面方向に膨張する基材がそのまま露出したものを用いてもよい。ただし、保護塗膜が塗布されたコート紙のようなものの方が、上述したように、センサー配線１３およびアンテナ１２を形成しやすくなる。

また、本形態においては、ベース基材１０のうちＩＣチップ１１およびアンテナ１２が設けられた領域の表裏に、水分が透過不可能な保護基材２０を積層して粘着剤によって貼着することで、ベース基材１０のＩＣチップ１１およびアンテナ１２が設けられた領域が、水分検知シート１に水分が付着した場合でも膨張することが抑制され、ＩＣチップ１１およびアンテナ１２が破壊されてしまうことを回避できる構成としているが、ＩＣチップ１１とアンテナ１２のうち少なくともアンテナ１２を、ベース基材１０とは異なるフィルム基材上にエッチングによって形成し、アンテナ１２やＩＣチップ１１をセンサー配線１３に接続する構成とすることも考えられる。この場合、アンテナ１２はエッチングによってフィルム基材上に形成されているため、水分が付着した場合でもフィルム基材が膨張することがなく破壊されてしまうことが回避される。

以下に、上述した水分検知シート１の使用例について説明する。

図４は、図１に示した水分検知シート１の使用例を示す図であり、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

図１に示した水分検知シート１は、例えば図４に示すように被検知体となるおむつ本体４０に取り付けられ、おむつ２として使用することが考えられる。

図４に示すおむつ２は、装着側シート４１と表出側シート４２との間に、吸水材４３が挟み込まれて構成されるおむつ本体４０に、水分検知シート１が取り付けられて構成されている。水分検知シート１は、表出側シート４２と吸水材４３との間に挟み込まれ、粘着テープ等で固定される。

上記のように構成されたおむつ２においては、装着側シート４１が水分を透過可能な材料から構成されていることにより、装着者が装着側シート４１を装着面として装着した状態で排泄すると、排泄物による水分が装着側シート４１を透過して吸水材４３に吸収される。

そして、吸水材４３に吸水された水分が水分検知シート１に付着することで、上述したようにベース基材１０が膨張してセンサー配線１３が断線し、この断線が検出されることで、おむつ２の装着者が排泄したことを目視によらずに認識することができる。

なお、図１に示した水分検知シート１は、上述したようにおむつ２に限らず、建築部材のジョイント部分等に使用して漏水等を検知することもできる。

１ 水分検知シート
２ おむつ
１０ ベース基材
１１ ＩＣチップ
１２ アンテナ
１３ センサー配線
１３ａ 断線部
２０ 保護基材
４０ おむつ本体
４１ 装着側シート
４２ 表出側シート
４３ 吸収材
５０ 銅インク
５１ 銅粒子
５２ バインダー

Claims (6)

1. 被検知体に取り付けられて水分を検知する水分検知シートであって、
   水分を吸収した場合に面方向に膨張する基材と、
   前記基材に形成されたループ状の配線と、
   前記配線の断線を検出し、その検出結果を出力する断線検出手段とを有し、
   前記基材の前記配線が形成された領域が、露出または水分が透過可能な保護塗膜で覆われた状態で前記被検知体に取り付けられる、水分検知シート。
2. 請求項１に記載の水分検知シートにおいて、
   前記基材は、厚さ方向に押圧されて構成された押圧紙である、水分検知シート。
3. 請求項１に記載の水分検知シートにおいて、
   前記配線は、前記基材に埋設されている、水分検知シート。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水分検知シートにおいて、
   前記断線検出手段に接続された通信用アンテナを有し、
   前記断線検出手段は、前記検出結果を前記通信用アンテナを介して無線送信する、水分検知シート。
5. 請求項４に記載の水分検知シートにおいて、
   前記断線検出手段及び前記通信用アンテナは、前記基材上の前記配線とは異なる領域に設けられ、
   前記基材は、前記断線検出手段及び前記通信用アンテナが設けられた領域が、水分が透過不可能な保護材で覆われている、水分検知シート。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水分検知シートにおいて、
   前記被検知体が、おむつである、水分検知シート。

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