JP6960131B2 - 吸収部材の交換要否判断装置 - Google Patents
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Description
一方、先行技術2の場合、起電モジュールで発生した起電力に基づく信号によって排尿を検出することができるので、起電モジュールを発電部としても検知部としても機能させることができる。そのため、先行技術1のように発電部とは別の検知部が不要となり、装置の簡素化及び小型化が可能で使い捨ておむつ等への組み込みも容易となる。
吸収部材に吸収された液体が接することによって発電するとともに前記液体の量に応じて発電量が変化する発電部と、
前記発電量に応じた検出信号を出力する信号出力部と、
前記検出信号に基づいて前記液体の量に関するパラメータを取得するとともに、前記パラメータに基づいて吸収部材の交換の要否を判断する処理部と、を備えているものである。
吸収部材に液体が注入される回数が多いほど、吸収部材に吸収される液体の量は多くなり、吸収部材が飽和して漏れが発生する可能性が高くなる。そのため、パラメータとして吸収部材に液体が注入された回数を取得することによって、漏れが生じないタイミングで交換要の判断をすることができる。なお、ここで「注入」というのは、吸収部材に接近した位置又は離れた位置から吸収部材に吸収されるように、吸収部材に液体を入れる(供給する)ことを意味し、使い捨ておむつ等に設けられた吸収部材に排尿する形態が含まれる。「注入」は、「投入」と言い換えてもよい。「投入」というのは、吸収部材に接近した位置又は離れた位置から吸収部材に吸収されるように液体を入れることを意味する。
吸収部材に注入される1回当たりの液体の量は、吸収部材への吸収の度合に影響を与える。例えば、少量の液体が多い回数で注入される場合と、大量の液体が少ない回数で注入される場合とでは、液体の総量が同じでも吸収の度合に違いが生じ、前者の方が後者よりも早期に漏れが生じることがある。したがって、1回当たりの液体の量をパラメータとして取得することによって、より適切に吸収部材の交換要否を判断することができる。
前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔に基づいて前記パラメータを取得することが好ましい。
検出信号を出力する時間間隔は発電量に依存し、この発電量は吸収部材に吸収された液体の量に依存するため、検出信号を出力する時間間隔から液体の量に関するパラメータを容易に取得することが可能となる。
この構成によれば、検出信号を出力する時間間隔の変化は、発電量の変化に依存し、発電量の変化は、吸収部材に吸収された液体の量の変化に依存するので、検出信号を出力する時間間隔の変化から吸収部材に吸収された液体の量の変化、すなわち吸収部材へ液体が注入されたタイミングや注入回数についてのパラメータを取得することができる。そして、吸収部材に液体が注入される回数が多いほど、吸収部材に吸収される液体の量は多くなり、吸収部材が飽和して漏れが発生する可能性が高くなるので、パラメータとして吸収部材に液体が注入された回数を取得することによって、漏れが生じないタイミングで交換要の判断をすることができる。
前述したように、吸収部材に注入される1回当たりの液体の量は、吸収部材への吸収の度合に影響を与えるので、吸収部材に液体が注入された回数とともに1回当たりの液体の量をパラメータとして取得することによって、より適切に吸収部材の交換要否を判断することができる。
このような構成によって、時間間隔の不適切な変動等の影響を小さくした状態でパラメータを取得することができる。
このような構成によって、液体の量を取得する際の分解能を所望に設定することができる。
吸収部材に対する液体の注入回数が少ない場合、吸収される液体の量も少なくなるため、液体の注入回数が多い場合と比べて発電部による発電が不安定となり易く、検出信号を出力する時間間隔も不安定となり易い。したがって、液体の注入回数に応じて時間間隔の所定の範囲を異ならせることで、注入回数に応じた適切な液体の量の対応付けを行うことができる。
このような構成によって、発電部及び信号出力部と、処理部とを離して配置することができ、例えば、吸収部材が設けられているおむつを装着した人から離れた場所で交換の要否を判断することができる。
このような構成によって、漏れが生じ得る液体の注入がなされたときに、その尿の量等を取得することなく直ぐに交換を要する旨を報知等することが可能となる。
このような構成によって、液体の量に応じて発電量が変化するような所望の発電特性を得ることができる。
吸収部材に吸収された液体が接することによって発電するとともに前記液体の量に応じて発電量が変化するように構成された発電部と、
前記発電量に応じた時間間隔で間欠的に検出信号を出力する信号出力部と、を備えているものである。
上記「吸収部材」は、交換が必要なものや交換が可能なものに限定されない。例えば、吸収部材は、使い捨ておむつや吸水性パッド等に適用されるものに限らず、液体を吸収することができるあらゆるものを含む。例えば、吸収部材は、地面から水を吸収する植物、又は、植物を栽培する培地をも含む。この場合、植物又は培地の内部の液体の量を把握することができ、水や培養液を補給するタイミング等を判断するために役立てることができる。
また、「液体の量についての情報」は、吸収部材に吸収されている液体の量(総量)そのもの、又は、液体の量に関する所定のパラメータを含むことができる。このパラメータとしては、例えば、吸収部材に液体が注入された回数や、吸収部材に注入された1回当たりの液体の量を挙げることができる。
前記検出信号が出力される時間間隔に基づいて前記液体の量に関するパラメータを取得する処理部をさらに備えている。
この構成によれば、検出信号が出力される時間間隔に基づいて取得された液体の量に関するパラメータを用いることで、吸収部材に吸収されている液体の量を把握することが可能となる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る吸収部材の交換要否判断装置の概略的な構成図である。
本実施形態の交換要否判断装置10は、使い捨ておむつ(以下、単に「おむつ」ともいう)50に適用され、おむつ50内の排尿を検出するとともに、その尿の量等に基づいておむつ50の交換要否又は交換時期を判断するものである。
交換要否判断装置10は、センサユニット17と、無線受信部15と、処理部16とを備えている。
図2は、センサユニット17を示す概略構成図である。センサユニット17は、おむつ50に組み込まれており、発電部11と、蓄電部12と、間欠電源部13と、無線送信部14とを備える。
図3は、図1におけるA−A線断面図である。
図1〜図3に示すように、発電部11は、一対の電極21,22を備えている。この一対の電極21,22は、吸収部材51に吸収された尿を電解液として起電力を発生させる。一対の電極21,22は、長尺に形成され、左右方向に間隔をあけた状態で、使い捨ておむつ50の前後に沿って設けられている。
図2に示すように、蓄電部12は、キャパシタ(コンデンサ)により構成されている。蓄電部12には、発電部11によって生成された起電力が印加され、電荷が蓄えられる。蓄電部12に所定量の電荷が蓄えられると、間欠電源部13は、その電荷を放出させることによって電力を受け、作動する。蓄電部12から電荷が放出されると発電部11によって蓄電部12に再び電荷が蓄えられる。したがって、蓄電部12は、電荷の蓄積(充電)と放出(放電)とが繰り返し行われ、間欠電源部13は、蓄電部12が放電する度に間欠的に作動する。
図2に示すように、無線送信部14は、検出信号が電源電力として与えられることによって所定の振幅の無線信号を外部に送信するように構成されている。この無線信号は検出信号の供給と略同時に送信されるため、実質的に検出信号に相当するものとなる。
図1に示すように、無線受信部15は、無線送信部14から送信された無線信号を受信する。そして、無線受信部15は、その無線信号を検出信号として処理部16に送信する。
処理部16は、例えばパーソナルコンピュータやタブレットPC、スマートフォン等により構成されている。処理部16は、CPU等の制御部24、メモリー等の記憶部25、及び液晶モニタやスピーカ等の出力部26を備えている。処理部16は、無線受信部15から送信された検出信号に基づいて、吸収部材51(おむつ50)の交換に関する所定の処理を実行する。処理部16は、例えば、排尿があったことを検出する処理、排尿の回数、排尿の総量、及び排尿の一回当たりの量を取得する処理、吸収部材51の交換要否を判断する処理等を行う。これらの処理は、記憶部25に導入されたソフトウエアを制御部24が実行することによって実現される。処理の詳細については、後で説明する。
本実施形態の発電部11は、おむつ50の吸収部材51に吸収される尿の量に応じて発電力量が変化する発電特性を有している。具体的には、発電部11は、吸収部材51に吸収される尿の量が多いほど発電量が多くなる発電特性を有している。特に、カーボンを含むシート状電極21が保持することができる尿の量は、吸収部材51に吸収された尿の量と相関している。具体的には、吸収部材51に吸収された尿の量が多くなるほど、シート状電極21に保持される尿の量も多くなる。そして、シート状電極21に保持される尿の量が多いほど発電量も大きくなる。
図5A〜図5Cは、無線受信部15によって受信された検出信号をプロットしたグラフである。なお、無線受信部15による検出信号の受信タイミングは、間欠電源部13による検出信号の出力タイミングとほぼ同時と考えることができる。図5Aは40cm3の単位量、図5Bは80cm3の単位量、図5Cは120cm3の単位量で尿をそれぞれ時間をあけて2回注入した場合を示している。なお、図5Aのグラフにおける横軸の1目盛りは1000秒であり、図5B,図5Cのグラフにおける横軸の1目盛りは100秒である。また、図6A、図6Bには、図5AにおけるA部及びB部について、図5B、図5Cと横軸の1目盛りを同一としたグラフを示す。
図7Cに示すように、120cm3の単位量の場合は、1回目の尿の注入後も2回目の注入後も、ほぼ安定した受信間隔で検出信号が受信されている。そして、注入した尿の総量が多くなるほど、受信間隔は短くなっている。
尿の総量は、次の表1に基づいて求められる。
図9は、単位量の尿を複数回注入した場合の尿の漏れ具合を示す画像である。
40cm3の単位量で尿を注入した場合、3回目の注入(総量120cm3)で少しの尿の漏れが発生し、4回目の注入(総量160cm3)で尿の漏れが多くなっている。したがって、40cm3の単位量で尿を追加した場合、4回目の尿が注入された段階で吸収部材51(おむつ50)の交換が必要になるといえる。
120cm3の単位量で尿を注入した場合、2回目の注入(総量240cm3)で漏れが多くなっている。したがって、2回目の尿が注入された段階で交換が必要になると言える。
交換要否判断装置10における処理部16は、図11に示す手順で吸収部材51(おむつ50)の交換時期を判断する。
処理部16は、無線受信部15から検出信号を受信すると(ステップS1)、まず排尿回数を取得する(ステップS2)。排尿回数は、図5に示すように検出信号を初めて受信したタイミング、及び受信間隔が変わったタイミングを測定することによって取得することができる。
処理部16は、上述の表1により受信間隔の範囲に対応する尿の総量を求める(ステップS4)。具体的に、処理部16は、排尿回数が1回目である場合は、表1の左側の欄に基づいて尿の総量を求め、2回目以降である場合は、表1の右側の欄に基づいて尿の総量を求める。
図12は、おむつ50の交換要否の判断手順をより詳細に示すフローチャートである。
(1回目の排尿)
排尿が1回目である場合、処理部16は、1回当たりの尿の量が120cm3であるか否かを判定する(ステップS11)。処理部16は、判定結果が肯定的(Yes)である場合、処理をステップS18に進め、否定的(No)である場合、処理をステップS12に進める。当該判定結果が肯定的である場合、1回当たりの尿の量が120cm3に確定される。
次に、処理部16は、2回目の排尿について判断を行う。1回目の尿の量が40cm3であった場合、処理部16は、ステップS13において、2回目の排尿における尿の量が40cm3であるか否かを判定する。処理部16は、判定結果が肯定的(Yes)である場合、処理をステップS14に進め、否定的(No)である場合、処理をステップS17に進める。当該判定結果が肯定的である場合は、1回当たりの尿の量が40cm3に確定される。また、当該判定結果が否定的である場合は、1回当たりの尿の量が80cm3又は120cm3に確定される。
1回目及び2回目の尿の量がいずれも40cm3であった場合、処理部16は、ステップS14において、3回目の排尿を検知すると、その量に関わらずおむつを継続して使用可能と判断する。これは、図9に示すように、単位量40cm3の尿が2回注入された後さらに40cm3の尿が注入された場合(総量120cm3)、尿の漏れはごく僅かであり、80cm3又は120cm3の尿が注入されたとしても(総量160cm3又は200cm3)、交換が必要なほどに漏れは生じないと考えられるからである。
1回目及び2回目の尿の量が40cm3であり、さらに3回目の排尿が行われた場合は、処理部16は、4回目の排尿が検知されたことをもっておむつの交換が必要である旨の判断を行う。そして、おむつ50の交換が必要である旨の報知も併せて実行する。
なお、ステップS13において、1回目及び2回目の尿の量がいずれも40cm3であった場合、3回目の排尿で継続使用し、かつ4回目の排尿でおむつ交換を行うことが2回目の排尿の段階で決定している。したがって、ステップS14及びS15では、実質的な判断の処理は行われない。また、ステップS12からステップS16、S17に到る手順も同様である。ステップS11からステップS18に到る手順では、2回目の排尿でおむつ交換を行うことが1回目の排尿の段階で決定されている。このように、処理部16は、実際におむつ交換が必要な排尿回数よりも前の回数の段階で交換要の判断を行っている。これによって、実際に交換が必要な回数の排尿が行われたことが検出されたタイミングで、受信間隔の平均の演算や尿の総量の取得等を行うことなく即座に交換要の報知等を行うことができる。そのため、吸収部材51から尿が漏れた状態ままおむつ50を装着し続けることがないようにすることができる。
本出願の発明者は、図12に示す判断手順が適切であるか否かについて検証実験を行った。この検証実験は、実際の排尿を想定して、複数のパターンで1回当たりの量を変化させながらおむつ50に複数回尿(人工尿)を注入し、実際のおむつにおける尿の漏れ具合と、おむつ交換の要否の判断とが適合しているか否かを検証するものである。
図14A〜図14Dにおいて、吸収部材の交換時期は、パターンA、Bで4回目、パターンCで3回目、パターンDで2回目と判断されている。図13を参照して実際のおむつの尿の漏れ具合を確認すると、パターンA,Bは4回目、パターンCは3回目、パターンDは2回目の尿の注入で、それぞれ尿の漏れが多くなっており、実際におむつ交換が必要である。したがって、図12に示す手順によって、おむつの交換時期を適切に判断することができることが判った。
図15は、他の実施形態にかかる交換要否判断装置(情報取得装置)を示す構成図である。この交換要否判断装置10は、複数のセンサユニット17a、17b、…17xと、無線受信部15と、処理部16とを備えている。各センサユニット17a、17b、…17xは、上記実施形態と同様に、発電部11と、蓄電部12と、間欠電源部13と、無線送信部14とを有する(図2参照)。複数のセンサユニット17a、17b、…17xは、例えば介護施設において複数の被介護者が装着する使い捨ておむつにそれぞれ設けられている。
すなわち、液体検出システムは、吸収部材に吸収された液体が接することによって発電する発電部と、
前記発電に伴って検出信号を出力する信号出力部と、
前記検出信号に基づいて前記液体が吸収されたことを検出する処理部と、を備えている。
前記処理部は、前記センサユニット毎に検出信号を識別して液体が吸収されたことを検出する。
また、おむつ50のおむつに注入された尿の総量のみに基づいておむつ50の交換要否を判断することができる。例えば、尿の総量が所定量に達したときにおむつ50の交換が必要と判断することができる。
11 :発電部
12 :蓄電部(信号出力部)
13 :間欠電源部(信号出力部)
14 :無線送信部
15 :無線受信部
16 :処理部
21 :シート状電極
26 :出力部
50 :使い捨ておむつ
51 :吸収部材
Claims (13)
- 吸収部材に吸収された液体が接することによって発電するとともに前記液体の量に応じて発電量が変化する発電部と、
前記発電量に応じた検出信号を出力する信号出力部と、
前記検出信号に基づいて前記液体の量に関するパラメータを取得するとともに、前記パラメータに基づいて吸収部材の交換の要否を判断する処理部と、を備え、
前記処理部は、前記吸収部材の交換を要する前記液体の注入回数よりも前の回の段階で次回以降の交換要の判断を行う、吸収部材の交換要否判断装置。 - 前記パラメータは、前記吸収部材に液体が注入された回数を含む、請求項1に記載の吸収部材の交換要否判断装置。
- 前記パラメータは、前記吸収部材に注入された1回当たりの液体の量を含む、請求項1又は2に記載の吸収部材の交換要否判断装置。
- 前記信号出力部は、前記発電量に応じた時間間隔で間欠的に検出信号を出力し、
前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔に基づいて前記パラメータを取得する、請求項1に記載の吸収部材の交換要否判断装置。 - 前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔の変化に基づいて、前記パラメータとして前記吸収部材に液体が注入された回数を取得する、請求項4に記載の交換要否判断装置。
- 前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔に基づいて、前記パラメータとして前記吸収部材に注入された1回当たりの液体の量を取得する、請求項4又は5に記載の交換要否判断装置。
- 前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔の平均値に基づいて、前記パラメータを取得する請求項6に記載の交換要否判断装置。
- 前記検出信号を出力する時間間隔が、所定の範囲毎に前記液体の量に対応付けられている、請求項4〜7のいずれか1項に記載の交換要否判断装置。
- 前記吸収部材に液体が注入された回数に応じて前記所定の範囲が異なっている、請求項8に記載の交換要否判断装置。
- 前記検出信号を無線により送信する無線送信部と、送信された前記検出信号を受信する無線受信部とをさらに備え、前記処理部は、前記無線受信部によって受信された前記検出信号に基づいて前記パラメータを取得する請求項1〜9のいずれか1項に記載の交換要否判断装置。
- 前記発電部は、カーボンのみからなるシート状電極又は前記カーボンを含むシート状電極を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の交換要否判断装置。
- 前記シート状電極は、前記吸収部材に対して前記液体が注入される側とは反対側に配置されている、請求項11に記載の交換要否判断装置。
- 吸収部材に吸収された液体が接することによって発電するとともに前記液体の量に応じて発電量が変化する発電部と、
前記発電量に応じた検出信号を出力する信号出力部と、
前記検出信号に基づいて前記液体の量に関するパラメータを取得するとともに、前記パラメータに基づいて吸収部材の交換の要否を判断する処理部と、を備え、
前記パラメータは、前記吸収部材に液体が注入された回数及び前記吸収部材に注入された液体の量を含み、
前記処理部は、前記吸収部材に液体が注入された回数及び前記吸収部材に注入された液体の量に基づいて前記吸収部材の交換の要否を判断する、吸収部材の交換要否判断装置。
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