JP6971462B2 - Moisture detection device and resonance circuit tag for moisture detection used in this device - Google Patents
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Description
本発明は、パッシブタイプの電磁誘導方式を利用した水分検知装置、及びこの装置に用いる水分検知用の共振回路タグに関するものであり、詳しくは、共振回路タグの共振、非共振状態の遷移を利用して共振回路タグ内に浸水する水分を確実に素早く検知できるようにした水分検知装置、及びこの装置に用いる水分検知用の共振回路タグに関するものである。 The present invention relates to a moisture detection device using a passive type electromagnetic induction method, and a resonance circuit tag for moisture detection used in this device. Specifically, the resonance and non-resonance state transitions of the resonance circuit tag are used. The present invention relates to a moisture detection device capable of reliably and quickly detecting the moisture infiltrating into the resonance circuit tag, and a resonance circuit tag for moisture detection used in this device.
従来からＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）技術を利用した水分検知装置及び水分検知用タグは、成人用或いは幼児用のおむつの排尿検知、自動車、飛行機等の液体漏れ検知、土壌、地下の水分検知、点滴漏れ、等に広く応用され、工業、産業、医療、介護・福祉を含む多方面の分野で実用化されている。 Conventionally, moisture detection devices and moisture detection tags using RFID (Radio Frequency Identification Device) technology have been used for diaper urination detection for adults and infants, liquid leakage detection for automobiles, airplanes, etc., soil and underground moisture detection, etc. It is widely applied to drip leakage, etc., and has been put to practical use in various fields including industry, industry, medical care, nursing care and welfare.
特に、おむつへの排尿検知応用は、排尿検知機能として高齢化、介護者の増大により需要が拡大し、一層利便性が高く、軽量、小型の製品が求められている。 In particular, for the application of urination detection to diapers, the demand for urination detection function is increasing due to the aging of the population and the increase in caregivers, and there is a demand for more convenient, lightweight and compact products.
おむつへ排尿検知を適用することで、排尿を検知し、適切におむつの取替・交換時期を通報することが可能となる。 By applying urination detection to diapers, it is possible to detect urination and appropriately notify the diaper replacement / replacement time.
これにより、おむつ利用者や介護される側は不快感を軽減することができ、利用者の不快感を取り除くだけでなく、排泄物の刺激から肌を守り、肌トラブルを防止することができると共に定期的におむつ交換チェックを行う必要がなくなり介護する側の負担軽減に役立ち、衛生的環境を維持することが可能となる As a result, the diaper user and the caregiver can reduce the discomfort, not only remove the discomfort of the user, but also protect the skin from the irritation of excrement and prevent skin troubles. It is not necessary to check the diaper change regularly, which helps reduce the burden on the caregiver and makes it possible to maintain a hygienic environment.
このようなＲＦＩＤ技術による水分検知技術としては、ＬＣ共振回路を形成するタグ部分とアンテナとの間を電磁誘導により共振結合し、共振周波数の変化を検知する方式が種々提案されている。 As a moisture detection technique based on such RFID technology, various methods have been proposed in which a tag portion forming an LC resonance circuit and an antenna are resonantly coupled by electromagnetic induction to detect a change in resonance frequency.
水分検知方式をおむつに応用した例としては、水分や排尿成分によりインピーダンス変化を電極構造を用いて検知する方式（特許文献１：特表２００２−５１５９７５号：ノックス）や、キャパシタンス容量の変化を検知する方式（特許文献２：特開２００１−１１６１７３２号：松下電工）等が提案されている。 Examples of applications of the moisture detection method to diapers include a method of detecting impedance changes due to moisture and urination components using an electrode structure (Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-515975: Knox) and detection of changes in capacitance capacity. (Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-1161732: Matsushita Electric Works) and the like have been proposed.
すなわち、特許文献１には、おむつ内に２本の電極を配設し、湿気による電極間の抵抗値（インピーダンス）低下に応答してアラーム音を発する構成が提案されている。
That is,
しかし、このようなインピーダンスの変化を電極で検知する方式においては、装置が比較的大型となり、非接触タイプとして用いるには別途発信装置や共振装置が必要となるため、小型、軽量で、利便性を求められるおむつ等への適用には課題が多く存在する。 However, in the method of detecting such a change in impedance with electrodes, the device is relatively large, and a separate transmitter and resonance device are required to use it as a non-contact type, so it is compact, lightweight, and convenient. There are many problems in applying it to diapers and the like that require this.
特許文献２には、電磁誘導を利用してＬＣ共振回路を検知タグで形成し、水分吸収により共振回路のキャパシタンス変化及び共振周波数の変化を利用して、水分検知を行う方式が提案されている。
このような電磁誘導方式によれば、ＬＣ共振回路によるタグと近くに配設されたアンテナとの間を電磁誘導により信号伝達できるため、非接触、非拘束タイプとすることが可能となり、かつ、小型、軽量のタグを構成することができるため、おむつ等の排尿検知に適している。 According to such an electromagnetic induction method, since a signal can be transmitted by electromagnetic induction between the tag by the LC resonance circuit and the antenna arranged nearby, it is possible to make a non-contact and non-constraining type, and Since a small and lightweight tag can be configured, it is suitable for detecting urination of diapers and the like.
しかし、特許文献２におけるＬＣ共振回路の構成においては、排尿成分によりキャパシタンス又は共振周波数を急激に変化させることは困難であり、そのため排尿が生じても直ちに検知できなかったり、利用者の体動により検知スピードが異なったりして、確実な排尿検知が出来ないという課題があった。
However, in the configuration of the LC resonance circuit in
本発明は、前記特許文献２の水分検知装置の改良に関するものであり、パッシブ型共振ＬＣ回路で構成された共振回路タグにおける共振状態、非共振状態の遷移時を捉えて水分検知を行い、共振回路タグとアンテナとの間で、電磁誘導による信号伝達を行い水検知信号を出力する水分検知装置を構成し、かつ、共振回路タグを構成するコイルの上部をは水分調整層である絶縁層により覆う構成で水分（排尿）を確実に素早く検知することを可能とする水分検知装置を提供するものである。
The present invention relates to the improvement of the moisture detection device of
また、本発明は、出力される水分検知信号（排尿信号）を介護者が認識し、おむつ交換を行うまでの一定時間保持する機能を有する前記水分検知装置に用いる共振回路タグを提供するものである。 The present invention also provides a resonance circuit tag used in the moisture detection device having a function of recognizing an output moisture detection signal (urination signal) and holding the output moisture detection signal (urination signal) for a certain period of time until the diaper is changed. be.
本発明に係る水分検知装置は、誘電体を表電極、裏電極で挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの表電極、裏電極と接続された矩形巻回パターン状のコイルとを具備し、前記コンデンサ、コイルの共振状態又は非共振状態の出力信号又は水分浸入に伴う前記コンデンサの表電極、裏電極の短絡に伴うキャパシタンス変化による共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を出力する共振回路タグと、前記矩形巻回パターン状のコイルの上部を覆う薄膜絶縁材で形成した水分を一定期間保持する水分調整層である絶縁層と、前記共振回路タグのコイルと電磁誘導により結合し、前記共振回路タグからの出力信号に対応したアンテナ出力信号を送出するアンテナコイルを具備するアンテナと、前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した前記アンテナからのアンテナ出力信号に応じて水分検知信号を出力する制御手段と、を有することを最も主要な特徴とする。 The moisture detection device according to the present invention includes a capacitor configured by sandwiching a dielectric between a front electrode and a back electrode, and a rectangular winding pattern coil connected to the front electrode and the back electrode of the capacitor. Outputs the output signal of the capacitor, the resonance state or the non-resonance state of the coil, or the output signal corresponding to the transition of the resonance state and the non-resonance state due to the capacitance change due to the short circuit of the front electrode and the back electrode of the capacitor due to the infiltration of moisture. coupling a resonant circuit tag, an insulating layer is moisture control layer that retains a certain period the water formed in the thin film insulating material covering the top of the rectangular winding pattern of the coil by the electromagnetic induction coil of the resonance circuit tag An antenna provided with an antenna coil that sends out an antenna output signal corresponding to the output signal from the resonance circuit tag, and an antenna output signal from the antenna corresponding to the transition between the resonance state and the non-resonance state of the resonance circuit tag. The most important feature is to have a control means for outputting a moisture detection signal according to the resonance.
請求項１記載の発明によれば、共振回路タグへの水分浸水に伴うコンデンサの表電極、裏電極の短絡に応じた前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した出力信号を電磁誘導により取得し、水分検知信号を出力することができ、かつ、コイルの上部を覆う薄膜絶縁材で形成した水分を一定期間保持する水分調整層である絶縁層を備える構成で、水分を確実に素早く検知することが可能でおむつ等に利用して好適な斬新な水分検知装置を実現し提供することができる。
According to the invention according to
請求項２記載の発明によれば、誘電体を表電極と裏電極とで挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの表電極、裏電極と接続されたコイルとを具備する構成の基に、水分浸入に伴う前記コンデンサの表電極、裏電極の短絡に伴うキャパシタンス変化を利用して前記コンデンサ、コイルによる共振状態、非共振状態の遷移時に対応した水分検知を示す出力信号を得ることができ、かつ、前記コンデンサの表電極を、複数の表電極により構成し、水分の浸水に応じて前記コンデンサの複数の表電極を短絡することで前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させるように構成して、おむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。
According to the invention according to
請求項３記載の発明によれば、誘電体を表電極と裏電極とで挟持して構成されたコンデンサと、該コンデンサの表電極、裏電極と接続されたコイルとを具備する構成の基に、水分浸入に伴う前記コンデンサの表電極、裏電極の短絡に伴うキャパシタンス変化を利用して前記コンデンサ、コイルによる共振状態、非共振状態の遷移時に対応した水分検知を示す出力信号を得ることができ、かつ、前記コイルの一端部を前記コンデンサの表電極に接続し、前記コイルの他端部には前記コンデンサの裏電極に接続するための導電材を用いた貫通孔部が設けられ、前記貫通孔部分で前記コイルの他端部と前記コンデンサの裏電極とを電気的に接続するとともに、水分が浸水されると前記貫通孔を介して当該水分が裏電極に達し、前記コンデンサの表電極と裏電極とを短絡状態にして前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させる構成として、水分検知を示す出力信号を得ることができ、おむつ用として好適な斬新な水分検知用の共振回路タグを実現し提供することができる。
According to the invention of
本発明は、電磁誘導を利用したパッシブ型の共振回路タグにより水分を検知し、近くに配置されたアンテナを介して共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移を検知することで水分検知信号を出力する水分検知装置であって、水分検知を一層確実に実現できるようにしたものである。 In the present invention, moisture is detected by a passive resonance circuit tag using electromagnetic induction, and a moisture detection signal is detected by detecting the transition between the resonance state and the non-resonance state of the resonance circuit tag via an antenna arranged nearby. It is a moisture detection device that outputs moisture so that moisture detection can be realized more reliably.
多くのＲＦＩＤ技術に基づくタグ部分は、測定対象を特定し、対象物や人の識別情報や個人情報信号と結びつけて、信号の授受を記録したり、演算処理するためのＩＣタグを保有しているが、本発明に係る共振回路タグは、ＩＣタグを保有しておらず、コイル及びコンデンサからなる小型、軽量、バッテリーレスの簡略構成としている。 The tag part based on many RFID technologies has an IC tag for identifying the measurement target, linking it with the identification information of the object or person and the personal information signal, recording the transmission and reception of the signal, and performing arithmetic processing. However, the resonant circuit tag according to the present invention does not have an IC tag, and has a small, lightweight, battery-less simplified configuration composed of a coil and a capacitor.
また、本発明に係る共振回路タグは、誘電体基板上にコンデンサ用の電極、及び、コイルをエッチング等により薄膜状に形成するだけで構成できるため、極めて安価に小型、軽量の共振回路タグを得ることができる。 Further, since the resonance circuit tag according to the present invention can be configured only by forming an electrode for a capacitor and a coil in a thin film shape by etching or the like on a dielectric substrate, a compact and lightweight resonance circuit tag can be obtained at an extremely low cost. Obtainable.
本発明の共振回路タグの構成では、コイルとコンデンサにより構成された共振回路タグに水分が浸水するとコンデンサを構成している電極部分が水分により短絡され、コンデンサの容量性リアクタンスを変化させ、その共振状態の遷移時の共振回路タグの出力信号を電磁誘導により共振回路タグの近傍に配置されたアンテナに伝達し、更にアンテナに接続された制御手段である送受信コントローラにより共振状態の遷移時に対応する出力信号に応じた水分検知信号を出力する。 In the configuration of the resonant circuit tag of the present invention, when moisture infiltrates into the resonant circuit tag composed of the coil and the capacitor, the electrode portion constituting the capacitor is short-circuited by the moisture, the capacitive reactor of the capacitor is changed, and the resonance thereof. The output signal of the resonant circuit tag at the transition of the state is transmitted to the antenna arranged in the vicinity of the resonant circuit tag by electromagnetic induction, and the output corresponding to the transition of the resonant state is further performed by the transmission / reception controller which is the control means connected to the antenna. Outputs a moisture detection signal according to the signal.
また、一層効果的、かつ、確実に水分を検知するために誘電体からなる基板に貫通孔が設けられており、この貫通孔を介して浸水する水分がコンデンサを構成している両電極を短絡状態とし、共振状態、非共振状態の遷移を実現する。 Further, in order to detect moisture more effectively and reliably, a through hole is provided in the substrate made of a dielectric, and the moisture infiltrating through the through hole short-circuits both electrodes constituting the capacitor. The state is set, and the transition between the resonance state and the non-resonance state is realized.
このような構成により、共振回路タグとアンテナとの電磁誘導結合を利用して非拘束状態で水分検知できるため、例えば、成人用おむつや幼児用おむつ等での排尿検知用途に好適に応用できる。 With such a configuration, moisture can be detected in an unconstrained state by using the electromagnetic induction coupling between the resonance circuit tag and the antenna, so that it can be suitably applied to, for example, urination detection applications in adult diapers, infant diapers and the like.
おむつ等への応用にあたっては、おむつ側に共振回路タグを取り付け、ベッド等のおむつの近傍領域にアンテナを配置することで、排尿検知用の水分検知装置を構成することができる。 For application to diapers and the like, a moisture detection device for urination detection can be configured by attaching a resonance circuit tag to the diaper side and arranging an antenna in a region near the diaper such as a bed.
また、本発明では、コンデンサの両電極面に水分を浸水させる貫通孔の両側に水分吸収体が配置されていることにより、本発明のおむつへの用においては、共振回路タグが上下左右のいかなる配置状態にあっても確実に水分（排尿）検知を実現でき、更におむつの交換が行われるか、介護者が水分検知信号（おむつ交換信号）を認識するまで一定時間水分検知信号の出力を維持し続けるように構成することができる。 Further, in the present invention, since the moisture absorbers are arranged on both sides of the through holes for allowing moisture to enter on both electrode surfaces of the capacitor, the resonance circuit tag can be used on any of the top, bottom, left and right for the diaper of the present invention. Moisture (urination) detection can be reliably realized even in the placed state, and the output of the moisture detection signal is maintained for a certain period of time until the diaper is replaced or the caregiver recognizes the moisture detection signal (diaper replacement signal). Can be configured to continue.
以下に、本発明の実施例に係る水分検知装置及びこの装置に用いる水分検知用の共振回路タグについて、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the moisture detection device according to the embodiment of the present invention and the resonance circuit tag for moisture detection used in this device will be described in detail with reference to the drawings.
なお、いずれの図面も本発明の説明用に概略的な模式図として描かれており、実際の寸法や形状、構成は特に限定するものではない。 It should be noted that each of the drawings is drawn as a schematic schematic diagram for the purpose of explaining the present invention, and the actual dimensions, shape, and configuration are not particularly limited.
図１乃至図３は、本発明の実施例に係る水分検知装置１１を構成する水分検知用の共振回路タグ１の構成を示すものである。
本実施例に係る水分検知用の共振回路タグ１は、平坦な誘電体基板（以下「基板」という）２の両面（表面、裏面）に各々表電極４ａ、裏電極４ｂを対向配置に設けて容量性リアクタンスを有するコンデンサ４を構成するとともに、前記基板２の表面に前記コンデンサ４の表電極４ａと一端部が接続された矩形巻回パターン状の誘導性リアクタンスを有するコイル３を具備している。
1 to 3 show the configuration of the
In the
また、前記コイル３の他端部はその他端部の領域に設けたＬＣ接合点部５を介して前記基板２の裏面に配置された裏電極４ｂに接続しＬＣ共振回路を形成している。
Further, the other end of the
詳述すると、前記コンデンサ４の表電極４ａ及び裏電極４ｂは、前記基板２を挟持して、相対向した位置に配置されてコンデンサ４を形成し、前記コイル３とコンデンサ４とにより、共振回路タグ１を形成し、この共振回路タグ１の近傍に配置されたアンテナ５０との間で電磁誘導結合を行うように構成している。
More specifically, the
前記コイル３、コンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂの作成態様は、アルミニウム、銅、チタン、銀、金等の導電性金属を用いた薄膜加工（エッチング処理等）のような加工がし易く、かつ、柔軟性を発揮するようなものが好ましい。
The mode of creating the
前記ＬＣ接合点部５は、導電材からなる円筒状ハトメ状部材や中空リベット材などを使用しても良く、また、コイル３端部の導電性金属薄膜及び裏電極４ｂ端部の導電性金属薄膜を、前記基板２の表面から裏面へかけてかしめ工法等により形成することで、この基板２と一体化されている。
For the
前記ＬＣ接合点部５は、図３に示すように、前記基板２の表面側で前記コイル３の他端部と接合し、前記基板２を貫き、前記基板２の裏面側で前記裏電極４ｂと接合している。
As shown in FIG. 3, the
また、前記ＬＣ接合点部５は、図３に示すように、前記コイル３の表面側から基板２の肉厚部を貫き前記裏電極４ｂの裏面側に至る水分浸水用の貫通孔５ａを具備している。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、前記ＬＣ接合点部５は、前記コイル３の他端部とコンデンサ４の裏電極４ａとを接続することと、貫通孔５ａを形成することの両方の機能を備えることが肝要となる。
Further, it is important that the
前記貫通孔５ａは、例えば直径０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度のサイズが好ましく、また、この貫通孔５ａは、電気的接続を確実とし、水分誘導を行い易くするためにＬＣ接合点部５の領域で複数個形成する構成としても良い。
The through
図１に示す共振回路タグ１をおむつ等の水分検知用として用いる場合、おむつの排尿部分に共振タグ１を添着して使用する。
When the
図２は、図１に示すコンデンサ４における矢印Ａ−Ａ線の断面を拡大したものであり、この共振回路タグ１をおむつへ装着した場合のおむつ側の表面材である吸水材（水分吸収材）２４も併せて示している。
FIG. 2 is an enlargement of the cross section of the arrow AA line in the
また、図２において、同図の上部側は人肌側で、下部側はおむつ側である。人肌に接触する側にはポリオレフィンやポリエステル不織布等の素材からなる不織布２１、吸水材２１ａが積層状態で接着層２３ａを用いて添着されて前記共振回路タグ１を保護しており、また、おむつ側は、おむつ側のポリオレフィンやポリエステル不織布等の素材からなる表面材２４を接着層２３ｂを用いて前記共振回路タグ１に添着して使用する。
Further, in FIG. 2, the upper side of the figure is the human skin side, and the lower side is the diaper side. A
前記不織布２１は、吸水性と吸汗性を有し、その下部にある吸水材２１ａへ水を誘導する役割を有する。
The
上述したように、本実施例の共振回路タグ１は、基板２を挟んでコンデンサ４の表電極４ａ及び裏電極４ｂが薄膜形成され、表電極４ａの上部（人肌側）には吸水材２１ａが接着層２３ａを介して添接着されている。
As described above, in the
この吸水材２１ａは、ポリオレフィン吸水材、高分子吸水材又は紙（吸水紙）等の素材で構成され水分を吸収し、保持する役割を有する。
The water-absorbing
前記不織布２１は、吸水性だけでなく人肌に接するため吸水材２１ａへ水分を吸収させたあとは水分が逆戻りせず、速乾性をもたせるような素材で構成するため、不織布２１と吸水材２１ａとはそれぞれ別の素材を用いるのが好ましいが、吸水性素材で構成すれば必ずしも別体にする必要もない。
Since the
前記裏電極４ｂは、接着層２３ｂによりおむつ側の表面材２４に接着される。前述の接着層２３ａ及び２３ｂは、コンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂに水分を誘導する必要があるため全面に接着剤を塗布するのでなく離散させた状態で各電極面に撒布し吸水材２１ａ、吸水材２４と接着させ、水分が吸収されるとこの水分を表電極４ａから裏電極４ｂへと誘導する。
The
図３は図１のＢ−Ｂ線の断面を拡大して示すものである。 FIG. 3 is an enlarged cross section of the line BB of FIG. 1.
図３においては本実施例の共振回路タグ１をおむつ側へ添着させた状態を示しており、上部が人肌側で下部がおむつ側を示している。
FIG. 3 shows a state in which the
前記不織布２１の下部には吸水材２１ａが配置されており、ＬＣ接合点部５はコイル３の端部と裏面電極４ｂとを接続すると共に、水分を表電極４ａから裏電極４ｂへ誘導できるように基板２を貫通して貫通孔５ａが設けられている。
A
前記吸水材２１ａとおむつ側の吸水材２４とは離散状態に散布された接着層２３ａ及び２３ｂにより各々表電極４ａ及び裏電極４ｂへそれぞれ密着状態で添着している。
The water-absorbing
また、コイル３の上部には水分調整層である絶縁層２５が設けられている。
Further, an insulating
この絶縁層２５は、コンデンサ４の表電極４ａ及びＬＣ接合点部（貫通孔５ａ）５以外の主としてコイル３を覆っている。
The insulating
この絶縁層２５は、水分（排尿成分）が導電性成分を含むため共振周波数が意図しない変化を起こすのを防止する。この絶縁層２５はポリエチレン等の薄膜絶縁材で形成している。また、この絶縁層２５は、前記吸水材２１ａとともに誘導した水分を一定時間保持する機能も有している。
The insulating
図３に示す共振回路タグ１において、排尿がおこなわれると同図に矢印で示す水分（排尿成分）は、不織布２１から吸水材２１ａへ吸収され、表電極４ａへ接触すると共に、貫通孔５ａを介して下部にある吸水材２４へと浸水する。
In the
そして、前記吸水材２４へ誘導される水分は裏電極４ｂへ達し、前記コンデンサ４の表電極４ａと裏電極４ｂとは短絡状態となり、この結果、前記共振回路タグ１のコイル３、コンデンサ４からなるＬＣ共振回路は共振状態から非共振状態へ、又は、非共振状態から共振状態へて遷移する。
Then, the water induced to the
図４は、本実施例に係る共振回路タグ１において、コンデンサ４の表電極４ａ及び裏電極４ｂが水分により短絡された状態を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the
前記貫通孔５ａの周辺領域では、水分４０が基板２の表面と裏面とを覆っているが、コイル３の上面に設けた絶縁層２５により水分がコイル３のリアクタンスには影響を及ぼさないように構成している。
In the peripheral region of the through
前記貫通孔５ａは、１ｍｍ以下の微小穴で形成されるため通常の状態では表面張力により水分が貫通孔５ａを経て裏電極４ｂ側に誘導されることは困難であるが、貫通孔５ａの両側に前記吸水材２１ａ及びおむつ側の吸水材２４が存在することで、容易に水分は貫通孔５を経て裏電極４ｂ側に誘導することができる。
Since the through
なお、本実施例では、おむつ側の吸水材２４を利用する構成としているが、これに替えて本実施例に係る共振回路タグ１自体に吸水材を別途付加する構成とすることも勿論可能である。
In this embodiment, the
図５は、本実施例に係る水分検知装置１１の全体構成を示すものである。本実施例における共振回路タグ１は対象者のおむつ等の水分（排尿）検知箇所に添着されて使用され、また、共振回路タグ１の周辺領域にはアンテナ５０が配置され、更に制御手段であるコントローラ５１がアンテナ５０に接続されて水分検知装置１１が構成される。
そして、共振回路タグ１、アンテナ５０間は電磁誘導により非接触、非拘束状態で信号伝達を行う構成としている。
FIG. 5 shows the overall configuration of the
The
前記アンテナ５０は共振回路タグ１の共振周波数の如何にもよるが、例えば、共振周波数１３．５６ＭＨｚの場合は、細い銅線等で小型化が可能となるために、フィルム状または線状に構成し、対象者が使用しているベッド等のシーツやマット類等の寝具内に配設されて前記共振回路タグ１の近傍や下部に配置され、おむつに添着された共振回路タグ１の出力信号を検知する。
The
また、前記コントローラ５１は、アンテナ５０により検出された共振回路タグ１からの共振状態の遷移をアンテナ５０を介して捉え水分（排尿）検知信号を出力する。
Further, the
図６は、本実施例に係る水分検知装置１１の全体構成、動作を示すものである。
FIG. 6 shows the overall configuration and operation of the
図６ではコントローラ５１に接続したアンテナ５０と前記共振回路タグ１とが電磁誘導結合する状態を示している。
FIG. 6 shows a state in which the
前記コントローラ５１は、送受信制御部６１，符号化部６２，複合化部６３，発振器６４を含み、アンテナ５０の発信アンテナ部２２ａへアンテナ駆動信号を送り込み、共振回路タグ１における水分検知による共振状態の遷移時の出力信号をアンテナ５０のアンテナコイルからなる受信アンテナ２２ｂにより受信し対応するアンテナ出力信号を送受信制御部６１に伝送し、これに応じて、送受信制御部６１に設けた通信手段６８により水分検知信号を発信するように構成している。
The
前記送受信制御部６１は、操作の初期化、共振周波数の制御、水分検知レベルの調整、記録等を行うための制御プログラム、マイクロコンピュータ、メモリー、操作部を備えている。
また、水分検知信号を介護者の携帯やコンピュータへ発信する通信手段６８を備えている。
The transmission /
Further, it is provided with a communication means 68 for transmitting a moisture detection signal to the caregiver's mobile phone or computer.
本実施例における水分検知装置１１について更に詳述する。
The
本実施例における水分検知装置１１の操作は、利用者（介護者等）が監視開始すると、発振器６４のスイッチ６５が入り、発信アンテナ部２２ａに共振周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）を中心周波数として発信する発振器（ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ））６４より共振周波数からなる駆動信号が発信される。
共振回路タグ１におけるＬＣ共振回路は、共振周波数が発振器６４の発信周波数と共振状態となるように設計されている。この状態で共振回路タグ１が水分（排尿）を検知すると、ＬＣ共振回路におけるコンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂは短絡された形となり、共振状態は外れて、非共振状態に急激に遷移する。
In the operation of the
The LC resonance circuit in the
この共振周波数の変化に伴うＬＣ共振回路の出力信号を前記受信アンテナ部２２ｂにより検知し、復号化部６３を介して送受信制御部６１へ送り込む。
The output signal of the LC resonance circuit accompanying the change in the resonance frequency is detected by the receiving
送受信制御部６１では、前記受信アンテナ部２２ｂからの出力信号が設定されたプログラムによりある一定値を超過すれば、これに即応して水分（排尿）検知信号を音声、光点滅等いずれかのアラート信号として発信する。
In the transmission /
この水分（排尿）検知信号は、電話回線等の通信手段６８により、更には図示しないネットワーク網により、介護者や関係者へ通知される。 This moisture (urination) detection signal is notified to the caregiver and related persons by a communication means 68 such as a telephone line and further by a network network (not shown).
上述した実施例において、共振回路タグ１はアンテナ５０と常に電磁誘導により特定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）を中心とした電磁誘導結合状態を維持しており、水分が共振回路タグ１で検知されるとコンデンサ４の両電極が短絡され共振状態が外れ非共振状態となる変化をアンテナ５０で検知して、送受信制御部６１により水分検知信号を発信する構成となっている。
In the above-described embodiment, the
このような実施例の構成では、常に共振回路タグ１がアンテナ５０と電磁誘導により共振状態を維持していれば、水分検知信号が発信されないが、水分（排尿）がなくても何らかの理由により、例えば利用者がアンテナ５０が配設されたベッドや寝具から離床したりした場合でも、共振回路タグ１が非共振状態となり、水分検知信号が誤発信される可能性がある。
In the configuration of such an embodiment, if the
このため、本実施例において、通常は共振タグ１を非共振状態とし、水分検知時点で共振状態に遷移させ、これに対応して水分検知信号を発信する構成とすることも可能である。通常は共振タグ１を非共振状態とし、水分検知時点で共振状態に遷移させるか、また、それとは逆に、通常は共振タグ１を共振状態とし、水分検知時点で非共振状態に遷移させるかは、利用目的や設計仕様に合わせて決定する。
Therefore, in this embodiment, it is also possible to set the
（共振回路タグ１の第１変形例）
図７は、本実施例に係る共振回路タグ１の第１変形例である共振回路タグ７０を示すものであり、図１に示す共振回路タグ１の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。
(First modification of resonant circuit tag 1)
FIG. 7 shows a
図７に示す共振回路タグ７０は、図１に示す共振回路タグ１におけるＬＣ接合点部５における貫通孔５ａに代えて、又はそれに追加して基板２に複数の貫通孔７１又は複数の貫通孔７２を設けたことが特徴である。
The
前記貫通孔７１は、コイル３で囲まれる内部領域に複数の貫通孔７１を前記基板２を貫通してこの基板２の表面から裏面にかけて水分が誘導されるように設けている。
The through
勿論、この場合コイル３の上部に存在する絶縁層２５は各貫通孔７１を覆うことなく水分を各貫通孔７１へ誘導するようにしている。
Of course, in this case, the insulating
また、前記各貫通孔７２は、コンデンサ４の近傍に設けられて水分がコンデンサ４の表電極４ａ側から裏電極４ｂ側へ誘導されるよう構成している。
Further, each of the through
これらの各貫通孔７１、７２は、ＬＣ接合点部５の貫通孔５ａと同じく０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の穴を形成しているが、形状はいずれの形状でもかまわない。
Each of these through
これら各貫通孔７１、７２が微小な大きさであるため前述した通り水分の表面張力により水分が表面から裏面へ浸透しないため、これらの各貫通孔７１，７２の表面及び裏面に吸水材２１ａ及びおむつ側の吸水材２４が添着され水分を誘導することが肝要となる。
Since each of the through
前記ＬＣ接合点部５に貫通孔５ａを設ける場合は、前記コイル３の他端部とコンデンサ４の裏電極４ａとを電気的に接続することと、貫通孔５ａを形成することの両方の機能を備えることが必要となるが、ＬＣ接合点部５以外にも各貫通孔７１又は７２を設ける場合は、水分を誘導する機能のみが達成できれば、各貫通孔７１又は７２の穴の数、大きさ、形状等に制限はない。
When the through
第１変形例である共振回路タグ７０では、ＬＣ接合点部５に貫通孔５ａを設け、更に追加的に別の場所に各貫通孔７１、７２を設けているが、ＬＣ接合点部５に貫通孔５ａを設けずに、別の場所に各貫通孔７１、７２だけを設けることでも前記コイル３の他端部と裏電極４ｂとを電気的に接続さえしておけば既述した実施例の場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。
In the
（共振回路タグ１の第２変形例）
前記共振回路タグ１の第２変形例である共振回路タグ８０について図８、図９を参照して説明する。
(Second modification of resonant circuit tag 1)
The
なお、図１、図７に示す共振回路タグ１、７０の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。
The same elements as those of the
前記共振回路タグ８０が通常は非共振状態を維持し、水分（排尿）を検知した際にコンデンサ４の表電極４ａ、裏電極４ｂを短絡させることにより共振状態とするには、その一例として、水分検知により短絡されるコンデンサ４に加えて、図８に示し、図９に等価的に示すように、追加的にコンデンサ４Ａをこの共振回路タグ８０の一部、例えばコイル３により囲まれる領域に付設し、コイル３とコンデンサ４ＡとでＬＣ共振回路を形成する構成とする。
As an example, when the
なお、この場合には、前記コイル３の他端部をコンデンサ４Ａの表電極４ｃに、コンデンサ４Ａの裏電極４ｄを前記コンデンサ４の裏電極４ｂに各々電気的に接続する。
In this case, the other end of the
更に詳述すると、図８、図９において、水分のない通常状態では、コイル３とコンデンサ４及び４Ａとがアンテナ５０との間で非共振状態を維持しており、水分（排尿）が共振回路タグ８０により検知されるとコンデンサ４が短絡されて、実質的にコイル３とコンデンサ４ＡとでＬＣ共振回路を形成する。
More specifically, in FIGS. 8 and 9, in a normal state without water content, the
つまり、このコイル３とコンデンサ４Ａとで形成されるＬＣ共振回路の出力信号をアンテナ５０により検知することで、通常では非共振状態であるが水分検知時のみ共振状態であることを検知することが可能となる。
That is, by detecting the output signal of the LC resonance circuit formed by the
このように共振回路タグ８０が通常は非共振状態で、水分検知時に共振状態に遷移するように構成するためには、前記コンデンサ４及び４Ａからなる２個のコンデンサを基板２上に構成することで、コンデンサ４が水分により短絡されていない状態では、タグ８０におけるキャパシタンス容量はコンデンサ４および４Ａにより形成される状態を非共振状態に設定し、コンデンサ４が短絡され４Ａのみで形成される状態を共振状態にすることができる。
図８においては、コンデンサを２個形成することでタグ８０を非共振状態にする一例を示したが、コンデンサは複数個形成しても良い。
複数のコンデンサを形成することで、タグを通常非共振状態に保ち、水分検知によりいずれかのコンデンサを短絡させることで、タグを共振状態にして水分検知を行うことも可能である。
また、上記実施例では、タグ８０が通常非共振状態から水分検知により共振状態へ遷移する例を示したが、複数のコンデンサによりタグ８０が通常共振状態を形成し、水分検知により非共振状態と遷移させて水分検知を行うことも可能である。
In this way, in order to configure the
In FIG. 8, an example is shown in which the
By forming a plurality of capacitors, the tag is normally kept in a non-resonant state, and by short-circuiting one of the capacitors by moisture detection, it is possible to put the tag in a resonant state and perform moisture detection.
Further, in the above embodiment, the example in which the
図８は、これらを実現するために基板２上に２個のコンデンサ４及び４Ａをパターンとして形成した例を示している。
FIG. 8 shows an example in which two
図８において、基板２の表面側にはコイル３、コンデンサ４の表電極４ａ、及びコンデンサ４Ａの表電極４ｃがエッチング等の処理により薄膜成形されており、コイル３の一端部はコンデンサ４の表電極４ａに接続され、コイル３の他端部はコンデンサ４Ａの表電極４ｃに接続されてパターンを形成している。
In FIG. 8, the
また、前記基板２の裏面側には、前記表電極４ａ、表電極４ｃに基板２を挟んで各々対向する位置にコンデンサ４の裏電極４ｂ及びコンデンサ４Ａの裏電極４ｄがそれぞれパターンにて形成している。
そして、それぞれの裏電極４ｂ及び４ｄは電気的に接続されてパターンを形成している。
Further, on the back surface side of the
The
また、共振回路タグ８０のコイル３及びコンデンサ４Ａの表電極４ｃは水分により誘導性リアクタンス及びキャパシタンスが変化しないようにこれらコイル３及びコンデンサ４ａの表電極４ｃを覆うように絶縁層（水分調整層）８１が施されており、更に基板２の裏面にもコンデンサ４Ａの裏電極４ｄを覆うように絶縁層（水分調整層）が施されている。したがって、水分（排尿）は共振回路タグ８０のコンデンサ４の部分のみに誘導される。
Further, the
前記コンデンサ４の近傍には貫通孔７２が設けられており、コンデンサ４へ水分（排尿）が誘導されるとその水分（排尿）は前記貫通孔７２を経てこのコンデンサ４の表電極４ａから裏電極４ｂへと浸水し前記表電極４ａ、裏電極４ｂ間を短絡し、従って、コンデンサ４が短絡された状態となる。
A through
これにより、前記共振回路タグ８０は、コイル３とコンデンサ４ＡとでＬＣ共振回路を形成する。
As a result, the
この時の共振周波数を特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）に設定しておけば、アンテナ５０で前記共振回路タグ８０の共振状態への遷移を検知し、この結果、水分（排尿）検知信号を取り出すことが可能となる。
If the resonance frequency at this time is set to a specific frequency (for example, 13.56 MHz), the
（共振回路タグ１の第３変形例）
前記共振回路タグ１の第３変形例である共振回路タグ９０について図１０を参照して説明する。
(Third modification example of resonance circuit tag 1)
The
なお、図１に示す共振回路タグ１、図８に示す共振回路タグ８０の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。
The same elements as in the case of the
図１０に示す第３変形例である共振回路タグ９０は、図１に示す共振回路タグ１、図８に示す共振回路タグ８０の改良版であり、前記基板２の上に形成されたコンデンサ４の表電極４ａに替えて分離配置の２個の表電極４ａ１、４ａ２で構成したこと、及び、同じく基板２の上に形成されたコンデンサ４Ａの表電極４ｃに替えて分離配置の２個の表電極４ｃ１、４ｃ２で構成したこと主な特徴である。
The
図１０において、前記共振回路タグ９０の基板２上にはコイル３、コンデンサ４の表電極４ａ１、４ａ２、及び、コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１、４ｃ２を形成している。
In FIG. 10, the
前記コイル３の一端部は、コンデンサ４の表電極４ａ２に接続し、コイル３の他端部は、コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１にそれぞれ接続している。
One end of the
前記基板２の裏面においては、コンデンサ４の表電極４ａ１、４ａ２に対向する箇所に当該コンデンサ４の裏電極４ｂを、また、コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１、４ｃ２に対向する箇所に当該コンデンサ４Ａの裏電極４ｄを形成している。
On the back surface of the
前記コンデンサ４の裏電極４ｂは、コンデンサ４Ａの裏電極４ｄと前記基板２の裏側で接続している。
The
すなわち、前記コンデンサ４の表電極は、隣接する２個の表電極４ａ１、４ａ２で構成し、また、前記コンデンサ４Ａの表電極は、隣接する２つの表電極４ｃ１、４ｃ２で構成している。
That is, the table electrode of the
前記表電極４ａ１、４ａ２、前記表電極４ｃ１、４ｃ２は、それぞれ互いに隣接はしているが電気的には離間している。 The surface electrodes 4a1 and 4a2 and the surface electrodes 4c1 and 4c2 are adjacent to each other but electrically separated from each other.
この図１０に示す共振回路タグ９０においては、コンデンサ４及びコンデンサ４Ａの両方の表電極を各々２個構成としているが、いずれか一方のみを複数の電極で構成しても良いし、複数の電極は３つ以上の更に多数の電極で構成しても良い。
In the
また、各々のコンデンサ４及び４Ａの表面には絶縁層（水分調整層）を形成しておらず水分が直接誘導されるような構成となっている。
Further, the surface of each of the
第３変形例である共振回路タグ９０において、通常状態（非浸水状態）にある場合は、前記コンデンサ４は、表電極４ａ２と裏電極４ｂとの間で基板２を挟んで容量性リアクタンスを形成し、また、前記コンデンサ４Ａは、表電極４ｃ１と裏電極４ｄとの間で基板２を挟んで容量性リアクタンスを形成している。
In the
そして、一旦水分が共振回路タグ９０の表面上へ浸水すると、前記コンデンサ４の表電極４ａ１、４ａ２は水分により短絡され、また、前記コンデンサ４Ａの表電極４ｃ１、４ｃ２は水分により短絡される。
Then, once the water is flooded onto the surface of the
これにより、コンデンサ４の容量リアクタンスは表電極４ａ１及び４ａ２と裏電極４ｂとの間で定まり、また、コンデンサ４Ａの容量リアクタンスは表電極４ｃ１及び４ｃ２と裏電極４ｄとの間で定まる。
As a result, the capacitive reactance of the
すなわち、共振回路タグ９０における通常状態と水分浸水状態とで容量リアクタンスは実質的に変化することになる。
That is, the capacitive reactance of the
このように共振回路タグ９０を構成することにより、特に基板２に対して貫通孔を形成しなくても共振回路タグ９０の表面における表電極の面積変化を利用した容量リアクタンスの変動によって、共振回路タグ９０における共振状態、非共振状態の遷移を実現し既述した場合と同様にして水分検知信号を得ることが可能となる。
By configuring the
上述した本実施例においては、主としておむつ等の排尿検知を行う場合を例として説明したが、水分に限らず共振回路タグ９０の浮遊静電容量やリアクタンスを変化させるような、排尿、油等の各種液体、その他の液体を含む流体の検知にも適用できるものである。
In the above-described embodiment, the case of detecting urination of a diaper or the like is mainly described as an example, but urination, oil, etc. that change the floating capacitance or reactance of the
従って、本発明は、上記実施例の態様そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより種々の発明を完成できる。 Therefore, the present invention is not limited to the embodiment of the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the components may be modified and embodied within a range not deviating from the gist thereof, or a plurality of components disclosed in the above embodiment may be disclosed. Various inventions can be completed by appropriately combining the components.
例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の態様に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。 For example, some components may be removed from all the components shown in the examples. In addition, components from different embodiments may be combined as appropriate.
本発明に係る水分検知装置及び水分検知用の共振回路タグは、主として介護用及び病人用おむつへ適用することで素早く、確実に排尿を検知することができ、各種病院、医院等の医療施設や、各種介護施設等におけるおむつ装用者に関する水分検知システムとして広範に適用可能である。 The moisture detection device and the resonance circuit tag for moisture detection according to the present invention can detect urination quickly and surely by being applied mainly to diapers for long-term care and sick people, and can be used in medical facilities such as various hospitals and clinics. , Can be widely applied as a moisture detection system for diaper wearers in various nursing care facilities.
また、水分検知用共振回路タグは、小型、軽量で薄膜シート状に形成することが出来るため点滴漏れ検知、自動車、飛行機等の液体漏れ検知等の水分検知用として広く応用ができるものである。 Further, since the resonance circuit tag for moisture detection can be formed in the form of a thin film sheet with a small size and light weight, it can be widely applied for moisture detection such as drip leakage detection and liquid leakage detection of automobiles and airplanes.
１ 水分検知用の共振回路タグ
２ 基板
３ コイル
４ コンデンサ
４Ａ コンデンサ
４ａ 表電極
４ａ１ 表電極
４ａ２ 表電極
４ｂ 裏電極
４ｃ 表電極
４ｃ１ 表電極
４ｃ２ 表電極
４ｄ 裏電極
５ ＬＣ接合点部
５ａ 貫通孔
１１ 水分検知装置
２１ 不織布
２１ａ 吸水材
２２ａ 送信アンテナ部
２２ｂ 受信アンテナ部
２３ａ 接着層
２３ｂ 接着層
２４ 吸水材（おむつ側の表面材）
２５ 絶縁層（水分調整層）
４０ 水分
５０ アンテナ
５１ コントローラ
６１ 送受信制御部
６２ 符号化部
６３ 復号化部
６４ 発振器
６５ スイッチ
６８ 通信手段
７０ 共振回路タグ
７１ 貫通孔
７２ 貫通孔
８０ 共振回路タグ
８１ 絶縁層
９０ 共振回路タグ
1 Resonant circuit tag for
25 Insulation layer (moisture control layer)
40
Claims (3)
前記矩形巻回パターン状のコイルの上部を覆う薄膜絶縁材で形成した水分を一定期間保持する水分調整層である絶縁層と、
前記共振回路タグのコイルと電磁誘導により結合し、前記共振回路タグからの出力信号に対応したアンテナ出力信号を送出するアンテナコイルを具備するアンテナと、
前記共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移時に対応した前記アンテナからのアンテナ出力信号に応じて水分検知信号を出力する制御手段と、
を有することを特徴とする水分検知装置。 A capacitor configured by sandwiching a dielectric material between a front electrode and a back electrode, and a rectangular winding pattern coil connected to the front electrode and the back electrode of the capacitor are provided, and the capacitor, the resonance state of the coil, or the resonance state of the capacitor is provided. A resonance circuit tag that outputs an output signal in a non-resonant state or an output signal corresponding to a transition in a non-resonant state, a resonance state due to a capacitance change due to a short circuit between the front electrode and the back electrode of the capacitor due to water infiltration, and a resonance circuit tag.
An insulating layer that is a moisture adjusting layer that retains moisture formed by a thin film insulating material that covers the upper part of the rectangular winding pattern coil for a certain period of time.
An antenna provided with an antenna coil that is coupled to the coil of the resonance circuit tag by electromagnetic induction and sends out an antenna output signal corresponding to the output signal from the resonance circuit tag.
A control means for outputting a moisture detection signal according to the antenna output signal from the antenna corresponding to the transition between the resonance state and the non-resonance state of the resonance circuit tag.
A moisture detection device characterized by having.
前記コンデンサの表電極は、複数の表電極により構成され、水分が前記コンデンサの複数の表電極を短絡することで前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振回路タグの共振状態、非共振状態の遷移を行うことを特徴とする水分検知用の共振回路タグ。The front electrode of the capacitor is composed of a plurality of front electrodes, and moisture short-circuits the plurality of front electrodes of the capacitor to substantially change the capacitance of the capacitor, so that the resonance state and the non-resonance state of the resonance circuit tag are substantially changed. Resonance circuit tag for moisture detection, which is characterized by performing the transition of.
前記コイルの一端部を前記コンデンサの表電極に接続し、前記コイルの他端部には前記コンデンサの裏電極に接続するための導電材を用いた貫通孔部が設けられ、前記貫通孔部分で前記コイルの他端部と前記コンデンサの裏電極とを電気的に接続するとともに、水分が浸水されると前記貫通孔を介して当該水分が裏電極に達し、前記コンデンサの表電極と裏電極とを短絡状態にして前記コンデンサのキャパシタンスを実質的に変化させて共振状態、非共振状態の遷移を行うことを特徴とする水分検知用の共振回路タグ。One end of the coil is connected to the front electrode of the capacitor, and the other end of the coil is provided with a through hole portion using a conductive material for connecting to the back electrode of the capacitor. The other end of the coil is electrically connected to the back electrode of the capacitor, and when water is infiltrated, the water reaches the back electrode through the through hole, and the front electrode and the back electrode of the capacitor are connected. A resonance circuit tag for moisture detection, characterized in that the capacitance of the capacitor is substantially changed in a short-circuit state to perform a transition between a resonance state and a non-resonance state.
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