JP7147450B2 - 排泄状態解析システム - Google Patents

Description

本発明は排泄状態解析システムに関し、特に酵素電池を用いた排泄状態解析システムに関する。

近年の日本社会の高齢化に伴い、介護が必要な被介護者の人数も増加している。このため、介護施設や病院などでは、介護者が被介護者のおむつを交換する機会が増加しており、このおむつの交換が介護者の大きな負担となっている。

特許文献１には、イオン化傾向が異なる材料を用いて構成された電極部を備える排泄検出装置に関する技術が開示されている。

特開２０１１－１４７５０４号公報

上述のように、近年の日本社会の高齢化に伴い、介護施設や病院などでは介護者が被介護者のおむつを交換する機会が増加している。被介護者のおむつの交換は、介護者にとって大きな負担となっている。

このような問題は、被介護者の排泄状態（排尿状態）を解析し、排泄のタイミングを介護者に正確に通知するシステムを導入することで解決することができる。つまり、このようなシステムを導入することで、介護者は被介護者のおむつの状態を何度も確認する必要がなくなり、これにより介護者の負担を軽減することができる。また、被介護者の排泄状態を解析することで、被介護者の健康状態を管理することができる。

上記課題に鑑み本発明の目的は、排泄状態を正確に解析することが可能な排泄状態解析システムを提供することである。

本発明の一態様にかかる排泄状態解析システムは、吸収体を備える吸収性物品に実装可能に構成され、排泄液が接触することで発電する酵素電池と、前記酵素電池の発電出力に基づいて排泄状態を解析する解析部と、を備える。

本発明により、排泄状態を正確に解析することが可能な排泄状態解析システムを提供することができる。

実施の形態にかかる排泄状態解析システムが備える酵素電池の一例を示す模式図である。 実施の形態にかかる排泄状態解析システムを示すブロック図である。 実施の形態にかかる排泄状態解析システムにおける解析例を説明するためのグラフである。 実施の形態にかかる排泄状態解析システムの他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態にかかる排泄状態解析システムの他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態にかかる排泄状態解析システムの他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態にかかる排泄状態解析システムをおむつに実装した状態を示す上面図である。 おむつに酵素電池を配置した状態を示す断面図である。 おむつに酵素電池を配置した状態を示す断面図である。 おむつに酵素電池を配置した状態を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、図１を用いて、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムが備える酵素電池について説明する。

＜酵素電池＞
図１に示すように、酵素電池１０は、負極（アノード）２１、正極（カソード）２２、及びセパレータ２３を備える。酵素電池１０は、糖、アルコール、有機酸等の有機物（燃料）を酵素が分解（酸化）することで発電可能な発電デバイスである。換言すると、酵素電池１０は、酵素反応を利用した発電デバイスである。

負極２１は、酵素が有機物（燃料）を酸化することで生成された電子（ｅ^－）を集電して正極２２に供給する。酵素が有機物（燃料）を酸化する際、プロトン（Ｈ^＋）も生成される。プロトン（Ｈ^＋）は、イオン伝導体（電解質）を介して正極２２へと移動する。

例えば、負極２１は、基材である導電性支持体をそのまま用いたり、導電性支持体に導電性炭素材料のペーストを塗布して乾燥させたりすることで形成することができる。導電性支持体の材料には、紙やＰＥＴなどの非導電基材に導電性炭素材料のペーストを塗布した導電層、カーボンペーパー、カーボンクロス、金属箔、金属メッシュ等を用いることができる。導電性炭素材料のペーストは、黒鉛、カーボンブラック、グラフェン系材料等の導電性炭素材料、溶剤、及びバインダーを混合して混練することで形成することができる。

また、負極２１には酵素が担持されている。このとき使用する酵素としては、有機物（燃料）との反応により電子を授受することができる酵素であれば特に限定されることはなく、供給する燃料やコスト、デバイスの種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、燃料が糖や有機酸である場合は、糖や有機酸などのオキシダーゼやデヒドロゲナーゼなどを酵素として利用することができる。特に、グルコースは人体の血液や排泄液（尿）などの生体試料に含まれていることから、グルコースを燃料にできるグルコースオキシダーゼやグルコースデヒドロゲナーゼを酵素として用いることが好ましい。グルコースオキシダーゼやグルコースデヒドロゲナーゼは、他の酵素に比べて安価であり、また安定性が高いという特徴も備える。また、その他の好ましい酵素としては、汗などに含まれる乳酸を燃料にできる乳酸オキシダーゼなどがある。

正極２２は、負極２１で生成された電子を受け取り、当該電子を用いた還元反応が起こることで当該電子を消費する。具体的には、正極２２には、負極２１で生成された電子（ｅ^－）とプロトン（Ｈ^＋）が供給され、これらが正極２２付近の酸素と下記の反応をすることで、水（Ｈ_２Ｏ）が生成される。
Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^－→２Ｈ_２Ｏ
正極２２においてこのような反応が起こることで、負極２１から供給された電子が消費される。

例えば、正極２２は、触媒を含む組成物のペーストを、基材である導電性支持体に塗布して乾燥させることで形成することができる。導電性支持体の材料には、紙やＰＥＴなどの非導電基材に導電性炭素材料のペーストを塗布した導電層、カーボンペーパー、カーボンクロス、金属箔、金属メッシュ等を用いることができる。触媒を含む組成物としては、無機化合物を用いた組成物や酵素を用いた組成物を用いることができる。

例えば、無機化合物を用いる場合は、貴金属触媒、卑金属触媒、炭素触媒等を用いることができる。

貴金属触媒には、例えば、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金から選択される元素を一種以上含む材料を用いることができる。

卑金属触媒には、例えば、ジルコニウム、タンタル、チタン、ニオブ、バナジウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、クロム、タングステン、及びモリブデンからなる群より選択された少なくとも１種の卑金属元素を含む酸化物を使用することができ、より好ましくはこれら卑金属元素の炭窒化物や、これら卑金属元素の炭窒酸化物を使用することができる。

炭素触媒は、炭素元素を基本骨格とした炭素材料からなり、それらの構成単位間に物理的・化学的な相互作用（結合）を有し、異種元素、たとえばＮ、Ｂ、Ｐなどのヘテロ原子を含み、更に場合によって卑金属元素が含まれ酸素還元活性を有する触媒材料である。ここでいう卑金属元素とは、遷移金属元素のうち貴金属元素（ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金）を除く金属元素である。卑金属元素としては、コバルト、鉄、ニッケル、マンガン、銅、チタン、バナジウム、クロム、亜鉛、およびスズからなる群より選ばれる一種以上を含有することが好ましい。ヘテロ元素と卑金属元素を含有することは、酸素還元活性を有する上で重要な意味をなす。

また、酵素を触媒として用いる場合は、正極２２において電子を消費できる酵素を用いる。例えば、ビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼなどの還元酵素を用いることができる。これらは分子状の酸素を還元する酸素還元酵素として機能する。

負極２１および正極２２にはメディエータが担持されていてもよい。酵素の中には、電極に直接電子を伝達できる直接電子移動型（ＤＥＴ型）酵素と、直接電子を伝達できない酵素が存在する。ＤＥＴ型以外の酵素は、燃料の酸化によって生じた電子を酵素から負極２１（アノード）に伝達する、または、負極２１（アノード）から受け取った電子を正極２２（カソード）から酵素に伝達する役割を担うメディエータと併用することが好ましい。メディエータとしては、電極と電子の授受ができる酸化還元物質であれば特に制限はなく、従来公知のものを使用できる。

メディエータの使用方法としては、電極（負極、正極）に担持させる方法や電解液に溶解させて使用する方法等がある。メディエータとしては、テトラチアフルバレン、ハイドロキノンや１，４‐ナフトキノン等のキノン類、フェロセン、フェリシアン化物、オスミウム錯体、及びこれら化合物を修飾したポリマー等が例示できる。分別、廃棄の観点から非金属化合物が好ましい。

負極２１と正極２２との間にはセパレータ２３が配置されている。セパレータ２３は、負極２１と正極２２とを電気的に分離している。セパレータ２３には、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ガラス繊維、樹脂不織布、ガラス不織布、フェルト、濾紙、和紙等を用いることができる。なお、負極２１と正極２２との間の距離が十分に保つことができ、接触による短絡が防止できる構造である場合は、セパレータ２３を省略してもよい。

また、負極２１と正極２２との間には、イオン伝導体が設けられている。イオン伝導体は、負極２１で生成されたプロトン（Ｈ^＋）を正極２２に伝導する。イオン伝導体としては、例えば、リン酸塩やナトリウム塩などの電解質が溶けている電解液や、固体のポリマー電解質などを用いてもよい。例えば、予め酵素電池に電解質を内蔵してもよいし、排泄液（尿）中に含まれる電解質を利用してもよい。排泄液（尿）中に含まれる電解質を利用する場合は、例えば、排泄時にセパレータ２３に排泄液（尿）が染みこむことで、セパレータ２３中をプロトン（Ｈ^＋）が伝導することができる。なお、本実施の形態において、イオン伝導体の構成は上記構成に限定されることはなく、負極２１と正極２２との間においてイオンを伝導性することができる構成であればどのような構成であってもよい。

また、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、酵素電池１０に予め燃料を内蔵しておいてもよい。例えば、燃料には、Ｄ－グルコース等の単糖類、デンプン等の多糖類、乳酸等の有機酸類などの有機物等を用いることができる。なお、本実施の形態で使用する燃料はこれらの材料に限定されることはなく、負極２１の酵素で分解できる有機物であればどのような材料を用いてもよい。また、燃料を内蔵する場所は酵素電池１０に限定されることはなく、例えばおむつに予め燃料を内蔵するようにしてもよい。すなわち、酵素電池１０及びおむつの少なくとも一方に予め燃料を内蔵しておいてもよい。

本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、酵素電池１０をセンサとして用いている。すなわち、酵素電池１０が排泄液（尿）と接触すると、酵素電池１０で電力が生成される。本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、このとき酵素電池１０で発電された発電出力に基づいて排泄状態を解析している。

例えば、予め酵素電池１０に燃料が内蔵されている場合は、排泄の際に排泄液（尿）中に燃料の有機物が溶出して拡散する。このとき溶出・拡散した有機物が負極２１に供給されることで、負極２１において有機物が酵素で分解されて電力が生成される。このとき燃料を内蔵する場所は、酵素電池１０のセパレータ２３が好ましいが、上述のように、酵素電池１０ではなくおむつに予め燃料を内蔵しておいてもよい。おむつに燃料を内蔵した場合は、排泄の際におむつから排泄液（尿）中に燃料が溶出して負極２１に燃料が拡散する。これにより、燃料が負極２１に供給されて電力が生成される。

一方、予め酵素電池１０に燃料を内蔵しない場合は、排泄液（尿）中に含まれる有機物（例えば、グルコースや乳酸など）が燃料となる。この場合は、排泄液（尿）中に含まれる有機物が負極２１の酵素で分解されて電力が生成されるので、排泄液（尿）中の糖や乳酸などの量をセンシングすることができる。

なお、上記で説明した酵素電池１０の構成は一例であり、本実施の形態では、排泄液が供給されることで発電する酵素電池であればどのような構成であってもよい。

＜排泄状態解析システム＞
次に、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムについて説明する。図２は、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムを示すブロック図である。図２に示すように、排泄状態解析システム１は、酵素電池１０、解析部１１、及び報知部１２を備える。本実施の形態にかかる排泄状態解析システム１は、典型的には吸収性物品に実装され、排泄状態解析システム１が実装された吸収性物品を装着している生体（人以外にも動物を含む）の排泄状態を解析することに好適に用いることができる。ここで、排泄液とは、生体中の代謝不要物である老廃物や有害物質などの中で、尿や汗、唾液、涙、経血などの液体状の排泄物を意味する。また、本発明において吸収性物品は特に限定されることはなく、使い捨ておむつや失禁パッド、尿取りパッド、生理用ナプキンなどのおむつ類や生理用品、ガーゼ・綿類などの医療材料、フェルト、吸収紙などの不織布などが含まれる。

特に、本発明において排泄液とは尿であり、解析部１１は排泄状態として排尿状態を解析する。つまり、本実施の形態にかかる排泄状態解析システム１は、典型的にはおむつに実装され、排泄状態解析システム１が実装されたおむつを装着している被介護者の排泄状態を解析することに好適に用いることができる。これにより、被介護者の排泄状態を解析することができ、適切なタイミングでおむつを交換することができる。また、被介護者の排泄状態を解析することで、被介護者の健康状態を管理することができる。以下では、一例として排泄液が「尿」であり、排泄状態が「排尿状態」である場合について説明するが、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムはこれに限定されることはない。

図２に示す酵素電池１０は、図１に示した酵素電池１０であり、吸収体を備える吸収性物品（典型的には、おむつ）に実装可能に構成されている。酵素電池１０は、尿が接触することで発電する。

解析部１１は、酵素電池１０の発電出力に基づいて排尿状態を解析する。このとき、酵素電池１０は、酵素電池１０で発電された電力の電圧値および電流値の少なくとも一方を用いて排尿状態を解析してもよい。ここで、排尿状態は、例えば、排尿の有無、排尿のタイミング、排尿の回数、及び排尿量の少なくとも一つである。解析部１１は、パーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ等を用いて構成することができる。すなわち、解析用のプログラムをコンピュータ等で実行することで、解析処理を実施することができる。

また、解析部１１は、酵素電池１０の発電出力（電圧値および電流値）を検出するための検出回路（例えば、電圧計、電流計）を内蔵していてもよい。この検出回路は、酵素電池１０に内蔵されていてもよい。

報知部１２は、解析部１１における解析結果に応じて排尿状態を表示したり、排尿状態に応じた警告を報知したりする機能を備える。具体的には、報知部１２は、解析部１１で解析された排尿状態を表示したり、排尿状態が異常を示す場合に警告を報知したりする。例えば、報知部１２は、スピーカーやディスプレイなどを用いて構成することができる。報知部１２をスピーカーで構成した場合、排尿状態が異常を示すと、報知部１２はスピーカーから警告音を発することで介護者等に異常を通知することができる。また、報知部１２をディスプレイで構成した場合、報知部１２はディスプレイに警告メッセージを表示することで介護者等に異常を通知することができる。また、例えば、報知部１２を警告灯で構成した場合、報知部１２は異常時に警告灯を点灯させることで介護者等に異常を通知することができる。

＜排泄状態解析システムを用いた解析例＞
次に、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムを用いた解析例について説明する。
図３は、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムにおける解析例を説明するためのグラフである。図３に示す解析例は、酵素電池１０に予め燃料（有機物）を内蔵した場合の酵素電池１０の発電出力の挙動を示している。図３に示す解析例では、酵素電池１０をおむつに実装し、疑似尿である生理食塩水を経過時間が０ｈ、２ｈ、４ｈのタイミングでおむつに投入し、酵素電池１０の発電出力を０．５ｈ毎に測定した結果を示している。

図３に示すように、経過時間０ｈのタイミングで疑似尿がおむつに投入（１回目の排尿）されると、酵素電池１０で電力が生成される。疑似尿がおむつに投入された直後のタイミングでは、酵素電池の発電出力がピーク値５１（図３に示す場合は出力の維持率１００％）をとる。その後、時間の経過とともに酵素電池１０の発電出力は次第に減少する。具体的には、経過時間０．５ｈのタイミングでは酵素電池１０の発電出力の維持率は約６８％となり、経過時間１ｈのタイミングでは酵素電池１０の発電出力の維持率は約３８％となり、経過時間１．５ｈのタイミングでは酵素電池１０の発電出力の維持率は約２２％となる。

その後、経過時間２ｈのタイミングで疑似尿がおむつに投入（２回目の排尿）されると、酵素電池１０の発電出力が上昇する。具体的には、２回目の疑似尿がおむつに投入された直後のタイミングでは、酵素電池の発電出力がピーク値５２（図３に示す場合は出力の維持率約６１％）をとる。ここで、２回目の疑似尿投入の際に酵素電池の発電出力のピーク値５２が維持率１００％とならない理由は、１回目の疑似尿投入の際に燃料（有機物）の一部が消費されたためである。

その後、時間の経過とともに酵素電池１０の発電出力は次第に減少する。具体的には、経過時間２．５ｈのタイミングでは酵素電池１０の発電出力の維持率は約２８％となり、経過時間３ｈのタイミングでは酵素電池１０の発電出力の維持率は約１２％となり、経過時間３．５ｈのタイミングでは酵素電池１０の発電出力の維持率は約５％となる。

その後、経過時間４ｈのタイミングで疑似尿がおむつに投入（３回目の排尿）されると、酵素電池１０の発電出力が上昇する。具体的には、３回目の疑似尿がおむつに投入された直後のタイミングでは、酵素電池の発電出力がピーク値５３（図３に示す場合は出力の維持率約１８％）をとる。なお、３回目の疑似尿投入のタイミングでは、酵素電池１０に内蔵された燃料の多くが消費されているため、ピーク値５３は小さい値となっている。

解析部１１は、このような酵素電池１０の発電出力の挙動を解析することで、被介護者の排尿状態を把握することができる。つまり、解析部１１は、酵素電池１０の発電出力のピーク値（図３に示す例では、ピーク値５１、５２、５３）を用いて排尿状態を解析することができる。

例えば、解析部１１はピーク値５１、５２、５３の検出の有無を用いて、排尿の有無を判断することができる。つまり、解析部１１は、ピーク値５１、５２、５３を検出した場合に、排尿があったと判断することができる。

また、解析部１１は、ピーク値５１、５２、５３の回数を検出することで、排尿の回数を解析することができる。図３に示す例では、解析部１１は、排尿が３回あったと判断することができる。

また、解析部１１は、ピーク値５１、５２、５３を検出したタイミングを用いて、排尿のタイミングを解析することができる。図３に示す例では、解析部１１は、経過時間０ｈ、２ｈ、４ｈのタイミングにおいて、排尿があったと判断することができる。

また、解析部１１は、酵素電池１０の発電出力のピーク値５１、５２、５３の減少に基づいて、吸収体に吸収されている尿量（換言すると、被介護者の排尿量）を推定してもよい。酵素電池１０に予め燃料（有機物）を内蔵した場合は、排尿の度に燃料が消費される。このため、図３に示すように、排尿の度に、酵素電池１０の発電出力のピーク値５１、５２、５３が減少していく。例えば、図３のピーク値５１、５２、５３は、酵素電池１０に内蔵されている燃料の残量に対応しており、燃料の残量が多い場合はピーク値５１のようにピーク値が大きくなり、燃料の残量が少ない場合はピーク値５３のようにピーク値が小さくなる。このときの燃料の残量は、これまでの排尿量と反比例の関係にあり、これまでの排尿量が多いほど、燃料の残量が少なくなる。したがって、解析部１１は、酵素電池１０の発電出力のピーク値５１、５２、５３の減少を用いることで、吸収体に吸収されている尿量を推定することができる。

また、解析部１１は、酵素電池１０の発電出力のピーク値が所定の値よりも低い場合、おむつの交換時期と判断してもよい。例えば、図３に示す例において、おむつの交換時期の基準値を出力維持率２０％以下に設定したとする。この場合は、３回目の排尿に対応するピーク値５３が１８％であり、基準値の２０％以下であるので、解析部１１は３回目の排尿の際におむつの交換時期であると判断することができる。

本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、酵素電池１０に内蔵する燃料の量を、おむつの吸収体が吸収可能な尿量に対応するようにしてもよい。つまり、吸収体の許容量を超えそうなタイミング（おむつの交換時期）で、酵素電池１０の発電出力のピーク値が所定の値よりも低くなるように、酵素電池１０に燃料を内蔵してもよい。これにより、おむつの交換時期を正確に解析することができる。例えば、吸収体が吸収可能な尿量が少ない場合は、酵素電池１０に内蔵する燃料の量を少なくする。逆に、吸収体が吸収可能な尿量が多い場合は、酵素電池１０に内蔵する燃料の量を多くする。

また、解析部１１は、酵素電池１０の発電量を用いて排尿量を解析してもよい。具体的には、解析部１１は、酵素電池１０で発電された電力（電圧値×電流値）を時間積分した値（電力量）を用いて、排尿量を求めてもよい。図３に示す例では、解析部１１は、経過時間０ｈ～１．５ｈの各々のタイミングにおける発電量を積分することで、１回目の排尿量を求めることができる。また、解析部１１は、経過時間２ｈ～３．５ｈの各々のタイミングにおける発電量を積分することで、２回目の排尿量を求めることができる。更に、解析部１１は、経過時間０ｈ～３．５の各々のタイミングにおける発電量を積分することで、総排尿量を求めることができる。

上述の解析例では、酵素電池１０に予め燃料（有機物）を内蔵した場合について説明したが、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、酵素電池１０に予め燃料を内蔵しない構成としてもよい。この場合は、尿中に含まれる有機物（例えば、グルコースなど）が酵素電池１０の燃料となるので、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムを糖尿のモニタ装置として用いることができる。

本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、おむつ内において酵素電池１０を配置する場所や燃料を内蔵する場所によって、発電出力の挙動が異なってくる。このため、酵素電池１０を配置する場所と発電出力との関係のデータ、また、燃料を内蔵する場所と発電出力との関係のデータを予め求めておき、これらのデータを用いて排尿状態を解析するようにしてもよい。

以上、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムの解析例について説明したが、本実施の形態では上述の解析例に限定されることはなく、酵素電池の発電出力に基づいて排尿状態を解析することができるのであれば、これら以外の解析手法を用いてもよい。

＜排泄状態解析システムを利用したデータの活用例＞
次に、排泄状態解析システム１を用いて取得したデータの活用例について説明する。排泄状態解析システム１を用いて取得したデータは、例えば、使用者の排尿状態の管理や健康状態の管理などに活用することができる。

例えば、介護施設の場合、被介護者の排尿状態のデータを活用することで、おむつ交換が必要か否かを確かめるためのおむつの開閉作業を削減することができる。また、予め複数の被介護者の排尿状態のデータを解析することで、介護施設内の介護者の見回りルートを最適化することができる。

また、介護施設、在宅に限らず、排尿のタイミングや回数のデータ（排尿履歴）を蓄積し、個人毎の排泄パターンを把握することで排尿の予知に繋げることができる。これにより、事前に被介護者をトイレに誘導したり被介護者の排泄スケジュールを管理したりすることができる。

また、個人毎の排尿履歴を健康状態の管理に活用し、急な体調変化の有無や、医者の健康診断の判断材料の一つとして利用することができる。これらのデータは介護施設や在宅でその場で利用しても良いし、必要なデータを病院などに送信して利用してもよい。なお、データを無線送信する構成については後述する。

＜排泄状態解析システムの他の構成例＞
次に、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムの他の構成例について説明する。図４は、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムの他の構成例を示すブロック図である。図４に示す排泄状態解析システム２は、図２に示した排泄状態解析システム１と比べて、送信部１３および受信部１４を備える点が異なる。これ以外の構成については、図２に示した排泄状態解析システム１と同様であるので重複した説明は省略する。

図４に示す排泄状態解析システム２において、送信部１３は、酵素電池１０の発電出力に関する情報を無線送信する。ここで、酵素電池１０の発電出力に関する情報とは、酵素電池１０で発電された発電出力の電圧値および電流値である。例えば、送信部１３は、酵素電池１０から供給された発電出力に関する情報（電圧値および電流値）をそれぞれデジタルデータに変換するＡＤコンバータを備えており、酵素電池１０から供給された発電出力に関する情報はデジタルデータに変換された後、受信部１４に無線送信される。

例えば、送信部１３および受信部１４は、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＥｎＯｃｅａｎ、３Ｇ、４Ｇ等の携帯電話網等を用いて無線通信することができる。使用するネットワーク網は、送信部１３および受信部１４の距離等に応じて適宜選択することができる。

受信部１４は、送信部１３から無線送信された発電出力に関する情報を受信する。受信部１４で受信された発電出力に関する情報は、解析部１１に供給される。解析部１１は、受信部１４で受信された発電出力に関する情報を用いて排尿状態を解析する。なお、解析部１１における排尿状態の解析については、上述した場合と同様であるので重複した説明は省略する。

図４に示す排泄状態解析システム２では、送信部１３および受信部１４を設け、酵素電池１０の発電出力に関する情報を送信部１３から受信部１４に無線送信している。よって、おむつを装着している被介護者の排尿状態を離れた場所でもモニタすることができる。

例えば、介護施設などにおいて、複数の被介護者の排尿状態を一括で管理（モニタ）する場合は、各々の被介護者が装着しているおむつに酵素電池１０と送信部１３を設ける。そして、各々の酵素電池１０の発電出力に関する情報を各々の送信部１３を用いて無線送信する。受信部１４は、各々の送信部１３から送信された発電出力に関する情報を受信して、解析部１１に供給する。解析部１１は、複数の被介護者のおむつに設けられた酵素電池１０の発電出力を解析する。これにより、複数の被介護者の排尿状態を一括で管理（モニタ）することができる。

例えば、各々の送信部１３は、各々の酵素電池１０（つまり、各々の被介護者に対応）を識別するための識別情報（送信元情報）を送信データに含めてもよい。このように送信データに識別情報を含めることで、受信部１４（解析部１１）において各々の酵素電池１０の発電出力に関する情報と各々の被介護者とを対応付けることができる。このような排泄状態解析システムを用いることで、各々の被介護者の排尿状態を一括で管理することができる。したがって、複数の被介護者のうち、直ちにおむつ交換が必要な被介護者を特定することができるので、介護者は効率よく被介護者のおむつ交換を実施することができる。また、介護者は被介護者のおむつの状態を何度も確認する必要がなくなるので、介護者の負担を軽減することができる。

図５は、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムの他の構成例を示すブロック図である。図５に示す排泄状態解析システム３は、図４に示した排泄状態解析システム２と比べて、送信部１６が解析部１１の解析結果を無線送信している点が異なる。これ以外の構成については、図２、図４に示した排泄状態解析システム１、２と同様であるので重複した説明は省略する。

図５に示す排泄状態解析システム３において、送信部１６は、解析部１１で解析された排尿状態に関する情報を無線送信する。例えば、送信部１６は、解析部１１から供給された排尿状態に関する情報をデジタルデータに変換するＡＤコンバータを備えており、解析部１１から供給された排尿状態に関する情報はデジタルデータに変換された後、受信部１７に無線送信される。

受信部１７は、送信部１６から無線送信された排尿状態に関する情報を受信する。受信部１７で受信された排尿状態に関する情報は、報知部１２に供給される。

図５に示す排泄状態解析システム３では、送信部１６の前段に解析部１１が設けられている。このため、排泄状態解析システム３をおむつに実装する際に、解析部１１もおむつに実装されることになる。したがって、図５に示す排泄状態解析システム３では、例えば、小型のマイクロコンピュータを用いて解析部１１を構成することが好ましい。また、図５に示す排泄状態解析システム３では、解析部１１と送信部１６とが一体化された半導体チップを用いてもよい。これにより、解析部１１と送信部１６とを含む電子回路を小型化することができ、おむつへの実装を容易にすることができる。

図６は、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムの他の構成例を示すブロック図である。図６に示す排泄状態解析システム４では、図５に示した排泄状態解析システム３の受信部１７の後段に解析部１８を設けている。つまり、図６に示す排泄状態解析システム４では、送信部１６側と受信部１７側の各々に解析部１１、１８をそれぞれ設けている。

例えば、図６に示す排泄状態解析システム４を用いて複数の被介護者の排尿状態を一括で管理（モニタ）する場合、各々の被介護者が装着しているおむつに酵素電池１０、解析部１１、及び送信部１６を設ける。そして、各々のおむつに実装されている各々の送信部１６は、各々の解析部１１で解析された排尿状態に関する情報を無線送信する。受信部１７は、各々の送信部１６から送信された排尿状態に関する情報を受信して、解析部１８に供給する。解析部１８は、受信した排尿状態に関する情報を用いて、複数の被介護者の排尿状態を一括で管理（モニタ）することができる。

＜排泄状態解析システムをおむつに実装した場合の説明＞
次に、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムをおむつ（吸収性物品）に実装する場合について説明する。図７は、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムをおむつに実装した状態を示す上面図である。図８Ａ～図８Ｃは、おむつに酵素電池を配置した状態を示す断面図である。

図７に示すように、酵素電池１０はおむつ３０の内部に実装されている。また、酵素電池１０以外の電子回路２６は、酵素電池１０から離間した位置に配置されている。酵素電池１０と電子回路２６は、配線２５を用いて電気的に接続されている。図２に示した排泄状態解析システム１の場合、電子回路２６には解析部１１および報知部１２が含まれている。図４に示した排泄状態解析システム２の場合、電子回路２６には送信部１３が含まれている。図５、図６に示した排泄状態解析システム３、４の場合、電子回路２６には解析部１１および送信部１６が含まれている。

本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、例えば、酵素電池１０を使い捨ての部品とし、電子回路２６を再利用する部品としてもよい。この場合は、酵素電池１０が実装されたおむつ３０を使い捨ての製品として販売することができる。ユーザは、酵素電池１０が実装されたおむつ３０を取り替える際に、古いおむつ３０から電子回路２６を取り外す。そして、新しいおむつ３０に電子回路２６を実装し、新しいおむつ３０の酵素電池１０と電子回路２６とを配線２５を用いて電気的に接続する。このようにすることで、おむつ３０と酵素電池１０を使い捨てにしつつ、電子回路２６を再利用することができる。

図８Ａ～図８Ｃに示すように、おむつ３０は、装着時に人体側に配置されるトップシート３１と、外側に配置されるバックシート３３と、トップシート３１とバックシート３３との間に配置された吸収体３２と、を少なくとも備える。

トップシート３１は、肌に直接接し、おむつの最も内側（人体側）を構成する部分であり、排泄された尿を速やかに拡散、浸透し、吸収体３２に送る機能を備える。例えば、トップシート３１は、不織布（ポリプロピレン、ポリエステル、レーヨンなど）や綿などを用いて構成することができる。また、吸収体３２は、綿状パルプ、高分子吸水剤、給水紙などを用いて構成されており、トップシート３１から流入した尿を吸水、保水する機能を有する。バックシート３３は、防水機能を有し、尿などの外部への漏れを防止する機能を有する。バックシート３３は、例えばポリエチレンフィルムなどを用いて構成することができる。

酵素電池１０をおむつ３０に実装する場合は、例えば図８Ａに示すように、トップシート３１と吸収体３２との間に酵素電池１０を配置してもよい。また、図８Ｂに示すように、吸収体３２とバックシート３３との間に酵素電池１０を配置してもよい。また、図８Ｃに示すように、吸収体３２の内部に酵素電池１０を配置してもよい。

図８Ａ～図８Ｃに示すように、トップシート３１の内側に酵素電池１０を配置することで、酵素電池１０を安定的に駆動することができる。すなわち、トップシート３１の内側に酵素電池１０を配置した場合は、親水性の材料であるトップシート３１や吸収体３２から酵素電池１０に尿を拡散・浸透させることができる。よって、酵素電池１０をトップシート３１の外側に配置した場合よりも、酵素電池１０内へ尿を効率的に供給することができる。また、トップシート３１の内側に酵素電池１０を配置した場合は、酵素電池１０が肌に直接触れることを抑制することができるので、酵素電池１０の破損等を抑制することができ、またおむつの着け心地も改善することができる。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、排泄状態を正確に解析することが可能な排泄状態解析システムを提供することができる。また、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムでは、酵素電池１０を用いて排泄液（尿）を検出している。このため、酵素電池１０で発電された電力を用いて排泄状態解析システムを駆動することができる。なお、酵素電池１０で発電される電力のみでは排泄状態解析システムを駆動することができない場合は、別途外部電源を設けてもよい。また、酵素電池１０で発電された電力を一時的に蓄える蓄電池を設けてもよい。

また、上記説明では、排泄状態解析システムを主に被介護者のおむつに実装した場合について説明した。しかし、本実施の形態にかかる排泄状態解析システムは、乳幼児のおむつに使用してもよい。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１、２、３、４ 排泄状態解析システム
１０ 酵素電池
１１、１８ 解析部
１２ 報知部
１３、１６ 送信部
１４、１７ 受信部
２１ 負極（アノード）
２２ 正極（カソード）
２３ セパレータ
２５ 配線
２６ 電子回路
３０ おむつ（吸収性物品）
３１ トップシート
３２ 吸収体
３３ バックシート

Claims (10)

1. 吸収体を備える吸収性物品に実装可能に構成され、排泄液が接触することで発電する酵素電池と、
   前記酵素電池の発電出力に基づいて排泄状態を解析する解析部と、を備え、
   前記酵素電池および前記吸収性物品の少なくとも一方には、前記酵素電池に含まれる酵素によって反応可能な燃料を内蔵可能に構成されており、
   前記燃料が内蔵されている場合、前記解析部は前記排泄液の量を求め、
   前記燃料が内蔵されていない場合、前記解析部は前記排泄液に含まれる有機物の量を求める、
   排泄状態解析システム。
2. 前記排泄液が尿であり、前記解析部は前記排泄状態として排尿状態を解析する、請求項１に記載の排泄状態解析システム。
3. 前記排泄状態は、排泄の有無、排泄のタイミング、排泄の回数、及び排泄液の量の少なくとも一つである、請求項１または２に記載の排泄状態解析システム。
4. 前記燃料が内蔵されている場合、前記酵素電池は、前記排泄液が接触した際に前記酵素によって前記燃料が反応することで発電する、請求項１～３いずれか一項に記載の排泄状態解析システム。
5. 前記解析部は、前記酵素電池の発電出力のピーク値を用いて前記排泄状態を解析する、請求項１～４のいずれか一項に記載の排泄状態解析システム。
6. 前記解析部は、前記酵素電池の発電出力のピーク値の減少に基づいて前記吸収体に吸収されている排泄液量を推定する、請求項５に記載の排泄状態解析システム。
7. 前記解析部は、前記酵素電池の発電出力のピーク値が所定の値よりも低い場合、前記吸収性物品の交換時期と判断する、請求項５または６に記載の排泄状態解析システム。
8. 前記解析部は、前記酵素電池で発電された電力の電圧値および電流値の少なくとも一方を用いて前記排泄状態を解析する、請求項１～７のいずれか一項に記載の排泄状態解析システム。
9. 前記酵素電池の発電出力に関する情報を無線送信する送信部と、
   前記送信部から無線送信された前記発電出力に関する情報を受信する受信部と、
   前記解析部で解析された前記排泄状態を示す報知部と、を更に備え、
   前記解析部は、前記受信部で受信した前記発電出力に関する情報を用いて前記排泄状態を解析する、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の排泄状態解析システム。
10. 前記吸収性物品は、装着時に人体側に配置されるトップシートと、外側に配置されるバックシートと、前記トップシートと前記バックシートとの間に配置された前記吸収体と、を備え、
    前記酵素電池は、前記トップシートと前記吸収体との間、前記吸収体と前記バックシートとの間、または前記吸収体の内部に配置される、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の排泄状態解析システム。

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