液体検出タグおよびそれを備えた液体検出装置
【課題】複数回の失禁を検出することができる液体検出タグおよびそれを備えた液体検出装置を提供する。
【解決手段】タグ１２は、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８とが積層された構成となっており、尿が排出される空間がＲＦＩＤタグ１３の下方に確保されている。排水シート２８は、シリコン樹脂を所定形状に成形したものであり、薄い板状の基材３０の上面から突起部３１が上方に突出した形状を有している。突起部３１の上端がＲＦＩＤタグ１３の下面に接触することで、突起部３１の高さに対応した空間が、ＲＦＩＤタグ１３の基板１５の下面と排水シート２８の基材３０の上面との間に確保される。
【解決手段】タグ１２は、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８とが積層された構成となっており、尿が排出される空間がＲＦＩＤタグ１３の下方に確保されている。排水シート２８は、シリコン樹脂を所定形状に成形したものであり、薄い板状の基材３０の上面から突起部３１が上方に突出した形状を有している。突起部３１の上端がＲＦＩＤタグ１３の下面に接触することで、突起部３１の高さに対応した空間が、ＲＦＩＤタグ１３の基板１５の下面と排水シート２８の基材３０の上面との間に確保される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグとアンテナとの交信状況から、尿や血液等の液体を検出する液体検出タグおよびそれを備えた液体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
寝たきりの被介護者の介護にはおむつが用いられており、この被介護者が言葉をうまく発音できない等の原因により尿意を介護者に伝えられない状況では、予め決められた時刻または一定時間毎におむつを交換している。しかしながら、被介護者が失禁した後に長時間経過すると、尿による臭いが充満したり、おむつかぶれが発生する恐れが大きい。
【０００３】
また、介護者にとっても、おむつを開けなければその内部の状況は把握できないので、失禁をしていない被介護者のおむつを開けてまた付け直すことが頻繁に発生してしまい、不要な労力が発生してしまうと共に、被介護者の睡眠が妨害される問題もある。そのため、介護者がおむつを開けなくとも、失禁を感知することができる失禁センサが開発されている。
【０００４】
この失禁センサとして、電極、湿気センサ、カメラ、熱電素子を用いた方法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、大型で装着時に被介護者が違和感を感じるものであったり、介護者が被介護者の所まで行き失禁の有無を確認する必要があったり、おむつから配線が出ているような見栄えが悪いものであった。
【０００５】
更に、失禁センサとして、使い捨てるタイプの送信機をおむつの内部に装着し、おむつの外部に受信機を備え、無線により失禁を検出する装置もある。しかしながら、このタイプの装置では、送信機の装着感があったり、電池の交換に手間がかかる等の問題があった。更には、送信機を構成する配線が、おむつの使用時に伴う屈曲動作で断線してしまう等の問題もあった。
【０００６】
また、下記特許文献１を参照すると、パッシブ型のＲＦＩＤタグを使用したおむつ濡れ報知表示装置が開示されている。当該特許文献の図１等を参照すると、おむつの内部に備えられた濡れ検出センサにより尿を検出し、検出された尿等のデータをＲＦ−ＩＤタグから表示装置に送信している。そして、表示装置では、入力されたデータに基づいて、失禁の回数または失禁してからの時間を表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載された発明では、紙おむつの内部に備えられたＲＦ−ＩＤタグが一旦尿に濡れてしまうと、長期間に渡りＲＦ−ＩＤタグに尿が塗れた状態となるので、それ以降のＲＦ−ＩＤタグと表示装置との通信ができなくなってしまう問題があった。このような場合に於いては、１回の尿漏れの検出は可能となるが、１つのＲＦ−ＩＤタグ１６により複数回の失禁を検出することができなくなる。
【０００９】
本発明は上記した問題を鑑みて成されたものであり、本発明の主たる目的は、複数回の失禁を検出することができる液体検出タグおよびそれを備えた液体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体検出タグは、パッシブ型のＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグに重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、を備え、前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の液体検出装置は、液体検出タグと、前記液体検出タグに駆動エネルギーを与えると共に前記液体検出タグと信号を授受するリーダアンテナと、を備え、前記液体検出タグは、パッシブ型のＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグの主面に重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、を備え、前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＲＦＩＤタグの周囲に尿が排出される空間を確保するための排水シートを設けたので、ＲＦＩＤタグに接触した尿はこの空間を経由して素早く排出される。従って、タグとリーダとの交信を回復させ、ＲＦＩＤタグにより複数回の失禁を検出することが可能となり、被介護者の失禁時間をより正確に記録することができる。更に、この失禁時間から導き出されるバイタルサインを基に介護を行うことが可能となり、個々の介護者にあった介護または治療を行うことができる。このことから、本発明により、被介護者のＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｆｅ）が向上されると共に、介護者や看護士の労力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置を示す図であり、（Ａ）は液体検出装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はタグの構成を示す斜視図であり、（Ｃ）はタグの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置を示す概略図である。
【図３】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置を示す図であり、（Ａ）は液体検出装置およびその使用状況を示す平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）はアンテナの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置により尿を検出する方法を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、尿に作用する表面張力を説明するための図である。
【図６】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグを示す断面図である。
【図７】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグを示す図であり、（Ａ）乃至（Ｄ）はタグに備えられる突起部の断面図である。
【図８】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグに備えられる突起部を示す斜視図である。
【図９】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグに備えられる貫通孔を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、発明の液体検出装置の一例である尿検出タグを用いた実験結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定する方法を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は断面図である。
【図１２】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１３】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示す表である。
【図１４】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）−（Ｃ）は表である。
【図１５】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１６】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１７】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すグラフである。
【図１８】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１９】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図２０】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の液体検出タグおよび液体検出装置の詳細を以下に説明する。以下の説明では、検出する液体の一例として、使用者が排泄した尿を例示するが、検出される液体としては尿以外も採用可能である。具体的には、使用者（被介護者）の血液や汗を本形態のタグおよび検出装置により検出することができる。本形態により使用者の血液を検出することで、例えば輸血や手術等の医療行為にて外部に流出した血液を検出することができる。また、本形態により使用者から発生した汗を検出することで、褥痩を予防することができる。ここで検出とは、例えばおむつの内部に一定量以上の尿が存在するか否かを判断することや、おむつの内部に排出された尿の量を推定することを含む。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
本形態では、図１から図４を参照して、本形態の尿検出タグおよび尿検出装置の構成ならびにそれを用いた尿の検出方法を説明する。
【００１６】
図１を参照して、尿検出装置１１の詳細を、尿検出用のタグ１２を中心に説明する。図１（Ａ）は尿検出装置１１を示す図であり、図１（Ｂ）はタグ１２の構成を詳しく示す斜視図であり、図１（Ｃ）はタグ１２を示す断面図である。
【００１７】
図１（Ａ）を参照して、被介護者３４が装着するおむつ１０にはタグ１２が内蔵されており、おむつ１０の外部にタグ１２と通信を行うアンテナ１６（リーダアンテナ）およびリーダ１４が配置されている。アンテナ１６は、タグ１２に対して電磁波（磁界）を発生させることによりタグ１２を駆動させ、更に、タグ１２から発生されたデータを受信する機能を備えている。
【００１８】
更に、リーダ１４は、通信制御部１８と演算部２０から構成されている。演算部２０は
情報を記録するメモリと、このメモリの読み書き、演算、認証、暗号化等を行うロジック回路とから構成されている。そして、通信制御部１８は、アンテナ１６を経由したタグ１２との通信を制御する部位である。
【００１９】
次に、図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、尿検出装置１１により尿を検出するメカニズムに関して述べる。
【００２０】
先ず、リーダ１４のアンテナ１６からは、強さが１．５Ａ／ｍ〜７．５Ａ／ｍ程度の電磁波（磁界）が発生している。この磁界による電磁誘導の作用により、タグ１２のコイル状のアンテナ２２に、例えば１３．５６ＭＨｚの交流電圧が起電される。そして、起電された交流電圧を、ＩＣチップ２４に内蔵された整流回路により直流電圧に変換している。ここで、ＩＣチップ２４を駆動させるためには、一般的には３Ｖ、低電圧のもので１．８Ｖの電圧が必要とされる。
【００２１】
電磁誘導により電源を確保したタグ１２は、アンテナ２２で受けた電波が反射して再び放出される量を制御する負荷変調をすることでリーダ１４と交信する。負荷変調としては、振幅を替える振幅変調（ＡＳＫ）、周波数を変える周波数変調（ＦＳＫ）および位相を変える位相変調（ＰＳＫ）があり、何れも本実施形態に採用可能である。
【００２２】
本実施の形態では、リーダ１４のアンテナ１６から電磁波を一定間隔にて発生させ、リーダ１４とタグ１２とが交信している時は、タグ１２に尿が付着していない（即ち被介護者が失禁していない）と判断している。
【００２３】
一方、被介護者が失禁してタグ１２に尿が付着すると、タグ１２とリーダ１４との交信が不能となる。この様に交信ができなくなる原因は、電解質を含む尿がタグ１２に付着すると、この電解質を電流が通過し、タグ１２のアンテナのインダクタンス、キャパシタンス等の容量が変化し、共振周波数が変動することでＱ値が低下して共振せず、結果的にアンテナ２２の起電力がＩＣの駆動電圧に到らないことであると考えられる。
【００２４】
ここで、この交信ができなくなる現象は、タグ１２のアンテナ２２に直に尿が接触した場合に発生する。更には、アンテナ２２が樹脂層により被覆された場合でも、この樹脂層に尿が付着すると交信ができなくなる。
【００２５】
実験によれば、食塩水をＲＦＩＤタグ１３の上面に滴下すると、１滴の場合はタグが起電する電圧が２．５Ｖ程度まで低下し、２滴以上滴下するとこの電圧が２．１Ｖ以下となり交信がとぎれてしまう。従って、本実施の形態によれば、極めて少量の尿漏れもタグ１２により検出可能となる。
【００２６】
更に、塩分等を含まない水道水をＲＦＩＤタグに滴下した場合は、タグが起電する電圧はそれほど低下せず、交信はとぎれないことが実験により判明した。従って、おむつ１０の内部の蒸れによってできる水分がタグ１２に付着しても、タグ１２の交信が途絶えることは無い。しかしながら、おむつ１０の汗による蒸れが一定以上に成ると、上記した通信が阻害されるので、本形態のタグ１２を、汗を検出するための装置として用いることも可能である。
【００２７】
図１（Ｂ）および図１（Ｃ）を参照して、タグ１２の構成を詳述する。タグ１２は、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８とが重畳された構成となっており、尿が排出される空間がＲＦＩＤタグ１３の下方に確保されている。
【００２８】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ１３として、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＲＩ−Ｉ０２−１１２ＢのＲＦＩＤタグを用いた。このタグは、厚みが０．０５ｍｍ程度の薄いＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）から成る基板の上面に、薄い導電箔を渦巻き状に形成したアンテナ２２とＩＣチップ２４等が配置されている。従って、このタグは、非常にフレキシブルであり最小曲げ半径は１８ｍｍ程度である。このタグ一枚当たりの単価は現在１００円となっており、安易に使い捨てできない価格であるが、従来の物品管理の手法であるバーコードの代わりとしての利用されると大量生産されるので、コストが安くなり、使い捨てが容易になると考えられる。また、ＲＩ−Ｉ０２−１１２ＢはＩＳＯ１５６９３の規格に準拠しているため、通信に必要な磁界の強さは１．５〜７．５Ａ／ｍとなる。
【００２９】
ＲＦＩＤタグ１３の上面および下面は、シリコン樹脂等の絶縁性樹脂により被覆されても良い。この様にすることで、ＩＣチップ２４への尿の付着が防止される。
【００３０】
更に、ＲＦＩＤタグ１３の中央部付近を四角形形状にくり抜いて開口部２６が設けられている。この開口部２６は、尿を通過させて排水を良好にするためのものである。
【００３１】
排水シート２８は、シリコン樹脂を所定形状に一体的に成形したものであり、薄い板状の基材３０の上面から突起部３１が上方に突出した形状を有している。ここで、図１（Ｃ）を参照して、突起部３１の上端がＲＦＩＤタグ１３の下面に接触することで、突起部３１の高さに対応した空間が、ＲＦＩＤタグ１３の基板１５の下面と排水シート２８の基材３０の上面との間に確保される。
【００３２】
突起部３１は、基材３０の上面に等間隔に離間して複数が配置されており、突起部３１同士が互いに離間する距離は例えば４．６６ｍｍ以上である。また突起部３１の高さは例えば１．６６ｍｍ以上であり、幅は例えば１．０ｍｍ以上である。図では、突起部３１は円錐形状であるが、他の形状も採用可能であり、四角錐等の角錐形状、円柱形状または角柱形状等でも良い。
【００３３】
貫通孔３２は、基材３０を部分的に貫通して設けられており、基材３０に等間隔に複数個が配置されている。貫通孔３２の直径は例えば１．０ｍｍ以上である。貫通孔３２を経由して、ＲＦＩＤタグ１３に付着した尿は外部（おむつ）に排出されて吸収される。
【００３４】
また、上記した排水シート２８として人工芝を用いることも可能である。その理由は、人工芝は、排水性、柔軟性およびコスト性に優れているからである。さらにまた、排水シート２８の裏面には、タグ１２をおむつ１０に貼着させるための、接着剤から成る接着層が設けられても良い。
【００３５】
上記した構成のタグ１２によると、ＲＦＩＤタグ１３に尿が付着した後に、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８との空間を経由して尿がタグ１２の外部に放出される。従って、タグ１２に尿が付着してタグ１２とリーダ１４との交信が途絶えても、タグ１２に付着した尿は素早く外部に放出されるので、タグ１２とリーダ１４との交信は数十秒程度で回復される。そしてその後に、タグ１２に尿が再び付着してリーダ１４との交信が途絶えるとことで、再度の失禁を検出できる。このことから、１つのタグ１２により被介護者の複数回の失禁を検出することが可能となる。更には、後述するように、上記交信が途絶えてから再開されるまでの時間を基に、排泄された尿の量を推定することもできる。
【００３６】
更に、上記構成のタグ１２は、使用状況下にて被介護者が体動することによりストレスが加わっても、柔軟に変形するので、このストレスよりアンテナ２２が断線する問題が緩和されている。その理由は、図１（Ｃ）を参照して、ＲＦＩＤタグ１３の基材１５および排水シート２８の基材３０の両方が、可撓性に優れる樹脂を主体とする材料から成るからである。
【００３７】
図２を参照して、次に、上記した尿検出装置１１を備えた尿検出システムの構成を説明する。この図を参照すると、上記と同様に、タグ１２は被介護者３４が使用するおむつに備えられている。リーダ１４のアンテナ１６は、被介護者３４に掛けられる敷布にループ状に形成されている。そして、被介護者３４が失禁することによりタグ１２とリーダ１４との交信が一定時間以上途絶えると、サーバであるコンピュータ３６（制御装置）に失禁情報が記録される。この失禁情報としては、例えば、「いつ失禁したのか」、「失禁した時間帯の回数はいくらか」、「失禁の総回数はいくらか」、「尿量はどの程度か」等が挙げられる。そして、この失禁情報を経時的に取得して蓄積することにより、介護者または医師が被介護者の生活リズムを把握しやすくなり、被介護者毎の状態に合った介護および治療が可能となる。
【００３８】
コンピュータ３６に失禁情報が記録された後、介護者３８が所有しているＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）端末に失禁情報が通知され、介護者３８が被介護者３４のおむつを交換する。このことにより、介護者３８がおむつを開けなくとも失禁の有無を確認することができるので、効率的に介護が行われる。また、タグ１２は安価であるので使い捨てできるので、タグ１２を備えたおむつは通常のものと同様に使用可能である。
【００３９】
図３を参照して、アンテナ１６が敷布４０に組み込まれた尿検出装置１１の構成を説明する。図３（Ａ）は尿検出装置１１が被介護者（使用者）に対して用いられている状態を示す図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の状態の断面図であり、図３（Ｃ）はアンテナ１６の構成を詳細に示す平面図である。
【００４０】
図３（Ａ）を参照して、尿検出装置１１では、一定間隔にてタグ１２とリーダ１４（アンテナ１６）とが通信を行っており、この通信の状況が変化することでおむつ１０を使用する被介護者３４の失禁を検出している。即ち、タグ１２とリーダ１４（アンテナ１６）との交信が正常に行えたら、おむつ１０を使用している被介護者は失禁していないと判断する。一方、タグ１２とリーダ１４との交信が一定時間以上途絶えたら、尿がタグに１２に接触した（即ち、被介護者が失禁した）と判断する。また、後述するように、交信の再開にかかる時間から、被介護者が排出した尿の量を推定することも可能となる。
【００４１】
タグ１２は、紙おむつに代表されるおむつ１０に備えられている。タグ１２は、おむつ１０の内側の面に貼着されても良いし、おむつ１０自体に内蔵されても良い。本実施の形態では、タグ１２はパッシブ型のものであり、リーダ１４から与えられた駆動エネルギーによりＩＣが必要な処理を行い、この処理により生成されたデータを搬送波に乗せてリーダ１４に送信する機能を有する。この種のタグは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、無線ＩＣ、ＩＣタグ、ＲＦタグ等と称されている。ここでは、１つのみのタグ１２が示されているが、リーダ１４のアンチコリジョン機能を活用することで、おむつ１０の内部に複数のタグ１２を配置しても良い。
【００４２】
アンテナ１６は、タグ１２が駆動するための電磁波を発生させると共に、タグ１２から送信された電波を受信する機能を有する。リーダ１４は、有線にてアンテナ１６と電気的に接続されており、リーダ１４のアンテナ１６からは制御情報を含む電磁波がタグ１２に対して発信されている。
【００４３】
パッシブ型のタグ１２が電力を得る方法は、電磁誘導方式と電波方式がある。電磁誘導方式では磁界により電力を発生させるため、電波を使用しておらず、水分が近くにあっても比較的通信が可能である。一方、電波方式は、電波エネルギーを電力に変換する方法であり、電磁誘導方式と比べて通信距離が長い（ＵＨＦ帯の場合で５〜６ｍ）が、水による影響が大きいため、水分に囲まれると電波は吸収され通信不能になる。従って、本実施の形態では水分である尿を扱うため、タグ１２が電力を得る方法としては、電磁誘導方式の方が好適である。本実施形態では、ＲＦＩＤタグ１３として、１３．５６ＭＨｚ帯のものを用いる。
【００４４】
図３（Ａ）を参照して、本形態では、アンテナ１６は横臥した状態の被介護者３４に掛けられる敷布４０に組み込まれている。敷布４０としては、アンテナ１６を設置するための専用の布でも良いし、通常使用される毛布や布団にアンテナ１６が組み込まれても良い。更に、アンテナ１６が組み込まれる方法としては、敷布４０の繊維と共に織り込まれても良いし、敷布４０に内蔵されても良いし、敷布４０の上面または下面にアンテナ１６が貼着されても良い。
【００４５】
図３（Ｂ）を参照して、本形態の尿検出装置１１は、スプリングベッド４２の上面に横臥する被介護者３４に対して使用される。被介護者３４には敷布４０が掛けられ、アンテナ１６はこの敷布４０に組み込まれている。
【００４６】
ここで、スプリングベッド４２の内部には、金属から成る多数のスプリング４４が内蔵されている。従って、タグ１２に駆動エネルギーを与えるためにアンテナ１６から磁界を発生させると、金属であるスプリング４４から発生した反磁界により、アンテナ１６から発生した磁界が打ち消される現象が発生する。アンテナ１６とスプリング４４との距離が一定以上に短くなると、この打ち消しの現象により、両者の間に配置されたタグ１２とアンテナ１６とが通信不能となってしまう。
【００４７】
本形態では、反磁界により通信不能となる現象を避けるため、アンテナ１６をスプリングベッド４２の上面から一定以上離間させている。例えば、スプリングベッド４２の上面とアンテナ１６とが離間する距離Ｌ３を２０ｃｍ以上とすることにより、上記した打ち消しの現象を緩和させることが可能であることが判明している。
【００４８】
ここでは、被介護者３４の体の厚みによりアンテナ１６をスプリング４４から所定以上離間させている。具体的には、アンテナ１６が被介護者３４の上面に配置されるように、敷布４０を被介護者３４に掛けることにより、アンテナ１６がスプリングベッド４２の上面から離間される。即ち、アンテナ１６がスプリングベッド４２の上面に接触せず、結果的に反磁界による打ち消しが抑制される。
【００４９】
更にまた、本形態では、アンテナ１６を貫く方向の通信範囲（アンテナ１６から発生された磁界が紙面上にて縦方向に及ぶ範囲）が、被介護者３４の導体の厚み（Ｌ３）よりも長く設定されている。この様にすることで、アンテナ１６をスプリングベッド４２から離間して配置しても、被介護者３４が装着したおむつ１０に内蔵されたタグ１２とアンテナ１６とが通信可能となる。
【００５０】
図３（Ｃ）を参照して、アンテナ１６の更に具体的な構成を説明する。アンテナ１６は、枠状に配置された細長の導電箔（例えば銅箔）から構成されている。ここで、被介護者３４に対して横方向のアンテナ１６の長さをＬ１、被介護者３４に対して縦方向のアンテナ１６の長さをＬ２とした場合、Ｌ１の長さは例えば２５ｃｍ以上３５ｃｍ以下（一例として３０ｃｍ）であり、Ｌ２の長さは例えば５０ｃｍ以上６０ｃｍ以下（一例として５５ｃｍ）であった。
【００５１】
アンテナ１６の横方向の幅Ｌ１を２５ｃｍ以上３５ｃｍ以下とすることにより、幅Ｌ１が、一般的な被介護者３４の胴体の幅よりも短くなる。このことから、図３（Ｂ）を参照して、アンテナ１６が内蔵された敷布４０を被介護者３４に掛けると、被介護者３４の胴体の上方にアンテナ１６が配置されることとなる。従って、被介護者３４の胴体により、アンテナ１６をスプリングベッド４２から所定以上離間させることが可能となり、上記したスプリング４４から発生する反磁界による不具合が回避される。
【００５２】
ここで、リーダ１４とアンテナ１６とは、接続線４６および接続線４８を経由して電気的に接続される。また、接続線４６がアンテナ１６と接続される箇所と、接続線４８がアンテナ１６と接続される箇所とは、左右対称となるように配置されている。
【００５３】
本形態によれば、横臥する使用者に掛けられる敷布に、ＲＦＩＤタグと通信するアンテナを組み込んだので、ＲＦＩＤタグとアンテナとの距離が適正なものとなり、両者の通信を良好に行うことが可能となる。
【００５４】
更に、使用者が排出した尿によりおむつを交換する場合でも、おむつと共に廃棄されるのは比較的安価なＲＦＩＤタグのみである。一方、アンテナはおむつと共に破棄されることはなく、敷布として長期間連続して使用できるので検出装置を導入することによるコスト増加が抑制される。
【００５５】
更にまた、使用者がスプリングベッドに横臥した状態の場合、アンテナとスプリングベッドとが接近しすぎると、スプリングベッドに内蔵されたスプリングから発生する反磁界により、アンテナとＲＦＩＤタグとが通信不能となる。本発明では、敷布にアンテナを配置させることで、使用者の胴体によりアンテナとスプリングベッドとが離間するので、スプリングベッドから発生する反磁界により通信が阻害されることが無い。
【００５６】
図４のフローチャートに基づいて、上記した尿検出装置１１により尿を検出する方法を説明する。
【００５７】
先ず、システムを起動させ（ステップＳ１１）、尿を検出する為のループを開始する（ステップＳ１２）。ここでは、Ｔｉｍｅｒを１秒間と設定し、この間隔にてリーダ１４によるタグ１２の読み取りを行う。更に、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）にてリーダ１４を操作する場合は、リーダ１４に付属のＵＳＢポートをＲＳ２３２Ｃポートとして認識させるドライバーをＰＣにインストールしておく。
【００５８】
次に、リーダ１４の通信範囲にタグ１２が存在するか否かを判断する（ステップＳ１３）。換言すると、リーダ１４とタグ１２とが通信可能か否かを判断する。タグ１２が存在したらステップＳ１４に移行し、存在しなければ（通信不可であれば）ステップＳ１８に移行する。
【００５９】
ステップＳ１４では、タグ１２のＩＣチップ２４からデータを読み出してプログラムに記憶する。タグ１２のＩＣチップ２４には、被介護者の名称などを示す個別データが書き込まれており、このデータが読み出される。
【００６０】
ステップＳ１５では、先ステップにより読み出されたデータと、既に読み出されてメモリに記憶されているデータとを比較し、同一であるか否かを判断する。データが同一である場合は、同じタグと交信しているものと判断し（ステップＳ１５のＹＥＳ）、変数Ｃｏｕｎｔを０とする。そして、ステップＳ１７を経由してステップＳ１２に戻る。
【００６１】
一方、読み出したデータとメモリの内部のデータが一致しなければ、ステップＳ１８に移行する（ステップＳ１５のＮＯ）。
【００６２】
ステップＳ１８では、メモリの内部にデータが有るか否かを確認し、データが有れば（ステップＳ１８のＹＥＳ）、変数Ｃｏｕｎｔを１つ増加させる（ステップＳ１９）。一方、メモリの内部にデータが無ければ（ステップＳ１８のＮＯ）、ステップＳ２２に移行する。
【００６３】
ステップＳ２０では、変数Ｃｏｕｎｔが１０以上か否かを判断し、変数Ｃｏｕｎｔが１０以上であれば、タグとの交信が１０秒間以上途絶えているので、失禁を検知したと判断する（ステップＳ２１）。そして、変数Ｃｏｕｎｔが１０未満であれば、ステップＳ２２を経由して、ステップＳ１２に戻る。
【００６４】
ステップＳ２１では、失禁が検出された時間をコンピュータから読み出し、失禁時刻として記録する。更に、予め指定しておいたＩＰ Ａｄｒｅｓｓを振り分けられた端末やパソコンにその情報を知らせる。そして、必要に応じて失禁を介護者に報知する。これらのデータを長期間に渡り取得することで、被介護者が失禁しやすい時間帯が統計的に解るようになり、個々の被介護者のおむつ交換やバイタルサインが取得でき、被介護者のそれぞれに併せた適切な介護が可能となる。
【００６５】
更に、本実施の形態で用いられるタグ１２は排水シート２８を備えた構成と成っているので、検出された尿は素早くタグ１２から離間する。従って、タグ１２に尿が付着することにより、タグ１２とリーダ１４との交信が一定時間途絶えても、タグ１２に付着した尿はキレよく排水されておむつ１０に吸収され、タグ１２とリーダ１４との交信は回復する。タグ１２に付着した尿が良好に排水されなければ、１つのタグ１２により１回の失禁は検出可能ではあるが、タグ１２とリーダ１４との通信が回復されないので、複数回の失禁を検出することはできない。一方、本実施形態では、ＲＦＩＤタグ１３の下面に貼着された排水シート２８により尿がキレよくタグ１２の外部に排水されるので、タグ１２とリーダ１４との交信は回復されて複数回の失禁を検出することが可能となる。
【００６６】
以上が尿の有無を検出する方法の説明であるが、上記した検出方法は尿量を検出するために使用することも可能である。この場合は、上記したステップＳ２０の後に、通信が復帰するまでの時間を計測し、計測された時間から尿量を算出するステップが必要とされる。尿量を特定する具体的な方法に関しては、後述の第２の実施の形態にて説明する。
【００６７】
＜第２の実施の形態＞
本形態では、図５〜図１０を参照して、図１（Ｂ）に示すタグ１２に備えられる排水シート２８の形状に関して説明する。
【００６８】
先ず図５を参照して、図１（Ｂ）に示す排水シート２８の形状を最適化するために考慮すべき表面張力に関して説明する。図５（Ａ）は毛管現象を説明する図であり、図５（Ｂ）は表面張力の強さに関係するパラメーターを示すための図である。
【００６９】
図５（Ａ）を参照して、毛細管現象などに知られるように、径の小さいストロー状のガラス管を水に差し込むと管内の水面は重力より強い力で吸い上げられる。上昇している高さをｈとし、管内の直径を２πとする。管の中の液面は中央が凹んだ曲面になる。この現象はメニスカスと呼ばれ、毛管と液体間に発生する表面張力により液面が持ち上がっている。
【００７０】
液体のメニスカス周囲の管の接触したところで考えると、力の垂直上向きの成分は、単位長さ当たりγｃｏｓθで、管と接触している長さ２πｒの円周全体で考えると、その合力は２πｒγｃｏｓθである。γｃｏｓθが毛管と液体の表面張力となる。γは水の場合２０℃で７２．７５ｄｙｎ／ｃｍである。
【００７１】
図５（Ｂ）を参照して接触角θを説明する。接触角θは温度Ｔ、液滴の表面張力γＬ、固体の表面張力γＳ、液体と固体との界面張力γＳＬによって変わってくる。点Ｃに作用する力が釣り合っているとすると、
γＳＬ−γＳ＋γＬｃｏｓθ＝０
が成り立つ。この式をヤングの方程式と呼び、γｓ＞γＳ＋γＬであると接触角θは存在せず、液体は固体表面を自然に広がっていき、完全に濡らす。つまり、図５（Ａ）で釣りあげられている液体の質量は、液体の密度をρとすれば、πρｈｒ２になる。これに作用する重力と表面張力で上向きに釣り上げている力が釣り合っていることから、
式１：２πｒγｃｏｓθ＝πρｈｒ２
が得られる。このように液体は固体に囲まれることにより、より多くの表面張力を発生する。言い換えれば、そこに留まろうとする力が発生しているということになる。式１を用いて液体にかかる重力と表面張力とを比較し、排水シートの好適な形状を求める。
【００７２】
式１で左辺の項は表面張力による力である。図５（Ｂ）に示すように、この力は液体が固体表面と触れる接触線の長さと接触角θによって力が変化する。それに対し、右辺の項は液体にかかる重力により発生する力であり、液体の体積が減少するにつれて、この力は減少する。
【００７３】
図６に、タグを構成するＲＦＩＤタグ１３および排水シート２８の断面を示す。ここでは、簡単のために突起部３１の形状を柱状としている。丸で囲まれるＡ乃至Ｄは、表面張力の影響により尿が残留して、ＲＦＩＤタグ１３の交信回復を困難にする可能性のある場所である。領域Ａは突起部３１とＲＦＩＤタグ１３とが接触する箇所である。領域Ｂは突起部３１同士の間の空間である。領域Ｃは基材３０の上面とＲＦＩＤタグ１３との間の空間である。領域Ｄは基材３０を貫通する貫通孔３２の内部空間である。領域ＥはＲＦＩＤタグ１３の裏面である。これらの箇所にて、表面張力により尿が残留する恐れがあり、多量の尿が残留すると、タグとリーダとの通信が回復しない恐れがある。従って、排水シート２８は、表面張力を低減させて尿が残留しがたい形状である必要がある。
【００７４】
図７を参照して、上記した領域Ａの最適な形状を検討する。図７（Ａ）および図７（Ｂ）は円柱状の突起部３１を示す図であり、図７（Ｃ）および図７（Ｄ）は円錐状の突起部３１を示す図である。
【００７５】
図７（Ａ）を参照して、突起部３１の上面はＲＦＩＤタグ１３の下面に当接しておらず、両者の間には空隙が存在している。従って、ＲＦＩＤタグ１３の裏面と、突起部３１の上面との間の空隙に尿が残留してしまう恐れがある。また、ＲＦＩＤタグ１３の裏面と突起部３１の上面との間が短くなると、尿素の体積は減少するが、ＲＦＩＤタグ１３の裏面に尿が塗れる面積は変化しない。
【００７６】
また、図７（Ｂ）に示すように、突起部３１の上面をＲＦＩＤタグ１３の下面に密着させると、両者の間に尿が進入することが防止される。しかしながら、突起部３１の上端周辺部がＲＦＩＤタグ１３の裏面に接触する接触線に沿って尿が残留する。この場合、残留する尿の量は、接触線の長さに比例する。
【００７７】
従って、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示した場合では、表面張力の力が重力よりも大きくなるところで、尿がその場所にとどまり続ける。このようになると、残留した尿によりＲＦＩＤタグ１３の交信が阻害される恐れがある。
【００７８】
この問題を解決するためには、尿が固体に触れる面積を小さくすることが有効である。つまり、円柱形状の突起部３１の半径を小さくすることで、残留する尿の量を少なくすることができる。しかしながら、突起部３１の形が極めて細くなると、紙面上にて上下方向の応力が加わると突起部３１が容易に変形してしまい、基材３０とＲＦＩＤタグ１３との間の空間を確保できなくなる恐れがある。また、極めて細い柱状の突起部３１を多数設けると、突起部３１の変形は防止されるが、細い柱状の突起部３１を形成することは技術的に困難である。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、突起部３１の形状としては、先端部が鋭利に形成される円錐形状または角錐形状が好ましい。
【００８０】
図７（Ｃ）を参照すると、円錐形状の突起部３１とＲＦＩＤタグ１３の裏面とは接触せずに、両者の間には間隙が存在する。しかしながら、突起部３１の先端部の面積が小さいので、残留する尿の量が少なくなる。
【００８１】
図７（Ｄ）を参照して、突起部３１の先端部がＲＦＩＤタグ１３の裏面に接触した場合を考えると、突起部３１の接触線が極めて短くなるので、この場合でも残留する尿の量が少なくなる。
【００８２】
更に、突起部３１の形状を円錐形状または角錐形状とすることで、先端の角度を変えるのみで突起部３１の太さを太くして機械的強度を高めることができる。
【００８３】
図８を参照して、次に、図６に示した領域Ｂに関して説明する。図８は突起部３１同士の間に位置する尿に作用する表面張力を説明するための図である。この図を参照して、直方体の突起部３１同士の間に尿が存在するとし、高さｚまで尿が持ち上がっており、突起部３１同士が離間する距離がｘであり、突起部３１の幅がｙであるとする。そうすると、表面張力は、ＲＦＩＤタグ１３と尿との接触線２ｘと、尿と突起部３１との接触線２ｙによるものがあり、合計として（２ｘ＋２ｙ）γｃｏｓθとなる。一方、尿の体積はｘｙｚであり、尿に作用している重力と表面張力で上向きにつり上げている力は釣り合っているので、
式２：（２ｘ＋２ｙ）γｃｏｓθ＝ｘｙｚρｇの式が成立する。
【００８４】
また、式２を参照すると、高さｚの値は右辺の項のみに係っており、左辺の値はｚに関係がない。このことは、突起部３１の高さｚが低くなると、突起部３１の間に位置する尿が流れず残留する可能性を示唆している。
【００８５】
更に、突起部３１間の距離ｘが短くなると、式２の左辺は２ｘγｃｏｓθ＋２ｙγｃｏｓθであるため、第２項である２ｙγｃｏｓθは変化無く垂直上向きの成分であり続けるのに対し、右辺はｘの減少と比例して減少する。このため、突起部３１間の距離ｘが極端に短くなると、この箇所に尿が残留する恐れがある。本実施の形態では、突起部３１同士が離間する距離ｘを、一例として４．６６ｍｍとしている。
【００８６】
図９を参照して、次に、図６に示した領域Ｄに関して説明する。この図を参照して、貫通孔３２の上方に位置する尿に作用する表面張力は重力の向きと逆方向である。そして、この尿に作用する重力は、貫通孔３２の上方に位置する尿の体積によって変化し、この体積はπρｚｒ２であり、表面張力は２πｒγｃｏｓθである。
【００８７】
従って、２πｒγｃｏｓθ＝πρｚｒ２の時に貫通孔３２の上方に位置する尿はそこに留まり、貫通孔３２から尿が外部に放出されないこととなる。このことにより、貫通孔３２から尿が放出されるようにするためには、２πｒγｃｏｓθ＜πρｚｒ２となるように、貫通孔３２の半径ｒと突起部３１の高さｚを設定する必要がある。例えば、本実施形態では、一例として、貫通孔３２の半径ｒを０．５ｍｍ以上とし、突起部３１の高さｚを１．６６ｍｍ以上としている。
【００８８】
次に、図６に示された領域Ｅに関しては、ＲＦＩＤタグ１３の下面に撥水加工を施すことにより、この箇所に付着して留まる尿の量を低減させることができる。この撥水加工とは、シリコン樹脂等の撥水性に優れる樹脂膜によりＲＦＩＤタグ１３の下面を被覆することでよい。
【００８９】
図１０（Ａ）のグラフを参照して、上記した構成のタグ１２を使用して、通信の回復に必要とされる時間を計測した結果を説明する。この実験では、７枚のおむつを２人の健常な２３歳〜２４歳成人男性で使用して実験を行った。実験では、尿取りパッドをペニスに巻き付け、１枚のパッドに対してタグが交信停止するまで複数回の失禁を行い、交信が回復するまでの時間を計測した。
【００９０】
このグラフの横軸は尿により通信が途絶えたタグの通信の回復に要した時間を示し、縦軸は回復率を示している。グラフに示されているように、失禁によりタグとリーダとの交信が途絶えても、１００秒後には８０％程度の割合で交信が回復している。そして、１３０秒後には９０％程度の割合で通信が回復している。また、シリコン樹脂で排水シートを成型した場合でも、人工芝生を排水シートとして用いた場合でも、タグの交信を良好に回復させることができた。
【００９１】
図１０（Ｂ）のグラフを参照して、通信の回復に必要とされる時間を説明する。このグラフでは、横軸は交信回復の回数を示し、縦軸は交信回復に必要とされる時間を１回目との比率で示している。ここでは、複数回（６回）の実験を行った。このグラフから明らかなように、回復回数が増えるごとに回復時間が増加する傾向がある。
【００９２】
また、実験によると、尿により通信が途絶えたタグが通信を回復させる回数の平均は２．９回程度であり、最高では４回の交信の回復が行われている。従って、本実施形態のタグによれば、複数の失禁を確実に検出することが可能となる。
【００９３】
＜第３の実施の形態＞
本形態では、図１１から図２０を参照して、上記した構造の尿検出装置を用いて尿量を測定する方法を説明する。
【００９４】
本形態では、上記した第１の実施の形態で使用された尿検出装置１１（図１参照）を用いて、使用者がおむつに排出した尿量を測定する事項を説明する。具体的には、図１（Ｂ）を参照して、おむつに内蔵されるタグ１２は、タグに接触した尿を排出させる排水シート２８を備えているので、尿によりＲＦＩＤタグ１３とアンテナとの更新が途絶えても、一定時間経過すると交信が復帰する。また、この復帰に要する時間は使用者がおむつに排出した尿と相関関係があると予測される。このことから、本形態では、リーダ（アンテナ）とＲＦタグ１２の交信が途絶えた状態から復帰するまでの時間を測定することにより、排尿量の検出を行う。
【００９５】
先ず、図１１（Ａ）を参照して、使用者が排出する尿と排水シートとの関係を数式により説明する。ベルヌーイの定理より、排水時間Ｔは、ＲＦタグ１３の面積Ａ、ＲＦタグ１３と排水シート２８の高さＨ、貫通孔の個数ｎ、一つの貫通孔の流量Ｑとしたとき、式３で求めることができる。ここでＴとは、ＲＦＩＤタグ１３の交信が途絶えてから復帰するまでに必要とされる時間である。
式３：Ｔ＝（Ａ×Ｈ）／（ｎ×Ｑ）
ここで、水の量Ｌ＝Ａ×Ｈとすると、
式４：Ｌ＝（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となる。また、Ｑは、水の流水係数ｃ、貫通孔の面積ａ、重量加速度ｇとすると、
式５：Ｑ＝ｃａ（２ｇＨ）１／２
と表せる。
【００９６】
これらの式より、排水シート２８の最適な形状の設計は行われている。排水シート２８は、板状体の基材３０と、基材３０の上面から円錐状に突出する突起部３１と、基材３０を貫通して設けた貫通孔３２とからとから構成されている。また、排水シート２８の材料としてはシリコーン樹脂等の樹脂材料が採用される。なお、排水シート２８の好適な形状に関しては、後述する第３の実施の形態にて説明する。
【００９７】
図１１の各図を参照して、ＲＦＩＤタグ１３を用いて尿量を測定する原理を説明する。
【００９８】
図１１（Ａ）に示すように、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８とから成るタグ１２は、おむつ１０の内部に貼着されている。そして、タグ１２に尿が付着していない初期の段階では、ＲＦＩＤタグ１３は、おむつ１０の外部に配置されたアンテナと通信可能な状態とされている。
【００９９】
図１１（Ｂ）を参照して、次に、使用者から尿５２が排出されると、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８との間に尿５２が介在することとなる。この様になると、尿５２に含まれる塩分により、ＲＦＩＤタグ１３とアンテナ（リーダ）との交信が一時的に途絶える。
【０１００】
図１１（Ｃ）を参照して、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８との間に位置する尿５２は、排水シート２８に設けられた貫通孔３２を経由して、おむつ１０に移動して吸収される。この様になると、尿５２がＲＦＩＤタグ１３に与える影響が小さくなるので、ＲＦＩＤタグ１３とアンテナとの交信が再開される。
【０１０１】
本形態では、上記したように、交信が停止してから復帰するまでの時間を計測して、この復帰に必要とされる時間から、使用者が排出した尿量を推定する。
【０１０２】
上記したタグ１２を用いて、食塩水を使用した原理確認実験を行った。実験に使用した食塩水は尿と同様の塩分濃度、約０．６％とする。人の排尿量は５０ｃｃ〜３００ｃｃである。そこで、５０ｃｃ〜３００ｃｃの食塩水を滴下して再交信時間を測定する。実験方法として滴下する食塩水を５０ｃｃずつ加えていき、その排水時間を測定していく。同様に１００ｃｃずつ、１５０ｃｃずつ、２００ｃｃずつ、２５０ｃｃずつ、３００ｃｃずつ加えた。また、おむつ有りの場合と無い場合での排水機構の再交信時間を測定した。
【０１０３】
図１２（Ａ）に排尿量測定システムを用いた再交信時間の測定結果を示す。横軸に再交信時間（尿により交信が途絶えてから回復するまでの時間）、縦軸に累積される食塩水の量をとる。５０ｍｌの場合、一枚のおむつに食塩水を累積させ、各水溶液を一定量ずつ加えていくと、水溶液量が増加するとともに排水時間が長くなっていることが確認できる。単位時間当たりの排水量は一定であるため、食塩水を一定量ずつ加えていくと、おむつの吸収力が低下し、再交信時間が遅くなると考えられる。
【０１０４】
上記したように流量は、ｃａ（２ｇＨ）１／２である。すなわち、液体はＨだけの高さを自由に落下した場合と同じ速度で流出することが導出できる。
【０１０５】
しかし、市販のおむつは液体を瞬間的に吸収するものではなく、完全に吸収が完了するまでに数秒かかる。そのため排水機構をおむつに内蔵した場合、自由落下と同等の速度で排水機構を通過したと仮定しても液体がおむつに吸収されるまでにタイムラグが発生すると考えられる。そこでＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８を組み合わせたもの（Ａ）と、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８をおむつに内蔵したもの（Ｂ）の２種類のパターンで排水時間の測定を行った。
【０１０６】
図１２（Ｂ）に測定結果を示す。（Ａ）の測定結果は黒三角、（Ｂ）の測定結果は黒四角でプロットしたものである。（Ａ）の測定値は理論値に近似している。一方で、排水機構をおむつに内蔵した場合は自由落下と同等の速度は得られなかった。即ち、タグ１２はそのままの状態の時よりも、おむつに内蔵されたときの方が、交信が復帰するために必要とされる時間が長くなることが明らかとなった。
【０１０７】
次に、原理確認実験とは別に被験者による実験を行った。寝たきりの高齢者を対象としているため、体勢を仰臥位状態で実験を行う必要がある。実際の老人介護施設では、尿とりパッドをペニスに巻きつけ、その上からおむつを装着しているため、同じ方法で実験を行った。排尿後に、おむつが尿を吸収した量を実測値とし、被験者は２２〜２４歳の一般的な成人男性４人で実験を行った。実験結果を図１３に示す。
【０１０８】
次に、おむつの吸収率と排水速度の関係に関して説明する。排水シートとＲＦＩＤタグをおむつに内蔵した場合の排水速度は、おむつの吸収による影響を考えなければならない。理論値と測定値の傾きは以下の式で求められる。
式６：ｋ＝（実測値の排水速度）／（理論値の排水速度）
＝８．０５６／２５．８６
＝０．３１
この傾きｋをおむつ吸収係数とする。このｋからおむつの排水量と排水時間の関係を求めることができる。
【０１０９】
尿量測定システムの再交信時間の計算値は、ＴＤをおむつ吸収による時間、ＴＲを理論値とすると、
式７：ＴＤ＝ｋＴＲ
である。
【０１１０】
次に、被験者４名の協力を求め、尿量測定システムを用いて排尿量と再交信までの時間を計測した。計測結果を図１４の各図の表にまとめ、図１５〜図１６にグラフにまとめた。
【０１１１】
測定結果のグラフより、計算値と実測値に似た傾向がみられることがわかる。誤差の原因は電波の交信状況やおむつにかかる圧力も影響していると考えられる。おむつにかかる圧力と排水速度の関係は後述する。
【０１１２】
次に、圧力による時間と排水速度の関係に関して説明する。排水シート内蔵のおむつに圧力を加えた場合に、排水速度にどのように影響を及ぼすのか実験を行った。おむつに加える力を０ｇ重、１００ｇ重、２００ｇ重、３００ｇ重、４００ｇ重、５００ｇ重と変化させ、排水時間を測定した。滴下した液体量は１００ｍｌ、２００ｍｌ、３００ｍｌ、圧力を加える面積は排水機構サイズ８０ｍｍ×５０ｍｍである。
【０１１３】
測定結果を図１７〜図２０のグラフにまとめた。ここで、図１７はおむつに加える加重が０ｇの場合であり、図１８（Ａ）は加重が１００ｇの場合であり、図１８（Ｂ）は加重が２００ｇの場合であり、図１９（Ａ）は加重が３００ｇの場合であり、図１９（Ｂ）は加重が４００ｇの場合であり、図２０（Ａ）は加重が５００ｇの場合であり、図２０（Ｂ）は圧力と排水時間の傾きの関係を示すグラフである。
【０１１４】
これらのグラフより、力を加えていくと排水時間は長くなり、排水時間と排水量の傾きは緩やかになることがわかる。測定結果より、圧力を変数ｘとすれば次の理論式から傾きを求めることができる。
式８：ａ＝ｅ−０．０２Ｘ
この式８で求めたａの値を式４の理論式に当てはめると、
式９：Ｌ＝ａ×（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となり排水量を求めることができる。
【０１１５】
次に、排尿量測定の評価に関して説明する。上記にて排尿量を測定する実験を行ったが、排尿量の理論値は上記した式４である。
【０１１６】
ここで、おむつによる吸収の影響より排水時間は延びるため、吸収係数ｋとすると、
式１０：Ｌ＝ｋ×（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となる。また上記の考察より圧力により排水時間は大きくなり、傾きは緩やかになっていくため、圧力を変数とすると式８を考慮する必要があるので、
式１１：Ｌ＝ａ×ｋ×（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となり、これがおむつ吸収剤の吸収とＲＦタグにかかる圧力を考慮した理論式を新しく導出した。これより、排尿量は上記式１１で求めることができ、おむつ内の排尿量をより正確に測定することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１０ おむつ
１１ 尿検出装置
１２ タグ
１３ ＲＦＩＤタグ
１４ リーダ
１５ 基板
１６ アンテナ
１８ 通信制御部
２０ 演算部
２２ アンテナ
２４ ＩＣチップ
２６ 開口部
２８ 排水シート
３０ 基材
３２ 貫通孔
３４ 被介護者
３６ コンピュータ
３８ 介護者
４０ 敷布
４２ スプリングベッド
４４ スプリング
４６ 接続線
４８ 接続線
５２ 尿
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグとアンテナとの交信状況から、尿や血液等の液体を検出する液体検出タグおよびそれを備えた液体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
寝たきりの被介護者の介護にはおむつが用いられており、この被介護者が言葉をうまく発音できない等の原因により尿意を介護者に伝えられない状況では、予め決められた時刻または一定時間毎におむつを交換している。しかしながら、被介護者が失禁した後に長時間経過すると、尿による臭いが充満したり、おむつかぶれが発生する恐れが大きい。
【０００３】
また、介護者にとっても、おむつを開けなければその内部の状況は把握できないので、失禁をしていない被介護者のおむつを開けてまた付け直すことが頻繁に発生してしまい、不要な労力が発生してしまうと共に、被介護者の睡眠が妨害される問題もある。そのため、介護者がおむつを開けなくとも、失禁を感知することができる失禁センサが開発されている。
【０００４】
この失禁センサとして、電極、湿気センサ、カメラ、熱電素子を用いた方法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、大型で装着時に被介護者が違和感を感じるものであったり、介護者が被介護者の所まで行き失禁の有無を確認する必要があったり、おむつから配線が出ているような見栄えが悪いものであった。
【０００５】
更に、失禁センサとして、使い捨てるタイプの送信機をおむつの内部に装着し、おむつの外部に受信機を備え、無線により失禁を検出する装置もある。しかしながら、このタイプの装置では、送信機の装着感があったり、電池の交換に手間がかかる等の問題があった。更には、送信機を構成する配線が、おむつの使用時に伴う屈曲動作で断線してしまう等の問題もあった。
【０００６】
また、下記特許文献１を参照すると、パッシブ型のＲＦＩＤタグを使用したおむつ濡れ報知表示装置が開示されている。当該特許文献の図１等を参照すると、おむつの内部に備えられた濡れ検出センサにより尿を検出し、検出された尿等のデータをＲＦ−ＩＤタグから表示装置に送信している。そして、表示装置では、入力されたデータに基づいて、失禁の回数または失禁してからの時間を表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載された発明では、紙おむつの内部に備えられたＲＦ−ＩＤタグが一旦尿に濡れてしまうと、長期間に渡りＲＦ−ＩＤタグに尿が塗れた状態となるので、それ以降のＲＦ−ＩＤタグと表示装置との通信ができなくなってしまう問題があった。このような場合に於いては、１回の尿漏れの検出は可能となるが、１つのＲＦ−ＩＤタグ１６により複数回の失禁を検出することができなくなる。
【０００９】
本発明は上記した問題を鑑みて成されたものであり、本発明の主たる目的は、複数回の失禁を検出することができる液体検出タグおよびそれを備えた液体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体検出タグは、パッシブ型のＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグに重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、を備え、前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の液体検出装置は、液体検出タグと、前記液体検出タグに駆動エネルギーを与えると共に前記液体検出タグと信号を授受するリーダアンテナと、を備え、前記液体検出タグは、パッシブ型のＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグの主面に重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、を備え、前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＲＦＩＤタグの周囲に尿が排出される空間を確保するための排水シートを設けたので、ＲＦＩＤタグに接触した尿はこの空間を経由して素早く排出される。従って、タグとリーダとの交信を回復させ、ＲＦＩＤタグにより複数回の失禁を検出することが可能となり、被介護者の失禁時間をより正確に記録することができる。更に、この失禁時間から導き出されるバイタルサインを基に介護を行うことが可能となり、個々の介護者にあった介護または治療を行うことができる。このことから、本発明により、被介護者のＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｆｅ）が向上されると共に、介護者や看護士の労力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置を示す図であり、（Ａ）は液体検出装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はタグの構成を示す斜視図であり、（Ｃ）はタグの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置を示す概略図である。
【図３】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置を示す図であり、（Ａ）は液体検出装置およびその使用状況を示す平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）はアンテナの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置により尿を検出する方法を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、尿に作用する表面張力を説明するための図である。
【図６】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグを示す断面図である。
【図７】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグを示す図であり、（Ａ）乃至（Ｄ）はタグに備えられる突起部の断面図である。
【図８】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグに備えられる突起部を示す斜視図である。
【図９】発明の液体検出装置の一例である尿検出タグに備えられる貫通孔を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、発明の液体検出装置の一例である尿検出タグを用いた実験結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定する方法を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は断面図である。
【図１２】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１３】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示す表である。
【図１４】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）−（Ｃ）は表である。
【図１５】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１６】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１７】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すグラフである。
【図１８】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図１９】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【図２０】本発明の液体検出装置の一例である尿検出装置で尿量を測定するために行われた結果を示すものであり、（Ａ）と（Ｂ）はグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の液体検出タグおよび液体検出装置の詳細を以下に説明する。以下の説明では、検出する液体の一例として、使用者が排泄した尿を例示するが、検出される液体としては尿以外も採用可能である。具体的には、使用者（被介護者）の血液や汗を本形態のタグおよび検出装置により検出することができる。本形態により使用者の血液を検出することで、例えば輸血や手術等の医療行為にて外部に流出した血液を検出することができる。また、本形態により使用者から発生した汗を検出することで、褥痩を予防することができる。ここで検出とは、例えばおむつの内部に一定量以上の尿が存在するか否かを判断することや、おむつの内部に排出された尿の量を推定することを含む。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
本形態では、図１から図４を参照して、本形態の尿検出タグおよび尿検出装置の構成ならびにそれを用いた尿の検出方法を説明する。
【００１６】
図１を参照して、尿検出装置１１の詳細を、尿検出用のタグ１２を中心に説明する。図１（Ａ）は尿検出装置１１を示す図であり、図１（Ｂ）はタグ１２の構成を詳しく示す斜視図であり、図１（Ｃ）はタグ１２を示す断面図である。
【００１７】
図１（Ａ）を参照して、被介護者３４が装着するおむつ１０にはタグ１２が内蔵されており、おむつ１０の外部にタグ１２と通信を行うアンテナ１６（リーダアンテナ）およびリーダ１４が配置されている。アンテナ１６は、タグ１２に対して電磁波（磁界）を発生させることによりタグ１２を駆動させ、更に、タグ１２から発生されたデータを受信する機能を備えている。
【００１８】
更に、リーダ１４は、通信制御部１８と演算部２０から構成されている。演算部２０は
情報を記録するメモリと、このメモリの読み書き、演算、認証、暗号化等を行うロジック回路とから構成されている。そして、通信制御部１８は、アンテナ１６を経由したタグ１２との通信を制御する部位である。
【００１９】
次に、図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、尿検出装置１１により尿を検出するメカニズムに関して述べる。
【００２０】
先ず、リーダ１４のアンテナ１６からは、強さが１．５Ａ／ｍ〜７．５Ａ／ｍ程度の電磁波（磁界）が発生している。この磁界による電磁誘導の作用により、タグ１２のコイル状のアンテナ２２に、例えば１３．５６ＭＨｚの交流電圧が起電される。そして、起電された交流電圧を、ＩＣチップ２４に内蔵された整流回路により直流電圧に変換している。ここで、ＩＣチップ２４を駆動させるためには、一般的には３Ｖ、低電圧のもので１．８Ｖの電圧が必要とされる。
【００２１】
電磁誘導により電源を確保したタグ１２は、アンテナ２２で受けた電波が反射して再び放出される量を制御する負荷変調をすることでリーダ１４と交信する。負荷変調としては、振幅を替える振幅変調（ＡＳＫ）、周波数を変える周波数変調（ＦＳＫ）および位相を変える位相変調（ＰＳＫ）があり、何れも本実施形態に採用可能である。
【００２２】
本実施の形態では、リーダ１４のアンテナ１６から電磁波を一定間隔にて発生させ、リーダ１４とタグ１２とが交信している時は、タグ１２に尿が付着していない（即ち被介護者が失禁していない）と判断している。
【００２３】
一方、被介護者が失禁してタグ１２に尿が付着すると、タグ１２とリーダ１４との交信が不能となる。この様に交信ができなくなる原因は、電解質を含む尿がタグ１２に付着すると、この電解質を電流が通過し、タグ１２のアンテナのインダクタンス、キャパシタンス等の容量が変化し、共振周波数が変動することでＱ値が低下して共振せず、結果的にアンテナ２２の起電力がＩＣの駆動電圧に到らないことであると考えられる。
【００２４】
ここで、この交信ができなくなる現象は、タグ１２のアンテナ２２に直に尿が接触した場合に発生する。更には、アンテナ２２が樹脂層により被覆された場合でも、この樹脂層に尿が付着すると交信ができなくなる。
【００２５】
実験によれば、食塩水をＲＦＩＤタグ１３の上面に滴下すると、１滴の場合はタグが起電する電圧が２．５Ｖ程度まで低下し、２滴以上滴下するとこの電圧が２．１Ｖ以下となり交信がとぎれてしまう。従って、本実施の形態によれば、極めて少量の尿漏れもタグ１２により検出可能となる。
【００２６】
更に、塩分等を含まない水道水をＲＦＩＤタグに滴下した場合は、タグが起電する電圧はそれほど低下せず、交信はとぎれないことが実験により判明した。従って、おむつ１０の内部の蒸れによってできる水分がタグ１２に付着しても、タグ１２の交信が途絶えることは無い。しかしながら、おむつ１０の汗による蒸れが一定以上に成ると、上記した通信が阻害されるので、本形態のタグ１２を、汗を検出するための装置として用いることも可能である。
【００２７】
図１（Ｂ）および図１（Ｃ）を参照して、タグ１２の構成を詳述する。タグ１２は、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８とが重畳された構成となっており、尿が排出される空間がＲＦＩＤタグ１３の下方に確保されている。
【００２８】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ１３として、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＲＩ−Ｉ０２−１１２ＢのＲＦＩＤタグを用いた。このタグは、厚みが０．０５ｍｍ程度の薄いＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）から成る基板の上面に、薄い導電箔を渦巻き状に形成したアンテナ２２とＩＣチップ２４等が配置されている。従って、このタグは、非常にフレキシブルであり最小曲げ半径は１８ｍｍ程度である。このタグ一枚当たりの単価は現在１００円となっており、安易に使い捨てできない価格であるが、従来の物品管理の手法であるバーコードの代わりとしての利用されると大量生産されるので、コストが安くなり、使い捨てが容易になると考えられる。また、ＲＩ−Ｉ０２−１１２ＢはＩＳＯ１５６９３の規格に準拠しているため、通信に必要な磁界の強さは１．５〜７．５Ａ／ｍとなる。
【００２９】
ＲＦＩＤタグ１３の上面および下面は、シリコン樹脂等の絶縁性樹脂により被覆されても良い。この様にすることで、ＩＣチップ２４への尿の付着が防止される。
【００３０】
更に、ＲＦＩＤタグ１３の中央部付近を四角形形状にくり抜いて開口部２６が設けられている。この開口部２６は、尿を通過させて排水を良好にするためのものである。
【００３１】
排水シート２８は、シリコン樹脂を所定形状に一体的に成形したものであり、薄い板状の基材３０の上面から突起部３１が上方に突出した形状を有している。ここで、図１（Ｃ）を参照して、突起部３１の上端がＲＦＩＤタグ１３の下面に接触することで、突起部３１の高さに対応した空間が、ＲＦＩＤタグ１３の基板１５の下面と排水シート２８の基材３０の上面との間に確保される。
【００３２】
突起部３１は、基材３０の上面に等間隔に離間して複数が配置されており、突起部３１同士が互いに離間する距離は例えば４．６６ｍｍ以上である。また突起部３１の高さは例えば１．６６ｍｍ以上であり、幅は例えば１．０ｍｍ以上である。図では、突起部３１は円錐形状であるが、他の形状も採用可能であり、四角錐等の角錐形状、円柱形状または角柱形状等でも良い。
【００３３】
貫通孔３２は、基材３０を部分的に貫通して設けられており、基材３０に等間隔に複数個が配置されている。貫通孔３２の直径は例えば１．０ｍｍ以上である。貫通孔３２を経由して、ＲＦＩＤタグ１３に付着した尿は外部（おむつ）に排出されて吸収される。
【００３４】
また、上記した排水シート２８として人工芝を用いることも可能である。その理由は、人工芝は、排水性、柔軟性およびコスト性に優れているからである。さらにまた、排水シート２８の裏面には、タグ１２をおむつ１０に貼着させるための、接着剤から成る接着層が設けられても良い。
【００３５】
上記した構成のタグ１２によると、ＲＦＩＤタグ１３に尿が付着した後に、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８との空間を経由して尿がタグ１２の外部に放出される。従って、タグ１２に尿が付着してタグ１２とリーダ１４との交信が途絶えても、タグ１２に付着した尿は素早く外部に放出されるので、タグ１２とリーダ１４との交信は数十秒程度で回復される。そしてその後に、タグ１２に尿が再び付着してリーダ１４との交信が途絶えるとことで、再度の失禁を検出できる。このことから、１つのタグ１２により被介護者の複数回の失禁を検出することが可能となる。更には、後述するように、上記交信が途絶えてから再開されるまでの時間を基に、排泄された尿の量を推定することもできる。
【００３６】
更に、上記構成のタグ１２は、使用状況下にて被介護者が体動することによりストレスが加わっても、柔軟に変形するので、このストレスよりアンテナ２２が断線する問題が緩和されている。その理由は、図１（Ｃ）を参照して、ＲＦＩＤタグ１３の基材１５および排水シート２８の基材３０の両方が、可撓性に優れる樹脂を主体とする材料から成るからである。
【００３７】
図２を参照して、次に、上記した尿検出装置１１を備えた尿検出システムの構成を説明する。この図を参照すると、上記と同様に、タグ１２は被介護者３４が使用するおむつに備えられている。リーダ１４のアンテナ１６は、被介護者３４に掛けられる敷布にループ状に形成されている。そして、被介護者３４が失禁することによりタグ１２とリーダ１４との交信が一定時間以上途絶えると、サーバであるコンピュータ３６（制御装置）に失禁情報が記録される。この失禁情報としては、例えば、「いつ失禁したのか」、「失禁した時間帯の回数はいくらか」、「失禁の総回数はいくらか」、「尿量はどの程度か」等が挙げられる。そして、この失禁情報を経時的に取得して蓄積することにより、介護者または医師が被介護者の生活リズムを把握しやすくなり、被介護者毎の状態に合った介護および治療が可能となる。
【００３８】
コンピュータ３６に失禁情報が記録された後、介護者３８が所有しているＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）端末に失禁情報が通知され、介護者３８が被介護者３４のおむつを交換する。このことにより、介護者３８がおむつを開けなくとも失禁の有無を確認することができるので、効率的に介護が行われる。また、タグ１２は安価であるので使い捨てできるので、タグ１２を備えたおむつは通常のものと同様に使用可能である。
【００３９】
図３を参照して、アンテナ１６が敷布４０に組み込まれた尿検出装置１１の構成を説明する。図３（Ａ）は尿検出装置１１が被介護者（使用者）に対して用いられている状態を示す図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の状態の断面図であり、図３（Ｃ）はアンテナ１６の構成を詳細に示す平面図である。
【００４０】
図３（Ａ）を参照して、尿検出装置１１では、一定間隔にてタグ１２とリーダ１４（アンテナ１６）とが通信を行っており、この通信の状況が変化することでおむつ１０を使用する被介護者３４の失禁を検出している。即ち、タグ１２とリーダ１４（アンテナ１６）との交信が正常に行えたら、おむつ１０を使用している被介護者は失禁していないと判断する。一方、タグ１２とリーダ１４との交信が一定時間以上途絶えたら、尿がタグに１２に接触した（即ち、被介護者が失禁した）と判断する。また、後述するように、交信の再開にかかる時間から、被介護者が排出した尿の量を推定することも可能となる。
【００４１】
タグ１２は、紙おむつに代表されるおむつ１０に備えられている。タグ１２は、おむつ１０の内側の面に貼着されても良いし、おむつ１０自体に内蔵されても良い。本実施の形態では、タグ１２はパッシブ型のものであり、リーダ１４から与えられた駆動エネルギーによりＩＣが必要な処理を行い、この処理により生成されたデータを搬送波に乗せてリーダ１４に送信する機能を有する。この種のタグは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、無線ＩＣ、ＩＣタグ、ＲＦタグ等と称されている。ここでは、１つのみのタグ１２が示されているが、リーダ１４のアンチコリジョン機能を活用することで、おむつ１０の内部に複数のタグ１２を配置しても良い。
【００４２】
アンテナ１６は、タグ１２が駆動するための電磁波を発生させると共に、タグ１２から送信された電波を受信する機能を有する。リーダ１４は、有線にてアンテナ１６と電気的に接続されており、リーダ１４のアンテナ１６からは制御情報を含む電磁波がタグ１２に対して発信されている。
【００４３】
パッシブ型のタグ１２が電力を得る方法は、電磁誘導方式と電波方式がある。電磁誘導方式では磁界により電力を発生させるため、電波を使用しておらず、水分が近くにあっても比較的通信が可能である。一方、電波方式は、電波エネルギーを電力に変換する方法であり、電磁誘導方式と比べて通信距離が長い（ＵＨＦ帯の場合で５〜６ｍ）が、水による影響が大きいため、水分に囲まれると電波は吸収され通信不能になる。従って、本実施の形態では水分である尿を扱うため、タグ１２が電力を得る方法としては、電磁誘導方式の方が好適である。本実施形態では、ＲＦＩＤタグ１３として、１３．５６ＭＨｚ帯のものを用いる。
【００４４】
図３（Ａ）を参照して、本形態では、アンテナ１６は横臥した状態の被介護者３４に掛けられる敷布４０に組み込まれている。敷布４０としては、アンテナ１６を設置するための専用の布でも良いし、通常使用される毛布や布団にアンテナ１６が組み込まれても良い。更に、アンテナ１６が組み込まれる方法としては、敷布４０の繊維と共に織り込まれても良いし、敷布４０に内蔵されても良いし、敷布４０の上面または下面にアンテナ１６が貼着されても良い。
【００４５】
図３（Ｂ）を参照して、本形態の尿検出装置１１は、スプリングベッド４２の上面に横臥する被介護者３４に対して使用される。被介護者３４には敷布４０が掛けられ、アンテナ１６はこの敷布４０に組み込まれている。
【００４６】
ここで、スプリングベッド４２の内部には、金属から成る多数のスプリング４４が内蔵されている。従って、タグ１２に駆動エネルギーを与えるためにアンテナ１６から磁界を発生させると、金属であるスプリング４４から発生した反磁界により、アンテナ１６から発生した磁界が打ち消される現象が発生する。アンテナ１６とスプリング４４との距離が一定以上に短くなると、この打ち消しの現象により、両者の間に配置されたタグ１２とアンテナ１６とが通信不能となってしまう。
【００４７】
本形態では、反磁界により通信不能となる現象を避けるため、アンテナ１６をスプリングベッド４２の上面から一定以上離間させている。例えば、スプリングベッド４２の上面とアンテナ１６とが離間する距離Ｌ３を２０ｃｍ以上とすることにより、上記した打ち消しの現象を緩和させることが可能であることが判明している。
【００４８】
ここでは、被介護者３４の体の厚みによりアンテナ１６をスプリング４４から所定以上離間させている。具体的には、アンテナ１６が被介護者３４の上面に配置されるように、敷布４０を被介護者３４に掛けることにより、アンテナ１６がスプリングベッド４２の上面から離間される。即ち、アンテナ１６がスプリングベッド４２の上面に接触せず、結果的に反磁界による打ち消しが抑制される。
【００４９】
更にまた、本形態では、アンテナ１６を貫く方向の通信範囲（アンテナ１６から発生された磁界が紙面上にて縦方向に及ぶ範囲）が、被介護者３４の導体の厚み（Ｌ３）よりも長く設定されている。この様にすることで、アンテナ１６をスプリングベッド４２から離間して配置しても、被介護者３４が装着したおむつ１０に内蔵されたタグ１２とアンテナ１６とが通信可能となる。
【００５０】
図３（Ｃ）を参照して、アンテナ１６の更に具体的な構成を説明する。アンテナ１６は、枠状に配置された細長の導電箔（例えば銅箔）から構成されている。ここで、被介護者３４に対して横方向のアンテナ１６の長さをＬ１、被介護者３４に対して縦方向のアンテナ１６の長さをＬ２とした場合、Ｌ１の長さは例えば２５ｃｍ以上３５ｃｍ以下（一例として３０ｃｍ）であり、Ｌ２の長さは例えば５０ｃｍ以上６０ｃｍ以下（一例として５５ｃｍ）であった。
【００５１】
アンテナ１６の横方向の幅Ｌ１を２５ｃｍ以上３５ｃｍ以下とすることにより、幅Ｌ１が、一般的な被介護者３４の胴体の幅よりも短くなる。このことから、図３（Ｂ）を参照して、アンテナ１６が内蔵された敷布４０を被介護者３４に掛けると、被介護者３４の胴体の上方にアンテナ１６が配置されることとなる。従って、被介護者３４の胴体により、アンテナ１６をスプリングベッド４２から所定以上離間させることが可能となり、上記したスプリング４４から発生する反磁界による不具合が回避される。
【００５２】
ここで、リーダ１４とアンテナ１６とは、接続線４６および接続線４８を経由して電気的に接続される。また、接続線４６がアンテナ１６と接続される箇所と、接続線４８がアンテナ１６と接続される箇所とは、左右対称となるように配置されている。
【００５３】
本形態によれば、横臥する使用者に掛けられる敷布に、ＲＦＩＤタグと通信するアンテナを組み込んだので、ＲＦＩＤタグとアンテナとの距離が適正なものとなり、両者の通信を良好に行うことが可能となる。
【００５４】
更に、使用者が排出した尿によりおむつを交換する場合でも、おむつと共に廃棄されるのは比較的安価なＲＦＩＤタグのみである。一方、アンテナはおむつと共に破棄されることはなく、敷布として長期間連続して使用できるので検出装置を導入することによるコスト増加が抑制される。
【００５５】
更にまた、使用者がスプリングベッドに横臥した状態の場合、アンテナとスプリングベッドとが接近しすぎると、スプリングベッドに内蔵されたスプリングから発生する反磁界により、アンテナとＲＦＩＤタグとが通信不能となる。本発明では、敷布にアンテナを配置させることで、使用者の胴体によりアンテナとスプリングベッドとが離間するので、スプリングベッドから発生する反磁界により通信が阻害されることが無い。
【００５６】
図４のフローチャートに基づいて、上記した尿検出装置１１により尿を検出する方法を説明する。
【００５７】
先ず、システムを起動させ（ステップＳ１１）、尿を検出する為のループを開始する（ステップＳ１２）。ここでは、Ｔｉｍｅｒを１秒間と設定し、この間隔にてリーダ１４によるタグ１２の読み取りを行う。更に、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）にてリーダ１４を操作する場合は、リーダ１４に付属のＵＳＢポートをＲＳ２３２Ｃポートとして認識させるドライバーをＰＣにインストールしておく。
【００５８】
次に、リーダ１４の通信範囲にタグ１２が存在するか否かを判断する（ステップＳ１３）。換言すると、リーダ１４とタグ１２とが通信可能か否かを判断する。タグ１２が存在したらステップＳ１４に移行し、存在しなければ（通信不可であれば）ステップＳ１８に移行する。
【００５９】
ステップＳ１４では、タグ１２のＩＣチップ２４からデータを読み出してプログラムに記憶する。タグ１２のＩＣチップ２４には、被介護者の名称などを示す個別データが書き込まれており、このデータが読み出される。
【００６０】
ステップＳ１５では、先ステップにより読み出されたデータと、既に読み出されてメモリに記憶されているデータとを比較し、同一であるか否かを判断する。データが同一である場合は、同じタグと交信しているものと判断し（ステップＳ１５のＹＥＳ）、変数Ｃｏｕｎｔを０とする。そして、ステップＳ１７を経由してステップＳ１２に戻る。
【００６１】
一方、読み出したデータとメモリの内部のデータが一致しなければ、ステップＳ１８に移行する（ステップＳ１５のＮＯ）。
【００６２】
ステップＳ１８では、メモリの内部にデータが有るか否かを確認し、データが有れば（ステップＳ１８のＹＥＳ）、変数Ｃｏｕｎｔを１つ増加させる（ステップＳ１９）。一方、メモリの内部にデータが無ければ（ステップＳ１８のＮＯ）、ステップＳ２２に移行する。
【００６３】
ステップＳ２０では、変数Ｃｏｕｎｔが１０以上か否かを判断し、変数Ｃｏｕｎｔが１０以上であれば、タグとの交信が１０秒間以上途絶えているので、失禁を検知したと判断する（ステップＳ２１）。そして、変数Ｃｏｕｎｔが１０未満であれば、ステップＳ２２を経由して、ステップＳ１２に戻る。
【００６４】
ステップＳ２１では、失禁が検出された時間をコンピュータから読み出し、失禁時刻として記録する。更に、予め指定しておいたＩＰ Ａｄｒｅｓｓを振り分けられた端末やパソコンにその情報を知らせる。そして、必要に応じて失禁を介護者に報知する。これらのデータを長期間に渡り取得することで、被介護者が失禁しやすい時間帯が統計的に解るようになり、個々の被介護者のおむつ交換やバイタルサインが取得でき、被介護者のそれぞれに併せた適切な介護が可能となる。
【００６５】
更に、本実施の形態で用いられるタグ１２は排水シート２８を備えた構成と成っているので、検出された尿は素早くタグ１２から離間する。従って、タグ１２に尿が付着することにより、タグ１２とリーダ１４との交信が一定時間途絶えても、タグ１２に付着した尿はキレよく排水されておむつ１０に吸収され、タグ１２とリーダ１４との交信は回復する。タグ１２に付着した尿が良好に排水されなければ、１つのタグ１２により１回の失禁は検出可能ではあるが、タグ１２とリーダ１４との通信が回復されないので、複数回の失禁を検出することはできない。一方、本実施形態では、ＲＦＩＤタグ１３の下面に貼着された排水シート２８により尿がキレよくタグ１２の外部に排水されるので、タグ１２とリーダ１４との交信は回復されて複数回の失禁を検出することが可能となる。
【００６６】
以上が尿の有無を検出する方法の説明であるが、上記した検出方法は尿量を検出するために使用することも可能である。この場合は、上記したステップＳ２０の後に、通信が復帰するまでの時間を計測し、計測された時間から尿量を算出するステップが必要とされる。尿量を特定する具体的な方法に関しては、後述の第２の実施の形態にて説明する。
【００６７】
＜第２の実施の形態＞
本形態では、図５〜図１０を参照して、図１（Ｂ）に示すタグ１２に備えられる排水シート２８の形状に関して説明する。
【００６８】
先ず図５を参照して、図１（Ｂ）に示す排水シート２８の形状を最適化するために考慮すべき表面張力に関して説明する。図５（Ａ）は毛管現象を説明する図であり、図５（Ｂ）は表面張力の強さに関係するパラメーターを示すための図である。
【００６９】
図５（Ａ）を参照して、毛細管現象などに知られるように、径の小さいストロー状のガラス管を水に差し込むと管内の水面は重力より強い力で吸い上げられる。上昇している高さをｈとし、管内の直径を２πとする。管の中の液面は中央が凹んだ曲面になる。この現象はメニスカスと呼ばれ、毛管と液体間に発生する表面張力により液面が持ち上がっている。
【００７０】
液体のメニスカス周囲の管の接触したところで考えると、力の垂直上向きの成分は、単位長さ当たりγｃｏｓθで、管と接触している長さ２πｒの円周全体で考えると、その合力は２πｒγｃｏｓθである。γｃｏｓθが毛管と液体の表面張力となる。γは水の場合２０℃で７２．７５ｄｙｎ／ｃｍである。
【００７１】
図５（Ｂ）を参照して接触角θを説明する。接触角θは温度Ｔ、液滴の表面張力γＬ、固体の表面張力γＳ、液体と固体との界面張力γＳＬによって変わってくる。点Ｃに作用する力が釣り合っているとすると、
γＳＬ−γＳ＋γＬｃｏｓθ＝０
が成り立つ。この式をヤングの方程式と呼び、γｓ＞γＳ＋γＬであると接触角θは存在せず、液体は固体表面を自然に広がっていき、完全に濡らす。つまり、図５（Ａ）で釣りあげられている液体の質量は、液体の密度をρとすれば、πρｈｒ２になる。これに作用する重力と表面張力で上向きに釣り上げている力が釣り合っていることから、
式１：２πｒγｃｏｓθ＝πρｈｒ２
が得られる。このように液体は固体に囲まれることにより、より多くの表面張力を発生する。言い換えれば、そこに留まろうとする力が発生しているということになる。式１を用いて液体にかかる重力と表面張力とを比較し、排水シートの好適な形状を求める。
【００７２】
式１で左辺の項は表面張力による力である。図５（Ｂ）に示すように、この力は液体が固体表面と触れる接触線の長さと接触角θによって力が変化する。それに対し、右辺の項は液体にかかる重力により発生する力であり、液体の体積が減少するにつれて、この力は減少する。
【００７３】
図６に、タグを構成するＲＦＩＤタグ１３および排水シート２８の断面を示す。ここでは、簡単のために突起部３１の形状を柱状としている。丸で囲まれるＡ乃至Ｄは、表面張力の影響により尿が残留して、ＲＦＩＤタグ１３の交信回復を困難にする可能性のある場所である。領域Ａは突起部３１とＲＦＩＤタグ１３とが接触する箇所である。領域Ｂは突起部３１同士の間の空間である。領域Ｃは基材３０の上面とＲＦＩＤタグ１３との間の空間である。領域Ｄは基材３０を貫通する貫通孔３２の内部空間である。領域ＥはＲＦＩＤタグ１３の裏面である。これらの箇所にて、表面張力により尿が残留する恐れがあり、多量の尿が残留すると、タグとリーダとの通信が回復しない恐れがある。従って、排水シート２８は、表面張力を低減させて尿が残留しがたい形状である必要がある。
【００７４】
図７を参照して、上記した領域Ａの最適な形状を検討する。図７（Ａ）および図７（Ｂ）は円柱状の突起部３１を示す図であり、図７（Ｃ）および図７（Ｄ）は円錐状の突起部３１を示す図である。
【００７５】
図７（Ａ）を参照して、突起部３１の上面はＲＦＩＤタグ１３の下面に当接しておらず、両者の間には空隙が存在している。従って、ＲＦＩＤタグ１３の裏面と、突起部３１の上面との間の空隙に尿が残留してしまう恐れがある。また、ＲＦＩＤタグ１３の裏面と突起部３１の上面との間が短くなると、尿素の体積は減少するが、ＲＦＩＤタグ１３の裏面に尿が塗れる面積は変化しない。
【００７６】
また、図７（Ｂ）に示すように、突起部３１の上面をＲＦＩＤタグ１３の下面に密着させると、両者の間に尿が進入することが防止される。しかしながら、突起部３１の上端周辺部がＲＦＩＤタグ１３の裏面に接触する接触線に沿って尿が残留する。この場合、残留する尿の量は、接触線の長さに比例する。
【００７７】
従って、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示した場合では、表面張力の力が重力よりも大きくなるところで、尿がその場所にとどまり続ける。このようになると、残留した尿によりＲＦＩＤタグ１３の交信が阻害される恐れがある。
【００７８】
この問題を解決するためには、尿が固体に触れる面積を小さくすることが有効である。つまり、円柱形状の突起部３１の半径を小さくすることで、残留する尿の量を少なくすることができる。しかしながら、突起部３１の形が極めて細くなると、紙面上にて上下方向の応力が加わると突起部３１が容易に変形してしまい、基材３０とＲＦＩＤタグ１３との間の空間を確保できなくなる恐れがある。また、極めて細い柱状の突起部３１を多数設けると、突起部３１の変形は防止されるが、細い柱状の突起部３１を形成することは技術的に困難である。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、突起部３１の形状としては、先端部が鋭利に形成される円錐形状または角錐形状が好ましい。
【００８０】
図７（Ｃ）を参照すると、円錐形状の突起部３１とＲＦＩＤタグ１３の裏面とは接触せずに、両者の間には間隙が存在する。しかしながら、突起部３１の先端部の面積が小さいので、残留する尿の量が少なくなる。
【００８１】
図７（Ｄ）を参照して、突起部３１の先端部がＲＦＩＤタグ１３の裏面に接触した場合を考えると、突起部３１の接触線が極めて短くなるので、この場合でも残留する尿の量が少なくなる。
【００８２】
更に、突起部３１の形状を円錐形状または角錐形状とすることで、先端の角度を変えるのみで突起部３１の太さを太くして機械的強度を高めることができる。
【００８３】
図８を参照して、次に、図６に示した領域Ｂに関して説明する。図８は突起部３１同士の間に位置する尿に作用する表面張力を説明するための図である。この図を参照して、直方体の突起部３１同士の間に尿が存在するとし、高さｚまで尿が持ち上がっており、突起部３１同士が離間する距離がｘであり、突起部３１の幅がｙであるとする。そうすると、表面張力は、ＲＦＩＤタグ１３と尿との接触線２ｘと、尿と突起部３１との接触線２ｙによるものがあり、合計として（２ｘ＋２ｙ）γｃｏｓθとなる。一方、尿の体積はｘｙｚであり、尿に作用している重力と表面張力で上向きにつり上げている力は釣り合っているので、
式２：（２ｘ＋２ｙ）γｃｏｓθ＝ｘｙｚρｇの式が成立する。
【００８４】
また、式２を参照すると、高さｚの値は右辺の項のみに係っており、左辺の値はｚに関係がない。このことは、突起部３１の高さｚが低くなると、突起部３１の間に位置する尿が流れず残留する可能性を示唆している。
【００８５】
更に、突起部３１間の距離ｘが短くなると、式２の左辺は２ｘγｃｏｓθ＋２ｙγｃｏｓθであるため、第２項である２ｙγｃｏｓθは変化無く垂直上向きの成分であり続けるのに対し、右辺はｘの減少と比例して減少する。このため、突起部３１間の距離ｘが極端に短くなると、この箇所に尿が残留する恐れがある。本実施の形態では、突起部３１同士が離間する距離ｘを、一例として４．６６ｍｍとしている。
【００８６】
図９を参照して、次に、図６に示した領域Ｄに関して説明する。この図を参照して、貫通孔３２の上方に位置する尿に作用する表面張力は重力の向きと逆方向である。そして、この尿に作用する重力は、貫通孔３２の上方に位置する尿の体積によって変化し、この体積はπρｚｒ２であり、表面張力は２πｒγｃｏｓθである。
【００８７】
従って、２πｒγｃｏｓθ＝πρｚｒ２の時に貫通孔３２の上方に位置する尿はそこに留まり、貫通孔３２から尿が外部に放出されないこととなる。このことにより、貫通孔３２から尿が放出されるようにするためには、２πｒγｃｏｓθ＜πρｚｒ２となるように、貫通孔３２の半径ｒと突起部３１の高さｚを設定する必要がある。例えば、本実施形態では、一例として、貫通孔３２の半径ｒを０．５ｍｍ以上とし、突起部３１の高さｚを１．６６ｍｍ以上としている。
【００８８】
次に、図６に示された領域Ｅに関しては、ＲＦＩＤタグ１３の下面に撥水加工を施すことにより、この箇所に付着して留まる尿の量を低減させることができる。この撥水加工とは、シリコン樹脂等の撥水性に優れる樹脂膜によりＲＦＩＤタグ１３の下面を被覆することでよい。
【００８９】
図１０（Ａ）のグラフを参照して、上記した構成のタグ１２を使用して、通信の回復に必要とされる時間を計測した結果を説明する。この実験では、７枚のおむつを２人の健常な２３歳〜２４歳成人男性で使用して実験を行った。実験では、尿取りパッドをペニスに巻き付け、１枚のパッドに対してタグが交信停止するまで複数回の失禁を行い、交信が回復するまでの時間を計測した。
【００９０】
このグラフの横軸は尿により通信が途絶えたタグの通信の回復に要した時間を示し、縦軸は回復率を示している。グラフに示されているように、失禁によりタグとリーダとの交信が途絶えても、１００秒後には８０％程度の割合で交信が回復している。そして、１３０秒後には９０％程度の割合で通信が回復している。また、シリコン樹脂で排水シートを成型した場合でも、人工芝生を排水シートとして用いた場合でも、タグの交信を良好に回復させることができた。
【００９１】
図１０（Ｂ）のグラフを参照して、通信の回復に必要とされる時間を説明する。このグラフでは、横軸は交信回復の回数を示し、縦軸は交信回復に必要とされる時間を１回目との比率で示している。ここでは、複数回（６回）の実験を行った。このグラフから明らかなように、回復回数が増えるごとに回復時間が増加する傾向がある。
【００９２】
また、実験によると、尿により通信が途絶えたタグが通信を回復させる回数の平均は２．９回程度であり、最高では４回の交信の回復が行われている。従って、本実施形態のタグによれば、複数の失禁を確実に検出することが可能となる。
【００９３】
＜第３の実施の形態＞
本形態では、図１１から図２０を参照して、上記した構造の尿検出装置を用いて尿量を測定する方法を説明する。
【００９４】
本形態では、上記した第１の実施の形態で使用された尿検出装置１１（図１参照）を用いて、使用者がおむつに排出した尿量を測定する事項を説明する。具体的には、図１（Ｂ）を参照して、おむつに内蔵されるタグ１２は、タグに接触した尿を排出させる排水シート２８を備えているので、尿によりＲＦＩＤタグ１３とアンテナとの更新が途絶えても、一定時間経過すると交信が復帰する。また、この復帰に要する時間は使用者がおむつに排出した尿と相関関係があると予測される。このことから、本形態では、リーダ（アンテナ）とＲＦタグ１２の交信が途絶えた状態から復帰するまでの時間を測定することにより、排尿量の検出を行う。
【００９５】
先ず、図１１（Ａ）を参照して、使用者が排出する尿と排水シートとの関係を数式により説明する。ベルヌーイの定理より、排水時間Ｔは、ＲＦタグ１３の面積Ａ、ＲＦタグ１３と排水シート２８の高さＨ、貫通孔の個数ｎ、一つの貫通孔の流量Ｑとしたとき、式３で求めることができる。ここでＴとは、ＲＦＩＤタグ１３の交信が途絶えてから復帰するまでに必要とされる時間である。
式３：Ｔ＝（Ａ×Ｈ）／（ｎ×Ｑ）
ここで、水の量Ｌ＝Ａ×Ｈとすると、
式４：Ｌ＝（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となる。また、Ｑは、水の流水係数ｃ、貫通孔の面積ａ、重量加速度ｇとすると、
式５：Ｑ＝ｃａ（２ｇＨ）１／２
と表せる。
【００９６】
これらの式より、排水シート２８の最適な形状の設計は行われている。排水シート２８は、板状体の基材３０と、基材３０の上面から円錐状に突出する突起部３１と、基材３０を貫通して設けた貫通孔３２とからとから構成されている。また、排水シート２８の材料としてはシリコーン樹脂等の樹脂材料が採用される。なお、排水シート２８の好適な形状に関しては、後述する第３の実施の形態にて説明する。
【００９７】
図１１の各図を参照して、ＲＦＩＤタグ１３を用いて尿量を測定する原理を説明する。
【００９８】
図１１（Ａ）に示すように、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８とから成るタグ１２は、おむつ１０の内部に貼着されている。そして、タグ１２に尿が付着していない初期の段階では、ＲＦＩＤタグ１３は、おむつ１０の外部に配置されたアンテナと通信可能な状態とされている。
【００９９】
図１１（Ｂ）を参照して、次に、使用者から尿５２が排出されると、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８との間に尿５２が介在することとなる。この様になると、尿５２に含まれる塩分により、ＲＦＩＤタグ１３とアンテナ（リーダ）との交信が一時的に途絶える。
【０１００】
図１１（Ｃ）を参照して、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８との間に位置する尿５２は、排水シート２８に設けられた貫通孔３２を経由して、おむつ１０に移動して吸収される。この様になると、尿５２がＲＦＩＤタグ１３に与える影響が小さくなるので、ＲＦＩＤタグ１３とアンテナとの交信が再開される。
【０１０１】
本形態では、上記したように、交信が停止してから復帰するまでの時間を計測して、この復帰に必要とされる時間から、使用者が排出した尿量を推定する。
【０１０２】
上記したタグ１２を用いて、食塩水を使用した原理確認実験を行った。実験に使用した食塩水は尿と同様の塩分濃度、約０．６％とする。人の排尿量は５０ｃｃ〜３００ｃｃである。そこで、５０ｃｃ〜３００ｃｃの食塩水を滴下して再交信時間を測定する。実験方法として滴下する食塩水を５０ｃｃずつ加えていき、その排水時間を測定していく。同様に１００ｃｃずつ、１５０ｃｃずつ、２００ｃｃずつ、２５０ｃｃずつ、３００ｃｃずつ加えた。また、おむつ有りの場合と無い場合での排水機構の再交信時間を測定した。
【０１０３】
図１２（Ａ）に排尿量測定システムを用いた再交信時間の測定結果を示す。横軸に再交信時間（尿により交信が途絶えてから回復するまでの時間）、縦軸に累積される食塩水の量をとる。５０ｍｌの場合、一枚のおむつに食塩水を累積させ、各水溶液を一定量ずつ加えていくと、水溶液量が増加するとともに排水時間が長くなっていることが確認できる。単位時間当たりの排水量は一定であるため、食塩水を一定量ずつ加えていくと、おむつの吸収力が低下し、再交信時間が遅くなると考えられる。
【０１０４】
上記したように流量は、ｃａ（２ｇＨ）１／２である。すなわち、液体はＨだけの高さを自由に落下した場合と同じ速度で流出することが導出できる。
【０１０５】
しかし、市販のおむつは液体を瞬間的に吸収するものではなく、完全に吸収が完了するまでに数秒かかる。そのため排水機構をおむつに内蔵した場合、自由落下と同等の速度で排水機構を通過したと仮定しても液体がおむつに吸収されるまでにタイムラグが発生すると考えられる。そこでＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８を組み合わせたもの（Ａ）と、ＲＦＩＤタグ１３と排水シート２８をおむつに内蔵したもの（Ｂ）の２種類のパターンで排水時間の測定を行った。
【０１０６】
図１２（Ｂ）に測定結果を示す。（Ａ）の測定結果は黒三角、（Ｂ）の測定結果は黒四角でプロットしたものである。（Ａ）の測定値は理論値に近似している。一方で、排水機構をおむつに内蔵した場合は自由落下と同等の速度は得られなかった。即ち、タグ１２はそのままの状態の時よりも、おむつに内蔵されたときの方が、交信が復帰するために必要とされる時間が長くなることが明らかとなった。
【０１０７】
次に、原理確認実験とは別に被験者による実験を行った。寝たきりの高齢者を対象としているため、体勢を仰臥位状態で実験を行う必要がある。実際の老人介護施設では、尿とりパッドをペニスに巻きつけ、その上からおむつを装着しているため、同じ方法で実験を行った。排尿後に、おむつが尿を吸収した量を実測値とし、被験者は２２〜２４歳の一般的な成人男性４人で実験を行った。実験結果を図１３に示す。
【０１０８】
次に、おむつの吸収率と排水速度の関係に関して説明する。排水シートとＲＦＩＤタグをおむつに内蔵した場合の排水速度は、おむつの吸収による影響を考えなければならない。理論値と測定値の傾きは以下の式で求められる。
式６：ｋ＝（実測値の排水速度）／（理論値の排水速度）
＝８．０５６／２５．８６
＝０．３１
この傾きｋをおむつ吸収係数とする。このｋからおむつの排水量と排水時間の関係を求めることができる。
【０１０９】
尿量測定システムの再交信時間の計算値は、ＴＤをおむつ吸収による時間、ＴＲを理論値とすると、
式７：ＴＤ＝ｋＴＲ
である。
【０１１０】
次に、被験者４名の協力を求め、尿量測定システムを用いて排尿量と再交信までの時間を計測した。計測結果を図１４の各図の表にまとめ、図１５〜図１６にグラフにまとめた。
【０１１１】
測定結果のグラフより、計算値と実測値に似た傾向がみられることがわかる。誤差の原因は電波の交信状況やおむつにかかる圧力も影響していると考えられる。おむつにかかる圧力と排水速度の関係は後述する。
【０１１２】
次に、圧力による時間と排水速度の関係に関して説明する。排水シート内蔵のおむつに圧力を加えた場合に、排水速度にどのように影響を及ぼすのか実験を行った。おむつに加える力を０ｇ重、１００ｇ重、２００ｇ重、３００ｇ重、４００ｇ重、５００ｇ重と変化させ、排水時間を測定した。滴下した液体量は１００ｍｌ、２００ｍｌ、３００ｍｌ、圧力を加える面積は排水機構サイズ８０ｍｍ×５０ｍｍである。
【０１１３】
測定結果を図１７〜図２０のグラフにまとめた。ここで、図１７はおむつに加える加重が０ｇの場合であり、図１８（Ａ）は加重が１００ｇの場合であり、図１８（Ｂ）は加重が２００ｇの場合であり、図１９（Ａ）は加重が３００ｇの場合であり、図１９（Ｂ）は加重が４００ｇの場合であり、図２０（Ａ）は加重が５００ｇの場合であり、図２０（Ｂ）は圧力と排水時間の傾きの関係を示すグラフである。
【０１１４】
これらのグラフより、力を加えていくと排水時間は長くなり、排水時間と排水量の傾きは緩やかになることがわかる。測定結果より、圧力を変数ｘとすれば次の理論式から傾きを求めることができる。
式８：ａ＝ｅ−０．０２Ｘ
この式８で求めたａの値を式４の理論式に当てはめると、
式９：Ｌ＝ａ×（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となり排水量を求めることができる。
【０１１５】
次に、排尿量測定の評価に関して説明する。上記にて排尿量を測定する実験を行ったが、排尿量の理論値は上記した式４である。
【０１１６】
ここで、おむつによる吸収の影響より排水時間は延びるため、吸収係数ｋとすると、
式１０：Ｌ＝ｋ×（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となる。また上記の考察より圧力により排水時間は大きくなり、傾きは緩やかになっていくため、圧力を変数とすると式８を考慮する必要があるので、
式１１：Ｌ＝ａ×ｋ×（ｎ×Ｑ）×Ｔ
となり、これがおむつ吸収剤の吸収とＲＦタグにかかる圧力を考慮した理論式を新しく導出した。これより、排尿量は上記式１１で求めることができ、おむつ内の排尿量をより正確に測定することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１０ おむつ
１１ 尿検出装置
１２ タグ
１３ ＲＦＩＤタグ
１４ リーダ
１５ 基板
１６ アンテナ
１８ 通信制御部
２０ 演算部
２２ アンテナ
２４ ＩＣチップ
２６ 開口部
２８ 排水シート
３０ 基材
３２ 貫通孔
３４ 被介護者
３６ コンピュータ
３８ 介護者
４０ 敷布
４２ スプリングベッド
４４ スプリング
４６ 接続線
４８ 接続線
５２ 尿
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブ型のＲＦＩＤタグと、
前記ＲＦＩＤタグに重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、
前記おむつの外部に配置されたリーダアンテナと、を備え、
前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有し、前記排水シートにおいて前記液体が通過する時の前記リーダアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの通信が途絶えてから再開するまでの時間から、前記液体の量を算出することを特徴とする液体検出タグ。
【請求項２】
前記突起部は、角錐形または円錐形の形状であることを特徴とする請求項１記載の液体検出タグ。
【請求項３】
前記排水シートは、一体成形された樹脂材料から成ることを特徴とする請求項２記載の液体検出タグ。
【請求項４】
前記排水シートの前記第２主面に、貼着可能な接着力を有する接着層を備えたことを特徴とする請求項３記載の液体検出タグ。
【請求項５】
前記ＲＦＩＤタグに、前記液体が通過する開口部を設けることを特徴とする請求項４記載の液体検出タグ。
【請求項６】
前記ＲＦＩＤタグの両主面は樹脂膜により被覆されることを特徴とする請求項５記載の液体検出タグ。
【請求項７】
重畳された前記ＲＦＩＤタグと前記排水シートとは、使用者が装着したおむつの内部に配置され、
前記おむつの外部に配置されたリーダアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの通信状況から、前記使用者が排泄した尿を検出することを特徴とする請求項６記載の液体検出タグ。
【請求項８】
前記ＲＦＩＤと前記リーダアンテナとの通信状況の変化を基に、前記おむつの内部における尿の存在の有無を判断することを特徴とする請求項７記載の液体検出タグ。
【請求項９】
前記ＲＦＩＤと前記リーダアンテナとの通信が途絶えてから復帰するまでの時間を基に、前記使用者が排泄した尿の量を算出することを特徴とする請求項８記載の液体検出タグ。
【請求項１０】
液体検出タグと、
前記液体検出タグに駆動エネルギーを与えると共に前記液体検出タグと信号を授受するリーダアンテナと、を備え、
前記液体検出タグは、
パッシブ型のＲＦＩＤタグと、
前記ＲＦＩＤタグの主面に重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、を備え、
前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有し、前記排水シートにおいて前記液体が通過する時の前記リーダアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの通信が途絶えてから再開するまでの時間から、前記液体の量を算出することを特徴とする液体検出装置。
【請求項１】
パッシブ型のＲＦＩＤタグと、
前記ＲＦＩＤタグに重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、
前記おむつの外部に配置されたリーダアンテナと、を備え、
前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有し、前記排水シートにおいて前記液体が通過する時の前記リーダアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの通信が途絶えてから再開するまでの時間から、前記液体の量を算出することを特徴とする液体検出タグ。
【請求項２】
前記突起部は、角錐形または円錐形の形状であることを特徴とする請求項１記載の液体検出タグ。
【請求項３】
前記排水シートは、一体成形された樹脂材料から成ることを特徴とする請求項２記載の液体検出タグ。
【請求項４】
前記排水シートの前記第２主面に、貼着可能な接着力を有する接着層を備えたことを特徴とする請求項３記載の液体検出タグ。
【請求項５】
前記ＲＦＩＤタグに、前記液体が通過する開口部を設けることを特徴とする請求項４記載の液体検出タグ。
【請求項６】
前記ＲＦＩＤタグの両主面は樹脂膜により被覆されることを特徴とする請求項５記載の液体検出タグ。
【請求項７】
重畳された前記ＲＦＩＤタグと前記排水シートとは、使用者が装着したおむつの内部に配置され、
前記おむつの外部に配置されたリーダアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの通信状況から、前記使用者が排泄した尿を検出することを特徴とする請求項６記載の液体検出タグ。
【請求項８】
前記ＲＦＩＤと前記リーダアンテナとの通信状況の変化を基に、前記おむつの内部における尿の存在の有無を判断することを特徴とする請求項７記載の液体検出タグ。
【請求項９】
前記ＲＦＩＤと前記リーダアンテナとの通信が途絶えてから復帰するまでの時間を基に、前記使用者が排泄した尿の量を算出することを特徴とする請求項８記載の液体検出タグ。
【請求項１０】
液体検出タグと、
前記液体検出タグに駆動エネルギーを与えると共に前記液体検出タグと信号を授受するリーダアンテナと、を備え、
前記液体検出タグは、
パッシブ型のＲＦＩＤタグと、
前記ＲＦＩＤタグの主面に重畳されて配置されると共に、前記ＲＦＩＤタグに接触した前記液体が排出される空間を確保する排水シートと、を備え、
前記排水シートは、前記ＲＦＩＤタグに面する第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する板状の基材と、前記基材の前記第１主面から厚み方向に突出して先端部が前記ＲＦＩＤタグの主面に接触する複数の突起部と、前記基材を貫通する複数の貫通孔とを有し、前記排水シートにおいて前記液体が通過する時の前記リーダアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの通信が途絶えてから再開するまでの時間から、前記液体の量を算出することを特徴とする液体検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−６７６１９（Ｐ２０１１−６７６１９Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２７２０（Ｐ２０１０−１９２７２０）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（３０８０３８４２８）Ｖ・ＴＥＣ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（３０８０３８４２８）Ｖ・ＴＥＣ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]