(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記検出信号を無線により送信する無線送信部と、送信された前記検出信号を受信する無線受信部とをさらに備え、前記処理部は、前記無線受信部によって受信された前記検出信号に基づいて前記パラメータを取得する請求項1〜9のいずれか1項に記載の交換要否判断装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記先行技術1では、液体によって発電を行う発電部と、液体を検出して検出信号を出力する検知部とが個別に設けられている。そのため、部品数が多くなるとともに構造が複雑化する可能性がある。
一方、先行技術2の場合、起電モジュールで発生した起電力に基づく信号によって排尿を検出することができるので、起電モジュールを発電部としても検知部としても機能させることができる。そのため、先行技術1のように発電部とは別の検知部が不要となり、装置の簡素化及び小型化が可能で使い捨ておむつ等への組み込みも容易となる。
【0008】
しかしながら、先行技術2は、単に排尿があったことしか検出することができない。使い捨ておむつは、少量であれば複数回分の尿を吸収することができるため、1回の排尿の検出で使い捨ておむつを交換したのでは不経済となる場合がある。逆に、複数回の排尿の後に使い捨ておむつを交換しようとすると、交換前に吸水部材が尿で飽和してしまい尿が外部へ漏れ出してしまう可能性が高くなる。
【0009】
また、使い捨ておむつに限らず、吸収部材に吸収されている液体の量についての情報を取得することができれば、吸収部材の状態を把握するために役立つ。
【0010】
本開示は、吸収部材に液体が吸収されたことを検出するだけでなく吸収部材の交換の要否を判断することが可能な吸収部材の交換要否判断装置及び方法を提供することを目的とする。また、吸収部材に吸収されている液体の量についての情報を取得することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
(1)本開示の吸収部材の交換要否判断装置は、
吸収部材に吸収された液体が接することによって発電するとともに前記液体の量に応じて発電量が変化する発電部と、
前記発電量に応じた検出信号を出力する信号出力部と、
前記検出信号に基づいて前記液体の量に関するパラメータを取得するとともに、前記パラメータに基づいて吸収部材の交換の要否を判断する処理部と、を備えているものである。
【0012】
上記構成の交換要否判断装置は、発電量に応じた検出信号によって吸収部材に液体が吸収されたことを検出することができる。そして、検出信号に基づいて取得された液体の量に関するパラメータを用いることで、吸収部材に吸収された液体の量を判断材料として交換の要否を判断することができる。なお、吸収部材の交換は、吸収部材単体の交換のほか、使い捨ておむつのように吸収部材が内蔵されている物の全体の交換を含むものとする。
【0013】
(2)前記パラメータは、前記吸収部材に液体が注入された回数を含むことが好ましい。
吸収部材に液体が注入される回数が多いほど、吸収部材に吸収される液体の量は多くなり、吸収部材が飽和して漏れが発生する可能性が高くなる。そのため、パラメータとして吸収部材に液体が注入された回数を取得することによって、漏れが生じないタイミングで交換要の判断をすることができる。なお、ここで「注入」というのは、吸収部材に接近した位置又は離れた位置から吸収部材に吸収されるように、吸収部材に液体を入れる(供給する)ことを意味し、使い捨ておむつ等に設けられた吸収部材に排尿する形態が含まれる。「注入」は、「投入」と言い換えてもよい。「投入」というのは、吸収部材に接近した位置又は離れた位置から吸収部材に吸収されるように液体を入れることを意味する。
【0014】
(3)前記パラメータは、前記吸収部材に注入された1回当たりの液体の量を含んでいてもよい。
吸収部材に注入される1回当たりの液体の量は、吸収部材への吸収の度合に影響を与える。例えば、少量の液体が多い回数で注入される場合と、大量の液体が少ない回数で注入される場合とでは、液体の総量が同じでも吸収の度合に違いが生じ、前者の方が後者よりも早期に漏れが生じることがある。したがって、1回当たりの液体の量をパラメータとして取得することによって、より適切に吸収部材の交換要否を判断することができる。
【0015】
(4)前記信号出力部は、前記発電量に応じた時間間隔で間欠的に検出信号を出力し、
前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔に基づいて前記パラメータを取得することが好ましい。
検出信号を出力する時間間隔は発電量に依存し、この発電量は吸収部材に吸収された液体の量に依存するため、検出信号を出力する時間間隔から液体の量に関するパラメータを容易に取得することが可能となる。
【0016】
(5)前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔の変化に基づいて、前記パラメータとして前記吸収部材に液体が注入された回数を取得することが好ましい。
この構成によれば、検出信号を出力する時間間隔の変化は、発電量の変化に依存し、発電量の変化は、吸収部材に吸収された液体の量の変化に依存するので、検出信号を出力する時間間隔の変化から吸収部材に吸収された液体の量の変化、すなわち吸収部材へ液体が注入されたタイミングや注入回数についてのパラメータを取得することができる。そして、吸収部材に液体が注入される回数が多いほど、吸収部材に吸収される液体の量は多くなり、吸収部材が飽和して漏れが発生する可能性が高くなるので、パラメータとして吸収部材に液体が注入された回数を取得することによって、漏れが生じないタイミングで交換要の判断をすることができる。
【0017】
(6)前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔に基づいて、前記パラメータとして前記吸収部材に注入された1回当たりの液体の量を取得することが好ましい。
前述したように、吸収部材に注入される1回当たりの液体の量は、吸収部材への吸収の度合に影響を与えるので、吸収部材に液体が注入された回数とともに1回当たりの液体の量をパラメータとして取得することによって、より適切に吸収部材の交換要否を判断することができる。
【0018】
(7)前記処理部は、前記検出信号を出力する時間間隔の平均値に基づいて、前記パラメータを取得することが好ましい。
このような構成によって、時間間隔の不適切な変動等の影響を小さくした状態でパラメータを取得することができる。
【0019】
(8)前記検出信号を出力する時間間隔が、所定の範囲毎に前記液体の量に対応付けられていることが好ましい。
このような構成によって、液体の量を取得する際の分解能を所望に設定することができる。
【0020】
(9)前記吸収部材に対する液体の注入回数に応じて前記所定の範囲が異なっていることが好ましい。
吸収部材に対する液体の注入回数が少ない場合、吸収される液体の量も少なくなるため、液体の注入回数が多い場合と比べて発電部による発電が不安定となり易く、検出信号を出力する時間間隔も不安定となり易い。したがって、液体の注入回数に応じて時間間隔の所定の範囲を異ならせることで、注入回数に応じた適切な液体の量の対応付けを行うことができる。
【0021】
(10)前記検出信号を無線により送信する無線送信部と、送信された前記検出信号を受信する無線受信部とをさらに備え、前記処理部は、前記無線受信部によって受信された前記検出信号に基づいて前記パラメータを取得することが好ましい。
このような構成によって、発電部及び信号出力部と、処理部とを離して配置することができ、例えば、吸収部材が設けられているおむつを装着した人から離れた場所で交換の要否を判断することができる。
【0022】
(11)前記処理部は、前記吸収部材の交換を要する前記液体の注入回数よりも前の回の段階で次回以降の交換要の判断を行うことが好ましい。
このような構成によって、漏れが生じ得る液体の注入がなされたときに、その尿の量等を取得することなく直ぐに交換を要する旨を報知等することが可能となる。
【0023】
(12)前記発電部は、カーボンのみからなるシート状電極又は前記カーボンを含むシート状電極を備えていることが好ましい。
このような構成によって、液体の量に応じて発電量が変化するような所望の発電特性を得ることができる。
【0024】
(13)前記シート状電極は、前記吸収部材に対して前記液体が注入される側とは反対側に配置されていることが好ましい。
【0025】
(14)本開示の装置は、
吸収部材に吸収された液体が接することによって発電するとともに前記液体の量に応じて発電量が変化するように構成された発電部と、
前記発電量に応じた時間間隔で間欠的に検出信号を出力する信号出力部と、を備えているものである。
【0026】
上記構成の装置は、発電部が、吸収部材に吸収された液体の量に応じて発電量が変化するように構成され、信号出力部が、発電量に応じた時間間隔で間欠的に検出信号を出力するので、検出信号が出力される時間間隔を用いて吸収部材に吸収されている液体の量についての情報を取得することが可能となる。
上記「吸収部材」は、交換が必要なものや交換が可能なものに限定されない。例えば、吸収部材は、使い捨ておむつや吸水性パッド等に適用されるものに限らず、液体を吸収することができるあらゆるものを含む。例えば、吸収部材は、地面から水を吸収する植物、又は、植物を栽培する培地をも含む。この場合、植物又は培地の内部の液体の量を把握することができ、水や培養液を補給するタイミング等を判断するために役立てることができる。
また、「液体の量についての情報」は、吸収部材に吸収されている液体の量(総量)そのもの、又は、液体の量に関する所定のパラメータを含むことができる。このパラメータとしては、例えば、吸収部材に液体が注入された回数や、吸収部材に注入された1回当たりの液体の量を挙げることができる。
【0027】
(15)上記装置は、
前記検出信号が出力される時間間隔に基づいて前記液体の量に関するパラメータを取得する処理部をさらに備えている。
この構成によれば、検出信号が出力される時間間隔に基づいて取得された液体の量に関するパラメータを用いることで、吸収部材に吸収されている液体の量を把握することが可能となる。
【発明の効果】
【0028】
本開示の吸収部材の交換要否判断装置によれば、吸収部材に液体が注入されたことを検出するだけでなく吸収部材の交換の要否を判断することができる。本開示の装置によれば、吸収部材に吸収されている液体の量についての情報を取得することができる。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る吸収部材の交換要否判断装置の概略的な構成図である。
本実施形態の交換要否判断装置10は、使い捨ておむつ(以下、単に「おむつ」ともいう)50に適用され、おむつ50内の排尿を検出するとともに、その尿の量等に基づいておむつ50の交換要否又は交換時期を判断するものである。
【0031】
図1に例示するおむつ50は、いわゆるオープンタイプであり、被介護者、乳幼児等の使用者に装着してテープで固定するタイプである。おむつ50の内部には、高分子吸収体や綿状パルプ等から形成された吸収部材51が設けられている。この吸収部材51に尿を吸収することができる。吸収部材51は、吸収した液体を保持することができる保持体としても機能している。
【0032】
[交換要否判断装置の構成]
交換要否判断装置10は、センサユニット17と、無線受信部15と、処理部16とを備えている。
図2は、センサユニット17を示す概略構成図である。センサユニット17は、おむつ50に組み込まれており、発電部11と、蓄電部12と、間欠電源部13と、無線送信部14とを備える。
【0033】
(発電部11の構成)
図3は、
図1におけるA−A線断面図である。
図1〜
図3に示すように、発電部11は、一対の電極21,22を備えている。この一対の電極21,22は、吸収部材51に吸収された尿を電解液として起電力を発生させる。一対の電極21,22は、長尺に形成され、左右方向に間隔をあけた状態で、使い捨ておむつ50の前後に沿って設けられている。
【0034】
一対の電極21,22は、例えばカーボンのみからなるシート状電極21又はカーボンを含むシート状電極21と、アルミニウムを素材とする電極22との組み合わせによって構成される。シート状電極21に適用されるカーボンは、フェノール等の合成樹脂、石炭、コークス、ピッチ等の化石燃料由来の原料からなる活性炭、またはメソポーラスカーボンを含むことができる。双方の電極21,22は、例えば長さが320mmに形成される。カーボンを素材とする一方の電極21は、幅が約5mmに形成され、アルミニウムを素材とする電極22は、幅が約2mmに形成される。また、一対の電極21,22は、
図3に示すように、吸収部材51よりも下側、すなわち、おむつ50を装着している人52に接する側(排尿側)とは反対側に配置されている。シート状電極21のカーボンは、多孔性であり、液体を吸収し保持することができる。例えば、シート状電極21のカーボンは、ナノオーダの孔を多数有している。
【0035】
シート状電極21の厚みは、50〜500μm、より好ましくは100〜400μmとすることができる。シート状電極21のカーボンの密度は、0.3〜1.0g/cc、より好ましくは、0.4〜0.7g/ccとすることができる。シート状電極21のカーボンの比表面積は、500〜4000m2/g、より好ましくは、1000〜2000m2/gとすることができる。シート状電極21のカーボンの平均粒子径は、0.1〜10μm、より好ましくは1〜5μmとすることができる。
【0036】
シート状電極21は、例えば、水蒸気賦活した所定量の活性炭に、バインダーとしての四フッ化エチレン樹脂分散液と、導電補助材としてのケッチェンブラックとを混合及び混練し、混練後の材料を二軸ローラで加圧しつつシート状に延伸させることによって製造することができる。
【0037】
なお、一対の電極21は、上記のような材質、又は、製法で形成されたものに限らず、後述する発電特性を有するものであれば特に限定されない。
【0038】
(蓄電部12及び間欠電源部13の構成)
図2に示すように、蓄電部12は、キャパシタ(コンデンサ)により構成されている。蓄電部12には、発電部11によって生成された起電力が印加され、電荷が蓄えられる。蓄電部12に所定量の電荷が蓄えられると、間欠電源部13は、その電荷を放出させることによって電力を受け、作動する。蓄電部12から電荷が放出されると発電部11によって蓄電部12に再び電荷が蓄えられる。したがって、蓄電部12は、電荷の蓄積(充電)と放出(放電)とが繰り返し行われ、間欠電源部13は、蓄電部12が放電する度に間欠的に作動する。
【0039】
間欠電源部13は、蓄電部12から電力が供給される度に間欠的に検出信号を生成し出力する。つまり、蓄電部12と間欠電源部13とは、検出信号を出力する信号出力部を構成している。間欠電源部13が出力する検出信号は、吸収部材51への排尿に伴って生じた起電力によって生成されるため、排尿があったことを検出する信号となる。検出信号は、無線送信部14に電源電力として与えられる。
【0040】
(無線送信部14及び無線受信部15の構成)
図2に示すように、無線送信部14は、検出信号が電源電力として与えられることによって所定の振幅の無線信号を外部に送信するように構成されている。この無線信号は検出信号の供給と略同時に送信されるため、実質的に検出信号に相当するものとなる。
図1に示すように、無線受信部15は、無線送信部14から送信された無線信号を受信する。そして、無線受信部15は、その無線信号を検出信号として処理部16に送信する。
【0041】
(処理部16の構成)
処理部16は、例えばパーソナルコンピュータやタブレットPC、スマートフォン等により構成されている。処理部16は、CPU等の制御部24、メモリー等の記憶部25、及び液晶モニタやスピーカ等の出力部26を備えている。処理部16は、無線受信部15から送信された検出信号に基づいて、吸収部材51(おむつ50)の交換に関する所定の処理を実行する。処理部16は、例えば、排尿があったことを検出する処理、排尿の回数、排尿の総量、及び排尿の一回当たりの量を取得する処理、吸収部材51の交換要否を判断する処理等を行う。これらの処理は、記憶部25に導入されたソフトウエアを制御部24が実行することによって実現される。処理の詳細については、後で説明する。
【0042】
(発電部11の発電特性)
本実施形態の発電部11は、おむつ50の吸収部材51に吸収される尿の量に応じて発電力量が変化する発電特性を有している。具体的には、発電部11は、吸収部材51に吸収される尿の量が多いほど発電量が多くなる発電特性を有している。特に、カーボンを含むシート状電極21が保持することができる尿の量は、吸収部材51に吸収された尿の量と相関している。具体的には、吸収部材51に吸収された尿の量が多くなるほど、シート状電極21に保持される尿の量も多くなる。そして、シート状電極21に保持される尿の量が多いほど発電量も大きくなる。
【0043】
図4は、発電部11で生成される電流値の尿の量に応じた変化を示すグラフである。電流値は、一対の電極21,22と並列に10kΩの負荷抵抗を接続した状態で、おむつ50の吸収部材51に尿が注入(排尿)されることによって測定されたものである。尿は、2時間毎に80cm
3ずつ複数回に分けて注入されている。
【0044】
図4に示すように、1回目の尿が注入されると、発電部11によって生成された電流の値が急峻に立ち上がり、その後、電流値は減少したあとに略一定の値(約40μA)で安定的に推移している。2回目の尿が注入されると、再び電流値が急峻に立ち上がり、その後、電流値は減少してから略一定の値(約50μA)で安定的に推移している。したがって、2回目の尿注入後に安定した電流値は、1回目の尿注入後に安定した電流値よりも大きい値となる。また、3回目の尿注入後の電流の最小値は、2回目の尿注入後の電流の最小値よりも大きい値となる。3回目の尿が注入されると、再び電流値が急峻に立ち上がり、その後、電流値は減少してから略一定の値(約60μA)で安定的に推移している。3回目の尿注入後に安定した電流値は、2回目の尿注入後に安定した電流値よりも大きい値となっている。また、2回目の尿注入後の電流の最小値は、1回目の尿注入後の電流の最小値よりも大きい値となる。
【0045】
以上より、吸収部材51に注入される尿の総量、すなわち吸収部材51に吸収される尿の総量が多いほど、発電部11における発電量が大きくなっている。言い換えると、吸収部材に注入される尿の総量が多いほど、吸収部材51に尿が注入された後、次の尿が注入されるまでの時間における発電量の平均値が大きくなっている。
【0046】
(間欠電源部13による検出信号の出力)
図5A〜
図5Cは、無線受信部15によって受信された検出信号をプロットしたグラフである。なお、無線受信部15による検出信号の受信タイミングは、間欠電源部13による検出信号の出力タイミングとほぼ同時と考えることができる。
図5Aは40cm
3の単位量、
図5Bは80cm
3の単位量、
図5Cは120cm
3の単位量で尿をそれぞれ時間をあけて2回注入した場合を示している。なお、
図5Aのグラフにおける横軸の1目盛りは1000秒であり、
図5B,
図5Cのグラフにおける横軸の1目盛りは100秒である。また、
図6A、
図6Bには、
図5AにおけるA部及びB部について、
図5B、
図5Cと横軸の1目盛りを同一としたグラフを示す。
【0047】
図5A及び
図6Aに示すように、1回目の40cm
3の尿が注入された場合、その直後に数回の検出信号の受信が確認された。しかし、その後は信号の受信はない。そして、
図5A及び
図6Bに示すように、約1時間(3600秒)後に2回目の尿が注入されると、ほぼ一定の時間間隔(受信間隔)t
a2で検出信号が受信されている。したがって、受信された検出信号の時間間隔(受信間隔)の変化に基づいて、尿が注入されたタイミングと、尿が注入された回数とを検出することが可能となる。
【0048】
図5Bに示すように、1回目の80cm
3の尿が注入されると、2回目の注入までの間にほぼ一定の受信間隔t
b1で検出信号が受信されている。また、
図5Cに示すように、1回目の120cm
3の尿が注入されると、2回目の注入までの間にほぼ一定の受信間隔t
c1で検出信号が受信されている。そして、それぞれ2回目の尿が注入されると、1回目よりも短い時間間隔t
b2,t
c2で検出信号が受信されている。したがって、上記と同様に、検出信号の受信間隔の変化に基づいて尿が注入されたタイミングと、尿が注入された回数とを検出することが可能となる。尿が注入された回数は、後述するようにおむつ50の交換要否の判断のために用いられる。
【0049】
図7A〜図7Cは、所定の単位量の尿を一定時間毎に注入した場合の、検出信号の受信間隔の変化を示すグラフであり、横軸を時間、縦軸を検出信号の受信間隔としている。
図7Aは、単位量40cm
3の尿を1時間毎に注入した場合、
図7Bは、単位量80cm
3の尿を2時間毎に注入した場合、
図7Cは、単位量120cm
3の尿を3時間毎に注入した場合を示す。
【0050】
図7Aに示すように、単位量が40cm
3の場合、
図5Aを参照して説明したように1回目の尿の注入後はほとんど検出信号が受信されないため、受信間隔は極めて大きくなり、2回目以降の尿の注入で適正な値が取得されている。2回目の尿の注入後から3回目の注入前までの間(横軸の1〜2時間)は、若干不安定であるものの約40〜50秒の受信間隔となり、3回目の注入以降は、ほぼ一定の受信間隔で検出信号が受信されている。また、注入した尿の総量が多くなるほど、受信間隔は短くなっている。
【0051】
図7Bに示すように、単位量が80cm
3の場合、1回目の尿の注入後は、受信間隔が徐々に増加しつつ次第に安定し、2回目以降の尿の注入後は、ほぼ一定の受信間隔となっている。また、注入した尿の総量が多くなるほど、受信間隔は短くなっている。
図7Cに示すように、120cm
3の単位量の場合は、1回目の尿の注入後も2回目の注入後も、ほぼ安定した受信間隔で検出信号が受信されている。そして、注入した尿の総量が多くなるほど、受信間隔は短くなっている。
【0052】
以上より、吸収部材51に注入され、吸収された尿の量が多くなるほど、検出信号の受信間隔は短くなっている。これは、
図4に示したように、吸収部材51に注入された尿の量が多いほど発電部11における発電量が大きくなり、それに伴って蓄電部12の充電スピードが高まり、間欠電源部13の作動間隔(検出信号の出力間隔)が短くなるからである。
【0053】
また、注入される尿の単位量が異なっていたとしても、総量が同一であれば受信間隔はほぼ同一となる。
図8A,
図8Bは、尿の総量と平均受信間隔の関係を示すグラフである。特に、
図8Aは、1回目に尿を注入した場合、
図8Bは、2回目以降に尿を注入した場合を示している。1回目と2回目以降とを分けているのは、例えば
図7A、
図7Bに示すように、1回目の尿の注入後は受信間隔の変動が大きく、2回目以降の尿の注入後は受信間隔が安定しているので、総量が同じでも平均受信間隔が相違する可能性があるからである。なお、
図5Aに示すように、単位量40cm
3で1回目に尿を注入した場合、注入直後に検出信号が受信されるが、その後、検出信号は受信されないため、
図8A,
図8Bにおいては、平均受信間隔を約60秒と擬制している。
【0054】
図8A、
図8Bに示すように、平均受信間隔は、尿の総量が多くなるほど短くなっている。本実施形態での処理部16は、
図8A,
図8Bに示すような受信間隔と尿の総量との関係を考慮し、演算によって平均受信間隔と尿の総量とを求め、後述するおむつ50の交換時期の要否判断に用いる。
【0055】
(尿の総量の取得)
尿の総量は、次の表1に基づいて求められる。
【0057】
表1において、1回目に尿が注入された場合、受信間隔tが、44秒≦tのときに40cm
3の尿が注入されたとみなす。また、受信間隔tが、28秒≦t<44秒のときは、80cm
3の尿が注入されたとみなす。受信間隔tが、t<28秒のときは、120cm
3の尿が注入されたとみなす。
【0058】
2回目以降に尿が注入された場合、受信間隔tが、32秒≦tのときに尿の総量が80cm
3とみなす。また、受信間隔tが、25秒≦t<32秒のときに尿の総量が120cm
3とみなす。以降、受信間隔tが小さくなるに従って、40cm
3ずつ尿の総量を増やしている。つまり、受信間隔の範囲に応じて40cm
3毎に尿の総量を対応付けている。言い換えると、尿の総量を40cm
3の分解能で取得している。このような処理を行うことによって、尿の総量をより細かく測定する場合に比べて、交換要否を判断するときの処理を簡素化することができ、演算負荷を軽減することができる。一回当たりの尿の量は、尿が注入される前の総量と、注入された後の総量との差分を計算することによって求めることができる。
【0059】
(尿の注入回数と吸収材の漏れの状態)
図9は、単位量の尿を複数回注入した場合の尿の漏れ具合を示す画像である。
40cm
3の単位量で尿を注入した場合、3回目の注入(総量120cm
3)で少しの尿の漏れが発生し、4回目の注入(総量160cm
3)で尿の漏れが多くなっている。したがって、40cm
3の単位量で尿を追加した場合、4回目の尿が注入された段階で吸収部材51(おむつ50)の交換が必要になるといえる。
【0060】
80cm
3の単位量で尿を注入した場合、2回目の注入(総量160cm
3)で少しの尿の漏れが発生し、3回目の注入(総量240cm
3)では尿の漏れが多くなっている。したがって、3回目の尿が注入された段階で吸収部材51の交換が必要になると言える。
120cm
3の単位量で尿を注入した場合、2回目の注入(総量240cm
3)で漏れが多くなっている。したがって、2回目の尿が注入された段階で交換が必要になると言える。
【0061】
また、
図9の結果から、総量が同じであっても単位量(一回当たりの量)が少ないほど、漏れが多くなっていることが判る。例えば、総量が120cm
3のとき、単位量40cm
3の方が、単位量120cm
3よりも漏れが多くなり、総量が160cm
3のとき、単位量40cm
3の方が、単位量80cm
3よりも漏れが多くなっている。これは、単位量が少ないほど吸収部材51上で尿が拡がりにくく、吸収部材51の一部で局所的に尿が吸収されるからである。したがって、交換要否を判断するには、単に尿の総量だけでなく、尿の単位量(一回当たりの尿の量)を考慮する必要がある。
【0062】
図10に、尿の単位量と、吸収部材51の交換が必要な尿の総量との関係を示す。本実施形態では、次に説明するように、排尿の回数と一回当たりの尿の量を考慮した上で、交換時期を判断する。
【0063】
[吸収部材51の交換要否の判断処理手順]
交換要否判断装置10における処理部16は、
図11に示す手順で吸収部材51(おむつ50)の交換時期を判断する。
処理部16は、無線受信部15から検出信号を受信すると(ステップS1)、まず排尿回数を取得する(ステップS2)。排尿回数は、
図5に示すように検出信号を初めて受信したタイミング、及び受信間隔が変わったタイミングを測定することによって取得することができる。
【0064】
その後、処理部16は、各回の排尿について検出信号の平均受信間隔を算出する(ステップS3)。平均受信間隔は、例えば1時間の間に受信した検出信号の受信間隔を平均したものとすることができる。
処理部16は、上述の表1により受信間隔の範囲に対応する尿の総量を求める(ステップS4)。具体的に、処理部16は、排尿回数が1回目である場合は、表1の左側の欄に基づいて尿の総量を求め、2回目以降である場合は、表1の右側の欄に基づいて尿の総量を求める。
【0065】
次いで、処理部16は、1回当たりの尿の量を算出する(ステップS5)。例えば、処理部16は、排尿回数が1回目である場合は、ステップS4で求めた総量を1回当たりの量とする。また、処理部16は、排尿回数が2回目以降である場合には、ステップS4で求めた総量から、その1つ前の回の排尿で求めた総量を減算することによって1回当たりの量を求める。
【0066】
処理部16は、ステップS2において取得した排尿回数と、ステップS5において求めた1回当たりの尿の量とを用いておむつ50の交換要否の判断を行う(ステップS6)。
【0067】
[交換要否判断の詳細]
図12は、おむつ50の交換要否の判断手順をより詳細に示すフローチャートである。
(1回目の排尿)
排尿が1回目である場合、処理部16は、1回当たりの尿の量が120cm
3であるか否かを判定する(ステップS11)。処理部16は、判定結果が肯定的(Yes)である場合、処理をステップS18に進め、否定的(No)である場合、処理をステップS12に進める。当該判定結果が肯定的である場合、1回当たりの尿の量が120cm
3に確定される。
【0068】
ステップS12において、処理部16は、1回当たりの尿の量が40cm
3であるか否かを判定する。処理部16は、判定結果が肯定的(Yes)である場合、ステップS13に処理を進め、否定的(No)である場合、ステップS16に処理を進める。当該判定結果が肯定的である場合、一回当たりの尿の量が40cm
3に確定される。また、当該判定結果が否定的である場合、一回当たりの尿の量が80cm
3に確定される。
【0069】
(2回目の排尿)
次に、処理部16は、2回目の排尿について判断を行う。1回目の尿の量が40cm
3であった場合、処理部16は、ステップS13において、2回目の排尿における尿の量が40cm
3であるか否かを判定する。処理部16は、判定結果が肯定的(Yes)である場合、処理をステップS14に進め、否定的(No)である場合、処理をステップS17に進める。当該判定結果が肯定的である場合は、1回当たりの尿の量が40cm
3に確定される。また、当該判定結果が否定的である場合は、1回当たりの尿の量が80cm
3又は120cm
3に確定される。
【0070】
1回目の尿の量が80cm
3であった場合、処理部16は、ステップS16において、2回目の排尿を検知すると、その量に関わらずおむつを継続して使用可能と判断する。これは、
図9に示すように、80cm
3の単位量の尿が注入された後さらに80cm
3の尿が注入されたとき(総量160cm
3のとき)の尿の漏れ具合と、その後さらに80cm
3の尿が注入されたとき(総量240cm
3のとき)の尿の漏れ具合とを考慮したからである。つまり、2回目の排尿における尿の量が80cm
3(総量160cm
3)であったとしてもおむつ50からの漏れは僅かであり、使用者に不快感を感じさせることはないと考えられ、直ちにおむつを交換する必要はない。また、2回目の排尿における尿の量が120cm
3(総量200cm
3)であったとしても、総量が240cm
3のときよりも漏れは少ないと考えられ、直ちにおむつを交換する必要はない。
【0071】
1回目の尿の量が120cm
3であった場合、
図12に示すように、処理部16は、ステップS18において、2回目の排尿を検出したことをもって、おむつの交換が必要である旨の判断を行う。この判断は、
図9に示すように、120cm
3の単位量の尿が注入された後さらに120cm
3の尿が注入されたとき(総量240cm
3)に尿の漏れが大きいことに基づいてなされたものである。また、この判断は、総量120cm
3の状態から40cm
3の尿が注入された場合を、単位量40cm
3のケースを参考にして考慮すると、総量が160cm
3であっても交換が必要なほどに漏れる可能性があることに基づいてなされたものである。また、この判断は、総量120cm
3の状態からさらに80cm
3の尿が注入された場合はさらに漏れが大きくなると考えられることに基づいてなされたものである。
【0072】
なお、処理部16は、
図12のステップS18において、おむつの交換が必要である旨の報知を併せて実行する。この報知としては、例えば、出力部26としてのスピーカからおむつ交換を表す警報音を発することができる。或いは、出力部26としてのモニターにおむつ交換が必要である旨の表示を行うことができる。
【0073】
(3回目の排尿)
1回目及び2回目の尿の量がいずれも40cm
3であった場合、処理部16は、ステップS14において、3回目の排尿を検知すると、その量に関わらずおむつを継続して使用可能と判断する。これは、
図9に示すように、単位量40cm
3の尿が2回注入された後さらに40cm
3の尿が注入された場合(総量120cm
3)、尿の漏れはごく僅かであり、80cm
3又は120cm
3の尿が注入されたとしても(総量160cm
3又は200cm
3)、交換が必要なほどに漏れは生じないと考えられるからである。
【0074】
1回目の尿の量が40cm
3であり、2回目の尿の量が80cm
3又は120cm
3であった場合、処理部16は、ステップS17において、3回目の排尿を検出したことをもって、おむつの交換が必要である旨の判断を行う。この場合、3回目の排尿後の総量は少なくとも160cm
3となり、このときの尿の漏れ具合は、
図9において単位量40cm
3で4回尿が注入された場合と、単位量80cm
3で2回尿が注入された場合との中間の状態になると考えられるからである。したがって、おむつは交換が必要である程度に漏れている可能性がある。なお、ステップS17においても、おむつ50の交換が必要である旨の報知が併せて行われる。
【0075】
(4回目の排尿)
1回目及び2回目の尿の量が40cm
3であり、さらに3回目の排尿が行われた場合は、処理部16は、4回目の排尿が検知されたことをもっておむつの交換が必要である旨の判断を行う。そして、おむつ50の交換が必要である旨の報知も併せて実行する。
なお、ステップS13において、1回目及び2回目の尿の量がいずれも40cm
3であった場合、3回目の排尿で継続使用し、かつ4回目の排尿でおむつ交換を行うことが2回目の排尿の段階で決定している。したがって、ステップS14及びS15では、実質的な判断の処理は行われない。また、ステップS12からステップS16、S17に到る手順も同様である。ステップS11からステップS18に到る手順では、2回目の排尿でおむつ交換を行うことが1回目の排尿の段階で決定されている。このように、処理部16は、実際におむつ交換が必要な排尿回数よりも前の回数の段階で交換要の判断を行っている。これによって、実際に交換が必要な回数の排尿が行われたことが検出されたタイミングで、受信間隔の平均の演算や尿の総量の取得等を行うことなく即座に交換要の報知等を行うことができる。そのため、吸収部材51から尿が漏れた状態ままおむつ50を装着し続けることがないようにすることができる。
【0076】
以上、説明した本発明の交換要否判断装置10は、発電部11による発電量に応じた検出信号によって吸収部材51に尿が吸収されたことを検出することができる。したがって、発電部11とは別に尿を検出するセンサ等を設けなくてもよく、部品点数減及び構造の簡素化を図ることができる。そして、検出信号に基づいて取得された液体の量に関するパラメータ(排尿の回数、1回当たりの尿の量)を用いることで、吸収部材51に吸収された液体の量を判断材料として交換の要否を判断することができる。
【0077】
なお、交換要否判断装置10は、吸収部材51の交換要否を判断する過程で、吸収部材51に吸収された尿(液体)の量、例えば、吸収部材51に吸収された尿の総量や、1回当たりの尿の注入量を検出している。したがって、交換要否判断装置10は、吸収部材51に吸収されている液体の量を検出する液量検出装置、又は、吸収部材51に吸収されている液体の量についての情報を取得する情報取得装置としても機能している。
【0078】
[検証実験]
本出願の発明者は、
図12に示す判断手順が適切であるか否かについて検証実験を行った。この検証実験は、実際の排尿を想定して、複数のパターンで1回当たりの量を変化させながらおむつ50に複数回尿(人工尿)を注入し、実際のおむつにおける尿の漏れ具合と、おむつ交換の要否の判断とが適合しているか否かを検証するものである。
【0079】
本実験では、次の表2に示す4つのパターンA〜Dで尿を注入した。いずれのパターンも総量は240cm
3である。また、いずれのパターンも1時間毎に尿を注入した。
【0081】
図13は、複数のパターンA〜Dにおける、尿の漏れ具合を示す画像である。また、
図14A〜図14Dは、
図12の手順を用いて取得された交換時期(☆印で示す)を、時間と尿の総量との関係と併せて示すものである。
図14A〜図14Dにおいて、吸収部材の交換時期は、パターンA、Bで4回目、パターンCで3回目、パターンDで2回目と判断されている。
図13を参照して実際のおむつの尿の漏れ具合を確認すると、パターンA,Bは4回目、パターンCは3回目、パターンDは2回目の尿の注入で、それぞれ尿の漏れが多くなっており、実際におむつ交換が必要である。したがって、
図12に示す手順によって、おむつの交換時期を適切に判断することができることが判った。
【0082】
[他の実施形態]
図15は、他の実施形態にかかる交換要否判断装置(情報取得装置)を示す構成図である。この交換要否判断装置10は、複数のセンサユニット17a、17b、…17xと、無線受信部15と、処理部16とを備えている。各センサユニット17a、17b、…17xは、上記実施形態と同様に、発電部11と、蓄電部12と、間欠電源部13と、無線送信部14とを有する(
図2参照)。複数のセンサユニット17a、17b、…17xは、例えば介護施設において複数の被介護者が装着する使い捨ておむつにそれぞれ設けられている。
【0083】
各センサユニット17a、17b、…17xは、個別に付与された識別子(ID)A,B,…Xを有している。各センサユニット17a、17b、…17xの無線送信部14は、検出信号とともに識別子A,B,…Xの情報を送信する。無線受信部15は、各センサユニット17a、17b、…17xから送信された識別子A,B,…X付きの検出信号を受信し、処理部16に送信する。
【0084】
処理部16の記憶部25には、各センサユニット17a、17b、…17xに付与された識別子A,B,…Xと、各センサユニット17a、17b、…17xを備えた使い捨ておむつを装着している被介護者の情報(名前、部屋番号、ベッド位置等)とを互いに対応付けたテーブルTが記憶されている。処理部16は、無線受信部15から送信された検出信号の識別子を参照することによって、当該検出信号がどのセンサユニット17a、17b、…17xから送信されたものであるのかを判別する。そして、処理部16は、検出信号の受信間隔、及び受信間隔の変化に基づいて、排尿のタイミング、排尿回数、及び尿の量(総量又は1回当たりの量)等のパラメータを識別子A,B,…X毎に分類して記憶部に保存することができる。そのため、被介護者毎に使い捨ておむつの交換要否の判断や、排尿有無の検出、排尿量の検出等を行うことができる。
【0085】
したがって、本実施形態は、次のような特徴を有する液体検出システムを開示する。
すなわち、液体検出システムは、吸収部材に吸収された液体が接することによって発電する発電部と、
前記発電に伴って検出信号を出力する信号出力部と、
前記検出信号に基づいて前記液体が吸収されたことを検出する処理部と、を備えている。
【0086】
また、液体検出システムは、前記発電部と前記信号出力部とを有するセンサユニットを複数備えており、
前記処理部は、前記センサユニット毎に検出信号を識別して液体が吸収されたことを検出する。
【0087】
また、液体検出システムは、前記処理部が、前記センサユニット毎に付与された識別子と、前記センサユニットの発電部が取り付けられた位置(場所又は人を含む)を特定する情報とを対応付けて記憶する記憶部を有している。
【0088】
なお、この液体検出システムは、例えば、液体が流れる配管の複数箇所にセンサユニットの発電部を吸収部材とともに設置することによって、配管からの液体の漏出有無や漏出箇所を検出する漏出検出システムとして機能させることができる。この場合、
図15に示すテーブルTには、センサユニット17a、17b、…17xの発電部の設置箇所についての情報が、識別子(ID)A,B,…Xと対応付けた状態で記憶される。
【0089】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において変更することができる。例えば、以下のような実施形態を採用することができる。
【0090】
(1)おむつの交換要否の具体的な判断手順は、上記の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、
図12に示す手順において、1回目の排尿の量が120cm
3であった場合、2回目の尿の量に関わらずおむつの交換が必要であることにしている(ステップS18参照)。しかし、2回目の尿の量が40cm
3の場合に限っては、尿の漏れはそれほど多くないと考えられるため、継続して使用可能と判断することもできる。
【0091】
(2)上記実施形態では、40cm
3の分解能で尿の総量を取得している。しかし、これに限定されるものではなく、40cm
3よりも小さい又は大きい分解能で尿の総量を取得してもよい。
【0092】
(3)上記実施形態では、尿の回数と1回当たりの尿の量に基づいておむつの交換要否を判断している。しかし、尿の回数のみに基づいておむつ50の交換要否を判断してもよい。例えば、尿が所定回数注入されたタイミングでおむつ50の交換が必要であると判断することができる。
また、おむつ50のおむつに注入された尿の総量のみに基づいておむつ50の交換要否を判断することができる。例えば、尿の総量が所定量に達したときにおむつ50の交換が必要と判断することができる。
【0093】
(4)上記実施形態では、間欠電源部13によって生成された検出信号が無線送信部14によって送信され、無線受信部15によって受信された検出信号に基づいておむつの交換要否が判断されている。しかし、間欠電源部13と処理部16とをケーブルで接続し、間欠電源部13から処理部16へケーブルを介して検出信号を送信してもよい。
【0094】
(5)上記実施形態では、吸収部材51を内蔵したおむつ50の交換要否を判断するものとされている。しかし、おむつ50に限定されるものではなく、排泄トレーニングパンツ、失禁ブリーフ、吸収性パッド等の交換要否を判断するものであってもよい。また、吸収部材51は、尿を吸収するものに限らず、尿以外の液体を吸収するものであってもよい。
【0095】
(6)上記実施形態の情報取得装置は、使い捨てオムツ等の交換要否判断の用途だけではなく、吸収部材に吸収されている液体の量を把握するために広く適用することができる。例えば、情報取得装置は、センサユニットの発電部を植物、又は植物の培地に取り付けることによって、植物又は培地の水分量を検出し、水や培養液の供給時期等を管理する栽培管理装置として用いることができる。