特開 2024-4800 発電センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024004800

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】発電センサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20240110BHJP

   A61F 13/42 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

G01N27/416 341A

A61F13/42 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022104641

(22)【出願日】2022-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】593006630

【氏名又は名称】学校法人立命館

(71)【出願人】

【識別番号】715010864

【氏名又は名称】エイブリック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111567

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 寛

(72)【発明者】

【氏名】道関 隆国

(72)【発明者】

【氏名】田中 亜実

(72)【発明者】

【氏名】井本 紫夕也

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 文靖

【テーマコード（参考）】

3B200

【Ｆターム（参考）】

3B200AA01

3B200DF01

(57)【要約】

【課題】発電電極に対して発電電力を受けるモジュールを接続する際の位置合わせを容易する発電センサを提供する。
【解決手段】発電センサ１は、液体によって発電する発電センサであって、ベース１３Ａ、１３Ｂと、ベースの第１方向に沿って設けられた、第１材料で構成された、発電用の正極である電極１１と、ベースの第１方向に沿って設けられた、第２材料で構成された、発電用の負極である電極１２と、正極の第１方向の一方端に接続された、センサモジュールに接続される第１のコネクタ電極１４と、負極の第１方向の前記一方端に接続された、センサモジュールに接続される第２のコネクタ電極１５と、を備え、第１のコネクタ電極は第１材料で構成されて、第１方向に直交する第２方向の幅Ｗ３は正極の第２方向の幅Ｗ４より広く、第２のコネクタ電極は第２材料で構成されて、第２方向の幅Ｗ３は負極の第２方向の幅Ｗ５より広い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体によって発電する発電センサであって、
ベースと、
前記ベースの第１方向に沿って設けられた、第１材料で構成された、前記発電用の正極と、
前記ベースの前記第１方向に沿って設けられた、第２材料で構成された、前記発電用の負極と、
前記正極の前記第１方向の一方端に接続された、センサモジュールに接続される第１コネクタ電極と、
前記負極の前記第１方向の前記一方端に接続された、前記センサモジュールに接続される第２コネクタ電極と、を備え、
前記第１コネクタ電極は前記第１材料で構成されて、前記第１方向に直交する第２方向の幅は前記正極の前記第２方向の幅より広く、
前記第２コネクタ電極は前記第２材料で構成されて、前記第２方向の幅は前記負極の前記第２方向の幅より広い
発電センサ。

【請求項2】

前記正極及び前記負極は、前記ベースに縫い付けられた導電性を有する糸によって構成され、
前記第１コネクタ電極及び前記第２コネクタ電極は、それぞれ、前記ベースの前記正極及び前記負極より幅広い範囲に縫い付けられた前記糸によって構成されている
請求項１に記載の発電センサ。

【請求項3】

前記第１コネクタ電極及び前記第２コネクタ電極を構成する、前記ベースに縫い付けられた前記糸の密度は、それぞれ、前記正極及び前記負極を構成する、前記ベースに縫い付けられた前記糸の密度より高い
請求項２に記載の発電センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発電センサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、尿と接触することによって起電力を発生する電極を有する起電モジュールを開示している。このような起電モジュールは、発電センサとして用いることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－２２９００３号公報

【発明の概要】

【0004】

発電センサでは、発電電極に対して発電電力を受けるモジュールを接続する際に、位置合わせを容易にしたいという要望がある。例えばおむつなど、人体に装着される部材に取り付けられている発電電極にモジュールを接続する場合が想定される。本開示は、発電電極に対して発電電力を受けるモジュールを接続する際の位置合わせを容易する発電センサを提供することを目的の１つとする。

【0005】

ある実施の形態に従うと、発電センサは、液体によって発電する発電センサであって、ベースと、ベースの第１方向に沿って設けられた、第１材料で構成された、発電用の正極と、ベースの第１方向に沿って設けられた、第２材料で構成された、発電用の負極と、正極の第１方向の一方端に接続された、センサモジュールに接続される第１コネクタ電極と、負極の第１方向の前記一方端に接続された、センサモジュールに接続される第２コネクタ電極と、を備え、第１コネクタ電極は第１材料で構成されて、第１方向に直交する第２方向の幅は正極の第２方向の幅より広く、第２コネクタ電極は第２材料で構成されて、第２方向の幅は負極の第２方向の幅より広い。

【0006】

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施の形態に係るセンサの概略構成図である。

【図2】図２は、センサの製造方法を説明するための図である。

【図3】図３は、センサへのモジュールの接続方法を説明するための図である。

【図4】図４は、センサへのモジュールの接続方法の他の例を説明するための図である。

【図5】図５は、密接部の一例を説明するための図である。

【図6】図６は、モジュールの構成を表した概略図である。

【図7】図７は、センサを検出システムに用いた場合の概要を表した概略図である。

【図8】図８は、吸収部材本体の、図７のVIII－VIII断面図である。

【図9】図９は、吸収部材本体の、図７のIX－IX断面図である。

【図10】図１０は、発明者らによる検出システムの実験で得られた、無線信号の測定結果を表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜１．発電センサの概要＞

【0009】

（１）実施の形態に係る発電センサは、液体によって発電する発電センサであって、ベースと、ベースの第１方向に沿って設けられた、第１材料で構成された、発電用の正極と、ベースの第１方向に沿って設けられた、第２材料で構成された、発電用の負極と、正極の第１方向の一方端に接続された、センサモジュールに接続される第１コネクタ電極と、負極の第１方向の一方端に接続された、センサモジュールに接続される第２コネクタ電極と、を備え、第１コネクタ電極は第１材料で構成されて、第１方向に直交する第２方向の幅は正極の第２方向の幅より広く、第２コネクタ電極は第２材料で構成されて、第２方向の幅は負極の第２方向の幅より広い。

【0010】

第１コネクタ電極、第２コネクタ電極の幅が、それぞれ、正極、負極の幅よりも広いことによって、正極、負極の幅と同じ場合よりも、センサモジュールとの接続の際の位置合わせを容易にできる。

【0011】

（２）（１）の発電センサであって、好ましくは、正極及び負極は、ベースに縫い付けられた導電性を有する糸によって構成され、第１コネクタ電極及び第２コネクタ電極は、それぞれ、ベースの正極及び負極より幅広い範囲に縫い付けられた導電性を有する糸によって構成されている。これにより、第１コネクタ電極及び第２コネクタ電極を正極及び負極と同様に導電性を有する糸の縫製により形成することができる。また、導電性を有する糸のベースに縫い付ける範囲を変えることで、正極及び負極と、正極及び負極よりも幅の広い第１コネクタ電極及び第２コネクタ電極が作成できる。これにより、電極材料を切断加工する必要が無く、電極材料を無駄無く使用できる。

【0012】

（３）（２）の発電センサであって、好ましくは、第１コネクタ電極及び第２コネクタ電極を構成する、ベースに縫い付けられた導電性を有する糸の密度は、それぞれ、正極及び負極を構成する、ベースに縫い付けられた導電性を有する糸の密度より高い。これにより、第１コネクタ電極及び第２コネクタ電極に対してセンサモジュールを接続する際の位置合わせを容易にできると共に接触抵抗を下げることができる。

【0013】

第１コネクタ電極、第２コネクタ電極の幅が、それぞれ、正極、負極の幅よりも広いことによって、正極、負極の幅と同じ場合よりも、センサモジュールとの接続の際の位置合わせを容易にできる発電センサを製造することができる。

【0014】

＜２．発電センサの例＞

【0015】

図１は、本実施の形態に係るセンサ１の概略構成図である。図２は、センサ１の製造方法を説明するための図である。図３は、センサ１へのモジュール３の接続方法を説明するための図である。図４は、センサ１へのモジュール３の接続方法の他の例を説明するための図である。図５は、密接部の一例を説明するための図である。

【0016】

センサ１は、第１センサ部材１Ａ及び第２センサ部材１Ｂを有し、それらが重畳されて構成される。第１センサ部材１Ａには電極１１が、第２センサ部材１Ｂには電極１２が配置されている。第１センサ部材１Ａは、電極１１を配置するためのベース１３Ａを有し、第２センサ部材１Ｂは、電極１２を配置するためのベース１３Ｂを有する。

【0017】

ベース１３Ａ、１３Ｂは、例えば、液体吸水性材料で構成されている。ベース１３Ａ、１３Ｂは、一例として布地であって、例えば、綿素材の布地で形成されている。ベース１３Ａ、１３Ｂは、同形状、又は、概ね同形状である。

【0018】

ベース１３Ａ、１３Ｂは、それぞれ、後述する収納体１６を構成するための第１ベース部１３１と、電極１１、１２が配置される第２ベース部１３２とを有する。第２ベース部１３２は一方向に長く、一端に第１ベース部１３１が配置されている。センサ１に対して、第２ベース部１３２の長手方向をｙ軸、長手方向に直交する短手方向をｘ軸と規定する。第２ベース部１３２のｙ軸の正方向の端部に第１ベース部１３１が配置されている。

【0019】

一対の電極１１、１２は、発電用電極である。電極１１は正極として機能し、電極１２は負極として機能する。電極１１、１２は、電極間に存在する液体に接することで発電する。これにより、センサ１は発電センサとして機能し、電極１１、１２の発電電力によって電極１１、１２間に液体が存在することを検出できる。

【0020】

電極１１及び電極１２は、異なる材料で構成されている。また、電極１１、１２は、それぞれ、糸状又は帯状の構造を有している。一例として、電極１１は銀糸で構成され、電極１２はアルミニウム糸で構成されている。糸を用いて電極１１、１２を構成することによって、電極１１、１２を後述するような縫製により容易に形成することができる。また、電極１１、１２のｘ軸方向の幅Ｗ４、Ｗ５を狭くすることができるとともに、強度の低下を抑えることができる。なお、電極１１は、糸状又は帯状の構造を有し、正極となる材料であれば、どの様な材料を用いてもよく、例えば、マグネシウム、亜鉛や鉄を用いても良い。また、電極１２は、糸状又は帯状の構造を有し、負極となる材料であれば、どの様な材料を用いてもよく、例えば、錫、鉛、銅、ステンレス、カーボン、金や白金を用いてもよい。

【0021】

電極１１、１２は、それぞれ、生地であるベース１３Ａ、１３Ｂの第２ベース部１３２に、ｙ軸方向に沿って縫い付けられている。具体的には、この例では、電極１１、１２のいずれもが導電性を有する糸状構造であって、電極１１はベース１３Ａの第２ベース部１３２に縫い付けられ、電極１２はベース１３Ｂの第２ベース部１３２に縫い付けられている。

【0022】

好ましくは、電極１１、１２の少なくとも一方は、ｙ軸方向の負側、つまり後側の表面積が、ｙ軸方向の正側、つまり前側の表面積より大きい。表面積は、後述する吸収部材本体５に取り付けられたときに吸収体５３に接する面積を指し、ベース１３Ａ、１３Ｂに縫い付けられた糸で形成された電極１１、１２の、ベース１３Ａ、１３Ｂの少なくとも吸収体５３側の表面に露出した部分の表面積を指す。

【0023】

一例として、電極１１の、ｙ軸方向の正側、つまり前側である第１部分１１１と、ｙ軸方向の負側、つまり後側である第２部分１１２とは、ベース１３Ａに対する糸の縫構造が異なる。縫構造は、ベース１３Ａ、１３Ｂに対して糸が縫い付けられることによって糸が生地に対して形成する構造を指す。第１部分１１１と第２部分１１２との縫構造が異なることは、一例として、第１部分１１１と第２部分１１２とで電極１１を形成する糸の縫い方が異なることである。具体的には、電極１１は、第２部分１１２の方が第１部分１１１より、単位当たりの密度が高い縫い方でベース１３Ａに縫い付けられている。

【0024】

単位当たりの密度が高い縫い方は、一例として、電極１１を形成する糸の、ベース１３Ａの吸収体５３側の表面に現れる面積が大きい縫い方である。例えば、第１部分１１１は波縫いでベース１３Ａに縫い付けられ、第２部分１１２は返し縫いでベース１３Ａに縫い付けられている。返し縫いは、本返し縫い、又は、半返し縫いを指す。これにより、第２部分１１２の方が第１部分１１１より、電極１１を形成する糸の、ベース１３Ａの表面への露出が多くなる。

【0025】

ベース１３Ａ、１３Ｂの第１ベース部１３１のＸ軸方向の長さ（幅）Ｗ１は、第２ベース部１３２の幅Ｗ２より大きい。第１ベース部１３１は、発電電力を受けるモジュール３が収納される収納体１６を形成する。収納体１６は、重畳された第１センサ部材１Ａ及び第２センサ部材１Ｂの第１ベース部１３１がその間に構成する空間１６Ａを有し、空間１６Ａ内にモジュール３が収納される。

【0026】

ベース１３Ａ、１３Ｂの第１ベース部１３１には、それぞれ、コネクタ電極１４、１５が配置されている。コネクタ電極１４は、電極１１のｙ軸方向の一端であって、前側の端に接続され、コネクタ電極１５は、電極１２の前側の端に接続されている。

【0027】

コネクタ電極１４、１５は、それぞれ、電極１１、１２と同一の材料で構成されている。この例では、電極１１及びコネクタ電極１４は銀、電極１２及びコネクタ電極１５はアルミニウムで構成されている。一例として、コネクタ電極１４は電極１１と同様に銀糸で構成され、コネクタ電極１５は電極１２と同様にアルミニウム糸で構成されている。これにより、コネクタ電極１４、１５は、それぞれ、電極１１、１２のベース１３Ａ、１３Ｂへの縫製作業と一連の作業にてベース１３Ａ、１３Ｂに縫い付けることができる。なお、電極１１は、糸状又は帯状の構造を有し、正極となる材料であれば、どの様な材料を用いてもよく、例えば、マグネシウム、亜鉛や鉄を用いてもよい。また、電極１２は、糸状又は帯状の構造を有し、負極となる材料であれば、どの様な材料を用いてもよく、例えば、錫、鉛、銅、ステンレス、カーボン、金や白金を用いてもよい。

【0028】

コネクタ電極１４のＸ軸方向の長さ（幅）Ｗ３は、電極１１のＸ軸方向の長さ（幅）Ｗ４より大きい。また、コネクタ電極１５のＸ軸方向の長さ（幅）Ｗ３は、電極１２の幅Ｗ５より大きい。これにより、後述するように収納体１６にモジュール３を収納した際に、収納されたモジュール３のコネクタ電極３１、３２とコネクタ電極１４、１５との接続のための位置決めを容易、又は、不要とすることができる。

【0029】

好ましくは、コネクタ電極１４、１５を構成する、ベース１３Ａ、１３Ｂに縫い付けられた糸の密度は、電極１１、１２を構成する、ベース１３Ａ、１３Ｂに縫い付けられた糸の密度より高い。これにより、コネクタ電極１４、１５は、後述するように収納体１６にモジュール３を収納した際に、収納されたモジュール３のコネクタ電極３１、３２と接触する可能性が高くなる。その結果、モジュール３のコネクタ電極３１、３２とコネクタ電極１４、１５との接続のための位置決めを容易、又は、不要とすることができるだけでなく、コネクタ電極１４、１５と収納されたモジュール３のコネクタ電極３１、３２との接触抵抗も下げることができる。

【0030】

図２に示されたように、センサ１は、ベース１３Ａ、１３Ｂそれぞれに、ｙ軸方向に沿って電極１１、１２を設け、それぞれの上端に、コネクタ電極１４、１５を形成する。これらは、それぞれ、ベース１３Ａ、１３Ｂを導電性を有する糸で縫製することにより形成される。

【0031】

次に、第１センサ部材１Ａ及び第２センサ部材１Ｂを、ベース１３Ａ、１３Ｂの形状が一致、又は、概ね一致するように、ｘ軸及びｙ軸で規定される平面に対して直交する方向（ｚ軸方向）に重畳し、縫い合わせる。ベース１３Ａ、１３Ｂには、最上辺以外の縁に縫い代１３３が設けられている。第１センサ部材１Ａ及び第２センサ部材１Ｂは、縫い代１３３が縫い合わされることによって重畳し、固定される。

【0032】

このとき、ベース１３Ａ、１３Ｂは、図２に表されたように、電極１１、１２が重ならないように重畳される。これにより、電極１１、１２は、ｘ軸方向に間隔を空けて配置される。その結果、センサ１では、電極１１、１２間の液体の存在を発電によって検出できる。

【0033】

ベース１３Ａ、１３Ｂが縫い代１３３で縫い合わされることによって、図３に表されたように、ベース１３Ａ、１３Ｂそれぞれの第１ベース部１３１の間に空間１６Ａが生じる。これにより、空間１６Ａを、モジュール３を収容するスペースとして用い、収納体１６を容易に構成することができる。

【0034】

縫い代１３３がベース１３Ａ、１３Ｂの最上辺に設けられていないことによって、ベース１３Ａ、１３Ｂが縫い代１３３で縫い合わされたときに、図３に表されたように、ベース１３Ａ、１３Ｂの最上辺が収納体１６の開口１６Ｂを構成する。開口１６Ｂは、収納体１６へのモジュール３の挿入部として機能する。これにより、図３に表されたように、モジュール３を開口１６Ｂから収納体１６に容易に挿入することが可能になる。

【0035】

なお、収納体１６へのモジュール３の挿入部は、収納体１６の一部に設けられておればよく、最上辺に限定されない。すなわち、第１ベース部１３１の縁のうち、縫い代１３３が設けられない辺はｘ軸方向のいずかの辺であってもよい。他の例として、図４に表されたように、ベース１３Ａ、１３Ｂの横辺が収納体１６の開口１６Ｃを構成してもよいし、両横辺が開口１６Ｃを構成してもよい。この場合であっても、図４に表されたように、モジュール３を開口１６Ｃから収納体１６に容易に挿入することが可能になる。

【0036】

モジュール３は、一面と、その面の裏面側との両面にコネクタ電極３１、３２が設けられている。一例として、モジュール３は直方体であって、その六面のうちの向い合う２面にそれぞれコネクタ電極３１、３２が設けられている。コネクタ電極３１、３２は、それぞれ、正極、負極として機能する。

【0037】

図３又は図４に示されたように、モジュール３は、正極であるコネクタ電極３１が正極であるコネクタ電極１４に向き、負極であるコネクタ電極３２が負極であるコネクタ電極１５に向くように収納体１６に収納される。コネクタ電極１４、１５は、それぞれ、収納体１６の内側面に露出するよう第１ベース部１３１に縫い付けられている。そのため、コネクタ電極３１、３２は、それぞれ、収納体１６の内側面に露出しているコネクタ電極１４、１５に接する。これにより、コネクタ電極１４、１５が、それぞれ、モジュール３のコネクタ電極３１、３２に接続されるようになる。その結果、電極１１、１２が、それぞれの端部に接続されているコネクタ電極１４、１５を介してモジュール３のコネクタ電極３１、３２に接続される。

【0038】

コネクタ電極１４、１５は、収納体１６の内側面に露出するよう縫い付けられているため、モジュール３を収納体１６に収納するだけで容易にコネクタ電極１４、１５をコネクタ電極３１、３２に接続することができる。このとき、コネクタ電極１４、１５の幅が電極１１、１２の幅より大きいため、コネクタ電極３１、３２との位置合わせが不要、又は、容易になる。また、モジュール３が外部に露出しないため、破損や汚れが防止できるとともに、コネクタ電極１４、１５に対する接続が損なわれることも防止できる。

【0039】

好ましくは、センサ１とモジュール３との少なくとも一方は、収納体１６に収納されたモジュール３のコネクタ電極３１、３２と、収納体１６内部のコネクタ電極１４、１５と、を密接させる密接部をさらに備える。

【0040】

図５は、密接部の具体例を表した概略図である。センサ１の密接部は、収納体１６に収納されたモジュール３を、収納体１６内面に押し付ける押付部材を備える。押付部材は、例えば、収納体１６に外側から巻き回すベルト１７であってもよい。好ましくは、ベルト１７はゴムなどの弾性素材で構成されており、収納後のモジュール３を、収納体１６の外部から固定する。押付部材は、ベルト１７などの開き回すタイプの部材の他、クリップ型の挟み込むタイプの部材で収納体１６を外部から挟み込むものであってもよいし、収納体１６内部に設けられたボタンや面ファスナーなどの部材で収納体１６の開口１６Ｂを閉じるものであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。

【0041】

モジュール３の密接部は、モジュール３の表面に設けられた突起である。突起は、例えば、コネクタ電極３１、３２の設置された面に設けられた凸部３３であってもよい。また、センサ１とモジュール３との両方がこれら構造を有していてもよい。センサ１とモジュール３との少なくとも一方が密接部を有することによって、収納体１６に収納されたモジュール３のコネクタ電極３１、３２と収納体１６内部のコネクタ電極１４、１５とが密接されるようになる。そのため、これらコネクタ電極の接続が確実になる。また、接続が維持されるようになる。

【0042】

図６は、モジュール３の構成を表した概略図である。モジュール３はセンサモジュールであって、センサ１が備える電極１１、１２での発電を検出し、検出結果を表す信号を出力する。詳しくは、図６に示されたように、モジュール３はキャパシタ３４を備える。キャパシタ３４は、コネクタ電極３１、３２及びコネクタ電極１４、１５を介してセンサ１に接続されて、電極１１、１２により発電された電力を蓄える。図６では、コネクタ電極３１、３２及びコネクタ電極１４、１５は省略されている。

【0043】

モジュール３は、間欠電源変換回路３５を備える。間欠電源変換回路３５の電源端子には、キャパシタ３４が接続されている。間欠電源変換回路３５は、キャパシタ３４を動作電源として動作する。間欠電源変換回路３５は、キャパシタ３４の充電電圧を監視する。

【0044】

間欠電源変換回路３５には、無線送信機３６が接続されている。無線送信機３６は、無線通信によって通信信号を出力する。無線通信は、例えば、Bluetooth（登録商標）や、Bluetooth Low Energy（登録商標）などである。

【0045】

間欠電源変換回路３５は、キャパシタ３４の充電電圧が、無線送信機３６の駆動条件として設定された設定電圧に達したことを検出する。検出すると、間欠電源変換回路３５は、キャパシタ３４に充電された電力を無線送信機３６に供給する。これにより、無線送信機３６から無線信号ＳＧが出力される。

【0046】

間欠電源変換回路３５が無線送信機３６に電力を供給することによってキャパシタ３４の電力を消費する。消費すると、キャパシタ３４の電位が低下し、間欠電源変換回路３５は、動作を停止する。これにより、無線送信機３６への電力の供給が停止する。電極１１、１２の発電が行われていれば、キャパシタ３４には再び充電がなされる。

【0047】

電極１１、１２の発電が行われていれば、キャパシタ３４は充放電を繰り返す。これに伴って、無線送信機３６からの無線信号ＳＧの出力は間欠的となる。従って、無線送信機３６から出力される無線信号ＳＧは、電極１１、１２間に存在する液体の検出を示す検出信号となる。

【0048】

無線送信機３６からの無線信号ＳＧの出力の間隔Ｈは、キャパシタ３４への充電スピードに依存する。充電スピードは、発電量が多いほど早くなる。したがって、無線送信機３６からの無線信号ＳＧの出力の間隔Ｈは、電極１１、１２の発電量が多いほど、短くなり、発電量が少ないほど、長くなる。

【0049】

センサ１は、一例として、人体に装着される部材に設けられ、その部材における液体の有無の検出に用いられる。人体に装着される部材は、例えば、おむつである。センサ１が人体に装着される部材に設けられることによって、収納体１６もその部材に設けられる。そのため、モジュール３を人体に装着される部材に挿入することができる。これにより、ウェアラブルな装置によって人体に装着される部材における液体の有無の検出を行うことができる。

【0050】

図７は、センサ１を、人体に装着される部材の一例としての吸収部材本体５に設け、吸収部材本体５における液体の存在を検出する検出システム１００に用いた場合の概要を表した概略図である。検出システム１００は、吸収部材本体５に設置されたセンサ１によって、吸収部材本体５に存在する液体を検出する。図８は、吸収部材本体５の、図７のVIII－VIII断面図である。図９は、吸収部材本体５の、図７のIX－IX断面図である。吸収部材本体５は、一例として、おむつとしての基本構成を備える。

【0051】

吸収部材本体５は、展開状態における平面視において、一方向に長い、ほぼ矩形状である。吸収部材本体５に対して、長手方向をＹ軸、長手方向に直交する短手方向をＸ軸、それらに直交する方向をＺ軸と規定する。Ｙ軸方向は、装着者に装着されるときに前後方向に一致する。すなわち、Ｙ軸方向の各位置のうちの正の値の大きい位置を前側、負の大きい位置を後側とする。Ｘ軸方向は、幅方向に一致する。Ｚ軸方向は、装着されるときに上下方向に一致し、Ｚ軸の正方向が上向きで、装着者に装着されたときに装着者に向く側、Ｚ軸の負方向が下向きで、装着者に装着されたときに外に向く側とする。

【0052】

吸収部材本体５は、表面シート５１、裏面シート５２、及び、吸収体５３を備える。吸収体５３は、表面シート５１と裏面シート５２との間に配置されている。吸収部材本体５の表面は、装着者に装着されたときに、装着者に接する側の面を指す。従って、装着者の排泄物は、表面シート５１側から吸収体５３へ与えられる。

【0053】

表面シート５１は、ほぼ矩形状の液透過性シートである。表面シート５１は、例えば、不織布又は織布によって形成されている。表面シート５１は、装着者への装着時において、装着者の肌に接触する。表面シート５１は、液体の透過性を向上させ、透過した液体が装着者側へ逆戻りし難いように構成されている。これにより、装着者から排泄された尿を吸収体５３へ迅速に透過させることができる。したがって、表面シート５１は、排尿があっても、吸収体５３の吸水能力に余力がある限り、実質的に尿を保持せず、実質的に乾燥状態にある。この結果、装着者の肌に尿が接触するのが抑制される。

【0054】

裏面シート５２は、ほぼ矩形状の非液透過性シートである。裏面シート５２は、防水フィルム等を有する防水材によって形成されている。裏面シート５２は、吸収体５３によって吸収された尿が、外部に漏れ出すのを防止する。

【0055】

吸収体５３は、パルプなどの吸収性繊維と、高吸収性ポリマーと、によって構成されている。高吸収性ポリマーによって、多くの液体を吸収体５３に保持することができる。吸収体５３は、一方向に長い、ほぼ矩形状のマット体である。吸収体５３は、長手方向が吸収部材本体５のＹ軸方向と概ね一致し、吸収部材本体５の前側と後側とに跨って配置されている。したがって、吸収体５３は、前側で排泄された尿を吸収するとともに、前側の吸収量を超えた尿を後側で吸収することができる。

【0056】

吸収体５３と裏面シート５２との間にセンサ１が配置されている。すなわち、センサ１は、吸収体５３の裏面シート５２側に配置されている。センサ１は、尿発電電池として機能する。

【0057】

センサ１は、ｙ軸方向の正負の向きを吸収部材本体５のＹ軸方向の正負の向きと概ね一致させて吸収部材本体５に配置される。従って、電極１１、１２は、吸収部材本体５に対して、Ｘ軸方向に間隔を有して、Ｙ軸方向に沿って設けられる。

【0058】

図８は、センサ１が配置された吸収部材本体５の後側でのセンサ１の断面、図９は前側であって、収納体１６の位置でのセンサ１の断面を表している。図８を参照して、吸収部材本体５の後側には、電極１１、１２が、Ｘ軸方向に間隔を空けて配置されている。図９を参照して、吸収部材本体５の後側には、収納体１６を構成するベース１３Ａ、１３Ｂの間の空間１６Ａに、コネクタ電極３１、３２が、収納体１６に設けられたコネクタ電極１４、１５にそれぞれ接するように、モジュール３が収納されている。

【0059】

センサ１は、重畳されたベース１３Ａ、１３Ｂが吸収体５３の裏面シート５２側に接するように吸収部材本体５に配置される。

【0060】

重畳されたベース１３Ａ、１３Ｂは吸収体５３に接して配置されるため、吸収体５３が吸収した液体は、重畳したベース１３Ａ、１３Ｂに移動する。吸収体５３からの液体を吸収した重畳されたベース１３Ａ、１３Ｂが、電極１１、１２間の電流の発生経路となる。そのため、電極１１、１２には、吸収体５３が吸収した液体に接することで、電流が発生する。これにより、センサ１は、吸収体５３への液体吸収の検出用に用いられる。

【0061】

電極１１、１２が液体に接している面積が大きいほど、発電量は多くなる。すなわち、電極１１、１２は、長手方向を吸収体５３の長手方向と概ね一致させ、吸収体５３に接して配置されていることから、吸収体５３に吸収された液体の量が多いほど、発電量は多くなる。従って、図６に表されたように、無線送信機３６からの無線信号ＳＧの出力の間隔Ｈは、吸収体５３に吸収された液体の量を表している。

【0062】

図７に示されるように、検出システム１００は、受信機７を含んでいてもよい。受信機７は、無線送信機３６から送信された無線信号ＳＧを受信する。受信機７は、管理装置９に接続されていてもよい。管理装置９は、受信機７から、受信データを与えられる。管理装置９は、プロセッサ９１及びメモリ９２を有するコンピュータであって、一例として、スマートフォンなどの端末装置であってよい。

【0063】

プロセッサ９１は、メモリ９２に格納されたプログラムを実行することにより、吸収部材本体５の吸収体５３の吸水度合に関する処理を行うことができる。吸収部材本体５の吸収体５３の吸水度合に関する処理は、例えば、おむつ交換の要否判断の処理である。吸収部材本体５は、吸収体５３の後側まで液体が達すると、交換時期とする。おむつ交換が必要と判断された場合、管理装置９の出力装置９３は、おむつ交換が必要であることを出力する。

【0064】

発明者らは、本実施の形態に係るセンサ１のセンシングを評価するための実験を行った。実験では、センサ１を吸収部材本体５に配置し、吸収部材本体５に液体６００ｍｌを注入した後、受信機７での無線信号ＳＧの受信の有無を測定して、図１０の測定結果を得た。縦軸は、無線信号ＳＧの受信の有無を表し、「０」は受信なし、「１」が受信ありを示している。横軸は、吸収部材本体５に液体６００ｍｌを注入した後からの経過時間を表している。従って、図１０の測定結果は、液体の注入後に無線信号ＳＧを受信したタイミングが、液体の注入からの経過時間によって示されている。

【0065】

図１０の結果より、液体の注入の後、６００秒経過したタイミングに無線信号ＳＧの受信が開始している。すなわち、吸収部材本体５に液体６００ｍｌを注入した場合、センサ１を用いることで６００秒後に検知されることがわかった。

【0066】

＜３．付記＞
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。上記実施形態では、液体の例として、尿で説明したが、尿に限定されるものではなく、電極に接することで、電極に発電電力が発生する液体であれば、様々な液体が検知可能である。漏水センサや雨水センサとして利用可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ ：センサ
１Ａ ：第１センサ部材
１Ｂ ：第２センサ部材
３ ：モジュール
５ ：吸収部材本体
７ ：受信機
９ ：管理装置
１１ ：電極
１２ ：電極
１３Ａ ：ベース
１３Ｂ ：ベース
１４ ：コネクタ電極
１５ ：コネクタ電極
１６ ：収納体
１６Ａ ：空間
１６Ｂ ：開口
１６Ｃ ：開口
１７ ：ベルト
３１ ：コネクタ電極
３２ ：コネクタ電極
３３ ：凸部
３４ ：キャパシタ
３５ ：間欠電源変換回路
３６ ：無線送信機
５１ ：表面シート
５２ ：裏面シート
５３ ：吸収体
９１ ：プロセッサ
９２ ：メモリ
９３ ：出力装置
１００ ：検出システム
１１１ ：第１部分
１１２ ：第２部分
１３１ ：第１ベース部
１３２ ：第２ベース部
１３３ ：縫い代
Ｈ ：間隔
ＳＧ ：無線信号
Ｗ１ ：幅
Ｗ２ ：幅
Ｗ３ ：幅
Ｗ４ ：幅
Ｗ５ ：幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】