JP2004085277A

JP2004085277A - 液体検知センサ、液体検知装置及び液体検知システム

Info

Publication number: JP2004085277A
Application number: JP2002244301A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Tamai; 玉井　誠一郎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: US7049969B2; US20040036484A1; JP3717068B2

Abstract

【課題】小型かつ安価で、再利用可能な液体検知センサを提供することを目的とする。
【解決手段】アンテナコイル５３とコンデンサＣとからなる共振回路と、共振回路を覆う被覆部材５１，５７とからなる無線タグによって構成され、液体を検知する水分検知センサであって、コンデンサＣは、一対の電極５２，５６と、電極５２，５６に介装される誘電体５５とを有し、被覆部材５７は、外部から誘電体５５への液体の浸入を許容する透孔５７ａを有する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体検知センサ、液体検知装置及びこれらを用いた液体検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高齢化に伴い、紙おむつや、お漏らしを検知する装置等の様々な介護用品が開発されている。その１つとして、例えば、特開２００１−２８９７７５号や、特開２００１−３２５８６５号公報に開示されている無線タグ方式の液体検知センサ、この液体検知センサの状態を非接触で検知する液体検知装置がある。上記公報に開示されている液体検知センサは、コイルＬと，コンデンサＣと，スイッチＳＷとからなり、これらを直列にループ状に接続した構成例（この構成例を以下、「第１従来構成例」と記す。）と、コイルＬと，コンデンサＣとをループ状に接続し，スイッチＳＷをコンデンサＣに並列に接続した構成例（この構成例を以下、「第２従来構成例」と記す。）とが開示されている。
【０００３】
第１及び第２従来構成例で示される液体検知センサのスイッチＳＷは、板バネのように導電性がありかつ弾力性がある金属板と、導電性がある金属板と、両板バネ端部間に配設される絶縁体と、両板バネのほぼ中央部間に配設され、紙または繊維等、水を吸収すると体積が縮小する部材等とからなり、初期状態（乾燥時）には両電極をノーマリーオープン状態に維持し、水分を吸収時には両電極を導通状態とするように構成されている。
【０００４】
このため第１従来構成例の液体検知センサでは、初期状態ではスイッチＳＷが遮断しているのでコイルＬと，コンデンサＣとによる共振回路が形成されておらず，体積が縮小する部材が水を吸収してスイッチＳＷが導通することによって、初めて共振回路が形成される。一方、第２従来構成例の液体検知センサでは、第１従来構成例と逆で、初期状態ではスイッチＳＷが遮断しているのでコイルＬと，コンデンサＣとによる共振回路が形成され、体積が縮小する部材が水を吸収してスイッチＳＷが導通することによって、共振回路が消滅する。
【０００５】
液体検知装置から共振周波数の検知電波を送った場合、第１従来構成例の初期状態では共振回路が形成されていないので、液体検知センサから戻ってくる電波の受信レベルが下がることはなく、体積が縮小する部材が水を吸収してスイッチＳＷが導通することによって共振回路が形成されるので、液体検知センサから電波が戻ってきた電波の受信レベルが下がる。一方、第２従来構成例の初期状態では共振回路が形成されているので、液体検知センサから電波が戻って来る電波の受信レベルが下がり、体積が縮小する部材が水を吸収してスイッチＳＷが導通することによって共振回路が消滅するので、液体検知センサから電波が戻ってくる電波の受信レベルが上がる。
【０００６】
したがって、第１従来構成例や、第２従来構成例の液体検知センサのいずれを用いても、液体検知装置において、共振周波数における受信電波のレベルを２値的にモニタすることにより、液体検知センサの状態を簡単に検知することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液体検知センサは、複雑な構造のスイッチＳＷが用いられて構成されているため、大型化すると共に高価になる。また、このスイッチＳＷの水を吸収すると体積が縮小する部材に紙または繊維等が使用されているので、水を一旦吸収すると、この腰の弱さなどにより元の体積に復元することはない。このため、体積が縮小する部材が乾燥されても両板バネが導通したままとなる。この結果、高価な液体検知センサを再利用することができない。
【０００８】
また、従来の液体検知装置では、所定の共振周波数の検知電波を出射し、共振周波数における受信電波のレベルを２値的にモニタしている。このため、液体検知センサの共振周波数が、ばらついて液体検知装置から出射された検知電波の所定の共振周波数とずれていると、液体検知装置から出射した検知電場の共振周波数においては、液体検知センサから戻ってきた電波のレベルが変化しない。このため、従来の液体検知装置による２値的な判断では、微妙なレベル変化を検知できないため、液体検知センサの状態を精度よく検知することができなかった。
【０００９】
本発明は、小型かつ安価で、しかも再利用可能な液体検知センサを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、液体検知センサの共振周波数がばらついていても、液体検知センサの状態を精度よく検知することができ液体検知装置を提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明に係る液体検知センサは、液体を検知する液体検知センサであって、コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、前記コンデンサは、一対の電極と、前記電極に介装される誘電体とを有し、前記被覆部材は、外部から前記誘電体への液体の浸入を許容する透孔を有することを特徴とする。具体的には、前記電極の少なくとも一方は、前記透孔と連通する連通孔を有することを特徴とする構成としてもよい。
【００１１】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明に係る液体検知装置は、コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、検査対象に取り付けられた液体検知センサの状態を非接触で検知する液体検知装置であって、前記液体検知センサの状態を検知する際に前記液体検知センサに対して検知電波を出射する検知電波出射手段と、前記検知電波の出射時に前記液体検知センサから戻ってきた電波を受信する電波受信手段と、前記電波受信手段によって受信された電波の受信レベルに基づいて前記コンデンサの電極間に介装される誘電体の液体による濡れまたは乾燥を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
具体的には、前記検知電波出射手段は、前記検知電波の周波数をスイープし、前記判別手段は、前記電波受信手段によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定する周波数特定手段と、前記周波数特定手段によって特定される周波数の変動を検知する周波数変動検知手段とを備え、前記判別手段は、前記周波数の変動量に基づいて前記濡れまたは前記乾燥を判別することを特徴とする構成としてもよい。
【００１３】
なお、本発明は、上記液体検知センサ及び液体検知装置からなる液体検知システムとして実現したり、液体検知装置を構成する特徴的な手段をステップとする液体検知方法として実現したり、液体検知装置が実行するステップをコンピュータ等に実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのプログラムをＤＶＤ等の記録媒体に格納して広く流通させることができるのはいうまでもない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る液体検知システムについて、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る液体検知システムを失禁検出に適用した場合の全体構成を示す図である。
同図に示されるように水分検知システム１は、おむつ３と、このおむつ３に装着される水分検知センサ（液体検知センサ、無線タグ）５０と、ベルト２と、このベルト２に装着される水分検知装置（液体検知装置、タグリーダ装置）１０とから構成される。
【００１６】
おむつ３のほぼ中央の液体検知部位には、水分検知センサ５０を装着するためのポケット３ａが設けられており、このポケット３ａの開口部からポケット３ａの内部に水分検知センサ５０が挿入される。水分検知センサ５０が挿入されたおむつ３は赤ちゃんや、老人等の被介護者に装着される。水分検知センサ５０は、アンテナコイルＬと、このアンテナコイルＬに並列に接続されるコンデンサＣとからなる共振回路を備える無線タグであって、水分（液体）の検知状態に応じて共振周波数を変える。
【００１７】
また、被介護者の腰には、ベルト２が装着される。水分検知装置１０には止め具１１が取着されており、この止め具１１によって水分検知装置１０が水分検知センサ５０と近接した位置でベルト２に固定される。なお、ベルト２に代えて、ウエストポーチを使用し、このポーチに水分検知装置１０を挿入するようにしてもよい。この場合には、止め具１１を省略することができ、水分検知装置１０の構成を簡素化することができる。
【００１８】
水分検知装置１０は、水分検知センサ５０に対して水分を検知するための検知電波を定期的に出射し、検知電波による電磁誘導によって非接触で水分検知センサ５０の共振回路（後述）を共振させ、その共振周波数によって水分検知センサ５０が失禁等による液体（排尿または排便）で濡れているか否かを検知する。
【００１９】
図２は、図１に示される水分検知センサ５０の機械的構成を示す外観図である。特に、図２（ａ）はおむつのポケットに装着する前の外観を、図２（ｂ）はおむつのポケットに装着する際の外観を、それぞれ示す図である。
図２に示されるように、水分検知センサ５０は、上記アンテナコイルＬ及びコンデンサＣが形成される基材５４と、この基材５４の下面及び上面にそれぞれ貼着される一対の被覆部材５１，５７と、被覆部材５７の上面に貼着される防湿カバー５８とを備える。基材５４及び被覆部材５１，５７は、電気絶縁性を有する薄いシート材で、同サイズの四角形に形成される。被覆部材５７のほほ中央には、外部から内部への液体の浸入及び浸出を許容する透孔５７ａが形成される。
【００２０】
防湿カバー５８は、水分の検出のときまでコンデンサＣの誘電体が湿気を吸収しないように透孔５７ａを塞いでおき、水分検知センサ５０がおむつ３に装着される際に取り外され、外部の水分が誘電体５５に流入できるように透孔５７ａを開くためのものであって、被覆部材５１，５７及び基材５４と同様、電気絶縁性を有する薄いシート材で、透孔５７ａより少し大きなサイズの四角形に形成される。なお、この防湿カバー５８には、取り外しの際に掴みやすいように、その一端部に折り目５８ａが形成される。
【００２１】
図３は、図１及び図２に示される水分検知センサ５０の分解斜視図である。
図３に示されるように、水分検知センサ５０は、上記の基材５４、被覆部材５１，５７及び防湿カバー５８の他、基材５４の下面に貼着されるアンテナコイル５３と、一対の電極５２，５６と、この電極５２，５６間に介装される誘電体５５とをさらに備える。なお、基材５４のほぼ中央には四角形状に形成された窓５４ａが設けられ、基材５４の１つの角には、切り欠き５４ｂが形成される。
【００２２】
アンテナコイル５３は、１本のストリップ線が複数回巻回されてなり、例えば３μＨの値に形成される。
一対の電極５２，５６は、窓５４ａとほぼ同サイズに形成され、基材５４の下面側及び上面側にそれぞれ配設される。誘電体５５は、吸水性及び排水性を有する材料（例えば、綿製の布や、紙）で、電極５２，５６と同様に窓５４ａとほぼ同サイズ、かつ、ほぼ一定の厚みに形成される。この一対の電極５２，５６と、誘電体５５とで、コンデンサＣが構成される。なお、電極５６には、水分を誘電体５５に導くための複数の連通孔５６ａが形成されている。このコンデンサＣは、誘電体５５の乾燥時において例えば４０ｐＦ程度の容量を有する。
【００２３】
アンテナコイル５３の一方端５３ａは、電極５２と電気的に接続される。アンテナコイル５３の他方端は、切り欠き５４ｂと対応する位置に配設される接続端子５３ｂと電気的に接続される。一方、電極５６は、切り欠き５４ｂと対応する板に配設される接続端子５６ｂと電気的に接続される。両接続端子５３ｂ，５６ｂは、切り欠き５４ｂの位置においてかしめや圧接等によって電気的に接続される。この結果、アンテナコイル５３にこのコンデンサＣが並列に接続され、両者で共振回路が形成される。
【００２４】
図４は、図２（ａ）に示されるＡ−Ａで切断した水分検知センサ５０の一部拡大断面図である。
図４に示されるように防湿カバー５８が貼着されている場合、誘電体５５はこの防湿カバー５８によって乾燥状態を保持している。この状態では、コンデンサＣは、上記の容量を保持し、アンテナコイル５３とこのコンデンサＣとで構成される共振回路の共振周波数は所定の値を保持している。これに対して、防湿カバー５８が取り外されて、おむつのポケットに挿入されて排尿があった場合、この尿は透孔及び連通孔５６ａを介して誘電体５５に素早く吸水されていく。誘電体５５が尿を吸水すると、吸水量が多くなるにつれて電極５２，５６間の比誘電率が増大し、コンデンサＣの容量が増大する。この結果、アンテナコイル５３とこのコンデンサＣとで構成される共振回路の共振周波数は所定の値よりも低下する。したがって、水分検知装置１０から検知電波を出射して水分検知センサ５０の共振周波数の変動を検知すれば、誘電体５５の濡れや乾燥を検知することができる。
【００２５】
図５は、図１に示される水分検知装置１０の外観構成を示す図である。
水分検知装置１０の機体表面には、上記の止め具１１の他、複数のボタンから構成される操作部２１と、ガイダンスや、警告等を表示するためのＬＣＤ部２２と、警告等を音で知らせるためのスピーカ２３と、図示しないホスト等にデータを無線で送ったりするためのアンテナ２５等が設けられている。
【００２６】
なお、操作部２１には、例えば、水分検知センサ５０が液体を検知するよう水分検知装置１０をセットするための濡れ検知ボタン２１ａ、水分検知センサ５０が水分で湿ってきたことを検知するよう水分検知装置１０をセットするための湿り検知ボタン２１ｂと、水分検知センサ５０の水分が乾燥してきたことを検知するための乾燥検知ボタン２１ｃ、検知スタートボタン２１ｄ、検知ストップボタン２１ｅ、リセットボタン２１ｆ等、複数のボタンで構成されている。
【００２７】
図６は、図１に示される水分検知センサ５０及び水分検知装置１０の電気的構成を示す図である。
水分検知センサ５０は、図２に示される各パーツによって、アンテナコイルＬと、水分によって容量が変化するコンデンサＣとで構成されるＬＣ共振回路を構成する無線タグを備える。
水分検知装置１０は、大きく分けて、入出力部２０と、コントロール部３０と、アンテナ部４０とからなる。
【００２８】
入出力部２０は、操作部２１と、ＬＣＤ部２２と、失禁等を音で知らせるためのスピーカ２３と、失禁等を被介護者に振動で知らせるためのバイブモータ２４と、被介護者の失禁等を離れた場所にいる看護者などに無線で知らせるためのアンテナ２５と、おむつを交換した時刻や、失禁等が発生した時刻など、種々のデータを不図示のホストコンピュータに転送するためのレベルコンバータ２６とを備える。
【００２９】
コントロール部３０は、その内部にプログラムを予め格納したＲＯＭ、初期化モードで測定された水分検知センサ５０の共振周波数や、看護者等により操作された操作部２１のボタン種別などのデータを一時的に保持する不揮発性メモリ（Ｓ−ＲＡＭ等）、プログラム実行時のワークエリアを提供する揮発性メモリ（Ｄ−ＲＡＭ等）、時刻を計時するタイマ、プログラムを実行するＣＰＵ等により１チップに構成されるマイコン部３１と、Ｄ／Ａ変換部３２と、印加電圧によって発振周波数が例えば１３．５６ＭＨｚを中心に変化する発振器であるＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）３３と、アンテナ部４０によって受信された電波を復調する復調部３４と、Ａ／Ｄ変換部３５とを備える。
【００３０】
アンテナ部４０は、ＶＣＯ３３から出力された発信信号を増幅する増幅器４１と、増幅器４１によって増幅された発信信号を電波に変換して出射する送信用アンテナコイル４２と、水分検知センサ５０から受信した電波を電気信号に変換する受信用アンテナコイル４３と、受信用アンテナコイル４３によって受信された電気信号を増幅する増幅器４４とを備える。
【００３１】
図７は、図６に示されるマイコン部３１が水分検知センサ５０の濡れを検知するための濡れ検知モードにおいて実行する水濡れ検知処理の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
マイコン部３１は、まず、誘電体が乾いている状態で共振周波数を検出する場合の初期化モードか否かを判断する（Ｓ１１）。この判断は、例えば、おむつ交換後、被検出者、あるいは看護者によって誘電体乾燥時の共振周波数を取得するために所定のボタンが操作された場合に行われる。この操作は、例えば、不揮発性メモリに保持されていた誘電体乾燥時の共振周波数をクリアするためにリセットボタン２１ｆを押下し、濡れ検知モードを実行するために濡れ検知ボタン２１ａを押下し、この濡れ検知モードの処理を開始するために検知スタートボタン２１ｄを押下するような操作である。
【００３３】
所定の操作ボタンが操作され、共振周波数が不揮発性メモリからクリアされている場合、マイコン部３１は、初期化モードを実行し、誘電体乾燥時の共振周波数ｆ０を特定し（Ｓ１２）、特定した共振周波数ｆ０を内部メモリに記憶し（Ｓ１３）、この初期化モードのルーチンの処理を終了する。
【００３４】
この共振周波数ｆ０は、図８に示されるサブルーチンの実行により行われる。すなわち、マイコン部３１は、送信用のアンテナコイル４２から出射される検知電波の周波数をスイープさせ（Ｓ１０１、図９（ｂ）参照）、受信用のアンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数で特定する（Ｓ１０２、図９（ａ）の実線参照）。
【００３５】
なお、発信周波数のスイープは、例えばマイコン部３１から出力するデジタル値を所定の値からこれより大きな所定の値まで徐々に大きくし、ＶＣＯ３３に入力する電圧を徐々に上げ、ＶＣＯ３３から出力される信号の周波数を徐々に上げることにより達成される。このようにして発信周波数をスイープすると、受信用アンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルがある周波数（ｆ０）の少し手前で一定値から急速に低下し、ｆ０で最小となり、この周波数を超えると再び急速に増大し、一定値に戻る。すなわち、ディップが生じる。したがって、ディップ受信時におけるマイコン部３１から出力するデジタル値（発信周波数）によって、この乾燥時における共振周波数を簡単に特定することができる。
【００３６】
一方、共振周波数が不揮発性メモリに保持されている場合、乾燥時の共振周波数ｆ０とその時点の共振周波数ｆｘとの比較によって水分検知センサ５０の濡れ状態を検知する検知モードを繰り返し実行する。この検知モードにおいては、マイコン部３１は、まず、内部タイマにより計時を開始し、所定の時間（例えば１分）経過するのを待つ（Ｓ１４）。
【００３７】
１分経過すると（Ｓ１４でＹｅｓ）、マイコン部３１は、図６に示されるサブルーチン（Ｓ１０１，Ｓ１０２）の実行によりその時点の共振周波数ｆｘを特定する（Ｓ１５、図９（ａ）の点線参照）。次いでマイコン部３１は、特定した共振周波数ｆｘと不揮発性メモリに記憶した共振周波数ｆ０とを比較し（Ｓ１６）、周波数のずれ量（水分量）Δｆ（Δｆ＝ｆ０−ｆｘ）を算出し（Ｓ１７、図９（ａ）参照）、ずれ量Δｆが予め定められたしきい値を超えたか否か判断する（Ｓ１８）。ずれ量Δｆが予め定められたしきい値を超えていなければ（Ｓ１８でＮｏ）、マイコン部３１は、水分検知センサ５０（おむつ３）の濡れが許容範囲内にあるものとして、しきい値を超えるまで、ステップＳ１１、Ｓ１４〜Ｓ１８を繰り返し実行する。
【００３８】
そして、メモリに記憶されている乾燥時の共振周波数ｆ０と水分付着時の共振周波数ｆｘとのずれ量Δｆが予め定められたしきい値を超えると（Ｓ１８でＹｅｓ）、マイコン部３１は、水分検知センサ５０（おむつ３）の濡れが許容範囲を超えたものとして、スピーカ２３による音や、バイブモータ２４による振動、アンテナ２５からホストへの無線通信によって警報等を出力し（Ｓ１９）、被介護者、あるいは看護者が警報を停止させるための所定の操作ボタン（例えば、検知ストップボタン２１ｅ）が操作されるまで、ステップＳ１１、Ｓ１４〜Ｓ１９を繰り返し実行する。この警報によって気づいた被介護者、あるいは看護者は、濡れたおむつ３を取り替える。
【００３９】
なお、おむつ３の取り替え時、取り替え前のおむつ３のポケット３ａから水分検知センサ５０が取り出され、おむつ３本体と分別され、環境衛生上望まれる分別廃棄に処されたり、あるいは水洗いされた後乾燥されて個別に再利用に供せられたりする。
【００４０】
以上のように、本実施の形態１に係る発明によれば、従来のようなスイッチが不要で、誘電体５５で代替できるので、水分検知センサ５０を小型かつ安価に構成することができ、かつ洗浄後、乾燥することによって、水分検知センサ５０を再利用することができる。また、水分検知装置１０は、水分検知センサ５０の再利用等により共振周波数がばらついていても、共振回路形成時同士でのレベルを比較する等、様々な比較を行うことができるため、水分検知センサ５０の状態を精度よく検知することができる。
【００４１】
なお、この実施の形態１では、発信周波数をスイープするようにしたが、この実施の形態１の変形例として、図１０に示されるように発信周波数を固定したままでその受信レベルを検出し、この受信レベルに基づいて水分を検出してもよい。
【００４２】
この変形例の場合、マイコン部３１から出力するデジタル値を調整し、発信周波数を水分検知センサの共振周波数ｆ０に合致させた後、この周波数における受信レベルで水分の検出を行うのが好ましい。水分の検出を開始後、マイコン部３１から出力するデジタル値が一定のままで、発信周波数が例えばｆ０のままと変化しなくてなくても、誘電体５５の水分付着量が大きくなると、水分検知センサ５０の共振周波数がｆ０より低くなる結果、周波数ｆ０での受信レベルがＶ１からＶ２に上昇する。そして、誘電体５５の水分付着量がさらに大きくなると、水分検知センサ５０の共振周波数がｆ０よりさらに低くなる結果、周波数ｆ０での受信レベルがＶ２からＶ３に上昇する。したがって、固定の周波数ｆ０における受信レベルを検出することによっても、水分検知センサ５０の誘電体５５への水分付着を確実に検知することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
次いで、本発明の実施の形態２に係る他の水分検知センサの構成について説明する。
上記実施の形態１に係る水分検知センサ５０においては、おむつ３にポケット３ａを形成し、このポケット３ａに水分検知センサ５０をそのまま挿入している。この場合には、ポケット３ａの入り口を広げて水分検知センサ５０を装着したりしなければならず、手間がかかる。
【００４４】
そこで、この実施の形態２に係る水分検知センサ５０においては、図１１に示されるように、被覆部材５１の下面にファスナーの一方の面（例えば、ループ材５９ａ）を貼着し、おむつ３にファスナーの他方（例えば、フック材５９ｂ）を貼着し、簡単に水分検知センサ５０を取着したり取り外したりすることができるように構成されている。したがって、実施の形態１の場合のように、ポケット３ａの入り口を広げて水分検知センサ５０を装着したりする必要がなく、ワンタッチで水分検知センサ５０を装着したり取り外したりすることができ、手間を大幅に省くことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
次いで、本発明の実施の形態３に係る他の水分検知センサの構成について説明する。
上記実施の形態１及び２に係る水分検知センサ５０においては、アンテナコイル５３が１つの面上に平面的に形成されている。このような構成では、水分検知装置１０のアンテナ面と、アンテナコイル５３のなすタグ面とが平行になったときに最大の交信距離がえられる。逆にいうと、一定の距離の元では、アンテナ面とタグ面とが平行であるときに最大の電磁誘導が生じ、検出感度において方向依存性がある。このため、タグが傾いていると、電磁誘導が低下し、初期化モードや検知モードにおける共振周波数の特定が困難になる可能性がある。
そこで、この本発明の実施の形態３に係る水分検知センサでは、アンテナコイルを立体的に形成することにより、上記の方向依存性の解消を図っている。
【００４６】
図１２は、本発明の実施の形態３に係る水分検知センサ５０Ａの構成を示す図であり、特に図１２（ａ）は水分検知センサ５０Ａの機械的構成の斜視図を、図１２（ｂ）は水分検知センサ５０Ａの電気的構成の回路図を、それぞれ示している。なお、ここではアンテナコイルの立体的な構成の説明に主眼があるので、図１２（ａ）においては、コンデンサを構成する電極５２，５６、誘電体５５等の図示が省略されている。
【００４７】
この水分検知センサ５０Ａは、例えば１辺数ｍｍ程度と小型に形成された立方体６１の隣接する３面にアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成し、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを直列に接続することにより構成されている。この立方体６１は、絶縁体材料で形成されている。
【００４８】
水分検知装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｘとの間だけで電磁誘導が生じる。水分検知装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚとの間だけで電磁誘導が生じる。一方、水分検知装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚのなす面からそれぞれ傾いている場合、アンテナ面に対するアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの平行成分を合算した分電磁誘導が生じる。すなわち、一定の距離の元では、アンテナ面とタグ面とがいかなる角度をなしても常に、水分検知装置１０のアンテナ面があるアンテナコイルと平行であるときとほぼ同じ値の電磁誘導が生じる。このため、実施の形態１，２の場合に生じる電磁誘導の低下、方向依存性が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。したがって、失禁を見過ごすような事態を確実に防止することができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、立方体の３面だけにアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成したが、残りの３面にもアンテナコイル形成してもよい。
また、上記実施の形態３では、平面にそれぞれ形成されたアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを組み合わせることにより、３次元的なアンテナコイルを形成したが、図１３（ａ）に示されるように、凹面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよい。また、凸面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよいのはいうまでもない。このような簡易なアンテナコイルＬ１によっても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚとほぼ同様な効果を得ることができる。
【００５０】
さらに、図１３（ｂ）に示されるように、球体６２の中心を３次元直交座標の原点とするＸ，Ｙ，Ｚ軸周りの球体表面に、アンテナコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ４を形成し、アンテナコイルＬ２〜Ｌ４を直列に接続するように構成してもよい。
この場合においても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの場合と同様に、実施の形態１，２の場合に生じる電磁誘導の低下が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。したがって、失禁を見過ごすような事態を確実に防止することができる。また、立方体６１や球体６２の部材を用いることなく、被覆された導線だけで主体的なコイルを形成してもよい。
【００５１】
（実施の形態４）
図１４は、本発明に係る水分検知システム１を植木鉢への水やりの管理に適用した場合の全体構成を示す図である。
この植木鉢への水やりの管理に適用される水分検知システム１は、各植木鉢の内側面底部にそれぞれ取着される水分検知センサ５０ａ〜５０ｃと、水分検知装置１０とからなり、植木鉢の土の乾燥等を非接触でそれぞれ検知するように構成される。
【００５２】
なお、この水分検知システム１においては、１台の水分検知装置１０で各植木鉢への水やりの管理を行うため、水分検知センサ５０ａ〜５０ｃは、図２に示される水分検知センサ５０と概略同構成であるが、電極５２，５６の面積や、アンテナコイル５３の巻き数等を変えることにより水やり時の共振周波数がｆ１，ｆ２，ｆ３（乾燥時ではｆ’１，ｆ’２，ｆ’３）に異なるように構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
次いで、各植木鉢の土の乾燥の検知について説明する。
各植木鉢の土の乾燥の検知する場合、ユーザは、まず、各植木鉢にたっぷりと水やりする。これによって、水分検知センサ５０ａ〜５０ｃの誘電体５５が水を吸水する。水やりが終わると、ユーザは、水分検知装置１０から出射される検知電波が各植木鉢内の水分検知センサ５０ａ〜５０ｃに届く位置において、水分検知装置１０を手で持った状態で、水分検知装置１０のリセットボタン２１ｆを操作して不揮発性メモリに格納されている共振周波数をクリアさせ、乾燥検知ボタン２１ｃを操作して水分検知センサ５０ａ〜５０ｃの濡れ時を基準にその乾燥を検知する乾燥検知モードに設定し、検知スタートボタン２１ｄを操作して濡れ時における水分検知センサ５０ａ〜５０ｃの共振周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の検知を開始させる。
【００５４】
検知スタートボタン２１ｄが操作されると、水分検知装置１０のマイコン部３１は、そのアンテナコイル４２から周波数をスイープさせた電波を出射させ、受信レベルの変化（ディップ）より、各水分検知センサ５０ａ〜５０ｃの水分吸収時の各共振周波数（ｆ１，ｆ２，ｆ３）を特定し（図１５の実線参照）、特定した共振周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を不揮発性メモリに記憶させる。各水分検知センサ５０ａ〜５０ｃの共振周波数の特定が終わると、ユーザは、検知ストップボタン２１ｅを操作し、電波の出射を停止させる。
【００５５】
水やりが終わると、時間の経過に伴って、鉢に植えられた植木等が水を吸ったり、水が蒸発したりしたりするため、鉢内の水分が徐々に少なくなり、これに伴って、誘電体５５の水分が減少する。この結果、各水分検知センサ５０ａ〜５０ｃの共振周波数は、図１５の点線で示されるように水やり時の共振周波数より徐々に高くなる。
【００５６】
翌日など、水やりが必要かどうか判断に迷うような場合、ユーザは、水分検知装置１０から出射される検知電波が各植木鉢内の水分検知センサ５０ａ〜５０ｃに届く位置において、水分検知装置１０を手で持った状態で、検知スタートボタン２１ｄだけを押圧操作する。
【００５７】
検知スタートボタン２１ｄが操作されると、マイコン部３１は、そのアンテナコイル４２から周波数をスイープさせた電波を出射させ、ディップから各水分検知センサ５０ａ〜５０ｃの共振周波数（ｆ’１，ｆ’２，ｆ’３）を検出し（図１５の点線参照）、水やりの直後に特定していた共振周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３と個別に比較する。比較の結果、その差がしきい値を超えると、その共振周波数あるいは共振周波数に対応するセンサのＩＤを表示すると共に、スピーカから警報音を流したりする。
したがって、複数の植木鉢の中から水やりの必要な植木鉢を簡単に検知することができ、植木の枯れを防止することができる。
【００５８】
なお、この実施例では、水やりした時点を基準に植木鉢の土の乾燥を検出したが、失禁検出の場合と同様、植木鉢の土の乾燥時を基準にして水やりが十分であるか否かを検出するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態１〜４では、失禁や水やりの場合について説明したが、おむつに代えて医療用具（生理用品、包帯、湿布等）または下着等を用い、人体の体液を検知してもよいのはいうまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る液体検知センサは、液体を検知する液体検知センサであって、コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、前記コンデンサは、一対の電極と、前記電極に介装される誘電体とを有し、前記被覆部材は、外部から前記誘電体への液体の浸入を許容する透孔を有することを特徴とする。
【００６１】
このため、従来のようなスイッチが不要であるので、液体検知センサを小型かつ安価に構成することができ、しかもスイッチが導通しっぱなしのような事態が発生しないため、液体検知センサを再利用することができる。
【００６２】
具体的には、前記電極の少なくとも一方は、前記透孔と連通する連通孔を有することを特徴とする構成としてもよい。
このため、誘電体の乾燥時と液体浸入による濡れ時の誘電率の変化を短時間で大きくすることができ、液体検知センサによる液体検知の遅延を防止することができる。また、再利用の際に誘電体の乾きを早めることもできる。
【００６３】
また、本発明に係る液体検知装置は、コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、検査対象に取り付けられた液体検知センサの状態を非接触で検知する液体検知装置であって、前記液体検知センサの状態を検知する際に前記液体検知センサに対して検知電波を出射する検知電波出射手段と、前記検知電波の出射時に前記液体検知センサから戻ってきた電波を受信する電波受信手段と、前記電波受信手段によって受信された電波の受信レベルに基づいて前記コンデンサの電極間に介装される誘電体の液体による濡れまたは乾燥を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【００６４】
このため、液体検知センサの共振周波数がばらついていても、共振回路形成時同士でのレベルを比較する等、様々な比較を行うことができるため、液体検知センサの状態を精度よく検知することができる。
【００６５】
具体的には、前記検知電波出射手段は、前記検知電波の周波数をスイープし、前記判別手段は、前記電波受信手段によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定する周波数特定手段と、前記周波数特定手段によって特定される周波数の変動を検知する周波数変動検知手段とを備え、前記判別手段は、前記周波数の変動量に基づいて前記濡れまたは前記乾燥を判別することを特徴とする構成としてもよい。
これによって、液体検知センサを再利用したような場合であっても、液体検知センサの状態をさらに精度よく検知することができる。
【００６６】
このように、本発明により、小型かつ安価な液体検知センサと、検出精度の高い液体検知装置とからなる液体検知システムを利用するユーザは、例えば、失禁の検知や水やりの検知によって、素早いおむつの交換をすることによって、適切なユーザフレンドリーな老人介護したり、適切な水やりによって、植物に囲まれた楽しい時間を過ごすことができる。したがって、本発明は、液体検知システムが提供する価値を飛躍的に向上させるものであり、その実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１に係る液体検知システムを失禁検出に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示される水分検知センサ５０の機械的構成を示す図である。
【図３】図１及び図２に示される水分検知センサ５０の分解斜視図である。
【図４】図２（ａ）に示されるＡ−Ａで切断した水分検知センサ５０の一部拡大断面図である。
【図５】図１に示される水分検知装置１０の外観構成を示す図である。
【図６】図１に示される水分検知センサ５０及び水分検知装置１０の電気的構成を示す図である。
【図７】図６に示されるマイコン部３１が実行する処理を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ１２及びステップＳ１５で行われる共振周波数特定の際に行われる処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】マイコン部３１において検出される受信レベルと周波数の関係を示す図である。
【図１０】マイコン部３１において検出される受信レベルと周波数の他の関係を示す図である。
【図１１】水分検知センサ５０のおむつ３への取着構造を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る水分検知センサ５０Ａの構成を示す図である。
【図１３】他の３次元的なアンテナコイルを用いた水分検知センサ５０Ｂ，５０Ｃの構成を示す図である。
【図１４】本発明に係る水分検知システム１を植木鉢への水やりの管理に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図１５】マイコン部３１において検出される受信レベルと周波数の関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　　　　水分検知システム
２　　　　　　　　　　　　　　ベルト
３　　　　　　　　　　　　　　おむつ
３ａ　　　　　　　　　　　　　ポケット
１０　　　　　　　　　　　　　水分検知装置
２０　　　　　　　　　　　　　入出力部
２２　　　　　　　　　　　　　ＬＣＤ部
２３　　　　　　　　　　　　　スピーカ
２４　　　　　　　　　　　　　バイブモータ
２５　　　　　　　　　　　　　アンテナ
３０　　　　　　　　　　　　　コントロール部
３１　　　　　　　　　　　　　マイコン部
３３　　　　　　　　　　　　　ＶＣＯ
４０　　　　　　　　　　　　　アンテナ部
４２，４３　　　　　　　　　　アンテナコイル
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ　水分検知センサ
５１，５７　　　　　　　　　　被覆部材
５２，５６　　　　　　　　　　電極
５３　　　　　　　　　　　　　アンテナコイル
５５　　　　　　　　　　　　　誘電体
５６ａ　　　　　　　　　　　　連通孔
５７ａ　　　　　　　　　　　　窓
５８　　　　　　　　　　　　　防湿カバー
５９ａ　　　　　　　　　　　　ファスナー（ループ材）
５９ｂ　　　　　　　　　　　　ファスナー（フック材）

Claims

液体を検知する液体検知センサであって、
コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、
前記コンデンサは、一対の電極と、前記電極に介装される誘電体とを有し、
前記被覆部材は、外部から前記誘電体への液体の浸入を許容する透孔を有する
ことを特徴とする液体検知センサ。
前記誘電体は、吸湿性を有する部材である
ことを特徴とする請求項１記載の液体検知センサ。
前記電極の少なくとも一方は、前記透孔と連通する連通孔
を有することを特徴とする請求項１または２記載の液体検知センサ。
前記液体検知センサは、さらに
前記被覆部材の外面に貼着され、外部から前記透孔を経て前記誘電体に至る液体の流入を遮断すると共に、当該貼着が外されたとき前記流入を許容する開閉部材
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の液体検知センサ。
前記液体検知センサは、四角形の平面体である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の液体検知センサ。
前記液体検知センサは、さらに
前記被覆部材に貼着される面状ファスナー
を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の液体検知センサ。
前記アンテナコイルは、立体的に形成される
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の液体検知センサ。
前記アンテナコイルは、１つのコイルが螺旋状に巻かれて構成される
ことを特徴とする請求項７項記載の液体検知センサ。
前記アンテナコイルは、２以上のコイルの巻き面が直交するように接続されて構成される
ことを特徴とする請求項７項記載の液体検知センサ。
コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、検査対象に取り付けられた液体検知センサの状態を非接触で検知する液体検知装置であって、
前記液体検知センサの状態を検知する際に前記液体検知センサに対して検知電波を出射する検知電波出射手段と、
前記検知電波の出射時に前記液体検知センサから戻ってきた電波を受信する電波受信手段と、
前記電波受信手段によって受信された電波の受信レベルに基づいて前記コンデンサの電極間に介装される誘電体の液体による濡れまたは乾燥を判別する判別手段と
を備えることを特徴とする液体検知装置。
前記検知電波出射手段は、前記検知電波を定期的または間欠的に出射する
ことを特徴とする請求項１０記載の液体検知装置。
前記検知電波出射手段は、前記検知電波を所定の周波数で出射し、
前記判別手段は、前記電波受信手段によって受信された電波の受信レベルの変化度が所定のしきい値を超えたとき前記濡れまたは前記乾燥を判別する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の液体検知装置。
前記検知電波出射手段は、前記検知電波の周波数をスイープし、
前記判別手段は、
前記電波受信手段によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定する周波数特定手段と、
前記周波数特定手段によって特定される周波数の変動を検知する周波数変動検知手段とを備え、
前記判別手段は、前記周波数の変動量に基づいて前記濡れまたは前記乾燥を判別する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の液体検知装置。
前記液体検知装置は、さらに
前記判別手段が前記濡れまたは前記乾燥を判別したとき、この判別結果を警告として出力する警告出力手段
を備えることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項記載の液体検知装置。
前記警告出力手段は、前記警告を表示、振動、音、無線通信信号のいずれか１つまたはこれらの組み合わせで出力する
ことを特徴とする請求項１４項記載の液体検知装置。
請求項１ないし９のいずれか１項記載の液体検知センサと、請求項１０ないし１５のいずれか１項記載の液体検知装置とから構成される液体検知システムであって、
前記液体検知センサはおむつを介して人体に取り付けられて用いられ、
前記液体検知装置は、人体の腰に取り付けられるバンドを備え
検査対象としての人体から排出された尿または便を検知することを特徴とする液体検知システム。
前記液体検知センサは、前記おむつに形成されたポケットに入れられた状態で検査対象に取り付けられて用いられる
ことを特徴とする請求項１６記載の液体検知システム。
前記ポケットは、排尿または排便を検知する部位に設けられる
ことを特徴とする請求項１７記載の液体検知システム。
前記液体検知センサは、さらに前記被覆部材に貼着される面状ファスナーを備え、
前記液体検知センサは、前記おむつに取着される係止部材に前記面状ファスナーを係止させた状態で検査対象に取り付けられて用いられる
ことを特徴とする請求項１６記載の液体検知システム。
前記係止部材は、排尿または排便を検知する部位に設けられる
ことを特徴とする請求項１９記載の液体検知システム。
請求項１ないし９のいずれか１項記載の液体検知センサと、請求項２４ないしＵ５のいずれか１項記載の液体検知装置とから構成される液体検知システムであって、
前記液体検知センサは医療用具または下着の少なくともいずれか１つを介して人体に取り付けられて用いられ、
前記液体検知装置は、人体の腰に取り付けられるバンドを備え
前記検査対象である人体からの体液を検知することを特徴とする液体検知システム。
請求項１ないし９のいずれか１項記載の液体検知センサと、請求項２４ないしＵ５のいずれか１項記載の液体検知装置とから構成される液体検知システムであって、
前記液体検知センサは、植木鉢の土中に埋設されて用いられ、
前記検査対象である土を介する水を検知することを特徴とする液体検知システム。
請求項１ないし９のいずれか１項記載の液体検知センサと、請求項１０ないし１５のいずれか１項記載の液体検知装置とから構成される液体検知システムであって、
前記各液体検知センサは、共振周波数が相互に異なるように構成され、複数の検査対象にそれぞれ取り付けられ、
前記液体検知装置は、前記各共振周波数を峻別することにより前記各検査対象における液体による濡れまたは乾燥をそれぞれ判別する
ことを特徴とする液体検知システム。
コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、検査対象に取り付けられた液体検知センサの状態を非接触で検知する液体検知装置に用いられる液体検知方法であって、
液体検知センサの状態を検知する際に前記液体検知センサに対して検知電波を出射する検知電波出射ステップと、
前記検知電波の出射時に前記液体検知センサから戻ってきた電波を受信する電波受信ステップと、
前記電波受信ステップによって受信された電波の受信レベルに基づいて前記コンデンサの電極間に介装される誘電体の液体による濡れまたは乾燥を判別する判別ステップと
を含むことを特徴とする液体検知方法。
前記検知電波出射ステップでは、前記検知電波の周波数をスイープし、
前記判別ステップは、
前記電波受信ステップによって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定する周波数特定ステップと、
前記周波数特定ステップによって特定される周波数の変動を検知する周波数変動検知ステップとを含み、
前記判別ステップでは、前記周波数の変動量に基づいて前記濡れまたは前記乾燥を判別する
ことを特徴とする請求項２４記載の液体検知方法。
コイルとコンデンサとからなる共振回路と、前記共振回路を覆う被覆部材とからなる無線タグによって構成され、検査対象に取り付けられた液体検知センサの状態を非接触で検知する液体検知装置のためのプログラムであって、
請求項１０ないし１５のいずれか１項記載の液体検知装置が備える手段としてコンピュータを機能させる
ことを特徴とするプログラム。