(57)【要約】【課題】様々な大きさの容器に簡単に装着できるとともに高い液位測定精度を実現する。【解決手段】液位センサ２００は、胴部Ｂ１０と胴部Ｂ１０の両側にそれぞれ設けられた開口部Ｂ２０および底部Ｂ３０とを備え底部Ｂ３０を平面に載置して自立可能な容器の一例であるボトルＢに収納された液体の上面位置である液位を検出する。この液位センサ２００は、編地構造を有する基材１２０およびその基材１２０上に形成された電極１１０を含むセンサ部１００と、電気信号が送受信可能にセンサ部１００に接続された検出部１５０とを備える。そして、この電極１１０がボトルＢの外表面に配置されている。【選択図】図２
2018179937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部と前記胴部の両側にそれぞれ設けられた開口部および底部とを備え前記底部を平面に載置して自立可能な容器に収納された液体を検出する液位センサであって、
編地構造を有する基材と、前記編地構造内に形成または前記編地構造上に形成された電極とを含むセンサ部と、
電気信号が送受信可能に前記センサ部に接続された検出部とを備え、
前記電極が前記容器の外表面に配置される、液位センサ。
【請求項２】
前記電極は第１の電極であって、
前記第１の電極と前記容器の自立時の高さ方向が異なる前記容器の外表面に、第２の電極がさらに配置される、請求項１に記載の液位センサ。
【請求項３】
前記基材において、前記容器の自立時の高さ方向に略垂直な方向の伸縮性は、前記電極が配置された領域の方が前記電極が配置されていない領域よりも小さい、請求項１または請求項２に記載の液位センサ。
【請求項４】
前記基材は、液位測定の基準となる部位を含む、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液位センサ。
【請求項５】
前記基材は、前記容器内に収納された液体を視覚にて確認可能な部位を備える、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の液位センサ。
【請求項６】
前記液位センサは、前記液位センサ以外が前記容器に接触しているか否かを判別する接触判別センサをさらに含む、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液位センサ。
【請求項７】
前記液位センサは、前記容器が自立しているか否かを判別する自立判別センサをさらに含む、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の液位センサ。
【請求項８】
前記電極は、前記基材の編地構造に導電性糸が編込まれて形成された、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の液位センサ。
【請求項９】
医療分野において、容器に収納された液体を検出するために使用されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の液位センサ。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の液位センサを含む液位管理システムであって、
前記液位センサで検出した前記容器内の液体に関する情報を受信する受信ユニットと、
前記情報に基づいて、前記容器内の液体の状態および前記状態の時間的変化を判定する判定ユニットとを含む、液位管理システム。
【請求項１１】
胴部と前記胴部の両側にそれぞれ設けられた開口部および底部とを備え前記底部を平面に載置して自立可能な容器に収納された液体を検出する検出部に接続される液位センサ部材であって、
編地構造を有する基材と、前記編地構造内に形成または前記編地構造および前記基材上に形成された電極とを含むセンサ部と、
前記容器の外側に設けられる前記検出部に前記センサ部からの電気信号を送受信可能に接続する接続部とを備える、液位センサ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、容器に収納された液体をその液体に非接触状態で検出するセンサに関し、特に、検出対象の液体に対して非接触状態に設けられた電極周辺の空間領域における電気的情報を検出することにより液体の存在自体または液体の量を検出することのできる液位センサおよびその液位センサを用いた液位管理システムに関する。ここで、本発明における液体は、特に限定されるものではないが、主として医学分野または医療分野で用いられる液体を広く含み、本発明における液体には、たとえば、液体の薬剤（薬、栄養剤、点滴液、（注腸造影検査時の）洗浄剤および造影剤等）および人体の尿等の老廃物、血液等を含むものであって、以下においてこれらをまとめて単に液体と記載する場合がある。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量形センサは、誘電体を非接触で検出することができるため、タッチセンサ、水位計、近接センサなど様々な分野において利用されている。さらに、この静電容量形センサを適用して、導電性繊維を用いて形成される非接触形センサに関するものであり、導電性繊維を用いて形成される電極自体を水分、液面などから非接触状態に置いて、電極周辺の空間領域に存在する電気的情報を検知し水分の存否、液面位の高低の測定などを可能とする、導電性繊維を用いて形成される非接触形センサが公知である。
【０００３】
このような非接触形センサとして、特開２０１４−１８５９２４号公報（特許文献１）は、導電性繊維から形成され離隔して構成される少なくとも２つの電極からなるセンサ部を備え、電極はフレキシブルな電極として形成され、センサ部を電気インピーダンスを感知するセンサ部として構成し、センサ部を電気インピーダンスを感知する空間領域と非接触状態に置き、電極間の電気インピーダンスを測定することにより電極周辺の空間領域の電気的情報を検知することを特徴とする、導電性繊維を用いて形成される非接触形センサを開示する（請求項１）。また、センサ部は、アレイ状に配置され測定対象物に対して巻装可能なセンサ群により形成されていることを特徴とする（請求項２）。さらに、このセンサ部は、導電性繊維に通常の糸を織り込んだ布繊維として形成することができる（第００３１段落）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８５９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された非接触形センサにおいては、導電性繊維に通常の糸を織り込んだ布（織布）として形成されたセンサ部を用いて測定対象物に対して巻装可能なセンサ群を形成している。このため、液体を収納した容器（多くの場合には円筒形の胴部とその胴部の上方に設けられた胴部よりも小径の開口部（飲み口部等）とで構成され測定対象物である液体が収納された容器）に巻装して設けなければならない。この場合において、この特許文献１に開示された非接触形センサは、導電性繊維に通常の糸を織り込んだ布（織布）として形成されているために伸縮しにくいために、容器の大きさ（ここでは径）に対応して様々な大きさ（巻着長さ）の非接触形センサを準備しなければならない。さらに、この特許文献１に開示された非接触形センサを容器に装着する場合（巻着する場合）、その装着位置は任意であり、液位高さの測定位置を合わせる作業が必要である。
【０００６】
本発明は、従来技術の上述の問題点に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、様々な大きさの容器に簡単に装着できる液位センサを提供することである。さらに、本発明の目的とするところは、このような液位センサを用いた液位管理システムおよび液位センサ部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る液位センサおよび液位管理システムは、以下の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明のある局面に係る液位センサは、胴部と前記胴部の両側にそれぞれ設けられた開口部および底部とを備え前記底部を平面に載置して自立可能な容器に収納された液体を検出する液位センサであって、編地構造を有する基材と、前記編地構造内に形成または前記編地構造上に形成された電極とを含むセンサ部と、電気信号が送受信可能に前記センサ部に接続された検出部とを備え、前記電極が前記容器の外表面に配置される。ここで、本発明においては、電極の形成方法は特に限定されるものではなく、たとえば、編地構造の編成時に電極部分の糸を導電糸に切り替えて形成しても構わないし、導電糸により形成された刺繍または導電シートを基材に縫着または貼着するようにして形成しても構わない。なお、編成時の切り替えで一体の編地として編地構造内に電極を形成すると、全体的な伸びおよび／または剥離などの問題がなく好ましい。一方、導電糸の刺繍または導電シートを基材に縫着または貼着すると、簡易な工程で電極を形成することができるので好ましい。
【０００８】
好ましくは、前記電極は第１の電極であって、前記第１の電極と前記容器の自立時の高さ方向が異なる前記容器の外表面に、第２の電極がさらに配置されるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記胴部は、筒形状を備え、前記基材は、前記筒形状に対応する形状に編成されたように構成することができる。
【０００９】
さらに好ましくは、前記基材において、前記容器の自立時の高さ方向に略垂直な方向の伸縮性は、前記電極が配置された領域の方が前記電極が配置されていない領域よりも小さいように構成することができる。
さらに好ましくは、前記基材は、液位測定の基準となる（容器の底部等を規定する）部位を含むように構成することができる。ここで、容器の開口部を上方に向けて使用する場合には容器の底部（容器下方側）を規定する部位を基材が含み、容器が点滴等の用途の容器である場合には容器の開口部を下方に向けて吊り下げて使用されることが多いために、容器の開口部（容器下方側）を規定する部位を基材が含むことになる。
【００１０】
さらに好ましくは、前記基材は、前記容器内に収納された液体を視覚にて確認可能な部位を備えるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記液位センサは、前記液位センサ以外が前記容器に接触しているか否かを判別する接触判別センサをさらに含むように構成することができる。
さらに好ましくは、前記液位センサは、前記容器が自立しているか否かを判別する自立判別センサをさらに含むように構成することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、前記電極は、前記基材の編地構造に導電性糸が編込まれて形成されたように構成することができる。
さらに好ましくは、前記液位センサは、医療分野において、容器に収納された液体を検出するために使用されるように構成することができる。
また、本発明の別の局面に係る液位管理システムは、上述したいずれかの液位センサを含む液位管理システムであって、前記液位センサで検出した前記容器内の液体に関する情報を受信する受信ユニットと、前記情報に基づいて、前記容器内の液体の状態および前記状態の時間的変化を判定する判定ユニットとを含む。
【００１２】
また、本発明のさらに別の局面に係る液位センサ部材は、胴部と前記胴部の両側にそれぞれ設けられた開口部および底部とを備え前記底部を平面に載置して自立可能な容器に収納された液体を検出する検出部に接続される液位センサ部材であって、編地構造を有する基材と、前記編地構造内に形成または前記編地構造および前記基材上に形成された電極とを含むセンサ部と、前記容器の外側に設けられる前記検出部に前記センサ部からの電気信号を送受信可能に接続する接続部とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液位センサ、液位管理システムおよび液位センサ部材によれば、様々な大きさ
の容器に簡単に装着できるとともに高い測定精度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る液位センサを構成するセンサ部（基材＋電極）の斜視図である。
【図２】図１のセンサ部を容器であるボトルに装着するとともにセンサ部に検出部を接続する手順を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る液位センサを含む液位管理システムの全体斜視図である。
【図４】図３に示す液位管理システムの制御ブロック図である。
【図５】図３に示す液位管理システムにおける判定処理を説明するための図である。
【図６】図３に示す液位管理システムの画面例を示す図（その１）である。
【図７】図３に示す液位管理システムの画面例を示す図（その２）である。
【図８】図３に示す液位管理システムの画面例を示す図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る液位センサ２００およびその液位センサ２００を含む液位管理システム５００を、図面に基づき詳しく説明する。
まず、図１〜図４を参照して、液位センサ２００および液位管理システム５００について説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る液位センサ２００を構成するセンサ部１００Ａ（１００Ｂ、１００Ｃ）の斜視図であって（以下においてセンサ部１００Ａをセンサ部１００の代表として記載する場合がある）、センサ部１００は電極１１０と基材１２０とにより構成されている。図２は、図１のセンサ部１００を容器の一例であるであるボトルＢに装着するとともにセンサ部１００に検出部１５０を接続する手順を説明するための図であって、本発明の実施の形態に係る液位センサ２００は、センサ部１００と検出部１５０とにより構成されている。図３は、液位センサ２００を含む液位管理システム５００の全体斜視図であって、図４は、図３に対応する液位管理システム５００の制御ブロック図である。
【００１６】
［液位センサ］
これらの図に示すように、液位センサ２００は、胴部Ｂ１０と胴部Ｂ１０の両側にそれぞれ設けられた開口部Ｂ２０および底部Ｂ３０とを備え底部Ｂ３０を平面に載置して自立可能な容器の一例であるボトルＢに収納された液体の上面位置である液位を検出する。この液位センサ２００は、編地構造を有する基材１２０およびその基材１２０上に形成された電極１１０を含むセンサ部１００と、電気信号が送受信可能にセンサ部１００に接続された検出部１５０とを備える。これらの図に示すようにセンサ部１００に検出部１５０が設けられる（接続される）ことにより、検出部１５０が容器（ボトルＢ）の外側（より詳しくは外表面）に設けられることになる。そして、この電極１１０がボトルＢの外表面に配置されている。なお、図においては、この電極１１０として、ボトルＢの自立時における高さ方向（図２参照）が異なるボトルＢの外表面に、２つの電極（第１の電極および第２の電極）が配置されているが、２つに限定されるものではなく、１つ以上の電極１１０が基材１２０上に配置されていれば構わない。
【００１７】
ここで、電極１１０の長さ（図２に示すボトルＢの周方向の長さ）については、短いと反応速度が遅く、長いとボトルＢを把持するときに邪魔になるため、これらを考慮してその長さが設定されている。また、２つ以上の電極１１０が設けられる場合には、その高さ方向の間隔については、間隔が狭いと隣接する電極１１０でも容量変化を検出する干渉が発生するため、５ｍｍ以上は離しておくことが好ましい。間隔が広いと、液位を判定するしきい値の設定が難しくなるため、ボトルＢのサイズ(断面の径や高さ)や必要な感度などを考慮してその間隔が適宜設定される。
【００１８】
以下において、まずセンサ部１００を図１を参照して詳しく説明する。なお、図１（Ａ）に示すセンサ部１００Ａが標準的なものであって、図１（Ｂ）に示すセンサ部１００Ｂは、センサ部１００Ａの基材１２０が編地構造であることを強調するためにハッチングを設けた図であって、図１（Ｃ）に示すセンサ部１００Ｃは、センサ部１００Ｂの基材１２
０の一部にボトルＢ内に収納された液体を視覚にて確認可能な部位１２４を備える点が異なり、部位１２４以外の各部の符号は図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）で共通である。
【００１９】
ここで、部位１２４については、後述する基材１２０の編地構造に対して、基材１２０の編地構造に用いている編糸よりも透明感のある編糸または細い編糸で編成したり、基材１２０の編地構造よりも編目を大きくして編成したりすることにより、この部位１２４を通してボトルＢ内に収納された液体を視覚にて確認可能に構成されている。また、透明（光透過性）な部材を縫製等で接合して構成してもよい。この部位１２４を通して、ボトルＢ内に収納された液体および／またはボトルＢに描かれた目盛りを視覚にて確認できるので、所定量（たとえば目盛り１目盛り分）の液体をボトルＢから排出する際に目視で確認できる点で好ましい。
【００２０】
図１に示すように、センサ部１００は、ボトルＢの胴部Ｂ１０が備える筒形状に対応するように編成された基材１２０の一部に電極１１０が形成されている。ここで、筒形状に対応するように編成された基材とは、電極１１０も含めて、繋ぎ目がなくシームレスな略円筒形状に編成する、いわゆる筒編みで形成された編地が好ましいが、平面上の編地を縫製等により接合して略円筒形状としてもよい。さらに詳しくは、限定されるものではないが、基材１２０の径は、ボトルＢの胴部Ｂ１０の径φＤＢに対して、上部開口部１３０の径φＤ（１）が小さく、底部開口部１４０の開始位置の径φＤ（２）がさらに小さく、底部開口部１４０の径φＤ（３）がさらに小さくなるように、編成されている。このように径を変更して編成する方法は、特に限定されるものではなく、靴下やストッキング等の下半身用衣類を編成する丸編み機における給糸テンションを上げて編むことにより径を小さくしたり、編目の大きさを小さくして径を小さくしたりすることにより実現できる。
【００２１】
特に、この底部開口部１４０の開始位置の径φＤ（２）は、液位測定の基準となる（ボトルＢの）底部Ｂ３０を規定する部位であって、径φＤ（２）の位置（または径φＤ（２）から径φＤ（３）に狭まった底部開口部１４０の位置）をボトルＢの底部Ｂ３０に合致させることにより、容易にセンサ部１００をボトルＢに装着することができる。
なお、基材１２０および電極１１０を含めて上部開口部１３０および底部開口部１４０が一体的に編成されている。この場合において、上部開口部１３０および底部開口部１４０は、基材１２０よりも伸縮性が高いゴム編み等で編成することが、上部開口部１３０および底部開口部１４０を大きく開口してボトルＢにセンサ部１００を装着しやすくすることができるとともに、装着後にボトルＢとセンサ部１００がずれにくくなるので好ましい。さらに、従来技術の課題であった、ボトル（容器）の大きさ（ここでは径）に対応して様々な大きさ（巻着長さ）の非接触形センサを準備しなければならない点については、このように基材１２０が編地構造であるために、上述したように、巻着時に伸長させて、巻着後に収縮させることができるとともに、径φＤ（２）の位置（または径φＤ（２）から径φＤ（３）に狭まった底部開口部１４０の位置）を、ボトルＢの底部Ｂ３０に合致させることにより、センサ部１００を様々な径のボトルＢに容易に位置決めして装着することができる。ここで、径φＤ（２）の位置については、径を小さくするのではなく、編成（編み方）を変更したり、編糸を変更して色を変化させたりしても構わない。なお点滴など、ボトルＢの底部Ｂ３０を上にして吊り下げる場合についても、底部開口部１４０の位置を、使用時にボトルの上側になる底部Ｂ３０、または下側になる開口部Ｂ２０のいずれかに合致させて被せることで、基準となる水位の位置決めをすることができる。
【００２２】
また、このようにセンサ部１００の基材１２０（ならびに上部開口部１３０および底部開口部１４０）を編地構造で形成したために、編地の厚みおよび編糸の種類等にも影響するが、編地が基本的に備える断熱効果により、ボトルＢに収納された液体に過度の温度変化を抑制する点も好ましい。
ここで、編地構造は、特に限定されるものではないが、たとえば、編糸としてＳＣＹ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｏｖｅｒｅｄ  Ｙａｒｎ）またはＤＣＹ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｃｏｖｅｒｅｄ  Ｙａｒｎ）等のカバリングヤーン（芯糸：ポリウレタン糸、巻糸：ナイロン糸）を用いて、一般的な平編み（天竺編み）やフライス編み等の編み組織で編成した編地構造が挙
げられる。
【００２３】
実施例の構成を以下に記載する。基本組織をポリエステル糸の天竺編みで構成し、全体的にウレタン弾性糸を挿入したインレイ編地とすることで、ボトルＢに対してフィットした取り付けができる。これにより電極１１０の浮きなどが発生せず、より安定した検出を行なうことができる。また、上部開口部１３０（上側ヘム部）はダブルニット編地からなる端末編地としており、ボトルＢへの装着時にこの部分を持って装着することにより装着しやすくなる。もう一方の端末（下側ヘム部）となる底部開口部１４０はシングルヘム構造となっており、基材１２０との編み構造の違いが目視で認識でき、またボトルＢの底部Ｂ３０へのおさまりが良い。上下いずれのヘム部も、たとえば特開２００５-１０５４８０号公報に記載のようなカールの発生しない端末組織としており、ヘム部の捲れ上がりが発生しないようにしている。
【００２４】
このような基材１２０は、図１（Ａ）に白抜き矢印で示すように、ボトルＢの自立時の高さ方向に略垂直な方向の伸縮性は、電極１１０が配置されている領域の方が電極１１０が配置されていない領域よりも小さいことを特徴とする。
電極１１０が配置されていない領域は、上述したようにボトルＢにセンサ部１００を装着するときに伸びて装着しやすく、またボトルＢの外形に密着して装着される。一方、電極１１０が配置されている領域は比較的伸びにくいため、装着するボトルＢの外形状による電極１１０のサイズや間隔の変化が少なくなり、安定して測定することができる。
【００２５】
次に、このような編地構造の基材１２０に形成された電極１１０について詳しく説明する。この電極１１０は、基材１２０の編地構造に導電性糸が（どのような編込み方法に限定されるものではなく）編込まれて形成されている。また、この基材１２０の編地構造に導電性糸が縫い込まれて刺繍を形成していても構わない。ここで、導電性糸とは、電気抵抗が小さく通電可能という導電性を備えた糸であれば、特に限定されるものではなく、樹脂繊維、天然繊維または金属線等を芯として、この芯に湿式や乾式のコーティング、メッキ、真空成膜、その他の適宜な被着法を用いて金属成分を被着させた金属被着線（メッキ線）や、金属糸を使用するのが好適である。金属被着線等における金属成分の具体例としては、金、白金、銀、銅、ニッケル、クロム、鉄、銅、亜鉛、アルミ、タングステン、ステンレスなどが好適となる。
【００２６】
また、上述したように、このセンサ部１００の基材１２０および電極１１０を含めて（電極１１０の基材１２０に部分に導電糸が編み込まれて）上部開口部１３０および底部開口部１４０が一体的に編成されていることが好ましい。このとき、電極１１０も（電極１１０が配置されていない領域よりも小さいものの）伸縮性を備える。
このように電極１１０は導電性を備えるために、以下のようにして、静電容量の変化を検出することにより、ボトルＢに収納された液体の液位を検出することができる。空気中の物質を検出する際、重要な物理量（電気的情報）となるものが物質の誘電率である。真空中の誘電率に対する物質の誘電率の比率が比誘電率であるが、空気を１とすると、水は８０と大きく異なるため、同じ体積の静電容量も８０倍となる。さらに人体は、約５０％以上を水で占めているため、生体の近接によっても静電容量が大きく変化する。加えて、塩化ビニル樹脂の比誘電率は６．７、陶器類の比誘電率は７．０、ガラスの比誘電率は１０とボトルＢを形成する物質の比誘電率は、水のそれに比べてかなり小さいため、電極１１０と液体との間がこれらの物質で作られた壁（ボトルＢの外表面）により隔てられていても、液体の近接を検出することが可能である。すなわち、ボトルＢに収納された液体は、空気とも人体ともボトルＢの外表面を形成する物質とも大きく異なる固有の誘電率を備えるために、この電極１１０により静電容量を検出することにより、液体の液位を検出することができる。
【００２７】
より具体的には、空のボトルＢをその底部Ｂ３０を平面に載置して自立させた状態で蓋ＢＣを取って開口部Ｂ２０から液体を注いで電極１１０近傍まで液位が上昇すると（より具体的には基材１２０に設けられた目印線１２２近傍まで液位が上昇して安定すると）電極１１０により検出されていた静電容量の値が空気のみの状態から液体を含む状態に変化する。その変化に伴い、上述した物質により異なる誘電率に対応する静電容量の変化を検
出することにより、液体の液位を検出することができる（詳しく図５を用いて後述する）。
【００２８】
このように電極１１０で検出可能な静電容量についての電気的情報（アナログ電気信号）をセンサ部１００で検出した後に、後述する処理のために検出部１５０へ送信される。ここで、上述したように、検出部１５０は、電気信号が送受信可能にセンサ部１００に接続されている。たとえば、限定されるものではないが、電極１１０に金属製のスナップボタン１１２が設けられ、検出部１５０にもそのスナップボタンに対応する金属製のスナップボタン１５２が設けられている。ここで、これらの金属製のスナップボタン１１２およびスナップボタン１５２を介して、センサ部１００から検出部１５０へ静電容量に関する電気的情報（アナログ電気信号）が送信される。ここで、本発明に係る液位センサ部材は、図２〜図４に示す液位センサ２００から検出部１５０を除いた構成であって、一例として示した金属製のスナップボタン１１２が接続部に対応する。
【００２９】
ここでは、このセンサ部１００をボトルＢに装着するときに（コントロールボックス（小箱）に収納された）検出部１５０が邪魔にならないように、このような金属製のスナップボタンのオス側（オススナップ）およびメス側（メススナップ）で一対の金属製のスナップボタンのいずれか一方側がスナップボタン１１２およびスナップボタン１５２のいずれかとして取り付けられており、このセンサ部１００をボトルＢに装着した後に検出部１５０をセンサ部１００に取り付ける。
【００３０】
ここで、スナップボタンとは、オス側のゲンコ（凸）側とメス側のバネ（凹）側とで構成される衣料等に用いられる保持具（いわゆるボタン）であって、弾性部材（ここではバネ）を含む凹部とその凹部へ嵌合され弾性部材により嵌合状態が保持される凸部とを備えた嵌合部材であれば、スナップボタンに限定されるものではない。さらに、このようなスナップボタンおよび上述した嵌合部材に限定されるものではなく、信号検出時に検出可能に保持できて信号非検出時に容易に取り外しできる面ファスナー等であっても構わない。
【００３１】
［液位管理システム］
次に、図３および図４を参照して、本実施の形態に係る液位管理システム５００について説明する。
これらの図に示すように、この液位管理システム５００は、上述した液位センサ２００（センサ部１００と検出部１５０とにより構成）に加えて、検出部１５０と無線通信可能な受信ユニット１６０とその受信ユニット１６０と通信可能な演算処理装置（パソコン）１７０とをさらに含む。ここでは、受信ユニット１６０をブルートゥース（登録商標）等の近距離無線通信技術等を用いたＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）接続可能なユニットとして表しているがこれに限定されるものではない。またここでは、演算処理装置１７０をパソコンとして表しているが、これに限定されず、スマートフォンなどの携帯デバイスなどでもよい。また受信ユニット１６０は、演算処理装置１７０に含まれた構成であってもよい。
【００３２】
コントロールボックス（小箱）に収納された検出部１５０は、その内部に、静電容量の検出および通信を開始（オン）／停止（オフ）させる電源スイッチ１５４と、その電源スイッチ１５４がオンにされると、センサ部１００の電極１１０からスナップボタン１１２およびスナップボタン１５２を介して静電容量に関する電気的情報（アナログ電気信号）をデジタル信号へ変換するセンサ回路１５６と、センサ回路１５６により生成されたデジタル信号を受信ユニット１６０へ無線送信する無線通信回路１５８とを含む。
【００３３】
パソコン１７０は、無線通信回路１５８から送信された静電容量に関する電気的情報（デジタル電気信号）を受信する受信ユニット１６０（ここではパソコン１７０のＵＳＢ接続機器として記載）と、パソコン１７０の演算回路、メモリおよびプログラムにより構成される判定ユニット１７２とを含む。受信した電気的情報や判定結果などのデータは、パソコン１７０内のメモリに保存してもよいし、ネットワーク上に保管（クラウド環境など）してもよい。また検出部１５０側に、上記パソコン１７０の機能を持たせてもよい。
【００３４】
この判定ユニット１７２は、限定されるものではないが、静電容量に関する電気的情報（デジタル電気信号）に基づいて、ボトルＢ内の液体の状態および状態の時間的変化を判
定したり、判定した結果に基づいて異常を検出したり、異常を検出した場合に警告を発したり、することができる。警告の一例として、薬やドリンクの飲み忘れ（服薬等の管理）や、給水ボトルや点滴などの残量管理等が挙げられる。より詳しくは、エレンタール（登録商標）服薬管理、モビプレップ（登録商標）服薬管理、水分制限・摂取患者管理、アクアソリタ等補給イオン水給水管理、スポーツドリンク給水管理、レストランの水コップ・居酒屋のビアジョッキおかわり管理、カクテル調合、調味料使用量・残量管理、洗剤使用量・残量管理をさらに例示でき、医療分野で使用されることが特に好ましい。また、後述するボトル転倒を警告の一例として出力することも好ましい。
なお、パソコン１７０は図３に示すような一般的なノートパソコン等であって、出力デバイスとしての画面ユニットおよび入力デバイスとしてのキーボードユニット等は、図４には記載していない。
【００３５】
［液位管理システムの動作例］
次に、図５〜図８を参照して、このように構成された液位管理システム５００の動作例について詳しく説明する。
図５に、空のボトルＢをその底部Ｂ３０を平面に載置して自立させた状態で蓋ＢＣを取って開口部Ｂ２０から、ボトルＢ高さ方向の上部の電極１１０を越える程度まで液体を注いだ場合の静電容量の時間変化を示す。図５に示す実線がボトルＢ高さ方向の上部の電極１１０であって、図５に示す点線がボトルＢ高さ方向の下部の電極１１０である。
【００３６】
この図５に示すように、時間の変化とともに、ボトルＢに液体が入っていない空の時の値を初期値として、先に下部の電極１１０が液体の上面（液位）を検出して、次いで遅れて上部の電極１１０が液体の上面（液位）を検出する。このようにボトルＢ高さ方向の位置が異なる２つの電極１１０を備える場合には、これら２つの電極１１０の両方の値がそれぞれ一定値に収束したときに、液体が所定量まで（ここでは基材１２０に設けられた目印線１２２近傍までの体積まで）注がれたと判定する。
【００３７】
なお、このようにボトルＢの高さ方向の位置が異なる２つの電極１１０を備えず１つのみの電極１１０を備える場合であっても、温度変化によるドリフト等により初期値を決定しずらい点があるものの、図５に示す点線または実線のいずれか一方に基づいて、液体が所定量まで注がれたと判定することが可能である。この点で、ボトルＢ高さ方向の位置が異なる２つの電極１１０を備えなくても構わず、上部の電極１１０のみであっても構わない。
【００３８】
このようにボトルＢ内の液体の液位を検出する場合には、液体をボトルＢに注いでいるときに液体が泡立つこともあるので、精度高い液位測定のために、液位判定までのディレー時間を設けることも好ましい。
ここで、上述した場合とは逆に、ボトルＢ内の液体が減っていくときには、図５の時間軸が逆になるだけであって、ボトルＢ内の液体が減っていくときにもボトルＢ内の液体が増えていくときと同様に液位を検出することができる。
【００３９】
また、液位センサ２００以外がボトルＢに接触しているか否かを判別する接触判別センサをさらに含むものであっても好ましい。たとえば、上述した電極をボトルＢの胴部Ｂ１０の全周に亘って第３の電極として設けて、人の手でボトルＢを把持していることを検出する。このように人の手でボトルＢを把持していることを検出した場合には、液位が精度高く検出できないので、液位判定しないように処理することも好ましい。
【００４０】
また、上述した場合に加えて、ボトルＢが自立していない場合には、液位が精度高く検出できない。このため、ボトルＢが自立しているか否かを判別する自立判別センサを設けることも好ましい。たとえば、一例として、このような自立判別センサとして加速度センサが挙げられる。このようにボトルＢが自立していないことを検出した場合には、液位が精度高く検出できないので、液位判定しないように処理することも好ましい。
【００４１】
さらに、図６〜図８を参照して、パソコン１７０の画面例を説明する。
液位管理システム５００が作動を開始すると（パソコン１７０が立ち上がり所定のプログラムが実行されており、検出部１５０の電源スイッチ１５４がオンに切り替えられ、受信ユニット１６０はパソコン１７０の起動により作動開始していると）、図６（Ａ）に示
す画面がパソコン１７０に表示される。この状態では、検出部１５０の無線通信回路１５８とパソコン１７０の受信ユニット１６０とが無線通信を開始していない。
【００４２】
図６（Ａ）に示す「デバイスに接続」という画面上に表示されたソフトウェアボタンをクリックすると、検出部１５０の無線通信回路１５８とパソコン１７０の受信ユニット１６０とが無線通信を開始して、図６（Ｂ）に示す画面に遷移して、ボトルＢのイメージ画面が表示される。この場合、ボトルＢには所定量の液体が入っていないものとするので、「空または少量です」と表示される。
【００４３】
液位管理システム５００の作動中に、ボトルＢをその底部Ｂ３０を平面に載置して自立させた状態で蓋ＢＣを取って開口部Ｂ２０から液体を注ぐと、図５に示すように静電容量が時間変化する。そして、この静電容量が一定値に収束すると（さらには泡対策のディレー時間経過後に）液位判定されて、図７（Ａ）に示す画面がパソコン１７０に表示され「所定量を超えました」と表示される。
【００４４】
次いで、液位管理システム５００の作動中に、ボトルＢの蓋ＢＣを取って開口部Ｂ２０から液体を排出すると、図５の時間軸を逆にした状態で静電容量が時間変化する。そして、この静電容量が一定値に収束すると（さらにはボトルＢをその底部Ｂ３０を平面に載置して液位が安定するまでのディレー時間経過後に）液位判定されて、図７（Ｂ）に示す画面がパソコン１７０に表示され「空または少量に戻りました」と表示される。
【００４５】
さらに、液位管理システム５００の作動中に、ボトルＢへ液体を注ぐこととボトルＢから液体を排出することとを繰り返すと静電容量の変化に基づいて液位判定されて、図７（Ａ）に示す画面と図７（Ｂ）に示す画面とが適宜切り替わる。
ここで、液位管理システム５００の作動中であってボトルＢに所定量以上の液体が入っているときにボトルＢが倒れると、自立判別センサがボトルＢが自立していないと判別して、図８（Ａ）に示す画面（図８（Ａ）に示す画面は図７（Ａ）に示す画面と同じ）から図８（Ｂ）に示す画面に切り替わる。なお、このときには液位判定しない。
【００４６】
さらに、液位管理システム５００の作動中に、ボトルＢが自立している状態と倒れて自立していない状態とを繰り返すと自立判別センサにより自立しているか否かを判別されて、図８（Ａ）に示す画面と図８（Ｂ）に示す画面とが適宜切り替わる。
なお、ボトルＢ内の液体を排出する場合もボトルＢ内へ液体を注ぐ場合も、ボトルＢを人の手で把持してそれらの動作を行う場合がある。このような場合には、自立判別センサがボトルＢが自立していない状態からボトルＢが自立している状態であると判定した後に（さらに液位が揺れない程度まで時間が経過した後に）液位判定することが好ましい。または、このような場合には、第３の電極がボトルＢが人の手で把持されている状態からボトルＢが人の手で把持されていない状態であると判定した後に（さらに液位が揺れない程度まで時間が経過した後に）液位判定することが好ましい。
【００４７】
以上のようにして、本実施の形態に係る液位センサおよび液位管理システムによると、様々な大きさの容器に簡単に装着できるとともに高い測定精度を実現することができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、測定精度が高い液位センサおよび液位管理システムに好ましく、様々な大きさの容器に簡単に装着できる点で特に好ましい。
【符号の説明】
【００４９】
１００（１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ）  センサ部
１１０  電極
１２０  基材
１３０  上部開口部
１４０  底部開口部
１５０  検出部
１６０  受信ユニット
１７０  パソコン
２００  液位センサ
５００  液位管理システム
Ｂ  ボトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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