(57)【要約】【課題】排尿や、排尿回数の検出機能を高めた発電出力が得られる尿検出電極およびその製造方法、尿検出電極を備える尿検出装置を提供する。【解決手段】尿との接触状態で発電し、排尿を検出する尿検出電極（２）は、カーボンのみからなるシート状電極体（４）またはカーボンを含むシート状電極体（４）を備え、シート状電極体の発電出力が排尿毎にピーク値を生じ、該ピーク値から時間の経過とともに安定値に移行し、排尿回数に応じて段階状に増加する段階値を呈し、排尿または排尿回数のいずれか一方または双方を表す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿との接触状態で発電し、排尿を検出する尿検出電極であって、
カーボンのみからなるシート状電極体または前記カーボンを含むシート状電極体を備え、
前記シート状電極体の発電出力が排尿毎にピーク値を生じ、該ピーク値から時間の経過とともに安定値に移行し、排尿回数に応じて段階状に増加する段階値を呈し、排尿または排尿回数のいずれか一方または双方を表すことを特徴とする尿検出電極。
【請求項２】
前記シート状電極体が５０ないし５００〔μｍ〕の厚みであることを特徴とする請求項１に記載の尿検出電極。
【請求項３】
前記カーボンが０．３ないし１．０〔ｇ／ｃｃ〕の密度であることを特徴とする請求項１または２に記載の尿検出電極。
【請求項４】
前記カーボンが５００ないし４０００〔ｍ2／ｇ〕の比表面積であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかの請求項に記載の尿検出電極。
【請求項５】
前記カーボンが０．１ないし１０〔μｍ〕の平均粒子径であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかの請求項に記載の尿検出電極。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかの請求項に記載の尿検出電極の製造方法であって、活性炭に水蒸気賦活を施し、該活性炭にバインダー分散液および導電補助材を混合し、混練するステップと、
前記ステップで得た混練体を延伸処理によりシート状電極体に成形するステップと、
を含むことを特徴とする尿検出電極の製造方法。
【請求項７】
尿との接触状態で発電し、尿を検出する尿検出装置であって、
請求項１ないし請求項５のいずれかの請求項に記載の尿検出電極を用いた正極と、
前記正極と離間して配置された負極と、
を備え、前記正極が尿との接触状態で発電し、排尿を表す発電出力を前記正極および前記負極から取り出すことを特徴とする尿検出装置。
【請求項８】
さらに、外装体と、
前記外装体に配置されて排尿を保持する保持部材と、
を備え、前記保持部材を介して前記正極および前記負極に尿を接触させることを特徴とする請求項７に記載の尿検出装置。
【請求項９】
前記外装体はおむつ、または排尿を溜める容器であることを特徴とする請求項８に記載の尿検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿と接触する電極が備える自己発電機能を利用した尿検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
排尿検出について、電極が持つ自己発電機能を利用することは既に知られている。この技術は尿との接触で生じる発電出力を利用するため、外部給電が不要であるとともに、構造が簡単で効率的な尿検出を行える利点がある。
【０００３】
この尿検出に関し、正極と負極の間に尿を接触させ、尿を電解液として正極と負極に生じる発電電流で排尿を検出することが知られている（特許文献１）。自己発電機能として液漏れを検知する検知部に液体を触媒とするボルタ電池を有する発電部を含む液体検出システムが知られている（特許文献２）。また、患者が身に着けたおむつの濡れ具合を尿センサーにより検出し、この尿センサーから有線または無線で送信された信号を管理室で受け表示することが知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−１６９２０５号公報
【特許文献２】特開２０１３−９４１７５号公報
【特許文献３】特開２００４−０４１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、介護を必要とする患者など、患者が身に着けるおむつは、排尿や排尿回数に応じて交換される。保水性が高いおむつでは排尿回数や排尿量が少ない場合など、おむつ交換を頻繁に行うことは不経済である。しかし、おむつの保水性が高くても排尿量や排尿回数が増加すれば、おむつの保水量が増加し、斯かるおむつ交換の時期の管理では患者数に比例して介護者の負担を増加させることになる。
おむつ交換時期の判断に尿による電極の自己発電機能を利用すれば、外部給電が不要のみならず、発電出力で排尿量や排尿回数を予測できる。しかし、排尿検出の感度や検出精度が低い場合には、つまり、発電出力における排尿回数の分解能が低いと、おむつの交換時期が曖昧となり、介護者や患者の負担増になるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、排尿や、排尿回数の検出機能を高めた発電出力が得られる尿検出電極およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、既述の尿検出電極を用いて排尿や排尿回数の検出精度を高めた尿検出装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の尿検出電極によれば、尿との接触状態で発電し、排尿を検出する尿検出電極であって、カーボンのみからなるシート状電極体または前記カーボンを含むシート状電極体を備え、前記シート状電極体の発電出力が排尿毎にピーク値を生じ、該ピーク値から時間の経過とともに安定値に移行し、排尿回数に応じて段階状に増加する段階値を呈し、排尿または排尿回数のいずれか一方または双方を表す。
上記尿検出電極において、前記シート状電極体が５０ないし５００〔μｍ〕の厚みであればよい。
上記尿検出電極において、前記カーボンが０．３ないし１．０〔ｇ／ｃｃ〕の密度であればよい。
上記尿検出電極において、前記カーボンが５００ないし４０００〔ｍ2／ｇ〕の比表面積であればよい。
上記尿検出電極において、前記カーボンが０．１ないし１０〔μｍ〕の平均粒子径であればよい。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の尿検出電極の製造方法の一側面によれば、活性炭に水蒸気賦活を施し、該活性炭にバインダー分散液および導電補助材を混合し、混練するステップと、前記ステップで得た混練体を延伸処理によりシート状電極体に成形するステップとを含む。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の尿検出装置の一側面によれば、排尿との接触状態で発電し、排尿を検出する尿検出装置であって、上記尿検出電極を用いた正極と、前記正極と離間して配置された負極とを備え、前記正極が尿との接触状態で発電し、排尿を表す発電出力を前記正極および前記負極から取り出す。
上記尿検出装置において、さらに、外装体と、前記外装体に配置されて排尿を保持する保持部材とを備え、前記保持部材を介して前記正極および前記負極に尿を接触させればよい。
上記尿検出装置において、前記外装体はおむつ、または排尿を溜める容器であればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 排尿または排尿回数を特定可能な段階値を持つ発電出力を得ることができ、排尿または排尿回数の検出感度を高めることができる。
(2) 発電出力からおむつ交換の時期を排尿回数に応じて特定でき、介護者や患者の負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ａは一実施の形態に係る尿検出電極を示す斜視図、Ｂはシート状電極体断面を示す断面図、Ｃはシート状電極体の変形例を示す断面図である。
【図２】Ａは尿発電部を示す図、Ｂは支持部材および吸水部材を併設した尿発電部の一例を示す図、Ｃは尿発電部の動作を説明するための図である。
【図３】Ａは実施例２に係るおむつを示す断面図、Ｂは装着前のおむつを示す斜視図である。
【図４】Ａは実施例３に係る尿検出装置を示す図、Ｂは尿発電部の発電特性を示す図、Ｃは排尿および排尿回数を表す正規化検出信号を示す図である。
【図５】Ａはおむつの濡れを示す図、Ｂは排尿回数を表す正規化検出信号を示す図、Ｃはおむつの交換時期を説明するための図である。
【図６】Ａは実施例４に係る尿発電部および定抵抗負荷を示す図、ＢおよびＣは出力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔一実施の形態〕
図１のＡは、一実施の形態に係る尿発電電極、ＢおよびＣはシート状電極体の断面を示している。図１のＡ、ＢおよびＣに示す構成は一例であり、係る構成に本発明は限定されない。
【００１３】
この尿発電電極２は尿検出電極の一例である。この尿発電電極２は尿と接触して自己発電する機能、その発電によって生じた電荷を保持（充電）する機能、これを発電出力として取り出し可能な機能を備える。この尿発電電極２にはシート状電極体４が備えられる。このシート状電極体４はカーボンのみのシートでもよいし、カーボンを含んだシートでもよい。このシートは厚みを備えた板状体であってもよい。
【００１４】
このシート状電極体４では一例として長方形状の断面を備えており、その長さをＬ１、幅をＷ１、厚みをＭ１とすれば、厚みＭ１に対して長さＬ１または幅Ｗ１がＬ１≫Ｍ１、Ｗ１≫Ｍ１であればよく、Ｌ１＞Ｗ１またはＬ１＜Ｗ１であってもよい。このようなシート状電極体４では、機械的な可撓性や柔軟性を具備し、おむつなど、身に着ける際に屈曲可能である利便性と、尿との接触面積を広くして発電出力が高められる。
シート状電極体４は、図１のＢに示すように、長方形状の断面を備えてよいが、図１のＣに示すように、角部を円形とするなど、長円形などの断面形状でもよい。また、シート状電極体４の表面に凹凸面を備えて尿との接触面積を拡大してもよいし、尿の浸透性を高めてもよい。
【００１５】
＜シート状電極体４＞
このシート状電極体４について、厚みＭ１、カーボンの密度、比表面積または平均粒子径は次の通りである。
Ｍ１：  Ｍ１＝５０〜５００〔μｍ〕でよく、好ましくはＭ１＝１００〜４００〔μｍ〕でよい。
カーボンの密度：  ０．３〜１．０〔ｇ／ｃｃ〕でよく、好ましくは０．４〜０．７〔ｇ／ｃｃ〕でよい。
カーボンの比表面積：  ５００〜４０００〔ｍ2／ｇ〕でよく、好ましくは１０００〜２０００〔ｍ2／ｇ〕でよい。
カーボンの平均粒子径：  ０．1〜１０〔μｍ〕でよく、好ましくは１〜５〔μｍ〕でよい。
【００１６】
＜カーボンおよびその処理＞
このシート状電極体４に用いるカーボンには、やしがらなどの天然植物組織、フェノールなどの合成樹脂、石炭、コークス、ピッチなどの化石燃料由来のものを原料とする活性炭や、メソポーラスカーボンなどを挙げることができる。このカーボンには、所定の多孔質化処理が施されたカーボンなども使用でき、活性炭に限定されない。
【００１７】
シート状電極体４にはカーボンの処理として、賦活処理、開口処理などの多孔質化処理を施すことが好ましい。賦活処理には、ガス賦活法、薬剤賦活法などの公知の賦活処理法を用いればよい。
ガス賦活法に用いるガスには、水蒸気、空気、一酸化炭素、二酸化炭素、塩化水素、酸素またはこれらの混合ガスのいずれでもよい。
薬剤賦活法に用いる薬剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物；ホウ酸、リン酸、硫酸、塩酸等の無機酸類；または塩化亜鉛などの無機塩類など、いずれでもよい。
各賦活処理では、カーボンに必要に応じて加熱処理を施せばよい。また、開口処理はカーボンに多数の孔を形成する多孔質化処理であり、多孔質化処理には既述の賦活処理や開口処理の他、他の処理を用いても良い。
【００１８】
＜尿発電部＞
尿発電部８は尿を用いる尿発電電池の一例であり、図２のＡに示すように、少なくとも陽極としてシート状電極体４、負極として電極体６を備える電極対を含む。この尿発電部８は、シート状電極体４の尿との接触による発電機能と、発電によって生じた電荷の保持機能の双方を具備する。つまり、尿発電部８は尿を媒介とした尿発電電池を構成する。
負極側の電極体６はシート状電極体４と同様にシート状であり、導電性材料としてたとえば、アルミニウム、亜鉛、銅などの金属箔を用いればよい。これらの金属箔をエッチングなどの拡面処理を施すことで、負極を小形化することができるため、好ましい。この電極体６の長さをＬ２、幅をＷ２、厚みをＭ２とすれば、シート状電極体４と同様に、厚みＭ２に対して長さＬ２またはＷ２がＬ２≫Ｍ２、Ｗ２≫Ｍ２であればよく、Ｌ２＞Ｗ２またはＬ２＜Ｗ２であってもよい。
シート状電極体４との関係では、検出対象である尿との同時接触性を維持するため、Ｌ１＝Ｌ２でよく、また、導体である電極体６の集電能力からＷ１＞Ｗ２、Ｍ１＞Ｍ２とすればよい。
【００１９】
この尿発電部８では、シート状電極体４および電極体６は絶縁間隔１０を設けて平行に配置される。シート状電極体４と電極体６の絶縁間隔１０の幅をＤとすれば、Ｌ１（＝Ｌ２）＞Ｄ＞Ｗ１（＞Ｗ２）＞Ｍ１（＞Ｍ２）とすればよい。一例として、Ｍ２＝１．８〔ｍｍ〕、Ｄ＝１０〔ｍｍ〕とすればよい。
【００２０】
この尿発電部８は絶縁性を持つ支持部材１２に設置され、この例ではシート状電極体４および電極体６からなる電極対が水平に維持される。支持部材１２はシート状電極体４と電極体６をたとえば、水平に維持するとともに、シート状電極体４と電極体６の間を絶縁する絶縁材料で形成すればよい。
尿発電部８の上側には図２のＢに示すように、尿を保持する保持部材の一例として、尿の吸水部材１４が配置される。この吸水部材１４には尿の吸水機能を備える吸水材としてたとえば、吸水ポリマーなどを用いればよい。尿発電部８は少なくともシート状電極体４および電極体６を備えればよいが、吸水部材１４や支持部材１２を含んで編成されてもよい。
【００２１】
排尿時、図２のＢに示すように、吸水部材１４が排尿を受け、尿１６が吸水部材１４に保持され、尿１６がシート状電極体４に到達すると、図２のＣに示すように、シート状電極体４と電極体６の間が尿１６で橋絡状態となる。シート状電極体４が尿１６と接触すると、シート状電極体４の発電機能により発電状態を呈する。この発電状態は排尿タイミングにより発電を開始して電荷を生じ、過渡的に収束して発電電荷が保持される。したがって、この発電により生じた発電出力がシート状電極体４と電極体６の電極間に得られる。つまり、シート状電極体４を陽極とし、負極とした電極体６を接地すれば、この接地電位を基準電位として発電出力が得られる。この発電出力はたとえば、電流出力、電圧出力または電力であってもよい。この発電出力は排尿毎に生じ、排尿および排尿回数を表し、発電出力に現れる段階値などにより排尿および排尿回数を判定することができる。
【００２２】
＜排尿検出および発電出力の生成＞
この尿発電部８によれば、後述の実施例４〜実施例８から明らかなように、発電出力ｉｏは、実施例４（図６のＢ）に示すように、排尿毎にピーク値を生じ、該ピーク値から時間の経過とともに安定値に移行し、排尿回数に応じて段階状に増加する段階値を呈し、この電気的変化から排尿および排尿回数を捉えることができる。特に、尿発電部８の陽極として、カーボンのみからなる又はカーボンを含むシート状電極を用いることで、安定的な電気的変化を得られるため、排尿または排尿回数のいずれか一方または双方の検出に効果的である。
【００２３】
＜一実施の形態の効果＞
この一実施の形態によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 排尿または排尿回数を特定可能な段階値を持つ発電出力が得られるので、排尿または排尿回数の検出感度が高められる。
(2) 発電出力に現れる段階値により排尿や排尿回数を特定できる。
(3) この発電出力からおむつ交換の時期を排尿回数に応じて特定でき、おむつ交換などの時期管理の容易化を図ることができ、介護者や患者の負担の軽減に寄与することができる。
(4) 尿発電部８は少なくともシート状電極体４と電極体６を備える極めて簡単な構成である。
(5) シート状電極体４、電極体６に電極箔を用いれば、尿発電部８の軽量化やコンパクト化を図ることができる。
【実施例１】
【００２４】
尿発電電極２の製法の一例とし、シート状電極体４の製造にはシート状電極体材料の選択および計量（ステップ１）、混合および混練処理（ステップ２）、成形処理（ステップ３）が含まれる。
〔１〕シート状電極体材料の選択および計量（ステップ１）
ステップ１では、シート状電極体材料として、水蒸気賦活した電気二重層キャパシタ用活性炭を選択する。シート状電極体材料の計量としてたとえば、活性炭を約５０〔ｍｇ〕を計り取る。
【００２５】
〔２〕混合および混練処理（ステップ２）
ステップ１で得た活性炭に約１０〔ｍｇ〕のバインダーとしてたとえば、四フッ化エチレン樹脂（Polytetrafluoroethylene ：ＰＴＦＥ）分散液と、導電補助材として約１０〔ｍｇ〕のケッチェンブラックと混合させる。
活性炭を含む混合体を、たとえば、乳鉢を用いて混練すれば、粘度を持つ混練体が生成される。
【００２６】
〔３〕成形処理（ステップ３）
ステップ２で得られた混練体を成形手段としてたとえば、二軸ローラーに挟み込み、ローラー回転によって加圧しつつ送り出せば、混練体をシート状に延伸させ、成形することができる。これにより、活性炭シートとしてのシート状電極体４を生成できる。
【００２７】
＜実施例１の効果＞
実施例１によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 発電性能の高いシート状電極体４を形成できる。
(2) 活性炭を含む混合体を、乳鉢を用いて混練した混練体は適当な粘度を備えているので、シート状電極体４への成形が容易であり、画一的なシート状電極体を製造でき、特性の画一化や均一化を図ることができる。
(3) シート状電極体４を軽量化や所望の厚みに形成できる。
【実施例２】
【００２８】
図３は実施例２に係るおむつを示し、Ａは身体装着時のおむつ断面、Ｂは装着前のおむつを示している。
このおむつ１８は、身体２０の曲線部に装着可能な柔軟性のある外装部材２２を備えて既述の尿発電部８が設置されている。外装部材２２は身体２０の形状に対応してたとえば、湾曲形状で尿漏れを防止するための防水材で形成すればよい。尿発電部８は、シート状電極体４および電極体６が水平方向に配置されており、身体２０の前後方向に向かって排尿を受け止め可能に取り付けられている。この例では、尿発電部８に対して吸水部材１４を、身体２０側を凹に湾曲させてある。
【００２９】
被覆部材２４と外装部材２２の間には空間部２６が備えられ、この空間部２６に尿発電部８が配置されている。被覆部材２４は、吸水紙、綿状パルプ、高分子吸収材を含む吸水材で形成すればよい。この被覆部材２４の側部には尿漏れを防止する立体ギャザー部２８が備えられる。各立体ギャザー部２８は、外装部材２２と同様に防水材で形成すればよい。外装部材２２の縁部には保持テープ３０などを備えて身体２０に保持させればよい。そして、おむつ１８には尿発電部８の外部接続端子を備え、たとえば、後述の尿検出装置３２（図４のＡ）との電気接続を行えばよい。
【００３０】
＜実施例２の効果＞
この実施例２によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 発電性能の高いシート状電極体４を含む尿発電部８を備えたおむつ１８を構成できる。
(2) 尿発電部８は外装部材２２に安定した状態で設置され、その上面に吸水部材１４を備えているので、排尿や排尿回数の検出機能を高め、安定した発電出力を生成させることができる。
(3) 尿発電部８を構成するシート状電極体４および電極体６は極めて軽量かつコンパクトであり、おむつ１８に占める割合は小さく、患者などのおむつ１８の使用者に違和感を生じさせることがなく、装着感を損なうことがない。
【実施例３】
【００３１】
図４のＡは、実施例３に係る尿検出装置３２を示している。この尿検出装置３２には、尿発電部８、キャパシタ３４、間欠電源部３６、無線送信部３８が備えられる。
尿発電部８は、正極にシート状電極体４、負極に電極体６を使用し、この電極体６を接地している。この尿発電部８には充電用のキャパシタ３４が並列に接続され、このキャパシタ３４の容量ＣＬ〔ｍＦ〕、すなわち、尿発電部８の出力側に設定される出力負荷容量（Output load capacitance ：ＯＬＣ）〔ｍＦ〕とする。
【００３２】
排尿時、シート状電極体４による発電出力が尿発電部８からキャパシタ３４に加えられ、キャパシタ３４が充電される。キャパシタ３４から発電出力が間欠電源部３６に加えられ、間欠電源部３６は、排尿を表す正規化検出信号（Normalized sensing signal ：Ｎｓｓ）を生成し、この正規化検出信号Ｎｓｓは、尿発電部８の発電出力のレベルに応じた間隔を持つ間欠信号である。この正規化検出信号Ｎｓｓによれば、間隔が発電出力のレベルに応じて異なるので、その間隔から排尿および排尿回数を特定できる。この正規化検出信号Ｎｓｓは、間欠電源部３６から無線送信部３８に提供され、無線送信部３８で変調処理などが施された後、無線信号としてアンテナ４０から受信側に向けて送信される。受信側では、受信信号から排尿および排尿回数を認識できる。正規化検出信号Ｎｓｓは、受信側で生成させる処理としてもよい。
【００３３】
＜キャパシタ３４の充電特性＞
図４のＢは、尿発電部８の排尿検出に係るキャパシタ３４の電池出力電圧（Battery output voltage：Ｂｏｖ〔Ｖ〕）を示している。
キャパシタ３４の容量ＣＬ＝１０〔ｍＦ〕、尿の単位量（Unit volume of urine：Ｕｖｕ）をＵｖｕ＝８０〔ｃｍ3 〕とした場合、排尿時、尿発電部８の発電出力によりキャパシタ３４には図４のＢに示すように、電池出力電圧Ｂｏｖ〔Ｖ〕が生じている。このＢｏｖ〔Ｖ〕は、排尿を契機に時間ｔの経過とともに指数関数的に増加し、一定電圧に到達している。
【００３４】
＜排尿検出に係る正規化検出信号＞
図４のＣは、尿検出装置３２の尿検出に係る正規化検出信号（Normalized sensing signal ：Ｎｓｓ）を示している。
排尿毎の尿の単位量ＵｖｕをＵｖｕ＝８０〔ｃｍ3 〕、排尿間隔をｔ＞３００〔ｓ〕とした場合、間欠電源部３６には図４のＣに示すように、正規化検出信号Ｎｓｓが生成される。第１回（Ｉ）の排尿では間隔ｔ１の間欠信号が生じ、第２回（II）の排尿後、間隔ｔ２（＜ｔ１）の間欠信号に遷移している。この信号間隔の遷移により、排尿および排尿回数を認識することができる。
【００３５】
＜おむつ１８の濡れ推移、その検出およびおむつ交換時期＞
図５のＡは、単位尿量とおむつの濡れ推移を示している。
尿の単位量Ｕｖｕ＝４０〔ｃｍ3 〕、８０〔ｃｍ3 〕、１２０〔ｃｍ3 〕について、おむつ１８に維持される尿のトータル加算量（Total amount of urine added to diaper ：Ｔａｕｄ〔ｃｍ3 〕）＝２４０〔ｃｍ3 〕に到達する排尿回数を、Ｕｖｕ＝４０〔ｃｍ3 〕の場合：６回、Ｕｖｕ＝８０〔ｃｍ3 〕の場合：３回、Ｕｖｕ＝１２０〔ｃｍ3 〕の場合：２回とする。
この結果、尿のトータル加算量Ｔａｕｄ、排尿間隔により、おむつ１８の濡れ具合に相違がある。尿のトータル加算量Ｔａｕｄ＝２４０〔ｃｍ3 〕に到達する場合において、１回の尿の単位量Ｕｖｕが少なくても排尿間隔が短ければ、おむつの濡れが段階的に増加傾向となるのに対し、１回の尿の単位量Ｕｖｕが多くても排尿間隔が長ければ、おむつの濡れが少ない傾向となる。
【００３６】
＜排尿量および排尿回数の特定＞
図５のＢは、排尿量および排尿回数を表す正規化検出信号Ｎｓｓを示している。
尿の単位量Ｕｖｕ＝４０〔ｃｍ3 〕：
図５のＢのＢ１に示すように、第１回（Ｉ）の排尿から時間ｔ＝３５００〔ｓ〕の経過後に第２回（II）の排尿があった場合、第１回（Ｉ）の排尿から第２回（II）の排尿に至る間ではＮｓｓ＝０、第２回（II）の排尿からＮｓｓ＝連続状態となる。
【００３７】
尿の単位量Ｕｖｕ＝８０〔ｃｍ3 〕：
図５のＢのＢ２に示すように、第１回（Ｉ）の排尿から３００〔ｓ〕の経過後に第２回（II）の排尿があった場合、正規化検出信号Ｎｓｓは、第１回（Ｉ）の排尿から第２回（II）の排尿までの間は広い間隔となり、第２回（II）の排尿後、狭い間隔となる。
【００３８】
尿の単位量Ｕｖｕ＝１２０〔ｃｍ3 〕：
図５のＢのＢ３に示すように、第１回（Ｉ）の排尿から時間ｔ＞３００〔ｓ〕の経過後に第２回（II）の排尿があった場合、正規化検出信号Ｎｓｓは第１回の排尿から第２回の排尿までの間はＵｖｕ＝８０〔ｃｍ3 〕の場合より広い間隔となり、第２回の排尿後、より狭い間隔となる。
【００３９】
＜おむつの交換時期の特定＞
図５のＣは、排尿量、排尿回数によるおむつの交換時期（Time to change diaper ：Ｔｃｄ）を示している。
尿の単位量Ｕｖｕ＝４０〔ｃｍ3 〕、時間間隔＝１時間〔ｈｒ〕で排尿があった場合には、尿のトータル加算量Ｔａｕｄは、Ｉ：Ｔａｕｄ＝４０〔ｃｍ3 〕、II：Ｔａｕｄ＝８０〔ｃｍ3 〕、III ：Ｔａｕｄ＝１２０〔ｃｍ3 〕、IV：Ｔａｕｄ＝１６０〔ｃｍ3 〕に段階的に増加する。Ｔａｕｄ＝１６０〔ｃｍ3 〕の到達時点をおむつ交換時期Ｔｃｄとすれば、３時間でおむつ交換時期Ｔｃｄが到来している。このおむつ交換時期ＴｃｄはＴａｕｄ＝１６０〔ｃｍ3 〕を表す正規化検出信号Ｎｓｓで認識することができる。
【００４０】
＜実施例３の効果＞
この実施例３によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 排尿および排尿回数をおむつ１８に蓄積される排尿量を正規化検出信号Ｎｓｓとして取り出すことができる。
(2) 正規化検出信号Ｎｓｓの信号状態、つまり信号間隔によっておむつ１８の濡れ、その交換時期を特定できる。
(3) 正規化検出信号Ｎｓｓはたとえば、無線または有線により、おむつ１８の使用位置から離れた場所で捉えることができ、おむつ１８の交換時期を個別および複数のおむつ１８を単位として総括的に把握することができる。
(4) これにより、患者、介護者など、おむつ交換の管理負担を軽減でき、ひいては衛生的な介護環境の実現や、効率的な介護が実現できる。
【実施例４】
【００４１】
図６のＡは、実施例４に係る尿発電部８を示している。この実施例４では、尿発電部８に負荷抵抗４２を並列に接続し、尿発電部８に対して定抵抗負荷を接続した状態で尿発電部８の出力特性を測定する。
【００４２】
＜実施例４の測定条件＞
正極：活性炭電極、正極の幅Ｗ１：１０〔ｍｍ〕、正極の長さＬ１：３２０〔ｍｍ〕、厚さＭ１：１００、１４０、４００〔μｍ〕
負極：ＥＤＬＣ（Electric Double-Layer Capacitor：電気二重層コンデンサ）用アルミニウム箔、負極の幅Ｗ２：１．８〔ｍｍ〕、負極の長さＬ２：３２０〔ｍｍ〕＝Ｌ１
正極−負極間の距離Ｄ：１０〔ｍｍ〕
負荷抵抗４２の抵抗値ＲＬ：１０〔ｋΩ〕
電解液：０．９〔％〕の生理食塩水
【００４３】
＜測定方法＞
図６のＡに示す測定回路を使用し、１時間毎、おむつ１８に１回で注入する電解液を４０〔ｃｍ3 〕とし、６回の注入でトータル加算量：２４０〔ｃｍ3 〕とした。これにより、尿発電部８から出力される発電電流（Battery-generated current ：Ｂｇｃ〔μＡ〕）を測定した。
【００４４】
＜測定結果１＞
図６のＢは、発電電流Ｂｇｃ〔μＡ〕の測定結果１を示している。
シート状電極体４の厚さＭ１：１４０〔μｍ〕＝実線で示した発電電流Ｂｇｃ（特性Ｂ１）：
第１回（Ｉ）注入で、急峻に立ち上がるピーク値が生じ、このピーク値から指数関数的に急激に減少して安定値に移行し、１時間後の第２回（II）注入で、急峻に立ち上がり、ピーク値を生じている。このピーク値は第１回（Ｉ）のピーク値より僅かに低い値である。このピーク値から指数関数的に減少して第１回（Ｉ）注入より高い値の安定値に移行している。この安定値から１時間の経過後、第３回（III ）注入でピーク値を生じ、第２回（II）注入より高い安定値に移行している。第４回（IV）、第５回（Ｖ）および第６回（VI）の各注入時点でレベル変化を生じ、前回注入よりも高い安定値に増加している。各安定値は、排尿回数に応じて増加する段階値であり、排尿回数に比例して電流変化の度合いが小さくなる傾向である。
【００４５】
シート状電極体４の厚さＭ１：４００〔μｍ〕＝破線で示した発電電流Ｂｇｃ（特性Ｂ２）：
第１回（Ｉ）注入で急峻に立ち上がり、指数関数的に減少して安定値に移行し、この安定値から第２回（II）注入で急峻に立ち上がり、指数関数的に減少して安定値に移行し、この安定値から第３回（III ）注入で急峻に立ち上がり、立ち上がった値で安定値に移行している。
【００４６】
各特性Ｂ１、Ｂ２の電流値の大きさや、変化の度合いに相違があるものの、一定時間を単位とする排尿毎にピーク値を生じ、該ピーク値から時間の経過とともに安定値に移行し、排尿回数に応じて段階状に増加する段階値を呈しており、この段階値やピーク値を以て排尿および排尿回数を認識することができる。
【００４７】
＜測定結果２＞
図６のＣは、発電電流Ｂｇｃ〔μＡ〕の測定結果２を示している。
シート状電極体４の厚さＭ１：１４０〔μｍ〕＝実線で示した発電電流Ｂｇｃ（特性Ｃ１）：
測定結果１と同様に、第１回（Ｉ）注入で急峻に立ち上がり、指数関数的に減少して安定値に移行し、この安定値から第２回（II）注入で急峻に立ち上がり、指数関数的に減少して安定値に移行し、この安定値から第３回（III ）注入で急峻に立ち上がり、指数関数的に減少して安定値に移行し、再び、第４回（IV）注入で立ち上がり減少して安定値に移行する傾向が見られる。各安定値は、排尿回数に応じて増加する段階値であり、排尿回数に比例して電流変化の度合いが小さくなる傾向である。
【００４８】
シート状電極体の厚さＭ１：１００〔μｍ〕＝破線で示した発電電流Ｂｇｃ（特性Ｃ２）：
特性Ｃ１と電流レベルに若干の相違があるものの、特性Ｃ１と同様の傾向である。
【００４９】
各特性Ｃ１、Ｃ２の電流値の大きさに若干の相違がある程度で、一定時間を単位とする排尿毎にピーク値を生じ、該ピーク値から時間の経過とともに安定値に移行し、排尿回数に応じて段階状に増加する段階値を呈しており、この段階値やピーク値を以て排尿および排尿回数を認識することができる。
【００５０】
〔他の実施の形態〕
(1) 上記実施の形態や実施例ではおむつを例示したが、尿を尿発電部に接触させることができる容器や保水部材であればよく、おむつに限定されない。
(2) 実施例３に係る尿検出装置では正規化検出信号を無線で送信しているが、有線で伝送してもよい。
(3) 上記実施例ではキャパシタ、負荷抵抗を使用し、一例として容量値や抵抗値を例示したが、本発明はこれらの値に限定されるものではなく、またキャパシタは他の充電素子でもよく、キャパシタや負荷抵抗にはトランジスタなどの能動素子を使用してもよい。
【００５１】
以上説明したように本発明の実施の形態などについて説明した。本発明は上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、尿を媒介とした発電機能を備える尿検出電極を備えており、外部給電を伴うことなく、排尿および排尿回数を表す発電出力を得ることにより、発電出力から排尿や排尿回数を特定することができる。
【符号の説明】
【００５３】
２  尿発電電極
４  シート状電極体
６  電極体
８  尿発電部
１０  絶縁間隔
１２  支持部材
１４  吸水部材
１６  尿
１８  おむつ
２０  身体
２２  外装部材
２４  被覆部材
２６  空間部
２８  立体ギャザー部
３０  保持テープ
３２  尿検出装置
３４  キャパシタ
３６  間欠電源部
３８  無線送信部
４０  アンテナ
４２  負荷抵抗
【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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