(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
前記第１入出力端子に接続された第１放射電極および前記第２入出力端子に接続された第２放射電極を有するアンテナ素子と、
前記第１放射電極と前記第２放射電極との間に直列接続され、かつ、前記ＲＦＩＣ素子に対して並列接続されたコンデンサ素子と、
を備え、
前記コンデンサ素子は、
一対のコンデンサ電極と、
前記一対のコンデンサ電極の間に挟み込まれた吸水材と、
を有し、
前記吸水材の吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力するように構成され、
前記第１放射電極および前記第２放射電極の少なくとも一部に対向配置された対向電極をさらに備え、
前記第１放射電極および前記第２放射電極の前記少なくとも一部と、前記対向電極と、
によって前記一対のコンデンサ電極を構成し、
前記吸水材は、前記対向電極との積層方向から見て前記対向電極に覆われていない露出部分を有する、水分検出用ＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記吸水材の吸水前の通信距離または信号強度よりも、前記吸水材の吸水後の通信距離または信号強度が小さくなるように構成されている、請求項１に記載の水分検出用ＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
外面に設けられた防水材と、
前記防水材の内面側に設けられた第１の吸水材と、
前記吸水材と隣接して設けられた水分検出用ＲＦＩＤタグと、
を備え、
前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、
第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
前記第１入出力端子に接続された第１放射電極および前記第２入出力端子に接続された第２放射電極を有するアンテナ素子と、
前記第１放射電極と前記第２放射電極との間に直列接続され、かつ、前記ＲＦＩＣ素子に対して並列接続されたコンデンサ素子と、
を備え、
前記コンデンサ素子は、
一対のコンデンサ電極と、
前記一対のコンデンサ電極の間に挟み込まれた第２の吸水材と、
を有し、
前記第２の吸水材の吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力するように構成され、
前記第１放射電極および前記第２放射電極の少なくとも一部に対向配置された対向電極をさらに備え、
前記第１放射電極および前記第２放射電極の前記少なくとも一部と、前記対向電極と、
によって前記一対のコンデンサ電極を構成し、
前記第２の吸水材は、前記対向電極との積層方向から見て前記対向電極に覆われていない露出部分を有する、水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ。
【請求項４】
前記対向電極は、前記おむつの前記防水材の内面側に配置され、
前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材と共通し、
前記ＲＦＩＣ素子および前記アンテナ素子は、前記おむつの前記防水材の外面側に配置されている、請求項３に記載の水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ。
【請求項５】
外面側に設けられ、ＲＦＩＤタグのアンテナ素子を配置する箇所を示すマークを有する防水材と、
前記防水材の内面側に設けられた吸水材と、
前記吸水材の内面側に、前記防水材の前記マークと対向配置された対向電極と、
を備え、
前記防水材の外面側の前記マークに前記ＲＦＩＤタグの前記アンテナ素子を配置することによって、前記アンテナ素子と、前記対向電極と、前記アンテナ素子と前記対向電極との間に挟み込まれた前記吸水材と、によってコンデンサ素子を構成し、
前記吸水材は、前記対向電極との積層方向から見て前記対向電極に覆われていない露出部分を有する、水分検出用ＲＦＩＤタグを装着可能なおむつ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分の存在を検出できる水分検出用ＲＦＩＤタグ及びこれを用いたおむつに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水分の存在を検出するには湿度検出用半導体センサ等の高価な部品を用いる必要があった。
【０００３】
これに対して、より簡易に水分の有無を検出する無線ＩＣデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この無線ＩＣデバイスでは、給電回路基板とアンテナとの間に絶縁材料を介在させ、湿度が上昇すると、給電回路基板とアンテナとの結合度が変化して通信可能距離が変化することを検知して湿度を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１８２４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記絶縁材料として、セルロースを分散させたエポキシ樹脂やポリビニルアルコールを分散させたエポキシ樹脂が挙げられている。しかし、これらの材料は水分量に対する体積変化量が小さく、絶縁材料の使用エリアが限られているため、水分の有無に対する検出感度が十分ではなかった。
【０００６】
本発明の目的は、感度良く水分を検出できる水分検出用ＲＦＩＤタグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
前記第１入出力端子に接続された第１放射電極および前記第２入出力端子に接続された第２放射電極を有するアンテナ素子と、
前記第１放射電極と前記第２放射電極との間に直列接続され、かつ、前記ＲＦＩＣ素子に対して並列接続されたコンデンサ素子と、
を備え、
前記コンデンサ素子は、
一対のコンデンサ電極と、
前記一対のコンデンサ電極の間に挟み込まれた吸水材と、
を有し、
前記吸水材の吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力するように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水分検出用ＲＦＩＤタグによれば、感度良く水分を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの側断面図であり、（ｂ）は、底面図である。
【図２】（ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグに用いるＲＦＩＣ素子の断面構造を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の等価回路図である。
【図３】実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの全体としての等価回路図である。
【図４】実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグのコンデンサ素子を設ける前（Ａ）と、コンデンサ素子を設けた後（Ｂ）と、吸水材に水分を吸収した後（Ｃ）と、の周波数と伝送出力との関係の一例を示すグラフである。
【図５】実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつに含まれる水分検出用ＲＦＩＤタグとの通信の概要を示す概略図である。
【図６】実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつに含まれる水分検出用ＲＦＩＤタグの構成例を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつを用いたおむつ交換方法のフローチャートである。
【図８】（ａ）は、実施の形態２に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの側断面図であり、（ｂ）は、底面図である。
【図９】（ａ）は、実施の形態３に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの側断面図であり、（ｂ）は、底面図である。
【図１０】（ａ）は、実施の形態４に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの側断面図であり、（ｂ）は、底面図である。
【図１１】（ａ）は、実施の形態５に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの側断面図であり、（ｂ）は、底面図である。
【図１２】（ａ）は、実施の形態６に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの側断面図であり、（ｂ）は、底面図である。
【図１３】実施の形態６の変形例に係る水分検出用ＲＦＩＤタグの底面図である。
【図１４】実施の形態７に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつに含まれる水分検出用ＲＦＩＤタグの構成例を示す概略断面図である。
【図１５】（ａ）は、図１４の水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつに用いるためのＲＦＩＤタグを装着する位置マークを付したおむつの防水材の外面側から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）のおむつの防水材の内面側からみた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
前記第１入出力端子に接続された第１放射電極および前記第２入出力端子に接続された第２放射電極を有するアンテナ素子と、
前記第１放射電極と前記第２放射電極との間に直列接続され、かつ、前記ＲＦＩＣ素子に対して並列接続されたコンデンサ素子と、
を備え、
前記コンデンサ素子は、
一対のコンデンサ電極と、
前記一対のコンデンサ電極の間に挟み込まれた吸水材と、
を有し、
前記吸水材の吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力するように構成されている。
【００１１】
上記構成によれば、コンデンサ素子の吸水材への吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力することができる。そこで、読取距離に対応する通信距離または信号強度の変化を検出することで、水分検出用ＲＦＩＤタグの吸水状態を知ることができる。
【００１２】
第２の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、上記第１の態様において、前記第１放射電極および前記第２放射電極の少なくとも一部に対向配置された対向電極をさらに備え、
前記第１放射電極および前記第２放射電極の前記少なくとも一部と、前記対向電極と、によって前記一対のコンデンサ電極を構成してもよい。
【００１３】
第３の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、上記第２の態様において、前記吸水材は、前記対向電極との積層方向から見て前記対向電極に覆われていない露出部分を有してもよい。
【００１４】
第４の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグは、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記吸水材の吸水前の通信距離または信号強度よりも、前記吸水材の吸水後の通信距離または信号強度が小さくなるように構成されていてもよい。
【００１５】
第５の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつは、
外面に設けられた防水材と、
前記防水材の内面側に設けられた吸水材と、
前記吸水材と隣接して設けられた水分検出用ＲＦＩＤタグと、
を備え、
前記水分検出用ＲＦＩＤタグは、
第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
前記第１入出力端子に接続された第１放射電極および前記第２入出力端子に接続された第２放射電極を有するアンテナ素子と、
前記第１放射電極と前記第２放射電極との間に直列接続され、かつ、前記ＲＦＩＣ素子に対して並列接続されたコンデンサ素子と、
を備え、
前記コンデンサ素子は、
一対のコンデンサ電極と、
前記一対のコンデンサ電極の間に挟み込まれた吸水材と、
を有し、
前記吸水材の吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力するように構成されている。
【００１６】
第６の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつは、上記第５の態様において、前記第１放射電極および前記第２放射電極の少なくとも一部に対向配置された対向電極をさらに備え、
前記第１放射電極および前記第２放射電極の前記少なくとも一部と、前記対向電極と、によって前記一対のコンデンサ電極を構成してもよい。
【００１７】
第７の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつは、上記第６の態様において、前記対向電極は、前記おむつの前記防水材の内面側に配置され、
前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材と共通し、
前記ＲＦＩＣ素子および前記アンテナ素子は、前記おむつの前記防水材の外面側に配置されていてもよい。
【００１８】
第８の態様に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ用おむつは、外面に設けられ、水分検出用ＲＦＩＤタグのアンテナ素子を配置する箇所を示すマークを有する防水材と、
前記防水材の内面側に設けられた吸水材と、
前記吸水材の内面側に、前記防水材の前記マークと対向配置された対向電極と、
を備え、
前記防水材の外面側の前記マークに前記ＲＦＩＤタグの前記アンテナ素子を配置することによって、前記アンテナ素子と、前記対向電極と、前記アンテナ素子と前記対向電極との間に挟み込まれた前記吸水材と、によってコンデンサ素子を構成する。
【００１９】
以下、実施の形態に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ及び水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００２０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の側断面図であり、図１（ｂ）は、底面図である。
実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、ＲＦＩＣ素子１と、アンテナ素子と、コンデンサ素子１６と、を備える。ＲＦＩＣ素子１は、第１入出力端子２６ａおよび第２入出力端子２６ｂを有する。アンテナ素子は、第１入出力端子２６ａに接続された第１放射電極１１および第２入出力端子２６ｂに接続された第２放射電極１２を有する。つまり、各放射電極は一端が給電端、他端が開放端を持った電界型アンテナを構成している。コンデンサ素子は、第１放射電極１１の給電端と第２放射電極１２の給電端との間に直列接続され、かつ、ＲＦＩＣ素子１に対して並列接続されている。さらに、コンデンサ素子１６は、一対のコンデンサ電極（第１放射電極１１及び対向電極１３、と、第２放射電極１２及び対向電極１３）と、一対のコンデンサ電極（第１放射電極１１及び対向電極１３、と、第２放射電極１２及び対向電極１３）の間に挟み込まれた吸水材１４と、を有する。この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、吸水材１４の吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力するように構成されている。
【００２１】
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０によれば、コンデンサ素子１６の吸水材１４への吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力することができる。そこで、読取距離に対応する通信距離または信号強度の変化を検出することで、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の吸水状態を知ることができる。つまり、本実施の形態１におけるタグ１０は、湿度センサ等の高価なセンサ素子を別途設けているわけではなく、アンテナ素子とＲＦＩＣ素子とのインピーダンス整合回路を構成する放射電極間容量の変化を利用して、放射電極間の水分量変化をタグの通信距離または信号強度の変化として検知可能なタグである。
【００２２】
以下に、この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の構成要素について説明する。
【００２３】
＜ＲＦＩＣ素子＞
図２（ａ）は、ＲＦＩＣ素子１の断面構造を示す概略断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の等価回路図である。
ＲＦＩＣ素子１は、ＲＦＩＤ信号を処理するＲＦＩＣチップ２１と、ＲＦＩＣチップ２１を実装する多層基板２５とを有するＲＦＩＣパッケージとして構成される。ＲＦＩＣチップ２１は、メモリ回路や信号処理回路を内蔵し、かつエポキシ樹脂製の封止樹脂２４等によって封止してもよい。ＲＦＩＣチップ２１は、導電性接合材２２と端子電極２３とを介して給電回路を構成する多層基板２５に実装されている。給電回路は、多層基板状に形成してもよい。
また、多層基板２５は、ＬＴＣＣ等のセラミックを材料からなるセラミック多層基板であって、インダクタＬ１及びＬ２を構成するＬパターン、及びキャパシタＣ１、Ｃ２を構成するＣパターン等の給電回路を構成する素子が内蔵されている。インダクタＬ１およびインダクタＬ２は互いに異なるインダクタンス値を有しており、相互インダクタンスＭを介して磁気結合している。等価回路的に言うと、給電回路はさらにキャパシタＣＩＣを含む。キャパシタＣＩＣは、ＲＦＩＣチップ２１自身の浮遊容量である。給電回路は、主としてインダクタＬ１及びＬ２、キャパシタＣＩＣによって構成された共振回路を含む。この共振回路の共振周波数はキャリア周波数に対応する。このように給電回路を設けることによって、第１放射電極１１および第２放射電極１２を有するアンテナ素子の電気長が変化してもキャリア周波数の中心周波数は大きく変化しないようにすることができる。多層基板２５は、第１放射電極１１および第２放射電極１２と端子電極２６ａ、２６ｂを介してそれぞれ接続する。
【００２４】
＜アンテナ素子＞
アンテナ素子は、第１放射電極１１と第２放射電極１２とを備えたダイポール型アンテナである。第１放射電極１１及び第２放射電極１２は、一端側の給電端でＲＦＩＣ素子にそれぞれ接続されていて、他端側はそれぞれ開放端を形成しており、ＲＦＩＣ素子１から互いに反対方向に延在している。第１放射電極１１と第２放射電極１２との間にコンデンサ素子１６が直列接続されている。
ＲＦＩＣ素子１と、第１放射電極１１及び第２放射電極１２は、例えば、図１（ａ）では、第１入出力端子２６ａ及び第２入力端子２６ｂとそれぞれ直流的に直接接続されているが、これに限られない。例えば、ＲＦＩＣ素子１と、第１放射電極１１及び第２放射電極１２とは、直接接続でなく、容量結合、磁界結合等のいずれの結合をしていてもよい。
【００２５】
＜コンデンサ素子＞
図３は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の全体としての等価回路図である。
コンデンサ素子１６は、図３の等価回路図に示されるように、第１放射電極１１と第２放射電極１２との間に直列接続され、かつ、ＲＦＩＣ素子１に対して並列接続されている。また、コンデンサ素子１６は、一対のコンデンサ電極と、その一対のコンデンサ電極の間に挟み込まれた吸水材と、を有する。つまり、このコンデンサ素子１６は、吸水材の吸水程度によってその容量値が変わる水分感応性コンデンサである。コンデンサ素子１６は、アンテナ素子に対して別途設けてもよく、あるいは、第１放射電極１１および第２放射電極１２の少なくとも一部に対向配置する対向電極１３を設けることによってコンデンサ素子１６を構成してもよい。この場合、一対のコンデンサ電極とは、第１放射電極１１の給電端部分および第２放射電極１２の給電端部分と、各放射電極の給電端部分に対向する対向電極１３と、によって構成することができる。具体的には、第１放射電極１１と対向電極１３との対となる電極によって第１のコンデンサ素子を構成できる。また、第２放射電極１２と対向電極１３との対となる電極によって第２のコンデンサ素子を構成できる。コンデンサ素子１６は少なくとも一つあればよい。
なお、コンデンサ素子１６は、上記給電回路と共に、ＲＦＩＣ素子１と第１放射電極１１及び第２放射電極１２とのインピーダンスを整合させるための整合回路を構成する。
【００２６】
＜対向電極＞
対向電極１３は、第１放射電極１１および第２放射電極１２の少なくとも一部に対向配置して設けられている。この対向電極１３は、通常の電極として用いられる銅箔、銅板、銅めっき膜、金箔、金板、金めっき膜、アルミ箔、アルミ板、アルミ膜、銀箔、銀板、銀めっき膜、等の材料を用いることができる。材料は上記の例に限られず、通常使用されるものであれば使用できる。また、薄膜等の形成は、めっきに限られず、印刷、蒸着等を用いてもよい。さらに、導電性繊維を用いて電極を構成してもよい。例えば、後述する実施例で示すようにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂シート又は樹脂フィルムにアルミ蒸着して対向電極を構成してもよい。
【００２７】
＜吸水材＞
第１放射電極１１と対向電極１３との間と、第２放射電極１２と対向電極１３との間には連続する吸水材１４を挟み込んでいる。吸水材１４としては、例えば高分子吸水材（ポリマー系吸水材）等を使用できる。また、無機系の吸水材を用いることもできる。吸水材としては、吸水の程度が大きいことが好ましい。なお、ここでは、第１放射電極１１と対向電極１３との間と、第２放射電極１２と対向電極１３との間に連続して吸水材１４を設けているが、これに限られず、それぞれ別々に吸水材を設けてもよい。
【００２８】
＜吸水状態の検出について＞
図４は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０のコンデンサ素子１６を設ける前（Ａ）と、コンデンサ素子１６を設けた後（Ｂ）と、吸水材１４に水分を吸収した後（Ｃ）と、の周波数と伝送出力との関係の一例を示すグラフである。図４を用いて、この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０による吸水状態の検出について説明する。
まず、この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、コンデンサ素子１６を設けない状態においてもＲＦＩＣ素子１と第１放射電極１１と第２放射電極１２とを備えたアンテナ素子との間で整合回路を構成し、所定の周波数で最大の伝送出力が得られるように調整されている（図４：Ａ）。さらに、コンデンサ素子１６を設けた場合、コンデンサ素子１６は、第１放射電極１１と第２放射電極１２とを備えたアンテナ素子との間で整合回路を構成する。この場合にも、吸水材１４が吸水前の場合には、コンデンサ素子１６を設ける前と比べて周波数と伝送出力との関係には大きな変化は見られない（図４：Ｂ）。
一方、コンデンサ素子１６の吸水材１４が水分を吸収することで、第１放射電極１１と対向電極１３との間の容量、及び、第２放射電極１２と対向電極１３との間の容量がそれぞれ変化する。その結果、吸水材１４の吸水前と比べてその吸水後には、周波数と伝送出力との関係が大きく変化して、上記所定の周波数での伝送出力が大きく低下する（図４：Ｃ）。例えば、後述の実施例１では２０ｄＢｍ以上変化する。この場合、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０とリーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）との通信が不可能となる。所定の周波数における伝送出力の変化を検出することによって水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の吸水材１４の吸水状態を検出することができる。なお、図４の周波数と伝送出力との関係（Ａ，Ｂ、Ｃ）は一例であって、これに限られない。
【００２９】
この場合、ＲＦＩＣ素子１と第１放射電極１１と第２放射電極１２とを備えたアンテナ素子との間で整合回路を構成している。そのため、コンデンサ素子１６の構成について、吸水材１４の吸水前に周波数と伝送出力との関係を大きく変化させるものでなければ、吸水材１４の材料、大きさ等を自由に選択することができる。あるいは、コンデンサ素子１６を設けることによって若干の周波数シフトを生じるものであってもよい。コンデンサ素子１６による吸水前の周波数シフト量が大きく、吸水前の伝送出力が大きく劣化する場合は、ＲＦＩＤ素子中の回路定数を変更するなどして、コンデンサ素子１６を追加した場合に最適な中心周波数が得られるよう、設計変更を行ってもよい。そこで、吸水材１４として吸水性の良い材料を使うことができ、良好な検出性能が得られる。また、対向電極１３は、第１放射電極１１、第２放射電極１２、及び、ＲＦＩＣ素子１の大きさに左右されず、大きな面積としてもよい。これによって、第１放射電極１１、第２放射電極１２及び吸水材１４との対向位置について許容される範囲が増すので位置合わせを容易に行うことができる。さらに、吸水材１４も、第１放射電極１１、第２放射電極１２、及び、ＲＦＩＣ素子１の大きさに左右されず、大きな面積としてもよい。これによって、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の周辺の水分を吸収しやすくなり、さらに感度良く水分を検出できる。
以上のようにして、この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０によれば、所定の周波数における伝送出力の変化を検出することによって吸水状態を検出できる。
【００３０】
なお、ここでは吸水材１４の吸水前には所定の周波数で伝送出力が最大であって、吸水材１４の吸水後には所定の周波数で伝送出力が低下する場合について説明したがこれに限られない。例えば、吸水材１４の吸水前には所定の周波数で伝送出力が低く、吸水材１４の吸水後には所定の周波数で伝送出力が上昇する場合であってもよい。後者の場合には、吸水材１４の吸水後に所定の周波数で伝送出力が上昇することを検出して吸水状態を検出できる。
【００３１】
次に、上記水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を用いた水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０について説明する。
図５は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０に含まれる水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信の概要を示す概略図である。図６は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０の構成を示す概略図である。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０内の吸水状態の検出では、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０をおむつ３０に装着している。これによって、リーダ／ライタ４０と水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との間で通信を行って、通信距離又は信号強度の変化を検出することでおむつ内の吸水状態を知ることができる。
【００３２】
＜水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ＞
この水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０は、外面に設けられた防水材３２と、防水材３２の内面側に設けられた吸水材３４ａ、３４ｂと、吸水材３４ａと隣接して設けられた水分検出用ＲＦＩＤタグ１０と、を備える。この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、上記水分検出用ＲＦＩＤタグ１０と同様であって、第１入出力端子２６ａおよび第２入出力端子２６ｂを有するＲＦＩＣ素子１と、第１入出力端子２６ａに接続された第１放射電極１１および第２入出力端子２６ｂに接続された第２放射電極１２を有するアンテナ素子と、第１放射電極１１と第２放射電極１２との間に直列接続され、かつ、ＲＦＩＣ素子１に対して並列接続されたコンデンサ素子１６と、を備える。コンデンサ素子１６は、一対のコンデンサ電極（第１放射電極１１と対向電極１３、第２放射電極１２と対向電極１３）と、一対のコンデンサ電極の間に挟み込まれた吸水材１４と、を有する。この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、吸水材１４の吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力するように構成されている。
このおむつ３０は、おむつの全体あるいは一部を構成するようにしてもよい。また、このおむつ３０を、おむつの一部、つまりインナー又はパッドとして使用してもよい。この場合には、アウターを取り替えることなく、インナーであるおむつ３０を取り替えることができる。
【００３３】
以下に、このおむつ３０の構成要素について説明する。
【００３４】
＜水分検出用ＲＦＩＤタグ＞
水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、上記水分検出用ＲＦＩＤタグ１０と同様のものであるので、その構成の詳細についての説明を省略する。
水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、図６では、吸水材３４ａと吸水材３４ｂとの間に設けられているが、これに限られない。水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、例えば、防水材３２と吸水材３４ａとの間に設けられていてもよい。なお、おむつ３０は、ヒトの臀部５０と直接接触すると、ヒトの臀部５０を傷つけるおそれがあるので、臀部５０との間に吸水材３４ｂを介して配置することが好ましい。
【００３５】
＜おむつ＞
このおむつ３０は、一体型のおむつ、又は、アウターとインナーとに分離するおむつの場合のインナー（又はパッド）であるおむつ用吸水材のいずれであってもよい。また、おむつ３０は、乳幼児用のおむつ、成人用の尿漏れ用パンツ、尿漏れ用パッド、介護用パンツ、介護用おむつ等のいずれであってもよい。さらに、ペット用おむつであってもよい。あるいは、これらのインナーであるおむつ用吸水材であってもよい。なお、使用者、ペットの年齢、性別は限定されない。
【００３６】
＜吸水材＞
吸水材３４ａ、３４ｂは、おむつ３０の構成要素であって、高分子吸水材等を配置した吸水材を使用できる。ここで用いる水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、上述のように、吸水材３４ａと吸水材３４ｂとの間、又は、防水材３２と吸水材３４ａとの間に配置してもよい。
【００３７】
＜防水材＞
防水材３２は、おむつ３０の外面を濡らさないようにするために設けられるものであれば使用できる。例えば、ポリオレフィン系フィルム、ポリオレフィン系不織布、ポリエステル系不織布等を利用できる。
【００３８】
＜おむつ交換方法＞
図７は、図６の水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０を使用する場合のおむつ交換のフローチャートである。
（１）水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０を要介護者自身が装着するか、又は、介護者が要介護者に装着させる（Ｓ１１）。
（２）おむつ交換の定期巡回時に、介護者が要介護者のおむつ３０に対して、例えば、一定距離に配置したスマートフォン合体型のリーダ４０によって、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを行う（Ｓ１２）。なお、リーダ４０は、スマートフォン合体型のリーダに限られず、据え置き型のリーダであってもよい。スマートフォン合体型ではない、ハンディタイプのリーダーであってもよい。据え置き型リーダは、シーツや布団のように、横たわっている介護者の体の下に、敷くタイプのものも含む。
（３）おむつの装着後、規定以上の時間が経過しているか判断し（Ｓ１３）、規定以上の時間が経過していれば、介護者が要介護者のおむつ３０を除去し（Ｓ１４）し、要介護者が水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を装着した新しいおむつ３０を装着するか、又は、装着させる（Ｓ１５）。その後、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１２）に戻る。
なお、規定以上の時間が経過していなければ、次のステップＳ１６に移る。
このようにおむつの装着後の時間に応じておむつ交換を行うことによって、おむつかぶれ、蓐瘡等を防ぐことができる。例えば、複数回吸収可能なおむつを使用している場合、排尿量が少ない場合、おむつに付着した尿が長時間にわたって体に触れ、蓐瘡などの原因となる可能性がある。また、「体勢により、タグの部分に尿が導かれなった場合」や、「タグが外れてしまった場合」などの場合にも、「規定時間」を設けておくことでおむつ交換を促してベッド等に尿が漏れることを、防止出来る。
（４）水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値以上か判断し（Ｓ１６）、しきい値以上の信号強度があれば（ＹＥＳ）、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の吸水材１４は吸水していないことを示している。つまり、おむつ３０の中にはまだ水分は存在しないということであり、おむつ交換は行わず（Ｓ１７）、定期巡回時のＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１２）にもどる。
一方、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値未満である場合（ＮＯ）には、吸水材１４が吸水していると考えられる。この場合、おむつ３０の中に相当量の水分、つまり小便又は大便等が相当量存在することになる。そこで、許容量の範囲いっぱいか、あるいは許容量を超えたと判断でき、次のステップＳ１８に移る。
【００３９】
（５）介護者が要介護者のおむつ３０を除去し（Ｓ１８）、要介護者が水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を装着した新しいおむつ３０を装着するか、又は、装着させる（Ｓ１９）。
（６）おむつ交換直後におむつ３０に対して一定距離に配置したリーダ４０によって、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを行う（Ｓ２０）。その後、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０との通信における信号強度がしきい値以上か判断するステップＳ１６に移行する。このようにおむつ交換直後に水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを行うことによって、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の初期不良を検出できる。この場合には、おむつ交換が行われてもフローは終了しない。
なお、おむつ交換直後の水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ２０）を行わず、定期巡回時のＲＦＩＤタグ１０の読み取り（Ｓ１２）にもどるようにしてもよい。つまり、おむつ交換直後の水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の読み取りを省略してもよい。
以上によって、スマートフォン合体型のリーダ４０を用いた定期巡回によるおむつ交換を行うことができる。また、このフローチャートでは、実際の状態に合わせておむつ交換を必要な回数だけ繰り返して行うことができる。
【００４０】
なお、ここでは水分検出用ＲＦＩＤタグ１０からの信号強度がしきい値以上であるか判断して、無線通信状態の変化を検出している。これによって、吸水状態を検出している。許容量になったらおむつ交換を行うように、許容量での信号強度に対応するしきい値を設定すればよい。そこで、おむつ３０の濡れ状態をより適切に把握でき、おむつ交換の要否をより確実に判断できる。例えば、おむつ３０内の水分状態の表示の際に、おむつ３０の濡れ状態を数値化又は視覚化して表示してもよい。例えば、おむつ３０の濡れ状態を黄色、赤色等の複数の色分けによって表示して、おむつ交換の必要性を把握しやすくしてもよい。
【００４１】
なお、ここでは、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、吸水材１４の吸水前の通信距離または信号強度よりも、吸水材１４の吸水後の通信距離または信号強度が小さくなるように構成されている場合について説明した。しかしこの場合に限られず、例えば、逆に、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０は、吸水材１４の吸水前の通信距離または信号強度よりも、吸水材１４の吸水後の通信距離または信号強度が大きくなるように構成されている場合であってもよい。
なお、上記おむつの装着後、規定以上の時間が経過しているか判断する一連のステップＳ１３〜Ｓ１５は、必須のものではなく、必要に応じて行ってもよい。
【００４２】
上記のように実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０をおむつ３０に装着して、水分を検出できるので、小便又は大便、あるいは汗等による濡れ状態を検知できる。また、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を用いるので、湿度検出用半導体センサのような高価な部品を用いる必要がなく、安価に構成できる。また、構成自体がシンプルなので、信頼性も高い。なお、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の各吸水材１４は、その吸水性がおむつ３０の吸水材３４ａ、３４ｂの吸水性と同等か高い方が好ましい。吸水材１４の吸水性がおむつ３０の吸水材３４ａ、３４ｂの吸水性より低いと水分の検出性能が低下する。ただし、おむつの使用上限を検知するという用途であれば、おむつ内の吸水材が吸収限界まで水分を吸収することになるので、吸水材１４の吸水性がおむつ３０の吸水材３４ａ、３４ｂの吸水性より低くても、おむつ使用上限を検知するという用途では、有効に使用することができる。
【００４３】
（実施例１）
より具体的な実施例１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０について説明する。この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０では、対向電極１３として、５ｍｍ×５ｍｍサイズのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）へアルミ蒸着したものを用いた。また、吸水材１４として、セルロース・アクリル樹脂（パルプ・アクリル酸エステル共重合体）（トリックス  ＨＶ３０：株式会社  橋本クロス製）からなる不織布を用いた。
この実施例１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０によれば、通信の中心周波数において、吸水材１４の吸水前に比べて吸水材１４の吸水後は、伝送出力がおよそ２０ｄＢｍ以上低下した。このように吸水材１４に水分を吸収することによって、大きな受信電力の変化を検出できるので、吸水状態を感度良く検出できる。
【００４４】
（実施の形態２）
図８（ａ）は、実施の形態２に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ａの側断面図であり、図８（ｂ）は、底面図である。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ａは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグと対比すると、第１放射電極１１及び第２放射電極１２に対して、コンデンサ素子１６をＲＦＩＣ素子１と同じ側に設けている点で相違する。すなわち、対向電極１３及び吸水材１４を第１放射電極１１及び第２放射電極１２に対してＲＦＩＣ素子１と同じ側に設けてもよい。また、対向電極１３は、ＲＦＩＣ素子１よりも上方に設け、ＲＦＩＣ素子１を覆っている。これによって、ＲＦＩＣ素子１を保護することができる。また、硬いＲＦＩＣ素子１に代えて、例えば、対向電極１３として機能する柔らかいＰＥＴ樹脂シート等を外面に配置できるので、ヒトの皮膚への触感を和らげることができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図９（ａ）は、実施の形態３に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｂの側断面図であり、図９（ｂ）は、底面図である。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｂは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグと対比すると、第１放射電極１１及び第２放射電極１２の全面にわたって重なるように対向電極１３及び吸水材１４を設けている点で相違する。これによって第１放射電極１１及び第２放射電極１２を安定して支持することができる。また、吸水材１４の面積が最大となるので、吸水材１４への水分吸収による誘電率変化が大きくなり、水分の検出をさらに感度良く行うことができる。
なお、ここでは第１放射電極１１及び第２放射電極１２の全面にわたって重なるように対向電極１３及び吸水材１４を設けたが、これに限られない。例えば、第１放射電極１１及び第２放射電極１２の中心をまたがず、第１放射電極１１及び第２放射電極１２のいずれか一方のみに重なるように対向電極及び吸水材を設けてもよい（図示せず）。
【００４６】
（実施の形態４）
図１０（ａ）は、実施の形態４に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｃの側断面図であり、（ｂ）は、底面図である。なお、図１０（ａ）の側断面図は、図１０（ｂ）のＡ−Ａ方向から見た断面図であり、空孔１７の断面を示している。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｃは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグと対比すると、対向電極１３に少なくとも一つの空孔１７を設けている点で相違する。この対向電極１３に設けた空孔１７によって吸水材１４に水分を吸収しやすくなるため、水分の検出をさらに感度良くに行うことができる。
【００４７】
（実施の形態５）
図１１（ａ）は、実施の形態５に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｄの側断面図であり、図１１（ｂ）は、底面図である。なお、図１１（ａ）の側断面図は、図１１（ｂ）のＢ−Ｂ方向から見た断面図であり、スリット１８の断面を示している。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｄは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグと対比すると、対向電極１３にスリット１８を設けている点で相違する。この対向電極１３に設けたスリット１８によって吸水材１４に水分を吸収しやすくなるため、水分の検出をさらに感度良く行うことができる。なお、スリット１８は複数設けてもよい。
【００４８】
（実施の形態６）
図１２（ａ）は、実施の形態６に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｅの側断面図であり、図１２（ｂ）は、底面図である。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｅは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグと対比すると、吸水材１４は、対向電極１３との積層方向から見て対向電極１３に覆われていない露出部分を有する。具体的には、吸水材１４が対向電極１３からはみ出る部分（露出部分）を有する点で相違する。これによって、吸水材１４が水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｅの周囲の水分を吸収しやすくなるので、水分の検出をさらに感度良く行うことができる。なお、吸水材１４は、対向電極１３よりも大きいサイズとしてもよい。あるいは、吸水材１４は、少なくとも一部で対向電極１３をはみ出る部分を有していてもよい。この場合、吸水材１４は、対向電極１３よりはみ出る部分以外では対向電極１３より小さいサイズであってもよい。
【００４９】
（変形例）
図１３は、実施の形態６の変形例に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｆの底面図である。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｆは、実施の形態６に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｅと対比すると、さらに対向電極１３がアンテナ素子である第１放射電極１１及び第２放射電極１２の幅よりも広い点で相違する。これによって、対向電極１３と第１放射電極１１及び第２放射電極１２との位置ずれがあった場合にも許容範囲を広くでき、コンデンサ素子１６の容量値の変動を抑制できる。そのため製造の際の寸法の許容範囲を広くでき、実用化が容易に行えるという利点がある。また、対向電極１３と吸水材１４とがいずれも第１放射電極１１及び第２放射電極１２の幅よりも広いので、対向電極１３及び吸水材１４の互いの位置ずれに対する許容範囲を大きくできる。
【００５０】
（実施の形態７）
＜水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ＞
図１４は、実施の形態７に係る水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０ａに含まれる水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｇの構成例を示す概略断面図である。図１５（ａ）は、図１４の水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０ａに用いるためのＲＦＩＤタグを装着する位置マーク３６を付したおむつ３０ａの防水材３２の外面側から見た展開図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のおむつ３０ａの防水材３２の内面側からみた展開図である。
この水分検出用ＲＦＩＤタグ１０ｇは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＤタグと対比すると、第１放射電極１１及び第２放射電極１２と対向電極１３との間に挟み込んでいる吸水材３４ａがおむつ３０ａの吸水材３４ａと共通しており、おむつ３０ａの構成要素である点で相違する。また、対向電極１３と吸水材３４ａとをおむつ３０ａの内面側に配置し、ＲＦＩＣ素子１と第１放射電極１１及び第２放射電極１２と対向電極１３とを含むＲＦＩＤタグは、おむつ３０ａの防水材３２の外面側に配置している点で相違する。おむつ３０ａの防水材３２の外面側の第１放射電極１１及び第２放射電極１２とおむつ３０ａの内面側の対向電極１３との間に吸水材３４ａを挟み込むことによってコンデンサ素子を構成している。このコンデンサ素子は、吸水材として、おむつ３０ａの構成要素の吸水材３４ａを用いているので、吸水材３４ａの吸水によって誘電率変化を生じる。これによって、おむつ３０ａの内部の水分を感度良く検出できる。また、ＲＦＩＤタグをおむつ３０ａの防水材３２の外面側に配置しているので、ＲＦＩＤタグ自体は濡れることがなく、繰り返し使用することができる。
【００５１】
なお、図１５（ａ）に示すように、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を装着する位置マーク３６を付したおむつ３０ａを用いることによって、容易にＲＦＩＤタグを装着できる。図１５（ａ）及び（ｂ）では、この位置マーク３６を対向電極１３の形状をそのまま示しているが、これに限られない。位置マーク３６は、対向電極１３の形状そのままではなく、対向電極１３の位置又はＲＦＩＤタグを装着する位置を概略的に表すように、例えば、丸型、十字形等の位置マークとしてもよい。あるいは、位置マーク３６として、ＲＦＩＤタグを装着する位置を示すガイド線を設けてもよい。
また、このおむつ３０ａの内面側には吸水材３４を配置し、さらに吸水材３４の内面側に対向電極１３を挿入している。この対向電極１３としては、上述のように、例えば、樹脂シート又は樹脂フィルム上に、導電性インクを印刷したもの、導電性材料を蒸着したもの、あるいは、導電性繊維を織り込んだ繊維又は織物を用いてもよい。
さらに、防水材３２の外面側の位置マーク３６にＲＦＩＤタグのアンテナ素子を構成（第１放射電極１１、第２放射電極１２）を配置することによって、水分検出用ＲＦＩＤタグ付きおむつ３０ａを構成できる。具体的には、位置マーク３６に配置したアンテナ素子（第１放射電極１１、第２放射電極１２）と、対向電極１３と、アンテナ素子と対向電極１３との間に挟み込まれた吸水材３４と、によってコンデンサ素子１６を構成することができる。
【００５２】
なお、上記では、水分検出用ＲＦＩＤタグ１０の用途例として、おむつ３０に装着し、これを有するおむつ３０の用途例を挙げたが、上記用途例に限定されるものではない。例えば、水道管の外側に水分検出用ＲＦＩＤタグ１０を貼り付けておき、水漏れを検出する、水漏れ検出用のＲＦＩＤタグとしても使用できる。
【００５３】
水分検出用ＲＦＩＤタグを使用する周波数帯としては、ＬＦ帯、ＨＦ帯、ＵＨＦ帯、ＳＨＦ帯等のいずれの帯域であってもよい。また、水分検出用ＲＦＩＤタグは、いわゆるタグ機能を有したものに限定されるわけではなく、リーダライタ機能を有したもの等、他の機能を持っていてもよい。
【００５４】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る水分検出用ＲＦＩＤタグによれば、コンデンサ素子の吸水材への吸水による誘電率変化を、通信距離または信号強度の変化として出力することができる。そこで、通信距離または信号強度の変化を検出することで、水分検出用ＲＦＩＤタグの吸水状態を知ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  ＲＦＩＣ素子
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ  水分検出用ＲＦＩＤタグ
１１  第１放射電極
１２  第２放射電極
１３  対向電極
１４  吸水材（第２の吸水材）
１６  コンデンサ素子
１７  空孔
１８  スリット
２１  ＲＦＩＣチップ
２２  導電性接合材
２３  端子電極
２４  封止樹脂
２５  多層基板
２６ａ  第１入出力端子（端子電極）
２６ｂ  第２入出力端子（端子電極）
３０、３０ａ  おむつ
３２  防水材
３４ａ、３４ｂ  吸水材（第１の吸水材）
３６  ＲＦＩＤタグ装着位置マーク
４０  リーダ／ライタ
５０  臀部
【図１】
0006780239.tif 000002
【図２】
0006780239.tif 000003
【図３】
0006780239.tif 000004
【図４】
0006780239.tif 000005
【図５】
0006780239.tif 000006
【図６】
0006780239.tif 000007
【図７】
0006780239.tif 000008
【図８】
0006780239.tif 000009
【図９】
0006780239.tif 000010
【図１０】
0006780239.tif 000011
【図１１】
0006780239.tif 000012
【図１２】
0006780239.tif 000013
【図１３】
0006780239.tif 000014
【図１４】
0006780239.tif 000015
【図１５】
0006780239.tif 000016