[go: up one dir, main page]

WO2017065164A1 - 液体検出用rfidタグ及びおむつ用吸水材 - Google Patents

液体検出用rfidタグ及びおむつ用吸水材 Download PDF

Info

Publication number
WO2017065164A1
WO2017065164A1 PCT/JP2016/080227 JP2016080227W WO2017065164A1 WO 2017065164 A1 WO2017065164 A1 WO 2017065164A1 JP 2016080227 W JP2016080227 W JP 2016080227W WO 2017065164 A1 WO2017065164 A1 WO 2017065164A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
liquid
connection portion
rfid tag
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/080227
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真大 小澤
育平 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2016571173A priority Critical patent/JP6103168B1/ja
Publication of WO2017065164A1 publication Critical patent/WO2017065164A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/06Details
    • H01Q9/14Length of element or elements adjustable

Definitions

  • the present invention relates to a liquid detection RFID tag that can clearly detect the presence of a liquid, and a water absorbent material for a diaper using the same.
  • a wireless IC device that detects the presence or absence of moisture more easily has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • this wireless IC device an insulation material is interposed between the power supply circuit board and the antenna, and when the humidity rises, the degree of coupling between the power supply circuit board and the antenna changes and the communicable distance is shortened. Humidity is detected.
  • An object of the present invention is to provide an RFID tag for liquid detection that can detect a liquid absorption state easily and accurately.
  • An RFID tag for liquid detection includes an RFIC element, An antenna element connected to the RFIC element; With The antenna element includes a first antenna part connected to the RFIC element at one end and a second antenna part connected to the other end of the first antenna part, and the first antenna part
  • the second antenna portion is connected to a connection portion containing a material that is swellable or soluble in liquid, and when the liquid is absorbed by the connection portion, the connection portion is opened by swelling or dissolution of the connection portion.
  • the communication distance or the signal intensity is configured to be larger than the communication distance or the signal intensity in a state where no liquid is absorbed in the connection portion.
  • the water-absorbing material for diapers has a water-absorbing spot that is set to absorb water first, A urine channel extending from the water absorption spot;
  • the moisture detection RFID tag is: An RFIC element; An antenna element connected to the RFIC element;
  • the antenna element includes a first antenna part connected to the RFIC element at one end and a second antenna part connected to the other end of the first antenna part, and the first antenna part
  • the second antenna portion is connected to a connection portion containing a material that is swellable or soluble in moisture, and when the moisture is absorbed by the connection portion, the connection portion is opened by swelling or dissolution of the connection portion.
  • the communication distance or signal strength is configured to be larger than the communication distance or signal strength in a state where moisture is not absorbed in the connection portion.
  • the moisture detection RFID tag is arranged in the urine flow path so that the connection portion of the antenna element is closer to the water absorption spot than the one end, and the one end is farther from the water absorption spot.
  • the first antenna portion and the second antenna portion constituting the antenna element are swellable or soluble in liquid (for example, water, alcohol, other organic liquids, etc.). Connected with connecting parts containing material. When the connection portion absorbs liquid, the connection portion is opened (opened), and the communication distance or signal strength becomes larger than the communication distance or signal strength when the connection portion does not absorb liquid. Therefore, by detecting an increase in communication distance or signal intensity, the liquid absorption state can be known simply and accurately.
  • liquid for example, water, alcohol, other organic liquids, etc.
  • FIG. 3 is a top view of the liquid detection RFID tag according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a side view of the liquid detection RFID tag according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the liquid detection RFID tag according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of an RFIC element used for the liquid detection RFID tag according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the liquid detection RFID tag according to Embodiment 1.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the diaper containing the water absorbing material for diapers which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a top view of a liquid detection RFID tag according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a side view of a liquid detection RFID tag according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a liquid detection RFID tag according to Embodiment 2.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the diaper containing the water absorbing material for diapers which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a top view of a liquid detection RFID tag according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a side view of a liquid detection RFID tag according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a top view of a liquid detection RFID tag according to Embodiment 4.
  • FIG. 6 is a side view of a liquid detection RFID tag according to Embodiment 4.
  • the RFID tag for liquid detection includes an RFIC element, An antenna element connected to the RFIC element; With The antenna element includes a first antenna part connected to the RFIC element at one end and a second antenna part connected to the other end of the first antenna part, and the first antenna part
  • the second antenna portion is connected to a connection portion containing a material that is swellable or soluble in liquid, and when the liquid is absorbed by the connection portion, the connection portion is opened by swelling or dissolution of the connection portion.
  • the communication distance or the signal intensity is configured to be larger than the communication distance or the signal intensity in a state where no liquid is absorbed in the connection portion.
  • the first antenna portion and the second antenna portion constituting the antenna element are connection portions including a material that is swellable or soluble with respect to a liquid (for example, water, alcohol, other organic liquid). It is connected. That is, in a state where the connection portion does not absorb the liquid, the antenna element is composed of the first antenna portion and the second antenna portion. When the connection portion absorbs liquid, the connection portion is opened (opened), and the antenna element is constituted by the first antenna portion. The lengths of the first antenna unit and the second antenna unit are appropriately adjusted. Specifically, the connection portion is opened when the connection portion absorbs liquid, and the communication distance or signal strength is configured to be larger than the communication distance or signal strength in a state where the connection portion does not absorb liquid. . As a result, the communication distance and signal intensity in the state of absorbing the liquid can be increased, and the liquid absorption state can be easily and accurately known by detecting this.
  • a liquid for example, water, alcohol, other organic liquid
  • one end of the antenna element may be connected to the RFIC element, and the other end may be an open end.
  • the RFIC element in the liquid detection RFID tag according to a third aspect, includes a first input / output terminal and a second input / output terminal, and the first input / output terminal is excited.
  • a conductor is connected, and the second input / output terminal is connected to the first antenna portion of the antenna element;
  • the electrical length of the first antenna unit may be longer than the electrical length from the first input / output terminal to the end of the excitation conductor.
  • the first antenna portion is longer than the excitation conductor and is a one-terminal tag, and is easy to arrange in the longitudinal direction.
  • the RFID tag for liquid detection according to a fourth aspect is any one of the first to third aspects, wherein when the antenna element absorbs liquid in the connection portion, the electrical length of the whole antenna element becomes the first length. It may be the electrical length of one antenna part.
  • connection portion is opened by absorbing the liquid in the connection portion, the second antenna portion is invalidated, and the electrical length of the entire antenna element becomes the electrical length of the first antenna portion.
  • the RFID tag for liquid detection according to a fifth aspect is the third antenna according to any one of the first to fourth aspects, wherein the antenna element is further connected to the second antenna part through a second connection part.
  • the second connecting portion may include a material that is swellable or soluble in the liquid.
  • connection portions by providing a plurality of connection portions, it is possible to detect that the signal intensity increases step by step, and it is possible to detect a multistage liquid absorption state.
  • the first antenna portion may be made of a material that is non-swellable or insoluble with respect to the liquid. Good.
  • the first antenna unit can be maintained in the communication state because it is not invalidated even in the liquid absorption state.
  • the water absorbent material for diapers is A water absorption spot set as the first to absorb water, A urine channel extending from the water absorption spot;
  • the moisture detection RFID tag is: An RFIC element; An antenna element connected to the RFIC element; With The antenna element includes a first antenna part connected to the RFIC element at one end and a second antenna part connected to the other end of the first antenna part, and the first antenna part
  • the second antenna portion is connected to a connection portion containing a material that is swellable or soluble in moisture, and when the moisture is absorbed by the connection portion, the connection portion is opened by swelling or dissolution of the connection portion.
  • the communication distance or signal strength is configured to be larger than the communication distance or signal strength in a state where moisture is not absorbed in the connection portion.
  • the moisture detection RFID tag is arranged in the urine flow path so that the connection portion of the antenna element is closer to the water absorption spot than the one end, and the one end is farther from the water absorption spot.
  • the first antenna portion and the second antenna portion of the antenna element are connected by the connection portion containing a material that is swellable or soluble in moisture.
  • the connection portion absorbs water
  • the connection portion is opened, and the communication distance or signal strength becomes larger than the communication distance or signal strength in a state where moisture is not absorbed by the connection portion. Therefore, it is possible to easily know the water absorption state by detecting an increase in signal intensity. As a result, it is possible to clearly know the presence or absence of urine absorbed from the water absorption spot, and appropriate diaper exchange is possible.
  • the water absorbing material for diapers according to an eighth aspect is the above seventh aspect, wherein the RFIC element includes a first input / output terminal and a second input / output terminal, and an excitation conductor is connected to the first input / output terminal.
  • the first antenna portion of the antenna element is connected to the second input / output terminal;
  • the electrical length of the first antenna unit may be longer than the electrical length from the first input / output terminal to the end of the excitation conductor.
  • the first antenna portion is longer than the excitation conductor and is a one-terminal tag, and is easy to arrange in the longitudinal direction.
  • the water absorbing material for diapers according to a ninth aspect is the seventh or eighth aspect, wherein when the antenna element absorbs moisture in the connection portion, the electrical length of the entire antenna element is equal to that of the first antenna part. It may be electrical length.
  • connection portion is opened by absorbing moisture in the connection portion, the second antenna portion is invalidated, and the electrical length of the entire antenna element becomes the electrical length of the first antenna portion.
  • the water absorbing material for diapers according to a tenth aspect is the third antenna part according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the antenna element is further connected to the second antenna part through a second connection part.
  • the second connecting portion comprises a material that is swellable or soluble in moisture,
  • the second connection portion of the antenna element may be closer to the water absorption spot than the connection portion.
  • connection portions by providing a plurality of connection portions, it is possible to detect that the signal intensity increases step by step, and it is possible to detect a multi-stage water absorption state.
  • the first antenna part may be made of a non-swellable or insoluble material with respect to moisture.
  • the communication state since the first antenna unit is not invalidated even in the water absorption state, the communication state can be maintained.
  • the diaper according to the twelfth aspect includes the water absorbing material for diapers according to any one of the seventh to eleventh aspects.
  • FIG. 1A is a top view of a liquid detection RFID tag 10 according to Embodiment 1
  • FIG. 1B is a side view
  • FIG. 1C is an equivalent circuit diagram.
  • the liquid detection RFID tag 10 according to Embodiment 1 includes an RFIC element 1 and an antenna element 4 connected to the RFIC element 1.
  • the antenna element 4 includes a first antenna part 5a connected to the RFIC element at one end and a second antenna part 5b connected to the other end of the first antenna part 5a.
  • the 1st antenna part 5a and the 2nd antenna part 5b are connected by the connection part 7 containing a swellable or soluble material with respect to the liquid.
  • connection portion 7 includes a liquid-absorbing swelling material (for example, a water-absorbing polymer) 6 that swells when absorbing liquid.
  • the liquid detection RFID tag 10 may include an excitation conductor 3 connected to the RFIC element 1.
  • the excitation conductor 3 is shorter than the first antenna portion 5 a of the antenna element 4 and extends on the side opposite to the antenna element 4.
  • the connecting portion 7 connecting the first antenna portion 5a and the second antenna portion 5b of the antenna element 4 has a material that is swellable or soluble in the liquid. For this reason, the connection portion 7 is opened when the connection portion 7 absorbs the liquid, and the communication distance or the signal strength is larger than the communication distance or the signal strength in a state where the connection portion 7 does not absorb the liquid. . That is, when the connection portion 7 absorbs liquid, the second antenna portion 5b is invalidated, and the electrical length of the entire antenna element 4 becomes the electrical length of the first antenna portion 5a. In this liquid detection RFID tag 10, as shown in FIG.
  • the electric length of the first antenna unit 5a is set to be approximately ⁇ / 2 of the carrier signal ( ⁇ is the wavelength of the carrier signal), and the second antenna unit The electrical length of 5b is set to approximately ⁇ / 4. That is, the antenna element 4 before liquid absorption has a relatively small communication distance and signal strength because the first antenna portion 5a ( ⁇ / 2) and the second antenna portion ( ⁇ / 4) are connected. In the antenna element 4 after liquid absorption, since the connection portion 7 is opened and only the first antenna portion 5a is provided, a relatively large communication distance and signal strength can be obtained. Therefore, the liquid absorption state of the liquid detection RFID tag 10 can be clearly known by detecting an increase in communication distance or signal intensity.
  • the antenna element 4 when the liquid is not absorbed, the antenna element 4 includes the first antenna portion 5a ( ⁇ / 2) and the second antenna portion ( ⁇ / 4), the gain is not maximum. Therefore, the communication distance is short or the signal strength is small.
  • the connection portion 7 is opened and only the first antenna portion 5a is provided, and the gain is maximized, so that the communication distance is increased or the signal strength is increased. Therefore, the liquid absorption state can be clearly detected by detecting an increase in communication distance or an increase in signal strength.
  • the liquid detection RFID tag 10 can detect an increase in communication distance or an increase in signal intensity in the liquid absorption state, contrary to the conventional case, so that the liquid absorption state can be clearly known.
  • the liquid may be, for example, water, alcohol, or other organic liquid.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the RFIC element 1
  • FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of the RFID tag 10.
  • the RFIC element 1 is configured as an RFIC package having an RFIC chip 11 that processes an RFID signal and a multilayer substrate 15 on which the RFIC chip 11 is mounted.
  • the RFIC chip 11 incorporates a memory circuit and a signal processing circuit and is sealed with an epoxy resin sealing resin or the like.
  • the RFIC chip 11 is mounted on a multilayer substrate 15 constituting a power feeding circuit via the conductive bonding material 12 and the terminal electrodes 13a and 13b.
  • the power feeding circuit may be formed in a multilayer substrate shape.
  • the multilayer substrate 15 is a ceramic multilayer substrate comprising a ceramic LTCC such a material, the feeder circuit is built consisting of C pattern such as L pattern and C1, C2 and C IC, such as L1 and L2.
  • C IC is a stray capacitance of the RFIC chip 11.
  • a resonance circuit is formed by the power feeding circuit, and the resonance frequency corresponds to the carrier frequency. By providing the feeding circuit in this way, the center frequency of the carrier frequency can be prevented from changing greatly even if the electrical length of the antenna element 4 changes.
  • the multilayer substrate 15 is connected to the excitation conductor 3 and the antenna element 4 via the terminal electrodes 16a and 16b.
  • the multilayer substrate 15 is a ceramic multilayer substrate made of a ceramic material such as LTCC, and has a built-in power supply circuit made of an L pattern and a C pattern.
  • a resonance circuit is formed by the power feeding circuit, and the resonance frequency substantially corresponds to the carrier frequency.
  • the center frequency of the carrier signal can be prevented from changing greatly even if the electrical length of the antenna element 4 changes.
  • the resonance frequency of the carrier signal in the UHF band can be set.
  • the antenna element 4 is responsible for radiation of radio waves into the space (reception of radio waves from the space), determination of the center frequency, impedance matching (broadbanding), and the like.
  • the antenna element 4 is responsible for radiation of radio waves to the space (reception of radio waves from the space). That is, even if the electrical length of the antenna element 4 changes, the communication distance and the received signal intensity change, but there is substantially no impedance matching or center frequency fluctuation, and signal reading is possible.
  • the RFIC element 1 and the excitation conductor 3 are directly connected by the first input / output terminal 2a, but the present invention is not limited to this.
  • the RFIC element 1 and the excitation conductor 3 may be coupled by any combination such as capacitive coupling and magnetic field coupling instead of direct connection.
  • the excitation conductor 3 can be used as long as it is used for a normal antenna element.
  • a metal material such as a copper foil, a copper plate, a copper plating film, a gold foil, a gold plate, a gold plating film, and an aluminum foil can be used. .
  • the material is not limited to the above example, and any material that is normally used can be used.
  • the excitation conductor 3 is shorter than the first antenna portion 5 a of the antenna element 4.
  • the antenna element 4 includes a first antenna part 5a and a second antenna part 5b.
  • the first antenna part 5 a and the second antenna part 5 b are connected by a connection part 7 through a liquid absorbing / swelling material 6.
  • the first antenna portion 5 a and the second antenna portion 5 b are capacitively coupled via the liquid absorbing / swelling material 6.
  • the first antenna unit 5a is set to a length corresponding to ⁇ / 2 of the carrier signal using the electrical length
  • the second antenna unit 5b is set to a length corresponding to ⁇ / 4 of the carrier signal using the electrical length. And set. That is, the first antenna unit 5a is designed so as to maximize the gain.
  • the antenna element 4 before liquid absorption is designed such that the first antenna portion 5a and the second antenna portion 5b are connected and the gain is relatively small.
  • the water-absorbing polymer 6 of the connection portion 7 that connects the first antenna unit 5a and the second antenna unit 5b absorbs water
  • the water-absorbing polymer 6 swells and the first antenna unit 5a and the second antenna unit 5b The distance between them increases and the capacitance value between them decreases.
  • the connection portion 7 that connects the first antenna portion 5a and the second antenna portion 5b is opened, and the electrical length of the antenna element 4 becomes the electrical length of the first antenna portion 5a.
  • the electrical length of the antenna element 4 is preferably equivalent to 3 ⁇ / 4, and the electrical length of the first antenna part is preferably equivalent to ⁇ / 2.
  • the RFIC package as described above it is possible to perform communication in a relatively short distance even when the liquid absorption state is not in effect, and therefore management in a non-liquid absorption state is possible. It can also be used for the inspection process and inventory management of articles (diapers) with RFID tags. Further, the RFIC element 1 and the antenna element 4 are directly connected by the second input / output terminal 2b in FIG. 1B, for example, but the present invention is not limited to this.
  • the RFIC element 1 and the antenna element 4 may be coupled by any combination such as capacitive coupling and magnetic field coupling instead of direct connection.
  • the “electric length of the antenna element” is not the total physical length of the first antenna unit and the second antenna unit, but the capacitance between the first antenna unit and the second antenna unit, the inductance of the feeder circuit, Electric length including capacitance.
  • the electrical length of the first antenna unit is not the physical length of the first antenna unit, but the electrical length including the inductance and capacitance of the feeder circuit.
  • the first antenna portion 5a and the second antenna portion 5b constituting the antenna element 4 are metals such as a copper foil, a copper plate, a copper plating film, a gold foil, a gold plate, a gold plating film, and an aluminum foil used for a normal antenna element. Materials can be used. The material is not limited to the above example, and any material that is normally used can be used.
  • the first antenna portion 5a is preferably made of a material that is non-swellable or insoluble with respect to the liquid. As a result, the first antenna unit 5a maintains the shape and characteristics as an antenna even in the liquid absorption state and is not invalidated, so that the communication state can be maintained.
  • the second antenna unit 5a is, for example, a liquid-soluble substrate (for example, a water-soluble paper, a poly paper formed from a pulp material such as tissue paper, toilet paper, etc.).
  • the antenna pattern may be drawn with a conductive ink on a water-soluble polymer such as acrylic acid or polyethylene oxide.
  • the second antenna portion 5a itself is dissolved in the liquid (for example, water) at the time of liquid absorption and is invalidated.
  • liquid absorbing swelling material 6, 6a, 6b for example, a polymer water absorbing material (acrylic polymer water absorbing material) or the like can be used. An inorganic liquid-absorbing swelling material can also be used.
  • the liquid-absorbing swelling material preferably has a large degree of swelling. In particular, it is preferable that the liquid expands 10 times or more after the liquid absorption, and more preferably expands 20 times or more after the liquid absorption.
  • a liquid-soluble electrode may be used as the connection portion as in Embodiment 3 described later. Further, as in the fourth embodiment, the entire second antenna portion 5b may be a liquid-soluble electrode.
  • the liquid detection RFID tag 10 is not a dipole type in which the antennas on both sides are the same length, but a one-terminal type tag in which the antenna element 4 is longer than the excitation conductor 3.
  • the details of this one-terminal tag are as described in, for example, International Application Publication No. WO2015 / 111466 Pamphlet, WO2012 / 093541 Pamphlet, and WO2012 / 117843 Pamphlet.
  • a normal symmetric dipole antenna has zero voltage and maximum current distribution at the central feeding point, and can be realized with low impedance.
  • this one-terminal tag the left and right excitation conductors 3 and the antenna element 4 have unbalanced lengths, the voltage is not zero at the feeding point, the current distribution is low, and the impedance is high. . For this reason, normally, power cannot be transmitted due to impedance mismatch.
  • this RFIC element 1 since this RFIC element 1 is used in this one-terminal type tag, it can cope with high impedance and can transmit power even though there is only one main antenna element. . Further, since the electric length of the first antenna portion 5a of the antenna element 4 is longer than that of the excitation conductor 3, the long antenna element 4 is disposed along the flow path in which the liquid absorption proceeds along the uniaxial direction.
  • the present invention is not limited to the one-terminal type tag as described above, and a dipole type tag or a loop type tag may be used.
  • Table 1 shows an example of the relationship between the physical length (antenna length) of the antenna element of the liquid detection RFID tag 10 and the reading distance.
  • the liquid detection RFID tag 10 is a one-terminal tag as described above, and has a maximum reading distance with an antenna length of about 14 cm (corresponding to an electrical length ⁇ / 2) when the carrier frequency is 865 MHz.
  • the communication distance is minimized with an antenna length of about 22 cm (corresponding to an electrical length of 3 ⁇ / 4).
  • the maximum reading distance is obtained with an antenna length of about 13 cm (corresponding to an electrical length of ⁇ / 2).
  • the communication distance is minimized with an antenna length of about 22 to 23 cm (corresponding to an electrical length of 3 ⁇ / 4).
  • the reading distance increases as the antenna length decreases from 22 cm.
  • the reading distance can be detected by changing the distance between the RFID tag for liquid detection 10 and the reader and examining the distance that becomes the reading limit, but this detection takes time.
  • the signal intensity itself at a certain distance also changes. Therefore, an increase in the reading distance can be easily detected by examining an increase in signal intensity at a certain distance, and a change in the antenna length can be detected.
  • the liquid-absorbing swelling material 6 of the RFID tag for liquid detection 10 has absorbed liquid. That is, it is possible to clearly know the liquid absorption state by detecting an increase in the signal strength, compared to the case where the conventional signal strength is detected to be small.
  • the liquid absorption state can be clearly determined by providing a threshold value for the received signal strength indicator (RSSI).
  • RSSI received signal strength indicator
  • the relationship between the antenna length and the reading distance is different for each antenna element 4. That is, the relationship in Table 1 is different for each antenna element 4. Therefore, based on the relationship between the antenna length and the reading distance obtained in advance, the initial antenna length is set so that a decrease in antenna length and an increase in reading distance (signal strength) are correlated. Specifically, in Table 1, when the carrier frequency is 865 MHz, the initial antenna length is set in the range of 21 cm to 23 cm, around 22 cm, so that the reading distance becomes longer as the antenna length becomes shorter. It is preferable to keep it. Even when the carrier frequency is 915 MHz, it is preferable to set the initial antenna length in the range of 21 cm to 22 cm, around 22 cm.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the diaper 20 including the water absorbing material 22 for diapers according to the first embodiment.
  • the water absorbing material 22 for diapers includes a water absorbing spot 24 set to absorb water first, a urine channel 26 extending from the water absorbing spot 24, and a moisture detection RFID tag 10 disposed along the urine channel 26. And comprising.
  • the moisture detection RFID tag 10 is similar to the moisture detection RFID tag 10 and includes an RFIC element 1 and an antenna element 4 having one end connected to the RFIC element 1 and the other end being an open end. .
  • the first antenna portion 5 a and the second antenna portion 5 b are connected between one end and the other end by a connection portion 7 containing a material that is swellable or soluble in moisture.
  • the connecting portion 7 has a water-absorbing swelling material (for example, a water-absorbing polymer) 6 that swells when it absorbs moisture.
  • the moisture detection RFID tag 10 is disposed in the urine flow path 26 so that the connection portion 7 of the antenna element 4 is closer to the water absorption spot 24 than one end, and one end is closer to the water absorption spot 24.
  • the moisture detection RFID tag 10 is disposed along the urine flow path 26 with the connection portion 7 facing the water absorption spot 24.
  • the water absorbent 22 for diapers may constitute a part of the diaper 20.
  • the water absorbing material 22 for diapers may be used as a water absorbing material for replacement arranged on the waterproof material 28 of the diaper 20 without replacing the main body of the diaper 20.
  • the change in the antenna length of the antenna element 4 of the moisture detection RFID tag 10 can be known by attaching the water absorbing material 22 for diapers to the diaper 20 and detecting an increase in signal intensity corresponding to the reading distance. As a result, it is possible to clearly know the water absorption state of the connection portion 7. As a result, it is possible to clearly know the presence or absence of urine absorbed from the water absorption spot 24, and appropriate diaper exchange is possible.
  • the moisture detection RFID tag 10 is the same as the liquid detection RFID tag 10 described above, and in particular, detects moisture in the liquid. Therefore, detailed description of the configuration is omitted.
  • the moisture detection RFID tag 10 is provided along the urine flow path 26 of the water absorbing material 22 in FIG. 3, but is not limited thereto.
  • the moisture detection RFID tag 10 may be provided between the water absorbing material 22 and the waterproof material 28.
  • the water absorbing material 22 has a multilayer structure, it may be provided therebetween.
  • a surface material (not shown) is disposed on the surface of the water absorbing material 22, it may be provided between the surface material and the water absorbing material 22.
  • the water absorbing material 22 is a water absorbing material for diapers used in the diaper 20, and a water absorbing material in which a polymer water absorbing material or the like is arranged can be used.
  • the water absorption spot 24 means an area where urine is first absorbed when used in the diaper 20. Therefore, the area where the actual urine is first absorbed may be different from the set water absorption spot 24 depending on the wearing situation of the diaper 20 and the sex of the user.
  • the RFID tag 10 for moisture detection used here is disposed along the urine flow path 26 from the water absorption spot 24. Therefore, it is preferable to set the water absorption spot 24 so as to minimize the deviation between the set water absorption spot 24 and the area where the actual urine is first absorbed. For this reason, the water absorbing material 22 for diapers is arranged at a position corresponding to each gender of the user so that the set water absorbing spot 24 corresponds to the area where the actual urine is first absorbed. preferable.
  • the waterproof material 28 can be used as long as it is provided so as not to wet the outer surface of the diaper 20.
  • the diaper 20 may be an infant diaper, an adult urine leakage pant, a urine leakage pad, a nursing pant, a nursing diaper, or the like.
  • the age and sex of the user are not limited.
  • FIG. 5 is a flowchart of diaper replacement in the diaper 20 including the diaper water absorbent 22 having the moisture detection RFID tag 10 of FIG. (1)
  • a care recipient wears or puts on the diaper 20 on which the moisture detection RFID tag 10 is worn (S11).
  • the caregiver reads the moisture detection RFID tag 10 with respect to the diaper 20 of the care recipient by, for example, a smartphone-integrated reader 30 disposed at a fixed distance (S12). ).
  • S13 the threshold value
  • the process proceeds to the next step S17.
  • the caregiver removes the diaper 20 of the care recipient (S15), and the caregiver wears or wears a new diaper 20 with the moisture detection RFID tag 10 attached (S16).
  • the moisture detection RFID tag 10 is read by the reader 30 disposed at a fixed distance from the diaper 20 immediately after the diaper replacement (S17). Thereafter, the process proceeds to step S13 in which it is determined whether the signal intensity in communication with the moisture detection RFID tag 10 is equal to or higher than a threshold value. By thus reading the moisture detection RFID tag 10 immediately after changing the diaper, an initial failure of the moisture detection RFID tag 10 can be detected. In this case, the flow does not end even if the diaper is changed.
  • the reading of the RFID tag 10 for moisture detection immediately after changing the diaper may not be performed, and the reading of the RFID tag 10 during the regular patrol may be returned (S12). That is, reading of the moisture detection RFID tag 10 immediately after the diaper replacement may be omitted.
  • the diaper can be exchanged by periodic patrol using the smart phone combined type reader 30. In this flowchart, the diaper replacement can be repeated as many times as necessary in accordance with the actual state.
  • an increase in the signal intensity from the moisture detection RFID tag 10 can be detected, the wet state of the diaper 20 can be grasped more clearly, and the necessity of diaper replacement can be determined more reliably.
  • the wet state of the diaper 20 may be visualized and displayed.
  • the wet state of the diaper 20 may be displayed in yellow, red, or the like to make it easier to grasp the need for diaper replacement.
  • the moisture detection RFID tag 10 according to Embodiment 1 is attached to the diaper 20 and moisture can be detected, the wet state due to urine or stool or sweat can be detected.
  • the moisture detection RFID tag 10 since the moisture detection RFID tag 10 is used, it is not necessary to use expensive parts such as a humidity detection semiconductor sensor, and it can be constructed at low cost.
  • the configuration itself since the configuration itself is simple, the reliability is high.
  • the water-absorbing swelling material 6 of the moisture detection RFID tag 10 preferably has the same or higher water absorption as that of the diaper 20. If the water absorption of the water-absorbing swelling material 6 is lower than that of the diaper 20, the water detection performance is lowered.
  • FIG. 6A is a top view of the liquid detection RFID tag 10a according to the second embodiment.
  • 6B is a side view of FIG. 6A.
  • FIG. 6C is an equivalent circuit diagram of the moisture detection RFID tag 10a.
  • the liquid detection RFID tag 10a is further connected to the second antenna portion 5b and the second connection portion 7b in the antenna element 4. It differs in that it has a part 5c.
  • the second connection portion 7b includes a material that is swellable or soluble in the liquid. Since the liquid detection RFID tag 10a has a plurality of connection portions 7a and 7b, it can be detected that the signal intensity is increased step by step, and a multi-stage liquid absorption state can be detected.
  • the second antenna unit 5b and the third antenna unit 5c each have an electrical length of ⁇ / 8 of the carrier frequency. That is, the total electrical length of the second antenna unit 5b and the third antenna unit 5c is set to be ⁇ / 4.
  • the second connection portion 7b is first opened at the time of liquid absorption, and then the first connection portion 7a is opened.
  • the electrical length can be reduced stepwise from 22 cm, and the signal intensity can be increased stepwise. That is, by designing the electrical length of the antenna element 4 as described above, it is possible to uniquely correspond to a monotonous increase in signal intensity accompanying the progress of liquid absorption and a stepwise liquid absorption state.
  • the third antenna unit 5c is invalidated, and the electrical length of the antenna element 4 is equal to the electrical length of the first antenna unit 5a and the second antenna unit 5b. Total with electrical length. If the 1st connection part 7a is open
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a diaper 20a including a diaper water absorbent 22a according to Embodiment 2.
  • the diaper water absorbent 22a further includes a third antenna portion 5c to which the moisture detection RFID tag 10a is connected via the second connection portion. Is different. Further, the difference is that the antenna element 4 is disposed so that the other end of the antenna element 4 is closer to the water absorption spot 24.
  • the water absorbing material 22a for diapers which concerns on Embodiment 1 in another point description is abbreviate
  • this water-absorbing material 22a for diapers uses this RFID tag 10a for detecting moisture, since it has a plurality of connection portions 7a and 7b, it can be detected that the signal intensity increases step by step, and the multi-stage water absorption state Can be detected.
  • the other end of the antenna element 4 is disposed closer to the water absorption spot 24, and the other end of the antenna element 4 from the water absorption spot 24, the second connection portion 7 b and the first connection portion 7 a. These are arranged along the urine flow path 26 in the order of one end. Moisture such as urine absorbed from the water absorption spot 24 flows along the urine flow path 26, first reaches the second connection portion 7b, and then reaches the first connection portion 7a. Therefore, water absorption is performed in the order of the second connection portion 7b and the first connection portion 7a, and stepwise water absorption can be detected.
  • FIG. 8A is a top view of a liquid detection RFID tag 10b according to Embodiment 3
  • FIG. 8B is a side view.
  • the liquid detection RFID tag 10b includes a connection in which the first antenna portion 5a and the second antenna portion 5b include electrodes 8 that are soluble in water. The difference is that they are connected via the portion 7c.
  • the liquid-soluble electrode 8 may be drawn, for example, with a conductive ink on a liquid-soluble substrate 9 (for example, tissue paper or the like).
  • connection portion 7c absorbs the liquid
  • the liquid-soluble substrate 9 and the liquid-soluble electrode 8 are melted
  • the connection portion 7c between the first antenna portion 5a and the second antenna portion 5b is opened, and the electric power of the antenna element 4 is released.
  • the length is the electrical length of the first antenna unit 5a.
  • tissue paper was mentioned as the liquid-soluble base material 9, it is not restricted to this.
  • water-soluble paper such as toilet paper can be used.
  • FIG. 9A is a top view of a liquid detection RFID tag 10c according to Embodiment 4, and FIG. 9B is a side view thereof.
  • the liquid detection RFID tag 10c is different from the liquid detection RFID tag 10 according to the first embodiment in that the second antenna unit 5b is configured by an electrode having solubility in liquid.
  • the 2nd antenna part 5b may be drawn with the conductive ink on the liquid-soluble base material 9 (for example, tissue paper etc.), for example.
  • connection portion 7d absorbs the liquid
  • the second antenna portion 5b itself composed of the liquid-soluble base material 9 and the liquid-soluble electrode is dissolved, so that the second antenna portion 5b is invalidated and the antenna element 4
  • the electrical length is the electrical length of the first antenna unit 5a.
  • tissue paper was mentioned as the liquid-soluble base material 9, it is not restricted to this.
  • water-soluble paper such as toilet paper can be used.
  • the RFID tag for liquid detection an application example of a diaper that is attached to and has a water absorbing material for diapers is given.
  • the application example is not limited to the above application example.
  • it can be used as a water leak detection RFID tag in which a liquid detection RFID tag is attached to the outside of a water pipe to detect water leak.
  • the frequency band using the RFID tag for liquid detection may be any band such as LF band, HF band, UHF band, SHF band, and the like.
  • the liquid detection RFID tag is not limited to a tag having a so-called tag function, and may have other functions such as a reader / writer function.
  • the first antenna portion and the second antenna portion of the antenna element are swellable or soluble in liquid (for example, water, alcohol, other organic liquids, etc.). Connected at the connecting part containing material.
  • liquid for example, water, alcohol, other organic liquids, etc.
  • the connection portion absorbs liquid
  • the connection portion is opened, and the communication distance or signal strength becomes larger than the communication distance or signal strength in a state where the connection portion does not absorb liquid. Therefore, it is possible to easily know the liquid absorption state by detecting an increase in signal intensity.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

液体検出用RFIDタグは、RFIC素子と、RFIC素子に接続されたアンテナ素子と、を備え、アンテナ素子は、一方端にてRFIC素子に接続された第1アンテナ部と、第1アンテナ部の他方端に接続された第2アンテナ部とを含んでいて、第1アンテナ部と第2アンテナ部とが液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されており、接続部分に液体を吸収すると、接続部分の膨潤または溶解によって接続部分が開放され、接続部分に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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。

Description

液体検出用RFIDタグ及びおむつ用吸水材
 本発明は、液体の存在を明確に検出できる液体検出用RFIDタグ及びこれを用いたおむつ用吸水材に関する。
 従来、液体のうち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。
 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短くなることを検知して湿度を検出している。
特許第5182431号公報
 従来技術では吸水に伴って通信可能距離が短くなることを検出している。つまり、通信距離に対応する信号強度の低下を検出し、吸水に伴って信号が検出できなくなった状態を吸水状態と判断している。しかし、実使用に際しては吸水以外の要因で信号を検出できなくなることがあるため、信号が検出できなくなった状態を吸水状態と判断することは、必ずしも正確では無い。
 本発明の目的は、簡易かつ正確に吸液状態を検出できる液体検出用RFIDタグを提供することである。
 本発明に係る液体検出用RFIDタグは、RFIC素子と、
 前記RFIC素子に接続されたアンテナ素子と、
を備え、
 前記アンテナ素子は、一方端にて前記RFIC素子に接続された第1アンテナ部と、前記第1アンテナ部の他方端に接続された第2アンテナ部とを含んでいて、前記第1アンテナ部と前記第2アンテナ部とが液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されており、前記接続部分に液体を吸収すると、前記接続部分の膨潤または溶解によって前記接続部分が開放され、前記接続部分に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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ことを特徴とする。
 本発明に係るおむつ用吸水材は、最初に吸水するとして設定された吸水スポットと、
 前記吸水スポットから延在する尿流路と、
 前記尿流路に沿って配置された水分検出用RFIDタグと、
を備え、
 前記水分検出用RFIDタグは、
  RFIC素子と、
  前記RFIC素子に接続されたアンテナ素子と、
を備え、
  前記アンテナ素子は、一方端にて前記RFIC素子に接続された第1アンテナ部と、前記第1アンテナ部の他方端に接続された第2アンテナ部とを含んでいて、前記第1アンテナ部と前記第2アンテナ部とが水分に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されており、前記接続部分に水分を吸収すると、前記接続部分の膨潤または溶解によって前記接続部分が開放され、前記接続部分に水分を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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おり、
  前記水分検出用RFIDタグは、前記アンテナ素子の前記接続部分を前記一端より前記吸水スポットに近い側とし、前記一端を前記吸水スポットから遠い側とするように前記尿流路に配置されている。
 本発明に係る液体検出用RFIDタグによれば、アンテナ素子を構成する第1アンテナ部と第2アンテナ部とが液体(例えば、水、アルコール、その他の有機液体等)に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されている。接続部分が吸液すると接続部分が開放(オープン)されて、接続部分に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも通信距離または信号強度が大きくなる。そこで、通信距離や信号強度の増大を検出することで、簡易かつ正確に吸液状態を知ることができる。
実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグの上面図である。 実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグの側面図である。 実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグの等価回路図である。 実施の形態1に係る液体検出用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る。 実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグの等価回路図である。 実施の形態1に係るおむつ用吸水材を含むおむつの構成を示す概略図である。 実施の形態1に係るおむつに含まれるおむつ用吸水材の水分検出用RFIDタグとの通信の概要を示す概略図である。 実施の形態1に係るおむつ用吸水材を含む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。 実施の形態2に係る液体検出用RFIDタグの上面図である。 実施の形態2に係る液体検出用RFIDタグの側面図である。 実施の形態2に係る液体検出用RFIDタグの等価回路図である。 実施の形態2に係るおむつ用吸水材を含むおむつの構成を示す概略図である。 実施の形態3に係る液体検出用RFIDタグの上面図である。 実施の形態3に係る液体検出用RFIDタグの側面図である。 実施の形態4に係る液体検出用RFIDタグの上面図である。 実施の形態4に係る液体検出用RFIDタグの側面図である。
 第1の態様に係る液体検出用RFIDタグは、RFIC素子と、
 前記RFIC素子に接続されたアンテナ素子と、
を備え、
 前記アンテナ素子は、一方端にて前記RFIC素子に接続された第1アンテナ部と、前記第1アンテナ部の他方端に接続された第2アンテナ部とを含んでいて、前記第1アンテナ部と前記第2アンテナ部とが液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されており、前記接続部分に液体を吸収すると、前記接続部分の膨潤または溶解によって前記接続部分が開放され、前記接続部分に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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ことを特徴とする。
 上記構成によれば、アンテナ素子を構成する第1アンテナ部と第2アンテナ部とが液体(例えば、水、アルコール、その他の有機液体等)に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されている。つまり、接続部分が液体を吸収していない状態では、アンテナ素子は第1アンテナ部と第2アンテナ部とで構成されている。接続部分が吸液すると接続部分が開放(オープン)されて、アンテナ素子は第1アンテナ部で構成される。第1アンテナ部および第2アンテナ部の長さを適宜調整しておく。具体的には、接続部分が吸液すると接続部分が開放されて、接続部分に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも通信距離または信号強度が大きくなるように構成しておく。これにより、液体を吸収した状態の通信距離や信号強度を増大させることができ、これを検出することで、簡易かつ正確に吸液状態を知ることができる。
 第2の態様に係る液体検出用RFIDタグは、上記第1の態様において、前記アンテナ素子の一端は前記RFIC素子に接続されており、他端は開放端であってもよい。
 第3の態様に係る液体検出用RFIDタグは、上記第1又は第2の態様において、前記RFIC素子は、第1入出力端子及び第2入出力端子を備え、前記第1入出力端子に励振導体が接続されており、前記第2入出力端子に前記アンテナ素子の前記第1アンテナ部が接続されており、
 前記第1アンテナ部の電気長は、前記第1入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長くてもよい。
 上記構成によれば、励振導体より第1アンテナ部のほうが長い一端子型タグであり、長手方向に配置しやすい。
 第4の態様に係る液体検出用RFIDタグは、上記第1から第3のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、前記接続部分に液体を吸収すると、前記アンテナ素子全体の電気長が前記第1アンテナ部の電気長となってもよい。
 上記構成によれば、接続部分に液体を吸収することで接続部分が開放され、第2アンテナ部が無効化され、前記アンテナ素子全体の電気長が前記第1アンテナ部の電気長となる。第1アンテナの電気長を最大の信号強度が得られる電気長に設定しておくことによって、第1アンテナ部による最大の信号強度を検出することで、吸液状態を明確に判断することができる。
 第5の態様に係る液体検出用RFIDタグは、上記第1から第4のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、さらに前記第2アンテナ部と第2の接続部分で接続された第3アンテナ部を有し、前記第2の接続部分は、液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含んでもよい。
 上記構成によれば、接続部分を複数設けることによって、段階的に信号強度が増大することを検出でき、多段階の吸液状態を検出できる。
 第6の態様に係る液体検出用RFIDタグは、上記第1から第5のいずれかの態様において、前記第1アンテナ部は、液体に対して非膨潤性または不溶性の材料で構成されていてもよい。
 上記構成によれば、第1アンテナ部は、吸液状態でも無効化されないので通信状態を維持できる。
 第7の態様に係るおむつ用吸水材は、
 最初に吸水するとして設定された吸水スポットと、
 前記吸水スポットから延在する尿流路と、
 前記尿流路に沿って配置された水分検出用RFIDタグと、
を備え、
 前記水分検出用RFIDタグは、
  RFIC素子と、
  前記RFIC素子に接続されたアンテナ素子と、
を備え、
  前記アンテナ素子は、一方端にて前記RFIC素子に接続された第1アンテナ部と、前記第1アンテナ部の他方端に接続された第2アンテナ部とを含んでいて、前記第1アンテナ部と前記第2アンテナ部とが水分に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されており、前記接続部分に水分を吸収すると、前記接続部分の膨潤または溶解によって前記接続部分が開放され、前記接続部分に水分を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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おり、
  前記水分検出用RFIDタグは、前記アンテナ素子の前記接続部分を前記一端より前記吸水スポットに近い側とし、前記一端を前記吸水スポットから遠い側とするように前記尿流路に配置されている。
 上記構成によれば、アンテナ素子の第1アンテナ部と第2アンテナ部とが水分に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されている。接続部分が吸水すると接続部分が開放されて、接続部分に水分を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも通信距離または信号強度が大きくなる。そこで、信号強度の増大を検出することで、簡易に吸水状態を知ることができる。これによって吸水スポットから吸水される尿等の有無を明確に知ることができ、適切なおむつ交換が可能となる。
 第8の態様に係るおむつ用吸水材は、上記第7の態様において、前記RFIC素子は、第1入出力端子及び第2入出力端子を備え、前記第1入出力端子に励振導体が接続されており、前記第2入出力端子に前記アンテナ素子の前記第1アンテナ部が接続されており、
 前記第1アンテナ部の電気長は、前記第1入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長くてもよい。
 上記構成によれば、励振導体より第1アンテナ部のほうが長い一端子型タグであり、長手方向に配置しやすい。
 第9の態様に係るおむつ用吸水材は、上記第7又は第8の態様において、前記アンテナ素子は、前記接続部分に水分を吸収すると、前記アンテナ素子全体の電気長が前記第1アンテナ部の電気長となってもよい。
 上記構成によれば、接続部分に水分を吸収することで接続部分が開放され、第2アンテナ部が無効化され、前記アンテナ素子全体の電気長が前記第1アンテナ部の電気長となる。第1アンテナの電気長を最大の信号強度が得られる電気長に設定しておくことによって、第1アンテナ部による最大の信号強度を検出することで、吸水状態を明確に判断することができる。
 第10の態様に係るおむつ用吸水材は、上記第7から第9のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、さらに前記第2アンテナ部と第2の接続部分で接続された第3アンテナ部を有し、前記第2の接続部分は、水分に対して膨潤性または可溶性の材料を含み、
 前記アンテナ素子の前記第2の接続部分を前記接続部分よりも前記吸水スポットに近い側としてもよい。
 上記構成によれば、接続部分を複数設けることによって、段階的に信号強度が増大することを検出でき、多段階の吸水状態を検出できる。
 第11の態様に係るおむつ用吸水材は、上記第7から第10のいずれかの態様において、前記第1アンテナ部は、水分に対して非膨潤性または不溶性の材料で構成されていてもよい。
 上記構成によれば、第1アンテナ部は、吸水状態でも無効化されないので通信状態を維持できる。
 第12の態様に係るおむつは、上記第7から第11のいずれかの態様に係るおむつ用吸水材を有する。
 上記構成によれば、おむつ本体を取り替えることなく、吸水材だけを取り替えるタイプのおむつにも対応することができる。
 以下、実施の形態に係る液体検出用RFIDタグ及びおむつ用吸水材について、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。
(実施の形態1)
 図1Aは、実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグ10の上面図であり、図1Bは、側面図であり、図1Cは、等価回路図である。
 実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグ10は、RFIC素子1と、RFIC素子1に接続されたアンテナ素子4と、を備える。アンテナ素子4は、一方端にて前記RFIC素子に接続された第1アンテナ部5aと、第1アンテナ部5aの他方端に接続された第2アンテナ部5bとを含んでいる。第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとは、液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分7で接続されている。接続部分7は、液体を吸収すると膨潤する吸液膨潤材(例えば、吸水性ポリマー)6を有する。また、液体検出用RFIDタグ10は、RFIC素子1に接続された励振導体3を有してもよい。この励振導体3は、アンテナ素子4の第1アンテナ部5aより短く、アンテナ素子4と反対側に延在する。
 この液体検出用RFIDタグ10によれば、アンテナ素子4の第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとを接続する接続部分7が液体に対して膨潤性または可溶性の材料を有している。そのため、接続部分7に液体を吸収すると接続部分7が開放され、接続部分7に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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。つまり、接続部分7が吸液することで、第2アンテナ部5bが無効化され、アンテナ素子4全体の電気長が第1アンテナ部5aの電気長となる。この液体検出用RFIDタグ10では、図1Aに示すように、第1アンテナ部5aの電気長を使用するキャリア信号のほぼλ/2と設定し(λはキャリア信号の波長)、第2アンテナ部5bの電気長をほぼλ/4と設定している。つまり、吸液前のアンテナ素子4は、第1アンテナ部5a(λ/2)と第2アンテナ部(λ/4)とが接続されているので通信距離及び信号強度は比較的小さい。吸液後のアンテナ素子4では、接続部分7が開放され、第1アンテナ部5aのみとなるので、比較的大きな通信距離及び信号強度が得られる。そこで、通信距離や信号強度の増大を検出することで、液体検出用RFIDタグ10の吸液状態を明確に知ることができる。
 この液体検出用RFIDタグ10の上記効果をさらに説明すれば、吸液していないときは、図1Aでは、アンテナ素子4は、第1アンテナ部5a(λ/2)と第2アンテナ部(λ/4)とを含むので、その利得が最大ではない。そのため、通信距離が短く、または信号強度が小さくなる。一方、吸液したときには接続部分7が開放されて第1アンテナ部5aのみとなり、利得が最大になるため、通信距離が大きくなる、あるいは、信号強度が大きくなる。そこで、通信距離の増加又は信号強度の増大を検出すれば吸液状態を明確に検出できる。
 従来、通信距離の減少や信号強度の減少を検出する場合、たとえば、タグ側アンテナとリーダライタ側アンテナとの位置関係が変わったり、各アンテナの周囲環境が変わってしまったりすることで、通信状態が変わってしまい、その変化は明確ではないため、吸液状態を明確に判断できなかった。この液体検出用RFIDタグ10では、従来とは逆に、吸液状態での通信距離の増加又は信号強度の増大を検出できるので、明確に吸液状態を知ることができる。
 なお、ここで液体とは、例えば、水、アルコール、その他の有機系液体であってもよい。
 以下に、この液体検出用RFIDタグ10の構成要素について説明する。
 <RFIC素子>
 図2Aは、RFIC素子1の断面構造を示す概略断面図であり、図2Bは、RFIDタグ10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11と、RFICチップ11を実装する多層基板15とを有するRFICパッケージとして構成される。RFICチップ11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等によって封止されている。RFICチップ11は、導電性接合材12と端子電極13a、13bとを介して給電回路を構成する多層基板15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15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、L1及びL2等のLパターン及びC1、C2及びCIC等のCパターンからなる給電回路が内蔵されている。CICは、RFICチップ11の浮遊容量である。給電回路によって共振回路が形成されており、そ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、アンテナ素子4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15は、励振導体3及びアンテナ素子4と端子電極16a、16bを介して接続する。
 また、多層基板15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、Lパターン及びCパターン等からなる給電回路が内蔵されている。給電回路によって共振回路が形成されており、その共振周波数はキャリア周波数に実質的に相当する。このような給電回路を設けることによって、アンテナ素子4の電気長が変化してもキャリア信号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。例えば、UHF帯のキャリア信号の共振周波数を設定できる。なお、通常のRFIDタグでは、空間への電波の放射(空間からの電波の受取り)、中心周波数の決定、インピーダンス整合(広帯域化)等は、アンテナ素子4が担っている。これに対して、上記給電回路では、中心周波数の決定やインピーダンス整合や広帯域化は、給電回路が担い、空間への電波の放射(空間からの電波の受取り)をアンテナ素子4が担う。つまり、アンテナ素子4の電気長が変わっても、通信距離や受信信号強度は変わるが、インピーダンス整合や中心周波数の変動は実質的に無く、信号読取は可能である。
 <励振導体>
 RFIC素子1と、励振導体3とは、例えば、図1Bでは第1入出力端子2aによって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と励振導体3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。
 励振導体3は、通常のアンテナ素子に用いられるものであれば使用でき、例えば、銅箔、銅板、銅めっき膜、金箔、金板、金めっき膜、アルミ箔等の金属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。
 なお、上記の通り、励振導体3は、アンテナ素子4の第1アンテナ部5aに比べて短い。
 <アンテナ素子>
 アンテナ素子4は、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとを備える。第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとは、吸液膨潤材6を介した接続部分7によって接続されている。この接続部分7では、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとは吸液膨潤材6を介して容量結合している。
 第1アンテナ部5aは、その電気長を使用するキャリア信号のλ/2に相当する長さと設定し、第2アンテナ部5bは、その電気長を使用するキャリア信号のλ/4に相当する長さと設定している。つまり、第1アンテナ部5aは、利得が最大になるように設計してある。一方、吸液前のアンテナ素子4は、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとが接続されており、利得が比較的小さくなるように設計している。例えば、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとを接続する接続部分7の吸水性ポリマー6が吸水すると、吸水性ポリマー6が膨潤して第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとの間の距離が大きくなって、その間の容量値が小さくなる。その結果、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとを接続する接続部分7が開放され、アンテナ素子4の電気長は、第1アンテナ部5aの電気長となる。つまり、アンテナ素子4の電気長は、3λ/4相当であることが好ましく、第1アンテナ部の電気長はλ/2相当であることが好ましい。なお、上記のようなRFICパッケージを利用すれば、吸液状態でないときでも比較的近距離の通信は可能であるため、非吸液状態での管理も可能であって、たとえばRFIDタグの通信特性の検査工程やRFIDタグ付き物品(おむつ)の在庫管理などにも利用できる。
 また、RFIC素子1と、アンテナ素子4とは、例えば、図1Bでは第2入出力端子2bによって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とアンテナ素子4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。なお、「アンテナ素子の電気長」は、第1アンテナ部と第2アンテナ部の物理的長さの合計ではなく、第1アンテナ部と第2アンテナ部との間のキャパシタンスや給電回路のインダクタンスやキャパシタンスを含めた電気長である。同様に、「第1アンテナ部の電気長」は、第1アンテナ部の物理的長さではなく、給電回路のインダクタンスやキャパシタンスを含めた電気長である。
  <第1アンテナ部、第2アンテナ部>
 アンテナ素子4を構成する第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとは、通常のアンテナ素子に用いられる銅箔、銅板、銅めっき膜、金箔、金板、金めっき膜、アルミ箔等の金属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。
 なお、第1アンテナ部5aは、液体に対して非膨潤性または不溶性の材料で構成されていることが好ましい。これによって、第1アンテナ部5aは、吸液状態でもアンテナとしての形状や特性を保ち、無効化されないので通信状態を維持できる。
 一方、第2アンテナ部5aは、後述する実施の形態4に示すように、例えば、液体溶解性の基材(例えば、ティッシュペーパー、トイレットペーパー等のパルプ材を紙状に成形した水溶紙、ポリアクリル酸やポリエチレンオキシド等の水溶性ポリマー)上に導電性インクでアンテナパターンを描いたものであってもよい。これによって、吸液時に第2アンテナ部5a自体が液体(例えば、水)に溶解し、無効化される。
  <吸液膨潤材>
 吸液膨潤材6、6a、6bとしては、例えば高分子吸水材(アクリル系のポリマー系吸水材)等を使用できる。また、無機系の吸液膨潤材を用いることもできる。吸液膨潤材としては、膨潤の程度が大きいことが好ましい。特に、吸液前に比べて吸液後では10倍以上に膨張することが好ましく、20倍以上に膨張することがさらに好ましい。
 なお、この液体検出用RFIDタグ10では、接続部分7として第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとが吸液膨潤材6を介して容量結合している場合を挙げたが、これに限られない。例えば、後述する実施の形態3のように液体溶解性の電極を接続部分としてもよい。また、実施の形態4のように第2アンテナ部5bの全体を液体溶解性の電極としてもよい。
  <一端子型タグ>
 この液体検出用RFIDタグ10としては、通常の両側のアンテナが同じ長さのダイポール型ではなく、励振導体3よりもアンテナ素子4が長い一端子型タグを用いている。この一端子型タグの詳細は、例えば、国際出願公開WO2015/111466号パンフレット、WO2012/093541号パンフレット、WO2012/117843号パンフレットに記載している通りである。
 通常の対称型のダイポール型アンテナでは、中心の給電点で電圧ゼロ、電流分布最大となり、低インピーダンスで実現できる。一方、この一端子型タグでは、左右の励振導体3とアンテナ素子4とはアンバランスな長さを有し、給電点で電圧ゼロとならず、電流分布も低い状態であり、高インピーダンスとなる。このため通常であればインピーダンス不整合によって電力が伝わらなくなる。これに対して、この一端子型タグでは、上記RFIC素子1を用いているので、高インピーダンスに対応することができ、主アンテナ素子が一本であるにもかかわらず、電力を伝えることができる。
 また、アンテナ素子4の第1アンテナ部5aの電気長が励振導体3よりも長いので、吸液が一軸方向に沿って進行する流路に沿って長尺状のアンテナ素子4を配置することで、吸液状態を検出しやすくなる。この場合に、液体検出に寄与しない励振導体3の長さを短くできる。ただし、上記のような一端子型タグに限定されるものではなく、ダイポール型タグを利用してもよいし、ループ型タグを利用してもよい。
  <アンテナ素子の吸液による一部無効化と電気長の変化>
 まず、吸液膨潤材6が吸液していない状態では、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとは、接続部分7を介して容量結合している(図1A)。この場合のアンテナ素子4の物理的な長さは22cmである。次に、吸液膨潤材6が吸液すると、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとの間の容量値が小さくなり、接続部分7は開放され、第2アンテナ部5bはアンテナ素子として実質的に機能していないとみなすことができる。つまり、第2アンテナ部5bは、無効化されたものとみなされ、アンテナ素子4の物理的な長さLは、第1アンテナ部5aの物理的な長さ、14cmとなる。
 次に、この液体検出用RFIDタグ10のアンテナ素子の物理的長さ(アンテナ長)と読取距離との関係の一例を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 この液体検出用RFIDタグ10は、上記のように一端子型タグであって、キャリア周波数865MHzの場合には約14cm(電気長λ/2に相当)のアンテナ長で最大の読取距離となる。一方、約22cm(電気長3λ/4に相当)のアンテナ長で通信距離が極小となる。キャリア周波数915MHzの場合には約13cm(電気長λ/2に相当)のアンテナ長で最大の読取距離となる。一方、約22~23cm(電気長3λ/4に相当)のアンテナ長で通信距離が極小となる。
 これに対して、キャリア周波数865MHzの場合、アンテナ長が22cmから短くなるにつれて読取距離が長くなる。読取距離は、液体検出用RFIDタグ10とリーダとの距離を変化させて読み取り限界となる距離を調べることによって検出できるが、その検出には時間を要する。これに対して、読取距離が変化すると、一定距離での信号強度自体も変化する。そこで、一定距離での信号強度の増大を調べることで簡易的に読取距離の増加を検出し、アンテナ長の変化を検出できる。これによってアンテナ長が短くなったことを検出でき、この液体検出用RFIDタグ10の吸液膨潤材6が吸液したことを明確に知ることができる。つまり、従来の信号強度が小さくなることを検出する場合よりも、信号強度の増大を検出することで、吸液状態を明確に知ることができる。
 具体的には、受信信号強度(RSSI;Received Signal Strength Indicator)に閾値を設けることで、吸液状態を明確に判別することができる。
 なお、各アンテナ素子4ごとにアンテナ長と読取距離との関係はそれぞれ異なる。つまり、各アンテナ素子4ごとに表1の関係は異なる。そこで、あらかじめ得られたアンテナ長と読取距離との関係に基づいて、アンテナ長の減少と読取距離(信号強度)の増大とが相関するように最初のアンテナ長を設定しておく。具体的には、表1の場合、キャリア周波数が865MHzの場合には、アンテナ長が短くなるにつれて読取距離が長くなるように、最初のアンテナ長を22cm前後の21cm~23cmの範囲に設定しておくことが好ましい。キャリア周波数が915MHzの場合にも、最初のアンテナ長を22cm前後の21cm~22cmの範囲に設定しておくことが好ましい。
 次に、上記水分検出用RFIDタグ10を用いたおむつ用吸水材について説明する。
<おむつ用吸水材>
 図3は、実施の形態1に係るおむつ用吸水材22を含むおむつ20の構成を示す概略図である。このおむつ用吸水材22は、最初に吸水するとして設定された吸水スポット24と、吸水スポット24から延在する尿流路26と、尿流路26に沿って配置された水分検出用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、RFIC素子1と、一端がRFIC素子1に接続され、他端が開放端であるアンテナ素子4と、を備える。アンテナ素子4は、一端と他端との間で第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとが水分に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分7で接続されている。接続部分7は、水分を吸収すると膨潤する吸水膨潤材(例えば、吸水性ポリマー)6を有する。また、水分検出用RFIDタグ10は、アンテナ素子4の接続部分7を一端より吸水スポット24に近い側とし、一端を吸水スポット24から遠い側とするように尿流路26に配置されている。具体的には、水分検出用RFIDタグ10は、接続部分7を吸水スポット24に対向させて、尿流路26に沿って配置されている。
 このおむつ用吸水材22は、おむつ20の一部を構成するようにしてもよい。あるいは、このおむつ用吸水材22は、おむつ20本体を取り替えることなく、おむつ20の防水材28の上に配置する取り替え用吸水材として使用してもよい。
 このおむつ用吸水材22をおむつ20に装着して、読取距離に対応する信号強度の増大を検出することで、水分検出用RFIDタグ10のアンテナ素子4のアンテナ長の変化を知ることができる。その結果、接続部分7の吸水状態を明確に知ることができる。これによって、吸水スポット24から吸水される尿等の有無を明確に知ることができ、適切なおむつ交換が可能となる。
 以下に、このおむつ用吸水材22の構成要素について説明する。
 <水分検出用RFIDタグ>
 水分検出用RFIDタグ10は、上記液体検出用RFIDタグ10と同様のものであって、特に、液体のうちの水分を検出するものであるので、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3では吸水材22の尿流路26に沿って設けられているが、これに限られない。水分検出用RFIDタグ10は、例えば、吸水材22と防水材28の間に設けられていてもよい。また、吸水材22が多層構造の場合はその間に設けられていてもよい。吸水材22の表面に表面材(図示せず)が配されている場合は、表面材と吸水材22との間に設けられていてもよい。
 <吸水材>
 吸水材22は、おむつ20に用いるおむつ用吸水材であって、高分子吸水材等を配置した吸水材を使用できる。また、吸水スポット24とは、おむつ20に用いた場合に尿を最初に吸水するエリアを意味している。そのため、おむつ20の装着状況や使用者の性別によって実際の尿が最初に吸水されるエリアと、設定された吸水スポット24とがずれる場合がある。ここで用いる水分検出用RFIDタグ10は、吸水スポット24から尿流路26に沿って配置する。そこで、設定された吸水スポット24と、実際の尿が最初に吸水されるエリアとのずれを可能なかぎり小さくなるように、吸水スポット24を設定しておくことが好ましい。このため、使用者の性別ごとに対応する位置におむつ用吸水材22を配置して、設定された吸水スポット24と、実際の尿が最初に吸水されるエリアとが対応するようにすることが好ましい。
 <防水材>
 防水材28は、おむつ20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。
 <おむつ>
 おむつ20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。また、使用者の年齢、性別は限定されない。
<おむつ交換方法>
 図5は、図1の水分検出用RFIDタグ10を有するおむつ用吸水材22を含むおむつ20における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10を装着したおむつ20を要介護者が装着するか、又は装着させる(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20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30によって、水分検出用RFIDタグ10の読み取りを行う(S12)。
(3)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(S13)、信号強度がしきい値未満であれば(NO)、水分検出用RFIDタグ10の吸水膨潤材6は吸水していないことを示している。つまり、おむつ20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(S14)、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以上である場合(YES)には、吸水膨潤材6が吸水し、接続部分7が開放されている。つまり、第2アンテナ部5bが無効化され、アンテナ素子4の電気長は第1アンテナ部5aのアンテナ長となっていることを意味している。この場合、おむつ20の中に水分、つまり小便又は大便等が存在することになる。そこで、次のステップS17に移る。
(4)介護者が要介護者のおむつ20を除去し(S15)、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20を装着するか、又は、装着させる(S16)。
(5)おむつ交換直後におむつ20に対して一定距離に配置したリーダ30によって、水分検出用RFIDタグ10の読み取りを行う(S17)。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S13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(S17)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30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。
 ここでは水分検出用RFIDタグ10からの信号強度の増大を検出して、おむつ20の濡れ状態をより明確に把握でき、おむつ交換の要否をより確実に判断できる。なお、例えば、おむつ20内の水分状態の表示の際に、おむつ20の濡れ状態を視覚化して表示してもよい。例えば、おむつ20の濡れ状態を黄色、赤色等によって表示して、おむつ交換の必要性を把握しやすくしてもよい。
 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20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の吸水膨潤材6は、その吸水性がおむつ20の吸水性と同等か高い方が好ましい。吸水膨潤材6の吸水性がおむつ20より低いと水分の検出性能が低下する。
(実施の形態2)
<液体検出用RFIDタグ>
 図6Aは、実施の形態2に係る液体検出用RFIDタグ10aの上面図である。図6Bは、図6Aの側面図である。図6Cは、この水分検出用RFIDタグ10aの等価回路図である。
 この液体検出用RFIDタグ10aは、実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグ10と対比すると、アンテナ素子4において、さらに第2アンテナ部5bと第2の接続部分7bで接続された第3アンテナ部5cを有する点で相違する。この第2の接続部分7bは、液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含んでいる。この液体検出用RFIDタグ10aは、複数の接続部分7a、7bを有するので、段階的に信号強度が増大することを検出でき、多段階の吸液状態を検出できる。
 なお、第2アンテナ部5bと第3アンテナ部5cとは、それぞれキャリア周波数のλ/8の電気長を有する。つまり、第2アンテナ部5bと第3アンテナ部5cとを合わせた電気長がλ/4となるように設定している。これによって、吸液時にまず第2の接続部分7bが開放され、次いで第1の接続部分7aが開放される。この場合に、電気長が22cmから段階的に短くなって、それに伴って信号強度が段階的に増大するように構成できる。
つまり、アンテナ素子4の電気長を上記のように設計しておくことによって、吸液の進行に伴う信号強度の単調増加と、段階的な吸液状態とを一義的に対応させることができる。
 具体的には、第2の接続部分7bが開放されると、第3アンテナ部5cが無効化され、アンテナ素子4の電気長は、第1アンテナ部5aの電気長と第2アンテナ部5bの電気長との合計となる。第1の接続部分7aが開放されると、第2アンテナ部5bが無効化され、アンテナ素子4の電気長は、第1アンテナ部5aの電気長となる。
<おむつ用吸水材>
 図7は、実施の形態2に係るおむつ用吸水材22aを含むおむつ20aの構成を示す概略図である。このおむつ用吸水材22aは、実施の形態1に係るおむつ用吸水材22と対比すると、水分検出用RFIDタグ10aが第2の接続部分を介して接続された第3アンテナ部5cをさらに備えている点で相違する。また、吸水スポット24に対して、アンテナ素子4の他端が近い側となるように配置している点で相違する。なお、その他の点では実質的に実施の形態1に係るおむつ用吸水材22aと同様であるので説明を省略する。
 このおむつ用吸水材22aでは、この水分検出用RFIDタグ10aを用いているので、複数の接続部分7a、7bを有するので、段階的に信号強度が増大することを検出でき、多段階の吸水状態を検出できる。
 具体的には、吸水スポット24にはアンテナ素子4の他端を近い側となるように配置し、吸水スポット24からアンテナ素子4の他端、第2の接続部分7b、第1の接続部分7a、一端の順に尿流路26に沿って配置している。吸水スポット24から吸水された尿等の水分は尿流路26に沿って流れ、まず第2の接続部分7bに達し、その後、第1の接続部分7aに達する。そこで第2の接続部分7b、第1の接続部分7aの順に吸水が行われ、段階的な吸水を検出できる。
(実施の形態3)
 図8Aは、実施の形態3に係る液体検出用RFIDタグ10bの上面図であり、図8Bは、側面図である。この液体検出用RFIDタグ10bは、実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグ10と対比すると、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとが水に対する溶解性を持った電極8を含む接続部分7cを介して接続されている点で相違する。具体的には、液体溶解性の電極8は、例えば、液体溶解性の基材9(例えば、ティッシュペーパー等)上に導電性インクで描いたものであってもよい。接続部分7cが吸液すると、液体溶解性基材9及び液体溶解性の電極8が溶けて、第1アンテナ部5aと第2アンテナ部5bとの接続部分7cが開放され、アンテナ素子4の電気長は、第1アンテナ部5aの電気長となる。
 なお、液体溶解性の基材9としては、ティッシュペーパーを挙げたがこれに限られない。例えば、トイレットペーパー等の水溶紙であれば使用できる。
(実施の形態4)
 図9Aは、実施の形態4に係る液体検出用RFIDタグ10cの上面図であり、図9Bは、側面図である。この液体検出用RFIDタグ10cは、実施の形態1に係る液体検出用RFIDタグ10と対比すると、第2アンテナ部5bは、液体に対する溶解性を持った電極で構成されている点で相違する。具体的には、第2アンテナ部5bは、例えば、液体溶解性の基材9(例えば、ティッシュペーパー等)上に導電性インクで描いたものであってもよい。この場合、接続部分7dが吸液すると、液体溶解性の基材9及び液体溶解性の電極からなる第2アンテナ部5b自体が溶けるので、第2アンテナ部5bは無効化され、アンテナ素子4の電気長は、第1アンテナ部5aの電気長となる。
 なお、液体溶解性の基材9としては、ティッシュペーパーを挙げたがこれに限られない。例えば、トイレットペーパー等の水溶紙であれば使用できる。
 なお、上記では、液体検出用RFIDタグの用途例として、おむつ用吸水材に装着し、これを有するおむつ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、水道管の外側に液体検出用RFIDタグを貼り付けておき、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。
 液体検出用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、液体検出用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。
 なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態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が有する効果を奏することができる。
 本発明に係るこの液体検出用RFIDタグによれば、アンテナ素子の第1アンテナ部と第2アンテナ部とが液体(例えば、水、アルコール、その他の有機液体等)に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されている。接続部分が吸液すると接続部分が開放されて、接続部分に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも通信距離または信号強度が大きくなる。そこで、信号強度の増大を検出することで、簡易に吸液状態を知ることができる。
1 RFIC素子
2a 第1入出力端子
2b 第2入出力端子
3 励振導体
4 アンテナ素子
5a 第1アンテナ部
5b 第2アンテナ部
5c 第3アンテナ部
6、6a、6b、6c 吸液性膨潤材
7、7a、7b、7c、7d 接続部分
8 液体溶解性電極
9 液体溶解性基材
10、10a、10b、10c 液体検出用RFIDタグ(水分検出用RFIDタグ)
11 RFICチップ
15 多層基板
16a、16b 端子電極
20、20a おむつ
22、22a 吸水材
24 吸水スポット
26 尿流路
28 防水材
30 RFIDリーダ

Claims (12)

  1.  RFIC素子と、
     前記RFIC素子に接続されたアンテナ素子と、
    を備え、
     前記アンテナ素子は、一方端にて前記RFIC素子に接続された第1アンテナ部と、前記第1アンテナ部の他方端に接続された第2アンテナ部とを含んでいて、前記第1アンテナ部と前記第2アンテナ部とが液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されており、前記接続部分に液体を吸収すると、前記接続部分の膨潤または溶解によって前記接続部分が開放され、前記接続部分に液体を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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ことを特徴とする、液体検出用RFIDタグ。
  2.  前記アンテナ素子の一端は前記RFIC素子に接続されており、他端は開放端である、請求項1に記載の液体検出用RFIDタグ。
  3.  前記RFIC素子は、第1入出力端子及び第2入出力端子を備え、前記第1入出力端子に励振導体が接続されており、前記第2入出力端子に前記アンテナ素子の前記第1アンテナ部が接続されており、
     前記第1アンテナ部の電気長は、前記第1入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長い、請求項1又は2に記載の液体検出用RFIDタグ。
  4.  前記アンテナ素子は、前記接続部分に液体を吸収すると、前記アンテナ素子全体の電気長が前記第1アンテナ部の電気長となる、請求項1から3のいずれか一項に記載の液体検出用RFIDタグ。
  5.  前記アンテナ素子は、さらに前記第2アンテナ部と第2の接続部分で接続された第3アンテナ部を有し、前記第2の接続部分は、液体に対して膨潤性または可溶性の材料を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の液体検出用RFIDタグ。
  6.  前記第1アンテナ部は、液体に対して非膨潤性または不溶性の材料で構成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の液体検出用RFIDタグ。
  7.  おむつ用吸水材であって、
     最初に吸水するとして設定された吸水スポットと、
     前記吸水スポットから延在する尿流路と、
     前記尿流路に沿って配置された水分検出用RFIDタグと、
    を備え、
     前記水分検出用RFIDタグは、
      RFIC素子と、
      前記RFIC素子に接続されたアンテナ素子と、
    を備え、
      前記アンテナ素子は、一方端にて前記RFIC素子に接続された第1アンテナ部と、前記第1アンテナ部の他方端に接続された第2アンテナ部とを含んでいて、前記第1アンテナ部と前記第2アンテナ部とが水分に対して膨潤性または可溶性の材料を含む接続部分で接続されており、前記接続部分に水分を吸収すると、前記接続部分の膨潤または溶解によって前記接続部分が開放され、前記接続部分に水分を吸収していない状態の通信距離または信号強度よりも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おり、
      前記水分検出用RFIDタグは、前記アンテナ素子の前記接続部分を前記一端より前記吸水スポットに近い側とし、前記一端を前記吸水スポットから遠い側とするように前記尿流路に配置されている、
    おむつ用吸水材。
  8.  前記RFIC素子は、第1入出力端子及び第2入出力端子を備え、前記第1入出力端子に励振導体が接続されており、前記第2入出力端子に前記アンテナ素子の前記第1アンテナ部が接続されており、
     前記第1アンテナ部の電気長は、前記第1入出力端子から前記励振導体の端部までの電気長より長い、請求項7に記載のおむつ用吸水材。
  9.  前記アンテナ素子は、前記接続部分に水分を吸収すると、前記アンテナ素子全体の電気長が前記第1アンテナ部の電気長となる、請求項7又は8に記載のおむつ用吸水材。
  10.  前記アンテナ素子は、さらに前記第2アンテナ部と第2の接続部分で接続された第3アンテナ部を有し、前記第2の接続部分は、水分に対して膨潤性または可溶性の材料を含み、
     前記アンテナ素子の前記第2の接続部分を前記接続部分よりも前記吸水スポットに近い側とする、請求項7から9のいずれか一項に記載のおむつ用吸水材。
  11.  前記第1アンテナ部は、水分に対して非膨潤性または不溶性の材料で構成されている、請求項7から10のいずれか一項に記載のおむつ用吸水材。
  12.  請求項7から11のいずれか一項に記載のおむつ用吸水材を有するおむつ。
PCT/JP2016/080227 2015-10-16 2016-10-12 液体検出用rfidタグ及びおむつ用吸水材 Ceased WO2017065164A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016571173A JP6103168B1 (ja) 2015-10-16 2016-10-12 液体検出用rfidタグ及びおむつ用吸水材

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015204782 2015-10-16
JP2015-204782 2015-10-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017065164A1 true WO2017065164A1 (ja) 2017-04-20

Family

ID=58517229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/080227 Ceased WO2017065164A1 (ja) 2015-10-16 2016-10-12 液体検出用rfidタグ及びおむつ用吸水材

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6103168B1 (ja)
WO (1) WO2017065164A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019015589A (ja) * 2017-07-06 2019-01-31 トッパン・フォームズ株式会社 水分検知シート
KR20190129387A (ko) * 2018-05-10 2019-11-20 해성디에스 주식회사 Rfid 태그를 이용한 누액 감지 센서 및 이의 제조 방법
KR102060437B1 (ko) * 2018-05-10 2019-12-30 해성디에스 주식회사 Rfid 태그를 이용한 누액 감지 센서
JP2020078456A (ja) * 2018-11-13 2020-05-28 小林クリエイト株式会社 内視鏡用のrfidタグ、管理装置、および内視鏡の洗浄履歴管理システム。
WO2020105532A1 (ja) * 2018-11-19 2020-05-28 大王製紙株式会社 紙おむつの状態検出システム
JP2021067660A (ja) * 2019-10-25 2021-04-30 侑子 和田 水濡れ検知センサーおよび検知システム
CN113159241A (zh) * 2021-03-03 2021-07-23 温州格洛博电子有限公司 一种可识别是否曾被水浸的射频标签及其应用
SE2051510A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-22 Digital Tags Finland Oy Liquid detection rfid tag arrangement

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110596313A (zh) * 2019-09-11 2019-12-20 青岛护适通医疗科技有限公司 尿湿检测装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010122039A (ja) * 2008-11-19 2010-06-03 Fujitsu Ltd 液漏れ検出方法及び液漏れ検出システム
JP2010216923A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Fujitsu Ltd 液漏れ検出方法及び液漏れ検出システム
JP2011235079A (ja) * 2010-04-16 2011-11-24 Yukihiro Fukushima 尿センサ用uhf帯icタグおよび尿センサ用hf帯icタグ
JP2015057088A (ja) * 2013-09-14 2015-03-26 ▲しん▼▲りー▼科技股▲ふん▼有限公司Singli Technology Inc. おむつ及びおむつの検知システム
JP2015114213A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 国立大学法人山形大学 液体検知センサーおよび液体検知装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010122039A (ja) * 2008-11-19 2010-06-03 Fujitsu Ltd 液漏れ検出方法及び液漏れ検出システム
JP2010216923A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Fujitsu Ltd 液漏れ検出方法及び液漏れ検出システム
JP2011235079A (ja) * 2010-04-16 2011-11-24 Yukihiro Fukushima 尿センサ用uhf帯icタグおよび尿センサ用hf帯icタグ
JP2015057088A (ja) * 2013-09-14 2015-03-26 ▲しん▼▲りー▼科技股▲ふん▼有限公司Singli Technology Inc. おむつ及びおむつの検知システム
JP2015114213A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 国立大学法人山形大学 液体検知センサーおよび液体検知装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019015589A (ja) * 2017-07-06 2019-01-31 トッパン・フォームズ株式会社 水分検知シート
KR20190129387A (ko) * 2018-05-10 2019-11-20 해성디에스 주식회사 Rfid 태그를 이용한 누액 감지 센서 및 이의 제조 방법
KR102060437B1 (ko) * 2018-05-10 2019-12-30 해성디에스 주식회사 Rfid 태그를 이용한 누액 감지 센서
KR102067790B1 (ko) * 2018-05-10 2020-01-17 해성디에스 주식회사 Rfid 태그를 이용한 누액 감지 센서 및 이의 제조 방법
JP2020078456A (ja) * 2018-11-13 2020-05-28 小林クリエイト株式会社 内視鏡用のrfidタグ、管理装置、および内視鏡の洗浄履歴管理システム。
JP7177467B2 (ja) 2018-11-13 2022-11-24 小林クリエイト株式会社 内視鏡用のrfidタグ、管理装置、および内視鏡の洗浄履歴管理システム。
JP7429195B2 (ja) 2018-11-19 2024-02-07 大王製紙株式会社 紙おむつの状態検出システム
WO2020105532A1 (ja) * 2018-11-19 2020-05-28 大王製紙株式会社 紙おむつの状態検出システム
JP7710818B2 (ja) 2018-11-19 2025-07-22 大王製紙株式会社 紙おむつの状態検出システム
JPWO2020105532A1 (ja) * 2018-11-19 2021-10-14 大王製紙株式会社 紙おむつの状態検出システム
JP2024045325A (ja) * 2018-11-19 2024-04-02 大王製紙株式会社 紙おむつの状態検出システム及び読取装置
JP2021067660A (ja) * 2019-10-25 2021-04-30 侑子 和田 水濡れ検知センサーおよび検知システム
SE2051510A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-22 Digital Tags Finland Oy Liquid detection rfid tag arrangement
FI131566B1 (en) * 2020-12-21 2025-07-04 Digital Tags Finland Oy RFID tag arrangement that detects liquid
CN113159241A (zh) * 2021-03-03 2021-07-23 温州格洛博电子有限公司 一种可识别是否曾被水浸的射频标签及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017065164A1 (ja) 2017-10-12
JP6103168B1 (ja) 2017-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6103168B1 (ja) 液体検出用rfidタグ及びおむつ用吸水材
US9160054B2 (en) Radio frequency identification tag and diaper, absorber and sensing system using the same
CN108366868B (zh) 带水分检测用rfid标签的卫生用品
CN112236900B (zh) 具有顶部和底部导体的rfid载带
US20170358841A1 (en) Multi-layer micro receiver for a wireless communication system
CN101730856A (zh) 用于将吸收性物品与使用者相关联的方法和系统
JP2009025870A (ja) 無線icデバイス、その検査システム及び該検査システムを用いた無線icデバイスの製造方法
JP6668599B2 (ja) 水分検出用rficデバイス
JP6278156B2 (ja) 水分検知方法、rficリーダ及び水分検知システム
US20130306740A1 (en) Miniaturized uhf rfid tag for implantable medical device
JP6780239B2 (ja) 水分検出用rfidタグ及びおむつ
US20220047431A1 (en) Antenna and System for Wireless Sensing of Health Monitoring
JP6492807B2 (ja) 水分検出用rficデバイス
JP6269893B2 (ja) 水分検出用rficデバイス
JP6515756B2 (ja) 水分検出用rfidタグ及びおむつ用吸水材
WO2018163876A1 (ja) Rfidタグ付き金属製リング及びrfidタグの取付方法
JP4930236B2 (ja) 無線icデバイス
JP3215573U (ja) 無線検知式おむつ及びそのモニタリング設備
CN108938209A (zh) 无线感应式尿布及其监控设备
EP3698478B1 (en) A mobile rf radiation detection device.
GB2564693A (en) Wireless detectable diaper and monitoring equipment thereof

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016571173

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16855418

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16855418

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1