JP6492807B2 - 水分検出用ｒｆｉｃデバイス - Google Patents

Description

本発明は、水分の存在を検出できる水分検出用ＲＦＩＣデバイスに関する。

従来、水分の存在を検出するには温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変化することを検知して湿度を検出している。

特許第５１８２４３１号公報

しかし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が、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。このため、上記無線ＩＣデバイスでは、水分の有無に対する検出力が鋭敏ではない場合がある。特に、水分量を段階的に検知することは難しい。

本発明の目的は、簡易、且つ、高精度で水分の存在を検出できる水分検出用デバイスを提供することである。

本発明に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、ＲＦＩＣ素子と、
前記ＲＦＩＣ素子に接続され、容量結合可能な隣接する対向部を有する、アンテナ素子と、
前記アンテナ素子の前記対向部の近傍に、第１の吸水性を有する第１の吸水材と、前記第１の吸水性より高い第２の吸水性を有する第２の吸水材と、を備える。

本発明に係るＲＦＩＣデバイスによれば、第２の吸収材、さらには第１の吸水材が水分を吸収すると、アンテナ素子の対向部の間に容量結合が生じ、浮遊容量が大きくなってアンテナ素子の電気長が変化する。その結果、通信距離が短くなり無線通信状態が変化し、さらには無線通信自体が不可能になる。この無線通信状態の変化を検出することによって水分の存在を検出、特に水分量を段階的に検出できる。

（ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図であり、（ｃ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの等価回路図である。 （ａ）は、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１（ａ）の水分検出用ＲＦＩＣデバイスのアンテナ素子のミアンダ形状の対向部分に水分が含まれた場合の容量結合を示す概略図である。 図１の水分検出用ＲＦＩＣデバイスにおけるアンテナの長さと通信距離との関係の一例を示すグラフである。 実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスをおむつに装着した用途例を示す概略図である。 図５の水分検出用ＲＦＩＣデバイスをおむつに装着した用途例におけるおむつ交換のフローチャートである。 （ａ）は、実施の形態２に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。 （ａ）は、実施の形態３に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。 （ａ）は、実施の形態４に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。 （ａ）は、実施の形態５に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。 （ａ）は、実施の形態６に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ線の方向からみた断面構造を示す断面図である。 図１１（ａ）の水分検出用ＲＦＩＣデバイスのアンテナ素子の折り返し部分に水分が含まれた場合の容量結合を示す概略図である。 実施の形態７に係るハンディタイプのリーダを用いた、定期巡回によるおむつ交換方法のフローチャートである。

第１の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、ＲＦＩＣ素子と、
前記ＲＦＩＣ素子に接続され、容量結合可能な対向部を有する、アンテナ素子と、
前記アンテナ素子の前記対向部の近傍に、第１の吸水性を有する第１の吸水材と、前記第１の吸水性より高い第２の吸水性を有する第２の吸水材と、を備える。

上記構成によれば、最初に高吸水性の第２の吸水材が優先的に吸水し、次いで、低吸水性の第１の吸水材が水分を吸収する。アンテナ素子の対向部の近傍に設けられた第２の吸水材、さらには第１の吸水材が吸水することによって、アンテナ素子の対向部の間に生じる容量値が段階的に変化し、つまり、アンテナ素子自身が持つ浮遊容量が段階的に大きくなってアンテナ素子の電気長が変化する。さらに具体的に言うと、第２の吸水材が吸水した時点で、アンテナ素子の電気長が長くなり、さらに第１の吸水材が吸水すると、アンテナ素子の電気長がさらに長くなる。その結果、通信距離が段階的に短くなり、および／または、中心周波数が段階的に低周波数側にシフトする。つまり、通信距離や中心周波数のシフト量等の無線通信状態の変化を検出することによって、水分の存在程度を段階的に検出できる。
なお、吸水性の高低（相対比較）は、吸水材が繊維材である場合はＪＩＳ−Ｌ−１９０７に沿って測定した値を用い、吸水材が樹脂板材である場合はＪＩＳ−Ｋ−７２０９に沿って測定した値を用いればよい。
また、アンテナ素子における容量結合可能な対向部は、アンテナ素子自身に設けた折り返し部によって形成された対向部であってもよいし、アンテナ素子の開放端部と他部との間あるいは２つの開放端部間に形成された対向部であってもよい。
また、第１および第２の吸水材は、対向部の近傍に設けられているが、対向部間に設けられていてもよいし、対向部に接して設けられていてもよい。さらに第１及び第２の吸水材は、対向部に近接して設けられていてもよい。第１及び第２の吸水材は、アンテナ素子における対向部間の浮遊容量に影響を持つ部位に配されていればよい。

第２の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１の態様において、前記第１の吸水材は、前記アンテナ素子を支持する基材シートであってもよい。

上記構成によれば、吸水材によって基材シートを兼ねることができ、ＲＦＩＣデバイス全体の厚さを薄くできる。

第３の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第２の態様において、前記第１の吸水材と前記第２の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟んでもよい。つまり、前記対向部を第１の吸水材と第２の吸水材とで挟み込んだ構造とすることが好ましい。

上記の構成によれば、最初に高吸水性の第２の吸水材が優先的に吸水し、アンテナ素子の一面の比誘電率が高くなり、アンテナ素子の電気長が変化する。次いで、低吸水性の第１の吸水材が水分を吸収し、アンテナ素子のもう一方の面の比誘電率が高くなり、アンテナ素子の電気長がさらに変化する。このように段階的にアンテナ素子の電気長が変化するので、吸水の程度を鋭敏かつ段階的に検出できる。

第４の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１の態様において、前記アンテナ素子を支持する難吸水材をさらに備え、
前記難吸水材と、前記第１の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟み、
前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けてもよい。

上記構成によれば、難吸水材をアンテナ素子を支持する基材シートとすることができ、機械的強度を向上させることができる。

第５の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１の態様において、前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられ、
前記第１の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟むように設けられ、前記第１の吸水性を有する第３の吸水材と、
前記第３の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられ、前記第２の吸水性を有する第４の吸水材と、
をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、アンテナ素子の上面及び下面のそれぞれについて、低吸水性の吸水材と、高吸水性の吸水材とが順に設けられている。最初に最外層の高吸水性の吸水材が優先的に吸水し、次いで、内層の低吸水性の吸水材が水分を吸収する。それによってアンテナ素子の電気長がそれぞれ変化する。上記のように上下面のそれぞれで段階的に吸水が進行するので、吸水の程度をより段階的に検出できる。

第６の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１の態様において、前記第２の吸水材は、前記アンテナ素子を支持する基材シートであって、
前記第２の吸水材と前記第１の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟み、
前記第２の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられた第１の難吸水材と、
前記第１の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられた第２の難吸水材と、
をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、第１の難吸水材と第２の難吸水材との間に第２の吸水材、アンテナ素子、及び、第１の吸水材が挟まれているので、水分はアンテナ素子の長手方向に沿ってしか浸入してこない。この場合、水分吸収量は徐々にしか変化せず、アンテナ長も徐々にしか変化しない。このように段階的にアンテナ素子の電気長が変化するので、吸水の程度をさらに段階的に検出できる。

第７の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１から第６のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、互いに異なる方向に延在する第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子であって、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、それぞれ容量結合可能な対向部を有してもよい。

上記構成によれば、ダイポールアンテナによって水分検出用ＲＦＩＣデバイスを構成できる。特に、ダイポールアンテナのように開放端を有するアンテナ素子では、その動作時には開放端付近に大きな電位差が現れるため、開放端付近に容量結合可能な対向部を設けることが好ましい。具体的には、アンテナ素子の開放端部とアンテナ素子の他部との間を前記対向部とすることが好ましく、２つの開放端部の間を前記対向部とすることがさらに好ましい。

第８の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１から第７のいずれかの態様において、前記アンテナ素子は、複数の折り返し部を有し、前記折り返し部が容量結合可能な対向部であるミアンダ状を有してもよい。

上記構成によれば、ミアンダ状の複数の折り返し部分を容量結合可能な対向部として用いることができる。

第９の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１の態様において、前記アンテナ素子は、ループ型の折り返し部を有し、前記折り返し部が容量結合可能な対向部であると共に、
前記第１の吸水材は、前記アンテナ素子を支持し、
前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材の前記ＲＦＩＣ素子と反対側の面に設けられ、
前記第２の吸水材の前記ＲＦＩＣ素子と反対側の面に設けられ、第１の吸水性を有する第３の吸水材をさらに備え、
前記アンテナ素子は、前記第１の吸水材の面に沿って延在し、前記第１乃至第３の吸水材の端面に沿って折り返して、前記第３の吸水材の面に沿って延在してもよい。

上記構成によれば、ループ型の折り返し部を容量結合可能な対向部として用いることができる。この場合も、開放端付近に大きな電位差が現れるため、２つの開放端部の間を前記対向部とすることがさらに好ましい。

第１０の態様に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、上記第１から第９のいずれかの態様において、前記ＲＦＩＣ素子は、
ＲＦＩＣチップと、
前記ＲＦＩＣチップに接続された給電回路と、
を含み、前記ＲＦＩＣ素子は、キャリア周波数に相当する共振周波数を有してもよい。

上記構成によれば、給電回路を設けることによって、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。

以下、実施の形態に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスについて、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１（ａ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図であり、図１（ｃ）は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスの等価回路図である。
実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０は、ＲＦＩＣ素子１と、ＲＦＩＣ素子１に接続され、互いに反対方向に延在する第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２と、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２を支持する低吸水性の吸水材２と、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の上面を覆う高吸水性の吸水材４と、を備える。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２は、それぞれミアンダ状であって、容量結合可能な複数の対向部１３を有する。対向部１３とは、アンテナ素子内で互いに対向する一対の素片とその間隙とを含む。低吸水性の吸水材２は、ＲＦＩＣ素子と、第１及び第２アンテナ素子１１、１２と、を支持する基材シート２である。また、低吸水性の吸水材２と高吸水性の吸水材４とによって第１及び第２アンテナ素子１１、１２を挟んでいる。
また、図１（ｃ）の等価回路図に示すように、水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０は、ＲＦＩＣ素子１と、第１及び第２アンテナ素子１１、１２と、キャパシタ９と、を有する。キャパシタ９は、例えば、ＲＦＩＣ素子１内のＣパターン又は浮遊容量であってもよい。

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、ＲＦＩＣチップ２１と、ＲＦＩＣチップ２１と導電性接合材２２及び端子電極２３を介して接続された多層基板２５とを備える。ＲＦＩＣチップ２１は封止樹脂２４で封止されている。また、多層基板２５には、Ｌ１及びＬ２等のＬパターン及びＣ１、Ｃ２及びＣ_ＩＣ等のＣパターンからなる給電回路が内蔵されている。Ｃ_ＩＣは、ＲＦＩＣチップ２１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。
つまり、初期状態でのアンテナ素子の電気長を最大利得状態（２／λ）にあわせておけば、吸水量が多くなってアンテナ素子の電気長が変化しても通信可能距離が低下するだけで、同じキャリア周波数で読み取りは可能である。そこで、読み取り可能距離の検出や読み取り成功回数の計数により、吸水の程度も検出できる。

ＲＦＩＣ素子１と第１及び第２アンテナ素子１１、１２とは、例えば、図４（ａ）及び（ｂ）では端子電極２６による直接接続によって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及び第２アンテナ素子１１、１２とは、直接接続だけでなく、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、図２（ａ）及び（ｂ）では、ＲＦＩＣ素子１において、給電回路を内蔵する多層基板２５を設けているがこれに限られず、給電回路を設けない場合であってもよい。後述するように給電回路を設けないことによって、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の表面に設けられた孔１３に水分を保持することによってアンテナの電気長が変化してキャリア周波数が変化し、無線通信状態が変化し、さらには無線通信自体を不可能にすることができる。

第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２は、ＲＦＩＣ素子１を中心として互いに反対方向に延在するミアンダ状のアンテナ素子である。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２は、それぞれ一方向に対して蛇行して延在するミアンダ状を有する。各アンテナ素子１１、１２は、上記延在方向に対して平行な部分と垂直な部分とを有する。延在方向に平行な部分は一つの矩形形状を有し、垂直な部分も一つの矩形形状を有し、延在方向に平行な部分と延在方向に垂直な部分とは直角に接続されている。また、延在方向に平行な部分の矩形形状と延在方向に垂直な部分の矩形形状とは、同じ一定の幅を有している。さらに、延在方向に垂直な部分の矩形形状は、上記延在方向に沿って一定のピッチで配置されている。
なお、アンテナ素子は、上記のように２つに限られるものではなく１つあるいは２つ以上であってもよい。また、延在する方向は、反対方向に限られず、例えば、互いに直角をなすように延在してもよい。また、アンテナ素子の各素片がそれぞれ直列的に容量結合をしていてもよい。あるいは、アンテナ素子の素片に対して複数の素片が並列的に容量結合をしていてもよい。容量結合している対向部としては、直列的な容量結合の対向部又は並列的な容量結合の対向部のいずれであってもよい。これによって、アンテナ素子の構成の柔軟性を高めることができる。
第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２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。

低吸水性の吸水材２及び高吸水性の吸水材４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。無機系の吸水材を用いることもできる。無機系吸水材では、体積変化量が小さいので、クレイ系に代表される多孔質タイプの吸水材が特に好ましい。低吸水性の吸水材２は、ＲＦＩＣ素子と、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２と、を支持、つまり載せることができればよい。これによって、低吸水性の吸水材２が基材シートを兼ねることができ、ＲＦＩＣデバイス全体の厚さを薄くできる。また、低吸水性の吸水材２は、それ自体で剛性等を有する必要はないが、剛性を有する場合には耐機械的衝撃を向上させることができる。一方、低吸水性の吸水材２が柔軟性を有するものであれば、ＲＦＩＣデバイス１０を曲面状のものに貼り付けることができる。

図３は、図１（ａ）の水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０の第１及び第２アンテナ素子１１、１２のミアンダ形状の対向部１３に水分が含まれた場合の容量結合１４を示す概略図である。なお、開放端間にも容量が形成される。図４は、図１の水分検出用ＲＦＩＣデバイスにおけるアンテナの長さと通信距離との関係の一例を示すグラフである。
図３に示す実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０では、最初に高吸水性の第２の吸水材が優先的に吸水し、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の一面の比誘電率が高くなり、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２の複数の対向部１３の間に容量結合１４が生じ、浮遊容量が大きくなって第１及び第２アンテナ素子１１、１２の電気長が変化する。次いで、低吸水性の第１の吸水材が水分を吸収し、第１及び第２アンテナ素子１１、１２のもう一方の面の比誘電率が高くなり、アンテナ素子の電気長がさらに変化する。その結果、図４に示すように通信距離が短くなり無線通信状態が段階的に変化し、さらには無線通信自体が不可能になる。例えば、低吸水性の吸水材２及び高吸水性の吸水材４を高分子吸水材で構成した場合、吸水していない状態での比誘電率εは５程度である。低吸水性の吸水材２及び高吸水性の吸水材４が水分を吸収した場合の比誘電率εは約６０となる。その結果、ミアンダ状の第１及び第２アンテナ素子１１、１２の複数の対向部１３での浮遊容量が大きくなり、アンテナの長さが変化する。そのため、通信距離が短くなって無線通信状態が段階的に変化し、さらには無線通信自体ができなくなる。このように段階的にアンテナ素子の電気長が変化するので、無線通信状態の段階的な変化を検出することによって吸水の程度を段階的に検出できる。

図５は、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０をおむつ３０に装着した用途例を示す概略図である。
図５に示すように、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０をおむつ３０に貼り付けておく、おむつ３０の中に小便等による水分が生じた場合には、ＲＦＩＣデバイス１０の吸水材２が吸水し、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の浮遊容量が変化し、アンテナ長が変化して、通信距離が短くなるため無線通信状態が段階的に変化し、さらには無線通信自体ができなくなる。外部からリーダ／ライタ４０によってＲＦＩＣデバイス１０との無線通信を行い、おむつ３０に装着したＲＦＩＣデバイス１０との無線通信可能な通信距離の検出、及び、無線通信成功回数の計数等によって、無線通信状態の段階的な変化を検出することによってＲＦＩＣデバイス１０による吸水の程度を段階的に検出できる。

図６は、図５の水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０をおむつ３０に装着した用途例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ＲＦＩＣデバイス１０を装着したおむつ３０を要介護者が装着し、介護者とおむつ３０とのペアリングを行う（Ｓ０１）。
（２）次いで、最初に水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０のリーダ４０による読み取りを行う（Ｓ０２）。リーダ４０は、据え置き型でもハンディタイプでもよい。なお、この時点では、装着時におむつ３０の中に水分はなく、通信可能であると考えられる。
（３）前回の読み取りから一定時間が経過したか判断し（Ｓ０３）、一定時間が経過していなければ（ＮＯ）戻って、一定時間が経過するまでこの判断を繰り返す。一定時間とは、例えば、３０秒程度である。一定時間が経過した時点（ＹＥＳ）で、次のステップに移る。
（３）水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０のリーダ４０による読み取りを行う（Ｓ０４）。
（４）水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０との通信が可能か判断し（Ｓ０５）、通信ができれば（ＹＥＳ）、おむつ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、一定時間経過の判断（Ｓ０３）にもどる。一方、水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０との通信が不可能（ＮＯ）となっていれば、おむつ３０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Ｓ０６に移る。
（５）リーダ４０におむつ３０内の水分状態を表示する（Ｓ０６）。なお、リーダ４０とは別の通信モジュール等を介護者が持っておき、リーダ４０から通信モジュールに情報を送信するようにしてもよい。また、水分状態の表示は必ずしも行わなくてもよく、例えば、ランプの点滅等で水分の存在を知らせるようにしてもよい。
（６）その後、介護者がおむつ３０を除去し、要介護者が水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０を装着した新しいおむつを装着する。
以上によって、水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０をおむつ３０に装着した用途例におけるおむつ交換が行われる。なお、上記フローチャートでは、一回のおむつ交換の流れを模式的に示しているので、ステップＳ０６でフローが終了している。
なお、ここでは簡単のためにＲＦＩＤデバイス１０との通信が可能か判断しているが、さらに、無線通信可能な通信距離の検出、無線通信成功回数の計数等によって、無線通信状態の段階的な変化を検出することによって、吸水の程度を段階的に検出してもよい。これによって、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段階的に表示してもよい。また、ランプの点滅で表す場合には、おむつの濡れ状態を黄色、赤色等の複数の色分けによって段階的に表示して、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ＲＦＩＣデバイス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、ＲＦＩＣデバイスを用いるので、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、ＲＦＩＣデバイス１０の吸水性はおむつ３０の吸水性と同等か高い方が好ましい。ＲＦＩＣデバイス１０の吸水性がおむつ３０より低いと水分の検出性能が低下する。
なお、上記では、ＲＦＩＣデバイス１０の用途例として、おむつ３０にＲＦＩＣデバイス１０を装着する場合を挙げたが、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ＲＦＩＣデバイス１０を貼り付けておき、水漏れを検出する、水漏れ検出用のＲＦＩＣデバイスとしても使用できる。この他、水分の有無を検出するだけでなく、水分が乾いた状態との乾湿サイクルを検出するように構成してもよい。

（実施の形態２）
図７（ａ）は、実施の形態２に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｃの構成を示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態２に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｃは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスと対比すると、ＲＦＩＣ素子１ａがキャリア周波数を固定するための給電回路を含まないものである点で相違する。ＲＦＩＣ素子１ａが実施の形態１のようなキャリア周波数固定回路である給電回路を持っていない場合、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の対向部である線間の浮遊容量が大きくなる。その結果、キャリア周波数の中心周波数が大きく変化する。これに伴って、通信可能な通信周波数（チャンネル）が変化するので、このチャンネル変化を検出すれば、吸水前後の通信周波数を比較することで吸水状態を検知できる。

（実施の形態３）
図８（ａ）は、実施の形態３に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｄの構成を示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＣ−Ｃ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態３に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｄは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスと対比すると、ＲＦＩＣ素子１と、第１及び第２アンテナ素子１１、１２と、を支持する難吸水材２ａを備えると共に、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の上面に低吸水性の吸水材４と、高吸水性の吸水材５とを順に設けている点で相違する。高吸水性の吸水材５は、第１及び第２アンテナ素子１１、１２とは直接には面しておらず、低吸水性の吸水材４を介して第１及び第２アンテナ素子１１、１２と面している。
難吸水材２ａを基材シートとすることによって、機械的強度を向上させることができる。難吸水材２ａとは、水分をほとんど吸収しないか、あるいは水分を吸収しくい材料からなる部材である。難吸水材２ａとしては、例えばＰＥＴ樹脂からなる膜状部材又は薄板状部材を用いることができる。吸水材４は、上面を保護するカバーシートとなる。
上記の構成によれば、最初に最外層の高吸水性の吸水材５が優先的に吸水し、次いで、内層の低吸水性の吸水材４ａが水分を吸収する。第１及び第２アンテナ素子１１、１２に面した低吸水性の吸水材４ａが吸水することによって、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の対向部の間に容量結合が生じ、浮遊容量が大きくなって第１及び第２アンテナ素子１１、１２の電気長が変化する。その結果、通信距離が短くなり無線通信状態が段階的に変化し、さらには無線通信自体が不可能になる。この無線通信状態の段階的な変化を検出することによって水分の存在を検出できる。また、上記のように段階的に吸水が進行するので、吸水の程度を検出できる。
また、低吸水性の吸水材４の厚さを高吸水性の吸水材５の厚さよりも厚くすることによって、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の電気長の変化が緩やかになり、水分吸収量の変化を検出しやすくなる。

（実施の形態４）
図９（ａ）は、実施の形態４に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｅの構成を示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態４に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｅは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスと対比すると、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の上面に高吸水性の吸水材４に代えて、低吸水性の吸水材４ａと、高吸水性の吸水材５とを順に設けると共に、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の下面の低吸水性の吸水材２の第１及び第２アンテナ素子１１、１２と反対側の面に高吸水性の吸水材６をさらに備える点で相違する。上記水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｅでは、上下の低吸水性の吸水材２、４ａによって第１及び第２アンテナ素子１１、１２を挟むと共に、さらに外側から上下の高吸水性の吸水材５、６によって挟んで構成している。
第１及び第２アンテナ素子１１、１２の上面についてみれば、低吸水性の吸水材４ａと、高吸水性の吸水材５とが順に設けられており、実施の形態４と同様に、最初に最外層の高吸水性の吸水材５が優先的に吸水し、次いで、内層の低吸水性の吸水材４ａが水分を吸収する。それによって第１及び第２アンテナ素子１１、１２の電気長が変化する。一方、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の下面についてみれば、低吸水性の吸水材２と、高吸水性の吸水材６とが順に設けられており、同様に、最初に最外層の高吸水性の吸水材６が優先的に吸水し、次いで、内層の低吸水性の吸水材２が水分を吸収する。それによって第１及び第２アンテナ素子１１、１２の電気長が変化する。上記のように上下面のそれぞれで段階的に吸水が進行するので、吸水の程度をより段階的に検出できる。

（実施の形態５）
図１０（ａ）は、実施の形態５に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｆの構成を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ線の方向からみた断面構造を示す概略断面図である。
実施の形態５に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｆは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣ素子と対比すると、高吸水性の吸水材４の上にさらに第１の難吸水材５ａを設けると共に、低吸水性の吸水材２の下面に第２の難吸水材６ａを設けている点で相違する。この場合、第２の難吸水材６ａと第１の難吸水材５ａとの間に、低吸水性の吸水材２、第１及び第２アンテナ素子１１、１２、及び、高吸水性の吸水材４を挟んでいる。つまりＲＦＩＣデバイス１０ｆの両主面を第１及び第２の難吸水材５ａ、６ａで挟むと共に、短手方向の両側面も第１及び第２の難吸水材５ａ、６ａで覆っている。つまり、低吸水性の吸水材２及び高吸水性の吸水材４は、第１及び第２アンテナ素子１１、１２の長手方向に対してのみ露出している。そこで、水分は第１及び第２アンテナ素子１１、１２の長手方向に沿ってしか浸入してこない。この場合、水分吸収量は徐々にしか変化せず、アンテナ長も徐々にしか変化しない。このように段階的に第１及び第２アンテナ素子１１、１２の電気長が変化するので、吸水の程度を段階的に検出できる。

（実施の形態６）
図１１（ａ）は、実施の形態６に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｇの構成を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＦ−Ｆ線の方向からみた断面構造を示す断面図である。
実施の形態６に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｇは、実施の形態１に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスと対比すると、第１及び第２アンテナ素子１１、１２がミアンダ状でなく、折り返し部を有するループ型である点で相違する。また、折り返し部には、高吸水性の吸水材４の両面を低吸水性の吸水材２で挟む積層体８を挟んでいる点で相違する。
第１及び第２アンテナ素子１１、１２は、３層の吸水材の積層体８の端部で折り返して、積層体８の下面に沿って延在する。第１及び第２アンテナ素子１１、１２において、容量結合可能な対向部は、積層体８の上面側のアンテナパターン３と積層体８を挟む下面側のアンテナパターン３とである。

図１２は、図１１（ａ）の水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｇのアンテナ素子１１、１２の折り返し部分に水分が含まれた場合の容量結合を示す概略図である。なお、折り返した開放端同士の間にも容量が形成される。
図１２に示すように、水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０ｇでは、ループ型の折り返し部が容量結合可能な対向部に対応する。つまり、積層体８中の低吸水性の吸水材２が水分を吸収すると、積層体８を挟んでいるアンテナパターン３からなる対向部において浮遊容量が変化してアンテナ長が変化する。これによって第１及び第２アンテナ素子１１、１２のアンテナ長が変化して、無線通信状態が段階的に変化し、さらには無線通信自体ができなくなる。無線通信ができる通信距離の検出、無線通信成功回数の計測等によって水分の存在及び吸水の程度を段階的に検出できる。

（実施の形態７）
図１３は、実施の形態７に係るハンディタイプのリーダ４０を用いた、定期巡回によるおむつ交換方法のフローチャートである。このおむつ交換のフローチャートでは、図６のおむつ交換のフローチャートと対比して、１回のおむつ交換でフローを終了するのではなく、繰り返しおむつ交換を行うようにフローを終了させていない点で相違する。つまり、実際の状態に合わせて何回でもおむつ交換を行うことができる。
（１）水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０を装着したおむつ３０を要介護者が装着する（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にハンディタイプのリーダ４０を当てて、水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０の読み取りを行う（Ｓ１２）。
（３）水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０との通信が可能か判断し（Ｓ１３）、通信ができれば（ＹＥＳ）、おむつ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）、おむつ交換の定期巡回時のリーダ読み取り（Ｓ１２）にもどる。一方、水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０との通信が不可能（ＮＯ）となっていれば、おむつ３０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Ｓ１５に移る。
（４）介護者が要介護者のおむつ３０を除去し（Ｓ１５）、要介護者が水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０を装着した新しいおむつを装着する（Ｓ１６）。
（５）おむつ交換直後におむつにリーダを当てて、水分検出用ＲＦＩＤデバイスの読み取りを行う（Ｓ１７）。その後、水分検出用ＲＦＩＣデバイス１０との通信が可能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ＲＦＩＤデバイスの読み取りを行うことによって、ＲＦＩＤ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ＲＦＩＤデバイスの読み取りを行わず、おむつ交換の定期巡回時のリーダ読み取り（Ｓ１２）にもどるようにしてもよい。つまり、おむつ交換直後のＲＦＩＤデバイスの読み取りを省略してもよい。
以上によって、ハンディタイプのリーダ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。
なお、ここでは簡単のためにＲＦＩＤデバイス１０との通信が可能か判断しているが、さらに、無線通信可能な通信距離の検出、無線通信成功回数の計数等によって、無線通信状態の段階的な変化を検出することによって、吸水の程度を段階的に検出してもよい。これによって、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。

なお、ＲＦＩＣデバイスは、ＲＦＩＤタグとして使用する場合には、ＬＦ帯、ＨＦ帯、ＵＨＦ帯、ＳＨＦ帯等のいずれの帯域において用いてもよい。また、ＲＦＩＣデバイスは、代表的にはＲＦＩＤタグであるが、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。

本発明に係る水分検出用ＲＦＩＣデバイスは、ＲＦＩＣ素子に接続され、容量結合可能な対向部を有するアンテナ素子と、アンテナ素子の対向部の近傍に、低吸水性の第１の吸水材と、高吸水性の第２の吸水材と、を備える。そこで、簡易、且つ、高精度に水分を検出でき、おむつの水分検出や、配管の水漏れ検出等に有用である。

１ ＲＦＩＣ素子
２ 低吸水性の吸水材（基材シート）
２ａ 難吸水材（基材シート）
３ アンテナパターン
４ 高吸水性の吸水材
４ａ 低吸収性の吸水材
５ 高吸水性の吸水材
５ａ 難吸水材
６ 高吸水性の吸水材
６ａ 難吸水材
８ 積層体
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ 水分検出用ＲＦＩＣデバイス
１１ 第１アンテナ素子
１２ 第２アンテナ素子
１３ 対向部
１４ 容量結合
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
２６ 端子電極
３０ おむつ
４０ リーダ／ライタ

Claims (10)

1. ＲＦＩＣ素子と、
   前記ＲＦＩＣ素子に接続され、容量結合可能な対向部を有する、アンテナ素子と、
   前記アンテナ素子の前記対向部の近傍に、第１の吸水性を有する第１の吸水材と、
   前記第１の吸水性より高い第２の吸水性を有する第２の吸水材と、
   を備え、
   前記アンテナ素子の平面視で、前記対向部は前記第２の吸収材に重なる、水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
2. 前記第１の吸水材は、前記アンテナ素子を支持する基材シートである、請求項１に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
3. 前記第１の吸水材と前記第２の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟む、請求項２に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
4. 前記アンテナ素子を支持する難吸水材をさらに備え、
   前記難吸水材と、前記第１の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟み、
   前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられる、請求項１に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
5. 前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられ、
   前記第１の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟むように設けられ、前記第１の吸水性を有する第３の吸水材と、
   前記第３の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられ、前記第２の吸水性を有する第４の吸水材と、
   をさらに備えた、請求項１に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
6. 前記第２の吸水材は、前記アンテナ素子を支持する基材シートであって、
   前記第２の吸水材と前記第１の吸水材との間に前記アンテナ素子を挟み、
   前記第２の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられた第１の難吸水材と、
   前記第１の吸水材の前記アンテナ素子と反対側の面に設けられた第２の難吸水材と、
   をさらに備えた、請求項１に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
7. 前記アンテナ素子は、互いに異なる方向に延在する第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子であって、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、それぞれ容量結合可能な対向部を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
8. 前記アンテナ素子は、複数の折り返し部を有し、前記折り返し部が容量結合可能な対向部であるミアンダ状を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
9. 前記アンテナ素子は、ループ型の折り返し部を有し、前記折り返し部が容量結合可能な対向部であると共に、
   前記第１の吸水材は、前記アンテナ素子を支持し、
   前記第２の吸水材は、前記第１の吸水材の前記ＲＦＩＣ素子と反対側の面に設けられ、
   前記第２の吸水材の前記ＲＦＩＣ素子と反対側の面に設けられ、第１の吸水性を有する第３の吸水材をさらに備え、
   前記アンテナ素子は、前記第１の吸水材の面に沿って延在し、前記第１乃至第３の吸水材の端面に沿って折り返して、前記第３の吸水材の面に沿って延在する、請求項１に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。
10. 前記ＲＦＩＣ素子は、
    ＲＦＩＣチップと、
    前記ＲＦＩＣチップに接続された給電回路と、
    を含み、前記ＲＦＩＣ素子は、キャリア周波数に相当する共振周波数を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の水分検出用ＲＦＩＣデバイス。

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