日本立命館大學開發出了設想在護理尿失禁患者的護理設施等使用、不用電池、通過無線網路告知紙尿褲更換時間的「無線尿失禁感測器系統」的試製品,並對新聞媒體進行公開演示。

該系統進行無線通信時所需電力是利用尿來發電,然後利用電腦等根據信號接收間隔推斷尿褲中儲存的尿量,通知更換尿褲的最佳時間。通信不需要使用電池,內置電極的紙尿褲是一次性的。做為「感測器」的無線通信等電子電路部分設想做成反覆使用的。

臥床又無法表達者的福音!日本開發用尿發電、不用電池、會自動偵測尿量的「智慧尿褲」
試製的紙尿褲。前面伸出來的的是「感測器」(電子電路)。紙尿褲內可以從外面看到的從腹部向後延伸的線狀物體是電極

由嬰兒紙尿褲改造而成

該系統的開發者是立命館大學理工學部電子資訊工程學專業研究微環境發電等的教授道關隆國。

演示中使用的紙尿褲是由市售的嬰兒紙尿褲改造而成的。在紙尿褲的吸收劑與防水層之間夾了一層長320mm、寬5mm的活性炭和寬1.8mm的鋁電極。這個發電系統的特點是,發電電流會隨著注入尿量的增加而增加,而且注入時,發電電流會急劇升高。「隨著尿滲入活性炭的微細孔,發電電流產生差距,從而實現高靈敏度」。

用尿發的電儲存在「感測器」內的電容器中,達到一定量,就會發出無線通信信號。隨著注入尿量的增加,信號接收間隔縮短,尤其在注入時,信號接收間隔縮短,由此可以推斷失禁次數和失禁量。演示中使用人工尿,從「還不要緊的水準」繼續追加120mL,達到「要溢出的水準」時,系統就會顯示更換信號。

可拆下來重複使用的「感測器」部分的成本為數百日元,量產的話,估計能降到接近100日元。內置電極的一次性紙尿褲的目標價格是原來高1成左右。鋁電極的鋁量少,因此可以和普通的紙尿褲一樣廢棄,另外,還可以做得超薄輕量。現在的電極也都很柔軟,而且並不接觸皮膚。

今後最大的課題是「尋找共同開展驗證實驗的紙尿褲廠商」。現在的試製品是學生手工拆解市售品,然後內置電極組裝起來的,即使很熟練,做一個也要10分鐘左右。不能大量製作,也就不能進行驗證實驗。「雖然有一家大型廠商諮詢過,但他們對此並不感興趣」。

其他的課題還包括「與感測器連接的部分」和「支援大便」。試製品用彈簧夾連接感測器部分和電極。現在,很多可穿戴設備用金屬按紐與發送器連接,但考慮到成本、廢棄、穿著舒適度,金屬按鈕並不適用於一次性紙尿褲。

大便方面,應該是在檢測到之後立即更換,但目前雖然能夠檢測出來,但無法與少量的尿區分。「正在考慮與溫度感測器等其他方法組合來區分的方法」。另外,尿能用鹽水來模擬,但大便沒有可在電氣上視為同一物體的模擬材料。

※本文獲「日經技術在線」授權轉載,原文:《用尿發電、不用電池的智慧尿褲》