專(zhuān)利名稱(chēng)：電容耦合式傳感器裝置及使用了電容耦合式傳感器裝置的物質(zhì)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容耦合式傳感器裝置及使用了電容耦合式傳感器裝置的物質(zhì)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在傳感器裝置中，有電容耦合式傳感器裝置、即、利用了電容器(電容器)的電容耦合式(靜電電容式)傳感器裝置。在特開(kāi)2000-80703號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種發(fā)明為了檢測(cè)人體落座在人體局部洗凈式的便座上而利用了電容耦合式傳感器裝置。在該公報(bào)所述的發(fā)明中，傳感器部除了電容耦合用的檢測(cè)電極與接地電極之外，還由加裝于這兩電極之間的保護(hù)電極構(gòu)成，各電極之間處于絕緣狀態(tài)。然后，利用檢測(cè)電極與接地電極之間的靜電電容來(lái)設(shè)定高頻振蕩電路中的振蕩頻率，通過(guò)因接近人體而引起的靜電電容的變化而掌握來(lái)自振蕩電路的振蕩頻率(最終的輸出信號(hào))的變化。另外，保護(hù)電極是為了降低傳感器本身具有的靜電電容而設(shè)置。
可是，在上述公報(bào)所述的裝置中，得到的輸出信號(hào)因?yàn)椴幌笏^頻率的變化那樣為一般的輸出信號(hào)，所以有需要檢測(cè)頻率的特別的裝置的問(wèn)題。另外，在上述公報(bào)所述的裝置中，僅檢測(cè)人體這個(gè)物質(zhì)的有無(wú)，沒(méi)有謀求象例如液體的電容變化那樣，連續(xù)可變式地檢測(cè)物質(zhì)的電容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明研究了上述問(wèn)題而提出，其目的在于提供一種使得到的輸出信號(hào)為一般的直流電壓信號(hào)的電容耦合式傳感器裝置及電容耦合式傳感器裝置中的物質(zhì)的檢測(cè)方法。
為了達(dá)到前述目的，在本發(fā)明中，基本上利用電容耦合的發(fā)送電極與接收電極作為高頻電壓的通電電阻。為了防止在該發(fā)送電極與接收電極之間產(chǎn)生高頻電壓的泄漏，在該發(fā)送電極與接收電極之間加裝了屏蔽電極。進(jìn)而，從接收電極輸出的高頻電壓通過(guò)檢波而轉(zhuǎn)換為直流電壓。
具體地說(shuō)，在本發(fā)明裝置中，采用了以下的解決方法。即，如權(quán)利要求書(shū)的技術(shù)方案1所述，包括傳感器部，備有發(fā)送電極、與該發(fā)送電極電容耦合的接收電極、配置在該發(fā)送電極與接收電極之間且對(duì)該發(fā)送電極與接收電極之間進(jìn)行屏蔽的屏蔽電極；高頻振蕩裝置，加裝在前述發(fā)送電極與屏蔽電極之間，在該發(fā)送電極上外加高頻電壓；檢波裝置，加裝在前述接收電極與屏蔽電極之間，將從該接收電極輸出的高頻電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。
由此，在物質(zhì)橫跨著發(fā)送電極及接收電極存在時(shí)與不存在時(shí)該兩電極間的靜電電容不同，通過(guò)觀察由檢波裝置檢波后的直流電壓的大小就能夠知道該靜電電容的不同(物質(zhì)的有無(wú)確認(rèn)，對(duì)應(yīng)技術(shù)方案2)。此外，橫跨發(fā)送電極及接收電極而存在的物質(zhì)的量變化時(shí)，兩電極間的靜電電容也變化，通過(guò)觀察由檢波裝置檢波后的直流電壓的大小就能夠知道該靜電電容的變化(物質(zhì)的量的確認(rèn)，對(duì)應(yīng)技術(shù)方案16)。
以前述解決方法為前提，能夠與以下的方法一同使用。即，還可具有比較器，所述比較器對(duì)來(lái)自前述檢波裝置的輸出電壓與規(guī)定的閾值電壓進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案3)。此時(shí)，通過(guò)觀察來(lái)自比較器的輸出，能夠比較簡(jiǎn)單地了解物質(zhì)的有無(wú)。
可包含具有壁面部的壁面構(gòu)成部件，所述壁面部在內(nèi)表面與物質(zhì)接觸且為絕緣性，前述傳感器部設(shè)于前述壁面構(gòu)成部件的外表面或壁內(nèi)(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案4)。在這種情況下，無(wú)需使傳感器部接觸物質(zhì)。
可使前述壁面構(gòu)成部件為容器或配管的壁面構(gòu)成部件(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案5)。在這種情況下，無(wú)需使傳感器部接觸物質(zhì)就能夠檢測(cè)容器或配管內(nèi)的物質(zhì)的有無(wú)。
可使前述傳感器部，作為整體形成為，至少3根以上的導(dǎo)線相互隔開(kāi)小間隔且相互大致平行地延伸的形狀(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案6)。在這種情況下，能夠用導(dǎo)線簡(jiǎn)單地構(gòu)成各電極，此外，各電極間的間隙可用于使物質(zhì)通過(guò)。
能夠作成前述多根的導(dǎo)線劃分成各由多根導(dǎo)線構(gòu)成的3組，通過(guò)被劃分成前述3組的第1組的多根導(dǎo)線，構(gòu)成多根的前述發(fā)送電極，通過(guò)被劃分成前述3組的第2組的多根導(dǎo)線，構(gòu)成多根的前述接收電極，通過(guò)被區(qū)分成前述3組的第3組的多根導(dǎo)線，構(gòu)成多根的前述屏蔽電極，在構(gòu)成前述發(fā)送電極的各導(dǎo)線與構(gòu)成前述接收電極的各導(dǎo)線之間，分別配置構(gòu)成前述屏蔽電極的導(dǎo)線，構(gòu)成前述發(fā)送電極的各導(dǎo)線的一端部彼此電連接，構(gòu)成前述接收電極的各導(dǎo)線的一端部彼此電連接，構(gòu)成前述屏蔽電極的各導(dǎo)線的一端部彼此電連接(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案7)。在這種情況下，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成來(lái)擴(kuò)大物質(zhì)的檢測(cè)面積，此外，可使對(duì)傳感器部的電連接部的數(shù)量?jī)H為所需最小限度的3根。
可使前述各導(dǎo)線為分別由絕緣性的包覆材料包覆的包覆線(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案8)。在這種情況下，能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行各電極間的絕緣。此外，能夠使用市售的包覆電線來(lái)簡(jiǎn)單地構(gòu)成傳感器部。
可在前述各導(dǎo)線的長(zhǎng)度方向的各端部上設(shè)有用于維持各導(dǎo)線彼此的間隔的隔板部件(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案9)。在這種情況下，通過(guò)隔板部件，能夠可靠地將各導(dǎo)線的間隔維持在規(guī)定的間隔。
前述發(fā)送電極與接收電極與及屏蔽電極分別由多根的導(dǎo)線構(gòu)成，構(gòu)成前述發(fā)送電極的多根導(dǎo)線在1個(gè)第1平面內(nèi)相互隔開(kāi)規(guī)定間隔且相互大致平行地配置，構(gòu)成前述接收電極的多根導(dǎo)線在與前述第1平面大致平行的第2平面內(nèi)，以相互隔開(kāi)小的間隔且沿與前述發(fā)送電極用的導(dǎo)線交叉的方向延伸的方式配置，構(gòu)成前述屏蔽電極的多根導(dǎo)線在前述第1平面與第2平面之間，以在相對(duì)于前述發(fā)送電極用的多根導(dǎo)線及前述接收電極用的多根導(dǎo)線分別交叉的方向上延伸的方式配置，設(shè)定為從與前述第1平面垂直的方向觀察時(shí)，存在多個(gè)前述發(fā)送電極用的導(dǎo)線與接收電極用的導(dǎo)線與屏蔽電極用的導(dǎo)線相互交叉的位置，前述傳感器部整體上形成為具有多個(gè)眼的片狀(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案10)。在這種情況下，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成來(lái)擴(kuò)大物質(zhì)的檢測(cè)面積，此外，能夠構(gòu)成由發(fā)送電極、接收電極、屏蔽電極構(gòu)成的多個(gè)檢測(cè)部。
可使前述發(fā)送電極用的多根導(dǎo)線的一端部彼此相互電連接，前述接收電極用的多根導(dǎo)線的一端部彼此相互電連接，前述屏蔽電極用的多根導(dǎo)線的一端部彼此相互電連接(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案11)。在這種情況下，可使對(duì)傳感器部的電連接部的數(shù)量?jī)H為所需最小限度的3根。
可以是在將前述發(fā)送電極用的多根導(dǎo)線設(shè)為第1導(dǎo)線，前述接收電極用的多根導(dǎo)線設(shè)為第2導(dǎo)線，前述屏蔽電極用的多根導(dǎo)線設(shè)為第3導(dǎo)線時(shí)，前述第1導(dǎo)線與第2導(dǎo)線與第3導(dǎo)線中的任意兩個(gè)導(dǎo)線彼此以相互大致垂直的方式配置，并且前述任意兩個(gè)導(dǎo)線以外的剩余一個(gè)導(dǎo)線以相對(duì)于該任意兩個(gè)導(dǎo)線分別成大致45度的角度的方式配置(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案12)。在這種情況下，能夠確保網(wǎng)眼狀或格子狀的傳感器部的縱向及橫向的強(qiáng)度，進(jìn)而在提高斜向的強(qiáng)度方面也是優(yōu)選的。
可使前述各導(dǎo)線分別為由絕緣性的包覆材料包覆的包覆線(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案13)。在這種情況下，能夠利用市售的包覆電線來(lái)簡(jiǎn)單地進(jìn)行各電極間的絕緣。
能夠做成在前述各導(dǎo)線的長(zhǎng)度方向的各端部上設(shè)有用于維持各導(dǎo)線彼此的間隔的隔板部件(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案14)。在這種情況下，對(duì)于將各導(dǎo)線的間隔即位置關(guān)系可靠地維持在規(guī)定間隔這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的。
能夠做成前述隔板部件形成為在中央具有大的開(kāi)口部的環(huán)狀，前述各導(dǎo)線以橫截前述隔板部件的開(kāi)口部的方式配置，前述各導(dǎo)線的長(zhǎng)度方向的各端部分別安裝在前述隔板部件上(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案15)。在這種情況下，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)成來(lái)充分地確保隔板部件的剛性。此外，在隔板部件不妨礙物質(zhì)通過(guò)各導(dǎo)線間的間隙(眼)方面也是優(yōu)選的。
能夠做成備有接納物質(zhì)的容器，前述傳感器部沿前述容器內(nèi)的物質(zhì)的量的變動(dòng)方向伸展地配置，以前述容器中的至少前述傳感器部的配置位置及其附近具有絕緣性的方式設(shè)定(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案17)。在這種情況下，能夠連續(xù)可變式地檢測(cè)容器內(nèi)的物質(zhì)的量。
能夠做成前述傳感器部設(shè)于前述容器的外表面或壁內(nèi)(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案18)。在這種情況下，傳感器部無(wú)需與容器內(nèi)的物質(zhì)接觸就能夠檢測(cè)容器內(nèi)的物質(zhì)的量。
能夠做成前述傳感器部在前述容器的外部且接近該容器地配置(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案19)。在這種情況下，無(wú)需將傳感器部直接安裝在容器上就能夠檢測(cè)容器內(nèi)的物質(zhì)的量。
能夠做成設(shè)置多個(gè)前述傳感器部，前述各傳感器部中的前述各發(fā)送電極相對(duì)于一個(gè)前述高頻振蕩裝置相互并聯(lián)地連接，在前述各傳感器部中的前述各接收電極相對(duì)于一個(gè)前述檢波裝置相互并聯(lián)地連接，設(shè)有用于選擇性地將前述各發(fā)送電極中的任一個(gè)連接到前述高頻振蕩裝置上的選擇裝置(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案20)。在這種情況下，相對(duì)于多個(gè)傳感器部，分別用一個(gè)高頻振蕩裝置及檢波裝置就夠了。
能夠做成設(shè)置多個(gè)前述傳感器部，前述各傳感器部中的前述各發(fā)送電極相對(duì)于一個(gè)前述高頻振蕩裝置相互并聯(lián)地連接，前述各傳感器部中的前述各接收電極相對(duì)于一個(gè)前述檢波裝置相互并聯(lián)地連接，設(shè)有用于選擇性地將前述各接收電極中的任一個(gè)連接到前述檢波裝置上的選擇裝置(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案21)。在這種情況下，相對(duì)于多個(gè)傳感器部，分別用一個(gè)高頻振蕩裝置及檢波裝置就夠了。
能夠做成前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極保持在由絕緣性的合成樹(shù)脂構(gòu)成的1個(gè)保持體上(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案22)。在這種情況下，能夠一邊將各電極維持在規(guī)定的位置關(guān)系，一邊利用保持體而容易地進(jìn)行各電極的安裝。
能夠做成前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極分別以可容易地彎曲變形的方式較薄地形成，前述保持體具有撓性，在保持了前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極的狀態(tài)下，該保持體可容易地彎曲變形(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案23)。在這種情況下，能夠容易地將各電極即保持體安裝在彎曲的面等上。
可使前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極分別埋設(shè)在前述保持體內(nèi)，從前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極伸出的各導(dǎo)線延伸地設(shè)置在前述保持體的外部(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案24)。對(duì)于充分提高各電極的保護(hù)即耐久性這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的。當(dāng)然，能夠利用向保持體的外部延伸的導(dǎo)線而簡(jiǎn)單地進(jìn)行對(duì)各電極的接線。
可使前述高頻振蕩裝置為裝入計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案25)。在這種情況下，能夠有效地利用計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器來(lái)作為高頻振蕩裝置。
可使前述物質(zhì)是生物體、來(lái)自生物體的排泄物、氣體、液體、固體、粉體、粒狀物或凝膠狀物的任一種(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案26)。在這種情況下，雖然例舉了檢測(cè)對(duì)象的一例，但成為檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)的范圍(種類(lèi))是極其廣泛的。
能夠做成備有排泄物杯，該排泄物杯安裝于患者，接納來(lái)自患者的排泄物，前述傳感器部設(shè)于前述排泄物杯的外表面或者從該排泄物杯延伸的排泄物排出路徑的外表面上(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案27)。在這種情況下，能夠一邊可靠地防止傳感器部因排泄物而被污染，一邊進(jìn)行排泄物的檢測(cè)。
能夠做成備有排泄物杯，該排泄物杯安裝于患者，至少接納由患者排出的大便，用于從前述排泄物杯至少排出大便的大便排出路徑具有在該排泄物杯內(nèi)向上方開(kāi)口的杯內(nèi)開(kāi)口部，前述傳感器部以橫截前述杯內(nèi)開(kāi)口部的方式配置，由患者排出的便載置在該傳感器部上，在前述大便排出路徑受到吸引作用時(shí)，前述傳感器部上的大便通過(guò)該傳感器部(對(duì)應(yīng)技術(shù)方案28)。在這種情況下，通過(guò)具有廣泛檢測(cè)范圍的傳感器部，能夠可靠地檢測(cè)出大便排出到排泄物杯內(nèi)。此外，排出到排泄物杯內(nèi)的大便由于通過(guò)構(gòu)成傳感器部的各電極間的間隙而處于變小的狀態(tài)，對(duì)于防止大便堵住排出路徑這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的。
為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明的方法中，采用了以下的解決方法。即，如權(quán)利要求書(shū)中的技術(shù)方案29所述，
通過(guò)發(fā)送電極、與該發(fā)送電極電容耦合的接收電極、配置在該發(fā)送電極與接收電極之間且對(duì)該發(fā)送電極與接收電極之間進(jìn)行屏蔽的屏蔽電極來(lái)構(gòu)成傳感器部，在前述發(fā)送電極與屏蔽電極之間外加高頻電壓，將從前述接收電極輸出的高頻電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，基于前述直流電壓的大小，檢測(cè)物質(zhì)的有無(wú)或物質(zhì)的量的至少一個(gè)。由此，僅通過(guò)觀察直流電壓的大小就能夠簡(jiǎn)單地檢測(cè)物質(zhì)的有無(wú)或物質(zhì)的量。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)直流電壓的大小就能夠極簡(jiǎn)單地掌握物質(zhì)的有無(wú)或物質(zhì)的量的檢測(cè)結(jié)果，通用性高。


圖1是表示本發(fā)明的電容耦合式傳感器裝置的電路例子的圖。
圖2是圖式地表示圖1所示高頻振蕩電路的高頻振蕩的情況的圖。
圖3是表示與靜電電容的關(guān)系例的特性圖。
圖4是在圖3中，對(duì)靜電電容小的范圍進(jìn)行放大并加以表示的特性圖。
圖5是表示計(jì)量容器內(nèi)的水的變化量與輸出電壓的關(guān)系例的特性圖。
圖6是表示將多根導(dǎo)線平行地排列來(lái)構(gòu)成傳感器部的一例的俯視圖。
圖7是圖6的X7-X7線的對(duì)應(yīng)剖視圖。
圖8是表示導(dǎo)線的剖面的圖。
圖9是表示用多根導(dǎo)線來(lái)做出網(wǎng)眼狀(格子狀)組織的傳感器部的一例的俯視圖。
圖10是圖9的X10-X10線的對(duì)應(yīng)剖視圖。
圖11是表示在燃料箱上設(shè)置了傳感器部的一例的簡(jiǎn)略側(cè)視剖視圖。
圖12是圖11的放大左側(cè)視圖。
圖13是表示燃料量與來(lái)自檢波電路的輸出電壓的關(guān)系例的特性圖。
圖14是表示在保持體上保持了各電極的一例的立體圖。
圖15是圖14的剖視圖。
圖16是表示圖15的變形例的剖視圖。
圖17是表示在容器的壁面構(gòu)成部件內(nèi)埋設(shè)了保持體的一例的主要部分剖視圖。
圖18是表示在具有多個(gè)傳感器部的情況下優(yōu)選的電路例子的圖。
圖19是表示單個(gè)獨(dú)立地檢測(cè)多個(gè)墨盒內(nèi)的墨量時(shí)的一例的主要部分立體圖。
圖20是從保持體一側(cè)觀察圖19時(shí)的背視圖。
圖21從墨盒的排列方向觀察圖19時(shí)的側(cè)視圖。
圖22是表示用單片微型機(jī)處理來(lái)自多個(gè)傳感器部的輸出的電路例子的圖。
圖23是表示將傳感器部安裝在排泄物處理裝置上的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖24是圖23的左側(cè)視圖。
圖25是表示將排泄物處理裝置安裝在處于座姿的患者上的例子的側(cè)視圖。
圖26是排泄物處理裝置的主要部分側(cè)視剖視圖。
圖27是圖26的左側(cè)視圖。
圖28是圖26的右側(cè)視圖。
圖29是圖26的B1-B1剖視圖。
圖30是圖26的B2-B2剖視圖。
圖31是圖26的B3-B3剖視圖。
圖32是大便傳感器的電路圖。
圖33是排泄物處理裝置的控制裝置的方框圖。
圖34是控制裝置的流程圖。
圖35是表示將傳感器部設(shè)置在排泄物杯上時(shí)的其它實(shí)施方式的側(cè)視剖視圖。
圖36是圖35的B5-B5剖視圖。
圖37是表示關(guān)聯(lián)地將傳感器部設(shè)置在排泄物杯上時(shí)的其它例子的側(cè)視圖。
圖38是圖37所示的保持夾的仰視圖。
圖39是圖38的右側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1～圖5的說(shuō)明圖1表示本發(fā)明的電容耦合式傳感器裝置的電路例，400是傳感器部。該傳感器部400具有3個(gè)電極發(fā)送電極401、接收電極402、屏蔽電極403。當(dāng)然，各電極401～403分別由導(dǎo)電性部件形成(例如由銅箔等的薄金屬板形成)。各電極401～403以相互隔開(kāi)規(guī)定的小間隔的方式并列地配置。即，發(fā)送電極401與屏蔽電極403之間、以及接收電極402與屏蔽電極403之間，構(gòu)成絕緣層(也可為了絕緣而在各電極間另外加裝絕緣材料)。
發(fā)送電極401與接收電極402相互地電容耦合，相互作用地構(gòu)成電容器。如后所述，屏蔽電極403用于將發(fā)送電極401與接收電極402之間高頻地屏蔽，一直接地。
從高頻振蕩電路(高頻振蕩裝置、高頻振蕩機(jī)構(gòu))410將高頻電壓(例如2MHZ的電壓)外加到發(fā)送電極401上。即，在發(fā)送電極401與屏蔽電極403之間構(gòu)成了高頻振蕩電路410。此外，雖然從接收電極402如后所述地輸出高頻電壓，但從該接收電極402輸出的高頻電壓利用在發(fā)送電極401與屏蔽電極403之間構(gòu)成的檢波電路(檢波裝置、檢波機(jī)構(gòu))420而轉(zhuǎn)換成直流電壓。從檢波電路420輸出的直流電壓能夠作為輸出端子421與422之間的電位差而向外部輸出(422是接地端子)。
由檢波電路420所得到的直流電壓根據(jù)需要而輸入到比較電路(比較裝置、比較機(jī)構(gòu))430中。比較電路430由比較器431構(gòu)成，該比較器431對(duì)所輸入的直流電壓與規(guī)定的閾值電壓ER進(jìn)行比較，輸出與該比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的信號(hào)(接通信號(hào)或斷開(kāi)信號(hào))。另外，比較電路430(比較器431)優(yōu)選地用于進(jìn)行物質(zhì)的有無(wú)的檢測(cè)，在連續(xù)可變式地檢測(cè)物質(zhì)的量時(shí)也可以沒(méi)有。
前述高頻振蕩電路410具有施密特電路(磁滯比較器)411。該施密特電路411在輸入其輸入端口a11的電壓為規(guī)定的上限閾值電壓EH以上時(shí)，輸出規(guī)定的恒定電壓+Eo。此外，施密特電路411在輸入其輸入端口a11的電壓為規(guī)定的下限閾值電壓EL以下時(shí)，輸出規(guī)定的恒定電壓-Eo(0＜EL＜EH＜Eo)。上述輸入端口a11經(jīng)由緩沖用電阻器412、電容器413而接地。施密特電路411的輸出電壓通過(guò)反向器414而被反向后，外加到發(fā)送電極401上。此外，由反向器414反向后的上述輸出電壓經(jīng)由反饋電阻器415而反饋到上述電阻器412與電容器413之間的反饋位置a12。
在此，將前述輸入端口a11的電壓為上限閾值電壓EH時(shí)的前述反饋位置a12上的電壓設(shè)為VH。此外，將輸入端口a11的電壓為下限閾值電壓EL時(shí)的前述反饋位置a12上的電壓設(shè)為VL。在這種情況下，通過(guò)使反饋位置a12的電壓在上述VH與VL之間變化，來(lái)自施密特電路411的輸出電壓如圖2所示，成為在+Eo～-Eo之間變化的矩形波(高頻電壓)。另外，用于使施密特電路411本身動(dòng)作的電源電路在圖1中略去。
對(duì)于如何得到圖2所示的矩形波進(jìn)行說(shuō)明。如果從電容器413放電的初始狀態(tài)(反饋位置a12的電壓為零)，開(kāi)始施密特電路411的動(dòng)作，則施密特電路411輸出-Eo。從施密特電路411輸出的-Eo的輸出電壓被反向器414反向，成為+Eo。來(lái)自反向器414的+Eo的輸出電壓經(jīng)由反饋電阻器415而外加到電容器413，電容器413開(kāi)始充電，與之相伴，反饋位置a12的電壓逐漸升高。若反饋位置a12的電壓升高到電壓VH，則施密特電路411輸出+Eo。若施密特電路411輸出+Eo，則因?yàn)榉聪蚱?14的輸出變成-Eo，所以充電中的電容器413開(kāi)始朝向反饋電阻器415放電。通過(guò)電容器413的緩慢放電，反饋位置a12的電壓逐漸降低最后降低到VL。由此，施密特電路411輸出-Eo。這樣一來(lái)，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行電容器413的充電與放電，反饋位置a12的電壓在VH與VL之間變化，由此，施密特電路411的輸出在+Eo與-Eo之間變化(矩形波)。
如上所述，在高頻電壓外加于發(fā)送電極401的狀態(tài)下，若發(fā)送電極401與接收電極402電容耦合(例如人體等的物質(zhì)橫跨發(fā)送電極401與接收電極402地接近時(shí))，從接收電極402輸出高頻電壓。從接收電極402輸出的高頻電壓的大小成為與兩電極401與402之間的靜電電容對(duì)應(yīng)的大小。通過(guò)屏蔽電極403，防止外加于發(fā)送電極401的高頻電壓直接在接收電極402一側(cè)泄漏的問(wèn)題。
前述檢波電路420具有2個(gè)肖特基勢(shì)壘二極管423、424，通過(guò)該肖特基勢(shì)壘二極管423、424，從接收電極402輸出的高頻電壓被倍壓整流。倍壓整流后的高頻電壓通過(guò)電阻器425與電容器426所形成的平滑作用而轉(zhuǎn)換成直流電壓。圖1中，A表示外加到發(fā)送電極401上的高頻電壓的波形例。此外，圖1中B表示從接收電極402輸出的高頻電壓的波形例。圖1中C表示被平滑成直流電壓后的波形例。
前述比較電路430(比較器431)對(duì)從檢波電路420輸出的直流電壓(輸入電壓)與規(guī)定的閾值電壓ER進(jìn)行比較。比較電路430僅在上述輸入電壓比閾值電壓ER大的時(shí)候來(lái)輸出例如規(guī)定的接通信號(hào)。
圖3是表示發(fā)送電極401以及接收電極402之間的靜電電容的大小與來(lái)自檢波電路420的直流輸出電壓(端子421與422之間的電位差)的關(guān)系例的特性圖。在該圖3中，靜電電容與直流輸出電壓的關(guān)系從整體上來(lái)看是非線形的。圖4是在圖3所示的特性中，限定地表示了靜電電容小的范圍的特性圖。從該圖4可知，在靜電電容小的范圍中，靜電電容的大小與直流輸出電壓的大小為大致線形的關(guān)系。
圖5表示在市售的合成樹(shù)脂制(絕緣性)的計(jì)量容器的外表面上粘貼了圖1所示的傳感器部400的狀態(tài)下，計(jì)量容器內(nèi)的水量與來(lái)自檢波電路420的輸出電壓的關(guān)系例。從該圖5可知，基于輸出電壓，能夠了解計(jì)量容器內(nèi)的水的量。另外，傳感器部400(其各電極401～403)以在容器內(nèi)的水的變動(dòng)方向(上下方向)上細(xì)長(zhǎng)地伸展的方式設(shè)置。
作為使發(fā)送電極401與接收電極402電容耦合的物質(zhì)，考慮了種種的物質(zhì)，例如除了生物體、來(lái)自生物體的排泄物、水、汽油、藥液等的液體、天然氣、氫氣、城市煤氣等的氣體、米粉及小麥粉的粉體、混凝土制品、木材制品、合成樹(shù)脂制品等的固體之外、還有粒狀物、凝膠狀物等的種種物質(zhì)。換言之，不能使發(fā)送電極401與接收電極402電容耦合的物質(zhì)是例外。即，本發(fā)明在進(jìn)行各種物質(zhì)的有無(wú)或電容的檢測(cè)時(shí)，其適用的工業(yè)領(lǐng)域是極其廣泛的。當(dāng)然，傳感器部400以不接觸成為檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)為宜(也可以接觸地使用)。
圖6～圖8的說(shuō)明圖6～圖8表示傳感器部400的變形例。本例中的傳感器部400B利用多根導(dǎo)線500而實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了多組傳感器部400。如圖8所示，使用的導(dǎo)線500是將作為絕緣材料的合成樹(shù)脂構(gòu)成的包覆材料502整體地包覆銅線等的導(dǎo)電性的線材501所得。
多根的導(dǎo)線500以相互隔開(kāi)小的間隔的方式大致平行地排列。在實(shí)施方式中，導(dǎo)線500整體為13根。在圖6中，從上方到下方依次將各導(dǎo)線500作為500a、500b......500m來(lái)進(jìn)行識(shí)別。其中，屏蔽電極403用的導(dǎo)線(為了識(shí)別而涂黑地示出)稱(chēng)為導(dǎo)線500a、500c、500e、500g、500i、500k、500m，存在于導(dǎo)線的排列方向的兩側(cè)，并且以間隔一根的方式存在。發(fā)送電極401用的導(dǎo)線(為了識(shí)別而用陰影線表示)是500b、500f、500j的3根。接收電極402用的導(dǎo)線(為了識(shí)別而用空心表示)是500d、500h、500l的3根。這樣，成為屏蔽電極的導(dǎo)線設(shè)定為位于相鄰的成為發(fā)送電極的導(dǎo)線與成為接收電極的導(dǎo)線之間。然后，多根的導(dǎo)線的排列方向最外側(cè)的導(dǎo)線設(shè)定為成為屏蔽電極。
成為發(fā)送電極的多根(實(shí)施方式中為3根)導(dǎo)線500b、500f、500j彼此在其一個(gè)端部側(cè)通過(guò)連接線510而相互電連接。成為接收電極的多根(實(shí)施方式中為3根)導(dǎo)線500d、500h、500l彼此在其一個(gè)端部側(cè)通過(guò)連接線520而相互電連接。成為屏蔽電極的多根(實(shí)施方式中為7根)導(dǎo)線500a、500c、500e、500g、500i、500k、500m彼此在其一個(gè)端部一側(cè)通過(guò)連接線530而相互電連接。
多根的導(dǎo)線(500a～500m)的各端部固定在隔板部件540上。該隔板部件540由絕緣部件(例如合成樹(shù)脂)形成，在其表面上具有分別獨(dú)立地嵌合各導(dǎo)線的槽部541(槽部541的數(shù)量與導(dǎo)線的總根數(shù)相同)。通過(guò)這樣的隔板部件540，將各導(dǎo)線500的間隔維持在規(guī)定的小間隔。此外，在隔板部件540上形成安裝孔542，將傳感器部400B固定在規(guī)定的部件上時(shí)，利用隔板部件540(的安裝孔542)來(lái)進(jìn)行。
上述那樣的傳感器部540B專(zhuān)門(mén)在檢測(cè)物質(zhì)的有無(wú)時(shí)使用。例如，以配置在安裝于人體并使用的排泄物杯內(nèi)的方式使用。在這種情況下，在患者排出大便或尿液時(shí)，若該大便或尿液橫跨相鄰的發(fā)送電極用導(dǎo)線與接收電極用導(dǎo)線之間并接觸，則電容耦合發(fā)生變化，檢測(cè)到大便或尿液的存在。因?yàn)閭鞲衅鞑?00實(shí)質(zhì)上構(gòu)成為多組，且分散在大的范圍內(nèi)，所以可靠地進(jìn)行大便或尿液的檢測(cè)。除此之外，也能夠使用于其它適宜的用途，例如通過(guò)使其露出到屋外地配置來(lái)檢測(cè)降雨等。
傳感器部400B在至少兩個(gè)隔板部件540之間整體上具有撓性。當(dāng)然，通過(guò)將隔板部件540設(shè)定為也具有撓性，從而能夠使其整體上具有撓性。
圖9、圖10的說(shuō)明圖9、圖10表示傳感器部400的變形例。本例中的傳感器部400C利用多根導(dǎo)線500而實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了多組傳感器部400。如圖8所示，使用的導(dǎo)線500是將作為絕緣材料的合成樹(shù)脂構(gòu)成的包覆材料502整體地包覆銅線等的導(dǎo)電性的線材501所得(與圖6～圖8的例相同)。
在圖9中，為了識(shí)別多根的導(dǎo)線500，用符號(hào)550表示發(fā)送電極401用的導(dǎo)線，用符號(hào)560表示接收電極402用的導(dǎo)線，用符號(hào)570表示屏蔽電極403用的導(dǎo)線。發(fā)送電極用的導(dǎo)線550分別位于規(guī)定平面(為第1平面，與圖9的紙面平行的面)內(nèi)，沿圖9縱向的方向延伸，以相互隔開(kāi)小的間隔且大致平行的方式配置。各導(dǎo)線550的一端部之間通過(guò)連接線551而相互電連接。
屏蔽電極用的導(dǎo)線570位于發(fā)送電極用的導(dǎo)線550的上方(配置在與前述第1平面大致平行的第2平面上)，沿圖9橫向的方向延伸，以相互隔開(kāi)小的間隔且大致平行的方式配置。各導(dǎo)線570的一端部之間通過(guò)連接線571而相互電連接。
接收電極用的導(dǎo)線560位于上述各導(dǎo)線550與570的上方，沿圖9的斜向延伸。在實(shí)施方式中，導(dǎo)線560的延伸方向設(shè)定為相對(duì)于導(dǎo)線550與570，分別成大致45度的角度。各導(dǎo)線560的一端部之間通過(guò)連接線561而相互電連接。
分別形成多根的各導(dǎo)線550、560、570在圖9中(俯視)，呈矩陣狀地具有多個(gè)交叉部，該多個(gè)的交叉部分別構(gòu)成傳感器部400。該交叉部的詳細(xì)情況如圖10所示。在該交叉部中，各導(dǎo)線550、560、570通過(guò)熔接彼此的包覆材料502或通過(guò)另外使用粘接材料，相互一體化，從而使位置不產(chǎn)生偏移。這樣，傳感器部400C做成在整體上具有網(wǎng)眼狀或格子狀的多個(gè)眼(間隙)的薄片狀。
傳感器部400C在其周?chē)哂懈舭宀考?80。隔板部件580由合成樹(shù)脂等的絕緣材料構(gòu)成。隔板部件580整體地形成為在中央具有大的開(kāi)口部581的環(huán)狀(外周形狀及內(nèi)周形狀分別做成大致正方形的環(huán)狀)。各導(dǎo)線550、560、570分別以橫截上述開(kāi)口部581的方式配置。各導(dǎo)線550、560、570的各端部固定在隔板部件580上。由此，防止各導(dǎo)線550、560、570的位置偏移。
上述那樣的傳感器部400C能夠與圖6所示的傳感器部400B同樣地使用。另外，雖然省略了圖示，但隔板部件580能夠以具有安裝孔的方式形成，此外，也能夠以具有撓性的方式形成。另外，在圖8中，表示了構(gòu)成各電極用的導(dǎo)線的延伸方向的一例，能夠向適當(dāng)?shù)姆较蜓由?。例如，能夠配置成發(fā)送電極用導(dǎo)線550與接收電極用導(dǎo)線560垂直，或者也可以配置成接收電極用導(dǎo)線560與屏蔽電極用導(dǎo)線570垂直(不過(guò)，屏蔽電極用導(dǎo)線位于發(fā)送電極用導(dǎo)線與接收電極用導(dǎo)線之間)。
圖11～圖13的說(shuō)明圖11、圖12表示圖1所示的電容耦合式傳感器裝置的傳感器部400適用于汽車(chē)的燃料箱的燃料量檢測(cè)時(shí)的例子。燃料箱600(構(gòu)成其外殼的壁面構(gòu)成部件)是纖維強(qiáng)化塑料制成的絕緣部件。在燃料箱600的外表面上固定有傳感器部400，所述傳感器部400遍及燃料箱的上下方向的大致全長(zhǎng)，沿上下方向細(xì)長(zhǎng)地延伸。由此，燃料箱600內(nèi)的燃料量變化時(shí)，傳感器部400中的發(fā)送電極401與接收電極402之間的靜電電容產(chǎn)生變化，能夠檢測(cè)燃料量(通過(guò)觀察圖1的端子421與422之間的電位差來(lái)檢測(cè)燃料量)。
在圖11的例中，在輸出電壓的大小與燃料量不存在線性關(guān)系的情況下，如圖13所示，只要將其關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ)于圖表中(例如預(yù)先存儲(chǔ)在RAM等的存儲(chǔ)介質(zhì)中)，將檢測(cè)出的輸出電壓與該圖表進(jìn)行對(duì)照，來(lái)決定燃料量即可(該方法不限于燃料量的檢測(cè)，可適用于全部的電容檢測(cè))。
圖14～圖17的說(shuō)明圖14、圖15表示將傳感器部400(的備電極401、402、403)整體地埋設(shè)在由合成樹(shù)脂等的絕緣性部件構(gòu)成的保持體610內(nèi)的例子。從各電極401～403伸出的導(dǎo)線611、612、613被導(dǎo)出到保持體610的外部。這樣，通過(guò)預(yù)先整體地包覆傳感器部400，承受外力的能力較強(qiáng)，此外，其安裝也能夠經(jīng)由保持體610而變得更加容易。通過(guò)使保持體610具有撓性，還能夠使整體具有撓性，各電極401～403及保持體610能夠做成整體上極薄，也能夠做成薄膜狀。相反地，考慮到使用大的電壓，或大的外力施加的可能性時(shí)，或者設(shè)置在屋外而要求耐久性時(shí)，只要通過(guò)保持體610來(lái)充分地包覆帶有的各電極401～403即可。進(jìn)而，也能夠使各電極401～403在外部?jī)H露出成為檢測(cè)對(duì)象面的其一個(gè)表面?zhèn)?例如圖15的上表面一側(cè))(靈敏度提高)。
如圖16所示，能夠在保持體610內(nèi)預(yù)先另外地埋設(shè)噪音防止用電極404。即，在使保持體610的一個(gè)表面?zhèn)?圖15上表面一側(cè))為檢測(cè)面時(shí)，該電極404位于各電極401～403的另一個(gè)表面?zhèn)?。電極404與屏蔽電極403電連接。通過(guò)預(yù)先設(shè)置這樣的噪音防止用電極404，能夠防止在非檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)接近保持體610的另一面?zhèn)葧r(shí)，發(fā)送電極401與接收電極402電容耦合的問(wèn)題。另外，噪音防止用電極404也能夠使用于各電極401～403未保持在保持體610上的情況。
圖17表示在使各電極401～403保持在上述的保持體610上的狀態(tài)下，將其埋設(shè)于計(jì)量容器等的容器615的壁面構(gòu)成部件內(nèi)的例子。容器615中構(gòu)成其外殼的壁面構(gòu)成部件整體上由合成樹(shù)脂等的絕緣性部件形成。不過(guò)，只要僅僅在保持體610(電極401～403)所處的部分及其附近具有絕緣性，則對(duì)構(gòu)成容器615的材質(zhì)沒(méi)有特別的限定。各電極401～403即保持體610能夠在例如注射模塑成形容器615時(shí)包心鑄造而成。
僅有各電極用的導(dǎo)線611～613從容器615的壁面構(gòu)成部件向外部延伸。各電極401～403在容器615內(nèi)的物質(zhì)(例如水等的液體)變動(dòng)方向上延伸(沿上下方向延伸)。由此，通過(guò)觀察來(lái)自檢波裝置420的直流電壓的大小，就能夠連續(xù)可變式地檢測(cè)容器615內(nèi)的物質(zhì)的量。
圖18～圖21的說(shuō)明圖18表示在具有多個(gè)傳感器部400而高頻振蕩電路410與檢波電路420各有一個(gè)的情況下使用的優(yōu)選例。即，表示通過(guò)多個(gè)的傳感器部400而能夠分別獨(dú)立地檢測(cè)物質(zhì)的有無(wú)或物質(zhì)的量時(shí)的一例。在圖18中，雖然U10表示利用微型計(jì)算機(jī)而構(gòu)成的控制器，但該控制器U10可以為例如個(gè)人電腦。利用控制器U10所具有的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器(的振蕩頻率)來(lái)構(gòu)成高頻振蕩電路410(根據(jù)需要將時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的輸出增幅地進(jìn)行輸出)。
多個(gè)傳感器部400在實(shí)施方式中為4個(gè)，用符號(hào)400a、400b、400c、400d來(lái)進(jìn)行區(qū)別。各傳感器部400(400a～400d)相互并聯(lián)地與控制器U10中構(gòu)成高頻振蕩電路410的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器連接。此外，多個(gè)傳感器部400相互并聯(lián)地與檢波電路420連接。在各傳感器部400與檢波電路420之間分別連接有電磁式的開(kāi)閉開(kāi)關(guān)SW11、SW12、SW13或SW14。各開(kāi)關(guān)SW11～SW14通過(guò)控制器U10而分別獨(dú)立地控制其開(kāi)閉(通過(guò)控制僅接通所希望的1個(gè)開(kāi)關(guān)，使其它開(kāi)關(guān)斷開(kāi))。開(kāi)關(guān)SW11～SW14構(gòu)成選擇裝置SW(選擇機(jī)構(gòu))。
利用控制器U10，通過(guò)僅接通開(kāi)關(guān)SW11，僅傳感器部400a向檢波電路420輸出，檢測(cè)作為傳感器部400a的檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)的有無(wú)或物質(zhì)的量。通過(guò)僅接通開(kāi)關(guān)SW12，檢測(cè)作為傳感器部400b的檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)的有無(wú)或其量。通過(guò)僅接通開(kāi)關(guān)SW13，檢測(cè)作為傳感器部400c的檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)的有無(wú)或其量。通過(guò)僅接通開(kāi)關(guān)SW14，檢測(cè)作為傳感器部400d的檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)的有無(wú)或其量。另外，傳感器部400的數(shù)量可任意地設(shè)定。此外，檢測(cè)出的物質(zhì)的有無(wú)或量能夠顯示在例如顯示部645上。
作為圖18的變形，能夠?qū)⑦x擇裝置SW設(shè)置在多個(gè)的傳感器部400(400a～400d)與一個(gè)高頻振蕩電路410之間。在這些情況下，也通過(guò)接通任意一個(gè)開(kāi)關(guān)，檢測(cè)作為與接通的開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的傳感器部的檢測(cè)對(duì)象的物質(zhì)的有無(wú)或其量。
圖19～圖21表示利用了圖18所示的多個(gè)傳感器部400來(lái)進(jìn)行物質(zhì)的檢測(cè)的具體例子。在本例中，在噴墨式的打印機(jī)中，多個(gè)墨盒651～654相對(duì)于其安裝底座655而裝卸自如地安裝著。各墨盒651～654存留相互顏色不同的墨，其外殼由具有絕緣性的合成樹(shù)脂形成。在離各墨盒651～654極近的部位分別設(shè)置保持于圖14、圖15所示的保持體610上的傳感器部400。各傳感器部400即保持體610與安裝底座655一體化。各傳感器部400設(shè)定為在墨盒內(nèi)的墨量增減方向(上下方向)上較長(zhǎng)地延伸。
裝備于噴墨式打印機(jī)上的控制器構(gòu)成了圖18中的控制器U10。由此，利用多個(gè)傳感器部400，分別獨(dú)立地檢測(cè)各墨盒651～654內(nèi)的墨量。檢測(cè)結(jié)果只要在設(shè)于噴墨式打印機(jī)上的顯示部(對(duì)應(yīng)圖18的顯示部645)上顯示即可。另外，若僅在墨量降低到規(guī)定量時(shí)發(fā)出警報(bào)，則各傳感器部400不需要連續(xù)可變式地檢測(cè)墨量。此外，在個(gè)人電腦的情況下，能夠使其顯示器為上述顯示部。
圖22的說(shuō)明圖22表示利用單片微型機(jī)來(lái)處理多個(gè)傳感器部400的輸出時(shí)的例子，在此實(shí)施方式中，對(duì)應(yīng)每個(gè)傳感器部400設(shè)置有檢波電路420。圖22所示的單片微型機(jī)能夠用于，例如裝備于打印機(jī)上，分別獨(dú)立地檢測(cè)圖19～圖21的多個(gè)墨盒的電容等場(chǎng)合。
在圖22中，符號(hào)U20是單片微型機(jī)(例如日立H8/3664)。該微型機(jī)U20具有CPU681、RAM682、ROM683、振蕩電路684、模擬多路轉(zhuǎn)換器685、A/D轉(zhuǎn)換器686、I/O接口687。各傳感器部400相對(duì)于振蕩電路684并聯(lián)地連接。來(lái)自各檢波電路420的輸出(直流電壓)分別獨(dú)立地輸入到模擬多路轉(zhuǎn)換器685。當(dāng)然，各屏蔽電極403接地。
在上述RAM682中存儲(chǔ)有用于使CPU681進(jìn)行規(guī)定的處理(控制)的OS(操作系統(tǒng))。ROM683存儲(chǔ)有在CPU681進(jìn)行處理時(shí)暫時(shí)需要的數(shù)據(jù)。振蕩電路684用于輸出規(guī)定頻率(例如2MHz)的高頻電壓，利用時(shí)鐘脈沖發(fā)生器(晶體振子)來(lái)進(jìn)行高頻振蕩。模擬多路轉(zhuǎn)換器685是模擬開(kāi)關(guān)，從來(lái)自多個(gè)檢波電路420的輸出信號(hào)中選擇任一個(gè)。A/D轉(zhuǎn)換器686將來(lái)自模擬多路轉(zhuǎn)換器685的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。I/O接口687將由A/D轉(zhuǎn)換器686而被數(shù)字信號(hào)化后的信號(hào)向外部輸出。
通過(guò)單片微型機(jī)U20，進(jìn)行以下的處理。首先，從振蕩電路684向各傳感器部400輸出高頻電壓。由此，各傳感器部400輸出與其靜電電容對(duì)應(yīng)的高頻電壓。來(lái)自各傳感器部400的高頻電壓通過(guò)對(duì)應(yīng)的檢波電路420而轉(zhuǎn)換為直流電壓，并被輸入到模擬多路轉(zhuǎn)換器685。在圖22中，用#1、#2、#3、#4的符號(hào)來(lái)識(shí)別各檢波電路420的輸出。
模擬多路轉(zhuǎn)換器685從輸入的來(lái)自各檢波電路420的輸出(#1、#2、#3、#4)中僅接納任一個(gè)的輸出(例如#1)，將該接納的1個(gè)輸出輸出到A/D轉(zhuǎn)換器686。來(lái)自模擬多路轉(zhuǎn)換器685的輸出最終經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器686而從I/O接口687向外部輸出。在圖22中，在從I/O接口687的輸出中，使用符號(hào)#1a、#2a、#3a、#4a來(lái)識(shí)別分別與#1、#2、#3、#4對(duì)應(yīng)的輸出。
在實(shí)施方式中，按照規(guī)定的采樣周期依次進(jìn)行模擬多路轉(zhuǎn)換器685對(duì)來(lái)自檢波電路420的輸出的接納(例如按照#1、#2、#3、#4的順序，按照規(guī)定的采樣周期依次接納)。此外，在實(shí)施方式中，在有來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器686的輸出的時(shí)刻進(jìn)行從I/O接口687的輸出。由此，從I/O接口687按照規(guī)定的周期依次輸出與來(lái)自各檢波電路420的輸出對(duì)應(yīng)的輸出#1a、#2a、#3a、#4a。
另外，也可例如對(duì)應(yīng)另外設(shè)置的手動(dòng)開(kāi)關(guān)(省略圖示)的操作等來(lái)進(jìn)行模擬多路轉(zhuǎn)換器685對(duì)來(lái)自檢波電路420的輸出的接納，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定其接納時(shí)機(jī)。此外，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為A/D轉(zhuǎn)換器686的輸出暫時(shí)存儲(chǔ)在ROM683中，在到達(dá)規(guī)定的時(shí)機(jī)的時(shí)刻執(zhí)行從I/O接口687的輸出，或者在進(jìn)行規(guī)定的手動(dòng)操作時(shí)執(zhí)行從I/O接口687的輸出等。
圖23～圖34的說(shuō)明圖23～圖34表示將使用本發(fā)明的傳感器裝置用于對(duì)安裝于患者的排泄物杯中的排泄物(大便或尿液)進(jìn)行檢測(cè)的例子。另外，在以下的說(shuō)明中，也有時(shí)用傳感器S1或傳感器S2表示傳感器部400。
在圖23～圖25中，5是戴用者即患者，A-1是排泄物處理裝置。該排泄物處理裝置A-1單獨(dú)地具有接便杯10與接尿杯25。各杯10與25由例如塑料材料形成。各杯10、25通過(guò)保持件6而壓接保持在患者5的肛門(mén)部5a(的周?chē)?及陰部5b(的周?chē)?。
上述保持件6具有腰帶7、多根的編帶部8a，8b，8c。腰帶7卷繞在患者5的身體上。2根的上部編帶8a、8b的各一端部連結(jié)在腰帶7的上部?jī)蓚?cè)。1根下部編帶8c連結(jié)在腰帶7的下部中心部上。通過(guò)上部編帶8a、8b的前端部及下部編帶8c的前端部，在3個(gè)部位保持撓性的卡止環(huán)9。如圖2 4的假想線所示，卡止環(huán)9在上下地彎曲成橢圓狀的狀態(tài)下，被定位在包圍患者5的肛門(mén)部5a及陰部5b的位置。
上述接便杯10抵接在患者5的肛門(mén)部5a。接尿杯25的承接口抵接在陰部5b。在該狀態(tài)下，如圖24的實(shí)線所示，上述卡止環(huán)9的兩側(cè)卡止在安裝于各接便杯10及接尿杯25兩側(cè)的鉤形掛件9a、9b上。通過(guò)這樣的保持件6，各接便杯10及接尿杯25的承接口壓接在患者5的肛門(mén)部5a(的周?chē)?及陰部5b(的周?chē)?。
在上述接便杯10的兩側(cè)安裝有檢測(cè)接便杯10及接尿杯25的安裝不良的安裝傳感器S3。該安裝傳感器S3在實(shí)施方式中由限位開(kāi)關(guān)構(gòu)成。傳感器S3的促動(dòng)器部可滑動(dòng)地卡止在上述上部編帶8a、8b上。由此，在上部編帶8a、8b的張緊力處于規(guī)定值以下(安裝不良)時(shí)，傳感器S3接通地動(dòng)作，在該張緊力處于規(guī)定值以上時(shí)，傳感器S3斷開(kāi)地動(dòng)作。
另外，在將上述接便杯10及接尿杯25安裝于座姿的患者5時(shí)，如圖25所示，在椅子34的座面上利用前部一側(cè)開(kāi)口的馬蹄形坐墊34a。即，上述患者5坐在坐墊34a上，使接便杯10的下部(后部)面對(duì)上述坐墊34a的開(kāi)口部34b，由此，上述接便杯10從椅子34的座面浮起。
上述接便杯10及接尿杯25如圖26～圖31所示。首先，接便杯10整體上形成為沿前后方向細(xì)長(zhǎng)地延伸的筒狀。即，接便杯10設(shè)定為以下形狀與上下方向相比，左右方向的寬度細(xì)，且沿前后方向較長(zhǎng)地延伸。接便杯10形成為筒狀，尺寸為前后長(zhǎng)度約112mm，上下的高度約為50mm，左右的寬度約為40mm。在接便杯10內(nèi)，在前后方向的大致中間部，通過(guò)隔壁11而在前后(在圖26中為左右)分割為兩部分。即，在接便杯10內(nèi)，將隔壁11的前部一側(cè)劃分為大便室12，將隔壁11的后部一側(cè)劃分為輔機(jī)室14。大便室12的前表面(在圖26中為左側(cè)面)作為大便的承接口12a而向外部(前方)開(kāi)口。在承接口12a的周緣部安裝由軟質(zhì)制的橡膠、樹(shù)脂等構(gòu)成的環(huán)狀的密封件13，能夠與肛門(mén)部5a的周?chē)o貼地對(duì)接。另外，大便室12與輔機(jī)室14劃分成可實(shí)現(xiàn)高度的液體密封。
上述隔壁11通過(guò)硬質(zhì)制的塑料材料而高強(qiáng)度地形成。在隔壁11上朝著前后方向旋轉(zhuǎn)自如地支承有吐出管16。該吐出管16的前端部在上述大便室12內(nèi)露出。在吐出管16的前端部安裝有第1噴嘴(大便粉碎裝置)15，其位于大便室12內(nèi)，吐出洗凈水(洗凈液)。從該第1噴嘴15噴射的洗凈液的噴射方向設(shè)定為相對(duì)于吐出管16的軸心垂直。
在上述隔壁11中的輔機(jī)室14一側(cè)的面上安裝有馬達(dá)(在本實(shí)施方式中為超聲波馬達(dá))M。該馬達(dá)M用于使上述吐出管16旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)M作成環(huán)形，吐出管16貫通馬達(dá)M的中空部?jī)?nèi)。該馬達(dá)M接受來(lái)自收容于輔機(jī)室14的終端電路板60的信號(hào)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。即，在粉碎大便室12內(nèi)的大便時(shí)，第1噴嘴向下，吐出管16往復(fù)地旋轉(zhuǎn)，以使該第1噴嘴15相對(duì)于上下線，以規(guī)定的時(shí)間(在本例中為大約20秒鐘)分別以約90度的角度左右地?cái)[動(dòng)。在結(jié)束了大便粉碎的時(shí)刻，向一個(gè)方向以規(guī)定時(shí)間(在本例中為大約10秒鐘)來(lái)旋轉(zhuǎn)上述吐出管16，使得上述第1噴嘴旋轉(zhuǎn)360度，從而以洗凈肛門(mén)部5a及接便杯10內(nèi)的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
上述吐出管16經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接頭17而旋轉(zhuǎn)自如地連接在設(shè)于輔機(jī)室14內(nèi)的供給管18上。供給管18經(jīng)由形成于輔機(jī)室14的后部壁20的供給通路20a以及形成于后部接頭21內(nèi)的供給通路21a，連接到后述的洗凈水供給裝置40上。從洗凈水供給裝置40供給的洗凈水(熱水)從上述第1噴嘴15向大便室12內(nèi)噴出。由此，通過(guò)上述洗凈水來(lái)粉碎排出到該大便室12內(nèi)的大便，并且洗凈患者5的肛門(mén)部5a。
從第1噴嘴15噴射的洗凈水的噴射形狀為扇形。即，噴射的洗凈水的前后方向的吐出角度α為約110度，左右方向的吐出寬度為約1mm。排便管23配置在上述輔機(jī)室14的下部，該排便管23的前部與大便室12的后部下部連接，在大便室12中開(kāi)口。該排便管23的后部經(jīng)由形成于輔機(jī)室14的后部壁20的排便通路20b以及形成于上述后部接頭21內(nèi)的排便通路21b，連接到后述的大便排出裝置45上。通過(guò)大便排出裝置45，在上述大便室12內(nèi)被粉碎的大便被吸引并除去(排出)到外部。
如圖26及圖27所示，使前述的接尿杯25形成前部開(kāi)口的承接口。接尿杯25形成為其上表面部朝后方向下傾斜的圓錐形的容器狀。接尿杯25的尺寸為前后的長(zhǎng)度約為52mm，上下的高度約為55mm，左右的寬度約為36mm。
接尿杯25的前部的承接口25a形成上下較長(zhǎng)的橢圓狀。在承接口25a的周緣部上安裝由軟質(zhì)制的橡膠、樹(shù)脂等構(gòu)成的密封件26，使其與陰部5b的周?chē)o貼地對(duì)接。在接尿杯25的后部下部上連接有排尿軟管27。排尿軟管27的直徑大約為10mm。該排尿軟管27的后端與形成于輔機(jī)室14的后部壁20上的排尿通路20c的上部連接。即，排尿軟管27經(jīng)由排尿通路20c及形成于后部接頭21內(nèi)的排尿通路21c，連接到后述的尿排出裝置50上。通過(guò)尿排出裝置50，排出到接尿杯25內(nèi)的尿被吸引并排出到外部。
在具有洗凈患者5的陰部5b的功能的情況下，將第2噴嘴28安裝在上述接尿杯25的后部。第2噴嘴28經(jīng)由第2吐出軟管29、電磁閥30、支路31，連接到前述的供給管18的中途。通過(guò)在患者5的排尿結(jié)束時(shí)打開(kāi)上述電磁閥30，從洗凈水供給裝置40供給的洗凈水(熱水)從該第2噴嘴28朝向患者5的陰部5b噴出洗凈水。在這種情況下，從上述第2噴嘴28的洗凈水的吐出角度例如為約40度。
如圖26、圖29所示，排便通路20b與21b在后部接頭21的軸心C部分對(duì)置。供給通路20a與21a在從軸心C偏移的位置對(duì)置。排尿通路20c與21c在從軸心C偏移的位置對(duì)置。如圖7所示，供給通路20a與21a的對(duì)置位置設(shè)定為相對(duì)于排尿通路20c與21c的對(duì)置位置，成為以軸心C為中心的上下對(duì)象位置。在后部接頭21的供給通路21a及排尿通路21c的對(duì)置部上形成有以軸心C為中心的約120度的圓弧槽21a-1、21c-1(成為連結(jié)用通路)。
上述后部接頭21相對(duì)于后部壁20，經(jīng)由圓筒狀的連結(jié)件22而連結(jié)。后部接頭21能夠以其軸心為中心來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)約120度的角度。由此，患者5左右橫向轉(zhuǎn)動(dòng)而使上述接便杯10及接尿杯25左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上述后部接頭21與后部壁20相對(duì)旋轉(zhuǎn)。即，防止連接在該后部接頭21上的洗凈水供給裝置40、大便排出裝置45、及尿排出裝置50的各軟管的扭轉(zhuǎn)。
在前述的大便室12的外周部上安裝有大便傳感器S1(圖26)。此外，在排尿通路20c的豎立部分的外周部上安裝有尿傳感器S2(圖30)，這些大便傳感器S1及尿傳感器S2(分別相當(dāng)于傳感器部400)的檢測(cè)信號(hào)被送出到前述的終端電路板60中。上述大便傳感器S1及尿傳感器S2都由同樣的靜電電容式構(gòu)成。
大便傳感器S1(尿傳感器S2也一樣)相當(dāng)于前述的傳感器部400。因此，形成大便室12的外周壁、即接便杯10由塑料等的絕緣材料形成。在上述大便室12的外周上，沿前后方向而以規(guī)定的間隔卷繞有由銅、鋁等的導(dǎo)電材料構(gòu)成的環(huán)狀的發(fā)送電極24a(對(duì)應(yīng)401)、保護(hù)電極24b(對(duì)應(yīng)403)、接收電極24c(對(duì)應(yīng)402)。發(fā)送電極24a、保護(hù)電極24b、接收電極24c連接在檢測(cè)電路24d(相當(dāng)于除了電極之外的圖1電路)上。
發(fā)送電極24a與接收電極24c間的靜電電容根據(jù)在其間是否存在大便而不同。因此，通過(guò)用上述檢測(cè)電路24d來(lái)檢測(cè)該靜電電容的變化，能夠判斷出接便杯10中是否存在大便。
前述的洗凈水供給裝置40用于供給水或?qū)⑾疽?、肥皂水等混入在水中后的洗凈?洗凈水)。如圖26所示，洗凈水供給裝置40具有將洗凈水調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的溫水箱41。溫水箱41內(nèi)的溫水(即洗凈水)經(jīng)由溫水泵P1及供給軟管42，向接便杯10供給。在上述溫水箱41內(nèi)設(shè)有高溫傳感器S4與低溫傳感器S5。高溫傳感器S4在到達(dá)例如42攝氏度以上后進(jìn)行接通動(dòng)作。低溫傳感器S5在到達(dá)例如25攝氏度以下后接通動(dòng)作。在傳感器S4、S5接通動(dòng)作時(shí)，上述溫水泵P1停止。在傳感器S4、S5斷開(kāi)動(dòng)作的狀態(tài)下且大便傳感器S1或尿傳感器S2已動(dòng)作時(shí)，啟動(dòng)上述溫水泵P1，從第1噴嘴15或第2噴嘴28噴出洗凈水(洗凈患者5的肛門(mén)部5a或陰部5b)。
如圖26所示，前述的大便排出裝置45具有密閉的大便箱46。大便箱46的上部經(jīng)由排便軟管47(例如直徑約10mm)，裝卸自如地連接在前述的排便通路21b上。此外，大便箱46的上部經(jīng)由吸引軟管48而連接到大便吸引泵P2(的吸引口)上。觸媒(除臭器)49連接在大便吸引泵P2的排出管上。大便吸引泵P2在前述的大便傳感器S1動(dòng)作時(shí)被啟動(dòng)，使大便箱46內(nèi)成為負(fù)壓力。由此，流到大便室12的下部的大便被吸引，收容于大便箱46內(nèi)。由大便吸引泵P2吸引的大便箱46內(nèi)的氣體被上述觸媒49凈化后，排出到外部氣體中。在上述大便箱46上安裝有檢測(cè)該大便箱46是否裝滿(mǎn)的滿(mǎn)杯傳感器S6。
如圖26所示，前述的尿排出裝置50具有密閉的尿箱51。尿箱51的上部經(jīng)由排尿軟管52而連接在前述的排尿通路21c上。此外，尿箱51的上部經(jīng)由吸引軟管53而連接到尿吸引泵P3(的吸引口)上。觸媒(除臭器)54連接在尿吸引泵P3的排出管上。尿吸引泵P3在前述的尿傳感器S2動(dòng)作時(shí)被啟動(dòng)，使尿箱51內(nèi)成為負(fù)壓力。由此，流到接尿杯25的下部的尿被吸引，收容于尿箱51內(nèi)。由尿吸引泵P3吸引的尿箱51內(nèi)的氣體被上述觸媒54凈化后，排出到外部氣體中。在上述尿箱51內(nèi)安裝有檢測(cè)該尿箱51是否裝滿(mǎn)的滿(mǎn)杯傳感器S7。
在圖26中，70是外部的控制器部。該控制器部70向前述的終端電路板60外加規(guī)定的電源電壓。此外，控制器部70經(jīng)由通信線路64而與上述終端電路板60通信，來(lái)控制各個(gè)設(shè)備。圖33是裝入上述終端電路板60及控制器70中的控制裝置的方框圖，圖34是其流程圖。
在圖34中，61是裝入終端電路板60中的安裝控制部，71是裝入控制器部70中的外部控制部。上述安裝控制部61具有終端的微型計(jì)算機(jī)62。大便傳感器S1及尿傳感器S2的數(shù)據(jù)經(jīng)由檢測(cè)電路24、24′而輸入到終端的微型計(jì)算機(jī)62中。此外，安裝傳感器S3的信號(hào)輸入到微型計(jì)算機(jī)62中。進(jìn)而，檢測(cè)第1噴嘴15的原點(diǎn)位置的原點(diǎn)傳感器S8的數(shù)據(jù)經(jīng)由原點(diǎn)電路63而輸入到到微型計(jì)算機(jī)62中。微型計(jì)算機(jī)62將上述各數(shù)據(jù)及信號(hào)經(jīng)由通信電路64而送出到控制器部70一側(cè)的外部控制部71中。此外，微型計(jì)算機(jī)62接受由外部控制部71所處理的數(shù)據(jù)，經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路65來(lái)控制馬達(dá)M。66是從上述控制器部70一側(cè)供給到終端電路板60的電源電路。
上述控制器部70的外部控制部71具有主微型計(jì)算機(jī)72，來(lái)自上述終端的微型計(jì)算機(jī)62的各數(shù)據(jù)及信號(hào)經(jīng)由通信電路73而輸入到該主微型計(jì)算機(jī)72中。高溫傳感器S4、低溫傳感器S5、滿(mǎn)杯傳感器S6，S7、手動(dòng)大便開(kāi)關(guān)SW1、手動(dòng)尿開(kāi)關(guān)SW2等的各信號(hào)輸入到微型計(jì)算機(jī)72中。進(jìn)而，通過(guò)操作按鈕74將馬達(dá)M的驅(qū)動(dòng)時(shí)間及正反旋轉(zhuǎn)的角度、各傳感器的設(shè)定值等輸入到微型計(jì)算機(jī)72中。主微型計(jì)算機(jī)72對(duì)所輸入的各數(shù)據(jù)及信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算處理，向上述終端的微型計(jì)算機(jī)62發(fā)出規(guī)定的指令信號(hào)，并且經(jīng)由各驅(qū)動(dòng)電路對(duì)溫水泵P1、大便吸引泵P2、及尿吸引泵P3進(jìn)行控制。此外，微型計(jì)算機(jī)72在異常時(shí)使警報(bào)器75動(dòng)作，在液晶顯示器76上進(jìn)行規(guī)定的顯示。上述控制器70的數(shù)據(jù)根據(jù)需要而經(jīng)由通信線路送出到設(shè)于集中管理室的個(gè)人電腦78中，在此進(jìn)行記錄及集中管理。77是上述控制器部70的電源電路。
接著，參照?qǐng)D34的流程圖，對(duì)上述安裝控制部61及外部控制部71的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。另外，在圖34中，T1～T21表示流程圖的各步驟。若在步驟T1開(kāi)始控制程序，則在步驟T2中，輸入安裝傳感器S3、高溫傳感器S4、低溫傳感器S5、大便箱46的滿(mǎn)杯傳感器S6、尿箱51的滿(mǎn)杯傳感器S7的各信號(hào)。在步驟T3中，判斷上述各傳感器有無(wú)異常。若在步驟T3中判斷存在異常，則進(jìn)行步驟T16，進(jìn)行錯(cuò)誤顯示并發(fā)出警報(bào)，在不存在異常(各信號(hào)斷開(kāi))的情況下，進(jìn)行步驟T4。在步驟T4中，判斷是否為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在步驟T5中，判斷大便傳感器S1是否接通。在大便傳感器S1已接通時(shí)，進(jìn)行步驟T7～T10，啟動(dòng)溫水泵P1，大便吸引泵P2，并且使馬達(dá)M大約正反旋轉(zhuǎn)20秒。由此，從第1噴嘴15噴出溫水，并且相對(duì)于上下線以大約90度的角度來(lái)左右地?cái)[動(dòng)該第1噴嘴15。由此，堆積在接便杯10的底部的大便5c被粉碎。此外，粉碎后的大便5c經(jīng)由排便管23、排便通路20b，21b、排便軟管47而被吸引排出，收容在大便箱46內(nèi)。
上述馬達(dá)M的正反旋轉(zhuǎn)時(shí)間經(jīng)過(guò)20秒時(shí)，在步驟T11、T12中，使馬達(dá)M沿一方向旋轉(zhuǎn)約10秒鐘。由此，上述第1噴嘴15以前后線為中心一邊旋轉(zhuǎn)一邊經(jīng)由吐出管16而噴出洗凈水，洗凈接便杯10的整個(gè)內(nèi)表面及患者5的肛門(mén)部5a。接著，進(jìn)行步驟T13～T15，上述溫水泵13、馬達(dá)M、大便吸引泵P2停止后，轉(zhuǎn)移到步驟T2。
在前述的步驟T5中，大便傳感器S1斷開(kāi)時(shí)，在步驟T6中，判斷尿傳感器S2是否接通。在尿傳感器S2斷開(kāi)的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟T2。尿傳感器S2接通時(shí)，進(jìn)行步驟T19～T21，尿吸引泵P2動(dòng)作30秒鐘。由此，排出到接尿杯25內(nèi)的尿被吸引，收容在尿箱51內(nèi)。在步驟T21中使尿吸引泵P2停止后，轉(zhuǎn)移到步驟T2。
在前述的步驟T4中為非自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，即，在手動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在步驟T17中判斷手動(dòng)大便開(kāi)關(guān)SW1是否接通。在手動(dòng)大便開(kāi)關(guān)SW1接通的情況下，進(jìn)行步驟T7～T15，在斷開(kāi)的情況下，進(jìn)行步驟T18。在步驟T18中，判斷手動(dòng)尿開(kāi)關(guān)SW2是否已接通。在手動(dòng)尿開(kāi)關(guān)SW2已接通的情況下，進(jìn)行步驟T19～T21，在斷開(kāi)的情況下轉(zhuǎn)移到步驟T2。另外，在排尿后對(duì)患者5的陰部5b進(jìn)行洗凈的情況下，在步驟T21中停止尿吸引泵P3的前段中，打開(kāi)圖4的電磁閥30，并且啟動(dòng)溫水泵P1，從第2噴嘴28向患者5的陰部5b噴出洗凈水。
圖35、圖36的說(shuō)明圖35、圖36表示在排泄物杯上設(shè)置了電容耦合式傳感器裝置的其它例子。表示在排泄物杯內(nèi)設(shè)置了圖6的傳感器部400B或圖9的傳感器部400C的情況。其中，在圖35、圖36中，相當(dāng)于傳感器部400B或400C的傳感器部用網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)符號(hào)171表示。
該排泄物處理裝置A-3單獨(dú)地具有由塑料材料構(gòu)成的接便杯160與接尿杯113。上述接便杯160如圖35所示，標(biāo)室內(nèi)通過(guò)隔壁160b而前后地分割成兩部分。即，在接便杯126內(nèi)，在前部形成有接納大便的大便室160c，在后部形成有收容輔機(jī)類(lèi)的輔機(jī)室160d。大便室160c的下部形成為朝向下方縮小的漏斗狀，在其下端部形成有排出口161。該排出口161經(jīng)由形成于接便杯160的下端部的排便通路162，從接便杯160的下端后部向外部開(kāi)口。此外，在上述大便室160c的大致整個(gè)內(nèi)表面上形成有多個(gè)防止大便附著的突起163。
在上述大便室160c內(nèi)設(shè)有大便粉碎裝置170。即，在上述輔機(jī)室160d內(nèi)的下部張架有網(wǎng)(網(wǎng)狀部件)171(利用圖9的傳感器部400C，也可以使用圖6的傳感器部400B)，所述網(wǎng)171是具有規(guī)定的網(wǎng)眼、在本例中網(wǎng)眼為約5mm的方形的平面狀。通過(guò)該網(wǎng)171來(lái)覆蓋上述排出口161的上部。即，在大便的承接口與排出口161之間加裝網(wǎng)171，排出到接便杯160內(nèi)的大便必須在通過(guò)網(wǎng)171之后，移動(dòng)到排出口161。此外，在上述閥室160c的上部配置有噴出洗凈水(水或溫水)W的第1噴嘴173。吐出管175可旋轉(zhuǎn)地插通并支承在前述的隔壁160b中，在該吐出管175的前端部上安裝有上述第1噴嘴173。該吐出管175經(jīng)由管接頭176而可旋轉(zhuǎn)地連接在第1導(dǎo)入管177上。第1導(dǎo)入管177經(jīng)由中轉(zhuǎn)部178而連接到洗凈水供給裝置上。
上述第1噴嘴173朝著網(wǎng)171的上表面噴出洗凈水，并且將其中的一部分朝著患者5的肛門(mén)部5a噴出。即，前后方向的噴出方式如圖36所示，為從網(wǎng)171的后部到患者5的肛門(mén)部5a的較寬的寬度，左右方向的噴出方式如圖35所示，為較窄的寬度(線狀)。
上述第1噴嘴173通過(guò)配置于輔機(jī)室160d的噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置180而經(jīng)由吐出管175沿左右方向擺動(dòng)。如圖35所示，該噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置180具有電動(dòng)馬達(dá)(驅(qū)動(dòng)裝置)184，在該馬達(dá)184的輸出軸185上經(jīng)由曲柄臂189而連結(jié)有連桿190。該連桿190的端部連結(jié)在可滑動(dòng)地安裝于齒條支架192的齒條191上。該齒條191嚙合在安裝于上述吐出管175的后部一側(cè)的小齒輪193上。
由此，上述電動(dòng)馬達(dá)184的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)曲柄臂189及連桿190而轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒條191在上下方向上往復(fù)移動(dòng)。即，通過(guò)齒條191的往復(fù)移動(dòng)，經(jīng)由小齒輪193、吐出管175，上述第1噴嘴173就能以規(guī)定的角度左右往復(fù)擺動(dòng)。如圖35所示，從第1噴嘴173噴出的洗凈水W在左右方向上移動(dòng)，粉碎網(wǎng)171上的大便(糞)5d。被粉碎的大便通過(guò)網(wǎng)171而流到排出口161。
上述排便通路162連接在大便排出裝置上。通過(guò)該大便排出裝置，使被大便粉碎裝置170粉碎的大便、從接尿杯113流入大便室160c內(nèi)的尿、及從各第1、第2噴嘴173，115噴出的使用后的水等經(jīng)由上述排便通路162而被吸引排出到外部。
圖37～圖39的說(shuō)明圖37～圖39表示在接便杯與接尿杯可分離地分體形成的情況下，尿排出軟管與轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的優(yōu)選配置例。首先，使用例如圖26所示的裝置作為接便杯10與接尿杯25。在本例中，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320設(shè)于接便杯10的外部且接便杯10的附近。該轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320雖然具有與圖26中的接頭部件21等同樣的功能，但在構(gòu)成于接便杯10的外部這一點(diǎn)上與圖26的情況不同。即，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320具有第1部件321、轉(zhuǎn)動(dòng)自如地連結(jié)在該第1部件321上的第2部件322、用于將各種軟管等連接在第2部件322上的連結(jié)件323。這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320在接便杯10的附近，連接在大便排出軟管47、接便杯用洗凈液供給軟管42的中途。由此，能夠相對(duì)于接便杯10而安裝轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320，軟管47、42的扭轉(zhuǎn)不會(huì)作用在患者身上。
從接尿杯25伸出的尿排出軟管330(相當(dāng)于圖26的排尿軟管27)經(jīng)由轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320而連接到尿箱中。在尿排出軟管330中，將接尿杯25與轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320之間做成足夠長(zhǎng)。即，將尿排出軟管330從接尿杯25向后方沿大致水平方向延伸后，使其一端向上方彎曲，其后，向前方彎曲，然后，向后下方彎曲；最終連接在轉(zhuǎn)動(dòng)接頭部件320上。在尿排出軟管330中通過(guò)上述彎曲部而構(gòu)成的環(huán)路部330a彎曲成大致270度。通過(guò)上述環(huán)路部330a的構(gòu)成，尿液容易堆積在尿排出軟管330中從環(huán)路部330a到接尿杯25之間的部分(環(huán)路部330a所形成的收集作用)，在該尿液易于堆積的部分上設(shè)有尿傳感器S2。
通過(guò)環(huán)路部330a的形成，尿排出軟管330在其中途，構(gòu)成大致成90度的角度且交叉的部分。在該交叉部分上配置保持夾340。該保持夾340具有2個(gè)軟管保持部340a、340b。如圖38、圖39所示，各保持部340a、340b之間分別做成孔形式，相互大致垂直。在各保持部340a、340b中滑動(dòng)自如地貫通有尿排出軟管330。這樣的保持夾340可通過(guò)例如合成樹(shù)脂而形成。
在尿排出軟管330中，通過(guò)變更在保持夾340中插通的部分的位置，從而調(diào)整接尿杯25相對(duì)于接便杯10的相對(duì)位置。即，通過(guò)相對(duì)于保持夾340，變更在尿排出軟管330中沿大致水平方向延伸的部分的位置，來(lái)調(diào)整接尿杯25的前后方向位置。此外，相對(duì)于保持夾340，通過(guò)變更在尿排出軟管330中沿大致上下方向延伸的部分的位置，調(diào)整接尿杯25的上下方向位置。
雖然對(duì)以上的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于實(shí)施方式，能夠進(jìn)行種種的變形。例如，能夠利用傳感器部(400、400B、400C)來(lái)用于配管內(nèi)的物質(zhì)的有無(wú)或量的檢測(cè)等適當(dāng)?shù)挠猛?。此外，高頻振蕩電路410、檢波電路420的構(gòu)成不限于實(shí)施方式，能夠利用已知的適當(dāng)?shù)碾娐?。?dāng)然，本發(fā)明的目的不限于明確上所述的裝置及方法，也暗含有提供實(shí)質(zhì)上優(yōu)選或表現(xiàn)優(yōu)良的裝置及方法的意思。
權(quán)利要求
1.一種電容耦合式傳感器裝置，其特征在于包括傳感器部，備有發(fā)送電極、與該發(fā)送電極電容耦合的接收電極、配置在該發(fā)送電極與接收電極之間且對(duì)該發(fā)送電極與接收電極之間進(jìn)行屏蔽的屏蔽電極；高頻振蕩裝置，加裝在前述發(fā)送電極與屏蔽電極之間，在該發(fā)送電極上外加高頻電壓；檢波裝置，加裝在前述接收電極與屏蔽電極之間，將從該接收電極輸出的高頻電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于用于對(duì)物質(zhì)的有無(wú)進(jìn)行檢測(cè)的物質(zhì)檢測(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于還備有比較器，所述比較器對(duì)來(lái)自前述檢波裝置的輸出電壓與規(guī)定的閾值電壓進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果。
4.如權(quán)利要求2所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于包含具有絕緣性的壁面部的壁面構(gòu)成部件，所述壁面部在內(nèi)表面與物質(zhì)接觸，前述傳感器部設(shè)于前述壁面構(gòu)成部件的外表面或壁內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于使前述壁面構(gòu)成部件為容器或配管的壁面構(gòu)成部件。
6.如權(quán)利要求2所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述傳感器部，作為整體形成為，至少3根以上的導(dǎo)線相互隔開(kāi)小間隔且相互大致平行地延伸的形狀。
7.如權(quán)利要求6所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述多根導(dǎo)線劃分成各由多根導(dǎo)線構(gòu)成的3組，通過(guò)被劃分成前述3組的第1組的多根導(dǎo)線，構(gòu)成多根的前述發(fā)送電極，通過(guò)被劃分成前述3組的第2組的多根導(dǎo)線，構(gòu)成多根的前述接收電極，通過(guò)被劃分成前述3組的第3組的多根導(dǎo)線，構(gòu)成多根的前述屏蔽電極，在構(gòu)成前述發(fā)送電極的各導(dǎo)線與構(gòu)成前述接收電極的各導(dǎo)線之間，分別配置構(gòu)成前述屏蔽電極的導(dǎo)線，構(gòu)成前述發(fā)送電極的各導(dǎo)線的一端部彼此電連接，構(gòu)成前述接收電極的各導(dǎo)線的一端部彼此電連接，構(gòu)成前述屏蔽電極的各導(dǎo)線的一端部彼此電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述各導(dǎo)線分別作成由絕緣性的包覆材料包覆的包覆線。
9.如權(quán)利要求7所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于在前述各導(dǎo)線的長(zhǎng)度方向的各端部上設(shè)有用于維持各導(dǎo)線彼此的間隔的隔板部件。
10.如權(quán)利要求2所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極分別由多根的導(dǎo)線構(gòu)成，構(gòu)成前述發(fā)送電極的多根導(dǎo)線在1個(gè)第1平面內(nèi)相互隔開(kāi)規(guī)定間隔且相互大致平行地配置，構(gòu)成前述接收電極的多根導(dǎo)線在與前述第1平面大致平行的第2平面內(nèi)，以相互隔開(kāi)小的間隔且沿與前述發(fā)送電極用的導(dǎo)線交叉的方向延伸的方式配置，構(gòu)成前述屏蔽電極的多根導(dǎo)線在前述第1平面與第2平面之間，以在相對(duì)于前述發(fā)送電極用的多根導(dǎo)線及前述接收電極用的多根導(dǎo)線分別交叉的方向上延伸的方式配置，設(shè)定為從與前述第1平面垂直的方向觀察時(shí)，存在多個(gè)前述發(fā)送電極用的導(dǎo)線與接收電極用的導(dǎo)線與屏蔽電極用的導(dǎo)線相互交叉的位置，前述傳感器部整體上形成為具有多個(gè)眼的片狀。
11.如權(quán)利要求10所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述發(fā)送電極用的多根導(dǎo)線的一端部彼此相互電連接，前述接收電極用的多根導(dǎo)線的一端部彼此相互電連接，前述屏蔽電極用的多根導(dǎo)線的一端部彼此相互電連接。
12.如權(quán)利要求10所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于將前述發(fā)送電極用的多根導(dǎo)線設(shè)為第1導(dǎo)線，前述接收電極用的多根導(dǎo)線設(shè)為第2導(dǎo)線，前述屏蔽電極用的多根導(dǎo)線設(shè)為第3導(dǎo)線時(shí)，前述第1導(dǎo)線與第2導(dǎo)線與第3導(dǎo)線中的任意兩個(gè)導(dǎo)線彼此以相互大致垂直的方式配置，并且前述任意兩個(gè)導(dǎo)線以外的剩余一個(gè)導(dǎo)線以相對(duì)于該任意兩個(gè)導(dǎo)線分別成大致45度的角度的方式配置。
13.如權(quán)利要求10所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述各導(dǎo)線分別作成由絕緣性的包覆材料包覆的包覆線。
14.如權(quán)利要求10所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于在前述各導(dǎo)線的長(zhǎng)度方向的各端部上設(shè)有用于維持各導(dǎo)線彼此的間隔的隔板部件。
15.如權(quán)利要求14所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述隔板部件形成為在中央具有大的開(kāi)口部的環(huán)狀，前述各導(dǎo)線以橫截前述隔板部件的開(kāi)口部的方式配置，前述各導(dǎo)線的長(zhǎng)度方向的各端部分別安裝在前述隔板部件上。
16.如權(quán)利要求1所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于用于對(duì)物質(zhì)的量進(jìn)行檢測(cè)的電容檢測(cè)。
17.如權(quán)利要求16所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于備有接納物質(zhì)的容器，前述傳感器部沿物質(zhì)的量在前述容器內(nèi)的變動(dòng)方向延伸地配置，設(shè)定成前述容器中的至少前述傳感器部的配置位置及其附近具有絕緣性。
18.如權(quán)利要求17所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述傳感器部設(shè)于前述容器的外表面或壁內(nèi)。
19.如權(quán)利要求17所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述傳感器部在前述容器的外部且接近該容器地配置。
20.如權(quán)利要求1所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于設(shè)置多個(gè)前述傳感器部，前述各傳感器部中的前述各發(fā)送電極相對(duì)于一個(gè)前述高頻振蕩裝置相互并聯(lián)地連接，前述各傳感器部中的前述各接收電極相對(duì)于一個(gè)前述檢波裝置相互并聯(lián)地連接，設(shè)有用于選擇性地將前述各發(fā)送電極中的任一個(gè)連接到前述高頻振蕩裝置上的選擇裝置。
21.如權(quán)利要求1所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于設(shè)置多個(gè)前述傳感器部，前述各傳感器部中的前述各發(fā)送電極相對(duì)于一個(gè)前述高頻振蕩裝置相互并聯(lián)地連接，前述各傳感器部中的前述各接收電極相對(duì)于一個(gè)前述檢波裝置相互并聯(lián)地連接，設(shè)有用于選擇性地將前述各接收電極中的任一個(gè)連接到前述檢波裝置上的選擇裝置。
22.如權(quán)利要求1所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極保持在由絕緣性的合成樹(shù)脂構(gòu)成的1個(gè)保持體上。
23.如權(quán)利要求22所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極分別以可容易地彎曲變形的方式較薄地形成，前述保持體具有撓性，在保持了前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極的狀態(tài)下，該保持體可容易地彎曲變形。
24.如權(quán)利要求23所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述發(fā)送電極與接收電極與屏蔽電極分別埋設(shè)在前述保持體內(nèi)，從前述發(fā)送電極、接收電極以及屏蔽電極伸出的各導(dǎo)線延伸地設(shè)置在前述保持體的外部。
25.如權(quán)利要求1所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述高頻振蕩裝置是被裝入計(jì)算機(jī)中的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器。
26.如權(quán)利要求2～權(quán)利要求25的任一項(xiàng)所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于前述物質(zhì)是生物體、來(lái)自生物體的排泄物、氣體、液體、固體、粉體、粒狀物或凝膠狀物的任一種。
27.如權(quán)利要求6～權(quán)利要求15的任一項(xiàng)所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于備有排泄物杯，其安裝于患者，接納來(lái)自患者的排泄物，前述傳感器部設(shè)于前述排泄物杯的外表面或者從該排泄物杯延伸的排泄物排出路徑的外表面上。
28.如權(quán)利要求6～權(quán)利要求15的任一項(xiàng)所述的電容耦合式傳感器裝置，其特征在于備有排泄物杯，其安裝于患者，至少接納由患者排出的大便，用于從前述排泄物杯至少排出大便的大便排出路徑在該排泄物杯內(nèi)具有向上方開(kāi)口的杯內(nèi)開(kāi)口部，前述傳感器部以橫截前述杯內(nèi)開(kāi)口部的方式配置，由患者排出的大便載置在該傳感器部上，在前述大便排出路徑受到吸引作用時(shí)，前述傳感器部上的大便通過(guò)該傳感器部。
29.一種使用了電容耦合式傳感器的物質(zhì)檢測(cè)方法，其特征在于通過(guò)發(fā)送電極、與該發(fā)送電極電容耦合的接收電極、配置在該發(fā)送電極與接收電極之間且對(duì)該發(fā)送電極與接收電極之間進(jìn)行屏蔽的屏蔽電極來(lái)構(gòu)成傳感器部，在前述發(fā)送電極與屏蔽電極之間外加高頻電壓，將從前述接收電極輸出的高頻電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，基于前述直流電壓的大小，檢測(cè)物質(zhì)的有無(wú)或物質(zhì)的量的至少一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是使得到的輸出信號(hào)為直流電壓，從而提高通用性。傳感器部(400)具有發(fā)送電極(401)、接收電極(402)、屏蔽電極(403)3個(gè)電極。屏蔽電極(403)用于對(duì)發(fā)送電極(401)與接收電極(402)之間進(jìn)行高頻地屏蔽，并且一直接地。從高頻振蕩電路(410)將高頻電壓外加到發(fā)送電極(401)上。從接收電極(402)輸出與兩電極(401)及(403)之間的靜電電容的大小對(duì)應(yīng)的高頻電壓。從該接收電極(402)輸出的高頻電壓通過(guò)檢波電路(420)而轉(zhuǎn)換成直流電壓。對(duì)應(yīng)由檢波電路(420)得到的直流電壓的大小，決定物質(zhì)的有無(wú)或物質(zhì)的量。
文檔編號(hào)A61G9/00GK1582389SQ0282209
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2002年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者北村輝夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社阿爾寶