JP2014033921A - 排尿検知装置及び排尿検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の排尿検知装置では、１度の水分検知によって、検知飽和が起きてそれ以降の検知が行うことができなかったり、周囲の温度によって誤検知を起こしたり、被験者の皮膚に直接接触しなければ検知ができないなどの欠点があった。
【解決手段】本発明の排尿検知装置は、マイクロ波ドップラーセンサを備えており、被験者にマイクロ波を照射して、その反射波を受信して、排尿動作を検知している。これにより、排尿による水分にセンサが直接接触することがないので、センサが検知飽和することがなく、繰り返し使用することができ、また、周囲温度に依存しないために、被験者が暖房を用いるなどしたときにも誤検知を生じることなく検知することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、排尿を自動で検知する排尿検知装置及び排尿検知方法に関するものである。

近年の平均寿命の延びに従って、高齢化社会が進展し、高齢者の数が増加してきている。それに伴い、介護が必要な高齢者の数も増加してきており、それに伴い食事や、トイレに行っての排尿や排便といった排泄を自力で行うことができない介護度の高い高齢者もあわせて増加してきている。

排泄を自力で行えない高齢者にはオムツを使用することもある。その際、オムツ内に排泄をしたときに、排泄をしたことやオムツの交換の希望について付添いの介護者に伝えることが可能な場合はよいが、介護度の高い高齢者の中には、認知症を患っていたりしてそのような意思表示ができない者も多い。このため、このような高齢者を対象として、排尿や排便を自動で検知して付添いの介護者に放置する、いわゆる「オムツセンサ」と呼ばれる装置が製品化されている。

オムツセンサには、種々の種類のものが提案されているが、例えば、オムツ内に電極を配置して、電極間の抵抗などで水分の有無を検知する技術が公開されている（特許文献１参照）。

図１１を用いて特許文献１に開示された技術を説明する。図１１は、特許文献１に開示されたオムツの交換時期検知センサのセンサ部を示したものである。５１，５２は電極で、５１ａ、５２ａはそれぞれの電極の端子部である。

このオムツセンサをオムツの中に装着する。そして、オムツを装着した被験者が排尿した場合には、排尿の水分によって電気的短絡が生じ、電極５１，５２間の導電率が急激に上昇する。導電率の上昇は、オムツの吸水層への水分が吸収されることにより、その後平衡状態となるが、導電率の急激な上昇及びその後の平衡状態を検知することで被験者の排尿を検知することができる。

また、別のオムツセンサとして、赤外線センサを用い、排尿や排便による温度変化を検知する技術も公開されている（特許文献２参照）。

図１２を用いて特許文献２に開示された技術を説明する。図１２は、特許文献２に開示された赤外線感知型排泄センサシステムの概略模式図である。６１は排便センサ本体、６２は排尿センサ本体、６４は赤外線感知型排泄センサシステム本体であり、排便センサ本体６１及び排尿センサ本体６２はオムツの外側に装着されている。

これらの排便センサ本体６１及び排尿センサ本体６２を用い、被験者が排尿又は排便を行った場合には、排尿や排便による温度上昇によって、排便センサ本体６１又は排尿センサ本体６２で検知される赤外線の量が増加し、その検知結果が信号ケーブル６３を通じて赤外線感知型排泄センサシステム本体に伝達されることによって被験者が排尿又は排便したことを検出することができる。

さらに、別のオムツセンサとして、被験者の肌に直接接触するように取り付け、超音波を照射することによって、被験者の膀胱の状態を検知する技術も公開されている（特許文献３参照）。

特許第３３３４２３４号公報 特開２００２−１５３４９７号公報 特表２００７−５０８８５７号公報

特許文献１に示した技術は、オムツの内表面に設置されており、排尿による水分を電極によって直接検知する方式となっている。最近のオムツシートは、５回分程度の吸水能力があるが、１回の排尿で電極上に水分が付着してしまうとセンサが飽和してしまうため、２回目以降は検知することができず、繰り返しの排尿の検知は困難である。

また、数ｍｍ間隔の電極をオムツ内全域に配置するため、被験者の動き等により、オムツ内で捩れが生じると、電極間が短絡してしまうことがあり、被験者が排尿していないにもかかわらず検知不能となってしまうこともある。さらに、センサの電極は尿に直接接触するため、衛生面の観点からセンサの電極部を繰り返し使うことは難しく、センサの電極部は使い捨てとせざるを得ない。

特許文献２に示した技術は、排尿や排便による温度上昇を赤外線で検知する方式のため、特許文献１の技術と異なりオムツの上から非接触で検知が可能ではあるが、温度上昇による検知のため、布団内に湯たんぽや電気毛布などの暖房器具を入れて使用したりして温度上昇があると、被験者が排尿や排便をしていないにもかかわらず検知不能となってしまうことがある。

特許文献３に示した技術は、超音波を用いる方式であるため、被験者の皮膚に直接接触させる必要があり、交換が煩雑であり、センサ面が排尿によって汚れてしまうおそれもある。また、検知に超音波を用いるため、超音波検査装置の使用時と同様に、被験者の皮膚上に音響性ゲルを塗布する必要があるため、装着時の手間が増えるという問題もある。

本発明の目的は上記課題を解決し、下着に配置して繰り返しの排尿検知を可能とする排尿検知装置及び排尿検知方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の排尿検知装置及び排尿検知方法は下記記載の構成を採用する。排尿にあたって、膀胱内部にためられていた尿が尿道を通じて排尿され、その際に膀胱平滑筋及び尿道括約筋による振動状の動きが発生することが知られている。

下着に配置するマイクロ波ドップラーセンサを備えた排尿検知装置であって、被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方にマイクロ波を照射し、その反射波をマイクロ波ドップラーセンサで検知して、被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方の筋肉の振動を検出して排尿動作を検知することを特徴とした構成を採用する。

このような構成とすれば、マイクロ波を被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方に照射して、その反射波から排尿時に生じる膀胱又は尿道の筋肉の振動状の動きを検知することにより、排尿の検知を行うことができる。

また、マイクロ波ドップラーセンサによる検知のため、従来のように被験者の身体の動き等による電極間の短絡といった問題が発生せず、下着の捩れの影響に無関係に検知を行
うことができ、さらに、被験者が湯たんぽや電気毛布等を用いて周囲環境の温度が上昇した場合などでも熱源の外乱による誤検知が発生することがない。

本発明は、センサを下着の上に配置するなどしてセンサが尿に接触しないようにすることもできる。その場合は、非接触の検知が可能となることにより、センサが尿に接触することがないため、１回の排尿だけでなく、複数回の繰り返し検知が可能となり、また、センサ部を使い捨てにすることなく、繰り返しの使用が可能となる。

また、マイクロ波を使うことにより、被験者の皮膚に直接接触せず、非接触で検知を行うことができ、被験者の皮膚上に音響性ゲルを塗布する必要もない。

マイクロ波ドップラーセンサを被験者に対向する面に設けたマイクロ波ドップラーセンサユニットを有し、マイクロ波ドップラーセンサユニットの被験者に対向する面以外の面が、金属製のシールドによって覆われるようにしてもよい。

このような構成とすれば、被験者に対向している面以外の面が金属製のシールドで覆われることにより、周囲における動きに反応することがなく、被験者の体内における動体にのみ反応させることができる。

マイクロ波ドップラーセンサと、マイクロ波ドップラーセンサから出力されるマイクロ波アナログ信号が入力され、第１の単位時間ごとにサンプリングを行ってマイクロ波デジタルデータを出力する信号処理部と、信号処理部から出力されたマイクロ波デジタルデータが入力され、被験者の排尿の有無を検知して、排尿検知信号を出力する排尿検知部と、を備え、マイクロ波ドップラーセンサは、被験者にマイクロ波を照射し、被験者から反射される反射波を受信し、排尿検知部は、マイクロ波デジタルデータの時間変化率を算出してマイクロ波時間変化率データとして出力する時間微分回路と、マイクロ波時間変化率データと所定の閾値とを比較し、所定の閾値を超えるマイクロ波時間変化率データを振動信号として出力する閾値比較回路と、第２の単位時間あたりの振動信号の数を計数する計数回路と、計数回路の、単位時間あたりの振動信号の数が所定の回数を超えた時に、排尿検知信号を出力する排尿検知判定手段と、を備えたものとすることができる。

このような構成とすれば、マイクロ波ドップラーセンサに基づく排尿検知信号が検出されて、確実に排尿検知を行うことができる。

また、反射波を微分処理し、振幅の変化を演算して膀胱又は尿道の少なくとも一方の筋肉の振動数を算出しているため、被験者の身体の動きや、下着の捩れ等と精度よく峻別して、より確実な排尿検知ができる。

さらに、閾値比較によりノイズ成分が誤検出されることを防止することができる。

排尿検知判定手段からの排尿検知信号の数を計数して、その回数を出力する排尿計数部と、排尿計数部に記憶された前記排尿検知信号の数をリセットする排尿回数リセット手段と、排尿計数部から出力される回数が所定の回数を超えた時に、下着交換信号を出力する下着交換判定手段と、下着交換判定手段から下着交換信号が出力されたときにその旨を報知する報知手段を備えたものとしてもよい。

このような構成とすれば、１回の排尿だけでなく、複数回の繰り返し検知が可能となり、下着の吸水能力が複数回の吸水が可能である場合に、１回のみの排尿で下着を交換するという不経済を避けることができる。

また、下着交換信号が出力されたときにその旨を報知する報知手段を備えたことにより、介護者が被験者のすぐそばにいない場合においても、下着の交換時期を介護者に確実に伝えることができる。

報知手段は、光又は音の少なくとも一方を発生させるものとしてもよい。

このような構成とすれば、介護者が被験者のすぐそばにいない場合においても、下着の交換時期を介護者に確実に伝えることができる。

報知手段は、報知データを出力する報知部を備え、通信部から出力される出力信号を、外部で受信可能としたものでもよい。

このような構成とすれば、介護者が光や音の届かない離れた場所にいる場合であっても、下着の交換時期を介護者に確実に伝えることができる。

着用時に被験者の臍部の下方にあたる位置に排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成されている下着を特徴とする。

このような構成とすれば、下着に排尿検知装置を装着する際にポケットに挿入するのみで行えるため、簡便な装着が可能となる。

下着がオムツであり、オムツの装着時に被験者の臍部の下方にあたる位置に排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成された構成を採用する。

このような構成にすれば、オムツに排尿検知装置を装着する際にポケットに挿入するのみで行えるため、簡便な装着が可能となる。

下着がオムツカバー付きのオムツであり、オムツカバー付きのオムツの装着時に、オムツカバーの被験者の臍部の下方にあたる位置に排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成された構成を採用する。

このような構成にすれば、オムツカバーに排尿検知装置を装着する際にポケットに挿入するのみで行えるため、簡便な装着が可能となる。

下着の上から装着するベルトであって、装着時に被験者の臍部の下方にあたる位置に排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成されていることを特徴とした構成を採用する。

このような構成にすれば、ポケットに排尿検知装置を挿入されたベルトを装着するのみで排尿検知装置の装着が行えるため、簡便な装着が可能となる。

上記目的を達成するために、本発明の排尿検知方法は下記記載の構成を採用する。

下着に配置するマイクロ波ドップラーセンサを用いた排尿検知方法であって、被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方にマイクロ波を照射し、その反射波をマイクロ波ドップラーセンサで検知して、被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方の筋肉の振動を検出して排尿動作を検知する構成。

このような構成とすれば、マイクロ波を被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方に照射して、その反射波から排尿時に生じる膀胱又は尿道の筋肉の振動状の動きを検知することにより、排尿の検知を行うことができる。

また、マイクロ波ドップラーセンサによる検知のため、従来のように被験者の身体の動き等による電極間の短絡といった問題が発生せず、下着の捩れの影響に無関係に検知を行うことができ、さらに、被験者が湯たんぽや電気毛布等を用いて周囲環境の温度が上昇した場合などでも熱源の外乱による誤検知が発生することがない。

本発明は、センサを下着の上に配置するなどしてセンサが尿に接触しないようにすることもできる。その場合は、非接触の検知が可能となることにより、センサが尿に接触することがないため、１回の排尿だけでなく、複数回の繰り返し検知が可能となり、また、センサ部を使い捨てにすることなく、繰り返しの使用が可能となる。

また、マイクロ波を使うことにより、被験者の皮膚に直接接触せず、非接触で検知を行うことができ、被験者の皮膚上に音響性ゲルを塗布する必要もない。

本発明によれば、膀胱又は尿道の少なくとも一方の筋肉の動きを検出して排尿検知を行うため、被験者の動きや下着の捩れには無関係に精度の高い検知が可能である。また、検出にあたって周囲の温度に依存しないために、布団内の湯たんぽや暖房器具による影響を受けることがない。さらに、本発明の排尿検知装置を下着の上から装着すれば、被験者にとって優しく、かつ、センサに水分が付着することによる検知飽和がないため、繰り返し検知が可能となる。また、排尿による水分に直接接触して検知を行うのではなく、下着の上からの非接触の検知であるため、センサが汚れることがなく、使い捨てとならずに繰り返し使用可能である。

図１は、本発明による排尿検知装置のセンサユニットの外観を示す斜視図である。 図２は、本発明による排尿検知装置のセンサユニットを被験者に装着したときの、被験者の膀胱、臍、マイクロ波ドップラーセンサの位置関係を側面からみた模式的な図である。 図３は、本発明による排尿検知装置のセンサユニットを挿入可能なポケットが形成されたオムツカバーを示す模式図である。 図４は、本発明による排尿検知装置のセンサユニットを挿入可能なポケットが形成されたベルトを示す模式図である。 図５は、本発明におけるマイクロ波ドップラーセンサの原理を説明する模式的な図である。 図６は、本発明による排尿検知装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 図７（ａ）は、排尿検知装置１におけるマイクロ波デジタルデータＭｄの変化を示した図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されているマイクロ波デジタルデータＭｄを時間微分回路４１によって時間で微分したマイクロ波時間変化率データＤｄの変化を示した図である。 図８は、本発明による排尿検知装置の第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。 図９は、本発明による排尿検知装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１０は、被験者において尿がたまった状態と排尿時における、膀胱及び尿道付近の様子を示した模式図である。 図１１は、特許文献１に示した従来の排尿検知装置の構成を示す模式図である。 図１２は、特許文献２に示した従来の排尿検知装置の構成を示す模式図である。

本発明の排尿検知装置は、マイクロ波を照射しその反射波を検出するマイクロ波ドップラーセンサを用いている。

また、本発明における下着とは、パンツ、オムツなど被験者の肌に直接接触する下着類全般を指すものとする。

以下、図面を用いて本発明の排尿検知装置の第１の実施形態を説明する。
［本発明の原理］
初めに、図１０を用いて被験者が尿をためたときと排尿時の膀胱及び尿道付近の動きについて説明する。図１０（ａ）は、被験者が尿をためたときの模式図、図１０（ｂ）は、被験者の排尿時の模式図である。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、１０１は膀胱、１０２は膀胱平滑筋、１０３は尿道括約筋、１０４は尿道である。図１０（ａ）は被験者が尿をためた状態であり、膀胱平滑筋１０２がゆるんで膀胱１０１の容量が大きくなる一方、尿道括約筋１０３が締められて尿道１０４が狭くなることにより、膀胱１０１内部に尿がためられている。

図１０（ｂ）は被験者の排尿時の状態であり、図１０（ａ）とは逆に、膀胱平滑筋１０２が縮んで膀胱１０１が収縮する一方、尿道括約筋１０３がゆるんで尿道１０４が広げられることにより、膀胱１０１内部にためられていた尿が、尿道１０４を通じて排尿される。この排尿の際に、膀胱平滑筋１０２及び尿道括約筋１０３による振動状の動きが発生する。

本発明は、マイクロ波ドップラーセンサを用いて、上記の排尿時に生じる膀胱平滑筋や尿道括約筋の振動状の動きを検出して、被験者の排尿動作の検知を行うものである。
［本発明の形状及び装着方法］
図１は、本発明による排尿検知装置１が組み込まれたセンサユニット２１の外観を示す斜視図である。本実施例においては、センサユニット２１は直方体の形状であり、被験者に対向する面２６の内面に、図示しない送受信用のアンテナ線が形成されている。また、排尿検知装置１の被験者に対向する面以外の残りの５面は、金属製のシールド２５で覆われており、これによってマイクロ波が被験者の体内の方向のみに照射されて、体内の動体にのみ反応するようになっている。

図２は、本発明による被験者の膀胱１０１、臍１０５、センサユニット２１の位置関係を模式的に示した側面図である。センサユニット２１は、被験者１０の臍１０５の下部位置にあたるように取り付けることによって、膀胱平滑筋１０２や尿道括約筋１０３の動きを的確に検知することができる。

図３は、本発明による排尿検知装置１のセンサユニット２１を挿入可能なポケット３２が形成されたオムツカバー３１を示す模式図である。オムツカバーの所定の位置にポケット３２を形成し、ポケット３２にセンサユニット２１を挿入することによって、オムツカバー３１を装着するのみで排尿検知装置が所定の箇所に装着できる。

図４は、本発明による排尿検知装置１のセンサユニット２１の別の装着方法を示したものであり、排尿検知装置１のセンサユニット２１を挿入可能なポケット３４が形成された
ベルト３３を示す模式図である。ベルト３３の所定の位置にポケット３４を形成し、ポケット３４にセンサユニット２１を挿入することによって、ポケット３４の位置が被験者の臍１０５の下部付近になるようにベルト３３を装着することによって、センサユニット２１が所定の箇所に装着できるようになっている。
［マイクロ波ドップラーセンサの動作］
マイクロ波ドップラーセンサは、一般的なマイクロ波ドップラーセンサを用いることができる。マイクロ波ドップラーセンサには、出力信号がアナログ信号のものとデジタル信号のものとがあるが、本実施形態では、図５に示すように、マイクロ波復調器２４からの信号がアナログ信号であり、センサユニット２１にはアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器を搭載せず、センサユニット２１外部においてアナログ／デジタル変換を行う例で説明する。

マイクロ波発信機２２は、約２．５ＧＨｚのマイクロ波Ｍを被験者１０に発射すると共に、マイクロ波電気信号Ｅｍｅを出力する。マイクロ波発信機２２から発射されたマイクロ波Ｍは、一部が被験者１０の体表で反射され、一部が被験者１０の身体の内部に入り、膀胱平滑筋１０２や尿道括約筋１０３で反射して、再び被験者１０の身体を経由してマイクロ波受信機２３で受信される。マイクロ波受信機２３は、マイクロ波Ｍを受信すると共に、マイクロ波電気信号Ｅｍｒを出力する。マイクロ波復調器２４は、マイクロ波電気信号Ｅｍｅと受信マイクロ波電気信号Ｅｍｒとから、ドップラーシフトしたマイクロ波アナログ信号Ｍａを出力する。

受信マイクロ波信号Ｅｍｒには、被験者の膀胱平滑筋１０２や尿道括約筋１０３の動きに対応してドップラーシフトが生じているので、マイクロ波アナログ信号Ｍａは、被験者１０の膀胱平滑筋１０２や尿道括約筋１０３の動きに対応した信号となる。
［排尿検知装置の構成］
次に、図６を用いて排尿検知装置１の構成を説明する。図６は、本発明による排尿検知装置１の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。排尿検知装置１は、マイクロ波ドップラーセンサ２と、信号処理部３と、排尿検知部４と、排尿計数部５と、排尿回数リセット手段６と、オムツ交換判定手段７と、オムツ交換排尿回数設定手段８と、報知／確認手段９と、第１の計時部１１と、第２の計時部１２とから構成される。

マイクロ波ドップラーセンサ２は被験者１０にマイクロ波Ｍを発信し、被験者から反射されてきたマイクロ波Ｍから、被験者１０の膀胱や尿道の動きを反映するマイクロ波アナログ信号Ｍａを出力する。

信号処理部３は、図示しない帯域制限回路とＡＤ変換回路とから構成され、入力されたマイクロ波アナログ信号Ｍａを、データ処理を行うのに適切であるマイクロ波デジタルデータＭｄに変換して出力する。

第１の計時部１１は、信号処理部３に対して第１計時信号Ｔ１を出力する。第１計時信号Ｔ１は、後述する信号処理部３の内部のＡＤ変換回路におけるサンプリング時間を決めるための時刻情報を有しており、本実施形態においては周期１０ｍｓｅｃのパルス信号である。

信号処理部３の内部の帯域制限回路は、入力されたアナログ信号Ｍａから不要な周波数帯域の成分を除去し、帯域制限信号として出力する。

信号処理部３の内部のＡＤ変換回路は、帯域制限信号を入力して、第１の計時部１１から出力される第１計時信号Ｔ１によるサンプリングレート１０ｍｓｅｃにて、マイクロ波アナログ信号Ｍａをマイクロ波デジタルデータＭｄに変換して出力する。

排尿検知部４は、時間微分処理部４１、閾値比較部４２、振動信号計数部４３、排尿検知判定手段４４とから構成され、信号処理部３から出力されたマイクロ波デジタルデータＭｄが入力され、排尿が検知されたときに排尿検知信号Ｓｉを出力する。排尿検知部４の動作については後述する。

排尿計数部５では、判定手段４４から排尿検知信号Ｓｉが出力されるたびに、内部に記憶されている排尿計数値に１を加えて記憶し、排尿計数値Ｃｎとして出力する。

排尿回数リセット手段６は、リセット信号Ｃｒによって排尿計数部５の内部に記憶されている排尿計数値Ｃｎを０にリセットする手段であり、オムツが交換されて新しいオムツが装着されたときに、０回にリセットされる。

オムツ交換排尿回数設定手段８は、被験者１０が排尿を何回行った時にオムツの交換判定とするかを、オムツ交換排尿回数設定値Ｃｍとしてあらかじめ設定する手段であり、オムツの吸水能力等によって設定値は異なるが、本実施例では５回に設定されている。

オムツ交換判定手段７では、排尿計数部５において記憶され出力される排尿計数値Ｃｎの値と、オムツ交換排尿回数設定手段８で設定されたオムツ交換排尿回数設定値Ｃｍとを比較判定する手段であり、排尿計数値Ｃｎがオムツ交換排尿回数設定値Ｃｍ以上となった時には、オムツ交換判定信号Ａｓを出力する。

報知／確認手段９では、オムツ交換回数判定手段８からオムツ交換判定信号Ａｓが出力されたときに報知を行う手段であり、本実施例では光や音を発生させる。これによって、オムツ交換が必要となったことを、介護者が認識することができる。
［排尿検知部の動作］
次に、図６及び図７を用いて本発明の排尿検知装置１における排尿検知部４の動作を説明する。図７（ａ）は、排尿検知装置１におけるマイクロ波デジタルデータＭｄの変化を示した図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されているマイクロ波デジタルデータＭｄを時間微分処理部４１によって時間で微分したマイクロ波時間変化率データＤｄの変化を示した図である。

平常時にはマイクロ波デジタルデータＭｄは、小さな振幅での変化であるが、排尿動作時には膀胱が収縮して膀胱平滑筋及び尿道括約筋による振動状の動きが発生することにより、振幅及びその変化の割合が大きくなる。そのため、マイクロ波デジタルデータＭｄを時間で微分したマイクロ波時間変化率データＤｄを取ると、０を中心として、ある振幅範囲を増減するような波形となり、排尿動作時において大きな絶対値の値を示している。
時間微分処理部４１は、信号処理部３から出力されるマイクロ波デジタルデータＭｄを時間微分する回路であり、図７（ａ）に示されているマイクロ波デジタルデータＭｄの値が、図７（ｂ）に示されるマイクロ波時間変化率データＤｄの値に算出される。

閾値比較部４２では、図７（ｂ）において点線で示されているように、あらかじめプラスとマイナスの２つの閾値が＋閾値及び−閾値として設定されており、マイクロ波時間変化率データＤｄがプラスの値のときは＋閾値と、マイナスの値の時は−閾値と比較する。そして、マイクロ波時間変化率データＤｄがプラスのときに＋閾値を超えた時、及びマイクロ波時間変化率データＤｄがマイナスの時に−閾値の絶対値を超えた時に、所定の振動が発生したものと判定して、振動信号を出力する。

第２の計時部１２は、振動信号計数部４３に対して第２計時信号Ｔ２を出力する。第２計時信号Ｔ２は、後述する振動信号計数部４３が振動信号の計数を行う時間を計測するた
めの信号であり、本実施形態においては５ｓｅｃである。

振動信号計数部４３は、第２の計時部１２から発生される所定の計時時間（本実施例では５ｓｅｃ間）に、閾値比較部４２から入力される振動信号の数を計数する回路である。

排尿検知判定手段４４は、振動信号計数部４３における所定の計時時間内の振動信号の数が、所定の回数（本実施例では１００回）を超えた時に、排尿動作が行われたものとして検知し、排尿検知信号Ｓｉを出力する。

例えば図７（ｂ）に示された図では、区間Ａでは振動信号の数が３回、区間Ｂでは２５回であるのに対し、区間Ｃでは１０８回、区間Ｄでは１５９回、区間Ｅでは５回の振動信号が発生していることから、区間Ｃ及びＤの区間で１回の排尿動作が行われ、区間Ｅの時点では排尿動作が終了しているものと判定される。
［排尿検知装置の動作フロー］
次に、図８を用いて、オムツ及びセンサを被験者に装着した後の、排尿検知装置１の動作フローを説明する。図１に示されるようなセンサユニット２１が、装着時に図２のような位置関係となるように被験者１０に装着される。図８は、本発明による排尿検知装置の第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。

Ｓ１は、オムツ交換する排尿回数が設定されるルーチンであり、オムツ交換排尿回数設定手段８において、排尿を何回行った時にオムツの交換判定とするかが、被験者１０や介護者等によりあらかじめ設定される。

Ｓ２は、排尿回数を０にリセットするルーチンであり、排尿回数リセット手段６において、排尿回数が０となるようにリセットされる。

なお、本実施例においては、Ｓ１の排尿回数の設定ルーチン及びＳ２の排尿回数を０にリセットするルーチンを、オムツ及びセンサを被験者に装着した後に行っているが、少なくともいずれかのルーチンを行った後に、オムツ及びセンサを被験者に装着するようにしてもよい。

Ｓ３は、測定ルーチンであり、被験者１０にマイクロ波を照射し、その反射波をマイクロ波ドップラーセンサで受信し、信号処理部で所定の時間（本実施例では１０ｍｓｅｃ）ごとにサンプリングした後マイクロ波デジタルデータＭｄとして出力する。

Ｓ４は、排尿動作が行われたか否かを判定するルーチンであり、信号処理部から出力されたマイクロ波デジタルデータＭｄを時間微分した後のマイクロ波時間変化率データＤｄが、第２の計時部１２から発生される所定の計時時間（本実施例では５ｓｅｃ間）に所定の閾値を超えた回数が所定の回数（本実施例では１００回）を超えたか否かを判定する。超えていない場合は、ステップＳ３に戻って引き続き測定を行い、超えた場合には、ステップＳ６に進む。

Ｓ５は、排尿動作があったと判定されたときの処理ルーチンであり、排尿計数部５において、内部に記憶されている排尿計数値Ｃｎに１を加算する。

Ｓ６は、オムツ交換が必要か否かを判定するルーチンであり、排尿計数部５で計数された排尿回数の値が、オムツ交換排尿回数設定手段８においてあらかじめ設定された所定回数以上か否かを判定する。回数が所定回数未満の場合には、ステップＳ３に戻って引き続き測定を行い、以上の場合には、ステップＳ７に進む。

Ｓ７は、オムツ交換の報知を行うルーチンであり、報知／確認手段９によって光や音で報知を行う。

実施例１では、報知／確認手段として光や音で報知を行っていたが、本実施例では、図９を用いて、オムツ交換回数判定手段８からオムツ交換判定信号Ａｓが出力されたときの報知の手法として、通信手段を用いて外部に通信を行う例を説明する。

通信手段としては、一般的な通信手段を用いることができ、通信回線は有線の回線であってもよいし、無線の回線であってもよい。

通信回線として無線の回線を適用した構成の場合、オムツ交換判定手段７から出力されたオムツ交換判定信号Ａｓを無線信号として送信する無線送信部９１を備える。

そして、管理者等がいる外部には、無線送信部から送信された無線信号を受信して有線の信号に変換し出力する無線受信部９２と、無線受信部から出力された信号を流すインターネットやＬＡＮ等の回線９３と、回線を流れた信号を取得するデータ受信部９４とを備える。

ここで、無線送信部９１はセンサユニット２１に一体に設けられており、オムツ交換判定手段から出力されたオムツ交換判定信号Ａｓを受信したときに、無線信号に変換して送信する。

一方、データ受信部９４は管理者側のサーバに設けられており、管理者はデータをＰＣや携帯電話等で受信してオムツ交換判定信号Ａｓが発生したことが報知される。

なお、本実施例では排尿検知手段内でオムツ交換判定まで行って、オムツ交換判定信号Ａｓを出力し、無線送信部は入力されたオムツ交換判定信号を送信する構成としたが、排尿検知装置１内の機能の一部を、管理者側に移管して、例えば排尿検知信号が出力されるごとに、無線送信部で管理者側に送信して、管理者側でオムツ交換判定を行うようにしてもよい。
［他の変形例］
本実施例では、排尿検知装置１のセンサユニット２１の形状を直方体形状としたが、被験者にきちんと装着可能で、適切に排尿の検知が行えるものであれば、他の形状であってもよい。

また、本実施例では、オムツカバーの外側にポケットを設けて排尿検知装置のセンサユニットを挿入する例で説明したが、下着としてはオムツカバー付きのオムツに限定されるものではなく、図４に示したようなポケット付きのベルトを下着の上から装着するものであってもよいし、オムツカバーなしのオムツに装着したり、パンツなど通常の下着に装着したり、シャツの下端部に装着したりしてもよい。さらに、下着におけるセンサユニットの装着位置についても、下着の外側に限定されるものではなく、下着の内側であってもよい。

また、本実施例では、マイクロ波アナログ信号をサンプリングする周期を１０ｍｓｅｃ、振動信号を計数する計数期間を５ｓｅｃとしたが、これらの期間に限定したものではなく、適切に排尿の検知が行えるものであれば、他の周期や期間としてもよい。

また、本実施例では、排尿計数部において排尿検知信号の発生回数を計数し、オムツ交換判定手段において、あらかじめ被験者１０が排尿を何回行った時にオムツの交換判定と
するかを設定し、両者を比較することによって複数回の排尿検知を行った後にオムツの交換判定を行っているが、１回の排尿検知でオムツ交換を行う場合などには、排尿検知部、オムツ交換排尿回数設定手段、オムツ交換判定手段を省略して、排尿検知判定手段からの排尿検知信号が発生したことによって、オムツ交換と判定するようにしてもよい。

また、本実施例では、排尿検知部における排尿の検知方法として、マイクロ波デジタルデータを微分したマイクロ波時間変化率データが所定の時間区分ごとに分析し、所定の回数以上となった時に排尿と判断しているが、その他の判定方法でもよく、例えば排尿動作の振動を周波数分解して、周波数値による判定としてもよい。

以上述べた本発明の排尿検知装置は、排尿による水分に非接触で排尿の検知が行えるため、センサ部を使い捨てとすることなく、周囲の環境によらずに、確実に繰り返しの検知が可能となる。

１ 排尿検知装置
２ マイクロ波ドップラーセンサ
３ 信号処理部
４ 排尿検知部
４１ 時間微分処理部
４２ 閾値比較部
４３ 振動信号計数部
４４ 排尿検知判定手段
５ 排尿計数部
６ 排尿回数リセット手段
７ オムツ交換判定手段
８ オムツ交換排尿回数設定手段
９ 報知／確認手段
９１ 無線送信部
９２ 無線受信部
９３ 回線
９４ データ受信部
１０ 被験者
１１ 第１の計時部
１２ 第２の計時部
２１ センサユニット
２２ マイクロ波発信機
２３ マイクロ波受信機
２４ マイクロ波復調器
２５ 金属製のシールド
２６ アンテナ線
３１ オムツカバー
３２ ポケット
３３ ベルト
３４ ポケット
１０１ 膀胱
１０２ 膀胱平滑筋
１０３ 尿道括約筋
１０４ 尿道
１０５ 臍部
５１ 電極
５１ａ 端子部
５２ 電極
５２ａ 端子部
６１ 排便センサ本体
６２ 排尿センサ本体
６３ 信号ケーブル
６４ 赤外線感知型排泄センサシステム本体

Claims (11)

1. 下着に配置するマイクロ波ドップラーセンサを備えた排尿検知装置であって、
   被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方にマイクロ波を照射し、その反射波を前記マイクロ波ドップラーセンサで検知して、前記被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方の筋肉の振動を検出して排尿動作を検知することを特徴とする排尿検知装置。
2. 前記マイクロ波ドップラーセンサを前記被験者に対向する面に設けたマイクロ波ドップラーセンサユニットを有し、前記マイクロ波ドップラーセンサユニットの、前記被験者に対向する面以外の面は、金属製のシールドによって覆われていることを特徴とする請求項１に記載の排尿検知装置。
3. 前記マイクロ波ドップラーセンサと、
   前記マイクロ波ドップラーセンサから出力されるマイクロ波アナログ信号が入力され、第１の単位時間ごとにサンプリングを行ってマイクロ波デジタルデータを出力する信号処理部と、
   前記信号処理部から出力された前記マイクロ波デジタルデータが入力され、前記被験者の排尿の有無を検知して、排尿検知信号を出力する排尿検知部と、を備え、
   前記マイクロ波ドップラーセンサは、前記被験者に前記マイクロ波を照射し、前記被験者から反射される前記反射波を受信し、
   前記排尿検知部は、
   前記マイクロ波デジタルデータの時間変化率を算出してマイクロ波時間変化率データとして出力する時間微分回路と、
   前記マイクロ波時間変化率データと所定の閾値とを比較し、前記所定の閾値を超える前記マイクロ波時間変化率データを振動信号として出力する閾値比較回路と、
   第２の単位時間あたりの前記振動信号の数を計数する計数回路と、
   前記計数回路の、前記単位時間あたりの前記振動信号の数が所定の回数を超えた時に、前記排尿検知信号を出力する排尿検知判定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排尿検知装置。
4. 前記排尿検知判定手段からの前記排尿検知信号の数を計数して、その回数を記憶して出力する排尿計数部と、
   前記排尿計数部に記憶された前記排尿検知信号の数をリセットする排尿回数リセット手段と、
   前記排尿計数部から出力される前記回数が、所定の回数を超えた時に、下着交換信号を出力する下着交換判定手段と、
   前記下着交換判定手段から前記下着交換信号が出力されたときにその旨を報知する報知手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の排尿検知装置。
5. 前記報知手段は、光又は音の少なくとも一方を発生させることによって報知することを特徴とする請求項４に記載の排尿検知装置。
6. 前記報知手段は、報知データを出力する通信部を備え、
   前記通信部から出力される出力信号を、外部で受信可能としたことを特徴とする請求項４又は５に記載の排尿検知装置。
7. 着用時に前記被験者の臍部の下方にあたる位置に、請求項１〜６のいずれかに記載の排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成されていることを特徴とする下着。
8. 前記下着がオムツであり、該オムツの装着時に前記被験者の臍部の下方にあたる位置に
   、請求項１〜６のいずれかに記載の排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成されていることを特徴とする下着。
9. 前記下着がオムツカバー付きのオムツであり、該オムツカバー付きのオムツの装着時に、該オムツカバーの前記被験者の臍部の下方にあたる位置に、請求項１〜６のいずれかに記載の排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成されていることを特徴とする下着。
10. 前記下着の上から装着するベルトであって、装着時に前記被験者の臍部の下方にあたる位置に、請求項１〜６のいずれかに記載の排尿検知装置が挿入可能なポケットが形成されていることを特徴とするベルト。
11. 下着に配置するマイクロ波ドップラーセンサを用いた排尿検知方法であって、
    被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方にマイクロ波を照射し、その反射波を前記マイクロ波ドップラーセンサで検知して、前記被験者の膀胱又は尿道の少なくとも一方の筋肉の振動を検出して排尿動作を検知することを特徴とする排尿検知方法。
    

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