JP2018143362A - 排泄検知システム及び排泄検知方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ガスセンサを用いた排泄検知判定もあるが、ガスセンサ個体差のばらつきが大きく、一定の閾値により排泄を判定できないという問題もある。
前記クラスタ数定義手段は、クラスタ数kを、「排便あり」と、「排尿あり、かつ、排便なし」と、「放屁あり、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」と、「放屁なし、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」と、をそれぞれ意味する4(k=4)と定義し、前記特徴量空間作成手段は、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義手段が定義したクラスタ数k(k=2又は3又は4)に基づいて特徴量空間を作成し、前記記憶制御手段は、前記特徴量空間作成手段によって作成されたクラスタ数k(k=2又は3又は4)の特徴量空間を記憶手段に記憶し、前記クラスタリング手段は、前記記憶制御手段が前記特徴量空間を記憶手段に記憶した後、排泄検知処理の開始が指示されると、前記差分波形取得手段は前記入力手段から入力された前記検知信号の差分波形を取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段は前記差分波形取得手段が取得した差分波形に基づいてn次元の特徴量ベクトルを取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記n次元の特徴量ベクトルを前記記憶手段に記憶された特徴量空間に照合し、前記クラスタ数kが2の場合には前記特徴量ベクトルを「排泄あり」又は「排泄なし」に分類し、前記クラスタ数kが3の場合には前記特徴量ベクトルを「排便あり」又は「排尿あり、かつ、排便なし」又は「排泄なし」に分類し、前記クラスタ数kが4の場合には前記特徴量ベクトルを「排便あり」又は「排尿あり、かつ、排便なし」又は「放屁あり、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」又は「放屁なし、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」に分類し、前記排泄判定手段は、前記クラスタリング手段による分類に基づいて排泄判定を行い、前記報知手段は、前記排泄判定手段が判定した排泄状況を報知するよう構成してもよい。
図1は、本実施形態における排泄検知システムSの構成を示すブロック図である。図1において被介護者を破線にて示す。
本実施形態の排泄検知システムSは、被介護者が載置される布団又はベッド上に敷かれるガス吸引シート100と、当該ガス吸引シート100内部に通じるチューブからガス吸引シート100内部の空気を吸引し、ガス吸引シート100に寝ている被介護者の排泄物(便、尿、屁)から発生するにおいを検知するガスセンサを備えたガスセンサユニット200と、ガスセンサユニット200からの検知信号に基づいて排泄状況を介護者に報知する排泄検知装置300と、を備える。
排泄検知装置300は、演算機能を有するCPU、作業用RAM、各種データ及びプログラムを記憶するROM等から構成された制御部11、作成した特徴量空間を記憶するメモリ等を備える記憶手段12、モニタ等の表示画面を備える表示部13、排泄検知装置300を操作する介護者、システム担当者等の指示を受け付け当該指示に応じた指示信号を制御部11に対して与える操作部(例えば、操作パネル(タッチパネルを含む)等)14、各種ネットワーク(LAN(Local Area Network)を含む)を介して介護管理室のコンピュータ、介護士が携帯するタブレット端末等に排泄があったことを報知するための報知手段としての通信部15、増幅部及びA/D変換部等を備えガスセンサユニット200からの検知信号を排泄検知装置300内部に入力する入力インターフェースとしての入力手段16を備えて構成されている。各構成部材はバスを介して相互に接続されている。
制御部11は、他の部材と協動して本発明の入力手段、差分波形取得手段、特徴量ベクトル取得手段、クラスタ数定義手段、特徴量空間作成手段、記憶制御手段、クラスタリング手段、排泄判定手段、報知手段として機能する。
n:特徴量の個数
特徴量ベクトル: 特徴量をまとめたn次元のベクトル
特徴空間: 特徴量ベクトルの存在するn次元空間
m:測定して得られた特徴量ベクトルの全個数(特徴量空間にm個のベクトルが存在することになる)
k:求めたいクラスタの個数(自由に設定可能)
次に、特徴空間上に存在するj番目の特徴量ベクトルxjとk個のセントロイドとの距離を計算する。最小となったセントロイドをpi*とすると、特徴量ベクトルxjはクラスタCi*に属することとする(Step2)。
ここで、liはクラスタCiに含まれるベクトルの数である。
このStep2とStep3により、セントロイドやクラスタの割当てが変化しなくなったら、前処理を終了し(Step4)。変化するようであればStep2に戻り、Step2、Step3の処理を繰り返し行う。
例えば、所望する排泄検知が、「排泄(排尿又は排便)あり」と「排泄なし(異常なし)」を区別して検知したい場合には、「排泄(排尿又は排便)あり」、「排泄なし(異常なし)」を意味する2個のクラスタ(k=2)の重心を配置する。
所望する排泄検知が、「排便あり」、「排尿あり、かつ、排便なし」、「排泄なし(異常なし)」を区別して検知したい場合には、これら「排便あり」、「排尿あり、かつ、排便なし」、「排泄なし(異常なし)」を意味する3個のクラスタ(k=3)の重心を配置する。
所望する排泄検知が、「排便あり」、「排尿あり、かつ、排便なし」、「放屁あり、かつ、排泄(排便及び排尿)なし」、「放屁なし、かつ、排便なし、かつ、排尿なし(異常なし)」を区別して検知したい場合には、これら「排便あり」、「排尿あり、かつ、排便なし」、「放屁あり、かつ、排泄(排便及び排尿)なし」、「放屁なし、かつ、排便なし、かつ、排尿なし(異常なし)」を意味する4個のクラスタ(k=4)の重心を配置する。
以上の手法で、被介護者ごとに作成された特徴量空間を、制御部11が記憶制御手段として機能し、記憶手段12に記憶する。
特徴量空間が作成された後、介護者又はシステム担当者等が操作部14の操作により排泄検知処理の開始が指示されることにより、制御部11は、排泄検知処理を開始する。
制御部11は、ガスセンサユニット200から取得した検知信号の差分波形からn次元の特徴量ベクトルを抽出する。そして、記憶手段12に記憶された特徴量空間に抽出したn次元の特徴量ベクトルを照合してk個のクラスタのいずれかに分類し、排泄判定を行う。
制御部11は報知手段として機能し通信部15を通じて、介護士が携帯するタブレット端末等に排泄状況を報知する。例えば、排泄があったと判定した場合にのみ、排泄があったことを報知するよう構成してもよい。
図10は、排泄検知装置300の制御部11による特徴量空間作成処理を示すフローチャートである。
まず、制御部11は、入力手段16と共に本発明の入力手段として機能し、ガスセンサユニット200からガスセンサの検知信号を取得(入力)する(Step10)。次いで、被介護者の離着床を判定し(Step11)、離床中の場合には(Step11:No)、Step10の処理に戻り、着床中の場合(Step11:Yes)には、ステップS10で取得した検知信号に対して間引き移動平均処理を行う(Step12)。
以上のように被介護者ごとに特徴量空間を作成する。
図11は、排泄検知装置300の制御部11による排泄検知処理を示すフローチャートである。
制御部11は、ガスセンサユニット200からガスセンサの検知信号を受信する(Step20)。次いで、被介護者の離着床を判定し(Step21)、離床中の場合には(Step21:No)、Step20の処理に戻り、着床中の場合(Step21:Yes)には、Step20で受信した検知信号に対して間引き移動平均処理を行う(Step22)。
特に、上述した実施形態のように、ガスセンサの差分波形から、差分波形の「標準偏差」、「最大値」、「最小値」、正側の波形と基準線とで囲まれた領域である「正面積の値」、負側の波形と基準線とで囲まれた領域である「負面積の値」の5つの特徴量を抽出し、5次元の特徴量ベクトルを使用すれば、比較的簡易に特徴量ベクトルを取得できる。
100 ガス吸引シート
200 ガスセンサユニット
300 排泄検知装置
11 制御部(入力手段、差分波形取得手段、特徴量ベクトル取得手段、クラスタ数定義手段、特徴量空間作成手段、記憶制御手段、クラスタリング手段、排泄判定手段、報知手段)、
12 記憶手段
Claims (8)
- 被介護者又は乳幼児の排泄を検知する排泄検知システムにおいて、
排泄物から発生するガスであって、前記被介護者又は前記乳幼児が寝ている寝具から吸引されたガスを検知するガスセンサを有するガスセンサユニットと、
ガスセンサユニットからの検知信号を入力する入力手段と、
前記入力手段から入力された前記検知信号の差分波形を取得する差分波形取得手段と、
前記差分波形取得手段が取得した差分波形に基づいて所定数n(nは1以上の自然数)の特徴量を抽出し、n次元の特徴量ベクトルを取得する特徴量ベクトル取得手段と、
排泄検知に用いる特徴量空間のクラスタ数をk(kは1以上の自然数)と定義するクラスタ数定義手段と、
前記特徴量ベクトル取得手段が取得したn次元の特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義手段が定義したクラスタ数kに基づいて特徴量空間を作成する特徴量空間作成手段と、
前記特徴量空間作成手段が作成した特徴量空間を記憶手段に記憶する記憶制御手段と、
前記記憶制御手段が前記特徴量空間を記憶手段に記憶した後、排泄検知処理の開始が指示されると、前記差分波形取得手段は前記入力手段から入力された前記検知信号の差分波形を取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段は前記差分波形取得手段が取得した差分波形に基づいてn次元の特徴量ベクトルを取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記n次元の特徴量ベクトルを前記記憶手段に記憶された特徴量空間に照合して分類するクラスタリング手段と、
前記クラスタリング手段による分類に基づいて排泄状況の判定を行う排泄判定手段と、
前記排泄判定手段が判定した排泄状況を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする排泄検知システム。 - 前記クラスタ数定義手段は、排泄検知に用いる特徴量空間のクラスタ数kを2又は3又は4と定義し、
前記特徴量空間作成手段は、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義手段が定義したクラスタ数k(k=2又は3又は4)に基づいて特徴量空間を作成し、
前記記憶制御手段は、前記特徴量空間作成手段によって作成されたクラスタ数k(k=2又は3又は4)の特徴量空間を記憶手段に記憶し、
前記クラスタリング手段は、前記記憶制御手段が前記特徴量空間を記憶手段に記憶した後、排泄検知処理の開始が指示されると、前記差分波形取得手段は前記入力手段から入力された前記検知信号の差分波形を取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段は前記差分波形取得手段が取得した差分波形に基づいてn次元の特徴量ベクトルを取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記n次元の特徴量ベクトルを前記記憶手段に記憶された特徴量空間に照合して分類し、
前記排泄判定手段は、前記クラスタリング手段による分類に基づいて排泄判定を行い、
前記報知手段は、前記排泄判定手段が判定した排泄状況を報知することを特徴とする請求項1に記載の排泄検知システム。 - 前記特徴量ベクトル取得手段は、前記差分波形取得手段が取得した差分波形の「標準偏差」、「最大値」、「最小値」、「正側の波形と基準線とで囲まれた領域である正面積の値」、「負側の波形と前記基準線とで囲まれた領域である負面積の値」の5つの特徴量を抽出し、5次元の特徴量ベクトルを取得し、
前記特徴量空間作成手段は、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した5次元の特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義手段が定義したクラスタ数に基づいて特徴量空間を作成し、
前記記憶制御手段は、前記特徴量空間作成手段が作成した特徴量空間を記憶手段に記憶し、
前記クラスタリング手段は、前記記憶制御手段が前記特徴量空間を記憶手段に記憶した後、排泄検知処理の開始が指示されると、前記差分波形取得手段は前記入力手段から入力された前記検知信号の差分波形を取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段は前記差分波形取得手段が取得した差分波形の「標準偏差」、「最大値」、「最小値」、「正側の波形と基準線とで囲まれた領域である正面積の値」、「負側の波形と前記基準線とで囲まれた領域である負面積の値」の5つの特徴量を抽出して5次元の特徴量ベクトルを取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記5次元の特徴量ベクトルを前記記憶手段に記憶された特徴量空間に照合して分類し、
前記排泄判定手段は、前記クラスタリング手段による分類に基づいて排泄判定を行い、
前記報知手段は、前記排泄判定手段が判定した排泄状況を報知することを特徴とする請求項1又は2に記載の排泄検知システム。 - 前記クラスタ数定義手段は、クラスタ数kを、「排泄あり」と「排泄なし」をそれぞれ意味する2(k=2)と定義するか、又は、
前記クラスタ数定義手段は、クラスタ数kを、「排便あり」と、「排尿あり、かつ、排便なし」と、「排泄なし」と、をそれぞれ意味する3(k=3)と定義するか、又は、
前記クラスタ数定義手段は、クラスタ数kを、「排便あり」と、「排尿あり、かつ、排便なし」と、「放屁あり、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」と、「放屁なし、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」と、をそれぞれ意味する4(k=4)と定義し、
前記特徴量空間作成手段は、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義手段が定義したクラスタ数k(k=2又は3又は4)に基づいて特徴量空間を作成し、
前記記憶制御手段は、前記特徴量空間作成手段によって作成されたクラスタ数k(k=2又は3又は4)の特徴量空間を記憶手段に記憶し、
前記クラスタリング手段は、前記記憶制御手段が前記特徴量空間を記憶手段に記憶した後、排泄検知処理の開始が指示されると、前記差分波形取得手段は前記入力手段から入力された前記検知信号の差分波形を取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段は前記差分波形取得手段が取得した差分波形に基づいてn次元の特徴量ベクトルを取得し、次いで、前記特徴量ベクトル取得手段が取得した前記n次元の特徴量ベクトルを前記記憶手段に記憶された特徴量空間に照合し、前記クラスタ数kが2の場合には前記特徴量ベクトルを「排泄あり」又は「排泄なし」に分類し、前記クラスタ数kが3の場合には前記特徴量ベクトルを「排便あり」又は「排尿あり、かつ、排便なし」又は「排泄なし」に分類し、前記クラスタ数kが4の場合には前記特徴量ベクトルを「排便あり」又は「排尿あり、かつ、排便なし」又は「放屁あり、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」又は「放屁なし、かつ、排便なし、かつ、排尿なし」に分類し、
前記排泄判定手段は、前記クラスタリング手段による分類に基づいて排泄判定を行い、
前記報知手段は、前記排泄判定手段が判定した排泄状況を報知することを特徴とする請求項2又は3に記載の排泄検知システム。 - 前記報知手段は、前記排泄判定手段が排泄があったと判定した場合にのみ報知することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の排泄検知システム。
- 被介護者又は乳幼児の排泄を検知する排泄検知方法において、
排泄検知に用いる特徴量空間を作成する特徴量空間作成ステップと、前記特徴量空間作成ステップにて作成された前記特徴量空間を用いて、排泄検知を行う排泄検知ステップと、を有し、
前記特徴量空間作成ステップは、
排泄物から発生するガスであって、前記被介護者又は前記乳幼児が寝ている寝具から吸引されたガスを検知するガスセンサを有するガスセンサユニットからの検知信号を入力するステップと、
入力された前記検知信号の差分波形を取得する差分波形取得ステップと、
前記差分波形取得ステップにて取得された前記差分波形に基づいて所定数n(nは1以上の自然数)の特徴量を抽出し、n次元の特徴量ベクトルを取得する特徴量ベクトル取得ステップと、
前記特徴量空間のクラスタ数をk(kは1以上の自然数)と定義するクラスタ数定義ステップと、
前記特徴量ベクトル取得ステップにて取得されたn次元の特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義ステップにて定義されたクラスタ数kに基づいて特徴量空間を作成して記憶手段に記憶するステップと、を有し、
前記排泄検知ステップは、
前記特徴量空間が前記記憶手段に記憶された後に、排泄検知処理の開始が指示されると、前記ガスセンサユニットからの検知信号を入力し、入力された前記検知信号の差分波形を取得すし、取得された前記差分波形に基づいて所定数nの特徴量を抽出しn次元の特徴量ベクトルを取得し、前記記憶手段に記憶された特徴量空間に、前記n次元の特徴量ベクトルを照合して分類するクラスタリングステップと、
前記クラスタリングステップによる分類に基づいて判定を行う排泄判定ステップと、
前記排泄判定ステップにて判定した排泄状況を報知する報知ステップと、
を有することを特徴とする排泄検知方法。 - 前記クラスタ数定義ステップは、排泄検知に用いる特徴量空間のクラスタ数kを2又は3又は4と定義し、
前記特徴量空間作成ステップは、前記特徴量ベクトル取得ステップにて取得した前記特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義ステップが定義したクラスタ数k(k=2又は3又は4)に基づいて特徴量空間を作成して前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項6に記載の排泄検知方法。 - 前記特徴量ベクトル取得ステップは、前記差分波形取得ステップにて取得した差分波形の「標準偏差」、「最大値」、「最小値」、「正側の波形と基準線とで囲まれた領域である正面積の値」、「負側の波形と前記基準線とで囲まれた領域である負面積の値」の5つの特徴量を抽出して5次元の特徴量ベクトルを取得し(n=5)、
前記特徴量空間作成ステップは、前記特徴量ベクトル取得ステップが取得した5次元の特徴量ベクトルと、前記クラスタ数定義ステップにて定義されたクラスタ数kに基づいて特徴量空間を作成して前記記憶手段に記憶し、
前記排泄検知ステップの
前記クラスタリングステップは、前記特徴量空間が前記記憶手段に記憶された後に、排泄検知処理の開始が指示されると、前記ガスセンサユニットからの検知信号を入力し、入力された前記検知信号の差分波形を取得し、取得された差分波形の「標準偏差」、「最大値」、「最小値」、「正側の波形と基準線とで囲まれた領域である正面積の値」、「負側の波形と前記基準線とで囲まれた領域である負面積の値」の5個(n=5)の特徴量を抽出して5次元の特徴量ベクトル(n=5)を取得し、前記記憶手段に記憶された特徴量空間に、前記5次元の特徴量ベクトルを照合して分類し、
前記排泄判定ステップは、前記クラスタリングステップによる分類に基づいて排泄判定を行い、
前記報知ステップは、前記排泄判定ステップにて判定した排泄状況を報知することを特徴とする請求項6又は7に記載の排泄検知方法。
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