JP2020092812A - 尿量推定用探触子、及びそれを用いた尿量推定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】膀胱内の尿量を精度よく推定することができ、かつ装着前の位置合わせも容易に行うことができる尿量推定用探触子、及びそれを用いた尿量推定装置を提供すること。【解決手段】体内に超音波を送信し、該超音波の反射波を検出する複数のセンサを有する探触子であり、前記複数のセンサが、膀胱内の尿量を推定するための測定用センサと、身体に対する前記探触子の装着位置を決定するための位置合わせ用センサと、を少なくとも含み、前記探触子は、前記測定用センサを少なくとも1つ備える測定用センサ部と、前記位置合わせ用センサを少なくとも1つ備える位置合わせ用センサ部と、を有し、前記測定用センサ部と前記位置合わせ用センサ部とが異なる位置に設けられており、前記測定用センサ部の表面が、前記位置合わせ用センサ部の表面よりも皮膚に対する密着性が高い、尿量推定用探触子を提供する。【選択図】図2
Description
本技術は、超音波を用いて膀胱の形状を検出する尿量推定用探触子、及びそれを用いて尿量を推定する尿量推定装置に関する。
排尿障害や尿失禁の患者、あるいは自力でトイレに行くことが困難な高齢者等を主な対象として、複数のセンサが配列された探触子を身体の膀胱に対応する位置に当てて、各センサから得られる情報をもとに膀胱内の尿量を推定し、本人(以下、「対象者」という)あるいは介護者に尿量を知らせる技術がある。
特許文献1には、超音波を膀胱壁面に向けて発振する複数の超音波発振素子が、膀胱の拡張方向(略上下方向)に沿って配列されている超音波尿量センサが開示されている。また、特許文献2には、超音波振動子による複数のセンサが膀胱形状を検出できるような配列と超音波出射角度に設定され、例えば膀胱の底部に出射するセンサ数を最も多くし、底辺側から頂部に向かって複数段のセンサ行を有するように配列される非侵襲尿量推定センサユニットが開示されている。
上記のような尿量推定技術においては、膀胱内の尿量を精度よく推定することが求められる。また、膀胱内の尿量を精度よく推定するためには探触子を身体の適切な位置に装着することも重要である。
そこで、本技術は、膀胱内の尿量を精度よく推定することができ、かつ装着前の位置合わせも容易に行うことができる尿量推定用探触子、及びそれを用いた尿量推定装置を提供することを目的とする。
本発明者は、膀胱内の尿量を精度よく推定するためにはセンサ面と体表面との間に空気が入らないようにし、超音波の減衰を抑えることが重要であると考え、センサ面の皮膚に対する密着性を高くすることを試みた。また、探触子を身体の適切な位置に装着できるようにするため、該探触子のセンサを用いて装着位置を決定することを検討した。
しかしながら、センサ面の皮膚に対する密着性を高くしてしまうと探触子が皮膚表面を滑りにくくなり、該探触子の装着位置を決定する際の操作性が悪くなるという課題が生じた。
そこで、本発明者は、膀胱内の尿量を推定する際に用いるセンサ部(測定用センサ部)と、探触子の装着位置を決定する際に用いるセンサ部(位置合わせ用センサ部)とを異なる位置に設け、測定用センサ部の表面の皮膚に対する密着性を高くすることで上記課題を解決することができることを見出し、本技術を完成させるに至った。
すなわち、本技術は、体内に超音波を送信し、該超音波の反射波を検出する複数のセンサを有する探触子であり、前記複数のセンサが、膀胱内の尿量を推定するための測定用センサと、身体に対する前記探触子の装着位置を決定するための位置合わせ用センサと、を少なくとも含み、前記探触子は、前記測定用センサを少なくとも1つ備える測定用センサ部と、前記位置合わせ用センサを少なくとも1つ備える位置合わせ用センサ部と、を有し、前記測定用センサ部と前記位置合わせ用センサ部とが異なる位置に設けられており、前記測定用センサ部の表面が、前記位置合わせ用センサ部の表面よりも皮膚に対する密着性が高い、尿量推定用探触子を提供する。
また、前記尿量推定用探触子と、該探触子と有線又は無線で接続される本体装置部と、を備える尿量推定装置も提供する。
また、前記尿量推定用探触子と、該探触子と有線又は無線で接続される本体装置部と、を備える尿量推定装置も提供する。
本技術に係る尿量推定用探触子は、測定用センサ部の表面の皮膚に対する密着性が高いため、膀胱内の尿量を精度よく推定することができる。また、該探触子は位置合わせ用センサ部が測定用センサ部とは異なる位置に設けられているため、位置合わせの際には該探触子を皮膚表面に対して滑らせることができ、探触子の装着位置を容易に決定することができる。
以下、本技術を実施するための好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、何ら本技術を限定するものではない。また、本技術は、下記の実施例及びその変形例を自由に組み合わせることもできる。
<尿量推定用探触子>
本技術に係る尿量推定用探触子は、体内に超音波を送信し、該超音波の反射波を検出する複数のセンサを有しており、各センサが検出した反射波の情報に基づいて、膀胱内の尿量を推定するために用いられる。なお、尿量を推定する対象者は特に限定されないが、例えば、排尿障害や尿失禁の患者、あるいは自力でトイレに行くことが困難な高齢者等である。本技術に係る尿量推定用探触子は、このような対象者の腹部の皮膚上であって膀胱に対応する位置(例えば、下腹部)に配置され、テープやベルト等で身体に固定される。なお、尿量推定用探触子と体表面との間には、超音波の腹部への透過性を向上するためのジェル等が塗布されてもよい。以下、図1及び図2を用いてより詳細に説明する。
本技術に係る尿量推定用探触子は、体内に超音波を送信し、該超音波の反射波を検出する複数のセンサを有しており、各センサが検出した反射波の情報に基づいて、膀胱内の尿量を推定するために用いられる。なお、尿量を推定する対象者は特に限定されないが、例えば、排尿障害や尿失禁の患者、あるいは自力でトイレに行くことが困難な高齢者等である。本技術に係る尿量推定用探触子は、このような対象者の腹部の皮膚上であって膀胱に対応する位置(例えば、下腹部)に配置され、テープやベルト等で身体に固定される。なお、尿量推定用探触子と体表面との間には、超音波の腹部への透過性を向上するためのジェル等が塗布されてもよい。以下、図1及び図2を用いてより詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る尿量推定用探触子1は、複数のセンサ111、112、113、121を有している。当該複数のセンサは、膀胱内の尿量を推定するための測定用センサ111、112、113と、身体に対する前記探触子の装着位置を決定するための位置合わせ用センサ121と、を少なくとも含む。また、当該探触子1は、前記測定用センサを少なくとも1つ備える測定用センサ部11と、前記位置合わせ用センサを少なくとも1つ備える位置合わせ用センサ部12とを有する。
本実施形態に係る尿量推定用探触子1において、測定用センサ部11と位置合わせ用センサ部12とは異なる位置に設けられる。例えば、図1において、探触子1の第1の面1Aにおいて異なる位置に測定用センサ部11と位置合わせ用センサ部12とが設けられてもよく、又は、探触子1の第1の面1Aに測定用センサ部11が設けられ、当該第1の面の側面若しくは裏面に位置合わせ用センサ部12が設けられてもよい。なかでも、測定時及び位置合わせにおける操作性がよく、かつ探触子1の厚みによる不快感を抑えることができる点から、図2に示すように、探触子1の第1の面1Aに位置合わせ用センサ部12が設けられ、前記第1の面の裏面である第2の面1Bに測定用センサ部11が設けられることが好ましい。
本実施形態において、測定用センサ部11の表面は、位置合わせ用センサ部12の表面よりも皮膚に対する密着性が高い。測定用センサ部11の表面の皮膚に対する密着性が高いことにより、測定用センサ部11の表面と体表面との間に空気が入りにくくなるため、測定用センサ部11から体内へ送信される超音波及び該超音波の反射波が減衰することを抑えることができ、膀胱内の尿量を精度よく推定することができる。一方、位置合わせ用センサ部12の表面は測定用センサ部11の表面よりも皮膚に対する密着性が低いため、探触子1を皮膚表面に対して容易に滑らせることができ、探触子1の装着位置を決定する操作が容易になる。なお、測定用センサ部11の表面とは、膀胱内の尿量を推定する際に体表面に接する面であり、位置合わせ用センサ部12の表面とは、身体に対する探触子1の装着位置を決定する際に体表面に接する面である。
なお、測定用センサ部11の表面は、体表面の凹凸に対して追従性を有する材質であることが好ましい。具体的には、シリコーンゲル等を挙げることができる。
一方、位置合わせ用センサ部12の表面の材質は特に限られないが、皮膚表面に対して滑りやすく、安価な材質で形成されることが好ましい。具体的には、プラスチック等の合成樹脂、例えばポリフェニレンエーテル(PPE)、ABS樹脂等を挙げることができる。また、位置合わせの操作性の点から、位置合わせセンサ部12の表面は平滑であることが好ましい。さらに、位置合わせ用センサ部12の表面は測定センサ部11の表面よりも平面度が高く、及び/又は、滑り抵抗係数が低いことがより好ましい。
本実施形態に係る測定用センサ及び位置合わせ用センサは、それぞれ圧電素子を有しており、超音波の送受信を行う。具体的には、圧電素子の両面に電極を形成し、両電極間に電圧を印加すると、圧電素子がその駆動電圧に応じた振動をして超音波を発信する一方、超音波を受信すると、その振動に応じた電気信号を発生するように構成される。各センサの形状は特に限定されないが、例えば円形の薄板状であってもよいし、正方形や、長方形であってもよい。
図2(a)に示すように、測定用センサ部11は少なくとも1つの測定用センサを備え、該測定用センサは、第1センサ111、第2センサ112、第3センサ113を含む。測定用センサは少なくとも1つあればよく、好ましくは3つ以上であり、より好ましくは4つ以上であってもよい。また、各センサは探触子1の幅方向(体表面に装着した際の左右方向)に一列に配設されていてもよいが、高さ方向(体表面に装着した際の上下方向)に位置をずらして配設されていてもよい。測定用センサ部11の第1センサ111、第2センサ112、第3センサ113は、膀胱の高さ方向において放射状に超音波1111、1121、1131を送信するように配置されていることが好ましい。すなわち、超音波送信角度θ111、θ112、θ113がそれぞれ異なっていることが好ましい。超音波送信角度θ111、θ112、θ113は、膀胱の高さ方向において上方を正の向きとすると、−40〜+40度の範囲であることが好ましい。各センサの超音波送信角度θが異なることにより、膀胱の情報を効率よく得ることができる。
図2(b)に示すように、位置合わせ用センサ部12は少なくとも1つの位置合わせ用センサを備え、該位置合わせ用センサは、第4センサ121を含む。位置合わせ用センサは少なくとも1つあればよく、2つ以上であってもよい。また、位置合わせ用センサは探触子1の第2の面1Bの中央に配設されてもよいが、当該第2の面1Bの端部に配設されていてもよい。位置合わせ用センサ部12の第4センサ121は、膀胱の高さ方向において下方に向かって超音波1211を送信するように配置されていることが好ましい。超音波1211が下方に向かって送信されるように構成することで、位置合わせ用センサ部12で探触子1の位置合わせを行った後、測定用センサ部11が体表面に接するように探触子1の位置又は面を変えた際に、測定用センサで膀胱の下端からより上端に近い位置まで超音波を送信することができるため、尿量をより精度よく測定できる。また、超音波送信角度θ121は、膀胱の高さ方向において上方を正の向きとすると、−40〜0度の範囲で配置されることが好ましい。
なお、位置合わせ用センサ部12の第4センサ121の超音波送信角度θ121は、測定用センサ部11の第1センサ111、第2センサ112、第3センサ113の超音波送信角度θ111、θ112、θ113よりも負に大きいことが好ましい。θ121を負に大きくすることで、位置合わせ用センサ部12で確実に膀胱を検出して装着位置を決定でき、かつ測定用センサ部11で膀胱の上端までの情報を効率よく得ることができる。
<尿量推定装置>
本技術に係る尿量推定装置は、上述の尿量推定用探触子から得られた情報に基づいて、探触子の位置に係る情報や、膀胱内の尿量に係る情報等を提示するために用いられる。以下、図3を用いてより詳細に説明する。
本技術に係る尿量推定装置は、上述の尿量推定用探触子から得られた情報に基づいて、探触子の位置に係る情報や、膀胱内の尿量に係る情報等を提示するために用いられる。以下、図3を用いてより詳細に説明する。
図3に、本技術の実施形態の一例に係る尿量推定装置のブロック図を示す。本実施形態に係る尿量推定装置10は、尿量推定用探触子1と、該探触子1と有線又は無線により接続される本体装置部2と、を備える。本実施形態に係る本体装置部2は、例えば対象者の衣服等に装着される。
本実施形態に係る本体装置部2は、測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12へ駆動電圧を出力する送信部21と、該センサから電気信号を受信する受信部22と、送信部21及び受信部22に接続されるセンサを切り替えるスイッチ23と、外部に種々の情報を報知するための報知部24と、外部との通信を行う通信部25と、各種データを記憶する記憶部26と、本体装置部2の全体的な制御を行う制御部27と、各種パラメータを格納するメモリ28と、を有している。
本実施形態に係る送信部21は、測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12に駆動電圧を供給する。送信部21は、パルス発生器21aと増幅部21bとを有している。パルス発生器21aは、所定のパルス幅及び電圧値のパルス信号を発生させる。パルス発生器21aは、パルス幅、パルス数、及び周波数を変更可能に構成されていてもよい。増幅部21bは、パルス発生器21aからのパルス信号を増幅し、駆動電圧として測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12へ出力する。
本実施形態に係る受信部22は、測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12からの電気信号を受信する。受信部22は、増幅部22aと、検波部22bと、A/D変換部22cとを有している。増幅部22aは、測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12からの受信信号を増幅して、検波部22bへ出力する。検波部22bは、増幅部22aから受け取った受信信号(例えば、振幅変調波)を、包絡線検波等の方法で復調し、処理後の信号をA/D変換部22cへ出力する。A/D変換部22cは、検波部22bからの受信信号をA/D変換して、制御部27へ出力する。
本実施形態に係るスイッチ23は、測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12の中から送信部21及び受信部22に接続されるセンサを選択する。例えば、探触子の位置合わせを行うモードの場合は、位置合わせ用センサ部12のみを選択する。また、尿量の推定及び排尿タイミングを報知するモードの場合は、測定用センサ部11のみを選択する。
本実施形態に係る報知部24は、例えばバイブレータやLEDランプ、アラーム等である。バイブレータの振動や、LEDランプの点灯態様、アラームの音等によって、対象者に種々の情報(例えば、膀胱に対する探触子の位置や、排尿タイミングの到来等)を報知する。
本実施形態に係る通信部25は、外部の通信装置と通信を行う。例えば、通信部25は、Bluetooth(登録商標)規格の通信を行う。通信部25は、後述する尿量推定システム100において、ユーザ端末3と通信を行う。
本実施形態に係る記憶部26は、受信部22から受け取った受信信号を一時的に保存する。また、記憶部26は、後述する尿量推定システム100において、ユーザ端末3から通信部25を介して取得した情報等も記憶する。
本実施形態に係る制御部27は、1又は複数のプロセッサを有し、送信部21、受信部22、スイッチ23、報知部24、通信部25を制御する。
具体的には、制御部27は、スイッチ23を制御して、送信部21及び受信部22に接続されるセンサを切り替える。制御部27は、送信部21を制御して、駆動電圧を測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12へ出力させる。また、制御部27は、受信部22を制御して、測定用センサ部11及び位置合わせ用センサ部12の受信信号をデジタル信号に変換させ、受信部22からの受信信号に平均化処理等の信号処理を行う。さらに、制御部27は、受信部22からの受信信号に基づいて膀胱に対する探触子1の位置や、膀胱内の尿量、排尿タイミングの到来等を判定し、その解析結果に応じた処理を行う(例えば、報知部24を作動させる)。なお、排尿タイミングの到来の判定は、後述するユーザ端末3で行われてもよい。また、制御部27は、通信部25を制御して、受信部22からの受信信号に関する情報を外部に送信する。また、制御部27は、通信部25を介して外部からの信号を受信し、その信号に応じた処理を行う(例えば、報知部24を作動させる)。
本実施形態に係るメモリ28は、超音波の周波数、出力、パルス数、ゲイン(増幅率)、待機時間等のパラメータを格納する。
<尿量推定システム>
図4に、本技術の実施形態の一例に係る尿量推定システムの概略図を示す。本実施形態に係る尿量推定システム100は、上述の尿量推定装置10と、尿量推定装置10から送られてくる信号を受信し、アプリケーション等を提供するユーザ端末3と、主にデータベースとして機能するサーバ4とを備えている。尿量推定装置10は、ユーザ端末3と無線通信を行い、ユーザ端末3は、サーバ4と無線通信を行う。
図4に、本技術の実施形態の一例に係る尿量推定システムの概略図を示す。本実施形態に係る尿量推定システム100は、上述の尿量推定装置10と、尿量推定装置10から送られてくる信号を受信し、アプリケーション等を提供するユーザ端末3と、主にデータベースとして機能するサーバ4とを備えている。尿量推定装置10は、ユーザ端末3と無線通信を行い、ユーザ端末3は、サーバ4と無線通信を行う。
本実施形態に係るユーザ端末3は、例えば、スマートフォンやタブレット端末であってもよい。尿量推定装置10をユーザ端末3にあらかじめ登録しておくことで、尿量推定装置10とユーザ端末3との間で通信が可能となる。該ユーザ端末3は1台に限らず、複数台(例えば、介護者のユーザ端末3と対象者のユーザ端末3)であってもよい。ユーザ端末3は、尿量推定装置10から送信されてくる受信信号に基づいて膀胱内の尿量の推定や、排尿タイミングの判定等を行う。
ユーザ端末3は、対象者を特定するユーザID、尿量推定装置10を特定する機器ID等の対象者に関する情報;尿量推定装置10から送信されてくる受信信号に関する情報;膀胱内の尿量の推定や、排尿タイミングの判定等を行うためのプログラムやデータ等;膀胱内の尿量や排尿タイミング等に関する解析結果;等を記憶している。また、ユーザ端末3は、尿量推定システム100専用のアプリケーションをダウンロードしておくことで、対象者の膀胱内の尿量や、排尿タイミング等の情報をユーザに知らせたり、サーバ4と情報の送受信を行ったりすることができる。
本実施形態に係るサーバ4は、いわゆるクラウドコンピューティングを行う。サーバ4は、ユーザ端末3をあらかじめ登録しておくことでユーザ端末3と通信可能となり、ユーザ端末3の情報が尿量推定装置10と紐づけて記憶されている。ユーザ端末3に専用のアプリケーションをダウンロードしておくと、例えば1日に1回の頻度で、ユーザ端末3とサーバ4との間で情報が送受信される。
サーバ4は、対象者を特定するユーザID、尿量推定装置10を特定する機器ID、ユーザ端末3を特定する端末ID等の対象者に関する情報;ユーザ端末3から送信されてくる膀胱内の尿量や排尿タイミング等に関する解析結果のデータ;等を記憶している。また、対象者の排尿タイミングを判定する際の閾値や、排尿タイミングを報知する時期に関する情報を機械学習させることもできる。
<尿量推定装置の使用方法及び動作例>
以下、本技術に係る尿量推定装置の使用方法及び動作例について説明する。
以下、本技術に係る尿量推定装置の使用方法及び動作例について説明する。
(1)尿量推定用探触子の位置合わせ
本技術に係る尿量推定装置は、上述の位置合わせ用センサにより検出される反射波の情報に基づいて、膀胱に対する尿量推定用探触子の位置に係る情報を提示し、適切な位置に該探触子が装着されるように位置合わせを行うことができる。
本技術に係る尿量推定装置は、上述の位置合わせ用センサにより検出される反射波の情報に基づいて、膀胱に対する尿量推定用探触子の位置に係る情報を提示し、適切な位置に該探触子が装着されるように位置合わせを行うことができる。
まず、膀胱からの反射波の有無と尿量推定用探触子の位置との関係について図5〜図10を用いて説明する。図5〜図7は人体の下腹部の模式断面図である。図8〜図10は検出される反射波の一例である。
図5〜図7に示すように、腹部表面から背中に向かって、皮下脂肪51、筋肉52、恥骨53、膀胱54、精嚢55若しくは前立腺56(男性の場合)又は膣(女性の場合)、直腸57、背骨(仙骨)58等が並んでいる。膀胱54の上には小腸59が位置し、膀胱54の前側の斜め下には、恥骨53が位置している。
図5〜図7に示すように、腹部表面から背中に向かって、皮下脂肪51、筋肉52、恥骨53、膀胱54、精嚢55若しくは前立腺56(男性の場合)又は膣(女性の場合)、直腸57、背骨(仙骨)58等が並んでいる。膀胱54の上には小腸59が位置し、膀胱54の前側の斜め下には、恥骨53が位置している。
尿量推定用探触子1の装着位置を決定する際は、腹部の上側から徐々に探触子1を当てていく。図5に示すように、探触子1の第4センサ121から送信される超音波1211が小腸59に到達しており、膀胱54に届いていない場合は、図8に示すような反射波が検出される。
次に、図6に示すように探触子1を少し下方に動かす。すると、超音波1211が膀胱54に到達するようになり、図9に示すように、膀胱54の後壁54aからの反射波W(以下、「膀胱54からの反射波W」ともいう)が検出されるようになる。
さらに、図7に示すように探触子1を下方に動かすと、超音波1211が膀胱54よりも下方に向かって送信され、図10に示すように、膀胱54からの反射波Wが検出できなくなる。
このように、膀胱54からの反射波Wが検出できた場合に、探触子1で膀胱54を検出できていると判断することができる。すなわち、膀胱54からの反射波Wの有無によって、尿量推定用探触子1の位置合わせを行うことができる。
以下、図3及び図11を用いて、尿量推定用探触子の位置合わせを行う際の尿量推定システムの動作例について説明する。
まず、制御部27が超音波の送信指令を出力する(ステップS11)。制御部27は、位置合わせ用センサ部12の第4センサ121と送信部21及び受信部22とが接続されるようにスイッチ23を制御し、送信部21へパルス信号の生成指令を出力する。この生成指令が、尿量推定用探触子1の位置合わせモードのトリガとなり、送信部21は、生成指令に基づく駆動電圧を第4センサ121に供給する。第4センサ121は、駆動電圧に基づく超音波を送信する。制御部27は、生成指令を所定の周期で出力する。
続いて、第4センサ121が超音波を受信する(ステップS12)と、受信部22で受信信号の処理が行われる。制御部27は、該受信信号に膀胱54からの反射波Wが含まれているかを判定する(ステップS13)。
制御部27は、第4センサ121の受信信号に膀胱54からの反射波Wが含まれている場合は膀胱54を検出できていると判定し、例えば、報知部24のLEDランプが緑色に点灯するよう、報知部24へ指令を出力する(ステップS141)。一方、該受信信号に膀胱54からの反射波Wが含まれていない場合は膀胱54が検出できていないと判定し、例えば、報知部24のLEDランプが赤色に点灯するよう、報知部24へ指令を出力する(ステップS142)。なお、このとき、報知部24だけでなく、ユーザ端末3のディスプレイに緑点灯や、赤点灯の表示を行ってもよい。また、ユーザ端末3に図12のような指示画面31を提示させ、尿量推定用探触子1の最適な装着位置を指示するようにしてもよい。
その後、制御部27が待機時間を設定し(ステップS151、S152)、前回の超音波1211の送信から待機時間が経過したか否かを判定する(ステップS161、S162)。待機時間が経過していれば、制御部27は再度超音波の送信指令を出力する(ステップS11)。一方、待機時間が経過していない場合は、制御部27は待機時間が経過するのを待機し、待機時間が経過した後に再度超音波の送信指令を出力する(ステップS11)。このようにして、制御部27は、超音波の送信指令を待機時間の間隔で行い、膀胱54に対する尿量推定用探触子1の位置の判定を定期的に行う。
以上のように、本技術に係る尿量推定装置10は、尿量推定用探触子1が備える位置合わせ用センサ部12により検出される膀胱54からの反射波Wに基づいて、本体装置部2の制御部27が膀胱54に対する探触子1の位置の判定を行う。すなわち、本技術に係る尿量推定用探触子の装着位置決定方法は、体内に超音波を送信する工程と、体内からの該超音波の反射波を検出する工程と、該反射波から検出される膀胱からの反射波に基づいて膀胱に対する探触子の位置を判定する工程とを含む。
なお、上述した動作例においては位置合わせ用センサ部12が第4センサ121の一つである場合の例を示したが、位置合わせ用センサ部12が複数ある場合は、制御部27でスイッチ23を切り替え、各センサに順番に超音波を送受信させ、各センサにより検出される反射波の情報に基づいて探触子1の位置合わせを行ってもよい。
また、上述した尿量推定システムの動作例において、制御部27は、膀胱54の下端54bを基準にして尿量推定用探触子1の最適な装着位置を決定してもよく、恥骨53の上縁部を基準にして最適な装着位置を決定してもよい。また、膀胱54の下端及び恥骨53の上縁部の両方を基準にして、最適な装着位置を決定してもよい。
(2)尿量の推定及び排尿タイミングの報知
本技術に係る尿量推定装置は、測定用センサにより検出される反射波の情報に基づいて、膀胱内の尿量を推定し、排尿タイミングを知らせることができる。以下、図13を用いて、尿量の推定及び排尿タイミングの報知を行う際の尿量推定システムの動作例について説明する。
本技術に係る尿量推定装置は、測定用センサにより検出される反射波の情報に基づいて、膀胱内の尿量を推定し、排尿タイミングを知らせることができる。以下、図13を用いて、尿量の推定及び排尿タイミングの報知を行う際の尿量推定システムの動作例について説明する。
まず、制御部27が超音波の送信指令を出力する(ステップS21)。具体的には、制御部27が、スイッチ23を切り替えながら、測定用センサ部11の第1センサ111、第2センサ112、第3センサ113に順番に超音波を送受信させる。制御部27は、まず第1センサ111と送信部21及び受信部22とが接続されるようにスイッチ23を制御し、送信部21へパルス信号の生成指令を出力する。送信部21は、生成指令に基づく駆動電圧を第1センサ111に供給し、第1センサ111が、駆動電圧に基づく超音波を送信する。第2センサ112及び第3センサ113についても同様の制御を行う。制御部27は、この生成指令を所定の周期で出力する。
第1センサ111、第2センサ112及び第3センサ113が超音波を受信する(ステップS22)と、受信部22で各センサからの受信信号の処理が行われる。制御部27は、該受信信号から尿量レベルを判定し、該尿量レベルが閾値以上であるかを判定する(ステップS23)。なお、ステップS23において、通信部25を介して該受信信号の情報を受信したユーザ端末3が尿量レベルを判定してもよい。ここで、「尿量レベル」とは膀胱内の尿量を表す値であり、例えば受信信号に膀胱54からの反射波Wが含まれているセンサの数であってもよい。
ここで、膀胱からの反射波の有無と尿量レベルとの関係について図14〜図16を用いて説明する。図14〜図16は人体の下腹部の模式断面図である。なお、構造は図5〜図7と共通するため説明を省略する。
図14に示すように、膀胱54内の尿量が少ない場合には、第3センサ113から送信される超音波1131が膀胱54に到達し、第3センサ113において膀胱54からの反射波Wが検出される。一方で、第1センサ111及び第2センサ112から送信される超音波1111、1121は膀胱54に届かず、第1センサ111及び第2センサ112において膀胱54からの反射波Wは検出されない。すなわち、図14において尿量レベルは「1」である。
図15に示すように、膀胱54内の尿量が増加すると、膀胱54は高さ方向に膨らみ、小腸59を押し上げる。すると、第3センサ113から送信される超音波1131に加えて、第2センサ112から送信される超音波1121も膀胱54に到達し、第2センサ1121及び第3センサ113において膀胱54からの反射波Wが検出される。一方で、第1センサ111から送信される超音波1111は膀胱54に届かず、第1センサ111において膀胱54からの反射波Wは検出されない。すなわち、図15において尿量レベルは「2」である。
図16に示すように、膀胱54内の尿量がさらに増加すると、膀胱54は高さ方向にさらに膨らみ、小腸59を押し上げる。すると、第1センサ111から第3センサ113までの全てのセンサから送信される超音波1111、1121、1131が膀胱54に到達し、全てのセンサにおいて膀胱54からの反射波Wが検出される。すなわち、図16において尿量レベルは「3」である。
このように、膀胱54内の尿量が増加するにつれて尿量レベルが大きくなるため、尿量レベルに基づいて尿量を推定することができる。この尿量レベルの時系列的変化は、記憶部26及び/又はユーザ端末3に記憶される。
制御部27又はユーザ端末3は、尿量レベルが閾値未満である場合は、尿量が少なく排尿タイミングはしばらくないと判定する。そうすると、制御部27は待機時間を設定する(ステップS26)。そして、前回の超音波の送信から待機時間が経過したか否かを判定する(ステップS27)。待機時間が経過していれば、制御部27は再度超音波の送信指令を出力する(ステップS21)。一方、待機時間が経過していない場合は、制御部27は待機時間が経過するのを待機し、待機時間が経過した後に再度超音波の送信指令を出力する(ステップS21)。このようにして、制御部27は、尿量レベルが閾値に達するまで超音波の送信指令を定期的に行う。
一方、尿量レベルが閾値以上である場合、制御部27又はユーザ端末3は、尿量が限界値以上に達しており排尿タイミングが近いと判定する。そうすると、制御部27は、例えば報知部24を作動させるとともに、通信部25を介してユーザ端末3に排尿タイミングを報知する(ステップS24)。これにより、ユーザ端末3の所持者に排尿タイミングの到来を知らせ、対象者をトイレへ誘導することができる。
制御部27は、排尿タイミングを報知した後、実際の排尿があった旨の報告を待機する(ステップS25)。対象者又は介護者等は、ユーザ端末3を操作して、実際の排尿があった旨の報告又は排尿があった時刻を入力し、尿量推定装置10に送信する。
その後、制御部27は待機時間を設定し(ステップS26)、前回の超音波の送信から待機時間が経過したか否かを判定する(ステップS27)。待機時間が経過していれば、制御部27は再度超音波の送信指令を出力する(ステップS21)。一方、待機時間が経過していない場合は、制御部27は待機時間が経過するのを待機し、待機時間が経過した後に再度超音波の送信指令を出力する(ステップS21)。このようにして、制御部27は、超音波の送信指令を待機時間の間隔で行い、膀胱54内の尿量の推定及び排尿タイミングの報知を定期的に行う。
以上のように、本技術に係る尿量推定装置10は、尿量推定用探触子1が備える測定用センサ部11により検出される膀胱54からの反射波Wに基づいて、本体装置部2の制御部27が膀胱内の尿量を推定し、排尿タイミングを報知する。すなわち、本技術に係る尿量推定方法は、体内に超音波を送信する工程と、体内からの該超音波の反射波を検出する工程と、該反射波から検出される膀胱からの反射波に基づいて膀胱内の尿量を推定する工程とを含む。また、本技術に係る排尿タイミング報知方法は、上述の尿量推定方法に加えて、膀胱からの反射波を検出したセンサの数が閾値以上であるかを判定する工程と、対象者又は介護者等に排尿タイミングを報知する工程とを含む。
なお、上述した尿量推定装置10の動作例において、制御部27及びユーザ端末3は、膀胱54からの反射波Wが完全にゼロであるかどうかで膀胱54からの反射波Wの有無を判定するのではなく、各センサで検出された膀胱54からの反射波Wの振幅が所定の閾値以上の場合に膀胱54からの反射波Wがあると判定し、膀胱54からの反射波Wの振幅が所定の閾値未満の場合に膀胱54からの反射波Wがないと判定してもよい。
また、制御部27及びユーザ端末3は、膀胱54からの反射波Wが検出されたセンサのうち、膀胱54の高さ方向において最も高い位置に超音波を送信するセンサの反応に従って、該センサよりも低い位置に超音波を送信するセンサが全て反応していると判定してもよい。例えば、図15で第2センサ112において膀胱54からの反射波Wが検出されていれば、第2センサ112及び第3センサ113が反応しているとみなし、尿量レベルを「2」と判定してもよい。また、図16で第1センサ111において膀胱54からの反射波Wが検出されていれば、第1センサ111から第3センサ113までの全てのセンサが反応しているとみなし、尿量レベルを「3」と判定してもよい。
さらに、膀胱54の前壁と後壁の反射波の時間差から、膀胱54の奥行き方向の大きさの変化も加味して膀胱54内の尿量を推定する構成としてもよい。また、制御部27及びユーザ端末3は、膀胱54からの反射波Wの有無だけでなく、小腸59からの反射波等の有無も加味して尿量を推定する構成であってもよい。
なお、上述した尿量推定システムの動作例において、尿量レベルの閾値はメモリ26に格納された初期値で設定されてもよく、ユーザ端末3で対象者又は介護者等が自由に設定変更できるようにしてもよい。また、排尿タイミングを報知した時間と、実際の排尿があった旨の報告が入力された時間を記憶部26及び/又はユーザ端末3に記憶しておき、サーバ4で機械学習させることによって閾値を自動で設定変更し、新たな閾値を随時メモリ26に上書きできるようにしてもよい。
また、上述した尿量推定システムの動作例において、待機時間はメモリ26に格納された初期値で設定されてもよく、ユーザ端末3で対象者又は介護者等が自由に設定変更できるようにしてもよい。また、制御部27で推定された膀胱内の尿量に基づいて適宜待機時間を自動で変更するようにし、例えば尿量が多くなるにつれて待機時間が短くなるように設定されてもよい。あるいは、尿量の時系列的変化を記憶部26及び/又はユーザ端末3に記憶しておき、サーバ4で機械学習させることによって待機時間を自動で設定変更し、新たな待機時間を随時メモリ26に上書きできるようにしてもよい。
1 尿量推定用探触子
11 測定用センサ部
111 第1センサ
112 第2センサ
113 第3センサ
12 位置合わせ用センサ部
121 第4センサ
11 測定用センサ部
111 第1センサ
112 第2センサ
113 第3センサ
12 位置合わせ用センサ部
121 第4センサ
Claims (7)
- 体内に超音波を送信し、該超音波の反射波を検出する複数のセンサを有する探触子であり、
前記複数のセンサが、膀胱内の尿量を推定するための測定用センサと、身体に対する前記探触子の装着位置を決定するための位置合わせ用センサと、を少なくとも含み、
前記探触子は、前記測定用センサを少なくとも1つ備える測定用センサ部と、前記位置合わせ用センサを少なくとも1つ備える位置合わせ用センサ部と、を有し、
前記測定用センサ部と前記位置合わせ用センサ部とが異なる位置に設けられており、前記測定用センサ部の表面が、前記位置合わせ用センサ部の表面よりも皮膚に対する密着性が高い、尿量推定用探触子。 - 前記探触子が、第1の面と、該第1の面の裏面である第2の面とを有し、
前記第1の面に前記位置合わせ用センサ部が設けられ、前記第2の面に前記測定用センサ部が設けられている、請求項1に記載の尿量推定用探触子。 - 前記位置合わせ用センサ部の表面が平滑である、請求項1又は2に記載の尿量推定用探触子。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の尿量推定用探触子と、
該探触子と有線又は無線で接続される本体装置部と、を備える尿量推定装置。 - 前記本体装置部が、前記測定用センサにより検出される反射波の情報に基づいて膀胱内の尿量に係る情報を提示する、請求項4に記載の尿量推定装置。
- 前記本体装置部が、前記位置合わせ用センサにより検出される反射波の情報に基づいて膀胱に対する前記探触子の位置に係る情報を提示する、請求項4又は5に記載の尿量推定装置。
- 前記本体装置部が、膀胱を基準にして、前記探触子の装着位置を決定する、請求項6に記載の尿量推定装置。
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JP2018232361A JP2020092812A (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 尿量推定用探触子、及びそれを用いた尿量推定装置 |
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KR20210060800A (ko) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 연세대학교 산학협력단 | 모바일 기반 방광 모니터링를 위한 패치형 초음파센서의 포지셔닝 최적화 장치 및 방법 |
-
2018
- 2018-12-12 JP JP2018232361A patent/JP2020092812A/ja active Pending
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KR102313699B1 (ko) | 2019-11-19 | 2021-10-15 | 연세대학교 산학협력단 | 모바일 기반 방광 모니터링을 위한 패치형 초음파센서의 포지셔닝 최적화 장치 및 방법 |
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