JP2021168712A - 尿量推定用探触子、及びそれを用いた尿量推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで装着中の不快感が少なく、どのような姿勢であっても効率よく尿量を推定することができ、さらに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、前記センサが前記探触子の幅方向に複数配設された第一のセンサ部と、前記第一のセンサ部の下方に配置され、少なくとも１つのセンサを備える第二のセンサ部と、を備え、前記第二のセンサ部が、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決め用センサを含む、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、該探触子とケーブルにより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。【選択図】図１

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。

ＷＯ２００５／０９９５８２号公報 特開２０１１−１８３１４２号公報

膀胱は、尿量の増加に伴って上部がドーム状に膨らむことが知られている。そのため、これまでの尿量推定用探触子は膀胱の高さ方向（略上下方向）の大きさを精度よく検知できるよう、センサを高さ方向に多く配置することが好ましいと考えられてきた。

一方で、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にとっては、尿量測定の度に探触子を身体に当てるのではなく、探触子を身体に常時装着し、一定時間おきに自動で尿量を推定できることが好ましい。

しかし、従来の尿量推定用探触子は上述の理由から高さ方向に大きさのあるものが多く、例えば対象者が探触子を装着したまま座位になり、膀胱が小腸の重みでつぶされると、高さ方向に配置されたセンサが十分に機能せず、精度よく尿量を推定することが困難となる場合があった。また、高さ方向に大きさのある探触子は、例えば腹部を縮めるような動きをすると身体から浮いてしまい、尿量の推定精度が悪くなる場合があった。

さらに、膀胱内の尿量を精度よく推定するためには尿量推定用探触子を身体の適切な位置に装着することが重要である。ところが、従来の尿量推定用探触子では、対象者自身で恥骨の位置を確認し、それに基づいて膀胱の位置を予測して装着する等の方法がとられており、適切な位置に装着できておらず、尿量の推定精度が悪くなってしまう場合があった。

そこで、本技術は、コンパクトで装着中の不快感が少なく、どのような姿勢であっても効率よく尿量を推定することができ、さらに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、探触子のセンサを高さ方向ではなく、幅方向（略左右方向）に複数配置し、その下方に探触子の装着位置を決定するためのセンサを設けることで、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、前記センサが前記探触子の幅方向に複数配設された第一のセンサ部と、前記第一のセンサ部の下方に配置され、少なくとも１つのセンサを備える第二のセンサ部と、を備え、前記第二のセンサ部が、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決め用センサを含む、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、該探触子とケーブルにより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。

本技術によれば、探触子の幅方向にセンサを配設することにより、従来の探触子よりも高さ方向においてコンパクトであるため、装着中の不快感が少なく、仰臥位や座位等、どのような姿勢であっても効率よく尿量を推定することができる。また、探触子の装着位置を決定するための位置決め用センサを有することにより、装着前の位置合わせも容易に行うことができる。

本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の概略図である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の側面概略図である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定装置の概略図である。 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である。 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である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の位置決めに関するフローチャートである。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の位置決めに関する第一の模式図である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の位置決めに関する第二の模式図である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の位置決めに関する第三の模式図である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子によって検出される小腸からの反射波の一例である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子によって検出される膀胱からの反射波の一例である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の位置決めに関するユーザ端末の画面の一例である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定方法に関するフローチャートである。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定方法に関する第一の模式図である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定方法に関する第二の模式図である。 本技術の実施形態の一例に係る尿量推定方法に関する第三の模式図である。

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、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。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腹部との間には、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る。以下、図１及び図２を用いてより詳細に説明する。

図１に、本技術の実施形態の一例に係る尿量推定用探触子の概略図を示す。本実施形態に係る尿量推定用探触子１は、略角丸の横長な矩形状で、複数のセンサ１１１、１１２、１１３、１２１が内蔵されている。

本実施形態に係る尿量推定用探触子１は、第１センサ１１１、第２センサ１１２、第３センサ１１３が探触子１の正面視における幅方向に複数配設された第一のセンサ部１１と、該第一のセンサ部１１の下方に配置される第二のセンサ部１２と、を備える。該第二のセンサ部１２は少なくとも１つの第４センサ１２１を備えており、身体に対する探触子１の装着位置を決定するための位置決め用センサを含んでいる。ここで、探触子１の上下方向とは、対象者が探触子１を装着したときの上下方向である。つまり、第二のセンサ部１２は、対象者が探触子１を装着したときに第一のセンサ部１１の下方に位置する。なお、本実施形態に係る第二のセンサ部１２は、第４センサ１２１が尿量推定及び探触子１の位置決めの両方の用途で用いられてもよい。あるいは、尿量推定用センサと、位置決め用センサとを別々に設ける構成としてもよい。

本実施形態に係るセンサ１１１、１１２、１１３、１２１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に本実施形態に係る尿量推定用探触子の側面概略図を示す。図２に示すように、本実施形態に係るセンサ１１１、１１２、１１３、１２１は、それぞれ各センサの配列面ｌ_１０に直交する軸ｌ_１１又はｌ_１２に対して所定の角度θをもって配置され、それぞれの角度θで超音波を体内に送信する。

第１センサ１１１、第２センサ１１２、第３センサ１１３は、膀胱が膨張する方向（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θ_１１１、θ_１１２（図２においては０度であるため省略）、θ_１１３は、それぞれ異なっていることが好ましい。超音波送信角度θ_１１１、θ_１１２、θ_１１３は、軸ｌ_１１の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。

また、第４センサ１２１は、センサの配列面ｌ_１０に直交する軸ｌ_１２に対し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、探触子１が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、尿量をより精度よく測定できる。第４センサ１２１の超音波送信角度θ_１２１は、軸ｌ_１２の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。

さらに、第二のセンサ部１２を構成する第４センサ１２１の超音波送信角度θ_１２１は、第一のセンサ部１１を構成する第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θ_１１１、θ_１１２、θ_１１３よりも負に大きいことが好ましい。θ_１２１を負に大きくすることで、第４センサ１２１で確実に膀胱の下端又は恥骨の上縁部を検出しつつ、第１センサ１１１、第２センサ１１２、第３センサ１１３で膀胱の上端までの情報を効率よく得ることができる。

なお、上述した尿量推定用探触子１において、第一のセンサ部１１を構成する各センサは幅方向に一列に配設されていてもよいが、高さ方向に位置をずらして配設されていてもよい。

＜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知らせるために用いられる。以下、図３及び図４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概略図を示す。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とケーブル３により接続される本体装置部２と、を備える。なお、本実施形態に係るケーブル３は、探触子１の正面視における幅方向の側面から延設されていることが好ましい。ケーブル３が探触子１の高さ方向ではなく、幅方向から延設されることにより、対象者の身体の動きの邪魔になりにくく、装着中の不快感をより軽減することができる。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。

図４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。本実施形態に係る本体装置部２は、第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部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、第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部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、駆動電圧として第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部１２へ出力する。

本実施形態に係る受信部２２は、第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部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、第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部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、第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部１２を構成するセンサの中から送信部２１及び受信部２２に接続されるセンサを選択する。例えば、尿量推定用探触子の位置決めを行うモードの場合は、第二のセンサ部１２の位置決め用センサのみを選択する。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、第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部１２の中から択一的に切り替える。

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。報知部２４がＬＥＤランプである場合は、図３に示すように本体装置部２に報知部２４が設けられうる。バイブレータの振動や、ＬＥＤランプの点灯態様、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１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４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４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、駆動電圧を第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部１２へ出力させる。また、制御部２７は、受信部２２を制御して、第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部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４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。

なお、上述した尿量推定装置１０において、尿量推定用探触子１と本体装置部２とは、有線で接続されず、無線通信であってもよい。

＜尿量推定システム＞
図５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４と、主にデータベースとして機能するサーバ５とを備えている。尿量推定装置１０は、ユーザ端末４と無線通信を行い、ユーザ端末４は、サーバ５と無線通信を行う。

本実施形態に係るユーザ端末４は、例えば、スマートフォンやタブレット端末でありうる。尿量推定装置１０をユーザ端末４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４との間で通信が可能となる。該ユーザ端末４は１台に限らず、複数台（例えば、介護者のユーザ端末４と対象者のユーザ端末４）であってもよい。ユーザ端末４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４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５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５は、いわゆるクラウドコンピューティングを行う。サーバ５は、ユーザ端末４をあらかじめ登録しておくことでユーザ端末４と通信可能となり、ユーザ端末４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４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４とサーバ５との間で情報が送受信される。

サーバ５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４を特定する端末ＩＤ等の対象者に関する情報；ユーザ端末４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。

（１）尿量推定用探触子の位置決め
本技術に係る尿量推定装置は、上述の位置決め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決めを行うことができる。以下、図６を用いて、尿量推定用探触子の位置決め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。なお、本明細書では第二のセンサ部１２の第４センサ１２１が尿量推定及び探触子１の位置決めの両方の用途で用いられる例を示すが、第４センサ１２１とは別に位置決め用センサを設ける場合は、以下の説明において第４センサ１２１を該位置決め用センサに置き換えて適用すればよい。

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）。具体的には、制御部２７が、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の位置決めのトリガとなり、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、該受信信号に膀胱からの反射波が含まれているかを判定する（ステップＳ１３）。

ここで、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７〜図１１を用いて説明する。図７〜図９は人体の下腹部の模式断面図である。図１０は小腸からの反射波を検出した場合の波形の一例であり、図１１は膀胱からの反射波を検出した場合の波形の一例である。

図７〜図９に示すように、腹部表面から背中に向かって、皮下脂肪６１、筋肉６２、恥骨６３、膀胱６４、精嚢６５若しくは前立腺６６（男性の場合）又は膣（女性の場合）、直腸６７、背骨（仙骨）６８等が並んでいる。膀胱６４の上には小腸６９が位置し、膀胱６４の前側の斜め下には、恥骨６３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７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６９に到達しており、膀胱６４に届いていない場合は、図１０に示すように、腹部の皮下脂肪６１、筋肉６２からの反射波Ｗ１と、小腸６９からの反射波Ｗ２が検出される。小腸６９の内部はガスや内容物が混在しているため、超音波１２１１は小腸６９で減衰し、体内の奥まで到達しにくい。このため、小腸６９からの反射波Ｗ２の後には、目立った反射波が検出されない。

次に、図８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６４に到達するようになり、図１１に示すように、膀胱６４の後壁からの反射波Ｗ３（以下、「膀胱６４からの反射波Ｗ３」ともいう）が検出されるようになる。

さらに、図９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６４よりも下方に向かって送信され、膀胱６４からの反射波Ｗ３が検出できなくなる。

このように、膀胱６４からの反射波Ｗ３の有無によって、尿量推定用探触子１の位置決めを行うことができる。

制御部２７は、第４センサ１２１の受信信号に膀胱６４からの反射波Ｗ３が含まれている場合は膀胱６４を検知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６４からの反射波Ｗ３が含まれていない場合は膀胱６４が検知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４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４に図１２のような指示画面４１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６４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と本体装置部２とを備え、該探触子１が備える第二のセンサ部１２の第４センサ１２１により検出される膀胱６４からの反射波Ｗ３に基づいて、本体装置部２の制御部２７が膀胱６４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、上述した尿量推定システムの動作例において、制御部２７は、膀胱６４の下端を目印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６３の上縁部を目印にして最適な装着位置を決定してもよい。また、膀胱６４の下端及び恥骨６３の上縁部の両方を目印にして、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、第１のセンサ部及び第２のセンサ部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、第１センサ１１１、第２センサ１１２、第３センサ１１３、第４センサ１２１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、第３センサ１１３、第４センサ１２１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、第３センサ１１３、第４センサ１２１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４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６４からの反射波Ｗ３が含まれているセンサの数でありうる。

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７〜図９と共通するため説明を省略する。

図１４に示すように、膀胱６４内の尿量が少ない場合には、第４センサ１２１から送信される超音波１２１１が膀胱６４に到達し、第４センサ１２１において膀胱６４からの反射波Ｗ３が検出される。一方で、第１センサ１１１、第２センサ１１２、第３センサ１１３から送信される超音波１１１１、１１２１、１１３１は膀胱６４に届かず、第１センサ１１１、第２センサ１１２、第３センサ１１３において膀胱６４からの反射波Ｗ３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６４内の尿量が増加すると、膀胱６４は高さ方向に膨らみ、小腸６９を押し上げる。すると、第４センサ１２１から送信される超音波１２１１に加えて、第３センサ１１３から送信される超音波１１３１も膀胱６４に到達し、第３センサ１１３及び第４センサ１２１において膀胱６４からの反射波Ｗ３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６４に届かず、第１センサ１１１及び第２センサ１１２において膀胱６４からの反射波Ｗ３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６４内の尿量がさらに増加すると、膀胱６４は高さ方向にさらに膨らみ、小腸６９を押し上げる。すると、第１センサ１１１から第４センサ１２１までの全てのセンサから送信される超音波１１１１、１１２１、１１３１、１２１１が膀胱６４に到達し、全てのセンサにおいて膀胱６４からの反射波Ｗ３が検出される。すなわち、図１６において尿量レベルは「４」である。

このように、膀胱６４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４に記憶される。

制御部２７又はユーザ端末４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４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４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４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４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６４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と本体装置部２とを備え、該探触子１が備える第一のセンサ部１１及び第二のセンサ部１２を構成する複数のセンサ１１１、１１２、１１３、１２１により検出される膀胱６４からの反射波Ｗ３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４は、膀胱６４からの反射波Ｗ３が完全にゼロであるかどうかで膀胱６４からの反射波Ｗ３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６４からの反射波Ｗ３の振幅が所定の閾値以上の場合に膀胱６４からの反射波Ｗ３があると判定し、膀胱６４からの反射波Ｗ３の振幅が所定の閾値未満の場合に膀胱６４からの反射波Ｗ３がないと判定してもよい。

また、制御部２７及びユーザ端末４は、膀胱６４からの反射波Ｗ３が検出されたセンサのうち、膀胱６４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３センサ１１３において膀胱６４からの反射波Ｗ３が検出されていれば、第３センサ１１３及び第４センサ１２１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６４からの反射波Ｗ３が検出されていれば、第１センサ１１１から第４センサ１２１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「４」と判定してもよい。

さらに、膀胱６４の前壁と後壁の反射波の時間差から、膀胱６４の奥行き方向の大きさの変化も加味して膀胱６４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４は、膀胱６４からの反射波Ｗ３の有無だけでなく、小腸６９からの反射波Ｗ２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４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４に記憶しておき、サーバ５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４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４に記憶しておき、サーバ５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。

（３）その他の実施形態
本技術は、頻尿等の排尿障害を有する患者のトレーニング方法を提供することもできる。膀胱６４内に尿があまり溜まっていないのにすぐトイレに行ってしまう癖がある場合には、報知部２４又はユーザ端末４で排尿タイミングを報知するまで排尿を我慢させることで、トイレに行く回数を減らす訓練を行うことができる。また、膀胱６４内の容量が少なく、すぐに尿意を催してしまう場合には、報知部２４又はユーザ端末４で排尿タイミングを報知するまで排尿を我慢させることで、膀胱６４の容量を大きくする訓練を行うことができる。

１ 尿量推定用探触子
１１ 第一のセンサ部
１１１ 第１センサ
１１２ 第２センサ
１１３ 第３センサ
１２ 第二のセンサ部
１２１ 第４センサ

Claims (8)

1. 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、
   前記センサが前記探触子の幅方向に複数配設された第一のセンサ部と、
   前記第一のセンサ部の下方に配置され、少なくとも１つのセンサを備える第二のセンサ部と、を備え、
   前記第二のセンサ部が、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決め用センサを含む、尿量推定用探触子。
2. 前記第一のセンサ部を構成する各センサの超音波送信角度がそれぞれ異なる、請求項１に記載の尿量推定用探触子。
3. 前記第二のセンサ部が、前記センサの配列面に直交する軸に対して下方に向かって超音波を送信する、請求項１又は２に記載の尿量推定用探触子。
4. 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、
   該探触子とケーブルにより接続される本体装置部と、を備える尿量推定装置。
5. 前記ケーブルが、前記探触子の幅方向の側面から延設されている、請求項４に記載の尿量推定装置。
6. 前記本体装置部が、前記位置決め用センサにより検出される反射波の情報に基づいて、膀胱に対する該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。
7. 前記本体装置部が、膀胱の下端及び／又は恥骨の上縁部を目印にして、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。
8. 前記第一のセンサ部及び前記第二のセンサ部により検出される反射波の情報に基づき、膀胱内の尿量を推定する、請求項４〜７に記載の尿量推定装置。

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