JP2022068409A - Defecation detection system and defecation detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被介護者、患者などの排便の有無を検知する排便検知システム及び排便検知方法に関する。 The present invention relates to a defecation detection system and a defecation detection method for detecting the presence or absence of defecation in a care recipient, a patient, or the like.
現在、医療・介護現場ではロボット技術の発展により、手術ロボットや介護ロボット、マイクロマシン等が開発され高度な分野での支援や自動化が進められている。しかし、患者や排便の検知対象者の排泄ケアに関する様々な医療行為については、未だその業務の多くを看護師や介護福祉士が担っており、大きな負担となっている。 Currently, in the medical / nursing field, due to the development of robot technology, surgical robots, nursing robots, micromachines, etc. have been developed, and support and automation in advanced fields are being promoted. However, nurses and certified care workers are still responsible for most of the various medical practices related to excretion care for patients and those who are subject to defecation detection, which is a heavy burden.
近年、高齢化を背景に大人用紙おむつの市場が拡大している。紙おむつは医療・介護現場でも使用されており、ある病院では、看護師が２時間毎の巡回を実施して各患者の排泄状況確認とおむつ交換を行っているという。睡眠中や体が不自由な患者の衣服を着脱して行う排泄確認は、患者だけでなく看護師にも大きな負担となる。また、排泄後の紙おむつを長時間装着することは不快感だけでなく、衛生面でも問題となる。長時間の多湿はカンジダや白癬といった感染症を引き起こす危険があり、不衛生な環境は化膿や褥創の原因にもなる。したがって、患者の排泄確認は欠かせない業務である。 In recent years, the market for adult disposable diapers has expanded against the backdrop of the aging population. Paper diapers are also used in medical and long-term care settings, and at one hospital, nurses make patrols every two hours to check the excretion status of each patient and change diapers. Checking excretion while sleeping or putting on and taking off the clothes of a physically handicapped patient puts a heavy burden not only on the patient but also on the nurse. In addition, wearing a disposable diaper for a long time after excretion causes not only discomfort but also hygiene. Prolonged humidity can cause infections such as candida and ringworm, and unsanitary environments can also cause suppuration and decubitus ulcers. Therefore, confirmation of patient excretion is an indispensable task.
このような医療・介護従事者の排泄確認の負担を軽減するために、おむつに装着して排尿に伴う水分から排尿を検知するセンサを用いて排尿を検知して通知するシステムが提案されている。このようなセンサとして、例えば、2つの電極が和紙を隔てて絶縁された構造を有し、和紙が給水したときに両電極間の電気抵抗が低下することにより水分の検知を行う水分検知センサ（例えば、特許文献１）が提案されている。 In order to reduce the burden of confirming excretion of medical / long-term care workers, a system has been proposed that detects and notifies urination by using a sensor that is attached to a diaper and detects urination from the water associated with urination. .. As such a sensor, for example, a moisture detection sensor (for example, a moisture detection sensor that detects moisture by having a structure in which two electrodes are insulated by separating Japanese paper and the electrical resistance between the two electrodes decreases when the Japanese paper is supplied with water. For example, Patent Document 1) has been proposed.
出願人は、医療・介護現場におけるおむつの使用実態を調査し、このようなセンサに要求される下記の特性を明らかにした。
・センサをおむつ内部に装着せずに排便の検知が可能
・排便の正確な検知（例えば、放屁による誤作動防止）
The applicant investigated the actual usage of diapers in medical and long-term care settings, and clarified the following characteristics required for such sensors.
・ It is possible to detect defecation without installing a sensor inside the diaper. ・ Accurate detection of defecation (for example, prevention of malfunction due to flatulence)
従来の水分センサでは排尿に対する高感度な検知は可能であるが、排便内の極僅かな水分への対応が困難であり、排便に対する高感度な検知は困難である。そこで、例えば、特許文献２に開示されているような排便の検知にガスセンサを用いる方式が提案されている。
Although a conventional moisture sensor can detect urination with high sensitivity, it is difficult to deal with a very small amount of water in defecation, and it is difficult to detect defecation with high sensitivity. Therefore, for example, a method using a gas sensor for detecting defecation as disclosed in
しかし、ガスセンサを用いても、患者の周囲の環境、例えば、室内のにおいや扉の開閉に伴う気圧変動など、の周辺環境の影響を受けやすく、高精度な検知ができないという問題があった。また、排便と放屁とを正確に判断することが困難であった。 However, even if a gas sensor is used, there is a problem that it is easily affected by the surrounding environment of the patient, for example, the odor in the room and the atmospheric pressure fluctuation due to the opening and closing of the door, and high-precision detection cannot be performed. In addition, it was difficult to accurately determine defecation and flatulence.
そこで、本発明は、排便の検知を高感度で容易に行うことができ、おむつ内部に直接センサを取り付けず検知することができる排便検知システム及び排便検知方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a defecation detection system and a defecation detection method that can easily detect defecation with high sensitivity and can detect defecation without directly attaching a sensor to the inside of the diaper.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、排便検知システムが、排便の検知対象者の近傍に配置され排便により生じる臭気を検知するための第１のガスセンサを備えた検知手段と、排便の検知対象者から離間した場所に配置され前記検知手段から出力される検知信号と比較するための参照信号を採取するための第２のガスセンサを備えた参照手段と、排便の有無を判断する判別手段と、を備え、前記検知手段及び前記参照手段は前記検知信号及び前記参照信号の送受信を行うための通信手段を備え、前記判別手段は前記通信手段を介して採取した前記検知信号と前記参照信号とを比較し、排便の有無を判断する、という技術的手段を用いる。
In order to achieve the above object, in the invention according to
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の排便検知システムにおいて、前記検知信号と前記参照信号との比の閾値があらかじめ設定されており、前記判別手段は当該閾値に基づいて排便の有無を判断する、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の排便検知システムにおいて、前記参照手段が、前記判別手段を備えた、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の排便検知システムにおいて、１の参照手段に対し、複数の判別手段を備えた、という技術的手段を用いる。
The invention according to
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の排便検知システム線機において、前記第１のガスセンサ及び第２のガスセンサは、基板上に回路が形成されたMEMS型センサである、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の排便検知システムにおいて、前記判別手段は、前記検知信号と前記参照信号との比の時間変化に基づいて排便と放屁とを判別する、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の排便検知システムにおいて、前記検知信号は、前記第１のガスセンサのセンサ抵抗値を、排便検知を開始するときに採取した前記第１のガスセンサのセンサ抵抗値である基準抵抗値で除して規格化した値であり、前記参照信号は、前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を、排便検知を開始するときに採取した前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値である基準抵抗値で除して規格化した値である、という技術的手段を用いる。
In the invention according to claim 7, in the defecation detection system according to any one of
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の排便検知システムにおいて、前記検知手段は、あらかじめ設定した臭気が減少する状態が検知されたときに、前記検知信号の基準抵抗値を再度採取し、当該基準抵抗値により前記第１のガスセンサのセンサ抵抗値を規格化した値を検知信号とし、前記参照手段は、あらかじめ設定した臭気が減少する状態が検知されたときに、前記参照信号の基準抵抗値を再度採取し、当該基準抵抗値により前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を規格化した値を参照信号とする、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項９に記載の発明では、排便検知方法が、排便の検知対象者の近傍に配置された第１のガスセンサユニットにより検知信号を採取する工程と、排便の検知対象者から離間した場所に配置された第２のガスセンサユニットにより参照信号を採取する工程と、前記検知信号と前記参照信号とを比較し、排便の有無を判断する判別手段と、を備えた、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の排便検知方法において、前記検知信号と前記参照信号との比の閾値があらかじめ設定されており、当該閾値に基づいて排便の有無を判断する、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項１１に記載の発明では、請求項９または請求項１０に記載の排便検知方法において、前記検知信号と前記参照信号との比の時間変化に基づいて排便と放屁とを判別する、という技術的手段を用いる。
The invention according to
請求項１２に記載の発明では、請求項９ないし請求項１１のいずれか１つに記載の排便検知方法において、前記検知信号は、前記第１のガスセンサのセンサ抵抗値を、排便検知を開始するときに採取した前記第１のガスセンサのセンサ抵抗値である基準抵抗値で除して規格化した値であり、前記参照信号は、前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を、排便検知を開始するときに採取した前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値である基準抵抗値で除して規格化した値である、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の排便検知方法において、前記検知手段は、あらかじめ設定した臭気が減少する状態が検知されたときに、前記検知信号の基準抵抗値を再度採取し、当該基準抵抗値により前記第１のガスセンサのセンサ抵抗値を規格化した値を検知信号とし、前記参照手段は、あらかじめ設定した臭気が減少する状態が検知されたときに、前記参照信号の基準抵抗値を再度採取し、当該基準抵抗値により前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を規格化した値を参照信号とする、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
本発明の排便検知システム及び排便検知方法によれば、外的影響を受けにくく、排便の検知を高感度で容易に行うことができる。また、吸引不要で小型化が可能であるとともに、おむつ内部に直接センサを取り付けず検知することができるので、排便の検知対象者が装着による違和感を覚えることがない。放屁と排便では臭気の持続時間に大きな差があるため、ガス濃度の時間変化によって判別することができる。第１のガスセンサ及び第２のガスセンサとして、基板上に回路が形成されたMEMS型センサを採用すると、低消費電力であり、電池で作動させることができるので、小型化することができる。排便検知開始後に、規格化抵抗値が増加し、一定の条件を満たしたときには、基準抵抗値を再採取して更新し、規格化抵抗値をそれぞれ算出することにより、排便をより感度良く検出することができる。 According to the defecation detection system and the defecation detection method of the present invention, it is difficult to be affected by external influences, and defecation can be easily detected with high sensitivity. In addition, since suction is not required and the size can be reduced, and the sensor can be detected without directly attaching the sensor to the inside of the diaper, the person to be detected for defecation does not feel discomfort due to wearing the diaper. Since there is a large difference in the duration of odor between flatulence and defecation, it can be discriminated by the time change of gas concentration. When a MEMS type sensor having a circuit formed on a substrate is adopted as the first gas sensor and the second gas sensor, the power consumption is low and the sensor can be operated by a battery, so that the size can be reduced. When the standardized resistance value increases after the start of defecation detection and certain conditions are met, the standard resistance value is recollected and updated, and the standardized resistance value is calculated to detect defecation more sensitively. be able to.
（第１実施形態）
本発明に係る排便検知システムについて、図を参照して説明する。
(First Embodiment)
The defecation detection system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図１、２に示すように、本発明の排便検知システム１は、検知手段１０、参照手段２０及び判別手段３０を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
検知手段１０は、排便の検知対象者の近傍に配置され排便により生じる臭気を検知するための第１ガスセンサ１１、第１ガスセンサ１１の制御（電源１４からの電力供給も含む）を行うとともに、第１ガスセンサ１１が内蔵する、ガス濃度に応じて変化する抵抗の抵抗値を読み取る第１制御手段１２及び受信信号を判別手段３０に送信する第１通信手段１３及び電源１４を備え、上記構成が１枚の基板上に配置されている。
The detection means 10 is arranged in the vicinity of the person to be detected for defecation, controls the
第１ガスセンサ１１として、酸化物半導体式ガスセンサを用いた。本実施形態で用いるガスセンサは、ヒータ及び金属酸化物半導体としてのSnO2の焼結体からなる素子部で構成されており、排便のにおいの主成分であるメチルメルカプタン（メタンチオール）に対して感度を有する。ガスセンサは、検知可能なガスに曝されると、ガス濃度が高くなるほどセンサの電気伝導率が高くなる。このような電気伝導率の変化を、第１制御手段１２が備えた電気回路を用いて、ガス濃度に対応した電圧出力信号に変換することができる。
An oxide semiconductor type gas sensor was used as the
第１ガスセンサ１１は、第１制御手段１２が備えた電気回路とともに、例えば図３に示すように構成される。ヒータ電圧VH 及び回路電圧VCは、電源１４から第１制御手段１２を介して印加される。ヒータ電圧VHがヒータに印加されると、 対象ガス検知に最適な動作温度に素子部が加熱される。 回路電圧VCは、センサと直列に接続される負荷抵抗RLの両端電圧 VOUTを測定するために印加される。
The
第１制御手段１２は、VOUTの測定結果により、次式を用いてセンサ抵抗値RSを計算し、読み取る。 The first control means 12 calculates and reads the sensor resistance value RS using the following equation based on the measurement result of VOUT.
（数１）
RS＝（VC／VOUT1）×RL （１）
(Number 1)
RS = (VC / VOUT1) x RL (1)
第１ガスセンサ１１は、基板上に上記回路が形成されたMEMSタイプであることが好ましい。これによれば、小型化が可能であるとともに、低消費電力であるので電池での駆動が可能となる。
The
参照手段２０は、検知手段１０と同様の構成であり、排便の検知対象者から離間した場所に配置され第１ガスセンサ１１から出力される検知信号と比較するための参照信号を出力するための第２ガスセンサ２１、第２ガスセンサ２１の制御を行うとともに、参照信号を受信する第２制御手段１２及び参照信号を判別手段３０に送信する第２通信手段２３及び電源２４を備え、上記構成が１枚の基板上に配置されている。ここで、第２ガスセンサ２１は第１ガスセンサ１１と同様の構成である。
The reference means 20 has the same configuration as the detection means 10, and is arranged at a place away from the defecation detection target person, and is a second for outputting a reference signal for comparison with the detection signal output from the
判別手段３０は、検知信号及び参照信号を受信する通信手段３１、排便の有無を判断する判断部３２及び排便を通知する通知手段３３を備えている。
The
判断部３２は、検知信号及び参照信号に基づいて排便の有無を判断する。本実施形態では、あらかじめ設定された検知信号と参照信号との比の閾値が記憶されており、この閾値と測定された検知信号と参照信号との比とを比較して排便の有無を判断する。
The
通知手段３３は、判断部３２において排便の判断がなされたときに、有線または無線通信(Wi-FiやBluetooth（登録商標）など)、LEDの点灯などにより、排便を看護師や介護士に通知する。
When the
本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、参照手段２０が判別手段３０を備えた構成を採用した。第２通信手段２３が通信手段３１として作用し、第２制御手段２２が判断部３２に相当する。判別手段３０を独立して設ける構成では、判別手段３０には外部から電力が供給される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the reference means 20 is provided with the discriminating means 30. The second communication means 23 acts as the communication means 31, and the second control means 22 corresponds to the
上記には、図２に示すように、検知手段１０が１つで参照手段２０が判別手段３０を備えた構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、複数個の検知手段１０を用意し、１つの参照手段２０と排便検知システム１を構成することができる。これによれば、例えば、１つの病室に複数の検知対象者がいる場合にも１つの排便検知システム１により各検知対象者の排便の検知が可能である。
In the above, as shown in FIG. 2, the configuration in which the detection means 10 is one and the reference means 20 is provided with the determination means 30 is shown, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, a plurality of detection means 10 can be prepared, and one reference means 20 and a
次に図５を参照して、排便検知システム１による排便の検知方法について説明する。ここでは、検知対象者が複数であり、検知手段１０が複数個ある場合について説明する。
Next, a method of detecting defecation by the
まず、検知手段１０を排便の検知対象者の排便による臭気を検知できる場所、例えば、敷布団の上に配置する。参照手段２０は、排便の検知対象者から離間し、排便による臭気の影響を受けない場所、例えば、部屋の扉近くなどに配置する。これにより、第１ガスセンサ１１は排便による臭気による検知信号を検知し、第２ガスセンサ２１は排便による臭気の影響を受けていない周辺環境の参照信号を検知することとなる。判別手段３０は、排便を検知して処置を行う者に都合がいい場所、例えば、病院であればナースステーションに配置されている。
First, the detection means 10 is placed on a place where the odor caused by defecation of the person to be detected for defecation can be detected, for example, on a mattress. The reference means 20 is arranged away from the person to be detected for defecation and in a place not affected by the odor caused by defecation, for example, near the door of the room. As a result, the
検知手段１０、参照手段２０及び判別手段３０の電源を投入し、検知手段１０と判別手段３０とを第１通信手段１３及び通信手段３１により接続し、参照手段２０と判別手段３０とを第２通信手段２３及び通信手段３１により接続する（ステップＳ１）。 The power of the detection means 10, the reference means 20 and the discrimination means 30 is turned on, the detection means 10 and the discrimination means 30 are connected by the first communication means 13 and the communication means 31, and the reference means 20 and the discrimination means 30 are connected to the second. It is connected by the communication means 23 and the communication means 31 (step S1).
次に、第１制御手段１２により第１ガスセンサ１１のセンサ抵抗値RS1を計測し、第２制御手段２２により第２ガスセンサ２１のセンサ抵抗値RS2を計測する。
Next, the sensor resistance value RS1 of the
第１制御手段１２により計測されたセンサ抵抗値RS1は、第１通信手段１３により判別手段３０に送信され、判別手段３０は通信手段３１を介してセンサ抵抗値RS1を受信する。同様に、第２制御手段２２により計測されたセンサ抵抗値RS2は、第２通信手段２３により判別手段３０に送信され、判別手段３０は通信手段３１を介してセンサ抵抗値RS2を受信する。 The sensor resistance value RS1 measured by the first control means 12 is transmitted to the discrimination means 30 by the first communication means 13, and the discrimination means 30 receives the sensor resistance value RS1 via the communication means 31. Similarly, the sensor resistance value RS2 measured by the second control means 22 is transmitted to the discriminating means 30 by the second communication means 23, and the discriminating means 30 receives the sensor resistance value RS2 via the communication means 31.
電源投入後、所定時間（ステップＳ２：本実施形態では10分）が経過しセンサ抵抗値RS1及びセンサ抵抗値RS2が安定したときの抵抗値を、基準抵抗値RS10及び基準抵抗値RS20として、それぞれ判別手段３０の判断部３２に記憶させる（ステップＳ３）。この基準抵抗値は、センサが臭気を検出していない安定した状態での出力であり、臭気を検出するときの基準となる電圧である。
The resistance values when the sensor resistance value RS1 and the sensor resistance value RS2 become stable after a predetermined time (step S2: 10 minutes in this embodiment) have elapsed after the power is turned on are set as the reference resistance value RS10 and the reference resistance value RS20, respectively. It is stored in the
判別手段３０は、センサ抵抗値RS1及びセンサ抵抗値RS2を採取し（ステップＳ４）、下式により規格化抵抗値R1、R2を算出する（ステップＳ５）。 The discriminating means 30 collects the sensor resistance value RS1 and the sensor resistance value RS2 (step S4), and calculates the standardized resistance values R1 and R2 by the following formula (step S5).
（数２）
R1=RS1／RS10
R2=RS2／RS20 （２）
(Number 2)
R1 = RS1 / RS10
R2 = RS2 / RS20 (2)
続いて、各ガスセンサ１１、２１で規格化されたセンサ抵抗値の比である抵抗比Rを計算する（ステップＳ６）。このRを排便の判断指標として用いることとした。
Subsequently, the resistance ratio R, which is the ratio of the sensor resistance values standardized by the
（数３）
R=R1／R2=（RS1／RS2）×(RS20／RS10) （３）
(Number 3)
R = R1 / R2 = (RS1 / RS2) × (RS20 / RS10) (3)
本発明で、２つのガスセンサを使用した構成を採用した理由を下記に示す。 The reason for adopting the configuration using two gas sensors in the present invention is shown below.
図６は、ガスセンサが１つ、つまり、本発明における検知手段１０のみしかない構成において、検知対象者が排便をしておらず、周囲環境に臭気源（例えば、香水や食事の臭気）が発生したときの抵抗値の変化を示す。図６（ａ）に示すように、ガスセンサが臭気を検出するとそのセンサ抵抗値RS1は減少する。そして、図６（ｂ）に示すように、基準抵抗値RS10で規格化した規格化抵抗値R1は臭気を検出すると規格化した値１から減少していく。
FIG. 6 shows a configuration in which there is only one gas sensor, that is, the detection means 10 in the present invention, the detection target person does not defecate, and an odor source (for example, perfume or food odor) is generated in the surrounding environment. It shows the change of the resistance value when it is done. As shown in FIG. 6A, when the gas sensor detects an odor, its sensor resistance value RS1 decreases. Then, as shown in FIG. 6B, the normalized resistance value R1 standardized by the reference resistance value RS10 decreases from the normalized
このように、ガスセンサが１つのみの場合では、ガスセンサは排便による臭気に反応するだけでなく、周囲環境で発生した臭気が検知対象者近くまで漂ってくると反応してしまう。つまり、検知対象者に装着したガスセンサ1つのみではその臭気が排便によるものなのか周囲環境によるものなのか判別できない。 As described above, when there is only one gas sensor, the gas sensor not only reacts to the odor caused by defecation, but also reacts when the odor generated in the surrounding environment drifts close to the detection target person. In other words, it is not possible to determine whether the odor is due to defecation or the surrounding environment with only one gas sensor attached to the person to be detected.
一方、検知対象者に装着したガスセンサの他に周囲環境のにおいを採取することを目的としたガスセンサを設置することで、オムツ内のにおいと周囲環境のにおいを比較することができる。 On the other hand, by installing a gas sensor for the purpose of collecting the odor of the surrounding environment in addition to the gas sensor attached to the person to be detected, the odor in the diaper and the odor of the surrounding environment can be compared.
図７は参照手段２０を設けたときの抵抗値の変化を示す。図７（ａ）に示すように、ガスセンサが臭気を検出するとそのセンサ抵抗値RS2は減少する。ここで、参照手段２０は、臭気源に近く、検知手段１０よりも早く臭気を検知するため、センサ抵抗値RS1よりも早く減少を開始する。そして、図７（ｂ）に示すように、規格化抵抗値R2も同様に規格化抵抗値R1より早く減少を開始する。 FIG. 7 shows the change in the resistance value when the reference means 20 is provided. As shown in FIG. 7A, when the gas sensor detects an odor, its sensor resistance value RS2 decreases. Here, since the reference means 20 is close to the odor source and detects the odor earlier than the detection means 10, the reference means 20 starts to decrease earlier than the sensor resistance value RS1. Then, as shown in FIG. 7B, the normalized resistance value R2 also starts to decrease earlier than the normalized resistance value R1.
室内に配置したガスセンサで採取した規格化抵抗値RS2を基準とし、これと検知対象者付近のガスセンサで採取された規格化抵抗値RS1との比Rをとると、図７（ｃ）に示すように、抵抗比Rは臭気が検出されていないときの基準値1を上回る。
The ratio R of this to the normalized resistance value RS1 collected by the gas sensor near the detection target is taken based on the standardized resistance value RS2 collected by the gas sensor placed in the room, as shown in FIG. 7 (c). In addition, the resistance ratio R exceeds the
同様の周辺環境（図６（ａ）、（ｂ））で検知対象者が排便をしたときの抵抗値の変化を図８（ａ）、（ｂ）に示す。これらより同様に抵抗比Rを算出すると、周囲環境の臭気に比べて検知対象者近傍の臭気が強くなるため図８（ｃ）に示すように抵抗比Rは1を大きく下回る。 8 (a) and 8 (b) show changes in the resistance value when the detection target person defecates in the same surrounding environment (FIGS. 6 (a) and 6 (b)). When the resistivity ratio R is calculated in the same manner as these, the odor in the vicinity of the detection target is stronger than the odor in the surrounding environment, so that the resistivity ratio R is much lower than 1 as shown in FIG. 8 (c).
このようにガスセンサ1つでは、臭気源がどこにあるのか判別できず、排便を検知することが難しい状況でも、周囲環境の臭気を観測するガスセンサを併せた2つのガスセンサを用いることで臭気源が周囲環境か排便であるのか判別することが可能となる。具体的には、検知対象者近傍に配置したガスセンサで採取された規格化抵抗値と周囲環境のにおいを採取するガスセンサで採取された規格化抵抗値の比（抵抗比R）の時間変化を見ると、その値によって3つの状況に分けて判別することが可能になる。
（１）抵抗比Rが1より大きい(R>1)：周囲環境にある臭気の源がある、あるいは検知対象者近傍に比べて周囲環境の臭気が強いことを示している。
（２）抵抗比Rが1(R=1)： 周囲環境及び検知対象者近傍の臭気の強さに変化はない、あるいはどちらにも臭気が検出されていないことを示している。
（３）抵抗比Rが1より小さい(R<1)：検知対象者近傍に臭気の源がある、あるいは周囲の環境に比べて検知対象者近傍の臭気が強いことを示している。
In this way, even in situations where it is difficult to detect defecation because it is not possible to determine where the odor source is with one gas sensor, the odor source can be surrounded by using two gas sensors that combine gas sensors to observe the odor of the surrounding environment. It is possible to determine whether it is the environment or defecation. Specifically, look at the time change of the ratio (resistance ratio R) of the normalized resistance value collected by the gas sensor placed near the detection target and the normalized resistance value collected by the gas sensor that collects the odor of the surrounding environment. And, depending on the value, it is possible to distinguish into three situations.
(1) Resistance ratio R is larger than 1 (R> 1): Indicates that there is a source of odor in the surrounding environment, or that the odor in the surrounding environment is stronger than in the vicinity of the detection target.
(2) Resistance ratio R is 1 (R = 1): It indicates that there is no change in the strength of the odor in the surrounding environment and in the vicinity of the person to be detected, or that no odor is detected in either of them.
(3) Resistance ratio R is smaller than 1 (R <1): It indicates that there is a source of odor in the vicinity of the detection target, or that the odor in the vicinity of the detection target is stronger than that in the surrounding environment.
判別手段３０は、判断部３２において抵抗比Rを一定の時間間隔、例えば、1分毎にモニタリングする。
The determination means 30 monitors the resistivity ratio R in the
抵抗比Rを判断指標とした排便・放屁の判断方法を以下に示す。 The method of determining defecation / flatulence using the resistivity R as a determination index is shown below.
「排便、放屁なし」で「室内の臭気に変化がない」場合には、抵抗比Rはほぼ一定で（約１）の値をとる。 When "no defecation and no flatulence" and "there is no change in the odor in the room", the resistivity ratio R is almost constant and takes a value of (about 1).
「排便、放屁なし」で「室内の臭気に変化が生じた」場合には、抵抗比Rは１以上の値となる。 When "the odor in the room has changed" with "no defecation and no flatulence", the resistivity ratio R is 1 or more.
「排便または放屁あり」の場合には、抵抗比Rは１以下の値となる。 In the case of "with defecation or flatulence", the resistivity ratio R is 1 or less.
判断部３２には抵抗比Rの閾値Sが設定されており、抵抗比Rを閾値Sと比較して排便の有無を判断する。例えば、閾値Sを0.8と設定すると、R≦0.8（＝S）のときに「排便または放屁あり」と判断される（ステップＳ７：Ｙｅｓ）。
A threshold value S of the resistance ratio R is set in the
「排便または放屁あり」と判断した場合、続いて「排便」か「放屁」か、を判断する。放屁では排便に比べ、臭気の拡散、消失が早いため、抵抗比Rの時間変化で排便と放屁とを判別することができる。 If it is determined that there is "defecation or flatulence", then it is determined whether it is "defecation" or "flatulence". Since the odor diffuses and disappears faster in defecation than in defecation, it is possible to distinguish between defecation and flatulence by the time change of the resistivity ratio R.
例えば、抵抗比Rが30分以上閾値Sを下回った場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）には「排便」と判断し、抵抗比Rが閾値Sを下回った時間が30分未満の場合（ステップＳ８：Ｎｏ）には「放屁」と判断する。 For example, when the resistance ratio R falls below the threshold value S for 30 minutes or more (step S8: Yes), it is determined to be "defecation", and when the resistance ratio R falls below the threshold value S for less than 30 minutes (step S8: Yes). No) is judged to be "defecation".
ステップＳ７：Ｎｏの場合及びステップＳ８：Ｎｏの場合は、ステップＳ４に戻り排便検知を継続する。 In the case of step S7: No and in the case of step S8: No, the process returns to step S4 and the defecation detection is continued.
そして、判断部３２において「排便」と判断されたときには、通知手段３３は、有線または無線通信(Wi-FiやBluetooth（登録商標）など)、LEDの点灯などにより、排便を看護師や介護士に通知する（ステップＳ９）。このとき、どの第１ガスセンサ１１が排便を検知したか、つまり、どの検知対象者が排便したか、を通知する。
When the
ここで、閾値Sを１に近い値に設定したときには、敏感に検出することができる一方、排便していないのに排便したと判断する誤検出が生じるおそれがある。また、より小さい値に設定したときには、上記誤検出のおそれはなくなるが、排便したにも関わらず未検出となるおそれがある。従って、閾値Sは適切な値を設定することが重要であり、判別手段３０では閾値Sを例えばスイッチの切り替えで可変となるように構成することが好ましい。例えば、閾値Sを高感度の0.8に加え、低感度の 0.7, 0.6, 0.5の３水準に切り替え可能に構成することもできる。 Here, when the threshold value S is set to a value close to 1, it can be detected sensitively, but there is a possibility that erroneous detection of determining that defecation has occurred even though the defecation has not occurred may occur. Further, when the value is set to a smaller value, the possibility of the above-mentioned erroneous detection disappears, but there is a possibility that the erroneous detection is not detected even though the patient has defecation. Therefore, it is important to set an appropriate value for the threshold value S, and it is preferable that the threshold value S is configured to be variable, for example, by switching the switch. For example, the threshold value S can be configured to be switchable to three levels of low sensitivity 0.7, 0.6, 0.5 in addition to high sensitivity 0.8.
排便を通知された看護師や介護士は、排便が検知された検知対象者のおむつの交換などの排便対応を行う（ステップＳ１０）。そして、排便を検知した第１ガスセンサ１１のリセットスイッチを押すなどにより、排便を検知していない状態に初期化する（ステップＳ１１）。続いて、所定時間（本実施形態では10分）待機した（ステップＳ１２）後に、ステップＳ３に進み、排便の検出を開始する。所定時間待機することにより、排便を検知したガスセンサを安定した状態に戻すとともに、臭気の拡散を行う。ここで、排便を検知していない検知手段１０は、排便の検知を継続している。なお、ステップＳ１０、Ｓ１１は、看護師や介護士の行為であり、判別手段３０が行う処理ではない。
The nurse or caregiver who has been notified of defecation handles defecation such as changing the diaper of the detected person who has detected defecation (step S10). Then, by pressing the reset switch of the
（変更例）
本実施形態では、検知手段１０を敷布団の上に配置したが、これに限定されるものではなく、例えば、おむつの外部に装着することもできる。これによれば、装着による違和感を覚えることが少なく、検知手段１０の位置が最初の配置位置からずれることがないため、安定した排便の検知が可能となる。
(Change example)
In the present embodiment, the detection means 10 is arranged on the mattress, but the present invention is not limited to this, and for example, the detection means 10 can be attached to the outside of the diaper. According to this, it is less likely to feel a sense of discomfort due to wearing, and the position of the detecting
本実施形態では、図２に示すように、検知手段１０が１つで参照手段２０が判別手段３０を備えた構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、複数個の検知手段１０を用意し、１つの参照手段２０と排便検知システム１を構成することができる。これによれば、例えば、１つの病室に複数の検知対象者がいる場合にも１つの排便検知システム１により各検知対象者の排便の検知が可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a configuration in which the detection means 10 is one and the reference means 20 is provided with the determination means 30 is shown, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, a plurality of detection means 10 can be prepared, and one reference means 20 and a
（実施形態の効果）
本発明の排便検知システム及び排便検知方法によれば、外的影響を受けにくく、排便の検知を高感度で容易に行うことができる。また、吸引不要で小型化が可能であるとともに、おむつに直接センサを取り付けず検知することができるので、排便の検知対象者が装着による違和感を覚えることがない。放屁と排便では臭気の持続時間に大きな差があるため、ガス濃度の時間変化によって判別することができる。第１のガスセンサ及び第２のガスセンサとして、基板上に回路が形成されたMEMS型センサを採用すると、低消費電力であり、電池で作動させることができるので、小型化することができる。
(Effect of embodiment)
According to the defecation detection system and the defecation detection method of the present invention, it is difficult to be affected by external influences, and defecation can be easily detected with high sensitivity. In addition, since suction is not required and the size can be reduced, and the sensor can be detected without directly attaching the sensor to the diaper, the person to be detected for defecation does not feel discomfort due to wearing the diaper. Since there is a large difference in the duration of odor between flatulence and defecation, it can be discriminated by the time change of gas concentration. When a MEMS type sensor having a circuit formed on a substrate is adopted as the first gas sensor and the second gas sensor, the power consumption is low and the sensor can be operated by a battery, so that the size can be reduced.
（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、周辺環境及び検知対象者近傍に臭気がない状態、つまり、センサが臭気を検出していない安定した状態から排便の検知を開始しているが、実際には必ずしも臭気がない状態から排便の検知が可能とは限らない。例えば、第１実施形態における排便検知後の再開において、ステップＳ１２の待機時間では十分に臭気が消えていない可能性もある。検知開始時に臭気があり、徐々に減少していくときには、ガスセンサ抵抗値が増加する。そのような場合、検知開始時に採取した基準抵抗値が変化し、排便の検知が正確に行われないおそれがある。以下に、検知開始時から臭気が変化するときの規格化抵抗値及び抵抗比への影響について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the detection of defecation is started from a state where there is no odor in the surrounding environment and in the vicinity of the detection target, that is, in a stable state where the sensor does not detect the odor, but in reality, the odor is not always detected. It is not always possible to detect defecation from the absence of odor. For example, in the restart after the detection of defecation in the first embodiment, there is a possibility that the odor is not sufficiently eliminated by the waiting time in step S12. When there is an odor at the start of detection and it gradually decreases, the gas sensor resistance value increases. In such a case, the reference resistance value collected at the start of detection may change, and defecation may not be detected accurately. The effects on the normalized resistance value and resistance ratio when the odor changes from the start of detection will be described below.
排便検知開始時に周辺環境にのみ臭気があり、その臭気が減少する場合について、図９、１０を参照して説明する。基準抵抗値を検知開始時（10分後）に採取し、更新しなかった場合、図９に示すように、センサ抵抗値RS1及び規格化抵抗値R1は一定であり、センサ抵抗値RS2及び規格化抵抗値R2（図９（ｄ）破線）は増加する。ここで、排便がない状態では、センサ抵抗値RS2の変化は、基準抵抗値RS20の変化と一致する。 A case where the odor is present only in the surrounding environment at the start of defecation detection and the odor is reduced will be described with reference to FIGS. 9 and 10. If the reference resistance value is collected at the start of detection (10 minutes later) and is not updated, the sensor resistance value RS1 and the standardized resistance value R1 are constant, and the sensor resistance value RS2 and the standard are as shown in FIG. The conversion resistance value R2 (broken line in FIG. 9D) increases. Here, in the absence of defecation, the change in the sensor resistance value RS2 coincides with the change in the reference resistance value RS20.
このとき、図１０の破線に示すように、排便がないのにも関わらず、抵抗比Rが減少してしまい、排便がなされたと誤って判別されてしまうおそれがある。 At this time, as shown by the broken line in FIG. 10, the resistivity ratio R decreases even though there is no defecation, and there is a possibility that it is erroneously determined that defecation has been performed.
そこで、基準抵抗値RS20を一定時間ごとに再採取して更新し、更新された基準抵抗値RS20を用いて規格化抵抗値R2を算出した。これによれば、図９（ｄ）の実線に示すように、規格化抵抗値R2の増加を抑えることができるので、図１０の実線に示すように、排便がないのにも関わらず、抵抗比Rが低下することがなく、誤検知が生じるおそれがない。 Therefore, the reference resistance value RS20 was recollected and updated at regular intervals, and the normalized resistance value R2 was calculated using the updated reference resistance value RS20. According to this, as shown by the solid line in FIG. 9 (d), the increase in the normalized resistance value R2 can be suppressed, and therefore, as shown by the solid line in FIG. The ratio R does not decrease, and there is no risk of false positives.
次に、排便検知開始時に検知対象者近傍でのみ臭気があり、その臭気が減少する状況の中で排便された場合について、図１１、１２を参照して説明する。ここでは、検知開始から60分後に排便があったものとする。 Next, a case where defecation is performed in a situation where there is an odor only in the vicinity of the detection target at the start of defecation detection and the odor is reduced will be described with reference to FIGS. 11 and 12. Here, it is assumed that defecation occurred 60 minutes after the start of detection.
基準抵抗値を更新しなかった場合、図１１に示すように、センサ抵抗値RS2及び規格化抵抗値R2は一定であり、センサ抵抗値RS1及び規格化抵抗値R1（図１１（ｂ）破線）は検知開始から増加し、排便があったときに減少に転じる。 When the reference resistance value is not updated, as shown in FIG. 11, the sensor resistance value RS2 and the standardized resistance value R2 are constant, and the sensor resistance value RS1 and the standardized resistance value R1 (broken line in FIG. 11B). Increases from the start of detection and starts to decrease when there is a stool.
このとき、図１２の破線に示すように、排便があったにも関わらず、抵抗比Rが閾値ｓ以下まで減少しないため、排便がなされたにも関わらず検知できないおそれがある。 At this time, as shown by the broken line in FIG. 12, since the resistivity ratio R does not decrease to the threshold value s or less even though there is defecation, there is a possibility that detection cannot be performed even though defecation has been performed.
そこで、基準抵抗値RS10を一定時間ごとに再採取して更新し、更新された基準抵抗値RS10を用いて規格化抵抗値R1を算出した。これによれば、図１１（ｂ）の実線に示すように、排便がないときの規格化抵抗値R1の増加を抑えることができるので、図１２の実線に示すように、抵抗比R が排便に対応して閾値ｓ以下に減少し、排便があるにも関わらず検知できないおそれがない。 Therefore, the reference resistance value RS10 was recollected and updated at regular intervals, and the normalized resistance value R1 was calculated using the updated reference resistance value RS10. According to this, as shown by the solid line in FIG. 11B, the increase in the normalized resistance value R1 can be suppressed when there is no defecation. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 12, the resistance ratio R is defecation. Correspondingly, it decreases below the threshold value s, and there is no possibility that it cannot be detected even though there is defecation.
続いて、排便検知開始時に周囲環境及び検知対象者近傍で臭気があり、その臭気が減少する状況の中で排便された場合について、図１３、１４を参照して説明する。ここでは、検知開始から60分後に排便があったものとする。 Subsequently, a case where defecation is performed in a situation where there is an odor in the surrounding environment and in the vicinity of the detection target at the start of defecation detection and the odor is reduced will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Here, it is assumed that defecation occurred 60 minutes after the start of detection.
基準抵抗値を更新しなかった場合、図１３に示すように、センサ抵抗値RS2及び規格化抵抗値R2（図１３（ｄ）破線）は増加し、センサ抵抗値RS1及び規格化抵抗値R1（図１３（ｂ）破線）は検知開始から増加し、排便があったときに減少に転じる。 When the reference resistance value is not updated, the sensor resistance value RS2 and the standardized resistance value R2 (dashed line in FIG. 13 (d)) increase, and the sensor resistance value RS1 and the standardized resistance value R1 (as shown in FIG. 13). FIG. 13B (broken line) increases from the start of detection and starts to decrease when there is a stool.
このとき、図１４の破線に示すように、排便があったにも関わらず、抵抗比Rが閾値ｓ以下まで減少しないため、排便がなされたにも関わらず検知できないおそれがある。 At this time, as shown by the broken line in FIG. 14, since the resistivity ratio R does not decrease to the threshold value s or less even though there is defecation, there is a possibility that detection cannot be performed even though defecation has been performed.
そこで、基準抵抗値RS10、RS20を一定時間ごとに再採取して更新し、更新された基準抵抗値RS10、RS20 を用いて規格化抵抗値R1、R2をそれぞれ算出した。これによれば、図１３（ｂ）の実線及び図１３（ｄ）の実線に示すように、排便がないときの規格化抵抗値R1、R2 の増加を抑えることができるので、図１４の実線に示すように、抵抗比R が排便に対応して閾値ｓ以下に減少し、排便があるにも関わらず検知できないおそれがない。 Therefore, the reference resistance values RS10 and RS20 were recollected and updated at regular intervals, and the normalized resistance values R1 and R2 were calculated using the updated reference resistance values RS10 and RS20, respectively. According to this, as shown in the solid line of FIG. 13 (b) and the solid line of FIG. 13 (d), the increase of the normalized resistance values R1 and R2 when there is no defecation can be suppressed, so that the solid line of FIG. 14 can be suppressed. As shown in the above, the resistivity ratio R decreases below the threshold value s corresponding to defecation, and there is no possibility that it cannot be detected even though there is defecation.
上記より、排便検知開始後に、規格化抵抗値R1、規格化抵抗値R2が増加し、一定の条件を満たしたときには、基準抵抗値RS10、RS20を再採取して更新し、規格化抵抗値R1、R2をそれぞれ算出することにより、排便を感度良く検出することができる。 From the above, the standardized resistance value R1 and the standardized resistance value R2 increase after the start of defecation detection, and when certain conditions are met, the standardized resistance values RS10 and RS20 are recollected and updated, and the standardized resistance value R1 is obtained. By calculating R2 and R2 respectively, defecation can be detected with high sensitivity.
第２実施形態における排便検知システム１による排便の検知方法について説明する。
A method of detecting defecation by the
図１５において、ステップＳ１１、Ｓ１２は第１実施形態のステップＳ１、Ｓ２にそれぞれ対応し、ステップＳ４０－４３は第１実施形態のステップＳ６－９にそれぞれ対応している。ここでは、第１実施形態と異なる基準抵抗値を採取し更新するステップＳ２０－２５及びステップＳ３０－３５について説明する。 In FIG. 15, steps S11 and S12 correspond to steps S1 and S2 of the first embodiment, respectively, and steps S40-43 correspond to steps S6-9 of the first embodiment, respectively. Here, steps S20-25 and steps S30-35 for collecting and updating a reference resistance value different from that of the first embodiment will be described.
ステップＳ２０－２５では、検知手段１０において基準抵抗値RS10、センサ抵抗値RS1及び規格化抵抗値R1を採取する。 In step S20-25, the detection means 10 collects the reference resistance value RS10, the sensor resistance value RS1, and the normalized resistance value R1.
ステップＳ２０では基準抵抗値RS10を採取する。続くステップＳ２１では基準抵抗値RS10を採取してからの経過時間T1の計時を開始する。 In step S20, the reference resistance value RS10 is collected. In the following step S21, the time counting of the elapsed time T1 from the sampling of the reference resistance value RS10 is started.
続くステップＳ２２ではセンサ抵抗値RS1を採取し、続くステップＳ２３では規格化抵抗値R1を算出する。 In the following step S22, the sensor resistance value RS1 is collected, and in the following step S23, the normalized resistance value R1 is calculated.
続くステップＳ２４では経過時間T1が20分以上であるか否かを判断する。経過時間T1が20分未満である場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）である場合は、ステップＳ４０に進む。 In the following step S24, it is determined whether or not the elapsed time T1 is 20 minutes or more. If the elapsed time T1 is less than 20 minutes (step S24: No), the process proceeds to step S40.
ステップＳ２４で経過時間T1が20分以上と判断された場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ２５に進む。 If it is determined in step S24 that the elapsed time T1 is 20 minutes or more (step S24: Yes), the process proceeds to step S25.
ステップＳ２５では規格化抵抗値R1が所定の値未満（ここでは1.1）であるか否かを判断する。規格化抵抗値R1が1.1未満である場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ２１に進む。 In step S25, it is determined whether or not the normalized resistance value R1 is less than a predetermined value (1.1 in this case). If the normalized resistance value R1 is less than 1.1 (step S25: Yes), the process proceeds to step S21.
ステップＳ２５で規格化抵抗値R1が1.1以上であると判断した場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）である場合は、ステップＳ２０に進む。 If it is determined in step S25 that the normalized resistance value R1 is 1.1 or more (step S25: No), the process proceeds to step S20.
ステップＳ２４、Ｓ２５では、基準抵抗値RS10を採取後、所定時間（20分）が経過したときに、規格化抵抗値R1が増加しているか否か、つまり、検知対象者近傍の臭気が減少しているか否かを判断して、基準抵抗値RS10を再採取して更新するか否かを判断している。 In steps S24 and S25, whether or not the normalized resistance value R1 is increased when a predetermined time (20 minutes) has elapsed after collecting the reference resistance value RS10, that is, the odor in the vicinity of the detection target is reduced. It is judged whether or not the reference resistance value RS10 is collected and updated.
ステップＳ３０－３５では、ステップＳ２０－２５同様の工程により、参照手段２０において基準抵抗値RS20、センサ抵抗値RS2及び規格化抵抗値R2を採取する。 In step S30-35, the reference resistance value RS20, the sensor resistance value RS2, and the normalized resistance value R2 are collected by the reference means 20 by the same process as in step S20-25.
ステップＳ４０－４３は第１実施形態のステップＳ６－９にそれぞれ対応し、排便の検知を行う。ここで、ステップＳ４１：Ｎｏの場合及びステップＳ４２：Ｎｏの場合は、ステップＳ２０及びステップＳ３０に戻り排便検知を継続する。 Steps S40-43 correspond to steps S6-9 of the first embodiment, respectively, and detect defecation. Here, in the case of step S41: No and step S42: No, the process returns to step S20 and step S30 to continue defecation detection.
ステップＳ４２で排便が検知されると、通知手段３３は、有線または無線通信(Wi-FiやBluetooth（登録商標）など)、LEDの点灯などにより、排便を看護師や介護士に通知する（ステップＳ４３）。このとき、どの第１ガスセンサ１１が排便を検知したか、つまり、どの検知対象者が排便したか、を通知する。
When defecation is detected in step S42, the notification means 33 notifies the nurse or caregiver of defecation by wired or wireless communication (Wi-Fi, Bluetooth (registered trademark), etc.), LED lighting, or the like (step). S43). At this time, which
排便を通知された看護師や介護士は、排便が検知された検知対象者のおむつの交換などの排便対応を行う（ステップＳ４４）。そして、排便を検知した第１ガスセンサ１１のリセットスイッチを押すなどにより、排便を検知していない状態に初期化する（ステップＳ４５）。続いて、所定時間（本実施形態では10分）待機した（ステップＳ４６）後に、ステップＳ２０に進み、排便の検出を開始する。所定時間待機することにより、排便を検知したガスセンサを安定した状態に戻すとともに、臭気の拡散を行う。ここで、排便を検知していない検知手段１０は、排便の検知を継続している。なお、ステップＳ４４、Ｓ４５は、看護師や介護士の行為であり、判別手段３０が行う処理ではない。
The nurse or caregiver who has been notified of defecation handles defecation such as changing the diaper of the detected person whose defecation is detected (step S44). Then, by pressing the reset switch of the
抵抗比Rの閾値S及び規格化抵抗値R1、R2の閾値は、適切な排便検知が可能であるように適宜設定することができる。規格化抵抗値R1が1割減少した場合、抵抗比Rは約0.8まで低下する。このため、閾値Sを0.8とした場合に、規格化抵抗値R2の閾値を1.1に設定すると好適である。 The threshold value S of the resistivity ratio R and the threshold values of the normalized resistance values R1 and R2 can be appropriately set so as to enable appropriate defecation detection. When the normalized resistance value R1 decreases by 10%, the resistance ratio R decreases to about 0.8. Therefore, when the threshold value S is set to 0.8, it is preferable to set the threshold value of the normalized resistance value R2 to 1.1.
（第２実施形態の効果）
排便検知開始後に、規格化抵抗値R1、規格化抵抗値R2が増加し、一定の条件を満たしたときには、基準抵抗値RS10、RS20を再採取して更新し、規格化抵抗値R1、R2をそれぞれ算出することにより、排便をより感度良く検出することができる。
(Effect of the second embodiment)
After the start of defecation detection, the standardized resistance value R1 and standardized resistance value R2 increase, and when certain conditions are met, the standard resistance values RS10 and RS20 are recollected and updated, and the standardized resistance values R1 and R2 are set. By calculating each, defecation can be detected with higher sensitivity.
（実施例１：排便検知システム）
排便検知システムを下記構成で作製した。検知手段（検知側センサユニット）と参照手段（参照側センサユニット）とは同様の構成であり、参照手段には記憶手段が設けられていない点のみ異なっている。また、本実施例では、参照手段が判別手段を兼ね備えている。
(Example 1: Defecation detection system)
A defecation detection system was created with the following configuration. The detection means (detection side sensor unit) and the reference means (reference side sensor unit) have the same configuration, and differ only in that the reference means is not provided with the storage means. Further, in the present embodiment, the reference means also serves as a discriminating means.
・制御手段：ESP-WROOM-32搭載開発ボードESP32-DevKitC（Espressif Systems）
・通信手段：Wi-Fi+BLE無線モジュールESP-WROOM-32（Espressif Systems）
・記憶手段：microSDカードスロットDM3AT（ヒロセ電機）
・ガスセンサ：TGS2602、TGS8100（フィガロ技研）
・電源： スイッチングACアダプター（USB電源）、出力：DC5V3A、入力AC100V～240V
-Control means: ESP-WROOM-32 mounted development board ESP32-DevKitC (Espressif Systems)
・ Communication method: Wi-Fi + BLE wireless module ESP-WROOM-32 (Espressif Systems)
-Storage means: microSD card slot DM3AT (Hirose Electric)
・ Gas sensor: TGS2602, TGS8100 (Figaro Giken)
-Power supply: Switching AC adapter (USB power supply), Output: DC5V3A, Input AC100V to 240V
ESP-WROOM-32搭載開発ボードESP32-DevKitC（Espressif Systems）は、シリアル⇔USB変換チップ、リセットスイッチ、ブートモードスイッチなどを搭載している。ESP-WROOM-32はWi-Fi機能やBluetooh（登録商標）機能を搭載している。microSDカードスロットとESP32-DevKitCの間ではSPI通信を通信方式として用いている。 ESP-WROOM-32 mounted development board ESP32-DevKitC (Espressif Systems) is equipped with a serial ⇔ USB conversion chip, reset switch, boot mode switch, etc. ESP-WROOM-32 is equipped with Wi-Fi function and Bluetooh (registered trademark) function. SPI communication is used as the communication method between the microSD card slot and ESP32-DevKitC.
参照手段は幅65mm×長さ150mmの矩形状のユニバーサル基板上に、検知手段は幅85mm×長さ55mmの矩形状のユニバーサル基板上に作製した。また、においを検知したことを知らせる通知手段としてLEDを搭載し、LEDが点灯することで排便の有無を判断できるようにした。 The reference means was formed on a rectangular universal substrate having a width of 65 mm and a length of 150 mm, and the detecting means was formed on a rectangular universal substrate having a width of 85 mm and a length of 55 mm. In addition, an LED is installed as a notification means to notify that an odor has been detected, and the presence or absence of defecation can be determined by turning on the LED.
検知側センサユニットは、就寝状態を模擬するために布団を被せて配置し、参照側センサユニットは検知側センサユニットから3m離間したドア付近に配置した。 The detection side sensor unit was placed covered with a futon to simulate a sleeping state, and the reference side sensor unit was placed near the door 3 m away from the detection side sensor unit.
臭気源として、排便特有の臭気の主成分であるメチルメルカプタン（CH3SH：メチルメルカプタン標準液137-06171 (富士フイルム和光純薬(株))を用いた。 As the odor source, methyl mercaptan (CH 3 SH: Methyl mercaptan standard solution 137-06171 (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is the main component of the odor peculiar to defecation, was used.
排便と放屁とを判断する閾値Sとして、下記を設定した。
・R≦0.9（＝S）：排便または放屁あり
・上記の継続時間ｔが30分以上：排便
The following was set as the threshold value S for determining defecation and flatulence.
・ R ≤ 0.9 (= S): Defecation or flatulence ・ The above duration t is 30 minutes or more: Defecation
（排便模擬試験）
検知側センサユニット及び参照側センサユニットに電源を投入して10分後に基準抵抗値RS10及び基準抵抗値RS20を設定し、抵抗比Rを計測した。電源投入後55分で、臭気源が常駐する状態を模擬して、臭気源であるメチルメルカプタンが入った瓶をおむつでくるみ、おむつの前面の表面に検知側センサユニットを張り付けて全体を毛布で覆った。ここで、試験開始時には臭気がない状態である。
(Defecation mock test)
Ten minutes after the power was turned on to the detection side sensor unit and the reference side sensor unit, the reference resistance value RS10 and the reference resistance value RS20 were set, and the resistance ratio R was measured. 55 minutes after turning on the power, simulating the state where the odor source is resident, wrap the bottle containing the odor source methyl mercaptan in a diaper, attach the detection side sensor unit to the front surface of the diaper, and cover the whole with a blanket. Covered. Here, there is no odor at the start of the test.
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ガスセンサ及び第２ガスセンサの抵抗値は、電源投入後に上昇後、若干の変動がありながらも安定した。臭気源投入後は、参照側センサユニットの抵抗値は大きな変動はなく、検知側センサユニットの抵抗値が大きく低下した。 As shown in FIGS. 16A and 16B, the resistance values of the first gas sensor and the second gas sensor were stable although there were some fluctuations after the resistance values increased after the power was turned on. After the odor source was turned on, the resistance value of the reference side sensor unit did not fluctuate significantly, and the resistance value of the detection side sensor unit decreased significantly.
図１６（ｃ）に示すように、抵抗比Rは臭気源の投入と同時に低下し始め、投入後約10分（開始後100分）に閾値S 以下の約0.6で安定した。これにより、排便または放屁ありと判断された。その後、継続時間ｔが30分を超えたので排便と判断され、LEDが点灯した。 As shown in FIG. 16 (c), the resistivity ratio R began to decrease at the same time as the odor source was added, and stabilized at about 0.6 below the threshold value S about 10 minutes after the introduction (100 minutes after the start). As a result, it was determined that there was defecation or flatulence. After that, since the duration t exceeded 30 minutes, it was judged that defecation was performed, and the LED turned on.
（放屁模擬試験）
放屁模擬試験では、電源投入後155分経過したところでメチルメルカプタンの入った瓶をガスセンサの近くに10秒間設置し、その後回収した。
(Flatulence mock test)
In the flatulence simulation test, a bottle containing methyl mercaptan was placed near the gas sensor for 10
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ガスセンサ及び第２ガスセンサの抵抗値は、電源投入後に上昇後、若干の変動がありながらも安定した。臭気源投入後は、参照側センサユニットの抵抗値は大きな変動はなかった。検知側センサユニットの抵抗値が大きく低下した後、約5分後に投入前の値に復帰した。 As shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b), the resistance values of the first gas sensor and the second gas sensor became stable although there were some fluctuations after the resistance values increased after the power was turned on. After the odor source was turned on, the resistance value of the reference sensor unit did not fluctuate significantly. After the resistance value of the sensor unit on the detection side dropped significantly, it returned to the value before charging about 5 minutes later.
図１７（ｃ）に示すように、抵抗比Rは臭気源の投入と同時に低下し始め、投入後約10分（開始後100分）に閾値S 以下の約0.7に到達した。これにより、排便または放屁ありと判断された。その後、約5分後に投入前の値に復帰し、継続時間ｔが30分未満であったので放屁と判断され、LEDは点灯しなかった。 As shown in FIG. 17 (c), the resistivity ratio R began to decrease at the same time as the odor source was added, and reached about 0.7 below the threshold value S about 10 minutes after the introduction (100 minutes after the start). As a result, it was determined that there was defecation or flatulence. After that, about 5 minutes later, the value returned to the value before the injection, and since the duration t was less than 30 minutes, it was judged to be flatulent, and the LED did not light.
これにより、本発明の排便検知システムを用いれば、高感度で、放屁と排便とを判別して、排便の検知を行うことができることが確認された。 As a result, it was confirmed that the defecation detection system of the present invention can be used to detect defecation by discriminating between flatulence and defecation with high sensitivity.
（実施例２）
第２実施形態の図１５で示すフローチャートに基づいて、基準抵抗値RS10、RS20を採取、更新した場合と更新しない場合とを比較した。
(Example 2)
Based on the flowchart shown in FIG. 15 of the second embodiment, the case where the reference resistance values RS10 and RS20 were collected and updated and the case where the reference resistance values were not updated were compared.
試験開始までの状況を説明する。前日に60分間メチルメルカプタン1μlを蒸発させて排便模擬試験を行い、試験終了後に消臭スプレーを噴霧した。試験開始前に再度消臭スプレーを噴霧し、60分後に試験を開始した。試験方法は実施例１の排便模擬試験と同様であり、メチルメルカプタンは試験開始後90分で導入し60分間保持した。 Explain the situation until the start of the test. The day before, 1 μl of methyl mercaptan was evaporated for 60 minutes to perform a defecation simulation test, and after the test was completed, a deodorant spray was sprayed. The deodorant spray was sprayed again before the start of the test, and the test was started 60 minutes later. The test method was the same as in the defecation simulation test of Example 1, and methyl mercaptan was introduced 90 minutes after the start of the test and retained for 60 minutes.
図１８には、検知当初に採取した基準抵抗値RS10、RS20を更新しない場合の抵抗値の変化を示す。センサ抵抗値RS1は、試験開始から150分程度まではほぼ一定であり、メチルメルカプタンを導入した90-150分で大きく低下し、150分で急激に増加し、以降はゆるやかに増加した。センサ抵抗値RS2は、試験開始から150分程度まではほぼ一定であり、150分以降はゆるやかに増加した。 FIG. 18 shows changes in the resistance values when the reference resistance values RS10 and RS20 collected at the beginning of detection are not updated. The sensor resistance value RS1 was almost constant from the start of the test to about 150 minutes, decreased significantly in 90-150 minutes after the introduction of methyl mercaptan, increased sharply in 150 minutes, and gradually increased thereafter. The sensor resistance value RS2 was almost constant from the start of the test to about 150 minutes, and gradually increased after 150 minutes.
規格化抵抗値R1は、センサ抵抗値RS1と同様の挙動を示し、230分後にステップＳ２５における判断値である1.1を超えた。規格化抵抗値R2は、センサ抵抗値RS2と同様の挙動を示し、170分後にステップＳ３５における判断値である1.1を超えた。 The normalized resistance value R1 showed the same behavior as the sensor resistance value RS1, and exceeded 1.1, which is the judgment value in step S25, after 230 minutes. The normalized resistance value R2 showed the same behavior as the sensor resistance value RS2, and exceeded 1.1, which is the judgment value in step S35, after 170 minutes.
抵抗比Rは、90-150分で大きく低下し閾値S(=0.8)を下回ったため、排便として検知することができる。しかし、メチルメルカプタンを取り除いた150分以降も閾値S(=0.8)を下回るときがあり、誤検出をするおそれがあった。 Since the resistivity ratio R dropped significantly in 90-150 minutes and fell below the threshold value S (= 0.8), it can be detected as defecation. However, even after 150 minutes after removing the methyl mercaptan, the threshold value S (= 0.8) may be exceeded, and there is a risk of erroneous detection.
図１９には、検知当初に採取した基準抵抗値RS10、RS20を更新する場合の抵抗値の変化を示す。規格化抵抗値R1は、ステップＳ２５における判断値である1.1を超えた230分後に再度採取し更新した。230分以降はほぼ1となった。規格化抵抗値R2は、ステップＳ３５における判断値である1.1を超えた170分後及び再度1.1を超えた230分後に採取し、更新した。これにより、規格化抵抗値R2は、1.1を超えないようにステップ状に増減を繰り返した。 FIG. 19 shows changes in the resistance values when the reference resistance values RS10 and RS20 collected at the beginning of detection are updated. The normalized resistance value R1 was collected and updated again 230 minutes after exceeding 1.1, which is the judgment value in step S25. After 230 minutes, it was almost 1. The normalized resistance value R2 was collected and updated 170 minutes after exceeding 1.1, which is the judgment value in step S35, and 230 minutes after exceeding 1.1 again. As a result, the normalized resistance value R2 was repeatedly increased and decreased in steps so as not to exceed 1.1.
抵抗比Rは、90-150分で大きく低下し閾値S(=0.8)を下回ったため、排便として検知することができる。規格化抵抗値R1、R2の採取、更新を行った170分以降は閾値S以上に復帰し、排便を正確に検知することができた。 Since the resistivity ratio R dropped significantly in 90-150 minutes and fell below the threshold value S (= 0.8), it can be detected as defecation. After 170 minutes when the standardized resistance values R1 and R2 were collected and updated, the threshold value S was restored and defecation could be detected accurately.
以上より、排便検知開始後に、規格化抵抗値R1、規格化抵抗値R2が増加し、一定の条件を満たしたときには、基準抵抗値RS10、RS20を再採取して更新し、規格化抵抗値R1、R2をそれぞれ算出することにより、排便をより感度良く検出することができることが確認された。 From the above, the standardized resistance value R1 and the standardized resistance value R2 increase after the start of defecation detection, and when certain conditions are met, the standardized resistance values RS10 and RS20 are recollected and updated, and the standardized resistance value R1 is obtained. It was confirmed that defecation can be detected more sensitively by calculating R2 and R2 respectively.
１…排便検知システム
１０…検知手段
１１…第１ガスセンサ
１２…第１制御手段
１３…第１通信手段
１４…電源
２０…参照手段
２１…第２ガスセンサ
２２…第２制御手段
２３…第２通信手段
２４…電源
３０…判別手段
３１…通信手段
３２…判断部
３３…通知手段
RS1、RS2…センサ抵抗値
RS10、RS20…基準抵抗値
R1、R2…規格化抵抗値
R…抵抗比
S…閾値
1 ...
RS1, RS2 ... Sensor resistance value
RS10, RS20 ... Reference resistance value
R1, R2 ... Normalized resistance value
R ... Resistance ratio
S ... Threshold
Claims (13)
排便の検知対象者から離間した場所に配置され前記検知手段から出力される検知信号と比較するための参照信号を採取するための第２のガスセンサを備えた参照手段と、
排便の有無を判断する判別手段と、を備え、
前記検知手段及び前記参照手段は前記検知信号及び前記参照信号の送受信を行うための通信手段を備え、
前記判別手段は前記通信手段を介して採取した前記検知信号と前記参照信号とを比較し、排便の有無を判断することを特徴とする排便検知システム。 A detection means provided in the vicinity of a person to be detected for defecation and equipped with a first gas sensor for detecting an odor generated by defecation.
A reference means provided with a second gas sensor for collecting a reference signal for comparison with the detection signal output from the detection means, which is arranged at a place away from the person to be detected for defecation.
Equipped with a means for determining the presence or absence of defecation,
The detection means and the reference means include communication means for transmitting and receiving the detection signal and the reference signal.
The defecation detection system is characterized in that the discriminating means compares the detection signal collected via the communication means with the reference signal and determines the presence or absence of defecation.
前記参照信号は、前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を、排便検知を開始するときに採取した前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値である基準抵抗値で除して規格化した値であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の排便検知システム。 The detection signal is a standardized value obtained by dividing the sensor resistance value of the first gas sensor by the reference resistance value which is the sensor resistance value of the first gas sensor collected at the start of defecation detection.
The reference signal shall be a standardized value obtained by dividing the sensor resistance value of the second gas sensor by the reference resistance value which is the sensor resistance value of the second gas sensor collected at the start of defecation detection. The defecation detection system according to any one of claims 1 to 6, wherein the defecation detection system is characterized.
前記参照手段は、あらかじめ設定した臭気が減少する状態が検知されたときに、前記参照信号の基準抵抗値を再度採取し、当該基準抵抗値により前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を規格化した値を参照信号とすることを特徴とする請求項７に記載の排便検知システム。 When the preset state in which the odor is reduced is detected, the detection means again collects the reference resistance value of the detection signal and standardizes the sensor resistance value of the first gas sensor based on the reference resistance value. The value is used as a detection signal
When the preset state in which the odor is reduced is detected, the reference means again collects the reference resistance value of the reference signal and standardizes the sensor resistance value of the second gas sensor based on the reference resistance value. The defecation detection system according to claim 7, wherein the value is used as a reference signal.
排便の検知対象者から離間した場所に配置された第２のガスセンサユニットにより参照信号を採取する工程と、
前記検知信号と前記参照信号とを比較し、排便の有無を判断する判別手段と、
を備えたことを特徴とする排便検知方法。 The process of collecting the detection signal by the first gas sensor unit located near the person to be detected for defecation, and
The process of collecting a reference signal by a second gas sensor unit located at a location away from the person to be detected for defecation, and
A discriminating means for determining the presence or absence of defecation by comparing the detection signal with the reference signal.
A defecation detection method characterized by being equipped with.
前記参照信号は、前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を、排便検知を開始するときに採取した前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値である基準抵抗値で除して規格化した値であることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１つに記載の排便検知方法。 The detection signal is a standardized value obtained by dividing the sensor resistance value of the first gas sensor by the reference resistance value which is the sensor resistance value of the first gas sensor collected at the start of defecation detection.
The reference signal shall be a standardized value obtained by dividing the sensor resistance value of the second gas sensor by the reference resistance value which is the sensor resistance value of the second gas sensor collected at the start of defecation detection. The defecation detection method according to any one of claims 9 to 11, wherein the defecation detection method is characterized.
前記参照手段は、あらかじめ設定した臭気が減少する状態が検知されたときに、前記参照信号の基準抵抗値を再度採取し、当該基準抵抗値により前記第２のガスセンサのセンサ抵抗値を規格化した値を参照信号とすることを特徴とする請求項１２に記載の排便検知方法。 When the preset state in which the odor is reduced is detected, the detection means again collects the reference resistance value of the detection signal and standardizes the sensor resistance value of the first gas sensor based on the reference resistance value. The value is used as a detection signal
When the preset state in which the odor is reduced is detected, the reference means again collects the reference resistance value of the reference signal and standardizes the sensor resistance value of the second gas sensor based on the reference resistance value. The defecation detection method according to claim 12, wherein the value is used as a reference signal.
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