JP4217880B2 - 生体情報測定システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の尿をトイレにおいて排尿するだけで自動的に採取されると共に、臨床医療的検査に供するための前準備を施すことに係り、特に医療機関における入院患者の利便性と、臨床医療従事者の省力化を図ることに好適な、生体情報測定システムに関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、疾病の状態を管理するために、特に医療機関では入院患者の疾病に併せた所定のタイミングで尿を採取し、所定の特定成分濃度や実排泄量を測定していた（例えば非特許文献１参照）。さらに、特定成分濃度や実排泄量の測定の効率化のため、測定の自動化も指向されている。
【０００３】
例えば、トイレで排泄をしたときの排泄物から、自動的に生体情報を測定しようとするシステムがある（例えば特許文献１参照）。また、トイレの便器部に設けた尿サンプリング装置により使用者の尿を採取して、別に設けた測定ユニットに送り、尿中の特定成分、特に糖の濃度を測定するものがある。測定された尿糖値は、食事や運動などの生活習慣を見直す指標として活用される。また、使用者の診療や治療を行なう医療従事者が、この測定値を参考にすることも広く行なわれている（例えば特許文献２参照）。また、採尿カップに採取した尿から一定比率分だけ尿を所定の容器に分注し、後の臨床検査に使用する方法も発明されている（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−１３０９３６号公報
【特許文献２】
特開平５−２２８１６号公報
【特許文献３】
特開２００３−８４０００号公報
【非特許文献１】
伊藤 機一・富野 康日己著「症例から学ぶ 尿検査の見方・考え方（第２版）」医師薬出版株式会社出版、１９８５年１２月２０日、第４−５頁
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の生体情報測定装置では、特定成分の濃度が得られるだけであったり、尿量を乗じた排泄実量であったとしても、精密な二次検査を実施したい時に尿サンプルは既に廃棄されており、臨床医療に従事する者が追加して得たい情報を得ることができない場合がある。また採尿カップから所定比率の尿を分注するシステムも発明されているが、採尿行為自体が患者に与える心理的・肉体的弊害を取り除くには至っていない。
【０００６】
このため、前記課題に鑑み、医療機関の多くでは便器で排泄物を採取・分析するタイプの生体情報測定装置が患者に与える使い勝手に関する利便性を認識しながら、旧態通り患者の尿を看護師が患者から採取し、所定の容器に、所定時間分だけ備蓄して、得たい成分濃度と尿量を乗じる演算を実施することが行われていた。
しかし、備蓄容器のサイズは大規模な入院患者を擁する医療機関においては大きな保管スペースを要するだけでなく、看護師の採取作業負担や、採取・備蓄された尿が発する臭気が、臨床医療従事者だけでなく患者自身にも不快な感覚を与えてしまう場合がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、患者の利便性を確保しながら、臨床医療的な生体データの収集に弊害が発生しない生体情報測定システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１は、使用者の個人認識を行う個人認識手段と、前記使用者の使用時間を計測する時刻計測手段と、前記使用者の尿を受ける採尿器と、前記採尿器内の尿を移送する移送手段と、前記使用者の尿の保管手段と、前記使用者が洋風大便器に排泄した尿量を測定する尿量測定手段とより成る生体情報測定システムにおいて、前記洋風大便器に排泄される使用者の尿のうち前記採尿器が受けた尿は一時的に保管する備蓄容器に前記移送手段によって移送されると共に、採尿器が受けた尿以外の残りの尿はその量が前記尿量測定手段によって測定されて前記使用者の尿量が求められ、その後、前記備蓄容器から前記使用者の尿量に一定比率を乗じた備蓄量の尿が前記移送手段によって前記保管手段に移送されることによって、前記備蓄量の尿が、前記使用者の個人認識結果毎に特定された前記保管手段に、所定の時刻、および／または、採取条件により分注、および／または、累積されることを特徴とするので、使用者はトイレで用を足すだけで尿サンプルを臨床医療従事者に提供することができ、特に高齢者や妊産婦などのように尿の採取作業自体が難しい患者に負担を与えることがない。また臨床医療従事者は尿サンプルを採取する作業自身が無くなることに加え、臨床医療従事者が必要と判断する検査に対して、前記尿サンプルを検体として提供することができる。
【０００９】
また、請求項２は、所定の時刻間隔分だけ累積された、前記保管手段の尿は、前記所定の時刻間隔に排泄された全尿量と共に、管理者が得ることを特徴とするので、一定時間間隔の特定成分の実排泄量を得ることができ、臨床医療的な治療効果の確認に使用することが容易である。
【００１０】
また、請求項３は前記尿量の備蓄量演算に使用される一定比率は、前記使用者の個人認識結果毎に規定されることを特徴とするので、患者の病気毎に排泄される絶対尿量が違うということがあっても、同一の備蓄容器を使用することができ、後工程としての臨床検査機における測定作業の前工程を省略することができる。
【００１１】
また、請求項４は前記保管手段に対して冷却手段を配したことを特徴とするので、尿の腐敗を防止できるだけでなく、尿中に含まれる細菌の増殖を抑制することが可能であり、排尿直後の状態を一定時間後の測定であっても推定できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の採尿機構を示す斜視図である。
本図においては説明を簡単にするために、便器の排泄物を下水に排出するための水を供給するロータンクやフラッシュバルブは記載されていない。また使用者が着座する便座や便ふたの記載も省略されている。洋風大便器３１のリム面３４の上面に、リムカバー３が係止されている。リムカバー３には図示しない駆動機構によって、ボール面３２内を回動移動する採尿アーム２１の先端には、尿道口から排泄された尿を直接採取する採尿器２２が設けられている。採尿器２２は図示しない操作部の、男性もしくは女性という性別を示す入力結果により、ボール内の回動角度を変更した後、所定の採尿位置で尿を受けることになる。採尿器２２には図４のシステムブロック図で示すところの吸引ポンプが連結されており、図５で示すところの分注容器に所定量だけ尿を導くことになる。
【００１３】
図２は本発明の尿量推定機構の実施例を示す数学的モデル図である。
洋風大便器３１のボール面３２には、容積Ｑの溜水３３が溜められ、トラップ部３５を介して図示しない下水に連通されている。使用者の膀胱１０１には容積Ｒの尿が溜まっており、尿路１０２を経て、尿流速ｑで溜水３３に排泄される。微小時間ｄｔ経過後に、溜水３３の容積ＱはｄＱだけ増加し、水位ｘはｄｘだけ変位する。この時、溜水３３からはトラップ３５を経て、流出流速ｃの尿混じりの水が下水に向けて排出される。溜水部の面積をＡとすると、微小時間ｄｔ経過後の水位ｄｘは、数１式で表される。
【００１４】
【数１】

【００１５】
その時のトラップ部３５からの流出流速ｃは、微小時間当りの溜水量変動分に比例するηｄＱ／ｄｔと、水位上昇に比例する単位時間流出量ｒで表されるとすると、数２式となる。
【００１６】
【数２】

【００１７】
使用者の排泄容量Ｒは、排尿時間中の流速ｑの総和であるから、数３式である。
【００１８】
【数３】

【００１９】
溜水の容積変化ｄＱは微小時間ｄｔ当りの流入量と流出量の差であるから、数４式で表される。
【００２０】
【数４】

【００２１】
ここで、数４式に、数１式と数２式を代入し、ｄｘ／ｄｔを求めると、数５式となる。
【００２２】
【数５】

【００２３】
尿流速ｑは時間ｔの変数であり、境界条件ｔ＝０でｑ＝０，∫ｑｄｔ＝０を代入して解くと、数６式、数７式ということになる。
【００２４】
【数６】

【００２５】
【数７】

【００２６】
数７式は、水位変化と尿量Ｒに関連があることを示しており、トラップ部３５からの流出量が小さい時間において、水位変化の時間に対する積分を実施すれば尿量が推定できることを示している。トラップ部３５から流出量を示す−ｒｔの影響が小さい、つまり水位変化がピークを向かえるまでの水位変化に関する時間に対する積分値を使用すると、尿量が高精度で推定できる。前記溜水部の水位は時間に対する変動値として直接水位を測定するだけでなく、圧力による間接値として測定される。尿量推定の機構として、洋風大便器の水面変化挙動を利用する方法を示したが、尿量推定機構は本方式に限定されるものではない。洋風大便器中の所定物質濃度変化挙動や、電気伝導度変化挙動を利用したものであっても効果は同じである。
【００２７】
図３は本発明の尿量推定機構を示す斜視図である。
洋風大便器３１のボール面３２には、使用者の尿が落下する溜水３３が溜められている。洋風大便器３１の上面は、リム面３４が構成されている。リム面３４の上方には、内部に水位測定手段１を配したリムカバー３が覆せられている。本実施例の水位測定手段１は圧力センサーを想定しており、溜水３３に対してホース部材４が連結されている。ホース部材４には後述の伸縮機構が接続されている。ホース部材４は中空チューブであり、水位変化量を圧力変化量に換算して測定するようになっている。溜水３３の水位は、直接または圧力を介して間接的に測定可能である。
【００２８】
トラップ部３５が無い場合に水位は上昇するだけだが、実際にはトラップ部からの排出があるため、一端水位は上昇した後、時間を追って水位は元に戻る。水位・圧力の時間当り変動微係数Δは排尿開始時の尿流速、変化ピーク値ｘｐは尿流速最大値、排尿継続時間Ｔまでの水位変化に関する対時間面積Ｓは尿流量Ｒに相関がある。排尿途中で尿流速が変化した場合に、水位・圧力の時間当り変動微係数Δが変化し、結果として水位が変化する。水位・圧力の時間当り変動値の実効値ｒを利用すると、尿流速の平均値を勘案した尿量推定ができる。
【００２９】
図４は本発明の尿分注機構を示すシステムブロック図である。
洋風大便器３１に水を供給するロータンクから、清浄な市水はポンプなどに代表される給水手段５１によって、尿量測定系や分注機構系の洗浄に使用されるだけでなく、採尿アーム２１や採尿器２２といった直接尿が触れる部分の洗浄にも利用されている。洋風大便器３１のリムカバー３には、尿量測定手段１１と実際に尿を採取する採尿器２２を洋風大便器３１内で回動させる回動アクチュエータ６が設けられている。尿量に所定比率を乗じた分注量は、吸引手段５２・５３・５４を介して分注容器５６に導かれるようになっている。分注容器５６はＸＹパレット３５５に配置されており、図示しない個人認識手段の結果によって、各個人毎に例えば１日（２４時間）分積算されるようになっている。
【００３０】
図５は本発明の尿分注機構を示す模式図である。
採尿器２２から吸引された尿はポンプ５２によって、備蓄容器５３に導かれ、その中で内在する気泡が脱法される。その尿は尿量に所定比率を乗じた分注量だけ、再びポンプ５４によって分注容器５６に導かれるようになっている。ポンプ５２とポンプ５４は自吸性を配慮して、チューブポンプのイメージで記載しているが、ポンプの構造は指定のものではない。分注性能や、尿中の赤血球や白血球などの顕微鏡検査を重視したければ、定量測定精度が高く液体としての尿に対して剪断力などが発生しにくいシリンジポンプ、また耐環境性を重視すると本実施例のようなチューブポンプが好適である。実際に商品を設計するものが最も適切と考える方式を選定してよい。
【００３１】
分注容器５６はＸＹ方向に稼働するＸＹパレット５５に乗っており、別途実施される個人認識結果によって、所定の分注容器５６が選定されて、所定時間だけ積算さればよい。医学的には１日（２４時間）単位で積算される量が、臨床的に活用されているが、その時間は臨床医の判断で変更されるべきである。分注容器５６の容積を５０ｍＬとすると、一般的に１日当りの排泄尿量は２０００ｍＬ以下とされているので、分注比率を１／４０とすればよい。
【００３２】
分注容器５６が収納される部分に対して冷却装置を設け、尿の腐敗防止や細菌の増殖防止を図っても良い。尿の腐敗を防止できるだけでなく、尿中に含まれる細菌の増殖を抑制することが可能であり、排尿直後の状態を一定時間後の測定であっても推定できるようになる。冷却装置としては、通常の圧縮式や吸収式冷凍サイクルを利用するだけでなく、パレットサイズがコンパクトなものであればペルチェ素子を利用した電子冷却方式を採用しても良い。
【００３３】
しかし、疾病によっては８０００ｍＬ程度排泄されることもあるので、個人識別の結果によって分注比率は設定されるべきである。また、患者の疾病の種類によって早朝起床時尿・早朝第二尿・時間尿・負荷後尿などの指定に合せ、複数の容器に分注することも可能である。また給水手段５１の流路切替によって、接尿部材は清浄な市水で洗浄された後、排水を配水管５７経由で下水に排出するようになっている。
【００３４】
図６は本発明の動作シーケンスを示すフローチャートである。
使用者の動作と、システムの動作が対して分かるように記載されている。使用者はトイレに入室すると、例えは半導体メモリーなどを利用したＩＣカードを提示して個人識別と、測定の開始をシステムに指示する。システムは個人を認識し、分注する容器を準備し、測定準備が完了すると尿の吸引と尿量の測定を開始する。その間に使用者は脱衣し、排尿を行う。尿量が推定され、分注量が演算されると、吸引された尿の一部が分注容器に供給される。備蓄容器に溜まった尿量を水位変化等で換算し、尿量を補正しておけば、尿量の推定精度は向上することになる。使用者はシステムの動作と関係なく、便器洗浄操作をシステムに指示し、トイレを退出する。システムは測定系・分注系を洗浄した後、便器内の排泄物を下水に向けて排出する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、使用者はトイレで用を足すだけで尿サンプルを臨床医療従事者に提供することができ、特に高齢者や妊産婦などのように尿の採取作業自体が難しい患者に負担を与えることがない。また臨床医療従事者は尿サンプルを採取する作業自身が無くなることに加え、臨床医療従事者が必要と判断する検査に対して、前記尿サンプルを検体として提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の採尿機構を示す斜視図である。
【図２】本発明の尿量推定機構の実施例を示す数学的モデル図である。
【図３】本発明の尿量推定機構を示す斜視図である。
【図４】本発明の尿分注機構を示すシステムブロック図である。
【図５】本発明の尿分注機構を示す模式図である。
【図６】本発明の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…水位測定手段
３…リムカバー
４…ホース部材
５…計測部
６…回動アクチュエータ
７…洗浄ノズル
１１…尿量測定手段
３１…洋風大便器
３２…ボール面
３３…溜水
３４…リム面
３５…トラップ部
５１…給水手段
５２…ポンプ
５３…備蓄容器
５４…ポンプ
５５…ＸＹパレット
５６…分注容器
５７…配水管
１０１…膀胱
１０２…尿路

Claims (4)

1. 使用者の個人認識を行う個人認識手段と、前記使用者の使用時間を計測する時刻計測手段と、前記使用者の尿を受ける採尿器と、前記採尿器内の尿を移送する移送手段と、前記使用者の尿の保管手段と、前記使用者が洋風大便器に排泄した尿量を測定する尿量測定手段とより成る生体情報測定システムにおいて、前記洋風大便器に排泄される使用者の尿のうち前記採尿器が受けた尿は一時的に保管する備蓄容器に前記移送手段によって移送されると共に、採尿器が受けた尿以外の残りの尿はその量が前記尿量測定手段によって測定されて前記使用者の尿量が求められ、その後、前記備蓄容器から前記使用者の尿量に一定比率を乗じた備蓄量の尿が前記移送手段によって前記保管手段に移送されることによって、前記備蓄量の尿が、前記使用者の個人認識結果毎に特定された前記保管手段に、所定の時刻、および／または、採取条件により分注、および／または、累積されることを特徴とする生体情報測定システム。
2. 所定の時刻、および／または、採取条件により分注、および／または、累積された前記保管手段の尿サンプルは、所定の時刻、および／または、採取条件の累積で排泄された全尿量データと共に、管理者が得ることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定システム。
3. 前記尿量の備蓄量演算に使用される一定比率は、前記使用者の個人認識結果毎に規定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定システム。
4. 前記保管手段に対して冷却手段を配したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体情報測定システム。

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