JP6882760B2 - 排泄物検出装置、排泄物検出方法およびプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態に係る排泄物検出装置の機能構成の例を示す概略ブロック図である。図1に示すように、排泄物検出装置1は、排泄物検出装置本体100と、電極部材200とを備える。排泄物検出装置本体100は、交流信号印加部110と、測定部120と、報知部130と、記憶部180と、制御部190とを備える。制御部190は、印加制御部191と、判定部192と、報知制御部193とを備える。電極部材200は、第一電極群210と、第二電極群220とを備える。第一電極群210及び第二電極群220は、それぞれ複数の電極230を備える。
図1では、第一電極群210、第二電極群220のいずれも2つの電極230を備えている場合の例を示している。但し、後述するように第一電極群210が3つ以上の電極230を備えていてもよい。また、第二電極群220が3つ以上の電極230を備えていてもよい。
排泄物検出装置本体100は、おむつの近傍に配置された複数の電極230の間に交流信号を印加し、電極230間における電気特性に基づいて排泄物を検出する。特に、排泄物検出装置本体100は、おむつの前側と後ろ側とでの電気特性の相違に基づいて、尿と便とを区別して検出する。
排泄物検出装置本体100が電極230間に印加する交流信号として、比較的周波数の高い信号を用いることで、尿の場合と便の場合とで電気特性の差が現れ易くなる。例えば、排泄物検出装置本体100が500キロヘルツ(kHz)〜1メガヘルツ(MHz)程度の交流信号を電極230間に印加するようにしてもよい。
図2は、電極部材200における電極230の配置例を示す図である。図2の例で、電極部材200は、図1に示された電極230に加えて布240と端子250とを備えている。
また、電極230毎に1つの端子250が設けられている。電極230と端子250とは導電性糸で電気的に接続される。さらに、排泄物検出装置本体100からの配線が端子250に接続されることにより、排泄物検出装置本体100と電極230の各々とが電気的に接続される。
図3の例で、布240は、おむつ910の股間部の前側から後ろ側にかけて接するよう配置される。これにより、第一電極群210の電極230がおむつ910の股間部前側に配置され、第二電極群220の電極230がおむつ910の股間部後ろ側に配置される。また、図3のように、おむつ910の外側に電極部材200が配置されることで、電極230の各々はおむつ910の吸収体と非接触に配置される。
ここでいう股間部の前側には、排尿が行われる領域が含まれる。また、股間部の後ろ側には、排便が行われる領域が含まれる。
布240は、ズボン920の裏側の股間部に縦に縫い付けられている。ズボン920の後ろ側についても図4に示す前側の場合と同様にして、布240をズボン920の裏側の股間部の前側から後ろ側にかけて縦に縫い付ける。これにより、ズボン920の裏側の股間部の前側、後ろ側それぞれに、電極230が2本ずつ縦に配置される。
介護対象者などおむつをしている人がズボン920をはくことで、図3の例のように第一電極群210の電極230がおむつ910の股間部前側に配置され、第二電極群220の電極230がおむつ910の股間部後ろ側に配置される。
図5の例では、端子250がズボン920の前側に纏めて配置されている。これにより、排泄物検出装置本体100からズボン920の前側のみに配置すればよい。この点で、排泄物検出装置本体100からの配線が邪魔になりにくく、また、排泄物検出装置本体100からの配線を端子250に接続する作業の負荷が比較的軽くて済む。
あるいは、端子250がズボン920の後ろ側に纏めて配置されていてもよい。
例えば、電極230の各々がズボンに直接縫い付けられていてもよい。この場合、布240は不要となる。あるいは、電極230の各々がズボンの生地に編み込まれていてもよい。この場合も布240は不要となる。
あるいは、布240が例えば粘着テープ等でおむつ920の外側に直接貼り付けられていてもよい。
あるいは、電極230がおむつ920に組み込まれていてもよい。例えば、電極230がおむつ920に縫い付けられていてもよい。さらに、おむつ920に、排泄物検出装置本体100との電気的接続用のコネクタが設けられ、おむつ920に組み込まれている電極230の各々と、コネクタとが電気的に接続されていてもよい。
測定部120は、交流信号印加部110が交流信号を印加した電極230間における電気特性を測定する。例えば、測定部120は、第一電極群210の2つの電極230間における交流インピーダンス(複素インピーダンス)と、第二電極群220の2つの電極230間における交流インピーダンスとを測定する。さらに例えば、測定部120は、第一電極群210の2つの電極230間のインピーダンスの大きさ及び位相回転と、第二電極群220の2つの電極230間のインピーダンスの大きさ及び位相回転とを測定する。ここでいう位相回転は、交流信号印加部110が電極230間に印加した交流電流の位相に対する、電極230間における交流電圧の位相のずれである。
制御部190は、排泄物検出装置1の各部を制御して各種処理を行う。制御部190は、例えば排泄物検出装置本体100が備えるCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)が、記憶部180からプログラムを読み出して実行することで構成される。
判定部192は、測定部120が測定した電気特性に基づいておむつ交換の要否を判定する。具体的には、判定部192は、第一電極群210の電極230間の電気特性と第二電極群220の電極230間の電気特性とを比較して相違が所定条件以上に大きいか否かを判定する。
尿によるおむつ交換の要否について、判定部192は、第一電極群210の電極230間のインピーダンスの大きさが所定の閾値以下か否かを判定する。
ここで、おむつの吸収体が尿を吸収して水分量が増加するほど、電極230間のインピーダンスの大きさが小さくなる。そこで、閾値の値をある程度小さく設定しておくことで、判定部192が、吸収体に尿がある程度以上溜まった状態を検出するようになる。これにより、吸収体に尿がある程度以上溜まってからおむつを交換する運用とすることができ、おむつの交換回数が比較的少なくて済む。おむつの交換回数が比較的少なくて済むことで、おむつ交換者の負担を軽減させることができる。
例えば判定部192が、第一電極群210の電極230間におけるインピーダンスとの大きさと、第二電極群220の電極230間におけるインピーダンスとの大きさとの相違に基づいて、便を検出するようにしてもよい。
ここで、尿の場合はおむつの前側に排尿されるのに対し、便の場合はおむつの後ろ側に排便される。おむつにおける排泄の位置に違いにより、判定部192は、尿と区別して便を検出し得る。具体的には、判定部192は、第二電極群220の電極230間におけるインピーダンスの大きさが、第一電極群210の電極230間におけるインピーダンスの大きさよりも小さいことを検出した場合、便有りと判定する。
この判定では、特に、排尿よりも前に排便が行われた場合、及び、排尿の量が少ない場合に、便を検出することができる。
ここで、排尿の場合、まず吸収体の前側の部分が尿を吸収し、その後、吸収体の後ろ側の部分へ尿がしみて行くことが考えられる。この場合、第一電極群210の電極230間におけるインピーダンスの大きさが小さくなった後、第二電極群220の電極230間におけるインピーダンスの大きさが小さくなる。
この判定では、排尿よりも前に排便が行われた場合、及び、排尿の量が少ない場合に加えて、排尿が行われてから十分に時間が経過した後に排便が行われた場合も、便を検出することができる。
ここで、尿の成分はほとんどが水分であるため、尿のキャパシタンスは非常に大きい。このため排尿の場合は、電極230間におけるキャパシタンスは大きく変化する。一方、便では固形成分によりキャパシタンスが尿よりも小さく、周波数によってインピーダンスが大きくなる。このため、排便の場合は、第一電極群220の電極230間におけるインピーダンスに、尿の場合とは異なる変化が生じる。つまり、便の固形成分は主におむつの後ろ側にとどまり、第二電極群220の電極230間におけるインピーダンスが第一電極群210の電極230間におけるインピーダンスよりも小さくなる。
図6の例における測定周波数は500kHzである。排尿の際に、第一電極群210側で明確なインピーダンス低下が認められ、排尿の検知が可能であることがわかる。
この電極群220間から生じるインピーダンス変化率は非常に小さい。図7より、排尿後の排便によって第二電極群200の電極230間周辺のインピーダンス変化が増加することがわかる。つまり、第一電極群220の電極230間のインピーダンス変化で排尿を先に検出し、第二電極群220の電極230間のインピーダンス変化で排便の検出が可能であることがわかる。
図8に示す結果から、第二電極群220の電極230間に歯磨き粉50ccを注入した際に、第一電極群210の電極230間において、大きなインピーダンス変化率の減少が生じていることがわかる。
図9の例で、第一電極群210の電極230間に水50ccを滴下した場合は、第二電極群220の電極230間のインピーダンス変化率が減少するものの、歯磨き粉50ccを注入した際にはインピーダンス変化率の増加が認められる。
以上の結果のように、第一電極群210と第二電極群220とを設けることで、排尿と排便とを区別できる。
さらに、周波数を低周波数から高周波数へ変化させて、振幅情報と位相情報とを用いて排尿・排便の時間・量を検出するようにしてもよい。
この判定では、排尿よりも前に排便が行われた場合、排尿と同時に排便が行われた場合、排尿後に排便が行われた場合のいずれも、便を検出することができる。
そこで、判定部192は、第二電極群220の電極230間における位相回転(特に、電圧に対する電流の位相進み)が、第一電極群210の電極230間における位相回転よりも所定の閾値以上大きいことを検出した場合、便有りと判定する。
そこで、交流信号印加部110が、複数の周波数の交流信号の各々を、第一電極群210の電極230間、及び、第二電極群220の電極230間に印加する。そして、測定部120が、複数の周波数の交流信号の各々について、第一電極群210の電極230間の電気特性、及び、第二電極群220の電極230間の電気特性を測定する。測定部120がインピーダンスの大きさ、及び、位相回転のうちいずれか一方を測定するようにしてもよいし、両方を測定するようにしてもよい。
図10に示すようにA層〜C層を一体に構成することで、比較的低コストでセンサユニットを生産することができる。
A層(シールド層)は、体表面側から見て外側(体と反対側)に配置される。A層は、例えば手をおむつ周辺に這わせた場合などの外乱(ノイズ)を抑制する。
C層(絶縁層)は、センサユニットの中間層に折り畳まれる。このように、C層がA層とB層との間に折り畳まれることで、A層とB層とが絶縁される。これによって、B層はA層に妨げられずにセンサ電極層として機能する。
電極E1〜E4は、いずれも体表面側(体に近い側)に配置される。電極E1及びE3は、いずれも図2の第一電極群210の電極230の例に該当する。電極E2及びE4は、いずれも図2の第二電極群220の電極230の例に該当する。
D層、E層は、それぞれ絶縁層、ガード電極層である。すなわち、電極E5〜E8はガード電極として機能する。ガード電極(電極E5〜E8)は、図13を参照して後述するように、センサ電極(電極E1〜E4)とシールド(電極E0)との間にセンサ電極、シールドのいずれとも絶縁されて配置される。ガード電極(電極E5〜E8)は、対向するセンサ電極(電極E1〜E4)と同じ電圧を印加されることでアクティブセンサとして機能する。
図13の例で、A層、B層、C層の配置は、図11の場合と同様である。図13の例では、A層とC層との間にさらにE層が設けられ、A層とE層との間にD層が設けられている。これにより、E層(ガード電極層)は、C層及びD層の絶縁層によってA層(シールド層)、B層(センサ電極層)のいずれとも絶縁されている。
図12〜図13を参照して説明したように、センサユニットにシールド層とガード電極層とを設けることで、耐ノイズ性と検出感度向上とを実現することができる。なお、本発明の実施形態における電極の形状及び配置は、図10〜図13を参照して説明したものに限らず、いろいろな形状及び配置とし得る。
図14は、排泄物検出装置1がおむつ交換の要否を判定する処理手順の例を示すフローチャートである。排泄物検出装置1は、例えば図16の処理を10分毎など所定時間毎に繰り返し実行する。
図14の処理で、交流信号印加部110は、第一電極群210の電極230間、及び、第二電極群220の電極230間の各々に交流信号を印加する(ステップS101)。
そして、測定部120は、第一電極群210の電極230間、及び、第二電極群220の電極230間の各々における交流インピーダンスを測定する(ステップS102)。例えば、測定部120は、インピーダンスの大きさ及び位相回転を測定する。
おむつ交換が必要な尿吸収量であると判定した場合(ステップS103:YES)、報知部130が報知制御部193の制御に従って、おむつ交換が必要であることを報知する報知情報を出力する(ステップS105)。ステップS105の後、図14の処理を終了する。
便を検出したと判定した場合(ステップS104:YES)、ステップS105へ進む。一方、ステップS104で便を検出しなかったと判定した場合(ステップS104:NO)、図14の処理を終了する。
これにより、排泄物検出装置1は、排尿と排便とのおむつにおける位置の違いに基づいて、排尿の場合と排便の場合とを区別しておむつへの排泄物を検出することができる。
排泄物検出装置1が、排尿の場合と排便の場合とを区別しておむつへの排泄物を検出することで、おむつ交換の運用に柔軟性を持たせることができる。
これにより、判定部192は、尿と便とのキャパシタンスの相違に基づいて尿と便とを区別して検出することができる。この点で判定部192は検出精度が高くなる。
これにより、判定部192は、尿と便との周波数特性の相違に基づいて尿と便とを区別して検出することができる。この点で判定部192の検出精度が高くなる。
これにより、判定部192は、尿の場合と便の場合とでの交流信号の位相回転の相違に基づいて尿と便とを区別して検出することができる。この点で判定部192の検出精度が高くなる。
これにより、判定部192は、便によって第二電極群220の電極230間のインピーダンスが減少した場合を、尿が吸収体の後ろ側部分にしみこんだことで第二電極群220の電極230間のインピーダンスが減少した場合と区別して検出することができる。この点で判定部192の検出精度が高くなる。
図15は、第一電極群210、第二電極群220がそれぞれ3つの電極230を備える場合の、電極部材200における電極230の配置例を示す図である。
なお、図15では、第一電極群210が備える3つの電極230に231−1、231−2、231−3の符号を付して、これら3つの電極230を区別している。また、第二電極群220が備える3つの電極230に232−1、232−2、232−3の符号を付して、これら3つの電極230を区別している。
具体的には、交流信号印加部110が、電極231−1と電極231−2との間に交流信号を印加する。そして、測定部120が、電極231−1と電極231−2との間の交流インピーダンスを測定する。
その後、交流信号印加部110は、電極231−1と電極231−2との間に交流信号の印加を終了し、電極231−2と電極231−3との間に交流信号を印加する。そして、測定部120が、電極231−2と電極231−3との間の交流インピーダンスを測定する。
その後、交流信号印加部110は、電極232−1と電極232−2との間に交流信号の印加を終了し、電極232−2と電極232−3との間に交流信号を印加する。そして、測定部120が、電極232−2と電極232−3との間の交流インピーダンスを測定する。
これにより、2つの電極230の組み合わせのうち何れかが接触した場合でも、判定部192は、接触していない電極230間の電気特性を用いて排泄物を検出することができる。この点で、この点で判定部192の検出精度が高くなる。
図16は、おむつ910の前側と後ろ側とに共通の電極が設けられる場合の、排泄物検出装置の機能構成の例を示す概略ブロック図である。図16に示すように、排泄物検出装置2は、排泄物検出装置本体100と、電極部材300とを備える。排泄物検出装置本体100は、交流信号印加部110と、測定部120と、報知部130と、記憶部180と、制御部190とを備える。制御部190は、印加制御部191と、判定部192と、報知制御部193とを備える。電極部材300は、電極群310を備える。電極群310は、複数の電極330を備える。
図16では、電極群310が2つの電極330を備えている場合の例を示している。但し、後述するように電極群310が3つ以上の電極330を備えていてもよい。
図16の場合、電極330がおむつの前側と後ろ側とに共通に設けられている点が、図1の場合と異なる。従って、交流信号印加部110は、電極330間に交流信号を印加し、測定部120は、電極330間の電気特性を測定する。そして、判定部192は、おむつの前側と後ろ側とでの電気特性の相違に基づく判定は行わない。図16の場合、判定部192は、電極330間のキャパシタンスに基づいて便を尿と区別して検出する。
それ以外は、図1の例の場合と同様である。
図17の例では、電極群310が、おむつの前側と後ろ側とに共通の2つの電極330を備えている点、および、電極部材300が2つの端子250を備える点が、図2の場合と異なる。それ以外は、図2の場合と同様である。
上述したように、尿と便とではキャパシタンスが異なるので、判定部192は、電極330間のキャパシタンスに基づいて排泄物を検出することで、尿と区別して便を検出することができる。
そこで、判定部192は、電極330間における位相回転(特に、電圧に対する電流の位相進み)が所定の閾値以上大きいことを検出した場合、便有りと判定する。
そこで、交流信号印加部110が、複数の周波数の交流信号の各々を、電極330間に印加する。そして、測定部120が、複数の周波数の交流信号の各々について、電極330間の電気特性を測定する。測定部120がインピーダンスの大きさ、及び、位相回転のうちいずれか一方を測定するようにしてもよいし、両方を測定するようにしてもよい。
判定部192は、電極330間における第一周波数の交流信号の場合のインピーダンスの大きさから第二周波数の交流信号の場合のインピーダンスの大きさを減算した変化量を算出する。判定部192は、算出した変化量を所定の閾値と比較し、変化量が閾値以上に大きいことを検出した場合、便有りと判定する。
これにより、排泄物検出装置2は、尿と便とのキャパシタンスの違いに基づいて、尿と区別して便を検出することができる。
排泄物検出装置2が、尿と区別して便を検出することで、おむつ交換の運用に柔軟性を持たせることができる。
これにより、判定部192は、尿と便との周波数特性の相違に基づいて尿と区別して便を検出することができる。この点で判定部192の検出精度が高くなる。
これにより、判定部192は、尿の場合と便の場合とでの交流信号の位相回転の相違に基づいて尿と便とを区別して検出することができる。この点で判定部192の検出精度が高くなる。
図18は、電極群310が3つの電極330を備える場合の、電極部材300における電極330の配置例を示す図である。
なお、図18では、3つの電極330に330−1、330−2、330−3の符号を付して、これら3つの電極330を区別している。
具体的には、交流信号印加部110が、電極330−1と電極330−2との間に交流信号を印加する。そして、測定部120が、電極330−1と電極330−2との間の交流インピーダンスを測定する。
その後、交流信号印加部110は、電極330−1と電極330−2との間に交流信号の印加を終了し、電極330−2と電極330−3との間に交流信号を印加する。そして、測定部120が、電極330−2と電極330−3との間の交流インピーダンスを測定する。
これにより、2つの電極330の組み合わせのうち何れかが接触した場合でも、判定部192は、接触していない電極330間の電気特性を用いて排泄物を検出することができる。この点で、この点で判定部192の検出精度が高くなる。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
100 排泄物検出装置本体
110 交流信号印加部
120 測定部
130 報知部
180 記憶部
190 制御部
191 印加制御部
192 判定部
193 報知制御部
200、300 電極部材
210 第一電極群
220 第二電極群
230、330 電極
240 布
250 端子
251 前側用端子
252 後ろ側用端子
310 電極群
330 電極
Claims (10)
- おむつの吸収体と非接触で股間部の前側に配置される複数の電極を含む第一電極群と、
前記おむつの吸収体と非接触で股間部の後ろ側に配置される複数の電極を含む第二電極群と、
前記第一電極群の電極間、及び、前記第二電極群の電極間に交流信号を印加する交流信号印加部と、
前記第一電極群の電極間の電気特性、及び、前記第二電極群の電極間の電気特性を測定する測定部と、
前記第一電極群の電極間の電気特性と前記第二電極群の電極間の電気特性との相違が所定条件を満たすか否かを判定する判定部と、
前記判定部が、前記相違が前記所定条件を満たすと判定した場合、報知情報を出力する報知部と、
を備える排泄物検出装置。 - 前記測定部は、前記第一電極群の電極間のキャパシタンスを示す電気特性、及び、前記第二電極群の電極間のキャパシタンスを示す電気特性を測定する、
請求項1に記載の排泄物検出装置。 - 前記交流信号印加部は、複数の周波数の交流信号の各々を、前記第一電極群の電極間、及び、前記第二電極群の電極間に印加し、
前記測定部は、前記複数の周波数の交流信号の各々について、前記第一電極群の電極間の電気特性、及び、前記第二電極群の電極間の電気特性を測定し、
前記判定部は、前記第一電極群の電極間における周波数の変化による電気特性の変化と、前記第二電極群の電極間における周波数の変化による電気特性の変化との相違が所定条件を満たすか否かを判定する、
請求項2に記載の排泄物検出装置。 - 前記測定部は、前記第一電極群の電極間における交流信号の位相回転、及び、前記第二電極群の電極間における交流信号の位相回転を測定する、
請求項2または請求項3に記載の排泄物検出装置。 - 前記測定部は、前記第一電極群の電極間のインピーダンスの大きさ、及び、前記第二電極群の電極間のインピーダンスの大きさを測定し、
前記判定部は、前記第一電極群の電極間の電気特性と前記第二電極群の電極間の電気特性との相違が所定条件を満たすか否かの判定に加えてさらに、前記第一電極群の電極間のインピーダンスの大きさが一定の状態が所定時間以上継続した後、前記第二電極群の電極間のインピーダンスが減少したか否かを判定する、
請求項1に記載の排泄物検出装置。 - 前記第一電極群及び前記第二電極群のうち少なくともいずれか一方は3つ以上の前記電極を含み、
前記測定部は、前記3つ以上の電極のうち2つの電極を組み合わせた複数の組み合わせの各々について、電極間の電気特性を測定する、
請求項1から5のいずれか一項に記載の排泄物検出装置。 - 前記判定部は、前記第一電極群の電極間の電気特性と前記第二電極群の電極間の電気特性との相違が所定条件を満たすか否かの判定に加えてさらに、前記第一電極群におけるインピーダンス値の変化と、前記第二電極群におけるインピーダンス値の変化との時間差に基づいて、排尿と排便とを区別する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の排泄物検出装置。 - 前記判定部は、前記第一電極群の電極間の電気特性と前記第二電極群の電極間の電気特性との相違が所定条件を満たすか否かの判定に加えてさらに、複数の電極群間におけるインピーダンス値の変化の時間差に基づいて、排尿と排便とを区別する、
請求項1から7のいずれか一項に記載の排泄物検出装置。 - おむつの吸収体と非接触で股間部の前側に配置される複数の電極を含む第一電極群の電極間、及び、前記おむつの吸収体と非接触で股間部の後ろ側に配置される複数の電極を含む第二電極群の電極間に交流信号を印加する交流信号印加ステップと、
前記第一電極群の電極間の電気特性、及び、前記第二電極群の電極間の電気特性を測定する測定ステップと、
前記第一電極群の電極間の電気特性と前記第二電極群の電極間の電気特性との相違が所定条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで、前記相違が前記所定条件を満たすと判定した場合、報知情報を出力する報知ステップと、
を含む排泄物検出方法。 - コンピュータに、
おむつの吸収体と非接触で股間部の前側に配置される複数の電極を含む第一電極群の電極間、及び、前記おむつの吸収体と非接触で股間部の後ろ側に配置される複数の電極を含む第二電極群の電極間に交流信号を印加する交流信号印加ステップと、
前記第一電極群の電極間の電気特性、及び、前記第二電極群の電極間の電気特性を測定する測定ステップと、
前記第一電極群の電極間の電気特性と前記第二電極群の電極間の電気特性との相違が所定条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで、前記相違が前記所定条件を満たすと判定した場合、報知情報を出力する報知ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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