JP7048057B2

JP7048057B2 - 排尿検知装置

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Publication number: JP7048057B2
Application number: JP2020023942A
Authority: JP
Inventors: 毅伊藤; 雄二小笠原; 康夫近藤; 健二丹; 亮伊藤; 匡大竹
Original assignee: Akita Prefecture
Current assignee: Akita Prefecture
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: JP2021128101A

Description

特許法第３０条第２項適用（１）展示による公開〔展示日〕令和２年２月８日～２月９日〔展示会名〕介護ロボットのニーズ・シーズ連携協調協議会全国設置・運営業務成果報告会〔開催場所〕ＴＫＰ東京駅日本橋カンファレンスセンター（東京都中央区八重洲１－２－１６ＴＧビル）（２）発表による公開〔展示日〕令和２年２月９日〔展示会名〕介護ロボットのニーズ・シーズ連携協調協議会全国設置・運営業務成果報告会〔開催場所〕ＴＫＰ東京駅日本橋カンファレンスセンター（東京都中央区八重洲１－２－１６ＴＧビル）

本発明は、排尿を検知することができる排尿検知装置に関し、より詳細には排尿量を検知することができる排尿検知装置に関するものである。

従来、おむつ等の着用物品に取り付け、尿や便などの排泄があったことを検知する排尿検知装置が知られている。例えば、特許文献１には、二対の導線がセンサ本体の両側に離間して配置され、この間に尿等が排泄されることにより導線が短絡するようにしたセンサを備える排尿検知装置が記載される。

特許第４２００１８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の排尿検知装置では、特に排尿が少量であった場合の精度が低いという問題があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、排尿量にかかわらず高精度で検出可能な排尿検知装置を提供することである。

この発明は、複数の導通電極及び一対の絶縁電極を備えるセンサと、前記導通電極及び前記絶縁電極に接続され、排尿を検知する検知部と、を備え、前記センサは、長さ方向及びこれに交差する交差方向を有し、前記絶縁電極は、前記長さ方向に延びるとともに、前記交差方向に離間して配置され、前記導通電極は、前記長さ方向に延びるとともに、前記交差方向に離間し、前記絶縁電極の間に配置されることを特徴とする。

この発明における前記検知部は、前記導通電極間のインピーダンスを測定し、前記インピーダンスに基づく値の急激な減少を検知すると、前記インピーダンスに基づく値が急激に減少し始めてから増加に転じるまでの時間を前記インピーダンスの立下り時間として算出し、前記立下り時間から排尿量を推定するものであっても良い。

また、この発明における前記検知部は、前記インピーダンスに基づく値の急激な減少を検知するごとに前記立下り時間を累計した値を第１変数として算出し、予め記憶される前記第１変数と前記排尿量との関係に基づいて前記排尿量を推定するものであっても良い。

また、この発明における前記検知部は、前記導通電極と前記絶縁電極との間の静電容量に基づく値を測定し、前記静電容量に基づく値から排尿量を推定するものであっても良い。

また、この発明における前記検知部は、前記静電容量に基づく値の急激な増加を検知するごとに前記静電容量に基づく値の増加量を累計した値を第２変数として算出し、予め記憶される前記第２変数と前記排尿量との関係に基づいて前記排尿量を推定するものであっても良い。

本発明により、排尿量にかかわらず高精度で検出可能な排尿検知装置を提供することができる。

排尿検知装置の一例を示す概念図。センサの平面図であって、左半分の透液性シートを省略した図。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線端面図であって、透液性シートを省略しない図。図２のＩＶ－ＩＶ線端面図であって、透液性シートを省略しない図。滴下量ごとのインピーダンスの変化を示す図滴下量とインピーダンスの立下り時間の関係を示す図第１排尿量推定方法における第１変数Ｐ１の変化を示す図第１排尿量推定方法における第１変数Ｐ１と累積滴下量の関係を示す図公知の静電容量測定方法の原理を説明する図本実施の形態における静電容量測定方法の原理を説明する図第２排尿量推定方法における第２変数Ｐ２の変化を示す図第２排尿量推定方法における第２変数Ｐ２と累積滴下量の関係を示す図

この発明の排尿検知装置１は、図１に示したように、尿取りパッド等の着用物品の肌側に接着固定可能なセンサ２と、センサ２に接続され排尿を検知する検知部３とを備える。検知部３は、センサ２の導通電極及び絶縁電極に接続され、排尿に関するデータをパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」と表記する。）５に送信する送信機４と、送信機４と電気通信可能に接続されるパソコン５から構成され、排尿を検知する。

＜センサ２の構成＞
図２に示したようにセンサ２は長さ方向２１と、長さ方向２１に交差する交差方向２２と、長さ方向２１に延びるとともに交差方向２２における寸法を二等分する中心線２Ａとを有する。センサ２は中心線２Ａにおいて左右対称の構成となっており、図２においては中心線２Ａの左半分は透液性シート２６を省略している。

センサ２は、交差方向２２の寸法よりも長さ方向２１における寸法が大きく、長さ方向２１に離間する一方の端部２３Ａ及び他方の端部２３Ｂと、交差方向２２に離間する両側縁２４Ａ，２４Ｂとを有する。センサ２は、長さ方向２１に隣接する尿検知領域２Ａと取付領域２Ｂとを備える。尿検知領域２Ａは、着用物品に取り付けた際、そのすべてが着用物品内に位置し、取付領域２Ｂは尿検知領域２Ａから着用物品外へと延びる。この実施形態において尿検知領域２Ａにおける長さ方向２１の寸法は約２００ｍｍであり、取付領域２Ｂにおける長さ方向２１の寸法は約３００ｍｍである。また、尿検知領域２Ａにおける一方の側縁２４Ａから他方の側縁２４Ｂまでの交差方向２２の寸法は約７４ｍｍ、取付領域２Ｂにおける交差方向２２の寸法は約３８ｍｍである。

併せて図３及び図４を参照すれば、センサ２は、ポリエチレンテレフタレート（PET：Polyethylene terephthalate）等のポリエステル樹脂によって形成された不透液性フィルム２５と、不透液性フィルム２５に対向して配置される透液性シート２６と、不透液性フィルム２５に設けられた導電体２７と、導電体２７の一部を覆う絶縁膜２８と、を備える。導電体２７として、導電性インクや導電性塗料等を用いることができる。導電体２７を絶縁膜２８で覆うことによって、絶縁電極とすることができ、絶縁膜２８で覆わない部分を導通電極とすることができる。透液性シート２６は着用者の肌に直接接触するものであり、尿検知領域２Ａ及び取付領域２Ｂのほぼ全域を覆い、不透液性フィルム２５や導電体２７、絶縁膜２８が着用者の肌に直接触れるのを防止している。透液性シート２６として、例えば透液性の不織布を用いることができる。

尿検知領域２Ａにおいて、一方の側縁２４Ａから他方の側縁２４Ｂに向かって、第１絶縁電極６１、第２導通電極６２、第３導通電極６３、第４導通電極６４、第５導通電極６５、第６絶縁電極６６と順に交差方向に並ぶとともに、長さ方向２１に連続して延びる。第１及び第６絶縁電極６１，６６は、導電体２７を絶縁膜２８で覆うことによって形成される。第２～第５導通電極６２～６５は、絶縁膜２８で覆うことなく、直接透液性シート２６を積層することによって形成される。なお、絶縁電極及び導通電極のいずれにおいても不透液性フィルム２５に接触する部分は絶縁される。したがって、導通電極は不透液性フィルム２５の反対側である透液性シート２６側のみが通電可能な片面導通電極である。

上記のようにセンサ２は、尿検知領域２Ａにおいて、一対の絶縁電極である第１絶縁電極６１及び第６絶縁電極６６と、複数の導通電極である第２～第５導通電極６２～６５が配置される。第１及び第６絶縁電極６１，６６は、長さ方向２１に延びるとともに、交差方向２２に離間して配置され、より詳細には両側縁２４Ａ,２４Ｂ近傍にそれぞれ配置される。第２～第５導通電極６２～６５は、長さ方向２１に延びるとともに、交差方向２２に離間し、第１絶縁電極及び第６絶縁電極６６の間に配置される。このように導通電極の両側に絶縁電極を配置することによって、導通電極における外側からのノイズを遮断することができ、より精度の高い検知を可能とすることができる。

尿検知領域２Ａにおいて、第２導通電極６２及び第３導通電極６３の離間寸法Ｄ２、第３導通電極６３及び第４導通電極６４の離間寸法Ｄ３、第４導通電極６４及び第５導通電極６５の離間寸法Ｄ４はほぼ等しく、この実施形態では約１０ｍｍとしている。また、第１絶縁電極６１及び第２導通電極６２の離間寸法Ｄ１、第５導通電極６５及び第６絶縁電極６６の離間寸法Ｄ５はほぼ等しく、導通電極間における離間寸法よりも小さく、この実施形態では約３ｍｍとしている。更に、それぞれの電極は不透液性フィルム２５及び透液性シート２６によって連結されている。これにより、シートのバタつきを抑え、着用物品に張り付けしやすくなる。

尿検知領域２Ａにおいて、第１絶縁電極６１及び第６絶縁電極６６の幅寸法Ｈ１はほぼ等しく、この実施形態では約５ｍｍである。第２導通電極６２、第３導通電極６３、第４導通電極６４、第５導通電極６５の幅寸法Ｈ２はほぼ等しく、この実施形態では約３ｍｍである。このように絶縁電極の幅寸法Ｈ１を導通電極の幅寸法Ｈ２よりも大きくすることによって、静電容量の感度を向上させることができる。

尿検知領域２Ａの第１絶縁電極６１、第２～第５導通電極６２～６５、第６絶縁電極６６を構成する導電体２７は、取付領域２Ｂへと連続して長さ方向２１に延びる。これら導電体２７は、端縁２３Ｂを除く取付領域２Ｂの全域において絶縁膜２８で覆われる。すなわち、第２導通電極６２、第３導通電極６３、第４導通電極６４、第５導通電極６５を構成する導電体２７は、尿検知領域２Ａにおいては絶縁膜で覆われることなく導通性を有するが、取付領域２Ｂにおいては絶縁膜２８で覆われて導通性を喪失し、それぞれ第２絶縁電極７２、第３絶縁電極７３、第４絶縁電極７４、第５絶縁電極７５となる。また、取付領域２Ｂにおいて、第１絶縁電極６１及び第２絶縁電極７２の離間寸法Ｄ６、第２絶縁電極７２及び第３絶縁電極７３の離間寸法Ｄ７、第４絶縁電極７４及び第５絶縁電極７５の離間寸法Ｄ９、第５絶縁電極７５及び第６絶縁電極６６の離間寸法Ｄ１０はほぼ等しく、この実施形態において約３ｍｍである。第３絶縁電極７３及び第４絶縁電極７４の離間寸法Ｄ８は、この実施形態において約８ｍｍであり、Ｄ６～Ｄ１０よりも大きくしている。

上記のような構成にすることによって、取付領域２Ｂにおける一方の側縁２４Ａから他方の側縁２４Ｂまでの幅寸法Ｈ３は、この実施形態において約３８ｍｍであり、尿検知領域２Ａにおける幅寸法Ｈ４は約７４ｍｍとしている。尿検知領域２Ａの幅寸法Ｈ４を大きくすることによって、より広い範囲で排尿を検出することができ検出精度を向上させることができる。また、取付領域２Ｂの幅寸法Ｈ３を小さくすることによって、送信機への連結を容易にすることができる。取付領域２Ｂにおける端部２３Ｂ近傍では、第１～第６絶縁電極の導電体２７が露出し、導通可能としている。また、第３絶縁電極７３と第４絶縁電極７４との間であって端部２３Ｂ近傍には、送信機への導通を担保するために補助電極７６をさらに設けている。

センサ２は、不透液性フィルム２５の裏面、すなわち透液性シート２６とは反対側の面に粘着剤が塗布され、尿取りパッド等のインナーに貼付可能としている。したがって、着用者の排尿位置に尿検知領域２Ａを合わせるようにしてセンサ２を着用物品に取り付けることができる。

上記のようなセンサ２は、取付領域２Ｂの端部２３Ｂを送信機の図示しないソケットに挿入することによって、これらを連結可能としている。取付領域２Ｂの端部２３Ｂはアタッチメント部材を用いることによってより容易に挿入可能とすることができる。アタッチメント部材は略矩形の板状部材であり、その大きさはソケットの大きさよりもわずかに小さい。センサ２の端部２３Ｂは、不透液性フィルム２５が対向するように折り返し、対向する不透液性フィルム２５の間にアタッチメント部材を配置する。アタッチメント部材とセンサ２の端部２３Ｂとを挟持しながらこれをソケットに挿入することによって、露出した導電体２７ソケット内部に接触可能とすることができる。アタッチメント部材を用いることにより、可撓性を有するセンサを容易にソケットに挿入することができる。

＜検知部３の構成＞
図１に示すように、検知部３は、センサ２の導通電極及び絶縁電極に接続され、排尿に関するデータをパソコン５に送信する送信機４と、送信機４と電気通信可能に接続されるパソコン５から構成され、排尿を検知する。

送信機４は、他の電子部品を制御するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と表記する。）４１と、センサ２に電圧を印加し、センサ２のインピーダンスや静電容量等を測定する測定部４２と、マイコン４１から出力されるデータをパソコン５に送信する送信部４３等から構成される。

マイコン４１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を備える。マイコン４１のＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに読み出し、ＲＡＭやフラッシュメモリ等にアクセスしながら、その他の機器を制御し、後述する処理を実行する。

測定部４２は、センサ２の２つの導通電極間のインピーダンスを測定し、インピーダンスに基づく電圧をマイコン４１に出力する。また、測定部４２は、センサ２の導通電極と絶縁電極との間の静電容量に基づく値を測定し、静電容量に基づく電圧をマイコン４１に出力する。マイコン４１は、インピーダンスに基づく電圧や、静電容量に基づく電圧をＡＤ変換し、排尿量を推定し、インピーダンスや静電容量に基づく値と推定排尿量を送信部４３に出力する。送信機４がデータロガーを備える場合、マイコン４１は、一旦データロガーにデータを保存し、データロガーが所定時間ごとに送信部４３にデータを出力しても良い。

送信部４３は、マイコン４１又はデータロガーからデータを入力すると、ブルートゥース（登録商標）やWi-Fi等の無線通信によって、パソコン５にデータを送信する。パソコン５は、送信部４３からデータを入力すると、予め定められた処理を実行する。例えば、排尿量が閾値を超えている場合、パソコン５は、画面に表示したり、他の電子端末（例えば、スマートフォン等）にメッセージを送信したりして、着用者の介護や看護等を担当する担当者に通知する。

上記の説明では、マイコン４１が排尿量を推定するものとしたが、マイコン４１はインピーダンスや静電容量に基づく値をパソコン５に送信する制御のみを行い、パソコン５が排尿量を推定しても良い。また、パソコン５は、クラウドサーバであっても良い。また、検知部３は、パソコン５を備えなくても良く、排尿量が閾値を超えている場合、マイコン４１が警告音等を出力し、担当者に通知しても良い。以下では、マイコン４１が排尿量を推定するものとして説明する。

＜第１排尿量推定方法＞
図５～図８を参照しながら、本実施の形態における第１排尿量推定方法について説明する。第１排尿量推定方法では、検知部３は、２つの導通電極間のインピーダンスを測定し、インピーダンスに基づく値の急激な減少を検知すると、インピーダンスに基づく値が急激に減少し始めてから増加に転じるまでの時間をインピーダンスの立下り時間として算出し、インピーダンスの立下り時間に基づいて排尿量を推定する。

図５（ａ）～図５（ｃ）は、センサ２の中心に流量率が山型となるように水を滴下し、その量を変えて実験した結果を示している。図５（ａ）は滴下量が１２ｃｃ、図５（ｂ）は滴下量が３０ｃｃ、図５（ｃ）は滴下量が４８ｃｃである。図５（ａ）～図５（ｃ）の横軸は時間、縦軸は測定部４２によって測定される導通電極間のインピーダンスのＡＤ変換値である。

測定部４２は、周知の手法によって、センサ２の導通電極間のインピーダンスを電圧に変換し、これをマイコン４１はＡＤ変換する。例えば、測定部４２は、基準電圧発生回路、電流電圧変換回路、電圧出力回路等を備え、基準電圧発生回路によって電圧をセンサ２の２つの導通電極間に印加し、その際の電流値を電流電圧変換回路によって電圧変換し、電圧出力回路を通して、マイコン４１に出力する。

図５（ａ）～図５（ｃ）に示す波形は、インピーダンスのＡＤ変換値、すなわちインピーダンスに基づく値の波形である。３つのいずれにおいても、インピーダンスのＡＤ変換値の波形は、急激に減少し、その後に増加に転じる下端のピーク、すなわち谷が存在する。これは、水がセンサ２に滴下された後にインピーダンスが大きく変化し、尿取りパッドに水が吸収されていくにつれて、インピーダンスが元の値に戻ることを示している。

本実施の形態では、この波形の谷に着目し、マイコン４１が、導通電極間のインピーダンスのＡＤ変換値が急激に減少し始めてから増加に転じるまでの時間をインピーダンスの立下り時間として算出する。具体的には、マイコン４１は、インピーダンスのＡＤ変換値が所定の減少判定閾値（例えば、「１０」）以上減少したことを検知すると、その時点から所定の増加判定閾値（例えば、「３」）以上の増加に転じるまでの時間をインピーダンスの立下り時間として算出する。

図６は、図５（ａ）～図５（ｃ）における滴下量と立下り時間の関係を示している。図６に示すように、滴下量と立下り時間には相関関係があることが分かる。この結果から、排尿量と立下り時間にも相関関係があると推測できる。

図７（ａ）は、１％の食塩水を５分毎に３０ｃｃ滴下し、合計で１５０ｃｃの滴下を行った時の特性を示している。第１測定の波形は、第２導通電極６２と第３導通電極６３との間のインピーダンスのＡＤ変換値、第２測定の波形は、第３導通電極６３と第４導通電極６４との間のインピーダンスのＡＤ変換値、第３測定の波形は、第４導通電極６４と第５導通電極６５との間のインピーダンスのＡＤ変換値であり、いずれも測定部４２によって測定されたものである。

図７（ａ）に示す第１変数Ｐ１は、第１測定～第３測定のＡＤ変換値におけるインピーダンスの立下り時間の合計を累計したものである。具体的には、マイコン４１は、インピーダンスのＡＤ変換値が所定の減少判定閾値以上減少したことを検知するごとに、３つの測定におけるインピーダンスのＡＤ変換値の立下り時間を加算し、それまでの値を累計して第１変数Ｐ１の値とする。

ここで、排尿検知装置１は、少なくとも一か所の導通電極間のインピーダンスを測定することによって、排尿量を推定することができるが、上記の説明のように、複数の異なる箇所の導通電極間のインピーダンスを測定し、排尿量の推定に用いることによって、より推定精度が向上する。特に、複数の異なる箇所の導通電極間のインピーダンスを測定することで、排尿量が少量であったり、排尿領域が偏ったりしている場合であっても、確実に排尿を検知し、精度良く排尿量を推定することができる。

図７（ｂ）は、図７（ａ）において点線で示す範囲Ｒに関する第１変数Ｐ１の計算例を示している。第１測定～第３測定において下線を引いた箇所は、ＡＤ変換値が所定の減少判定閾値以上減少してから所定の増加判定閾値以上の増加に転じるまでの条件を満たしている。ここで、所定の減少判定閾値は「１０」、所定の増加判定閾値は「３」とする。例えば、第１測定のＡＤ変換値は、測定時刻が「9:39:58」の時に「882」、「9:39:59」の時に「868」となっており、所定の減少判定閾値以上減少しているので、「9:39:58」が立ち上がり時間の開始時点である。また、第３測定のＡＤ変換値は、測定時刻が「9:40:03」の時に「835」、「9:40:04」の時に「841」となっており、所定の増加判定閾値以上増加しているので、「9:40:04」が立ち上がり時間の終了時点である。従って、範囲Ｒにおける第１測定の波形の立ち上がり時間は７秒である。同様に、範囲Ｒにおける第２測定及び第３測定の波形の立ち上がり時間は、それぞれ５秒と６秒である。従って、範囲Ｒにおける３つの測定の合計値は、７＋５＋６＝１８秒であり、累計値は１０秒＋１８秒＝２８秒となる。

図７（ａ）の第１変数Ｐ１のグラフから分かるように、５回の滴下回数と同じ数だけ第１変数Ｐ１が上昇を繰り返していることから、滴下のタイミングで第１変数Ｐ１の値が上昇し、次の滴下までその値を維持していると言える。

図８は、第１排尿量推定方法における第１変数Ｐ１と累積滴下量の関係を示している。（ｘ、ｙ）＝（０，０）と（ｘ、ｙ）＝（６０，１５０）を結ぶ直線ｙ＝２．５ｘによって、第１変数Ｐ１と累積滴下量の相関関係が概ね表されていることが分かる。

そこで、本実施の形態における排尿検知装置１の検知部３は、マイコン４１が、第１変数Ｐ１と累積滴下量との関係を示す第１推定情報として、直線ｙ＝ａｘ（ａは実数）を予め記憶しておく。そして、検知部３としてのマイコン４１は、インピーダンスに基づく値の急激な減少を検知するごとにインピーダンスの立下り時間を累計した値を第１変数Ｐ１として算出し、予め記憶される第１変数Ｐ１と排尿量との関係を示す第１推定情報に基づいて排尿量を推定する。

ここで、傾きの係数ａは、センサ２の特性、排尿状態及び排尿の成分特性等で変化するものであるから、着用者ごとに予め算出しておくことが望ましい。例えば、着用前、すなわち排尿前の尿取りパッドの重さと、着用後、すなわち排尿後の尿取りパッドの重さを計測し、差分を算出することによって実際の排尿量を得る。そして、実際の排尿量とインピーダンスの立下り時間の算出結果によって、傾きの係数ａを算出する。

第１推定情報としては、直線ｙ＝ａｘ以外にも、単回帰分析の結果としての直線ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ、ｂは時数）や、非線形回帰分析の結果としての非線形関数等であっても良い。また、着用者ごとに第１推定情報を予め算出する代わりに、着用者の性別、年齢、身長、体重等によって区分されるカテゴリごとに第１推定情報を予め算出しても良い。

＜第２排尿量推定方法＞
図９～図１２を参照しながら、本実施の形態における第２排尿量推定方法について説明する。第２排尿量推定方法では、検知部３は、導通電極と絶縁電極との間の静電容量に基づく値を測定し、静電容量に基づく値から排尿量を推定する。

公知の排尿量推定方法として、図９に示す等価回路のように、２本の絶縁電極を用いて尿取りパッドの静電容量を測定し、静電容量の値に基づいて排尿量を推定する方法が知られている。この回路における静電容量Ｃ０を大きくすることによって、静電容量Ｃｘの値を精度良く測定することが可能となる。従って、絶縁電極の面積を大きくしたり、絶縁電極間を狭めたりすることで、高精度な測定が期待できる。

一方、本実施の形態におけるセンサ２において、第１絶縁電極６１と第６絶縁電極６６を用いる場合、互いの距離が離れているため、静電容量Ｃ０が小さく、浮遊容量も入り込む不安定な測定となってしまう。

そこで、本実施の形態では、測定部４２は、１つの絶縁電極と１つの導通電極との間の静電容量に基づく値を測定し、静電容量に基づく値をマイコン４１に出力する。マイコン４１は、測定部４２から入力される静電容量に基づく値から排尿量を推定する。

図１０に示すように、測定部４２は、例えば、第１絶縁電極６１に接続されるパルス発生回路Ｃ１及び第５導通電極６５に接続される電流電圧変換回路Ｃ２等を備える。測定部４２は、パルス発生回路Ｃ１によって高電位のパルスを発生させ、第１絶縁電極６１を高電位とし、その直後に第５導通電極６５の電流を電流電圧変換回路Ｃ２によって電圧に変換し、それをマイコン４１がＡＤ変換値ｘ１に変換する。次に、測定部４２は、パルス発生回路Ｃ１によって低電位のパルスを発生させ、第１絶縁電極６１を低電位とし、所定時間（例えば１ミリ秒）後に第５導通電極６５の電流を電流電圧変換回路Ｃ２によって電圧に変換し、それをマイコン４１がＡＤ変換値ｘ２に変換する。マイコン４１は、ＡＤ変換値ｘ１とＡＤ変換値ｘ２との差分を算出し、第４測定の値とする。第４測定の値は、絶縁電極と導通電極との間の静電容量に基づく値であり、排尿によるセンサ２の静電容量の変化を示している。

図１０では、第１絶縁電極６１と第５導通電極６５を用いて測定したが、複数の異なる絶縁電極及び導通電極を用いて測定しても良い。複数の測定値を用いて排尿量を推定することによって、より推定精度が向上する。特に、複数の異なる絶縁電極及び導通電極を用いて測定することで、排尿量が少量であったり、排尿領域が偏ったりしている場合であっても、確実に排尿を検知し、精度良く排尿量を推定することができる。

図９に示す等価回路のように、第１絶縁電極６１と第６絶縁電極６６を用いた場合、０～１０ｐＦ（ピコファラド）程度の範囲しか静電容量を計測できなかったが、本実施の形態における第４測定では、０～１００μＦ（マイクロファラド）の範囲で静電容量を計測できる。このようにダイナミックレンジを大きく測定できる理由は、導通電極に排尿が接触することで、その接触領域が電極として広がることとなり、結果的に、絶縁電極と通電電極の間隔が狭まり、絶縁電極の静電容量が大きくなることと、図９に示す静電容量Ｃ０が導通電極側には無いことが挙げられる。

図１１に示す第４測定のグラフは、食塩水の滴下後に急激に数値が高くなり、その後緩やかに低下し、再度食塩水が滴下された場合は、再び数値が高くなる。尚、「9:36:00」前後の１回目の滴下時は、第４測定のグラフが、２回目以降の滴下時に比べて数値の上昇度合が低い。これは、１回目の滴下時にはセンサ２が乾いているので、食塩水がセンサ２をすぐに通過して尿取りパッドに浸み込んでしまうためと考えられる。

第４測定の値は、電極近傍の液体容量に相関があることは明らかであるが、この液体が尿取りパッドに浸み込んでいき、電極近傍の液体容量が少なくなるにつれて、第４測定の値が低くなっていると推測できる。そこで、本実施の形態では、第４測定の増加分に着目し、検知部３としてのマイコン４１は、絶縁電極と通電電極との間の静電容量に基づく値である第４測定の急激な増加を検知するごとに、第４測定の増加量を累計した値を第２変数として算出し、予め記憶される第２変数と排尿量との関係に基づいて排尿量を推定する。尚、ノイズを除去するため、マイコン４１は、所定の増加判定閾値を用いて第４測定が急激に増加したか否かを判断する。

図１１には、第２変数の算出結果が示されている。また、図１２には、第２変数ｐ２を説明変数、累積滴下量を被説明変数として単回帰分析を行った結果が示されている。回帰直線ｙの式は、ｙ＝０．９３２２ｘ＋２９．２２３である。マイコン４１は、第２変数と排尿量との関係を示す第２推定情報として、上記の回帰直線ｙの式を予め記憶しておく。そして、検知部３としてのマイコン４１は、第２変数ｐ２の値を算出すると、第２推定情報に基づいて排尿量を推定する。図１２に示す例では、決定係数Ｒ＾２（Ｒの２乗）が０．９９７４であるから、回帰直線ｙの式によって、精度良く累積滴下量を推定できることが分かる。

ここで、回帰直線の傾き及び切片の値は、センサ２の特性、排尿状態及び排尿の成分特性等で変化するものであるから、第１排尿量推定方法と同様、着用者ごとに予め算出しておくことが望ましい。第２推定情報としては、単回帰分析の結果としての回帰直線の他に、非線形回帰分析の結果としての非線形関数等であっても良い。また、着用者ごとに第２推定情報を予め算出する代わりに、着用者の性別、年齢、身長、体重等によって区分されるカテゴリごとに第２推定情報を予め算出しても良い。

以上の通り、本実施の形態では、排尿量にかかわらず高精度で検出可能な排尿検知装置１を提供することができる。前述の第１排尿量推定方法及び第２排尿量推定方法は、いずれか一方のみでも精度良く排尿量を推定することができる。また、前述の第１排尿量推定方法及び第２排尿量推定方法の両方を組み合わせることによって、更に精度良く排尿量を推定することができる。

１排尿検知装置
２センサ
３検知部
４送信機
５パーソナルコンピュータ（パソコン）
２１長さ方向
２２交差方向
４１マイクロコンピュータ（マイコン）
４２測定部
４３送信部
６１第１絶縁電極
６２第２導通電極
６３第３導通電極
６４第４導通電極
６５第５導通電極
６６第６絶縁電極
Ｐ１第１変数
Ｐ２第２変数

Claims

複数の導通電極及び一対の絶縁電極を備えるセンサと、
前記導通電極及び前記絶縁電極に接続され、排尿を検知する検知部と、
を備え、
前記センサは、長さ方向及びこれに交差する交差方向を有し、
前記絶縁電極は、前記長さ方向に延びるとともに、前記交差方向に離間して配置され、
前記導通電極は、前記長さ方向に延びるとともに、前記交差方向に離間し、前記絶縁電極の間に配置される
ことを特徴とする排尿検知装置。
前記検知部は、前記導通電極間のインピーダンスを測定し、前記インピーダンスに基づく値の急激な減少を検知すると、前記インピーダンスに基づく値が急激に減少し始めてから増加に転じるまでの時間を前記インピーダンスの立下り時間として算出し、前記立下り時間から排尿量を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の排尿検知装置。
前記検知部は、前記インピーダンスに基づく値の急激な減少を検知するごとに前記立下り時間を累計した値を第１変数として算出し、予め記憶される前記第１変数と前記排尿量との関係に基づいて前記排尿量を推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の排尿検知装置。
前記検知部は、前記導通電極と前記絶縁電極との間の静電容量に基づく値を測定し、前記静電容量に基づく値から排尿量を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の排尿検知装置。
前記検知部は、前記静電容量に基づく値の急激な増加を検知するごとに前記静電容量に基づく値の増加量を累計した値を第２変数として算出し、予め記憶される前記第２変数と前記排尿量との関係に基づいて前記排尿量を推定する
ことを特徴とする請求項４に記載の排尿検知装置。