KR20130040876A

KR20130040876A - 배뇨 예측

Info

Publication number: KR20130040876A
Application number: KR1020127029194A
Authority: KR
Inventors: 무라리 마니; 라몬 쿠이도 에르캄프
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2013-04-24
Also published as: BR112012025259A2; JP2013523305A; RU2012147455A; CN102834075A; EP2555724A1; WO2011125003A1; US20130023786A1

Abstract

하나 이상의 예측 파라미터들을 사용하여 소변의 방출을 예측하고, 소변의 실제 방출을 검출하고, 예측 정확성을 증가시키도록 소변의 실제 방출에 기초하여 하나 이상의 예측 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 장치가 개시된다.

Description

배뇨 예측{PREDICTING URINATION}

본 발명은 배뇨를 예측하기 위한 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 배타적인 아니지만, 본 발명은 배뇨가 발생할 때를 예측하고 예측에 기초하여 경보를 제공하는 것에 관한 것이다.

방광 조절의 결핍으로 인하여 예상치 못한 소변의 방출은 연루된 사람에게 불편하고 괴로움을 줄 수 있다. 그러므로, 소변이 가능한 빨리 처리되고 그 발생의 빈도가 최소로 유지되는 것이 바람직하다.

이전의 해결 수단은 가청 경보를 발산하는 것에 의해 소변의 방출에 반응하는 착용 가능한 디바이스를 제공하는 것이었다. 경보는 환자 또는 간병인이 소변을 신속하게 처리하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 어떠한 잠재적으로 비위생적인 영향을 방지하고 연루된 사람에 의해 느껴지는 불편함을 최소화한다. 그러나, 이러한 디바이스의 반응 특성은 소변의 실제 방출을 방지하는데 실패한다.

또 다른 해결 수단은, 방광의 충만도(fullness)의 상태를 측정하고 측정치가 임계값을 초과할 때 신호를 제공하는 디바이스를 제공하는 것이었다. 그러나, 상이한 방광 크기와 인체의 가변 특성은 이러한 디바이스를 부정확하게 만든다.

그러므로, 배뇨 불편함으로 인한 소변의 예상치 못한 방출을 방지하는 보다 나은 해결 수단을 찾는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라서, 하나 이상의 예측 파라미터들을 사용하여 소변의 방출을 예측하고, 소변의 실제 방출을 검출하고 예측 정확성을 증가시키도록 소변의 실제 방출에 기초하여 하나 이상의 예측 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 감지 장치가 제공된다.

상기 감지 장치는 소변의 예측된 방출과 소변의 실제 방출 사이의 차이에 기초하여 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하도록 구성될 수 있다.

상기 감지 장치는, 소변의 방출이 일어날 시간을 예측하는 것에 의해 소변의 방출을 예측하고, 소변의 실제 방출이 일어나는 시간을 검출하는 것에 의해 소변의 실제 방출을 검출하고, 소변 방출의 예측된 시간과 소변 방출의 검출된 시간 사이의 시간차에 기초하여 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하도록 구성될 수 있다.

상기 감지 장치는, 방광의 충만도 상태의 간헐적인 추정치(intermittent estimates)를 만들고 충만도 추정치의 상태와 예측 파라미터를 사용하여 소변의 방출을 예측하도록 구성될 수 있다.

상기 감지 장치는 충만도 추정치들의 간헐적인 상태 사이에서 전력 절약 모드에 들어가도록 구성될 수 있다.

상기 감지 장치는, 방광을 향하여 초음파를 발산하고 방광의 벽으로부터 다시 반사된 초음파를 검출하고 방광의 충만도의 상태를 추정하도록 반사된 초음파를 분석하는 것에 의해 방광의 충만도의 상태를 추정하도록 구성될 수 있다.

상기 감지 장치는 초음파를 발산하고 검출하기 위한 다수의 초음파 트랜스듀서 요소들, 초음파 트랜스듀서 요소들이 초음파를 발산하고 초음파 트랜스듀서 요소들에서 초음파를 검출하게 하도록 각각 구성되는 구동 및 수신 회로들, 및 방광의 충만도의 상태를 추정하고 방광의 충만도의 추정된 상태와 예측 파라미터에 기초하여 소변의 방출을 예측하도록 구성되는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

상기 초음파 트랜스듀서 요소들은 하나 이상의 압전결정(piezoelectric crystals) 또는 CMUTS를 포함할 수 있다.

상기 감지 장치는 방광에 대한 상기 감지 장치의 위치에 기초하여 하나 이상의 예측 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하도록 구성될 수 있다.

상기 감지 장치는 인체의 외부에서 방광 위에 장착 가능한 감지 유닛을 포함할 수 있다.

상기 장치는 소변의 방출을 예측하기 위하여 상기 감지 유닛과 통신하도록 구성된 외부 유닛을 추가로 포함할 수 있다.

상기 감지 장치는 소변이 방출되도록 예측되는 때에 대한 정보를 제공하도록 구성되는 알람 유닛을 포함할 수 있다.

상기 감지 장치는, 상기 감지 장치가 방광을 중첩하는 위치에서 정확히 위치될 때를 표시하도록 구성되는 하나 이상의 표시기를 포함할 수 있다.

상기 표시기들은 상기 감지 장치가 방광 위에 정확히 위치되었는지에 대한 가시적 표시를 제공하도록 구성된 하나 이상의 LED들을 포함할 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 감지 장치의 적어도 일부, 예를 들어 감지 유닛을 포함하는 의류 물품이 제공된다. 상기 물품은 기저귀를 포함할 수 있다.

본 발명에 따라서, 하나 이상의 예측 파라미터를 사용하여 소변의 방출을 예측하는 단계, 소변의 실제 방출을 검출하는 단계, 및 예측 정확성을 증가시키도록 소변의 실제 방출에 기초하여 하나 이상의 예측 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 소변의 방출을 경고하는 방법이 제공된다.

소변의 방출을 예측하는 단계는, 소변의 방출이 일어날 시간을 예측하는 단계를 포함하고, 소변의 실제 방출을 검출하는 단계는 소변의 실제 방출이 일어나는 시간을 검출하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하는 단계는 소변 방출의 예측된 시간과 소변 방출의 검출된 시간 사이의 시간차에 기초하여 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따라서, 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서가 상기 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램이 또한 제공된다.

본 발명의 이들 및 다른 양태들은 추후에 기술되는 실시예들로부터 명백하고 이를 참조하여 명료하게 될 것이다.

도 1을 소변의 방출을 예측하기 위한 감지 유닛의 개략도.
도 2는 기저귀에 있는 감지 유닛의 가능한 위치 및 감지 유닛과 통신하기 위한 외부 유닛을 도시한 도면.
도 3은 방광의 특성을 검출하도록 초음파를 발산하고 검출하기 위한 9개의 압전 결정들의 매트릭스의 사시도.
도 4는 소변의 방출을 예측하고 압전 결정들에서 검출된 초음파에 기초하여 사용자에게 경고하기 위한 제어 유닛의 개략도.
도 5는 소변의 방출을 예측하는 방법예의 흐름도.

예의 방식에 의해, 본 발명의 실시예들이 지금 첨부된 도면을 참조하여 기술된다.

도 1은 소변의 방출을 예측하기 위한 감지 장치(100)의 예를 도시한다. 장치는 인간의 방광으로부터 소변의 방출을 예측하는 것에 관하여 다음에 기술된다. 그러나, 감지 장치(100)는 대안적으로 애완 포유류와 같은 동물의 방광으로부터 소변의 방출을 예측하기 위해서도 사용될 수 있다.

감지 장치(100)는 인체의 방광 위에 위치될 수 있는 감지 유닛(110)을 포함한다. 예를 들어, 감지 유닛(110)은 방광을 중첩하는 위치에서 피부에 대해 유지되도록 속옷, 기저귀(300) 또는 다른 적절한 의류 물품 내로 통합되거나 또는 의류 물품에 고정될 수 있다. 이러한 것은 도 2에 도시되어 있다. 대안적으로, 감지 유닛(110)은 허리 주위에 부착하기 위한 벨트를 구비할 수 있다. 다른 적절한 부착 수단이 동등하게 가능하다는 것이 예측될 것이다.

감지 유닛(110)은 초음파를 사용하여 방광의 충만도의 상태를 추정하기 위한 적어도 하나의 트랜스듀서(120)를 포함한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 감지 유닛(110)은 초음파 트랜스듀서 요소(120)들의 어레이를 포함할 수 있다. 초음파 트랜스듀서 요소(120)들은 각각 대략 10㎜의 변들, 대략 0.2㎜의 깊이 및 대략 10㎒의 중심 주파수를 가지는 9개의 실질적으로 정사각형인 압전 결정(120)들의 정사각형 매트릭스를 포함할 수 있다. 대략 2㎜의 갭이 매트릭스에서 이웃하는 결정(120)들 사이에 제공된다.

감지 장치(100)는 도 3에 도시된 압전 결정을 사용하여 다음에 기술된다. 그러나, 초음파 트랜스듀서 요소(120)들의 수, 치수, 공간, 및 중심 주파수들은 이러한 예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 미세용량형 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasonic transducers; CMUTS)들은 압전 결정에 부가하거나 또는 이에 대한 대안으로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 다른 형태의 트랜스듀서(120)들이 제공될 수 있다. 한 예는 사용자의 피부에서 전기 신호를 검출하도록 구성된 트랜스듀서이고, 전기 신호는 방광의 충만도의 상태를 표시한다.

선택적으로, 음향 렌즈(130, acoustic lens)들의 대응하는 어레이는 초음파 트랜스듀서 요소(120)들의 어레이의 주요면에 결합된다. 도 3에서, 9개의 음향 렌즈(130)들의 정사각형 어레이는 음향 렌즈(130)가 상기된 각각의 9개의 압전 결정(120)의 정사각형 면 상에 제공되도록 제공된다. 음향 렌즈(130)들의 주요 면들의 치수는 결정(120)들의 주요 면들과 실질적으로 일치할 수 있다. 2㎜의 갭은 결정(120)들에 대해 상기된 것과 유사한 방식으로 렌즈(130)들 사이에 제공될 수 있다. 이러한 갭의 크기가 예를 들어, 결정(120)들 사이의 갭의 크기를 일치시키기 위하여 대안적으로 더 크거나 또는 더 작을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 모든 음향 렌즈(130)들은 결정(120)들의 어레이의 동일한 측부 상에 제공된다. 음향 매칭층(140, acoustic matching layer)은 결정(120)들과 음향 렌즈(130)들 사이에 제공될 수 있다. 적절한 음향 매칭층(140)은 캅톤(Kapton)의 시트를 포함한다.

제어 유닛(150)은 트랜스듀서 어레이(120)의 주요면에, 예를 들어 음향 렌즈(130)들에 대해 트랜스듀서 어레이(120)의 반대편 면에 전기적으로 결합된다. 이러한 것은 제어 유닛(150)이 각각의 9개의 압전 결정(120)의 주요면에 전기적으로 결합되는 도 1에서 예시된다. 소변의 방출을 예측하기 위한 제어 유닛(150)의 동작은 도 4와 관련하여 다음에 기술된다. 소변의 방출을 예측하기 위한 방법예 또한 다음에 기술되고 도 5에 예시된다.

도 4를 참조하여, 제어 유닛(150)은 한 쌍의 전극들을 거쳐 각 결정(120)에서 전기 신호를 인가하고 수신하도록 연결되는 전기 구동 회로(151)와 수신 회로(152)를 포함한다. 결정(120)들의 일 측부 상의 전극들은 음향 매칭층(130) 상의 금속화된 전극들인 반면에, 결정(120)들의 다른 측부 상의 전극들은 구동 및 수신 회로(151, 152)들로부터 직접 연장할 수 있다.

제어 유닛(150)은, 처리 유닛(153a)과 메모리(153b)를 포함하는 마이크로컨트롤러(153)을 추가로 포함한다. 마이크로컨트롤러(153), 수신 회로(152)와 구동 회로(151)는 바람직하게 감지 유닛(110)에 있는 콤팩트형 재충전 배터리(154)인 배터리 유닛(154)에 의해 모두 전기 구동될 수 있다. 유도 코일(155)은 외부 에너지원으로부터 배터리(154)를 유도에 의해 충전하기 위하여 예를 들어 유닛(110)의 주변부 주위에서 감지 유닛(110)에 있는 적절한 위치에 제공된다.

제어 유닛(150)은 도 1에 도시된 바와 같이 완전히 감지 유닛(110)으로 구성될 수 있다. 그러나, 대안으로서, 제어 유닛(150)은 별도의 외부 유닛(160)으로 부분적으로 구성될 수 있다. 이러한 것은 도 2에 도시되어 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(153), 처리 유닛(153a) 및 메모리(153b)는 이동 전화기, 스마트폰, 랩탑 컴퓨터 또는 퍼스널 디지털 단말기(PDA)와 같은 외부 휴대용 디바이스(160)에 제공될 수 있다. 마이크로컨트롤러(153)가 외부 유닛(160)에 제공되면, 외부 유닛(160)과 감지 유닛(110) 사이의 무선 통신 링크를 통해 구동 및 수신 회로(151, 152)와 같은 제어 유닛(150)의 나머지 요소들과 통신하도록 구성된다. 통신 링크는 불루트스를 사용하여 실행될 수 있으며, 적절한 불루트스 트랜스시버를 각각의 외부 유닛(160)과 감지 유닛(110)에 제공하는 것에 의해 용이하게 된다. 감지 유닛(110)과 외부 유닛(160) 사이의 무선 링크가 예를 들어 너무 멀리 떨어져 있는 감지 유닛(110)과 외부 유닛(160)에 의해 차단되면, 외부 유닛(160) 및/또는 감지 유닛(110)은 장치(100)의 사용자 또는 그 간병인에게 경보로서 알람을 작동하도록 구성될 수 있다.

제어 유닛(150)의 요소들이 상기된 바와 같이 외부 유닛(160)에 제공되면, 이러한 요소들을 위한 전력은 외부 유닛(160) 내에 있는 배터리에 의해 제공된다. 이러한 것은 감지 유닛(110)에서의 전력 소모를 감소시키고, 그러므로 감지 유닛(110)에 있는 배터리 유닛(154)이 재충되는 것을 요구함이 없이 보다 긴 시간 동안 감지 유닛(110)을 구동하는 것을 가능하게 한다.

도 1을 참조하여, 구동 회로(151)는 전극들을 통해 트랜스듀서 요소(120)들에 전압 신호를 인가하도록 구성된다. 구동 회로(151)에 의해 인가된 전압 신호들은 트랜스듀서 요소(120)들로 하여금 초음파를 발산하도록 선택되며, 초음파는 감지 유닛(110)이 방광 위에 정확히 위치될 때 방광벽을 향하여 보내진다. 압전 결정(120)들이 상기된 바와 같이 사용되면, 초음파는 바깥쪽으로 느리게 분기하기 전에 수 센티미터 동안 직선 빔(결정형상 단면을 구비한)으로서 방광을 향하여 전파한다. 그러므로, 발산된 초음파는 "A-라인"들로서 기술될 수 있다. 방광 벽으로부터 초음파의 반사는 다음에 기술되는 바와 같이 결정(120)들에서 검출되고, 방광의 충만도의 상태를 추정하는데 사용된다. 구동 회로(151)에 의해 인가된 전압 신호들은 예를 들어 마이크로컨트롤러의 메모리(153b)에 저장된 파라미터들에 기초하여 마이크로컨트롤러(153)에 의해 제어된다. 마이크로컨트롤러(153)가 상기된 외부 유닛(160)에 제공되면, 마이크로컨트롤러(153)는 무선통신 링크를 통해 보내진 명령을 통하여 전압 신호의 인가를 제어한다.

수신 회로(152)는 전극들을 통해 압전 결정(120)들에서 경험한 전압 신호들을 검출하도록 구성된다. 검출된 전압 신호들은 방광의 전후방 벽들과 방광을 둘러싸는 조직으로부터 다시 반사된 초음파에 의해 유발되는, 압전 결정(120)들에서의 진동에 기인한다. 마이크로컨트롤러(153)는 방광의 현재 크기 특징을 계산하도록 압전 결정(120)들에서 검출된 전압 신호를 분석하도록 구성되며, 크기 특징은 순차적으로 방광의 충만도의 상태를 추정하는데 마이크로컨트롤러(153)에 의해 사용될 수 있다. 이러한 것은 다음에 더욱 상세하게 기술된다. 마이크로컨트롤러(153)가 외부 디바이스(160)에 제공되면, 압전 결정(120)들에서 검출된 전압 신호를 기술하는 정보는 무선 통신 링크를 통하여 마이크로컨트롤러(153)로 전송된다.

각 특정의 결정(110)에서 검출된 전압 신호의 특성들은 각 결정(110)의 위치에서 방광의 전후방 벽들 사이의 거리에 관계된다. 전압 신호는 예를 들어 방광의 전방벽으로부터 반사된 초음파의 수신과 방광의 후방벽으로부터 반사된 초음파의 수신 사이의 시간차를 표시할 수 있다. 상기 시간차는 방광의 충만도의 상태를 직접 추정하도록 사용될 수 있다(보다 긴 시간차는 더욱 가득찬 방광 상태를 표시한다). 대안적으로, 충만도의 상태는 상기된 시간차와 초음파의 속도를 사용하여 방광의 전후방벽들 사이의 거리를 계산하는 것에 의해 추정될 수 있다. 계산은 방광 조직에 대해 소변의 낮은 에코발생도(echogenicity)에 기초될 수 있으며, 예를 들어 마이크로컨트롤러(153)에서 발생할 수 있다. 추가의 대안으로서, 방광의 충만도의 상태는 트랜스듀서 어레이에 있는 각 결정(120)에서 검출된 상기된 시간차(또는 계산된 거리)에 기초하여 방광의 용적을 추정하는 것에 의해 추정될 수 있다.

이러한 방식에서, 방광의 충만도의 상태는 초음파를 규칙적으로 발산하고 검출하는 것에 의해 지정된 시간 기간에 걸쳐서 또는 규칙적인 간격으로 추적될 수 있다.

상기된 바와 같이, 감지 유닛(110)은 각각의 트랜서듀서(110)로부터 발산된 초음파가 방광의 벽들로부터 트랜스듀서 어레이(110)로 다시 반사되도록 방광을 직접 중첩하는 위치에서 최적으로 착용되어야 한다. 도 1을 참조하여, 유닛(110)을 위치시키는 것을 돕기 위하여, 감지 유닛(110)은 각각의 압전 결정(120)의 위치에서 LED(170) 또는 다른 적절한 표시기(170)를 선택적으로 포함할 수 있다. LED(170)들은 유닛(110)이 정확한 위치에 있을 때를 사용자 또는 간병인에게 표시하도록 구성된다. 예를 들어, 감지 유닛(110)의 배치 동안, 제어 유닛(150)은 초음파가 압전 결정(120)으로부터 연속적으로 발산되는 초기화 모드로 작용할 수 있다. 반사된 초음파로 인하여 압전 결정(120)에서 검출된 전압 신호는 마찬가지로 계속적으로 모니터되고 유닛(110)이 정확하게 위치된 때를 표시하도록 LED들 또는 다른 표시기(170)를 통해 사용자 또는 간병인에게 통신된다. 하나의 실행은 어레이에 있는 각각의 8개의 주변부 결정(120)들의 위치에 제 1 색상(예를 들어 적색) LED를, 그리고 중앙 결정(110)의 위치에 제 2 색상(예를 들어 녹색) LED를 제공하는 것이다. 전방 및 후방 방광벽들 사이의 거리가 주변 결정(120)들에서의 전방 및 후방벽들 사이의 거리보다 큰 것을 중앙 결정(110)에서 검출된 전압 신호가 표시할 때, 녹색 LED(170)는 감지 유닛(110)이 최적으로 위치되었다는 것을 사용자 또는 간병인에게 말하도록 마이크로컨트롤러(153)에 의해 스위치 온된다. 유사한 형태에서, 초음파가 그 위치에서 방광벽들로부터 반사되지 않았다는 것을 임의의 주변부 결정(120)에서 검출된 전압 신호(또는 전압 신호의 부재)가 표시하면, 그 결정(110)을 위한 적색 LED(170)는 감지 유닛(110)이 최적으로 위치되지 않았다는 것을 사용자 또는 간병인에게 말하도록 마이크로컨트롤러(153)에 의해 스위치 온된다.

LED(170)들은 감지 유닛(110)의 외부면에 제공될 수 있다. 대안적으로, 이것들은 감지 유닛(110)에 있는 투명 밀봉재(200) 내측에 매립될 수 있다. 밀봉재(200)는 다음에 보다 상세하게 기술된다. LED(170)들을 위한 전력은 제어 유닛(150)에 있는 배터리 유닛(154)에 의해 제공될 수 있다.

추가의 대안으로서, 각 결정 위치를 나타내는 표시기(170)들은 외부 유닛(160)의 디스플레이 스크린 상에 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 결정(110)들에서 검출된 전압 신호를 기술하는 정보는 무선 링크를 통하여 수신 회로(152)와 마이크로컨트롤러(153) 사이를 지나간다. 마이크로컨트롤러(153)는 상기된 LED 패턴에 대응하는 이미지를 외부 유닛(160)의 디스플레이 스크린 상에 디스플레이하는 것에 의해 감지 유닛(110)을 위치시키는데 있어서 사용자 또는 간병인을 돕도록 표시기(170)들을 제어한다. 이러한 것은 감지 유닛(110)에 LED(170)들을 제공하는 것과 관련하여 비용 및 전력 소비를 절약하게 된다.

감지 유닛(110)이 인체에 정확하게 제공되었으면, 예를 들어 상기된 초기화 모드를 사용하여, 구동 회로(151)는 압전 결정(120)이 규칙적인 간격으로 방광을 향해 초음파를 발산하도록 한다. 적절한 간격은 매 60초일 수 있다. 상이한 간격들이 또한 사용될 수 있다. 초음파의 발산과 검출 사이의 시간 간격에서, 감지 유닛(110)은 바람직하게 구동 및 수신 회로(151, 152)에 전력이 공급되지 않는 전력-절약 모드에 들어가도록 구성된다.

방광벽들로부터 반사된 초음파 신호는 수신 회로(152)에 의해 검출되며, 방광의 충만도의 상태를 표시하는 데이터는 기록이 취해지는 시간을 표시하는 타임 스탬프와 함께 기록된다. 데이터는 각각의 결정(120)에서 검출된 전방 및 후방 방광벽들 사이의 거리(또는 상기된 바와 같이 거리를 나타내는 시간차), 방광에 대한 절대 용적의 추정치, 및 최종 추정 시간 이래 방광의 추정된 용적에서의 증가/감소를 포함할 수 있다. 상기 데이터는 대안적인 저장 수단이 동등하게 가능하다는 것이 예측될지라도 마이크로컨트롤러(153)의 메모리(153b)에 저장된다. 저장된 데이터는 다음에 기술되는 바와 같이 다음의 소변의 방출이 일어날 때를 예측하기 위하여 사용될 수 있다.

압전 결정(120)들에서 검출된 전압 신호들로부터 수집된 데이터를 사용하여, 제어 유닛(150)은 소변이 다음에 방광으로부터 방출될 시간을 예측하도록 구성된다. 더욱 상세하게, 제어 유닛(150)은 수집된 방광 충만도 데이터와 마이크로컨트롤러(153)의 메모리(153b)에 저장된 하나 이상의 예측 파라미터들에 기초하여 소변의 다음의 방출 시간을 예측하도록 구성된다. 예측 파라미터들은 메모리(153b) 내로 초기에 사전 적재되고, 예를 들어 임계 방광 용적 또는 임계 시간차와 같은 소변의 임박한 방출을 나타내는 임계값을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 방광 충만도 데이터(예를 들어, 수신 회로(152)에 의해 검출된 전압 신호를 직접 입력하는 것에 의한) 및 예측 파라미터들을 사용하여 소변의 다음 방출 시간을 예측하도록 구성된 알고리즘은 마이크로컨트롤러(153)의 메모리(153b)에 저장된다. 상기 알고리즘은 모델 기반일 수 있거나, 또는 예를 들어 신경망 또는 퍼지 로직에 기반할 수 있다. 상기 알고리즘은 컴퓨터 프로그램으로서 바람직하게 실행되고, 컴퓨터 프로그램은 마이크로컨트롤러(153)의 처리 유닛(153a)에 의해 실행될 때 소변이 다음에 방출될 때에 대한 예측을 처리 유닛(153a)이 출력하게 한다. 예측된 소변 방출 시간은 마이크로컨트롤러(153)의 메모리(153b)에 저장될 수 있으며, 방광의 충만도의 상태를 표시하는 또 다른 세트의 데이터가 수집될 때마다 조정될 수 있다.

제어 유닛(150)이 상기된 바와 같이 외부 유닛(160)에 제공되면, 알고리즘은 외부 유닛(160)의 메모리에 적재된 애플리케이션으로 구성될 수 있다.

감지 장치(100)는, 제어 유닛(150)에 전기적으로 결합되고 예측된 소변 방출 시간이 접근하는 것을 사용자 또는 간병인에게 경고하는 알람을 출력하도록 구성된 알람 유닛(180)을 추가로 포함한다. 경보 알람을 위한 적절한 활성 시간은 예측된 소변 방출 시간의 5분전일 수 있다. 알람 유닛(180)은 예를 들어 소변의 방출이 예측되는 것을 사용자 또는 간병인에게 경보하도록 청각적 또는 시각적 알람을 각각 출력하도록 구성된 확성기(181) 및/또는 조명(182)을 포함할 수 있다. 확성기(181)는 청각적 알람이 비교적 눈에 띄지 않도록(discreet) 하나 이상의 헤드폰들을 선택적으로 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 알람 유닛(180)은 눈에 띄지 않는 진동 디바이스(183)를 포함할 수 있다.

알람 유닛(180)은 도 1에 도시된 바와 같은 감지 유닛(110)에 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 알람 유닛(180)을 위한 전력은 감지 유닛(110)에 있는 배터리(154)에 의해, 또는 알람 유닛(180)에 있는 2차 배터리와 같은 별도의 전력 공급원에 의해 제공될 수 있다. 대안적으로, 알람 유닛(180)은 외부 유닛(160)에 제공되고 외부 유닛(160)에 있는 배터리에 의해 구동될 수 있다. 이러한 경우에, 마이크로컨트롤러(153)는 무선 링크를 통해 수신 회로(152)로부터 수신된 신호를 사용하여 알람 유닛(180)을 제어한다.

감지 유닛(110)은 방광으로부터 소변의 실제의 방출을 검출하는 소변 센서(190)를 또한 포함한다. 예를 들어, 소변 센서(190)는 스트립(191)의 양단부들 사이로 연장하는 하나 이상의 전기 전도성 요소(192)들을 가지는 가요성 스트립재(191)를 포함할 수 있다. 이러한 것이 도 1에 도시된다. 감지 유닛(110)이 사용자의 인체에 정확하게 위치될 때, 스트립(191)은 생식기로부터 방출되는 어떠한 소변도 스트립(191) 상으로 누설되어 검출되도록 사용자의 생식기에 근접하여 위치된다. 전기 전도성 요소(192)들이 사용되면, 소변의 검출은 전기 전도성 요소(192)의 전기 임피던스에서의 상당한 강하를 검출하는 것에 의해 만들어질 수 있다. 소변이 방출되었는지의 결정은 예를 들어 제어 유닛(150)에 전기 전도성 요소(192)들을 전기적으로 결합하는 것에 의해 마이크로컨트롤러(153)에서 만들어질 수 있다. 선택적으로, 전기 전도성 요소(192)들을 둘러싸는 스트립(191)의 물질은 검출을 위하여 방출된 소변을 전기 전도성 요소(192)에 확실하게 전달하도록 고흡수성일 수 있다.

소변의 방출이 소변 센서(190)에 의해 검출될 때, 소변 방출에 관한 데이터는 제어 유닛(150)에 의해 기록된다. 저장된 데이터는 소변이 소변 센서(190)에 의해 검출된 시간을 포함하고, 방출된 소변의 용적의 추정치들 및 방출 기간과 같은 다른 데이터를 포함할 수 있다. 데이터는 방광 충만도 데이터 및 상기된 예측 소변 방출 시간들과 함께 마이크로컨트롤러(153)의 메모리(153b)에 저장될 수 있다.

실제 소변 방출에 관한 데이터는 소변의 방출을 예측하도록 사용된 예측 파라미터를 조정하도록, 그리고 이에 의해 추후의 예측된 소반 방출 시간의 정확성을 개선하도록 사용된다. 이러한 피드백 메커니즘은 감지 장치(100)가 사용자의 개인의 방광 특성에 대한 자체 교정하는 것을 허용하고, 그리하여, 감지 장치(100)의 신뢰성을 증가시킨다.

하나의 실행에서, 제어 유닛(150)은 마이크로컨트롤러(153)에 의한 예측된 소변 방출 시간 출력과 소변 센서(190)에 의해 검출된 실제 소변 방출 시간을 비교하도록 구성된다. 예측된 소변 방출 시간과 실제 검출된 소변 방출 시간 사이의 차이는 추후 예측의 정확성을 증가시키기 위하여 예측 파라미터를 조정하도록 사용된다. 이러한 조정은, 예측 파라미터가 반복적으로 조정되도록 소변이 소변 센서에 의해 검출될 때마다 일어날 수 있다. 조정 프로세스가 수행될 때마다; 새로운 예측 파라미터들은 소변의 다음 방출의 시간을 예측하는데 사용하기 위해 마이크로컨트롤러(153)의 메모리(153b)에 저장된다. 예측 파라미터들의 반복된 조정은 마이크로컨트롤러(153)의 메모리(153b)에 내장된 예측 정확성의 통계학적 모델을 유발한다. 그러므로, 제조자에 의해 감지 유닛(110) 내로 초기에 사전 적재된 평균적인 사람에 대한 방광 통계에 기초한 일반화된 예측 파라미터들은 감지 장치(100)의 정규 사용자에 대한 소변 방출 시간의 예측을 개선하도록 계속적으로 업데이트되고 개량된다.

예측 파라미터들의 조정은, 소변의 예측된 방출의 정확성에 영향을 미칠 수 있는, 인체 상에 있는 감지 유닛(110)의 위치에서의 작은 움직임을 또한 고려할 수 있다. 상기된 초기화 공정에 이은 그 위치에 대한 감지 유닛(110)의 특정 위치는 각각의 압전 결정(110) 위치에서 전방 및 후방 방광벽들 사이의 검출된 거리의 비율로부터 마이크로컨트롤러(153)에 의해 추론될 수 있다. 방광의 충만도의 상태에 관한 신뢰할 수 없는 데이터를 제공하도록 알려진 위치로 감지 유닛(110)이 움직였다는 것을 가장 최근에 계산된 비율이 표시하면, 감지 유닛(110)이 인체 상에서 재위치되어야 하는 것을 사용자 또는 간병인에게 알리도록 알람 유닛(180)으로 하여금 적절한 알람을 활성화할 수 있도록 마이크로컨트롤러(153)가 구성되도록, 예측 파라미터의 조정은 상이한 감지 유닛 위치들에 대응하는 데이터 서브세트들에서 수행될 수 있다. 신뢰할 수 없는 데이터를 제공하도록 알려진 위치들은, 감지 유닛(110)이 방광을 중첩하지 않거나 또는 부분적으로 중첩하는 것으로서 검출된 위치로서 검출되는 위치들이다. 신뢰할 수 없는 데이터는 감지 유닛(110)과 음향 커플링(acoustic coupling)에 영향을 미치는 사용자의 피부 사이에서 포획된 공기에 의해 또한 유발될 수 있다.

감지 유닛(110)의 사용의 횟수가 증가함으로써, 이러한 것은 정규 사용자를 위한 유닛(100)의 예측 정확성이 있어야 한다. 유닛(100)의 예측 정확성은 예를 들어 5분 윈도우(five minute window)에서 특정 시간 기간에 소변이 방출될 것이라는 신뢰 수준(%)의 관점에서 한정될 수 있다. 유닛(100)의 예측 정확성이 증가하고 소변이 사람의 방광으로부터 방출될 때를 유닛(100)이 예측하는 것에서 보다 양호하게 됨으로써, 지정된 시간 윈도우에 대한 신뢰 수준은 증가하게 된다. 그리하여, 제어 유닛(150)은 소변이 방출된 것을 알람 유닛(180)이 경고하는 시간 윈도우가 보다 정확한 경보를 제공하기 위해 단축되도록 구성될 수 있다.

예로서, 감지 유닛(110)이 먼저 특정 사용자에 의해 사용될 때, 상기된 예측 파라미터들은 그 사용자에 대해 완전히 최적화될 것 같지 않으며, 그리하여 예측 정확성은 비교적 낮게 된다. 그러므로, 이러한 상황 하에서, 다음의 5분에서 소변이 방출될 것이라는 알람 경보가 정확하지 않을 것이고 5분 후에 시간 프레임이 경과될 때까지 소변의 예측된 방출이 일어나지 않을 것이라는 것이 더욱 가능성이 있다. 이러한 것은 긍정 오류(false positive)로서 지칭될 수 있다. 마찬가지로, 또한 이러한 상황 하에서, 경보 알람이 활성화되기 전에 소변이 방출될 것이라는 것이 더욱 가능성이 있다. 이러한 것은 부정 오류(false negative)로서 지칭된다.

예측 파라미터가 특정 사용자에 대해 최적화되는 비율을 증가시키도록, 상기된 예측 파라미터의 조정은 알람 유닛(180)이 임박한 소변 방출을 출력하지 않는 장치(100)의 트레이닝 모드에서 초기에 일어날 수 있다. 트레이닝 모드는 예를 들어 감지 장치(100)의 일관적인 사용의 하루 또는 일주일의 지정된 기간 동안 활성화될 수 있다. 감지 장치(100)가 사용자에 대해 충분히 자체 교정되었으면, 감지 장치(100)는 알람 신호가 활성화되는 사용 모드로 수동으로 전환될 수 있다. 대안적으로, 감지 장치(100)는 사전 결정된 수 또는 소변 방출이 검출되고 예측 파라미터를 조정하도록 사용된 후에 자동으로 트레이닝 모드로부터 사용 모드로 전환하도록 구성될 수 있다.

사용자 또는 간병인은 감지 장치(100)에 수용 가능한 신뢰 수준(예를 들어 98%)을 입력할 수 있으며, 이에 기초하여, 그들은 배뇨가 일어나도록 예측되는 시간 윈도우, 그러므로 경보 알람의 활성화가 계산되는 것을 원한다. 사용자 또는 간병인은 필요하면 예측된 시간 윈도우의 길이를 감소시키도록 긍정 오류 및/또는 부정 오류의 수용 가능한 백분율(예를 들어 5%)를 또한 입력할 수 있다. 대안적으로, 수용 가능한 신뢰 수준 및 긍정 오류 및/또는 부정 오류의 백분율은 제조자에 의해 감지 유닛(110) 내로 사전 적재될 수 있다.

감지 유닛(110)이 초기에 사용될 때, 소변이 특정 신뢰 수준으로 방출되도록 예측되는 시간 윈도우는 비교적 길 수 있다(예를 들어 5분). 그러나, 장치(100)의 예측 정확성이 예측 파라미터의 조정에 의해(예를 들어 트레이닝 모드에서) 증가함으로써, 소변이 방출되도록 예측되는(동일 신뢰 수준에 대해) 시간 윈도우는 상당히 짧게 될 것이다(예를 들어, 2분). 사용자는 그 필요 조건에 부합하도록 수용 가능한 신뢰 수준 및 긍정 오류/부정 오류의 수를 조정할 수 있다. 대안적으로, 신뢰 수준 및 긍정 오류/부정 오류의 수는 감지 유닛(110)의 예측 정확성이 증가함으로써 예를 들어 알고리즘에 의해 자동으로 조정될 수 있다(예를 들어, 각각 증가/감소될 수 있다).

감지 유닛(110)은 연장된 시간 기간 동안 인체에 착용될 수 있는 비반응성, 저자극성(hypo-allegergenic) 패키징으로 기밀하게 밀봉된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(150)은 습기를 취하는 것을 방지하고 우발적인 손상으로부터 이를 보호하도록 방수 및 방소변(urine proof) 밀봉재(200)로 봉합된다. 밀봉재(200)는 전체 감지 유닛(110) 주위에 선택적으로 제공될 수 있다. 감지 유닛(110)이 착용될 때, 밀봉재(200)는 음향 접촉 매질(acoustic couplant)로서 작용하도록 방광 위에서 사용자의 피부를 직접 접촉할 수 있다. 그러므로, 밀봉재(200)를 위해 사용된 물질은 최소의 공기 기포 간섭으로 피부에 직접 점착하고 사용자가 편안하도록 선택될 수 있다. 밀봉재(200)는 이와 함께 사용되는 인체의 형상에 일치할 수 있도록 그 형상에서 일정한 융통성을 바람직하게 가져야 한다. 밀봉재(200)는 유닛(110)이 엄격한 위생 표준에 부합하는 것을 허용하도록 용이하게 효과적인 세척 및/또는 소독을 또한 바람직하게 허용하여야 한다. 적절한 밀봉재(200)는 가벼운 비빔에 의해 세척되고 소독되는 한편 알코올에 담궈질 수 있는 Sylgard 527 실리콘 러버이다.

감지 장치(100)의 원칙적인 용도는 화장실을 사용할 필요성과 경보 알람 및 관련 방광 느낌을 연관시키도록 어린이를 돕는 것에 의해 어린이의 배변 훈련 기간을 감소시키기 위한 것일 수 있다. 감지 장치(100)는 요실금의 성인(incontinent adult)들에 의해 또한 사용될 수 있다.

개시된 실시예들의 다른 변형예들은 도면, 상세한 설명, 및 첨부된 청구항들의 연구로부터 청구된 발명을 실시하는데 있어서 당업자에 의해 이해되고 실시될 수 있다. 청구항에서, "포함하다"라는 동사 및 그 활용의 사용은 다른 요소들 및 단계들을 배제하지 않으며, 단수 표현은 다수를 배제하지 않는다. 단일 처리 유닛 또는 다른 유닛은 청구항들에서 인용된 다수의 물품들의 기능을 이행할 수 있다. 특정 조치들이 상호 상이한 종속항에 인용되었다는 사실은 그 조치들의 조합이 유익하게 사용될 수 없다는 것을 지시하지 않는다. 컴퓨터 프로그램은 다른 하드웨어의 부분과 함께 또는 부분으로서 공급되는 광학 저장 매체 또는 솔리드-스테이트 매체와 같은 적절한 매체에 저장/분배될 수 있지만, 또한 인터넷 또는 다른 유무선 통신 시스템을 통하는 것과 같은 다른 형태로 분배될 수 있다. 청구항들에 있는 임의의 도면부호들은 범위를 제한하는 것으로 파악되지 않아야 한다.

Claims

감지 장치(100)로서,
하나 이상의 예측 파라미터들을 사용하여 소변의 방출을 예측하고;
소변의 실제 방출을 검출하고; 및
예측 정확성을 증가시키도록 상기 소변의 실제 방출에 기초하여 상기 하나 이상의 예측 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 소변의 예측된 방출과 상기 소변의 실제 방출 사이의 차이에 기초하여 상기 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하도록 구성되는 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 소변의 방출이 일어날 시간을 예측하는 것에 의해 소변의 방출을 예측하고;
상기 소변의 실제 방출이 일어날 시간을 검출하는 것에 의해 상기 소변의 실제 방출을 검출하고; 및
상기 소변 방출의 예측된 시간과 상기 소변 방출의 검출된 시간 사이의 시간차에 기초하여 상기 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하도록 구성되는 감지 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
방광의 충만도 상태의 간헐적인 추정치들을 만들고 상기 충만도 추정치의 상태와 상기 예측 파라미터들을 사용하여 상기 소변의 방출을 예측하도록 구성되는 감지 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 충만도 추정치들의 간헐적인 상태 사이에서 전력 절약 모드에 들어가도록 구성되는 감지 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 방광을 향하여 초음파를 발산하고;
상기 방광의 벽으로부터 다시 반사된 초음파를 검출하고; 및
상기 방광의 충만도의 상태를 추정하도록 상기 반사된 초음파를 분석하는 것에 의해 상기 방광의 충만도의 상태를 추정하도록 구성되는 감지 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 초음파들을 발산하고 검출하기 위한 다수의 초음파 트랜스듀서 요소(110)들;
상기 초음파 트랜스듀서 요소들이 상기 초음파들을 발산하고 상기 초음파 트랜스듀서 요소들에서 상기 초음파들을 검출하도록 각각 구성되는 구동 및 수신 회로(151, 152); 및
상기 방광의 충만도의 상태를 추정하고 상기 방광의 충만도의 추정된 상태와 상기 예측 파라미터들에 기초하여 상기 소변의 방출을 예측하도록 구성되는 컨트롤러(153)를 포함하는 감지 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
방광에 대한 상기 감지 장치의 위치에 기초하여 상기 하나 이상의 예측 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 감지 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
소변의 예측된 방출의 경고 경보를 제공하도록 구성되는 알람 유닛(180)을 포함하는 감지 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지 장치가 방광을 중첩한 위치에서 정확히 위치될 때를 표시하도록 구성되는 하나 이상의 표시기(170)들을 포함하는 감지 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
사용자의 피부에 근접하여 착용하기 위한 감지 유닛(110)과, 상기 소변의 방출을 예측하기 위하여 상기 감지 유닛과 통신하도록 구성된 외부 유닛(160)을 포함하는 감지 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 상기 감지 장치의 적어도 일부를 포함하는 의류 물품(300).
소변의 방출을 경고하는 방법으로서,
하나 이상의 예측 파라미터들을 사용하여 소변의 방출을 예측하는 단계;
소변의 실제 방출을 검출하는 단계; 및
예측 정확성을 증가시키도록 상기 소변의 실제 방출에 기초하여 상기 하나 이상의 예측 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 소변 방출 경보 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 소변의 방출을 예측하는 단계는, 상기 소변의 방출이 일어날 시간을 예측하는 단계를 포함하고;
상기 소변의 실제 방출을 검출하는 단계는 상기 소변의 실제 방출이 일어나는 시간을 검출하는 단계를 포함하고; 및
상기 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하는 단계는 상기 소변 방출의 예측된 시간과 상기 소변 방출의 검출된 시간 사이의 시간차에 기초하여 상기 적어도 하나의 예측 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는, 소변 방출 경보 방법.
프로세서(153a)에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 제 13 항 또는 제 14 항에 따른 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램.