WO2016178261A1 - 便量推定装置及び便量推定方法 - Google Patents

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WO2016178261A1
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stool
defecation
unit
bladder
amount
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敦士 中西
良輔 正森
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トリプル・ダブリュー・ジャパン株式会社
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    • A61B8/4411—Device being modular

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to a stool amount estimation device and a stool amount estimation method.
  • Patent Document 1 discloses a technique for predicting defecation of a subject by causing the subject to take the subject to be detected and noninvasively detecting that the subject has reached the rectum from outside the body. Yes.
  • Patent Document 1 predicts defecation by arrival of stool to the rectum.
  • a foreign object such as an object to be detected, which causes pain and annoyance.
  • the subject is a care recipient, such a foreign object may not be swallowed well.
  • the present inventors focused on estimating the stool volume. If the stool volume can be estimated, defecation may be predicted.
  • the stool volume is useful information for various determinations and predictions as well as for defecation prediction.
  • the technology disclosed herein has been made in view of the above points, and its purpose is to estimate the amount of stool collected in the rectum.
  • the stool amount estimation apparatus disclosed herein includes a sensor that detects the position of the bladder wall and an estimation unit that estimates the amount of stool accumulated in the rectum based on the output of the sensor.
  • the stool amount estimation method disclosed herein includes a step of detecting the position of the bladder wall and a step of estimating the amount of stool accumulated in the rectum based on the detected position of the bladder wall.
  • the stool volume estimation device can estimate the stool volume.
  • the stool volume can be estimated.
  • FIG. 1 is a block diagram of a stool amount estimation apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the state of use of the stool estimation device.
  • FIG. 3 is a perspective view of the stool amount estimation apparatus 100.
  • FIG. 4 is a flowchart of the defecation timing determination.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view centering on the lower abdomen of the human body.
  • FIG. 6 is an example of a received signal.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view centered on the lower abdomen of the human body in a state where stool is accumulated in the rectum rather than in the state of FIG. 5.
  • FIG. 8 is an example of a received signal in a state where stool is accumulated in the rectum rather than the state of FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram of a stool amount estimation apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the state of use of the stool estimation device.
  • FIG. 3 is a perspective view of the stool amount estimation apparatus 100
  • FIG. 10 is an example of a received signal that has been subjected to signal processing so that the reflected wave can be analyzed in detail.
  • FIG. 11 is an example of a reception signal subjected to signal processing similar to that in FIG. 10 when the ultrasonic sensor 1 is mounted at a position higher than that in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view centering on the lower abdomen of the human body in a state where the urine volume of the bladder is small.
  • FIG. 13 is an example of a received signal when the bladder cannot be detected by the ultrasonic sensor.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the stool amount estimation apparatus 100.
  • FIG. 2 the explanatory view of the use condition of the stool amount estimation apparatus 100 is shown.
  • FIG. 3 is a perspective view of the stool amount estimation apparatus 100.
  • the stool amount estimation device 100 estimates the stool amount collected in the subject's rectum.
  • the target person is a care recipient such as an elderly person or a physically handicapped person, or a person who is not a care recipient but is incapacitated and needs time to go to the toilet.
  • the target person is not limited to this.
  • the stool volume estimation device 100 includes a housing 20, an ultrasonic sensor 1 that detects the position of the bladder wall, and a device body 2 that controls the ultrasonic sensor 1.
  • the stool amount estimation apparatus 100 is worn by the subject. At least the ultrasonic sensor 1 is placed on the skin of the subject's abdomen and on the part corresponding to the bladder (for example, the lower abdomen).
  • the ultrasonic sensor 1 and the apparatus main body 2 are housed in a housing 20 and are integrally configured.
  • the housing 20 is formed in a substantially rectangular plate shape.
  • a protrusion 21 is provided on a surface 21 (hereinafter referred to as “contact surface”) of the housing 20 that contacts the abdomen of the subject, and the ultrasonic sensor 1 is incorporated in the protrusion 22.
  • the projecting portion 22 is disposed at the approximate center in the width direction and relatively downward in the vertical direction (lower than the vertical center).
  • a gel pad 23 is provided at the tip of the projection 22 to improve the permeability of ultrasonic waves to the abdomen. More specifically, a recess 24 is formed at the tip of the protrusion 22, and a gel pad 23 is provided in the recess 24.
  • the protrusion 22 comes into contact with the abdomen of the subject via the gel pad 23.
  • the stool amount estimation device 100 wraps a belt around the stool amount estimation device 100 from above the stool amount estimation device 100 with the contact surface 21 facing the abdomen of the subject and the protrusion 22 in contact with the skin. Installed. Alternatively, the stool amount estimation device 100 applies adhesive tape to the abdomen from above the stool amount estimation device 100 with the contact surface 21 facing the abdomen of the subject and the protrusion 22 in contact with the skin. , Attached to the subject.
  • the ultrasonic sensor 1 transmits and receives ultrasonic waves.
  • the ultrasonic sensor 1 has a transducer composed of a piezoelectric element.
  • the ultrasonic sensor 1 generates an ultrasonic wave by vibrating according to the drive voltage, and generates an electrical signal corresponding to the vibration when receiving the ultrasonic wave.
  • the ultrasonic sensor 1 is an example of a sensor.
  • the apparatus body 2 performs overall control of the transmission unit 3 that outputs a driving voltage to the ultrasonic sensor 1, the reception unit 4 that receives an electrical signal from the ultrasonic sensor 1, and the stool amount estimation device 100, and the stool volume Control unit 5, memory 11, notification unit 12 for reporting various information to the outside, input unit 13 for inputting that there was actually defecation, and communication with the outside And a communication unit 14 to perform.
  • the transmission unit 3 supplies a driving voltage to the ultrasonic sensor 1.
  • the transmission unit 3 includes a pulse generator 31 and an amplification unit 32.
  • the pulse generator 31 generates a pulse signal having a predetermined pulse width and voltage value.
  • the amplifying unit 32 amplifies the pulse signal from the pulse generator 31 and outputs the amplified signal to the ultrasonic sensor 1 as a drive voltage.
  • the receiving unit 4 receives an electrical signal from the ultrasonic sensor 1.
  • the receiving unit 4 includes an amplification unit 41 and an A / D conversion unit 42.
  • the amplification unit 41 amplifies the reception signal from the ultrasonic sensor 1 and outputs the amplified signal to the A / D conversion unit 42.
  • the A / D converter 42 performs A / D conversion on the received signal from the amplifier 41 and outputs it to the controller 5.
  • the communication unit 14 communicates with an external communication terminal.
  • An external communication terminal that performs communication can be registered in the flight amount estimation device 100, and information on the communication terminal is stored in the memory 11. That is, the user registers the communication terminal 200 in the stool amount estimation apparatus 100 in advance. By doing so, the communication between the flight amount estimation device 100 and the communication terminal 200 becomes possible.
  • the communication terminal 200 possessed by the caregiver is registered in the stool amount estimation apparatus 100.
  • the communication terminal 200 of the target person is registered.
  • the communication terminal 200 is not limited to one, and a plurality of communication terminals (for example, a caregiver communication terminal and a care recipient communication terminal) may be registered.
  • the control unit 5 has one or a plurality of processors.
  • the control unit 5 controls the transmission unit 3 to output the drive voltage to the ultrasonic sensor 1 and estimates the stool volume based on the reception signal from the reception unit 4.
  • the control unit 5 includes a signal processing unit 51 that performs signal processing on the reception signal from the reception unit 4, and an estimation unit 52 that controls the transmission unit 3 and estimates the stool volume.
  • the signal processing unit 51 performs signal processing such as averaging processing on the reception signal input from the reception unit 4, and outputs the processed signal to the estimation unit 52.
  • the estimation unit 52 outputs a pulse signal generation command to the pulse generator 31 of the transmission unit 3 and estimates the stool volume based on the reception signal input from the signal processing unit 51.
  • the transmission unit 3 may be controlled by a part different from the estimation unit 52.
  • the estimation unit 52 first outputs an ultrasonic transmission command (step S1). Specifically, the estimation unit 52 outputs a pulse signal generation command to the transmission unit 3. This generation command is a trigger for the estimation process of the stool volume.
  • the estimation unit 52 detects a reflected wave from the bladder wall based on the reception signal. (Step S3). Specifically, the estimation unit 52 detects a reflected wave from the rear wall (back side wall) of the bladder.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view centering on the lower abdomen of the human body.
  • FIG. 6 shows an example of the waveform of the received signal. The received signal in FIG. 6 is subjected to signal processing in the signal processing unit 51.
  • subcutaneous fat 61, muscle 62, fat 63, bladder 64, seminal vesicle 65 or prostate 66 (for men) or vagina (for women), rectum 67 , Spine (sacrum) 68 and the like are arranged in order.
  • the small intestine 69 is located on the bladder 64
  • the pubic bone 610 is located obliquely below the front side of the bladder 64.
  • the reflected wave W1 immediately after the noise is a reflected wave from the abdominal subcutaneous fat 61, muscle 62, fat 63, and the upper wall 641 or the front wall (abdominal side wall) 642 of the bladder 64 and the like.
  • the reflected wave W ⁇ b> 2 is a reflected wave from the rear wall 643 of the bladder 64.
  • the estimation unit 52 obtains the distance from the surface of the abdomen to the rear wall 643 of the bladder 64 based on the reception time of the reflected wave W2 (the time from when the transmission signal is transmitted until the reflected wave W2 is received).
  • the estimation unit 52 obtains the position of the rear wall 643 of the bladder 64 based on the reception time of the zero-cross point of the reflected wave W2 or the reception time of the peak (maximum value or minimum value) of the reflected wave W2.
  • the estimation unit 52 estimates the stool volume based on the position of the rear wall 643 of the bladder 64 (step S4).
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view centered on the lower abdomen of the human body in a state where stool is accumulated in the rectum rather than the state of FIG.
  • FIG. 8 shows an example of a waveform of a received signal in a state where stool is accumulated in the rectum rather than the state of FIG.
  • the received signal in FIG. 8 is subjected to signal processing in the signal processing unit 51.
  • the spine 68 exists on the rear side of the rectum 67, when the stool accumulates in the rectum 67, the rectum 67 bulges forward and presses the bladder 64 forward. As a result, the rear wall 643 of the bladder 64 moves forward. Thereby, in the reception signal of FIG. 8, the reception time of the reflected wave W2, which is a reflected wave from the rear wall 643 of the bladder 64, is earlier than that of FIG. That is, as the amount of stool collected in the rectum increases, the rear wall 643 of the bladder 64 moves to the front side, and accordingly, the reception time of the reflected wave W2 becomes earlier.
  • the estimation unit 52 obtains the position of the rear wall 643 of the bladder 64 based on the reception time of the reflected wave W2, and can estimate the stool volume according to the position of the rear wall 643 of the bladder 64.
  • the relationship between the position of the rear wall 643 of the bladder 64 and the amount of stool is obtained in advance and stored in the memory 11. Specifically, the amount of stool increases as the rear wall 643 of the bladder 64 is located on the front side.
  • the estimation unit 52 estimates the stool volume by comparing the obtained position of the rear wall 643 of the bladder 64 with the relationship between the position of the rear wall 643 of the bladder 64 stored in the memory 11 and the stool volume.
  • the estimation unit 52 determines the defecation timing based on the stool volume (step S5). Specifically, the estimation unit 52 determines whether or not the stool volume is equal to or greater than a predetermined determination threshold.
  • the determination threshold is the amount of stool when the bowel movement timing arrives.
  • the timing for defecation timing (for example, immediately before defecation or 10 minutes before defecation) can be appropriately set, and a determination threshold corresponding to the defecation timing is stored in the memory 11 in advance. That is, the estimation unit 52 determines whether or not the amount of stool is an amount assumed to be the defecation timing.
  • the estimation unit 52 reads the determination threshold value from the memory 11 and compares it with the estimated stool volume (step S6). If the stool volume is equal to or greater than the determination threshold (YES), the estimation unit 52 determines that the defecation timing has arrived and notifies the defecation timing (step S7). Specifically, the estimation unit 52 activates the notification unit 12 and notifies the registered communication terminal 200 of the arrival of the defecation timing via the communication unit 14.
  • the notification unit 12 is, for example, a vibrator. When the vibrator vibrates, the subject is notified of the arrival of the defecation timing. As a result, the subject is informed in advance that he / she is willing to take advantage of his / her convenience, and thus can prepare for going to the toilet.
  • the communication terminal 200 can communicate with the flight volume estimation device 100 and operate the flight volume estimation device 100 by downloading an application dedicated to the flight volume estimation device 100.
  • the communication terminal 200 Upon receiving the defecation timing arrival signal from the stool amount estimation device 100, the communication terminal 200 displays the notification of the arrival of the defecation timing to the user on the display, etc., so that the owner of the communication terminal 200 arrives at the defecation timing. Is notified. Thereby, the arrival of the defecation timing can be notified to the holder of the communication terminal 200, and the guidance of the subject person to the toilet can be promoted.
  • the estimation unit 52 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the previous transmission of the ultrasonic wave (step S8). If the predetermined time has elapsed, the estimation unit 52 returns to step S1 and transmits ultrasonic waves. On the other hand, when the predetermined time has not elapsed, the estimation unit 52 waits for the predetermined time to elapse, and returns to step S1 after the predetermined time elapses. As described above, the estimation unit 52 performs transmission of ultrasonic waves at predetermined time intervals, and periodically determines the defecation timing.
  • the estimation unit 52 records the amount of stool in the memory 11 each time the stool timing is periodically determined (a series of processes from a pulse signal generation command to a determination). That is, the stool volume changes in time series are recorded in the memory 11.
  • the estimation unit 52 informs the arrival of the defecation timing, and then waits for a report that there is an actual defecation (step S9).
  • the apparatus main body 2 is provided with an input unit 13, and when the stool is actually terminated, a third party such as a subject person or a caregiver operates the input unit 13.
  • the input unit 13 is a push button.
  • the owner of the communication terminal 200 operates the communication terminal 200 and transmits to the stool amount estimation device 100 that the actual defecation has occurred.
  • the estimation unit 52 determines that there has been actual defecation, and corrects the determination threshold (step S31). S10). Specifically, the estimation unit 52 determines the defecation timing based on the time from when the arrival of the defecation timing is notified until the input indicating that there is an actual defecation from the input unit 13 or the communication terminal 200. It is determined whether or not the time when the arrival is notified is appropriate. The time required for defecation after the stool amount becomes an amount corresponding to the determination threshold value substantially coincides with the time from the notification to the defecation report.
  • the estimation unit 52 keeps the determination threshold value as it is. In such a case, the estimation unit 52 notifies the defecation timing at an appropriate time, and thus does not correct the determination threshold.
  • the estimation unit 52 corrects the determination threshold by a predetermined amount if the time from the notification to the defecation report is shorter than the estimated defecation time, and from the notification to the defecation report If the predetermined time is longer than a predetermined range than the estimated time until defecation, the determination threshold is corrected to be larger by a predetermined amount.
  • the estimation unit 52 corrects the determination threshold value so that the time difference is reduced.
  • the estimation unit 52 overwrites the corrected determination threshold value in the memory 11.
  • the estimation unit 52 uses the corrected determination threshold when determining the defecation timing from the next time.
  • the defecation timing can be accurately determined with the determination threshold corresponding to the subject by receiving feedback and correcting the determination threshold.
  • step S8 is described as the processing after the defecation timing determination when the defecation timing has not arrived. However, even when the defecation timing has arrived, the estimation unit 52 finally performs step S8. Execute the process. In this way, regardless of whether or not the defecation timing has arrived, the estimation unit 52 transmits ultrasonic waves at predetermined time intervals, and periodically determines the defecation timing.
  • the stool amount estimation apparatus 100 includes the ultrasonic sensor 1 that detects the position of the wall of the bladder 64, the estimation unit 52 that estimates the amount of stool collected in the rectum 67 based on the output of the ultrasonic sensor 1, and It has.
  • the stool amount estimation method described above includes a step of detecting the position of the wall of the bladder 64 and a step of estimating the amount of stool accumulated in the rectum 67 based on the position of the wall of the bladder 64 detected. It is out.
  • the ultrasonic sensor 1 detects the wall of the bladder 64, specifically, the position of the rear wall 643.
  • a rectum 67 is located behind the rear wall 643 of the bladder 64, and a spine 68 is located behind the rectum 67.
  • the rectum 67 becomes thicker. Since the spine 68 is positioned behind the rectum 67, when the rectum 67 becomes thicker, the rectum 67 swells forward than swells backward. As a result, the rectum 67 pushes the seminal vesicle 65, the prostate 66, and the rear wall 643 of the bladder 64 forward.
  • the position of the rear wall 643 of the bladder 64 is related to the thickness of the rectum 67 and, consequently, the amount of stool collected in the rectum 67. Therefore, the estimation unit 52 estimates the stool volume from the position of the rear wall 643 of the bladder 64 based on the output of the ultrasonic sensor 1. Thereby, the stool volume estimation apparatus 100 can estimate the stool volume accurately.
  • the estimation unit 52 determines the defecation timing based on the estimated stool volume. For example, when the stool volume exceeds a predetermined determination threshold, the estimation unit 52 can determine that stool is close.
  • the stool amount estimation device 100 further includes a notification unit 12 that notifies the arrival of the defecation timing, and the estimation unit 52 operates the notification unit 12 when it is determined that the defecation timing has arrived.
  • the notification unit 12 notifies the outside to that effect.
  • the subject wearing the ultrasonic sensor 1 or another third party can know the defecation timing. For example, if the subject is a person who is inconvenient and needs time to go to the toilet, even if the subject is not feeling constipation by setting the timing to notify the defecation timing early A notice of defecation can be made. This can prompt the subject to prepare for going to the toilet early.
  • the care recipient is a target person, it is possible to give a notice of defecation even before the caregiver feels constipation. Thereby, the caregiver can guide the care recipient to the toilet with a margin.
  • the estimation unit 52 is configured to determine that the defecation timing has arrived when the stool volume is equal to or greater than a predetermined determination threshold, accepts actual defecation feedback after determining the defecation timing, and corrects the determination threshold To do.
  • the estimation unit 52 determines the defecation timing based on the stool volume. However, since the thickness of the rectum varies among individuals, the stool amount determination threshold for determining that the defecation timing has arrived also varies among individuals. The estimation unit 52 corrects the determination threshold by receiving actual defecation feedback after determining the determination timing. As a result, the determination threshold is corrected according to the target person. As a result, it is possible to improve the determination accuracy of the defecation timing by the estimation unit 52.
  • the estimation unit 52 is configured to receive an input indicating that there has been an actual defecation, and in a time period from the notification of the defecation timing until the input indicating that there has been an actual defecation. Based on this, the determination threshold is corrected.
  • the ultrasonic sensor 1 is provided on the above-described protrusion 22
  • the adhesion with the subject's skin (body surface) is improved, and the incidence of ultrasonic waves on the human body is promoted. Thereby, the detection ability of the bladder mentioned later is improved.
  • the protrusion 22 relatively below the contact surface 21, it is possible to reduce a sense of discomfort given to the subject when the stool estimation device 100 is worn. That is, in order to detect the rear wall 643 of the bladder 64, it is preferable to emit ultrasonic waves from a relatively lower position of the lower abdomen. However, if the installation position of the stool amount estimation device 100 is too below the lower abdomen, the subject will feel uncomfortable. On the other hand, by disposing the protrusion 22 relatively below the contact surface 21, even when the protrusion 22 is disposed below the lower abdomen, the stool amount estimation device 100 as a whole is as high as possible. Can be arranged. Since the ultrasonic sensor 1 is built in the protrusion 22, it is possible to emit ultrasonic waves from a relatively lower position of the lower abdomen while reducing a sense of discomfort to the subject.
  • the stool amount estimation apparatus 100 transmits an ultrasonic wave (step S1), and receives the ultrasonic wave (step S2), and detects a reflected wave from the rear wall 643 of the bladder 64 (step S3). At this time, the fecal amount estimation apparatus 100 determines whether or not the ultrasonic sensor 1 is properly attached and / or can detect the bladder 64 before detecting the reflected wave from the rear wall 643 of the bladder 64. You may make it perform determination of. The flowchart in that case is shown in FIG.
  • step S ⁇ b> 2 the estimation unit 52 determines whether the mounting position of the ultrasonic sensor 1 is appropriate in step S ⁇ b> 11.
  • the estimation unit 52 determines whether the mounting position of the ultrasonic sensor 1 is appropriate based on the reflected wave W1 immediately after the noise in the received signal.
  • FIG. 10 shows a received signal that has been subjected to signal processing so that the reflected wave W1 can be analyzed in detail.
  • FIG. 11 is a received signal that has been subjected to the same signal processing as in FIG. 10, and the position where the ultrasonic sensor 1 is mounted is higher than the position in FIG. 10.
  • the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor 1 is also reflected on the surfaces of the subcutaneous fat 61, the muscle 62, and the fat 63.
  • the reflected wave W1 includes a reflected wave w11 from the subcutaneous fat 61, a reflected wave w12 from the muscle 62, and a reflected wave w13 from the fat 63. 10 and 11, the time during which each of the reflected waves w11 to w13 is received changes. As can be seen from FIG. 5, the thicknesses of the subcutaneous fat 61, the muscle 62, and the fat 63 vary depending on the vertical position.
  • the thicknesses of the subcutaneous fat 61, the muscle 62, and the fat 63 can be estimated, and as a result, the mounting position of the ultrasonic sensor 1 can be estimated.
  • the mounting position of the ultrasonic sensor 1 is too high, the rear wall 643 of the bladder 64 may not be detected properly. That is, the shape and size of the bladder 64 change according to the amount of accumulated urine. When the amount of urine is small, the bladder 64 is small and is located relatively below. If the mounting position of the ultrasonic sensor 1 is too high, the rear wall 643 may not be detected when the bladder 64 is small. On the other hand, if the mounting position of the ultrasonic sensor 1 is too low, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor 1 is reflected by the pubic bone 610 and the component reaching the rear wall 643 of the bladder 64 is reduced. As a result, the amplitude of the reflected wave from the rear wall 643 becomes small, and it becomes difficult to detect the reflected wave.
  • the estimation unit 52 estimates each thickness or each ratio of the subcutaneous fat 61, the muscle 62, and the fat 63 based on the reflected waves w11 to w13, and determines the suitability of the mounting position of the ultrasonic sensor 1 based on the estimated thickness.
  • Each thickness or each ratio of the subcutaneous fat 61, the muscle 62, and the fat 63 at an appropriate wearing position is obtained in advance and stored in the memory 11.
  • the estimation unit 52 performs the determination by comparing each thickness or each ratio of the subcutaneous fat 61, the muscle 62, and the fat 63 estimated based on the reflected waves w11 to w13 with the thickness or ratio stored in the memory 11. .
  • the estimation unit 52 may determine that the mounting position of the ultrasonic sensor 1 is too low based on the presence / absence of a reflected wave from the pubic bone 610.
  • the estimation unit 52 proceeds to the next step.
  • the estimation unit 52 notifies the notification unit. 12 to the subject person and prompts correction of the mounting position of the ultrasonic sensor 1.
  • each thickness or each ratio of the subcutaneous fat 61, the muscle 62, and the fat 63 has a large individual difference, even when the mounting position of the ultrasonic sensor 1 is determined to be inappropriate, the estimation unit 52 You may advance to the next step, only to the extent that the subject is notified.
  • the estimation unit 52 determines whether or not the bladder 64 can be detected in step S12. As shown in FIG. 12, when the amount of urine collected in the bladder 64 is small, the bladder 64 is small. If the bladder 64 is small, there is a possibility that the ultrasonic sensor 1 cannot detect the wall of the bladder 64, particularly the rear wall 643. Therefore, the estimation unit 52 detects whether the bladder 64 is large enough to detect the bladder 64 by the ultrasonic sensor 1.
  • the estimation unit 52 determines whether or not there is a reflected wave in a reception time zone (hereinafter referred to as “determination time zone”) in which a reflected wave from the rear wall 643 of the bladder 64 is expected to return.
  • FIG. 13 shows a received signal when the bladder 64 is small and the bladder 64 cannot be detected by the ultrasonic sensor 1. With this received signal, the reflected wave cannot be observed in the determination time zone.
  • the estimation unit 52 determines whether or not the bladder 64 can be detected based on whether or not the amplitude of the reflected wave included in the determination time zone is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the sensor for detecting the position of the rear wall 643 of the bladder 64 is not limited to the ultrasonic sensor 1. Any sensor other than the ultrasonic sensor can be used as long as the position of the rear wall 643 of the bladder 64 can be detected. Even when an ultrasonic sensor is employed, the configuration of the ultrasonic sensor is not limited to the above configuration. For example, an ultrasonic sensor having a plurality of transducers arranged in an array may be used.
  • the method of wearing the stool amount estimation device 100 is not limited to the method described above.
  • the contact surface 21 may be formed of an adhesive surface having adhesiveness, and the contact surface 21 may be attached to the abdomen of the subject.
  • the ultrasonic sensor 1 and the apparatus body 2 are integrally configured, but the present invention is not limited to this.
  • the ultrasonic sensor 1 and the apparatus main body 2 are configured separately, and only the ultrasonic sensor 1 is attached to the subject, and the apparatus main body 2 is not necessarily attached to the subject. In that case, the ultrasonic sensor 1 and the apparatus main body 2 communicate by wire or wirelessly.
  • the ultrasonic sensor 1 is at least included in the apparatus on the side worn by the subject, other elements may also be included.
  • the transmission unit 3 and the reception unit 4 may be separated from the device body 2 and included in the device on the side worn by the subject.
  • the control unit 5 and the memory 11 may be included in a device worn on the subject, and only the notification unit 12 and the input unit 13 may be separated.
  • the ultrasonic sensor 1, the transmission unit 3, the reception unit 4, the control unit 5, and the memory 11 may be integrally formed, and the notification unit 12 and the input unit 13 may be configured by a communication terminal.
  • the stool amount estimation apparatus 100 includes the ultrasonic sensor 1, the transmission unit 3, the reception unit 4, the control unit 5, and the memory 11.
  • a communication terminal possessed by a caregiver functions as the notification unit 12 and the input unit 13. To do.
  • the stool amount estimation apparatus 100 performs the determination of the defecation timing as described above, and transmits the fact to the communication terminal when the defecation timing arrives.
  • the caregiver receives the notification of the defecation timing, guides the care recipient to the toilet, and when there is an actual defecation, transmits the fact to the stool amount estimation apparatus 100 via the communication terminal.
  • the stool amount estimating apparatus 100 corrects the determination threshold as described above.
  • the stool amount estimation device 100 may be formed by the ultrasonic sensor 1 and the device body 2 and the communication terminal 200 such as a smartphone or a PC.
  • the function unit and the communication unit 14 other than the stool amount estimation unit among the transmission unit 3, the reception unit 4, the signal processing unit 51, and the estimation unit 52 are provided in the apparatus main body 2,
  • a functional unit that estimates the amount of feces may be provided in the communication terminal 200. That is, the ultrasonic sensor 1 and the apparatus main body 2 perform processing from transmitting an ultrasonic wave, receiving the reflected wave, and performing signal processing on the received signal, and the received signal after the signal processing is transmitted from the apparatus main body 2 to the communication terminal 200. Sent.
  • the communication terminal 200 receives the received signal and stores it in the memory 11, and uses the received signal to perform operations such as estimating the stool volume and predicting the defecation timing, and performing notification or the like as necessary. Also good.
  • the stool amount estimation device 100 may be formed by the ultrasonic sensor 1 and the device main body 2, the communication terminal 200 such as a smartphone or a PC, and the server.
  • the communication terminal 200 such as a smartphone or a PC
  • the server among the transmission unit 3, the reception unit 4, the signal processing unit 51, and the estimation unit 52, the functional unit and the communication unit 14 other than estimating the stool amount are provided in the apparatus body 2, A functional unit that estimates the amount of stool may be provided in the server, and the notification unit 12 and the input unit 13 may be provided in the communication terminal 200. That is, the ultrasonic sensor 1 and the apparatus main body 2 perform processing from transmitting an ultrasonic wave, receiving the reflected wave, and processing the received signal by the ultrasonic sensor 1 and the apparatus main body 2, and transmitting the received signal from the apparatus main body 2 to the server.
  • the server receives the received signal and stores it in the memory 11, and uses the received signal to perform operations such as estimating the stool amount and predicting the defecation timing. Then, the server transmits the stool volume and / or defecation timing to the communication terminal 200, or notifies the communication terminal 200 of the fact when the stool volume and / or defecation timing needs to be notified.
  • the communication terminal 200 receives information on the stool volume and / or defecation timing from the server, and displays the contents on a display or activates an alarm or a vibrator as necessary. The feedback of defecation is transmitted from the communication terminal 200 to the server that the defecation has occurred by operating the communication terminal 200.
  • the number of minutes before the defecation may be set as appropriate by the user. For example, when the user inputs the defecation 5 minutes before as the defecation timing, the estimation unit 52 sets the stool amount assumed to be before the defecation 5 minutes as the determination threshold.
  • the memory 11 stores the relationship between the stool volume and the time to defecation with reference to the average rectal thickness, and the estimation unit 52 sets the stool volume according to the input time as a determination threshold value. To do.
  • the notification unit 12 is not limited to a vibrator.
  • the notification unit 12 may be an alarm, a lamp, or a combination thereof.
  • the notification unit 12 may be a display, and may display an image or animation according to the content to be notified.
  • the notification unit 12 may display an image corresponding to the defecation timing on the display.
  • the time to defecation may be represented by an image simulating a human face, and the facial expression may be changed so that the degree of patience increases as the time to defecation becomes shorter.
  • the determination threshold value may be corrected based on the determination value (that is, the stool volume) instead of based on the input from the input unit 13. For example, when the repetition period of the determination of defecation timing is short, the amount of rectal stool increases, and the amount of stool until the stool volume decreases until the stool volume decreases is recorded in the memory 11 in detail. In such a case, it is possible to determine when actual defecation has occurred based on the stool volume recorded in the memory 11, and based on this, the stool volume at which the time until defecation is a predetermined set time is determined. Can be sought. For example, after notifying the arrival of the defecation timing, the amount of stool becomes maximal and then suddenly decreases when it is actually defecation. That is, the determination threshold value may be corrected based on the time from the notification of the bowel movement timing until the stool volume reaches a maximum or the time until the stool volume rapidly decreases. Thereby, the determination threshold value can be corrected more accurately.
  • the repetition cycle for periodically determining the defecation timing may be variable. For example, until the defecation timing arrives, the repetition period for determining the defecation timing is relatively long (for example, every 10 minutes), and after the arrival of the defecation timing is determined, the estimation of the stool amount is performed with a shorter repetition period. (For example, every minute). By doing so, it is possible to more accurately detect the amount of stool before and after defecation and to correct the determination threshold more accurately while saving power consumption.
  • the estimation unit 52 may notify the approximate time until defecation when notifying the arrival of the defecation timing. Even in such a configuration, as described above, the determination threshold value and the predicted time until defecation may be corrected based on the actual defecation.
  • the estimation unit 52 is not limited to determining the defecation timing based on the amount of stool.
  • the estimation unit 52 may determine the defecation timing based on the rate of change of the stool volume. When the stool volume suddenly increases, it may be determined that the stool has reached the rectum, that is, the defecation timing has arrived. That is, “based on stool volume” in “estimating defecation timing based on stool volume” includes a concept including “based on a large amount of stool volume” and “based on a rate of change in stool volume”. It is.
  • the transmission unit 3 inputs the pulse signal as a drive signal to the ultrasonic sensor 1, the drive signal is not limited to the pulse signal.
  • the drive signal may be a burst wave instead of a pulse wave.
  • a frequency-modulated continuous wave may be used as the drive signal.
  • the estimation unit 52 performs frequency analysis of the received signal and detects the thickness of the rectum.
  • the frequency analysis method may be fast Fourier transform (FFT) or maximum entropy method (MEM).
  • the stool volume estimation device 100 estimates the stool volume based on the position of the rear wall 643 of the bladder 64.
  • the wall of the bladder 64 to be detected is not limited to the rear wall 643.
  • the rear wall 643 of the bladder 64 is pushed forward.
  • the upper wall 641 of the bladder 64 moves. That is, based on the position of the upper wall 641, the thickness of the rectum 67, and thus the stool volume can be estimated.
  • the rear wall 643 rather than the upper wall 641. The position of is easier to detect.
  • the estimation unit 52 estimates the stool volume from the position of the wall of the bladder 64 and predicts the defecation timing from the stool volume.
  • the estimation unit 52 may predict the defecation timing based on the position of the wall of the bladder 64. That is, the position of the wall of the bladder 64 and the stool volume are related to each other, and the stool volume and the defecation timing are related to each other. Therefore, the position of the wall of the bladder 64 and the defecation timing are also related to each other. Therefore, the relationship between the position of the wall of the bladder 64 and the defecation timing may be obtained in advance and stored in the memory 11.
  • the estimation unit 52 detects the position of the wall of the bladder 64 and predicts the defecation timing by comparing the position of the wall with the relationship between the position of the wall of the bladder 64 and the defecation timing stored in the memory 11. May be. In such a case, defecation timing is ultimately obtained, but the relationship that the position of the wall of the bladder 64, the stool volume, and the defecation timing are related to each other is used. It can be considered that the stool volume is estimated from the position of the wall.
  • the stool amount estimation apparatus 100 predicts the defecation timing based on the estimated stool amount, but the stool timing may not be predicted.
  • the stool volume estimation apparatus 100 may simply estimate the stool volume, or may estimate the stool volume and predict events other than the defecation timing using the stool volume. For example, it may be determined whether or not the stool has reached the rectum based on the stool volume estimated by the stool volume estimation device 100, and for example, the timing for taking a medicine such as a constipation drug may be determined.

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Abstract

便量推定装置１００は、膀胱６４の壁の位置を検出する超音波センサ１と、直腸６７に溜まった便量を超音波センサ１の出力に基づいて推定する推定部５２とを備えている。

Description

便量推定装置及び便量推定方法
　ここに開示された技術は、便量推定装置及び便量推定方法に関するものである。
　特許文献１には、被検知物を対象者に内服させ、該被検知物が直腸に到達したことを体外から非侵襲的に検知することによって、対象者の排便を予測する技術が開示されている。
特開２００９－２４７６９０号公報
　このように、特許文献１の技術は、直腸への便の到来により排便を予測する。しかしながら、特許文献１の技術では、対象者が被検知物等の異物を飲み込む必要があるため、苦痛や煩わしさを伴う。また、対象者が要介護者の場合には、そのような異物をうまく飲み込めない場合もあり得る。
　そこで、本発明者は、便量を推定することに着目した。便量を推定することができれば、排便を予測できる可能性がある。また、便量は、排便の予測に限らず、様々な判定及び予測に有益な情報である。
　ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直腸に溜まった便量を推定することにある。
　ここに開示された便量推定装置は、膀胱の壁の位置を検出するセンサと、直腸に溜まった便量を前記センサの出力に基づいて推定する推定部とを備えるものである。
　ここに開示された便量推定方法は、膀胱の壁の位置を検出する工程と、直腸に溜まった便量を検出された膀胱の壁の位置に基づいて推定する工程とを含むものである。
　前記便量推定装置によれば、便量を推定することができる。
　前記便量推定方法によれば、便量を推定することができる。
図１は、便量推定装置のブロック図である。 図２は、便量推定装置使用状態の説明図である。 図３は、便量推定装置１００の斜視図である。 図４は、排便タイミング判定のフローチャートである。 図５は、人体の下腹部を中心とする模式的な断面図である。 図６は、受信信号の一例である。 図７は、図５の状態よりも直腸に便が溜まった状態の、人体の下腹部を中心とする模式的な断面図である。 図８は、図６の状態よりも直腸に便が溜まった状態の、受信信号の一例である。 図９は、変形例に係る排便タイミング判定のフローチャートである。 図１０は、反射波を詳細に分析できるように信号処理した受信信号の一例である。 図１１は、超音波センサ１が図１０よりも高い位置に装着された場合における、図１０と同様の信号処理をした受信信号の一例である。 図１２は、膀胱の尿量が少ない状態の、人体の下腹部を中心とする模式的な断面図である。 図１３は、超音波センサにより膀胱を検出できない場合の受信信号の一例である。
　以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１に、便量推定装置１００のブロック図を示す。図２に、便量推定装置１００の使用状態の説明図を示す。図３は、便量推定装置１００の斜視図を示す。
　便量推定装置１００は、対象者の直腸に溜まった便量を推定するものである。例えば、対象者は、老人若しくは身体障害者等の要介護者、又は要介護者ではないものの体が不自由でトイレに行くまでに時間を要する人等である。ただし、対象者は、これに限られるものではない。便量推定装置１００は、筐体２０と、膀胱の壁の位置を検出する超音波センサ１と、超音波センサ１を制御する装置本体２とを備えている。便量推定装置１００は、対象者に装着される。少なくとも超音波センサ１が、対象者の腹部の皮膚上であって、膀胱に対応する部分（例えば、下腹部）に配置される。超音波センサ１と装置本体２とは、筐体２０に収容され、一体的に構成されている。
　筐体２０は、概略長方形の板状に形成されている。筐体２０のうち対象者の腹部に接触する面（以下、「接触面」という）２１には、突出部２２が設けられており、突出部２２内に超音波センサ１が内蔵されている。接触面において、突起部２２は、幅方向略中央で且つ上下方向の比較的下方（上下方向の中央よりも下方）に配置されている。突起部２２の先端には、超音波の腹部への透過性を向上させるためのゲルパッド２３が設けられている。より詳しくは、突起部２２の先端には凹部２４が形成され、凹部２４にゲルパッド２３が設けられている。突起部２２は、ゲルパッド２３を介して対象者の腹部に接触することになる。
　便量推定装置１００は、接触面２１を対象者の腹部に対向させ且つ突起部２２を皮膚に接触させた状態で、便量推定装置１００の上からベルトを腹部に巻き付けることによって、対象者に装着される。あるいは、便量推定装置１００は、接触面２１を対象者の腹部に対向させ且つ突起部２２を皮膚に接触させた状態で、便量推定装置１００の上から粘着テープを腹部に貼り付けることによって、対象者に装着される。
　超音波センサ１は、超音波の送受信を行う。具体的には、超音波センサ１は、圧電素子で構成されたトランスデューサを有している。超音波センサ１は、駆動電圧に応じた振動を行って超音波を発生させる一方、超音波を受信すると、その振動に応じた電気信号を発生させる。超音波センサ１は、センサの一例である。
　装置本体２は、超音波センサ１へ駆動電圧を出力する送信部３と、超音波センサ１から電気信号を受信する受信部４と、便量推定装置１００の全体的な制御を行い、便量を推定する制御部５と、メモリ１１と、外部に種々の情報を報知するための報知部１２と、実際に排便があったことの入力を行うための入力部１３と、外部との通信を行う通信部１４とを有している。
　送信部３は、超音波センサ１に駆動電圧を供給する。送信部３は、パルス発生器３１と増幅部３２とを有している。パルス発生器３１は、所定のパルス幅及び電圧値のパルス信号を発生させる。増幅部３２は、パルス発生器３１からパルス信号を増幅し、駆動電圧として超音波センサ１へ出力する。
　受信部４は、超音波センサ１からの電気信号を受信する。受信部４は、増幅部４１と、Ａ／Ｄ変換部４２とを有している。増幅部４１は、超音波センサ１からの受信信号を増幅して、Ａ／Ｄ変換部４２へ出力する。Ａ／Ｄ変換部４２は、増幅部４１からの受信信号をＡ／Ｄ変換して、制御部５へ出力する。
　通信部１４は、外部の通信端末と通信を行う。便量推定装置１００には、通信を行う外部の通信端末が登録可能であり、該通信端末の情報がメモリ１１に記憶されている。つまり、ユーザは、通信端末２００を予め便量推定装置１００に登録しておく。そうすることで、便量推定装置１００と通信端末２００間の通信が可能となる。例えば、介護者の所持する通信端末２００を便量推定装置１００に登録しておく。また、対象者が自力でトイレへ行ける場合には、対象者の通信端末２００を登録しておく。通信端末２００は、１台に限らず、複数台（例えば、介護者の通信端末と要介護者の通信端末）を登録可能としてもよい。
　制御部５は、１又は複数のプロセッサを有している。制御部５は、送信部３を制御して、駆動電圧を超音波センサ１へ出力させると共に、受信部４からの受信信号に基づいて便量を推定する。制御部５は、受信部４からの受信信号に信号処理を施す信号処理部５１と、送信部３を制御すると共に、便量を推定する推定部５２とを有している。
　信号処理部５１は、受信部４から入力された受信信号に平均化処理等の信号処理を施し、処理後の信号を推定部５２へ出力する。
　推定部５２は、送信部３のパルス発生器３１へパルス信号の生成指令を出力すると共に、信号処理部５１から入力された受信信号に基づいて便量を推定する。尚、送信部３の制御は、推定部５２とは別の部分が行ってもよい。
　以下、推定部５２の処理を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
　推定部５２は、まず、超音波の送信指令を出力する（ステップＳ１）。具体的には、推定部５２は、送信部３へパルス信号の生成指令を出力する。この生成指令が、便量の推定処理のトリガとなる。
　続いて、超音波センサ１が超音波を受信する（即ち、信号処理部５１に受信信号が入力される）と、推定部５２は、該受信信号に基づいて膀胱の壁からの反射波を検出する（ステップＳ３）。具体的には、推定部５２は、膀胱の後壁（背部側の壁）からの反射波を検出する。
　図５に、人体の下腹部を中心とする模式的な断面図を示す。図６に、受信信号の波形の一例を示す。図６の受信信号は、信号処理部５１において信号処理が施されている。
　図５に示すように、腹部の表面から背中に向かって、皮下脂肪６１、筋肉６２、脂肪６３、膀胱６４、精嚢６５若しくは前立腺６６（男性の場合）又は膣（女性の場合）、直腸６７、背骨（仙骨）６８等が順に並んでいる。尚、膀胱６４の上には、小腸６９が位置しており、膀胱６４の前側の斜め下には、恥骨６１０が位置している。
　図６における受信信号において、送信直後の部分は送信時のノイズであり、所謂、不感帯である。ノイズの直後の反射波Ｗ１は、腹部の皮下脂肪６１、筋肉６２、脂肪６３及び膀胱６４の上壁６４１若しくは前壁（腹部側の壁）６４２等からの反射波である。反射波Ｗ２は、膀胱６４の後壁６４３からの反射波である。推定部５２は、反射波Ｗ２の受信時間（送信信号を送信してから反射波Ｗ２を受信するまでの時間）に基づいて、腹部の表面から膀胱６４の後壁６４３までの距離を求める。推定部５２は、反射波Ｗ２のゼロクロス点の受信時間、又は、反射波Ｗ２のピーク（最大値又は最小値）の受信時間に基づいて、膀胱６４の後壁６４３の位置を求める。
　次に、推定部５２は、膀胱６４の後壁６４３の位置に基づいて便量を推定する（ステップＳ４）。図７に、図５の状態よりも直腸に便が溜まった状態の、人体の下腹部を中心とする模式的な断面図を示す。図８に、図６の状態よりも直腸に便が溜まった状態の、受信信号の波形の一例を示す。図８の受信信号は、信号処理部５１に信号処理を施されている。
　図７に示すように、直腸６７の後側には背骨６８が存在するので、直腸６７に便が溜まると、直腸６７は前側に膨出し、膀胱６４を前側に圧迫する。その結果、膀胱６４の後壁６４３は前側に移動する。それにより、図８の受信信号においては、膀胱６４の後壁６４３からの反射波である反射波Ｗ２の受信時間が図６に比べて早くなっている。つまり、直腸に溜まった便量が多くなるほど、膀胱６４の後壁６４３は前側に移動し、それに伴い、反射波Ｗ２の受信時間も早くなる。推定部５２は、反射波Ｗ２の受信時間に基づいて膀胱６４の後壁６４３の位置を求めており、膀胱６４の後壁６４３の位置に応じて便量を推定することができる。膀胱６４の後壁６４３の位置と便量との関係は、予め求められメモリ１１に記憶されている。具体的には、膀胱６４の後壁６４３が前側に位置するほど、便量が多くなる。推定部５２は、求めた膀胱６４の後壁６４３の位置を、メモリ１１に記憶された膀胱６４の後壁６４３の位置と便量との関係に照らし合わせて便量を推定する。
　続いて、推定部５２は、便量に基づいて排便タイミングを判定する（ステップＳ５）。具体的には、推定部５２は、便量が所定の判定閾値以上であるか否かを判定する。判定閾値は、排便タイミングが到来したときの便量である。排便タイミングをどの時期とするか（例えば、排便直前とするか、又は排便１０分前とするか）は適宜設定することができ、それに相当する判定閾値がメモリ１１に予め記憶されている。つまり、推定部５２は、便量が排便タイミングであると想定した量となったか否かを判定する。
　推定部５２は、メモリ１１から判定閾値を読み出し、推定された便量と比較する（ステップＳ６）。便量が判定閾値以上である場合（ＹＥＳ）には、推定部５２は、排便タイミングが到来したと判定し、排便タイミングを報知する（ステップＳ７）。具体的には、推定部５２は、報知部１２を作動させると共に、登録された通信端末２００に通信部１４を介して排便タイミングの到来を報知する。報知部１２は、例えば、バイブレータである。バイブレータが振動することによって、対象者に排便タイミングの到来を報知する。これにより、対象者は、そのうち便意をもよおすことが事前に知らされるので、トイレへ行く準備を行うことができる。
　また、通信端末２００は、便量推定装置１００専用のアプリをダウンロードしておくことによって、便量推定装置１００との通信及び便量推定装置１００の操作が可能となる。通信端末２００は、便量推定装置１００からの排便タイミングの到来の信号を受信すると、排便タイミングの到来をユーザに通知をディスプレイに表示する等して、通信端末２００の所持者に排便タイミングの到来を報知する。これにより、通信端末２００の所持者に排便タイミングの到来を知らせ、対象者のトイレへの誘導を促すことができる。
　一方、便量が判定閾値未満である場合（ＮＯ）には、推定部５２は、前回の超音波の送信から所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。所定時間が経過していれば、推定部５２は、ステップＳ１へ戻り、超音波の送信を行う。一方、所定時間が経過していない場合は、推定部５２は、所定時間が経過するのを待機し、所定時間経過後にステップＳ１へ戻る。このように、推定部５２は、超音波の送信を所定の時間間隔で行い、排便タイミングの判定を定期的に行う。
　また、推定部５２は、排便タイミングの判定（パルス信号の生成指令から判定までの一連の処理）を定期的に実行する際に、その都度、便量をメモリ１１に記録しておく。つまり、メモリ１１には、便量の時系列的変化が記録されている。
　推定部５２は、排便タイミングの到来を報知した後、実際の排便があった旨の報告を待機する（ステップＳ９）。装置本体２には入力部１３が設けられており、実際に排便が終了すると、対象者又は介護者等の第三者に入力部１３を操作してもらう。例えば、入力部１３は、押しボタンである。さらに、通信端末２００からも、実際の排便があった旨を便量推定装置１００へ入力することができる。通信端末２００の所持者は、実際の排便が終了したときに、通信端末２００を操作して、実際の排便があった旨を便量推定装置１００へ送信する。
　推定部５２は、入力部１３からの信号又は通信端末２００からの実際の排便があった旨の報告が入力されると、実際の排便が有ったと判定して、判定閾値を修正する（ステップＳ１０）。具体的には、推定部５２は、排便タイミングの到来を報知したときから、入力部１３又は通信端末２００からの実際の排便があった旨の入力があるまでの時間に基づいて、排便タイミングの到来を報知した時期が適切か否かを判定する。便量が判定閾値に相当する量となってから排便までに要する時間は、報知から排便の報告までの時間と略一致する。そこで、推定部５２は、報知から排便の報告までの時間と、排便タイミングとして想定している排便までの時間との差が所定範囲内であれば、判定閾値をそのままとする。このような場合には、推定部５２は、適切な時期に排便タイミングを報知しているので、判定閾値の修正を行わない。一方、推定部５２は、報知から排便の報告までの時間が想定している排便までの時間よりも所定範囲を超えて短ければ、判定閾値を所定量だけ小さく修正し、報知から排便の報告までの時間が想定している排便までの時間よりも所定範囲を超えて長ければ、判定閾値を所定量だけ大きく修正する。このような場合には、排便までに要する予想時間と、排便までに要する実際の時間とがずれているため、推定部５２は、判定閾値を時間のずれが小さくなるように修正する。推定部５２は、修正後の判定閾値をメモリ１１に上書きする。推定部５２は、次回以降の排便タイミングの判定時には、修正後の判定閾値を使用する。
　直腸の太さには個人差があり、同様に、排便直前の便量にも個人差がある。実際の排便が有った際には、フィードバックを受けて判定閾値を修正することによって、対象者に応じた判定閾値で排便タイミングを正確に判定することができる。
　推定部５２は、判定閾値の修正が完了すると、ステップＳ８へ進む。つまり、前述の説明では、排便タイミングが到来していない場合の排便タイミング判定後の処理としてステップＳ８について説明しているが、排便タイミングが到来した場合も、推定部５２は、最終的にステップＳ８の処理を実行する。こうして、排便タイミングが到来したか否かにかかわらず、推定部５２は、超音波の送信を所定の時間間隔で行い、排便タイミングの判定を定期的に行う。
　以上のように、便量推定装置１００は、膀胱６４の壁の位置を検出する超音波センサ１と、直腸６７に溜まった便量を超音波センサ１の出力に基づいて推定する推定部５２とを備えている。
　換言すると、以上の便量推定方法は、膀胱６４の壁の位置を検出する工程と、直腸６７に溜まった便量を検出された、膀胱６４の壁の位置に基づいて推定する工程とを含んでいる。
　この構成によれば、超音波センサ１が膀胱６４の壁、詳しくは、後壁６４３の位置を検出する。膀胱６４の後壁６４３の後方には直腸６７が位置しており、直腸６７の後方には背骨６８が位置している。直腸６７に便が溜まると、直腸６７が太くなる。直腸６７の後方には背骨６８が位置するため、直腸６７が太くなる際には、直腸６７は後方に膨らむよりも前方に膨らむ。その結果、直腸６７は、精嚢６５、前立腺６６及び膀胱６４の後壁６４３を前方に押し動かす。つまり、膀胱６４の後壁６４３の位置は、直腸６７の太さ、ひいては、直腸６７に溜まった便量に関連する。そこで、推定部５２は、超音波センサ１の出力に基づく膀胱６４の後壁６４３の位置から、便量を推定する。これにより、便量推定装置１００は、便量を的確に推定することができる。
　また、推定部５２は、推定した便量に基づいて排便タイミングを判定する。例えば、推定部５２は、便量が所定の判定閾値を超えると、排便が近いと判定することができる。
　また、便量推定装置１００は、排便タイミングの到来を報知する報知部１２をさらに備え、推定部５２は、排便タイミングが到来したと判定したときに報知部１２を作動させる。
　この構成によれば、推定部５２により排便タイミングの到来が判定された場合に、報知部１２がその旨を外部に報知する。これにより、超音波センサ１を装着している対象者又はそれ以外の第三者が排便タイミングを知ることができる。例えば、体が不自由でトイレに行くまでに時間を要する人が対象者である場合には、排便タイミングを報知する時期を早めに設定することによって、対象者が便意を感じる前であっても排便の予告を行うことができる。これにより、対象者に早めにトイレへ行く準備を促すことができる。また、要介護者が対象者である場合にも、介護者が便意を感じる前であっても排便の予告を行うことができる。これにより、介護者は、余裕を持って、要介護者をトイレへ案内することができる。
　さらに、推定部５２は、便量が所定の判定閾値以上である場合に排便タイミングが到来したと判定するように構成され、排便タイミングを判定した後に実際の排便のフィードバックを受け付け、判定閾値を修正する。
　この構成によれば、推定部５２は、便量に基づいて排便タイミングを判定する。ところが、直腸の太さは個人差があるため、排便タイミングが到来したと判定するための便量の判定閾値も個人差がある。推定部５２は、判定タイミングを判定した後に実際の排便のフィードバックを受け付けて判定閾値を修正する。これにより、判定閾値が対象者に応じて修正されていく。その結果、推定部５２による排便タイミングの判定精度を向上させることができる。
　具体的には、推定部５２は、実際の排便があった旨の入力を受け付けるように構成されており、排便タイミングを報知してから実際の排便があった旨の入力を受けるまでの時間に基づいて判定閾値を修正する。
　これにより、実際の排便に基づいて判定閾値を修正することができる。
　また、超音波センサ１は、前述の突出部２２に設けられているので、対象者の皮膚（体表）との密着性が向上し、超音波の人体への入射が促進される。これにより、後述する膀胱の検出能力が高められる。
　さらに、突起部２２を接触面２１の比較的下方に配置することによって、便量推定装置１００の装着時に対象者に与える違和感を低減することができる。つまり、膀胱６４の後壁６４３を検出するためには、下腹部の比較的下方の位置から超音波を出射することが好ましい。しかし、便量推定装置１００の装着位置が下腹部の下方になり過ぎると、対象者に違和感を与えてしまう。それに対し、突起部２２を接触面２１の比較的下方に配置することによって、突起部２２を下腹部の下方に配置した場合であっても、便量推定装置１００を、全体として、できる限り上方に配置することができる。超音波センサ１は、突起部２２に内蔵されているので、対象者への違和感を低減しつつ、下腹部の比較的下方の位置から超音波を出射することができる。
　《その他の実施形態》
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
　便量推定装置１００は、超音波を送信し（ステップＳ１）、超音波を受信すると（ステップＳ２）、膀胱６４の後壁６４３からの反射波の検出を行っている（ステップＳ３）。このとき、便量推定装置１００は、膀胱６４の後壁６４３からの反射波の検出を行う前に、超音波センサ１の装着位置の適否の判定及び／又は膀胱６４の検出が可能か否かの判定を行うようにしてもよい。その場合のフローチャートを図９に示す。
　図９に示すフローチャートでは、推定部５２は、ステップＳ２において超音波を受信した後、ステップＳ１１において、超音波センサ１の装着位置の適否を判定する。
　詳しくは、推定部５２は、受信信号におけるノイズの直後の反射波Ｗ１に基づいて、超音波センサ１の装着位置が適切か否かを判定する。図１０に、反射波Ｗ１を詳細に分析できるように信号処理した受信信号を示す。図１１は、図１０と同様の信号処理をした受信信号であり、超音波センサ１の装着位置が図１０の位置よりも高い位置となっている。
　超音波は音響インピーダンスの異なる媒体間の境界において反射するので、超音波センサ１から送信された超音波は、皮下脂肪６１、筋肉６２及び脂肪６３の表面においても反射する。反射波Ｗ１を詳しく解析すると、反射波Ｗ１には、皮下脂肪６１からの反射波ｗ１１と、筋肉６２からの反射波ｗ１２と、脂肪６３からの反射波ｗ１３とが含まれている。そして、図１０，１１を比較すると、反射波ｗ１１～ｗ１３のそれぞれが受信される時間が変化している。図５からわかるように、皮下脂肪６１、筋肉６２及び脂肪６３の厚みは、上下の位置に応じて変化する。反射波ｗ１１～ｗ１３の受信時間に基づいて、皮下脂肪６１、筋肉６２及び脂肪６３の厚みを推定することができ、ひいては、超音波センサ１の装着位置を推定することができる。
　超音波センサ１の装着位置が上過ぎると、膀胱６４の後壁６４３を適切に検出できない場合がある。つまり、膀胱６４は、溜まった尿量に応じて形状及び大きさが変化する。尿量が少ないときには、膀胱６４は小さく、比較的下方に位置している。超音波センサ１の装着位置が上過ぎると、膀胱６４が小さい場合に、後壁６４３を検出できない可能性がある。一方、超音波センサ１の装着位置が下過ぎると、超音波センサ１から送信された超音波が恥骨６１０で反射し、膀胱６４の後壁６４３の後壁に到達する成分が少なくなってしまう。結果として、後壁６４３からの反射波の振幅が小さくなり、該反射波の検出が難しくなる。
　そこで、推定部５２は、反射波ｗ１１～ｗ１３に基づいて皮下脂肪６１、筋肉６２及び脂肪６３の各厚み又は各割合を推定し、それに基づいて超音波センサ１の装着位置の適否を判定する。適切な装着位置における皮下脂肪６１、筋肉６２及び脂肪６３の各厚み又は各割合が、予め求められ、メモリ１１に記憶されている。推定部５２は、反射波ｗ１１～ｗ１３に基づいて推定した皮下脂肪６１、筋肉６２及び脂肪６３の各厚み又は各割合をメモリ１１に記憶された厚み又は割合と照らし合わせることによって、前記判定を行う。また、推定部５２は、恥骨６１０からの反射波の有無によって、超音波センサ１の装着位置が下過ぎることを判定してもよい。
　超音波センサ１の装着位置が適切な場合には、推定部５２は次のステップに進む一方、超音波センサ１の装着位置が不適切な場合には、推定部５２は、その旨を報知部１２を介して対象者に伝え、超音波センサ１の装着位置の修正を促す。
　尚、皮下脂肪６１、筋肉６２及び脂肪６３の各厚み又は各割合は個人差が大きいので、超音波センサ１の装着位置が不適切と判定された場合であっても、推定部５２は、その旨を対象者に報知する程度に留めて、次のステップに進んでもよい。
　さらに、推定部５２は、ステップＳ１２において、膀胱６４の検出が可能か否かの判定を行う。図１２に示すように、膀胱６４に溜まった尿量が少ない場合には、膀胱６４は小さい。膀胱６４が小さいと、超音波センサ１により膀胱６４の壁、特に後壁６４３を検出できない可能性がある。そこで、推定部５２は、超音波センサ１により膀胱６４を検出可能な程度に膀胱６４が大きくなっているかを検出する。
　詳しくは、推定部５２は、膀胱６４の後壁６４３からの反射波が返ってくると想定される受信時間帯（以下、「判定時間帯」という）に反射波が存在するか否かを判定する。図１３に、膀胱６４が小さく、超音波センサ１により膀胱６４を検出できない場合の受信信号を示す。この受信信号では、判定時間帯において反射波を観測することができない。推定部５２は、判定時間帯に含まれる反射波の振幅が所定の閾値以上となるか否かによって、膀胱６４の検出が可能か否かを判定する。
　尚、膀胱６４の後壁６４３の位置を検出するセンサは、超音波センサ１に限られるものではない。超音波センサ以外であっても、膀胱６４の後壁６４３の位置を検出できる限り、任意のセンサを採用することができる。超音波センサを採用する場合であっても、超音波センサの構成は、前記の構成に限られるものではない。例えば、アレイ状に配列された複数のトランスデューサを有する超音波センサであってもよい。
　便量推定装置１００の装着方法は、前記の方法に限られるものではない。例えば、接触面２１を粘着性を有する貼付面で形成し、接触面２１を対象者の腹部に貼り付けるようにしてもよい。
　便量推定装置１００では、超音波センサ１と装置本体２とが一体的に構成されているが、これに限られるものではない。例えば、超音波センサ１と装置本体２とを別体に構成し、超音波センサ１だけが対象者に装着され、装置本体２は必ずしも対象者に装着されなくてもよい。その場合、超音波センサ１と装置本体２とは、有線又は無線で通信する。また、対象者に装着される側の装置には、少なくとも超音波センサ１が含まれるが、それ以外の要素も含まれるようにしてもよい。例えば、送信部３及び受信部４を装置本体２から分離して、対象者に装着される側の装置に含めてもよい。さらに、信号処理部５１を対象者に装着される側の装置に含めてもよい。さらには、制御部５及びメモリ１１を対象者に装着される側の装置に含め、報知部１２及び入力部１３だけを分離させてもよい。
　尚、対象者に装着されない側の装置は、スマートフォンやＰＣ等の通信端末で構成してもよい。例えば、超音波センサ１、送信部３、受信部４、制御部５及びメモリ１１を一体的に形成し、報知部１２及び入力部１３を通信端末で構成してもよい。その場合、便量推定装置１００は、超音波センサ１、送信部３、受信部４、制御部５及びメモリ１１を備え、例えば介護者が所持する通信端末が報知部１２及び入力部１３として機能する。便量推定装置１００は、排便タイミングの判定を前述の如く実行し、排便タイミングが到来したときにはその旨を通信端末へ送信する。介護者は、排便タイミングの通知を受けて、要介護者をトイレへ誘導し、実際の排便があったときにはその旨を通信端末を介して便量推定装置１００へ送信する。便量推定装置１００は、実際の排便の報告を受信したときには、前述の如く、判定閾値を修正する。
　さらには、超音波センサ１及び装置本体２とスマートフォン又はＰＣ等の通信端末２００とで便量推定装置１００を形成してもよい。この場合、送信部３、受信部４、信号処理部５１及び推定部５２のうち便量を推定する以外の機能部及び通信部１４が装置本体２に設けられ、メモリ１１、報知部１２、入力部１３及び推定部５２のうち便量を推定する機能部が通信端末２００に設けられてもよい。つまり、超音波を送信し、その反射波を受信し、受信信号を信号処理するまでを超音波センサ１及び装置本体２で行い、信号処理した後の受信信号が装置本体２から通信端末２００に送信される。通信端末２００は、受信信号を受信してメモリ１１に記憶すると共に、その受信信号を用いて便量の推定及び排便タイミングの予測等の演算を行い、必要に応じて報知等を行うようにしてもよい。
　さらには、超音波センサ１及び装置本体２と、スマートフォン又はＰＣ等の通信端末２００と、サーバとで便量推定装置１００を形成してもよい。この場合、送信部３、受信部４、信号処理部５１及び推定部５２のうち便量を推定する以外の機能部及び通信部１４が装置本体２に設けられ、メモリ１１及び推定部５２のうち便量を推定する機能部がサーバに設けられ、報知部１２及び入力部１３が通信端末２００に設けられてもよい。つまり、超音波を送信し、その反射波を受信し、受信信号を信号処理するまでを超音波センサ１及び装置本体２で行い、信号処理した後の受信信号が装置本体２からサーバに送信される。サーバは、受信信号を受信してメモリ１１に記憶すると共に、その受信信号を用いて便量の推定及び排便タイミングの予測等の演算を行う。そして、サーバは、便量及び／又は排便タイミングを通信端末２００に送信するか、又は、便量及び／又は排便タイミングに関し報知が必要な場合に通信端末２００にその旨を報知する。通信端末２００は、サーバから便量及び／又は排便タイミングに関する情報を受信し、必要に応じてその内容をディスプレイに表示したり、アラーム又はバイブレータを作動させたりする。排便のフィードバックは、通信端末２００が操作されることによって、排便があった旨が通信端末２００からサーバへ送信される。
　尚、排便直前を排便の何分前とするかは、ユーザが適宜設定可能としてもよい。例えば、ユーザが排便５分前を排便タイミングとして入力すると、推定部５２は、排便５分前と想定される便量を判定閾値として設定する。メモリ１１は、平均的な直腸の太さを基準として、便量と排便までの時間との関係を記憶しておき、推定部５２は、入力された時間に応じた便量を判定閾値として設定する。
　報知部１２は、バイブレータに限られるものではない。報知部１２は、アラームやランプ、又はそれらの組み合わせであってもよい。さらに、報知部１２は、ディスプレイであってもよく、報知する内容に応じたイメージやアニメーションを表示するようにしてもよい。例えば、報知部１２は、排便タイミングに応じたイメージをディスプレイに表示するようにしてもよい。具体的には、排便までの時間を人の顔を模したイメージで表し、排便までに時間が短くなるほど我慢している度合が強くなるように顔の表情が変わるようにしてもよい。
　また、判定閾値の修正は、入力部１３からの入力に基づくのではなく、判定値（即ち、便量）に基づいて行ってもよい。例えば、排便タイミングの判定の繰り返し周期が短い場合には、直腸の便量が増加し、排便されて、便量が減少するまでの便量がメモリ１１に細かく記録される。そのような場合には、メモリ１１に記録された便量に基づいて、実際の排便がいつあったかを判定することができ、それに基づいて、排便までの時間が所定の設定時間となる便量を求めることができる。例えば、排便タイミングの到来を報知した後、便量が極大となり、その後、急に減少したときが実際の排便時である。つまり、排便タイミングの報知から便量が極大となるまでの時間又は、便量が急減するまでの時間に基づいて、判定閾値を修正するようにしてもよい。これにより、判定閾値をより正確に修正することができる。
　尚、排便タイミングの判定を定期的に行う繰り返し周期は、可変であってもよい。例えば、排便タイミングが到来するまでは、排便タイミングの判定を行う繰り返し周期を相対的に長くし（例えば、１０分ごと）、排便タイミングの到来を判定した後は便量の推定をより短い繰り返し周期（例えば、１分ごと）で行うようにしてもよい。こうすることによって、消費電力を節約しつつ、排便前後の便量をより正確に検出し、判定閾値をより正確に修正することができる。
　また、推定部５２は、排便タイミングの到来を報知する際に、排便までのおおよその時間を報知するようにしてもよい。かかる構成であっても、前述のように、実際の排便に基づいて判定閾値、及び、排便までの予測時間を修正するようにしてもよい。
　さらに、推定部５２は、排便タイミングを便量の多さに基づいて判定するものに限られない。例えば、推定部５２は、便量の変化率に基づいて排便タイミングを判定してもよい。便量が急に多くなることをもって、便が直腸に到達した、即ち、排便タイミングが到来したと判定してもよい。つまり、「便量に基づいて排便タイミングを推定する」の「便量に基づいて」とは、「便量の多さに基づいて」と「便量の変化率に基づいて」とを含む概念である。
　また、送信部３は、パルス信号を駆動信号として超音波センサ１に入力しているが、駆動信号は、パルス信号に限定されるものではない。駆動信号は、パルス波ではなく、バースト波であってもよい。
　さらには、駆動信号に、周波数変調連続波（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いてもよい。その場合、推定部５２は、受信信号の周波数解析を行って、直腸の太さを検出する。周波数解析の手法としては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）であってもよいし、最大エントロピー法（ＭＥＭ）であってもよい。
　また、便量推定装置１００は、膀胱６４の後壁６４３の位置に基づいて便量を推定している。しかし、検出する膀胱６４の壁は、後壁６４３に限られない。前述の如く、便量の増加に伴い、直腸６７が太くなると、膀胱６４の後壁６４３が前に押される。このとき、膀胱６４の後壁６４３だけでなく、膀胱６４の上壁６４１も移動する。つまり、上壁６４１の位置に基づいて、直腸６７の太さ、ひいては、便量を推定することができる。ただし、超音波センサ１から人体への超音波の入射角度及び膀胱６４の壁からの反射角度等を考慮すると、超音波センサ１を腹部に装着する場合には、上壁６４１よりも後壁６４３の位置の方が検出しやすい。
　さらに、推定部５２は、膀胱６４の壁の位置から便量を推定し、便量から排便タイミングを予測している。しかし、推定部５２は、膀胱６４の壁の位置に基づいて排便タイミングを予測してもよい。つまり、膀胱６４の壁の位置と便量とは互いに関連し、便量と排便タイミングとは互いに関連している。そのため、膀胱６４の壁の位置と排便タイミングとも互いに関連している。そこで、膀胱６４の壁の位置と排便タイミングとの関係を予め求め、メモリ１１に記憶しておいてもよい。そして、推定部５２は、膀胱６４の壁の位置を検出し、その壁の位置をメモリ１１に記憶された、膀胱６４の壁の位置と排便タイミングとの関係に照らし合わせて、排便タイミングを予測してもよい。このような場合、最終的に求められるのは排便タイミングであるが、膀胱６４の壁の位置、便量及び排便タイミングが相互に関連するという関係性を用いており、実質的には膀胱６４の壁の位置から便量を推定しているとみなすことができる。
　また、前記実施形態では、便量推定装置１００は、推定した便量に基づいて排便タイミングを予測しているが、排便タイミングを予測しなくてもよい。便量推定装置１００は、単に便量を推定するだけであってもよく、又は、便量を推定し、その便量を用いて排便タイミング以外の事象を予測するものであってもよい。例えば、便量推定装置１００により推定された便量に基づいて便が直腸に到達したか否かを判定し、例えば、便秘薬等の薬を内服するタイミングを判定してもよい。
１００　　便量推定装置
１　　　　超音波センサ（センサ）
５２　　　推定部
２００　　通信端末

Claims (4)

  1. 　膀胱の壁の位置を検出するセンサと、
    　直腸に溜まった便量を前記センサの出力に基づいて推定する推定部とを備える便量推定装置。
  2. 　請求項１に記載の便量推定装置において、
    　前記推定部は、推定した便量に基づいて排便タイミングを判定する便量推定装置。
  3. 　膀胱の壁の位置を検出する工程と、
    　直腸に溜まった便量を検出された膀胱の壁の位置に基づいて推定する工程とを含む便量推定方法。
  4. 　請求項３に記載の便量推定方法において、
    　推定した便量に基づいて排便タイミングを判定する工程をさらに含む便量推定方法。
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