WO2018185904A1 - 排尿予測装置及び排尿予測方法 - Google Patents

排尿予測装置及び排尿予測方法 Download PDF

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WO2018185904A1
WO2018185904A1 PCT/JP2017/014353 JP2017014353W WO2018185904A1 WO 2018185904 A1 WO2018185904 A1 WO 2018185904A1 JP 2017014353 W JP2017014353 W JP 2017014353W WO 2018185904 A1 WO2018185904 A1 WO 2018185904A1
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bladder
urination
server
ultrasonic sensor
ultrasonic
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PCT/JP2017/014353
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English (en)
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中西敦士
正森良輔
和田俊輔
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Triple W Japan Inc
Original Assignee
Triple W Japan Inc
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Clinical applications

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to a urination prediction device and a urination prediction method.
  • Patent Document 1 discloses a technique for estimating the urine volume of the bladder based on the distance between the front wall and the rear wall of the bladder.
  • the technique of Patent Document 1 estimates the urine volume of the bladder at that time. Therefore, when the amount of urine is estimated, the amount of urine may already be an allowable accumulation amount or an amount close to the allowable accumulation amount. For example, in the field of nursing care, it takes time to prepare for excretion of the care recipient, so it may be too late to know that the urine volume has already reached or is close to the allowable accumulation level. is there. In addition to nursing care, it is useful to know in advance the timing of urination in various situations.
  • the technology disclosed herein has been made in view of the above points, and its purpose is to predict urination timing.
  • the urination prediction device disclosed herein transmits sonication into the body of a subject, and detects urination timing based on a plurality of sensors for detecting the bladder and the inflation rate of the bladder obtained from the detection results of the plurality of sensors.
  • An estimation unit for estimation is provided.
  • the method for predicting urination disclosed herein is obtained from a step of detecting a bladder by a plurality of sensors that transmit ultrasonic waves into the body of a subject and detect reflected waves of the ultrasonic waves, and a detection result of the bladder. And a step of estimating urination timing based on the inflation rate of the bladder.
  • urination timing can be predicted.
  • urination timing can be predicted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a urination prediction apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the transducer.
  • FIG. 3 is a schematic side view of the transducer.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a mounting state of the transducer.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the lower abdomen of a human body to which a transducer is attached.
  • FIG. 6 is a block diagram of the processing apparatus.
  • FIG. 7 is a flowchart showing processing by the server group.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the lower abdomen of the human body when the urine accumulation amount is medium.
  • FIG. 9 is a reception signal of the first ultrasonic sensor in the state of FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a reception signal of the second ultrasonic sensor in the state of FIG.
  • FIG. 11 is a received signal of the third ultrasonic sensor in the state of FIG.
  • FIG. 12 is a received signal of the fourth ultrasonic sensor in the state of FIG.
  • FIG. 13 is a table showing determination results accumulated in the server group.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a urination prediction device 100.
  • the urination prediction device 100 estimates the urination timing of the subject.
  • 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 urination prediction device 100 includes a transducer 1, a processing device 2 that processes a received signal of the transducer 1, and a server group 3 that analyzes a signal processed by the processing device 2.
  • the transducer 1 and the processing device 2 are connected by wire.
  • the processing device 2 performs wireless communication with the server group 3.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the transducer 1.
  • FIG. 3 is a schematic side view of the transducer 1.
  • the transducer 1 has four ultrasonic sensors 11A to 11D and a casing 12 that houses the ultrasonic sensors 11A to 11D.
  • each of the ultrasonic sensors 11A to 11D is the same.
  • the ultrasonic sensors 11A to 11D are not distinguished from each other, they are simply referred to as “ultrasonic sensor 11”.
  • they are referred to as a first ultrasonic sensor 11A, a second ultrasonic sensor 11B, a third ultrasonic sensor 11C, and a fourth ultrasonic sensor 11D.
  • the ultrasonic sensor 11 is an example of a sensor.
  • the ultrasonic sensor 11 transmits and receives ultrasonic waves.
  • the ultrasonic sensor 11 has a piezoelectric element.
  • the piezoelectric element generates an ultrasonic wave by vibrating according to the driving voltage, and generates an electrical signal corresponding to the vibration when receiving the ultrasonic wave.
  • the ultrasonic sensor 11 is an example of a sensor.
  • the casing 12 is generally formed in a flat rectangular parallelepiped.
  • the casing 12 has a relatively large area and has a pair of opposing substantially rectangular surfaces, and one surface of the casing 12 is in contact with the abdomen of the subject (hereinafter referred to as “contact surface”). 13
  • the ultrasonic sensors 11A to 11D are arranged to transmit ultrasonic waves toward different positions in the direction in which the bladder expands.
  • the ultrasonic sensors 11A to 11D are arranged at different positions in the vertical direction of the casing 12, as shown in FIGS.
  • the first ultrasonic sensor 11A, the second ultrasonic sensor 11B, the third ultrasonic sensor 11C, and the fourth ultrasonic sensor 11D are arranged in this order from the bottom.
  • the vertical direction of the casing 12 is the vertical direction when the transducer 1 is attached to the subject.
  • the transducer 1 is attached to the subject in a state where the longitudinal direction of the substantially rectangular contact surface 13 coincides with the vertical direction. That is, the vertical direction of the casing 12 is the longitudinal direction of the contact surface 13.
  • the left and right positions of the first ultrasonic sensor 11A and the third ultrasonic sensor 11C are the same, while the second ultrasonic sensor 11D and the fourth ultrasonic sensor 11D are the first ultrasonic sensor 11A and the third ultrasonic sensor. It is offset in the left-right direction with respect to 11C.
  • the positions in the left-right direction of the second ultrasonic sensor 11C and the fourth ultrasonic sensor 11D are the same. That is, the ultrasonic sensors 11A to 11D are arranged in a staggered manner.
  • the ultrasonic transmission directions of the ultrasonic sensors 11A to 11D are not parallel. As shown in FIG. 3, the ultrasonic sensors 11A to 11D transmit ultrasonic waves radially in the vertical direction. That is, the ultrasonic sensors 11A to 11D have different ultrasonic emission angles in the vertical direction. Specifically, the fourth ultrasonic sensor 11 ⁇ / b> D transmits ultrasonic waves in the normal direction of the contact surface 13. The third ultrasonic sensor 11C transmits ultrasonic waves obliquely downward from the fourth ultrasonic sensor 11A. The second ultrasonic sensor 11B transmits ultrasonic waves obliquely downward from the third ultrasonic sensor 11C.
  • the first ultrasonic sensor 11A transmits an ultrasonic wave obliquely downward from the second ultrasonic sensor 11B. That is, the first ultrasonic sensor 11A transmits the ultrasonic wave most downward, and gradually transmits the ultrasonic wave upward in the order of the second ultrasonic sensor 11B, the third ultrasonic sensor 11C, and the fourth ultrasonic sensor 11D. .
  • FIG. 4 is a diagram showing a mounting state of the transducer 1.
  • the transducer 1 is attached to a subject as shown in FIG.
  • the transducer 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 transducer 1 is attached to the abdomen with a belt or tape with the contact surface 13 in contact with the abdomen of the subject.
  • a gel or the like for improving the permeability of ultrasonic waves to the abdomen is applied between the contact surface 13 and the abdomen.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the lower abdomen of the human body to which the transducer 1 is attached.
  • the example of FIG. 5 has shown the state with almost no urine storage amount.
  • 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, etc. are in order.
  • the small intestine 69 is located on the bladder 64, and the pubic bone 610 is located obliquely below the front side of the bladder 64.
  • the transducer 1 is attached to the abdomen of the subject so that the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensors 11A to 11D spread in the vertical direction.
  • the ultrasonic sensors 11A to 11D transmit ultrasonic waves toward different positions in the vertical direction in the body.
  • the bladder swells in three dimensions as the amount of stored urine increases. Therefore, the different position in the vertical direction is one of the directions in which the bladder expands. Note that the bladder expands greatly particularly in the vertical direction. That is, the ultrasonic sensors 11A to 11D are arranged to transmit ultrasonic waves toward different positions in the direction in which the bladder expands relatively large.
  • FIG. 6 is a block diagram of the processing device 2.
  • the processing device 2 includes a transmission unit 21 that outputs a drive voltage to the ultrasonic sensor 11, a reception unit 22 that receives an electrical signal from the ultrasonic sensor 11, and the ultrasonic sensor 11 connected to the transmission unit 21 and the reception unit 22.
  • a switch 23 for switching between, a notification unit 24 for reporting various information to the outside, a communication unit 25 for performing communication with the outside, and a control unit 26 for performing overall control of the processing device 2 Yes.
  • the processing device 2 is attached to a subject's clothes and the like.
  • the transmission unit 21 supplies a driving voltage to the ultrasonic sensor 11.
  • the transmission unit 21 includes a pulse generator 21a and an amplification unit 21b.
  • the pulse generator 21a generates a pulse signal having a predetermined pulse width and voltage value.
  • the pulse generator 21a may be configured to be able to change the pulse width, the number of pulses, and the frequency.
  • the amplifying unit 21b amplifies the pulse signal from the pulse generator 21a and outputs the amplified signal to the ultrasonic sensor 11 as a driving voltage.
  • the receiving unit 22 receives an electrical signal from the ultrasonic sensor 11.
  • the reception unit 22 includes an amplification unit 22a and an A / D conversion unit 22b.
  • the amplification unit 22a amplifies the received signal from the ultrasonic sensor 11 and outputs the amplified signal to the A / D conversion unit 22b.
  • the A / D converter 22b performs A / D conversion on the received signal from the amplifier 22a.
  • the switch 23 selectively switches the ultrasonic sensor 11 connected to the transmission unit 21 and the reception unit 22 from the ultrasonic sensors 11A to 11D.
  • the notification unit 24 is, for example, an LED lamp.
  • Various information for example, arrival of urination timing is notified to the subject by the lighting mode of the LED lamp.
  • the communication unit 25 communicates with an external communication device.
  • the communication unit 25 performs Bluetooth (registered trademark) standard communication.
  • the communication unit 25 communicates with the server group 3 via the gateway 40.
  • the control unit 26 has one or a plurality of processors.
  • the control unit 26 controls the transmission unit 21, the reception unit 22, the switch 23, the notification unit 24, and the communication unit 25.
  • control unit 26 controls the switch 23 to switch the ultrasonic sensor 11 connected to the transmission unit 21 and the reception unit 22.
  • the control unit 26 controls the transmission unit 21 to output a drive voltage to the ultrasonic sensor 11.
  • the control unit 26 controls the reception unit 22 to convert the reception signal of the ultrasonic sensor 11 into a digital signal.
  • the control unit 26 controls the communication unit 25 to transmit a signal from the reception unit 22 to the outside.
  • the control unit 26 receives a signal from the outside via the communication unit 25, and performs processing according to the signal (for example, activates the notification unit 24).
  • the server group 3 performs so-called cloud computing.
  • the server group 3 includes a plurality of servers as shown in FIG. Specifically, the server group 3 includes a first server 31 that performs data analysis, a second server 32 that provides an application to the user terminal 71, and a third server 33 that receives information that affects the urination timing of the subject. And a fourth server 34 functioning as a database.
  • the server group 3 is an example of an estimation unit.
  • the first server 31 communicates with the processing device 2 and analyzes the signal from the processing device 2, that is, the reception signal of the ultrasonic sensor 11 received and processed by the receiving unit 22.
  • the reception signal transmitted from the processing device 2 is also simply referred to as “reception signal of the ultrasonic sensor 11”.
  • the first server 31 estimates urination timing based on the inflation rate of the bladder obtained from the reception signal of the ultrasonic sensor 11. At that time, the first server 31 also estimates the urine accumulation amount of the bladder from the reception signal of the ultrasonic sensor 11.
  • the second server 32 communicates with the user terminal 71.
  • An external communication terminal that performs communication can be registered in the server group 3 (specifically, the fourth server 34), and information on the communication terminal is stored in the server group 3 in association with the processing device 2. That is, the user registers the user terminal 71 in the server group 3 in advance. By doing so, communication between the server group 3 and the user terminal 71 becomes possible.
  • a user terminal 71 for example, a smartphone or a tablet terminal
  • the user terminal 71 of the target person is registered.
  • the number of user terminals 71 is not limited to one, and a plurality of user terminals (for example, a user terminal 71 of a caregiver and a user terminal 71 of a care recipient) may be registered.
  • the user terminal 71 can operate the dedicated application by transmitting and receiving information to and from the second server 32 by downloading an application dedicated to the urination prediction apparatus 100.
  • the second server 32 receives information on the state of the subject from the user terminal 71.
  • the second server 32 stores the received information in the fourth server 34.
  • the information related to the state of the subject includes at least information that affects the allowable urine storage amount of the bladder (that is, the urine storage amount that causes urinary intention) and information that affects the inflation rate of the bladder.
  • the information regarding the subject's condition includes information regarding food intake, information regarding beverage intake, information regarding medication, and information regarding whether or not the subject is sleeping.
  • the second server 32 transmits various information such as the urination timing of the subject to the user terminal 71.
  • the third server 33 receives information related to the state of the subject from an external device other than the user terminal 71.
  • An example of this external device is a posture sensor.
  • the posture sensor transmits information on the posture of the subject as information on the state of the subject.
  • the third server 33 has a built-in posture sensor and communicates with the wearable terminal 72 worn by the subject.
  • the third server 33 receives information on the posture of the target person (for example, states such as standing, sitting, and lying) from the wearable terminal 72.
  • the third server 33 stores the received information in the fourth server 34.
  • the fourth server 34 includes information on the target person, a reception signal of the ultrasonic sensor 11 received by the first server 31, an analysis result of the first server 31, information received by the second server 32, and a third server 33.
  • the received information is stored.
  • the information on the subject is, for example, a user ID that identifies the subject, a device ID that identifies the processing device 2, a terminal ID that identifies the user terminal, and information on urine storage and urination of the subject.
  • the fourth server 34 stores these pieces of information in association with each other.
  • the user ID, device ID, and terminal ID are registered in advance by the user.
  • the information on the subject's urine storage and urination is, for example, an allowable urine storage amount (allowable urine level described later), and a common initial value is preset by default. Information relating to the urine storage and urination of the subject can be corrected by the analysis result by the first server 31.
  • the transducer 1 and the processing device 2 periodically transmit and receive ultrasonic waves.
  • the control unit 26 of the processing apparatus 2 causes the first to fourth ultrasonic sensors 11A to 11D to sequentially transmit and receive ultrasonic waves while switching the switch 23.
  • the control unit 26 controls the switch 23 so that the first ultrasonic sensor 11A is connected to the transmission unit 21 and the reception unit 22.
  • the control part 26 outputs the production
  • the first ultrasonic sensor 11A transmits an ultrasonic wave based on the driving voltage and receives a reflected wave from the body.
  • the reception signal of the first ultrasonic sensor 11A is amplified and A / D converted by the reception unit 22.
  • the control unit 26 sequentially switches the switch 23 to execute the same control for the second to fourth ultrasonic sensors 11B to 11D.
  • This step corresponds to a step of detecting the bladder by a plurality of sensors that transmit ultrasonic waves into the body of the subject and detect reflected waves of the ultrasonic waves.
  • the control unit 26 transmits the reception signals of the first to fourth ultrasonic sensors 11A to 11D (specifically, signals processed by the reception unit 22) to the server group 3 via the communication unit 25.
  • the control unit 26 periodically executes this processing with one set of transmission / reception of ultrasonic waves and transmission of received signals to the server group 3 by the first to fourth ultrasonic sensors 11A to 11D.
  • FIG. 7 is a flowchart showing processing by the server group 3.
  • the first server 31 receives the reception signals of the four ultrasonic sensors 11 that are periodically transmitted from the processing device 2 in step S1.
  • step S2 the first server 31 determines whether or not the ultrasonic sensor 11 has detected the bladder based on the reception signal of the ultrasonic sensor 11.
  • the first server 31 checks the presence / absence of bladder detection for all of the four ultrasonic sensors 11.
  • the first server 31 determines that the ultrasonic sensor 1 detects the bladder when the received signal includes the reflected wave of the bladder.
  • the first server 31 performs an average process on the reception signal of the ultrasonic sensor 11.
  • the first server 31 adds a plurality of the latest reception signals stored in the fourth server 34 to the reception signal received from the processing device 2, and averages a predetermined number (for example, 10) of reception signals ( That is, find a moving average). Thereby, the noise of the received signal is reduced, and the reflected wave can be easily identified.
  • the first server 31 determines whether or not the reflected signal of the bladder is included in the received signal after the averaging process.
  • the received signal noise is observed immediately after transmission of the ultrasonic wave, so that a reflected wave from the rear wall of the bladder that is relatively far from the surface of the abdomen can be easily identified. Therefore, the first server 31 checks whether or not the received signal includes a reflected wave on the rear wall of the bladder. Since the reception time zone in which the reflected wave on the rear wall of the bladder is expected to return is generally known, the first server 31 determines whether or not there is a reflected wave in the reception time zone.
  • the reflected wave of the bladder means the reflected wave of the rear wall of the bladder.
  • the first server 31 determines the urine level.
  • the urine level is an index indicating the amount of urine stored in the bladder, and the larger the urine level, the greater the amount of urine stored.
  • the first server 31 obtains the urine level based on which ultrasonic sensor 11 detects the bladder.
  • the bladder expands upward as the amount of stored urine increases, while the first to fourth ultrasonic sensors 11A to 11D transmit ultrasonic waves to different positions in the vertical direction as described above. Therefore, the greater the amount of urine stored, the greater the number of ultrasonic sensors 11 that detect the bladder.
  • the first server 31 determines the urine level according to which ultrasonic sensor 11 detects the bladder in order from the bottom. The urine level when none of the ultrasonic sensors 11 detects the bladder is set to “0”. The urine level when only the first ultrasonic sensor 11A detects the bladder is set to “1”.
  • the urine level when only the first ultrasonic sensor 11A and the second ultrasonic sensor 11B detect the bladder is “2”.
  • the urine level when only the first ultrasonic sensor 11A, the second ultrasonic sensor 11B, and the third ultrasonic sensor 11C detect the bladder is “3”.
  • the urine level when all the ultrasonic sensors 11 detect the bladder is “4”.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the lower abdomen of the human body when the urine accumulation amount is medium.
  • Examples of received signals of the four ultrasonic sensors 11 in the state of the bladder in FIG. 8 are shown in FIGS.
  • FIG. 9 shows a reception signal of the first ultrasonic sensor 11A.
  • FIG. 10 shows a reception signal of the second ultrasonic sensor 11B.
  • FIG. 11 shows a reception signal of the third ultrasonic sensor 11C.
  • FIG. 12 shows a reception signal of the fourth ultrasonic sensor 11D.
  • the waveforms in FIGS. 9 to 12 are waveforms after the averaging process is performed.
  • the first ultrasonic sensor 11A and the second ultrasonic sensor 11B detect the reflected wave W1 of the bladder
  • the third ultrasonic sensor 11C and the fourth ultrasonic sensor 11D detect the reflected wave of the bladder. Not. That is, the urine level is “2”.
  • the small intestine 69 is located on the bladder 64. Most of the ultrasonic waves emitted from the third ultrasonic sensor 11C and the fourth ultrasonic sensor 11D are incident on the small intestine 69. Since gas is mixed inside the small intestine 69, the ultrasonic wave is attenuated by the small intestine 69 and is difficult to reach the back of the body. Therefore, in the reception signals of the third ultrasonic sensor 11C and the fourth ultrasonic sensor 11D (see FIGS. 11 and 12), the reflected wave W2 of the small intestine is observed, but the reflection of the bladder is reflected after the reflected wave W2 of the small intestine.
  • the small intestine 69 since the small intestine 69 always performs peristaltic movement, the reflected wave W2 of the small intestine does not appear as a clear peak but may have a waveform similar to noise (see FIG. 12). Further, depending on the degree of expansion of the bladder 64, the small intestine 69 and the bladder 64 may exist on the ultrasonic wave propagation path. In this case, since there are few small intestines 69 on the propagation path of an ultrasonic wave, a part of ultrasonic wave reaches the bladder 64 and the reflected wave of the bladder can be observed. At this time, a reflected wave of the small intestine and a reflected wave of the bladder can be observed.
  • the first server 31 stores the determination result in the fourth server 34 in step S4.
  • the determination result includes the determination time, the presence / absence of detection of the bladder of each ultrasonic sensor 11, and the urine level.
  • the determination result is accumulated in the fourth server 34 in the form of a table as shown in FIG.
  • the determination result at the determination time 9:00 in FIG. 13 is the result of the reception signal in FIGS. 9 to 12.
  • the symbol “0” in each of the ultrasonic sensors 11 indicates that the bladder is not detected, and the symbol “1” indicates that the bladder is detected.
  • the first server 31 also stores the received signal of the ultrasonic sensor 11 received from the processing device 2 in the fourth server 34.
  • step S5 the first server 31 compares the current determination result with the previous determination result to determine whether or not the urine level has changed (that is, the new ultrasonic sensor 11 detects the bladder). Or not).
  • the first server 31 compares the determination result of 9:00 that is the current determination result with the determination result of 8:50 that is the previous determination result. As a result of the comparison, the urine level is changed from “1” to “2”.
  • the first server 31 estimates the urination timing based on the inflation rate of the bladder in step S6. This step corresponds to a process of estimating the urination timing based on the bladder inflation speed obtained from the bladder detection result.
  • the first server 31 first obtains a time T (hereinafter referred to as “step-up time”) T from when the urine level changes last time to this time. Specifically, when the new ultrasonic sensor 11 detects the bladder as compared with the previous determination result, the ultrasonic sensor 11 that is one step lower than the new ultrasonic sensor 11 detects the bladder for the first time. The time until the new ultrasonic sensor 11 detects the bladder after the start of the operation is obtained as the step-up time T.
  • the new ultrasonic sensor 11 is the second ultrasonic sensor 11B
  • the one-step downward ultrasonic sensor 11 is the first ultrasonic sensor 11A.
  • the value obtained by dividing the volume difference of the bladder corresponding to the one-stage urine level by the step-up time T is the bladder inflation rate.
  • the first server 31 estimates the time (hereinafter, “remaining time”) X from the current urine level to the allowable urine level based on the inflation rate of the bladder.
  • the allowable urine level is a urine level that causes the subject to urinate, and is set to level “4” in the initial state.
  • the first server 31 estimates the remaining time X from the urine level “2” to “4”.
  • the volume difference of the bladder corresponding to one stage of the urine level depends on the emission directions of the ultrasonic waves of the four ultrasonic sensors 11. That is, as the difference in the emission angle between the ultrasonic sensors 11 increases, the bladder volume difference corresponding to one urine level increases.
  • the urine level and the bladder volume are substantially proportional (that is, the bladder volume difference corresponding to one stage of urine level is substantially equal between urine levels “0” and “4”).
  • the ultrasonic emission direction of each ultrasonic sensor 11 is set. That is, if the bladder volume difference when the urine level increases from “1” to “2” is ⁇ Q, the bladder volume difference when the urine level increases from “2” to “4” is 2 ⁇ Q. Further, when the urine level increases from “1” to “2”, the inflation rate V of the bladder is ⁇ Q / T. Then, the remaining time X is as shown in Expression (1).
  • the remaining time X is obtained from the level difference between the allowable urine level and the current urine level and the step-up time T.
  • the remaining time X is 60 minutes.
  • the first server 31 uses the corresponding bladder volume difference to The expansion speed and the remaining time X are determined.
  • the bladder volume difference when the urine level increases from “1” to “2” is ⁇ Q 1 ⁇ 2
  • the bladder volume difference when the urine level increases from “2” to “3” is ⁇ Q 2 ⁇ 3
  • the volume difference of the bladder when the urine level increases from “3” to “4” is set to ⁇ Q 3 ⁇ 4 .
  • the inflation rate V of the bladder when the urine level increases from “1” to “2” is ⁇ Q 1 ⁇ 2 / T.
  • the remaining time X is expressed by Equation (2).
  • the volume of the bladder may be evaluated in consideration of the size in the front-rear direction of the bladder, that is, the direction in which the ultrasound is emitted.
  • the bladder is most prominently expanded in the vertical direction, but is also expanded in the front-rear direction.
  • Which ultrasonic sensor 11 detects the bladder represents the degree of expansion of the bladder in the vertical direction.
  • the time until the reflected wave of the bladder returns represents the degree of expansion of the bladder in the direction in which the ultrasound is emitted. Therefore, the bladder volume difference ⁇ Q n ⁇ n + 1 when the urine level increases by one step from “n” to “n + 1” may be obtained by the following equation (3).
  • ⁇ Q n ⁇ n + 1 ⁇ q n ⁇ n + 1 ⁇ Tr (3)
  • Tr is the detection time of the reflected wave W1 of the bladder. That is, the bladder volume difference ⁇ Q n ⁇ n + 1 varies depending on the detection time Tr of the reflected wave W1 of the bladder, that is, the time until the reflected wave W1 of the bladder returns.
  • the volume difference of the bladder can be obtained with higher accuracy, and as a result, the bladder inflation speed V and the remaining time X can be obtained with higher accuracy.
  • the first server 31 considers information on the state of the subject stored in the fourth server 34 when estimating the urination timing. For example, when the intake amount and intake time of the subject's food or beverage are stored in the fourth server 34, the first server 31 increases the bladder inflation speed V according to the intake amount and intake time. to correct. This is because the urine accumulation speed increases due to the moisture and beverage in the food. The first server 31 corrects the inflation rate V of the bladder in accordance with the medicine type and the medication / medication time stored in the fourth server 34. This is because some medicines have a diuretic action and others have an action to suppress urinary intention. When the information indicating that the subject is sleeping is stored in the fourth server 34, the first server 31 corrects the inflation rate V of the bladder slowly.
  • the first server 31 corrects the bladder inflation speed V and the allowable urine level accordingly. This is because the shape of the bladder changes depending on the posture of the subject, so that the height of the bladder corresponding to the allowable urine level changes. For example, in the standing position, the height of the bladder is lower than that in the supine position, while the depth and lateral sizes of the bladder are increased. Therefore, the first server 31 lowers the allowable urine level (from “4” to “3”) and slows the inflation rate V of the bladder.
  • the first server 31 corrects the urination timing accordingly.
  • the first server 31 may directly correct the urination timing instead of correcting the bladder inflation speed V and the allowable urine level.
  • the first server 31 notifies the processing device 2 and the user terminal 71 of the remaining time X as the urination timing.
  • the 1st server 31 may alert
  • the first server 31 stores the remaining time X and the expected time of urination in the fourth server 34.
  • the processing device 2 When the processing device 2 receives the urination timing (remaining time X) from the first server 31, the processing device 2 operates the notification unit 24 according to the urination timing. For example, the processing device 2 turns on the LED lamp that is the notification unit 24 according to the urination timing. When a plurality of LED lamps are provided, the processing apparatus 2 turns on the LED lamps corresponding to the remaining time X. When there is one LED lamp, the processing device 2 changes the lighting mode according to the urination timing, such as increasing the blinking speed according to the remaining time X. Thereby, the subject can know the urination timing in advance and can prepare for urination.
  • the urination timing is notified to the owner of the user terminal 71 by displaying the urination timing in a dedicated application. Thereby, it is possible to inform the holder of the user terminal 71 of the urination timing in advance and to prompt the preparation for guiding the subject person to the toilet.
  • step S7 If there is no change in the urine level in step S5, the first server 31 proceeds to step S7 without estimating the urination timing.
  • step S ⁇ b> 7 the first server 31 notifies the processing device 2 and the user terminal 71 of the most recently estimated urination timing (that is, the urination timing when the urine level has changed most recently before that). For example, at the next determination when the reception signals of FIGS. 9 to 12 are obtained, it is highly likely that the urine level remains “2”. In such a case, since the urine level has not changed, the first server 31 proceeds to step S7 without newly estimating the urination timing. And the 1st server 31 alert
  • the first server 31 reports the time obtained by subtracting the elapsed time from the remaining time X as the urination timing. If the urination timing has not been estimated before that (for example, if the urine level continues to be “0”), the first server 31 returns to step S1 without notifying the estimated timing.
  • the first server 31 estimates the urination timing by repeating the above processing, and notifies the subject or the people around it in advance of the urination timing.
  • the step-up time T is sequentially acquired as the urine level sequentially increases (for example, it is necessary for the urine level to increase from “1” to “2”).
  • the first server 31 estimates the urination timing using the latest step-up time T (that is, the step-up time T 2 ⁇ 3 ). By doing so, the first server 31 can estimate the urination timing based on the latest urine accumulation state.
  • the first server 31 may estimate the urination timing using a plurality of step-up times T. For example, the first server 31 may obtain the average inflation rate of the bladder using a plurality of step-up times T, and obtain the urination timing based on the average inflation rate.
  • the first server 31 corrects the allowable urine level based on the actual urination. Specifically, when the urination is actually finished, the user terminal 71 is operated by a third party such as a subject or a caregiver to input the actual urination time. The user terminal 71 transmits the actual urination time to the second server 32. The user terminal 71 may input the actual urination instead of the actual urination time. In that case, the input time indicating that there was actual urination may be regarded as the actual urination time.
  • the second server 32 When the second server 32 receives the actual urination time from the user terminal 71, the second server 32 compares the predicted urination time stored in the fourth server 34 with the actual urination time. The second server 32 corrects the allowable urine level based on the difference between the expected urination time and the actual urination time. For example, when the actual urination time is earlier than the expected time, the second server 32 decreases the allowable urine level by one level (for example, from “4” to “3”). When the actual urination time is later than the expected time, the second server 32 increases the allowable urine level by one level. When the allowable urine level is maximum, that is, “4”, the second server 32 sets an additional time to be added to the expected time X.
  • the expected time X is a time until the urine level reaches “4”. By adding an additional time to the predicted time, the allowable urine level is set to a virtual level of “4” or more.
  • the second server 32 stores the corrected allowable urine level and / or additional time in the fourth server 34.
  • the first server 31 uses the allowable urine level and / or the additional time stored in the fourth server 34.
  • the second server 32 receives the actual urination time from the user terminal 71, the second server 32 simply stores the actual urination time in the fourth server 34, and the first server 31 allows the allowable urine when estimating the urination timing. Level correction may also be performed.
  • the actual urination amount may be input as feedback of actual urination.
  • the amount of urination may be managed.
  • the actual amount of urination may be fed back.
  • the allowable urine level may be corrected based on the actual amount of urination.
  • the first server 31 may perform the following determination when determining whether or not the ultrasonic sensor 11 detects the bladder in step S2.
  • the first server 31 includes a bladder reflected wave in the reception signal of the ultrasonic sensor 11 and the amplitude of the reflected wave of the small intestine is equal to or smaller than a predetermined threshold (even if the reflected wave of the small intestine is not included). If it is included), it may be determined that the bladder is detected in step S2. That is, since the internal organs are deformed and moved relatively flexibly, when the ultrasonic sensor 11 starts to detect the reflected wave of the bladder, the ultrasonic sensor 11 detects the reflected wave of the bladder, If it is not detected, the detection of the reflected wave becomes unstable. As a result, the urine level frequently changes in the determination of the urine level described above, and the determination of the urination timing becomes unstable.
  • the small intestine 69 and the bladder 64 exist on the ultrasonic wave propagation path of the ultrasonic sensor 11.
  • the bladder 64 expands from there, the small intestine 69 is pushed upward, and the small intestine 69 located on the propagation path decreases. That is, when the reflected wave of the small intestine becomes small or disappears, it can be determined that the ultrasonic sensor 11 has stably detected the bladder. Therefore, even if the reception signal of the ultrasonic sensor 11 includes the reflected wave of the bladder, the reflected wave of the small intestine is also included and the amplitude of the reflected wave of the small intestine is large (specifically, larger than a predetermined threshold).
  • the first server 31 does not determine that the bladder is detected in step S2.
  • the first server 31 determines that the bladder is detected in step S2.
  • the ultrasonic sensor 11 will continue to detect the reflected wave of the bladder even if the subject moves and the shape and position of the bladder change somewhat.
  • the first server 31 determines whether the reflected wave of the bladder is detected regardless of the presence of the reflected wave of the small intestine. You may determine with having detected.
  • the first server 31 determines that the bladder is detected when a state in which the reflected signal of the bladder is included in the reception signal of the ultrasonic sensor 11 continues a predetermined number of times. May be. That is, as described above, when the ultrasonic sensor 11 starts to detect the reflected wave of the bladder, even if the reflected signal of the bladder is included in the received signal of the ultrasonic sensor 11, May not contain the reflected wave of the bladder.
  • the state that the reflected signal of the bladder is included in the reception signal of the ultrasonic sensor 11 continues for a predetermined number of times, the amount of urine accumulated from when the ultrasonic sensor 11 starts to detect the reflected wave of the bladder. Has increased to some extent, and it is likely that the bladder is further inflated. As a result, even if the shape and position of the bladder change somewhat, the ultrasonic sensor 11 continues to detect the reflected wave of the bladder, so the determination of urination timing is stable.
  • the first server 31 is configured so that when the reception signal of the ultrasonic sensor 11 includes the reflected wave of the bladder and the amplitude of the reflected wave of the small intestine is equal to or smaller than the predetermined threshold value, the first server 31 continues the bladder It may be determined that is detected.
  • the urination prediction apparatus 100 transmits ultrasonic waves to the body of the subject and detects a plurality of ultrasonic sensors 11 (sensors) to detect the bladder and the bladder obtained from the detection results of the plurality of ultrasonic sensors 11. And a server group 3 (estimating unit) for estimating the urination timing based on the inflation rate.
  • the urination prediction method of the urination prediction apparatus 100 includes a step of detecting a bladder by a plurality of ultrasonic sensors 11 that transmit ultrasonic waves into a subject's body and detect reflected waves of the ultrasonic waves, and a detection result of the bladder. And a step of estimating urination timing based on the required inflation rate of the bladder.
  • the inflation rate of the bladder can be obtained based on the detection results of the plurality of ultrasonic sensors 11. If the inflation rate of the bladder is known, it is possible to estimate the time until the bladder expands to a volume corresponding to the urination timing. Thus, the urination prediction apparatus 100 can predict the urination timing.
  • the plurality of ultrasonic sensors 11 are arranged such that the number of ultrasonic sensors 11 for detecting the bladder increases as the bladder expands, and the server group 3 is one of the plurality of ultrasonic sensors 11. Based on the time from when the ultrasonic sensor 11 detects the bladder until another ultrasonic sensor 11 of the plurality of ultrasonic sensors 11 detects the bladder, that is, based on the step-up time T. Estimate urination timing.
  • each ultrasonic sensor 11 detects the bladder means that the bladder has expanded to a volume corresponding to the ultrasonic sensor 11. Therefore, the step-up time T from when one ultrasonic sensor 11 detects the bladder until another ultrasonic sensor 11 detects the bladder is the volume corresponding to the one ultrasonic sensor 11. It is the time required for the bladder to expand to a volume corresponding to another ultrasonic sensor 11.
  • the relationship between the step-up time T and the volume difference corresponding thereto corresponds to the inflation rate of the bladder.
  • the server group 3 can estimate the urination timing based on the inflation rate of the bladder by using the step-up time T.
  • the plurality of ultrasonic sensors 11 are arranged to transmit ultrasonic waves toward different positions in the direction in which the bladder expands.
  • the server group 3 corrects the urination timing based on information on the state of the subject.
  • the server group 3 estimates the urination timing based on information on the state of the subject in addition to the inflation rate of the bladder. Thereby, the server group 3 can estimate the urination timing more accurately.
  • the information regarding the state of the subject includes at least one of food intake, beverage intake, drug intake, whether or not sleeping, and the posture of the subject.
  • the senor is not limited to the ultrasonic sensor 11. Any sensor other than the ultrasonic sensor can be used as long as it can detect the bladder.
  • the number of ultrasonic sensors 11 is not limited to four.
  • the number of ultrasonic sensors 11 may be 3 or less, or 5 or more.
  • the arrangement of the plurality of ultrasonic sensors 11 is not limited to the above arrangement.
  • the plurality of ultrasonic sensors 11 can be arranged at arbitrary positions as long as the ultrasonic waves are transmitted to different positions in the bladder expansion direction.
  • the ultrasonic sensor 11 may not be offset in the left-right direction.
  • the ultrasonic sensors 11 may be arranged in the left-right direction at the same position in the vertical direction, and may be arranged so that the emission angles are different from each other.
  • the ultrasonic sensors 11 may be arranged at different positions in the vertical direction so that the emission directions are parallel to each other.
  • the ultrasonic sensor 11 may be arranged so as to transmit ultrasonic waves to different positions in a two-dimensional direction as well as in a one-dimensional direction such as the vertical direction.
  • a plurality of ultrasonic sensors 11 that transmit ultrasonic waves to different positions in the vertical direction and a plurality of ultrasonic sensors 11 that transmit ultrasonic waves to different positions in the horizontal direction may be provided.
  • the casing 12 is not limited to the above configuration.
  • a protrusion may be provided on the contact surface 13 of the casing 12.
  • the ultrasonic sensor 11 is built in the protrusion.
  • the protruding portion improves the adhesion with the skin (body surface) of the casing 12 in which the ultrasonic sensor 11 is built, and promotes the incidence of ultrasonic waves on the human body. Thereby, the detection ability of the bladder is enhanced.
  • the mounting method of the transducer 1 is not limited to the above method.
  • the contact surface 13 may be formed of a sticky adhesive surface, and the contact surface 13 may be attached to the abdomen of the subject.
  • the transducer 1 and the processing device 2 are configured separately, but are not limited to this.
  • the transducer 1 and the processing device 2 may be integrally configured.
  • the transducer 1 and the processing apparatus 2 are not connected by wire, and may be wirelessly communicated.
  • the transducer 1 may have a part of the function of the processing device 2 (for example, the transmission unit 21 or the reception unit 22).
  • the configuration of the processing device 2 is not limited to the above-described configuration.
  • the transmission unit 21 inputs a pulse signal as a drive signal to the transducer 1, but the drive signal is not limited to the pulse signal.
  • the drive signal may be a burst wave or the like instead of a pulse wave.
  • reporting part 24 is not restricted to an LED lamp, A display, an alarm, or a vibrator may be sufficient.
  • the server group 3 it is not necessary for the server group 3 to estimate the urination timing from the received signal.
  • the processing device 2 may estimate the urination timing.
  • the urination prediction apparatus 100 may not include the server group 3.
  • the PC or user terminal may estimate the urination timing. That is, the estimation unit may be a device other than the server group 3.
  • the processing device 2 may have a part of the functions of the server group 3 (for example, determination of whether average processing or bladder is detected).
  • the server group 3 has a plurality of servers, but one server may have the functions of the first to fourth servers 31 to 34.
  • the information regarding the state of the target person is not limited to the above-described information, and may include information other than the above-described information, and a part of the above-described information may be omitted.
  • the input of information related to the state of the subject person is not limited to the user terminal 71 and the wearable terminal 72.
  • Information regarding the state of the target person may be input from a device other than the user terminal 71 and the wearable terminal 72.
  • the operation of the urination prediction device described above is only an example. As long as the urination timing is estimated based on the bladder inflation speed obtained from the detection result of the ultrasonic sensor 11, the above-described operation may be appropriately changed, omitted, or added. For example, if the device (the processing device 2 and the user terminal 71) that receives the estimated urination timing has a time measuring function, the urination timing may not be notified when there is no change in the expected urination time.
  • the detection of the reflected wave by the ultrasonic sensor 11 and the determination of the presence or absence of a change in the urine level are performed periodically, but are not limited thereto.
  • the urination prediction apparatus 100 may detect the reflected wave by the ultrasonic sensor 11 and determine whether or not the urine level has changed when the subject is in a predetermined posture.
  • the shape and position of the bladder in the body can vary depending on the posture of the subject. Therefore, by unifying the posture of the subject when transmitting and detecting ultrasonic waves, the bladder can be detected with high accuracy and the urine level can be determined with high accuracy.
  • the urination prediction apparatus 100 may determine whether or not there is a change in the urine level using a reflected wave detected in a predetermined posture among the reflected waves periodically detected by the ultrasonic sensor 11. Good.
  • the urination prediction device 100 may be configured to urge the subject to take a predetermined posture when detecting the reflected wave by the ultrasonic sensor 11.
  • the urination prediction apparatus 100 determines the urine level depending on which ultrasonic sensor 11 detects the bladder, but is not limited to this.
  • the urination prediction apparatus 100 may simply determine the urine level based on the number of the ultrasonic sensors 11 detecting the bladder. For example, the urination prediction apparatus 100 may determine that the urine level increases as the number of the ultrasonic sensors 11 detecting the bladder increases.
  • the ultrasonic sensor 11 may not react in the order from the first ultrasonic sensor 11A toward the fourth ultrasonic sensor 11D. In such a case, determination based on the number of ultrasonic sensors 11 detecting the bladder is effective.
  • the ultrasonic sensor 11 having a high degree of bladder expansion detects the bladder
  • the ultrasonic sensor 11 having a lower degree of bladder expansion than that does not detect the bladder it may be determined that it is detected.
  • the second ultrasonic sensor 11B may be regarded as detecting the bladder.
  • the bladder is expanded to such an extent that the reflected wave of the bladder is originally detected, the reflected wave of the bladder may not be detected due to various causes in the body. In such a case, the bladder is detected. It may be determined that
  • the technique disclosed herein is useful for a urination prediction device and a urination prediction method.

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Abstract

排尿予測装置１００は、対象者の体内に超音波を送信し、膀胱を検出する複数の超音波センサ１１と、複数の超音波センサ１１の検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定するサーバ群３とを備える。

Description

排尿予測装置及び排尿予測方法
　ここに開示された技術は、排尿予測装置及び排尿予測方法に関する。
　特許文献１には、膀胱の前壁と後壁との距離に基づいて膀胱の尿量を推定する技術が開示されている。
特許第４６７７６１５号公報
　ところで、特許文献１の技術が推定しているのは、そのときの膀胱の尿量である。そのため、尿量を推定したときに、既に尿量が許容蓄積量又は、許容蓄積量に近い量になっている場合もあり得る。例えば、介護の現場においては、要介護者の排泄の準備等に時間を要するため、尿量が既に許容蓄積量に達している又はそれに近い量になっていることがわかっても遅すぎる場合がある。また、介護に限らず、様々な状況において、排尿タイミングが事前にわかることは有益である。
　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、排尿タイミングを予測することにある。
　ここに開示された排尿予測装置は、対象者の体内に超音波を送信し、膀胱を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサの検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する推定部とを備えるものとする。
　また、ここに開示された排尿予測方法は、対象者の体内に超音波を送信し、前記超音波の反射波を検出する複数のセンサによって膀胱を検出する工程と、膀胱の検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する工程とを含むものとする。
　ここに開示された排尿予測装置によれば、排尿タイミングを予測することができる。
　ここに開示された排尿予測方法によれば、排尿タイミングを予測することができる。
図１は、排尿予測装置の概略図である。 図２は、トランスデューサの概略的な斜視図である。 図３は、トランスデューサの概略的な側面図である。 図４は、トランスデューサの装着状態を示す図である。 図５は、トランスデューサを装着した人体の下腹部の模式的な断面図である。 図６は、処理装置のブロック図である。 図７は、サーバ群による処理を示すフローチャートである。 図８は、蓄尿量が中程度の場合の人体の下腹部の模式的な断面図である。 図９は、図８の状態における第１超音波センサの受信信号である。 図１０は、図８の状態における第２超音波センサの受信信号である。 図１１は、図８の状態における第３超音波センサの受信信号である。 図１２は、図８の状態における第４超音波センサの受信信号である。 図１３は、サーバ群に蓄積される判定結果を示す表である。
　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。
　〈排尿予測装置の構成〉
　図１は、排尿予測装置１００の概略図である。
　排尿予測装置１００は、対象者の排尿タイミング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。
　排尿予測装置１００は、トランスデューサ１と、トランスデューサ１の受信信号を処理する処理装置２と、処理装置２により処理された信号を解析するサーバ群３とを備えている。トランスデューサ１と処理装置２とは、有線で接続されている。処理装置２は、サーバ群３と無線通信を行う。
　〈トランスデューサ〉
　図２は、トランスデューサ１の概略的な斜視図である。図３は、トランスデューサ１の概略的な側面図である。
　トランスデューサ１は、図２に示すように、４つの超音波センサ１１Ａ～１１Ｄと、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄを収容するケーシング１２とを有している。
　超音波センサ１１Ａ～１１Ｄのそれぞれの基本的な構成は同じである。以下、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄのそれぞれを区別しない場合には、単に「超音波センサ１１」と称する。超音波センサ１１Ａ～１１Ｄを区別する場合には、第１超音波センサ１１Ａ、第２超音波センサ１１Ｂ、第３超音波センサ１１Ｃ、第４超音波センサ１１Ｄと称する。超音波センサ１１は、センサの一例である。
　超音波センサ１１は、超音波の送受信を行う。具体的には、超音波センサ１１は、圧電素子を有している。圧電素子は、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１１は、センサの一例である。
　ケーシング１２は、図２に示すように、概略、偏平な直方体に形成されている。ケーシング１２は、比較的大きな面積を有し、相対向する一対の略長方形の面を有しており、その一方の面が、対象者の腹部に接触する面（以下、「接触面」という）１３となる。
　超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、膀胱が膨張する方向における異なる位置に向かって超音波を送信するように配置されている。
　詳しくは、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、図２，３に示すように、ケーシング１２の上下方向における異なる位置に配置されている。第１超音波センサ１１Ａ、第２超音波センサ１１Ｂ、第３超音波センサ１１Ｃ、第４超音波センサ１１Ｄの順で下から配置されている。ここで、ケーシング１２の上下方向とは、トランスデューサ１が対象者に装着されたときの上下方向である。トランスデューサ１は、例えば、略長方形状の接触面１３の長手方向が上下方向に一致する状態でトランスデューサ１が対象者に装着される。すなわち、ケーシング１２の上下方向は、接触面１３の長手方向である。
　第１超音波センサ１１Ａ及び第３超音波センサ１１Ｃの左右方向の位置は同じである一方、第２超音波センサ及び第４超音波センサ１１Ｄは、第１超音波センサ１１Ａ及び第３超音波センサ１１Ｃに対して左右方向にオフセットしている。第２超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄの左右方向の位置は同じである。つまり、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、千鳥状に配置されている。
　それに加えて、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄのそれぞれの超音波の送信方向は、平行ではない。超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、図３に示すように、上下方向に放射状に超音波を送信する。すなわち、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、上下方向における超音波の出射角度が異なっている。具体的には、第４超音波センサ１１Ｄは、接触面１３の法線方向に超音波を送信する。第３超音波センサ１１Ｃは、第４超音波センサ１１Ａよりも斜め下方に向かって超音波を送信する。第２超音波センサ１１Ｂは、第３超音波センサ１１Ｃよりも斜め下方に向かって超音波を送信する。第１超音波センサ１１Ａは、第２超音波センサ１１Ｂよりも斜め下方に向かって超音波を送信する。つまり、第１超音波センサ１１Ａが、最も下向きに超音波を送信し、第２超音波センサ１１Ｂ、第３超音波センサ１１Ｃ、第４超音波センサ１１Ｄの順にしだいに上向きに超音波を送信する。
　図４は、トランスデューサ１の装着状態を示す図である。トランスデューサ１は、図４に示すように、対象者に装着される。トランスデューサ１は、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。
　例えば、トランスデューサ１は、接触面１３を対象者の腹部に接触させた状態で、ベルト又はテープによって腹部に取り付けられる。尚、接触面１３と腹部との間には、超音波の腹部への透過性を向上させるためのジェル等が塗布される。
　図５は、トランスデューサ１を装着した人体の下腹部の模式的な断面図である。尚、図５の例は、蓄尿量がほとんど無い状態を示している。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。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。
　トランスデューサ１は、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄから出射される超音波が上下方向に広がるように対象者の腹部に装着される。超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、体内における上下方向の異なる位置に向かって超音波を送信する。膀胱は、蓄尿量の増加に伴って三次元に膨らむ。そのため、上下方向における異なる位置は、膀胱が膨張する方向の１つである。尚、膀胱は、特に上下方向に大きく膨張する。すなわち、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、膀胱が比較的大きく膨張する方向における異なる位置に向かって超音波を送信するように配置されている。
　〈処理装置〉
　図６は、処理装置２のブロック図である。処理装置２は、超音波センサ１１へ駆動電圧を出力する送信部２１と、超音波センサ１１から電気信号を受信する受信部２２と、送信部２１及び受信部２２に接続される超音波センサ１１を切り替えるスイッチ２３と、外部に種々の情報を報知するための報知部２４と、外部との通信を行う通信部２５と、処理装置２の全体的な制御を行う制御部２６とを有している。処理装置２は、対象者の衣服等に装着される。
　送信部２１は、超音波センサ１１に駆動電圧を供給する。送信部２１は、パルス発生器２１ａと増幅部２１ｂとを有している。パルス発生器２１ａ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。パルス発生器２１ａは、パルス幅、パルス数、及び、周波数を変更可能に構成されていてもよい。増幅部２１ｂは、パルス発生器２１ａからのパルス信号を増幅し、駆動電圧として超音波センサ１１へ出力する。
　受信部２２は、超音波センサ１１からの電気信号を受信する。受信部２２は、増幅部２２ａと、Ａ／Ｄ変換部２２ｂとを有している。増幅部２２ａは、超音波センサ１１からの受信信号を増幅して、Ａ／Ｄ変換部２２ｂへ出力する。Ａ／Ｄ変換部２２ｂは、増幅部２２ａからの受信信号をＡ／Ｄ変換する。
　スイッチ２３は、超音波センサ１１Ａ～１１Ｄの中から送信部２１及び受信部２２に接続される超音波センサ１１を択一的に切り替える。
　報知部２４は、例えば、ＬＥＤランプである。ＬＥＤランプの点灯態様によって対象者に様々な情報（例えば、排尿タイミングの到来）を報知する。
　通信部２５は、外部の通信装置と通信を行う。例えば、通信部２５は、ブルートゥース（登録商標）規格の通信を行う。通信部２５は、図１に示すように、ゲートウェイ４０を介してサーバ群３と通信を行う。
　制御部２６は、１又は複数のプロセッサを有している。制御部２６は、送信部２１、受信部２２、スイッチ２３、報知部２４及び通信部２５を制御する。
　具体的には、制御部２６は、スイッチ２３を制御して、送信部２１及び受信部２２に接続される超音波センサ１１を切り替える。制御部２６は、送信部２１を制御して、駆動電圧を超音波センサ１１へ出力させる。制御部２６は、受信部２２を制御して、超音波センサ１１の受信信号をデジタル信号に変換させる。制御部２６は、通信部２５を制御して、受信部２２からの信号を外部に送信する。制御部２６は、通信部２５を介して外部からの信号を受信し、その信号に応じた処理を行う（例えば、報知部２４を作動させる）。
　〈サーバ群〉
　サーバ群３は、所謂、クラウドコンピューティングを行う。サーバ群３は、図１に示すように、複数のサーバを含んでいる。具体的には、サーバ群３は、データ解析を行う第１サーバ３１、ユーザ端末７１にアプリケーションを提供する第２サーバ３２と、対象者の排尿タイミングに影響を与える情報を受け付ける第３サーバ３３と、データベースとして機能する第４サーバ３４とを含んでいる。サーバ群３は、推定部の一例である。
　第１サーバ３１は、処理装置２と通信を行い、処理装置２からの信号、即ち、受信部２２により受信処理された超音波センサ１１の受信信号の解析を行う。以下、処理装置２から送信される受信信号を単に「超音波センサ１１の受信信号」とも称する。第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する。そのとき、第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号から膀胱の蓄尿量も推定する。
　第２サーバ３２は、ユーザ端末７１と通信を行う。サーバ群３（詳しくは、第４サーバ３４）には、通信を行う外部の通信端末を登録可能であり、該通信端末の情報がサーバ群３に処理装置２と紐づけて記憶されている。つまり、ユーザは、ユーザ端末７１を予めサーバ群３に登録しておく。そうすることで、サーバ群３とユーザ端末７１との間の通信が可能となる。例えば、介護者の所持するユーザ端末７１（例えば、スマートフォンやタブレット端末）をサーバ群３に登録しておく。また、対象者が自力でトイレへ行くことができる場合には、対象者のユーザ端末７１を登録しておく。ユーザ端末７１は、１台に限らず、複数台（例えば、介護者のユーザ端末７１と要介護者のユーザ端末７１）を登録可能としてもよい。ユーザ端末７１は、排尿予測装置１００専用のアプリをダウンロードしておくことによって、第２サーバ３２と情報の送受信を行って、専用のアプリを作動させることができる。
　第２サーバ３２は、対象者の状態に関する情報をユーザ端末７１から受け付ける。第２サーバ３２は、受信した情報を第４サーバ３４に記憶させる。対象者の状態に関する情報には、少なくとも、膀胱の許容蓄尿量（即ち、尿意を催す蓄尿量）に影響を与える情報と、膀胱の膨張速度に影響を与える情報とが含まれる。例えば、対象者の状態に関する情報には、食料の摂取に関する情報、飲料の摂取に関する情報、投薬に関する情報、及び、対象者が睡眠中か否かの情報が含まれる。また、第２サーバ３２は、対象者の排尿タイミング等の各種情報をユーザ端末７１に送信する。
　第３サーバ３３は、ユーザ端末７１以外の外部装置から、対象者の状態に関する情報を受信する。この外部装置の例としては、姿勢センサがある。姿勢センサは、対象者の状態に関する情報として対象者の姿勢に関する情報を送信する。例えば、第３サーバ３３は、姿勢センサを内蔵し、対象者に装着されるウェアラブル端末７２と通信を行う。第３サーバ３３は、ウェアラブル端末７２から対象者の姿勢に関する情報（例えば、立位、座位、臥位等の状態）を受信する。第３サーバ３３は、受信した情報を第４サーバ３４に記憶させる。
　第４サーバ３４は、対象者に関する情報、第１サーバ３１が受信した超音波センサ１１の受信信号、第１サーバ３１の解析結果、第２サーバ３２が受信した情報、及び、第３サーバ３３が受信した情報を記憶している。対象者に関する情報は、例えば、対象者を特定するユーザＩＤ、処理装置２を特定する機器ＩＤ、ユーザ端末を特定する端末ＩＤ、及び、対象者の蓄尿及び排尿に関する情報等である。第４サーバ３４は、これらの情報を紐づけて記憶している。ユーザＩＤ、機器ＩＤ及び端末ＩＤは、ユーザによって予め登録されている。対象者の蓄尿及び排尿に関する情報は、例えば、許容蓄尿量（後述する許容尿レベル）であり、デフォルトで共通の初期値が予め設定されている。対象者の蓄尿及び排尿に関する情報は、第１サーバ３１による解析結果によって補正され得る。
　〈排尿予測装置の動作〉
　以下、排尿予測装置１００の処理について詳しく説明する。
　トランスデューサ１及び処理装置２は、超音波の送受信を周期的に行う。詳しくは、処理装置２の制御部２６は、スイッチ２３を切り替えながら、第１～第４超音波センサ１１Ａ～１１Ｄに順番に超音波を送受信させる。制御部２６は、第１超音波センサ１１Ａと送信部２１及び受信部２２とが接続されるようにスイッチ２３を制御する。そして、制御部２６は、送信部２１へパルス信号の生成指令を出力し、送信部２１に駆動電圧を第１超音波センサ１１Ａへ供給させる。第１超音波センサ１１Ａは、駆動電圧に基づく超音波を送信すると共に、体内からの反射波を受信する。第１超音波センサ１１Ａの受信信号は、受信部２２により増幅及びＡ／Ｄ変換される。制御部２６は、スイッチ２３を順次切り替えて、第２～第４超音波センサ１１Ｂ～１１Ｄに対しても同様の制御を実行する。この工程が、対象者の体内に超音波を送信し、前記超音波の反射波を検出する複数のセンサによって膀胱を検出する工程に相当する。
　制御部２６は、第１～第４超音波センサ１１Ａ～１１Ｄの受信信号（詳しくは、受信部２２により処理された信号）を通信部２５を介してサーバ群３に送信する。制御部２６は、第１～第４超音波センサ１１Ａ～１１Ｄによる超音波の送受信及び受信信号のサーバ群３への送信を１セットとして、この処理を周期的に実行する。
　図７は、サーバ群３による処理を示すフローチャートである。
　第１サーバ３１は、ステップＳ１において、処理装置２から周期的に送信されてくる、４つの超音波センサ１１の受信信号を受信する。
　第１サーバ３１は、ステップＳ２において、超音波センサ１１の受信信号に基づいて、超音波センサ１１が膀胱を検出しているか否かを判定する。第１サーバ３１は、４つの超音波センサ１１の全てについて、膀胱の検出の有無を調べる。第１サーバ３１は、受信信号に膀胱の反射波が含まれていることをもって、超音波センサ１が膀胱を検出していると判定する。
　詳しくは、第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号に対して平均処理を行う。第１サーバ３１は、処理装置２から受け取った受信信号に、第４サーバ３４に記憶されている直近の複数の受信信号を加えて、所定個数（例えば、１０個）の受信信号を平均する（すなわち、移動平均を求める）。これにより、受信信号のノイズが低減され、反射波が識別しやすくなる。
　次に、第１サーバ３１は、平均処理後の受信信号に膀胱の反射波が含まれているか否かを判定する。受信信号においては超音波の送信直後にノイズが観測されるので、腹部の表面から比較的遠い、膀胱の後壁からの反射波が識別し易い。そこで、第１サーバ３１は、受信信号に膀胱の後壁の反射波が含まれるか否かを調べる。膀胱の後壁の反射波が返ってくると想定される受信時間帯は概ねわかっているので、第１サーバ３１は、該受信時間帯において反射波が存在するか否かを判定する。以下、特に断りがない限り、「膀胱の反射波」は、膀胱の後壁の反射波を意味する。
　続いて、第１サーバ３１は、ステップＳ３において、尿レベルを判定する。尿レベルとは、膀胱の蓄尿量を示す指標であり、尿レベルが大きいほど蓄尿量が多いことを示す。
　具体的には、第１サーバ３１は、どの超音波センサ１１が膀胱を検出しているかに基づいて尿レベルを求める。膀胱は、蓄尿量の増加に伴って上方へ膨張する一方、第１～第４超音波センサ１１Ａ～１１Ｄは、前述の如く、上下方向の異なる位置に向かって超音波を送信している。そのため、蓄尿量が多いほど、膀胱を検出する超音波センサ１１の個数が多くなる。第１サーバ３１は、下から順にどの超音波センサ１１までが膀胱を検出しているかによって尿レベルを判定する。何れの超音波センサ１１も膀胱を検出していないときの尿レベルを「０」とする。第１超音波センサ１１Ａのみが膀胱を検出しているときの尿レベルを「１」とする。第１超音波センサ１１Ａ及び第２超音波センサ１１Ｂのみが膀胱を検出しているときの尿レベルを「２」とする。第１超音波センサ１１Ａ、第２超音波センサ１１Ｂ及び第３超音波センサ１１Ｃのみが膀胱を検出しているときの尿レベルを「３」とする。全ての超音波センサ１１が膀胱を検出しているときの尿レベルを「４」とする。
　人体の下腹部の例を図８に示す。図８は、蓄尿量が中程度の場合の人体の下腹部の模式的な断面図である。また、図８の膀胱の状態における４つの超音波センサ１１の受信信号の例を図９～１２に示す。図９は、第１超音波センサ１１Ａの受信信号である。図１０は、第２超音波センサ１１Ｂの受信信号である。図１１は、第３超音波センサ１１Ｃの受信信号である。図１２は、第４超音波センサ１１Ｄの受信信号である。図９～１２の波形は、平均処理を施された後の波形である。
　この例では、第１超音波センサ１１Ａ及び第２超音波センサ１１Ｂが膀胱の反射波Ｗ１を検出しており、第３超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄは膀胱の反射波を検出していない。つまり、尿レベルは「２」である。
　尚、図８に示すように、膀胱６４の上には小腸６９が位置している。第３超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄから出射された超音波の大部分は、小腸６９に入射する。小腸６９の内部には、ガスが混在しているため、超音波は小腸６９で減衰し、体内の奥の方まで届き難くなる。そのため、第３超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄの受信信号（図１１，１２参照）においては、小腸の反射波Ｗ２が観測されるものの、小腸の反射波Ｗ２の後には膀胱の反射波はもちろん、それ以外の部分からの目立った反射波も観測され難い。尚、小腸６９は、常に蠕動運動をしているため、小腸の反射波Ｗ２は、明確なピークとしては現れず、ノイズに似た波形となる場合もある（図１２参照）。また、膀胱６４の膨張の度合いによっては、超音波の伝播経路上に小腸６９と膀胱６４とが存在する場合もある。この場合には、超音波の伝播経路上の小腸６９が少ないので、超音波の一部は膀胱６４まで到達し、膀胱の反射波が観測され得る。このときには、小腸の反射波と膀胱の反射波とが観測され得る。
　一方、図５の例では、蓄尿量が少なく、膀胱が小さいので、何れの超音波センサ１１も膀胱の反射波を検出しない。この場合の尿レベルは「０」である。
　第１サーバ３１は、ステップＳ４において、判定結果を第４サーバ３４に記憶させる。判定結果には、判定時刻と、各超音波センサ１１の膀胱の検出の有無と、尿レベルが含まれる。判定結果は、図１３に示すような表の形式で第４サーバ３４に蓄積される。図１３における判定時刻９：００の判定結果が、図９～図１２の受信信号の結果である。各超音波センサ１１の欄における符号「０」は、膀胱を検出していないことを表し、符号「１」は、膀胱を検出していることを表している。尚、第１サーバ３１は、処理装置２から受信した、超音波センサ１１の受信信号も第４サーバ３４に記憶させる。
　続いて、第１サーバ３１は、ステップＳ５において、今回の判定結果と前回の判定結果とを比べて、尿レベルに変化があったか否か（即ち、新たな超音波センサ１１が膀胱を検出するようになったか否か）を判定する。図１３の例では、第１サーバ３１は、今回の判定結果である９：００の判定結果と前回の判定結果である８：５０の判定結果を比較する。比較の結果、尿レベルが「１」から「２」に変化している。
　尿レベルに変化があった場合には、第１サーバ３１は、ステップＳ６において、膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する。このステップが、膀胱の検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する工程に相当する。
　詳しくは、第１サーバ３１は、まず、尿レベルが前回変化してから今回変化するまでの時間（以下、「ステップアップ時間」と称する）Ｔを求める。詳しくは、前回の判定結果と比べて新たな超音波センサ１１が膀胱を検出するようになった場合には、新たな超音波センサ１１よりも１段階下向きの超音波センサ１１が初めて膀胱を検出するようになってから、新たな超音波センサ１１が膀胱を検出するようになるまでの時間をステップアップ時間Ｔとして求める。
　図１３の例では、新たな超音波センサ１１は、第２超音波センサ１１Ｂであり、１段階下向きの超音波センサ１１は、第１超音波センサ１１Ａである。第１超音波センサ１１Ａが初めて膀胱を検出するようになった時刻８：３０と、第２超音波センサ１１Ｂが膀胱を検出するようになった時刻、即ち、今回の判定時刻９：００との時間差（＝３０分）がステップアップ時間Ｔである。
　ステップアップ時間Ｔは、尿レベルが１段階上がるのに要する時間なので、１段階の尿レベルに相当する膀胱の容積差をステップアップ時間Ｔで除した値が膀胱の膨張速度である。
　第１サーバ３１は、膀胱の膨張速度に基づいて、今回の尿レベルから許容尿レベルに達するまでの時間（以下、「残り時間」）Ｘを推定する。許容尿レベルは、対象者が尿意を催す尿レベルであり、初期状態ではレベル「４」に設定されている。図１３の例では、第１サーバ３１は、尿レベル「２」から「４」までの残り時間Ｘを推定する。
　ここで、１段階の尿レベルに相当する膀胱の容積差は、４つの超音波センサ１１の超音波の出射方向に依存する。つまり、超音波センサ１１間の出射角度の差が大きくなるほど、１段階の尿レベルに相当する膀胱の容積差が大きくなる。本実施形態では、尿レベルと膀胱の容積とが略比例するように（即ち、１段階の尿レベルに相当する膀胱の容積差が尿レベル「０」から「４」の間でそれぞれ略等しくなるように）、各超音波センサ１１の超音波の出射方向が設定されている。つまり、尿レベルが「１」から「２」に上がる場合の膀胱の容積差をΔＱとすると、尿レベルが「２」から「４」に上がる場合の膀胱の容積差は２ΔＱとなる。また、尿レベルが「１」から「２」に上がる場合の膀胱の膨張速度Ｖは、ΔＱ／Ｔである。そうすると、残り時間Ｘは、式（１）のようになる。
　　Ｘ＝２ΔＱ／Ｖ＝２Ｔ　　・・・（１）
　つまり、残り時間Ｘは、許容尿レベルと今回の尿レベルとのレベル差と、ステップアップ時間Ｔとから求められる。図１３の例では、残り時間Ｘは、６０分となる。
　ただし、１段階の尿レベルに相当する膀胱の容積差が尿レベル「０」から「４」の間でそれぞれ異なる場合には、第１サーバ３１は、対応する膀胱の容積差を用いて、膀胱の膨張速度及び残り時間Ｘを求める。例えば、尿レベルが「１」から「２」に上がる場合の膀胱の容積差をΔＱ１→２、尿レベルが「２」から「３」に上がる場合の膀胱の容積差をΔＱ２→３、尿レベルが「３」から「４」に上がる場合の膀胱の容積差をΔＱ３→４とする。尿レベルが「１」から「２」に上がる場合の膀胱の膨張速度Ｖは、ΔＱ１→２／Ｔとなる。そして、残り時間Ｘは、式（２）のようになる。
　　Ｘ＝（ΔＱ２→３＋ΔＱ３→４）／（ΔＱ１→２／Ｔ）　　・・・（２）
　さらには、膀胱の前後方向、即ち、超音波の出射方向への大きさも考慮して膀胱の容積を評価してもよい。膀胱は、上下方向への膨張が最も顕著ではあるが、前後方向へも膨張する。どの超音波センサ１１が膀胱を検出しているかは、膀胱の上下方向への膨張の程度を表わしている。一方、膀胱の反射波が返ってくるまでの時間（膀胱の反射波が検出される時間）は、超音波の出射方向への膀胱の膨張の程度を表わしている。そこで、尿レベルが「ｎ」から「ｎ＋１」へ１段階上がる場合の膀胱の容積差ΔＱｎ→ｎ＋１を以下の式（３）で求めてもよい。
　　ΔＱｎ→ｎ＋１＝Δｑｎ→ｎ＋１×Ｔｒ　　・・・（３）
　ここで、Δｑｎ→ｎ＋１は、ΔＱｎ→ｎ＋１を算出する際の基準値であり、各超音波センサ１１の超音波の出射方向に依存する値である。Δｑｎ→ｎ＋１は、予め設定されている。Ｔｒは、膀胱の反射波Ｗ１の検出時間である。つまり、膀胱の容積差ΔＱｎ→ｎ＋１は、膀胱の反射波Ｗ１の検出時間Ｔｒ、即ち、膀胱の反射波Ｗ１が返ってくるまでの時間に応じて変動する。
　これにより、膀胱の容積差をより精度良く求めることができ、ひいては、膀胱の膨張速度Ｖ及び残り時間Ｘをより精度良く求めることができる。
　それに加えて、第１サーバ３１は、排尿タイミングを推定する際に第４サーバ３４に記憶されている、対象者の状態に関する情報を考慮する。例えば、第１サーバ３１は、対象者の食料又は飲料の摂取量及び摂取時刻が第４サーバ３４に記憶されている場合には、その摂取量及び摂取時刻に応じて膀胱の膨張速度Ｖを速く補正する。これは、食料中の水分及び飲料によって、蓄尿速度が上がるためである。第１サーバ３１は、薬品の種類及び服薬・投薬時刻が第４サーバ３４に記憶されている場合には、それらに応じて膀胱の膨張速度Ｖを補正する。これは、薬品によっては、利尿作用があるものや、尿意を抑制する作用があるものがあるためである。第１サーバ３１は、対象者が睡眠中であるとの情報が第４サーバ３４に記憶されている場合には、膀胱の膨張速度Ｖを遅く補正する。これは、睡眠中は、抗利尿ホルモンが機能し、蓄尿速度が下がるためである。第１サーバ３１は、対象者の姿勢に関する情報が第４サーバ３４に記憶されている場合には、それに応じて膀胱の膨張速度Ｖ及び許容尿レベルを補正する。これは、対象者の姿勢によって膀胱の形状が変化するので、許容尿レベルに対応する膀胱の高さが変化する。例えば、立位の場合には、臥位に比べて、膀胱の高さが低くなる一方、膀胱の奥行き方向及び左右方向のサイズが大きくなる。そこで、第１サーバ３１は、許容尿レベルを低下させる（「４」から「３」にする）と共に、膀胱の膨張速度Ｖを遅くする。
　このように、対象者の排尿タイミングに影響を与える情報が第４サーバ３４に記憶されている場合には、第１サーバ３１は、それに応じて、排尿タイミングを補正する。尚、第１サーバ３１は、膀胱の膨張速度Ｖ及び許容尿レベルを補正する代わりに、排尿タイミングを直接補正してもよい。
　その後、第１サーバ３１は、ステップＳ７において、排尿タイミングとして、残り時間Ｘを処理装置２及びユーザ端末７１に報知する。尚、第１サーバ３１は、排尿タイミングとして、判定時刻から残り時間Ｘが経過した後の時刻である排尿の予想時刻を報知してもよい。第１サーバ３１は、残り時間Ｘ及び排尿の予想時刻を第４サーバ３４に記憶させる。
　処理装置２は、第１サーバ３１から排尿タイミング（残り時間Ｘ）を受信すると、報知部２４を排尿タイミングに応じて作動させる。例えば、処理装置２は、報知部２４であるＬＥＤランプを排尿タイミングに応じて点灯させる。ＬＥＤランプが複数設けられている場合には、処理装置２は、残り時間Ｘに応じたＬＥＤランプを点灯させる。ＬＥＤランプが１つの場合には、処理装置２は、残り時間Ｘに応じて点滅速度を早くする等、点灯態様を排尿タイミングに応じて変更する。これにより、対象者は、排尿タイミングを事前に知ることができ、排尿の準備を行うことができる。それに加えて、対象者の周りの人々にも排尿タイミングを事前に知らせることができ、対象者をトイレへ誘導する準備を促すことができる。あるいは、実際の排尿が早まったり、排尿タイミングの報知から実際の排尿までの時間が短すぎたりした場合には、排尿の準備や対象者のトイレへの誘導が間に合わない場合もある。そのような場合であっても、排尿タイミングを報知することによって、失禁後の処理を早期に行うことができる。つまり、オムツ交換の時期を早期に報知することができる。
　ユーザ端末７１は、第１サーバ３１から排尿タイミング（残り時間Ｘ）を受信すると、専用のアプリにおいて排尿タイミングを表示する等して、ユーザ端末７１の所持者に排尿タイミングを報知する。これにより、ユーザ端末７１の所持者に排尿タイミングを事前に知らせ、対象者をトイレへ誘導する準備を促すことができる。
　尚、ステップＳ５において尿レベルに変化がない場合には、第１サーバ３１は、排尿タイミングの推定を行うことなく、ステップＳ７へ進む。第１サーバ３１は、ステップＳ７において、それ以前で直近に推定した排尿タイミング（即ち、それ以前で直近に尿レベルが変化したときの排尿タイミング）を処理装置２及びユーザ端末７１に報知する。例えば、図９～１２の受信信号が得られた次の判定時には、尿レベルは「２」のまま変化していない可能性が高い。そのような場合には、尿レベルが変化していないので、第１サーバ３１は、排尿タイミングを新たに推定することなくステップＳ７へ進む。そして、第１サーバ３１は、前回の判定時に推定した残り時間Ｘに基づいて排尿タイミングを報知する。ただし、前回の判定時から時間が経過しているので、第１サーバ３１は、残り時間Ｘから経過時間を減じた時間を排尿タイミングとして報知する。尚、それ以前に排尿タイミングを推定していない場合（例えば、尿レベルが継続して「０」の場合）には、第１サーバ３１は、推定タイミングを報知することなく、ステップＳ１へ戻る。
　第１サーバ３１は、以上の処理を繰り返すことによって、排尿タイミングを推定し、対象者又はその周りの人々に排尿タイミングを事前に知らせる。
　第１サーバ３１が以上の処理を繰り返すと、尿レベルが順次上昇していくのに従って、ステップアップ時間Ｔが順次取得される（例えば、尿レベルが「１」から「２」に上がるのに要するステップアップ時間Ｔ１→２と、尿レベルが「２」から「３」に上がるのに要するステップアップ時間Ｔ２→３）。その場合には、第１サーバ３１は、最新のステップアップ時間Ｔ（即ち、ステップアップ時間Ｔ２→３）を用いて排尿タイミングを推定する。こうすることで、第１サーバ３１は、最新の蓄尿状態に基づいて排尿タイミングを推定することができる。
　尚、第１サーバ３１は、複数のステップアップ時間Ｔを用いて排尿タイミングを推定してもよい。例えば、第１サーバ３１は、複数のステップアップ時間Ｔを用いて膀胱の平均膨張速度を求め、平均膨張速度に基づいて排尿タイミングを求めてもよい。
　〈排尿のフィードバック〉
　さらに、第１サーバ３１は、実際の排尿に基づいて許容尿レベルを補正する。詳しくは、実際に排尿が終了すると、対象者又は介護者等の第三者にユーザ端末７１を操作して、実際の排尿の時刻を入力してもらう。ユーザ端末７１は、実際の排尿時刻を第２サーバ３２へ送信する。尚、ユーザ端末７１に入力されるのは、実際の排尿時刻ではなく、実際の排尿があった旨であってもよい。その場合には、実際の排尿があった旨の入力時刻を実際の排尿時刻とみなしてもよい。
　第２サーバ３２は、ユーザ端末７１からの実際の排尿時刻を受け取ると、第４サーバ３４に記憶されている排尿の予想時刻と実際の排尿時刻とを比較する。第２サーバ３２は、排尿の予想時刻と実際の排尿時刻との差に基づいて許容尿レベルを補正する。例えば、実際の排尿時刻が予想時刻よりも早い場合には、第２サーバ３２は、許容尿レベルを１段階（例えば、「４」から「３」へ）下げる。実際の排尿時刻が予想時刻よりも遅い場合には、第２サーバ３２は、許容尿レベルを１段階上げる。許容尿レベルが最大、即ち、「４」の場合には、第２サーバ３２は、予想時間Ｘに追加する追加時間を設定する。予想時間Ｘは、尿レベルが「４」に達するまでの時間であり、この予想時刻に追加時間を追加することによって、許容尿レベルが「４」以上の仮想的なレベルに設定される。第２サーバ３２は、補正した許容尿レベル及び／又は追加時間を第４サーバ３４に記憶させる。
　その後に第１サーバ３１が前述の排尿タイミングの推定を行う際には、第１サーバ３１は、第４サーバ３４に記憶された許容尿レベル及び／又は追加時間を用いる。尚、第２サーバ３２は、ユーザ端末７１からの実際の排尿時刻を受け取ると実際の排尿時刻を第４サーバ３４に記憶させるだけで、第１サーバ３１が、排尿タイミングの推定の際に許容尿レベルの補正も行ってもよい。
　このように、実際の排尿に基づいて許容尿レベルを補正することによって、個人差がある膀胱の蓄尿量に合わせて、排尿タイミングを予測することができる。
　さらには、実際の排尿のフィードバックとして、実際の排尿量を入力してもらってもよい。要介護者等の排尿時には、排尿量が管理される場合がある。そのような場合には、実際の排尿量をフィードバックしてもらってもよい。この実際の排尿量に基づいて、許容尿レベルを補正してもよい。
　〈膀胱の検出精度の向上〉
　尚、第１サーバ３１は、ステップＳ２において超音波センサ１１が膀胱を検出しているか否かを判定する際に以下のような判定を行ってもよい。
　具体的には、第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号において膀胱の反射波が含まれ且つ小腸の反射波の振幅が所定の閾値以下（小腸の反射波が含まれていない場合も含む）場合に、ステップＳ２において膀胱を検出していると判定してもよい。つまり、体内の臓器は比較的柔軟に変形し且つ移動するため、超音波センサ１１が膀胱の反射波を検出するようになり始めたときには、超音波センサ１１が膀胱の反射波を検出したり、検出しなかったりして、反射波の検出が不安定になる。ひいては、前述の尿レベルの判定において尿レベルが頻繁に変化することになり、排尿タイミングの判定が不安定になる。超音波センサ１１が膀胱の反射波を検出するようになり始めたときには、超音波センサ１１の超音波の伝播経路上に小腸６９と膀胱６４とが存在している。そこから膀胱６４が膨張すると、小腸６９が上方に押し上げられ、伝播経路上に位置する小腸６９が少なくなっていく。つまり、小腸の反射波が小さくなる、あるいは、消滅することをもって、超音波センサ１１が膀胱を安定的に検出するようになったと判定することができる。そこで、超音波センサ１１の受信信号に膀胱の反射波が含まれていても、小腸の反射波も含まれ且つ小腸の反射波の振幅が大きい（具体的には、所定の閾値よりも大きい）ときには、第１サーバ３１は、ステップＳ２において膀胱が検出されているとは判定しない。超音波センサ１１の受信信号に膀胱の反射波が含まれ且つ、小腸の反射波の振幅が所定の閾値未満の場合に、第１サーバ３１は、ステップＳ２において膀胱が検出されていると判定する。この場合には、対象者が動いたりして、膀胱の形状や位置が多少変化しても、超音波センサ１１は膀胱の反射波を検出し続ける可能性が高い。その結果、尿レベルの頻繁な変化が防止され、排尿タイミングの判定が安定する。尚、一旦、小腸の反射波の振幅が所定の閾値未満となった後は、第１サーバ３１は、小腸の反射波の有無にかかわらず、膀胱の反射波が検出されていることをもって膀胱を検出していると判定してもよい。
　また、別の方法として、第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号に膀胱の反射波が含まれているという状態が所定回数、継続したときに、膀胱を検出していると判定してもよい。つまり、前述の如く、超音波センサ１１が膀胱の反射波を検出するようになり始めたときには、超音波センサ１１の受信信号に膀胱の反射波が含まれていたとしても、次の受信信号においては膀胱の反射波が含まれていない場合もあり得る。超音波センサ１１の受信信号に膀胱の反射波が含まれているという状態が所定回数、継続した場合には、超音波センサ１１が膀胱の反射波を検出するようになり始めたときから蓄尿量が或る程度増加しており、膀胱がさらに膨張している可能性が高い。その結果、膀胱の形状や位置が多少変化しても、超音波センサ１１が膀胱の反射波を検出し続けるので、排尿タイミングの判定が安定する。
　尚、前述の２つの判定方法を組み合わせてもよい。つまり、第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号に膀胱の反射波が含まれ且つ小腸の反射波の振幅が所定の閾値以下となっている状態が所定回数、継続したときに、膀胱を検出していると判定してもよい。
　以上のように、排尿予測装置１００は、対象者の体内に超音波を送信し、膀胱を検出する複数の超音波センサ１１（センサ）と、複数の超音波センサ１１の検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定するサーバ群３（推定部）とを備える。
　また、排尿予測装置１００の排尿予測方法は、対象者の体内に超音波を送信し、超音波の反射波を検出する複数の超音波センサ１１によって膀胱を検出する工程と、膀胱の検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する工程とを含む。
　この構成によれば、膀胱を検出する複数の超音波センサ１１を設けることによって、複数の超音波センサ１１の検出結果に基づいて膀胱の膨張速度を求めることができる。膀胱の膨張速度がわかると、排尿タイミングに相当する容積まで膀胱が膨張するまでの時間を推定することができる。こうして、排尿予測装置１００は、排尿タイミングを予測することができる。
　また、複数の超音波センサ１１は、膀胱を検出する超音波センサ１１の個数が膀胱の膨張に従って増加するように配置されており、サーバ群３は、複数の超音波センサ１１のうちの一の超音波センサ１１が膀胱を検出するようになってから複数の超音波センサ１１のうちの別の超音波センサ１１が膀胱を検出するようになるまでの時間、即ち、ステップアップ時間Ｔに基づいて排尿タイミングを推定する。
　この構成によれば、各超音波センサ１１が膀胱を検出するようになったことは、該超音波センサ１１に対応する容積まで膀胱が膨張したことを意味する。そのため、一の超音波センサ１１が膀胱を検出するようになってから別の超音波センサ１１が膀胱を検出するようになるまでのステップアップ時間Ｔは、一の超音波センサ１１に対応する容積から別の超音波センサ１１に対応する容積まで膀胱が膨張するのに要する時間である。ステップアップ時間Ｔとそれに対応する容積差との関係は、膀胱の膨張速度に相当する。サーバ群３は、ステップアップ時間Ｔを用いることによって、膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定することができる。
　具体的には、複数の超音波センサ１１は、膀胱が膨張する方向における異なる位置に向かって超音波を送信するように配置されている。
　この構成によれば、膀胱が膨張するに従って、膀胱を検出する超音波センサ１１の個数が増加していく。
　さらに、サーバ群３は、対象者の状態に関する情報に基づいて排尿タイミングを補正する。
　この構成によれば、サーバ群３は、膀胱の膨張速度に加えて、対象者の状態に関する情報に基づいて排尿タイミングを推定する。これにより、サーバ群３は、排尿タイミングをより精度よく推定することができる。
　具体的には、対象者の状態に関する情報は、食料の摂取、飲料の摂取、薬の摂取、睡眠中か否か、及び、対象者の姿勢の少なくとも１つを含む。
　この構成によれば、排尿タイミングに影響を与え得る対象者の状態を考慮して、排尿タイミングをより精度よく推定することができる。
　《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。
　例えば、センサは、超音波センサ１１に限られるものではない。センサは、超音波センサ以外であっても、膀胱を検出できる限り、任意のセンサを採用することができる。
　複数の超音波センサ１１の個数は、４個に限られるものではない。超音波センサ１１の個数は、３個以下であってもよいし、５個以上であってもよい。
　複数の超音波センサ１１の配置は、前記の配置に限られるものではない。複数の超音波センサ１１は、膀胱の膨張方向の異なる位置に超音波を送信する限りは、任意の位置に配置することができる。例えば、超音波センサ１１は、左右方向にオフセットしていなくてもよい。超音波センサ１１は、上下方向の同じ位置に左右方向に並んで配置され、出射角度がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。あるいは、超音波センサ１１は、上下方向の異なる位置に配置され、出射方向が互いに平行になるように配置されていてもよい。さらには、超音波センサ１１は、上下方向のように一次元的な方向だけでなく、二次元的な方向において異なる位置に超音波を送信するように配置されていてもよい。例えば、上下方向の異なる位置に超音波を送信する複数の超音波センサ１１と、左右方向の異なる位置に超音波を送信する複数の超音波センサ１１とが設けられていてもよい。
　また、ケーシング１２は、前記の構成に限られるものではない。例えば、ケーシング１２の接触面１３には突出部が設けられていてもよい。超音波センサ１１は、突出部内に内蔵される。突出部により、ケーシング１２のうち超音波センサ１１が内蔵された部分の皮膚（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、膀胱の検出能力が高められる。
　トランスデューサ１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１３を粘着性を有する貼付面で形成し、接触面１３を対象者の腹部に貼り付けるようにしてもよい。
　トランスデューサ１と処理装置２とが別体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、トランスデューサ１と処理装置２とを一体的に構成してもよい。また、トランスデューサ１と処理装置２とは、有線で接続されておらず、無線通信してもよい。さらに、処理装置２の機能の一部（例えば、送信部２１又は受信部２２）を、トランスデューサ１が有していてもよい。
　処理装置２の構成は、前述の構成に限られない。例えば、送信部２１は、パルス信号を駆動信号としてトランスデューサ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、バースト波等であってもよい。また、報知部２４は、ＬＥＤランプに限られず、ディスプレイ、アラーム又はバイブレータであってもよい。
　また、受信信号から排尿タイミングの推定を行うのは、サーバ群３でなくてもよい。例えば、処理装置２が排尿タイミングの推定を行ってもよい。その場合、排尿予測装置１００は、サーバ群３を含まなくてもよい。あるいは、ＰＣやユーザ端末が排尿タイミングの推定を行ってもよい。つまり、推定部は、サーバ群３以外の装置であってもよい。
　さらに、サーバ群３の機能の一部（例えば、平均処理又は膀胱の検出の有無の判定）を処理装置２が有していてもよい。
　また、サーバ群３は複数のサーバを有しているが、１つのサーバが第１～第４サーバ３１～３４の機能を有していてもよい。
　さらに、対象者の状態に関する情報は、前述の情報に限られるものではなく、前述の情報以外の情報を含んでいてもよく、前述の情報の一部を省略してもよい。また、対象者の状態に関する情報の入力は、ユーザ端末７１及びウェアラブル端末７２からに限られるものではない。ユーザ端末７１及びウェアラブル端末７２以外の装置から対象者の状態に関する情報が入力されてもよい。
　前述の排尿予測装置の動作は一例に過ぎない。超音波センサ１１の検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する限りは、前述の動作を適宜、変更、省略、追加してもよい。例えば、推定された排尿タイミングを受け取る側の装置（処理装置２及びユーザ端末７１）に計時機能がある場合には、排尿の予想時刻に変更がないときには排尿タイミングを報知しなくてもよい。
　また、超音波センサ１１による反射波の検出及び尿レベルの変化の有無の判定は、周期的に行われているが、これに限られるものではない。例えば、排尿予測装置１００は、対象者が所定の姿勢のときに、超音波センサ１１による反射波の検出及び尿レベルの変化の有無の判定を行ってもよい。体内における膀胱の形状及び位置は、対象者の姿勢に応じて変わり得る。そのため、超音波の送信及び検出を行うときの対象者の姿勢を統一することによって、膀胱を精度良く検出し、尿レベルを精度良く判定することができる。あるいは、排尿予測装置１００は、超音波センサ１１により周期的に検出された反射波のうち、所定の姿勢のときに検出された反射波を用いて尿レベルの変化の有無の判定を行ってもよい。あるいは、排尿予測装置１００は、超音波センサ１１による反射波の検出を行う際に、対象者に予め決めた姿勢を取るように促すように構成されていてもよい。
　また、排尿予測装置１００は、どの超音波センサ１１までが膀胱を検出しているかによって尿レベルを判定しているが、これに限られるものではない。排尿予測装置１００は、単純に、膀胱を検出している超音波センサ１１の個数に基づいて尿レベルを判定してもよい。例えば、排尿予測装置１００は、膀胱を検出している超音波センサ１１の個数が多くなるほど尿レベルが大きくなるように判定してもよい。対象者の姿勢やトランスデューサ１の装着位置によっては、第１超音波センサ１１Ａから第４超音波センサ１１Ｄへ向かう順に超音波センサ１１が反応しない可能性もある。そのような場合には、膀胱を検出している超音波センサ１１の個数による判定が有効である。
　また、排尿予測装置１００は、膀胱の膨張の程度が高い超音波センサ１１が膀胱を検出している場合は、それよりも膀胱の膨張の程度が低い超音波センサ１１が膀胱を検出していなくても、検出していると判定してもよい。例えば、第３超音波センサ１１Ｃが膀胱を検出し且つ、第２超音波センサ１１Ｂが膀胱を検出していない場合には、第２超音波センサ１１Ｂも膀胱を検出しているとみなしてもよい。本来は膀胱の反射波が検出される程度に膀胱が膨張していても、体内の様々な原因により膀胱の反射波が検出されない場合もあり得るので、そのような場合には、膀胱を検出していると判定してもよい。
　以上説明したように、ここに開示された技術は、排尿予測装置及び排尿予測方法について有用である。
１００　　排尿予測装置
１１　　　超音波センサ（センサ）
３　　　　サーバ群（推定部）

Claims (6)

  1. 　対象者の体内に超音波を送信し、膀胱を検出する複数のセンサと、
    　前記複数のセンサの検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する推定部とを備える排尿予測装置。
  2. 　請求項１に記載の排尿予測装置において、
    　前記複数のセンサは、膀胱を検出するセンサの個数が膀胱の膨張に従って増加するように配置されており、
    　前記推定部は、前記複数のセンサのうちの一のセンサが膀胱を検出するようになってから前記複数のセンサのうちの別のセンサが膀胱を検出するようになるまでの時間に基づいて排尿タイミングを推定する排尿予測装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の排尿予測装置において、
    　前記複数のセンサは、膀胱が膨張する方向における異なる位置に向かって超音波を送信するように配置されている排尿予測装置。
  4. 　請求項１乃至３の何れか１つに記載の排尿予測装置において、
    　前記推定部は、対象者の状態に関する情報に基づいて排尿タイミングを補正する排尿予測装置。
  5. 　請求項４に記載の排尿予測装置において、
    　前記対象者の状態に関する情報は、食料の摂取、飲料の摂取、薬の摂取、睡眠中か否か、及び、対象者の姿勢の少なくとも１つを含む排尿予測装置。
  6. 　対象者の体内に超音波を送信し、前記超音波の反射波を検出する複数のセンサによって膀胱を検出する工程と、
    　膀胱の検出結果から求められる膀胱の膨張速度に基づいて排尿タイミングを推定する工程とを含む排尿予測方法。

     
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