JP2019520964A - おむつセンサ装置およびおむつ監視システム - Google Patents

Abstract

本発明のおむつセンサ装置（１）は、センサと通信し、センサからデータを送信するための送信機（７）を含むマイクロコントローラー（２）と、センサ（３、４、１１）、マイクロコントローラ（２）および送信機（７）に電力を供給する電源ユニット（６）と、２つのセンサユニット（３）であって、それぞれが少なくとも温度センサ（４）および湿度センサ（５）を含む前記２つのセンサユニット（３）と、センサ、送信機（７）、電源ユニット（６）を収容する、柔軟な防水および機械洗浄可能なケーシング（１３）と、おむつ（１２）の外側におむつセンサ装置を固定するための固定手段（１２）とを備える。更に、本発明の方法とシステムは、おむつ内の人間の排泄物の存在および種類を判定する。

Description

本発明は、おむつに関するものであると共に、時間の経過とともにおむつを交換しないという悪影響を回避する方法に関する。より具体的には、おむつの内容物を判定し、それを介護者に報告するためのおむつセンサ装置、方法およびシステムに関する。

世界中で２億人を超える人々が、年齢、病気、または障害によって失禁をしており、その対象となる人々は人口統計に沿って増加している。世界中で約３億８千万のおむつが０〜３歳の子供に毎日交換されていると推定されている。日本では、高齢者用おむつの販売が子ども用おむつの販売を上回っている。

本発明による装置および方法は、技術センサソリューションを使用することによる福祉の観点に基づいてなされている。センサは、おむつの湿度および温度を迅速に検出して正確に記録し、いつおむつを交換すべきかを示す。これは、おむつが適切な時期に交換されることを確実にする。おむつのみが必要なときにチェック／交換されるという効果がある。したがって、おむつの交換は、ユーザ（子供／高齢者）に対する障害の最小レベルを表す。保護者にとって、おむつを実際に交換する必要があるときにだけ交換できれば、忙しい日々の生活が楽になる。

人間の皮膚は糞便の酸性に耐えられない。尿との組み合わせとなった糞便が、おむつの中にアンモニアをなす。本発明の利点の１つは、尿と糞便とを区別することである。これにより、子供または患者のおむつを交換すると思われる人（介護者）が優先されることが可能になる。おむつに尿が含まれている場合、妥当な時間内に交換されるべきである。おむつに便が含まれている場合は、すぐに交換する必要がある。

おむつを適切に交換することによる肯定的な健康効果は、全体的な視点では非常に大きい。それは、感染症、湿疹および痛みの可能性を低減することになる。薬物／クリームの使用や通院も減る。多くの場合、長期間にわたり酸性の糞便が皮膚に接触したままの傷により、抗生物質を使用したり、病気の子供のために親が仕事を離れたり、患者の大きな痛みをともなったり、品位を喪失したり、瘢痕化したり、さらには死亡したりする場合もある。

さらに、おむつを使用して失禁した患者の世話をする施設では、おむつのチェックに費やされる時間を削減することができる。ケアのコストは下がり、スタッフは削減した時間を他の仕事に使うことができる。ＨＭＳの観点では、患者の持ち上げと移動の数は、看護スタッフの背中から負担の一部を控除して減らされる。また、患者の品位は、患者が長期間自分の便があるのに座っている／寝ている状況を避けることによって保たれる。

米国特許出願公開第２００５０１９５０８５Ａ１号公報 米国特許公開公報第２００９０３２６４１７号公報 米国特許６０９７２９７Ａ号公報 米国特許公開公報２０１２０１１６３３７Ａ１号公報 米国特許公開公報第２００５０１５６７４４号公報 米国特許公報７２５０５４７Ｂ１号公報 国際公開第２０１３０６１１８１Ａ１号公報 米国特許公開公報２０１６００９５７５８号

本発明は、住民、職員、家族、および機関にとって、自由な資源と一層良い条件を提供する。
これらの問題のいくつかを解決するためのこれまでの多くの試みが言及されるべきである。

米国特許出願公開第２００５０１９５０８５Ａ１号は、おむつに取り付けられた、導電率センサ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４）、静電容量センサ（ＣＳ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ）、モーションセンサ（ＭＳ：ｍｏｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）、マイクロホン（ＭＩＣ：Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ）およびマイクロホンを含むおむつに取り付けられた自蔵式の再使用可能な感知装置を記載している。温度センサ（ＴＳ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ）。 各前記センサの出力は、マイクロコントローラ（ＭＣｌ：Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって分析される。 前記マイクロコントローラの出力は無線送信機に入り、遠隔監視されるページャに中継するポケットベルディスプレイは、前記ポケットベル無線レシーバから来るデータストリームを視覚的および音声的に示す。

米国特許公開公報第２００９０３２６４１７号は、吸収性物品の状態の監視が、様々な状況において様々なユーザにとって望ましいことがどのようにして可能であるかを記載している。吸収性物品と共に使用するための監視装置が提供される。監視装置は、感知装置および信号装置を含む。感知デバイスは、吸収性物品着用者に関連する生理的表示を感知するように構成される。監視装置の機能は、例えば、ファームウェアの更新、ハードウェアまたはユーザインタフェースの変更、ソフトウェアのインストールなどを利用して、更新可能であってもよい。したがって、本発明の監視装置は、全く新しい監視システムの高価な交換または設置を必要とせずに、乳児から高齢者までの全ての世代にわたって利用することができる。

米国特許６０９７２９７Ａ号は、任意のタイプのおむつまたは衣服と共に使用することができるセンサウィックおよび導体アセンブリとして使い捨ての邪悪な二重電極ストリップを提供する水分検出システムを記載している。二重電極ストリップは、導電ストリップと接触して配置された芯を有する２つの導電ストリップを含む。少量の尿でさえ、ウィックによって吸収され、導電性ストリップ間に分散されて、ストリップ間の抵抗を迅速に変化させる。検出器／送信機は、センサウィックおよび導体アセンブリと係合し、センサウィックおよび導体アセンブリを送信アンテナとして使用して、低電力での範囲を広げ、介護者によって運ばれる受信機に警告することができる。

米国特許公開公報２０１２０１１６３３７Ａ１号は、吸収性物品およびそれと共に使用するための信号装置を記載している。信号伝達装置は、吸収性物品内の体液などの物質の存在を検出するように構成された１つまたは複数の非侵襲性センサを含む。信号伝達装置は、物質の存在を検出したときに吸収性物品の使用者に聴覚的および／または可視的な警告を提供することができる。吸収性物品は、その存在が信号装置の動作をペニーニングする１つ以上の識別可能な特性を含む。このようにして、本開示は、使用のために一致する製品および信号装置を提供する。

米国特許公開公報第２００５０１５６７４４号は、導電性インクで形成された安価な使い捨て受動湿度センサを埋め込み、湿度センサによって伝達される着脱可能な送信モジュールをおむつの外側に取り付けることによって、監視システムがどのようにして湿ったおむつを識別するかを記載している。送信モジュールは密封され、濡れたおむつから乾燥したおむつに移送可能である。一意に符号化されたデータは、遠隔受信機に無線送信される。受信機は、赤ちゃんの保護者が携帯する電池駆動の携帯ユニットであってもよい。デイケアセンターでは、複数の機能の受信機がいくつかのおむつのいずれかを識別することができる。病院では、戦略的に配置された複数のレシーバのそれぞれが、その範囲内の濡れたおむつを中央コンピュータに認識して報告することができる。低コストおよび長距離は、濡れたおむつと一緒に廃棄されず、したがって再使用可能な取り外し可能かつ運搬可能なアクティブトランスミッタを使用することによって達成される。誤送信は確証的な抵抗によって防止される。

米国特許公報７２５０５４７Ｂ１号は、尿または他の誘電性流体の存在によって引き起こされる湿り度測定データの変化を検出する湿潤測定データを中央コンピュータに送信するデータ収集デバイスを含む湿り度監視システムを記載している。データ収集装置は、人の衣服に着用される半再使用可能なセンサおよび再使用可能なデータコレクタを含む。

国際公開第２０１３０６１１８１Ａ１号パンフレットには、尿および／または排便の存在が開示されていることを示す非接触電子センサレイ、コントローラ、および信号装置を組み込んだ電子識別装置が記載されている。特に、電子弁別装置は、尿の傷害と排便を含む傷害とを区別することができる。デバイスは、侮辱の種類に基づいて様々なアラートを生成することができる。電子識別装置は、吸収性物品の開口部付近の信号を放射してもよく、無線コンピュータ装置またはスマートフォンに無線で警告信号を送信してもよい。

米国特許公開公報２０１６００９５７５８号は、失禁検出装置およびシステムを開示している。

本発明は、以下を含むおむつセンサ装置を含む。センサと通信するマイクロコントローラであって、センサからのデータを送信するための送信器を含むマイクロコントローラと、センサ、マイクロコントローラ、および送信機に電力を供給する電源ユニットとを含む。さらに、この装置は、少なくとも１つの温度センサおよび湿度センサをそれぞれ含む少なくとも２つのセンサユニットを備え、センサ、送信機、およびパワーユニットを収容する柔軟な防水および機械洗浄可能なケーシングと、おむつセンサ装置をおむつの外側に固定するための固定手段とを含む。

また、本発明は、以下のステップを含む、おむつ監視のための方法を含む：ａ）おむつセンサを主におむつの長手方向中心線に沿っておむつの外側に固定するステップと、ｂ）おむつの中心線に沿った位置で温度および湿度を感知するステップと、ｃ）オプションとして、重力に対しておむつの位置を感知するステップと、ｄ）センサから処理ユニットにデータを送信するステップと、ｅ）おむつセンサ装置から受信したデータに基づいて、おむつにおける人間の排泄物の存在および種類を判定するステップと、ｆ）判定結果を介護者に警告する。

本発明による装置および方法は、おむつ監視のためのシステムにおいて組み合わされ、システムは、請求項１に記載のおむつセンサ装置と、ユーザインタフェースに接続されたプロセッサと、請求項８に記載の方法のステップｅを実行することができるコンピュータ実行可能プログラムを記憶するメモリと、前記プロセッサは、前記おむつセンサ装置から送信されたデータを受信する前記プロセッサおよび／またはメモリに接続された受信機を含み、前記プロセッサは、前記おむつセンサデバイスから受信したデータに基づいて、前記おむつにおける人間の排泄物の有無を判定する。

本発明をより良く理解し、本発明の実施形態をどのように使用することができるかを示すために、例として添付の概略図を参照する。

おむつセンサ装置およびそのケーシングを示す。 使用者のおむつに取り付けられたおむつセンサ装置を示す。 システムの図を示す。 推定値に対する閾値および最適な重みを確立するためのトレーニングプロセスのフロー図を示す。 使用中のおむつのプログラム実行の流れ図を示す。

発明の詳細な説明

図１、２および３に示すおむつセンサ装置１は、少なくとも２つのセンサユニット３と通信するマイクロコントローラ２に基づいており、少なくとも２つのセンサユニット３のそれぞれは、少なくとも温度センサ４および湿度センサ５を含む。低消費電力のコンポーネントを使用して、温度センサ４および湿度センサ５を制御することにより、上記装置は小型のコイン・サイズ・バッテリー６で１年間稼動させることができる。おむつセンサ装置１の電源６の寿命を延ばすためには、マイクロコントローラ２で最低限の処理を行う必要がある。同じ目的のために、センサが、おむつの使用者からの尿または便に起因する最も可能性が高いとされる温度または湿度の上昇を検出するまで、おむつセンサ装置は休息モードにある。電子機器は、シリコン、ゴムまたはプラスチックのケーシング１３に埋め込まれて、おむつセンサ装置１が柔軟で防水性であることが保証される。図１においては、ケーシング１３内のおむつセンサ装置１が３つの面で示されている。実際には、少なくとも３０分間、８５度までの洗浄が可能でなければならない。したがって、おむつセンサ装置を清潔で衛生的に保つ必要性に適合し、衛生当局および機関によって定められた要件を満たす。

図２は、上述のおむつセンサ装置１を含む、おむつ１２内の人間の排泄物の存在および種類を判定するためのシステムを示す。システムの他の本質的な構成要素は、例えば、携帯電話８のようなユーザインタフェースに接続されたプロセッサと、請求項８に記載の方法のステップを実行することができるような実行可能なプログラムを記憶するメモリと、プロセッサおよび／またはメモリに接続されて、おむつセンサ装置から送信されたデータを受信する受信機とである。明らかに、プロセッサ、メモリおよびユーザインタフェースは、１つまたは複数のユニットに統合され、様々な形態をとることができ、その１つの形態が図２に示されている。おむつセンサ装置１の現在の状態を送信するために、マイクロコントローラ２は、送信機７、すなわち、ブルートゥース（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ：Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）ＲＦモジュールを備える。エンドユーザに応じて、この情報は、モバイルユニット８に、またはブリッジ／ゲートウェイ９を介したメモリ内のデータベース１０に、すなわちクラウドに送信することができる。後者の場合、おむつセンサ装置１は、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）装置といえる。どちらの方法でも、情報を送信して、モバイルユニット８上のアプリを使用して介護者に通知することができる。ただし、情報をクラウド１０に送信することは、大きな管理システムで情報を使用する可能性がある。

図３は、センサを内側に向けて人が着用するおむつ１２の外側に固定されたおむつセンサ装置を示す。おむつセンサ装置１が設計されておむつ１２に取り付けられる方法は、おむつ１２の内容物を分類するための方法を確立することを可能にする。おむつセンサ装置１は、主におむつ１２の長手方向中心線に沿っておむつの外側に固定されるべきである。おむつセンサ装置１のセンサユニット３は、好ましくは、おむつの中心線に沿った位置で温度及び湿度を感知するために主直線状に配置される。別の実施例では、おむつセンサは、おむつセンサ装置１の中心線に対して、おむつ１２の吸収部分の限界範囲内で対称的に分布される。センサの数およびセンサが広げられる方法は、おむつ１２の内容を判定するために使用できる情報に寄与する。付加的な実施例では、おむつセンサ装置１は、データの解釈を改善するために、おむつセンサ装置１に対して重力の方向を判定する位置センサ１１を備える。これは、尿が重力によって糞便とは異なる影響を受けるからである。一実施形態では、位置センサは、ジャイロセンサである。

通常、マイクロコントローラは休止モードにあるが、センサから処理ユニットにデータを送信し、温度または湿度が上昇した場合、処理ユニットは、おむつ（１２）内の人間の排泄物の存在および種類を、最終的に結果を介護者に警告し、最終的に使用済みのおむつを廃棄するときにおむつセンサ装置（１）をおむつ（１２）から取り除いてさらに使用するようにする。

センサはおむつの外側に局在しているので、おむつ自体は変化の検出に関してはフィルターのような作用をする。所定の時間間隔にわたってどのように内容物がおむつ１２によって吸収されるかを実際に測定する。尿および糞便は異なる特性を有するので、おむつ１２はこれらを異なるように吸収する。尿は、おむつに素早く吸収され、おむつ１２に吸収される程度が低い糞便と比較して、センサは、相対的に迅速に応答する。好ましくは、おむつセンサ装置１は、当該おむつセンサ装置１をおむつ１２に固定するのに十分な長さ及び幅を有するテープストリップによっておむつ１２に固定される。別の実施例では、おむつセンサ装置１にベルクロ（登録商標）が設けられている。他の実施形態では、おむつ１２には、おむつセンサ装置１を挿入することができるポケットが設けられている。

時間、位置、湿度および温度の４つのセンサからのパラメータがある。これらを使用してシグネチャ（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を構成することにより、処理ユニットは、所定の確実性でおむつの内容を分類することができる。人間の排泄物の各種類のシグネチャは、４つのパラメータに基づく推定値の加重和を含む。図４ａは、最適な重み付けを得るためのトレーニングプロセスを示す。タグ付けされたデータセットがトレーニングプロセスの基礎となる。タグ付けされたデータセットは、測定に関連するおむつ内の尿および糞便の実際の存在に気づいた介護者によって取得される。次いで、各パラメータについて様々な推定量が計算され、推定値に基づいて人間の排泄物の各種類のシグネチャが構築される。トレーニングの目的は、尿と糞便を表す２つの種類間の分離を最大限にすることである。これを達成するために、一連の重みが推定値に与えられ、重みは種類の分離が最大化されるまで調整される。分類アルゴリズムの成功率の推定値は、トレーニングセットとは異なる別の記録セットでアルゴリズムを実行することによって得ることができる。実際には、アルゴリズムは４つのパラメータを入力し、これらを使用してシグネチャを構成する。シグネチャは、パラメータに基づく統計的尺度の加重和からなる。単に、この結果を閾値処理することによって、その内容が便または尿であるかどうかを判定することが可能である。別の実施例として、人間の排泄物の特性をさらに区別するために２つ以上の閾値を使用してもよい。

閾値が設定されると、おむつセンサ装置１および対応するシステムは使用の準備ができており、ユーザ／介護者に販売されてもよい。図４ａは、人間の排泄物を分類するためのプログラムの可能な流れ図を示す。人間の排泄物の量、種類または他の特性の組み合わせをさらに区別するために、複数の閾値を使用してもよい。

市場のほとんどのおむつは様々な特徴を有し、ユーザは、様々なサイズおよび様々なパターンの排泄物を引き起こす様々な消化器系を有する。このソフトウェアは、介護者がシステムをユーザのニーズに適合させるための様々な設定を提供することができる。

一実施形態では、データの解釈および分類は、人体上に配置された様々なセンサにおける湿度および温度の割合を単に表示することによって、介護者に任せておくことができる。対応するセンサに近い色として表示された湿度および温度データによる図３の単純化されたものが想起できる。

記載された実施形態は例にすぎず、ここで具体的に記載されていないが、本発明を定義する独立請求項の範囲内に属する多数の変形および組み合わせが可能であることに留意されたい。

Claims (10)

1. センサと通信し、センサからデータを送信するための送信機（７）を含むマイクロコントローラー（２）と、
   センサ（３、４、１１）、マイクロコントローラ（２）および送信機（７）に電力を供給する電源ユニット（６）と、
   ２つのセンサユニット（３）であって、それぞれが少なくとも温度センサ（４）および湿度センサ（５）を含む前記２つのセンサユニット（３）と、
   センサ、送信機（７）、電源ユニット（６）を収容する、柔軟な防水および機械洗浄可能なケーシング（１３）と、
   おむつ（１２）の外側におむつセンサ装置を固定するための固定手段（１２）と、
   備えたことを特徴とするおむつセンサ装置（１）。
2. 前記センサユニット（３）が主直線上に配置されている、請求項１に記載のおむつセンサ装置（１）。
3. 前記センサユニット（３）が長手方向軸に沿って対称的に配置されている、請求項１に記載のおむつセンサ装置（１）。
4. 前記ケーシング（１３）が、シリコン、ゴム、およびプラスチックのうちの１つの材料からなる、請求項１に記載のおむつセンサ装置（１）。
5. 前記電源ユニット（６）がバッテリ（６）である、請求項１に記載のおむつセンサ装置（１）。
6. 前記固定手段は、前記おむつセンサ装置（１）を前記おむつ（１２）に固定するのに十分な長さと幅を有するテープのストリップである、請求項１に記載のおむつセンサ装置（１）。
7. 前記固定手段がベルクロ（登録商標）である、請求項１に記載のおむつセンサ装置。
8. 位置センサ（１１）を更に備える、請求項１に記載のおむつセンサ装置（１）。
9. ａ）請求項１に記載のおむつセンサ装置（１）をおむつ（１２）の外側におむつ（１２）の主に長手方向中心線に沿って固定する工程と、
   ｂ）前記おむつ（１２）の前記長手方向中心線に沿った位置で温度および湿度を感知する工程と、
   ｃ）必要に応じて、重力に対するおむつ（１２）の位置を感知する工程と、
   ｄ）温度または湿度の上昇がある場合、感知データを処理ユニットに送信する工程と、
   ｅ）前記おむつセンサ装置（１）から受信したデータに基づいて前記おむつ（１２）内の人間の排泄物の存在および種類を判定する工程と、
   ｆ）介護者に判定結果を警告する工程と、
   ｇ）使用済みおむつを処分するときにさらに使用するために前記おむつセンサ装置（１）を前記おむつ（１２）から取り外し、ステップａ）に戻る工程と、
   を備えることを特徴とする、おむつ監視方法。
10. 請求項１に記載のおむつセンサ装置と、
    ユーザインタフェースに接続されているプロセッサと、
    請求項８に記載の方法のステップｅ）を実行することができるコンピュータ実行可能プログラムを記憶しているメモリと、
    おむつセンサ装置から送信されたデータを受信するプロセッサおよび／またはメモリに接続された受信機と、
    を備え、
    前記プロセッサは、前記おむつセンサ装置（１）から受信したデータに基づいて前記おむつ（１２）内の人間の排泄物の存在および種類を判定することを特徴とする、おむつ監視システム。