(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トイレを利用することで生じるターゲット・ガスを検出するために、トイレの中又は近辺で使用するガス・センサー・システムであって：
少なくとも、前記ターゲット・ガス及び別のガスの濃度を検出するガス・センサー；
或る制御されるレートで前記別のガスを放出するように制御されるガス放出デバイス；及び
前記ターゲット・ガス及び前記別のガスの検出された濃度を処理するコントローラであって、前記別のガスの濃度に対する前記ターゲット・ガスの濃度を：
前記ターゲット・ガスについての検出された濃度の変化、
前記別のガスについての検出された濃度の変化、
前記ターゲット・ガスに対する前記ガス・センサーの感度、及び、
前記別のガスに対する前記ガス・センサーの感度
を組み合わせることにより、取得するように構成されるコントローラ；
を有するガス・センサー・システム。
【請求項２】
前記ガス・センサーは、アンモニア、アセトン、一酸化窒素又は他の揮発性有機化合物を含むターゲット・ガスを検出するように構成される、請求項１に記載のガス・センサー・システム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記別のガスに対する既知のベースライン濃度を仮定するように構成され、かつ、前記ベースライン濃度に対する前記ターゲット・ガスの濃度を取得することで、前記ターゲット・ガスの較正された濃度を判定するように構成されている、請求項１又は２に記載のガス・センサー・システム。
【請求項４】
前記制御されるガス放出デバイスは、前記トイレの近辺にある空気消臭デバイスを含む、請求項１に記載のガス・センサー・システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記別のガスのベースライン濃度Ｃｒに対する前記ターゲット・ガスの濃度Ｃａを判定するように構成され：
Ｃａ／Ｃｒ＝（∫［ａ（ｔ）−ａ０］ｄｔ／∫［ｒ０−ｒ（ｔ）］ｄｔ）Ｓｒ／Ｓａ
であり、
ａ０はセンシング・サイクルの開始時における前記ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
ａ（ｔ）は時間経過した前記ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
ｒ０はセンシング・サイクルの開始時における前記別のガスについての検出された濃度であり、
ｒ（ｔ）は時間経過した前記別のガスについての検出された濃度であり、
Ｓａは前記ターゲット・ガスに対する前記ガス・センサーの感度であり、
Ｓｒは前記別のガスに対する前記ガス・センサーの感度であり、及び
積分はセンシング期間にわたって為される、請求項１に記載のガス・センサー・システム。
【請求項６】
前記ガス・センサーは、２つ以上のターゲット・ガスの濃度を検出するように構成される、請求項１ないし５のうちの何れか一項に記載のガス・センサー・システム。
【請求項７】
前記ガス・センサーは、アンモニア、アセトン、一酸化窒素又は他の揮発性有機化合物を含む、第１ターゲット・ガスとは異なる第２ターゲット・ガスの濃度を検出するように構成される、請求項６に記載のガス・センサー・システム。
【請求項８】
前記ガス・センサーはＥノーズを含む、請求項１ないし７のうちの何れか一項に記載のガス・センサー・システム。
【請求項９】
トイレを利用することで生じるターゲット・ガスを、トイレの中又は近辺で検出するガス・センシング方法であって：
前記ターゲット・ガスを受け入れ、かつ、ある制御されるレートで別のガスを放出する制御されるガス放出デバイスから前記別のガスを受け入れるステップ；
少なくとも前記ターゲット・ガス及び前記別のガスの濃度を検出するステップ；
前記ターゲット・ガス及び前記別のガスの検出された濃度を処理するステップであって、前記別のガスの濃度に対する前記ターゲット・ガスの濃度を：
前記ターゲット・ガスについての検出された濃度の変化、
前記別のガスについての検出された濃度の変化、
前記ターゲット・ガスに対するガス・センサーの感度、及び、
前記別のガスに対する前記ガス・センサーの感度
を組み合わせることにより、取得するステップ；
を有するガス・センシング方法。
【請求項１０】
前記ターゲット・ガスは、アンモニア、アセトン、一酸化窒素又は他の揮発性有機化合物を含む、請求項９に記載のガス・センシング方法。
【請求項１１】
前記別のガスは既知のベースライン濃度を有し、当該ガス・センシング方法は、前記ベースライン濃度に対する前記ターゲット・ガスの濃度を取得することで、前記ターゲット・ガスの較正された濃度を判定するステップを有する、請求項９又１０に記載のガス・センシング方法。
【請求項１２】
前記別のガスのベースライン濃度Ｃｒに対する前記ターゲット・ガスの濃度Ｃａは：
Ｃａ／Ｃｒ＝（∫［ａ０−ａ（ｔ）］ｄｔ／∫［ｒ（ｔ）−ｒ０］ｄｔ）Ｓｒ／Ｓａ
により取得され、
ａ０はセンシング・サイクルの開始時における前記ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
ａ（ｔ）は時間経過した前記ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
ｒ０はセンシング・サイクルの開始時における前記別のガスについての検出された濃度であり、
ｒ（ｔ）は時間経過した前記別のガスについての検出された濃度であり、
Ｓａは前記ターゲット・ガスに対するガス・センサーの感度であり、
Ｓｒは前記別のガスに対する前記ガス・センサーの感度であり、及び
積分はセンシング期間にわたって為される、請求項１１に記載のガス・センシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医学的指標の提供を可能にするために使用される尿便又は糞便の分析に関連する。
【背景技術】
【０００２】
尿は人体の最も有用な健康状態指標のうちの1つである。尿の色、臭い及び濃度の変化は、人の健康状態に関する重要な手掛かりを提供することが可能である。尿は、全ての体内活動を反映しており、様々な広範囲にわたる化合物及び代謝副産物を含む。
【０００３】
尿は身体の排泄プロセスの重要な部分である。この過程は、腎臓が血液からフィルタリングした水溶性老廃物及び余分な水分を除去する。尿は、主に毒素を取り除き、その毒素は取り除かれなかったならば蓄積されてしまうものである。また、尿は、その人が食べた物及びその人がどの程度飲んだかを明らかにすることが可能である。従って、尿の検査は、長年にわたって、医師が様々な健康状態を評価する方法のうちの1つとなっている。一例として、アンモニア濃度の増加は脱水症(dehydration)を反映している。アンモニアの濃度は脱水の程度に正比例する。アンモニア・ボリューム(ammonia  volume)は水分摂取量に関連するが、それは、水和状態(又は脱水状態)を反映するアンモニア濃度になる。
【０００４】
尿の様々な成分を検査するために、規則的な尿検査が実行されてもよい。そのような検査は、その人の健康に関する情報及びその人が持っている問題を明らかにすることが可能である。しかしながら、尿検査は、尿の取り扱いの煩わしさ、及び、費用や時間がかかる対象物質検出などを含む様々な問題に悩まされる。従って、尿検査は散発的にしか行われず、日々のトイレを訪れる際に自動的にはなされない。従ってそのような散発的な検査は人の健康状態の日々の変化を追跡すること(例えば、高齢者の脱水症を追跡すること)には適していない。
【０００５】
ガス検出技術、信号処理及び診断アルゴリズムの近年の進歩は、「電子鼻(electronic  noses)」又は「Eノーズ又はにおい測定器(e-noses)」と呼ばれる化学センシング識別デバイスをもたらした。これらのセンサー・デバイスは、何らかのソースから導出される空気サンプル中に存在する多種多様な化学種及び混合化合物についての多くのタイプ及びソースを、検出、識別及び区別することが可能である。従って、多用途性、低コスト性、結果の高速出力、及び、生物学的モニタリング目的のための継続処理能力などに起因して、Eノーズは生物医学的用途に理想的な機器である。
【０００６】
Eノーズ技術に伴う問題は、Eノーズが使用される環境についての情報(例えば、温度、体積、流れ、ソースまでの距離)なしには、ターゲット・ガスの濃度は決定できないことである。更に、Eノーズの出力は、水分や二酸化炭素などのような通常の空気成分の僅かな変動及び温度変化によっても影響を受けてしまう。
【０００７】
US2010/0061889(特許文献1)は、尿及び/又はガスの分析結果を提供する装置及び方法を開示している。この文献は尿便との接触又は糞便ガスの検出によるセンサーを有するシステムを開示している。しかしながら、センサーが使用される環境の性質に関連して較正することについての問題は解決されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第2010/0061889号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明は特許請求の範囲により規定される。
【００１０】
本発明の一形態によれば、ターゲット・ガスを検出するために、トイレの中又は近辺で使用するガス・センサー・システムが提供され、本システムは：
少なくとも、前記ターゲット・ガスと別のガスとの濃度を検出するガス・センサーであって、前記別のガスは、或る制御されるレートで前記別のガスを放出する制御されるガス放出デバイスから受信される、ガス・センサー；及び
前記ターゲット・ガス及び前記別のガスの検出された濃度を処理するコントローラであって、前記別のガスの濃度に対する前記ターゲット・ガスの濃度を：
前記ターゲット・ガスについての検出された濃度の変化、
前記別のガスについての検出された濃度の変化、
前記ターゲット・ガスに対する前記ガス・センサー・システムの感度、及び、
前記別のガスに対する前記ガス・センサー・システムの感度
を組み合わせることにより、取得するように構成されるコントローラ；
を有するシステムである。
【００１１】
Eノーズの測定に影響を及ぼす環境についての問題は、本アプローチにより対処され、不特定の環境特性を有する(クロークルーム又はバスルーム等のような)広い室内でターゲット・ガスの濃度を定量化するために、Eノーズ技術を利用可能にする。これは、尿便又は糞便のサンプリングの必要性及び/又はサンプルとの接触を排除する。センサー・システムは、例えば、トイレの内側にしばしば引っかけられて配置される固定されたトイレ消臭ブロックの中に組み込まれてもよい。センサー・システムは、トイレの利用の仕方に何ら影響を及ぼすことを要しない。
【００１２】
ガス・センサーは、ターゲット・ガス及び別のガスの双方を検出する単独のユニットを含んでもよいし、或いは、個別的な複数のセンサがーが使用されてもよい。
【００１３】
本システムは、通常のトイレの利用中に、その人の健康状態(例えば、加水状態)についての手間をかけない(unobtrusive)評価を可能にする。例えば、モバイル・テレフォン・アプリケーションにより情報を読み込むことにより、個別化された方法で、取得信号から健康情報が導出されてもよい。
【００１４】
ターゲット・ガスは、アンモニア、アセトン、一酸化窒素又は揮発性有機化合物を含んでもよい。
【００１５】
これらは様々な医学的指標を提供することが可能である。
【００１６】
別のガスは既知のベースライン濃度を有し、コントローラは、前記ベースライン濃度に対する前記ターゲット・ガスの濃度を取得することで、前記ターゲット・ガスの構成された濃度を判定するように構成されてもよい。
【００１７】
別のガスは、例えば、空気消臭器のガス成分を含んでもよく、空気消臭器は、トイレの中又は近辺にある。この方法において、空気消臭器はリファレンス・ベースラインを生成するように使用され、それにより、ターゲット・ガスの検出は、センサーが配置される環境に対して較正(又はキャリブレーション)されることが可能である。別のガスは、制御されるリリースを実行することにより、実質的に一定の濃度に維持されてもよい。たとえ別のガスの絶対的な濃度が未知であったとしても、例えば、湿度、気温、又は、センサーの徐々に進行する感度劣化(desensitization)による変化に対して、ターゲット・ガスの測定された相対的な濃度を補正することが依然として可能である。
【００１８】
別のガスは、分析システムの目的だけのために使用されてもよい(すなわち、消臭ガスの一部でなくてもよい)。別のガスは、(トイレからのガスの自由な流れに起因する)一定の濃度を維持するために、一定の速度で放出される純粋なガスであってよい。
【００１９】
前記別の(リファレンス)ガスのベースライン濃度Crに対する前記ターゲット・ガスの濃度Caは：
Ca/Cr=(∫[a(t)-a0]dt/∫[r0-r(t)]dt)Sr/Sa
により取得され、
a0はセンシング・サイクルの開始時における前記ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
a(t)は時間経過した前記ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
r0はセンシング・サイクルの開始時における前記別のガスについての検出された濃度であり、
r(t)は時間経過した前記別のガスについての検出された濃度であり、
Saは前記ターゲット・ガスに対する前記ガス・センサー・システムの感度であり、
Srは前記別のガスに対する前記ガス・センサー・システムの感度であり、及び
積分はセンシング期間にわたって為されてもよい。
【００２０】
ターゲット・ガス濃度の増加は(a(t)における増加として現れ)、その増加は、別のガスの濃度の減少を伴う(これは、既知のベースラインに対応する以前の検出されたベースライン・レベルr0からのr(t)における下降として現れる)。
【００２１】
ターゲット・ガスは多くの構成成分を含んでいてもよい。センシングが唯1つの構成成分にしか基づかない場合、或いは、複数の構成成分のうちの一部分にしか基づかない場合、上記の数式は、「検出されるターゲット・ガスは、別の(リファレンス)ガスを置換している包括的な全体的なターゲット・ガスの存在を表現する」という事実を考慮して調整されることが可能である(Saの値が調整可能である)。むしろ、全体で別の(リファレンス)ガスを置換している複数の異なる構成成分が検出されてもよい。従って、上記の数式は、別の(リファレンス)ガスを一緒に置換している複数のターゲット・ガスを含むように拡張されてよい。
【００２２】
こうして、センシング期間にわたるセンサー信号の簡易な積分に続く基礎的な代数計算により、ターゲット・ガスに対する較正されたセンサー測定値を得ることができる。
【００２３】
別の形態では、未知の濃度の2つのターゲット・ガスの相対的な濃度を測定する追加的なオプションが存在する。
【００２４】
第2ターゲット・ガスの濃度Cbに対する第1ターゲット・ガスの濃度Caは、次のようにして得られる：
Ca/Cb=(∫[a(t)-a0]dt/∫[b(t)-b0]dt)Sb/Sa
a0はセンシング・サイクルの開始時における第1ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
a(t)は時間経過した第1ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
b0はセンシング・サイクルの開始時における第2ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
b(t)は時間経過した第2ターゲット・ガスについての検出された濃度であり、
Saは第1ターゲット・ガスに対するガス・センサーの感度であり、
Sbは第2ターゲット・ガスに対するガス・センサーの感度であり、及び
積分はセンシング期間にわたって為される。
【００２５】
この場合、第1ターゲット・ガス濃度の増加(a(t)の増加として生じる)に加えて、第2ターゲット・ガス濃度の増加(b(t)の増加として生じる)も生じる。
【００２６】
センシング期間にわたるセンサー信号の簡易な積分に続く基礎的な代数計算により、濃度比率を得ることができる。リファレンス・ガスの絶対濃度を利用するのではなく、この濃度比率が診断目的に使用されてもよい。
【００２７】
第2ターゲット・ガスは、アンモニア、アセトン、一酸化窒素又は揮発性有機化合物を含んでもよい。
【００２８】
センサーは好ましくはEノーズを含む。
【００２９】
本発明の実施例は、トイレの中又は近辺でターゲット・ガスを検出するガス・センシング方法を提供し、本方法は：
前記ターゲット・ガスを受け、かつ、ある制御されるレートで別のガスを放出する制御されるガス放出デバイスから前記別のガスを受けるステップ；
少なくとも前記ターゲット・ガス及び前記別のガスの濃度を検出するステップ；
前記ターゲット・ガス及び前記別のガスの検出された濃度を処理するステップであって、前記別のガスの濃度に対する前記ターゲット・ガスの濃度を：
前記ターゲット・ガスについての検出された濃度の変化、
前記別のガスについての検出された濃度の変化、
前記ターゲット・ガスに対する前記ガス・センサー・システムの感度、及び、
前記別のガスに対する前記ガス・センサー・システムの感度
を組み合わせることにより、取得するステップ；
を有する。別のガスは既知のベースライン濃度を有するので、本方法は、ベースライン濃度
に対するターゲット・ガスの濃度を取得することにより、ターゲット・ガスの較正された濃度を判定するステップを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明の実施例が添付図面に関連して詳細に説明される。
【図１】本発明の実施例に関連するセンサー・システムを収容するトイレを示す図。
【図２】本発明の実施例による様々な処理アプローチを説明するために使用されるセンサー信号を示す図。
【図３】本発明の実施例によるセンサー信号処理方法を示す図。
【図４】本発明の実施例によるセンサー・システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、ターゲット・ガスを検出するために、トイレの中又は近辺で使用するガス・センサー・システムを提供する。ガス・センサーは、少なくとも、ターゲット・ガス、及び、制御されるガス放出源から受信される別のガスの濃度を検出する。別のガスはリファレンス・ガス(又は基準ガス)として機能する。これらの濃度は、ターゲット・ガスについての検出された濃度の変化、別のガスについての検出された濃度の変化、ターゲット・ガスに対するガス・センサー・システムの感度、及び、別のガスに対するガス・センサー・システムの感度を組み合わせることにより、別のガスの濃度に対するターゲット・ガスの濃度を取得するように処理される。このアプローチは、使用される環境に対してセンサーの応答を調整する高価な較正処理の必要性を回避する。
【００３２】
本発明は、例えば人の水和状態(又は水分補給状態)の変化を追跡すること等のための、尿便又は糞便ガス濃度の変化を評価するEノーズに基づくシステム及び方法として実現されてもよい。本発明は、特定の生体指標の濃度が、単なるその存否よりも重要である他の生物医学用途に適用されることも可能である。
【００３３】
本システムは、不特定の環境における(トイレのような)広い部屋の中でのターゲット・ガスの濃度を定量化するためにEノーズ技術の利用を可能にする。それは、尿便や糞便の採取及び/又はサンプルとの接触の必要性を排除し、従って、通常のトイレのブロック状の形態に統合することを可能にし、例えば、通常の仕方でトイレを利用する際にトイレの内側に引っかけること等を可能にする。本システムは、尿便/糞便成分の自動的かつ定量的な分析を行うことが可能であり、トイレを利用する者の生理学的/健康状態のリアルタイム情報を提供する。
【００３４】
図1はトイレ10を示す。
【００３５】
第1実施形態は、便器の中で支持されるガス放出デバイス12を利用する。ガス放出デバイスは、リファレンス・ガスの放出制御を行うように構成される。一例では、ガス放出デバイスはトイレ消臭器であり、リファレンス・ガスはトイレ消臭器のガスの一部である。代替的に、ガス放出デバイスは、無臭のガスを放出してもよく、簡単に検出されることが可能であるというそれだけの理由で選択されてもよい。この場合、ガス放出デバイスは、トイレ消臭機能を実行する必要はない。
【００３６】
ガス放出デバイスは、便器の容積の中にリファレンス・ガスを放出する。
【００３７】
(例えば、トイレ消臭器のような)ガス放出デバイスのハウジングは、例えば、Eノーズの形態でガス・センサーを含む。ガス・センサーは、便器の中で又は少なくともトイレの近くで使用されるためのものである。ガスセンサーは少なくとも2つのガスを検出する。
【００３８】
第2コンセプトは、リファレンス・ガスを使用せず、2つのターゲット・ガスを検出することに基づく。
【００３９】
第2コンセプトは、センサー・システムのみを利用し、トイレ消臭器のようなガス放出デバイスを必要としない。しかしながら、第2コンセプトは、追加的な測定オプションを提供するために上述したガス放出デバイス及び方法と組み合わせられてもよい。
【００４０】
上記の例では、少なくとも2つのガスを検出している。第1ガスはターゲット・ガスであり、その濃度は、健康診断結果をもたらす評価対象である。第2ガス(別のガス)は、上記のリファレンス・ガスである。トイレ消臭器を利用する例では、第2ガスは、トイレ消臭器により生成される消臭ガスであるとすることが可能である。これは、リファレンス・ガスとして機能する。
【００４１】
第2コンセプトでは、第1ガスがターゲット・ガスである。第2ガス(別のガス)は、別のターゲット・ガスであり、2つのガスの検出は、相対的な濃度の尺度(又は測定値)を得るために使用されてよい。一例として、リファレンス・ガスの追加的な使用は、絶対濃度値への変換を可能にする。
【００４２】
ガス・センサーは、複数のガスを検出することが可能な単独のデバイスであるとすることが可能であり、或いは、それぞれが特定のガス検出を行う複数の別個のEノーズ・ガス・センサーであるとすることも可能である。
【００４３】
センサーは「検出された濃度(detected  concentration)」結果を与える。これは、実際の濃度値を導出するために、較正される必要がある。なお、「検出された」濃度という言い回しは、センサーの読み取りを指すように使用される。本発明のアプローチでは、ターゲット・ガスの検出された濃度と、第2のリファレンス・ガスの検出された濃度とは、ターゲット・ガスの検出された濃度の変化と、別のガスの検出された濃度の変化とをモニタリングすることにより、別のリファレンス・ガスの実際の濃度に対するターゲット・ガスの実際の較正された濃度を得るように処理される。2つのガスに対するガス・センサー・システムの感度も使用されてよい。
【００４４】
ターゲット・ガス(又は複数のターゲット・ガスが存在する場合にはそれぞれのガス)は、例えば、アンモニア、アセトン、一酸化窒素又は揮発性有機化合物を含んでいてもよい。
【００４５】
図1は体重計量システム14を備えた便座を示す。以下に説明されるように、これは、(家の中にいる)利用者がトイレを使用していることを自動的に検出する可能な方法のうちの1つである。当然に、利用者による各自の身元(又は識別子)の手入力を含む他の方法も可能である。体重測定値の利用は、センサー信号を解釈する際に対象についての付加的な情報をもたらすことが可能である。例えば、尿の出具合を推定するために、体重の減少が監視されてもよい。更に、体重減少曲線の高度な分析を利用して、排便(急激な重量低下)と放尿(穏やかな重量減少)とを区別することも可能である。
【００４６】
ガス・センサーの信号出力は、例えば、パターン認識アルゴリズムにより分析される。
【００４７】
リファレンス・ガスは、既知の真の濃度でトイレ空間を占める。トイレが使用される場合、リファレンス・ガスの一部は、小/大便ガスにより置換される。リファレンス・ガス濃度の低下と尿/糞便蒸気のガス濃度の上昇との双方を測定することにより、対象の分子濃度の判定が可能になる。
【００４８】
この比率に基づく方法は、例えば、化粧室のサイズ、蒸気の希薄化又は温度などによらず、Eノーズ技術を利用して、トイレにおける対象分子の濃度を定量化することを可能にする。
【００４９】
ガス・センサーは、ケースに包まれたセンサー要素のアレイを含む。ガス放出デバイスを利用する例では、ガス・センサーは、トイレ内で尿便/糞便ガスの流れに触れるように、(例えば、トイレ消臭ボックスのような)ガス放出デバイスのハウジング内に組み込まれてもよい。尿便/糞便ガスの検出に相応しいセンサーは、例えば、金属酸化物電界効果トランジスタ(MOSFET)、圧電デバイス等のような、導通及び非道通領域のマトリクスに配置される導通及び非導通材料に基づくことが可能である。
【００５０】
アレイの中の各センサー要素は様々な特徴を有する。対象成分はセンサー表面で吸収され、センサー表面でのアクティブ材料とガスが相互作用することによる化合物により、過渡応答が生じる。特定の応答は、電子インターフェースにより記録される。
【００５１】
アレイ中の全てのセンサー要素にわたる応答のパターンは、特定のガスを特徴付けて識別するために使用される。
【００５２】
以下に示されるように、分析の具体例は、2つのガスの検出に基づく。しかしながら、本アプローチはより多くのガスに拡張されることが可能であり、それは、より正確な結果及び/又はより豊富な診断情報が導出されることをもたらす。
【００５３】
図2は測定の様子を説明するための図である。簡明化のため、濃度の変動が誇張して示されている。
【００５４】
3つのプロットr(t),a(t),b(t)は、ガスr,a,bに対するガス・センサー信号である。これらは、検出される濃度レベルを示す。しかしながら、検出されたレベルを真の濃度に関連付ける仕方は、センシング・ボリュームの性質に依存する。成分r(t)は、リファレンス成分であり、センサー・ユニット自体に由来する、すなわち、上述したような空気消臭ガスである。
【００５５】
この成分は、時間t1におけるトイレ利用開始時に至るまで続く信号r0を生じさせる一定の濃度を有する。
【００５６】
成分a(t)及びb(t)は、尿便又は糞便に関連するターゲット・ガスである。これら各々は異なるベースライン値(又は基準値)a0,b0を有し、ベースライン値は空気中での(又は使用される場合にはリファレンス・ガスにおける)それぞれの濃度を表現する。成分a(t),b(t),r(t)はすべてトイレの利用中に変化する。
【００５７】
リファレンス・ガスrのバックグランド・レベルは低下する一方、a,bのレベルは上昇する。図2に示されるように、2つのターゲット・ガスは異なる濃度を有し、及び/又は、それらは異なるガス・センサー感度に関連付けられる。検出されるリファレンス・ガス濃度は最大でΔrだけ落ち込み、検出されるターゲット・ガス濃度は最大でΔa,Δbだけ増加する。
【００５８】
システムがターゲット・ガスa及びリファレンス・ガスrの分析に基づく場合、例えば、成分aの濃度Caは次式により決定されることが可能である。
【００５９】
Ca=Cr(∫[a(t)-a0]dt/∫[r0-r(t)]dt)Sr/Sa
Crはリファレンス・ガスrの既知のベースライン濃度であり、Sr,Saはそれぞれセンサー・アレイの成分r,aに対する感度である。
【００６０】
積分は、トイレの利用に関連付けられる期間全体又はトイレ利用中の特定の期間にわたって、実行されることが可能である。
【００６１】
代替的に、上記の第2コンセプトが使用されてもよい。ターゲット・ガスの登場とリファレンス・ガスの減少との間の比率を計算する代わりに、尿便及び/又は糞便の2つのマーカーの間の比率が、尿便の濃度の変動を検出するために計算されることが可能である。
【００６２】
その場合、信号処理は信号a,bに基づく。
【００６３】
その場合、2つのターゲット・ガスの相対的な濃度は、次式で与えられることが可能である：
Ca/Cb=(∫[a(t)-a0]dt/∫[b(t)-b0]dt)Sb/Sa
この場合においても、積分は、トイレの利用に関連付けられる期間全体又はトイレ利用中の特定の期間にわたって、実行されることが可能である。
【００６４】
これは、2つのターゲット・ガスの間の比率が、診断対象の情報を提供する場合に有意義なものである。しかしながら、リファレンス・ガスを利用することにより、絶対的な濃度が、上述した方法でその後に取得されてもよい。
【００６５】
これらの統合機能は、曲線と各自のベースラインとの間で、(濃度x時間の単位で)時間経過とともに全体的な濃度変化を表現する領域をもたらす。代替例は、(濃度の単位で)最大濃度変化値Δr,Δa,Δbを処理することである。
【００６６】
図3は、リファレンス・ガス・センサーを利用することに基づく処理方法を示す。
【００６７】
(選択的な)ステップ30において、トイレの利用者は、ユーザー・インターフェース(UI)により識別される。上述したように、これは利用者の検出された体重に基づいてもよいが、それは、異なる体重を有する少人数の利用者の可能性しかない場合にのみ適切である。家庭で利用する場合にはおそらく妥当であるが、例えば介護施設で利用する場合には、相応しくないかもしれない。トイレの利用者が唯1人しかいない場合(例えば、一体型トイレ(an  en-suite  toilet)の場合)、利用者の識別は不要である。
【００６８】
その代わり利用者は、トイレでそれらに配置されているボタンを押すことにより自らを識別してもよいし、或いは、利用者が持ち運ぶ識別装置のワイヤレス認識(例えば、RFIDタグ)に基づいて、自動認識がなされてもよい。システムに利用者の身元を通知するアプリケーションを利用者のモバイル・フォンで動作させることにより、利用者は自らを識別してもよい。システムは、個々の利用者に関連する傾向を追跡することが可能である。
【００６９】
ステップ32において、ベースライン値a0,r0が測定され、センサー検出信号r(t),a(t)が測定される。
【００７０】
ステップ34において、積分が実行される。
【００７１】
ステップ36において、積分の結果同士の間の比率が取得される。
【００７２】
ステップ38において、感度値Sr,Saに基づく補正がなされる。
【００７３】
ステップ40において、既知のリファレンス・ベースライン濃度の乗算が実行され、ステップS42において濃度Caを提供する。
【００７４】
ステップ44において、ステップ46における診断が可能になるように、1つ以上のリファレンス値との比較が為される。これらのリファレンス値は、例えば、「通常の(normal)」集団から取得されてもよいし、或いは、前回トイレを訪れている際に取得されることも可能である。
【００７５】
ステップ48において、出力システムは、患者又は介護者に、診断関連情報を提供する。その後、これは、診断又は病勢進展の監視を行うために使用されることが可能である。これは、モバイル・フォン・アプリケーションへのアップロード、出力表示、又は、テキスト若しくは電子メール・メッセージの生成を含んでもよい。患者又は介護者に情報を与えるために、適切な何らかのユーザー・インターフェースの利用が可能である。
【００７６】
図4はシステムの一例を示す。
【００７７】
ガス・センサー・システム50は少なくとも2つのセンサー要素52を有し、2つのセンサー要素52は、個別的なセンサーであってもよいし或いは単独のセンサーのうちの異なるセンシング領域であってもよい。上述したように、システムは、選択的に、利用者を識別するユーザー・インターフェース54からの入力を受信してもよい。
【００７８】
ガス・センサー信号は、マイクロプロセッサ56等のようなコントローラ56に提供され、コントローラ56は上記のアルゴリズムを実現する。追加的に、診断分析を実行してもよいが、そうではなく、診断分析は、システムにより生成される診断関連情報に基づいて、後で実行されてもよい。
【００７９】
濃度情報Ca,Cb又は全てのセンシング・データ(すなわち、r(t),a(t),b(t))であってもよい情報が出力されてもよいし、或いは、例えば水和レベルに関する診断情報が利用者に伝達されてもよい。図示の例では、それは、利用者のモバイル・フォン60に至るワイヤレス・リンク58により示されている。
【００８０】
本発明は、リアルタイムの尿便又は糞便ガス分析を実行可能にする目立たない(手間をかけない)システム及び方法を提案する。水和レベル等のようなトイレ利用者の健康状態を監視するためのリアルタイム分析及び診断分析を実行してもよい。
【００８１】
(例えば、温度、空気の成分、ボリューム、流れ、ソースまでの距離等のような)Eノーズが使用される環境の情報が従来は既知でなければならなかったというEノーズ技術の問題は、解決されている。Eノーズ技術の利用は、不特定の様々な環境で(例えば、化粧室のような)広い室内でターゲット物質の濃度を定量化するために使用されることが可能である。
【００８２】
本発明は、ある範囲内の条件を監視するために使用されることが可能である。重要なアプリケーションの1つは、家庭にいる高齢者の脱水モニタリングである。尿のうちのアンモニアの濃度(人は非常に強く臭いを感じる)は、脱水の程度に正比例する。更に、例えばアンモニア臭とともに、尿便が特に鼻にツンとくる場合(pungent)、それは感染症又は尿路結石に起因している可能性がある。更年期障害(Menopause)、何らかの性的な感染症、及び、所定の代謝異常も、アンモニア臭を増やす。糖尿病患者は、血糖過多に起因して彼らの尿が甘い香りを放つことに注意を払うであろう。また、何らかの遺伝性の状態が、尿を、不快感を引き起こすほど甘い臭い(sickeningly  sweet)にするかもしれない。腐敗臭の尿は、バクテリア感染症に起因している可能性があり、かび臭い尿は肝臓疾患及び所定の代謝異常に関連している可能性がある。
【００８３】
生体内の疾患の認定のために、複数のグループが電子ノーズ技術を利用した。固有の分子マーカーの識別において、特定の疾患に関連する揮発性代謝物は、人体における病変組織及び感染性病原体の早期発見のための非常に効果的かつ強力なツールである。香りの分類の具体例は多くの報告例に記載されており、報告例は、(非)日常的な特定の人間の臭気又は香りと特定の人間の疾病ないし疾患との間のつながりを関連付け、例えば、かび臭い魚のような臭いの息(musty  fish  aroma  breath)は肝臓障害に関連している可能性があり、尿のアンモニア臭は膀胱感染症に関連する可能性があり、等々である。
【００８４】
上述したように、実施形態はコントローラを利用する。コントローラは、必要な様々な機能を実行するために、ソフトウェア及び/又はハードウェアにより、様々な方法で実現されることが可能である。プロセッサは、1つ以上のマイクロプロセッサを利用するコントローラの一例であり、必要な機能を実行するためにソフトウェア(例えば、マイクロコード)を利用してプログラムされてよい。しかしながら、コントローラは、プロセッサを利用して又は利用することなく実現されてもよく、また、何らかの機能及びプロセッサ(例えば、1つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連する回路)を実行して他の機能を実行するように特化されたハードウェアの組み合わせとして実現されてもよい。
【００８５】
本開示の様々な実施形態で使用されてよいコントローラ・コンポーネントの具体例は、限定ではないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)を含んでもよい。
【００８６】
様々な実施形態において、プロセッサ又はコントローラは、揮発性及び不揮発性のコンピュータ・メモリ等(例えば、RAM、PROM、EPROM及びEEPROM等)のような1つ以上の記憶媒体に関連付けられてよい。記憶媒体は、1つ以上のプログラムとともにエンコードされてよく、1つ以上のプログラムは、1つ以上のプロセッサ及び/又はコントローラで実行される場合に、必要な機能を実行する。様々な記憶媒体がプロセッサ又はコントローラの中に備えられてもよいし、或いは、転送可能であってもよいし、それにより、そこに保存される1つ以上のプログラムがプロセッサ又はコントローラにロードされることが可能である。
【００８７】
上述したように、第2コンセプトは、2つのターゲット・ガスの間で相対的な濃度を測定する。その場合、2つのターゲット・ガスの間の濃度比を検出するために、トイレの中又はその近辺で使用するガス・センサー・システムが存在し、そのシステムは：
第1及び第2ターゲット・ガスの濃度を検出するガス・センサー；並びに
第1及び痔2ターゲット・ガスの検出された濃度を処理するコントローラであって、第2ターゲット・ガスの濃度に対する第1ターゲット・ガスの濃度を：
第1ターゲット・ガスの検出濃度の変化；
第2ターゲット・ガスの検出濃度の変化；
第1ターゲット・ガスに対するガス・センサー・システムの感度；及び
第2ターゲット・ガスに対するガス・センサー・システムの感度；
を組み合わせることにより取得するように構成されるコントローラ；
を有する。
【００８８】
第2ターゲット・ガスの濃度Cbに対する第1ターゲット・ガスの濃度Caは、次のようにして得られてもよい：
Ca/Cb=(∫[a0-a(t)]dt/∫[b(t)-b0]dt)Sb/Sa
この場合において、
a0はセンシング・サイクルの開始時における第1ターゲット・ガスの検出濃度であり、
a(t)は時間経過した第1ターゲット・ガスの検出濃度であり、
b0はセンシング・サイクルの開始時における第2ターゲット・ガスの検出濃度であり、
b(t)は時間経過した第2ターゲット・ガスの検出濃度であり、
Saは第1ターゲット・ガスに対するセンサーの感度であり、
Sbは第2ターゲット・ガスに対するセンサーの感度であり、
積分はセンシング期間にわたって為される。
【００８９】
開示される実施形態に対する他の変形例は、明細書、特許請求の範囲及び図面の内容を学ぶことにより、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解及び把握されることが可能である。特許請求の範囲において「有する」という言葉は他のエレメント又はステップを排除しておらず、「或る」という不定冠詞的な語は複数個を排除していない。ある複数の事項が互いに異なる従属請求項に記載されているというただそれだけの事実は、それらの事項の組み合わせが有利に使用できないことを示してはいない。特許請求の範囲における如何なる符合も、範囲を限定するように解釈されるべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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