生体情報測定便器
【課題】一般の洋式便器において容易に使用することができ、使い勝手が良好で、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することのできる、生体情報測定便器を提供する。
【解決手段】洋式便器１１は、使用者の尿を受けるボール１６と、ボール１６内を洗浄するリム吐水ノズル２４ａおよびゼット吐水ノズル２４ｂと、ボール１６と下水配管とを連通する排出管路６を形成する排水ソケット９と、下水配管を水封する溜水Ｗ１を貯留するため排出管路６の途中に設けられたトラップ２５と、排出管路６を開閉するためトラップ２５より下流側に設けられたボール式開閉弁８と、を備えている。ボール式開閉弁８は排水ソケット９に設けられ、電動式の回動手段２８により排出管路６を開閉する。また、ボール式開閉弁８で排出管路６を閉止することにより溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に形成される閉塞空間５内の圧力を計測する圧力測定手段３３を設けている。
【解決手段】洋式便器１１は、使用者の尿を受けるボール１６と、ボール１６内を洗浄するリム吐水ノズル２４ａおよびゼット吐水ノズル２４ｂと、ボール１６と下水配管とを連通する排出管路６を形成する排水ソケット９と、下水配管を水封する溜水Ｗ１を貯留するため排出管路６の途中に設けられたトラップ２５と、排出管路６を開閉するためトラップ２５より下流側に設けられたボール式開閉弁８と、を備えている。ボール式開閉弁８は排水ソケット９に設けられ、電動式の回動手段２８により排出管路６を開閉する。また、ボール式開閉弁８で排出管路６を閉止することにより溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に形成される閉塞空間５内の圧力を計測する圧力測定手段３３を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の排尿量や尿流率などの各種生体情報を測定することのできる生体情報測定便器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の生体情報測定便器としては、使用者が洋式便器に排尿したときの溜水水位の変化を計測し、予め記憶した水位と溜水量との検量関係に基づいて尿量や尿流率などの生体情報を算出するものがある。また、下水配管内で発生する圧力変動によって溜水水位の計測値が悪影響を受けるのを回避するため、下水配管内の圧力変動を測定して圧力変動のない状態に補正する機能を有するものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、洋式便器と便座との間に採尿手段を移動可能に組み込み、使用者が排尿する際に排尿経路に採尿手段を移動させ、この採尿手段によって採取された尿量を測定するものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００４／１１３６３０号パンフレット
【特許文献２】特開平０７−２５９１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の生体情報測定便器の場合、洋式便器を利用して排尿量などの生体情報を測定することができる反面、便器と機能部はそれぞれ専用品とならざるを得ないため、既存の洋式便器に当該生体情報測定機能を付加することはできない。
【０００６】
特許文献２記載の生体情報測定便器の場合、便器と便座との間に、採尿手段およびその移動機構を設置するためのスペースを確保する必要があるため、着座面が通常の便器より高くならざるを得ない。このため、使用者によっては、使い勝手が悪化することがある。また、女性の場合、排尿方向に個人差があるため、採尿手段によって排尿時の全尿量を採取することが困難であり、測定精度に限界があるのが実状である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、一般の洋式便器に生体情報測定機能を簡便に組み付けることができ、使い勝手が良好であり、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することのできる、生体情報測定便器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の生体情報測定便器は、
使用者の尿を受けるボールと、前記ボール内を洗浄する洗浄手段と、
前記ボールと下水配管とを連通する排出管路と、
前記下水配管を水封する溜水を貯留するため前記排出管路の途中に設けられたトラップと、
前記排出管路を開閉するため前記トラップより下流側の前記排出管路に設けられた排出管路開閉手段と、を備え、被験者の排尿による排尿情報を測定する生体情報測定便器であって、
前記排出管路開閉手段で前記排出管路を閉止することによって前記溜水と前記排出管路開閉手段との間に形成される閉塞空間内の圧力を計測する圧力測定手段と、
前記圧力と前記溜水の量との関係を求めた検量線を記憶する検量線記憶手段と、
前記圧力測定手段によって計測された圧力と前記検量線とに基づいて被験者の排尿量を求める排尿情報演算手段と、
を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、トラップより下流側の排出管路に開閉手段を設け、開閉手段で排出管路を閉止したときに形成される閉塞空間内の圧力を計測する圧力測定手段を設けるだけで生体情報測定便器を構成することができるため、一般の洋式便器に生体情報測定機能を組み付けることができる。そのため、排尿の仕方や使い方は従来の洋式便器と同様となり、使い勝手も良好である。さらに、使用者が排泄した尿はボール内に漏れなく収容され、開閉手段で排出管路を閉止した状態で計測するので下水配管内の圧力変動の影響を受けない。このため、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することができる。
【００１０】
ここで、前記排出管路を構成する前記トラップと前記下水配管との間に排水ソケットを設け、前記排出管路開閉手段を前記排水ソケットに設けることができる。このような構成とすれば、通常の排水ソケットを、開閉手段を設けたものに替えることによって生体情報測定便器を構成することが可能となるため、一般の洋式便器を用いて当該生体情報測定便器を構成することができる。
【００１１】
一方、前記トラップは下流側端部に昇降可能な開口部を有する自由端部を備え、前記開閉手段を、前記開口部と、前記開口部に密着、離隔する開閉弁とによって形成することもできる。このような構成とすれば、トラップ下流側に設けられた自由端を移動させることによって溜水排出するターントラップ方式の洋式便器においても容易に生体情報測定便器を構成することができる。
【００１２】
また、前記洗浄手段を起動する便器洗浄スイッチを設け、前記開閉手段が前記排出管路を閉止しているときは前記便器洗浄スイッチの受付を禁止するようにすることもできる。このような構成とすれば、通常の便器としても使用できる構成とした場合でも、排尿情報測定中で排出管路が開閉手段で閉止されている状態のときに、誤って便器洗浄指示が行なわれても、洗浄手段が作動して洗浄水がボール内へ供給されてボール内にある排泄物混じりの溜水が便器から溢れ出るようなトラブルの発生を回避することができる。
【００１３】
さらに、前記排出管路開閉手段の開閉状態を検出する開閉状態検出手段を設け、前記開閉状態検出手段が検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態に応じて前記洗浄手段を制御するようにすることもできる。このような構成とすれば、制御手段からの指示どおりの開閉状態になっているかを監視して開閉手段を制御するため、開閉手段の摺動部の状態が変化する等の動作環境の変化があっても、予定された開閉状態に制御することが可能となり、生体情報測定装置の動作の信頼性を向上することができる。
【００１４】
さらに、前記開閉状態検出手段によって検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態が、予め定められた開閉状態と異なることを検出した時は、異常状態と判断する異常検知手段を設けることもできる。このような構成とすれば、開閉状態検出手段が検出した開閉状態が予め定められた状態とならない場合は異常と判断できるため、動作を停止させて不具合の発生を防止したり、故障を報知したりするように構成することも可能となる。
【００１５】
一方、前記ボール内に投入した水量または前記ボール内から排出した水量と、前記水量を投入または排出したときの前記圧力測定手段による圧力測定値と、に基づいて前記検量線を設定する検量線設定手段を設けることもできる。このような構成とすれば、生体情報測定便器をトイレに設置する際に、検量線設定手段を使用して生体情報測定装置毎の検量線を設定することが可能となる。従って、陶器製であるが故に回避できない洋式便器の製品ごとの寸法のバラツキによる影響を受けることなく、正確な生体情報測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、一般の洋式便器に生体情報測定機能を簡便に組み付けることができ、使い勝手が良好であり、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することのできる、生体情報測定便器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第一実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図、図２は図１に示す生体情報測定便器のシステムブロック図、図３は図１に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図、図４は前記生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図、図５は前記生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【００１８】
図１，図２に示すように、本実施形態の生体情報測定便器１０は、使用者の排泄物を受けて下水に排出する洋式便器１１と、排尿情報測定ユニット１２および制御手段１３などが内蔵されたキャビネット１４と、洋式便器１１の側方壁面に配置された操作・表示部２０と、を備えている。洋式便器１１は、使用者が着座するための便座１５と、ボール１６および便座１５を開閉可能に覆う便蓋１７と、採尿器１８ａおよび採尿アーム１８ｂを有する採尿ユニット１８とを備えている。操作・表示部２０は、洋式便器１１に設けられた衛生洗浄装置２３を操作するためのリモコン１９と、排尿情報測定ユニット１２を機能させるためのリモコン２１と、排尿情報測定データを印刷するためのプリンタ２２とを備えている。制御手段１３には、検量線記憶手段３８，排尿情報演算手段３９、情報記憶手段４０が設けられるとともに、圧力測定手段３３、検量線設定手段４２および校正手段４１と接続されている。なお、採尿ユニット１８および衛生洗浄装置２３は、本発明に係る生体情報測定便器１０を構成する必須要件ではない。
【００１９】
図２，図３に示すように、洋式便器１１は、使用者の尿を受けるボール１６と、ボール１６内を洗浄する洗浄手段を構成するリム吐水ノズル２４ａおよびゼット吐水ノズル２４ｂと、ボール１６と下水配管３５とを連通する排出管路６を形成する排水ソケット９と、下水配管３５を水封する溜水Ｗ１を貯留するため排出管路６の途中に設けられたトラップ２５と、排出管路６を開閉するためトラップ２５より下流側に設けられた開閉手段であるボール式開閉弁８と、を備えている。ボール式開閉弁８は、排出管路６を形成するためトラップ２５と下水配管３５との間に配管された排水ソケット９に設けられ、電動式の回動手段２８によって排出管路６を開閉する。また、ボール式開閉弁８で排出管路６を閉止することにより溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に形成される閉塞空間５内（図４参照）の圧力を計測する圧力測定手段３３を設けている。
【００２０】
図３，図４に示すように、ボール式開閉弁８は、排出管路６と直交する支軸８ａを中心に回動手段２８によって回動され、その中心に設けられた貫通孔８ｂの軸心が排出管路６の軸心と一致したとき開放状態となり（図３の状態）、これらの軸心同士が直交したとき閉止状態となる（図４の状態）。また、停電や故障などの際にボール式開閉弁８を開閉するための手動駆動部７が、洋式便器１１の背面に突出するように設けられている。手動駆動部７は停電や本装置の故障時にも、便器としての機能を維持するためのものであり、ボール式開閉弁８を強制的に開放位置とすることで便器としての機能が維持できるように配慮されている。
【００２１】
圧力測定手段３３は、排水ソケット９内と連通する通気管３０および三方弁３１を介して閉塞空間５と連通可能に取り付けられている。三方弁３１には、大気連通管３２および切替機構３１ａが設けられている。三方弁３１は、切替機構３１ａにより、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通させたり、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させたりすることができる。
【００２２】
本実施形態の生体情報測定便器１０は、図４に示すように、ボール式開閉弁８を閉止状態とすることによって溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に閉塞空間５を形成し、この状態において、ボール１６内へ排泄された尿による溜水水位Ｗ１Ｌの変化量を、閉塞空間５内の圧力変動を圧力測定手段３３で計測することによって排尿量を測定する。
【００２３】
ここで、図３，図４に基づいて、生体情報測定便器１０による尿量測定手順について説明する。図３に示すように、洋式便器１１が待機状態にあるとき、ボール式開閉弁８が開放状態にあり、ボール１６内には所定量の溜水Ｗ１が貯留されている。洋式便器１１においては、待機中の圧力変動によって溜水が溢流して減少している可能性があるため尿量測定を開始する前にリム吐水して、その溜水水位Ｗ１Ｌを溢流水位Ｈと一致させる。この状態で、三方弁３１の切替機構３１ａを作動させ、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させ、圧力測定手段３３の大気圧校正を行った後、再び切替機構３１ａを作動させ、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通状態にセットする。
【００２４】
次に、電動式の回動手段２８でボール式開閉弁８を９０度回動させることにより、図４に示す閉止状態とする。これによって排出管路６内の溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に閉塞空間５が形成され、このときの溜水水位Ｗ１Ｌが測定開始水位となる。図４に示す状態において、使用者がボール１６内へ排尿すると溜水Ｗ１へ尿Ｎが流入するが、溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に閉塞空間５が形成されているため、溜水Ｗ１は溢流せず、溜水Ｗ１へ流入する尿Ｎにより、溜水水位Ｗ１Ｌが溜水水位Ｗ２Ｌまで上昇する。
【００２５】
このような水位上昇により、閉塞空間５内の気圧が上昇するため、その圧力変化を圧力測定手段３３で計測することによって溜水水位Ｗ１Ｌの変化量が計測され、そのデータが排尿情報測定ユニット１２の制御手段１３へ送信される。制御手段１３においては、検量線設定手段４２により予め検量線記憶手段３８に記憶された検量線データと、圧力測定手段３３から送られた計測データとに基づいて、排尿情報演算手段３９が少なくとも尿量を含む排尿情報測定値を算出し、その測定値が操作・表示部２０に表示されるとともに、情報記憶手段４０に記憶される。
【００２６】
測定が終わると、電動式の回動手段２８によりボール式開閉弁８が９０度回動して図３に示す開放状態となる。この過程において、ボール１６内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１の一部はトラップ２５を溢流して排出管路６へ流入し、ボール式開閉弁８の貫通孔８ｂおよび排水ソケット９内を通過して下水配管３５（図２）へ排出される。この後、所定の便器洗浄操作を行うと、リム吐水ノズル２４ａからの吐水によるボール面の洗浄、ゼット吐水ノズル２４ｂからの吐水によるボール１６内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１のサイホン現象による排出、およびリム吐水ノズル２４ａからボール１６内への水の供給が行われ、便器洗浄が終わり、溜水Ｗ１が貯留され、再び待機状態に復帰する。
【００２７】
次に、図１〜図５を参照しながら、本実施形態の生体情報測定便器１０の動作について説明する。図５に示すように、使用者が生体情報測定便器１０が配置されたトイレ（図１参照）内に入室すると、使用者を検出してリム吐水が行われ、その溜水水位Ｗ１Ｌを溢流水位Ｈと一致させる。リモコン２１に対して使用者が準備操作を行うと、回動手段２８がボール式開閉弁８を９０度回動させ、図４に示す閉止状態とする。準備操作が完了すると、リモコン２１に準備完了が報知されるので、使用者は脱衣して便座１５上に着座するか、起立した姿勢で、ボール１６に向かって排尿する。
【００２８】
使用者の尿がボール１６内の溜水Ｗ１に流入すると、その溜水水位Ｗ１Ｌが上昇することによって閉塞空間５内の圧力が上昇するので、前述したように、圧力測定手段３３がその変化量を計測する。排尿が終了し、使用者がリモコン２１に対して終了操作を行うと、測定値がリモコン２１の表示部に表示されるとともに、回動手段２８が作動してボール式開閉弁８が開放状態となる。このとき、リモコン２１で排尿終了操作を行うと、測定値は情報記憶手段４０に記憶され、また、プリンタ２２から測定値が印字された紙片が出力される。
【００２９】
この後、便器洗浄操作を行うと、リム吐水ノズル２４ａからの吐水およびゼット吐水ノズル２４ｂからの吐水がこの順番に一定時間ずつ行われ、ボール１６内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１がトラップ２５を通過して排出される。ゼット吐水ノズル２４ｂからの吐水後、再びリム吐水ノズル２４ａからの吐水が一定時間行われ、トラップ２５内に一定量の溜水Ｗ１が貯留され、通常の待機状態に復帰する。このような一連の動作は自動的に行われるため、使用者は便器洗浄操作を行った後、自由にトイレから離室することができる。
【００３０】
以上のように、生体情報測定便器１０においては、ボール式開閉弁８を閉止することにより溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間のトラップ２５部分に閉塞空間５を形成し、この状態で、ボール１６内へ排泄された尿による溜水水位Ｗ１Ｌの変化量を、閉塞空間５内の圧力変動を圧力センサ等の圧力測定手段３３で計測し、その計測値に基づいて排尿情報演算手段３９によって排尿量等の排尿情報を算出する。このように、使用者が排泄した尿Ｎはボール１６内に漏れなく収容され、ボール式開閉弁８で排出管路６を閉止した状態で計測するので、下水配管内の圧力変動の影響を受けない。このため、排尿量や尿流率などの排尿情報を高精度で測定することができる。
【００３１】
また、生体情報測定便器１０は、トラップ２５より下流側の排出管路６にボール式開閉弁８を設け、閉塞空間５内の圧力を計測する圧力測定手段３３を設けるだけで構成することができるため、一般の洋式便器１１に生体情報測定機能を簡便に組み付けることができる。また、排尿の仕方や使い方は従来の洋式便器と同様であるため、使い勝手も良好である。
【００３２】
さらに、図２に示すように、生体情報測定便器１０においては、洋式便器１１のボール１６内に所定量の水量を投入し、前記水量を投入したときの閉塞空間５の圧力を圧力測定手段３３によって計測することを複数回繰り返すことによって、溜水量と圧力計測値との関係を求めた検量線を設定する検量線設定手段４２を設けている。そして、検量線設定手段４２によって設定された検量線は制御手段１３の検量線記憶手段３８に記憶され、その後の排尿情報測定に供される。
【００３３】
従って、生体情報測定便器１０をトイレに設置する場合、検量線設定手段４２を使用して当該洋式便器１１に応じた正確な検量線を設定することができる。このため、陶器製であるが故に回避できない洋式便器１１の製品ごとの寸法のバラツキによる影響を受けることなく、正確な排尿情報測定を行うことができる。
【００３４】
なお、検量線設定手段４２の検量線設定を、ボール１６内から排出した水量と前記水量を排出したときの圧力測定手段３３による圧力測定値と、に基づいて設定するようにしても良い。
【００３５】
次に、図６〜図１１を参照し、本発明の第二実施形態について説明する。図６は本発明の第二実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図、図７は図６に示す生体情報測定便器のシステムブロック図、図８は図６に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図、図９は前記生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図、図１０は図８に示す生体情報測定便器の自由端部付近の垂直断面図、図１１は図６に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【００３６】
図６，図７に示すように、本実施形態の生体情報測定便器５０は、使用者の排泄物を受けて下水に排出する洋式便器１１ａと、排尿情報測定ユニット１２および制御手段１３などが内蔵されたキャビネット１４と、洋式便器１１ａの側方壁面に配置された操作・表示部２０と、を備えている。洋式便器１１ａは、使用者が着座するための便座１５と、ボール１６および便座１５を開閉可能に覆う便蓋１７と、採尿器１８ａおよび採尿アーム１８ｂを有する採尿ユニット１８とを備えている。操作・表示部２０は、洋式便器１１ａに設けられた衛生洗浄装置２３を操作するためのリモコン２１と、排尿情報測定ユニット１２を機能させるためのリモコン２１と、排尿情報測定データを印刷するためのプリンタ２２とを備えている。制御手段１３には、検量線記憶手段３８、排尿情報演算手段３９、情報記憶手段４０が設けられるとともに、圧力測定手段３３と接続されている。なお、採尿ユニット１８および衛生洗浄装置２３は、本発明に係る生体情報測定便器１０を構成する必須要件ではない。
【００３７】
図７、図８に示すように、洋式便器１１ａは、使用者の尿を受けるボール１６と、ボール１６内を洗浄する洗浄手段３４を構成する給水ノズル２４と、大気と区画された接続室２６を介してボール１６と下水配管３５とを連通するとともに下水配管３５を水封するための溜水Ｗ２を貯留するトラップ２５と、溢流水位Ｈを設定するため接続室２６内に位置するトラップ２５の下水配管３５側端部に設けられた昇降可能な自由端部２５ａと、圧力測定手段３３（図７参照）とを有している。この自由端部２５ａをトラップ回動手段３６で昇降させることによりボール１６内の排泄物などを下水配管３５へ排出したり、圧力測定のための閉塞空間２５ｄを創成したりする。図７，図８に示すように、接続室２６と下水配管３５とは接続されている。トラップ回動手段３６は、図示しないリンク構造で外部から駆動できるようになっており、停電時や故障時も便器としての排出機能が維持できるよう配慮されている。
【００３８】
トラップ２５の自由端部２５ａは可撓性を有する管材で形成され、接続室２６内に昇降可能に配置されており、開閉状態検出手段３７でその位置を検出しながら、トラップ回動手段３６により昇降移動される。接続室２６の天井部には、自由端部２５ａの開口部２５ｂが密着、離隔することによって開口部２５ｂを開閉する排出管路開閉手段４４を構成する開閉弁２９が設けられ、開閉弁２９を貫通して配管された通気管３０の上部に三方弁３１が取り付けられている。三方弁３１には、圧力測定手段３３および大気連通管３２が取り付けられ、切替機構３１ａにより、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通させたり、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させたりすることができる。
【００３９】
前記した本発明の第一実施形態において排出管路開閉手段４４を構成するボール式開閉弁８と回動手段２８は一体的に構成されているが、本発明の第二実施形態においては排出管路開閉手段４４を構成する開閉弁２９とトラップ回動手段３６は、別体の構成ブロックとなっている。
【００４０】
また、排出管路開閉手段４４には、適宜センサによって開閉状態を検出する開閉状態検出手段３７が設けられており、排出管路が制御信号により確実に開閉されたかどうかを監視している。従って、可動部の摺動抵抗が経時的に変化し、定められた時間で所定の開閉状態にならなかった場合でも、それを検出して追加駆動信号を出して正規の状態にすることが可能となる。
【００４１】
さらに、開閉異常検知手段４３を設けて追加駆動信号を出しも正規の状態にすることが出来ない場合は、異常と言う判断を行ない、必要な報知や異常信号を発する構成とすることも可能で、修理・メンテナンス等の必要な対応処置が迅速に行なえる。
【００４２】
本実施形態の生体情報測定便器５０においては、トラップ回動手段３６で自由端部２５ａを上昇させ開口部２５ｂを開閉弁２９に密着させることにより、溜水Ｗ１と開閉弁２９との間に閉塞空間２５ｄを形成した後、ボール１６内へ排泄された尿による溜水水位Ｗ１Ｌの変化量を、閉塞空間２５ｄ内の圧力変化を圧力測定手段３３で計測することによって排尿量を測定する。
【００４３】
ここで、図８，図９を参照しながら、生体情報測定便器５０における尿量測定手順について説明する。図８に示すように、洋式便器１１ａが待機状態にあるとき、トラップ２５の自由端部２５ａは接続室２６において開口部２５ｂを上に向けた傾斜状態にあり、開口部２５ｂは開閉弁２９から離れて傾斜姿勢をとっている。このとき、トラップ２５内の溜水Ｗ１の溢流水位Ｈは、開口部２５ｂの低位側の周縁部２５ｃの高さ位置によって設定されている。洋式便器１１ａにおいて、待機中の圧力変動によって溜水が溢流して減少している可能性があるため、尿量測定を開始するときは給水ノズル２４から吐水して、溜水水位Ｗ１Ｌと測定開始水位Ｙを一致させる。この状態で、三方弁３１の切替機構３１ａを作動させ、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させて、圧力測定手段３３である圧力センサの大気圧校正を行った後、再び切替機構３１ａを作動させ、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通させておく。
【００４４】
次に、図９に示すように、トラップ回動手段３６でトラップ２５の自由端部２５ａを上昇させることによって開口部２５ｂを開閉弁２９に密着させ、溜水Ｗ１と開閉弁２９との間に気密状の閉塞空間２５ｄを形成する。なお、開閉弁２９は、図１０に示すように、接続室２６を形成する隔壁２６ａに自在継ぎ手４を介して傾動可能に取り付けられているため、自由端部２５ａの上昇により開閉弁２９に傾斜状態で接近してくる開口部２５ｂに対して平行に対向しながら密着するため、気密性の高い密着状態を得ることができる。このように開口部２５ｂが開閉弁２９に密着したときの溜水水位Ｗ１Ｌが測定開始水位Ｙとなる。
【００４５】
この状態において、使用者がボール１６内へ排尿すると、溜水Ｗ１に流入する尿Ｎにより、測定開始水位Ｙである溜水水位Ｗ１Ｌが溜水水位Ｗ２Ｌまで上昇し、閉塞空間２５ｄの気圧が増加する。このときの圧力変化を圧力測定手段（圧力センサ）３３で計測することにより水位変化量が計測され、そのデータが排尿情報測定ユニット１２の制御手段１３へ送信される。制御手段１３においては、送られたデータと検量線記憶手段３８の記憶データとに基づいて排尿情報演算手段３９が少なくとも尿量を含む排尿情報測定値を算出し、その測定値が操作・表示部２０に表示されるとともに、情報記憶手段４０に記憶される。
【００４６】
測定が終わると、トラップ回動手段３６によって自由端部２５ａが下降して開口部２５ｂが開閉弁２９から離れ、図８に示す状態となる。この過程において、トラップ２５内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１の一部が開口部２５ｄから接続室２６内へ排出される。この後、所定の便器洗浄操作を行うと、給水ノズル２４からボール１６内へ洗浄水が供給される。給水ノズル２４からの給水開始から一定時間経過すると、トラップ回動手段３６が作動して、開口部２５ｂがほぼ真下を向くまで自由端部２５ａが下降する。これによって、トラップ２５内にある尿混じりの溜水Ｗ１は開口部２５ｂから下水配管３５（図２参照）に向かって排出される。この状態で一定時間が経過すると、再びトラップ回動手段３６が作動して、開口部２５ｂが図８に示す状態になるまで自由端部２５ａを上昇させる。この間、給水ノズル２４からの給水が引き続き行われるため、下水排管内の悪臭や衛生害虫がトイレ内に侵入することが防止され、衛生性が維持される。給水ノズル２４からの給水は、一定時間経過後、停止されるため、トラップ２５内には一定量の溜水Ｗ１が貯留され、通常の待機状態に復帰する。
【００４７】
次に、図６〜図１１を参照しながら、本実施形態の生体情報測定便器５０の動作について説明する。図６に示すように、生体情報測定便器５０が配置されたトイレ内に使用者が入室すると、給水ノズル２４から吐水して、溜水水位Ｗ１Ｌと測定開始水位Ｙを一致させる。リモコン２１に対して準備操作を行うと、トラップ回動手段３６が作動して自由端部２５ａが測定位置まで上昇し、開口部２５ｂが開閉弁２９によって気密状に閉止され、閉塞空間２５ｄが形成される（図９参照）。準備操作が完了するとリモコン２１に準備完了報知が示されるので、使用者は脱衣して便座１５上に着座するか、起立した姿勢で、ボール１６に向かって排尿を開始する。
【００４８】
使用者の尿がトラップ２５内の溜水Ｗ１に流入すると、その溜水水位Ｗ１Ｌが上昇することにより、閉塞空間２５ｄ内の気圧が増加するので、前述したように、圧力測定手段（圧力センサ）３３がその変化量を計測する。排尿が終了し、使用者がリモコン２１に対して終了操作を行うと、測定値がリモコン２１の表示部に表示されるとともに、トラップ回動手段３６が作動して自由端部２５ａが待機位置まで下降し、開口部２５ｂが開閉弁２９から離れる（図８参照）。このとき、リモコン２１に所定の排尿終了操作を行うと、測定値は情報記憶手段４０に記憶され、また、測定値が印字された紙片がプリンタ２２から出力される。
【００４９】
この後、便器洗浄操作を行うと、給水ノズル２４からボール１６へ洗浄水が供給され、一定時間経過すると、トラップ回動手段３６が作動して開口部２５ｂが下向きになるまで自由端部２５ａが下降する。これによってトラップ２５内の尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１が下水配管へ排出される。この状態で一定時間が経過すると、再びトラップ回動手段３６が作動して、開口部２５ｂが上向きになるまで自由端部２５ａを上昇させる。この間、給水ノズル２４からの給水が引き続き行われ、一定時間経過した後、停止されるため、トラップ２５内には一定量の溜水Ｗ１が貯留され、通常の待機状態に復帰する（図８参照）。このような一連の動作は自動的に行われるため、使用者は便器洗浄操作を行った後、トイレから自由に離室することができる。
【００５０】
以上のように、生体情報測定便器５０においては、トラップ２５の下流側端部に設けられた昇降可能な開口部２５ｂを有する自由端部２５ａと、開口部２５ｂに密着、離隔する開閉弁２９と、で構成された開閉手段によって形成される閉塞空間２５ｄ内の圧力変化を計測することによって排尿量の測定を行うので下水配管内の圧力変動の影響を受けない。また、使用者が排泄した尿Ｎはボール１６内に漏れなく収容される。このため、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することができる。また、ターントラップ方式の洋式便器１１ａにおいても容易に生体情報測定便器５０を構成することができる。
【００５１】
また、図７に示すように、トラップ回動手段３６と併せて、開口部２５ｂの開閉状態検出手段３７を設け、開閉状態検出手段３７が開口部２５ｂの開放状態を検知していないときは、洗浄手段３４の機能を停止する機能を設けている。従って、トラップ２５の自由端部２５ａの開口部２５ｂが開閉弁２９で閉止されている状態のときに、誤って洗浄手段３４が作動して洗浄水がボール１６内へ供給され、ボール１６内にある排泄物混じりの溜水Ｗ１が洋式便器１１ａから溢れ出るようなトラブルを回避することができる。さらに、本実施形態の場合、開口部２５ｂが完全に開放されていない限り、洗浄手段３４が作動しないため、開口部２５ｂが半開状態のときなどに、誤って洗浄手段３４が作動して洗浄水がボール１６内へ供給されることもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の生体情報測定便器は、尿量や尿流率などの生体情報測定を必要とする病院のトイレや一般家庭のトイレなどにおいて広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第一実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図である。
【図２】図１に示す生体情報測定便器のシステムブロック図である。
【図３】図１に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図である。
【図４】図１に示す生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図である。
【図５】図１に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【図６】本発明の第二実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図である。
【図７】図６に示す生体情報測定便器のシステムブロック図である。
【図８】図６に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図である。
【図９】図６に示す生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図である。
【図１０】図８に示す生体情報測定便器の自由端部付近の垂直断面図である。
【図１１】図６に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
４ 自在継ぎ手
５，２５ｄ 閉塞空間
６ 排出管路
７ 手動駆動部
８ ボール式開閉弁
８ａ 支軸
８ｂ 貫通孔
９ 排水ソケット
１０，５０ 生体情報測定便器
１１，１１ａ 洋式便器
１２ 排尿情報測定ユニット
１３ 制御手段
１４ キャビネット
１５ 便座
１６ ボール
１７ 便蓋
１８ 採尿ユニット
１８ａ 採尿器
１８ｂ 採尿アーム
１９，２１ リモコン
２０ 操作・表示部
２２ プリンタ
２３ 衛生洗浄装置
２４ 給水ノズル
２４ａ リム吐水ノズル
２４ｂ ゼット吐水ノズル
２５ トラップ
２５ａ 自由端部
２５ｂ 開口部
２５ｃ 周縁部
２６ 接続室
２８ 回動手段
２９ 開閉弁
３０ 通気管
３１ 三方弁
３１ａ 切替機構
３２ 大気連通管
３３ 圧力測定手段
３４ 洗浄手段
３５ 下水配管
３６ トラップ回動手段
３７ 開閉状態検出手段
３８ 検量線記憶手段
３９ 排尿情報演算手段
４０ 情報記憶手段
４１ 校正手段
４２ 検量線設定手段
４３ 開閉異常検知手段
４４ 排出管路開閉手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の排尿量や尿流率などの各種生体情報を測定することのできる生体情報測定便器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の生体情報測定便器としては、使用者が洋式便器に排尿したときの溜水水位の変化を計測し、予め記憶した水位と溜水量との検量関係に基づいて尿量や尿流率などの生体情報を算出するものがある。また、下水配管内で発生する圧力変動によって溜水水位の計測値が悪影響を受けるのを回避するため、下水配管内の圧力変動を測定して圧力変動のない状態に補正する機能を有するものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、洋式便器と便座との間に採尿手段を移動可能に組み込み、使用者が排尿する際に排尿経路に採尿手段を移動させ、この採尿手段によって採取された尿量を測定するものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００４／１１３６３０号パンフレット
【特許文献２】特開平０７−２５９１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の生体情報測定便器の場合、洋式便器を利用して排尿量などの生体情報を測定することができる反面、便器と機能部はそれぞれ専用品とならざるを得ないため、既存の洋式便器に当該生体情報測定機能を付加することはできない。
【０００６】
特許文献２記載の生体情報測定便器の場合、便器と便座との間に、採尿手段およびその移動機構を設置するためのスペースを確保する必要があるため、着座面が通常の便器より高くならざるを得ない。このため、使用者によっては、使い勝手が悪化することがある。また、女性の場合、排尿方向に個人差があるため、採尿手段によって排尿時の全尿量を採取することが困難であり、測定精度に限界があるのが実状である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、一般の洋式便器に生体情報測定機能を簡便に組み付けることができ、使い勝手が良好であり、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することのできる、生体情報測定便器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の生体情報測定便器は、
使用者の尿を受けるボールと、前記ボール内を洗浄する洗浄手段と、
前記ボールと下水配管とを連通する排出管路と、
前記下水配管を水封する溜水を貯留するため前記排出管路の途中に設けられたトラップと、
前記排出管路を開閉するため前記トラップより下流側の前記排出管路に設けられた排出管路開閉手段と、を備え、被験者の排尿による排尿情報を測定する生体情報測定便器であって、
前記排出管路開閉手段で前記排出管路を閉止することによって前記溜水と前記排出管路開閉手段との間に形成される閉塞空間内の圧力を計測する圧力測定手段と、
前記圧力と前記溜水の量との関係を求めた検量線を記憶する検量線記憶手段と、
前記圧力測定手段によって計測された圧力と前記検量線とに基づいて被験者の排尿量を求める排尿情報演算手段と、
を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、トラップより下流側の排出管路に開閉手段を設け、開閉手段で排出管路を閉止したときに形成される閉塞空間内の圧力を計測する圧力測定手段を設けるだけで生体情報測定便器を構成することができるため、一般の洋式便器に生体情報測定機能を組み付けることができる。そのため、排尿の仕方や使い方は従来の洋式便器と同様となり、使い勝手も良好である。さらに、使用者が排泄した尿はボール内に漏れなく収容され、開閉手段で排出管路を閉止した状態で計測するので下水配管内の圧力変動の影響を受けない。このため、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することができる。
【００１０】
ここで、前記排出管路を構成する前記トラップと前記下水配管との間に排水ソケットを設け、前記排出管路開閉手段を前記排水ソケットに設けることができる。このような構成とすれば、通常の排水ソケットを、開閉手段を設けたものに替えることによって生体情報測定便器を構成することが可能となるため、一般の洋式便器を用いて当該生体情報測定便器を構成することができる。
【００１１】
一方、前記トラップは下流側端部に昇降可能な開口部を有する自由端部を備え、前記開閉手段を、前記開口部と、前記開口部に密着、離隔する開閉弁とによって形成することもできる。このような構成とすれば、トラップ下流側に設けられた自由端を移動させることによって溜水排出するターントラップ方式の洋式便器においても容易に生体情報測定便器を構成することができる。
【００１２】
また、前記洗浄手段を起動する便器洗浄スイッチを設け、前記開閉手段が前記排出管路を閉止しているときは前記便器洗浄スイッチの受付を禁止するようにすることもできる。このような構成とすれば、通常の便器としても使用できる構成とした場合でも、排尿情報測定中で排出管路が開閉手段で閉止されている状態のときに、誤って便器洗浄指示が行なわれても、洗浄手段が作動して洗浄水がボール内へ供給されてボール内にある排泄物混じりの溜水が便器から溢れ出るようなトラブルの発生を回避することができる。
【００１３】
さらに、前記排出管路開閉手段の開閉状態を検出する開閉状態検出手段を設け、前記開閉状態検出手段が検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態に応じて前記洗浄手段を制御するようにすることもできる。このような構成とすれば、制御手段からの指示どおりの開閉状態になっているかを監視して開閉手段を制御するため、開閉手段の摺動部の状態が変化する等の動作環境の変化があっても、予定された開閉状態に制御することが可能となり、生体情報測定装置の動作の信頼性を向上することができる。
【００１４】
さらに、前記開閉状態検出手段によって検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態が、予め定められた開閉状態と異なることを検出した時は、異常状態と判断する異常検知手段を設けることもできる。このような構成とすれば、開閉状態検出手段が検出した開閉状態が予め定められた状態とならない場合は異常と判断できるため、動作を停止させて不具合の発生を防止したり、故障を報知したりするように構成することも可能となる。
【００１５】
一方、前記ボール内に投入した水量または前記ボール内から排出した水量と、前記水量を投入または排出したときの前記圧力測定手段による圧力測定値と、に基づいて前記検量線を設定する検量線設定手段を設けることもできる。このような構成とすれば、生体情報測定便器をトイレに設置する際に、検量線設定手段を使用して生体情報測定装置毎の検量線を設定することが可能となる。従って、陶器製であるが故に回避できない洋式便器の製品ごとの寸法のバラツキによる影響を受けることなく、正確な生体情報測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、一般の洋式便器に生体情報測定機能を簡便に組み付けることができ、使い勝手が良好であり、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することのできる、生体情報測定便器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第一実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図、図２は図１に示す生体情報測定便器のシステムブロック図、図３は図１に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図、図４は前記生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図、図５は前記生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【００１８】
図１，図２に示すように、本実施形態の生体情報測定便器１０は、使用者の排泄物を受けて下水に排出する洋式便器１１と、排尿情報測定ユニット１２および制御手段１３などが内蔵されたキャビネット１４と、洋式便器１１の側方壁面に配置された操作・表示部２０と、を備えている。洋式便器１１は、使用者が着座するための便座１５と、ボール１６および便座１５を開閉可能に覆う便蓋１７と、採尿器１８ａおよび採尿アーム１８ｂを有する採尿ユニット１８とを備えている。操作・表示部２０は、洋式便器１１に設けられた衛生洗浄装置２３を操作するためのリモコン１９と、排尿情報測定ユニット１２を機能させるためのリモコン２１と、排尿情報測定データを印刷するためのプリンタ２２とを備えている。制御手段１３には、検量線記憶手段３８，排尿情報演算手段３９、情報記憶手段４０が設けられるとともに、圧力測定手段３３、検量線設定手段４２および校正手段４１と接続されている。なお、採尿ユニット１８および衛生洗浄装置２３は、本発明に係る生体情報測定便器１０を構成する必須要件ではない。
【００１９】
図２，図３に示すように、洋式便器１１は、使用者の尿を受けるボール１６と、ボール１６内を洗浄する洗浄手段を構成するリム吐水ノズル２４ａおよびゼット吐水ノズル２４ｂと、ボール１６と下水配管３５とを連通する排出管路６を形成する排水ソケット９と、下水配管３５を水封する溜水Ｗ１を貯留するため排出管路６の途中に設けられたトラップ２５と、排出管路６を開閉するためトラップ２５より下流側に設けられた開閉手段であるボール式開閉弁８と、を備えている。ボール式開閉弁８は、排出管路６を形成するためトラップ２５と下水配管３５との間に配管された排水ソケット９に設けられ、電動式の回動手段２８によって排出管路６を開閉する。また、ボール式開閉弁８で排出管路６を閉止することにより溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に形成される閉塞空間５内（図４参照）の圧力を計測する圧力測定手段３３を設けている。
【００２０】
図３，図４に示すように、ボール式開閉弁８は、排出管路６と直交する支軸８ａを中心に回動手段２８によって回動され、その中心に設けられた貫通孔８ｂの軸心が排出管路６の軸心と一致したとき開放状態となり（図３の状態）、これらの軸心同士が直交したとき閉止状態となる（図４の状態）。また、停電や故障などの際にボール式開閉弁８を開閉するための手動駆動部７が、洋式便器１１の背面に突出するように設けられている。手動駆動部７は停電や本装置の故障時にも、便器としての機能を維持するためのものであり、ボール式開閉弁８を強制的に開放位置とすることで便器としての機能が維持できるように配慮されている。
【００２１】
圧力測定手段３３は、排水ソケット９内と連通する通気管３０および三方弁３１を介して閉塞空間５と連通可能に取り付けられている。三方弁３１には、大気連通管３２および切替機構３１ａが設けられている。三方弁３１は、切替機構３１ａにより、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通させたり、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させたりすることができる。
【００２２】
本実施形態の生体情報測定便器１０は、図４に示すように、ボール式開閉弁８を閉止状態とすることによって溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に閉塞空間５を形成し、この状態において、ボール１６内へ排泄された尿による溜水水位Ｗ１Ｌの変化量を、閉塞空間５内の圧力変動を圧力測定手段３３で計測することによって排尿量を測定する。
【００２３】
ここで、図３，図４に基づいて、生体情報測定便器１０による尿量測定手順について説明する。図３に示すように、洋式便器１１が待機状態にあるとき、ボール式開閉弁８が開放状態にあり、ボール１６内には所定量の溜水Ｗ１が貯留されている。洋式便器１１においては、待機中の圧力変動によって溜水が溢流して減少している可能性があるため尿量測定を開始する前にリム吐水して、その溜水水位Ｗ１Ｌを溢流水位Ｈと一致させる。この状態で、三方弁３１の切替機構３１ａを作動させ、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させ、圧力測定手段３３の大気圧校正を行った後、再び切替機構３１ａを作動させ、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通状態にセットする。
【００２４】
次に、電動式の回動手段２８でボール式開閉弁８を９０度回動させることにより、図４に示す閉止状態とする。これによって排出管路６内の溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に閉塞空間５が形成され、このときの溜水水位Ｗ１Ｌが測定開始水位となる。図４に示す状態において、使用者がボール１６内へ排尿すると溜水Ｗ１へ尿Ｎが流入するが、溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間に閉塞空間５が形成されているため、溜水Ｗ１は溢流せず、溜水Ｗ１へ流入する尿Ｎにより、溜水水位Ｗ１Ｌが溜水水位Ｗ２Ｌまで上昇する。
【００２５】
このような水位上昇により、閉塞空間５内の気圧が上昇するため、その圧力変化を圧力測定手段３３で計測することによって溜水水位Ｗ１Ｌの変化量が計測され、そのデータが排尿情報測定ユニット１２の制御手段１３へ送信される。制御手段１３においては、検量線設定手段４２により予め検量線記憶手段３８に記憶された検量線データと、圧力測定手段３３から送られた計測データとに基づいて、排尿情報演算手段３９が少なくとも尿量を含む排尿情報測定値を算出し、その測定値が操作・表示部２０に表示されるとともに、情報記憶手段４０に記憶される。
【００２６】
測定が終わると、電動式の回動手段２８によりボール式開閉弁８が９０度回動して図３に示す開放状態となる。この過程において、ボール１６内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１の一部はトラップ２５を溢流して排出管路６へ流入し、ボール式開閉弁８の貫通孔８ｂおよび排水ソケット９内を通過して下水配管３５（図２）へ排出される。この後、所定の便器洗浄操作を行うと、リム吐水ノズル２４ａからの吐水によるボール面の洗浄、ゼット吐水ノズル２４ｂからの吐水によるボール１６内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１のサイホン現象による排出、およびリム吐水ノズル２４ａからボール１６内への水の供給が行われ、便器洗浄が終わり、溜水Ｗ１が貯留され、再び待機状態に復帰する。
【００２７】
次に、図１〜図５を参照しながら、本実施形態の生体情報測定便器１０の動作について説明する。図５に示すように、使用者が生体情報測定便器１０が配置されたトイレ（図１参照）内に入室すると、使用者を検出してリム吐水が行われ、その溜水水位Ｗ１Ｌを溢流水位Ｈと一致させる。リモコン２１に対して使用者が準備操作を行うと、回動手段２８がボール式開閉弁８を９０度回動させ、図４に示す閉止状態とする。準備操作が完了すると、リモコン２１に準備完了が報知されるので、使用者は脱衣して便座１５上に着座するか、起立した姿勢で、ボール１６に向かって排尿する。
【００２８】
使用者の尿がボール１６内の溜水Ｗ１に流入すると、その溜水水位Ｗ１Ｌが上昇することによって閉塞空間５内の圧力が上昇するので、前述したように、圧力測定手段３３がその変化量を計測する。排尿が終了し、使用者がリモコン２１に対して終了操作を行うと、測定値がリモコン２１の表示部に表示されるとともに、回動手段２８が作動してボール式開閉弁８が開放状態となる。このとき、リモコン２１で排尿終了操作を行うと、測定値は情報記憶手段４０に記憶され、また、プリンタ２２から測定値が印字された紙片が出力される。
【００２９】
この後、便器洗浄操作を行うと、リム吐水ノズル２４ａからの吐水およびゼット吐水ノズル２４ｂからの吐水がこの順番に一定時間ずつ行われ、ボール１６内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１がトラップ２５を通過して排出される。ゼット吐水ノズル２４ｂからの吐水後、再びリム吐水ノズル２４ａからの吐水が一定時間行われ、トラップ２５内に一定量の溜水Ｗ１が貯留され、通常の待機状態に復帰する。このような一連の動作は自動的に行われるため、使用者は便器洗浄操作を行った後、自由にトイレから離室することができる。
【００３０】
以上のように、生体情報測定便器１０においては、ボール式開閉弁８を閉止することにより溜水Ｗ１とボール式開閉弁８との間のトラップ２５部分に閉塞空間５を形成し、この状態で、ボール１６内へ排泄された尿による溜水水位Ｗ１Ｌの変化量を、閉塞空間５内の圧力変動を圧力センサ等の圧力測定手段３３で計測し、その計測値に基づいて排尿情報演算手段３９によって排尿量等の排尿情報を算出する。このように、使用者が排泄した尿Ｎはボール１６内に漏れなく収容され、ボール式開閉弁８で排出管路６を閉止した状態で計測するので、下水配管内の圧力変動の影響を受けない。このため、排尿量や尿流率などの排尿情報を高精度で測定することができる。
【００３１】
また、生体情報測定便器１０は、トラップ２５より下流側の排出管路６にボール式開閉弁８を設け、閉塞空間５内の圧力を計測する圧力測定手段３３を設けるだけで構成することができるため、一般の洋式便器１１に生体情報測定機能を簡便に組み付けることができる。また、排尿の仕方や使い方は従来の洋式便器と同様であるため、使い勝手も良好である。
【００３２】
さらに、図２に示すように、生体情報測定便器１０においては、洋式便器１１のボール１６内に所定量の水量を投入し、前記水量を投入したときの閉塞空間５の圧力を圧力測定手段３３によって計測することを複数回繰り返すことによって、溜水量と圧力計測値との関係を求めた検量線を設定する検量線設定手段４２を設けている。そして、検量線設定手段４２によって設定された検量線は制御手段１３の検量線記憶手段３８に記憶され、その後の排尿情報測定に供される。
【００３３】
従って、生体情報測定便器１０をトイレに設置する場合、検量線設定手段４２を使用して当該洋式便器１１に応じた正確な検量線を設定することができる。このため、陶器製であるが故に回避できない洋式便器１１の製品ごとの寸法のバラツキによる影響を受けることなく、正確な排尿情報測定を行うことができる。
【００３４】
なお、検量線設定手段４２の検量線設定を、ボール１６内から排出した水量と前記水量を排出したときの圧力測定手段３３による圧力測定値と、に基づいて設定するようにしても良い。
【００３５】
次に、図６〜図１１を参照し、本発明の第二実施形態について説明する。図６は本発明の第二実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図、図７は図６に示す生体情報測定便器のシステムブロック図、図８は図６に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図、図９は前記生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図、図１０は図８に示す生体情報測定便器の自由端部付近の垂直断面図、図１１は図６に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【００３６】
図６，図７に示すように、本実施形態の生体情報測定便器５０は、使用者の排泄物を受けて下水に排出する洋式便器１１ａと、排尿情報測定ユニット１２および制御手段１３などが内蔵されたキャビネット１４と、洋式便器１１ａの側方壁面に配置された操作・表示部２０と、を備えている。洋式便器１１ａは、使用者が着座するための便座１５と、ボール１６および便座１５を開閉可能に覆う便蓋１７と、採尿器１８ａおよび採尿アーム１８ｂを有する採尿ユニット１８とを備えている。操作・表示部２０は、洋式便器１１ａに設けられた衛生洗浄装置２３を操作するためのリモコン２１と、排尿情報測定ユニット１２を機能させるためのリモコン２１と、排尿情報測定データを印刷するためのプリンタ２２とを備えている。制御手段１３には、検量線記憶手段３８、排尿情報演算手段３９、情報記憶手段４０が設けられるとともに、圧力測定手段３３と接続されている。なお、採尿ユニット１８および衛生洗浄装置２３は、本発明に係る生体情報測定便器１０を構成する必須要件ではない。
【００３７】
図７、図８に示すように、洋式便器１１ａは、使用者の尿を受けるボール１６と、ボール１６内を洗浄する洗浄手段３４を構成する給水ノズル２４と、大気と区画された接続室２６を介してボール１６と下水配管３５とを連通するとともに下水配管３５を水封するための溜水Ｗ２を貯留するトラップ２５と、溢流水位Ｈを設定するため接続室２６内に位置するトラップ２５の下水配管３５側端部に設けられた昇降可能な自由端部２５ａと、圧力測定手段３３（図７参照）とを有している。この自由端部２５ａをトラップ回動手段３６で昇降させることによりボール１６内の排泄物などを下水配管３５へ排出したり、圧力測定のための閉塞空間２５ｄを創成したりする。図７，図８に示すように、接続室２６と下水配管３５とは接続されている。トラップ回動手段３６は、図示しないリンク構造で外部から駆動できるようになっており、停電時や故障時も便器としての排出機能が維持できるよう配慮されている。
【００３８】
トラップ２５の自由端部２５ａは可撓性を有する管材で形成され、接続室２６内に昇降可能に配置されており、開閉状態検出手段３７でその位置を検出しながら、トラップ回動手段３６により昇降移動される。接続室２６の天井部には、自由端部２５ａの開口部２５ｂが密着、離隔することによって開口部２５ｂを開閉する排出管路開閉手段４４を構成する開閉弁２９が設けられ、開閉弁２９を貫通して配管された通気管３０の上部に三方弁３１が取り付けられている。三方弁３１には、圧力測定手段３３および大気連通管３２が取り付けられ、切替機構３１ａにより、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通させたり、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させたりすることができる。
【００３９】
前記した本発明の第一実施形態において排出管路開閉手段４４を構成するボール式開閉弁８と回動手段２８は一体的に構成されているが、本発明の第二実施形態においては排出管路開閉手段４４を構成する開閉弁２９とトラップ回動手段３６は、別体の構成ブロックとなっている。
【００４０】
また、排出管路開閉手段４４には、適宜センサによって開閉状態を検出する開閉状態検出手段３７が設けられており、排出管路が制御信号により確実に開閉されたかどうかを監視している。従って、可動部の摺動抵抗が経時的に変化し、定められた時間で所定の開閉状態にならなかった場合でも、それを検出して追加駆動信号を出して正規の状態にすることが可能となる。
【００４１】
さらに、開閉異常検知手段４３を設けて追加駆動信号を出しも正規の状態にすることが出来ない場合は、異常と言う判断を行ない、必要な報知や異常信号を発する構成とすることも可能で、修理・メンテナンス等の必要な対応処置が迅速に行なえる。
【００４２】
本実施形態の生体情報測定便器５０においては、トラップ回動手段３６で自由端部２５ａを上昇させ開口部２５ｂを開閉弁２９に密着させることにより、溜水Ｗ１と開閉弁２９との間に閉塞空間２５ｄを形成した後、ボール１６内へ排泄された尿による溜水水位Ｗ１Ｌの変化量を、閉塞空間２５ｄ内の圧力変化を圧力測定手段３３で計測することによって排尿量を測定する。
【００４３】
ここで、図８，図９を参照しながら、生体情報測定便器５０における尿量測定手順について説明する。図８に示すように、洋式便器１１ａが待機状態にあるとき、トラップ２５の自由端部２５ａは接続室２６において開口部２５ｂを上に向けた傾斜状態にあり、開口部２５ｂは開閉弁２９から離れて傾斜姿勢をとっている。このとき、トラップ２５内の溜水Ｗ１の溢流水位Ｈは、開口部２５ｂの低位側の周縁部２５ｃの高さ位置によって設定されている。洋式便器１１ａにおいて、待機中の圧力変動によって溜水が溢流して減少している可能性があるため、尿量測定を開始するときは給水ノズル２４から吐水して、溜水水位Ｗ１Ｌと測定開始水位Ｙを一致させる。この状態で、三方弁３１の切替機構３１ａを作動させ、圧力測定手段３３と大気連通管３２とを連通させて、圧力測定手段３３である圧力センサの大気圧校正を行った後、再び切替機構３１ａを作動させ、通気管３０と圧力測定手段３３とを連通させておく。
【００４４】
次に、図９に示すように、トラップ回動手段３６でトラップ２５の自由端部２５ａを上昇させることによって開口部２５ｂを開閉弁２９に密着させ、溜水Ｗ１と開閉弁２９との間に気密状の閉塞空間２５ｄを形成する。なお、開閉弁２９は、図１０に示すように、接続室２６を形成する隔壁２６ａに自在継ぎ手４を介して傾動可能に取り付けられているため、自由端部２５ａの上昇により開閉弁２９に傾斜状態で接近してくる開口部２５ｂに対して平行に対向しながら密着するため、気密性の高い密着状態を得ることができる。このように開口部２５ｂが開閉弁２９に密着したときの溜水水位Ｗ１Ｌが測定開始水位Ｙとなる。
【００４５】
この状態において、使用者がボール１６内へ排尿すると、溜水Ｗ１に流入する尿Ｎにより、測定開始水位Ｙである溜水水位Ｗ１Ｌが溜水水位Ｗ２Ｌまで上昇し、閉塞空間２５ｄの気圧が増加する。このときの圧力変化を圧力測定手段（圧力センサ）３３で計測することにより水位変化量が計測され、そのデータが排尿情報測定ユニット１２の制御手段１３へ送信される。制御手段１３においては、送られたデータと検量線記憶手段３８の記憶データとに基づいて排尿情報演算手段３９が少なくとも尿量を含む排尿情報測定値を算出し、その測定値が操作・表示部２０に表示されるとともに、情報記憶手段４０に記憶される。
【００４６】
測定が終わると、トラップ回動手段３６によって自由端部２５ａが下降して開口部２５ｂが開閉弁２９から離れ、図８に示す状態となる。この過程において、トラップ２５内にある尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１の一部が開口部２５ｄから接続室２６内へ排出される。この後、所定の便器洗浄操作を行うと、給水ノズル２４からボール１６内へ洗浄水が供給される。給水ノズル２４からの給水開始から一定時間経過すると、トラップ回動手段３６が作動して、開口部２５ｂがほぼ真下を向くまで自由端部２５ａが下降する。これによって、トラップ２５内にある尿混じりの溜水Ｗ１は開口部２５ｂから下水配管３５（図２参照）に向かって排出される。この状態で一定時間が経過すると、再びトラップ回動手段３６が作動して、開口部２５ｂが図８に示す状態になるまで自由端部２５ａを上昇させる。この間、給水ノズル２４からの給水が引き続き行われるため、下水排管内の悪臭や衛生害虫がトイレ内に侵入することが防止され、衛生性が維持される。給水ノズル２４からの給水は、一定時間経過後、停止されるため、トラップ２５内には一定量の溜水Ｗ１が貯留され、通常の待機状態に復帰する。
【００４７】
次に、図６〜図１１を参照しながら、本実施形態の生体情報測定便器５０の動作について説明する。図６に示すように、生体情報測定便器５０が配置されたトイレ内に使用者が入室すると、給水ノズル２４から吐水して、溜水水位Ｗ１Ｌと測定開始水位Ｙを一致させる。リモコン２１に対して準備操作を行うと、トラップ回動手段３６が作動して自由端部２５ａが測定位置まで上昇し、開口部２５ｂが開閉弁２９によって気密状に閉止され、閉塞空間２５ｄが形成される（図９参照）。準備操作が完了するとリモコン２１に準備完了報知が示されるので、使用者は脱衣して便座１５上に着座するか、起立した姿勢で、ボール１６に向かって排尿を開始する。
【００４８】
使用者の尿がトラップ２５内の溜水Ｗ１に流入すると、その溜水水位Ｗ１Ｌが上昇することにより、閉塞空間２５ｄ内の気圧が増加するので、前述したように、圧力測定手段（圧力センサ）３３がその変化量を計測する。排尿が終了し、使用者がリモコン２１に対して終了操作を行うと、測定値がリモコン２１の表示部に表示されるとともに、トラップ回動手段３６が作動して自由端部２５ａが待機位置まで下降し、開口部２５ｂが開閉弁２９から離れる（図８参照）。このとき、リモコン２１に所定の排尿終了操作を行うと、測定値は情報記憶手段４０に記憶され、また、測定値が印字された紙片がプリンタ２２から出力される。
【００４９】
この後、便器洗浄操作を行うと、給水ノズル２４からボール１６へ洗浄水が供給され、一定時間経過すると、トラップ回動手段３６が作動して開口部２５ｂが下向きになるまで自由端部２５ａが下降する。これによってトラップ２５内の尿Ｎ混じりの溜水Ｗ１が下水配管へ排出される。この状態で一定時間が経過すると、再びトラップ回動手段３６が作動して、開口部２５ｂが上向きになるまで自由端部２５ａを上昇させる。この間、給水ノズル２４からの給水が引き続き行われ、一定時間経過した後、停止されるため、トラップ２５内には一定量の溜水Ｗ１が貯留され、通常の待機状態に復帰する（図８参照）。このような一連の動作は自動的に行われるため、使用者は便器洗浄操作を行った後、トイレから自由に離室することができる。
【００５０】
以上のように、生体情報測定便器５０においては、トラップ２５の下流側端部に設けられた昇降可能な開口部２５ｂを有する自由端部２５ａと、開口部２５ｂに密着、離隔する開閉弁２９と、で構成された開閉手段によって形成される閉塞空間２５ｄ内の圧力変化を計測することによって排尿量の測定を行うので下水配管内の圧力変動の影響を受けない。また、使用者が排泄した尿Ｎはボール１６内に漏れなく収容される。このため、尿量や尿流率などの生体情報を高精度で測定することができる。また、ターントラップ方式の洋式便器１１ａにおいても容易に生体情報測定便器５０を構成することができる。
【００５１】
また、図７に示すように、トラップ回動手段３６と併せて、開口部２５ｂの開閉状態検出手段３７を設け、開閉状態検出手段３７が開口部２５ｂの開放状態を検知していないときは、洗浄手段３４の機能を停止する機能を設けている。従って、トラップ２５の自由端部２５ａの開口部２５ｂが開閉弁２９で閉止されている状態のときに、誤って洗浄手段３４が作動して洗浄水がボール１６内へ供給され、ボール１６内にある排泄物混じりの溜水Ｗ１が洋式便器１１ａから溢れ出るようなトラブルを回避することができる。さらに、本実施形態の場合、開口部２５ｂが完全に開放されていない限り、洗浄手段３４が作動しないため、開口部２５ｂが半開状態のときなどに、誤って洗浄手段３４が作動して洗浄水がボール１６内へ供給されることもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の生体情報測定便器は、尿量や尿流率などの生体情報測定を必要とする病院のトイレや一般家庭のトイレなどにおいて広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第一実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図である。
【図２】図１に示す生体情報測定便器のシステムブロック図である。
【図３】図１に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図である。
【図４】図１に示す生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図である。
【図５】図１に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【図６】本発明の第二実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図である。
【図７】図６に示す生体情報測定便器のシステムブロック図である。
【図８】図６に示す生体情報測定便器が待機状態にあるときの垂直断面図である。
【図９】図６に示す生体情報測定便器が測定状態にあるときの垂直断面図である。
【図１０】図８に示す生体情報測定便器の自由端部付近の垂直断面図である。
【図１１】図６に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
４ 自在継ぎ手
５，２５ｄ 閉塞空間
６ 排出管路
７ 手動駆動部
８ ボール式開閉弁
８ａ 支軸
８ｂ 貫通孔
９ 排水ソケット
１０，５０ 生体情報測定便器
１１，１１ａ 洋式便器
１２ 排尿情報測定ユニット
１３ 制御手段
１４ キャビネット
１５ 便座
１６ ボール
１７ 便蓋
１８ 採尿ユニット
１８ａ 採尿器
１８ｂ 採尿アーム
１９，２１ リモコン
２０ 操作・表示部
２２ プリンタ
２３ 衛生洗浄装置
２４ 給水ノズル
２４ａ リム吐水ノズル
２４ｂ ゼット吐水ノズル
２５ トラップ
２５ａ 自由端部
２５ｂ 開口部
２５ｃ 周縁部
２６ 接続室
２８ 回動手段
２９ 開閉弁
３０ 通気管
３１ 三方弁
３１ａ 切替機構
３２ 大気連通管
３３ 圧力測定手段
３４ 洗浄手段
３５ 下水配管
３６ トラップ回動手段
３７ 開閉状態検出手段
３８ 検量線記憶手段
３９ 排尿情報演算手段
４０ 情報記憶手段
４１ 校正手段
４２ 検量線設定手段
４３ 開閉異常検知手段
４４ 排出管路開閉手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の尿を受けるボールと、前記ボール内を洗浄する洗浄手段と、
前記ボールと下水配管とを連通する排出管路と、
前記下水配管を水封する溜水を貯留するため前記排出管路の途中に設けられたトラップと、
前記排出管路を開閉するため前記トラップより下流側の前記排出管路に設けられた排出管路開閉手段と、を備え、被験者の排尿による排尿情報を測定する生体情報測定便器であって、
前記排出管路開閉手段で前記排出管路を閉止することによって前記溜水と前記排出管路開閉手段との間に形成される閉塞空間内の圧力を計測する圧力測定手段と、
前記圧力と前記溜水の量との関係を求めた検量線を記憶する検量線記憶手段と、
前記圧力測定手段によって計測された圧力と前記検量線とに基づいて被験者の排尿量を求める排尿情報演算手段と、
を設けたことを特徴とする生体情報測定便器。
【請求項２】
前記排出管路を構成する前記トラップと前記下水配管との間に排水ソケットを設け、前記排出管路開閉手段を前記排水ソケットに設けたことを特徴とする請求項１記載の生体情報測定便器。
【請求項３】
前記トラップは下流側端部に昇降可能な開口部を有する自由端部を備え、前記開閉手段を、前記開口部と、前記開口部に密着、離隔する開閉弁とによって形成したことを特徴とする請求項１記載の生体情報測定便器。
【請求項４】
前記洗浄手段を起動する便器洗浄スイッチを設け、前記開閉手段が前記排出管路を閉止しているときは前記便器洗浄スイッチの受付を禁止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報測定便器。
【請求項５】
前記排出管路開閉手段の開閉状態を検出する開閉状態検出手段を設け、前記開閉状態検出手段が検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態に応じて前記洗浄手段を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生体情報測定便器。
【請求項６】
前記開閉状態検出手段によって検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態が、予め定められた開閉状態と異なることを検出した時は、異常状態と判断する異常検知手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の生体情報測定便器。
【請求項７】
前記ボール内に投入した水量または前記ボール内から排出した水量と、前記水量を投入または排出したときの前記圧力測定手段による圧力測定値と、に基づいて前記検量線を設定する検量線設定手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の生体情報測定便器。
【請求項１】
使用者の尿を受けるボールと、前記ボール内を洗浄する洗浄手段と、
前記ボールと下水配管とを連通する排出管路と、
前記下水配管を水封する溜水を貯留するため前記排出管路の途中に設けられたトラップと、
前記排出管路を開閉するため前記トラップより下流側の前記排出管路に設けられた排出管路開閉手段と、を備え、被験者の排尿による排尿情報を測定する生体情報測定便器であって、
前記排出管路開閉手段で前記排出管路を閉止することによって前記溜水と前記排出管路開閉手段との間に形成される閉塞空間内の圧力を計測する圧力測定手段と、
前記圧力と前記溜水の量との関係を求めた検量線を記憶する検量線記憶手段と、
前記圧力測定手段によって計測された圧力と前記検量線とに基づいて被験者の排尿量を求める排尿情報演算手段と、
を設けたことを特徴とする生体情報測定便器。
【請求項２】
前記排出管路を構成する前記トラップと前記下水配管との間に排水ソケットを設け、前記排出管路開閉手段を前記排水ソケットに設けたことを特徴とする請求項１記載の生体情報測定便器。
【請求項３】
前記トラップは下流側端部に昇降可能な開口部を有する自由端部を備え、前記開閉手段を、前記開口部と、前記開口部に密着、離隔する開閉弁とによって形成したことを特徴とする請求項１記載の生体情報測定便器。
【請求項４】
前記洗浄手段を起動する便器洗浄スイッチを設け、前記開閉手段が前記排出管路を閉止しているときは前記便器洗浄スイッチの受付を禁止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報測定便器。
【請求項５】
前記排出管路開閉手段の開閉状態を検出する開閉状態検出手段を設け、前記開閉状態検出手段が検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態に応じて前記洗浄手段を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生体情報測定便器。
【請求項６】
前記開閉状態検出手段によって検出する前記排出管路開閉手段の開閉状態が、予め定められた開閉状態と異なることを検出した時は、異常状態と判断する異常検知手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の生体情報測定便器。
【請求項７】
前記ボール内に投入した水量または前記ボール内から排出した水量と、前記水量を投入または排出したときの前記圧力測定手段による圧力測定値と、に基づいて前記検量線を設定する検量線設定手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の生体情報測定便器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２７０５８４（Ｐ２００７−２７０５８４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１００６４０（Ｐ２００６−１００６４０）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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