(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に水を溜水として貯留して被験者の排泄物を受けるボールと、
前記ボールを下水配管に接続するとともに前記溜水が前記下水配管との空気の流通を遮断する封水を形成するトラップ管路と、
水源からの水を前記ボールの上縁部に設けられたリム吐水口へと向かうリム給水管路と、前記ボールの下部に設けられたゼット吐水口へと向かうゼット給水管路とに分岐する給水分岐手段と、
前記ゼット給水管路に設けられ、水源から供給される水を貯留する給水貯留手段と、
前記給水貯留手段に貯留されている貯留水を電気的駆動力によって前記ボール内に搬送する貯留水搬送手段と、
前記溜水の水位を測定を開始する水位である測定開始水位に形成する測定開始水位形成手段と、
前記溜水の水位を計測する溜水水位計測手段と、
被験者の排泄物によって前記測定開始水位から変化する溜水の水位を前記溜水水位計測手段によって計測して得られる水位値に基づいて前記排泄物の排泄量を求める排尿情報算出手段と、を備えた排尿情報測定装置において、
前記貯留水搬送手段は、搬送する水の単位時間当たりの量である給水率が変更可能であり、
前記測定開始水位形成手段は、前記ボール内の溜水をサイホン現象によって前記トラップ管路外に排出可能なレベルの前記給水率に前記貯留水搬送手段の動作を制御する第１搬送制御モードと、前記ボール内に溜水を形成可能なレベルの前記給水率に前記貯留水搬送手段の動作を制御する第２搬送制御モードと、を有した測定開始水位形成制御手段を備え、
前記第１搬送制御モードを実行して前記ボール内の溜水を前記トラップ管路外に排出した後に、前記第２搬送制御モードを実行することによって前記測定開始水位を形成することを特徴とする排尿情報測定装置。
【請求項２】
前記測定開始水位が、前記トラップ管路の破封水位より高く、且つ、溢流水位よりも低い所定水位であることを特徴とする請求項１記載の排尿情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水配管に接続されたトラップ管路と、サイホン現象を誘引するゼット吐水流を生じさせるために前記トラップ管路に設けられたゼット吐水手段とを有し、サイホン現象によって前記ボール内の溜水を排出する便器を用いた排尿情報測定装置において、
特に下水配管に接続された便器の衛生性を確保しつつ適切な測定開始水位を創成し、排尿情報測定準備時間に関して使用者が使い勝手の低下を感じさせないことに好適な排尿情報測定装置の制御方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の排尿情報測定装置では、排尿前にボール内の溜水水位をトラップ管路の溢流水位より所定量低い水位に下げた後にボール内に排尿を行なって、排尿前後の溜水水位差を計測することによって尿量をはじめとする各種の排尿情報の測定を行なっている（例えば、特許文献１参照）。
このような場合、ボールを収集容器として利用することによって、排尿方向に個人差があっても排泄される全ての尿を回収できるため、性別や個人差に関係なく容易に排尿情報が測定できる反面、測定開始水位を創成するための準備動作に時間を要し、使用者にとってはこの準備動作が完了する間の時間が測定待ち時間となり、使い勝手が悪いという問題があった。
【０００３】
そのため、測定のために使用者が便器内に排泄した排泄物を下水配管に排出した後に、トラップ内に再び封水を形成するために行なうリム給水動作時に、従来のトラップ溢流水位より低いの所定水位で停止したまま待機して次回の測定時の測定開始水位とすることによって、測定開始時のこの準備動作を不要とするものもある（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、この場合もリム給水の水路開閉手段の動作特性に個体差があるため、排尿情報測定装置毎に個別調整が不可欠であること、また個別調整を実施しても現場の給水圧条件に変動があると、目標としている所定水位に測定開始水位を創成することができない。このように測定開始水位が変動すると、測定可能範囲量が変動するという問題があった。特に溜水の封水深が浅くなった場合には、下水配管内で発生した圧力変動でトラップの破封が発生し、トイレ内に悪臭が侵入する恐れもあった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−００９９４５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は簡便な構成で測定開始水位を精度良く、短時間で創成する方法を示すものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、
内面に水を溜水として貯留して被験者の排泄物を受けるボールと、前記ボールを下水配管に接続するとともに前記溜水が前記下水配管との空気の流通を遮断する封水を形成するトラップ管路と、水源からの水を前記ボールの上縁部に設けられたリム吐水口へと向かうリム給水管路と、前記ボールの下部に設けられたゼット吐水口へと向かうゼット給水管路とに分岐する給水管路分岐手段と、前記ゼット給水管路に設けられ、水源から供給される水を貯留する給水貯留手段と、前記給水貯留手段に貯留されている貯留水を電気的駆動力によって前記ボール内に搬送する貯留水搬送手段と、前記溜水の水位を測定を開始する水位である測定開始水位に形成する測定開始水位形成手段と、前記溜水の水位を計測する溜水水位計測手段と、被験者の排泄物によって前記測定開始水位から変化する溜水の水位を前記溜水水位計測手段によって計測して得られる水位値に基づいて前記排泄物の排泄量を求める排尿情報算出手段と、を備えた排尿情報測定装置において、前記貯留水搬送手段は、搬送する水の単位時間当たりの量である給水率が変更可能であり、前記測定開始水位形成手段は、前記ボール内の溜水をサイホン現象によって前記トラップ管路外に排出可能なレベルの前記給水率に前記貯留水搬送手段の動作を制御する第１搬送制御モードと、前記ボール内に溜水を形成可能なレベルの前記給水率に前記貯留水搬送手段の動作を制御する第２搬送制御モードと、を有した測定開始水位形成制御手段を備え、前記第１搬送制御モードを実行して前記ボール内の溜水を前記トラップ管路外に排出した後に、前記第２搬送制御モードを実行することによって前記測定開始水位を形成することを特徴とすることにより排泄物を下水配管に排出するための便器洗浄構成と、測定開始水位形成のための構成を制御方法の違いだけで兼用させられるため、水路構成の総コストを安く、かつコンパクトな構成とすることを可能とした。
【０００８】
また、請求項２記載の発明のよれば、
前記測定開始水位が、前記トラップ管路の破封水位より高く、且つ、溢流水位よりも低い所定水位であることを特徴とすることにより、
測定中は溜水が下水配管との空気の流通を遮断する封水の役割を果たすため、簡単な構成でトイレ内の衛生性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、便器として必要な便器洗浄のための構成を、排尿情報測定に必要な工程である測定開始水位形成に兼用させられるため、排尿情報測定装置の総コストが安くなる。
【００１１】
また、測定開始水位を短時間で創成できるため、使用者は測定に際して使い勝手が良い。また測定開始水位が正確に創成されるため、測定性能を安定して期待できるだけでなく、トイレとしても衛生的な使用が期待できることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明を実施した第１の実施例における排尿情報測定装置全体を示す斜視図である。図１を使用して、本実施例における排尿情報測定装置の全体構成について以下に述べる。
【００１３】
本実施例における排尿情報測定装置１は、便器洗浄機能などの通常の便器機能を備えた大便器４と、大便器４に一体的に組み込まれた衛生洗浄装置７と、大便器４の背後に設置されたキャビネット１８と、構成を収納したと、
被験者がそれらの各種の動作を指示する操作を行なったり、得られた測定結果等を表示するために壁に設けられた操作・排泄される尿の一部を直接採取して含まれる表示部７０とで構成されている。
【００１４】
大便器４は陶器製でありボールの上部には樹脂製の便座１７１及び便ふた１７２が回動自在に取り付けられている。また、本形態では、排泄する尿の特定成分の濃度等を測定するために排泄される尿の一部を直接採取する採尿手段９１がボールの上縁部に設置されている。
【００１５】
採尿手段９１は、便器ボール内に伸出する採尿アーム３１２と、尿を直接受けてその一部を採取するために採尿アーム３１２先端に取り付けられた採尿容器９１１と、採尿アーム３１２の進退移動を行う駆動手段や採尿容器９１１内に採取される尿を吸引して尿成分測定部９に移送する機構を備えた駆動・移送部９１３と、を備えている。
【００１６】
キャビネット１８の内部には、被験者が大便器４に排泄する尿の量である尿量や単位時間当たりの排泄速度である尿流率等の尿量情報の測定を行うために溜水の水位変化を計測する機構部等を備えた尿量計測部５０と、尿量計測部５０の動作制御や情報処理等を行う尿量計測制御部６０と、採尿手段９１から送られてくる尿中の特定成分濃度等を計測する尿成分測定部９と、が収納されている。
【００１７】
操作・表示部７０は、排尿情報測定用のリモコン７２と、衛生洗浄装置操作用のリモコン７１と、排尿情報測定結果等を出力するプリンター７３とを備えている。
【００１８】
リモコン７２は被験者がトレイに入室し、排尿情報を測定する時に操作するもので、測定開始を指示する測定開始スイッチと、排尿が終了したことを指示する排尿終了スイッチとが設置されている。さらに、リモコン７２には被験者の測定履歴などの個人情報を取得するために必要な個人別スイッチやＩＤカードの読み込み手段等の個人認証手段、及び、電子データの入出力装置等が設けられている。
【００１９】
測定結果はプリンター７３を使用して被験者に開示されるようになっているが、リモコン７２の表示部で被験者に開示しても良い。さらにまた、本排尿情報測定装置を医療機関に設置した場合は、複数の被験者データを看護師が所定の時刻にリモコン７２を操作して、プリンター７３からデータを取り出すことも考えられる。
【００２０】
施工時やメンテナンス実施時の操作は、リモコン７１またはリモコン７２のスイッチに所定手順の操作を実施することで切替設定されるようになっている。切替方法としては、所定のスイッチを長時間押したりするものであり、施工時やメンテナンス実施時のみに実施される行為としては、溜水水位と溜水量の検量関係を記憶させたり、導圧配管に水を充填させるような行為である。
【００２１】
図２は本発明を適用した排尿情報測定装置１の実施例の構成を示すブロック図である。
なお、ここで各構成要素を繋いでいる実線は水管路を示し、破線は水以外の情報等の接続経路を示す。
排尿情報測定装置１は大きくは便器部３と、排尿情報測定部５と、操作・表示部７０と、に分かれている。便器部３と排尿情報測定部５とが分けられて構成されているのは、両者の製造拠点が異なることと、施工業者が異なることに配慮されている。即ち、複数の製造拠点で夫々梱包されて輸送されてきた両者は施行現場において、一般的には、給排水を担当する設備業者が便器部３の設置及び上下水道との接続を行ない、医療機器の施工工事を担当する業者が排尿情報測定部５を設置して便器部３と排尿情報測定部５とを結ぶ給排水配管と信号経路の接続を行なって排尿情報測定装置１を完成させた後に、排尿情報測定装置１のシステムとしての動作確認を実施することができるようにしている。そのために、この便器部３の動作と排尿情報測定部５の動作との連携を図る連係動作制御手段８０が、この両者にまたがって設けられている。
【００２２】
便器部３は、排泄物を受けてこれを下水配管に搬送する通常の便器としての機能を備えた大便器４と、大便器４に一体的に組み込まれ用便後の使用者の局部を洗浄するための衛生洗浄手段７ａを備えた衛生洗浄装置７と、大便器４と衛生洗浄装置７の動作を制御する便器制御部４０とで構成されている。
【００２３】
大便器４は、被験者が排泄を行うボール２０と、下水配管との連通を水封する溜水２３をボール２０に貯留するためにボール２０に連接されたトラップ１４と、ボール２０への給水を行う便器給水手段３０とを備え、トラップ１４は排水ソケット１５を介してトイレ室内に設けられた下水配管に連通する下水配管口１６に接続されている。
【００２４】
ボール２０の内面には、リム吐水口２１が上縁部に、ゼット吐水口２２が下部に、夫々設けられており、いづれも便器給水手段３０によって供給される水をボール２０内に吐出させる開口部となっている。
【００２５】
便器給水手段３０は、リム吐水口２１と、ゼット吐水口２２とへそれぞれ水を供給するリム給水手段３１とゼット給水手段３２と、を備えている。
【００２６】
ゼット給水手段３２は、分岐金具１３１からの給水を貯留する給水貯留手段３２ａと、給水貯留手段３２ａに貯留された貯留水をボール２０に送る貯留水搬送手段３２ｂと、を備えている。
【００２７】
外部の給水源から排尿情報測定装置１への給水は、装置給水手段１２を経て、分岐金具１３１によってさらに、衛生洗浄手段７ａと、大便器４のボール２０に給水するリム給水手段３１と、ゼット給水手段３２と、に分岐された給水路で供給される。
【００２８】
便器制御部４０には、衛生洗浄手段７ａと便器給水手段３０の給水動作とを制御する給水制御手段４１と、排尿情報測定装置１全体の連携動作を制御するために設けられた後述する連係動作制御手段８０を構成する状態表示手段８２ａ及び状態受信手段８２ｂと、が設けられている。
【００２９】
また、排尿情報測定部５は、尿量測定部６と、尿成分測定部９とで構成されており、尿量測定部６はさらに、溜水２３の水位変化を計測するために必要な機構を備えた尿量計測部５０と、尿量計測部５０の動作の制御や得られた計測情報を加工し尿量等の測定情報の算出等を行なう尿量計測制御部６０と、を備えている。
【００３０】
尿量計測部５０には、被験者の排泄による排尿量等を測定するために溜水２３の水位変化を計測する溜水水位計測手段５１と、下水配管内の圧力変動によって溜水２３の水位が受ける影響量を計測する下水圧変動量計測手段５２と、ボール２０内の溜水２３の水位と水量との関係（以下、この関係を「検量関係」と呼ぶ）を計測する検量関係計測手段５３と、尿量計測部５０と下水配管との連絡管路を水封することによって空気の流通を遮断するための配管縁切り手段５５と、が設けられている。
【００３１】
溜水水位計測手段５１は、後述する計測管路５７で溜水２３と接続されており、この管路を介して両者は連通している。なお、計測管路５７には溜水水位計測手段５１の破損防止等のために不要時に管路の閉止を行なう計測管路開閉手段５７ａが設けられている。
【００３２】
また、下水圧変動量計測手段５２も、排水ソケット１５の内部と連通する後述する下水配管連絡管路５２２で下水配管に接続されているが、こちらは空気の流通を遮断して下水配管からの汚臭逆流を防止する配管縁切り手段５５を介して接続されている。
【００３３】
なお、本実施例では、溜水水位計測手段５１には、溜水２３の水位をその時に生じる水柱の圧力である水頭圧として計測する水頭圧計測手段５１ａと、実際の溜水２３の水位測定に際して、予め基準となる水頭圧を創成して水頭圧計測手段５１ａの出力を校正する計測出力校正手段５１ｂも合わせて内蔵されている。なお、この計測出力校正手段５１ｂは溜水２３の波立ちが溜水水位計測手段５１の水位計測に与える影響を取り除く除振手段としても機能させている。
【００３４】
また、尿量計測制御部６０には、溜水水位計測手段５１によって計測される水位情報に基づいて被験者が溜水２３に排泄した尿等の排泄物の量や排尿速度などの尿量情報を求める尿量情報算出手段６１と、検量関係計測手段５３が行なう検量関係等の計測に必要な情報や計測結果等の測定情報を記憶する測定情報記憶手段６２と、前述した便器給水手段３０を制御する給水制御手段４１との間を後述の連係動作制御手段８０を介して制御情報を授受することによって溜水２３の水位を測定開始水位に形成する測定開始水位形成制御手段６３と、が設けられている。さらに、排尿情報測定装置１の各機能の連係動作を制御する後述の連係動作制御手段８０を構成する状態表示手段８３ａと状態受信手段８３ｂと、が設けられている。
【００３５】
尿量情報算出手段６１には、溜水水位計測手段５１によって計測される溜水２３の水位から、検量関係記憶手段６２１に記憶されている水位と水量との検量関係を利用して溜水２３の水量を演算によって求める溜水量算出手段６１ａと、下水圧変動量計測手段５２の計測結果を用いて溜水水位計測手段５１が計測した水位計測値を溜水水位測定開始時の下水圧の状態での値に修正する下水圧変動補正手段６１ｂと、が備えられている。
【００３６】
尿量情報算出手段６１は以上述べた構成で、溜水水位計測手段５１が計測する溜水水位値を下水圧変動補正手段６１ｂによって修正した補正後の溜水水位値に基づいて、溜水量算出手段６１ａがその時の溜水量を算出することによって、排尿量他の尿量情報を求めている。
【００３７】
尿成分測定部９は、採尿手段９１によって採取されて搬送されてくる被験者の尿サンプルの成分組成や成分濃度等を分析・計測する尿成分分析手段９２を備えている。
【００３８】
本実施例の排尿情報測定装置１は前述したように、便器部３と排尿情報測定部５とを夫々独立した構成とするために、動作指示を行なう操作部も夫々別体の操作部としてリモコン７１とリモコン７２とを設ける構成とし、これらのリモコンはお互いの操作情報をやり取りしない独立のリモコンとしている。そして他方では、通常の便器のボール２０を排尿情報測定時の排尿収集容器としても利用しているが、これらの装置の各動作間には、例えば通常の便器としての便器洗浄動作と尿量測定動作との間のように、一方の動作によって他方の動作が影響を受けて測定誤差を生じたり、器具が破損したりするものもある。従って、使用者によって行なわれる任意のリモコン操作による動作指示に対して、便器部３と排尿情報測定部５との間で、その時の動作状況に応じて各々をどのように動作させるかを規定する連係動作制御を行なう手段が必要であり、そのために本実施例でも、前述したように連係動作制御手段８０を設けている。なお、この連係動作制御を行うためには具体的な制御回路が必要となるが、この中継基板８１を介して排尿情報測定部５と便器部３とを接続した構成としている。
【００３９】
なお、この中継基板８１のように両者の制御回路基板とは別に回路基板を設ける代わりに、連係動作制御の対象となる便器部３の制御手段である便器制御部４０、あるいは同じく対象となる排尿情報測定部５の制御手段である計測制御部４０の、いずれかの制御回路基板にこの制御回路を一体的に組み込むことも、あるいは、さらに別な実施形態として、これら複数の制御回路を一つの回路基板として構成することも可能である。
【００４０】
本実施例での連係動作制御手段８０は、便器部３と排尿情報測定部５との間に制御回路基板としてを設けられた中継基板８１と、尿量計測制御部６０に設けられた状態表示手段８３ａと状態受信手段８３ｂ、便器制御部４０に設けられた状態表示手段８２ａと状態受信手段８２ｂと、を備えている。以下にその制御動作について説明する。
【００４１】
状態表示手段８２ａ・８３ａは、夫々便器部３または排尿情報測定部５の動作情報を中継基板８１に送信する。中継基板８１は送られてきた便器部３または排尿情報測定部５の動作情報を基にして、その時点の動作状態に応じて予め定められた連係動作情報を生成して記憶する。即ち、中継基板８１が常時、両者の動作状態を集約して記憶する構成としている。
【００４２】
そして、尿量計測制御部６０または便器制御部４０は夫々の動作を開始するに際しては、夫々に設けられている状態受信手段８２ｂ・８３ｂによって中継基板８１で生成され記憶された前記の連係動作情報を参照し、便器部３または尿量測定部６の動作を夫々予め定められた通りに制御する。前記の連係動作情報は、排尿情報測定装置１全体として干渉動作が予見される時には干渉防止動作に切替を行ったり、駆動信号を遅滞させて伝送する等の整合・調整を行なうことで相互の干渉動作が生じないように予め定められている。
【００４３】
図３は図２で示した本発明の実施例である排尿情報測定装置１の便器部３と排尿情報測定部５の水管路関係の具体的な構成を示したものである。ただし、衛生洗浄装置７の詳細は省略している。
大便器４は排水ソケット１５を介して下水配管口９に接続されている。トラップ１４によって形成される溜水２３には、下水配管との連通を遮断する封水の役割を持たせることで、下水配管内で発生した臭気や衛生害虫がトイレ内に侵入しないよう衛生面に配慮されている。
【００４４】
上水道などの外部給水源からの給水は、装置給水手段１２を構成する止水栓１２１、定流量弁１２２、開閉弁１２３を経て、給水管路分岐手段である分岐金具１３１でリム吐水口２１に向けたリム給水管路３１１と、ゼット吐水口２２に向けたゼット給水管路３２１に分岐されて供給されている。リム給水管路３１１にはリム給水手段３１として、開閉弁３１２、バキュームブレーカー３１３、フラッパー弁３１４、が下流側に向けてこの順に設けられている。バキュームブレーカー３１３とフラッパー弁３１４とは夫々、管路内の残水抜き作用と外部給水源に向けた逆流防止作用とを担っている。
【００４５】
ゼット給水管路３２１には、分岐金具１３１から分岐した最上流に、エアギャップを経て給水を一定量貯留する給水貯留手段３２ａとしての給水貯留タンク３２２が設けられ、さらに下流側に向けて順に分岐金具１３２、フラップ弁３２３、給水ポンプ３２４が配設されて、いづれもゼット給水手段３１を構成している。なお、給水貯留タンク３２１には定量貯水を制御するフロートスイッチ等が設けられているが、本図では省略されている。そして、給水貯留タンク３２１に溜められた水は、貯留水搬送手段３２ａとしての給水ポンプ３２４によって、ボール２０内の下部のトラップ１４に向けて開口したゼット吐水口２２に供給されている。
【００４６】
なお、本実施例の変形例として図中に破線で示したように、ゼット給水管路３２１の途中に流路切替手段としての給水管路切替弁３２５を設け、且つ、給水管路切替弁３２５からリム吐水口２１へ連通するリム迂回給水路３４を設ける構成とすることも可能である。そして、後述する測定開始水位を形成する動作におけるボール２０への給水を、リム吐水口２１単独、又は、ゼット吐水口２２およびリム吐水口２１からの給水としてもよい。その場合、ゼット吐水口２２からの給水は、給水に伴う溜水２３の波立ちレベルが低いという特性を持ち、給水途中での溜水水位の確認計測が精度良く出来るという効果が、リム吐水口２１からの給水はボール２０の水洗効果も合わせて期待できるという各々の特徴を持っている。
【００４７】
貯留水搬送手段として本実施例で用いられている給水ポンプ３２４は、単位時間当たりに、トラップ１４から流出する量より多くの水を供給することによってトラップ１４を満水状態となる溜水水位である満水水位にすることが可能な程度に大きな給水率（貯留水搬送手段の運転時の搬送能力を表す指標として、単位時間当たりに給水可能な搬送量を使用し、以下これを「給水率」と呼ぶ）で給水動作する大給水率運転モードと、給水量制御がより正確に行なえる小さな給水率で給水動作を行なう小給水率運転モードとを含む少なくとも２種類以上の互いに異なった複数の給水率の運転モードに対応できるものであり、ポンプ用モーターが交流仕様ならインバーター制御を行なうもの、また、直流モーターならブラシレス仕様で回転数を制御するようになっているものが使用できる。
【００４８】
従って、本実施例では後述の測定開始水位を創成する測定開始水位形成動作時には、給水ポンプ３２４の運転を大きな給水率で所定の時間給水する前記大給水率運転として、給水した水をゼット吐水口２２から吐出させることによってトラップ１４の中を満水水位にしてサイホン現象を誘発させて、排泄物と共に溜水２３を下水配管に向けて排出する溜水排出動作の制御を行う第１搬送制御モードと、前記第１搬送制御モードで運転して所定時間経過後に、第１搬送制御モードより小さな小給水率運転としてサイホン現象を起こさない範囲の給水率で所定の時間給水して溜水を所定の測定開始水位に形成する動作の制御を行う第２搬送制御モードと、の２種類の制御モードでの動作制御を前述の測定開始水位形成制御手段６３が行なっている。
【００４９】
この水位形成のための給水運転を小給水率運転とする制御により、給水手段を構成する給水ポンプ３２４の動作バラツキや搬送能力のバラツキの影響を少なくする効果が得られる結果、同一の制御プログラムで正確な測定開始水位形成を可能としている。また、この時の給水路をゼット吐水口２２に連通するゼット給水路で行う構成とすれば、便器４が本来備えている便器洗浄のための管路を共用できるため、構造が簡単になるメリットがある。
【００５０】
破線で囲まれた尿量計測部５０には、尿量計測部５０を洗浄する清浄な水を供給するため分岐金具１３２を介して給水貯留タンク３２２に連通する尿量計測部給水管路５８１と、溜水２３の水位を計測するためにボール２０の略底部の内面に設けられた水位計測口から溜水水位計測手段５０に連通する計測管路５７と、下水配管と連通する下水配管連絡管路５２２と、が接続されている。そして、この尿量計測部給水管路５８１，計測管路５７，下水配管連絡管路５２２，には管路の離接をワンタッチで簡単に行なえるワンタッチ接続金具５４３，５４４，５４５が夫々設けられており、さらには、計測管路５７のワンタッチ接続金具５４４と大便器４との間及び測定部給水管路５８１のワンタッチ接続金具５４３と給水貯留タンク３２２との間には、夫々の管路を閉止するの止水栓５４１と止水栓５４２とが設けられている。従って、止水栓５４１と止水栓５４２とを閉めてワンタッチ接続金具５４３，５４４，５４５を外せば尿量計測部５０は排尿情報測定装置１から取り外すことが可能な構成となっている。
【００５１】
尿量計測部５０には、測定管路５７に接続された測定管５１１と、溜水２３の水位を圧力として計測する圧力センサ５１２と、が溜水水位計測手段５０として配設されている。
【００５２】
測定管５１１は、溜水２３を含めてＵ字管管路系を形成するために大気に開放された大気開放端５１４と、トラップタンク５５１の中に延出され縁切りのための封水中に水没する水封端５１５と、を有している。そして、圧力センサ５１２は、溜水２３の水位をこのＵ字管管路系の水頭圧として計測するために測定管５１１に設けられた構成となっている。
【００５３】
また、圧力センサ５１２は、設置された環境の温度変化やセンサ自身の経時変化によって出力が変化するため、本実施例では圧力センサ５１２の出力を校正するための計測出力校正手段５１ｂをも備えている。即ち、測定管路５７の開閉弁５７１を閉めた状態で、給水貯留タンク３２２に貯留された水を、分岐金具１３２、止水栓５４２、開閉弁５８２、開閉弁５１３を経て測定管５１１に導き、かつ、水封端５１５からトラップタンク５５１の中に溢れさせることで測定管５１１の中に一定高さの水柱を作り出す構成となっている。そして、その一定高さの水柱の時の圧力センサ５１２の出力を計測することで、圧力センサ５１１の出力と水位との関係を大気圧を基準とした水位に対応付ける出力校正を行なう。なお、トラップタンク５５１は、この出力校正時の測定管５１１からのオーバーフロー水を下水配管に排出させるために、内部に封水を形成する位置から延出した下水配管連絡管路５２２で排水ソケット１５に接続されて、下水配管との接続管路を水封して縁切りを行なう縁切り手段として機能している。
【００５４】
また本実施例の排尿情報測定装置１は、溜水２３の水位と溜水量との関係を求める前述した検量関係計測手段５３を備えて、大便器４が物理的寸法のバラツキが比較的大きい陶器製であっても、個々の大便器４に固有の検量関係を設置現場で計測して求めることも可能な構成としている。
【００５５】
即ち、検量ポンプ５３１は任意の量を吸引できる定量吸引タイプのポンプが使用され、この検量ポンプ５３１で溜水２３を吸引し、測定管路５７、止水栓５４１、開閉弁５７１、開閉弁５３２、トラップタンク５５１、下水配管連絡管路５２２を経て、下水配管に向けて排出できる構成になっている。そして、据付現場において溜水２３の水位を測定範囲の最高水位以上の水位にして開閉弁５１３及び開閉弁５８２を閉止した状態から、検量ポンプ５３１で所定量分ずつ溜水２３をボール２０から吸引して排出し、吸引の都度の溜水水位によって発生する水頭圧を圧力センサ５１１で測定することにより水位を計測することによって、溜水水位と溜水量の検量関係が取得されるようになっている。
本発明における下水圧変動量計測手段５２としての圧力センサ５２１はトラップタンク５５１に取り付けられ、トラップタンク５５１とソケット１５とを連通する下水配管連絡管路５２２を介して下水配管内で発生している圧力変動状態を、圧力値として計測している。水圧変動補正手段６１ｂによって、この下水圧影響量測定手段５２による計測値に基づいて下水圧変動が溜水水位に与える影響量が算出され、溜水水位計測手段５１が計測する水位計測値は常に下水圧変動が無い状態の値に換算される補正処理が行われるようになっている。
【００５６】
図４は、本発明の排尿情報測定装置１の動作を示すフローチャートである。
Ｓ１０１で被験者が個人認証操作を行なうと、Ｓ１０２で個人認証動作が行なわれて個人情報との対応付けが行なわれるとともに、測定準備動作が開始される。
本実施例では測定準備動作として、溜水２３の水位を測定を開始する水位（以下、この水位を「測定開始水位」と呼ぶ）に形成する測定開始水位形成動作が行なわれる。これは本実施例で使用する便器４は使用待機状態においては、溜水２３の水位は下水配管との連通を防ぐ溢流水位に設定されているため、被験者の排尿量以上の溜水を排出して計測範囲を確保するために溜水水位を下げておくものである。
【００５７】
なお、溜水水位を下げる場合はそのまま所定水位に設けられた排水口から自然流出、あるいはポンプ等で強制排出することも考えられるが、本実施例では溜水２３をサイホン現象を利用して一旦全部トラップ１４を介してサイホン現象によって下水配管に排出した後、給水して測定開始水位を形成する。このトラップ１４を介した排出動作は、便器４が備えている通常の便器洗浄時の排出動作と同様であるため、この時の溜水２３が多少の異物を含んでいたとしても、排水管路の詰りが発生せずに確実に且つ短時間に排出することが可能である。
【００５８】
そのために、まずＳ１０３で、溜水２３の現在水位を溜水水位計測手段５１で計測して確認する。この動作は通常、測定を開始する前の使用待機状態時の溜水の水位はトラップの溢流水位であるが、下水圧変動等によって溜水が溢流している場合は、次にそのままゼット吐水口２２から吐水させるゼット吐水を行うとトラップ１４内でサイホン現象が安定して発生せずに溜水が完全には排出されない不具合が発生する場合が考えられるため、その発生を未然に防止するためである。
【００５９】
従って、ここで溜水２３の水位が所定の水位以下となっている場合は、Ｓ１０４でリム給水手段３１を駆動してリム吐水口２１からボール２０内に給水を行なってサイホン現象が安定して発生する水位として、溜水２３の水位をトラップ１４から下水配管へ溢流を開始する水位である溢流水位とする。次いでＳ１０５で給水ポンプ３２４を大給水率運転モードとして、給水貯留タンク３２２の貯留水をゼット給水管路３２１経由でゼット吐水口２２に搬送して吐水させるゼット給水動作を所定時間だけ継続する本発明における第１搬送制御モードでの制御を行う。所定時間だけ大給水率でゼット給水動作を行うと、トラップ１４内でサイホン現象が誘発され溜水２３はほとんど下水配管に排出されてボール２０内の水位は空水位となる。
【００６０】
次いでＳ１０６で、測定を開始するときの所定の水位である測定開始水位となるよう、給水ポンプ３２４を小給水率運転モードに切り替えて給水貯留タンク３２２の貯留水をゼット給水管路３２１経由でボール２０内に搬送するゼット給水動作を所定時間継続する本発明における第２搬送制御モードでの制御を行って、測定開始水位に溜水２３の水位を形成する。なお、この時の測定開始水位は、トラップ口１４１の上端が露出してボール２３内と下水配管内との空気の流通が可能な状態となる水位である破封水位より高い水位に設定して下水配管からの汚臭の逆流を防止している。なお、測定開始水位Ｙ時の溜水量とトラップ１４の溢流水位Ｈ時の溜水量差が、最大尿量測定範囲である。
【００６１】
前述した本実施例での第１搬送制御モード時には、毎分２０Ｌ〜１００Ｌ程度の大給水率での給水を行なうのに対して、ここでの第２搬送制御モードでの給水はボール２０内に溜水２３を形成するために、サイホン現象を誘発させない毎分２０Ｌ以下の小給水率で所定時間給水を行って測定開始水位を所定水位に正確に創成している。
【００６２】
なお、本実施例では前述したように図４に示すＳ１０６での水位形成のための給水動作は、測定開始水位をより正確な水位に形成するために、給水ポンプ３２４を小給水率運転モードで所定時間行う第２搬送制御モードで制御する構成としているが、本発明では第２搬送制御モードとして、Ｓ１０５での給水動作で行う大給水率運転モードでの給水でサイホン現象が開始されない短時間だけ給水動作を行うことも可能である。即ち、給水ポンプ３２４を大給水率運転モードで所定時間作動させてサイホン現象を発生させる第１搬送制御モードでの制御を行って溜水を排出させた後に、一旦給水ポンプ３２４の運転を所定時間停止させてサイホン現象の継続を終了させ、その後再び給水ポンプ３２４を大給水率運転モードで短時間運転させる第２搬送制御モードでの制御を行って測定開始水位を所定水位に形成しても良い。
【００６３】
この場合は、本発明における貯留水搬送手段としての給水ポンプ３２４の動作バラツキにより、形成される測定開始水位の形成精度は本実施例の場合と比較して若干低下するが、便器４のボール２０として測定範囲を大きく設定可能なボールを備えた便器を使用する場合等は、測定開始水位の形成精度はそれ程必要とされないため適用可能である。この場合は大給水率で給水を行うため、被験者の待ち時間となる測定開始水位形成動作の所要時間が短縮されて、迅速に尿量計測が開始出来る。
【００６４】
なお本実施例の測定開始水位創成のための給水動作の変形例としては、第２搬送制御モードでの給水動作を予め定められた所定時間行なう代わりに、計測管路５７を介して水位測定手段で溜水水位を測定しながら狙いの水位となるまで給水動作を継続させる制御を行う構成としても良い。その場合は、給水条件の変化による給水水位のバラツキの発生を防止することが可能となる。また、さらに他の変形例として図３に破線で示したように、ゼット給水管路３２１の途中に管路を選択的に切替える管路切替弁３２５と、この管路切替弁３２５からリム吐水口２１へ連通するリム迂回給水管路３４とを設け、リム吐水口２１から吐水させるものであっても良く、その場合は給水によるボール２０の内面の洗浄作用が期待できる。
【００６５】
測定開始水位の創成が完了すると測定準備動作は終了し、Ｓ１０７で測定準備が完了したことを、被験者に表示パネルや音声合成によって報知する。Ｓ１０８で被験者が排尿を開始すると溜水２３の水位は上昇を始め、溜水水位計測手段５１がこの水位変化を微小時間ごとに刻々計測する。Ｓ１０９で、計測された計測値と、予め検量関係記憶手段６２１に記憶されている溜水水位と溜水量の関係式と、下水圧変動量計測手段５２が計測する下水圧変動量から下水圧変動補正手段６１ｂが算出する補正量とを加味して、溜水量算出手段６１ａが微小時間ごとの溜水変化量から単位時間当たりの排尿量（以下、これを「尿流率」と呼ぶ）を算出する。実際に算出されるのは単位時間当たりの溜水変化量であるが、この時に溜水量の変化を及ぼしているのは排尿だけであるから、この量が単位時間当たりの排尿量ということになる。
【００６６】
Ｓ１１０は溜水量算出手段６１ａがこの時々刻々算出される尿流率を記録する工程であり、Ｓ１１１で被験者による排尿終了操作を認識するまで記録動作を継続する。Ｓ１１２で排尿情報算出手段６１は、得られた時々刻々の尿流率測定値から、医療行為に使用される各種排尿情報を演算するステップであり、例えば最大尿流率や最大尿流率到達時間などが演算され、Ｓ１１３において排尿情報として開示される。開示方法としては、被験者に対して測定値としてリモコン７２に表示されるほか、プリンタ７３で紙面に印刷されたり、電子媒体に記憶されたり、電子情報として遠隔伝送されたりするようになっている。
【００６７】
排泄を終了した被験者は、Ｓ１１４で便器洗浄操作スイッチを操作すると、排尿混じりの溜水を下水配管に排出してボール面の洗浄を行う便器洗浄動作を以下のように実施する。即ち、Ｓ１１５でリム給水手段３１がボール２０に給水を行なうリム給水を行なって溜水水位をトラップの溢流水位に上昇させた後、Ｓ１１６でゼット給水手段３２の給水ポンプ３２４を大給水率運転モードとしてボール２０への給水動作を行ないサイホン現象を起動させて排泄物を含む溜水を下水配管に排出した後、Ｓ１１７で再びリム給水してボール面の洗浄を行うとともに溜水水位をトラップの溢流水位に復帰させ、Ｓ１１８で一連の測定動作は終了するようになっている。
【００６８】
図５は、図４で述べた本発明の排尿情報測定装置を使用時の各構成要素の動作のタイミングを経時的に示すタイミングチャートである。
ここでは溜水水位を、トラップ１４が給水によって充満状態となる満水水位をＷ、トラップ１４のトラップ形状部を溢流開始する水位を溢流水位Ｈ、測定開始水位をＹ、溜水が排出された後の残水の水位を空水位Ｘとしている。
溢流水位Ｈで使用待機状態にある時に被験者の個人認証操作があると、測定準備動作が開始され溜水水位が測定開始水位に変更される。そして、被験者が排尿を行い水位計測が行なわれ、排尿終了後に行われる被験者の排尿終了操作の後に排尿情報が表示され、次いで操作される便器洗浄操作によって排泄物混じりの溜水が排出された後、再び溢流水位に溜水が溜められて再び使用待機状態となるようになっていることが示されている。溜水水位の変化を見ると、大給水率吐水であるタイミングdおよびタイミングnからの給水による溜水水位変化速度と、小給水率吐水であるタイミングfからの給水による溜水水位変化速度との間に明確な違いがあることが示されている。
【００６９】
以下、本実施例で採用した排尿情報、特に尿量演算アルゴリズムについて詳説する。なお、この考え方は溜水水位変化を測定して排尿情報を演算するシステムにおいて活用可能なもので、本実施例の構成に限定されるものではない。
【００７０】
真の排尿量Ｑｔは、各種誤差要因によって測定で得られる排尿量Ｑｍと同一にはならない。測定で得られる排尿量Ｑｍは、排尿前後の溜水量差に着目して求める考え方（数１）の方法、もしくは排尿中の尿流率に着目して積算を実施して求める考え方（数２）の方法という２つの演算方法がある。ここでＲ２は排尿終了後の溜水量、Ｒ１は排尿開始前の溜水量（測定開始水位溜水量）、ｑ（ｔ）は尿流率、およびｔは時刻である。
【００７１】
【数１】
0005476656.tif 000002
【００７２】
【数２】
0005476656.tif 000003
【００７３】
前記した（数１）と（数２）との算出値は本来同一であるはずだが、実際には各種の測定誤差や変動によって同一になるとは限らない。以下にそのことについて詳説する。
【００７４】
（数１）の方法を使用する場合は、溜水水位を図３で示した圧力センサーで測定しているとすると、測定中に生じる環境温度変動やノイズの影響によって圧力センサーの出力特性の変化が発生する。また圧力センサーの形式として半導体ダイヤフラム方式のセンサーが使用されている場合は、さらにセンサーの出力基準レベルが経時的に変化するというドリフト変動が計測中にも発生することがあり、その場合は得られる計測値もその影響を受ける。即ち、（数１）の方法を使用する場合は、排尿を開始する時の水位と排尿が完了したときの水位との２点のみの計測値で排尿量や尿流率等の尿量情報を演算しているため、前述のドリフト変動が計測中に発生するとドリフト変動によるセンサー出力の変化分がそのまま溜水水位の計測結果に反映されて見かけ上の水位変化量が実際の水位変化量と異なってくる。
【００７５】
ドリフト現象は、半導体ダイヤフラムの通電によって生じる熱、圧力伝達媒体の熱伝導、および環境雰囲気などの熱収支によって発生するものである。サーミスタなどの測温素子と出力−温度換算テーブルの組み合わせでドリフト現象のキャンセルを図ろうとしているが完全ではなく、微小範囲の圧力変動を測定する場合はこの除去しきれなかったわずかなドリフト現象が無視できないことがある。具体的には、短時間の排尿測定では影響が出ないが、５分以上排尿に要するような被験者の測定の場合、ドリフト現象による測定誤差が無視できないような状態になっている。
【００７６】
それに対して（数２）の場合は、実際には測定される排尿時間Ｔの微小時間間隔Δｔ毎の排尿量の総和である（数３）で示される式が適用されるが、このように微小時間Δｔごとの変化量が使用されているため、ドリフト変動の影響は出ない反面、常に測定された単位時間当たりの排尿量（尿流率）を総和することになるため、測定制御システムとして使用するマイコンのＡＤビット数が少ない場合は、ＡＤ変換時の変換誤差が累積される恐れがある。しかしながら、本実施例のようにマイコンのＡＤビット数を充分確保できる場合は、単発のノイズによる影響が全体に影響し難く高精度の測定が可能となる。
【００７７】
【数３】
0005476656.tif 000004
【００７８】
また尿流率に負のデータはありえないことから、（数４）のように負のデータを除外する判断を追加することで、異常値を取り除くことも可能である。
【００７９】
【数４】
0005476656.tif 000005
【００８０】
（数２）の方法を適用する場合で安価な制御構成とするためにＡＤビット数に制約があるマイコンを使用する場合は、切り捨て誤差が累積されやすい恐れもある。従って、（数１）の演算方法も同時に採用する構成とすることによって、通常は（数１）の方法で算出された値を計測値として採用し、（数１）の方法と（数２）の方法とによる各々の演算値に大きな差があるときだけ、（数１）の方法では誤差が大きくなる計測環境の変化が生じたと判断して、（数２）の方法で得られた演算値を測定結果として採用するような計測データ検証手段を設けてもよい。
【００８１】
また（数４）で除外することを示した負の流水量変化が観測された場合は、圧力センサーの故障等の非定常な状態を原因とするだけでなく、下水圧変動が定常的に排尿情報測定装置に加わる状態となる設備配管の詰り等の不具合が発生した結果であることも予想される。従って、そのような場合、設備管理者にエラー情報を報知することで設備配管の維持管理を促して尿量測定に悪影響を及ぼす要因を排除することも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明を実施した第１の実施例における排尿情報測定装置全体を示す斜視図である。
【図２】本実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の排尿情報測定装置の便器部３と排尿情報測定部５の構成を示した第１の実施例である。
【図４】本発明の排尿情報測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の排尿情報測定装置の制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１…排尿情報測定装置
３…便器部
４…大便器
５…排尿情報測定部
６…尿量測定部
７…衛生洗浄装置
７ａ…衛生洗浄手段
９…尿成分測定部
９１…採尿手段
９１１…採尿容器
９１２…採尿アーム
９１３…駆動・移送部
９２…尿成分分析手段
１２…装置給水手段
１２１…止水栓
１２２…定流量弁
１２３…開閉弁
１３１…分岐金具
１３２…分岐金具
１４…トラップ
１４１…トラップ口
１５…排水ソケット
１６…下水配管口
１７１…便座
１７２…便ふた
１８…キャビネット
２０…ボール
２１…リム吐水口
２２…ゼット吐水口
２３…溜水
３０…便器給水手段
３１…リム給水手段
３１１…リム給水管路
３１２…開閉弁
３１３…バキュームブレーカー
３１４…フラッパー弁
３２…ゼット給水手段
３２ａ…給水貯留手段
３２ｂ…貯留水搬送手段
３２ｃ…流路分岐手段
３２１…ゼット給水管路
３２２…給水貯留タンク
３２３…フラップ弁
３２４…給水ポンプ
３２５…給水管路切替弁
３４…リム迂回給水管路
４０…便器制御部
４１…便器給水制御手段
５０…尿量計測部
５１…溜水水位計測手段
５１ａ…水頭圧計測手段
５１ｂ…計測出力校正手段
５１１…水位測定管
５１２…水頭圧計測センサー
５１３…開閉弁
５１４…開放端（水位測定管）
５１５…水封端（水位測定管）
５２…下水圧変動量計測手段
５２１…下水圧計測センサー
５２２…下水配管連絡管路
５３…検量関係計測手段
５３１…検量ポンプ
５３２…開閉弁
５４１…止水栓（給水源側）
５４２…止水栓（便器側）
５４３…ワンタッチ接続金具（給水源側）
５４４…ワンタッチ接続金具（便器側）
５４５…ワンタッチ接続金具（下水配管側）
５５…下水配管縁切り手段
５５１…トラップタンク
５７…計測管路
５７ａ…計測管路開閉手段
５７１…開閉弁
５８１…尿量計測部給水管路
５８２…開閉弁
６０…計測制御部
６１…尿量情報算出手段
６１ａ…溜水量算出手段
６１ｂ…下水圧変動補正手段
６２…測定情報記憶手段
６２１…検量関係記憶手段
６３…測定開始水位形成制御手段
７０…操作・表示部
７１…リモコン（便器部用）
７２…リモコン（排尿情報測定部用）
７３…プリンター
８０…連係動作制御手段
８１…中継基板
８２ａ…状態表示手段（便器部用）
８２ｂ…状態受信手段（便器部用）
８３ａ…状態表示手段（尿量測定部用）
８３ｂ…状態受信手段（尿量測定部用）
Ｒ１…測定開始水位溜水量（排尿前溜水量）
Ｒ２…排尿後溜水量
ｑ…尿流率
ｑ（ｔ）…時刻ｔにおける尿流率
Ｑｍ…測定された排尿量
Ｑｔ…真の排尿量
ｔ…時刻
Ｗ…満水水位
Ｈ…溢流水位
Ｘ…空水位
Ｙ…測定開始水位
Ｚ…排尿後水位
【図１】
0005476656.tif 000006
【図２】
0005476656.tif 000007
【図３】
0005476656.tif 000008
【図４】
0005476656.tif 000009
【図５】
0005476656.tif 000010