(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溜水を蓄えて使用者の排泄物を受けるボウルを備えた大便器と、
上端を大気解放端とした立管状の水位形成管と、
前記水位形成管内の水位によって生じる圧力を測定する圧力計測手段と、
前記水位形成管の下端部と前記ボウル内の溜水とを連通し前記水位形成管内に前記溜水の水位と同一水位の測定水位を形成する測定水位形成手段と、
前記測定水位における前記圧力計測手段によって計測される圧力計測値に基づいて前記溜水の水位を算出する溜水水位算出手段と、
前記水位形成管に給水し前記水位形成管内に所定の高さの校正水位を形成する校正水位形成手段と、
前記校正水位における前記圧力計測手段の出力値に基づいて前記圧力計測手段の出力を校正する出力校正手段と、
を備えた水位測定装置において、
前記溜水水位算出手段による前記溜水の水位算出開始指示があってその算出を開始する前の測定前動作時に、前記出力校正手段によって前記圧力計測手段の出力の校正が実行され、その後前記測定水位形成手段により前記水位形成管内に前記溜水の水位と同一水位の測定水位を形成して前記溜水の水位の算出が実行され、
前記溜水水位算出手段による前記溜水の水位を算出した後の測定後動作時に、前記校正水位形成手段により前記水位形成管に給水し前記水位形成管内に所定の高さの校正水位を形成して待機すると共に、この待機状態における所定のタイミングで、前記校正水位形成手段によって前記校正水位を再形成するリフレッシュ動作が実行されることを特徴とする水位測定装置。
【請求項２】
前記リフレッシュ動作が、前記水位形成管への補水によって前記水位形成管内の水を前記大気解放端からオーバーフローさせるものであることを特徴とする請求項１に記載の水位測定装置。
【請求項３】
水を貯留する補水タンクをさらに備え、前記補水が前記補水タンク内の貯留水によっておこなわれることを特徴とする請求項２に記載の水位測定装置。
【請求項４】
前記所定のタイミングは、予め定められた時刻である、ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の水位測定装置。
【請求項５】
前記所定のタイミングは、予め定められた時間間隔である、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の水位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋風大便器のボウル内の溜水水位を測定することに係り、特に溜水水位を高精度で安定して測定することに好適な水位測定装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の大便器のボウル内の溜水の水位測定装置として、洋風大便器のボウル内への排泄時における溜水の水位を測定し、予め取得した溜水水位と溜水量との関係である検量線を利用して溜水変化量を求めることによって、排泄された尿量や単位時間当たりの尿量である尿流率を測定する排尿情報測定装置に適用されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この装置におけるボウル内の溜水の水位測定は、溜水によって生じる水圧を直接測るのではなく、ボウル外に設けた立管状の測定管とボウル内の溜水とを連通させたときに測定管内に形成される水柱によって生じる水圧（水頭圧）を、測定管に連通させた圧力センサを用いて電気的出力に変換して計測している。
【０００４】
一般に、測定管路を用いて離れた位置で行なう形態の圧力測定においては、測定対象の圧力を圧力センサに伝達するための圧力伝達媒体が測定管路内に必要となるが、空気等の気体ではその圧縮性が応答性等の面で測定精度に影響を与える。従って、液体を圧力伝達媒体として使用することも多いが、その場合、測定管路の観測側（圧力センサ側）が閉塞端の構成では、装置組み立て時に測定管路内に残留する空気の除去が困難なため、この特許文献１記載の装置のように、圧力センサ側を装置組み立て後でも空気抜きが容易な大気開放端としたＵ字状管路にすることが多い。
【０００５】
さらに特許文献１記載の装置は、この圧力伝達媒体を装置自体が取り扱う水とすることによって、装置設置施工時に現場でも問題なく空気抜きが行なえる構成としている。即ち、施工後、測定管路の溜水側の連通を遮断した状態で圧力センサ側に給水を行ない大気開放端から溢流させて測定管路内の残存空気を水と一緒に除去することによって、測定管路内を圧力伝達媒体だけで充満させる構成を採用しているが、この動作の際に排出される圧力伝達媒体である水の処理は、装置が本来備えている排水管路で系外に搬送することで簡単に行なえる構成となっている。
【０００６】
また、特許文献１記載の装置では、便器のボウル内の溜水量を算出するために必要な溜水水位を水位によって生じる水圧（水頭圧）を計測して求めているが、測定時の溜水表面の水平方向の断面積が測定対象となる溜水量の変化範囲に対してかなり大きいため、観測対象となる水圧変化量は小さくなる。従って、このような形態で使用される圧力測定系は高精度のものが求められる。
【０００７】
一方、一般的に圧力測定系で使用される圧力センサは、使用時の雰囲気温度によって出力状態が変化するのを防止するため温度補償機能を持っているが、このような構成の水位測定装置に使用した場合は、雰囲気の温度だけでなく、直接、接する圧力伝達媒体である水の温度にも影響を受けるため、完全に補償することは出来ない。その結果として、圧力センサの圧力−出力関係が微小ながら変化するドリフト現象が発生することが避けられない。従って、圧力センサの圧力−出力関係を予め求めた圧力−出力検量線に基づいて溜水水位値を算出すると実際の溜水水位とは無視できない程度に異なることとなる。そのため、前述した特許文献１記載の装置では、高精度測定を行う際には一般的に行なわれている圧力センサ出力の校正を行なう構成を併設している。
【０００８】
具体的には、測定管の開放端を、測定する溜水水位変動範囲よりも高い所定位置に形成するとともに、この測定管に任意の量の給水を行なえる給水手段を用意し、溜水側との連通を遮断した状態で給水を行なって立管の中を満水状態にしてセンサ連通位置から開放端までの一定高さの水柱を形成し、この一定高さの水柱の水位を校正用水位として計測した時のセンサ出力を基準値としてセンサーの出力の校正を行なう構成を採用している。そしてこの校正用水位を形成する一連の動作は時間を必要とするため、測定が終わったあとに次回の校正用として形成しておき、本来の溜水水位測定を行なう都度、測定開始直前に測定前準備動作として、この校正用水位のセンサ出力値を計測してセンサーの出力の校正を行なうことで測定誤差の発生を防止している。
【０００９】
ところが、以上で述べたような構成を持った装置では、校正用水位を形成したままでの装置の不使用状態が長期間継続すると、校正基準水位となる校正用水位が変化したまま校正を行なう結果、溜水水位の測定結果に誤差を生じてしまうという問題があることが本願発明者の確認試験で判明した。
【００１０】
この校正用水位変化の原因としては、前述した測定管内の水に溶存した空気が待機時間の経過とともに、徐々に気泡となって出てきて測定管内の上端の大気開放端部付近に気泡の固まりとなって付着し、管内の水を管外に押し出すことによる管内の水位低下によることが確認された。さらには、大気開放端部からの管内の水の蒸発や、水中に存在する気泡による圧力伝達に対する緩衝効果も可能性としては考えられた。
【００１１】
また、排尿情報測定装置の不使用状態が長期間継続した場合の別の不具合現象として、予め形成しておいた測定を開始するときの溜水水位である測定開始水位が待機中に高くなり、結果として、最大で測定開始水位から溢流水位までの測定可能範囲が小さくなるということも判明した。
【００１２】
この現象の原因は、例えば、イタズラでボウル内に水を足された場合や、大便器自身の給水弁に止水不良による漏水が生じた場合などが考えられた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２５７８７０号公報
【特許文献２】特開２００７−０７７７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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、便器のボウルの溜水を対象とする圧力測定手段を用いた水位測定装置の測定精度の維持に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、溜水を蓄えて使用者の排泄物を受けるボウルを備えた大便器と、上端を大気解放端とした立管状の水位形成管と、前記水位形成管内の水位によって生じる圧力を測定する圧力計測手段と、前記水位形成管の下端部と前記ボウル内の溜水とを連通し前記水位形成管内に前記溜水の水位と同一水位の測定水位を形成する測定水位形成手段と、前記測定水位における前記圧力計測手段によって計測される圧力計測値に基づいて前記溜水の水位を算出する溜水水位算出手段と、前記水位形成管に給水し前記水位形成管内に所定の高さの校正水位を形成する校正水位形成手段と、前記校正水位における前記圧力計測手段の出力値に基づいて前記圧力計測手段の出力を校正する出力校正手段と、を備えた水位測定装置において、前記溜水水位算出手段による前記溜水の水位算出開始指示があってその算出を開始する前の測定前動作時に、前記出力校正手段によって前記圧力計測手段の出力の校正が実行され、その後前記測定水位形成手段により前記水位形成管内に前記溜水の水位と同一水位の測定水位を形成して前記溜水の水位の算出が実行され、前記溜水水位算出手段による前記溜水の水位を算出した後の測定後動作時に、前記校正水位形成手段により前記水位形成管に給水し前記水位形成管内に所定の高さの校正水位を形成して待機すると共に、この待機状態における所定のタイミングで、前記校正水位形成手段によって前記校正水位を再形成するリフレッシュ動作が実行されることを特徴とすることにより、圧力測定手段の出力校正動作において基準となる校正水位が更新されて常に許容範囲内の水位に保たれることとなることで、圧力測定手段の出力校正を正確に行なうことが可能となるため、便器ボウル内の溜水水位の測定精度が低下することが無くなる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、前記リフレッシュ動作が前記水位形成管への補水によって前記水位形成管内の水を前記大気解放端からオーバーフローさせるものであることを特徴とすることにより、校正水位が立管の先端位置に物理的に限定されるため、再形成する際の外部からの給水動作における給水量の上限が無くなり給水量の制御が簡単な構成で可能となる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、水を貯留する補水タンクをさらに備え、前記補水が前記補水タンク内の貯留水によっておこなわれることを特徴とすることにより、少なくとも装置の稼働時以外の時間は滞留している溶存空気が少ない水を使用することとなるため、その後の測定時までの気泡発生が少なくなり、校正水位の低下現象の発生を抑制することが可能となる。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、前記所定のタイミングは、定められた時刻であることを特徴とすることにより、医療機関の診療前に測定状態を良好な状態とすることが可能であり、測定精度低下を懸念する必要が無くなる。
【００１９】
また、請求項５記載の発明は、前記所定のタイミングは、定められた時間間隔であることを特徴とすることにより、医療機関の診察時間や診療状態に左右されることなく、精度低下を懸念することが無くなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、水位測定装置の稼働が長時間停止されたり、設置場所の環境温度が変化したりしたとしても、定常的に測定を行っている時と同様の測定精度を維持することができるという効果が得られる。
さらにまた、測定環境に異常が生じた場合、それを外部へ報知することによって、適切な対応処置をとることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の水位測定装置を採用した実施例である生体情報測定装置全体を示す斜視図である。
【図２】図１の実施例における主として本発明に係る各構成の関係を示したブロック図である。
【図３】図１の実施例の全体構成を示すシステム構成図である。
【図４】実施例の本発明に係る動作を示したフローチャートである。
【図５】実施例の本発明に係る動作の詳細を示したフローチャートである。
【図６】他の実施例の本発明に係る動作の詳細を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は本発明を実施した実施例の一つである生体情報測定装置全体を示す斜視図である。図１を使用して、本実施例における生体情報測定装置の全体構成について以下に述べる。
【００２４】
本実施例における生体情報測定装置１は、便器洗浄機能や衛生洗浄機能などの通常の便器機能部９を一体的に備えた洋風大便器４と、洋風大便器４の背後に設置されたキャビネット１８と、内部に被験者が生体情報測定装置１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リモコン操作部７０と、測定結果等をプリントアウトするプリンタ７３とを備えている。
【００２５】
キャビネット１８の内部には、ボウル内の水位を測定することによって、被験者が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排尿情報の測定を行う生体情報測定部５が収納されている。
【００２６】
リモコン操作部７０は、生体情報測定用のリモコン７２と、衛生洗浄装置を備えた大便器操作用のリモコン７１とを備えている。
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スイッチ操作するもので、測定開始を指示する測定開始スイッチや、排尿が終了したことを指示する排尿終了スイッチ等が設置されている。さらに、本発明に係るリフレッシュ動作仕様の設定内容を使用状態等に合わせて変更する設定変更スイッチも設置されている。
【００２７】
図２は、本実施例の主として本発明に関わる各構成を模式的に示したブロック図である。図２を使用して、生体情報測定装置１の構成を説明する。
【００２８】
生体情報測定装置１は、通常の大便器と同様に便器機能部９と衛生洗浄機能部９１とを備えた洋風大便器部４と、排泄される尿の状態等の生体情報を測定する生体情報測定部５と、洋風大便器４及び生体情報測定部５に対する各種操作を行なうリモコン操作部７０や測定結果を出力するプリント出力部７３を備えた入出力部７と、を備えている。
【００２９】
洋風大便器部４には、洗浄や測定に使用する水の外部からの供給を制御する給水制御手段２１が組み込まれており、供給される市水２０は、給水制御手段２１によって給水管路を介して便器機能部９と衛生洗浄機能部９１と生体情報測定部５とに分岐されて各々供給される。即ち、洋風大便器部４に供給された水は、便器機能部９に便器洗浄用として、また、衛生洗浄機能部９１に衛生洗浄用として、さらに生体情報測定部５には測定用として各々に接続された管路に分流して供給される。
【００３０】
洋風大便器４には、通常の大便器と同様に使用者の排泄した排泄物を受けるボウル２２や、ボウル２２内を排水ソケット２５を介して建物の排水配管２６へ連通させるトラップ２４が設けられている。そして、ボウル２２内には排水配管２６内部で発生した悪臭や衛生害虫などがトイレ内に侵入することを防止するための溜水２３が形成されている。使用者の排泄した排泄物混じりの溜水は、排水ソケット２５を経由して装置外部の排水配管２６に排出されるようになっている。
【００３１】
リモコン操作部７０にはリモコン７１、７２には、生体情報測定装置１を動作させるための各種の操作スイッチが設けられている。リモコン操作部７０の各操作は操作信号としてマイコンで動作する洋風大便器部４と生体情報測定部５とに伝えられている。本願で規定する、どのような頻度や時刻間隔でリフレッシュ動作を実施するかは、リモコン操作部７０のリフレッシュ動作設定入力部７４で設定入力される。
【００３２】
生体情報測定部５には、溜水２３の水位によって生じる圧力（水頭圧）を溜水２３と連通する測定管路を介して計測する水圧測定機構部５１や、測定開始時の水位を形成する測定開始水位形成機構部６１や、水圧測定機構部５１の出力を校正するために必要な校正水位を形成する校正水位形成機構部９１や、ボウル２２の形状に依存する溜水水位と溜水量との関係を水位−水量検量線を作成するために必要な検量水位を作成する検量水位形成機構部８１や、前述した校正水位と測定開始水位を形成するための水を供給する補水機構部７５や、各動作に必要な水の流路を形成するための複数の切換え弁を備えた本発明における測定水位形成手段及び校正水位形成手段に含まれる管路切替機構部５２の各機構部と、これら各機構部を含む生体情報測定部５の全体で行なわれる各種動作の制御や記憶・演算等の各種処理を行なう制御処理部６０と、が設けられている。
【００３３】
制御処理部６０には、水圧測定機構部５１によって計測される圧力情報から被験者の排尿によって変化する溜水２３の水位を求める溜水水位算出部５０や、溜水水位算出部５０で求められた溜水水位からボウル２２内の溜水量を算出する溜水量算出部９０や、溜水量算出部９０で求められた溜水量情報から被験者の排泄した尿量や尿比重他の生体情報を算出する生体情報算出部３０や、検量水位形成機構部８１の動作を指示する検量水位形成支持部８０や、校正水位を再形成する後述するリフレッシュ動作を制御するリフレッシュ動作指示部９５が設けられている。
【００３４】
溜水水位算出部５０は、溜水２３の水位によって生じる圧力（水頭圧）を溜水２３と連通する測定管路を介して水圧測定機構部５１を用いて計測し、得られた計測値（出力）に予め求められているセンサ出力と圧力（水頭圧）との関係を表した出力−圧力検量線を適用することによって、溜水２３の水位によって生じる圧力、即ち、大気圧下での溜水水位を求めるものであるが、センサ出力が前述したドリフト現象を起こして変化するため、溜水水位測定の都度で測定値を校正するために本発明における出力校正手段に含まれる水圧センサ出力校正部５９が組み込まれている。
【００３５】
検量水位形成指示部８０は、ボウル２２が陶器である場合には特に個体毎の形状寸法バラツキが大きいため、使用する洋風大便器４のボウル２２における溜水水位と溜水量との関係を作成するための検量水位作成を検量水位形成機構部８１に指示するものであり、作成動作は装置設置時に実行されて記憶される。その手順は、所定量の水を検量ポンプ８１１によってボウル２２内内から吸引させた時の溜水水位による水圧を水圧測定機構部５１で計測して溜水圧と溜水量との関係を記録し、この一連の動作を複数回重ねて行なうことによってボウル２２の所定水位範囲における溜水圧と溜水量との関係を学習して水位−水量検量線記憶部５８に記憶する。ボウル２２内に形成される溜水水位は設置現場の床傾きや排水配管の内圧状況等にも影響されるため、水位−水量検量線は高精度測定を行う場合は設置時の作成・記憶が不可欠であり、定期的な検定時に書き換えも実施される。
【００３６】
以上説明したように、水圧測定機構部５１は本発明における圧力計測手段に、溜水水位算出部５０は本発明における溜水水位算出手段に、校正水位形成機構部９１は本発明における校正水位形成手段を、また水圧センサ出力校正部５９は本発明における出力校正手段に、各々含まれている。
【００３７】
図３は、本発明に係る実施例の全体構成を模式的示すシステム構成図であり、本実施例である排尿情報測定装置１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９１と便器機能部９の詳細構成は説明の便宜上、省略している。
【００３８】
大便器４は排水ソケット２５を介して排水配管２６に接続されている。ボウル２２内ににはトラップ２４によって排水配管２６との連通を遮断する封水の役割を持った溜水２３が形成されている。
【００３９】
上水道などの外部給水源からの給水は、給水制御手段２１に含まれる止水栓２１０と分岐金具２１１と三方弁２１３とによって、リム吐水口２１５に向けたリム給水管路２１４と、後述する本発明の測定連通口としても機能するゼット吐水口５４１に向けたゼット給水管路２１６と、測定開始水位形成や校正水位形成のために設けられた補水タンク６１に向けた尿量計測部給水管路２１７とに分岐されて供給されている。
【００４０】
補水タンク６１への給水は開閉弁６１１によって実施され、所定量はフロートスイッチ６１２で検知され給水が停止されるが、万一の動作不良発生時はオーバーフロー管路６４によって途中にトラップタンク５５１を介した排水配管連絡管路５６２を経由して排水配管２６に向けて排出を行い、装置外への漏水等が発生しないよう配慮されている。
【００４１】
本実施例では溜水２３の水位を計測するために、ゼット給水管路２１６の途中には分岐具５４２が設けられ、圧力センサ５１２に連通し本発明の測定管路に相当する管路５４３が接続されている。管路５４３の途中には管路を開閉するための開閉弁５２１と開閉弁５２４と、排尿情報測定部５を洋風大便器部から着脱する場合にこの管路を開閉するための開閉弁５４４が設けられている。
【００４２】
またこの管路５４３の途中には分岐具５４５が設けられ、補水タンク６１と連通する補水管路６３が分岐接続されている。そして、その途中にはこの補水管路６３を開閉する開閉弁５２２が設けられている。
【００４３】
管路５４３の途中にはさらに分岐具５４６が設けられ、途中に管路を開閉するための開閉弁５２５と溜水２３を吸引するための検量ポンプ８１１とが設けられ、トラップタンク５５１に連通する管路８１２が接続されている。トラップタンク５５１は各部の動作に伴って発生するオーバーフロー水等の余剰水を排水配管２６に排出させるために排水配管に対するトラップ機能を果たすドレンタンクである。
【００４４】
管路５４３は本発明における圧力計測手段に含まれる圧力センサ５１２に接続され、さらに圧力センサ５１２には本発明における水柱形成手段に含まれる水位形成管５１１が接続されている。水位形成管５１１は、一端がトラップタンク５５１の中に延出され大気に開放された開口を備えており、本発明における鉛直方向に所定の高さで大気開放端５１１ａを有した立管部であり、測定管路で連通されているボウル２２と合わせて両端が解放されたＵ字管状の管路系を形成している。
【００４５】
また、本実施例における水位形成管５１１は、排尿による溜水２３の水面の波立ちによる測定管路内を伝わる振動成分を流体的に減衰させて圧力センサ５１２が溜水２３の水圧をより高精度に計測出来るように、所定の内径を持った細管で形成されている構成となっている。
【００４６】
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水位形成管５１１は圧力センサ５１２の出力を校正するための出力校正管の機能をも備えている。
【００４７】
次に本実施例における実際の校正動作について関連する測定動作の一部を含めて以下で説明する。なお、本実施例での測定待機中の溜水水位は測定開始水位Ｙであり、一連の測定動作が終了すると便器機能部９の便器洗浄機能を利用して溜水水位２３が測定開始水位Ｙにセットされる。
【００４８】
具体的には、先ず、管路２１４からの吐水によってボール２２を洗浄、次いで管路２１６からの給水によるゼット吐水口５４１からのゼット吐水によって誘発されたサイホン現象によって、溜水２３を全て排水配管２６に排出するした後、リム吐水口２１５からの吐水によって、破封水位Ｘを超えるまで溜水２３を供給する。次に、開閉弁５２４と開閉弁５２５とを閉止し、かつ、開閉弁５２１と開閉弁５２２とを開放して、補水管路６３と管路５４３とによって補水タンク６１と溜水２３とを連通させた状態で給水ポンプ６２を所定の給水率で所定の時間だけ作動させ、補水タンク６１に貯留されている水をゼット吐水口５４１から吐水させることによって、溜水水位をトラップ２４の破封水位Ｘより所定量高い測定開始水位Ｙとする動作を行う。
【００４９】
測定開始水位Ｙをセットした後、開閉弁５２１、５２５を閉め、開閉弁５２２、５２４を開放した状態で、給水ポンプ６２を稼働させて給水貯留タンク６１に貯留された水を水位形成管５１１に導き、かつ、大気開放端５１１ａからトラップタンク５５１の中に溢れさせて水位形成管５１１の中を満水状態にすることによって、水位形成管５１１の大気開放端までの高さの固定長を持つ水柱を作り出す構成となっている。
【００５０】
前述の様に水位形成管５１１の中を満水状態として待機する理由は、被験者である患者が排尿を我慢することができない疾病が含まれることを配慮してのものである。測定準備動作で水位形成管５１１の中を満水状態にする工程を実施した場合、そのための時間が準備時間として必要になるため、本発明では事前に水位形成管５１１の中を満水状態にして待機し、直ぐに測定動作に移行できるよう配慮されている。次回の測定に当たっては、被験者の測定開始操作に合わせて測定直前の水位形成管５１１で設定された一定高さの水柱の水頭圧を圧力センサ５１２で計測することで、圧力センサ５１２の出力値と水位との関係を校正時の大気圧や気温などの環境変動要因を配慮し、基準とした水位値に対応付ける出力校正を行なう。
【００５１】
水位形成管５１１の開口端面は、上向きでは無く、横向きになっている。上向きで管路の開閉を実施した場合、重力環境下では水面が表面張力によって上向きに凸形状になったり、下向きに凹形状になったりして、安定した絶対水位を作ることができないためである。誤差量を減少させるために、水位形成管５１１の断面積を小さくする方法は存在するが、水位形成管５１１は導圧する管路５４３内で発生した圧力波を逃がす働きも有しており、必要以上に管路を細くすることはできない。水位形成管５１１は、圧力波を逃がす機能と、絶対値を校正するための機能を有していることになる。水位形成管５１１の開口端面を横向きにすると、管路の開閉時の水面状態が毎回安定するだけでなく、トラップタンク５５１への接続が容易という利点もある。
【００５２】
次いで、開閉弁５２１、５２４を開放して溜水２３と水位形成管５１１の管路５４３を連通させ、測定開始水位Ｙと水位形成管５１１内の水位を同じ高さにしてから、溜水２３の水位変化を圧力センサ５１２で測定するようになっている。
【００５３】
なお、トラップタンク５５１は、この出力校正時の水位形成管５１１からのオーバーフロー水を排水配管２６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排水配管連絡管路５６２で排水ソケット２５に設けられた排水配管連絡口５６３に接続されて、排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、設置現場で溜水２３の水位と溜水量との対応関係を計測して本発明における検量関係として記憶する機能を備えている。そのために、任意の量を吸引できる定量吸引タイプのポンプである検量ポンプ８１１を備え、この検量ポンプ８１１で本発明における測定管路である管路５４３を使用して溜水２３を吸引し、トラップタンク５５１、排水配管連絡管路５６２を経て、排水配管に向けて排出できる構成になっている。
【００５５】
そして、設置現場において溜水２３の水位を尿量測定範囲の最高水位以上の水位にした状態から、検量ポンプ８１１で所定量分ずつ溜水２３をボウル２２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５１２で測定して水位を算出することによって、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。
【００５６】
なお、使用する洋風大便器４のボウル面２２の形状の個体差が小さくて溜水水位と溜水量の関係が一定な場合は検量関係計測手段全体を省略した構成とし、予め作成した検量線を尿量検量線記憶部３１に記憶させておき、装置個別の検量線としてもよい。例えば、少なくともボウル部を樹脂製とした便器であった場合に、この構成を適用することが可能である。
【００５７】
本発明が適用される装置構成における水位測定値の誤差の発生は、長期間使用されずに放置されたことによって発生する、水位形成管５１１内部の水からの溶存空気の気泡化に起因するものである。本実施例では前述のように測定の都度、圧力センサ５１２を満水になった水位形成管５１１で出力校正するようになっているが、長時間測定間隔が開いたり、環境温度が上昇したりすると、測定管５１２の中の水から気泡が発生して、測定管５１２の最上部に溜まることがある。その場合、前述の様に水位形成管５１１の開口端面を横向きにした場合、発生した気泡は水位形成管５１１の頂上部に溜まって大きな気泡に成長し、引いては満水化した水位形成管５１１内部の水柱を気泡径の分だけ高さを下げることになり、圧力センサ５１２の校正出力が低くなってしまう。
【００５８】
導圧する管路５４３内に発生した気泡は、圧力伝達を阻害して圧力を正しく伝達することを阻害したり、圧力の経時変動に脈動を生じさせることもある。また、気泡が圧力センサ５１２の連接部に引っかかると、伝達する圧力に対してダンパとなり、この場合も圧力センサーの出力を下げてしまうという不具合が生じる。
【００５９】
本発明においては、開閉弁５２２と開閉弁５２４を開弁させて補水タンク６１の水を溜水圧水位形成管５１１に供給し、長時間放置によって水位形成管５１１の内部に出現した気泡を押し出し排出することで、リフレッシュ動作が実施されることになる。圧力センサ５１２の電気的出力は環境の温度変化の影響を受けるため、本動作を実行する際には、測定管内の水温が大きく変動するような状態は避けなければならない。そのため、測定管内の水とほぼ温度が同じと考えられる水として、本実施例では生体情報測定部５の内側にある保水タンク６１内の貯留水を用いて１秒から２秒の通水をして、水位形成管５１１内に移動させる。最も圧力センサ５１２に近い水位形成管５１１内の気泡は、この動作の過程で、順次、トラップタンク５５１に押し出されて消失することによって、水位形成管５１１内は上端の大気開放端まで水だけの状態の水柱となり設計通りの正確な校正水位が得られる。
【００６０】
なお、本実施例では水位形成管５１１の大気開放端５１１ａは上方に開放された単純な形態ではなくトラップタンク５５１の中に位置している状態であるが、本発明においての出力校正はいわゆる水頭圧といわれるものを利用しているため、この状態が校正精度に影響を与えることはない。
【００６１】
図４は、本発明に係る実施例の動作の流れを示したフローチャートである。
測定動作を行わない待機状態の時には測定開始操作の有無を監視している。即ち、Ｓ１１で測定開始操作の有無を判断し、測定開始操作が有った場合はＳ１２以下の生体情報測定動作を開始する。生体情報測定動作はＳ１２の測定前動作、Ｓ１３の排尿情報測定、および、Ｓ１４の測定後動作に分けられるが、本発明に関係する測定前動作と測定後動作の詳細は後で説明する。Ｓ１１で測定開始操作が無かった場合はＳ２１に移行し、設定されているリフレッシュ動作を実施する条件に適合したかどうかを確認する。適合した場合は、Ｓ２２でリフレッシュ動作を実施する。リフレッシュ動作の具体的な動作は後で詳述する。適合しない場合は最初に戻り、再び、Ｓ１１の測定開始操作の有無を判断する。本発明を生体情報測定装置以外の用途の水位測定装置に利用する場合は、生体情報測定動作を他の用途の動作と読み替えればよい。
【００６２】
図５は、図４で説明した各動作の詳細ステップを示したものである。
【００６３】
（ａ）はＳ１２の測定前動作に関する動作フローである。Ｓ１２１で校正水位計測として圧力センサ５１２の出力電圧を計測する。この時、水位形成管５１１内の水位は前回の測定時に行なわれた測定後動作で形成された上端部の大気開放端５１１ａまで満水状態の満水水位であり、本発明における所定水位の校正水位となっている。Ｓ１２２は水位センサ出力校正を行うステップであり、圧力センサ５１２の出力電圧と水位形成管５１１の満水水位とを対比させる出力校正動作を実施する。出力校正動作が終了するとＳ１２３で管路Ａに存在する開閉弁５２１と開閉弁５２４を開放して、ボール２２と水位形成管５１１間の管路を連通させて、ボール２２と水位形成管５１１の水位を同一にする。この状態では水位形成管５１１は溜水の水位測定装置における水位測定手段の一部として機能している。
【００６４】
Ｓ１２４で水位センサー出力計測として圧力センサ５１２の出力電圧を計測する。Ｓ１２５は排尿前の測定開始水位を確認するステップであり、予め記憶されている溜水水位と溜水量の検量関係を示す水位−水量検量線において、どの水位位置から排尿情報を測定するかの測定原点補正等の処理を実施する。
【００６５】
（ｂ）はＳ１４の測定後動作に関する動作フローである。Ｓ１３の一連の排尿情報測定動作が終わった後、使用者の便器洗浄操作によって、Ｓ１４１でボール２２の洗浄を行なった後、ゼット吐水口５１１からの吐水によるサイホン動作により、ボール２２内の溜水２３を排水配管２６に向けて排出する。Ｓ１４２は破封状態になったトラップ２４を再び封水するためにボウル内に復水するための便器洗浄の一連の動作と類似の動作ステップである。Ｓ１４３は次回の測定に使用する測定開始水位Ｙを形成するために、開閉弁５２１と開閉弁５２２を開放して補水タンク６１とボール２２間の管路Ｂを形成するステップである。
【００６６】
次に、Ｓ１４４において、補水ポンプ６２を駆動させ水タンク６１内の水を供給して、溜水２３の水位を所定の測定開始水位Ｙとなるまで補水する。溜水水位の測定開始水位Ｙへの形成が終わると、水位形成管５１１の水位を圧力センサ５１２の出力を校正するための水位である校正水位にするために、Ｓ１４５において開閉弁５２１を閉止して、開閉弁５２４を開放して連通している管路を管路Ｃに切り替える。Ｓ１４６において、補水ポンプ６２を駆動させて水位形成管５１１に所定量給水することにより、水位形成管５１１は満水となり、余剰水はトラップタンク５５１に排出される。Ｓ１４７は、補水ポンプ６２を閉止して、開閉弁５２４を閉止して管路Ｃを閉鎖するステップである。この状態では水位形成管５１１は満水状態で維持されており、本発明の校正管路として機能している。
【００６７】
（ｃ）はＳ２２のリフレッシュ動作に関する動作フローである。Ｓ２２１は補水タンク６１に貯留した水を、水位形成管５１１を介して排水するために、開閉弁５２１と開閉弁５２４を開放して管路Ｃを形成する。次にＳ２２２で補水ポンプ６２を所定時間だけ稼働させて補水タンク６１内の水を水位形成管５１１に向けて所定量だけ供給する。所定時間経過するとＳ２２３で補水ポンプ６２を停止させる。この一連の動作によって、水位形成管５１１の上端まで水が充填され、所定高さの校正水位が再形成される。
この時補水ポンプ６２の構造と補水タンク６１の配置によっては、補水ポンプ６２は稼働させず、補水タンク６１のヘッド圧だけで水を流下するようにしても良い。
【００６８】
本実施例ではリフレッシュ動作中は水位形成管５１１は出力校正管として機能させているため、溜水水位測定管としての機能が必要な本来の測定動作を実施できない。従って、前述したリフレッシュ動作条件である本発明におけるリフレッシュ動作を行なう所定のタイミングは、診療状態に合わせて変更しても良い。例えば、医院のように夜間は使用されず、昼間のみ高頻度で使用される場合は、本発明における予め定められた時刻、即ち、診療時間前の例えば午前６時にリフレッシュ動作を行うことが推奨される。また、使用頻度が低く、使用間隔が長い医療機関であれば、本発明における予め定められた時間間隔でリフレッシュ動作を行うようにする。しかし、大規模な病院の入院病棟で使用される場合のように、２４時間常に使用が想定されるような場合は、リフレッシュ動作自体が不要であり、本動作は行なわないようにするなど、本動作の実施形態を選択可能な選択手段を備えるようにしても良い。
【００６９】
図６は、本発明に係る別の実施例の動作の流れを示したフローチャートである。
Ｓ３１は尿流量等の生体情報測定の開始の指示を被験者が操作入力するステップであり、Ｓ３２は測定を開始するときのボウル内の溜水の水位である測定開始水位の位置を測定するステップである。Ｓ３３は、測定された測定開始水位があらかじめ形成されている水位より所定値以上変化していないかを確認するステップであり、イタズラや清掃などによる水位変化などが生じていないかを確認する。所定値以上の乖離が無い場合は通常の測定が可能ということであり、ステップ５０に分岐して通常の測定動作を開始する。所定値以上の乖離を確認した場合、ステップ３４にて異常が生じていることを報知すると共に、以降の動作選択をガイドする。具体的には測定を中止するか、測定開始水位を再設定するかを表示し、ステップＳ３５で被験者は動作選択を行う。なお、ここでは測定精度が低下することを納得の上で、水位の再設定を行なわないで測定を強行する選択肢を持っている。排泄は待てないこともあることを配慮したものであり、この場合はステップＳ５０に移行する。
【００７０】
ステップＳ３６は水位再設定を選択されたかどうかを判断する部分であり、水位再設定が選択された場合は、便器洗浄を実施して、次いで測定開始水位を創成する再設定動作をステップＳ３７で実行する。ステップＳ３６は水位再設定を選択されなかったということは測定中止を選択したとみなして、測定シーケンスを終了する。再設定が完了すると、ステップＳ３８で再設定が完了して測定準備ができ、測定開始指示を待つ案内を報知する。ステップＳ３９は動作指示操作を行なうステップであり、ステップＳ４０で測定開始を判定すると、ステップＳ５０で通常の測定動作を実施する。測定中止と判定した場合は、ステップＳ５１で測定シーケンスを終了する。なお、本アルゴリズムは測定動作をトリガーとして測定開始水位の乖離を確認するものになっているが、トリガーを時間間隔、例えば１０分毎のように設定して、継続的に測定開始水位を確認し続けるものであっても趣旨は同じである。その間に被験者の測定開始操作があった場合は、フローチャートに割り込んで測定行為を実施することになる。
【００７１】
なお、前述の実施形態では排尿情報の測定を優先した仕様で説明したが、誤差がある測定は認められないという考え方の場合は、測定開始水位の設定異常が発生した時には、測定機能を停止させることも選定可能である。その場合には、測定中止、または、測定開始水位の再設定のいずれかを選択させるような切替スイッチを、リモコン操作部７０に設けても良い。
【００７２】
また、リモコン操作部にメンテナンス情報表示部を設けて洗浄水供給手段２１が故障して上手く止水できない等の場合は、装置自体のメンテナンスの必要性を報知するようにしても良い。
【００７３】
以上述べた本実施例では生体情報測定装置に組み込まれた水位測定装置であるが、本発明は、測定対象が便器の溜水の水位で、圧力測定手段の出力校正機能を持つ水位測定装置に適用されるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・生体情報測定装置
４・・・洋風大便器部
５・・・生体情報測定部
６・・・制御部
７・・・入出力部
９・・・便器機能部
１８・・・キャビネット
２０・・・市水
２１・・・給水制御手段
２２・・・ボウル
２３・・・溜水
２４・・・トラップ
２５・・・排水ソケット
２６・・・排水配管
３０・・・尿量測定手段
３１・・・尿量検量線記憶部
４０・・・リフレッシュ動作部
４１・・・計時部
５０・・・溜水水位算出部
５１・・・水圧測定機構部
５２・・・管路切替機構部
５８・・・水位−水量検量線記憶部
６１・・・補水タンク
６２・・・補水ポンプ
６３・・・補水管路
６４・・・オーバーフロー管路
７０・・・リモコン操作部
７１・・・リモコン（便器操作用）
７２・・・リモコン（生体情報測定装置用）
７３・・・プリント出力部
７４・・・リフレッシュ動作設定入力部
８０・・・検量水位形成指示部
９１・・・衛生洗浄機能部
９６・・・リフレッシュ動作設定記憶部
１７１・・・便座
１７２・・・背もたれ
２１０・・・止水栓
２１１・・・分岐金具
２１２・・・便器洗浄水供給管路
２１３・・・三方弁
２１４・・・リム給水管路
２１５・・・リム吐水口
２１６・・・ゼット給水管路
５１１・・・水位形成管
５１１ａ・・・大気開放端（水位形成管）
５１２・・・圧力センサ
５２１・・・開閉弁
５２２・・・開閉弁
５２４・・・開閉弁
５２５・・・開閉弁
５４１・・・ゼット吐水口（測定連通口）
５４３・・・管路
５５１・・・トラップタンク
５６１・・・排水配管圧計測センサー
５６２・・・排水配管連絡管路
５６３・・・排水配管連絡口
６１１・・・開閉弁
６１２・・・フロートスイッチ
８１１・・・検量ポンプ
８１２・・・検量管路
Ｘ・・・破封水位
Ｙ・・・測定開始水位
Ｚ・・・排尿後水位
Ｈ・・・溢流水位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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