(57)【要約】【課題】  一般に排泄を行うトイレで、便器の形状に合わせた自動校正機能をもつ高精度の尿量測定機能を有する尿量測定大便器を得ようとするものである。【解決手段】  本発明では、使用者の排尿を受けると共に溜水が形成されたボール面と、前記ボール面の溜水水位を測定する溜水水位測定手段と、排尿に伴う前記溜水水位測定手段からの水位変化を尿量に変換する尿量算出手段を有する尿量測定大便器において、検量水供給手段または検量水除去手段によって溜水量を変化させたときの溜水水位を、前記溜水水位測定手段で測定して得られる、溜水量と溜水水位との関係から尿量を算出するための検量線を求める検量線作成手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の排尿を受けると共に溜水が形成されたボール面と、水を供給することにより前記ボール面を洗浄するとともに前記溜水を下水配管に排出する洗浄水供給手段と、前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、前記溜水水位測定手段で得られる水位の排尿に伴う変化量から排泄された尿量を求める尿量算出手段を有する尿量測定大便器において、前記溜水水位測定手段は前記溜水に接する前記ボール面に開口端を有した測定管路を有し、また前記検量線作成手段は前記溜水の水位を変化させる検量水位形成手段と、前記検量水位形成手段によって溜水量を変化させたときの溜水水位を前記溜水水位測定手段で測定して得られる、溜水量と溜水水位との関係から尿量を算出するための検量線を作成する検量線作成手段と、を備えたことを特徴とする尿量測定大便器。
【請求項２】
前記検量水位形成手段は、ボール面の前記溜水を全量除去した後に溜水の水位を変化させるための水を前記ボール面に供給する検量水供給手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の尿量測定大便器。
【請求項３】
前記検量水供給手段は、水を貯留する複数の容器からなる検量水貯溜手段と、前記検量水貯溜手段に水を供給するための給水手段と、前記検量水貯留手段の前記各容器に貯溜された水を時間的供給間隔をあけて順次に、ボール面に供給する検量水供給制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の尿量測定大便器。
【請求項４】
前記検量水供給手段は、水を貯留する単一の容器からなる検量水貯留手段と、前記検量水貯留手段に水を供給するための給水手段と、前記検量水貯留手段の前記容器に貯留された水をボール面に供給する検量水供給制御手段とを備え、前記給水手段による前記検量水貯留手段への給水完了後に前記検量水供給制御手段による前記ボール面への検量水供給を行なうことを複数回繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の尿量測定大便器
【請求項５】
前記検量水供給手段は、あらかじめ規定された容量の水を貯留する検量水貯溜手段と、前記検量水貯溜手段からボール面に供給するために流出させる前記検量水の供給速度を制限する検量水供給量制限手段と、前記検量水貯溜手段からボール面に供給するための水路を開閉する検量水供給水路開閉手段と、前記検量水の流出する流出経過時間を計測する検量水流出時間計測手段と、前記流出経過時間と供給速度から任意の経過時間における検量水供給量を算出する検量水量演算手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の尿量測定大便器。
【請求項６】
前記検量水供給手段は、検量水の供給を制御する検量水供給制御手段と、検量水供給量を測定する積算流量測定手段と、少なくとも異なる２つ以上の水位をボール面に形成するために必要な検量水量である検量水供給量目標値を記憶した検量水目標値記憶手段と、積算流量測定手段での供給水量と前記検量水供給量目標値を比較し、検量水供給制御手段に検量水供給の断続指令を出力する供給水量比較手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の尿量測定大便器。
【請求項７】
前記検量水位形成手段は、前記洗浄水供給手段によって前記ボール面の溢流水位まで水を供給した後に、前記溜水を所定量ずつ前記ボール外に排出する検量水排出手段を備え、たことを特徴とする請求項１に記載の尿量測定大便器。
【請求項８】
前記検量水排出手段は、前記溜水を前記測定管路を経由して前記ボール外に排出することを特徴とする請求項７に記載の尿量測定大便器。
【請求項９】
前記溜水水位測定手段は、その出力値を校正するための基準となる校正基準水位を創生する校正基準水位作成手段を有し、前記校正基準水位における前記溜水水位測定手段の出力を計測することによって、前記溜水水位測定手段の出力を校正することを特徴とする請求項７に記載の尿量測定大便器。
【請求項１０】
前記校正基準水位作成手段は校正管路によってボール面の前記溜水に接続され、上端が大気に対して開放された校正管と、前記校正管に水を供給する校正水補給手段を有することを特徴とする請求項９に記載の尿量測定大便器。
【請求項１１】
前記溜水水位測定手段手段の出力の校正を行なう前、または／及び、前記溜水水位測定手段手段の検量線を作成する前に、便器洗浄を実施することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいづれかに記載の尿量測定大便器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器で尿量を測定するという使用者の使い勝手を配慮すると共に、大便器という本来は計測機器ではない設備機器を、高精度・高信頼性の計測器として使用することに好適な尿量測定機能付き尿量測定大便器に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の尿量測定機能を有する便器装置は、便器のトラップ部に採水口を設け、採水口には採水配管を介して、レベルセンサが設置されたタンクが接続され、タンクでの水位変化を測定することにより尿量を測定するというものがある。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
この場合、便器とは別に設けたタンクに汚物混じりの水を移送することから、便器洗浄の他にタンクの洗浄が必要であり、また長期の使用のためにタンク周りの配管に設置される開閉弁などの詰りや腐食などの防止にも配慮しなければならないという問題があった。
【０００４】
また、別体タンクは使用せず、便器内のトラップの溜水を利用して、排尿による溜水量の変化を水位の変化で測定して尿量変化を測定するという方法がある。（例えば、特許文献２参照）
【０００５】
この場合、トラップを移動させるための装置が便器内に必要となり、そのメンテナンスにも特別な配慮が必要となる。
【０００６】
ここで、このように排泄された尿の量を溜水水位の変化によって測定するためには、溜水量と水位との関係を求めた検量線が必要であるが、便器は一般的に寸法バラツキの大きな陶器製であり、また、施工現場特有の床傾きなどのバラツキが存在するため、前記検量線は製品毎・現場毎で設定されなければならない。さらには、建物への施工状態を含めた便器形状には季節変動や経時変化があり、溜水水位測定手段についても経時変化があるため、より高精度な尿量測定を行なうためには定期的にその出力を校正する必要がある。
【０００７】
その方法として、装置の施工時に容量が既知のボトルを複数本用意して、空水位からボトル内の水を作業者が便器ボール内に注入することによって、溜水水量と溜水水位との関係を求めて検量線を作成する方法も考えられるが、人が手動で行わなければならず、メンテナンスコストが高くなるという問題がある。また、人が行うことにより、作業の個人差が装置の測定精度に影響する問題もある。
【特許文献１】特開平１０−０８２７８３号公報
【特許文献２】特開平  ８−２９９３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、一般に排泄を行うトイレに設置される便器で高精度の尿量測定を行なえるようにするために、便器の設置現場でも装置の測定精度の校正を装置自身で自動的に行なえる尿量測定大便器を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、使用者の排尿を受けると共に溜水が形成されたボール面と、水を供給することにより前記ボール面を洗浄するとともに前記溜水を下水配管に排水する洗浄水供給手段と、前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、前記溜水水位測定手段で得られる水位の排尿に伴う変化量から尿量を求める尿量算出手段を有する尿量測定大便器において、
前記溜水水位測定手段は前記溜水に接する前記ボール面に開口端を有した測定管路を有し、また前記検量線作成手段は前記溜水の水位を変化させる検量水位形成手段と、前記検量水位形成手段によって溜水量を変化させたときの溜水水位を前記溜水水位測定手段で測定して得られる、溜水量と溜水水位との関係から尿量を算出するための検量線を作成する検量線作成手段と、を備えたことを特徴とすることにより、
溜水水位に対する断面積が一定でなく、さらには便器製造工程に起因する形状ばらつきもある便器のボール面を水位測定容器として使用した測定が可能となり、水位の測定値から高精度に尿量を換算することを可能とした。また、装置施工時の水平だしのばらつき等の、設置後に形成される溜水水位に対するばらつき要因があっても、設置施工後に溜水水位測定手段の出力の補正や検量線の再作成を行なって溜水水位測定手段の測定精度の校正を行なうことにより、水位の測定値から高精度に尿量を求めることを可能とした。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、前記検量水位形成手段は、ボール面の前記溜水を全量除去した後に溜水の水位を変化させるための水を前記ボール面に供給する検量水供給手段を備えたことを特徴とすることにより、
排尿時の尿量測定と同じ条件で、溜水量と水位の検量関係を高精度に知ることが出来る。
【００１１】
また、請求項３記載の発明によれば、前記検量水供給手段は、水を貯留する複数の容器からなる検量水貯溜手段と、前記検量水貯溜手段に水を供給するための給水手段と、前記検量水貯留手段の前記各容器に貯溜された水を時間的供給間隔をあけて順次にボール面へ供給する検量水供給制御手段と、を備えたことを特徴とすることにより、検量水貯留手段の容器に貯留される検量水量が既知であり、それを、時間的間隔をあけて順次供給するものであるため、規定された水量を供給した時の水位が安定する結果、検量線作成に必要な溜水量と水位測定値との関係を高精度に知ることが出来る。
【００１２】
また、請求項４記載の発明によれば、前記検量水供給手段は、水を貯留する単一の容器からなる検量水貯留手段と、前記検量水貯留手段に水を供給するための給水手段と、前記検量水貯留手段の前記容器に貯留された水をボール面に供給する検量水供給制御手段とを備え、前記給水手段による前記検量水貯留手段への給水完了後に前記検量水供給制御手段による前記ボール面への検量水供給を行なうことを複数回繰り返すことを特徴とすることにより、
検量水の段階的な水量変化を単一の容器で構成された検量水貯留手段で実現することが可能となるため、検量水の供給精度を高精度にすることが可能であり、装置がコンパクトに構成できる。
【００１３】
また、請求項５記載の発明によれば、前記検量水供給手段は、あらかじめ規定された容量の水を貯留する検量水貯溜手段と、前記検量水貯溜手段からボール面に供給するために流出させる前記検量水の供給速度を制限する検量水供給量制限手段と、前記検量水貯溜手段からのボール面に供給するための水路を開閉する検量水供給水路開閉手段と、前記検量水の流出する流出経過時間を計測する検量水流出時間計測手段と、前記流出経過時間と供給速度から任意の経過時間における検量水供給量を算出する検量水量演算手段と、を備えたことを特徴とすることにより、
検量水の流出経過時間からその時間での検量水供給量を算出できるため、検量水供給量と水位との関係づけを検量水流出時間を測定するだけで連続的に行うことを可能とした。
【００１４】
また、請求項６記載の発明によれば、前記検量水供給手段は、検量水の供給を制御する検量水供給制御手段と、検量水供給量を測定する積算流量測定手段と、少なくとも異なる２つ以上の水位をボール面に形成するために必要な検量水量である検量水供給量目標値を記憶した検量水目標値記憶手段と、積算流量測定手段での供給水量と前記検量水供給量目標値を比較し、検量水供給制御手段に検量水供給の断続指令を出力する供給水量比較手段と、を備えたことを特徴とすることにより、
供給する検量水を貯留する必要がないことにより、検量水を貯留するための時間が不要となるため、検量線作成所要時間が短縮できる。
【００１５】
また、請求項７記載の発明によれば、前記検量水位形成手段は、前記洗浄水供給手段によって前記ボール面の溢流水位まで水を供給した後に、前記溜水を所定量ずつ前記ボール外に排出する検量水排出手段を備え、たことを特徴とすることにより、検量線作成のための検量水供給手段を専用に設けることなく、検量線作成が可能となる。
【００１６】
また、請求項８記載の発明によれば、前記検量水排出手段は、前記溜水を前記測定管路を経由して前記ボール外に排出することを特徴とすることにより、
水を排出するために特別な配管路を用意する必要が無く、機能実現のためのコスト低減と信頼性低下の防止を両立することを可能とした。
【００１７】
また、請求項９記載の発明によれば、前記溜水水位測定手段は、その出力値を校正するための基準となる校正基準水位を創生する校正基準水位作成手段を有し、前記校正基準水位における前記溜水水位測定手段の出力を計測することによって、前記溜水水位測定手段の出力を校正することを特徴とすることにより、
溜水水位を絶対値として検知できるため、測定開始スタート水位の正確性・再現性が低くても、排尿前後の溜水量を正確に認識することを可能とした。
【００１８】
また、請求項１０記載の発明によれば、前記校正基準水位作成手段は校正管路によってボール面の前記溜水に接続され、上端が大気に対して開放された校正管と、前記校正管に水を供給する校正水補給手段を有することを特徴とすることにより、
溜水水位測定手段の出力の校正動作を稼働部のない簡便な構成で実現でき、結果として再現性の高い溜水水位測定手段に対する出力校正の実現を可能とした。また、校正動作と溜水水位測定とが時間差なく実現できることから、溜水水位測定手段が持つ経時的な出力ドリフトの影響を受けず、より高精度の溜水水位測定の実現を可能とした。
【００１９】
また、請求項１１記載の発明によれば、前記溜水水位測定手段手段の出力の校正を行なう前、または／及び、前記溜水水位測定手段手段の検量線を作成する前に、便器洗浄を実施することを特徴とすることにより、
便器溜水中に存在する可能性のある異物を排出できるため、校正動作時に測定管路を経由して異物を吸引することによって測定系に詰まりなどのトラブル発生を防止することを可能とした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、一般に排泄を行うトイレで、尿量測定精度の自動校正機能をもつ高精度な尿量測定を実現できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の尿量測定大便器の構成を示すシステム図である。排尿前水位に対して検量線設定のための水を供給することによって、溜水量と溜水水位の関係が創生されることを示す。
便器１は、使用者の排泄物を受けるために使用され、便器１の内側には、使用者の排泄物を受ける溜水４を貯えるボール２が構成される。溜水４はトラップ部５を介して下水管９と連通している。ボール２上部にはリム３が構成され、リム３にリム吐水ノズル７が設置されている。ボール２底部には、トラップ部５に吐水方向を向けているゼット吐水ノズル８が構成されている。リム吐水ノズル７は、検量水供給手段１３からの供給水、および洗浄水供給手段６からの供給水を合流して吐水することが出来る。ゼット吐水ノズル８は、洗浄水供給手段６から供給される洗浄水を吐水することが出来る。洗浄水供給手段６では、吐水の開閉のほかに、リム吐水ノズル７とゼット吐水ノズル８との水の供給先の切換を行うことが出来る。ゼット吐水ノズル８からの吐水はトラップ部５に対して負圧を発生させ、発生したサイホン現象によって、排泄物を下水管９に送出するとともに溜水４を十分低い水位にする。そして、リム吐水ノズル７から吐水を行い、溜水を補給する。本図ではサイホン現象によって溜水を排出する方法を示したが、溜水４と下水管９の間に排出管路を設けたり、簡易水洗便器のようにボール２の底部近傍にフラップ弁状の排出手段が設けられるものであってもよい。
【００２２】
また、洗浄水供給手段６とゼット吐水ノズル８とを接続する配管から測定管路として導圧管１１を分岐させ、ボール２の溜水および／または尿混じりの溜水の水位ヘッドを測定すべく、導圧路１１の先に溜水水位測定手段１４が取付けられている。溜水水位測定手段１４で測定された水位は尿量算出手段１８にて、あらかじめ作成された水位と尿量との検量線から尿量に換算され、測定値出力手段１９に出力される。溜水水位測定手段１４を構成する圧力検出手段の具体例としては、半導体素子で形成されたダイヤフラムで水圧を受け、その歪をダイオードブリッジで検出するような圧力センサーを想定している。シリコーンを半導体素子として利用した場合、水と接した場合でも安定性が高いことから、長期間の高い動作信頼性が期待できる。なお半導体素子は通電に伴う発熱や、環境温度に伴う放熱で出力にドリフトを生じることから、測定時にその出力の校正を行うことが溜水水位測定の高精度化のためには必要である。
【００２３】
次に、本発明における溜水水位測定の原理について以下に説明する。
本発明のように便器のボール面を測定容器として利用する測定においては、水を溜めるボール２の形状が単純でないことから、測定された水位から尿量を換算するための検量線が必要となる。
【００２４】
測定された水位から尿量算出手段１８で尿量を算出するための検量線は、尿量測定前の装置の校正動作により求める。尿量測定前の校正動作は、シーケンス管理部１６の指令に従い、まず洗浄水供給手段６からリム吐水ノズル７に水を供給した後、洗浄水供給手段６からゼット吐水ノズル８から水を供給しすることにより、トラップ部５に対して負圧を発生させ、発生したサイホン現象により溜水のすべてを下水管９に送出する。
【００２５】
この場合、実際にはサイホン現象の戻り水などで、こ便器内に残存する水量は、東陶機器株式会社製品番ＣＥＳ９５７１のサンプルで発明者が測定調査した結果、中心値１７０ｍＬ、誤差は上下１０ｍＬで尿量測定に要求される精度に悪影響を及ぼさない程度のバラツキであり、一定とみなせる量であった。
【００２６】
このときの水位（以下これを空水位とする）では、下水配管９とトイレ室内とが封水されていないため、下水臭気がトイレ室内に侵入しやすい状態となる。そこで、この空水位の状態で検量水供給手段１３から１〜１．５Ｌの範囲であらかじめ定められた量の定量水を供給することにより、検量線作成の原点となる検量開始水位を創生する。このときトラップ部５はこの定量水によって封水され、下水配管９とトイレ室内が連通されなくなる。なお、実際の封水水量は、１Ｌよりも少ない水量であるが、下水内の圧力変動を考慮して、余裕をみて１〜１．５Ｌ程度と設定している。
【００２７】
ここで、前記検量開始水位における溜水水位測定手段１４の出力値を測定のスタート水位の出力値として記憶させる。そして、後述するように、尿量測定時には一旦ボール面の溜水を同様にして空に（空水位）した後、検量線作成開始時に供給する量と同量の水を供給した状態から尿量測定を開始することによって溜水水位測定手段１４の出力の校正も同時に行うように構成している。
【００２８】
すなわち、本実施例では、空水位から尿量測定時の測定スタート水位と検量線設定時の設定スタート水位とを同一の水位として測定することが特徴の一つである。
【００２９】
次に、検量水供給手段１３からあらかじめ水量がわかっている水を供給し、供給後のスタート水位からの水位上昇分を測定し、供給水量と水位上昇値を検量線作成手段１７に記録する。同様に、検量水供給手段１３から既知水量の水の供給を繰り返し、それぞれの供給水量と水位上昇分との関係を検量線作成手段１７に記録する。このようにして、前記した前記検量開始水位を基点とした検量線作成を行なう。
【００３０】
図２は本発明の尿量測定大便器の検量線作成時の溜水量と水位との関係を示すグラフであり、これを用いて以下に検量線作成の方法を詳細に説明する。
【００３１】
スタート水位ｈ０から水量Ｑ１投入した水位が水位ｈ１であり、水量Ｑ２投入した水位が水位ｈ２である。水位と溜水量との関係について、東陶機器株式会社製品番ＣＥＳ９５７１のサンプルで発明者が測定調査した結果、スタート水位から水量１．５Ｌ投入した範囲では、水位と溜水量との関係は２次関数で近似されることがわかった。従って、検量開始点とその他の少なくとも２点以上の水位と溜水量との関係を示す実測値が得ることができれば、ラグランジェ補間法やニュートン補間法などを利用して検量線を作成出来る。そして、このようにして得られた検量線を用いて溜水水位測定手段１４の任意の出力値を尿量に換算することができる。例えば、ラグランジェ補間法を使用した場合、溜水水位測定手段１４の出力がｈのときの溜水量Ｑは、数１により計算することが出来る。
【００３２】
【数１】
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【００３３】
本実施例では、ラグランジェ補間法を用いたが、曲線として補間する方法には、その他ニュートン補間法やスプライン補間法などがあり、便器の形状によりこれらを使い分けてもよい。また、曲線として補間せずに、少なくとも２本以上の直線で少なくとも２つ以上の水位の区間において直線の組み合わせとしてみなし、それぞれの区間で直線補間するという方法もとることが出来る。
【００３４】
なお、水位と溜水量との関数関係は便器部の製造バラツキを含むものである。また尿量測定機能部とのマッチングや、施工現場ごとの床の傾きや、経時変化などを配慮して、全てが組み合わされた状態で検量線として認識されなければならない。従って、検量線の作成は施工時に必ず必要で、その後も定期的に検量線を再作成する必要がある。
【００３５】
図３は本発明の検量水供給手段の第１の実施例を示す模式図である。
検量水供給手段１３は、３つの壁に仕切られた４つの槽から構成される。
給水用開閉弁２５が開くと、給水管２４から供給される水は、まずスタート溜水量用貯水槽２０に貯水される。次に、スタート溜水量用貯水槽２０が満水になると第１検量水供給用貯水槽２１に水の供給が移る。ここでスタート溜水量用貯水槽２０の満水時高さは第１検量水供給用貯水槽２１の満水時高さよりも高いか、または両者は等しい関係にある。同様に、第１検量水供給用貯水槽２１が満水になると第２検量水供給用貯水槽２２に水の供給が移り、第２検量水供給用貯水槽２２が満水になると、あふれ水排水槽２３に水の供給が移る。ここで第１検量水供給用貯水槽２１の満水時高さは第２検量水供給用貯水槽２２の満水時高さよりも高いか、または両者は等しい関係にある。あふれ水排水槽２３に水が供給されると、あふれ水排水槽２３内の水はあふれ水排水管２９により下水配管などに排水されるので、給水用開閉弁２５を閉じる。
【００３６】
こうして、スタート溜水量用貯水槽２０、第１貯水量投入用貯水槽２１、および第２貯水量投入用貯水槽２２にはあらかじめ決められた一定量の水を貯水することが出来る。なお、貯水槽への給水は２系統以上あってもよい。また貯水槽の数は４個以上でもよい。さらに、貯水槽１個とあふれ水排水槽２３の組み合わせで、１個の貯水槽の排水と給水を複数回繰り返してもよい。
【００３７】
検量線作成のための校正では、最低水位からスタート溜水量用貯水槽２０から水を供給して溜水をスタート水位に設定するとともに、そのときの水位を測定する。その後、第１検量水供給用貯水槽２１の水を供給し水位を測定する。さらに、第２検量水供給用貯水槽２２の水を供給し水位を測定する。この３点の水量と水位との関係から検量線作成手段１７で検量線を作成する。
【００３８】
図４は本発明の検量水供給手段の第２の実施例を示す模式図であり、検量水を計量する容器を用いることなく、検量線設定のための給水を実施する方法を示す。
シーケンス管理部１６からの指令により、検量水目標記憶手段３３から次の目標値を供給水量比較手段３２に送る。供給水量比較手段３２は、検量水供給制御手段３０を動作させ、給水を開始させるとともに、積算流量測定手段３１の検量水の積算流量を監視し、目標値と比較する。そして、検量水の積算流量が目標値に達したら、供給水量比較手段３２は、検量水供給制御手段３０により給水を停止する。同様に、検量水目標記憶手段３３から給水量比較手段３２に送る目標値を段階的に変化させ、検量線作成に必要な水量変化を得ることができる。
【００３９】
ここで、本実施例の検量水供給手段の構成では連続して検量水供給が可能であるが、検量水供給の目標値を定めて断続的に供給及び水位測定を繰り返しているのは、時間短縮のため検量水供給を高速で行なおうとすると供給された溜水の水位が安定するまでに多少の時間を必要とするため、より高精度の較正を目指すためである。
【００４０】
図５は本発明の検量水供給手段の第３の実施例を示すシステム図、および、図６は第３の実施例において検量水供給手段から供給される水の経過時間−流速関係例を示すグラフであり、単一の容器からの給水で溜水量と溜水水位の検量関係を知るシステムの構成を示す。
断面積が一様な検量水貯留手段４０には、給水配管４１から給水開閉弁４１を介して給水が行われ、あふれ水配水管４５を利用して一定容量の水が貯えられる。検量水貯留手段４０の底辺には、検量水供給量制御手段４４があり、検量水供給配管１２に接続される。検量水供給量制御手段４４は一般的にはオリフィス穴であり、検量水貯留手段４０が満水状態で検量水供給制御手段４３により検量水の供給が開始してからの経過時間により、供給される検量水の流速が推定できるようになっている。
【００４１】
図６は、本発明の検量水供給手段の第３の実施例において検量水供給手段から供給される水の経過時間−流速関係例を示すグラフである。
図６のように、検量水供給量制御手段４４を通過する供給検量水の流速は、検量水貯留手段４０での水位の減少に従い、１次関数的に減少する。検量水供給量制御手段４４に対しては重力だけしか働いていないため、流速の再現性は高く、検量水流出時間計測手段４６で経過時間を計測することによって、検量水量演算手段４７で、各経過時間ごとの検量水の供給量を連続的に計算することができ、経過時間を介在させることによって、検量水の供給量と溜水水位測定手段１４の水位測定値とを関係づけ、検量線作成手段１８で検量線を作成することができる。
【００４２】
表１は本発明の検量水供給手段の第３の実施例において水位から尿量を換算するための検量線作成時の測定例を示す表である。
【００４３】
【表１】
2006126165.tif 000004
【００４４】
投入時間により、投入される溜水量は推測される。各経過時間での溜水量と溜水水位測定手段１４のスタート水位からのＡＤ変換値増分を記憶していく。この表から溜水水位測定手段１４から尿流換算値への変換テーブルを作成する。
【００４５】
表２は本発明の尿量測定大便器の水位から尿量を換算するためのテーブル例を示す表である。
【００４６】
【表２】
2006126165.tif 000005
【００４７】
溜水水位測定手段１４の水位測定値をこのテーブルに照らし合わせることにより尿量に換算することが出来る。
【００４８】
図７は図１から図６で示した検量水供給手段を利用した検量線創生方法を示すフローチャートであり、検量線創生時の動作の流れを示す。
Ｓ１０１で検量線創生が指示される。検量線の創生は施工時に必須であり、以降は所定期間を設定して経時的に実施して、全体システムの測定精度が一定範囲に収まるように実施される。Ｓ１０２はボール内の溜水を下水に対して排出するステップであり、図１から図６の構成であれば、ゼット吐水によってトラップ部に負圧を発生させ、サイホン現象で溜水を全て排出する。次いで、Ｓ１０３でボールに対して所定量の水が供給されスタート水位が形成される。溜水水位測定手段の経時的なドリフト変動を配慮し、例えば容器で量り取られたり、給水量が制御される構成で水が供給される。Ｓ１０４は、その位置を原点として認識するステップであり、例えばスタート水位時の溜水量は１．３Ｌ、水位が原点として認識される。Ｓ１０５は前記スタート水位に対して所定量の水を供給し、その水位変化量を測定するステップである。例えば１回目の定量給水量を０．４Ｌとすると、溜水量が１．７Ｌとなったときの溜水水位変化量を測定する。Ｓ１０６は所定回数分の定量給水を制御するステップである。例えば、２回目の定量給水量を０．４Ｌとすると、溜水量が２．１Ｌとなったときの溜水水位変化量が測定されることになる。繰り返し数は便器の製造ばらつきの程度や、目標とする精度によって適宜変更すればよい。Ｓ１０７は検量線を演算するステップであり、前述の事例では、溜水水位１．３Ｌと１．７Ｌと２．１Ｌ時の測定された水位変化量によって、補間関数が演算され、溜水水位と溜水量の関係が認知され、Ｓ１０８で検量線の設定動作が終了する。
【００４９】
図８は本発明の検量水排出手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器全体を示す斜視図であり、図９は本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器の側面断面図である。図８と図９を使用して、各機能手段の配置と、使用者の使い方について述べる。
【００５０】
本実施形態による尿量測定大便器１０１は、洋風大便器１０２と、尿量測定大便器１０１を作動きせる種々の機能部を収納したキャビネット１０４と、を有する。洋風大便器１０２は、使用者の尿、便等を受けるボール１０６と、このボール１０６のリム部分から洗浄水を吐水させるリム吐水ノズル１０７と、ボール１０６の底部と連通し、ボール１０６を水封するトラップ部１０８と、を有する。また、洋風大便器１０２は、ボール１０６の底部に配置され、トラップ部１０８に向けて洗浄水を噴出するゼット吐水ノズル１０９と、ボール１０６の上部に配置された便座１１０と、便ふた１１２と、ボール１０６のリム部分に設けられた採尿装置１１４を有する。また、ボール１０６の上方には、便座１１０と当接するリム面１０６ａが形成されている。採尿装置１１４は尿中の特定成分濃度等を尿量と同時に測定する時に必要なものである。尿量測定に対しては必需のものでなく、図９では省略している。
【００５１】
また、キャビネット１０４には、市水から供給きれた洗浄水をリム吐水ノズル１０７及びゼット吐水ノズル１０９から吐出させる給水バルブである水路切替手段１１６と、ボール１０６底部の静水圧を測定する溜水水位測定手段である圧力センサ１１８と、水路切替手段１１６を制御し、使用者の尿量を計算する制御手段１２０が収納されている。また、制御手段１２０を操作する信号を送る操作・表示部１２２が壁面に取り付けられている。
【００５２】
洋風大便器１０２は、陶器製であり、その上部には、樹脂製の便座１１０及び便ふた１１２が回動自在に取り付けられている。トラップ部１０８の出口側端部は、排水ソケット１２４を介して下水管１２６に接続されている。ボール１０６には、最大で、トラップ部１０８の頂部１０８ａの高さの溢流水位まで溜水を保持することができる。また、ボール１０６内の水位がトラップ部入口１０８ｂの高さよりも低くなると、トラップ部１０８がボール１０６内の溜水によって封鎖きれなくなるので、封水切れが起きる。
【００５３】
リム吐水ノズル１０７は、ボール１０６の上部から、リムの接線方向に洗浄水を吐出させ、ボール１０６の壁面を洗浄するように構成されている。ゼット吐水ノズル１０９は、ボール１０６の底部からトラップ部１０８に向けて洗浄水を噴出させ、トラップ部１０８内にサイホン現象を誘発するように構成されている。
【００５４】
採尿装置１１４は使用者の尿を採取する採尿器１１４ａ、ボール１０６内部を回動させる採尿アーム１１４ｂ、および、駆動動作を行う採尿ユニット１１４ｃで構成されている。採尿装置１１４は、排泄された尿をキャビネット１０４に収納された尿成分測定部１１４ｄに送出し、この尿成分測定部１１４ｄで尿中に含まれる特定成分の定性・定量測定を行うように構成されている。また、採尿装置１１４には、廃液をボール１０６内に戻すための配管部材（図示せず）、機構部を動作させるための制御配線（図示せず）が内蔵きれている。本実施例では、尿成分測定部１１４ｄはキャビネット１０４外に設置されているが、尿成分測定の測定項目の一部は採尿器１１４ａ中で実施しても良く、尿温度のような項目は採尿器１１４ａ中で測定するのが良い。また、尿成分測定部１１４ｄは、キャビネット１０４の内部、又はキャビネット１０４の外の尿量測定大便器１０１が設置されているトイレ室内、或いはトイレ室とは別の室内に配置することができる。尿成分測定部１１４ｄには、バイオセンサや電気化学センサや物理量計測センサをはじめとする各種センサが組み込まれても良いし、他の大型臨床検査装置で測定すべく検体を採取して容器に所定量だけ備蓄するように構成されていても良い。好ましくは、採尿装置１１４の外郭は、排泄物や水との接触を配慮して、抗菌性のある材質で形成し、表面に換水性のある処理を施しておく。これにより、採尿装置１１４の清掃性がより向上する。前述の採尿装置１１４が必需でないのと同じく、尿成分測定装置１１４ｄも必需のものではない。
【００５５】
採尿装置１１４の外郭は、洋風大便器１０２の一部に切り欠きを設けて配置されている。採尿装置１１４の上面には便座１１２が当接し、採尿装置１１４の内側はボール１０６と接するように構成されている。また、採尿装置１１４の便座当接面は、中央に向けて３°程度傾斜しており、当接面を換水処理することにより飛沫がボール１０６に戻りやすくなり、トイレ床を汚しにくくなる。洋風大便器１０２と採尿装置１１４の間には、シール剤であるゴムパッキン（図示せず）が配置され、排泄物飛沫の侵入を防止している。外郭サイズは洋風大便器１０２の外形シルエットと略同様の形状であり、使用者の下肢裏側と干渉しない。このため、採尿機能が組付けられた便器であっても用便行為自体を行う限りにいて、一般便器と同様に使用することができる。また配管・配線部材は洋風大便器１０２の中空部に配置されているため、すっきりした外観が得られている。また、尿成分測定部１１４ｄをキャビネット１０４内に配置することにより、尿成分測定部１１４ｄがトイレの床面を占有していないため、清掃の度ごとに尿成分測定部１１４ｄを移動させる必要もない。このため、尿成分測定部１１４ｄによってトイレのスペースを狭めることがなく、トイレを衛生に保つためにも有効である。
【００５６】
水路切替手段１１６は、制御手段１２０の制御信号に従って、市水から供給された洗浄水を、リム吐水ノズル１０７及びゼット吐水ノズル１０９から交互に吐水させるように構成されている。
【００５７】
圧力センサ１１８は、ゼット吐水ノズル１０９と連通した測定管路としての圧力導管１１８ａによって導かれ、ボール１０６底部の静水圧を測定するように構成されている。また後述の方法によって、ボール１０６内部の溜水は測定管路としての圧力導管１１８ａを介して、排出動作が実施されるようになっている。
【００５８】
制御手段１２０は、使用者の操作及び内蔵しているプログラムに従って、水路切替手段１１６を制御するように構成されている。また、制御手段１２０は、尿量算出手段１２８を内蔵しており、この尿量算出手段１２８は、圧力センサ１１８によって測定された圧力に基づいて、ボール１０６内の水位を求め、使用者が排泄した尿量を計算するように構成されている。さらに、制御手段１２０は、尿量算出手段１２８に水位と溜水量の検量関係を組み込む検量手段１３０を有している。
【００５９】
また、壁に設けられた操作・表示部１２２は、操作性を良好にするため、洋風大便器１０２の先端位置に合わせて取付けられている。操作・表示部１２２は、使用者の局部を衛生的に洗浄にする機能を操作するための衛生洗浄装置リモコン１３２、使用者の尿成分測定に関する機能を操作するための尿成分測定部リモコン１３４、及び尿成分測定結果考出力し、使用者がデータを確認したり、医療スタッフが医療行為に使用するためのプリンター１３６を有する。
【００６０】
図１０は本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器１０１の尿量測定時の動作を時系列で表すグラフであり、図１１は本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器１０１の各部分の関係を表すブロック図であり、図１２は本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における圧力センサーの校正機構の側面断面図である。前述の図８と図９、および、図１０から図１２を使用して、本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における各部のシステム構成と、圧力センサーによる尿量測定メカニズムについて詳説する。
【００６１】
上水配管で供給される市水は、概ね０．０７〜０．７５ＭＰａの給水圧力で止水栓１０３に供給され、洋風大便器１０２に対して所定のタイミングで水を開閉すべく水路切替手段１１６に供給される。水路切替手段１１６に供給された水は、リム吐水ノズル１０７とゼット吐水ノズル１０９に分岐される。
【００６２】
ボール１０６の静水圧は測定管路としての圧力導管１１８ａを介して圧力センサー１１８を含む溜水量測定ユニット１１９に接続され、溜水量測定ユニット１１９の排水は排水導管１１８ｂを介して排水ソケット１２４に接続されている。ゼット吐水ノズル１０９と連通した圧力導管１１８ａは、異物除去手段１１９ｊと開閉弁Ｂ１１９ｂと開閉弁Ａ１１９ａを介して圧力センサー１１８に接続され、排尿前はボール１０６内部に蓄えられた水、および、排尿後は水と尿の混合物の水位がもたらす静水圧を測定するようになっている。異物除去手段１１９ｊは圧力導管１１８ａよりも十分に大きな流路断面積を有するように構成されている。このため、万一、溜水中の汚物がゼット吐水ノズル１０９と連通した圧力導管１１８ａを通って圧力センサ１１８の方へ流れた場合にも、異物除去手段１１９ｊで流速が低下するので、汚物は水路拡大部で沈殿し、圧力センサ１１８に到達することはない。合わせて、この異物除去手段１１９ｊにはストレーナを設け、定期的な清掃作業が可能なように構成としている。また、異物除去手段１１９ｊと圧力センサ１１８の間に接続された開閉弁Ａ１１９ａと開閉弁Ｂ１１９ｂは、制御手段１２０によって、圧力センサ１１８による水位測定を行う際には連通され、水位測定を行わない時には閉鎖されるように構成されている。
【００６３】
図９に示すように、待機時においては、尿量測定大便器１０１のボール１０６内の溜水の水位は、Ｈで示す溢流水位になっており、頂部１０８ａの位置にある。また、操作・表示部１２２には「待機中」と表示されている。使用者が着座前に準備スイッチ（図示せず）を操作、又はIDカードやタグなどの個人認証手段（図示せず）を操作すると、制御手段１２０は、水路切替手段１１６に制御信号を送り、ゼット吐水ノズル１０９から吐水させる。また、操作・表示部１２２の表示は「測定準備中」になる。ゼット吐水ノズル１０９から吐水されると、トラップ部１０８においてサイホン現象が発生してボール１０６内の溜水が吸引され、ボール１０６内の水位が、図９のＸで示す空水位まで低下する。これと同時に、制御手段１２０は開閉弁Ｂ１１９ｂと開閉弁Ｃ１１９ｃを開放する。圧力損失の対比から、水路切替手段１１６から供給される水の大部分はゼット吐水ノズル１０９に導かれるが、若干量は圧力導管１１８ａ、開閉弁Ｂ１１９ｂ、および、開閉弁Ｃ１１９ｃを経て、先端が開放されている校正管１１９ｆに充当される。校正管１１９ｆに導かれた水は溢れ、物理的に一定水位ヘッドが確保されることになる。溢れた水は校正貯水部１１９ｋに所定量貯まる。また校正貯水部１１９ｋにはフロートスイッチ１１９ｇが設けられており、何らかの不具合で水の溢れがおきなかった時には校正が上手くいかなくなっていることを検出できるようになっている。また溢れた水は、下水配管からの臭気や衛生害虫の侵入を防止すべく設けられたトラップ１１９ｉを経て排水導管１１８ｂに導かれ、排水ソケット１２４で合流して下水配管１２６に排出される。
【００６４】
次いで、制御手段１２０は開閉弁Ｂを閉じて、校正管への給水を止める。合わせて、開閉弁Ａ１１９ａと開閉弁１１９ｃを開放し、校正管１１９ｆの水位ヘッドによる一定圧力を圧力センサー１１８で測定する。なお開閉弁Ｅ１１９ｅは弁開閉動作による圧力のこもりを逃がすためのものである。圧力のこもりを防止する構成としては、本実施例で示した圧抜き管路を開放する構造の他に、弁体の開閉動作が圧力変動を生じることのないボール弁やスライド弁などの構成を採用することや、圧力導管の管路に絞りのためのオリフィスを設けて圧力の伝達を抑制するものなどがあり、実施例の構造に限定されるものではない。圧力センサー１１８は半導体圧力センサーを想定しているが、組み込まれた半導体ダイアフラムは通電や環境温度によって出力が変化するドリフト現象を発生することがあるが、測定直前に常に一定圧力のものと比較して校正を行うことで、圧力センサー１１８は水位を絶対位置として測定できるようになる。圧力センサーの校正動作は、本シーケンスで説明したように準備動作中に完了するため、校正動作の時間が使用者の排尿を待たせる時間にはならない。
【００６５】
なお、校正管１１９ｆの開放部には表面張力などによる自由水面のメニスカスが誤差とならないよう、適宜、Ｖ字型の溝などを設けて水を逃がすことで、校正水位位置の繰り返し再現性の向上を図っても良い。
【００６６】
次いで、制御手段１２０は、水路切替手段１１６に制御信号を送り、リム吐水ノズル１０７から所定時間吐水させた後、水路切替手段１１６に制御信号を送り、リム吐水ノズル１０７からの吐水を止める。水路切替手段１１６の開閉機構としては、パイロットブリード方式のダイヤフラムを利用したものが一般的であるが、原理的に給水圧やダイヤフラム剛性の環境温度変動などによって、その経時的な閉止特性にはバラツキが発生する。この給水動作によって創生される水位がスタート水位Ｙであり、絶対水位を測定可能となった圧力センサー１１８によって絶対位置として測定され、後述の方法でスタート時点の溜水量が演算される。下水配管内の圧力変動によって波立つことが考えられるが、平均値をスタート水位として認知すればよい。スタート水位Ｙの測定が終了すると、操作・表示部１２２の表示は「測定可」になる。スタート水位Ｙとしては、下水配管内で発生する圧大規模の圧力変動±５０ｍｍＡｑａでも溜水が切れないことを配慮し、トラップ部入口１０８ｂの上方２５ｍｍ程度が狙いの位置ということになる。なお、前述の吐水させる所定時間は、狙いの水位に近づけるために動作時間と結果としての水位位置の関係を学習して調節を実施してもよい。
【００６７】
表示が「測定可」に変化した後、使用者はボール１０６に排尿する。使用者が排尿すると、図１０に示すように、ボール１０６内の水位は上昇し、水位Ｚとなる。排尿が終わった後、使用者が、操作・表示部１２２の排尿終了スイッチ（図示せず）を操作し、または溜水水位変化がなくなることにより排尿終了が検知されると、制御手段１２０は、圧力センサによって排尿後水位Ｚにおける圧力が測定され、同じく後述の方法で排尿終了時点の溜水量が演算される。排尿後の水位も、下水配管内の圧力変動によって波立つことが考えられるが、平均値を排尿後水位Ｚとして認知すればよい。排尿前後の溜水量差が尿量であり、制御手段１２０に内蔵された尿量算出手段１２８で演算された尿量は、操作・表示部１２２に表示される。出力形態としては、プリンター１３６から紙面でプリントアウトされたり、電子記憶媒体や施設内ＬＡＮなどに電子情報として出力されるものであってもよい。なお病院で本技術の大便器ユニットを使用する場合、医療行為として測定される尿量測定値が使用者としての患者に対して精神的な圧迫を与えると判断される時には、測定結果の表示機能を省略することも考えられる。出力形態については、使用者としての患者ではなく、そのデータを活用する医療関係者の意志を十分配慮した上で、適宜、出力仕様を見直すべきである。
【００６８】
測定が終了すると、操作・表示部１２２の表示が「測定準備中」に変化する。使用者が便器洗浄操作をする、または、所定時間以上離座すると便器洗浄動作を開始する。制御手段１２０は、リム吐水ノズル１０７から所定時間吐水させ、図１０に示すように、ボール１０６内の水位がトラップ部１０８の満水水位Ｗまで上昇すると共に、旋回流で汚物が中央に集められる。次いで、制御手段１２０は、リム吐水ノズル１０７からの吐水を停止し、ゼット吐水ノズル１０９から吐水させる。ゼット吐水ノズル１０９からの吐水により、トラッブ部１０８にサイホン現象が発生し、ボール１０６内の洗浄水及び尿がトラップ部１０８に吸い込まれ、ボール１０６内の水位が低下する。サイホン現象終了役、制御手段１２０は、再びリム吐水ノズル１０７から所定時間吐水させ、ボール１０６内の水位を溢流水位Hまで上昇させて、待機状態に戻る。その後、操作・表示部１２２の表示が「待機中」に変化する。
【００６９】
洋風大便器１０２は陶器製であり個体差が大きく、かつ、スタート水位Ｙ自体も測定都度毎にバラツキを持つため、尿量算出手段１２８に内蔵された検量手段１３０は、ボール１０６内の溜水量と水位の関係である検量線を予め記憶している。この検量線は、ボール１０６内内の溜水を所定毎、圧力導管１１８ａと開閉弁Ｄ１１９ｄ経由でポンプ１１９ｈが吸引、排水導管１１８ｂ経由で下水配管１２６に排出しながら、そのときの水位を測定することとよって求められる。なお、検量線設定に先立って、溜水中の異物を排出するための洗浄動作を実施することで異物の吸引を防止するとともに、その設定動作は大便器ユニットを使用する可能性が小さな夜中などに実施される。検量線設定のための手間が無く、施工作業者や性能・機能の維持管理者の手間を煩わすことがない。なお検量線設定の頻度としては、圧力センサーのドリフト特性を配慮して設定されればよい。ドリフトの小さな圧力センサーを採用している場合は、開閉弁Ｄ１１９ｄ経由でポンプ１１９ｈの部分を後付け可能として、定期的な特性チェックの時に実施すれば大便器ユニットのコストを抑制することも可能である。圧力センサーの持つドリフト特性と、医療関係者が求める精度仕様の両者を勘案して、検量手段１３０は内蔵しようとするか、別体とするかを選択すればよい。
【００７０】
図１３は本発明の検量水排出手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器１０１の便器洗浄時の動作を時系列で表すグラフである。尿量測定機能ではなく、通常の大便器として使用する場合の動作を述べる。
【００７１】
待機時においては、尿量測定大便器１０１のボール１０６内の溜水の水位は、Ｈで示す溢流水位になっており、頂部１０８ａの位置にある。また、操作・表示部１２２には「待機中」と表示されている。使用者が準備スイッチ（図示せず）を操作、又はIDカードやタグなどの個人認証手段（図示せず）を操作せずに着座した場合、尿量測定大便器１０１は大便器としての動作のみを実施する。制御手段１２０は、操作・表示部１２２の表示は「測定不可」に変え、尿量測定ができないことを使用者に開示する。同時に制御手段１２０は水路切替手段１１６に対して、リム吐水の準備を実施する。使用者が便器洗浄操作をする、または、所定時間以上離座すると便器洗浄動作を開始する。制御手段１２０は、リム吐水ノズル１０７から所定時間吐水させ、図１３に示すように、ボール１０６内の水位がトラップ部１０８の満水水位Ｗまで上昇すると共に、旋回流で汚物が中央に集められる。次いで、制御手段１２０は、リム吐水ノズル１０７からの吐水を停止し、ゼット吐水ノズル１０９から吐水させる。ゼット吐水ノズル１０９からの吐水により、トラッブ部１０８にサイホン現象が発生し、ボール１０６内の洗浄水及び尿がトラップ部１０８に吸い込まれ、ボール１０６内の水位が低下する。サイホン現象終了役、制御手段１２０は、再びリム吐水ノズル１０７から所定時間吐水させ、ボール１０６内の水位を溢流水位Hまで上昇させて、待機状態に戻る。その後、操作・表示部１２２の表示が「待機中」に変化する。前述のように、尿量測定をしない時には一般の便器とまったく同じ使い方ができるようになっている。
【００７２】
図１４は本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における溜水水位測定手段の出力の校正原理と検量線設定原理を示す模式図である。
【００７３】
圧力センサーは圧力を代替する水位によって単調変化の出力特性を持っている。本出願人が使用した圧力センサーは、水位に対してほぼ比例増加する出力電圧を発生する特性を持っている。溢流水位Ｈの近傍に校正管１１９ｆの溢れ面は設定されている。その位置を原点として、校正基準水位（本実施例では５８ｍｍ）が認識される。校正圧力は不変のため、校正直後に実施される排尿前後の水位は絶対位置として測定できることになる。
【００７４】
検量線設定に先立ち便器洗浄を実施すると前述したが、溜水水位は溢流水位Ｈとなっている。この溜水量を、定量排出動作が可能なポンプ１１９ｈで所定量排出しながら、圧力センサー１１８の出力変化を測定し、溜水水位と溜水量Ｑの検量関係を取得する。なお検量線設定範囲の下限は、本技術の尿量測定大便器１０１の特性的に考えたスタート水位バラツキ下限の位置から、スタート水位バラツキ上限＋最大尿量仕様値（例えば１０００ｍＬ）の範囲で検量関係は設定される。また、この検量関係は連続である必要は無く、離散的な値をラグランジュ補間などの関数関係を利用して、検量手段として認識すればよい。本提案者の確認では、４００ｍＬピッチで３点の水位を測定してラグランジュ補間したところ、尿量測定精度としては±５％程度の誤差で収まることを確認している。実施例１から３は校正原点としてスタート水位に対する溜水量変化と水位変化の関係を検量線によって尿量換算に使用しているのに対して、実施例４では溜水水位測定手段の出力を校正する校正基準水位作成手段を有して、溜水水位測定手段は水位を絶対値を測定するように構成されている。したがって、実施例１から３は測定のスタート水位の再現性が精度的に重要なのに対して、実施例４は測定のスタート水位の再現性が測定精度に対して影響を受けないようになっている。
【００７５】
図１５は本発明の尿量測定大便におけるスタート水位設定状況を時系列で表す第一実施例のグラフである。ボール面内の溜水を一旦排出して空にした後、補給水によってスタート水位とする設定する方法をしめす。
【００７６】
時刻Ｔ１時に溢流水位Ｈであった溜水は、ゼット吐水によって引き起こされたサイホン現象によって時刻Ｔ２からＴ３まで空水位Ｘであった後、リム吐水によって補水され、時刻Ｔ４時にスタート水位Ｙになることを示している。スタート水位Ｙは空水位Ｘと溢流水位Ｈの間で自由に設定でき、所定の勢い以上のゼット吐水でサイホン現象が発生するため制御が簡単である反面、サイホン現象が発生するまでの時間が必要であること、溜水排出で水が無駄に消費されるという課題がある。
【００７７】
図１６は本発明のに尿量測定大便におけるスタート水位設定状況を時系列で表す第二実施例のグラフである。溜水を待機水位から徐々に減少させ、スタート水位とする設定する方法をしめす。
【００７８】
時刻Ｔ１時に溢流水位Ｈであった溜水は、ゼット吐水の勢いで溜水を吐き出し、時刻Ｔ２時にスタート水位Ｙになることを示している。スタート水位となるまでに無駄に消費される水が少ない反面、サイホン現象が発生しない程度の勢いでゼット吐水を制御する必要があり、細かなゼット吐水の勢い制御が必要である。なお、待機時の封水深は建築基準法施工令の基準によって５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とする必要があるが、待機時の水位を溢流水位Ｈとするのではなく、５０ｍｍ以上で近傍の待機水位Ｈ’としておき、スタート水位セット完了時刻をＴ２’に短縮できるという方法もある。減少させるべき水位差が小さいため、溜水の排出に必要な時間を削減できるという特徴がある。
【００７９】
図１７は図８から図１６で示した検量水供給手段を利用した検量線創生方法を示すフローチャートであり、検量線創生時の動作の流れを示す。
Ｓ１０１で検量線創生が指示される。検量線の創生は施工時に必須であり、以降は所定期間を設定して経時的に実施して、全体システムの測定精度が一定範囲に収まるように実施される。Ｓ１０２は校正動作に対して便器洗浄を事前準備として、ボール内の溜水を下水に対して排出するステップであり、図８から図１６の構成であれば、ゼット吐水によってトラップ部に負圧を発生させ、サイホン現象で溜水を全て排出する。便器には色々なものが捨てられる恐れがあるため、校正に対しては常に溜水を排出、換水してから校正動作を実施することで、測定系への異物詰り等のトラブル発生を未然防止している。次いで、Ｓ１０３でボールに対してトラップ部の溢流水位Ｈとなるまで水が供給される。Ｓ１０４は、校正管に対して水を供給し、校正管の中を満水にするステップで、校正の再現性が常に一定となるように配慮されている。Ｓ１０５は、その位置を校正基準水位として認識するステップである。Ｓ１０７は検量線設定範囲の上限まで溜水を排出するステップである。以降、検量線設定範囲の下限に向けて、所定量の溜水排出が繰返される。例えば溢流水位時の溜水量を２．７Ｌ、および、検量線設定範囲の上限時の溜水量を２．１Ｌとすると、Ｓ１０７ステップの溜水排出量は０．６Ｌということになる。Ｓ１０８は所定量の排水を行い、溜水水位を測定するステップである。Ｓ１０９は流出排出回数を制御するステップである。例えば１回の定量給水量を０．２Ｌとすると、検量線設定範囲の下限溜水量を１．３Ｌとすると、溜水量を前述の２．１Ｌから、１．９Ｌ、１．７Ｌ、１．５Ｌ、１．３Ｌと変化させて、都度、溜水の絶対水位を測定する。繰り返し数は便器の製造ばらつきの程度や、目標とする精度によって適宜変更すればよい。Ｓ１１０は検量線を演算するステップであり、前述の事例では、溜水水位１．３Ｌと１．５Ｌと１．７Ｌ１．９Ｌと２．１Ｌ時の測定された溜水の絶対水位によって補間関数が演算され、溜水水位と溜水量の関係が認知され、Ｓ１１１で検量線の設定動作が終了する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の尿量測定大便器の構成を示すシステム図である。
【図２】本発明の尿量測定大便器の溜水量と水位との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の検量水供給手段の第１の実施例を示す模式図である。
【図４】本発明の検量水供給手段の第２の実施例を示す模式図である。
【図５】本発明の検量水供給手段の第３の実施例を示すシステム図である。
【図６】本発明の検量水供給手段の第３の実施例において検量水供給手段から供給される水の経過時間−流速関係例を示すグラフである。
【図７】第１から第３の実施例の検量水供給手段を利用した検量線創生方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の検量水排出手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器全体を示す斜視図である。
【図９】本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器の側面断面図である。
【図１０】本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器１０１の尿量測定時の動作を時系列で表すグラフである。
【図１１】本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器１０１の各部分の関係を表すブロック図である。
【図１２】本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における圧力センサーの校正機構の側面断面図である。
【図１３】本発明の検量水排出手段を組み込んだ第４の実施例における尿量測定大便器１０１の便器洗浄時の動作を時系列で表すグラフである。
【図１４】本発明の検量線作成手段を組み込んだ第４の実施例における校正原理と検量線設定原理を示す模式図である。
【図１５】本発明のに尿量測定大便におけるスタート水位設定状況を時系列で表す第一実施例のグラフである
【図１６】本発明のに尿量測定大便におけるスタート水位設定状況を時系列で表す第二実施例のグラフである。
【図１７】第４の実施例の検量水供給手段を利用した検量線創生方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・・・・便器
２・・・・・・ボール
３・・・・・・リム
４・・・・・・溜水
５・・・・・・トラップ部
６・・・・・・洗浄水供給手段
７・・・・・・リム吐水ノズル
８・・・ゼット吐水ノズル
９・・・下水管
１０・・・排水ソケット
１１・・・導圧管
１２・・・検量水供給配管
１３・・・検量水供給手段
１４・・・溜水水位測定手段
１５・・・制御部
１６・・・シーケンス管理部
１７・・・検量線作成手段
１８・・・尿量算出手段
１９・・・測定値出力手段
２０・・・スタート溜水量用貯水槽
２１・・・第１検量水供給用貯水槽
２２・・・第２検量水供給用貯水槽
２３・・・あふれ水排水槽
２４・・・給水管
２５・・・給水用開閉弁
２６・・・スタート溜水量供給水開閉弁
２７・・・第１検量水供給用開閉弁
２８・・・第２検量水供給用開閉弁
２９・・・あふれ水排水管
３０・・・検量水供給制御手段
３１・・・積算流量測定手段
３２・・・供給水量比較手段
３３・・・検量水目標値記憶手段
４０・・・検量水貯留手段
４１・・・給水配管
４２・・・給水用開閉弁
４３・・・検量水供給制御手段
４４・・・検量水供給量制限手段
４５・・・あふれ水排水管
４６・・・検量水流出時間計測手段
４７・・・検量水量演算手段
１０１・・・大便器ユニット
１０２・・・洋風大便器
１０３・・・止水洗
１０４・・・キャビネット
１０６・・・ボール
１０６ａ・・・リム面
１０７・・・リム吐水ノズル
１０８・・・トラップ部
１０８ａ・・・頂部
１０８ｂ・・・トラップ部入口
１０９・・・ゼット吐水ノズル
１１０・・・便座
１１２・・・便ふた
１１４・・・採尿装置
１１４ａ・・・採尿器
１１４ｂ・・・採尿アーム
１１４ｃ・・・採尿ユニット
１１４ｄ・・・尿成分測定部
１１６・・・水路切替手段
１１８・・・圧力センサー
１１８ａ・・・圧力導管
１１８ｂ・・・排水導管
１１９・・・溜水量測定ユニット
１１９ａ・・・開閉弁Ａ
１１９ｂ・・・開閉弁Ｂ
１１９ｃ・・・開閉弁Ｃ
１１９ｄ・・・開閉弁Ｄ
１１９ｅ・・・開閉弁Ｅ
１１９ｆ・・・校正管
１１９ｇ・・・フロートスイッチ
１１９ｈ・・・ポンプ
１１９ｉ・・・トラップ
１１９ｊ・・・異物除去手段
１１９ｋ・・・校正貯水部
１２０・・・制御手段
１２２・・・操作・表示部
１２４・・・排水ソケット
１２６・・・下水配管
１２８・・・尿量算出手段
１３０・・・検量線作成手段
１３２・・・衛生洗浄装置リモコン
１３４・・・尿成分測定部リモコン
１３６・・・プリンター
Ｈ・・・溢流水位
Ｈ’・・・待機水位
Ｑ・・・溜水量
ΔＶ・・・出力電圧変化量
Ｗ・・・満水水位
Ｘ・・・空水位
Ｙ・・・スタート水位
Ｚ・・・排尿後水位
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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