(57)【要約】【課題】便を検知されることに対する使用者の心理的負担の軽減を図ることができる便器装置を提供する。【解決手段】便器装置１は、便座装置２０、及び超音波センサ３０を備える。便座装置２０は、便器本体１０の上方に配置されている。超音波センサ３０は、超音波を発信及び受信する超音波素子３１を有している。また超音波センサ３０は、便座装置２０に配置されて便器本体１０内に排泄された便を検知する。超音波素子は複数設けられていてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
便器本体の上方に配置された便座装置と、
超音波を発信及び受信する超音波素子を有し、前記便器本体又は前記便座装置に配置されて前記便器本体内に排泄された便を検知する超音波センサと、
を備えたことを特徴とする便器装置。
【請求項２】
前記超音波素子は複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の便器装置。
【請求項３】
前記超音波センサは、前記便器本体内に向けて伸縮自在に設けられているとともに先端部に前記超音波素子が配されたセンサ本体を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の便器装置。
【請求項４】
前記便器本体は、便鉢部、及び前記便鉢部の下方に連なって洗浄水を貯留する溜水部を有しており、
前記超音波センサは、検知時には、前記センサ本体の先端部を前記溜水部内に水没させることを特徴とする請求項３記載の便器装置。
【請求項５】
前記超音波センサは、検知時には、前記センサ本体の先端部が回転又は伸縮方向の移動の少なくとも一方が自在な形態で設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載の便器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体等の生体の排泄物には、その生体の健康状態が反映される。特に、大便には、消化器系の健康状態（腸内環境）が反映される。したがって、大便の性状を把握することは、腸内環境の把握に役立てられる。このため、カメラで大便を撮影し、その性状を推定することが従来行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の装置は、生体データを取得して健康状態を推定する。この装置は、画像撮影部と、データ解析部と、を備えている。画像撮影部は、トイレの便器に設けられ、生体の排泄物を撮影する。データ解析部は、画像撮影部による撮影画像を解析する。また、データ解析部は、撮影画像の解析により排泄物の性状に関する生体データを取得し、この取得した生体データから生体の健康状態を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５２８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、排泄物のデータを取得するに当たり、排泄物の画像を撮影する。この場合、排泄物が撮影されることに対する抵抗感を覚えてしまい、使用者の心理的負担となるおそれがあった。また、撮影した画像に使用者の局部等の身体が写り込んでしまうおそれがあることなども抵抗感を覚える一因となり得る。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、便を検知されることに対する使用者の心理的負担の軽減を図ることができる便器装置を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の便器装置は、
便器本体の上方に配置された便座装置と、
超音波を発信及び受信する超音波素子を有し、前記便器本体又は前記便座装置に配置されて前記便器本体内に排泄された便を検知する超音波センサと、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この便器装置は、超音波センサを用いて便器本体内に排泄された便を検知する。この超音波センサによる検知では、超音波自体を人は認識不能であるので、センサの存在を意識させることなく検知を行うことができる。これにより、便を検知されることに対する使用者の抵抗感の軽減を図ることができる。また、超音波による検知では、便の２次元画像を取得するカメラ等と比較して、取得されるデータは実際の便のイメージから乖離したものである。このため、便のデータを取得されることに対しての抵抗感を軽減することができる。
【０００９】
したがって、本発明の便器装置は、便を検知されることに対する使用者の心理的負担の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る便器装置を示す斜視図である。
【図２】実施例１に係る便器装置を示す縦断面図である。
【図３】実施例１に係る超音波センサを模式的に示す斜視図である。
【図４】実施例１に係る超音波センサを用いた便の検知を説明するための図（その１）であり、（Ａ）は便が落下中の状態、（Ｂ）落下中の便の連続的な検知、（Ｃ）は得られる波形の例を夫々模式的に示す。
【図５】実施例１に係る超音波センサを用いた便の検知を説明するための図（その２）であり、（Ａ）は便が落下中の状態、（Ｂ）落下中の便の連続的な検知、（Ｃ）は得られる波形の例を夫々模式的に示す。
【図６】実施例２に係る超音波センサを示す斜視図である。
【図７】実施例２に係る超音波センサの作用を説明するための図である。
【図８】実施例３に係る便器装置を示す側面部分断面図である。
【図９】実施例３に係る超音波センサの要部拡大図である。
【図１０】他の実施形態に係る便器装置を説明するための図である。
【図１１】他の実施形態に係る便器装置を説明するための図である。
【図１２】他の実施形態に係る便器装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明の便器装置において、前記超音波素子は複数設けられ得る。この場合、超音波素子が１つの場合よりも効率良くデータを得ることができる。
【００１３】
本発明の便器装置において、前記超音波センサは、前記便器本体内に向けて伸縮自在に設けられているとともに先端部に前記超音波素子が配されたセンサ本体を有し得る。この場合、検知時にセンサ本体を伸長させ、検知時以外の時には収縮させておくことができる。これにより、必要な場合以外は超音波素子を収納した状態にすることができるので、汚物の付着や破損を抑制することができる。
【００１４】
本発明の便器装置において、前記便器本体は、便鉢部、及び前記便鉢部の下方に連なって洗浄水を貯留する溜水部を有し得る。そして、前記超音波センサは、検知時には、前記センサ本体の先端部を前記溜水部内に水没させ得る。この場合、溜水部内の水中に落下して速度が低下又は静止した状態の便を検知することができる。このため、空中を落下中に検知する場合と比較して超音波の速度（音速）に対する便の移動速度の比率が小さくなるので、より正確な検知を行うことができる。
【００１５】
本発明の便器装置において、前記超音波センサは、検知時には、前記センサ本体の先端部が回転又は伸縮方向の移動の少なくとも一方が自在な形態で設けられ得る。この場合、センサ本体の先端部に配置された超音波素子の位置や向きを変更することができるので、便を異なる方向又は位置から検知することができる。これにより、より詳細な検知を行うことができる。また、便器本体内のより広い範囲を検知することができる。
【００１６】
次に、本発明の便器装置を具体化した実施例１〜３について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、前後方向、左右方向、上下方向とは、便器に着座した状態の使用者から見た前後方向、左右方向、上下方向を夫々示すものとする。
【００１７】
＜実施例１＞
図１及び図２に示すように、実施例１の便器装置１は、便器本体１０、便座装置２０、及び超音波センサ３０を備えている。
【００１８】
便器本体１０は便鉢部１１及び溜水部１２を有している。便鉢部１１はすり鉢状の内面を有して形成されている。溜水部１２は便鉢部１１の下方に連なって形成されており、洗浄水を貯留する。溜水部１２は、便鉢部１１の後方領域の下方に設けられている。便鉢部１１の上端にはリム１３が形成されている。リム１３の下方の便鉢部１１内には図示しない吐水口が設けられている。便鉢部１１は吐水口から吐出される洗浄水が流通して内面を洗浄される。便鉢部１１内を流通した洗浄水は、溜水部１２の下方に連なる排水路（図示せず）から排出される。
【００１９】
便座装置２０は、便座２１、便蓋２２、及び便座装置本体２３を備えている。便座２１は、平面視において略楕円形状をなしているとともに、その内側が開口した環状に形成されている。便座２１は、便器本体１０のリム１３の上縁部に沿うように配置される。便蓋２２は、便座２１を上方から覆い、便座２１及び便鉢部１１の開口を塞ぐことが可能に設けられている。便座装置本体２３は、便鉢部１１の後方に配置されており、便器本体１０に着脱自在に固定されている。便座装置本体２３は、便座２１及び便蓋２２を回動自在に軸支するとともに、その内部に局部洗浄装置等の機能部品や後述する制御部４０等を収納している。
【００２０】
超音波センサ３０は、便器本体１０内に排泄された便を検知する。図２に示すように、本実施例に係る超音波センサ３０は便座装置２０に配置されている。詳細には、超音波センサ３０は、便座２１の後方側の側方に配置されている。図２及び図３に示すように、超音波センサ３０は超音波素子３１を有している。超音波素子３１は超音波を発信及び受信する。具体的には、超音波素子３１は、電圧を印加されることによりその大きさに応じた強度の超音波を発信する。また、超音波素子３１は、超音波を受信してその強度に応じた起電力を発生する。本実施例において、超音波素子３１による超音波の発信周波数は、約４０ｋＨｚとしている。なお、空中における便の検知では、発信周波数１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度であることが好ましい。
【００２１】
また、本実施例に係る超音波センサ３０は、図２及び図３に示すように、センサ本体３２を有している。センサ本体３２は箱状に形成されおり、下方に突出する形態で便座２１の裏面に取着されている。センサ本体３２の一方の側面は超音波センサ３０の検出面３０Ａとされる面であり、センサ本体３２はこの面を便器本体１０の内側方向を向けて配置されている。超音波素子３１は、この検出面３０Ａとなる面の内側に配されている。このような配置により、超音波センサ３０は、検出面３０Ａの前方に対する検出感度に指向性を有し、この検出面３０Ａの前方において便鉢部１１内を落下する便を検知する。なお、本実施例において、超音波素子３１は、表面に露出させることなく検出面３０Ａの内側に配置しているが、表面に露出させた配置であってもよい。
【００２２】
また、便器装置１は制御部４０を備えている。制御部４０は超音波センサ３０による便の検知を制御する。また、制御部４０は、超音波センサ３０が検知した検知結果に基づいて、検知対象となった大便の性状（便性）の判定を行う。本実施例において、大便の性状とは硬さ（軟らかさ）である。制御部４０は、この大便の性状としての硬さを、複数に大別された大便の性状のパターンのいずれかに分類する。この分類は、便性が既知のサンプル便から取得した検知結果と、検知対象の便の検知結果とを比較することにより行われる。より詳細には、制御部４０は、検知結果に現れる大便の形状に関連する特徴（特徴量）を抽出し、この特徴を便性が既知のサンプル便を検知して取得した特徴の傾向に照合して比較することにより判定を行う。
【００２３】
大便は硬さの違いによってその形状に差が現れる。例えば、図４に示す便Ｃ１は、健康な状態において排泄される便の形状の例である。一方、図５に示す便Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ，Ｃ２Ｃは、便秘状態において排泄される水分量が比較的少ない硬い便の形状の例である。このため、性状が既知の便について取得した検知結果から抽出した特徴の傾向を予め把握しておくことにより、これと比較することで便性の判定を行うことができる。
【００２４】
制御部４０が得られる超音波センサ３０の検知結果とは、具体的には以下のとおりである。図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、排泄された便Ｃは、落下して超音波センサ３０から発信されている超音波Ｗの進路に到達する。便Ｃが超音波Ｗの進路を遮ると、遮られた超音波Ｗは便Ｃの表面で反射する。この反射波が超音波センサ３０に受信されることにより便が検知される。また、超音波が発信されてから反射波を受信するまでの時間を計測し、この計測値と超音波の速度とを演算することによって検出面３０Ａから便表面までの距離が算出される。そして、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように、この距離算出を落下中の便に対して連続的に行うことによって、図４（Ｃ）及び図５（Ｃ）に示す便の表面形状を表す波形が検知結果として得られる。制御部４０は、このような検知結果から、便の形状に関連する特徴、例えば、連続検知数（長さ）、ピーク数（凹凸の多さ）等の形状に関連する特徴を抽出する。
【００２５】
また、便の表面からの反射波には便の密度に応じた強弱が現れる。例えば、硬便は軟便と比較して密度が高いので超音波の反射率が高い。したがって、硬便と軟便とでは硬便のほうが反射波の強度は大きい傾向がある。この反射波の強度を利用して便性の判定を行ってもよい。
【００２６】
また、検知結果や判定結果等は、表示端末に有線又は無線でデータ送信して表示するようにしてもよい。この場合、本便器装置１の使用者は、表示端末により、判定結果等を確認することができる。また、制御部４０による判定結果に基づいて便性を改善するためのアドバイス等を表示してもよい。このような表示端末は、本装置専用の端末を設けるようにしてもよいし、スマートフォン、タブレット、ＰＣ等を利用してもよい。また、判定結果のデータは、表示端末に直接転送するようにしてもよいし、クラウドサーバー等の他のデータストレージを介して転送するようにしてもよい。更に、過去の判定結果のデータを記憶させるようにして、随時確認できるようにしてもよい。
【００２７】
次に、このような構成を有する便器装置１の作用効果について説明する。
【００２８】
便器装置１は、超音波センサ３０により便鉢部１１内に排泄された落下中の大便を検知する。超音波センサ３０は、超音波素子３１から超音波を発信するとともに大便からの反射波を受信し、受信した反射波の強度に応じて発生した起電力を得る。このようにして取得したデータは、２次元の画像データとは異なり、直接的に形状等を把握できるものではない。このため、排泄物が画像として撮影されることや、使用者の局部等の身体が画像内に写り込むことへの使用者の抵抗感が軽減される。また、超音波センサ３０自体が便座２１の裏面に配されているとともに、人が認識不能な超音波を用いており、大便を検知しようとしていること、大便が検知されていることを使用者に意識させることなく検知を行う。このように、便器装置１では、使用者のプライバシーに配慮した大便の検知が行われる。
【００２９】
以上のように、実施例１の便器装置１は、便器本体１０、便座装置２０、及び超音波センサ３０を備えている。便座装置２０は便器本体１０の上方に配置されている。超音波センサ３０は超音波を発信及び受信する超音波素子３１を有している。また、超音波センサ３０は、便座装置２０の便座２１の裏面に配置されて便器本体１０内に排泄された便を検知する。
【００３０】
このような構成の便器装置１は、超音波センサ３０を用いて便器本体１０内に排泄された便を検知する。この超音波センサ３０による検知では、検知するための素子である超音波素子が表面に露出していない。また、超音波自体も人は認識不能である。このため、センサの存在を意識させることなく検知を行うことができる。これにより、便を検知されることに対する使用者の抵抗感の軽減を図ることができる。また、超音波による検知では、便の２次元画像を取得するカメラ等と比較して、取得されるデータは実際の便のイメージから乖離したものである。このため、便のデータを取得されることに対しての抵抗感を軽減することができる。
【００３１】
したがって、実施形態１の便器装置１は、便を検知されることに対する使用者の心理的負担の軽減を図ることができる。
【００３２】
また、超音波センサ３０は便座２１の裏面に配置されているので、使用者の目に付き難く、便の検知に対する抵抗感をより軽減することができる。
【００３３】
＜実施例２＞
次に、実施例２に係る便器装置について、図６、図７等を参照しつつ説明する。なお、実施例２において、上記実施例１の便器装置と略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００３４】
実施例２の便器装置は超音波素子３１が複数設けられており、この点において実施例１と相違する。図６に示すように、実施例２の超音波センサ２３０は、複数（図６中５つ）の超音波素子３１を有している。複数の超音波素子３１は、検出面２３０Ａとなるセンサ本体２３２の一面に直線状に配置されている。超音波センサ２３０は、実施例１の超音波センサ３０と同様に、検出面２３０Ａを便器本体の内側方向に向けて便座２１の裏面に取着されている。
【００３５】
このように配された超音波センサ２３０において、複数の超音波素子３１は便器装置の前後方向に沿って略水平に並んで配される。超音波センサ２３０は、図７に示すように、検知時には、落下する便Ｃを前後方向は、複数の超音波素子３１から発信される超音波を前後方向で受けて反射する。
【００３６】
上記構成の実施例２の便器装置もまた、実施例１と同様の作用効果を奏する。また、超音波素子３１を複数設けたので、超音波素子が１つの場合よりもより効率良くデータを得ることができる。
【００３７】
また、このような構成における便の検知では、図７に示すように、落下する便Ｃは、複数の超音波素子３１から発信される超音波を前後方向で受けて反射する。これにより、鉛直方向のみならず、便の水平方向の検知信号も取得することができ、便の形状に関する特徴をより効率良く得ることができる。
【００３８】
＜実施例３＞
次に、実施例３に係る便器装置３０１について、図８、図９等を参照しつつ説明する。なお、実施例３において、上記実施例１の便器装置と略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用及び効果の説明は省略する。実施例３では、次の点が、実施例１と相違している。
【００３９】
実施例３の便器装置３０１は、超音波センサの配設形態及び検知形態の点において実施例１と相違する。便器装置３０１は、図８に示すように、超音波センサ３３０を備えている。超音波センサ３３０は、超音波素子３１及びセンサ本体３３２を有している。センサ本体３３２は、便器本体１０内に向けて伸縮自在に設けられている。センサ本体３３２は、便座装置２０の便座装置本体２３内に収縮した状態で収納されており、検知時に伸長して便器本体１０内に挿入される。センサ本体３３２の先端部３３２Ａには超音波素子３１が配されている。超音波素子３１は、図９に示すように、センサ本体３３２の先端部３３２Ａに外周方向を向いて配置されている。
【００４０】
また、図８に示すように、超音波センサ３３０は、検知時には、センサ本体３３２の先端部３３２Ａを溜水部１２内に水没させる。すなわち、実施例３の便器装置３０１では、溜水部１２に貯留されている洗浄水の水面下に落下して速度が低下又は静止した便を検知する。また、図８及び図９に示すように、センサ本体３３２の先端部３３２Ａは回転自在かつ伸縮方向に移動自在に設けられている。すなわち、実施例３の超音波センサ３３０は、実施例１のように落下する便を連続的に検知するものとは異なり、静止状態又はそれに近い状態にある便を異なる位置及び方向から検知可能とされている。
なお、本実施例において、超音波素子３１による超音波の発信周波数は、約３．５ＭＨｚとしている。水中における便の検知では、発信周波数５００ｋＨｚ〜１５ＭＨｚ程度であることが好ましい。
【００４１】
上記構成の実施例３の便器装置３０１もまた、実施例１と同様の作用効果を奏する。また、超音波センサ３３０は、便器本体１０内に向けて伸縮自在に設けられているとともに先端部３３２Ａに超音波素子３１が配されたセンサ本体３３２を有している。このため、検知時にセンサ本体３３２を伸長させ、検知時以外の時には収縮させておくことができる。これにより、必要な場合以外は超音波素子を収納した状態にすることができるので、汚物の付着や破損を抑制することができる。
【００４２】
また、超音波センサ３３０は、検知時には、センサ本体３３２の先端部３３２Ａを溜水部１２内に水没させる。これにより、溜水部１２内の水中に落下して速度が低下又は静止した状態の便を検知することができる。このため、空中を落下中に検知する場合と比較して超音波の速度（音速）に対する便の移動速度の比率が小さくなり、より正確な検知を行うことができる。
【００４３】
また、超音波センサ３３０は、検知時には、センサ本体３３２の先端部３３２Ａが回転自在及び伸縮方向に移動自在な形態で設けられている。これにより、センサ本体３３２の先端部３３２Ａに配置された超音波素子３１の位置や向きを変更することができるので、便を異なる方向又は位置から検知することができる。これにより、より詳細な検知を行うことができるとともに、便器本体内のより広い範囲を検知することができる。すなわち、超音波素子３１が配置されたセンサ本体３３２の先端部３３２Ａを回転自在及び伸縮方向に移動自在に設けたことにより、超音波素子３１を３次元的に走査させることができ、より広い範囲をより詳細に検知することができる。
【００４４】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１〜３に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１〜３では、超音波センサを便座装置に配置する形態を例示したが、便器本体に配置してもよい。
（２）実施例１〜３では、超音波センサを突出配置したり、伸縮自在に取り付けたりする形態を例示したが、便座装置や便器本体に埋め込み配置する形態としてもよい。
（３）実施例３では、伸縮自在に設けたセンサ本体の先端部に超音波素子を配置し、溜水部に水没させる形態を例示したが、これは必須ではない。超音波センサを伸縮自在に設ける場合には、伸縮により、水中だけでなく、空中においても所望の位置に超音波素子を配置することができて好適である。また、超音波素子を溜水部の水面下に固定的に配置する形態としてもよい。
（４）実施例３では、検知時にセンサ本体の先端部を回転自在及び伸縮方向に移動自在に設ける形態を例示したが、いずれか一方のみを行う形態、又は静止させる形態であってもよい。これらの場合、例えば、センサ本体の先端部が回転のみ自在な形態では、図１０に示すように、センサ本体４３２の先端部４３２Ａに超音波素子３１を回転軸に沿って複数配列したり、伸縮方向への移動のみ自在な形態では、図１１に示すように、センサ本体５３２の先端部５３２Ａに超音波素子３１を伸縮方向に交差する方向に沿って複数配列したり、静止させる形態では、図１２に示すように、センサ本体６３２の先端部６３２Ａに超音波素子３１を２次元に配列したりすることができる。
（５）実施例１〜３では、検知結果として便の表面形状を表す波形を得るとともに、これに基づいて制御部により便の性状を判定する形態を例示したが、これに加えて、便の表面形状から体積を推定的に算出してもよい。
（６）実施例１〜３では、超音波素子が超音波の発信及び受信の両方を行う形態を例示したが、超音波を発信する素子と受信する素子は別々であってもよい。更にこの場合、発信素子と受信素子とが夫々複数設けられている必要はなく、超音波発信素子１つに対して複数の超音波受信素子を設ける形態や、超音波受信素子１つに対して複数の超音波発信素子を設ける形態等であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１，３０１…便器装置
１０…便器本体
１１…便鉢部
１２…溜水部
１３…リム
２０…便座装置
２１…便座
２２…便蓋
２３…便座装置本体
３０，２３０，３３０…超音波センサ
３０Ａ，２３０Ａ…検出面
３１…超音波素子
３２，２３２，３３２，４３２，５３２，６３２…センサ本体
４０…制御部
３３２Ａ，４３２Ａ，５３２Ａ，６３２Ａ…センサ本体の先端部
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ，Ｃ２Ｃ…便
Ｗ…超音波
【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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