(57)【要約】【課題】  下水配管内で発生した臭気がトイレ内に流出することを防止すると共に、下水配管内で負圧や正圧状態が発生しても溜水水位位置が変化することなく、結果として高精度の尿量測定を可能とするものである。【解決手段】  ボール下部の流出口に連通する上方に屈曲したトラップ部とを備え、前記溜水の水位を、前記流出口が封水された第一水位と、前記流出口が封水されない第二水位とに制御可能とし、溜水が前記第二水位とされた状態でボールに尿を貯めて溜水の量を変化させて、この溜水量の変化に基づいて尿量および／または尿流速を測定する尿量測定機能付き大便器であって、前記流出口の下流側に、尿量測定時の下水配管から前記流出口へ向う空気の流動を抑制する臭気抑制機構を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溜水を有するボールと、前記ボールに洗浄水を供給する給水バルブと、前記ボール下部の流出口に連通する上方に屈曲したトラップ部とを備え、前記溜水の水位を、前記流出口が封水された第一水位と、前記流出口が封水されない第二水位とに制御可能とし、溜水が前記第二水位とされた状態でボールに尿を貯めて溜水の量を変化させて、この溜水量の変化に基づいて尿量および／または尿流速を測定すると共に、前記給水バルブから供給された洗浄水によって前記ボール内の溜水および尿を前記流出口から前記トラップ部を介して下水配管に排出する尿量測定機能付き大便器であって、前記流出口の下流側に、尿量測定時の下水配管から前記流出口へ向う空気の流動を抑制する臭気抑制機構を設けたことを特徴とする尿量測定機能付き大便器。
【請求項２】
前記臭気抑制機構は、前記トラップ部頂部の下流側に前記ボール部を通過しない水を供給する給水管と、前記溜水が前記第二水位に制御された時に前記給水管に給水する制御部とで構成したことを特徴とする請求項１記載の尿量測定機能付き大便器。
【請求項３】
前記大便器に設けたリム吐水部への導水路には、一方を前記大便器のリムに、他方を前記給水管に接続する三方弁を設け、前記第二水位状態において前記三方弁を前記給水管へ接続して前記給水管に給水することを特徴とする請求項２に記載の尿量測定機能付き大便器。
【請求項４】
前記制御部は、第二水位が使用者の排尿による水位上昇によって前記流出口が封水状態となったことを検知して、前記トラップ部の下流側にトラップ部を通過しない水を供給する給水を停止するよう前記給水バルブを制御することを特徴とする請求項２記載の尿量測定機能付き大便器。
【請求項５】
前記トラップ部の頂部より下流側と大気とを連通する通気手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４何れか一項記載の尿量測定機能付き大便器。
【請求項６】
前記通気手段には、大気の吸入のみを許容する通気弁を設けたことを特徴とする請求項５記載の尿量測定機能付き大便器。
【請求項７】
前記尿量測定機能付き大便器において、前記トラップ部の頂部よりも低い位置に、前記ボールと連通する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１乃至４何れか一項記載の尿量測定機能付き大便器。
【請求項８】
前記臭気抑制機構は、前記トラップ部に流れる水流によって開放され、且つその自重によって回動し前記トラップ部を閉止するフラッパー弁としたことを特徴とする請求項１に記載の尿量測定機能付き大便器。
【請求項９】
前記給水バルブは前記大便器に設けたリム吐水部とゼット吐水ノズルに給水圧に関わらずほぼ一定の流量の洗浄水を分配供給する水路切替手段であり、前記水路切替手段を電気的に制御する制御部を設け、前記制御部による水路切替手段のゼット吐水ノズル側への洗浄水供給時間を制御して、前記第二水位状態の溜水を形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の尿量測定機能付き大便器。
【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尿量測定機能を有する大便器ユニットにおいて、下水配管内で発生した臭気および／または負圧の影響を取り除くことに係り、特にトイレとしての快適使用を可能にすると共に、高い尿量測定精度を実現することに好適な大便器ユニットに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大便器のボールの水位を低下させ、そこに流入した尿による水位上昇を測定することにより尿量を測定する大便器がある（例えば特許文献１参照）。この大便器のボールは下水で発生した臭気のトイレ内への流入を防止するために水封機能を有する溜水が形成されているが、水封が切れた状態では下水配管内で発生した臭気がトイレ内に流入してしまうので、下水配管内で発生する他の器具からの排水等による負圧が発生しても常に封水を保てるように尿を受け入れるために水位を低下させた場合でも一定深さ以上の封水深を確保している。
また、大便器ユニットで生体情報としての尿量を測定するための別手段としては、ボール上方に設けた椀状の受尿器で、排泄された尿の全量を採取することにより尿量を測定するようにした便器がある（例えば、特許文献２参照）。
また、大便器における臭気対策としては、便器内で発生した臭気をトイレ外に排出したり、物理・化学的に脱臭するものもある（例えば、特許文献３および特許文献４参照）や、下水配管等で発生した臭気を、屋内に入らないようにする下水配管の構造を示すものがある（例えば、特許文献５および特許公報６参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−３０１６２９号公報
【特許文献２】特開平０７−３０１６２９号公報
【特許文献３】特開平０３−１４４０３２号公報
【特許文献４】特開平０３−２６７４２６号公報
【特許文献５】特開平０７−０９０８９５号公報
【特許文献６】特開平０９−２４２１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、下水配管における圧力変動によって溜水水位が変動してしまい、正確な水位測定ができず、結果として尿量測定誤差が大きくなってしまう。また、尿受入れ時の水位が比較的高く設定されているため、溜水面積の広い部分を利用して尿流入による水位増加を測定することになり、所定量の尿流入に対する水位上昇が少なく、尿量測定誤差が大きくなってしまうという課題があった。
また、先行文献２においては、特に排尿時の飛散範囲に対して個人差の多い女性の尿量を測定しようとすると、椀状の受尿器のサイズを大きくする必要があることに加え、尿量測定中に誤って大便をしてしまうと受尿器に大便が付着して、樹尿機の駆動機構を破損してしまう恐れがある。また、大便飛沫が付着した受尿器全体の洗浄性などを配慮すると、大きなサイズの受尿器では長期間の動作信頼性確保が難しいという問題があった。
なお、先行文献３、４においては、便器に排泄された使用者の排泄物臭気は脱臭処理できるものの下水で発生した臭気までを処理する能力はないため、下水配管内で発生した臭気がトイレ内に逆流した場合には処理能力が不足して使用者を不快にするという問題があり、先行文献５，６においては、建物全体の下水配管設計で、下水で発生した臭気や負圧の問題を解決しようとするものであるが、器具単独で解決することはできず、設備の大型化や高騰をまねくという問題があった。
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、下水配管内で発生した他器具由来の通水に伴う圧力変動の影響を取り除くことに係り、トイレ内に下水配管内部の臭気が流出することを防止すると共に、下水配管内で負圧や正圧状態が発生しても溜水水位位置が変化することなく、結果として高精度の尿量測定を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、溜水を有するボールと、前記ボールに洗浄水を供給する給水バルブと、前記ボール下部の流出口に連通する上方に屈曲したトラップ部とを備え、前記溜水の水位を、前記流出口が封水された第一水位と、前記流出口が封水されない第二水位とに制御可能とし、溜水が前記第二水位とされた状態でボールに尿を貯めて溜水の量を変化させて、この溜水量の変化に基づいて尿量および／または尿流速を測定すると共に、前記給水バルブから供給された洗浄水によって前記ボール内の溜水および尿を前記流出口から前記トラップ部を介して下水配管に排出する尿量測定機能付き大便器であって、前記流出口の下流側に、尿量測定時の下水配管から前記流出口へ向う空気の流動を抑制する臭気抑制機構を設けたことにより、ボールの流出口が封水されていないので、下水配管内の負圧・正圧状態によって溜水水面位置が変化することがなく、水位変化値を尿量として換算しても誤差が発生せず高精度の尿量測定を可能となる。しかも、臭気抑制機構によって下水配管からのボール内への臭気上昇が抑制されるため、使用者が嫌な思いをすることが無い。更に、大便器において尿量に対する水位変化量が大きな部分に第二水位を設定できることから、特に低尿量ほど高い尿量測定精度を得ることができる。
【０００６】
また、請求項２記載の発明によれば、前記臭気抑制機構は、前記トラップ部頂部の下流側に前記ボール部を通過しない水を供給する給水管と、前記溜水が前記第二水位に制御された時に前記給水管に給水する制御部とで構成したので、尿量測定中に大便器に向かって下水配管内の臭気が上昇しようとしても水流が臭気の上昇を抑えるため、下水臭がトイレ内に拡散することがない。
【０００７】
また、請求項３記載の発明によれば、前記大便器に設けたリム吐水部への導水路には、一方を前記大便器のリムに、他方を前記給水管に接続する三方弁を設け、前記第二水位状態において前記三方弁を前記給水管へ接続して前記給水管に給水するので、給水管への水の供給経路を比較的簡単に構成することができる。
【０００８】
また、請求項４記載の発明によれば、前記制御部は、使用者の排尿による水位上昇によって前記流出口が封水状態となったことを検知して、前記トラップ部の下流側にトラップ部を通過しない水を供給する給水を停止するよう前記給水バルブを制御するので、不要な水の供給をすることがなく、節水を図ることができる。
【０００９】
また、請求項５記載の発明によれば、前記トラップ部の頂部より下流側と大気とを連通する通気手段を設けたことにより、大量の尿の流入によってボールの流入口が封水状態となった場合に、下水配管内部において他の器具由来の負圧が発生した時に、外部から空気を取り入れることによって負圧状態を解除することができ、結果として便器内部の水位変化が発生することが無く、水位変化値を尿量として換算しても誤差が発生せず高精度の尿量測定を可能となる。
【００１０】
また、請求項６記載の発明によれば、前記通気手段には、大気の吸入のみを許容する通気弁を設けたので、通気手段からの臭気流出を防ぐことができる。
【００１１】
また、請求項７記載の発明によれば、前記尿量測定機能付き大便器において、前記トラップ部の溢流水位よりも低い位置に、前記ボールと連通する貫通孔を設けたので、下水配管で発生した圧力変化をボール部へ逃がすことができ、圧力変化による溜水水位の位置変化発生を防止して、高精度の尿量測定を可能となる。
【００１２】
また、請求項８記載の発明によれば、前記臭気抑制機構は、前記トラップ部に流れる水流の方向に回動し前記トラップ部を閉止するフラッパー弁としたので、下水配管内で発生した異臭が上昇してトイレ内に拡散したり、溜水水位を測定しているボール内部に圧力変動が伝わることが無く高い精度で尿量測定ができる。
【００１３】
また、請求項９記載の発明によれば、前記給水バルブは前記大便器に設けたリム吐水部とゼット吐水ノズルに給水圧に関わらずほぼ一定の流量の洗浄水を分配供給する水路切替手段であり、前記水路切替手段を電気的に制御する制御部を設け、前記制御部による水路切替手段のゼット吐水ノズル側への洗浄水供給時間を制御して、前記第二水位状態の溜水を形成するので、ゼットノズルからの洗浄水吐水によるサイホン作用により短時間でボールの溜水を排出することができ、結果として短時間で第二水位を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、下水配管内の負圧・正圧状態によって溜水水面位置が変化することがなく、水位変化値を尿量として換算しても誤差が発生せず高精度の尿量測定を可能となる。しかも、臭気抑制機構によって下水配管からのボール内への臭気上昇が抑制されるため、使用者が嫌な思いをすることが無いという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に関し、以下に図を用いて詳説する。
【００１６】
図１は、本発明の尿量測定機能付き大便器の一実施形態である便器ユニットを示す斜視図である。
便器ユニット１は洋風大便器１１と、便座２１と便ふた２２を回動自在に係止した機能ケース２によって構成されている。機構占有スペースが不足する場合は、便器ユニット１の背部や配管部材で連結された機構ユニットキャビネット５を追加で設けても良い。洋風大便器１１の内側には、使用者の排泄物を受ける溜水１３を貯えるボール１２が構成されている。ボール１２の上方には、便座２１と当接するリム面１４が形成されている。溜水１３は上方に屈曲した管路であるトラップ部１５を介して図示しない下水配管と連通している。ボール１２の底部にはトラップ部１５に繋がる流出口１２ａが設けられており、この流出口１２ａと対向してトラップ部１５に吐水方向を向けているゼット吐水ノズル３１が構成されている。ゼット吐水ノズル３１からの吐水はトラップ部１５において水膜シールを形成し、この水膜シールによってサイホン作用を発生させて溜水１３を下水配管に送出するようになっている。
【００１７】
またボール１２の外部とを連通する穴形状を設けられた採尿ユニット５０は、後述の方法によって排泄された尿中に含まれる特定成分の定性・定量測定に関するセンシング手段に送出されるようになっている。センシング手段は便器ユニット１の内部にバイオセンサーや電気化学センサーや物理量計測センサーをはじめとする各種生化学センサーとして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尿の検体を採取して容器に所定量だけ備蓄するような方法であっても良い。
【００１８】
採尿ユニット５０は、便器や下水の詰まり等が発生した場合以外は水没しない位置に配置されているため、特別な防水・防滴対策を施す必要がない。また、採尿ユニット５０の外郭は、洋風大便器１１の外側に配置される使用者の下肢裏側と干渉しない範囲内で構成されているため、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おいて、一般便器との間で使い勝手面の支障が発生することがない。下肢と機能部材が干渉しない範囲は、洋風大便器１１の外郭に対して概ね５０ｍｍ以内程度の突起寸法までである。
【００１９】
図２は、本発明の生体情報測定装置の第一の実施例を示す断面図である。
洋風大便器１１の内側にはボール１２が形成され、このボール１２の下部に設けられた流出口１２ａを通じてトラップ部１５と連通している。そして、ボール１２の底部に設けられたゼット吐水ノズル３１はトラップ部１５に吐水方向を向けている。ゼット吐水ノズル３１からの吐水はトラップ部１５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、溜水１３を下水配管に送出するようになっている。ボール１２の上部にはリム吐水ノズル３２が構成され、溜水を補給するようになっている。同じくボール１２の上方には、前述の便座と当接するリム面１４が形成されている。ゼット吐水ノズル３１とリム吐水ノズル３２への給水は、水路切替手段３から供給されるようになっている。水路切替手段３とゼット吐水ノズル３１をつなぐ水路の途中には分岐口３３が設けられている。溜水水位を下げる方法としては前述のサイホン現象を利用すると、短時間に水位を下げることができる。他の方式としては、ゼット吐水ノズル３１と排水ソケット１６との間の水路を連通して、排水を行う方法もある。各々の方法を単独で選定しても良いし、水位変化時間と水位変化量の確実性の両立を狙う場合は、両者を組み合わせて採用しても良い。
【００２０】
ボール１２の形状は固定であるから、水位の測定値が尿量に換算演算できるようになっている。開閉弁３５の一端はボール１２に排出された尿４の水位ヘッドを測定すべく分岐口３３に対して導圧路４２を介して圧力センサー４３が取付けられている。圧力センサー４３に連通する開閉弁３４が配置されており、開閉弁３５を閉止してから開閉弁３４を開放すると圧力センサー４３は大気と連通することができ、圧力センサー４３測定値の大気圧による原点校正ができるようになっている。なお電解物質である塩化ナトリウムなどを多量に含む尿を取扱う場合、小さな隙間に尿を通すと、特に金属部品を腐食させやすく、動作信頼性が低下しがちである。ポンプによる吸引工程を使用せず、かつ、溜水１３から三方弁３５までの接尿部材がゼット吐水による負圧によって導圧路４２内部の水が排出・置換されることによって毎回内部洗浄されるようになっているため、腐食等による動作信頼性低下が発生しにくくなっている。
【００２１】
測定前の溜水水位（Ｘ）はトラップ１５の頂部と同じ高さの溢流水位（Ｈ）より下方であって、しかも、流出口１２ａの上方は封水されておらず、ボール１２内とトラップ部１５との空気は連通してる。そこに尿が排泄されると、水位は溜水水位（Ｙ）に上昇する。水位差（Ｙ−Ｘ）が排泄された尿量部分であり、水位測定値が尿量として換算されることになる。測定前の溜水水位（Ｘ）にバラツキがあったとしても、水位の絶対値は圧力換算で測定されるため、水位差（Ｙ−Ｘ）の尿量換算自体に支障はない。
【００２２】
またトラップ部１５に接続される排水ソケット１６には、水合流部１６ａが設けられ、水路切替手段３からリム吐水ノズル３２に向かうリム導水路３７に設けた三方弁３６で分岐した給水管３８からの給水を下水に向けて排出するようになっている。便器洗浄などを実施する時に水路切替手段３からリム吐水ノズル３２に向けて供給される水は、溜水と尿の混合されたものの水位を測定している時には水合流部１６ａ側に切り替えられるようになっている。下水配管内で発生した臭気は、流出口１２ａが溜水によって封水されていないとトイレ側に逆流する恐れがあるが、この水合流部１６ａからの給水によって臭気の上昇・拡散が防止されるようになっている。
【００２３】
なお、尿量が多い場合には流出口１２ａが封水状態となることが考えられる。その状態で下水配管中に他の設備器具などに起因する排水流れによって負圧が発生したとしても、水合流部１６ａには空気が吸気管１６ｂから送り込まれ負圧量が緩和・抑制されるようになっている。測定中は空気の流入によって負圧がトラップ側に加わらないため、本発明の溜水水位測定に誤差が発生しないようになっている。空気調和衛生工学会規格の給排水衛生設備規準によると、下水配管の設計は下水配管内で４０ｍｍ水頭が上限とされているが、空気の供給量としては毎秒２５Ｌ程度を供給すると負圧がトラップ側に加わらないようになる。
【００２４】
溜水水位を溢流水位（Ｈ）より下げた状態で、採尿器５１は採尿アームの回動動作によってボール１２内部を移動して排尿経路に達し、直接、尿を採取する。便器前方側が男性の採尿位置であり、後方側が女性の採尿位置である。特に女性の排尿範囲は個人差があることから、前後方向に位置調節機能を設けても良い（尿採取位置Ａ）。便器洗浄実施時には、採尿器５１は便器に給水される水と干渉することを防止して、排水に対して弊害が発生しないようリム面１４の凹部から逃げる（便器洗浄逃げ位置位置Ｂ）。採尿しない時には、採尿器５１はリム面１４近傍に収納されおり、また、ボール部１２の汚物排出動作の完了後に、溜水を補給する段階でこの位置に配置されると補給水の水流によって採尿器５１が洗浄されることになる（採尿器洗浄および収納位置Ｃ）。
【００２５】
採尿器５１は採尿時点において略上方を向いているため、その内側に尿だけでなくカビや藻の胞子や各種細菌等が付着することがある。それらは尿と共にセンシング手段や、検体採取手段に吸引されるため、吸引配管の内側において、それらが繁殖・増殖して配管詰まりを発生したりすることがある。また細菌が尿素を分解する時にｐＨが上昇することに起因する、水に含まれるリン酸カルシウムや炭酸カルシウムの固化、俗称「尿石」によって吸水配管内内側が閉塞することもある。後述の方法によって、吸水配管には洗浄水が供給され清浄化が図られている。洗浄水としては殺菌剤としての次亜塩素イオンや銀イオンまたは銅イオンなどを含むものが推奨される。次亜塩素イオンは補充液として備蓄してあるものを使用しても良いし、市水に含まれる残留塩素イオンを利用して、電気分解によって作り出されても良い。また測定対象がナトリウムイオン濃度やカリウムイオン濃度であった場合は、濃度校正用に使用する校正液を各イオンの塩素加工物として添加し、その塩素イオンを利用すると電気分解の効率を向上させることができる。塩素イオンの他の供給源としては、測定対象である尿の溶存イオンを利用するものであっても良い。
【００２６】
図３は、上述した水合流路１６ａの詳細を示す断面図である。
トラップ部１５の下流に接続される排水ソケット１６に水合流部１６ａが設けられ、水路切替手段３からの給水を下水に向けて排出するようになっている。便器洗浄などを実施する時に水路切替手段３からリム吐水ノズル３２に向けて供給される水は、溜水と尿の混合されたものの水位を測定している時に、水合流部１６ａ側に切り替えられるようになっている。下水配管内で発生した臭気は、流出口１２ａが溜水によって封水されていないとボール１２側に逆流する恐れがあるが、前述の給水によって排水ソケット１６内に水膜シールを形成して臭気の上昇・拡散が防止されるようになっている。合わせて、下水配管中に他の設備器具などに起因する排水流れによって負圧が発生したとしても、水合流路１６ａには空気が吸気管１６ｂから送り込まれるようになっている。空気の供給量としては毎秒２５Ｌ程度とすると、空気の流入によって負圧がトラップ側に加わらないため、本発明の溜水水位測定に誤差が発生しない。なお、本図の方式は水の流れによって発生した水合流部１６ａ内部の負圧によって、吸気管１６ｂから空気が吸引されるジェットポンプ方式であり、水路切替手段３から供給された水は空気を巻き込んで吐水されるため、見かけ上の体積を大きくすることができて水膜シールの形成が確実である。また、機構を簡略化するためにジェットポンプの構成としたが、送気ポンプによって空気を送り込む方式であっても良い。
【００２７】
図４は、本発明の生体情報測定装置の第一の実施例を示す動作シーケンス図である。
最初、溜水水位はトラップ１５の頂上部と略等しい溢流水位（Ｈ）で保持されている。使用者が（ア）の時点で測定準備開始スイッチ操作を実施すると、水路切替手段の上流側に設けられた主電磁弁（図示せず）が開弁すると共に水路切替手段３がゼット吐水ノズル３１側へ切り替わり、ゼット吐水が開始される。このゼット吐水が数秒程度行われた後に主電磁弁が閉弁してゼット吐水が終了する（イ）。なお、このゼット吐水が終了した後もサイホン現象は所定時間継続することによって溜水が下水に向けて排出され、溜水の水位が低下する。そして、主電磁弁が再び開弁する（ウ）が、この時点では水路切替手段３はリム吐水ノズル３２側へ切り替わっており、このリム吐水ノズル３２へ向うリム導水路３７に設けられた三方弁３６が給水管３８側と連通しているため、水合流路１６ａから吐水が開始される。この水合流路１６ａからの吐水は排水ソケット１６で水膜を形成し、下水配管からの臭気の侵入を遮断することによって下水臭気のトイレ内への上昇・拡散が防止される。なお、給水管３８には流量を絞る定流量弁を設けておくことにより、水合流路１６ａからの吐水流量を少なくして、節水を図ることが望ましい。
また、（ウ）の時点から導圧路４２に設けられた開閉弁３５が開弁すると共に圧力センサー４３のセンシングが開始されており、この圧力センサー４３が所定時間安定した値を継続して検出すると、その水位を測定前の水位（Ｘ）として記憶し、準備中表示が測定中に切り替わる（エ）。
【００２８】
そして、使用者が排尿開始スイッチを押すと、尿採器５１は尿採取位置（Ａ）に移動する。排尿開始スイッチは、男性スイッチまたは女性スイッチの２種類とすると、性別を入力して採尿位置を示すための操作が不要になる。尿採器５１が尿採取位置（Ａ）に移動完了したことを使用者が目視認識すると、この尿採器５１へ向けた排尿が開示される（オ）。尿採器５１からは尿の一部を尿採取手段は回収し、センシング手段に尿を送出したり、検体容器に尿を備蓄するために、尿を所定量分だけ採取・吸引されたりするが、その量は僅かであり、大部分の尿はボール１２の溜水に落下して水位上昇が発生する。尿検体の採取が完了すると、尿採器５１は収納位置（Ｃ）に戻る。
【００２９】
尿検体の送出方法としては、自吸式で、かつ尿中に含まれる細胞などのに損傷が発生しにくく、視認検査への問題が発生しにくいシリンジポンプ方式が推奨される。便器ボール１２内の水位変化は圧力センサー４３でモニタリングされ、予め設定記憶されている水位毎の溜水量データによって尿量変化に換算される。排尿が終了（カ）すると水位上昇が無くなる為、所定時間同じ水位を継続して検出すると、その水位（Ｙ）に対応した溜水量から測定前の水位（Ｘ）に対応した溜水量を差し引いて排泄尿量の算出を開始する（キ）。水位変化から換算した尿量の時間毎の変化量は、尿流速または尿流率と称される指標であり、前立腺肥大に代表される泌尿器系疾病の管理に使用することもできる。測定された尿量は、尿検体のセンシング手段によって測定された特定成分濃度を乗じることによって、使用者が排泄した特定成分の実排泄量としてもよい。
【００３０】
例えば特定成分をナトリウムイオン濃度とすると、尿量を乗じることによって、塩分排泄量を演算することができるが、ヒトは摂取塩分量の約９０％を排泄するという特質から摂取塩分量を推定することが可能である。この摂取塩分量は健康日本２１運動で提唱されている一般の方は１０ｇ以下、高血圧症患者は７ｇ以下に管理するべきとされる摂取塩分量のコントロールに使用することができる。
【００３１】
なお測定中において、誤って大便の排泄が行われた時は、水位測定値の振幅・周波数が尿だけの時と比べてことなるため、検体採取を中止したり、大便量の推定を行って尿量を補正することにより、尿量測定動作の信頼性低下を防止することができる。
【００３２】
使用者が表示された測定値を確認したり、本発明には含まれない他のサービスなどとの連携に向けて測定データを通信したり、あるいは測定結果を測定時間などと共に他の医療・健康関係従事者の指導を仰ぐべくプリントアウトされる。使用者が便器洗浄操作を実施すると（ク）、表示は再び準備中に変わる。便器洗浄の初期は三方弁３６がリム吐水ノズル３２側に切り替わり、それまで水合流路１６ａへ供給されていた洗浄水がリム吐水ノズル３２から噴出してリム吐水が行われてボール１２の内面を洗浄する。なお、採尿器５１はリム吐水と干渉しない位置（Ｂ）に移動して、便器洗浄性能に影響が出ないようにする。
【００３３】
リム吐水が所定時間行われて溜水水位が溢流水位（Ｈ）に上昇しきった状態で（ケ）、水路切替手段３がゼット吐水ノズル３１側へ切り替わり、ゼット吐水が開始される。このゼット吐水が数秒程度行われた後に主電磁弁が閉弁してゼット吐水が終了する（コ）。なお、このゼット吐水が終了した後もサイホン現象は所定時間継続することによって溜水が下水に向けて排出され、溜水の水位が低下する。そして、主電磁弁が再び開弁する（サ）が、この時点では水路切替手段３はリム吐水ノズル３２側へ切り替わっており、再びリム吐水ノズル３２から洗浄水が噴射されてボール１２内の溜水水位が溢流水位（Ｈ）に復帰する（シ）。
【００３４】
なお、（サ）〜（シ）におけるリム吐水されている段階で、採尿器５１はリム部に格納された洗浄位置（Ｃ）に移動され、その位置で採尿器５１の外殻はリム吐水ノズル３２から噴射されてボール１２の上方内面を旋回する吐水によって洗浄される。このリム吐水は単位時間当りの流量が多いため、採尿器５１の洗浄力が高い。便器洗浄に合わせて、尿採取手段の採尿器５１とセンシング手段をつなぐ吸引配管に次亜塩素イオンを含む電解水を供給すべく、電解水供給手段が駆動される（ク）。本例では便器洗浄と同じタイミング（シ）で尿採取手段とセンシング手段の洗浄が完了する状態を示しているが、両者は独立であり、洗浄が短時間で終了したり長時間に渡る場合も考えられる。洗浄工程が完了すると、準備中表示は測定可表示に切り替わることになる。
【００３５】
図５は、本発明の生体情報測定装置の第一の実施例を示すシステムブロック図である。
大きく便器部と機能部に分割することができる。便器部に溜水に対してサイホン現象を発生させるためのゼット吐水ノズルが溜水中に設けられ、溜水を補給する目的でリム吐水ノズルが設けられている。機能部に供給された市水は機構系に影響を与えないよう異物を除去するストレーナを内在する給水部を介して、水路切替手段に供給される。水路切替手段および切替弁は便器部の排泄物下水排出のためのゼット吐水ノズルとリム吐水ノズル、下水配管からの臭気上昇防止用の排水ソケット、および、機能部の尿検体採取のための採尿手段を洗浄するための電解水供給手段に水を順次供給する。
電解水供給手段には、次亜塩素酸の生成効率を向上させるための塩素供給手段が接続されている。水中の塩素量と必要としている次亜塩素酸濃度が適合している場合は不要であるが、より高い殺菌性能・尿石防除性能を求めたい時などには、塩素供給手段が必要である。イオンセンサーの校正液に含まれる塩素イオンを流用するものであったり、塩化ナトリウムの備蓄部材であったり、尿の一部を貯えておいて溶存塩素イオンを利用するものなどが塩素供給手段として推奨される。本出願人の実験によれば、次亜塩素酸濃度１〜５ｐｐｍ程度で殺菌および尿石防除効果があることを確認した。
【００３６】
制御手段は水路切替手段、電解水供給手段、水位測定手段、採尿手段、および、センシング手段をコントロールすると共に、測定演算結果を通信手段経由で操作・表示部に伝送する。通信手段は有線伝送だけでなく、赤外線や電波などを利用した無線伝送であっても良い。なおセンシング手段は機能部中に存在しても良いが、他の大型臨床検査器などと連携するための検体容器を介したものであっても良い。
【００３７】
図６は本発明の生体情報測定装置の第二の実施例を示す断面図である。
排水ソケット１６には水合流部１６ａが接続され、水路切替手段３から供給される水を下水に向けて供給すると共に、吸気管１６ｂから送り込まれる空気を送出するようになっている。吸気管１６ｂの他端には、後述の方法によって下水配管内の負圧を解消すべく、空気を下水配管に流入可能とするための通気弁１６ｃが接続されている。
本実施例では尿量測定の手法として、溜水水位を圧力センサーで測定し、水位位置を尿量として換算するようになっている。使用者が排泄する尿量が少ない場合は、通気弁１６ｃだけでなくボール１２側からも通気される。しかし尿量が多い場合は、破封している流水が再び封水状態となることが考えられる。溜水水位を測定している圧力センサーによって、封水状態を検知した以降は、下水臭気の上昇を防止するために排水ソケット１６に向けて供給される水は不要になるため給水は停止すべきである。また水流の停止は、水の流れが発生させる負圧を止める効果もあるため、溜水水位および尿量測定精度を向上させる効果もある。
【００３８】
図７は本発明の通気弁実施例の動作原理を示す断面図である。
排水ソケットに接続された吸気管１６ｂの他端には、通気弁１６ｃが接続されている。弁体１６１は本体１６３のガイド１６４によって、上下に移動可能となっている。弁体１６１の中央部には穴が形成されており、弁体の上部には圧力室１６２が構成されている。向かって左側は下水配管内に負圧が無い状態、また向かって右側は下水配管内で負圧が発生した場合を示す。
下水配管内に負圧がない場合、圧力室１６２内部の圧力は下水配管内と同じ圧力であり、かつ、大気圧とも同じである。従って弁体１６１は自重によって本体１６３側に落下しており、弁体は本体１６３と圧力室１６３を押さえている形となり、下水配管内で発生した臭気がトイレ内に上昇・拡散することがない。
下水配管内で負圧が発生した場合、圧力室１６２内部の圧力は下水配管内と同じ圧力となるため、弁体１６１を押さえている圧力は大気圧より減少する。この圧力差によって弁体１６１は上方に引き上げられ、外側から通気弁１６ｃの内部に向けて負圧が解消されるまで空気が流入することになる。負圧がトラップ部を介して溜水部に伝わらないため、溜水水位を測定するときに水位変化が発生せず、結果として高精度の尿量測定ができることになる。
【００３９】
図８は本発明の生体情報測定装置の第二の実施例を示すシステムブロック図である。
大きく便器部と機能部に分割することができる。便器部に溜水に対してサイホン現象を発生させるためのゼット吐水ノズルが溜水中に設けられ、溜水を補給する目的でリム吐水ノズルが設けられている。機能部に供給された市水は機構系に影響を与えないよう異物を除去するストレーナを内在する給水部を介して、水路切替手段に供給される。水路切替手段および切替弁は便器部の排泄物下水排出のためのゼット吐水ノズルとリム吐水ノズル、下水配管からの臭気上昇防止用の排水ソケット、および、機能部の尿検体採取のための採尿手段を洗浄するための電解水供給手段に水を順次供給する。排水ソケットには下水配管内で負圧が発生したときにのみ作動し、負圧が解消されるまで空気を供給する通気弁が接続されている。
【００４０】
図９は本発明の生体情報測定装置の第三の実施例を示す断面図である。
溜水の水位を圧力センサーで測定すること、および、下水臭気の上昇を抑えるために測定中は下水に向けて水を流すことは、第１および第２の実施例と同じである。洋風大便器１１のボール１２の封水部には、穴または切り欠き１２ｂが形成されている。サイホン現象によって低下して水位（Ｘ）に対して、尿４によって水位（Ｙ）は上昇することになるが、前記した穴または切り欠き１２ｂから空気が取り込まれるため、尿混じりの溜水は封水状態になることがない。従って下水配管内で負圧が発生しても、トイレ内部の空気がボール１２経由で下水配管内に取り込まれることになり、負圧がトラップ部を介して溜水部に伝わらないため、溜水水位を測定するときに水位変化が発生せず、結果として高精度の尿量測定ができることになる。本出願人の確認によれば、ヒトの１回あたりの排尿量は最大１０００ｍＬ程度であるから、穴または切り欠き１２ｂの上端は最大尿量時に空気を取り込める位置として設定すればよい。
【００４１】
図１０は本発明の生体情報測定装置の第三の実施例を示すシステムブロック図である。
大きく便器部と機能部に分割することができる。便器部に溜水に対してサイホン現象を発生させるためのゼット吐水ノズルが溜水中に設けられ、溜水を補給する目的でリム吐水ノズルが設けられている。機能部に供給された市水は機構系に影響を与えないよう異物を除去するストレーナを内在する給水部を介して、水路切替手段に供給される。水路切替手段および切替弁は便器部の排泄物下水排出のためのゼット吐水ノズルとリム吐水ノズル、下水配管からの臭気上昇防止用の排水ソケット、および、機能部の尿検体採取のための採尿手段を洗浄するための電解水供給手段に水を順次供給する。排水ソケットは、下水配管内に汚物混じりの溜水を排出する用途にのみ使用される。下水配管内で負圧が発生したときには、便器部の開口全体が空気を吸引し、負圧が解消されるまで空気が供給される。
【００４２】
図１１は本発明の生体情報測定装置の第四の実施例を示す断面図である。
上述の例ではボール１２の中の水位は、導圧路内部に空気を解して圧力伝達されていたが、本例で、圧力センサー４２は直接ボール１２の水圧を測定するようにしている。圧力センサー４３は直接尿や洗剤混じりの水と接することになるため、オイルを介した圧力伝達機構を有する圧力センサーを選択する必要があるが、直接測定であるため圧力センサーとしては高い出力を得ることができる。ボール１２と連通するトラップ部１５の途中に、ゼット吐水ノズル３１の水流方向に回動して開放されると共に、水流が無い時は閉止するフラッパー弁１８が配置されている。フラッパー弁１８の質量としては、想定される下水配管内の減圧側の圧力変動（水柱で４０ｍｍから５０ｍｍ程度）で開かないように設定する。当然、ボール１２側の水位が上昇すれば、水位と水流によってフラッパー弁１８は開いて水を下水側に排出する。本事例は便器の排出方法として、水道直圧方式を選定している。リム吐水で水位を上昇させ、ゼット吐水によって発生したサイホン現象で溜水を排出し、その後のリム吐水で封水を復活させるようになっている。基本的には便器から汚物を排出するための溜路はゼット吐水によって開放されるため、水流が管路を開放する必要が無く、結果として便器の汚物排出性能は変化することがない。フラッパー弁１８のヒンジ部には緩閉止機能を組み込んでおけば、便器排出後の溜水水位がばらつくことを防止できる。尿量測定時はボール１２内部は破封状態となっているが、フラッパー弁１８が下水配管内起因の臭気上昇を防止するだけでなく、管路が閉止されるため下水配管内で発生する圧力変動が溜水水位測定に影響を与えないようになっている。フラッパー弁１８は前述の水流の持つ力積によって開放されてもよいし、専用の回動アクチュエーターを利用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の生体情報測定装置の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の生体情報測定装置の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の空気供給手段の第一の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の生体情報測定装置の実施例を示す動作シーケンス図である。
【図５】本発明の生体情報測定装置の第一の実施例を示すシステムブロック図である。
【図６】本発明の生体情報測定装置の第二の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の通気弁実施例の動作原理を示す断面図である。
【図８】本発明の生体情報測定装置の第二の実施例を示すシステムブロック図である。
【図９】本発明の生体情報測定装置の第三の実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の生体情報測定装置の第三の実施例を示すシステムブロック図である。
【図１１】本発明の生体情報測定装置の第四の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…便器ユニット
２…機能ケース
３…水路切替手段（給水バルブ）
４…尿
５…機構ユニットキャビネット
１１…洋風大便器
１２…ボール
１２ａ…流出口
１２ｂ…穴または切り欠き（貫通孔）
１３…溜水
１４…リム面
１５…トラップ部
１６…排水ソケット
１６ａ…水合流部
１６ｂ…吸気管（空気流入管）
１６ｃ…通気弁
１７…圧抜き穴
１８…フラッパー弁（負圧破壊機構）
２１…便座
２２…便ふた
３１…ゼット吐水ノズル
３２…リム吐水ノズル（リム吐水部）
３３…分岐口
３４…開閉弁
３５…開閉弁
３６…三方弁
３７…リム導水路
３８…給水管
４２…導圧路
４３…圧力センサー（水位測定手段・圧力センシング手段）
５０…採尿ユニット
５１…採尿器
６０…電解槽
６１…ケース
６２…ふた
６３，６４…電極
６５…スペーサー
６６…入水口
６７…出水口
１６１…弁体
１６２…圧力室
１６３…本体
Ａ…尿採取位置
Ｂ…便器洗浄逃げ位置
Ｃ…採尿器洗浄および収納位置
Ｈ…溢流水位（第一水位）
Ｘ…測定前水位（第二水位）
Ｙ…排尿後水位
【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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