(57)【要約】【課題】動作信頼性が高く、かつ、測定精度が良好な排尿量測定装置を提供することにある。【解決手段】洋風大便器のトラップ部の溢流水位よりも低いレベルに設けられた前記溜水部の水位を所定レベル１まで低下させる手段と、前記所定レベル１より下方に設けられた前記溜水部の水位を所定レベル２まで低下させる手段とを有し、前記所定レベル１から前記所定レベル２となるように吸引した水量と、前記所定レベル１まで水補給手段が供給する水量の差から尿量を推定する尿量推定手段を備えたことを特徴とするので、測定前後の溜水位置を高精度に捉えることができ、結果として高い精度で尿量測定値を得ることができる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の尿を受ける溜水部と、前記溜水部に落下して尿を溜水とともに下水に排出するトラップ部を備えた洋風大便器ユニットに設置され、前記使用者が溜水部に排泄した尿量を推定する尿量推定手段を有する排尿量測定装置において、
前記溜水部の水を採取するための採水手段と、前記トラップ部の溢流水位よりも低いレベルに設けられた前記溜水部の水位を所定レベル１まで低下させる手段と、前記所定レベル１より下方に設けられた前記溜水部の水位を所定レベル２まで低下させる手段とを有し、前記所定レベル２まで水位が低下した溜水部に対して尿が流入してきたときに、
前記所定レベル１となるように前記溜水部に給水する水補給手段と、少なくとも前記溜水部より前記所定レベル１から前記所定レベル２となるように吸引した水量と、前記所定レベル１まで水補給手段が供給する水量の差から尿量を推定する尿量推定手段を備えたことを特徴とする排尿量測定装置。
【請求項２】
前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置近傍において、単位時間当りの吸水および／または給水量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の排尿量測定装置。
【請求項３】
前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置は、溜水の導電率測定結果および水温によって補正されることを特徴とする請求項１から２に記載の排尿量測定装置。
【請求項４】
前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置は、溜水を減少方向で検知させることを特徴とする請求項１から３に記載の排尿量測定装置。
【請求項５】
前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置は、溜水を増加方向で検知させることを特徴とする請求項１から３に記載の排尿量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排泄された尿量を知ることができる排尿量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、便器のトラップ部に排泄された尿をタンクに吸引して尿量を測定するものがある（例えば特許文献１参照）。また、水位の測定精度を高める方法として、電極間の導電性を確認すると共に、その本数を多点化したものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−０９４５３７号公報
【特許文献２】
特開平６−００３１７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排尿量測定装置では、測定対象である尿を吸引することに起因する動作信頼性不足という問題と、水位測定手段が高価であり、かつ、精度・再現性が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、動作信頼性が高く、かつ、測定精度が良好な排尿量測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために請求項１は、使用者の尿を受ける溜水部と、前記溜水部に落下して尿を溜水とともに下水に排出するトラップ部を備えた洋風大便器ユニットに設置され、前記使用者が溜水部に排泄した尿量を推定する尿量推定手段を有する排尿量測定装置において、前記溜水部の水を採取するための採水手段と、前記トラップ部の溢流水位よりも低いレベルに設けられた前記溜水部の水位を所定レベル１まで低下させる手段と、前記所定レベル１より下方に設けられた前記溜水部の水位を所定レベル２まで低下させる手段とを有し、前記所定レベル２まで水位が低下した溜水部に対して尿が流入してきたときに、前記所定レベル１となるように前記溜水部に給水する水補給手段と、少なくとも前記溜水部より前記所定レベル１から前記所定レベル２となるように吸引した水量と、前記所定レベル１まで水補給手段が供給する水量の差から尿量を推定する尿量推定手段を備えるようにした。
これにより、使用者の尿を測定系が吸引せずに高信頼性の排尿量測定系を設計できることに加え、測定前後の溜水位置を高精度に捉えることができるため、結果として高い精度で尿量測定値を得ることができる。
【０００７】
また、請求項２は、前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置近傍において、単位時間当りの吸水および／または給水量を減少させるようにした。これにより、尿量検知位置に対してオーバーシュート・アンダーシュート量を減少させることができ、結果として高い精度で尿量測定値を得ることができる。
【０００８】
また、請求項３は、前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置は、溜水の導電率測定結果および水温によって補正するようにした。これにより、導電率測定値が温度によって変化するという特性を測定系が持っていても、常に同一の温度、例えば２５℃換算値で比較することができるため、水位検知対象の前記溜水の水温と尿温の温度差によって尿混じりの溜水の温度にバラツキが生じるような場合であっても、高精度に水位位置を検知することができる。
【０００９】
また、請求項４は、前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置は、溜水を減少方向で検知するようにした。これにより、前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知を常に水位が離れる方向に統一することができるため、水面波立ちの影響を除外しやすく、かつ、検知位置に対するヒステリシスが発生することが無く、結果として高い精度で尿量測定値を得ることができる。
【００１０】
また、請求項５は、前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知位置は、溜水を増加方向で検知するようにした。これにより、前記所定レベル１および／または所定レベル２の検知を常に水位が近づく方向に統一することができるため、水位上昇時の水位検知再現性が高く、また、検知位置に対するヒステリシスが発生することが無く、結果として高い精度で尿量測定値を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図を用いて詳説する。
【００１２】
図１は、本発明の排尿量測定手段の第一の実施例を洋風大便器に係止した状態を示す斜視図である。
洋風大便器３１の内側にはボール面３２が形成され、溜水３３が汚物を受ける媒体として溜まっている。溜水３３は図示しない下水と連通し、水封構造を有したトラップ部３５が接続されている。洋風大便器３１の上面には、リム面３４が形成されている。リム面３４の上には、排泄物を下水に対して排出するための水を保持するロータンクや、使用者が排泄のために着座する便座などが当接することになるが、本図では説明を簡略化するために省略した形で記載されている。
【００１３】
洋風大便器３１のリム面３４には、上面に当接するようにリムカバー３が構成されている。リムカバー３の外郭は、洋風大便器３１を覆うように係止部を形成している。リムカバー３の側部には、別途詳細を説明するケース２が形成されている。ケース２の内部には、採尿部１の駆動部材が配置されている。採尿器１１により空中で直接採取された尿は図示しない配管路を介して計測部５に送致され、例えばグルコース・アルブミンなどの生体情報が測定されるようになっている。採尿器１１は採尿アーム１２と接続されており、回動アクチュエータ１３の動作により、ボール面３２の内部を前後に回動することで、使用者の排尿経路に達するようになっている。採尿器１１の内部には、電気伝導度を測定するための電極やイオンセンサーを配置すれば、尿中に含まれるナトリウム・カリウム・塩素・カルシウムなどのイオン濃度を測定することもできる。
【００１４】
なお、洋風大便器の溜水量は便器各々に対して固有の値であるから、本発明の方法で測定された尿量を利用し、所定の溜水量と尿量が混ざり、溜水によって尿が希釈されたと考え、溜水中に含まれる特定成分濃度を測定した結果から、尿中に含まれていた各種特定成分濃度を推定することもできる。溜水３３の挙動を測定して排泄尿量を測定するために、採水部２１はホース部材２２を介してリム面３４近傍から上下に伸縮されるよう、伸縮アクチュエータ２３が構成されている。計測部５の上面には操作・表示部５１が形成され、測定開始・調節などの操作と、測定結果や測定に当たっての注意内容などが表示されるようになっている。
【００１５】
図２は、本発明の排尿量測定手段の第一の実施例を示す水路系統図である。
採水部２１にはホース部材２２が連結され、伸縮アクチュエータ２３の動作によって、リム面近傍と溜水部の間を伸縮するようになっている。伸縮アクチュエータとしては送りローラーを回動させるステッピングモーターなどを利用すると、伸縮速度面と着水位置の精度面を両立することができる。採水部２１はトラップ部の溢流水位よりも低いレベルとなるように着水される。前記トラップ部３５の水封が切れず、かつ使用者の排尿量として一般的な上限値５００〜１０００ｍＬが吸引できる位置となるよう、ホース部材の長さ又は伸縮アクチュエータ２３の駆動時間を洋風大便器への施工時に設定作業すればよい。前記採水部２１に最初の溜水面位置を検出するセンサーを設け、その位置から一定量だけ採水部２１を沈めるよう伸出する構成としてもよい。
【００１６】
また、前記トラップ部水位の近傍に設けられた水位を原点位置として、その位置から一定量の水を排出する構成としているため、水面の波立ちや採水部の着水速度による動作再現性が高く、高い測定精度と再現性が期待できるようになっている。溜水部からポンプ２４によって吸引された水は、逆止弁２５を通過して備蓄タンク２７に供給される。備蓄された溜水は、開放された電磁弁２８および逆止弁２６を経て、ポンプ２４の逆送によって採水部２１より洋風大便器の溜水に戻されるようになっている。採水部２１の先端は開口しており、溜水を吸引するようになっているが、万一、排泄物やトイレットペーパーの残りを吸引しないように、別途清掃が可能なストレーナ構造を設けるとよい。
【００１７】
また、前記ストレーナは溜水へ水を戻す時の流れを整流化することも可能であり、異音防止や溜水の波立ち防止などの効果も発揮することができる。補給される水量を補給開示時は早く、徐々に遅くすることによって、測定に必要な時間の短縮と測定精度の両立を実施することもできる。元の水位になるまで水を戻した場合、前記備蓄タンク２７に残っている水量が排泄された尿量ということになり、後述の手法で測定が可能である。ポンプ２４および備蓄タンク２７は水だけを給排水するため、尿と接することに伴う腐食性の配慮が不要であり、機構としての動作信頼性が高いという特徴がある。
【００１８】
また、溜水部は測定シーケンスに合わせて溢流位置まで補水されるため、測定完了後すぐにタイムラグ無く洋風大便器の便器洗浄を実施しても、サイホン力が不足して排泄物の排出性能が低下するような恐れがなく、使用者にとって使い勝手がよい。本図に示す採尿部２１に必要な水位検知手段は、測定の基準となる水位を検出する機能だけが有ればよい。可動部分は不要である。
【００１９】
後述の図７から図８に示すような電極構成だけで良いため、洋風大便器ボール内という悪環境であっても動作信頼性が高い。
【００２０】
図３は、本発明の水位測定手段の第一の実施例を示す断面図である。
本図は備蓄タンク２７を示すものである。溜水の備蓄部は本体Ａ２０１と本体Ｂ２０２で構成され、溜水は給水路２０３から補給され、出水路２０５より下水又は溜水に連通している。内部には導圧路２１１を介して圧力センサー２１０が設けられており、水位によって導圧路２１１ないの空気が圧縮され、圧力値の換算で水位が測定されるようになっている。測定が終了した後、市水より供給される水によって内部が洗浄されるようになっている。本体Ａ２０１と本体Ｂ２０２は分離可能であるため、定期的に清掃を実施してスラッジを取り除くと、測定系を長い期間信頼性高く使用することができる。また、本体Ａ２０１と本体Ｂ２０２の材質として、銀や銅イオンなどを利用した抗菌剤を練り込んだ樹脂タンクとしたり、クロムなど抗菌作用のあるメッキを施した樹脂タンクとしたり、または抗菌性の高い銅製タンクを使用すると、カビなどの不快物質を抑制することができる。
【００２１】
本図に示す水位測定手段は、洋風大便器溜水面積より断面積の小さな備蓄タンクに吸引することにより、水位変化量を拡大しているため、簡便な圧力変化を測定することで水位変化・水量変化として容易に捉えることができる。
【００２２】
図４は、本発明の第一の実施例を示すシステムブロック図である。
市水はロータンクに供給され、給水部（ストレーナ）を介してポンプに吸引され、測定系の内部・外郭を洗浄するようになっている。採尿部に設けられた伸縮手段はストレーナを含む採水部を溜水に着水させ、ポンプは溜水をタンクに導くようになっている。タンク中の水位は推移測定手段で測定されるようになっている。
【００２３】
図５は、本発明の第一の実施例を示す動作シーケンス図である。
使用者が測定開始スイッチを操作すると、移動手段は採水部を前洗浄して溜水に着水させる。溜水に着水した採水部は溜水を吸引し、溜水の水位を低下させる。所定位置までの吸水が終了すると測定準備が完了し、使用者は溜水に向けて排尿すし、溜水の水位が上昇する。排尿終了スイッチ操作に伴い、タンク中の水は溜水に向けて補給され、元の水位を検出すると補給は終了され、タンクに残った水量が尿量として測定される。尿量測定結果は使用者に開示され、使用者は便器洗浄を実施する。
合わせて測定系の洗浄動作が実施され、洗浄が完了すると時間の測定が可能であることを表示する。
【００２４】
なお測定値は使用者に開示されるだけでなく、医療機関との連携や、食事・運動サービスなどとの連携を配慮して、通信を介して伝送されるものであっても良い。
【００２５】
図６は、本発明の第一の実施例を示すフローチャートである。
本図は図５の動作シーケンスをフローチャートとしたものである。使用者が測定開始スイッチを操作すると、移動手段は採水部を前洗浄して溜水に着水し、水位測定手段が水没する。溜水に着水した採水部は溜水を水位測定手段位置まで吸引・検知することで所定位置１が認識される。継続して溜水を吸引し、溜水の水位を低下させる。所定水量の溜水吸引が終了すると、溜水水位は所定水位２ということになり測定準備が完了する。、使用者は溜水に向けて排尿し、溜水の水位が上昇する。排尿終了スイッチ操作に伴い、タンク中の水は溜水に向けて補給され、所定水位１を検出すると補給は終了され、タンクに残った水量が尿量として測定される。尿量測定結果は使用者に開示され、使用者は便器洗浄を実施する。合わせて測定系の洗浄動作が実施され、洗浄が完了すると時間の測定が可能であることを表示する。所定水位１の近傍では、単位時間あたりの吸水・給水速度を小さくすることによってオーバーシュート量が低減されるため、測定精度・再現性が向上する。
【００２６】
図７は、本発明に用いられる採水部の第一の実施例を示す断面図である。
採水部４１の先端は開口しており、溜水を吸引するようになっているが、万一、排泄物やトイレットペーパーの残りを吸引しないように、別途清掃が可能なストレーナ４０５を着脱可能な固定キャップ４０６を利用して設けるとよい。また前記ストレーナ４０５は溜水へ水を戻す時の流れを整流化することも可能であり、異音防止や溜水の波立ち防止などの効果も発揮することができる。本体Ａ４０１には電極４１５と電極４１６が配置されている。各々には垂直方向に段差を設け、溜水面の波立ち等の影響が２つの電極の両方に発生しないよう配慮されている。ポンプによって溜水を吸引し、電極間のインピーダンスが所定値となったことを検知して水面が検知され、所定水位１であることが認識される。所定位置１からは継続して一定量の溜水が吸引され所定水位２が認知される。本体Ａ４０１は、電極４１５と電極４１６を覆うようにすると電極が機械的負荷で変形するような現象を防止できる。
【００２７】
一般にヒトの１回当りの排尿量は最大１０００ｍＬ程度とされており、電極４１５から固定キャップ４０６までの深さ方向の長さは、前記１０００ｍＬの溜水を吸引できる寸法としなければならない。洋風大便器で確認したところ、本寸法は２０〜４０ｍｍであった。
【００２８】
図８は、本発明に用いられる採水部の第一の実施例を示す水位検知回路図である。電極４１５と電極４１６の間に本図のような回路を構成し、発信周波数を導電率１０ｍＳ以下では０．２７ｋＨｚ、１０〜２０ｍＳ／ｃｍでは０．６１ｋＨｚ、２０〜５０ｍＳ／ｃｍでは３．３ｋＨｚにスイープさせることにより、溜水の導電率である０．２ｍＳ／ｃｍ程度から、ヒトの尿の最大導電率である５０ｍＳ／ｃｍまで測定が可能であることを確認した。
【００２９】
図９は、水位検知電極の水位変化に対する挙動を示す模式図である。
水没した電極４１５の水位を、吸引によって下げる状態を示している。電極４１５が水没している時、水面の表面張力によって、水面位置より高い位置まで水膜は達している。給水が進行すると、電極の端面で接触する面積が小さくなっていき、ついには両者が離れるような挙動を示す。
【００３０】
図１０は、水位位置に対する水位検知電極のインピーダンス変化挙動を示す模式図である。
測定開始時に所定水位１を検出する時、基本的に溜水は水であり、導電率は０．２ｍＳ／ｃｍ程度である。対して、排尿後の補水によって所定水位１を検出する時、溜水は尿混じりの水となっている。洋風大便器の溜水量は１．５〜３．５Ｌ程度であることから、最大導電率の尿が排泄された場合、溜水の導電率は１５ｍＳ／ｃｍ程度まで上昇する。電極水位深さと導電率測定に対して使用したインピーダンスの関係を調べたところ、本図のような関係があることが分かった。本図は同一インピーダンスで所定水位１の検知を行った場合、ディファレンシャルが発生することと、導電率ごとに水位検知インピーダンスを変えれば、ディファレンシャルが補正できることが示されている。
【００３１】
なお、導電率測定値は温度変化の影響を受けるため、前述、図７に示す採水部の接水部分に温度センサーを設けておくと、本図に示す温度補償精度をより高精度化することができる。つまり周囲環境の影響を受ける溜水と、ほぼ体温である尿温が混ざり、尿混じりの溜水ができる場合、周囲環境温度だけでなく尿量も尿混じりの溜水の温度にバラツキを生じさせる。例えば前述図８の測定系で導電率を測定した場合、導電率測定値は温度の影響を受けるため、常に尿混じりの溜水の導電率を同一温度、例えば２５℃換算値で評価しておけば、水位検知位置の再現性が高いことになる。
【００３２】
図１１は、水位位置検知に対する動作フローサブルーチンの第一の実施例である。
所定水位１の検知に対して、吸水と給水では検知方向が違うため図１０の補正を実施してもディファレンシャルは０にならない。本図は準備時の所定水位１検知に対して、測定後の補水（給水）と同じ方向で検知させることによって、ディファレンシャルの防止を図るようになっている。
【００３３】
図１２は、水位位置検知に対する動作フローサブルーチンの第二の実施例である。
本図は排尿後の補水（給水）の所定水位１検知に対して、準備吸引時と同じ方向で検知させることによって、ディファレンシャルの防止を図るようになっている。
図１１、および、図１２は水位検知方向を揃えると、ディファレンシャルをキャンセルして高精度・高再現性の水位検知が可能なことが示されている。どちらの方向から水位を併せるかは、測定系の動作タイムラグなどを配慮して、設計条件として選定すればよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、排泄物である尿を測定系に取り込むことがないので高い信頼性を有する測定系を作ることができるだけでなく、尿量測定値を換算するための水位検知手段を高精度・高再現性で作ることができるため、高い尿量測定精度を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排尿量測定手段の第一の実施例を洋風大便器に係止した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の排尿量測定手段の第一の実施例を示す水路系統図である。
【図３】本発明の水位測定手段の第一の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の第一の実施例を示すシステムブロック図である。
【図５】本発明の第一の実施例を示す動作シーケンス図である。
【図６】本発明の第一の実施例を示すフローチャートである。
【図７】本発明に用いられる採水部の第一の実施例を示す断面図である。
【図８】本発明に用いられる採水部の第一の実施例を示す水位検知回路図である。
【図９】水位検知電極の水位変化に対する挙動を示す模式図である。
【図１０】水位位置に対する水位検知電極のインピーダンス変化挙動を示す模式図である。
【図１１】水位位置検知に対する動作フローサブルーチンの第一の実施例である。
【図１２】水位位置検知に対する動作フローサブルーチンの第二の実施例である。
【符号の説明】
１…採尿部
１１…採尿器
１２…採尿アーム
１３…回動アクチュエータ
２…ケース
２１…採水部
２２…ホース部材
２３…伸縮アクチュエータ
２４…ポンプ
２５…逆止弁
２６…逆止弁
２７…備蓄タンク
２８…開閉弁
３…リムカバー
３１…洋風大便器
３２…ボール面
３３…溜水
３４…リム面
３５…トラップ部
４１…採水部
４２…アーム部材
５…計測部本体
５１…操作・表示部
２０１…本体Ａ
２０２…本体Ｂ
２０３…給水路
２０４…給水路
２０５…出水路
２１０…圧力センサー
２１１…導圧路
４０１…本体Ａ
４０２…本体Ｂ
４０３…ホース
４０４…水路
４０５…ストレーナー
４０６…固定キャップ
【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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