(57)【要約】      （修正有）【課題】尿流量測定便器の動作信頼性を向上させる。【解決手段】尿量や尿流率などの尿流量情報を測定する尿流量測定便器において、使用者の尿を受けるボールと、前記ボール内を洗浄すると共にボール内に所定量の溜水を供給する給水手段と、前記ボール内の溜水の水面の位置である溜水水位を測定する溜水水位測定手段と、予め演算された前記溜水水位と溜水量の検量関係を記憶する検量線記憶手段と、被験者の排尿により変化する前記溜水水位の変化と前記検量関係より、被験者の少なくとも排尿量を含む尿流量情報を演算する尿流量情報演算手段を有する尿流量測定便器において、前記溜水水位測定手段は、前記ボールの外壁面側に設置されて前記溜水面に向かう超音波を発信する超音波発信部と、前記ボールの外壁面側に設置されて前記溜水面で反射された前記超音波を受信する超音波受信部と、を備え、前記超音波を前記ボールの壁面を透過させて溜水水位を計測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の尿を受けるボールと、
前記ボール内を洗浄すると共にボール内に所定量の溜水を供給する給水手段と、
前記ボール内の溜水の水面の位置である溜水水位を測定する溜水水位測定手段と、
予め演算された前記溜水水位と溜水量の検量関係を記憶する検量線記憶手段と、
被験者の排尿により変化する前記溜水水位の変化と前記検量関係より、被験者の少なくとも排尿量を含む尿流量情報を演算する尿流量情報演算手段を有する尿流量測定便器において、
前記溜水水位測定手段は、前記ボールの外壁面側に設置されて前記溜水面に向かう超音波を発信する超音波発信部と、前記ボールの外壁面側に設置されて前記溜水面によって反射された前記超音波を受信する超音波受信部と、を備え、前記超音波を前記ボールの壁面を透過させて溜水水位を計測することを特徴とする尿流量測定便器。
【請求項２】
前記超音波発信部及び前記超音波受信部は一体構造であり、その送信及び受信の各方向軸が同一であり、且つ、前記方向軸は前記溜水面に対して垂直である
ことを特徴とする請求項１に記載の尿流量測定便器。
【請求項３】
前記超音波発信部及び前記超音波受信部は前記ボール底外壁との間で空気層が発生しないよう緩衝媒体で密着させたことを特徴とする請求項１又は２項に記載の尿流量測定便器。
【請求項４】
便器ボールは陶器または樹脂であり、
前記超音波の周波数は５００Ｈｚから３ＭＨｚであることを特徴とする請求項１乃至３のいづれか１項に記載の尿流量測定便器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール内の溜水水位変化を計測し、予め記憶された溜水水位と溜水量の検量関係を利用して尿量や尿流率などの尿流量情報を測定する尿流量測定便器において、前記ボールに対して貫通ような穴を設けたり、前記ボール内から排泄物混じりの汚水を流出させることなく、前記ボール内の溜水水位を測定することに係り、
特に漏水事故等が発生する恐れがなく、動作信頼性を向上させることに好適な尿流量測定便器に関する発明である。 
【背景技術】
【０００２】
従来の尿流量測定便器は、ボール内の排泄物混じりの溜水を所定の尿流量測定用タンクに移動させて尿流量情報を測定している（例えば、特許文献１参照。）。 
【０００３】
また、便器ボール内の溜水水位を、溜水に連接された導圧菅に設けた圧力センサーで測定しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、いずれの場合も、便器ボールには測定系と連通する貫通穴が必要であり、接続部からの漏水防止に対しては注意が必要である。また便器ボールの材質として一般的な陶器においては、孔の創成が大変であった。即ち、焼成時には精度良く作ることは困難であり、後加工で明けるには加工コストが高いという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−０８２７８３号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、ボール内の溜水水位変化を計測し、予め記憶された溜水水位と溜水量の検量関係を利用して尿量や尿流率などの尿流量情報を測定する尿流量測定便器において、前記ボールに対して外部と連通する穴を設けることなく溜水水位を測定することにより、特に漏水事故等が発生する恐れがなく、動作信頼性を向上させることである。
【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、使用者の尿を受けるボールと、
前記ボール内を洗浄すると共にボール内に所定量の溜水を供給する給水手段と、
前記ボール内の溜水の水面の位置である溜水水位を測定する溜水水位測定手段と、
予め演算された前記溜水水位と溜水量の検量関係を記憶する検量線記憶手段と、
被験者の排尿により変化する前記溜水水位の変化と前記検量関係より、被験者の少なくとも排尿量を含む尿流量情報を演算する尿流量情報演算手段を有する尿流量測定便器において、
前記溜水水位測定手段は、前記ボールの外壁面側に設置されて前記溜水面に向かう超音波を発信する超音波発信部と、前記ボールの外壁面側に設置されて前記溜水面によって反射された前記超音波を受信する超音波受信部と、を備え、前記超音波を前記ボールの壁面を透過させて溜水水位を計測することを特徴とした。
【０００６】
また、請求項２記載の発明のよれば、請求項１記載の発明において、前記超音波発信部及び前記超音波受信部は一体構造であり、その送信及び受信の各方向軸が同一であり、且つ、前記方向軸は前記溜水面に対して垂直であることを特徴とした。
【０００７】
また、請求項３記載の発明のよれば、請求項１又は２項に記載の発明において、前記超音波発信部及び前記超音波受信部は前記ボール底外壁との間で空気層が発生しないよう緩衝媒体で密着させたことを特徴とした。
【０００８】
また、請求項４記載の発明のよれば、請求項１乃至３のいづれか１項に記載の発明において、便器ボールは陶器または樹脂であり、
前記超音波の周波数は５００Ｈｚから３ＭＨｚであることを特徴とした。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、前記ボールに水位測定のための穴を設ける必要がなく、水位測定機構の信頼性が高く、かつ機構構成実現のための加工コストの低減を可能とした。
請求項２記載の発明によれば、簡素な構成で確実な溜水水位測定の実現を可能とした。
請求項３記載の発明によれば、陶器表面に加工上の凸凹が発生していても超音波発信部及び超音波受信部が超音波の送受信が確実に行なえるため、高精度の溜水水位測定実現を可能とした。
請求項４記載の発明によれば、一般的に便器として使用されることが想定される材質、および肉厚範囲でも超音波が便器ボールを透過出来るため、高精度の溜水水位測定実現を可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本技術を実施した第１の実施例における尿流量測定装置全体を示す斜視図である。図１を使用して、本実施例における尿流量測定装置の全体構成について以下に述べる。
本実施例における尿流量測定装置１は、便器洗浄機能などの通常の便器機能を備えた洋風大便器４と、洋風大便器４に一体的に組み込まれた衛生洗浄装置７と、洋風大便器４の背後に設置されたキャビネット１８と、被験者がそれら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操作・表示部７０とで構成されている。
【００１１】
洋風大便器４は陶器製または樹脂製または樹脂と陶器のハイブリッド製であり、ボールの上部には樹脂製の便座８１が回動自在に取り付けられている。本実施例では一般的に採用される便ふたを省略した事例を示している。医療機関で使用される場合、便ふたを回動させるために実施する動作が、身体に疾病を抱えている患者にとっては負担になるということに配慮したものであり、反対に患者の上半身を支えることを配慮した背もたれ８２をキャビネット１８に設置している。
【００１２】
キャビネット１８の内部には、被験者が洋風大便器４に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ために、溜水の水位変化を計測する機構部等を備えた尿流量情報測定ユニット３０が収納されている。その他、必要に応じて尿中の特定成分濃度等を計測する尿成分測定部などを、キャビネット１８の内部に収納しても良い。収納するものの占有体積により、キャビネット１８の大きさ・形状は変更が可能である。
【００１３】
操作・表示部７０は、排尿情報測定用のリモコン７２と、洋風大便器と衛生洗浄装置操作用のリモコン７１とを備え、排尿情報測定結果等を出力するプリンター７３はキャビネット１８の上方に配置している。被験者の操作性・視認性を配慮した時に、操作・表示部７０と排尿情報測定用のリモコン７２は壁に取り付けることが推奨されるが、操作の動線を配慮し、プリンター７３も壁取り付けとすることも可能である。
【００１４】
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操作するもので、測定開始を指示する測定開始スイッチと、排尿が終了したことを指示する排尿終了スイッチとが設置されている。さらに、リモコン７２には被験者の測定履歴などの個人情報を取得するために必要な個人別スイッチやＩＤカードやＩＤタグの読み込み手段等の個人認証手段、及び、電子データの入出力装置等が設けられている。
【００１５】
測定結果はプリンター７３を使用して被験者に開示されるようになっているが、リモコン７２の表示部で被験者に開示しても良い。さらにまた、本尿流量測定装置を医療機関に設置した場合は、複数の被験者データを看護師が所定の時刻にリモコン７２を操作して、プリンター７３からデータを取り出すことも考えられる。また電子データとして半導体記憶媒体で取り出したり、院内ＬＡＮに情報を乗せる方式であっても良い。
【００１６】
図２は、本発明に係る第一の実施例を示す尿流量測定便器の断面図である。洋風大便器１０は排水ソケット１１を介して排水配管に接続されている。トラップ部１２によって形成される溜水１３に排水配管との連通を遮断する封水の役割を持たせることによって、排水配管内で発生した臭気や衛生害虫がトイレ内に侵入しないよう衛生面に配慮されている。
【００１７】
図２に示すように、待機時においては、ボール１４内の溜水水位は、Ｙで示す測定開始水位になっている。測定開始水位Ｙは下水配管内の圧力変動による破封防止を配慮した水位であり、破封水位Ｘ２に対して封水深５０ｍｍ以上の位置である。トラップ部１２の頂部の位置である溢流水位Ｈと、測定開始水位Ｙの溜水量差が尿量測定範囲ということになる。
【００１８】
なお測定開始水位Ｙの形成に際しては、便器洗浄動作において水路切替手段１５の動作によって測定開始水位Ｙは創成されるようになっている。リム吐水ノズル１４ａからの吐水によってボールを洗浄した後、流路を切り替えゼット吐水ノズル１４ｂからトラップ部１２に向けて吐水を行ってサイホン現象を誘引し、排泄物混じりの溜水を排水配管に向けて排出する。次いで再びリム吐水ノズル１４ａから所定時間だけ吐水を行うことで測定開始水位Ｙが創成されるようになっている。水路切替手段１５の開閉動作には個体差があること、建築基準法施工令を配慮したときに封水深である測定開始水位Ｙと破封水位Ｘ２の間隔は５０ｍｍ以上必要であることから、溢流水位Ｈと破封水位Ｘ２の間隔が十分大きな便器であるときに、本方式は推奨されることになる。
【００１９】
排水ソケット１１に連通して、排水配管内の圧力変動を測定する圧力センサー１６が設けられている。溜水１３の水位は排水配管内の圧力によって上下に変動するが、排水配管内の圧力変動を測定する圧力センサー１６を測定して、常に圧力変動の無い状態に補正を実施するようになっている。
【００２０】
補正する前の溜水水位を測定するのが、ボール１４の底面裏に設けられた超音波センサー１７である。超音波センサー１７は超音波式の液中距離検出装置であり、取付け部のボール肉厚を透過出来る超音波の発信及び受信が可能な仕様の発信部と受信部とを併せ持った構成のものである。
【００２１】
そして、超音波センサー１７は、超音波の発信される中心軸（方向軸）が空気との密度の境界面となる溜水１３の溜水面１３ａに対して垂直になるように設置されている。したがって、超音波センサー１７の発信部から発信された超音波は溜水面１３ａで反射されてその一部が受信部に帰ってくるため、この往復する時間を計測することにより、溜水面１３ａまでの距離が溜水水位として計測されることとなる。
【００２２】
超音波センサー１７の振動子はセラミック製であり、ボール１４の底外壁との間で空気層が発生しないよう緩衝媒体で密着させてボール底の外壁に取り付けられるため、取付け部の陶器表面に加工上の凸凹が発生していても超音波をボール１４を介して溜水面に向けて効率よく発信することが出来るため、高精度の溜水水位測定実現を可能とした。具体的な緩衝媒体としてはシリコーングリスが良好な特性を示した。本出願人の確認によれば、溜水水位測定手段の音波発信数は５００Ｈｚから３ＭＨｚであることが水位測定性能として良好であることも確認した。
【００２３】
測定された溜水水位は、圧力センサー１６の測定値に従って圧力変動の無い状態に補正を行った後、予め記憶されている溜水水位と溜水量の関係式を用いて溜水量に換算されるようになっている。単位時間当たりの溜水変化量が尿流率ｑであり、これを排尿行為全体に対して積分したものが尿量Ｒということになる。
【００２４】
図３は、本発明に係る第二の実施例の尿流量測定便器を示す断面図である。水路切替手段１５とリム吐水ノズル１４ａの間に、バイパス流路１４ｃを排水ソケット１１と連通して設けている。
【００２５】
同じく、測定開始水位Ｙの形成に際しては、便器洗浄動作において水路切替手段１５の動作によって測定開始水位Ｙは創成されるようになっている。リム吐水ノズル１４ａからの吐水によってボールを洗浄した後、流路を切り替えゼット吐水ノズル１４ｂからトラップ部１２に向けて吐水を行いサイホン現象を誘引し、排泄物混じりの溜水を排水配管に向けて排出する。次いで再びリム吐水ノズル１４ａから所定時間だけ吐水を行うことになるが、超音波センサー１７の出力をモニターし、所定位置でバイパス流路１４ｃに向けてリムに向けて吐水していた水を切り替えるようになっている。結果として、高精度の測定開始水位Ｙが創成されるようになっている。測定開始水位Ｙと破封水位Ｘ２の間隔バラツキが小さくなるため、溢流水位Ｈと測定開始水位Ｙの溜水量差である尿量測定範囲に余裕が小さい場合に、測定開始水位Ｙのバラツキを抑制して、尿量測定範囲の確保を配慮した方式ということになる。
【００２６】
図４は、本発明に係る第三の実施例の尿流量測定便器を示す断面図である。水路切替手段１５と補水タンク１９の組合せで測定開始水位Ｙを創成している。
【００２７】
測定開始水位Ｙの形成に際しては、便器洗浄動作において水路切替手段１５の動作によって測定開始水位Ｙは創成されるようになっている。リム吐水ノズル１４ａからの吐水によってボールを洗浄した後、流路を切り替えゼット吐水ノズル１４ｂからトラップ部１２に向けて吐水を行いサイホン現象を誘引し、排泄物混じりの溜水を排水配管に向けて排出する。次いで再びリム吐水ノズル１４ａから所定時間だけ吐水を行うことになるが、測定開始水位Ｙに対して十分に低い位置まで吐水した後、実際に形成された水位を超音波センサー１７によって測定して、測定開始水位Ｙとの偏差から不足分の給水量を求めて、補助タンク１９中の水を導管１９ａとゼット吐水ノズル１４ｂ経由で、ポンプ１９ｂで追加供給して測定開始水位Ｙに修正する構成としている。ポンプ１９ｂの定量性により、第二実施例より高精度の測定開始水位Ｙが創成されることになる。
【００２８】
図５は、本発明に係る第四の実施例の尿流量測定便器を示す断面図である。測定開始水位の創成方法としてトラップ部１２を回動式の可動トラップ構造を採用した事例である。この実施例でも溜水水位を測定する目的でボール１４の底面裏に設けられた超音波センサー１７を設けている。
【００２９】
実施例１から３はボールが陶器であることを想定したが、ボールの材質としては陶器だけでなく、有機ガラスと称されるようなアクリル樹脂であったり、ボールは陶器で外郭は樹脂のようなハイブリッド構造であってもよい。ボール材質によって透過する超音波の速度が変化するため、溜水水位を測定するに当たっては、材質毎の音波速度を補正する必要がある。
【００３０】
図６は、本発明の尿流量測定装置の全体構成を示すシステムブロック図である。尿流量測定装置１が設置されたトイレまたは検査室に供給された市水は、水路の開閉を行う止水栓２を経て、分岐金具３に供給される。分岐金具３で市水は衛生洗浄装置７と洋風大便器１０に分岐される。図４の事例においては、測定開始水位Ｙを微調整するための補水タンク１９があるものを示したが、本システム図では省略している。洋風大便器４の水路切替手段１５に供給された市水は、ボール１４に設けられたリム吐水ノズル１４ａとゼット吐水ノズル１４ｂに各々所定のタイミングと時間と勢いで給水すべく、リム吐水手段１５ａとゼット吐水手段１５ｂが内蔵されている。図３の事例においては、測定開始水位Ｙを創成するためのバイパス流路１４ｃを示したが、本システム図では省略している。ボール１４に供給された水は、排水ソケット１６とトラップ部１２によって溜水１３を形成し、排水配管内で発生した悪臭や衛生害虫がトイレまたは検査室に侵入しないようになっている。トラップ部１２は固定トラッブ構造を利用したサイホン洗浄方式でも、回動トラップを利用した排出方式であってもよい。水路切替手段１５は、洋風大便器１０の操作・表示部２２の操作を受け、便器制御手段２０が制御している。
【００３１】
ボール１４の外側には溜水水位を測定するための超音波センサー１７が設けられ、また排水ソケット１１には排水配管内の圧力変動を測定するための圧力センサー１６が、各々設けられている。超音波センサー１７と圧力センサー１６の測定情報が、尿流量測定ユニット３０のインプットとなる。超音波センサー１７の測定情報は、溜水水位測定手段３１によって溜水水位情報として制御手段３３に送られる。圧力センサー１６の測定情報は、溜水水位補正手段３２によって溜水水位補正情報として制御手段３３に送られる。制御手段３３は、予め記憶した溜水水位と溜水量の検量関係を記憶する検量線記憶手段３３ａの情報を参照して、各々の測定値情報から、排尿情報演算手段３３ｂにおいて尿流率や尿量などの排尿情報を演算する。得られた排尿情報は、情報記憶手段３３ｃに記憶され、所定のタイミングで操作・表示部７０に送信される。
【００３２】
尿流量測定装置１は操作・表示部７０で操作されることになる。尿流量測定ユニット３０の測定動作と、衛生洗浄装置７の洗浄動作と、洋風大便器４の便器洗浄動作には、干渉動作が存在する。例えば便器洗浄中や衛生洗浄中は溜水水位を測定できないよう動作である。便器制御手段２０と尿流量測定ユニット３０の制御手段３３の間には連携制御手段２５が設けられており、両者のこのような干渉動作が発生しないようになっている。一方の動作中は他方を停止させたり、一方のシーケンスが終了してから他方を動作させるような調整を行うことになる。
【００３３】
以上述べたように、本実施形態の尿流量測定便器によれば、ボールに加工を施すことなく溜水水位変化を測定することができるため、尿流量測定機能の追加によって漏水等が発生することが無く、高い信頼性が期待できるという効果がある。
また溜水水位測定手段と溜水との間で、汚れが付着するような状況変化が発生することが無いため、測定系のメンテナンスが不要であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本技術を実施した第１の実施例における尿流量測定装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第一の実施例を示す尿流量測定便器の断面図である。
【図３】本発明に係る第二の実施例を示す尿流量測定便器の断面図である。
【図４】本発明に係る第三の実施例を示す尿流量測定便器の断面図である。
【図５】本発明に係る第四の実施例を示す尿流量測定便器の断面図である。
【図６】本発明の尿流量測定装置のシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…尿流量測定装置
２…止水栓
３…分岐金具
４…洋風大便器
７…衛生洗浄装置
１０…洋風大便器
１１…排水ソケット
１２…トラップ部
１２ａ…可動トラップ
１３…溜水
１３ａ…溜水面
１４…ボール
１４ａ…リム吐水ノズル
１４ｂ…ゼット吐水ノズル
１４ｃ…バイパス流路
１５…水路切替手段
１５ａ…リム吐水手段
１５ｂ…ゼット吐水手段
１６…圧力センサー
１７…超音波センサー
１８…キャビネット
１９…補助タンク
１９ａ…導管
１９ｂ…ポンプ
２０…便器制御手段
２２…（便器）操作・制御部
２５…連携制御部
３０…尿流量測定ユニット
３１…溜水水位測定手段
３２…溜水水位補正手段
３３…制御手段
３３ａ…検量線記憶手段
３３ｂ…排尿情報演算手段
３３ｃ…情報記憶手段
７０…操作・表示部
７１…リモコン
７２…リモコン
７３…プリンター
８１…便座
８２…背もたれ
Ｈ…溢流水位
ｑ…尿流率
Ｒ…尿量
Ｘ２…破封水位
Ｙ…測定開始水位
【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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