(57)【要約】【課題】脱臭ファンの排気通路にガスセンサを設置しても正確に排泄ガスを測定する健康状態測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決するために本発明の健康状態測定装置は、排便時に併発するガスを外部へ排出するファンと、前記ファンが配置される脱臭通路上に位置するガスセンサと、前記ガスセンサから得られるガス濃度より腸内状態指標を算出する制御部とを備え、前記ガスセンサは検知部と前記検知部を加熱する加熱部を有し、前記検知部にあたる風を緩和する風速低減部を前記ガスセンサの上流側に配置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排便時に併発するガスを外部へ排出するファンと、
前記ファンが配置されるガス通路上に位置するガスセンサと、
前記ガスセンサから得られるガス濃度より腸内状態指標を算出する制御部とを備え、
前記ガスセンサは検知部と前記検知部を加熱する加熱部を有し、
前記検知部にあたる風を緩和する風速低減部を前記ガスセンサの上流側に配置することを特徴とする健康状態測定装置。
【請求項２】
前記風速低減部は板状風避け部であることを特徴とする請求項１記載の健康状態測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、健康状態を判断するための腸内状態を非接触で推定することのできる健康状態測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
腸内状態は人の健康状態を反映することが広く知られている。腸内状態を知るための指標の例として腸内のｐＨ値や腸内細菌叢（菌バランス）を計測することが行われている。具体的には、排泄された便を採取し、水等で希釈するなどの前処理行ってからｐＨまたは細菌数を計測する。また、ｐＨの場合、便そのそのままの状態でｐＨ電極を接触させて計測することも行われている。この便中のｐＨ値または細菌数から腸内のｐＨ値または菌バランスを推測している。しかし、排便時のサンプリングはおよびその後の処理が煩雑である。さらに、採取してから計測までの間、便を安定して保存しておく必要があり、そうでないと、便に含まれているの活動により測定値が排便直後の便の値からずれて腸内状態を正確に計測できなくなる等の不具合もあった。
【０００３】
排便時に併発するガス（以下排泄ガスと呼ぶ）成分を利用して、非接触で腸内状態を知る技術としては特許文献１〜４がある。
【０００４】
特許文献１は、腸内状態報知装置およびその方法に関する本出願人の発明である。この装置では、排泄ガス中の水素ガスをガスセンサで測定し、ガスセンサから出力された信号値に対応した腸内状態情報を腸内健康度判定用付属情報から抽出してユーザに報知するものである。腸内状態情報としては、腸内に存在する種々の菌の総数、ビフィズス菌の数、悪玉菌の数、腸内菌の総数のうちのビフィズス菌数の割合、又は、腸内菌の総数のうちの悪玉菌数の割合等を採用している。
【０００５】
また、特許文献２の排泄ガス測定装置及び方法も本出願人の発明であり、排泄ガス中の水素ガスあるいはメタンガスをガスセンサで検出し、ビフィズス菌数を推定して腸内健康度を判定するものである。
【０００６】
また、特許文献３の健康測定装置は、排泄時に発生した臭気を酸化触媒で脱臭し、そのときに要した酸化電流から臭気成分濃度を検出するものである。
【０００７】
さらに、特許文献４の生体モニタ装置は、布製のＴ字帯にガスセンサを装着し、肛門から放出されたガスをガスセンサで検知してデータ化し、メモリに蓄えられたデータと過去のデータとを比較し、差が大きい場合など異常が認められる場合に表示装置に警告を表示するものである。
【０００８】
また、特許文献５のトイレ脱臭装置は、吸着剤の後ろにアンモニアガスを検知する臭気センサを取り付け、アンモニアガスの濃度が高くなったときに送風機の回転数を下げて、吸着剤による臭気の吸着が多くなるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３１５８３６号公報。
【特許文献２】特開２００５−２９２０４９号公報。
【特許文献３】特開平８−２１１０４８号公報。
【特許文献４】特開平９−４３１８２号公報。
【特許文献５】特開２０００−３２８６２９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、脱臭装置付き便器にガスセンサを取付ける場合、特許文献２にも記載されているように、脱臭ファン用排気通路内に取付けるのが便利である。また、脱臭ファン用排気通路内には、脱臭ファンによって一定量の風が流れているため、排泄物とともに排出されるガス成分を定量的に感知するのに好都合である。
【００１１】
しかし、脱臭するための風量は、特に加熱部を持つガスセンサにとっては過大である。すなわち、効率よく脱臭するにはかなり大きい速度で便鉢から空気を吸い込むことが必要だが、そのような風速では、センサの作動環境例えば温度を一定に保つことが難しく、正確に測定することができない。さらに強風にさらされることによりセンサの使用寿命が短くなる、などの問題がある。
【００１２】
本発明は、脱臭ファン排気通路にガスセンサを設置しても排泄ガスを精度よく測定する健康状態測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明の健康状態測定装置は、排便時に併発するガスを外部へ排出するファンと、前記ファンが配置される脱臭通路上に位置するガスセンサと、前記ガスセンサから得られるガス濃度より腸内状態指標を算出する制御部とを備え、前記ガスセンサは検知部と前記検知部を加熱する加熱部を有し、前記検知部にあたる風を緩和する風速低減部を前記ガスセンサの上流側に配置されている。また、前記風速低減部として板状風避け部を構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
風速の高い脱臭ファン用排気通路内にガスセンサを設置してもガス濃度を精度よく測定することができ、また、ガスセンサは強い風にさらされないため使用寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を説明するに先立って、本発明の作用効果について説明する。
【００１６】
本発明の健康状態測定装置は、排便時に併発する併発ガス中のガスの濃度を測定し、その結果を後述の手順を経て腸内状態指標、例えば腸内細菌バランスや便ｐＨに変換される。便のｐＨ値は腸内環境を示す指標であり、腸内環境を支配する腸内細菌のバランスが良いときは善玉菌であるビフィズス菌が優勢で、腸内のｐHは弱酸性に保たれる。また腸内のｐHは摂取する食品にも影響を受け、肉類等を偏って摂取するとアルカリ側に傾きｐＨ７以上となると大腸ガン等のリスクが高まり、一方、オリゴ糖や野菜類をバランスよく摂取すると弱酸性を保つことができる。  
【００１７】
本発明の健康状態測定装置は、排便時に併発するガスを外部へ排出するファンと、前記ファンが配置される脱臭通路上に位置するガスセンサと、前記ガスセンサから得られるガス濃度より腸内状態指標を算出する制御部とを備え、前記ガスセンサは検知部と前記検知部を加熱する加熱部を有し、前記検知部にあたる風を緩和する風速低減部を前記ガスセンサの上流側に配置されている。
【００１８】
本発明によれば、ガスセンサの上流側に風速低減部が備えられているので、脱臭ファンによる強い風の影響を直接受けずに、排便に併発するガスに含まれるガス濃度を正確に測定し、腸内状態を精度良く測定することができる。さらに、ガスセンサは強い風にさらされないため使用寿命が長くなる。
【００１９】
また、本発明の健康状態測定装置においては、前記風速低減部として板状風避け部を構成とした。板状風避け部によって風がセンサに直接当たらないようになる一方、測定対象となるガスが拡散によってセンサに到着するので、好都合である。
【００２０】
以下に添付図面に基づいて本発明の実施例を具体的に説明する。まず第一の実施例を図１から図２に基いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の健康状態測定装置を搭載した人体洗浄装置組込タイプ洋式便器の一例を示す（部分透視）外観図である。
【００２２】
便器１の便座２と便鉢３周縁の頂部との間に設けたスペースを利用して脱臭ファン用排気通路４が設置されている。脱臭ファン用排気通路４内には、脱臭ファン５、脱臭部としての脱臭カートリッジ６およびガスセンサ７が取り付けられている。
【００２３】
制御部８はガスセンサ７の動作等を制御するガスセンサ制御部、およぶガスセンサ７から得られた出力データを解析しガス濃度より腸内状態指標を算出する演算部を含む。制御部８は便座２の後部内に組み込まれ、さらに、演算結果である腸内状態指標データの表示部１０が、人体洗浄装置の操作パネル１１に組み込まれている。なお、ガスセンサ７と制御部８とのデータ交換は結線により、また制御部８と表示部１０とのデータ交換は赤外線により行っている。
【００２４】
図２は本発明の健康状態測定装置の一例を示す概念図である。四角い断面構造を有する脱臭ファン用排気通路４内に、風上側から順に脱臭ファン５、脱臭カートリッジ６、風速低減部１２およびガスセンサ７が配置されている。ガスセンサ７は測定対象となる成分に反応し、電気的な信号に変換する検知部７ａ、および検知部を一定温度に保つための加熱部７ｂを含む。センサの検知部が概して最適な作動温度があり、その最適な作動温度に保つために、検知部を加熱する加熱部を備えている。本実施例ではガスセンサ７として二酸化炭素センサを使用したが、ニオイセンサおよび半導体式水素センサなども例としてが挙げられる。これらのガスセンサは構造が簡単でコストが安く取り扱いやすいなどのメリットがある。なお本実施例ではセンサは脱臭ファン用排気通路の下部に位置し、風速低減部は脱臭ファン用排気通路の上部が開口するような形状となっている。
【００２５】
ガスセンサ７の上流側に配置されている風速低減部１２はガスセンサ７の検知部に当たる風速を低減し、その結果脱臭ファン５による送風があっても加熱部によって検知部の温度が所定範囲内に制御されることを担保する機能が果たされれば構造を問わないが、本実施例ではガスセンサ７の検知部７ａ側（上方側）を越える高さまで排気通路を塞ぎ、上方と脱臭ファン用排気通路４を形成する構造体の内壁（以下排気通路内壁１６と略す）との間に空間を形成する一定の厚味を持つ板状風避け部の構造となっている。
【００２６】
次に第2実施例を示す。構成は第1実施例とほぼ同じであるが、脱臭ファン用排気通路の断面形状のみが異なり、円形構造となっている。図３は本実施例をガスセンサ７の設置された下流側からみた要部拡大断面図である。ガスセンサ７が排気通路４の断面の下側に取り付けられている。風速低減部１２は、排気通路４の一部分を塞ぎ、上方側のみを開放した状態で設置されており、風速低減部１３と排気通路内壁１６との間に空間を形成している。空間に面する風速低減部の頂面１５以外の風速低減部の断面外周部分は排気通路内壁１６の形状に合わせた表面形状を備え、隙間なく排気通路内壁１６と接触するように設計されている。
【００２７】
さらに、風速低減部１２はその頂面１５の高さがガスセンサ７の設置位置よりも高くなるように設置される。本実施例では第１の実施例と同様、ガスセンサ７が風速低減部１２から一定距離離れて配置されているが、両者間の距離をゼロにしてくっつくように配置した方が風速低減効果がより高いのでなおよい。また、本実施例では、風速低減部１２とガスセンサ７が脱臭カートリッジ６の下流側に配置されているが、風速低減部１２とガスセンサ７を脱臭カートリッジ６の上流側に配置してもよい。この配置は、特に脱臭カートリッジ７によって吸着されてしまうガス成分、例えばアンモニアや硫化水素ガスを測定するのに好適である。
【００２８】
第１および第２実施例では、風がガスセンサ７の検知部７ａよりも高い風速低減部と排気通路内壁１６との間の空間を通して流れてくるので、風がガスセンサ７の検知部７ａに直撃することなくガスセンサ７の上方を通過する。したがってガスセンサ７に当たる風は弱くなるため、気流による冷却効果の影響が緩和される。冷却効果緩和の外に、気流が直接当たることによるノイズ拾い、粒子や水滴などの検知部７ａへの付着も緩和される。なお、風速低減部があっても、検知対象のガス成分が風の副流や拡散によって検知部７ａへ到達するので支障なく測定することができる。
【００２９】
第１および第２実施例において、脱臭ファン４で送られてきた風が、風速低減部１２の排気通路内壁１６との間に形成された空間からガスセンサの上方を通過して下流へ流れる。検知対象の排泄中のガス成分が風に乗って運ばれてきた際、その一部分が風の副流や拡散によって検知部７ａへ到達し、ガスセンサ７によって検出し測定される。ガスセンサ７で得られたセンサ出力信号が制御部８に送られ記録される。次に制御部８の演算部ではセンサの出力信号からガス濃度を求め、さらにガス濃度から腸内状態指標を推算する。
【００３０】
図４は、本発明健康状態測定装置の第３の実施例を示す概念図である。脱臭ファン用排気通路４を形成する構造体は第１実施例と同じ四角い断面構造を持ち、その内壁の一部分が凹んで窪みを形成している。窪みは底が四角形で、排気通路４の中を通るガスの流れに対して横切る方向と平行な側面１７を持ち、仮想面１９を持つ四角い空間１８を形成し、その四角い空間１８の中にガスセンサ７が、仮想面１９よりも中へ位置するように設置されている。本実施例では、排気通路内壁１６の窪みの上流側の側面１７の上部分が風速低減部となっている
【００３１】
続いて、本発明の健康状態測定装置によって排泄ガスのガス濃度測定値から腸内状態指標を推定する方法の例について説明する。
【００３２】
図５は、本発明の健康状態測定装置によって排泄ガスのガス濃度測定値から体内ｐＨ値を推定する手順の一例を示す流れおよび換算グラフである。ガスの例として二酸化炭素を用いた。図５（ａ）に示したように、排便時に併発するガス中の二酸化炭素ガス濃度を利用して便の酢酸濃度を推定することができ、さらに酢酸濃度から便のｐＨ値、すなわち腸内のｐＨ値を推定することができる。
【００３３】
図５（ｂ）は排便時に発生したガス中の二酸化炭素ガス濃度（電圧による。容量％で表示）の最大値と、そのときに採取した便中の酢酸濃度（μｍｏｌ／ｇ）との相関を示す実測データである。このように二酸化炭素ガス濃度と酢酸濃度との間に相関性があることの理由は明確ではないが、便のｐＨ値は含まれるカルボン酸の濃度によって左右され、このカルボン酸の一定割合が体内で水と二酸化炭素に分解されているためと推測される。
【００３４】
したがって、カルボン酸のうちの大部分を占める酢酸の濃度も上記二酸化炭素ガス濃度と相関があることになる。また、図５（ｃ）は便中の酢酸濃度と便中のｐＨ値との相関を示す実測データであり、他に含まれる酸や塩基の影響を受けてデータは多少乱れるものの、ほぼ、直線的な関係を示している。
【００３５】
図６は、本発明の健康状態測定装置によって二酸化炭素ガス濃度を測定した場合のｐＨ値への換算手順を示すグラフである。図６（ａ）は排便時に発生したガス中の二酸化炭素ガス濃度（電圧による）をガスセンサ７で測定した例を示すグラフである。横軸の時間（秒）は排便所要時間を表し、ｔ１は排便開始時、ｔ２は排便終了時である。最高濃度は排便量が最も多い時点で出現するため、このときのガス濃度（最大値Ｖｐ）を利用すれば、より正確なｐＨ値を推定することができる。
【００３６】
上記Ｖｐ値を使い、図６（ｂ）の二酸化炭素ガス濃度と便中の酢酸濃度との相関を示す（図５（ｂ）と同じ）グラフから酢酸濃度Ｃａｃを推定し、さらに図６（ｃ）の便中の酢酸濃度と便中のｐＨ値との相関を示す（図５（ｃ）と同じ）グラフからｐＨ値を推定することができる。
【００３７】
図７は、本発明の健康状態測定装置洋式便器に付設された衛生洗浄便座装置に内蔵）を使用した健康状態測定方法の手順を示す一例である。使用者（以後、「ユーザ」と呼ぶ。）の動作を左側に、便座装置が行う処理（健康状態測定装置の処理を含む）を右側に別けて表示した。
【００３８】
本図の流れの通り、ユーザはトイレ内に入室し排便をして退室するのであるが、このトイレには本発明の健康状態測定装置が取り付けてあるため、退室する前には自分の腸内のｐＨ推定値を表示部１０に表示されることで、その日の体調を知り、あるいは継続的に測定していた場合は経時的な体調の変化を知ることができる。
【００３９】
まずユーザが入室すると人体検知センサによって入室が検知され、制御部８のガスセンサ制御部によって二酸化炭素ガスセンサ７が起動される。人体検知センサを使わない場合には、ユーザが健康状態測定装置の電源を手動で入れてもよい。
【００４０】
ユーザが着座すると着座センサが着座を検知し、制御部８のガスセンサ制御部によって脱臭ファン５および二酸化炭素ガスセンサ７が作動を開始する。風速低減部の働きによって脱臭ファンで運ばれてきた風がガスセンサ７に直接当たらないようにガスセンサ７の上方を通過するので、ガスセンサの検知部の温度がファン作動前後に変化がなく、スムーズにガス中の二酸化炭素センサ濃度に対応する出力が得られる。ここで稼動開始時のセンサの時刻をｔ１とし、その時刻に対応する二酸化炭素ガスセンサ７の電圧値（Ｖｏｌ％濃度）をＶ１と呼ぶ。なお、ガスセンサの始動は着座センサを使わずにユーザがセンサの始動スイッチを押してもよい。
【００４１】
ユーザが排便を開始し終了するまで、二酸化炭素ガスセンサ７は一定時間ｔｘ、たとえば１秒おきにデータＶｘを検出し、それらを制御部８に書き込む。
【００４２】
排便終了後、ユーザが人体洗浄を開始する。このとき、洗浄ボタンと連動させて二酸化炭素ガスセンサ７の記録を終了させる。排便終了時の時間ｔ２と二酸化炭素ガスセンサ７のそのときの検知データＶ２が記憶される。なお、排便前または排便中に洗浄ボタンが使われるケースもあることを考慮する場合は、洗浄ボタンと連動させずにユーザが手動で記憶終了させる形式としてもよい。
【００４３】
次に、制御部８の演算部ではｔ１〜ｔ２の範囲で二酸化炭素ガス濃度の最大値Ｖｍａｘを検索する。そしてＶｍａｘの値そのもの、またはＶｍａｘから二酸化炭素ガス濃度の最小値Ｖｂ１を引いた値を測定値（最大値Ｖｐ）として記録する。
【００４４】
そしてＶｐ値から酢酸濃度Ｃａｃ値を推定し、続いて酢酸濃度Ｃａｃ値からｐＨ値を推定する。同定したｐＨ値は制御部８に書き込み、さらに同定結果をユーザに表示部１０等により報知する。
【００４５】
ユーザが離座すると、それを着座センサが感知し脱臭ファン５が停止する。そしてユーザが退室すると人体検知センサによって退室が検知されその信号が制御部８のガスセンサ制御部に送られ二酸化炭素ガスセンサ７の電源が切られる。
【００４６】
尚、本実施例では二酸化炭素ガスセンサを使用したが、水素ガスセンサや硫化水素センサなどを使用しても、それに対応した換算方法を使用することで、同じように腸内状態指標を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の健康状態測定装置を搭載した衛生洗浄便座装置を付設した洋式便器の一例を示す（部分透視）外観図
【図２】本発明の健康状態測定装置の一例を示す概念図
【図３】本発明の健康状態測定装置にある風速低減部の断面構造の例を示す概念図
【図４】本発明の健康状態測定装置の他の例を示す概念図
【図５】本発明の健康状態測定装置によって二酸化炭素ガス濃度から腸内ｐＨ値を推定する手順の一例を示す流れおよび換算グラフ
【図６】本発明の健康状態測定装置によって二酸化炭素ガス濃度を測定した場合の、ｐＨ値への換算手順を示すグラフ
【図７】本発明の健康状態測定装置（衛生洗浄便座装置に搭載）を使用した健康状態測定方法の手順を示す一例
【符号の説明】
【００４８】
１…便器、２…便座、３…便鉢、４…脱臭ファン用排気通路、５…脱臭ファン、６…脱臭カートリッジ、７…ガスセンサ、７ａ…検知部、７ｂ…加熱部、８…制御部、１０…表示部、１１…操作パネル、１２…風速低減部、１３…風速低減部、１５…風速低減部の頂面、１５…排気通路内壁、１７…側面、１８…四角い空間、１９…四角い空間の仮想面。
【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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