JP2004100357A - 洋風大便器ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】既存の便器を利用できるため安価で、排泄された尿量を簡易的に知ることができる洋風大便器ユニットを提供する。
【解決手段】大便器３１の前方に設置した電波送受信手段１から送信される電波５は、使用者１０の尿２０とぶつかり、その一部は反射して電波送受信手段１が受信する。送信電波と受信電波の差が生じた時間帯である排尿時間と、排泄された尿量とは正の相関があることから、既設の便器を利用したこのような簡単な構成で、排泄された尿量を推定することができる。
【選択図】　図１

Description

【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洋風大便器ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、便鉢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１参照）。また、便器と便座の間に重量センサーを設け、排泄前後の体重差によって尿量を算出するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３０１６２９号公報
【特許文献２】
特開平９−１１９８５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の尿量測定システムでは、専用の便器や便座が必要となるなど、装置の構成が複雑で高価であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、既存の便器を利用できるため安価で、排泄された尿量を簡易的に知ることができる洋風大便器ユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及びその作用・効果】
上記目的を達成するために請求項１は、使用者の尿を受ける溜水部と、前記溜水部に落下した尿を溜水とともに下水に排出するトラップ部とを備えた洋風大便器ユニットにおいて、使用者が排尿する際の排尿時間を測定する排尿時間測定手段と、前記排尿時間測定手段の測定結果に基づいて排泄された尿量を推定する尿量推定手段とを備えた。よって、既存の便器を利用して排尿時間を測定するだけで、排泄された尿量を簡易的に知ることができる。
【０００７】
請求項２では、請求項１に記載の洋風大便器ユニットにおいて、前記排尿時間測定手段は、電波の送受信による周波数差の経時変化を測定することにより排尿時間を算出するものであることとした。よって、電波を用いて尿に接触することなく排尿時間を測定できるため、動作信頼性が高い。また、既存の便器に対する追加工負荷も小さい。
【０００８】
請求項３では、請求項２に記載の洋風大便器ユニットにおいて、前記電波は、排泄される尿に向けて送受信されることとした。よって、尿量測定の際に、大便排泄の影響を取り除くことができ、通常の用便の中で尿量を知ることができる。
【０００９】
請求項４では、請求項３に記載の洋風大便器ユニットにおいて、使用者が自分の性別を入力する性別入力手段と、前記性別入力手段からの情報に基づいて前記電波の指向性を切り替える指向性切替手段とを備えた。よって、尿量測定の際に、排尿方向が異なる男女の性差の影響を取り除くことができる。
【００１０】
請求項５では、請求項２に記載の洋風大便器ユニットにおいて、前記電波は、前記トラップ部に向けて送受信されることとした。よって、女性で発生しやすい使用者の尿が主流・伏流など複数に分かれて排泄されたような場合でも、尿はすべて溜水部の水をトラップへ押し出すことから、排泄された尿の全量を知ることができる。
【００１１】
請求項６では、請求項２ないし請求項５に記載の洋風大便器ユニットにおいて、前記電波の送受信による周波数差に基づいて排尿流速を推定する排尿流速推定手段を備えるとともに、前記尿量推定手段は、前記排尿流速推定手段の推定結果を補正のために使用することとした。よって、尿量の推定精度を更に向上させることができる。
【００１２】
請求項７では、請求項１に記載の洋風大便器ユニットにおいて、前記排尿時間測定手段は、前記トラップ部内の圧力の経時変化を測定することにより排尿時間を算出するものであることとした。よって、既存の便器に対する追加工負荷が小さい。
【００１３】
請求項８では、請求項１に記載の洋風大便器ユニットにおいて、前記排尿時間測定手段は、前記溜水部内の圧力の経時変化を測定することにより排尿時間を算出するものであることとした。よって、既存の便器に対する追加工負荷が小さい。
【００１４】
請求項９では、請求項７若しくは請求項８に記載の洋風大便器ユニットにおいて、前記トラップ部内若しくは前記溜水部内の圧力変化値に基づいて排尿流速を推定する排尿流速推定手段を備えるとともに、前記尿量推定手段は、前記排尿流速推定手段の推定結果を補正のために使用することとした。よって、尿量の推定精度を更に向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る第一の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図である。一般に陶器で作られた大便器３１の内部には、溜水３３が貯溜されるとともに、使用者１０が排泄する尿２０を受けるボウル面３２と、図示しない下水に対して水封を形成するトラップ３４が構成されている。図示しない便座に着座した使用者１０の尿道口を出た尿２０は、溜水３３に接しないボウル面３２の乾燥面に沿いながら、あるいは直接、溜水３３に落下する。尿混じりの溜水３３の一部は、トラップ３４を通って下水に流れる。そして便器洗浄が行なわれると、尿混じりの溜水３３は、ボウル面３２に供給される洗浄水に押し出されて下水に流れていく。
【００１７】
大便器３１の前方には、陶器面に接するように電波送受信手段１が設置されている。電波送受信手段１から送信される電波５は、陶器を透過する性質があるため、若干減衰するものの、大部分はボウル面３２の上方に達する。使用者１０が放尿すると、送信された電波５は尿２０とぶつかり、その一部は反射して電波送受信手段１が受信する。なお、図１における使用者１０は男性の場合であり、男性は陰茎先端の尿道口から尿が排泄されるため、尿２０の流れは図１に示すように一般的に一本（主流）である。
【００１８】
図２は、女性の排尿状態を示す図である。女性は、外性器の中央付近に尿道口があり、また、膀胱から尿道口までの尿道が５０ｍｍ程度と短いことから、使用者１１から排泄された尿は主流２１だけでなく、臀部を伝わって溜水３３に落下する伏流２２が生じる場合が多い。
【００１９】
図３は、排尿中のある時点における周波数差とゲインの関係を表わしたグラフである。このグラフは、横軸に電波送受信手段１からの送信電波の周波数ｆ１と受信電波の周波数ｆ２との差である周波数差Δｆを、縦軸にゲインをとったものである。排尿が行なわれていない場合は、ボウル面３２や溜水３３は動かず、使用者１０の体動もないとすると、周波数差Δｆはほとんど発生しないが、排尿が開始されると、尿の流れに反射することによって生じる周波数差Δｆが、図３に示すようにゲインとして測定される。特に女性の尿は、図２に示したような流速の異なる種々の主流２１・伏流２２が生じるため、そのそれぞれに対応した周波数差Δｆがゲインとして表われる。
【００２０】
なお尿の流速は、使用者の体動や大便の落下速度の１０倍程度である。例えば送信する電波として１０ＧＨｚ帯のマイクロ波を採用した場合、尿流による周波数差は１０〜３０Ｈｚ程度であるが、体動や大便落下に伴う周波数差は１０Ｈｚ以下である。このことを利用して、ゲインを観測した周波数差の中から不要な成分を取り除くようにすれば、尿量の測定中に大便をしても、また、大きく体を動かす様なことがあっても、測定精度への影響を排除することができる。
【００２１】
図４は、最大周波数差の経時変化を表わしたグラフであり、図３で測定したゲインが最大となる最大周波数差Δｆｐが、時間とともに変化していく様子を表わしている。ゲインが観測される（すなわち最大周波数差Δｆｐがゼロではない）のは排尿中であることから、図４において最大周波数差Δｆｐがゼロではない時間帯（Ｔｈ）が、排尿時間に相当する。以上のように、電波の送受信による周波数差の経時変化を観測することにより、排尿時間を算出することができる。
【００２２】
次に、このようにして求めた排尿時間を利用して、排泄された尿量を推定する方法を説明する。排泄された尿量Ｑは、尿道断面積Ａと尿の流速Ｖと排尿時間Ｔの積で表わされる。
Ｑ＝Ａ×Ｖ×Ｔ　…（式１）
尿道断面積Ａは、尿道が狭窄しているような病的状態を除くと、人によらずほぼ一定で、約３ｍｍ^２である。また、尿の流速Ｖは、個人差や加齢に伴う膀胱周囲の筋肉の衰えなどにより多少は変化することのあるパラメータである。そして、測定すべき尿量Ｑにもっとも大きな影響を与える因子が、排尿時間Ｔである。実際、複数のモニターに対して実験を行ない、排尿時間Ｔを計測するとともに尿量Ｑを実測したところ、排尿時間Ｔと尿量Ｑとは相関係数が０．８以上の正の相関があった。そのグラフを図５に示す。このグラフを用いることにより、排尿時間Ｔから排泄された尿量Ｑを推定することができるのである。
【００２３】
ところで、上述したように尿の流速Ｖも変数であるので、これを知って尿量Ｑを推定する際の補正に使用するようにすれば、推定精度を更に向上させることができる。さて、図３で測定したゲインが最大となる最大周波数差Δｆｐは、最も流速の速い主流に起因するものである。そしてこの最大周波数差Δｆｐが大きいほど尿の流速Ｖが大きい。このことは、実験からも確かめられた。そのグラフを図６に示す。このような最大周波数差Δｆｐと尿の流速Ｖとの関係に基づいて、最大周波数差△ｆｐのピーク値、平均値、排尿開始から終了までの積分値などを、尿量Ｑを推定する際の補正に使用することで、推定精度が向上される。なお、どのように補正するかについては、送信周波数の設定や送受信デバイスの性能などに左右されるため、個々に実験を行なって最も相関が高いものを選定すればよい。さらに、溜水３３に尿が落下した時の音圧や、溜水３３に尿が落下したことに起因する温度変化を測定して、排尿時間Ｔを補正するようにしてもよい。
【００２４】
また、前述したように尿２０の流れは、使用者が男性の場合は図１に示すように主流一本であるが、女性の場合は主流２１の他に前後左右方向に伏流２２が生じる（図２参照）場合が多い。そこで、使用者が女性の場合は、水平より下方に向けて電波６を掃射し、しかも左右方向掃射指向角をボウル面３２の全方位をカバーするようするとよい。使用者が男性の場合は、図１に示すように略水平方向に電波５を掃射してもよいが、水平より上方に向けて電波７を掃射する（図２参照）ようにしてもよく、また、左右方向掃射指向角は女性の場合ほど広くとらなくてもよい。このように男女によって電波の指向性を切り替えるようにすれば、排尿方向が異なる性差の影響を取り除いて測定精度の向上を図ることができる。電波の指向性の切り替えは、使用者が測定前に自分の性別を入力することによって行なうようにすればよい。性別情報を記憶した使用者の認知手段等を備えている場合は、その情報を使用することもできる。
【００２５】
以上のように、上記第一の実施例によれば、既存の便器に電波送受信手段１を追加することにより、排尿時間を測定して排泄された尿量を簡易的に知ることができる。本例では、尿に非接触で測定を行なうため衛生的で動作信頼性が高く、また、既存の便器に対する加工もほどんど必要ない。なお、電波送受信手段１の設置場所は、図１に示した位置に限らず、例えば図７（図１の変形例）に示した位置などでもよい。図７では、男女とも尿の主流が当たることが多いボウル面３２の乾燥面の裏側に、電波送受信手段１を設置している。
【００２６】
図８は、本発明に係る第二の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図である。第一の実施例との違いは、電波送受信手段１をトラップ３４の上方に設置し、電波５を尿２０ではなくトラップ３４に向けて送受信している点のみで、他は同じである。使用者が女性の場合、主流２１の他に前後左右方向に伏流２２が生じても、これらの尿２０はすべて溜水３３の水をトラップ３４へ押し出す。このことを利用し、トラップ３４を越えて流れる尿混じりの溜水で反射される電波５の送受信状態を観測することにより、排泄された尿２０の全量を知ることができる。本例においても、第一の実施例と同様、尿に非接触で測定を行なうため衛生的で動作信頼性が高く、また、既存の便器に対する加工もほどんど必要ない。
【００２７】
図９は、本発明に係る第三の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図である。本例では、第一の実施例の電波送受信手段１の代わりに、圧力測定手段２をトラップ３４に設置しており、トラップ３４内の圧力の経時変化を観測して（図１０にグラフを示す）、これにより排尿時間を算出するようにしている。排尿されると、尿２０は溜水３３の水をトラップ３４へ押し出し、その流れによりトラップ３４内の圧力が低下する。圧力が低下した時間帯（図１０のＴｈ）が、排尿時間に相当する。以上のように、トラップ３４内の圧力の経時変化を観測することにより排尿時間を算出することができるので、これを利用して第一の実施例と同様に、排泄された尿量を推定することができる。
【００２８】
また、尿の流速Ｖを、尿量を推定する際の補正に使用するようにすれば、推定精度が更に向上することを前述したが、本例においては、通常値に対する圧力変化値Δｐ（図１０参照）がわかるため、式２（ベルヌーイの式）に基づいて尿の流速Ｖを求めて、これを補正に用いることができる。なお式２において、Ｚは位置水頭、ρは水の密度、ｇは重力加速度である。
Ｚ＋（Δｐ／ρｇ）＋（Ｖ^２／２ｇ）＝　一定　…（式２）
なお、他ブースにて便器洗浄が実施された場合にもトラップ３４内の圧力が低下することがある（図１０の時間帯Ｔｂ）が、この場合は圧力変化値が大きいので、この影響を排除するようにするとよい。
【００２９】
以上のように、上記第三の実施例によれば、既存の便器に圧力測定手段２を追加することにより、排尿時間を測定して排泄された尿量を簡易的に知ることができる。本例においては、既存の便器のトラップ３４への穴開け加工を行なうだけで圧力測定手段２の取り付けが可能であり、また、トラップ３４内の汚水が圧力測定手段２の本体に直接触れることもないため動作信頼性が高い。
【００３０】
図１１は、本発明に係る第四の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図である。本例では、圧力測定手段２を便座（図示せず）背部のケース３内に備えて、ホース部材４を介して溜水３３内の圧力の経時変化を観測し（図１２にグラフを示す）、これにより排尿時間を算出するようにしている。排尿されると、溜水３３内の圧力が低下し、圧力が低下した時間帯（図１２のＴｈ）が、排尿時間に相当する。以上のように、溜水３３内の圧力の経時変化を観測することにより排尿時間を算出することができるので、これを利用して第一の実施例と同様に、排泄された尿量を推定することができる。また、第三の実施例と同様に、圧力変化値Δｐから尿の流速Ｖを求めて補正に用いてもよい。なお、便器洗浄が実施されると溜水３３内の圧力が低下する（図１２の時間帯Ｔｓ）が、この場合は圧力変化値が大きいので、この影響を排除するようにするとよい。
【００３１】
以上のように、上記第四の実施例によれば、既存の便器に圧力測定手段２を追加することにより、排尿時間を測定して排泄された尿量を簡易的に知ることができる。本例においては、既存の便器に対する加工もほどんど必要なく、また、溜水３３内の汚水が圧力測定手段２の本体に直接触れることもないため動作信頼性が高い。なおホース部材４は、汚れに配慮して定期的に交換できるようにしておくとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第一の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図
【図２】女性の排尿状態を示す図
【図３】周波数差とゲインの関係を表わしたグラフ
【図４】最大周波数差の経時変化を表わしたグラフ
【図５】排尿時間と尿量の関係を表わしたグラフ
【図６】最大周波数差と尿の流速の関係を表わしたグラフ
【図７】図１の変形例を示す図
【図８】本発明に係る第二の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図
【図９】本発明に係る第三の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図
【図１０】トラップ３４内の圧力の経時変化を表わしたグラフ
【図１１】本発明に係る第四の実施例を示す洋風大便器ユニットの断面図
【図１２】溜水３３内の圧力の経時変化を表わしたグラフ
【符号の説明】
１…電波送受信手段
２…圧力測定手段
３…ケース
４…ホース部材
５…電波
６…電波（女性測定用）
７…電波（男性測定用）
１０…使用者
１１…使用者
２０…尿
２１…（尿の）主流
２２…（尿の）伏流
３１…大便器
３２…ボウル面
３３…溜水
３４…トラップ

Claims (9)

1. 使用者の尿を受ける溜水部と、前記溜水部に落下した尿を溜水とともに下水に排出するトラップ部とを備えた洋風大便器ユニットにおいて、使用者が排尿する際の排尿時間を測定する排尿時間測定手段と、前記排尿時間測定手段の測定結果に基づいて排泄された尿量を推定する尿量推定手段とを備えたことを特徴とする洋風大便器ユニット。
2. 前記排尿時間測定手段は、電波の送受信による周波数差の経時変化を測定することにより排尿時間を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の洋風大便器ユニット。
3. 前記電波は、排泄される尿に向けて送受信されることを特徴とする請求項２に記載の洋風大便器ユニット。
4. 使用者が自分の性別を入力する性別入力手段と、前記性別入力手段からの情報に基づいて前記電波の指向性を切り替える指向性切替手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の洋風大便器ユニット。
5. 前記電波は、前記トラップ部に向けて送受信されることを特徴とする請求項２に記載の洋風大便器ユニット。
6. 前記電波の送受信による周波数差に基づいて排尿流速を推定する排尿流速推定手段を備えるとともに、前記尿量推定手段は、前記排尿流速推定手段の推定結果を補正のために使用することを特徴とする請求項２ないし請求項５に記載の洋風大便器ユニット。
7. 前記排尿時間測定手段は、前記トラップ部内の圧力の経時変化を測定することにより排尿時間を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の洋風大便器ユニット。
8. 前記排尿時間測定手段は、前記溜水部内の圧力の経時変化を測定することにより排尿時間を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の洋風大便器ユニット。
9. 前記トラップ部内若しくは前記溜水部内の圧力変化値に基づいて排尿流速を推定する排尿流速推定手段を備えるとともに、前記尿量推定手段は、前記排尿流速推定手段の推定結果を補正のために使用することを特徴とする請求項７若しくは請求項８に記載の洋風大便器ユニット。

Images