JP2006038873A - 健康管理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明の目的は、使用者の使用状態に応じた適量の洗浄水を供給して便器を洗浄し、また、洗浄水の断水等の自己診断機能を備え、さらに、構造が単純で、容易にメンテナンスできる便器洗浄装置を提供することにある。
【解決手段】 ドップラーセンサ11の出力はアンプ31で増幅され、FFT演算部32で周波数スペクトラムが求められる。周波数スペクトラムをもとにして、流量演算部33において流量に換算される。コントローラ34は、流量演算部33で演算された流量や洗浄指示ボタン16の操作状況に基づいて、他の装置を作動させる。洗浄水供給バルブ36はコントローラ34の指示により開閉する。電解水生成部38では排水管に尿石が形成される事を防ぐ電解水が生成され、電解水供給バルブ39が開成された時に、吐出口から電解水が流し出される事になる。
Description
基本式:ΔF=Fs−Fb=2×Fs×ν/c
ΔF:ドップラ周波数
Fs:送信周波数
Fb:反射周波数
ν:物体の移動速度
c:光速(300×106m/s)
アンテナから送信されたFsは、物体に反射し、相対運動νによるドップラ周波数シフトを受けFbとなる。この時、送信波と反射波の周波数差ΔFが検出信号として取り出せる。
FFT(Fast Fourier Transform)を用いる事により、ドップラーセンサの出力の周波数スペクトルが、リアルタイムに得られる。得られた周波数スペクトルから、尿や洗浄水を検出できる。
あるいは、周波数解析手段は、特定範囲の周波数の信号のみを通過出力するフィルタであり、液流状態演算手段はフィルタからの出力と所定の閾値とを比較して液流の有無を判断する事もできる。
フィルタの通過帯域を、尿流や洗浄水流に対するドップラーセンサの出力信号の周波数分布の実態に合わせて設定しておく事により、尿流や洗浄水流を検出できる。前記液流状態演算手段は、液流が有ると判断する時間を計測する計時手段を有する事もできる。
ドップラーセンサは、対象物体の移動速度に基づく周波数の信号を出力する。ここでの移動速度は、電波の送受信方向と同一の成分が、出力信号に大きく反映されるのであって、他方向の成分はセンサ出力信号として殆ど反映されない。よって、大きな信号を得る為には、液流方向と電波の送受信方向とをできるだけ近づける事が望ましい。便器においては、洗浄水流はボール部内壁面の汚れを流す為に、内壁面に沿って流される。尿については、一旦、ボール部内壁面に当たった後に、内壁面に沿って流れる事が多い。よって、電波の送受信方向をボール部内壁面の流水方向と略平行にすることによって、大きなセンサ出力信号を得ることができて、結局、ノイズの影響を受けにくく、また、センサ特性の歪の影響を受け難くなって、正確に尿流や洗浄水流を検出できるようになる。
上述したように、ドップラーセンサは、測定物体の運動方向と平行に電波を送信する事が好ましい。よって、空中での尿流を測定する場合には、尿は使用者から排泄されるので、ドップラーセンサから略使用者の方向に向けて電波を送信する事が望ましい。
液流状態演算手段が出力する演算結果の情報を信号として外部に出力すれば、他の装置で活用することができる。また、人が分かるように、液流状態演算手段が出力する情報をメッセージや音声等のように、視覚的に又は聴覚的に外部出力するようにしてもよい。尿流は、泌尿器系の状態を示すものなので、これに関する情報を出力する事によって、医療や健康管理の為に活用する事ができる。または、供給された洗浄水の水流に関する情報を外部に出力する事によって、適正な洗浄水流となるように対処する事ができるようになる。
こうすることにより、排尿が有った時だけ洗浄水を供給するので、無駄な水を流すことを防げる。
一方、液流状態演算手段の出力から洗浄水の流量が得られる。よって、例えば、指示状態が「開」の場合に流量が所定の適正範囲内であるかを洗浄状態判定手段で判定する。また、例えば、指示状態が「閉」の場合に流量が零であるかを洗浄状態判定手段で判定する。
これにより、ドップラーセンサを利用して洗浄状態の自己診断を行うことができる。外部出力手段は、洗浄状態判定手段の出力を外部のシステムで活用する為に信号として出力しても良いし、あるいは、外部出力手段を人に知らせる為の表示やブザー等の手段として構成しても良い。
ここで、液流状態演算手段では洗浄水の流量が演算される。
洗浄水量は、排泄物を便器から排出する為に適正範囲があるが、実際には、給水圧力に応じて変わってしまう。これに対して、上記の構成によれば、演算によって求められた洗浄水の流量が適正範囲になるように洗浄水量調節手段によって調整されるので、自動的に適切な洗浄水量となる。
ここで、尿石防止液は尿石の形成を抑制できるものであれば良く、例えば、次亜塩素酸等が好ましい。尿石防止液を排水管に投入するのは、定期的に行っても良いし、尿量に応じて投入しても良い。
以上の構成によれば、小便を検出した際に、直ちに便器に洗浄水が供給されて、ボール部内液面に水膜が形成されるので、ボール部内液面への汚れの付着が防止される。また、使用者を検出してから洗浄水を供給する場合は、使用者が排尿せずに立ち去ったような場合に無駄に水を流してしまう事になるが、この構成では、そのような恐れがなくなる。
ドップラーセンサを便器の内側に設置する場合に、送信手段からの電波の一部は、便器本体内部面において、媒質の不整合の為に反射を生じるが、以上の構成によれば、便器本体内部面で反射した電波は再びドップラーセンサで反射して、本来の送信方向へと向かうので、結局、より強い電波が便器本体を透過することになって、感度が向上する。
誘電率ε、透磁率μ、の媒質中での周波数fの電波の伝播速度vは、1/√(εμ)であるので、波長λは、λ=v/f=1/f√(εμ)であり、
λ(2n+1)/4=(2n+1)/(4f√(εμ))となる。
即ち、波動インピーダンスが√(Z0Z2) (Z0:空気中の波動インピーダンス、Z2:便器本体の波動インピーダンス)で、厚さを、
(2n+1)/(4f√(εμ)) (ε:誘電率、μ:透磁率、n:整数、f;電波の周波数) とする板材を便器本体面の前記送信手段から送信される電波が通過する領域に密接して設置する事によって、便器本体面における反射を無くすることが出来る。
吐水部からの吐水速度とは、吐水部からの水流量(m3/s) を水流の断面積(m2)で除した値であって、これがドップラーセンサの出力の周波数に反映される。従って、吐水部からの吐水速度を一般的な尿流速度(例えば、1.4〜2.8m/s) と異ならせる事によって、両者に対するドップラーセンサの出力の周波数は異なることになる。
よって、前使用者の使用後の洗浄中に次の使用者が小便をする場合等においても、尿流を認識できるので、正確に尿量を計測できる事になる。
尚、ここでは、FFT演算の周期を500msとしたが、演算周期を短くする事によって、より正確に流量の変化を捉えることができるようになる。逆に、演算周期を長くすることによって演算速度が遅い、即ち、安価な構成にする事ができる。
また、S3で瞬間流量が閾値未満の場合は、タイマが2秒経過するかどうかを判定する(S84)。タイマが2秒経過した場合には、前回のバルブ閉成から5秒以上経過していれば、バルブを開成し(S86)、そうでなければ終了する。
また、本便器洗浄装置は、洗浄の状態を検出して出力する事が可能である。即ち、本装置は、ドップラーセンサ11を利用した自己診断機能を備える。コントローラ34が、洗浄水供給バルブ36バルブを開ける指示を出しているときに異常を検出して出力する方法の一例を、図11に示すフローチャートに基づいて説明する。洗浄水供給バルブ36バルブを開成させた後に、タイマをスタートさせる(S111)。そして、流量演算部32で演算される流量が適正下限値Q1と適正上限値Q2の間にあるかを判定して(S112)、適正範囲内であれば、タイマをリセットする(S113)。一方、流量が適正範囲外であれば、タイマがカウントアップしたかどうかを判定し(S114)、カウントアップしていない場合は、S2での流量の判定を継続する。タイマがカウントアップした場合は、外部出力インターフェース35から、『流量が所定時間以上にわたって適正範囲外である』という情報を出力し(S115)、ランプ19を点滅(S116)させる。尚、以上の処理は、洗浄水供給バルブ36バルブを開かせているときのみ実施する。また、異常と判定する時間は、洗浄水供給バルブ36に開成の指示を出してから、ボール部内壁面での洗浄水流が定常状態に達するまでの時間よりも充分に長く(例えば2秒に)設定しておく事によって、洗浄水供給バルブ36を開成した直後は洗浄水量が定常値に達していない為に異常と判定してしまう恐れが無くなる。
入水部130に入る洗浄水は、吐水部本体内部を流れた後、大部分が吐出方向制御板131に衝突してから、吐出口132から流れ出る。この際、吐出口132は洗浄水の流れから見て左右、及び、下方向に開口部が設けられているので、洗浄水は、図34に示すように、ボール部内壁面に沿って、広がって流れ出る事になる。つまり、洗浄水を吐出方向制御板131に吐出させ吐出口から略放射状に吐出させることにより、洗浄水の流速度を遅くさせることができ、洗浄中であっても、尿流が検出できる事になる。なお、洗浄水の流速を低下させる手段は、図33に示すものに限らない。
√(Z0×Z2)≒√{√(ε0/μ0)×√(9ε0/μ0)}=√(3ε0/μ0)
なので、反射防止板102の波動インピーダンスZ1≒√(Z0×Z2)という関係を満たす事になる。ここで、ε0は真空の誘電率、μ0は真空の透磁率をそれぞれ示す。
ドップラーセンサ222aは、ボール部212の下側から斜め上向きに電波を送受信するようにして設けられている。
この場合、ドップラーセンサ222bは、ボール部212の上方から斜め下を見下ろすようにして、電波を送受信するように取り付けられる。
Claims (7)
- 便器のボール部内空間又はボール部開口部の近傍空間に向けて振動波を送信する送信手段と該送信手段によって送信された振動波の反射波を受信する受信手段とを有し、該受信手段で受信した信号の周波数と前記送信手段によって送信された信号の周波数との差分に応じた差分信号を生成するドップラーセンサと、
前記ドップラーセンサの出力を周波数解析する周波数解析手段の出力に基づいて、ボール部内空間の尿流量を演算する液流状態演算手段と、
前記液流状態演算手段の出力を外部に出力する外部出力手段とを備え、
前記液流状態演算手段は、液流が有ると判断する時間を計測する計時手段を有する事を特徴とする健康管理装置。 - 前記周波数解析手段は高速フーリエ変換による周波数スペクトラムを出力するものであり、
前記液流状態演算手段は、所定の閾値以上の周波数の有無によって尿流の有無を判断し、また、高速フーリエ変換による周波数スペクトラムの極大値に基づいて尿流量を演算する事を特徴とする、請求項1に記載の健康管理装置。 - 前記液流状態演算手段は、尿流が有ると判断する時間における尿流量を積算して尿流の総量を演算する事を特徴とする請求項1または請求項2に記載の健康管理装置。
- 前記ドップラーセンサは、送信手段から便器のボール部内壁面の流水方向と略平行方向に
向けて電波を送信する事を特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の健康管理装置。 - 前記ドップラーセンサは便器本体内部に、前記送信手段からの電波の送信方向を便器本体
内部面と略直交させて配置される事を特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の健康管理装置。 - 前記ドップラーセンサは、前記便器本体の背面側から該便器本体を通過して便器のボール部内空間に向けて振動波を送信するように設けられており、
前記便器本体のうち少なくとも前記振動波が通過する部分の全部又は一部は、前記振動波が透過可能に形成されている事を特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の健康管理装置。 - 前記ドップラーセンサは、前記振動波として、電波、光波、音波のいずれかを発生させるものである事を特徴とする、請求項1に記載の健康管理装置。
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