JP2015204875A - 便座装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空間を有効に用いて、人体を検出することができるセンサを備えた便座装置を提供すること。【解決手段】便器９０の上面に開閉可能に取り付けられる便座１０および便蓋２０と、便座１０または便蓋２０の、閉状態における前方部に取り付けられ、電磁波を出射するとともに、人体Ｐで反射した電磁波を検出する人体検出センサ４０と、人体検出センサ４０から出射された電磁波を複数の方向に向かう成分Ｍ１，Ｍ２に分割する分割部材と、を有する便座装置１とする。【選択図】図３

Description

本発明は、便座装置に関し、さらに詳しくは、人体の存在や接近を検出するセンサを有する便座装置に関する。

便座装置においては、光学センサや電波センサを用いて、人体の存在や接近を検出し、その検出結果に基づいて、便座や便蓋の開閉等の動作が自動的に行われることがある。この種のセンサは、例えば特許文献１に示されるように、便座の後方に設けられることが多い。

特開２００１−２５８７９６号公報

便座装置の多機能化に伴い、人体検出センサを複数の用途に用いることが考えられる。例えば、検出のための光や電波を複数の方向に出射し、それぞれの方向において、人体の存在を検出できるようにすることが考えられる。

しかし、上記のように、人体を検出するセンサを便座の後方に設けた場合、センサよりも後方の空間は、便座装置の本体部や、便器の貯水タンクが存在するので、人体検出に利用することができない。また、前方下側の空間も、便器の内部に相当するため、実質的に人体検出に用いることができない。さらに、便座の前方の人体を検出することを目的として、便座が配置されている高さから、まっすぐ前方に光や電波を出射すると、センサから出射された光や電波、そして人体で反射してセンサで検知される光や電波の一部が、便座自体の構成部材によって、反射、減衰等されてしまい、検出感度や検出確度が低下する可能性がある。よって、便座の後方に人体検出センサを設ける場合、通常は、人体検出センサは、便座の位置よりも上方に設けられるか、斜め上方に向かって光や電波が出射するように配置される。このように、人体検出センサを便座の後方に設ける場合には、光や電波を出射し、人体検出に利用できる空間は限られている。

本発明が解決しようとする課題は、空間を有効に用いて、人体を検出することができるセンサを備えた便座装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかる便座装置は、便器の上面に開閉可能に取り付けられる便座および便蓋と、前記便座または便蓋の、閉状態における前方部に取り付けられ、電磁波を出射するとともに、人体で反射した前記電磁波を検出する人体検出センサと、前記人体検出センサから出射された前記電磁波を複数の方向に向かう成分に分割する分割部材と、を有することを要旨とする。

ここで、前記複数の方向は、前記閉状態における前方と下方であるとよい。あるいは、前記人体検出センサは、前記便座に取り付けられており、前記複数の方向は、前記閉状態における前方と、後方斜め上方であるとよい。

また、前記電磁波は、マイクロ波であることが好ましい。この場合、前記分割部材は、前記人体検出センサの前記閉状態における前方に設けられた、傾斜を有する金属部材であるとよい。そして、前記人体検出センサで検出した前記電磁波の波形に基づき、人体の心拍および呼吸の少なくとも一方を検出することもできる。

上記本発明にかかる便座装置においては、人体検出装置が便座または便蓋の前方部に取り付けられているため、電磁波を出射しても実質的に人体検出に用いることができない空間が、後方斜め下側の便器が存在する領域のみとなる。そこで、分割部材によって、複数の方向に電磁波を出射することで、空間を有効に利用しながら、多様な人体の配置や運動に対応して、人体検出を行うことができる。また、分割部材を用いて、単一の電磁波発生源から出射された電磁波を分割し、電磁波を複数の方向に出射することで、複数の電磁波発生源を用いる必要がなく、複数の方向での人体検出が可能な人体検出センサを簡素な構成で設けることができる。

ここで、上記複数の方向が、閉状態における前方と下方である場合には、人体検出センサが取り付けられた便座または便蓋が閉状態にあると、前方に向かう電磁波の成分によって、便座の前方における人体の存在や接近を検出することができる。また、人体検出センサが取り付けられた便座または便蓋を開状態とすると、閉状態において下方に出射されていた成分が、前方を向くようになり、この成分によって、便座の前方における人体の存在や接近を検出することができる。

あるいは、人体検出センサが、便座に取り付けられており、上記複数の方向が、閉状態における前方と後方斜め上方である場合には、便座が閉状態にあると、前方に向かう電磁波の成分によって、便座の前方における人体の存在や接近を検出することができる。また、後方斜め上方に向かう電磁波の成分によって、便座に着座した人体を検出することができる。

また、電磁波が、マイクロ波である場合には、特に人体の運動を高感度に検出することができる。また、マイクロ波は樹脂材料を透過するので、透過窓等、電磁波の透過のための部材を特別に設けることなく、便座や便蓋において、樹脂材料に隠された部位に人体検出センサを設けることができる。これにより、便座装置の外観を損なうことなく、人体検出センサを設けることができる。

この場合、分割部材が、検出センサの閉状態における前方に設けられた、傾斜を有する金属部材であれば、簡素な構成により、分割部材を構成することができる。これにより、分割部材の製造コストを低く抑えることができるとともに、人体検出センサおよび分割部材をコンパクトに形成することができる。

そして、人体検出センサで検出した電磁波の波形に基づき、人体の心拍および呼吸の少なくとも一方を検出するようにすれば、それらの情報を、人体の健康管理や個体識別に利用することができる。

本発明の第一の実施形態にかかる便座装置の概略を示す図であり、（ａ）は便座の上面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。 （ａ）は、上記便座装置における人体検出センサおよび分割部材を示す側面図であり、（ｂ）はその変形例である。 上記便座装置の便座閉状態を示す側面図である。 上記便座装置の便座開状態を示す側面図である。 本発明の第二の実施形態にかかる便座装置の概略を示す側面図である。 上記便座装置における人体検出センサおよび分割部材を示す側面図である。 上記便座装置の制御方法を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態にかかる便座装置について、図面を参照しながら説明する。

［第一の実施形態］
図１〜４に、本発明の第一の実施形態にかかる便座装置１を示す。便座装置１は、便器９０の上面に取り付けて使用される。便座装置１は、温水洗浄便座等とも称されるものであり、温水を吐出する局部洗浄用ノズル（不図示）等、種々の機器を備えてなる。

便座装置１は、便座１０と便蓋２０を備えている。便座１０は、使用者Ｐの着座部となるものであり、本体部３０の前方に、回動可能に支持されている。便蓋２０は、便座１０を覆う蓋となるものであり、便座１０と同様に、本体部３０の前方に回動可能に支持されている。これにより、便座装置１が便器９０に取り付けられた状態で、便座１０および便蓋２０は、便器９０に対して回動することで、開閉可能となっている。本体部３０には、局部洗浄用ノズルや温風乾燥機等の機器や、それらの機器の動作や便座１０および便蓋２０の回動を制御する制御部が収容されている。なお、ここでは、本体部３０が便器９０に対して固定されている構成を例として示すが、本体部３０が便座１０と一体になっており、便座１０とともに回動するものであってもよい。

ここで、本明細書において、上下方向は、重力方向に従うものとする。また、前後方向は、便座１０に着座した使用者Ｐにとっての前後方向に従うものとする。つまり、本体部３０が設けられた側が後方であり、本体部３０に便座１０および便蓋２０が取り付けられている方向が前方である。また、図３のように、便座１０が前方に回動して着座可能となっている状態を便座１０の閉状態とし、図４のように、便座１０が後方に回動して、着座不能となっている状態を便座１０の開状態とする。便蓋２０に関しても同様とする。人体検出センサ４０、分割部材５０等、各部材の配置を説明する際の前後および上下の方向は、特に指定しないかぎり、便座１０を閉状態にした際の方向に従う。

便座１０の前方部には、人体検出センサ４０が設けられている。便座１０は、樹脂材料より中空状に形成されており、人体検出センサ４０は、便座１０の中空部内の底面１２上に設置されている。そして、人体検出センサ４０は、便座１０の前端部１１から、距離ｄだけ後方に下がった位置に、配置されている。なお、便座１０の中空部の上面１３には、便座暖房として機能するヒータ１４が設けられている。

本実施形態においては、人体検出センサ４０は、マイクロ波センサであり、導波管４１と、回路部４２を備えている。回路部４２は、導波管４１の中での発振、電波伝送、ドップラー信号の生成と増幅および検出を行う回路であり、公知のマイクロ波センサに用いられている電気回路の構成を適用することができる。導波管４１は、矩形の断面を有する金属管であり、マイクロ波を伝送する役割を果たす。導波管４１の先端の開口であるセンサ面４１ａから出射されたマイクロ波は、対象物に当たって反射し、導波管４１に戻る。対象物が運動している場合には、その運動速度に応じた周波数差が出射波と反射波の間に生じ、導波管４１からドップラー信号として出力される。これにより、運動する対象物を検出することができる。ここでは、人間の歩行の検出に適したＫバンドマイクロ波（１８〜２６ＧＨｚ）を用いている。便座１０において、人体検出センサ４０は、導波管４１を前後方向に平行にし、導波管４０の先端面であるセンサ面４１ａを前方に向けて配置されており、センサ面４１ａから前方に向けてマイクロ波Ｍを出射する。

人体検出センサ４０には、図２（ａ）に示すように、分割部材５０が取り付けられている。分割部材５０は、銅等の金属材料の板材よりなっている。分割部材５０は、中途部で折り曲げられ、水平部５１と傾斜部５２を有している。水平部５１は、人体検出センサ４０の上方部に固定され、前方に略水平に突出している。そして、傾斜部５２は、人体検出センサ４０の前方に、後方から前方に向かって、斜め下方に傾斜して配置されている。傾斜部５２の下端側の一部は、導波路のセンサ面４１ａから出射されるマイクロ波Ｍの経路上に存在し、マイクロ波Ｍの上側の一部分が当たる。傾斜部５２の傾斜角は、水平に対して概略４５°とされている。

このように、分割部材５０を取り付けた人体検出センサ４０において、導波管４１のセンサ面４１ａからマイクロ波Ｍを出射すると、分割部材５０の傾斜部５２に当たったマイクロ波Ｍの成分Ｍ２は、下方に反射される。一方、分割部材５０の傾斜部５２に当たらなかった成分Ｍ１は、そのまま前方に直進する。つまり、前方に出射されたマイクロ波Ｍは、分割部材５０によって、前方に向かう成分Ｍ１と、下方に向かう成分Ｍ２とに分割される。

図３のように、便座１０が閉状態にある時、マイクロ波Ｍの成分Ｍ１は、便座１０の前端部１１から、前方に向かって出射される。一方、成分Ｍ２は、下方に向かって出射される。

便座装置１に向かって前方から使用者Ｐ（大人Ａまたは子供Ｃ）が接近してくると、前方に出射された成分Ｍ１のマイクロ波が使用者Ｐの体で反射され、人体検出センサ４０の導波管４１に入る。すると、出射波と反射波のドップラーシフトに相当するドップラー信号が回路部４２に入力される。ドップラー信号の周波数および振幅が、人間の接近に対応するあらかじめ記憶された値の範囲内にあれば、回路部４２は、使用者Ｐが便座装置１に接近していると判断する。そして、回路部４２は、本体部３０に収容された制御部（不図示）に、使用者Ｐの接近を示す信号を送信する。これを受けた制御部は、便蓋２０を開状態とするとともに、節電のために停止または低下されていたヒータ１４の出力を開始または上昇させて、使用者Ｐが便座１０に着座するのに備える。制御部は、使用者Ｐの着座や各種機器の使用に備えるための、他の制御を併せて行うものであってもよい。また、使用者Ｐが便座装置１から離れる際にも、人間の離隔に対応するドップラー信号を人体検出センサ４０によって検出することができるので、その検出を受けて、便座および便蓋を閉じる等の制御を制御部が行うようにしてもよい。

分割部材５０によって得られるマイクロ波Ｍのもう一方の成分である成分Ｍ２は、便座１０の前端部１１から下方に出射され、床に照射される。床で反射した成分Ｍ２は、分割部材５０の傾斜部５２で反射されて、導波管４１に入るが、通常は床には運動する物体が存在しないため、回路部４２でドップラー信号は検出されない。

このように、便座１０が閉状態にある時には、前方に出射される成分Ｍ１のマイクロ波によって、使用者Ｐの接近を検出することができる。一方、成分Ｍ２は、下方に出射されているが、成分Ｍ１による使用者Ｐの接近の検出に影響を与えない。なお、マイクロ波は樹脂材料を透過するので、図３のように便蓋２０が閉状態にあっても、成分Ｍ１は便蓋２０を透過して前方に直進し、便座１０が閉状態で便蓋２０が開状態にある場合とほぼ同じ感度および確度で、使用者Ｐの接近を検出することができる。

一方、図４のように、便座１０（および便蓋２０）が開状態にある時、マイクロ波Ｍの成分Ｍ１は、便座１０の前端部１１から、上方に向かって出射される。成分Ｍ２は、前方に向かって出射される。

便座装置１に向かって前方から使用者Ｐが接近してくると、前方に出射された成分Ｍ２のマイクロ波が使用者Ｐの体で反射され、分割部材５０の傾斜部５２で反射されたうえで、人体検出センサ４０の導波管４１に入る。すると、ドップラー信号が回路部４２において検出される。ドップラー信号の周波数および振幅が、人間の接近に対応するあらかじめ記憶された値の範囲内にあれば、回路部４２は、使用者Ｐが便座装置１に接近していると判断する。そして、回路部４２は、本体部３０に収容された制御部（不図示）に、使用者Ｐの接近を示す信号を送信する。これを受けた制御部は、便座１０を閉状態とするとともに、ヒータ１４の出力を開始または上昇させて、使用者Ｐが便座１０に着座するのに備える。あるいは、制御部は、便座１０を開状態のままで待機させ、使用者Ｐが立って用を足すのに備えるものであってもよい。

マイクロ波Ｍのもう一方の成分である成分Ｍ１は、便座１０の前端部１１から上方に出射され、天井に照射される。天井で反射した成分Ｍ１は、導波管４１に入るが、照射された位置に電灯等が存在しないかぎり、回路部４２でドップラー信号は検出されない。

このように、便座１０が開状態にある時には、前方に出射される成分Ｍ２のマイクロ波によって、使用者Ｐの接近を検出することができる。一方、成分Ｍ１は、上方に出射されているが、成分Ｍ２による使用者Ｐの接近の検出にほぼ影響を与えない。

以上のように、本便座装置１においては、便座１０が閉状態にある時には、便座１０の前方部に設けられた人体検出センサ４０から、便座１０が設けられた高さにおいて、まっすぐ前方にマイクロ波Ｍ１を出射し、使用者Ｐの接近を検出する。これにより、人体検出センサ４０（および分割部材５０）と検出対象である使用者Ｐとの間に、他の物体を介在させることなく、人体の検出を行うことができるので、高感度、高確度の検出を行うことができる。また、便座１０の高さは床面から５０ｃｍ程度であることから、使用者Ｐが大人Ａでも子供Ｃでも、マイクロ波Ｍ１は使用者Ｐの下半身に照射されるため、大人Ａと子供Ｃでマイクロ波Ｍ１の照射面積は大きくは異ならない。一般に、マイクロ波の照射面積が大きくなるほど、ドップラー信号の振幅は大きくなるが、本便座装置１においては、上記のように、マイクロ波Ｍ１の照射面積が使用者Ｐの身長にあまり依存しないので、ドップラー信号の振幅も使用者の身長にあまり依存せず、どのような身長の使用者Ｐも、同程度の距離に近づいた時に、同程度の感度で検出することができる。なお、子供Ｃの身長としては、一人で用が足せるようになると考えられる３歳児の平均身長である９３ｃｍ以上を想定している。

従来の便座装置においては、人体検出のためのセンサが便座１０の後方に位置する本体部３０に設けられることが一般的である。この場合は、センサが便座１０よりも上方に設けられるか、光やマイクロ波の出射方向が斜め上方に向けられる。便座１０が設けられた高さからまっすぐ前方に光やマイクロ波を出射すると、センサと使用者Ｐの間に便座１０が介在されることになり、便座１０が使用者Ｐの検出の妨げとなる可能性があるからである。特に、便座１０に設けられたヒータ１４の周囲には、アルミニウム箔が設けられていることが多く、マイクロ波を用いるセンサの場合には、マイクロ波がこのアルミニウム箔によって反射されてしまう可能性がある。また、センサが便座１０の後方に設けられる場合、センサから検出対象である使用者Ｐまでの距離が長くなるので、使用者Ｐの接近以外の事象を、使用者Ｐの接近と誤って検知してしまう可能性がある。例えば、使用者Ｐが手動操作によって便蓋２０を開閉すると、その便蓋２０の動きを誤検知してしまう場合がある。また、特にセンサがマイクロ波を用いるものである場合に、センサからの距離の遠さに起因して、マイクロ波が使用者Ｐの体に照射される際には、大きく広がってしまっており、大人Ａと子供Ｃの間で検出感度に差が生じる可能性がある。これは、子供Ｃの場合には、大人Ａよりも小さい面積にマイクロ波が照射されることになり、ドップラー信号の振幅が小さくなるからである。本便座装置１においては、人体検出センサ４０を便座１０の前方部に設けることで、これらの事態を回避しながら、マイクロ波Ｍ１を、閉状態にある便座１０と同じ高さで、まっすぐ前方に出射し、高感度、高確度に使用者Ｐの接近を検出することができる。

一般論として、便座１０の前方部に人体検出用のセンサを設ける場合には、便座１０の開閉状態に依存してセンサの位置や向きが変化するので、便座１０の開閉状態によっては、人体検出が行えなくなる懸念がある。しかし、本実施形態にかかる便座装置１においては、分割部材５０を備えることで、２つの方向に、２つの成分Ｍ１，Ｍ２が出射されている。そして、閉状態では成分Ｍ１、開状態では成分Ｍ２が、前方に出射され、使用者Ｐに照射されるので、便座１０の開閉状態に依存せず、使用者Ｐの接近を検出することができる。開状態における便座１０の前端部１１の床面からの高さは、約７０ｃｍであるので、開状態において前方に出射される成分Ｍ２は、使用者Ｐが子供Ｃである場合にも、体に照射されて反射されるので、その接近を検出することができる。ただし、便座１０が閉状態にある場合に、使用者Ｐが大人Ａである場合にも子供Ｃである場合にも、下半身に成分Ｍ１が照射され、照射面積が大きくは変わらなかったのに対し、開状態における成分Ｍ２は、大人Ａの場合は体幹部、子供Ｃの場合は頭部に照射されるので、子供Ｃの方が照射面積が小さくなってしまう。すると、使用者Ｐが子供Ｃである場合の方が、受信されるドップラー信号の振幅が小さくなってしまい、便座装置１の近くまで接近してから検出されることになる（図４参照）。

本便座装置１においては、分割部材５０を利用することで、単一の導波管４１を用いて、異なる方向に２つの成分Ｍ１，Ｍ２のマイクロ波を出射している。これにより、導波管等のマイクロ波出射源を複数備えることで複数の方向にマイクロ波を出射する場合と比べて、人体検出センサ４０を小型化することができる。しかも、分割部材５０は、金属板を折り曲げただけの非常に簡素なものであり、簡便かつ安価に製造し、人体検出センサ４０に取り付けることができる。なお、上記では、分割部材５０は、人体検出センサ４０に固定して設けたが、便座１０に固定して設けることもできる。具体的には、便座１０の中空部の内壁に、所定の傾斜角を有する金属板または金属箔を貼り付け等によって固定すればよい。例えば、図１（ｂ）において、人体検出センサ４０を、便座１０の中空部の上面１３と底面１２の間の傾斜面１５を前方に臨む高さに取り付け、傾斜面１５上（または傾斜面１５に設けられたヒータ１４上）に金属箔を貼り付けて、分割部材５０として利用すれば、分割部材５０を便座１０や人体検出センサ４０と別に設ける必要がなく、人体検出センサ４０近傍の構成が一層簡素になる。

本便座装置１においては、上記のように、分割部材５０によって分割した２つの成分Ｍ１，Ｍ２の一方が、便座１０が閉状態にある場合と開状態にある場合のそれぞれにおいて、使用者Ｐの接近を検出する役割を果たすが、他方が出射されている方向に運動する物体があれば、誤検知につながってしまう。閉状態においては、成分Ｍ２は、床面しか存在しない下方に出射されるので、ほぼ誤検知の原因となることはない。成分Ｍ２の照射範囲に、便器９０内の水が含まれるとしても、使用者Ｐがいない状態で便器９０内に水が流れることは通常はないので、誤検知の原因とはなりにくい。一方、開状態において上方に出射される成分Ｍ１の照射範囲に、天井に取り付けられた蛍光灯等の照明装置が入っていれば、照明装置内での電子の動きが、誤検知の原因となる可能性が排除されない。そこで、開状態における成分Ｍ１の照射範囲に照明装置がある場合には、誤検知に対する対策を施すことが好ましい。

例えば、図２（ｂ）に変形例として示すように、分割部材５０の傾斜部５２の前方に、副傾斜部５３を設けておけばよい。副傾斜部５３は、傾斜部５２よりも水平面からの傾斜角度が小さくなっている。これにより、成分Ｍ１のマイクロ波が、副傾斜部５３で反射して、まっすぐ前方ではなく、斜め下方に出射されることになる。つまり、便座１０を開状態とすると、成分Ｍ１は、まっすぐ上方ではなく、斜め前方に向かって出射されるようになる。この斜め前方の照射範囲に照明装置が存在しないように副傾斜部５３の傾斜角を設定すれば、照明装置による誤検知を防止することができる。なお、副傾斜部５３の傾斜角は、閉状態において成分Ｍ１が前方の使用者Ｐに照射される範囲にしておく必要があるが、図２（ｂ）では分かりやすいように、成分Ｍ１が副傾斜部５３でかなり下方に反射されるように示してある。分割部材５０に副傾斜部５３を設ける代わりに、あるいはそれに加えて、回路部４２に、商用電源と同じ周波数の変調を有する成分をカットするようなノッチフィルターを設けておくことでも、照明装置に由来する誤検知を防止することができる。

本実施形態においては、人体検出センサ４０は、マイクロ波を用いて人体を検出するものであったが、マイクロ波以外にも、任意の電磁波（光および電波）を用いて、人体の接近や存在を検出するセンサを、同様に便座１０の前方部に配置し、適当な分割部材を用いて前方と下方に出射するようにすることもできる。しかし、マイクロ波を用いれば、ドップラー効果を利用することで、物体の運動を高感度に検出することができるので、使用者Ｐの接近を検出するためのセンサにおいて、特に好適に用いることができる。例えば、Ｆ＝２４．１５ＧＨｚのマイクロ波Ｍを出射し、時速ｖ＝４ｋｍ／ｓで接近する使用者Ｐを検出する場合には、ドップラーシフトΔＦは、光速をｃとして、ΔＦ＝２Ｆｖ／ｃ＝１７９Ｈｚとなるので、おおむね、２００Ｈｚ以下のドップラーシフトを観測することになる。

人体検出センサ４０において、マイクロ波Ｍを出射、受信するためのアンテナ部材としては、導波管４１の他に、平面状のアンテナ等を利用することもできる。しかし、導波管は、比較的高い指向性をもってマイクロ波を出射し、また受信することができる部材である。上記便座装置１においては、導波管のこのような特性を利用することで、特に便座１０が閉状態にある際に、使用者Ｐの身長によらず、使用者Ｐをほぼ同じ距離で検出することを可能としている。つまり、上記したように、マイクロ波が照射される領域が広いほどドップラー信号の振幅が大きくなるので、マイクロ波の指向性が低いと、使用者Ｐが大人Ａである場合には、子供Ｃである場合よりも、体表面の広い領域にマイクロ波が照射され、ドップラー信号の振幅が大きくなる。この場合に、使用者Ｐが接近していると判定する振幅の閾値を大人Ａに合わせて設定しておけば、子供Ｃは、便座装置１にかなり接近しないと検出されないことになる。一方、閾値を子供Ｃに合わせて設定しておくと、トイレ室の外を通りかかった大人Ａまで検出してしまう可能性が生じる。これに対し、導波管４１を用いて指向性を高めたマイクロ波Ｍ１を便座１０の高さから出射することで、大人Ａの場合も子供Ｃの場合も、ほぼ下半身のみにマイクロ波Ｍ１が照射され、ドップラー信号の振幅に大きな差が生じないので、同程度の距離で検出することができる。

マイクロ波を用いることの利点は、マイクロ波が樹脂材料を透過できることにもある。これにより、便座１０の中空部に人体検出センサ４０を設置し、特に透過のための別部材を設けることなしに、通常はポリプロピレン樹脂よりなる便座１０および便蓋２０を介して、出射および検出を行うことが可能となっている。つまり、人体検出センサ４０およびそれに付属する部材を、外側から視認されない状態で設置することができ、それらの部材が便座１０や便蓋２０の外観を損ねることがない。便座１０を構成する樹脂でのマイクロ波Ｍ１の反射がドップラー信号の検出に影響を与えるのを避けるために、導波管４１のセンサ面４１ａから便座１０の前端部１１の壁面までの距離ｄは、マイクロ波Ｍの波長λの１／４以上とすることが好ましい。マイクロ波Ｍの周波数Ｆが２４．１５ＧＨｚの場合は、波長λは１２．４ｍｍなので、距離ｄは３．１ｍｍ以上とすればよい。

人体検出センサ４０に用いるマイクロ波以外の電磁波としては、赤外光を例示することができる。この場合には、便座１０および便蓋２０の赤外線を透過させるべき部位に、アクリル樹脂等、赤外光を透過する材料よりなる透過窓を設ける必要がある。また、分割部材５０においては、赤外光に対する反射率の高い貴金属等よりなる層を表面に設けることが好ましい。

なお、上記においては、人体検出センサ４０は、便座１０の前方部に取り付けたが、便蓋２０の前方部に取り付けることも考えられる。ただし、便蓋２０は通常、便座１０とは異なり、人体検出センサ４０を収容できるような広い中空部を有さないので、上記のように、便座１０の中空部を利用して人体検出センサ４０を取り付ける方が、省スペース、外観の観点から好適である。

［第二の実施形態］
次に、第一の実施形態にかかる便座装置１とは異なる方向に人体検出センサ４０のマイクロ波Ｍの成分が出射される例として、図５，６に示した第二の実施形態にかかる便座装置１００について説明する。第一の実施形態にかかる便座装置１と共通する構成については、記載を省略する。

第二の実施形態にかかる便座装置１００においては、人体検出センサ４０のセンサ面４１ａから出射されるマイクロ波Ｍは、分割部材１５０によって、前方に向かう成分Ｍ１と、後方の斜め上方に向かう成分Ｍ２’に分割される。成分Ｍ２’の出射角としては、水平面から７０°程度を例示することができる。

分割部材１５０は、図６に示したような構成を有する。つまり、分割部材１５０は、銅板等の金属板よりなり、人体検出センサ４０の下方部に固定され、前方に略水平に突出した水平部１５１と、人体検出センサ４０の前方に、後方から前方に向かって斜め上方に傾斜した傾斜部１５２とを有する。そして、傾斜部１５２には、マイクロ波Ｍが照射される領域の一部を占めるように、貫通孔１５３が設けられている。傾斜部１５２の貫通孔１５３以外の領域に照射されたマイクロ波Ｍは、後方に向かって斜め上方に反射され、成分Ｍ２’となる。一方、貫通孔１５３が存在する領域に照射されたマイクロ波Ｍは、貫通孔１５３を通過して、そのまま前方に進み、成分Ｍ１となる。

便座１０が閉状態にある時、便座１０の前端部１１から前方に向けて出射される成分Ｍ１は、上記第一の実施形態にかかる便座装置１の場合と同様に、便座１０に接近する使用者Ｐの検出に用いられる。一方、斜め後方に出射される成分Ｍ２’は、第一の実施形態にかかる便座装置１の成分Ｍ２とは異なり、便座１０に着座した使用者Ｐの体に照射される位置にあり、便座１０に着座した使用者Ｐを検出するのに用いられる。

便座１０に接近した使用者Ｐが便座１０に着座する際、立っている姿勢から腰を下ろす動作に対応し、使用者Ｐの体に照射され、反射される成分Ｍ２’に、特有のドップラー信号が観測される。人体検出センサ４０は、このドップラー信号を検出することで、使用者Ｐが便座１０に着座したことを検知する。そして、制御部に、着座の検知に対応する信号を出力し、それを受けた制御部が、局部洗浄用水の加熱等、使用者Ｐが着座後に使用することが予測される機能の使用準備を開始する。

また、特に使用者Ｐが大人Ａである場合に、成分Ｍ２’は、便座１０に着座した使用者Ｐの胸部に照射される。使用者Ｐの胸部で反射した成分Ｍ２’には、使用者Ｐの心臓および肺の動きによるドップラー信号が観測される。そこで、便座１０に使用者Ｐが着座した状態で人体検出センサ４０によって検出されるドップラー信号を解析することで、使用者Ｐの心拍および呼吸を検出することができる。そして、得られた心拍および呼吸に関する情報を、使用者Ｐの健康状態の管理や個体の識別に利用することができる。そのためには、人体の運動、心拍、呼吸に関する情報を、得られたドップラー信号の波形から分離して抽出することが必要となるが、これは、本体部３０に収容された制御部において、公知のアルゴリズムを用いてソフトウェア的に行うことができる。なお、使用者Ｐが子供Ｃである場合には、成分Ｍ２’が胸の位置に照射されにくく、心拍や呼吸を検出することが難しいが、心拍や呼吸の異常は、大人、特に高齢者において発生することが多いため、心拍や呼吸の検出対象としては、主に大人を想定している。

成分Ｍ２’のマイクロ波によって検出された心拍や呼吸に関する情報は、例えば、以下のように利用することができる。図７に示した制御フローを参照しながら説明する。

人体検出センサ４０で得られたドップラー信号を制御部で解析することで心拍が検出された際に（ステップＳ１でＹｅｓ）、もし心拍に異常が見られ（ステップＳ２でＹｅｓ）、かつその異常が、心停止が近い等、生死に関わるようなものであった場合には（ステップＳ３でＹｅｓ）、警報音によって、周囲の人間に異常を知らせ、救助を要請することができる（ステップＳ４）。さらに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のような無線通信や、インターネット等の有線通信を用いて、異常に関するデータを、家族や介護事業者、医療従事者等、遠隔に送信してもよい。

一方、心拍に異常が検出されたが、生死に関わるようなものではない軽微な異常である場合には（ステップＳ３でＮｏ）、警告音声や液晶表示等によって、そのことを使用者Ｐ本人に知らせ、健康状態への注意を促すことができる（ステップＳ５）。この場合にも、データを遠隔に送信し、異常に関する情報を共有し、健康管理への協力を要請するようにしてもよい。なお、音声発生装置や、液晶表示装置は、局部洗浄装置や便座暖房等の機器を備える便座装置において、それらの機器の制御のために搭載されていることが多く、心拍の異常の通知に共用することができる。

さらに、心拍に異常が認められなかった場合には（ステップＳ２でＮｏ）、心拍のパターンを利用して、使用者Ｐを個体識別することができる。例えば、過去に検出されたパターンと比較することで、使用者Ｐを特定することができる。そして、その特定された使用者Ｐに適したカスタム動作を行えばよい（ステップＳ６）。カスタム動作としては、例えば、局部洗浄装置や便座暖房等の制御パラメータを、その使用者Ｐが前回使用した時の値に、自動的に設定することが考えられる。

なお、心拍の解析は、常時、サブ処理（バックグラウンド処理）として実行されており、心拍が検出されていない間は（ステップＳ１でＮｏ）、使用者Ｐが便座１０に着座していないと判断する。使用者Ｐがトイレ室に入室し、便座１０に接近していれば、成分Ｍ１のマイクロ波の反射によって、人体検出センサ４０で、人間の歩行に対応するドップラー信号が検出されるはずである。このような信号が検出されれば、使用者Ｐがトイレ室に入室したと判断し（ステップＳ７でＹｅｓ）、便蓋２０が開いていなければ（ステップＳ８でＮｏ）、便蓋２０を開け、入室した使用者Ｐの着座に備える（ステップＳ９）。一方、人間の接近に対応するドップラー信号が検出されない場合には、使用者Ｐがトイレ室に入室していないと判断し（ステップＳ７でＮｏ）、もし便蓋２０が開いていれば（ステップＳ１０でＹｅｓ）、人体の離隔に対応するドップラー信号によって使用者Ｐがトイレ室から退出したことが検知されてから１分が経過していることを確認したうえで（ステップＳ１１でＹｅｓ→ステップＳ１２でＹｅｓ）、便蓋２０が閉じられる（ステップＳ１３）。

以上のように、本便座装置１００においては、成分Ｍ１と成分Ｍ２’を共通の人体検出センサ４０を用いて検出することで、人体の運動（つまり便座装置１への接近）に関する情報と、心拍および呼吸に関する情報の両方を得ることができ、着座センサと、心拍・呼吸センサとを別に設ける場合と比較して、便座装置１００の構成を簡素にすることができ、製造コストも抑えられる。こうした、心拍・呼吸センサを備えた便座装置１００は、今後、高齢化社会にあって、需要が高まると考えられる。

以上、第一および第二の実施形態において示したように、人体検出センサ４０が、便座１０の後方ではなく、前方部に設けられることで、電磁波を出射して、人体の検出に利用することができる空間の自由度が高くなっており、しかも複数の方向に分割して電磁波を出射することで、多様な条件での人体検出が可能となっている。なお、上記２つの実施形態においては、いずれも、マイクロ波が２方向に分割して出射されたが、出射方向は２つに限られない。例えば、便座１０の閉状態において、前方、下方、後方斜め上方の３つの方向に分割してマイクロ波を出射するようにすれば、上記第一の実施形態の便座装置１に、第二の実施形態における着座検知および心拍・呼吸検知の機能を付加することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。なお、本発明においては、人体検出センサ４０は、便座の前方部に取り付けられるが、分割部材を用いて電磁波（特にマイクロ波）を複数の方向に分割して、複数の状況や目的に対応して人体検出に用いる形態は、他の部位に人体検出センサが設けられる場合に対しても、応用することができる。例えば、便座１０の後方にマイクロ波を用いた人体検出センサを設ける場合に、マイクロ波を前方および前方斜め上方に出射するようにすれば、上記第二の実施形態にかかる便座装置１００と同様に、前方に向かう成分を人体の接近の検出に、前方斜め上方に向かう成分を、着座の検出と心拍・呼吸の検出に用いることができる。

１，１００ 便座装置
１０ 便座
１１ （便座の）前端部
２０ 便蓋
３０ 本体部
４０ 人体検出センサ
４１ 導波管
４１ａ センサ面
４２ 回路部
５０，１５０ 分割部材
５１，１５１ 水平部
５２，１５２ 傾斜部
５３ 副傾斜部
１５３ 貫通孔
Ｐ 使用者
Ａ 大人
Ｃ 子供
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ２’ マイクロ波

Claims (6)

1. 便器の上面に開閉可能に取り付けられる便座および便蓋と、
   前記便座または便蓋の、閉状態における前方部に取り付けられ、電磁波を出射するとともに、人体で反射した前記電磁波を検出する人体検出センサと、
   前記人体検出センサから出射された前記電磁波を複数の方向に向かう成分に分割する分割部材と、を有することを特徴とする便座装置。
2. 前記複数の方向は、前記閉状態における前方と下方であることを特徴とする請求項１に記載の便座装置。
3. 前記人体検出センサは、前記便座に取り付けられており、
   前記複数の方向は、前記閉状態における前方と、後方斜め上方であることを特徴とする請求項１に記載の便座装置。
4. 前記電磁波は、マイクロ波であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の便座装置。
5. 前記分割部材は、前記人体検出センサの前記閉状態における前方に設けられた、傾斜を有する金属部材であることを特徴とする請求項４に記載の便座装置。
6. 前記人体検出センサで検出した前記電磁波の波形に基づき、人体の心拍および呼吸の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項４または５に記載の便座装置。

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