JP4941888B2 - 生体情報測定便器 - Google Patents

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Description

本発明は、給水圧の条件に捉われず排泄物の下水配管への洗浄・排出が可能な便器を使用して、溜水の水位位置制御を実現することに係り、特に溜水水位変化を測定して排尿情報測定値を得ることに好適な生体情報測定便器に関する発明である。
従来の排尿情報測定値を得る生体情報測定便器には、便器のボールに排泄された尿の量を溜水の水位変化を計測することにより測定するものがある(例えば、特許文献1参照)。この便器はボールに水を供給する水圧源として供給される水道水の圧力を直接利用している。そして、トラップを介して下水配管に接続されているボール内の溜水に対して適当なタイミングでサイホン現象を発生させて溜水を下水配管に排出するゼット吐水と、その後に便器ボール面に向けて供給されるリム吐水とを適切に制御することにより溜水水位をトラップの溢流水位より低い所定の水位に形成して、この水位を測定開始水位とすることによって、実際に排泄された尿を溜めるための測定領域を確保している。
このような場合、ボール内の溜水を排出するためのサイホン現象を発生させるためにはゼット吐水ノズルに供給する水は充分な瞬間流量とする必要があることから、水道水の動水圧が極端に低い場所では適切な排出動作が行なえず、結果として生体情報測定便器の機能を果たすことができないという問題があった。
また、排泄された尿による溜水の水位変化を計測するためには、予め溜水水位をトラップの溢流水位より低い所定の水位に形成しておく必要がある。しかしながら、通常の貯水式便器では貯留された水をボール内に一気に供給することによってボール内の溜水を排出した後に、再びボール内に溜水を形成するために給水を行なうのであるが、この給水は給水源の給水圧の変動を受けても形成される溜水の水位が一定の水位とする必要があり、そのために通常はタンク内への再貯水と同期してトラップの溢流水位以上となる給水量にセットされて行なわれるため、形成される水位はトラップの溢流水位とならを得ず、供給される水もトラップより無駄に溢流するという問題があった。
そのため、便器ボール内の溜水水位を測定しながら溜水供給量を制御する貯水式便器もある(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、この場合も溢流水位となるように過不足なく給水を行うことにより、便器洗浄後にボールに入替供給される溜水に無駄な溢流が発生しないようにしているものであり、排尿によって変化する溜水水位を測定すべく、溜水水位を溢流水位以下の所定水位とすることを目指したものではなかった。
WO2004−113630号公報 特開平11−303174号公報
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、給水源の圧力変動によって性能が変化することのない少なくとも排尿量を含む生体情報を測定する生体情報測定便器に関するものである。
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、
被験者の尿を受けるボールと、
前記ボールと下水配管とを接続し、前記ボールと前記下水配管との空気の連通を遮断する溜水を形成するトラップと、
給水源から供給される水を貯留水として貯留する貯水タンクを備えたタンク貯水手段と、
前記貯留水を前記ボール内に供給することによって前記トラップ内にサイホン現象を発生させて前記ボール内の溜水を前記下水配管に排出するボール溜水排出手段と、
前記ボール溜水排出手段によって前記ボール内の溜水が排出された後に、前記ボール内に給水することによって、前記ボール内に前記トラップの溢流水位より低い所定水位の溜水を形成するボール溜水形成手段と、
前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、
前記溜水水位測定手段によって測定される溜水水位の変化挙動から排尿情報を演算する排尿情報演算手段と、を有する生体情報測定装置において、
前記ボール溜水形成手段は、前記給水源と前記ボール内にとを連通する溜水補給流路と、
前記溜水補給流路に設けられ前記溜水補給流路を開閉する溜水補給流路開閉手段とを備え、
前記溜水補給流路開閉手段の開放時間を制御することによって前記ボール内の溜水の水位を前記所定水位に形成する
ことを特徴とすることにより、
給水圧変動によって便器としての性能が変化することのない所定の排尿情報を測定することを可能とするだけでなく、簡便な機構と制御構成で排尿情報測定範囲を確保するために溜水水位をトラップ部の溢流水位以下に設定することを可能としている。
また、請求項2記載の発明よれば、前記タンク貯水手段は、給水源に接続され前記貯水タンク内に開口するタンク給水管路と、前記タンク給水管路の途中に設けられ前記タンク給水管路を開閉するタンク給水弁とを備え、前記タンク給水弁は前記貯留水の水位に応じて移動する浮力体の浮力によって開閉される弁であることを特徴とすることにより、
電力供給有無に左右されずに、低コストで貯水機能を実現することを可能としている。
また、請求項3記載の発明よれば、前記タンク貯水手段は、前記貯水タンクの内部に設けられ、前記貯留水の水位より高い位置に開口した一端を有し、他端が溜水補給流路に開口した管路であるオーバーフロー流路を備え、
前記溜水補給流路は、前記オーバーフロー流路に接続されていることにより、
タンク貯水式便器の給水流路に必要な逆流防止機能を構成を別途に設けることなく、溜水補給流路に付与することが可能となるため、構成を簡略化することができる。
本発明によれば、便器のボールを収集容器として利用して給水源の給水圧の条件に左右されることなく排尿量や単位時間当たりの排尿速度(尿流率)などの排尿情報測定を行なえる排尿情報測定便器を得ることができる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第一実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図、図2は図1に示す生体情報測定便器のシステムブロック図、図3は図1に示す生体情報測定便器の垂直断面図である。
図1に示すように、生体情報測定便器100は、使用者の排泄物を受けて下水に排出する測定用便器111と、排尿情報測定ユニット112、制御手段113、便器給水装置70などが内蔵されたキャビネット114と、測定用便器111の側方壁面に配置された操作・表示部120と、を備えている。測定用便器111は、使用者が着座するための便座115と、ボール116および便座115を開閉可能に覆う便蓋117を備えた衛生洗浄装置123が設置されている。操作・表示部120は、衛生洗浄装置123を操作するためのリモコン119と、排尿情報測定ユニット112を機能させるためのリモコン121と、排尿情報測定データを印刷するためのプリンタ122と、を備えている。
ここで、排尿情報測定ユニット112は、尿量などの排尿情報測定を行なうためのものであり、詳細は後述する。また制御手段113は、生体情報測定便器100の便器としての各種動作を制御するものである。
また便器給水装置70は、測定用便器111に対して便器洗浄水や、便器内に封水を形成する溜水を給水するものである。便器給水装置70はキャビネット114内に収納せず、外部に露出した構成としても良い。なお、衛生洗浄装置123は、本発明に係る生体情報測定便器を構成する必須要件ではない。
図2,3に示すように、測定用便器111には、使用者の尿を受けるボール116と、ボール116と下水配管135とを連通するとともに、便器洗浄時等に溜水を下水配管135に排出した時以外は、下水配管135との連通を滞留水で遮断する水封を行なうための溜水を貯留するトラップ125が設けられている。そして、ボール116に水を供給する便器給水装置70が接続されている。
便器給水装置70は、測定用便器111に排泄物が混じったボール116内の溜水を下水配管へ排出するためや、ボール116内に下水配管との連通を封止のための溜水を形成するためにボール116に供給する水を制御するもので、ボール内の溜水(溜水は正確にはボールとトラップ内に存在するが、本発明では両者を合わせたものを以下、「ボール内の溜水」と呼ぶ)を下水配管135へ排出するための水を貯留水として貯める図示しないタンク貯水手段と、この貯留水をボール116内に向けて供給することによって発生するサイホン現象によってボール内の溜水を下水配管135へ排出するボール溜水排出手段150と、ボール溜水排出手段150によってボール内の溜水が排出された後にボール116内に給水することによって、溜水を再び形成するボール溜水形成手段155とを備えている。
本発明に係わるタンク貯水手段は、ボール116に給水する水を貯留水として貯留する貯水タンク134と、その貯水タンク134に貯留水の供給を行なうタンク給水手段130とを備えている。貯水タンク134内部は、底部に設けられたタンク貯留水流出口36からボール116内に開口する給水ノズル124へと通じるボール給水流路151で、ボール116内部と連通されている。また、貯水タンク134内底部より立設され、その上端は通常の貯留水位より高く貯水タンク134の上縁よりは低い位置に開口を有し、下端はボール給水流路151に開口する管路で構成された本発明におけるオーバーフロー流路を構成するオーバーフロー管157を備えている。
オーバーフロー管157によって貯水タンク134内とボール116内とは常時連通している状態となっている。そのため、万一タンク給水弁20が故障して貯水タンク134内への給水が停止されない状態になっても、所定の水位以上の水を直接、ボール給水流路151に排出することによって、貯水タンク134外に水が溢れないように構成されている。
また、タンク給水手段130は、一端を給水源に接続され他端にタンク内に開口するタンク給水口24を備えるタンク給水管路19と、タンク給水管路19の途中に設けられてタンク給水管路19を開閉するタンク給水弁20と、本発明の浮力体としての浮き玉22と、浮き玉22とタンク給水弁20とを連結する連結部材21と、を備えている。ここでタンク給水弁20と、連結部材21と、浮き玉22とは、貯水タンク134内に貯留される貯留水の量を制御する貯水量制御手段として機能している。即ち、後述するボール溜水排出手段150によって貯水タンク134内の貯留水が排出され水位が下がると、タンク給水弁20は開放されてタンク給水管路19から貯水タンク134内に給水が開始される。そして、給水に伴ってタンク内の水位が変化すると浮き玉22が移動し、その浮力が連結部材21によってタンク給水弁20に伝達され、貯水タンク134内部の水位が所定の水位になるとタンク給水弁20が閉止され、給水が停止されて所定量の水が溜められるように調整されている。
なお、本実施形態における浮力体である浮き玉22の浮力を利用して給水弁の開閉を制御する方法は、タンク内水位の所定水位の監視と給水弁の開閉駆動を電気などの特段のエネルギ供給も必要とせずに同時に実現できる方法であり、貯水量制御手段として構成が簡素で安価である。しかし本発明に係わるタンク貯水手段が備える貯水量制御手段はこの方法に限定されるものではなく、例えば貯留水の水位を水位センサーで測定し、タンク給水弁20の代わりに電磁弁式の開閉弁の開閉動作を制御する構成であってもよい。
また、ボール溜水排出手段150は、タンク底部に設けられボール給水流路151に連通する流出口36と、流出口36を開閉するフラッパー弁152と、貯水タンク134の外面に備えられた回動モータ31と、回動モータ31の回動力をフラッパー弁152に伝達可能に両者を連結するチェーン34とを備えている。ここで、回動モータ31の回動軸には、使用者が手動でもタンク内溜水を排出させるための回動操作を行うことが出来るように手動レバー32が連接されている。
また、ボール溜水形成手段155は、タンク給水管路19のタンク給水弁20より上流側の位置から分岐されオーバーフロー管157に設けられた補給水口25に接続された本発明における溜水補給流路を構成する補給水管路154と、補給水管路154の途中に設けられ補給水管路154を開閉する本発明における溜水補給流路開閉手段を構成する電磁弁156とを備えている。
ここで、補給水管路154は貯水タンク134の内部でタンク給水管路19から分岐しているように図3では描かれているが、タンク給水弁20より上流側の位置であれば貯水タンク134の外で分岐するものも含むものである。
また、本実施形態では補給水管路154はボール給水流路151に直接接続せずに、タンク内に開放端を持つ本発明におけるオーバーフロー流路であるオーバーフロー管157を経由して接続しているため、構造的にボール116内の汚水の逆流を防止するための構成であるエアギャップを構成することも兼ねている。また、タンク貯水式便器を測定用便器111として使用する場合にはタンク貯水式便器に必須な管路構成を利用することになるため、構成が簡略化できる。
なお、直接ボール給水流路151に接続する場合は、補給水管路154の途中に逆流を防止するための逆止弁の設置などの配慮が必要となる。
また、ボール116の底部には本発明の溜水水位測定手段を構成する溜水圧測定ユニットが設けられている。溜水圧測定ユニットは溜水Wによる圧力を計測するもので、ボール116内部に連通する圧力導管153と、圧力導管153に溜水圧測定センサー158とを備えている。
また、下水配管135内の圧力変動を測定するための本発明における下水圧変動測定手段を構成するものとして、排水ソケット109に下水圧測定センサー160が設けられている。
なお、本実施例において、溜水水位測定手段158と下水圧測定センサ160は、いづれも変動情報を直接測定する圧力センサーを想定している。
排尿情報測定ユニット112には、排尿情報測定に関する動作制御を行なう制御部以外に、使用する測定用便器111のボール116における溜水Wの水位と溜水量との関係を記憶する検量線記憶手段138,溜水圧測定センサー158によって計測された圧力変化から溜水Wの水位変化を算出して排尿量等の排尿情報を算出する排尿情報演算手段139、被験者である使用者の個人情報等を記憶する情報記憶手段140、および、下水圧測定センサー160によって計測された下水配管内で発生した圧力変動による影響量を算出して溜水水位算出値に対する補正演算を実施する溜水水位補正手段141が設けられている。
ボール溜水形成手段155がボール116に供給する水の供給量の制御方法としては、ボール溜水形成手段155を構成する電磁弁156の開放時間を予め定めておく方法が簡便である。さらに別な方法としては、ボール116に連通する溜水水位測定手段158の測定値をモニターしながら、電磁弁156の開閉を制御しても良い。
次に、図4を参照しながら、本実施形態の生体情報測定便器100の動作について説明する。図4は図1に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。図4に示すように、使用者が生体情報測定便器100が配置されたトイレ内に入室してリモコン121に対して準備操作を行うと、排尿情報測定ユニット112は本発明における溜水圧測定手段としての溜水圧測定センサー158の出力校正等の測定準備動作を実施する。測定準備が完了するとリモコン121に準備完了が報知されるので、使用者は脱衣して、便座115上に着座し、または立位でボール116に向かって排尿を開始する。この時の溜水Wの水位は測定を開始する所定水位である測定開始水位Yに形成されている。
使用者の尿がトラップ125内の溜水Wに流入すると、その水位が上昇することにより、溜水圧測定センサー158の圧力測定値が上昇する。この溜水圧測定センサー158の計測は使用者が排尿を終了してリモコン121に対して所定の終了操作を行なうまで継続される。所定の終了操作が行なわれると生体情報演算手段139は、計測された圧力変動値と記憶されている検量線とに基づいて、排尿量をはじめとする排尿情報を算出する。この場合、下水圧変動が発生しているとその影響で溜水水位は変化するため、溜水水位の演算に当たっては下水圧測定センサー160の計測値によって、溜水水位補正手段141は溜水圧測定センサー158の計測値から得られる溜水水位を常に下水圧変動がない状態の溜水水位に補正演算を実施する。
この時、使用者がリモコン121に所定の出力操作を行うと、測定値が印字された紙片がプリンタ122から出力される。また、測定した情報は情報記憶手段140に記憶される。情報記憶手段140は、IDカードや半導体メモリーの他、本装置が設置された医療機関の院内LANを介してサーバーに情報を伝送するものであっても良い。
この後、使用者がリモコン121に対して便器洗浄操作を行うと、ボール溜水排出手段150を構成する回動モータ31が回動してチェーン34を介して、フラッパー弁152が開放される。フラッパー弁152の開放により貯水タンク134内に貯留されていた貯留水は、ボール給水流路151を経由して給水ノズル124からボール116へ供給される。この給水によってボール116内の溜水の水位は、トラップ125の頂部である溢流水位Hを超えて満水水位Yとなり、トラップ125の内部は満水になる。これによってトラップ125内では下水配管と大気間でサイホン現象が発生してボール116内に排泄された尿混じりの溜水Wが排水ソケット109経由で下水配管へ排出される。
このサイホン現象によりボール116内は溜水Wがほとんど無くなり下水配管内とトイレが連通する、所謂、破封状態となるが、この状態の継続を解消するため、便器洗浄スイッチの操作から予め定められた時間経過すると、ボール溜水形成手段155を構成する電磁弁156が開放となり、ボール溜水供給管路157からオーバーフロー管154経由で給水源からの水がボール116内に補給される動作が開始される。
この給水動作は所定時間経過するまで引き続き行われ、所定時間経過後、ボール116内の溜水水位がトラップ125の溢流水位以下の所定水位となって給水は停止し、次回の測定を待つ通常の使用待機状態に復帰する。本実施形態ではこのときの所定水位が排尿情報測定時に被験者である使用者が排尿を開始する時の所定水位である測定開始水位Yとなる。
また、このとき測定開始水位Yはボール116とトラップ125内には一定量の溜水が貯留されて下水配管に対して封止される水位以上の水位が選定されているため、下水配管から悪臭や衛生害虫がトイレ内に侵入することに対する衛生性を確保される。このような一連の動作は自動的に行われるため、使用者は便器洗浄操作を行った後、トイレから自由に離室することができる。
なお、この場合にボール116とトラップ125内には溜水の水位を測定開始水位Yとする一定量の水しか供給されないため、供給された水が無駄にトラップ125を溢流することが無い。1回の排尿情報測定に当たって使用される水量はボール116内の溜水の排出に使用される量に限定されるため、使用水量の低減に有益である。
なお、本実施形態では回動モータ31でフラッパー弁152を駆動する方式としたが、手動でフラッパー弁152を駆動する構成とする場合は、手動レバー32自身にリミットスイッチなどの位置検出手段を設けて溜水補給流路開閉手段156を動作させるタイミングをとったり、或いは下水配管135内の圧力変動を測定するための下水圧測定センサ160で測定用便器111の排水による下水配管135内の圧力変動を検出することで溜水補給流路開閉手段を動作させるタイミングをとることも可能である。
なお、本実施形態では図3に示されているようにボール溜水形成手段155を構成する補給水管路154と、電磁弁156とはいづれも貯水タンク134内に配置されているが、本発明はこれに限らない。即ち、補給水管路154の給水源からの分岐点を排尿情報測定便器100への配水管として、電磁弁156を貯水タンク134外に配置して、電磁弁156から下流側の補給水管路154を貯水タンク134内に引き込む構成としても良い。
また、ボール溜水形成手段155をこの構成とすれば、さらにボール溜水排出手段150を構成する回動モータ31とその制御手段とを付加することによって、既存の便器の貯水タンクユニットを排尿情報測定便器100の便器給水装置70として再構成する事が容易になり、部品の共通化が図れるため新規の設備投資費用の抑制効果が期待できる。
図5は本発明の第二実施形態である生体情報測定便器の垂直断面図である。第一実施形態の溜水水位測定手段が、ボール16に連通する管路に設けられた溜水圧力測定センサで水位を水圧で測定する圧力測定方式であったのに対して、本実施形態の溜水水位測定手段は便器溢流面近傍に設けられ、溜水水位までの距離を測定する距離測定手段で構成している。距離測定手段としては、超音波センサー、静電容量センサー、レーザーセンサーなどが使用可能である。溜水水位測定手段158として距離測定手段を採用した場合、第一の実施例で示したように便器溜水貯留部に測定のための穴を設ける必要がないことから、特に漏水防止面で信頼性が高い。また、溜水水位測定手段158を便器交換することなく、後付けすることが可能なため、既設の便器に対して排尿情報測定機能を付加することを実現可能とした。
図6は本発明の第三実施形態である生体情報測定便器の垂直断面図である。生体情報測定便器100は、使用者の排泄物を受けて下水に排出する測定用便器111と、尿量測定などの排尿情報を測定する排尿情報測定ユニット112と便器給水装置70で構成されており、前述した第一実施形態とは排尿情報測定ユニット112の構成以外は同じである。したがってここでは第一実施形態と異なる部分を以下に説明する。
ボール116の略底部には導圧路163が設けられ、開閉弁164を介して溜水水位測定手段を構成する溜水圧測定センサー168が連通している。また下水圧測定センサ160は排水ソケット109と連通している。溜水圧測定センサー168と下水圧測定センサ160を内蔵する排尿情報測定ユニット112は測定用便器111の傍に配置されている。また貯水タンク134と排尿情報測定ユニット112の間には給水路162が設けられている。貯水タンク134中の浄水は、排尿情報測定ユニット112に静水圧を利用して導かれ、開閉弁164と開閉弁166を介して測定配管の逆洗浄を実現している。貯水タンク134へのタンク給水弁20への給水は吐水口空間を確保したものであり、導圧路163をボール116に連通させても、給水源の衛生性は確保されるように配慮されている。
本発明の第一実施形態である生体情報測定便器を示す斜視図である。 図1に示す生体情報測定便器のシステムブロック図である。 図1に示す生体情報測定便器の垂直断面図である。 図1に示す生体情報測定便器の動作シーケンスを示す図である。 本発明の第二実施形態である生体情報測定便器の垂直断面図である。 本発明の第三実施形態である生体情報測定便器の垂直断面図である。
符号の説明
19…タンク給水管路
20…タンク給水弁
21…連結部材
22…浮き玉
24…タンク給水口
25…補給水口
31…回動モータ
32…手動レバー
34…チェーン
36…タンク貯留水流出口
70…便器給水装置
100…生体情報測定便器
109…排水ソケット
111…測定用便器
112…排尿情報測定ユニット
113…制御手段
114…キャビネット
115…便座
116…ボール
117…便ふた
119…リモコン
120…操作・表示部
121…リモコン
122…プリンタ
123…衛生洗浄装置
124…給水ノズル
125…トラップ
130…タンク給水手段
134…貯水タンク
135…下水配管
138…検量線記憶手段
139…排尿情報測定手段
140…情報記憶手段
141…溜水水位補正手段
150…ボール溜水排出手段
151…ボール給水流路
152…フラッパー弁
153…導圧路
154…補給水管路
155…ボール溜水形成手段
156…電磁弁
157…オーバーフロー管
158…溜水圧測定センサー
160…下水圧測定センサー
162…給水路
163…導圧路
164…開閉弁
166…開閉弁
168…溜水圧測定センサー
F…満水水位
H…溢流水位
H1…破封水位
W…溜水
X…空水位
Y…測定開始水位
Z…排尿後水位

Claims (3)

  1. 被験者の尿を受けるボールと、
    前記ボールと下水配管とを接続し、前記ボールと前記下水配管との空気の連通を遮断する溜水を形成するトラップと、
    給水源から供給される水を貯留水として貯留する貯水タンクを備えたタンク貯水手段と、
    前記貯留水を前記ボール内に供給することによって前記トラップ内にサイホン現象を発生させて前記ボール内の溜水を前記下水配管に排出するボール溜水排出手段と、
    前記ボール溜水排出手段によって前記ボール内の溜水が排出された後に、前記ボール内に給水することによって、前記ボール内に前記トラップの溢流水位より低い所定水位の溜水を形成するボール溜水形成手段と、
    前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、
    前記溜水水位測定手段によって測定される溜水水位の変化挙動から排尿情報を演算する排尿情報演算手段と、を有する生体情報測定装置において、
    前記ボール溜水形成手段は、前記給水源と前記ボール内にを連通する溜水補給流路と、
    前記溜水補給流路に設けられ前記溜水補給流路を開閉する溜水補給流路開閉手段とを備え、
    前記溜水補給流路開閉手段の開放時間を制御することによって前記ボール内の溜水の水位を前記所定水位に形成する
    ことを特徴とする生体情報測定便器。
  2. 前記タンク貯水手段は、前記給水源に接続され前記貯水タンク内に開口するタンク給水管路と、前記タンク給水管路の途中に設けられ前記タンク給水管路を開閉するタンク給水弁とを備え、前記タンク給水弁は前記貯留水の水位に応じて移動する浮力体の浮力によって開閉される弁であることを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定便器。
  3. 前記タンク貯水手段は、前記貯水タンクの内部に設けられ、前記貯留水の通常の水位より高い位置に開口した一端を有し、他端が前記溜水補給流路に開口した管路であるオーバーフロー流路を備え、
    前記溜水補給流路は、前記オーバーフロー流路に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の生体情報測定便器。
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