JP7128322B2 - 便器装置、及び便座装置 - Google Patents

Description

本発明は、便器装置、及び便座装置に関するものである。

人体等の生体の排泄物には、その生体の健康状態が反映される。特に、大便には、消化器系の健康状態（腸内環境）が反映される。したがって、大便の性状を把握することは、腸内環境の把握に役立てられる。このため、カメラで大便を撮影し、その性状を推定することが従来行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の装置は、生体データを取得して健康状態を推定する。この装置は、画像撮影部と、データ解析部と、を備えている。画像撮影部は、トイレの便器に設けられ、生体の排泄物を撮影する。データ解析部は、画像撮影部による撮影画像を解析する。また、データ解析部は、撮影画像の解析により排泄物の性状に関する生体データを取得し、この取得した生体データから生体の健康状態を推定する。

特開２００７－２５２８０５号公報

特許文献１の装置では、排泄物のデータを取得するに当たり、排泄物の画像を撮影する。この場合、排泄物が撮影されることに対して使用者が抵抗感を覚えてしまうおそれがあった。また、撮影した画像に使用者の局部等の身体が写り込んでしまうおそれがあることなども抵抗感を覚える一因となり得る。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、使用者のプライバシーに配慮しつつ大便の検知を行うことができる便器装置、及び便座装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の便器装置は、便鉢部及び前記便鉢部の下方に連なる溜水部を有する便器本体と、
検出素子が配置されたセンサを有し、前記便鉢部内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する検知部と、
前記検知部により検知した検知結果から大便の性状及び体積の少なくとも一方を判定する判定部と、を備え、
前記センサは、前記便器本体の上方に配置されて、検知方向を斜め下方に向け、前記溜水部の上方を検知範囲とする。

本発明の便座装置は、便鉢部及び前記便鉢部の下方に連なる溜水部を有する便器本体の上方に配置される便座装置であって、
便鉢部及び前記便鉢部の下方に連なる溜水部を有する便器本体と、
検出素子が配置されたセンサを有し、前記便鉢部内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する検知部と、
前記検知部により検知した検知結果から大便の性状及び体積の少なくとも一方を判定する判定部と、を備え、
前記センサは、前記便器本体の上方に配置されて、検知方向を斜め下方に向け、前記溜水部の上方を検知範囲とする。

実施例１及び２に係る便器装置を示す斜視図である。 実施例１及び２に係る便器装置を示す側面図である。 実施例１及び２に係る便器装置を示す平面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 実施例１及び２に係るセンサを示す斜視図である。 検知部による検知例を説明するための模式図である。 大便性状のパターン分類の例を示す図である。 実施例１及び２に係る性状パターンのタイプ１の大便を模した模擬便を示す図である。 実施例１及び２に係る性状パターンのタイプ２の大便を模した模擬便を示す図である。 実施例１及び２に係る性状パターンのタイプ３の大便を模した模擬便を示す図（その１）である。 実施例１及び２に係る性状パターンのタイプ３の大便を模した模擬便を示す図（その２）である。 実施例１及び２に係る性状パターンのタイプ４の大便を模した模擬便を示す図である。 実施例１及び２に係る性状パターンのタイプ５の大便を模した模擬便を示す図である。 実施例１及び２に係る性状パターンのタイプ６の大便を模した模擬便を示す図である。 実施例１及び２に係る検知部による検知結果を模式的に示す図である。 実施例２に係る判定部による体積の判定方法を説明するための図である。

次に、本発明の便器装置を具体化した実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、前後方向、左右方向、上下方向とは、便器に着座した状態の使用者から見た前後方向、左右方向、上下方向を夫々示すものとする。

＜実施例１＞
実施例１の便器装置１は、排泄された大便の性状を判定する機能を有する便器装置である。この便器装置１は、図１～図４に示すように、便器本体１０、検知部２０、及び判定部３０を備えている。

便器本体１０は便鉢部１１及び溜水部１２を有している。便鉢部１１はすり鉢状の内面を有して形成されている。溜水部１２は便鉢部１１の下方に連なって形成され、便鉢部１１内を流通した洗浄水を滞留させる。溜水部１２は、便鉢部１１の後方領域の下方に設けられている。便鉢部１１の上端にはリム１３が形成されている。リム１３の下方の便鉢部１１内には図示しない吐水口が設けられている。便鉢部１１は吐水口から吐出される洗浄水が流通して内面を洗浄される。便鉢部１１内を流通した洗浄水は、溜水部１２の下方に連なる排水路（図示せず）から排出される。

便器本体１０の上方には便座装置４０が載置されている。便座装置４０は、便座４１、便蓋４２及び便座装置本体４３を有している。図３に示すように、便座４１は、平面視において略楕円形状をなしているとともに、その内側が開口した環状に形成されている。便座４１は、便器本体１０のリム１３の上縁部に沿うように便器本体１０の上方に配置されている。便座４１の下面には窓部４１Ａが設けられている。窓部４１Ａは赤外線を透過する材質で形成されている。便蓋４２は、便座４１を上方から覆い、便座４１及び便鉢部１１の開口を開閉自在に閉塞する。便座装置本体４３は、便鉢部１１の後方に配置されており、便器本体１０に着脱自在に固定されている。便座装置本体４３は、便座４１及び便蓋４２を回動自在に軸支するとともに、その内部に局部洗浄装置等の機能部品や判定部３０等を収納している。

検知部２０は、便鉢部１１内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する。検知部２０はセンサ２１を有している。本実施例において、センサ２１は赤外線ラインセンサを採用している。図５に示すように、センサ２１は、複数の受光素子（本発明に係る検出素子として例示する）を水平方向に直線状に配列した受光部２２と、この受光部２２の前面に配されたレンズ２３とを有している。また、センサ２１には発光部２４が設けられている。発光部２４は、検知の対象となる便に向かって赤外線を照射する。これら受光部２２及び発光部２４は、直方体形状をなすセンサ２１の一面である検出面２１Ａに配されている。すなわち、センサ２１は、検出面２１Ａの前方に対する検出感度に指向性を有している。

センサ２１は、図４に示すように、便座４１内に便鉢部１１の内側方向を向いて配置されている。センサ２１は、便座４１の下面に設けられた窓部４１Ａを介して、便鉢部１１内に排泄された落下中の大便を検知する。図３及び図４に示すように、本実施例１のセンサ２１は、平面視における便鉢部１１の後部側左方に対応する位置に配置されている。また、センサ２１は、その検知方向を斜め下方として配置されている。センサ２１は、溜水部１２の上方を検知範囲として、落下中、すなわち、体外に放出されてから溜水部１２の水面に到達するまでの排泄物を検知する。

検知部２０は、便鉢部１１内に排泄された落下中の便を所定の時間間隔で検知する。すなわち、検知部２０は、排泄されてから溜水部１２に落下するまでの便について所定の時間間隔でセンサ２１により検知し、各時間におけるデータ（ラインデータ）を検知結果として取得する。センサ２１は、４０９６個の赤外線受光素子を有するとともに、最大４０９６個の赤外線受光素子を用いて、最大２６ｋＨｚ（毎秒２６０００回）のフレームレートでデータを取得することができる。検知部２０は、１フレームにおいて各受光素子が受光した赤外線の受光量（強度）の夫々を含んだデータを１つのラインデータとして判定部３０に出力する。

判定部３０は、検知部２０により検知した検知結果であるラインデータＬｎに基づいて、大便の性状の判定を行う。具体的には、判定部３０は、得られたラインデータＬｎから検知対象の大便の特徴量を抽出する。抽出する特徴量とは、具体的には、各ラインデータＬｎにおける大便に相当する画素の数、大便が検知されたフレームの数、１つの便領域内に存在する高輝度領域の数等である。これらの特徴量は、大便の横幅（直径）、長さ、表面の凹凸の多さを夫々表す指標となる。そして、判定部３０は、これらの特徴量に基づいて大便の性状の判定を行う。

なお、本実施例において、大便の性状とは硬さ（軟らかさ）であり、この大便の性状としての硬さを複数に大別された性状パターンのいずれかに分類する。具体的には、判定部３０は、検知部２０により取得した大便のラインデータＬｎから特徴量を抽出し、これらの特徴量を性状パターンが既知の複数の大便について予め抽出した特徴量と比較することにより、所定の性状パターンのうちの１つであると判定する。

また、本実施例の便器装置１は表示部５０を備えている。表示部５０は判定部３０による判定結果等を表示する。本便器装置１の使用者は、この表示部５０により判定結果を確認することができる。また、本実施例では、表示部５０には、判定部３０による判定結果に基づいた便性改善アドバイスも表示することができる。

なお、判定部３０から表示部５０へのデータの送信は、有線、無線等特に問わない。また、表示部５０のように本装置専用の端末を設けるようにしてもよいし、スマートフォン、タブレット、ＰＣ等を表示部として利用してもよい。また、判定結果データは、表示部５０に直接送信するようにしてもよいし、クラウドサーバー等の他のデータストレージを介して転送するようにしてもよい。更に、過去の判定結果データを記憶させるようにして、随時確認できるようにしてもよい。

このような構成を有する便器装置１は、次に示すようにして大便の性状を判定する。

大便の性状を判定するにあたっては、最初に、検知部２０により便鉢部１１内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する。検知部２０は、センサ２１の発光部２４から赤外線を照射し、受光部２２によりその反射光を受光する。これら発光部２４及び受光部２２はセンサ２１の検出面２１Ａに配されている。そして、センサ２１は検出面２１Ａを便鉢部１１内の後方領域に向けて配置されており、大便を精度良く検知する。また、赤外線ラインセンサであるセンサ２１は、センサ２１自体が便座４１内に配されているとともに、検出対象の光として視認不能な赤外線を採用している。このため、便器装置１では、大便が検知されていることを便器装置１の使用者に意識させることなく、プライバシーに配慮した検知が行われる。

検知部２０は、各時間における検知結果を１つのラインデータＬｎとして判定部３０に出力する。図６は、検知部２０による大便の検知を模式的に示している。なお、各２次元画像は、落下する大便をカメラにより所定の時間間隔で撮影して時系列に並べたものである。図６に示すように、検知部２０は、落下する大便を所定の時間間隔で検知する。検知部２０は、時間毎の検知結果としてラインデータＬｎを取得する。取得されたラインデータＬｎは順次判定部３０に出力される。判定部３０は、１回の排便における全ラインデータＬに基づいて、検知対象の大便の特徴量を抽出するとともに、抽出した特徴量に基づいて大便の性状を判定する。

なお、本実施例では、検知部２０により大便の落下が検知されてから検知されなくなるまでを１回の排便としている。図６の場合、ラインデータＬｎ＋２において大便が検知され始め、ラインデータＬｎ＋６では大便が検知されていない。すなわち、図６の場合には、ラインデータＬｎ＋２からラインデータＬｎ＋５までを１回の排便とし、これについての大便の性状を判定する。また、各ラインデータＬｎには２値化処理、膨張・収縮処理等、大便を検知した領域を明確にする処理を適宜施している。

本実施例における大便の性状とは、硬さ（軟らかさ）である。本実施例の場合、大便の性状としての硬さを６タイプに大別された性状パターンのいずれかに分類する。すなわち、判定部３０は、大便の性状を、予め複数に分類された所定の性状パターンのうちの１つであると判定する。

６タイプの性状パターンとは、図７に示すように、コロコロ、カチカチ俵、バナナ、半練り、泥状、水状である。なお、これらの性状のうち、タイプ１及びタイプ２は便秘、タイプ３及び４は健康、タイプ５及び６は下痢の各状態において排泄される大便の性状と定義している。また、上記性状のうち、タイプ１～３は硬便、タイプ４～６は軟便と定義している。図８～図１４は、各タイプの大便を模した模擬便を夫々示している。これらの図に示すように、硬さの違いによって各タイプの大便では形状に差が現れている。本実施例では、大便の硬さ（軟らかさ）を判定するに当たり大便の形状に注目し、形状に関連する特徴量を抽出する。

具体的には、本実施例では、特徴量として、（１）連続スキャンライン数、（２）平均横幅、及び（３）ラベル数という３つの特徴量をラインデータＬｎから取得する。これらの特徴量の抽出について、図１５を参照して説明する。図１５は大便を検知して取得したラインデータＬｎの例を模式的に示したものである。なお、図１５では、便宜上、各ラインデータＬｎを時系列に並べたことにより２次元像のように示されているが、本実施例の場合には、ラインデータＬｎの取得毎にランレングス符号化等の処理を施して数値化したデータに基づいて特徴量の抽出を行っている。また、本実施例において、取得したラインデータＬｎは、判定部３０による判定を行った時点で消去される。これらのように、本実施例では、取得データの取扱いに関してもプライバシーに配慮したものとしている。

（１）の連続スキャンライン数とは、大便が検知されてから検知され終わるまでのラインデータＬｎの数である。この連続スキャンライン数は大便の長さを表す指標となる。例えば、図１５の場合、ラインデータＬ２からＬ１０まで大便が検知されている。したがって、図１５における連続スキャンライン数は９である。（２）の平均横幅とは、大便が検知されてから検知され終わるまでの各ラインデータＬｎにおける大便の検知された領域の幅の平均であり、大便の横幅を表す指標となる。例えば、図１５の場合、Ｌ２の大便の検知された領域の幅は３、Ｌ３は８、Ｌ４は１２、・・・となっている。したがって、これらを平均した値９．３３が図１５における各ラインデータＬｎの平均横幅となる。

（３）のラベル数とは、大便の表面の凹凸を表す指標となる特徴量である。例えば、タイプ２の性状の大便は、他の性状の大便と比較してその表面に凹凸が多く生じていることが特徴的である（図９等参照）。そして、このような凹凸が多く生じている場合、大便の表面に光を照射すると、反射による高輝度の領域が広く分散して表われる。したがって、本実施例の場合には、検知部２０から照射された赤外線が凹凸に応じて反射し、大便を示す検出強度よりも高い強度の領域が表われる。ラベル数の抽出とは、このような高強度領域に対してラベリング処理を行うことによりその数がいくつ付与されたかを算出したものである。図１５において、有色のマスは大便を示す領域を表しており、この大便領域中の白抜きマスが赤外線の検出強度が高い領域を表している。したがって、図１５に示すラインデータＬｎから抽出されるラベル数は２である。

なお、本実施例の場合、ラベリング処理として、１つのラインデータＬｎを取得し、このラインデータＬｎを１つ前のラインデータＬｎ－１に対して８連結のラベリング処理を行っている。また、本実施例では、ラインデータＬｎの一端から他端に向かっての探索を行った後、他端から一端への反対方向への探索を再度行っている。ラベリング処理の手法についてはこれに限定されず、ルックアップテーブルを用いた手法など、種々の手法を適宜選択して採用することができる。

上述のようにしてラインデータＬｎから特徴量を抽出した後、判定部３０は、これらの特徴量に基づいて大便の性状の判定を行う。具体的には、抽出した特徴量を、特徴量空間に投影する。この特徴量空間は、各特徴をベクトルとする空間である。また、この空間は、性状パターンが既知の複数の大便について抽出した特徴量に基づいて、タイプ１～６の性状パターンに対応する領域が予め定められている。このため、投影された特徴量空間の領域に対応する性状パターンを検知対象の大便の性状であると判定することができる。

なお、上記の特徴量空間の領域を各性状パターンに対応するように分割する際には、例えば、サポートベクターマシン（Support Vector Machine, SVM）等のパターン認識手法を用いて、特徴量空間の各性状パターンに対応する領域がより明瞭に分割されるようにしておくことが好ましい。

また、判定部３０による判定結果は表示部５０に表示される。便器装置１の使用者は、この表示部５０により判定結果を確認することができる。表示部５０では、直近の判定結果のみならず、過去の判定結果を呼び出して表示したり、判定結果の時系列変化を表示したりすることができる。また、表示部５０には、判定部３０による判定結果に基づいた便性改善アドバイスを表示することもできる。

以上より、実施例１の便器装置１は、便器本体１０、検知部２０、及び判定部３０を備えている。便器本体１０は、便鉢部１１及び便鉢部１１の下方に連なる溜水部１２を有している。検知部２０は便鉢部１１内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する。また、検知部２０はセンサ２１を有している。センサ２１は複数の受光素子が水平方向に直線状に配置されている。判定部３０は、検知部２０により検知した検知結果としてのラインデータＬｎから、大便の性状を判定する。

このように、便器装置１は、検知部２０が、検出素子としての受光素子が水平方向に直線状に配置されたセンサ２１を有している。そして、判定部３０は、このような検知部２０により検知した検知結果であるラインデータＬｎを用いて大便の性状を判定する。このように、便器装置１は、カメラ等により大便の２次元画像を取得することなく大便の性状を判定することができる。このため、使用者の抵抗感を軽減することができる。

したがって、便器装置１は、使用者のプライバシーに配慮しつつ大便の検知を行うことができる。

また、判定部３０は、検知結果としてのラインデータＬｎから検知対象の大便の特徴量を抽出し、前記特徴量に基づいて大便の性状又は体積の少なくとも一方を判定し得る。この場合、大便の特徴量から大便の性状・体積を判定するので、使用者の抵抗感を軽減することができる。

また、便器装置１は、判定部３０による判定結果を表示する表示部５０を備えている。これにより、使用者は判定結果を容易に確認することができる。

＜実施例２＞
次に、実施例２に係る便器装置について、図１６等を参照しつつ説明する。実施例２の便器装置は、判定部による判定の対象を大便の体積としている点において実施例１とは異なる。

大便の体積の判定において、実施例２の便器装置は、実施例１と同様に、まず、検知部により便鉢部１１内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する。図１７に示すように、実施例２では、特徴量として、取得したラインデータＬｎにおける大便の領域を示す大便の横幅Ｗｎを抽出する。判定部は、この横幅Ｗｎと、１つ前のラインデータＬｎ－１における横幅Ｗｎ－１を両端の直径とするとともに、高さをｈとする円錐台の体積Ｖｎを算出する。そして、全てのラインデータＬｎについて体積Ｖｎの算出を行い、それらを積算することにより大便の体積を判定する。なお、各円錐台の高さｈは、時間間隔当たりの大便の落下高さであり略一定である。

このように、実施例２の便器装置は、使用者のプライバシーに配慮しつつ大便の検知を行うことができるという実施例１と同様の作用効果を奏することに加えて、大便の体積を容易に判定することができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１及び２では、センサとして、４０９６個の赤外線受光素子を有するとともに、最大４０９６個の赤外線受光素子を用いて、最大２６ｋＨｚ（毎秒２６０００回）のフレームレートでデータを取得することができる赤外線ラインセンサを利用したが、受光素子の数や受光素子の配列方向、フレームレート等はこれに限定されるものではない。また、センサとしては、検出対象となる光線を赤外線に限らず、可視光線や他の不可視光線であってもよい。
（２）実施例１及び２では、表示部を備える形態を例示したが、これは必須ではない。また、表示部を備える場合、表示部は上記実施例の形態に限らず、他の形態であってもよい。
（３）実施例１及び２では、センサを左後方に配置する形態を例示したが、これは必須ではない。センサは、右後方など、他の位置に配置してもよい。なお、図３の２点鎖線で囲んだ領域は、大便を検知するセンサの配置に好ましい領域である。
（４）実施例１及び２では、センサを便座等の下面に配置する形態を例示したが、これは必須ではない。センサは、例えば、便座等の内周面に配置してもよく、また、便座以外の部位に配置してもよい。
（５）実施例１及び２では、特徴量として、３種類の特徴量を抽出する形態を例示したが、２種類以下又は４種類以上の特徴量を抽出する形態であってもよい。
（６）実施例１及び２では、抽出した３種類の特徴量の全ての種類を用いて大便の性状パターンを判定する形態を例示したが、例えば、抽出した特徴量の一部の種類のみを用いた判定を行ってもよい。さらに、例えば、特定の性状パターンの特徴をよく示す一部の特徴量を用いて、その特定性状パターンであるか否かについてのみ予め判定を行うなど、多段階の判定を行うようにしてもよい。
（７）実施例１及び２では、大便の性状又は体積の一方を判定する形態を例示したが、大便の性状及び体積の両方を判定する形態であってもよい。
（８）実施例１及び２では、検知部及び判定部が便器装置に備えられている例、すなわち、本発明に係る便器装置の例を説明したが、これら検知部及び判定部は、便座装置に備えられていてもよい。また、他の上記説明における検知部や判定部、センサ等、その他の構成については、本発明に係る便座装置の構成としても適用可能である。

１…便器装置
１０…便器本体
１１…便鉢部
１２…溜水部
１３…リム
２０…検知部
２１…センサ
２１Ａ…検出面
２２…受光部
２３…レンズ
２４…発光部
３０…判定部
４０…便座装置
４１…便座
４１Ａ…窓部
４２…便蓋
４３…便座装置本体
５０…表示部
Ｌｎ…ラインデータ
Ｖｎ…ラインデータ毎に判定される大便の体積
Ｗｎ…大便を示す領域の横幅

Claims (5)

1. 便鉢部及び前記便鉢部の下方に連なる溜水部を有する便器本体と、
   検出素子が配置されたセンサを有し、前記便鉢部内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する検知部と、
   前記検知部により検知した検知結果から大便の性状及び体積の少なくとも一方を判定する判定部と、を備え、
   前記センサは、前記便器本体の上方に配置されて、検知方向を斜め下方に向け、前記溜水部の上方を検知範囲とする便器装置。
2. 前記検出素子は複数設けられている請求項１に記載の便器装置。
3. 前記センサは、複数の前記検出素子が直線状に配置されたラインセンサである請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の便器装置。
4. 前記センサは、体外に放出されてから前記溜水部の水面に到達するまでの排泄物を検知する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の便器装置。
5. 便鉢部及び前記便鉢部の下方に連なる溜水部を有する便器本体の上方に配置される便座装置であって、
   検出素子が配置されたセンサを有し、前記便鉢部内に排泄された落下中の大便を所定の時間間隔で検知する検知部と、
   前記検知部により検知した検知結果から大便の性状及び体積の少なくとも一方を判定する判定部と、を備え、
   前記センサは、前記便器本体の上方に配置されて、検知方向を斜め下方に向け、前記溜水部の上方を検知範囲とする便座装置。

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