JP7128991B2

JP7128991B2 - インテリジェント・トイレシステム

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Publication number: JP7128991B2
Application number: JP2020119440A
Authority: JP
Inventors: 武服部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-09-01
Anticipated expiration: 2040-07-10
Also published as: JP2022016136A

Description

本発明は、ＡＩ技術を適用できるインテリジェント・トイレシステムに関するものである。

従来より、痔の疾患を持ち、排便のたびに苦痛を感じている多数の人がいることは知られている。

図１（ｂ）の便器に示すように、人が便座に座った場合、矢印Ａで示す方向に力が加わる。臀部には、その反力として矢印とは逆方向に圧力が加わり、肛門をすぼめるように力が働く。そのために、排便時に、肛門の内壁にかかる圧力を高めることになって、様々な肛門疾患を悪化させる可能性が高くなる。具体的な疾患としては、内痔核、外痔核の疾患および、静脈からの出血などが挙げられる。

このような苦痛を軽減する方法として、これまでは、温水洗浄便座などにより肛門をきれいな状態に洗浄し、痔の症状が悪化することを防ぐ方法などがとられてきた。

ここで、従来技術として、痔の苦痛を軽減することとは直接関係のない目的により、便座を前傾させる技術が公知となっている。

特許文献１には、災害時や屋外で使用する目的などで使用される簡易便器において、便座の高さと傾きを変更する機構を有する便座が開示されている。この技術においては、便座を支える前方の脚部を固定するボルトの位置と、後方の脚部を固定するボルトの位置を高さ方向に一段変えることにより、便座の傾きを調整している。しかしながら、この方法は、そもそも痔の苦痛をやわらげる対策として考えられているものではなく、傾きの調整もボルトを取り外して別の位置に再度取り付け直すという方法で行われるため、使用する人に応じて簡便に便座の傾きを調整することはできない。

また、非特許文献１には、便座を１３°前傾させて、座り心地を悪くする技術が開示されている。この技術では、便座を前傾させて座り心地を悪くすることにより、トイレの使用時間を短くし、トイレ待ちをしている人たちの待ち時間を短縮することを目的としている。

特開２０１１－２１８０３５号公報

・NEWS JAPAN, "１３度傾斜した「座り心地の悪いトイレ」健康と経済に効果？", {online], 2019年12月20日, [令和2年6月14日検索], インターネット＜ＵＲＬ：https://www.bbc.com/japanese/50862792＞

しかしながら、上記の特許文献１および非特許文献１に記載されている技術は、既に説明したように、痔の苦痛を軽減することを目的をするものではなく、特許文献１では、それぞれの人に合わせて簡便に便座の傾斜角度を調整することはできない。

また、非特許文献１では、座り心地を悪くすることを目的として、傾斜角度もその目的のために設定されているため、痔の苦痛を軽減するのに適したものではない。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、痔の疾患を持つ人の排便の苦痛を効果的に軽減することができるＡＩ技術を適用できるインテリジェント・トイレシステムを提供することである。

本発明に係わるインテリジェント・トイレシステムは、インテリジェント・トイレシステムであって、人が着座する座面を有し、該座面の幅方向の高さの頂点は、前記座面の幅方向の中心よりも便器の中心寄りの位置となるように設定されており、前記座面を水平面に対して２０°以上の角度で前方が低くなるように傾けるために、便器の外側に配置され、前記座面の後方を無段階に押し上げる押し上げ機構を備えることを特徴とする。

本発明によれば、痔の疾患を持つ人の排便の苦痛を効果的に軽減することができるインテリジェント・トイレシステムを提供することが可能となる。

本発明の実施形態の概要を示す図である。本発明の実施形態の概要を示す図である。本発明の第１の実施形態の便座装置の構成を示す図である。図３（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。便座装置とスマートフォンの通信の概念を示す図第１の実施形態の便座装置の電気的な構成を示すブロック図である。第１の実施形態の便座装置の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態の便座装置の電気的な構成を示すブロック図である。第２の実施形態の便座装置の動作を示すフローチャートである。第３の実施形態の便座装置の構成を示す図である。第３の実施形態の便座装置の電気的な構成を示すブロック図である。第３の実施形態の便座装置の動作を示すフローチャートである。本発明の第４の実施形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態の概要を示す図である。

図１において、従来の例えば、洋式便器１０００の便座１０１０は、図１（ａ）に示すように水平に配置されており、このような便座に人が着座すると、図１（ｂ）に示すように、便座１０１０には矢印Ａで示す方向に力が働く。人の臀部には、その反力として矢印Ａとは逆方向に圧力が加わり、肛門をすぼめるように力が働く。そのために、痔の疾患を持つような人に対しては、排便時に、肛門の内壁にかかる圧力を高めることになって、様々な肛門疾患を悪化させる可能性が高くなる。具体的な疾患としては、内痔核、外痔核の疾患および、静脈からの出血などが挙げられる。

これに対し、本発明の実施形態では、図２（ａ）に示すように、便器２００の便座（座面）１０１を、水平方向に対して角度αだけ前方に傾ける。このようにすることにより、図２（ｂ）に示すように、図１に矢印Ａで示される力の一部が、図２（ｂ）に矢印Ｂで示されるように脚の方向に逃げ、結果的に人の臀部にかかる力は、矢印Ｃのように軽減される。これにより、痔の疾患を持つ人にとって、排便時の苦痛を低減することができる。

なお、図２（ａ）に示す角度αは、本願出願人の実験によると、角度が大きいほど臀部にかかる力が軽減され、２０°以上の角度、より具体的には、２０°～５０°程度、より好ましくは３０°以上、つまり３０°～４５°程度が、排便時の苦痛を軽減する効果が大きいことが分かった。

（第１の実施形態）
図３は、本発明のインテリジェント・トイレシステムの第１の実施形態の便座装置５００の構成を示す図である。

この第１の実施形態の便座装置５００は、便座を前方に傾ける機能と便座全体の高さを調節する機能を備える。また、使用者の身長、体重、年齢、性別等から、適切な便座の高さおよび傾き角度を学習し推定する、ＡＩ（Artificial Intelligence）部を備え、検出した使用者の身長、体重、年齢、性別等から自動的に使用者に合った便座の高さと傾き角度に調節する機能を有する。

図３に示すように、便器２００には、本実施形態の便座の昇降機構５１０，５２０を備える便座装置５００が装着されて使用される。便座装置５００は、便器２００に固定されるフレーム５０３を備える。

フレーム５０３には、便座５０１の後端部を押し上げるための押し上げ部材５０５が上下方向にスライド可能に支持されている。押し上げ部材５０５の上端部には、回動軸５０６が配置されており、便座５０１は、この回動軸５０６を中心にして開閉することが可能である。

押し上げ部材５０５の側面には、ラック５０５ａが形成されており、このラック５０５ａには、歯車５０７が噛み合っている。歯車５０７は、フレーム５０３に固定された電動のモーター５０９の回転軸に固定されている。そのため、モーター５０９が正転方向または逆転方向に回転することにより、歯車５０７がラック５０５ａを駆動し、押し上げ部材５０５が上方向または下方向にスライドされる。

一方、フレーム５０３は、便器２００の前方にも延びており、この部分には、便座５０１の前端部を押し上げるための押し上げ部材５１１が上下方向にスライド可能に支持されている。押し上げ部材５１１の上端部は、便座５０１の下面に接している。

押し上げ部材５１１の側面には、ラック５１１ａが形成されており、このラック５１１ａには、歯車５１３が噛み合っている。歯車５１３は、フレーム５０３に固定された電動のモーター５１５の回転軸に固定されている。そのため、モーター５１５が正転方向または逆転方向に回転することにより、歯車５１３がラック５１１ａを駆動し、押し上げ部材５１１が上方向または下方向にスライドされる。なお、これらの構成からなる便座５０１の前端部を昇降させる昇降機構５２０は、使用者が便座５０１に座ったときに脚の邪魔にならないように、便器２００の幅方向の中央部に配置されている。

図３（ａ）の状態から、モーター５０９が正転することにより、押し上げ部材５０５が上方向にスライドし、便座５０１の後端部が持ち上げられる。これにより、便座５０１が、図３（ｂ）に示すように、水平面に対して角度αだけ前方に傾いた状態となる。

ここで、便座５０１が前方に傾くことにより、図２（ｂ）に示したように、人の臀部にかかる力が脚の方向に分散されて、痔の疾患を持つ人にとって、排便時の苦痛を低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、押し上げ部材１０５は、角度αが最大５０°程度となるまで便座の後端部を押し上げることが可能である。前述したように、角度αが２０°～５０°程度である場合に、排便時の苦痛を軽減することが可能であるため、本実施形態では、最大５０°程度まで傾けられるように構成されている。

また、後方の昇降機構５１０のモーター５０９を駆動させるのと同時に、前方の昇降機構５２０のモーター５１５をモーター５０９と同期させて駆動させることにより、便座５０１全体の高さを調節することも可能である。なお、前方の昇降機構５２０は、便座５０１の傾きを調整するものではなく、高さを調節するだけであるため、後方の昇降機構５１０ほどの上下動のストロークは必要ない。

なお、上記の説明では、便座の昇降機構５２０を便器２００の前方に配置するように説明したが、使用者の足の邪魔にならないように、便器２００の前後方向の中間部の便器２００を挟んだ両側部に配置するようにしてもよい。

便座５０１の傾き角度αは、使用する人によって最適値が異なると考えられるため、本実施形態では、後述する操作部８０３（図６参照）を使用者が操作する、例えば傾けボタンを操作することなどにより、モーター５０９を手動で回転させ、自分の好みの角度に調整することが可能である。また、同じく操作部８０３に配置された昇降ボタンを操作することなどにより、モーター５０９，５１５を同期して回転させ、便座５０１の全体の高さを調整することが可能である。

図４は、図３（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。本実施形態では、便座５０１を前方に傾けることを主な構成としているが、本実施形態では、さらに便座５０１の断面形状を図４に示すような形状としている。

より具体的には、便座５０１の幅方向の高さの頂点５０１ａを、便座５０１の幅方向の中心５０１ｃよりも便器２００の中心寄りの位置となるように設定している。これにより、使用者の大腿部分が、便座５０１の外周側の斜面５０１ｂに載ることになり、肛門の周囲が外側に向かって広げられるような力が働く。そのため、排便時の苦痛をさらに軽減する効果が得られる。

次に、図５は、便座装置５００とスマートフォン８３０の通信の概念を示す図である。

スマートフォン８３０は、ＷｉＦｉを用いて直接、あるいは、アクセスポイント８３１を介して便座装置５００と通信することが可能である。便座装置５００にも、スマートフォン８３０と通信するための通信部８０５（図６参照）が配置されている。この構成により、便座装置５００はスマートフォン８３０と通信することができる。トイレの使用者は、後述するように、自身の身長、体重、年齢、性別の情報をスマートフォン８３０に登録し、スマートフォン８３０から便座装置５００に通知する。便座装置５００は、スマートフォン８３０から通知されたこれらの情報を用いて、後述の便座５０１の傾き調節と高さ調節の制御を行う。

図６は、本実施形態の便座装置５００の電気的な構成を示すブロック図である。

図６において、便座装置５００には、便座装置５００の全体を制御するＣＰＵ８０１と、使用者が操作することができる操作部８０３と、スマートフォン８３０と通信する通信部８０５と、記憶部８１１とが配置されている。また、便座装置５００には、肛門を洗浄する洗浄水を放出するための放水ノズルが配置されており、ＣＰＵ８０１には、放水ノズルの放水角度を、便座５０１の傾き及び高さに合わせて調整するためのノズル調整部８１９が接続されている。また、ＣＰＵ８０１には、データベースに基づいて、使用者の身長、体重、年齢、性別等から、適切な便座の高さおよび傾き角度を学習し推定する、ＡＩ（Artificial Intelligence）部８１５が接続されている。さらには、ＣＰＵ８０１には、図３で説明したモーター５０９，５１５の駆動回路であるモーター駆動部８１７が接続されている。

ＣＰＵ８０１は、記憶部８１１に記憶されている制御プログラムを実行することにより、便座装置５００の全体を制御する。操作部８０３には、便座５０１を傾けるための傾けボタン、便座５０１全体を昇降させるための昇降ボタンなどの押しボタンやスイッチなどが配置されている。これらを使用者が操作することにより、後述する便座角度の自動調整の起動や、モーター５０９，５１５を手動で駆動させ、便座５０１の傾きの角度αや高さを自分の好みに応じて調節する操作などを行うことができる。

通信部８０５は、スマートフォン８３０と通信し、自身の身長、体重、年齢、性別の情報をスマートフォン８３０から取得し、ＣＰＵ８０１に通知する。

記憶部８１１は、ＣＰＵ８０１が実行するプログラムを記憶しているとともに、事前に登録された使用者個人のＩＤと、パスワードと、その個人に対する便座５０１の傾きの角度α及び便座５０１の高さの情報を関連付けて記憶することができる。これにより、ＣＰＵ８０１がＩＤとパスワードから使用者個人を特定し、便座装置５００を使用する場合に、その個人に特有の角度α及び高さを記憶部８１１から読み出し、便座５０１の角度及び高さを自動的に使用者に合った値に設定することが可能となる。

データベース８１３には、本実施形態の便座装置５００の製造工程などにおいて収集された学習データが格納されている。学習データは、身長、体重、年齢、性別の異なる多数の人に対して、便座を使用する時の傾きと高さを自分に適した値に調整するようにフィールドテストを行って得られた、身長、体重、年齢、性別と便座の傾きと高さを関連付けたデータである。ＡＩ部８１５は、上記のフィールドテストで得られた便座の傾きと高さのデータを教師データとして、身長、体重、年齢、性別に適した便座の傾きと高さを予め学習しておく。便座の実際の使用時には、ＡＩ部８１５は、通信部８０５を介してスマートフォン８３０から得られた使用者の身長、体重、年齢、性別の情報を入力として、既に学習された学習モデルに基づいて、その使用者に適した便座の傾きと高さとを推定する。そして、ＣＰＵ８０１は、推定された値に基づいて、モーター駆動部８１７に指令を出し、便座５０１の傾き及び高さを調節する。ＡＩ部８１５は、例えば、ディープラーニングなどのニューラルネットワークで構成される。なお、実際の便座の使用時には、ＡＩ部８１５は、使用者の身長、体重、年齢、性別に基づいて便座の傾きと高さを推定して便座を調整するが、それに対してさらに使用者が手動で便座の傾きと角度を調節した場合は、その調節データを学習データに加え、再度学習データ全体を用いて学習を行う。次の使用者が便座を使用する時には、新たに学習されたＡＩ部８１５により推定が行われる。

図７は、本実施形態の便座装置５００の動作を示すフローチャートである。

図７のフローチャートの動作が開始されると、まず、ステップＳ８５１において、ＣＰＵ８０１は、使用者が操作部８０３を用いて、便座装置５００の傾き・高さ調整動作の開始指示を入力したか否かを判定する。使用者の開始指示が入力された場合は、ステップＳ８５２に進み、入力されていない場合は、そのまま待機する。

ステップＳ８５２では、ＣＰＵ８０１は、使用者個人のＩＤ及びパスワードが使用者により入力されたか否かを判定する。使用者個人のＩＤおよびパスワードが入力された場合は、ステップＳ８５３に進み、入力されなかったか、あるいは入力されたＩＤまたはパスワードが間違っていた場合はステップＳ８５５に進む。

ステップＳ８５３では、ＣＰＵ８０１は、ステップＳ８５２で入力された使用者個人のＩＤに対応する便座５０１の傾き角度αと高さを記憶部８１１から読み出す。

ステップＳ８５４では、ＣＰＵ８０１は、便座５０１の傾き及び高さが、ステップＳ８５３で読み出された使用者個人に対応する傾き角度α及び高さとなるようにモーター駆動部８１７にモーター駆動量を指示する。そして、モーター駆動部８１７は、その駆動量の分だけモーター５０９，５１５を駆動する。さらに、ＣＰＵ８０１は、ノズル調整部８１９により、放水ノズルの放水角度を、便座５０１の傾きと高さに合わせて調整し、このフローの動作を終了する。

ステップＳ８５５では、使用者個人のＩＤおよびパスワードが入力されなかったので、ＣＰＵ８０１は、使用者がスマートフォン８３０を用いて、自身の身長、体重、年齢、性別を入力することを選択したか否かを判定する。スマートフォン８３０を用いて情報の入力を選択した場合は、ステップＳ８５６に進み、選択しなかった場合は、ステップＳ８５９に進む。

ステップＳ８５６では、ＣＰＵ８０１は、通信部８０５を用いてスマートフォン８３０から、使用者の身長、体重、年齢、性別の情報を取得する。

ステップＳ８５７では、ＣＰＵ８０１は、ステップＳ８５６で取得された、使用者の身長、体重、年齢、性別の情報に基づいてＡＩ部８１５で推定された便座５０１の傾きと高さの情報を取得する。

ステップＳ８５８では、ＣＰＵ８０１は、便座５０１の傾き及び高さが、ステップＳ８５７で取得された値となるように、モーター駆動部８１７にモーター駆動量を指示する。そして、モーター駆動部８１７は、その駆動量の分だけモーター５０９，５１５を駆動する。さらに、ＣＰＵ８０１は、ノズル調整部８１９により、放水ノズルの放水角度を、便座５０１の傾きと高さに合わせて調整する。

ステップＳ８５９では、ＣＰＵ８０１は、手動での便座５０１の傾き、高さの調節が行われたか否かを判定する。ここでは、ステップＳ８５８で設定された便座５０１の傾き及び高さが使用者の好みではなく、操作部８０３により、手動での便座５０１の傾き、高さの調節が行われた場合や、使用者がスマートフォン８３０を用いず、手動で調節する場合が考えられる。手動での調節が行われた場合は、ステップＳ８６０に進む。手動での調節が行われなかった場合には、ステップＳ８５８で推定された便座５０１の傾きと高さが正しかった、あるいは使用者が便座を調節する意思がないと判断し、このフローを終了する。

ステップＳ８６０では、ステップＳ８５９で手動で調節された便座の傾きと高さのデータをデータベース８１３の学習データに加え、ＡＩ部８１５は、再度学習データ全体を用いて学習を行う。

ステップＳ８６１では、ＣＰＵ８０１は、使用者に使用者個人のＩＤとパスワードの入力を促して、使用者個人のＩＤの登録を行う。

ステップＳ８６２では、ＣＰＵ８０１は、ステップＳ８６１での個人登録に成功したか否かを判定する。成功した場合は、ステップＳ８６３に進み、成功しなかった場合は、このフローの動作を終了する。例えば、ステップＳ８６２において、使用者個人が自身のＩＤを登録することをやめた場合なども、個人登録に成功しなかったと判定する。

ステップＳ８６３では、ＣＰＵ８０１は、ステップＳ８６１で登録された使用者個人のＩＤに、ステップＳ８５９で調節された便座の傾き角度α及び高さの値を関連付けて、記憶部８１１に記憶する。その後このフローの動作を終了する。

なお、上記の説明では、ＡＩ部８１５は、使用者の身長、体重、年齢、性別に基づいて便座の傾きと高さを推定するように説明したが、必ずしもそれらすべての情報を使用する必要はなく、使用者の身長、体重、年齢、性別の少なくとも１つに基づいて便座の傾きと高さを推定するようにしてもよい。

なお、本実施形態で用いられる便器の高さは、例えば６０ｃｍ以上であり、身長の低い子供には、足場の台を置くようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、個人を登録し、その個人のＩＤと関連付けて記憶されている便座の傾き角度αと高さを読み出すことにより、自動的に、その個人に合った角度及び高さに便座５０１を調整することができる。これにより、痔の疾患を有する人がトイレを使用する場合の苦痛を軽減することが可能となる。また、使用者が便座を使用する場合に、傾き角度をまだ登録していない場合は、手動で角度を調整することができ、同時にその角度を新たに登録することが可能となる。

さらには、使用者の身長、体重、年齢、性別の情報を取得し、ＡＩ部によりそれらのパラメータに適した便座の傾きと高さを推定し、自動調節することにより、個人登録をしていない場合でも、適切な便座の傾きと高さに調節することができる。また、自動調節された値が自分に適さない場合は、使用者は手動で便座の傾きと高さを調節することができ、便座装置は、その調節量に基づいて学習を行うことができる。

（第２の実施形態）
上記の第１の実施形態では、使用者の身長、体重、年齢、性別の情報をスマートフォンを用いて便座装置５００に入力するように説明したが、この第２の実施形態では、便座装置５００が使用者の身長、体重、年齢、性別を検出する手段を備える場合について説明する。

本実施形態の便座装置の機械的な構成は、図３に示した第１の実施形態の構成と同様であるため、説明を省略する。

図８は、本実施形態の便座装置５００の電気的な構成を示すブロック図である。

図８において、便座装置５００には、便座装置５００の全体を制御するＣＰＵ６０１と、使用者が操作することができる操作部６０３と、使用者の身長を測定する身長センサ６０５と、使用者の体重を測定する体重センサ６０７と、使用者の顔を検出する顔検出部６０９と、記憶部６１１とが配置されている。また、便座装置５００には、肛門を洗浄する洗浄水を放出するための放水ノズルが配置されており、ＣＰＵ６０１には、放水ノズルの放水角度を、便座５０１の傾き及び高さに合わせて調整するためのノズル調整部６１９が接続されている。また、ＣＰＵ６０１には、データベースに基づいて、使用者の身長、体重、年齢、性別等から、適切な便座の高さおよび傾き角度を学習し推定する、ＡＩ（Artificial Intelligence）部６１５が接続されている。さらには、ＣＰＵ６０１には、図３で説明したモーター５０９，５１５の駆動回路であるモーター駆動部６１７が接続されている。

ＣＰＵ６０１は、記憶部６１１に記憶されている制御プログラムを実行することにより、便座装置５００の全体を制御する。操作部６０３には、便座５０１を傾けるための傾けボタン、便座５０１全体を昇降させるための昇降ボタンなどの押しボタンやスイッチなどが配置されている。これらを使用者が操作することにより、後述する便座角度の自動調整の起動や、モーター５０９，５１５を手動で駆動させ、便座５０１の傾きの角度αや高さを自分の好みに応じて調節する操作などを行うことができる。

身長センサ６０５は、超音波センサから成り、トイレの壁の上方などに取り付けられて、人がいない床までの距離から、使用者が下にいる場合の頭頂部までの距離を差し引くことにより使用者の身長を計測する。体重センサ６０７は、便座５０１の内部に配置された圧力センサにより、使用者の体重を計測することができる。顔検出部６０９は、テレビカメラを有し、撮影した画像から使用者の顔を検出する。ＣＰＵ６０１は、顔検出部６０９で撮影された使用者の顔の画像から、特徴量を検出し、使用者個人を特定することができる。また、顔の特徴量から、使用者の年齢及び性別を判定することができる。なお、公衆トイレの場合などは、女子トイレと男子トイレで区別できるため、性別の判定機能は必ずしも必要ではない。

記憶部６１１は、ＣＰＵ６０１が実行するプログラムを記憶しているとともに、ＣＰＵ６０１で認証された個人のＩＤと、その個人に対する便座５０１の傾きの角度α及び便座５０１の高さの情報を関連付けて記憶することができる。これにより、ＣＰＵ６０１で認証された個人が便座装置５００を使用する場合に、その個人に特有の角度α及び高さを記憶部６１１から読み出し、便座５０１の角度及び高さを自動的に使用者に合った値に設定することが可能となる。

データベース６１３及びＡＩ部６１５の構成及び機能は、第１の実施形態のデータベース８１３及びＡＩ部８１５と同様であるため、説明を省略する。

図９は、本実施形態の便座装置５００の動作を示すフローチャートである。

図９のフローチャートの動作が開始されると、まず、ステップＳ７０１において、ＣＰＵ６０１は、使用者が操作部６０３を用いて、便座装置５００の傾き・高さ調整動作の開始指示を入力したか否かを判定する。使用者の開始指示が入力された場合は、ステップＳ７０２に進み、入力されていない場合は、そのまま待機する。

ステップＳ７０２では、ＣＰＵ６０１は、身長センサ６０５を用いて、使用者の身長を測定する。

ステップＳ７０３では、ＣＰＵ６０１は、顔検出部６０９を用いて、使用者の顔を撮影し、顔の特徴量を検出する。

ステップＳ７０４では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７０３で得られた顔の特徴量に基づいて、使用者個人の認証を行い、記憶部６１１にＩＤが既に記憶されている人物と一致するか否かを判断する。また、同時に、顔の特徴量に基づいて、使用者の年齢と性別を判定する。

ステップＳ７０５では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７０４において、使用者個人が記憶部６１１にＩＤが記憶されているどの人物と一致するかの判定が成功したか否かを判定する。使用者個人のＩＤが特定できた場合は、ステップＳ７０６に進み、特定できなかった場合は、ステップＳ７０８に進む。

ステップＳ７０６では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７０４で特定された使用者個人のＩＤに対応する便座５０１の傾き角度αと高さを記憶部６１１から読み出す。

ステップＳ７０７では、ＣＰＵ６０１は、便座５０１の傾き及び高さが、ステップＳ７０６で読み出された使用者個人に対応する傾き角度α及び高さとなるようにモーター駆動部６１７にモーター駆動量を指示する。そして、モーター駆動部６１７は、その駆動量の分だけモーター５０９，５１５を駆動する。さらに、ＣＰＵ６０１は、ノズル調整部６１９により、放水ノズルの放水角度を、便座５０１の傾きと高さに合わせて調整し、このフローの動作を終了する。

ステップＳ７０８では、ＣＰＵ６０１は、便座５０１に着座した人の体重を、体重センサ６０７により測定する。

ステップＳ７０９では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７０２で検出された使用者の身長、ステップＳ７０４で判定された使用者の年齢、性別、ステップＳ７０８で検出された使用者の体重に基づいてＡＩ部６１５で推定された便座５０１の傾きと高さの情報を取得する。

ステップＳ７１０では、ＣＰＵ６０１は、便座５０１の傾き及び高さが、ステップＳ７０９で取得された値となるように、モーター駆動部６１７にモーター駆動量を指示する。そして、モーター駆動部６１７は、その駆動量の分だけモーター５０９，５１５を駆動する。さらに、ＣＰＵ６０１は、ノズル調整部６１９により、放水ノズルの放水角度を、便座５０１の傾きと高さに合わせて調整する。

ステップＳ７１１では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７１０で設定された便座５０１の傾き及び高さが使用者の好みではなく、操作部６０３により、手動での便座５０１の傾き、高さの調節が行われたか否かを判定する。手動での便座５０１の傾き、高さの調節が行われた場合は、ステップＳ７１２に進む。手動での調節が行われなかった場合には、ステップＳ７０９で推定された便座５０１の傾きと高さが正しかったと判断し、このフローを終了する。

ステップＳ７１２では、ステップＳ７１１で手動で調節された便座の傾きと高さのデータをデータベース６１３の学習データに加え、ＡＩ部６１５は、再度学習データ全体を用いて学習を行う。

ステップＳ７１３では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７０４で得られた顔の特徴量に基づいて、使用者個人のＩＤの登録を行う。

ステップＳ７１４では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７１３での個人登録に成功したか否かを判定する。成功した場合は、ステップＳ７１５に進み、成功しなかった場合は、このフローの動作を終了する。例えば、ステップＳ７１３において、使用者個人が自身のＩＤを登録することをやめた場合なども、個人登録に成功しなかったと判定する。

ステップＳ７１５では、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ７１３で登録された使用者個人のＩＤに、ステップＳ７１１で調節された便座の傾き角度α及び高さの値を関連付けて、記憶部６１１に記憶する。その後このフローの動作を終了する。

なお、上記の説明では、ＡＩ部６１５は、使用者の身長、体重、年齢、性別に基づいて便座の傾きと高さを推定するように説明したが、必ずしもそれらすべての情報を使用する必要はなく、使用者の身長、体重、年齢、性別の少なくとも１つに基づいて便座の傾きと高さを推定するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、個人を認証し、その個人のＩＤと関連付けて記憶されている便座の傾き角度αと高さを読み出すことにより、自動的に、その個人に合った角度及び高さに便座５０１を調整することができる。これにより、痔の疾患を有する人がトイレを使用する場合の苦痛を軽減することが可能となる。また、使用者が便座を使用する場合に、傾き角度をまだ登録していない場合は、手動で角度を調整することができ、同時にその角度を新たに登録することが可能となる。

さらには、使用者の身長、体重、年齢、性別を検出し、ＡＩ部によりそれらのパラメータに適した便座の傾きと高さを推定し、自動調節することにより、個人登録をしていない場合でも、適切な便座の傾きと高さに調節することができる。また、自動調節された値が自分に適さない場合は、使用者は手動で便座の傾きと高さを調節することができ、便座装置は、その調節量に基づいて学習を行うことができる。

（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態の便座装置１００の構成を示す図である。

図１０に示すように、便器２００には、本実施形態の便座の昇降機構１１０を備える便座装置１００が装着されて使用される。便座装置１００は、便器２００に固定されるフレーム１０３を備える。

フレーム１０３には、便座１０１の後端部を押し上げるための押し上げ部材１０５が上下方向にスライド可能に支持されている。押し上げ部材１０５の上端部には、回動軸１０６が配置されており、便座１０１は、この回動軸１０６を中心にして開閉することが可能である。

押し上げ部材１０５の側面には、ラック１０５ａが形成されており、このラック１０５ａには、歯車１０７が噛み合っている。歯車１０７は、フレーム１０３に固定された電動のモーター１０９の回転軸に固定されている。そのため、モーター１０９が正転方向または逆転方向に回転することにより、歯車１０７がラック１０５ａを駆動し、押し上げ部材１０５が上方向または下方向にスライドされる。図１０（ａ）の状態から、モーター１０９が正転することにより、押し上げ部材１０５が上方向にスライドし、便座１０１の後端部が持ち上げられる。これにより、便座１０１が、図１０（ｂ）に示すように、水平面に対して角度αだけ前方に傾いた状態となる。

ここで、便座１０１が前方に傾くことにより、図２（ｂ）に示したように、人の臀部にかかる力が脚の方向に分散されて、痔の疾患を持つ人にとって、排便時の苦痛を低減することが可能となる。

便座１０１の傾き角度αは、使用する人によって最適値が異なると考えられるため、本実施形態では、後述する操作部３０３（図１１参照）を使用者が操作する、例えば昇降用の押しボタンを操作することなどにより、モーター１０９を手動で回転させ、自分の好みの角度に調整することが可能である。

図１１は、本実施形態の便座装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。

図１１において、便座装置１００には、便座装置１００の全体を制御するＣＰＵ３０１と、使用者が操作することができる操作部３０３と、使用者の個人認証を行う個人認証部３０５と、記憶部３０７とが配置されている。また、ＣＰＵ３０１には、さらに、既に図１０で説明したモーター１０９の駆動回路であるモーター駆動部３０９が接続されている。

ＣＰＵ３０１は、記憶部３０７に記憶されている制御プログラムを実行することにより、便座装置１００の全体を制御する。操作部３０３には、押しボタンやスイッチなどが配置されており、使用者が操作することにより、後述する便座角度の自動調整の起動や、モーター１０９を手動で駆動させ、便座１０１の傾きの角度αを自分の好みに応じて調節する操作などを行うことができる。個人認証部３０５は、指紋認証などにより、使用者個人を特定することができる。なお、認証方法としては、指紋認証に限るものではなく、顔認証、静脈認証など、公知の個人認証技術のいずれを用いてもよい。記憶部３０７は、ＣＰＵ３０１が実行するプログラムを記憶しているとともに、認証された個人のＩＤと、その個人に対する便座１０１の傾きの角度αの情報を関連付けて記憶することができる。これにより、個人認証部３０５で認証された個人が便座装置１００を使用する場合に、その個人に特有の角度αを記憶部３０７から読み出し、便座１０１の角度を自動的にその角度に設定することが可能となる。

図１２は、本実施形態の便座装置１００の動作を示すフローチャートである。

図１２のフローチャートの動作が開始されると、まず、ステップＳ４０１において、ＣＰＵ３０１は、使用者が操作部３０３を用いて、便座装置１００の傾き調整動作の開始指示を入力したか否かを判定する。使用者の開始指示が入力された場合は、ステップＳ４０２に進み、入力されていない場合は、そのまま待機する。

ステップＳ４０２では、個人認証部３０５により、使用者個人の認証を行い、記憶部３０７にＩＤが既に記憶されている人物と一致するか否かを判断する。

ステップＳ４０３では、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ４０２において個人認証部３０５により、使用者個人が記憶部３０７にＩＤが記憶されているどの人物と一致するかの判定が成功したか否かを判定する。使用者個人のＩＤが特定できた場合は、ステップＳ４０４に進み、特定できなかった場合は、ステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０４では、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ４０３で特定された使用者個人のＩＤに対応する便座１０１の傾き角度αを記憶部３０７から読み出す。

ステップＳ４０５では、ＣＰＵ３０１は、便座１０１の傾きが、ステップＳ４０４で読み出された使用者個人に対応する傾き角度αとなるようにモーター駆動部３０９にモーター駆動量を指示する。そして、モーター駆動部３０９は、その駆動量の分だけモーター１０９を駆動し、ＣＰＵ３０１は、このフローの動作を終了する。

ステップＳ４０６では、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ４０３で個人認証に成功しなかったので、使用者により、便座１０１の傾きの手動調整が選択されたか否かを判定する。手動による調整が選択された場合は、ステップＳ４０７に進み、選択されなかった場合は、便座１０１を傾ける必要が無いと判断して、このフローの動作を終了する。

ステップＳ４０７では、使用者が操作部３０３に配置された昇降ボタンなどを使用して、モーター１０９を手動で駆動し、便座１０１の傾き角度αを調節する。

ステップＳ４０８では、個人認証部３０５を用いて、使用者個人のＩＤの登録を行う。

ステップＳ４０９では、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ４０８での個人登録に成功したか否かを判定する。成功した場合は、ステップＳ４１０に進み、成功しなかった場合は、このフローの動作を終了する。例えば、ステップＳ４０８において、使用者個人が自身のＩＤを登録することをやめた場合なども、個人登録に成功しなかったと判定する。

ステップＳ４１０では、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ４０８で登録された使用者個人のＩＤに、ステップＳ４０７で調節された便座の傾き角度αの値を関連付けて、記憶部３０７に記憶する。その後このフローの動作を終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、個人を認証し、その個人のＩＤと関連付けて記憶されている便座の傾き角度αを読み出すことにより、自動的に、その個人に合った角度に便座１０１の傾きを調整することができる。これにより、痔の疾患を有する人がトイレを使用する場合の苦痛を軽減することが可能となる。また、使用者が便座を使用する場合に、傾き角度をまだ登録していない場合は、手動で角度を調整することができ、同時にその角度を新たに登録することが可能となる。

（第４の実施形態）
図１３は、本発明の第４の実施形態を示す図である。

この第４の実施形態では、従来の便器または便座の上に、図１３に示したような、水平面からの傾き角αを有するスペーサー８０１を乗せるようにしている。このようにすれば、便器２００または便座の上にスペーサー８０１を載置するという簡便な処置により、便座を傾けたのと同様な効果を得ることができる。また、便器から取り外して簡単に洗浄することができるため、常に清潔な状態を保つことも可能となる。なお、スペーサーは、便器または便座のカバーの形態であってもよい。

また、この場合、スペーサー８０１は、第１および第２の実施形態に示した便座５０１に相当する便座と、図３に示した便座の昇降機構５１０，５２０を備えてもよい。また、第３の実施形態に示した便座１０１に相当する便座と、図１０に示した便座の昇降機構１１０を備えるようにしてもよい。

以上のように、第４の実施形態によっても、痔の疾患を有する人がトイレを使用する場合の苦痛を軽減することが可能となる。

（第５の実施形態）
第１乃至第４の実施形態では、便座の傾きと高さを調整できる便座について示したが、これらの便座に、その横や前などに手すりを設けるようにしてもよい。このようにすれば、高齢者などにも使いやすい便座となる。

５００：便座装置、５０１：便座、５０３：フレーム、５０５，５１１：押し上げ部材、５０７：歯車、５０９：モーター、５１０，５２０：昇降機構、２００：便器

Claims

インテリジェント・トイレシステムであって、
人が着座する座面を有し、該座面の幅方向の高さの頂点は、前記座面の幅方向の中心よりも便器の中心寄りの位置となるように設定されており、
前記座面を水平面に対して２０°以上の角度で前方が低くなるように傾けるために、便器の外側に配置され、前記座面の後方を無段階に押し上げる押し上げ機構を備えることを特徴とするインテリジェント・トイレシステム。
前記押上げ機構により前記座面の傾きを調整することを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント・トイレシステム。
前記押し上げ機構は、電動で前記座面の傾きを調整することを特徴とする請求項２に記載のインテリジェント・トイレシステム。
使用者個人を認証する認証手段をさらに備え、前記押し上げ機構は、前記使用者個人に関連付けて記憶されている前記座面の傾き角度となるように、前記座面の傾きを自動的に調整することを特徴とする請求項３に記載のインテリジェント・トイレシステム。
使用者の年齢、体重、身長、性別の少なくとも１つに基づいて、ＡＩにより前記座面の傾きを推定する推定手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のインテリジェント・トイレシステム。
前記押し上げ機構は、前記座面の高さをさらに調整することを特徴とする請求項５に記載のインテリジェント・トイレシステム。
肛門を洗浄する洗浄水を放出するノズルの角度を、前記座面の角度と高さとに基づいて調整することを特徴とする請求項６に記載のインテリジェント・トイレシステム。
便器の高さが６０ｃｍ以上で、前記座面の傾きが水平面に対して３０°以上であり、身長の低い人には、足場の台を置くことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインテリジェント・トイレシステム。
前記座面の傾き及び高さの少なくとも一方を、使用者が手動で調節することが可能であることを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント・トイレシステム。
前記座面の傾き及び高さの少なくとも一方を、使用者が手動で調節するための、操作手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のインテリジェント・トイレシステム。