JP2007077755A - 排尿情報測定便器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明では、下水排管内で発生した圧力変動によって発生したトラップ部とボール部の水位差に基づいて、水位測定手段によって測定される前記ボール部水位測定値を予め設定された補正関係式により補正し、かつ、測定系に設けられた溜水水位の制圧手段と組み合わせることにより、溜水に水位のシフト変化や波立ちが発生しても高精度の溜水量変化挙動をモニターできるようになった。
【選択図】 図1
Description
被験者の尿を受けるボールと、このボールとボール内の溜水を排出する下水管とを連通させ、この下水配管を水封する溜水を形成するためのトラップ部と、前記溜水のボール側の溜水水位であるボール部溜水の水位を測定するボール部水位測定手段と、前記トラップ内の圧力変動がボール内の水位に与える影響を計測する下水圧変動量計測手段と、被験者が前記ボールに排尿した時に前記水位測定手段によって測定される前記ボール部水位の測定値に基づいて尿量又は尿流率を測定する排尿情報測定手段と、を有する排尿情報測定便器において、
前記下水圧変動量計測手段の測定値に基づいて、前記ボール部水位測定手段によって測定される前記ボール部水位測定値を、予め設定された補正関係式により補正する測定値補正手段を有することにより、
下水配管内で発生した圧力変動が伝達されても、測定される溜水水位を圧力変動が無い状態におけるの溜水量に換算することが可能である。排尿前後、および、排尿中の溜水量を常に同一の下水配管内圧力値(圧力変動が無い状態)における溜水量変化として取り扱うことができ、下水配管内で圧力変動に起因するボール部とトラップ部の水位差が発生しても、高精度の溜水量変化挙動をモニターできるようになった。
前記ボール部水位測定手段は、前記溜水に接続された導圧管路に設けられた圧力センサーであるため、
水位変動を直接圧力値変動として測定できることから、簡単な構成で高精度の水位変動測定値を得ることができる。
前記下水圧変動量計測手段は、前記トラップ部を介して下水管内圧力を測定する下水圧力測定手段であるため、
ボール部とトラップ部の水位差測定のために、下水排管内に対して連通した管路に下水圧力測定手段を設けるだけで便器に加工を施す必要が無く、簡便に下水排管内を発生起因とする圧力変動が前記ボール内の水位に与える影響を測定することができる。
前記補正関係式は、前記下水圧変動量計測手段によって測定される下水配管内の圧力変動に対する、
前記水位測定手段によって測定される複数の前記ボール部水位における水位変化の関係を求めたものであることにより、
簡単な処理により下水配管内の圧力変動の影響による測定水位の変動量の補正ができる。
前記補正関係式は、前記下水圧変動量計測手段によって測定される下水配管内の圧力変動に対する、尿量測定開始水位の水位変化の関係を求めたものであることにより、
測定精度を大きく落とすことなく、測定値補正手段の制御装置に要求される記憶容量や演算速度に関するスペックを低いレベルに抑えられることから、排尿情報を演算する時間の短縮や、制御装置の製造コスト低減を実現することを可能とした。
前記ボール部水位測定手段は前記溜水の波立ちノイズ除去手段を有し、前記波立ちノイズ除去手段は、前記圧力センサーによって測定するボール部水位測定手段出力のノイズ成分を制御的に除去するものであることにより、
ソフト的なデータ処理だけで特別な構造を必要としないため装置の構成が簡単になる。
前記ボール部水位測定手段は前記溜水の波立ちノイズ除去手段を有し、前記波立ちノイズ除去手段は、前記導圧管路に一端が接続され、他端が大気へ開放された水柱管であることにより、
除去のための制御ソフトを必要とせず簡単な構成で除去(除振)することを可能とした。
前記他端が大気へ開放された水柱管の満水時の水位による圧力を、前記圧力センサーによって測定するボール部水位測定手段の出力校正に使用することにより、
溜水で発生した波立ち(水位脈動)の影響を除去するだけでなく、溜水水位測定用圧力センサーの測定値を絶対校正にも使用するため、装置の構成が簡単となる。
洋風大便器102は、陶器製であり、その上部には、樹脂製の便座110及び便ふた112が回動自在に取り付けられている。
便器1は排水ソケット10を介して下水配管9に接続されている。下水配管9に対して、トラップ部5によって溜水4が形成されており、下水配管内で発生した臭気や衛生害虫がトイレ内に侵入しないよう衛生面が配慮されている。便器1の内側には被験者が***を行うボール2が形成されており、ボール2は水位設定手段6からのリム吐水ノズル7への給水によって周面が洗浄されるようになっており、またゼット吐水ノズル8への給水によってサイホン現象を発生させ、***物を下水配管に送出するようになっている。
溜水水位は、排尿による水位変化がなくとも、下水圧変動により実際の溜水水位は変化(水位シフト)することがある。すなわち、下水配管内で負圧が発生するとボール面内の水位は下降し、反対に下水配管内で正圧が発生するとボール面内の水位は上昇する。下水圧変動の影響によって生じるこのような変化は溜水水位の測定値をシフトするように働くため、以下では説明の便宜上、下水圧変動における溜水水位の測定値の「シフト成分」と呼ぶ。
また、下水圧変動の影響はこのほかにも溜水水位の測定値をこのシフト成分よりも短周期で微小に変化させる成分があり、同様に以下の記述では下水圧変動における溜水水位の測定値の「脈動成分」と呼ぶ。
図4は本実施例における下水配管内の圧力変動による溜水の挙動を示した模式図であり、ボール2の溜水の底部に連通された溜水水位測定手段14で水位が測定されるようになっている。
図5は、下水圧が変動した場合の下水圧変動と溜水水位測定値の関係を示す模式図である。図6は、溜水水位測定値に対して下水圧変動を補正した状態を示す模式図である。
図7は下水圧が変動した場合の溜水水位測定値の実測値を示すグラフである。
各ラインは測定開始水位に対して、200mL、400mL、600mL、800mL、1000mLを給水し、各水位毎に空気調和・衛生工学会の規格である−40mmAqaから+40mmAqaの範囲で圧力変動を印加した状態を示す。
第一案は、予め、複数の封水深における圧力変動と水位変化との関係を測定してその変化率(前述の数式11で示した回帰式の傾きaに相当する)を各々求めておいて、それらを実際の測定で得られる溜水水位の測定値補正のための代表値として使用する方法ある。
図8はこの第一案の方法を適用して各封水深における溜水水位実測値を補正したグラフである。
回帰式の傾きaとして複数の封水深での実測値を用いる本補正方法を採用する場合は、ボール面全体の形状情報を加味した補正となるため、この補正された水位測定値から予め設定される水位と溜水量の検量関係を利用して、より正確に尿量・尿流率などの排尿情報が測定することができる。
図9はこの第2案の方法で溜水水位実測値を補正したグラフである。
向かって右から、ボール106、トラップ部108、および測定管119fをモデル化している。溜水水位を測定する圧力センサー118は、測定管119fの直下に設けられているが、圧力変動が無い状態のため3者の水位は同水位であるためこの同一な水位を測定していることになっている
図11(a)に示すように、下水配管内圧力変動が1〜3Hz程度の振動を起こすと、便器の溜水も共振して同様な振動(脈動)を起こす。しかしながらこの時、測定管119fの一端が大気に開放されているため、測定管119fの中の溜水は導圧管118aの内部で振動が継続するような挙動はせず、下水排管内圧力変動が停止したら、図11(b)、(c)に示すように導圧管118aの内部の溜水の振動はすぐに減衰する。
洋風大便器102は、被験者の尿、便等を受けるボール106と、このボール106のリム部分から洗浄水を吐水させるリム吐水ノズル107と、ボール106の底部と連通し、ボール106を水封するトラップ部108と、を有する。また、洋風大便器102は、ボール106の底部に配置され、トラップ部108に向けて洗浄水を噴出するゼット吐水ノズル109と、ボール106の上部に配置された便座110と、便ふた112と、ボール106のリム部分に設けられた採尿装置114を有する。また、ボール106の上方には、便座110と当接するリム面106aが形成されている。
制御的なフィルターとしては、制御プログラムを利用したフィルターだけでなく、コンデンサーなどの電子素子を利用したフィルターであっても良い。
S101で被験者が測定開始操作をすることによって、本装置の表示は「待機中」から「測定準備中」に切り替わるとともに、本装置は測定モードとなり測定準備動作をスタートする。
また、下水圧変動を測定する圧力センサーも大気圧を基準として、この時出力校正される。
被験者がボール106に排尿すると、図14に示すように、ボール106内の水位は上昇し、水位Zとなる。
次にステップS108で測定された溜水水位変動の経時変動データから、水位脈動成分を取り除く。ここでは溜水水位変動に含まれる1〜3Hzの脈動成分を取り除き、下水圧変動の定常成分を含んだ状態の下水圧変動補正前データを取り出す。
次に便器洗浄等の便器系の動作を説明する。
2・・・・ボール
3・・・・リム
4・・・・・溜水
5・・・・・トラップ部
6・・・・・水位設定手段
7・・・・・リム吐水ノズル
71・・・・リム吐水手段
8・・・・・ゼット吐水ノズル
81・・・・ゼット吐水手段
82・・・・分岐部
83・・・・導圧水路
9・・・・・下水配管
91・・・・補水手段
10・・・・排水ソケット
14・・・・溜水水位測定手段
14a・・・除振手段
14b・・・校正手段
15・・・・制御部
16・・・・下水圧変動量計測手段
17・・・・測定値補正手段
18・・・・排尿情報演算手段
22・・・・操作・表示部
101・・・排尿情報測定便器
102・・・洋風大便器
104・・・キャビネット
106・・・ボール
106a・・リム面
107・・・リム吐水ノズル
108・・・トラップ部
108a・・頂部
109・・・ゼット吐水ノズル
110・・・便座
112・・・便ふた
114・・・採尿装置
114a・・採尿器
114b・・採尿アーム
114c・・採尿ユニット
114d・・尿成分測定部
116・・・水路切替手段
118・・・圧力センサー
118a・・圧力導管
118b・・トラップ管路
119b・・開閉弁
119d・・開閉弁
119f・・測定管
119h・・ポンプ
119i・・トラップ
119j・・異物除去手段
119k・・補助タンク
119l・・ポンプ
119m・・開閉弁
119n・・開閉弁
119o・・分岐金具
119p・・開閉弁
120・・・制御部
121・・・圧力センサー
122・・・操作・表示部
132・・・衛生洗浄装置リモコン
134・・・排尿情報測定部リモコン
136・・・プリンター
A・・・・・測定管断面積
H・・・・・溢流水位
g・・・・・重力加速度
H1・・・・トラップ水位
H1’・・・圧力変動時のトラップ水位
Δh1・・・圧力変動時のトラップ水位変化量
H2・・・・ボール水位
H2’・・・圧力変動時のボール水位
Δh2・・・圧力変動時のボール水位変化量
P1・・・・下水配管内圧力
P2・・・・大気圧
Q・・・・・溜水量
S1・・・・トラップ部断面積
S2・・・・ボール断面積
V・・・・・溜水容積
W・・・・・満水水位
X・・・・・空水位
X2・・・・封水水位
Y・・・・・測定開始水位
Z・・・・・排尿後水位
ρ・・・・・水の密度
Claims (8)
- 被験者の尿を受けるボールと、
このボールとボール内の溜水を排出する下水管とを連通させ、この下水配管を水封する溜水を形成するためのトラップ部と、
前記溜水のボール側の溜水水位であるボール部溜水の水位を測定するボール部水位測定手段と、
前記トラップ内の圧力変動が前記ボール内の水位に与える影響を計測する下水圧変動量計測手段と、
被験者が前記ボールに排尿した時に前記水位測定手段によって測定される前記ボール部水位の測定値に基づいて尿量又は尿流率を測定する排尿情報測定手段と、
を有する排尿情報測定便器において、
前記下水圧変動量計測手段の測定値に基づいて、
前記ボール部水位測定手段によって測定される前記ボール部水位測定値を、
予め設定された補正関係式により補正する測定値補正手段を有する
ことを特徴とする排尿情報測定便器。 - 前記ボール部水位測定手段は、前記溜水に接続された導圧管路に設けられた圧力センサーであることを特徴とする請求項1に記載の排尿情報測定便器。
- 前記下水圧変動量計測手段は、前記トラップ部を介して下水管内圧力を測定する下水圧測定手段であることを特徴とする請求項1に記載の排尿情報測定便器。
- 前記補正関係式は、前記下水圧変動量計測手段によって測定される下水配管内の圧力変動に対する、
前記水位測定手段によって測定される複数の前記ボール部水位における水位変化の関係を求めたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の排尿情報測定便器。 - 前記補正関係式は、前記下水圧変動量計測手段によって測定される下水配管内の圧力変動に対する、尿量測定開始水位の水位変化の関係を求めたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の排尿情報測定便器。 - 前記ボール部水位測定手段は前記溜水の波立ちノイズ除去手段を有し、
前記波立ちノイズ除去手段は、
前記圧力センサーによって測定するボール部水位測定手段出力のノイズ成分を制御的に除去するものである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいづれか一項に記載の排尿情報測定便器。 - 前記ボール部水位測定手段は前記溜水の波立ちノイズ除去手段を有し、
前記波立ちノイズ除去手段は、
前記導圧管路に一端が接続され、他端が大気へ開放された水柱管である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいづれか一項に記載の排尿情報測定便器。 - 前記水柱管の満水時の水位による圧力を、
前記ボール部水位測定手段の出力校正に使用する
ことを特徴とする請求項7に記載の排尿情報測定便器。
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- 2005-09-16 JP JP2005270134A patent/JP2007077755A/ja active Pending
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