JP6747656B2 - 排泄管理システム - Google Patents

Description

本発明は、排泄を管理する排泄管理システムおよび便器に関する。

高齢者は、比較的に便秘になりやすく、必要に応じて下剤を服用させる必要がある。そのため、高齢者の排泄の有無や、排泄物の判別および排泄量などの高齢者の排泄に関する情報を適切に管理する必要性が高まってきている。
しかしながら、高齢者、特に認知症高齢者が単独で排泄を行う場合、本人により申告される排泄に関する情報は信憑性が低い。このような事情により、排泄に関する情報を客観的に管理できる装置やシステムが望まれている。

人々の排泄を管理する装置として、非特許文献１には生理的なモニタリングを行う排泄装置が開示されている。この装置は、便座が、便器周りの床を掘り込んで設けられたロードセルに支持部を介して支持されており、便座に座った人の体重を時系列的に計測することができる。さらに、排泄前後の体重から排泄量等も算定することができる。

K. Yamakoshi, Unconstrained physiological monitoring in daily living for health care, Frontiers Med. Biol. Eng., 2000, 10, 239-259.

上記装置の体重の測定精度は、排泄物の重さが約数十〜数百ｇであるため、１００ｋｇの重さに対し、１ｇ程度の精度が要求される。そのため、上記装置は、高精度のロードセルを用いる必要があり、装置の製造コストが非常に高額となる。また、装置の製造や設置にはトイレ床面の工事を伴うので、かなりの技術力と労力を要する。

そこで、本発明は、排泄を客観的に管理することができる排泄管理システムおよびこの排泄管理システムに使用可能な便器であって、製造および設置が容易であり、低コストで製造可能な便器を提供することを目的とする。

本発明の排泄管理システムは、便器のボウル部内の温度の空間分布を非接触で計測する温度計測部と、温度計測部で計測した温度データを処理する制御部と、を備え、制御部が、温度データに基づいて、ボウル部内における排泄の有無を判定する。

本発明の排泄管理システムは、さらにボウル部内の臭気を計測する臭気計測部を備え、制御部が、臭気計測部で計測された臭気データと、温度データとに基づいて、ボウル部内で排出される排出物について、大便、小便および放屁のうちの少なくとも１つの判別を行うものであってもよい。

本発明の排泄管理システムは、制御部が、温度データに基づいて、ボウル部内で排泄される排泄物の排泄量を算定するものであってもよい。

本発明の便器は、ボウル部を有する便器本体と、ボウル部内の温度の空間分布を非接触で計測する温度計測部と、ボウル部内の臭気を計測する臭気計測部と、を備える。

本発明の排泄管理システムは、温度計測部で計測した温度データに基づいて、ボウル部内における排泄の有無を判定することができる。
また、本発明の排泄管理システムは、温度計測部および臭気計測部で計測した温度データおよび臭気データに基づいて、ボウル部内で排出された排出物について、大便、小便および放屁のうちの少なくとも１つの判別を行うことができる。
また、本発明の排泄管理システムは、温度計測部で計測した温度データに基づいて、ボウル部内で排泄された排泄物の排泄量を算定することができる。

本発明の便器は、上記の排泄管理システムに使用することができ、従来の排泄を管理する装置に比べ、製造および設置が容易であり、製造コストも大幅に抑えることができる。
本発明の便器は、温度計測部でボウル部内の温度の空間分布を計測することにより、排泄時におけるボウル部内の温度の時空間的な変化を捉えることができるので、ボウル部内における排泄の有無を確実に把握することができる。また、本発明の便器は、温度計測部が非接触で排泄物の温度を計測するので、接触型の計測部に比べて衛生的であり、温度計測部の維持コストもあまりかからない。

本発明の実施形態の便器を示す平面図である。 図１のII−II線断面を示す断面図である。 温度計測部を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態の排泄管理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態の排泄管理システムの全体的な処理の流れを示すフローチャートである。 図５のステップＳ２０の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。 アンモニア臭センサおよび硫化水素臭センサで計測された臭気の時系列を示すグラフである（大便排泄時）。 アンモニア臭センサおよび硫化水素臭センサで計測された臭気の時系列を示すグラフである（小便排泄時）。 模擬実験の実験装置を示す正面図である。 模擬実験において温度計測部で計測された温度の時系列を示すグラフである（Ｑ＝１０ｍｌ/ｓ）。 模擬実験において温度計測部で計測された温度の時系列を示すグラフである（Ｑ＝３０ｍｌ/ｓ）。 模擬実験において温度計測部で計測された温度の時系列を示すグラフである（Ｑ＝５０ｍｌ/ｓ）。 全ての検査面の温度変化量の総和を示すグラフである。 温度変化量の積分値Ｓと単位時間当たりの流量Ｑとの関係を示すグラフである。 温度変化量の積分値Ｓと総流量Ｑtotalとの関係を示すグラフである。 温度変化量の二乗積分値Ｓ^２と総流量Ｑtotalとの関係を示すグラフである。 本発明の第二実施形態の排泄管理システムにおける温度計測部の配置状況を示す平面図である。 温度変化量の二乗積分値Ｓ^２と総流量Ｑtotalとの関係を示すグラフである。 温度変化量の二乗積分値Ｓ^１．５と総流量Ｑtotalとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の便器および排泄管理システムの実施形態について説明する。まず、最初に便器の実施形態について説明し、次いで排泄管理システムの実施形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施形態の便器を示す。本発明の実施形態の便器は、便器本体１１と、温度計測部２１と、臭気計測部３１とを備えている。
なお、以下の説明において、排泄物とは、大便および小便を意味するものとし、排泄とは大便または小便が行われることを意味する。また、排出物とは、排泄物に放屁を加えたものを意味し、排出とは、大便、小便または放屁が行われることを意味する。

便器本体１１は、いわゆる洋式の便器本体であり、排泄物を受ける部分であって上部が開口した器状のボウル部１２と、ボウル部１２の底部に設けられる排水路１３とを有している。また、便器本体１１には、ボウル部１２内に排泄される排泄物を排水路１３を通じて水で洗い流すために洗浄装置（図示略）が備えられている。便器本体１１の上部には、便座部１４が上下に回転可能に取り付けられている。また、便座部１４の下面には、便器本体１１に当接する足部１５が設けられている。便座部１４を下した状態では、便座部１４と便器本体１１との間には、足部１５の高さ分の隙間が空いている。
なお、便器本体１１は、いわゆる和式の便器本体であってもよい。

便座部１４と便器本体１１との間の隙間のうち、ボウル部１２の周壁の前部の上端面には、ボウル部１２内の温度の空間分布を非接触で計測する温度計測部２１が設けられている。温度計測部２１は、図３に示すように、ｍ行×ｎ列のサーモパイル素子を有するセンサ部２３と、各素子の出力を増幅する増幅部（図示略）と、出力をデジタルデータに変換するための第一のＡ／Ｄ変換部（図示略）と、を備えており、各サーモパイル素子で計測した温度をデジタルデータとして出力する。温度計測部２１のセンサ部２３は、ボウル部１２内に向けられている。なお、温度計測部２１には、温度データを通信するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信手段や有線通信手段を備えてもよい。

温度計測部２１は、ボウル部１２内において、Ｘ方向にｍ行、かつ、Ｙ方向にｎ列のマトリクス状に区分された各検査面２５の温度を非接触で計測することができる。本実施形態において、センサ部２３は、４行×４列のサーモパイル素子を有しており、計１６の検査面２５の温度を計測できる。検査面２５には、図３に示すように、０から１５までのチャンネル番号ｃｈが割り振られている。

温度計測部２１が設置される対象は、便座部１４であっても、便器本体１１であっても、足部１５であってもよく、特に限定されるものではない。また、その取り付け位置も、特に限定されるものではないが、上記のようにボウル部１２の周壁の前部の上端面に設けると、温度計測部２１と排泄物との距離が近くなって、排泄物の温度を計測する精度が向上する。また、この位置は、温度計測部２１を取り付けやすく、その手入れもし易い。
なお、様々な方向から排泄物の温度を計測するため、温度計測部２１を便器本体１１または便座部１４の前部、後部または側部等に複数設けてもよい。このように温度計測部２１を複数設けると、排泄物から放射される熱エネルギーを捕らえられる範囲が広がり、後述する排泄管理システムにおける排泄物の排泄量の算定精度が向上する。

本発明の便器には、ボウル部１２内の臭気を計測する臭気計測部３１が設けられている。臭気計測部３１は、硫化水素臭に対して感度の高い硫化水素臭センサ３２と、アンモニア臭に対して感度の高いアンモニア臭センサ３３と、これらのセンサ３２，３３からの出力をデジタルデータに変換するための第二のＡ／Ｄ変換部３４とを備えており、各センサ３２，３３で計測された臭気をデジタルデータとして出力する。各センサ３２，３３は、合成樹脂等で形成された柔軟性を有するチューブ３５を備えている。チューブ３５は、一端（先端）が便座部１４と便器本体１１との間の隙間のうち便器本体１１の側部の上端面に取り付けられ、他端が各センサ３２，３３に取り付けられている。便器本体１１のボウル部１２内の臭気は、チューブ３５を介して、各センサ３２，３３に取り込まれる。
臭気計測部３１は、活性炭フィルター（図示略）を備えるものであってもよい。活性炭フィルターを備えると、活性炭フィルターを介した空気を各センサ３２，３３で計測し、その臭気を基準値として定めることができる。
なお、臭気計測部３１は、センサの種類を含め、上記の構成に特に限定されるものではなく、また取り付け位置も便器本体１１の側部の上端面に限定されるものではない。

本発明の便器は、計測された温度データや臭気データを後述する制御部５１等によりディスプレイやモニタ等の表示部４２に表示するようにしてもよいし、ハードディスク等の記憶部４１に記憶するようにしてもよい。

以上に説明した本発明の便器は、既存の便器を用いて構成（製造）することもできる。

本発明の便器は、温度計測部２１によりボウル部１２内の温度の空間分布を時系列的に計測することができ、ボウル部１２内で排泄が行われると、排泄物とボウル部１２内の温度の差異により排泄物が通過する検査面２５の温度が変化する。また、本発明の便器は、臭気計測部３１により、ボウル部１２内の臭気を時系列的に計測することができ、排出が行われると、排出物（大便、小便または放屁）の種類に応じて臭気が変化する。

本発明の便器によると、従来の排泄を管理する装置に比べ、構成がシンプルで、製造および設置が容易であり、製造コストも大幅に抑えることができる。

本発明の便器によれば、温度計測部２１でボウル部１２内の温度の空間分布を計測することにより、排泄物時におけるボウル部１２内の温度の時空間的な変化を捉えることができるので、ボウル部１２内にける排泄の有無を確実に把握することができる。さらに、後述するように温度計測部２１で計測した温度データに基づいて、排泄物の排泄量を算定することもできる。また、温度計測部２１は、非接触で排泄物の温度を計測するため、接触型の計測部に比べて衛生的であり、温度計測部２１の維持コストがあまりかからない。
また、本発明の便器は、ボウル部１２内の臭気も計測することができるので、後述するように計測した温度データと臭気データに基づいて、ボウル部１２内に排出された排出物の判別を行うことができる。

次に、本発明の第一実施形態の排泄管理システムについて説明する。
本発明の第一実施形態の排泄管理システムは、温度計測部２１と、臭気計測部３１と、を備えている。温度計測部２１および臭気計測部３１は、例えば上記便器と同様に便器本体１１に取り付けられる。なお、温度計測部２１、臭気計測部３１および便器本体１１の構成は、上記便器のものと同じであるため、ここでは説明を省略する（図１参照）。
また、第一実施形態の排泄管理システムは、図４に示すように、温度計測部２１および臭気計測部３１で計測されたデータ等を記憶する記憶部４１と、計測されたデータを表示する表示部４２と、計測されたデータを処理したり、温度計測部２１、臭気計測部３１、記憶部４１および表示部４２を制御したりする制御部５１と、制御部５１への指令や情報の入力を受け付ける入力部４３と、を備えている。温度計測部２１、臭気計測部３１、記憶部４１、表示部４２および制御部５１は、バス４４やインターフェイス４５により接続されている。
記憶部４１には、例えばハードディスクドライブが用いられる。また、表示部４２には、ディスプレイやモニタが用いられる。制御部５１には、上記各部を制御するＣＰＵ５２と、制御時にデータを一時的に記憶するＲＡＭ５３と、制御を行うためのプログラム等を記憶するＲＯＭ５４と、を有するものが用いられる。

次に、第一実施形態の排泄管理システムの使用方法について説明する。図５は、第一実施形態の排泄管理システムの全体的な処理の流れを示す。

まず、排泄管理システムを開始するため、温度計測部２１、臭気計測部３１、記憶部４１、表示部４２および制御部５１を起動する。
次いで、温度計測部２１および臭気計測部３１により、ボウル部１２内の温度および臭気の計測を行う（ステップＳ１０）。制御部５１は、温度計測部２１の各検査面２５で計測される温度データと、臭気計測部３１の硫化水素臭センサ３２およびアンモニア臭センサ３３で計測される臭気データを、サンプリング間隔ｄｔでＮ個収録して記憶部４１に記憶する。一度の計測（収録）において、記憶部４１には、温度データが、サーモパイル素子の数（４×４）に対応して１６ファイル生成され、臭気データが２つのセンサに対応して計２ファイル生成される。個々のファイルは、Ｎ・ｄｔ時間分の時系列データとなっている（例えば、図７および図１０参照）。
なお、ボウル部１２内の温度および臭気の計測は常時行ってもよく、その場合には、データをＮ個収録するごとに記憶部４１に記憶すればよい。また、制御部５１により、計測した温度および各臭気を所定の時間間隔で表示部４２に表示してもよい。

次に、排泄の有無の判定、排出物の判別および排泄物の排泄量の算定を行うため、ステップＳ１０で計測されたデータの処理を行う（ステップＳ２０）。図６は、ステップＳ２０の具体的な処理の流れを示す。

ステップＳ２０において、まず制御部５１は、計測時間範囲が同じである各検査面２５の温度時系列データ（計１６ファイル）と、これらに対応する硫化水素臭センサ３２およびアンモニア臭センサ３３の時系列データ（計２ファイル）とを記憶部４１から読み込む（ステップＳ２１）。なお、データの前処理として、制御部５１が、読み込んだ各時系列データに対し、移動平均やＦＦＴ(Fast Fourier Transform)等によるノイズ処理を施してもよい。

次いで、排泄の有無について判定を行う（ステップＳ２２）。通常、便器で排泄が行われる場合、ボウル部１２内を落下する排泄物の温度は、排泄前のボウル部１２内の温度より高くなる。これに基づき、制御部５１は、各検査面２５の温度時系列データについて、各時刻の温度データＴ_i,chと温度閾値Ｔ_ｎとを比較し、Ｔ_i,ch≦Ｔ_ｎであれば、排泄が行われていないと判断し、Ｔ_i,ch＞Ｔ_ｎであれば、排泄が行われたと判断する。そして、前後の時刻の温度データＴ_i,ch，Ｔ_i+1,chが、Ｔ_i,ch≦Ｔ_ｎからＴ_i+1,ch＞Ｔ_ｎとなる場合にはその時刻ｔ（＝ｉ・ｄｔ）を排泄開始時間ｔｓとし、Ｔ_i,ch＞Ｔ_ｎからＴ_i+1,ch≦Ｔ_ｎとなる場合にはその時刻ｔ（＝ｉ・ｄｔ）を排泄終了時間ｔｅとし、排泄時間ｔｔを以下に示す式（１）により算定する。ここで、添え字ｉ（＝１〜Ｎ）は、時系列データのデータ番号を表す。また、添え字ｃｈ（＝０〜ｃｈｍａｘ）は、各検査面２５のチャンネル番号を表し、ｃｈｍａｘは、最後のチャンネル番号を表す。本実施形態では、ｃｈｍａｘ＝１５となる。

一つの計測時間範囲において排泄が複数行われている場合には、排泄ごとに、排泄開始時間ｔｓ、排泄終了時間ｔｅおよび排泄時間ｔｔを算定する。温度閾値Ｔ_ｎは、例えば、温度時系列データのうち、非排泄時の温度データＴ_i,chの平均値とすることができる。

なお、高温の地域において便器で排泄が行われる場合、ボウル部１２内を落下する排泄物の温度は、排泄前のボウル部１２内の温度より低くなる可能性がある。この場合には、各検査面２５の温度時系列データにおける各時刻の温度データＴ_i,chがＴ_i,ch≧Ｔ_ｎであれば、排泄が行われていないと判断し、Ｔ_i,ch＜Ｔ_ｎであれば、排泄が行われたと判断すればよい。また、前後の時刻の温度データＴ_i,ch，Ｔ_i+1,chが、Ｔ_i,ch≧Ｔ_ｎからＴ_i+1,ch＜Ｔ_ｎとなる時間を排泄開始時間ｔｓとし、Ｔ_i,ch＜Ｔ_ｎからＴ_i+1,ch≧Ｔ_ｎとなる時間を排泄終了時間ｔｅとし、排泄時間を式（１）により算定する。

また、排泄の有無の判定は、上記のように温度データＴ_i,chと温度閾値Ｔ_ｎとの比較に基づいて判定する代わりに、温度変化量の絶対値ΔＴ_ｉ，ｃｈと温度変化量の閾値Ｔ_Δｎとの比較により判定を行ってもよい。温度変化量の絶対値ΔＴ_ｉ，ｃｈは、以下の式（２）により求められる。

次いで、ボウル部１２内において排出される排出物について、大便と小便と放屁との判別を行う（ステップＳ２３）。本発明者は、研究の結果、図７および図８に示すように、便器で大便が排泄される場合には、硫化水素臭センサ３２およびアンモニア臭センサ３３のうちの全部または一方が反応し、便器で小便が排泄される場合には、硫化水素臭センサ３２およびアンモニア臭センサ３３が、いずれもほとんど反応しないことを見出した。また、便器で放屁が排出される場合には、両センサのうちの全部または一方が反応するものの、ボウル部１２内の温度はほとんど変化しないことも見出した。

そこで、これに基づき制御部５１は、臭気計測部３１で計測された臭気時系列データと温度計測部２１で計測された温度時系列データより大便と小便と放屁との判別を行う（ステップＳ２３）。表１は判別条件を示す。判別をより具体的に説明すると、制御部５１は、硫化水素臭センサ３２の臭気時系列データにおける各時刻の臭気データＯ_１ｉと第一の臭気閾値Ｏ_ｎ１とを比較すると共に、アンモニア臭センサ３３の臭気時系列データにおける各時刻の臭気データＯ_２ｉと第二の臭気閾値Ｏ_ｎ２とを比較し、ステップ２２において、いずれかの検査面２５の温度時系列データの各時刻の温度データＴ_i,chがＴ_i,ch＞Ｔ_ｎである場合、すなわち排泄が行われた場合において、Ｏ_１ｉ＞Ｏ_ｎ１またはＯ_２ｉ＞Ｏ_ｎ２であれば、その排泄は大便であると判定し、Ｏ_１ｉ≦Ｏ_ｎ１、かつ、Ｏ_２ｉ≦Ｏ_ｎ２であれば、その排泄は小便であると判定する。また、ステップＳ２２において、全ての検査面２５の温度時系列データの各時刻の温度データＴ_i,chがＴ_i,ch≦Ｔ_ｎである場合、すなわち排泄が行われていない場合において、Ｏ_１ｉ＞Ｏ_ｎ１またはＯ_２ｉ＞Ｏ_ｎ２であれば、放屁が行われたものと判定する。ここで、添え字ｉ（＝１〜Ｎ）は、時系列データのデータ番号を表す。第一の臭気閾値Ｏ_ｎ１および第二の臭気閾値Ｏ_ｎ２は、例えば活性炭フィルターを介した空気を各センサで計測した臭気の平均値とすることができる。
なお、排出物の判別は、上記のように大便と小便と放屁とを判別する代わりに、大便のみ、小便のみまたは放屁のみ判別するものであってもよいし、大便と小便、大便と放屁、または小便と放屁を判別するものであってもよい。

次いで、制御部５１は、ステップＳ２２において、いずれかの検査面２５の温度時系列データから排泄が行われたと判定された場合には、排泄物の排泄量（体積）Ｖを算定する（ステップＳ２４）。ここで、排泄物の排泄量Ｖは、排泄物の単位時間当たりの流量Ｑが一定であると仮定すれば、Ｖ=Ｑ・ｔｔとして算定することができる。排泄時間ｔｔは、ステップＳ２２で求められているため、排泄物の単位時間当たりの流量Ｑが求められれば、排泄物の排泄量Ｖが求められる。ただし、１回の排泄により、通常は、複数の検査面２５の温度時系列データにおいて排泄が行われたと判定され、これに対応して排泄時間も複数存在することとなる。そこで、このような場合には、排泄物の排泄量Ｖの算定における排泄時間ｔｔは各検査面の排泄時間の平均値ｔｔ_ａとし、Ｖ=Ｑ・ｔｔ_ａとして排泄量を算定することができる。
排泄物の単位時間当たりの流量Ｑの求め方としては、例えば、あらかじめ実験等により温度積分値Ｓと単位時間当たりの流量Ｑとの関係を調べ、この関係から流量算定式を求め、流量算定式から単位時間当たりの流量Ｑを求めることができる。本実施形態では、図９に示す装置を用い、タンク７１に貯留された３７℃の温水２００ｍｌをコック７７付のチューブ７３を介して異なる単位時間当たりの流量で容器７５に落下させ、その落下する温水の温度を温度計測部２１で計測する排泄を模した模擬実験を行った。
図１０〜図１２は、模擬実験により各検査面２５で計測された温度時系列データを示す。各グラフのチャンネル番号ｃｈは、図３に示されるチャンネル番号ｃｈに対応する。図１０によると、チャンネル番号ｃｈが４〜１１のグラフでは温水が通過したことにより、温度が上昇している。
模擬実験で計測された各検査面２５の温度時系列データより、各時刻ごとに各検査面２５における温度変化量の絶対値ΔＴ_ｉ，ｃｈの総和を求め（図１３参照）、さらにこの総和を時間に関して積分することにより温度変化量の積分値Ｓを求める。温度変化量の積分値Ｓは、以下の（３）式で表わされる。

温度変化量の積分値Ｓが求まると、温度変化量の積分値Ｓと単位時間当たりの流量Ｑとの関係が求まる。図１４は、温度積分値と単位時間当たりの流量の関係を示す。温度変化量の積分値Ｓに対応する流量Ｑは、離散的な値であるため、温度変化量の積分値Ｓと流量Ｑの値に対し、最小二乗法を適用して一次関数（Ｑ＝ａ・Ｓ＋ｂ；ａ，ｂは定数）を求め、この一次関数を流量算定式とすることができる。
そして、制御部５１は、ボウル部１２内で計測された各検査面２５の温度時系列データより、温度変化量の積分値Ｓを算定し、この温度変化量の積分値Ｓに基づいて、上記の流量算定式より単位時間当たりの流量Ｑを求め、この流量Ｑと排泄時間ｔｔまたは排泄時間の平均値ｔｔ_ａとの積により排泄物の排泄量Ｖを求める。

排泄物の排泄量Ｖの別の算定手法としては、あらかじめ、実験等により温度変化量の積分値Ｓと総流量Ｑtotalとの関係を調べ、この関係から総流量算定式を求め、総流量算定式により求められる総流量Ｑtotalを排泄物の排泄量Ｖとすることができる。本実施形態では、図９に示される装置を用い、異なる量の温水を一定の単位時間当たりの流量で容器７５に落下させ、落下する温水の温度を温度計測部２１で計測する排泄を模した模擬実験を行う。そして、模擬実験で得られた各検査面２５の温度時系列データから温度変化量の積分値Ｓを求めることにより、温度変化量の積分値Ｓと総流量Ｑtotalの関係が求まる。図１５は、温度変化量の積分値Ｓと総流量の関係を示す。ここで、図１５に示される温度変化量の積分値Ｓに対応する総流量Ｑtotalは、離散的な値であるため、温度変化量の積分値Ｓと総流量Ｑtotalの値に対し、最小二乗法を適用して一次関数（Ｑtotal＝ａ・Ｓ＋ｂ；ａ，ｂは定数）を求め、これを総流量算定式とすることができる。
そして、制御部５１は、計測された各検査面２５の温度時系列データより、温度変化量の積分値Ｓを算定し、この温度変化量の積分値Ｓに基づいて、上記の総流量算定式により総流量Ｑtotalを求め、この総流量Ｑtotalを排泄物の排泄量Ｖとする。

さらに、総流量Ｑtotalの別の算定手法としては、例えば、あらかじめ実験等により以下の（４）式で表わされる各検査面２５の温度変化量の絶対値の総和の二乗値を時間積分して得られる温度変化量の二乗積分値Ｓ^２と、総流量Ｑtotalとの関係を調べ、この関係から総流量算定式を求め、総流量算定式により求められる総流量Ｑtotalを排泄物の排泄量Ｖとすることもできる。また、温度変化量の二乗積分値Ｓ^２は、（４）式の代わりに（５）式で表算定することもできる。（５）式は、各検査面２５の温度変化量の二乗値の総和を時間積分した温度変化量の二乗積分値Ｓ^２である。

本実施形態では、図９に示される装置を用い、異なる量の温水を異なる単位時間当たりの流量Ｑで容器７５に落下させ、その落下する温水の温度を温度計測部２１で計測する排泄を模した模擬実験を行う。そして、模擬実験で得られた各検査面２５の温度時系列データから（４）式または（５）式を用いて温度変化量の二乗積分値Ｓ^２を求めることにより、温度変化量の二乗積分値Ｓ^２と総流量Ｑtotalの関係が求まる。図１６は、（４）式で求めた温度変化量の二乗積分値Ｓ^２と総流量Ｑtotalの関係を示す。ここで、図１６に示される温度変化量の二乗積分値Ｓ^２ に対応する総流量Ｑtotalは、離散的な値であるため、温度変化量の二乗積分値Ｓ^２ と総流量Ｑtotalの値に対し、最小二乗法を適用して一次関数（Ｑtotal＝ａ・Ｓ＋ｂ；ａ，ｂは定数）を求め、これを流量算定式とすることができる。
そして、制御部５１は、ボウル部１２内で計測された各検査面２５の温度時系列データより、温度変化量の二乗積分値Ｓ^２を算定し、この温度変化量の二乗積分値Ｓ^２に基づいて、上記の総流量算定式により総流量Ｑtotalを求め、この総流量Ｑtotalを排泄物の排泄量Ｖとする。

以上が排泄物の有無の判断、排泄物の判別および排泄物の定量的評価の一連の処理であり、別のデータファイルについてもこれらの処理を行う場合には上記と同様の処理を行い、これらの処理を行わない場合には処理を終了する（ステップＳ２５）。

制御部５１は、排泄の有無、排泄開始時間ｔｓ、排泄終了時間ｔｅ、排泄時間ｔｔ、大便と小便と放屁との判別および排泄物の排泄量Ｖを、表示部４２に出力するとともに、これらを記憶部４１に記憶する。

本発明の第一実施形態の排泄管理システムは、温度計測部２１で計測した温度データに基づいて、ボウル部１２内における排泄の有無を判定することができる。
また、本発明の第一実施形態の排泄管理システムは、温度計測部２１および臭気計測部３１で計測した温度データおよび臭気データに基づいて、ボウル部１２内で排出された排出物について、大便、小便および放屁のうちの少なくとも１つの判別を行うことができる。
また、本発明の第一実施形態の排泄管理システムは、温度計測部２１で計測した温度データに基づいて、ボウル部１２内で排泄された排泄物の排泄量を算定することができる。

次に、本発明の第二実施形態の排泄管理システムについて説明する。図１７は、本発明の第二実施形態の排泄管理システムの構成の一部を示す。
第二実施形態の排泄管理システムは、複数の温度計測部２１と、臭気計測部３１と、を備えている。第二実施形態の排泄管理システムは、第一実施形態の排泄管理システムとは、温度計測部２１を複数備えている点で異なる。温度計測部２１は、便器本体１１のボウル部１２の周壁の上端面において前後左右に４つ設けられている。各温度計測部２１のセンサ部２３は、前後方向または左右方向であって、ボウル部１２内側に向けられている。このように、温度計測部２１を前後左右に複数備えると、ボウル部１２内の温度の空間分布を多面的に計測することができる。なお、各温度計測部２１の配置は、必ずしも前後左右に配置する必要はなく、ボウル部１２内の温度を多方向から計測できる配置であればどのような配置であってもよい。

第二実施形態の排泄管理システムの使用方法は、第一実施形態の使用方法と基本的に同じである。ただし、排泄開始時間ｔｓおよび排泄終了時間ｔｅの判定は、第一実施形態の排泄管理システムのその判定における各検査面２５の温度データＴ_ｉ，ｃｈを各温度計測部２１の各検査面２５の温度データＴ_{ｉ，ｃｈ，ｓｎ}と置き換えて判定する。ここで、添え字ｓｎ（＝０〜Ｓｎｍａｘ）は、各温度計測部２１の番号を示す。本実施形態では温度計測部２１を４つ用いているため、Ｓｎｍａｘ＝３となる。また、排泄物の排泄量Ｖの算定に関して、第二実施形態の排泄管理システムは温度計測部２１を複数備えているので、温度変化量の積分値Ｓ、各検査面２５の温度変化量の絶対値の総和の二乗値を時間積分して求められる温度変化量の二乗積分値Ｓ^２および各検査面２５の温度変化量の二乗値の総和を時間積分して求められる温度変化量の二乗積分値Ｓ^２は、以下に示す（６）、（７）および（８）式により求める。

（６）、（７）および（８）式のうち温度変化量ΔＴ_{ｉ，ｃｈ，ｓｎ}は、第一実施形態の排泄管理システムと同様の模擬実験（図９参照）により得られる各温度計測部２１の各検査面２５で計測された温度時系列データＴ_{ｉ，ｃｈ，ｓｎ}を用いて（９）式により求められる。温度閾値Ｔ_ｎは、第一実施形態の排泄管理システムと同様に、非排泄時の温度データの平均値とすることができる。

排出物の排泄量Ｖは、温度変化量の積分値Ｓまたは温度変化量の二乗積分値Ｓ^２が求まれば、第一実施形態の排泄管理システムと同じ方法で求められる。

図１８は、第二実施形態の排泄管理システムで、模擬実験を行い、模擬実験の温度時系列データＴ_{ｉ，ｃｈ，ｓｎ}を用いて式（７）により求めた温度変化量の二乗積分値Ｓ^２と総流量Ｑtotalの関係を示す。図中の直線は、図中にプロットされたデータに対し最小二乗法を適用して求めた１次直線である。

また、本実施形態では、温度計測部２１を複数備えているため、以下の（１０）式で表わされる各検査面２５の温度変化量の絶対値の総和の１．５乗値を時間積分した温度変化量の１．５乗積分値Ｓ^１．５または式（１１）で表される各検査面２５の温度変化量の１．５乗値の総和を時間積分した温度変化量の１．５乗積分値Ｓ^１．５を用いて、排泄物の総流量Ｑtotalを求めることもできる。

図１９は、第二実施形態の排泄管理システムで、模擬実験を行い、模擬実験の温度時系列データＴ_{ｉ，ｃｈ，ｓｎ}を用いて式（１０）により求めた温度変化量の二乗積分値Ｓ^２と総流量Ｑtotalの関係を示す。図１９中の線は、図中にプロットされたデータに対し最小二乗法を適用して求めた１次直線である。

第二実施形態の排泄管理システムによると、温度計測部２１を複数備えているので、排泄物の排泄量の算定精度をより向上させることができる。
第二実施形態の排泄管理システムによると、総流量Ｑの算定において、温度変化量の１．５乗積分値Ｓ^１．５を用いるほうが温度変化量の二乗積分値Ｓ^２を用いる場合に比べ、落下流量ごとの総流量Ｑtotalの値のばらつきが少なくなり、総流量Ｑtotal（＝排泄量Ｖ）の算定精度がより高くなる。

なお、本発明の便器および排泄管理システムは、上記実施形態の構成に特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において変更可能である。

１１ 便器本体
１２ ボウル部
１３ 排水路
１４ 便座部
１５ 足部
２１ 温度計測部
２３ センサ部
２５ 検査面
３１ 臭気計測部
３２ 硫化水素臭センサ
３３ アンモニア臭センサ
３４ 第二のＡ／Ｄ変換部
３５ チューブ
４１ 記憶部
４２ 表示部
４３ 入力部
４４ バス
４５ インターフェイス
５１ 制御部
５２ ＣＰＵ
５３ ＲＡＭ
５４ ＲＯＭ
７１ タンク
７３ チューブ
７５ 容器
７７ コック
ｃｈ チャンネル番号

Claims (4)

1. 便器のボウル部内における温度の空間分布を非接触で計測する温度計測部と、
   前記温度計測部で計測した温度データを処理する制御部と、
   を備え、
   前記制御部が、前記ボウル部内における温度の空間分布を時系列的に計測することに基づいて、前記ボウル部内で排泄される排泄物の排泄量を算定することを特徴とする排泄管理システム。
2. 前記温度計測部が、便座部、便座部と便器本体の間に設けられた足部、便器のボウル部内周壁上端面のいずれかに設けられたことを特徴とする請求項１記載の排泄管理システム。
3. 前記温度計測部が複数設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の排泄管理システム。
4. 前記ボウル部内の臭気を計測する臭気計測部を備え、
   前記制御部が、前記臭気計測部で計測された臭気データと、前記温度データとに基づいて、前記ボウル部内で排出される排出物について、大便、小便および放屁のうちの少なくとも１つの判別を行うことを特徴とする請求項１から３記載の排泄管理システム。

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