JP2009145190A - 二酸化炭素ガス測定装置およびこの装置を内包する健康状態測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】便器に設置する二酸化炭素ガスセンサの劣化を防止して寿命を延長することのできる二酸化炭素ガス測定装置、および、この二酸化炭素ガス測定装置を内包した健康状態測定装置を提供する。
【解決手段】二酸化炭素ガス測定装置１２は、便器の脱臭ファン用排気通路４内に設置され、風上側から順に並べられた、脱臭ファン５、脱臭カートリッジ６および二酸化炭素ガスセンサ７によって構成されている。また、健康状態測定装置１３は、二酸化炭素ガス測定装置、併発ガス中の二酸化炭素ガス濃度−便の酢酸濃度の換算係数または換算表と便の酢酸濃度−便のｐＨ値の換算係数または換算表とを保管する記憶部９および上記二酸化炭素ガス濃度データと各換算係数または換算表とからｐＨ値を推算するための制御装置８を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、健康状態を判断するための有力な指標の一つである排泄物中のｐＨ値を非接触で推定することのできる健康状態測定装置、およびｐＨ値推定の元となる二酸化炭素ガス濃度を測定するための二酸化炭素ガス測定装置に関する。

人の健康状態を知るための指標の一つとして腸内のｐＨ値を計測することが行われている。具体的には、排泄された便を採取し、水等で希釈あるいはそのままの状態でｐＨ電極を接触させて計測を行い、この便のｐＨ値から腸内のｐＨ値を推測している。しかし、排便時のサンプリングは採取が面倒であり、またｐＨ電極を計測のたびに洗浄しなくてはならない。さらに、採取してから計測までの間、便を安定して保存しておく必要があり、そうでないと、便に含まれている腸内細菌の代謝によりｐＨ値が排便直後の便の値からずれて正確に計測できなくなる等の不具合もあった。

非接触で排泄物中のｐＨ値を測定あるいは推定する技術は知られていないが、非接触でｐＨ値を測定する技術としては、たとえば特許文献１および２がある。

特許文献１は、試料表面へｐＨ指示薬を含む粒子を吐出し、この粒子の変色状態に基づいて試料表面のｐＨを測定する方法に関するものである。また、特許文献２は、測定対象物に色変化型のｐＨ指示色素を均一に混合して撮影し、得られたカラー画像を信号化し、該測定対象物についてあらかじめ作成した検量線と対比することによりｐＨ値を推定してディスプレーに表示する方法である。

一方、排泄物とともに排出されるガス成分を利用して、腸内状態を知る技術としては特許文献３〜６がある。

特許文献３は、腸内状態報知装置およびその方法に関する本出願人の発明である。この装置では、排泄物から出る排泄ガス中の水素ガスをガスセンサで測定し、ガスセンサから出力された信号値に対応した腸内状態情報を腸内健康度判定用付属情報から抽出してユーザに報知するものである。腸内状態情報としては、腸内に存在する種々の菌の総数、ビフィズス菌の数、悪玉菌の数、腸内菌の総数のうちのビフィズス菌数の割合、又は、腸内菌の総数のうちの悪玉菌数の割合等を採用している。

また、特許文献４の排泄ガス測定装置及び方法も本出願人の発明であり、排泄ガス中の水素ガスあるいはメタンガスをガスセンサで検出し、ビフィズス菌数を推定して腸内健康度を判定するものである。

また、特許文献５の健康測定装置は、排泄時に発生した臭気を酸化触媒で脱臭し、そのときに要した酸化電流から臭気成分濃度を検出するものである。

さらに、特許文献６の生体モニタ装置は、布製のＴ字帯にガスセンサを装着し、肛門から放出されたガスをガスセンサで検知してデータ化し、メモリに蓄えられたデータと過去のデータとを比較し、差が大きい場合など異常が認められる場合に表示装置に警告を表示するものである。

また、特許文献７のトイレ脱臭装置は、吸着剤の後ろにアンモニアガスを検知する臭気センサを取り付け、アンモニアガスの濃度が高くなったときに送風機の回転数を下げて、吸着剤による臭気の吸着が多くなるようにしている。同様に特許文献８および９の脱臭便器では、光触媒を含浸させた活性炭の下流側に臭センサを置き、臭いが漏れてきたときには活性炭に紫外線を照射して活性炭を再生させている。

特開平１−９６５３５号公報。 特開２００１−３４３３２８号公報。 特開２００５−３１５８３６号公報。 特開２００５−２９２０４９号公報。 特開平８−２１１０４８号公報。 特開平９−４３１８２号公報。 特開２０００−３２８６２９号公報。 特許第２５７７２８９号公報。 特許第２５９２７４１号公報。

ところで、脱臭装置付き便器にガスセンサを取付ける場合、特許文献４にも記載されているように、脱臭ファン用排気通路内に取付けるのが便利である。また、脱臭ファン用排気通路内には、脱臭ファンによって一定量の風が流れているため、排泄物とともに排出されるガス成分を定量的に感知するのに好都合である。

しかし、排便中に発生するガスには二酸化炭素のみでなく、アンモニアや硫化水素のような腐食性ガスが高濃度で含まれている。このためセンサの応答性の低下、感度の低下、腐食等が発生してセンサ寿命が短くなるという問題がある。

上記特許文献４では脱臭流路の入り口にガスセンサを取付けているためセンサの寿命に問題があり、特許文献７〜９のものは、脱臭を目的としたセンサを使用しているのみで、センサの寿命を延ばすことは考慮していない。

本発明は、二酸化炭素ガスセンサの劣化を防止して寿命を延長することのできる二酸化炭素ガス測定装置、およびこの二酸化炭素ガス測定装置を内包した健康状態測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、排便時に併発する併発ガス中の二酸化炭素ガスの濃度を測定する装置であって、脱臭部と、二酸化炭素ガスセンサと、前記併発ガスを前記脱臭部に通過させるための脱臭ファンを設け、前記脱臭部の下流側に前記二酸化炭素センサを備える構成とした。

また本発明の健康状態測定装置は、上記二酸化炭素ガス測定装置を内包し、排便時に非接触で便のｐＨ値を計測するための健康状態測定装置であって、排便時に併発するガス中の二酸化炭素ガス濃度の最大値を測定するための二酸化炭素ガス測定装置と、併発ガス中の二酸化炭素ガス濃度−便の酢酸濃度の換算係数または換算表と便の酢酸濃度−便のｐＨ値の換算係数または換算表とを保管する記憶部と、上記二酸化炭素ガス濃度データと各換算係数または換算表とからｐＨ値を推算するための制御装置とを備えた構成とした。

二酸化炭素ガス濃度を安定して測定することができ、また、ガスセンサは腐食性ガスにさらされないため寿命が長くなる。

本発明の二酸化炭素ガス測定装置は、排便時に併発する併発ガス中の二酸化炭素ガスの濃度を測定するためのものである。測定されたデータは本発明の健康状態測定装置により後述の手順を経てｐＨ値に変換される。便のｐＨ値は腸内環境を示す指標であり、腸内環境を支配する腸内細菌のバランスが良いときは善玉菌であるビフィズス菌が優勢で、腸内のｐＨは弱酸性に保たれる。また腸内のｐＨは摂取する食品にも影響を受け、肉類等を偏って摂取するとアルカリ側に傾きｐＨ７以上となると大腸ガン等のリスクが高まり、一方、オリゴ糖や野菜類をバランスよく摂取すると弱酸性を保つことができる。

このように、腸内のｐＨ値を弱酸性に保つことは健康を維持する上で大切であるが、ｐＨ値を毎日の生活の中で定常的にチェックをすることは大変に困難である。したがって、日常的に行われる排便行為時に、何の負荷もなく簡便にｐＨ値を知ることのできる本発明の健康状態測定装置は有益である。

以下に添付図面に基づいて本発明の実施例を具体的に説明する。図１は、本発明の二酸化炭素ガス測定装置及びこれを内包する健康状態測定装置を搭載した人体洗浄装置組込タイプ洋式便器の一例を示す（部分透視）外観図である。

便器１の便座２と便鉢３周縁の頂部との間に設けたスペースを利用して脱臭ファン用排気通路４が設置されている。脱臭ファン用排気通路４内には、脱臭ファン５、脱臭部としての脱臭カートリッジ６および二酸化炭素ガスセンサ７からなる本発明の二酸化炭素ガス測定装置が取り付けられている。二酸化炭素ガスセンサ以外にカートリッジの脱臭性能を確認するための臭気センサを別途取り付けてもよい。

また、制御装置８および記憶部９は一体化して便座２の後部内に組み込まれ、さらに、演算結果であるｐＨデータの表示部１０が、人体洗浄装置の操作パネル１１に組み込まれている。なお、二酸化炭素ガスセンサ７と制御装置
８とのデータ交換は結線により、また制御装置８と表示部１０とのデータ交換は赤外線により行っている。

図２は本発明の二酸化炭素ガス測定装置および健康状態測定装置の一例を示す概念図である。二酸化炭素ガス測定装置１２は脱臭ファン用排気通路４内に設置され、風上側から順に並べられた、脱臭ファン５、脱臭カートリッジ６および二酸化炭素ガスセンサ７によって構成されている。二酸化炭素ガスセンサ７の例として固体電解式、光学式が挙げられる。応答が速く風の影響を受けにくいこと、さらに経時的な安定性がよく寿命が長いことから、光学式がより好ましい。

二酸化炭素ガス測定装置１２は健康状態測定装置１３に内包される。健康状態測定装置１３は、二酸化炭素ガス測定装置１２と、ガスセンサ７で測定した二酸化炭素ガス濃度を使用してｐＨ値を推算するための制御装置８および記憶部９と、得られたｐＨ値を表示するための表示部１０からなる。また必要により、ガスセンサ７から得られた二酸化炭素ガス濃度の変化に応じて制御装置８から脱臭ファン５に信号を送り、脱臭ファン５の風量を変化させることもできる。

図３は、本発明の二酸化炭素ガス測定装置および健康状態測定装置の他の例を示す概念図である。ここでは二酸化炭素ガスセンサ７として固体電解質型を使用している。固体電解質型を用いると光学式と比較してコスト面で有利であるが、検知部７ａに風が当たると正確なデータが得られないことがある。そこで、脱臭カートリッジ６の後に風除け用邪魔板１４を設けることが望ましい。邪魔板１４をガスセンサ７の検知部７ａに風が直撃しない高さで設置することにより風はガスセンサ７の上方を通過する。したがってガスセンサ７に当たる風は弱くなるため、気流による影響、たとえば冷却効果、ノイズ拾い、粒子や水滴などの検知部７ａへの付着が緩和される。邪魔板１４を取付けても、検知対象である二酸化炭素ガスは風の副流や拡散によって検知部７ａへ到達するので支障なく測定することができる。

図４は、本発明の二酸化炭素ガス測定装置および健康状態測定装置の他の例を示す概念図である。本図の二酸化炭素ガス測定装置１２では、二酸化炭素ガスセンサ７を脱臭ファン用排気通路４に埋め込み、排気通路４の側壁が風除け用邪魔板１４を兼ねる構成としている。このような形にした場合であっても図３に示した二酸化炭素ガス測定装置１２と同様に二酸化炭素ガス濃度を支障なく測定することができる。

図５は、本発明の健康状態測定装置によって二酸化炭素ガス濃度から腸内ｐＨ値を推定する手順の一例を示す流れおよび換算グラフである。図５（ａ）に示したように、排便時に併発するガス中の二酸化炭素ガス濃度を利用して便の酢酸濃度を推定することができ、さらに酢酸濃度から便のｐＨ値、すなわち腸内のｐＨ値を推定することができる。

図５（ｂ）は排便時に発生したガス中の二酸化炭素ガス濃度（電圧による。容量％で表示）の最大値と、そのときに採取した便の酢酸濃度（μｍｏｌ／ｇ）との相関を示す実測データである。このように二酸化炭素ガス濃度と酢酸濃度との間に相関性があることの理由は明確ではないが、便のｐＨ値は含まれるカルボン酸の濃度によって左右され、このカルボン酸の一定割合が体内で水と二酸化炭素に分解されているためと推測される。

したがって、カルボン酸のうちの大部分を占める酢酸の濃度も上記二酸化炭素ガス濃度と相関があることになる。また、図５（ｃ）は便の酢酸濃度と便のｐＨ値との相関を示す実測データであり、他に含まれる酸や塩基の影響を受けてデータは多少乱れるものの、ほぼ、直線的な関係を示している。

図６は、本発明の健康状態測定装置によって二酸化炭素ガス濃度を測定した場合のｐＨ値への換算手順を示すグラフである。図６（ａ）は排便時に発生したガス中の二酸化炭素ガス濃度（電圧による）をガスセンサ７で測定した例を示すグラフである。横軸の時間（秒）は排便所要時間を表し、ｔ１は排便開始時、ｔ２は排便終了時である。最高濃度は排便量が最も多い時点で出現するため、このときのガス濃度（最大値Ｖｐ）を利用すれば、より正確なｐＨ値を推定することができる。

上記Ｖｐ値を使い、図６（ｂ）の二酸化炭素ガス濃度と便の酢酸濃度との相関を示す（図５（ｂ）と同じ）グラフから酢酸濃度Ｃａｃを推定し、さらに図６（ｃ）の便の酢酸濃度と便のｐＨ値との相関を示す（図５（ｃ）と同じ）グラフからｐＨ値を推定することができる。

図７は、本発明の健康状態測定装置（洋式便器に付設された衛生洗浄便座装置に内蔵）を使用した健康状態測定方法の手順を示す一例である。使用者（以後、「ユーザ」と呼ぶ。）の動作を左側に、便座装置が行う処理（健康状態測定装置の処理を含む）を右側に別けて表示した。

本図の流れの通り、ユーザはトイレ内に入室し排便をして退室するのであるが、このトイレには本発明の健康状態測定装置１３が取り付けてあるため、退室する前には自分の腸内のｐＨ推定値を表示部１０に表示されることで、その日の体調を知り、あるいは継続的に測定していた場合は経時的な体調の変化を知ることができる。

まずユーザが入室すると人体検知センサによって入室が検知され、二酸化炭素ガスセンサ７が起動される。人体検知センサを使わない場合には、ユーザが健康状態測定装置の電源を手動で入れてもよい。

ユーザが着座すると着座センサが着座を検知し、脱臭ファン５の起動後に二酸化炭素ガスセンサ７が記録および記憶を開始する。着座センサを使わずにユーザが各センサの始動スイッチを押してもよい。ここで稼動開始時のセンサの時刻をｔ１とし、その時刻に対応する二酸化炭素ガスセンサ７の電圧値（Ｖｏｌ％濃度）をＶ１と呼ぶ。

ユーザが排便を開始し終了するまで、二酸化炭素ガスセンサ７は一定時間ｔｘ、たとえば１秒おきにデータＶｘを検出し、それらを記憶部９に書き込む。

排便終了後、ユーザが人体洗浄を開始する。このとき、洗浄ボタンと連動させて二酸化炭素ガスセンサ７の記録を終了させる。排便終了時の時間ｔ２と二酸化炭素ガスセンサ７のそのときの検知データＶ２が記憶される。なお、排便前または排便中に洗浄ボタンが使われるケースもあることを考慮する場合は、洗浄ボタンと連動させずにユーザが手動で記憶終了させる形式としてもよい。

制御装置８ではｔ１〜ｔ２の範囲で二酸化炭素ガス濃度の最大値Ｖｍａｘを検索する。そしてＶｍａｘの値そのもの、またはＶｍａｘから二酸化炭素ガス濃度の最小値Ｖｂ１を引いた値を測定値（最大値Ｖｐ）として記憶部９に記録する。

そしてＶｐ値から酢酸濃度Ｃａｃ値を推定し、続いて酢酸濃度Ｃａｃ値からｐＨ値を推定する。同定したｐＨ値は記憶部９に書き込み、さらに同定結果をユーザに表示部１０等により報知する。

ユーザが離座すると、それを着座センサが感知し脱臭ファン５が停止する。そしてユーザが退室すると人体検知センサによって退室が検知され二酸化炭素ガスセンサ７の電源が切られる。

以上の各実施例に拠れば排便時に併発する併発ガス中の二酸化炭素ガスの濃度を測定する上で、脱臭部の下流側に二酸化炭素ガスセンサを備えることで二酸化炭素センサの寿命を延ばすことが可能である。さらに光学式センサを使用することで、耐久性がさらに向上する。尚、本実施例では二酸化炭素ガスセンサを使用したが、水素ガスセンサなどでも、換算式または換算係数が明らかになれば使用可能である。

本発明の二酸化炭素ガス測定装置および、これを内包する健康状態測定装置を搭載した衛生洗浄便座装置を付設した洋式便器の一例を示す（部分透視）外観図 本発明の二酸化炭素ガス測定装置および健康状態測定装置の一例を示す概念図 本発明の二酸化炭素ガス測定装置および健康状態測定装置の他の例を示す概念図 本発明の二酸化炭素ガス測定装置および健康状態測定装置の他の例を示す概念図 本発明の健康状態測定装置によって二酸化炭素ガス濃度から腸内ｐＨ値を推定する手順の一例を示す流れおよび換算グラフ 本発明の健康状態測定装置によって二酸化炭素ガス濃度を測定した場合の、ｐＨ値への換算手順を示すグラフ 本発明の健康状態測定装置（衛生洗浄便座装置に搭載）を使用した健康状態測定方法の手順を示す一例

符号の説明

１…便器、２…便座、３…便鉢、４…脱臭ファン用排気通路、５…脱臭ファン、６…脱臭カートリッジ、７…二酸化炭素ガスセンサ、７ａ…検知部、８…制御装置、９…記憶部、１０…表示部、１１…操作パネル、１２…二酸化炭素ガス測定装置、１３…健康状態測定装置、１４…風除け用邪魔板。

Claims (3)

1. 排便時に併発する併発ガス中の二酸化炭素ガスの濃度を測定する装置であって、脱臭部と、二酸化炭素ガスセンサと、前記併発ガスを前記脱臭部に通過させるための脱臭ファンを設け、前記脱臭部の下流側に前記二酸化炭素センサを備えることを特徴とする二酸化炭素ガス測定装置。
2. 請求項１に記載の二酸化炭素ガス測定装置において、前記二酸化炭素ガスセンサが、光学式センサであることを特徴とする二酸化炭素ガス測定装置。
3. 請求項１〜２のいずれか１項に記載の二酸化炭素ガス測定装置を内包し、排便時に非接触で便のｐＨ値を計測するための健康状態測定装置であって、この装置は、排便時に併発するガス中の二酸化炭素ガス濃度の最大値を測定するための二酸化炭素ガス測定装置と、併発ガス中の二酸化炭素ガス濃度−便の酢酸濃度の換算係数または換算表と、前記便の酢酸濃度−便のｐＨ値の換算係数または換算表と、を保管する記憶部と、前記二酸化炭素ガス濃度データと各換算係数または換算表とから前記便のｐＨ値を推算するための制御装置とを備えていることを特徴とする健康状態測定装置。

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