JP2000356639A - Sensor element, and detecting method, analyzing method, analyzer and urine analysis toilet device using it - Google Patents

Sensor element, and detecting method, analyzing method, analyzer and urine analysis toilet device using it

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JP2000356639A
JP2000356639A JP16882699A JP16882699A JP2000356639A JP 2000356639 A JP2000356639 A JP 2000356639A JP 16882699 A JP16882699 A JP 16882699A JP 16882699 A JP16882699 A JP 16882699A JP 2000356639 A JP2000356639 A JP 2000356639A
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JP
Japan
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sensor element
element according
target substance
urine
polymer
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Japanese (ja)
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Hitoshi Ohara
仁 大原
Shinichi Yagi
晋一 八木
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor element withstanding a long-term preservation and long-term use, and to provide a detecting method and device using it. SOLUTION: This sensor element for a device for quantitatively analyzing a specific component, especially an organic component or urine component uses a high molecular weight polymer including a part capable of recognizing and bonding to a specific component in its molecule in stead of an antibody molecule or enzyme conventionally used. Thereby, degradation of sensitivity during the preservation period from manufacture of the sensor element to the service beginning is suppressed to improve the measurable number of times and to elongate the measurable period. Accordingly, storage management of the sensor element is easy, replacement frequency thereof is low, and the device using it can measure the organic component or the like with high accuracy and a low cost.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、分子認識部位をそ
の分子内に有する高分子ポリマーを担持したセンサ素子
を用いた分析方法、分析装置および生体成分分析装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analysis method, an analyzer and a biological component analyzer using a sensor element carrying a high molecular polymer having a molecular recognition site in the molecule.

【0002】[0002]

【従来の技術】人々の長寿高齢化に伴い、健康管理に関
する個人の関心が高まっている。特に近年では疾病の早
期発見と疾病治療中或いは治療後の健康管理を目的とし
た自已健康チェックが重要なテーマとなっている。
2. Description of the Related Art With the longevity and aging of people, individual interest in health care is increasing. In particular, in recent years, self-owned health checks for the early detection of diseases and health management during or after treatment of diseases have become important themes.

【0003】尿、血液あるいは唾液は個人の健康状態に
関する重要な情報源であり、尿糖、尿蛋白、ウロビリノ
ーゲン、潜血、血糖、その他の成分を定量分折すること
により、糖尿病のようなすい臓障害や肝臓障害や腎臓障
害その他の機能障害を検査することができる。特に、尿
は非侵襲的に検査できる利点を有しているため、家庭や
職場その他のトイレットを利用して尿のサンプリングと
分折を行い個人の健康チェックを支援することの可能な
種々の装置が提案されている(特公平7−84752、
特開平10−2850、特開平10−267925)。
[0003] Urine, blood or saliva is an important source of information on an individual's health. By quantitatively analyzing urine sugar, urine protein, urobilinogen, occult blood, blood sugar and other components, pancreatic disorders such as diabetes can be obtained. It can also test for liver, kidney, and other dysfunctions. In particular, urine has the advantage of being able to be tested non-invasively, and therefore various devices capable of supporting personal health checks by sampling and separating urine using a home, workplace or other toilet. Has been proposed (Japanese Patent Publication No. 7-84752,
JP-A-10-2850, JP-A-10-267925).

【0004】しかし、家庭や職場などで使用されるこの
ような装置には、通常の臨床検査機器・試薬とは異なっ
た要請がある。まず、特に家庭での使用においては1日
あたり数回程度の使用頻度であることが予想されるた
め、交換部品としてのセンサ素子の寿命がランニングコ
ストに大きく影響する。つまり、寿命が短ければ測定1
回あたりのコストが高くなってしまうのである。センサ
を用いた分析装置では、特定の標的成分に親和性を有す
る抗体などが用いられており、これらは蛋白質であるこ
とから経時的に変性し、センサ自体の感度低下を引き起
こす。
[0004] However, such devices used in homes and workplaces have different requirements from ordinary clinical test instruments and reagents. First, especially in home use, the frequency of use is expected to be about several times per day, so the life of the sensor element as a replacement part greatly affects the running cost. In other words, if the life is short, measurement 1
The cost per operation increases. In an analyzer using a sensor, an antibody having an affinity for a specific target component or the like is used, and since these are proteins, they are denatured with time and cause a decrease in sensitivity of the sensor itself.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】特に、抗体を用いた免
疫センサ装置ではセンサ素子を再生して繰り返し使用す
るためには、測定後に抗原と抗体を解離する必要があ
り、そのためには低pHや高塩濃度を初めとする蛋白質
分子にとっては過酷な条件での再生が行われている。こ
のような条件下におかれることは、抗体分子にとっては
ストレスとなり、立体構造の崩壊や部分的な分解などが
引き起こされ、結果として抗原との結合能が失われ、セ
ンサ素子の感度が低下していく。
In particular, in the case of an immunosensor device using an antibody, in order to regenerate the sensor element and use it repeatedly, it is necessary to dissociate the antigen and the antibody after measurement. Regeneration is performed under severe conditions for protein molecules such as high salt concentrations. Under these conditions, stress is exerted on the antibody molecule, which causes collapse of the three-dimensional structure and partial decomposition, and as a result, the ability to bind to the antigen is lost and the sensitivity of the sensor element is reduced. To go.

【0006】また、センサ素子の製造から使用開始まで
の間に認められるセンサ感度の低下や、装置装着時に上
記のような再生に伴うストレス以外に認められる経時的
な劣化も、すべて抗体分子の部分的な分解や立体構造の
崩壊に起因すると考えられる。
[0006] In addition, the decrease in sensor sensitivity observed between the manufacture of the sensor element and the start of use, and the deterioration over time other than the stress caused by the above-mentioned regeneration when the apparatus is mounted are all part of the antibody molecule. It is thought to be due to the natural decomposition and collapse of the three-dimensional structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような抗体の劣化は
程度の差はあっても不可避なものである。抗体の持つ分
子認識の特異性を有し、かつ基本構造としてより堅牢な
分子で置き換えることで、このような問題を解決でき
る。そのような特質を有する分子としては、一種の鋳型
重合法で合成される高分子ポリマー、いわゆるモレキュ
ラーインプリンティングポリマーがある。この高分子ポ
リマーは重合後、粉砕して微粒子状とし、固相抽出など
に用いられるものであるが、薄膜状に形成することでセ
ンサーに使用することが可能であることを見出した。ま
た、人工的な高分子ポリマーであるため、機械的強度が
高く、高温、高圧耐性、酸アルカリ耐性を有しており、
微生物による劣化も少なく、長期間安定であるという、
ポリマー本来の特性も併せ持っており、センサ素子の感
度低下を防止することが可能である。
SUMMARY OF THE INVENTION Such antibody degradation is unavoidable, though varying in degree. Such a problem can be solved by replacing the antibody with a molecule having specificity of molecular recognition possessed by the antibody and having a more robust basic structure. As a molecule having such characteristics, there is a high molecular polymer synthesized by a kind of template polymerization method, that is, a so-called molecular imprinting polymer. This polymer was pulverized into fine particles after polymerization, and used for solid phase extraction and the like. However, it has been found that it can be used for sensors by forming it into a thin film. In addition, because it is an artificial high polymer, it has high mechanical strength, high temperature, high pressure resistance, acid alkali resistance,
Microbial degradation is low, and it is stable for a long time.
It also has the intrinsic properties of a polymer, and can prevent a decrease in sensitivity of the sensor element.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明者らは、今般、分子認識部
位を有する高分子ポリマーを担持したセンサ素子が長期
保存、長期使用に耐え、在宅尿検査装置には特に有効で
あることを見いだした。本発明は、長期保存、長期使用
が可能なセンサ素子を利用した生体成分、特に尿成分へ
の応用とそれを実現する装置の提供をその目的としてい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have now found that a sensor element carrying a high molecular polymer having a molecular recognition site can withstand long-term storage and long-term use, and is particularly effective for home urinalysis devices. Was. An object of the present invention is to provide an application to a biological component, particularly a urine component, using a sensor element that can be stored for a long time and used for a long time, and to provide an apparatus for realizing the application.

【0009】本発明によるセンサ素子は、分子認識部位
をその分子内に有する高分子ポリマーを担持したもので
ある。
The sensor element according to the present invention carries a high-molecular polymer having a molecular recognition site in the molecule.

【0010】本発明によれば、これらの高分子ポリマー
は標的物質に対する特異性と、ストレスに対する長期安
定性を兼ね備えている。
According to the present invention, these high-molecular polymers have both specificity for a target substance and long-term stability against stress.

【0011】本発明の第一の好ましい態様によれば、使
用する高分子ポリマーは、機能性モノマーが、4-ビニル
フェニルホウ酸、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル
酸エステル類、メタクリル酸エステル類(N,N,N-トリメ
チルアミノエチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチル
メタクリレート)、メタクリルアミド類(N-(2-アミノエ
チル)メタクリルアミド)、ビニルピロリドン類、アクリ
ルアミド類(2,6-(アクリルアミド)ピリジン)、スチレ
ン類、イタコン酸(メチレンコハク酸)、2-ビニルピリ
ジン、4-ビニルピリジン、4-ビニルフェニルホウ酸、4-
ビニルフェノール、2-(トリフルオロメチル)アクリル
酸、ビスアクリルアミドピリジン、ビニルイミダゾール
からなる群から1種選択され、架橋剤が、エチレングリ
コールジメタクリレート、スチレンジビニルベンゼン、
1,4-ジブロモブタン、アクリル酸ブチル、ジビニルベン
ゼン、スチレンからなる群より1種以上選択されるポリ
マーであり、センサ素子表面にスピンコートなどの方法
で薄膜状に塗布されたものである。
According to the first preferred embodiment of the present invention, the high molecular polymer used is such that the functional monomer is 4-vinylphenylboric acid, acrylic acid, methacrylic acid, acrylates, methacrylates ( N, N, N-trimethylaminoethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate), methacrylamides (N- (2-aminoethyl) methacrylamide), vinylpyrrolidones, acrylamides (2,6- (acrylamido) pyridine) , Styrenes, itaconic acid (methylene succinic acid), 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 4-vinylphenylboric acid, 4-
Vinyl phenol, 2- (trifluoromethyl) acrylic acid, bisacrylamide pyridine, one selected from the group consisting of vinyl imidazole, the crosslinking agent is ethylene glycol dimethacrylate, styrene divinyl benzene,
A polymer selected from one or more of the group consisting of 1,4-dibromobutane, butyl acrylate, divinylbenzene, and styrene, which is applied as a thin film on the sensor element surface by a method such as spin coating.

【0012】本発明の第二の態様によれば、使用する高
分子ポリマーは、機能性モノマーが、4-ビニルフェニル
ホウ酸、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステ
ル類、メタクリル酸エステル類(N,N,N-トリメチルアミ
ノエチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリ
レート)、メタクリルアミド類(N-(2-アミノエチル)メ
タクリルアミド)、ビニルピロリドン類、アクリルアミ
ド類(2,6-(アクリルアミド)ピリジン)、スチレン類、
イタコン酸(メチレンコハク酸)、2-ビニルピリジン、
4-ビニルピリジン、4-ビニルフェニルホウ酸、4-ビニル
フェノール、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、ビス
アクリルアミドピリジン、ビニルイミダゾールからなる
群から複数選択され、架橋剤が、エチレングリコールジ
メタクリレート、スチレンジビニルベンゼン、1,4-ジブ
ロモブタン、アクリル酸ブチル、ジビニルベンゼン、ス
チレンからなる群より1種以上選択されるコポリマーで
あり、センサ素子表面にスピンコートなどの方法で薄膜
状に塗布されたものである。
According to the second aspect of the present invention, the high molecular polymer used is such that the functional monomer is 4-vinylphenylboric acid, acrylic acid, methacrylic acid, acrylates, methacrylates (N , N, N-trimethylaminoethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate), methacrylamides (N- (2-aminoethyl) methacrylamide), vinylpyrrolidones, acrylamides (2,6- (acrylamido) pyridine), Styrenes,
Itaconic acid (methylene succinic acid), 2-vinylpyridine,
4-vinylpyridine, 4-vinylphenylboric acid, 4-vinylphenol, 2- (trifluoromethyl) acrylic acid, bisacrylamidepyridine, a plurality selected from the group consisting of vinylimidazole, the crosslinking agent is ethylene glycol dimethacrylate, One or more copolymers selected from the group consisting of styrene divinylbenzene, 1,4-dibromobutane, butyl acrylate, divinylbenzene, and styrene, which are applied as thin films on the sensor element surface by spin coating or other methods It is.

【0013】また、これらの態様の実現のための薄膜状
高分子ポリマーは、センサ素子表面に化学的、物理的に
吸着あるいは結合したリンカー分子を介してセンサ素子
に担持することもできる。これらいずれの使用態様によ
っても、試料中の標的物質の定量が可能なセンサ装置が
提供され、そのようなセンサ装置は生体成分や尿成分、
水中に溶存するあるいは溶解させた環境試料の測定に用
いることができる。以下に本発明による実施例を示す
が、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではな
い。
Further, the thin film polymer for realizing these embodiments can be carried on the sensor element via a linker molecule chemically or physically adsorbed or bonded to the sensor element surface. According to any of these use modes, a sensor device capable of quantifying a target substance in a sample is provided, and such a sensor device includes a biological component and a urine component,
It can be used for measurement of environmental samples dissolved or dissolved in water. Hereinafter, examples according to the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

【0014】(実施例1)ヒトビリルビン認識高分子ポ
リマー反応液の調製 クロロホルム10mlにメタクリル酸200mg、ビリ
ルビン60mg、エチレングリコールジメタクリレート
500mgを溶解し、アゾビスイソブチロニトリル50
mgを加えた後に、窒素ガスをパージした。
(Example 1) Preparation of a reaction solution of a polymer for recognizing human bilirubin 200 mg of methacrylic acid, 60 mg of bilirubin and 500 mg of ethylene glycol dimethacrylate were dissolved in 10 ml of chloroform, and azobisisobutyronitrile 50 was dissolved.
After adding mg, nitrogen gas was purged.

【0015】(実施例2)ヒトビリルビン測定用センサ
素子の製造 支持体としてのカバーガラス(サイズ2×4cm)を用
意し、希硝酸、中性洗剤、および超純水の順で超音波洗
浄した。この支持体上にマグネトロンスパッタリング法
によって、2nm厚のCr接着層を付し、その後で50
nm厚の金薄膜を蒸着した。この表面に、実施例1で調
製したポリマー反応液をスピンコート法により均一な薄
膜形成させた。窒素雰囲気下で紫外線を10時間照射
し、重合反応させた。エタノール:水:酢酸(8:7:
5)の混液で洗浄し、さらにメタノールで洗浄して、ポ
リマー中に残存するビリルビンを除去した。このように
して金薄膜上にビリルビン認識部位を有するポリマー薄
膜を担持したセンサ素子を得た。このようにして製造し
たセンサ素子は表面プラズモン共鳴法に基づくセンサ装
置や圧電素子を用いたセンサ素子と組み合わせて使用
し、被験液中のビリルビン濃度を測定することができ
る。
Example 2 Manufacture of a Sensor Element for Measuring Human Bilirubin A cover glass (size 2 × 4 cm) was prepared as a support and ultrasonically washed in the order of diluted nitric acid, a neutral detergent, and ultrapure water. . A 2 nm thick Cr adhesive layer was applied on this support by magnetron sputtering,
A gold thin film having a thickness of nm was deposited. A uniform thin film of the polymer reaction solution prepared in Example 1 was formed on this surface by spin coating. Ultraviolet rays were irradiated for 10 hours in a nitrogen atmosphere to cause a polymerization reaction. Ethanol: water: acetic acid (8: 7:
Washing with the mixed solution of 5) and further washing with methanol were performed to remove the bilirubin remaining in the polymer. In this way, a sensor element carrying a polymer thin film having a bilirubin recognition site on a gold thin film was obtained. The sensor element thus manufactured can be used in combination with a sensor device based on the surface plasmon resonance method or a sensor element using a piezoelectric element to measure the bilirubin concentration in the test solution.

【0016】(実施例3)尿ビリルビン分析装置の製造 図3は実施例1の装置をトイレットに装着した状態を示
す外観図であり、図4は採尿手段を備えた装置(採尿
部)の内部概観図である。排尿時に採尿する手段は、便
器に取付可能な支持体1と、便器の横断方向に延長しリ
ム側部の上面から上方に離間した水平な回転軸線を中心
として揺動可能に前記支持体に支持された揺動アーム2
と、前記揺動アームの自由端に担持された採尿容器3
と、便器リムの内側に近接する休止位置と便鉢空間内に
位置する採尿位置との間で前記採尿容器を移動させるべ
く前記揺動アームを揺動させる駆動手段4とを備える。
(Example 3) Manufacture of urine bilirubin analyzer FIG. 3 is an external view showing a state in which the apparatus of Example 1 is mounted on a toilet, and FIG. 4 is an inside of an apparatus (urine collection unit) provided with urine collecting means. FIG. The means for collecting urine at the time of urination consists of a support 1 that can be attached to the toilet and a support that can swing about a horizontal rotation axis that extends in the transverse direction of the toilet and is spaced upward from the upper surface of the rim side. Swing arm 2
And a urine collection container 3 carried on the free end of the swing arm
And a drive means 4 for swinging the swing arm to move the urine collection container between a rest position close to the inside of the toilet rim and a urine collection position located in the toilet bowl space.

【0017】支持体1は平面視において便器のリムの略
前半の輸郭に沿って湾曲しかつ該略前半を覆う形状に形
成し、前記支持体を便器リムの略前半の上面に載置する
ことにより採尿手段をリムに取付ける。
The support 1 is curved along the substantially front half of the rim of the toilet bowl in plan view and is formed in a shape to cover the substantially front half, and the support is placed on the upper surface of the substantially front half of the toilet rim. This attaches the urine collecting means to the rim.

【0018】測定装置本体(計測部)5には、前記採尿
手段で収集された尿をpH緩衝液で希釈する手段と、前
記採尿手段で収集された尿の成分を分析するセンサと、
前記センサを洗浄、再生する手段と、各手段を制御する
手段とを備える。
The measuring device main body (measuring unit) 5 includes means for diluting urine collected by the urine collecting means with a pH buffer, a sensor for analyzing components of urine collected by the urine collecting means,
The apparatus includes means for cleaning and regenerating the sensor, and means for controlling each means.

【0019】本体上部には測定開始ボタンなどと測定結
果を表示するパネルなどを備えた操作・表示パネル6を
備える。また、計測部内には尿の希釈や流路の洗浄に用
いる緩衝液と既知濃度の被験物質を含む校正液に加えて
被験物質と高分子ポリマーの結合を解離させる再生液を
収納する溶液タンクも備える。
An operation / display panel 6 having a measurement start button and a panel for displaying a measurement result is provided at the upper part of the main body. In addition, a solution tank containing a buffer solution used for diluting urine and washing the flow path and a calibration solution containing a test substance of a known concentration, as well as a regenerating solution that dissociates the bond between the test substance and the high-molecular polymer, is also provided in the measurement unit. Prepare.

【0020】溶液タンクは、溶液毎に別体とすること
も、単一のタンクを分画することもできる。また、必要
に応じて溶液タンク、流路、センサ内の温度を制御する
ためのヒーター、冷却器を備えることもできる。
The solution tank can be separate for each solution, or can fractionate a single tank. Further, a heater and a cooler for controlling the temperature in the solution tank, the flow path, and the sensor can be provided as needed.

【0021】さらに、適当な部位に温度測定手段(熱電
対やサーミスタ)を配置して、測定時の温度を測定し、
その情報をもとにセンサからの信号を補正する手段を備
えることもできる。このような温度制御や温度補正は、
計測部内の制御部に備えたマイコンなどを用いて行うこ
とができる。採尿部と計測部は連結部7で接続されてい
る。
Further, a temperature measuring means (thermocouple or thermistor) is arranged at an appropriate position to measure the temperature at the time of measurement.
Means for correcting the signal from the sensor based on the information may be provided. Such temperature control and temperature correction
This can be performed using a microcomputer or the like provided in the control unit in the measurement unit. The urine collecting unit and the measuring unit are connected by a connecting unit 7.

【0022】連結部内は、採尿した尿を計測部に搬送す
る流路、採尿部を洗浄するための水や緩衝液を搬送する
流路、センサにて測定終了した尿試料や測定時に発生し
た余剰の溶液などを便鉢内に排出するための流路、採尿
部を駆動するための電力、制御信号などを通す電線類な
どを適当なサイズのチューブ中に配管、配線したもので
ある。
In the connection part, a flow path for transporting urine collected to the measurement part, a flow path for transporting water or buffer solution for washing the urine collection part, a urine sample which has been measured by the sensor, and a surplus generated during the measurement. A channel for discharging the solution and the like into the toilet bowl, electric power for driving the urine collection unit, electric wires for passing control signals, and the like are piped and wired in a tube of an appropriate size.

【0023】図5は計測部の内部構成をブロック図とし
て示したものである。採尿された尿は、シリンジポンプ
10によって計測部内に搬送され、溶液タンク11中の
緩衝液と適当な手段によって希釈される。ここで言う適
当な希釈手段とは、たとえば、流路の一部に尿試料を挟
むようにしてセンサに流入させることで希釈も同時に行
うフローインジェクションアナリシス(FIA)などがあ
り、これらは測定時のシリンジポンプやバルブ12の動
作を制御することで達成できる。
FIG. 5 is a block diagram showing the internal configuration of the measuring unit. The collected urine is conveyed into the measuring section by the syringe pump 10 and diluted with the buffer in the solution tank 11 by an appropriate means. Examples of the appropriate dilution means include a flow injection analysis (FIA) that simultaneously dilutes a urine sample by flowing the urine sample into a part of a flow channel, and these are syringe pumps for measurement. Or by controlling the operation of the valve 12.

【0024】このようにして希釈された尿は、実施例
1、2で製造したセンサ素子を備えたセンサ14へ搬送
され、尿蛋白濃度が測定される。測定終了後、センサ素
子上に結合した被験物質を取り除き、再使用を可能とす
るため、溶液11中の再生液を蛋白センサへ搬送し、一
定時間後、再び緩衝液を搬送して再生液を排出する。
The urine thus diluted is conveyed to the sensor 14 having the sensor element manufactured in Examples 1 and 2, and the urine protein concentration is measured. After the measurement is completed, the test substance bound on the sensor element is removed, and the regenerating solution in the solution 11 is transported to the protein sensor to enable reuse, and after a certain time, the buffer solution is transported again to regenerate the regenerating solution. Discharge.

【0025】測定の開始はスイッチ部にて操作する。こ
の時、採尿アームの位置を変えるために「男性」「女
性」を区別するためのスイッチを備えることもできる。
スイッチ部より送られた信号をトリガーとして制御部は
一連の動作(採尿部の作動、採尿、尿の搬送、尿の希
釈、希釈尿のセンサへの搬送、センサの再生、センサの
洗浄、採尿部の洗浄)を行う。
The start of the measurement is operated by the switch unit. At this time, a switch for distinguishing between “male” and “female” may be provided to change the position of the urine collection arm.
Using the signal sent from the switch as a trigger, the control unit performs a series of operations (operation of the urine collection unit, urine collection, urine transport, dilution of urine, transport of diluted urine to the sensor, regeneration of the sensor, cleaning of the sensor, urine collection unit Washing).

【0026】同時にセンサから得られた信号を、既知濃
度の校正液を用いて測定した場合の信号と比較して尿中
成分の濃度の算出も行う。算出された結果は、表示部の
パネルに表示され、使用者に報告される。また、校正液
は溶液タンク中に収納されている。校正液を用いた測定
(校正)の動作は、校正液のセンサへの搬送、センサの
再生、センサの洗浄の順番に行い、この時得られた信号
を尿成分測定時に参照する。
At the same time, a signal obtained from the sensor is compared with a signal measured using a calibration solution having a known concentration to calculate the concentration of urine components. The calculated result is displayed on the panel of the display unit and reported to the user. The calibration liquid is stored in the solution tank. The operation of the measurement (calibration) using the calibration liquid is performed in the order of transport of the calibration liquid to the sensor, regeneration of the sensor, and washing of the sensor, and the signal obtained at this time is referred to when measuring the urine component.

【0027】ここで、センサ14の一例としては表面プ
ラズモン共鳴を励起できるような金属薄膜上に分子認識
部位を有する高分子ポリマーを担持し、被験物質との結
合に伴うセンサ上の屈折率変化を検出するようなものを
使用することができる。また、圧電素子の上に同様のポ
リマーを担持し、被験物質との結合に伴うセンサ上の質
量変化を圧電素子の共振周波数の変化として検出するよ
うなものも使用することができる。
Here, as an example of the sensor 14, a high molecular polymer having a molecular recognition site is supported on a metal thin film capable of exciting surface plasmon resonance, and the change in the refractive index on the sensor accompanying the binding with the test substance is measured. Anything that detects can be used. Further, a type in which a similar polymer is carried on the piezoelectric element and a change in mass on the sensor accompanying the binding with the test substance is detected as a change in the resonance frequency of the piezoelectric element can also be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1、2のビリルビン認識ポリマ
ーの概念図
FIG. 1 is a conceptual diagram of a bilirubin recognition polymer of Examples 1 and 2 of the present invention.

【図2】本発明の実施例のセンサ素子を表面プラズモン
共鳴センサに装着した状態を示す模式図
FIG. 2 is a schematic view showing a state where the sensor element according to the embodiment of the present invention is mounted on a surface plasmon resonance sensor.

【図3】本発明の実施例3の尿成分装置をトイレットに
装着した状態を示す図
FIG. 3 is a view showing a state in which the urine component device according to the third embodiment of the present invention is attached to a toilet;

【図4】本発明の実施例3の採尿手段を備える採尿部の
内部構造を示す図
FIG. 4 is a diagram showing an internal structure of a urine collection unit including a urine collection unit according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の尿成分装置の計測部の概略
を示す図
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a measurement unit of a urine component device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 被験液中の標的物質 22 分子認識部位 23 高分子ポリマー薄膜 24 金薄膜 25 プリズム 26 光束 31 支持体 32 揺動アーム 33 測定装置本体(計測部) 34 操作・表示パネル 35 連結部 41 採尿容器 42 駆動部 51 シリンジポンプ 52 溶液タンク 53 バルブ 54 センサ Reference Signs List 21 Target substance in test liquid 22 Molecular recognition site 23 Polymer polymer thin film 24 Gold thin film 25 Prism 26 Light flux 31 Support 32 Swing arm 33 Measuring device main body (measuring unit) 34 Operation / display panel 35 Connecting unit 41 Urine collection container 42 Drive unit 51 Syringe pump 52 Solution tank 53 Valve 54 Sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/566 G01N 33/566 // G01N 33/545 33/545 Z Fターム(参考) 2G045 AA13 AA16 AA22 AA36 CA25 CB03 CB04 CB07 FA11 FB15 HA06 HA08 HA09 2G059 AA01 BB13 CC16 DD13 EE01 EE02 EE04 FF07 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 33/566 G01N 33/566 // G01N 33/545 33/545 Z F-term (Reference) 2G045 AA13 AA16 AA22 AA36 CA25 CB03 CB04 CB07 FA11 FB15 HA06 HA08 HA09 2G059 AA01 BB13 CC16 DD13 EE01 EE02 EE04 FF07

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 標的物質と特異的に結合する分子認識部
位をその分子内に有する高分子ポリマーを基体に担持し
たセンサ素子。
1. A sensor element in which a base has a high molecular polymer having a molecular recognition site in its molecule which specifically binds to a target substance.
【請求項2】 高分子ポリマーが化学的に担持されてい
ることを特徴とする請求項1記載のセンサ素子。
2. The sensor element according to claim 1, wherein the high molecular polymer is chemically supported.
【請求項3】 高分子ポリマーが物理的に担持されてい
ることを特徴とする請求項1記載のセンサ素子。
3. The sensor element according to claim 1, wherein the high-molecular polymer is physically supported.
【請求項4】 高分子ポリマーが、分子認識するための
機能性モノマーおよび架橋剤から構成されることを特徴
とする請求項1〜3記載のセンサ素子。
4. The sensor element according to claim 1, wherein the high molecular weight polymer comprises a functional monomer for molecular recognition and a crosslinking agent.
【請求項5】 機能性モノマーが、分子認識発現に必要
なカルボキシル基、アミノ基、水酸基、ピリジル基を1
種以上有することを特徴とする請求項4記載のセンサ素
子。
5. The functional monomer has a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, and a pyridyl group required for molecular recognition expression.
The sensor element according to claim 4, wherein the sensor element has at least one species.
【請求項6】 機能性モノマーが、4-ビニルフェニルホ
ウ酸、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル
類、メタクリル酸エステル類(N,N,N-トリメチルアミノ
エチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレ
ート)、メタクリルアミド類(N-(2-アミノエチル)メタ
クリルアミド)、ビニルピロリドン類、アクリルアミド
類(2,6-(アクリルアミド)ピリジン)、スチレン類、イ
タコン酸(メチレンコハク酸)、2-ビニルピリジン、4-
ビニルピリジン、4-ビニルフェニルホウ酸、4-ビニルフ
ェノール、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、ビスア
クリルアミドピリジン、ビニルイミダゾールからなる群
から1種選択されるポリマーであることを特徴とする請
求項4または5記載のセンサ素子。
6. The functional monomer is 4-vinylphenylboric acid, acrylic acid, methacrylic acid, acrylates, methacrylates (N, N, N-trimethylaminoethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate) , Methacrylamides (N- (2-aminoethyl) methacrylamide), vinylpyrrolidones, acrylamides (2,6- (acrylamide) pyridine), styrenes, itaconic acid (methylenesuccinic acid), 2-vinylpyridine, Four-
A polymer selected from the group consisting of vinylpyridine, 4-vinylphenylboric acid, 4-vinylphenol, 2- (trifluoromethyl) acrylic acid, bisacrylamidepyridine, and vinylimidazole. The sensor element according to 4 or 5.
【請求項7】 機能性モノマーが、4-ビニルフェニルホ
ウ酸、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル
類、メタクリル酸エステル類(N,N,N-トリメチルアミノ
エチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレ
ート)、メタクリルアミド類(N-(2-アミノエチル)メタ
クリルアミド)、ビニルピロリドン類、アクリルアミド
類(2,6-(アクリルアミド)ピリジン)、スチレン類、イ
タコン酸(メチレンコハク酸)、2-ビニルピリジン、4-
ビニルピリジン、4-ビニルフェニルホウ酸、4-ビニルフ
ェノール、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、ビスア
クリルアミドピリジン、ビニルイミダゾールからなる群
から複数種選択されるコポリマーであることを特徴とす
る請求項4または5記載のセンサ素子。
7. The functional monomer is 4-vinylphenylboric acid, acrylic acid, methacrylic acid, acrylates, methacrylates (N, N, N-trimethylaminoethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate) , Methacrylamides (N- (2-aminoethyl) methacrylamide), vinylpyrrolidones, acrylamides (2,6- (acrylamide) pyridine), styrenes, itaconic acid (methylenesuccinic acid), 2-vinylpyridine, Four-
A copolymer selected from the group consisting of vinylpyridine, 4-vinylphenylboric acid, 4-vinylphenol, 2- (trifluoromethyl) acrylic acid, bisacrylamidepyridine, and vinylimidazole. The sensor element according to 4 or 5.
【請求項8】 架橋剤が、ポリマーであることを特徴と
する請求項4記載のセンサ素子。
8. The sensor element according to claim 4, wherein the crosslinking agent is a polymer.
【請求項9】 架橋剤が、エチレングリコールジメタク
リレート、スチレンジビニルベンゼン、1,4-ジブロモブ
タン、アクリル酸ブチル、ジビニルベンゼン、スチレン
からなる群より1種以上選択されるポリマーであること
を特徴とする請求項4または8記載のセンサ素子。
9. The method according to claim 1, wherein the crosslinking agent is a polymer selected from the group consisting of ethylene glycol dimethacrylate, styrene divinylbenzene, 1,4-dibromobutane, butyl acrylate, divinylbenzene, and styrene. The sensor element according to claim 4 or 8, wherein
【請求項10】 架橋剤が、エチレングリコールジメタ
クリレート、スチレンジビニルベンゼン、1,4-ジブロモ
ブタン、アクリル酸ブチル、ジビニルベンゼン、スチレ
ンからなる群より1種以上選択されるコポリマーである
ことを特徴とする請求項4または8記載のセンサ素子。
10. The cross-linking agent is a copolymer selected from the group consisting of ethylene glycol dimethacrylate, styrene divinyl benzene, 1,4-dibromobutane, butyl acrylate, divinyl benzene, and styrene. The sensor element according to claim 4 or 8, wherein
【請求項11】 高分子ポリマーを担持する基体が光学
的透過性を有することを特徴とする請求項1〜10の何
れか記載のセンサ素子。
11. The sensor element according to claim 1, wherein the substrate supporting the high-molecular polymer has optical transparency.
【請求項12】 高分子ポリマーを担持する基体が金属
であることを特徴とする請求項1〜10の何れか記載の
センサ素子。
12. The sensor element according to claim 1, wherein the base supporting the high-molecular polymer is a metal.
【請求項13】 高分子ポリマーを担持する基体が光透
過性を有する支持体上に形成された100nm以下の金
属薄膜であることを特徴とする請求項1〜10の何れか
記載のセンサ素子。
13. The sensor element according to claim 1, wherein the substrate supporting the high-molecular polymer is a metal thin film having a thickness of 100 nm or less formed on a light-transmitting support.
【請求項14】 基体を構成する金属が金、銀、銅、白
金、アルミニウムのいずれかであることを特徴とする請
求項12または13記載のセンサ素子
14. The sensor element according to claim 12, wherein the metal constituting the base is any one of gold, silver, copper, platinum and aluminum.
【請求項15】 基体上に担持した高分子ポリマーの厚
さが100nm以下であることを特徴とする請求項11
〜14の何れか記載のセンサ素子。
15. The high molecular weight polymer supported on a substrate has a thickness of 100 nm or less.
15. The sensor element according to any one of items 14 to 14.
【請求項16】 請求項11〜15の何れか記載のセン
サ素子に担持した高分子ポリマーの認識部位と試料液中
の標的物質との結合に由来する光学的な変化量を信号と
して測定する検出方法。
16. A detection method for measuring, as a signal, an optical change amount resulting from a bond between a recognition site of a high molecular polymer carried on the sensor element according to claim 11 and a target substance in a sample solution. Method.
【請求項17】 請求項11〜15の何れかに記載のセ
ンサ素子に担持した高分子ポリマーの認識部位と試料液
中の標的物質との結合に由来する質量の変化量を信号と
して測定する検出方法。
17. A detection method wherein a change in mass derived from the binding between a recognition site of a high molecular polymer carried on the sensor element according to claim 11 and a target substance in a sample liquid is measured as a signal. Method.
【請求項18】 被験試料液中の標的物質の分析方法で
あって、被験試料液とを接触させる工程と、請求項1
6、17のいずれかに記載の検出方法により各検出装置
に固有の変化量を観察する工程とセンサ素子上の高分子
ポリマーと標的物質の結合を解離させる工程よりなる分
析方法。
18. A method for analyzing a target substance in a test sample liquid, the method comprising: contacting the test substance with a test sample liquid.
An analysis method comprising a step of observing a change amount specific to each detection device by the detection method according to any one of claims 6 and 17, and a step of dissociating a bond between a polymer and a target substance on the sensor element.
【請求項19】 前記検出方法が表面プラズモン共鳴を
利用したものである請求18に記載の分析方法。
19. The analysis method according to claim 18, wherein the detection method utilizes surface plasmon resonance.
【請求項20】 被験試料液中の標的物質の分析装置で
あって、請求項1〜15の何れか記載のセンサ素子とそ
れを用いた検出部、被験試料液をセンサ素子に接触させ
る送液部を含んでなる分析装置。
20. An apparatus for analyzing a target substance in a test sample liquid, wherein the sensor element according to any one of claims 1 to 15, a detection unit using the sensor element, and a liquid sending apparatus for bringing the test sample liquid into contact with the sensor element. Analysis device comprising a part.
【請求項21】 被験試料液中の標的物質を定量する装
置であって、請求項18または19に記載の分析方法を
自動的に行い、濃度既知の標的物質を含む標準液を対象
として分析した場合の信号と、被験試料液中の標的物質
を対象として分析した場合の信号とを比較することで、
被験試料液中の標的物質濃度を算出する分析装置。
21. An apparatus for quantifying a target substance in a test sample solution, wherein the analysis method according to claim 18 or 19 is automatically performed, and a standard solution containing a target substance having a known concentration is analyzed. By comparing the signal in the case and the signal when the target substance in the test sample solution is analyzed,
An analyzer for calculating the target substance concentration in a test sample solution.
【請求項22】 前記標的物質が生体成分である請求項
20または21に記載の分析装置。
22. The analyzer according to claim 20, wherein the target substance is a biological component.
【請求項23】 前記標的物質が尿中成分である請求項
20または21に記載の分析装置。
23. The analyzer according to claim 20, wherein the target substance is a urine component.
【請求項24】 前記標的物質が血中成分である請求項
20または21に記載の分析装置。
24. The analyzer according to claim 20, wherein the target substance is a blood component.
【請求項25】 前記標的物質が糞便成分である請求項
20または21に記載の分析装置。
25. The analyzer according to claim 20, wherein the target substance is a fecal component.
【請求項26】 前記標的物質が唾液成分である請求項
20または21に記載の分析装置。
26. The analyzer according to claim 20, wherein the target substance is a saliva component.
【請求項27】 便器に取付可能な支持体と、便器の横
断方向に延長しリム側部の上面から上方に離間した水平
な回転軸線を中心として揺動可能に前記支持体に支持さ
れた揺動アームと、前記揺動アームの自由端に担持され
た採尿容器と、便器リムの内側に近接する休止位置と便
鉢空間内に位置する採尿位置との間で前記採尿容器を移
動させるべく前記揺動アームを揺動させる駆動手段とを
備えた採尿手段と、前記採尿手段で収集された尿に含ま
れる所定の成分を分析する請求項21に記載の分析装置
とを備えたことを特徴とする尿分析トイレ装置。
27. A support that can be attached to the toilet bowl, and a swinging mechanism that is supported by the support so as to be capable of swinging about a horizontal rotation axis that extends in the transverse direction of the toilet bowl and is spaced upward from the upper surface of the rim side portion. A moving arm, a urine collection container carried on the free end of the swing arm, and a urine collection container for moving the urine collection container between a rest position close to the inside of the toilet rim and a urine collection position located in the toilet bowl space. 22. A urine collecting means provided with a driving means for swinging a swing arm, and the analyzer according to claim 21 for analyzing a predetermined component contained in urine collected by said urine collecting means. Urine analysis toilet equipment.
【請求項28】 前記支持体は平面視において便器のリ
ムの略前半の輸郭に沿って湾曲しかつ該略前半を覆う形
状に形成し、前記支持体を便器リムの略前半の上面に載
置することにより採尿手段をリムに取付けるようにした
ことを特徴とする請求項27記載の尿分折トイレ装置。
28. The support body is curved along a substantially front half of the rim of the toilet bowl in a plan view and formed in a shape to cover the substantially front half, and the support body is mounted on the upper surface of the substantially front half of the toilet rim. 28. The urine separating toilet apparatus according to claim 27, wherein the urine collecting means is attached to the rim by being placed.
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