JP2002062292A - 排泄物測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排泄物測定用センサーの配置位置に関する自
由度を向上させると共に、長期間に渡って安定した測定
を可能とする排泄物測定装置を提供する。 【解決手段】 トイレ内で用便行為により得られた使用
者の排泄物の成分を測定する排泄物測定装置において、
排泄物を受けて排泄物の所定成分の定性・定量値を出力
するセンサー機構１−ｂと、便鉢内部で回動駆動して採
尿部を使用者の排泄経路に移動自在とする採尿アーム機
構１４と、予め定められた定量濃度の校正液によりセン
サー機構１−ｂの測定精度を確認する校正手段を備える
と共に、センサー機構１−ｂが測定に対して待機してい
る期間にセンサー表面を保湿する保湿手段を設けたの
で、乾燥に弱いセンサー機構を長期間に渡って安定使用
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は酵素固定化膜等を使
用したセンサー機構に保湿手段を施すことに係り、特に
測定開始時の立ち上がりがよく、かつ、長期間の使用寿
命を得ることに好適な排泄物測定装置の維持管理技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−１９８６６０号に見られるも
のを詳述すると、以下の通りである。トイレ内で用便行
為により得られた使用者の排泄物の成分を測定する排泄
物測定装置は、便器には非固定であり、排泄物に含まれ
る成分を分析する機能を有する測定機と、便器に取り付
けられる採尿器とを備えると共に、採尿器は便器リムに
係止され、両者は可擣性のある部材によって結合される
と共に、測定機によって採尿器内部の駆動手段が制御さ
れるように構成されている。使用者から排泄された排泄
物を採取するための採尿皿と、採尿皿を所定の位置に移
動させる駆動機構を配設した採尿器の間に設けられた採
尿アームは中空構造をとり、採尿アームは強度を確保す
るための部品、排泄物を移送するための部品、および、
排泄物に関する電気信号を伝送する部品を各々別体で構
成され、採尿皿に排泄物が入ったことを検知している。
検知された尿は採尿器・測定機の間で連通している配管
経路内部を移動して測定機に送られると共に、緩衝液で
希釈されることによって酵素電極センサーの測定値に影
響を与える物質の影響を減少させて、尿に含まれる各種
成分を分析するものになっている。排泄物の成分を定量
測定する酵素電極センサーは、カビより分離した酵素を
使用しているため失活していくことが避けられず排泄物
測定装置のセンサーとして使用できる寿命期間が存在す
る。またセンサーには特有のバラツキ・測定範囲などの
精度性能や、出力が可能な測定成分項目が存在する。そ
のため排泄物測定装置には、センサー取付から使用でき
る期間、バラツキ・測定範囲などの精度性能、および、
測定成分項目が固定値としてマイコンの制御情報として
書き込まれている。前記方式は希釈方式と呼ばれる測定
方法である。酵素を使用した反応系をセンサーの測定系
に使用しているため、センサーの測定出力は温度依存性
を持っている。センサーを通過する尿を含んだ希釈液
と、同じく校正液を含んだ希釈液は、配管経路の途中に
設けたヒーター機構や測定機内部を恒温化する機構によ
って、略同一の温度となるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の希釈センサー方
式の測定機構では、採取した尿を計測器内部に取り込む
ことが必須であり、設計の自由度が小さく、コスト的な
改善が難しい場合がある。本発明は、上記課題を解決す
るためになされたもので、本発明の目的は、排泄物測定
用センサーの配置位置に関する自由度を向上させると共
に、長期間に渡って安定した測定を可能とする排泄物測
定装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び効果】上記目的を達成
するために請求項１は、トイレ内で用便行為により得ら
れた使用者の排泄物の成分を測定する排泄物測定装置に
おいて、排泄物を受けて排泄物の所定成分の定性・定量
値を出力するセンサー機構と、便鉢内部で回動駆動して
採尿部を使用者の排泄経路に移動自在とする採尿アーム
機構と、予め定められた定量濃度の校正液により前記セ
ンサー機構の測定精度を確認する校正手段を備えると共
に、前記センサー機構が測定に対して待機している期間
にセンサー表面を保湿する保湿手段を設けたことを特徴
とするので、乾燥に弱いセンサー機構を長期間に渡って
安定使用することができる。

【０００５】請求項２は、前記センサー機構は、酵素固
定化膜を使用したものであることを特徴とするので、酵
素が失活してセンサーとしての寿命を迎えるまでの期間
を長期化することができる。

【０００６】請求項３は、前記センサー機構は、採尿ア
ーム先端の採尿皿に設けられていることを特徴とするの
で、計測器内部にセンサー機構を配して排泄物を吸引す
る必要が無く、機構の簡素化を計れると共に、センサー
機構の配置位置に関する設計自由度の充実を両立でき
る。

【０００７】請求項４は、前記センサー機構は、測定待
機時に採尿アーム先端の採尿皿に設けられた緩衝液吐出
手段によって保湿されることを特徴とするので、乾燥に
弱いセンサー機構を未使用中に保湿して、長期間に渡っ
て安定使用することができる。

【０００８】請求項５は、前記センサー機構は、測定待
機時に緩衝液を満たした略タンク機構に収納されている
ことを特徴とするので、乾燥に弱いセンサー機構を未使
用中に保湿して、長期間に渡って安定使用することがで
きる。

【０００９】請求項６は、前記センサー機構は、測定待
機時に霧化した緩衝液を塗布されることを特徴とするの
で、乾燥に弱いセンサー機構を未使用中に保湿して、長
期間に渡って安定使用することができる。

【００１０】請求項７は、前記センサー機構は、測定待
機時に緩衝液を塗布した後、油膜を追加塗布することを
特徴とするので、乾燥に弱いセンサー機構に対して実施
した保湿手段を長期間放置されても維持することができ
る。

【００１１】請求項８は、前記センサー機構の保湿手段
に加え、周囲の緩衝液濃度の上昇防止手段を配したこと
を特徴とするので、保湿手段によって塗布された緩衝液
の濃度が自然蒸発によって上昇することに起因したセン
サー機構の破損が生じることが無い。

【００１２】請求項９は、前記センサー機構は、使用者
が排泄した尿を受ける採尿皿と、尿・校正液・緩衝液の
少なくとも１つ以上の給排出機構との間に設けたことを
特徴とするので、排泄物成分の測定を一連の動作で実施
することができる。

【００１３】請求項１０は、給排出機構は直動するシリ
ンジにて給排出されることを特徴とするので、尿・校正
液・緩衝液に関する吸引・排出が単独の機構で一連の動
作を実施することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に基づき説明す
る。なお、異なる実施例において、図中同じ符号を付し
たものは同じ構成部品である。図１は本発明に関する酵
素電極方式の原尿センサーの構造を示す概略断面図であ
る。ここでいう原尿センサーは、排泄物である尿を希釈
せず直接センサーと接触させて測定する方式を採用する
センサーとして定義する。絶縁性を有するセラミック
ス、プラスチックもしくはガラスなどの基板１の上に
は、参照極２と作用極３と対極４が直接形成され、その
上方に接着層５、選択透過層６、酵素層７および、制限
透過層８が形成されている。使用者から排泄された尿は
制限透過層８によって、尿中の糖（グルコース）の通過
が制限され一部分のみ酵素層７へ到達させることにな
る。制限透過層８により、被測定物質であるグルコース
は実質的に希釈されるため、希釈センサーと同様の広い
測定範囲が実現できる。制限透過層８の材質としては、
１μｍ以下程度の薄膜構造を採用したフッ素樹脂膜やポ
リアルキルシロキサン膜などが効果を果たすものとして
実現されている。酵素と、牛血清アルブミンなどで構成
された酵素層７は制限透過膜８を通過した糖（グルコー
ス）を過酸化水素に変換し、選択透過層６では尿中共存
妨害物質であるアスコルビン酸や尿酸などが排除され過
酸化水素を選択的に透過させて電極表面へ到達しことに
なる。結果としてセラミック基板１上の作用極３と参照
極２に加えた一定電圧により酸化され電子が発生する、
その結果、作用極２と対極４の間で電流が流れることに
なる。この電流は糖（グルコース）の濃度と化学量論的
な相関があるため、この電流を測定することで尿中に含
まれる糖（グルコース）の濃度を測定できることにな
る。酵素をタンパク工学的に改変することでと安定性・
測定範囲などを向上させることが可能であり、現在タン
パク工学分野で研究が進められている。またセンサー構
造の変更によって、糖（グルコース）と同時にタンパク
・潜血・ウロビリノーゲン、尿酸など複数の測定項目の
測定を可能とする研究も進められている。

【００１５】図２は本発明を採用した排泄物測定装置を
便器に装着した第一実施例を示す斜視図である。排泄物
測定装置は、測定機本体９と採尿アーム（図示なし）と
採尿アームカバー１２とからなる。測定機本体９は、便
器１０のリム面１０−ａの外側に立設され、測定機本体
９に対して回動自在に駆動される採尿アームが便器１０
の便鉢内部側に臨んでいる。尿の特定成分を測定する尿
センサー機構は、使用者の指示によって尿の排泄経路に
移動する採尿アームの先端に設けられた採尿皿、もしく
は吸引した尿と接することが可能な部位に配置されてい
る。使用者が排泄した尿は、尿センサーによって、その
糖（グルコース）濃度を起電力に変換した後、表示部１
１で使用者に開示されることになる。採尿アームは排泄
物を採取する時だけ便器１０の開口ボール面内部を移動
し、通常は便器リム面１０−ａの下方に停止している。
測定を完了した尿センサーは、先ず採尿アームカバー１
２より洗浄水の吐出を受けて今使用した使用者の尿を洗
い流し、次いで保存液を吐出しする保湿手段によって尿
センサーが乾燥して酵素が失活することを防止して長期
間の保存に備えることになる。センサー機構の保湿構造
については、各種実施方法を後述する。保存液の吐出タ
イミングとしては、洗浄実施後や、自然乾燥が想定され
る時間毎に実施すれば良い。また１日／回や測定のたび
に校正液で測定値が正しいことを確認すれば、測定値の
信頼性は高いものとなる。

【００１６】図３は本発明を採用した排泄物測定装置を
便器に装着した第二実施例を示す斜視図である。本実施
例では操作・表示部１３を計測器本体９に対して離して
設置したワイヤレスリモコンに設けた構成としている。
便器１０の側部に計測器本体９がある場合、使用者の排
尿・排便動作により計測器本体上面９−ａが汚れやす
い。操作・表示部１３が計測器本体９に対して別体の構
成であれば、使用はより衛生的になる。ワイヤレスリモ
コン構成とする手法としては、衛生洗浄装置で実現され
ている赤外線や電波を介して通信する方法を採用するこ
とができる。

【００１７】図４は本発明を実施した採尿アーム機構の
第一の実施例を示す斜視図である。計測器本体９により
駆動される採尿アーム１４の先端には、尿センサー機構
を内蔵する採尿皿１５が設けられ、使用者の操作指示に
よって便器１０のボール面内部を回動して、使用者の排
泄経路に達するようになっている。採尿アーム１４の上
部に配置されている採尿アームカバー１２には図示しな
い洗浄機構が設けられており、使用後は採尿アーム１４
を洗浄して衛生性を維持するようになっている。また採
尿アームカバー１２の先端部１２−ａには、採尿皿１５
に向けてセンサー機構を保湿するための緩衝液吐出機構
（図示なし）が設けられている。緩衝液としては、リン
酸ナトリウムやリン酸カリウムの水溶液が酵素固定化膜
を採用したセンサー機構を保湿する手段として有効なこ
とが、本出願人が特願平５−３５４２８４号（特開平７
−１９８６６０号）で開示している。

【００１８】図５は採尿皿の第一の実施例を示す斜視図
である。尿センサー機構を構成する基板１は採尿皿１５
の内部に設けられており、その前面には内部にゴミが入
ること、および、尿の勢いで飛沫を巻き上げることを防
止するための採尿メッシュ１６が設けられている。基板
１には着脱を可能とする端子１−ａが設けられており、
酵素を使用したセンサーが寿命を迎えた時には、採尿ア
ーム１４から端子１−ａを抜き取って、その部分からの
着脱交換が可能となっている。採尿皿１５には液を貯め
るための受け形状が設けられており、基板１に設けられ
たセンサー部１−ｂは、緩衝液に浸すことによって長期
間の保存を可能としている。

【００１９】図６は採尿皿の第二の実施例を示す斜視図
である。採尿アーム１４の先端にセンサー機構１−ｂは
設けられると共に、その採尿アーム１４に対して回動自
在な採尿皿１５が配置されている。採尿皿１５の重心を
採尿アーム１４の中心位置より下方に設計しておけば、
採尿皿１５の開口面は便器ボール面内部を採尿アーム１
４が回動している間中、常に上方を向くことになる。

【００２０】図７は、図６の動作状態を示す断面図であ
る。採尿皿１５の開口面は便器ボール面内部を採尿アー
ム１４が回動している間中、上方を向いていることを示
している。採尿アームカバー１２に設けられた緩衝液吐
出機構１２−ｂは、尿センサーの測定待機位置１６で緩
衝液の吐出を受けることになる。採尿皿１５に向けて吐
出された緩衝液は、採尿アーム１４の先端に設けられた
センサー機構を緩衝液で保湿して長期間保存を可能とす
る。なお緩衝液は自然乾燥によって濃度が上昇する恐れ
が有るため、一定時間おきに排出位置１７に移動して緩
衝液を捨てる動作を実施して、再度緩衝液を吐出する動
作を実施すれば緩衝液の濃度が上昇しすぎてセンサー機
構を痛める恐れが無い。

【００２１】図８はセンサー機構の保湿構造を示す第一
の実施例である。前述したものセンサー部１−ｂに対し
て緩衝液を吐出し、その液中で保湿を行う方法を示した
が、その使用量削減を考えたものが本実施例である。セ
ンサー部１−ｂに対して緩衝液１８を吐出の後、緩衝液
１８の表面に油膜１９を形成させている。緩衝液１８は
自然蒸発が抑えられ、少量の緩衝液で長期間センサー部
が保湿されることになる。緩衝液１８、油膜１９ともに
使用者が排泄する尿量と比べると容量は小さいものであ
り、両者共に尿を受けるとすぐに流されてしまうことに
なる。

【００２２】図９は本発明を実施した採尿アーム機構の
第二の実施例を示す斜視図である。採尿アーム１４の先
端には採尿皿１５が使用者の尿を受けるように配置され
ている。採尿アームカバー１２の先端には、緩衝液を満
たした緩衝液ボトル２０が配置されている。採取された
尿に対して、図示しない駆動機構でセンサー部１−ｂを
移動させることによって、採取された尿成分の定性・定
量測定が実施されるようになっている。

【００２３】図１０は本発明を実施した採尿アーム機構
の第三の実施例を示す斜視図である。採尿アーム１４に
対して、センサー保存のための緩衝液ボトル２０、校正
のための校正液ボトル２１、洗浄のための洗浄液ボトル
２２を電動機２３によって位置変更できるようにしてお
けば、緩衝液の供給、校正液の供給、洗浄液の供給とい
う一連の動作を簡便に実施することが可能である。

【００２４】図１１は本発明を実施した緩衝液ボトルの
第一の実施例を示す断面図である。緩衝液１８を保管す
る緩衝液ボトル２０の下方には小穴２０−ａが配置され
ている。なお、緩衝液ボトル２０の内部は小穴２０−ａ
を除いて密封状態とされ、小穴２０−ａから緩衝液が漏
れ出さないようになっている。

【００２５】図１２は、図１１で示した小穴部の拡大図
である。小穴２０−ａに対して、緩衝液１８はその表面
張力によって中高に盛り上がっている。

【００２６】図１３は、図１２の状態でセンサー部を近
接させた状態を示す断面図である。小穴２０−ａに近づ
けられたセンサー部１−ｂの周囲には、緩衝液１８によ
る液膜が張られることになり乾燥から保護されることに
なる。

【００２７】図１４は排泄物測定装置の計測機構のシス
テムブロック図の第一の実施例である。採尿アーム１４
の先端、もしくは、採尿アームカバー１２の先端にセン
サー部を配した例を示してきたが、本出願人が特願平５
−３５４２８４号（特開平７−１９８６６０号）で示し
たＲＶＳ（ロータリーバルブシリンジ）で、採尿された
尿を計測器内部に吸引し、センサー機構で定性・定量測
定する例を示している。センサーには尿の吸引・排出の
後、緩衝液を配管経路に充填することで保湿手段が施さ
れることになる。

【００２８】図１５は排泄物測定装置の計測機構のシス
テムブロック図の第二の実施例である。吸引・排出のみ
をシリンジポンプ２４で実施し、その他の切替は別途設
けられる切替弁で実施されることが示されている。電動
機２３の回転動作をシリンジの直動に変換し、吸引と排
出が実施されるようになっている。図１４でＲＶＳを使
用する例を示したが、吸引・排出と切替の構造としてＲ
ＶＳは必須のものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施した酵素電極方式の原尿セン
サーの構造を示す断面図である。

【図２】 本発明を採用した排泄物測定装置の第一の
実施例を示す斜視図である。

【図３】 本発明を採用した排泄物測定装置の第二の
実施例を示す斜視図である。

【図４】 本発明を実施した採尿アーム機構の第一の
実施例を示す斜視図である

【図５】 本発明を実施した採尿皿の第一の実施例を
示す斜視図である。

【図６】 本発明を実施した採尿皿の第二の実施例を
示す斜視図である。

【図７】 第６図の動作状態を示す断面図である。

【図８】 センサー機構の保湿構造を示す第一の実施
例である。

【図９】 本発明を実施した採尿アーム機構の第二の
実施例を示す斜視図である。

【図１０】 本発明を実施した採尿アーム機構の第三の
実施例を示す斜視図である。

【図１１】 本発明を実施した緩衝液ボトルの第一の実
施例を示す断面図である。

【図１２】 第１１図で示した小穴部の拡大図である。

【図１３】 第１２図の状態でセンサー部を近接させた
状態を示す断面図である。

【図１４】 本発明を実施した計測機構のシステムブロ
ック図の第一の実施例である。

【図１５】 本発明を実施した計測機構のシステムブロ
ック図の第二の実施例である。

【符号の説明】

１ 基板 １−ａ 端子 １−ｂ センサー部 １−ｃ 温度検出部 １−ｄ ヒーター部 ２ 参照極 ３ 作用局 ４ 対局 ５ 接着層 ６ 選択透過層 ７ 酵素層 ８ 制限透過層 ９ 計測器本体 ９−ａ 計測器本体上面 １０ 便器 １０−ａ 便器リム面 １１ 表示部 １２ 採尿アームカバー １２−ａ 先端部 １２−ｂ 緩衝液吐出機構 １３ 操作・表示部 １４ 採尿アーム １５ 採尿皿 １６ 待機位置 １７ 排出位置 １８ 緩衝液 １９ 油膜 ２０ 緩衝液ボトル ２０−ａ 小穴 ２１ 校正液ボトル ２２ 洗浄液ボトル ２３ 電動機 ２４ シリンジポンプ

フロントページの続き (72)発明者 中村 一博 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 長野 信二郎 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 片山 久美 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 2D038 ZA03 2G045 AA16 AA36 CB03 DA31 FA34 FB01 GC20 JA02 JA04 JA07

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トイレ内で用便行為により得られた使
   用者の排泄物の成分を測定する排泄物測定装置におい
   て、排泄物を受けて排泄物の所定成分の定性・定量値を
   出力するセンサー機構と、便鉢内部で回動駆動して採尿
   部を使用者の排泄経路に移動自在とする採尿アーム機構
   と、予め定められた定量濃度の校正液により前記センサ
   ー機構の測定精度を確認する校正手段を備えると共に、
   前記センサー機構が測定に対して待機している期間にセ
   ンサー表面を保湿する保湿手段を設けたことを特徴とす
   る排泄物測定装置。
2. 【請求項２】 前記センサー機構は、酵素固定化膜を
   使用したものであることを特徴とする請求項１に記載の
   排泄物測定装置。
3. 【請求項３】 前記センサー機構は、採尿アーム先端
   の採尿皿に設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載の排泄物測定装置。
4. 【請求項４】 前記センサー機構は、測定待機時に採
   尿アーム先端の採尿皿に設けられた緩衝液吐出手段によ
   って保湿されることを特徴とする請求項１に記載の排泄
   物測定装置。
5. 【請求項５】 前記センサー機構は、測定待機時に緩
   衝液を満たしたタンク機構に収納されていることを特徴
   とする請求項１に記載の排泄物測定装置。
6. 【請求項６】 前記センサー機構は、測定待機時に霧
   化した緩衝液を塗布されることを特徴とする請求項１に
   記載の排泄物測定装置。
7. 【請求項７】 前記センサー機構は、測定待機時に緩
   衝液を塗布した後、油膜を追加塗布することを特徴とす
   る請求項１、６のいずれかに記載の排泄物測定装置。
8. 【請求項８】 前記センサー機構の保湿手段に加え、
   周囲の緩衝液濃度の上昇防止手段を配したことを特徴と
   する請求項１に記載の排泄物測定装置。
9. 【請求項９】 前記センサー機構は、使用者が排泄し
   た尿を受ける採尿皿と、尿・校正液・緩衝液の少なくと
   も１つ以上の給排出機構との間に設けたことを特徴とす
   る請求項１に記載の排泄物測定装置。
10. 【請求項１０】 給排出機構は直動するシリンジにて
    給排出されることを特徴とする請求項９に記載の排泄物
    測定装置。