JP2002071637A - 電気化学センサーの出力分析方法及び尿検査装置 - Google Patents
電気化学センサーの出力分析方法及び尿検査装置Info
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Abstract
シフトに起因するセンサー出力誤差の影響を軽減でき
る、電気化学センサーにおける出力分析方法を提供す
る。 【解決手段】 測定動作中の所定動作時刻から、各々所
定の時間経過後にサンプル到達時刻、ベース電流検出時
刻、ピーク電流検出時刻を設定することによって、液体
サンプルが到達した直後のセンサー電流の変動に左右さ
れることなく、適切なベース電流値とピーク電流値を検
出することができ、測定対象物質のみに起因するセンサ
ー出力を得ることができる。
Description
における出力分析方法に係り、特に液体サンプル中の測
定対象物質濃度を簡便かつ精度良く測定する方法に関す
る。
について詳述すると、以下の通りである。トイレ内に設
置された洋式便器に着脱自在(一部を床に据え置くもの
も含む)に装着され、尿のサンプリングと分析を行い、
個人の健康チェックを支援することの可能な、検査手段
を備えた健康管理装置(尿検査装置)であり、採尿器を
装着したスイングアームを便器のボール内で揺動させる
ことにより、尿を採取し、採取した尿を本体内に引き込
んだ後、一定量を緩衝液中に打込み、緩衝液と共にグル
コースセンサーへ搬送して、尿中グルコース濃度を計測
して使用者にその結果を提示するものである。
ジェクション方式と呼ばれ、液体サンプルを緩衝液で充
分に希釈することで、センサーに接する液がほぼ緩衝液
と同一になり安定したセンサー出力が得られるので、様
々な分析装置に採用されている。しかし、緩衝液中への
液体サンプル打込み量やセンサー部へ液体サンプルを搬
送する際の流速等を毎回一定に保つ必要があり、高価で
精度の良いポンプやバルブが必要とされ、さらに測定の
たびに大量の緩衝液を使用することから、分析装置自体
及びランニングコストが割高になるという欠点がある。
となくそのままセンサーへ搬送して出力を得る方法(本
明細書において無希釈方式という)がある。この方法で
あれば、サンプルを毎回正確にセンサーへ希釈・搬送す
るための機構が不要となり、使用する緩衝液はセンサー
の洗浄・保存のために用いる最低限の量ですむため、装
置・消耗品ともにコストが少なくてすむ。
の作用極・対極間に流れる電流(以下、センサー電流と
いう)をモニターして、センサーにサンプルが接する前
のセンサー電流(以下、安定時電流という)と、センサ
ーにサンプルが接した後のセンサー電流の極大値(以
下、極大電流という)を検出し、極大電流から安定時電
流を差し引いたものを測定対象物に起因するセンサー出
力と考えて、測定対象物質の濃度が既知の液体サンプル
(以下、単に「校正液」という)を測定した際のセンサ
ー出力と比較して、液体サンプル中の測定対象物質濃度
を計算していた。
は、センサーに接する液が全て液体サンプルで置換され
るために、とくに緩衝液と液体サンプル溶液のpHやC
lイオン濃度が異なるとセンサーに使用されている電極
の電位が変動し、センサー電流が上下にシフトして正し
いセンサー出力が得にくくなるという課題があった。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、電極電位の変動から発生するセンサー電
流のシフトに起因するセンサー出力誤差の影響を軽減で
きる、電気化学センサーにおける出力分析方法を提供す
ることにある。
記目的を達成するために請求項1は、測定動作中の所定
動作時刻から、各々所定の時間経過後にサンプル到達時
刻、ベース電流検出時刻、ピーク電流検出時刻を設定す
ることによって、液体サンプルが到達した直後のセンサ
ー電流の変動に左右されることなく、適切なベース電流
値とピーク電流値を検出することができ、測定対象物質
のみに起因するセンサー出力を得ることができる。
ら、各々所定の時間経過後にサンプル到達時刻、ベース
電流検出時刻を設定するとともに、ピーク電流が出現す
るのに充分な所定の時間所定の頻度でセンサー電流を検
出してピーク電流とベース電流の差の最大値を検出する
ため、測定対象物質に起因する極大電流値を得ることが
できる。
大値とは、正負どちらの値をとってもかまわない。たと
えば、過酸化水素電極であれば正の極大値をとり、酸素
電極の場合は負の極大値をとるなど、測定対象物質によ
って適用される電気化学センサーの測定方式が異なるこ
とは当然だからである。
値(極大電流値)の確定には、センサー出力を所定の頻
度で検出するたびにベース電流値との差を演算して最大
値のみを記憶しても良いし(差のピークホールド)、セ
ンサー出力を所定の頻度で検出しながら検出された最大
値または最小値を記憶(ピークホールド)しておき最後
にベース電流値との差を演算しても良く、その方法はさ
まざまな方法が考えられる。
到達した時刻を直接検出するため、ベース電流検出時
刻、ピーク電流検出時刻を精度良く設定することができ
る。
経過するまでの間の、センサー電流値の安定値をベース
電流値として定め、所定時間経過後のセンサー電流値の
極大値をピーク電流値として定め、液体サンプルを測定
した際の前記ピーク電流値とベース電流値との差を求
め、その差と、測定対象物質濃度が既知である校正液を
測定した際のピーク電流値とベース電流値との差とを比
較して測定対象物質濃度を演算するので、測定対象物質
のみに起因するセンサー出力を精度良く得ることができ
る。
ベース電流値とピーク電流値同士を比較するのに代え
て、ベース電流値とピーク電流値との間の電流値を微分
した値を変化速度として定め且つ電流値を2回微分した
値を加速度として定め、液体サンプルにおける電流値の
変化速度又は加速度と、測定対象物質濃度が既知の校正
液における電流値の変化速度又は加速度とを比較して、
サンプル中の測定対象物質濃度を演算するので、測定対
象物質のみに起因するセンサー出力を精度良く得ること
ができる。
における、測定動作開始の時間を、液体サンプルの電気
化学センサーへの送出開始時刻あるいは液体サンプルへ
の電気化学センサーの到達時刻としたことを特徴とす
る。
際に、センサー電流を複数回記録して所定の演算を行う
ことでノイズの影響を減らすことができる。
する際に、センサー電流を複数回記録して所定の演算を
行うことでノイズの影響を減らすことができる。
もあってその出力は微小なものであるので、ノイズの影
響を受け難いようにベース電流値やピーク電流値を確定
する際には複数回検出したセンサー電流から演算するこ
とが望ましい。
の最大値または最小値とするなど種々の方法が考えられ
る。
尿であり、前記測定対象物質は、尿糖、蛋白、潜血、ナ
トリウムイオン、尿酸のうち、少なくとも一つの成分に
関するものであることを特徴とする。
質の定量を行なう尿検査装置であり、上記した効果を備
えた装置が得られる。
の構成・作用を一層明らかにするために、以下に本発明
の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明
では、尿糖センサを備える尿検査装置について説明する
が、他の電気化学センサーを用いる測定一般にも本発明
は適用可能であることは言うまでもない。
尿検査装置10(計測ユニット11とリム取付式採尿ユ
ニット12とを含む)およびこの尿検査装置10を装着
した洋式便器100(便座102と便ふた104と洗浄
水タンク106とを含む。なお便座102と便ふた10
4とは、共に開状態)の外観図である。図2は、図1の
洋式便器100とリム取付式採尿ユニット12(便座1
02と便ふた104とは、共に閉状態)の側面図、図3
は尿検査装置10の構成の概略を示すブロック図であ
る。
ンク106が装着されており、この洗浄水タンク106
には、計測ユニット11へ洗浄水を供給する配管14が
接続されている。計測ユニット11は、図1に示すよう
に、床に据え置かれている(詳細は後述する)。リム取
付式採尿ユニット12は、図1、図2に示すように、洋
式便器100のリムに装着されるものである。
採尿ユニット12は、図3に示すように、洗浄水タンク
106に接続される給水部(図示しないが、給水した水
に含まれるゴミを除去するストレーナが内蔵されてい
る)15と、洗浄水タンク106から水を給水するため
のポンプ16と、ロータリーバルブとシリンジとから構
成されるロータリーバルブシリンジ18と、このロータ
リーバルブシリンジ18からの漏水やオーバーフロー水
を受ける液受け容器25と、ロータリーバルブを駆動す
るロータリーバルブ駆動モータ20(ロータリーバルブ
とロータリーバルブ駆動モータ20とを併せて呼ぶとき
には、電動ロータリーバルブ176という)と、シリン
ジを駆動するシリンジ駆動モータ22と、使用者から排
泄された尿を採取する、伸出/収納自在な採尿アーム3
2を駆動する採尿アーム駆動モータ23と、校正液を貯
溜する校正液タンク24と、緩衝液を貯溜する緩衝液タ
ンク26と、尿糖を電気信号に変換する尿糖センサ28
と、採尿アーム32を洗浄するノズル30と、採尿アー
ム32内に尿が採取されたか否かを検出する電極34
と、コントローラ36と、使用者に操作される操作部3
8と使用者に報知するための表示部39と、同じく使用
者に報知するための音源29と、尿糖センサ28に送液
される尿や校正液などを適温に加熱する加熱部250
と、液温を直接的または間接的に検知する温度センサ2
51とトイレ室内の温度をモニターする温度センサ26
1と、校正液や緩衝液を(もしくは間接的に計測ユニッ
ト11機内を)加熱する加熱部236と、この温度を検
知する温度センサ237とを主な構成部品としている。
図中、点線、矢印(細線)、矢印(太線)は、それぞ
れ、電気経路、水の流れ、尿・校正液・緩衝液の流れを
示す。
定する場合はその成分をセンシングするセンサ部や各液
タンク、配管等が追加必要となることはいうまでもな
い。
図である。リム取付式採尿ユニット12は衛生性向上の
ために抗菌材料(例えば、バクテキラー(登録商標)や
ゼオミック(登録商標))を用いた樹脂でできている。
リム取付式採尿ユニット12は採尿アーム32、洗浄ノ
ズル30、採尿アーム駆動モータ23、チューブ15
2、配水管186、洗浄ノズル30への給水管151な
どが樹脂製のベース650に設置されて構成される。な
お、配水管186とチューブ152の捨て水口は便器に
臨んでおり、排水を便器内に排出できるようになってい
る。
ト12のうち、洋式便器100のリムと接触する部位に
は、ゴム、吸盤651などが取り付けられている。
02に着座して使用する際にがたつきを防止する目的
で、リム取付式採尿ユニット12の裏面と洋式便器10
0のリムとが滑らないよう摩擦係数の大きな部品または
部材を取付け、滑り止め効果を高めている。
便座102のクッション(便座脚部)の当接する下方に
することで、使用者の体重がゴム、吸盤651などに掛
かり上記した滑り止め効果をさらに高めることができ
る。
のクッション(便座脚部)が当接するため、他の部位よ
り一段と低く設計し(図2参照)、便座の水平度を保っ
ている。
尿アーム32は清掃性・強度を考慮して金属にメッキ処
理を施した材質となっている。採尿アーム32の先端部
(採尿部652)の形状は碗形をしており、尿を貯溜し
易い形状となっているのみならず、採尿位置にて採尿口
が略上方を向くように取付けられている。
している。男性と女性では採尿に適した位置は異なって
おり、女性位置の方の伸出が大きくなっている(具体的
には成人男性が水平面から略44度、成人女性が略75
度である)。
位置に微調節できるように考慮されている(図7参
照)。尿検知の電極34はこの碗内部に配置されてお
り、尿が採取できたかどうかを判断しやすくなってい
る。また、採尿アーム32が採尿時に便器内部へ出てき
た時、電極34が測定に必要な液量を確保できる位置に
設置されているため、電極34が尿検知した時には測定
に必要な量の尿が碗部内に溜まるようになっている。従
って十分な量の尿が無いまま測定に移ってしまい、誤っ
た測定を行ってしまうようなことがない。
散りを防止のために、メッシュ状のフィルター656が
採尿アーム32の採尿部652に設置されている(図5
参照)。
2(あるいは採尿部652)から着脱自在に構成される
ことで、採尿部の清掃性を高めているが、反対にメッシ
ュフィルター656の紛失防止のために採尿アーム32
へ一体的に固定しても構わない。ここで、衛生性を高め
るためにメッシュフィルター656は抗菌処理を施して
いる。勿論、異物混合や尿飛び散りの防止部材としては
メッシュ状のフィルターに限らず、たとえばスポンジ状
の膜等でも代用できる。
ク106に接続されており、洗浄水タンク106内の水
道水をポンプ16の吸引力を利用してロータリーバルブ
シリンジ18やノズル30へ給水している。
圧を利用することにより給水を行なったり、あるいは温
水洗浄便座が別に設置されている場合は、図示しないが
該温水洗浄便座の内部でポンプにより圧送される水流の
一部、または直接給水の減圧バルブの前後で分岐させて
給水部15へ導くようにすれば、ポンプ16を省略して
もよい。このようにすれば計測ユニット11内の給水系
をより簡素化することができる。
合、図示しないが洗浄水タンク106の給水管から該温
水洗浄便座給水用連結管を分岐させる部位で給水部15
を分岐させても良い。
合、図示しないが洗浄水タンク106の給水管から分岐
された該温水洗浄便座給水用連結管が該温水洗浄便座に
連結される部位に給水部15を連結することにより、該
分岐部が該温水洗浄便座に隠蔽され外観上も問題が無
く、また接続工事も簡略化できる。
(正面図)、図9(右側面図、ただし下部のみ)、図1
0(左側面図)、図11(上面図)を用いて詳細に説明
する。図8〜図10で示すように、計測ユニット11は
縦長に構成されているが、このようにすると、狭いトイ
レでも据え置き可能となるだけでなく、ユニット上面に
設けられた操作部(これについては後述する)を、便器
に着座した使用者が着座姿勢を崩すことなく容易に操作
できる。計測ユニット11の背面には、中心にネジ穴を
有する3つのネジ装着部112が設けられており、ここ
にネジを通して計測ユニット11の背面を壁119に螺
着すれば、計測ユニット11が転倒するおそれがなくな
る。また、計測ユニット11の背面にはフック受け11
5が備えられており、このフック受け115を、別途壁
119に固定されたフック117に係合させると、計測
ユニット11の転倒を防止できるだけでなく、保守点検
時等には簡単に計測ユニット11を壁面から取り外して
移動することができる。
充口262を示す斜視図である。
口242に差し込む校正液補充用ノズル244の先端2
44aの関係を図13(a)〜(c)を用いて説明す
る。
242は、円形の入口に120°間隔で形成された凹部
を3つ有している。
に、校正液補充用ノズル244の先端244aは、校正
液補充口242の入口の円形よりも若干径の小さな円形
の出口に120°間隔で形成された凸部を2つ有してい
る。
正液が入った校正液ボトル(図示せず)のノズル取付口
に校正液補充用ノズル244の結合部244bを装着
し、先端244aを校正液補充口242に挿入する。こ
のとき、上記凹部と凸部が一致したときのみ校正液補充
用ノズル244の先端244aが校正液補充口242に
挿入可能となる。
口262に差し込む緩衝液補充用ノズル264の先端2
64aの関係を図14(a)〜(c)を用いて説明す
る。
262は、円形の入口に90°間隔で形成された凹部を
4つ有している。
に、緩衝液補充用ノズル264の先端264aは、緩衝
液補充口262の入口の円形よりも若干径の小さな円形
の出口に180°間隔で形成された凸部を2つ有してい
る。緩衝液の補充に際しては、まず補充用の緩衝液が入
った緩衝液ボトル(図示せず)のノズル取付口に緩衝液
補充用ノズル264の結合部264bを装着し、先端2
64aを緩衝液補充口262に挿入する。このとき、上
記凹部と凸部が一致したときのみ緩衝液補充用ノズル2
64の先端264aが緩衝液補充口262に挿入可能と
なる。
244aが緩衝液補充口262へ、緩衝液補充用ノズル
264の先端264aが校正液補充口242へ挿入され
ることは物理的に不可能なので、液補充ミスを回避する
ことができる。
244を結合する構造と、緩衝液ボトルに緩衝液補充用
ノズル264を結合する構造を異ならせる(例えば、校
正液補充用ノズル244の結合部244bの構造と緩衝
液補充用ノズル264の結合部264bの形状、内径等
を異ならせる)ようにすれば、校正液補充用ノズルを誤
って緩衝液ボトルに取り付ける、といったノズルの取付
ミスを回避することができる。
ユニット11の校正液補充口242及び緩衝液補充口2
62の上方に校正液補充用ノズル244や緩衝液補充用
ノズル264を収納できるようにし、校正液ボトル又は
緩衝液ボトルのみを廃棄する一方、校正液補充用ノズル
244や緩衝液補充用ノズル264は再利用できるよう
にしてもよい。
ノズル264を収納させる場所は、図15に示したよう
に図10に示したカバー116の裏側に設けても良い。
す内観図である。(但し内機チューブ類、ハーネス類は
図示しない) 計測ユニット11上面部には操作部3
8、表示部39が配置される。また尿糖センサ28は計
測ユニット11の上部側面に設置され、カバー243で
覆われる。尿糖センサ28の下にはロータリーバルブシ
リンジ18が設置され、このロータリーバルブシリンジ
18と尿糖センサ28の間の配管経路には尿糖センサ2
8へ送られる液温を一定にするための加熱部250およ
び温度センサ251が設けられている。また計測ユニッ
ト11の最下部には計測に必要な校正液や緩衝液を貯溜
するための樹脂製のタンク24と26が配置され、タン
ク24と26および配管内液の凍結を防止するための加
熱部236と温度センサ237がタンク24と26の近
傍に設置されている。その他、トイレ室内の温度をモニ
ターする温度センサ261、ポンプ281、電源トラン
ス282、電源部215、転倒検知スイッチ283など
が適所に配置される。また、通信用端子114(例えば
RS232C)も設けられている。
6は計測ユニット11の下部に配置される。電源部21
5や各種電気駆動手段より下部に配置されることによっ
て、万一タンクから液が漏れても電子部品や機器に付着
することが無くなるため、被液によるこれら電子部品・
機器の損傷や劣化から火災や漏電に至ることなく安全で
ある。また、タンクの下部にはそれぞれにドレン210
が設けられており、タンク24、26の底面はドレン2
10方向に向かって傾斜している。ドレン210は計測
ユニット11の外部に連通しているため、測定ユニット
11を分解することなく、ドレン210を外部から操作
するだけで簡単に校正液や緩衝液の液抜きができる。
あるタンク24、26が下部に配置されることによって
計測ユニット11自体の安定性が増す。
ジ孔等を穿設することが好ましくないような場所(例え
ば賃貸住宅のトイレ室)での床置設置することも考慮し
て設計されている。例えば、図10からわかるように、
計測ユニット11の本体は、据え置きを安定にするため
に、上部から下部へ末広がりに構成されている。また、
より据え置きを安定にするために、伸縮自在な補強脚1
11を備えている。なお、この補強脚111には、高さ
が調節可能な、螺合したアジャスター111aを備えて
いる。(もちろんアジャスター111aは補強脚111
でなくとも、計測ユニット11に設けた脚部に直接設け
てもよい。)更に、図16からわかるように、液体が充
填されると重量が大きくなる校正液タンク24及び緩衝
液タンク26を本体下部に配置したことにより、より安
定感が高められている。
明する。
の有無やトイレ室内への人の侵入(あるいは退出)を検
出する人体検出センサ260が設けられていて、コント
ローラ36は、人体検出センサ260の出力に基づい
て、各種アクチュエータの制御を行うが、詳細は後述す
る。本実施例の図16において人体検出センサ260は
計測ユニット11の操作部38、表示部39近傍に設置
されており、検出手段として赤外反射光を検知するもの
を例示しているが、人体を検出するに好適な設置場所と
検出手段であればこれに限定されるものではない。
ト12の前面部などの計測ユニット11以外の場所でも
構わない。検出手段は人体の便座への着座を検知するマ
イクロスイッチや加圧導電ゴムであったり、静電容量の
変化を検知する静電容量式であってもよい。または操作
部38の各スイッチの操作を検知することによって間接
的に人体を検出するものでもよい。さらには、温水洗浄
便座装置に備えられた人体検出手段を流用(共用化)し
ても良い。
に示すように、シリンダ166とピストン168とを有
し、このピストン168は、シリンジ駆動モータ22の
回転をリードスクリュウ機構172によって直線運動に
変換することにより上下動される。コントローラ36
は、シリンジ駆動モータ22を駆動することによりロー
タリーバルブシリンジ18の行程を制御する。ロータリ
ーバルブシリンジ18のポート174は電動ロータリー
バルブ176に接続されている。電動ロータリーバルブ
176は、複数のポートを備えたステータ178と、ロ
ータ180と、コントローラ36に制御されるロータリ
ーバルブ駆動モータ20とで構成される。コントローラ
36は、ロータリーバルブ駆動モータ20を駆動してロ
ータ180を回転させることにより、ロータリーバルブ
シリンジ18のポート174をステータ178のいづれ
かのポートに接続し、ロータリーバルブシリンジ18を
駆動することにより液体(水、緩衝液、校正液、尿等)
を吸引又は吐出する。ステータ178は、6つのポート
を有し、夫々、洗浄水タンク106、緩衝液タンク2
6、校正液タンク24、尿糖センサ28の入口118へ
の搬送チューブ150(尿糖センサ28の出口120は
チューブ152によりボウル部に延長している)、採尿
アーム32からの搬送チューブ76、洋式便器100の
ボウル部に延長する排出管186に連通している。
ピストン168に対して上方に取り付けられており、シ
リンジ内に吸引された気泡が浮力により容易にシリンジ
内から除去できるよう構成されている。またより好まし
くは図16および図17に示されるように、シリンダ1
66とピストン168略鉛直方向に配置されたほうがシ
リンダ166内の空気を排出することができる。この構
成によりシリンジ内に空気が残留することがなく、従っ
て尿糖センサ28内に気泡が搬送されて測定値に悪い影
響を与えることがない。
図17からわかるように、電動ロータリーバルブ176
をシリンダ166の上部から分離してロータ180を別
のロータと交換することができるように構成されてい
る。従って、例えば、より多数のポートを有するロータ
を上記ロータ180の代わりに用いれば、尿糖以外の別
の成分を検査するためのセンサや校正液タンク等を計測
ユニットに追加することも可能である。
下、搬送チューブ150とチューブ152をまとめてセ
ンサ管と呼ぶ)および排出管186は、後述する図24
のステップS200における配管充填にて緩衝液が充填
されたときにステータ178におけるそれぞれのポート
に同一の圧力(大気圧)が加わるように、それぞれの先
端(開放端)を床から同一高さに固定される。このた
め、万一、搬送チューブ150と排出管186のステー
タ178におけるそれぞれのポートが連通した場合であ
っても、互いに充填された液が混じりあうことがなく、
その後搬送チューブ150に打ち込まれる校正液やサン
プル(尿)を定められた量だけ確実に尿糖センサ28に
到達させることができる。
26の内部構造の概略図である。校正液タンク24、緩
衝液タンク26内部には液量検知手段としての電極62
1、622、623、624が鉛直方向に挿入され、液
量を電気信号に変換している。
625と表面に液量表示している表示部材626がフロ
ート支持棒627によって支持され、軸629周りに回
動する。表示部材の表示は窓部628により、計測ユニ
ット11の外部へ表示できるようになっている。この窓
部628は液の補充口242、262近傍に設置されて
いるため、液の補充をしながら並行して液量を確認しや
すく、従って液の補充時にうっかり満水以上にして液を
あふれさせてしまうようなことを防止している。
800外から動きが見えるように設け、フロート800
の上下で液量を確認することもできる。このようにすれ
ば、液補充時に液を溢れさせてしまうことがない。
けて、例えば、使用する液の数だけ御炉を使い分けて液
面を見やすくすることもできる。このようにすれば、誤
注入も防止できる。
透明な材質で形成されることは言うまでもないが、より
見やすくするため、部分的にタンクの表面を凸レンズに
しても良い。
い順に電極(L)622、電極(M)623、電極
(H)624である。電極の括弧内はそれぞれ、液面高
さをあらわしており、測定に必要十分な液量がなくなっ
たことを検知するLレベル、液量が少なくなってきたこ
とを予告し使用者に報知するMレベル、液補充が十分に
なったことを検知するHレベルの3つのレベルを設定し
ている。電極数はこれに限定されず必要とする液量測定
の程度に応じて2本以上の何本でも良い。
効体積の5〜15%程度で良い。
て、Lレベル、Mレベルになると、後述する図23の校
正液補充LED393,緩衝液補充LED392を点
滅、点灯させて使用者に報知しているが、図16の通信
用端子114によりトイレ外部へ通信する手段(例えば
光通信等)を接続することが可能である。そうすること
により、液量の低下を使用者がその場に行かなくても通
信の受信手段(例えば携帯用のリモコン等)で受信する
ことが可能となる。上述したことは、後述するセンサ寿
命検知手段を同様に通信できることは言うまでもない。
2種類の液量検知手段を設けているが、液量の変化に応
じて可動するフロート625によって回転する軸629
の回転を利用して、ホールICやマイクロスイッチなど
の位置検出手段を設けて、これを電気信号に変換しても
よく、この場合は電極が不用になる。同様に、電極で検
知した電気信号によってをタンク液補充口242、26
2近くに液量を表示すれば、フロート625は使用せず
ともよい。
3に一例を示す。液タンク26の重量を弾性体810と
マイクロスイッチ812を組み合わせたセンサにより検
出し、使用者に報知しても良い。液が充分に満たされて
いるときは、液タンク26、及び液の重量で弾性体81
0は縮み、マイクロスイッチ812をONさせ、液が有
ることを検知する。また、液量が少なくなってきた場
合、弾性体810により液タンク26が押し上げられ、
マイクロスイッチ812はOFFし、液が無くなったこ
とを検知する。
る浮子814の上下で液面高さを検出出来るセンサ(フ
ロートスイッチ)を使用して、ある一定の高さ(Mレベ
ル・Lレベル)を検出して、その旨を使用者に報知する
ようにしても良い。
であれば、測定回数から各液残量を演算し、使用者に報
知することも可能である。
621と各液量検知電極622、623、624との間
の導電によって検知されるわけであるが、常時電極間に
通電すると液の成分が電極に析出してしまう。そこで、
電極への通電は制御部であるコントローラ36がタンク
液量を確認する必要がある時の短時間のみに限られ、常
時の通電は行わないようになっている。
り出し口は、タンクの略最下部から行われるが、ここに
ストレーナ630を設けてロータリーバルブシリンジ1
8(もしくはその先の尿糖センサ28)への異物混入を
防止している。さらに、この出液取り出し口はタンク下
部に設けたドレン210のほぼ上部に設けられており、
ドレン210を取り外した時にストレーナ630の交換
も容易に行えるようになっている。またこのドレン21
0部分は底部の他の部分より低くなっているため、液の
残量が少なくなった場合でも採液しやすくなっている。
衝液タンク26を別体としたが、これは必ずしも別体と
する必要はない。例えば、単一のタンクを適宜容積比率
で2室に分割して各室の上部にそれぞれ液補充口を設け
て成る一体型タンクを上記2つのタンクの代わりに用い
ることももちろん可能である。校正液と緩衝液の純度は
直接測定精度に影響するため、十分管理する必要があ
る。
液、緩衝液がロータリーバルブシリンジ18を介して順
次送り込まれるので、送液切替時に微量であるが、校正
液、緩衝液のタンク24、26に他の液が混じる恐れが
あり、積み重なると測定精度を落としてしまうという問
題がある。送液時の吸引によってタンクに負圧が発生し
てしまい、この負圧によってタンク内に液が逆流しやす
くなるのである。
誤動作によってもタンク内に液が逆流するおそれもあ
る。いずれにしても一旦送り出された液が再びタンクへ
逆流することは好ましくない。そこで、送液切替部であ
るロータリーバルブシリンジ18と校正液タンク24、
緩衝液タンク26の間に液の逆流を防止する逆流防止
部、具体的な一例としては配管チューブに逆流防止弁を
設けている。
ンクの一部、または液注入口242、262(含むキャ
ップ241、261)にタンク内の負圧を解消する穴や
弁部材を設けてもよい。
をコントローラ36を中心として示すブロック図であ
る。コントローラ36は、マイクロコンピュータを中心
とする論理演算回路として構成されており、詳しくは、
予め設定された制御プログラムや内蔵するタイマーなど
に従ってロータリーバルブ駆動モータ20等を制御する
ための各種演算処理を実行するCPU362と、CPU
362で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログ
ラムや制御データ等が予め格納されたROM364と、
同じくCPU362で各種演算処理を実行するのに必要
な各種データが一時的に読み書きされるRAM366
と、上記各種センサ(たとえば、電極34)からの検出
信号や操作部38の各種スイッチからの信号を入力して
CPU362の処理可能な信号に変換する入力処理回路
368と、CPU362での演算結果に応じてロータリ
ーバルブ駆動モータ20、シリンジ駆動モータ22、採
尿アーム駆動モータ23、通信用端子114(たとえ
ば、ボーレート:2400bps、キャラクタ長:8b
it、パリティ:イーブン、ストップビット:1、コー
ド:ASCII、レベル:RS232C)、表示部39
等に駆動信号を出力する出力処理回路380等を備えて
いる。また、コントローラ36には、データ等の記憶お
よび支障検出内容を記憶するための不揮発性メモリ(E
EPROM367)を備えており、電源を切られた場合
でも、記憶している内容が消えてしまうことがない。
ト11内にデータの記憶部を持つことを説明したが、別
の記憶媒体(フロッピー(登録商標)ディスクを始め、
CDROMやICカード)を利用して計測ユニット11
の通信端子114からデータを読み込み、該記憶媒体に
データを記憶させて携帯可能とできるようにしてもよ
い。
が小型化可能であることから、有効度はきわめて高い。
そしてこれら記憶媒体からパソコン上にデータを落とし
込み、専用のソフトウェア(これも計測ユニットからダ
ウンロードできるものとしてもよい)と使用して個人の
食事内容を始めとするさまざまな生活情報を付加するこ
とで総合的な健康管理に役立てることもできるのであ
る。
め、例えば停電などで電源供給が一時的に断たれても、
タイマーがずれることがない。
は、電源供給が一時的に断たれた際にバックアップする
動作によりいろいろ考えられる。例えば、上記したタイ
マー程度の小電力であれば電解コンデンサー(スーパー
キャパシタ)で良い。
断たれた時、その動作を装置保護のため最後まで稼動さ
せようとする場合などは、比較的大きな電力容量が必要
となる。このような場合は、電池が良い。
るタイプだとメンテナンスが不要となり、使い勝手が良
い。
ジ18等を駆動するモータについては特に種類は限定さ
れないものの、特性上ステッピングモータを使用するこ
とが特に好ましく次に説明する。
2相励磁方式で駆動される。通常の伸出や収納動作およ
び位置出しについてはある一定速度で駆動される。この
場合、測定時間の短縮のために、その駆動速度(例えば
200pps)は速い方が望ましいが、一方アーム位置
を微調整する場合にはこれよりも遅い速度(例えば10
0pps)で駆動することが使用勝手が向上する。
便座102や便ふた104の開閉動作や使用者の着座・
離座動作による振動で位置ずれを起こす。他にも便器内
に伸出して採尿する時に尿の衝撃などで位置ずれを起こ
してしまい、結果として尿をうまく採取することができ
なくなるため、採尿アーム32の収納時や採尿時には採
尿アーム駆動モータ23に(たとえば一相励磁で)保持
電圧を印加することで位置保持を行うようにコントロー
ラ36が制御する。こうして採尿アーム32は前述した
位置だしの効果とあいまって極めて正確に制御されるた
め、確実に採尿することができるのである。
よって電力を浪費するため、人体検出センサ260の出
力に応じて保持電圧印加の制御を行う。
検出した場合、採尿アーム32を収納方向へ駆動させる
ことにより上記位置ずれをなくすことができる。また、
人体検出センサ260が人が離れたことを検出した場
合、採尿アーム駆動モータ23への通電を止めることに
より電力の浪費を防止することができ、さらに好まし
い。
とシリンジ駆動モータ22について説明する。
ンジ駆動モータ22の駆動速度すなわち各種の送液速度
はステッピングモータへ印加するパルスレートを可変す
るのみで、複雑な制御をすることなく容易に且つ確実に
変化させることができる。ロータリーバルブシリンジ1
8にあるピストン168の駆動速度を可変する手段を有
することは非常に有効であり、本実施例に従って説明す
る。
する場合は高速の第一のパルスレート(例えば100p
ps)で駆動する。高速で駆動することで、洗浄に必要
な時間を少なくすることができる。
正液を送液する場合には、低速の第二のパルスレート
(例えば20pps)で駆動し、センサー上の酵素膜等
に対するダメージを低減することができる。
られる尿や校正液、緩衝液(尿糖以外を測定する場合は
それに適したセンサと液を使用する)などの送液量は極
めて正確に管理する必要がある。ロータリーバルブ駆動
モータ20とシリンジ駆動モータ22にステッピングモ
ータを用いることによってこれらの管理が可能になる。
モータ起動時は前回停止したパルスから同相で励磁を開
始する。また、反転時にはギアやその他の遊びを吸収す
るためのパルス数を加算して印可する。特に厳密な位置
制御の必要なロータリーバルブやシリンジはこれらの制
御を行うことが非常に効果的であり、極めて精度良く制
御することが可能になる。
尿糖センサ28は、搬送チューブ150またはチューブ
152に液体が充填されている際に尿糖センサ28が取
り外されても液体が漏れないように、搬送チューブ15
0およびチューブ152よりも位置エネルギーの高い位
置に配設されている。
式図を図20(a)に示す)を利用したものである。す
なわち、生命活動の老廃物である尿中には極めて多くの
化学種が含まれている。本発明でいう尿糖はグルコース
(ブドウ糖)を指すが、健常人ではもちろん、糖尿病患
者などで多く排出される場合においても、他の成分、例
えば尿素やアンモニアに比べ濃度はかなり低い。従っ
て、尿糖センサ28は、多くの成分の中からグルコース
を特異的に識別するプローブとしての機能と、それを電
気信号に変換するトランスデユーサとしての機能を共に
備えている必要がある。尿糖センサ28ではプローブと
してグルコースを特異的に酸化する酵素であるグルコー
スオキシターゼ(GOD)を用い、トランスデユーサと
しては過酸化水素電極を用いている。検出反応を以下に
示す。
ビン酸とも反応し、上記2つの式以外の出力を与え測定
誤差の要因となる。それを避けるため、分子識別部(酵
素膜)と信号変換部の間に分子量の小さな過酸化水素の
みを選択的に透過する選択透過膜を形成している。
ース濃度とセンサー出力が比例関係となる濃度範囲を拡
大するために、サンプル中のグルコースの酵素膜への拡
散を制限するための膜(拡散制限膜)を設置すること
も、一般に行われている。
ンプル中のグルコースの定量分析に際しては、ポテンシ
ョスタット130により、参照極133(Ag/AgC
l)に対する作用極135(Pt)の電位が正の一定値
(たとえば、+0.6V)になるように作用極135と
対極137(Ag)との間を流れる電流は過酸化水素の
発生量に応じて変化する。したがって、作用極135と
対極137との間を流れる電流を検出することにより、
過酸化水素の発生量を検出し、これに基づいて尿サンプ
ル中のグルコース濃度を演算することができる。作用極
135と対極137との間を流れる電流は抵抗132に
よって電位差に変換され、電位差は増幅回路134によ
って増幅され、その出力端子136から出力される。出
力端子136の出力は、コントローラ36の入力処理回
路に入力され、グルコース濃度の演算に利用される。
知濃度のグルコースを含む溶液すなわち校正液を測定
し、グルコース濃度と電流値の変化量の比例定数を明ら
かにした上で測定を行う。
るとともに支持塩としても機能するKClやNaCl及
びリン酸等の緩衝剤が溶解してある。
する場合には、緩衝液によるサンプルの希釈倍率を上げ
るために、サンプルの打ち込み量を少なくする方法やサ
ンプル打ち込み部分から検出部までの配管を長くしたり
送液速度を落としたりして希釈のための時間を稼ぐ方法
が取られてきた。
れる尿検査装置においては、サンプルを正確かつ微少量
分取することは困難であり、配管長を長くして希釈のた
めの時間を稼ごうとすれば多量の緩衝液を浪費する上に
測定に要する時間も長くなるという欠点も有している。
希釈することなくセンサーに送液してフロー測定を行う
こととした。
でフロー測定を行った際のセンサー出力を、センサーに
サンプルを送液してからの時間経過とともに表したもの
である。KCl濃度50mMの緩衝液を用いて、大量の
Clイオンを含んでいるサンプル中のグルコースを測定
すると、サンプルが参照極133に到達した時に参照極
133電位が急速に低下するため電流値の急激な減少が
起こる。つづいて、サンプル中のグルコースから作用極
135上に担持されたGODの作用により過酸化水素が
生成され、発生した過酸化水素は作用極135上で酸化
されて過酸化水素の酸化電流を生じる。図22(a)の
例で説明すると、センサーにサンプルを送液してから約
2秒後にサンプルがセンサーに到達し、参照極133電
位の低下により電流値の急激な減少が起こり、約4秒後
からサンプル中のグルコースから作用極135上に担持
されたGODの作用により過酸化水素が生成され、発生
した過酸化水素は作用極135上で酸化されて過酸化水
素の酸化電流を生じている。そして約10秒後に出力は
飽和状態に到達している。このとき、サンプル中のグル
コースに起因する出力電流を得ようとすれば、約10秒
後の電流値と約3秒後の電流値の差をとらなければなら
ない。
のClイオン濃度が低いため、センサーにサンプルを送
液してから約2秒後にサンプルがセンサーに到達すると
参照極133電位の上昇により電流値の急激な増加が起
こり、約4秒後からサンプル中のグルコースから作用極
135上に担持されたGODの作用により過酸化水素が
生成され、発生した過酸化水素は作用極135上で酸化
されて過酸化水素の酸化電流を生じている。そして約1
0秒後に出力は飽和状態に到達している。このとき、サ
ンプル中のグルコースに起因する出力電流を得ようとす
れば、約10秒後の電流値と約3秒後の電流値の差をと
らなければならない。
センサー出力とセンサー出力の最大値(図22(a)の
例では0秒後と約10秒後)の差をもってグルコースに
起因するセンサー出力とするか、安定時からセンサー出
力が飽和するまで充分な時間での出力の最大値と最小値
(図22(b)の例では0〜2秒後と約10秒後)の差
をもってグルコースに起因するセンサー出力としてき
た。しかしこれらの方法ではグルコース濃度に対応した
過酸化水素の酸化電流のみを正確には測定することがで
きず、測定精度が悪化する。
ンプル送液開始を基準として、約2秒後にセンサーにサ
ンプルが到達するものとみなし、基準点から3秒後にベ
ース電流値を、同じく10秒後にピーク電流値を検出す
ることによってグルコースにのみ起因するセンサー出力
を正確に測定することができた。
ンサーへのサンプルの送液開始(ステップS800)の
時刻を記憶しておき、それから所定時間経過するまで待
機して(この待機時間には、サンプルがセンサーに接触
すると想定される時間、及びサンプルがセンサーに接触
したのちベース電流安定までに必要と想定される時間が
含まれる)(ステップS802)、その後センサーのベ
ース電流値を取得(尿糖センサ28の出力をCPU36
2に取り込み、RAM366に記憶する)(S804)
し、さらに所定時間経過するまで待機して(この待機時
間は、ベース電流値取得時刻からピーク電流安定までに
必要と想定される時間である)(ステップS806)、
その後センサーのピーク電流値を取得(尿糖センサ28
の出力をCPU362に取り込み、RAM366に記憶
する)(S804)し、演算(前記記憶したピーク電流
値とベース電流値の差を計算して極大電流値を確定す
る)(ステップS810)を行なう。
開始をセンサー出力の検出を行う時間系列の基準点とし
たが、この基準点はベース電流値とピーク電流値の検出
時刻を正しく規定できればどのような時点でもかまわな
い。また上記の例でいう3秒や10秒という時間は、セ
ンサーにサンプルを接触させるための機構・構造や、セ
ンサー自体の反応時間に依存する設計値であり、本発明
を適用しようとする測定装置及びセンサーの特性により
適切な値を設定すべきであることは言うまでもない。
値(極大電流値)の確定には、センサー出力を所定の頻
度で検出してその都度ベース電流値との差を演算して最
大値のみを記憶しても良いし(差のピークホールド)、
センサー出力を所定の頻度で検出しながら検出された最
大値または最小値を記憶(ピークホールド)しておき最
後にベース電流値との差を演算しても良く、その方法は
自由に設計可能である。
要請もあってその出力は微小なものであるので、ノイズ
の影響を受け難いようにベース電流値やピーク電流値を
確定する際には複数回検出したセンサー電流から演算す
ることが望ましい。演算方法は、単純平均としたり、移
動平均の最大値または最小値とするなど種々の方法が考
えられる。
因するセンサー出力から測定対象物質の濃度を決定する
には、測定対象物質濃度既知の校正液を上記の液体サン
プルと同様の方法で測定し、以下の式に従ってその濃度
を演算する。 サンプル中の測定対象物質濃度= サンプル測定時極大
電流値÷校正液測定時極大電流値×校正液中の測定対象
物質濃度 通常、電気化学センサーには温度による感度変動等が存
在するため、サンプル測定の前または後に上記の校正液
を測定することが常識となっている。ただし、校正液の
測定の際にまで、必ずしも本実施例のような出力の分析
方法を行なう必要はない。例えば校正液の組成が、緩衝
液に所定濃度の測定対象物質を添加しただけのものであ
れば、出力の分析に当たり前記のような問題は発生しな
いため、前記の従来の出力分析方法で充分に正確な測定
対象物質のみ起因する出力を確定することができるから
である。
物質がグルコースである電気化学センサーを用いている
が、尿以外の体液(だ液、汗、血液)やその他の溶液サ
ンプル等にも適用可能であり、測定対象物質としては、
尿糖、血糖、尿蛋白、尿潜血、L−アスコルビン酸、L
−乳酸、コレステロール、フェノール、エタノール、L
−アミノ酸、等にも適用可能である。
のように設計上所定の時間間隔で起こる、ベース電流が
安定するタイミングとピーク電流の出現するタイミング
の間で電流値の変化速度(微分値)又は加速度(2階微
分値)を取得して、これを同様にして取得した校正液に
おける電流値の変化速度又は加速度と比較して、サンプ
ル中の測定対象物質の量を特定することも可能である。
状況によって変化するが、緩衝液に添加するKCl濃度
は、尿中Clイオン濃度の平均値である170±80m
M(1σ)の範囲であることが望ましい。添加する塩は
KClのほかにNaCl、さらにこれらを混合してもよ
い。
って変化するが、緩衝液のpHは尿pHの分布から5.
0〜7.5とすることが望ましい。緩衝剤としては、グ
ルコースオキシダーゼの活性を阻害しないもの例えばリ
ン酸緩衝液などが望ましい。
方式の測定においても有効であり、電極活性物を生成す
る酵素を用いたアンペロメトリック方式のバイオセンサ
にも広く活用可能である。
細に説明をする。
おんなスイッチ382、取り消しスイッチ383、記憶
/呼出スイッチ384、A〜Dスイッチ385、掃除モ
ードスイッチ386、A〜DのLED396、現在時刻
スイッチ387、節電時刻スイッチ388、調節スイッ
チ389、尿糖センサ交換LED394、準備中LED
395等が設けられている。
示しないがスイッチが特定できるように凹凸が設けられ
ており、はっきりとスイッチが識別でき、格段に操作し
やすいものとなるよう配慮されてある。スイッチの識別
は凹凸だけでなく、着色された光をスイッチ個別に付設
してもよい。またスイッチの大きさや形状を変えて使用
者が特定できるようにすることも可能である。
の理由から使用頻度の少ない各種の設定スイッチは、使
用頻度の多い操作スイッチとは少し離して設置し、ふた
で覆うなどしてもよく、この場合は使用者がたくさんの
スイッチに戸惑うことがない。
から成る最大4桁の文字列を表示する文字表示部391
a及び日時を表示する日時表示部391bを備えてい
る。文字表示部391aの下3桁は、図23に示したよ
うに、それぞれ7つの発光セグメントから成り、0から
9までの数字の他、英字"E"や記号"−"(ハイフン)等
を表示することができる。また、最上位の1桁は2つの
発光セグメントから成り、数字"1"を表示することがで
きる。数字は0から9までの発光セグメントとすること
がより望ましい。また、日時表示部391bにも上記の
ような発光セグメントが用いられている。日時表示部3
91bには、通常は現在日時(月、日、時、分)が表示
されるが、現在時刻スイッチ387又は節電時刻スイッ
チ388が押された時には時刻設定モードとなる。時刻
設定モード時に調節スイッチ389を操作すると、日時
表示がそれに応じて変化する。また、機器の異常(エラ
ー)が発生した場合には異常を示す英字"E"とその番号
が示されることになる。
且つはっきりと明るく見易いということから蛍光表示管
を用いているが、もちろん、カラー液晶などを設けても
よく表示バリエーションを増やすこともできる。(図示
しない)表示する内容についても前記した内容に限られ
るものではない。
状態、測定データ、各個人のこれまでのデータの推移や
健康管理の指示を表示するものであれば、使用者にとっ
て非常に好ましいものとなる。操作方法の説明表示をす
れば、初めて使用する使用者や高齢者にもわかりやすく
安心して使用できる。また誤操作によって故障が発生し
たり誤データを提供することもない。
の尿検査装置はトイレ内にて一人で使用することを主使
用としているため、前述したように操作方法を表示した
り、あるいは現在の動作状態を表示すれば、検査機が何
をしているかが使用者にわかるため、データ収集中な
ど、待ち時間に使用者が不安になるようなこともない。
表示するデータについても、ただ今回の測定データを表
示するのみならず、これまでのデータの推移やデータに
ついての簡単なコメントや健康管理のアドバイスを、文
字だけでなく、図やグラフや人物などの画像を駆使する
ことができ、使用者は検査という暗いイメージを払拭
し、楽しく健康管理ができることになる。
報を使用者に伝えることができるし、さらに操作部38
と表示部39を一体化したタッチパネルを採用すること
で、操作部のスイッチも不要になり、このスペースを表
示部39に活用すれば、表示部39の大画面化が図れ、
きわめて操作しやすいものとなる。
本実施例の図には示していないが特に検査ユニットに固
定して設置する必要はなく、充電部や電源部を備えて着
脱可能としてもよいし、赤外光通信手段を備えたリモコ
ンとしてもよい。
発光セグメントは、長期間使用されると、各々の使用頻
度に応じて輝度や点灯速度にばらつきが生じてくる。こ
のような特性上のばらつきをできるだけ小さくするた
め、例えば、全ての発光セグメントを一斉に所定時間
(例えば数秒間)点灯する、といった動作を定期的に行
うこともできる。液晶の場合も劣化を防ぐためにスクリ
ーンセーバーを用いても良い。
A〜DのLED396に対しては、次のような記憶判定
および処理が行われる。すなわち、測定結果を記憶させ
る場合には、表示部39に「測定結果表示中(後述する
図26のステップS426以降)」に、A〜Dスイッチ
385を押したとき、押されたスイッチのA〜D LE
D396が点灯し、記憶/呼出スイッチ384を押すこ
とで、測定結果を記憶する。また、採尿時の採尿アーム
32の位置も合わせて記憶することができる。
ッチ385と異なるA〜Dスイッチ385を押すこと
で、改めて測定結果を記憶することができる。なお、取
り消しスイッチ383を押すか、所定時間(たとえば5
分)経過すると消える。
は、待機中(後述する図24のステップS650の次回
の測定準備終了後)、又は準備中LED395が点滅中
に、記憶/呼出スイッチ384を押すと、A〜D LE
D396は全て点滅する。点滅しているA〜D LED
396の近くに配置されたA〜Dスイッチ385のいず
れかを押すと、押されたスイッチに記憶された最新のデ
ータおよびデータを記憶した時刻(以下データ等とい
う)を表示し、押されたスイッチのLEDは点灯、押さ
れたスイッチ以外のLEDは消灯する。調節スイッチ3
89でデータをスクロールさせることができる。
たA〜Dスイッチ385と異なるA〜Dスイッチ385
を押すと、改めて押されたスイッチに記憶しているデー
タ等を表示する。この際、押されたスイッチのLEDは
点灯し、先に点灯していたLEDは消灯する。
3を押す、もしくは、所定時間(たとえば5分)経過す
ると消える。
呼出スイッチ384を押し、次に、A〜Dのいずれかの
スイッチ385を押す。調節スイッチ389によってデ
ータをスクロールさせ、記憶/呼出スイッチ384を連
続して3秒以上押せばよい。なお、結果表示は、取り消
しスイッチ383を押すもしくは、所定時間(たとえば
5分)経過すると消える。
ーム32の位置をA〜Dスイッチ385に記憶させた場
合、次回測定時におとこスイッチ381,おんなスイッ
チ382を押すかわりに、A〜Dスイッチ385を押す
ことで、A〜Dスイッチ385に記憶されている位置に
採尿アーム32を伸出させて、測定後の結果を自動的に
押したA〜Dスイッチ385に記憶するようにすると、
操作が簡素化でき、且つ結果表示までその場に待ってい
る必要もない(以下、おとこスイッチ381,おんなス
イッチ382及び上述した記憶操作を行った後のA〜D
スイッチ385を「測定SW」とする)。
の動作、すなわち、尿検査装置10のコントローラ36
により実行されるプログラム尿糖検査処理について図2
4を参照しつつ説明する。
0参照)をコンセントに差し込み、電源が投入された時
は図24のようなフローをたどる。イニシャル動作(ス
テップS100)の後で現在時刻セット判断(ステップ
S110)により、ポンプ16への呼び水動作(ステッ
プS120)への移行を判断し、各モータ(ロータリー
バルブ駆動モータ20、シリンジ駆動モータ22、採尿
アーム駆動モータ23)の位置出しを行い(ステップS
150)、配管充填(ステップS200)する。そして
校正液を吸引(ステップS350)してこれを測定(ス
テップS400)する。この際、センサ出力をCPU3
62に取り込みGain(センサ出力の増幅度)を設定
する。その後採尿アーム32及びシリンジ18内の洗浄
(ステップS450)を行う。洗浄後に空引き(ステッ
プS500)して洗浄水を排出した後で排出管186の
充填(ステップS550)とセンサ管充填(ステップS
600)を行って次回測定準備(ステップS650)が
完了し、待機状態となる。
と、校正・測定判断(ステップS700)にて「測定」
と判定され、尿測定(ステップS750)を行った後
に、校正液吸引(ステップS350)を行い、校正液測
定(ステップS400)を行う。その後は洗浄(ステッ
プS450)、空引き(ステップS500)、排出管充
填(ステップS550)、センサー管充填(ステップS
600)を順次行い、次回測定準備(ステップS65
0)へ移行する。
説明する。
は、具体的には、図25のフローチャートに示す要領で
進行する。RAM366をチェックしこれをクリアする
(ステップS102)。表示部39の蛍光表示管と全L
EDを一定時間(例えば2秒)点灯(ステップS10
4)した後、不揮発性メモリEEPROM367の書込
内容を確認・修復し(ステップS106)、読込(ステ
ップS108)を行う。ここでEEPROMから読み込
む内容としては例えばセンサの寿命に関するデータ、セ
ンサ通電時間、コントローラ38のトータルの通電時
間、センサ交換回数、凍結履歴やそのた安全機能動作の
有無などがあげられる。つづいて校正液や緩衝液や各種
配管の凍結有無情報を凍結履歴有るか否かの判定(ステ
ップS110)、で行い、尿糖センサ28が有るか否か
の判定(ステップS112)、と校正液や緩衝液のタン
ク残量を検知するステップS114とステップS116
を行い、センサ寿命を確認するセンサ寿命検知機能を作
動させ(ステップS118)を行う。なお、各種検知動
作にて、否定的(異常など)に判定された場合は、製品
の安全動作と異常の表示を行う動作へと移行するが、詳
細はここでは述べない。
は、具体的には、図26のフローチャートに示す要領
で、採尿アーム駆動モータ23による採尿アーム32の
伸出・収納(ステップS152)、ロータリーバルブ駆
動モータ20によるロータリーバルブの正・逆回転(ス
テップS154)、及びシリンジ駆動モータ22による
シリンジの上昇・下降(ステップS156)を行なうこ
とにより、採尿アーム駆動モータ23、ロータリーバル
ブ駆動モータ20及びシリンジ駆動モータ22を突き当
てなどの位置決めを行い各々所定の位置に移動させるこ
とである。
ム駆動モータ23以外のモータは床上に据え置かれた計
測ユニット11に内蔵されているのに対し、採尿アーム
駆動モータ23を備える採尿ユニット12は便器の上面
に装着されており、使用者が便座102や便ふた104
を回動させる際に採尿アーム32の位置がずれてしまう
可能性がある。このため、上記位置出しに際しては、採
尿アーム駆動モータ23の位置出しを入念に行うことが
望ましい。
的には、図27のフローチャートに示す要領で、水を吸
引(ロータ180によりポート174は水ポートと連通
し、ピストン168は1/2程度まで下降し、水をシリ
ンダ166内に吸引)(ステップS204)、排出管1
86充填(ロータ180によりポート174は排出管1
86ポートと連通し、シリンダ166は最上部まで上昇
し、排出管186内に水を充填する)(ステップS20
8)、緩衝液レベル>Lの判定(ステップS214)、
センサ管充填(ロータ180によりポート174は緩衝
液ポートと連通し、ピストン168は1/2程度まで下
降し、シリンダ166内に緩衝液を吸引し、その後、ロ
ータ180によりポート174は搬送チューブ150ポ
ートと連通し、ピストン168は最上部まで上昇し、搬
送チューブ150・チューブ152内に緩衝液を充填す
る)(ステップS216)することである。なお、ステ
ップS214において、否定的な判定がなされた場合に
は、緩衝液補充LED392を点灯する。
体的には、図28のフローチャートに示す要領で、校正
液吸引(ロータ180によりポート174は校正液ポー
トと連通し、ピストン168は1/8程度まで下降し、
校正液をシリンダ166内に吸引)(ステップS35
4)、余剰液排出(ロータ180によりポート174は
採尿ポートと連通し、ピストン168は前述した下降位
置と最上部の中間まで上昇し、シリンダ166内の校正
液を排出)(ステップS358)することである。
吸引前(ロータ180によりポート174は搬送チュー
ブ150ポートと連通し、ピストン168は最上部まで
上昇)に、ピストン168を数ステップ下降させて搬送
チューブ150ポート近傍に付着している気泡を吸引さ
せて、気泡を含んだ緩衝液を排出管186に捨てても良
い。
体的には、図29のフローチャートに示す要領で、ステ
ップS402でシリンダ166内に吸引した校正液を排
出(ロータ180によりポート174は排出管186が
接続された排出ポートと連通し、ピストン168は上昇
し、校正液を少量排出)(ステップS402)、ベース
電圧調整(ステップS404)、校正液送液とセンサー
出力取得(ロータ180によりポート174はセンサポ
ートと連通し、ピストン168は上昇し、校正液を尿糖
センサ28まで送液する)(ステップS406)、演算
(ステップS408)、結果表示(ステップS426)
することである。
0)にて、「測定」と判定されたときは、上述した演算
(ステップS408)においては、「被測定物の濃度=
(検体に対する出力/校正液に対する出力)×校正液の
濃度」を行い、その後結果表示(ステップS426)ま
で行う。
0)にて、「校正」と判定された時は、上述した演算
(ステップS408)においては、「センサ出力をCP
U362に取り込みGain(センサ出力の増幅度)を
設定」を行って終了する(結果表示は行わない)。
始時に、ロータ180によりポート174はセンサポー
トと連通させた直後、ピストン168を速い速度(例え
ば100PPS)で数ステップ上昇させ、搬送チューブ
150内にある緩衝液で尿糖センサ28内の気泡をチュ
ーブ152へ排出しても良い。
は、図30のフローチャートに示す要領で、ポンプオン
(ステップS452)、余剰緩衝液排出(ロータ180
によりポート174は採尿ポートと連通し、ピストン1
68は最上部まで上昇し、シリンダ166内の緩衝液を
排出)(ステップS454)、水吸引(ロータ180に
よりポート174は水ポートと連通し、ピストン168
は最下端まで下降し、シリンダ166内に水を吸引)
(ステップS456)、水排出(ロータ180によりポ
ート174は採尿ポートと連通し、ピストン168は最
上部まで上昇し、シリンダ166内の水を排出)(ステ
ップS458)、水吸引(ロータ180によりポート1
74は水ポートと連通し、ピストン168は最下端まで
下降し、シリンダ166内に水を吸引)(ステップS4
60)、水排出(ロータ180によりポート174は採
尿ポートと連通し、ピストン168は最上部まで上昇
し、シリンダ166内の水を排出)(ステップS46
2)、少量吸排(ロータ180によりポート174は水
ポートと連通し、ピストン168は1/3程度まで下降
し、シリンダ166内に水を少量吸引する。その後、ロ
ータ180によりポート174は採尿ポートと連通す
る。この状態で、ピストン168は、一旦最上部まで上
昇してから再び1/3程度まで下降する、という往復運
動を2回繰り返す。これにより、上記少量の水が採尿ア
ーム32へ至る流路内を往復運動し、該流路が洗浄され
る)(ステップS464)、水吸引(ロータ180によ
りポート174は水ポートと連通し、ピストン168は
最下端まで下降し、シリンダ166内に水を吸引)(ス
テップS466)、水排出(ロータ180によりポート
174は採尿ポートと連通し、ピストン168は最上部
まで上昇し、シリンダ166内の水を排出)(ステップ
S468)、ポンプオフ(ステップS470)すること
である。
には、図31のフローチャートに示す要領で、エアー吸
引(ロータ180によりポート174は採尿ポートと連
通し、ピストン168は最下端まで下降し、シリンダ1
66内にエアーを吸引(搬送チューブ76内の水も同時
に吸引))(ステップS502)、排出(ロータ180
によりポート174は排出管186ポートと連通し、ピ
ストン168は最上部まで上昇し、シリンダ166内の
エアーおよび水を排出)(ステップS504)、エアー
吸引(ロータ180によりポート174は採尿ポートと
連通し、ピストン168は最下端までゆっくり下降し、
シリンダ166内にエアーを吸引(搬送チューブ76内
の水も同時に吸引))(ステップS506)、排出(ロ
ータ180によりポート174は捨ポートと連通し、ピ
ストン168は最上部まで上昇し、シリンダ166内の
エアーおよび水を排出)(ステップS508)すること
である。
体的には、図32のフローチャートに示す要領で、水吸
引(ロータ180によりポート174は水ポートと連通
し、ピストン168は最下端まで下降し、シリンダ16
6内に水を吸引)(ステップS552)、水充填(ロー
タ180によりポート174は排出管186ポートと連
通し、ピストン168は最上部まで上昇し、排出管18
6内に水を充填する)(ステップS554)することで
ある。
具体的には、図33のフローチャートに示す要領で、校
正液レベル>Lの判定(ステップS601)、緩衝液レ
ベル>Lの判定(ステップS602)、緩衝液吸引(ロ
ータ180によりポート174は緩衝液ポートと連通
し、ピストン168は1/2程度まで下降し、シリンダ
166内に緩衝液を吸引)(ステップS604)、緩衝
液レベル>Lの判定(ステップS606)、泡抜き(ロ
ータ180によりポート174は排出管186ポートと
連通し、ピストン168は上昇し、緩衝液を少量排出)
(ステップS608)、尿糖センサ28への送液(ステ
ップS610)することである。
600)後、ピストン168を数ステップ引き戻して搬
送チューブ150ポート近傍に残留している気泡を吸引
して、気泡を含んだ緩衝液を排出管186に捨てても良
い。
具体的には、図34のフローチャートに示す要領で、ピ
ストン位置出し(シリンジ駆動モータ22によるシリン
ジの上昇)(ステップS652)、ピストンロック防止
(シリンジ駆動モータ22によるシリンジの下降)(ス
テップS654)、ロータ位置出し(ロータリーバルブ
駆動モータ20によるロータリーバルブの逆・正回転)
(ステップS656)することである。
は、具体的には、図35のフローチャートに示す要領
で、CPU362リセット状態判定(ステップS70
2)、測定SWオン判定(ステップS706)すること
である。
には、図36、図37のフローチャートに示す要領で、
おとこスイッチ381オンの判定(ステップS752)
すると、採尿アーム32をおとこ位置(図2参照)へ伸
出(ステップS754)し、尿検知有(採尿アーム32
に備える電極34によって尿の有を検知する)の判定
(ステップS756)で、サンプル(尿)吸引(ステッ
プS758)を行い、採尿アーム32を収納(ステップ
S760)する。その後、余剰サンプル(尿)排出(ス
テップS762)する。その後、シリンダ166内に吸
引したサンプルを排出(ロータ180によりポート17
4は排出管186が接続された排出ポートと連通し、ピ
ストン168は上昇し、サンプルを少量排出)(ステッ
プS787)、その後、センサの使用回数寿命をカウン
トアップ(ステップS788)する。ベース電圧調整
(ステップS789)、サンプル送液とセンサー出力取
得(ロータ180によりポート174はセンサポートと
連通し、ピストン168は上昇し、尿を尿糖センサ28
まで送液する。同時に前述した方法でセンサー出力と取
得する)(ステップS790)、シリンジ洗浄(ロータ
180によりポート174は水ポートと連通し、ピスト
ン168は1/4程度まで下降し、シリンダ166内に
水を吸引、その後、ロータ180によりポート174は
採尿ポートと連通し、ピストン168は最上部まで上昇
し、シリンダ166内の水を排出。必要に応じて複数回
繰り返して良い。)(ステップS792)、緩衝液吸引
(ロータ180によりポート174は緩衝液ポートと連
通し、ピストン168は1/3程度まで下降し、シリン
ダ166内に緩衝液を吸引)(ステップS793)、泡
抜き(ロータ180によりポート174は排出ポートと
連通し、ピストン168は上昇し、緩衝液を少量排出)
(ステップS794)、センサーへ送液(ロータ180
によりポート174はセンサーポートと連通し、ピスト
ン168は上昇し、緩衝液を送液)(S795)を行い
終了する。
参照)、おんなスイッチ382がオン判定されたとき
は、採尿アーム32をおんな位置(図2参照)へ伸出
(ステップS764)し、採尿アーム32がおんな位置
で停止後、調節スイッチ389オン判定(ステップS7
66)で、採尿アーム微調動作(ステップS768)す
る。
32伸出後1分間尿検知しない場合には、1分経過判定
(ステップS770)により、採尿アーム32を収納
(図2参照)(ステップS772)する。その後、上述
した洗浄(ステップS450)、空引き(ステップS5
00)、排出管充填(ステップS550)、次回測定準
備(ステップS650)を行い、待機状態となる。
8に印加している電圧(0.6V)を瞬間低電圧(0
V)にし、再度印加電圧(0.6V)に戻しても良い
し、または測定動作以外は常時低電圧(0V)にして測
定時にだけ印加電圧(0.6V)にしても良い。(詳細
は後述する。)
ける採尿の別例を示すフローチャートである。このフロ
ーチャートでは、採尿アーム32が所定位置(おとこ位
置またはおんな位置:図2参照)まで伸出してから所定
時間(例えば1分間)の間に取り消しスイッチ383が
オンされたかどうかを判定するためのステップS782
が設けられている。ステップS756において尿が検知
されず、且つステップS782において取り消しスイッ
チ383のオンが検知されなかった場合はステップS7
70の1分間判定へ進む。
スイッチ383のオンが検知された場合は、採尿アーム
32を収納(ステップS784)し、所定時間(例えば
5秒)経過判定(ステップS786)へ進む。ここで、
5秒経過判定とは、ステップS754またはS764で
採尿アーム32を所定位置にセットしてからの経過時間
が5秒以上であるか否かを判定することをいう。ステッ
プS786において、経過時間が5秒以上であると判定
されたときには、上述した洗浄(ステップS450)、
空引き(ステップS500)、排出管充填(ステップS
500)、次回測定準備(ステップS650)を行い待
機する。一方、上記経過時間が5秒未満と判定されれ
ば、そのまま待機状態に入る。
特性を考慮してより正確な測定を行うシーケンスを提案
している。
行った後に、直ちに校正液を測定(ステップS350〜
ステップS400)し、両者を比較演算して結果を表示
するシーケンスである。
検出原理及び構造は図20(a)、(b)で説明した
が、以下にこの尿糖センサ28の特性を説明する。前述
したように、作用極135の材質としてPt(白金)を
使用し、作用極135は参照極133に対して一定電圧
(例えば0.6Vの電圧)が印加されている(図20
(b)参照)。
表面上が徐々に酸化される。電極表面上が酸化される
と、過酸化水素に対する白金の感度が低下してくる(図
39参照)。
度(出力)が低下する。従って、前述したが、尿中に含
まれる妨害物(例えば尿酸やアスコルビン酸等でセンサ
出力に対して擬陽性側出力してしまう)により、測定結
果に誤差が生じる。
ることも前述した(図20(a)参照)が、この酵素膜
はタンパク質であるため温度の影響を受けやすく、低温
時(例えば0〜10℃)は酵素活性が低くなり、また、
作用極135上の過酸化水素の反応も鈍くなるため、結
果としてセンサ出力が小さくなる(図40参照)。
活性が高くなり、また、作用極135上の過酸化水素の
反応も良くなるため、結果としてセンサ出力が大きくな
る(図40参照)。
第に活性を失い、出力は経時的に低下する(図示しな
い)。
尿測定した後に校正液を短時間に測定するので測定環境
(特に温度)の影響も受けず、常に精度の高い測定が可
能である。
ップS750)した後に校正液測定(ステップS350
〜ステップS400)を行い、演算するため、結果を表
示するまでの時間が長い。
ためには、尿測定(ステップS750)した後に校正液
測定(ステップS350〜ステップS400)を行うの
ではなく、測定SWを押下する前に校正液測定(ステッ
プS350〜ステップS400)を行うと良い。
の校正液測定(ステップS350〜ステップS400)
時のセンサ出力を記憶しておき、次回尿測定時の尿測定
(ステップS750)時のセンサ出力と比較演算して結
果を表示させることも可能である(図示しない)。この
ように、前回測定持に取得した校正値を用いることで、
結果表示までの時間を大幅に短縮することも可能であ
る。
する。例えば電源プラグもしくは漏電保護プラグをコン
セントに差し込み、電源が投入された時は、イニシャル
動作(ステップS100)の後で現在時刻セット判断
(ステップS110)により、ポンプ16への呼び水動
作(ステップS120)への移行を判断し、各モータ
(ロータリーバルブ駆動モータ20、シリンジ駆動モー
タ22、採尿アーム駆動モータ23)の位置出しを行い
(ステップS150)、配管充填(ステップS200)
する。そして校正液を吸引(ステップS350)してこ
れを測定(ステップS400)する。この際、センサ出
力をCPU362に取り込みGain(センサ出力の増
幅度)を設定すると共にその出力値を校正値として記憶
させる。その後、採尿アーム32及びシリンジ18内の
洗浄(ステップS450)を行う。洗浄後に空引き(ス
テップS500)して洗浄水を排出した後で排出管18
6の充填(ステップS550)とセンサ管充填(ステッ
プS600)を行って次回測定準備(ステップS65
0)が完了し、待機状態となる。
されると、校正・測定判断(ステップS700)にて
「測定」と判定され尿測定(ステップS750)を行
う。測定時のセンサ出力を校正液測定(ステップS40
0)時に記憶されたセンサ出力(校正値)と比較して演
算を行う。その後は洗浄(ステップS450)、空引き
(ステップS500)、排出管充填(ステップS55
0)、センサ管充填(ステップS600)を順次行い、
次回測定準備(ステップS650)へ移行する。
び結果表示までの時間が短縮されるが、前述したセンサ
特性(温度依存性:図40参照)の変化によって左右さ
れるので、尿糖センサ28を校正した時と尿を測定した
時の測定環境温度に差があれば、多少ではあるが測定結
果に誤差を生じる。
徴(長所・短所)があるため、使用者のニーズに応じて
二者を選択させる様に、選択スイッチ(図示しない)を
操作部38に設けても良い。また、タイマー手段や使用
回数計測手段などを用いて、所定時間毎(例えば24時
間毎)、あるいは所定使用回数毎(例えば20回毎)に
校正する方法もとることができる。さらに、センサ交換
後や電源投入時のタイミングや測定値に応じて該所定時
間を変更するよう制御することも可能である。この制御
を下記にて詳述する。
後、校正は所定時間1(例えば2時間)毎に実施され
る。この時、校正した値が前回の出力と比較して所定値
以上あったときには引き続き所定時間1(2時間)毎で
行い、所定値以下であったときには以降の校正は所定時
間1より長い所定時間2(例えば24時間)毎に行うよ
うオート運転(自動校正)させる。こうして校正時間が
短縮化され、校正液の使用量を少なくすることができる
のみならず、尿糖センサ28の経時的劣化(図39参
照)を補償することができる。
28交換時を基準としてもよいが、1日に一度、使用者
が設定した時刻に自動校正を行うようにしてもよい。
え、計測回数に基づく自動校正を行うようにすると更に
好ましい。例えば、前回校正が行われてから後に行われ
た計測の回数が所定値(例えば20回)を越えたら、次
の定刻の自動校正を待たずに臨時の自動校正を行うので
ある。計測回数については不揮発性のメモリ367に記
憶していれば、電源が遮断された場合にも記憶が失われ
ることが無く、確実に計数できる。
参照)や温度の変化(図40参照)に依存して変化する
ため、上述したようにある一定時間(例えば2時間・2
4時間)経過した場合や、一定温度(例えば2.5deg
以上)変化した場合、自動校正を行うこともできる。
るが測定時間が掛かる:これを高精度測定とする/測定
時間は短いが精度がやや落ちる:これを簡易測定とす
る)を選択させることは前述したが、高精度測定するか
簡易測定するかを前回測定時からの経過時間や温度変化
量に応じ自動的に切り替えることも可能である。
構について説明する。図3及び図16に示すように、計
測ユニット11内部に尿糖センサ28に送液される尿や
校正液などを適温に加熱する加熱部250と、液温を直
接的または間接的に検知する温度センサ251とトイレ
室内の温度をモニターする温度センサ261と、校正液
や緩衝液を(もしくは間接的に計測ユニット11内を)
加熱する加熱部236と、この温度を検知する温度セン
サ237を設けていることは前述したが、これらについ
て下記に詳述する。
に示すように温度センサ237、251、261からの
信号をコントローラ36内の入力処理回路368からC
PU362に取り込み、演算結果を出力処理回路380
より出力することで、フィードバック制御されている。
サ28への搬送チューブ92,150に設置された液温
を加温するための加熱部236、250と温度センサ2
37、251の概略構成図である。搬送チューブ92、
150と加熱部236、250は熱伝導のよいアルミ箔
263などで挟まれ、隣接する。加熱スペース節約のた
め、搬送チューブ92、150は屈曲部をもって構成さ
れると好ましく、図41(a)のように円筒螺旋状に構
成されて熱伝導のよいアルミ箔263で挟まれる。搬送
チューブ92、150とアルミ箔263で作られた円筒
内部には加熱部236、250が同じくアルミ箔263
で挟まれた状態で内接している。尿糖センサ28へ連結
する加熱部250終端部近傍に温度センサ251を配置
することで尿糖センサ28へ流入させる液温の精度を高
めることができる。
92、150と加熱部236、250を平面渦巻き上に
配置するなどして、平板上に構成すると薄型化が図れる
のみならず、例えば計測ユニットのケース平面に固定す
るなど固定が容易になる。また、尿糖センサ28近傍に
這わせることによって、液温のみならず尿糖センサ28
と付近の液温も加温することができる。
る目的で、熱伝導のよいアルミ箔263で挟持すること
は前述したが、同様の目的で、図示しないが、ゲル状や
液状の熱伝達材で挟持・加温しても良い。
恒温槽のように一定温度に保たれた容器内に配し、加温
しても良い。
92,150部のみならず、尿糖センサ28部や、校正
液タンク24や緩衝液タンク26、その他送液系の部材
も属することは言うまでもない。
や形状加工が容易という利点からチュービングヒータや
面状発熱手段が好ましいが、特にこれに限定されず、シ
ーズヒータや赤外ヒータその他の発熱体を使用すること
も可能である。
とも、他の熱源と共有化しても良い。例えば温水洗浄便
座などと組み合わせる場合には、温水洗浄便座の熱源で
ある温水タンクなどに螺合するなどして加熱部236、
250を兼用省略することも可能である。
を基に以下に説明する。
し、水道管等がしばしば凍結を起こすことがあるが、凍
結をおこした場合、タンクや配管に損傷を与えることが
あるだけでなく、損傷がない時でも一度凍結した校正液
や緩衝液はその特性を変えてしまう。校正液はグルコー
ス水溶液(本実施例では200mg/dl)であるが、
一度凍結すると解凍しても凍結前のグルコース濃度には
ならない。
Clと言った塩が含まれたリン酸緩衝液であり、一度凍
結するとこれら溶解物が結晶化してしまい、解凍しても
凍結前の緩衝液組成に戻らない。例えば夜間にトイレ室
内の温度が低下して緩衝液や校正液が凍結し、その後昼
間になって温度が上昇して解凍された場合などには、外
見上は全く変化が無いのに測定値に大きな変動が生じて
しまう。すなわち正確な測定ができずに、信頼性のない
値となる。
が、適正な測定条件(温度、湿度等)下で、測定を行う
必要がある。よって、トイレ室内周囲温度の変動によっ
て尿糖センサ28の出力値が変動し、季節(気温)変化
のみならず、昼夜のトイレ室温の変化によっても測定値
が大きく変動してしまう。特に低温時には尿糖センサ2
8出力が低下することから精度のよい測定が不可能とな
り、信頼性の低いものになる。
61がトイレ室内周囲温度を測定し、一定温度(例えば
5℃)以下になった場合には加熱部236を加熱して、
校正液タンク24、緩衝液タンク26および計測ユニッ
ト11内部を適温(例えば10℃)まで引き上げる。加
熱部236は計測ユニット11の下方に配置されている
ため、自然対流によって内部をもれなく暖めることがで
きる。また計測ユニットが比較的大きく、内部の温度分
布に開きがある時にはファンなどにより強制的に循環し
てもよく、この場合には加熱と循環を兼ね備える温風フ
ァンを用いればよい。
どの凍結防止を図っているものの、万一の凍結が発生し
た時のために、制御部であるコントローラ36は校正液
タンク24、緩衝液タンク26の凍結を検知する凍結検
知機能を備えている。
37、251の検出値が一定値(例えば1℃)を下回っ
た場合にはタンク凍結「有」を記憶し、且つ表示部39
に表示するようになっている。この他の凍結判定方法と
してはタンク内の校正液や緩衝液を加熱して、その温度
勾配に基づいて液の凍結有無を検知する方法を用いても
よい。
6が空の状態であることを検知して、この場合には温度
センサの検出値が一定値以下でも凍結と判定しないよう
にマスクをかけてもよい。
1の替りに(図示しないが)自動復帰形のバイメタルス
イッチを加熱部236と直列に接続することで凍結を防
止することもできる。加熱部236はチュービングヒー
タや赤外ヒータ、面状発熱体やリボンヒータなど、種々
のものを使うことができる。
記憶され、所定の操作や液交換を行うことで記憶が解除
されるようにすると、凍結した校正液や緩衝液を測定に
使用することが確実に防止できる。
糖センサ28へ流入させる液の温度を高温、且つ一定に
するための実施例について説明する。
温度は、約37℃近傍である。よって、尿糖センサ28
への流入液温度や、尿糖センサ28そのもの、さらに、
計測ユニット11内部全体の温度を該温度で制御する
と、最も精度良く測定ができる。
てを満足する装置は高額な物となってしまう。さらに、
該温度での尿糖センサ28特性は良いが、寿命が短くな
る(図示しない)。
の流入液温度を特性と寿命を考慮して、比較的低め温度
(具体的には、略25℃)に制御することを提案してい
る。
り、使用者によってはセンサ寿命を優先で考え(この場
合はセンサ出力すなわち測定精度は比較的劣る)、また
別の使用者によってはセンサ出力すなわち測定精度を優
先して考える(この場合はセンサ寿命が比較的短くな
る)。
応じるために、コントローラ36および操作部38に液
温設定手段を設けると良い。例えば操作部38にある
(図示しないが)設定部を「高精度」とすることで、液
温度は測定精度の最も高い温度(例えば略37℃)に設
定され、また設定を「低精度」とすることで液温度はセ
ンサ寿命の長い温度(例えば略25℃)に設定されるこ
とになる。
度を一定値以上に保つ場合はこのような加熱部のみ備え
ていれば良い。ところが、一般的な室温より低温度に液
温を保ちたい場合(特に夏季)は加熱部の他にペルチェ
素子などを利用した液の冷却部を同じように設けるとよ
い。
について説明する。
れている。既に述べたように尿検査装置は採尿部を始
め、尿が通る配管などの尿搬送経路があり、これに空気
中に漂うカビや雑菌が付着し繁殖してしまう。これらは
不衛生であることは言うまでもなく、さらに、長期間使
用されない場合には雑菌やカビの繁殖によって尿の通過
経路であるチューブの入り口や内部などが詰まってしま
い、採尿や測定に支障をきたしてしまう。
有する液体を通液する手段を設けることによって、尿の
搬送経路にカビや雑菌の繁殖を抑えることができる。
効果を有する成分(例えばアジ化ナトリウム)を微量
(例えば0.05〜0.1%未満)混入させている。
るタイミングとしては、タイミング1(1回/日)、タ
イミング2(1回/週)、タイミング3(1回/測定
毎)等が考えられる。これらのタイミングは、カビや雑
菌が付着し繁殖しやすい時期(例えば梅雨時期)は、比
較的短いタイミング1、逆にカビや雑菌が付着し繁殖し
にくい時期(例えば冬季)は、比較的長いタイミング2
と言った具合に替えることも可能である。
などは、尿の搬送経路は良く洗浄されるため、カビや雑
菌が付着し繁殖しにくい。逆に1日の測定回数が比較的
少ないとき、または何日も測定されないときなどは、カ
ビや雑菌が付着し繁殖しやすい。よって、1日の測定回
数を考慮して通液させるタイミングを替えることも可能
である。
への報知手段、タイミングについて、本実施例で説明す
る。なお、校正液、緩衝液については、前述しているの
でここでの詳細説明は割愛する。
うに酵素膜がタンパク質であるため、使用回数に限度が
あると共に、時間的な寿命が存在する。
ーチャートに「センサ寿命カウントアップ」(ステップ
S789)することを前述したが、、ここでセンサ使用
回数のデータが更新される。もちろん、このステップは
計測行程中であればいずれの場所に挿入してもよい。
ローラ36への通電時間をCPU362内の時間タイマ
ーを利用して、ある一定時間おき(例えば1時間毎)に
EEPROMへ記憶させる。
も、校正液、緩衝液同様にMレベル、Lレベルを設けて
おり、使用者への報知手段は、操作部38の尿糖センサ
交換LED394の点滅、点灯としている。
校正液、緩衝液同様に図16、図19の通信用端子11
4によりトイレ外部へ通信する手段(例えば光通信等)
を接続することが可能である。そうすることにより、セ
ンサの使用履歴(含む寿命予告)を使用者がその場に行
かなくても通信の受信手段(例えば携帯用のリモコン
等)で受信することが可能となる。
てきたが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
直接取り付け、尿検知と同時に尿サンプルがセンサーに
到達した時間の基準としてもよい。尿検知の方法として
は、センサー上又はセンサー近傍に配置した電極間イン
ピーダンスの変化、同じくサーミスタによる温度変化、
同じく圧力センサー等によりる尿サンプルの接触を感知
する、等の方法が考えられる。
交換と各液(校正液、緩衝液)の補充の必要性について
は前述したが、その他の消耗部品の交換に関して下記す
る。
部品としては、洗浄水タンク106から水を給水するた
めのポンプ16、ロータリーバルブシリンジ18、採尿
アーム32等が挙げられる。
り、摺動部品であったりするため、使用回数に比例して
消耗(摩耗)する。
液(校正液、緩衝液)同様に使用回数をEEPROM3
67に記憶させて、所定の回数測定した時点で、使用者
に報知しても良い。
糖センサ28や各液(校正液、緩衝液)と性質が異なる
ため、尿検査装置10の定期的なメンテナンス時(例え
ば1年毎)に、メンテナンスを行う修理業者が使用回数
をチェックできるよう隠しスイッチを設けることでも良
い。
行う。
83を尿検査装置10の待機中に連続してある一定時間
(3秒間)以上押下することにより、使用者の測定回数
が表示部39に表示されるようにして良い。
品の推奨交換回数とを照らし合わせて、各備品の交換を
行うことが出来る。
る概略図を示す。例えば、ポンプ16をそっくり別のポ
ンプ16aと交換し、またロータリーバルブシリンジ1
8を別なロータリーバルブシリンジ18aと交換でき
る。
換部品以外の部品を極力取り外す必要がないように、設
計的な配慮がなされている。
10(計測ユニット11とリム取付式採尿ユニット12
とを含む)およびこの尿検査装置10を装着した洋式便
器100(便座102と便蓋104と洗浄水タンク10
6とを含む、なお便座102、便ふた104は開状態)
の外観図。
ット12(便座102、便ふた104は閉状態)の側面
図。
図。
ム取付式採尿ユニット12側面図。
取付式採尿ユニット12側面図。
の斜視図。
(b)校正液補充用ノズル244の先端部の平面図、
(c)校正液補充ノズル244の全体図。
(b)緩衝液補充用ノズル264の先端部の平面図、
(c)緩衝液補充ノズル264の全体図。
る構造の例を示す図。
成図。
ーラ36を中心として示すブロック図。
図。
Mのときの尿糖センサ28の出力を示す図、(b)緩衝
液中のKClイオン濃度170mMのときの尿糖センサ
28の出力を示す図。
実行されるプログラム尿糖検査処理を示すフローチャー
ト。
すフローチャート。
理を示すフローチャート。
フローチャート。
すフローチャート。
すフローチャート。
ーチャート。
ローチャート。
すフローチャート。
示すフローチャート。
示すフローチャート。
を示すフローチャート。
ーチャート。
ローチャート。
示すフローチャート。
図。
他の実施例。
その他の実施例。
別の実施例。
理を示すフローチャート。
14…給水部 16…ポンプ、16a…別のポンプ 18…ロータリーバルブシリンジ、18a…別のロータ
リーバルブシリンジ 20…ロータリーバルブ駆動モータ、22…シリンジ駆
動モータ 24…校正液タンク、26…緩衝液タンク、28…尿糖
センサ 30…ノズル、32…採尿アーム、34…電極、36…
コントローラ 38…操作部、39…表示部、76…搬送チューブ、1
00…洋式便器 102…便座、104…便蓋、106…洗浄水タンク 111a…アジャスター、111…補強脚、113…カ
バー 114…通信用端子、116…カバー、150…搬送チ
ューブ 166…シリンダ、168…ピストン、172…リード
スクリュウ機構 174…ポート、176…電動ロータリーバルブ、17
8…ステータ 180…ロータ、186…排出管 241…キャップ、242…校正液補充口、244…校
正液補充用ノズル 261…キャップ、262…緩衝液補充口、264…緩
衝液補充用ノズル 362…CPU、368…入力処理回路、380…出力
処理回路 381…おとこスイッチ、382…おんなスイッチ 383…取り消しスイッチ、384…記憶/呼出スイッ
チ 385…A〜Dスイッチ、386…掃除モードスイッチ 387…現在時刻スイッチ、388…校正時刻スイッチ 389…調節スイッチ、391…蛍光表示管 392…緩衝液補充LED、393…校正液補充LED 494…尿糖センサ交換LED、396…A〜D LE
D 800…フロート、810…弾性体、812…マイクロ
スイッチ 814…浮子
Claims (14)
- 【請求項1】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力の解析方法であって、 測定動作中の所定動作を行う時刻から前記センサーに前
記液体サンプルが到達する時刻までを第一の所定時間と
して有し、 前記所定動作から前記第一の所定時間経過した時刻を前
記センサーに前記液体サンプルが到達した時刻とみなし
て、 前記液体サンプル到達時刻からさらに第二の設定時間が
経過した時刻(ベース電流検出時刻)の前記センサーの
電流値をベース電流値として記録し、 さらに前記ベース電流検出時刻から第三の所定時間が経
過した後のセンサー素子の電流値をピーク電流値として
記録して、 前記ピーク電流値とベース電流値との差を、測定対象物
質濃度が既知の校正液を測定した際のピーク電流値とベ
ース電流値との差と比較して測定対象物質濃度を演算す
る、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項2】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力の解析方法であって、 測定動作中の所定動作を行う時刻から前記センサーに前
記液体サンプルが到達する時刻までを第一の所定時間と
して有し、 前記所定動作から前記第一の所定時間経過した時刻を前
記センサーに前記液体サンプルが到達した時刻とみなし
て、 前記液体サンプル到達時刻からさらに第二の設定時間が
経過した時刻(ベース電流検出時刻)の前記センサーの
電流値をベース電流値として記録し、 さらに前記ベース電流検出時刻から第三の所定時間が経
過するまでセンサー素子に流れる電流値を所定の頻度で
検出して、前記ベース電流値との最大差(極大電流値)
を記録し、 前記極大電流値を、測定対象物質濃度が既知の校正液を
測定した際の極大電流値と比較して測定対象物質濃度を
演算する、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項3】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力の解析方法であって、 前記センサーに前記液体サンプルが到達したことを検出
してその時刻をサンプル到達時刻として確定し、 前記サンプル到達時刻から第一の所定時間が経過した時
刻(ベース電流検出時刻)の前記センサーの電流値をベ
ース電流値として記録し、 さらに前記ベース電流検出時刻から第二の所定時間が経
過した後のセンサー素子の電流値をピーク電流値として
記録して、 前記ピーク電流値とベース電流値との差から、測定対象
物質濃度が既知の校正液を測定した際のピーク電流値と
ベース電流値との差と比較して測定対象物質濃度を演算
する、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項4】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力により測定対象物質を定量する方法であって、 測定動作開始から所定時間経過するまでの間の、センサ
ー電流値の安定値をベース電流値として定め、 所定時間経過後のセンサー電流値の極大値をピーク電流
値として定め、 液体サンプルを測定した際の前記ピーク電流値とベース
電流値との差を求め、 その差と、測定対象物質濃度が既知である校正液を測定
した際のピーク電流値とベース電流値との差とを比較し
て測定対象物質濃度を演算する、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項5】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力の解析方法であって、 測定動作中の所定動作を行う時刻から前記センサーに前
記液体サンプルが到達する時刻までを第一の所定時間と
して有し、 前記所定動作から前記第一の所定時間経過した時刻を前
記センサーに前記液体サンプルが到達した時刻とみなし
て、 前記液体サンプル到達時刻からさらに第二の設定時間が
経過した時刻(ベース電流検出時刻)の前記センサーの
電流値をベース電流値として定め、 さらに前記ベース電流検出時刻から第三の所定時間が経
過した後のセンサー素子の電流値をピーク電流値として
定め、 前記ベース電流値とピーク電流値との間の電流値を微分
した値を変化速度として定め且つ電流値を2回微分した
値を加速度として定め、 液体サンプルにおける電流値の変化速度又は加速度を求
め、 その変化速度または加速度を、測定対象物質濃度が既知
の校正液における電流値の変化速度又は加速度と比較し
て、サンプル中の測定対象物質濃度を演算する、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項6】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力の解析方法であって、 測定動作中の所定動作を行う時刻から前記センサーに前
記液体サンプルが到達する時刻までを第一の所定時間と
して有し、 前記所定動作から前記第一の所定時間経過した時刻を前
記センサーに前記液体サンプルが到達した時刻とみなし
て、 前記液体サンプル到達時刻からさらに第二の設定時間が
経過した時刻(ベース電流検出時刻)の前記センサーの
電流値をベース電流値として記録し、 さらに前記ベース電流検出時刻から第三の所定時間が経
過した後のセンサー素子の電流値をピーク電流値として
定め、 前記ベース電流値とピーク電流値との間の電流値を微分
した値を変化速度として定め且つ電流値を2回微分した
値を加速度として定め、 液体サンプルにおける電流値の変化速度又は加速度を求
め、 その変化速度または加速度を、測定対象物質濃度が既知
の校正液における電流値の変化速度又は加速度と比較し
て、サンプル中の測定対象物質濃度を演算する、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項7】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力の解析方法であって、 前記センサーに前記液体サンプルが到達したことを検出
してその時刻をサンプル到達時刻として確定し、 前記サンプル到達時刻から第一の所定時間が経過した時
刻(ベース電流検出時刻)の前記センサーの電流値をベ
ース電流値として記録し、 さらに前記ベース電流検出時刻から第二の所定時間が経
過した後のセンサー素子の電流値をピーク電流値として
記録して、 前記ベース電流値とピーク電流値との間の電流値を微分
した値を変化速度として定め且つ電流値を2回微分した
値を加速度として定め、 液体サンプルにおける電流値の変化速度又は加速度を求
めて、 その変化速度または加速度を、測定対象物質濃度が既知
の校正液における電流値の変化速度又は加速度と比較し
て、サンプル中の測定対象物質濃度を演算する、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項8】 液体サンプル中の測定対象物質の濃度
に対応した電流出力を与える電気化学センサーに流れる
電流出力により測定対象物質を定量する方法であって、 測定動作開始から所定時間経過するまでの間の、センサ
ー電流値の安定値をベース電流値として定め、所定時間
経過後のセンサー電流値の極大値をピーク電流値として
定め、 液体サンプルを測定した際の前記ピーク電流値とベース
電流値との差を求め、 前記ベース電流値とピーク電流値との間の電流値を微分
した値を変化速度として定め且つ電流値を2回微分した
値を加速度として定め、 液体サンプルにおける電流値の変化速度又は加速度を求
めて、 その変化速度または加速度を、測定対象物質濃度が既知
の校正液における電流値の変化速度又は加速度と比較し
て、サンプル中の測定対象物質濃度を演算する、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項9】 請求項4又は8記載の測定対象物質の
定量方法であって、 前記測定動作開始の時間を、液体サンプルの電気化学セ
ンサーへの送出開始時刻としたことを特徴とする、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項10】 請求項4又は8記載の測定対象物質
の定量方法であって、 前記測定動作開始の時間を、液体サンプルへの電気化学
センサーの到達時刻としたことを特徴とする、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項11】 請求項1乃至10のいずれか1項に
記載の電気化学センサーの出力分析方法であって、 前記ベース電流値は、前記ベース電流検出時刻近辺のセ
ンサー素子に流れる電流値を複数回検出して、これらの
電流値に所定の演算を行なった値とすることを特徴とす
る、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項12】 請求項1乃至10のいずれか1項に
記載の電気化学センサーの出力分析方法であって、 前記ピーク電流値は、前記ピーク電流値を検出すべき時
刻近辺のセンサー素子に流れる電流値を複数回検出し
て、これらの電流値に所定の演算を行なった値とするこ
とを特徴とする、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項13】 請求項1乃至11のいずれか1項に
記載の電気化学センサーの出力分析方法であって、 前記液体サンプルは尿であり、 前記測定対象物質は、尿糖、蛋白、潜血、ナトリウムイ
オン、尿酸のうち、少なくとも一つの成分に関するもの
であることを特徴とする、 電気化学センサーの出力分析方法。 - 【請求項14】 電気化学センサーにより尿中物質を
定量する尿検査装置であって、請求項1乃至13のいず
れかに記載の方法により尿中物質を定量する尿検査装
置。
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JP2000256548A JP2002071637A (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | 電気化学センサーの出力分析方法及び尿検査装置 |
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JP2000256548A Pending JP2002071637A (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | 電気化学センサーの出力分析方法及び尿検査装置 |
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KR101611978B1 (ko) | 2014-05-27 | 2016-04-14 | 전자부품연구원 | 타겟 단백질 측정 장치 및 방법 |
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- 2000-08-25 JP JP2000256548A patent/JP2002071637A/ja active Pending
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