JP2005049223A - 生体情報測定装置および便器 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、測定対象としての人尿に対して高精度の特定成分濃度を供することが可能な生体情報測定装置および便器を提供することにある。
【解決手段】 本発明では、少なくともナトリウム濃度測定手段と、カリウム濃度測定手段と、電気伝導度測定手段の２つ以上の測定手段を有する生体情報測定装置および便器において、測定結果を得ようとする測定手段の値を、１つ以上の他の測定手段の値によって補正することで、測定すべきナトリウム濃度、カリウム濃度、および、導電率測定精度を向上させることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、人尿に含まれる所定の特定成分の排出割合と妨害・選択特性を利用することに係り、特に高血圧症の指標として有益なナトリウム濃度とカリウム濃度を、高精度に測定することに好適な生体情報測定装置および便器に関する発明である。

従来のイオンセンサーでは、センシング手段を複合化するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、イオンセンサーに与える各種妨害成分の寄与率を示したものがある（例えば、非特許文献１参照）。
特開平８−１１４５７０号公報 戸川達男著「生体計測とセンサ」株式会社コロナ社、昭和６１年１２月２０日、第３５３−第３５７頁

しかしながら、従来のイオンセンサーでは、複数の測定項目を一度に測定しても、測定技術としてのイオン電極が保有する妨害イオンによる選択係数を含んだ測定値であるため、各イオン濃度の測定精度が悪くなる場合がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、測定対象としての人尿に対して高精度の特定成分濃度を供することが可能な生体情報測定装置および便器を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の請求項１は、少なくともナトリウム濃度測定手段と、カリウム濃度測定手段と、電気伝導度測定手段の２つ以上の測定手段を有する生体情報測定装置おいて、測定結果を得ようとする測定手段の値を、１つ以上の他の測定手段の値によって補正するようにしたので、測定すべきナトリウム濃度、カリウム濃度、および、導電率測定精度を向上させることができる。

また、請求項２では、ナトリウム濃度の測定結果を、カリウム濃度によって補正するようにしたので、測定すべきナトリウム濃度測定精度を向上させることができる。

また、請求項３では、ナトリウム濃度の測定結果を、電気伝導度によって補正することを特徴とするので、測定すべきナトリウム濃度測定精度を向上させることができる。

また、請求項５では、少なくともナトリウム濃度測定手段と、カリウム濃度測定手段と、電気伝導度測定手段の２つ以上の測定手段を、１つのチップ上に配置したので、１つの測定手段で測定精度の向上を実施することができる。

また、請求項５では、前記請求項１から５の生体情報測定装置を有する便器としたので、便器使用時に簡便に、生体情報の測定を行うことができる。

本発明によれば、測定対象としての人尿に対して高精度の特定成分濃度を供することが可能な生体情報測定装置および便器を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態について、以下に図を用いて詳説する。

図１は、本発明の生体情報測定装置の第一の実施例を示す斜視図である。
採尿器１は便器ボール内を回動するよう、リムカバー３を介して洋風大便器に係止されている。使用者が排泄された尿は採尿部１でその一部を直接採取すると共に、図示しない溜水部に落下する。落下した尿は採水部２１を介して、ケース２に内蔵される尿量推定手段によって尿量が測定される。採尿器１で採取された尿は、採尿器１の内部に配置されたセンシング手段や、計測部５に吸引された後のセンシング手段によって特定成分の濃度が測定測定されるようになっている。尿量と特定成分を乗じたものは排泄実量である。
例えば尿塩分量に尿量を乗じたものは塩分排泄量であり、塩分摂取量と関連があることから、高血圧症の指標として医学的に利用することができる。また、尿糖値に尿量を乗じたものは糖排泄量であり、糖尿病の指標として医学的に利用することができる。

図２は、本発明の生体情報測定装置の第二の実施例を示す斜視図である。
採尿器１は便器ボール内を回動するよう、リムカバー３を介して洋風大便器に係止されている。使用者が排泄された尿は、図示しない溜水部に落下する。落下した尿は採水部２１を介して、ケース２に内蔵される尿量推定手段によって尿量が測定される。採水部１に特定成分の濃度測定手段が配置されている場合、前記特定成分は水位を下げた状態の溜水量によって希釈され、採水部２１に配置される図示しない特定成分濃度測定手段によって濃度が測定された後、前記溜水量と尿量を勘案して濃度が測定されることになる。測定された濃度は前述と同じく、尿量を乗じることによって排泄実量となる。

図３は、本発明の特定成分濃度測定手段を組み込んだ採尿器を示す斜視図である。
採尿部１の先端には採尿器１１が設けられ、便器ボール内を採尿アーム１２によって回動移動し、使用者の排尿経路に達した後、採尿器内に尿を採取するようになっている。採尿器１１の内部には、所定の特定成分濃度測定手段としての測定チップ１３が配置されている。測定チップ１３には、尿中に含まれるグルコース・ナトリウム・カリウムなどの濃度を測定する部分だけでなく、尿の温度を測定する部分を設けてもよい。グルコース濃度測定のためには、センサチップ上にグルコースオキシターゼ反応を利用したバイオセンサーチップを形成すればよい。電解物質としてのナトリウム濃度・カリウム濃度の測定方法としては、前述の特許文献１（特開平８−１１４５７０号公報）や、非特許文献１（戸川達男著「生体計測とセンサ」）に記載の構造を展開すればよい。

また尿の温度を測定するためには、熱電対やサーミスタ温度センサーを配置することで実現が可能である。尿の温度は深部体温に近いこと、また、常に起床時の温度を生活習慣リズムに従って測定できることから、体調の管理だけでなく排卵日・生理日等を予測する婦人体温計機能の代替することも可能である。採尿器１１は採尿動作を実施しないときは、便器リム部に係止されるリムカバー部に収納されることになる。採尿器１１の前端には堰１４を設け、内部に配置された測定チップ１３の乾燥を防止するための保存液や水などが溜まるようになっている。

図４は、本発明の第二の実施例における特定成分濃度測定概念を示す数学的モデル図である。洋風大便器３１中の溜水は、水位をさげることによって容積Ｑ０となっている。膀胱７に溜まった尿の容量をＲで、特定成分濃度η１とする。溜水の特定成分濃度η２とする。両者が混合されることによって、容積は（Ｒ＋Ｑ０）で特定成分濃度η３となる。両者を等式で表すと、数１式の通りとなる。
Ｒ×η１＋Ｑ０×η２＝（Ｒ＋Ｑ０）η３ ・・・・（数１式）

このため、特定成分濃度η１は数２式によって推定されることになる。
η１＝｛（Ｒ＋Ｑ０）η３−Ｑ０×η２｝／Ｒ ・・・・（数２式）

図５は、本発明の特定成分濃度の誤差状態を示す模式図である。
前述の非特許文献１（戸川達男著「生体計測とセンサ」）にも記載されているように、ナトリウムとカリウムでは各々の存在が誤差要因として与える影響が異なっている。ナトリウムとカリウムが主要な電解物質である尿を測定した場合、ナトリウム濃度の測定値に対しては、カリウムイオンによる妨害濃度はカリウム濃度に妨害率Ｃ１＝１×１０^-3を乗じた値となっている。カリウム濃度の測定値に対しては、ナトリウムイオンによる妨害濃度はカリウム濃度に妨害率Ｃ２＝２×１０^-4を乗じた値となっている。
つまり、ナトリウム濃度の測定値は、カリウム濃度に比べて５倍程度誤差要因を含んでいることになる。

人尿の主要電解物質がナトリウムとカリウムであること、および、カリウム濃度は妨害物質としてのナトリウム濃度の影響が少ないことに着目し、カリウム濃度を測定後、そのナトリウム濃度への妨害影響量を換算し、ナトリウム濃度から差し引くことで、ナトリウム濃度を高精度に測定されることになる。

図６は、人尿の電解物質濃度と導電率の関係を示すグラフである。人尿に含まれる電解物質量と導電率には相関関係があることが示されている。

図７は、人尿の電解物質濃度と導電率の関係を示す模式図である。人尿に含まれる主要な電解物質はナトリウムとカリウムである。摂取した電解物質は１０％程度だけ生命活動を維持するために使用された後、体外に排泄されるようになっている。ナトリウムは主として食塩から摂取され、カリウムは主に野菜などの細胞などに含まれた成分が吸収されるようになっている。両者の比は、概ね２：１程度の比率である。尿中では塩化ナトリウムと塩化カリウムが電離した形態であり、下方からナトリウム濃度、カリウム濃度、塩素濃度、その他イオン濃度を示すようになっている。

人尿の導電率は、独立成分であるナトリウム濃度とカリウム濃度の和で表現される。ナトリウム濃度の測定値が妨害成分としてのカリウム濃度の影響を受けることから、導電率部分からカリウム濃度を差し引くことで、ナトリウム濃度を高精度に測定されることになる（数３式）。
［真のナトリウム濃度］＝［測定されたナトリウム濃度］
−［真のカリウム濃度］×妨害率Ｃ２ ・・・（数３式）

ここでカリウム濃度測定値に対してナトリウム濃度の妨害率が小さいことから、数４式でナトリウム濃度を補正することができるようになる。
［真のナトリウム濃度］≒［測定されたナトリウム濃度］
−［測定されたカリウム濃度］×妨害率Ｃ２
・・・（数４式）

また人尿の電解物質であるナトリウム濃度とカリウム濃度が概ね２：１であることに着目し、導電率測定値からカリウム濃度を推定し、そのカリウム濃度推定値からナトリウム濃度に与える影響を換算、差し引くことで、ナトリウム濃度を高精度に測定してもよい（数５式）。
［真のナトリウム濃度］＝［測定された導電率］×［Ｎａ濃度換算係数］
−［測定されたカリウム濃度］×妨害率Ｃ２
・・・（数５式）

図８は、人尿に含まれる電解物質と導電率の関係を示すグラフである。図７で示した内容が、具体的な数値イメージで示されている。

本発明の生体情報測定装置の第一の実施例を示す斜視図である。 本発明の生体情報測定装置の第二の実施例を示す斜視図である。 本発明の特定成分濃度測定手段を組み込んだ採尿器を示す斜視図である。 本発明の第二の実施例における特定成分濃度測定概念を示す数学的モデル図である。 本発明の特定成分濃度の誤差状態を示す模式図である。 人尿の電解物質濃度と導電率の関係を示すグラフである。 人尿の電解物質濃度と導電率の関係を示す模式図である。 人尿に含まれる電解物質濃度と導電率の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…採尿部
７…膀胱
１１…採尿器
１２…採尿アーム
１３…測定チップ
１４…堰
２１…採水部
３１…洋風大便器

Claims (5)

1. 少なくともナトリウム濃度測定手段と、カリウム濃度測定手段と、電気伝導度測定手段の２つ以上の測定手段を有する生体情報測定装置において、測定結果を得ようとする測定手段の値を、１つ以上の他の測定手段の値によって補正することを特徴とする生体情報測定装置。
2. ナトリウム濃度の測定結果を、カリウム濃度によって補正することを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。
3. ナトリウム濃度の測定結果を、電気伝導度によって補正することを特徴とする請求項１、２記載の生体情報測定装置。
4. 少なくともナトリウム濃度測定手段と、カリウム濃度測定手段と、電気伝導度測定手段の２つ以上の測定手段を、１つのチップ上に配置したことを特徴とする生体情報測定装置。
5. 前記請求項１から５記載の生体情報測定装置を有することを特徴とする便器。
   
   
   
   

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