JP3063837B2

JP3063837B2 - 尿マルチセンサ

Info

Publication number: JP3063837B2
Application number: JP9262387A
Authority: JP
Inventors: 敦齋藤; 総一齋藤; 真抄子宮崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: US6021339A; JPH11101796A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、尿検査装置に関
し、特に、正確な尿比重及び尿中ブドウ糖濃度（尿糖
値）を得ることのできる尿検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】糖尿病の検査及び治療という点で、尿中
のブドウ糖濃度（尿糖値）を知ることは重要である。尿
糖値は２４時間の尿の総排出量（総排出尿）中に含まれ
るブドウ糖の量で評価することが原則である。具体的に
は、１日分の尿を容器に保存しておき（蓄尿）、尿糖値
を測定することにより実施されるが、操作が煩雑なため
入院患者にしか適用することができない。総排出尿に対
し、１回に排出れる尿を部分尿（随時尿）と呼ぶ。現
在、外来、集団検診、在宅においては、総排出尿の代り
に部分尿の尿糖値を、尿試験紙もしくは尿糖計により測
定している。しかし、尿糖値は尿量によって値が変化
し、部分尿中の尿糖値と総排出尿中の尿糖値は必ずしも
一致しないため、正確な診断が行えないという問題があ
った。

【０００３】このため、部分尿の尿糖値を測定し補正す
る方法が提案されている。例えば、「医学検査」、４３
巻、１２号、１８３９〜１８４５頁（１９９４）では部
分尿の尿比重を測定し、部分尿中の尿糖値を式（１）に
より尿比重で補正することにより、総排出尿中の尿糖値
を推定することが報告されている。

【０００４】

【数１】ここで、１．０１５は２４時間蓄尿時における尿比重の
基準値である。

【０００５】特開平３−９２６２号公報には、部分尿の
尿糖値、尿ｐＨ、尿比重を測定し、ファジィ処理により
糖尿病の危険度を表示する尿検査装置が開示されてい
る。図８はこの装置の構成を示すブロック図である。尿
糖計測部４１、尿ｐＨ計測部４２、尿比重計測部４３に
より測定された、尿糖値、尿ｐＨ、尿比重がそれぞれフ
ァジィ処理部４４に入力され、ファジィ推論により糖尿
病危険度が導き出される。表示器４５により尿糖値、尿
ｐＨ、尿比重、糖尿病危険度が表示される。この装置で
は、尿糖値及び尿ｐＨの測定方式として、呈色反応試験
紙の呈色度合いを光学的に読み取る方式や、その他酵素
電極で電気的に検出する方法が述べられているが、尿比
重の測定については具体的な記載が全く明かではない。
また、尿糖値と尿比重の関係についてもファジィ処理す
るのみで明確な記載がない。

【０００６】一般的な尿比重の測定は、重量法、浮秤
法、落下法、屈折率計法が知られているが、これらの方
法は正確である反面、高価な測定機器を必要とし、操作
に手間がかかる。そこで、化学的性質から間接的に求め
る方法が考案されている。これは比重試験紙と呼ばれる
測定方法で、尿中の陽イオン濃度を測定し、陽イオン濃
度と比重の相関関係から比重を求める。例えば、担体上
に高分子電解質（メトキシエチレン無水マレイン酸共重
合体）、緩衝液及びｐＨ指示薬（ブロモチモールブル
ー；ｐＨ６．２〜７．８で黄色から青色に変色）を塗布
する。尿中の陽イオンと高分子電解質の水素イオンが置
換され、放出された水素イオンによるｐＨ変化をｐＨ指
示薬で検出する。しかし、近年日本人の食生活が変化し
たため、陽イオン濃度から尿比重を求めることが困難に
なっている。そこで、尿素濃度から比重を求める測定方
法及び測定試験紙が提案されている（特開平５−１８０
８４６号公報）。例えば、濾紙のような担体にウレアー
ゼ、ｐＨ指示薬、緩衝剤を担持させたものをポリスチレ
ンなどの支持体に取り付けることにより、呈色試験具が
構成される。この呈色試験具は、尿中の尿素をウレアー
ゼによって分解させ、そのとき生成するアンモニアによ
るｐＨ変化をｐＨ指示薬によって検出することにより、
尿素濃度を測定するものである。

【０００７】しかし、尿比重は尿中主要溶質成分である
食塩（１０〜１５ｇ／日）と尿素（１５〜３０ｇ／日）
の２成分によって支配される（「臨床病理」、１１月
号、臨時増刊９８〜１０８頁（１９９５））。従って、
陽イオン濃度あるいは尿素濃度を個別に測定して、尿比
重を相関関係から求めた場合、誤差を含むと考えられ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】尿糖値の測定に関する
従来技術は以下のような問題点を有するものであった。
第１の問題点は、従来の技術では、尿比重を簡便にかつ
正確に測定することができないことである。その理由
は、尿比重が主に尿中塩化ナトリウム濃度及び尿素濃度
によって決まるため、陽イオンもしくは尿素濃度を個別
に試験紙で測定して尿比重を推定した場合、誤差が生じ
るためである。

【０００９】第２の問題点は、従来の技術では、部分尿
の尿糖値から２４時間総排出尿の尿糖値を簡便に推定す
ることができないことである。その理由は、部分尿の尿
糖値は尿量の影響を受けるため２４時間総排出尿の尿糖
値とは異なるためである。

【００１０】本発明は、これらの従来技術における問題
点に鑑みなされたものであり、その目的は、簡便にかつ
正確に部分尿の尿比重及び尿糖値を測定し、部分尿の尿
糖値を尿比重で補正することにより、２４時間総排出尿
中の尿糖値を表示することが可能な尿マルチセンサを提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の尿比重測定用の
尿マルチセンサは、尿中の測定対象成分としての尿素
と、ナトリウムイオン及び塩素イオンの少なくとも１種
と、を検知するための、尿素検知部と、ナトリウムイオ
ン検知部及び塩素イオン検知部の少なくとも１種とを有
する測定成分検知センサ素子と、該測定成分検知センサ
素子における各測定対象成分の検知に基づく信号を、各
測定対象成分の濃度に変換し、これらの濃度から前記尿
の比重を計算する信号処理部と、該信号処理部において
算出された尿比重と、前記各測定対象成分の少なくとも
１種の濃度を表示する表示部と、を有して構成されるこ
とを特徴とする。

【００１２】また、本発明の尿比重で補正された尿糖値
測定用の尿マルチセンサは、尿中の測定対象成分として
のブドウ糖と、尿素と、ナトリウムイオン及び塩素イオ
ンの少なくとも１種と、を検知するための、ブドウ糖検
知部と、尿素検知部と、ナトリウムイオン検知部及び塩
素イオン検知部の少なくとも１種と、を有する測定成分
検知センサ素子と、該測定成分検知センサ素子における
各測定対象成分の検知に基づく信号を、各測定対象成分
の濃度に変換し、尿素の濃度と、ナトリウムイオン濃度
及び塩素イオン濃度の少なくとも１種とから前記尿の比
重を計算し、得られた比重によってブドウ糖濃度を補正
する信号処理部と、該信号処理部において補正されたブ
ドウ糖濃度と、前記尿比重、前記尿素濃度、前記ナトリ
ウムイオン濃度及び前記塩素イオン濃度の少なくとも１
種を表示する表示部と、を有して構成されることを特徴
とする。

【００１３】本発明によれば、尿中の尿素濃度と、ナト
リウムイオン濃度または塩素イオン濃度、あるいはこれ
の両方の濃度とから尿比重を簡便かつ正確に求めること
ができ、得られる尿比重を用いて尿糖値を補正して、部
分尿を検体とした場合でも簡便かつ正確に２４時間総排
出尿に相当する尿糖値を測定することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の尿マルチセンサの
一例を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明
における尿比重測定用の尿マルチセンサの構成を説明す
るブロック図である。この尿マルチセンサは、測定成分
検知センサ素子１、電圧検出回路２、信号処理部３、表
示部４を有して構成されている。測定成分検知センサ素
子１は尿素検知部５、ナトリウムイオン検知部６及び塩
素イオン検知部７を有している。

【００１５】図２は、上記の構成の尿マルチセンサの動
作を説明するためのフローチャートである。この図をも
とに尿マルチセンサによる尿比重測定を説明する。尿マ
ルチセンサの測定成分検知センサ素子を尿検体に接触さ
せると、尿素検知部、ナトリウム検知部、塩素イオン検
知部はそれぞれ尿中の尿素、ナトリウムイオン、塩素イ
オンと反応する。この反応の結果として、尿素検知部、
ナトリウムイオン検知部及び塩素イオン検知部のそれぞ
れで発生する電圧または電圧の変化を電圧検出回路によ
り検出する。信号処理部において、電圧検出回路から出
力される信号を、各検出対象成分の濃度に変換する。さ
らに、得られた各濃度から以下に示す式（２）〜（４）
のいずれかを用いて尿比重を算出する。尿素濃度ａ（ｍｇ／ｄｌ）、ナトリウムイオン濃度ｂ
（ｍｇ／ｄｌ）及び塩素濃度ｃ（ｍｇ／ｄｌ）から計算
する場合：

【００１６】

【数２】尿比重＝（ａ＋ｂ＋ｃ）×ｆ×１０^-5 ・・・（２）尿素濃度ａ（ｍｇ／ｄｌ）及びナトリウムイオン濃度
ｂ（ｍｇ／ｄｌ）から計算する場合：

【００１７】

【数３】尿比重＝（ａ＋ｂ×５８．５／２３．０）×ｆ×１０^-5 ・・・（３）尿素濃度ａ（ｍｇ／ｄｌ）及び塩素濃度ｃ（ｍｇ／ｄ
ｌ）から計算する場合：

【００１８】

【数４】尿比重＝（ａ＋ｃ×５８．５／３５．５）×ｆ×１０^-5 ・・・（４）ここでｆは補正係数である（ｆ＝４．８３７を用い
る。）こうして計測及び算出された尿比重、尿素濃度、ナトリ
ウムイオン濃度、塩素イオン濃度は表示部４で表示され
る。なお、ナトリウムイオン濃度と塩素イオン濃度は、
これらの両方を計測して尿比重の計算に用い、これらの
濃度を表示部で表示するようにしても良いし、これらの
一方のみを尿比重の計算に用い、その濃度を表示部で表
示するようにしても良い。

【００１９】本発明における尿マルチセンサの各部分の
構成としては、本発明において必要とする機能が得られ
るものであれば特に限定されないが、操作が簡便であ
り、正確な測定が可能となるようにそれぞれの部分の構
成を選択するのが好ましい。図３（Ａ）に本発明の尿マ
ルチセンサの一例における測定成分検知センサ素子の主
部の概略的な構成を平面図として示す。このセンサ素子
１（５×６ｍｍ）には、尿素検知部８（６００×６００
μｍ）、ナトリウムイオン検知部９（６００×６００μ
ｍ）、塩素イオン検知部１０（６００×６００μｍ）、
参照電極１１（２００×６００μｍ）、リード部１２、
コンタクト電極１３（２００×２００μｍ）が形成され
ている。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のａ−ａ’線におけ
る拡大断面図である。図３に示すように、尿素検知部８
は絶縁基板１４上に形成されたチタン層１５及び白金層
１６からなる測定電極１７と、測定電極１７上に形成さ
れたアンモニウムイオン検知膜１８、ウレアーゼ固定化
膜１９、保護膜２０から構成されている。絶縁基板１４
としては、シリコン上に酸化シリコン膜を形成した基
板、無アルカリガラス、石英、サファイア等から選ばれ
た材質のものを用いることができる。電極は、蒸着法も
しくはスパッタ法により形成され、膜厚は、例えば、チ
タン層で０．０２〜０．２μｍ、白金層では０．１〜
０．３μｍ程度とされる。電極材料は白金以外に金、イ
リジウム、銀等を用いることができる。銀を使用する場
合は、測定電極部分の銀表面に塩化銀層を形成して使用
するのが好ましい。アンモニウムイオン検知膜１８とし
ては、例えばノナクチンのようなアンモニウムイオン感
受性物質、可塑剤、ポリ塩化ビニルから構成される膜が
利用でき、例えば、１μｍ程度の膜厚のものを用いるこ
とができる。ウレアーゼ固定化膜１９は、ウレアーゼ及
び牛血清アルブミンを含む溶液に架橋剤であるグルタル
アルデヒドを添加して形成され、例えば０．５μｍの膜
厚のものを利用することができる。保護膜２０は、尿中
の汚染物質の測定への影響を排除するために設けられる
もので、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等を使用する
ことができる。

【００２０】ナトリウム検知部９及び塩素イオン検知部
１０は絶縁基板上に形成されたチタン層１５及び白金層
１６からなる測定電極１７と、測定電極１７上に形成さ
れたナトリウムイオン検知膜２１及び塩素イオン検知膜
２２、保護膜２０を有して構成されている。また、絶縁
基板、電極材料、電極形成法、電極膜厚は、尿素検知部
８と同様とすることができる。

【００２１】ナトリウムイオン検知膜２０としては、例
えばビス（１２−クラウン−４）のようなナトリウムイ
オン感受性物質、可塑剤、ポリ塩化ビニルから構成され
る膜を用いることができ、その膜厚は例えば１μｍ程度
とすることができる。塩素イオン検知膜２１としては、
例えばテトラアセチルアンモニウム塩のような塩素イオ
ン感受性物質、可塑剤、ポリ塩化ビニルから構成される
膜を用いることができ、その膜厚は例えば１μｍ程度と
することができる。保護膜２０としては尿素検知部と同
様の構成を用いることができる。

【００２２】参照電極１１は、絶縁基板１４上に銀層２
３を形成し、次に銀層表面を処理して塩化銀層２４を形
成することで作製できる。密着性を向上させるために銀
層２３の下地にチタン、白金を積層する場合もある。こ
れらの膜は、蒸着法やスパッタ法により形成され、銀層
の厚さは、例えば０．１〜１．０μｍとすることができ
る。塩化銀層は、塩化鉄（III）もしくは塩化クロム（I
II）水溶液で処理する方法、あるいは塩化物水溶液中で
電解する方法により形成することができる。塩化銀層上
に更に塩化カリウムを含む電解質ゲル膜２５及び保護膜
２０を形成すると、参照電極の安定性が増加するので好
ましい。電解質ゲル膜２５の形成材料としては、ポリビ
ニルアルコールを用いることができる。保護膜２０には
尿素検知部と同様の構成を用いることができる。

【００２３】図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のｂ−ｂ’にお
ける拡大断面図であり、絶縁基板１４上にリード部１２
が形成されており、その上をポリイミド絶縁膜２６が覆
った構造が示されている。

【００２４】上記の構成の尿マルチセンサの動作は以下
のとおりである。まず、尿検知部５の場合は、尿試料溶
液中の尿素分子はウレアーゼの作用によりアンモニウム
イオンと炭酸ガスに変換される。このアンモニウムイオ
ンとアンモニウムイオン感受性物質が結合し、測定電極
上の界面電位が変化する。この電圧変化を電圧検出回路
２が参照電極に対する変化として検出する。この電圧変
化は、信号として信号処理部に出力され、尿素濃度に変
換される。

【００２５】ナトリウムイオン検知部６の場合は、尿試
料溶液中のナトリウムイオンとナトリウムイオン感受性
物質が結合し、測定電極上の界面電位が変化する。電圧
検出回路２は、参照電極に対するこの界面電位の変化を
検出し、この電圧変化は信号として信号処理部３に出力
され、ナトリウムイオン濃度に変換される。塩素イオン
検知部７の場合も、塩素イオン感受性物質との結合を利
用して参照電極に対する界面電位の変化が検出され、こ
の電圧変化が塩素イオン濃度に変換される。

【００２６】信号処理部３は、ＣＰＵ（中央演算処理装
置）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ／
デジタル変換装置）により構成され、電圧検出回路から
の信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換した
後、ＲＯＭに格納されたプログラムに従いＣＵＰが作動
し、各々尿素濃度、ナトリウムイオン濃度、塩素イオン
濃度に変換し、ＲＡＭに保存する。次に、保存されたこ
れらの濃度を、ＲＯＭに格納された式（２）、（３）及
び（４）のいずれかに基づくプログラムに従い、ＣＵＰ
が処理を実行し、尿比重を決定する。測定成分濃度表示
部４は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）及び表示コントロ
ールユニットから構成され、信号処理部にて求めた尿比
重、尿素濃度、ナトリウムイオン濃度及び塩素イオン濃
度の内の所望とする項目について表示する。例えば、尿
比重に加えて、便宜的にナトリウムイオン濃度または塩
素イオン濃度を表示するようにしても良い。

【００２７】図４（Ａ）は本発明における尿マルチセン
サの測定成分検知センサ１の測定電極としてイオン感受
性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を用いた場合
の平面図である。センサ素子１の大きさは５×６ｍｍで
あり、その中に尿素検知部８（２００×６００μｍ）、
ナトリウムイオン検知部９（２００×６００μｍ）、塩
素イオン検知部１０（２００×６００μｍ）、参照電極
１１（２００×６００μｍ）、リード部１２、コンタク
ト電極１３（２００×２００μｍ）が形成された構成を
有する。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のａ−ａ’線におけ
る拡大断面図である。絶縁基板上１４上には、ｎ型シリ
コン領域２７、ｐ型シリコン領域２８、酸化シリコン膜
２９、窒化シリコン膜３０から構成されるＩＳＦＥＴが
形成されている。このトランジスタの製造は、例えば特
公平４−２６０５４号公報に記載のサファイア基板上に
設けられた島状シリコン層を用いて形成する方法に従っ
て行うことができるが、シリコンオンインシュレイタ
（ＳＯＩ）基板などのシリコン基板を用いても作製する
ことが可能である。また、絶縁基板としてガラスや石英
上に堆積したアモルファスシリコンやポリシリコンを利
用しても同様に作製することができる。ここではイオン
感受性膜として窒化シリコン膜を示したが、この他に
も、タンタルオキサイド膜、酸化アルミニウム膜などを
用いることができる。

【００２８】尿素検知部８は、ＩＳＦＥＴ上にアンモニ
ウムイオン検知膜１８、ウレアーゼ固定化膜１９、保護
膜２０が形成された構成を有する。アンモニウムイオン
検知膜１８としては、例えば、ノナクチンのようなアン
モニウムイオン感受性物質を含むポリ塩化ビニル膜を用
いることができ、その膜厚は１μｍ程度とすることがで
きる。ウレアーゼ固定化膜１９としては、ウレアーゼ、
牛血清アルブミンを含む溶液に架橋剤であるグルタルア
ルデヒドを添加して形成されたものを用いることがで
き、その膜厚は０．５μｍ程度とすることができる。保
護膜２０は、尿中の汚染物質により測定への影響を防ぐ
ために形成され、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等か
ら形成することができる。

【００２９】ナトリウムイオン検知部９及び塩素イオン
検知部１０は、ＩＳＦＥＴ上にナトリウムイオン検知膜
２１、塩素イオン検知膜２２、保護膜２０が形成された
構造を有している。ナトリウムイオン検知膜２１として
は、例えばビス（１２−クラウン−４）のようなナトリ
ウムイオン感受性物質を含むポリ塩化ビニル膜を用いる
ことができ、その膜厚は１μｍ程度とすることができ
る。塩素イオン検知膜２２としては、テトラアセチルア
ンモニウム塩のような塩素イオン感受性物質を含むポリ
塩化ビニル膜を用いることができ、その膜厚は１μｍ程
度とすることができる。参照電極１１については図３の
場合と全く同様である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のｂ
−ｂ’線における拡大断面図であり、絶縁基板１４上に
導電性シリコン領域からなるリード部１２が形成され、
その上を窒化シリコン膜３０が覆った構造が示されてい
る。

【００３０】以上の尿マルチセンサは、尿比重を求める
のに好適な構造を有するものであり、ナトリウムイオン
検知部と塩素イオン検知部の両方を備えたものである
が、これらの一方のみを設けた構成とすることもでき
る。

【００３１】次に、尿比重で補正された尿糖値の測定に
好適な本発明にかかる尿マルチセンサの一例を図５及び
図６に示す。

【００３２】図５は尿糖値測定用尿マルチセンサの構成
を説明するためのブロック図である。この尿マルチセン
サは、測定成分検知センサ素子１、電流検出回路３２、
電圧検出回路２、信号処理部３、測定成分濃度表示部４
を有して構成されている。測定成分検知センサ素子１
は、ブドウ糖検知部３１、尿素検知部５、ナトリウムイ
オン検知部６及び塩素イオン検知部７を有して構成され
ている。

【００３３】図６は、この尿糖値測定用尿マルチセンサ
の動作を説明するフローチャートである。この図をもと
に尿マルチセンサによる尿糖測定を説明する。尿マルチ
センサの測定成分検知センサ素子を尿検体に接触させる
と、ブドウ糖検知部、尿素検知部、ナトリウムイオン検
知部及び塩素イオン検知部は、それぞれ尿検体中のブド
ウ糖、尿素、ナトリウムイオン、塩素イオンと反応し、
ブドウ糖検知部から発生する電流を電流検出回路により
検出し、尿素検知部、ナトリウムイオン検知部及び塩素
イオン検知部から発生する電圧を電圧検出回路により検
出する。信号処理部において、電流検出回路から出力さ
れる信号をブドウ糖濃度に変換し、電圧検出回路から出
力される信号を各々尿素濃度、ナトリウムイオン濃度及
び塩素イオン濃度に変換する。次に、先に図１〜４で説
明した場合と同様にして、尿素濃度と、ナトリウムイオ
ン濃度及び塩素イオン濃度の少なくとも１種から尿比重
を計算する。次に、この尿比重を用いてブドウ糖濃度を
下記式（５）に従って補正する。

【００３４】

【数５】測定成分濃度表示部４では、補正したブドウ糖濃度、尿
素濃度、尿比重、ナトリウムイオン濃度及び塩素イオン
濃度の所望とする項目を表示する。便宜的には、ブドウ
糖濃度（補正値）に加えて、尿比重、ナトリウムイオン
濃度及び塩素イオン濃度の少なくとも１種を表示する構
成を採ることができる。

【００３５】図７（Ａ）は、本発明による尿マルチセン
サの測定成分検知センサ素子１の平面図である。センサ
素子１の大きさは５×６ｍｍであり、その中にブドウ糖
検知部３３（１４００×６００μｍ）、尿素検知部８
（６００×６００μｍ）、ナトリウムイオン検知部９
（６００×６００μｍ）、塩素イオン検知部１０（６０
０×６００μｍ）、参照電極１１（２００×６００μ
ｍ）、リード部１２、コンタクト電極１３（２００×２
００μｍ）が形成された構成を有する。図７（Ｂ）は、
図７（Ａ）のａ−ａ’におけるブドウ糖検知部３３の拡
大断面図である。ブドウ糖検知部３３は、絶縁基板１４
上に形成された作用極３４、対極３５、参照極３６と、
これらの電極上に形成された妨害物質除去膜３７、グル
コースオキシダーゼ固定化膜３８、ブドウ糖制限透過膜
３９、保護膜４０からなる構成を有する。絶縁基板１４
は、シリコン上に酸化シリコン膜を形成した基板、無ア
ルカリガラス、石英、サファイア等から選択した材料に
よって構成することができる。作用極３４及び対極３５
は、蒸着法もしくはスパッタ法により形成されたチタン
層１５及び白金層１６であり、膜厚はチタン層では０．
０２〜０．２μｍ、白金層では０．１〜０．３μｍであ
る。電極材料は白金以外に、金、パラジウム、イリジウ
ム等を用いることができる。参照極は絶縁基板上に銀層
を形成し、次に、銀層表面を処理して塩化銀層を形成す
ることにより作製するこができる。密着性を向上させる
ために、銀層の下地にチタン、白金を積層する場合もあ
る。これらの膜は、蒸着法やスパッタ法により形成する
ことができ、銀層の厚さは０．１〜０．３μｍとするこ
とができる。塩化銀層は塩化鉄（III）もしくは塩化ク
ロム（III）水溶液で処理する方法あるいは塩化物水溶
液中で電解する方法により形成することができる。

【００３６】妨害除去膜３７としては、シランカップリ
ング剤、ナフィオン、アセチルセルロースから選択され
た少なくとも１種の材料を用いて成膜したものを用いる
ことができる。グルコースオキシダーゼ固定化膜３８
は、グルコースオキシダーゼ、アルブミン、グルタルア
ルデヒドを含む水溶液を滴下して形成することができ
る。ブドウ糖制限透過膜３９は、シリコーン、カルボキ
シメチルセルロース、ポリウレタン、フッ素系樹脂から
選択された材料から形成することができる。保護膜４０
は、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂などを用いて形成
することができ、その膜厚は１μｍ程度とすることがで
きる。

【００３７】以上の例では、ブドウ糖検知部３３とし
て、絶縁基板上に形成された作用極、対極、参照極から
構成される３極構造について説明したが、作用極と対極
のみから構成される２極構造でもブドウ糖を検知するこ
とが可能である。尿素検知部８、ナトリウムイオン検知
部９、塩素イオン検知部１０及び参照電極１１の構造と
しては例えば図３で説明した構造を用いることができ
る。

【００３８】図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のｂ−ｂ’にお
ける拡大断面図である。絶縁基板１４上にリード部１２
が形成されており、その上をポリイミド絶縁膜２６が覆
った構造をしている。

【００３９】図６、７を使用して、更に詳細に本発明に
よる尿マルチセンサの動作を説明する。ブドウ糖検知部
３１においては、尿検体のブドウ糖分子がグルコースオ
キシダーゼ固定化膜内でグルコースオキシダーゼの作用
によりＤ−グルコノ−δ−ラクトンと過酸化水素に変換
される。この過酸化水素は作用極表面で酸化され、作用
極から対極に電流が発生する。電流測定回路３は、ポテ
ショスタットと呼ばれ、過酸化水素を酸化するために参
照極に対して作用極に０．７Ｖの電圧を印加し、この電
圧が保持されるように対極の電位を変化させながら、作
用極から対極へ流れる過酸化水素の酸化電流を測定す
る。この電流値は信号処理部３に出力される。尿素検知
部５、ナトリウムイオン検知部６、塩素イオン検知部７
については図３の場合と全く同様である。各成分に対応
する電圧変化を電圧検出回路２が検出し、信号処理部３
に出力される。信号処理部３はＣＰＵ（中央演算処理装
置）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ／
デジタル変換装置）を有して構成され、電流検出回路３
２及び電圧検出回路２からの信号をＡ／Ｄコンバータで
デジタル信号に変換した後、ＲＯＭに格納されたプログ
ラムに従いＣＰＵが作動し、各々ブドウ糖濃度、尿素濃
度、ナトリウムイオン濃度、塩素イオン濃度に変換し、
得られた値をＲＡＭに保存する。次に、保存された尿素
濃度、ナトリウムイオン濃度及び塩素イオン濃度をＲＯ
Ｍに格納された先に挙げた式（２）〜（４）のいずかに
基づくプログラムに従い、ＣＰＵが処理を実行して尿比
重を計算し、結果をＲＡＭに保存する。次に、ＲＯＭに
格納された上記式（５）に基づきＲＡＭに保存されてい
るブドウ糖濃度及び尿比重を用いて、ＣＰＵが処理を実
行し、補正されたブドウ糖濃度を計算し、ＲＡＭに保存
する。測定成分濃度表示部４は、ＬＣＤ（液晶ディスプ
レイ）及び表示コントロールユニットを有して構成さ
れ、ＣＰＵの命令によってＲＡＭに保存されている補正
したブドウ糖濃度、尿比重、尿素濃度、ナトリウムイオ
ン濃度、塩素イオン濃度を読み出してＬＣＤに表示す
る。

【００４０】以上説明した例では、測定成分検知素子か
らの信号を、電流検出回路または電圧検出回路で検出し
てこれを信号処理部に出力して各測定成分の濃度を算出
しているが、測定成分検知素子、検出回路、信号処理部
の構成はこれに限定されず、本発明の目的とする尿比重
の測定と尿比重で補正された尿糖値の算定が可能な構成
であれば良い。図示した構成は、生産性、取扱性等にお
いて好ましい構成である。

【００４１】

【実施例】

実施例１図３または図４に示す構成の測定成分検知素子を用いた
図１に示す構成を有する尿マルチセンサを用いて尿試料
を測定したところ以下の結果が得られた。

【００４２】

【表１】表１の結果から、本発明の尿マルチセンサにより得られ
る尿比重は実測値とよく一致していることがわかる。

【００４３】実施例２図７に示す構成を有する測定成分検知素子を用いた図５
に示す構成を有する尿マルチセンサを用いて部分尿の尿
比重及び尿糖値を１日に９回測定した。なお、２４時間
総排出尿の尿糖値は８．６ｍｇ／ｄｌであった。

【００４４】

【表２】表２の結果から、総排出尿の尿糖値との一致率は実測尿
糖値が１７５％であるのに対し補正尿糖値が８％で、補
正尿糖値は総排出尿糖値をよく反映している。

【００４５】

【発明の効果】本発明の第１の効果は、小型の尿検査装
置で簡単にかつ高精度で尿比重の測定が実現できること
である。この理由は尿中の尿素濃度と、ナトリウムイオ
ン濃度及び塩素イオン濃度の少なくとも一方とを測定
し、尿素濃度と、ナトリウムイオン濃度及び塩素イオン
濃度の少なくとも一方とから尿比重を計算するためであ
る。

【００４６】本発明の第２の効果は部分尿の尿糖値を測
定するだけで２４時間総排出尿の尿糖値を求めることが
できることである。このため、小型の尿検査装置で簡便
に信頼性の高い尿糖値を測定することが可能となる。こ
の理由は、部分尿の尿糖値および尿比重を測定し、尿糖
値を尿比重を補正することにより、２４時間総排出尿の
尿糖値を求めるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による尿比重測定用尿マルチセンサの構
成を説明するブロック図である。

【図２】本発明による尿比重測定用尿マルチセンサの動
作を説明するフローチャートである。

【図３】（Ａ）は本発明による尿マルチセンサの測定成
分検知センサ素子の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ’
線における拡大断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｂ−ｂ’線に
おける拡大断面図である。

【図４】（Ａ）は本発明による尿マルチセンサの測定成
分検知センサ素子の測定電極としてイオン感受性電界効
果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を用いた場合の平面
図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ’線における拡大断面図、
（Ｃ）は（Ａ）のｂ−ｂ’線における拡大断面図であ
る。

【図５】本発明による尿糖値測定用尿マルチセンサの構
成を説明するブロック図である。

【図６】本発明による尿糖値測定用尿マルチセンサの動
作を説明するフローチャートである。

【図７】（Ａ）は本発明による尿マルチセンサの測定成
分検知センサ素子の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ’
線における拡大断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｂ−ｂ’線に
おける拡大断面図である。

【図８】従来の尿検査装置の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１測定成分検知センサ素子２電圧検出回路３信号処理部４測定成分濃度表示部５、８尿素検知部６、９ナトリウムイオン検知部７、１０塩素イオン検知部１１参照電極１２リード部１３コンタクト電極１４絶縁基板１５チタン層１６白金層１７測定電極１８アンモニウムイオン検知膜１９ウレアーゼ固定化膜２０、４０保護膜２１ナトリウムイオン検知膜２２塩素イオン２３銀層２４塩化銀層２５電解質ゲル膜２６ポリイミド絶縁膜２７ｎ型シリコン領域２８ｐ型シリコン領域２９酸化シリコン膜３０窒化シリコン膜３１、３３ブドウ糖検知部３２電流検出回路３４作用極３５対極３６参照極３７妨害物質除去膜３８グルコースオキシダーゼ固定化膜３９ブドウ糖制限透過膜４１尿糖計測部４２尿ｐＨ計測部４３尿比重計測部４４ファジィ計測部４５表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−264541（ＪＰ，Ａ) 特開平６−82442（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−75469（ＪＰ，Ｕ) 医学検査 43巻12号（1994）ｐ1839− 1845 臨床病理臨時増刊 11月号（1995）ｐ 98−108 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 33/48 - 33/52 G01N 33/58 - 33/98

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】尿中の測定対象成分としての尿素と、ナ
トリウムイオン及び塩素イオンの少なくとも１種と、を
検知するための、尿素検知部と、ナトリウムイオン検知
部及び塩素イオン検知部の少なくとも１種とを有する測
定成分検知センサ素子と、該測定成分検知センサ素子における各測定対象成分の検
知に基づく信号を、各測定対象成分の濃度に変換し、こ
れらの濃度から前記尿の比重を計算する信号処理部と、該信号処理部において算出された尿比重と、前記各測定
対象成分の少なくとも１種の濃度を表示する表示部と、を有して構成されることを特徴とする尿マルチセンサ。
【請求項２】前記測定成分検知センサ素子で前記測定
対象成分を検知することで発生する電圧または電圧の変
化を電圧検出回路において検出し、該電圧検出回路から
出力される各測定対象成分に関する検知信号を前記信号
処理部で各測定対象成分の濃度に変換し、これらの濃度
から前記尿の比重を計算する請求項１に記載の尿マルチ
センサ。
【請求項３】前記尿素検知部が、絶縁基板上に形成さ
れた測定電極及び参照電極と、該測定電極上に形成され
たウレアーゼを含む尿素検知膜を有して構成されている
請求項１または２に記載の尿マルチセンサ。
【請求項４】前記ナトリウムイオン検知部が、絶縁基
板上に形成された測定電極及び参照電極と、該測定電極
上に形成されたナトリウムイオン感受性物質を含む測定
成分検知膜を有して構成されており、前記塩素イオン検
知部が、絶縁基板上に形成された測定電極及び参照電極
と、該測定電極上に形成された塩素イオン感受性物質を
含む測定成分検知膜を有して構成されている請求項１ま
たは２に記載の尿マルチセンサ。
【請求項５】前記測定電極が、白金、金、イリジウ
ム、もしくは銀及び塩化銀である請求項３または４に記
載の尿マルチセンサ。
【請求項６】前記測定電極が、イオン感受性電界効果
型トランジスタである請求項３または４に記載の尿マル
チセンサ。
【請求項７】尿中の測定対象成分としてのブドウ糖
と、尿素と、ナトリウムイオン及び塩素イオンの少なく
とも１種と、を検知するための、ブドウ糖検知部と、尿
素検知部と、ナトリウムイオン検知部及び塩素イオン検
知部の少なくとも１種と、を有する測定成分検知センサ
素子と、該測定成分検知センサ素子における各測定対象成分の検
知に基づく信号を、各測定対象成分の濃度に変換し、尿
素の濃度と、ナトリウムイオン濃度及び塩素イオン濃度
の少なくとも１種とから前記尿の比重を計算し、得られ
た比重によってブドウ糖濃度を補正する信号処理部と、該信号処理部において補正されたブドウ糖濃度と、前記
尿比重、前記尿素濃度、前記ナトリウムイオン濃度及び
前記塩素イオン濃度の少なくとも１種を表示する表示部
と、を有して構成されることを特徴とする尿マルチセンサ。
【請求項８】前記測定成分検知センサ素子でブドウ糖
を検知することで発生する電流を電流検出回路において
検出し、尿素と、ナトリウムイオン及び塩素イオンの少
なくとも１種とを検知することで発生する電圧または電
圧の変化を電圧検出回路において検出し、これら電流検
出回路及び電圧検出回路から出力される各測定対象成分
に関する検知信号を前記信号処理部で各測定対象成分の
濃度に変換し、これらの濃度から前記尿の比重と該比重
で補正されたブドウ糖濃度とを計算する請求項７に記載
の尿マルチセンサ。
【請求項９】前記ブドウ糖検知部が、絶縁基板上に形
成された測定電極及び参照電極と、該電極上に形成され
たグルコースオキシダーゼを含む測定成分検知膜からな
る構成を有し、前記測定電極が１つの作用極、もしくは
１つの作用極及び１つの対極である請求項７または８に
記載の尿マルチセンサ。
【請求項１０】前記尿素検知部が、絶縁基板上に形成
された測定電極及び参照電極と、該測定電極上に形成さ
れたウレアーゼを含む尿素検知膜を有して構成されてい
る請求項７または８に記載の尿マルチセンサ。
【請求項１１】前記ナトリウムイオン検知部が、絶縁
基板上に形成された測定電極及び参照電極と、該測定電
極上に形成されたナトリウムイオン感受性物質を含む測
定成分検知膜を有して構成されており、前記塩素イオン
検知部が、絶縁基板上に形成された測定電極及び参照電
極と、該測定電極上に形成された塩素イオン感受性物質
を含む測定成分検知膜を有して構成されている請求項７
または８に記載の尿マルチセンサ。
【請求項１２】前記測定電極が、白金、金、イリジウ
ム、もしくは銀及び塩化銀である請求項９〜１１のいず
れかに記載の尿マルチセンサ。
【請求項１３】前記測定電極が、イオン感受性電界効
果型トランジスタである請求項９〜１１のいずれかに記
載の尿マルチセンサ。