JP3417131B2 - 尿中成分測定器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、尿糖等、尿中に存在す
る特定成分の濃度を測定する尿中成分測定器に関する。
特には、自宅外へ携帯して持ち出すのに適した尿中成分
測定器に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般家庭において尿中の尿糖値等をチェ
ックすることのできる尿中成分測定器が提案されてい
る。実開平２−１２００６８号「検尿装置」も、そのよ
うな尿中成分測定器の一種である。同装置は、トイレに
付設されており、便器内に排泄された尿を吸引して、分
析装置に送り、尿中の尿糖等の成分を測定するものであ
る。検尿装置の尿サンプリング部は、非使用時には、分
析装置本体に収納される。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述の従来の尿中成分
測定器は、トイレに固定されているものがほとんどで、
自宅外の職場や、旅先、出張先等に持ち出すことはでき
なかった。しかし、糖尿病の気のある人にとって、日常
の健康管理には、一日数回の定期的な尿糖測定を行う必
要がある。したがって、携帯可能なハンディタイプ尿糖
計が求められており、このようなハンディタイプの尿糖
計についても、いくつかの提案がなされている。しか
し、被測定物たる尿の特性、及び、自宅のトイレにおけ
る保管の便や使い勝手をも十分に考慮した尿中成分測定
器はなかった。 【０００４】本発明は、自宅外に携帯して持ち出すのに
適し、かつ定位置における保管もスッキリと行える尿中
成分測定器を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の尿中成分測定器は、尿サンプリング部、及
び、これにつながる把持部を有する尿中成分測定器本体
と、この尿中成分測定器本体の尿サンプリング部を覆う
カバーを有する該測定器本体の収納ケースと、この収納
ケースをトイレの壁面等に引っ掛けるための、収納ケー
スと着脱自在な掛け具であってトイレの壁面等に固定さ
れる掛け具と、を具備することを特徴とする。 【０００６】 【作用】本発明の尿中成分測定器を使用する場合には、
尿中成分測定器本体の把持部を手で持って、本体の先の
尿サンプリング部に尿をかけて採尿する。使用後は、尿
中成分測定器本体を収納ケースに入れる。自宅のトイレ
等の定位置では、掛け具をトイレの壁面等に固定してお
いて、収納ケースを掛け具に引っ掛て保管しておく。自
宅外に持ち出すときは、収納ケースを尿中成分測定器本
体に入れたまま、掛け具から外して携帯する。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の１実施例に係る尿中成分測定器の外観を示す斜
視図である。尿中成分測定器１の尿中成分測定器本体３
は、尿サンプリング部１２と把持部１５を有する。収納
ケース５は、尿中成分測定器本体３を収納する容器であ
る。掛け具７は、収納ケース５を、トイレの壁面等に引
っ掛けるためものである。 【０００８】尿中成分測定器本体３の尿サンプリング部
１２は、棒状の部分であり、先端付近の上面に採尿孔１
１を有する。詳しくは後述するが、尿サンプリング部１
２に尿をかけると、採尿孔１１から尿が尿サンプリング
部１２内に取り込まれて、内部の尿糖センサ４３に尿が
接触して、尿糖の計測が行われる。なお、現状の尿糖セ
ンサ（酵素固定化センサ、バイオセンサと呼ばれる）に
は寿命があるので、尿サンプリング部１２を含む測定器
本体３の先端部は、ディスポーザブル交換式の取替部１
３となっている。 【０００９】取替部１３と把持部１５との境は、凹状の
アール面であるオーバーハング部１４となっている。こ
のオーバーハング部１４は、取替部１３側から見ると反
り返るようになっており、尿サンプリング部１２に付着
した尿が把持部１５側に伝わるのが防止されている。 【００１０】把持部１５内には、後に詳述するが、測定
サンプルである尿を運搬するキャリア液の駆動ポンプ
や、キャリア液タンク、制御部、電池等が収められてい
る。把持部１５の表面には、液晶パネル等よりなる操作
・表示部１７が設けられている。操作・表示部１７で
は、尿中成分測定器１（本体３）の操作や、測定結果の
表示がなされる。なお、把持部１５の先端側側面には、
キャリア液の補充（カセット取替部）のための開閉窓１
８が設けられている。 【００１１】収納ケース５は、足に履くスリッパのよう
な形をしており、測定器本体３が、中の収納部２３に入
れられるようになっている。収納ケース５の先端部に
は、尿中成分測定器本体３の尿サンプリング部１２、取
替部１３及びオーバーハング部１４をスッポリ覆うカバ
ー２１が設けられている。収納ケース５のカバー２１以
外の部分は、上に開放されて“とい”のような形状をし
た収納部２３となっている。 【００１２】収納ケース５に尿中成分測定器本体３を入
れる時は、カバー２１の方に尿サンプリング部１２を向
けて測定器本体３を収納部２３に置き、その後にカバー
２１内に尿サンプリング部１２を突っ込むようにする。
収納ケース５中に測定器本体３を保管しておくときに万
が一採尿孔１１からキャリア液が漏れ出すようなことも
あるので、測定器本体３とカバー５間にＯリング等の液
密手段を設けておくこともできる。収納ケース５はＡＢ
Ｓ樹脂等のプラスチック製としてもよい。 【００１３】収納ケース５の下面（図１で見えない部
分）には、後述する掛け具７のフック３５と着脱自在に
係合する係合片が設けられている。 【００１４】掛け具７は、細長い帯状の板体３１にフッ
ク３５やネジ穴等を設けたものである。掛け具７の使用
の形態としては、トイレの壁面に、フック３５を上向き
にして、掛け具７を縦にネジ等で取りつけておく。そし
て、普段はフック３５に収納ケース５を引っ掛け、収納
ケース５内に尿中成分測定器本体３を収納しておく。掛
け具７の他の使用形態としては、掛け具７を便器のリム
や洗浄水タンクに引っ掛けられるような形状とすること
で、壁への取り付けが物理的な理由（壁がコンクリート
である、或いは所望の位置が空洞となっており固定が困
難）、その他の要因（賃貸住宅で壁への取り付けが禁止
されている）で困難な家庭においても尿中成分測定器を
収納することができる。測定器本体３を携帯して外出す
る際には、収納ケース５内に測定器本体３を入れたま
ま、掛け具７から取り外して持っていく。 【００１５】次に、尿中成分測定器本体３の内部構造を
説明する。図２は、図１の尿中成分測定器本体の内部構
造を示す模式的断面図である。採尿孔１１の底から奥へ
と、サンプル管路（外）４１が設けられている。サンプ
ル管路４１は、センサ４３と隣接する電解室４５へとつ
ながる。電解室４５は、サンプル管路（内）４７につな
がっている。サンプル管路（内）４７は、把持部１５内
に延び、サンプル管路内にキャリア液を往行・復行させ
るキャリア液駆動手段（シリンジポンプ５５等）につな
がっている。 【００１６】なお、取替部１３と把持部１５との間に
は、図示は省略してあるが、サンプル管路（内）４７を
液密に接続する継手や、センサ４３と把持部１５内の制
御部とを結ぶ配線の接続端子が設けられている。センサ
４３の具体的構造については後述する。 【００１７】次に把持部１５の内部構造を説明する。把
持部１５内には、キャリア液駆動手段としてのシリンジ
ポンプ５５や、シリンジポンプ５５を駆動するステッピ
ングモータ５９、キャリア液を貯留するキャリア液タン
ク６３等が設けられている。また、ステッピングモータ
５９を制御すると共に、センサよりの出力信号を受けて
尿中の尿糖（特定成分）の濃度を演算する演算部７３を
有する制御部７１も設けられている。さらに、電源用の
電池７７も組み込まれている。これらのキャリア液駆動
手段及び制御部については、後で詳しく述べる。 【００１８】把持部１５の外面には、測定ボタンや校正
ボタンを有する操作・表示部１７が設けられている。測
定ボタンは、尿中成分測定器本体３の分析動作指令を与
えるボタンである。詳しくは後述するが、測定ボタンを
一回押すと、キャリア液が採尿孔１１に供給される。そ
して、採尿孔１１で尿を採尿後に再度測定ボタンを押す
と、その後の尿分析動作が開始される。 【００１９】校正ボタンは、センサ４３の校正を行う時
に使うボタンである。校正液を採尿孔１１に入れて、上
述の尿分析と同じような分析を行った後、演算部７３の
校正データの更新をして、センサ４３の校正を行う。 【００２０】操作・表示部１７は液晶パネルであって、
演算部７３で算出した尿糖値をデジタル表示（定量値表
示）と定性値表示するものである。さらに、尿中成分測
定器本体３の運転状態に関する表示も行う。 【００２１】次にキャリア液の駆動手段を説明する。図
２の尿中成分測定器本体３のキャリア液駆動手段は、キ
ャリア液タンク６３と、キャリア液を吸引・吐出するポ
ンプ５５と、キャリア液タンク６３、ポンプ５５及びサ
ンプル管路４７の三者をつなぎ、三者の内の２者を連通
して他を遮断する位置を任意に取りうる三方弁５１より
なる。なお、キャリア液は、いわゆる緩衝液と呼ばれる
溶液であって、ＫＨ₂ ＰＯ₄ やＮａ₂ ＨＰＯ₄ のような
ｐＨ調節剤や、ＫＣｌのような塩素イオン強度調節剤が
添加された水溶液からなる。 【００２２】シリンジポンプ５５は、油圧シリンダを逆
にしたようなものであって、内部に左右に動くピストン
５７を有する。ピストン５７は、ステッピングモータ５
９によって駆動される。ピストン５７が図の右に動くと
きは、ポンプ内にポンプ吸吐管路５３からキャリア液が
吸引される。ピストン５７が左に動くときは、ポンプか
らポンプ吸吐管路５３にキャリア液が吐出される。三方
弁５１は、弁体がモータ（図示されず）によって駆動さ
れる電動ロータリーバルブである。 【００２３】次に、尿糖計の動作について説明する。図
３は、図１、２の実施例の尿糖計（尿中成分測定器）に
おけるキャリア液駆動手段を中心とする一連の測定動作
を示す模式的断面図である。 【００２４】測定開始後、まず図３（Ａ）に示されてい
るように、三方弁５１が、ポンプ吸吐管路５３とキャリ
ア液供給管路６１をつなぐ位置にくる。そして、ポンプ
５５内のピストン５７が、ステッピングモータ５９によ
って右に駆動され、ポンプ５５内に、キャリア液タンク
６３からキャリア液が導入される。 【００２５】次に図３（Ｂ）に進み、三方弁５１が、ポ
ンプ吸吐管路５３とサンプル管路４７とをつなぐ位置に
くる。そして、ポンプ５５内のピストン５７が左に駆動
されて、ポンプ５５内の新しいキャリア液が、サンプル
管路４７、電解室４５、サンプル管路４１、採尿孔１１
に行き渡る。これで、測定準備が整う。なお、前回の測
定終了時には、サンプル管路４７、４１や電解室４５等
はキャリア液で満たされて、そのキャリア液は、基本的
にはそれらの部分を満たしたまま保たれている。 【００２６】次に図３（Ｃ）に進み、採尿孔１１に向け
て尿をかけて採尿を行う。具体的には、採尿孔１１中の
キャリア液が尿と置換する。なお、この時、尿中成分測
定器内の機器に動きはない。 【００２７】次に図３（Ｄ）に進み、三方弁５１はサン
プル管路４７とポンプ吸吐管路５３とがつながったまま
で、ポンプ５５のピストン５７が右に半分程度動き、サ
ンプル管路４７内のキャリア液を吸収する。このため、
採尿孔１１内にあった尿がセンサ４３の前面の電解室４
５にまで進む。そして、尿とセンサ４３を一定時間Δｔ
接触させた後に、ステッピングモータ５９を駆動させて
ピストン５７を左に移動させて電解室内の尿を採尿孔１
１より排出する。 【００２８】次に図３（Ｅ）に進み、三方弁５１は、ポ
ンプ吸吐管路５３とキャリア液供給管路６１をつなぐ位
置にくる。そして、ポンプ５５内のピストン５７がさら
に右に駆動され、キャリア液タンク６３からポンプにキ
ャリア液が吸引される。 【００２９】次に、図３（Ｆ）に進み、三方弁５１は、
ポンプ吸吐管路５３とサンプル管路４７とをつなぐ位置
にくる。そして、ポンプ５５内のピストン５７は、左に
駆動されて、ポンプ内のキャリア液が、サンプル管路４
７、電解室４５、サンプル管路４１、採尿孔１１へと吐
出される。このキャリア液吐出により、センサ４３や、
サンプル管路４１の洗浄が行われる。 【００３０】次に、センサ４３について、図４、５、６
を参照しつつ説明する。センサ４３は、酵素固定化膜を
備えたポーラログラフ・セルによりサンプル液中の物質
を定量分析するように構成されている。図４の分解図か
ら良くわかるように、ポーラログラフ・セル（センサ４
３）は、プラスチックなどからなる基板１０７と、電極
を担持したセラミック基板１０５と、シリコーンゴムな
どからなるスペーサ９５と、ＡＢＳ樹脂などからなる取
替部１３の本体とを、接着等により互いに一体的に液密
に締結することにより構成することができる。セラミッ
ク基板１０５は、例えばアルミナセラミックスからな
り、金属ペーストの印刷と焼結により、白金の作用極１
０１と、白金の対極９９と、銀/ 塩化銀の参照極１０３
と、が形成されている。それぞれの電極には端子９７が
形成されており、これらの端子９７には、取替部１３の
本体に設けた端子９１がそれぞれ電気接触されている。
端子９１は、それぞれリード線等によって、制御部（図
２の符号７１）に電気的に接続されている。スペーサ９
５には、電極の領域において、開口９３が切り欠いてあ
り、図５に示したように電解室４５を形成するようにな
っている。本発明の計測装置では、サンプルを原液のま
まセンサに接触させて計測を行うので、電解室４５はサ
ンプル採取量の1/2 〜1/5 程度の容量（本発明では10μ
l)があればよい。取替部１３の本体には、この電解室４
５に連通するサンプル管路４１、４７が形成してあり、
電解室にサンプル原液とキャリア液を通過させるように
なっている。また、これらのポート及びサンプル間の径
は非常に小さく形成され、さらに採尿孔からセンサに到
達するまでの距離及び時間が短いので、サンプル原液を
ほとんど希釈することなくセンサに接触させることが可
能となっている。 【００３１】人間の尿中に含まれる尿糖を測定する場合
には、図６に示したように、白金の作用極１０１は、ア
ルブミンや酢酸セルロースのように過酸化水素を選択的
に透過させる物質からなる選択透過膜１１１と、グルコ
ース・オキシダーゼ（ＧＯＤ）固定化膜１１３と、で被
覆されている。ＧＯＤ固定化膜１１３は、ＧＯＤ（例え
ば、ＳＩＧＭＡ社Ｇ7141）とアルブミンを４対１の割合
で水に溶解し、溶解液を選択透過膜１１１上に滴下した
後、グルタルアルデヒド雰囲気中に約３０分暴露するこ
とにより形成することができる。電解室４５内の尿サン
プル中のグルコースがＧＯＤ固定化膜１１３に接触する
と、グルコースは酸化して次のようにグラコノラクトン
（Ｃ₆ Ｈ₁₀Ｏ₆ ）と過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）を生成す
る。 Ｃ₆ Ｈ₁₂Ｏ₆ ＋Ｏ₂ → Ｃ₆ Ｈ₁₀Ｏ₆ ＋Ｈ₂ Ｏ₂ 生成したＨ₂ Ｏ₂ が選択透過膜１１１を透過して白金の
作用極１０１に達すると、白金の触媒作用により、Ｈ₂
Ｏ₂ は作用極に電子を与えながら水と酸素に分解され
る。選択透過膜があるので、Ｈ₂ Ｏ₂ より大きな分子量
の妨害物質が作用極１０１に到達するのが防止される。
さらに、別途の同一出願人にかかる出願（特願平6-3353
52、6-335360)に開示されている、グルコース制限膜をＧ
ＯＤ上に有するセンサ構造を採用することもできる。 【００３２】図７に示したように、尿サンプル中のグル
コースの定量分析に際しては、ポテンショスタット１１
５により、参照極１０３に対する作用極１０１の電位が
正の一定値（例えば+0.6Ｖ）になるように、作用極１０
１を対極９７との間に印加される電圧が自動制御され
る。作用極１０１と対極９７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
１０１を対極９７との間を流れる電流を制御回路１１７
によって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。 【００３３】このように、本発明のセンサ４３は、グル
コースの酸化により生成する過酸化水素の発生量を検出
するようになっている。過酸化水素の発生量の検出は、
上記反応式における酸素の消費量（減少量）を検出する
よりもはるかに正確に行うことができる。 【００３４】図８は、本実施例の尿糖計の制御部の構成
を示すブロック図である。この制御部はマイコン１２３
を中心として構成されている。電池１６９は、マイコン
１２３や、ステッピングモータ５９、アンプ回路１２５
の電源となる。電源回路１２１は、マイコン１２３の指
令に基づき、ステッピングモータ５９に印加する電圧を
調整するものである。 【００３５】センサ４３の出力はアンプ回路１２５によ
って増巾されマイコン１２３内のＡＤ変換部１２４に入
力され、尿糖値演算等の処理が行われる。尿糖値の演算
結果は、液晶セグメントからなる表示部１６７に表示さ
れる。スイッチ１６３、１６５は、尿分析や校正の指示
を与えるものである。マイコン１２３は、図９のフロー
のごとく（以下説明）各機器を制御するように予めプロ
グラムされている。 【００３６】次に、尿糖計の制御フローを説明する。図
９は、本実施例に係る尿糖計の制御フローを示すフロー
チャートである。フローの左側に記されている（Ａ）、
（Ｂ）、〜（Ｆ）は、それぞれ図３に示されている尿糖
計１内のキャリア液駆動手段やセンサの状態に対応す
る。図３をも参照しつつ説明する。 【００３７】まずスイッチの操作１（Ｓ１）において、
測定ボタンを一回押す。そうすると、尿糖計は測定準備
（スタンバイ）（Ｓ２）のステップで、採尿孔１１内に
キャリア液が供給された状態となる。 【００３８】次に採尿孔１１に尿をかけて採尿を行う
（Ｓ３）。採尿完了後、スイッチの操作２（Ｓ４）を行
う。これにより正規の分析動作（Ｄ）〜（Ｆ）が開始さ
れる。 【００３９】すなわち、図３（Ｄ）に対応するキャリア
液駆動手段の動作により採尿孔１１から尿８１がセンサ
４３に送られる（Ｓ５）。次に、尿の吸引開始（Ｓ６）
から一定時間 Δｔ（一例２秒）が経過したか否かを判
断する（Ｓ７）。なお、このΔｔは、ほぼ、センサ４３
と尿８１との接触時間に等しい。 【００４０】Δｔ経過した場合（Ｙｅｓ）は次ステップ
（Ｓ８）に進む。Ｓ８では、図３（Ｆ）に対応するキャ
リア液駆動手段の動作により、センサ４３前の電解室４
５から、尿８１がサンプル管路（外）４１、採尿孔１１
に向けて排出される。 【００４１】次いで、センサセル出力（電極電流）のモ
ニターを開始する（Ｓ９）。センサー出力のモニターを
尿の排出開始後に始めていて多少不自然に感じるかもし
れないが、センサが尿と接触して電気的出力が得られる
までに約６秒を必要とし、ピークを得るまでには約１６
秒を必要とすることから、接触２秒後に開始されるポン
プの逆送の後にセンサセル出力のモニターを開始しても
何ら問題はないのである。この間の事情は、図１０の、
引開始後の経過時間（横軸）とセンサ出力（縦軸）との
関係を示すグラフにも現れている。 【００４２】次にベース電流値（キャリア液中における
電流値）を検出する（Ｓ１０）。次に、尿８１がセンサ
４３と接してから、約１６秒後（一例）に生起するピー
ク電流値を検出する（Ｓ１１）。次に、該ピーク電流値
とベース電流値から、演算して尿中の尿糖濃度を得、表
示部に表示する。（Ｓ１２）。 【００４３】次に、図３（Ｆ）に対応するキャリア液駆
動手段の動作により、電解室４５や、センサ４３、サン
プル管路４７、４１にキャリア液を送り、センサ４３等
を洗浄する。（Ｓ１３）。これで分析を終了する（Ｓ１
４）。 【００４４】なお、実施例においては尿中に含まれる糖
分の測定を可能とする尿中成分測定器を開示したが、例
えば前述のバイオセンサに替えて尿中に含まれるアルブ
ミン分解物を検出できるセンサを本発明の尿中成分測定
器に搭載すれば、腎臓疾患の早期診断が可能となるな
ど、本発明の尿中成分測定器は尿中含まれる成分を糖
（グルコース）に限定されるものではない。 【００４５】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の尿中成分測定器は、以下の効果を発揮する。 尿中成分測定器本体を収納するケースを、トイレの
壁面等に掛けることができるので、測定器を使用しない
ときに、納まり良く測定器を保管することができる。 【００４６】 収納ケースと測定器本体とを、定位置
であるトイレの壁面等に取り付けられた掛け具から、自
由に取り外すことができるので、尿中成分測定器の携帯
が自由になり、外出先においても健康管理のための尿成
分測定をすることができる。 携帯時のケースとトイレの定位置におけるケースと
が、一ケの同一のケースですむため、費用の節約とな
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の１実施例に係る尿中成分測定器の外観
を示す斜視図である。 【図２】図１の尿中成分測定器本体の内部構造を示す模
式的断面図である。 【図３】図１、２の実施例の尿糖計（尿中成分測定器）
におけるキャリア液駆動手段を中心とする一連の測定動
作を示す模式的断面図である。 【図４】図１の尿糖計のセンサ部の詳細を示す分解図で
ある。 【図５】図１の尿糖計のセンサ部の詳細を示す断面図で
ある。 【図６】図１の尿糖計のセンサ部の詳細を示す作用極に
おける拡大断面図である。 【図７】センサの電極にポテンショスタットと増幅回路
を接続したところを示す配線図である。 【図８】本実施例の尿糖計の制御部の構成を示すブロッ
ク図である。 【図９】本実施例に係る尿糖計の制御フローを示すフロ
ーチャートである。 【図１０】尿吸引開始後の経過時間（横軸）とセンサ出
力（縦軸）との関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 尿中成分測定器 ３ 本体 ５ ケース ７ 掛け具 １１ 採尿孔 １２ 尿サンプリ
ング部 １３ 取替部 １４ オーバーハ
ング １５ 把持部 １７ 操作・表示
部 ２１ カバー ２３ 収納部 ２５ 側板 ３１ 板体 ３３ ネジ ３５ フック ４１ サンプル管
路 ４３ センサ ４５ 電解室 ４７ サンプル管路 ５１ 三方弁 ５３ ポンプ吸吐管路 ５５ シリンジポ
ンプ ５７ ピストン ５９ ステッピン
グモータ ６１ キャリア液供給管路 ６３ キャリア液
タンク ７１ 制御部 ７３ 演算部 ７７ バッテリー ８１ 尿

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 33/493 G01N 1/10

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 尿サンプリング部、及び、これにつなが
   る把持部を有する尿中成分測定器本体と、 この尿中成分測定器本体の尿サンプリング部を覆うカバ
   ーを有する該測定器本体の収納ケースと、 この収納ケースをトイレの壁面等に引っ掛けるための、
   収納ケースと着脱自在であってトイレの壁面等に固定さ
   れる掛け具と、 を具備することを特徴とする尿中成分測定器。