JP3624756B2 - Analysis equipment - Google Patents

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JP3624756B2
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康裕 國武
義樹 蛭田
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿等の分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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)が提案されている。(たとえば、特開昭62−187253号には、採尿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、尿を採取するようになった尿検査装置が開示されている。便器の後部には検査洗浄領域が形成してあり、この領域において尿検体が分析されると共に、洗浄ノズルから噴射された洗浄水によって採尿容器が洗浄されるようになっている)。
【0003】
尿中には、糖、蛋白、潜血、ナトリウムイオン、尿酸等の被験者の健康状態に応じてその濃度が変動するさまざまな成分が含まれている。従って、上記のような尿検査装置では、検査対象となる目的成分の濃度を正確に測定できる成分濃度センサー(以下、単に「センサー」とする)を用い、適正な測定条件(温度、湿度等)下で、検査を行う必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の分析装置においては、実用化のための各種課題を抱えるものであった。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は、使用者の排泄物を採取し、該排泄物の成分分析を行う分析装置であって、便器に備えられ、前記排泄物を取得する取得容器と、搬入路を介してこの取得容器と連通し、前記排泄物の成分分析を行う分析手段と、搬出路を介してこの分析手段に連通し、前記排泄物の排出を行うための排出口と、を有するとともに、取得容器から前記排出口に至る前記排泄物の移動経路の少なくとも一部を、抗菌性樹脂により構成したことを特徴とする。
【0006】
好適な実施形態としては、取得容器を抗菌性樹脂により構成することが望ましく、抗菌性樹脂の組成は、塩化ビニルであることが望ましい。
【0007】
本発明の第2の側面では、使用者の尿を採取し、該尿の成分分析を行う分析装置であって、便器に備えられ、前記尿を取得する取得容器と、搬入路を介してこの取得容器と連通し、前記尿の成分分析を行う分析手段と、を有するとともに、取得容器の入り口開口を、抗菌性フィルタで覆ったことを特徴とする。
【0008】
好適な実施形態としては、抗菌性フィルタは、ポリプロピレン材料のフィルタに無機系イオン交換体により抗菌性金属(例えば銀)を交換吸着させたものであることが望ましい。
【0019】
以上説明した分析装置は、尿を用いてなる尿分析装置に適用することが好ましいが、尿、便などの用便行為による排泄物の他、汗、唾液、排卵物、経血などを対象としてもよい。なお、尿中の標的物質としては、尿糖、蛋白、潜血、ナトリウムイオン、尿酸等を扱うことができる。
【0020】
ここに例示した測定データは、それぞれ次の意義を有している。尿糖は糖尿病の予防、発見、治療などに活用することができる。蛋白は尿中アルブミンとも呼ばれ、糖尿病性腎症の早期発見に有効に活用できる。特に、糖尿病性腎症は、非常に早期に発見し、治療を行わないと治癒しないといわれているため、尿中アルブミンの検出は有効性が高い。糖尿病性腎症の早期では、アルブミンが尿中に微量に排泄されることが知られている。したがって、このような微量のアルブミンを測定データとして検出可能にすれば、糖尿病性腎症の早期発見に活用することができる。当然、非糖尿病性の腎症の発見にも有効である。
【0021】
潜血は、腎臓、尿管、尿道などに生じる炎症、結石等の兆候の一つである。早期においては、尿中に血液が混入していることが一見して確認することができず、本人にも自覚症状がない無症候性血尿と呼ばれる状態にある。本発明の健康管理装置において、潜血を測定データとしておけば、かかる無症候性血尿の段階で潜血を検出することが可能であるから、上記種々の病気の早期発見および治療に活用することができる。
【0022】
ナトリウムは、一日の塩分の摂取量の目安となる測定データである。塩分が高血圧症や心不全などの要因となることはよく知られている。これらの病気の予防、治療のためには塩分の摂取量を適切な値にコントロールすることが好ましい。ところが、塩分の摂取量は必ずしも味覚に沿うものではなく、それほど塩辛く感じない食品にも多量の塩分が含まれている場合があることが多い。一方、尿中のナトリウム塩分の摂取量にほぼ比例することが知られている。したがって、測定データとしてナトリウムを検出するものとすれば、塩分の摂取量を把握することができ、そのコントロールに活用することができる。
【0023】
尿酸は、痛風などの原因物質として知られている。尿酸は一日の合成量の約80パーセント弱が尿中に排泄されるといわれている。したがって、尿中の尿酸を測定すれば、体内の尿酸値を推定することができ、痛風その他の病気の予防、治療に活用することができる。
【0024】
ここで説明した種々の測定データは、例示に過ぎず、その他種々の測定データを本発明の測定対象とすることが可能である。当然、複数の測定データを測定の対象としても構わない。
【0025】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明について、その構成・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、他の成分(タンパク、潜血、クレアチニン、ナトリウムイオン等)の物理量(濃度、質量、体積、個数等)を検出するための成分濃度センサを備える尿検査装置にも本発明は適用可能であることは言うまでもない。
【0026】
図1は、本発明の好適な一実施形態である尿検査装置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104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102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。
【0027】
洋式便器100は、その後上部に洗浄水タンク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。
【0028】
また、計測ユニット11およびリム取付式採尿ユニット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32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38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、人体の有無を検出する人体検知センサ260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。
【0029】
図示はしないが、尿糖以外の別の成分を測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。
【0030】
図4はリム取付式採尿ユニット12の構成図である。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。抗菌性樹脂の組成としては、ポリプロピレンが望ましいが、ナイロン66、ナイロン6、ABS樹脂、メラニン樹脂、ユリア樹脂、PS(ポリカーボネイト)等を用いることができる。
【0031】
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152、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。
【0032】
図4に示すように、リム取付式採尿ユニット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。
【0033】
ゴム、吸盤651などは、使用者が便座102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100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。
【0034】
ゴム、吸盤651などを取り付ける場所を便座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。
【0035】
リム取付式採尿ユニット12は便座102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。
【0036】
図5は採尿アーム32の構造図を示す。採尿アーム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。
【0037】
図6は採尿時の採尿アームの伸出位置を示している。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)。
【0038】
また、標準伸出位置を略中心にして、前後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。
【0039】
採尿アーム32からの異物混入と尿の飛び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)。
【0040】
メッシュフィルター656は採尿アーム32(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。具体的には、ポリプロピレン材料のフィルタに無機系イオン交換体により抗菌性金属(例えば銀)を交換吸着させたものであることが望ましい。
【0041】
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。
【0042】
本実施例では、給水部15は、洗浄水タンク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。
【0043】
給水部15を水道に直結して該水道の給水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。
【0044】
また、温水洗浄便座が設置されている場合、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。
【0045】
さらに、温水洗浄便座が設置されている場合、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。
【0046】
次に、計測ユニット11について、図8(正面図)、図9(右側面図、ただし下部のみ)、図10(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。そのためには、便器のリム面よりも−50mm〜+200mmの範囲の高さに位置することが望ましい。これは人が便座に座ったときに、膝の上に手を置きその位置から自然に手を外側にずらしたとき違和感無く移動できる位置である。人によっては足の長さ、太股の太さ等で若干異なるが、より自然に操作できる位置に操作部を設けている。このように配置することで無理なく操作が可能となる。
【0047】
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115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。
【0048】
図12は校正液補充口242及び緩衝液補充口262を示す斜視図である。
【0049】
まず、校正液補充口242と該校正液補充口242に差し込む校正液補充用ノズル244の先端244aの関係を図13(a)〜(c)を用いて説明する。
【0050】
図13(a)に示すように、校正液補充口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。
【0051】
一方、図13(b)及び(c)に示すように、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。
【0052】
校正液の補充に際しては、まず補充用の校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。
【0053】
また、緩衝液補充口262と該緩衝液補充口262に差し込む緩衝液補充用ノズル264の先端264aの関係を図14(a)〜(c)を用いて説明する。
【0054】
図14(a)に示すように、緩衝液補充口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。
【0055】
一方、図14(b)及び(c)に示すように、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264a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264の先端264aが緩衝液補充口262に挿入可能となる。
【0056】
さらに、校正液補充用ノズル244の先端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。
【0057】
また、校正液ボトルに校正液補充用ノズル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。
【0058】
例えば図8、図10に示したように、計測ユニット11の校正液補充口242及び緩衝液補充口262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。
【0059】
校正液補充用ノズル244や緩衝液補充用ノズル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。
【0060】
図16は計測ユニット11の一実施例を示す内観図である。(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38、表示部39、人体検知センサ260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28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。
【0061】
緩衝液と校正液を貯溜するタンク24、26は計測ユニット11の下部に配置される。電源部215や各種電気駆動手段の下端より、その上端が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210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。
【0062】
さらに校正液と緩衝液が満たされて重量のあるタンク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。
【0063】
また、計測ユニット11は、壁119にネ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111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。)このような構成により、便器に腰掛けた使用者にとって、計測ユニット11の操作部が操作し易いものとなる。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。
【0064】
次に、上述した構成部品について詳細に説明する。
【0065】
本発明の尿検査装置には、トイレ室内の人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。
【0066】
例えば、設置場所はリム取付式採尿ユニット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。
【0067】
ロータリーバルブシリンジ18は、図17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26、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。
【0068】
尚、ポート174はシリンダ166およびピストン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166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。
【0069】
上記ローターリーバルブシリンジ18は、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ステータ178を別のステ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ステータを上記ステータ178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。
【0070】
搬送チューブ150・チューブ152(以下、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。
【0071】
図18は校正液タンク24、緩衝液タンク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621、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。
【0072】
一方で同じ液量検知手段として、フロート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。
【0073】
また、電極は最長の電極をコモンとし、長い順に電極(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。
【0074】
上述したMレベルは、液残量がタンク内有効体積の5〜15%程度で良い。
【0075】
尚、本実施例では上述した液量検知手段にて、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。
【0076】
実施例の図18では電極とフロートという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、262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。
【0077】
前記した通り、タンク液量はコモンの電極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。
【0078】
ロータリーバルブシリンジ18への出液取り出し口は、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18(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210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。
【0079】
なお、以上の例では校正液タンク24と緩衝液タンク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。
【0080】
ところが、センサには尿サンプル、校正液、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。
【0081】
また、ロータリーバルブシリンジの万一の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。
【0082】
タンクの負圧防止のみに着目する場合はタンクの一部、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。
【0083】
図19は、尿検査装置10の電気的な構成をコントローラ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、CPU362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:8bit、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(EEPROM367)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。
【0084】
尚、本実施例で記載したものは計測ユニット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。
【0085】
特にICカードの場合は記憶用のドライブ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。
【0086】
バックアップ電源670を備えているため、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。
【0087】
さらに、バックアップ電源670の容量は、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。
【0088】
また、装置の動作中に電源供給が一時的に断たれた時、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。
【0089】
なお、この電池は、普段通電中に充電でき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。
【0090】
採尿アーム32やロータリーバルブシリンジ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。
【0091】
採尿アーム駆動モータ23については通常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100pps)で駆動することが使用勝手が向上する。
【0092】
収納位置にある採尿アーム32は収納時に便座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。
【0093】
この場合、常時保持電圧を印加することに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。
【0094】
具体的には、人体検出センサ260が人を検出した場合、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。
【0095】
つづいて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について説明する。
【0096】
ステッピングモータを用いることで、シリンジ駆動モータ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18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。
【0097】
例えばシリンダ166内や配管経路を洗浄する場合は高速の第一のパルスレート(例えば100pps)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。
【0098】
一方、尿糖センサ28内に尿サンプルや校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、測定精度を高めることができる。
【0099】
また、測定にあたって尿糖センサ28に送られる尿や校正液、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。
【0100】
尚、前記した全てのステッピングモータの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。
【0101】
続いて尿糖センサ28について説明する。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150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。
【0102】
尿糖センサ28は、後述する検出原理(模式図を図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。
【0103】
【化1】

Figure 0003624756
【0104】
【化2】
Figure 0003624756
【0105】
また、過酸化水素電極は、尿酸やアスコルビン酸とも反応し、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。
【0106】
さて、図20(b)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130により、参照極133(Ag/AgCl)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。
【0107】
一般的にはサンプル測定の前に既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。
【0108】
緩衝液には参照極133の電位を安定化す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。緩衝液中に含まれるClイオン濃度が高濃度であるほど、Clイオン濃度の変動に伴う参照極133の電位変動は小さくなるが、濃い塩溶液を用いることはコストアップにつながるのみならず乾燥時や低温時に塩が析出しやすくなるという欠点がある。
【0109】
そこで通常は数十mM程度のKClやNaCl及びリン酸等を添加した緩衝液が用いられてきた。しかし、尿中のClイオン濃度は一定でない(例えば図21のような正規分布を示す)ため、サンプルを充分に希釈して事実上参照極133に接触する溶液のClイオン濃度が緩衝液のClイオン濃度に等しくなるようにする必要があった。なぜならば希釈が充分でない場合、参照極133の電位が変動し、作用極135−対極137間に流れる電流が変動して、グルコースから生成された過酸化水素に基づく電流を正しく測定することができなくなるからである。
【0110】
従来のフロー方式で測定する場合には、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。
【0111】
しかし、特に一般家庭のトイレ内に設置さ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。
【0112】
そこで尿中に存在する平均的なClイオン濃度に合わせたKClまたはNaCl及びリン酸等を添加した緩衝液および校正液を使用することで、尿サンプルを希釈するための緩衝液使用量と測定終了までの時間を節約しながら、正確な測定を可能としている。
【0113】
図22(a)、(b)前記したClイオンと電流値の関係を示した測定データである。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尿中のグルコースを測定すると、尿サンプルが参照極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、尿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。これが図22(a)に示される。これらの反応はほぼ同時におこるために尿中グルコース精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。
【0114】
一方、KCl濃度170mMの緩衝液を用いた場合には参照極133電位の低下が微少であるため、過酸化水素の酸化電流のみを正確に測定することができる。これを図22(b)に示している。
【0115】
尿中のClイオン濃度は食事内容や運動の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濃度の平均値である170±80mM(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。さらに校正液にも緩衝液と同濃度の塩を添加することによって、測定精度をさらに向上させることができる。
【0116】
この方法はフロー方式だけでなく、バッチ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。希釈倍率をそれほど上げなくても正確な測定が可能であり、配管長さや測定時間の短縮が図れるのである。
【0117】
次に、図23を用いて、操作部について詳細に説明をする。
【0118】
操作部38には、おとこスイッチ381、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LED395等が設けられている。
【0119】
操作部38の各種スイッチの表面には、図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。
【0120】
尚、本実施例では図示していないが、同様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。
【0121】
蛍光表示管391は、数字、英字、記号等から成る最大4桁の文字列を表示する文字表示部391a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391b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。
【0122】
また、本実施例では比較的低コストでなお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。
【0123】
この他に操作方法の説明表示、現在の動作状態、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。
【0124】
病院などで検査する場合と異なり、本発明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。
【0125】
カラー液晶であればこれらのさまざまな情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。
【0126】
既に述べたが、操作部38と表示部39は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。
【0127】
なお、蛍光表示管391に用いられている発光セグメントは、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。
【0128】
A〜Dスイッチ385の近くに配置された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 LED396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。
【0129】
記憶を確定する前に先に押したA〜Dスイッチ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。
【0130】
既に記憶した測定結果を呼び出す場合には、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 LED396は全て点滅する。点滅しているA〜D LED396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389でデータをスクロールさせることができる。
【0131】
記憶したデータを呼び出し中に、先に押した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。
【0132】
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。
【0133】
記憶したデータ等を消去するには、記憶/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。
【0134】
例えば、上記操作にて、データ及び採尿アーム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)。
【0135】
次に、こうして構成された尿検査装置10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24を参照しつつ説明する。
【0136】
電源プラグもしくは漏電保護プラグ(図10参照)をコンセントに差し込み、電源が投入された時は図18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。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S600)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。
【0137】
測定SWがオンとなり測定が開始されると、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S600)を順次行い、次回測定準備(ステップS650)へ移行する。
【0138】
次に、上述する各ステップについて詳細に説明する。
【0139】
ステップS100でのイニシャル動作とは、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LEDを一定時間(例えば2秒)点灯(ステップS104)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。
【0140】
ステップS150での各モータ位置出しとは、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。
【0141】
ところで、上記各モータのうち、採尿アーム駆動モータ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。
【0142】
ステップS200での配管充填とは、具体的には、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186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、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S208)、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。
【0143】
ステップS350での校正液吸引とは、具体的には、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S354)、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。
【0144】
なお、上述したステップS354の校正液吸引前(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。
【0145】
ステップS400での校正液測定とは、具体的には、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)、校正液打込み(ロー夕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、校正液を搬送チューブ150に打込む)(ステップS404)、余剰校正液排出(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は最上部まで上昇し、校正液を排出)(ステップS406)、シリンジ洗浄1回目(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)(ステップS408)、シリンジ洗浄2回目(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)(ステップS410)、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S414)、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S418)、ベース電圧調整(ステップS420)、校正液送液(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、緩衝液で尿を尿糖センサ28まで送液する)(ステップS422)、演算(ステップS424)、結果表示(ステップS426)。
【0146】
但し、校正・測定判定(ステップS700)にて、「測定」と判定されたときは、上述した演算(ステップS424)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。
【0147】
一方、校正・測定判定(ステップS700)にて、「校正」と判定された時は、上述した演算(ステップS424)においては、「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」を行って終了する(結果表示は行わない)。
【0148】
校正液送液(ステップS422)の送液開始時に、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。
【0149】
ステップS450での洗浄とは、具体的には、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168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S460)、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S462)、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。
【0150】
ステップS500での空引きとは、具体的には、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。
【0151】
ステップS550での排出管充填とは、具体的には、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166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186内に水を充填する)(ステップS554)することである。
【0152】
ステップS600でのセンサ管充填とは、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。
【0153】
なお、上述したセンサ管充填(ステップS600)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。
【0154】
ステップS650での次回測定準備とは、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。
【0155】
ステップS700での校正・測定判定とは、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S702)、測定SWオン判定(ステップS706)することである。
【0156】
ステップS750での尿測定とは、具体的には、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、サンプルを少量排出)(ステップS787)、サンプル打込み(ロー夕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、サンプルを搬送チューブ150に打込む)(ステップS788)、ここで、センサの使用回数寿命をカウントアップ(ステップS789)する。その後、余剰サンプル排出(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、サンプルを排出)(ステップS790)、シリンジ洗浄1回目(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)(ステップS791)、シリンジ洗浄2回目(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)(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)、ベース電圧調整(ステップS795)、サンプル送液(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、緩衝液で尿を尿糖センサ28まで送液する)(ステップS796)、演算(ステップS797)を行い終了する。
【0157】
上述した演算(ステップS797)では、尿サンプルに対する尿糖センサ28の出力をCPU362に取り込む動作を行っている。
一方、ステップS752において(図36参照)、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S766)で、採尿アーム微調動作(ステップS768)する。
【0158】
また、ステップS756にて、採尿アーム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S500)、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。
【0159】
測定SWがオンされたときに尿糖センサ28に印加している電圧(0.6V)を瞬間低電圧(0V)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)。
【0160】
図38は尿測定(ステップS750)にお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S770の1分間判定へ進む。
【0161】
一方、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S500)、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。
【0162】
以上説明した実施例では、後述するセンサ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。
【0163】
すなわち、尿測定(ステップS750)を行った後に、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。
【0164】
本実施例で使用している尿糖センサ28の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)。
【0165】
作用極135に電圧を印加し続けると電極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)。
【0166】
すなわち、尿糖センサ28のグルコース感度(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。
【0167】
尿糖センサ28には酵素膜が担持されてあることも前述した(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)。
【0168】
逆に高温時(例えば30〜40℃)は酵素活性が高くなり、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)。
【0169】
さらに、酵素膜は、時間の経過とともに次第に活性を失い、出力は経時的に低下する(図示しない)。
【0170】
よって前述した測定シーケンスによれば、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。
【0171】
ただし、このシーケンスでは尿測定(ステップS750)した後に校正液測定(ステップS350〜ステップS400)を行い、演算するため、結果を表示するまでの時間が長い。
【0172】
上記した結果表示までの時間を短縮させるためには、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。
【0173】
図24を流用して、このシーケンスを詳述する。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186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S650)が完了し、待機状態となる。
【0174】
測定時に、測定SWオンとなり測定が開始されると、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S400)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S550)、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。
【0175】
上述したシーケンスであれば、測定時間及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。
【0176】
上述した2つのシーケンスにはそれぞれ特徴(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。
【0177】
電源投入後、あるいは尿糖センサ28交換後、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。
【0178】
自動校正の時刻は電源投入時や尿糖センサ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。
【0179】
また、上記のような定刻の自動校正に加え、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。
【0180】
続いて、本実施例で示されている加熱部機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。
【0181】
上述した加熱部236、250は、図19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CPU362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。
【0182】
図41は、緩衝液タンク26から尿糖センサ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237、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。
【0183】
図41(b)に示すように、搬送チューブ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。
【0184】
尚、加熱部236、250としてはコスト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。
【0185】
また、加熱部236、250を特別設けずとも、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。
【0186】
つぎに、上述した加熱部の役割を本実施例を基に以下に説明する。
【0187】
冬季の夜などにトイレ室内の温度が低下し、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。
【0188】
更に、緩衝液は、前述したがKClやNaCl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。
【0189】
また、尿糖センサ28の特性を前述したが、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28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。
【0190】
上述した課題の対応として、温度センサ261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。
【0191】
このように加熱部を設けることでタンクな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。
【0192】
具体的な一実施例としては、温度センサ237、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。
【0193】
また、校正液タンク24や緩衝液タンク26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。
【0194】
説明した以外にも温度センサ237、251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、何でもよい。
【0195】
また凍結の履歴は不揮発性メモリ367に記憶され、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。
【0196】
さらに、もう一つの課題の対応として、尿糖センサ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。
【0197】
尿糖センサ28の最も出力が高く安定する温度は、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。
【0198】
しかし、上述したことは理想であって、全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)。
【0199】
そこで、本実施例では、尿糖センサ28へ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。
【0200】
ところが、使用者のニーズは各個人で異なり、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)。
【0201】
そこでこのような多様な使用者のニーズに応じるために、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。
【0202】
以上、液の加熱について説明したが、液温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。
【0203】
ここで、尿検査装置のカビや雑菌繁殖防止について説明する。
【0204】
尿にはカビや雑菌の栄養となる物質が含まれている。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。
【0205】
そこで尿の搬送経路に制菌、防カビ効果を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。
【0206】
本実施例では、緩衝液の中に制菌、防カビ効果を有する成分(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。
【0207】
尿の搬送経路に上述した緩衝液を通液させ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。
【0208】
さらに、1日の測定回数が比較的多いときなどは、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。
【0209】
最後に、尿糖センサ28交換時期の使用者への報知手段、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。
【0210】
尿糖センサ28は、その特性で記述したよ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。
【0211】
まず、使用回数については、図37のフローチャートに「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。
【0212】
次に、時間寿命であるが、これは、コントローラ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。
【0213】
本実施例では、センサの寿命予告についても、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。
【0214】
なお、報知手段は上述した手段に限らず、校正液、緩衝液同様に図16、図19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、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。
【0215】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な一実施形態である尿検査装置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と便蓋104と洗浄水タンク106とを含む、なお便座102、便ふた104は開状態)の外観図。
【図2】図1の洋式便器100とリム取付式採尿ユニット12(便座102、便ふた104は閉状態)の側面図。
【図3】尿検査装置10の構成の概略を示すブロック図。
【図4】採尿ユニット12の内機構成図。
【図5】採尿アーム32構成図。
【図6】採尿アーム32男性位置、女性位置を示すリム取付式採尿ユニット12側面図。
【図7】採尿アーム32女性位置調節範囲を示すリム取付式採尿ユニット12側面図。
【図8】計測ユニット11の正面図。
【図9】計測ユニット11の下部の右側面図。
【図10】計測ユニット11の左側面図。
【図11】計測ユニット11の上面図。
【図12】校正液補充口242、緩衝液補充口262の斜視図。
【図13】(a)校正液補充口242の平面図、(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。
【図14】(a)緩衝液補充口262の平面図、(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。
【図15】カバー116内に液補充用ノズルを収納する構造の例を示す図。
【図16】計測ユニット11の内機構成図。
【図17】ロータリーバルブシリンジ18の斜視図。
【図18】校正液、緩衝液タンク24、26の内機構成図。
【図19】尿検査装置10の電気的な構成をコントローラ36を中心として示すブロック図。
【図20】尿糖センサの検出原理の模式図。
【図21】尿中の塩素(Cl)イオン濃度分布を示す図。
【図22】(a)緩衝液中のKClイオン濃度50mM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。
【図23】計測ユニット11の上面の拡大図。
【図24】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を示すフローチャート。
【図25】ステップS100でのデータ読込処理を示すフローチャート。
【図26】ステップS150での各モータ位置出し処理を示すフローチャート。
【図27】ステップS200での配管充填処理を示すフローチャート。
【図28】ステップS350での校正液吸引処理を示すフローチャート。
【図29】ステップS400での校正液測定処理を示すフローチャート。
【図30】ステップS450での洗浄処理を示すフローチャート。
【図31】ステップS500での空引き処理を示すフローチャート。
【図32】ステップS550での排出管充填処理を示すフローチャート。
【図33】ステップS600でのセンサ管充填処理を示すフローチャート。
【図34】ステップS650での次回測定準備処理を示すフローチャート。
【図35】ステップS700での校正・測定判定処理を示すフローチャート。
【図36】ステップS750での採尿処理を示すフローチャート。
【図37】ステップS750での尿測定処理を示すフローチャート。
【図38】ステップS750での採尿処理の別の例を示すフローチャート。
【図39】尿糖センサ28の通電後の出力変動を示す図。
【図40】尿糖センサ28の温度特性を示す図。
【図41】加熱部236、250の構成を示す図。
【符号の説明】
11…計測ユニット、12…リム取付式採尿ユニット、14…給水部
16…ポンプ、18…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、100…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、178…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 LED[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an analyzer for urine and the like.
[0002]
[Prior art]
Equipped with a testing tool that can be attached to and detached from Western-style toilets installed in the toilet (including those that are partly placed on the floor), sample and analyze urine, and support personal health checks A health management device (urinalysis device) has been proposed. (For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-187253 discloses a urine test apparatus which collects urine by swinging a swing arm equipped with urine collection in a bowl of the toilet bowl. A test cleaning region is formed at the rear, and the urine sample is analyzed in this region, and the urine collection container is cleaned with the cleaning water sprayed from the cleaning nozzle).
[0003]
The urine contains various components such as sugar, protein, occult blood, sodium ion, uric acid and the like whose concentration varies depending on the health condition of the subject. Therefore, the urinalysis apparatus as described above uses a component concentration sensor (hereinafter simply referred to as “sensor”) that can accurately measure the concentration of the target component to be examined, and appropriate measurement conditions (temperature, humidity, etc.). It is necessary to carry out an inspection below.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional analyzers have various problems for practical use.
[0005]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
The present invention is an analyzer that collects a user's excrement and performs component analysis of the excrement, and is provided in a toilet and acquires the excrement, and the acquisition container via a carry-in path And an analysis means for analyzing the component of the excrement, and an outlet for discharging the excrement through the discharge path and communicating with the analysis means. It is characterized in that at least a part of the excrement moving route leading to the outlet is made of an antibacterial resin.
[0006]
As a preferred embodiment, it is desirable that the acquisition container is composed of an antibacterial resin, and the composition of the antibacterial resin is: Vinyl chloride It is desirable that
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an analyzer for collecting a user's urine and analyzing the component of the urine. The analyzer is provided in a toilet and obtains the urine through a carry-in path. And an analysis means for analyzing the urine component, and the entrance opening of the acquisition container is covered with an antibacterial filter.
[0008]
In a preferred embodiment, the antibacterial filter is preferably a filter made of polypropylene material obtained by exchanging and adsorbing an antibacterial metal (for example, silver) with an inorganic ion exchanger.
[0019]
The analyzer described above is preferably applied to a urine analyzer using urine, but it is intended for sweat, saliva, ovulation, menstrual blood, etc. in addition to excrement due to urine, stool, etc. Also good. In addition, urine sugar, protein, occult blood, sodium ion, uric acid, etc. can be handled as target substances in urine.
[0020]
The measurement data illustrated here has the following significance, respectively. Urine sugar can be used for the prevention, discovery and treatment of diabetes. Protein is also called urinary albumin and can be used effectively for early detection of diabetic nephropathy. In particular, since it is said that diabetic nephropathy is found very early and cannot be cured without treatment, detection of urinary albumin is highly effective. It is known that albumin is excreted in a small amount in urine at an early stage of diabetic nephropathy. Therefore, if such a small amount of albumin can be detected as measurement data, it can be used for early detection of diabetic nephropathy. Of course, it is also effective in the discovery of non-diabetic nephropathy.
[0021]
Occult blood is one of the signs of inflammation, stones, etc. that occur in the kidney, ureter, urethra, and the like. In the early stage, it is impossible to confirm at a glance that blood is mixed in urine, and there is a state called asymptomatic hematuria in which the subject has no subjective symptoms. In the health management device of the present invention, if occult blood is used as measurement data, it is possible to detect occult blood at the stage of such asymptomatic hematuria, and therefore it can be utilized for early detection and treatment of the above-mentioned various diseases. .
[0022]
Sodium is measurement data that is a measure of daily salt intake. It is well known that salinity causes high blood pressure and heart failure. In order to prevent and treat these diseases, it is preferable to control the intake of salt to an appropriate value. However, the intake of salt does not always follow the taste, and foods that do not feel so salty often contain a large amount of salt. On the other hand, it is known that it is almost proportional to the amount of sodium salt in urine. Therefore, if sodium is detected as measurement data, the intake of salt can be grasped and used for the control.
[0023]
Uric acid is known as a causative substance such as gout. Uric acid is said to be excreted in the urine in about 80% of the daily synthetic amount. Therefore, if the uric acid in urine is measured, the uric acid level in the body can be estimated and can be used for the prevention and treatment of gout and other diseases.
[0024]
The various measurement data described here is only an example, and various other measurement data can be used as the measurement object of the present invention. Of course, a plurality of measurement data may be measured.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, preferred embodiments of the present invention will be described below. In the following description, a urine test apparatus equipped with a urine sugar sensor will be described. However, in order to detect physical quantities (concentration, mass, volume, number, etc.) of other components (protein, occult blood, creatinine, sodium ion, etc.). Needless to say, the present invention can also be applied to a urine test apparatus equipped with a component concentration sensor.
[0026]
FIG. 1 shows a urine test apparatus 10 (including a measurement unit 11 and a rim-attached urine collection unit 12) and a western-style toilet 100 (toilet seat 102 and stool) to which the urine test apparatus 10 is attached, according to a preferred embodiment of the present invention. It includes a lid 104 and a washing water tank 106. The toilet seat 102 and the toilet lid 104 are both external views). 2 is a side view of the Western-style toilet 100 and the rim-attached urine collection unit 12 (the toilet seat 102 and the toilet lid 104 are both closed) in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the urine test apparatus 10. It is.
[0027]
The western toilet 100 is subsequently equipped with a washing water tank 106 at the top, and a pipe 14 for supplying washing water to the measuring unit 11 is connected to the washing water tank 106. As shown in FIG. 1, the measuring unit 11 is placed on the floor (details will be described later). The rim-attached urine collection unit 12 is attached to the rim of the western toilet 100 as shown in FIGS.
[0028]
Further, as shown in FIG. 3, the measurement unit 11 and the rim-mounted urine collection unit 12 have a built-in water supply unit (not shown, but a strainer that removes dust contained in the supplied water) connected to the cleaning water tank 106. 15, a pump 16 for supplying water from the washing water tank 106, a rotary valve syringe 18 composed of a rotary valve and a syringe, and a liquid that receives leaked water and overflow water from the rotary valve syringe 18 A receiving container 25, a rotary valve drive motor 20 for driving the rotary valve (when the rotary valve and the rotary valve drive motor 20 are referred to together, it is referred to as an electric rotary valve 176), a syringe drive motor 22 for driving the syringe, and use Collecting / extracting urine excreted from the elderly A urine collection arm drive motor 23 for driving a flexible urine collection arm 32, a calibration liquid tank 24 for storing a calibration liquid, a buffer liquid tank 26 for storing a buffer liquid, and a urine sugar sensor 28 for converting urine sugar into an electrical signal. In order to inform the user, the nozzle 30 for washing the urine collection arm 32, the electrode 34 for detecting whether or not urine has been collected in the urine collection arm 32, the controller 36, the operation unit 38 operated by the user, and the user. Display unit 39, sound source 29 for informing the user, human body detection sensor 260 for detecting the presence or absence of a human body, and heating for heating urine and calibration liquid sent to the urine sugar sensor 28 to an appropriate temperature. Unit 250, a temperature sensor 251 for directly or indirectly detecting the liquid temperature, a temperature sensor 261 for monitoring the temperature in the toilet room, and a calibration solution or a buffer solution (or indirectly the measurement unit 11). A heating unit 236 within a) heating, a temperature sensor 237 for detecting the temperature are the main components. In the figure, a dotted line, an arrow (thin line), and an arrow (thick line) indicate the electrical path, the flow of water, and the flow of urine / calibration solution / buffer solution, respectively.
[0029]
Although not shown, when measuring another component other than urine sugar, it goes without saying that a sensor unit for sensing the component, each liquid tank, piping and the like are additionally required.
[0030]
FIG. 4 is a configuration diagram of the rim-mounted urine collecting unit 12. The rim-mounted urine collection unit 12 is made of a resin using an antibacterial material (for example, Bactekiller (registered trademark) or Zeomic (registered trademark)) for improving hygiene. As the composition of the antibacterial resin, polypropylene is desirable, but nylon 66, nylon 6, ABS resin, melanin resin, urea resin, PS (polycarbonate) and the like can be used.
[0031]
The rim-mounted urine collecting unit 12 is configured by installing a urine collecting arm 32, a washing nozzle 30, a urine collecting arm drive motor 23, a tube 152, a water distribution pipe 186, a water supply pipe 151 to the washing nozzle 30 and the like on a resin base 650. . In addition, the drainage port of the water distribution pipe 186 and the tube 152 faces the toilet bowl, and drainage can be discharged into the toilet bowl.
[0032]
As shown in FIG. 4, rubber, a suction cup 651, and the like are attached to a portion of the rim-mounted urine collection unit 12 that comes into contact with the rim of the western toilet 100.
[0033]
Rubber, a suction cup 651, etc., have a coefficient of friction so that the back surface of the rim mounting type urine collection unit 12 and the rim of the western toilet 100 do not slip for the purpose of preventing rattling when the user sits on the toilet seat 102 and uses it. A large part or member is attached to improve the anti-slip effect.
[0034]
By setting the place where the rubber, suction cup 651, etc. are attached below the abutment of the cushion (toilet seat leg) of the toilet seat 102, the weight of the user is applied to the rubber, the suction cup 651, etc., and the above-described anti-slip effect can be further enhanced. .
[0035]
The rim mounting type urine collection unit 12 is designed to be lower than other parts (see FIG. 2) because the cushion (toilet seat leg portion) of the toilet seat 102 abuts, and maintains the level of the toilet seat.
[0036]
FIG. 5 shows a structural diagram of the urine collection arm 32. The urine collection arm 32 is made of a material obtained by plating a metal in consideration of cleanability and strength. The distal end portion (urine collection portion 652) of the urine collection arm 32 has a bowl shape and is not only easy to store urine, but is attached so that the urine collection port faces substantially upward at the urine collection position. ing.
[0037]
FIG. 6 shows the extension position of the urine collection arm during urine collection. The position suitable for urine collection is different between men and women, and the extension of the female position is greater (specifically, adult men are approximately 44 degrees from the horizontal plane and adult women are approximately 75 degrees).
[0038]
Further, it is considered that the standard extension position can be adjusted to the front-rear position about the center (see FIG. 7). The urine detection electrode 34 is disposed inside the bag so that it can be easily determined whether or not urine has been collected. In addition, when the urine collection arm 32 comes out of the toilet bowl during urine collection, the electrode 34 is installed at a position where the amount of liquid necessary for measurement can be secured. Therefore, when the electrode 34 detects urine, the amount of urine necessary for measurement is obtained. Will accumulate in the buttocks. Therefore, there is no case where the measurement shifts without a sufficient amount of urine and an erroneous measurement is performed.
[0039]
A mesh-like filter 656 is installed in the urine collection section 652 of the urine collection arm 32 in order to prevent foreign matter from entering the urine collection arm 32 and scattering of urine (see FIG. 5).
[0040]
The mesh filter 656 is configured to be detachable from the urine collection arm 32 (or the urine collection unit 652), thereby improving the cleanability of the urine collection unit. On the contrary, the mesh filter 656 is integrated with the urine collection arm 32 to prevent the mesh filter 656 from being lost. It may be fixed. Here, in order to improve hygiene, the mesh filter 656 is subjected to antibacterial treatment. Specifically, it is desirable that an antibacterial metal (for example, silver) is exchange-adsorbed on a filter made of polypropylene material by an inorganic ion exchanger.
[0041]
Of course, the member for preventing foreign matter mixing and urine scattering is not limited to the mesh filter, and for example, a sponge-like film can be used instead.
[0042]
In the present embodiment, the water supply unit 15 is connected to the cleaning water tank 106 and supplies tap water in the cleaning water tank 106 to the rotary valve syringe 18 and the nozzle 30 using the suction force of the pump 16. .
[0043]
When the water supply unit 15 is directly connected to the water supply and water supply is performed by using the water supply pressure of the water supply, or when a warm water washing toilet seat is separately installed, although not shown, it is pumped by a pump inside the hot water washing toilet seat The pump 16 may be omitted if a part of the water flow to be branched or directly branched before and after the water supply pressure reducing valve and led to the water supply unit 15. In this way, the water supply system in the measurement unit 11 can be further simplified.
[0044]
In addition, when a warm water cleaning toilet seat is installed, the water supply unit 15 may be branched at a portion where the hot water cleaning toilet seat water supply connecting pipe is branched from the water supply pipe of the cleaning water tank 106 (not shown).
[0045]
Further, when a warm water cleaning toilet seat is installed, the water supply unit 15 is connected to a portion where the hot water cleaning toilet seat water supply connecting branch branched from the water supply pipe of the cleaning water tank 106 is connected to the hot water cleaning toilet seat, although not shown. By doing so, the branched portion is concealed by the warm water washing toilet seat, there is no problem in appearance, and the connection work can be simplified.
[0046]
Next, the measurement unit 11 will be described in detail with reference to FIG. 8 (front view), FIG. 9 (right side view, but only at the bottom), FIG. 10 (left side view), and FIG. As shown in FIGS. 8 to 10, the measurement unit 11 is configured to be vertically long. However, in this way, the measurement unit 11 is not only capable of being installed in a narrow toilet, but also an operation unit provided on the upper surface of the unit (about this) The user seated on the toilet bowl can be easily operated without breaking the seating posture. For that purpose, it is desirable to be located at a height in the range of −50 mm to +200 mm from the rim surface of the toilet bowl. This is a position where a person can move without a sense of incongruity when he / she sits on the toilet seat and places his / her hand on the knee and naturally shifts his / her hand from that position. Depending on the person, the length of the foot, the thickness of the crotch, etc. may slightly differ, but the operation unit is provided at a position where it can be operated more naturally. By arranging in this way, operation becomes possible without difficulty.
[0047]
Three screw mounting portions 112 having a screw hole at the center are provided on the back surface of the measurement unit 11. If the back surface of the measurement unit 11 is screwed to the wall 119 through the screw, the measurement unit 11 falls down. No fear. In addition, a hook receiver 115 is provided on the back surface of the measurement unit 11, and when the hook receiver 115 is engaged with a hook 117 that is separately fixed to the wall 119, not only can the measurement unit 11 be prevented from falling, The measuring unit 11 can be easily detached from the wall surface and moved during maintenance inspections.
[0048]
FIG. 12 is a perspective view showing the calibration solution replenishing port 242 and the buffer solution replenishing port 262.
[0049]
First, the relationship between the calibration liquid replenishing port 242 and the tip 244a of the calibration liquid replenishing nozzle 244 inserted into the calibration liquid replenishing port 242 will be described with reference to FIGS.
[0050]
As shown in FIG. 13A, the calibration liquid replenishing port 242 has three concave portions formed at intervals of 120 ° at the circular inlet.
[0051]
On the other hand, as shown in FIGS. 13B and 13C, the tip 244a of the calibration liquid replenishing nozzle 244 is spaced 120 ° apart from a circular outlet having a slightly smaller diameter than the circular shape of the inlet of the calibration liquid replenishing port 242. It has two formed convex parts.
[0052]
When replenishing the calibration fluid, first, the coupling portion 244b of the calibration fluid replenishing nozzle 244 is attached to the nozzle mounting port of a calibration fluid bottle (not shown) containing the calibration fluid for replenishment, and the tip 244a is attached to the calibration fluid replenishing port. Insert into 242. At this time, the tip 244a of the calibration liquid replenishing nozzle 244 can be inserted into the calibration liquid replenishing port 242 only when the concave portion and the convex portion coincide with each other.
[0053]
The relationship between the buffer solution replenishing port 262 and the tip 264a of the buffer solution replenishing nozzle 264 inserted into the buffer solution replenishing port 262 will be described with reference to FIGS.
[0054]
As shown in FIG. 14A, the buffer solution replenishing port 262 has four concave portions formed at 90 ° intervals in a circular inlet.
[0055]
On the other hand, as shown in FIGS. 14B and 14C, the tip 264a of the buffer solution replenishing nozzle 264 is spaced 180 ° apart from the circular outlet having a slightly smaller diameter than the circular shape of the buffer solution replenishing port 262. It has two formed convex parts. When replenishing the buffer solution, first, the coupling portion 264b of the buffer solution replenishing nozzle 264 is attached to the nozzle mounting port of a buffer solution bottle (not shown) containing a replenishing buffer solution, and the tip 264a is attached to the buffer solution replenishing port. 262 to insert. At this time, the tip 264a of the buffer solution replenishing nozzle 264 can be inserted into the buffer solution replenishing port 262 only when the concave portion and the convex portion coincide with each other.
[0056]
Further, it is physically impossible to insert the tip 244a of the calibration solution replenishing nozzle 244 into the buffer solution replenishment port 262 and the tip 264a of the buffer solution replenishment nozzle 264 into the calibration solution replenishment port 242, so that a liquid replenishment error occurs. Can be avoided.
[0057]
Further, the structure for coupling the calibration liquid replenishing nozzle 244 to the calibration liquid bottle is different from the structure for coupling the buffer liquid replenishing nozzle 264 to the buffer liquid bottle (for example, the structure of the coupling portion 244b of the calibration liquid replenishing nozzle 244). If the shape and the inner diameter of the coupling portion 264b of the buffer solution replenishing nozzle 264 are made different), it is possible to avoid a nozzle mounting mistake such as attaching the calibration solution replenishing nozzle to the buffer solution bottle by mistake. .
[0058]
For example, as shown in FIGS. 8 and 10, the calibration solution supplement nozzle 244 and the buffer solution supplement nozzle 264 can be accommodated above the calibration solution supplement port 242 and the buffer solution supplement port 262 of the measurement unit 11 so that the calibration is performed. While only the liquid bottle or the buffer bottle is discarded, the calibration liquid replenishing nozzle 244 and the buffer replenishing nozzle 264 may be reusable.
[0059]
As shown in FIG. 15, a place for storing the calibration liquid replenishing nozzle 244 and the buffer liquid replenishing nozzle 264 may be provided on the back side of the cover 116 shown in FIG.
[0060]
FIG. 16 is an interior view showing an embodiment of the measurement unit 11. (However, internal unit tubes and harnesses are not shown.) An operation unit 38, a display unit 39, and a human body detection sensor 260 are disposed on the upper surface of the measurement unit 11. The urine sugar sensor 28 is installed on the upper side surface of the measurement unit 11 and is covered with a cover 243. A rotary valve syringe 18 is installed under the urine sugar sensor 28, and a heating unit for making the temperature of the liquid sent to the urine sugar sensor 28 constant in a piping path between the rotary valve syringe 18 and the urine sugar sensor 28. 250 and a temperature sensor 251 are provided. Also, resin tanks 24 and 26 for storing calibration solutions and buffer solutions necessary for measurement are arranged at the bottom of the measurement unit 11, and heating to prevent freezing of the tanks 24 and 26 and the liquid in the pipes. A part 236 and a temperature sensor 237 are installed in the vicinity of the tanks 24 and 26. In addition, a temperature sensor 261 for monitoring the temperature in the toilet room, a pump 281, a power transformer 282, a power supply unit 215, a fall detection switch 283, and the like are arranged at appropriate positions. A communication terminal 114 (for example, RS232C) is also provided.
[0061]
Tanks 24 and 26 for storing the buffer solution and the calibration solution are disposed below the measurement unit 11. Since the upper end of the power supply unit 215 and various electric drive means are arranged at the lower part, even if liquid leaks from the tank, it does not adhere to the electronic parts or devices. -It is safe without any damage or deterioration from equipment leading to fire or leakage. Further, drains 210 are respectively provided at the lower portions of the tanks, and the bottom surfaces of the tanks 24 and 26 are inclined toward the drain 210 direction. Since the drain 210 communicates with the outside of the measurement unit 11, the calibration solution and the buffer solution can be easily drained by simply operating the drain 210 from the outside without disassembling the measurement unit 11.
[0062]
Furthermore, the stability of the measuring unit 11 itself is increased by placing the heavy tanks 24 and 26 filled with the calibration solution and the buffer solution in the lower part.
[0063]
The measurement unit 11 is also designed in consideration of being placed on the wall 119 in a place where it is not preferable to drill a screw hole or the like (for example, a toilet room in a rental house). For example, as can be seen from FIG. 10, the main body of the measurement unit 11 is configured to spread from the upper part to the lower part in order to stabilize the stationary. In addition, in order to make the stationary more stable, a stretchable reinforcing leg 111 is provided. The reinforcing leg 111 includes a screw adjuster 111a whose height can be adjusted. (Of course, the adjuster 111a may be provided directly on the leg provided on the measuring unit 11 instead of the reinforcing leg 111.) With such a configuration, the operation unit of the measuring unit 11 is operated by the user sitting on the toilet. It becomes easy to do. Further, as can be seen from FIG. 16, the calibration solution tank 24 and the buffer solution tank 26, which increase in weight when filled with a liquid, are arranged at the lower part of the main body, thereby enhancing the sense of stability.
[0064]
Next, the components described above will be described in detail.
[0065]
The urinalysis apparatus of the present invention is provided with a human body detection sensor 260 that detects the presence or absence of a person in the toilet room and the intrusion (or exit) of the person into the toilet room, and the controller 36 outputs the human body detection sensor 260. The various actuators are controlled based on the above, details will be described later. In FIG. 16 of the present embodiment, the human body detection sensor 260 is installed in the vicinity of the operation unit 38 and the display unit 39 of the measurement unit 11 and exemplifies one that detects infrared reflected light as a detection unit. The present invention is not limited to this as long as it is an installation location and detection means suitable for detection.
[0066]
For example, the installation location may be a location other than the measurement unit 11 such as the front surface of the rim-mounted urine collection unit 12. The detection means may be a micro switch for detecting the seating of a human body on the toilet seat, a pressurized conductive rubber, or a capacitance type detecting a change in capacitance. Alternatively, the human body may be detected indirectly by detecting the operation of each switch of the operation unit 38. Furthermore, the human body detection means provided in the warm water washing toilet seat device may be diverted (shared).
[0067]
As shown in FIG. 17, the rotary valve syringe 18 has a cylinder 166 and a piston 168, and the piston 168 is moved up and down by converting the rotation of the syringe drive motor 22 into a linear motion by the lead screw mechanism 172. The The controller 36 controls the stroke of the rotary valve syringe 18 by driving the syringe drive motor 22. The port 174 of the rotary valve syringe 18 is connected to the electric rotary valve 176. The electric rotary valve 176 includes a stator 178 having a plurality of ports, a rotor 180, and a rotary valve drive motor 20 controlled by the controller 36. The controller 36 drives the rotary valve drive motor 20 to rotate the rotor 180 to connect the port 174 of the rotary valve syringe 18 to one of the ports of the stator 178, and drives the rotary valve syringe 18 to drive liquid ( Aspirate or discharge water, buffer solution, calibration solution, urine, etc.). The stator 178 has six ports, each of which includes a wash water tank 106, a buffer solution tank 26, a calibration solution tank 24, a transport tube 150 to the inlet 118 of the urine sugar sensor 28 (the outlet 120 of the urine sugar sensor 28 is a tube). 152 extends to the bowl portion), and communicates with the transport tube 76 from the urine collection arm 32 and the discharge pipe 186 extending to the bowl portion of the western toilet 100.
[0068]
The port 174 is attached to the upper side with respect to the cylinder 166 and the piston 168, and is configured such that bubbles sucked into the syringe can be easily removed from the syringe by buoyancy. More preferably, as shown in FIGS. 16 and 17, the air in the cylinder 166 can be discharged when the cylinder 166 and the piston 168 are arranged in a substantially vertical direction. With this configuration, air does not remain in the syringe, so that bubbles are not transported into the urine sugar sensor 28 and the measured value is not adversely affected.
[0069]
As can be seen from FIG. 17, the rotary valve syringe 18 is configured such that the electric rotary valve 176 can be separated from the upper portion of the cylinder 166 and the stator 178 can be replaced with another stator. Therefore, for example, if a stator having a larger number of ports is used instead of the stator 178, it is possible to add a sensor, a calibration liquid tank, etc. for inspecting other components other than urine sugar to the measurement unit. .
[0070]
The transfer tube 150 and the tube 152 (hereinafter, the transfer tube 150 and the tube 152 are collectively referred to as a sensor tube) and the discharge tube 186 are the stator when the buffer solution is filled in the pipe filling in step S200 of FIG. Each tip (open end) is fixed at the same height from the floor so that the same pressure (atmospheric pressure) is applied to each port at 178. For this reason, even if each port in the stator 178 of the transport tube 150 and the discharge pipe 186 communicates with each other, the liquids filled with each other do not mix with each other, and then the calibration liquid is driven into the transport tube 150 And the sample (urine) can be reliably reached the urine sugar sensor 28 by a predetermined amount.
[0071]
FIG. 18 is a schematic view of the internal structure of the calibration solution tank 24 and the buffer solution tank 26. Electrodes 621, 622, 623, and 624 as liquid amount detecting means are inserted in the calibration liquid tank 24 and the buffer liquid tank 26 in the vertical direction to convert the liquid amount into an electric signal.
[0072]
On the other hand, as the same liquid amount detecting means, the float 625 and the display member 626 displaying the liquid amount on the surface are supported by the float support rod 627 and rotated around the shaft 629. The display of the display member can be displayed outside the measurement unit 11 through the window 628. Since the window 628 is installed in the vicinity of the liquid replenishing ports 242 and 262, it is easy to check the amount of liquid while replenishing the liquid. Therefore, when the liquid is replenished, the liquid is inadvertently filled with water and overflowing. It prevents that.
[0073]
The longest electrode is a common electrode, and the electrode (L) 622, the electrode (M) 623, and the electrode (H) 624 are arranged in the longest order. Each of the parentheses of the electrode represents the height of the liquid level. The L level for detecting that the amount of liquid necessary and sufficient for the measurement is lost, and the M for informing the user that the liquid amount has been reduced. Three levels are set, that is, an H level for detecting that the level and the liquid replenishment are sufficient. The number of electrodes is not limited to this, and any number of two or more may be used depending on the required amount of liquid measurement.
[0074]
The above-mentioned M level may be about 5 to 15% of the effective volume in the tank.
[0075]
In the present embodiment, when the liquid level detection means described above reaches the L level and the M level, a calibration liquid replenishment LED 393 and a buffer liquid replenishment LED 392 in FIG. However, it is possible to connect means (for example, optical communication or the like) for communicating to the outside of the toilet through the communication terminal 114 of FIG. By doing so, it is possible to receive the decrease in the amount of liquid with a communication receiving means (for example, a portable remote controller) even if the user does not go there. It goes without saying that the above-described sensor life detection means can be similarly communicated.
[0076]
In FIG. 18 of the embodiment, two types of liquid amount detection means, that is, an electrode and a float, are provided. Position detecting means such as a switch may be provided and converted into an electric signal, and in this case, the electrode is unnecessary. Similarly, if the liquid amount is displayed near the tank liquid replenishing ports 242 and 262 based on the electrical signal detected by the electrodes, the float 625 may not be used.
[0077]
As described above, the tank liquid amount is detected by the electric conduction between the common electrode 621 and each liquid amount detection electrode 622, 623, 624, but the liquid component is deposited on the electrode when the electrode is constantly energized. Resulting in. Therefore, energization of the electrodes is limited to only a short time when the controller 36 as the control unit needs to confirm the tank liquid amount, and the energization is not always performed.
[0078]
The outlet for taking out the liquid to the rotary valve syringe 18 is made from the substantially lowermost part of the tank. A strainer 630 is provided here to prevent foreign matter from entering the rotary valve syringe 18 (or the urine sugar sensor 28 ahead). ing. Further, the liquid outlet port is provided almost at the upper part of the drain 210 provided at the lower part of the tank, so that the strainer 630 can be easily replaced when the drain 210 is removed. Moreover, since this drain 210 part is lower than the other part of the bottom part, it is easy to collect the liquid even when the remaining amount of the liquid is reduced.
[0079]
In the above example, the calibration solution tank 24 and the buffer solution tank 26 are separated from each other, but it is not always necessary to separate them. For example, it is of course possible to use an integrated tank in which a single tank is divided into two chambers at an appropriate volume ratio and a liquid replenishing port is provided at the top of each chamber instead of the two tanks.
The purity of the calibration solution and the buffer solution directly affects the measurement accuracy and must be managed sufficiently.
[0080]
However, since a urine sample, a calibration solution, and a buffer solution are sequentially sent to the sensor via the rotary valve syringe 18, a small amount is present when the solution is switched, but other solutions are present in the calibration solution and buffer solution tanks 24 and 26. There is a possibility of mixing, and there is a problem that the measurement accuracy is lowered if they are stacked. A negative pressure is generated in the tank by the suction during the liquid feeding, and the negative pressure makes it easier for the liquid to flow back into the tank.
[0081]
In addition, liquid may flow back into the tank due to a malfunction of the rotary valve syringe. In any case, it is not preferable that the liquid once sent out flows back into the tank again. Therefore, a backflow prevention unit for preventing a backflow of liquid between the rotary valve syringe 18 serving as a liquid feeding switching unit, the calibration liquid tank 24, and the buffer tank 26, and as a specific example, a backflow prevention valve is provided in the piping tube. Yes.
[0082]
When attention is paid only to prevention of negative pressure in the tank, a hole or a valve member for eliminating negative pressure in the tank may be provided in a part of the tank or in the liquid inlets 242 and 262 (including caps 241 and 261).
[0083]
FIG. 19 is a block diagram showing the electrical configuration of the urine test apparatus 10 with the controller 36 as the center. The controller 36 is configured as a logical operation circuit centered on a microcomputer. Specifically, the controller 36 executes various arithmetic processes for controlling the rotary valve drive motor 20 and the like in accordance with a preset control program or a built-in timer. The CPU 362, the ROM 364 in which control programs and control data necessary for executing various arithmetic processes in the CPU 362 are stored in advance, and various data necessary for executing various arithmetic processes in the CPU 362 temporarily. RAM 366, an input processing circuit 368 that inputs detection signals from the various sensors (for example, the electrode 34) and signals from various switches of the operation unit 38 and converts them into signals that can be processed by the CPU 362, and Depending on the calculation result, the rotary valve drive motor 20 Syringe drive motor 22, urine collection arm drive motor 23, communication terminal 114 (for example, baud rate: 2400 bps, character length: 8 bits, parity: even, stop bit: 1, code: ASCII, level: RS232C), display 39, etc. An output processing circuit 380 for outputting a drive signal is provided. In addition, the controller 36 is provided with a nonvolatile memory (EEPROM 367) for storing data and the like and detecting troubles, and even if the power is turned off, the stored contents may be lost. Absent.
[0084]
In addition, although what was described in the present embodiment has been described as having a data storage unit in the measurement unit 11, the measurement unit 11 can be stored using another storage medium (floppy disk, CDROM, or IC card). Data may be read from the communication terminal 114 and stored in the storage medium so as to be portable.
[0085]
Particularly in the case of an IC card, since the storage drive can be miniaturized, the effectiveness is extremely high. Then, by dropping data from these storage media onto a personal computer and using dedicated software (which can also be downloaded from the measurement unit), various life information including personal meals is added. It can also be used for effective health management.
[0086]
Since the backup power source 670 is provided, the timer does not shift even if the power supply is temporarily interrupted due to, for example, a power failure.
[0087]
Further, the capacity of the backup power source 670 can be considered in various ways depending on the backup operation when the power supply is temporarily cut off. For example, an electrolytic capacitor (supercapacitor) may be used if the power is as low as the timer described above.
[0088]
In addition, when the power supply is temporarily cut off during the operation of the apparatus, a relatively large power capacity is required when the operation is to be performed to the end for protection of the apparatus. In such a case, a battery is good.
[0089]
In addition, if this battery is a type that can be charged during normal energization, maintenance is unnecessary and it is easy to use.
[0090]
The type of motor for driving the urine collection arm 32, the rotary valve syringe 18 and the like is not particularly limited, but it is particularly preferable to use a stepping motor because of its characteristics.
[0091]
The urine collection arm drive motor 23 is normally driven by a two-phase excitation method. Normal extension, storage operation, and positioning are driven at a certain speed. In this case, in order to shorten the measurement time, it is desirable that the driving speed (for example, 200 pps) is fast. On the other hand, when finely adjusting the arm position, driving at a slower speed (for example, 100 pps) is used. Selfishness improves.
[0092]
The urine collection arm 32 in the storage position is displaced due to vibrations caused by the opening / closing operation of the toilet seat 102 and the toilet lid 104 and the seating / separating operation of the user during storage. In addition, when the urine is collected by being extended into the toilet bowl, the urine may be misaligned due to the impact of the urine, and as a result, the urine cannot be collected well. The controller 36 controls to hold the position by applying a holding voltage to 23 (for example, by one-phase excitation). In this way, the urine collecting arm 32 is controlled very accurately in combination with the effect of the above-described positioning, so that urine can be collected with certainty.
[0093]
In this case, since the electric power is wasted by constantly applying the holding voltage, the holding voltage application is controlled according to the output of the human body detection sensor 260.
[0094]
Specifically, when the human body detection sensor 260 detects a person, the positional deviation can be eliminated by driving the urine collection arm 32 in the storage direction. Further, when the human body detection sensor 260 detects that the person has left, it is more preferable that power consumption can be prevented by stopping energization to the urine collection arm drive motor 23.
[0095]
Next, the rotary valve drive motor 20 and the syringe drive motor 22 will be described.
[0096]
By using a stepping motor, the driving speed of the syringe drive motor 22, that is, various liquid feeding speeds, can be easily and reliably changed without complicated control only by changing the pulse rate applied to the stepping motor. it can. Having a means for changing the driving speed of the piston 168 in the rotary valve syringe 18 is very effective and will be described according to this embodiment.
[0097]
For example, when the inside of the cylinder 166 or the piping path is cleaned, it is driven at a high-speed first pulse rate (for example, 100 pps). By driving at high speed, the time required for cleaning can be reduced.
[0098]
On the other hand, when a urine sample or a calibration liquid is fed into the urine sugar sensor 28, it can be driven at a low-speed second pulse rate (for example, 20 pps) to increase measurement accuracy.
[0099]
In addition, it is necessary to manage the amount of urine, calibration solution, and buffer solution (a sensor and solution suitable for measuring other than urine sugar) sent to the urine sugar sensor 28 for measurement. is there. By using stepping motors for the rotary valve drive motor 20 and the syringe drive motor 22, it becomes possible to manage them.
[0100]
When all the stepping motors are started, excitation is started in the same phase from the previously stopped pulse. Also, when reversing, the number of pulses for absorbing gears and other play is added and applied. In particular, it is very effective to perform such control on a rotary valve or a syringe that requires strict position control, and it is possible to control with extremely high accuracy.
[0101]
Next, the urine sugar sensor 28 will be described. The urine sugar sensor 28 has a position energy higher than that of the transport tube 150 and the tube 152 so that the liquid does not leak even if the urine sugar sensor 28 is removed when the transport tube 150 or the tube 152 is filled with the liquid. It is arranged.
[0102]
The urine sugar sensor 28 utilizes a detection principle (a schematic diagram shown in FIG. 20A) which will be described later. That is, urine, which is a waste product of life activity, contains an extremely large number of chemical species. Urine sugar as used in the present invention refers to glucose (glucose), but the concentration is considerably lower than that of other components such as urea and ammonia not only in healthy individuals but also in cases where it is excreted by a diabetic patient. Therefore, the urine sugar sensor 28 needs to have both a function as a probe for specifically identifying glucose from many components and a function as a transducer for converting it into an electrical signal. The urine sugar sensor 28 uses glucose oxidase (GOD), which is an enzyme that specifically oxidizes glucose as a probe, and a hydrogen peroxide electrode as a transducer. The detection reaction is shown below.
[0103]
[Chemical 1]
Figure 0003624756
[0104]
[Chemical formula 2]
Figure 0003624756
[0105]
The hydrogen peroxide electrode also reacts with uric acid and ascorbic acid, giving an output other than the above two formulas and causing measurement errors. In order to avoid this, a permselective membrane that selectively permeates only hydrogen peroxide having a small molecular weight is formed between the molecular identification unit and the signal conversion unit.
[0106]
As shown in FIG. 20B, when the glucose in the urine sample is quantitatively analyzed, the potential of the working electrode 135 (Pt) with respect to the reference electrode 133 (Ag / AgCl) is positively constant by the potentiostat 130. The current flowing between the working electrode 135 and the counter electrode 137 (Ag) so as to have a value (for example, +0.6 V) varies according to the amount of hydrogen peroxide generated. Therefore, by detecting the current flowing between the working electrode 135 and the counter electrode 137, the amount of hydrogen peroxide generated can be detected, and based on this, the glucose concentration in the urine sample can be calculated. A current flowing between the working electrode 135 and the counter electrode 137 is converted into a potential difference by the resistor 132, and the potential difference is amplified by the amplifier circuit 134 and output from the output terminal 136. The output of the output terminal 136 is input to the input processing circuit of the controller 36 and used for calculating the glucose concentration.
[0107]
In general, before measuring a sample, a solution containing a known concentration of glucose, that is, a calibration solution is measured, and the measurement is performed after clarifying the proportionality constant between the glucose concentration and the amount of change in the current value.
[0108]
In the buffer solution, a buffering agent such as KCl, NaCl, and phosphoric acid that stabilizes the potential of the reference electrode 133 and also functions as a supporting salt is dissolved. The higher the Cl ion concentration contained in the buffer solution, the smaller the potential fluctuation of the reference electrode 133 accompanying the fluctuation of the Cl ion concentration. However, the use of a concentrated salt solution not only leads to an increase in cost but also during drying. In addition, there is a drawback that salt tends to precipitate at low temperatures.
[0109]
Therefore, a buffer solution to which about several tens mM of KCl, NaCl, phosphoric acid and the like have been added has been used. However, since the Cl ion concentration in urine is not constant (for example, a normal distribution as shown in FIG. 21), the Cl ion concentration of the solution that is sufficiently diluted with the sample and in contact with the reference electrode 133 is substantially the same as that of the buffer solution. It was necessary to make it equal to the ion concentration. This is because when the dilution is not sufficient, the potential of the reference electrode 133 fluctuates, the current flowing between the working electrode 135 and the counter electrode 137 fluctuates, and the current based on hydrogen peroxide generated from glucose can be measured correctly. Because it disappears.
[0110]
When measuring with the conventional flow method, in order to increase the dilution ratio of the sample with the buffer, the method of reducing the amount of sample injection, the pipe from the sample injection part to the detection part is lengthened, or the liquid feed speed is reduced. In some cases, methods have been taken to gain time for dilution.
[0111]
However, especially in urine testing devices installed in the toilets of ordinary households, it is difficult to sample accurately and minutely, so if you try to increase the length of the pipe and increase the time for dilution, a large amount In addition to wasting the buffer solution, the time required for the measurement is also increased.
[0112]
Therefore, the amount of buffer solution used to dilute the urine sample and the measurement completed by using a buffer solution and calibration solution added with KCl or NaCl and phosphate adjusted to the average Cl ion concentration present in the urine It enables accurate measurement while saving time.
[0113]
FIGS. 22A and 22B are measurement data showing the relationship between the Cl ions and the current value. When glucose in urine containing a large amount of Cl ions is measured using a buffer solution having a KCl concentration of 50 mM, the potential of the reference electrode 133 rapidly decreases when the urine sample reaches the reference electrode 133, and the current value increases rapidly. Reduction occurs. Subsequently, hydrogen peroxide is generated from the urine glucose by the action of GOD supported on the working electrode 135, and the generated hydrogen peroxide is oxidized on the working electrode 135 to generate an oxidation current of hydrogen peroxide. This is shown in FIG. Since these reactions occur almost simultaneously, only the oxidation current of hydrogen peroxide corresponding to the urine glucose accuracy cannot be measured accurately, and the measurement accuracy deteriorates.
[0114]
On the other hand, when a buffer solution having a KCl concentration of 170 mM is used, the potential of the reference electrode 133 is only slightly reduced, so that only the oxidation current of hydrogen peroxide can be accurately measured. This is shown in FIG.
[0115]
Although the urinary Cl ion concentration varies depending on the content of the meal and the state of exercise, the KCl concentration added to the buffer is preferably within the range of 170 ± 80 mM (1σ), which is the average value of the urinary Cl concentration. The salt to be added may be NaCl, in addition to KCl, or a mixture thereof. Furthermore, the measurement accuracy can be further improved by adding a salt having the same concentration as the buffer solution to the calibration solution.
[0116]
This method is effective not only in a flow method but also in a batch method, and can be widely used for an amperometric biosensor using an enzyme that generates an electrode active. Accurate measurement is possible without increasing the dilution factor so much, and the pipe length and measurement time can be shortened.
[0117]
Next, the operation unit will be described in detail with reference to FIG.
[0118]
The operation unit 38 includes a man switch 381, an onset switch 382, a cancel switch 383, a memory / call switch 384, an A to D switch 385, a cleaning mode switch 386, an LED 396 for AD, a current time switch 387, and a power saving time switch 388. The adjustment switch 389, the urine sugar sensor replacement LED 394, the LED 395 being prepared, and the like are provided.
[0119]
Although not shown, the surface of the various switches of the operation unit 38 is provided with irregularities so that the switches can be specified, and the switches can be clearly identified and are considered to be easily operated. Switch identification is not limited to unevenness, and colored light may be attached to each switch. It is also possible to change the size and shape of the switch so that the user can specify it.
[0120]
Although not shown in the present embodiment, for the same reason, various setting switches that are less frequently used may be installed slightly apart from the operation switches that are frequently used and covered with a lid. In case the user will not be confused by a lot of switches.
[0121]
The fluorescent display tube 391 includes a character display unit 391a that displays a character string of up to four digits including numbers, English letters, symbols, and the like, and a date / time display unit 391b that displays the date and time. As shown in FIG. 23, the last three digits of the character display portion 391a are each composed of seven light-emitting segments, and display the letters “E”, the symbol “-” (hyphen), etc. in addition to the numbers from 0 to 9. can do. The most significant digit consists of two light-emitting segments, and the number “1” can be displayed. The number is more preferably a light emitting segment from 0 to 9. In addition, the light emitting segment as described above is also used in the date display portion 391b. The date and time display unit 391b normally displays the current date and time (month, day, hour, minute), but when the current time switch 387 or the power saving time switch 388 is pressed, the time setting mode is set. When the adjustment switch 389 is operated in the time setting mode, the date and time display changes accordingly. In addition, when an abnormality (error) occurs in the device, the alphabet “E” indicating the abnormality and its number are displayed.
[0122]
In this embodiment, a fluorescent display tube is used because it is relatively low-cost and clearly bright and easy to see. Of course, a color liquid crystal or the like may be provided to increase display variations. The contents to be displayed (not shown) are not limited to the contents described above.
[0123]
In addition to this, it is very preferable for the user to display the explanation of the operation method, the current operation state, the measurement data, the transition of the data of each individual so far and the instruction of health management. If the explanation of the operation method is displayed, it can be used with ease and intelligibility even for first-time users and the elderly. In addition, no malfunction occurs and no erroneous data is provided.
[0124]
Unlike the case of testing at a hospital, etc., the urine test apparatus of the present invention is mainly used by one person in the toilet, so the operation method is displayed as described above, or the current operating state is displayed. Then, since the user knows what the inspection machine is doing, the user is not worried during the waiting time, such as during data collection. As for the data to be displayed, not only the measurement data of this time is displayed, but also the transition of the data so far, simple comments on the data and advice on health care, such as figures, graphs, people, etc. The user can make full use of the image, and the user can wipe out the dark image of the examination and enjoy health care.
[0125]
If it is a color liquid crystal, these various information can be conveyed to the user. Furthermore, by adopting a touch panel in which the operation unit 38 and the display unit 39 are integrated, there is no need for a switch on the operation unit. Is utilized in the display unit 39, the screen of the display unit 39 can be enlarged, and it becomes extremely easy to operate.
[0126]
As described above, the operation unit 38 and the display unit 39 are not shown in the drawing of the present embodiment, but it is not particularly necessary to fix and install the operation unit 38 and the display unit. However, it may be a remote controller provided with infrared light communication means.
[0127]
In addition, when the light emitting segment used for the fluorescent display tube 391 is used for a long time, the brightness and the lighting speed vary depending on the frequency of use. In order to minimize such variation in characteristics as much as possible, for example, an operation of lighting all the light emitting segments all at once for a predetermined time (for example, several seconds) can be periodically performed. In the case of liquid crystal, a screen saver may be used to prevent deterioration.
[0128]
The following storage determination and processing are performed for the A to D LEDs 396 arranged near the A to D switches 385. That is, when the measurement result is stored, when the A to D switch 385 is pressed while the measurement result is being displayed on the display unit 39 (after step S426 in FIG. 26 described later), the A to D of the pressed switch is displayed. The D LED 396 is turned on and the storage / recall switch 384 is pressed to store the measurement result. Further, the position of the urine collection arm 32 at the time of urine collection can also be stored.
[0129]
By pressing an A to D switch 385 different from the previously pressed A to D switch 385 before confirming the storage, the measurement result can be stored again. It disappears when the cancel switch 383 is pressed or a predetermined time (for example, 5 minutes) elapses.
[0130]
When recalling a measurement result that has already been stored, if the storage / recall switch 384 is pressed while waiting (after the completion of the next measurement preparation in step S650 in FIG. 24 described later) or while the preparation LED 395 is blinking, All D LEDs 396 blink. When one of the A to D switches 385 disposed near the flashing A to D LEDs 396 is pressed, the latest data stored in the pressed switch and the time when the data is stored (hereinafter referred to as data or the like) are displayed. The LED of the pressed switch is turned on, and the LEDs other than the pressed switch are turned off. Data can be scrolled with the adjustment switch 389.
[0131]
If the A to D switch 385 different from the previously pressed A to D switch 385 is pressed while the stored data is being recalled, the data stored in the pressed switch is displayed again. At this time, the LED of the pressed switch is turned on, and the previously lit LED is turned off.
[0132]
The result display disappears when the cancel switch 383 is pressed or a predetermined time (for example, 5 minutes) elapses.
[0133]
In order to erase the stored data or the like, the storage / recall switch 384 is pressed, and then any one of the switches 385 of A to D is pressed. Data can be scrolled by the adjustment switch 389 and the storage / recall switch 384 can be continuously pressed for 3 seconds or more. The result display disappears when the cancel switch 383 is pressed or a predetermined time (for example, 5 minutes) elapses.
[0134]
For example, if the data and the position of the urine collection arm 32 are stored in the AD switch 385 by the above operation, the AD switch 385 can be pressed instead of pressing the man switch 381 and the ONA switch 382 at the next measurement. If the urine collection arm 32 is extended to the position stored in the A to D switch 385 and the result after the measurement is automatically stored in the A to D switch 385, the operation can be simplified, In addition, it is not necessary to wait for the result display (hereinafter, the man switch 381, the woman switch 382, and the A to D switches 385 after performing the above-described storage operation are referred to as “measurement SW”).
[0135]
Next, the operation of the urinalysis apparatus 10 thus configured, that is, the programmed urine sugar test process executed by the controller 36 of the urine test apparatus 10 will be described with reference to FIG.
[0136]
When a power plug or a leakage protection plug (see FIG. 10) is inserted into an outlet and the power is turned on, the flow shown in FIG. 18 is followed. After the initial operation (step S100), the current time set determination (step S110) determines the transition to the priming operation (step S120) to the pump 16, and each motor (rotary valve drive motor 20, syringe drive motor 22, The urine collection arm drive motor 23) is positioned (step S150), and the piping is filled (step S200). Then, the calibration solution is sucked (step S350) and measured (step S400). At this time, the sensor output is taken into the CPU 362 and Gain (amplification degree of the sensor output) is set. Thereafter, the inside of the urine collection arm 32 and the syringe 18 is cleaned (step S450). After cleaning, emptying is performed (step S500), and the cleaning water is discharged. Then, the discharge pipe 186 is filled (step S550) and the sensor pipe is filled (step S600), and the next measurement preparation (step S650) is completed, waiting. It becomes.
[0137]
When the measurement SW is turned on and the measurement is started, it is determined as “measurement” in the calibration / measurement determination (step S700), the urine measurement (step S750) is performed, and then the calibration liquid suction (step S350) is performed. Calibration liquid measurement (step S400) is performed. Thereafter, cleaning (step S450), emptying (step S500), discharge pipe filling (step S550), and sensor pipe filling (step S600) are sequentially performed, and the next measurement preparation (step S650) is performed.
[0138]
Next, each step described above will be described in detail.
[0139]
Specifically, the initial operation in step S100 proceeds in the manner shown in the flowchart of FIG. The RAM 366 is checked and cleared (step S102). After the fluorescent display tube and all LEDs of the display unit 39 are turned on for a certain time (for example, 2 seconds) (step S104), the contents written in the nonvolatile memory EEPROM 367 are confirmed and restored (step S106), and read (step S108). Do. Here, the contents read from the EEPROM include, for example, data relating to the life of the sensor, sensor energization time, total energization time of the controller 38, the number of sensor replacements, freezing history, and presence / absence of safety function operation. Subsequently, it is determined whether or not the freezing history of the calibration solution, buffer solution, and various pipes is present (Step S110), and whether or not the urine sugar sensor 28 is present (Step S112). Steps S114 and S116 for detecting the remaining amount of the buffer tank are performed, and a sensor life detection function for checking the sensor life is activated (step S118). In addition, when it is determined negative (abnormality or the like) in various detection operations, the process proceeds to a product safety operation and an operation for displaying an abnormality, but details are not described here.
[0140]
The positioning of each motor in step S150 is specifically the procedure shown in the flowchart of FIG. 26, and the urine collection arm 32 is extended and stored by the urine collection arm drive motor 23 (step S152), and the rotary valve drive motor 20 is used. The urine collection arm drive motor 23, the rotary valve drive motor 20, and the syringe drive motor 22 are pushed by forward / reverse rotation of the rotary valve (step S154) and raising / lowering of the syringe by the syringe drive motor 22 (step S156). Positioning such as a contact is performed and each is moved to a predetermined position.
[0141]
By the way, among the motors described above, motors other than the urine collection arm drive motor 23 are built in the measurement unit 11 placed on the floor, whereas the urine collection unit 12 including the urine collection arm drive motor 23 is mounted on the upper surface of the toilet. Therefore, when the user rotates the toilet seat 102 and the toilet lid 104, the position of the urine collection arm 32 may be displaced. For this reason, it is desirable to carefully position the urine collection arm drive motor 23 when positioning.
[0142]
The pipe filling in step S200 is specifically the procedure shown in the flowchart of FIG. 27, and sucks water (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the water port, the piston 168 descends to about 1/2, Water is sucked into the cylinder 166) (step S204), and the discharge pipe 186 is filled (the port 174 communicates with the discharge pipe 186 port by the rotor 180, the cylinder 166 rises to the top, and the discharge pipe 186 is filled with water. ) (Step S208), determination of buffer level> L (step S214), filling of sensor tube (the port 174 communicates with the buffer port by the rotor 180, and the piston 168 descends to about 1/2 to enter the cylinder 166. The buffer solution is sucked, and then the port 174 communicates with the transport tube 150 port by the rotor 180, and the piston 168 It rises to the top, to fill the buffer into the delivery tube 150 tube 152) (at step S216) to be. If a negative determination is made in step S214, the buffer solution replenishment LED 392 is turned on.
[0143]
Specifically, the calibration liquid suction in step S350 is the procedure shown in the flowchart of FIG. 28. The calibration liquid suction (the port 174 communicates with the calibration liquid port by the rotor 180, and the piston 168 is lowered to about 1/8. Then, the calibration liquid is sucked into the cylinder 166) (step S354), and the excess liquid is discharged (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the urine collection port, and the piston 168 rises to the middle between the lowered position and the uppermost portion. The calibration solution is discharged) (step S358).
[0144]
In addition, before the calibration liquid suction in the above-described step S354 (the port 174 communicates with the conveyance tube 150 port by the rotor 180 and the piston 168 is raised to the uppermost position), the piston 168 is lowered several steps to the vicinity of the conveyance tube 150 port. The attached bubbles may be sucked, and the buffer containing the bubbles may be discarded in the discharge pipe 186.
[0145]
Specifically, the calibration liquid measurement in step S400 is the procedure shown in the flowchart of FIG. 29, and the calibration liquid sucked into the cylinder 166 in step S402 is discharged (the port 174 is connected to the discharge pipe 186 by the rotor 180). The piston 168 rises and discharges a small amount of calibration fluid (step S402), the calibration fluid is driven (the port 174 communicates with the sensor port by the low pressure 180, the piston 168 rises, and the calibration fluid is discharged. (Step S404), excess calibration liquid discharge (port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, the piston 168 rises to the top and discharges the calibration liquid) (step S406), syringe cleaning 1st time (port 174 communicates with the water port by the rotor 180, and the piston 168 is about 1/4. Then, the water is sucked into the cylinder 166, and then the port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, the piston 168 rises to the top, and the water in the cylinder 166 is discharged) (step S408), syringe washing Second time (port 174 communicates with the water port by the rotor 180, the piston 168 descends to about 1/4, sucks water into the cylinder 166, and then the port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, and the piston 168 Rises to the top and discharges the water in the cylinder 166 (step S410), buffer suction (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the buffer solution port, the piston 168 descends to about 1/3, and the cylinder 166 (The buffer solution is sucked in) (step S414), bubble removal (port 174 is discharged by the rotor 180) The piston 168 rises and discharges a small amount of buffer solution (step S418), base voltage adjustment (step S420), calibration solution feed (port 174 communicates with the sensor port by the rotor 180, and the piston 168 communicates with the sensor port. And the urine is sent to the urine sugar sensor 28 with a buffer solution (step S422), calculation (step S424), and result display (step S426).
[0146]
However, when it is determined as “measurement” in the calibration / measurement determination (step S700), in the above-described calculation (step S424), “concentration of the object to be measured = (output for the sample / output for the calibration liquid)”. X Concentration of calibration solution ”is performed, and then the result is displayed (step S426).
[0147]
On the other hand, when it is determined as “calibration” in the calibration / measurement determination (step S700), in the above-described calculation (step S424), “the sensor output is taken into the CPU 362 and the gain (amplification degree of the sensor output) is set. To finish (no result display).
[0148]
At the start of feeding of the calibration fluid (step S422), immediately after the port 174 is communicated with the sensor port by the rotor 180, the piston 168 is raised several steps at a high speed (for example, 100 PPS), and the buffer in the transport tube 150 is placed. Bubbles in the urine sugar sensor 28 may be discharged to the tube 152 with a liquid.
[0149]
The cleaning in step S450 is specifically the procedure shown in the flowchart of FIG. 30. Pump-on (step S452), excess buffer discharge (rotor 180 causes port 174 to communicate with the urine collection port, and piston 168 is the uppermost part. (Step S454), water suction (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the water port, the piston 168 descends to the lowest end, and sucks water into the cylinder 166) (Step S456), water discharge (the port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, the piston 168 rises to the top and discharges the water in the cylinder 166) (Step S458), water suction (the port 174 by the rotor 180) Communicates with the water port, and the piston 168 descends to its lowest end, allowing water into the cylinder 166. (Step S460), water discharge (port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, the piston 168 rises to the top and discharges the water in the cylinder 166) (step S462), small amount suction (by the rotor 180) The port 174 communicates with the water port, and the piston 168 descends to about 1/3 and sucks a small amount of water into the cylinder 166. After that, the rotor 180 communicates with the urine collection port. Repeats the reciprocating motion of once rising to the top and then descending to about 1/3 again, whereby the small amount of water reciprocates in the flow path to the urine collection arm 32, and the flow (Step S464), water suction (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the water port, and the piston 168 (Step S466), water discharge (port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, the piston 168 rises to the top and discharges the water in the cylinder 166) (Step S468) and pumping off (Step S470).
[0150]
The emptying in step S500 is specifically the procedure shown in the flowchart of FIG. 31. Air suction (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the urine collection port, the piston 168 descends to the lowest end, and the inside of the cylinder 166 (Step S502), discharge (the rotor 174 causes the port 174 to communicate with the discharge pipe 186 port, the piston 168 rises to the top, and the cylinder 166 (Air and water are discharged) (step S504), air suction (port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, the piston 168 slowly descends to the lowest end, and air is sucked into the cylinder 166 (water in the transfer tube 76). (Step S506), discharge (port 174 by the rotor 180) Disposable through port and communicates, the piston 168 is to rise to the top, discharge air and water in the cylinder 166) (step S508).
[0151]
The discharge pipe filling in step S550 is specifically the procedure shown in the flowchart of FIG. 32. Water suction (the rotor 174 causes the port 174 to communicate with the water port, the piston 168 descends to the lowest end, the cylinder 166 (Step S552), water filling (port 174 communicates with the discharge pipe 186 port by the rotor 180, the piston 168 rises to the top, and the discharge pipe 186 is filled with water) (Step S554) )It is to be.
[0152]
The sensor tube filling in step S600 is specifically the procedure shown in the flowchart of FIG. 33, in which the determination of calibration solution level> L (step S601), the determination of buffer solution level> L (step S602), and the buffer solution Suction (the port 174 communicates with the buffer port by the rotor 180, the piston 168 descends to about 1/2, and the buffer solution is sucked into the cylinder 166) (step S604), and the buffer level> L is determined (step S606) ), Bubble removal (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the discharge pipe 186 port, the piston 168 rises, and a small amount of buffer solution is discharged) (step S608), and the solution is sent to the urine sugar sensor 28 (step S610). It is.
[0153]
It should be noted that after filling the sensor tube (step S600), the piston 168 is pulled back several steps to suck the air bubbles remaining in the vicinity of the transport tube 150 port, and the buffer containing the air bubbles is thrown into the discharge pipe 186. good.
[0154]
Specifically, the next measurement preparation in step S650 is the procedure shown in the flowchart of FIG. 34, in which the piston is positioned (the syringe is raised by the syringe drive motor 22) (step S652), and the piston is locked (syringe drive motor 22). The lowering of the syringe by (step S654) and the rotor positioning (reverse / forward rotation of the rotary valve by the rotary valve drive motor 20) (step S656).
[0155]
Specifically, the calibration / measurement determination in step S700 is to perform CPU 362 reset state determination (step S702) and measurement SW on determination (step S706) in the manner shown in the flowchart of FIG.
[0156]
The urine measurement in step S750 is specifically the procedure shown in the flowcharts of FIGS. 36 and 37. When the man switch 381 is turned on (step S752), the urine collection arm 32 is moved to the man position (see FIG. 2). In the determination (step S756) of extending (step S754) and detecting the presence of urine (detecting the presence of urine by the electrode 34 provided in the urine collection arm 32) (step S756), the sample (urine) suction (step S758) is performed. Is stored (step S760). Thereafter, the excess sample (urine) is discharged (step S762). Thereafter, the sample sucked into the cylinder 166 is discharged (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the discharge port to which the discharge pipe 186 is connected, the piston 168 is raised, and a small amount of sample is discharged) (step S787) The port 174 communicates with the sensor port by the low speed 180, and the piston 168 moves up and drives the sample into the transport tube 150) (step S788). Here, the service life of the sensor is counted up (step S789). Thereafter, the excess sample is discharged (the port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, the piston 168 rises to the top and the sample is discharged) (step S790), and the syringe is washed for the first time (the port 174 by the rotor 180 becomes the water port. The piston 168 is lowered to about 1/4 and sucks water into the cylinder 166, and then the port 174 communicates with the urine collection port by the rotor 180, and the piston 168 rises to the uppermost position, and the water in the cylinder 166 is (Step S791), the second cleaning of the syringe (the port 174 communicates with the water port by the rotor 180, the piston 168 descends to about 1/4, the water is sucked into the cylinder 166, and then the port is driven by the rotor 180. 174 communicates with the urine collection port, piston 168 rises to the top, 166) (Step S792), buffer solution suction (the rotor 180 causes the port 174 to communicate with the buffer solution port, the piston 168 descends to about 1/3, and the buffer solution is sucked into the cylinder 166) ( Step S793), bubble removal (the port 174 communicates with the discharge port by the rotor 180, the piston 168 rises and discharges a small amount of buffer solution) (Step S794), base voltage adjustment (Step S795), sample liquid supply (rotor 180) As a result, the port 174 communicates with the sensor port, the piston 168 moves up, and urine is sent to the urine sugar sensor 28 with a buffer solution (step S796), and the calculation (step S797) is completed.
[0157]
In the above-described calculation (step S797), the CPU 362 takes in the output of the urine sugar sensor 28 for the urine sample.
On the other hand, in step S752 (see FIG. 36), when the on switch 382 is determined to be on, the urine collection arm 32 is extended to the on position (see FIG. 2) (step S764), and the urine collection arm 32 stops at the on position. Thereafter, when the adjustment switch 389 is turned on (step S766), the urine collection arm is finely adjusted (step S768).
[0158]
In step S756, if urine is not detected for 1 minute after extending the urine collection arm 32, the urine collection arm 32 is stored (see FIG. 2) (step S772) based on the 1-minute determination (step S770). after that,
The above-described cleaning (step S450), emptying (step S500), discharge pipe filling (step S550), and next measurement preparation (step S650) are performed, and a standby state is entered.
[0159]
The voltage (0.6 V) applied to the urine sugar sensor 28 when the measurement SW is turned on may be changed to the instantaneous low voltage (0 V) and then returned to the applied voltage (0.6 V), or the measurement operation Other than the above, the applied voltage (0.6V) may be set to a low voltage (0V) at all times and only during measurement. (Details will be described later).
[0160]
FIG. 38 is a flowchart showing another example of urine collection in urine measurement (step S750). In this flowchart, a step for determining whether or not the cancel switch 383 is turned on for a predetermined time (for example, 1 minute) after the urine collection arm 32 extends to a predetermined position (man or position: see FIG. 2). S782 is provided. If urine is not detected in step S756, and if the cancel switch 383 is not turned on in step S782, the process proceeds to 1 minute determination in step S770.
[0161]
On the other hand, if it is detected in step S782 that the cancel switch 383 is turned on, the urine collection arm 32 is stored (step S784), and the process proceeds to a predetermined time (for example, 5 seconds) determination (step S786). Here, the 5-second elapsed determination means determining whether or not the elapsed time after setting the urine collection arm 32 at a predetermined position in step S754 or S764 is 5 seconds or more. When it is determined in step S786 that the elapsed time is 5 seconds or longer, the above-described cleaning (step S450), emptying (step S500), discharge pipe filling (step S500), and next measurement preparation (step S650) are performed. stand by. On the other hand, if it is determined that the elapsed time is less than 5 seconds, the standby state is entered.
[0162]
In the embodiment described above, a sequence for performing more accurate measurement in consideration of sensor characteristics described later is proposed.
[0163]
In other words, after the urine measurement (step S750), the calibration solution is immediately measured (steps S350 to S400), the two are compared, and the result is displayed.
[0164]
The detection principle and structure of the urine sugar sensor 28 used in the present embodiment have been described with reference to FIGS. 20A and 20B. The characteristics of the urine sugar sensor 28 will be described below.
As described above, Pt (platinum) is used as the material of the working electrode 135, and a constant voltage (for example, a voltage of 0.6 V) is applied to the working electrode 135 with respect to the reference electrode 133 (FIG. 20B). reference).
[0165]
When a voltage is continuously applied to the working electrode 135, the surface of the electrode is gradually oxidized. When the surface of the electrode is oxidized, the sensitivity of platinum to hydrogen peroxide decreases (see FIG. 39).
[0166]
That is, the glucose sensitivity (output) of the urine sugar sensor 28 decreases. Therefore, as described above, an error occurs in the measurement result due to an obstruction included in the urine (for example, uric acid or ascorbic acid outputs a false positive side with respect to the sensor output).
[0167]
As described above, the urine sugar sensor 28 carries an enzyme film (see FIG. 20A). However, since this enzyme film is a protein, it is easily affected by temperature, and at a low temperature (for example, 0 to 10 ° C.). ) Has a low enzyme activity, and the reaction of hydrogen peroxide on the working electrode 135 becomes dull, resulting in a small sensor output (see FIG. 40).
[0168]
Conversely, at a high temperature (for example, 30 to 40 ° C.), the enzyme activity is high, and the reaction of hydrogen peroxide on the working electrode 135 is improved, resulting in an increase in sensor output (see FIG. 40).
[0169]
Furthermore, the enzyme membrane gradually loses its activity over time, and the output decreases with time (not shown).
[0170]
Therefore, according to the measurement sequence described above, the calibration solution is measured in a short time after the urine measurement, so that the measurement environment (especially temperature) is not affected and measurement with high accuracy is always possible.
[0171]
However, in this sequence, calibration liquid measurement (step S350 to step S400) is performed after urine measurement (step S750) and calculation is performed, so that it takes a long time to display the result.
[0172]
In order to shorten the time until the above result display, the calibration solution measurement (step S350 to step S400) is not performed after the urine measurement (step S750), but before the measurement SW is pressed (step S350 to step S400). S350 to step S400) may be performed.
[0173]
This sequence will be described in detail with reference to FIG. For example, when a power plug or an earth leakage protection plug is inserted into an outlet and the power is turned on, after the initial operation (step S100), the current time set determination (step S110) is followed by the priming operation (step S120) to the pump 16. Is determined, each motor (rotary valve drive motor 20, syringe drive motor 22, urine collection arm drive motor 23) is positioned (step S150), and piping is filled (step S200). Then, the calibration solution is sucked (step S350) and measured (step S400). At this time, the sensor output is taken into the CPU 362 and Gain (amplification degree of the sensor output) is set, and the output value is stored as a calibration value. Thereafter, the inside of the urine collection arm 32 and the syringe 18 is cleaned (step S450). After cleaning, emptying is performed (step S500), and the cleaning water is discharged. Then, the discharge pipe 186 is filled (step S550) and the sensor pipe is filled (step S600), and the next measurement preparation (step S650) is completed, waiting. It becomes.
[0174]
At the time of measurement, when the measurement SW is turned on and measurement is started, it is determined as “measurement” in calibration / measurement determination (step S700), and urine measurement (step S750) is performed. The calculation is performed by comparing the sensor output at the time of measurement with the sensor output (calibration value) stored at the time of calibration liquid measurement (step S400). Thereafter, cleaning (step S450), emptying (step S500), discharge pipe filling (step S550), and sensor pipe filling (step S600) are sequentially performed, and the next measurement preparation (step S650) is performed.
[0175]
In the above-described sequence, the measurement time and the time until the result display are shortened, but because it depends on the change in the sensor characteristics (temperature dependency: see FIG. 40), the urine sugar sensor 28 is calibrated. If there is a difference in the measurement environment temperature when measuring urine and urine, there will be some error in the measurement results.
[0176]
Since each of the two sequences described above has characteristics (advantages / disadvantages), a selection switch (not shown) may be provided in the operation unit 38 so as to select the two according to the needs of the user. Further, it is possible to use a method of calibrating every predetermined time (for example, every 24 hours) or every predetermined number of times of use (for example, every 20 times) using a timer means, a use frequency measuring means, or the like. Furthermore, it is also possible to control to change the predetermined time according to the timing and measured value after sensor replacement or when power is turned on. This control will be described in detail below.
[0177]
After the power is turned on or after the urine sugar sensor 28 is replaced, calibration is performed every predetermined time 1 (for example, 2 hours). At this time, when the calibrated value is equal to or greater than the previous output, the calibration is continued every predetermined time 1 (2 hours). When the calibrated value is equal to or less than the predetermined value, the subsequent calibration is performed for a predetermined time longer than the predetermined time 1. Automatic operation (automatic calibration) is performed every 2 (for example, 24 hours). Thus, the calibration time is shortened, the amount of calibration solution used can be reduced, and the urine sugar sensor 28 can be compensated for deterioration over time (see FIG. 39).
[0178]
The automatic calibration time may be based on the time when the power is turned on or when the urine sugar sensor 28 is replaced, but the automatic calibration may be performed once a day at the time set by the user.
[0179]
Further, it is more preferable to perform automatic calibration based on the number of times of measurement in addition to the above-mentioned scheduled automatic calibration. For example, if the number of measurements performed after the previous calibration exceeds a predetermined value (for example, 20 times), the temporary automatic calibration is performed without waiting for the next scheduled automatic calibration. If the number of times of measurement is stored in the non-volatile memory 367, the memory is not lost even when the power supply is cut off, and can be counted reliably.
[0180]
Next, the heating unit mechanism shown in the present embodiment will be described.
As shown in FIGS. 3 and 16, the heating unit 250 that heats urine, calibration liquid, and the like sent to the urine sugar sensor 28 to an appropriate temperature inside the measurement unit 11, and the liquid temperature is detected directly or indirectly. There are provided a temperature sensor 251, a temperature sensor 261 for monitoring the temperature in the toilet room, a heating unit 236 for heating the calibration solution and buffer solution (or indirectly in the measurement unit 11), and a temperature sensor 237 for detecting this temperature. As described above, these will be described in detail below.
[0181]
As shown in FIG. 19, the heating units 236 and 250 described above receive the signals from the temperature sensors 237, 251 and 261 from the input processing circuit 368 in the controller 36 to the CPU 362 and output the calculation results from the output processing circuit 380. In feedback control.
[0182]
FIG. 41 is a schematic configuration diagram of heating units 236 and 250 and temperature sensors 237 and 251 for heating the liquid temperature installed in the transfer tubes 92 and 150 from the buffer solution tank 26 to the urine sugar sensor 28. The conveyance tubes 92 and 150 and the heating units 236 and 250 are sandwiched between aluminum foils 263 having good heat conductivity and are adjacent to each other. In order to save the heating space, it is preferable that the transfer tubes 92 and 150 have a bent portion. The transfer tubes 92 and 150 are formed in a cylindrical spiral shape and sandwiched between aluminum foils 263 having good heat conductivity as shown in FIG. Inside the cylinder made of the transfer tubes 92 and 150 and the aluminum foil 263, the heating units 236 and 250 are inscribed in a state of being sandwiched between the aluminum foils 263. By disposing the temperature sensor 251 in the vicinity of the terminal end of the heating unit 250 connected to the urine sugar sensor 28, the accuracy of the liquid temperature that flows into the urine sugar sensor 28 can be increased.
[0183]
As shown in FIG. 41 (b), when the transport tubes 92 and 150 and the heating units 236 and 250 are arranged on a flat spiral, for example, a thin plate can be formed. Fixing becomes easy by fixing to a flat surface. Further, by bringing the urine sugar sensor 28 in the vicinity, not only the liquid temperature but also the liquid temperature in the vicinity of the urine sugar sensor 28 can be heated.
[0184]
The heating parts 236 and 250 are preferably a tubing heater or a sheet heating means from the viewpoint of cost and easy shape processing. However, the heating parts 236 and 250 are not particularly limited, and use a sheathed heater, an infrared heater or other heating elements. Is also possible.
[0185]
Moreover, you may share with another heat source, without providing the heating parts 236 and 250 specially. For example, when combined with a warm water washing toilet seat or the like, the heating units 236 and 250 can be omitted by screwing into a warm water tank or the like that is a heat source of the warm water washing toilet seat.
[0186]
Next, the role of the heating unit described above will be described based on this embodiment.
[0187]
When the temperature in the toilet room drops during winter nights, water pipes, etc., often freeze, but this may not only damage tanks and piping, but also when there is no damage But once frozen calibration and buffer solutions change their properties. The calibration solution is an aqueous glucose solution (200 mg / dl in this example), but once frozen, it does not become the glucose concentration before freezing even when thawed.
[0188]
Furthermore, the buffer solution is a phosphate buffer solution containing salts such as KCl and NaCl as described above. Once frozen, these lysates crystallize. Dont return. For example, if the temperature in the toilet room drops at night and the buffer solution or calibration solution freezes, and then the temperature rises and is thawed in the daytime, the measured value does not change at all. Large fluctuations will occur. That is, an accurate measurement cannot be performed and the value becomes unreliable.
[0189]
Further, the characteristics of the urine sugar sensor 28 have been described above, but it is necessary to perform measurement under appropriate measurement conditions (temperature, humidity, etc.). Therefore, the output value of the urine sugar sensor 28 fluctuates due to fluctuations in the toilet room ambient temperature, and the measured values fluctuate greatly not only due to seasonal (temperature) changes but also due to changes in the toilet room temperature day and night. In particular, since the output of the urine sugar sensor 28 decreases at low temperatures, accurate measurement becomes impossible and the reliability becomes low.
[0190]
In response to the above-described problem, the temperature sensor 261 measures the ambient temperature in the toilet room, and when the temperature sensor 261 falls below a certain temperature (for example, 5 ° C.), the heating unit 236 is heated and the calibration solution tank 24 and the buffer solution tank 26 are heated. And the inside of the measurement unit 11 is pulled up to an appropriate temperature (for example, 10 ° C.). Since the heating unit 236 is disposed below the measurement unit 11, the inside can be warmed up by natural convection. Further, when the measurement unit is relatively large and there is an opening in the internal temperature distribution, it may be circulated forcibly by a fan or the like. In this case, a hot air fan that combines heating and circulation may be used.
[0191]
Although the heating unit is provided in this manner to prevent the tank and the like from being frozen, the controller 36 serving as the control unit freezes the calibration liquid tank 24 and the buffer liquid tank 26 in the event of freezing. Freezing detection function to detect
[0192]
As a specific example, when the detected values of the temperature sensors 237 and 251 fall below a certain value (for example, 1 ° C.), the tank freezing “present” is stored and displayed on the display unit 39. ing. As another freeze determination method, a method may be used in which a calibration solution or a buffer solution in a tank is heated and whether or not the solution is frozen is detected based on the temperature gradient.
[0193]
Further, it is possible to detect that the calibration liquid tank 24 and the buffer liquid tank 26 are empty, and in this case, a mask may be applied so as not to determine that the temperature sensor is frozen even if the detected value of the temperature sensor is below a certain value.
[0194]
In addition to the above description, freezing can be prevented by connecting an automatic return type bimetal switch in series with the heating unit 236 (not shown) instead of the temperature sensors 237 and 251. The heating unit 236 may be anything such as a tubing heater, an infrared heater, a planar heating element, or a ribbon heater.
[0195]
The history of freezing is stored in the non-volatile memory 367. If the memory is released by performing a predetermined operation or liquid exchange, it is possible to reliably prevent the use of the frozen calibration liquid or buffer for measurement. .
[0196]
Furthermore, as another countermeasure, an embodiment for making the temperature of the liquid flowing into the urine sugar sensor 28 high and constant will be described.
[0197]
The temperature at which the output of the urine sugar sensor 28 is highest and stable is about 37 ° C. Therefore, when the temperature of the inflow liquid to the urine sugar sensor 28, the urine sugar sensor 28 itself, and further the temperature inside the measurement unit 11 are controlled by the temperature, the most accurate measurement can be performed.
[0198]
However, what has been described above is ideal, and a device that satisfies all of the requirements is expensive. Furthermore, the urine sugar sensor 28 characteristics at the temperature are good, but the life is shortened (not shown).
[0199]
Therefore, in this embodiment, it is proposed to control the temperature of the inflow fluid to the urine sugar sensor 28 to a relatively low temperature (specifically, approximately 25 ° C.) in consideration of characteristics and life.
[0200]
However, the needs of users vary from individual to individual, and some users consider sensor life as a priority (in this case the sensor output or measurement accuracy is relatively inferior). Think first (in this case the sensor life is relatively short).
[0201]
Therefore, in order to meet such needs of various users, it is preferable to provide liquid temperature setting means in the controller 36 and the operation unit 38. For example, by setting the setting unit (not shown) in the operation unit 38 to “high accuracy”, the liquid temperature is set to a temperature with the highest measurement accuracy (for example, approximately 37 ° C.), and the setting is set to “low accuracy”. By doing so, the liquid temperature is set to a temperature having a long sensor life (for example, approximately 25 ° C.).
[0202]
Although the liquid heating has been described above, only such a heating unit may be provided when the liquid temperature is kept at a certain value or higher. However, when it is desired to keep the liquid temperature lower than the normal room temperature (particularly in summer), it is preferable to provide a liquid cooling unit using a Peltier element in addition to the heating unit.
[0203]
Here, the prevention of mold and miscellaneous bacteria propagation of the urine test apparatus will be described.
[0204]
Urine contains substances that serve as nutrients for fungi and bacteria. As already described, the urine test apparatus has a urine conveyance path such as a pipe through which urine passes, including the urine collection unit, and molds and germs floating in the air adhere to this and propagate. Needless to say, these are unsanitary, and if they are not used for a long period of time, the entrance and inside of the tube, which is the passage of urine, becomes clogged due to the growth of germs and molds, which hinders urine collection and measurement. End up.
[0205]
Therefore, by providing a means for passing a liquid having antibacterial and antifungal effects in the urine transport path, it is possible to suppress the growth of mold and germs in the urine transport path.
[0206]
In this embodiment, a minute amount (for example, less than 0.05 to 0.1%) of an antibacterial and antifungal component (for example, sodium azide) is mixed in the buffer solution.
[0207]
As the timing for passing the above-described buffer solution through the urine transport route, timing 1 (once / day), timing 2 (once / week), timing 3 (once / every measurement), and the like are conceivable. These timings are relatively short when the mold and bacteria are likely to grow and propagate (for example, the rainy season). Conversely, when the mold and bacteria are difficult to grow and propagate (for example, the winter season), the timing is relatively long. It is also possible to change to a condition such as 2.
[0208]
Furthermore, when the number of times of measurement per day is relatively large, the urine transport route is washed well, so that mold and germs are attached and it is difficult to propagate. On the other hand, when the number of measurements per day is relatively small, or when measurement is not performed for many days, molds and germs are attached and it is easy to reproduce. Therefore, it is also possible to change the timing of passing the liquid in consideration of the number of measurements per day.
[0209]
Finally, a means for notifying the user when the urine sugar sensor 28 is replaced and the timing will be described in the present embodiment. Since the calibration solution and the buffer solution have been described above, detailed description thereof is omitted here.
[0210]
Since the enzyme membrane is a protein as described in its characteristics, the urine sugar sensor 28 has a limited number of times of use and has a time life.
[0211]
First, regarding the number of times of use, the “sensor life count-up” (step S789) is described in the flowchart of FIG. 37, but here, the data on the number of times the sensor is used is updated. Of course, this step may be inserted at any location during the measurement process.
[0212]
Next, regarding the time life, this means that the energization time to the controller 36 is stored in the EEPROM at regular intervals (for example, every hour) using a time timer in the CPU 362.
[0213]
In the present embodiment, the sensor life warning is also provided at the M level and the L level in the same manner as the calibration solution and the buffer solution, and the notification means to the user blinks and lights up the urine sugar sensor replacement LED 394 of the operation unit 38. It is said.
[0214]
The notification means is not limited to the above-described means, and it is possible to connect means (for example, optical communication) that communicates with the outside of the toilet through the communication terminal 114 in FIGS. . By doing so, it becomes possible to receive the sensor use history (including the life warning) by the communication receiving means (for example, a portable remote controller) without the user going there.
[0215]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a urinalysis apparatus 10 (including a measurement unit 11 and a rim-attached urine collection unit 12) and a Western-style toilet 100 (toilet seat 102 and stool) to which the urine inspection apparatus 10 is attached according to a preferred embodiment of the present invention. The external view of the toilet seat 102 and the toilet lid 104 including the lid 104 and the washing water tank 106).
2 is a side view of the western toilet 100 and the rim-mounted urine collection unit 12 of FIG. 1 (the toilet seat 102 and the toilet lid 104 are closed).
3 is a block diagram showing an outline of the configuration of the urine test apparatus 10. FIG.
FIG. 4 is an internal unit configuration diagram of the urine collection unit 12;
FIG. 5 is a configuration diagram of a urine collection arm 32;
6 is a side view of the rim mounting type urine collecting unit 12 showing a male position and a female position of the urine collecting arm 32. FIG.
7 is a side view of the rim-mounted urine collecting unit 12 showing a female position adjustment range of the urine collecting arm 32. FIG.
FIG. 8 is a front view of the measurement unit 11;
9 is a right side view of the lower part of the measurement unit 11. FIG.
10 is a left side view of the measurement unit 11. FIG.
11 is a top view of the measurement unit 11. FIG.
12 is a perspective view of a calibration solution replenishing port 242 and a buffer solution replenishing port 262. FIG.
13A is a plan view of the calibration liquid replenishing port 242; FIG. 13B is a plan view of the tip of the calibration liquid replenishing nozzle 244; and FIG. 13C is an overall view of the calibration liquid replenishing nozzle 244.
14A is a plan view of a buffer solution replenishing port 262, FIG. 14B is a plan view of a tip portion of a buffer solution replenishing nozzle 264, and FIG. 14C is an overall view of the buffer solution replenishing nozzle 264;
15 is a view showing an example of a structure in which a liquid replenishing nozzle is housed in a cover 116. FIG.
FIG. 16 is an internal unit configuration diagram of a measurement unit 11;
17 is a perspective view of the rotary valve syringe 18. FIG.
FIG. 18 is an internal configuration diagram of the calibration liquid and buffer tanks 24 and 26;
FIG. 19 is a block diagram showing the electrical configuration of the urine test apparatus 10 with a controller 36 as a center.
FIG. 20 is a schematic diagram of the detection principle of a urine sugar sensor.
FIG. 21 is a graph showing a distribution of chlorine (Cl) ion concentration in urine.
FIG. 22A is a diagram showing the output of the urine sugar sensor 28 when the KCl ion concentration in the buffer solution is 50 mM. (B) The figure which shows the output of the urine sugar sensor 28 when the KCl ion concentration in a buffer solution is 170 mM.
23 is an enlarged view of the upper surface of the measurement unit 11. FIG.
24 is a flowchart showing a program urine sugar test process executed by the controller 36 of the urine test apparatus 10. FIG.
FIG. 25 is a flowchart showing data reading processing in step S100.
FIG. 26 is a flowchart showing the motor positioning process in step S150.
FIG. 27 is a flowchart showing pipe filling processing in step S200.
FIG. 28 is a flowchart showing calibration liquid suction processing in step S350.
FIG. 29 is a flowchart showing calibration liquid measurement processing in step S400.
FIG. 30 is a flowchart showing a cleaning process in step S450.
FIG. 31 is a flowchart showing emptying processing in step S500.
FIG. 32 is a flowchart showing a discharge pipe filling process in step S550.
FIG. 33 is a flowchart showing sensor tube filling processing in step S600.
FIG. 34 is a flowchart showing next measurement preparation processing in step S650.
FIG. 35 is a flowchart showing calibration / measurement determination processing in step S700.
FIG. 36 is a flowchart showing urine collection processing in step S750.
FIG. 37 is a flowchart showing urine measurement processing in step S750.
FIG. 38 is a flowchart showing another example of urine collection processing in step S750.
FIG. 39 is a diagram showing output fluctuation after the urine sugar sensor is energized.
40 is a view showing temperature characteristics of the urine sugar sensor 28. FIG.
41 is a diagram showing a configuration of heating units 236 and 250. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Measurement unit, 12 ... Rim attachment type urine collection unit, 14 ... Water supply part
16 ... pump, 18 ... rotary valve syringe,
20 ... Rotary valve drive motor, 22 ... Syringe drive motor
24 ... Calibration solution tank, 26 ... Buffer solution tank, 28 ... Urine sugar sensor
30 ... Nozzle, 32 ... Urine collection arm, 34 ... Electrode, 36 ... Controller
38 ... Operation part, 39 ... Display part, 76 ... Conveyance tube, 100 ... Western style toilet
102: Toilet seat, 104 ... Toilet lid, 106 ... Wash water tank
111a ... Adjuster, 111 ... Reinforcement leg, 113 ... Cover
114 ... Communication terminal, 116 ... Cover, 150 ... Conveying tube
166 ... Cylinder, 168 ... Piston, 172 ... Lead screw mechanism
174 ... Port, 176 ... Electric rotary valve, 178 ... Stator
180 ... rotor, 186 ... discharge pipe
241 ... Cap, 242 ... Calibration solution replenishment port, 244 ... Calibration solution replenishment nozzle
261 ... Cap, 262 ... Buffer solution replenishment port, 264 ... Nozzle for buffer solution replenishment
362 ... CPU, 368 ... input processing circuit, 380 ... output processing circuit
381 ... Man switch, 382 ... Woman switch
383 ... Cancel switch, 384 ... Store / recall switch
385 ... AD switch, 386 ... Cleaning mode switch
387 ... Current time switch, 388 ... Calibration time switch
389 ... Adjustment switch, 391 ... Fluorescent display tube
392: Buffer solution supplement LED, 393: Calibration solution supplement LED
494 ... Urine sugar sensor replacement LED, 396 ... A to D LEDs

Claims (4)

使用者の排泄物を採取し、該排泄物の成分分析を行う分析装置であって、
便器に備えられ、前記排泄物を取得する取得容器と、
搬入路を介してこの取得容器と連通し、前記排泄物の成分分析を行う分析手段と、
搬出路を介してこの分析手段に連通し、前記排泄物の排出を行うための排出口と、を有するとともに、
前記取得容器から前記排出口に至る前記排泄物の移動経路の少なくとも一部を、抗菌性樹脂により構成したことを特徴とする分析装置。
An analyzer that collects the excrement of a user and performs a component analysis of the excrement,
An acquisition container provided in a toilet bowl for acquiring the excreta;
Analyzing means that communicates with the acquisition container via a carry-in path, and performs component analysis of the excreta,
Communicating with this analysis means via a carry-out path, and having a discharge port for discharging the excrement,
An analysis apparatus, wherein at least a part of a movement route of the excrement from the acquisition container to the discharge port is made of an antibacterial resin.
前記抗菌性樹脂の組成は、塩化ビニルである請求項1記載の分析装置。The analyzer according to claim 1, wherein the composition of the antibacterial resin is vinyl chloride. 使用者の尿を採取し、該尿の成分分析を行う分析装置であって、
便器に備えられ、前記尿を取得する取得容器と、
搬入路を介してこの取得容器と連通し、前記尿の成分分析を行う分析手段と、を有するとともに、
前記取得容器の入り口開口を、抗菌性フィルタで覆ったことを特徴とする分析装置。
An analyzer for collecting urine of a user and analyzing the components of the urine,
An acquisition container provided in a toilet to obtain the urine;
An analysis means for performing component analysis of the urine in communication with the acquisition container via a carry-in path;
An analyzer characterized in that an entrance opening of the acquisition container is covered with an antibacterial filter.
前記抗菌性フィルタは、ポリプロピレン材料のフィルタに無機系イオン交換体により抗菌性金属を交換吸着させたものである請求項3記載の分析装置。4. The analyzer according to claim 3, wherein the antibacterial filter is obtained by exchanging and adsorbing an antibacterial metal with a polypropylene material filter using an inorganic ion exchanger.
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