JP3750194B2 - 生体成分検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
家庭での日常生活環境において、生体排泄物中の生体成分を測定する生体成分検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭での日常生活環境において、生体排泄物中の成分を測定することは、成人病疾患などの早期発見および予防につながり、非常に重要なことになってきている。
【０００３】
トイレで尿中の尿糖、尿蛋白、潜血、ウロビリノーゲン等の検尿検査を行う機器が従来から提案されており、また特開平６−５８９２９号公報、特開平５−２７６７２号公報などにも多く記載されている。これらの生体成分検査装置は尿を自動的に採取し、試薬を含浸させた試験紙もしくは液状試薬と尿を反応させ吸光度を測定し、検査結果をＩＣカードなどに記録するものである。
【０００４】
一部糖尿病疾患者などが家庭での疾患管理を目的とした生体成分検査に使用するものと
して、尿検査用の試験紙が使用されているが、健康に不安を感じてはいるが病院に行くほどのものではないと思っている人が使用する時には、毎日検査を行わないため、それほど多くの試験紙を使用するわけではない。また、試験紙は保管期間に制約があるため、購入した日に検査し、その後保管期間が過ぎてしまい廃棄してしまう場合が多かった。その結果として、家庭での検査を継続的に行うことが難しくなり、試験紙購入の煩わしさなどが、日常生活環境における生体成分検査の普及を阻害してきた。
【０００５】
そこで、試験紙などの検査手段の検査の度ごとの補給をおこなわずに生体成分を測定する方法として、特開平７−１９８６７８号公報、特開平６−２３０００６号公報に示すようにグルコース酸化酵素を固定化した電極により尿糖濃度を検出する生体成分検査装置がある。従来の生体成分検査装置を図７に基づいて説明する。
【０００６】
図７において、１３は便器、１４は便座、４０は便座１４に設けた採尿ノズル、４２は便蓋、４３は便蓋４２に設けた緩衝液タンク、４４は採尿ノズル１４および緩衝液タンク４３からの液体をセル４５に搬送する搬送手段、４５は生体成分検査を行うセル、４６はセル４５に設けた参照電極、４７はセル４５に設けたグルコースオキシダーゼ酵素固定化膜を担持した作用電極、４８はセル４６に設けた対極、４９は参照電極４６、作用電極４７および対極４８の電位差より尿中のグルコース量を演算する演算手段である。
【０００７】
上記構成において、便座１４に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）を採尿ノズル４２で回収し、採尿ノズル４２で回収した尿および緩衝液タンク４３の緩衝液を搬送手段４４によりセル４５に搬送する。
【０００８】
セル４５に搬送された尿にグルコースが含まれていると、酵素固定化膜を担持した作用電極表面で、グルコースがグルコースオキシダーゼの作用により酸化され、グルコースの量に応じて、参照電極４６と対極４８との間に電位差が生じる。グルコースオキシダーゼの作用による電位差から演算手段４８で尿中のグルコース量を演算するものである。
【０００９】
緩衝液としては、蒸留水を主成分としリン酸水素カリウムやリン酸水素ナトリウム等のｐＨ調節剤よ塩化カリウムなどの塩素イオン強度調節剤や防腐剤を添加している。
【００１０】
また、物理的検出方式で蛋白濃度を検出するものとして、特開平２−２７２６４号公報に記載されている尿成分検査装置としては、発光体と受光体を設け、発光体により特定波長の光を採取した尿に照射し、受光体で透過光を測定することにより、尿の吸光度を計測し尿中蛋白質濃度を検出するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグルコース酸化酵素を固定化した電極を用いる方法では、酵素反応がｐＨの影響を受けるため、検査の度に緩衝液の供給が必要となるという課題や、グルコース酸化酵素の活性が検出感度に著しく影響するため、ベースラインのドリフト、電極応答速度の低下、測定感度の低下が起こり、定期的に標準溶液を添加して酵素の活性をチェックしなくてはならないという課題があった。また、温度の上昇などによっても酵素が失活するため酵素を固定化した電極の保管が困難であり、使用回数に制限があるという課題もあった。
【００１２】
また、尿の吸光度による検出方法では、各成分に対する特異性が低く、測定精度が悪いという課題があった。
【００１３】
また、尿や便などの採取を自動的に行うには、使用者の性別、体格、その時の排泄物の量などによって、尿や便などの落下位置に違いが生じるため、使用者が位置を調整する必要があり、使用者に無理な姿勢を強制することになっていた。本発明は上記課題を解決するもので、緩衝液や試験紙などの検査手段の検査の度ごとの供給を不要化することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段と、排泄物回収手段で回収した排泄物を検査セルに搬送する排泄物搬送手段と、検査セル内に設けられ排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜を表面に被覆した水晶振動子と、前記水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆する生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段と、水晶振動子の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段を備えた構成としてある。
【００１５】
また、生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段と、排泄物回収手段に設けられ、排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜を表面に被覆した水晶振動子と、前記水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆する生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段と、水晶振動子の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段を備えた構成としてある。
【００１６】
また、排泄物回収手段は採尿ノズルと、採尿ノズルを駆動するモーターと、採尿ノズルの先端に設けた排泄物回収部と、採尿ノズル先端に設けた赤外線センサを備えた構成としてある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は上記目的を達成するため、排泄物回収手段で生体からの排泄物を回収し、排泄物搬送手段によって回収した生体排泄物を検査セルに搬送する。検査セルに搬送された排泄物中の生体成分は、検査セル内に設けられた水晶振動子の表面に被覆した生体成分吸着膜に吸着され、吸着された生体成分の重量だけ水晶振動子表面に被覆した生体成分吸着膜の重量が変化する。水晶振動子の共振周波数は表面に被覆した生体成分吸着膜の重量によって変化するため、検出手段による共振周波数の変化量から水晶振動子表面に吸着した生体成分重量が検出でき、生体排泄物中の生体成分重量を検出することが出来る。生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段は、水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆するので、時間の経過で水晶振動子表面の生体成分吸着膜が剥がれるなどして水晶振動子を用いた生体成分検出センサが劣化した時に、膜被覆手段によって水晶振動子表面に生体成分吸着膜を被覆し直すことができ、長期にわたる使用が可能になる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１を図１、図２および図３に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例１の生体成分検出装置を示す図であり、実施例１の水晶振動子の側面図である。
【００２０】
図１において、１は生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段（図示せず）、４は排泄物回収手段１で回収した排泄物を検査セル５に搬送する排泄物搬送手段、５は成分検査を行う検査セル、６はカットした水晶振動子、７は水晶振動子６の両面に真空蒸着などの方法で取り付けた金もしくは銀電極、８は水晶振動子６の表面（金もしくは銀電極７の上）に被覆した生体成分吸着膜、９は水晶振動子６の両面に取り付けた金もしくは銀電極７からのリード線、１０は水晶振動子６の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段、１１は水晶振動子６および検査セル５を洗浄する洗浄手段、１２は洗浄手段１１により検査セル５および水晶振動子６を洗浄した洗浄水を便器１３に排
水する排水パイプ、１４は便座、１５は温水洗浄便座本体である。
【００２１】
排泄物回収手段１は、採尿ノズル１７と、採尿ノズル１７を前後左右に駆動するモーター１８と、採尿ノズル１７の先端に設けられた排泄物回収部１９と採尿ノズル１７の先端に設けられた赤外線センサ２３で構成されている。生体成分検出手段１０は、発振器２０と、水晶振動子６の共振周波数を読みとる周波数カウンタ２１と、排泄物重量を検出する計測手段２２と、計測手段２２で計測した排泄物中の生体成分重量を表示する表示手段１６で構成されている。
【００２２】
上記構成において、便座１４に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）の温度を赤外線センサ２３で検出し排泄物の落下位置を検知する、モーター１８によって採尿ノズル１７を前後左右に駆動して採尿ノズル１７を尿の落下位置に移動させ、採尿ノズル１７先端の排泄物回収部１９に尿を回収する。排泄物回収部１９に回収された尿は、ポンプなどの排泄物搬送手段４によって検査セル５に搬送される。検査セル５に搬送された尿中の生体成分は、検査セル内に設けられた水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８に吸着され、吸着した生体成分の重量だけ水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８の重量が変化するため、生体成分検出手段１０で水晶振動子６の共振周波数を検出する。
【００２３】
厚み方向に垂直な平面に平行な振動をする水晶振動子６の表面に被覆した膜の重量変化と共振周波数の変化量には、
【００２４】
【数１】
【００２５】
の関係があり、重量変化を共振周波数の変化量で検出することが出来、９ＭＨｚの共振周波数の振動子では（面積約０．５ｃｍ２）１ｕｇの重量増加により、４００Ｈｚの周波数低下を得ることが出来る。
【００２６】
尿中の生体成分として尿糖の検出を行う場合について図３を用いて説明する。図３において、２４は尿中の糖（以下グルコース）、２５は蛋白質、２６は尿素などの尿成分である。生体成分吸着膜８としてはホウ酸膜を用いている。
【００２７】
排泄物搬送手段４によって検査セル５にグルコース２４や蛋白質２５を含む尿成分２６が搬送された直後（図３ａ）は、水晶振動子６に付加される重量はホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８の重量のみである。その後、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８にグルコース２４が特異的に吸着し（図３ｂ）、水晶振動子６に付加される重量は、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８の重量に吸着したグルコース２４の重量が加算され、数１により水晶振動子６の共振周波数が変化する。水晶振動子６の共振周波数変化を周波数カウンタ２１で読みとり、計測手段２２で排泄物中の生体成分重量を検出し、表示手段１６に表示することができる。
【００２８】
なお、その他の蛋白、潜血、ウロビリノーゲンなどの生体成分を検出する場合も同様に、蛋白、潜血、ウロビリノーゲンなどの生体成分を特異的に吸着する膜を水晶振動子６の表面に被覆し、生体成分の吸着による水晶振動子６の共振周波数変化により、排泄物中の生体成分重量を検出することが出来る。
【００２９】
また、洗浄手段１１により、生体成分吸着膜８に吸着した生体成分を脱着させ、検査セルおよび水晶振動子６を洗浄することが出来、排水パイプ１２を通して便器１３に洗浄水を排水する。
【００３０】
洗浄手段としては、水道管からの水道水を洗浄水として用いることが出来る。また、洗剤などの洗浄剤を用いても水晶振動子６を洗浄することが出来る。
【００３１】
以上のように、本発明の実施例によれば、生体排泄物中の生体成分重量を水晶振動子の共振周波数の変化から検出するため、緩衝液や試験紙などの検査の度の供給を不要化することが出来る。
【００３２】
また、赤外線センサにより排泄物の温度を検知して排泄物の落下位置を検知することで、使用者に無理な姿勢を強制することなく排泄物の採取をすることが出来、使用者の負担を軽減することができる。
【００３３】
（実施例２）
本発明の実施例２を図４に基づいて説明する。
【００３４】
図４において、１は生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段（図示せず）、４は排泄物回収手段１で回収した排泄物を検査セル５に搬送する排泄物搬送手段、５は成分検査を行う検査セル、６はカットした水晶振動子、７は水晶振動子６の両面に真空蒸着などの方法で取り付けた金もしくは銀電極、８は水晶振動子６の表面（金もしくは銀電極７の上）に被覆した生体成分吸着膜、９は水晶振動子６の両面に取り付けた金もしくは銀電極７からのリード線、１０は水晶振動子６の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段、１１は水晶振動子６および検査セル５を洗浄する洗浄手段、２７は生体成分を吸着する生体成分吸着膜組成溶液の溶液タンクを有した膜被覆手段、１２は洗浄手段１１により検査セル５および水晶振動子６を洗浄した洗浄水および膜被覆手段２６により水晶振動子６を生体成分吸着膜組成溶液に含浸させた処理水を便器１３に排水する排水パイプ、１３は便器、１４は便座、１５は温水洗浄便座本体である。
【００３５】
排泄物回収手段１、洗浄手段１１および生体成分検出手段１０は実施例１と同様である。
【００３６】
上記構成において、便座１４に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）の温度を赤外線センサ２３で検出し排泄物の落下位置を検知する、モーター１８によって採尿ノズル１７を前後左右に駆動して採尿ノズル１７を尿の落下位置に移動させ、採尿ノズル１７先端の排泄物回収部１９に尿を回収する。排泄物回収部１９に回収された尿は、ポンプなどの排泄物搬送手段４によって検査セル５に搬送される。検査セル５に搬送された尿中の生体成分は、検査セル内に設けられた水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８に吸着され、吸着した生体成分の重量だけ水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８の重量が変化するため、生体成分検出手段１０で水晶振動子６の共振周波数を検出する。
【００３７】
尿中の生体成分としてグルコースの検出を行う場合について説明する。生体成分吸着膜８としてはホウ酸膜を用い、生体成分吸着膜組成溶液としてはホウ酸溶液を用いている。
【００３８】
排泄物搬送手段４によって検査セル５にグルコース２４や蛋白質２５を含む尿成分２６が搬送された直後は、水晶振動子６に付加される重量はホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８の重量のみである。その後、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８にグルコース２４が特異的に吸着し、水晶振動子６に付加される重量は、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８と吸着したグルコース２４の重量に変化し、数１により水晶振動子６の共振周波数が変化する。水晶振動子６の共振周波数変化を周波数カウンタ２１で読みとり、計測手段２２で排泄物中の生体成分重量を検出することができる。
【００３９】
また、洗浄手段１１により、生体成分吸着膜８に吸着した生体成分を脱着させ、検査セルおよび水晶振動子６を洗浄することが出来、排水パイプ１２を通して便器１３に洗浄水を排水する。
【００４０】
また、時間が経過して水晶振動子６の表面の生体成分吸着膜８が剥がれるなどして、水晶振動子６を用いた生体成分検出センサが劣化した時には、水晶振動子６を洗浄した後、膜被覆手段２７の生体成分吸着膜組成溶液に水晶振動子６を含浸させることで、水晶振動子６の表面に生体成分吸着膜８を被覆しなおすことが出来る。
【００４１】
なお、その他の生体成分についても、実施例１と同様である。以上のように本発明実施例２によると、時間が経過して、水晶振動子表面の生体成分吸着膜が剥がれるなどして水晶振動子を用いた生体成分検出センサが劣化した時に、膜被覆手段によって水晶振動子表面に生体成分を特異的に吸着する生体成分吸着膜を被覆し直すため、生体成分検出センサの使用回数を増加させることができ、長期にわたる使用が可能とすることができる。
【００４２】
（実施例３）
本発明の実施例３を図５に基づいて説明する。
【００４３】
図５において、１は生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段、１７は採尿ノズル、１８は採尿ノズル１７を前後左右に駆動するモーター、１９は採尿ノズル１７の先端に設けられた排泄物回収部、２３は採尿ノズル１７の先端に設けられた赤外線センサ、６は排泄物回収部１９に設けられたカットした水晶振動子、７は水晶振動子６の両面に真空蒸着などの方法で取り付けた金もしくは銀電極、８は水晶振動子６の表面（金もしくは銀電極７の上）に被覆した生体成分吸着膜、９は水晶振動子６の両面に取り付けた金もしくは銀電極７からのリード線、１０は水晶振動子６の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段である。
【００４４】
上記構成において、便座に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）の温度を赤外線センサ２３で検出し排泄物の落下位置を検知する、モーター１８によって採尿ノズル１７を前後左右に駆動して採尿ノズル１７を尿の落下位置に移動させ、採尿ノズル１７先端の排泄物回収部１９に尿を回収する。排泄物回収部１９に回収された尿は、排泄物回収部に設けられた水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８に吸着され、吸着した生体成分の重量だけ水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８の重量が変化するため、生体成分検出手段１０で水晶振動子６の共振周波数を検出する。
【００４５】
生体成分検出手段１０は実施例１と同様である。以上のように本発明の実施例３によると、採尿ノズルに設けた排泄物回収部に水晶振動子による生体成分検出センサを設けたため、排泄物の搬送が不要となり、装置の構成を簡単にすることができる。
【００４６】
（実施例４）
本発明実施例４を図６に基づいて説明する。
【００４７】
図６において、生体排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜９を表面に被覆した第１の水晶振動子３０と、表面に生体成分吸着膜を被覆していない第２の水晶振動子３１備えた構成となっている。
【００４８】
上記構成において、排泄物の導電率や温度による周波数のずれは第１の水晶振動子３０および第２の水晶振動子３１の共振周波数変化に現れため、第１の水晶振動子３０の共振周波数変化には、生体成分吸着被膜８に吸着した排泄物中の生体成分の重量と排泄物の導電率や温度によるずれが現れることとなり、第２の水晶振動子３１の共振周波数には、排泄物の導電率や温度による周波数のずれが現れる。
【００４９】
よって、第１の水晶振動子３０と第２の水晶振動子３１の共振周波数変化量の比較を行うことで、排泄物の導電率や温度の影響を受けずに排泄物中の生体成分重量を検出することが出来る。
【００５０】
以上のように本発明の実施例４によると、生体成分吸着膜を被覆した水晶振動子と表面を被覆していない水晶振動子を用い、水晶振動子の共振周波数を比較することで、排泄物中の導電率や温度などによる周波数のずれの影響をなくすことが出来、測定精度を向上させることが出来る。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の生体成分検査装置では、生体排泄物中の生体成分重量を水晶振動子の共振周波数の変化から検出するため、緩衝液や試験紙などの検査の度の供給を不要化することが出来る。また、水晶振動子表面の劣化した生体成分吸着膜を被覆し直すことができ、長期にわたる使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の生体成分検出装置を示す図
【図２】 （ａ）本発明の実施例１の水晶振動子の側面図
（ｂ）本発明の実施例１の水晶振動子の断面図
【図３】 （ａ）同実施例の尿成分が搬送された直後の図
（ｂ）同実施例の尿成分が搬送された後の図
【図４】 本発明の実施例２の生体成分検出装置を示す図
【図５】 本発明の実施例３の生体成分検出装置を示す図
【図６】 本発明の実施例４の生体成分検出装置を示す図
【図７】 従来の生体成分検出装置を示す図
【符号の説明】
４ 排泄物搬送手段
５ 検査セル
６ 水晶振動子
７ 電極
８ 生体成分吸着膜
９ リード線
１０ 生体成分検出手段
１１ 洗浄手段
１２ 排水パイプ
１３ 便器
１４ 便座
１５ 温水洗浄便座本体
１６ 表示手段
１７ 採尿ノズル
１８ モーター
１９ 排泄物回収部
２０ 発振器
２１ 周波数カウンタ
２２ 計測手段
２３ 赤外線センサ
【発明の属する技術分野】
家庭での日常生活環境において、生体排泄物中の生体成分を測定する生体成分検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭での日常生活環境において、生体排泄物中の成分を測定することは、成人病疾患などの早期発見および予防につながり、非常に重要なことになってきている。
【０００３】
トイレで尿中の尿糖、尿蛋白、潜血、ウロビリノーゲン等の検尿検査を行う機器が従来から提案されており、また特開平６−５８９２９号公報、特開平５−２７６７２号公報などにも多く記載されている。これらの生体成分検査装置は尿を自動的に採取し、試薬を含浸させた試験紙もしくは液状試薬と尿を反応させ吸光度を測定し、検査結果をＩＣカードなどに記録するものである。
【０００４】
一部糖尿病疾患者などが家庭での疾患管理を目的とした生体成分検査に使用するものと
して、尿検査用の試験紙が使用されているが、健康に不安を感じてはいるが病院に行くほどのものではないと思っている人が使用する時には、毎日検査を行わないため、それほど多くの試験紙を使用するわけではない。また、試験紙は保管期間に制約があるため、購入した日に検査し、その後保管期間が過ぎてしまい廃棄してしまう場合が多かった。その結果として、家庭での検査を継続的に行うことが難しくなり、試験紙購入の煩わしさなどが、日常生活環境における生体成分検査の普及を阻害してきた。
【０００５】
そこで、試験紙などの検査手段の検査の度ごとの補給をおこなわずに生体成分を測定する方法として、特開平７−１９８６７８号公報、特開平６−２３０００６号公報に示すようにグルコース酸化酵素を固定化した電極により尿糖濃度を検出する生体成分検査装置がある。従来の生体成分検査装置を図７に基づいて説明する。
【０００６】
図７において、１３は便器、１４は便座、４０は便座１４に設けた採尿ノズル、４２は便蓋、４３は便蓋４２に設けた緩衝液タンク、４４は採尿ノズル１４および緩衝液タンク４３からの液体をセル４５に搬送する搬送手段、４５は生体成分検査を行うセル、４６はセル４５に設けた参照電極、４７はセル４５に設けたグルコースオキシダーゼ酵素固定化膜を担持した作用電極、４８はセル４６に設けた対極、４９は参照電極４６、作用電極４７および対極４８の電位差より尿中のグルコース量を演算する演算手段である。
【０００７】
上記構成において、便座１４に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）を採尿ノズル４２で回収し、採尿ノズル４２で回収した尿および緩衝液タンク４３の緩衝液を搬送手段４４によりセル４５に搬送する。
【０００８】
セル４５に搬送された尿にグルコースが含まれていると、酵素固定化膜を担持した作用電極表面で、グルコースがグルコースオキシダーゼの作用により酸化され、グルコースの量に応じて、参照電極４６と対極４８との間に電位差が生じる。グルコースオキシダーゼの作用による電位差から演算手段４８で尿中のグルコース量を演算するものである。
【０００９】
緩衝液としては、蒸留水を主成分としリン酸水素カリウムやリン酸水素ナトリウム等のｐＨ調節剤よ塩化カリウムなどの塩素イオン強度調節剤や防腐剤を添加している。
【００１０】
また、物理的検出方式で蛋白濃度を検出するものとして、特開平２−２７２６４号公報に記載されている尿成分検査装置としては、発光体と受光体を設け、発光体により特定波長の光を採取した尿に照射し、受光体で透過光を測定することにより、尿の吸光度を計測し尿中蛋白質濃度を検出するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグルコース酸化酵素を固定化した電極を用いる方法では、酵素反応がｐＨの影響を受けるため、検査の度に緩衝液の供給が必要となるという課題や、グルコース酸化酵素の活性が検出感度に著しく影響するため、ベースラインのドリフト、電極応答速度の低下、測定感度の低下が起こり、定期的に標準溶液を添加して酵素の活性をチェックしなくてはならないという課題があった。また、温度の上昇などによっても酵素が失活するため酵素を固定化した電極の保管が困難であり、使用回数に制限があるという課題もあった。
【００１２】
また、尿の吸光度による検出方法では、各成分に対する特異性が低く、測定精度が悪いという課題があった。
【００１３】
また、尿や便などの採取を自動的に行うには、使用者の性別、体格、その時の排泄物の量などによって、尿や便などの落下位置に違いが生じるため、使用者が位置を調整する必要があり、使用者に無理な姿勢を強制することになっていた。本発明は上記課題を解決するもので、緩衝液や試験紙などの検査手段の検査の度ごとの供給を不要化することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段と、排泄物回収手段で回収した排泄物を検査セルに搬送する排泄物搬送手段と、検査セル内に設けられ排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜を表面に被覆した水晶振動子と、前記水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆する生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段と、水晶振動子の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段を備えた構成としてある。
【００１５】
また、生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段と、排泄物回収手段に設けられ、排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜を表面に被覆した水晶振動子と、前記水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆する生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段と、水晶振動子の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段を備えた構成としてある。
【００１６】
また、排泄物回収手段は採尿ノズルと、採尿ノズルを駆動するモーターと、採尿ノズルの先端に設けた排泄物回収部と、採尿ノズル先端に設けた赤外線センサを備えた構成としてある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は上記目的を達成するため、排泄物回収手段で生体からの排泄物を回収し、排泄物搬送手段によって回収した生体排泄物を検査セルに搬送する。検査セルに搬送された排泄物中の生体成分は、検査セル内に設けられた水晶振動子の表面に被覆した生体成分吸着膜に吸着され、吸着された生体成分の重量だけ水晶振動子表面に被覆した生体成分吸着膜の重量が変化する。水晶振動子の共振周波数は表面に被覆した生体成分吸着膜の重量によって変化するため、検出手段による共振周波数の変化量から水晶振動子表面に吸着した生体成分重量が検出でき、生体排泄物中の生体成分重量を検出することが出来る。生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段は、水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆するので、時間の経過で水晶振動子表面の生体成分吸着膜が剥がれるなどして水晶振動子を用いた生体成分検出センサが劣化した時に、膜被覆手段によって水晶振動子表面に生体成分吸着膜を被覆し直すことができ、長期にわたる使用が可能になる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１を図１、図２および図３に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例１の生体成分検出装置を示す図であり、実施例１の水晶振動子の側面図である。
【００２０】
図１において、１は生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段（図示せず）、４は排泄物回収手段１で回収した排泄物を検査セル５に搬送する排泄物搬送手段、５は成分検査を行う検査セル、６はカットした水晶振動子、７は水晶振動子６の両面に真空蒸着などの方法で取り付けた金もしくは銀電極、８は水晶振動子６の表面（金もしくは銀電極７の上）に被覆した生体成分吸着膜、９は水晶振動子６の両面に取り付けた金もしくは銀電極７からのリード線、１０は水晶振動子６の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段、１１は水晶振動子６および検査セル５を洗浄する洗浄手段、１２は洗浄手段１１により検査セル５および水晶振動子６を洗浄した洗浄水を便器１３に排
水する排水パイプ、１４は便座、１５は温水洗浄便座本体である。
【００２１】
排泄物回収手段１は、採尿ノズル１７と、採尿ノズル１７を前後左右に駆動するモーター１８と、採尿ノズル１７の先端に設けられた排泄物回収部１９と採尿ノズル１７の先端に設けられた赤外線センサ２３で構成されている。生体成分検出手段１０は、発振器２０と、水晶振動子６の共振周波数を読みとる周波数カウンタ２１と、排泄物重量を検出する計測手段２２と、計測手段２２で計測した排泄物中の生体成分重量を表示する表示手段１６で構成されている。
【００２２】
上記構成において、便座１４に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）の温度を赤外線センサ２３で検出し排泄物の落下位置を検知する、モーター１８によって採尿ノズル１７を前後左右に駆動して採尿ノズル１７を尿の落下位置に移動させ、採尿ノズル１７先端の排泄物回収部１９に尿を回収する。排泄物回収部１９に回収された尿は、ポンプなどの排泄物搬送手段４によって検査セル５に搬送される。検査セル５に搬送された尿中の生体成分は、検査セル内に設けられた水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８に吸着され、吸着した生体成分の重量だけ水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８の重量が変化するため、生体成分検出手段１０で水晶振動子６の共振周波数を検出する。
【００２３】
厚み方向に垂直な平面に平行な振動をする水晶振動子６の表面に被覆した膜の重量変化と共振周波数の変化量には、
【００２４】
【数１】
の関係があり、重量変化を共振周波数の変化量で検出することが出来、９ＭＨｚの共振周波数の振動子では（面積約０．５ｃｍ２）１ｕｇの重量増加により、４００Ｈｚの周波数低下を得ることが出来る。
【００２６】
尿中の生体成分として尿糖の検出を行う場合について図３を用いて説明する。図３において、２４は尿中の糖（以下グルコース）、２５は蛋白質、２６は尿素などの尿成分である。生体成分吸着膜８としてはホウ酸膜を用いている。
【００２７】
排泄物搬送手段４によって検査セル５にグルコース２４や蛋白質２５を含む尿成分２６が搬送された直後（図３ａ）は、水晶振動子６に付加される重量はホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８の重量のみである。その後、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８にグルコース２４が特異的に吸着し（図３ｂ）、水晶振動子６に付加される重量は、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８の重量に吸着したグルコース２４の重量が加算され、数１により水晶振動子６の共振周波数が変化する。水晶振動子６の共振周波数変化を周波数カウンタ２１で読みとり、計測手段２２で排泄物中の生体成分重量を検出し、表示手段１６に表示することができる。
【００２８】
なお、その他の蛋白、潜血、ウロビリノーゲンなどの生体成分を検出する場合も同様に、蛋白、潜血、ウロビリノーゲンなどの生体成分を特異的に吸着する膜を水晶振動子６の表面に被覆し、生体成分の吸着による水晶振動子６の共振周波数変化により、排泄物中の生体成分重量を検出することが出来る。
【００２９】
また、洗浄手段１１により、生体成分吸着膜８に吸着した生体成分を脱着させ、検査セルおよび水晶振動子６を洗浄することが出来、排水パイプ１２を通して便器１３に洗浄水を排水する。
【００３０】
洗浄手段としては、水道管からの水道水を洗浄水として用いることが出来る。また、洗剤などの洗浄剤を用いても水晶振動子６を洗浄することが出来る。
【００３１】
以上のように、本発明の実施例によれば、生体排泄物中の生体成分重量を水晶振動子の共振周波数の変化から検出するため、緩衝液や試験紙などの検査の度の供給を不要化することが出来る。
【００３２】
また、赤外線センサにより排泄物の温度を検知して排泄物の落下位置を検知することで、使用者に無理な姿勢を強制することなく排泄物の採取をすることが出来、使用者の負担を軽減することができる。
【００３３】
（実施例２）
本発明の実施例２を図４に基づいて説明する。
【００３４】
図４において、１は生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段（図示せず）、４は排泄物回収手段１で回収した排泄物を検査セル５に搬送する排泄物搬送手段、５は成分検査を行う検査セル、６はカットした水晶振動子、７は水晶振動子６の両面に真空蒸着などの方法で取り付けた金もしくは銀電極、８は水晶振動子６の表面（金もしくは銀電極７の上）に被覆した生体成分吸着膜、９は水晶振動子６の両面に取り付けた金もしくは銀電極７からのリード線、１０は水晶振動子６の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段、１１は水晶振動子６および検査セル５を洗浄する洗浄手段、２７は生体成分を吸着する生体成分吸着膜組成溶液の溶液タンクを有した膜被覆手段、１２は洗浄手段１１により検査セル５および水晶振動子６を洗浄した洗浄水および膜被覆手段２６により水晶振動子６を生体成分吸着膜組成溶液に含浸させた処理水を便器１３に排水する排水パイプ、１３は便器、１４は便座、１５は温水洗浄便座本体である。
【００３５】
排泄物回収手段１、洗浄手段１１および生体成分検出手段１０は実施例１と同様である。
【００３６】
上記構成において、便座１４に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）の温度を赤外線センサ２３で検出し排泄物の落下位置を検知する、モーター１８によって採尿ノズル１７を前後左右に駆動して採尿ノズル１７を尿の落下位置に移動させ、採尿ノズル１７先端の排泄物回収部１９に尿を回収する。排泄物回収部１９に回収された尿は、ポンプなどの排泄物搬送手段４によって検査セル５に搬送される。検査セル５に搬送された尿中の生体成分は、検査セル内に設けられた水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８に吸着され、吸着した生体成分の重量だけ水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８の重量が変化するため、生体成分検出手段１０で水晶振動子６の共振周波数を検出する。
【００３７】
尿中の生体成分としてグルコースの検出を行う場合について説明する。生体成分吸着膜８としてはホウ酸膜を用い、生体成分吸着膜組成溶液としてはホウ酸溶液を用いている。
【００３８】
排泄物搬送手段４によって検査セル５にグルコース２４や蛋白質２５を含む尿成分２６が搬送された直後は、水晶振動子６に付加される重量はホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８の重量のみである。その後、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８にグルコース２４が特異的に吸着し、水晶振動子６に付加される重量は、ホウ酸膜からなる生体成分吸着膜８と吸着したグルコース２４の重量に変化し、数１により水晶振動子６の共振周波数が変化する。水晶振動子６の共振周波数変化を周波数カウンタ２１で読みとり、計測手段２２で排泄物中の生体成分重量を検出することができる。
【００３９】
また、洗浄手段１１により、生体成分吸着膜８に吸着した生体成分を脱着させ、検査セルおよび水晶振動子６を洗浄することが出来、排水パイプ１２を通して便器１３に洗浄水を排水する。
【００４０】
また、時間が経過して水晶振動子６の表面の生体成分吸着膜８が剥がれるなどして、水晶振動子６を用いた生体成分検出センサが劣化した時には、水晶振動子６を洗浄した後、膜被覆手段２７の生体成分吸着膜組成溶液に水晶振動子６を含浸させることで、水晶振動子６の表面に生体成分吸着膜８を被覆しなおすことが出来る。
【００４１】
なお、その他の生体成分についても、実施例１と同様である。以上のように本発明実施例２によると、時間が経過して、水晶振動子表面の生体成分吸着膜が剥がれるなどして水晶振動子を用いた生体成分検出センサが劣化した時に、膜被覆手段によって水晶振動子表面に生体成分を特異的に吸着する生体成分吸着膜を被覆し直すため、生体成分検出センサの使用回数を増加させることができ、長期にわたる使用が可能とすることができる。
【００４２】
（実施例３）
本発明の実施例３を図５に基づいて説明する。
【００４３】
図５において、１は生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段、１７は採尿ノズル、１８は採尿ノズル１７を前後左右に駆動するモーター、１９は採尿ノズル１７の先端に設けられた排泄物回収部、２３は採尿ノズル１７の先端に設けられた赤外線センサ、６は排泄物回収部１９に設けられたカットした水晶振動子、７は水晶振動子６の両面に真空蒸着などの方法で取り付けた金もしくは銀電極、８は水晶振動子６の表面（金もしくは銀電極７の上）に被覆した生体成分吸着膜、９は水晶振動子６の両面に取り付けた金もしくは銀電極７からのリード線、１０は水晶振動子６の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段である。
【００４４】
上記構成において、便座に着座した状態で生体から排泄された尿や便などの生体排泄物（以下尿）の温度を赤外線センサ２３で検出し排泄物の落下位置を検知する、モーター１８によって採尿ノズル１７を前後左右に駆動して採尿ノズル１７を尿の落下位置に移動させ、採尿ノズル１７先端の排泄物回収部１９に尿を回収する。排泄物回収部１９に回収された尿は、排泄物回収部に設けられた水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８に吸着され、吸着した生体成分の重量だけ水晶振動子６の表面に被覆した生体成分吸着膜８の重量が変化するため、生体成分検出手段１０で水晶振動子６の共振周波数を検出する。
【００４５】
生体成分検出手段１０は実施例１と同様である。以上のように本発明の実施例３によると、採尿ノズルに設けた排泄物回収部に水晶振動子による生体成分検出センサを設けたため、排泄物の搬送が不要となり、装置の構成を簡単にすることができる。
【００４６】
（実施例４）
本発明実施例４を図６に基づいて説明する。
【００４７】
図６において、生体排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜９を表面に被覆した第１の水晶振動子３０と、表面に生体成分吸着膜を被覆していない第２の水晶振動子３１備えた構成となっている。
【００４８】
上記構成において、排泄物の導電率や温度による周波数のずれは第１の水晶振動子３０および第２の水晶振動子３１の共振周波数変化に現れため、第１の水晶振動子３０の共振周波数変化には、生体成分吸着被膜８に吸着した排泄物中の生体成分の重量と排泄物の導電率や温度によるずれが現れることとなり、第２の水晶振動子３１の共振周波数には、排泄物の導電率や温度による周波数のずれが現れる。
【００４９】
よって、第１の水晶振動子３０と第２の水晶振動子３１の共振周波数変化量の比較を行うことで、排泄物の導電率や温度の影響を受けずに排泄物中の生体成分重量を検出することが出来る。
【００５０】
以上のように本発明の実施例４によると、生体成分吸着膜を被覆した水晶振動子と表面を被覆していない水晶振動子を用い、水晶振動子の共振周波数を比較することで、排泄物中の導電率や温度などによる周波数のずれの影響をなくすことが出来、測定精度を向上させることが出来る。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の生体成分検査装置では、生体排泄物中の生体成分重量を水晶振動子の共振周波数の変化から検出するため、緩衝液や試験紙などの検査の度の供給を不要化することが出来る。また、水晶振動子表面の劣化した生体成分吸着膜を被覆し直すことができ、長期にわたる使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の生体成分検出装置を示す図
【図２】 （ａ）本発明の実施例１の水晶振動子の側面図
（ｂ）本発明の実施例１の水晶振動子の断面図
【図３】 （ａ）同実施例の尿成分が搬送された直後の図
（ｂ）同実施例の尿成分が搬送された後の図
【図４】 本発明の実施例２の生体成分検出装置を示す図
【図５】 本発明の実施例３の生体成分検出装置を示す図
【図６】 本発明の実施例４の生体成分検出装置を示す図
【図７】 従来の生体成分検出装置を示す図
【符号の説明】
４ 排泄物搬送手段
５ 検査セル
６ 水晶振動子
７ 電極
８ 生体成分吸着膜
９ リード線
１０ 生体成分検出手段
１１ 洗浄手段
１２ 排水パイプ
１３ 便器
１４ 便座
１５ 温水洗浄便座本体
１６ 表示手段
１７ 採尿ノズル
１８ モーター
１９ 排泄物回収部
２０ 発振器
２１ 周波数カウンタ
２２ 計測手段
２３ 赤外線センサ
Claims (2)
- 生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段と、前記排泄物回収手段で回収した排泄物を検査セルに搬送する排泄物搬送手段と、前記検査セル内部に設け、排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜を表面に被覆した水晶振動子と、前記水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆する生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段と、前記水晶振動子の共振周波数変化により排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段とを備えた生体成分検査装置。
- 生体からの排泄物を回収する排泄物回収手段と、前記排泄物回収手段に設け、排泄物中の生体成分を吸着する生体成分吸着膜を表面に被覆した水晶振動子と、前記水晶振動子の表面に生体成分を吸着する生体成分吸着膜を被覆する生体成分吸着膜組成溶液を有する膜被覆手段と、前記水晶振動子の共振周波数変化から排泄物中の生体成分重量を検出する生体成分検出手段とを備えた生体成分検査装置。
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