JP2000065708A - Sensor element, its production and organismic component analyzer and urine component analyzer using the same - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make analyzable a specific component in urine highly accurately at a low cost by easily attaching a sensor element to a toilet by forming a stable intermediate layer on a piezoelectric element and enhancing the support amt. on the sensor element. SOLUTION: A conductive substance layer and a layer comprising an inorg. or org. matter are respectively independently formed on a piezoelectric element 2 of which the surface is cleaned and mixed or subjected to co-vapor deposition to form a mixed layer. This mixed layer also functions as an intermediate layer 3. The sensor element 1 thus obtained is fixed to the interior of a flow cell and the electrode 5 on the sensor element 1, an oscillator and a frequency counter are electrically connected. The sample collected in the urine sampling container supported on the shaking arm attached to a toilet bowl is brought into contact with a sensitive layer 6 and a target substance is caught and the change in oscillation frequency caused by a mass change is measured and compared with that measured in a sample known in concn. to determine the concn. of the target substance in a sample to be tested.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を利用し
たセンサ素子、その製造法、およびそのセンサ素子を利
用した生体成分分析装置および尿成分分析装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor element using a piezoelectric element, a method for manufacturing the same, and a biological component analyzer and a urine component analyzer using the sensor element.

【０００２】[0002]

【従来の技術】人々の長寿高齢化に伴い、健康管理に関
する関心が高まっている。特に近年では疾病の早期発見
と疾病治療中或いは治療後の健康管理を目的とした自已
健康チェックが重要なテーマとなっている。尿、血液あ
るいは唾液は個人の健康状態に関する重要な情報源であ
り、尿糖、尿蛋白、ウロビリノーゲン、潜血、血糖、そ
の他の成分を定量分折することにより、糖尿病のような
すい臓障害や肝臓障害や腎臓障害その他の機能障害を検
査することができる。特に、尿は非侵襲的に検査できる
利点を有しているため、家庭や職場その他のトイレット
を利用して尿のサンプリングと分折を行い個人の健康チ
ェックを支援することの可能な種々の装置が提案されて
いる。2. Description of the Related Art With longevity and aging of people, interest in health care is increasing. In particular, in recent years, self-owned health checks for the early detection of diseases and health management during or after treatment of diseases have become important themes. Urine, blood, or saliva is an important source of information about an individual's health.Quantitative analysis of urine sugar, urine protein, urobilinogen, occult blood, blood sugar, and other components can lead to pancreatic and liver disorders such as diabetes. It can be tested for dysfunction, kidney damage and other dysfunctions. In particular, urine has the advantage of being able to be tested non-invasively, and therefore various devices capable of supporting personal health checks by sampling and separating urine using a home, workplace or other toilet. Has been proposed.

【０００３】近年、尿蛋白の一種であるアルブミンが糖
尿病の合併症の早期診断マーカーであることが報告さ
れ、その測定の臨床的意義も証明されている。したがっ
て、特に糖尿病患者の在宅健康管理を行う上で、尿中ア
ルブミンの定量は重要な意義を持つ。また、尿中のアミ
ラーゼ、ミクログロブリン、黄体形成ホルモン、ゴナド
トロピン、免疫グロブリンなどの特定成分は、それぞ
れ、すい臓疾患、腎疾患、***マーカー、妊娠診断マー
カー、感染マーカーなどとして測定されうる。[0003] In recent years, it has been reported that albumin, a kind of urine protein, is an early diagnostic marker for complications of diabetes, and the clinical significance of its measurement has been proven. Therefore, the quantification of urinary albumin has an important significance particularly in performing home health care for diabetic patients. Specific components such as amylase, microglobulin, luteinizing hormone, gonadotropin, and immunoglobulin in urine can be measured as pancreatic disease, kidney disease, ovulation marker, pregnancy diagnosis marker, infection marker, and the like, respectively.

【０００４】従来技術においては、便器のボウル面に採
尿部を形成し、ボウル面に***された尿を採尿部に集め
てサンプリングすることが提案されている（例えば、特
開昭５９−２１７８４４号、特開昭６３−１８４０５７
号、特開昭６３−２９０９６１号および特開平１−１７
８８６６号）。採取された尿サンプルは、液体クロマト
グラフ法、試験紙法、或いは吸光光度法により分析され
る。[0004] In the prior art, it has been proposed to form a urine collecting section on the bowl surface of a toilet bowl, collect urine excreted on the bowl surface in the urine collecting section, and sample the urine (for example, JP-A-59-217844). JP-A-63-184057
JP-A-63-290961 and JP-A-1-17
No. 8866). The collected urine sample is analyzed by a liquid chromatography method, a test strip method, or an absorptiometry method.

【０００５】また、蛋白を沈殿させる薬剤を用いてその
重量を水晶振動子を用いて測定する方法（たとえば特許
２６７３９８０号）や、尿中成分を特異的に吸着する生
体成分吸着膜と水晶振動子を組み合わせて測定する方法
（特開平１０-２８５０）も提案されている。[0005] Further, a method of measuring the weight of a protein using an agent for precipitating a protein using a quartz oscillator (for example, Japanese Patent No. 2673980), a biocomponent adsorbing membrane for specifically adsorbing urine components, and a quartz oscillator (JP-A-10-2850) has also been proposed.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術によって、例えば尿蛋白を測定する場合、あらゆる
種類の尿中蛋白が測定されるため、得られた結果はアル
ブミンも含む尿中蛋白の総和となる。また、特開平１０
-２８５０においても、提案された生体成分吸着膜は特
定の蛋白だけを吸着するものではなく、さらにはその生
体成分吸着膜の具体的な組成も開示されていない。この
ような測定方式では前述した尿アルブミンのみを特異的
に測定することは困難であり、糖尿病患者の在宅健康管
理という目的には不十分なものである。また、尿中のア
ミラーゼ、ミクログロブリン、黄体形成ホルモン（Ｌ
Ｈ）、ヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）、免疫グロ
ブリン（ＩｇＧ）などの特定成分も、既存のトイレット
に取り付けて、測定することは不可能であった。However, according to these conventional techniques, for example, when urine protein is measured, all kinds of urine proteins are measured, and the obtained result is the sum of urine proteins including albumin. Becomes Also, Japanese Patent Application Laid-Open
Also in -2850, the proposed biocomponent adsorption membrane does not adsorb only a specific protein, and further, the specific composition of the biocomponent adsorption membrane is not disclosed. With such a measurement method, it is difficult to specifically measure only the urinary albumin described above, and it is insufficient for the purpose of managing the home health of diabetic patients. Amylase, microglobulin, luteinizing hormone (L
H), specific components such as human chorionic gonadotropin (hCG) and immunoglobulin (IgG) could not be measured by attaching them to existing toilets.

【０００７】そこで、本発明の目的は、高精度／低コス
トの生体成分分析装置と既存のトイレットに容易に取付
けて尿中の特定成分が分析可能な尿分析装置を提供する
ことにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly accurate / low-cost biological component analyzer and a urine analyzer that can be easily attached to an existing toilet and can analyze a specific component in urine.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】こ
の分析装置に用いるセンサの原理を簡単に述べれば次の
通りである。本センサは圧電性の変化を利用したもので
あり、音響波センサと呼ばれる範疇に入る。さらに詳し
く述べれば、圧電素子面の法線方向へ音波が伝わるバル
ク音響波センサ（Ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖ
ｅ ｓｅｎｓｏｒ）であり、その面に物質が吸着などす
ると、増加した質量に応じて周波数が変化することを利
用するセンサである。このようなセンサに用いられる圧
電素子としては、水晶振動子、圧電セラミックスなどが
ある。水晶振動子を例にとると、表面に物質が付着した
とき、質量変化Δｍと周波数変化ΔＦの間には次のよう
な関係式があるとされている（Ｓａｕｅｒｂｒｅｙによ
る）。The principle of the sensor used in the analyzer is briefly described as follows. This sensor utilizes a change in piezoelectricity, and falls into a category called an acoustic wave sensor. More specifically, a bulk acoustic wave sensor (Bulk acoustic wave sensor) in which a sound wave is transmitted in the normal direction of the piezoelectric element surface.
e sensor), which is a sensor that utilizes the fact that when a substance is adsorbed on the surface, the frequency changes in accordance with the increased mass. As a piezoelectric element used for such a sensor, there are a quartz oscillator, a piezoelectric ceramic, and the like. Taking a quartz oscillator as an example, when a substance adheres to the surface, it is said that there is the following relational expression between mass change Δm and frequency change ΔF (according to Sauerbrey).

【０００９】ΔＦ＝−Ｆ２Δｍ／ＮＡρΔF = −F2Δm / NAρ

【００１０】ここでＦは基本周波数、Ｎは周波数定数、
Ａは電極の面積、ρは水晶の密度である。この式は、圧
電素子上の質量が増加すると周波数が減少することを示
している。この関係に基づき、ガスセンサとしての応用
がなされ、その後、液相での応用も可能であることが明
らかになり、臨床検査、環境化学、発酵工学などの分野
への応用が始まった。Where F is a fundamental frequency, N is a frequency constant,
A is the area of the electrode, and ρ is the density of the crystal. This equation shows that as the mass on the piezoelectric element increases, the frequency decreases. Based on this relationship, application as a gas sensor was made, and it became clear that application in the liquid phase was also possible, and application to fields such as clinical examination, environmental chemistry, and fermentation engineering began.

【００１１】圧電素子上に特定の標的物質に親和性を有
する物質を担持し、この標的物質を圧電素子表面近傍に
捕捉すると、これは圧電素子上の質量変化を生じさせた
と実質的に同じ意味を有する。すなわち、標的物質に親
和性を有する物質を担持させた圧電素子の周波数変化を
知ると、標的物質の定性および定量が可能となる。When a substance having an affinity for a specific target substance is carried on the piezoelectric element and this target substance is captured near the surface of the piezoelectric element, this substantially has the same meaning as causing a mass change on the piezoelectric element. Having. That is, knowing the frequency change of the piezoelectric element carrying a substance having an affinity for the target substance enables the qualitative and quantitative determination of the target substance.

【００１２】従来の技術では、導電性物質への吸着を利
用したり、導電性物質として金を用い、金と含硫化合物
の結合を利用したりして、標的物質を捕捉する物質を担
持させる方法がとられてきた。たとえば、吸着では標的
物質を捕捉した後、適当な手段で再び分離させて繰り返
し測定に使用する場合に起こる脱離によりセンサ素子の
感度が低下する問題があった。また、金と含硫化合物の
結合を利用する場合には、安定した結合のためには含硫
化合物の炭素鎖が１０以上でなければならない、さらに
チオール基などの含硫基に加えて共有結合に供する事の
できる適当な官能基を有していなければならないなどの
要請があった。しかしながら、このような含硫化合物は
ほとんど市販されていないことから、独自に合成する必
要があり、コストの上昇につながっていた。In the prior art, a substance that captures a target substance is carried by utilizing adsorption on a conductive substance, using gold as the conductive substance, and utilizing a bond between gold and a sulfur-containing compound. The way has been taken. For example, in the case of adsorption, there is a problem that the sensitivity of the sensor element is reduced due to desorption that occurs when the target substance is captured and then separated again by an appropriate means and used repeatedly for measurement. When a bond between gold and a sulfur-containing compound is used, the carbon chain of the sulfur-containing compound must be 10 or more for a stable bond. In addition to a sulfur-containing group such as a thiol group, a covalent bond There has been a demand that it must have a suitable functional group that can be used for the above. However, since such a sulfur-containing compound is hardly commercially available, it has to be synthesized independently, leading to an increase in cost.

【００１３】また、このような方法で担持した物質は、
圧電素子上に２次元的に存在することから、その分子サ
イズにより、最大担持量が制限される。これは、圧電素
子を用いたセンサ素子の感度限界が捕捉物質の分子サイ
ズにより決定されることを意味していた。The substance carried by such a method is as follows:
Since it exists two-dimensionally on the piezoelectric element, the maximum carrying amount is limited by its molecular size. This meant that the sensitivity limit of the sensor element using the piezoelectric element was determined by the molecular size of the trapping substance.

【００１４】本発明者らは、上述した圧電素子に安定な
中間層を形成させ、センサ素子上の担持量を高めること
で、耐久性、感度に優れ、尿成分をはじめとする生体成
分分析装置への応用を可能にした。The inventors of the present invention have formed a stable intermediate layer on the above-described piezoelectric element and increased the carrying amount on the sensor element, thereby providing excellent durability and sensitivity, and a biological component analyzer including urine components. Application to

【００１５】本発明者らは、今般、圧電素子を利用した
センサ素子において、標的物質を捕捉する物質を安定に
担持させるための中間層の構成についての知見を得た。
また、このような中間層に加え、標的物質を捕捉する物
質を３次元的に配置できるポリマーなどのマトリックス
層の導入によって、センサ素子の感度を上昇させること
を見出し、本発明を完成させた。よって、本発明は良好
な特性の、圧電素子を利用したセンサ素子の提供とその
生体成分、特に尿成分分析の応用とそれを実現する装置
の提供をその目的としている。The present inventors have recently obtained knowledge on the structure of an intermediate layer for stably supporting a substance for capturing a target substance in a sensor element using a piezoelectric element.
In addition, the inventors have found that the sensitivity of the sensor element is increased by introducing a matrix layer such as a polymer capable of three-dimensionally disposing a substance for trapping a target substance in addition to the intermediate layer, thereby completing the present invention. Accordingly, an object of the present invention is to provide a sensor element using a piezoelectric element having good characteristics, to apply the analysis of biological components, particularly urine components, and to provide an apparatus for realizing the application.

【００１６】そして、本発明によるセンサ素子は、圧電
素子と、該圧電素子上に形成された、１）無機物または
有機物を含んでなる均一層、あるいは２）（ａ）導電性
物質と（ｂ）無機物または有機物とを共に含んでなる混
合層とを有してなるものである。The sensor element according to the present invention comprises a piezoelectric element, and 1) a uniform layer containing an inorganic substance or an organic substance, or 2) (a) a conductive substance and (b) formed on the piezoelectric element. And a mixed layer containing both an inorganic substance and an organic substance.

【００１７】本発明によれば、この混合層は、一面では
電極と実質的に同じ機能を有し、また一面では中間層の
機能を有する。すなわち、この混合層は、良好な発振が
得られる厚さの電極として機能しながら、同時に中間層
として機能して圧電素子に近い場所に被験物質または標
的物質との反応を置く。また、標的物質を捕捉する物質
をポリマーなどのマトリックス層中に３次元的に配置す
ることで、圧電素子上に担持する該物質の総量を増加さ
せ、結果として捕捉物質との結合による質量変化量の増
加を引き起こし、周波数変化量を増加させるため、セン
サ素子の感度上昇が達成される。以上より、本発明によ
るセンサ素子は、高い測定度を有することとなる。According to the invention, the mixed layer has, on one side, substantially the same function as the electrode, and on the other side, has the function of an intermediate layer. In other words, the mixed layer functions as an electrode having a thickness that enables good oscillation to be obtained, and at the same time, functions as an intermediate layer to place a reaction with the test substance or the target substance near the piezoelectric element. In addition, by arranging a substance that captures a target substance three-dimensionally in a matrix layer such as a polymer, the total amount of the substance carried on the piezoelectric element is increased, and as a result, the amount of mass change due to the binding with the capture substance is increased. To increase the frequency change amount, so that the sensitivity of the sensor element is increased. As described above, the sensor element according to the present invention has a high degree of measurement.

【００１８】［圧電素子を利用したセンサ装置の概念］
本発明によるセンサ素子が用いられるセンサ装置の概念
を図１〜３に示す。図１において、本発明によるセンサ
素子１は、圧電素子２およびその上に設けられた電極５
および中間層３、さらに中間層に担持された標的物質を
捕捉する感応層６とから構成されてなる。また圧電素子
のもう一方の面にも導電性物質よりなる電極５を有して
いる。このセンサ素子１と試料を接触させるためのフロ
ーセル構造を図２に示す。また、センサ装置全体の構成
を図Ｃに示す。センサ素子の両電極に印加することで圧
電素子を発振させ、周波数カウンタにより共振周波数を
測定する。また、被検試料を接触させ、標的物質を捕捉
することによる質量変化に起因する共振周波数変化を読
み取り、被検試料中の標的物質の検出、定量ができる。[Concept of sensor device using piezoelectric element]
The concept of a sensor device using the sensor element according to the present invention is shown in FIGS. In FIG. 1, a sensor element 1 according to the present invention includes a piezoelectric element 2 and an electrode 5 provided thereon.
And an intermediate layer 3, and a sensitive layer 6 for capturing a target substance carried on the intermediate layer. The other surface of the piezoelectric element also has an electrode 5 made of a conductive material. FIG. 2 shows a flow cell structure for bringing the sensor element 1 into contact with the sample. FIG. C shows the configuration of the entire sensor device. The piezoelectric element is oscillated by applying to both electrodes of the sensor element, and the resonance frequency is measured by a frequency counter. In addition, a change in resonance frequency caused by a change in mass caused by contacting the test sample and capturing the target substance is read, and detection and quantification of the target substance in the test sample can be performed.

【００１９】［センサ素子］本発明によるセンサ素子
は、圧電素子とその上に形成された導電性物質層（電
極）および中間層とから基本的に構成される。そして、
本発明においてこの中間層は、無機物または有機物のい
ずれかを含んでなる均一層あるいは（ａ）導電性物質と
（ｂ）無機物または有機物とを共に含んでなる混合層の
いずれかである。本発明において、”共に含んでなる”
とは、（ａ）導電性物質と、（ｂ）無機物または有機物
成分とがそれぞれ果たす機能を発揮する態様に共に混合
層中に存在していることを意味する。混合層は、後記す
るように電極として機能すると同時に、中間層としても
機能する。よって、本発明においては、これら（ａ）導
電性物質と、（ｂ）無機物または有機物成分とが、それ
ぞれ電極または中間層として機能する限りにおいてその
存在形態は限定されないことを意味する。そのような存
在形態の好ましい具体例は、両者が化学的に結合するこ
となく、物理的に混合されて存在する態様である。ま
た、その他好ましい存在形態の例としては、両者の粒子
の接触面においてイオン結合、共有結合等によって部分
的に化合して存在する態様が挙げられる。このような存
在形態では、各層の機械的強度が向上し、圧電素子上よ
り各層が剥離しにくくなるという利点も有している。[Sensor Element] The sensor element according to the present invention basically comprises a piezoelectric element, a conductive material layer (electrode) and an intermediate layer formed thereon. And
In the present invention, the intermediate layer is either a uniform layer containing either an inorganic substance or an organic substance, or a mixed layer containing both (a) a conductive substance and (b) an inorganic substance or an organic substance. In the present invention, "comprising together"
This means that both (a) the conductive substance and (b) the inorganic substance or the organic substance component are present in the mixed layer in such a manner as to exhibit the function fulfilled. The mixed layer functions as an electrode as described later and also functions as an intermediate layer. Therefore, in the present invention, the existence form is not limited as long as these (a) the conductive substance and (b) the inorganic substance or the organic substance function as an electrode or an intermediate layer, respectively. A preferred specific example of such a form is a form in which both are physically mixed without being chemically bonded. Further, as another preferable example of the existence form, there is an embodiment in which the particles are partially combined at the contact surface of both particles by ionic bond, covalent bond, or the like. In such a form, there is also an advantage that the mechanical strength of each layer is improved, and each layer is less likely to peel off from the piezoelectric element.

【００２０】本発明の第一の好ましい態様によれば、こ
の中間層は感応層の担持が可能となる無機物または有機
物のいずれかを含んでなる均一層である。中間層として
このような均一層４Ａを有したセンサ素子の模式図を図
４として示す。圧電素子２と均一層４Ａの間には電極５
を形成させ、また圧電素子のもう一方の面にも電極５を
形成させる。According to the first preferred embodiment of the present invention, the intermediate layer is a uniform layer containing either an inorganic substance or an organic substance capable of supporting the sensitive layer. FIG. 4 shows a schematic diagram of a sensor element having such a uniform layer 4A as an intermediate layer. An electrode 5 is provided between the piezoelectric element 2 and the uniform layer 4A.
Is formed, and the electrode 5 is formed on the other surface of the piezoelectric element.

【００２１】本発明の第二の好ましい態様によれば、こ
の中間層は（ａ）導電性物質と（ｂ）無機物または有機
物とを共に含んでなる均質な混合層である。このような
混合層４Ｂを有したセンサ素子１の模式図を図５として
示す。この混合層４Ｂは圧電素子を発振させるための印
加に用いられる電極と標的物質を捕捉する物質を担持可
能な中間層として機能する。また、混合層と電極を別々
に圧電素子上に形成した場合のセンサ素子の構造は図６
に示されるとおりとなる。図６の構成にあっては導電性
物質層（電極）と混合層の形成は別個に工程として行わ
れるが、図５の構成にあっては導電性物質層（電極）と
混合層の形成が同時に行えるという利点がある。圧電素
子上にこれらの構造を形成する場合は、混合層の電気的
な特性が圧電素子の発振に影響を与えない範囲で、これ
らの構成や混合比を適宜変更したりできる。この第二の
態様の変形として図７、８として示したように、傾斜組
成を有する中間層の上に、該中間層に含まれ、標的物質
を捕捉可能な物質を担持できる無機物あるいは有機物か
らなる均一層を形成させても良い。この態様によれば、
標的物質を捕捉可能な物質を担持でくきる無機物あるい
は有機物のみからなる表面を構成できるため、より多く
の該物質を担持できるという利点がある。According to a second preferred embodiment of the present invention, the intermediate layer is a homogeneous mixed layer containing both (a) a conductive substance and (b) an inorganic or organic substance. FIG. 5 is a schematic view of the sensor element 1 having such a mixed layer 4B. This mixed layer 4B functions as an intermediate layer capable of supporting an electrode used for application for oscillating the piezoelectric element and a substance for capturing a target substance. FIG. 6 shows the structure of the sensor element when the mixed layer and the electrode are separately formed on the piezoelectric element.
It is as shown in. In the configuration of FIG. 6, the formation of the conductive material layer (electrode) and the mixed layer are performed as separate steps, but in the configuration of FIG. 5, the formation of the conductive material layer (electrode) and the mixed layer are performed. There is an advantage that it can be performed simultaneously. When these structures are formed on the piezoelectric element, the configuration and the mixing ratio thereof can be appropriately changed as long as the electric characteristics of the mixed layer do not affect the oscillation of the piezoelectric element. As shown in FIGS. 7 and 8 as a modification of the second embodiment, on the intermediate layer having a gradient composition, an inorganic or organic substance contained in the intermediate layer and capable of supporting a substance capable of capturing a target substance is formed. A uniform layer may be formed. According to this aspect,
Since a surface made of only an inorganic substance or an organic substance can be formed by carrying a substance capable of capturing a target substance, there is an advantage that a larger amount of the substance can be carried.

【００２２】本発明の第三の態様によれば、この混合層
は圧電素子２表面からの距離に比例して連続的に変化す
る傾斜組成を有する。このような混合層４Ｂを有したセ
ンサ素子を図９として示す。この態様において、混合層
４Ｂは、圧電素子表面に近い領域は電極として、混合層
表面近傍は標的物質を捕捉する物質を担持する中間層と
しての機能を有している。また、図１０として示したよ
うに、このような傾斜組成を有する中間層と圧電素子の
間に、均質な導電性物質からなる電極５をはさむ構造と
しても、同様の効果が得られる。この第二の態様の変形
として図１１、１２として示したように、傾斜組成を有
する中間層の上に、該中間層に含まれ、標的物質を捕捉
可能な物質を担持できる無機物あるいは有機物からなる
均一層を形成させても良い。この態様によれば、標的物
質を捕捉可能な物質を担持できる無機物あるいは有機物
のみからなる表面を構成できるため、より多くの該物質
を担持できるという利点がある。また、混合層は図５、
６に示されるように連続的に混合比を変化させる態様の
外に、例えば図１３、１４に示されるように複数の層４
０１〜４０７を有し、一つひとつの層内において混合比
は一定であるが、合い隣り合う層同士で混合比を変化さ
せる態様であってもよい。また、最上層は標的物質を捕
捉可能な物質を担持できる有機物あるいは無機物のみか
ら構成されても良い。According to the third aspect of the present invention, the mixed layer has a gradient composition that changes continuously in proportion to the distance from the surface of the piezoelectric element 2. FIG. 9 shows a sensor element having such a mixed layer 4B. In this embodiment, the mixed layer 4B has a function as an electrode in a region near the surface of the piezoelectric element, and as an intermediate layer carrying a substance for capturing a target substance in the vicinity of the mixed layer surface. Further, as shown in FIG. 10, the same effect can be obtained by a structure in which the electrode 5 made of a homogeneous conductive material is interposed between the intermediate layer having such a gradient composition and the piezoelectric element. As shown in FIGS. 11 and 12 as a modification of the second embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, an intermediate layer having a gradient composition is formed of an inorganic substance or an organic substance capable of supporting a substance capable of capturing a target substance contained in the intermediate layer. A uniform layer may be formed. According to this aspect, since a surface composed of only an inorganic substance or an organic substance capable of supporting a substance capable of capturing a target substance can be formed, there is an advantage that a larger amount of the substance can be supported. The mixed layer is shown in FIG.
In addition to a mode in which the mixing ratio is continuously changed as shown in FIG. 6, for example, as shown in FIGS.
Although the mixing ratio is constant within each layer, the mixing ratio may be changed between adjacent layers. Further, the uppermost layer may be composed of only an organic substance or an inorganic substance capable of supporting a substance capable of capturing a target substance.

【００２３】本発明において、電極５を構成する導電性
物質は、いわゆる自由電子を有する元素であれば特に限
定されないが、好ましい例としては、金、銀、銅、鉄、
白金、炭素からなる群から選択されるものが挙げられ
る。In the present invention, the conductive material forming the electrode 5 is not particularly limited as long as it is an element having a so-called free electron. Preferred examples thereof include gold, silver, copper, iron, and the like.
Examples include those selected from the group consisting of platinum and carbon.

【００２４】また、無機物または有機物は、後記する様
に、その存在目的、すなわち感応層を担持する成分であ
るか、さらには感応層を担持するための担持補助層を担
持する成分であるか、に従って適宜決定されてよい。一
方で、本発明にあっては、この無機物または有機物は、
混合層中において前記導電性物質と共存しなければなら
ないものであることから、これらの物質との関係も考慮
されなければならない。この無機物の一般的に好ましい
成分を挙げれば、硅素、チタン、アルミニウム、および
タンタルからなる群から選択される物質、その酸化物、
窒化物、もしくはフッ化物、またはフッ化マグネシウム
が挙げられる。本発明の最も好ましい態様によれば、混
合層に含まれる導電性物質が金または銀または白金であ
り、混合層に含まれる無機物が硅素酸化物またはチタン
酸化物であるものが挙げられる。As described later, the inorganic substance or the organic substance is intended to exist, that is, whether it is a component for supporting the sensitive layer, or a component for supporting the supporting auxiliary layer for supporting the sensitive layer. May be determined as appropriate. On the other hand, in the present invention, this inorganic substance or organic substance is
Since it must coexist with the conductive material in the mixed layer, the relationship with these materials must be considered. Generally preferred components of this inorganic material include a substance selected from the group consisting of silicon, titanium, aluminum, and tantalum, an oxide thereof,
Nitride, or fluoride, or magnesium fluoride. According to the most preferred embodiment of the present invention, the conductive material contained in the mixed layer is gold, silver or platinum, and the inorganic material contained in the mixed layer is silicon oxide or titanium oxide.

【００２５】圧電素子は、上記の混合層または伝導性物
質層と付着性を有するものであれば特に限定されない。
最も一般的に用いられるものは、水晶振動子、圧電セラ
ミックと呼ばれる群から選択される。The piezoelectric element is not particularly limited as long as it has adhesiveness to the above-mentioned mixed layer or conductive material layer.
The one most commonly used is selected from the group called quartz oscillators, piezoelectric ceramics.

【００２６】［センサ素子の利用態様］本発明によるセ
ンサ素子は、次のように利用される。まず、その第一
は、混合層上にさらに、標的物質に親和性を有する捕捉
物質を含んでなる感応層を担持させて利用する態様であ
る。この態様に用いられるセンサ素子の構造を模式的に
示せば図１の通りである。図中、中間層３上には、感応
層６が設けられてなる。この感応層は、中間層３の表面
に存在する無機物または有機物に、捕捉物質を物理的ま
たは化学的に担持させて形成される。この感応層６の表
面に標的物質を含んだ試料を接触させる。試料中に標的
物質が存在すると、感応層中のこの標的物質に親和性を
有する物質に捕捉される。この捕捉の程度は、両者の親
和性と、試料中の標的物質の濃度に比例する。よって、
感応層６に捕捉される標的物質の量は、試料中の標的物
質の濃度に依存する。標的物質が感応層６に捕捉される
と、中間層３の表面近傍に標的物質が存在することとな
るから、その質量に依存して、圧電素子の共振周波数が
減少する。よって、標的物質について、所定の濃度と、
共振周波数減少との関係を示す検量線を予め作成し、そ
れに基づいて感応層面に接触する試料中の標的物質の濃
度を知ることができることとなる。[Usage of Sensor Element] The sensor element according to the present invention is used as follows. First, the first mode is a mode in which a sensitive layer containing a capture substance having an affinity for a target substance is further supported on the mixed layer and used. The structure of the sensor element used in this embodiment is schematically shown in FIG. In the figure, a sensitive layer 6 is provided on an intermediate layer 3. This sensitive layer is formed by physically or chemically supporting a trapping substance on an inorganic or organic substance present on the surface of the intermediate layer 3. A sample containing a target substance is brought into contact with the surface of the sensitive layer 6. When the target substance is present in the sample, it is captured by a substance having an affinity for the target substance in the sensitive layer. The degree of this capture is proportional to the affinity between the two and the concentration of the target substance in the sample. Therefore,
The amount of the target substance captured in the sensitive layer 6 depends on the concentration of the target substance in the sample. When the target substance is captured by the sensitive layer 6, the target substance is present in the vicinity of the surface of the intermediate layer 3, so that the resonance frequency of the piezoelectric element decreases depending on its mass. Therefore, for the target substance, a predetermined concentration,
A calibration curve indicating the relationship with the decrease in the resonance frequency is created in advance, and the concentration of the target substance in the sample that comes into contact with the sensitive layer surface can be known based on the calibration curve.

【００２７】ここで、標的物質と親和性を有する捕捉物
質の具体例としては、蛋白質、ペブチド、抗生物質、色
素、核酸、農薬、微生物、ホルモン、もしくはウイル
ス、またはそれらの構成成分の抗原；これらの抗原を認
識するポリクローナル、モノクローナル、もしくは組み
換え抗体；または活性部位を破壊し結合部位の機能のみ
を有する酵素、レクチン、核酸、もしくは生体内のシグ
ナル電達に関わるレセプターリガンドなどの生体関連物
質が挙げられる。このような生体関連物質を利用するこ
とで、本発明によるセンサ素子は、例えば、臨床試料を
対象とする場合、蛋白質であればアルブミン、ヘモグロ
ビン等が、ホルモンであればｈＣＧ、ＬＨ等の測定が可
能となる。また、環境試料を対象とする場合、水、食品
中の残留農薬、抗生物質等の検出や表面抗原と認識する
ことでサルモネラ菌、病原大腸菌等に代表される病原微
生物の検出が可能となるバイオセンサとして利用でき
る。Here, specific examples of the capture substance having an affinity for the target substance include proteins, peptides, antibiotics, dyes, nucleic acids, pesticides, microorganisms, hormones, or viruses, or antigens of their components; Polyclonal, monoclonal, or recombinant antibodies that recognize an antigen; or biologically-related substances such as enzymes, lectins, nucleic acids, or receptor ligands involved in signal transmission in vivo, which destroy the active site and function only as a binding site. Can be By using such a bio-related substance, the sensor element according to the present invention can measure, for example, albumin and hemoglobin if it is a protein, and hCG and LH if it is a hormone, for a clinical sample. It becomes possible. Also, when targeting environmental samples, biosensors that can detect pathogenic microorganisms represented by Salmonella, pathogenic E. coli, etc. by detecting water, pesticide residues in foods, antibiotics, etc., and recognizing surface antigens Available as

【００２８】また、この捕捉物質は混合層中の無機物ま
たは有機物に担持されるが、それは物理的担持または化
学的担持のいずれであってもよい。すなわち、捕捉物質
は混合層の無機物または有機物に物理的に吸着されたも
のであってもよく、また化学結合を介して化学的結合さ
れたものであってもよい。化学結合による場合、無機物
または有機物が有する官能基と、捕捉物質が有する官能
基とを利用して結合されてもよく、また例えばシランカ
ップリング剤などを介して無機物または有機物に結合さ
れてもよい。The trapping substance is carried on an inorganic or organic substance in the mixed layer, and it may be either physically carried or chemically carried. That is, the trapping substance may be physically adsorbed to an inorganic or organic substance in the mixed layer, or may be chemically bonded via a chemical bond. In the case of a chemical bond, the functional group of the inorganic or organic substance may be bonded to the functional group of the capturing substance using the functional group, or may be bonded to the inorganic or organic substance via, for example, a silane coupling agent. .

【００２９】この態様にあって混合層中の無機物または
有機物の具体例としては、シリコン、チタン、タンタ
ル、アルミニウムなどの単体、その酸化物、窒化物、フ
ッ化物、あるいはフッ化マグネシウム、さらにテフロ
ン、ポリカーボネート、ＰＶＣ、ポリスチレン、ノルボ
ルネン系等の有機ポリマー、セルロース誘導体等に代表
される多糖類などが挙げられる。とりわけシリコン酸化
物の利用が、１）金属との混合物質を形成しやすい、
２）材料が安定である、３）シラン化などの周知の方法
で簡単に活性化させ感応層を形成できるなどの理由から
好ましい。In this embodiment, specific examples of inorganic or organic substances in the mixed layer include simple substances such as silicon, titanium, tantalum, and aluminum, oxides, nitrides, fluorides, or magnesium fluorides thereof, and Teflon, Examples thereof include organic polymers such as polycarbonate, PVC, polystyrene, and norbornene, and polysaccharides represented by cellulose derivatives. In particular, the use of silicon oxide is easy to form a mixed substance with 1) a metal,
It is preferred because 2) the material is stable and 3) the sensitive layer can be easily activated by a known method such as silanization to form a sensitive layer.

【００３０】さらに本発明の好ましい態様によれば、上
記第一の利用態様における感応層と混合層との間にさら
に層を設け、混合層の感応層の担持をより確実かつ安定
なものとされてもよい。具体的には、混合層を構成する
無機物または有機物として、担持補助層を物理的または
化学的に担持可能なものを選択し、混合層を構成する。
同時に、この担持補助層を、標的物質に親和性を有する
捕捉物質を物理的または化学的に担持可能なものから構
成する。その結果、混合層上に、担持補助層を介して、
標的物質に親和性を有する捕捉物質を含んでなる感応層
を担持することが可能となる。Further, according to a preferred embodiment of the present invention, an additional layer is provided between the sensitive layer and the mixed layer in the first mode of use, so that the sensitive layer of the mixed layer can be supported more reliably and stably. You may. Specifically, a material capable of physically or chemically supporting the supporting auxiliary layer is selected as an inorganic or organic material constituting the mixed layer, and the mixed layer is formed.
At the same time, the supporting auxiliary layer is formed of a material capable of physically or chemically supporting a capturing substance having an affinity for the target substance. As a result, on the mixed layer, via the supporting auxiliary layer,
It becomes possible to carry a sensitive layer comprising a capture substance having an affinity for the target substance.

【００３１】このような担持補助層を構成する物質とし
ては、ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、アルデヒ
ド、カルボニル、エポキシ、およびビニル基からなる群
から選択される基を含んでなる多糖類もしくは有機ポリ
マー、または前記基を含んでなるモノマーからなるコポ
リマーが挙げられる。さらにこれらの具体例としては、
カルボキシメチル化デキストラン、誘導化などによりヒ
ドロキシル、カルボキシル、アミノ、アルデヒド、カル
ボニル、エポキシ、ビニル基のいずれかを含むデキスト
ラン、アガロース、カラギーナン、アルギン酸、でん
粉、ポリガラクチュロン酸、セルロース等の多糖類、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル
酸、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド等の
有機ポリマー、およびこれらポリマーを構成するモノマ
ーのコポリマーなどが挙げられる。また、このような担
持補助層を担持可能な無機物または有機物の好ましい具
体例としては、硅素、チタン、タンタル、アルミニウム
等の単体、その酸化物、窒化物、フッ化物、あるいはフ
ッ化マグネシウムのような無機物、テフロン、ポリカー
ボネート、ＰＶＣ、ポリスチレン、ノルボルネン系等の
プラスチック、シランカップリンク剤のような有機物が
挙げられる。The substance constituting such a supporting auxiliary layer may be a polysaccharide or an organic polymer containing a group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amino, aldehyde, carbonyl, epoxy and vinyl groups, or Copolymers consisting of monomers comprising the groups are mentioned. Further examples of these include:
Carboxymethylated dextran, hydroxyl, carboxyl, amino, aldehyde, carbonyl, epoxy, dextran containing any of vinyl groups by derivatization, agarose, carrageenan, alginic acid, starch, polygalacturonic acid, polysaccharides such as cellulose, Examples thereof include organic polymers such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyethylene glycol, and polyacrylamide, and copolymers of monomers constituting these polymers. Preferred specific examples of inorganic or organic substances capable of supporting such a supporting auxiliary layer include simple substances such as silicon, titanium, tantalum, and aluminum, and oxides, nitrides, fluorides, and magnesium fluorides thereof. Inorganic substances, plastics such as Teflon, polycarbonate, PVC, polystyrene, norbornene and the like, and organic substances such as silane coupling agents.

【００３２】この担持補助層は、その存在がセンサ感度
に影響を与えない程度の厚さとされるのが好ましく、具
体的には実際に使用される状態において、１０ｎｍ〜１
０００ｎｍ程度の厚さが好ましく、より好ましくは５０
ｎｍ〜５００ｎｍ程度である。It is preferable that the supporting auxiliary layer has such a thickness that its existence does not affect the sensitivity of the sensor.
The thickness is preferably about 000 nm, more preferably 50 nm.
nm to 500 nm.

【００３３】この担持補助層の捕捉物質の担持は、その
表面のみならず、担持補助層の内部においてなされてい
てもよく、またその態様は好ましいものと考えられる。
標的物質は、この担持補助層中を拡散して混合層表面近
傍に達することができる場合、混合層により近い場所で
標的物質と捕捉物質との反応を生じさせることができ、
より感度の高い測定が可能となるからである。The supporting substance may be supported on the supporting auxiliary layer not only on its surface but also inside the supporting auxiliary layer, and this embodiment is considered to be preferable.
When the target substance can diffuse in the supporting auxiliary layer and reach near the mixed layer surface, a reaction between the target substance and the capture substance can be caused in a place closer to the mixed layer,
This is because measurement with higher sensitivity becomes possible.

【００３４】上記第一および第二の利用態様のいずれに
あっても、標的物質と親和性を有する捕捉物質は、使用
者が選択し、使用に先立ち混合層に担持させることがで
きる。すなわち、センサ素子は捕捉物質を担持させない
態様で使用者に供給され、使用者が適宜捕捉物質を選択
し、担持させて使用することができる。In any of the first and second modes of use, the capture substance having an affinity for the target substance can be selected by the user and carried on the mixed layer prior to use. That is, the sensor element is supplied to the user in a state in which the capture substance is not supported, and the user can select the capture substance as appropriate and use the capture element.

【００３５】本発明によるセンサ素子は、以上の様な態
様で利用されるが、別の観点からすれば、本発明によれ
ば、このセンサ素子を利用した測定方法およびセンサ装
置が提供される。The sensor element according to the present invention is used in the above-described manner. From another viewpoint, according to the present invention, a measuring method and a sensor device using the sensor element are provided.

【００３６】上記第一の使用態様に対応して、本発明に
よれば、試料中の標的物質の定量が可能なセンサ装置が
提供される。この装置は、混合層上に感応層を形成した
センサ素子と、センサ素子の感応層と試料とを接触させ
る手段と、センサ素子の両面にある導電性物質層（電
極）へ印加して発振させる手段と、センサ素子の発振周
波数の変化を測定する手段とを備えてなる。According to the present invention, corresponding to the first mode of use, a sensor device capable of quantifying a target substance in a sample is provided. This device includes a sensor element having a sensitive layer formed on a mixed layer, a means for bringing the sensitive layer of the sensor element into contact with the sample, and a conductive material layer (electrode) on both surfaces of the sensor element for oscillation. Means and means for measuring a change in the oscillation frequency of the sensor element.

【００３７】さらに、上記第二の使用態様に対応して、
本発明によれば、試料中の標的物質の定量が可能なセン
サ装置が提供される。この装置は、混合層上に場合によ
って担持補助層を介して感応層を形成したセンサ素子
と、センサ素子の感応層と試料とを接触させる手段と、
センサ素子の両面にある導電性物質層（電極）へ印加し
て発振させる手段と、センサ素子の発振周波数の変化を
測定する手段とを備えてなる。Further, corresponding to the second mode of use,
According to the present invention, a sensor device capable of quantifying a target substance in a sample is provided. The device includes a sensor element having a sensitive layer formed on a mixed layer via a supporting auxiliary layer, and a means for bringing the sensitive layer of the sensor element into contact with a sample,
Means are provided for applying to the conductive material layers (electrodes) on both surfaces of the sensor element to oscillate, and means for measuring a change in the oscillation frequency of the sensor element.

【００３８】また、上記の使用態様に対応して、本発明
によれば、試料中の標的物質を定量する方法であって、
混合層上に場合によって担持補助層を介して感応層を形
成したセンサ素子の感応層と試料とを接触させる工程
と、センサ素子の両面にある導電性物質層（電極）へ印
加して発振させる工程と、センサ素子の発振周波数の変
化を測定する工程とを含んでなる。In accordance with the present invention, there is provided a method for quantifying a target substance in a sample, the method comprising:
A step of contacting the sample with a sensitive layer of a sensor element having a sensitive layer formed on a mixed layer via a supporting auxiliary layer, if necessary, and applying oscillation to a conductive material layer (electrode) on both surfaces of the sensor element And a step of measuring a change in the oscillation frequency of the sensor element.

【００３９】本発明による上記の使用態様において、セ
ンサ素子表面には標的物質が捕捉物質に捕捉されて残
る。この捕捉された標的物質は適当な条件で脱離させる
ことができる。例えば、抗原抗体反応を利用している場
合、ｐＨがある範囲にある緩衝液で洗浄する、または酸
で洗浄することで、抗原および抗体を互いに引き離すこ
とができる。このような方法によって標的物質がその表
面から除かれたセンサ素子は、再度測定に利用すること
ができる。In the above-mentioned usage according to the present invention, the target substance is left on the sensor element surface by being captured by the capture substance. The captured target substance can be eliminated under appropriate conditions. For example, when an antigen-antibody reaction is used, the antigen and the antibody can be separated from each other by washing with a buffer having a certain pH range or with an acid. The sensor element from which the target substance has been removed from the surface by such a method can be used again for measurement.

【００４０】［センサ素子の製造］本発明によるセンサ
素子は好ましくは次のように製造される。まず、圧電素
子を用意する。この圧電素子の表面は、製造前に洗浄操
作に付されるのが好ましい。洗浄方法は圧電素子の材質
によって適宜選択されてよいが酸、洗剤、プラニハソリ
ュウションを用いることができ、また超音波洗浄を併用
してもよい。表面が清浄された圧電素子上に混合層を形
成する。混合層の形成は、伝導性物質層と無機物または
有機物からなる層をそれぞれ単独で形成した後、両者を
混合する方法、または伝導性物質と無機物または有機物
とを共蒸着させる方法のいずれかの方法により好ましく
実施できる。前者の場合、無機物を利用する場合には熱
アニーリングが好ましく、有機物を利用する場合、プラ
ズマ処理が好ましい。また、電圧、圧力等を印加するこ
とによっても混合層を形成することもできる。より具体
的には次の通りである。[Production of Sensor Element] The sensor element according to the present invention is preferably produced as follows. First, a piezoelectric element is prepared. The surface of the piezoelectric element is preferably subjected to a cleaning operation before manufacturing. The cleaning method may be appropriately selected depending on the material of the piezoelectric element, but an acid, a detergent, a planisolution may be used, and ultrasonic cleaning may be used together. A mixed layer is formed on the piezoelectric element whose surface has been cleaned. The formation of the mixed layer is carried out by forming the conductive material layer and the layer made of an inorganic substance or an organic substance independently, and then mixing the two or co-evaporating the conductive substance and the inorganic substance or the organic substance. Can be more preferably implemented. In the former case, thermal annealing is preferable when an inorganic substance is used, and plasma treatment is preferable when an organic substance is used. Alternatively, the mixed layer can be formed by applying a voltage, a pressure, or the like. More specifically, it is as follows.

【００４１】熱アニーリングの場合、まず、圧電素子上
に、導電性物質を積層し、その上に無機物または有機物
と積層する。得られた積層体を加熱すると、金属層およ
び無機物または有機物層とが互いの層中に侵入し、最終
的に金属と無機物または有機物とを共に含む混合層とな
る。熱アニーリング条件は、導電性物質の種類および厚
さ、また無機物または有機物の種類および厚さを勘案し
て適宜決定されてよいが、好ましい条件としては１００
℃〜８００℃で１分間〜２４時間加熱するのが好まし
く、より好ましくは１５０℃〜５００℃で３分間〜２時
間加熱する。In the case of thermal annealing, first, a conductive substance is laminated on a piezoelectric element, and an inorganic substance or an organic substance is laminated thereon. When the obtained laminate is heated, the metal layer and the inorganic or organic substance layer penetrate into each other, and finally become a mixed layer containing both the metal and the inorganic or organic substance. The thermal annealing condition may be appropriately determined in consideration of the type and thickness of the conductive substance, and the type and thickness of the inorganic substance or the organic substance.
It is preferable to heat at 1 to 800 ° C for 1 minute to 24 hours, more preferably at 150 to 500 ° C for 3 minutes to 2 hours.

【００４２】また、プラズマ処理の場合、まず熱アニー
リングの場合と同様に積層体を作成し、この積層体にコ
ロナ放電またはグロー放電等を行う。これにより導電性
物質層の最上部を含む領域がプラズマ状態となり、物質
の再配置が行われ、導電性物質と無機物または有機物と
を共に含む混合層となる。この場合、真空度、雰囲気ガ
ス種類、温度放電強度及び時間等の条件は導電性物質の
種類および厚さ、また無機物または有機物の種類および
厚さを勘乗して適宜決定されてよいが、過度のエッチン
グの起こらない条件であることが好ましい。In the case of plasma treatment, a laminate is first prepared in the same manner as in the case of thermal annealing, and corona discharge or glow discharge is performed on the laminate. As a result, the region including the uppermost portion of the conductive material layer is brought into a plasma state, the material is rearranged, and a mixed layer containing both the conductive material and an inorganic or organic material is formed. In this case, the conditions such as the degree of vacuum, the type of atmosphere gas, the temperature discharge intensity, and the time may be appropriately determined in consideration of the type and thickness of the conductive substance and the type and thickness of the inorganic or organic substance. It is preferable that the etching does not occur.

【００４３】また、共蒸着は、例えばマルチターゲット
スパッタリング、マルチターゲットＣＶＤを用いて実施
できる。すなわち、それぞれの成分の蒸着スピードを独
立制御することによって、混合層の組成を制御する。The co-evaporation can be performed by using, for example, multi-target sputtering or multi-target CVD. That is, the composition of the mixed layer is controlled by independently controlling the deposition speed of each component.

【００４４】また、導電性物質と無機物または有機物が
均一な組成の場合には、予め導電性物質と無機物または
有機物を混合し、その混合物をターゲットとして蒸着す
ることも可能である。When the conductive material and the inorganic or organic material have a uniform composition, the conductive material and the inorganic or organic material can be mixed in advance, and the mixture can be used as a target for vapor deposition.

【００４５】さらに、圧電素子と混合層との間に導電性
物質層を形成する場合には、周知の薄膜形成方法、例え
ば真空蒸着、スパッタリング蒸着により実施することが
できる。さらに、金属と圧電素子の間の接着性が悪い場
合には、常法に従い蒸着前に接着層を設けることが好ま
しい。Further, when a conductive material layer is formed between the piezoelectric element and the mixed layer, it can be carried out by a known thin film forming method, for example, vacuum evaporation or sputtering evaporation. Furthermore, when the adhesiveness between the metal and the piezoelectric element is poor, it is preferable to provide an adhesive layer before vapor deposition according to a conventional method.

【００４６】［生体成分分析装置］本発明による生体成
分分析装置は好ましくは次のような構成をなす。上述の
いずれかの方法で製造したセンサ素子を被験試料を導く
フローセル中に固定し、さらにセンサ素子上の電極と発
振器、周波数カウンタを電気的に接続する。被験試料を
送液するため、フローセルにポンプを接続する。該ポン
プにより一定時間、被験試料を送液し、感応層と被験試
料を接触させ、標的物質を捕捉させ、結果生じる質量変
化に起因する発振周波数変化を周波数カウンタにより測
定した後、適切な脱離液を送液して、標的物質を脱離さ
せる工程を自動的に操作、解析するための制御機構を前
記ポンプ、発振器、周波数カウンタなどと接続する。さ
らに、既知の濃度の試料で同様の操作を行った場合の発
振周波数変化と比較することにより、被験試料中の標的
物質の濃度を決定する演算機構、および表示部を附属さ
せる。[Biological component analyzer] The biological component analyzer according to the present invention preferably has the following configuration. The sensor element manufactured by any of the above-described methods is fixed in a flow cell for introducing a test sample, and the electrodes on the sensor element are electrically connected to an oscillator and a frequency counter. Connect a pump to the flow cell to deliver the test sample. The pump sends the test sample for a certain period of time, brings the test sample into contact with the sensitive layer, captures the target substance, measures the oscillation frequency change caused by the resulting mass change by the frequency counter, and then performs appropriate desorption. A control mechanism for automatically operating and analyzing the step of sending the liquid and desorbing the target substance is connected to the pump, the oscillator, the frequency counter and the like. Furthermore, an arithmetic mechanism for determining the concentration of the target substance in the test sample by comparing the change in the oscillation frequency when the same operation is performed with a sample having a known concentration, and a display unit are attached.

【００４７】［尿成分分析装置の製造］本発明による尿
成分分析装置は好ましくは次のような構成をなす。便器
に取付可能な支持体と、便器の横断方向に延長しリム側
部の上面から上方に離間した水平な回転軸線を中心とし
て揺動可能に前記支持体に支持された揺動アームと、前
記揺動アームの白由端に担持された採尿容器と、便器リ
ムの内側に近接する休止位置と便鉢空間内に位置する採
尿位置との間で前記採尿容器を移動させるべく前記揺動
アームを揺動させる駆動手段とを備えた採尿手段と、前
記採尿手段で収集された尿に含まれる所定の成分を圧電
素子を用いて測定する分析装置とを備える。[Manufacture of urine component analyzer] The urine component analyzer according to the present invention preferably has the following configuration. A support that can be attached to the toilet, a swing arm that extends in the transverse direction of the toilet and is swingably supported by the support so as to be able to swing about a horizontal rotation axis that is separated upward from the upper surface of the rim side portion; A urine collection container carried on the white end of the swing arm, and the rocking arm for moving the urine collection container between a rest position close to the inside of the toilet rim and a urine collection position located in the toilet bowl space. It comprises a urine collecting means provided with a driving means for swinging, and an analyzer for measuring a predetermined component contained in urine collected by the urine collecting means by using a piezoelectric element.

【００４８】[0048]

【発明の実施の形態】本発明を以下の実施例によってさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【００４９】［実施例１］アニーリングによる傾斜混合
層の形成；圧電素子として水晶振動子を用意し、希硝
酸、中性洗剤、および超純水の順で超音波洗浄した。こ
の支持体上にマグネトロンスパッタリング法によって、
２ｎｍ厚のＣｒ接着層を付し、その後で１５０ｎｍ厚の
金薄膜を蒸着した。続いて、同様のマグネトロンスパッ
タリング法により、２０μｍ厚のシリコン膜を形成し
た。シリコンの酸化を防ぐためにアニーリングまでアル
ゴン雰囲気中で保存した。次ぎに、上記で得た基板を電
気炉に入れ、窒素雰囲気中で２００℃、１０分間アニー
リングして、傾斜構造を有する混合物質を形成した。そ
の後素子を酸素含有雰囲気中に１日保存して表層シリコ
ンをシリカに酸化させる。[Example 1] Formation of inclined mixed layer by annealing; A quartz oscillator was prepared as a piezoelectric element, and ultrasonic cleaning was performed in the order of dilute nitric acid, a neutral detergent, and ultrapure water. By magnetron sputtering on this support,
A 2 nm thick Cr adhesive layer was applied, and then a 150 nm thick gold thin film was deposited. Subsequently, a silicon film having a thickness of 20 μm was formed by the same magnetron sputtering method. It was stored in an argon atmosphere until annealing to prevent silicon oxidation. Next, the substrate obtained above was placed in an electric furnace and annealed at 200 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere to form a mixed material having a tilted structure. Thereafter, the device is stored in an oxygen-containing atmosphere for one day to oxidize the surface silicon to silica.

【００５０】［実施例２］共蒸着よる傾斜混合層の形
成；実施例１と同様に洗浄した水晶振動子を圧電素子と
して用意し、希硝酸、中性洗剤、および超純水の順で超
音波洗浄した。この支持体上に、マルチターゲットスパ
ッタリング装置に金と二酸化シリコンとの２つのターゲ
ットを装着して、金と二酸化シリコンを予め決めたそれ
ぞれの速度で同時スパッタリングした。スパッタリング
進行中、金ターゲットのスパッタリング速度を徐々に落
とすと同時に、二酸化シリコンターゲットのスパッタリ
ング速度を徐々に上げた。この結果、金がほとんど表面
に露出しない傾斜構造を有する１μｍ以上の混合層を形
成することができた。[Example 2] Formation of an inclined mixed layer by co-evaporation: A quartz oscillator cleaned in the same manner as in Example 1 was prepared as a piezoelectric element, and dilute nitric acid, a neutral detergent, and ultrapure water were added in this order. Sonic cleaning was performed. Two targets, gold and silicon dioxide, were mounted on the support in a multi-target sputtering apparatus, and gold and silicon dioxide were simultaneously sputtered at predetermined rates. During the progress of sputtering, the sputtering speed of the silicon target was gradually increased while the sputtering speed of the gold target was gradually decreased. As a result, a mixed layer of 1 μm or more having an inclined structure in which almost no gold was exposed on the surface could be formed.

【００５１】［実施例３］アルブミン測定用免疫センサ
の製造（その１）；実施例１または実施例２で作成した
素子を０．５（ｖ／ｖ）％のグリシドキシプロピルトリ
メトキシ−シラン溶液（溶媒イソプロピルアルコール）
に入れて、室温で５分間表面をシラン化させた。その
後、水で洗浄した。シラン化した基板を、２３（ｗ／
ｖ）％のデキストラン（分子量５００，０００）溶液中
で２０時間振とうして、デキストランゲル層を形成し、
その後大量の水で洗浄した。固定化されたデキストラン
層を、１Ｍヨード酢酸中４８時間振とうし、デキストラ
ンをカルボキシメチル化（ＣＭ化）し、その後大量の水
で洗浄した。ＣＭ化デキストランゲルを０．１ＭのＮ−
ヒドロキシスクシンイミドおよびジメチルアミノプロピ
ルカルボジイミド（ＥＤＣ）で活性化した後、アルブミ
ン抗体を固定化した。Example 3 Production of an Immunosensor for Measurement of Albumin (Part 1): The device prepared in Example 1 or Example 2 was replaced with 0.5 (v / v)% glycidoxypropyltrimethoxy-silane. Solution (solvent isopropyl alcohol)
And the surface was silanized at room temperature for 5 minutes. Then, it was washed with water. The silanized substrate was treated with 23 (w /
v) shaking in a solution of dextran (molecular weight 500,000) for 20 hours to form a dextran gel layer,
Thereafter, it was washed with a large amount of water. The immobilized dextran layer was shaken in 1M iodoacetic acid for 48 hours, dextran was carboxymethylated (CM), and then washed with a large amount of water. CM dextran gel was added to 0.1 M N-
After activation with hydroxysuccinimide and dimethylaminopropylcarbodiimide (EDC), the albumin antibody was immobilized.

【００５２】［実施例４］アルブミン測定用免疫センサ
の製造（その２）；実施例３とは異なる方法で、ＣＭ化
デキストランゲル層を形成した。まず、１Ｍのブロモ酢
酸と２ＮのＮａＯＨとを含む溶液を調整した。この溶液
３０ｍｌにデキストラン（分子量５００，０００）１０
ｇを添加し、溶解した後、室温で２０時間攪拌してデキ
ストランをＣＭ化した。その後、溶液を中和して大量の
水で透析精製し、凍結乾燥して、使用直前まで保存し
た。実施例１または実施例２で作成した基板を、０．５
（ｖ／ｖ）％のグリシドキシプロピルトリメトキシ−シ
ラン溶液（溶媒イソプロピルアルコール）に入れて、室
温で５分間表面をシラン化させた後、水で洗浄した。シ
ラン化した基板を、２３（ｗ／ｖ）％の上で調製したＣ
Ｍ化デキストラン溶液中で２０時間振とうして、基板上
にＣＭ化デキストランゲル層を形成した。その後、大量
の水で洗浄した。Example 4 Production of Immunosensor for Measurement of Albumin (Part 2); A CM-modified dextran gel layer was formed by a method different from that of Example 3. First, a solution containing 1M bromoacetic acid and 2N NaOH was prepared. Dextran (molecular weight 500,000) 10
g was added and dissolved, and the mixture was stirred at room temperature for 20 hours to convert dextran into CM. Thereafter, the solution was neutralized, purified by dialysis with a large amount of water, freeze-dried, and stored until immediately before use. The substrate prepared in Example 1 or Example 2
After putting in a (v / v)% glycidoxypropyltrimethoxy-silane solution (solvent isopropyl alcohol) and silanizing the surface for 5 minutes at room temperature, it was washed with water. The silanized substrate was prepared on a 23% (w / v)% C prepared above.
By shaking in a dextran M solution for 20 hours, a CM-dextran gel layer was formed on the substrate. Then, it was washed with a large amount of water.

【００５３】［実施例５］ヒト血清アルブミン（ＨＳ
Ａ）の検出； 実施例３によって作製したヒト血清アル
ブミン（ＨＳＡ）抗体を固定化したセンサ素子を、図１
５に示されるフローセルに装着し、ＨＳＡの測定を行っ
た。フローセルは、センサ素子１をフローセルハウジン
グ上部８Ａとフローセルハウジング下部８Ｂとの間に、
スペーサー９を介して挟み、ネジなどにより互いに一体
的に液密に締結することにより構成することができる。
まず、適当な緩衝液を検出表面へ通液し、その時の周波
数を測定し、ベースラインとした。次にＨＳＡ溶液をセ
ンサ素子表面に一定時間接触させ、素子表面上のＨＳＡ
抗体とＨＳＡを結合させた。その後、適当な緩衝液を用
いて余剰のＨＳＡを洗い流して周波数を測定した。この
周波数とベースラインでの周波数の差が、センサ素子表
面の抗体に結合したＨＳＡ量に起因する質量変化に比例
する。抗体に結合したＨＳＡは適当な溶出液（ｐＨ３．
０以下の希塩酸またはグリシン緩衝液）によって解離さ
せることができ、センサ素子の再使用を可能にした。Example 5 Human serum albumin (HS)
A) Detection of the sensor element on which the human serum albumin (HSA) antibody prepared in Example 3 was immobilized
5 was attached to the flow cell shown in FIG. 5, and the HSA was measured. In the flow cell, the sensor element 1 is placed between the upper part 8A of the flow cell housing and the lower part 8B of the flow cell housing.
It can be configured by sandwiching with a spacer 9 interposed therebetween and integrally and liquid-tightly fastening each other with a screw or the like.
First, an appropriate buffer solution was passed through the detection surface, and the frequency at that time was measured to obtain a baseline. Next, the HSA solution is brought into contact with the sensor element surface for a certain period of time, and the HSA
The antibody and HSA were bound. Then, the excess HSA was washed out using an appropriate buffer, and the frequency was measured. The difference between this frequency and the baseline frequency is proportional to the mass change due to the amount of HSA bound to the antibody on the sensor element surface. The HSA bound to the antibody was prepared in a suitable eluate (pH 3.
(0 or less dilute hydrochloric acid or glycine buffer), and the sensor element can be reused.

【００５４】以上の操作における周波数の変化は図１６
に示されるとおりであった。また、いくつかのＨＳＡ濃
度が既知の試料を用いて、ＨＳＡ濃度と周波数変化量と
を測定した。その結果は図１７に示される通りであっ
た。これを検量線として用いることで、濃度未知のＨＳ
Ａ測定を行うことができる。The change in frequency in the above operation is shown in FIG.
Was as shown in FIG. Further, the HSA concentration and the amount of frequency change were measured using some samples whose HSA concentration was known. The result was as shown in FIG. By using this as a calibration curve, HS with unknown concentration can be used.
A measurement can be performed.

【００５５】以上の実施例では、水晶振動子を用いたセ
ンサ素子を例示したが、水晶振動子と同等の共振周波数
（数ＭＨｚ以上）を有する圧電セラミックスも、まった
く同様の目的に共することが可能である。In the above embodiments, a sensor element using a quartz oscillator has been exemplified. However, a piezoelectric ceramic having a resonance frequency (several MHz or more) equivalent to that of a quartz oscillator can be used for exactly the same purpose. It is possible.

【００５６】［実施例６］尿成分分析装置の製造；図面
を参照するに、図１８は本発明の尿分折装置をトイレッ
トに設置したところを示す。トイレットは任意の形式の
従来型の便器１２を備え、便器洗浄水は例えばシスター
ン１４から供給される。図示した実施例では、便器には
従来型のビデ装置（図示せず）を収蔵したハウジング１
６が搭載してあり、便座１８と便蓋２０は周知のやり方
でビデ装置のハウジング１６に軸支してある。Example 6 Production of urine component analyzer; FIG. 18 shows a urine analyzer of the present invention installed in a toilet. The toilet comprises any type of conventional toilet bowl 12, and toilet flush water is supplied, for example, from a cistern 14. In the embodiment shown, the toilet 1 has a housing 1 containing a conventional bidet device (not shown).
The toilet seat 18 and the toilet lid 20 are pivotally mounted on the housing 16 of the bidet device in a known manner.

【００５７】しかしビデ装置は省略することができ、そ
の場合には便座と便蓋は一対の便座支柱によって周知の
態様で便器に取付ることができる。便座１８は任意の形
式の従来型のもので、例えば４つの脚部を備え、これら
の脚部によって便器のリム２２の上面に支承されるよう
に設計されている。図１８においては、便座１８の脚部
のうち一対の前脚部は参照番号２４で示してあり、一対
の後脚部は参照番号２６で示してある。However, the bidet device can be omitted, in which case the toilet seat and the toilet lid can be attached to the toilet in a known manner by a pair of toilet seat posts. The toilet seat 18 is of any type of conventional type and comprises, for example, four legs, which are designed to be mounted on the upper surface of the rim 22 of the toilet bowl. In FIG. 18, a pair of front legs among the legs of the toilet seat 18 is indicated by reference numeral 24, and a pair of rear legs are indicated by reference numeral 26.

【００５８】図１９および図２０に示したように、採尿
手段１０はリム２２の前半部に取付けるようになった支
持体２８を有する。この支持体２８は採尿容器３０を把
持した揺動アーム３２（後述）を軸支するためのもの
で、耐衝撃樹脂などの射出成形により形成されている。
支持体２８はリム２２の略前半部の輸郭に沿って半円形
ないしC字形に湾曲しており、リム２２の略前半部の上
面３４を覆うべくリムに載置される。As shown in FIGS. 19 and 20, the urine collecting means 10 has a support 28 adapted to be attached to the front half of the rim 22. The support 28 is for supporting a swing arm 32 (described later) holding the urine collection container 30 and is formed by injection molding of a shock-resistant resin or the like.
The support 28 is curved in a semicircular or C-shape along the outline of the substantially front half of the rim 22, and is mounted on the rim so as to cover the upper surface 34 of the substantially front half of the rim 22.

【００５９】図２０に示したように、支持体２８は便座
１８を使用位置に倒したときに便座１８の下にほぼ隠蔽
されるような形状に形成されている。図２２から良く分
かるように、本発明の好ましい実施態様に従い支持体２
８はリム２２の上方に延長する頂壁３６とリムの外側に
位置する外周壁３８とリムの内側に位置する内周壁４０
とにより構成された溝形の断面形状を有する。このよう
な溝形断面を有するので、支持体２８を安定的にリム２
２に載置することができる。また、リム２２の前部は支
持体２８によって覆われるので、リム前部が尿などで汚
損されることがない。As shown in FIG. 20, the support 28 is formed so as to be almost concealed under the toilet seat 18 when the toilet seat 18 is lowered to the use position. As best seen in FIG. 22, the support 2 according to a preferred embodiment of the present invention
8 is a top wall 36 extending above the rim 22, an outer peripheral wall 38 located outside the rim, and an inner peripheral wall 40 located inside the rim.
And has a groove-shaped cross-sectional shape. With such a groove-shaped cross section, the support 28 can be stably mounted on the rim 2.
2 can be placed. In addition, since the front portion of the rim 22 is covered with the support 28, the front portion of the rim is not contaminated with urine or the like.

【００６０】支持体の頂壁３６は図３に示したように便
座１８の内側輸郭から便器内側にややはみ出した平面視
三日月形の延長部４２を有する。図２１から良く分かる
ように、この延長部４２の内周縁からは内周壁４０の更
に内側に位置するやや湾曲した壁４４が垂下している。
図２２から最も良く分かるように、内周壁４０と頂壁延
長部４２と湾曲壁４４とにより便器１２の便鉢空間４６
に向かって下方に開口した三日月形の収納洗浄室４８が
形成されている。この収納洗浄室４８は後述するように
非使用時に採尿容器３０と揺動アーム３２を格納しかつ
洗浄するためのものである。As shown in FIG. 3, the top wall 36 of the support has a crescent-shaped extension 42 in plan view that slightly protrudes from the inner lining of the toilet seat 18 to the inside of the toilet bowl. As can be clearly understood from FIG. 21, a slightly curved wall 44 located further inside the inner peripheral wall 40 hangs from the inner peripheral edge of the extension portion 42.
As can be best seen from FIG. 22, the inner peripheral wall 40, the top wall extension 42, and the curved wall 44 form the toilet bowl space 46 of the toilet bowl 12.
A crescent-shaped storage / washing chamber 48 is formed which opens downward toward. The storage and cleaning chamber 48 is for storing and cleaning the urine collection container 30 and the swing arm 32 when not in use, as described later.

【００６１】支持体２８の頂壁３６のうち側方領域５０
（図１９参照）は図２１に示したように便座の一対の前
脚部２４を夫々支承する。図２２に示したように、好ま
しくはこれらの側方領域５０の裏面には複数の補強リブ
５２が形成してあり、これらのリブがリム２２の上面３
４に当接するようになっている。従って、便座に着座し
た使用者の体重の一部は便座の前脚部２４を介してこれ
らのリブ５２に伝達され、この荷重はリム２２によって
支持される。また、荷重によって側方領域５０が便座の
前脚部２４とリムとの間に扶持されることにより支持体
２８はしっかりと固走される。The side region 50 of the top wall 36 of the support 28
(See FIG. 19) supports a pair of front leg portions 24 of the toilet seat as shown in FIG. As shown in FIG. 22, preferably, a plurality of reinforcing ribs 52 are formed on the back surface of these side regions 50, and these ribs are formed on the upper surface 3 of the rim 22.
4. Therefore, a part of the weight of the user sitting on the toilet seat is transmitted to these ribs 52 via the front leg portion 24 of the toilet seat, and this load is supported by the rim 22. In addition, the side body 50 is supported between the front leg 24 of the toilet seat and the rim by the load, so that the support 28 is firmly fixed.

【００６２】しかし、便座の前脚部２４とリムとの間に
側方領域５０とリブ５２が介在することにより便座の後
脚部２６が若干持ち上がり、後脚部２６とリムとの間に
小さな隙間が生じるであろう。そこで、図２１に示した
ように夫々の後脚部２６にこの隙間を補償する適当な厚
さの高さ調節用スペーサ５４を装着することにより、後
脚部２６も均等にリムに支持されるようにするのが好ま
しい。更に、便座のヒンジ軸とその支持部（図示した実
施例ではハウジング１６）との間にも同様の高さ調節用
スペーサを配置するのが好ましい。このようにすれば、
便座に加わる荷重を均等に支持することができる。However, since the side region 50 and the rib 52 are interposed between the front leg portion 24 and the rim of the toilet seat, the rear leg portion 26 of the toilet seat is slightly lifted, and a small gap is formed between the rear leg portion 26 and the rim. Will occur. Therefore, as shown in FIG. 21, by attaching a height adjusting spacer 54 having an appropriate thickness to compensate for this gap to each of the rear legs 26, the rear legs 26 are also uniformly supported by the rim. It is preferable to do so. Further, it is preferable to arrange a similar height adjusting spacer between the hinge shaft of the toilet seat and the support portion (the housing 16 in the illustrated embodiment). If you do this,
The load applied to the toilet seat can be evenly supported.

【００６３】図１９から良く分かるように、支持体の頂
壁３６のうち側方領域５０の前方に位置する弓形の前部
領域５６の平面は側方領域５０の平面よりも***させて
あり、便座１８の外側下縁１８Ａ（図２１参照）に近接
するようになっている。このようにすれば、便座を使用
位置に倒した状態で正面から見た時には、便座と支持体
２８との間の隙間が小さくなり、正面視での見栄えが良
くなる。しかし、頂壁３６の一部をこのように***させ
ても頂壁３６は１つの連続した上面を有するので、尿な
どで汚れても極めて容易に清掃することができる。前述
したように、リム２２の前部は支持体２８によって覆わ
れており、尿で汚損されることがないので、清掃を要し
ない。従って、支持体２８だけを清掃すればよく、これ
は極めて容易に行うことができる。As can be clearly seen from FIG. 19, the plane of the arcuate front region 56 of the top wall 36 of the support located in front of the side region 50 is raised more than the plane of the side region 50. The toilet seat 18 is arranged to be close to the outer lower edge 18A (see FIG. 21). In this way, when the toilet seat is viewed from the front in a state where the toilet seat is tilted to the use position, the gap between the toilet seat and the support 28 is reduced, and the appearance in the front view is improved. However, even if a part of the top wall 36 is raised in this way, the top wall 36 has one continuous upper surface, so that even if it is soiled with urine or the like, it can be cleaned very easily. As described above, the front portion of the rim 22 is covered with the support 28 and is not contaminated with urine, so that cleaning is not required. Therefore, only the support 28 needs to be cleaned, which can be done very easily.

【００６４】市販の便座には多数の種類があり、前脚部
２４の取付位置は種類毎に異なる。そこで、支持体頂壁
３６の側方領域５０には所定の前後方向広がりが確保し
てあり、前脚部２４の取付位置の異なる便座に適合する
ようにしてある。従って、既存の便座がどのような種類
のものであっても、本発明の採尿装置は便座を加工した
り交換したりすることなく簡単に便器に設置することが
できる。There are many types of commercially available toilet seats, and the mounting position of the front leg portion 24 differs for each type. In view of this, a predetermined front-rear extension is ensured in the side region 50 of the support top wall 36 so that the front leg 24 can be fitted to a toilet seat having a different mounting position. Therefore, no matter what kind of existing toilet seat is, the urine collection apparatus of the present invention can be easily installed on the toilet without processing or replacing the toilet seat.

【００６５】図２１から良く分かるように、市販の或る
種の便座においては、ビデ装置の使用時にリムと便座と
の間の隙間から洗浄水が周囲に飛散するのを防止するた
め、便座の内側下縁１８Ｂは外側下縁１８Ａよりも低く
形成してある。既存の便座がこのような形式の便座であ
っても、便座の内側下縁１８Ｂが支持体２８に干渉しな
いようにするため、図１９および図２１に示したよう
に、前部領域５６の内側に位置する領域５８は側方領域
５０と同じレベルに低く形成するのが好ましい。As can be clearly seen from FIG. 21, in some kinds of commercially available toilet seats, in order to prevent washing water from splashing around from a gap between the rim and the toilet seat when the bidet device is used, the toilet seat has The inner lower edge 18B is formed lower than the outer lower edge 18A. Even if the existing toilet seat is of this type, the inner lower edge 18B of the toilet seat does not interfere with the support 28, as shown in FIGS. Is preferably formed at the same level as the side region 50 and lower.

【００６６】次に採尿機構について説明する。主として
図２２から図２５を参照するに、揺動アーム３２の中間
部分は湾曲した収納洗浄室４８に収納し得るように湾曲
させてある。揺動アーム３２は中空に形成してあり、そ
の上端にはボス６０が形成してある。図２４に示したよ
うに、揺動アーム３２のボス６０は支持体２８に回動可
能に支持された中空のスピンドル６２の一端に強固に猷
合してあり、揺動アーム３２とスピンドルとが一体に回
転するようになっている。スピンドル６２は便座の前脚
部２４と後脚部２６との間において便器１２に対して横
断方向に水平に延長させてある。図２４から良く分かる
ように、スピンドル６２は使用者の荷重を支持するリブ
５２よりも後方に配置してある。また、スピンドル６２
の軸線は支持体頂壁３６の側方領域５０の上面よりも高
いレベルに配置してある。このような配置になっている
ので、便座に着座した使用者の荷重によってスピンドル
６２が損傷することがない。Next, the urine collecting mechanism will be described. Referring mainly to FIGS. 22 to 25, the intermediate portion of the swing arm 32 is curved so that it can be stored in the curved storage and cleaning chamber 48. The swing arm 32 is formed hollow, and a boss 60 is formed at the upper end thereof. As shown in FIG. 24, the boss 60 of the swing arm 32 is firmly fitted to one end of a hollow spindle 62 rotatably supported by the support 28, and the swing arm 32 and the spindle are connected to each other. It is designed to rotate together. The spindle 62 extends horizontally transverse to the toilet bowl 12 between the front leg 24 and the rear leg 26 of the toilet seat. As can be clearly seen from FIG. 24, the spindle 62 is disposed behind the rib 52 that supports the load of the user. Also, the spindle 62
Are located at a higher level than the upper surface of the side region 50 of the support top wall 36. With such an arrangement, the spindle 62 is not damaged by the load of the user sitting on the toilet seat.

【００６７】揺動アーム３２はステッピングモータ６４
のような駆動手段によって回転駆動される。モータ６４
は支持体２８の側方に形成された側方ケース６６内に配
置することができ、その出力軸６８は中空のスピンドル
６２の他端に連結してある。従って、モータ６４を回転
させれば、揺動アーム３２が便鉢空間４６内で揺動せら
れる。The swing arm 32 includes a stepping motor 64
Is rotationally driven by such a driving means. Motor 64
Can be arranged in a side case 66 formed on the side of the support 28, and its output shaft 68 is connected to the other end of the hollow spindle 62. Therefore, when the motor 64 is rotated, the swing arm 32 is swung in the toilet bowl space 46.

【００６８】図２３および図２５を参照するに、揺動ア
ーム３２の下端には採尿容器３０が設けてある。採尿容
器３０は浅い船底形を呈し、その底部に尿溜まり７０が
形成してある。この採尿容器３０は、図２３に示したよ
うに揺動アーム３２を下方に揺動させたときには入口開
口がほぼ水平な姿勢を取り、図２１に示したように水平
に揺動させたときにはほぽ垂直な姿勢を取るように揺動
アーム３２に支持されている。従って、尿を効率的に受
け取ることができると共に、非使用時には前後方向に狭
い収納洗浄室４８内に容易に収納することができる。Referring to FIGS. 23 and 25, a urine collection container 30 is provided at the lower end of the swing arm 32. The urine collection container 30 has a shallow ship bottom shape, and a urine reservoir 70 is formed at the bottom. In this urine collection container 30, the inlet opening takes a substantially horizontal posture when the swing arm 32 is swung downward as shown in FIG. 23, and when the swing arm 32 is swung horizontally as shown in FIG.ぽ It is supported by the swing arm 32 so as to take a vertical posture. Therefore, urine can be efficiently received, and can be easily stored in the storage and cleaning chamber 48 which is narrow in the front-rear direction when not in use.

【００６９】更に図２５を参照するに、採尿容器３０に
は尿溜まり７０の底に向かって開口するＬ字形の採尿管
７２が設けてある。尿溜まり７０に尿が溜まったことを
検知するため、一対の被覆された上部電極７４Ａおよび
下部電極７４Ｂが尿溜まりの中に突出させてある。採尿
容器３０の入口開口はステンレス鋼などからなる金網７
６によって覆われており、採尿容器３０に降り注がれた
尿が反射飛散したり異物が侵入したりするのを防止する
ようになっている。Referring to FIG. 25, the urine collection container 30 is provided with an L-shaped urine collection tube 72 that opens toward the bottom of the urine reservoir 70. A pair of covered upper and lower electrodes 74A and 74B protrude into the urine pool to detect the accumulation of urine in the urine pool 70. The inlet opening of the urine collection container 30 is a wire mesh 7 made of stainless steel or the like.
6 to prevent the urine poured into the urine collection container 30 from being scattered or scattered, or foreign substances from entering.

【００７０】Ｌ字形採尿管７２は可橈性搬送チューブ７
８に接続され、尿検知電極７４は一対のリード線８０に
夫々接続されている。これらの搬送チューブ７８とリー
ド線８０は揺動アーム３２の中空内部とスピンドル６２
の中空内部を延長し、スピンドル６２に形成された取り
出し窓８２（図２４参照）を介して後方の側方ケース６
６内に導かれる。図２０および図２２に示したように、
支持体２８には収納洗浄室４８に指向した噴射ノズル８
４が取付けてあり、収納洗浄室４８内に圧力水を噴射す
ることにより使用後に採尿容器３０と揺動アーム３２を
洗浄するようになっている。噴射ノズル８４には洗浄水
供給ホース８６が接続してあり、このホース８６は側方
ケース６６内に配置されたバキュームブレーカ（図示せ
ず）に接続されている。The L-shaped urine collection tube 72 is connected to the flexible transfer tube 7.
8, and the urine detection electrodes 74 are connected to a pair of lead wires 80, respectively. The transfer tube 78 and the lead wire 80 are connected to the hollow inside of the swing arm 32 and the spindle 62.
Of the rear side case 6 through a take-out window 82 (see FIG. 24) formed in the spindle 62.
It is led into 6. As shown in FIGS. 20 and 22,
The support 28 has a spray nozzle 8 directed toward the storage and cleaning chamber 48.
4 is attached, and the urine collection container 30 and the swing arm 32 are washed after use by injecting pressurized water into the storage washing chamber 48. A cleaning water supply hose 86 is connected to the injection nozzle 84, and the hose 86 is connected to a vacuum breaker (not shown) arranged in the side case 66.

【００７１】図１９および図２０から良く分かるよう
に、支持体２８の左側方領域５０の外側領域８８は前部
領域５６の平面と同じ高さに***させてあり、洗浄水供
給ホース８６はこの領域８８の下の空間を利用して側方
ケース６６に導かれる。図２２に示したように、支持体
２８の頂壁３６に覆い板９０をビスなどにより固定する
ことにより洗浄水供給ホース８６を保護することができ
る。この採尿手段１Oは、前述したように支持体２８を
便器のリム２２に載置した後、左右一対のブラケット９
２（図１９および図２０参照）からなる係止手段を用い
て支持体を便器のリム２２に係止することにより、便器
にしっかりと固定することができる。左右のブラケット
９２はほぼ同じ構造を有するので、右側のブラケット９
２のみについて説明するに、図１６および図１７に示し
たように、ブラケット９２はリム２２の上部に猷合可能
な溝形断面を有し、例えばシリコーンゴムのような弾性
材料で形成されている。ブラケット９２はＪ字形断面の
鈎部９６を備え、この鈎部９６はリム２２の内側肩部９
４に係合するようになっている。As can be clearly seen from FIGS. 19 and 20, the outer region 88 of the left region 50 of the support 28 is raised to the same height as the plane of the front region 56, and the washing water supply hose 86 is It is guided to the side case 66 using the space below the area 88. As shown in FIG. 22, the cleaning water supply hose 86 can be protected by fixing the cover plate 90 to the top wall 36 of the support 28 with screws or the like. As described above, the urine collecting means 10 mounts the support 28 on the rim 22 of the toilet bowl, and then,
By locking the support to the rim 22 of the toilet using the locking means consisting of 2 (see FIGS. 19 and 20), the support can be firmly fixed to the toilet. Since the left and right brackets 92 have substantially the same structure, the right bracket 9
2 only, as shown in FIGS. 16 and 17, the bracket 92 has a groove-shaped cross-section at the top of the rim 22 and is made of an elastic material such as silicone rubber. . The bracket 92 has a hook 96 having a J-shaped cross section, and the hook 96 is formed on the inner shoulder 9 of the rim 22.
4.

【００７２】ブラケット９２はダウエルその他の適当な
連結手段により着脱自在に支持体２８の後端部に連結す
ることができるが、図示した実施例では、支持体２８の
後端部に形成した一対のリブ９８をブラケット９２の溝
１００に嵌合することによりブラケット９２と支持体２
８とが連結されるようになっている。ブラケット９２に
代えて、吸盤装置によって支持体２８を便器のリム２２
に固定しても良い。The bracket 92 can be detachably connected to the rear end of the support 28 by a dowel or other suitable connecting means. In the illustrated embodiment, a pair of brackets 92 are formed at the rear end of the support 28. By fitting the rib 98 into the groove 100 of the bracket 92, the bracket 92 and the support 2
8 is connected. Instead of the bracket 92, the support 28 is attached to the toilet rim 22 by a suction device.
May be fixed.

【００７３】市販の便座には多数の種類があり、便鉢や
リムの形状や寸法にはかなりの相違がある。便鉢の底面
が高く、このようにして採尿手段１０を便器に取付けた
ときに便鉢の底面に採尿容器３０が干渉するような場合
には、図２２に示したように支持体２８のリブ５２とリ
ム２２との間に一対の高さ調節用スペーサ１０２（図２
２にはその１つだけを示す）を配置すればよい。また、
支持体２８の外周壁３８および内周壁４０とリムとの間
の前後方向隙間が大きすぎる場合には、図２１に示した
ようにこの隙間に適当な緩衝材１０３を詰めることによ
り支持体を安定させるのが好ましい。There are many types of commercially available toilet seats, and there are considerable differences in the shapes and dimensions of toilet bowls and rims. In the case where the bottom of the toilet bowl is high and the urine collection container 30 interferes with the bottom of the toilet bowl when the urine collecting means 10 is attached to the toilet in this way, as shown in FIG. 2 and a pair of height adjusting spacers 102 (see FIG. 2).
2, only one of which is shown). Also,
If the gap in the front-rear direction between the outer peripheral wall 38 and the inner peripheral wall 40 of the support body 28 and the rim is too large, as shown in FIG. It is preferred that

【００７４】このようにして採尿手段１０が便器にしっ
かりと固定されると、採尿装置の流体配管や電気配線は
制御分折ユニット１０４に接続される。制御分折ユニッ
ト１０４は図１８に示したようにトイレットの床に配置
してもよいし、トイレットの壁に設置してもよい。図１
８に示したように、制御分析ユニット１０４には、制御
装置１０６、切り換え弁付きシリンジボンブユニット１
０８、バイオセンサを備えた尿分析ユニット１１０、緩
衝液タンク１１２、電磁弁（図示せず）などを配置する
ことができる。When the urine collecting means 10 is firmly fixed to the toilet in this way, the fluid piping and electric wiring of the urine collecting device are connected to the control / fractionation unit 104. The control / folding unit 104 may be arranged on the floor of the toilet as shown in FIG. 18 or may be installed on the wall of the toilet. FIG.
As shown in FIG. 8, the control analysis unit 104 includes a control device 106 and a syringe bomb unit 1 with a switching valve.
08, a urine analysis unit 110 equipped with a biosensor, a buffer tank 112, a solenoid valve (not shown), and the like.

【００７５】採尿手段１０と制御分析ユニット１０４と
の電気流体接続について説明するに、図１８、図１９お
よび図２４に示したように、採尿装置の側方ケース６６
から制御分析ユニット１０４まで可橈管１１４が延長さ
せてあり、種々の配管や配線はこの可橈管１１４内に保
護されている。採尿容器３０からの尿搬送チューブ７８
はシリンジポンプユニット１０８に接続され、尿検知電
極７４からのリード線８０やモータ６４の電気配線は制
御装置１０６に接続される。噴射ノズル８４の洗浄水供
給ホース８６は例えば側方ケース６６内に配置されたバ
キュームブレーカを介して電磁弁に接続される。洗浄水
の供給は水道管もしくはシスターン１４から採取する。
制御分析ユニット１０４には操作表示部１１６を設ける
ことができる。The electric fluid connection between the urine collecting means 10 and the control analysis unit 104 will be described with reference to FIGS. 18, 19 and 24. As shown in FIGS.
The flexible tube 114 extends from the control unit 104 to the control analysis unit 104, and various pipes and wires are protected in the flexible tube 114. Urine transport tube 78 from urine collection container 30
Is connected to the syringe pump unit 108, and the lead wire 80 from the urine detection electrode 74 and the electric wiring of the motor 64 are connected to the control device 106. The cleaning water supply hose 86 of the injection nozzle 84 is connected to an electromagnetic valve via a vacuum breaker arranged in the side case 66, for example. The supply of washing water is taken from a water pipe or cistern 14.
An operation display unit 116 can be provided in the control analysis unit 104.

【００７６】図２８に示したように、操作表示部１１６
には男女別々のスタートスイッチ１１８が設けてある。
次に、この採尿手段１０の作動と使用の態様について説
明するに、採尿手段１０の非使用時には、揺動アーム３
２の大部分と採尿容器３０は図２１に実線で示したよう
に三日月型の収納洗浄室４８内に収納されている。図２
０から分かるように収納洗浄室４８の一部を除き採尿装
置はほぼ便座１８の下に隠蔽されているので、便座に着
座して普通にトイレットを使用するにあたり支障を来し
たり違和感を受けたりすることが少ない。立位の男子小
便に際しては、便座を跳ね上げ、採尿手段１０を取付け
たままでトイレットを使用することができる。As shown in FIG. 28, the operation display unit 116
Are provided with separate start switches 118 for men and women.
Next, the mode of operation and use of the urine collecting means 10 will be described.
Most of the container 2 and the urine collection container 30 are housed in a crescent-shaped housing and washing chamber 48 as shown by a solid line in FIG. FIG.
As can be seen from FIG. 0, except for a part of the storage / cleaning chamber 48, the urine collection device is almost concealed under the toilet seat 18, so that it is difficult to use the toilet normally when sitting on the toilet seat. Less to do. In the case of standing male urine, the toilet seat can be flipped up and the toilet can be used with the urine collecting means 10 attached.

【００７７】採尿装置が汚れた場合には前述したように
容易に清掃することができる。尿分折にあたり、被験者
が便座に着座し、操作表示部１１６のスタートスイッチ
１１８を押すと、制御装置１０６はモータ６４を回転さ
せ、採尿容器３０を収納洗浄室４８から便鉢空間内の採
尿位置へと移動させるべく揺動アーム３２を回動させ
る。一般に、尿の軌跡には男女差があり、男性の場合に
は尿柱は比較的前方に落下し、女性の場合には比較的後
方に落下する。従って、制御装置１０６は、男性用スタ
ートスイッチが押された場合には採尿容器が図４に仮想
線で示した位置Ａの近傍に位置決めされ、女性用スター
トスイッチが押された場合には位置Ｂの近傍に持ち来た
されるように構成するのが好ましい。女性用スタートス
イッチを押し続けた場合には、採尿容器３０を最後位置
Cまで移動させることができる。When the urine collecting device becomes dirty, it can be easily cleaned as described above. When the subject is seated on the toilet seat and the start switch 118 of the operation display unit 116 is pressed in the urine separation, the control device 106 rotates the motor 64 to move the urine collection container 30 from the storage washing chamber 48 to the urine collection position in the toilet bowl space. The swing arm 32 is rotated so as to move the swing arm 32. Generally, there is a gender difference in the trajectory of urine, and the urinary column falls relatively forward in the case of a man, and relatively backward in the case of a woman. Accordingly, the control device 106 determines that the urine collection container is positioned near the position A indicated by the imaginary line in FIG. 4 when the male start switch is pressed, and moves to the position B when the female start switch is pressed. It is preferable to be constructed so as to be brought close to. When the female start switch is kept pressed, the urine collection container 30 is moved to the last position.
Can be moved to C.

【００７８】使用者は適切な位置に採尿容器３０が持ち
来された時に採尿容器に向かって放尿することができ
る。尿柱が採尿容器３０に命中し、尿検知電極７４から
の信号により採尿容器の尿溜まり７０に尿が集積したこ
とが検知されると、制御装置１０６はシリンジポンプ１
０８を駆動し、尿搬送チューブ７８を介して尿サンプル
をシリンジポンプに吸引させる。尿サンプルは緩衝液タ
ンク１１２内の緩衝液と共に尿分析ユニット１１０に送
られ、定量分折に付される。When the urine collection container 30 is brought to an appropriate position, the user can urinate toward the urine collection container. When the urinary column hits the urine collection container 30 and the signal from the urine detection electrode 74 detects that the urine has accumulated in the urine reservoir 70 of the urine collection container, the control device 106 controls the syringe pump 1
08 is driven, and the urine sample is sucked by the syringe pump via the urine transport tube 78. The urine sample is sent to the urine analysis unit 110 together with the buffer solution in the buffer solution tank 112 and subjected to quantitative analysis.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による圧電素子を利用したセンサ素子１
の断面図。FIG. 1 shows a sensor element 1 using a piezoelectric element according to the present invention.
FIG.

【図２】センサ素子１を装備したフローセル断面図。FIG. 2 is a sectional view of a flow cell equipped with a sensor element 1.

【図３】センサ素子１を装備したフローセルを組み込ん
だ分析装置の概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of an analyzer incorporating a flow cell equipped with a sensor element 1.

【図４】本発明によるセンサ素子の好ましい例を示す断
面図である。この図の態様において、センサ素子は圧電
素子２と均一層４Ａと、それらの間に形成された電極５
と、感応層６から構成される。また、もう一方の面にも
導電性物質からなる電極５を形成する。FIG. 4 is a sectional view showing a preferred example of a sensor element according to the present invention. In the embodiment of this figure, the sensor element is a piezoelectric element 2, a uniform layer 4A, and an electrode 5 formed between them.
And the sensitive layer 6. Further, an electrode 5 made of a conductive substance is formed on the other surface.

【図５】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を示
す図である。この図の態様において、センサ素子は圧電
素子２とその上に形成された混合層４Ｂと、混合層４Ｂ
上に形成された感応層６から構成される。さらにこの混
合層４Ｂは導電性物質と有機物または無機物の混合比が
均質である。また、もう一方の面に電極５を形成する。FIG. 5 is a diagram showing another preferred example of the sensor element according to the present invention. In the embodiment of this figure, the sensor element is a piezoelectric element 2, a mixed layer 4B formed thereon, and a mixed layer 4B.
It is composed of the sensitive layer 6 formed thereon. Further, in the mixed layer 4B, the mixing ratio of the conductive substance and the organic substance or the inorganic substance is uniform. Further, the electrode 5 is formed on the other surface.

【図６】図５に示したセンサ素子の一変形を示す図であ
る。この図の態様において、センサ素子は圧電素子２と
混合層４Ｂと、それらの間に形成された電極５と、感応
層６から構成される。また、もう一方の面に電極５を形
成する。FIG. 6 is a view showing a modification of the sensor element shown in FIG. 5; In the embodiment of this figure, the sensor element is composed of the piezoelectric element 2, the mixed layer 4B, the electrode 5 formed therebetween, and the sensitive layer 6. Further, the electrode 5 is formed on the other surface.

【図７】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を示
す図である。この図の態様において、センサ素子は圧電
素子２と混合層４Ｂと、混合層４Ｂ上に形成された均一
層４Ａと、均一層４Ａ上に形成された感応層６とから構
成される。さらにこの混合層４Ｂは導電性物質と有機物
または無機物の混合比が均質である。また、もう一方の
面に電極５を形成する。FIG. 7 is a diagram showing another preferred example of the sensor element according to the present invention. In this embodiment, the sensor element includes the piezoelectric element 2, a mixed layer 4B, a uniform layer 4A formed on the mixed layer 4B, and a sensitive layer 6 formed on the uniform layer 4A. Further, in the mixed layer 4B, the mixing ratio of the conductive substance and the organic substance or the inorganic substance is uniform. Further, the electrode 5 is formed on the other surface.

【図８】図７に示したセンサ素子の一変形を示す図であ
る。この図の態様において、センサ素子は圧電素子２と
混合層４Ｂとそれらの間に形成された電極５と、混合層
４Ｂ上に形成された均一層４Ａとから構成される。ま
た、もう一方の面に導電性物質からなる電極５を形成す
る。FIG. 8 is a view showing a modification of the sensor element shown in FIG. 7; In this embodiment, the sensor element includes the piezoelectric element 2, a mixed layer 4B, an electrode 5 formed therebetween, and a uniform layer 4A formed on the mixed layer 4B. Further, an electrode 5 made of a conductive material is formed on the other surface.

【図９】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を示
す図である。この図の態様において、センサ素子は圧電
素子２と混合層４Ｂと、混合層４Ｂ上に形成された均一
層４Ａと、均一層４Ａ上に形成された感応層６とから構
成される。さらにこの混合層４Ｂは導電性物質の含有率
が圧電素子２からの距離に比例して小さくなる傾斜組成
を有する。また、もう一方の面に電極５を形成する。FIG. 9 shows another preferred example of a sensor element according to the present invention. In this embodiment, the sensor element includes the piezoelectric element 2, a mixed layer 4B, a uniform layer 4A formed on the mixed layer 4B, and a sensitive layer 6 formed on the uniform layer 4A. Further, the mixed layer 4B has a gradient composition in which the content of the conductive substance decreases in proportion to the distance from the piezoelectric element 2. Further, the electrode 5 is formed on the other surface.

【図１０】図９に示したセンサ素子の一変形を示す図で
ある。この図の態様において、センサ素子は圧電素子２
と混合層４Ｂとそれらの間に形成された電極５と、混合
層４Ｂ上に形成された均一層４Ａと、均一層４Ａ上に形
成された感応層６とから構成される。さらにこの混合層
４Ｂは導電性物質の含有率が圧電素子２からの距離に比
例して小さくなる傾斜組成を有する。また、もう一方の
面に導電性物質からなる電極５を形成する。FIG. 10 is a view showing a modification of the sensor element shown in FIG. 9; In the embodiment of this figure, the sensor element is a piezoelectric element 2
And a mixed layer 4B, an electrode 5 formed therebetween, a uniform layer 4A formed on the mixed layer 4B, and a sensitive layer 6 formed on the uniform layer 4A. Further, the mixed layer 4B has a gradient composition in which the content of the conductive substance decreases in proportion to the distance from the piezoelectric element 2. Further, an electrode 5 made of a conductive material is formed on the other surface.

【図１１】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を
示す図である。この図の態様において、センサ素子は圧
電素子２と混合層４Ｂと、混合層４Ｂ上に形成された均
一層４Ａと、均一層４Ａ上に形成された感応層６とから
構成される。さらにこの混合層４Ｂは導電性物質の含有
率が圧電素子２からの距離に比例して小さくなる傾斜組
成を有する。また、もう一方の面にも電極５を形成す
る。FIG. 11 is a diagram showing another preferred example of the sensor element according to the present invention. In this embodiment, the sensor element includes the piezoelectric element 2, a mixed layer 4B, a uniform layer 4A formed on the mixed layer 4B, and a sensitive layer 6 formed on the uniform layer 4A. Further, the mixed layer 4B has a gradient composition in which the content of the conductive substance decreases in proportion to the distance from the piezoelectric element 2. The electrode 5 is also formed on the other surface.

【図１２】図１１に示したセンサ素子の一変形を示す図
である。この図の態様において、センサ素子は圧電素子
２と混合層４Ｂと、それらの間に形成された電極５と、
混合層４Ｂ上に形成された均一層４Ａと、均一層４Ａ上
に形成された感応層６とから構成される。さらにこの混
合層４Ｂは導電性物質の含有率が圧電素子２からの距離
に比例して小さくなる傾斜組成を有する。また、もう一
方の面にも電極５を形成する。FIG. 12 is a view showing a modification of the sensor element shown in FIG. 11; In the embodiment of this figure, the sensor element includes a piezoelectric element 2, a mixed layer 4B, an electrode 5 formed therebetween,
It is composed of a uniform layer 4A formed on the mixed layer 4B and a sensitive layer 6 formed on the uniform layer 4A. Further, the mixed layer 4B has a gradient composition in which the content of the conductive substance decreases in proportion to the distance from the piezoelectric element 2. The electrode 5 is also formed on the other surface.

【図１３】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を
示す図である。この図の態様において、混合層４Ｂは複
数の層４０１〜４０７からなり、この一つひとつの層内
において混合比は一定であるが、合い隣り合う層同士で
は混合比は異なるものとされ、全体として支持体２から
の距離に比例して導電性物質の含有率が小さくなるよう
構成されている。また、もう一方の面にも電極５を形成
する。FIG. 13 is a view showing another preferred example of the sensor element according to the present invention. In the embodiment shown in the figure, the mixed layer 4B is composed of a plurality of layers 401 to 407, and the mixing ratio is constant in each of the layers, but the mixing ratio is different between the adjacent layers, and the whole is supported. It is configured such that the content of the conductive substance decreases in proportion to the distance from the body 2. The electrode 5 is also formed on the other surface.

【図１４】図１３に示したセンサ素子の一変形を示す図
である。この図の態様において、混合層４Ｂは複数の層
４０１〜４０７からなり、この一つひとつの層内におい
て混合比は一定であるが、合い隣り合う層同士では混合
比は異なるものとされ、全体として支持体２からの距離
に比例して導電性物質の含有率が小さくなるよう構成さ
れている。また、圧電素子２と混合層４Ｂの間と、圧電
素子のもう一方の面にも電極５を形成する。FIG. 14 is a diagram showing a modification of the sensor element shown in FIG. In the embodiment shown in the figure, the mixed layer 4B is composed of a plurality of layers 401 to 407, and the mixing ratio is constant in each of the layers, but the mixing ratio is different between the adjacent layers, and the whole is supported. It is configured such that the content of the conductive substance decreases in proportion to the distance from the body 2. Further, the electrodes 5 are formed between the piezoelectric element 2 and the mixed layer 4B and on the other surface of the piezoelectric element.

【図１５】本発明によるセンサ素子を使用したセンサフ
ローセルの好ましい例を示す図である。フローセルはハ
ウジング上部８Ａとハウジング下部８Ｂとスペーサー９
と、ハウジング下部８Ｂとスペーサー９の間にセンサ素
子１をはさみ、ビスなどによって一体的に液密に締結す
ることにより構成することができる。FIG. 15 is a view showing a preferred example of a sensor flow cell using a sensor element according to the present invention. The flow cell comprises a housing upper part 8A, a housing lower part 8B and a spacer 9
And the sensor element 1 is sandwiched between the housing lower portion 8B and the spacer 9 and integrally and liquid-tightly fastened with screws or the like.

【図１６】実施例５において実施された、本発明による
センサ素子に、ＨＳＡ溶液、洗浄液、または溶出液を接
触させたときの周波数の変化を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a change in frequency when an HSA solution, a cleaning solution, or an eluate is brought into contact with a sensor element according to the present invention, implemented in Example 5.

【図１７】実施例５において実施した、いくつかのＨＳ
Ａ濃度が既知の試料を用いて、ＨＳＡ濃度と周波数変化
量とを測定した結果を示す図である。これを検量線とし
て用いることで、濃度未知のＨＳＡ測定を行うことがで
きる。FIG. 17 shows some HS performed in Example 5.
It is a figure which shows the result of having measured the HSA density | concentration and the amount of frequency changes using the sample from which A concentration is known. By using this as a calibration curve, HSA measurement with unknown concentration can be performed.

【図１８】本発明の尿分折装置をトイレットに設置した
ところを示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing a state where the urine separating apparatus of the present invention is installed in a toilet.

【図１９】図１８に示した採尿手段の斜視図である。19 is a perspective view of the urine collecting means shown in FIG.

【図２０】図１８に示した採尿手段の平面図である。20 is a plan view of the urine collecting means shown in FIG.

【図２１】図２０のIV−IV線に沿った断面図で、便座の
１部は切り欠いて示してある。21 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 20, in which a part of the toilet seat is cut away.

【図２２】採尿手段を裏返したところを示す分解斜視図
である。FIG. 22 is an exploded perspective view showing a state where the urine collecting means is turned upside down.

【図２３】揺動アームの側面図である。FIG. 23 is a side view of the swing arm.

【図２４】図２０のＩＩＶ−ＩＩＶ線に沿った断面図で
ある。24 is a sectional view taken along the line IIV-IIV in FIG.

【図２５】採尿容器の拡大斜視図で、一部を切り欠いて
示してある。FIG. 25 is an enlarged perspective view of the urine collection container, with a part cut away.

【図２６】図１８に示した支持体固定用ブラケットの取
付態様を示す斜視図で、支持体の後部を下から見たとこ
ろを示す。FIG. 26 is a perspective view showing a mounting mode of the support fixing bracket shown in FIG. 18, and shows a rear portion of the support viewed from below.

【図２７】図２０のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。FIG. 27 is a sectional view taken along line XX of FIG. 20;

【図２８】制御分析ユニットの操作表示部の平面図であ
る。FIG. 28 is a plan view of an operation display unit of the control analysis unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：センサ素子 ２：圧電素子 ３：中間層 ４Ａ：均一層 ４Ｂ：混合層 ５：電極 ６：感応層 ７：フローセルの反応室 ８Ａ：フローセルハウジング上部 ８Ｂ：フローセルハウジング下部 ９：スペーサー １０：採尿手段 １２：便器 ２２：リム ２８：支持体 ３０：採尿容器 ３２：揺動アーム ３６：支持体の頂壁 ３８：支持体の外周壁 ４０：支持体の内周壁 ６４：モータ ９２：係止用ブラケット １２０：バイオセンサ 1: sensor element 2: piezoelectric element 3: intermediate layer 4A: uniform layer 4B: mixed layer 5: electrode 6: sensitive layer 7: reaction chamber of flow cell 8A: upper part of flow cell housing 8B: lower part of flow cell housing 9: spacer 10: urine collecting means 12: toilet bowl 22: rim 28: support 30: urine collection container 32: swing arm 36: top wall of support 38: outer peripheral wall of support 40: inner peripheral wall of support 64: motor 92: bracket 120 for locking ： Biosensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G045 AA15 AA16 AA36 BB01 BB14 BB18 BB22 BB29 BB51 CB03 DA38 FA31 FA34 FB03 GC30 HA06 HA08 HA09 HA14 JA01 JA04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G045 AA15 AA16 AA36 BB01 BB14 BB18 BB22 BB29 BB51 CB03 DA38 FA31 FA34 FB03 GC30 HA06 HA08 HA09 HA14 JA01 JA04

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 圧電素子と、 該圧電素子上に形成された導電性物質層と、該導電性物
質層上に、 無機物または有機物のいずれかを含んでなる均一層とを
有してなる、センサ素子。1. A piezoelectric element comprising: a piezoelectric element; a conductive material layer formed on the piezoelectric element; and a uniform layer containing either an inorganic substance or an organic substance on the conductive substance layer. Sensor element. 【請求項２】 圧電素子と、 該圧電素子上に形成された導電性物質層と、該導電性物
質層上に、 （ａ）導電性物質と（ｂ）無機物または有機物とを共に
含んでなる混合層とを有してなる、センサ素子。2. A piezoelectric element, a conductive substance layer formed on the piezoelectric element, and (a) a conductive substance and (b) an inorganic substance or an organic substance on the conductive substance layer. A sensor element having a mixed layer. 【請求項３】 前記無機物または有機物が、標的物質に
親和性を有する捕捉物質を物理的または化学的に担持可
能なものであり、その結果、前記均一層または混合層
が、標的物質に親和性を有する捕捉物質を含んでなる感
応層を担持可能なものとされてなる、請求項１、２に記
載のセンサ素子。3. The inorganic or organic substance is capable of physically or chemically supporting a capture substance having an affinity for a target substance, so that the uniform layer or the mixed layer has an affinity for the target substance. The sensor element according to claim 1, wherein the sensor element is capable of supporting a sensitive layer containing a trapping substance having the following. 【請求項４】 前記無機物または有機物が、担持補助層
を物理的または化学的に担持可能なものであり、さらに
該担持補助層が標的物質に親和性を有する捕捉物質を物
理的または化学的に担持可能なものであり、その結果、
前記均一層または混合層上に担持補助層を介して標的物
質に親和性を有する捕捉物質を含んでなる感応層を担持
可能なものとされてなる、請求項１、２に記載のセンサ
素子。4. The inorganic or organic substance is capable of physically or chemically supporting the supporting auxiliary layer, and the supporting auxiliary layer physically or chemically supports a capturing substance having an affinity for a target substance. Can be carried, and as a result,
The sensor element according to claim 1, wherein a sensitive layer containing a capture substance having an affinity for a target substance can be supported on the uniform layer or the mixed layer via a support auxiliary layer. 【請求項５】 前記混合層が、圧電素子からの距離に比
例して前記無機物または有機物の含有率が小さくなる、
傾斜組成を有するものである、請求項２〜４のいずれか
一項に記載のセンサ素子。5. The mixed layer, wherein the content of the inorganic substance or the organic substance decreases in proportion to the distance from the piezoelectric element,
The sensor element according to claim 2, wherein the sensor element has a gradient composition. 【請求項６】 前記混合層が、実質的に均質な組成を有
するものである、請求項２〜４のいずれか一項に記載の
センサ素子。6. The sensor element according to claim 2, wherein the mixed layer has a substantially homogeneous composition. 【請求項７】 前記圧電素子と前記均一層または混合層
との間に、導電性物質層が設けられてなる、請求項１〜
６のいずれか一項に記載のセンサ素子。7. A conductive material layer is provided between the piezoelectric element and the uniform layer or the mixed layer.
7. The sensor element according to claim 6. 【請求項８】 前記導電性物質が、金、銀、銅、白金、
鉄、炭素からなる群から選択されるものである、請求項
１〜７いずれか一項に記載のセンサ素子。8. The conductive material may be gold, silver, copper, platinum,
The sensor element according to any one of claims 1 to 7, wherein the sensor element is selected from the group consisting of iron and carbon. 【請求項９】 前記均一層あるいは混合層に含まれる無
機物が、硅素、チタン、アルミニウム、およびタンタル
からなる群から選択される物質、またはその酸化物、窒
化物、もしくはフッ化物、またはフッ化マグネシウムで
ある、請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ素
子。9. The inorganic material contained in the uniform layer or the mixed layer is a material selected from the group consisting of silicon, titanium, aluminum, and tantalum, or an oxide, nitride, fluoride, or magnesium fluoride thereof. The sensor element according to any one of claims 1 to 8, wherein 【請求項１０】 前記混合層に含まれる物質が金、銀、
銅、白金、鉄、炭素のいずれかと硅素酸化物またはチタ
ン酸化物のいずれかからなる、請求項１〜９のいずれか
一項に記載のセンサ素子。10. The substance contained in the mixed layer is gold, silver,
The sensor element according to claim 1, comprising one of copper, platinum, iron, and carbon and one of silicon oxide and titanium oxide. 【請求項１１】 標的物質と、前記均一層または混合層
上に担持された捕捉物質を含んでなる感応層との反応の
有無が、前記圧電素子表面の質量変化として表れる、請
求項１〜１０のいずれか一項に記載のセンサ素子。11. The presence or absence of a reaction between a target substance and a sensitive layer containing a trapping substance carried on the uniform layer or the mixed layer is represented as a change in mass of the surface of the piezoelectric element. The sensor element according to any one of the above. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか一項に記載
のセンサ素子の均一層または混合層上に、担持補助層が
設けられてなり、さらに該担持補助層上に標的物質に親
和性を有する捕捉物質を含んでなる感応層がさらに設け
られてなる、センサ素子。12. A supporting auxiliary layer is provided on a uniform layer or a mixed layer of the sensor element according to claim 1, and further has an affinity for a target substance on the supporting auxiliary layer. A sensor element, further comprising a sensitive layer containing a capturing substance having the following formula: 【請求項１３】 担持補助層が、ヒドロキシル、カルボ
キシル、アミノ、アルデヒド、カルボニル、エポキシ、
およびビニル基からなる群から選択される基を含んでな
る多糖類もしくは有機ポリマー、または前記基を含んで
なるモノマーからなるコポリマーである、請求項１２に
記載のセンサ素子。13. The method according to claim 13, wherein the auxiliary supporting layer comprises hydroxyl, carboxyl, amino, aldehyde, carbonyl, epoxy,
13. The sensor element according to claim 12, wherein the sensor element is a polysaccharide or an organic polymer comprising a group selected from the group consisting of and a vinyl group, or a copolymer comprising a monomer comprising the group. 【請求項１４】 前記捕捉物質が、蛋白質、ペブチド、
抗生物質、色素、核酸、農薬、微生物、ホルモン、もし
くはウイルス、またそれらの構成成分の抗原；これらの
抗原を認識するポリクローナル、モノクローナル、もし
くは組み換え抗体；または活性部位を破壊し結合部位の
機能のみを有する酵素、レクチン、核酸、もしくは生体
内のシグナル電達に関わるレセプターリガンドである、
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のセンサ素子。14. The capture substance, wherein the capture substance is a protein, a peptide,
Antibiotics, dyes, nucleic acids, pesticides, microorganisms, hormones, or viruses, or antigens of their components; polyclonal, monoclonal, or recombinant antibodies that recognize these antigens; Enzymes, lectins, nucleic acids, or receptor ligands involved in signal transmission in vivo
The sensor element according to claim 11. 【請求項１５】 前記圧電素子が圧電セラミックスであ
ることを特徴とする請求項１〜１４に記載のセンサ素
子。15. The sensor element according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a piezoelectric ceramic. 【請求項１６】 前記圧電素子が水晶振動子であること
を特徴とする請求項１〜１４に記載のセンサ素子。16. The sensor element according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a quartz oscillator. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれか一項に記載
のセンサ素子の製造法であって、圧電素子上に、導電性
物質を積層し、その上に無機物または有機物からなる層
を積層する工程を含んでなる、方法。17. The method for manufacturing a sensor element according to claim 1, wherein a conductive substance is laminated on the piezoelectric element, and a layer made of an inorganic substance or an organic substance is laminated on the conductive substance. A method comprising the step of: 【請求項１８】 請求項１〜１６のいずれか一項に記載
のセンサ素子の製造法であって、圧電素子上に、導電性
物質を積層し、その上に無機物または有機物からなる層
と積層し、その後熱アニーリングに付し、前記導電性物
質と前記無機物または有機物とを共に含む混合層とする
工程を含んでなる、方法。18. The method for producing a sensor element according to claim 1, wherein a conductive substance is laminated on the piezoelectric element, and a layer made of an inorganic substance or an organic substance is laminated on the conductive substance. And subsequently subjecting to thermal annealing to form a mixed layer containing both the conductive material and the inorganic or organic material. 【請求項１９】 請求項１〜１６のいずれか一項に記
載のセンサ素子の製造法であって、圧電素子上に、導電
性物質を積層し、その上に無機物または有機物からなる
層と積層し、その後両層をプラズマ処理により混合し、
前記金属と前記無機物または有機物とを共に含む混合層
とする工程を含んでなる、方法。19. The method for manufacturing a sensor element according to claim 1, wherein a conductive substance is laminated on the piezoelectric element, and a layer made of an inorganic substance or an organic substance is laminated on the conductive substance. Then, both layers are mixed by plasma treatment,
Forming a mixed layer containing both the metal and the inorganic or organic substance. 【請求項２０】 請求項１〜１６のいずれか一項に記載
のセンサ素子の製造法であって、圧電素子上に、導電性
物質と、無機物または有機物とを共蒸着させ、前記金属
と前記無機物または有機物とを共に含む混合層を形成す
る工程を含んでなる、方法。20. The method for manufacturing a sensor element according to claim 1, wherein a conductive substance and an inorganic or organic substance are co-deposited on the piezoelectric element, and the metal and the Forming a mixed layer containing both an inorganic substance and an organic substance. 【請求項２１】 圧電素子上に均一層または混合層を形
成する工程に先立ち圧電素子上に導電性物質からなる層
を形成し、該導電性物質層上に均一層または混合層を形
成する、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の方
法。21. forming a layer made of a conductive material on the piezoelectric element prior to the step of forming a uniform layer or a mixed layer on the piezoelectric element, and forming a uniform layer or a mixed layer on the conductive material layer; The method according to any one of claims 17 to 20. 【請求項２２】 被験試料中の標的物質の定量が測定可
能なセンサ装置であって、 請求項１〜１６のいずれか一項に記載のセンサ素子と、 前記センサ素子の均一層あるいは混合層上に担持した感
応層と前記試料とを接触させる手段と、 前記センサ素子の圧電素子の両面に積層した導電性物質
層に印加する手段と、 前記センサ素子の圧電素子の周波数を測定する手段とを
備えてなる、生体成分分析装置。22. A sensor device capable of measuring the quantity of a target substance in a test sample, comprising: a sensor element according to claim 1; and a uniform layer or a mixed layer of the sensor element. Means for contacting the sample with the sensitive layer carried by the sensor, means for applying a conductive material layer laminated on both surfaces of the piezoelectric element of the sensor element, and means for measuring the frequency of the piezoelectric element of the sensor element. A biological component analyzer provided. 【請求項２３】 便器に取付可能な支持体と、便器の横
断方向に延長しリム側部の上面から上方に離間した水平
な回転軸線を中心として揺動可能に前記支持体に支持さ
れた揺動アームと、前記揺動アームの自由端に担持され
た採尿容器と、便器リムの内側に近接する休止位置と便
鉢空間内に位置する採尿位置との間で前記採尿容器を移
動させるべく前記揺動アームを揺動させる駆動手段とを
備えた採尿手段と、前記採尿手段で収集された尿に含ま
れる所定の成分を分析する請求項２２記載の生体成分分
析装置とを備えたことを特徴とする尿分析装置。23. A support that can be attached to the toilet bowl, and a swing supported by the support so as to be able to swing about a horizontal rotation axis that extends in a transverse direction of the toilet and is spaced upward from an upper surface of a rim side portion. A moving arm, a urine collection container carried on a free end of the swing arm, and a urine collection container for moving the urine collection container between a rest position close to the inside of a toilet rim and a urine collection position positioned in a toilet bowl space. 23. A urine collecting means provided with a driving means for swinging a swing arm, and a biological component analyzer according to claim 22, which analyzes a predetermined component contained in urine collected by said urine collecting means. Urine analyzer. 【請求項２４】 前記支持体は平面視において便器のリ
ムの略前半の輸郭に沿って湾曲しかつ該略前半を覆う形
状に形成し、前記支持体を便器リムの略前半の上面に載
置することにより採尿手段をリムに取付けるようにした
ことを特徴とする請求項２３記載の尿分折装置。24. The support body is curved along the substantially front half of the rim of the toilet rim in a plan view and is formed so as to cover the substantially front half, and the support is mounted on the upper surface of the substantially front half of the toilet rim. The urine separating apparatus according to claim 23, wherein the urine collecting means is attached to the rim by placing the urine collecting means on the rim.