JPH0735745A - 生体成分測定装置を備えた便器における生体成分測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】生体からの尿等***物中の生体成分を便器に設
けた測定装置にて測定するに際し、再現性良く且つ高精
度で自動測定できると共に、装置をコンパクトに構成で
きる生体成分の測定方法を提供する。 【構成】生体からの尿等***物を便器に設けたシリンダ
１４において採取し、同シリンダ１４，プランジャ２
８，ロッド３０，パルスモータ３２等を含む送液手段に
より送液通路３８を通じてサンプル液を測定セル４０へ
と送液してそこでサンプル液を所定時間停止させ、その
停止状態下でサンプル液の生体成分を検出・測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は生体成分測定装置を備
えた便器における生体成分測定方法に関し、特に自動測
定（分析）に適した方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
サンプル液の分析測定のための方法としてバッチ式測定
法と連続流れ式測定法とが主に用いられている。前者の
バッチ式測定法は、図７（イ）の模式図に示しているよ
うに１つのサンプル液Ａ，Ｂ，Ｃを１つの容器１００に
入れ、これを検出器１０２にセットして成分分析・測定
を行うものである。

【０００３】このバッチ式測定法は、各サンプル液間で
相互汚染が起こらず、またサンプル液が十分に化学平衡
に達した状態で検出を行うことができるので、測定の再
現性が高く、高感度で測定できる利点がある。

【０００４】しかしながら反面において測定の自動化を
考えた場合、サンプル液容器１００を検出器１０２まで
移動させることが必要であって、このための機構が複雑
となり、装置全体が大型となって便器における生体成分
の測定システムとしては不向きである。

【０００５】他方連続流れ式測定法は、図７（ロ）の模
式図に示しているようにサンプル液Ａ，Ｂ，Ｃとキャリ
ア液１０４とが交互となるようにそれらを送液通路を通
じて送液し、そしてこれら液を流通させつつサンプル液
が検出器１０２を通過する際にサンプル液中の成分を検
出器１０２にて検出・測定するものである。

【０００６】この連続流れ式測定法の場合、サンプル液
を入れた容器を移動させるといったことは必要でなく、
機構が簡単で装置の小型化が容易である他、サンプル液
も微量で足り、従って試薬の使用量を節約することがで
きるなどの利点を有しており、便器における生体成分の
測定方法としては上記バッチ式測定法に比べれば望まし
い方法と言える。

【０００７】しかしながらこの連続流れ式測定法の場
合、反面において次のような欠点がある。即ちこの方法
の場合、サンプル液の体積，試薬等の混合様式，測定セ
ル内での滞在時間等を厳密にコントロールする必要があ
るともに脈流の無い安定した送液が必要であって、この
ために高価な無脈流のポンプが不可欠である。

【０００８】またこの方法は、一度に連続して測定を行
うような臨床検査の分野では良いが、いつ何時便器が使
用されるか分らないような事情の下では採用の難しい方
法である。たとえ無脈流のポンプを使用したとしても、
安定した送液を行うためには、便器が使用される前にお
いてポンプのウォーミングアップのための時間が必要で
あり、結果的に便器不使用時にもポンプを運転させるこ
ととなって、試薬が多く浪費されてしまうことになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
課題を解決するためになされたものである。而して本願
の発明は、生体からの尿等***物を便器に設けた採取部
において採取し、送液手段によりサンプル液を送液通路
を通じて検出器の測定セルへと送液して該測定セルにお
いて所定時間停止させ、その停止状態下でサンプル液中
の生体成分を検出・測定することを特徴とする（請求項
１）。

【００１０】また本願の別の発明は、前記サンプル液を
前記採取部から連続的に前記測定セルに送液・供給する
ことを特徴とする（請求項２）。

【００１１】本願の更に別の発明は、前記サンプル液
を、前記送液通路における該サンプル液の先端が前記測
定セルを通過するに十分な量で予め設定した体積分だけ
送液したところで送液停止することを特徴とする（請求
項３）。

【００１２】本願の更に別の発明は、前記送液手段が、
シリンダと、該シリンダ内部をその軸方向に移動可能な
プランジャないしピストンと、該プランジャないしピス
トンを駆動する駆動部とを有し、該プランジャないしピ
ストンの移動により該シリンダ内のサンプル液を送液す
るものであることを特徴とする（請求項４）。

【００１３】本願の更に別の発明は、前記駆動部がパル
スモータから成っていることを特徴とする（請求項
５）。

【００１４】本願の更に別の発明は、前記パルスモータ
に予め定めたパルス数だけパルス供給することによって
前記プランジャないしピストンを対応する量だけ移動さ
せた上で停止させることを特徴とする（請求項６）。

【００１５】本願の更に別の発明は、前記シリンダが上
下向きに配置されるとともに上端が開放形状とされ、該
シリンダが該開放形状部を通じて***物の液を採取する
前記採取部を兼用していることを特徴とする（請求項
７）。

【００１６】

【作用及び発明の効果】以上のように本発明は、採取部
で採取した尿等のサンプル液を送液通路を通じて送液手
段により送液するとともに、サンプル液が検出器の測定
セル内に導かれた後は一旦そこで所定時間停止させ、そ
の停止状態でサンプル液中の生体成分の検出・測定を行
うものである。

【００１７】即ち本発明は前述の連続流れ式測定法のよ
うにサンプル液を検出器の測定セル内部を通過させつつ
測定を行うものではなく、測定セル内部でサンプル液を
一旦停止させた上で測定する。従って高価な無脈流ポン
プは必要でないし、また便器使用前においてポンプをウ
ォーミングアップ運転させるといったことも必要でな
い。従って試薬を浪費することも無い。またサンプル液
は微量で足りるから使用する試薬も少量で済む。

【００１８】更に連続流れ式測定法と同様、サンプル液
を送液通路を通じて測定セルまで送液するから、前述し
たバッチ式測定法のように容器を検出器まで運ぶための
複雑な機構を必要とせず、装置もコンパクトに構成でき
る。従って本発明の方法は便器における生体成分の自動
測定方法として好適な方法である。

【００１９】請求項２の発明は、サンプル液とキャリア
液とを交互とすることなくサンプル液を採取部より連続
的に供給して測定セルに導くもので、本発明によればサ
ンプル液の停止位置の制御が容易であり、サンプル液を
確実に測定セル内に導いた後に送液停止することができ
る。

【００２０】サンプル液を送液通路を通じて測定セルに
導いた上で送液停止する手段として、一定吐出量のポン
プを一定時間だけ作動させ、所定時間経過したところで
作動停止させるといったことが可能である。しかしなが
らこの場合、送液通路を送られるサンプル液の先端の停
止位置はある程度前後にばらつくこととなり、不正確と
なる。

【００２１】請求項３の発明は、サンプル液を採取部か
ら設定した一定体積分だけ送出するようにしたもので、
本方法によれば採取部から送り出される総液量を常に一
定とすることができ、従ってサンプル液の先端を再現性
良く常に一定の位置に停止させることができ、ひいては
検出器による測定を高精度で行うことができる。

【００２２】請求項４の発明は、シリンダと、内部を軸
方向に移動可能なプランジャないしピストンと、これを
駆動する駆動部とを有するように送液手段を構成したも
ので、本発明によれば設定した一定体積分だけのサンプ
ル液を送出することが容易である。

【００２３】請求項５の発明は、前記駆動部をパルスモ
ータにて構成するもので、本発明によれば送液量の制御
が容易であり、また請求項６の発明はかかるパルスモー
タに予め設定した一定数だけパルス供給して、プランジ
ャないしピストンを対応する量だけ移動させた上で停止
させるもので、本発明によれば確実に設定した一定体積
分だけサンプル液を送液することができる。

【００２４】請求項７の発明は、前記シリンダを上下向
きとし且つ上端を開放形状とすることによって、かかる
シリンダに採取部を兼用させるようにしたもので、本発
明によれば必要部品点数を少なくでき、装置のコンパク
ト化に寄与することができる。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図２において１０は洋風便器であって、１２
は洋風便器１０に備えられた生体成分測定装置である。
図３はこの生体成分測定装置１２の具体的構成を示した
ものである。この図において１４は採取部及び送液手段
の一部を兼ねたシリンダであって、便器のボール部に上
下向きに配設されている。

【００２６】このシリンダ１４は、隔壁１６によって上
シリンダ室１８と下シリンダ室２０とに区画されてお
り、またその上端は開放形状とされるとともに外周部に
ヒータ２４が設けられている。

【００２７】下シリンダ室２０にはピストン２６が摺動
可能に嵌合されているとともに、このピストン２６にプ
ランジャ２８が上下に一体移動する状態で固定されてい
る。ピストン２６はロッド３０を介してその駆動部であ
るパルスモータ３２に連結され、かかるパルスモータ３
２にてピストン２６及びプランジャ２８がロッド３０を
介して一体に上下動させられるようになっている。

【００２８】上シリンダ室１８にはポート３４，３６が
設けられている。ポート３４には送液通路３８が接続さ
れている。送液通路３８には検出器における測定セル４
０が接続されており、更にこの測定セル４０の下流側に
おいて第一の電磁バルブ４２が設けられている。

【００２９】送液通路３８はこの第一の電磁バルブ４２
を介して第一の連絡通路４３に接続され、その連絡通路
４３は下シリンダ室２０のポート４４に接続されてい
る。

【００３０】尚、測定セル４０には内部の液温を検出す
るためのサーミスタ４８が設けられており、また外周部
には液温をコントロールするためのヒータ４６が設けら
れている。

【００３１】５０は緩衝溶液タンクであり、内部の緩衝
溶液が供給通路５２及び第二の電磁バルブ５４，第二の
連絡通路５５，更に第一の電磁バルブ４２を介して下シ
リンダ室２０のポート４４又は測定セル４０へと供給さ
れるようになっている。

【００３２】一方、上シリンダ室１８のポート３６は、
上シリンダ室１８を洗浄するための洗浄用のポートであ
って、このポート３６には洗浄水（水道水）の供給通路
５６が接続されている。この供給通路５６には第三の電
磁バルブ５８が設けられている。

【００３３】上シリンダ室１８には、液温検出のための
サーミスタ６０と、内部の液を撹拌するための撹拌器６
２とが設けられている。これらは前記サーミスタ４８と
ともにコントロールパネル６４におけるマイクロコンピ
ュータ６６に電気的に接続されている。

【００３４】前記測定セル４０の内部には、センサ７０
が備えられている。センサ７０は、グルコース酸化酵素
を固定したグルコース酸化酵素固定化膜と酸素電極とを
有するもので、グルコース酸化酵素の働きの下でサンプ
ル液中のグルコース成分を酸化反応させ、そしてこれに
伴う溶存酸素量の変化を電気信号（電圧信号等）として
出力する。この電気信号はＡ／Ｄ変換器７２へと送ら
れ、デジタル信号化された上で、マイクロコンピュータ
６６に入力される。

【００３５】次に本発明の実施例方法を装置の作用とと
もに説明する。本実施例の方法では、図１の模式図に示
しているようにサンプル液１を送液手段にて採取部から
検出器２に連続的に送液し、そしてサンプル液１の先端
が検出器２を通過した位置で一旦送液を停止させ、その
停止状態下で測定を行うものである。而して測定終了後
においては、サンプル液１を逆方向に流して排出する。

【００３６】具体的には以下の通りである。即ち先ず図
５のタイムチャートに示しているように、測定準備スイ
ッチを押すことによってプランジャ２８及びピストン２
６を下降運動させ（測定準備工程）、シリンダ１４の上
端開口より***尿を上シリンダ室１８内に採取する（採
尿工程）。続いてスタートスイッチを押すことによって
プランジャ２８及びピストン２６を上昇運動させる（尿
サンプリング工程）。

【００３７】尚このとき第一の電磁バルブ４２は消磁状
態にあって、測定セル４０側の送液通路３８と下シリン
ダ室２０のポート４４とを遮断する一方、緩衝溶液の供
給通路５２とポート４４とを連通させた状態にある（図
５のタイムチャートではこの状態をオフ状態として表し
ている）。

【００３８】他方、第二の電磁バルブ５４はこのとき励
磁状態（図５のタイムチャートにおいてオン状態）にあ
って、緩衝溶液の供給通路５２と下シリンダ室２０のポ
ート４４とを第二連絡通路５５，第一電磁バルブ４２，
第一連絡通路４３を介して連通させた状態にある。

【００３９】従ってこの状態でプランジャ２８及びピス
トン２６が上昇運動させられると、上シリンダ室１８内
の尿が上端開口からオーバーフローさせられるととも
に、ピストン２６の上昇に伴って負圧発生した下シリン
ダ室２０に緩衝溶液がその負圧に基づいて導入される。

【００４０】尚この例では上シリンダ室１８の容量は
７．５ｍｌ，プランジャ２８が上昇端に到ったときの容
量は１．２ｍｌであり、従ってプランジャ２８が上昇端
に到った段階で、当初上シリンダ室１８内に採取された
尿の大部分が上シリンダ室１８からオーバーフローさせ
られる。

【００４１】さてプランジャ２８及びピストン２６が上
昇端に到ったところで、次に第一の電磁バルブ４２がオ
ン状態、つまり下シリンダ室２０のポート４４と測定セ
ル４０とを連通させる状態に、また第二電磁バルブ５４
がオフ状態、つまり第二の連絡通路５５と緩衝溶液の供
給通路５２とを遮断する状態に切り替えられる。

【００４２】尚これら電磁バルブ４２，５４の切替動作
はマイクロコンピュータ６６からの指令によって自動的
に行われる。またその際の指令信号の発生タイミング
は、パルスモータ３２に対して実際に供給したパルス数
ないしパルスモータの回転数検知に基づいて決定され
る。

【００４３】次にこの状態でプランジャ２８及びピスト
ン２６が下降運動させられるが、このとき下シリンダ室
２０のポート４４と上シリンダ室１８のポート３４とは
連通した状態にあるから、プランジャ２８及びピストン
２６の下降運動によって、下シリンダ室２０内に収容さ
れている緩衝溶液が第一連絡通路４３及び送液通路３８
を通じて上シリンダ室１８へと導入され、これにより上
シリンダ室１８内に残っている尿が緩衝溶液にて希釈さ
れる（図５中希釈工程）。このような希釈のための動作
を行わせるようにしているのは、採取した尿をそのまま
測定した場合、濃度が濃過ぎるからである。

【００４４】さて下降運動するプランジャ２８及びピス
トン２６は、下降端に到った後、引き続いて上昇運動に
転ずる（図５の希釈尿サンプリング工程）。而してプラ
ンジャ２８及びピストン２６が上昇運動を開始すると、
図４中(Ｉ)，(II)に示すように上シリンダ室１８内の尿
サンプル液がプランジャ２８によって押し退けられると
ともに、ピストン２６の上昇に伴い発生した負圧の吸引
力に基づいて上シリンダ室１８内の尿サンプル液が送液
通路３８内に押し出され、かかる送液通路３８を流通し
て測定セル４０内部へと導き入れられる。

【００４５】そして上シリンダ室１８から送液通路３８
内に連続的に押し出された尿サンプル液の先端が、図４
(III)に示しているように測定セル４０を通過して第一
の電磁バルブ４２の直前に到ったところで、図５のタイ
ムチャートに示すように再び第一電磁バルブ４２がオフ
状態、つまり下シリンダ室２０のポート４４側の第一連
絡通路４３を送液通路３８と遮断するとともに第二の連
絡通路５５と連通させる状態に切り替えられる一方、第
二の電磁バルブ５４がオン状態、つまり第二の連絡通路
５５と供給通路５２とを連通させる状態に切り替えられ
る。

【００４６】尚このときの電磁バルブ４２，５４の切替
えもマイクロコンピュータ６６からの指令によって行わ
れる。またマイクロコンピュータ６６からの指令信号の
発生タイミングは、パルスモータ３２に実際に供給した
パルス数ないしパルスモータ３２の総回転数検知に基づ
いて決定される。

【００４７】即ち上シリンダ室１８から送液通路３８に
送り出した尿サンプル液の先端が、第一電磁バルブ４２
の直前に到達するに必要な全送液量及びそのために必要
なピストン２６，プランジャ２８の移動ストローク、つ
まりパルスモータ３２に対する必要な供給パルス数は予
め分かっているから、パルスモータ３２に対してそのパ
ルス数だけパルス供給し、そしてその供給パルス分だけ
パルスモータ３２が回転した段階で電磁バルブ４２，５
４の切替指令信号を出すようにしているのである。これ
により尿サンプル液が丁度第一電磁バルブ４２の直前に
到ったところで正確にこれら電磁バルブ４２，５４を切
替動作させることができる。

【００４８】即ち本例では尿サンプル液の送液時間を制
御することによって尿サンプル液の先端の停止位置をコ
ントロールするのでなく、上シリンダ室１８から一定体
積の尿サンプル液を送液した時点で送液停止するように
しているのである。

【００４９】さて第一電磁バルブ４２がオフ状態となる
ことによって尿サンプル液の送液が停止され、この時点
から測定セル４０内部の尿サンプル中の生体成分、この
例ではグルコース成分が測定開始される。

【００５０】具体的には、尿サンプル液中のグルコース
成分がセンサ７０におけるグルコース酸化酵素の触媒作
用により酸素と反応させられ、そして消費された酸素の
量が酸素電極により電圧変化として検出され、更にＡ／
Ｄ変換器７２にてデジタル信号化された上でマイクロコ
ンピュータ６６に送られ、そこで演算処理され、操作・
表示部６８に表示される。

【００５１】尚図５及び図４中(III)に示すように第一
電磁バルブ４２がオフ状態に切り替えられてからもプラ
ンジャ２８及びピストン２６は上昇運動を継続する。而
してバルブ４２，５４が切替動作してからは、緩衝溶液
タンク５０内の緩衝溶液が下シリンダ室２０内へと導入
される。

【００５２】尚、尿サンプル液を第一電磁バルブ４２の
直前で停止させるようにしているのは、尿サンプル液が
下シリンダ室２０内に入り込むと、下シリンダ室２０が
尿サンプル液で汚染され、その後の洗浄が大変となるか
らである。換言すればこのようにすることによって、後
の洗浄操作を極めて簡単なものとすることができる。

【００５３】さて測定セル４０内のサンプル液中の成分
測定が終了すると、次に第一電磁バルブ４２がオン状
態，第二電磁バルブ５４がオフ状態とされた上、図４(I
V)，(Ｖ)に示すようにプランジャ２８及びピストン２６
が下降運動させられる。これに伴って下シリンダ室２０
内の緩衝溶液が第一連絡通路４３，第一電磁バルブ４２
を経て送液通路３８に押し返され、更に送液通路３８を
逆方向に流通させられて、上シリンダ室１８内に戻され
る。このとき測定セル４０内部が緩衝溶液によって綺麗
に洗浄される。

【００５４】引き続いて第三の電磁バルブ５８がオン動
作させられて洗浄水が勢いよく上シリンダ室１８内に噴
出され、同シリンダ室１８が清浄化される。

【００５５】以上のように本例の方法では、サンプル液
を採取部である上シリンダ室１８から送液通路３８を通
じて連続的に送液すると共に、サンプル液の先端が測定
セル４０を通過した位置で送液を停止し、その停止状態
の下でサンプル液の成分測定を行うものであり、正確且
つ再現性良く測定を行うことができる。

【００５６】因みに図６はグルコース濃度の種々異なる
サンプル液を調製して本例の方法により測定した結果を
示したもので、グルコース濃度とセンサ７０からの出力
電圧とはきれいな直線関係となっている。

【００５７】従ってこれを検量線として用い、出力電圧
からグルコース濃度を算出することによって、高い精度
で尿サンプル中のグルコース濃度を求めることができ
る。

【００５８】本例では、上シリンダ室１８及び測定セル
４０の内部の液温をサーミスタ６０，４８にて検出し、
且つヒータ２４，４６にて加温できるようにしている
が、これは次の理由に基づく。

【００５９】例えば上記グルコース酸化酵素を用いた反
応は、サンプル液の温度が低過ぎると良好に進行しな
い。そこで反応が良好に起こるように液の温度をコント
ロールするようにしているのである。

【００６０】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示である。例えば上例では尿中のグルコース
を測定する場合を例として説明したが、本発明は尿中の
他の種々成分、例えば尿中蛋白や乳酸その他の生体成分
を測定するに当って適用可能であり、これに応じて測定
セルの形態や内部構造、反応形態やセンサなどを適宜の
ものとすることが可能である。また排便中の成分を測定
するに際して適用することも可能である。

【００６１】その他本発明においては生体成分測定装置
の一部を便器本体と分離状態に設けることも可能である
し、また上記上シリンダ室１８内の液の送液を行うプラ
ンジャ２８をピストンに代えることも可能である等、本
発明はその主旨を逸脱しない範囲において、当業者の知
識に基づき様々な変更を加えた態様で実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例方法を模式的に表した図であ
る。

【図２】同実施例方法を実施するための測定装置を備え
た便器の図である。

【図３】図２における生体成分測定装置の構成を示す図
である。

【図４】図３に示す生体成分測定装置を用いた実施例方
法の要部工程の説明図である。

【図５】図３における各要素の作動タイミングを示すタ
イムチャートである。

【図６】同実施例方法に従ってグルコース濃度を測定し
た結果を示す図である。

【図７】本発明の背景説明のための説明図である。

【符号の説明】

１０ 洋風便器 １２ 生体成分測定装置 １４ シリンダ ２８ プランジャ ３２ パルスモータ ４０ 測定セル ４２，５４，５８ 電磁バルブ ４８，６０ サーミスタ ５０ 緩衝溶液タンク ６２ 撹拌器 ７０ センサ

フロントページの続き (72)発明者 石田 秀輝 愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地 株式 会社イナックス内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体からの尿等***物を便器に設けた採
   取部において採取し、送液手段によりサンプル液を送液
   通路を通じて検出器の測定セルへと送液して該測定セル
   において所定時間停止させ、その停止状態下でサンプル
   液中の生体成分を検出・測定することを特徴とする生体
   成分測定装置を備えた便器における生体成分測定方法。
2. 【請求項２】 前記サンプル液を前記採取部から連続的
   に前記測定セルに送液・供給することを特徴とする請求
   項１に記載の生体成分測定方法。
3. 【請求項３】 前記サンプル液を、前記送液通路におけ
   る該サンプル液の先端が前記測定セルを通過するに十分
   な量で予め設定した体積分だけ送液したところで送液停
   止することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体成
   分測定方法。
4. 【請求項４】 前記送液手段が、シリンダと、該シリン
   ダ内部をその軸方向に移動可能なプランジャないしピス
   トンと、該プランジャないしピストンを駆動する駆動部
   とを有し、該プランジャないしピストンの移動により該
   シリンダ内のサンプル液を送液するものであることを特
   徴とする請求項１，２又は３に記載の生体成分測定方
   法。
5. 【請求項５】 前記駆動部がパルスモータから成ってい
   ることを特徴とする請求項４に記載の生体成分測定方
   法。
6. 【請求項６】 前記パルスモータに予め定めたパルス数
   だけパルス供給することによって前記プランジャないし
   ピストンを対応する量だけ移動させた上で停止させるこ
   とを特徴とする請求項５に記載の生体成分測定方法。
7. 【請求項７】 前記シリンダが上下向きに配置されると
   ともに上端が開放形状とされ、該シリンダが該開放形状
   部を通じて***物の液を採取する前記採取部を兼用して
   いることを特徴とする請求項４，５又は６に記載の生体
   成分測定方法。