(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に貯留された導電性又は半導電性の液体の液量を測定する液量測定装置であって、
前記容器内に深さ方向に延在して設置される基板上に、
前記基板の延在方向に延在しているとともに絶縁皮膜に覆われた抵抗部と、
前記延在方向に間隔を開けて前記抵抗部に接続された複数の単位電極部と、
前記複数の単位電極部に対向状態に並行して延在する共通電極部とを備え、
該共通電極部と前記抵抗部を介した前記複数の単位電極部との間に電圧を印加する電源部と、
前記抵抗部の電気抵抗変化に基づいて前記液量を算出する液量演算部とを備えていることを特徴とする液量測定装置。
【請求項２】
前記抵抗部が、前記単位電極部毎に接続して設けられ互いに直列に配線接続された複数の単位抵抗部で構成されていることを特徴とする請求項１記載の液量測定装置。
【請求項３】
前記単位抵抗部が、チップ抵抗部品であることを特徴とする請求項２記載の液量測定装置。
【請求項４】
前記電源部が、前記電圧として交流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項１から３の何れか記載の液量測定装置。
【請求項５】
前記共通電極部及び前記単位電極部が、金、白金、パラジウム、銀、塩化銀、カーボンの少なくとも１つで形成又は皮膜されていることを特徴とする請求項１から４の何れか記載の液量測定装置。
【請求項６】
容器中の尿の液量を測定するとともに尿の化学特性を測定する尿検査装置であって、
前記液量を測定する請求項１から５の何れかに記載の液量測定装置と、
前記容器内に浸けられて前記尿に含まれる化学物質の濃度を測定するセンサ部と、
前記センサ部を駆動計測して化学物質の濃度を算出する濃度検出部と、
前記液量測定装置の測定値と前記濃度検出部の測定値とから前記尿に含まれる化学物質量を演算する演算部とを備えていることを特徴とする尿検査装置。
【請求項７】
前記センサ部が、前記液量の温度を測定する温度センサ部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の尿検査装置。
【請求項８】
前記センサ部が、前記基板上に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の尿測定装置。
【請求項９】
前記センサ部が、前記尿の塩分濃度を測定する塩分センサ部であることを特徴とする請求項６から８の何れかに記載の尿検査装置。
【請求項１０】
前記センサ部が、前記尿の尿糖濃度を測定する尿糖センサ部であることを特徴とする請求項６から８の何れかに記載の尿検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器中に貯留された尿などの液体の液量と、この液体中の塩分、糖分等の化学物質濃度を検出する液量測定装置及び濃度検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高齢化が年々進む今日では、生活習慣病が大きな社会問題になってきている。生活習慣病の発生要因は、栄養摂取、運動、ストレス、喫煙、飲酒、遺伝等の多くの要因が複雑に絡み合っていることがわかっているが、とりわけ栄養摂取が最も重要な要因になっている。中でも高血圧は塩分の過剰摂取が大きな要因である。過剰に摂取された塩分のほとんどは尿中に排泄されるので、尿を２４時間ためて分析すれば１日あたりの塩分摂取量を推定することができる。一方糖尿病では、血液中の血糖値がある程度高くなってくると尿中に排泄されるので、２４時間尿を分析すれば１日あたりの排泄尿糖量を知ることができる。
【０００３】
上記の観点から、本発明者の１人である栃久保修等は、早朝尿（朝起きたときに排泄した尿）を対象として紙コップにつけた目盛りで尿量を測定し、尿試験紙で塩分濃度を測定して、簡易的に１日あたりの塩分排泄量を求める液量測定装置及び尿検査装置を開発した（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００４】
このような液量測定装置及び尿検査装置は、尿の重量と比重を測定し、重量と比重値から尿量を求める方法（例えば、特許文献２参照。）、圧力センサーを用いる方法（例えば、特許文献３参照。）など多くの方法が提案されている。
【０００５】
一般分野の液量測定装置としては、光や超音波を使用して液面を計る方法、液に浮き子を浮かべて浮き子の位置を測定する方法、槽の底の液圧を測る方法、２電極を液中に浸漬し電気容量の変化を利用する方法、電極を液中に浸漬して液の電導率を測定する方法、抵抗体を液中に浸漬して抵抗体の抵抗を測定する方法、等の多くの方法が提案実用化されている。
【０００６】
この中で、抵抗体を液中に浸漬して抵抗体の抵抗を測定する装置は小型化、低価格化が可能な液量測定装置として一般的に使用される。
これらの例としては、容器の断面積が一定でない場合に抵抗体の抵抗分布を容器の形状に合わせて補償しているもの（例えば、特許文献４参照。）、測定用の抵抗体のほかに温度補償用の抵抗を追加して高精度化を測っているもの（例えば、特許文献５参照。）等がある。
【０００７】
【特許文献１】
実開平０１−１４８８６０号公報
【特許文献２】
特開平０５−１０７２４６号公報
【特許文献３】
特開平１１−１０８７３２号公報
【特許文献４】
特開平０５−３４１８８号公報
【特許文献５】
特開２０００−２８４２０号公報
【非特許文献１】
栃久保他、「尿中塩分濃度の簡易測定法」、医学のあゆみ、１９８４年、１３１巻、ｐ．５４５−ｐ．５５０
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液量検査装置及び尿検査装置においては、装置が大型なものであったり、所望する測定精度を得ようとすると価格が高くなってしまい、広く一般に普及するのは困難となっていた。
また、抵抗体が電極となっているため、抵抗体の表面で分極が生じやすく抵抗測定が不安定になってしまう不都合があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、液体による分極効果の影響を直接受けにくい抵抗体を有し、装置の小型化、低コスト化、高精度化を同時に満たすことができる液量測定装置及びこれを用いた尿検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明は、容器内に貯留された導電性又は半導電性の液体の液量を測定する液量測定装置であって、前記容器内に深さ方向に延在して設置される基板上に、前記基板の延在方向に延在しているとともに絶縁皮膜に覆われた抵抗部と、前記延在方向に間隔を開けて前記抵抗部に接続された複数の単位電極部と、前記複数の単位電極部に対向状態に並行して延在する共通電極部とを備え、該共通電極部と前記抵抗部を介した前記複数の単位電極部との間に電圧を印加する電源部と、前記抵抗部の電気抵抗変化に基づいて前記液量を算出する液量演算部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
この液量測定装置は、抵抗部が絶縁皮膜に覆われているので、液体と抵抗部が直接接触せず、液体による分極によって抵抗値が変動することが抑制される。また、単位電極部が間隔を開けて複数接続されているので、単位電極部の数と間隔とによって任意の分解能に設定可能である。
【００１２】
本発明は、請求項１記載の液量測定装置において、前記抵抗部は、前記単位電極部毎に接続して設けられ互いに直列に配線接続された複数の単位抵抗部で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この液量測定装置は、抵抗部が複数の単位抵抗部で構成されているので、要求される分解能や測定精度に応じて、単位抵抗部の数とそれぞれの抵抗値とを自由に設定することができる。
【００１４】
本発明は、請求項２に記載の液量測定装置であって、前記単位抵抗部が、チップ抵抗部品であることを特徴とする。
【００１５】
この液量測定装置は、単位抵抗部がチップ抵抗部品であるので、既製のチップ抵抗部品を用いることができ、低コスト化を図ることができるとともに、高精度の抵抗体を得ることができる。
【００１６】
本発明は、請求項１から３の何れか記載の液量測定装置であって、前記電源部が、前記電圧として交流電圧を印加するものであることを特徴とする。
【００１７】
この液量検出装置は、電極間に交流電圧が供給されるので、電極間で正負が一定の周期で交互に逆転し、直流電源の場合に発生する分極現象が生じず、安定した測定値が得られる。
【００１８】
本発明は、請求項１から４の何れか記載の液量測定装置であって、前記共通電極部及び前記単位電極部が、金、白金、パラジウム、銀、塩化銀、カーボンの少なくとも１つで形成又は皮膜されていることを特徴とする。
【００１９】
この液量測定装置は、上記の材料で電極部が形成又は皮膜されているので、測定誤差の少ない導電率が測定できる。
【００２０】
本発明は、容器中の尿の液量を測定するとともに尿の化学特性を測定する尿検査装置であって、前記液量を測定する請求項１から５の何れかに記載の液量測定装置と、前記容器内に浸けられて前記尿に含まれる化学物質の濃度を測定するセンサ部と、前記センサ部を駆動計測して化学物質の濃度を算出する濃度検出部と、前記液量測定装置の測定値と前記濃度検出部の測定値とから前記尿に含まれる化学物質量を演算する演算部とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
この尿検査装置は、上記発明の液量測定装置と化学物質の濃度を測定するセンサ部等が備えられているので、正確な尿量測定値に基づいて容器内の尿に含まれる化学物質の量が高精度に得られる。
【００２２】
本発明は、請求項６に記載の尿検査装置であって、前記センサ部が、前記液量の温度を測定する温度センサ部を備えていることを特徴とする。
【００２３】
この尿検査装置は、温度センサ部が設けられているので、尿の温度変化に伴う測定濃度の変動を考慮したより高精度の測定がなされる。
【００２４】
本発明は、請求項６又は７に記載の尿測定装置であって、前記センサ部は、前記基板上に設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この尿検査装置は、上記発明の液量測定装置とセンサ部が同一の基板上に一体に構成されるので、小型化や製造コストの低減を図ることができる。また、各別に容器内に挿入する必要がなく作業性が簡略化される。
【００２６】
本発明は、請求項６から８の何れかに記載の尿検査装置であって、前記センサ部は、前記尿の塩分濃度を測定する塩分センサ部であることを特徴とする。
【００２７】
この尿検査装置は、塩分センサ部が備えられているので、容器に採尿された尿量から尿中の塩分量を高精度に検出することができる。
【００２８】
本発明は、請求項６から８の何れかに記載の尿検査装置であって、前記センサ部が、前記尿の尿糖濃度を測定する尿糖センサ部であることを特徴とする。
【００２９】
この尿検査装置は、尿糖センサ部が備えられているので、容器に採尿された尿量から尿中の糖分量を高精度に検出することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第1の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
図１に示す尿検査装置１０は、断面積一定の容器１１に採取された尿Ｌの量を測定する液量測定装置１２と、尿Ｌ中の塩分濃度を測定する塩分センサ部１４と、前記センサ部を駆動計測して塩分濃度を算出する塩分濃度検出部（濃度検出部）１５と、尿Ｌの量と塩分濃度とから尿Ｌ中の塩分量を演算する塩分演算部（演算部）１６と備えている。
【００３１】
液量測定装置１２は、図２に示すように、容器１１の深さ方向に延在して設置される基板２０と、基板２０上にこの延在方向に延在する抵抗部２２と、抵抗部２２に上記延在方向に間隔を開けて接続された複数の単位電極部２４と、上記複数の単位電極部２４に対向状態に並行して延在する共通電極部２６とを備える測定部３０を有している。
【００３２】
また、液量測定装置１２は、測定部３０に交流電圧を印加する電源部３２と、測定部３０の電気抵抗を測定する抵抗測定部３４と、測定した電気抵抗変化に基づいて予め作成した抵抗値対液量の検量線から液量を算出する液量演算部３６とを備えている。
抵抗測定部３４は、抵抗部２２に流れる電流を電圧に変換してＡＤコンバータで抵抗値を測定するものである。
【００３３】
基板２０の上端部近傍には、外部機器とのインタフェースであるコネクタ４０が配設されており、このコネクタ４０は、抵抗部２２と導通される抵抗端子４１と、共通電極部２６と導通される電極端子４２とを備えている。
【００３４】
基板２０は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴフィルム）から形成されており、２０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．１ｍｍの大きさを有する。
抵抗部２２は、ビニル樹脂をバインダーとした抵抗カーボンペースト（株式会社アサヒ化学研究所製）から形成されており、１ｍｍあたり２ｋΩ以上、かつ、同じ単位長さ当たりの抵抗率を有するように基板２０上にスクリーン印刷されて形成されている。
【００３５】
図３に示すように、基板２０の表面には、単位電極部２４と共通電極部２６とを除く部分に、絶縁皮膜４４が形成されている。すなわち、抵抗部２２の表面は絶縁皮膜４４で覆われており、この絶縁皮膜４４は絶縁ペーストを塗布することによって形成されている。
【００３６】
単位電極部２４、及び共通電極部２６は、銀塩化銀ペースト（日本アチソン株式会社製）を塗布することによって形成されている。
単位電極部２４は、抵抗部２２から等間隔位置に離間して抵抗部２２の延在方向に２ｍｍの間隔をもって５０個引き出されている。これによって、１００ｍｍの深さを２ｍｍの分解能で測定することができる。
尿中に浸漬した単位電極部２４と共通電極部２６との間は、尿の導電率によって決まる抵抗値をもって接続されることになる。抵抗部２２における単位電極部２４の１ピッチあたりに相当する抵抗値は、上記抵抗値よりも十分大きく設定されるので、実質的には、単位電極部２４と共通電極部２６とは短絡した状態となる。
【００３７】
また、単位電極部２４の大きさ及び共通電極部２６との距離は、抵抗部２２の１分解能あたりの抵抗変化が尿の抵抗値（導電率）の１０倍程度が好ましい。そこで本実施形態では、単位電極部２４の大きさは１ｍｍ×１ｍｍに形成され、共通電極部２６との距離は３ｍｍとしている。
【００３８】
塩分センサ部１４は、基板２０下部に形成された一対の電極３８と、温度補償用のサーミスタ（温度センサ部）４５とを備え、塩分濃度検出部１５と電気的に接続され、電流測定回路と温度補償回路とが構成されている。
一対の電極３８は、基板２０上に銀塩化銀ペーストをスクリーン印刷して形成されている。
そのため、コネクタ４０には、一対の電極３８から導通される端子４６、４８と、サーミスタから導通される温度端子５０、５２とが形成されている。
【００３９】
次に、以上の構成からなる本実施形態の尿検査装置１０及び液量測定装置１２の使用方法について説明する。
早朝尿Ｌを容器１１に採った後、測定部３０を尿Ｌの深さ方向に容器１１内に挿入する。すると、測定部３０の下端部から尿Ｌの液面までの範囲にある抵抗部２２、単位電極部２４、及び共通電極部２６が尿Ｌ中に浸漬される。また、一対の電極３８及びサーミスタ４２も尿Ｌ中に浸漬される。
浸漬された単位電極部２４と共通電極部４０との間では、尿の導電率によって決まる抵抗によって接続されることになる。抵抗部２２における単位電極部２４の１ピッチあたりに相当する抵抗値は、これに比べて十分大きく設定されてるので、実質的には、上記２電極間で短絡されることになる。
【００４０】
上記の状態で電源部３２及び塩分濃度検出部１５から電圧を印加する。このとき、電極部分での分極を抑制するため、１ｋＨｚ程度の交流電圧を印加する。
すると、尿Ｌに浸された単位電極部２４と共通電極部２６との間が短絡して電流が流れる。この電流値を抵抗測定部３４にてＡＤコンバータで変換して抵抗値として測定する。
こうして測定された抵抗値は、容器１１の断面積が一定なので、抵抗値Ｒと液量Ｖとの間で成立する下記（１）式による演算処理が液量演算部３６にてなされて、測定した抵抗値とあらかじめ作成した抵抗対液量の検量線から液量が算出される。
なお、図４に、実際に測定した尿Ｌの量と抵抗値との関係を示す。
【００４１】
【数１】
0003712396.tif 000002
【００４２】
一方、一対の電極３８間も尿Ｌによって短絡し電流が流れる。この際の電気特性に応じて尿Ｌの導電率が求められる。また、サーミスタ４５によって尿Ｌの温度が測定される。
塩分センサ部１４によって得られた尿Ｌの導電率をサーミスタ４２によって得られた尿Ｌの温度によって補正して、尿Ｌ中の塩分濃度が塩分濃度検出部１５にて算出される。
この抵抗測定値と塩分濃度の測定値とが塩分演算部１６内にて処理されて、尿Ｌ中の塩分量が測定される。
【００４３】
この尿検査装置１０及び液量測定装置１２によれば、測定部３０を尿中に浸漬させることによって、尿量とともに尿中の塩分排泄量を算出することができる。また、この値を基に、患者の食事指導が可能となる。
【００４４】
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図５から図７を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
第２の実施形態と上記第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では、ポリエチレンテレフタレート樹脂製の基板２０に、抵抗部２２が抵抗カーボンペーストによって一体に形成されているのに対して、第２の実施形態では、ガラスエポキシ樹脂製の基板１３０上に銅で配線してニッケル金メッキをしたプリント配線板を使用し、複数の単位チップ抵抗（チップ抵抗部品）６０を直列に接続するとともに単位チップ抵抗６０と単位電極部２４とをそれぞれ接続して構成した点である。
【００４６】
すなわち、本実施形態における尿検査装置１００及び液量測定装置１１２は、測定部１２０の基板１３０上に、単位チップ抵抗６０が２ｍｍ間隔で５０個半田付けして配設されている。
また、図７に示すように、単位電極部２４と共通電極部２６と単位チップ抵抗６０の半田付け部分以外との領域外の表面は、ソルダーレジスト６２で覆われており、単位チップ抵抗６０とその半田付け部分とは、防湿コーティング材６４（信越化学製シリコーン樹脂）で覆われている。
【００４７】
以上の構成からなる本実施形態の尿検査装置１００及び液量測定装置１１２の使用方法は、第1の実施形態に示す使用方法と同様であるが、単位チップ抵抗６０が配設されているので、既製のチップ抵抗部品を用いることができ、低コスト化を図ることができるとともに、高精度の抵抗体を得ることができる。
【００４８】
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４９】
第３の実施形態と上記第２の実施形態との異なる点は、第２の実施形態では  尿検査装置１０が、尿Ｌ中の塩分濃度を測定する塩分センサ部１４と、尿Ｌの量と塩分濃度から尿Ｌ中の塩分量を演算する塩分演算部１６とを備えているのに対して、これらの代わりに第３の実施形態では、尿検査装置２００が、尿Ｌ中の糖濃度を測定する尿糖センサ部２７０と、尿糖センサ部を駆動計測して尿糖濃度を算出する尿糖濃度検出部（濃度検出部）２７１と、尿Ｌの量と尿糖濃度から尿Ｌ中の糖分量を演算する尿糖演算部２７２とを備えている点である。
【００５０】
尿糖センサ部２７０は、バイオセンサーであり、定電圧電源を含む尿糖濃度検出部２７１と電気的に接続されており、これらの間で測定回路が構成されている。
【００５１】
尿糖センサ部２７０は、尿中の糖であるグルコースをその酵素であるグルコースオキシターゼを用いて還元するよう構成されている。
コネクタ２７８には、尿糖センサ部２７０と導通される端子２８０、２８２が形成されている。
【００５２】
次に、以上の構成からなる本実施形態の尿検査装置２００及び液量測定装置１１２の使用方法について説明する。
早朝尿Ｌを容器１１に採った後、測定部１２０を尿Ｌの深さ方向から容器１１内に挿入する。すると、測定部１２０の下端部から尿Ｌの液面までの範囲にある抵抗部２２及び単位電極部２４、共通電極部２６が尿Ｌ中に浸漬される。また、同様に尿糖センサ部２７０も尿Ｌ中に浸漬される。
【００５３】
上記の状態で電源部３２から交流電圧を印加すると、第１の実施形態と同様の作用により尿Ｌの量が算出される。
一方、尿Ｌに尿糖センサ部２７０が浸されることによって、尿糖濃度検出部２７１にて尿Ｌ中の尿糖濃度が測定される。
この尿量に関する抵抗測定値と尿糖濃度の測定値とが尿糖演算部２７２内にて処理されて、尿Ｌ中の糖分量が測定される。
【００５４】
本実施形態では尿糖センサ部２７０を同一基板１３０上に設けているが、別の基板上に設けても構わない。
【００５５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
すなわち、高精度化する場合には、基板の構成材料をアルミナセラミックスとして、抵抗部、電極部、絶縁皮膜等のペーストを厚膜技術によってスクリーン印刷して焼成させてもよい。この場合、厚膜電極としては、パラジウム、銅等でも構わない。
【００５６】
また、電極間の抵抗値を測定しながら、レーザ光等の手段によって抵抗部の一部を除去加工して抵抗値を調整してもよい。この場合、厚膜技術では、抵抗値１％、温度係数２００ｐｐｍまで可能となる。
さらに、薄膜技術により抵抗部、電極部、絶縁皮膜等を基板上に蒸着又はスパッタリングさせてもよい。この場合、薄膜電極としては、金、白金、パラジウム等でもよい。このように抵抗値の調整をすれば、抵抗値０．１％、温度係数１０ｐｐｍまで可能となる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明した本発明においては以下の効果を奏する。
本発明の液量測定装置は、抵抗部が絶縁皮膜に覆われているので、分極現象が抑制され高精度な測定が可能になるとともに、低コストで小型化を図ることができる。
【００５８】
また、本発明の尿検査装置は、上記本発明の液量測定装置を備えているので、尿中塩分量或いは尿糖濃度等の尿内化学物質量を高精度に検出することができる。従って、小型かつ自動で安価な家庭用等の尿検査装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第1の実施形態における液量測定装置及び尿検査装置を示す概要図である。
【図２】  本発明の第1の実施形態における液量測定装置及び尿検査装置の測定部を示す平面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ部矢視断面図である。
【図４】  本発明の第1の実施形態における液量測定装置による尿量測定結果を示すグラフである。
【図５】  本発明の第２の実施形態における液量測定装置及び尿検査装置を示す概要図である。
【図６】  本発明の第２の実施形態における液量測定装置及び尿検査装置の測定部を示す平面図である。
【図７】  図６のＢ−Ｂ部矢視断面図である。
【図８】  本発明の第３の実施形態における液量測定装置及び尿検査装置を示す概要図である。
【図９】  本発明の第３の実施形態における液量測定装置及び尿検査装置の測定部を示す平面図である。
【符号の説明】
１０、１００、２００  尿検査装置
１２、１１２  液量測定装置
１４  塩分センサ部
１５  塩分濃度検出部
１６  塩分演算部
３２  電源部
３６  液量演算部
２０、１３０  基板
２２  抵抗部
２４  単位電極部
２６  共通電極部
４５  温度センサ部（サーミスタ）
４４  絶縁皮膜
６０  単位チップ抵抗（チップ抵抗部）
２７０  尿糖センサ部
２７１  尿糖濃度検出部
２７２  尿糖演算部
【図１】
0003712396.tif 000003
【図２】
0003712396.tif 000004
【図３】
0003712396.tif 000005
【図４】
0003712396.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003712396.tif 000008
【図７】
0003712396.tif 000009
【図８】
0003712396.tif 000010
【図９】
0003712396.tif 000011