(57)【要約】【課題】  便座型尿糖計においては、頻繁に尿測定を行うので、導管の汚れによって流れが悪くなり測定時間が遅くなったり詰まってしまう原因や、あるいは測定装置内は汚れによって測定誤差を生じる原因となる。【解決手段】  採尿部１と導管５の間に成分除去手段３を設けて尿糖測定成分を測定することにより、導管５，導管６３内の汚れや測定容器５５内の汚れを軽減することができる。さらに、成分除去手段３の通過時間をバルブ２を制御して効率のよい汚れの軽減が可能である。これにより、メンテナンス作業を軽減し、測定誤差を軽減することができるので、高精度測定が可能となる。旋光度測定や光吸収測定などの光学測定方式では光透過率を保持するという面で特に有効である。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
採尿手段によって集められた尿を搬送手段を経て測定手段に搬送することによって尿成分を測定する便座に備えられた尿成分測定装置であって、前記採尿手段と前記搬送手段との間に特定成分を除去するための成分除去手段を設けた尿成分測定装置。
【請求項２】
洗浄手段が前記搬送手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の尿成分測定装置。
【請求項３】
前記成分除去手段はイオン交換樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の尿成分測定装置。
【請求項４】
前記測定手段は光学測定手段またはバイオセンサであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の尿成分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は尿中に含まれる成分の測定、特にグルコース濃度を高精度に測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
尿中の成分を測定することは健康を管理する上で有用なことはよく知られている。特に尿中グルコース濃度の測定は年々増え続ける糖尿病の指標となるので重要である。尿中のグルコース濃度、すなわち尿糖を判別する方法としては試験紙を用いた方法が一般的である。試験紙には通常、酵素を用いてはいるが、使い捨てのものであるため、特にメンテナンス等は必要でない。しかし、この方式は第一に尿に触れる可能性が大きいため不衛生的であり、また、一度紙コップなどで尿を採取してから試験紙を浸すなど、作業も面倒である。また、試験紙法自体が定性的に判断するものであるため、定量的な測定はできないという問題点も挙げられる。
【０００３】
また、他にＧＯＤ法などの酵素を用いた酵素法が知られているが、この方法は測定原理上一つのセンサーの測定回数に限りがあるため一定期間ごとのセンサー部の交換、またメンテナンスが必要であり、その上、緩衝液、センサー部の保存液などの消耗品も必要となる。その点、旋光度を用いた光学的方式においては、直接試料に触れることなく測定することが可能であり、センサー部に汚れが付着することもないため、特に部品の交換や消耗品等を必要とせず、長い期間において測定が可能である。すなわち、旋光度を用いた光学的方式では測定に際して被験者が尿に触れる危険性もなく、装置構成によってはボタンを押すだけ、もしくは排尿するだけで尿糖値の定量的な測定ができ、無論、定性的に尿糖値レベルの判別をすることも可能である。
【０００４】
旋光度より試料内の旋光性物質の濃度を求める方法の原理は式１に基づく。
θ＝１／１００×[α]λT×ｃ×Ｌ  （式１）
ここで、θは旋光度であり、一般に右旋光方向を＋、左旋光方向を−とする。[α]λTは光線の波長がλ、温度がＴの場合の旋光性物質の比旋光度であり、物質固有の係数である。また、ｃは試料中の旋光性物質の濃度、Ｌは試料の光路長である。式１において、前述のように比旋光度[α]λTは濃度測定前に既知の係数であり、試料の光路長Ｌも同様に既知の値であるため、試料に光線を通したときの旋光度θを測定することにより、試料中の旋光性物質の濃度ｃを求めることが出来る。
【０００５】
しかし、旋光度を用いて尿糖を測定する上での問題点として、尿中に存在する旋光性物質はグルコースのみではないことが挙げられる。尿中のグルコース以外の主な旋光性物質としては、種々のアミノ酸、タンパク質などが挙げられる。アミノ酸の一般化学式は式２で表される。
ＲＣＨ（ＮＨ2）ＣＯＯＨ  （式２）
式２においてＲはアミノ酸の種類によって異なる。これによるとグリシンＲ＝Ｈ以外のアミノ酸のほとんどは不斉炭素を持つため、旋光度を持つ。また、生体に含まれるアミノ酸はほとんどがＬ型と言うことが知られている。また、タンパク質に関しては約２０種類のアミノ酸が大量にペプチド結合したものであり、分子量も数万と大きい分子である。このため、タンパク質はフィルターなどにより除去可能であると考えられ、アミノ酸が旋光度による尿糖測定において大きな阻害物質の一つであると考えられる。
【０００６】
これまで、アミノ酸に限らず、ある尿成分を測定する上で阻害物質となる成分の影響を取り除く手段として、様々な手法が考案されてきている。例えば、特許文献１によれば、
グルコースと例えばアルブミンの比旋光度の波長依存性の差を用いて、多波長の光で旋光度を測定し、測定した旋光度より連立方程式でグルコース濃度を算出する方法や、特許文献２によれば、試料に電界を印加し、電気泳動により阻害物質を測定に影響を与えない位置に局在化させる方法が挙げられている。
【０００７】
一方、市販の定量可能な尿糖計としては既にスティック状型尿糖計（OMRON社のバイオチェッカー、TANITA社のデジタル尿糖計）や便座に尿糖計を備えた便座型尿糖計（TOTO社のウェルユー）が販売されおり、いずれもＧＯＤ法などの酵素を用いた方式を採用している。上記２種の尿糖計のうち、便座型尿糖計は手を使わずに測定可能であるので衛生面において優位性がある。
【０００８】
図３は便座型尿糖計の１例の平面図を示す。図中便座本体５３は便座に接続され、便座部７５は蓋のように上下に開閉できる。採尿部５６は尿を採取するための容器であり、導管５７は中空であり、採尿部を指示する役目と共に採尿部５６によって採取された尿を通過させる搬送手段の役目を持つ。また、導管５７は機動部４４によって通常は便座部７５の裏の保持位置５４に収まっており、必要に応じて尿採取位置５９に移動する。水タンク５２は水洗用の水を貯めるための部分である。
【０００９】
尿糖測定装置４５は酵素方式を用いた尿糖を測定する装置であり、緩衝液および保存液が保持されている。尿糖測定装置４５と導管５７とは導管７１で接続されており、尿は上記の両導管を介して尿糖測定装置４５に導入される。操作ボタン４７は尿糖測定装置４５を操作するためのスイッチであり、表示装置４６は尿糖測定装置４５の状態や測定結果を表示する。また、測定し終わった尿は導管６０を通って便器へと排泄される。
【００１０】
現在の便座型尿糖計は酵素を用いた方式であるので、一定期間ごとのセンサー部の交換、メンテナンスが必要であり、緩衝液および保存液などの消耗品も必要となる。この問題の解決のためグルコース以外の上記除去方法にて旋光性成分を除去して、上記旋光度を用いた光学的方式を採用し、部品の交換や消耗品等を無くすことも考えられる。いずれの方式を採用しても上記便座型尿糖計においては、尿は採尿部から測定部まで導管を通って導かれる構造となる可能性が高い。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３５６０８９号公報（図１）
【特許文献２】特開２００４−２８８８９号公報（図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した便座型尿糖計においては、頻繁に尿測定を行うので、導管の汚れによって流れが悪くなり測定時間が遅くなったり詰まってしまう原因や、あるいは測定装置内は汚れによって測定誤差を生じる原因となる。
【００１３】
そこで、本発明では上述した問題点を解決し、アミノ酸などの阻害物質を含んだ尿においても短時間で誤差のない尿中のグルコース濃度を高精度に測定すると共に、尿成分による導管および測定装置における汚れを軽減することにより、汚れによる取り替え部分のないメンテナンスフリーな尿成分測定装置の構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの課題を解決するために本発明による濃度測定装置は、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明は、採尿手段によって集められた尿を搬送経路を経て測定手段に搬
送することによって尿成分を測定する便座に備えられた尿成分測定装置であって、採尿手段と搬送経路の間に特定成分を除去するための成分除去手段を有する。
【００１５】
採尿手段によって集められた尿を搬送手段を経て測定手段に搬送することによって尿成分を測定する便座に備えられた尿成分測定装置であって、採尿手段と搬送手段の間に特定成分を除去するための成分除去手段を有し、洗浄手段を前期搬送手段に接続することが好ましい。
【００１６】
また、本発明における成分除去手段はイオン交換樹脂で構成されることが好ましい。
また、本発明における測定手段は光学測定手段またはバイオセンサであることが好ましい。
【００１７】
（作用）
便座型尿糖計は採尿部から導管を介して尿成分測定部に送られて成分測定を行うのが通常である。この場合、尿の通過による導管の汚れは導管の詰まりの原因となり、測定時間がかかるばかりではなく、汚れが溶解した場合は測定精度にも影響を及ぼす。さらに、汚れにより導管が完全に詰まった場合は導管を交換する必要がある。
【００１８】
本発明においては、採尿部と導管の間に成分除去手段を設けて尿糖測定成分を測定することにより、導管内の汚れや測定容器内の汚れを軽減することができる。さらに、成分除去手段の通過時間をバルブを制御して効率のよい汚れの軽減が可能である。仮に、採尿部の手前に成分除去手段を備えれば、成分除去手段の通過時間を制御することは困難である。本発明は旋光度測定や光吸収測定などの光学測定方式においては、汚れによる光透過量の変化を軽減させるので特に有効である。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明のように、本発明の濃度測定装置においては、下記に記載する効果を有する。尿成分測定装置へ尿を導く導管内の汚れおよび尿成分測定装置内の汚れを軽減することにより、メンテナンス作業を軽減し、測定誤差を軽減することができるので、高精度測定が可能となる。旋光度測定や光吸収測定などの光学測定方式においては、光透過を保持するという面で特に有効である。さらには、旋光度測定方式を採用した場合にはグルコース以外の旋光性成分の除去を行う阻害成分除去と共に汚れを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明を利用した尿成分測定装置の最適な実施形態を説明する。
【００２１】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態の例である。図１において、便座本体１８は便座に接続され、便座部１４は蓋のように上下に開閉できる。採尿部１は尿を採取するための容器である。成分除去手段３は阻害成分を除去するための装置であり、この例ではイオン交換樹脂を採用している。導管５は中空であり、採尿部を指示する役目と共に採尿部１によって採取された尿を通過させる搬送手段の役目を持つ。また、導管５は機動部１７によって通常は便座部１４の裏の保持位置４６に収まっており、必要に応じて尿採取位置６２に移動する。水タンク４０は水洗用の水を貯めるための部分である。
【００２２】
光学系５１は旋光度を測定する光学方式を用いた尿糖を測定する装置であり、緩衝液および保存液が不要であるので、便座本体１８に収納されている。光学系５１と導管５とは導管６３で接続されており、尿は上記の両導管を介して光学系５１に導入される。操作ボタン４１は光学系５１を操作するためのスイッチであり、表示装置１９は光学系５１の測定結果を表示する。また、測定し終わった尿は導管７を通って便器へと排泄される。導線
４２は光学系５１の測定結果を制御回路に伝達する。
【００２３】
次に詳細構造について図２を用いて説明する。図２において採尿容器１は尿を採取するための容器であり、電磁弁２は採尿容器１と成分除去手段３の間に備えられた電磁弁であり、尿を一定量以上通さないよう開閉する。成分除去手段３には弱塩基性陰イオン交換樹脂（例えば三菱化学社製のWA20)が保持されており、脱着可能な構造となっているいる。導管５は成分除去手段３と測定容器５５の間をつないで尿を通す。電磁弁６は測定容器５５と導管７の間に備えられた電磁弁であり、尿を測定後に開く。導管７は測定し終わった尿を排出する。光学系５１は旋光度測定するための装置であり、機能は従来の技術で示したとおりである。
【００２４】
尿が採尿容器１に溜まると電磁弁２が開いて尿は成分除去手段３を通過する。このとき、尿中のグルコースは通り抜けるが、還元作用の強いビタミンＣやアミノ酸等の尿中イオンは成分除去手段３中の弱塩基性陰イオン交換樹脂にトラップされる。この時の流速は、これらの阻害成分が除去されるように最適化する。
【００２５】
さらに、尿は導管５を通って測定容器５５に溜まり、光学系５１にて旋光度測定が以下のごとく行われる。測定容器５５は光を透過させるように窓部をガラスで構成した容器である。レーザダイオード２１から出射した光束は、レンズ２２でコリメートされ、平行光となり、偏光子２３Ａにより、垂直方向から４５°傾斜した方向に振動する直線偏光になる。次に、液晶素子３１により水平方向もしくは垂直方向の偏光成分が位相変調される。液晶素子３１は、水平方向もしくは垂直方向に液晶分子長軸が揃ったホモジニアス配向の液晶素子であり、電圧印加により液晶分子が立ち、分子長軸方向の屈折率が変化し、位相変調を行う事ができる。
ここで、液晶素子３１により一方の偏光成分のみに位相変調を加えると、直交する偏光成分同士で干渉させる事になる。
【００２６】
次に、透過光はハーフミラー２４により反射光と直進光に分岐され、直進光は、水平軸と垂直軸が４５°傾斜した４分の１波長板２６Ａに入射し、水平・垂直方向の振動成分をそれぞれ反対方向に回転する円偏光成分に変換する事ができる。さらに、直進光は尿の測定容器５５に入射し、尿の旋光度に伴った右回り円偏光と左回り円偏光間で±θの位相差が与えられる。さらに、４分の１波長板２６Ａと光軸が一致もしくは直交する４分の１波長板２６Ｂを透過し、左右回りの円偏光が、それぞれ水平もしくは垂直方向に直交する偏光成分に変換される。
【００２７】
水平もしくは垂直方向から４５°傾斜した偏光子２３Ｂを透過する事により、上述の直交する偏光成分間の干渉信号が得られ、一方の光速が位相変調されているためビート信号が得られ、フォトダイオード２９Ａにより電気信号に変換される。フォトダイオード２９Ｂより得られるビート信号は、試料の旋光度の影響は受けておらず、フォトダイオード２９Ａ、２９Ｂの信号間の位相差により、尿の旋光度が検出されることによって濃度を求める事ができる。この尿は成分除去手段３を通過することにより、ビタミンＣは除去されているためこの旋光度はほぼグルコース濃度に依存する。測定し終わると第２の電磁弁６が開き、尿は導管７を通って排出される。ここで、導管５、導管６３および測定容器５５は尿中イオンが除去された状態であるので汚れが軽減される。
【００２８】
その後、電磁弁６を閉め電磁弁２が開いた状態で、電磁弁４を開く。すなわち、水道水によって測定容器５５、導管６３、成分除去手段３、電磁弁２および採尿容器１を洗浄する。特に成分除去手段３はイオン交換樹脂の洗浄として使われる試料が入る方向と逆の方向から洗浄する逆洗浄（逆洗)になるので効果的である。
洗浄終了後、電磁弁４および電磁弁６を開き、導管７を通して測定容器５５、導管６３
、成分除去手段３、電磁弁２および採尿容器１に溜まった水道水を排出する。
【００２９】
以上の構造と操作により効率の高い洗浄が可能となる。旋光度を測定する光学方式としたが、酵素方式等の他の方式で汚れを防ぐことが必要な方式であれば効果がある。また、測定対象を尿糖としたが、尿糖以外の尿成分の測定においても汚れを防ぐことが可能である。さらに、成分除去手段としてイオン交換樹脂としたが、分子膜フィルターや電気泳動を用いた装置でも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態における尿成分測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における尿成分測定装置の詳細構成を示す図である。
【図３】従来の便座型尿糖計の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
２    電磁弁
３    成分除去手段
５    導管
１４  便座部
５１  光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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