(57)【要約】【課題】糖尿に関する健康管理状態を簡易的に判定することが可能な生体モニタ装置及び尿の分析方法を提供すること。【解決手段】生体モニタ装置１００は、検出対象から水分を検出する第１の検出素子１０１と、前記検出対象からアンモニアを検出する第２の検出素子１０２と、前記検出対象からケトン体を検出する第３の検出素子１０３と、前記第１、前記第２及び前記第３の各検出素子の検出結果を基に、前記検出対象がケトン体を含む尿のにおいであるか否かを判定する判定部１２２を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象から水分を検出する第１の検出素子と、
前記検出対象からアンモニアを検出する第２の検出素子と、
前記検出対象からケトン体を検出する第３の検出素子と、
前記第１、前記第２及び前記第３の各検出素子の検出結果を基に、前記検出対象がケトン体を含む尿であるか否かを判定する判定部
を具備する生体モニタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体モニタ装置であって
前記判定部は、前記第１の検出素子の検出結果を基に前記検出対象に水分が含まれるか否かを判定する
生体モニタ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の生体モニタ装置であって、
前記判定部は、前記第１の検出素子の検出結果を基に前記検出対象に水分が含まれると判定すると、前記第２の検出素子の検出結果を基に前記検出対象にアンモニアが含まれるか否かを判定する
生体モニタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の生体モニタ装置であって、
前記判定部は、前記第２の検出素子の検出結果を基に前記検出対象にアンモニアが含まれると判定すると、前記第３の検出素子の検出結果を基に前記検出対象にケトン体が含まるか否かを判定する
生体モニタ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の生体モニタ装置であって、
前記判定部による判定結果を基に、前記検出対象に分析結果を付与する付与部を
更に具備する生体モニタ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の生体モニタ装置であって、
前記第１の検出素子、前記第２の検出素子、前記第３の検出素子のうち少なくとも１つの検出素子は、振動子と、前記振動子上に設けられた吸着膜を有する
生体モニタ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の生体モニタ装置であって、
前記第１の検出素子は、第１の振動子と、前記第１の振動子上に設けられたポリビニルアルコールからなる前記水分の気体分子を吸着する第１の吸着膜を有する
生体モニタ装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の生体モニタ装置であって、
前記第２の検出素子は、第２の振動子と、前記第２の振動子上に設けられた水酸基又はリン酸基を感応基としてもつ有機材料からなる前記アンモニアの気体分子を吸着する第２の吸着膜を有する
生体モニタ装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の生体モニタ装置であって、
前記第３の検出素子は、第３の振動子と、前記第３の振動子上に設けられたフッ化ビニリデン樹脂とトリフルオロエチレンを用いて形成された前記ケトン体の気体分子を吸着する第３の吸着膜を有する
生体モニタ装置。
【請求項１０】
検出対象から、水分、アンモニア及びケトン体を検出し、
前記検出結果を基に前記検出対象がケトン体を含む尿であるか否かを分析する
尿の分析方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の尿の分析方法であって、
前記検出対象がケトン体を含む尿であると分析すると、前記検出対象が尿糖を含む可能性が高い尿であると分析する
尿の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体モニタ装置及び尿の分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トイレ内に設置された洋式便器に装着可能な尿の分析を行い、個人の健康チェックを支援することができる健康管理装置が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。この健康管理装置では、採尿手段が設けられており、採取した尿の分析を行うよう構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２０９２８９号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７９２５号公報
【特許文献３】特開２０００−３１０６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の健康管理装置では、尿そのものを分析するため、採尿手段を設ける必要があり、この採尿手段を洗浄する洗浄機構を設ける等、大掛かりな構成が必要であった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、糖尿に関する健康管理状態を簡易的に判定することが可能な生体モニタ装置及び尿の分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る生体モニタ装置は、第１の検出素子と、第２の検出素子と、第３の検出素子と、判定部とを具備する。
上記第１の検出素子は、検出対象から水分を検出する。
上記第２の検出素子は、上記検出対象からアンモニアを検出する。
上記第３の検出素子は、上記検出対象からケトン体を検出する
上記判定部は、上記第１、上記第２及び上記第３の各検出素子の検出結果を基に、上記検出対象がケトン体を含む尿であるか否かを判定する。
【０００７】
本発明のこのような構成によれば、検出対象がケトン体を含む尿であるか否かを判定することができ、糖尿病の早期発見、糖尿病の状態や血糖コントロールが適切に管理できているかどうか等の体調の管理を簡便に行うことができる。
【０００８】
すなわち、第１及び第２の検出素子により、検出対象が排尿された尿か否かを判定することができる。
【０００９】
第１の検出素子により水分が検出されず、第２の検出素子によりアンモニアが検出された場合、例えば検出対象はトイレに付着した尿のにおいと判断することができる。一方、第１の検出素子により水分が検出され、第２の検出素子によりアンモニアが検出された場合、検出対象は排尿された尿の揮発成分であると判断できる。
【００１０】
また、第１の検出素子により水分が検出され、第２の検出素子によりアンモニアが検出されない場合、検出対象は尿以外の水分の気体分子であると判断することができる。一方、第１の検出素子で水分が検出され、第２の検出素子によりアンモニアが検出された場合、検出対象は排尿された液体の尿の気体分子と判断することができる。
【００１１】
このように第１及び第２の検出素子により、検出対象が排尿された尿か否かを判定することができる。これにより、排尿された尿由来のものでないものを誤って検出する誤検出の発生を少なくすることができ、精度の高い検出が行える。
【００１２】
そして、排尿された尿にケトン体が含まれているか否かを検出することにより、糖尿病の早期発見、体調管理を簡便に行うことが可能となる。
ここで、アセトン、アセト酢酸、ヒドロキシ酪酸は、脂肪が分解されてエネルギー源として利用される際に生成され、総称してケトン体と呼ばれる。糖尿病等でインスリンの不足等の理由によって、糖質が十分あるにもかかわらず、糖質をエネルギー源として適切に利用できずに脂肪をエネルギー源として利用すると、ケトン体が生成され、尿に排出される。したがって、ケトン体を含む尿を検出することにより、その尿は糖尿病の可能性があるヒトの尿であると推測され、糖尿病の早期発見につながる。また、糖尿病であってもうまく血糖コントロールできていれば、ケトン体は正常時よりも多く尿中にでることはない。したがって、既に糖尿病であるとわかっているヒトにおいては、尿中のケトン体の検出の有無により、血糖コントロールが適切に管理できているか否かを判断することができ、体調管理に役立てることができる。
【００１３】
上記判定部は、上記第１の検出素子の検出結果を基に上記検出対象に水分が含まれるか否かを判定してもよい。
これにより、検出対象が、尿及び尿以外の水分であるかどうかを判断することができる。
【００１４】
上記判定部は、上記第１の検出素子の検出結果を基に上記検出対象に水分が含まれると判定すると、上記第２の検出素子の検出結果を基に上記検出対象にアンモニアが含まれるか否かを判定してもよい。
これにより、検出対象が、排尿されている尿、又は、尿以外の水分のどちらであるかを判断することができる。
【００１５】
上記判定部は、上記第２の検出素子の検出結果を基に上記検出対象にアンモニアが含まれると判定すると、上記第３の検出素子の検出結果を基に上記検出対象にケトン体が含まるか否かを判定してもよい。
これにより、検出対象が、ケトン体を含む尿、又は、ケトン体を含まない尿のどちらであるかを判断することができる。
【００１６】
上記判定部による判定結果を基に、上記検出対象に分析結果を付与する付与部を更に具備してもよい。
【００１７】
上記第１の検出素子、上記第２の検出素子、上記第３の検出素子のうち少なくとも１つの検出素子は、振動子と、上記振動子上に設けられた吸着膜を有してもよい。
このように検出素子としてＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）センサ素子を用いてもよい。
【００１８】
上記第１の検出素子は、第１の振動子と、上記第１の振動子上に設けられたポリビニルアルコールからなる上記水分の気体分子を吸着する第１の吸着膜を有してもよい。
このように、第１の検出素子として、ＱＣＭセンサ素子を用いることができ、ポリビニルアルコールからなる第１の吸着膜を用いて水分を検出することができる。
【００１９】
上記第２の検出素子は、第２の振動子と、上記第２の振動子上に設けられた水酸基又はリン酸基を感応基としてもつ有機材料からなる上記アンモニアの気体分子を吸着する第２の吸着膜を有してもよい。
このように、第２の検出素子として、ＱＣＭセンサ素子を用いることができ、水酸基又はリン酸基を官能基としてもつ有機材料からなる第２の吸着膜を用いてアンモニアを検出することができる。水酸基又はリン酸基を官能基としてもつ有機材料としては、例えばジテトラデシルリン酸等を用いることができる。
【００２０】
上記第３の検出素子は、第３の振動子と、上記第３の振動子上に設けられたフッ化ビニリデン樹脂とトリフルオロエチレンを用いて形成された上記ケトン体の気体分子を吸着する第３の吸着膜を有してもよい。
このように、第３の検出素子として、ＱＣＭセンサ素子を用いることができ、フッ化ビニリデン樹脂とトリフルオロエチレンを用いて形成された第３の吸着膜を用いてケトン体であるアセトンを検出することができる。
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る尿の分析方法は、検出対象から、ケトン体、アンモニア及び水分を検出し、上記検出結果を基に上記検出対象がケトン体を含む尿であるか否かを分析する。
【００２２】
上記検出対象がケトン体を含む尿の気体分子であると分析すると、上記検出対象が尿糖を含む可能性が高い尿であると分析してもよい。
このように、尿からケトン体を検出することにより、検出対象が糖尿病の可能性の高いヒトの尿の気体分子であり、尿は尿糖を含む可能性が高いと分析することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明によれば、検出対象がケトン体を含む尿か否かを簡易的に判定することができる生体モニタ装置及び尿の分析方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る生体モニタ装置を用いた生体モニタシステムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す生体モニタ装置の構成を示す図である。
【図３】図１に示す生体モニタ装置の検出方法を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す生体モニタ装置に設けられる各検出素子の吸着特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は、生体モニタ装置を用いた生体モニタシステムの構成を示す。図２は生体モニタ装置の構成を示す。生体モニタ装置１００は、例えば洋式トイレの便座の裏に装着可能に構成される。
生体モニタ装置１００は、検出対象から水分、アンモニア、ケトン体を検出し、これらの検出結果に基づいて、検出対象がケトン体を含む尿か否かを判定する。判定結果を基に生成される分析結果は後述する携帯機器といった表示装置にてユーザにより確認可能となっている。また、分析結果は検出日時と対応づけられて時系列に記憶可能に構成され、ユーザは時系列の分析結果を表示装置で確認することにより体調管理することが可能となっている。
【００２６】
生体モニタシステムは、生体モニタ装置１００と、生体モニタ装置１００で検出された結果を表示部２０１を有する表示装置としての携帯機器２００とを具備する。携帯機器２００と生体モニタ装置１００とは通信モジュールを用いて信号の無線送信が可能となっている。
【００２７】
[生体モニタ装置の構成]
生体モニタ装置１００は、基板（図示せず）と、第１の検出素子としての第１のＱＣＭセンサ素子（以下、第１のＱＣＭと称す）１０１と、第２の検出素子としての第２のＱＣＭセンサ素子（以下、第２のＱＣＭと称す）１０２と、第３の検出素子としての第３のＱＣＭセンサ素子（以下、第３のＱＣＭと称す）１０３と、第１の周波数カウンタ回路１１１と、第２の周波数カウンタ回路１１２と、第３の周波数カウンタ回路１１３と、情報処理部１２０と、温湿度センサ１３０と、電源回路１４０と、通信モジュール１５０と、リチウムイオンポリマー２次電池１６０と、充電回路１７０と、充電専用ＵＳＢ端子１８０と、電源スイッチ（電源ＳＷ）１９０とを具備する。
【００２８】
３つのＱＣＭ１０１〜１０３は、いずれも振動子としての水晶振動子と、該水晶振動子上に設けられた特定のガスを吸着する吸着膜を備えた構成を有しており、吸着膜の種類が異なるのみで基本構造は同じである。水晶振動子の共振周波数は吸着膜に吸着したガスの重量に比例して減少するので、水晶振動子毎に共振周波数の変化量を計測し、この計測結果を基に、検出対象に水分、アンモニア、ケトン体が含まれているか否かを検出することができる。
【００２９】
本実施形態においては、検出素子に共振周波数が９ＭＨｚの水晶振動子を用いるが、これに限定されない。例えば、水晶振動子以外にセラミック振動子、表面弾性波素子、カンチレバー、ダイヤフラムなどを用いることもでき、吸着膜のガス吸着による重量増加、膨張応力増加等の物理変化を検出し、電気信号に変換できるものであれば適用できる。
【００３０】
第１のＱＣＭ１０１（第２のＱＣＭ１０２、第３のＱＣＭ１０３）は、第１の水晶振動子１３（第２の水晶振動子２３、第３の水晶振動子３３）と、電極１１（２１、３１）と、第１の吸着膜１２（第２の吸着膜２２、第３の吸着膜３２）と、リードランド１６Ａ（２６Ａ、３６Ａ）と、リードランド１６Ｂ（２６Ｂ、３６Ｂ）と、リード１４Ａ（２４Ａ、３４Ａ）と、リード１４Ｂ（２４Ｂ、３４Ｂ）と、ピン端子１９Ａ（２９Ａ、３９Ａ）と、ピン端子１９Ｂ（２９Ｂ、３９Ｂ）とを有する。水晶振動子１３（２３、３３）は、ＡＴカットの水晶板である。
【００３１】
電極１１（２１、３１）は、水晶振動子１３（２３、３３）の両面にそれぞれ形成され、吸着膜１２（２２、３２）は水晶振動子１３（２３、３３）の一方の面に形成された電極１１（２１、３１）上に形成される。リードランド１６Ａ（２６Ａ、３６Ａ）は一方の面に形成された電極１１（２１、３１）と一体形成されてなり、リードランド１６Ｂ（２６Ｂ、３６Ｂ）は他方の面に形成された電極１１（２１、３１）と一体形成されてなる。
【００３２】
リード１４Ａ（２４Ａ、３４Ａ）及びリード１４Ｂ（２４Ｂ、３４Ｂ）は金属バネ材からなり、互いに平行に配置される。
リード１４Ａ（２４Ａ、３４Ａ）は、一端がリードランド１６Ａ（２６Ａ、３６Ａ）を介して一方の面に形成された電極１１（２１、３１）と電気的に接続し、他端がピン端子１９Ａ（２９Ａ、３９Ａ）に接続する。リード１４Ｂ（２４Ｂ、３４Ｂ）は一端がリードランド１６Ｂ（２６Ｂ、３６Ｂ）を介して他方の面に形成された電極１１（２１、３１）と電気的に接続し、他端がピン端子１９Ｂ（２９Ｂ、３９Ｂ）に接続する。
【００３３】
ピン端子１９Ａ（２９Ａ、３９Ａ）と、ピン端子１９Ｂ（２９Ｂ、３９Ｂ）は、基板上に設けられた端子台１８（２８、３８）に支持され、端子台１８（２８、３８）によって水晶振動子１３（２３、３３）は振動自在に支持される。
【００３４】
ＱＣＭ１０１（１０２、１０３）のピン端子１９Ａ（２９Ａ、３９Ａ）及び１９Ｂ（２９Ｂ、３９Ｂ）は図示しない発振回路に接続され、ＱＣＭ１０１（１０２、１０３）に駆動電圧が印加される。ＱＣＭ１０１（１０２、１０３）は、駆動電圧が印加されると、水晶振動子１３（２３、３３）は固有の共振周波数（本例では９ＭＨｚ）で振動する。
【００３５】
そして、吸着膜１２（２２、３２）がガスを吸着することにより質量が変化し、その吸着量に応じて水晶振動子１３（２３、３３）の発振周波数は低下する。第１のＱＣＭ１０１、第２のＱＣＭ１０２、第３のＱＣＭ１０３は、それぞれ第１の周波数カウンタ回路１１１、第２の周波数カウンタ回路１１２、第３の周波数カウンタ回路に接続される。第１の周波数カウンタ回路１１１（第２の周波数カウンタ回路１１２、第３の周波数カウンタ回路１１３）は、第１のＱＣＭ１０１（第２のＱＣＭ１０２、第３のＱＣＭ１０３）の共振周波数を検出する。各周波数カウンタ回路１１１〜１１３からは、検出された共振周波数の電気信号が情報処理部１２０に出力される。
【００３６】
第１のＱＣＭ１０１は水分を検出し、第２のＱＣＭ１０２はアンモニアを検出し、第３のＱＣＭ１０３はケトン体を検出する。各ＱＣＭ１０１〜１０３それぞれに形成される吸着膜１２、２２、３２は、材料が異なり、吸着特性が異なる。吸着膜の詳細については後述する。
【００３７】
温湿度センサ１３０は、生体モニタ装置１００が載置される雰囲気の温度、湿度を検出するものである。吸着膜の種類によっては、雰囲気の温度又は湿度の変化により検出される共振周波数が大きく変動する。
本実施形態においては、温湿度センサ１３０により検出された温度を基に、各ＱＣＭ１０１〜１０３それぞれで検出された共振周波数は、温度による共振周波数変化をキャンセルするように補正される。温度に応じた共振周波数変化のデータは吸着膜毎に予め後述する情報処理部１２０の記憶部１２４に記憶されている。
【００３８】
また、温湿度センサ１３０により検出された湿度を基に、各ＱＣＭ１０１〜１０３それぞれで検出される共振周波数は、湿度による共振周波数変化をキャンセルするように補正される。湿度に応じた共振周波数変化のデータは吸着膜毎に予め後述する情報処理部１２０の記憶部１２４に記憶されている。
【００３９】
第１のＱＣＭ１０１においては、尿又は尿以外の水分がトイレに投入される状態でないときに検出された湿度を用いて共振周波数を補正する。第１のＱＣＭ１０１の第１の吸着膜１２は、水分を吸着する特性を有する検出素子であり、尿以外にも空気中の水分を吸着し、空気中の湿度によっても共振周波数が変化する。したがって、トイレが使われず排尿がなされていない状態であっても、空気中の湿度によって水分を検出する可能性がある。そこで本実施形態においては、尿又は尿以外の水分がトイレに投入される状態でないときに検出された湿度による共振周波数変化をキャンセルするように、第１のＱＣＭで検出された共振周波数を補正することにより、空気中の湿度に影響されることなく、尿又は尿以外の水分がトイレに投入されたか否かを判定することができる。尚、尿又は尿以外の水分がトイレに投入されている状態であるか否かは、温湿度センサ１３０から検出される湿度変化の経時変化をモニタすることにより判断可能である。温湿度センサ１３０により検出された湿度が、急激に変化した場合は尿又は尿以外の水分がトイレに投入されている状態であると判断され、急激な湿度変化が生じる前の段階の湿度に基づいて共振周波数変化の補正を行うことができる。
【００４０】
第２のＱＣＭ１０２及び第３のＱＣＭ１０３においては、尿又は尿以外の水分がトイレに投入されたときに検出された湿度を用いて共振周波数を補正する。
【００４１】
温湿度センサ１３０には、例えばセンシリオン社製のデジタル温湿度センサ（型番：ＳＨＴ２１）を用いることができる。
【００４２】
本実施形態では、各ＱＣＭで検出された共振周波数変化は、温湿度センサ１３０により検出された温度及び湿度を基に補正され、その補正後の共振周波数変化から後述する判定部１２２にて、検出対象が水分、アンモニア、或いはケトン体を含むか否かが判定される。
【００４３】
電源回路１４０は、入力電力から必要とされる出力電力を生成する。通信モジュール１５０は、生体モニタ装置１００と携帯機器２２０との無線接続に用いられる。生体モニタ装置１００は電池、例えばリチウムイオンポリマー二次電池１６０で作動可能に構成される。生体モニタ装置１００は、リチウムイオンポリマー二次電池１６０の充電を行うための充電回路１７０及び充電専用ＵＳＢ端子１８０を備えている。また、生体モニタ装置１００には、生体モニタ装置１００の電源のオン、オフを行う電源スイッチ（電源ＳＷ）１９０が設けられている。通信モジュール１５０には、例えばBLUETOOTH（登録商標）等を用いることができる。
【００４４】
情報処理部１２０は、入力部１２１と、判定部１２２と、付与部１２３と、記憶部１２４と、出力部１２５とを有する。
【００４５】
入力部１２０には、第１の周波数カウンタ回路１１１、第２の周波数カウンタ回路１１２、第３の周波数カウンタ回路１１３それぞれで検出された第１のＱＣＭ１０１の共振周波数の電気信号、第２のＱＣＭ１０２の共振周波数の電気信号、第３のＱＣＭ１０３の共振周波数の電気信号、及び、温湿度センサ１３０で検出された温度及び湿度情報が入力される。
【００４６】
判定部１２２は、入力部１２０に入力された各ＱＣＭ１０１〜１０３の共振周波数の電気信号及び温度、湿度の情報を基に、検出対象がケトン体を含むか否か、アンモニアを含むか否か、水分を含むか否かを判定する。判定部１２２により、検出対象がケトン体を含む尿であるか否かが判定される。
【００４７】
判定部１２２は、入力された温度、湿度を基に、各ＱＣＭ１０１〜１０３の共振周波数変化を補正する。この補正された第１のＱＣＭの共振周波数変化から検出対象に水分が含まれているか否かを判定する。また、補正された第２のＱＣＭの共振周波数変化から検出対象にアンモニアが含まれているか否かを判定する。また、補正された第３のＱＣＭの共振周波数変化から検出対象にケトン体が含まれているか否かを判定する。
【００４８】
付与部１２３は、判定部１２２の判定結果に基づいて分析結果を生成し、検出対象に対し分析結果を付与する。分析結果は、尿を含む水分でないものの気体分子の可能性が高い、尿以外の水分の気体分子の可能性が高い、ケトン体を含まない尿の気体分子である、ケトン体を含む尿の気体分子である、のいずれかである。
【００４９】
付与部１２３は、検出対象にケトン体を含まない尿の気体分子であるという分析結果を付与する場合は、糖尿病である可能性が低い、或いは、ユーザが既に糖尿病であるとわかっているのであれば、血糖コントロールが適切な状態である、という分析結果も合わせて、その検出対象に付与する。
また、付与部１２３は、検出対象にケトン体を含む尿の気体分子であるという分析結果を付与する場合は、ユーザが糖尿病である可能性が高い、或いは、ユーザが糖尿病であることが既にわかっているのであれば、適切に血糖コントロールできていない可能性があるという分析結果も合わせて、その検出対象に付与する。
【００５０】
ここで、糖尿病等でインスリンの不足等の理由によって、糖質が十分あるにもかかわらず、糖質をエネルギー源として適切に利用できずに脂肪をエネルギー源として利用すると、ケトン体が生成され、尿に排出される。正常な尿中にもケトン体は存在するが、ごく僅かな量である。詳細については後述するが、第３のＱＣＭ１０３の検出結果がある一定量以上であった場合、ケトン体が含まれると判定され、ある一定量を満たさない場合、ケトン体は含まれていないと判定される。また、糖尿病であっても適切に血糖コントロールできていれば、ケトン体が正常時よりも多く尿中にでることはなく、ケトン体の検出により、血糖コントロールが適切になされているか否かを判断することができる。
【００５１】
このように、尿中にケトン体が含まれているか否かを検出することにより、糖尿病の早期発見が可能となり、また既に糖尿病であるとわかっているユーザにとっては、糖尿病の状態又は血糖コントロールが適切になされているか否かの指標となり、体調管理に役立てることができる。
【００５２】
記憶部１２４は、検出日時と、入力部１２１に入力された各ＱＣＭ１０１〜１０３の共振周波数変化、付与部１２３により付与された分析結果を対応づけて記憶し、これらデータを時系列に記憶する。
【００５３】
出力部１２５は、記憶部１２４により記憶された検出日時、入力部１２１に入力された各ＱＣＭ１０１〜１０３の共振周波数変化、付与部１２３により付与された分析結果が含まれる分析結果信号を通信モジュール１５０に出力する。
分析結果信号は、通信モジュール１５０を介して、表示装置としての携帯機器２００に送信され、携帯機器２００の表示部２０１に分析結果等が表示される。また、情報処理部１２０と通信モジュール１５０は信号の送受信が可能となっており、携帯機器２００と情報処理部１２０とは通信モジュール１５０を介して信号の送受信が可能である。このように、分析結果を携帯機器２００の表示部２０１でユーザにより確認可能に構成される。
【００５４】
[吸着膜の構成及び特性]
次に、上述の各ＱＣＭに形成される吸着膜について説明する。図５は、各吸着膜の吸着特性を示す図である。
【００５５】
第１のＱＣＭ１０１に形成される第１の吸着膜１２は、特に水分の気体分子を選択的に吸着する特性を有する吸着膜である。第１の吸着膜１２には、水溶性の有機膜が適しており、例えばポリビニルアルコールを用いることができる。
【００５６】
第２のＱＣＭ１０２に形成される第２の吸着膜２２は、特にアンモニアの気体分子を選択的に吸着する特性を有する吸着膜である。第２の吸着膜２２には、アンモニアとの相互作用の大きい官能基を有する有機膜が適する。例えば水酸基又はリン酸基を官能基としてもつ有機材料からなる吸着膜を用いてアンモニアを検出することができる。水酸基又はリン酸基を官能基としてもつ有機材料としては、例えばジテトラデシルリン酸等を用いることができる。
【００５７】
第３のＱＣＭ１０３に形成される第３の吸着膜３２は、特にケトン体の気体分子を選択的に吸着する特性を有する吸着膜である。第３の吸着膜３２には、極性の高い有機膜が適しており、例えば第３の吸着膜３２はフッ素樹脂を含む材料から形成される。
【００５８】
本実施形態の第３の吸着膜３２は、フッ素樹脂としてのフッ化ビニリデン樹脂（ポリビニリデンフルオライド。以下、ＰＶＤＦと称す。）とトリフルオロエチレン（以下、ＴｒＦＥと称す。）を用いて形成される共重合体からなる。具体的には、ＰＶＤＦとＴｒＦＥとを、その配合重量比が８：２の割合となるように配合して共重合化した紛体をメチルケトンで溶解して溶液を作製し、この溶液をスピンコートで水晶振動子３３の一方の面に形成された電極３１上に塗布した後、乾燥炉で溶剤を揮発させて第３の吸着膜３２を成膜している。
【００５９】
ＰＶＤＦは、ＣＦ２とＣＨ２が交互に結合した直鎖上構造でフッ素原子が自由に回転できることで高い誘電特性を含む。ＴｒＦＥを用いることにより、吸着膜３２の成膜が容易となる。すなわち、ＰＶＤＦは、非常に結晶化度が高いため溶剤に溶解しづらく、溶解しても容易に析出してしまい、取り扱いにくい。しかし、ＴｒＦＥと共重合させることで結晶化を抑えることができ、成膜が容易となる。
【００６０】
フッ素樹脂としては、次のものを用いることができる。
例えば、四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）、四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（パーフルオロアルコキシアルカン）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー）、三フッ化塩化エチレン−エチレン共重合樹脂（エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー）、四フッ化エチレン・パーフルオロジオキシソール共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロジオキソールコポリマー）、及びフッ化ビニル樹脂（ポリビニルフルオライド）から選択される樹脂を用いることができる。
【００６１】
図４は、表面積０．２ｃｍ２、１μｍの膜厚に成膜された吸着膜１２、２２、３２がそれぞれ形成されたＱＣＭ１０１〜１０３の、各種ガスの吸着特性を示す図である。この特性評価は、（株）多摩デバイス社製のＱＣＭ測定器（型番：ＴＨＱ−１００Ｐ）を用いて行った。ガスとして、アセトン、アンモニア水（１０％）、水分（湿度８０％）を用いた。ＱＣＭ装置の中にＱＣＭ１０１〜１０３を配置し、ＱＣＭ装置内にガスを１種類ずつ導入して、一定流速、ここでは３００ｓｃｃｍの流速でガス検出素子にあて、その際の最大共振周波数変化をプロットし、吸着膜１２、２２、３２の吸着特性を評価した。
【００６２】
図４に示すように、第１のＱＣＭ１０１の第１の吸着膜１２は特にアンモニア水及び水分をよく吸着し、第２のＱＣＭ１０２の第２の吸着膜２２は特にアンモニア水の気体分子を吸着する。第３のＱＣＭ１０３の第３の吸着膜３２は、アセトンの気体分子を選択的に吸着する。図４に示すように、第２のＱＣＭに用いる第２の吸着膜２２及び第３のＱＣＭに用いる第３の吸着膜３２は、水分に対する吸着性が低く、湿度環境にあまり影響されない精度の高い検出が可能である。
【００６３】
このように各ＱＣＭの吸着膜を異ならせ、これらのＱＣＭの検出結果を基に、検出対象が、水分を含むか否か、アンモニアを含むか否か、ケトン体であるアセトンを含むか否かを判定することができる。そして、この判定結果に基づいて、検出対象が、尿及び尿以外の水分ではないものの気体分子の可能性が高い、尿以外の水分の気体分子の可能性が高い、アセトンを含まない尿の気体分子である、アセトンを含む尿の気体分子である、のいずれであるかを分析することができる。以下に、具体的な分析方法について説明する。
【００６４】
［分析方法］
図３は上述の生体モニタ装置１００を用いた分析方法を示す。表１は、各ＱＣＭの検出結果の組み合わせパターンと判定との関係を示す。
【００６５】
本実施形態の生体モニタ装置１００において、判定部１２２は、第１のＱＣＭ１０１の補正後の共振周波数変化が２５０Ｈｚ以上の場合、検出対象に水分が含まれると判定し、補正後の共振周波数変化が２５０Ｈｚに満たない場合、検出対象に水分が含まれないと判定する。
【００６６】
また、判定部１２２は、第２のＱＣＭ１０２の補正後の共振周波数変化が１００Ｈｚ以上の場合、検出対象にアンモニアが含まれると判定し、補正後の共振周波数変化が１００Ｈｚに満たない場合、検出対象にアンモニアが含まれないと判定する。
【００６７】
また、判定部１２２は、第３のＱＣＭの補正後の共振周波数変化が１００Ｈｚ以上の場合、検出対象にケトン体であるアセトンが含まれると判定し、補正後の共振周波数変化が１００Ｈｚに満たない場合、検出対象にケトン体であるアセトンが含まれないと判定する。
【００６８】
表１を用いて、各ＱＣＭの検出結果の組み合わせのパターンと判定との関係を説明する。表１において、第１の吸着膜１２では水分、第２の吸着膜２２ではアンモニア、第３の吸着膜３２ではアセトンが検出され、○は検出あり、×は検出なしを示す。
【００６９】
【表１】
2018105689.tif 000003
【００７０】
いずれの吸着膜においても検出ありの結果であるパターン１では、検出対象が、アセトンが含まれた尿の気体分子であり、糖尿病の可能性の高いヒトの尿、又は、血糖コントロールが適切に管理されていない糖尿病患者の尿である可能性が高い尿の気体分子であると分析される。
第１の吸着膜１２及び第２の吸着膜２２で検出あり、第３の吸着膜３２で検出なしの結果であるパターン２では、検出対象が、アセトンが含まれない尿の気体分子であり、糖尿病の可能性の低いヒトの尿、又は、血糖コントロールが適切に管理されている糖尿病患者の尿の気体分子であると分析される。
【００７１】
第１の吸着膜１２及び第２の吸着膜２２で検出なし、第３の吸着膜３２で検出ありの結果であるパターン３では、検出対象が、尿及び尿以外の水分ではないものの気体分子の可能性が高いと分析される。
第１の吸着膜１２及び第３の吸着膜３２で検出なし、第２の吸着膜２２で検出ありの結果であるパターン４では、検出対象が、尿及び尿以外の水分ではないものの気体分子の可能性が高いと分析される。
いずれの吸着膜においても検出なしの結果であるパターン５では、検出対象が、尿及び尿以外の水分ではないものの気体分子の可能性が高いと分析する。
第１の吸着膜１２で検出なし、第２の吸着膜２２及び第３の吸着膜３２で検出ありの結果であるパターン６では、検出対象が、尿及び尿以外の水分ではないものの気体分子の可能性が高いと分析される。
【００７２】
第１の吸着膜１２及び第３の吸着膜３２で検出あり、第２の吸着膜２２で検出なしの結果であるパターン７では、検出対象が、尿以外の水分の気体分子の可能性が高いと判定される。第１の吸着膜１２で検出あり、第２の吸着膜２２及び第３の吸着膜３２で検出なしの結果であるパターン８では、検出対象が、尿以外の水分の気体分子の可能性が高いと分析される。
【００７３】
次に上述の生体モニタ装置１００を用いた尿の分析方法について図３を用いて説明する。
生体モニタ装置１００は、検出対象の気体分子が流れると、第１のＱＣＭ１０１、第２のＱＣＭ１０２、第３のＱＣＭ１０３により気体分子が吸着される。第１の周波数カウンタ回路１１１、第２の周波数カウンタ回路１１２、第３の周波数カウンタ回路１１３により、第１のＱＣＭ１０１、第２のＱＣＭ１０２、第３のＱＣＭ１０３それぞれの共振周波数が検出される。各周波数カウンタ回路１１１〜１１３からは、検出された共振周波数の電気信号が情報処理部１２０に出力される。
【００７４】
入力部１２０に、第１の周波数カウンタ回路１１１、第２の周波数カウンタ回路１１２、第３の周波数カウンタ回路１１３それぞれで検出された第１のＱＣＭ１０１の共振周波数、第２のＱＣＭ１０２の共振周波数、第３のＱＣＭ１０３の共振周波数、及び、温湿度センサ１３０で検出された温度、湿度が入力される。
【００７５】
判定部１２２により、入力部１２０に入力された各ＱＣＭ１０１〜１０３の共振周波数の電気信号は、温度、湿度の情報を基に補正される。
次に、判定部１２２により、第１のＱＣＭ１０１の補正後の共振周波数変化が２５０Ｈｚ以上であるか否か、すなわち検出対象が水分を含むか否かが判定される（Ｓ１０１）。判定部１２２により、Ｓ１０１でＮｏと判定されると、付与部１２３により、尿を含む水分でないものの気体分子の可能性が高いという分析結果が検出対象に付与され、分析が終了する。
【００７６】
判定部１２２により、Ｓ１０１でＹｅｓと判定されると、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２で、第２のＱＣＭ１０２の補正後の共振周波数変化が１００Ｈｚ以上であるか否か、すなわち検出対象がアンモニアを含むか否かが判定される。
判定部１２２によりＳ１０２でＮｏと判定されると、付与部１２３により、尿でない水分の気体分子であるという分析結果が検出対象に付与され、分析が終了する。
【００７７】
判定部１２２により、Ｓ１０２でＹｅｓと判定されると、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３で、第３のＱＣＭ１０３の補正後の共振周波数変化が１００Ｈｚ以上であるか否か、すなわちアセトンを含むか否かが判定される。
判定部１２２により、Ｓ１０３でＮｏと判定されると、付与部１２３により、アセトンを含まない尿の気体分子であり糖尿病の可能性が低い、又は、血糖コントロールが適切な状態である、という分析結果が検出対象に付与され、分析が終了する。
【００７８】
判定部１２２により、Ｓ１０３でＹｅｓと判定されると、付与部１２３により、アセトンを含む尿の気体分子であり糖尿病の可能性がある、又は、血糖コントロールが適切な状態でない、という分析結果が検出対象に付与され、分析が終了する。
【００７９】
以上のように本実施形態においては、水分を検出する第１の検出素子、アンモニアを検出する第２の検出素子、アセトンを検出する第３の検出素子を用いて、検出対象がアセトンを含む尿の気体分子であるか否かを判定することができる。
これにより、検出対象が、アセトンを含む尿の気体分子であると判定された場合、検出対象が糖尿病のヒトの尿の気体分子の可能性が高く、その尿は尿糖を含む可能性が高いと分析される。この分析結果を基に、糖尿病の早期発見が可能となり、また糖尿病患者の血糖コントロールが適切に管理されているどうかを確認することができ体調管理に用いることができる。また、検出対象が、アセトンを含まない尿の気体分子であると判定された場合、ユーザが糖尿病である可能性は少ない、又は、既に糖尿病であるとわかっているユーザに対しては血糖コントロールが適切に管理されていると分析され、体調管理に用いることができる。
【００８０】
また、本実施形態においては、尿の気体分子を分析することにより糖尿に関する健康管理状態を判定するので、採尿する必要がなく、採尿手段及びこれを洗浄する洗浄機構等を設けなくてもよく、容易に分析を行うことができる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上述の実施形態においては、検出素子としてＱＣＭを用いてアセトン、アンモニア、水分の気体分子を検出したが、アセトンに代えて他のケトン体を検出するようにしてもよい。
【００８２】
また、上述の実施形態においては、生体モニタ装置１００とは別に設けている表示装置により分析結果が視認可能に構成され、また、表示部が、画像表示によってユーザへの分析結果の報知を行う報知手段となっているが、これに限定されない。
例えば、生体モニタ装置１００に表示部（報知部）を設け分析結果が表示されるようにしてもよい。
【００８３】
また、表示部による報知の他の形態の報知手段として、ランプ、スピーカを設けてもよく、ランプの点灯、スピーカからの音声で報知を行ってもよい。これら報知部は、付与部１２３により検出対象に付与された検出結果に基づいて報知を行う。尚、ランプ、スピーカ、生体モニタ装置外に配置された携帯機器等の表示装置の表示部、生体モニタ装置に設けられた表示部等の各報知手段は、それぞれ単独で設けてもよいし、複数組み合わせてもよい。
【００８４】
ランプの点灯による報知では、例えば、排尿が検出された状態（アンモニア及び水分の双方が検出された状態）でアセトンの検出があった場合には赤色のランプが点灯され、アセトンの検出がなかった場合には緑色のランプが点灯されるように構成する。赤色のランプの点灯は糖尿病の可能性があるという警告を示すものであり、緑色のランプの点灯は糖尿病の可能性は低いことを示すというよう構成することができる。
【００８５】
また、音声による報知では、排尿が検出された状態（アンモニア及び水分の双方が検出された状態）でアセトンの検出があった場合には、スピーカから「糖尿病の可能性があります。」又は「血糖コントロールがうまくいっていません。」と音声が流れ、アセトンの検出がなかった場合には「糖尿病の可能性は低いです。」又は「血糖コントロールがうまくいっています。」と音声が流れるように構成することができる。
【００８６】
このように、ユーザは、携帯機器や生体モニタ装置に設けられる表示部、スピーカやランプ等により尿の分析結果をリアルタイムに確認することができ、糖尿病の早期発見、体調管理に役立てることができる。
【００８７】
また、検出素子を設置する場所に関しては、トイレ内で尿の揮発成分を検知でき、かつ直接尿がかからない場所であればどの場所に設置してもよく、便座や蓋の他、便器から離れた壁等に設けることもできる。
また、上述の実施形態においては、空気中の水分を吸着する第１のＱＣＭ１０１から検出される共振周波数を、温湿度センサにより検出される湿度を基に補正し、この補正された共振周波数から検出対象に水分が含まれているか否かを判定していたが、これに限定されない。例えば、第１のＱＣＭ１０１から検出される共振周波数の経時変化をモニタし、急激に共振周波数が大きくなった時が尿又は尿以外の水分がトイレに投入された時であるとし、これを検出対象に水分が含まれているか否かの判定としてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１２  第１の吸着膜
１３  第１の振動子
２２  第２の吸着膜
２３  第２の振動子
３２  第３の吸着膜
３３  第３の振動子
１００  生体モニタ装置
１０１  第１の検出素子（第１のＱＣＭ）
１０２  第２の検出素子（第２のＱＣＭ）
１０３  第３の検出素子（第３のＱＣＭ）
１２２  判定部
【図１】
2018105689.tif 000004
【図２】
2018105689.tif 000005
【図３】
2018105689.tif 000006
【図４】
2018105689.tif 000007