(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが使用する什器から取り出される当該ユーザの体内物質を含む排水物質を受け付ける受付部と、
前記受付部によって受け付けられた排水物質に、抗体又は抗原である反応物質と結合した磁気ビーズが混合された混合物に直流磁界を印加し、さらに交流磁界を印加することで発生する前記磁気ビーズの磁界の強さを、磁界センサによって前記排水物質と前記磁気ビーズとが混合されてから所定の時間が経過した後に測定する測定部と、
前記測定部によって測定された磁界の強さに基づいて、前記ユーザの体内に含まれる生体物質を予測する予測部と
を備える生体管理システム。
【請求項２】
前記受付部は、前記排水物質として、前記ユーザを洗浄するための洗浄器具を洗浄水により洗浄する什器から取り出される洗浄水、前記ユーザを洗浄水により洗浄する什器から取り出される洗浄水、又は、前記ユーザから当該ユーザの排出物が排出される什器から取り出される当該排出物を受け付ける、
請求項１に記載の生体管理システム。
【請求項３】
前記予測部による予測結果を表示装置に表示させる表示制御部をさらに備え、
前記予測部は、前記ユーザの体内に含まれると予測した所定の生体物質から、当該ユーザの健康状態を予測し、
前記表示制御部は、前記予測部によって予測された健康状態を前記表示装置に表示させる
請求項１又は２に記載の生体管理システム。
【請求項４】
前記予測部は、前記什器から取り出される排水物質と前記反応物質と前記磁気ビーズとが混合されてから所定の時間が経過した後に、前記ユーザの体内に所定の生体物質が含まれるか否かを予測し、前記所定の時間よりも長い時間が経過した後に、前記ユーザの体内に含まれる前記所定の生体物質の量を予測する
請求項１〜３のいずれか一つに記載の生体管理システム。
【請求項５】
前記什器から取り出される排水物質が流れる流路と、
前記流路を流れる排水物質に異なる反応物質を混合させる混合部とをさらに備え、
前記測定部は、前記混合部によって混合された反応物質毎に、当該反応物質が混合された混合物から発生する磁界を測定し、
前記予測部は、前記測定部によって測定された磁界に基づいて、前記混合部によって混合された反応物質毎に、当該反応物質との間で抗原抗体反応を起こす生体物質であって前記ユーザの体内に含まれる生体物質を予測する
請求項１〜４のいずれか一つに記載の生体管理システム。
【請求項６】
前記流路は、前記排水物質が流れる第１の流路と、前記第１の流路から分岐した複数の第２の流路とを有し、
前記混合部は、前記第２の流路毎に異なる反応物質を当該第２の流路に流れる排水物質と混合させ、
前記測定部は、前記第２の流路毎に、当該第２の流路を流れる混合物から発生する磁界を測定する
請求項５に記載の生体管理システム。
【請求項７】
前記測定部は、前記混合物が流れた前記流路を洗浄する洗浄水から発生する磁界を測定し、
前記予測部は、前記測定部によって測定された前記洗浄水からの磁界に基づいて、前記流路における洗浄状態を予測する
請求項５又は６に記載の生体管理システム。
【請求項８】
生体管理システムが、
ユーザが使用する什器から取り出される当該ユーザの体内物質を含む排水物質を受け付け、
受け付けられた排水物質に、抗体又は抗原である反応物質と結合した磁気ビーズを混合し、
混合された後の混合物に直流磁界を印加し、さらに交流磁界を印加することで発生する前記磁気ビーズの磁界の強さを、磁界センサによって前記排水物質と前記磁気ビーズとが混合されてから所定の時間が経過した後に測定し、
測定された磁界の強さに基づいて、前記ユーザの体内に含まれる生体物質を予測する、
生体管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、生体管理システム及び生体管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、先制医療や個別化予防の実現に向けて、世の中では様々な取り組みが進められている。ここで、先制医療とは、疾病の発症前に、高い精度で発症の予測若しくは発症前の診断を行い、発症前の適切な時期に治療的介入を実施して、発症を防止若しくは遅らせることをいう。また、個別化予防とは、各個人に適した疾病の予防をいう。【０００３】
健康状態の評価や疾病の発症に至る前の未病状態の判別を厳密かつ客観的に行うためには、体内の細菌や生体由来物質等に関する生体物質を精度良く検出することが望ましい。しかしながら、現状では、個人のライフログを収集し、本人にフィードバックする取り組み等が知られているに過ぎず、生体物質を精度良く検出することは困難な状況である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２７４７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２０７３５号公報
【特許文献３】特開２００５−０９１１５６号公報
【特許文献４】特開２００７−２４０２８９号公報
【特許文献５】特開２００６−２２６８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生体物質を精度良く検出することができる生体管理システム及び生体管理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る生体管理システムは、受付部と、測定部と、予測部と、判定部と、表示部とを備える。前記受付部は、トイレ又は洗面所に設置される什器であってユーザが使用する什器から取り出される当該ユーザの体内物質を受け付ける。前記測定部は、前記什器に設けられたセンサにより、前記受付部によって受け付けられた体内物質から、生体物質の特性を示す情報を測定する。前記予測部は、前記測定部によって測定された情報に基づいて、前記ユーザの体内に含まれる生体物質を予測する。前記判定部は、前記予測部によって予測された生体物質から前記ユーザの健康状態を判定する。前記表示部は、前記判定部で判定された健康状態に基づいて、前記ユーザに対するアドバイスを表示する。【０００７】
また、実施形態に係る生体管理システムは、受付部と、測定部と、予測部とを備える。前記受付部は、ユーザが使用する什器から取り出される当該ユーザの体内物質を含む排水物質を受け付ける。前記測定部は、前記受付部によって受け付けられた排水物質に、抗体又は抗原である反応物質と、磁気ビーズとが混合された混合物から発生する磁界を磁界センサによって測定する。前記予測部は、前記測定部によって測定された磁界に基づいて、前記ユーザの体内に含まれる生体物質を予測する。【０００８】
また、実施形態に係る生体管理システムは、受付部と、温度計測部と、予測部とを備える。前記受付部は、ユーザが使用する什器から取り出される当該ユーザの体内物質を受け付ける。前記温度計測部は、前記受付部によって受け付けられた体内物質と所定の反応物質との熱反応に基づく温度変化を計測する。前記予測部は、前記温度計測部によって計測された温度変化に基づいて、前記ユーザの体内に含まれる生体物質を予測する。
【発明の効果】
【０００９】
生体物質を精度良く検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態の一例を説明するための図。
【図２】図２は、実施形態に係る生体管理システムの一例を示す図。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るスマートブラシシステムの一例を示す図。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る磁界センサを示す上面図。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った矢視の概略断面図。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る他の磁界センサを示す上面図。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る磁界センサの他の例を示す図。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る処理回路の一例を示す図。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る宅内サーバの一例を示す図。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係るユーザ情報記憶部の一例を示す図。
【図１１】図１１は、第１の実施形態における表示例を示す図。
【図１２】図１２は、第１の実施形態における表示例を示す図。
【図１３】図１３は、第１の実施形態に係るスマートブラシシステムによる処理手順を示すシーケンス図。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係る洗浄処理を説明するための図。
【図１５】図１５は、第１の実施形態における表示例を示す図。
【図１６】図１６は、第１の実施形態に係るスマートシンクシステムの一例を示す図。
【図１７】図１７は、第１の実施形態に係るスマートトイレシステムの一例を示す図。
【図１８】図１８は、第２の実施形態に係るスマートトイレシステムの一例を示す図。
【図１９】図１９は、第２の実施形態に係る測定装置の一例を示す図。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係るセンサチップの一例を示す図。
【図２１】図２１は、第２の実施形態における酵素や補酵素の一例を示す図。
【図２２】図２２は、第２の実施形態における測定制御部による処理の一例について説明するための図。
【図２３】図２３は、第２の実施形態における表示例を示す図。
【図２４】図２４は、第２の実施形態の変形例に係るセンサチップの一例を示す図。
【図２５】図２５は、図２４のＢ−Ｂ線に沿った矢視の概略断面図。
【図２６】図２６は、環境温度と出力電圧との関係の一例を示す図。
【図２７】図２７は、第２の実施形態に係るハンディタイプのセンサを説明するための図。
【図２８】図２８は、酸化還元電流による尿糖検査の例を示す図。
【図２９】図２９は、実施形態に係る宅内サーバのハードウェア構成を示す図。
【図３０】図３０は、実施形態によって実現される社会を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る生体管理システム及び生体管理方法を説明する。なお、以下の実施形態においては、生体管理システムが、複数の手法（例えば、磁気的手法、熱的手法等）により生体物質を検出する例を説明するが、必ずしも、複数の手法を実現することが必須の構成ではない。生体管理システムや測定装置は、複数の手法のうちの一部の手法を実現する構成でもよい。
【００１２】
（実施形態の一例）
今日、誰もが、家族と地域の中で健康快活に、仕事や趣味に生きるのが理想だが、将来の病気への不安、痴呆、うつ、孤独感、離れた家族への心配等が、少子高齢化の進む現代社会において人々を脅かし、安寧な生活を蝕んでいる。このような状況において、誰もが、家族と社会の中で健康快活に、仕事や趣味に生きることを理想としている。その実現手段の１つが、『日常人間ドック』である。この『日常人間ドック』では、非意識（Unconscious  Sensing）技術により収集される生体情報を含む革新的なＰＨＲ（Personal  Health  Record）ビッグデータを基盤に、理想のライフスタイルを創造する。なお、センシングデータには、例えば、心拍数、ストレス、血圧、ホルモン、血中濃度、薬剤の服用量等がある。また、センシングデータである生体物質には、例えば、生体に含まれる物質や、生体由来物質や、生体の一部の物質や、生体の構成要素である物質等の生体情報がある。なお、生体物質の例としては、細菌、菌類、ウイルス、タンパク質、アミノ酸、ビタミン、酵素、ＤＮＡ（deoxyribonucleic  acid）、ＲＮＡ（ribonucleic  acid）、有機物質、糖分、塩分、胃酸、農薬、微生物、環境物質等が挙げられる。
【００１３】
以下に説明する実施形態では、ユーザが生活している中で、ユーザが日常使用する什器を介して、生体物質を収集することで、生活の中でさりげなく健康状態をユーザにフィードバックする日常人間ドックを実現することにより、結果として将来の病気への不安を解消する。なお、ここでいう什器とは、例えば、洗面所に設置される洗面台（シンク）、トイレに設置される便器などである。また、什器とは、例えば、洗面所に設置される歯ブラシ洗浄機なども該当する。
【００１４】
図１は、実施形態の一例を説明するための図である。図１では、日常人間ドックが活用されている将来の宅内の様子を示す。ここでは、宅内に、祖父、父、母、長女、長男等のユーザが暮らしており、別宅に祖母が暮らしているものとする。図１に示す実施形態では、ユーザ宅内の洗面所３１やトイレ３２及び３３において、ユーザの体内物質から、ユーザの体内に含まれる細菌や生体由来物質等の生体物質を予測する。ここでいうユーザの体内物質とは、ユーザから得られる物質に該当し、例えば、「唾液」、「汗」、「尿や便等の排出物」、「唾液や汗や尿や便等が含まれる洗浄水」、「体内から取得された血液」等が該当する。以下の実施形態では、例えば、ユーザが洗面所３１において使用した歯ブラシ（または、歯間を清掃するための歯間ブラシや、舌を清掃するための舌ブラシ）を洗浄した洗浄水から、体内に含まれる生体物質を予測する。また、例えば、ユーザがトイレ３２又は３３を利用した際に、肛門等を洗浄した洗浄水から、体内に含まれる生体物質を予測する。
【００１５】
そして、実施形態では、収集した生体物質に基づく健康情報をユーザにフィードバックする。例えば、洗面所３１を利用している母に対しては、洗面所３１の鏡に健康情報（「虫歯のおそれがある」といった情報等）を表示する。また、例えば、携帯端末装置を所有する父に対しては、その携帯端末装置に健康情報（「健康である」といった情報等）を表示する。また、例えば、装着型情報端末を所有する長女に対しては、その装着型情報端末に健康情報（「インフルエンザのおそれがある」といった情報等）を表示する。また、例えば、祖母が暮らす別宅にも実施形態に係る日常人間ドックが適用されている場合には、別宅から送信される祖母の健康情報も所定の表示装置に表示する。図１の例の場合、居間４０に置かれているモニタ（ディスプレイ）に、祖母を含む家族全員の健康情報や、健康情報から予測されるユーザへのアドバイスを表示する。このような生体物質の予測処理や健康情報の表示処理は、宅内に構築される生体管理システムによって実現される。例えば、生体物質の予測処理は、洗面所に設置される歯ブラシ洗浄機に組み込まれるセンサによって検知される情報に基づいて行われたり、トイレに設置される便器に組み込まれるセンサによって検知される情報に基づいて行われたり、ハンディタイプ（持ち運び可能な小型タイプ）の測定測定に組み込まれるセンサによって検知される情報に基づいて行われたりする。
【００１６】
ここで、図１に示したモニタに表示される「健康ニュース」について説明する。例えば、祖父が朝にトイレ３２に入り、尿の検査が行われたとする。この結果、生体管理システムが、毎日の検査の履歴から祖父の尿糖値が徐々に上昇していることを検知したものとする。すなわち、生体管理システムが、前日の酒の飲み過ぎや食べ過ぎによる一過性ではないことを検知したものとする。この場合、生体管理システムは、健康情報である尿糖値に基づいて、「お医者さんと相談して」といったアドバイスをモニタに表示する。このとき、生体管理システムは、尿糖値が所定の値（例えば、８０［ｍｇ／ｄｌ］）以上になった場合に、アドバスを表示することもできる。なお、空腹時の尿糖の検査では、血糖値が正常範囲以内（１１０［ｍｇ／ｄｌ］程度以内）である場合は、尿には糖が出にくいという性質があるが、糖尿病患者では、腎閾値（血糖値が１８０［ｍｇ／ｄｌ］程度）を超えると尿に排泄され、尿糖値が例えば、２０００［ｍｇ／ｄｌ］というように急激に増えるといわれている。すなわち、ユーザの体内から尿糖が検出され始めた時が疾病（例えば、糖尿病）の発症リスクの観点から重要である。
【００１７】
また、図１の例において、離れて暮らしている祖母が、トイレに行って、大便や小便の検査の結果、生体物質の中の病原体（細菌やウイルスなど）が見つからないが、祖父同様に尿糖値や乳酸値などが所定の値よりも高くなっているような場合、生体管理システムは、「病院へ行ってね」というアドバイスを表示する。このとき、生体管理システムは、ノロウイルスやＯ−１５７などの病原体であるウイルスが検出されたときには、「直ぐ病院に行って下さい！」などの命令的な強いアドバイスを表示してもよい。
【００１８】
また、図１の例において、母が、歯磨きをして、その歯ブラシの洗浄水から特定の菌（例えば、ミュータンス菌やラクトバチラス菌などの虫歯菌）が所定の値（例えば、１ｘ１０６個/ｍｌ）を超えるようになった場合に、生体管理システムは、「必ず病院へ行ってね！」といったアドバイスをモニタに表示する。
【００１９】
また、図１の例において、長女から吐き出された排水物（歯磨き後に口を濯いだ水、うがい時に吐き出した水、痰など）から微量のインフルエンザウイルスが検出された場合や、トイレでの尿検査の結果から微量のインフルエンザウイルスが検出された場合など、生体管理システムは、検出限界に近い微少量であっても、伝染の可能性など危険が高いので、例えば「必ず病院へ行ってね！」といった強い表現のアドバイスをモニタに表示する。なお、図１に示す長女は、右手の保持するハンディタイプの測定測定に痰などを注入することで、検査を行ったものとする。
【００２０】
また、図１の例において、長男が、これまで病院から風邪の症状で薬を処方してもらい、くすりを飲み続けて学校を休んでいたが、自宅のトイレ３３での病原菌の検出量が閾値以下になった場合、生体管理システムは、「明日から学校いいよ！」といったアドバイスをモニタに表示する。
【００２１】
このように、実施形態に係る生体管理システムは、単にユーザの現時点での健康状態を表示するだけではなく、現時点での健康状態から次の行動に対するアドバイスを表示することができる。例えば、学校において登校停止となる疾病（いわゆる感染症）の代表として、腸管出血性大腸菌感染症Ｏ−１５７が知られているが、生体管理システムは、ユーザから検出される菌に基づいて、「明日から学校いいよ！」等のアドバイスを表示することで、感染拡大を防止するツールとしての役割も担うことができる。
【００２２】
また、生体管理システムは、各家庭内で検出結果やアドバイスをユーザが見られるようにすることだけでなく、各ユーザの意思も反映できるような表示を実現してもよい。すなわち、病原体や生体由来物質などの生体物質の検査結果、特定菌や特定のウイルスの検出の有無、生体由来物質の量や日々の量の増加傾向などからの判断により、各個人へのメッセージの形で、個人の勝手な判断ではなく、検査結果に基づく適切は判断ができるようなアドバイスをモニタに表示する。このようにすることにより、ユーザにやさしい表現のメッセージ表示となり、検査結果に対する恐怖感を抱かせないことができる。また、生体管理システムでは、ユーザが更に詳しい結果を要求する場合には、要求された情報を表示ができるようにしてもよい。例えば、音声認識によるコンピュータとの対話形式で、必要な情報をモニタに表示するようにしてもよい。
【００２３】
このように、実施形態では、歯磨きや排尿や排便といった行為が行われる日常生活の中で、各ユーザの体内に含まれる生体物質を予測し、予測結果に基づく健康情報をフィードバックすることにより、日常生活の中であたかも人間ドックが日々行われるような日常人間ドックを実現する。
【００２４】
上述したような生体物質の予測処理は、宅内に構築される生体管理システムによって実現される。この点について図２を用いて説明する。図２は、実施形態に係る生体管理システムの一例を示す図である。実施形態に係る生体管理システムとしては、歯ブラシ等を洗浄する洗浄機１０１と、宅内に設置される宅内サーバ５０と、表示装置６０とを含むスマートブラシシステム１や、洗面台のシンク２０１と宅内サーバ５０と表示装置６０とを含むスマートシンクシステム２や、便器３０１と宅内サーバ５０と表示装置６０とを含むスマートトイレシステム３が挙げられる。スマートブラシシステム１、スマートシンクシステム２及びスマートトイレシステム３は、磁気的手法や熱的手法により、ユーザの体内に含まれる生体物質を予測することができる。
【００２５】
磁気的手法について説明すると、例えば、スマートブラシシステム１は、歯ブラシを洗浄した洗浄水に含まれる体内物質中の生体物質の抗体に結合した磁気ビーズ等に起因する磁界を測定することで、ユーザの体内に含まれる生体物質として抗原（例えば、細菌）を予測する。また、例えば、スマートシンクシステム２は、うがい後にユーザが吐き出した水等に含まれる体内物質に起因する磁界を測定することで、ユーザの体内に含まれる抗原を予測する。また、例えば、スマートトイレシステム３は、排便後に肛門等を洗浄した洗浄水に含まれる体内物質に起因する磁界を測定することで、ユーザの体内に含まれる抗原を予測する。この場合、宅内サーバ５０は、予測された各ユーザの生体物質に関する情報を各種の表示装置６０に送信する。これにより、表示装置６０は、宅内サーバ５０から受信した生体物質に関する情報を表示することで、宅内のユーザに健康情報を知らせることができる。表示装置６０としては、例えば、宅内のモニタ、洗面所の鏡、携帯端末装置、装着型情報端末、ウェアラブル端末などが挙げられる。
【００２６】
熱的手法について説明すると、例えば、スマートブラシシステム１は、歯ブラシの洗浄水に含まれる体内物質と、所定の酵素との触媒反応時における発熱量を測定することで、ユーザの体内に含まれる生体物質を予測する。同様に、スマートシンクシステム２は、うがい後の水と酵素との触媒反応時における発熱量を測定する。また、スマートトイレシステム３は、肛門等の洗浄水と酵素との触媒反応時における発熱量を測定する。この後の宅内サーバ５０による処理は、上述した磁気的手法で説明した処理と同様である。
【００２７】
また、ユーザ宅外のネットワーク上に形成されるクラウド（以下、「ヘルスケアクラウド」と表記する場合がある）にはサーバ装置であるＰＨＲ処理装置２０が構築されてもよい。ＰＨＲ処理装置２０は、宅内サーバ５０から各個人の生体情報を収集、蓄積する。このとき、ＰＨＲ処理装置２０は、各個人の生体情報と行動情報とを関連付けてライフログ情報として収集、蓄積してもよい。そして、ＰＨＲ処理装置２０は、時系列で収集した膨大な生体情報とライフログ情報とを複数ユーザについて統合化したＰＨＲビッグデータを、ヘルスケアクラウド上で一元管理する。また、ＰＨＲ処理装置２０は、かかるＰＨＲビッグデータを解析することで、将来の疾病発症リスク、食事量、運動量、又は運動負荷に対する体の応答反応等を高度且つ詳細に分析してもよい。ひいては、疾病発症リスクや発作の予兆、自分の体質、ライフスタイルに最適な食事内容、運動、ライフスタイル、薬やサプリメントの選択等、理想像を目指した日々の生活の設計も可能になる。また、ＰＨＲ処理装置２０は、これらの情報を、ユーザにフィードバックするだけでなく医療機関にフィードバックすることもできる。医師は、ＰＨＲ処理装置２０からフィードバックされた解析の結果をもとに、例えば、ハイリスクな疾病発症予備軍を認識し、必要に応じ積極的にこれらの者にアクセスする。なお、ユーザから送信されたセンシングデータは、ユーザの身体の異常検知にも役立てられる。例えば、ＰＨＲ処理装置２０は、ハイリスクな疾病発症予備軍のユーザについて日々送信されるセンシングデータを常時監視し、その中で異常を検知すると、直ちに医療機関等にフィードバックする。ＰＨＲ処理装置２０が、ＰＨＲビッグデータの解析の結果を医療機関や各種企業等に提供することで、様々なサービスへの利用や、新産業創出に貢献することができる。
【００２８】
なお、図２では、宅内サーバ５０が生体物質に関する情報を表示装置６０に送信する例を示したが、ＰＨＲ処理装置２０が生体物質に関する情報を表示装置６０に送信してもよい。この場合、宅内サーバ５０は、ＰＨＲ処理装置２０に生体物質に関する情報を中継する中継装置としての役割を担う。
【００２９】
以下、第１の実施形態において、磁気的手法による処理について説明し、第２の実施形態において、熱的手法による処理について説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
〔スマートブラシシステム〕
まず、図２に示したスマートブラシシステム１を例に挙げて説明する。ここでは、歯ブラシ等を洗浄した洗浄水にユーザの体内物質が含まれ、その洗浄水から体内物質に含まれる口腔内細菌（抗原の一例）を磁気的手法により検出する例を示す。図３は、第１の実施形態に係るスマートブラシシステム１の一例を示す図である。図３に示すように、スマートブラシシステム１には、洗浄機１０１と、濃縮装置１０２と、測定装置１０３とが含まれる。なお、図３では、洗浄機１０１に、濃縮装置１０２及び測定装置１０３が外付けされる例を示したが、濃縮装置１０２及び測定装置１０３は、洗浄機１０１内部に組み込まれてもよい。
【００３１】
洗浄機１０１は、ユーザを洗浄するための洗浄器具である歯ブラシ（または、歯間ブラシや舌ブラシ等）を洗浄するための洗浄装置である。例えば、洗浄機１０１は、洗浄水を入れるための容器と、容器内の洗浄水を濃縮装置１０２に排水する排水口とを有する。また、洗浄機１０１は、超音波洗浄の機能を有する。例えば、洗浄機１０１は、容器内に入れられた洗浄水に歯ブラシが浸された状態で、所定の洗浄開始ボタンが押下された場合に、超音波を発生させることで歯ブラシを洗浄する。ここで、歯ブラシにはユーザから得られる体内物質が付着し得るので、洗浄後の洗浄水には、歯ブラシに付着していた体内物質が含まれ得る。すなわち、洗浄機１０１は、体内物質が含まれ得る洗浄水を濃縮装置１０２に排水することとなる。
【００３２】
また、洗浄機１０１には、認証部１０１ａが設けられる。認証部１０１ａは、例えば、ユーザの指紋等を読み取るセンサである。認証部１０１ａを用いた認証処理については後述する。
【００３３】
濃縮装置１０２は、洗浄機１０１から排水された排水物質である洗浄水から水分を飛ばす濃縮処理を行う。そして、濃縮装置１０２は、濃縮後の洗浄水を測定装置１０３に排出する。なお、図３では、濃縮装置１０２を示したが、スマートブラシシステム１には、濃縮装置１０２が含まれなくてもよい。この場合、洗浄機１０１から排水される洗浄水は、濃縮されることなく測定装置１０３に流入される。
【００３４】
測定装置１０３は、宅内サーバ５０との間で無線通信又は有線通信を行う通信部１０３ａ（送信部の一例）を有する。また、測定装置１０３は、濃縮装置１０２から排出された洗浄水に、磁気ビーズと、生体物質と反応する反応物質として抗体とを混合させ、混合後の混合物から発生する磁界を測定する。そして、測定装置１０３は、通信部１０３ａを介して、磁界の測定結果を宅内サーバ５０に送信する。
【００３５】
ここで、図３の破線矩形内に測定装置１０３の内部構成を示す。図示するように、測定装置１０３は、第１の流路１０４と、第２の流路１０５１〜１０５ｎと、混合部１０６と、直流磁界発生部１０７と、交流磁界発生部１０８と、磁界センサ１１０と、処理回路１２０と、測定制御部１３０とを有する。
【００３６】
第１の流路１０４は、濃縮装置１０２から排水された体内物質を含む洗浄水が流れる。図３の例の場合、洗浄水は、濃縮装置１０２が位置する左側から、第２の流路１０５１〜１０５ｎが位置する右側に向かって第１の流路１０４を流れるものとする。この第１の流路１０４のうち、濃縮装置１０２との接続部分は、濃縮装置１０２から排水された洗浄水（すなわち、洗浄機１０１から排水された洗浄水）を受け付ける受付部に該当する。
【００３７】
第２の流路１０５１〜１０５ｎは、第１の流路１０４から分岐した流路であって、第１の流路１０４から流入する洗浄水が流れる。図３の例の場合、洗浄水は、第１の流路１０４が位置する左側から、混合部１０６が位置する右側に向かって第２の流路１０５１〜１０５ｎを流れるものとする。
【００３８】
混合部１０６は、第２の流路１０５１の上流に設けられる。そして、混合部１０６は、特定の抗体が結合された磁気ビーズを蓄積しており、この磁気ビーズを第２の流路１０５１に注入する。これにより、混合部１０６は、第２の流路１０５１を流れる洗浄水に、抗体が結合された磁気ビーズを混合させる。上記の通り、第２の流路１０５１を流れる洗浄水には、ユーザから得られる体内物質が含まれ得る。このため、体内物質に特定の抗原（ここの例では、口腔内細菌）が含まれ、かつ、その特定の抗原と抗原抗体反応を起こす抗体が磁気ビーズに結合されている場合には、特定の抗原は、混合部１０６によって注入された抗体と抗原抗体反応により結合することにより磁気ビーズと結合する。一方、体内物質に含まれる抗原と抗原抗体反応を起こす抗体が磁気ビーズに結合されていない場合には、磁気ビーズに結合されている抗体がないので、体内物質内の抗原と結合できず、抗原抗体反応を起こさない。
【００３９】
なお、第２の流路１０５１を例に挙げて説明したが、混合部１０６は、第２の流路１０５２〜１０５ｎにも設けられる。そして、第２の流路毎に設けられる混合部１０６は、それぞれ異なる抗体が結合された磁気ビーズを蓄積する。すなわち、混合部１０６は、第２の流路毎に異なる抗体を、第２の流路に流れる洗浄水と混合させる。これにより、第２の流路１０５１〜１０５ｎでは、混合部１０６によって注入された抗体と抗原抗体反応を起こす特定の抗原（ここの例では、口腔内細菌）のみが、その抗体を介して磁気ビーズと結合する。一例を挙げて説明すると、第２の流路１０５１には、抗原Ｂ１と抗原抗体反応を起こす抗体Ａ１が注入され、第２の流路１０５２には、抗原Ｂ２と抗原抗体反応を起こす抗体Ａ２が注入され、第２の流路１０５３には、抗原Ｂ３と抗原抗体反応を起こす抗体Ａ３が注入されるものとする。そして、第２の流路１０５１〜１０５３を流れる洗浄水には抗原Ｂ１、Ｂ２及びＢ３が含まれるものとする。この場合、第２の流路１０５１では抗原Ｂ１のみが抗体Ａ１を介して磁気ビーズと結合し、第２の流路１０５２では抗原Ｂ２のみが抗体Ａ２を介して磁気ビーズと結合し、第２の流路１０５３では抗原Ｂ３のみが抗体Ａ３を介して磁気ビーズと結合する。このように、測定装置１０３では、第２の流路毎に、異なる抗原が抗体を介して磁気ビーズと結合する。なお、以下では、口腔内細菌等の抗原が結合している磁気ビーズを「結合ビーズ」と表記し、抗原が結合していない磁気ビーズを「未結合ビーズ」と表記する場合がある。
【００４０】
直流磁界発生部１０７は、混合部１０６よりも第２の流路１０５１の下流に設けられ、直流磁界を発生する。具体的には、直流磁界発生部１０７は、直流磁界発生部１０７から発生する磁界内に第２の流路１０５１が位置するように、第２の流路１０５１の近傍に設けられる。例えば、直流磁界発生部１０７は、着磁コイルによって形成され、この着磁コイルに電圧が印加されることで直流磁界を発生する。また、例えば、直流磁界発生部１０７は、直流磁界を発生する永久磁石や電磁石等であってもよい。このような直流磁界発生部１０７は、直流磁界を発生させることで、第２の流路１０５１を流れる磁気ビーズを着磁する。ここでは第２の流路１０５１を例に挙げて説明したが、直流磁界発生部１０７は、第２の流路１０５２〜１０５ｎにも設けられる。なお、混合部１０６によって着磁済みの磁気ビーズが注入される場合には、測定装置１０３は、直流磁界発生部１０７を有しなくてもよい。
【００４１】
交流磁界発生部１０８は、直流磁界発生部１０７よりも第２の流路１０５１の下流に設けられ、交流磁界を発生する。具体的には、交流磁界発生部１０８は、交流磁界発生部１０８から発生する磁界内に第２の流路１０５１が位置するように、第２の流路１０５１の近傍に設けられる。例えば、交流磁界発生部１０８は、コイルによって形成され、このコイルに電圧が印加されることで交流磁界を発生する。ここでは第２の流路１０５１を例に挙げて説明したが、交流磁界発生部１０８は、第２の流路１０５２〜１０５ｎにも設けられる。
【００４２】
ここで、洗浄水（実際には磁気ビーズ）から発生する磁界は、交流磁界発生部１０８から発生する交流磁界に応じて変動する。この点について説明する。図３に、抗原１０９１が抗体１０９２を介して結合している磁気ビーズ１０９３が洗浄水に含まれる例を示す。また、ここでは図示しないが、混合部１０６によって注入される抗体と抗原抗体反応を起こす抗原が洗浄水に含まれない場合には、抗原が結合していない磁気ビーズが洗浄水に含まれることになる。また、抗体と抗原抗体反応を起こす抗原が洗浄水に含まれる場合であっても、抗原の量が抗体の量よりも少ない場合には、抗原が結合している磁気ビーズと、抗原が結合していない磁気ビーズとが洗浄水に含まれることになる。このような磁気ビーズは、交流磁界発生部１０８によって交流磁界が印加された場合に、ブラウン緩和現象により回転する。このブラウン緩和現象によるブラウン回転運動の速さ（周波数）は、磁気ビーズの質量に依存する。具体的には、結合ビーズは、未結合ビーズと比較して抗原の分だけ質量が重くなり、かつブラウン回転運動の回転半径が大きくなる。このため、結合ビーズのブラウン回転運動は、未結合ビーズのブラウン回転運動よりも遅くなる。すなわち、未結合ビーズよりも相対的に質量が重い結合ビーズは、交流磁界発生部１０８から発生する交流磁界の周波数が低周波であれば、交流磁界に共鳴し、より大きな磁界を発生する。これに対して、結合ビーズよりも相対的に質量が軽い未結合ビーズは、交流磁界発生部１０８から発生する交流磁界の周波数が高周波であれば、交流磁界に共鳴し、より大きな磁界を発生する。すなわち、ブラウン回転運動に対応する周波数の交流磁界を交流磁界発生部１０８から発生させることで、結合ビーズから発生する磁界を大きくしたり、未結合ビーズから発生する磁界を大きくすることが可能となる。
【００４３】
磁界センサ１１０及び処理回路１２０は、交流磁界発生部１０８によって交流磁界が印加された結合ビーズや未結合ビーズから発生する磁界を測定する。磁界センサ１１０及び処理回路１２０については後述する。
【００４４】
測定制御部１３０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等の集積回路により実現される。また、例えば、測定制御部１３０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等によって、各種プログラムがＲＡＭ（Random  Access  Memory）を作業領域として実行されることにより実現される。
【００４５】
このような測定制御部１３０は、測定装置１０３による処理を制御する測定部に該当する。具体的には、測定制御部１３０は、認証部１０１ａによって読み取られた指紋の画像を宅内サーバ５０に送信する。この場合、宅内サーバ５０は、測定制御部１３０から受信した画像に基づいてユーザ認証を行い、認証結果を測定制御部１３０に通知する。このとき、宅内サーバ５０は、認証成功である場合には、認証結果とともに、ユーザを識別するためのユーザＩＤを測定制御部１３０に通知する。
【００４６】
そして、測定制御部１３０は、宅内サーバ５０から通知される認証結果が失敗を示す場合には、混合部１０６に抗体及び磁気ビーズを注入させず、直流磁界発生部１０７に直流磁界を発生させず、交流磁界発生部１０８に交流磁界を発生させず、処理回路１２０に磁界の測定処理を行わせない。これにより、測定制御部１３０は、ユーザ認証が成功した場合のみ、センシング処理を行うことができる。
【００４７】
一方、測定制御部１３０は、認証結果が成功を示す場合には、混合部１０６に抗体及び磁気ビーズを注入させ、直流磁界発生部１０７に直流磁界を発生させ、交流磁界発生部１０８に交流磁界を発生させ、処理回路１２０に磁界の測定処理を行わせる。上記のとおり、結合ビーズ及び未結合ビーズから発生する磁界の大きさは、交流磁界の周波数に依存する。このため、測定制御部１３０は、交流磁界発生部１０８から発生させる交流磁界の周波数を制御することで、結合ビーズから発生する磁界を大きくしたり、未結合ビーズから発生する磁界を大きくすることができる。例えば、測定制御部１３０は、結合ビーズから発生する磁界を大きくさせた状態で磁界を測定したり、未結合ビーズから発生する磁界を大きくさせた状態で磁界を測定する。そして、測定制御部１３０は、第２の流路毎に、このような各種状態で磁界を測定し、第２の流路毎の測定結果を宅内サーバ５０に送信する。例えば、測定制御部１３０は、測定状態を識別する状態情報と、第２の流路に注入される抗体を識別する抗体情報（または、第２の流路を識別する情報）と、磁界の測定結果との組合せを宅内サーバ５０に送信する。後述する宅内サーバ５０は、磁界の測定結果に基づいて、洗浄水に含まれる結合ビーズの量や、結合ビーズと未結合ビーズの相対量を求める。これにより、宅内サーバ５０は、ユーザ体内に含まれる抗原（ここの例では、口腔内細菌）の量や濃度を予測する。
【００４８】
なお、抗原及び抗体によるが、抗原抗体反応には所定の時間（例えば、３０分〜６０分程度）がかかる。このため、図３に示した第２の流路１０５１〜１０５ｎには、開閉可能な弁が設けられてもよい。例えば、混合部１０６が設けられる位置と直流磁界発生部１０７が設けられる位置との間や、直流磁界発生部１０７が設けられる位置と交流磁界発生部１０８が設けられる位置との間に弁が設けられてもよい。そして、測定制御部１３０は、抗原抗体反応にかかる時間が経過するまで弁が閉状態となるよう制御し、抗原抗体反応にかかる時間が経過した後に弁を開状態となるよう制御してもよい。
【００４９】
〔磁界センサ〕
次に、図３に示した磁界センサ１１０について説明する。磁界センサ１１０は、外部磁界が印加された場合に磁界の関数として透磁率が変化する磁性体を有し、その磁性体の近傍に設けられた伝送線路に通電された電流（キャリア）の位相に基づいて、磁性体に印加された磁界を検出するためのセンサである。なお、伝送線路を流れる電流は、磁性体における磁場の影響によって変化する特性があり、この特性が、ユーザの体内に含まれる抗原の特性を示すと言える。図４は、第１の実施形態に係る磁界センサ１１０を示す上面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った矢視の概略断面図である。
【００５０】
図４及び図５に示すように、磁界センサ１１０は、基板１１１と、ＣｏＮｂＺｒ（コバルトニオブジルコニウム）薄膜１１２と、ＳｒＴｉＯ（チタン酸ストロンチウム）薄膜１１３と、Ｃｕ（銅）薄膜１１４１〜１１４３とを有する。
【００５１】
基板１１１は、例えば、カリガラスやソーダライムガラス等のガラスによって形成される。基板１１１のうち、ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２やＳｒＴｉＯ薄膜１１３が積層される基板１１１の面における短手方向の寸法Ｈ１は、例えば１．１５［ｍｍ］であり、長手方向の寸法Ｈ２は、例えば１２［ｍｍ］である。また、基板１１１の厚さＨ３は、例えば１［ｍｍ］である。ただし、基板１１１の材質や寸法は、この例に限られない。
【００５２】
ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２は、アモルファスであり、レジストパターンが形成された基板１１１上に、高周波スパッタ法等により磁気インピーダンス効果を有する磁性膜として成膜される。ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２の厚さは、例えば５［μｍ］である。ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２が成膜された後にレジスト剥離が実施されることで、磁性膜のパターンが得られる。また、ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２は、磁界中熱処理等によって、所定軸方向への磁気異方性が付与される。ここの例では、ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２には、短手方向の磁気異方性が付与される。
【００５３】
ＳｒＴｉＯ薄膜１１３は、絶縁層としての強誘電体膜であり、ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２が成膜された基板１１１上に、高周波スパッタ法等により成膜される。ＳｒＴｉＯ薄膜１１３の厚さは、例えば６［μｍ］以下である。
【００５４】
Ｃｕ薄膜１１４１〜１１４３は、コプレーナ線路作成用のレジストパターンが形成されたＳｒＴｉＯ薄膜１１３上に、高周波スパッタ法等により成膜される。具体的には、ＳｒＴｉＯ薄膜１１３上には、膜の密着性向上のための下地として、厚さ０．２［μｍ］程度のＣｒ（クロム）が成膜される。そして、Ｃｕ薄膜１１４１〜１１４３は、Ｃｒ薄膜上に高周波スパッタ法等により成膜される。Ｃｕ薄膜１１４１〜１１４３の厚さは、例えば４［μｍ］である。Ｃｕ薄膜１１４１〜１１４３が成膜された後にレジスト剥離が実施されることで、コプレーナ線路のパターンが得られる。なお、隣接するＣｕ薄膜の間隔Ｈ４は、例えば０．０５［ｍｍ］である。また、コプレーナ線路の短手方向の寸法Ｈ５は、例えば０．３［ｍｍ］である。
【００５５】
上述した磁界センサ１１０は、図３に示した例において、第２の流路１０５１を流れる混合物から発生する磁界内（実際には、結合ビーズや未結合ビーズから発生する磁界内）に、磁気インピーダンス効果を有する磁性体であるＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２が位置するように、第２の流路１０５１の近傍に設けられる。また、磁界センサ１１０のＣｕ薄膜１１４２は、例えば、信号を伝送する伝送線路（ここの例では、コプレーナ線路）となる。このため、第２の流路１０５１を流れる結合ビーズや未結合ビーズから磁界が発生した場合、短手方向の磁気異方性が付与された磁性膜（ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２）の透磁率は変化する。この磁性膜の透磁率の変化に応じて、コプレーナ線路のインピーダンスや表皮効果が変化するので、コプレーナ線路を流れる電流（キャリア）の位相や振幅は変動する。後述する処理回路１２０は、磁界センサ１１０のコプレーナ線路に流れる電流の位相差を検出することで、結合ビーズや未結合ビーズから発生する磁界を測定する。
【００５６】
図４及び図５では直線形状のコプレーナ線路を示したが、コプレーナ線路は直線形状に限られない。この点について図６を用いて説明する。図６は、第１の実施形態に係る他の磁界センサを示す上面図である。図６に例示した磁界センサ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆのそれぞれは、コプレーナ線路１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅ、１１４ｆが形成される。このように、コプレーナ線路は、直線形状に限られず、ミアンダ形状（ジグザグ形状）であってもよい。また、図６に示した例に限られず、コプレーナ線路は、スパイラル形状であってもよい。
【００５７】
なお、図６では、磁界センサ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆの上部に、磁性薄膜１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆが更に設けられる例を示す。このように、伝送線路を磁性薄膜で挟む構造としてもよく、これにより高感度な磁界センサを実現することができる。
【００５８】
第１の実施形態に係る測定装置１０３では、図４に示した磁界センサ１１０や、図６に示した磁界センサ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆのいずれが採用されてもよい。ただし、磁性薄膜と重なるコプレーナ線路が長いほど、高感度に磁界を検出することができる一方でＳＮ比が劣化する傾向にある。このため、検出精度とＳＮ比との兼ね合いにより、いずれかの磁界センサが採用されることが望ましい。
【００５９】
また、上記例では、磁界センサ１１０にコプレーナ線路が形成される例を示したが、この例に限られない。例えば、磁界センサ１１０には、マイクロストリップ線路や、トリプレート線路が形成されてもよい。
【００６０】
また、上記例では、基板１１１上に、磁性膜（ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２）、誘電体膜（ＳｒＴｉＯ薄膜１１３）、伝送線路（Ｃｕ薄膜１１４１〜１１４３）が積層される例を示した。しかし、この例に限られず、磁性膜は、基板上に成膜されずに、伝送線路上に設けられてもよい。この点について図７を用いて説明する。図７は、第１の実施形態に係る磁界センサの他の例を示す図である。図７に示すように、磁界センサ１１０ｇは、グランドプレーン１１５と、絶縁膜１１６と、導電体１１７と、磁性薄膜１１８とを有する。
【００６１】
グランドプレーン１１５上には、絶縁膜１１６と導電体１１７とが順に積層される。導電体１１７は、電流が流れる伝送線路として、マイクロストリップ線路を形成する。そして、磁界センサ１１０ｇでは、マイクロストリップ線路上に、磁性薄膜１１８が載置される。磁性薄膜１１８としては、例えば、ＣｏＮｂＺｒ、ＮｉＦｅ（ニッケル合金）等の軟磁性膜が用いられる。なお、磁性薄膜１１８は、マイクロストリップ線路と直交する方向の磁気異方性が付与されているものとする。
【００６２】
図７の例の場合、外部から磁界センサ１１０ｇに磁界が印加されると、磁性薄膜１１８の透磁率が変化することで、伝送線路（マイクロストリップ線路）のインピーダンスが変化する。このため、伝送線路を流れる電流の位相や振幅は、外部磁界の影響により変動する。第１の実施形態では、図７に例示するような磁界センサ１１０ｇが用いられてもよい。
【００６３】
なお、図７では直線形状のマイクロストリップ線路を示したが、マイクロストリップ線路は、ミアンダ形状（ジグザグ形状）やスパイラル形状であってもよい。また、磁界センサ１１０ｇには、マイクロストリップ線路ではなく、コプレーナ線路や、トリプレート線路が形成されてもよい。
【００６４】
〔処理回路〕
処理回路１２０は、磁界センサ１１０に入力される信号と、磁界センサ１１０から出力される信号とに基づいて、第２の流路を流れる混合物（結合ビーズや未結合ビーズ）から発生する磁界を測定する。例えば、処理回路１２０は、ＤＭＴＤ（Dual  Mixer  Time  Difference）法などにより磁界を測定する。この点について図８を用いて説明する。図８は、第１の実施形態に係る処理回路１２０の一例を示す図である。図８に示すように、処理回路１２０は、発振器１２１と、位相シフタ１２２と、発振器１２３と、ミキサ１２４ａ及び１２４ｂと、アンプ１２５ａ及び１２５ｂと、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band  Pass  Filter）１２６ａ及び１２６ｂと、コンパレータ１２７ａ及び１２７ｂと、カウンタ１２８とを有する。また、処理回路１２０には、発振器１２１とミキサ１２４ａとの間に磁界センサ１１０が設けられる。
【００６５】
発振器１２１は、所定の周波数ｆ１の第１の繰り返し信号を発生する。例えば、発振器１２１は、回路に２〜３［ＧＨｚ］の交流電流を流す。発振器１２１から発生する第１の繰り返し信号は、磁界センサ１１０と、位相シフタ１２２とに分配される。
【００６６】
磁界センサ１１０に分配される第１の繰り返し信号は、磁界センサ１１０のコプレーナ線路によって伝送される。ここで、磁界センサ１１０は、上記の通り、結合ビーズや未結合ビーズから発生する外部磁界が印加されることにより、伝送線路のインピーダンスが変化する。このため、磁界センサ１１０に外部磁界が印加される場合には、第１の繰り返し信号の位相は変調する。
【００６７】
また、位相シフタ１２２に分配される第１の繰り返し信号は、位相シフタ１２２によって減衰されるとともに位相シフトされる。ここで、位相シフタ１２２から出力される第１の繰り返し信号は、磁界センサ１１０を経由しないため、結合ビーズや未結合ビーズから発生する外部磁界の影響を受けない。このため、位相シフタ１２２から出力される第１の繰り返し信号の位相は変調しない。
【００６８】
発振器１２３は、第１の繰り返し信号の周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２の第２の繰り返し信号を発生する。発振器１２３から発生する第２の繰り返し信号は、ミキサ１２４ａと、ミキサ１２４ｂとに分配される。
【００６９】
ミキサ１２４ａは、発振器１２３から発生する第２の繰り返し信号と、磁界センサ１１０からの出力信号とを混合する。また、ミキサ１２４ｂは、発振器１２３から発生する第２の繰り返し信号と、位相シフタ１２２からの出力信号とを混合する。例えば、ミキサ１２４ａ及び１２４ｂは、２〜３［ＧＨｚ］の繰り返し信号を５［ｋＨｚ］程度にダウンコンバートする。
【００７０】
ミキサ１２４ａから出力される信号は、アンプ１２５ａによって増幅され、バンドパスフィルタ１２６ａによって所定の周波数の成分のみが通過され、コンパレータ１２７ａによって矩形波に変換される。同様に、ミキサ１２４ｂから出力される信号は、アンプ１２５ｂによって増幅され、バンドパスフィルタ１２６ｂによって所定の周波数の成分のみが通過され、コンパレータ１２７ｂによって矩形波に変換される。
【００７１】
カウンタ１２８は、信号波形１２９ａによって示されるようなコンパレータ１２７ａからの出力信号と、信号波形１２９ｂによって示されるようなコンパレータ１２７ｂからの出力信号との位相差を時間差として計測する。上記の通り、磁界センサ１１０は、外部磁界が印加された場合に磁界の関数として透磁率が変化する磁性体（例えば、ＣｏＮｂＺｒ薄膜１１２）を有する。すなわち、カウンタ１２８は、計測した位相差に基づいて、磁界センサ１１０に印加された磁界、すなわち、結合ビーズや未結合ビーズから発生した磁界を計測することができる。
【００７２】
このように、図８に示した処理回路１２０によれば、出力信号の位相差に基づき磁界を検出することによって、磁界センサ１１０及び各回路素子の熱雑音によるＳＮ比の制約がなくなるため、高感度の磁気センサユニットを構成することができる。また、図８に示した処理回路１２０によれば、ミキサ１２４ａ、１２４ｂからの出力信号をアンプ１２５ａ、１２５ｂによってそれぞれ増幅することで、ＳＮ比の向上させることができる。
【００７３】
〔宅内サーバ〕
次に、宅内サーバ５０について説明する。宅内サーバ５０は、ユーザ宅内に設けられ、ユーザに関する各種情報を管理する管理装置である。図９は、第１の実施形態に係る宅内サーバ５０の一例を示す図である。図９に示すように、宅内サーバ５０は、通信部５１と、ユーザ情報記憶部５２と、認証部５３と、受信部５４と、予測部５５と、表示制御部５６と、送信部５７とを有する。
【００７４】
通信部５１は、測定装置１０３の通信部１０３ａとの間で無線通信や有線通信を行う。例えば、通信部５１は、通信部１０３ａから、認証部１０１ａによって取得された認証用の指紋画像や、測定装置１０３によって測定された磁界に関する情報を受信する。
【００７５】
ユーザ情報記憶部５２は、ユーザに関する各種情報を記憶する。例えば、ユーザ情報記憶部５２は、宅内に所在する家族や、別宅に暮らす家族に関する情報を記憶する。ここで、図１０に、第１の実施形態に係るユーザ情報記憶部５２の一例を示す。図１０に示すように、ユーザ情報記憶部５２には、「ユーザＩＤ」、「日時」、「抗原」といった項目が含まれる。
【００７６】
「ユーザＩＤ」は、ユーザを識別するための識別情報を示す。「日時」は、ユーザから口腔内細菌等の生体物質がセンシングされた日時を示す。「抗原」は、ユーザの体内に含まれる抗原の量を示す。なお、図１０では、歯周病を起こす嫌気性菌として知られている「ポルフィノモナスジンジバリス」と「プレボテラインテルメディア」を示したが、これに限られない。例えば、ユーザ情報記憶部５２は、歯周病を起こす嫌気性菌として、「アクチノバチラスアクチノミセテムコミタンス」、「ポルフィロモナスジンジバリス」、「フソバクテリウムヌクレアトゥム」、「トレポネーマデンティコーラ」等を記憶してもよい。また、ユーザ情報記憶部５２は、虫歯原因菌（例えば、「ミュータンス菌」や「ラクトバチラス菌」）等を記憶してもよい。
【００７７】
すなわち、図１０では、２０１４年１２月１日７時にスマートブラシシステム１を利用した祖父の体内に、「ポルフィノモナスジンジバリス」が「Ｍ１１」個含まれ、「プレボテラインテルメディア」が「Ｎ１１」個含まれると予測された例を示す。なお、ここでは、ユーザ情報記憶部５２に抗原の量が記憶される例を示したが、抗原の濃度（個／ｍｌ）が記憶されてもよい。
【００７８】
認証部５３は、測定装置１０３から受信した認証用の指紋画像に基づいて、ユーザの認証処理を行う。例えば、図１０では図示を省略したが、ユーザ情報記憶部５２は、予め各ユーザによって登録された指紋画像を記憶する。この場合、認証部５３は、認証用の指紋画像と、登録済みの指紋画像とを比較することで認証処理を行う。そして、認証部５３は、通信部５１を介して、認証結果を測定装置１０３に通知する。上記の通り、宅内サーバ５０は、認証成功である場合には、認証結果とともにユーザＩＤを測定制御部１３０に通知する。
【００７９】
受信部５４は、通信部５１を介して、測定装置１０３から磁界の測定結果を受信する。例えば、受信部５４は、測定装置１０３から、測定状態を識別する状態情報と、第２の流路に注入される抗体を識別する抗体情報と、磁界の測定結果との組合せを受信する。
【００８０】
予測部５５は、受信部５４によって受信された磁界の測定結果に基づいて、混合部１０６によって混合された抗体毎に、その抗体との間で抗原抗体反応を起こす抗原であってユーザの体内に含まれる抗原を予測する。具体的には、予測部５５は、測定装置１０３から送信される抗体情報に基づいて、抗原の種類を特定する。そして、予測部５５は、測定装置１０３から送信される状態情報と磁界の測定結果に基づいて、結合ビーズの量や、未結合ビーズの量を予測する。例えば、予測部５５は、結合ビーズから発生する磁界を大きくした状態で測定装置１０３により測定された磁界に基づいて、結合ビーズの量を予測することで、結合ビーズに結合されている抗原の量を予測する。また、例えば、予測部５５は、未結合ビーズから発生する磁界を大きくした状態で測定装置１０３により測定された磁界に基づいて、未結合ビーズの量を予測してもよい。そして、予測部５５は、結合ビーズと未結合ビーズとの相対量を予測してもよい。なお、測定装置１０３は、結合ビーズから発生する磁界を大きくした状態のみで磁界を測定してもよい。この場合、予測部５５は、結合ビーズの量のみを予測してもよい。また、予測部５５は、第２の流路を流れる洗浄水の量が予め決められている場合には、結合ビーズの量から洗浄水に含まれる抗原の濃度を予測してもよい。このようにして、予測部５５は、ユーザ体内に含まれる抗原（ここの例では、口腔内細菌）の種類及び量を予測する。そして、予測部５５は、予測結果である抗原の量を、ユーザＩＤに対応付けてユーザ情報記憶部５２に格納する。なお、予測部５５による予測結果は、ユーザ体内に含まれる抗原の種類及び量の検出結果であると言える。すなわち、予測部５５は、抗原の種類及び量を検出するとも言える。
【００８１】
なお、上記例に限られず、予測部５５は、ユーザの体内に含まれる抗原の量を予測せずに、単にユーザの体内に所定の抗原が含まれるか否かを予測してもよい。また、予測部５５は、予測結果である抗原等の生体物質から、ユーザの健康状態を判定する判定部として機能してもよい。例えば、予測部５５は、予測結果である抗原の量に基づいて、ユーザの健康状態を判定してもよい。すなわち、予測部５５は、ユーザが患っている病気、又は、ユーザが将来患うおそれがある病気を予測してもよい。一例を挙げて説明すると、予測部５５は、ユーザの体内に虫歯原因菌が含まれると予測したものとする。このとき、予測部５５は、予測した虫歯原因菌の量が所定量よりも多い場合には、ユーザが虫歯を患っていると判定したり、虫歯を患うおそれがあると判定する。
【００８２】
表示制御部５６は、予測部５５による予測結果を表示装置６０ａに表示させる。例えば、表示制御部５６は、予測部５５による予測結果を表示装置６０ａに送信することで、予測結果を表示装置６０ａに表示させる。ここで、図１１に、第１の実施形態における表示例を示す。図１１では、予測部５５によって虫歯原因菌がユーザ体内に含まれると予測された例を示す。また、図１１では、洗面所の鏡が表示機能を有する表示装置６０ａである例を示す。このような表示装置６０ａは、例えば、ユーザと対向する対向面が鏡のように特殊加工された透明部材（例えば、ガラス等）が表示ディプレイの表示面に取り付けられることで実現される。また、図１１では、表示装置６０ａが無線通信機能を有するものとする。
【００８３】
図１１に示すように、表示制御部５６は、ユーザ体内に虫歯原因菌が含まれると予測部５５に予測された場合に、虫歯原因菌が発見された旨を表示装置６０ａに表示制御する。具体的には、表示制御部５６は、虫歯原因菌が発見された旨のメッセージを表示装置６０ａに送信する。これにより、表示装置６０ａは、虫歯原因菌が発見された旨のメッセージ（例えば、「虫歯菌が発見されました」）を表示する。
【００８４】
また、例えば、表示制御部５６は、予測部５５によって虫歯原因菌の量が予測された場合に、虫歯原因菌の量に関する情報を表示装置６０ａに表示制御してもよい。この場合、表示装置６０ａは、虫歯原因菌の量に関するメッセージ（例えば、「虫歯菌が２０個発見されました」）を表示する。また、例えば、表示制御部５６は、予測部５５によってユーザの健康状態が予測された場合には、健康状態に関するメッセージを表示装置６０ａに表示制御してもよい。図１１の例では、表示装置６０ａは、虫歯原の危険性に関するメッセージ（例えば、「虫歯のおそれがあります」、「虫歯の可能性は低いです」）を表示制御する。
【００８５】
また、表示制御部５６は、予測部５５による予測結果を時系列に表示装置６０ａに表示させてもよい。例えば、表示制御部５６は、ユーザ情報記憶部５２から所定期間（例えば、１週間や１か月）に収集された抗原の量を取得し、抗原の量とセンシング日時との関係を示すグラフに関する情報を表示装置６０ａに送信する。このとき、表示制御部５６は、グラフ上に虫歯の危険性に関するメッセージを含めてもよい。この場合、表示装置６０ａは、例えば、抗原の量とセンシング日時との関係を示すグラフとともに、虫歯の危険性に関するメッセージ（例えば、「ローリスク」、「ハイリスク」）を表示制御する。図１１の例では、表示装置６０ａは、３０日前から２０日前までは虫歯原因菌の量がローリスクの範囲であったものの、１０日前から今日までに虫歯原因菌の量がハイリスクの範囲であることを表示する。これにより、ユーザは、時系列に表示される病気の危険度を把握することで、これまでの生活を振り返り、今後の生活習慣を改善することができる。
【００８６】
また、図１１では図示することを省略したが、表示制御部５６は、図１を用いて説明したように、予測部５５によって予測された抗原の量に応じたアドバイス（例えば、「１日３回歯磨きしましょう」）を表示装置に表示させてもよい。この点について一例を挙げて説明する。例えば、宅内サーバ５０には、抗原量の閾値と、ユーザの健康状態と、アドバイスとを対応付けた健康状態テーブルを保持するものとする。この場合、予測部５５は、例えば、予測結果である抗原等の量が閾値を超えた場合に、健康状態テーブルにおいて閾値に対応する健康状態がユーザの状態であると判定する。そして、表示制御部５６は、健康状態テーブルにおいてユーザの健康状態に対応するアドバイスを表示装置に表示させてもよい。なお、健康状態テーブルには、同一の抗原に対して複数の閾値が記憶されてもよい。例えば、健康状態テーブルには、抗原Ａの閾値「Ｔ１［個／ｄｌ］」と、健康状態「虫歯なし」と、アドバイス「よく歯磨きできています」とを対応付けた情報と、抗原Ａの閾値「Ｔ２［個／ｄｌ］」と、健康状態「虫歯になる恐れあり」と、アドバイス「１日３回歯磨きしましょう」とを対応付けた情報と、抗原Ａの閾値「Ｔ３［個／ｄｌ］」と、健康状態「虫歯の可能性が高い」と、アドバイス「必ず歯医者へ行ってね！」とを対応付けた情報とを記憶する。ここでは、「Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３」であるものとする。この場合、予測部５５は、予測結果である抗原Ａの量が閾値Ｔ１未満である場合には、ユーザの健康状態が「虫歯なし」であると判定する。そして、表示制御部５６は、アドバイス「よく歯磨きできています」（又は、健康状態「虫歯なし」）を表示装置に表示させる。また、予測部５５は、予測結果である抗原Ａの量が閾値Ｔ１以上かつ閾値Ｔ２未満である場合には、ユーザの健康状態が「虫歯になる恐れあり」と判定する。そして、表示制御部５６は、アドバイス「１日３回歯磨きしましょう」を表示装置に表示させる。また、予測部５５は、予測結果である抗原Ａの量が閾値Ｔ３以上である場合には、ユーザの健康状態が「虫歯の可能性が高い」と判定する。そして、表示制御部５６は、アドバイス「必ず歯医者へ行ってね！」を表示装置に表示させる。なお、ここでは、虫歯を例に挙げて説明したが、健康状態テーブルには、予測され得る生体物質毎に、健康状態（糖尿病など）やアドバイスが対応付けられた情報が記憶される。また、表示制御部５６は、これまで表示してきたアドバイスに応じて、現時点で表示させるアドバイスを変動させてもよい。例えば、表示制御部５６は、予測部５５によって感染症の病原菌がユーザの体内にあると予測されたことから、これまでに「学校に行かないで」といったアドバイスを表示し続けていたものとする。その後に、表示制御部５６は、予測部５５によって感染症の病原菌がユーザの体内にあると予測されなくなった最初の日には、「学校に行っていいよ」といったアドバイスを表示してもよい。そして、この例において、表示制御部５６は、「学校に行っていいよ」と表示した翌日からは、予測部５５によって感染症の病原菌がユーザの体内にあると予測されていない限り、例えば「今日も健康です」といったアドバイスを表示する。
【００８７】
また、例えば、宅内サーバ５０は、予測部５５による予測結果をＰＨＲ処理装置２０に送信することで、ＰＨＲ処理装置２０を介して医師からのアドバイスを取得してもよい。この場合、表示制御部５６は、医師からのアドバイスを表示装置に表示させてもよい。
【００８８】
また、図１１では、鏡が表示機能を有する表示装置６０ａであるものとして説明したが、この例に限られない。この点について図１２を用いて説明する。図１２は、第１の実施形態における表示例を示す図である。図１２に示すスマートブラシシステム１には、投影機７０が含まれる。投影機７０は、例えば、洗面所の天井や壁に取り付けられ、宅内サーバ５０との間における無線通信機能を有する。そして、投影機７０は、宅内サーバ５０から受信する各種メッセージを洗面台の鏡６０ｂに視認可能に投影する。このように、投影機７０によって鏡に各種メッセージを表示させてもよい。
【００８９】
また、図１１及び図１２では、洗面台の鏡に各種メッセージが表示される例を示したが、図２に示した例のように、表示制御部５６は、宅内のモニタ、携帯端末装置、装着型情報端末、ウェアラブル端末などの表示装置に各種メッセージを表示させてもよい。
【００９０】
また、上記例では、宅内サーバ５０が表示装置６０ａに各種メッセージを送信する例を示したが、宅内サーバ５０は、各種メッセージを測定装置１０３に送信してもよい。この場合、測定装置１０３は、自装置（測定装置１０３）に予め対応付けられている表示装置に、宅内サーバ５０から受信した各種メッセージを表示させる。例えば、洗面所に配置される洗浄機１０１の測定装置１０３には、洗面台の鏡に設けられた表示装置６０ａが対応付けられているものとする。この場合、測定装置１０３は、表示装置６０ａに各種メッセージを表示させる。これにより、宅内サーバ５０は、ユーザ近傍にある表示装置に、そのユーザに対する各種メッセージを表示させることができる。
【００９１】
送信部５７は、予測部５５による予測結果をＰＨＲ処理装置２０に送信する。例えば、送信部５７は、予測部５５による予測処理が行われるたびに、ユーザＩＤと予測結果とをＰＨＲ処理装置２０に送信する。また、例えば、送信部５７は、ユーザ情報記憶部５２に記憶されている各種情報を定期的に取得し、取得した各種情報をＰＨＲ処理装置２０に送信する。このようにして、ＰＨＲ処理装置２０は、各宅内に設置された宅内サーバから各個人の生体情報を収集、蓄積し、複数ユーザについて統合化したＰＨＲビッグデータを、ヘルスケアクラウド上で一元管理する。
【００９２】
〔処理手順〕
次に、第１の実施形態に係るスマートブラシシステム１による処理手順について説明する。図１３は、第１の実施形態に係るスマートブラシシステム１による処理手順を示すシーケンス図である。
【００９３】
図１３に示すように、洗浄機１０１は、ユーザ操作に従って、超音波洗浄を行う（ステップＳ１０１）。超音波洗浄に用いられた洗浄水は、測定装置１０３に排水される（ステップＳ１０２）。測定装置１０３に流入した洗浄水は、第１の流路１０４から分岐した第２の流路１０５１〜１０５ｎを流れる。なお、ここでは省略したが、洗浄水は、濃縮装置１０２によって濃縮された後に測定装置１０３に排水されてもよい。
【００９４】
続いて、測定装置１０３は、第２の流路毎に、特定の抗体が結合された磁気ビーズを洗浄水に注入する（ステップＳ１０３）。そして、測定装置１０３は、交流磁界を洗浄水に印加した上で（ステップＳ１０４）、洗浄水から発生する磁界を測定する（ステップＳ１０５）。そして、測定装置１０３は、磁界の測定結果を宅内サーバ５０に送信する（ステップＳ１０６）。
【００９５】
宅内サーバ５０は、測定装置１０３から受信した磁界の測定結果に基づいて、体内に含まれる抗原を予測する（ステップＳ１０７）。図１３の例では、歯ブラシ等の洗浄機１０１を例に挙げているので、宅内サーバ５０は、体内に含まれる口腔内細菌を予測する。そして、宅内サーバ５０は、予測結果に基づく情報（例えば、抗原の量、ユーザの健康情報）をユーザにフィードバックする（ステップＳ１０８）。
【００９６】
〔変形例（洗浄処理）〕
上述した洗浄機１０１は、複数のユーザによって利用される場合がある。この場合、所定のユーザが洗浄機１０１を利用することで、第１の流路１０４及び第２の流路１０５１〜１０５ｎに所定のユーザの体内物質や結合ビーズが残存する可能性がある。そこで、スマートブラシシステム１は、第１の流路１０４及び第２の流路１０５１〜１０５ｎを洗浄する洗浄機能を有してもよい。
【００９７】
図１４は、第１の実施形態に係る洗浄処理を説明するための図である。図１４に示した洗浄機１０１は、洗浄ボタン１０１ｂが設けられる。ユーザは、洗浄機１０１の容器に歯ブラシ等を入れずに水のみを入れた状態で洗浄ボタン１０１ｂを押下する。この場合、洗浄ボタン１０１ｂは、洗浄処理を行うよう測定制御部１３０に通知する。
【００９８】
測定制御部１３０は、洗浄処理を行う旨の通知を受信した場合には、混合部１０６に抗体及び磁気ビーズを注入させず、直流磁界発生部１０７に直流磁界を発生させず、交流磁界発生部１０８に交流磁界を発生させず、処理回路１２０に磁界の測定処理を行わせない。これにより、洗浄機１０１の容器に入れられた水が流れることにより、第１の流路１０４及び第２の流路１０５１〜１０５ｎが洗浄される。この結果、第１の実施形態に係るスマートブラシシステム１では、複数のユーザによって洗浄機１０１が利用される場合であっても、ユーザの体内に含まれる抗原を高精度に予測することができる。
【００９９】
また、図１４に示す例において、スマートブラシシステム１は、洗浄機１０１の洗浄状態を予測する予測処理を行ってもよい。具体的には、測定制御部１３０は、上述した洗浄処理において水が第１の流路１０４及び第２の流路１０５１〜１０５ｎに流れている状態で、交流磁界発生部１０８に交流磁界を発生させ、処理回路１２０に磁界の測定処理を行わせる。これにより、宅内サーバ５０の予測部５５により洗浄後の第２の流路１０５１〜１０５ｎに残存する抗原の量が予測される。このとき、予測部５５は、予測した抗原の量が所定の閾値以下である場合には、洗浄が十分であると予測し、抗原の量が所定の閾値よりも多い場合には、洗浄が不十分であると予測する。この場合、表示制御部５６は、洗浄状態の予測結果に関する情報を表示装置６０ａに表示制御してもよい。
【０１００】
例えば、予測部５５によって洗浄が不十分であると予測されたものとする。この場合、表示制御部５６は、図１４の左側に示すように、洗浄が不十分であることを示すメッセージ（例えば、「もう１度洗浄してください！」）を表示装置６０ａに表示させる。この状態で再度洗浄が行われ、予測部５５によって洗浄が十分であると予測されたものとする。この場合、表示制御部５６は、図１４の右側に示すように、洗浄が十分であると判定されたメッセージ（例えば、「きれに洗浄できました」）を表示させる。このように、測定装置１０３の洗浄状態を予測することにより、十分に洗浄された洗浄機１０１をユーザに利用させることができるので、ユーザの体内に含まれる抗原を更に高精度に予測することができる。
【０１０１】
〔変形例（予測タイミング）〕
上述した抗原抗体反応には、３０分〜６０分程度がかかる場合がある。そこで、上記の通り、測定装置１０３の第２の流路１０５１〜１０５ｎに開閉可能な弁が設けられてもよい点を説明した。ここで、同一の抗原であっても、全ての抗原における抗原抗体反応が一律に３０分〜６０分程度がかかるわけではなく、一部の抗原は即座に抗原抗体反応を起こす可能性もある。そこで、上述したスマートブラシシステム１では、ユーザが洗浄機１０１を利用した直後に「体内に抗原が含まれるか否か」を予測し、抗原抗体反応に要する十分な時間（例えば、３０分〜６０分）が経過した後に「体内に含まれる抗原の量」を予測してもよい。
【０１０２】
図１５は、第１の実施形態における表示例を示す図である。図１５に示した例では、ユーザによって、７時に洗浄機１０１が利用されたものとする。この場合、測定装置１０３は、洗浄機１０１から流入した洗浄水に抗体及び磁気ビーズが混合されてから任意の時間が経過した後に（例えば、混合直後や、１分経過後や、５分経過後）、上述した磁界の測定処理を行う。そして、宅内サーバ５０は、この測定結果に基づいて、ユーザ体内に抗原が含まれるか否かを予測し、予測結果（例えば、「虫歯原因菌が発見されました。危険な菌の量か・・・」）を表示装置６０ａに表示させる。さらに、測定装置１０３は、前述の任意の時間よりも長い時間（例えば、３０分）が経過した後に、上述した磁界の測定処理を再度行う。そして、宅内サーバ５０は、この測定結果に基づいて、ユーザ体内に含まれる抗原の量を予測し、予測結果に基づく情報（例えば、「・・・危険な量ではありません。」）を表示装置６０ａに表示させる。このように、スマートブラシシステム１では、抗原抗体反応に時間を要する場合であっても、病気の原因菌の有無をユーザに即座にフィードバックすることができる。
【０１０３】
〔変形例（予測処理）〕
また、上述した測定装置１０３は、第２の流路１０５１〜１０５ｎのうち、所定の第２の流路を比較用として抗体及び磁気ビーズを注入しないように制御してもよい。この場合、宅内サーバ５０は、抗体及び磁気ビーズが注入されない第２の流路において測定される比較用の磁界と、抗体及び磁気ビーズが注入される第２の流路において測定される磁界とを比較することで、高精度かつ素早く予測結果を得ることができる。具体的には、予測部５５は、比較用の磁界と、予測対象の第２の流路に対応する磁界との差異が所定値以上になった時点で、体内に抗原が含まれていると予測する。このように、予測部５５は、比較用の磁界を用いることで、極力早く抗原の有無を予測することができる。また、予測部５５は、抗原抗体反応に要する時間が経過した後にも、双方の磁界の差異に基づくことで、抗原の量を高精度に予測することができる。
【０１０４】
〔変形例（他のシステム）〕
また、上述した第１の実施形態では、洗浄機１０１を含むスマートブラシシステム１を例に挙げて説明した。しかし、上述した第１の実施形態は、スマートシンクシステム２やスマートトイレシステム３にも適用することができる。
【０１０５】
図１６は、第１の実施形態に係るスマートシンクシステム２の一例を示す図である。図１６に示すように、スマートシンクシステム２には、シンク２０１と、濃縮装置２０２と、測定装置２０３とが含まれる。シンク２０１は、ユーザの排出物が排出され、その排出物を排水する什器である。例えば、シンク２０１は、ユーザがうがい時に吐き出した水や、ユーザが歯磨き時に吐き出した水や、ユーザが手や顔の洗浄に用いた水を濃縮装置２０２に排水する。また、高圧水流や空圧によって口腔内（歯や歯間や歯ぐき）を洗浄する口腔洗浄器も知られている。この場合、シンク２０１は、口腔洗浄器の使用時に出る水や、口腔洗浄器を洗浄する洗浄水を排水する。このようなシンク２０１により排水される水は、体内物質が含まれることがある。濃縮装置２０２は、図３に示した濃縮装置１０２と同様の処理を行う。測定装置２０３は、図３に示した測定装置１０３と同様の処理を行う。また、シンク２０１に設けられる認証部２０１ａは、図３に示した認証部１０１ａと同様の処理を行う。ここでは、濃縮装置２０２、測定装置２０３、認証部２０１ａによる処理の説明を省略する。
【０１０６】
このようなスマートシンクシステム２によれば、「うがい」、「歯磨き」、「手洗い」、「洗顔」といった行為を行う日常生活において、口腔内細菌や、手や顔に付着している細菌を検出することができる。
【０１０７】
なお、口腔内細菌は、起床直後のユーザの口腔内に多く含まれていることが知られている。このため、スマートシンクシステム２では、図１６に示すように、「歯磨きの前にうがいをしてください」といったメッセージを洗面台の鏡に表示してもよい。これにより、起床直後のうがい水をシンク２０１に吐き出すことをユーザに促すことができるので、口腔内細菌を効率的に検出することができる。
【０１０８】
図１７は、第１の実施形態に係るスマートトイレシステム３の一例を示す図である。図１７に示すように、スマートトイレシステム３には、便器３０１と、濃縮装置３０２と、測定装置３０３とが含まれる。便器３０１は、ユーザから排出される物質を排水する。便器３０１には、肛門等を洗浄するためのノズルが設けられ、ノズルの先端には受け皿３０１ｂが設けられる。スマートトイレシステム３では、ユーザの肛門等を洗浄した洗浄水を受け皿３０１ｂにより受け、受けた洗浄水を真空吸引法等により採取して濃縮装置３０２に排水する。濃縮装置３０２は、図３に示した濃縮装置１０２と同様の処理を行う。測定装置３０３は、図３に示した測定装置１０３と同様の処理を行う。また、便器３０１に設けられる認証部３０１ａは、図３に示した認証部１０１ａと同様の処理を行う。ここでは、濃縮装置３０２、測定装置３０３、認証部３０１ａによる処理の説明を省略する。
【０１０９】
このようなスマートトイレシステム３によれば、ユーザの日常生活において、腸内細菌を検出することができる。腸内細菌の中に感染症に繋がる細菌も知られているが、スマートトイレシステム３では、検出された腸内細菌を宅内の表示装置に表示することで、感染症の拡大防止を図ることができる。なお、スマートトイレシステム３によって検出される腸内細菌の例としては、現代社会で発生率が高いノロウイルスやカンピロバクター、現代社会で発生率が低いサルモネラ菌、腸炎ビブリオ菌、黄色ブドウ球菌、ボツリヌス菌などが挙げられる。
【０１１０】
〔変形例（予測対象）〕
また、第１の実施形態では、体内の生体物質と反応する反応物質として抗体を洗浄水等に注入する例を示した。しかし、上述した測定装置１０３、２０３及び３０３は、抗体ではなく、反応物質として抗原を注入してもよい。そして、宅内サーバ５０は、測定装置１０３、２０３及び３０３による磁界の測定結果に基づいて、体内に含まれる抗体（例えば、タンパク質等の免疫物質）を予測してもよい。この場合、宅内サーバ５０は、体内に含まれる抗体が正常値であればユーザが健康であると予測し、予測結果を各種表示装置に表示させてもよい。
【０１１１】
〔効果〕
第１の実施形態によれば、混合物から発生する磁界を上述した磁界センサ１１０によって精度良く測定することができるので、ユーザの体内に含まれる生体物質を精度良く検出することができる。さらに、第１の実施形態によれば、第２の流路毎に異なる抗体や抗原を注入するので、１回の処理で複数項目の抗原や抗体等を検出することができる。上述してきた日常人間ドックでは、歯ブラシの洗浄機等にセンサが設けられるので、多項目を検出可能な測定装置１０３を用いることで、この日常人間ドックを実現することが可能になる。
【０１１２】
（第２の実施形態）
〔スマートトイレシステム〕
第２の実施形態では、生体管理システムによる熱的手法の処理について説明する。まず、生体管理システムのうち、スマートトイレシステムを例に挙げて熱的手法の処理について説明する。図１８は、第２の実施形態に係るスマートトイレシステム４の一例を示す図である。図１８に示すように、スマートトイレシステム４には、便器４０１と宅内サーバ５０と表示装置６０とが含まれる。
【０１１３】
便器４０１には、認証部４０１ａと、測定装置４１０とが設けられる。認証部４０１ａは、図３に示した認証部１０１ａと同様に、ユーザの指紋等を読み取るセンサに該当する。
【０１１４】
測定装置４１０は、便器４０１の便座の裏側又は便座の中に設置される。また、測定装置４１０には、内部が空洞の筒状に形成されたアーム４１０ａが取り付けられる。アーム４１０ａの一端は、測定装置４１０に取り付けられる。また、アーム４１０ａの他端には、受け皿が設けられるとともに、液体との接触を検知するための液体検知センサが受け皿上に設けられる。また、アーム４１０ａは、図１８に示すように、測定装置４１０に取り付けられる一端を支点として搖動可能である。なお、アーム４１０ａは、ユーザによって便器４０１が利用されていない場合には、便座の裏側又は便座の中に収納される。
【０１１５】
このような測定装置４１０は、ユーザによって便器４０１が利用される場合（例えば、便座の蓋が開かれた場合や、認証部４０１ａを介した認証が成功した場合）、アーム４１０ａを搖動させることで、ユーザから排出される尿とアーム４１０ａとを接触させる。例えば、測定装置４１０は、アーム４１０ａの液体検知センサが液体との接触を検知するまでアーム４１０ａを搖動させ、液体との接触が検知された場合に、アーム４１０ａを停止させる。これにより、アーム４１０ａの受け皿にはユーザから排出された尿が入る。そして、受け皿が受けた尿は、アーム４１０ａ内を介して測定装置４１０に流入する。測定装置４１０は、このような尿と所定の酵素とを触媒反応させ、触媒反応における発熱量を測定し、測定結果を宅内サーバ５０に送信する。宅内サーバ５０は、発熱量の測定結果に基づいて、尿に含まれる基質（例えば、グルコース：尿糖）等である生体物質を予測する。そして、宅内サーバ５０は、ＰＨＲ処理装置２０や各種の表示装置６０に予測結果を送信する。これにより、ＰＨＲ処理装置２０は、各個人の生体情報を蓄積する。また、表示装置６０は、宅内サーバ５０から受信した予測結果等を表示する。
【０１１６】
〔測定装置〕
次に、図１８に示した測定装置４１０について説明する。図１９は、第２の実施形態に係る測定装置４１０の一例を示す図である。図１９に示すように、測定装置４１０は、通信部４１１と、センサチップ４２０と、測定制御部４３０とを有する。
【０１１７】
通信部４１１は、宅内サーバ５０との間で無線通信又は有線通信を行う。例えば、通信部４１１は、認証部４０１ａによって取得された認証用の指紋画像や、後述する測定制御部４３０によって測定された発熱量の測定結果を宅内サーバ５０に送信する送信部に該当する。
【０１１８】
センサチップ４２０は、アーム４１０ａを介して流入されるユーザの尿と、所定の酵素との触媒反応による温度変化を計測する。例えば、センサチップ４２０は、測定装置４１０に固定されてもよいし、測定装置４１０に対して取り外し可能であってもよい。センサチップ４２０については後述する。
【０１１９】
測定制御部４３０は、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の集積回路により実現される。また、例えば、測定制御部４３０は、ＣＰＵやＭＰＵ等によって、各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。
【０１２０】
このような測定制御部４３０は、測定装置４１０による処理を制御する測定部に該当する。具体的には、測定制御部４３０は、宅内サーバ５０から通知される認証結果が成功を示す場合には、便座に収納されているアーム４１０ａを搖動させることで、ユーザから排出される尿とアーム４１０ａとを接触させる。この場合、測定制御部４３０は、センサチップ４２０によって検出された温度変化に基づいて、尿と酵素との触媒反応による発熱量を算出し、算出した発熱量を通信部４１１を介して宅内サーバ５０に送信する。
【０１２１】
一方、測定制御部４３０は、認証結果が失敗を示す場合には、アーム４１０ａを搖動させずに便座に収納させたままとすることで、ユーザから排出される尿とアーム４１０ａとを接触させない。この場合、測定制御部４３０は、発熱量の算出処理や、発熱量を宅内サーバ５０に送信する処理を行わない。
【０１２２】
また、測定制御部４３０は、センサチップ４２０を洗浄する処理を行う。例えば、図１８に示した便器４０１には、水を放出する放水部４０３が設けられる。そして、測定制御部４３０は、ユーザによって便器４０１が使用されてから所定時間が経過した場合や、アーム４１０ａの液体検知センサが液体との接触を検知してから所定時間が経過した場合に、放水部４０３からアーム４１０ａの受け皿に水が放出されるよう放水部４０３を制御する。これにより、放水部４０３から放出された水は、アーム４１０ａを介してセンサチップ４２０に流入する。この結果、センサチップ４２０は、放水部４０３からの水によって洗浄される。
【０１２３】
〔センサチップ〕
次に、図１９に示したセンサチップ４２０について説明する。センサチップ４２０は、生体物質と酵素等との熱反応による温度変化を利用して、常温かつ低消費電力であっても、生体物質の種類や量を特定可能にするカロリメトリックセンサである。図２０は、第２の実施形態に係るセンサチップ４２０の一例を示す図である。図２０に示すように、センサチップ４２０は、基板４２１と、第１の温度センサとしての絶対温度センサ４２２と、試料注入孔４２３と、流路４２４１〜４２４３と、反応部４２５１〜４２５３と、第２の温度センサとしての温度センサ４２６１〜４２６３と、電極４２７１〜４２７３と、共通電極４２８とを有する。
【０１２４】
基板４２１は、例えば、半導体のシリコン単結晶基板である。絶対温度センサ４２２は、例えばｐｎ接合ダイオードであり、基板４２１上に設けられる。絶対温度センサ４２２は、基板４２１の絶対温度を計測する。
【０１２５】
試料注入孔４２３は、アーム４１０ａを介して尿等の試料が注入される。流路４２４１〜４２４３は、試料注入孔４２３から分岐した分岐流路であって、試料注入孔４２３から排出部まで延伸する。流路４２４１〜４２４３は、例えばマイクロキャピラリやマイクロチャネルに該当し、試料注入孔４２３に注入された尿等を毛細管現象により排出部に向かって移動させる。なお、この例に限られず、流路４２４１〜４２４３は、電気泳動法もしくは誘電泳動法により、試料注入孔４２３に注入された尿等を排出部に向かって移動させてもよい。排出部は、便器４０１の排水路と連結されており、試料注入孔４２３に注入された尿や水等を排水路に排出する。この試料注入孔４２３は、便器４０１から排出された尿を受け付ける受付部に該当する。
【０１２６】
このように、第２の実施形態に係るセンサチップ４２０では、試料注入孔４２３に注入された試料が流路４２４１〜４２４３から排出部へ排出されるので、容易に洗浄することができる。具体的には、上述した測定制御部４３０は、放水部４０３を制御することでセンサチップ４２０を洗浄する。このとき、センサチップ４２０に注入済みの尿は、放水部４０３からの洗浄水によって排出部へ洗い流される。この結果、センサチップ４２０は、容易に洗浄可能であり、繰り返し何度も利用することが可能となる。
【０１２７】
反応部４２５１〜４２５３は、流路４２４１〜４２４３のうち、試料注入孔４２３と、排出部との間の位置にそれぞれ設けられる。反応部４２５１〜４２５３には、流路４２４１〜４２４３を移動する尿が入る試料ホルダが形成される。また、反応部４２５１〜４２５３には、特定の基質に対して触媒活性機能部位がある酵素が固定される。例えば、反応部４２５１〜４２５３には、酵素溶液と光架橋性ポリビニルアルコール樹脂との混合物が添付されることで、特定の酵素が固定される。なお、反応部４２５１〜４２５３には、酵素とともに、触媒反応を活性化させる補酵素が固定されてもよい。図２１に、第２の実施形態における酵素や補酵素の一例を示す。図２１では、各種基質と、基質に対応する酵素や補酵素等の具体例を示す。例えば、図２１に示すように、基質「グルコース」と酵素「グルコースオキシダーゼ」とは触媒反応することが知られている。なお、反応部４２５１〜４２５３としては、例えば、反応部４２５１〜４２５３と反応部４２５１〜４２５３の前後における流路４２４１〜４２４３の一部とに対向する基板４２１に空洞が形成される架橋構造を採用することができる。また、センサチップ４２０の洗浄を要しない場合には、反応部４２５１〜４２５３としては、例えば、特許文献５に開示されているカンチレバ構造を採用することができる。また、反応部４２５１〜４２５３には、試料ホルダを所定温度（例えば、３８［℃］）に保つ加熱部（例えば、薄膜ヒータ）が設けられてもよい。加熱部が設けられることにより、試料ホルダを触媒反応に適した温度（例えば、３８［℃］）に保つことができ、かつ、試料ホルダを同一環境に保つことができるので、発熱量を精度良く測定することができる。
【０１２８】
ここで、反応部４２５１〜４２５３には、それぞれ異なる酵素が固定される。すなわち、流路４２４１〜４２４３を移動する尿に含まれる各種基質のうち、特定の基質のみが反応部４２５１〜４２５３に固定された酵素と触媒反応する。一例を挙げて説明すると、反応部４２５１には、基質ＳＵ１と触媒反応する酵素Ｅ１が固定され、反応部４２５２には、基質ＳＵ２と触媒反応する酵素Ｅ２が固定され、反応部４２５３には、基質ＳＵ３と触媒反応する酵素Ｅ３が固定されているものとする。そして、流路４２４１〜４２４３を移動する尿には基質ＳＵ１、ＳＵ２及びＳＵ３が含まれるものとする。この場合、反応部４２５１では基質ＳＵ１のみが酵素Ｅ１と触媒反応し、反応部４２５２では基質ＳＵ２のみが酵素Ｅ２と触媒反応し、反応部４２５３では基質ＳＵ３のみが酵素Ｅ３と触媒反応する。このように、センサチップ４２０では、反応部毎（すなわち、流路毎）に、特定の基質を選択的に酵素と触媒反応させることができる。
【０１２９】
温度センサ４２６１〜４２６３は、絶対温度センサ４２２と同様に、基板４２１上に設けられる。具体的には、温度センサ４２６１〜４２６３は、反応部４２５１〜４２５３にそれぞれ設けられる。例えば、温度センサ４２６１〜４２６３は、薄膜熱電対などである。すなわち、温度センサ４２６１〜４２６３は、反応部４２５１〜４２５３における温度変化に応じた電圧を発生させる。電極４２７１〜４２７３は、測定制御部４３０による制御に従って、温度センサ４２６１〜４２６３のそれぞれからの熱反応に基づく熱起電力を取り出すためのものである。なお、絶対温度センサ４２２及び温度センサ４２６１〜４２６３（または、絶対温度センサ４２２と、温度センサ４２６１〜４２６３と、電極４２７１〜４２７３）は、反応部４２５１〜４２５３へ移動した体内物質と酵素との熱反応に基づく温度変化を計測する温度計測部であると言える。
【０１３０】
なお、センサチップ４２０に形成される流路の数は、図２０に示した例に限られない。例えば、センサチップ４２０には、１又は２個の流路が形成されてもよいし、４個以上の流路が形成されてもよい。センサチップ４２０に多数の流路が形成されるほど、多種の基質を検出することが可能になる。
【０１３１】
図１９に示した測定制御部４３０は、絶対温度センサ４２２によって計測される温度を基準として、電極４２７１〜４２７３によって取り出された温度センサ４２６１〜４２６３の出力電圧から得られる温度差（すなわち、触媒反応による上昇温度）を測定する。そして、測定制御部４３０は、測定結果である温度変化に基づいて、各反応部における発熱量を測定する。そして、測定制御部４３０は、反応部毎の測定結果を宅内サーバ５０に送信する。例えば、測定制御部４３０は、反応部に固定される酵素を識別する酵素情報（または、反応部を識別する情報）と、発熱量の測定結果との組合せを宅内サーバ５０に送信する。宅内サーバ５０は、発熱量の測定結果に基づいて、ユーザの体内に含まれる基質を予測する。このように、反応部における発熱量は、絶対温度センサ４２２による計測温度を基準として、温度センサ４２６１〜４２６３による計測結果から測定される。このため、絶対温度センサ４２２は、温度センサ４２６１〜４２６３の近傍に設けられることが好ましい。これにより、絶対温度センサ４２２と温度センサ４２６１〜４２６３とを同様の環境下に設けることができるので、測定制御部４３０は、発熱量を精度良く測定することができる。
【０１３２】
ここで、図２２を用いて、測定制御部４３０による処理の一例について説明する。図２２の横軸は時間経過を示し、図２２の縦軸は温度センサ４２６１〜４２６３からの出力電圧を示す。また、波形Ｗ１１は、試料である尿内の基質濃度が高い場合における出力電圧の例を示し、波形Ｗ１２は、波形Ｗ１１に対応する試料よりも基質濃度が低い場合における出力電圧の例を示す。図２２に示すように、基質濃度が高いほど温度センサからの出力電圧は高い値となり、基質濃度が低いほど温度センサからの出力電圧は低い値となる。測定制御部４３０は、温度センサの出力電圧におけるピーク値（波形Ｗ１１では電圧Ｐ１１、波形Ｗ１２では電圧Ｐ１２）に基づいて、各反応部における発熱量を測定してもよいし、出力電圧の波形の積分値に基づいて、各反応部における発熱量を測定してもよい。
【０１３３】
また、触媒反応による発熱量の一例について説明する。ここでは、基質「グルコース」と酵素「グルコースオキシダーゼ」を例に挙げて説明する。また、反応部において触媒反応する尿の体積（すなわち、試料ホルダの体積）Ｖ０は、１６×１０−５［ｃｍ３］≒１．０×１０−７［ｌ］であるものとする。また、グルコース濃度Ｎｓは、１００［ｍｇ／ｄｌ］＝１［ｇ／ｌ］＝１／１８０［ｍｏｌ］であるものとする。この場合、触媒反応する尿体積Ｖ０中のグルコース量Ｎｍは、Ｖ０・Ｎｓ＝５．５×１０−１０［ｍｏｌ］となる。そして、グルコースのモル質量は１８０［ｇ／ｍｏｌ］であり、発熱量Ｈ＝８０［ｋＪ／ｍｏｌ］であるので、触媒反応による発熱量Ｐは、Ｈ・Ｎｍ＝４４×１０−６［Ｊ］となる。すなわち、測定制御部４３０は、０．４４［℃］の温度上昇を検出した場合には、発熱量として４４×１０−６［Ｊ］を求める。
【０１３４】
〔宅内サーバ〕
次に、第２の実施形態に係る宅内サーバ５０について説明するが、宅内サーバ５０の構成は図９に示した例と同様である。ただし、第２の実施形態に係るユーザ情報記憶部５２は、図１０に示した抗原の代わりに基質（グルコース、尿酸、シュウ酸など）を記憶する。以下では、同様の処理を行う部位については処理を省略する。
【０１３５】
第２の実施形態に係る認証部５３は、測定装置４１０から受信した認証用の指紋画像に基づいてユーザの認証処理を行い、認証結果を測定装置４１０に通知する。また、受信部５４は、通信部５１を介して、測定装置４１０から発熱量の測定結果を受信する。例えば、受信部５４は、測定装置４１０から、酵素を識別する酵素情報と、発熱量の測定結果との組合せを受信する。
【０１３６】
予測部５５は、受信部５４によって受信された発熱量の測定結果に基づいて、ユーザの体内に含まれる基質を予測する。例えば、予測部５５は、測定装置４１０から送信される酵素情報に基づいて、基質の種類を特定する。また、例えば、予測部５５は、予め定められている発熱量と基質の量との関係から、基質の量や濃度を予測する。このようにして、予測部５５は、ユーザ体内に含まれる基質（ここの例では、尿内物質）の種類及び量を予測する。そして、予測部５５は、予測結果である基質の量や濃度を、ユーザＩＤに対応付けてユーザ情報記憶部５２に格納する。なお、予測部５５は、ユーザの体内に所定の基質が所定値よりも多く含まれるか否かを予測してもよいし、予測結果である基質の量や濃度に基づいてユーザの健康状態を予測してもよい。
【０１３７】
表示制御部５６は、図１１に示した例と同様に、各種態様で予測結果を表示装置に表示制御する。例えば、表示制御部５６は、基質の名称や、基質の量や、ユーザの健康状態や、時系列の予測結果を表示装置に表示制御する。図２３に、第２の実施形態における表示例を示す。図２３では、タブレット端末である表示装置６０ｃに、尿糖（グルコース）の予測結果を時系列に表示する例を示す。
【０１３８】
図２３の例では、表示制御部５６は、ユーザ情報記憶部５２から過去２０日間に収集された尿糖の量を取得し、取得した尿糖の量とセンシング日時との関係を示すグラフに関する情報を表示装置６０ｃに送信する。このとき、表示制御部５６は、グラフ上に尿糖が異常値であることを示す警告メッセージ（例えば、「尿糖異常発現」）を含める。この場合、表示装置６０ｃは、図２３に示すように、２０日前から今日までの尿糖値の濃度を時系列に表示する。これにより、ユーザは、時系列に表示される尿糖値や警告メッセージを把握することで、これまでの生活を振り返り、今後の生活習慣を改善することができる。
【０１３９】
なお、一般に、尿糖値は、血糖値と対応することが知られている。例えば、血糖値が正常の基準値（例えば、１０９［ｍｇ／ｄｌ］）以下である人は、尿糖が１０［ｍｇ／ｄｌ］程度であるが、血糖値が正常の基準値を超えると、尿糖値が急激に上昇すると言われている。この急激な尿糖値の上昇が糖尿病の指標となるので、尿糖値に基づいて、いわゆる隠れ糖尿病患者を発見することができる。予測部５５は、このような指標値に基づいて、上記の警告メッセージを表示させる。
【０１４０】
また、一般に、尿糖検査は、食後２時間後が適していると言われている。このため、表示装置６０ｃは、ユーザに食後２時間後に排尿する旨のメッセージを表示してもよい。または、予測部５５は、食後２時間後と想定される時間帯（例えば、午前９時〜１０時、午後２時〜３時、午後８時〜９時）に排出された尿から、体内に含まれる尿糖の濃度を予測してもよい。
【０１４１】
また、図２３では、タブレット端末に予測結果が表示される例を示したが、図２に示した例のように、表示制御部５６は、宅内のモニタ、携帯端末装置、装着型情報端末、ウェアラブル端末などの表示装置に予測結果を表示させてもよい。また、表示制御部５６は、図２３の例に限られず、ユーザの体内に所定の基質が所定値よりも多く含まれるか否かを表示装置に表示させたり、ユーザの体内に所定の基質の量を表示装置に表示させたりしてもよい。
【０１４２】
〔変形例（洗浄処理）〕
上述した第２の実施形態では、放水部４０３によりセンサチップ４２０を洗浄する例を示した。ここで、センサチップ４２０には、流路４２４１〜４２４３を移動する試料を排出部側に吸引する吸引部が設けられてもよい。この場合、測定制御部４３０は、センサチップ４２０を洗浄する場合に、吸引部を制御することで、試料を素早く排出部側に移動させることができる。また、吸引することで流路４２４１〜４２４３に残存する試料を除去できるので、流路４２４１〜４２４３を素早く乾燥させたり、洗浄液やバッファ液で充填させたりすることができる。
【０１４３】
また、スマートトイレシステム４は、センサチップ４２０の洗浄状態を予測する予測処理を行ってもよい。具体的には、測定制御部４３０は、上述した洗浄処理を行った後に、絶対温度センサ４２２による計測温度と、温度センサ４２６１〜４２６３による計測温度とに基づいて、各反応部における発熱量を測定する。これにより、宅内サーバ５０の予測部５５により洗浄後の反応部４２５１〜４２５３に残存する基質の量が予測される。このとき、予測部５５は、予測した基質の量が所定の閾値以下である場合には、センサチップ４２０の洗浄が十分であると予測し、基質の量が所定の閾値よりも多い場合には、センサチップ４２０の洗浄が不十分であると予測する。この場合、表示制御部５６は、洗浄状態の予測結果に関する情報を表示装置６０ｃ等に表示制御してもよい。
【０１４４】
〔変形例（補正処理）〕
また、上記第２の実施形態において、反応部４２５１〜４２５３等が劣化することにより、反応部４２５１〜４２５３において測定される発熱量には誤差が生じる可能性がある。そこで、測定制御部４３０は、基質濃度や基質の含有量が既知である試料（以下、「標準液」と表記する場合がある）を試料注入孔４２３に注入することで測定される発熱量に基づいて、実際にユーザによって尿等が試料注入孔４２３に注入されることで測定される発熱量を補正してもよい。具体的には、標準液は、基質濃度や基質の含有量が既知であるので、標準液が注入された場合における発熱量も既知である。したがって、測定制御部４３０は、標準液を注入することで測定される発熱量と、標準液に対応する既知の発熱量との誤差に基づく補正係数を求める。そして、測定制御部４３０は、実際にユーザによって尿等が注入されることで測定される発熱量を補正係数によって補正する。これにより、測定制御部４３０は、基質濃度に対応する発熱量を精度良く測定することができる。
【０１４５】
なお、上記の通り、センサチップ４２０は、測定装置４１０に取り外し可能であってもよい。ここで、測定制御部４３０は、標準液を注入することで測定される発熱量と既知の発熱量との差異が所定値よりも大きい場合には、センサチップ４２０を交換する旨を表示装置に表示させてもよい。
【０１４６】
〔変形例（センサチップ）〕
また、上記第２の実施形態では、基質と酵素との反応熱に基づく温度変化を計測することにより、ユーザの体内に含まれる基質を予測する例を示した。しかし、センサチップには、反応熱に基づく温度変化を計測する手法以外の他の手法によって、ユーザの体内に含まれる基質の特性を示す情報を計測する機構が設けられてもよい。例えば、センサチップには、基質の特性を示す情報として、試料が流れる流路の振動に関する情報を計測する機構が設けられてもよい。以下、この点について説明する。なお、図２０に示したセンサチップ４２０によれば、「尿蛋白」、「尿糖」、「尿潜血反応」、「尿ウロビリノーゲン」などの検査項目に対応することができる。第２の実施形態では、この種の検査項目に限らず、「尿比重」などの検査項目に対応可能なセンサチップの例について説明する。
【０１４７】
図２４は、第２の実施形態の変形例に係るセンサチップ５２０の一例を示す図である。図２５は、図２４のＢ−Ｂ線に沿った矢視の概略断面図である。なお、以下では、図１９に示した測定装置４１０が、センサチップ４２０の代わりに、図２４に示すセンサチップ５２０を有するものとする。図２４に示すように、変形例に係るセンサチップ５２０は、基板５２１と、第１の温度センサとしての絶対温度センサ５２２と、試料注入孔５２３と、流路５２４１〜５２４５と、反応部５２５１〜５２５４と、第２の温度センサとしての温度センサ５２６１〜５２６４と、電極５２７１〜５２７４と、共通電極５２８と、排出部５２９と、励振部５３１と、振動周波数検出部５３２と、電極５３３とを有する。
【０１４８】
基板５２１は、例えば、半導体のシリコン単結晶基板であり、中央部に空洞５３０が形成される。このため、センサチップ５２０のうち、基質等をセンシングするためのセンシング部５３０１〜５３０５は、架橋構造となる。なお、図２４では、センシング部５３０１及び５３０５のみを図示する。
【０１４９】
絶対温度センサ５２２は、図２０に示した絶対温度センサ４２２と同様の構成である。また、試料注入孔５２３は、試料注入孔４２３と同様の構成である。流路５２４１〜５２４４は、流路４２４１〜４２４３と同様の構成である。反応部５２５１〜５２５４は、反応部４２５１〜４２５３と同様の構成である。温度センサ５２６１〜５２６４は、温度センサ４２６１〜４２６３と同様の構成である。電極５２７１〜５２７４は、電極４２７１〜４２７３と同様の構成である。すなわち、センサチップ５２０は、図２０に示したセンサチップ４２０と同様に、酵素が固定される反応部５２５１〜５２５４を有する。これにより、センサチップ５２０は、「尿蛋白」、「尿糖」、「尿潜血反応」、「尿ウロビリノーゲン」などの検査に用いられることができる。さらに、センサチップ５２０には、「尿比重」などの検査に対応できるように、流路５２４５と、励振部５３１と、振動周波数検出部５３２と、電極５３３とが設けられる。
【０１５０】
流路５２４５は、プラスチック（例えば、ポリイミド樹脂）等により形成され、試料注入孔５２３に注入された尿等を排出部５２９に向かって移動させる。流路５２４５は、流路５２４１〜５２４４と異なり酵素が固定される部位が設けられない。その代わりに、流路５２４５には、励振部５３１と振動周波数検出部５３２とが設けられる。この点について、図２５を用いて説明する。図２５に示すように、励振部５３１は、シリコン（Ｓｉ）薄膜５３１ａと、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）５３１ｂの二重層により形成される。シリコン薄膜５３１ａ及びシリコン酸化膜５３１ｂは、基板５２１上の形成されるシリコン酸化膜５３４に積層される。なお、シリコン酸化膜５３１ｂの厚さは、極めて薄く、シリコン酸化膜５３４と比較しても薄い。また、振動周波数検出部５３２は、例えば、架橋構造であるセンシング部５３０５におけるシリコン薄膜５３１ａの架橋構造支持部付近に形成されるピエゾ抵抗である。ピエゾ抵抗は、ｎ型のＳＯＩ層であるシリコン薄膜５３１ａに対して、ｐ型の不純物であるホウ素（Ｂ）を熱拡散することで容易に形成される。
【０１５１】
上述したシリコン薄膜５３１ａの熱膨張係数は大きいが、シリコン酸化膜５３１ｂの熱膨張係数は極めて小さい。このため、架橋構造のセンシング部５３０５のシリコン薄膜５３１ａに交流電流を流して加熱（ジュール加熱）すると、励振部５３１は、熱膨張係数の違いによるバイメタル効果によりバイモルフ振動を引き起こして、空洞５３０上のセンシング部５３０５を励振する。そして、ピエゾ抵抗である振動周波数検出部５３２の抵抗値は、センシング部５３０５の振動によるひずみに基づき変化する。
【０１５２】
上述した測定制御部４３０は、振動周波数検出部５３２の抵抗値の変化から、センシング部５３０５の振動周波数を検出する。ここで、励振部５３１に対する１回の加熱及び冷却を１サイクルとすると、その繰り返しサイクルと、センシング部５３０５の固有振動数と一致する共振周波数は、流路５２４５を流れる試料（例えば、尿）の質量に依存する。具体的には、その質量が大きいほど、共振周波数は、低周波側にシフトする。測定制御部４３０は、電極５３３からシリコン薄膜５３１ａに流す交流電流を制御することにより、この共振周波数やシフト量（すわなち、位相）を計測し、計測結果から尿等の質量の変化を計測する。すなわち、センサチップ５２０を有する測定装置４１０は、ユーザの体内に含まれる基質を予測する「尿蛋白」、「尿糖」、「尿潜血反応」、「尿ウロビリノーゲン」などの検査項目に加えて、「尿比重」などの検査項目の場面でも用いることができる。
【０１５３】
なお、上記のジュール加熱は、他の架橋構造のセンシング部と同様に形成する架橋構造の基質と酵素との熱反応の温度計測に使用する第２の温度センサである熱電対５２６５（図２５に一例を図示）をジュール加熱用ヒータとして利用することもできる。この熱電対５２６５としては、例えば、架橋構造のシリコン薄膜５３１ａと、薄いシリコン酸化膜５３１ｂを介した金属薄膜とが熱電材料として使用される。また、圧電性薄膜を架橋構造に形成することにより、励振部５３１として利用することもできる。
【０１５４】
また、センサチップ５２０に形成される流路の数は、図２４に示した例に限られない。例えば、センサチップ５２０には、反応部が設けられる流路が３個以下、又は、５個以上形成されてもよい。
【０１５５】
また、上述したセンサチップ５２０は、基板５２１に形成された空洞である排出部５２９が形成される。図２４の例の場合、流路５２４１〜５２４５を流れる尿等の試料は、排出部５２９を介して、センサチップ５２０の外部に排出される。このような構造を有するセンサチップ５２０であっても、洗浄可能であるので繰り返し利用されることが可能である。
【０１５６】
また、図２４に示した例において、測定制御部４３０は、絶対温度センサ５２２によって計測される環境温度に応じて、反応部５２５１〜５２５４における発熱量、又は、反応部５２５１〜５２５４に設けられる温度センサ５２６１〜５２６４の出力電圧を補正してもよい。すなわち、宅内サーバ５０の予測部５５は、絶対温度センサ５２２によって計測される環境温度に応じて温度センサ５２６１〜５２６４による計測結果が補正された後の値に基づいて、ユーザの体内に含まれる基質を予測する。この点について図２６を用いて説明する。図２６は、環境温度と出力電圧との関係の一例を示す図である。図２６の横軸は時間経過を示し、図２６の縦軸は温度センサ５２６１〜５２６４からの出力電圧を示す。また、波形Ｗ２１は、環境温度が高い場合における出力電圧の例を示し、波形Ｗ２２は、波形Ｗ２１よりも環境温度が低い場合における出力電圧の例を示す。なお、波形Ｗ２１及びＷ２２は、環境温度以外の条件（例えば、試料など）は同一であるものとする。図２６に示すように、環境温度が低いほど出力電圧がピークとなる時間が遅くなり、かつ、そのピーク値は低くなる。上記の通り、測定制御部４３０は、温度センサ５２６１〜５２６４からの出力電圧におけるピーク値、又は、出力電圧の波形の積分値に基づいて、各反応部における発熱量を測定する。このとき、測定制御部４３０は、図２６に例示する関係と、絶対温度センサ５２２によって測定される環境温度とに応じて、出力電圧のピーク値、又は、出力電圧の波形の積分値を補正してもよい。すなわち、測定制御部４３０は、環境温度に応じて反応部５２５１〜５２５４における発熱量を補正してもよい。これにより、宅内サーバ５０の予測部５５は、ユーザ体内に含まれる基質の量や濃度を高精度に予測することができる。
【０１５７】
また、図２４に示したセンサチップ５２０の排出部５２９には、流路５２４１〜５２４５を移動する試料を、試料注入孔５２３から排出部５２９に向かう方向に吸引する吸引部が設けられてもよい。この場合、測定制御部４３０は、センサチップ５２０を洗浄する場合に、吸引部を制御することで、試料を素早く排出部５２９側に移動させることができる。
【０１５８】
〔変形例（ハンディタイプ）〕
また、上述した第２の実施形態では、スマートトイレシステム４を例に挙げて説明した。しかし、上述したセンサチップ４２０は、持ち運び可能な小型タイプであるハンディタイプの測定装置に組み込まれてもよい。図２７は、第２の実施形態に係るハンディタイプのセンサを説明するための図である。図２７に示したハンディタイプのカロリメトリックセンサ５００には、試料注入孔５０１が設けられ、上述したセンサチップ４２０（または、センサチップ５２０）及び測定制御部４３０が内部に搭載される。これに加えて、カロリメトリックセンサ５００には、宅内サーバ５０やＰＨＲ処理装置２０と通信可能な通信部４１１が搭載されてもよい。また、カロリメトリックセンサ５００には、排水部に対応する排水口が設けられてもよい。なお、カロリメトリックセンサ５００に搭載される測定制御部４３０は、予測部５５と同様に基質の種類や量や濃度の予測処理を行ってもよいし、宅内サーバ５０やＰＨＲ処理装置２０等の他のサーバ装置によって予測された予測結果を受信してもよい。
【０１５９】
カロリメトリックセンサ５００は、上述した測定装置４１０と同様に、多項目の基質等を検出することができる。また、カロリメトリックセンサ５００は、尿検査や血液検査等に用いることができる。このようなカロリメトリックセンサ５００は、健康診断等の集団検診や、医療機関での検査に用いることができるだけでなく、家庭内で携帯用検査機として用いることができる。
【０１６０】
〔変形例（他のシステム）〕
また、上述した第２の実施形態では、スマートトイレシステム４を例に挙げて説明した。しかし、上述した第２の実施形態は、スマートブラシシステムやスマートシンクシステムにも適用することができる。
【０１６１】
例えば、上述した第２の実施形態がスマートブラシシステムに適用される場合、図３に示した測定装置１０３の代わりに測定装置４１０が採用される。すなわち、センサチップ４２０の試料注入孔４２３には、ユーザを洗浄する洗浄器具（歯ブラシ等）を洗浄した洗浄水が注入される。また、上述した第２の実施形態がスマートシンクシステムに適用される場合、図１６に示した測定装置２０３の代わりに測定装置４１０が採用される。すなわち、センサチップ４２０の試料注入孔４２３には、ユーザから排出された物質（うがい後の水など）や、ユーザを洗浄した洗浄水（洗顔時の水など）が注入される。
【０１６２】
〔変形例（予測対象）〕
また、第２の実施形態では、体内の生体物質と反応する反応物質として酵素を反応部４２５１〜４２５３に固定する例を示した。しかし、反応部４２５１〜４２５３には、酵素ではなく、特定の抗体や抗原が固定されてもよい。そして、宅内サーバ５０は、測定装置４１０による発熱量の測定結果に基づいて、体内に含まれる酵素や抗原や抗体を予測してもよい。この場合、試料注入孔４２３に注入される体内物質は、上述した尿に限られず、唾液、血液、汗、人体を洗浄した洗浄水などであってもよい。
【０１６３】
〔効果〕
上述してきたように、第２の実施形態によれば、酸化還元電流に基づくセンサと比較して、生体由来物質等の生体物質を精度良く検出することができる。この点について図２８を用いて説明する。図２８は、酸化還元電流による尿糖検査の例を示す図である。図２８に示すように、従来の尿糖センサでは、例えば、酸化酵素であるグルコースオキシダーゼによりグルコースが酸化する際に生成される過酸化水素の酸化還元電流を計測することで、グルコースの量を検出する。しかし、尿に含まれる尿酸やアスコルビン酸や、酸化時に生成されるグルコン酸等の妨害物質も酸化還元電流に影響を与えるので、検出精度は高いと言えない。また、過酸化水素のみを透過させる選択透過膜を設けることで、妨害物質による酸化還元電流への影響を低下させることも考えられるが、センサの構造が複雑になるとともに製造コストの増大に繋がる。一方、第２の実施形態に係るセンサチップ４２０は、酵素や補酵素の触媒反応による熱反応を利用した温度変化を計測するが、この温度変化の計測に妨害物質の影響を受けることがない。このため、第２の実施形態に係るセンサチップ４２０では、センサの構造が複雑になることがなく、また、製造コストが増大することもない。
【０１６４】
また、第２の実施形態に係るセンサチップ４２０によれば、注入された体内物質が排出部に排出されるので、洗浄できるとともに繰り返し利用されることが可能である。さらに、第２の実施形態に係るセンサチップ４２０によれば、異なる酵素が固定された各反応部において体内物質を触媒反応させるので、１回の処理で多項目の生体物質を検出することができる。上述してきた日常人間ドックでは、トイレの便器等にセンサが設けられるので、洗浄可能かつ繰り返し利用可能かつ多項目を検出可能なセンサチップ４２０を用いることで、この日常人間ドックを実現することが可能になる。
【０１６５】
（その他の実施形態等）
〔什器〕
上記実施形態では、什器の例として、歯ブラシ洗浄機やトイレ（便器）やシンク（洗面台）等を例に挙げて説明したが、什器はこれらの例に限られない。例えば、什器としては、ユーザが尿等を排出するコップ等であってもよい。また、上記実施形態では、什器に設けられたセンサにより、什器から排水又は排出されるユーザの体内物質から、ユーザの生体物質の特性を示す情報を測定する例を示した。例えば、第１の実施形態では、洗浄機１０１に設けられた磁界センサ１１０により、ユーザの生体物質の特性を示す情報として、洗浄機１０１からの排水物質と抗体と磁気ビーズとが混合された混合物から発生する磁界を測定する例を示した。また、第２の実施形態では、便器４０１に設けられたセンサチップ４２０により、ユーザの生体物質の特性を示す情報として、便器４０１から排出される体内物質と所定の基質との熱反応に基づく温度変化を測定する例を示した。しかし、この例に限られず、上述した各実施形態は、什器から取り出される、又は、什器から採取されるユーザの体内物質から、生体物質の特性を示す情報を各種センサにより測定してもよい。例えば、病院や集団検診、更には、家庭などにおいて、ユーザや医師が、什器であるコップに排出した尿等を、測定装置１０３の第１の流路１０４や、センサチップ４２０の試料注入孔４２３に注入してもよい。
【０１６６】
〔ハードウェア構成〕
図２９は、実施形態に係る宅内サーバ５０のハードウェア構成を示す図である。宅内サーバ５０は、ＣＰＵ１１００と、ＲＯＭ１２００と、ＲＡＭ１３００と、表示部１４００と、入力部１５００とを備える。また、宅内サーバ５０では、ＣＰＵ１１００、ＲＯＭ１２００、ＲＡＭ１３００、表示部１４００、及び入力部１５００が、バスライン１０１０を介して接続されている。
【０１６７】
宅内サーバ５０による各種処理を実現するプログラムは、ＲＯＭ１２００内に格納されており、バスライン１０１０を介して、ＲＡＭ１３００へロードされる。ＣＰＵ１１００は、ＲＡＭ１３００内にロードされたプログラムを実行する。例えば、宅内サーバ５０では、操作者による入力部１５００からの指示入力に従って、ＣＰＵ１１００が、ＲＯＭ１２００内からプログラムを読み出してＲＡＭ１３００内のプログラム格納領域に展開し、各種処理を実行する。ＣＰＵ１１００は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ１３００内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【０１６８】
宅内サーバ５０で実行されるプログラムは、認証部５３、受信部５４、予測部５５、表示制御部５６、送信部５７を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【０１６９】
〔構成〕
上述した実施形態では、クラウド上にＰＨＲ処理装置２０が構築される構成を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。ＰＨＲ処理装置２０は、その機能の全部若しくは一部を、例えば、データ信託会社内のネットワーク上に構築することもできる。また、ＰＨＲ処理装置２０は、必ずしも１つの拠点に構築されなければならないものではない。複数の拠点に分散配置された機能が連携することで、ＰＨＲ処理装置２０を実現してもよい。
【０１７０】
また、上述した実施形態では、宅内サーバ５０が予測処理を行う例を示したが、この例に限られない。例えば、ＰＨＲ処理装置２０が、予測部５５を有し、上述してきた予測処理を行うことで、宅内の各ユーザに関する各種情報を管理する管理装置であってもよい。また、例えば、測定装置１０３、２０３、３０３、４１０が予測部５５を有し、上述してきた予測処理を行ってもよい。
【０１７１】
また、実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、上述してきた各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【０１７２】
また、上述した実施形態で例示した物理的な構成は、あくまで一例に過ぎない。上述した実施形態で例示した各部は、運用の形態や負荷に応じて適宜統合若しくは分散される。
【０１７３】
これまで説明してきた実施形態によれば、半導体・通信・エネルギー・素材・医療技術の創意を結集して、生きることへのモチベーションを取戻すための日常人間ドックを実現することができる。すなわち、実施形態によれば、図３０に示すように、病気及び病気の萌芽をいち早く検出し、健康への回帰をサポートし、未病の人の健康への回帰、及び、病人の早期の社会復帰を助けることで、ＱＯＬ（Quality  of  Life）の向上を図り、結果として医療費の削減が果たされ、かつ健康年齢の増加を図ることができる。
【０１７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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