(57)【要約】【課題】樹脂による方法では広い範囲の阻害成分を除去しようと考えた場合、人それぞれの状態を考慮して、明らかに所定の阻害成分が無い場合でも、その阻害成分除去のための樹脂を常に備えていなければならない。このことは無駄な使用量を増加させるだけでなく、廃棄物を増やすことにより環境上も好ましくない。【解決手段】本発明では図１に示すとおり、容器脱着口６７に複数の樹脂フィルターを有する常用前処理用容器を備えると共に、複数の樹脂フィルター有する予備前処理用容器を備え、ユーザースイッチ１６により常用前処理用容器のみを通液する常用パスと、予備前処理用容器１３を通過した後、常用前処理用容器８を通液する予備パスを選択する。上記により、ユーザー個々の状態によって予備前処理用容器の使用・不使用の決定ができるので、樹脂の節約ができる。【選択図】図２
2008070184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の溶液成分の特性を測定する測定手段と、所定の容器を脱着する脱着手段とを備え、所定の溶液の濃度を測定する濃度測定装置であって、前記所定の溶液成分の特性を測定するための前処理として常に必要な成分の入った常用前処理用容器および前記所定の溶液成分の特性を測定するための前処理として状況に応じて必要な成分の入った予備前処理用容器が各々独立に交換可能に前記脱着手段により装着される濃度測定装置。
【請求項２】
前記前処理として前記常用前処理用容器のみを通液する場合と、前記常用前処理用容器および前記予備前処理用容器を通液する場合とがあることを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記常用処理用容器および前記予備前処理用容器との交換頻度を異ならせることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濃度測定装置。
【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定量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、すなわち尿糖濃度を測定する方法としてはＧＯＤ（グルコースオキシダーゼ）法による酵素を用いたバイオセンサーが知られている（例えば特許文献１参照）。上記の方法は選択透過膜を塗布した電極上にＧＯＤを固着させた酵素膜を設ける構成となっている。尿に接触させると以下の反応が起こる。
β-D-グルコース+ → D-グルコノ-δ-ラクトン＋ Ｈ2Ｏ2  ・・・（反応式１）
Ｈ2Ｏ2 →２Ｈ+ ＋ Ｏ2 ＋ ２ｅ- ・・・（反応式２）
このとき発生する電流量を測定することによりグルコース濃度を求めることが出来る。
【０００３】
また、光学的に尿糖の濃度を測定することもできる（例えば特許文献２参照）。旋光度を用いた光学的方式においては、直接試料液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。
【０００４】
旋光度より試料液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は試料液中の旋光性物質の濃度、Ｌは試料液の光路長である。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、試料液の光路長Ｌも同様に既知の値であるため、試料液に光線を通したときの旋光度θを測定することにより、試料液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、上記の方法により所定成分の濃度を求めることは可能だが、実際の測定試料液は目的とする成分以外の成分が混在することが多い。例えば尿糖（尿中のグルコース）測定の場合は、尿中にビタミンＣ（アスコルビン酸）がサプリメントの摂取などにより排泄されることがある。アスコルビン酸は強い還元作用を持つため上述の酵素による測定の電流値に影響を及ぼすのみでなく、旋光性成分（比旋光度２３°）であるので上述の旋光度による測定にも影響を及ぼす。さらには尿中にはアスコルビン酸のみならずペプチドやアミノ酸など種々の測定阻害となる成分が存在する。また、これらの成分は測定精度の弊害となるばかりでなく、測定部位の汚れの原因となる成分が多く含まれている。
【０００６】
上記課題の解決策として、試料液中の旋光性物質による旋光角を測定することにより試料液中の旋光性物質の濃度を測定する光学測定装置において、樹脂類により除去することが有効である。例えば尿糖測定の場合は、ビタミンＣやアミノ酸はイオン交換樹脂により除去され、ペプチド類は合成吸着樹脂や活性炭により除去される（例えば特許文献３参照）。
【０００７】
図５は上記樹脂類を用いた場合の従来の例である。図５において採尿容器１０１は尿を採取するための容器であり、電磁弁１０２は採尿容器１０１とイオン交換樹脂層１０３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。イオン交換樹脂部
１０３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。導管１０５はイオン交換樹脂部１０３と測定容器１５５の間をつないで尿を通す。電磁弁１０６は測定容器１５５と導管１０７の間に備えられた電磁弁であり、尿を測定後に開く。導管１０７は測定し終わった尿を排出する。光学系１１１は旋光度測定するための装置である。
【０００８】
尿が採尿容器１０１に溜まると電磁弁１０２が開いて尿はイオン交換樹脂部１０３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はイオン交換樹脂部１０３中の弱塩基性陰イオン交換樹脂にトラップされる。
次に、透過光はハーフミラー１２４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１２６Ａ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１５５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１２６Ａと光軸が一致もしくは直交する４分の１波長板１２６Ｂ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。
【０００９】
水平もしくは垂直方向から４５°傾斜した偏光子１２３Ｂ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１２９Ａにより電気信号に変換される。フォトダイオード１２９Ｂ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１２９Ａ、１２９Ｂ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。この尿はイオン交換樹脂部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１０６が開き、尿は導管１０７を通って排出される。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２７１２５９号公報（図２）
【特許文献２】特開２０００−８１３８６号公報（図１）
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２００５／０９３４１０号パンフレット（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
尿中の阻害成分は個人の体質や疾病、その時々の体調や飲食状態によって異なる。従って、上述した樹脂による方法では広い範囲の阻害成分を除去しようと考えた場合、上述の状態を考慮して、明らかに所定の阻害成分が無い場合でも、その阻害成分除去のための樹脂を常に備えていなければならない。このことは無駄な使用量を増加させるだけでなく、廃棄物を増やすことにより環境上も好ましくない。
【００１２】
本発明では上述した問題点を解決し、阻害成分による測定精度を低下することなく無駄な樹脂使用量を減少する濃度測定装置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】
【００１３】
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、下記に記載の構成を採用する。
【００１４】
本発明の濃度測定装置は、
所定の溶液成分の特性を測定する測定手段と、所定の容器を脱着する脱着手段とを備え、
所定の溶液の濃度を測定する濃度測定装置であって、所定の溶液成分の特性を測定するための前処理として常に必要な成分の入った常用前処理用容器および所定の溶液成分の特性を測定するための前処理として状況に応じて必要な成分の入った予備前処理用容器が各々独立に交換可能な前記脱着手段により装着されることを特徴とする。また、前処理として常用前処理用容器のみを通液する場合と、常用前処理用容器および予備前処理用容器を通液する場合があることが好ましく、さらには常用処理用容器および予備前処理用容器との交換頻度を異ならせることが好ましい。
【００１５】
（作用）
本発明では図２に示すとおり、複数の樹脂フィルター７を有する常用前処理用容器８を備えると共に複数の樹脂フィルター１２を有する予備前処理用容器１３を備え、ユーザースイッチ１６により常用前処理用容器８のみを通液する常用パスと、予備前処理用容器１３を通過した後、常用前処理用容器８を通液する予備パスを選択する。例えば常用前処理用容器８には尿糖を測定する場合の阻害成分であるアスコルビン酸やアミノ酸を除去する樹脂を備えておき、予備前処理用容器１３には尿糖を測定する場合の阻害成分であるたんぱく質のみを除去する樹脂を備えておく。使用者本人がネフローゼでない場合は常用前処理用容器８のみを通液する常用パスを選択し、ネフローゼの場合は予備前処理用容器１３および常用前処理用容器を通液する予備パスを選択する。上記により、ユーザーがネフローゼの場合はきちんとたんぱく質が除去されて測定され、ネフローゼ患者でない場合は無駄な樹脂は使用しない。どのパスを使ってどの樹脂を使うかはユーザーの判断のみではなく、透過率などの測定によって自動的に判断することも可能である。
【００１６】
すなわち、本発明においては阻害成分の種類毎の樹脂を有する容器を備え、ユーザーの必要状況に応じた樹脂を有する容器を選択することにより使用することになり容器使用量の節約を図れる。
【発明の効果】
【００１７】
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。濃度測定阻害成分の種類毎の樹脂を有する容器を備え、ユーザーの状況に応じた樹脂を有する容器を選択して使用することにより容器使用量の節約を図れるとともに、廃棄量が減り環境に対して良好となる。また、各樹脂ごとに交換装置を備えているので、頻度も独立して交換が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明を利用した濃度測定装置の最適な実施形態を説明する。
（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。
【００１９】
図１は本発明による濃度測定装置がトイレに導入されたときの全体イメージ図を示す。図中、本体１は本発明による濃度測定装置の外観であり、便座３の下の位置の便器２に固定されている。本体１は電源線６６によりコンセントに接続されており、配管６５により上水に接続されている。本体１内部には尿糖測定に必要な制御装置、電磁弁、ポンプ等が備えられており、操作スイッチ群６８をユーザーが操作することにより、自動的に尿糖を測定して表示装置６４に表示する。採尿部３１は尿を採取するための容器であり、本体１に接続されているアーム６９により位置を動かすことができる。
【００２０】
図２は本発明による濃度測定装置の全体システム図を示す。図中、制御装置６は全体システムを制御するためのＣＰＵおよび周辺回路から構成される。測定手段である光学測定装置１７は測定セル１８の試料液（尿）の旋光度を測定するための装置であり、配線５７を介して制御装置６の指示によって測定する。脱着手段である脱着装置９は、樹脂フィル
ター７が５個備えられている常用前処理用容器９を脱着するための装置である。脱着装置９は配線５５を介して制御装置６の指示に従って脱着する樹脂フィルター７ａ、７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅを選択して脱着する。脱着装置１０は、樹脂フィルター１２が５個備えられている予備前処理用容器１３を脱着するための装置である。脱着装置１０は配線５４を介して制御装置６の指示に従って脱着する樹脂フィルター１２ａ、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅを選択して脱着する。
【００２１】
ここで、常用前処理用容器８および予備前処理用容器１３は塩化ビニルで作製されており、樹脂フィルター７および樹脂フィルター１２には阻害成分を除去するための樹脂（イオン交換樹脂と合成吸着樹脂）が入っている。また、樹脂フィルター７および樹脂フィルター１１には溶液の入口側と出口側に通液穴があり、入口側と出口側には樹脂を通過させないためのメンブレンフィルターを備えてある。
【００２２】
スイッチ１６はスイッチ群６８のうちの１つで、予備前処理用容器１３に備えられた樹脂フィルター１２を使うか使わないかのユーザー判断を配線５８を介して制御装置６に伝達する。表示装置６４は、制御装置６により配線６０を介して伝達される測定結果を表示するための液晶型表示装置である。
【００２３】
上水溜３２は上水を保存するための容器であり、導管６５を介して上水をためておく容器であり、導管２０を介して電磁弁３３と接続されている。導管１９は、測定する試料液（尿）を入れておく容器である採尿容器３１と電磁弁３３に接続されている。電磁弁３３は３方向弁であり、導管２０側または導管１９側と導管２１を制御装置６の指示に従って選択して開閉する機能を有する。電磁弁３４は３方向弁であり、電磁弁３３と導管２１を介して接続されており、脱着装置１０の入口側と導管２３により接続されており、導管２２により電磁弁３５と接続されており、導管５２を介して制御装置６の指示に従って開閉する機能を有する。電磁弁３５は３方向弁であり、電磁弁３４と導管２２を介して接続されており、脱着装置９の入口側と導管２５により接続されており、導管２４により脱着装置１０の出口側と接続されており、配線５３を介して制御装置６の指示に従って開閉する機能を有する。
【００２４】
導管２６は脱着装置９の出口側と測定セル１８の入口側を接続している。導管２７は測定セル１８の出口側とポンプ１５の入口側と接続しており、導管２８はポンプ１５の出口側と接続している。ポンプ１５は制御装置６の指示に従って液の搬送・停止を行う。
【００２５】
次に本発明の主要部である具体的な交換システムについて説明をする。図３は図２に示される領域５９の常用前処理用容器８および予備前処理用容器１３を連続的に自動交換するための詳細機構を示す。図中、脱着装置１０は入口脱着部４７および出口脱着部４８を上下する機能を持つ。予備前処理用容器１３をはずす際は入口脱着部４７は上へ動き、出口脱着装置４８は下へ動く。予備前処理用容器１３を装着する際は入口脱着部４７は下へ動き、出口脱着装置４８は上へ動く。また、脱着装置１０は脱着時に予備前処理用容器１３を矢印の方向へ移動させる。すなわち、樹脂フィルター１２は１２ａ、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの順に脱着毎に交換される。脱着操作は配線５４を介して制御装置６により行われる。
【００２６】
脱着装置９は入口脱着部４５および出口脱着部４６を上下する機能を持つ。常用前処理用容器８をはずす際は入口脱着部４５は上へ動き、出口脱着装置４６は下へ動く。常用前処理用容器８を装着する際は入口脱着部４５は下へ動き、出口脱着装置４６は上へ動く。また、脱着装置９は脱着時に常用前処理用容器８を矢印の方向へ移動させる。すなわち、樹脂フィルター７は７ａ、７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅの順に脱着毎に交換される。脱着操作は配線５５を介して制御装置６により行われる。
【００２７】
電磁弁３５は、配線５３を介して制御装置６による導管２５と導管２２を通液するか、導管２５と導管２４を通液するかの判断に従って開閉する。すなわち、スイッチ１６（図２中）により常用前処理用容器８のみを使うことが決定された場合は、電磁弁３５は導管２５と導管２２を通液し、常用前処理用容器８および予備前処理用容器１３を使うことが決定された場合は、電磁弁３５は導管２５と導管２４を通液する。
【００２８】
ここで、脱着装置９は常用前処理用容器８中の樹脂フィルター７ｄを脱着しようとしており、脱着装置１０は予備前処理用容器１３中の樹脂フィルター１２ｂを脱着しようとしている。すなわち、常用前処理用容器８は樹脂フィルター７ｄ、７ｅの残り２回で交換が必要となるが、それとは独立に予備前処理用容器１３は樹脂フィルター１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅの残り４回で交換が必要となり、常用前処理用容器８と予備前処理用容器１３の交換頻度は異なることを示している。
【００２９】
次に全体システムの動作について説明する。図４は制御装置６（図２中）のシステムフローチャートを示す。
【００３０】
測定を開始すると、判断ステップ７０において常用前処理用容器８が全て使用された状態と判断されれば実行ステップ７１へ進み、未だ使用できる状態であると判断されれば実行ステップ７２に進む。実行ステップ７１では表示装置６４に常用前処理用容器８を交換するよう表示し、判断ステップ７０に戻る。判断ステップ７０により交換されたと判断された場合は実行ステップ７２に進む。すなわち、常用前処理用容器８が交換されるまで、表示装置６４に常用前処理用容器８を交換するよう表示し続ける。実行ステップ７２では、脱着装置により常用前処理用容器８中の次の樹脂フィルターに交換し、電磁弁３３により導管１９側と導管２１側を開き、導管２０側を閉じ、判断ステップ７３に進む。（通液経路を常用パスにする。）
【００３１】
判断ステップ７３において、スイッチ１６によって予備前処理用容器１３も使用すると判断された場合は判断ステップ７５へ進み、予備前処理用容器１３は使用しないと判断された場合は実行ステップ７８に進む。
【００３２】
判断ステップ７５において予備前処理用容器１３が全て使用された状態と判断されれば実行ステップ７６へすすみ、全て使用された状態でないと判断されれば実行ステップ７７に進む。実行ステップ７６では表示装置６４に予備前処理用容器１３を交換するよう表示し、判断ステップ７５に戻る。判断ステップ７５により交換されたと判断された場合は実行ステップ７７に進む。すなわち、予備前処理用容器１３が交換されるまで、表示装置６４に予備前処理用容器１３を交換するよう表示し続ける。実行ステップ７７では、脱着装置１０により予備前処理用容器１３中の樹脂フィルター１２を交換し、電磁弁３５により導管２４側と導管２５側を開き導管２２側を閉じる。（通液経路を予備パスにする。）
【００３３】
実行ステップ７８においてポンプ１５を動かし、実行ステップ７９に進む。すなわち、予備前処理用容器１３を使用しない場合は、採尿器３１に溜まった試料（尿）を導管１９、導管２１、導管２２、導管２５、常用前処理用容器８、導管２６、測定セル１８内、導管２７を介してポンプ１５に引き込み、導管２８を介して排出され、実行ステップ７９に進む。
【００３４】
また、予備前処理用容器１３を使用する場合は、採尿器３１に溜まった試料（尿）を導管１９、導管２１、導管２３、予備処理容器１３、導管２５、常用前処理用容器８、導管２６、測定セル１８内、導管２７を介してポンプ１５に引き込み、導管２８を介して排出され、実行ステップ７９に進む。
【００３５】
実行ステップ７９において容器１８に試料液を光学装置１７にて測定した後、ポンプ１５を停止しする。実行ステップ８０では電磁弁３３により導管２０側と導管２１側を開き、導管１９側を閉じ、実行ステップ８１に進む。（通液経路を洗浄パスにする。）実行ステップ８１においてポンプ１５を一定時間動かした後、停止する。すなわち、予備前処理用容器１３を使用しない場合は、上水を導管１９、導管２１、導管２２、導管２５、常用前処理用容器８、導管２６、測定セル１８内、導管２７を介してポンプ１５に引き込み、導管２８を介して一定時間排出されることにより試料の通過した経路は洗浄される。
【００３６】
また、予備前処理用容器１３を使用する場合は、上水を導管１９、導管２１、導管２３、予備処理容器１３、導管２５、常用前処理用容器８、導管２６、測定セル１８内、導管２７を介してポンプ１５に引き込み、導管２８を介して一定時間排出されることにより試料の通過した経路は洗浄される。
【００３７】
以上、本発明について説明したが、常用前処理用容器８中の樹脂フィルター７および予備前処理用容器１３中の樹脂フィルター１２の数は５に限らず、複数であれば同様である。また、予備前処理用容器１３の種類は１つとは限らず複数の種類でもかまわない。さらには、測定対象成分として尿糖としたが、限定するものではない。また、上述した全ての実施形態の例においては測定手段として旋光計としたが、制限があるものではなく、分光計などの光学測定装置のみならず、酵素を用いたバイオセンサー等でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第一の実施形態における濃度測定装置の全体イメージを示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における濃度測定装置の全体システムを示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における濃度測定装置の容器交換部を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施形態における濃度測定装置のフローチャートを示す図である。
【図５】従来の濃度測定装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      本体
６      制御装置
７      樹脂フィルター
８      常用前処理用容器
９      脱着装置
１３    予備前処理用容器
１５    ポンプ
１６    スイッチ
１７    光学測定装置
１８    測定セル
２４    導管
３５    電磁弁
６７    交換口
６４    表示装置
６７    容器脱着口
【図１】
2008070184.tif 000003
【図２】
2008070184.tif 000004
【図３】
2008070184.tif 000005
【図４】
2008070184.tif 000006
【図５】
2008070184.tif 000007