(57)【要約】【課題】本発明の目的は、生体情報測定装置の性能を長期間維持すると共に、補充間隔を伸ばすことが可能な生体情報測定装置を提供することにある。【解決手段】本発明では、備蓄された校正液は水によって希釈された後に前記測定手段に供給されることを特徴とするので、特定成分濃度の測定値の確度を検証するための校正液を高濃度で少量だけ備蓄しても、所定の濃度の校正液を多量に作り出すことができるため、備蓄容積を小さくすることが可能であり、結果として機台サイズを小形化することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿中に含まれる特定成分濃度の測定手段と、前記特定成分濃度の測定値が所定値であることを確認する校正手段と、前記校正のために使用される校正液備蓄手段を有する生体情報測定装置において、備蓄された校正液は水によって希釈された後に前記測定手段に供給されることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
前記校正液は希釈比率の変更によって、複数の校正液を作り出すことを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記校正液は、前記測定手段が対象とする複数の特定成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記校正液は水の流れによって混合・吐出されるジェットポンプ構成によって、前記特定成分濃度測定手段に提供されることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体情報測定装置のデータを高精度に保つための校正液の備蓄手段を小形化することに係り、特に小さな機台サイズで機能を実現することに好適な生体情報測定装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の生体情報測定装置は、生体情報測定手段が正しい値を示しているかを確認するために、濃度が既知の校正液を備蓄するとともに、適宜補充してもらうことで性能維持を図っている（例えば、特許文献１参照）。
また、特定成分濃度測定手段としてのイオンセンサーでは、センシング手段を複合化して、複数の特定成分濃度を得ようとするものがある（例えば、特許文献２参照）。
また、各種イオンセンサーの構造と、各測定対象項目に与える各種妨害成分の寄与率を示したものがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許３３０４５８７号公報
【特許文献２】
特開平８−１１４５７０号公報
【非特許文献１】
戸川達男著「生体計測とセンサ」株式会社コロナ社、昭和６１年１２月２０日、第３５３−第３５７頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の生体情報測定装置では、使用回数・日数に合わせた校正液の備蓄容器を必要とするため、装置自体の機台サイズを小形化しようとすると補充が頻繁になり、補充間隔を伸ばそうとすると機台サイズが大きくなって使い勝手が悪くなってしまう場合がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、生体情報測定装置の性能を長期間維持すると共に、補充間隔を伸ばすことが可能な生体情報測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために請求項１は、尿中に含まれる特定成分濃度の測定手段と、前記特定成分濃度の測定値が所定値であることを確認する校正手段と、前記校正のために使用される校正液備蓄手段を有する生体情報測定装置において、備蓄された校正液は水によって希釈された後に前記測定手段に供給するようにした。これにより、特定成分濃度の測定値の確度を検証するための校正液を高濃度で少量だけ備蓄しても、所定の濃度の校正液を多量に作り出すことができるため、備蓄容積を小さくすることが可能であり、結果として機台サイズを小形化することができる。
【０００７】
また、請求項２は、前記校正液は希釈比率の変更によって、複数の校正液を作り出すようにした。これにより、センシング手段に含まれる具体的なセンサー一つ一つに対して特定成分濃度に対する出力特性の傾きに違いがある場合でも、また、特定成分濃度に対する出力特性が線形でなく非線形の特性を持つ場合であっても、所定濃度範囲に対する検量線を設定することができるため、特定成分濃度の精度補正を広い測定濃度範囲で実施することができ、測定精度の向上が期待できる。
【０００８】
また、請求項３は、前記校正液は、前記測定手段が対象とする複数の特定成分を含むようにした。これにより、測定対象としている特定成分毎に校正液を準備する必要が無く、校正液の備蓄容積を小さくすることが可能であり、結果として機台サイズを小形化することができる。
【０００９】
また、請求項４は、前記校正液は水の流れによって混合・吐出されるジェットポンプ構成によって、前記特定成分濃度測定手段に提供するようにした。これにより、校正液希釈のために駆動機構を必要としないため、希釈機構自体の動作信頼性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態のについて、以下に図面を用いて詳説する。
【００１１】
図１は、本発明の生体情報測定装置全体を示す斜視図である。
大便器ユニット３の上方には機能部２が組み付けられ、機能部２の背部には生体情報測定機能の主体や水路を格納したキャビネット４が配置され、前記機能部２を駆動する操作部５は、トイレの壁面に固定されている。洋風大便器３１は上面のリム３４と、図示しない溜水で排泄物を受けて、トラップ３５を介して下水に排出すべきボール３２が構成されている。リム３４の上方の機能部２は、回動自在に係止された便座２１や便ふた２２を支持し、かつ、使用者の用便後の局部を洗浄するための衛生洗浄装置部が組み込まれている。便座２は使用者の尿を採取する採尿部１が、一体構成されている。使用者の尿を受ける略スプーン状の採尿器１１は、回動アクチュエータ１５によって駆動される採尿アーム１２によって、前記ボール３２内を移動し、使用者の尿を採取する。
採取された尿は、採尿器中に配置された後述のイオンセンサー（本実施例ではナトリウムとカリウム）で所定の特定成分を測定することに加え、キャビネット内に配置された尿糖測定部４２に吸引送致されるようになっている。キャビネットの内部には、Ｎａ・Ｋ校正部４１や、機能ユニットを洗浄する水を確保するタンク４３や、その他特定成分を測定したり、採取した尿を検体サンプルとして備蓄するようなその他機能ユニット４４が配置されている。トイレの横壁には手洗い部４５が配置され、その排水は便器の排水と共に下水に導かれるようになっている。衛生洗浄装置部を含む操作表示部５１と測定結果を紙面や電子記憶媒体に記録するプリンター５２は、トイレの横壁に配置されている。
【００１２】
図２は、本発明の第一の実施例を示すシステムブロック図である。
採尿器１１の内側には、特定成分としてのナトリウムやカリウムのセンシング手段や尿温度を測定するサーミスタを測定するセンサチップ６が配置されている。採取された尿を吸引したり、洗浄および／または校正液を排出する採尿口も、同じく採尿器１１内に配置されている。採尿器１１はモーターなどの回動アクチュエータ１５によって、採尿アーム１２によって駆動される。吸引された尿は備蓄部で脱泡された後、尿糖測定部４２で送致される。送致された尿は、ロータリーバルブシリンジ８によって所定量だけ後述の緩衝液と共に、同じく後述のセンサー７に送られて特定成分濃度が測定される。市水はタンク２３に送られて逆流防止手段が行われた後、洗浄ポンプで機能ユニットを洗浄するための水が取り出されるようになっている。
【００１３】
なお、センサー７に対して、校正液と水は前記ロータリーバルブシリンジ８で所定比率分だけ希釈されてセンサー７に送られて、測定精度の検証が実施されるようになっている。また市水は分岐され、機能部２のシーケンシャルバルブに送られている。またセンサーチップ６に対しては、校正液と水をシリンジ中で希釈した後、備蓄部を介してＮａ・Ｋ校正部２１より採尿器１１に送られるようになっている。校正液と水の混合比率は後述のシリンジポンプ中のピストン駆動量で変更可能であり、所定の濃度が作り出せるようになっている。
【００１４】
便器３の内部に配置されたボール３２とリム３４に、市水は送られるようになっている。特にボール３２中の溜水３３はゼットノズルの給水によって発生するサイホン現象によって、排泄物をトラップ３５を介して下水に排出するようになっている。また、溜水３３の水位はシーケンシャルバルブの水路は移管を途中で分岐することによって圧力センサで測定され、その測定結果は尿量に換算されるようになっている。
【００１５】
図３は、本発明の特定成分濃度測定手段を組み込んだ採尿器を示す斜視図である。
採尿部１の先端には採尿器１１が設けられ、便器ボール内を採尿アーム１２によって回動移動し、使用者の排尿経路に達した後、採尿器内に尿を採取するようになっている。採尿器１１の内部には、所定の特定成分濃度測定手段としての測定チップ１３が配置されている。測定チップ１３には、尿中に含まれるグルコース・ナトリウム・カリウムなどの濃度を測定する部分だけでなく、尿の温度を測定する部分を設けてもよい。グルコース濃度測定のためには、センサチップ上にグルコースオキシターゼ反応を利用したバイオセンサーチップを形成すればよい。電解物質としてのナトリウム濃度・カリウム濃度の測定方法としては、前述の特許文献２や、非特許文献１に記載の構造を展開すればよい。
【００１６】
また尿の温度を測定するためには、熱電対やサーミスタ温度センサーを配置することで実現が可能である。尿の温度は深部体温に近いこと、また、常に起床時の温度を生活習慣リズムに従って測定できることから、体調の管理だけでなく排卵日・生理日等を予測する婦人体温計機能の代替することも可能である。採尿器１１は採尿動作を実施しないときは、便座２１部分に収納されることになる。採尿器１１の前端には堰１４を設け、内部に配置された測定チップ１３の乾燥を防止するための保存液や水などが溜まるようになっている。
【００１７】
図４は、本発明のイオンセンサーの構造を示す模式図である。
本発明ではイオンセンサーは前述の採尿器中に配置されてバッチ測定されているが、尿の吸引路でフロー測定されるものであっても良い。測定対象である尿は、本図で示す試料液６２である。試料液中の特定成分はイオンとして、イオン選択性膜６１に吸着される。内部液６５中の内部電極６５と参照電極６４間の電位を測定した場合、例えばプラスの電荷を持つイオンであるナトリウムやカリウムを測定対象とすると、イオン選択性膜６１はプラスの電荷がチャージされるため、電位が発生する。その電位を測定することで濃度が換算されることになる。
【００１８】
図５は、本発明の酵素固定化膜センサーの構造を示す模式図である。
本発明は特定成分として尿糖を対象とした例を示している。尿糖センサーは多くの成分の中からグルコースを特異的に識別するプローブとしての機能と、それを電気信号に変換するトランスデューサーとしての機能を備えている必要がある。本発明で事例とした尿糖センサーでは、プローブとしてグルコースを特異的に酸化する酵素であるグルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）７１を用いている。グルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）７１は牛血清アルブミン７２と架橋剤としてのグルタルアルデヒド７３によって酵素膜７４を構成している。その下方にはグルタルアルデヒド７５が選択透過膜として、セラミック基板７７上の白金電極７６と密着している。
【００１９】
尿糖は酵素膜７４によって過酸化水素とグルコン酸に分解されるが、グルコン酸は選択透過膜７５によってその通過を阻止され、分子量の小さな過酸化水素のみ選択的に透過し、白金電極７６との間で電極反応を起して電位が濃度換算で測定されるようになっている。尿は便器ボール内部を回動駆動される採尿器によって採取され、本体部分に送られる。尿は所定量だけが定量され、キャリアー液として緩衝液を介したフローインジェクション（ＦＩＡ）方式によって尿のｐＨやイオン強度の受けないようにした後、前記尿糖センサーで濃度信号が取り出される。送液のためには、後述の流路の切り替えを行うロータリーバルブと、吸引・送出を実現可能なシリンジポンプを一体化した、ロータリーバルブシリンジによって測定系が構成される。測定に使用された尿は便器に排出されると共に、採尿器・内部配管など尿と接した部品は水によって洗浄され、常に清浄化が計られる構成となっている。
【００２０】
図６は、本発明の希釈率調整を実施するロータリーバルブシリンジの構造を示す断面図である。
流路が構成されたローター８１はローターモーター８２によって回転し、所定のニップル８３管を連通させて流路を構成するようになっている。吸・排出はボデー８４中のピストン８５の繰り出し・戻しによって実現されるようになっている。ピストン８５はリードスクリュー８６の回転を伸縮動作に変換するようになっており、リードスクリュー８６はピストンモーター８７によって回転するようになっている。
【００２１】
図７は、本発明の第二の実施例を示すシステムブロック図である。
基本的な構成は図２と同じである。Ｎａ・Ｋ校正部２１中の校正液９１は、流路の開閉弁を介してジェットポンプ９に導かれるようになっている。ジェットポンプ９で希釈された校正液は、校正液ノズル９２より採尿器１１中のセンサチップ６に供給されて精度確認に使用される。
【００２２】
図８は、本発明の希釈率調整を実施するジェットポンプの構造を示す断面図である。オリィフィスによって加速された市水の流れによって減圧され、吸い出された校正液９１は、拡大管の中で撹拌・混合され校正液ノズル９２に送られる。駆動機構がないため、希釈ポンプとしては単純、かつ、高い信頼性が期待できる構成となっている。
【００２３】
図９は、本発明のセンサー出力特性を示すグラフである。
センサーは特定成分濃度と出力電圧の間に、相関関係がある。傾きが同一であることを前提に、１つの濃度で構成することが多い。
しかし、一般的には使用に伴うセンサーの特性変化によって、傾きが変化しがちである。本図のグラフに示すように、初期は傾きが大きかったものＡが使用によって傾きが小さいＢになったとしても、例えば２点の校正によって傾きが検証されていれば、測定値は高精度に補償されることになる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、特定成分濃度の測定手段の測定結果を高精度化するための校正液を使用時だけ必要な濃度となるよう、高濃度かつコンパクトサイズで備蓄することにより、同一校正液サイズにおける使用期間増加を図ることにより、生体情報測定装置の性能を長期間維持すると共に、補充間隔を伸ばすことができる生体情報測定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生体情報測定装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施例を示すシステムブロック図である。
【図３】本発明の特定成分濃度測定手段を組み込んだ採尿器を示す斜視図である。
【図４】本発明のイオンセンサーの構造を示す模式図である。
【図５】本発明の酵素固定化膜センサーの構造を示す模式図である。
【図６】本発明の希釈率調整を実施するロータリーバルブシリンジの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第二の実施例を示すシステムブロック図である。
【図８】本発明の希釈率調整を実施するジェットポンプの構造を示す断面図である。
【図９】本発明のセンサー出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…採尿部
２…機能部
３…便器ユニット
４…キャビネット
５…操作部
６…センサーチップ
７…センサー
８…ロータリーバルブシリンジ
９…ジェットポンプ
１１…採尿器
１２…採尿アーム
１３…測定チップ
１４…堰
１５…回動アクチュエータ
２１…便座
２２…便ふた
３１…洋風大便器
３２…ボール
３３…溜水
３４…リム
３５…トラップ
４１…ナトリウム・カリウム校正部
４２…尿糖測定部
４３…タンク
４４…その他機能ユニット部
４５…手洗い部
５１…操作表示部
５２…プリンター
６１…イオン選択性膜
６２…試料液
６３…内部電極
６４…参照電極
６５…内部液
７１…グルコースオキシターゼ分子
７２…牛血清アルブミン分子
７３…グルタルアルデヒド
７４…酵素膜
７５…選択透過膜
７６…白金電極
７７…セラミック基板
８１…ローター
８２…ローターモーター
８３…ニップル
８４…ボデー
８５…ピストン
８６…リードスクリュー
８７…ピストンモーター
９１…校正液
９２…校正液ノズル
９３…拡大管
【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】
2005024268.tif 000009
【図８】
2005024268.tif 000010
【図９】
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