JP3395451B2 - 交換型フローセルを備えたポーラログラフ分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、住宅やオフィスその他
のトイレットにおいて便座に着座した個人から排泄され
た尿をその場でサンプリングして分析するようになった
分析装置に関する。より詳しくは、本発明は、使い捨て
可能なポーラログラフ・フローセルを備えた分析装置に
関する。

【０００２】

【背景技術】人々の長寿高齢化に伴い、健康管理に関す
る個人の関心が高まっている。尿は個人の健康状態に関
する重要な情報源であり、尿糖、尿蛋白、ウロビリノー
ゲン、潜血、その他の尿成分を定量分析することによ
り、糖尿病のようなすい臓障害や肝臓障害や腎臓障害そ
の他の機能障害を非侵襲方式で検査することができる。
そこで、家庭やオフィスその他のトイレットを利用して
尿のサンプリングと分析を行い、個人の健康チェックを
支援することの可能な、尿分析機能を備えたトイレット
が提案されている。

【０００３】本出願人は、平成５年12月30日の特願平5-
354283号や平成６年３月31日の特願平6-87399号などに
おいて、家庭やオフィスその他のトイレットで尿をサン
プリングし、採取された尿サンプルをポーラログラフ・
フローセルに搬送して尿サンプル中の所定の成分を定量
分析するようになったトイレット設置型の尿分析装置を
提案した。フローセルは酵素を担持した作用極を有し、
検体中の所定の成分の含有量に応じた信号を出力するよ
うになっている。フローセルの作用極の酵素は使用に伴
い活性を失い、フローセルの出力が低下する。そこで、
フローセルは使い捨て可能に形成してあり、出力の低下
したフローセルは新たなフローセルと交換できるように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】新たなフローセルに
は、製造公差や保管方法の相違や保管期間の相違により
性能にバラツキがあり得る。従って、新たなフローセル
を装着した時には、較正液（分析対象成分を所与の既知
の濃度で含有する標準液）をフローセルに送ってフロー
セル出力を較正するのが好ましい。しかるに、トイレッ
トに設置されるこの種の分析装置においては、フローセ
ルの交換は家人や家庭の主婦のような一般使用者がしな
ければならないので、フローセルの交換に伴う操作は出
来るだけ簡素化することが望ましい。

【０００５】従って、本発明の目的は、フローセル交換
後、最初の分析を開始するまでの間に、自動的にフロー
セル出力の較正を行うようになったポーラログラフ分析
装置を提供することである。

【０００６】前述したように新たな個々のフローセルに
は種々の原因により性能のバラツキがあり得る。また、
出力の経時的低下の度合いも使用の態様により異なる。
従って、新たなフローセルの平均的寿命を想定して交換
時期を予め決定し、フローセルを定期的に交換するよう
にした場合には、平均性能以上のフローセルの場合には
不経済となり、平均性能以下のフローセルの場合には分
析精度が不十分となる。従って、本発明の他の目的は、
一般使用者に対してフローセルの合理的な交換を勧告す
るようになったポーラログラフ分析装置を提供すること
である。

【０００７】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用の概要】本発明
は、酵素を担持した作用極を有する交換可能なポーラロ
グラフ・フローセルを備え、トイレットでサンプリング
された検体中の所定の成分をフローセルの出力に基づい
て定量分析するようになったトイレット設置型ポーラロ
グラフ分析装置において、フローセルの交換を検知する
手段を設け、フローセルの交換に応答して自動的にフロ
ーセル出力の較正を行うようにしたことを特徴とするも
のである。

【０００８】このように、フローセルが交換された時に
は自動的に分析装置の較正が行われるので、一般家庭に
おいて最小限の操作により高精度の尿分析を行うことが
可能になる。

【０００９】好ましい実施態様においては、新たなフロ
ーセルを装着した時に自動的に較正が行なわれた後、所
定時期（所定時間経過後、若しくは、所定回数の分析が
行われた時）毎に自動的に較正が行われ、フローセルの
出力が所定レベル以下になった時には使用者はフローセ
ルを交換するよう勧告される。

【００１０】このように較正時の出力に基づいてフロー
セルの交換を勧告させれば、一般使用者は合理的な時期
にフローセルを交換することができるので、最小限の維
持費で高精度の尿分析を行うことができる。

【００１１】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
特徴や効果は、以下の実施例の記載に従いより詳しく説
明する。

【００１２】

【実施例】全体構成 初めに本発明のポーラログラフ分析装置の全体構成を説
明するに、図１は本発明の一実施例に係るポーラログラ
フ尿分析装置１０をトイレットに設置したところを示
し、図２は図１に示した尿分析装置のハウジングを分解
したところを示す。これらの図面を参照するに、トイレ
ットの便器１２には、例えばフレーム１４と上部ケーシ
ング１６と左右の下部ケーシング１８および２０とで構
成されたハウジング２２がＴボルト２４とナット２６に
よって取付けてある。このハウジング２２には尿分析装
置１０の主要部が収蔵してあると共に、便座２８と便蓋
３０が回動可能に装着してある。便座２８には尿サンプ
リング装置３２（図３および図４に基づいて後述する）
が組み込んであり、便座に着座した使用者から排泄され
た尿をサンプリングするようになっている。

【００１３】図２に示したように、ハウジング２２に
は、ポーラログラフ・フローセル（図６に基づいて後述
する）を交換可能に装着するための取付け装置３４と、
尿サンプリング装置３２によってサンプリングされた尿
サンプルをキャリヤ液と共にフローセルに搬送するため
のロータリバルブ付き電動シリンジポンプ３６と、較正
液タンク３８が収容してある。ハウジングの上部ケーシ
ング１６には開閉式の蓋４０が枢着してあり、この蓋４
０を開けることによってフローセルを交換したり較正液
を較正液タンク３８に補充したり出来るようになってい
る。

【００１４】図示した実施例では、ハウジング２２には
指血圧計ユニット４２が配置してあり、被験者の左第２
指などに係合させることにより血圧を測定するようにな
っている。また、ハウジング２２には、洗浄ノズル４４
を備えた従来型のビデ装置４６と、従来型の温風乾燥装
置４８と、オゾナイザーからなる従来型の脱臭装置５０
が配置してあり、尿分析装置１０を備えたトイレットを
通常の目的で使用する際に夫々の機能を提供するように
なっている。しかし、これらの追加的機能や血圧計は省
略することができる。

【００１５】ハウジング２２には、尿分析装置１０の電
源装置５２やビデ装置の操作盤５４を配置することがで
きる。図示した実施例では、尿分析装置１０を操作し分
析結果を出力するための主制御ユニット５６はトイレッ
トの側壁に設置してあり、ハウジング２２内には尿サン
プリング装置３２やシリンジポンプ３６やフローセルを
制御するための副制御ユニット５８が配置してある。後
述するように、図示した実施例では主制御ユニット５６
と副制御ユニット５８は通信ケーブルによって互いに接
続されており、シリアル通信によりデータや信号の伝送
を行うようになっている。しかし、これらの制御ユニッ
トは１つにまとめても良い。

【００１６】図３および図４を参照するに、便座２８に
組込まれた尿サンプリング装置３２はフレーム６０を備
え、このフレームはビス等により便座の下面に適宜取付
けられる。フレーム６０にはスイングアーム６２が回動
可能に支持してあり、ステッピングモータのようなモー
タ６４とベルト６６によって揺動せられるようになって
いる。

【００１７】スイングアーム６２の下端には採尿容器６
８が設けてある。図４からよく分かるように、採尿容器
６８は浅い船底形を呈し、その底部には尿溜まり７０が
形成してある。採尿容器６８には尿溜まり７０の底に向
かって開口するＬ字形の採尿管７２が設けてあり、尿溜
まり７０に溜まった尿を気泡を取り込むことなく吸引す
るようになっている。尿溜まり７０に面して採尿容器６
８には１対の電極７４が設けてあり、流体の電気抵抗を
監視することにより尿溜まり７０内に所望のレベルまで
尿が溜まったかどうかを検出するようになっている。

【００１８】Ｌ字形採尿管７２はスイングアーム６２の
中空内部を延長する可撓性の尿吸引チューブ７６に接続
されており、この吸引チューブ７６の他端はシリンジポ
ンプ３６に接続されている。尿検知電極７４のリード線
７８も同様にスイングアームの内部を延長させてあり、
副制御ユニット５８に接続されている。採尿容器６８の
入口開口はステンレス鋼などからなる金網８０によって
覆われており、採尿容器に異物が侵入するのを防止する
ようになっている。

【００１９】図３からよく分かるように、フレーム６０
には便器１２のボウルに向かって下向きに開口したチャ
ンネル形状の収納洗浄室８２が形成してあり、非使用時
に採尿容器６８とスイングアーム６２を収納するように
なっている。収納洗浄室８２には噴射ノズル８４が指向
させてあり、収納洗浄室８２内に収納された採尿容器６
８に向かって圧力水を噴射して、使用後に採尿容器とス
イングアームを洗浄するようになっている。噴射ノズル
８４には電磁弁（後述）を介して水道管に接続されたホ
ース８６から圧力水が供給される。

【００２０】採尿容器６８によって採取された尿サンプ
ルは、シリンジポンプ３６によってキャリヤ液と共にポ
ーラログラフ・フローセルに送られ、例えば尿グルコー
スの定量分析に付される。図示した実施例では、キャリ
ヤ液タンクは便蓋３０に設けてあるが、ハウジング２２
内に配置してもよい。図５に示したように、便蓋３０に
はキャリヤ液タンク８８がビスなどにより取付けてあ
る。タンク８８内には、尿サンプルをフローセルに搬送
するためのキャリヤ液が貯蔵されている。キャリヤ液は
蒸留水を主成分とするもので、フローセルの安定な作動
に必要なＫＨ₂ＰＯ₄やＮａ₂ＨＰＯ₄のようなｐＨ調節剤
やＫＣｌのような塩素イオン強度調節剤や防腐剤を添加
することができる。キャリヤ液の補充はキャップ９０を
介して行うことができる。キャリヤ液タンク８８はホー
ス９２を介してハウジング２２内のシリンジポンプ３６
に接続されている。

【００２１】フローセル構造 図６から図８を参照しながら、使い捨て型ポーラログラ
フ・フローセルの実施例を説明する。図示した実施例に
おいては、ポーラログラフ・フローセル９４はグルコー
ス酸化酵素固定化膜で被覆された作用極を備え、尿サン
プル中のグルコース（尿糖）を定量分析するように構成
されている。しかし、尿蛋白、潜血、その他の尿成分に
ついて分析を行うことの可能な酵素を採用してもよい。

【００２２】図６および図７を参照するに、ポーラログ
ラフ・フローセル９４は、プラスチックなどからなる側
板９６と、電極を担持したセラミック基板９８と、シリ
コーンゴムなどからなるスペーサ１００と、プラスチッ
クなどからなる上板１０２とをビス１０４などにより互
いに一体的に液密に締結することにより構成することが
できる。

【００２３】セラミック基板９６は例えばアルミナセラ
ミックからなり、金属ペーストの印刷と焼成により白金
の作用極１０６と白金の対極１０８と銀／塩化銀の参照
極１１０とが形成されている。夫々の電極には端子１１
２が形成してあり、これらの端子にはソケット・ブロッ
ク（図１０に基づいて後述する）に設けたピンが夫々電
気接触するようになっている。スペーサ１００には電極
の領域において開口１１４が切欠いてあり、図７に示し
たように電解室１１６を形成するようになっている。

【００２４】上板１０２には電解室１１６に連通する入
口ニップル１１８と出口ニップル１２０が形成してあ
り、電解室１１６に尿サンプルやキャリヤ液などの流体
を供給するようになっている。夫々のニップルの外周に
はＯリング１２２が嵌めてあり、フローセル９４をソケ
ット・ブロックに装着した時に、ソケット・ブロックの
ポートにニップルが液密に嵌合するようになっている。
スペーサ１００と上板１０２にはピン穴１２４が設けて
あり、ソケット・ブロックにフローセル９４を装着した
時にソケット・ブロックのピンが夫々の電極１０６、１
０８、１１０の端子１１２に電気接触するようになって
いる。

【００２５】図８に模式的に示したように、白金の作用
極１０６は、アルブミンや酢酸セルローズのように過酸
化水素を選択的に透過させる物質からなる選択透過膜１
２６と、酵素固定化膜１２８とで被覆されている。酵素
固定化膜１２８は、グルコース・オキシダーゼ（ＧＯ
Ｄ）とアルブミンを４対１の割合で水に溶解し、溶解液
を選択透過膜１２６上に滴下した後、グルタルアルデヒ
ド雰囲気中に約３０分間暴露することにより形成するこ
とができる。電解室１１６内の尿サンプル中のグルコー
スがＧＯＤ固定化膜に接触すると、ＧＯＤはグルコース
（Ｃ₆Ｈ₁₂Ｏ₆）を酸化して次のようにグルコノラクトン
（Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ₆）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を生成する。

【００２６】 Ｃ₆Ｈ₁₂Ｏ₆ ＋ Ｏ₂ → Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ₆ ＋ Ｈ₂Ｏ₂ （１） 生成したＨ₂Ｏ₂が選択透過膜１２６を透過して白金の作
用極１０６に達すると、白金の触媒作用によりＨ₂Ｏ₂は
作用極１０６に電子を与えながら水と酸素に分解され
る。選択透過膜１２６は、Ｈ₂Ｏ₂より大きな分子量の妨
害物質が作用極１０６に到達するのを防止する作用を果
たす。

【００２７】図９に示したように、尿サンプル中のグル
コースの定量分析に際しては、ポテンショスタット１３
０により、参照極１１０に対する作用極１０６の電位が
正の一定値（例えば＋０.６Ｖ）になるように作用極１
０６と対極１０８との間に印加される電圧が可変制御さ
れる。作用極１０６と対極１０８との間を流れる電流は
過酸化水素の発生量に応じて変化する。従って、作用極
１０６と対極１０８との間を流れる電流を検出すること
により、過酸化水素の発生量を検出し、これに基づいて
尿サンプル中のグルコース濃度を演算することができ
る。作用極と対極との間を流れる電流は抵抗１３２によ
って電位差に変換され、この電位差は増幅回路１３４に
よって増幅され、その出力端子１３６から出力される。
出力端子１３６の出力は、図１２および図１３に基づい
て後述するように、副制御ユニット５８のゲイン調整回
路に入力され、必要に応じて増幅された上で、副制御ユ
ニット５８のマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換回路に
入力され、グルコース濃度の演算に利用される。

【００２８】フローセルの着脱 図１０を参照するに、フローセル９４を交換可能に装着
するための取付け装置３４は、ハウジング２２のフレー
ム１４にビスなどにより適宜固定されたベース１３８
と、このベース１３８に固定されたソケット・ブロック
１４０と、ソケット・ブロック１４０に対してフローセ
ル９４を接離させるためのレバー操作のクランプ機構と
で構成することができ、このクランプ機構は、揺動レバ
ー１４２と、レバー１４２にリンクされたスライダー１
４４と、スライダー１４４のノッチ１４６に嵌合可能な
フローセル・ホルダー１４８とで構成することができ
る。

【００２９】ソケット・ブロック１４０にはシリンジポ
ンプ３６に通じる搬送ホース１５０と便器のボウルに通
じる排出ホース１５２が接続してあり、これらのホース
はソケット・ブロック１４０に形成された入口ポート１
５４および排出ポート１５６に夫々連通している。これ
らのポート１５４および１５６はフローセル９４の入口
ニップル１１８および出口ニップル１２０と嵌合するよ
うになっている。ソケット・ブロック１４０には、更
に、ポテンショスタット１３０からのリード線１５８に
接続された３本のコネクタピン１６０が設けてあり、フ
ローセル９４をソケット・ブロック１４０に装着した時
にフローセル９４のピン穴１２４を通って夫々の電極の
端子１１２に電気接触するようになっている。

【００３０】フローセル取付け装置３４はこのような構
成になっているので、フローセル・ホルダー１４８にフ
ローセル９４を装填し、スライダー１４４のノッチ１４
６にフローセル９４ごとホルダー１４８を挿入した上
で、レバー１４２を図１０において時計方向に揺動させ
れば、フローセル９４をソケット・ブロック１４０に嵌
合させることができる。この状態では、フローセル９４
の電解室１１６はホース１５０および１５２に流体接続
されると共に、フローセル９４の電極はリード線１５８
に夫々電気接続される。ソケット・ブロック１４０には
フローセル９４に係合可能なマイクロスイッチ１６２の
ような近接センサーが設けてあり、フローセル９４の着
脱を検出するようになっている。マイクロスイッチ１６
２のリード線１６４は副制御ユニット５８に接続されて
おり、フローセル９４の着脱を監視できるようになって
いる。

【００３１】フローセル９４を交換するに際しては、操
作レバー１４２を図１０において反時計方向に揺動させ
れば、フローセル９４はソケット・ブロック１４０から
離脱する。スライダー１４４からフローセル９４ごとホ
ルダー１４８を取り出し、ホルダーから使用済みのフロ
ーセル９４を取り外して廃棄することができる。新たな
フローセル９４をホルダー１４８に装填し、前述したよ
うにレバー１４２を操作してソケット・ブロック１４０
に装着すればよい。未使用のフローセル９４の電解室１
１６にはｐＨ調節剤や塩素イオン強度調節剤や防腐剤を
添加したキャリヤ液を予め充填しておき、フローセル９
４のニップル１１８および１２０やピン穴１２４をゴム
キャップや栓（図示せず）により密閉しておけば、酵素
の活性を維持することができると共に、輸送や保管の過
程でフローセルを容易に取り扱うことができる。

【００３２】流体搬送系統 次に、図１１の模式図を参照しながら、流体搬送系統を
概説する。シリンジポンプ３６はシリンダ１６６とピス
トン１６８を有し、このピストンはステッピング・モー
タ１７０の回転をリードスクリュー機構１７２によって
直線運動に変換することにより上下動される。制御ユニ
ット５８は、ステッピング・モータ１７０を駆動するこ
とによりシリンジポンプ３６の行程を制御する。シリン
ジポンプ３６のポート１７４は電動ロータリバルブ１７
６に接続されている。ロータリバルブ１７６は、複数の
ポートを備えたステータ１７８と、ロータ１８０と、制
御ユニット５８に制御されるモータ１８２とで構成する
ことができる。制御ユニット５８はモータ１８２を駆動
してロータ１８０を回転させることにより、シリンジポ
ンプ３６のポート１７４をステータ１７８のいづれかの
ポートに接続し、シリンジポンプ３６を駆動することに
より流体を吸引し又は吐出する。ステータ１７８は例え
ば７つのポートを有し、その６つは、夫々、シスターン
１８４、キャリヤ液タンク８８、較正液タンク３８、フ
ローセル９４への搬送ホース１５０、採尿容器６８から
の搬送チューブ７６、便器１２のボウルに延長する排出
管１８６に連通している。他の１つのポート１８８は大
気に解放されている。

【００３３】制御回路の構成 図１２には、主制御ユニット５６と副制御ユニット５８
の構成の一例を示す。トイレットの壁に設置された主制
御ユニット６４は、プログラムされたマイクロコンピュ
ータ２００と、尿分析開始スイッチ２０２と、各種の入
力スイッチ２０４と、使用者に対する指示や尿分析結果
を表示する液晶表示パネル２０６と、尿分析結果やデー
タ・トレンドを出力するプリンタユニット２０８と、尿
分析データを格納するフラッシュメモリ２１０などで構
成することができる。

【００３４】ハウジング２２内においてフローセル９４
の近傍に配置された副制御ユニット５８は、尿分析装置
１０の構成要素を後述のフローチャートの如く制御する
べくプログラムされたマイクロコンピュータ２１２を有
する。ポーラログラフ・フローセル９４の作用極と対極
との間を流れる電流は増幅回路１３４により増幅された
後、ゲイン調整機能付き非反転増幅回路２１４に入力さ
れ、必要に応じて更に増幅された後、マイクロコンピュ
ータ２１２のＡ／Ｄ変換回路に入力される。尿検知電極
７４間を流れる電流値の信号もＡ／Ｄ変換回路に入力さ
れる。マイクロコンピュータ２１２は、夫々のドライバ
を介して、スイングアーム駆動用ステッピングモータ６
４、ロータリバルブ駆動用モータ１８２、シリンジポン
プ３６のピストンを駆動するためのモータ１７０、およ
び、洗浄ノズル８４への洗浄水の供給を制御する電磁弁
２１６を駆動する。マイクロコンピュータ２００と２１
２とは通信ケーブルによって接続されており、トランシ
ーバを介してシリアル通信によりデータの伝送を行う。

【００３５】図１３はゲイン調整機能付き増幅回路２１
４の構成の一例を示す。このゲイン調整機能付き増幅回
路２１４は不可欠ではなく、増幅回路１３４の出力は直
接マイクロコンピュータ２１２のＡ／Ｄ変換回路に入力
してもよい。ゲイン調整機能付き非反転増幅回路２１４
は、演算増幅器２１８と、３ビットの信号線２２２を介
してマイクロコンピュータ２１２により制御されるアナ
ログマルチプレクサ２２０と、漸増する抵抗値を有する
フィードバック抵抗Ｒ１〜Ｒ８と、入力抵抗Ｒ９とを備
え、フィードバック抵抗を切換えることにより増幅回路
のゲインを増減するようになっている。非反転増幅回路
２１４の出力はマイクロコンピュータ２１２のＡ／Ｄ変
換回路の所定の入力ポートに入力される。非反転増幅回
路２１４の出力は、また、増幅回路２２４によって増幅
された後、Ａ／Ｄ変換回路の他の入力ポートに入力され
る。増幅回路２２４の出力は、健康人の場合のような低
い尿糖値を精度良く検出するために利用することができ
る。２２６は所定電圧レベル（０〜５Ｖ）以外の電圧が
Ａ／Ｄ変換回路に印加されるのを防止するための保護回
路である。

【００３６】尿分析装置の動作態様 次に、図１４から図１８のフローチャートを併せて参照
しながら、この尿分析装置１０の使用の態様と作動を説
明する。主制御ユニット５６のマイクロコンピュータ
（以下、マイコン）２００は、フローセル出力の較正と
尿分析の要否を判定し、いづれかが必要な場合には対応
する開始指令を副制御ユニット５８のマイコン２１２に
伝送するようにプログラムされている。副制御ユニット
５８のマイコン２１２は、周期的ルーチンではマイクロ
スイッチ１６２からなる近接センサーを監視しているが
（図１６）、主制御ユニット５６のマイコン２００から
較正開始指令又は尿分析開始指令を受け取ると割り込み
ルーチンにより較正シーケンス（図１７）又は尿分析シ
ーケンス（図１８）を実行するようにプログラムされて
いる。

【００３７】図１４および図１５を参照するに、主制御
ユニット５６のマイコン２００は、電源投入後に初期設
定（S101）を行った後、所定周期でS102〜S120の処理を
繰り返す。主制御ユニット５６に設けられた尿分析開始
スイッチ２０２が押されると（S117）、主制御ユニット
５６のマイコン２００は副制御ユニット５８のマイコン
２１２に尿分析開始指令を伝送する（S118）。マイコン
２１２はこの指令を受けて尿分析シーケンス（図１８）
を実行する。

【００３８】図１８を参照するに、スイングアーム駆動
モータ６４を駆動することにより採尿容器６８は便器の
ボウル空間内の適切な採尿位置に位置決めされる（S14
1）。表示パネル２０６には“放尿して下さい”などの
表示がなされ、放尿が督促される（S142）。被験者が採
尿容器６８に向かって放尿し、採尿容器６８の尿溜まり
７０に尿が集積したことが尿検知電極７４により検知さ
れると（S143）、ロータリバルブ１７６の駆動により採
尿容器６８はシリンジポンプ３６に接続され、例えば約
２ｍｌの尿サンプルが採尿容器からシリンジポンプ３６
に吸引される（S144）。

【００３９】マイコン２１２はロータリバルブを再び駆
動して、シリンジポンプ３６を排出管路１８６に接続
し、シリンジポンプ３６のピストンを上昇させて尿サン
プルの一部を排出管路１８６を介して便器１２のボウル
に放出させる。これにより、シリンジポンプ３６のエア
抜きが行われ（S145）、吸引された気泡がポーラログラ
フ・フローセル９４に送られるのが防止される。

【００４０】次に、ロータリバルブが再び駆動され、シ
リンジポンプ３６はフローセル９４に接続される。この
位置でシリンジポンプ３６のピストンを更に上昇させ、
約１０〜２０μｌの尿サンプルを搬送ホース１５０に打
ち込む（S146）。再びロータリバルブを駆動してシリン
ジポンプ３６を排出管路１８６に接続し、ピストンを上
死点まで上昇させることによりシリンジポンプ３６内の
余剰の尿を便器に廃棄する（S147）。

【００４１】尿サンプルの打ち込みが終わると、シリン
ジポンプ３６をシスターン１８４に接続し、シリンジポ
ンプ３６を作動させてシリンジポンプ３６のポンプ室を
洗浄水によって洗浄し（S148）、洗浄水を便器に廃棄す
る。

【００４２】次に、シリンジポンプ３６をキャリヤ液タ
ンク８８に接続し、キャリヤ液をシリンジポンプ３６に
吸引させた後（S149）、再びシリンジポンプ３６をフロ
ーセル９４に接続し、シリンジポンプのピストンを上昇
させて例えば約２〜４ｍｌのキャリヤ液をフローセル９
４に射出させる（S150）。これにより、先に搬送ホース
１５０に打ち込まれていた約１０〜２０μｌの尿サンプ
ルは、搬送ホース内でキャリヤ液と混合され希釈されな
がらポーラログラフ・フローセル９４に送られ、混合物
はフローセル９４を通過しながら排出ホース１５２から
便器のボウル内に排出される。

【００４３】尿サンプルとキャリヤ液との混合物がフロ
ーセル９４を通過するに伴い、作用極１０６のＧＯＤ固
定化膜１２８のところでは上記式（１）に従い混合物中
の尿グルコース濃度に応じて過酸化水素が発生し、前述
したようにポーラログラフ・フローセルの作用極１０６
と対極１０８との間には過酸化水素発生量に応じた電流
が流れる。この電流は抵抗１３２により電圧信号に変換
され、増幅回路１３４により増幅され、マイコン２１２
のＡ／Ｄ変換回路に入力される。マイコン２１２はフロ
ーセル９４出力を２値信号に変換し、主制御ユニット５
６に伝送する（S151）。

【００４４】主制御ユニット５６のマイコン２００は伝
送されたデータを取り込み（S119）、このデータに基づ
いて尿糖値を演算し、表示パネルに表示する（S120）。
尿糖値のデータは、また、フラッシュメモリ２１０に格
納され、トレンドの演算に使用される。分析結果やトレ
ンドはプリンタユニット２０８から出力させることがで
きる。尿サンプル吸引後の任意の時点でマイコン２１２
はスイングアーム６２を駆動して採尿容器６８を収納洗
浄室８２に復帰させ、電磁弁２１６を開らいて噴射ノズ
ル８４から洗浄水を噴射させ、採尿容器６８とスイング
アーム６２を洗浄する（S152）。

【００４５】主制御ユニット５６のマイコン２００は前
述のようにして尿分析が行われる度にその回数を監視し
ていると共に、内蔵の時計により時間を計測している。
前回の較正から例えば２週間経過するか尿分析の回数が
２０回を超えると（S106）、マイコン２００は副制御ユ
ニット５８のマイコン２１２に較正開始指令を伝送し
（S107）、表示パネル２０６に“較正中です”などと表
示することにより尿分析装置１０が使用できないことを
使用者に表示する（S108）。

【００４６】副制御ユニット５８のマイコン２１２は較
正開始指令を受けて較正シーケンス（図１７）を開始す
る。較正シーケンスでは、較正液タンク３８から較正液
（例えば、濃度２００ｍｇ／ｄｌのグルコース標準液）
がシリンジポンプ３６に吸引され（S131）、尿サンプル
と同量の較正液がフローセル９４に打ち込まれ（S13
2）、シリンジポンプ３６の洗浄（S133）の後、キャリ
ヤ液の吸引（S134）と射出（S135）によりグルコース標
準液とキャリヤ液との混合物はフローセル９４に送られ
る。マイコン２１２はグルコース標準液に対するフロー
セル９４の出力（増幅回路２２４によって増幅されるこ
となくそのまゝマイコン２１２のＡ／Ｄ変換回路に入力
される電圧値）が適正範囲（例えば、３.５〜４.５Ｖ）
であるか否か判定し（S136）、適正範囲外である場合に
はマルチプレクサ２２０を切換えることにより非反転増
幅回路２１４のゲインを増減し（S137）、フローセル９
４出力が適正範囲になるまで較正（S131〜S135）とゲイ
ン調整を繰り返す。

【００４７】フローセル９４出力が適正範囲になるか
（S136）、非反転増幅回路２１４のゲインが最大になる
と（S137）、グルコース標準液に対するフローセル９４
出力は主制御ユニット５６のマイコン２００に伝送され
る（S139）。マイコン２００はこの出力を取り込み（S1
09）、フローセル９４出力が例えば２.０Ｖよりも低下
していないかどうか判定する（S113）。フローセル９４
出力が適正範囲であれば、フローセル９４出力はメモリ
２１０に格納され（S115）、表示パネル２０６には“使
用できます”などの表示がなされる（S116）。以後の尿
分析においては、グルコース標準液に対するフローセル
出力と尿検体に対するフローセル出力を比例演算するこ
とにより検体のグルコース濃度（ｍｇ／ｄｌ）が演算さ
れる。

【００４８】尿分析が反復されるに伴い、ポーラログラ
フ・フローセル９４の酵素固定化膜１２８のグルコース
・オキシダーゼの活性は次第に低下し、フローセル９４
の出力が経時的に低下する。非反転増幅回路２１４のゲ
インを最大に調整してもなおマイコン２１２のＡ／Ｄ変
換回路に入力される電圧が例えば２.０Ｖよりも低下し
た場合には（S113）、マイコン２００はフローセル９４
の寿命が尽きたと判断し、表示パネル２０６に“フロー
セルを交換して下さい”などの表示をすることにより
（S114）、フローセル９４の交換を使用者に勧告する。
同時に、マイコン２００は、副制御ユニットのマイコン
２１２を指令して、シリンジポンプ３６が空気取り入れ
ポート１８８に接続されるべくロータリバルブ１７６を
駆動させると共に、シリンジポンプ３６を駆動させてフ
ローセル９４に空気を送り込む。これにより、フローセ
ル９４の電解室１１６内の液体や搬送管路内の液体は空
気と置換されるので、使用者はフローセル９４をソケッ
ト・ブロック１４０から容易に取り外すことができる。

【００４９】マイコン２００はマイクロスイッチ１６２
をチェックすることにより、勧告に応じて使用者がフロ
ーセル９４の交換を開始したかどうかを監視（S110）す
る。フローセル９４がソケット・ブロック１４０から取
り外された場合には新たなフローセルを装着するよう表
示パネル２０６を介して使用者に勧告する（S111）。新
たなフローセル９４が装着されたことを検知した場合に
は（S112）、較正開始指令が副制御ユニット５８のマイ
コン２１２に伝送され（S107）、マイコン２１２は較正
開始指令を受けて前述した如くの較正シーケンス（図１
７）を自動的に実行する。その結果、グルコース標準液
に対する新たなフローセル９４の出力がメモリ２１０に
格納され、以後の尿分析ではこのデータに基づいて尿検
体のグルコース濃度が比例演算される。このようにし
て、新たなフローセル９４が装着されたときには何時で
も自動的にフローセル出力の較正が行われるので、使用
者はフローセルの寿命の到来に応じて単にフローセルを
交換するだけでよく、面倒な較正操作から解放される。

【００５０】以上には本発明の特定の実施例を記載した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の設
計変更を施すことができる。例えば、フローセルは尿グ
ルコースを分析するように構成されているものと記載し
たが、尿の他の成分を分析するように構成してもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明のポーラログラフ分析装置は、フ
ローセルの交換に応じて自動的にフローセルの出力が較
正されるようになっているので、ただ単にフローセルを
交換するだけで高精度の尿分析を継続することができ
る。従って、較正操作に関する知識のない一般使用者に
とって使い勝手が良い。

【００５２】また、定期的に較正を行い、較正時のフロ
ーセル出力が所定レベル以下になった時にフローセルを
交換するよう使用者に勧告するようにした場合には、最
小限の維持費で高精度の尿分析を行うことができる。

【００５３】フローセル交換時にフローセル内の液体を
空気で置換するようにした場合には、フローセルをソケ
ット・ブロックから容易に取り外すことができると共
に、液がこぼれたりするのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の尿分析装置をトイレットに設
置したところを示す斜視図である。

【図２】図２は、図１に示したハウジングの分解斜視図
である。

【図３】図３は、図１に示した尿分析装置の尿サンプリ
ング機構の一部切欠き斜視図である。

【図４】図４は、図３に示した尿サンプリング機構の採
尿容器の一部切欠き斜視図である。

【図５】図５は、図１に示したキャリヤ液タンクの分解
斜視図である。

【図６】図６は、フローセルの分解斜視図である。

【図７】図７は、図６のVII−VII線に沿った断面図であ
る。

【図８】図８は、図６のVIII−VIII線に沿った作用極の
模式的な拡大断面図である。

【図９】図９は、フローセルの電極にポテンショスタッ
トと増幅回路を接続したところを示す配線図である。

【図１０】図１０は、フローセル取付け装置の分解斜視
図である。

【図１１】図１１は、尿分析装置の流体搬送系統を示す
模式図である。

【図１２】図１２は、制御ユニットのブロック図であ
る。

【図１３】図１３は、ゲイン調整回路の配線図である。

【図１４】図１４は、主制御ユニットの動作のフローチ
ャートである。

【図１５】図１５は、図１４のフローチャートの続きを
示す。

【図１６】図１６は、副制御ユニットのメインルーチン
のフローチャートである。

【図１７】図１７は、副制御ユニットの較正シーケンス
のフローチャートである。

【図１８】図１８は、副制御ユニットの尿分析シーケン
スのフローチャートである。

【符号の説明】 １０： 尿分析装置 ３２： 尿サンプリング装置 ３４： フローセル取付け装置 ５６／５８： 制御ユニット ９４： フローセル １４０： ソケット・ブロック １６２： フローセルの交換を検知する手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−198678（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−270377（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−90360（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/26 381 G01N 27/327 G01N 27/416 G01N 33/493

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酵素を担持した作用極を有する交換可能
   なポーラログラフ・フローセルを備え、トイレットでサ
   ンプリングされた検体中の所定の成分をフローセルの出
   力に基づいて定量分析するようになったトイレット設置
   型ポーラログラフ分析装置において、前記フローセルの
   交換を検知する手段を設け、フローセルの交換に応答し
   てフローセル出力の較正を行うようにしたことを特徴と
   するトイレット設置型ポーラログラフ分析装置。
2. 【請求項２】 フローセルの交換に応答して行われる前
   記較正の後所定時期毎に較正を行い、フローセルの出力
   が所定レベル以下になった時にはフローセルの交換を使
   用者に勧告するようにしたことを特徴とする請求項１に
   基づくポーラログラフ分析装置。
3. 【請求項３】 フローセルの交換時にフローセル内の液
   体を空気で置換する手段を設け、フローセルの取り外し
   を容易にしたことを特徴とする請求項１又は２に基づく
   ポーラログラフ分析装置。