专利名称：安装在抽水马桶上的尿分析单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备尿分析功能的厕所，可在住宅、办公室及其他设置厕所中，在现场对个人排泄的尿采样、进行尿分析。更具体地说，本发明涉及经过调整可以安装在市售的标准型抽水马桶上的尿分析单元。本发明还涉及将具备标准型抽水马桶的原有的厕所改造成附有尿分析功能的厕所的方法。现有技术随着人类的长寿高龄化，个人对于健康管理的关心与日俱增。尿是有关个人健康状态的重要信息来源，通过对尿糖、尿蛋白、尿胆素原、潜血及其他尿成分进行定量分析，能以非侵入方式检查诸如一般的糖尿病型胰脏障碍、肝脏障碍、肾脏障碍及其他功能障碍。因此已有人提出能利用住宅、办公室及其他的厕所进行尿的采集与分析并能有助于个人健康检查的具备尿分析功能的厕所方案。
例如在日本特开昭59-217844号(东陶机器株式会社)、美国专利4,961,431号(池永等人)、美国专利4,962,550号(池永等人)、美国专利4,982,741号(斋藤等人)、美国专利5,073,500号(斋藤等人)、美国专利5,111,539号(蛭田等人)、美国专利5,184,359号(冢村等人)中，所提的方案是在抽水马桶的便斗面上形成采尿凹部或采尿槽，对排泄到便斗内的尿进行采样，对于所采取的尿样是用液体色谱法、比色分析法或极谱法(伏特安培测量法)进行分析。
利用在便斗面上形成的采尿凹部或采尿槽的该采样方式的优点是能以相当宽阔的面积的便斗面接取并回收排泄到便斗内的尿，因此，与排尿方向或尿流轨迹的变化无关，能容易进行尿的采样。于是，即使象高龄者那样每次的排尿量较少的情况下，也能容易采到分析所需要的尿量。
但是，这些装置的难点是需要有以采尿样为目的在便斗面上形成采尿凹部或槽的特制的马桶，不能使用具有传统式的便斗形状的标准型的马桶。因此，为了将具备传统式的标准型马桶的已有的厕所改造成为具备尿分析功能的厕所时，必须首先排除已有的传统式马桶，然后设置尿分析专用的特制马桶。其结果，在施工上需要很多的费用与手续，同时要将原有的设备废弃。
另外，这种特殊用途的马桶，必须与标准化的马桶分开并专门地进行成形，所以难以通过大量生产方式进行制造。因此，若使这样的装置普及到一般家庭或办公室，是过分高价的。
还有其他的问题是，在便斗洗净后，洗净水残留在便斗面的采尿部中，会将想要采取的新尿稀释，因此，不能获得良好的尿样本。另外，由于在便斗面上形成采尿部，尿样有可能受到旧有的尿与便所污染。
日本特开平3-139334号(松下电工株式会社)中所公布的采尿与尿分析装置具备附有车轮的主体，在使用时，可将该主体拉在马桶旁边，在不使用时，可将其移至厕所间的角落等不碍事的场所。采尿杯伸缩自如地支持在主体上，在采尿时，采尿杯是通过马桶与便座之间的间隙插入便斗内。将试纸浸渍在采取到采尿杯内的尿样中，通过检查试纸来进行尿分析。
该装置的优点是能利用标准型的马桶来对尿采样。
但是，该装置的问题在于，附有车轮的主体是放置于厕所的地上，占据地面，因此会妨碍厕所的清扫与为了解手的通常的使用。为了在不使用时不碍事，在每次使用时都要移动主体，将其拉到马桶的旁边或是使其远离马桶，因此操作麻烦。
另外，由于采尿杯是从马桶与便座之间沿着横向插入便斗的上方，采尿时采尿杯的位置过高，可能会与就座于便座上的使用者的身体发生干涉或过于接近身体。另外，使用者必须按照尿落下的轨迹来移动主体，以便采尿杯定位于正确的位置。其结果，采尿特别困难，有时有可能失去采尿的机会。再者，由于尿分析是用试纸进行的，不适合于进行高精度的定量分析，而且使用完毕的试纸的废弃处理是麻烦的。
在美国专利4,636,474号(小椋等人)、日本特开昭60-117115号(东芝株式会社)、日本实开平1-136573(松下电工株式会社)中，提出的方案是将旋转臂可以转动地安装于便座上、在该臂的自由端上配置尿传感器并使排泄到便斗内的尿与传感器接触而进行分析的尿分析装置。该装置还有能与标准型马桶配合使用的优点。
但是，使原尿直接与传感器接触的作法会伴随着几个问题。就是说，血液的pH、氯离子浓度、氧浓度由各生理器官高度调节，与检查血液不同，在作为排泄物的尿中，pH、氯离子浓度、氧浓度在各个尿样中有大幅度变动，因此，除非用缓冲液进行稀释，对尿成分难以进行高精度的分析。另外，由于不将原尿稀释地直接接触，传感器会发生早期劣化而缩短其寿命。再者，在旋转臂的末端配置多个传感器是困难的，因此，难以进行多项尿分析。
在日本实开平5-30764号(NOK株式会社)中提出的方案是，利用附加在便座上的采尿机构采取规定量的尿送到分析装置内进行分析的健康诊断装置。记录有为了在便斗空间内的空中接取就座于便座上的使用者所排泄的尿以进行采样，在便座的下面与竖立轴铰接地安装有可以旋转的旋转臂的一端，在该臂的自由端上安装有细长的采尿杯。臂的转动可用手动或电动来进行。
还记载有用手动注射器或自动采样注射器抽吸由采尿杯采取的尿，在与液体试剂混合之后，送到由分光光度计构成的测定部进行尿分析。收容有液体试剂的容器、各种尿与吸江光度计的测定部是与配置在便座的一侧，可以看作是配置在厕所的地面上。液体试剂在不使用时要保存于冰箱中。
在该健康诊断装置上，也是利用在便斗空间内移动的采尿杯在空中采取尿，因此不需要特制的马桶，享有能利用已有的或标准型马桶采取尿样的优点。再有，由于尿样是用液体试剂进行稀释之后再进行分析，能进行高精度的分析。
但是，由于收容液体试剂容器与分光光度计的测定部与日本特开平3-139334号的配置相同是设置在厕所的地面上，难免会有妨碍厕所的清扫与通常使用等等的不便。因此，厕所的使用情况不佳。另外，由于液体试剂必须保存在冰箱中，装置的操作与维修麻烦，同时由于液体试剂价格昂贵，装置的运行成本增高。
该装置的其他问题在于难以使采尿机构以在商业上可以实用化的实施形态来实现。就是说，要想在商业上能够实用化，对于采尿机构要求具备几项性能。首先，希望与男女之别或就座姿式的变化所引起的尿柱轨迹不一致无关，不会失去采样的机会，能确实而且容易地采取尿。此点在象高龄者的情形那样每次的排尿量较少的情况下尤为重要。在日本实开平5-30764号所公布的采尿机构中，由于采尿杯是沿着以竖立的回转轴线为中心的圆弧状轨迹进行移动，不能使采尿杯适合尿柱落下位置的前后方向的变化，难以可靠地采取尿样。再者，关于采尿杯，最好是在转动时或收藏时与人体不发生干涉，在使用后能洗净，在收藏时不受污染，在男人为了小便将便座掀起时，外观良好。
另外，采尿机构最好能容易而且无损于便座的机械强度与密封性地安装于便座上。关于这一点，要想将采尿机构安装在厕所的已有的便座上时，在设计上伴随有严格的约束。就是说，一般在市售的既有制品的标准型厕所中，在便座的下面与马桶边圈的上面之间只有约1.5～2cm大小的间隙。另外，为了配置采尿机构，便斗内能利用的半径方向空间也受到限制。为了利用这样受到限制的极其狭窄的间隙与空间安装采尿机构，在采尿机构的设计上，须有严格的尺寸限制。在将采尿机构设计成足够小型达到能容易收藏在这一间隙内的程度的情况下，采尿机构即成为极其精细的装置，采尿机构的可动部的耐久性与动作的可靠性将会降低。再者，随着采尿杯的小型化，接受尿的开口面积也会减小，因而采取尿的概率会降低，所以为了实现小型化必须牺牲采尿的可靠性。
相反，在将采尿机构加大的情况下，为了将采尿机构可以旋转地安装在便座下面与马桶边圈上面之间的狭小的间隙内，要将便座的一部切除或切断等等，必须对已有的便座进行大量的加工。在这种情况下，为了在厕所中附加尿分析功能的改造会变得复杂而且困难，要增加手续与费用，同时由于对便座的加工，采尿机构的动作可靠性与便座的强度还要降低。
因此，本发明的主要目的在于提供一种可以容易地安装在标准型抽水马桶上并且使用容易的尿分析单元，它是在具备传统式的标准型抽水马桶的厕所中采取尿样并进行分析所用的尿分析单元。
本发明的另一目的在于提供一种不会给厕所的清扫与日常的使用带来妨碍的尿分析单元，它是可以安装在标准型抽水马桶上的形式的尿分析单元。
本发明的另一目的在于提供一种可以进行高精度尿分析，维修容易，及/或可以在低廉的运行成本下进行工作的上述形式的尿分析单元。
本发明的另一目的在于提供一种可以可靠而且容易采取尿样的上述形式的尿分析单元。
本发明的另一目的在于提供一种具备在商业上可以实用化的采尿机构的上述形式的尿分析单元。
在其他的方面，本发明的目的在于提供一种能容易地安装在标准型抽水马桶上的结构紧凑的尿分析单元。
在其他的方面，本发明的目的在于提供一种厕所改造方法，通过这种方法，在将具备标准型马桶的已有的厕所改造成为具有尿分析功能的厕所时，既能确保厕所的使用方便与采尿机构的动作可靠性又能容易进行改造。本发明的公布本发明提供一种安装在马桶上的尿分析单元，用于在具有以传统式的标准型抽水马桶的厕所中采取尿样并进行分析。该尿分析单元的特征在于具备能收容或载持其主要部件的大致独立的壳体，该壳体能容易地安装在标准型抽水马桶上。
更详细地讲，该壳体是在便斗(便钵)与洗净水供给部之间安装在标准型抽水马桶的上面。便座可以翻转地安装在该壳体上。尿采样装置是组装在该便座上、可与便座一起翻转，该尿采样装置具备可动采尿容器，用于在便斗空间内的空中采取排泄到便斗内的尿。尿分析单元还可具有尿分析装置、具备流体泵将尿样由采尿容器输送到分析装置的流体输送装置、将尿分析结果予以输出的输出装置以及控制装置。在这些构成要素中，尿分析装置与流体输送装置的泵可配置在壳体内。
因此，由于可动采尿容器是支持在便座上，并在便斗空间内的空中采取尿，不需要为了尿的采样设计特殊的马桶，利用具备传统的标准型马桶的厕所可以进行采尿。由于收容分析装置与流体泵的壳体是在便斗与洗净水供给部之间装载于马桶的上面，不会对厕所的地面造成妨碍，使厕所的地面开阔。因此，本发明的尿分析单元不会给厕所的清扫与厕所的通常的使用带来妨碍。
支持着尿采样装置装入型的便座并且收容有尿分析装置与流体泵的壳体是一个自身完成型的部件，因此，在便斗与洗净水供给部之间能容易地安装于马桶的上面。从标准型的马桶上卸下已有的便座，代替该已有的便座将壳体安装上去，借此，本发明的尿分析单元可容易地设置在已有的厕所中。因此，能简便地将具备标准型马桶的已有的厕所改造成附带有尿分析功能的厕所。
在最佳的实施例中，分析装置具备极谱流体电池，流体输送装置是利用载体液将尿样输送到流体电池内。极谱一流体电池最好具备作用极，该作用极上载持着有选择地促进规定的尿成分进行反应的葡萄糖氧化酶那样的酵素，根据尿成分的量输出电信号。如此，使用具备载持酵素的作用极的流体电池时，就不需要使用昂贵的液体试剂，因此，能降低尿分析的成本。再者，由于不需要试剂的保管，装置的维修得以简化。另外，极谱-流体电池适合于高精度地进行尿的定量分析。尿样是在利用载体液稀释之后送入流体电池内，因此，能长期间地维持酵素的活性，能延长流体电池的寿命。
极谱流体电池最好是以用毕即弃型的流体电池构成，更换自如地安装在支持插座上，该支持插座是固定在壳体上。流体电池及其插座具有垂直于流体电池对于插座的装卸方向的接合面，沿着装卸方向将流体电池安装在插座上，即可完成流体是池与插座的流体上与电气上的连接。为使流体电池的更换容易，最好设置夹持机构。
载体液可贮藏于载体液箱内，该载体液箱配置于壳体内。但是，在最佳的实施形态中，载体液箱是以枢轴方式安装于马桶盖上。这样设置时，能确保足够的箱容量，同时能使壳体小型而且结构紧凑。再者，由于将载体液箱安装于马桶盖上，载体液的液位相对于配置在壳体内的流体泵与流体电池具有足够的高度，因此，能防止气泡混入被送到流体电池内的载体液内，能提高尿分析的精度。
在最佳的实施形态中，流体泵是由电动注射式泵构成，在该注射式泵上最好连结有回转型电动阀。注射式泵与回转阀最好是大致互相同轴地配置，构成一个能够容易地安装在壳体内的紧凑的一体式模块。回转阀具有与注射式泵的泵室连通的第1通道、与采尿容器连通的第2通道、与载体液箱连通的第3通道以及与流体电池连通的第4通道，可以将第1通道有选择地与第2、第3或第4通道当中的某一个通道接通。注射式泵与回转阀互相协调地动作，将用采尿容器采取的尿样抽吸到注射式泵的泵室内，将经计量的尿样朝向流体电池射出，将如此射出的尿样通过载体液送到流体电池内。
这样，注射式泵是与回转阀协调地完成尿样的抽吸、尿样的计量、向载体液内注入尿样以及将尿样与载体液向极谱流体电池内进行输送的四种功能，因此，能使单元的零件数量为最少，能使壳体小型而且紧凑。另外，由于零件数量的减少，能使尿分析单元的构造与装配简化。
在一个代替性的实施形态中，作成回转阀的第3通道与贮藏液体试剂的箱连通，将尿样与液体试剂抽吸到注射式泵的泵室内，并将尿样与液体试剂的混合物以分批方式输送到流体电池内。
尿采样装置最好具备转动臂及其电动驱动机构，臂的一端是可以绕水平轴转动地铰接在便座上，在臂的另一端上安装有采尿容器。电动驱动机构最好是使采尿容器沿着便斗的内侧表面在接近于马桶边圈的前部并且大致隐藏在便座之下的停止位置与接近于便斗的底部并且位于便斗空间内的工作位置之间移动。
由于采尿容器是如此沿着便斗的内内表面由边圈前部附近的停止位置移到后下方的工作位置，即使由于男女之别，尿柱的轨迹前后有所变动，也能使采尿容器适合于尿柱的落下位置。因此，不管是男是女，或是在排尿量较少的情况下，都能可靠而且容易地采取尿样。
再者，采尿容器是沿着便斗的内侧表面进行移动，不会与就座于便座上的使用者的身体发生干涉，因此，使用的情况良好，并能避免由于与人体发生干涉而造成的电动驱动机构的可动部的不希望出现的故障。
尿采样装置最好具有固定在便座下面的框架，转动臂与电动驱动机构支持于该框架上。该框架最好是沿着便座弯曲，在便座处于水平位置时，实际上是隐藏在便座内。框架在竖直方向最好是限定在便斗边圈的上面与便座的下面之间所形成的竖直方向间隙内。采取这样的构成时，尿采样装置装入型的便座的外观整齐、美观。再者，既能保持便座的强度，又有实现牢固而且结构紧凑的尿采样装置。
最好在框架上配置洗净喷嘴之类的洗净装置，使用后洗净采尿容器。这样，能使采尿器保持清洁，同时能采取无污染的新鲜的尿。
最好在便座的下面形成朝下的凹部，利用该凹部收容电动驱动机构的至少一部分。采取这样的构造时，能使电动驱动机构的尺寸增加，提高动作的可靠性。
在其他的方面，本发明提供一种将具备标准型抽水马桶的已有的厕所改造成为具有尿分析功能的厕所的方法。采用这种方法时，可准备一个预先将尿采样装置装入的便座组合体。该便座组合体最好是准备一个在其下面具备朝下的凹部的便座，通过一面将电动驱动机构的至少一部分收容在该凹部内，一面将框架安装在便座的下面的方法进行制作。在进行厕所改造时，从已有的马桶上将已有的标准型便座折卸下来，在便斗与洗净水供给部之间将壳体安装在马桶的上面。在安装壳体之前或之后，将包括与便座成为一体的尿采样装置的便座组合体原封不动地安装在壳体上，根据需要进行电气连接与流体连接。
使用这样预先制作的尿采样装置装入型的便座组合体时，可由最初以便座与尿采样装置的组合体为前提进行综合的设计。因此，要一面考虑使尿采样装置确保强度，一面确定便座组合体的尺寸与形状，可在实施质量管理的工场预先进行大量生产。另外，在便座的下面预先形成凹部，可利用该凹部收容转动臂的电动驱动机构。由此，可在质量管理下进行生产，或是在设计尿采样装置时能有效利用便座内的空间，因此，可实现牢固而且动作十分可靠、能确实地采到尿样的结构。
另外，由于只是将预制的便座组合体与已有的便座进行更换即可，不需要对已有的便座进行加工，使厕所的改造能简单而且容易进行。
本发明还提供适用于尿分析单元的一种便盖液箱组合体，该组合体实际上具有可以翻转的便盖与固定在便盖上的扁平的载体液贮存箱。该箱最好具备可以检查箱内载体液残留量的机构。
本发明的上述特征与优点以及其他特征与优点将会从以下的实施例的记述中进一步明确。
附图的简要说明
图1是表示本发明的尿分析单元被安装在具有标准型抽水马桶的厕所中的状态的立体图；图2是图1所示的尿分析单元的壳体的分解立体图；图3是图1所示的尿分析单元的尿采样装置装入型便座部件的部分切除的分解立体图；图4是图3所示的便座部件的尿采样装置的俯视图，表示将便座、凸轮板与开闭罩卸下的状态，便座以双点划线表示，马桶以三点划线表示；图5是摆动臂驱动部的一部分的部分切出放大分解立体图；图6是表示从上方观察到的安装在摆动臂上的采尿容器的形态；图7是图6的沿VII-VII线的剖视图；图8是图4的沿VIII-VIII示意性剖视图，表示摆动臂与采尿容器处于各种不同位置时的状态；图9是图1所示的尿分析单元的附有回转阀的注射式泵的分解立体图；图10是图9的沿X-X线的剖视图；图11是图10的沿XI-XI线的俯视图，表示卸下转子的状态；图12是图1所示的尿分析单元的尿分析装置的切出一部分的立体图；图13是图12所示的极谱-流体电池的放大分解立体图；
图14是沿着图13的XIV-XIV线剖切的极谱流体电池的放大剖视图；图15是沿着图13的XV-XV线剖切的作用极的示意性放大剖面图；图16是表示将电压稳压器与放大电路连接在极谱-流体电池的电极上的配线图；图17是图1所示的尿分析单元的控制装置与控制电路的框图；图18是表示图1所示的尿分析单元的流体输送系统的示意图；图19是表示图1所示的尿分析单元的动作的流程图；图20是与图1相类似的图，表示载体液箱的其他结构；图21是图20所示的马桶盖-载体液箱组合体的分解立体图；图22是表示马桶盖-载体液箱组合体的其他实施例的立体图；图23是表示尿分析装置的其他实施例的分解立体图；图24是表示尿采样装置的其他实施例的切出一部分的立体图，便座是以双点划线表示；图25是图24的沿XXV-XXV线的剖视图；图26是将图24所示的便座翻转过来表示的立体图；图27是图24的沿XXVII-XXVII线的剖视图；图28是图24所示的采尿容器的切出一部分的放大立体图；图29是图24的沿XXIX-XXIX线的剖视图，表示摆动臂与采尿容器处于各种不同位置时的状态。
本发明的最佳实施方式参看图1～图3，厕所10具有标准型的抽水马桶12，该马桶12以众所周知的形式安装于厕所的地面上。在该马桶12中安装有本发明的尿分析单元14。本发明的尿分析单元14可安装于涡流型、虹吸型、虹吸喷射型、下洗型及其他型式的市售标准型的马桶中。标准型马桶12具有通常的便斗16，在其后方配置有洗净水供给部18。在图示的实施例中，洗净水供给部是由蓄水箱安装部18构成，在该安装部18上以众所周知的形式安装了传统式的蓄水箱20。没有蓄水箱时，在由备有洗净阀的洗净管供给洗净水的标准型马桶上也可安装本发明的尿分析单元14。
如后述那样，尿分析单元14具有固定于马桶12上的壳体22与可以翻转地安装在壳体22上的便座24。在便座24内装入有尿采样装置26，形成一个装入型组合体28(以下称之为便座部件)，使用该尿采样装置26能在便斗空间16A内的空中采取尿样。便座部件28最好是预先制作，它是将尿采样装置26装入专用的特制便座24内。在壳体22上还能安装传统型的可以开闭的马桶盖30。用于控制尿分析单元14并将分析结果输出的控制装置32可设置于厕所侧方的墙壁上。
尿分析单元14的壳体22，例如图2所示，可由框架34、上部壳36、左右的下部壳38与40构成。壳体22的这些零件可由树脂经注射模注塑成形，用螺钉等互相固定成一体从而形成壳体22。如图2所示，通常，在传统的标准型马桶12上的便斗16与洗净水供给部18之间设置一对便座安装孔42，用于安装传统式的便座。尿分析单元14的壳体22也是利用该便座安装孔42安装在马桶12上。因此，在马桶12上已安装有便座的情况下，将已有的便座卸下后，如日本实公昭63-6291号所公布那样，利用T型槽配合将两条T形螺栓44安装在框架34的下面，将这两条T形螺栓44穿过马桶12的便座安装孔42，将对应的螺母46锁紧，壳体22的框架34即在便斗16与蓄水箱安装部18之间固定于马桶12的上表面48上。
由图2可以充分理解，框架34具有相对于马桶12沿着横向延伸的中间部分，以及由此中间部分的两端分别向前方延长的侧方部分，上部壳36也具有与框架34相对应的形状。因此，框架34、上部壳36、左右的下部壳38与40互相协调地形成壳体的中间部分22C、左侧方部分22L与右侧方部分22R(图1)。
如图2所示，在壳体的左侧方部分22L内，可容纳对由便座部件28所采样的尿样进行分析的分析装置50；将尿样与载体液输送到分析装置50的电动注射泵52、载体液箱54与校准液箱56。在壳体左侧方部分22L内还可以配置指血压压计单元58，使受检者将左手第2指与之结合，以测定血压。指血压计单元58并不构成本发明的一部分，因此勿需详细说明。在图示的实施例中，在壳体中间部分22C内配置有传统式的阴部冲洗装置62，它具有产生向上方喷射的射流的喷嘴60，用以洗净使用者的胯间部；传统式的温风干噪装置64；由臭氧发生器构成的传统式的脱臭装置66，为的是接通常的目的使用具有尿分析单元14的厕所10时能提供各自的功能。但是，这些增加的功能并不是不可缺少的，可以省略。在壳体的右侧方部分22R中可容纳单元14的电源装置68与阴部冲洗装置的操作盘70。
主要参看图3～图8来说明由便座24与装入其中的尿采样装置26构成的便座部件28。在图示的实施例中，便座24是以装入尿采样装置26为目的而设计与制作的，具有适合于将尿采样装置26装入的构造。如图3中被部分切开所表示那样，便座24可将由耐冲击性树脂构成的上部半体24A与下部半体24B例如利用超声波熔接接合而形成，并可根据必要配置电加热线72，以便用于温暖便座。便座24能使用任意的铰链可以翻转地安装在壳体22上，最好象日本实愿平5-19341所公布的那样，利用止动块75的以轴的方式支承该铰链部74，通过使该止动块75与壳体22的轴承部76(图2)进行结合而安装在壳体22上。
为了适应烧结马桶12时产生的烧结应变，与以往的便座相同，便座24对于马桶12的边圈78的上面最好以四点支持。因此，如图3中的虚线所示，在便座24的下面可与以往相同地设置具有缓冲作用的两个脚部80。在其他两点上，便座24是由设置于后述的采尿部的外壳或框架82上的两个脚部84头支承。由图8容易得知，由于有脚部80或84，在马桶边圈78的上面86与便座24的下面88之间，能确保高度约为1.5～2cm的环状间隙，可利用该环状间隙的一部分配置并且收藏尿采样装置26的一部分。由图3与图8容易得知，在便座24的下面形成向下方开口的凹部90与92，如后所述尿采样装置26的构成要素的一部是收容在该凹部内。
尿采样装置26的构成是，利用采尿容器在便斗空间内的空中采取排泄到马桶12的便斗16内的尿样，在采样后将采尿容器收容在便座24下方的收容位置内，同时自动地洗净采尿容器。将参看图3～图8说明尿采样装置26的实施形式的一例。在图示的实施例中，尿采样装置26具有略呈曲柄形状的摆动(转动)臂94，可以装与卸地安装在该摆动臂自由端的细长的采尿容器96，驱动该摆动臂94的电动驱动部98与采尿部框架82。如图5与图7所示，摆动臂94可由中间弯管100、端部弯管102、连结两者的管104与轴106构成。
如图6与图7所示，采尿容器96可由具有细长的上部开口108与流槽状的凹部110的主体112以及大直径的基部114构成，可利用O型密封圈116液密而且装卸自如地安装在端部弯管102上。主体的凹部110向基部114倾斜，注入凹部110内的尿聚积在基部114与弯管102所形成的尿收集部118内。最好是借助以金属网120等包覆主体112的外周的方法来防止受检者排泄的尿与采尿容器96互相冲击而向周围飞溅，同时能有效地采取尿样。聚积在尿收集部118内的尿，通过弯管102的内部通道以及在摆动臂94及其轴106内延伸的挠性管122，借助注射泵52的抽吸与压送作用输送到壳体22内的尿分析装置50内。为了只抽吸不含气泡的尿并输送到尿分析装置，最好在弯管102上设置向尿收集部118的底部开口的L形管124。另外，为了检测出在尿收集部118内已积存了足够量的尿，可在弯管102上设置在上下方向互相离开的一对电极126与128。这两个电极可通过导线130与配置在侧方壳体22L内的尿分析装置50的控制电路连接。
概略的讲，在图示的实施例中，由图8可以明确的得知，驱动摆动臂94的驱动部98使摆动臂94产生转动运动与平移运动，因此能使采尿容器96由便座前部下方的收容位置移动到便斗空间内的各种不同的采尿位置(或与其相反)。
更详细地讲，参看图3～图5，驱动部98是配置在采尿部框架82上，该采尿部框架82是用螺钉等适宜地固定在便座24的下面。驱动部98备有滑动件132，它是滑动自如地安装在框架82上，该滑动件132是由固定在采尿部框架82上的一对导轨134导向，以便与马桶12的长轴方向大致平行地滑动。在滑动件132上固定有齿条136，固定在框架82上的附有减速齿轮的步进马达138的输出轴上的小齿轮140与该齿条136啮合。因此，若使马达138向某一方向回转时，滑动件132即在前后方向进行平移运动。马达138由侧方壳体22L内的控制电路(后述)进行控制。
摆动臂94是可以回转并且与滑动件一起移动地由轴支承在滑动件132上。因此，由图5明确得知，在滑动件132上设置一对耳轴承142，用以支承摆动臂94的轴106。在轴106上形成有轴向孔，挠性管122与导线130由其中穿过。
驱动部件98还备有杠杆—凸轮机构144，用以控制摆动臂94的回转角位置，随着利用马达138使滑动件132前后位移，控制采尿容器96的角位置。就是说，由图5明确得知，在两个轴承142之间，杆146可一体回转地安装在摆动臂94的轴106上，在该杠杆146的前端支持有滚筒型的凸轮从动件148。凸轮从动件148与凸轮板150协调动作，该凸轮板150是以螺钉等适宜地固定在采尿部框架82上，在该凸轮板150上形成两个具有高度差的水平凸轮面152与154以及倾斜凸轮面156。复位螺旋弹簧158的一端固定在摆动臂94的轴106上，该弹簧的另一端固定在轴承142上。复位弹簧158的预加载荷应设定成，在图8中将摆动臂94向顺时针回转的方向推。
安装有尿采样装置26的摆动臂94及其驱动部98的采尿部框架82是利用螺钉等强固地固定在便座24上，以形成尿采样装置装入型的便座部件28。如图3与图8所示，在便座24的下面由于预先形成有与驱动部98形状相对应的凹部90，驱动部98的构成要素，例如马达138、小齿轮140、凸轮板150、杆146与凸轮从动件148部分地收藏在该凹部90内。象这样，为了将尿采样装置组装进去而使用特别设计的便座24，有效地利用便座24内的空间来收容尿采样装置的构成要素，因此，能将尿采样装置的构成要素设计成牢固的构造。这种特制的便座24可以使用成形金属模具进行大量生产，可通过将尿采样装置26组装进去而预先组装成便座部件28。在将具有标准型马桶的已有的厕所改装成具有尿分析功能的厕所的情况下，可在将壳体22固定于马桶12上之前或后的任一方便的时机，将便座部件28安装于壳体22上。
下面，主要是参看图8说明该尿采样装置26的动作，在不使用时，滑动件132处于前方位置，凸轮从动件148与凸轮板150的第1水平凸轮面152配合。因此，摆动臂94由于复位弹簧158的作用而弹起，采尿容器96在便座24的下方收容在采尿部框架82内的收容位置(位置A)。在该状态时，使便座部件28开闭，可以按照通常的用便目的使用厕所。
在进行尿的采样与分析时，使用者就座于便座24上，当按压设置于控制装置32上的开始开关时，马达138即回转，借助齿条—小齿轮机构140/136使滑动件132开始后退，首先，将采尿容器96由其收容位置水平地向后方拉出。凸轮从动件148与凸轮板150的倾斜凸轮面156配合时，杆146使摆动臂94开始转动(位置B)。随着凸轮从动件148顶着倾斜凸轮面156进一步滚动，摆动臂一面后退一面转动，使采尿容器96沿着图8所示的弯曲轨迹位移。当马达138进一步回转时，凸轮从动件148到达与凸轮板150的第2水平凸轮面154配合的位置(位置C)，在此之后维持着摆动臂94的状态平移到后端位置D。一般在排尿方向上男女有别，在男性的情况下，尿柱在比较靠前处落下，而在女性的情况下，是在后方处落下，同时每个人还有所不同。因此，马达138的控制开关与控制电路最好是设计成，在男性的情况下使采尿容器96自动停止于位置B～C之间，在女性的情况下停止于位置C～D之间，同时设计成使受检者能对位置进行微调。受检者可在采尿容器96到达适当的位置时，对着采尿容器96开始排尿。
落入采尿容器96内的尿沿着流槽状的凹部110流下，积存在尿收集部118内。如此采取的尿借助设置于壳体22内的注射式泵52通过L字管124与挠性管122进行抽吸，并输送到尿分析装置50内，进行定量分析。尿样的抽吸可根据电极126与128发出的信号当检测出在收集部118内的尿聚积到电极126的水平时自动地进行。
尿的采样与向分析装置的输送完了时，如果马达138回转，使滑动件132向前进的方向移动时，则伴随着摆动臂94的前进与向上方转动，采尿容器96回到位置B，然后通过摆动臂的平移运动，采尿容器96回到收容位置A，并在该位置停留。采尿容器96是加工成细长的形状，因此如图8所示，可容易地收容到便座24的下面88与马桶边圈部78的上面86之间的狭窄空间内。
在尿采样后，最好洗净由尿污染了的采尿容器96。因此，如图3与图4所示，最好在采尿部框架82上形成收容洗净室160，同时面向该洗净室160设置洗净水喷射喷嘴162。洗净喷嘴162是通过软管164与电磁阀(后述)连接在自来水管165(图1)上，可供给加压的自来水。或者，也可将软管164连接在阴部冲洗装置62的给水阀上。如图3所示，在采尿部框架82上设置开闭式的罩166，在洗净中将洗净室160封闭，可防止洗净水的飞溅。该开闭罩166通过适当的连接构件(未在图中表示)与杠杆一凸轮机构144连动，可在采尿容器96出入洗净室160内时，将罩166打开，当采尿容器96回到洗净室内的收容位置时，将罩166关闭。由图8可明确得知，在便座24上对着开闭罩166形成开口的凹部92，利用该凹部92内的空间使开闭罩166进行开闭动作。该凹部92可通过对便座24进行特别设计而加工成。
使用完毕的冲洗水最好排出到便斗16内。因此，如图3与图4所示，在框架82上，可形成一对排水槽168，从洗净室160沿着马桶的左右边圈78向后方延伸。由图8可明确得知，两个排水槽168向后方向下倾斜，其后端与安装在框架82上的倾斜的排水管170连通。因此，在便座部件28处于水平状态时，由洗净喷嘴162喷射出来的冲洗水沿着排水槽168的倾斜面流向后方，由排水管170排出到便斗16内。由于排水管170是倾斜的，因此在便座部件28掀起时，排水槽168内残存的冲洗水的水滴会由排水管170落入便斗16内。
如图3所示，在采尿部框架82的后部形成缺口172，在其上卡合有接头管174，使来自摆动臂94的挠性管122、导线与冲洗水供给软管164由此接头管内穿过。由于有此接头管174，能使尿采样装置26与壳体22之间的配管与配线的处理简化，同时能防止在便座部件28转动时配管与配线可能受到的破损。
下面，参看图9～图11说明电动注射式泵52的实施形式的一例。在图示的实施例中，该电动注射式泵52是作为输送系统的主要部件发挥作用，它是将由尿采样装置26所采取的尿样输送至尿分析装置50，同时执行在尿分析中所必要的后述的各种功能。另外，在图示的实施例中，在电动注射式泵52上装有电动回转阀202，共同形成一个一体式的模块200。但是，注射式泵52与回转阀202也可以分别形成，再互相连结起来。
注射式泵52具有形成缸孔204的主体206，带有密封圈208的活塞210可以滑动地配合在该缸孔内，形成容积可变的泵室212。活塞210是利用步进马达214进行往复驱动，在马达214的输出轴上连结有螺杆216，在该螺杆上装有螺母218。在活塞210的裙部直径方向贯穿有一对互相对称的止转销220，这两个止转销220的内侧端旋入螺母218内。止转销220与形成于主体206上的一对轴向长孔222相配合。因此，当马达214向某一方向回转时，活塞即能与螺母218一起上下动作，将液体抽吸到泵室212内，或将液体送出。泵室212连通中心通道224，液体通过该通道出入回转阀202。为了在螺杆216的轴线相对于活塞210的轴线即使多少有些对中误差的情况下，仍能将马达214的回转运动顺利地变换成活塞210的往复运动，螺母218最好利用1994年3月31日的日本特愿平6-87400所公布的滚珠结合构造连结于活塞210上。
回转阀202具有圆盘形转子228，它是由带减速齿轮的步进马达226进行回转驱动，该转子228可以回转地精密配合于模块200的头部上所形成的圆柱形凹部230内。转子228的下面与凹部230的底面经过平坦的精密加工，同时转子228是由螺旋弹簧232向凹部的底面推，转子228的下面与凹部230的底面进行液密性的接触。在转子228上设置与注射式泵52的中心通道224互相对正的中心通道234，同时形成由该中心通道234向半径方向的外侧偏置的外侧通道236，这两个通道234与236是由水平的内部通道238互相连通。
在凹部230的底面上与转子228的外侧通道236相同沿半径方向的偏置距离处，开设在圆周方向上等间隔分布的例如6个通道240A～240F，这些通道240A～240F借助形成于模块头部的对应的内部通道242A～242F分别与管接头244A～244F连通。参看图18，如后所述，从尿分析单元14的构成要素延伸出来的软管或管道分别连接在这些管接头244A～244F上。
由于回转阀202具有这种结构，马达226驱动转子228回转到转子228的外侧通道236与通道240A～240F之中的某一通道对正时，则注射式泵52的泵室212即与管接头244A～244F之中的某一个接通。在该位置上使注射式泵52动作时，即可由通道240A～240F之中的某一通道抽吸液体，或将液体送出到某一通道内。
下面，参看图12～图16说明尿分析单元14的尿分析装置50的实施形式的一例。在图示的实施例中，尿分析装置50被设计成借助极谱分析法对尿样中的尿糖(葡萄糖)进行定量分析。但是，在本发明的尿分析单元14中，用来代替极谱分析装置，可以使用液体色谱法、比色分析法等其他方法的尿分析装置。再者，除了分析尿葡葡糖的极谱分析装置以外，还可以配置能分析尿蛋白、潜血及其他尿成分的分析装置。
如图12所示，尿分析装置50例如可由下述备件构成固定于壳体22的框架34上的安装基板250，利用螺钉等适当地固定在该基板上的插座构件252，装卸自如并且可以更换地嵌合于该插座252上的极谱流体电池254，在安装基板250的里侧，可配置装有尿分析单元14的控制电路256的电路板258。
由图13的分解图可明确得知，极谱流体电池254可用螺钉等将由塑料等制成的基板260、载持电极的陶瓷基板262、由硅酮橡胶等制成的间隔板264与由塑料等制成的上板266互相液密地连结成一体而构成。陶瓷基板262例如由氧化铝陶瓷构成，白金的作用极268、白金的对极270、银/氯化银的参考极272是借助金属涂浆的印刷与烧灼而形成。在各电极上形成端子274，设置于上板266上的销276分别与这些端子274进行电接触。在间隔板264的电极区域处设置开口278，如图14所示，从而形成电解室280。与该电解室280连通的一对管接头282形成于上板266上，将尿样与载体液供给到电解室内。在这两个管接头282的外圆上装有O形密封圈284，在将该极谱电池254安装在插座构件252上时，管接头282液密地嵌合到插座构件252的连接孔286内，通过输送管288与290使尿样与载体液流往电解室280内。在插座构件252上还设置与销276结合的销孔292，使3种电极268、270、272分别与导线294接通。
如图15的模式图所示，白金的作用极268是由白蛋白或醋酸纤维素那样使过氧化氢有选择地透过的物质所构成的选择性透过膜296与含葡萄糖氧化酶(GOD)的酶固定化膜298所包覆。GOD固定化膜298是将GOD(例如SIGMA公司G7141)与白蛋白以4∶1的比例溶解于水中、将溶解液滴落在选择性透过膜296上之后，在戊二醛气氛中暴露约30分钟而形成的。当电解室280内的尿样中的葡萄糖与GOD固定化膜接触时，GOD将葡萄糖(C6H12O6)氧化，如下式那样，生成葡萄糖酸内酯(C6H10O6)与过氧化氢(H2O2)。(1)当生成的H2O2透过选择性透过膜296到达白金的作用极268时，由于白金的催化作用，H2O2一面对作用极提供电子一面分解成水与氧。由于有选择性透过膜296，可防止比H2O2分子量大的有妨害物质到达作用极268。
如图16所示，在进行尿样中的葡萄糖的定量分析时，为了使作用板268相对于参考极272的电位保持正值(例如+0.6V)，可利用电压稳压器对于施加于作用极268与对极270之间的电压进行可变控制。在作用极268与对极270之间流动的电流根据过氧化氢的生成量而变化。因此，通过控制电路256检测出在作用极268与对极270之间流动的电流，即可检测出过氧化氢的发生量，据此能计算尿样中的葡萄糖浓度。
检测由葡萄糖的氧化生成的过氧化氢的生成量，可远比检测上述(1)式的反应中的氧消耗量(减少量)更为准确地进行。因此，利用本发明可以高精度地测定葡葡糖浓度。
图17表示控制装置32与控制电路256的结构的一例。设置于厕所墙壁上的控制装置32的结构可包括程序化的微计算机330，多个操作开关302，对使用者显示指示内容或尿分析结果的液晶显示板304，输出尿分析结果或数据倾向的打印装置306以及存放尿分析数据的快速存储器308等。对于操作开关302来说，可分别设置男用尿分析开始开关302a与女用开始开关302b，当按压男用开关302a时，采用容器96能自动地移送到预先设定的男用采尿位置(例如图8中的位置B～C间的适当位置)；而当按压女用开关302b时，采尿容器能移送到女用采尿位置(C～D间的适当位置)。再者，在操作开关302上还能设置微调开关302c与302d，用于根据每个人的差别通过受检者的操作使采尿容器96由预先设定的男用或女用采尿位置进行前后微动。
为了象后述的流程图那样控制尿分析单元14的构成要素，控制电路256具有程序化了的微计算机310。在极谱电池254的作用极268与对极270之间流动的电流由放大电路312放大后，输入到微计算机310的A/D转换电路。尿检测传感器314是通过检测采尿容器96的尿检测电极216与128之间的间隙的电阻检测出采尿容器96的尿收集部118内是否存有尿，其输出是输入到微计算机310的A/D转换电路。微计算机310通过各自的驱动器，对摆动臂驱动用马达138、回转阀驱动用马达226、活塞驱动用马达214与用于将洗净水供给到洗净喷嘴162的电磁阀316进行驱动。微计算机300与310是用通信电缆318进行连接，通过无线电收发两用机320和322借助串行通信进行数据传送。
下面，参看图18的示意图与图19的流程图说明尿分析单元14的动作的一种方式。当受检者按压尿分析开始开关302a或302b时，微计算机310使摆动臂驱动马达138回转，使采尿容器96移动到预先设定的采尿位置，同时根据微调开关302c或302d使采尿容器96定位在所希望的位置。当采尿容器的定位终了时，受检者向采尿容器内排尿，可使尿的采样开始。当根据尿检测传感器314发出的信号检测出尿已蓄积到采尿容器96的尿收集部118内时，微计算机310对回转阀驱动马达226进行驱动，使转子228回转到注射式泵52的中心通道224对准回转阀的第2通道240B，于是注射式泵52的泵室212与采尿容器96接通。在这一状态下，微计算机310使注射式泵52的活塞驱动马达214进行驱动，活塞210下降，例如将约2ml的尿样抽吸到注射式泵52的泵室内。
然后，再驱动回转阀，使中心通道224对准回转阀的第3通道240c，于是使注射式泵52与排出管道324(图18)接通。在这一位置时驱动活塞的驱动马达214驱动注射式泵52的活塞上升，将泵室内的尿样的一部分通过排出管道324排放到马桶12的便斗内。借此，可进行泵室的放气，因此，即使空气与尿样一起被抽吸到泵室内，也能防止将气泡送入极谱流体电池254内。
然后，再次驱动回转阀，使中心通道224对准回转阀的第1通道240A，使泵室212与极谱电池254接通。在这一位置时使注射式泵52的活塞进一步上升，将约10～20μl的尿样打入输送管288内。再次驱动回转阀，使泵室与排出管道324接通，并使活塞上升到上死点，因此泵室内剩余的尿通过排出管道324废弃于便斗16内。
当尿样的打入终了时，利用洗净水洗净注射式泵52的泵室。此举是这样完成的使回转阀回转，使注射式泵52的泵室与蓄水箱20接通，并且使活塞下降，将蓄水箱内的洗净水抽吸到泵室内，然后，驱动回转阀，使泵室与排出管道324接通，使活塞上升。注射式泵的洗净可进行一次以上。
然后，再次使回转阀回转，使注射式泵52的中心通道224对准回转阀的第5通道240E，于是注射式泵52通过管道326与载体液箱54接通。箱54内的载体液的作用是将尿样输送到极谱流体电池254内，同时具有将输送到极谱流体电池254内的尿样稀释的作用。载体液还具有缓冲液的作用，它对极谱流体电池的稳定起必要的缓冲作用，因此，其中添加有KH2PO4与Na2HPO4之类的pH调节剂与KCl之类的氯离子强度调节剂以及防腐剂。如上所述，若将注射式泵52与载体液箱54接通时，使注射式泵52动作，将载体液由载体液箱54抽吸到泵室212内之后，再次变换回转阀，使活塞210上升，将载体液射入第1通道240A内。借此，先前打入输送管288内的约10～20μl的尿样一面在输送管288内与载体进行混合而被稀释一面送入极谱电池254内，混合物一面通过电池一面由输送管290排出到马桶便斗内。载体液的射出速度可以选择在使尿样至少要稀释到约30倍之后通过极谱电池。另外，载体液的射出量可以例如约为2～4ml。若采用此量时，在尿样与载体液的混合物通过极谱电池后，输送管288与极谱电池254内将会再次充满新的载体液。
随着尿样与载体液的混合物通过极谱电池254，在作用极268的GOD固定化膜298处，按照上述式(1)，根据混合物中的尿葡萄糖浓度发生过氧化氢，如上所述，在极谱电池的作用极268与对极270之间，流过与过氧化氢的生成量相适应的电流。该电流由放大电路312进行放大，然后输入微计算机310的A/D转换电路，变换成电流值。微计算机310将所获得的电流值数据借助串行通信传送到控制装置32的微计算机300内。微计算机300根据电流值计算尿糖值，在显示板304上进行显示。尿糖值的数据还被存储到快速存储器308内。在微计算机300内根据被检者的指示，计算尿糖的倾向，并可由打印装置306输出。
在尿分析或尿的采样终了时，微计算机310对摆动臂驱动马达138进行驱动，使采样容器96回复到收容位置A(图8)。然后，电磁阀316开启，使压力洗净水供给到洗净喷嘴162，借此洗净采尿容器96。
极谱流体电池254将其作用极268与对极270之间流动的微小电流输出，因此为了避免不希望有的电气干扰的影响，最好将流体电池254进行电绝缘。因此，来自流体电池254的排出管290与来自注射泵52的排出管道324要在电气上互相绝缘，同时位于便斗16内的它们的末端最好要比便斗内的水位还要高。另外，为了避免重力的影响，排出管290与排出管道324在便斗内的末端最好相互定位于同一水平面上。
随着尿分析的反复进行，极谱电池254的酶固定化膜298的葡萄糖-氧化酶的活性逐渐降低，电池的输出随时间的推移而降低。于是，最好定期校正流体电池的输出。因此，要预先将所给的已知浓度的葡萄糖标准液(校正液)储存在校正液箱56内，代替尿样将该校正液送到电池内，定期地测定相对于葡萄糖标准液的电池输出，在进行实际的尿分析时，根据对于葡萄糖标准液的电池的输出来修正尿分析时的电池输出，借此可以计算尿糖值。当极谱电池254已使用了规定的寿命时，将旧的流体电池254由插座252上卸下，可以简单地更换上新的电池。由于管接头282、对应的连接孔286、销276与对应的销孔292是垂直于流体电池254与插座252的接合面而延伸，只要将流体电池按压在插座上即能简便地进行流体电池与插座的电气连接与流体连接。
图20与图21表示尿分析单元的配置的其他实施例。该实施例的特征在于将载体液箱组装在马桶盖上。马桶盖与第1实施例相同使用止动块75可以开闭地安装在壳体22上。与前述的实施例的构成要素相同或类似的构成要素是以相同的参考编号表示，只说明不同之点。如图20与图21所示，载体液箱402是用螺钉等安装在马桶盖400上，形成马桶盖—液箱组合体404。载体液箱402具有大致扁平的形状，以便安装在马桶盖400的内侧，利用塑料的吹塑成形等制成。为了容易确认箱内的载体液残留量，箱402大体上是以透明的材料制成。或是也可至少将箱的一部分，例如只将刻度406的部分作成透明或半透明。
在箱402的上部形成液体入口408，该入口贯穿安装于马桶盖400上的配件410，并在马桶盖的上面开口，使用可以卸下的补充盖412进行封闭。如图20所示，在马桶盖掀起时，由于载体液箱402成为竖直的状态，能容易确认载体液的残留量。在马桶盖成为水平时，取下盖412可以补充载体液。在箱内402内的载体液是通过软管414输送到上述注射式泵52内。
象这样将载体液箱402安装在马桶盖上，因此能确保大的箱容量。于是，可使载体液补充的频度为最小，能使维修进一步简化。另外，可在壳体22上只收容尿分析装置与注射式泵，因此能使壳体22小型化而且结构紧凑。另外由于载体液箱402是与马桶盖一起转动，在马桶盖掀起时，载体液箱成为大致垂直的状态。因此，能容易确认载体液的残留量。
图22表示马桶盖—箱组合体的变化形式。在该变化形式中，载体液箱420的载体液入口422是配置在马桶盖424的内侧，在马桶盖—箱组合体处于掀起状态时，卸下补充盖426可以补充载体液。对于该变化形式来说，能在马桶盖处于竖直掀起的状态下，一面确认箱内的载体液的液位一面进行补充，因此能防止载体液的溢流。
图23是前面参照图12～图16描述的尿分析装置的其他实施例。在该实施例中，可以用毕即弃的极谱流体电池能容易更换。参看图23，尿分析装置500具备夹持装置502，其基体504与前述实施例相同合适地固定于壳体22的框架34上。在该基体504上形成插座保持部506，能装填插座块508并用螺钉(未予图示)等进行固定。在基体504上用一对枢轴510安装可以摆动的操作杠杆512。在基体504上还安装有可以滑动的滑动件514，该滑动件514要由插座保持部506来导向。滑动件514是利用铰接结合的一对连杆516连结在操作杠杆512上，使操作杠杆512摆动即可使滑动件514沿着箭头518的方向移动。在滑动件514上形成凹部520，可将装填有流体电池522的流体电池保持件524嵌合于其内。
参看图12～图16，流体电池522与插座块508基本上是与前述的实施例相同，不需要详细的说明。只说明不同之点，在该实施例例中，用于将流体电池522的电极连接在插座508的电气配线526上的销528是配置在插座508上，对应的销孔530形成于流体电池522上。在将流体电池522安装在插座块508上时，各销528分别与流体电池的电极的端子接触。由于销528是配置于插座508上，可以更廉价地制作用毕即弃型的流体电池。软管288是用于将流体电池522的电解室与注射式泵连通，软管290是用于将流体电池522的电解室与便斗连通，用于同软管288和软管290连通的管接头532和连接孔534与上述实施例相同，分别配置在流体电池与插座上。在插座块508的背面固定着电路板536，在该电路基板上装有前述的控制电路256。
在更换流体电池522时，将壳体22的上部壳36的开闭式盖538(图2)打开，将操作杠杆512在图23中按反时针方向摆动时，流体电池522即脱离插座508。由滑动件514上将保持件524连同流体电池一同取出，可将使用完毕的流体电池由保持件上卸下并废弃。然后，将新的流体电池装填在保持件524上，将保持件524连同流体电池一起插入滑动件514的凹部520内之后，将杠杆512按顺时针方向摆动时，流体电池522即嵌合到插座块508上。
管接头532、连接孔534、销528与销孔530是沿着箭头518所示的流体电池522的连接与脱离方向同流体电池522与插座508的接合面垂直地延伸，因此，只是对杠杆512进行操作即能进行流体电池522与插座508的电气连接与流体连接。因此，一般使用者能容易地进行流体电池的更换。另外，由于有夹持机构502，即使象厕所那样狭窄的场所，任何人都能可靠而且容易地使流体电池连接或脱离，能防止由于电气的或流体的连接不良引起的误动作。
可在未使用的流体电池的电解室内预先充填载体液，载体液内添加有pH调节剂与氯离子强度调节剂以及防腐剂，流体电池522的管接头532与销孔530可用橡胶盖与栓(未予图示)暂且进行密闭。如此，能维持酵素的活性，同时在运输与保管过程中能容易处理流体电池。
图24～图29表示尿采样装置的其他实施例。该实施例的特征在于将摆动臂的驱动机构简化，只是通过摆动臂的回转运动即能使采尿容器进行移动。再者，采尿容器在其停止位置能收容在马桶的边圈的前部内侧附近。
参看图24，尿采样装置600具备框架602，该框架是用螺钉等合适地安装在便座604的下面。框架602是沿着便座的轮廓弯曲，当安装在便座上时，大致是隐藏于便座的下侧。摆动臂606可以转动地支持在框架602上，借助摆动臂驱动机构608来驱动。因此，由图25可以明确得知，摆动臂606备有轴610，该轴是由一对轴承612与614支承在框架602上。轴610是通过带传动机构由步进马达616进行驱动。因此，在轴610上设置从动齿轮618，有齿带620挂在其上。
由图24可明确得知，马达616配置在远离摆动臂606的轴610的后方。如图26所示，在便座604的下面形成凹部622，用以收容马达616与传动带620的上部。如此，马达616配置在后方，与此相对应，凹部622配置在便座604后部的厚度大的部位上，因此能使凹部622的尺寸增大，能使用更大型的马达。
如图27所示，马达616的输出轴与轴624是花键连接，该轴624是可以回转地通过一对轴承628与630支承在轴承架626上，该轴承架626是固定在框架602上。在轴626上设置驱动齿轮632，传动带620挂于其上。因此，使马达616回转时，摆动臂606即进行回转。为了使摆动臂精密地进行定位，最好消除传动带620的松弛。因此，如图24所示，在框架602上配置有由弹簧向上推的滑动件633，在该滑动件上安装有与传动带620的下侧配合的传统式的张紧轮(为了简化图面，图示省略)。收容马达616与带传动机构的腔室是由夹在框架602与便座的下面之间的密封垫634进行密封并防水。
在摆动臂606的下端636处设置采尿容器638。由图24可明确得知。摆动臂606的下端636相对于轴610朝后方偏置成高低台阶状，在使摆动臂606转动到最后方的极端位置时，使采尿容器638尽可能定位于后方。
由图28可明确得知，采尿容器638相对于马桶呈横向延伸的浅船底形，在其底部形成尿收集部640。与图7所示的实施例相同，L字形的采尿管642朝向尿收集部640的底部开口，用于检测出尿已积存在尿收集部640内的一对被覆电极644与646突出于尿收集部之中。在图示的实施例中，采尿容器638具有直立的环状侧壁648、底壁650、朝向底壁650倾斜到后方的前壁652与朝向底壁650倾斜到左方的右壁654。总体来说形成大致平坦的形状。
与图7所示的实施例相同，采尿容器638的开口是用金属丝网656覆盖，以防止向采尿容器638排泄的尿飞溅。L字管642与在摆动臂606的中空内部延伸的挠性管658连接。如图25所示，该管658是在轴610的中空内部延伸，由轴610的窗口660引向后方，与注射式泵连接。同样，尿检测电极644与646也分别同在摆动臂与轴610的中空内部延伸的导线662与664连接。如前述那样，这两条导线与尿分析装置的控制电路连接。
如图24所示，采尿装置600的框架602是沿着便座的轮廓延伸到便座的前部。由图24与图29明确得知，在该框架602上形成槽状的壁666，形成对着便斗向下方开口的收容洗净室668。喷射喷嘴670指向该收容洗净室668内，将压力水喷射到收容在图29中以实线所示的位置中的采尿容器638上，以便在使用后洗净采尿容器638。喷射喷嘴670可固定在安装块672上，该安装块672是安装在框架602上，如前述的实施例相同，可通过电磁阀，将来自连接在自来水管上的软管674的压力水供给到喷射喷嘴670内。槽状的壁666是向后方尺寸减小，以形成排水槽676。
在不使用时，如图29中实线所示，采尿容器638是收容在收容洗净室668内，在这一状态下，便座604可与尿采样装置600一起转动。在使用位置时，与前述的实施例相同，便座604是由具有缓冲性的脚部(其中的两个参看图26是以编号678表示的，未图示的另外两个配置在框架602的下面)支持在马桶的边圈680上。
由于采尿容器638是大致形成扁平状，如图29中以实线所示，大致以垂直的状态收容在收容洗净室668内时，能容易收容在狭窄的收容洗净室668内。因此，通过减小收容洗净室668的前后方向尺寸，可将收容洗净室668尽可能地隐藏在便座604的下面，能提供外观良好的便座组合体。
在进行尿的采样时，当使用者为男性的情况下，采尿容器638可定位于图29中以双点划线表示的位置A附近。在这一位置上，采尿容器638的入口开口向前方倾斜，因此，由阴茎向前方发射并落到便斗的比较靠前方的尿柱与采尿容器638的入口开口大致垂直相交。于是能充分利用采尿容器638的开口面积来接取尿。
在女性的情况下，尿柱有较男性的情形向后方落下的倾向。因此，当使用者为女性的情况下，可将采尿容器638定位于以双点划线表示的位置B附近。在这一位置时，采尿容器638的入口开口大致成水平状态。倾斜的前壁652与右壁654能有效地接取排射到采尿容器638内的尿，向尿收集部640流去。根据使用者的指令，采尿容器638也可移动到极端位置C。
当采尿终了时，采尿容器638回到图29中以实线表示的位置。与最初的实施例相同，使电磁阀动作，由喷嘴670喷射洗净水，洗净采尿容器。洗净水是由向下方开口的收容洗净室668落下到便斗内。在便座掀起时，洗净水的残滴由排水槽676流到框架的后部，落入便斗的后部。
上面叙述了本发明的特定的实施例，但是本发明并不仅限于此，可作种种的设计变更。例如极谱流体电池曾作为检测尿葡萄糖的机构进行了说明，它所具有的作用极备有葡萄糖氧化酶的固定化膜，但是也可以把它作成对尿葡萄糖以外的尿成分进行测定。另外用来代替极谱流体电池，或是除此以外，还可采用液体色谱法、比色分析法及其他方式的尿分析装置，这些分析装置可以与极谱-流体电池并列地配置。另外，代替注射式泵，可以采用回转泵及其他尿输送装置。另外，尿分析单元的控制部是作为由设置于墙壁上的控制装置32与配置于壳体22内的控制电路256组成的机构进行了说明，但是可以把它们集中成一个部分。
权利要求
1.一种安装在马桶上的尿分析单元，是在装设着具有便斗及位于其后方的洗净水供给部分的标准型抽水马桶的厕所中用于采取尿样并进行分析的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于它具有壳体，它是在前述便斗与洗净水供给部之间安装于前述标准型马桶的上面；便座，它是安装前述壳体上，在放置于马桶上的水平的工作位置与直立的非工作位置之间可以翻转；尿采样装置，它具有可动采尿容器，可与上述便座一起翻转地安装在便座上，用于将排泄于便斗内的尿在便斗空间的空中予以采样；尿分析装置，它是配置于上述壳体上；流体输送机构，它具有配置于上述壳体内的流体泵，将尿样由上述采尿容器输送到上述分析装置；输出机构，用于将由上述分析装置所取得的尿分析结果予以输出；控制装置，用于控制上述尿采样装置、流体输送机构、尿分析装置与输出机构，以便在随着向便斗内排尿并采取尿样的同时将尿样输送到尿分析装置，进行尿分析，并将分析结果由输出装置输出。
2.按权利要求1所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述尿采样装置具备转动臂及其电动驱动机构，上述臂的一端是以水平轴线为中心、可以转动地支承于上述便座上，上述臂的另一端支持着上述采尿容器，上述电动驱动机构是用于使上述采尿容器在位于便斗空间内的工作位置与在马桶的边圈附近的停止位置之间进行移动。
3.按权利要求2所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于在上述便座的下面设置指向下方的凹部，用以将上述电动驱动机构的至少一部收容在上述凹部内。
4.按权利要求2所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述尿分析装置备有固定于便座下面的框架，上述框架在竖直方向是被限制在便斗边圈的上面与位于上述水平位置的便座的下面之间所形成的垂直方向间隙内，上述框架实际上可隐藏在便座内，沿着便座弯曲。
5.按权利要求2所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述电动驱动机构是用于使上述采尿容器在沿着便斗的内侧表面接近于便斗的底部的工作位置与接近于边圈前部的停止位置之间进行移动，采尿容器在其停止位置时是保持成接近边圈的前部。
6.按权利要求5所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于当便座处于水平的工作位置时，处于停止位置的上述采尿容器实际上是隐藏在便座的下面。
7.按权利要求6所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述尿采样装置具有洗净机构，用于在使用后将采尿容器洗净。
8.按权利要求1所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述尿分析装置具备极谱电池与数据处理机构，该极谱电池是用于响应规定的尿成分，将表示上述成分的含有量的电信号输出，该数据处理机构是用于响应上述信号，对上述成分的含有量进行运算，上述流体输送机构具有载体流体的箱，将与载体流体混合而稀释了的尿样输送到上述极谱电池内。
9.按权利要求8所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述载体流体箱是配置在上述壳体内。
10.按权利要求8所述的安装在马桶上的尿分析装置，其特征在于还具有以枢轴方式安装于上述壳体上的马桶盖，上述载体流体箱是安装于上述马桶盖的下侧。
11.按权利要求10所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于为了便于检查箱内的载体流体的残余量，上述载体流体箱的至少一部要作成透明。
12.按权利要求8所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述极谱电池具备作用极，在该作用极上载持有可选择地促进上述规定的尿成分的反应的酵素，上述极谱电池输出表示反应生成物的量的电信号。
13.按权利要求12所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述酵素是由葡萄糖氧化酶构成，上述极谱电池是输出电信号，该电信号是表示由葡萄糖氧化酶所生成的过氧化氢的量。
14.按权利要求12所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述极谱电池是由周毕即弃型的极谱流体电池构成，上述尿分析装置是固定在上述壳体上，具有支持插座，该支持插座是用以装卸自如地安装上述流体电池。
15.按权利要求14所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述支持插座具有与上述泵进行流体连接的流体入口与流体出口以及与上述数据处理机构进行电气连接的电气配线，上述插座与流体电池具有同流体电池对于插座的装卸方向垂直的接合面，在上述插座与流体电池上设置有将插座的上述流体入口与流体出口同流体电池的电解室连通的流体接头以及将上述电气配线与流体电池的电极进行电气连接的电气连接机构，上述流体接头与电气连接机构同上述接合面垂直并且同上述装卸方向平行地延伸，因此，沿着上述装卸方向将流体电池安装在插座上，借此即可将流体电池与插座进行流体的与电气的连接。
16.按权利要求15所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于还具备使上述流体电池对于插座靠紧的夹持机构。
17.按权利要求16所述的装置在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述夹持机构具有更换自如地保持流体电池的流体电池保持件，以及为了使流体电池相对于插座进或退地使上述保持件位移的驱动机构。
18.按权利要求17所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述驱动机构具有杠杆增力机构。
19.按权利要求15所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述接合面是垂直的，插座的上述流体出口比流体入口还要配置在上方，因此，流入流体电池的电解室内的气泡能容易地由电解室排除。
20.按权利要求1所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于还具有阴部洗净装置，用以产生向上方喷射的射流，以便洗净使用者的胯间部分；上述壳体具备相对于马桶在横向延伸的中间部分，以及由上述中间部分的端部向前方延伸的侧方部分；上述尿分析装置与流体泵是收藏在上述侧方部分内，阴部洗净装置是配置在壳体的上述中间部分内。
21.按权利要求1所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述尿分析装置具备尿分析用流体电池与数据处理机构，该尿分析用流体电池是用以响应规定的尿成分，将表示上述成分合有量的电信号输出，该数据处理机构是用以响应上述信号，对上述成分的含有量进行运算，上述流体输送机构具备载体流体的箱，上述流体泵是由具备泵室的电动注射式泵构成，上述流体输送机构具备电动阀，该电动阀具有与上述泵室连通的第1通道、与上述采尿容器连通的第2通道、与上述载体流体箱连通的第3通道以及与上述流体电池连通的第4通道，上述电磁阀为了将上述第1通道有选择地与上述第2、第3或第4通道中的某一个通道接通而进行动作，上述注射式泵与上述电磁阀将利用上述采尿容器采取的尿样抽吸到流体泵的泵室内，并将经计量的尿样向流体电池射出，将如此射出的尿样借助载体流体输送到流体电池内。
22.按权利要求21所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述电动阀是回转阀。
23.按权利要求22所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述电动回转阀与注射式泵实际上是互相同轴地进行配置，构成一个一体的模块。
24.按权利要求21所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述尿分析用流体电池是具备作用极的极谱电池，该作用极上载持有使尿样中的规定成分进行反应的酵素。
25.按权利要求24所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述酵素是使尿样中的葡萄糖进行氧化的酵素，上述极谱电池根据尿样中的葡萄糖浓度输出电信号。
26.按权利要求21所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述电动阀还具备连通校正液供给源的第5通道，以便将校正液供给到上述尿分析用流体电池。
27.按权利要求21所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述电动阀还具备连通洗净水供给源的通道，以便将洗净水供给到注射式泵的泵室。
28.按权利要求1所述的安装在马桶上的尿分析单元，其特征在于上述尿分析装置具备与规定的尿成分进行反应的液体试剂的箱、对上述成分与上述液体试剂的反应进行响应并将表示上述成分的含有量的电信号予以输出的尿分析用流体电池、以及响应上述信号对上述成分的含有量进行运算的数据处理机构，上述流体泵是由具备泵室的电动注射式泵构成，上述流体输送机构具备电动阀，该电动阀具有与上述泵室连通的第1通道、与上述采尿容器连通的第2通道、与上述液体试剂箱连通的第3通道以及与上述流体电池连通的第4通道，上述电磁阀为了将上述第1通道有选择地与上述第2、第3或第4通道中的某一个通道接通而进行动作，上述注射式泵与上述电动阀将由上述采尿容器所采取的尿样与液体试剂抽吸到流体泵的泵室内，并将尿样与液体试剂的混合物输送到流体电池内。
29.一种具备尿分析功能的厕所，其特征在于该厕所具备标准型的抽水马桶，它具有便斗与位于其后方的洗净水供给部；壳体，它是在上述便斗与洗净水供给部之间，安装于上述标准型马桶的上面；便座，它是在水平的工作位置与直立的非工作位置之间可以翻转地安装在上述壳体上；电动的尿采样装置，它具备可动采尿容器，可与上述便座一起翻转地安装在便座上，用以在便斗空间内的空中采取排泄到便斗内的尿；尿分析装置，它是配置于上述壳体内；流体输送机构，它具备配置于上述壳体内的流体泵，用以将尿样由上述采尿容器输送到上述分析装置内；输出机构，它是用以输出由上述分析装置得出的尿分析结果；控制机构，用于控制上述尿采样装置、流体输送机构、尿分析装置与输出机构，以便在随着向便斗内排尿并采取尿样的同时将尿样输送到尿分析装置内进行尿分析，并将分析结果由输出机构输出。
30.一种将具备标准型抽水马桶的已有的厕所改造成为具有尿分析功能的厕所的方法，上述标准型抽水马桶具备便斗及位于其后方的洗净水供给部，上述厕所具备在上述便斗到洗净水供给部之间可以翻转地安装在马桶上的标准型的便座，上述方法的特征在于按下述步骤进行准备便座组合体，即将在便斗空间内的空中采取排泄到上述便斗内的尿的一部的尿采样装置装入便座内；在准备尿分析部的同时准备流体输送装置，该流体输送装置具备流体泵，将尿样输送到上述尿分析部；准备壳体，它是用于安装上述尿分析部与流体泵；由上述马桶上拆卸下原有的标准型便座；在上述便斗与洗净水供给部之间将上述壳体安装在马桶的上面；在安装壳体之前或后，将包括与便座一体的尿采样装置的上述便座组合体原封不动地安装在上述壳体上，同时将上述尿分析部与上述流体泵配置在上述壳体上；根据必要进行电气连接与流体连接。
31.按权利要求30所述的方法，其特征在于上述尿采样装置具备框架，用以支持可以转动的摆动臂，该摆动臂是由电动驱动机构来驱动；上述便座组合体要如下进行制作准备在下面具有朝向下方的凹部的便座，一面将上述电动驱动机构的至少一部收容在上述凹部内，一面将上述框架安装在上述便座的下面。
32.一种马桶盖—箱组合体，其特征在于它是在具备尿分析单元的厕所中使用的马桶盖—箱组合体，该尿分析单元需要获得载体液的供给，上述马桶盖—箱组合体实际上是由可以翻转的马桶盖与固定在马桶盖上的扁平的载体液贮藏箱构成。
33.按权利要求32所述的马桶盖-箱组合体，其特征在于上述箱具备可以检查箱内的载体液残量的机构。
34.按权利要求32所述的马桶盖—箱组合体，其特征在于上述箱是固定于马桶盖的下侧，上述箱具备载体液入口，它是开口于马桶盖的上面，由充填盖进行封闭。
35.按权利要求32所述的马桶盖—箱组合体，其特征在于上述箱是固定于马桶盖的下侧，上述箱具备载体液入口，它是配置于马桶盖的下面，在马桶盖处于掀起位置时，该入口位于箱的上部。
全文摘要
一种用于厕所中采取尿并进行分析的能容易装在标准型抽水马桶上的尿分析单元。在便斗与洗净水供给部之间一个壳体安装在抽水马桶上面。便座可翻转地装在壳体上，在便斗空间内的空中采取排尿的尿采样装置安装在该便座上。具有极谱流体电池的尿分析装置以及将尿样与载体液一起输送到流体电池内的注射式泵是收容在壳体内。极谱-流体电池具有作用极，其上载持有酵素。载体液箱可以收藏于壳体内，也可以装在马桶盖上。还提供将具有标准型马桶的厕所改造成具有尿分析功能的厕所的方法。
文档编号G01N33/487GK1118627SQ94191338
公开日1996年3月13日 申请日期1994年12月27日 优先权日1993年12月30日
发明者中山千秋, 篠原邦彰, 松野孝则, 小黑利雄, 坪井宏之, 福田幸弘, 佐藤尚树 申请人:东陶机器株式会社