【手続補正書】
【提出日】平成16年11月12日(2004.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  旋光度計測方法およびそれを用いた尿検査方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  被検試料に偏光方向が既知の光を入射させ、前記被検試料から出射した光の偏光方向を検知し、入射光と出射光の偏光方向の差より、前記被検試料中での偏光方向の回転角度を計測する旋光度計測方法であって、
前記入射光の偏光方向Ｘを変化および変調させ、
前記被検試料を透過した光のうち特定方向の偏光成分のみを光センサーで検知して出力信号を得、前記変調の信号を参照信号として前記出力信号を位相敏感検波して復調信号Ｙを得、
前記偏光方向Ｘから離散的に選択したｎ個の偏光信号Ｘi(ｉは２〜ｎの整数。)および前記偏光信号Ｘiに対応するｎ個の復調信号Ｙi(ｉは２〜ｎの整数。)から得られるｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)より旋光度を算出することを特徴とする旋光度計測方法。
【請求項２】  入射光の偏光方向Ｘを離散的にｎ個の偏光信号Ｘiに変化させることを特徴とする請求項１記載の旋光度計測方法。
【請求項３】  自然旋光性物質および磁気旋光性物質を含む被検試料に磁場を印加するとともに偏光方向が既知の光を入射させ、前記被検試料から出射した光の偏光方向を変化および変調させ、前記自然旋光性物質に起因した旋光方向の変化量と磁場の印加により発現した旋光方向の変化量とが所定の関係になるときの前記磁場の大きさに基づいて、前記被検試料の旋光度を算出する旋光度計測方法であって、
前記磁場を印加することによって入射光の偏光方向Ｘを変化および変調し、
前記被検試料を透過した光のうち特定方向の偏光成分のみを光センサーで検知して出力信号を得、
前記変調の信号を参照信号として前記出力信号を位相敏感検波して復調信号Ｙを得、
前記偏光方向Ｘから離散的に選択したｎ個の偏光信号に対応する磁場強度Ｘi(ｉは２〜ｎの整数。)および前記偏光信号Ｘiに対応するｎ個の復調信号Ｙi(Ｘiは２〜ｎの整数。)から得られるｎ個の計測点Ｐi(Ｘi,Ｙi)より旋光度を算出することを特徴とする旋光度計測方法。
【請求項４】  前記磁場強度を離散的にｎ個の磁場強度に変化させることを特徴とする請求項３記載の旋光度計測方法。
【請求項５】  前記ｎが３以上で、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi,Ｙi)を、Ｘiを基準変数、Ｙiを従属変数として最小２乗計法の原理に基づいて直線回帰処理し、式（１）：
Ｙ＝Ａ＋Ｂ×Ｘ                              （１）
（式中、Ｙは復調信号を示す変数、Ａは算出された定数、Ｂは算出された定数、Ｘは偏光方向を示す変数である。）に示す回帰直線を算出し、前記回帰直線のＡ、Ｂおよび所定のＹからＸを算出し、前記Ｘより前記被検試料の旋光度を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の旋光度計測方法。
【請求項６】  前記Ｂが所定の最小値以上または所定の最大値以下である場合に計測結果が有効であると判定することを特徴とする請求項５記載の旋光度計測方法。
【請求項７】  前記Ｂの所定の最大値が、計測対象になり得る被検溶液のうち最大透過率を有する被検溶液を計測した場合に算出されるＢであることを特徴とする請求項６記載の旋光度計測方法。
【請求項８】  前記計測点Ｐiと前記回帰直線との適合具合から、計測結果の信頼性を評価することを特徴とする請求項６記載の旋光度計測方法。
【請求項９】  前記計測点Ｐiと前記回帰直線との適合具合を、式（２）：
Ｃ＝Σ（δｉ）2                                 （２）
（式中、δi＝Ｙi−Ａ−Ｂ×Ｘi）、ｉは１〜ｎの整数、Σはｉが１〜ｎまでの総和である。）で示される偏差平方和Ｃを指標として判断することを特徴とする請求項８記載の旋光度計測方法。
【請求項１０】  前記計測点Ｐiと前記回帰直線との適合具合を、式（３）：              Ｄ＝Ｃ／Σ（Ａ＋Ｂ×Ｘi）2                  （３）
で示されるＤを指標として判断することを特徴とする請求項８記載の旋光度計測方法。
【請求項１１】  前記計測点Ｐiと前記回帰直線との適合具合を、式（４）：
Ｒ＝｛Σ（Ｘi−ｘ）×（Ｙi−ｙ）｝／
｛Σ（Ｘi−ｘ）2×Σ（Ｙi−ｙ）2｝1/2  （４）
（式中、ｘ＝（ΣＸi）／ｎ、ｙ＝（ΣＹi）／ｎ）で示される相関係数Ｒを指標として判断することを特徴とする請求項８記載の旋光度計測方法。
【請求項１２】  前記指標が所定の最大値以下および／または最小値以下の場合に、計測結果が有効であると評価することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の旋光度計測方法。
【請求項１３】  前記ｎが２で、前記２個の計測点Ｐ1(Ｘ1,Ｙ1)およびＰ2（Ｘ2，Ｙ2）を結ぶ直線を、式（５）：
Ｙ＝Ｅ＋Ｆ×Ｘ                              （５）
（式中、Ｙは復調信号を示す変数、Ｅは算出された定数、Ｆは算出された定数、Ｘは偏光方向を示す変数である。）に基づいて算出し、前記直線のＥ、Ｆおよび所定のＹよりＸを算出し、前記Ｘより前記被検試料の旋光度を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の旋光度計測方法。
【請求項１４】  前記Ｆが所定の最小値以上または所定の最大値以下である場合に計測結果が有効であると判定することを特徴とする請求項１３記載の旋光度計測方法。
【請求項１５】  前記Ｆの所定の最大値が、計測対象になり得る被検溶液のうち最大透過率を有する被検溶液を計測した場合に算出されるＦであることを特徴とする請求項１４記載の旋光度計測方法。
【請求項１６】  計測結果が有効でないと評価された場合に、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)のうち少なくとも１個の計測点Ｐiを再度計測し、再度計測した計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)に基づいて旋光度を計測し、再度の計測結果が有効と評価されるまで前記計測を繰り返すことを特徴とする請求項６〜１２、１４または１５記載の旋光度計測方法。
【請求項１７】  再度計測の回数が所定の回数を超えた場合は、計測行為を停止して前記被検溶液の旋光度計測を停止することを特徴とする請求項１６記載の旋光度計測方法。
【請求項１８】  計測結果が有効でないと評価された場合に、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)のうち少なくとも１個の計測点Ｐiを再度計測し、前記再度の計測において、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)以外の少なくとも１個の計測点Ｐj(Ｘj，Ｙj)（ただし、（Ｘj≠Ｘi））を計測することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の旋光度計測方法。
【請求項１９】  前記被検溶液が尿であって、請求項１〜１８のいずれかに記載の旋光度計測方法を用いて前記尿の旋光度を計測し、前記尿の自然旋光性物質の濃度を計測することを特徴とする尿検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液の溶質の同定、純度検定、濃度決定等に用いる旋光度計測方法および尿検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旋光計は、果糖、ショ糖およびグルコースなどの水溶液濃度を検知する旋光検知型糖度計として用いられている。また、特に尿中のグルコースおよび蛋白質などの自然旋光性物質の濃度を検査することもできることから、試験紙などの消耗品が不要な尿検査装置としての普及が期待されている。
ここで、従来の旋光計の一例の構成を図７に示す。この旋光計は、被検試料中の自然旋光性物質により発現する旋光が、光ファラデー効果、すなわち磁気旋光によりうち消される（補償される）ときの当該磁気旋光の旋光角（いわゆる補償値）に基づいて、自然旋光の大きさ、すなわち旋光角を求めるものである。
【０００３】
前記旋光計において、ナトリウムランプ、バンドパスフィルタ、レンズおよびスリットなどによって構成される略平行光を投射する光源１４は、例えば波長５８９ｎｍのナトリウムのＤ線からなる略平行光を投射する。偏光子１５は、光源１４の投射光のうち特定の振動面を有する成分のみを透過させる。
被検試料を保持するサンプルセル１６は、互いに対向した一対の透明な透過面を有し、光源１４が投射した光が内部を透過するような構造を有している。検光子１７は、サンプルセル１６を透過した光のうち特定の振動面を有する成分のみを透過させる。偏光子１５の透過軸および検光子１７の透過軸のなす相対角度Θは、π／２に固定される。
【０００４】
光センサー１８は、光源１４の投射光のうち検光子１７を透過した成分を検出する。ファラデーセル１９は、信号発生器２３が出力した変調信号およびコンピュータ２２が出力した制御信号に基づいて、光源１４の投射した光の振動面を変調しかつ制御する光変調器の役割を果たす。ファラデーセル１９は、ファラデーセルドライバ２０により駆動する。
また、ロックインアンプ２１は、信号発生器２３が出力した変調信号を参照信号として、光センサー１８の出力信号を位相敏感検波する。コンピュータ２２は、制御信号とロックインアンプ２１の出力信号に基づいて、サンプルセル１６に収容された被検溶液による旋光角を算出する。
以上のように、ファラデーセルにより振動面の角度を掃引することで、他の振動面変調手段を用いた装置に比べて簡素化および小型化が可能になる。
【０００５】
以下に、この従来の旋光計の原理を説明する。
まず、ファラデーセル１９によって、偏光方向が振幅＝δ、角周波数ωで変調される。このとき、光センサー１８に到達する光の強度Ｉは式（６）：
Ｉ＝Ｔ×Ｉ0×（ＣＯＳ（Θ−α＋β＋δ×ＳＩＮ（ω×ｔ）））2  （６）
（式中、Ｔは被検試料の透過率、Ｉ0は被検試料への入射光強度、Θは偏光子１５と検光子１７の光軸の相対角度、αは被検試料の旋光度、βはファラデーセル１９によって回転された角度、ｔは時間である。）で示される。なお、サンプルセルおよび検光子の透過および参照損失は無視している。
【０００６】
式（６）においては、Θ＝π／２に固定されているので、次の式（７）：
Ｉ＝Ｔ×Ｉ0×（ＳＩＮ（β−α＋δ×ＳＩＮ（ω×ｔ）））2    （７）
が導出される。
ここで、β−α＝０の場合、即ち旋光による偏光方向の回転角度をファラデーセル１９による回転角度が補償したとき、式（７）は式（８)：
Ｉ＝（１／２）×Ｔ×Ｉ0×（１−ＣＯＳ（２×δ×ＳＩＮ（ω×ｔ）））
＝（１／２）×Ｔ×Ｉ0×（１−（Ｊ0（２×δ）
＋２×Ｊ2（２×δ）×ＣＯＳ（２×ω×ｔ）
＋・・・・)）                    （８）
（ただし、Jｎ（ｘ）はｎ次のベッセル関数である。）が得られる。
【０００７】
この式（８）から、この場合、Ｉには変調周波数成分ωが含まれないことがわかる。これを、近似的に考えると、即ち、被検試料の旋光度および変調の振幅を小さく｜β−α｜≪１、δ≪１とすると、式（７）は次の式（９）：
Ｉ≒Ｔ×Ｉ0×（β−α＋δ×ＳＩＮ（ω×ｔ））2
＝Ｔ×Ｉ0×（（β−α）2＋２×（β−α）×δ×ＳＩＮ（ω×ｔ）
＋（δ×ＳＩＮ（ω×ｔ））2）
＝Ｔ×Ｉ0×（（β−α）2＋２×（β−α）×δ×ＳＩＮ（ω×ｔ）
＋（δ2／２×（１−ＣＯＳ（２×ω×ｔ））））            （９）
【０００８】
これより、光センサーの出力信号Ｉには、角周波数０（直流）、ω、および２×ωの各信号成分が存在することがわかる。このＩを変調信号を参照信号として用いてロックインアンプで位相敏感検波すると、角周波数ω成分、すなわち式（１０）：
Ｓ＝Ｔ×Ｉ0×２×（β−α）×δ                     （１０）
に示すＳを取り出すことができる。
このＳはβ＝αの場合にのみゼロになり、ゼロのときのＳが消光点を示している。ファラデーセル１９によって偏光を回転、すなわちβを制御して、Ｓがゼロになるときのβが旋光度αである。式（８）で考えた場合も同様で、β＝αのとき、Ｉを位相敏感検波したときの出力信号はゼロになる。したがって、Ｓがゼロになるように、βを制御して、このときのβから旋光度αを求める。
【０００９】
以上のように、光の振動面の角度を変調することによって、この変調周波数成分の信号Ｓのみを光源強度、電源の揺らぎおよび輻射などのノイズから分離して、選択的に取り出すことができ、Ｓ／Ｎ比が高い信号を得ることができる。この信号Ｓから、正確に消光点を見出すことができ、旋光角αを高精度で求めることができる。同時に、偏光方向を制御することで、大規模な機械的機構は不要になる。
【００１０】
一方、尿中のグルコースおよび蛋白質などの従来の検査方法としては、試薬などを尿に浸し、これの呈色反応を分光測定機などによって観測する方法があった。ただし、この方法では、試験紙等の消耗品が必要であった。しかし、上記の高精度旋光計で尿の旋光度を測定すると、尿中の旋光性物質であるグルコースおよび蛋白質などの低濃度で存在している物質の旋光度を検知することができ、これからそれらの濃度を算出できる。これによって、消耗品無しで尿のグルコース、蛋白質濃度の検査が可能になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような方式においては、Ｓがゼロになるようにβを制御する際に、サンプルセル中の略平行光の光路中に泡およびほこりなどの微小粒子が存在していると、フィードバックループが安定せず、計測結果が得られるまで時間を有することがあり、計測時間が安定しない。
さらに、Ｓがゼロになるようにβを制御するためにフィードバックループを構築するので、βを連続的に変化させることが望ましかった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の問題点を考慮して、泡およびほこりなどの微小粒子の影響を受けにくく、計測時間が一定で、信頼性が高い旋光度計測方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検試料に偏光方向が既知の光を入射させ、前記被検試料から出射した光の偏光方向を検知し、入射光と出射光の偏光方向の差より、前記被検試料中での偏光方向の回転角度を計測する旋光度計測方法であって、前記入射光の偏光方向Ｘを変化および変調させ、前記被検試料を透過した光のうち特定方向の偏光成分のみを光センサーで検知して出力信号を得、前記変調の信号を参照信号として前記出力信号を位相敏感検波して復調信号Ｙを得、前記偏光方向Ｘから離散的に選択したｎ個の偏光信号Ｘi(ｉは２〜ｎの整数。)および前記偏光信号Ｘiに対応するｎ個の復調信号Ｙi(ｉは２〜ｎの整数。)から得られるｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)より旋光度を算出することを特徴とする旋光度計測方法に関する。
この場合、入射光の偏光方向Ｘを離散的にｎ個の偏光信号Ｘiに変化させることも好ましい。
【００１３】
また、本発明は、自然旋光性物質および磁気旋光性物質を含む被検試料に磁場を印加するとともに偏光方向が既知の光を入射させ、前記被検試料から出射した光の偏光方向を変化および変調させ、前記自然旋光性物質に起因した旋光方向の変化量と磁場の印加により発現した旋光方向の変化量とが所定の関係になるときの前記磁場の大きさに基づいて、前記被検試料の旋光度を算出する旋光度計測方法にも応用できる。
【００１４】
この場合、前記磁場を印加することによって入射光の偏光方向Ｘを変化および変調し、前記被検試料を透過した光のうち特定方向の偏光成分のみを光センサーで検知して出力信号を得、前記変調の信号を参照信号として前記出力信号を位相敏感検波して復調信号Ｙを得、前記偏光方向Ｘから離散的に選択したｎ個の偏光信号に対応する磁場強度Ｘi(ｉは２〜ｎの整数。)および前記偏光信号Ｘiに対応するｎ個の復調信号Ｙi(Ｘiは２〜ｎの整数。)から得られるｎ個の計測点Ｐi(Ｘi,Ｙi)より旋光度を算出する。
また、前記磁場強度を離散的にｎ個の磁場強度に変化させることも好ましい。
【００１５】
前記ｎが３以上の場合は、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi,Ｙi)を、Ｘiを基準変数、Ｙiを従属変数として最小２乗計法の原理に基づいて直線回帰処理し、式（１）：
Ｙ＝Ａ＋Ｂ×Ｘ                              （１）
（式中、Ｙは復調信号を示す変数、Ａは算出された定数、Ｂは算出された定数、Ｘは偏光方向を示す変数である。）に示す回帰直線を算出し、前記回帰直線のＡ、Ｂおよび所定のＹからＸを算出し、前記Ｘより前記被検試料の旋光度を算出するのが好ましい。
また、前記Ｂが所定の最小値以上または所定の最大値以下である場合に計測結果が有効であると判定するのが好ましい。
前記Ｂの所定の最大値は、計測対象になり得る被検溶液のうち最大透過率を有する被検溶液を計測した場合に算出されるＢであるのが好ましい。
【００１６】
また、前記計測点Ｐiと前記回帰直線との適合具合から、計測結果の信頼性を評価するのが好ましい。
前記計測点Ｐiと前記回帰直線との適合具合は、式（２）：
Ｃ＝Σ（δｉ）2                                 （２）
（式中、δi＝Ｙi−Ａ−Ｂ×Ｘi）、ｉは１〜ｎの整数、Σはｉが１〜ｎまでの総和である。）で示される偏差平方和Ｃ、式（３）：
Ｄ＝Ｃ／Σ（Ａ＋Ｂ×Ｘi）2            （３）
で示されるＤ、および／または式（４）：
Ｒ＝｛Σ（Ｘi−ｘ）×（Ｙi−ｙ）｝／
｛Σ（Ｘi−ｘ）2×Σ（Ｙi−ｙ）2｝1/2  （４）
（式中、ｘ＝（ΣＸi）／ｎ、ｙ＝（ΣＹi）／ｎ）で示される相関係数Ｒを指標として判断することが好ましい。
【００１７】
前記指標が所定の最大値以下および／または最小値以下の場合に、計測結果が有効であると評価するのが好ましい。
具体的には、前記Ｃおよび／もしくはＤが所定の最大値以下である場合、ならびに／または前記Ｒが所定の最小値以上である場合に、計測結果が有効であると評価するのが好ましい。
【００１８】
一方、前記ｎが２の場合は、前記２個の計測点Ｐ1(Ｘ1，Ｙ1)およびＰ2（Ｘ2，Ｙ2）を結ぶ直線を、式（５）：
Ｙ＝Ｅ＋Ｆ×Ｘ                              （５）
（式中、Ｙは復調信号を示す変数、Ｅは算出された定数、Ｆは算出された定数、Ｘは偏光方向を示す変数である。）に基づいて算出し、前記直線のＥ、Ｆおよび所定のＹよりＸを算出し、前記Ｘより前記被検試料の旋光度を算出するのが好ましい。
【００１９】
この場合も、前記Ｆが所定の最小値以上または所定の最大値以下である場合に計測結果が有効であると評価するのが好ましい。
前記Ｆの所定の最大値は、計測対象になり得る被検溶液のうち最大透過率を有する被検溶液を計測した場合に算出されるＦであるのが有効である。
【００２０】
上記方法においては、計測結果の有効性が低いと評価された場合および／または計測結果が有効でないと評価された場合に、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)のうち少なくとも１個の計測点Ｐiを再度計測し、再度計測した計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)に基づいて旋光度を計測し、再度の計測結果が有効と評価されるまで前記計測を繰り返すのが好ましい。
【００２１】
例えば、再度計測した結果に基づき、式（１）または式（５）で示される回帰直線または直線を算出し、同時に前記Ｂ、Ｆ、Ｃ、Ｄおよび／またはＲを算出して、前記ＢもしくはＦが所定の最小値以上、前記ＢもしくはＦが所定の最大値以下、前記ＣおよびＤが所定の最大値以下、ならびに／または前記Ｒが所定の最小値以上である場合に、計測結果が有効であると評価するのが好ましい。
また、再度計測の回数が所定の回数を超えた場合は、計測行為を停止して前記被検溶液の旋光度計測を停止するのが好ましい。
【００２２】
より具体的には、再度の計測を行う場合、（１）前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)のうち少なくとも１個の計測点Ｐiを再度計測する工程、（２）再度計測した結果に基づき、式（１）または式（５）で表される回帰直線または直線を算出する工程、（３）前記Ｂ、Ｆ、Ｃ、Ｄおよび／またはＲを算出する工程、（４）計測の有効性を判定する工程、ならびに（５）工程（４）により計測結果が有効でないと判定された場合に、計測結果が有効と判断されるまで工程（１）〜（４）を繰り返す工程を行い、工程（４）での有効と評価された計測結果をもって、前記被検溶液の旋光度を得、工程（４）での繰り返し数が所定の回数を超えた場合は、計測行為を停止して前記被検溶液の旋光度計測を停止するのが好ましい。
【００２３】
また、計測結果の有効性が低いと評価された場合および／または計測結果が有効でないと評価された場合に、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)のうち少なくとも１個の計測点Ｐiを再度計測し、前記再度の計測において、前記ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi，Ｙi)以外の少なくとも１個の計測点Ｐj(Ｘj，Ｙj)（ただし、（Ｘj≠Ｘi））を計測するのも好ましい。
【００２４】
また、本発明は、前記被検溶液として尿を用いれば、上記旋光度測定方法を用いて前記尿の旋光度を計測し、前記尿の自然旋光性物質の濃度を計測することを特徴とする尿検査方法とすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、被検試料に偏光方向が既知の光を入射させ、前記被検試料から出射した前記光の偏光方向を検知し、入射光の偏光方向と出射光の偏光方向との差より、前記被検試中での偏光方向の回転角度を計測する旋光度計測方法に関する。
そして、この方法において、前記被検試料に入射する光の偏光方向Ｘを連続的または離散的に変化させ、同時に前記被検試料に入射する光の偏光方向を変調し、前記被検試料を透過した光のうち特定方向の偏光成分のみを光センサーで検知し、得られる出力信号を、偏光方向の変調信号を参照信号として位相敏感検波して復調信号Ｙを得て、前記Ｘと前記Ｙの関係から旋光度を算出する。
【００２６】
具体的には、前記偏光方向Ｘから離散的にｎ個を選択したＸ1、Ｘ2、・・・Ｘn（Ｘiと表現）と、各Ｘiに対する復調信号ＹをＹiとして、ｎ個の計測点Ｐi(Ｘi,Ｙi)から旋光度を算出する旋光度計測方法である。
さらに、上記旋光角測定方法において被検溶液として尿を用いれば、尿中の自然旋光性物質の濃度を有効に検出する尿検査方法を提供することができる。
【００２７】
ここで、本発明を実施するために用いることのできる計測装置について説明する。図１は本発明を実施するために用いる計測装置の一例の構成図である。図１に示す装置においては、半導体レーザモジュール１が、例えば波長７８０ｎｍ、強度３．０ｍＷの略平行光２を投射する。
偏光子３は、紙面に平行な偏光成分の光のみを透過する。ファラデーセル４は、光ファラデー効果によって略平行光２の偏光方向を変調しながら掃引する。
【００２８】
また、被検試料を収容するサンプルセル５において、実質光路長は例えば５０ｍｍに設定する。検光子６は、紙面にほぼ垂直な偏光成分の光のみを透過するに設定されている。光センサー７は、検光子６を透過した略平行光２を検出する。
また、前記装置は、光センサー７の出力を増幅するプリアンプ８、変調信号電流及び掃引電流をファラデーセル４に注入することができるファラデーセルドライバー９、ファラデーセルドライバー９に変調信号を供給する信号発生器１０、ファラデーセルの変調信号を参照信号としてプリアンプ８の出力を位相敏感検波するロックインアンプ１１を具備する。
【００２９】
このロックインアンプ１１の出力信号が復調信号であり、式（９）のＳに相当する。したがって、ロックインアンプ１１の出力信号は、ファラデーセルドライバーの掃引電流に対して、原理的には１次直線を示す。
また、コンピューター１２は、ファラデーセルドライバー９に掃引電流信号を供給しつつ、ロックインアンプ１１の出力、すなわち復調信号を記録解析して、旋光度を算出する。
以下に、図面を参照しながら本発明の実施例についてより具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００３０】
【実施例】
《実施例１》
図１に示す計測装置において、波長７８０ｎｍ、強度３．０ｍＷの略平行光２を投射し、サンプルセル５の実質光路長を５０ｍｍに設定し、以下のように純水および濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の旋光度を計測した。
なお、本実施例において、純水の場合は、ファラデーセルへの注入電流が０．０Ａのとき、濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の場合は、ファラデーセルへの注入電流が０．０５１Ａのとき、それぞれロックインアンプ１１の出力信号、すなわち復調信号がゼロになるように設定した。これらの注入電流を基準とした。
【００３１】
まず、ファラデーセル４に、振幅０．００１Ａ、周波数１．３ＫＨｚの変調電流を注入しつつ、電流を−０．０６Ａから０．０６Ａまで６０秒間で掃引した。このときの、注入電流とロックインアンプ１１の出力、すなわち復調信号との関係を図２の実線に示す。●は純水の場合、■はグルコース水溶液の場合の結果である。図２は、実施例１における注入電流と復調信号との関係を示すグラフである。
なお、ロックインアンプの時定数は、以下のように設定した。まず、掃引時間に比べて充分に短く、変調周期よりも大きい３ｍＳ程度にして、注入電流を掃引して復調信号との関係、すなわち図２の実線を得た。そして、時定数を次第に大きくして、図２の実線を得ながら、この実線が先に得られた実線から外れる直前の時定数を確認する。
【００３２】
ここで、外れるとは、傾きが小さくなることを意味する。これらの工程を経ることで、掃引に要した時間に対して最も高いＳ／Ｎ比を達成することができる。ここでは、時定数を１００ｍＳに設定した。
図２の実線は、原理的には式（１０）で示されるように直線であるはずだが、実際は各種ノイズが重畳され、直線からは外れる。この実線より、復調信号がゼロになる注入電流Ｘ０を読み取ると、純水およびグルコース水溶液に対して、それぞれ、Ｘ0≒−０．００２（Ａ）、Ｘ0≒０．０５（Ａ）となる。
また、注入電流が−０．０４Ａ、０Ａおよび０．０４Ａのときの３点を選択点とし、これらの注入電流と復調信号を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2002131223.tif 000001
【００３４】
ここで、注入電流を基準変数Ｘi、復調信号を従属変数Ｙiとして最小２乗法の原理に基づいて直線回帰処理し、純水およびグルコース水溶液に対してそれぞれ式（１１）：
Ｙ≒０．００３３３＋２０×Ｘ                （１１）
および式（１２）：
Ｙ≒−１．０１＋１９．９×Ｘ                （１２）
で示される回帰直線を得た。これらを破線で図２に示す。
これらの回帰直線より、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、純水およびグルコース水溶液に対して、それぞれＸ0≒−０．０００１６７（Ａ）、Ｘ0≒０．０５０８（Ａ）であった。これらの値が旋光度を示し、実線を読み取った数値よりも設定した真の数値に近く、図２の実線を読み取るよりも計測精度が向上する。
【００３５】
つぎに、表１に示すデータに基づき、式(２)、式（１１）および式（１２）を用いて偏差平方和Ｃを求めたところ、純水およびグルコース水溶液に対して、それぞれＣ≒３．２７×１０-3、Ｃ≒１．２２×１０-2であった。
これらの値がそれぞれ式（１１）および式（１２）で示される回帰直線との適合具合の指標になる。すなわち、このＣが小さいほど回帰直線への適応具合が大きいことを意味する。
【００３６】
つぎに、グルコース水溶液を計測している際に、略平行光２の光路中に泡およびほこりなどの微小粒子が水溶液中に侵入して、復調信号に大きなノイズが混入した場合のデータを表２に示す。
【００３７】
【表２】
2002131223.tif 000002
【００３８】
表２は、注入電流が−０．０４Ａ付近でノイズが混入して、Ｘ1＝−０．０４のときの復調信号Ｙ1のみにノイズが重畳した場合のデータである。このとき、回帰直線は式（１３）：
Ｙ≒−１．０８＋２２．４×Ｘ                （１３）
のようになる。式（１３）で示される回帰直線より、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、グルコース水溶液に対してＸ0≒０．０４８２（Ａ）となった。この値が、旋光度を示すことになるが、式（１２）より算出した値と異なり、ノイズ混入よる誤差が増大する悪影響が表れている。
【００３９】
このとき、表２に示すデータに基づき、式(２)および式（１３）を用いて偏差平方和Ｃを求めたところ、Ｃ≒８．６２×１０-2であった。このＣは、表１に示すデータに基づいて式（１２）より求めたＣよりも大きく、回帰直線への適応具合が小さいことを意味している。
この偏差平方和Ｃが所定の数値より大きい場合、例えば所定の最大値を２．０×１０-2とすると、Ｃ≦２．０×１０-2の場合に計測を有効と評価することができる。言い換えるとＣ＞２．０×１０-2の場合は、計測結果を無効と判定することで、ノイズの混入を検知することができ、精度が低い計測結果を見つけることができる。
【００４０】
多くの泡を混入させて計測を無効と判定したとき、つぎのように再度グルコース水溶液を計測した。注入電流の選択点を、−０．０４Ａ、０Ａおよび０．０４Ａとすると、表１に示すものと同じＹ1、Ｙ2およびＹ3が得られた。これらから当然に式（１２）が得られ、Ｃ≒１．２２×１０-2となった。
これは、所定の最大値＝２．０×１０-2以下のため、計測を有効と判定できた。
【００４１】
なお、本実施例においては、１回再度計測することで、有効な計測結果が得られたが、有効な結果が得られるまで、再計測することができる。この際、この再計測を繰り返す回数の、最大回数を所定値として設定して、これを超える時は、計測行為を停止するよう設定しておくことで、無限ループを防止できて実用的である。
上述のように、注入電流のうち最低３点を選択して基準変数Ｘiとし、これに対応する復調信号を従属変数Ｙiとして最小２乗法の原理に基づいて直線回帰処理して回帰直線が得て、これより復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出でき、これにより旋光度をより高精度に計測することができる。
【００４２】
また、式(２)を用いて偏差平方和Ｃを算出し、この偏差平方和Ｃが所定の最大値以下である場合、計測結果が有効であると判定することにより、泡およびほこりなどの微小粒子の影響やノイズによる誤差が大きな計測結果を見つけることができる。
ここで、この無効と判定された場合、有効と判定される計測結果が得られるまで、再度計測することで、信頼性を確保できた計測結果をえられる確実性が増し、効率的である。泡およびほこりなどの微小粒子が浮遊している場合は、このように計測を繰り返すことで、信頼性が高い有効と判定される結果がいずれ得られる。
【００４３】
ただし、泡およびほこりなどの微小粒子が非常に多い場合は、この再計測を繰り返す回数の、最大回数を所定値として設定して、これを超えるときは、計測行為を停止するよう設定しておくことで、計測時間を限定でき実用的である。さらに、万が一の無限ループを防止できて実用的である。
以上のように、本実施例によれば、旋光度を高精度に計測することができ、かつ信頼性が高い計測結果が得られる確実性が増し、その実用的効果は極めて大きい。
【００４４】
《実施例２》
本発明の実施例２を、図３および図４を用いて説明する。図３は本実施例において用いた計測装置の構成図であり、符号１〜３および６〜１２は、図１に示す計測装置におけるものと同じである。
被検試料を収容するサンプルセル１３には、被検試料に略平行光２の伝搬方向に磁場を印加できるようにソレノイドコイルを巻き、実質光路長を５０ｍｍとした。これは、被検試料の光ファラデー効果を用いて、ソレノイドコイル流す電流を変調しながら制御することによって、略平行光２の偏光方向を変調しながら制御するためである。なお、このように被検試料自身のファラデー効果によって、旋光度を計測する方式の基本原理は、特願平０７−３１０７５９号明細書に記載されている。
【００４５】
このサンプルセル１３に、ファラデーセルドライバー９によって、変調信号電流および制御電流を注入した。
図３に示す計測装置においても、図１に示す計測装置と同様に、ロックインアンプ１１の出力信号が復調信号であり、式（１０）のＳに相当する。したがって、ロックインアンプ１１の出力信号は、ファラデーセルドライバー９の制御電流に対して、原理的には１次直線を示す。
【００４６】
図３に示す計測装置を用いて、以下のように純水、ならびに濃度が１０００ｍｇ／ｄｌおよび２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の旋光度を計測した。
なお、本実施例においては、純水の場合はサンプルセルのソレノイドコイルへの注入電流が０．０２Ａのとき、濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の場合はサンプルセルのソレノイドコイルへの注入電流が１．０１Ａのとき、濃度が２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の場合はサンプルセルのソレノイドコイルへの注入電流が２．００Ａのとき、それぞれロックインアンプ１１の出力信号、すなわち復調信号がゼロになるように設定した。これらを基準とした。
【００４７】
まず、ソレノイドコイル１３に、振幅０．００１Ａ、周波数１．３ＫＨｚの変調電流を注入しつつ、電流を１．５Ａ間隔で１秒ごとに離散的に、−１．５Ａ、０．０Ａ、および１．５Ａと変化させた。この際、ロックインアンプの時定数は１００ｍＳに設定した。
これら各注入電流に設定直後から、復調信号がある値に漸近して変化しなくなるまでの時間、すなわち時定数の７〜８倍以上の時間経過後である１秒経過時のロックインアンプ１１の出力信号を、この注入電流に対する復調信号として図４および表３に示す。
図４において、○は純水、●は濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液、■は濃度が２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の復調信号を示す。
【００４８】
【表３】
2002131223.tif 000003
【００４９】
ここで、注入電流を基準変数Ｘi、復調信号を従属変数Ｙiとして最小２乗法の原理に基づいて直線回帰処理すると、純水、濃度が１０００ｍｇ／ｄｌおよび２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対して、それぞれ式（１４）：
Ｙ≒０．００８６７＋０．１９８×Ｘ          （１４）
、式（１５）：
Ｙ≒−０．１９３＋０．１９６×Ｘ            （１５）
および式（１６）：
Ｙ≒−０．３６８＋０．２０５×Ｘ            （１６）
で示される回帰直線が得られた。
【００５０】
これらの回帰直線を用いて、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、純水、濃度が１０００ｍｇ／ｄｌおよび２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対して、それぞれＸ0≒−０．０４３８（Ａ）、Ｘ0≒０．９８５（Ａ）、Ｘ0≒１．８０（Ａ）となった。これらが、旋光度を示す。
つぎに、表３に示すデータに基づき、式（４）、式（１４）、式（１５）および式（１６）を用いて相関係数Ｒを求めると、純水、濃度が１０００ｍｇ／ｄｌおよび２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対して、それぞれＲ≒０．９９６、Ｒ≒０．９９９およびＲ≒０．９９１であった。
これらが、式（１４）、式（１５）および式（１６）で表される回帰直線との適合具合の指標になる。すなわち、このＲが１に近いほど回帰直線への適応具合が大きいことを意味する。
【００５１】
ここで、設定された復調信号がゼロになるときの注入電流と、式（１４）、式（１５）および式（１６）で表される回帰直線から算出された注入電流との差ΔＸ0を求めた。純水、濃度が１０００ｍｇ／ｄｌおよび２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対して、それぞれΔＸ0＝−０．０６３８（Ａ）、ΔＸ0＝−０．０２５（Ａ）、ΔＸ0＝−０．２（Ａ）であった。したがって、Ｒが１に近いほど、ΔＸ0が０に近く、計測の精度が高いことがわかる。
【００５２】
この相関係数Ｒが所定の最小値以上のとき、例えばＲ≧０．９９５のとき、計測を有効と評価する。言い換えると＜０．９９５の場合は、計測結果を無効と判定することで、精度が低い計測結果を見つけることができ、計測結果の精度を確保することができる。
ここで、無効と判定された濃度が２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対して再度計測した。このとき、簡単のため、注入電流Ｘi＝０．０（Ａ）のときを計測した。これは、計測を停止している状態においては、ソレノイドコイルへの注入電流はゼロのため、これのインダクタンスを考慮すると、最も短時間に所定の注入電流の到達させれるからである。上記と同様に計測すると、復調信号Ｙi＝−０．３５（Ｖ）であった。
【００５３】
表３に示すデータに基づき、Ｘi＝−１．５および１．５とこれらに対するＹiより回帰直線を算出すると、式（１７）：
Ｙ≒−０．３７８＋０．２０５×Ｘ            （１７）
が得られた。これらを用いて、相関係数Ｒを算出すると、Ｒ≒０．９９７となった。これで、Ｒ≧０．９９５となり、計測を有効と判定できた。
また、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、この濃度１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対してＸ0≒１．８４（Ａ）となった。これらが、旋光度を示す。これより、ΔＸ0＝−０．１６（Ａ）となり、最初の計測よりも精度が向上したことがわかる。このように、再度計測して、Ｒが１に近づくほど、ΔＸ0が０に近づき、精度が向上する。
【００５４】
上述のように、注入電流を離散的に最低３点に変化させ、これらを基準変数Ｘiとし、これに対応する復調信号を従属変数Ｙiとして最小２乗法の原理に基づいて直線回帰処理して回帰直線が得て、これより復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出でき、これにより旋光度をより高精度に計測することができる。
さらに、式（４）を用いて相関係数Ｒを算出し、この相関係数Ｒが所定の最小値以上であるとき、計測結果が有効であると判定することにより、ノイズによる誤差が大きな計測結果を見つけることができる。
【００５５】
ここで、相関係数Ｒが所定の最小値以下である計測結果に対しては、少なくとも１個の注入電流に対する復調信号を再度計測して、これと前回の計測値と組み合わせて再度回帰直線を算出して、相関係数Ｒも再度算出する。
この相関係数Ｒが所定の最小値以上であれば、有効な計測結果とする。このように、再度計測することで、効率的に有効な計測結果を得ることができる。
【００５６】
また、従来の技術のようにＳがゼロになるように、β（注入電流に相当）を制御するためにβ（注入電流に相当）を連続的に変化する必要がなく、回路の構成が容易になる。
さらに、本実施例の場合は、回帰直線から外挿することで復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ０を算出するので、復調信号が０になるような電流を実際に注入する必要はなく、計測できる被検試料の濃度範囲を大きく設定できる。
【００５７】
なお、実施例１の場合は、ロックインアンプの時定数に比べて、注入電流を掃引する全体の時間を充分大きくする必要がある。このため、本実施例と同程度のＳ／Ｎ比を確保するためには本実施の形態よりも大きな計測時間を要する。
本実施例は、計測する離散点に対する電流を注入し始めてから復調信号を確定するまでの時間をロックインアンプの時定数よりも大きく（７〜８倍）設定すればよく、計測時間を短縮できる。
【００５８】
以上のように、本実施例によれば、旋光度を広い濃度範囲において高精度に、かつ短時間に計測することができる。
さらに、誤差の大きな計測結果を検出することにより精度を確保することができ、また、再度計測することで、有効な計測結果を効率的に得ることができ、その実用的効果は極めて大きい。
【００５９】
《実施例３》
本実施例においては、計測時間の短縮のため、注入電流を離散的に２点を設定して、これらをＸ1、Ｘ2とし、これに対応する復調信号をそれぞれＹ1、Ｙ2として直線を算出した。この直線より復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出でき、これにより旋光度をより高精度に計測することができた。なお、本実施例においては、図３に示す計測装置を用いた。
さらに、実施例２と同様に、純水の場合はサンプルセルのソレノイドコイルへの注入電流が０．０２（Ａ）のとき、濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の場合は１．０１（Ａ）のとき、濃度が２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の場合は２．００（Ａ）のとき、ロックインアンプ１１の出力信号、すなわち復調信号がゼロになるように設定した。これらを基準とした。
【００６０】
実施例２と同様に、ソレノイドコイル１３に、振幅＝０．００１（Ａ）、周波数１．３ＫＨｚの変調電流を注入した。ここで、注入電流を−１．５（Ａ）に設定して１秒経過した時点で、離散的に１．５（Ａ）まで変化させて１秒経過させた。各注入電流（Ｘ1＝−１．５、Ｘ2＝１．５）に設定したとときから、１秒経過した時点のロックインアンプの出力信号を復調信号（Ｙ1、Ｙ2）とした。
ここで、ロックインアンプの時定数は１００ｍＳに設定した。濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液を計測したときの計測値を表４に示す。
【００６１】
【表４】
2002131223.tif 000004
【００６２】
表４より、式（１８）：
Ｙ≒−０．１９３＋０．１９８×Ｘ            （１８）
で表される直線が得られる。
この直線より、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、この濃度１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対して、Ｘ0≒０．９７５（Ａ）となった。これらが、旋光度を示す。
ここで、設定された復調信号がゼロになるときの注入電流と式（１８）に示す直線から算出された注入電流との差をΔＸ0とすると、ΔＸ0＝−０．０３５（Ａ）となった。
このように、２計測点で計測しても、この程度の精度で計測できることもある。このときの、注入電流と復調信号の関係を図５の●に示す。
【００６３】
ただし、２計測点の場合、式(４)を用いて相関係数Ｒを算出しても、この相関係数Ｒはすべて１になるため、計測結果の判定には使用できない。
例えば、サンプルセルへ濃度が１０００ｍｇ／ｄｌグルコース水溶液を入れ替えて計測した場合のデータを表５に示す。ここでは泡が混入しており、注入電流が１．５Ａのとき、この泡が光路に侵入して妨害した例である。このときの注入電流と復調信号との関係を図５の○に示す。
【００６４】
【表５】
2002131223.tif 000005
【００６５】
表５から、式（１９）：
Ｙ≒−０．２３５＋０．１６３×Ｘ            （１９）
で表される直線が得られる。
この直線より、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、この濃度１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対して、Ｘ0≒１．４４（Ａ）となった。これが、旋光度を示す。
ここで、設定された復調信号がゼロになるときの注入電流と式（１８）に示す直線から算出された注入電流との差をΔＸ0とすると、ΔＸ0＝−０．４３（Ａ）となった。
【００６６】
上述のように、表４に示すデータを用いた場合よりも誤差が大きくなったが、Ｒでは検出することはできない。式（１９）において、注入電流が１．５Ａのとき、泡が光路に侵入することで透過率が低下しているので、これがＸの係数（＝０．１６３）に反映している。実際、式（１８）では、Ｘの係数が０．１９８であり、この違いは明白である。ここで、Ｘの係数の所定の最小値が０．１８として、この最小値以上であるときに有効とすると、式（１８）は有効であるが、式（１９）は有効でないことになる。
【００６７】
このように、Ｘの係数が所定の最小値以上の場合を有効であるとすることで、泡が光路に侵入することなどによって発生したノイズによる誤差が大きな計測結果を見つけることができる。そして、計測の信頼性を確保することができる。
ここで、Ｘの係数が所定の最小値以上でない場合は、実施例２と同様に再度少なくとも１点を計測して、この計測値より直線を再度算出する。そして、この直線のＸの係数より再度有効性を判定する。これを有効な計測結果が得られるまで繰り返す。
【００６８】
ここで、上述の実施例においては、再度計測する際には、最初に計測した際と、同じ注入電流での復調信号を計測値とした。すなわち、最初のＸiの内の少なくとも１つのＸi（注入電流）を再度計測した。
しかし、再度計測する際には、必ずしも最初のＸi内から注入電流を選択する必要はなく、再度計測する際には、別途Ｘi（注入電流）を設定してもよい。
例えば、再度計測する際には、注入電流Ｘi＝０．０（Ａ）のときを計測する。これは、計測を停止している状態においては、ソレノイドコイルへの注入電流はゼロのため、これのインダクタンスを考慮すると、最も短時間に所定の注入電流の到達させることができ、計測時間の短縮に有利だからである。また、同じ注入電流に対して定常的に発生する動作不良などがノイズの原因である場合は、このように、最初とは異なった注入電流で計測することで、無効な計測を回避できることがあるからである。
【００６９】
このように、再度計測する際には、最初に計測する際とは、異なる注入電流で計測して、この計測値と最初の計測値とから、直線または回帰直線を算出して、これらのＸの係数などから有効性を評価することができる。これより有効な計測結果を効率的に得ることができる。
【００７０】
以上のように本実施の形態によれば、２点で計測することで、計測時間の短縮が可能になった。例えば、本実施例では、約２秒間で計測できる。さらに、誤差の大きな計測結果を検出することにより精度を確保することができ、また、再度計測することで、有効な計測結果を効率的に得ることができ、その実用的効果は極めて大きい。
なお、本実施の形態では、２点で計測して得られた直線のＸに対する係数で、有効性を判定する例を示したが、実施例２のように３点以上を計測して、回帰直線を作成して、これのＸに対する係数で判定しても同様の効果が得られる。
【００７１】
《実施例４》
本実施例においては、実施例２において用いた図３に示す計測装置を用い、被検溶液として尿の旋光度を計測し、グルコース濃度、すなわち尿糖を検査した。
これらの尿は、あらかじめ尿分析装置によって、グルコース濃度が４５０ｍｇ／ｄｌと計測された尿１、およびグルコース濃度が６５５ｍｇ／ｄｌと計測された尿２であった。また、いずれも尿中蛋白質であるアルブミンの濃度が１０ｍｇ／ｄｌ以下と判定された。
【００７２】
これら尿１および２の旋光度を計測した結果を図６および表６に示す。図６には、実施例２で示した純水および濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の結果も同時に示した。
ここで、実施例２と同様に、注入電流を基準変数Ｘi、復調信号を従属変数Ｙiとして最小２乗法の原理に基づいて直線回帰処理し、尿１に対して式（２０）：
Ｙ≒−０．０９２４＋０．１８５×Ｘ          （２０）
および式（２１）：
Ｙ≒−０．０４８５＋０．０８０３×Ｘ        （２１）
で表される回帰直線が得られた。
【００７３】
【表６】
2002131223.tif 000006
【００７４】
これらの回帰直線より、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、尿1および２に対してそれぞれ、Ｘ0≒０．４９９（Ａ）、Ｘ0≒０．６０４（Ａ）となった。これらが、旋光度を示し、これから式（２２）：
Ｃｏ＝(Ｘ0-Ｘ0(ＧＬ０))×１０００/(Ｘ0(ＧＬ１０００)-Ｘ0（ＧＬ０））
＝(Ｘ0−０．０２)×１０００/０．９９（ｍｇ／ｄｌ）
（２２）
（式中、Ｘ0(ＧＬ０)は純水に対する復調信号が０になるように設定された注入電流、Ｘ0(ＧＬ１０００)は濃度が１０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液に対する復調信号が０になるように設定された注入電流である。）によってグルコース濃度Ｃｏを算出すると、尿１のグルコース濃度、すなわち尿糖値ＵＧ１≒４８４（ｍｇ／ｄｌ）、尿２の尿糖値ＵＧ２≒５９０（ｍｇ／ｄｌ）となった。これから、尿１の方が高い精度で計測できたことがわかる。
【００７５】
この計測精度と偏差平方和ＣおよびＤ、相関係数Ｒとの関係を示すために、式（２）、式（３）および式（４）を用いて、純水、濃度が１０００（ｍｇ／ｄｌ）のグルコース水溶液、尿１および２の偏差平方和ＣおよびＤ、相関係数Ｒを、表６に示されたデータ、式（１４）、式（１５）、式（２０)および式（２１）より求めた。結果を表７に示す。
【００７６】
【表７】
2002131223.tif 000007
【００７７】
表７から、尿１の方が尿２よりＲが１に近く、精度が高いことを示すしていることがわかる。Ｃは小さいほど精度が高いことを示すが、各復調信号の絶対値が小さいほど、Ｃは小さくなってしまう傾向があり、復調信号の絶対値が大きく異なる被検試料間の計測結果の精度を比較するには不向きである。
したがって、本実施例のように復調信号の絶対値が大きく違う場合は、Ｄのように復調信号の絶対値で補正した数値を用いたほうが、復調信号の絶対値に関係ないので好都合である。実際、表７に示すように、尿２のＣのほうが尿１のＣよりも小さいが、尿１のほうが精度がよい。これは、尿２のほうが透過率が低く、復調信号の絶対値が小さかったためである。
【００７８】
この場合でも、ＤおよびＲは精度の指標となる。本実施例でも同様に、Ｃ、Ｄ、Ｒおよび／またはＸの係数であるＢまたはＦを用いて判定し、有効でないと判定された場合は、再度少なくとも１点を再度計測するとことで、計測の信頼性を確保しつつ、効率的に、有効な計測値を得ることができる。
以上のように本実施例によれば、ＤまたはＲを用いることで、透過率の影響などによる復調信号の絶対値の違いが大きい被検試料間の計測結果も精度の判定も行えることがわかる。また、誤差の大きな計測結果を無効とすることができ、その実用的効果は極めて大きい。
また、試験紙などの消耗品を使用することなく、アルブミン濃度が正常値の尿のグルコース濃度を検査することができ、効果が大きい。
【００７９】
《実施例５》
本実施例においては、図３で示される計測装置を用い、実施例２と同じ設定で、濃度が２０００ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液を計測した。本実施例は、注入電流が１．５Ａのときに、大きな浮遊粒子が光路中に侵入し、透過光が実質的にゼロになり、復調信号もゼロになった例である。この結果を表８に示す。
【００８０】
【表８】
2002131223.tif 000008
【００８１】
この表８に示すデータに基づいて、実施例２と同様に回帰直線を算出すると、式（２３）：
Ｙ≒−０．３４０＋０．２３３×Ｘ            （２３）
が得られる。式（２３）で示される回帰直線より、復調信号Ｙがゼロになる注入電流Ｘ0を算出すると、Ｘ0≒１．４６（Ａ）となったる。これらが、旋光度を示す。
式（４）を用いて、式（２３）から相関係数Ｒを求めると、Ｒ≒０．９９９となった。これらが回帰直線との適合具合の指標になる。すなわち、このＲが１に近いほど回帰直線への適応具合が大きいことを意味する。
【００８２】
つぎに、設定された復調信号がゼロになるときの注入電流と式（２３）に示す回帰直線から算出された注入電流との差をΔＸ0とすると、ΔＸ0＝−０．５４となった。
ここで、実施例２の式（１６）より算出されたＲ≒０．９９１、ΔＸ0＝−０．２（Ａ）と比べると、式（２３）の方がＲがより１に近いが、誤差、すなわちΔＸ0の絶対値が大きいことがわかる。この現象は、浮遊粒子が光路に侵入するタイミングと、注入電流の相対位置の関係で発生する。
このように、浮遊粒子が光路に侵入する場合でも、タイミングと注入電流の相対位置が異なれば、この誤差が相関係数Ｒに反映することがある。例えば、注入電流が０（Ａ）のときに、浮遊粒子が光路に侵入した場合は、ここでの復調信号がほぼ０になり、Ｒが１から離れるため、誤差の増大を検知することができる。
【００８３】
浮遊粒子によるノイズなどによる誤差の増大は、相関係数Ｒ、Ｃ、Ｄに反映されない場合がある。したがって、有効性の判定をＣ、Ｄおよび／またはＲのみで行うと、誤差が大きい計測結果を有効と判定してしまう不具合が起こり得る。
そこで、Ｘの係数の所定の最大値を設定して、この最大値以下のときに、有効と判定するという条件を追加することで、不具合を回避することができる。
この所定の最大値として、計測対象となりうる被検溶液のうち、透過率が最大な被検溶液に対して得られる、Ｘの係数Ｂ、Ｆを用いると合理的である。なぜなら、原理上、透過率が最大な被検溶液に対するＸの係数よりも、大きな係数が得られることは、あり得ないからである。すなわち、式（１０）から明らかなように、被検溶液への入射光強度（Ｉ0）および変調振幅（δ）が一定の場合、Ｘの係数は、被検溶液の透過率（Ｔ）で、一意的に決定されるからである。
【００８４】
したがって、大きな浮遊粒子による妨害が観測されなかった式（１４）、式（１５）および式（１６）などから、所定の最大値を０．２１と設定すると、式（２３）は有効と判定されず、妨害を検知できる。言い換えると、Ｂ、ＦなどのＸの係数が０．２１より大きい場合は、計測結果を無効と判定することで、精度が低い計測結果を見つけることができ、計測結果の精度を確保することができる。
なお、計測点が２点の場合も、直線を算出してこのＸの係数Ｆ（傾きに相当）に対する所定の最大値を設定しても同様に動作させることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路の構成が容易で、計測時間が一定で、計測結果の精度がわかりこれにより結果の有効か無効かを判定でき、さらに有効な計測結果を効率的に得ることができる。これにより、高信頼性、小型、低価格の尿検査方法を実現でき、その実用的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を実施するために用いる計測装置の一例の構成図である。
【図２】
実施例１における注入電流と復調信号との関係を示すグラフである。
【図３】
本発明を実施するために用いる他の計測装置の構成図である。
【図４】
実施例２におけるドライブ電流と復調信号との関係を示すグラフである。
【図５】
実施例３におけるドライブ電流と復調信号との関係を示すグラフである。
【図６】
実施例４におけるドライブ電流と復調信号との関係を示すグラフである。
【図７】
従来の旋光計の一例の構成図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ
２  略平行光
３  偏光子
４  ファラデーセル
５  サンプルセル
６  検光子
７  光センサー
８  プリアンプ
９  ファラデーセルドライバー
１０  信号発生器
１１  ロックインアンプ
１２  コンピューター