(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂と、
合成吸着剤と、
前記イオン交換樹脂及び前記合成吸着剤を通過した尿に含まれる旋光性物質の濃度を前記旋光性物質の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、
前記光学測定部の測定結果を連続的に監視する制御部と、を有し、
前記制御部は、測定結果の監視に基づいて、前記イオン交換樹脂の交換能が飽和していること判別する、
ことを特徴とする光学測定装置。
【請求項２】
イオン交換樹脂と、
合成吸着剤と、
前記イオン交換樹脂及び前記合成吸着剤を通過した尿に含まれる旋光性物質の濃度を前記旋光性物質の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、
前記光学測定部の測定結果を連続的に監視する制御部と、
前記イオン交換樹脂を再生液によって再生させるための再生部と、を有し、
前記制御部は、測定結果の監視に基づいて、前記イオン交換樹脂の前記再生液による再生状態を判別する、
ことを特徴とする光学測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記再生液の量を制御する、請求項２に記載の光学測定装置。
【請求項４】
イオン交換樹脂と、
前記イオン交換樹脂を通過した試料を一時的に保持するための保持セルと、
前記イオン交換樹脂を通過した試料を光学測定のために保持する測定容器と、
前記測定容器内の試料の成分濃度を前記成分の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、
前記試料が通過した後の前記イオン交換樹脂の色を検出するための検出部と、
前記保持セルに保持された試料を再度イオン交換樹脂を通過させるために送液する第１の送液手段と、
前記保持セルに保持された試料を前記測定容器に送液するための第２の送液手段と、
を有することを特徴とする光学測定装置。
【請求項５】
第１のイオン交換樹脂と、
前記第１のイオン交換樹脂を通過した試料を一時的に保持するための第１の保持セルと、
第２のイオン交換樹脂と、
前記第２のイオン交換樹脂を通過した試料を一時的に保持するための第２の保持セルと、
前記第１又は、第１及び第２のイオン交換樹脂を通過した試料を光学測定のために保持する測定容器と、
前記測定容器内の試料の成分濃度を前記成分の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、
前記試料が通過した後の前記第１及び第２のイオン交換樹脂の色を検出するための検出部と、
前記第１の保持セルに保持された試料を第２のイオン交換樹脂を通過させるために送液する第１の送液手段と、
前記第１の保持セルに保持された試料を前記測定容器に送液するための第２の送液手段と、
前記第２の保持セルに保持された試料を前記測定容器に送液するための第３の送液手段と、
を有することを特徴とする光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋光性物質の濃度を測定する光学測定装置に関し、特に、イオン交換樹脂で前処理された試料中の旋光性物質の濃度を、高精度に測定することができる光学測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料中の旋光性物質の濃度を測定する手段として、試料に光線を入射してその旋光度より濃度を求める方式が知られている。例えばグルコース濃度を測定する方法としては、ＧＯＤ法などの酵素を用いた酵素法が知られている。ＧＯＤ法では、電極を試料に接触させる必要がある事、及び測定原理上、測定回数に限度がある事から、一定期間ごとのメンテナンス、装置の一部の交換、緩衝液の追加などの処置を行う必要がある。
【０００３】
これに対して、光線を用いる旋光度測定方式では、直接試料に触れることなく測定することが可能であるため、比較的長い期間、特にメンテナンス等を必要とせず測定が可能である。ここで、その期間は、光源の寿命及び試料セルの汚れなどに依存する。
【０００４】
また、旋光度などを用いる光学的な方式では測定に際して、被験者が尿などの試料に触れる危険性もなく、無自覚で測定可能という利点もある。
【０００５】
旋光度より試料中の旋光性物質の濃度を求める方法の原理は、以下の式（１）に基づく。
θ（λ）＝α（λ）・ｃ・Ｌ                            （１）
ここで、θ（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光度、α（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光性物質の比旋光度、ｃは試料中における旋光性物質の濃度、Ｌは試料の光路長である。式１において、比旋光度α（λ）は旋光性物質固有の係数であるので、（光線の波長λや温度によって変化する値ではあるが）濃度測定前に既知の値である。また、試料の光路長Ｌも同様に濃度測定前に既知の値である。従って、試料に光線を入射したときの旋光度θ（λ）を測定することにより、旋光性物質の濃度ｃを求めることができる。
【０００６】
また、旋光度は、直線偏光を試料に入射させ、試料を通過した光線を検光子へ入射させ、検光子を透過した光線をフォトダイオードなどの受光素子に入射し、光電変換によって得られた信号を用いて求める。
【０００７】
すなわち、偏光子の透過軸に対する検光子の透過軸の傾きをφとし、試料の旋光度をβとすると、受光素子で受光する光強度Ｉは、以下の式（２）に基づいて求めることができる。
Ｉ＝Ｔ×Ｉ0ｃｏｓ2（φ−β）                        （２）
ここで、Ｔは試料、偏光子及び検光子の反射や吸収による減衰の全てを考慮した透過率を表し、Ｉ0は入射光の強度を表す。式２から理解できるように、光強度Ｉは、φが変化することによって変化し、回転角度π（ｒａｄ）毎に極小点が得られる。よって、φを変化させたときの光強度Ｉを測定することによって、試料の旋光度βを求めることができる。
【０００８】
ここで、φを変化させる方法としては、偏光子又は検光子を回転させる方法が考えられる。しかしながら、偏光子又は検光子を回転させる方法では、機械的動作が必要となってしまうため、装置が比較的大型になるという問題があった。そこで、旋光子としてファラデー素子（例えば、特許文献１参照。）や液晶素子を用い、電気的に偏光面を変調する方法がある。
【０００９】
直線光を旋光させるために液晶素子を使用した例としては、液晶素子とλ／４板を組み合わせたセナーモント旋光器がある。また、可変電圧印加可能な３つの液晶素子を光照射方向に対して直列に配置させ、より自由度の高い光変調を可能とした装置がある（例えば、特許文献２参照。）。さらに、従来の機械的な動作部を無くし、液晶素子の光学特性を用いた光学測定装置がある（例えば、特許文献４参照。）。さらに、液晶素子による位相変調を周期的に行うことにより高精度で安定した測定が可能な装置もある（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
また、試料として尿を考えた場合でも、その旋光性を測定することにより、尿成分の検出を行うことが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
図２５は、上記の光学系を示している。
【００１２】
図２５において、レーザダイオードなどの光源２１より出射された光線はコリメートレンズ２２でコリメートされて平行光となり、偏光子２３により垂直方向に振動する直線偏光となる。偏光子２３を透過した直線偏光は、液晶素子３１により垂直に対して＋４５度方向又は−４５度方向の偏光成分が位相変調される。液晶素子３１では、液晶分子の長軸が＋４５度方向又は−４５度方向に揃っている（ホモジニアス配向）。液晶素子３１を透過した透過光は、楕円偏光となり、その楕円率は液晶素子３１へ印加される電圧によって変化する。
【００１３】
液晶素子３１を透過した透過光は、ビームスプリッタ２４により反射光と直進光に分岐される。直進光は垂直軸方向に軸を持つλ／４板２６Ａに入射し、直線偏光となる。この時、直線偏光の偏光方向は、液晶素子３１を透過した光線の楕円率に依存するため、液晶素子３１に印加した電圧によって変化する。従って、液晶素子３１によって直線偏光の偏光方向の変調が可能となる。偏光方向が変調した直線偏光が、被検試料に入射すると、試料の旋光度に応じて未知の変位量だけ旋光する。試料を透過した光線は、λ／４板２６Ｂに入射し、再び楕円偏光に変換され、検光子２７Ａに入射する。この時、検光子２７Ａは、光線の内、検光子２７Ａの透過軸方向の成分のみを透過する。検光子２７Ａを透過した透過光は、受光素子２９Ａに入射し、受光素子２９Ａにおいて電気信号に変換される。
【００１４】
ビームスプリッタ２４で分岐された反射光は、試料を透過せず、検光子２７Ｂに入射する。検光子２７Ｂを透過した透過光は、受光素子２９Ｂに入射し、受光素子２９Ｂにおいて電気信号に変換される。
【００１５】
受光素子２９Ａからの信号と受光素子２９Ｂからの信号との差は、検光子２７Ａに入射する前の楕円偏光と検光子２７Ｂに入射する前の楕円偏光との差異分（即ち、試料を透過する際の旋光度分）に相当する。従って、受光素子２９Ａからの信号と受光素子２９Ｂからの信号との差から試料の旋光度を測定することができ、試料の旋光度から試料の濃度を検出することができる。
【００１６】
上記の方法により旋光度を求めることは可能だが、実際の測定試料は、目的とする旋光性成分以外の旋光性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（比旋光度２３°）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。グルコースの分子量（１８０）とビタミンＣの分子量（１７６）は似通っていることから、分子の大きさで分離するのは困難である。
【００１７】
なお、尿成分の検査方法として、試験紙を用いる方法が一般的に行われている。これは、検査項目に応じた試薬を塗布された試験紙を用い、紙コップ等に尿を採り、これに試験紙を浸し、化学反応による試薬の色の変化から、尿成分の分析を行うものである。色の変化の検出としては、目視によるものと、光センサーによる検出方法がある。
【００１８】
さらに、尿糖の測定には、酵素電極法が用いられ、グルコースオキシダーゼ（GOD）により、尿中のグルコースが化学反応を起こし、その際に発生する電流を測定し、尿糖値を定量するものがある。
【００１９】
【特許文献１】特開平９−１４５６０５号公報（図１）
【特許文献２】特開平７−２１８８８９号公報（図３）
【特許文献３】特開２００２−２７７３８７号公報（図３）
【特許文献４】特開２００１−３５６０８９（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、本発明は、従来技術による問題点を解消することを可能とする光学測定装置を提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、試料の前処理のためにイオン交換樹脂を設け、より高精度な濃度を測定することを可能とする光学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】
【００２２】
本発明に係る光学測定装置は、イオン交換樹脂と、イオン交換樹脂を通過した試料の成分濃度を成分の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、を有することを特徴とする。
【００２３】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂を再生又は洗浄させるための再生部を有することが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、再生部はアルカリイオン水によってイオン交換樹脂を再生することが好ましく、水道水からアルカリイオン水を生成するためのアルカリイオン水生成部を有することがさらに好ましい。
【００２５】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、再生部は酸性水によってイオン交換樹脂を再生することが好ましく、水道水から酸性水を生成するための酸性水生成部を有することがさらに好ましい。
【００２６】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、再生部は、水道水によってイオン交換樹脂を洗浄することが好ましい。
【００２７】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂は、交換可能に取りつけられており、弱塩基性イオン交換樹脂であることが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、合成吸着剤を有し、光学測定部は、合成吸着剤及びイオン交換樹脂を通過した試料の測定を行うことが好ましい。
【００２９】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂は、透明な窓部を有するカラム内に充填されていることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂の色を検出するための検出部を有することが好ましい。
【００３１】
本発明に係る光学測定装置は、イオン交換樹脂と、イオン交換樹脂を通過した試料を一時的に保持するための保持セルと、イオン交換樹脂を通過した試料を光学測定のために保持する測定容器と、測定容器内の試料の成分濃度を前記成分の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、試料が通過した後の前記イオン交換樹脂の色を検出するための検出部と、保持セルに保持された試料を再度イオン交換樹脂を通過させるために送液する第１の送液手段と、保持セルに保持された試料を測定容器に送液するための第２の送液手段とを有することを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る光学測定装置は、第１のイオン交換樹脂と、第１のイオン交換樹脂を通過した試料を一時的に保持するための第１の保持セルと、第２のイオン交換樹脂と、第２のイオン交換樹脂を通過した試料を一時的に保持するための第２の保持セルと、第１又は、第１及び第２のイオン交換樹脂を通過した試料を光学測定のために保持する測定容器と、測定容器内の試料の成分濃度を成分の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、試料が通過した後の前記第１及び第２のイオン交換樹脂の色を検出するための検出部と、第１の保持セルに保持された試料を第２のイオン交換樹脂を通過させるために送液する第１の送液手段と、第１の保持セルに保持された試料を測定容器に送液するための第２の送液手段と、第２の保持セルに保持された試料を測定容器に送液するための第３の送液手段とを有することを特徴とする。
【００３３】
本発明に係る光学測定装置は、イオン交換樹脂と、イオン交換樹脂を通過した試料に含まれる旋光性物質の濃度を旋光性物質の光学特性に基づいて測定するための光学測定部と、光学測定部の測定結果を連続的に監視する制御部とを有することを特徴とする。
【００３４】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、制御部は、測定結果が定常状態になった場合に、定常状態時の測定結果を用いて旋光性物質の濃度を求めることが好ましい。
【００３５】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、制御部は、測定結果の監視に基づいて、イオン交換樹脂の交換能が飽和していること判別することが好ましい。
【００３６】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、試料は尿であり、旋光性物質は尿糖であることが好ましい。
【００３７】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂が、陰イオン交換樹脂、混床イオン交換樹脂、又は陽イオン交換樹脂であることが好ましい。
【００３８】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂を再生液によって再生させるための再生部を有し、制御部は、測定結果の監視に基づいて、イオン交換樹脂の再生液による再生状態を判別することが好ましい。
【００３９】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、制御部は、再生液の量を制御することが好ましい。
【００４０】
本発明に係る光学測定装置は、便座又は便器に設けられていることを特徴とする。
【００４１】
本発明による光学測定装置は、光特性によって溶液の成分濃度を測定し、イオン交換樹脂を備え、溶液はイオン交換樹脂を通過した後、光学系によって溶液の成分濃度が測定されることを特徴とする。
【００４２】
さらには、光学測定装置はイオン交換樹脂がアルカリイオン水によって再生されればメンテナンスフリーとなり、より効果的である。特に、イオン交換樹脂が、弱塩基性イオン交換樹脂である場合は応用範囲が広い。対象液体が尿であり、便座または便器に設けられれば特にその効果は大きい。
【００４３】
イオン交換樹脂が交換可能であれば使用後に交換することができる。また、イオン交換樹脂を再生するための再生液が便座または便器に設けられており、アルカリイオン水を発生する装置又は酸性水を発生する装置が便座または便器に設けられていれば、イオン交換樹脂を再生できるので、トイレ内でスムーズに使用できる。イオン交換樹脂を水道水で洗浄し、その後、アルカリイオン水で再生すれば、長期にわたりその機能を使用できる。同様に、イオン交換樹脂を水道水で洗浄した後、酸性水で再生すれば、長期にわたりその機能を使用できる。
【００４４】
試料中の旋光性物質による旋光度を測定することにより試料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、例えば尿糖測定の場合は、サプリメントの摂取などにより排泄される尿中のビタミンＣを除去するために弱塩基性陰イオン交換樹脂を通過させた後に光学測定を行う。弱塩基性陰イオン交換樹脂には、還元性の強いビタミンＣは選択的に樹脂に吸着されるが、グルコースは吸着されないことから、弱塩基性陰イオン交換樹脂を通過させるとビタミンＣが除去された尿糖測定が行える。
【００４５】
また、ＯＨ型の弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生のために、再生液は用いずに水道水から整水器によって生成されるアルカリイオン水を利用する。すなわち、家庭や職場等のどこにでも配備されている水道水を利用することにより再生液が不要となる。このことは特に便座や便器に、本発明に係る光学測定装置が設けられた場合において、補充液が不要となるのでメンテナンスの上で効果大である。さらには、Ｈ型の弱酸性陽イオン交換樹脂に対する再生液としては水道水から整水器によって生成される酸性水を利用する。
【００４６】
本発明に係る光学測定装置では、試料をイオン交換樹脂を通過させた後に旋光度測定することにより、目的の成分以外の旋光性成分を取り除くことができるので、高精度の光学測定が可能となる。
【００４７】
また、本発明に係る光学測定装置では、弱塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂の再生のために、予め用意された再生液を用いるのではなく、水道水から整水器によって生成されるアルカリイオン水又は酸性水を利用するので、準メンテナンスフリーとなる。このことは、水周りに近い便座や便器に本発明に係る光学測定装置が設けられた場合において特に有効である。
【００４８】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、試料中のイオンが除去されることにより、試料保持部の汚れが軽減され、光透過量が失われることが少なく、洗浄の軽減化にもつながる。
【００４９】
本発明に係わる光学測定装置では、試料中の測定対象物質の旋光度測定を妨げる妨害物質をイオン交換樹脂によって除去する手段を有し、イオン交換樹脂を通過した試料の旋光度を連続的に監視する監視手段を備えられていることを特徴とする。
【００５０】
また、監視手段によって監視される旋光度が一定の状態になったことを感知する感知手段を有し、監視される旋光度が定常状態になったことを感知手段が感知してから試料中の測定対象物質の濃度を測定することが好ましい。
【００５１】
また、監視手段によって監視される旋光度からイオン交換樹脂の交換能が飽和していることを感知手段が感知することが好ましい。
【００５２】
また、イオン交換樹脂の交換能が飽和していることを感知手段が感知したのちに、監視される旋光度が定常状態になったことを感知手段が感知してから試料中に含まれる旋光性物質の濃度を測定することが好ましい。
【００５３】
また、本発明の光学測定装置における試料は尿であり、測定対象物質が尿糖である場合により有用である。
【００５４】
また、イオン交換樹脂が、陰イオン交換樹脂、混床イオン交換樹脂、又は陽イオン交換樹脂であることが好ましい。
【００５５】
また、監視手段により、測定に必要な試料量をフィードバック制御によって管理することが好ましい。
【００５６】
また、本発明の光学測定装置における連続測定により、イオン交換樹脂の再生終了をフィードバック制御によって管理することが好ましい。
【００５７】
尿の旋光度を測定することにより尿糖値を測定する光学測定装置において、尿糖以外の旋光性物質の除去にイオン交換樹脂は有用である。しかし、イオン交換樹脂を湿潤させている保存液によって試料である尿が希釈されることを原因とする精度低下を防ぐ必要がある。そこで、イオン交換樹脂を通過した試料の旋光度を連続的に監視する監視手段を備え付けることで常に旋光度変化を監視し、定常状態の旋光度を感知した後に濃度測定を行うことにより、高精度の尿糖濃度測定が可能となる。
【００５８】
本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂を備え、旋光度監視手段及び感知手段を付加することにより、精度良く濃度測定ができる。
【００５９】
また、本発明に係る光学測定装置では、連続的監視手段及び旋光度測定により、試料のイオン交換前の旋光度も測定できるため、イオン交換後の旋光度からイオン交換前の旋光度を減算することで、尿糖以外の旋光性物質の旋光度測定を行うことも可能となる。
【００６０】
また、本発明に係る光学測定装置では、連続的な監視手段によって、測定に必要な試料量の制御管理を行うことが可能となる。
【００６１】
また、本発明に係る光学測定装置では、連続的な監視手段によって、イオン交換樹脂の再生終了を制御管理することが可能となる。
【００６２】
本発明に係る光学測定装置は、イオン交換膜からなる隔膜により複数の領域に分割し、領域にイオン交換樹脂を充填し、領域内部に電極を有し、電圧を印加するイオン除去手段と、イオン除去手段を通過した試料の旋光度を測定する旋光度測定手段とを備えることを特徴とする。
【００６３】
また、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂が、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混床からなることが好ましい。
【００６４】
また、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換膜からなる隔膜により仕切られる試料室と廃液室を有し、試料室、または試料室及び廃液室の両方にイオン交換樹脂を充填し、試料室、または廃液室に電極を有し、電圧を印加するイオン除去手段と、イオン除去手段を通過した試料の旋光度を測定する旋光度測定手段とを備えることを特徴とする。
【００６５】
また、本発明に係る光学測定装置では、隔膜に陰イオン交換膜を用い、試料室に陰極及び陰イオン交換樹脂を有することが好ましい。
【００６６】
また、本発明に係る光学測定装置では、隔膜に陽イオン交換膜を用い、試料室に陽極及び陽イオン交換樹脂を有することが好ましい。
【００６７】
また、本発明に係る光学測定装置では、電極と試料室と廃液室の断面形状が、同心円状となっていることが好ましい。
【００６８】
また、本発明に係る光学測定装置では、陰イオン交換樹脂を充填するイオン除去部と、陽イオン交換樹脂を充填するイオン除去部からなるイオン除去手段を備え、試料が２つのイオン除去部を直列に通過することが好ましい。
【００６９】
また、本発明に係る光学測定装置では、試料中の妨害物質を廃棄する液体と旋光度測定手段の温調を行う液体を兼用し、２つの液体間で熱交換を行い、試料の温度を旋光度測定手段の温度と一致させることが好ましい。
【００７０】
また、本発明に係る光学測定装置では、試料中のイオン化した妨害物質をイオン除去手段により除去し、イオン除去手段を通過した試料の旋光度を測定することにより、所望の物質の濃度を測定することができる。例えば、尿を試料として考えた場合、尿中のアミノ酸を除去し、尿糖の定量を行うことができる。
【００７１】
また、本発明に係る光学測定装置では、イオン除去手段に充填するイオン交換樹脂として、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混床を用いた場合、イオンの正負に関わらず、イオンの除去が可能である。
【００７２】
また、また、本発明に係る光学測定装置では、イオン除去手段に電極を設け、電圧を印加すると、陰極では、還元反応が起こり、陽極では、酸化反応が生じる。電極材質や試料中に溶解しているイオン種類にもよるが、白金電極を用い、溶液中にＣｌ-イオンがない場合、陰極では、Ｈ+イオンが還元され、Ｈ2となり、陽極では、ＯＨ-イオンが酸化され、Ｏ2が発生する。この結果、陰極では、アルカリ性、陽極では酸性にｐＨが傾き、ｐＨの調節が可能であり、両性イオンである各種アミノ酸をイオン化することができる。
【００７３】
例えば、イオン除去手段を隔膜で２つの領域に分割し、各々の領域にそれぞれ、陰極と陽極を設け、陰極側には、陰イオン交換樹脂を、陽極側には陽イオン交換樹脂を充填しておけば、電圧を印加し、陰極側がアルカリ性にｐＨが傾くと、両性イオンであるアミノ酸は、陰イオン化し、陰イオン交換樹脂により吸着することができる。また、陽極側では、酸性にｐＨが傾き、アミノ酸は陽イオン化し、陽イオン交換樹脂により吸着することができる。
【００７４】
さらに、本発明に係る光学測定装置では、電界印加により、吸着されたイオンが移動し、隔膜を通してイオンの排出を行うことができ、イオン交換樹脂の再生を行うことができる。また、隔膜としてイオン交換膜を用いれば、排出するイオンと極性が逆のイオンの侵入を防ぐことができ、且つイオン交換樹脂の再生も行い、連続的な妨害物質の除去が可能となる。
【００７５】
このように、本発明に係る光学測定装置では、電界を印加することにより、ｐＨを調節し、妨害物質をイオン化し、イオン交換樹脂で吸着・除去するとともに、イオン交換樹脂の再生も行い、連続的な妨害物質の除去が可能となる。
【００７６】
また、本発明に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂に吸着されたイオンを排出する廃液と、旋光度を測定するセンサー部を温調する温調液を兼用し、試料と廃液間で熱交換を行い、同一の温度にする場合、試料をセンサー部に導いたときの、温度変化が生じず、温度変化による旋光度の測定誤差を防ぐことができ、安定した高精度の濃度測定が可能である。
【００７７】
このように、本発明に係る光学測定装置では、旋光度を測定するセンサー部に試料を導く前に、イオン除去手段を透過させてやることにより、妨害物質の除去が可能となり、所望の物質の濃度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
以下、図面を用いて本発明に係る光学測定装置について説明する。
【００７９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【００８０】
図１において、採尿容器１は尿を採取するための容器であり、電磁弁２は採尿容器１とイオン交換樹脂部３の間に設けられ、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３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５は、イオン交換樹脂部３と測定容器５５の間をつないで尿を通す。電磁弁６は、測定容器５５と導管７の間に設けられ、尿に測定後に開く。導管７は、測定し終わった尿を排出する。光学系５０は旋光度測定するための装置であり、図６に示した光学系と同様な構成には同じ番号を付した。
【００８１】
尿が採尿容器１に溜まると、電磁弁２が開き、尿はイオン交換樹脂部３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３中の弱塩基性陰イオン交換樹脂に除去される。この時発生すると考えられる反応を以下の化学式（３）に示す。
R−N+CH3・C2H4OH−OH- + C5O4H7−COOH  →
R−N+CH3・C2H4OH−O-OC−C5O4H7 + H2O        （３）
ここで、Ｒは高分子基体であるスチレンやジベニルベンゼン共重合体（ＤＶＢ）を示す。
【００８２】
さらに、尿は導管５を通って測定容器５５に溜まり、光学系５０にて以下に示すような旋光度測定が行われる。
【００８３】
レーザダイオード２１から出射した光束は、レンズ２２でコリメートされ、平行光となる。平行光は、偏光子２３により、垂直方向から４５°傾斜した方向に振動する直線偏光になる。偏光子２３を透過した透過光は、液晶素子３１は、水平方向もしくは垂直方向に液晶分子の長軸が揃ったホモジニアス配向の液晶素子である。液晶素子３１では、電圧を印加することによって液晶分子が立ち、液晶分子の長軸方向の屈折率が変化するので、位相変調を行うことができる。
【００８４】
ここで、液晶素子３１により、一方の偏光成分のみに位相変調を加えると、直交する偏光成分同士で干渉を生じさせることになる。
【００８５】
液晶素子３１を透過した透過光は、ビームスプリッタ２４により反射光と直進光に分岐される。直進光は垂直軸方向に軸を持つλ／４板２６Ａに入射し、直線偏光となる。この時、直線偏光の偏光方向は、液晶素子３１を透過した光線の楕円率に依存するため、液晶素子３１に印加した電圧によって変化する。従って、液晶素子３１によって直線偏光の偏光方向の変調が可能となる。偏光方向が変調した直線偏光が、被検試料に入射すると、試料の旋光度に応じて未知の変位量だけ旋光する。試料を透過した光線は、λ／４板２６Ｂに入射し、再び楕円偏光に変換され、検光子２７Ａに入射する。この時、検光子２７Ａは、光線の内、検光子２７Ａの透過軸方向の成分のみを透過する。検光子２７Ａを透過した透過光は、受光素子２９Ａに入射し、受光素子２９Ａにおいて電気信号に変換される。
【００８６】
ビームスプリッタ２４で分岐された反射光は、試料を透過せず、検光子２７Ｂに入射する。検光子２７Ｂを透過した透過光は、受光素子２９Ｂに入射し、受光素子２９Ｂにおいて電気信号に変換される。
【００８７】
受光素子２９Ａからの信号と受光素子２９Ｂからの信号との差は、検光子２７Ａに入射する前の楕円偏光と検光子２７Ｂに入射する前の楕円偏光との差異分（即ち、試料を透過する際の旋光度分）に相当する。従って、受光素子２９Ａからの信号と受光素子２９Ｂからの信号との差から試料の旋光度を測定することができ、試料の旋光度から試料の濃度を検出することができる。
【００８８】
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が除去されているため、この尿の旋光度はほぼグルコース濃度に依存する。測定が終了すると、第２の電磁弁６が開き、尿は導管７を通って排出される。
【００８９】
本実施形態では、尿中のビタミンＣを除去した後に尿糖を光学測定することを説明した。しかしながら、本発明に係る光学測定装置を果実の糖分測定等に用いてもよく、測定対象を尿に限定するものではない。また、除去成分をビタミンＣとし測定成分をグルコースとしたが、除去成分はビタミンＣに限定されるものではなく、アミノ酸等を除去成分としても良い。さらに、イオン交換樹脂として弱塩基陰イオン交換樹脂を用いたが、それに限定されるものではなく、強塩基陰イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン樹脂、強酸性陽イオン樹脂等を用いることができる。さらに、必要に応じてこれらのイオン交換樹脂を混在して用いてもよい。
【００９０】
本実施形態では、イオン交換樹脂部３に試料を通液させる方法を採用した。しかしながら、イオン交換樹脂を充分に機能させるために、試料とイオン交換樹脂とを攪拌等により反応させるバッチ方式を採用することもできる。
【００９１】
また、本実施形態では、イオン交換樹脂部３を通過した試料は、直接測定容器５５へ送液された。しかしながら、イオン交換樹脂部３の入口又は出口付近に、グラスファイバーフィルタ等のデプスフィルタ又はメインブレンフィルタを設けることもできる。ｐＨの変化やイオン交換樹脂との反応によって試料が濁ることがあるが、光学測定では濁りによる光散乱によって測定結果が変化することがある。そこで、デプスフィルタ又はメインブレンフィルタによって濁りを除去すれば、さらに測定精度を上げることができる。
【００９２】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【００９３】
図２において、採尿容器１、電磁弁２及び光学系５０は第１の実施形態に係る光学測定装置に関して説明した構成と同じ構成である。導管８は、水道管と電磁弁４の間に設けられ、水道水を通す。電磁弁４は、導管８と導管７０の間に設けられ、開閉制御される。
【００９４】
尿が採尿容器１に溜まると、電磁弁２が開き、尿はイオン交換樹脂部３を通過する。第１の実施形態の場合と同様に、尿中のビタミンＣはイオン交換樹脂部３で除去される。その後、尿は、導管７０を通って測定容器５５に溜まり、光学系５０によって旋光度が測定される。測定終了後、電磁弁６が開き、測定された尿が排出される。
【００９５】
その後、電磁弁６が閉められ且つ電磁弁２が開いた状態で、電磁弁４を開く。すると、水道水によって、測定容器５５、導管７０、イオン交換樹脂部３、電磁弁２及び採尿容器１が洗浄される。特にイオン交換樹脂部３では、イオン交換樹脂部３に試料が入る方向と逆の方向から、洗浄のための水道水がイオン交換樹脂部３に入るので（逆洗浄)、効果的に洗浄が行われる。
【００９６】
洗浄終了後、電磁弁４を閉め且つ電磁弁６を開き、導管７を通して測定容器５５、導管７０、イオン交換樹脂部３、電磁弁２及び採尿容器１に溜まった水道水を排出する。
【００９７】
以上の構造と操作により効率の高い洗浄が可能となる。本実施形態では、水道水を用いたが、純水や特別な洗浄液を用いることもできる。
【００９８】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【００９９】
図３において、採尿容器１、電磁弁２及び光学系５０は第１の実施形態に係る光学測定装置に関して説明した構成と同じ構成である。導管１４は、水道管と整水器１１の間に設けられ、水道水を整水器１１に導く。整水器１１は、水道水からアルカリイオン水と酸性水を生成する装置であり、電磁弁１３と導管１０の間に設けられる。導管１２は、整水器１１が生成した酸性水を排出する。電磁弁１３は、導管１４と整水器１１の間に設けられ、整水器１１への水道水の流入を制御する。導管１０は、整水器１１、電磁弁１３及びイオン交換樹脂部３の間に設けられ、アルカリイオン水をイオン交換樹脂部３に導く。
【０１００】
尿が採尿容器１に溜まると、電磁弁２が開き、尿はイオン交換樹脂部３を通過する。第１の実施形態の場合と同様に、尿中のビタミンＣはイオン交換樹脂部３でトラップされる。その後、尿は、導管５を通って測定容器５５に溜まり、光学系５０によって旋光度が測定される。測定終了後、電磁弁６が開き、測定された尿が排出される。
【０１０１】
その後、電磁弁１３が開くと、整水器１１によってアルカリイオン水が生成され、導管１０に送り込まれる。即ち、アルカリイオン水が、イオン交換樹脂部３に流入し、弱塩基性陰イオン交換樹脂とアルカリイオン水との間でＯＨ-イオンが交換されて、イオン交換樹脂部３が再生する。この時発生すると考えられる反応を以下の化学式（４）に示す。
R-N+CH3-C2H4OH-O-OC-C5O4H7 + OH-  →
R-N+CH3・C2H4OH-OH- + C5O4H7−COO-          （４）
ここで、Ｒは高分子基体であるスチレンやジベニルベンゼン共重合体（ＤＶＢ）を示す。
【０１０２】
所定時間後、電磁弁１３及び電磁弁６を閉める。
【０１０３】
以上の構造と操作により水道水によるイオン交換樹脂の再生が可能となる。
【０１０４】
本実施形態では、水道水を用いたが、純水、浄水、又は特別な再生液を用いることもできる。ただし、本発明に係る光学測定装置を便座や便器に組み込む場合は、水道水の使用が可能であるので、水道水を使用した方が再生液の補充を必要としないので有利である。また、本実施形態では、弱塩基性陰イオン交換樹脂を用いたので、再生液としてアルカリイオン水を利用した。しかしながら、弱酸性陽イオン交換樹脂を用いた場合には、再生液として整水器１１から生成される酸性水を利用し、Ｈ+イオンとのイオン交換を行うことが好ましい。例えば、イオン交換樹脂による除去対象が、陽イオン化したアミノ酸（Ｒ'-ＣＨＮ＋Ｈ３ＣＯＯＨ）の場合、酸性水との間で発生すると考えられる反応を以下の化学式（５）に示す。
R-COOH + R'-CHN+H3COOH  →
R-COO-NCHCOOH-R' + H+                    （５）
ここで、Ｒは高分子基体であるスチレンやジベニルベンゼン共重合体（ＤＶＢ）を示し、Ｒ´は各アミノ酸特有の有機分子を示す。
【０１０５】
さらに、本実施形態では、弱塩基性陰イオン交換樹脂だけではなく、強塩基性陰イオン交換樹脂を用いることもできる。
【０１０６】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１０７】
図４において、採尿容器１、電磁弁２及び光学系５０は第１の実施形態に係る光学測定装置に関して説明した構成と同じ構成である。導管３３は、水道管と整水器１１の間に設けられており、水道水を整水器１１に導く。整水器１１は、水道水からアルカリイオン水及び酸性水を生成する。
【０１０８】
導管５１は、整水器１１、電磁弁３４及び電磁弁５７の間に設けられ、整水器１１から生成された酸性水を導く。導管５２は、電磁弁３４に接続され、酸性水を排水する。導管５３は、整水器１１、電磁弁３５及び電磁弁５８の間に設けられ、整水器１１から生成されたアルカリイオン水を導く。導管５４は、電磁弁３５に接続され、アルカリイオン水を排水する。導管５６は、電磁弁５７，電磁弁５８、電磁弁２及びイオン交換樹脂部３の間に設けられ、酸性水及びアルカリイオン水をイオン交換樹脂部３へ導き、イオン交換樹脂部３に保持される弱塩基陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン樹脂を再生する。イオン交換樹脂部３は、陰イオン成分及び陽イオン成分を共に除去するために、弱塩基陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂を保持している。
【０１０９】
尿が採尿容器１に溜まると、電磁弁２が開き、尿はイオン交換樹脂部３を通過する。尿中のビタミンＣはイオン交換樹脂部３の弱塩基性陰イオン交換樹脂によって除去され、尿中の塩基性アミノ酸はイオン交換樹脂部３の弱酸性陽イオン交換樹脂によって除去される。その後、尿は、導管５を通って測定容器５５に溜まり、光学系５０によって旋光度が測定される。測定終了後、電磁弁６が開き、測定された尿が排出される。
【０１１０】
その後、電磁弁６を閉じ、電磁弁５８を開き、電磁弁５７を閉じ、及び電磁弁３４を開いた状態で、整水器１１によって生成するアルカリイオン水を導管５６に流す。すなわち、アルカリイオン水をイオン交換樹脂部３に流すことにより、イオン交換樹脂部３内の弱塩基性陰イオン交換樹脂を再生させる。この時発生すると考えられる反応は前述した化学式（４）の通りである。
【０１１１】
次に、電磁弁５８を閉じ、電磁弁３１を開き、電磁弁３４を閉じ、電磁弁５７を開いた状態で、整水器１１によって生成する酸性水を導管５６に流す。すなわち、酸性水をイオン交換樹脂部３に流すことによりイオン交換樹脂部３内の弱酸性陽イオン交換樹脂を再生させる。イオン交換樹脂部３によって除去される除去対象が陽イオン化したアミノ酸（Ｒ'-ＣＨＮ＋Ｈ３ＣＯＯＨ）の場合、この時発生すると考えられる反応は以下の化学式（６）の通りである。
R-COO-NCHCOOH-R' + H+  →
R-COOH + R'-CHN+H3COOH                （６）
ここで、Ｒは高分子基体であるスチレンやジベニルベンゼン共重合体（ＤＶＢ）を示し、Ｒ´は各アミノ酸特有の有機分子を示す。
【０１１２】
上述したように、本実施形態に係る光学測定装置によれば、水道水によって陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の両方の再生が可能である。また、本実施形態に係る光学測定装置は、酸とアルカリによるイオン交換樹脂のコンディショニングにも使用可能である。本実施形態に係る光学測定装置を便座や便器に組み込む場合には、水道水の使用が可能であるので、水道水を使用した方が再生液の補充を必要としない面で特に有利である。本実施形態では、弱塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性イオン交換樹脂を用いたが、強塩基性陰イオン交換樹脂又は強酸性イオン交換樹脂を用いることもできる。
【０１１３】
また、本実施形態では、陽イオン交換機能を保持した交換基と陰イオン交換機能を保持した交換基の両方を有する樹脂を用いることもできる。
【０１１４】
さらに、本実施形態に係る光学測定装置では、イオン交換樹脂を再生させるような構成を有しているが、再生せずに、測定毎（毎回又は所定回数毎）又は所定期間毎に、樹脂容器を交換して利用することもできる。
【０１１５】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１１６】
図５において、採尿容器１、電磁弁２及び光学系５０は第１の実施形態に係る光学測定装置に関して説明した構成と同じ構成である。導管４１は、水道管、整水器１１及び電磁弁４６の間に設けられ、水道水を整水器１１に導くと共にイオン交換樹脂部３の洗浄を行う。整水器１１は、水道水からアルカリイオン水及び酸性水を生成する。
【０１１７】
電磁弁４３は、導管４１と整水器１１の間に設けられ、整水器１１へ水道水を導く。導管４４は、整水器１１に接続され、酸性水を排水する。導管４５は、整水器１１、電磁弁２及びイオン交換樹脂部３の間に設けられ、アルカリイオン水をイオン交換樹脂部３へ導き、イオン交換樹脂部３中に保持される弱塩基陰イオン交換樹脂を再生する。
【０１１８】
尿が採尿容器１に溜まると、電磁弁２が開き、尿はイオン交換樹脂部３を通過する。第１の実施形態の場合と同様に、尿中のビタミンＣはイオン交換樹脂部３で除去される。その後、尿は、導管５を通って測定容器５５に溜まり、光学系５０によって旋光度が測定される。測定終了後、電磁弁６が開き、測定された尿が導管７を通って排出される。
【０１１９】
その後、電磁弁４６が開き、水道水を導管４１に流す。すなわち、水道水をイオン交換樹脂部３に流すことによりイオン交換樹脂部３内の弱塩基性陰イオン交換樹脂を洗浄する。さらに、電磁弁４６を閉じて電磁弁４３を開き、整水器１１によって生成されたアルカリイオン水を導管４５に流す。すなわち、アルカリイオン水をイオン交換樹脂部３に流すことによりイオン交換樹脂部３内の弱塩基性陰イオン交換樹脂を再生させる。
【０１２０】
本実施形態に係る光学測定装置によれば、水道水によって洗浄と再生が可能である。本実施形態に係る光学測定装置を便座や便器に組み込む場合は、水道水の使用が可能であるので、水道水を使用した方が再生液の補充を必要としない面で特に有利である。本実施形態では、弱塩基性陰イオン交換樹脂を用いたが、弱酸性陽イオン交換樹脂、通常の塩基性陰イオン交換樹脂又は酸性陽イオン交換樹脂を用いることもできる。
【０１２１】
また、イオン交換樹脂部３を再生させる装置として、純水装置に採用されているEDI(Electronic Deionization)技術を使用することも可能である。
【０１２２】
上述した第１〜第５の実施形態においては、旋光度測定装置の旋光素子として液晶素子を用いているが、これに限ることではなく、旋光度変調手段としてファラデー素子などを用いることもできる。その様な場合であって、上述した第１〜第５の実施形態と同様の効果が得られる。また、上述した第１〜第５の実施形態においては、光学系が旋光度を測定する場合について説明した。しかしながら、本発明に係る光学測定装置を、他の光学的な測定光学系（例えば、光吸収の測定）に適用し、イオン交換樹脂と共同して測定の阻害となる成分を除去することができる。
【０１２３】
上述した第１〜第５の実施形態において、各バルブの制御は、不図示のＰＣやＣＰＵ等から構成される制御部によって、予め定められたプログラムに従って制御されることが好ましい。
【０１２４】
図６は、本発明の第６の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１２５】
図６において、レーザダイオードなどの光源１０１より出射された光線はコリメートレンズ１０２でコリメートされて平行光となり、偏光子１０３により垂直方向に振動する直線偏光となる。偏光子２３を透過した直線偏光は、液晶素子１０４により垂直に対して＋４５度方向又は−４５度方向の偏光成分が位相変調される。液晶素子１０４では、液晶分子の長軸が＋４５度方向又は−４５度方向に揃っている（ホモジニアス配向）。液晶素子１０４を透過した透過光は、楕円偏光となり、その楕円率は液晶素子１０４へ印加される電圧によって変化する。
【０１２６】
液晶素子１０４を透過した透過光は、ハーフミラー１０５により反射光と直進光に分岐される。直進光は垂直軸方向に軸を持つλ／４板１０６に入射し、直線偏光となる。この時、直線偏光の偏光方向は、液晶素子１０４を透過した光線の楕円率に依存するため、液晶素子１０４に印加した電圧によって変化する。従って、液晶素子１０４によって直線偏光の偏光方向の変調が可能となる。偏光方向が変調した直線偏光が、被検試料に入射すると、試料の旋光度に応じて未知の変位量だけ旋光する。試料を透過した光線は、λ／４板１０８に入射し、再び楕円偏光に変換され、検光子１０９に入射する。この時、検光子１０９は、光線の内、検光子１０９の透過軸方向の成分のみを透過する。検光子１０９を透過した透過光は、受光素子１１０に入射し、受光素子１１０において電気信号に変換される。
【０１２７】
ハーフミラー１０５で分岐された反射光は、試料を透過せず、検光子１１３に入射する。検光子１１３を透過した透過光は、受光素子１１４に入射し、受光素子１１４において電気信号に変換される。
【０１２８】
受光素子１１０からの信号と受光素子１１４からの信号との差は、検光子１０９に入射する前の楕円偏光と検光子１１３に入射する前の楕円偏光との差異分（即ち、試料を透過する際の旋光度分）に相当する。従って、受光素子１１０からの信号と受光素子１１４からの信号との差から試料の旋光度を測定することができ、試料の旋光度から試料の濃度を検出することができる。
【０１２９】
受光素子１１０、１１４で得られた信号は、配線１２６、１２７を介してコントローラ１２３に伝達される。コントローラ１２３では、受光素子１１０、１１４で得られた信号に基づいて、旋光度が求められる。また、信号を常に受信することで、旋光度を連続的監視することが可能となる。コントローラ１２３によって、旋光度が定常状態になったことを感知し、その得られた旋光度値と、試料中の光路長、及び、所望の旋光性物質の比旋光度値から、濃度が計算され、表示装置１２４に表示される。また、コントローラ１２３は、受光素子１１４から得られた情報に基づいて、制御信号を生成し、配線１２５を介して液晶素子１０４に伝達し、液晶素子１０４を駆動する機能も有する。
【０１３０】
試料は、採取部１１５から入り、検出器１２２、試料用バルブ１１６、ポンプ１１８、及びイオン交換樹脂１１７を通って、試料セル１０７に入る。試料セル１０７は、図示するような透明なパイプ構造を有しており、セルの下部に廃液用バルブ１２１を有している。測定する際にはバルブ１２１を閉じて試料をセルに保持させ、測定終了後はバルブ１２１を開いて試料を排出する。
【０１３１】
また、再生剤バルブ１１９を備えた再生剤パイプ１２０は、イオン交換樹脂の再生を行うために必要な機構である。
【０１３２】
さらに、検出器１２２は、試料（例えば、尿）を検出するための装置であって、例えば、２本の電極が内蔵され、２本の電極間の電気抵抗を測定することによって試料が通過したか否かを判断できるように構成されている。
【０１３３】
図６に示す光学測定装置では、ポンプ１１８のポンプ流量を１秒当たり１ｍｌ、試料セル１０７の容量を２ｍｌ、バルブ１１６から試料セルまでの容量を３ｍｌに設定した。
【０１３４】
また、コントローラ１２３は、検出器１２２からの検出信号を利用して、光源１０１、バルブ１１６、再生剤バルブ１１９、バルブ１２１及びポンプ１１８を、後述するように制御して、旋光度の測定を行う。
【０１３５】
ここで、試料を尿とし、尿糖濃度測定を行うことを考える。除去対象物質が陰イオン型のアミノ酸（Ｈ2Ｎ−ＣＨＲ−ＣＯＯ一）であり、強塩基性陰イオン交換樹脂で除去する場合の反応は、以下の化学式（７）の通りである。
R−N・OH一 + H2N-CHR'−COO一  →
R-N・COO一−CHR' −NH2 + OH一   (７)
ここでR−N・OH一は強塩基性陰イオン交換樹脂を示し、Ｒ’はアミノ酸特有の有機分子を示す。
【０１３６】
図７に、尿糖の旋光度を連続的に監視した場合の、経過時間ｔ（横軸）と旋光度θ（縦軸）の変化を示す。
【０１３７】
図７において、グラフ７０１は糖尿病患者の尿の例を示し、グラフ７０２は健常者の尿の例を示している。時刻ｔ0において尿の通液を開始し、時刻ｔ1において尿の通液を終了し且つ再生液の通液を開始し、時刻ｔ2において再生液の通液を終了する。すなわち、尿の通液期間はＴ1（ｔ1−ｔ0）であり、再生液の通液期間Ｔ2（ｔ2−ｔ1）である。
【０１３８】
図７において、初めは（ｔ0）、イオン交換樹脂を満たしていた保存液が、試料セルに入るため旋光度はほぼ０となる。しかし、徐々に保存液の影響も小さくなり、定常状態となる。この時の旋光度θ1又はθ2は、尿糖以外の旋光性成分がイオン交換樹脂によって除去された値、つまり尿糖の旋光度である。定常状態が確認された直後に、この旋光度を感知し、濃度を演算すれば、より精度の高い値を求めることが可能である。
【０１３９】
旋光度（θ[deg]）と濃度（ｃ[g/dl]）のと関係は以下の式（８）の通りである。
θ＝1／１００×αλ×ｌ×ｃ                      （８）
ここで、αλは波長λにおける旋光性物質の比旋光度であり、ｌは測定光路長[dm]を示す。
【０１４０】
例えは、αλ（グルコース）＝５２．２及びｌ＝１とすると、健常者（尿糖値０．０２ｇ／ｄｌ）の場合θ1＝０．０１０４となり、糖尿病患者（尿糖値０．８ｇ／ｄｌ）の場合θ2＝０．４１６となる。
【０１４１】
θ1又はθ2を感知した後、さらに旋光度の監視を続けていくと、旋光度に大きな変化が現れる。これは、イオン交換樹脂の交換能が徐々に飽和していくため、すなわち、イオン交換樹脂にアミノ酸等のイオンが吸着しなくなるためである。そして、再び定常状態となる。この時の旋光度θ3又はθ4は、イオン交換樹脂の交換能が飽和状態になった後の尿の旋光度、つまり、イオン交換樹脂に通す前の尿の旋光度と同様であるといえる。よって、以下の式（健常者の場合）より、アミノ酸、アスコルビン酸等の旋光度も測定可能である。
[旋光度θ3（尿の旋光度）]＝[旋光度θ1（尿糖の旋光度）]＋[尿糖以外の旋光性物質（アミノ酸、アスコルビン酸等）の旋光度]
【０１４２】
また、尿中に含まれるアミノ酸は１種類ではなく、その性質も割合も異なる。しかし、個人のアミノ酸の尿中への排泄量の比率は、ほぼ一定であり、それぞれの比旋光度も既知であるため、尿中のアミノ酸全体としての比旋光度を仮定すれば、上記式より求めた旋光度よりアミノ酸の濃度も知ることができる。
【０１４３】
次に、旋光度を連続的に測定する測定手順について説明する。
【０１４４】
本測定手順は、予め記憶されているプログラムにしたがって、コントローラ１２３が、図６に示す各種要素を制御して進める。
【０１４５】
（１）図６に示す光学測定装置の初期状態では、バルブ１１６及びバルブ１１９が閉じられ、バルブ１２１が開放され、ポンプ１１８は停止されている。
【０１４６】
（２）次に、コントローラ１２３は、ユーザが不図示の測定開始ボタンを押したか否かの判断を行う。
【０１４７】
（３）次に、コントローラ１２３は、測定開始ボタンが押されると、光源１０１、受光素子１１０及び受光素子１１４をＯＮさせ、液晶素子１０２を駆動させる。
【０１４８】
（４）次に、コントローラ１２３は、検出器１２２で尿が検出されたか否かの判断を行う。
【０１４９】
（５）次に、検出器１２２で尿が検出された場合、コントローラ１２３は、バルブ１１６を開放し、ポンプ１１８を動作させ、透明なパイプ構造を有する試料セル１０７中を流れる試料の旋光度の測定を連続して行う。このような連続的な旋光度の測定によって、図７に示すようなデータを取得することができる。
【０１５０】
図８は、本発明の第７の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１５１】
図８において、旋光度を測定する系に関しては図６に示した第６の実施形態と同様のものとする。図８に示す光学測定装置において、コントローラ１２３で、濃度測定が終わると、その情報が配線１２８を通って試料用バルブ１１６に伝達される。試料を通すために開いていた試料用バルブ１１６はこの信号により、バルブを閉じる。このフィードバック制御機能により、測定に必要な試料量を制御管理することが可能である。
【０１５２】
イオン交換樹脂は交換能が飽和した後、再度使用可能な状態にするために、再生する必要がある。アミノ酸が吸着し、交換能が飽和状態となった強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する場合の反応は、以下の化学式（９）の通りである。この場合の再生剤としては、アルカリイオン水や、水酸化ナトリウムなどが考えられる。
R−N・COO一−CHR' −NH2 ＋OH一  →
R−N・OH一＋H2N−CHR' −COO一    (９)
ここでR−N・OH一は強塩基性陰イオン交換樹脂を示し、Ｒ’はアミノ酸特有の有機分子を示す。
【０１５３】
旋光度を監視しながら、第２の定常状態となった場合（図７の時刻ｔ１）に、再生剤を再生剤パイプ１２０に通しイオン交換樹脂に吸着していたアミノ酸等のイオンを徐々に溶出させる。アミノ酸が溶出して来るうちは、イオン交換樹脂がまだ、交換能を完全に取り戻していないことを意味する。また、その溶出溶液はアミノ酸を含んでいるため幾らかの旋光度を持っている。旋光度がほぼ０になった時は（図７の時刻ｔ２）、アミノ酸が溶出していないことを意味し、イオン交換樹脂が交換能を取り戻し、再生が終了したことを示す。コントローラ１２３で、再生終了を確認すると、その情報が配線１２９を通って再生剤バルブ１１９に伝達される。再生剤を通すために開いていた再生剤バルブ１１９はこの信号により、バルブを閉じる。このフィードバック制御機能により、測定に必要な再生剤量を制御管理することが可能である。
【０１５４】
図９は、本発明の第８の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１５５】
図９を用いて、図９に示す光学測定装置の測定手順について説明する。まず、試料採取部２０３より試料を採取する。次に、試料を、試料水路２０５を介してイオン除去部２０１に導入して、妨害物質であるイオンを除去する。次に、センサー部２０２で試料の旋光度を測定し、演算・表示部２０４において、測定対象の物質の濃度を演算及び演算結果の表示を行う。最後に、バルブ２０６を開放し、試料を排出する。
【０１５６】
図９に示す光学測定装置における、イオン除去部２０１の構成例を図１０及び図１１に示す。
【０１５７】
図１０に示すように、イオン除去部は、試料室２２１と試料室２２１をＵの字状に囲む廃液室２２２から構成されており、それぞれの境界は、イオン交換膜で仕切られている。また、試料室はイオン交換樹脂が充填されており、廃液室には電極が設けられている。それぞれの位置関係を図１１に示す断面図で説明する。試料室２２１にはイオン交換樹脂２３５が充填されている。廃液室２２２は、左右２つの領域があり、左側の領域には、陽極２３１が設けられており、試料室との境界には陰イオン交換膜２３４が設けられている。また、右側の領域には、陰極２３２が設けられており、試料室との境界には陽イオン交換膜２３３が設けられている。ポンプ等の通液する手段により、試料室２２１には試料が、また廃液室２２２には廃液がそれぞれ通液されている。図１１の廃液室左右の突起は、廃液の通路の入口、出口を示している。
【０１５８】
試料は、試料室入口２２４より試料室２２１に入り、イオン交換樹脂によりイオンが除去され、試料室出口２２５より出て、センサー部へ導かれる。ここで、イオン交換樹脂として、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混床としておくことにより、陰陽両方のイオンをイオン交換により除去することができる。
【０１５９】
また、同時に電極間には、電圧が印加されており、電界により吸着されたイオンが移動する。陰極側では、陽イオン交換膜２３３を透過した陽イオンが廃液室２２に排出され、陽極側では、陰イオン交換膜３４を透過した陰イオンが廃液室２２に排出される。これによって、それぞれのイオン交換樹脂の再生が行われ、イオン交換能の飽和を防ぐことができる。排出されたイオンは廃液として、排出される。
【０１６０】
図１２及び１３は、本発明の第９の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１６１】
本実施形態においては、イオン除去部以外の構成は図９〜図１１で示した第８の実施形態と同様なので、イオン除去部についてのみ図１２及び図１３を用いて説明する。図１２及び図１３は、イオン除去部の互いに直交する方向における断面図を示している。
【０１６２】
図１２に示すように、試料室２２１及び廃液室２２２は、同心円状に配置されており、境界を陽イオン交換膜２３３で隔離している。また、電極は、中心に陽極２３１、外周部に円筒状の陰極２３２が設けられている。また、試料室２２１には、陽イオン交換樹脂２６５が充填されている。また、通液手段により、試料室２２１には試料が供給・排出され、廃液室２２２には廃液が供給・排出されるように構成されている。
【０１６３】
試料を供給しながら、電極に電圧を印加すると、試料室に配置した陽極では、2H2O→4H++4e-のような反応が進み、ｐＨが酸性に傾く。これにより、もともと陽イオンである物質は勿論、官能基を持つ物質の多くが、イオン化して陽イオンになり、試料室に充填した陽イオン交換樹脂２６５により吸着される。従って、試料室を通過させることにより、妨害物質の多くを除去することができる。そこで、妨害物質が除去された試料をセンサー部に送り、旋光度を測定すれば、試料中の妨害物質の影響を廃除した、所望の物質の濃度を測定することができる。
【０１６４】
さらに、吸着された陽イオンは、電界により、イオン交換樹脂中を外周部方向に移動し、最終的に、陽イオン交換膜２３３を透過し、廃液室２２２に排出され、イオン交換樹脂の再生が行われる。電界を印加しておくことにより、イオン交換樹脂は常に再生された状態となり、試料が投入された際に、速やかに試料中のイオンを吸着除去することができる。
【０１６５】
上述した例は、陽イオン交換樹脂を用いる場合について述べたが、同様の構造で陰イオン交換樹脂を用いることもできる。その場合、電極は、中心に陰極、外周部に円筒状の陽極を設け、試料室と廃液室の境界には、陰イオン交換膜を配置し、試料室には、陰イオン交換樹脂を充填する。この場合は、電圧印加により、試料室のｐＨは、アルカリ性に傾き、官能基を持った物質の多くが陰イオン化し、陰イオン交換樹脂により吸着除去することができる。
【０１６６】
尿中のグルコース濃度を測定する場合、尿中のアミノ酸が妨害物質になる。尿中にはアミノ酸が各種存在するが、アミノ酸の種類により、陽イオン化又は陰イオン化させることによって、容易に吸着除去が可能となる。
【０１６７】
試料の尿は、弱酸性のｐＨを示す。例えば、ヒスチジンのような塩基性のアミノ酸（等電点7.59）の場合、ｐＨ調整により試料を酸性に傾けて陽イオン化すると、陰イオン化する場合に比べてｐＨの調整範囲が小さくて済むため、容易に吸着除去できる。この場合、吸着除去は、陽イオン交換樹脂を用いて行うことが好ましい。
【０１６８】
また、シスチン（等電点4.60）やセリン（等電点5.68）の場合は、ｐＨ調整により試料をアルカリ性に傾けて陰イオン化して、陰イオン交換樹脂により吸着除去する方が容易である。例えば、ヒスチジンとセリンのアミノ酸水溶液のｐＨを酸性に傾け、ｐＨ=３に調整し、市販の一般的な強酸性陽イオン交換樹脂（10ml）に25ml/min程度の速度で通液した場合、ヒスチジンは、100％吸着除去されるが、セリンは50％しか除去されない。また、尿中には、各種等電点を持ったアミノ酸が含まれているため、高速かつ確実に妨害物質のアミノ酸を除去するためには、２つの構成を直列に並べて、処理することが望ましい。
【０１６９】
図１４は、本発明の第１０の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１７０】
本実施形態においては、イオン除去部以外の構成は図９〜図１１で示した第８の実施形態と同様なので、イオン除去部についてのみ図１４を用いて説明する。
【０１７１】
図１４は、イオン除去部を示す断面図であり、第１の実施形態と構造と比較して、試料室と廃液室の位置関係が逆の構成となっている。また、機能的には、陰と陽のイオン交換樹脂を直列に並べた場合と同様となっている。試料の流れは、図の矢印に示すように、Ｕの字型の流路となる。陰と陽２つの試料室を結ぶ流路は、それぞれの試料室での試料の流れが最適になるように考慮して配置を決めることが望ましい。また、試料室を結ぶ流路には、メッシュ状のフィルタを配置し、陰と陽の交換樹脂が混ざらないようにすることが望ましい。試料室２２１に導入された試料は、初め陽極側に入り、ｐＨが酸性に調整されると同時に、陽イオン交換樹脂２６５に吸着される。次に、陰極側に導かれ、ｐＨがアルカリ性に調整されると同時に、陰イオン交換樹脂２６６に吸着される。これにより、陰と陽のイオンをそれぞれ除去することができる。
【０１７２】
また、陽極２３１及び陰極２３２間には電界が印加されており、陽イオン交換樹脂２６５に吸着された陽イオンも、陰イオン交換樹脂２６６に吸着された陰イオンも、どちらも中心の廃液室２２２の方に力を受ける。従って、陽イオン及び陰イオンのそれぞれは、陽イオン交換膜２３３及び陰イオン交換膜２３４からなる隔膜を通して、廃液室２２２に排出されることとなる。このような作用によって、イオン交換樹脂の再生が行われる。
【０１７３】
ここで、試料としてアミノ酸生理食塩水溶液を用いた場合の電圧印加の効果を示す。
【０１７４】
図１５は、生理食塩水溶液に濃度が300mg/dlとなるようにヒスチジンを溶解させた試料を用いて行った実験の結果を示している。
【０１７５】
図１５において、横軸は通液量（ｍｌ）を示し、縦軸は除去率（％）を示している。電圧を印加しない場合は、試料の通液量を増やすに従い、アミノ酸（ヒスチジン）の除去率が低下している。これに対し、電圧印加した場合は、除去率の初期値が高いとともに、除去率の低下も認められない。ここで、電圧を印加した場合の除去率の絶対値は８０％程度であるが、これは電圧印加の効果を確認するため、イオン交換樹脂の量を減らしたためで、充分な樹脂量があるか、通液速度を遅くすれば、１００％近い除去率を達成することが可能である。
【０１７６】
このようなイオン除去部の構成により、一対の電極で、酸及びアルカリへのｐＨ調整、陰及び陽イオンの吸着除去、陰と陽イオン交換樹脂の再生、を同時に行うことができる。このイオン除去部を通過し、イオンが除去された試料は、センサー部に導かれ、旋光度を測定することにより、所望の物質、例えば、グルコースの濃度を求めることができる。
【０１７７】
図１６は、本発明の第１１の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【０１７８】
本実施形態に係る光学測定装置は、前述した第８〜１０の実施形態と基本的な構成は同一である。図１６において、試料採取部２０３から採取した試料を、試料水路２０５を介し、イオン除去部２０１に導く。妨害物質のイオンを除去された試料は、センサー部２０２で旋光度が測定され、測定対象物質の濃度が演算される。ここで、イオン除去部２０１において、吸着したイオンを排出する廃液として、センサー部の温調を行うための温調液を用いる。温調液は、恒温槽２７４で一定の温度にコントロールされ、図中に斜線で示された温調液路２７１をポンプ２７３により循環している。尿糖を測定対象とした場合、糖濃度は非常に低く、センサーには、高精度が要求される。センサー部の温度変化は、測定精度の低下をもたらすので、高い測定精度を維持するためには、センサー部の温調が必要である。また、尿の温度は被験者の体温にほぼ一致するため、センサー部を体温近傍に温調することが必要である。また、体温は個人差、日内変動により、変動することが考えられ、試料である尿をセンサー部に導くだけで、温度変化が生じ、測定精度が低下することが考えられる。
【０１７９】
そこで、温調液と廃液を兼用すると、試料と廃液はイオン交換膜を介して接しているので、熱交換が起こり、試料と廃液との温度差が小さくなる。従って、そのような試料をイオン除去部に通液すると、妨害物質が除去されると共に、試料とセンサー部２０２との温度差が小さくなる。すなわち、そのような試料をセンサー部２０２に導くことにより、試料とセンサー部２０２との間で温度変化が生ぜず、高精度で安定した測定が可能となる。
【０１８０】
図１７は、連続イオン交換ＥＤＩ（Electronic Deionization）方式を説明するための図である。
【０１８１】
前述した第８〜１１の実施形態に示した、陽及び陰イオンの移動について、図１７を用いてその原理を説明する。
【０１８２】
図１７の構成において図に示すような電圧を印加すると、陽極２３１側では、陽イオン交換樹脂２６５に吸着された陽イオンが、電界により移動し、陽イオン交換膜２３３を透過し、廃液室２２２に排出される。同様に、陰極２３２側では、陰イオン交換樹脂２６６に吸着された陰イオンが、電界により移動し、陰イオン交換膜２３４を透過し、廃液室２２２に排出される。このような方式を、連続イオン交換ＥＤＩ方式と呼び、純水製造装置等で実用化されている。
【０１８３】
図１８は、イオン交換樹脂カートリッジを示すものである。
【０１８４】
図１８に示すイオン交換樹脂カートリッジ３０１は、第１〜第５の実施形態におけるイオン交換樹脂部３又は第６及び第７の実施形態におけるイオン交換樹脂１１７の代わりに用いることができる。
【０１８５】
イオン交換樹脂カートリッジ３０１は、チャコールフィルタ層３０２、合成吸着剤層３０３及びイオン交換樹脂部３０４から構成されている。図中、試料である尿は矢印の方向からイオン交換樹脂カートリッジ３０１に通液される。チャコールフィルタ層３０２は主に尿の色成分を除去し、合成吸着剤層３０３は主に尿の脂質成分を除去し、イオン交換樹脂部３０４は前述したようにアミノ酸やアスコルビン酸を除去する。
【０１８６】
イオン交換樹脂カートリッジ３０１は、イオン交換樹脂部３０４に加えて、チャコールフィルタ層３０２及び合成吸着剤層３０３を有しているので、尿から旋光成分以外の妨害物質をより良く除去することができ、測定精度をさらに上げることが可能となる。
【０１８７】
なお、合成吸着剤層３０３の合成吸着剤の細孔径を選択することによって、吸着される成分が異なるので、複数の細孔径を持った合成吸着剤を利用することが好ましい。また、尿の成分を考慮しながら、各層が最適な役割を果たすように、各層の容量を最適化することが好ましい。
【０１８８】
ところで、合成吸着剤は、イオン交換樹脂と異なり官能基を有していないが、活性炭に匹敵する表面積を有し、細孔と呼ばれる連続孔が粒子の内部まで発達している。従って、合成吸着剤は、水溶液中の有機物を効率良く吸着することができる機能を有している。
【０１８９】
図１９は、他のイオン交換樹脂カートリッジを示すものである。
【０１９０】
図１９に示すイオン交換樹脂カートリッジ３１０は、第１〜第５の実施形態におけるイオン交換樹脂部３又は第６及び第７の実施形態におけるイオン交換樹脂１１７の代わりに用いることができる。
イオン交換樹脂カートリッジ３１０では、イオン交換樹脂を詰めたカラムに透明な樹脂等から構成された窓部３１１を有している。従って、窓部３１１を介して内部のイオン交換樹脂の状態を観察することができる。例えは、イオン交換作用が無くなる又は低くなると外観が変色する樹脂を用いれば、窓部３１１から目視によって観測することによって、イオン交換樹脂カートリッジ３１０の交換時期を容易に判別することができる。
【０１９１】
また、窓部３１１を介してイオン交換樹脂を照射する発光素子３１２、イオン交換樹脂からの反射光を受光する受光素子３１３、及び受光素子３１３からの検出信号を受信する制御部３１４（ＰＣ、ＣＰＵ等）等から、イオン交換樹脂の外観色判別装置を構成することができる。このような装置を利用すれば、適当な時間間隔や測定間隔で発光素子３１２を発光させて、イオン交換樹脂の外観色を受光素子３１３からの検出信号に基づいて判断し、交換時期がきたら自動的にユーザに知らせることが可能である。なお、イオン交換樹脂の外観色は、例えば、受光素子３１３で受光した光を受光部のセンサーで分光し、波長毎の反射率を測定することによって求めることができる。
【０１９２】
図２０は、イオン交換樹脂カートリッジ構造を示すものである。
【０１９３】
図２０に示すイオン交換樹脂カートリッジ構造３２０は、第１〜第５の実施形態におけるイオン交換樹脂部３又は第６及び第７の実施形態におけるイオン交換樹脂１１７の代わりに用いることができる。
【０１９４】
イオン交換樹脂カートリッジ構造３２０は、イオン交換樹脂が詰まったカラム３２１、試料保持セル３２４、バルブ３２５及び循環ポンプ３２６等を有している。また、カラム３２１には、内部のイオン交換樹脂を観測するための窓部３２２を有している。さらに、窓部３２２の近傍には、図１９において説明したイオン交換樹脂の外観色判別装置３２７が配置されているものとする。
【０１９５】
試料である尿が矢印Ａのようにイオン交換樹脂カートリッジ構造３２０に流入すると、カラム３２１を通過する。この時、バルブ３２５を閉じ、試料を試料保持セル３２４内に一旦留める。次に、窓部３２２から図１９で説明したイオン交換樹脂の外観色判別装置を用いてカラム内のイオン交換樹脂の外観色を判別する。
【０１９６】
試料通過後のイオン交換樹脂の色から、試料から充分に阻害物が除去されているか否かを判別することができる。すなわち、試料通過後のイオン交換樹脂の外観色が変化していた場合には、交換機能が飽和状態であって、試料から充分に阻害物が除去されていないと判断することができる。
【０１９７】
そこで、外観色からイオン交換樹脂が充分に機能した（試料から充分に阻害物が除去された）と判断された場合には、バルブ３２５を開き、試料を例えば測定容器５５へ送る（矢印Ｂ）。
【０１９８】
外観色からイオン交換樹脂が充分に機能していない（試料から充分に阻害物が除去されていない）と判断された場合には、ユーザにカラムの交換やカラム内のイオン交換樹脂の再生を指示する。カラムの交換やカラム内のイオン交換樹脂の再生後、ポンプ３２６を作動させて、試料を試料保持セル３２４からカラム３２１へ送る。
【０１９９】
試料として生体試料を用いる場合、生体試料の含まれる阻害成分の量には個人差があるので、阻害成分除去に必要なイオン交換樹脂の量も異なる。そこで、図２０に示すイオン交換樹脂カートリッジ構造３２０を利用すれば、阻害成分が充分に除去されずに、測定が行われることを防止することができる。
【０２００】
図２１は、他のイオン交換樹脂カートリッジ構造を示す。
【０２０１】
図２１に示すイオン交換樹脂カートリッジ３３０は、第１〜第５の実施形態におけるイオン交換樹脂部３又は第６及び第７の実施形態におけるイオン交換樹脂１１７の代わりに用いることができる。
【０２０２】
イオン交換樹脂カートリッジ３３０は、複数のブロック３３１〜３３３を有している。図２１の例では、イオン交換樹脂カートリッジ構造３３０は、３つのブロックを有しているが、さらに多くのブロックを有していても良い。
【０２０３】
各ブロックには、イオン交換樹脂部３４１、樹脂流出防止フィルタ３４２、試料保持セル３４３、第１バルブ３４４、第２バルブ３４５及び窓部３４６を有している。また、各窓部３４６の近傍には、図１９において説明したイオン交換樹脂の外観色判別装置３４７が配置されているものとする。さらに、各ブロックの第１バルブ、第２バルブ及び外観色判別装置は、予め定められたプログラムに従い、制御部によって制御される。
【０２０４】
試料である尿が矢印Ａのようにイオン交換樹脂カートリッジ構造３３０に流入すると、第１ブロック３３１のイオン交換樹脂部３４１を通過する。この時、第１バルブ３４４及び第２バルブ３４５を閉じ、試料を試料保持セル３４３内に一旦留める。次に、窓部３４６から図１９で説明したイオン交換樹脂の外観色判別装置を用いてイオン交換樹脂部３４１の外観色を判別する。
【０２０５】
前述したように、試料通過後のイオン交換樹脂の色から、試料から充分に阻害物が除去されているか否かを判別することができる。すなわち、試料通過後のイオン交換樹脂の外観色が変化していた場合には、交換機能が飽和状態であって、試料から充分に阻害物が除去されていないと判断することができる。
【０２０６】
そこで、外観色からイオン交換樹脂が充分に機能した（試料から充分に阻害物が除去された）と判断された場合には、第２バルブ３４５を開き、試料を例えば測定容器５５へ送る（矢印Ｂ）。
【０２０７】
外観色からイオン交換樹脂が充分に機能していない（試料から充分に阻害物が除去されていない）と判断された場合には、第１のバルブ３４４を開き、試料を第２ブロック３３２へ送る。以下同様の動作を繰り返し、イオン交換樹脂層が機能していると判断されたブロックを通過した試料を測定容器５５へ送る（矢印Ｂ）。仮に、全てのブロックのイオン交換樹脂層が機能していなかった場合には、試料を廃棄する（矢印Ｃ）。
【０２０８】
試料として生体試料を用いる場合、生体試料の含まれる阻害成分の量には個人差があるので、阻害成分除去に必要なイオン交換樹脂の量も異なる。図２１に示す構成を用いれば、少量のイオン交換樹脂層を試料が通過するたびに、樹脂の交換機能の飽和状態を確認することで、試料の阻害成分除去に見合っただけの樹脂を通過させることができる。従って、必要な量以上のイオン交換樹脂を通ることを防げるので、測定対象物質の濃度変化率を小さくすることができる。
【０２０９】
図２２は、カラムを通過した試料のグルコース濃度を示す図である。
【０２１０】
図２２に示す図は、新しいカラム１１７に、所定のグルコースを含む同一の試料を１ｍｌ毎に注ぎ、通過した試料のグルコース濃度を測定した結果を示すものである。即ち、図２２において、縦軸は、試料中のグルコース濃度を示し、横軸は、図６に示す光学測定装置におけるカラム１１７を通過した回数を示している。
【０２１１】
図２２に示すように、６回目以降の測定結果はほぼ同じ値を示している。新しいカラムには、保存液や水分等が含まれているため、初めて通過する試料では、正確に測定が行われない可能性がある。そこで、前述した例では、図６及び図７に示すように連続的な測定を行い、定常的な結果が得られた時の値を測定値とした。しかしながら、連続的に測定を行うと測定に時間や手間がかかる。そこで、どのくらいの試料を通過させれば正確な測定を行うことができるかを定め、定められた分の試料を通過させた後に測定を行えば、１回で正確な測定値を得ることができる。
【０２１２】
以下に、旋光度を１回で測定する測定手順について説明する。
【０２１３】
本測定手順は、予め記憶されているプログラムにしたがって、コントローラ１２３が、図６に示す各種要素を制御して進める。ここでは、新品のカラム１１７に２ｍｌの試料を通過させれば、その後は正確な測定が可能であるものとする。さらに、試料が注がれてから、３秒後に試料セル１０７に試料が入り始め、５秒後には試料セル１０７が試料で満たされ、７秒後には試料の最初の２ｍｌが試料セル１０７から廃棄されるものとする。
【０２１４】
（１）図６に示す光学測定装置の初期状態では、バルブ１１６及びバルブ１１９が閉じられ、バルブ１２１が開放され、ポンプ１１８は停止されている。
【０２１５】
（２）次に、コントローラ１２３は、ユーザが不図示の測定開始ボタンを押したか否かの判断を行う。
【０２１６】
（３）次に、コントローラ１２３は、測定開始ボタンが押されると、光源１０１、受光素子１１０及び受光素子１１４をＯＮさせ、液晶素子１０２を駆動させる。
【０２１７】
（４）次に、コントローラ１２３は、検出器１２２で尿が検出されたか否かの判断を行う。
【０２１８】
（５）次に、検出器１２２で尿が検出された場合、コントローラ１２３は、バルブ１１６を開放し、ポンプ１１８を動作させる。
【０２１９】
（６）次に、コントローラ１２３は、検出器１２２で尿を検出してから７秒後に、バルブ１２１を閉じて、透明なパイプ構造を有する試料セル１０７中に保持された試料の旋光度の測定を行う。前述したように、検出器１２２で尿を検出してから７秒後には、カラム１１７に注がれた最初の２ｍｌが廃棄されているので、正確な測定を行うことができる。
【０２２０】
図２３は、便座に光学測定装置を組み込んだ例を示す図である。
【０２２１】
図２３に示すように、便器は、便器本体４１８、便座４１４及び水タンク４４０等から構成される。図２３の例では、図１に示す光学測定装置を便座部４１４に組み込んだ例を示している（電磁弁２は省略）。
【０２２２】
採尿容器１及びイオン交換樹脂部３は、通常は便座部１４の裏の保持位置４６に収納されているが、測定開始ボタン４４１の操作により、不図示の移動機構によって採尿位置４６２へ移動する。採尿容器１へ入った尿は、導管５によって光学系５０へ運ばれる。測定が終了すると、導管７から便器内は排出される。測定結果は、表示部４１９に表示される。
【０２２３】
図２４は、便器に光学測定装置を組み込んだ例を示す図である。
【０２２４】
図２４に示すように、便器は、便器本体４１８、便座４１４及び水タンク４４０等から構成される。図２４の例では、図１に示す光学測定装置を便座部４１４に組み込んだ例を示している。
【０２２５】
便器本体４１８に取り付けられた採尿容器１に入った尿は、電磁弁２、イオン交換樹脂部３は、導管５によって光学系５０へ運ばれる。測定が終了すると、電磁弁７が開いて導管７から便器内は排出される。
【０２２６】
図２３及び２４では、図１に示した光学測定装置を便座及び便器に組み込んだ例を示したが、他の実施形態を便座及び便器に組み込むことができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０２２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図７】経過時間と旋光度との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第７の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図１０】第８の実施形態に係る光学測定装置のイオン除去部の斜視図である。
【図１１】第８の実施形態に係る光学測定装置のイオン除去部の断面図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態に係る光学測定装置のイオン除去部の断面図である。
【図１３】本発明の第９の実施形態に係る光学測定装置のイオン除去部の断面図である。
【図１４】本発明の第１０の実施形態に係る光学測定装置のイオン除去部の断面図である。
【図１５】本発明の第１０の実施形態に係る光学測定装置における電圧印加の効果を示すグラフである。
【図１６】本発明の第１１の実施形態に係る光学測定装置の概略構成を示す図である。
【図１７】連続イオン交換ＥＤＩの原理を説明する図である。
【図１８】イオン交換樹脂カートリッジの一例を示す図である。
【図１９】イオン交換樹脂カートリッジの他の例を示す図である。
【図２０】イオン交換樹脂カートリッジ構造の一例を示す図である。
【図２１】イオン交換樹脂カートリッジ構造の他の例を示す図である。
【図２２】カラムを通過した試料のグルコース濃度を示す図である。
【図２３】便座に光学測定装置を組み込んだ例を示す図である。
【図２４】便器に光学測定装置を組み込んだ例を示す図である。
【図２５】光学測定装置の概略構成を示す図である。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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