(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状の尿溜り部を先端に設けて尿を受けるノズルと、第１波長および第２波長の特定偏光方向の成分の光を発光する２つの発光手段と、前記発光手段からの光に磁場を印加する磁場印加手段と、前記発光手段から前記尿溜り部内の尿および前記磁場印加手段を通過した光の特定偏光方向の成分を受光する２つの受光手段とを有し、前記２つの受光手段および前記２つの発光手段をそれぞれ水平方向に配置し、前記磁場印加手段による複数の磁場強度と前記複数の磁場強度において前記受光手段で受光した光強度とから尿中の目的成分と妨害成分による旋光度の合算値を計測し、前記第１波長および第２波長における目的成分と妨害成分の旋光度比率を使って前記第１波長および第２波長で計測した旋光度から前記目的成分濃度を算出する尿検査装置。
【請求項２】
凹状の尿溜り部を先端に設けて尿を受けるノズルと、前記尿溜り部の凹状内の先端面に設けられた反射材と、第１波長および第２波長の特定偏光方向の成分の光を発光する２つの発光手段と、前記発光手段からの光に磁場を印加する磁場印加手段と、前記発光手段から発光した光を前記反射材で反射し前記尿溜り部内の尿および前記磁場印加手段を通過した光の特定偏光方向の成分を受光する２つの受光手段とを有し、前記２つの受光手段および前記２つの発光手段をそれぞれ水平方向に配置し、前記磁場印加手段による複数の磁場強度と前記複数の磁場強度において前記受光手段で受光した光強度とから尿中の目的成分と妨害成分による旋光度の合算値を計測し、予め設定した前記第１波長および第２波長における目的成分と妨害成分の旋光度比率を使って前記第１波長および第２波長で計測した旋光度から前記目的成分濃度を算出する尿検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は家庭や職場等において簡便に健康管理が出来るように、尿糖など尿成分のチェックを行う尿検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
糖尿病などの予防や体調の管理などのために、尿糖量や尿蛋白などの尿成分の検査に対する要望が高まってきている。
【０００３】
従来の家庭で行う尿検査の方法としては、これに薬局などで購入した尿試験紙を一定時間浸して試験紙の化学反応による色の変化を読み取るというものが中心であった。
【０００４】
こうした方式に加えて、光の旋光度による尿中の旋光物質の濃度計測を行う方式が提案されている。この方式では、尿にレーザ光を照射した際に、尿中の旋光物質濃度に応じて発生する旋光を、コイルに加える電流量に比例した磁場を印加することにより逆旋光を起こさせてキャンセルするものであり、丁度両者の旋光が同じになる時点の電流量から尿中の旋光物質濃度が算出できうるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、旋光方式では、尿中の計測したい目的成分以外の旋光成分（以下、妨害成分）によっても旋光が発生するため、妨害成分が尿中に高濃度に存在する場合には、計測結果にズレが生じる場合があった。また、旋光方式は、多数回の計測を行う間に付着した尿垢などによりレーザ光の透過量が低下し、計測精度に影響が出る場合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、掛かる課題を鑑み、尿成分の旋光度から成分濃度を計測する装置において、第１波長および第２波長のそれぞれについて、磁場印加手段により複数の磁場強度と前記複数の磁場強度に応じて前記受光手段で受光した光強度から尿中の目的成分濃度と妨害成分による旋光度の合算値を計測し、予め設定した前記第１波長および第２波長における目的成分と妨害成分の旋光度比率を使って前記第１波長および第２波長で計測した旋光度から前記目的成分濃度を算出している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、凹状の尿溜り部を先端に設けて尿を受けるノズルと、第１波長および第２波長の特定偏光方向の成分の光を発光する２つの発光手段と、前記発光手段からの光に磁場を印加する磁場印加手段と、前記発光手段から前記尿溜り部内の尿および前記磁場印加手段を通過した光の特定偏光方向の成分を受光する２つの受光手段とを有し、前記２つの受光手段および前記２つの発光手段をそれぞれ水平方向に配置し、前記磁場印加手段による複数の磁場強度と前記複数の磁場強度に応じて前記受光手段で受光した光強度とから尿中の目的成分と妨害成分による旋光度の合算値を計測し、前記第１波長および第２波長における目的成分と妨害成分の旋光度比率を使って前記第１波長および第２波長で計測した旋光度から前記目的成分濃度を算出する構成としている。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、凹状の尿溜り部を先端に設けて尿を受けるノズルと、前記尿溜り部の凹状内の先端面に設けられた反射材と、第１波長および第２波長の特定偏光方向の成分の光を発光する２つの発光手段と、前記発光手段からの光に磁場を印加する磁場印加手段と、前記発光手段から発光した光を前記反射材で反射し前記尿溜り部内の尿および前記磁場印加手段を通過した光の特定偏光方向の成分を受光する２つの受光手段とを有し、前記２つの受光手段および前記２つの発光手段をそれぞれ水平方向に配置し、前記磁場印加手段による複数の磁場強度と前記複数の磁場強度に応じて前記受光手段で受光した光強度とから尿中の目的成分と妨害成分による旋光度の合算値を計測し、予め設定した前記第１波長および第２波長における目的成分と妨害成分の旋光度比率を使って前記第１波長および第２波長で計測した旋光度から前記目的成分濃度を算出する構成としている。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図面を参照しながら説明する。図１は本一実施例の構成を示すブロック図である。図１に示す温水洗浄便座は、便座１や洗浄ノズルや制御回路などを格納する便座ユニット部２から構成する。４は便器、３は洗浄水タンクである。５は尿検査ノズルであり、便座ユニット部２に尿検査ノズル５の回転や収納を行うギアモータなどからなるノズル駆動部を構成する。図１の尿検査ノズル５の先端部の拡大図は、尿検査ノズルを反射タイプで構成する場合を示し、５１は発光部、５２は受光部、５５はノズルに掛けられた尿を溜める尿溜り部であり、５５１は発光部５１からのレーザ光を反射させて受光部５２に入射させる反射材である。
【００１７】
図３にこの尿検査ノズル５の先端部の構成例を示す。図３の（ａ）は尿検査ノズル５の上面図、（ｂ）は側面図である。発光部５１内の５１１は第１の波長を発光するレーザ光源、５１２は第２の波長を発光するレーザ光源、５１３は両レーザ光源から特定方向の直線偏光成分のみを通過させる偏光フィルタである。また、受光部５２内の５２２は反射材５３で反射されたレーザ光に磁場を印加させるファラデーコイルであり、コイル芯部分には、水などの液状旋光材をガラスで封入するか、ガラスなどの固形旋光材を挿入する。５２３は、発光部５１から反射材５３で反射され、ファラデーコイル５２２を通過した光の内の特定方向の直線偏光成分を通過させる検光フィルタであり、ここでは偏光フィルタと相対的に直交する方向に配置する。５２１は、検光フィルタ５２３を通過した光量を検出する受光素子である。なお、ファラデーコイル５２２は、発光部５１側に配置しても構わないものである。
【００１８】
図４は、図３に示す尿検査ノズル５の構成で、尿糖値を算出する場合の制御ブロック図を示している。図２の２０は尿成分検査装置全体を制御する制御部であり、マイコンおよびその周辺回路で構成する。２１はユーザが動作開始を指示する操作キーや尿検査の結果を表示する液晶パネルなどから構成した入出力部、２３はレーザ光源５１１と５１２を交互に点灯や消灯を行う発光回路、２４は受光部５２１からの光量に応じた出力信号を電圧値として制御部２０に入力する光量検出回路、２５は５２２の電流量を調整して印加する磁場強度や変調成分をコントロールする磁場印回路である。
【００１９】
まず、ユーザが入出力部２１より「検尿準備」を指示すると、制御部２０はノズル駆動部６により格納していた尿検査ノズル５を便器４に突出させる。ユーザが排尿を終えて、入出力部２１より「検査開始」を指示すると、制御部２０は発光回路２３により第１の波長のレーザ光源５１１を点灯する。レーザ光源５１１から光は尿溜まり５５内の尿の尿糖濃度に応じて旋光され、検光子５２２を通過して受光素子５２１に入射する。入射された光量は、光量検出回路２４により電圧に変換されて制御部２０に検出される。
【００２０】
制御部２０では、磁場印加回路２５により５２２ファラデーコイル５２３に流す電流を順次変化させて印加する磁界強度を変え、受光素子５１２への入射光量が最小になる時点のファラデーコイル５２２への電流値を検出する。制御部２０では、この電流値から予め記憶させた計算プログラムに従って、電流値から第１の波長λ１での旋光角度Θ１を算出する。
【００２１】
続いて、制御部２０は、第２の波長のレーザ光源５１２を点灯して、第１の波長の場合と同様にして、第２の波長λ２での旋光角度Θ２を計測する。制御部２は、この両旋光度Θ１、Θ２から妨害物質の影響を補正した尿糖値を算出して、入出力部２１により結果を表示するものである。
【００２２】
以下、本実施例で旋光度Θ１、Θ２から尿糖濃度を算出する場合の方法例を説明する。
【００２３】
一般には、計測される旋光角度Θは、単位光路長かつ単位濃度当たりの旋光係数をαとし、尿中の尿糖濃度をＣ、尿溜りセル５５を光が反射して通過する光路長を２Ｌとすると、（式１）となる。
【００２４】
Θ＝α・Ｃ・２Ｌ  （式１）
しかし、これに蛋白質などの妨害成分が混入していた場合には、計測される旋光角度Θは、妨害物質の単位光路長かつ単位濃度当たりの旋光係数をα’とし、尿中の濃度をＣ’とすると、（式２）のようになる。
【００２５】
Θ＝α・Ｃ・２Ｌ＋α’・Ｃ’＋２Ｌ  （式２）
これらの旋光係数は、波長特性を持っていることが知られており、この定性的な関係を図２に示す。図２は、横軸に波長、縦軸に単位光路長かつ単位濃度当たりの旋光係数を採った糖およびの波長特性であり、８１および８２は、糖および妨害物質の波長特性である。プラス、マイナスは旋光する方向が逆である事を意味している。
【００２６】
いま、図４の構成で測定した第１の波長λ１と第２の波長λ２の尿糖および妨害物質の旋光係数はそれぞれ、α１１、−α２１とα１２とーα２２であるから、これから（式２）に当てはめれば（式３）（式４）のようになる。
【００２７】
Θ１＝α１１・Ｃ・２Ｌーα２１・Ｃ’・２Ｌ  （式３）
Θ２＝α１２・Ｃ・２Ｌ−α２２・Ｃ’・２Ｌ  （式４）
以上より、図４の制御部２０では、α１１などの旋光係数と尿溜りセル５０の光路長を既知の定数として（式３）（式４）から尿糖濃度Ｃを算出するプログラムを記憶しておき、先に測定した第１及び第２の波長での旋光角度Θ１、Θ２から尿糖濃度Ｃを算出するものである。
【００２８】
なお、本実施例では、２つレーザ光源からのレーザ光を１つの受光素子で受ける構成を示したが、図５に示すような反射型の２レーザ光源２受光素子の他、図６及び図７に示すような、透過型の構成も可能なものである。
【００２９】
さらに、尿セル部５０は、長期間の使用により、尿垢の付着などが考えられるため、着脱可能で交換や掃除ができる構成にしておくことは非常に有効である。
【００３０】
また、図６に示すように、２つの受光手段および２つの発光手段をそれぞれ地面に対して水平方向に配置することにより、沈殿などによる２波長の光の光路上の成分ばらつきを低減でき、尿糖値や尿蛋白質を精度高く測定できる。
【００３１】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２について図面を参照しながら説明する。本実施例では、装置全体の構成や動作は第１の実施例と同様にできるものであり、第１および第２の波長で計測した旋光角度Θ１およびΘ２から尿糖濃度を算出する演算方法を異にするものである。
【００３２】
一般的に、濃度比率の高い尿中の旋光物質としては、蛋白質やアミノ酸など知られており、これらの物質の平均的な尿中濃度は文献などに紹介されている。
【００３３】
図８に尿糖値を計測する際の妨害成分の代表成分として、尿蛋白質と尿アミノ酸の定性的な波長特性を示している。今、平均的な尿中の尿蛋白質を尿アミノ酸濃度比をＲとする。尿中の成分濃度の変化の一因としては、発汗や飲料などの尿量差による濃縮具合により変動することが知られており、こうしたケースでは両者の濃度はＲに近い比率を保って変動することが考えられる。
【００３４】
従って、両者の平均的な濃度比率Ｒの荷重平均を妨害物質の仮想的な旋光係数として利用することが可能である。
【００３５】
この場合のそれぞれ、
α２１’＝（α２１＋Ｒ・α３１）／（Ｒ＋１）
α２２’＝（α２２＋Ｒ・α３２）／（Ｒ＋１）
従って、第１の実施例と同様に、制御部２０はこのα２１’とα２２’を使って尿糖の濃度を算出し、入出力部２１に算出結果を表示するものである。
【００３６】
なお、尿中物質の平均濃度は男女間や年齢などでも異なることが知られており、例えば入出力部２１から男女の区別などを入力する構成とし、最適な、α２１’やα２２’を使って算出する方法も有効である。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、妨害物質などの影響の少ない精度の高い温水洗浄便座などに取り付けのできる尿検査装置を提供できるものである。また、２組の受光手段および２組の発光手段をそれぞれ地面に対して水平方向に配置することにより、沈殿などによる２波長の光の光路上の成分ばらつきを低減できる。
【００４０】
請求項２に記載した発明は、妨害物質などの影響の少ない精度の高く、尿溜り部の交換や掃除に都合のよい構成を採ることができる温水洗浄便座などに取り付けのできる尿検査装置を提供できるものである。また、２組の受光手段および２組の発光手段をそれぞれ地面に対して水平方向に配置することにより、沈殿などによる２波長の光の光路上の成分ばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である温水洗浄便座に組み込んだ尿検査装置構成図
【図２】同尿成分の旋光度の定性特性示すグラフ
【図３】（ａ）同尿検査ノズルの構成を示す上面図
（ｂ）同側面図
【図４】同制御ブロックの一例を示すブロック図
【図５】（ａ）尿検査ノズルの構成を示す上面図
（ｂ）同側面図
【図６】（ａ）同尿検査ノズルの他の構成を示す上面図
（ｂ）同側面図
【図７】（ａ）同尿検査ノズルの構成を示す上面図
（ｂ）同側面図
【図８】同代表妨害成分の定性特性を示すグラフ
【符号の説明】
５  尿検査ノズル
２５  磁場印回路（磁場印加手段）
５１  発光部（発光手段）
５２  受光部（受光手段）
５５  尿溜り部
５５１  反射材
５２２  ファラデーコイル（磁場印加手段）
【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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