JP2000258338A - 尿検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 尿に含まれる糖、蛋白質等の旋光性物質濃度
の検査を簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影
響を受けずに信頼性の高い濃度検出を行なう。 【解決手段】 発光手段１１から受光手段１２に至る光
路には磁場印加手段４により磁場が印加される。この印
加される磁場は磁場切換手段１６によって複数段階に切
り換えられるものであり、また磁場変調手段１８により
特定周期の変調信号が重畳されている。受光手段１２の
出力はＡ／Ｄ変換手段１４により変調周期内に複数回デ
ジタル値に変換され、複数個の累積記憶手段１９がＡ／
Ｄ変換手段１４の出力となるデジタル値を磁場変調手段
の変調周期に同期して累積加算し、受光量換算手段２１
が複数個の累積記憶手段の記憶値を基に受光量の変化分
を換算し、濃度換算手段２２が被測定尿の旋光性物質濃
度を換算する構成で、簡易に短時間でノイズ等の影響を
受けずに信頼性の高い濃度検出を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は人をはじめとする動
物から採取した尿を検査する尿検査装置に関し、特に
糖、蛋白質等の旋光性物質濃度を検査する装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、健康状態の監視や診断するた
めの指標として尿検査を行われている。一般的な尿検査
の方法としては試薬を含浸した試験紙を尿に浸し、その
呈色反応を目視または分光測定器によって測定する方法
が一般的であった。近年では、こうした尿検査方法に加
えて、試験紙のような消耗品が不要な方式として、尿に
光を照射してその変化量から尿糖や尿蛋白を検出する旋
光原理を用いた光方式が提案されている。

【０００３】この種の旋光原理を用いた尿検査装置は、
特開平９−１４５６０５号公報に示すものがある。図１
１において１は光源で、２は偏光子で、紙面に平行な偏
光成分のみを透過する。３は被測定尿を保持するガラス
製のサンプルセル、４はサンプルセル３の周囲に巻かれ
たソレノイドコイルで、サンプルセル３とこれに保持さ
れた被測定尿に磁場を印加する。５はソレノイドコイル
４に電流を流す電流源、６は検光子で紙面に垂直な偏光
成分のみを透過するように配置している。７は検光子６
を透過した光を検知する光センサで、８は電流源５に指
令信号を発しかつ光センサ７の出力信号を記録解析する
コンピュータである。

【０００４】９は信号発生器で、振動変調信号を振動変
調電流信号に変換してコンピュータ８から指令された掃
引された掃引電流に重畳し、これをソレノイドコイル３
に供給する。１０はロックインアンプで、信号発生器９
の振動変調信号を参照信号として、光センサ７の出力信
号を位相敏感検波する。

【０００５】この構成において、コンピュータ８が電流
源５に流す電流を例えば−１．５〜１．５Ａまで掃引す
る。被測定尿に旋光性を示す成分がなければ、電流０の
ときにロックインアンプの出力も０となるが、被測定尿
に糖のような旋光性を示す成分があると、ロックインア
ンプの出力が０となるときの電流が０からずれる。これ
は旋光性を示す糖成分により発生した旋光角度に対し
て、逆方向の旋光を発生させる磁場を作るためにソレノ
イドコイル４に電流を流すことでロックインアンプの出
力が０となったからである。即ち、ロックインアンプの
出力が０となる電流から被測定尿の旋光角度、さらに旋
光角度から糖濃度を算出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の尿検査装置ではロックインアンプを必要としていて構
成が複雑という課題がある。一般にロックインアンプ
は、被検出信号と参照信号を入力とし、参照信号から移
相器を介して被検出信号と位相を同期させた信号を作
り、この移相器の出力信号と被検出信号を乗算器で乗算
して積分器を介して出力するという複雑な構成をしてい
るものである。

【０００７】しかも、ロックインアンプにおいては移相
器が重要な構成要素であり、積分器の出力を確認しなが
ら移相量を調整するフィードバックを行うもので、検出
に時間を要する。即ち、一般には積分器の出力が０とな
る移相量を見つけだすフィードバックを行い、その後そ
の移相量から９０度ずらせた移相量に切り換えて正規の
信号出力を行うものであり、この移相量の調整中はロッ
クインアンプの出力は採用できず、待時間が必要で、そ
の分だけ検出に時間を要するという課題もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、被測定尿に特定方向の偏光成分の光を投射
する発光手段と、前記被測定尿を透過した光のうち特定
方向の偏光成分の光を受光する受光手段と、前記発光手
段から前記受光手段に至る光路に磁場を印加する磁場印
加手段と、前記磁場印加手段により印加する磁場を複数
段階で切り換える磁場切換手段と、前記磁場印加手段に
より印加する磁場に特定周期の変調信号を重畳させる磁
場変調手段と、前記受光手段の出力となるアナログ値を
前記磁場変調手段の変調周期内に複数回デジタル値に変
換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力と
なるデジタル値を前記磁場変調手段の変調周期に同期し
て累積加算する複数個の累積記憶手段と、前記磁場変調
手段の変調周期の整数倍の期間における前記複数個の累
積記憶手段の記憶値を基に前記受光手段の受光量の変化
分を換算する受光量換算手段と、複数段階の磁場におけ
る前記受光量換算手段の出力に基づき前記被測定尿の旋
光性物質濃度を換算する濃度換算手段を備えた構成とし
た。

【０００９】上記発明によれば、発光手段から受光手段
に至る光路には磁場印加手段により磁場が印加される。
この印加される磁場は磁場切換手段によって複数段階に
切り換えられるものであり、また磁場変調手段により特
定周期の変調信号が重畳されているものである。受光手
段の出力はＡ／Ｄ変換手段により変調周期内に複数回ア
ナログ値からデジタル値に変換され、複数個の累積記憶
手段がＡ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を磁場変
調手段の変調周期に同期して累積加算し、受光量換算手
段が磁場変調手段の変調周期の整数倍の期間における複
数個の累積記憶手段の記憶値を基に受光量の変化分を換
算し、濃度換算手段が複数段階の磁場における受光量換
算手段の出力に基づき被測定尿の旋光性物質濃度を換算
するので、ロックインアンプのような複雑な構成は不要
であり、簡易な構成にでき、また待ち時間を不要にして
検査時間を短縮することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる尿検査
装置は、被測定尿に特定方向の偏光成分の光を投射する
発光手段と、前記被測定尿を透過した光のうち特定方向
の偏光成分の光を受光する受光手段と、前記発光手段か
ら前記受光手段に至る光路に磁場を印加する磁場印加手
段と、前記磁場印加手段により印加する磁場を複数段階
で切り換える磁場切換手段と、前記磁場印加手段により
印加する磁場に特定周期の変調信号を重畳させる磁場変
調手段と、前記受光手段の出力となるアナログ値を前記
磁場変調手段の変調周期内に複数回デジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となる
デジタル値を前記磁場変調手段の変調周期に同期して累
積加算する複数個の累積記憶手段と、前記磁場変調手段
の変調周期の整数倍の期間における前記複数個の累積記
憶手段の記憶値を基に前記受光手段の受光量の変化分を
換算する受光量換算手段と、複数段階の磁場における前
記受光量換算手段の出力に基づき前記被測定尿の旋光性
物質濃度を換算する濃度換算手段を備えたものである。

【００１１】そして発光手段から受光手段に至る光路に
は磁場印加手段により磁場が印加される。この印加され
る磁場は磁場切換手段によって複数段階に切り換えられ
るものであり、また磁場変調手段により特定周期の変調
信号が重畳されているものである。受光手段の出力はＡ
／Ｄ変換手段により変調周期内に複数回アナログ値から
デジタル値に変換され、複数個の累積記憶手段がＡ／Ｄ
変換手段の出力となるデジタル値を磁場変調手段の変調
周期に同期して累積加算し、受光量換算手段が磁場変調
手段の変調周期の整数倍の期間における複数個の累積記
憶手段の記憶値を基に受光量の変化分を換算し、濃度換
算手段が複数段階の磁場における受光量換算手段の出力
に基づき被測定尿の旋光性物質濃度を換算するので、ロ
ックインアンプのような複雑な構成は不要であり、簡易
な構成にでき、また待ち時間を不要にして検査時間を短
縮することができる。

【００１２】本発明の請求項２にかかる尿検査装置は、
受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段の記憶値の最
大値と最小値の差を算出する構成としたものである。

【００１３】そして受光量換算手段は、複数個の累積記
憶手段の記憶値の最大値と最小値の差を算出するので、
簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受け
にくい高精度な測定が可能となる。

【００１４】本発明の請求項３にかかる尿検査装置は、
受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段の記憶値の平
均値と、前記累積記憶手段の各記憶値と平均値との偏差
の総和を算出する構成としたものである。

【００１５】そして、受光量換算手段は、複数個の累積
記憶手段の記憶値の平均値と、前記累積記憶手段の各記
憶値と平均値との偏差の総和を算出するので、簡易な構
成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい高
精度な測定が可能となる。

【００１６】本発明の請求項４にかかる尿検査装置は、
受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段の記憶値の標
準偏差値を算出する構成としたものである。

【００１７】そして、受光量換算手段は、複数個の累積
記憶手段の記憶値の標準偏差値を算出するので、簡易な
構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい
高精度な測定が可能となる。

【００１８】本発明の請求項５にかかる尿検査装置は、
受光量換算手段は、ｎ個の累積記憶手段を時系列に並べ
ｊ番目の累積記憶手段の記憶値とｊ＋ｎ／２番目の累積
記憶手段の記憶値の差の絶対値を１番目からｎ／２番目
までの総和を算出する構成としたものである。

【００１９】そして、受光量換算手段は、ｎ個の累積記
憶手段を時系列に並べｊ番目の累積記憶手段の記憶値と
ｊ＋ｎ／２番目の累積記憶手段の記憶値の差の絶対値を
１番目からｎ／２番目までの総和を算出するので、簡易
な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響で特に変調
周波数の偶数倍の高調波による影響を受けにくい高精度
な測定が可能となる。

【００２０】本発明の請求項６にかかる尿検査装置は、
受光量換算手段は、変調周期内にＡ／Ｄ変換を行う回数
であるｎを偶数とした構成としたものである。

【００２１】そして、ｎを偶数にすることにより、無駄
なＡ／Ｄ変換を行うことなく、簡易な構成で検査時間を
短縮し、ノイズ等の影響で特に変調周波数の偶数倍の高
調波による影響を受けにくい高精度な測定が可能とな
る。

【００２２】本発明の請求項７にかかる尿検査装置は、
受光手段の出力を増幅する増幅回路を設け、前記増幅回
路の出力となるアナログ値をＡ／Ｄ変換手段に入力する
構成としたものである。

【００２３】そして増幅回路が受光手段の微小出力を増
幅し、Ａ／Ｄ変換手段が増幅されたアナログ出力値をデ
ジタル値に変換するので、マイクロコンピュータ内蔵の
Ａ／Ｄ変換手段のような汎用的なＡ／Ｄ変換手段を使用
して、簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響
を受けにくい高精度な測定が可能となる。

【００２４】本発明の請求項８にかかる尿検査装置は、
増幅回路はバンドパスフィルタ特性を有する構成とした
ものである。

【００２５】そして増幅回路はバンドパスフィルタ特性
を持っているので、簡易的な構成で、Ａ／Ｄ変換手段に
入力する前に不要なノイズ成分を概ね除去することがで
き、簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を
受けにくい高精度な測定が可能となる。

【００２６】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例１を図１
〜図６を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の
実施例を示す尿検査装置の構成ブロック図である。図２
は受光手段の信号を増幅する増幅回路の電気回路図であ
る。また図３は累積記憶手段の記憶手順を示すフローチ
ャートである。また図４は受光手段の出力信号の変化を
示す特性図である。また図５は累積記憶手段に記憶され
る記憶値の特性図である。また図６は受光量換算手段の
動作を説明するフローチャートである。

【００２７】図１において前記した従来例と同様の機能
を持つ部品には同一番号を付す。図１において１１は特
定方向の偏光成分のみを投射する発光手段で、光を投射
する発光素子１と、紙面に平行な偏光成分の光のみを透
過させる偏光子２により構成している。１２は特定の方
向の偏光成分のみを受光する受光手段で、紙面に垂直な
方向の偏光成分のみを透過させる検光子６と、受光素子
７により構成している。発光手段１１から受光手段１２
に至る光路にはガラス製のサンプルセル３を配置し、そ
の内部には被測定尿を封入している。またサンプルセル
３の周囲には光路に磁場を印加する磁場印加手段として
ソレノイドコイル４を巻いている。５はソレノイドコイ
ル４に電流を流す電流源であり光路に形成される磁場は
ソレノイドコイル４に流れる電流に比例する。１３は増
幅回路で受光素子７の出力電気信号を増幅する回路であ
る。８はコンピュータでＡ／Ｄ変換手段１４、Ｄ／Ａ変
換手段１５を内蔵した汎用的な１チップマイクロコンピ
ュータで、電流源５に出力を発しソレノイドコイル４を
制御するとともに、増幅回路１３の出力に基づき被測定
尿の糖濃度を換算するものである。

【００２８】１６は磁場切換手段でソレノイドコイル４
に流す電流の中央値を例えば０．５Ａと１．０Ａの２段
階で切り換える数値をＤ／Ａ変換手段１５に出力するも
ので、例えばまず０．５Ａを流す数値を出力する。１７
はタイマーで磁場を変調する特定の変調周期Ｔより十分
短く、且つ変調周期Ｔの整数分の１の時間であるＴ／ｎ
時間毎に時間経過信号を出力する。１８は磁場変調手段
でタイマー１７から入力するＴ／ｎ時間毎の信号に基づ
き、変調周期Ｔの変調信号を数値演算しＤ／Ａ変換手段
１５に出力する。例えば三角関数を用いソレノイドコイ
ル４に流す電流を＋０．１Ａから−０．１Ａの振幅で周
期Ｔとなる正弦波を演算する。Ｄ／Ａ変換手段１５は磁
場切換手段１６と磁場変調手段１８から入力する数値を
加算し、相当するアナログ電圧値として出力する。電流
源５はＤ／Ａ変換手段１５から出力される電圧から電流
に変換し、ソレノイドコイル４に電流を流す。この例の
場合では０．４Ａから０．６Ａの範囲で周期Ｔの正弦波
となる電流がソレノイドコイル４を流れる。

【００２９】またタイマー１７はＴ／ｎ時間毎にＡ／Ｄ
変換手段１４に信号を発し、Ａ／Ｄ変換手段１４はタイ
マー１７からの信号に応じＴ／ｎ時間毎に増幅回路１３
で増幅した受光素子７の出力信号をデジタル化する。１
９は累積記憶手段で、第１記憶部１９の(1)、第２記憶
部１９の(2)、・・・、第ｎ記憶部１９の(n)により構成
し、Ａ／Ｄ変換手段１４の出力電圧のデジタル値を順次
各記憶部に累積加算する。この累積加算する記憶部の場
所を管理するのがポインタ２０であり、変調周期Ｔ内で
最初のＡ／Ｄ変換手段１４の出力のデジタル値を第１記
憶部１９の(1)に加算し、２番目の出力のデジタル値を
第２記憶部１９の(2)に加算し、最後のｎ番目の出力の
デジタル値を第ｎ記憶部１９の(n)に加算するように管
理する。

【００３０】２１は受光量換算手段で累積記憶手段１９
の記憶値に基づき変調周期Ｔ内における受光素子７の受
光量の変化分を換算するもので、累積記憶手段１９の各
記憶部の記憶値の中から最大値と最小値を抽出しその差
ΔＶｓ１を算出し、濃度換算手段２２に出力する。濃度
換算手段２２は磁場切換手段１６と受光量換算手段２１
からの入力信号によりこの場合０．５Ａの電流の時の受
光量の変化分がΔＶｓ１であることを記憶する。

【００３１】次に、磁場切換手段１６はソレノイドコイ
ル４に流す電流の中央値を切り換えて、１．０Ａと出力
する。この時、ソレノイドコイル４に流れる電流は０．
９Ａから１．１Ａの範囲で周期Ｔの正弦波となる。同様
にして、受光量換算手段２１は受光素子７の受光量の変
化分ΔＶｓ２を算出し、濃度換算手段２２に出力する。
濃度換算手段２２は１．０Ａの電流の時の受光量の変化
分がΔＶｓ２であることを記憶する。

【００３２】更に、濃度換算手段２２は０．５Ａの時の
受光量変化分ΔＶｓ１と１．０Ａの時の受光量変化分Δ
Ｖｓ２の２点を結ぶ直線より、受光量変化分が０となる
電流値を算出する。この算出された電流値に基づき被測
定尿の糖濃度を算出する。この電流値と糖濃度の関係は
比例するもので、予め糖濃度既知の溶液で実験的に求め
た関係式により算出できる。

【００３３】図２において、受光素子７はフォトダイオ
ードで受光量に比例した電流を流すものであり、オペア
ンプ２３、抵抗器２４で構成した電流電圧変換回路で電
圧出力に変換する。その電圧出力は、抵抗器２５、２６
とコンデンサ２７、２８とオペアンプ２９で構成した増
幅回路で増幅し、マイクロコンピュータ８に入力してい
る。増幅率は抵抗器２５と２６で決まるものであり、そ
こにコンデンサ２７、２８を接続したことで増幅回路に
バンドパスフィルタ特性を持たせることができ、変調周
期以外の周期の不要なノイズ成分を概略除去することが
できる。

【００３４】図３、図４、図５によりタイマー１７、磁
場変調手段１８、累積記憶手段１９、ポインタ２０の動
作を説明する。受光量の変化分を測定する前に、まず初
期設定として、累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値Σ
Ｖ１、ΣＶ２、・・・、ΣＶｎに全て０を代入する。受
光量変化分の測定を開始すると、タイマー１７からの指
示により磁場変調手段１８は一定周期Ｔの正弦波でソレ
ノイドコイル４に流れる電流を変調する。例えば電流を
−０．１Ａから＋０．１Ａの範囲で変化させるには、磁
場変調手段１８は（１）式で示す演算を行う。

【００３５】 ΔＩ＝０．１ ＊ ｓｉｎ｛２π ＊ （ｊ／ｎ）｝ （１） （１）式において、ΔIは変調電流、ｊは１からｎの範
囲で繰り返しカウントされ、タイマー１７からＴ／ｎ時
間経過の信号を受ける毎にカウントアップするカウンタ
である。例えば０．５Ａを中心に０．４Ａから０．６Ａ
の範囲で電流を変化させる場合であれば、Ｄ／Ａ変換手
段１５は磁場切換手段１６から中央値の０．５Ａを入力
し、磁場変調手段１８から（１）式のΔＩを入力してそ
れを加算し、相当するアナログ電圧として出力する。

【００３６】このときの受光素子７から増幅回路１３を
介した電圧波形は図４のようになる。周期Ｔで変動する
電圧波形が磁場の変調による受光量の変化による本来の
波形であり、それ以外の周期で変動するのはノイズ成分
である。このノイズ成分を除去し、周期Ｔで変動する本
来の受光量の変化による波形を得るために累積記憶手段
１９が動作する。

【００３７】受光量変化分の測定中に磁場の変調はｍ回
行う。その１回の変調の中でｎ回Ａ／Ｄ変換手段１４が
増幅回路１３の出力電圧をデジタル値に変換する。１回
目の変調における最初にＡ／Ｄ変換手段１４から得られ
るデジタル値をＶ１１とする。ポインタ２０は累積記憶
手段１９の第１記憶部１９の(1)を指示し、第１記憶部
１９の(1)はΣＶ１にＶ１１を加算して記憶する。以
降、タイマー１７はＴ／ｎ時間毎にＡ／Ｄ変換手段１４
に指示し、Ａ／Ｄ変換手段１４はＶ１２、Ｖ１３、・・
・、Ｖ１ｎを順次デジタル値として得る。ポインタ２０
はタイマー１７がＡ／Ｄ変換手段１４に指示を送る毎
に、累積記憶手段１９に指示する記憶部を順送りしてΣ
ＶｊにＶ１ｊを加算し、ΣＶｎにＶｎを加算する。

【００３８】この操作をｍ回繰り返す。即ちｉ回目の変
調の時にはΣＶ１にＶｉ１を加算し、ΣＶ２にＶｉ２、
ΣＶ３にＶｉ３、・・・、ΣＶｊにＶｉｊ、・・・、Σ
ＶｎにＶｉｎを加算する。最後のｍ回目の変調の時に
は、ΣＶ１にＶｍ１を加算し、ΣＶ２にＶｍ２、ΣＶ３
にＶｍ３、・・・、ΣＶｊにＶｍｊ、・・・、ΣＶｎに
Ｖｍｎを加算する。この結果、累積記憶手段１９の各記
憶部には（２の１）〜（２のｎ）式の結果が得られる。

【００３９】 ΣＶ１＝Ｖ１１＋Ｖ２１＋ ・・・ ＋Ｖｍ１ （２の１） ΣＶ２＝Ｖ１２＋Ｖ２２＋ ・・・ ＋Ｖｍ２ （２の２） ・・・・・・・ ΣＶｎ＝Ｖ１ｎ＋Ｖ２ｎ＋ ・・・ ＋Ｖｍｎ （２のｎ） 累積記憶手段１９の各記憶部には一定周期Ｔ毎に出力電
圧のデジタル値が加算されていくので、ランダムに発生
するノイズ成分は相殺され図５に示すように、周期Ｔで
変動する本来の受光量の変化分による正弦波形に近い結
果が得られる。変調回数ｍは多いほどノイズ成分は相殺
され除去されやすい。ノイズ成分の中で最も影響の強い
周期の整数倍の時間と、計測に要する時間ｍ×Ｔを一致
させるようにすれば、少ない時間でノイズ除去効果を得
ることができる。例えば商用電源がノイズ源であれば、
５０Hzなら２０msecの整数倍、６０Hzなら１６．７msec
の整数倍、５０Hz、６０Hz共用なら１００msecの整数倍
とｍ×Ｔが一致するようにする。例えば周期Ｔが３０ms
ecであれば、ｍは１０回とすることが望ましい。もちろ
ん１０回の整数倍の２０回、３０回、・・・と回数を増
やせばよりノイズ除去効果が上がる。

【００４０】この累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値
ΣＶ１、ΣＶ２、・・・、ΣＶｎを基に受光量の変化分
を算出する受光量換算手段２１の動作を、図６のフロー
チャートにより説明する。受光量換算手段２１はまず最
大値Ｖmaxと最小値Ｖminに初期値としてΣＶ１を代入す
る。次にΣＶ２からΣＶｎまで順に最大値Ｖmax、最小
値Ｖminとの比較を繰り返す。ΣＶｊが最大値Ｖmaxより
大きければＶmaxにΣＶｊを代入し、ΣＶｊが最小値Ｖm
inより小さければＶminにΣＶｊを代入する。この結果
Ｖmax、ＶminにはΣＶ１〜ΣＶｎの最大値と最小値が代
入されることになる。次にこの最大値Ｖmaxと最小値Ｖm
inの差を受光量の変化分ΔＶｓとして算出する。

【００４１】本発明の実施例１によれば、累積記憶手段
１９には複数個の記憶部があり、Ａ／Ｄ変換手段１４は
磁場の変調周期内に複数回受光素子７の出力をデジタル
値に変換して、磁場の変調周期に同期して各記憶部に累
積加算しているので、各記憶部の記憶値はノイズ成分が
相殺され、受光量の変化分による本来の出力をほぼ再現
できる。受光量換算手段２１は、この各記憶部の記憶値
の中から最大値、最小値を抽出し、それを基に受光量の
変化分を換算しているので、ノイズの影響はほとんど受
けず、また増幅回路１３の応答時定数のばらつきによる
位相のずれの影響も受けることがないので、移相器のよ
うな調整は不要であり待ち時間なしに短時間で受光量の
変化分を算出できる。そしてタイマー１７、累積記憶手
段１９、受光量換算手段２１など主要な部分は全てマイ
クロコンピュータ８のプログラムで実現できるものであ
り、簡単な構成で実現できるものである。

【００４２】なお累積記憶手段１９の各記憶部はＡ／Ｄ
変換手段１４から得られたデジタル値を全て累積するも
のとしたが、例えば得られたデジタル値の中から最大値
と最小値を除外しても良く、処理はやや煩雑になるがノ
イズによる異常値がある場合にはそれが除外でき、更に
ノイズの影響を除去できる効果がある。

【００４３】（実施例２）次に本発明の実施例２を図７
〜８を用いて説明する。図７は累積記憶手段に記憶され
る記憶値の特性図である。また図８は受光量換算手段の
動作を説明するフローチャートである。

【００４４】受光量換算手段２１は実施例１で説明した
累積記憶手段１９の各記憶部に記憶された記憶値ΣＶ
１、ΣＶ２、・・・、ΣＶｎの平均値を算出し、更に累
積記憶手段１９の各記憶部の記憶値と平均値との偏差の
絶対値の総和を受光量変化分ΔＶｓとして算出するもの
である。ここで算出されるΔＶｓは図７に示す斜線部の
面積を算出することと等価であり、この面積は受光量の
変化分である振幅に比例するものである。

【００４５】図８により受光量換算手段２１の動作を説
明する。まず累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値の総
和を算出する。そのためにまず記憶値総和であるΣΣＶ
に０を代入し、ΣＶ１からΣＶｎまで順次ΣΣＶに加算
していく。次に記憶値総和ΣΣＶをｎで除算して平均値
ＥΣＶを算出する。次に偏差総和ΔＶｓに初期値として
０を代入する。次に累積記憶手段１９の各記憶部の記憶
値ΣＶ１からΣＶｎと平均値ＥΣＶとの偏差の絶対値を
順次算出し、偏差総和ΔＶｓに順次加算する。この結
果、受光量換算手段は（３）式に示す結果を得ることと
なる。

【００４６】 ΔＶｓ＝｜ΣＶ１−ＥΣＶ｜ ＋ ｜ΣＶ２−ＥΣＶ｜ ＋ ・・・ ＋ ｜ΣＶｎ−ＥΣＶ｜ （３） 本発明の実施例２によれば、受光量換算手段２１は、累
積記憶手段１９の各記憶部の記憶値を用いて各記憶値と
平均値の偏差の絶対値の総和を受光量の変化分ΔＶｓと
して算出しているので、実施例１と同様にノイズの影響
はほとんど受けず、また増幅回路１３の応答時定数のば
らつきによる位相のずれの影響も受けることがないの
で、移相器のような調整は不要であり待ち時間なしに短
時間で受光量の変化分を算出できる。そして主要な部分
は全てマイクロコンピュータ８のプログラムで実現でき
るものであり、簡単な構成で実現できるものである。ま
た累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値ΣＶ１〜ΣＶｎ
までの全てを基に受光量変化分を換算しているので、ノ
イズによる影響を低減する効果は更に高い。また偏差の
総和はサンプリング回数ｎに比例して大きい値となるの
で、ｎを増やすことにより受光量変化分換算の分解能を
細分化することができる。

【００４７】（実施例３）次に本発明の実施例３を図９
を用いて説明する。図９は受光量換算手段の動作を説明
するフローチャートである。

【００４８】受光量換算手段２１は実施例１で説明した
累積記憶手段１９の各記憶部に記憶された記憶値ΣＶ
１、ΣＶ２、・・・、ΣＶｎの標準偏差を受光量変化分
ΔＶｓとして算出するものである。ここで算出される標
準偏差ΔＶｓは受光量の変化分である振幅に比例するも
のである。

【００４９】図９により受光量換算手段２１の動作を説
明する。受光量換算手段２１はまず総和ΣΣＶと二乗和
Σ（ΣＶ）２に初期値として０を代入する。次にΣＶ１
からΣＶｎまでを順次総和ΣΣＶに加算する。同時にΣ
Ｖ１からΣＶｎの二乗を順次二乗和Σ（ΣＶ）２に加算
していく。この結果、総和は（４）式の結果を、二乗和
は（５）式の結果を得る。

【００５０】 ΣΣＶ＝ΣＶ１＋ΣＶ２＋ ・・・ ＋ΣＶｎ （４） Σ（ΣＶ）２＝（ΣＶ１）２＋（ΣＶ２）２＋ ・・・ ＋（ΣＶｎ）２ （５） 次に受光量換算手段２１は（６）式により分散値σ２を
算出する。（６）式は一般周知の分散値算出式である。

【００５１】 σ２＝Σ（ΣＶ）２−（ΣΣＶ）２／ｎ （６） 受光量換算手段２１は更に分散値の平方根である標準偏
差σを算出し、この標準偏差を受光量の変化分としてΔ
Ｖｓとして算出する。ここで標準偏差は第２の実施例で
説明した偏差の総和に比例するもので、受光素子７の出
力波形が正弦波であればπ／２√２を乗じた値であり、
受光量の変化分である振幅に比例するものである。

【００５２】本発明の実施例３によれば、受光量換算手
段２１は、累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値を用い
て標準偏差を算出しそれを受光量の変化分ΔＶｓとして
いるので、実施例１〜２と同様にノイズの影響はほとん
ど受けず、また増幅回路１３の応答時定数のばらつきに
よる位相のずれの影響も受けることがないので、移相器
のような調整は不要であり待ち時間なしに短時間で受光
量の変化分を算出できる。そして主要な部分は全てマイ
クロコンピュータ８のプログラムで実現できるものであ
り、簡単な構成で実現できるものである。また実施例２
と同様に累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値ΣＶ１〜
ΣＶｎまでの全てを基に受光量変化分を換算しているの
で、ノイズによる影響を低減する効果は更に高い。また
実施例２と違い累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値は
総和算出手段３１、二乗和算出手段３２に記憶値を出力
すると順次不要になるので別の用途の記憶手段として使
うことができ、記憶容量の節約ができる。

【００５３】（実施例４）次に本発明の実施例４を図１
０を用いて説明する。図１０は受光量換算手段の動作を
説明するフローチャートである。

【００５４】図１０により受光量換算手段２１の動作を
説明する。まず偏差の絶対値の総和であるΔＶｓに０を
代入して初期化する。そしてΣＶ１とΣＶ（１＋ｎ／
２）の偏差の絶対値を算出し、総和ΔＶｓに加算する。
次にΣＶ２とΣＶ（２＋ｎ／２）の偏差の絶対値を算出
し、総和ΔＶｓに加算する。以後、受光量換算手段２１
はΣＶｊとΣＶ（ｊ＋ｎ／２）の偏差の絶対値を算出
し、総和ΔＶｓに加算する操作を繰り返し、ΣＶ（ｎ／
２）とΣＶｎとの偏差の絶対値を算出して総和ΔＶｓに
加算することでΔＶｓの算出を終わる。この結果、受光
量換算手段２１によりΔＶｓは（７）式の結果を得るこ
とになる。

【００５５】 ΔＶｓ＝｜ΣＶ１−ΣＶ（１＋ｎ／２）｜ ＋ ｜ΣＶ２−ΣＶ（２＋ｎ／２）｜ ＋ ・・・ ＋ ｜ΣＶ（ｎ／２）−ΣＶｎ｜ （７） ここで得られたΔＶｓは図７で示した面積とほぼ等価な
値であり、受光量の変化分である振幅に比例するもので
ある。

【００５６】本発明の実施例４によれば、受光量換算手
段２１は、累積記憶手段１９の各記憶部の記憶値を用い
てｊ番目の記憶値とｊ＋ｎ／２番目の記憶値の差の絶対
値の総和を受光量の変化分ΔＶｓとしているので、実施
例１〜３と同様にノイズの影響はほとんど受けず、また
増幅回路１３の応答時定数のばらつきによる位相のずれ
の影響も受けることがないので、移相器のような調整は
不要であり待ち時間なしに短時間で受光量の変化分を算
出できる。そして主要な部分は全てマイクロコンピュー
タ８のプログラムで実現できるものであり、簡単な構成
で実現できるものである。また実施例２〜３と同様に累
積記憶手段１９の各記憶部の記憶値ΣＶ１〜ΣＶｎまで
の全てを基に受光量変化分を換算しているので、ノイズ
による影響を低減する効果は更に高い。そして実施例２
と異なり、変調周期Ｔの半分の時間差（１８０度の位
相）における出力の差を加算しているので、変調周期Ｔ
の偶数倍の高調波をキャンセルすることができ、ノイズ
低減効果を増すことができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の尿検査装置
は以下の効果を有する。

【００５８】本発明の請求項１にかかる尿検査装置によ
れば、受光手段の出力はＡ／Ｄ変換手段により変調周期
内に複数回アナログ値からデジタル値に変換され、複数
個の累積記憶手段がＡ／Ｄ変換手段の出力となるデジタ
ル値を磁場変調手段の変調周期に同期して累積加算し、
受光量換算手段が磁場変調手段の変調周期の整数倍の期
間における複数個の累積記憶手段の記憶値を基に受光量
の変化分を換算し、濃度換算手段が複数段階の磁場にお
ける受光量換算手段の出力に基づき被測定尿の旋光性物
質濃度を換算するので、ロックインアンプのような複雑
な構成は不要であり、簡易な構成にでき、また待ち時間
を不要にして検査時間を短縮することができる。

【００５９】本発明の請求項２にかかる尿検査装置によ
れば、受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段の記憶
値の最大値と最小値の差を算出するので、簡易な構成で
検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい高精度
な測定が可能となる。

【００６０】本発明の請求項３にかかる尿検査装置によ
れば、受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段の記憶
値の平均値と、累積記憶手段の各記憶値と平均値との偏
差の総和を算出するので、簡易な構成で検査時間を短縮
し、ノイズ等の影響を受けにくい高精度な測定が可能と
なる。特に累積記憶手段の記憶値全てに基づき受光量を
換算するのでノイズ低減効果は大きい。

【００６１】本発明の請求項４にかかる尿検査装置によ
れば、受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段の記憶
値の標準偏差値を算出するので、簡易な構成で検査時間
を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい高精度な測定が
可能となる。特に累積記憶手段の記憶値全てに基づき受
光量を換算するのでノイズ低減効果は大きい。

【００６２】本発明の請求項５にかかる尿検査装置によ
れば、受光量換算手段は、ｎ個の累積記憶手段を時系列
に並べｊ番目の累積記憶手段の記憶値とｊ＋ｎ／２番目
の累積記憶手段の記憶値の差の絶対値を１番目からｎ／
２番目までの総和を算出するので、簡易な構成で検査時
間を短縮し、ノイズ等の影響で特に変調周波数の偶数倍
の高調波による影響を受けにくい高精度な測定が可能と
なる。

【００６３】本発明の請求項６にかかる尿検査装置によ
れば、ｎを偶数にすることにより、無駄なＡ／Ｄ変換を
行うことなく、簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ
等の影響で特に変調周波数の偶数倍の高調波による影響
を受けにくい高精度な測定が可能となる。

【００６４】本発明の請求項７にかかる尿検査装置によ
れば、増幅回路が受光手段の微小出力を増幅し、Ａ／Ｄ
変換手段が増幅されたアナログ出力値をデジタル値に変
換するので、マイクロコンピュータ内蔵のＡ／Ｄ変換手
段のような汎用的なＡ／Ｄ変換手段を使用して、簡易な
構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい
高精度な測定が可能となる。

【００６５】本発明の請求項８にかかる尿検査装置によ
れば、増幅回路はバンドパスフィルタ特性を持っている
ので、簡易的な構成で、Ａ／Ｄ変換手段に入力する前に
不要なノイズ成分を概ね除去することができ、簡易な構
成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい高
精度な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における尿検査装置の構成ブ
ロック図

【図２】同尿検査装置の信号を処理する電気回路図

【図３】同尿検査装置の累積記憶手段の動作を説明する
フローチャート

【図４】同尿検査装置の受光手段の出力信号の変化を示
す特性図

【図５】同尿検査装置の累積記憶手段に記憶される記憶
値の特性図

【図６】同尿検査装置の受光量換算手段の動作を説明す
るフローチャート

【図７】本発明の実施例２における累積記憶手段に記憶
される記憶値の特性図

【図８】同尿検査装置の受光量換算手段の動作を説明す
るフローチャート

【図９】本発明の実施例３における受光量換算手段の動
作を説明するフローチャート

【図１０】本発明の実施例４における受光量換算手段の
動作を説明するフローチャート

【図１１】従来の尿検査装置の構成ブロック図

【符号の説明】

４ 磁場印加手段 １１ 発光手段 １２ 受光手段 １３ 増幅回路 １４ Ａ／Ｄ変換手段 １６ 磁場切換手段 １８ 磁場変調手段 １９ 累積加算手段 ２１ 受光量換算手段 ２２ 濃度換算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 実紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮地 寿明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G045 AA16 CB03 DA30 DA36 FA15 FA36 GC30 JA01 JA02 JA07 2G059 AA01 BB13 CC20 EE01 EE05 FF06 GG04 GG10 JJ19 KK01 MM01 MM03 MM04 MM09 MM10 NN09

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定尿に特定方向の偏光成分の光を投射
   する発光手段と、前記被測定尿を透過した光のうち特定
   方向の偏光成分の光を受光する受光手段と、前記発光手
   段から前記受光手段に至る光路に磁場を印加する磁場印
   加手段と、前記磁場印加手段により印加する磁場を複数
   段階で切り換える磁場切換手段と、前記磁場印加手段に
   より印加する磁場に特定周期の変調信号を重畳させる磁
   場変調手段と、前記受光手段の出力となるアナログ値を
   前記磁場変調手段の変調周期内に複数回デジタル値に変
   換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力と
   なるデジタル値を前記磁場変調手段の変調周期に同期し
   て累積加算する複数個の累積記憶手段と、前記磁場変調
   手段の変調周期の整数倍の期間における前記複数個の累
   積記憶手段の記憶値を基に前記受光手段の受光量の変化
   分を換算する受光量換算手段と、複数段階の磁場におけ
   る前記受光量換算手段の出力に基づき前記被測定尿の旋
   光性物質濃度を換算する濃度換算手段を備えた尿検査装
   置。
2. 【請求項２】受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段
   の記憶値の最大値と最小値の差を算出する請求項１記載
   の尿検査装置。
3. 【請求項３】受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段
   の記憶値の平均値と、前記累積記憶手段の各記憶値と平
   均値との偏差の総和を算出する請求項１記載の尿検査装
   置。
4. 【請求項４】受光量換算手段は、複数個の累積記憶手段
   の記憶値の標準偏差値を算出する請求項１記載の尿検査
   装置。
5. 【請求項５】受光量換算手段は、ｎ個の累積記憶手段を
   時系列に並べｊ番目の累積記憶手段の記憶値とｊ＋ｎ／
   ２番目の累積記憶手段の記憶値の差の絶対値を１番目か
   らｎ／２番目までの総和を算出する請求項１記載の尿検
   査装置。
6. 【請求項６】受光量換算手段は、変調周期内にＡ／Ｄ変
   換を行う回数であるｎを偶数とした請求項５記載の尿検
   査装置。
7. 【請求項７】受光手段の出力を増幅する増幅回路を設
   け、前記増幅回路の出力となるアナログ値をＡ／Ｄ変換
   手段に入力する請求項１乃至６のいずれか１項記載の尿
   検査装置。
8. 【請求項８】増幅回路はバンドパスフィルタ特性を有す
   る請求項７記載の尿検査装置。