JPH07301630A - 尿中成分測定装置を備えた便器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 尿成分の測定器を備えた便器において、消耗
品である高価な試薬、試験紙片又は酵素などを不要にす
るとともに、多成分を同時に定量測定できるようにする 【構成】 便器本体２内の放尿を受ける位置には採尿部
４が設けられており、採尿部４で採取された尿が便器本
体２に設けられた測定部６のセル３２へ送られる。測定
部６には採尿部で採取された尿が送られるセル３２、セ
ル３２へ可視又は近赤外の波長領域の測定光を照射する
光源部３４及びセル３２を透過した測定光を受光する受
光部３６が設けられており、測定部６は測定しようとす
る尿中成分のそれぞれについて選択された測定波長での
吸光度を測定する。データ解析部はパーソナルデータ入
力部から入力された測定項目に対応した尿中成分につい
て、測定部６から複数の測定波長での吸光度測定値を入
力し、それを基にしてそれぞれの尿中成分の濃度を算出
する。算出した尿中成分濃度は検査結果出力部へ送られ
て出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は便器に放尿をすると、そ
の尿を採取し、尿中成分を測定する機能を備えた便器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】健康状態は、老人、病人、幼児のみなら
ず、健常人でも常に検査することが重要である。糖尿病
の判定は血液中の糖分濃度を検査し、腎機能の良否の判
定は血液中のビリルビン濃度を検査することにより行な
われている。これらの検査は通常、病院等の専門機関で
医師によりなされ、一般の人が家庭やオフィスで行なう
ことは困難である。

【０００３】血液中の成分の測定に比べて、尿の検査は
試料採取が容易な非侵襲性検査である。尿検査で測定可
能な成分としては、糖尿病の可能性を調べる糖、腎炎や
ネフローゼなどの可能性を調べる蛋白、肝臓病の可能性
を調べるウロビリノーゲン、腎臓、膀胱もしくは尿道の
炎症、結石又は腫瘍や、前立腺炎などの可能性を調べる
ための潜血のほか、ケトン体、ビリルビン、亜硝酸塩、
食塩などがある。これらの尿中成分濃度を毎日トレース
することによって、様々な病気の早期発見や健康管理を
行なうことができる。尿検査は主に病院等で行なわれて
いる。病院等では尿測定用の汎用機が使われており、患
者は紙コップなどの容器に尿を採取し、その容器を検査
室に運び、検査をしてもらう。

【０００４】個人でも尿検査は可能であるが、操作の煩
わしさなどからあまり行なわれていない。個人での尿検
査を容易にするものとして便器に測定器を備えたものも
開発されている。日常の糖尿病などの検査を行なう装置
としては、尿の一部を便器の所定の部分に採取し、そこ
に試験紙を浸して尿中のグルコースを測定する装置（特
公平５−３９５５２号公報参照）、便器内に採尿室を設
け、試薬を用いて尿中のグルコースやビリルビンを測定
する装置（特公平５−２９２６６号公報参照）、便器か
ら採取した尿に沈澱剤を添加し、沈澱物の質量を測定し
てタンパク質を定量分析する方法（特開平４−２３３４
５７号公報参照）、便器から採取した尿に試薬を用いて
潜血を定量分析する方法（特開平５−２０１７号公報参
照）、便器に通じる収容器に尿を採取し、バイオセンサ
ー（酵素反応）を用いて糖や尿酸を定量する装置（特公
平４−３４４４５号公報参照）などが提案されている。

【０００５】それらの便器に共通しているのは、試薬、
試験紙又は酵素といった消耗品を使用している点であ
る。試験紙法で用いる試験紙の多くはセルロースに反応
試薬を含ませた反応部分をプラスチックの支持片に接着
剤などで固定し乾燥させたものである。試験紙法はｐ
Ｈ、タンパク質、ブドウ糖、ケトン体、ビリルビン、潜
血、ウロビリノーゲン、亜硝酸塩、細菌感染などの項目
について１分以内に測定が可能である。しかし、反応部
分は湿気を含むと試薬間で反応が起こり、また高温や光
によっても変質して、感度が低下することが多いことか
ら、試験紙を収納する容器は密閉し、高温を避けて保存
し、有効期限内に使用することが必要である。試薬部分
の反応は内因性の促進物質や阻害物質の他、反応温度や
試験紙の条件などによっても影響を受けるうえ、半定量
しかできない。

【０００６】酵素法は糖の測定に用いられる。ＧＯＤ−
ＰＯＤ色素系を試験紙上に形成し、酸化還元反応にとも
なう発色を反射率計で測定する方法や、ＧＯＤ固定化酵
素電極により陽極酸化電流をアンペロメトリックに測定
し、その電流値を濃度変換する方法（バイオセンサな
ど）が行なわれている。ブドウ糖酸化酵素を用いる方法
はブドウ糖に特異性が高く、簡便であるが、ＧＯＤの反
応は酸化還元反応であり、内因性又は外因性の種々の酸
化、還元性物質による反応によって、疑陽性や疑陰性と
なる危険性がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】試薬法、試験紙法及び
酵素法では消耗品である試薬、試験紙片又は酵素が必要
であり、またその使用前の試薬等の保存安定性や使用後
の廃棄の問題もある。さらに、操作が煩雑で、試薬や試
料の添加量など操作時のミスによる誤差が起こる可能性
があり、測定を目的としないアスコルビン酸などの他の
成分による干渉作用を受ける。試薬法や酵素法では定量
はできるが、一度に多成分を測定することはできない。
試験紙法では多成分を同時に測定できるが、半定量しか
できない。

【０００８】本発明の目的は、尿成分の測定器を備えた
便器において、消耗品である試薬、試験紙片又は酵素な
どを不要にするとともに、多成分を同時に定量測定でき
るようにすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明には、便器に備え
付けた装置により尿中成分のデータ解析まで行なうロー
カルアナライジングシステムと、データ解析は便器の外
のホストコンピュータなどにより実現するようにしたホ
ストアナライジングシステムとがある。

【００１０】本発明のローカルアナライジングシステム
は、便器本体と、便器本体内で放尿を受ける位置に設け
られた採尿部と、採尿部で採取された尿が送られるセ
ル、そのセルへ可視又は近赤外の波長領域の測定光を照
射する光源部及びそのセルを透過した測定光を受光する
受光部により測定しようとする尿中成分のそれぞれにつ
いて選択された測定波長での吸光度を測定する測定部
と、測定部による複数の測定波長での吸光度測定値を基
にして複数の尿中成分濃度を算出するデータ解析部と、
測定動作に必要なデータを入力するデータ入力部及びデ
ータ解析部によるデータ解析結果を出力する検査結果出
力部を備えた入出力部とを備えている。ローカルアナラ
イジングシステムでは、便器に備え付けた装置により尿
中成分のデータ解析まで行ない、データ解析結果を出力
することができるので、家庭などにも設置することがで
き、設置場所の制約を受けず、移動も容易である。

【００１１】本発明のホストアナライジングシステム
は、便器本体と、便器本体内で放尿を受ける位置に設け
られた採尿部と、採尿部で採取された尿が送られるセ
ル、そのセルへ可視又は近赤外の波長領域の測定光を照
射する光源部及びそのセルを透過した測定光を受光する
受光部により測定しようとする尿中成分のそれぞれにつ
いて選択された測定波長での吸光度を測定する測定部
と、測定部による複数の測定波長での吸光度測定値を、
それを基にして複数の尿中成分濃度を算出する外部のデ
ータ解析部へ送出し、そのデータ解析部でのデータ解析
結果を受け取るデータ伝送部と、測定動作に必要なデー
タを入力するデータ入力部及びデータ解析部によるデー
タ解析結果をデータ伝送部を介して受け取り出力する検
査結果出力部を備えた入出力部とを備えている。ホスト
アナライジングシステムではデータ解析は便器の外のホ
ストコンピュータなどにより実行するので、大量のデー
タを高速に処理することができるので、多数の成分を短
時間で処理することができる。

【００１２】採尿部やセルに尿成分が付着するとコンタ
ミネーションの原因になり、セルの透過率が下がって測
定感度が低下する。採尿部やセルに洗浄機構を設けて毎
回の測定の前後で洗浄するのが好ましい。採尿部やセル
に汚れ具合を検査するセンサ部を設け、採尿部やセルが
予め設定したレベル以上に汚れていると判定されたとき
に洗浄機構を起動させるようにするのが好ましい。それ
により、採尿部やセルを測定に適した状態に保つことが
容易になる。

【００１３】

【作用】データ入力部から個人データとともに測定項目
を指定し、測定を開始する。採尿部で採取された尿が測
定部のセルへ送られ、そのセルへ光源部から測定光が照
射される。そのセルを透過した測定光は受光部で受光さ
れる。測定部では指定された測定項目に対応した尿中成
分のそれぞれについて選択された測定波長での吸光度が
測定される。データ解析部ではその複数の測定波長での
吸光度測定値を基にして複数の尿中成分濃度を算出し、
検査結果出力部から出力する。

【００１４】測定部での測定原理を説明する。試料に光
を照射し、その吸光度を測定するとき、波長ｊでの透過
光強度Ｉtj は LAMBERT-BEER の法則により、次の式で
表現される。 Ｉtj ＝Ｉoj exp (−Σαkj Ｃk Ｌ) ＝Ｉoj Ｔj （１） ただし、Ｉtj は波長ｊでの透過光強度、Ｉoj は波長ｊ
での入射光の強度、αkj はｋ成分の波長ｊでの吸光係
数、Ｃk は溶液中のｋ成分の濃度、ｋ＝１，２，……Ｋ
で、Ｋは溶液中の成分数、Ｔj は波長ｊでの透過度、Ｌ
はセル長である。波長ｊでの吸光度Ａj は、セルと溶液
との界面における反射を無視すると、 Ａj ＝−log Ｔj ＝−log (Ｉtj／Ｉoj） ＝ＬΣ(αkj Ｃk) （２） で表わされる。

【００１５】（２）式から、未知変数はＣk （ｋ＝１，
２，……Ｋ）であるので、Ｋ個の独立な波長で吸光度を
測定し、連立方程式を解けば各成分の濃度を算出するこ
とができる。主成分回帰分析法（ＰＣＲ法）や部分最小
二乗法（ＰＬＳ法）などの多変量回帰分析法を用いてデ
ータ解析を行なえば、濃度をより高精度に求めることが
できる。

【００１６】多変量回帰分析法では、一度に多くの吸光
度情報を用いて回帰分析することができるので、単回帰
分析に比べて高い精度の定量分析が可能である。重回帰
分析は最も多用されているが、多数の試料が必要であ
り、各波長の吸光度値どうしの相関が高い場合にはその
定量分析精度は非常に低くなる。一方、多変量回帰分析
法である主成分回帰分析法は多波長の吸光度情報を互い
に無相関な主成分に集約させることができ、さらに不必
要なノイズデータを削除することができるので、高い定
量分析精度が得られる。また部分最小二乗法は主成分の
抽出の際に試料濃度のデータも利用することができるの
で、主成分回帰分析法と同様に高い定量分析精度を得る
ことができる。

【００１７】

【実施例】本発明は、便器に備え付けた装置により測定
しようとする複数の尿中成分濃度値まで算出して表示す
るように、データ解析部まで備えたローカルアナライジ
ングシステムと、データ解析部は便器の外のホストコン
ピュータなどにより実現するようにし、便器には測定部
で測定したデータをデータ解析部へ送りデータ解析部で
算出された尿中成分濃度値を受け取るデータ伝送部を備
えたホストアナライジングシステムに大別される。

【００１８】図１と図２はローカルアナライジングシス
テムの実施例を概略的に表わしたものである。便器本体
２は洋式のものを図示しているが、和式又は男性小便用
であってもよい。便器本体２の放尿を受ける位置には採
尿部４が設けられており、採尿部４で採取された尿が便
器本体２に設けられた測定部６のセルへ送られる。採尿
部４で採取した尿を測定部６のセルへ供給する流路には
セルへの尿の供給を断続するバルブ１０が設けられてい
る。測定部６には採尿部で採取された尿が送られるセ
ル、セルへ可視又は近赤外の波長領域の測定光を照射す
る光源部及びセルを透過した測定光を受光する受光部が
設けられており、測定部６は測定しようとする尿中成分
のそれぞれについて選択された測定波長での吸光度を測
定する。測定部６へ送られた尿は、セルを通り、バルブ
１２を介して排出管３８（図５参照）へ排出される。

【００１９】採尿部４と測定部６のセルには洗浄部１４
が設けられており、各試料の測定の開始前、各試料の測
定の終了時など、予め定められた時点に採尿部４と測定
部のセルが洗浄されるようにプログラムが施されてい
る。センサ部１６は採尿部４と測定部のセルの汚れを検
出するものであり、センサ部１６により採尿部４又はセ
ルの汚れが予め設定されたレベル以上であることが検出
されたときにも採尿部４とセルが洗浄されるようにプロ
グラムが施されている。採尿部４を例えば透明ガラス製
とし、センサ部は採尿部の汚れを検出するための測定光
を照射する光源部と、採尿部を透過した測定光を受光し
て吸光度を測定する受光部を備え、その吸光度から採尿
部の汚れ具合を判定するものとすることができる。測定
部６のセルのセンサ部は、採尿部と同様に汚れ具合を検
出するための光源部と受光部を備えてもよいし、又は測
定部で尿中成分濃度を求めるための光源部と受光部を利
用してもよく、セルに尿試料が入っていない状態でセル
自体の吸光度を測定し、セルの汚れ具合を判定する。

【００２０】採尿部４、測定部６、バルブ１０，１２、
洗浄部１４及びセンサ部１６の動作を制御するために制
御部１８が設けられている。２０は入出力部であり、氏
名、年令、性別などの被測定者の識別データその他の個
人的なデータ、及び測定項目を入力するパーソナルデー
タ入力部２２と、データ解析部２６でのデータ解析によ
る検査結果の外、測定操作エラーなども表示する検査結
果出力部２４を備えている。

【００２１】データ解析部２６はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍなどで構成され、パーソナルデータ入力部２２から入
力された測定項目に対応した尿中成分について、測定部
６から複数の測定波長での吸光度測定値を入力し、それ
を基にしてそれぞれの尿中成分の濃度を算出する。算出
した尿中成分濃度は検査結果出力部２４へ送られて出力
される。

【００２２】ローカルアナライジングシステムでは採尿
部４、測定部６、制御部１８及びデータ解析部２６は便
器本体２に取りつけられ、洗浄部１４とセンサ部１６は
採尿部４と測定部６に設けられている。入出力部２０は
便器本体２とは別に設けられている。

【００２３】図３と図４はホストアナライジングシステ
ムの実施例を概略的に表わしたものである。図１及び図
２の実施例と比較すると、この実施例ではデータ解析部
２６ａが外部のホストコンピュータにより実現される点
が異なっている。測定部６で得られた吸光度データはデ
ータ伝送部２８により通信回線３０を経てデータ解析部
２６ａとしてのホストコンピュータに転送され、パーソ
ナルデータ入力部２２から入力された測定項目などのデ
ータも通信回線を経てデータ解析部２６ａとしてのホス
トコンピュータに転送される。データ解析部２６ａで多
変量解析などにより算出された複数の尿中成分濃度デー
タは通信回線を経て検査結果出力部２４へ転送されて出
力される。

【００２４】ホストアナライジングシステムでは採尿部
４、測定部６、制御部１８及びデータ伝送部２８が便器
本体２に取りつけられている。ローカルアナライジング
システムと同様に、洗浄部１４とセンサ部１６が採尿部
４と測定部６に設けられており、入出力部２０が便器本
体２とは別に設けられている。データ解析部２６ａは便
器本体２とは独立したホストコンピュータである。その
他の構成は図１及び図２の実施例と同じである。

【００２５】図５は図１及び図２の実施例、並びに図３
及び図４の実施例における便器本体２、採尿部４及び測
定部６を表わしたものである。便器本体２に取りつけら
れた測定部６にはフローセル３２が設けられており、便
器本体２内に設けられた採尿部４からの尿が流路により
フローセル３２に送られ、フローセル３２を通過した尿
は排出管３８へ排出される。採尿部４には蓋３が設けら
れており、採尿時、採尿部４の洗浄時、及びフローセル
３２の洗浄時には制御部１４からの指示によって蓋３が
あけられる。採尿部４にはセンサー部１６ａが設けられ
ている。採尿部４からフローセル３２に至る流路には電
磁バルブ１０が設けられ、フローセル３２から排出管３
８にに至る流路には電磁バルブ１２が設けられている。

【００２６】フローセル３２に測定光を照射するために
光源部３４が設けられ、フローセル３２を透過した測定
光を受光するために受光部３６が設けられている。光源
部３４と受光部３６は測定部６でフローセル３６を流れ
る尿試料の吸光度を測定する手段であるとともに、フロ
ーセル３６の汚れを検出するセンサーも兼ねている。

【００２７】便器本体２の側部には洗浄部１４の洗浄液
槽が設けられ、洗浄液槽には洗浄液１５が溜められ、洗
浄液槽の下部には電磁バルブ１７を介して洗浄液放出管
が接続されている。洗浄液放出管の放出口は採尿部４に
対向して配置され、採尿部４の蓋３があけられたとき洗
浄液放出管の放出口から放出された洗浄液が採尿部４に
流れ込むようになっている。センサー部１６ａが採尿部
４の汚れを検知したとき、測定部６のセンサー部がフロ
ーセル３２の汚れを検知したとき、及びその他のときで
採尿部４とフローセル３２を洗浄するときには、採尿部
４の蓋３があけられ、電磁バルブ１７が開栓されて洗浄
液が採尿部４とフローセル３２に流される。

【００２８】便器本体２の底部には排泄用の水５を溜め
ることができるように垂直面内で蛇行して排出口３８に
つながる連通管が接続されており、採尿部４の蓋３が閉
じられているときは通常の便器として使用される。便器
本体２の側部は洗浄部１４の近くに設けられたスイッチ
１は測定動作を開始させるための測定スイッチである。
洗浄液１５用の洗浄部１４とは別に、通常の排泄用の水
５を供給する機構が設けられている。

【００２９】測定部６に設けられた光源部３４は測定し
ようとする波長のレーザー光を発生するレーザーダイオ
ードアレイ、発光ダイオードアレイ、発振波長が可変の
レーザー装置、又は連続波長の光を発生するランプ光源
などを備えている。受光部３６には検出器としてＣＣＤ
にてなるアレイ状受光素子、受光素子アレイ又は単一の
受光素子などが設けられている。光源部３４で光源とし
て可変波長のレーザ装置や連続波長のランプを使用した
場合は、光源からの光路が１つであるので光を混合する
ための光学系は必要ではないが、レーザーダイオードア
レイや発光ダイオードアレイを使用した場合には選択さ
れた波長の測定光を測定光路に配置するために、光源部
３４には図６に示されるような光学系が必要となる。図
６（Ａ）は移動ミラー方式の光学系を示している。異な
る波長λ₁〜λｍのレーザビームを発生する複数のレー
ザダイオードＬＤ₁〜ＬＤｍに対し、それぞれのレーザ
ビームを反射させて共通の光軸４８上に進めるためにミ
ラー４６−１〜４６−ｍが配置され、各ミラー４６−１
〜４６−ｍは光軸４８上の位置と、それから外れた位置
の間で移動可能に支持されている。選択した波長のレー
ザビームに対応したミラーのみを光軸４８上におき、他
のミラーを光軸から外すことにより、その選択されたレ
ーザビームが光軸４８上に進められる。図６（Ａ）はレ
ーザーダイオードアレイに代えて発光ダイオードアレイ
を用いる場合にも適用することができる。

【００３０】図６（Ｂ）は複数の波長のレーザダイオー
ドアレイ又は発光ダイオードアレイからの波長の異なる
ビームを光軸４８上に進める他の方法として回折格子５
０を用いた例である。各波長λ₁〜λｍのビームの回折
光が共通の光軸４８上にくるように、各ビームをそれぞ
れの波長に応じた入射角で回折格子５０に入射させる。

【００３１】測定部６に設けられているフローセル３２
は、図７（Ａ）に示されるような光路長が１種類のセル
５２に限らず、連続的又は段階的に異なる光路長を有す
るものとすることができる。そのような複数の光路長を
もつセルの例は、図７（Ｂ）や（Ｃ）に示されるもので
ある。図７（Ｂ）のセル５４は４種類の光路長Ｌ₁〜Ｌ₄
をもち、（Ｃ）のセル５６は連続的に変化する光路長を
もっている。光量測定感度は光路長と波長とに依存する
ことが本発明者らによって見出されている（特願平５−
１７４１５６号参照）。複数の尿中成分を測定する場
合、それぞれの成分に応じて測定波長を選択するので、
図７（Ｂ）や（Ｃ）のセルを用いると、測定波長に応じ
て光量測定感度の最も優れた光路長を選択することがで
きる。図７（Ｂ）や（Ｃ）のセルを用いて測定するとき
は、光源からの選択された波長の測定光の光束断面積を
光学系で拡大して広い断面積をもつ平行光５８としてセ
ルに入射させ、異なる光路長を透過した複数の測定光を
ＣＣＤアレイなどのアレイ状検出器で同時に検出すれば
よい。その後、測定しようとする成分に応じた測定波長
に最も適した光路長の検出信号を用いて成分濃度を算出
することにより、Ｓ／Ｎ比の大きい測定を行なうことが
できる。

【００３２】受光部３６での検出器としては図８に示さ
れるような種々のものを用いることができる。（Ａ）は
ＣＣＤアレイ６０、（Ｂ）はフォトダイオードなどの受
光素子６２をアレイ状に配列した受光素子アレイ６４、
（Ｃ）は単一の受光素子６６である。ＣＣＤアレイや受
光素子アレイは図７（Ｂ）や（Ｃ）の複数の光路長をも
つセルを用いて各波長光を複数の光路長で測定するとき
に好都合である。

【００３３】光源部３４の光源として連続波長を発生す
るランプ光源を使用した場合には、試料に入射する前又
は試料を透過した後で各尿中成分について選択された波
長ごとに分光する必要がある。図９は光源部又は受光部
に設けられる分光部の例を示したものであり、（Ａ）は
複数のフィルタを円周上に配置したフィルタ切換え機構
６８を備え、フィルタを切り換えることにより波長を選
択するようにしたもの、（Ｂ）は分光器７０を用いて波
長を選択するようにしたものである。

【００３４】図１０と図１１により図５の実施例の動作
を説明する。パーソナルデータ入力部からパーソナルデ
ータと測定項目を入力する。測定項目により測定波長が
定まるので、測定項目は測定部６の光源部とデータ解析
部２６，２６ａに伝えられる。

【００３５】測定スイッチ１を押すと、まず採尿部４と
セル３２が洗浄され、センサ部１６（採尿部４のセンサ
部１６ａと測定部６が兼ねているセル用センサー部）に
より採尿部４とセル３２の汚れ具合が調べられ、採尿部
４が予め定められたレベル以上に汚れていると判定され
たときはエラー表示がなされ、再び採尿部４とセル３２
が洗浄される。採尿部４が測定可能な状態になるまで洗
浄が繰り返された後、セル３２の汚れ具合がセンサー部
１６で調べられ、セル３２が予め定められたレベル以上
に汚れていると判定されたときもエラー表示がなされ、
セル３２が測定可能な状態になるまで再び採尿部４とセ
ル３２の洗浄が繰り返される。採尿部１４とセル３２が
ともに測定可能な状態になるとエラー表示が消えて測定
可能であることが表示される。

【００３６】測定可能な状態になると、まずセルブラン
ク測定を行なう。セルブランク測定ではセル３２が空の
状態又は水が入れられた状態で測定部６が測定動作を開
始する。測定は、パーソナルデータ入力部２２から入力
された測定項目に対応した尿中成分に適するように選択
された複数の測定波長で吸光度が測定される。光源部か
ら測定光がセルに入射させられ、セルを透過した測定光
が受光部で受光される。このとき、測定波長λｊがｊ＝
１からｎまで変化させられ、そのときの透過光量Ｉoj
（ｊ＝１，２，……ｎ）が測定される。

【００３７】その後、採尿を開始する。採尿時は採尿部
４に尿が採取される。その後、バルブ１２が閉じられ、
バルブ１０が開けられてまず尿量が計量される。もし尿
量が測定に十分でないときは、エラー表示がなされて尿
成分の測定は行なわれない。

【００３８】尿量が十分にあるときは、セルブランク測
定と同じ測定波長、すなわちパーソナルデータ入力部２
２から入力された測定項目に対応した尿中成分に適する
ように選択された複数の測定波長で吸光度が測定され
る。このときも光源部から測定光がセルに入射させら
れ、セルを透過した測定光が受光部で受光される。この
ときも、測定波長λｊがｊ＝１からｎまで変化させら
れ、そのときの透過光量Ｉtj（ｊ＝１，２，……ｎ）が
測定される。

【００３９】データ解析部２６，２６ａでは測定部６で
測定された吸光度ＩojとＩtjを基にして多変量解析など
の数学的演算処理により測定データが解析されて、各成
分濃度Ｃk（ｋ＝１，２，……Ｋ）が求められる。解析
結果は検査結果出力部２４に出力される。その後、採尿
部４とセル３２が洗浄されて１回の測定が終了する。図
１と図２の実施例の動作と図３と図４の実施例の動作の
違いは、吸光度データが便器本体２に備え付けられたデ
ータ解析部２６でデータ解析がなされるか、データ伝送
部２８を介して外部のデータ解析部２６ａに送られてデ
ータ解析がなされるかの点だけであり、他の動作は同じ
である。

【００４０】尿中に含まれる幾つかの成分について個別
に測定を行なった結果を示す。各尿中成分の測定波長と
して、水に対して強い吸収をもつ波長領域を避け、水に
対して透過率の高い２５０００〜５２８０ｃｍ^-1又は４
９８０〜４０００ｃｍ^-1の波数領域から選択する。

【００４１】図１２から図１４はグルコース水溶液の測
定結果である。図１２は濃度の異なる複数の試料のスペ
クトルを表わしたものであり、５０００ｃｍ^-1付近で指
示が振り切れている領域は水の吸収領域である。複数の
濃度の異なるものついて測定をしているため、複数のス
ペクトルが重ねられて表示されている。このスペクトル
から吸光度と濃度の間の相関係数を求めた結果が図１３
である。図１２のスペクトルは、相関係数が０.１以下
の領域を参照波長領域としてそれらの領域での吸光度値
を基にしてスペクトルを補正している。相関係数の絶対
値が０.５以上の波長領域を測定波長領域とする。ある
成分についての波長λｊでの吸光度Ａと濃度との相関係
数Ｒｊは次の式により与えられる。

【００４２】

【数１】

【００４３】上記の式中で、Ａｉｊはｉ番目のサンプル
でのその成分の波長λｊでの吸光度、Ｃｉはｉ番目のサ
ンプルでのその成分の濃度である。図１３から、尿中試
料の測定成分にグルコースを含める場合は、波数で表現
すると、測定波長は１１３８０〜９７２０ｃｍ^-1、９４
３０〜９４００ｃｍ^-1、９３４０〜９３２０ｃｍ^-1、９
２６０〜６５６０ｃｍ^-1、６５１０〜５５４０ｃｍ^-1、
５５３０〜５２８０ｃｍ^-1、４９８０〜４８５０ｃ
ｍ^-1、４８３０〜４４８０ｃｍ^-1、４４４０〜４３３０
ｃｍ^-1又は４３００〜４０１０ｃｍ^-1から選択するのが
好ましい。

【００４４】図１４は４３９８ｃｍ^-1で測定したグルコ
ースの濃度と吸光度の関係を表わす検量線である。この
結果から相関係数の大きい波長域を使えば定量分析が可
能であることが分かる。図１４での直線の傾きは最小二
乗法により求められたものであり、その直線の傾きが
（１）式の吸光係数αjkである。

【００４５】図１５から図１８は同様にしてヘモグロビ
ンについて測定した結果である。図１５と図１６はヘモ
グロビン水溶液の種々の濃度のスペクトル、図１７はそ
の相関係数（吸光度−濃度）の波長分布図、図１８は１
０５００ｃｍ^-1での検量線を表わしたものである。図１
７から、ヘモグロビンに対しては測定波長は２５０００
〜７２５０ｃｍ^-1、７２２０〜６４３０ｃｍ^-1、６１９
０〜５６９０ｃｍ^-1、５６６０〜５２８０ｃｍ^-1又は４
９００〜４０８０ｃｍ^-1から選択するのが好ましい。

【００４６】図１９から図２１は同様にしてアルブミン
について測定した結果である。図１９はアルブミン水溶
液の種々の濃度のスペクトル、図２０はその相関係数
（吸光度−濃度）の波長分布図、図２１は４３７１ｃｍ
^-1での検量線を表わしたものである。図２０から、アル
ブミンに対しては測定波長は７２８０〜６３５０ｃ
ｍ^-1、５９１０〜５８８０ｃｍ^-1、５７９０〜５７４０
ｃｍ^-1、５６３０〜５３００ｃｍ^-1、４９００〜４７２
０ｃｍ^-1、４６７０〜４２８０ｃｍ^-1又は４２３０〜４
０７０ｃｍ^-1から選択するのが好ましい。

【００４７】図２２から図２４は同様にしてアセト酢酸
リチウムについて測定した結果である。図２２はアセト
酢酸リチウム水溶液の種々の濃度のスペクトル、図２３
はその相関係数（吸光度−濃度）の波長分布図、図２４
は５７８０ｃｍ^-1での検量線を表わしたものである。図
２３から、アセト酢酸リチウムに対しては測定波長は８
４９０〜６３６０ｃｍ^-1、６０４０〜５６１０ｃｍ^-1、
５４３０〜５３００ｃｍ^-1、４９００〜４７６０ｃ
ｍ^-1、４６８０〜４５１０ｃｍ^-1又は４４７０〜４３２
０ｃｍ^-1から選択するのが好ましい。

【００４８】図２５から図２７は同様にしてアスコルビ
ン酸について測定した結果である。図２５はアスコルビ
ン酸水溶液の種々の濃度のスペクトル、図２６はその相
関係数（吸光度−濃度）の波長分布図、図２７は４４０
４ｃｍ^-1での検量線を表わしたものである。図２６か
ら、アスコルビン酸に対しては測定波長は７２７０〜６
５２０ｃｍ^-1、６４３０〜５２９０ｃｍ^-1、４９５０〜
４８６０ｃｍ^-1又は４８１０〜４０９０ｃｍ^-1から選択
するのが好ましい。

【００４９】図２８から図３０は同様にしてクレアチニ
ンについて測定した結果である。図２８はクレアチニン
水溶液の種々の濃度のスペクトル、図２９はその相関係
数（吸光度−濃度）の波長分布図、図３０は４３７０ｃ
ｍ^-1での検量線を表わしたものである。図２９から、ク
レアチニンに対しては測定波長は９３７０〜５８７０ｃ
ｍ^-1、５８１０〜５２８０ｃｍ^-1、４９８０〜４７３０
ｃｍ^-1、４６９０〜４３２０ｃｍ^-1又は４２９０〜４０
９０ｃｍ^-1から選択するのが好ましい。

【００５０】図３１から図３３は同様にして塩化ナトリ
ウムについて測定した結果である。図３１は塩化ナトリ
ウム水溶液の種々の濃度のスペクトル、図３２はその相
関係数（吸光度−濃度）の波長分布図、図３３は６６４
５ｃｍ^-1での検量線を表わしたものである。図３２か
ら、塩化ナトリウムに対しては測定波長は７６４０〜５
２８０ｃｍ^-1又は４９８０〜４０８０ｃｍ^-1から選択す
るのが好ましい。

【００５１】図３４から図３６は同様にして亜硝酸ナト
リウムについて測定した結果である。図３４は亜硝酸ナ
トリウム水溶液の種々の濃度のスペクトル、図３５はそ
の相関係数（吸光度−濃度）の波長分布図、図３６は６
７６６ｃｍ^-1での検量線を表わしたものである。図３５
から、亜硝酸ナトリウムに対しては測定波長は８６８０
〜５３００ｃｍ^-1、４９８０〜４２１０ｃｍ^-1又は４１
６０〜４１００ｃｍ^-1から選択するのが好ましい。

【００５２】

【発明の効果】本発明の便器では、採尿部で採取された
尿が測定部のセルへ送られ、そのセルへ光源部から測定
光が照射され、そのセルを透過した測定光が受光部で受
光されて、指定された測定項目に対応した尿中成分のそ
れぞれについて選択された測定波長での吸光度が測定さ
れ、その複数の測定波長での吸光度測定値を基にして複
数の尿中成分濃度が算出され出力されるようにしたの
で、消耗品である高価な試薬、試験紙片又は酵素などが
不要になり、多成分を同時に定量測定できるようにな
る。また、個人でも容易に尿検査を行なうことができる
ようになる。便器に備え付けた装置により尿中成分のデ
ータ解析まで行なうローカルアナライジングシステムで
は、家庭などにも設置することができ、設置場所の制約
を受けず、移動も容易である。データ伝送部を介して外
部のデータ解析部にデータを送ってデータ解析を行なう
ホストアナライジングシステムでは、大量のデータを高
速に処理することができるので、多数の成分を短時間で
処理することができる。採尿部やセルに汚れ具合を検査
するセンサ部を設け、採尿部やセルが予め設定したレベ
ル以上に汚れていると判定されたときに洗浄機構を起動
させるようにすれば、採尿部やセルを測定に適した状態
に保つことが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を概略的に示すブロック図であ
る。

【図２】同実施例を示すブロック図である。

【図３】第２の実施例を概略的に示すブロック図であ
る。

【図４】同実施例を示すブロック図である。

【図５】第１、第２の実施例の便器本体、採尿部及び測
定部を示す断面図である。

【図６】光源部で複数の光束を単一の光軸に乗せる光学
系を示す概略構成図であり、（Ａ）は移動ミラー方式、
（Ｂ）は回折格子方式を表わしている。

【図７】本発明で用いられるセルの例を示す概略断面図
であり、（Ａ）は光路長が単一のセル、（Ｂ）は４つの
光路長をもつセル、（Ｃ）は連続的に変化する光路長を
もつセルの例である。

【図８】検出部での検出器の例を示す概略平面図であ
り、（Ａ）はＣＣＤアレイ、（Ｂ）はフォトダイオード
などの受光素子をアレイ状に配列した受光素子アレイ、
（Ｃ）は単一の受光素子を表わしている。

【図９】分光部の例を示す図であり、（Ａ）はフィルタ
を用いる例、（Ｂ）は分光器を用いる例を表わしてい
る。

【図１０】図１、図２の実施例の動作の前半部を示すフ
ローチャート図である。

【図１１】図１、図２の実施例の動作の後半部を示すフ
ローチャート図である。

【図１２】グルコース水溶液の濃度の異なる複数の試料
のスペクトルを示す図である。

【図１３】グルコース水溶液の吸光度と濃度の間の相関
係数を示す図である。

【図１４】グルコース水溶液の４３９８ｃｍ^-1での濃度
と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【図１５】ヘモグロビン水溶液の濃度の異なる複数の試
料のスペクトルを示す図である。

【図１６】ヘモグロビン水溶液の他の濃度の異なる複数
の試料のスペクトルを示す図である。

【図１７】ヘモグロビン水溶液の吸光度と濃度の間の相
関係数を示す図である。

【図１８】ヘモグロビン水溶液の１０５００ｃｍ^-1での
濃度と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【図１９】アルブミン水溶液の濃度の異なる複数の試料
のスペクトルを示す図である。

【図２０】アルブミン水溶液の吸光度と濃度の間の相関
係数を示す図である。

【図２１】アルブミン水溶液の４３７１ｃｍ^-1での濃度
と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【図２２】アセト酢酸リチウム水溶液の濃度の異なる複
数の試料のスペクトルを示す図である。

【図２３】アセト酢酸リチウム水溶液の吸光度と濃度の
間の相関係数を示す図である。

【図２４】アセト酢酸リチウム水溶液の５７８０ｃｍ^-1
での濃度と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【図２５】アスコルビン酸水溶液の濃度の異なる複数の
試料のスペクトルを示す図である。

【図２６】アスコルビン酸水溶液の吸光度と濃度の間の
相関係数を示す図である。

【図２７】アスコルビン酸水溶液の４４０４ｃｍ^-1での
濃度と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【図２８】クレアチニン水溶液の濃度の異なる複数の試
料のスペクトルを示す図である。

【図２９】クレアチニン水溶液の吸光度と濃度の間の相
関係数を示す図である。

【図３０】クレアチニン水溶液の４３７０ｃｍ^-1での濃
度と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【図３１】塩化ナトリウム水溶液の濃度の異なる複数の
試料のスペクトルを示す図である。

【図３２】塩化ナトリウム水溶液の吸光度と濃度の間の
相関係数を示す図である。

【図３３】塩化ナトリウム水溶液の６６４５ｃｍ^-1での
濃度と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【図３４】亜硝酸ナトリウム水溶液の濃度の異なる複数
の試料のスペクトルを示す図である。

【図３５】亜硝酸ナトリウム水溶液の吸光度と濃度の間
の相関係数を示す図である。

【図３６】亜硝酸ナトリウム水溶液の６７６６ｃｍ^-1で
の濃度と吸光度の関係を表わす検量線の図である。

【符号の説明】

２ 便器本体 ４ 採尿部 ６ 測定部 １４ 洗浄部 １６ センサ部 １８ 制御部 ２０ 入出力部 ２２ パーソナルデータ入力部 ２４ 検査結果出力部 ２６，２６ａ データ処理部 ２８ データ伝送部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野山 晴三 京都府京都市南区東九条西明田町57番地 株式会社京都第一科学内 (72)発明者 徐 可欣 京都府京都市南区東九条西明田町57番地 株式会社京都第一科学内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 便器本体と、 便器本体内で放尿を受ける位置に設けられた採尿部と、 前記採尿部で採取された尿が送られるセル、前記セルへ
   可視又は近赤外の波長領域の測定光を照射する光源部及
   び前記セルを透過した測定光を受光する受光部を備え、
   測定しようとする尿中成分のそれぞれについて選択され
   た測定波長での吸光度を測定する測定部と、 前記測定部による複数の測定波長での吸光度測定値を基
   にして複数の尿中成分濃度を算出するデータ解析部と、 測定動作に必要なデータを入力するデータ入力部及び前
   記データ解析部によるデータ解析結果を出力する検査結
   果出力部を備えた入出力部と、を備えたことを特徴とす
   る便器。
2. 【請求項２】 便器本体と、 便器本体内で放尿を受ける位置に設けられた採尿部と、 前記採尿部で採取された尿が送られるセル、前記セルへ
   可視又は近赤外の波長領域の測定光を照射する光源部及
   び前記セルを透過した測定光を受光する受光部を備え、
   測定しようとする尿中成分のそれぞれについて選択され
   た測定波長での吸光度を測定する測定部と、 前記測定部による複数の測定波長での吸光度測定値を、
   それを基にして複数の尿中成分濃度を算出する外部のデ
   ータ解析部へ送出し、そのデータ解析部でのデータ解析
   結果を受け取るデータ伝送部と、 測定動作に必要なデータを入力するデータ入力部及び前
   記データ解析部によるデータ解析結果を前記データ伝送
   部を介して受け取り出力する検査結果出力部を備えた入
   出力部と、を備えたことを特徴とする便器。
3. 【請求項３】 前記採尿部には洗浄機構が設けられてい
   る請求項１又は２に記載の便器。
4. 【請求項４】 前記採尿部には汚れ具合を検査するセン
   サ部が設けられており、前記採尿部が設定値以上に汚れ
   ていると判定されたときに前記洗浄機構が起動される請
   求項３に記載の便器。
5. 【請求項５】 前記セルには洗浄機構が設けられている
   請求項１又は２に記載の便器。
6. 【請求項６】 前記セルには汚れ具合を検査するセンサ
   部が設けられており、前記セルが設定値以上に汚れてい
   ると判定されたときに前記洗浄機構が起動される請求項
   ５に記載の便器。