JPWO2016063547A1 - 排泄物の分析装置、該分析装置を備えた便器および排泄物の分析方法 - Google Patents
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Abstract
メンテナンスの負荷が高くなることなく、尿および糞便を同時に分析できる排泄物の分析装置を提供する。本発明の排泄物の分析装置１０は、便器のボウル内の検査領域に検査光を照射する光源２０、検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得する分光情報取得手段３０、および、取得された分光情報から尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する解析手段４０を備える。
Description
本発明は、排泄物の分析装置、該分析装置を備えた便器および排泄物の分析方法に関し、特に、尿および糞便を同時に分析することができる排泄物の分析装置、該分析装置を備えた便器および排泄物の分析方法に関する。
便座に配置された分析装置によって、排泄された尿を分析する技術が種々提案されている。例えば、排泄された尿の一部を便器の所定の部分に採取し、そこに試験紙等を浸して尿中のグルコースやビリルビンを測定する分析装置が知られている。また、便器から採取した尿に沈殿剤を添加し、沈殿物の質量からタンパク質の定量を行う分析装置が知られている。さらに、尿を便器から採尿器に導入し、酵素反応を用いて糖や尿酸を測定する分析装置が知られている。しかし、いずれの分析装置においても、尿中成分の測定に試薬や試験紙などの消耗品を必要とすると共に採尿機構の洗浄等が必要であり、メンテナンスの負荷が高い。
そこで、特許文献１には、減衰全反射赤外線分光法（ＡＴＲ−ＩＲ：Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて採尿部に流入された尿の反射光を分析することにより、尿に含まれている成分を取得する分析装置が開示されている。特許文献１の分析装置においては、試薬や試験紙などの消耗品が不要であると共に採尿部の洗浄も不要である。
ここで、近年の健康志向の高まりにより、尿と同時に糞便についても便座に配置された分析装置によって分析できることが望まれている。例えば、特許文献２には、尿及び／又は糞便より発せられる生体極微弱光を測定する極微弱光装置ユニットを便座に設け、排尿及び／又は排便の際に極微弱光測定を行うことが提案されている。
しかしながら、特許文献１の分析装置は、尿と糞便とを同時に分析することはできない。また、特許文献２においては、排尿及び／又は排便の際に極微弱光測定を行うことが提案されているものの、その具体的な方法は開示されていない。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、メンテナンスの負荷が高くなることなく、尿および糞便を同時に分析できる排泄物の分析装置、該分析装置を備えた便器および排泄物の分析方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係る排泄物の分析装置は、便器のボウル内の検査領域に検査光を照射する光源と、検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力する分光情報取得手段と、出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する解析手段と、を備える。
上記目的を達成するために本発明に係る便器は、尿および糞便が排泄されるボウルと、上記の排泄物の分析装置と、を備え、光源は、ボウル内の検査領域に検査光を照射することを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明に係る排泄物の分析方法は、便器のボウル内の検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力し、出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する。
上述した本発明の態様によれば、メンテナンスの負荷が高くなることなく、尿および糞便を同時に分析できる排泄物の分析装置、該分析装置を備えた便器および排泄物の分析方法を提供できる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置のブロック構成図を図１に示す。図１において、排泄物の分析装置１０は、光源２０、分光情報取得手段３０および解析手段４０を備える。
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置のブロック構成図を図１に示す。図１において、排泄物の分析装置１０は、光源２０、分光情報取得手段３０および解析手段４０を備える。
光源２０は、便器のボウル内の所定の検査領域に検査光を照射する。本実施形態に係る光源２０は、ユーザが便器のボウル内に尿および／または糞便を排泄し、ボウル内に水、尿、糞便等の混合物質（以下、試料と記載する。）が溜まっている時に、所定の検査領域に検査光を照射する。光源２０は、例えば、白色光や広帯域の赤外光、もしくは、レーザ光のような単色光の検査光を照射する。
分光情報取得手段３０は、光源２０から出力され、検査領域内の試料を透過または反射した検査光を受光し、受光した検査光を分析することによって、試料の２次元分光情報を取得する。また、分光情報取得手段３０は、焦点位置を検査光の光軸方向に移動させる、あるいは、試料が検査光の光軸方向に移動されることによって、試料の３次元分光情報を取得する。試料を光軸方向に移動させる方法として、例えば、駆動機構を設ける方法や検査領域近傍に微弱な超音波を出射してボウル内に光軸方向の小さな波を発生させる等の方法がある。
分光情報取得手段３０は、取得した２次元や３次元の分光情報を、有線または無線通信を用いて解析手段４０へ出力する。分光情報取得手段３０として、例えば、空間情報とスペクトル情報を同時に取得できるハイパースペクトルカメラ等を適用することができる。また、分光情報取得手段３０として、分光器等を適用することもできる。なお、ハイパースペクトルカメラが適用される場合、ハイパースペクトルカメラもしくは試料を検査光の光軸方向に移動して焦点位置を移動させることによって、３次元分光情報が取得される。
分光情報取得手段３０は、検査領域近傍に配置されることが望ましい。しかし、分光情報取得手段３０の大きさの制約等によって分光情報取得手段３０を検査領域近傍に配置できない場合、例えば、検査領域と分光情報取得手段３０との間に光ファイバを配置し、検査領域内の試料を透過または反射した検査光を、光ファイバによって分光情報取得手段３０まで導くこともできる。
解析手段４０は、分光情報取得手段３０から入力された２次元や３次元の分光情報を画像分析することによって、検査領域の中から尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出する。解析手段４０はさらに、抽出した第１空間および第２空間についてのスペクトル情報を分光情報から取得し、取得したスペクトル情報のピーク値に基づいて、第１空間および第２空間に含まれている成分を解析し、尿および糞便の解析結果を出力する。例えば、解析手段４０は、取得したスペクトル情報においてピークが出た波長を抽出し、抽出した波長から糖、タンパク質、尿酸、ナトリウム、カリウム、ストレスホルモン、血液等の成分の種類を特定し、そのピークの強度値から特定成分の含有量を同定し、尿および糞便の解析結果として出力する。
なお、試料の状態や分光情報の品質の問題等により、分光情報を画像分析しても第１空間および第２空間を抽出できない場合、幾つかの候補空間を設定し、各候補空間についてのスペクトル情報を解析し、幾つかのスペクトル情報の解析結果に基づいて尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を決定することもできる。
上記のように構成された排泄物の分析装置１０において、解析手段４０は、分光情報取得手段３０から入力された２次元や３次元の分光情報を画像分析することによって、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出する。そして、解析手段４０は、抽出した第１空間および第２空間におけるスペクトル情報を取得し、スペクトル情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する。この場合、短時間の検査光の照射によって、尿および糞便に含まれている成分をそれぞれ高精度に解析することができる。
さらに、上記のように構成された排泄物の分析装置１０は、光源２０を用いて便器のボウル内の検査領域に検査光を照射し、分光情報取得手段３０において検査領域を透過または反射した検査光から２次元や３次元の分光情報を取得する。この場合、試料についての分光情報を長期間に亘って、試薬や試験紙などの消耗品の補充については、ほぼメンテナンスフリーで取得することができる。
従って、本実施形態に係る排泄物の分析装置１０は、メンテナンスの負荷が高くなることなく、尿および糞便を同時に分析することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置のブロック構成図を図２に示す。図２において、排泄物の分析装置１００は、採集器２００、駆動機構３００、分光情報取得装置４００および解析装置５００を備える。採集器２００、駆動機構３００および分光情報取得装置４００は図２に図示されない便器のボウルに埋め込まれている。
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置のブロック構成図を図２に示す。図２において、排泄物の分析装置１００は、採集器２００、駆動機構３００、分光情報取得装置４００および解析装置５００を備える。採集器２００、駆動機構３００および分光情報取得装置４００は図２に図示されない便器のボウルに埋め込まれている。
便器のボウルに採集器２００、駆動機構３００および分光情報取得装置４００を埋め込んだ時の断面図の一例を図３に示す。図３において、採集器２００、駆動機構３００および分光情報取得装置４００は、採集器２００の近傍に駆動機構３００および分光情報取得装置４００が配置されるようにして、便器６００のボウル６１０の前方側内面に埋め込まれている。
なお、採集器２００、駆動機構３００および分光情報取得装置４００をボウル６１０の底部や後方側の内面に埋め込むこともできる。また、ボウル６１０自体を大きな採集器とし、駆動機構３００および分光情報取得装置４００をボウル６１０の内部や周囲に配置することもできる。さらに、大きさの制約等によって駆動機構３００および分光情報取得装置４００を採集器２００の近傍に配置できない場合、例えば、後述するハーフミラー４２０と採集器２００との間に光ファイバを配置し、検査光、参照光および被検査光を該光ファイバによって伝送させることもできる。
排泄物の分析装置１００の各要素について説明する。
採集器２００は、透明部材で形成された上部が開放された容器であり、図３に示すように、開放面が便器６００のボウル６１０の内面と連続するようにしてボウル６１０の水面下方の内面に埋め込まれる。これにより、採集器２００内は便器６００のボウル６１０に溜まっている物質によって充填される。例えば、採集器２００の内部には通常は水が充填され、ユーザが便器６００のボウル６１０内に尿や糞便を排泄することにより、採集器２００の内部に水、尿および糞便等の混合物質（以下、試料と記載する。）が充填される。
駆動機構３００は、分光情報取得装置４００を、検査領域に出射される検査光の光軸方向と直交する面内（以下、検査平面内と記載する。）を、検査領域に対応させて移動させる。駆動機構３００が分光情報取得装置４００を検査平面内で移動させることにより、採集器２００に充填されている試料についての３次元断層画像およびそれに対応するスペクトル情報が取得される。なお、駆動機構３００が分光情報取得装置４００を移動させる代わりに、採集器２００または採集器２００内の試料を検査平面内で移動させることもできる。
分光情報取得装置４００は、採集器２００の近傍に配置され、駆動機構３００によって検査平面内において移動される。分光情報取得装置４００は、駆動機構３００によって位置制御された状態で、採集器２００内の試料に向けて検査光を照射すると共に、試料において反射された検査光を受光し、受光した検査光に基づいて３次元分光情報を取得して解析装置５００へ出力する。本実施形態に係る分光情報取得装置４００は、取得した３次元分光情報を無線通信により解析装置５００へ送信する。分光情報取得装置４００として、例えば、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を適用することができる。この場合の分光情報取得装置４００の構成図を図４に示す。図２および図４に示すように、分光情報取得装置４００は、光源４１０、ハーフミラー４２０、反射手段４３０および分光情報出力手段４４０を備える。
光源４１０は、ハーフミラー４２０に向けて検査光を出射する。光源４１０は、例えば、広帯域の赤外光の検査光を照射する。
ハーフミラー４２０は、光源４１０から入射された検査光を２分割し、一方の検査光を反射手段４３０へ、他方の検査光を採集器２００内の試料が含まれる検査領域側へ出射する。ハーフミラー４２０はさらに、反射手段４３０によって反射された検査光（以下、参照光と記載する。）および採集器２００の検査領域に位置している試料において反射された検査光（以下、被検査光と記載する。）を分光情報出力手段４４０へ入射させる。
反射手段４３０は、ハーフミラー４２０から入射された検査光をハーフミラー４２０側に反射させる（参照光）。本実施形態に係る反射手段４３０は、反射手段４３０を移動させるための光路長調整手段４３１を備え、光路長調整手段４３１によって反射手段４３０が参照光の光軸方向に移動されることによって参照光の位相が変化する。
分光情報出力手段４４０は、図４に示すように、シャッター４４１、ビームスプリッタ４４２、断層画像検出手段４４３およびスペクトル情報検出手段４４４を備え、採集器２００内の試料において反射された検査光（被検査光）から３次元分光情報を取得する。
シャッター４４１は、反射手段４３０とハーフミラー４２０との間に配置され、所定の時間間隔で、反射手段４３０からハーフミラー４２０へ入射される参照光を遮断する。
ビームスプリッタ４４２は、ハーフミラー４２０からの入射光を断層画像検出手段４４３とスペクトル情報検出手段４４４とへ振り分ける。
断層画像検出手段４４３は、シャッター４４１の駆動間隔に同期させて、ビームスプリッタ４４２から入射された参照光と被検査光との干渉光を検出し、それらの干渉信号を取得する。具体的には、断層画像検出手段４４３は、シャッター４４１によって参照光が遮断されていない時にハーフミラー４２０から入射された参照光および被検査光の干渉光を検出する。断層画像検出手段４４３は、光路長調整手段４３１によって反射手段４３０が参照光の光軸方向に移動されることにより、光路長差に応じた干渉信号を検出し、反射光強度分布を取得する。さらに、断層画像検出手段４４３は、分光情報取得装置４００が駆動機構３００によって検査平面内で移動されることにより、検査平面上の干渉信号を取得する。そして、断層画像検出手段４４３は、光軸方向および検査平面内の複数の干渉信号の反射光強度分布に基づいて、採集器２００に充填されている試料についての３次元断層画像を取得する。
スペクトル情報検出手段４４４は、シャッター４４１の駆動間隔に同期させて、ビームスプリッタ４４２から入射された被検査光のスペクトル情報を取得する。具体的には、スペクトル情報検出手段４４４は、シャッター４４１によって参照光が遮断されている時にハーフミラー４２０から入射された被検査光のスペクトル情報を取得する。
分光情報出力手段４４０は、断層画像検出手段４４３において取得した３次元断層画像およびスペクトル情報検出手段４４４において取得したスペクトル情報を、３次元分光情報として解析装置５００へ送信する。
解析装置５００は、図２に示すように、空間抽出部５１０および成分分析部５２０を備え、ユーザが視認等できる場所に配置される。解析装置５００は、分光情報取得装置４００から受信した３次元分光情報を解析し、ユーザの健康情報を出力する。
空間抽出部５１０は、分光情報取得装置４００から受信した３次元分光情報のうちの３次元断層画像を画像処理することによって、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出する。空間抽出部５１０は、抽出した第１空間および第２空間に対応するスペクトル情報を３次元分光情報から抽出して成分分析部５２０へ出力する。３次元断層画像に基づいて第１空間および第２空間を決定し、決定した第１空間および第２空間に位置する試料のスペクトル情報を取得するイメージを図５に示す。
成分分析部５２０は、ユーザの健康情報を記憶する記憶部を備える。成分分析部５２０は、入力された第１空間および第２空間に対応するスペクトル情報を分析することによって、尿および糞便に特定の成分が含まれているか否か判定し、含まれている場合はその含有量を同定する。詳細には、成分分析部５２０は、取得したスペクトル情報においてピークが出た波長を抽出し、抽出した波長から成分の種類を特定し、そのピークの強度値から特定成分の含有量を同定する。ここで、特定される成分として、糖、タンパク質、尿酸、ナトリウム、カリウム、ストレスホルモン、血液等を挙げることができる。
成分分析部５２０は、新たに取得したスペクトル情報の分析結果を記憶部に記憶されているユーザの健康情報に加えることによってユーザの健康情報を更新し、更新したユーザの健康情報を図示しない表示部等に出力する。表示部に表示されたユーザの健康情報の一例を図６に示す。図６は、ユーザの尿に含まれる糖の含有量（尿糖値）の推移である。成分分析部５２０は、例えば、尿糖値が所定の閾値を超えている場合にさらにアラームを表示したり、外部のサーバや医療機関等に自動的にユーザの健康情報を転送したりすることもできる。なお、尿糖値の推移を表示する代わりに、同定した尿糖値を別途準備しておいた尿糖値（基準値）で割った相対値のトレンド等をユーザの健康情報として表示することもできる。
上記のように構成された排泄物の分析装置１００の動作手順を、図７に沿って説明する。初期状態において、採集器２００は水によって充填されている。そして、ユーザが便器６００のボウル６１０内に尿や糞便を排泄することにより、採集器２００の内部に水、尿、糞便等の混合物質（試料）が充填される（Ｓ１０１）。
採集器２００の内部に水、尿、糞便等の混合物質が充填されることにより、駆動機構３００、分光情報取得装置４００および解析装置５００が駆動される。駆動機構３００、分光情報取得装置４００および解析装置５００は、ユーザが所定のボタンを押下する等によって駆動されることでも良いし、尿や糞便が放出されたことを重量センサや水位検知センサによって検出し、自動的に駆動されることでも良い。
分光情報取得装置４００は、駆動機構３００によって検査平面内において移動された状態で、光源４１０から検査光を出射する（Ｓ１０２）。光源４１０から出射された検査光はハーフミラー４２０において２分割され、一方の検査光は反射手段４３０へ出射され、他方の検査光は採集器２００内の所定の検査領域へ出射される。そして、反射手段４３０において反射された検査光は参照光として再びハーフミラー４２０に入射されると共に、採集器２００の検査領域内に位置する水、尿、糞便等の混合物質において反射された検査光は、被検査光として再びハーフミラー４２０に入射される。ハーフミラー４２０は、入射された参照光および被検査光を分光情報出力手段４４０へ入射させる（Ｓ１０３）。
分光情報出力手段４４０は、断層画像検出手段４４３において３次元断層画像を取得すると共にスペクトル情報検出手段４４４においてスペクトル情報を取得し、これらを３次元分光情報として解析装置５００へ出力する（Ｓ１０４）。
解析装置５００において、空間抽出部５１０は、入力された３次元分光情報を画像分析することによって、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、抽出した第１空間および第２空間に充填されている混合物質のスペクトル情報を成分分析部５２０へ出力する（Ｓ１０５）。成分分析部５２０は、入力されたスペクトル情報に基づいて尿、糞便に含まれている成分を分析し、分析結果をユーザの健康情報として出力する（Ｓ１０６）。
以上のように、本実施形態に係る排泄物の分析装置１００において、解析装置５００は、３次元断層画像を画像分析することによって尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、抽出した第１空間および第２空間におけるスペクトル情報に基づいて尿および糞便に含まれている成分を分析する。この場合、短時間の検査光の照射によって、尿および糞便に含まれている成分をそれぞれ高精度に分析できる。
さらに、本実施形態に係る排泄物の分析装置１００は、便器６００のボウル６１０の水面よりも下方のボウル６１０の内面に採集器２００を埋め込み、光源４１０から採集器２００に充填された尿、糞便等を含む混合物質へ検査光を照射し、該混合物質において反射された検査光を受光して３次元分光情報を取得する。この場合、試薬や試験紙などの消耗品の補充については、長期間に亘ってほぼメンテナンスフリーで排泄物の３次元分光情報を取得することができる。
ここで、分光情報取得装置４００において、ビームスプリッタ４４２およびスペクトル情報検出手段４４４を試料とハーフミラー４２０との間に配置することもできる。この場合の分光情報取得装置の構成図を図８に示す。図８の分光情報取得装置４００Ｂは、ビームスプリッタ４４２Ｂおよびスペクトル情報検出手段４４４Ｂを試料とハーフミラー４２０との間に配置して、試料から反射された被検査光の一部をそのままビームスプリッタ４４２Ｂによって分岐し、スペクトル情報検出手段４４４Ｂにおいて検出する。この場合、強度の減衰や分散等の影響が生じる一方、シャッターが不要となると共に、断層画像検出手段４４３Ｂおよびスペクトル情報検出手段４４４Ｂにおいてシャッターとの同期を取ることなく継続的に３次元断層画像およびスペクトル情報を取得することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置１００Ｃは、試料を透過した検査光（以下、被検査光と記載する。）を検出・解析する。排泄物の分析装置１００Ｃのブロック構成図を図９に示す。図９において、排泄物の分析装置１００Ｃは、採集器２００、光源７００、分光情報取得装置８００、駆動機構９００および解析装置５００を備える。また、便器のボウルに採集器２００、光源７００、分光情報取得装置８００および駆動機構９００を埋め込んだ時の断面図を図１０に示す。図１０に示すように、本実施形態においては、光源７００と、分光情報取得装置８００および駆動機構９００と、の間に採集器２００が配置される。
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置１００Ｃは、試料を透過した検査光（以下、被検査光と記載する。）を検出・解析する。排泄物の分析装置１００Ｃのブロック構成図を図９に示す。図９において、排泄物の分析装置１００Ｃは、採集器２００、光源７００、分光情報取得装置８００、駆動機構９００および解析装置５００を備える。また、便器のボウルに採集器２００、光源７００、分光情報取得装置８００および駆動機構９００を埋め込んだ時の断面図を図１０に示す。図１０に示すように、本実施形態においては、光源７００と、分光情報取得装置８００および駆動機構９００と、の間に採集器２００が配置される。
光源７００は、便器のボウル６１０内の所定の検査領域に検査光を照射する。
分光情報取得装置８００は、駆動機構９００によって位置制御された状態で、光源７００から照射され、試料を透過して来た被検査光を受光し、受光した被検査光に基づいて３次元分光情報を取得して解析装置５００へ出力する。分光情報取得装置８００として、例えば、ハイパースペクトルカメラや分光器等を適用することができる。
駆動機構９００は、分光情報取得装置８００を検査領域に対応させて移動させる。駆動機構９００が、分光情報取得装置８００を検査平面内および検査光の光軸方向に移動させることにより、採集器２００に充填されている試料についての３次元分光情報が取得される。なお、駆動機構９００が分光情報取得装置８００を移動させる代わりに、光源７００を検査平面内および検査光の光軸方向に移動させることによって、試料についての３次元分光情報を取得することもできる。さらに、採集器２００または採集器２００内の試料を検査平面内および検査光の光軸方向に移動させることもできる。
解析装置５００は、分光情報取得装置８００から受信した３次元分光情報を解析し、ユーザの健康情報を出力する。なお、解析装置５００は、第２の実施形態で説明した図２の解析装置５００と同様に機能するため、詳細な説明は省略する。
上記のように構成された排泄物の分析装置１００Ｃにおいても、解析装置５００が抽出した第１空間および第２空間におけるスペクトル情報に基づいて尿および糞便に含まれている成分を分析することで、短時間の検査光の照射によって尿および糞便に含まれている成分を高精度に分析できる。
さらに、本実施形態に係る排泄物の分析装置１００Ｃにおいても、便器６００のボウル６１０の水面よりも下方のボウル６１０の内面に採集器２００を埋め込み、光源７００から採集器２００に充填された尿、糞便等を含む混合物質へ検査光を照射し、該混合物質を透過した被検査光を受光して３次元分光情報を取得する。この場合、試薬や試験紙などの消耗品の補充については、長期間に亘ってほぼメンテナンスフリーで排泄物の３次元分光情報を取得することができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置は、第３の実施形態で説明した図９、図１０の排泄物の分析装置１００Ｃと同様に構成される。本実施形態に係る光源７００は、検査光としてレーザ光を出射する。この場合、光源７００はレーザ光を採集器２００内の試料に入射し、試料において散乱された検査光（ラマン散乱光）を解析装置５００において分析する。すなわち、解析装置５００は、分光情報取得装置８００において取得されたラマンスペクトルから、尿および糞便に特定の成分が含まれているか否か判定等する。ここで、検査光としてレーザ光を照射する光源を適用する場合、検査光として広帯域の赤外光を照射する光源が適用された第２、第３の実施形態と比較して、入射する試料内の光路長を長くすることができる。試料内の光路長を大きくすることによって採集量の相対的な変動による影響を小さくすることができ、成分情報の測定の信頼性を向上することができる。
第４の実施形態について説明する。本実施形態に係る排泄物の分析装置は、第３の実施形態で説明した図９、図１０の排泄物の分析装置１００Ｃと同様に構成される。本実施形態に係る光源７００は、検査光としてレーザ光を出射する。この場合、光源７００はレーザ光を採集器２００内の試料に入射し、試料において散乱された検査光（ラマン散乱光）を解析装置５００において分析する。すなわち、解析装置５００は、分光情報取得装置８００において取得されたラマンスペクトルから、尿および糞便に特定の成分が含まれているか否か判定等する。ここで、検査光としてレーザ光を照射する光源を適用する場合、検査光として広帯域の赤外光を照射する光源が適用された第２、第３の実施形態と比較して、入射する試料内の光路長を長くすることができる。試料内の光路長を大きくすることによって採集量の相対的な変動による影響を小さくすることができ、成分情報の測定の信頼性を向上することができる。
本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
便器のボウル内の検査領域に検査光を照射する光源と、
前記検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力する分光情報取得手段と、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する解析手段と、
を備える排泄物の分析装置。
便器のボウル内の検査領域に検査光を照射する光源と、
前記検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力する分光情報取得手段と、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する解析手段と、
を備える排泄物の分析装置。
（付記２）
前記分光情報取得手段は、前記検査領域を透過した検査光を受光する、付記１に記載の排泄物の分析装置。
前記分光情報取得手段は、前記検査領域を透過した検査光を受光する、付記１に記載の排泄物の分析装置。
（付記３）
前記分光情報取得手段は、ハイパースペクトルカメラであり、
前記ハイパースペクトルカメラを前記検査光の光軸方向に移動させる駆動手段をさらに備え、
前記ハイパースペクトルカメラは、前記光軸方向に移動することによって３次元分光情報を出力する、
付記２に記載の排泄物の分析装置。
前記分光情報取得手段は、ハイパースペクトルカメラであり、
前記ハイパースペクトルカメラを前記検査光の光軸方向に移動させる駆動手段をさらに備え、
前記ハイパースペクトルカメラは、前記光軸方向に移動することによって３次元分光情報を出力する、
付記２に記載の排泄物の分析装置。
（付記４）
前記検査領域に照射された検査光を前記ハイパースペクトルカメラまで導く光伝送手段をさらに備える、付記２または３に記載の排泄物の分析装置。
前記検査領域に照射された検査光を前記ハイパースペクトルカメラまで導く光伝送手段をさらに備える、付記２または３に記載の排泄物の分析装置。
（付記５）
前記分光情報取得手段は、前記光源から照射され、前記検査領域を透過した検査光を受光する、付記１乃至４のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
前記分光情報取得手段は、前記光源から照射され、前記検査領域を透過した検査光を受光する、付記１乃至４のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
（付記６）
前記分光情報取得手段は、前記検査領域を反射した検査光を受光する、付記１に記載の排泄物の分析装置。
前記分光情報取得手段は、前記検査領域を反射した検査光を受光する、付記１に記載の排泄物の分析装置。
（付記７）
前記光源および分光情報取得手段は、ＯＣＴによって構成され、
前記検査光が前記ボウル内の検査領域内を走査するように前記ＯＣＴを移動させる駆動手段をさらに備え、
前記分光情報取得手段は、
前記照射された検査光を２分割し、一方の検査光を反射手段へ、他方の検査光を前記検査領域へ出射すると共に、前記反射手段によって反射された一方の検査光および前記検査領域において反射された他方の検査光を、参照光および被検査光として出射するハーフミラーと、
入射された検査光を入射方向と反対の方向に反射させる反射手段と、
前記反射手段を前記参照光の光軸方向に移動させる光路長調整手段と、
前記反射手段が移動されている状態において前記参照光および前記被検査光の干渉信号を検出して反射光強度分布を取得すると共に前記被検査光からスペクトル情報を取得する検出手段と、
を備え、
前記検出手段はさらに、前記駆動手段が前記ＯＣＴを移動させることによって、前記取得した反射光強度分布から３次元断層画像を生成し、該生成した３次元断層画像およびスペクトル情報を３次元分光情報として出力する、付記６に記載の排泄物の分析装置。
前記光源および分光情報取得手段は、ＯＣＴによって構成され、
前記検査光が前記ボウル内の検査領域内を走査するように前記ＯＣＴを移動させる駆動手段をさらに備え、
前記分光情報取得手段は、
前記照射された検査光を２分割し、一方の検査光を反射手段へ、他方の検査光を前記検査領域へ出射すると共に、前記反射手段によって反射された一方の検査光および前記検査領域において反射された他方の検査光を、参照光および被検査光として出射するハーフミラーと、
入射された検査光を入射方向と反対の方向に反射させる反射手段と、
前記反射手段を前記参照光の光軸方向に移動させる光路長調整手段と、
前記反射手段が移動されている状態において前記参照光および前記被検査光の干渉信号を検出して反射光強度分布を取得すると共に前記被検査光からスペクトル情報を取得する検出手段と、
を備え、
前記検出手段はさらに、前記駆動手段が前記ＯＣＴを移動させることによって、前記取得した反射光強度分布から３次元断層画像を生成し、該生成した３次元断層画像およびスペクトル情報を３次元分光情報として出力する、付記６に記載の排泄物の分析装置。
（付記８）
前記検査光および前記被検査光を、前記検査領域と前記ハーフミラーとの間で伝送させる光伝送手段をさらに備える、付記７に記載の排泄物の分析装置。
前記検査光および前記被検査光を、前記検査領域と前記ハーフミラーとの間で伝送させる光伝送手段をさらに備える、付記７に記載の排泄物の分析装置。
（付記９）
前記光源は、前記検査光として、レーザ光を検査領域に照射する、付記１乃至８のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
前記光源は、前記検査光として、レーザ光を検査領域に照射する、付記１乃至８のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
（付記１０）
前記解析手段は、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出する空間抽出手段と、
前記抽出された第１空間および第２空間についてのスペクトル情報に基づいて、尿および糞便の解析結果を出力する成分分析手段と、
を備える付記１乃至９のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
前記解析手段は、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出する空間抽出手段と、
前記抽出された第１空間および第２空間についてのスペクトル情報に基づいて、尿および糞便の解析結果を出力する成分分析手段と、
を備える付記１乃至９のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
（付記１１）
前記成分分析手段は、尿および糞便に、糖、タンパク質、尿酸、ナトリウム、カリウム、ストレスホルモン、血液のいずれかを含む特定成分が含まれているか否か判定し、該特定成分が含まれている場合はその含有量を同定し、前記解析結果として出力する、付記１０に記載の排泄物の分析装置。
前記成分分析手段は、尿および糞便に、糖、タンパク質、尿酸、ナトリウム、カリウム、ストレスホルモン、血液のいずれかを含む特定成分が含まれているか否か判定し、該特定成分が含まれている場合はその含有量を同定し、前記解析結果として出力する、付記１０に記載の排泄物の分析装置。
（付記１２）
前記成分分析手段は、前記同定した含有量の相対値を解析結果として出力する、付記１１に記載の排泄物の分析装置。
前記成分分析手段は、前記同定した含有量の相対値を解析結果として出力する、付記１１に記載の排泄物の分析装置。
（付記１３）
前記解析手段は、前記解析結果を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記成分分析手段は、前記記憶手段に記憶されている解析結果を新たに取得した解析結果によって更新し、更新した解析結果を出力する、
付記１０乃至１２のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
前記解析手段は、前記解析結果を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記成分分析手段は、前記記憶手段に記憶されている解析結果を新たに取得した解析結果によって更新し、更新した解析結果を出力する、
付記１０乃至１２のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
（付記１４）
上部が開放された透明容器であって、ボウルの内面に開放面が露出するように埋め込まれた採集器をさらに備え、
前記光源は、前記採集器内の検査領域に検査光を照射する、
付記１乃至１３のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
上部が開放された透明容器であって、ボウルの内面に開放面が露出するように埋め込まれた採集器をさらに備え、
前記光源は、前記採集器内の検査領域に検査光を照射する、
付記１乃至１３のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
（付記１５）
前記分光情報取得手段は、無線通信を用いて前記分光情報を前記解析手段へ出力する、付記１乃至１４のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
前記分光情報取得手段は、無線通信を用いて前記分光情報を前記解析手段へ出力する、付記１乃至１４のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置。
（付記１６）
尿および糞便が排泄されるボウルと、
付記１乃至１５のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置と、
を備え、
前記光源は、前記ボウル内の検査領域に検査光を照射することを特徴とする便器。
尿および糞便が排泄されるボウルと、
付記１乃至１５のいずれか１つに記載の排泄物の分析装置と、
を備え、
前記光源は、前記ボウル内の検査領域に検査光を照射することを特徴とする便器。
（付記１７）
便器のボウル内の検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力し、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、
前記抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する、
排泄物の分析方法。
便器のボウル内の検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力し、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、
前記抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する、
排泄物の分析方法。
本願発明は、一般家庭や公共の場等に設置され、内部に液体を溜めることが可能なボウルを備えた便器全般に適用することができる。
この出願は、２０１４年１０月２４日に出願された日本出願特願２０１４−２１６９０６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０ 分析装置
２０ 光源
３０ 分光情報取得手段
４０ 解析手段
１００、１００Ｃ 分析装置
２００ 採集器
３００ 駆動機構
４００、４００Ｂ 分光情報取得装置
４１０ 光源
４２０ ハーフミラー
４３０ 反射手段
４３１ 光路長調整手段
４４０、４４０Ｂ 分光情報出力手段
４４１ シャッター
４４２、４４２Ｂ ビームスプリッタ
４４３、４４３Ｂ 断層画像検出手段
４４４、４４４Ｂ スペクトル情報検出手段
５００ 解析装置
５１０ 空間抽出部
５２０ 成分分析部
６００ 便器
６１０ ボウル
７００ 光源
８００ 分光情報取得装置
９００ 駆動機構
２０ 光源
３０ 分光情報取得手段
４０ 解析手段
１００、１００Ｃ 分析装置
２００ 採集器
３００ 駆動機構
４００、４００Ｂ 分光情報取得装置
４１０ 光源
４２０ ハーフミラー
４３０ 反射手段
４３１ 光路長調整手段
４４０、４４０Ｂ 分光情報出力手段
４４１ シャッター
４４２、４４２Ｂ ビームスプリッタ
４４３、４４３Ｂ 断層画像検出手段
４４４、４４４Ｂ スペクトル情報検出手段
５００ 解析装置
５１０ 空間抽出部
５２０ 成分分析部
６００ 便器
６１０ ボウル
７００ 光源
８００ 分光情報取得装置
９００ 駆動機構
Claims (10)
- 便器のボウル内の検査領域に検査光を照射する光源と、
前記検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力する分光情報取得手段と、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する解析手段と、
を備える排泄物の分析装置。 - 前記分光情報取得手段は、前記検査領域を透過した検査光を受光する、請求項１に記載の排泄物の分析装置。
- 前記分光情報取得手段は、ハイパースペクトルカメラであり、
前記ハイパースペクトルカメラを前記検査光の光軸方向に移動させる駆動手段をさらに備え、
前記ハイパースペクトルカメラは、前記光軸方向に移動することによって３次元分光情報を出力する、
請求項２に記載の排泄物の分析装置。 - 前記分光情報取得手段は、前記検査領域を反射した検査光を受光する、請求項１に記載の排泄物の分析装置。
- 前記光源および分光情報取得手段は、ＯＣＴによって構成され、
前記検査光が前記ボウル内の検査領域内を走査するように前記ＯＣＴを移動させる駆動手段をさらに備え、
前記分光情報取得手段は、
前記照射された検査光を２分割し、一方の検査光を反射手段へ、他方の検査光を前記検査領域へ出射すると共に、前記反射手段によって反射された一方の検査光および前記検査領域において反射された他方の検査光を、参照光および被検査光として出射するハーフミラーと、
入射された検査光を入射方向と反対の方向に反射させる反射手段と、
前記反射手段を前記参照光の光軸方向に移動させる光路長調整手段と、
前記反射手段が移動されている状態において前記参照光および前記被検査光の干渉信号を検出して反射光強度分布を取得すると共に前記被検査光からスペクトル情報を取得する検出手段と、
を備え、
前記検出手段はさらに、前記駆動手段が前記ＯＣＴを移動させることによって、前記取得した反射光強度分布から３次元断層画像を生成し、該生成した３次元断層画像およびスペクトル情報を３次元分光情報として出力する、請求項４に記載の排泄物の分析装置。 - 前記解析手段は、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出する空間抽出手段と、
前記抽出された第１空間および第２空間についてのスペクトル情報に基づいて、尿および糞便の解析結果を出力する成分分析手段と、
を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排泄物の分析装置。 - 前記成分分析手段は、尿および糞便に、糖、タンパク質、尿酸、ナトリウム、カリウム、ストレスホルモン、血液のいずれかを含む特定成分が含まれているか否か判定し、該特定成分が含まれている場合はその含有量を同定し、前記解析結果として出力する、請求項６に記載の排泄物の分析装置。
- 上部が開放された透明容器であって、ボウルの内面に開放面が露出するように埋め込まれた採集器をさらに備え、
前記光源は、前記採集器内の検査領域に検査光を照射する、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の排泄物の分析装置。 - 尿および糞便が排泄されるボウルと、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の排泄物の分析装置と、
を備え、
前記光源は、前記ボウル内の検査領域に検査光を照射することを特徴とする便器。 - 便器のボウル内の検査領域に照射された検査光を受光し、該受光した検査光から分光情報を取得して出力し、
前記出力された分光情報から、尿成分を最も多く含む第１空間および糞便成分を最も多く含む第２空間を抽出し、
前記抽出した第１空間および第２空間における分光情報に基づいて尿および糞便の解析結果を出力する、
排泄物の分析方法。
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