專利名稱：尿中成分的測定方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于在臨床檢查領(lǐng)域中同時測定數(shù)個尿中成分濃度的方法以及使用該方法的測定裝置和便器。
經(jīng)常檢查健康狀況，不僅對老人、病人、幼兒，而且對健康人也是十分重要的。通過檢查血液中的糖分濃度、血液中的膽紅素濃度可以進行糖尿病的判斷、腎功能正常與否的判斷。這些檢查通常在醫(yī)院等專門機構(gòu)由醫(yī)師完成，一般人在家庭和辦公處是難以進行的。
與血液中的成分測定相比，尿液檢查的尿樣采集十分容易，是一種對身體無損傷的檢查。在尿檢查中作為可能測定的成分，有檢查糖尿病的可能性的糖，檢查腎炎和腎病等可能性的蛋白，檢查肝臟病的可能性的尿膽素原，用于檢查腎臟、膀胱或尿道的炎癥、結(jié)石或腫瘤和前列腺炎等的可能性的潛血，除這些外還有酮體、膽紅素、亞硝酸鹽、食鹽等。通過每天檢查這些尿中成分的濃度，能夠早期發(fā)現(xiàn)各種疾病和進行健康管理。
尿中成分的測定方法有試劑法、試紙法、化學發(fā)光法、免疫測定法、酶法和色譜法等。
試劑法是使用試劑測定糖和蛋白質(zhì)等。
試紙法中使用的試紙大多是將在纖維素中含有反應試劑的反應部分用粘結(jié)劑固定在塑料支承片上再進行干燥、如反應部分含有濕氣，則在試劑間引起反應，并且高溫和光也能引起變質(zhì)，常常會降低靈敏度，因此盛放試紙的容器應密閉，避開高溫保存，必須在有效期內(nèi)使用。試紙法能夠在1分鐘內(nèi)測定pH、蛋白質(zhì)、葡萄糖、酮體、膽紅素、鮮血、尿膽素原、亞硝酸鹽、細菌感染等項目。但是，試劑部分的反應，除內(nèi)因性促進物質(zhì)和阻礙物質(zhì)外，還受反應溫度和試紙的條件等因素的影響，只能是半定量的。
酶法被用于糖的測定。在試紙上形成GOD-POD(glucoseOxidase-peroxidase)色素系用反射率計測定伴隨氧化還原反應的發(fā)色或用GOD固定化酶電極、按電流分析測定陽極氧化電流、再將該電流值轉(zhuǎn)換成濃度(生物傳感器等)。使用葡萄糖氧化酶的試劑法對葡萄糖有高的特異性，而且簡便，但是，GOD的反應是氧化還原反應，有時因內(nèi)因性、外因性的各種氧化、還原性物質(zhì)使反應受到抑制，還有被認為是疑陰性、擬陽性的危險性。
試劑法、試紙法和酶法必須有試劑、試紙片或者酶等消耗品，并且還有使用該方法前的試劑等的保存穩(wěn)定性和用后的廢棄問題。再者，操作復雜，有因試劑和試料的添加量等操作時的失誤而引起誤差的可能性，還有受到不作為測定目的的抗壞血酸等及其他成分的干擾作用的缺點。雖然試劑法和酶法能夠定量，但是不能同時測定多種成分，試紙法能同時測定多種成分，但只能是半定量的。
色譜法需要昂貴的裝置，柱性能惡化時必須進行更換，存在成本高的問題。
作為測定尿中成分的裝置，有在醫(yī)院等使用的尿測定用通用機和帶有測定儀器的廁所裝置等。通用機主要只設(shè)置在醫(yī)院等專門醫(yī)療機構(gòu)，患者將尿采集在紙杯等容器中，將該容器送到檢查室完成檢查。但是，在醫(yī)院中，對于檢查大量檢體的檢查人員來說，需要將患者用紙杯采集的尿轉(zhuǎn)移到化驗池，這種負擔是很大的。
個人也能夠進行尿檢查，但由于操作麻煩等不容易進行。作為個人容易進行尿檢查的設(shè)施，目前正在研制在便器上備有測定器的裝置。作為進行日常的糖尿病等檢查的裝置，已有人提出將尿的一部分收集到便器的給定的部分中，將試紙浸入該部分，測定尿中的葡萄糖的裝置(參見特公平5-39552)；在便器內(nèi)設(shè)置采尿室，用試劑測定尿中的葡萄糖和膽紅素的裝置(參見特公平5-29266)；向從便器中采集的尿中添加沉淀劑，測定沉淀物的質(zhì)量，定量分析蛋白質(zhì)的方法(參見特開平4-233457)；在從便器采集的尿中使用試劑定量分析潛血的方法(參見特開平5-2017)；將尿采集到通入便器中的收容器中，用生物傳感器(酶反應)定量分析糖和尿酸的裝置(參見特公平4-34445)等。
在便器上備有測定儀器的裝置，對于身體能夠自由移動的人，可以在廁所進行采尿，自己檢查所采集的尿。但是，對于身體不自由的患者來說，連去廁所也還困難。近年來，像在老齡問題上議論紛紛的那樣，老人數(shù)急增，與此成比例，臥床的老人數(shù)也隨之增加。對這些人來說，每天檢查健康狀況十分重要。但是對于去廁所有困難的人來說，不能簡便地進行尿檢查。
這些便器有一個共同點，即使用試劑、試紙或酶之類的消耗品。
本發(fā)明的第一個目的是提供能同時定量測定尿中的數(shù)種成分的方法，該方法不需要試劑、試紙片和酶等消耗品，而且不存在這些消耗品使用前的保存穩(wěn)定性和用后的廢棄問題、容易引起誤差的繁雜操作和由其他成分引起的干擾作用等問題。
本發(fā)明的第二個目的是提供使用上述測定方法的、即使使用者躺在床上也能進行尿檢查的測定裝置。
本發(fā)明的第三個目的是，在備有尿成分測定器的便器上，通過使用上述測定方法，做到不需要試劑、試紙片或酶等消耗品，能夠同時定量測定尿中的數(shù)種成分。
本發(fā)明的測定方法包括以下的步驟，它能同時定量分析數(shù)種尿中成分。對尿樣照射可見光或近紅外光，從含有要測定的數(shù)種尿成分的各個單成分的水溶液的可見或近紅外波長范圍的濃度和吸光度間的相關(guān)系數(shù)絕對值是0.5以上、最好是0.9以上的波長逐個選擇各個成分的測定波長，測定各個所選擇的測定波長的吸光度，由各個測定波長的吸光度利用多變量回歸分析法同時定量分析尿中各成分。按照這種測定方法，能夠同時定量測定尿樣中的數(shù)種成分，同時不需要試劑和試紙等消耗品，并且也存在這些消耗品使用后的廢棄問題。
在波長λj的吸光度A和濃度的相關(guān)系數(shù)Rj可由下式給出Rj=(m-1)Σi=1m(Aij-Aj-)(Ci-C-)Σi=1m(Aij-Aj-)2·Σi=1m(Ci-C-)2]]>式中m試樣數(shù)Aji在i序號成分的波長j的吸光度Cii序號成分的濃度Aj-=1mΣi=1m·Aij]]>C-=1mΣi=1mCi]]>
作為各尿中成分的測定波長，應避開對水具有強吸收的波長范圍，從對水透射率高的25000-5280cm-1或4980-4000cm-1的波長范圍中選擇。
各成分的理想測定波長以波數(shù)表示，對葡萄糖是從11380-9720cm-1、9430-9400cm-1、9340-9320cm-1、9260-6560cm-1、6510-5540cm-1、5530-5280cm-1、4980-4850cm-1、4830-4480cm-1、4440-4330cm-1或4300-4010-1中選擇。
對血紅蛋白是從25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中選擇。
對白蛋白是從7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中選擇。
對乙酰乙酸鋰是從8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中選擇。
對抗壞血酸是從7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中選擇。
對肌酸酐是從9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中選擇。
對氯化鈉是從7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中選擇。
對亞硝酸鈉是從8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中選擇。
用光照射試樣，測定其吸光度時，在波長j的透射光強度Itj按照LAMBERT-BEER定律，以下式表示。
Itj＝Iojexp(-ΣαkjCkL)＝IojTj(1)式中Itj是波長為j的透射光強度，Ioj是波長為j的入射光強度，αKj是在K成分的波長j的吸光系數(shù)，Ck是溶液中的K成分的濃度，k＝1、2、……K，K是溶液中的成分數(shù)，Tj是在波長j的透射度，L是池的長度。
在波長j的吸光度Aj，如果忽略測定池與溶液間界面的反射，可用下式表示。
Aj＝-logTj＝-log(Itj/Ioj)＝LΣ(αkjCk)(2)由(2)式，未知變量是CK(K＝1、2、……K)，以K個獨立的波長測定吸光度，解聯(lián)立方程式，就可算出各成分的濃度。用主分量回歸分析法(PCR法)和部分最小二乘法(PLS法)等多變量回歸分析法進行數(shù)據(jù)處理，就能更高精度地求出濃度。
多變量回歸分析法，可以一次用多個吸光度信息進行回歸分析，所以能以比單回歸分析法高的精度進行定量分析。雖然重回歸分析使用最廣，但因為需要多個試樣，所以在各波長的吸光度值相互間的相關(guān)程度高時，其定量分析精度非常低。另一方面，作為多變量回歸分析法的主分量回歸分析法能夠?qū)⒍嗖ㄩL的吸光度信息集約成彼此不相關(guān)的主分量，并且能夠消除不必要的噪聲數(shù)據(jù)，所以達到高的定量分析精度。另外，因為部分最小二乘法在主分量抽樣時也能夠利用試樣濃度數(shù)據(jù)，所以與主分量回歸分析法同樣地能夠達到高的定量分析精度。
本發(fā)明的尿中成分測定裝置，可以簡便地將測定裝置安裝在采集尿的采尿部上，或者能夠容易地從采尿部采集尿，是將測定池安裝在采尿部本體上的測定裝置。
圖9是概略地表示本發(fā)明的尿中成分測定裝置的圖，利用測定部102直接測定采尿部101中的尿，或用安裝在采尿部上的測定池進行測定，或從采尿部采集尿后測定尿的吸光度。根據(jù)測定部102測定的吸光度由運算處理部103算出尿中成分濃度，在顯示部104上顯示。
尿中成分測定裝置的第一種方案備有探頭、測定部和運算處理部。探頭設(shè)在采尿部上，其頂端具有保持一定間隔的相對設(shè)置的送光端和受光端，備有向送光端導入測定光的送光側(cè)導光路和將入射到受光端的測定光導向測定部的受光側(cè)導光路，頂端浸入采尿部的尿液中，兩個導光路的基端位于采尿部的外部。測定部備有向探頭的送光側(cè)導光路的基端部導入可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部以及接收由探頭的受光側(cè)導光路導入的測定光的受光部，對要測定的尿中各成分測定在所選擇的波長的吸光度。運算處理部根據(jù)由測定部產(chǎn)生的在數(shù)個測定波長的吸光度測定值，計算出數(shù)種尿中成分的濃度。
尿中成分測定裝置的第二種方案備有采尿部、測定部及與上述相同的運算處理部。采尿部備有測定池，測定池與采尿部本體在內(nèi)部相連，從采尿部本體上伸出，具有給定的光程。測定部具有設(shè)置采尿部的測定池的測定池設(shè)置部，備有向設(shè)置在該測定池設(shè)置部上的測定池中照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部及接收透過測定池的測定光的受光部，對要測定的尿中各成分測定在所選擇的測定波長的吸光度。第二種方案的測定部最好是還備有光學地或機械地檢測在測定池設(shè)置部中設(shè)置測定池情況的傳感器，測定部最好是根據(jù)該傳感器檢測到測定池的檢測信號開始工作。
尿中成分測定裝置的第三種方案備有采尿部、測定部及與上述相同的運算處理部，采尿部裝有能開閉的尿液排出嘴，該嘴從采尿部本體伸出。測定部備有配置在接受從采尿部的嘴排出的尿的位置上的測定池、向該測定池照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部及接受透過測定池的測定光的受光部，對要測定的尿中各自成分測定在所選擇的測定波長的吸光度。在第三種方案中，采尿部的尿液排出嘴最好是借助電磁閥開閉的電磁嘴，測定部最好是還備有光學地或機械地檢測在測定部的給定位置上設(shè)置所述嘴情況的傳感器。并且，最好是，根據(jù)顯示的傳感器對嘴的檢測信號，使嘴的電磁閥以一定時間打開。
本發(fā)明的尿中成分測定裝置，利用測定部直接測定采尿部中的尿的吸光度，或者利用安裝在采尿部的測定池測定尿的吸光度，或者從設(shè)置在采尿部的嘴采集尿液后測定尿的吸光度，根據(jù)吸光度測定值對尿中成分濃度進行運算處理，因此即使躺在床上照樣也能簡便地進行尿檢查。
在本發(fā)明的便器中，具有利用安裝在便器上的裝置對尿中成分的數(shù)據(jù)進行分析的現(xiàn)場分析系統(tǒng)和利用便器外的主計算機等實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的主計算機分析系統(tǒng)。
該現(xiàn)場分析系統(tǒng)包括便器本體，在便器本體內(nèi)設(shè)置在尿接收位置上的采尿部，具有輸送采尿部所采集的尿的測定池、向該測定池照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部和接受透過該測定池的測定光的受光部的對要測定的尿中各成分測定在所選擇的測定波長的吸光度的測定部，根據(jù)測定部的在數(shù)個測定波長的吸光度的測定值計算出數(shù)種尿中成分濃度的數(shù)據(jù)分析部，具有在測定工作中輸入必要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入部和輸出由數(shù)據(jù)分析部產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分析結(jié)果的檢查結(jié)果輸出部的輸入輸出部。
上述主計算機分析系統(tǒng)包括便器本體，在便器本體內(nèi)設(shè)置在尿接收位置上的采尿部，具有輸送在采尿部所采集的尿的測定池、向該測定池照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部和接受透過該測定池的測定光的受光部的對要測定的尿中各成分測定在所選擇的測定波長的吸光度的測定部，將由測定部產(chǎn)生的在數(shù)個測定波長的吸光度測定值輸送到根據(jù)該測定值計算出數(shù)種尿中成分濃度的外部數(shù)據(jù)分析部并接受該數(shù)據(jù)分析部的數(shù)據(jù)分析結(jié)果的數(shù)據(jù)傳輸部，具有輸入測定工作中所需數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入部和通過數(shù)據(jù)傳輸部接受由數(shù)據(jù)分析部產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分析結(jié)果并輸出數(shù)據(jù)分析結(jié)果的檢查結(jié)果輸出部的輸入輸出部。
如果在采尿部和測定池上附著尿成分，則引起污染，另外，使測定池的透過率下降，從而降低測定靈敏度。最好是在采尿部和測定池上設(shè)置洗凈機構(gòu)，在每次測定前后進行洗凈。
最好在采尿部和測定池中設(shè)置檢測污染情況的傳感器，當判定采尿部和測定池的污染在預先規(guī)定的水平以上時，就啟動洗凈機構(gòu)。這樣就能容易地使采尿部和測定池保持適合于測定的狀態(tài)。
使用本發(fā)明的便器，在從數(shù)據(jù)輸入部輸入個人數(shù)據(jù)的同時指定測定項目，開始測定。由采尿部采集的尿被送往測定部的測定池，向該測定池照射來自光源部的測定光。由受光部接收透過該測定池的測定光。在測定部根據(jù)指定的測定項目對尿中各成分測定在所選擇的測定波長的吸光度。在數(shù)據(jù)分析部根據(jù)在數(shù)個測定波長的吸光度測定值計算出數(shù)種尿中成分的濃度，從檢查結(jié)果輸出部輸出數(shù)據(jù)。這樣，就不需要昂貴的試劑、試紙片或酶等消耗品，能夠同時定量測定多種成分。另外，即使個人也能夠容易地進行尿檢查。
現(xiàn)場分析系統(tǒng)可以利用裝在便器上的裝置進行尿中成分的數(shù)據(jù)分析并輸出數(shù)據(jù)分析結(jié)果，所以也可以設(shè)置在家庭中，不受設(shè)置場所的限制，也容易移動。
采用主計算機分析系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)分析是用便器外的主機算機等進行的，所以能夠高速處理大量數(shù)據(jù)，可以在短時間內(nèi)處理許多成分。
附圖的簡要說明

圖1是表示在本發(fā)明的測定方法中使用的測定裝置概況的方框圖；圖2(A)是表示在光源部使數(shù)個光束載于單一光軸的移動反射鏡式的光學系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖；圖2(B)是表示在光源部使數(shù)個光束載于單一光軸的光柵式的光學系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖；圖3(A)是單一光程的測定池的概略正視圖；圖3(B)是具有四個光程的測定池概略平面圖；圖3(C)是具有連續(xù)變化光程的測定池的概略平面圖；圖4(A)是表示形成CCD的陣列狀光敏器件的概略平面圖；圖4(B)是表示光電二極管等光敏器件排列成陣列狀的光敏器件，陣列的概略平面圖4(C)是表示單一光敏器件的概略平面圖；圖5(A)是表示作為分光部使用濾光器的例子的概略圖；圖5(B)是表示作為分光部使用分光器的例子的概略圖；圖6是表示作為光源使用波長可變的激光的測定裝置的概略構(gòu)成圖；圖7是表示作為光源使用產(chǎn)生連續(xù)波長光的燈、用濾光器進行前分光的測定裝置的概略構(gòu)成圖；圖8是表示作為光源使用產(chǎn)生連續(xù)波長光的燈、用分光器進行后分光的測定裝置的概略構(gòu)成圖；圖9是表示本發(fā)明的尿中成分測定裝置概念的方框圖；圖10是表示尿中成分測定裝置的第一實施例的方框圖；圖11是表示尿中成分測定裝置的第二實施例的方框圖；圖12是表示尿中成分測定裝置的第三實施例的方框圖；圖13是概略表示本發(fā)明便器的第一實施例的方框圖；圖14是表示同一實施例的方框圖；圖15是概略表示便器的第二實施例的方框圖；圖16是表示同一實施例的方框圖；圖17是表示在便器實施例中的便器本體、采尿部和測定部的剖面圖；圖18是表示便器的第一實施例的動作的前半部的工作流程圖；圖19是表示同一實施例的動作的后半部的工作流程圖；圖20是表示不同葡萄糖水溶液濃度的數(shù)個試樣的光譜圖；圖21是表示葡萄糖水溶液的吸光度和濃度間的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布的圖22是表示葡萄糖水溶液在4398cm-1的濃度和吸光度的關(guān)系的校準線圖；圖23是表示不同血紅蛋白水溶液濃度的數(shù)個試樣的光譜圖；圖24是血紅蛋白水溶液的其他濃度不同的數(shù)個試樣的光譜圖；圖25是表示血紅蛋白水溶液的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖；圖26是表示血紅蛋白水溶液在10500cm-1的濃度和吸光度關(guān)系的校準線圖；圖27是表示不同白蛋白水溶液濃度的數(shù)個試樣的光譜圖；圖28是表示白蛋白水溶液的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖；圖29是表示白蛋白水溶液在4371cm-1的濃度和吸光度關(guān)系的校準線圖；圖30是表示乙酰乙酸鋰水溶液濃度不同的數(shù)個試樣的光譜圖；圖31是表示乙酰乙酸鋰水溶液的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖；圖32是表示乙酰乙酸鋰水溶液在5780cm-1的濃度和吸光度關(guān)系的校準線圖；圖33是表示抗壞血酸水溶液濃度不同的數(shù)個試樣的光譜圖；圖34是表示抗壞血酸水溶液的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖；圖35是表示抗壞血酸水溶液在4404cm-1的濃度和吸光度關(guān)系的校準線圖；圖36是表示肌酸酐水溶液濃度不同的數(shù)個試樣的光譜圖37是表示肌酸酐水溶液的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖；圖38是表示肌酸酐水溶液在4370cm-1的濃度和吸光度關(guān)系的校準線圖；圖39是表示氯化鈉水溶液濃度不同的數(shù)個試樣的光譜圖；圖40是表示氯化鈉水溶液的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖；圖41是表示氯化鈉水溶液在6645cm-1的濃度和吸光度的關(guān)系的校準線圖；圖42是表示亞硝酸鈉水溶液濃度不同的數(shù)個試樣的光譜圖；圖43是表示亞硝酸鈉水溶液的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖；圖44是亞硝酸鈉水溶液在6766cm-1的濃度和吸光度關(guān)系的校準線圖；優(yōu)選的實施例的說明圖1中示出在本發(fā)明的尿中成分測定方法中使用的測定裝置的概況。
樣品設(shè)置部2有測定池，尿樣進入該測定池中。通過光學監(jiān)視機構(gòu)4監(jiān)視試樣是否進入測定池中。監(jiān)視機構(gòu)4由計算機6進行控制。
光源部8配備有產(chǎn)生要測定波長的激光的激光二極管陣列、振蕩波長可變的激光裝置、或產(chǎn)生連續(xù)波長光的燈光源等。設(shè)置用于切換光源部8的波長的驅(qū)動部10。驅(qū)動部10也由計算機6進行控制。
為了檢測透過樣品設(shè)置部2的尿樣的測定光，設(shè)置檢測部12，在檢測部12中設(shè)置作為檢測器的形成CCD的陣列狀的光敏器件、光敏器件陣列或單一的光敏器件等。檢測部12的檢測信號在信號處理接口14變換成吸光度，作為數(shù)字信號送入計算機6中。
在光源部8作為光源使用可變波長的激光裝置或連續(xù)波長的燈時，來自光源的光路是一個不需要用于將光混合的光學系統(tǒng)，但是在使用數(shù)個激光二極管時，為了使所選擇波長的測定光配置在測定光路上，必須在光源部8上形成如圖2所示的光學系統(tǒng)。圖2(A)示出移動反射鏡式的光學系統(tǒng)。相對于產(chǎn)生不同波長λ1-λm的激光束的數(shù)個激光二極管LD1-LDm，設(shè)置反射各自的激光束而使其在共同的光軸18上前進的反射鏡16-1～16-m，各反射鏡16-1～16-m可在光軸18上的位置和由其向外的位置之間移動。在光軸18上，僅設(shè)置與所選定波長的激光束對應的反射鏡，其他反射鏡設(shè)置在光軸以外，從而使所選擇的激光束在光軸18上行進。
圖2(B)是使來自激光二極管的數(shù)個波長的激光束在光軸18上行進的其他方法，即采用衍射光柵19的方法。將波長λ1-λm的各激光束以與它們各自波長相對應的入射角入射到衍射光柵19中，使各激光束的衍射光進入共同的光軸18中。
在樣品設(shè)置部2中的測定池，不局限于如圖3(A)所示的，光程為一種的測定池62，可以形成具有連續(xù)的或階梯狀的不同光程的測定池。具有像這樣的數(shù)個光程的測定池的例子，是圖3(B)和(C)所示的測定池。圖3(B)的測定池64具有4種光程L1-L4，(C)的測定池66具有連續(xù)變化的光程。光量測定靈敏度依賴于光程和波長。在測定數(shù)個尿中成分時，根據(jù)各自的成分選擇測定波長，若使用圖3(B)和(C)的測定池，則根據(jù)測定波長可以選擇光量測定靈敏度最好的光程。在使用圖3(B)和(C)的測定池進行測定時，用光學系統(tǒng)放大由光源發(fā)出的選定波長的測定光的光束斷面積，以具有較大斷面積的平行光68入射到測定池中，只要用CCD陣列等陣列狀檢測器能同時檢測透過不同光程的數(shù)個測定光即可。然后，根據(jù)要測定的成分使用最適合于相應測定波長的光程的檢測信號，計算出成分濃度，可以進行較大S/N比的測定。
作為在檢測部12的檢測器，可以使用如圖4所示的各種檢測器。(A)是形成CCD陣列狀的測量元件70，(B)是將光電二極管等光敏器件72排列成陣列狀的光敏器件陣列74，(C)是單一光敏器件76。
作為光源部8的光源，在使用產(chǎn)生連續(xù)波長的燈光源時，在入射到尿樣中之前或透射過尿樣后，必須分光成為就各尿中成分所選擇的波長。圖5是表示分光部的例子，其中(A)在圓周上配置數(shù)個濾光器并具有濾光器切換的機構(gòu)20，通過切換濾光器來選擇波長，(B)是使用分光器22來選擇波長的分光部。
圖6表示作為光源使用波長可變的激光時的例子。來自可變波長的激光裝置24的激光經(jīng)聚光透鏡26、28作為空間平行光30入射到樣品設(shè)置部2的測定池32中，用單一的光敏器件34檢測透過測定池32的測定光。
使用圖6的測定裝置進行測定時，首先使測定池32成為空的狀態(tài)，將由激光器24產(chǎn)生的激光束的波長從j＝1變化至n，測定此時的透過光量Ioj(j＝1、2、……n)。
接著，使尿樣進入測定池32中，同樣將由激光器24產(chǎn)生的激光束的波長從j＝1變化至n，測定透過測定池32的各波長透射光強度Itj(j＝1、2……n)。
根據(jù)這些Ioj和Itj進行數(shù)據(jù)分析，求出各成分濃度Ck(k＝1、2……K)。
圖7表示作為光源使用產(chǎn)生波長范圍很寬的連續(xù)光的燈光源40時的測定裝置。來自燈光源40的光經(jīng)透鏡42形成空間平行光透射過波長選擇機構(gòu)20的濾光器。透過濾光器后，所選定波長的測定光射入樣品設(shè)置部的測定池44中，透過測定池44的光被單一的光敏器件46接收。
使用圖7的測定裝置時，首先使容器成空的狀態(tài)，轉(zhuǎn)動波長選擇機構(gòu)20使射入測定池44中的測定光的波長從j＝1變化至n，測定在各波長的入射光強度Ioj。然后，使尿樣進入測定池32中，同時轉(zhuǎn)動波長選擇機構(gòu)20，使測定光的波長從j＝1變化至n，測定透過測定池44的各波長的透射光強度Itj。根據(jù)這樣Ioj和Itj進行數(shù)據(jù)分析，求出各成分濃度Ck(k＝1、2……K)。
圖8與圖7相同，是使用產(chǎn)生波長范圍很寬的光的燈光源40的例子，圖8是在透射測定池44后用分光器將測定光分光的光學系統(tǒng)的例子。使經(jīng)過透鏡42形成空間平行光的測定光射入測定池44中，測定池44的透射光經(jīng)分光器48進行分光，然后導向光敏器件。
在圖8的情況下，為了進行測定，首先也是使測定池44形成空的狀態(tài)，用分光器48將波長從j＝1至n分光，測定Ioj，然后使尿樣進入測定池44中，同樣用分光器48使波長從j＝1至n變化，測定Itj。然后根據(jù)Ioj和Itj進行數(shù)據(jù)分析，求出各成分濃度Ck(k＝1、2……K)。
圖9是概略地表示尿中成分測定裝置的圖，圖10是表示其第一種實施例的圖。在圖10中，設(shè)置能從設(shè)在尿壺101a外部的測定部102a插入尿壺101a內(nèi)的、呈彎曲形狀的探頭109。探頭109包括送光用導光路105和受光用導光路106，在探頭109的前端有在送光用導光路105側(cè)的送光端107、在受光用導光路106側(cè)的受光端108，送光端107和受光端108浸入尿壺101內(nèi)的尿中。導光路105和106例如由光纖構(gòu)成，送光端107和受光端108例如是直角棱鏡。送光端107和受光端108之間的間隔保持規(guī)定的間隔，以確定測定用的光程。
測定部102a備有向送光側(cè)導光路105的基端導入可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部，及接收由受光側(cè)導光路106導入的測定光的受光部。來自光源部的測定光經(jīng)過導光路105從送光端107照射出來。從送光端107照射的測定光射入到受光端108中，經(jīng)過導光路106導向測定部102a的受光部。測定部102a測定對于要測定的尿中各成分選擇的測定波長的吸光度。為了根據(jù)由測定部102a產(chǎn)生的在數(shù)個測定波長的吸光度測定值計算出數(shù)種尿中成分的濃度，設(shè)置運算處理部103。為了輸出由運算處理部103得出的尿中成分濃度的計算結(jié)果，設(shè)置顯示部104。
圖11示出尿中成分測定裝置的第二種實施例。
尿壺101b的端部備有測定池110。測定池110與尿壺101b內(nèi)部空間連通，伸出到尿壺101b的外部。測定池110由石英玻璃或BK7玻璃之類的能透過可見或近紅外波長范圍的光的材料構(gòu)成。將尿壺101b的尿采集口向上放置時，在與尿采集口相對側(cè)的尿壺端部，在水平面內(nèi)向尿壺的前端方向伸出地將測定池110安裝在尿壺101b上。
測定部102b備有設(shè)置有測定池110的測定池設(shè)置部，向測定池110照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部111和接收透過測定池110的測定光的受光部112，對要測定的尿中各成分測定在所選擇測定波長的吸光度。
測定部102b還備有用光學或機械方式檢測在測定部102b的測定池設(shè)置部中是否設(shè)置了測定池110的傳感器部113b。當顯示傳感器部113b已測知測定池110的信號，測定部102b開始工作。傳感器部113b可以使用壓力傳感器、斜度傳感器、光傳感器等。運算處理部103和顯示部104與圖10相同。
圖12示出尿中成分測定裝置的第三種實施例。
尿壺101c有可開閉的尿排出嘴114，嘴114從尿壺本體伸出。將尿采集口向上放置尿壺101c時，在與尿采集口相對側(cè)的尿壺本體端部，在水平面內(nèi)將嘴114安裝在尿壺101c上，使之向尿壺本體的前端方向伸出。測定部102c備有向在接受從尿壺的嘴114排出的尿的位置上的測定池115照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部111和接受透過測定池115的測定光的受光部112，對要測定的尿中各成分測定在所選擇測定波長的吸光度。嘴114是借助電磁閥114a開閉的電磁嘴。測定部102c還備有用光學或機械方式檢知在測定部102c的給定位置上設(shè)置的嘴114的傳感器部113c。電磁閥114a根據(jù)顯示的傳感器部113c檢知嘴114存在的信號，以一定時間打開。
在圖10至圖12的實施例中，測定部102a-102c中設(shè)置的光源部111備有產(chǎn)生要測定波長的激光的激光二極管陣列，發(fā)光二極管陣列、振蕩波長可變的激光裝置、或產(chǎn)生連續(xù)波長的燈光源等。在受光部112中，作為檢測器設(shè)置形成CCD的陣列狀的光敏器件，光敏器件陣列或單一的光敏器件等。在光源部111中，使用可變波長的激光裝置或連續(xù)波長的燈作為光源時，從光源出發(fā)的光路是一個不需要用于將光混合的光學系統(tǒng)，但是在使用激光二極管陣列或發(fā)光二極管陣列時，為了將所選擇的波長的測定光配置在測定光路中，在光源部111中，必須有如圖2(A)、(B)所示的光學系統(tǒng)。作為測定池110和115，可以使用如圖3所示的測定池。在受光部112中的檢測器，可以使用圖4所示的檢測器。使用產(chǎn)生連續(xù)波長的燈作為光源部111的光源時，在射入尿樣之前或透過尿樣之后，必須分光成對尿中各成分所選擇的波長?？梢允褂脠D5(A)、(B)所示的分光手段。
下面，說明圖10至圖12的實施例的動作。
在使用圖10的測定裝置進行測定時，首先，在探頭109的前端處于空氣中的狀態(tài)時開始測定動作，從測定部102a傳送測定光，使測定波長λj從j＝1變化至n，測定此時的透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接著，將探頭109插入有尿的尿壺101a中，使其頂端的送光端107和受光端108浸入尿中。然后開始同樣的測定動作，同樣地從測定部102a傳送測定光，使測定波長λj從j＝1變化至n，測定此時的透射光量Itj(j＝1、2……n)。
在運算處理部103，根據(jù)這些Ioj和Itj進行數(shù)據(jù)分析，求出各成分濃度Ck(k＝1、2……K)，在顯示部104上顯示。
在使用圖11的測定裝置測定時，首先，在尿壺101b是空(測定池110也是空)的狀態(tài)時，在測定部102b的測定池設(shè)置部中設(shè)置測定池110。測定池110一旦在測定池設(shè)置部中設(shè)置好，就從傳感器部113b產(chǎn)生檢知信號，測定部102b隨即開始測定，測定光從光源部111射入測定池110中，受光部112接收透射過測定池110的測定光。此時，使測定波長λj從j＝1變化至n，測定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接著，使尿進入尿壺101b中，再將測定池110設(shè)置在測定部102b的測定池設(shè)置部中，同樣地從傳感器部113b發(fā)出檢知信號，測定部102b就開始測定動作。此時測定光也從光源部111射入測定池110中，由受光部112接收透過測定池110的測定光。此時也使測定波長λj從j＝1變化至n，測定此時的透射光量Itj(j＝1、2……n)。在運算處理部103根據(jù)這些Ioj和Itj進行數(shù)據(jù)分析，求出各成分濃度Ck(k＝1、2……K)，在顯示部104顯示。
在使用圖12的測定裝置測定時，首先，在尿壺101c是空的狀態(tài)時，將嘴114設(shè)置在測定部102c的給定位置上。嘴114-設(shè)置在給定位置上，就從傳感器部113c發(fā)出檢知信號，電磁閥114a以一定的時間打開，但因為尿壺101是空的，在測定池115中沒有尿樣注入。然后，根據(jù)來自傳感器部113c的檢知信號，測定部102c開始測定動作，測定光從光源部111射入空的測定池115中，受光部112接收透過測定池115的測定光。此時，使測定波長λj從j＝1變化至n，測定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接著，使尿進入尿壺101c中，再將嘴114設(shè)置在測定部102c的給定位置上，此時同樣從傳感器部113c發(fā)出檢知信號，電磁閥114a以一定時間打開，尿樣從嘴114注入測定池115中，然后，根據(jù)來自傳感器部113c的檢知信號，測定部102c開始測定動作，測定光從光源部111射入測定池115中，由受光部112接收透過測定池115的測定光。此時也使測定波長λj從j＝1變化至n，測定透射光量Itj(j＝1、2……n)。在運算處理部103根據(jù)這些Ioj和Itj進行數(shù)據(jù)分析，求出各成分濃度Ck(k＝1、2……K)，在顯示部104顯示。
本發(fā)明的便器可以大致分為現(xiàn)場分析系統(tǒng)和主計算機分析系統(tǒng)，前者裝有數(shù)據(jù)分析部，通過安裝在便器上的裝置計算出要測定的數(shù)種尿中成分濃度值并顯示出來，后者裝備有數(shù)據(jù)傳輸部，將便器上的測定部測得的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)分析部，并接收數(shù)據(jù)分析部算出的尿中成分濃度值，數(shù)據(jù)分析是由設(shè)在便器外的主計算機完成。
圖13和圖14是概略地表示現(xiàn)場分析系統(tǒng)的實施例。
圖中所示便器202雖然是西洋式的，但也可是日式的或者是男性小便器。在接受便器202的排尿位置上設(shè)置采尿部204，在采尿部204采集的尿被送往設(shè)置在便器本體202中的測定部206的測定池。在向測定部206的測定池供給由采尿部204采集的尿的流路中設(shè)置向測定池斷續(xù)供給尿的閥210。在測定部206中設(shè)置輸送在采尿部采集的尿的測定池、向測定池照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部和接收透射過測定池的測定光的受光部，測定部206測定對于要測定的尿中各成分所選擇的測定波長的吸光度。送往測定部206的尿，通過測定池經(jīng)閥212向排出管238(參照圖17)排出。
在采尿部204和測定部206的測定池中設(shè)置洗凈部214，在各試樣開始測定前，各試樣測定結(jié)果時等，在預定的時間進行將采尿部204和測定部的測定池洗凈的程序。傳感器部216檢測采尿部204和測定部的測定池的污染情況，當傳感器部216檢測出采尿部204或測定池的污染達到預先規(guī)定的水平以上時，也進行將采尿部204和測定池洗凈的程序。采尿部204例如是透明玻璃制成，傳感器部備有照射用于檢測采尿部的污染情況的測定光的光源部和接收透射過采尿部的測定光、測定吸光度的受光部，由吸光度能判斷采尿部的污染情況。測定部206的測定池的傳感器部和采尿部一樣也可以備有用于檢測污染情況的光源部和受光部，或者在測定部也可以利用用于求出尿中成分濃度的光源部和受光部，在尿樣沒有進入測定池的狀態(tài)測定測定池本身的吸光度，判斷測定池的污染情況。
為了控制采尿部204、測定部206、閥210、212、洗凈部214和傳感器部216的動作，設(shè)置了控制部218。
220是輸入輸出部，它備有輸入姓名、年齡、性別等識別被測定者的數(shù)據(jù)和其他個人數(shù)據(jù)以及測定項目的個人數(shù)據(jù)輸入部222，及除由數(shù)據(jù)分析部226的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的檢查結(jié)果外，還顯示測定操作誤差等的檢查結(jié)果輸出部224。
數(shù)據(jù)分析部226由CPU、ROM、RAM等構(gòu)成，就相應于從個人數(shù)據(jù)輸入部222輸入的測定項目的尿中成分，從測定部206輸入在數(shù)個測定波長的吸光度測定值，根據(jù)這些吸光度測定值計算出各尿中成分濃度。所計算出的尿中成分濃度被送到檢查結(jié)果輸出部224輸出。
對于現(xiàn)場分析系統(tǒng)來說，采尿部204、測定部206、控制部218和數(shù)據(jù)分析部226安裝在便器本體202中，洗凈部214和傳感器部216設(shè)置在采尿部204和測定部206中。輸入輸出部220與便器本體202分開設(shè)置。
圖15和圖16是概略地表示主計算機分析系統(tǒng)的實施例的圖。
與圖13和圖14的實施例相比，該實施例的不同點是，數(shù)據(jù)分析部226a利用外部的主計算機進行數(shù)據(jù)分析。在測定部206得到的吸光度數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)傳送部228、經(jīng)通信線路230輸送到作為數(shù)據(jù)分析部226a的主計算機中，由個人數(shù)據(jù)輸入部222輸入的測定項目等數(shù)據(jù)也經(jīng)過通信線路傳送到作為數(shù)據(jù)分析部226a的主計算機中。在數(shù)據(jù)分析部226a利用多元分析等計算出的數(shù)種尿中成分濃度數(shù)據(jù)經(jīng)通信線路送往檢查結(jié)果輸出部224輸出。
對于主計算機分析系統(tǒng)來說，采尿部204、測定部206、控制部218和數(shù)據(jù)傳送部228安裝在便器本體202中。與現(xiàn)場分析系統(tǒng)相同，洗凈部214和傳感器部216設(shè)置在采尿部204和測定部206中，輸入輸出部220與便器本體202分開設(shè)置。數(shù)據(jù)分析部226a是與便器本體202獨立的主計算機。其池的結(jié)構(gòu)與圖13和圖14的實施例相同。
圖17是表示在圖13和圖14的實施例及圖15和圖16的實施例中的便器本體202、采尿部204和測定部206的圖。在安裝于便器本體202上的測定部206中設(shè)置流動池232，來自設(shè)在便器本體202上的采尿部204的尿經(jīng)流路送入流動池232中，流過流動池232的尿向排出管238排出。在采尿部204中設(shè)置蓋203，采尿時，采尿部204洗凈時以及在流動池232洗凈時，根據(jù)來自控制部218的指示打開蓋203。在采尿部204中設(shè)置有傳感器部216a。在從采尿部204至流動池232的流路中設(shè)置電磁閥210，從流動池232至排出管238的流路中設(shè)置電磁閥212。
為了向流動池232照射測定光而設(shè)置了光源部234，為了接受透射過流動池232的測定光而設(shè)置了受光部236。光源部234和受光部236是測定流過測定部206內(nèi)的流動池236的尿樣的吸光度的裝置，同時也兼任檢測流動池236的污染的傳感器。
在便器本體202的側(cè)面設(shè)置了洗凈部214的洗凈液槽，在洗凈液槽中存有洗凈液215，在洗凈液槽的下部，經(jīng)電磁閥217連接洗凈液排放管。洗凈液排放管的排出口與采尿部204對向設(shè)置，當采尿部204的蓋203打開時，從洗凈液排放管的排出口排出的洗凈液流入采尿部204中。在傳感器部216a檢測到采尿部204已污染時，在測定部206的傳感器部檢測到流動池232已沾污時，以及在其他情況下為了洗凈采尿部204和流動池232時，采尿部204的蓋203打開，電磁閥217開啟，洗凈液流入采尿部204和流動池232。
便器本體202的底部，在垂直面內(nèi)接有一個蛇行狀連通管與排出口238連接，能存留排泄用水205，采尿部204的蓋203關(guān)閉時，作為通常的便器使用。
在便器本體202的側(cè)部靠近洗凈部214設(shè)置的開關(guān)201是用于啟動測定動作的測定開關(guān)。
除洗凈液215用的洗凈部214外，還另外設(shè)置了供給通常排泄用水205的機構(gòu)。
設(shè)置在測定部206中的光源部234備有產(chǎn)生要測定波長激光的激光二極管陣列、發(fā)光二極管陣列、振蕩波長可變的激光裝置、或產(chǎn)生連續(xù)波長光的燈光源等。在受光部236中，作為檢測器而設(shè)置了形成CCD的陣列狀的光敏器件、光敏器件陣列、或單一的光敏器件等。在光源部234，作為光源使用可變波長的激光裝置或連續(xù)波長的燈時，來自光源的光路是一個，不需要用于將光混合的光學系統(tǒng)，但在使用激光二極管陣列和發(fā)光二極管陣列時，為了將選定波長的測定光置于測定光路中，在光源部234中需要有如圖2所示的光學系統(tǒng)。作為在測定部206中設(shè)置的流動池232，如圖3(A)-(C)所示，使用光程單一或可變的流動池。受光部236中的檢測器，可以使用如圖4(A)-(C)所示的檢測器。使用產(chǎn)生連續(xù)波長的燈光源作為光源部234的光源時，在射入尿樣前或透過尿樣后，必須分光成對于尿中各成分選定的波長?？梢允褂萌鐖D5(A)、(B)所示的分光方法。
按照圖18和圖19說明圖13-17的實施例的動作。
從個人數(shù)據(jù)輸入部輸入個人數(shù)據(jù)和測定項目。根據(jù)測定項目確定測定波長，測定項目被傳送到測定部206的光源部和數(shù)據(jù)分析部226、226a中。
按下測定開關(guān)201，首先洗凈采尿部204和測定池232，通過傳感器部216(采尿部204的傳感器部216a和測定部206兼用的測定池用傳感器部)檢查采尿部204和測定池232的污染情況，在確定采尿部204的污染達到預定的水平以上時，顯示有故障，再次洗凈采尿部204和測定池232。反復洗凈直至采尿部204成為可測定狀態(tài)后，由傳感器部216檢查測定池232的污染情況，在確定測定池232的污染在預定水平以上時，顯示有故障，再反復洗凈采尿部204和測定池232，直至測定池232成為可測定的狀態(tài)。若采尿部204和測定池232同時成為可測定狀態(tài)，則故障顯示消失，表示可以測定。
一旦成為可測定狀態(tài)，首先進行測定池空白測定。測定池空白測定時，在測定池232是空狀態(tài)或注入水狀態(tài)下，測定部206開始測定動作。測定在所選定的數(shù)個測定波長的吸光度，使之與從個人數(shù)據(jù)輸入部222，輸入的測定項目的尿中成分相對應。測定光從光源部射入測定池中，在由光部接收透過測定池的測定光。此時，測定波長λj從j＝1變化至n，測定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
然后，開始采尿，將尿采集在采尿部204中。然后，關(guān)閉閥212，打開閥210，首先計量尿量。如果尿量對于測定來說不夠時，就出現(xiàn)有誤顯示，不進行尿成分測定。
在尿量足夠時，關(guān)閉閥210，測定與測定池空白測定相同的測定波長即對應于從個人數(shù)據(jù)輸入部222輸入的測定項目的尿中成分所選擇的數(shù)個測定波長的吸光度。此時測定光從光源部射入測定池中，受光部接收透過測定池的測定光。測定波長λj也從j＝1變化至n，測定此時的透射光量Itj(j＝1、2……n)。
數(shù)據(jù)分析部226、226a根據(jù)在測定部206測定的吸光度Ioj和Itj，利用多元分析等數(shù)學運算處理進行測定數(shù)據(jù)分析，求出各成分濃度Ck(k＝1、2……K)。將分析結(jié)果在檢查結(jié)果輸出部224輸出。然后，洗凈采尿部204和測定池232，第一次測定結(jié)束。
圖15和圖16的實施例的動作與圖13和圖14的實施例的動作不同點只在于，吸光度數(shù)據(jù)用安裝在便器本體202上的數(shù)據(jù)分析部226完成數(shù)據(jù)分析還是通過數(shù)據(jù)傳送部228傳送到外部的數(shù)據(jù)分析部226a完成數(shù)據(jù)分析，其他動作是相同的。
對于尿中含幾種成分來說，逐個顯示進行測定的結(jié)果。
圖20至圖22是葡萄糖水溶液的測定結(jié)果。圖20是表示濃度不同的數(shù)個試樣的光譜圖，在5000cm-1附近脫離指示的范圍是水的吸收范圍。因為是對數(shù)個濃度不同的葡萄糖水溶液進行測定，所以顯示出數(shù)個光譜重疊。由該光譜求出的相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖的結(jié)果是圖21。圖20的光譜是以相關(guān)系數(shù)為0.1以下的范圍作為參照波長范圍，根據(jù)在這些范圍的吸光度值對光譜進行修正。
在尿樣的測定成分中含有葡萄糖時，以相關(guān)系數(shù)的絕對值為0.5以上的波長范圍作為測定波長范圍。由圖21，若以波數(shù)表示，測定波長最好是從11380-9720cm-1、9430-9400cm-1、9340-9320cm-1、9260-6560cm-1、6510-5540cm-1、5530-5280cm-1、4980-4850cm-1、4830-4480cm-1、4440-4330cm-1或4300-4010cm-1、中選擇。
圖22是表示在4398cm-1測定的葡萄糖濃度與吸光度關(guān)系的校準線。從該結(jié)果看出，若使用相關(guān)系數(shù)大的波長范圍是能夠定量分析的。圖22的直線斜率是按照最小二乘法求出的，該直線的斜率是(1)式的吸光系數(shù)αKj。
圖23至圖26是同樣地對血紅蛋白的測定結(jié)果。圖23和圖24是血紅蛋白水溶液的各種濃度的光譜，圖25是其相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖，圖26是表示在10500cm-1的校準線。
從圖25可看出，對于血紅蛋白，測定波長最好是從25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中選擇。
圖27至圖29是以同樣方式對自蛋白測定的結(jié)果。圖27是白蛋白水溶液與各種濃度的光譜，圖28是其相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖，圖29表示在4371cm-1的校準線，從圖28可知，對于白蛋白，測定波長最好是從7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中選擇。
圖30至圖32是以同樣方式對乙酰乙酸鋰測定的結(jié)果。圖30是乙酰乙酸鋰水溶液的各種濃度的光譜，圖31是其相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖，圖32表示在5780cm-1的校準線。
由圖31可知，對于乙酰乙酸鋰水溶液，測定波長最好是從8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中選擇。
圖33至圖35是以同樣方式對抗壞血酸測定的結(jié)果。圖33是抗壞血酸水溶液的各種濃度的光譜，圖34是其相關(guān)系數(shù)(吸光度-濃度)的波長分布圖，圖35表示在4404cm-1的校準線。
由圖34可知，對于抗壞血酸，測定波長最好是從7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中選擇。
圖36至圖38是以同樣方式對肌酸酐測定的結(jié)果。圖36是肌酸酐水溶液的各種濃度的光譜，圖37是其吸光度和濃度的相關(guān)系數(shù)，圖38表示在4370cm-1的校準線。
由圖37可知，對于肌酸酐，測定波長最好是從9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中選擇。
圖39至圖41是以同樣方式對氯化鈉測定的結(jié)果。圖39是氯化鈉水溶液的各種濃度的光譜，圖40是其吸光度-濃度的相關(guān)系數(shù)，圖41表示在6645cm-1的校準線。
由圖40可知，對于氯化鈉，測定波長最好是從7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中選擇。
圖42至圖44是以同樣方式對亞硝酸鈉測定的結(jié)果。圖42是亞硝酸鈉水溶液的各種濃度的光譜，圖43是其吸光度和濃度的相關(guān)系數(shù)，圖44表示在6766cm-1的校準線。
由圖43可知，對于亞硝酸鈉，測定波長最好是從8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中選擇。
權(quán)利要求
1. 同時定量分析數(shù)種尿中成分的測定方法，包括以下步驟對尿樣照射可見光或近紅外光；從含有要測定的數(shù)種尿中成分的各個單成分的水溶液的可見或近紅外波長范圍的濃度和吸光度間的相關(guān)系數(shù)絕對值為0.5以上的波長中，每個成分選擇一種測定波長，測定所選擇的各個測定波長的吸光度；根據(jù)在這些測定波長的吸光度，利用多變量回歸分析法同時定量分析上述數(shù)種尿中成分。
2. 權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于，每種成分的測定波長是從關(guān)于各個成分的濃度和吸光度間的相關(guān)系數(shù)的絕對值為0.9以上的波長中選擇；
3. 權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于，各尿中成分的測定波長，應避開對水具有強吸收的波長范圍，從對水透射率高的25000-5280cm-1或4980-4000cm-1的波長范圍中選擇；
4. 權(quán)利要求3所述的測定方法，其特征在于，要測定的尿中成分包括葡萄糖、血紅蛋白、白蛋白、乙酰乙酸鋰、抗壞血酸、肌酸酐、氯化鈉和亞硝酸鈉中的數(shù)種，各成分的測定波長以波數(shù)表示，對于葡萄糖是從11380-9720cm-1、9430-9400cm-1、9340-9320cm-1、9260-6560cm-1、6510-5540cm-1、5530-5280cm-1、4980-4850cm-1、4830-4480cm-1、4440-4330cm-1或4300-4010cm-1中選擇；對于血紅蛋白是從25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中選擇；對于白蛋白是從7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中選擇；對于乙酰乙酸鋰是從8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中選擇；對于抗環(huán)血酸是從7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中選擇；對于肌酸酐是從9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中選擇；對于氯化鈉是從7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中選擇；對于亞硝酸鈉是從8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中選擇。
5. 尿中成分測定裝置，它具有采集尿液的采尿部本體(101、101a、101b、101c)；用于測定對于要測定的尿中各個成分選定的測定波長的吸光度的測定部(102、102a、102b、102c)，該測定部包括向上述采尿部本體(101、101a、101b、101c)所采集的尿中導入可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部和接收透射過尿的測定光的受光部；根據(jù)上述測定部得到的在數(shù)個測定波長的吸光度測定值算出數(shù)種尿中成分濃度的運算處理部(103)。
6. 權(quán)利要求5所述的尿中成分測定裝置，其特征在于，還備有探頭，該探頭的頂端具有保持給定間隔、相對配置的送光端(107)和受光端(108)，備有向上述送光端(107)傳導測定光的送光側(cè)導光路(105)和傳導射入上述受光端(108)的測定光的受光側(cè)導光路(106)，上述頂端浸入采尿部本體(101a)內(nèi)的尿中，上述兩導光路(105、106)的基端位于采尿部本體(101a)的外部；在上述測定部(102a)中，所述光源部被配置成可以向上述探頭的送光側(cè)導光路(105)的基端部導入測定光，所述受光部被配置成可以接收由上述探頭的受光側(cè)導光路(106)傳導過來的測定光。
7. 權(quán)利要求5所述的尿中成分測定裝置，其特征在于，上述采尿部本體(101b)備有與采尿部(101b)內(nèi)部連通并從采尿部本體(101b)伸出的，具有給定光程的測定池(110)；上述測定部(102b)具有設(shè)置上述測定池(110)的測定池設(shè)置部；上述光源部(111)設(shè)置成可以向在該測定池設(shè)置部中設(shè)置的上述測定池(110)照射測定光；上述受光部(112)設(shè)置成可以接收透過上述測定池(110)的測定光。
8. 權(quán)利要求7所述的尿中成分測定裝置，其特征在于，將采尿口朝上放置上述采尿部本體(101b)時，在與該采尿口相反的一側(cè)的采尿部本體端部，上述測定池(110)安裝在采尿部本體(101b)上，在水平面內(nèi)向采尿部本體的該端部方向伸出。
9. 權(quán)利要求7所述的測定裝置，其特征在于，上述測定部(102b)還備有用光學或機械方式測知在測定池設(shè)置部中已設(shè)置上述測定池(110)的傳感器部(113b)，上述測定部(102b)根據(jù)該傳感器部(113b)測知上述測定池(110)的檢測信號開始工作。
10. 權(quán)利要求5所述的測定裝置，其特征在于，上述采尿部本體(101c)備有從采尿部本體(101c)伸出的可開閉的尿排出嘴(114)；上述測定部(102c)在接受從上述嘴(114)排出的尿的位置上有測定池(115)；上述光源部(111)被設(shè)置成可以向測定池(115)照射測定光；上述受光部(112)被設(shè)置成可以接收透射過測定池(115)的測定光。
11. 權(quán)利要求10所述的測定裝置，其特征在于，上述嘴(114)是利用電磁閥(114a)開閉的電磁嘴；上述測定部(102c)還備有用光學或機械方式檢知上述嘴(114)已在上述測定部(102c)的規(guī)定位置上設(shè)置就位的傳感器部(113c)；上述電磁閥(114a)根據(jù)上述傳感器部(113c)檢知上述嘴(114)的檢測信號以一定時間打開。
12. 權(quán)利要求10所述的尿中成分測定裝置，其特征在于，采尿口朝上放置上述采尿部本體(101c)時，在與采尿口相反一側(cè)的采尿部本體的端部，將上述嘴(114)安裝在上述采尿部本體(101c)上，在水平面內(nèi)向采尿部本體的該端方向伸出。
13. 權(quán)利要求5所述的尿中成分測定裝置，其特征在于，在上述測定部(102、102a、102b、102c)的測定波長是從含有要測定的數(shù)種尿中成分的各個單成分的水溶液在可見或近紅外波長范圍的濃度和吸光度間的相關(guān)系數(shù)絕對值為0.5以上、最好是0.9以上的波長中每個成分選擇一種波長；上述運算處理部(103)根據(jù)這些測定波長的吸光度，利用多變量回歸分析法同時定量分析上述數(shù)種尿中成分。
14. 權(quán)利要求13所述的尿中成分測定裝置，其特征在于，要測定的尿中成分包括葡萄糖、血紅蛋白、白蛋白、乙酰乙酸鋰、抗壞血酸、肌酸酐、氯化鈉和亞硝酸鈉中的數(shù)種，各成分的測定波長以波數(shù)表示，對于葡萄糖是從11380-9720cm-1、9430-9400cm-1、9340-9320cm-1、9260-6560cm-1、6510-5540cm-1、5530-5280cm-1、4980-4850cm-1、4830-4480cm-1、4440-4330cm-1或4300-4010cm-1中選擇；對于血紅蛋白是從25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中選擇；對于白蛋白是從7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中選擇；對于乙酰乙酸鋰是從8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中選擇；對于抗環(huán)血酸是從7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中選擇；對于肌酸酐是從9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中選擇；對于氯化鈉是從7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中選擇；對于亞硝酸鈉是從8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中選擇。
15. 便器，它具有便器本體(202)；在上述便器本體(202)內(nèi)設(shè)在接收尿的位置處的采尿部(204)；測定對于所要測定的尿中各個成分選擇的測定波長的吸光度有測定部(206)，該測定部包括上述采尿部(204)采集的尿被送入的測定池(232)、向上述測定池(232)照射可見或近紅外波長范圍的測定光的光源部(234)以及接收透過上述測定池(232)的測定光的受光部(236)；根據(jù)由上述測定部(206)得到的數(shù)個測定波長的吸光度測定值算出數(shù)種尿中成分的數(shù)據(jù)分析部(226、226a)；輸入輸出部，包括輸入測定工作所需要的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入部(222)和輸出由上述數(shù)據(jù)分析部(226、226a)得到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果的檢查結(jié)果輸出部(224)。
16. 權(quán)利要求15所述的便器，其特征在于，上述數(shù)據(jù)分析部(226)安裝在上述便器本體(202)上。
17. 權(quán)利要求15所述的便器，其中，上述數(shù)據(jù)分析部(226)是與上述便器本體(202)獨立的計算機；在上述測定部(206)和上述數(shù)據(jù)分析部(226a)之間傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸部(228)安裝在上述便器本體(202)上。
18. 權(quán)利要求15所述的便器，其特征在于，在上述采尿部(204)上設(shè)置有洗凈機構(gòu)(214)。
19. 權(quán)利要求18所述的便器，其特征在于，在上述采尿部(204)上設(shè)置有檢查污染情況的傳感器部(216)，在確定上述采尿部(204)的污染達到設(shè)定值以上時，就啟動上述洗凈機構(gòu)(214)。
20. 權(quán)利要求15所述的便器，其特征在于，在上述測定池(232)上設(shè)置了洗凈機構(gòu)(214)。
21. 權(quán)利要求20所述的便器，其特征在于，在上述測定池(232)上設(shè)置了檢查污染情況的傳感器部(206)，在確定上述測定池(232)的污染達到設(shè)定值以上時，就啟動上述洗凈機構(gòu)(214)。
22. 權(quán)利要求15所述的便器，其特征在于，在上述測定部(206)中的測定波長是從含有要測定的數(shù)種尿中成分的各個單成分的水溶液在可見或近紅外波長范圍的濃度和吸光度間的相關(guān)系數(shù)絕對值為0.5以上、最好是0.9以上的波長中選擇，每個成分選一種波長；上述數(shù)據(jù)分析部(226、226a)根據(jù)這些測定波長的吸光度，利用多變量回歸分析法同時定量分析上述數(shù)種尿中成分。
23. 權(quán)利要求22所述的便器，其特征在于，要測定的尿中成分包括葡萄糖、血紅蛋白、白蛋白、乙酰乙酸鋰、抗壞血酸、肌酸酐、氯化鈉和亞硝酸鈉中的數(shù)種，各成分的測定波長以波數(shù)表示，對于葡萄糖是從11380-9720cm-1、9430-9400cm-1、9340-9320cm-1、9260-6560cm-1、6510-5540cm-1、5530-5280cm-1、4980-4850cm-1、4830-4480cm-1、4440-4330cm-1或4300-4010cm-1中選擇；對血紅蛋白是從25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中選擇；對于白蛋白是從7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1、或4230-4070cm-1中選擇；對于乙酰乙酸鋰是從8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中選擇；對于抗環(huán)血酸是從7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中選擇；對于肌酸酐是從9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中選擇；對于氯化鈉是從7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中選擇；對于亞硝酸鈉是從8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中選擇。
全文摘要
采尿部(101b)的端部帶有與其內(nèi)部連通且伸出其外部的測定池(110)。測定部(102b)具有由測定池(110)照射可見或近紅外波長范圍測定光的光源部(111)和接收透過測定池(111)的測定光的受光部(112)，測定對要測定的尿中各成分所選擇的測定波長的吸光度。測定池(110)上設(shè)置檢知該測定池的傳感器部(113b)，根據(jù)傳感器部(113b)檢知測定池(110)的信號，測定部(102b)開始測定動作。使用者即使躺在床上也能進行尿檢查。
文檔編號G01N33/483GK1118068SQ9510247
公開日1996年3月6日 申請日期1995年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月4日
發(fā)明者蘆邊惠美, 佐倉武司, 上野山晴三, 徐可欣, 久保博子 申請人:株式會社京都第一科學