尿中成分的测定方法及装置的制作方法
专利名称：尿中成分的测定方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于在临床检查领域中同时测定数个尿中成分浓度的方法以及使用该方法的测定装置和便器。
经常检查健康状况，不仅对老人、病人、幼儿，而且对健康人也是十分重要的。通过检查血液中的糖分浓度、血液中的胆红素浓度可以进行糖尿病的判断、肾功能正常与否的判断。这些检查通常在医院等专门机构由医师完成，一般人在家庭和办公处是难以进行的。
与血液中的成分测定相比，尿液检查的尿样采集十分容易，是一种对身体无损伤的检查。在尿检查中作为可能测定的成分，有检查糖尿病的可能性的糖，检查肾炎和肾病等可能性的蛋白，检查肝脏病的可能性的尿胆素原，用于检查肾脏、膀胱或尿道的炎症、结石或肿瘤和前列腺炎等的可能性的潜血，除这些外还有酮体、胆红素、亚硝酸盐、食盐等。通过每天检查这些尿中成分的浓度，能够早期发现各种疾病和进行健康管理。
尿中成分的测定方法有试剂法、试纸法、化学发光法、免疫测定法、酶法和色谱法等。
试剂法是使用试剂测定糖和蛋白质等。
试纸法中使用的试纸大多是将在纤维素中含有反应试剂的反应部分用粘结剂固定在塑料支承片上再进行干燥、如反应部分含有湿气，则在试剂间引起反应，并且高温和光也能引起变质，常常会降低灵敏度，因此盛放试纸的容器应密闭，避开高温保存，必须在有效期内使用。试纸法能够在1分钟内测定pH、蛋白质、葡萄糖、酮体、胆红素、鲜血、尿胆素原、亚硝酸盐、细菌感染等项目。但是，试剂部分的反应，除内因性促进物质和阻碍物质外，还受反应温度和试纸的条件等因素的影响，只能是半定量的。
酶法被用于糖的测定。在试纸上形成GOD-POD(glucoseOxidase-peroxidase)色素系用反射率计测定伴随氧化还原反应的发色或用GOD固定化酶电极、按电流分析测定阳极氧化电流、再将该电流值转换成浓度(生物传感器等)。使用葡萄糖氧化酶的试剂法对葡萄糖有高的特异性，而且简便，但是，GOD的反应是氧化还原反应，有时因内因性、外因性的各种氧化、还原性物质使反应受到抑制，还有被认为是疑阴性、拟阳性的危险性。
试剂法、试纸法和酶法必须有试剂、试纸片或者酶等消耗品，并且还有使用该方法前的试剂等的保存稳定性和用后的废弃问题。再者，操作复杂，有因试剂和试料的添加量等操作时的失误而引起误差的可能性，还有受到不作为测定目的的抗坏血酸等及其他成分的干扰作用的缺点。虽然试剂法和酶法能够定量，但是不能同时测定多种成分，试纸法能同时测定多种成分，但只能是半定量的。
色谱法需要昂贵的装置，柱性能恶化时必须进行更换，存在成本高的问题。
作为测定尿中成分的装置，有在医院等使用的尿测定用通用机和带有测定仪器的厕所装置等。通用机主要只设置在医院等专门医疗机构，患者将尿采集在纸杯等容器中，将该容器送到检查室完成检查。但是，在医院中，对于检查大量检体的检查人员来说，需要将患者用纸杯采集的尿转移到化验池，这种负担是很大的。
个人也能够进行尿检查，但由于操作麻烦等不容易进行。作为个人容易进行尿检查的设施，目前正在研制在便器上备有测定器的装置。作为进行日常的糖尿病等检查的装置，已有人提出将尿的一部分收集到便器的给定的部分中，将试纸浸入该部分，测定尿中的葡萄糖的装置(参见特公平5-39552)；在便器内设置采尿室，用试剂测定尿中的葡萄糖和胆红素的装置(参见特公平5-29266)；向从便器中采集的尿中添加沉淀剂，测定沉淀物的质量，定量分析蛋白质的方法(参见特开平4-233457)；在从便器采集的尿中使用试剂定量分析潜血的方法(参见特开平5-2017)；将尿采集到通入便器中的收容器中，用生物传感器(酶反应)定量分析糖和尿酸的装置(参见特公平4-34445)等。
在便器上备有测定仪器的装置，对于身体能够自由移动的人，可以在厕所进行采尿，自己检查所采集的尿。但是，对于身体不自由的患者来说，连去厕所也还困难。近年来，像在老龄问题上议论纷纷的那样，老人数急增，与此成比例，卧床的老人数也随之增加。对这些人来说，每天检查健康状况十分重要。但是对于去厕所有困难的人来说，不能简便地进行尿检查。
这些便器有一个共同点，即使用试剂、试纸或酶之类的消耗品。
本发明的第一个目的是提供能同时定量测定尿中的数种成分的方法，该方法不需要试剂、试纸片和酶等消耗品，而且不存在这些消耗品使用前的保存稳定性和用后的废弃问题、容易引起误差的繁杂操作和由其他成分引起的干扰作用等问题。
本发明的第二个目的是提供使用上述测定方法的、即使使用者躺在床上也能进行尿检查的测定装置。
本发明的第三个目的是，在备有尿成分测定器的便器上，通过使用上述测定方法，做到不需要试剂、试纸片或酶等消耗品，能够同时定量测定尿中的数种成分。
本发明的测定方法包括以下的步骤，它能同时定量分析数种尿中成分。对尿样照射可见光或近红外光，从含有要测定的数种尿成分的各个单成分的水溶液的可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值是0.5以上、最好是0.9以上的波长逐个选择各个成分的测定波长，测定各个所选择的测定波长的吸光度，由各个测定波长的吸光度利用多变量回归分析法同时定量分析尿中各成分。按照这种测定方法，能够同时定量测定尿样中的数种成分，同时不需要试剂和试纸等消耗品，并且也存在这些消耗品使用后的废弃问题。
在波长λj的吸光度A和浓度的相关系数Rj可由下式给出Rj=(m-1)Σi=1m(Aij-Aj-)(Ci-C-)Σi=1m(Aij-Aj-)2·Σi=1m(Ci-C-)2]]>式中m试样数Aji在i序号成分的波长j的吸光度Cii序号成分的浓度Aj-=1mΣi=1m·Aij]]>C-=1mΣi=1mCi]]>
作为各尿中成分的测定波长，应避开对水具有强吸收的波长范围，从对水透射率高的25000-5280cm-1或4980-4000cm-1的波长范围中选择。
各成分的理想测定波长以波数表示，对葡萄糖是从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中选择。
对血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择。
对白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择。
对乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择。
对抗坏血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择。
对肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择。
对氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择。
对亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
用光照射试样，测定其吸光度时，在波长j的透射光强度Itj按照LAMBERT-BEER定律，以下式表示。
Itj＝Iojexp(-ΣαkjCkL)＝IojTj(1)式中Itj是波长为j的透射光强度，Ioj是波长为j的入射光强度，αKj是在K成分的波长j的吸光系数，Ck是溶液中的K成分的浓度，k＝1、2、……K，K是溶液中的成分数，Tj是在波长j的透射度，L是池的长度。
在波长j的吸光度Aj，如果忽略测定池与溶液间界面的反射，可用下式表示。
Aj＝-logTj＝-log(Itj/Ioj)＝LΣ(αkjCk)(2)由(2)式，未知变量是CK(K＝1、2、……K)，以K个独立的波长测定吸光度，解联立方程式，就可算出各成分的浓度。用主分量回归分析法(PCR法)和部分最小二乘法(PLS法)等多变量回归分析法进行数据处理，就能更高精度地求出浓度。
多变量回归分析法，可以一次用多个吸光度信息进行回归分析，所以能以比单回归分析法高的精度进行定量分析。虽然重回归分析使用最广，但因为需要多个试样，所以在各波长的吸光度值相互间的相关程度高时，其定量分析精度非常低。另一方面，作为多变量回归分析法的主分量回归分析法能够将多波长的吸光度信息集约成彼此不相关的主分量，并且能够消除不必要的噪声数据，所以达到高的定量分析精度。另外，因为部分最小二乘法在主分量抽样时也能够利用试样浓度数据，所以与主分量回归分析法同样地能够达到高的定量分析精度。
本发明的尿中成分测定装置，可以简便地将测定装置安装在采集尿的采尿部上，或者能够容易地从采尿部采集尿，是将测定池安装在采尿部本体上的测定装置。
图9是概略地表示本发明的尿中成分测定装置的图，利用测定部102直接测定采尿部101中的尿，或用安装在采尿部上的测定池进行测定，或从采尿部采集尿后测定尿的吸光度。根据测定部102测定的吸光度由运算处理部103算出尿中成分浓度，在显示部104上显示。
尿中成分测定装置的第一种方案备有探头、测定部和运算处理部。探头设在采尿部上，其顶端具有保持一定间隔的相对设置的送光端和受光端，备有向送光端导入测定光的送光侧导光路和将入射到受光端的测定光导向测定部的受光侧导光路，顶端浸入采尿部的尿液中，两个导光路的基端位于采尿部的外部。测定部备有向探头的送光侧导光路的基端部导入可见或近红外波长范围的测定光的光源部以及接收由探头的受光侧导光路导入的测定光的受光部，对要测定的尿中各成分测定在所选择的波长的吸光度。运算处理部根据由测定部产生的在数个测定波长的吸光度测定值，计算出数种尿中成分的浓度。
尿中成分测定装置的第二种方案备有采尿部、测定部及与上述相同的运算处理部。采尿部备有测定池，测定池与采尿部本体在内部相连，从采尿部本体上伸出，具有给定的光程。测定部具有设置采尿部的测定池的测定池设置部，备有向设置在该测定池设置部上的测定池中照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部及接收透过测定池的测定光的受光部，对要测定的尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度。第二种方案的测定部最好是还备有光学地或机械地检测在测定池设置部中设置测定池情况的传感器，测定部最好是根据该传感器检测到测定池的检测信号开始工作。
尿中成分测定装置的第三种方案备有采尿部、测定部及与上述相同的运算处理部，采尿部装有能开闭的尿液排出嘴，该嘴从采尿部本体伸出。测定部备有配置在接受从采尿部的嘴排出的尿的位置上的测定池、向该测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部及接受透过测定池的测定光的受光部，对要测定的尿中各自成分测定在所选择的测定波长的吸光度。在第三种方案中，采尿部的尿液排出嘴最好是借助电磁阀开闭的电磁嘴，测定部最好是还备有光学地或机械地检测在测定部的给定位置上设置所述嘴情况的传感器。并且，最好是，根据显示的传感器对嘴的检测信号，使嘴的电磁阀以一定时间打开。
本发明的尿中成分测定装置，利用测定部直接测定采尿部中的尿的吸光度，或者利用安装在采尿部的测定池测定尿的吸光度，或者从设置在采尿部的嘴采集尿液后测定尿的吸光度，根据吸光度测定值对尿中成分浓度进行运算处理，因此即使躺在床上照样也能简便地进行尿检查。
在本发明的便器中，具有利用安装在便器上的装置对尿中成分的数据进行分析的现场分析系统和利用便器外的主计算机等实现数据分析的主计算机分析系统。
该现场分析系统包括便器本体，在便器本体内设置在尿接收位置上的采尿部，具有输送采尿部所采集的尿的测定池、向该测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接受透过该测定池的测定光的受光部的对要测定的尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度的测定部，根据测定部的在数个测定波长的吸光度的测定值计算出数种尿中成分浓度的数据分析部，具有在测定工作中输入必要数据的数据输入部和输出由数据分析部产生的数据分析结果的检查结果输出部的输入输出部。
上述主计算机分析系统包括便器本体，在便器本体内设置在尿接收位置上的采尿部，具有输送在采尿部所采集的尿的测定池、向该测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接受透过该测定池的测定光的受光部的对要测定的尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度的测定部，将由测定部产生的在数个测定波长的吸光度测定值输送到根据该测定值计算出数种尿中成分浓度的外部数据分析部并接受该数据分析部的数据分析结果的数据传输部，具有输入测定工作中所需数据的数据输入部和通过数据传输部接受由数据分析部产生的数据分析结果并输出数据分析结果的检查结果输出部的输入输出部。
如果在采尿部和测定池上附着尿成分，则引起污染，另外，使测定池的透过率下降，从而降低测定灵敏度。最好是在采尿部和测定池上设置洗净机构，在每次测定前后进行洗净。
最好在采尿部和测定池中设置检测污染情况的传感器，当判定采尿部和测定池的污染在预先规定的水平以上时，就启动洗净机构。这样就能容易地使采尿部和测定池保持适合于测定的状态。
使用本发明的便器，在从数据输入部输入个人数据的同时指定测定项目，开始测定。由采尿部采集的尿被送往测定部的测定池，向该测定池照射来自光源部的测定光。由受光部接收透过该测定池的测定光。在测定部根据指定的测定项目对尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度。在数据分析部根据在数个测定波长的吸光度测定值计算出数种尿中成分的浓度，从检查结果输出部输出数据。这样，就不需要昂贵的试剂、试纸片或酶等消耗品，能够同时定量测定多种成分。另外，即使个人也能够容易地进行尿检查。
现场分析系统可以利用装在便器上的装置进行尿中成分的数据分析并输出数据分析结果，所以也可以设置在家庭中，不受设置场所的限制，也容易移动。
采用主计算机分析系统时，数据分析是用便器外的主机算机等进行的，所以能够高速处理大量数据，可以在短时间内处理许多成分。
附图的简要说明
图1是表示在本发明的测定方法中使用的测定装置概况的方框图；图2(A)是表示在光源部使数个光束载于单一光轴的移动反射镜式的光学系统的概略构成图；图2(B)是表示在光源部使数个光束载于单一光轴的光栅式的光学系统的概略构成图；图3(A)是单一光程的测定池的概略正视图；图3(B)是具有四个光程的测定池概略平面图；图3(C)是具有连续变化光程的测定池的概略平面图；图4(A)是表示形成CCD的阵列状光敏器件的概略平面图；图4(B)是表示光电二极管等光敏器件排列成阵列状的光敏器件，阵列的概略平面图4(C)是表示单一光敏器件的概略平面图；图5(A)是表示作为分光部使用滤光器的例子的概略图；图5(B)是表示作为分光部使用分光器的例子的概略图；图6是表示作为光源使用波长可变的激光的测定装置的概略构成图；图7是表示作为光源使用产生连续波长光的灯、用滤光器进行前分光的测定装置的概略构成图；图8是表示作为光源使用产生连续波长光的灯、用分光器进行后分光的测定装置的概略构成图；图9是表示本发明的尿中成分测定装置概念的方框图；图10是表示尿中成分测定装置的第一实施例的方框图；图11是表示尿中成分测定装置的第二实施例的方框图；图12是表示尿中成分测定装置的第三实施例的方框图；图13是概略表示本发明便器的第一实施例的方框图；图14是表示同一实施例的方框图；图15是概略表示便器的第二实施例的方框图；图16是表示同一实施例的方框图；图17是表示在便器实施例中的便器本体、采尿部和测定部的剖面图；图18是表示便器的第一实施例的动作的前半部的工作流程图；图19是表示同一实施例的动作的后半部的工作流程图；图20是表示不同葡萄糖水溶液浓度的数个试样的光谱图；图21是表示葡萄糖水溶液的吸光度和浓度间的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布的图22是表示葡萄糖水溶液在4398cm-1的浓度和吸光度的关系的校准线图；图23是表示不同血红蛋白水溶液浓度的数个试样的光谱图；图24是血红蛋白水溶液的其他浓度不同的数个试样的光谱图；图25是表示血红蛋白水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图26是表示血红蛋白水溶液在10500cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图27是表示不同白蛋白水溶液浓度的数个试样的光谱图；图28是表示白蛋白水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图29是表示白蛋白水溶液在4371cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图30是表示乙酰乙酸锂水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图31是表示乙酰乙酸锂水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图32是表示乙酰乙酸锂水溶液在5780cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图33是表示抗坏血酸水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图34是表示抗坏血酸水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图35是表示抗坏血酸水溶液在4404cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图36是表示肌酸酐水溶液浓度不同的数个试样的光谱图37是表示肌酸酐水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图38是表示肌酸酐水溶液在4370cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图39是表示氯化钠水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图40是表示氯化钠水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图41是表示氯化钠水溶液在6645cm-1的浓度和吸光度的关系的校准线图；图42是表示亚硝酸钠水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图43是表示亚硝酸钠水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图44是亚硝酸钠水溶液在6766cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；优选的实施例的说明图1中示出在本发明的尿中成分测定方法中使用的测定装置的概况。
样品设置部2有测定池，尿样进入该测定池中。通过光学监视机构4监视试样是否进入测定池中。监视机构4由计算机6进行控制。
光源部8配备有产生要测定波长的激光的激光二极管阵列、振荡波长可变的激光装置、或产生连续波长光的灯光源等。设置用于切换光源部8的波长的驱动部10。驱动部10也由计算机6进行控制。
为了检测透过样品设置部2的尿样的测定光，设置检测部12，在检测部12中设置作为检测器的形成CCD的阵列状的光敏器件、光敏器件阵列或单一的光敏器件等。检测部12的检测信号在信号处理接口14变换成吸光度，作为数字信号送入计算机6中。
在光源部8作为光源使用可变波长的激光装置或连续波长的灯时，来自光源的光路是一个不需要用于将光混合的光学系统，但是在使用数个激光二极管时，为了使所选择波长的测定光配置在测定光路上，必须在光源部8上形成如图2所示的光学系统。图2(A)示出移动反射镜式的光学系统。相对于产生不同波长λ1-λm的激光束的数个激光二极管LD1-LDm，设置反射各自的激光束而使其在共同的光轴18上前进的反射镜16-1～16-m，各反射镜16-1～16-m可在光轴18上的位置和由其向外的位置之间移动。在光轴18上，仅设置与所选定波长的激光束对应的反射镜，其他反射镜设置在光轴以外，从而使所选择的激光束在光轴18上行进。
图2(B)是使来自激光二极管的数个波长的激光束在光轴18上行进的其他方法，即采用衍射光栅19的方法。将波长λ1-λm的各激光束以与它们各自波长相对应的入射角入射到衍射光栅19中，使各激光束的衍射光进入共同的光轴18中。
在样品设置部2中的测定池，不局限于如图3(A)所示的，光程为一种的测定池62，可以形成具有连续的或阶梯状的不同光程的测定池。具有像这样的数个光程的测定池的例子，是图3(B)和(C)所示的测定池。图3(B)的测定池64具有4种光程L1-L4，(C)的测定池66具有连续变化的光程。光量测定灵敏度依赖于光程和波长。在测定数个尿中成分时，根据各自的成分选择测定波长，若使用图3(B)和(C)的测定池，则根据测定波长可以选择光量测定灵敏度最好的光程。在使用图3(B)和(C)的测定池进行测定时，用光学系统放大由光源发出的选定波长的测定光的光束断面积，以具有较大断面积的平行光68入射到测定池中，只要用CCD阵列等阵列状检测器能同时检测透过不同光程的数个测定光即可。然后，根据要测定的成分使用最适合于相应测定波长的光程的检测信号，计算出成分浓度，可以进行较大S/N比的测定。
作为在检测部12的检测器，可以使用如图4所示的各种检测器。(A)是形成CCD阵列状的测量元件70，(B)是将光电二极管等光敏器件72排列成阵列状的光敏器件阵列74，(C)是单一光敏器件76。
作为光源部8的光源，在使用产生连续波长的灯光源时，在入射到尿样中之前或透射过尿样后，必须分光成为就各尿中成分所选择的波长。图5是表示分光部的例子，其中(A)在圆周上配置数个滤光器并具有滤光器切换的机构20，通过切换滤光器来选择波长，(B)是使用分光器22来选择波长的分光部。
图6表示作为光源使用波长可变的激光时的例子。来自可变波长的激光装置24的激光经聚光透镜26、28作为空间平行光30入射到样品设置部2的测定池32中，用单一的光敏器件34检测透过测定池32的测定光。
使用图6的测定装置进行测定时，首先使测定池32成为空的状态，将由激光器24产生的激光束的波长从j＝1变化至n，测定此时的透过光量Ioj(j＝1、2、……n)。
接着，使尿样进入测定池32中，同样将由激光器24产生的激光束的波长从j＝1变化至n，测定透过测定池32的各波长透射光强度Itj(j＝1、2……n)。
根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。
图7表示作为光源使用产生波长范围很宽的连续光的灯光源40时的测定装置。来自灯光源40的光经透镜42形成空间平行光透射过波长选择机构20的滤光器。透过滤光器后，所选定波长的测定光射入样品设置部的测定池44中，透过测定池44的光被单一的光敏器件46接收。
使用图7的测定装置时，首先使容器成空的状态，转动波长选择机构20使射入测定池44中的测定光的波长从j＝1变化至n，测定在各波长的入射光强度Ioj。然后，使尿样进入测定池32中，同时转动波长选择机构20，使测定光的波长从j＝1变化至n，测定透过测定池44的各波长的透射光强度Itj。根据这样Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。
图8与图7相同，是使用产生波长范围很宽的光的灯光源40的例子，图8是在透射测定池44后用分光器将测定光分光的光学系统的例子。使经过透镜42形成空间平行光的测定光射入测定池44中，测定池44的透射光经分光器48进行分光，然后导向光敏器件。
在图8的情况下，为了进行测定，首先也是使测定池44形成空的状态，用分光器48将波长从j＝1至n分光，测定Ioj，然后使尿样进入测定池44中，同样用分光器48使波长从j＝1至n变化，测定Itj。然后根据Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。
图9是概略地表示尿中成分测定装置的图，图10是表示其第一种实施例的图。在图10中，设置能从设在尿壶101a外部的测定部102a插入尿壶101a内的、呈弯曲形状的探头109。探头109包括送光用导光路105和受光用导光路106，在探头109的前端有在送光用导光路105侧的送光端107、在受光用导光路106侧的受光端108，送光端107和受光端108浸入尿壶101内的尿中。导光路105和106例如由光纤构成，送光端107和受光端108例如是直角棱镜。送光端107和受光端108之间的间隔保持规定的间隔，以确定测定用的光程。
测定部102a备有向送光侧导光路105的基端导入可见或近红外波长范围的测定光的光源部，及接收由受光侧导光路106导入的测定光的受光部。来自光源部的测定光经过导光路105从送光端107照射出来。从送光端107照射的测定光射入到受光端108中，经过导光路106导向测定部102a的受光部。测定部102a测定对于要测定的尿中各成分选择的测定波长的吸光度。为了根据由测定部102a产生的在数个测定波长的吸光度测定值计算出数种尿中成分的浓度，设置运算处理部103。为了输出由运算处理部103得出的尿中成分浓度的计算结果，设置显示部104。
图11示出尿中成分测定装置的第二种实施例。
尿壶101b的端部备有测定池110。测定池110与尿壶101b内部空间连通，伸出到尿壶101b的外部。测定池110由石英玻璃或BK7玻璃之类的能透过可见或近红外波长范围的光的材料构成。将尿壶101b的尿采集口向上放置时，在与尿采集口相对侧的尿壶端部，在水平面内向尿壶的前端方向伸出地将测定池110安装在尿壶101b上。
测定部102b备有设置有测定池110的测定池设置部，向测定池110照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部111和接收透过测定池110的测定光的受光部112，对要测定的尿中各成分测定在所选择测定波长的吸光度。
测定部102b还备有用光学或机械方式检测在测定部102b的测定池设置部中是否设置了测定池110的传感器部113b。当显示传感器部113b已测知测定池110的信号，测定部102b开始工作。传感器部113b可以使用压力传感器、斜度传感器、光传感器等。运算处理部103和显示部104与图10相同。
图12示出尿中成分测定装置的第三种实施例。
尿壶101c有可开闭的尿排出嘴114，嘴114从尿壶本体伸出。将尿采集口向上放置尿壶101c时，在与尿采集口相对侧的尿壶本体端部，在水平面内将嘴114安装在尿壶101c上，使之向尿壶本体的前端方向伸出。测定部102c备有向在接受从尿壶的嘴114排出的尿的位置上的测定池115照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部111和接受透过测定池115的测定光的受光部112，对要测定的尿中各成分测定在所选择测定波长的吸光度。嘴114是借助电磁阀114a开闭的电磁嘴。测定部102c还备有用光学或机械方式检知在测定部102c的给定位置上设置的嘴114的传感器部113c。电磁阀114a根据显示的传感器部113c检知嘴114存在的信号，以一定时间打开。
在图10至图12的实施例中，测定部102a-102c中设置的光源部111备有产生要测定波长的激光的激光二极管阵列，发光二极管阵列、振荡波长可变的激光装置、或产生连续波长的灯光源等。在受光部112中，作为检测器设置形成CCD的阵列状的光敏器件，光敏器件阵列或单一的光敏器件等。在光源部111中，使用可变波长的激光装置或连续波长的灯作为光源时，从光源出发的光路是一个不需要用于将光混合的光学系统，但是在使用激光二极管阵列或发光二极管阵列时，为了将所选择的波长的测定光配置在测定光路中，在光源部111中，必须有如图2(A)、(B)所示的光学系统。作为测定池110和115，可以使用如图3所示的测定池。在受光部112中的检测器，可以使用图4所示的检测器。使用产生连续波长的灯作为光源部111的光源时，在射入尿样之前或透过尿样之后，必须分光成对尿中各成分所选择的波长。可以使用图5(A)、(B)所示的分光手段。
下面，说明图10至图12的实施例的动作。
在使用图10的测定装置进行测定时，首先，在探头109的前端处于空气中的状态时开始测定动作，从测定部102a传送测定光，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接着，将探头109插入有尿的尿壶101a中，使其顶端的送光端107和受光端108浸入尿中。然后开始同样的测定动作，同样地从测定部102a传送测定光，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Itj(j＝1、2……n)。
在运算处理部103，根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)，在显示部104上显示。
在使用图11的测定装置测定时，首先，在尿壶101b是空(测定池110也是空)的状态时，在测定部102b的测定池设置部中设置测定池110。测定池110一旦在测定池设置部中设置好，就从传感器部113b产生检知信号，测定部102b随即开始测定，测定光从光源部111射入测定池110中，受光部112接收透射过测定池110的测定光。此时，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接着，使尿进入尿壶101b中，再将测定池110设置在测定部102b的测定池设置部中，同样地从传感器部113b发出检知信号，测定部102b就开始测定动作。此时测定光也从光源部111射入测定池110中，由受光部112接收透过测定池110的测定光。此时也使测定波长λj从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Itj(j＝1、2……n)。在运算处理部103根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)，在显示部104显示。
在使用图12的测定装置测定时，首先，在尿壶101c是空的状态时，将嘴114设置在测定部102c的给定位置上。嘴114-设置在给定位置上，就从传感器部113c发出检知信号，电磁阀114a以一定的时间打开，但因为尿壶101是空的，在测定池115中没有尿样注入。然后，根据来自传感器部113c的检知信号，测定部102c开始测定动作，测定光从光源部111射入空的测定池115中，受光部112接收透过测定池115的测定光。此时，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接着，使尿进入尿壶101c中，再将嘴114设置在测定部102c的给定位置上，此时同样从传感器部113c发出检知信号，电磁阀114a以一定时间打开，尿样从嘴114注入测定池115中，然后，根据来自传感器部113c的检知信号，测定部102c开始测定动作，测定光从光源部111射入测定池115中，由受光部112接收透过测定池115的测定光。此时也使测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Itj(j＝1、2……n)。在运算处理部103根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)，在显示部104显示。
本发明的便器可以大致分为现场分析系统和主计算机分析系统，前者装有数据分析部，通过安装在便器上的装置计算出要测定的数种尿中成分浓度值并显示出来，后者装备有数据传输部，将便器上的测定部测得的数据传送到数据分析部，并接收数据分析部算出的尿中成分浓度值，数据分析是由设在便器外的主计算机完成。
图13和图14是概略地表示现场分析系统的实施例。
图中所示便器202虽然是西洋式的，但也可是日式的或者是男性小便器。在接受便器202的排尿位置上设置采尿部204，在采尿部204采集的尿被送往设置在便器本体202中的测定部206的测定池。在向测定部206的测定池供给由采尿部204采集的尿的流路中设置向测定池断续供给尿的阀210。在测定部206中设置输送在采尿部采集的尿的测定池、向测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接收透射过测定池的测定光的受光部，测定部206测定对于要测定的尿中各成分所选择的测定波长的吸光度。送往测定部206的尿，通过测定池经阀212向排出管238(参照图17)排出。
在采尿部204和测定部206的测定池中设置洗净部214，在各试样开始测定前，各试样测定结果时等，在预定的时间进行将采尿部204和测定部的测定池洗净的程序。传感器部216检测采尿部204和测定部的测定池的污染情况，当传感器部216检测出采尿部204或测定池的污染达到预先规定的水平以上时，也进行将采尿部204和测定池洗净的程序。采尿部204例如是透明玻璃制成，传感器部备有照射用于检测采尿部的污染情况的测定光的光源部和接收透射过采尿部的测定光、测定吸光度的受光部，由吸光度能判断采尿部的污染情况。测定部206的测定池的传感器部和采尿部一样也可以备有用于检测污染情况的光源部和受光部，或者在测定部也可以利用用于求出尿中成分浓度的光源部和受光部，在尿样没有进入测定池的状态测定测定池本身的吸光度，判断测定池的污染情况。
为了控制采尿部204、测定部206、阀210、212、洗净部214和传感器部216的动作，设置了控制部218。
220是输入输出部，它备有输入姓名、年龄、性别等识别被测定者的数据和其他个人数据以及测定项目的个人数据输入部222，及除由数据分析部226的数据分析产生的检查结果外，还显示测定操作误差等的检查结果输出部224。
数据分析部226由CPU、ROM、RAM等构成，就相应于从个人数据输入部222输入的测定项目的尿中成分，从测定部206输入在数个测定波长的吸光度测定值，根据这些吸光度测定值计算出各尿中成分浓度。所计算出的尿中成分浓度被送到检查结果输出部224输出。
对于现场分析系统来说，采尿部204、测定部206、控制部218和数据分析部226安装在便器本体202中，洗净部214和传感器部216设置在采尿部204和测定部206中。输入输出部220与便器本体202分开设置。
图15和图16是概略地表示主计算机分析系统的实施例的图。
与图13和图14的实施例相比，该实施例的不同点是，数据分析部226a利用外部的主计算机进行数据分析。在测定部206得到的吸光度数据利用数据传送部228、经通信线路230输送到作为数据分析部226a的主计算机中，由个人数据输入部222输入的测定项目等数据也经过通信线路传送到作为数据分析部226a的主计算机中。在数据分析部226a利用多元分析等计算出的数种尿中成分浓度数据经通信线路送往检查结果输出部224输出。
对于主计算机分析系统来说，采尿部204、测定部206、控制部218和数据传送部228安装在便器本体202中。与现场分析系统相同，洗净部214和传感器部216设置在采尿部204和测定部206中，输入输出部220与便器本体202分开设置。数据分析部226a是与便器本体202独立的主计算机。其池的结构与图13和图14的实施例相同。
图17是表示在图13和图14的实施例及图15和图16的实施例中的便器本体202、采尿部204和测定部206的图。在安装于便器本体202上的测定部206中设置流动池232，来自设在便器本体202上的采尿部204的尿经流路送入流动池232中，流过流动池232的尿向排出管238排出。在采尿部204中设置盖203，采尿时，采尿部204洗净时以及在流动池232洗净时，根据来自控制部218的指示打开盖203。在采尿部204中设置有传感器部216a。在从采尿部204至流动池232的流路中设置电磁阀210，从流动池232至排出管238的流路中设置电磁阀212。
为了向流动池232照射测定光而设置了光源部234，为了接受透射过流动池232的测定光而设置了受光部236。光源部234和受光部236是测定流过测定部206内的流动池236的尿样的吸光度的装置，同时也兼任检测流动池236的污染的传感器。
在便器本体202的侧面设置了洗净部214的洗净液槽，在洗净液槽中存有洗净液215，在洗净液槽的下部，经电磁阀217连接洗净液排放管。洗净液排放管的排出口与采尿部204对向设置，当采尿部204的盖203打开时，从洗净液排放管的排出口排出的洗净液流入采尿部204中。在传感器部216a检测到采尿部204已污染时，在测定部206的传感器部检测到流动池232已沾污时，以及在其他情况下为了洗净采尿部204和流动池232时，采尿部204的盖203打开，电磁阀217开启，洗净液流入采尿部204和流动池232。
便器本体202的底部，在垂直面内接有一个蛇行状连通管与排出口238连接，能存留排泄用水205，采尿部204的盖203关闭时，作为通常的便器使用。
在便器本体202的侧部靠近洗净部214设置的开关201是用于启动测定动作的测定开关。
除洗净液215用的洗净部214外，还另外设置了供给通常排泄用水205的机构。
设置在测定部206中的光源部234备有产生要测定波长激光的激光二极管阵列、发光二极管阵列、振荡波长可变的激光装置、或产生连续波长光的灯光源等。在受光部236中，作为检测器而设置了形成CCD的阵列状的光敏器件、光敏器件阵列、或单一的光敏器件等。在光源部234，作为光源使用可变波长的激光装置或连续波长的灯时，来自光源的光路是一个，不需要用于将光混合的光学系统，但在使用激光二极管阵列和发光二极管阵列时，为了将选定波长的测定光置于测定光路中，在光源部234中需要有如图2所示的光学系统。作为在测定部206中设置的流动池232，如图3(A)-(C)所示，使用光程单一或可变的流动池。受光部236中的检测器，可以使用如图4(A)-(C)所示的检测器。使用产生连续波长的灯光源作为光源部234的光源时，在射入尿样前或透过尿样后，必须分光成对于尿中各成分选定的波长。可以使用如图5(A)、(B)所示的分光方法。
按照图18和图19说明图13-17的实施例的动作。
从个人数据输入部输入个人数据和测定项目。根据测定项目确定测定波长，测定项目被传送到测定部206的光源部和数据分析部226、226a中。
按下测定开关201，首先洗净采尿部204和测定池232，通过传感器部216(采尿部204的传感器部216a和测定部206兼用的测定池用传感器部)检查采尿部204和测定池232的污染情况，在确定采尿部204的污染达到预定的水平以上时，显示有故障，再次洗净采尿部204和测定池232。反复洗净直至采尿部204成为可测定状态后，由传感器部216检查测定池232的污染情况，在确定测定池232的污染在预定水平以上时，显示有故障，再反复洗净采尿部204和测定池232，直至测定池232成为可测定的状态。若采尿部204和测定池232同时成为可测定状态，则故障显示消失，表示可以测定。
一旦成为可测定状态，首先进行测定池空白测定。测定池空白测定时，在测定池232是空状态或注入水状态下，测定部206开始测定动作。测定在所选定的数个测定波长的吸光度，使之与从个人数据输入部222，输入的测定项目的尿中成分相对应。测定光从光源部射入测定池中，在由光部接收透过测定池的测定光。此时，测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
然后，开始采尿，将尿采集在采尿部204中。然后，关闭阀212，打开阀210，首先计量尿量。如果尿量对于测定来说不够时，就出现有误显示，不进行尿成分测定。
在尿量足够时，关闭阀210，测定与测定池空白测定相同的测定波长即对应于从个人数据输入部222输入的测定项目的尿中成分所选择的数个测定波长的吸光度。此时测定光从光源部射入测定池中，受光部接收透过测定池的测定光。测定波长λj也从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Itj(j＝1、2……n)。
数据分析部226、226a根据在测定部206测定的吸光度Ioj和Itj，利用多元分析等数学运算处理进行测定数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。将分析结果在检查结果输出部224输出。然后，洗净采尿部204和测定池232，第一次测定结束。
图15和图16的实施例的动作与图13和图14的实施例的动作不同点只在于，吸光度数据用安装在便器本体202上的数据分析部226完成数据分析还是通过数据传送部228传送到外部的数据分析部226a完成数据分析，其他动作是相同的。
对于尿中含几种成分来说，逐个显示进行测定的结果。
图20至图22是葡萄糖水溶液的测定结果。图20是表示浓度不同的数个试样的光谱图，在5000cm-1附近脱离指示的范围是水的吸收范围。因为是对数个浓度不同的葡萄糖水溶液进行测定，所以显示出数个光谱重叠。由该光谱求出的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图的结果是图21。图20的光谱是以相关系数为0.1以下的范围作为参照波长范围，根据在这些范围的吸光度值对光谱进行修正。
在尿样的测定成分中含有葡萄糖时，以相关系数的绝对值为0.5以上的波长范围作为测定波长范围。由图21，若以波数表示，测定波长最好是从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、中选择。
图22是表示在4398cm-1测定的葡萄糖浓度与吸光度关系的校准线。从该结果看出，若使用相关系数大的波长范围是能够定量分析的。图22的直线斜率是按照最小二乘法求出的，该直线的斜率是(1)式的吸光系数αKj。
图23至图26是同样地对血红蛋白的测定结果。图23和图24是血红蛋白水溶液的各种浓度的光谱，图25是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图26是表示在10500cm-1的校准线。
从图25可看出，对于血红蛋白，测定波长最好是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择。
图27至图29是以同样方式对自蛋白测定的结果。图27是白蛋白水溶液与各种浓度的光谱，图28是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图29表示在4371cm-1的校准线，从图28可知，对于白蛋白，测定波长最好是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择。
图30至图32是以同样方式对乙酰乙酸锂测定的结果。图30是乙酰乙酸锂水溶液的各种浓度的光谱，图31是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图32表示在5780cm-1的校准线。
由图31可知，对于乙酰乙酸锂水溶液，测定波长最好是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择。
图33至图35是以同样方式对抗坏血酸测定的结果。图33是抗坏血酸水溶液的各种浓度的光谱，图34是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图35表示在4404cm-1的校准线。
由图34可知，对于抗坏血酸，测定波长最好是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择。
图36至图38是以同样方式对肌酸酐测定的结果。图36是肌酸酐水溶液的各种浓度的光谱，图37是其吸光度和浓度的相关系数，图38表示在4370cm-1的校准线。
由图37可知，对于肌酸酐，测定波长最好是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择。
图39至图41是以同样方式对氯化钠测定的结果。图39是氯化钠水溶液的各种浓度的光谱，图40是其吸光度-浓度的相关系数，图41表示在6645cm-1的校准线。
由图40可知，对于氯化钠，测定波长最好是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择。
图42至图44是以同样方式对亚硝酸钠测定的结果。图42是亚硝酸钠水溶液的各种浓度的光谱，图43是其吸光度和浓度的相关系数，图44表示在6766cm-1的校准线。
由图43可知，对于亚硝酸钠，测定波长最好是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
权利要求
1. 同时定量分析数种尿中成分的测定方法，包括以下步骤对尿样照射可见光或近红外光；从含有要测定的数种尿中成分的各个单成分的水溶液的可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值为0.5以上的波长中，每个成分选择一种测定波长，测定所选择的各个测定波长的吸光度；根据在这些测定波长的吸光度，利用多变量回归分析法同时定量分析上述数种尿中成分。
2. 权利要求1所述的测定方法，其特征在于，每种成分的测定波长是从关于各个成分的浓度和吸光度间的相关系数的绝对值为0.9以上的波长中选择；
3. 权利要求1所述的测定方法，其特征在于，各尿中成分的测定波长，应避开对水具有强吸收的波长范围，从对水透射率高的25000-5280cm-1或4980-4000cm-1的波长范围中选择；
4. 权利要求3所述的测定方法，其特征在于，要测定的尿中成分包括葡萄糖、血红蛋白、白蛋白、乙酰乙酸锂、抗坏血酸、肌酸酐、氯化钠和亚硝酸钠中的数种，各成分的测定波长以波数表示，对于葡萄糖是从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中选择；对于血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择；对于白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择；对于乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择；对于抗环血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择；对于肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择；对于氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择；对于亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
5. 尿中成分测定装置，它具有采集尿液的采尿部本体(101、101a、101b、101c)；用于测定对于要测定的尿中各个成分选定的测定波长的吸光度的测定部(102、102a、102b、102c)，该测定部包括向上述采尿部本体(101、101a、101b、101c)所采集的尿中导入可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接收透射过尿的测定光的受光部；根据上述测定部得到的在数个测定波长的吸光度测定值算出数种尿中成分浓度的运算处理部(103)。
6. 权利要求5所述的尿中成分测定装置，其特征在于，还备有探头，该探头的顶端具有保持给定间隔、相对配置的送光端(107)和受光端(108)，备有向上述送光端(107)传导测定光的送光侧导光路(105)和传导射入上述受光端(108)的测定光的受光侧导光路(106)，上述顶端浸入采尿部本体(101a)内的尿中，上述两导光路(105、106)的基端位于采尿部本体(101a)的外部；在上述测定部(102a)中，所述光源部被配置成可以向上述探头的送光侧导光路(105)的基端部导入测定光，所述受光部被配置成可以接收由上述探头的受光侧导光路(106)传导过来的测定光。
7. 权利要求5所述的尿中成分测定装置，其特征在于，上述采尿部本体(101b)备有与采尿部(101b)内部连通并从采尿部本体(101b)伸出的，具有给定光程的测定池(110)；上述测定部(102b)具有设置上述测定池(110)的测定池设置部；上述光源部(111)设置成可以向在该测定池设置部中设置的上述测定池(110)照射测定光；上述受光部(112)设置成可以接收透过上述测定池(110)的测定光。
8. 权利要求7所述的尿中成分测定装置，其特征在于，将采尿口朝上放置上述采尿部本体(101b)时，在与该采尿口相反的一侧的采尿部本体端部，上述测定池(110)安装在采尿部本体(101b)上，在水平面内向采尿部本体的该端部方向伸出。
9. 权利要求7所述的测定装置，其特征在于，上述测定部(102b)还备有用光学或机械方式测知在测定池设置部中已设置上述测定池(110)的传感器部(113b)，上述测定部(102b)根据该传感器部(113b)测知上述测定池(110)的检测信号开始工作。
10. 权利要求5所述的测定装置，其特征在于，上述采尿部本体(101c)备有从采尿部本体(101c)伸出的可开闭的尿排出嘴(114)；上述测定部(102c)在接受从上述嘴(114)排出的尿的位置上有测定池(115)；上述光源部(111)被设置成可以向测定池(115)照射测定光；上述受光部(112)被设置成可以接收透射过测定池(115)的测定光。
11. 权利要求10所述的测定装置，其特征在于，上述嘴(114)是利用电磁阀(114a)开闭的电磁嘴；上述测定部(102c)还备有用光学或机械方式检知上述嘴(114)已在上述测定部(102c)的规定位置上设置就位的传感器部(113c)；上述电磁阀(114a)根据上述传感器部(113c)检知上述嘴(114)的检测信号以一定时间打开。
12. 权利要求10所述的尿中成分测定装置，其特征在于，采尿口朝上放置上述采尿部本体(101c)时，在与采尿口相反一侧的采尿部本体的端部，将上述嘴(114)安装在上述采尿部本体(101c)上，在水平面内向采尿部本体的该端方向伸出。
13. 权利要求5所述的尿中成分测定装置，其特征在于，在上述测定部(102、102a、102b、102c)的测定波长是从含有要测定的数种尿中成分的各个单成分的水溶液在可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值为0.5以上、最好是0.9以上的波长中每个成分选择一种波长；上述运算处理部(103)根据这些测定波长的吸光度，利用多变量回归分析法同时定量分析上述数种尿中成分。
14. 权利要求13所述的尿中成分测定装置，其特征在于，要测定的尿中成分包括葡萄糖、血红蛋白、白蛋白、乙酰乙酸锂、抗坏血酸、肌酸酐、氯化钠和亚硝酸钠中的数种，各成分的测定波长以波数表示，对于葡萄糖是从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中选择；对于血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择；对于白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择；对于乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择；对于抗环血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择；对于肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择；对于氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择；对于亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
15. 便器，它具有便器本体(202)；在上述便器本体(202)内设在接收尿的位置处的采尿部(204)；测定对于所要测定的尿中各个成分选择的测定波长的吸光度有测定部(206)，该测定部包括上述采尿部(204)采集的尿被送入的测定池(232)、向上述测定池(232)照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部(234)以及接收透过上述测定池(232)的测定光的受光部(236)；根据由上述测定部(206)得到的数个测定波长的吸光度测定值算出数种尿中成分的数据分析部(226、226a)；输入输出部，包括输入测定工作所需要的数据的数据输入部(222)和输出由上述数据分析部(226、226a)得到的数据分析结果的检查结果输出部(224)。
16. 权利要求15所述的便器，其特征在于，上述数据分析部(226)安装在上述便器本体(202)上。
17. 权利要求15所述的便器，其中，上述数据分析部(226)是与上述便器本体(202)独立的计算机；在上述测定部(206)和上述数据分析部(226a)之间传输数据的数据传输部(228)安装在上述便器本体(202)上。
18. 权利要求15所述的便器，其特征在于，在上述采尿部(204)上设置有洗净机构(214)。
19. 权利要求18所述的便器，其特征在于，在上述采尿部(204)上设置有检查污染情况的传感器部(216)，在确定上述采尿部(204)的污染达到设定值以上时，就启动上述洗净机构(214)。
20. 权利要求15所述的便器，其特征在于，在上述测定池(232)上设置了洗净机构(214)。
21. 权利要求20所述的便器，其特征在于，在上述测定池(232)上设置了检查污染情况的传感器部(206)，在确定上述测定池(232)的污染达到设定值以上时，就启动上述洗净机构(214)。
22. 权利要求15所述的便器，其特征在于，在上述测定部(206)中的测定波长是从含有要测定的数种尿中成分的各个单成分的水溶液在可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值为0.5以上、最好是0.9以上的波长中选择，每个成分选一种波长；上述数据分析部(226、226a)根据这些测定波长的吸光度，利用多变量回归分析法同时定量分析上述数种尿中成分。
23. 权利要求22所述的便器，其特征在于，要测定的尿中成分包括葡萄糖、血红蛋白、白蛋白、乙酰乙酸锂、抗坏血酸、肌酸酐、氯化钠和亚硝酸钠中的数种，各成分的测定波长以波数表示，对于葡萄糖是从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中选择；对血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择；对于白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1、或4230-4070cm-1中选择；对于乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择；对于抗环血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择；对于肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择；对于氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择；对于亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
全文摘要
采尿部(101b)的端部带有与其内部连通且伸出其外部的测定池(110)。测定部(102b)具有由测定池(110)照射可见或近红外波长范围测定光的光源部(111)和接收透过测定池(111)的测定光的受光部(112)，测定对要测定的尿中各成分所选择的测定波长的吸光度。测定池(110)上设置检知该测定池的传感器部(113b)，根据传感器部(113b)检知测定池(110)的信号，测定部(102b)开始测定动作。使用者即使躺在床上也能进行尿检查。
文档编号G01N33/483GK1118068SQ9510247
公开日1996年3月6日 申请日期1995年3月3日 优先权日1994年3月4日
发明者芦边惠美, 佐仓武司, 上野山晴三, 徐可欣, 久保博子 申请人:株式会社京都第一科学
技术领域：
本发明是关于在临床检查领域中同时测定数个尿中成分浓度的方法以及使用该方法的测定装置和便器。
经常检查健康状况，不仅对老人、病人、幼儿，而且对健康人也是十分重要的。通过检查血液中的糖分浓度、血液中的胆红素浓度可以进行糖尿病的判断、肾功能正常与否的判断。这些检查通常在医院等专门机构由医师完成，一般人在家庭和办公处是难以进行的。
与血液中的成分测定相比，尿液检查的尿样采集十分容易，是一种对身体无损伤的检查。在尿检查中作为可能测定的成分，有检查糖尿病的可能性的糖，检查肾炎和肾病等可能性的蛋白，检查肝脏病的可能性的尿胆素原，用于检查肾脏、膀胱或尿道的炎症、结石或肿瘤和前列腺炎等的可能性的潜血，除这些外还有酮体、胆红素、亚硝酸盐、食盐等。通过每天检查这些尿中成分的浓度，能够早期发现各种疾病和进行健康管理。
尿中成分的测定方法有试剂法、试纸法、化学发光法、免疫测定法、酶法和色谱法等。
试剂法是使用试剂测定糖和蛋白质等。
试纸法中使用的试纸大多是将在纤维素中含有反应试剂的反应部分用粘结剂固定在塑料支承片上再进行干燥、如反应部分含有湿气，则在试剂间引起反应，并且高温和光也能引起变质，常常会降低灵敏度，因此盛放试纸的容器应密闭，避开高温保存，必须在有效期内使用。试纸法能够在1分钟内测定pH、蛋白质、葡萄糖、酮体、胆红素、鲜血、尿胆素原、亚硝酸盐、细菌感染等项目。但是，试剂部分的反应，除内因性促进物质和阻碍物质外，还受反应温度和试纸的条件等因素的影响，只能是半定量的。
酶法被用于糖的测定。在试纸上形成GOD-POD(glucoseOxidase-peroxidase)色素系用反射率计测定伴随氧化还原反应的发色或用GOD固定化酶电极、按电流分析测定阳极氧化电流、再将该电流值转换成浓度(生物传感器等)。使用葡萄糖氧化酶的试剂法对葡萄糖有高的特异性，而且简便，但是，GOD的反应是氧化还原反应，有时因内因性、外因性的各种氧化、还原性物质使反应受到抑制，还有被认为是疑阴性、拟阳性的危险性。
试剂法、试纸法和酶法必须有试剂、试纸片或者酶等消耗品，并且还有使用该方法前的试剂等的保存稳定性和用后的废弃问题。再者，操作复杂，有因试剂和试料的添加量等操作时的失误而引起误差的可能性，还有受到不作为测定目的的抗坏血酸等及其他成分的干扰作用的缺点。虽然试剂法和酶法能够定量，但是不能同时测定多种成分，试纸法能同时测定多种成分，但只能是半定量的。
色谱法需要昂贵的装置，柱性能恶化时必须进行更换，存在成本高的问题。
作为测定尿中成分的装置，有在医院等使用的尿测定用通用机和带有测定仪器的厕所装置等。通用机主要只设置在医院等专门医疗机构，患者将尿采集在纸杯等容器中，将该容器送到检查室完成检查。但是，在医院中，对于检查大量检体的检查人员来说，需要将患者用纸杯采集的尿转移到化验池，这种负担是很大的。
个人也能够进行尿检查，但由于操作麻烦等不容易进行。作为个人容易进行尿检查的设施，目前正在研制在便器上备有测定器的装置。作为进行日常的糖尿病等检查的装置，已有人提出将尿的一部分收集到便器的给定的部分中，将试纸浸入该部分，测定尿中的葡萄糖的装置(参见特公平5-39552)；在便器内设置采尿室，用试剂测定尿中的葡萄糖和胆红素的装置(参见特公平5-29266)；向从便器中采集的尿中添加沉淀剂，测定沉淀物的质量，定量分析蛋白质的方法(参见特开平4-233457)；在从便器采集的尿中使用试剂定量分析潜血的方法(参见特开平5-2017)；将尿采集到通入便器中的收容器中，用生物传感器(酶反应)定量分析糖和尿酸的装置(参见特公平4-34445)等。
在便器上备有测定仪器的装置，对于身体能够自由移动的人，可以在厕所进行采尿，自己检查所采集的尿。但是，对于身体不自由的患者来说，连去厕所也还困难。近年来，像在老龄问题上议论纷纷的那样，老人数急增，与此成比例，卧床的老人数也随之增加。对这些人来说，每天检查健康状况十分重要。但是对于去厕所有困难的人来说，不能简便地进行尿检查。
这些便器有一个共同点，即使用试剂、试纸或酶之类的消耗品。
本发明的第一个目的是提供能同时定量测定尿中的数种成分的方法，该方法不需要试剂、试纸片和酶等消耗品，而且不存在这些消耗品使用前的保存稳定性和用后的废弃问题、容易引起误差的繁杂操作和由其他成分引起的干扰作用等问题。
本发明的第二个目的是提供使用上述测定方法的、即使使用者躺在床上也能进行尿检查的测定装置。
本发明的第三个目的是，在备有尿成分测定器的便器上，通过使用上述测定方法，做到不需要试剂、试纸片或酶等消耗品，能够同时定量测定尿中的数种成分。
本发明的测定方法包括以下的步骤，它能同时定量分析数种尿中成分。对尿样照射可见光或近红外光，从含有要测定的数种尿成分的各个单成分的水溶液的可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值是0.5以上、最好是0.9以上的波长逐个选择各个成分的测定波长，测定各个所选择的测定波长的吸光度，由各个测定波长的吸光度利用多变量回归分析法同时定量分析尿中各成分。按照这种测定方法，能够同时定量测定尿样中的数种成分，同时不需要试剂和试纸等消耗品，并且也存在这些消耗品使用后的废弃问题。
在波长λj的吸光度A和浓度的相关系数Rj可由下式给出Rj=(m-1)Σi=1m(Aij-Aj-)(Ci-C-)Σi=1m(Aij-Aj-)2·Σi=1m(Ci-C-)2]]>式中m试样数Aji在i序号成分的波长j的吸光度Cii序号成分的浓度Aj-=1mΣi=1m·Aij]]>C-=1mΣi=1mCi]]>
作为各尿中成分的测定波长，应避开对水具有强吸收的波长范围，从对水透射率高的25000-5280cm-1或4980-4000cm-1的波长范围中选择。
各成分的理想测定波长以波数表示，对葡萄糖是从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中选择。
对血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择。
对白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择。
对乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择。
对抗坏血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择。
对肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择。
对氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择。
对亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
用光照射试样，测定其吸光度时，在波长j的透射光强度Itj按照LAMBERT-BEER定律，以下式表示。
Itj＝Iojexp(-ΣαkjCkL)＝IojTj(1)式中Itj是波长为j的透射光强度，Ioj是波长为j的入射光强度，αKj是在K成分的波长j的吸光系数，Ck是溶液中的K成分的浓度，k＝1、2、……K，K是溶液中的成分数，Tj是在波长j的透射度，L是池的长度。
在波长j的吸光度Aj，如果忽略测定池与溶液间界面的反射，可用下式表示。
Aj＝-logTj＝-log(Itj/Ioj)＝LΣ(αkjCk)(2)由(2)式，未知变量是CK(K＝1、2、……K)，以K个独立的波长测定吸光度，解联立方程式，就可算出各成分的浓度。用主分量回归分析法(PCR法)和部分最小二乘法(PLS法)等多变量回归分析法进行数据处理，就能更高精度地求出浓度。
多变量回归分析法，可以一次用多个吸光度信息进行回归分析，所以能以比单回归分析法高的精度进行定量分析。虽然重回归分析使用最广，但因为需要多个试样，所以在各波长的吸光度值相互间的相关程度高时，其定量分析精度非常低。另一方面，作为多变量回归分析法的主分量回归分析法能够将多波长的吸光度信息集约成彼此不相关的主分量，并且能够消除不必要的噪声数据，所以达到高的定量分析精度。另外，因为部分最小二乘法在主分量抽样时也能够利用试样浓度数据，所以与主分量回归分析法同样地能够达到高的定量分析精度。
本发明的尿中成分测定装置，可以简便地将测定装置安装在采集尿的采尿部上，或者能够容易地从采尿部采集尿，是将测定池安装在采尿部本体上的测定装置。
图9是概略地表示本发明的尿中成分测定装置的图，利用测定部102直接测定采尿部101中的尿，或用安装在采尿部上的测定池进行测定，或从采尿部采集尿后测定尿的吸光度。根据测定部102测定的吸光度由运算处理部103算出尿中成分浓度，在显示部104上显示。
尿中成分测定装置的第一种方案备有探头、测定部和运算处理部。探头设在采尿部上，其顶端具有保持一定间隔的相对设置的送光端和受光端，备有向送光端导入测定光的送光侧导光路和将入射到受光端的测定光导向测定部的受光侧导光路，顶端浸入采尿部的尿液中，两个导光路的基端位于采尿部的外部。测定部备有向探头的送光侧导光路的基端部导入可见或近红外波长范围的测定光的光源部以及接收由探头的受光侧导光路导入的测定光的受光部，对要测定的尿中各成分测定在所选择的波长的吸光度。运算处理部根据由测定部产生的在数个测定波长的吸光度测定值，计算出数种尿中成分的浓度。
尿中成分测定装置的第二种方案备有采尿部、测定部及与上述相同的运算处理部。采尿部备有测定池，测定池与采尿部本体在内部相连，从采尿部本体上伸出，具有给定的光程。测定部具有设置采尿部的测定池的测定池设置部，备有向设置在该测定池设置部上的测定池中照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部及接收透过测定池的测定光的受光部，对要测定的尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度。第二种方案的测定部最好是还备有光学地或机械地检测在测定池设置部中设置测定池情况的传感器，测定部最好是根据该传感器检测到测定池的检测信号开始工作。
尿中成分测定装置的第三种方案备有采尿部、测定部及与上述相同的运算处理部，采尿部装有能开闭的尿液排出嘴，该嘴从采尿部本体伸出。测定部备有配置在接受从采尿部的嘴排出的尿的位置上的测定池、向该测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部及接受透过测定池的测定光的受光部，对要测定的尿中各自成分测定在所选择的测定波长的吸光度。在第三种方案中，采尿部的尿液排出嘴最好是借助电磁阀开闭的电磁嘴，测定部最好是还备有光学地或机械地检测在测定部的给定位置上设置所述嘴情况的传感器。并且，最好是，根据显示的传感器对嘴的检测信号，使嘴的电磁阀以一定时间打开。
本发明的尿中成分测定装置，利用测定部直接测定采尿部中的尿的吸光度，或者利用安装在采尿部的测定池测定尿的吸光度，或者从设置在采尿部的嘴采集尿液后测定尿的吸光度，根据吸光度测定值对尿中成分浓度进行运算处理，因此即使躺在床上照样也能简便地进行尿检查。
在本发明的便器中，具有利用安装在便器上的装置对尿中成分的数据进行分析的现场分析系统和利用便器外的主计算机等实现数据分析的主计算机分析系统。
该现场分析系统包括便器本体，在便器本体内设置在尿接收位置上的采尿部，具有输送采尿部所采集的尿的测定池、向该测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接受透过该测定池的测定光的受光部的对要测定的尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度的测定部，根据测定部的在数个测定波长的吸光度的测定值计算出数种尿中成分浓度的数据分析部，具有在测定工作中输入必要数据的数据输入部和输出由数据分析部产生的数据分析结果的检查结果输出部的输入输出部。
上述主计算机分析系统包括便器本体，在便器本体内设置在尿接收位置上的采尿部，具有输送在采尿部所采集的尿的测定池、向该测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接受透过该测定池的测定光的受光部的对要测定的尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度的测定部，将由测定部产生的在数个测定波长的吸光度测定值输送到根据该测定值计算出数种尿中成分浓度的外部数据分析部并接受该数据分析部的数据分析结果的数据传输部，具有输入测定工作中所需数据的数据输入部和通过数据传输部接受由数据分析部产生的数据分析结果并输出数据分析结果的检查结果输出部的输入输出部。
如果在采尿部和测定池上附着尿成分，则引起污染，另外，使测定池的透过率下降，从而降低测定灵敏度。最好是在采尿部和测定池上设置洗净机构，在每次测定前后进行洗净。
最好在采尿部和测定池中设置检测污染情况的传感器，当判定采尿部和测定池的污染在预先规定的水平以上时，就启动洗净机构。这样就能容易地使采尿部和测定池保持适合于测定的状态。
使用本发明的便器，在从数据输入部输入个人数据的同时指定测定项目，开始测定。由采尿部采集的尿被送往测定部的测定池，向该测定池照射来自光源部的测定光。由受光部接收透过该测定池的测定光。在测定部根据指定的测定项目对尿中各成分测定在所选择的测定波长的吸光度。在数据分析部根据在数个测定波长的吸光度测定值计算出数种尿中成分的浓度，从检查结果输出部输出数据。这样，就不需要昂贵的试剂、试纸片或酶等消耗品，能够同时定量测定多种成分。另外，即使个人也能够容易地进行尿检查。
现场分析系统可以利用装在便器上的装置进行尿中成分的数据分析并输出数据分析结果，所以也可以设置在家庭中，不受设置场所的限制，也容易移动。
采用主计算机分析系统时，数据分析是用便器外的主机算机等进行的，所以能够高速处理大量数据，可以在短时间内处理许多成分。
附图的简要说明
图1是表示在本发明的测定方法中使用的测定装置概况的方框图；图2(A)是表示在光源部使数个光束载于单一光轴的移动反射镜式的光学系统的概略构成图；图2(B)是表示在光源部使数个光束载于单一光轴的光栅式的光学系统的概略构成图；图3(A)是单一光程的测定池的概略正视图；图3(B)是具有四个光程的测定池概略平面图；图3(C)是具有连续变化光程的测定池的概略平面图；图4(A)是表示形成CCD的阵列状光敏器件的概略平面图；图4(B)是表示光电二极管等光敏器件排列成阵列状的光敏器件，阵列的概略平面图4(C)是表示单一光敏器件的概略平面图；图5(A)是表示作为分光部使用滤光器的例子的概略图；图5(B)是表示作为分光部使用分光器的例子的概略图；图6是表示作为光源使用波长可变的激光的测定装置的概略构成图；图7是表示作为光源使用产生连续波长光的灯、用滤光器进行前分光的测定装置的概略构成图；图8是表示作为光源使用产生连续波长光的灯、用分光器进行后分光的测定装置的概略构成图；图9是表示本发明的尿中成分测定装置概念的方框图；图10是表示尿中成分测定装置的第一实施例的方框图；图11是表示尿中成分测定装置的第二实施例的方框图；图12是表示尿中成分测定装置的第三实施例的方框图；图13是概略表示本发明便器的第一实施例的方框图；图14是表示同一实施例的方框图；图15是概略表示便器的第二实施例的方框图；图16是表示同一实施例的方框图；图17是表示在便器实施例中的便器本体、采尿部和测定部的剖面图；图18是表示便器的第一实施例的动作的前半部的工作流程图；图19是表示同一实施例的动作的后半部的工作流程图；图20是表示不同葡萄糖水溶液浓度的数个试样的光谱图；图21是表示葡萄糖水溶液的吸光度和浓度间的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布的图22是表示葡萄糖水溶液在4398cm-1的浓度和吸光度的关系的校准线图；图23是表示不同血红蛋白水溶液浓度的数个试样的光谱图；图24是血红蛋白水溶液的其他浓度不同的数个试样的光谱图；图25是表示血红蛋白水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图26是表示血红蛋白水溶液在10500cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图27是表示不同白蛋白水溶液浓度的数个试样的光谱图；图28是表示白蛋白水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图29是表示白蛋白水溶液在4371cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图30是表示乙酰乙酸锂水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图31是表示乙酰乙酸锂水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图32是表示乙酰乙酸锂水溶液在5780cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图33是表示抗坏血酸水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图34是表示抗坏血酸水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图35是表示抗坏血酸水溶液在4404cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图36是表示肌酸酐水溶液浓度不同的数个试样的光谱图37是表示肌酸酐水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图38是表示肌酸酐水溶液在4370cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；图39是表示氯化钠水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图40是表示氯化钠水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图41是表示氯化钠水溶液在6645cm-1的浓度和吸光度的关系的校准线图；图42是表示亚硝酸钠水溶液浓度不同的数个试样的光谱图；图43是表示亚硝酸钠水溶液的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图；图44是亚硝酸钠水溶液在6766cm-1的浓度和吸光度关系的校准线图；优选的实施例的说明图1中示出在本发明的尿中成分测定方法中使用的测定装置的概况。
样品设置部2有测定池，尿样进入该测定池中。通过光学监视机构4监视试样是否进入测定池中。监视机构4由计算机6进行控制。
光源部8配备有产生要测定波长的激光的激光二极管阵列、振荡波长可变的激光装置、或产生连续波长光的灯光源等。设置用于切换光源部8的波长的驱动部10。驱动部10也由计算机6进行控制。
为了检测透过样品设置部2的尿样的测定光，设置检测部12，在检测部12中设置作为检测器的形成CCD的阵列状的光敏器件、光敏器件阵列或单一的光敏器件等。检测部12的检测信号在信号处理接口14变换成吸光度，作为数字信号送入计算机6中。
在光源部8作为光源使用可变波长的激光装置或连续波长的灯时，来自光源的光路是一个不需要用于将光混合的光学系统，但是在使用数个激光二极管时，为了使所选择波长的测定光配置在测定光路上，必须在光源部8上形成如图2所示的光学系统。图2(A)示出移动反射镜式的光学系统。相对于产生不同波长λ1-λm的激光束的数个激光二极管LD1-LDm，设置反射各自的激光束而使其在共同的光轴18上前进的反射镜16-1～16-m，各反射镜16-1～16-m可在光轴18上的位置和由其向外的位置之间移动。在光轴18上，仅设置与所选定波长的激光束对应的反射镜，其他反射镜设置在光轴以外，从而使所选择的激光束在光轴18上行进。
图2(B)是使来自激光二极管的数个波长的激光束在光轴18上行进的其他方法，即采用衍射光栅19的方法。将波长λ1-λm的各激光束以与它们各自波长相对应的入射角入射到衍射光栅19中，使各激光束的衍射光进入共同的光轴18中。
在样品设置部2中的测定池，不局限于如图3(A)所示的，光程为一种的测定池62，可以形成具有连续的或阶梯状的不同光程的测定池。具有像这样的数个光程的测定池的例子，是图3(B)和(C)所示的测定池。图3(B)的测定池64具有4种光程L1-L4，(C)的测定池66具有连续变化的光程。光量测定灵敏度依赖于光程和波长。在测定数个尿中成分时，根据各自的成分选择测定波长，若使用图3(B)和(C)的测定池，则根据测定波长可以选择光量测定灵敏度最好的光程。在使用图3(B)和(C)的测定池进行测定时，用光学系统放大由光源发出的选定波长的测定光的光束断面积，以具有较大断面积的平行光68入射到测定池中，只要用CCD阵列等阵列状检测器能同时检测透过不同光程的数个测定光即可。然后，根据要测定的成分使用最适合于相应测定波长的光程的检测信号，计算出成分浓度，可以进行较大S/N比的测定。
作为在检测部12的检测器，可以使用如图4所示的各种检测器。(A)是形成CCD阵列状的测量元件70，(B)是将光电二极管等光敏器件72排列成阵列状的光敏器件阵列74，(C)是单一光敏器件76。
作为光源部8的光源，在使用产生连续波长的灯光源时，在入射到尿样中之前或透射过尿样后，必须分光成为就各尿中成分所选择的波长。图5是表示分光部的例子，其中(A)在圆周上配置数个滤光器并具有滤光器切换的机构20，通过切换滤光器来选择波长，(B)是使用分光器22来选择波长的分光部。
图6表示作为光源使用波长可变的激光时的例子。来自可变波长的激光装置24的激光经聚光透镜26、28作为空间平行光30入射到样品设置部2的测定池32中，用单一的光敏器件34检测透过测定池32的测定光。
使用图6的测定装置进行测定时，首先使测定池32成为空的状态，将由激光器24产生的激光束的波长从j＝1变化至n，测定此时的透过光量Ioj(j＝1、2、……n)。
接着，使尿样进入测定池32中，同样将由激光器24产生的激光束的波长从j＝1变化至n，测定透过测定池32的各波长透射光强度Itj(j＝1、2……n)。
根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。
图7表示作为光源使用产生波长范围很宽的连续光的灯光源40时的测定装置。来自灯光源40的光经透镜42形成空间平行光透射过波长选择机构20的滤光器。透过滤光器后，所选定波长的测定光射入样品设置部的测定池44中，透过测定池44的光被单一的光敏器件46接收。
使用图7的测定装置时，首先使容器成空的状态，转动波长选择机构20使射入测定池44中的测定光的波长从j＝1变化至n，测定在各波长的入射光强度Ioj。然后，使尿样进入测定池32中，同时转动波长选择机构20，使测定光的波长从j＝1变化至n，测定透过测定池44的各波长的透射光强度Itj。根据这样Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。
图8与图7相同，是使用产生波长范围很宽的光的灯光源40的例子，图8是在透射测定池44后用分光器将测定光分光的光学系统的例子。使经过透镜42形成空间平行光的测定光射入测定池44中，测定池44的透射光经分光器48进行分光，然后导向光敏器件。
在图8的情况下，为了进行测定，首先也是使测定池44形成空的状态，用分光器48将波长从j＝1至n分光，测定Ioj，然后使尿样进入测定池44中，同样用分光器48使波长从j＝1至n变化，测定Itj。然后根据Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。
图9是概略地表示尿中成分测定装置的图，图10是表示其第一种实施例的图。在图10中，设置能从设在尿壶101a外部的测定部102a插入尿壶101a内的、呈弯曲形状的探头109。探头109包括送光用导光路105和受光用导光路106，在探头109的前端有在送光用导光路105侧的送光端107、在受光用导光路106侧的受光端108，送光端107和受光端108浸入尿壶101内的尿中。导光路105和106例如由光纤构成，送光端107和受光端108例如是直角棱镜。送光端107和受光端108之间的间隔保持规定的间隔，以确定测定用的光程。
测定部102a备有向送光侧导光路105的基端导入可见或近红外波长范围的测定光的光源部，及接收由受光侧导光路106导入的测定光的受光部。来自光源部的测定光经过导光路105从送光端107照射出来。从送光端107照射的测定光射入到受光端108中，经过导光路106导向测定部102a的受光部。测定部102a测定对于要测定的尿中各成分选择的测定波长的吸光度。为了根据由测定部102a产生的在数个测定波长的吸光度测定值计算出数种尿中成分的浓度，设置运算处理部103。为了输出由运算处理部103得出的尿中成分浓度的计算结果，设置显示部104。
图11示出尿中成分测定装置的第二种实施例。
尿壶101b的端部备有测定池110。测定池110与尿壶101b内部空间连通，伸出到尿壶101b的外部。测定池110由石英玻璃或BK7玻璃之类的能透过可见或近红外波长范围的光的材料构成。将尿壶101b的尿采集口向上放置时，在与尿采集口相对侧的尿壶端部，在水平面内向尿壶的前端方向伸出地将测定池110安装在尿壶101b上。
测定部102b备有设置有测定池110的测定池设置部，向测定池110照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部111和接收透过测定池110的测定光的受光部112，对要测定的尿中各成分测定在所选择测定波长的吸光度。
测定部102b还备有用光学或机械方式检测在测定部102b的测定池设置部中是否设置了测定池110的传感器部113b。当显示传感器部113b已测知测定池110的信号，测定部102b开始工作。传感器部113b可以使用压力传感器、斜度传感器、光传感器等。运算处理部103和显示部104与图10相同。
图12示出尿中成分测定装置的第三种实施例。
尿壶101c有可开闭的尿排出嘴114，嘴114从尿壶本体伸出。将尿采集口向上放置尿壶101c时，在与尿采集口相对侧的尿壶本体端部，在水平面内将嘴114安装在尿壶101c上，使之向尿壶本体的前端方向伸出。测定部102c备有向在接受从尿壶的嘴114排出的尿的位置上的测定池115照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部111和接受透过测定池115的测定光的受光部112，对要测定的尿中各成分测定在所选择测定波长的吸光度。嘴114是借助电磁阀114a开闭的电磁嘴。测定部102c还备有用光学或机械方式检知在测定部102c的给定位置上设置的嘴114的传感器部113c。电磁阀114a根据显示的传感器部113c检知嘴114存在的信号，以一定时间打开。
在图10至图12的实施例中，测定部102a-102c中设置的光源部111备有产生要测定波长的激光的激光二极管阵列，发光二极管阵列、振荡波长可变的激光装置、或产生连续波长的灯光源等。在受光部112中，作为检测器设置形成CCD的阵列状的光敏器件，光敏器件阵列或单一的光敏器件等。在光源部111中，使用可变波长的激光装置或连续波长的灯作为光源时，从光源出发的光路是一个不需要用于将光混合的光学系统，但是在使用激光二极管阵列或发光二极管阵列时，为了将所选择的波长的测定光配置在测定光路中，在光源部111中，必须有如图2(A)、(B)所示的光学系统。作为测定池110和115，可以使用如图3所示的测定池。在受光部112中的检测器，可以使用图4所示的检测器。使用产生连续波长的灯作为光源部111的光源时，在射入尿样之前或透过尿样之后，必须分光成对尿中各成分所选择的波长。可以使用图5(A)、(B)所示的分光手段。
下面，说明图10至图12的实施例的动作。
在使用图10的测定装置进行测定时，首先，在探头109的前端处于空气中的状态时开始测定动作，从测定部102a传送测定光，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接着，将探头109插入有尿的尿壶101a中，使其顶端的送光端107和受光端108浸入尿中。然后开始同样的测定动作，同样地从测定部102a传送测定光，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Itj(j＝1、2……n)。
在运算处理部103，根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)，在显示部104上显示。
在使用图11的测定装置测定时，首先，在尿壶101b是空(测定池110也是空)的状态时，在测定部102b的测定池设置部中设置测定池110。测定池110一旦在测定池设置部中设置好，就从传感器部113b产生检知信号，测定部102b随即开始测定，测定光从光源部111射入测定池110中，受光部112接收透射过测定池110的测定光。此时，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接着，使尿进入尿壶101b中，再将测定池110设置在测定部102b的测定池设置部中，同样地从传感器部113b发出检知信号，测定部102b就开始测定动作。此时测定光也从光源部111射入测定池110中，由受光部112接收透过测定池110的测定光。此时也使测定波长λj从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Itj(j＝1、2……n)。在运算处理部103根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)，在显示部104显示。
在使用图12的测定装置测定时，首先，在尿壶101c是空的状态时，将嘴114设置在测定部102c的给定位置上。嘴114-设置在给定位置上，就从传感器部113c发出检知信号，电磁阀114a以一定的时间打开，但因为尿壶101是空的，在测定池115中没有尿样注入。然后，根据来自传感器部113c的检知信号，测定部102c开始测定动作，测定光从光源部111射入空的测定池115中，受光部112接收透过测定池115的测定光。此时，使测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
接着，使尿进入尿壶101c中，再将嘴114设置在测定部102c的给定位置上，此时同样从传感器部113c发出检知信号，电磁阀114a以一定时间打开，尿样从嘴114注入测定池115中，然后，根据来自传感器部113c的检知信号，测定部102c开始测定动作，测定光从光源部111射入测定池115中，由受光部112接收透过测定池115的测定光。此时也使测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Itj(j＝1、2……n)。在运算处理部103根据这些Ioj和Itj进行数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)，在显示部104显示。
本发明的便器可以大致分为现场分析系统和主计算机分析系统，前者装有数据分析部，通过安装在便器上的装置计算出要测定的数种尿中成分浓度值并显示出来，后者装备有数据传输部，将便器上的测定部测得的数据传送到数据分析部，并接收数据分析部算出的尿中成分浓度值，数据分析是由设在便器外的主计算机完成。
图13和图14是概略地表示现场分析系统的实施例。
图中所示便器202虽然是西洋式的，但也可是日式的或者是男性小便器。在接受便器202的排尿位置上设置采尿部204，在采尿部204采集的尿被送往设置在便器本体202中的测定部206的测定池。在向测定部206的测定池供给由采尿部204采集的尿的流路中设置向测定池断续供给尿的阀210。在测定部206中设置输送在采尿部采集的尿的测定池、向测定池照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接收透射过测定池的测定光的受光部，测定部206测定对于要测定的尿中各成分所选择的测定波长的吸光度。送往测定部206的尿，通过测定池经阀212向排出管238(参照图17)排出。
在采尿部204和测定部206的测定池中设置洗净部214，在各试样开始测定前，各试样测定结果时等，在预定的时间进行将采尿部204和测定部的测定池洗净的程序。传感器部216检测采尿部204和测定部的测定池的污染情况，当传感器部216检测出采尿部204或测定池的污染达到预先规定的水平以上时，也进行将采尿部204和测定池洗净的程序。采尿部204例如是透明玻璃制成，传感器部备有照射用于检测采尿部的污染情况的测定光的光源部和接收透射过采尿部的测定光、测定吸光度的受光部，由吸光度能判断采尿部的污染情况。测定部206的测定池的传感器部和采尿部一样也可以备有用于检测污染情况的光源部和受光部，或者在测定部也可以利用用于求出尿中成分浓度的光源部和受光部，在尿样没有进入测定池的状态测定测定池本身的吸光度，判断测定池的污染情况。
为了控制采尿部204、测定部206、阀210、212、洗净部214和传感器部216的动作，设置了控制部218。
220是输入输出部，它备有输入姓名、年龄、性别等识别被测定者的数据和其他个人数据以及测定项目的个人数据输入部222，及除由数据分析部226的数据分析产生的检查结果外，还显示测定操作误差等的检查结果输出部224。
数据分析部226由CPU、ROM、RAM等构成，就相应于从个人数据输入部222输入的测定项目的尿中成分，从测定部206输入在数个测定波长的吸光度测定值，根据这些吸光度测定值计算出各尿中成分浓度。所计算出的尿中成分浓度被送到检查结果输出部224输出。
对于现场分析系统来说，采尿部204、测定部206、控制部218和数据分析部226安装在便器本体202中，洗净部214和传感器部216设置在采尿部204和测定部206中。输入输出部220与便器本体202分开设置。
图15和图16是概略地表示主计算机分析系统的实施例的图。
与图13和图14的实施例相比，该实施例的不同点是，数据分析部226a利用外部的主计算机进行数据分析。在测定部206得到的吸光度数据利用数据传送部228、经通信线路230输送到作为数据分析部226a的主计算机中，由个人数据输入部222输入的测定项目等数据也经过通信线路传送到作为数据分析部226a的主计算机中。在数据分析部226a利用多元分析等计算出的数种尿中成分浓度数据经通信线路送往检查结果输出部224输出。
对于主计算机分析系统来说，采尿部204、测定部206、控制部218和数据传送部228安装在便器本体202中。与现场分析系统相同，洗净部214和传感器部216设置在采尿部204和测定部206中，输入输出部220与便器本体202分开设置。数据分析部226a是与便器本体202独立的主计算机。其池的结构与图13和图14的实施例相同。
图17是表示在图13和图14的实施例及图15和图16的实施例中的便器本体202、采尿部204和测定部206的图。在安装于便器本体202上的测定部206中设置流动池232，来自设在便器本体202上的采尿部204的尿经流路送入流动池232中，流过流动池232的尿向排出管238排出。在采尿部204中设置盖203，采尿时，采尿部204洗净时以及在流动池232洗净时，根据来自控制部218的指示打开盖203。在采尿部204中设置有传感器部216a。在从采尿部204至流动池232的流路中设置电磁阀210，从流动池232至排出管238的流路中设置电磁阀212。
为了向流动池232照射测定光而设置了光源部234，为了接受透射过流动池232的测定光而设置了受光部236。光源部234和受光部236是测定流过测定部206内的流动池236的尿样的吸光度的装置，同时也兼任检测流动池236的污染的传感器。
在便器本体202的侧面设置了洗净部214的洗净液槽，在洗净液槽中存有洗净液215，在洗净液槽的下部，经电磁阀217连接洗净液排放管。洗净液排放管的排出口与采尿部204对向设置，当采尿部204的盖203打开时，从洗净液排放管的排出口排出的洗净液流入采尿部204中。在传感器部216a检测到采尿部204已污染时，在测定部206的传感器部检测到流动池232已沾污时，以及在其他情况下为了洗净采尿部204和流动池232时，采尿部204的盖203打开，电磁阀217开启，洗净液流入采尿部204和流动池232。
便器本体202的底部，在垂直面内接有一个蛇行状连通管与排出口238连接，能存留排泄用水205，采尿部204的盖203关闭时，作为通常的便器使用。
在便器本体202的侧部靠近洗净部214设置的开关201是用于启动测定动作的测定开关。
除洗净液215用的洗净部214外，还另外设置了供给通常排泄用水205的机构。
设置在测定部206中的光源部234备有产生要测定波长激光的激光二极管阵列、发光二极管阵列、振荡波长可变的激光装置、或产生连续波长光的灯光源等。在受光部236中，作为检测器而设置了形成CCD的阵列状的光敏器件、光敏器件阵列、或单一的光敏器件等。在光源部234，作为光源使用可变波长的激光装置或连续波长的灯时，来自光源的光路是一个，不需要用于将光混合的光学系统，但在使用激光二极管阵列和发光二极管阵列时，为了将选定波长的测定光置于测定光路中，在光源部234中需要有如图2所示的光学系统。作为在测定部206中设置的流动池232，如图3(A)-(C)所示，使用光程单一或可变的流动池。受光部236中的检测器，可以使用如图4(A)-(C)所示的检测器。使用产生连续波长的灯光源作为光源部234的光源时，在射入尿样前或透过尿样后，必须分光成对于尿中各成分选定的波长。可以使用如图5(A)、(B)所示的分光方法。
按照图18和图19说明图13-17的实施例的动作。
从个人数据输入部输入个人数据和测定项目。根据测定项目确定测定波长，测定项目被传送到测定部206的光源部和数据分析部226、226a中。
按下测定开关201，首先洗净采尿部204和测定池232，通过传感器部216(采尿部204的传感器部216a和测定部206兼用的测定池用传感器部)检查采尿部204和测定池232的污染情况，在确定采尿部204的污染达到预定的水平以上时，显示有故障，再次洗净采尿部204和测定池232。反复洗净直至采尿部204成为可测定状态后，由传感器部216检查测定池232的污染情况，在确定测定池232的污染在预定水平以上时，显示有故障，再反复洗净采尿部204和测定池232，直至测定池232成为可测定的状态。若采尿部204和测定池232同时成为可测定状态，则故障显示消失，表示可以测定。
一旦成为可测定状态，首先进行测定池空白测定。测定池空白测定时，在测定池232是空状态或注入水状态下，测定部206开始测定动作。测定在所选定的数个测定波长的吸光度，使之与从个人数据输入部222，输入的测定项目的尿中成分相对应。测定光从光源部射入测定池中，在由光部接收透过测定池的测定光。此时，测定波长λj从j＝1变化至n，测定透射光量Ioj(j＝1、2……n)。
然后，开始采尿，将尿采集在采尿部204中。然后，关闭阀212，打开阀210，首先计量尿量。如果尿量对于测定来说不够时，就出现有误显示，不进行尿成分测定。
在尿量足够时，关闭阀210，测定与测定池空白测定相同的测定波长即对应于从个人数据输入部222输入的测定项目的尿中成分所选择的数个测定波长的吸光度。此时测定光从光源部射入测定池中，受光部接收透过测定池的测定光。测定波长λj也从j＝1变化至n，测定此时的透射光量Itj(j＝1、2……n)。
数据分析部226、226a根据在测定部206测定的吸光度Ioj和Itj，利用多元分析等数学运算处理进行测定数据分析，求出各成分浓度Ck(k＝1、2……K)。将分析结果在检查结果输出部224输出。然后，洗净采尿部204和测定池232，第一次测定结束。
图15和图16的实施例的动作与图13和图14的实施例的动作不同点只在于，吸光度数据用安装在便器本体202上的数据分析部226完成数据分析还是通过数据传送部228传送到外部的数据分析部226a完成数据分析，其他动作是相同的。
对于尿中含几种成分来说，逐个显示进行测定的结果。
图20至图22是葡萄糖水溶液的测定结果。图20是表示浓度不同的数个试样的光谱图，在5000cm-1附近脱离指示的范围是水的吸收范围。因为是对数个浓度不同的葡萄糖水溶液进行测定，所以显示出数个光谱重叠。由该光谱求出的相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图的结果是图21。图20的光谱是以相关系数为0.1以下的范围作为参照波长范围，根据在这些范围的吸光度值对光谱进行修正。
在尿样的测定成分中含有葡萄糖时，以相关系数的绝对值为0.5以上的波长范围作为测定波长范围。由图21，若以波数表示，测定波长最好是从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、中选择。
图22是表示在4398cm-1测定的葡萄糖浓度与吸光度关系的校准线。从该结果看出，若使用相关系数大的波长范围是能够定量分析的。图22的直线斜率是按照最小二乘法求出的，该直线的斜率是(1)式的吸光系数αKj。
图23至图26是同样地对血红蛋白的测定结果。图23和图24是血红蛋白水溶液的各种浓度的光谱，图25是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图26是表示在10500cm-1的校准线。
从图25可看出，对于血红蛋白，测定波长最好是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择。
图27至图29是以同样方式对自蛋白测定的结果。图27是白蛋白水溶液与各种浓度的光谱，图28是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图29表示在4371cm-1的校准线，从图28可知，对于白蛋白，测定波长最好是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择。
图30至图32是以同样方式对乙酰乙酸锂测定的结果。图30是乙酰乙酸锂水溶液的各种浓度的光谱，图31是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图32表示在5780cm-1的校准线。
由图31可知，对于乙酰乙酸锂水溶液，测定波长最好是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择。
图33至图35是以同样方式对抗坏血酸测定的结果。图33是抗坏血酸水溶液的各种浓度的光谱，图34是其相关系数(吸光度-浓度)的波长分布图，图35表示在4404cm-1的校准线。
由图34可知，对于抗坏血酸，测定波长最好是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择。
图36至图38是以同样方式对肌酸酐测定的结果。图36是肌酸酐水溶液的各种浓度的光谱，图37是其吸光度和浓度的相关系数，图38表示在4370cm-1的校准线。
由图37可知，对于肌酸酐，测定波长最好是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择。
图39至图41是以同样方式对氯化钠测定的结果。图39是氯化钠水溶液的各种浓度的光谱，图40是其吸光度-浓度的相关系数，图41表示在6645cm-1的校准线。
由图40可知，对于氯化钠，测定波长最好是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择。
图42至图44是以同样方式对亚硝酸钠测定的结果。图42是亚硝酸钠水溶液的各种浓度的光谱，图43是其吸光度和浓度的相关系数，图44表示在6766cm-1的校准线。
由图43可知，对于亚硝酸钠，测定波长最好是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
权利要求
1. 同时定量分析数种尿中成分的测定方法，包括以下步骤对尿样照射可见光或近红外光；从含有要测定的数种尿中成分的各个单成分的水溶液的可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值为0.5以上的波长中，每个成分选择一种测定波长，测定所选择的各个测定波长的吸光度；根据在这些测定波长的吸光度，利用多变量回归分析法同时定量分析上述数种尿中成分。
2. 权利要求1所述的测定方法，其特征在于，每种成分的测定波长是从关于各个成分的浓度和吸光度间的相关系数的绝对值为0.9以上的波长中选择；
3. 权利要求1所述的测定方法，其特征在于，各尿中成分的测定波长，应避开对水具有强吸收的波长范围，从对水透射率高的25000-5280cm-1或4980-4000cm-1的波长范围中选择；
4. 权利要求3所述的测定方法，其特征在于，要测定的尿中成分包括葡萄糖、血红蛋白、白蛋白、乙酰乙酸锂、抗坏血酸、肌酸酐、氯化钠和亚硝酸钠中的数种，各成分的测定波长以波数表示，对于葡萄糖是从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中选择；对于血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择；对于白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择；对于乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择；对于抗环血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择；对于肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择；对于氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择；对于亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
5. 尿中成分测定装置，它具有采集尿液的采尿部本体(101、101a、101b、101c)；用于测定对于要测定的尿中各个成分选定的测定波长的吸光度的测定部(102、102a、102b、102c)，该测定部包括向上述采尿部本体(101、101a、101b、101c)所采集的尿中导入可见或近红外波长范围的测定光的光源部和接收透射过尿的测定光的受光部；根据上述测定部得到的在数个测定波长的吸光度测定值算出数种尿中成分浓度的运算处理部(103)。
6. 权利要求5所述的尿中成分测定装置，其特征在于，还备有探头，该探头的顶端具有保持给定间隔、相对配置的送光端(107)和受光端(108)，备有向上述送光端(107)传导测定光的送光侧导光路(105)和传导射入上述受光端(108)的测定光的受光侧导光路(106)，上述顶端浸入采尿部本体(101a)内的尿中，上述两导光路(105、106)的基端位于采尿部本体(101a)的外部；在上述测定部(102a)中，所述光源部被配置成可以向上述探头的送光侧导光路(105)的基端部导入测定光，所述受光部被配置成可以接收由上述探头的受光侧导光路(106)传导过来的测定光。
7. 权利要求5所述的尿中成分测定装置，其特征在于，上述采尿部本体(101b)备有与采尿部(101b)内部连通并从采尿部本体(101b)伸出的，具有给定光程的测定池(110)；上述测定部(102b)具有设置上述测定池(110)的测定池设置部；上述光源部(111)设置成可以向在该测定池设置部中设置的上述测定池(110)照射测定光；上述受光部(112)设置成可以接收透过上述测定池(110)的测定光。
8. 权利要求7所述的尿中成分测定装置，其特征在于，将采尿口朝上放置上述采尿部本体(101b)时，在与该采尿口相反的一侧的采尿部本体端部，上述测定池(110)安装在采尿部本体(101b)上，在水平面内向采尿部本体的该端部方向伸出。
9. 权利要求7所述的测定装置，其特征在于，上述测定部(102b)还备有用光学或机械方式测知在测定池设置部中已设置上述测定池(110)的传感器部(113b)，上述测定部(102b)根据该传感器部(113b)测知上述测定池(110)的检测信号开始工作。
10. 权利要求5所述的测定装置，其特征在于，上述采尿部本体(101c)备有从采尿部本体(101c)伸出的可开闭的尿排出嘴(114)；上述测定部(102c)在接受从上述嘴(114)排出的尿的位置上有测定池(115)；上述光源部(111)被设置成可以向测定池(115)照射测定光；上述受光部(112)被设置成可以接收透射过测定池(115)的测定光。
11. 权利要求10所述的测定装置，其特征在于，上述嘴(114)是利用电磁阀(114a)开闭的电磁嘴；上述测定部(102c)还备有用光学或机械方式检知上述嘴(114)已在上述测定部(102c)的规定位置上设置就位的传感器部(113c)；上述电磁阀(114a)根据上述传感器部(113c)检知上述嘴(114)的检测信号以一定时间打开。
12. 权利要求10所述的尿中成分测定装置，其特征在于，采尿口朝上放置上述采尿部本体(101c)时，在与采尿口相反一侧的采尿部本体的端部，将上述嘴(114)安装在上述采尿部本体(101c)上，在水平面内向采尿部本体的该端方向伸出。
13. 权利要求5所述的尿中成分测定装置，其特征在于，在上述测定部(102、102a、102b、102c)的测定波长是从含有要测定的数种尿中成分的各个单成分的水溶液在可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值为0.5以上、最好是0.9以上的波长中每个成分选择一种波长；上述运算处理部(103)根据这些测定波长的吸光度，利用多变量回归分析法同时定量分析上述数种尿中成分。
14. 权利要求13所述的尿中成分测定装置，其特征在于，要测定的尿中成分包括葡萄糖、血红蛋白、白蛋白、乙酰乙酸锂、抗坏血酸、肌酸酐、氯化钠和亚硝酸钠中的数种，各成分的测定波长以波数表示，对于葡萄糖是从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中选择；对于血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择；对于白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1或4230-4070cm-1中选择；对于乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择；对于抗环血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择；对于肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择；对于氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择；对于亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
15. 便器，它具有便器本体(202)；在上述便器本体(202)内设在接收尿的位置处的采尿部(204)；测定对于所要测定的尿中各个成分选择的测定波长的吸光度有测定部(206)，该测定部包括上述采尿部(204)采集的尿被送入的测定池(232)、向上述测定池(232)照射可见或近红外波长范围的测定光的光源部(234)以及接收透过上述测定池(232)的测定光的受光部(236)；根据由上述测定部(206)得到的数个测定波长的吸光度测定值算出数种尿中成分的数据分析部(226、226a)；输入输出部，包括输入测定工作所需要的数据的数据输入部(222)和输出由上述数据分析部(226、226a)得到的数据分析结果的检查结果输出部(224)。
16. 权利要求15所述的便器，其特征在于，上述数据分析部(226)安装在上述便器本体(202)上。
17. 权利要求15所述的便器，其中，上述数据分析部(226)是与上述便器本体(202)独立的计算机；在上述测定部(206)和上述数据分析部(226a)之间传输数据的数据传输部(228)安装在上述便器本体(202)上。
18. 权利要求15所述的便器，其特征在于，在上述采尿部(204)上设置有洗净机构(214)。
19. 权利要求18所述的便器，其特征在于，在上述采尿部(204)上设置有检查污染情况的传感器部(216)，在确定上述采尿部(204)的污染达到设定值以上时，就启动上述洗净机构(214)。
20. 权利要求15所述的便器，其特征在于，在上述测定池(232)上设置了洗净机构(214)。
21. 权利要求20所述的便器，其特征在于，在上述测定池(232)上设置了检查污染情况的传感器部(206)，在确定上述测定池(232)的污染达到设定值以上时，就启动上述洗净机构(214)。
22. 权利要求15所述的便器，其特征在于，在上述测定部(206)中的测定波长是从含有要测定的数种尿中成分的各个单成分的水溶液在可见或近红外波长范围的浓度和吸光度间的相关系数绝对值为0.5以上、最好是0.9以上的波长中选择，每个成分选一种波长；上述数据分析部(226、226a)根据这些测定波长的吸光度，利用多变量回归分析法同时定量分析上述数种尿中成分。
23. 权利要求22所述的便器，其特征在于，要测定的尿中成分包括葡萄糖、血红蛋白、白蛋白、乙酰乙酸锂、抗坏血酸、肌酸酐、氯化钠和亚硝酸钠中的数种，各成分的测定波长以波数表示，对于葡萄糖是从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中选择；对血红蛋白是从25000-7250cm-1、7220-6430cm-1、6190-5690cm-1、5660-5280cm-1或4900-4080cm-1中选择；对于白蛋白是从7280-6350cm-1、5910-5880cm-1、5790-5740cm-1、5630-5300cm-1、4900-4720cm-1、4670-4280cm-1、或4230-4070cm-1中选择；对于乙酰乙酸锂是从8490-6360cm-1、6040-5610cm-1、5430-5300cm-1、4900-4760cm-1、4680-4510cm-1或4470-4320cm-1中选择；对于抗环血酸是从7270-6520cm-1、6430-5290cm-1、4950-4860cm-1或4810-4090cm-1中选择；对于肌酸酐是从9370-5870cm-1、5810-5280cm-1、4980-4730cm-1、4690-4320cm-1或4290-4090cm-1中选择；对于氯化钠是从7640-5280cm-1或4980-4080cm-1中选择；对于亚硝酸钠是从8680-5300cm-1、4980-4210cm-1或4160-4100cm-1中选择。
全文摘要
采尿部(101b)的端部带有与其内部连通且伸出其外部的测定池(110)。测定部(102b)具有由测定池(110)照射可见或近红外波长范围测定光的光源部(111)和接收透过测定池(111)的测定光的受光部(112)，测定对要测定的尿中各成分所选择的测定波长的吸光度。测定池(110)上设置检知该测定池的传感器部(113b)，根据传感器部(113b)检知测定池(110)的信号，测定部(102b)开始测定动作。使用者即使躺在床上也能进行尿检查。
文档编号G01N33/483GK1118068SQ9510247
公开日1996年3月6日 申请日期1995年3月3日 优先权日1994年3月4日
发明者芦边惠美, 佐仓武司, 上野山晴三, 徐可欣, 久保博子 申请人:株式会社京都第一科学
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