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JP4507373B2 - Urinalysis device - Google Patents

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JP4507373B2
JP4507373B2 JP2000272803A JP2000272803A JP4507373B2 JP 4507373 B2 JP4507373 B2 JP 4507373B2 JP 2000272803 A JP2000272803 A JP 2000272803A JP 2000272803 A JP2000272803 A JP 2000272803A JP 4507373 B2 JP4507373 B2 JP 4507373B2
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JP
Japan
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urine
optical rotation
rotation angle
optical
light
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匡 三木
博久 今井
実紀 上田
寿明 宮地
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人をはじめとする動物から採取した尿中のグルコース濃度である尿糖値などの尿中成分の測定方法および測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
尿糖値などの尿中成分の濃度は、健康状態の一部を反映している。そこで、容易にこれらを測定する方法が求められている。
【0003】
従来、尿検査は、糖、蛋白質等、個々の検査項目に応じた試薬を含浸した試験紙を尿に浸し、これの呈色反応を分光測定機等によって観測することにより行われていた。この方法によると、1回の検査項目ごとに新たな試験紙が必要であるため、ランニングコストが高く、さらに省力化のための自動化にも限界がある。
【0004】
すなわち、試験紙が家庭において使用される場合は、素人に試験紙の設定及び交換を要求することになる。この作業が、比較的嫌われることが、尿検査装置の家庭への普及を妨げていると考えられていた。
【0005】
これに対して、試験紙など消耗品を必要としない尿検査方法が提案されている。この尿検査方法では、尿中の代表的な糖成分であるグルコースが旋光度を示すのに着目して、尿の旋光度を測定する原理によって、尿中のグルコース濃度を求めている。
【0006】
この原理によると、旋光性物質を含む液体に光を伝播させると、旋光性物資の濃度に対して光の偏光方向が回転する。すなわち、(式1)が満たされる。
【0007】
A=L×α×C (式1)
但し、L:測定光路長
A:旋光度[度]
α:旋光性物質の比旋光度
C:物質濃度
例えば濃度が100mg/dlのグルコース水溶液中を波長589nmの光が100mm伝播すると、光の偏光方向は約0.05度回転する。
【0008】
次に、液体中に旋光性物質がN種類含まれる場合には、(式2)のようになる。
【0009】
A=L×(α1×C1+α2×C2+・・・・+αN×CN) (式2)
但し、L:測定光路長
A:旋光度[度]
αn:物質n(但し、nは1〜Nの自然数)の比旋光度
Cn:物質nの濃度
(式2)より明らかなように、例えば、尿の場合には、得られた旋光度にグルコースにより発現する旋光角度と蛋白質等のグルコース以外の旋光性物質によりは告げんする旋光角度の和が含まれる。
【0010】
尿中に排泄されうる糖以外の代表的な旋光性物質としては、蛋白質の一種であるアルブミンや、アミノ酸の一種であるヒスチジン等がある。通常、アルブミンの尿中への排泄量は、グルコースより更に少なく、およそ6mg/dl以下である。一般には、従来の尿糖値の測定結果は、50〜100mg/dlごとに区切った−、±、+などの区画表示記号で報知する場合が一般的であり、こうした糖以外の旋光性物質による旋光は、通常の排泄濃度では、この区画表示にはズレを及ぼさない場合がほとんどである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、腎臓疾患を有する患者の尿アルブミン値は、100mg/dl以上、すなわち通常値に対して10倍以上になることもある。また、ヒスチジンも通常は数mg/dl以下であるが、一部の代謝疾患や肉類などの過剰摂取により尿中へ多量に排泄される場合がある。こうしたアルブミンやヒスチジンなどの尿中への異常排泄時には、判定精度が落ちて尿糖値の区画表示にズレを起こす場合がある。
【0012】
このような糖以外の旋光性物質による旋光の発現を補正する方式としては、比旋光度が伝播させる光の波長ごとに異なることを利用して、複数の波長における旋光角度を測定し、測定した波長ごとに(式2)に相当する連立方程式を立てて、これらを解くことによって各旋光性物質の濃度を算出する多波長式(例えば特開平9−138231号公報)や、加熱した場合の濁り具合を光の散乱や透過光量の減衰度合いで検出して蛋白質濃度に換算し計測した旋光角度から差し引く加熱式(例えば特開平10−142223号公報)などが提案されている。
【0013】
しかし、これらの方法では複数の波長を照射させるための複数の光源や光学部品、加熱に要するヒータなどの追加部品が必要となる課題がある。
【0014】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、簡単な構成で尿中への旋光性物質の異常な排泄を判断して、判定結果を無効とすることにより尿糖値の判定精度を向上させた尿検査装置を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、尿中の糖成分により発現される旋光角度方向を正値とした場合に、前記尿中の旋光性物質の平均濃度で発現する旋光角度の合算値として算出した旋光角度を閾値として予め設定し、前記尿中を伝播した際に生じた旋光角度が前記閾値以下となる場合に、該測定結果を無効とする判定機構を設けたものである。上記判定機構によって、代謝疾患や、疲労時や食事内容による一時的な尿中への異常排泄による尿糖値の判定精度を向上させることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項1の発明は、尿中の糖成分により発現される旋光角度方向を正値とした場合に、前記尿中の旋光性物質の平均濃度で発現する旋光角度の合算値として算出した旋光角度を閾値として予め設定し、前記尿中を伝播した際に生じた旋光角度が前記閾値以下となる場合に、該測定結果を無効とする判定機構を設けたものである。上記判定機構によって、代謝疾患や、疲労時や食事内容による一時的な尿中への異常排泄による尿糖値の判定精度を向上させることができる。
【0018】
また請求項3の発明は、男女、年齢、体格などの個人差により予め決めた閾値を変更することにより、個人差に応じて最適な判定ができるようにしたものである。
【0019】
また請求項4の発明は、伝播させる光の波長として、糖とそれ以外の旋光性物質の比旋光度の差が比較的大きく、かつ汎用のレーザ光源を適用できる900nm以下の波長を選ぶことにより、より判定の精度を向上させ、かつ商業上でもメリットのある構成が実現できるようにしたものである。
【0020】
請求項5の発明は、旋光角度の測定を、磁気的零位法で構成したものので、組立誤差が生じにくい。
【0021】
請求項6の発明は、旋光角度の測定を、光学的零位法で構成したもので、より小型化を図ることができる。
【0022】
請求項7の発明は、報知手段を設け、判定結果を無効とした場合に、前記報知手段により再測定を促すようにしたもので、より判定精度を向上できる。
【0023】
【実施例】
以下本発明の実施例について図1から図4を参照して説明する。
【0024】
(実施例1)
実施例1を図1から図3を参照して説明する。図1の1は、尿検査装置全体を制御する制御手段でマイコンやその周辺回路から構成する。また2は、判定結果を報知する、例えば液晶表示板やユーザが検査の開始を指示するスイッチなどを備えた報知手段、3はレーザ光源などの光学部品や発光回路等からなる発光手段、4は試料となる尿を貯える尿溜め部、5はフォトダイオードなどの光学部品や受光回路等からなる受光手段、6は旋光角度検出手段である。
【0025】
図3は、図1の尿検査装置を、磁気的零位法で構成する場合のブロック図である。図3の31〜33は破線3で囲んだ発光手段3の構成要素を示す一例であり、31はレーザ光源、33はレーザ光源31を点灯させる発光回路、32はレーザ光源31から光の成分の内、特定方向の偏光成分のみを通過させる偏光フィルタであり、ここでは垂直方向の偏光成分を通過させるように配置する。図3の51〜54は破線で囲んだ発光手段5の構成要素を示す一例であり、51は尿を伝播した光を受光するフォトダイオード、52は特定の偏光方向の成分のみを通過させる検光フィルタであり、発光手段3内の偏光フィルタ32と互いに直交した水平方向の偏光成分のみ通過するように配置する。54は尿溜め部4の尿を伝播した光に磁場を印加するファラデーコイルであり、例えば空心材にエナメル線を巻き、内部に水などの媒質をガラス板などで封入して構成する。53はフォトダイオード51の光量に応じた信号出力を電圧値に変換および増幅して制御手段1に入力する受光回路である。
【0026】
61はファラデーコイル54に流す電流量を調整して印加する磁場強度を変える電流回路であり、本実施例では、以下に説明する動作で旋光角度を検出する。
【0027】
媒質中に光を伝播させ、その伝播方向に磁場を印加すると、光の偏光方向が伝播に従って回転する。この現象を光ファラデー効果と呼んでいる。この光ファラデー効果は、(式3)で表される。
【0028】
a=V×H×L (式3)
ここで、
a:偏光方向の回転角度[度]
V:媒質のベルデ定数[度/A]
H:磁場[A/m]
L:伝播距離[m]
(式3)の磁場Hは、ファラデーコイルのエナメル線の巻き数nと、電流回路61がファラデーコイル54に流す電流量Iの積(n×I)に比例する。従って、電流量Iを変化させて(式3)で示す光ファラデー効果により発現する旋光角度aを変化させると、この旋光角度aと(式2)に示す尿中の旋光性物質によって発現する旋光角度Aとが丁度キャンセルしあった場合に、受光回路53の受光量が最小となる消光点が現れる。この消光点での電流量Iから旋光角度Aが算出できるものである。
【0029】
以上の磁気的零位法により測定された旋光角度Aは、糖以外の旋光性物質が存在する場合には、(式2)に示したとおり、各旋光物質により発現した旋光角度の和となっている。今、旋光性物質として、糖としてのグルコースと蛋白質としてのアルブミンだけが存在する場合を考える。グルコースの比旋光度をαg、アルブミンの旋光角度―αa(αaは正値)とすると、(式2)は(式4)のように簡略化して書き換えることができる。
【0030】
A=L×(αg×Cg−αa×Ca) (式4)
従って、(式4)での旋光角度Aが負値となるのは、グルコース濃度Cgよりもアルブミン濃度Caが多量に尿中に排泄されているケースであると考えられ、つまり、糖以外の旋光性物質が異常に尿中に排泄されており、尿糖値を算出するには不適なケースと判定できるものである。
【0031】
一例として図2にある母集団で実際に尿検査を行った場合の尿蛋白質と尿糖の検査結果を示しており、縦左端欄は、尿糖濃度の区分を示しており、(−)(±)などの記号は区画表示記号、100〜249などの数字は該区画の濃度範囲でありmg/dl単位、中央値はこの濃度範囲の中央の濃度を代表値として示している。また横上端欄は同じく尿蛋白質濃度の区分を表している。図中の、実線または破線で囲んだ領域A〜領域Cに記した数字(%)は、本母集団での全人数に対する人数比率である。領域Aは、尿糖値が陰性とされる区画の領域であり、領域BおよびCは尿糖値が陽性とされる区画の領域である。この内、区画Cは一例として、糖の比旋光度αgと蛋白質の比旋光度αaを等しいとして、単純に尿糖濃度Cgおよび尿蛋白質濃度Caを各区画の中央値として、(式4)に当てはめて計算すれば、旋光角度Aは負値となり尿糖が検出されない陰性であるとして判定されるケースが考えられる領域である。しかし、本実施例では、旋光角度Aは負値となることから、この領域Cを蛋白質が異常に排泄されていると判定して測定結果を廃棄することにより、こうしたケースでの尿糖濃度の区画表示のズレを低減できるものである。
【0032】
最後に、以上の事項に基づいて図3を用いて動作を説明する。尿溜り部4に尿が充填され、ユーザの指示により尿糖検査が開始されると、制御手段1は、発光回路33によりレーザ光源31を点灯する。レーザ光源31からの光は、偏光フィルタ32を通過して垂直偏光方向の成分のみが伝播する。この光は尿溜り部4内を伝播し、ファラデーコイル54内を伝播し、検光フィルタ52を通過して、フォトダイオード51に入射し、この際の光量を受光回路53で電圧値に変換して制御手段51に入力する。この時、検光フィルタ52は尿内の旋光性物質による旋光により発現した水平偏光成分のみを通過させる。
【0033】
制御手段1では、電流回路61によりファラデーコイル51に流す電流を変化させ、受光回路53での受光量が最小となる消光点を検出し、この時点の電流量から、尿を伝播する際に発現する旋光角度Aを算出する。次に、制御手段1は、算出した旋光角度Aが正値か負値かどうかを判定し、負値の場合には尿中に異常に蛋白質などの糖以外の旋光性物質が異常に排泄されている旨を報知して、この算出結果を破棄し、正値の場合は(式1)に従って糖濃度Cgを算出し、0〜100mg/dlは(−)、100〜150mg/dlは(±)、150〜300mg/dl(+)といった区画表示記号に変換して、報知手段2に表示する。
【0034】
なお、本実施例では、尿中に蛋白質などの異常排泄を判断する閾値を正値か負値に分ける方法で説明したが、平均的な蛋白質やアミノ酸や糖などの尿への平均排泄濃度を(式2)に当てはめて、平均的な尿中成分で発現する平均旋光角度Amを算出し、この値を閾値としてAmより大きいか小さいかを判定する方法も有効である。
【0035】
また、これらの各平均排泄濃度は、男女や年齢などの個人差でも異なる事が知られており、検査に先立って入力キーなどでこうした個人差情報を入力してもらい、最適な閾値を使って判定する方法は更に有効である。
【0036】
更に、各旋光性物質の比旋光度αは、波長により異なる波長特性を持っていることが知られている。図2の説明では糖の比旋光度αgと蛋白質の比旋光度αaがほぼ等しいケースを計算例として説明したが、αaがαgよりも十分大きくなる900nm以下の波長のレーザ光源を使用すれば、汎用用途のレーザ光源を適用できる上、旋光角度Aが負値となるための尿蛋白濃度の下限が下げられ、より判定感度を改善する上で有効である。
【0037】
なお、この磁気的雰位法は、組立誤差が生じにくい効果を有するものである。
【0038】
(実施例2)
実施例2の発明を図4を参照して説明する。本実施例は、旋光角度Aを検出するための構成が実施例1と異なるものであり、その他の動作は実施例1と同様にできうるものである。
【0039】
図4は、図1の尿検査装置を、光学的零位法で構成する場合のブロック図である。図4の31〜33は破線3で囲んだ発光手段3の構成要素を示す一例であり、31はレーザ光源、33はレーザ光源31を点灯させる発光回路、32はレーザ光源31から光の成分の内、特定方向の偏光成分のみを通過させる偏光フィルタであり、ここでは垂直方向の偏光成分を通過させるように配置する。図4の51、53、55は破線で囲んだ発光手段5の構成要素を示す一例であり、51は尿を伝播した光を受光するフォトダイオード、55は特定の偏光方向の成分のみを通過させる検光フィルタを回転可能なように構成した回転検光フィルタであり、通過させる偏光方向が、発光手段3内の偏光フィルタ23と互いに直交するような初期位置に配置する。53はフォトダイオード51の光量に応じた信号出力を電圧値に変換および増幅して制御手段1に入力する受光回路である。
【0040】
62は、回転検光フィルタ55を回転させ、その際の回転角度を検出して制御手段1に入力するエンコーダ部を備えたモータ回路である。
【0041】
以下に、図4の動作を説明する。尿溜り部4に尿が充填され、ユーザの指示により尿検査が開始されると、制御手段1は、発光回路33によりレーザ光源31を点灯する。レーザ光源31からの光は、偏光フィルタ32を通過して垂直偏光方向の成分のみが伝播する。この光は尿溜り部4内を伝播し、回転検光フィルタ55を通過してフォトダイオード51に入射し、この際の光量を受光回路53により電圧値に変換して制御手段1に入力する。制御手段1は、モータ回路62により回転検光フィルタ55を回転させ、受光回路53での受光量が最小となる消光点を検出し、この時点の回転角度をモータ回路62から入力する。本実施例の光学的零位法の構成では、つまり、この時点の回転角度が、尿を通過する際に発現された旋光角度Aと一致していることになる。
【0042】
本実施例では、小型化を図ることができる光学的零位法の構成で旋光角度Aを検出するものであり、これ以降の動作は、実施例1と同様にできうるものである。
【0043】
なお、実施例1、2において、判定結果を無効とした場合に、報知手段に再測定を促す旨を報知し、再測地を促す時期を安静時、食後一定時間、空腹時などとしてもよい。これにより、判定精度と使い勝手が向上する。
【0044】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、請求項1の発明によれば、尿中を伝播した際に生じた旋光角度Aが、予め設定した閾値以下または負値となる場合に、該測定結果を無効判定機構を設けたものである。この判定機能によって、代謝疾患や、疲労時や食事内容による一時的な尿中への異常排泄による尿糖値の判定結果を向上させることができる。
【0045】
また、請求項2の発明のように、予め設定した閾値として、尿中の旋光性物質の平均濃度で発現する旋光角度の合算値として算出した旋光角度とすることにより、平均的な成分の尿との差が検出されやすくなり、判定の精度をより向上できる。
【0046】
また、請求項3の発明のように、男女、年齢、体格などの個人差により予め設定した閾値を変更することにより、個人差に応じて最適な判定ができることとなる。
【0047】
また、請求項4の発明のように、伝播させる光の波長として、旋光性物質の旋光度が比較的大きく、かつ汎用のレーザ光源を適用できる900nm以下の波長を選ぶことにより、より閾値判定の精度を向上させ、かつ商業上でもメリットのある構成が実現できる。
【0048】
また、請求項5の発明によれば、旋光角度の測定を、磁気的零位法で構成したことにより、組立誤差が生じにくい。
【0049】
また、請求項6の発明によれば、旋光角度の測定を、光学的零位法で構成したことにより、小型化を図ることができる。
【0050】
また、請求項7の発明によれば、報知手段を設け、判定結果を無効とした場合に、前記報知手段により再測定を促すようにしたことにより、判定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の尿糖検査装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施例1における尿成分判定結果の一例を示す図
【図3】本発明の実施例1の尿糖検査装置の磁気的零位法での構成を示すブロック図
【図4】本発明の実施例2の尿糖検査装置の光学的零位法での構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 制御手段
2 報知手段
3 発光手段
4 尿溜り部
5 受光手段
6 旋光角度検出手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a urine component such as a urine sugar value which is a glucose concentration in urine collected from animals including humans.
[0002]
[Prior art]
The concentration of urinary components such as urine sugar value reflects part of the health condition. Therefore, a method for easily measuring these is required.
[0003]
Conventionally, a urine test has been performed by immersing a test paper impregnated with a reagent corresponding to each test item such as sugar and protein in urine and observing the color reaction of the test paper with a spectrophotometer or the like. According to this method, since a new test paper is required for each inspection item, the running cost is high, and there is a limit to automation for labor saving.
[0004]
That is, when the test paper is used at home, the amateur is required to set and replace the test paper. This relatively disliked work was thought to have hindered the spread of urinalysis devices to homes.
[0005]
On the other hand, a urine test method that does not require consumables such as test paper has been proposed. In this urinalysis method, focusing on the fact that glucose, which is a typical sugar component in urine, shows the optical rotation, the glucose concentration in urine is determined by the principle of measuring the optical rotation of urine.
[0006]
According to this principle, when light is propagated to a liquid containing an optical rotatory substance, the polarization direction of the light rotates with respect to the concentration of the optical rotatory material. That is, (Equation 1) is satisfied.
[0007]
A = L × α × C (Formula 1)
However, L: Measurement optical path length A: Optical rotation [degree]
α: Specific rotation of the optical rotatory substance C: Substance concentration For example, when light having a wavelength of 589 nm propagates 100 mm in an aqueous glucose solution having a concentration of 100 mg / dl, the polarization direction of the light rotates about 0.05 degree.
[0008]
Next, when N types of optically rotatory substances are contained in the liquid, (Formula 2) is obtained.
[0009]
A = L × (α1 × C1 + α2 × C2 +... + ΑN × CN) (Formula 2)
However, L: Measurement optical path length A: Optical rotation [degree]
αn: Specific rotation of substance n (where n is a natural number of 1 to N) Cn: As apparent from the concentration of substance n (formula 2), for example, in the case of urine, the obtained optical rotation is converted to glucose Depending on the optical rotation angle expressed by, and the optical rotatory substance other than glucose such as protein, the sum of the optical rotation angle is included.
[0010]
Typical optical rotatory substances other than sugar that can be excreted in urine include albumin, which is a kind of protein, and histidine, which is a kind of amino acid. Usually, the excretion amount of albumin into urine is smaller than glucose and is approximately 6 mg / dl or less. In general, the measurement result of the conventional urine sugar value is generally notified by a partition indication symbol such as −, ±, + divided every 50 to 100 mg / dl. In most cases, optical rotation does not deviate from this section display at normal excretion concentrations.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the urinary albumin level of patients with kidney disease may be 100 mg / dl or more, that is, 10 times or more than the normal value. In addition, histidine is usually several mg / dl or less, but may be excreted in the urine in large quantities due to excessive intake of some metabolic diseases and meat. When abnormal excretion of albumin, histidine or the like into the urine, the determination accuracy may be reduced, and the urine sugar value may be displayed in a different manner.
[0012]
As a method for correcting the expression of optical rotation by such an optical rotatory substance other than sugar, the optical rotation angle at a plurality of wavelengths was measured and measured by utilizing the fact that the specific optical rotation differs for each wavelength of light propagating. Establish simultaneous equations corresponding to (Equation 2) for each wavelength and solve them to calculate the concentration of each optically rotatory substance (for example, JP-A-9-138231), or turbidity when heated There has been proposed a heating method (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-142223) that detects the condition by the degree of light scattering and the degree of attenuation of the amount of transmitted light and subtracts it from the measured optical rotation angle.
[0013]
However, these methods have a problem that additional components such as a plurality of light sources and optical components for irradiating a plurality of wavelengths and a heater required for heating are required.
[0014]
The present invention solves such a conventional problem, and determines the urinary sugar level determination accuracy by determining abnormal excretion of the optical rotatory substance in urine with a simple configuration and invalidating the determination result. It is an object of the present invention to provide a urinalysis apparatus with improved performance.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a total value of optical rotation angles expressed at an average concentration of the optical rotatory substance in the urine when the optical rotation angle direction expressed by the urinary sugar component is a positive value. the calculated optical rotation angle preset as a threshold value, if the optical rotation angle occurring when propagating the urine is the threshold value hereinafter, is provided with a determination mechanism to invalidate the measurement results. By the above determination mechanism, it is possible to improve the determination accuracy of the urine sugar value due to metabolic diseases, fatigue, or temporary abnormal excretion in the urine due to meal contents.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is based on the optical rotation angle expressed by the average concentration of the optical rotatory substance in the urine when the optical rotation angle direction expressed by the sugar component in urine is a positive value. of preset the optical rotation angle calculated as the threshold as a sum, which optical rotation angle occurring when propagating the urinary when the said threshold value hereinafter, is provided a determination mechanism to invalidate the measurement results It is. By the above determination mechanism, it is possible to improve the determination accuracy of the urine sugar value due to metabolic diseases, fatigue, or temporary abnormal excretion in the urine due to meal contents.
[0018]
Further, the invention of claim 3 is configured such that an optimum determination can be made according to individual differences by changing a predetermined threshold according to individual differences such as sex, age, and physique.
[0019]
In the invention of claim 4, the wavelength of light to be propagated is selected by selecting a wavelength of 900 nm or less that has a relatively large difference in specific rotation between sugar and other optical rotatory substances and that can be applied to a general-purpose laser light source. Thus, the accuracy of determination is further improved, and a configuration that is commercially advantageous can be realized.
[0020]
In the invention of claim 5, since the optical rotation angle is measured by the magnetic zero method, an assembly error hardly occurs.
[0021]
In the invention of claim 6, the optical rotation angle is measured by the optical null method, and the size can be further reduced.
[0022]
According to the seventh aspect of the present invention, when the notification means is provided and the determination result is invalidated, the notification means prompts remeasurement, and the determination accuracy can be further improved.
[0023]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0024]
Example 1
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Reference numeral 1 in FIG. 1 is a control means for controlling the entire urinalysis apparatus, and is composed of a microcomputer and its peripheral circuits. Also, 2 is a notification means for notifying the determination result, for example, a liquid crystal display board or a notification means provided with a switch for instructing the start of inspection by the user, 3 is a light emitting means comprising an optical component such as a laser light source, a light emitting circuit, etc. A urine reservoir for storing urine as a sample, 5 is a light receiving means including optical parts such as a photodiode, a light receiving circuit, and the like, and 6 is an optical rotation angle detecting means.
[0025]
FIG. 3 is a block diagram when the urine test apparatus of FIG. 1 is configured by the magnetic zero method. In FIG. 3, 31 to 33 are examples showing components of the light emitting means 3 surrounded by a broken line 3, 31 is a laser light source, 33 is a light emitting circuit for lighting the laser light source 31, and 32 is a component of light from the laser light source 31. Among them, a polarizing filter that allows only a polarized component in a specific direction to pass therethrough, and is here arranged to pass a polarized component in a vertical direction. In FIG. 3, 51 to 54 are examples showing components of the light emitting means 5 surrounded by a broken line, 51 is a photodiode that receives light propagated through urine, and 52 is a light analyzer that passes only a component in a specific polarization direction. It is a filter and is arranged so as to pass only the polarization components in the horizontal direction orthogonal to the polarization filter 32 in the light emitting means 3. Reference numeral 54 denotes a Faraday coil that applies a magnetic field to the light propagated through the urine in the urine reservoir 4 and is formed by, for example, winding an enamel wire around an air core material and enclosing a medium such as water with a glass plate or the like. A light receiving circuit 53 converts a signal output corresponding to the light amount of the photodiode 51 into a voltage value, amplifies the signal output, and inputs the voltage value to the control means 1.
[0026]
Reference numeral 61 denotes a current circuit that changes the intensity of the magnetic field applied by adjusting the amount of current flowing through the Faraday coil 54. In this embodiment, the optical rotation angle is detected by the operation described below.
[0027]
When light is propagated in a medium and a magnetic field is applied in the propagation direction, the polarization direction of the light rotates according to the propagation. This phenomenon is called the optical Faraday effect. This optical Faraday effect is expressed by (Equation 3).
[0028]
a = V × H × L (Formula 3)
here,
a: Polarization direction rotation angle [degree]
V: Verde constant of the medium [degree / A]
H: Magnetic field [A / m]
L: Propagation distance [m]
The magnetic field H of (Equation 3) is proportional to the product (n × I) of the number of turns of the enamel wire of the Faraday coil and the amount of current I that the current circuit 61 passes through the Faraday coil 54. Therefore, when the current amount I is changed and the optical rotation angle a expressed by the optical Faraday effect shown in (Expression 3) is changed, the optical rotation expressed by the optical rotation angle a and the optical rotatory substance in urine shown in (Expression 2). When the angle A is just canceled, an extinction point at which the amount of light received by the light receiving circuit 53 is minimized appears. The optical rotation angle A can be calculated from the current amount I at this extinction point.
[0029]
The optical rotation angle A measured by the above magnetic zero method is the sum of the optical rotation angles expressed by each optical rotatory substance as shown in (Formula 2) when an optical rotatory substance other than sugar exists. ing. Consider a case where only glucose as a sugar and albumin as a protein are present as optical rotatory substances. When the specific rotation of glucose is αg and the rotation angle of albumin is −αa (αa is a positive value), (Expression 2) can be simplified and rewritten as (Expression 4).
[0030]
A = L × (αg × Cg−αa × Ca) (Formula 4)
Therefore, it is considered that the optical rotation angle A in (Equation 4) has a negative value is a case where the albumin concentration Ca is excreted in the urine more than the glucose concentration Cg. The substance is abnormally excreted in the urine, and it can be determined that the case is inappropriate for calculating the urine sugar value.
[0031]
As an example, the urine protein and urine sugar test results when the urine test is actually performed in the population shown in FIG. 2 are shown, and the vertical left end column shows the urine sugar concentration category, and (−) ( Symbols such as ±) are compartment display symbols, numbers such as 100 to 249 are concentration ranges of the compartments in mg / dl units, and the median indicates the concentration at the center of this concentration range as a representative value. The horizontal top column also shows the urine protein concentration category. In the figure, the numbers (%) indicated in the areas A to C surrounded by solid lines or broken lines are the ratio of the number of persons to the total number of persons in this population. Region A is a region of the compartment where the urine sugar value is negative, and regions B and C are regions of the compartment where the urine sugar value is positive. Of these, as an example, section C assumes that the specific rotation αg of sugar and the specific rotation αa of protein are equal, and urine sugar concentration Cg and urine protein concentration Ca are simply set to the median values of each section, If calculation is performed by fitting, the optical rotation angle A is a negative value, and it is a region where a case where it is determined that the urine sugar is not detected and is negative can be considered. However, in this example, since the optical rotation angle A is a negative value, it is determined that the protein is abnormally excreted in this region C, and the measurement result is discarded. It is possible to reduce the deviation of the partition display.
[0032]
Finally, the operation will be described with reference to FIG. When the urine reservoir 4 is filled with urine and a urine sugar test is started by a user's instruction, the control means 1 turns on the laser light source 31 by the light emitting circuit 33. The light from the laser light source 31 passes through the polarization filter 32 and propagates only the component in the vertical polarization direction. This light propagates in the urine reservoir 4, propagates in the Faraday coil 54, passes through the analysis filter 52, and enters the photodiode 51, and the light quantity at this time is converted into a voltage value by the light receiving circuit 53. To the control means 51. At this time, the light analysis filter 52 allows only the horizontally polarized component expressed by optical rotation by the optical rotatory substance in urine to pass through.
[0033]
In the control means 1, the current flowing through the Faraday coil 51 is changed by the current circuit 61, the extinction point at which the light reception amount in the light receiving circuit 53 is minimized is detected, and this is expressed when the urine is propagated from the current amount at this time. An optical rotation angle A to be calculated is calculated. Next, the control means 1 determines whether the calculated optical rotation angle A is a positive value or a negative value. If the calculated optical rotation angle A is a negative value, the optical rotatory substance other than sugar such as protein is abnormally excreted in the urine. And if the result is positive, the sugar concentration Cg is calculated according to (Equation 1), 0 to 100 mg / dl is (-), 100 to 150 mg / dl is (± ), 150-300 mg / dl (+), and is converted into a division display symbol and displayed on the notification means 2.
[0034]
In this embodiment, the method of dividing the threshold for determining abnormal excretion of proteins in urine into positive values or negative values has been described. However, the average excretion concentration of proteins, amino acids, sugars, etc. Applying to (Equation 2), it is also effective to calculate an average optical rotation angle Am expressed by an average urinary component and determine whether this value is larger or smaller than Am using this value as a threshold value.
[0035]
Each of these average excretion concentrations is known to vary depending on individual differences such as gender and age, and the individual threshold information is input using an input key, etc., prior to the examination, and the optimal threshold is used. The determination method is more effective.
[0036]
Further, it is known that the specific rotation α of each optical rotatory substance has different wavelength characteristics depending on the wavelength. In the description of FIG. 2, the case where the specific rotation αg of the sugar and the specific rotation αa of the protein are approximately equal to each other has been described as a calculation example, but if a laser light source having a wavelength of 900 nm or less that αa is sufficiently larger than αg is used, In addition to being able to apply a general-purpose laser light source, the lower limit of the urine protein concentration for turning the optical rotation angle A to a negative value is lowered, which is effective in improving the determination sensitivity.
[0037]
This magnetic atmosphere method has an effect that an assembly error hardly occurs.
[0038]
(Example 2)
The invention of the second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the configuration for detecting the optical rotation angle A is different from that in the first embodiment, and other operations can be performed in the same manner as in the first embodiment.
[0039]
FIG. 4 is a block diagram when the urine test apparatus of FIG. 1 is configured by the optical null method. Reference numerals 31 to 33 in FIG. 4 are examples showing the components of the light emitting means 3 surrounded by the broken line 3, 31 is a laser light source, 33 is a light emitting circuit for lighting the laser light source 31, and 32 is a component of light from the laser light source 31. Among them, a polarizing filter that allows only a polarized component in a specific direction to pass therethrough, and is here arranged to pass a polarized component in a vertical direction. In FIG. 4, 51, 53, and 55 are examples showing the components of the light emitting means 5 surrounded by a broken line, 51 is a photodiode that receives light propagated through urine, and 55 is a component that passes only a component in a specific polarization direction. The rotation analysis filter is configured such that the analysis filter can be rotated, and is disposed at an initial position such that the polarization direction to pass is orthogonal to the polarization filter 23 in the light emitting means 3. A light receiving circuit 53 converts a signal output corresponding to the light amount of the photodiode 51 into a voltage value, amplifies the signal output, and inputs the voltage value to the control means 1.
[0040]
A motor circuit 62 includes an encoder unit that rotates the rotation analyzing filter 55, detects a rotation angle at that time, and inputs the rotation angle to the control means 1.
[0041]
The operation of FIG. 4 will be described below. When the urine reservoir 4 is filled with urine and a urine test is started according to a user instruction, the control unit 1 turns on the laser light source 31 by the light emitting circuit 33. The light from the laser light source 31 passes through the polarization filter 32 and propagates only the component in the vertical polarization direction. This light propagates in the urine reservoir 4, passes through the rotational analysis filter 55 and enters the photodiode 51, and the light quantity at this time is converted into a voltage value by the light receiving circuit 53 and input to the control means 1. The control means 1 rotates the rotation analyzing filter 55 by the motor circuit 62, detects the extinction point at which the amount of light received by the light receiving circuit 53 is minimum, and inputs the rotation angle at this time from the motor circuit 62. In the configuration of the optical null method of the present embodiment, that is, the rotation angle at this time coincides with the optical rotation angle A expressed when passing through urine.
[0042]
In the present embodiment, the optical rotation angle A is detected by the configuration of the optical zero method that can be miniaturized, and the subsequent operations can be performed in the same manner as in the first embodiment.
[0043]
In the first and second embodiments, when the determination result is invalid, it is possible to notify the notifying means that the re-measurement is promoted, and the time to prompt the re-measurement may be a rest time, a fixed time after meal, an empty stomach, or the like. Thereby, determination accuracy and usability are improved.
[0044]
【The invention's effect】
As is clear from the above embodiment, according to the invention of claim 1, the measurement result is invalidated when the optical rotation angle A generated when propagating through the urine is equal to or less than a preset threshold value or a negative value. A determination mechanism is provided. With this determination function, it is possible to improve the determination result of the urinary sugar level due to metabolic diseases, fatigue, or temporary abnormal excretion in the urine due to meal contents.
[0045]
Further, as in the invention of claim 2, by setting the optical rotation angle calculated as the total value of the optical rotation angles expressed at the average concentration of the optical rotatory substance in the urine as the preset threshold, the urine of the average component Difference can be detected more easily, and the accuracy of determination can be further improved.
[0046]
In addition, as in the third aspect of the invention, by changing a preset threshold value depending on individual differences such as gender, age, and physique, optimal determination can be made according to individual differences.
[0047]
Further, as in the invention of claim 4, by selecting a wavelength of 900 nm or less that can be applied to a general-purpose laser light source as a wavelength of light to propagate, the optical rotation of the optical rotatory substance is relatively large. It is possible to improve the accuracy and realize a configuration that is commercially advantageous.
[0048]
According to the fifth aspect of the present invention, since the optical rotation angle is measured by the magnetic zero method, an assembly error hardly occurs.
[0049]
According to the invention of claim 6, the optical rotation angle is measured by the optical zero method, so that the size can be reduced.
[0050]
According to the seventh aspect of the present invention, the determination accuracy can be improved by providing notification means and prompting re-measurement by the notification means when the determination result is invalidated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a urine sugar test apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of a urine component determination result according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the urine sugar test apparatus according to Example 1 of the urine sugar test apparatus according to the magnetic zero method. Explanation】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control means 2 Notification means 3 Light emission means 4 Urine pool part 5 Light receiving means 6 Optical rotation angle detection means

Claims (7)

尿に光を伝播させた際に発現する旋光角度を測定することによって前記尿中の糖濃度を測定する尿検査装置において、前記尿中の糖成分により発現される旋光角度方向を正値とした場合に、前記尿中の旋光性物質の平均濃度で発現する旋光角度の合算値として算出した旋光角度を閾値として予め設定し、前記尿中を伝播した際に生じた旋光角度が前記閾値以下となる場合に、該判定結果を無効とする尿検査装置。In the urinalysis apparatus that measures the sugar concentration in the urine by measuring the optical rotation angle that is expressed when light is propagated in the urine, the optical rotation angle direction expressed by the sugar component in the urine is a positive value. when the optical rotation angle calculated as sum of optical rotation angles expressed in average density optical rotation substances in urine previously set as the threshold value, the optical rotation angle is the threshold value hereinafter occurring upon propagating the urine when the urine testing device for invalidating the determination result. 予め設定した閾値が、尿中の旋光性物質の平均濃度で発現する旋光角度の合算値として算出した旋光角度とする請求項1に記載の尿検査装置。The urinalysis apparatus according to claim 1, wherein the preset threshold value is an optical rotation angle calculated as a total value of optical rotation angles expressed at an average concentration of the optical rotatory substance in urine. 男女、年齢、体格などの個人差により予め設定した閾値を変更する請求項1または2に記載の尿検査装置。The urinalysis apparatus according to claim 1 or 2, wherein a preset threshold value is changed according to individual differences such as gender, age, and physique. 伝播させる光の波長が、900nm以下の波長である請求項1記載の尿検査装置。The urinalysis apparatus according to claim 1, wherein the wavelength of the propagated light is 900 nm or less. 旋光角度の測定を、磁気的零位法で構成する請求項1記 載の尿検査装置。The urinalysis apparatus according to claim 1, wherein the optical rotation angle is measured by a magnetic zero method. 旋光角度の測定を、光学的零位法で構成する請求項1記載の尿検査装置。The urinalysis apparatus according to claim 1, wherein the optical rotation angle is measured by an optical null method. 報知手段を設け、判定結果を無効とした場合に、前記報知手段により再測定を促すようにした請求項1記載の尿検査装置。The urinalysis apparatus according to claim 1, wherein a notification unit is provided, and when the determination result is invalid, the notification unit prompts remeasurement.
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