特許 7445557 分析方法、当該分析方法を採用する分析装置、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】分析方法、当該分析方法を採用する分析装置、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/552 20140101AFI20240229BHJP

   G01N 33/493 20060101ALI20240229BHJP

   G01N 33/483 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

G01N21/552

G01N33/493 A

G01N33/483 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020130856

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022027068

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-05-01

(73)【特許権者】

【識別番号】504163612

【氏名又は名称】株式会社ＬＩＸＩＬ

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】村上 裕哉

(72)【発明者】

【氏名】菅 彰一郎

【審査官】田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２８４４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０４２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０４５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６０８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１１９１２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表平０６－５０７７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５２０３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子内を透過する光線のスペクトル解析によって、検査対象に含まれる被検査成分の濃度を特定する分析方法であって、
（ａ）第１の測定環境パラメーターにおいて、第１濃度の前記被検査成分を含む試料のスペクトルの第１の波長での強度と前記第１の波長とは異なる第２の波長での強度とを取得し、前記第１の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｂ）前記第１の測定環境パラメーターとは異なる第２の測定環境パラメーターにおいて、前記第１濃度の被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長での強度と前記第２の波長での強度とを取得し、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｃ）前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度と前記第２の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度との比を求め、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｄ）前記第１の測定環境パラメーターにおいて、前記被検査成分について前記第１濃度とは異なる第２濃度の前記被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長における強度を取得し、前記第２濃度に紐づけて保存する工程と、
（ｅ）任意の測定環境パラメーターにおいて、任意の濃度の前記被検査成分を含む検査対象のスペクトルについて、前記第１の波長と前記第２の波長での強度を取得する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程において取得した前記第２の波長での強度を、前記（ｂ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記第２の波長での強度と照合して、前記任意の測定環境パラメーターを決定する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程において決定した前記任意の測定環境パラメーターを前記第２の測定環境パラメーターに読み替えて、前記（ｃ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記比を、前記（ｅ）工程で取得した前記第１の波長の強度に掛け合わせて前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長の強度に置き換える工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程において置き換えて得られた前記第１の波長の強度と、前記（ｄ）工程において前記第２濃度に紐づけて保存された前記第１の波長における強度と照合して前記任意の濃度を決定する工程と、
を備える分析方法。

【請求項2】

前記第１の波長が前記被検査成分の強度がピーク強度となる波長であり、前記第２の波長が前記被検査成分の濃度による影響を受けない波長である請求項１に記載の分析方法。

【請求項3】

前記（ｂ）工程において、前記第２の測定環境パラメーターを複数設定し、そのそれぞれについて、前記第１の波長での強度と前記第２の波長での強度を取得し、前記複数設定した前記第２の測定環境パラメーターそれぞれに紐づけて保存する請求項１または２に記載の分析方法。

【請求項4】

前記（ｄ）工程において、前記第２濃度を複数設定し、そのそれぞれについて、前記第１の波長での強度を取得し、前記複数設定した前記第２濃度のそれぞれに紐づけて保存する請求項１から３いずれかに記載の分析方法。

【請求項5】

前記第１の測定環境パラメーター及び前記第２の測定環境パラメーターが温度である請求項１から４のいずれかに記載の分析方法。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載の分析方法により前記被検査成分の濃度を特定する分析装置。

【請求項7】

光学素子内を透過する光線のスペクトル解析によって、被検査成分の濃度を特定する分析を実行するためのプログラムであって、
（ａ）第１の測定環境パラメーターにおいて、第１濃度の被検査成分を含む試料のスペクトルの第１の波長での強度と第２の波長での強度を取得し、前記第１の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｂ）前記第１の測定環境パラメーターとは異なる第２の測定環境パラメーターにおいて、前記第１濃度の被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長での強度と前記第２の波長での強度を取得し、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｃ）前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度と前記第２の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度との比を求め、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｄ）前記第１の測定環境パラメーターにおいて、前記被検査成分について前記第１濃度とは異なる第２濃度の前記被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長における強度を取得し、前記第２濃度に紐づけて保存する工程と、
（ｅ）任意の測定環境パラメーターにおいて、任意の濃度の前記被検査成分を含む検査対象のスペクトルについて、前記第１の波長と前記第２の波長での強度を取得する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程において取得した前記第２の波長での強度を、前記（ｂ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記第２の波長での強度と照合して、前記任意の測定環境パラメーターを決定する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程において決定した前記任意の測定環境パラメーターを前記第２の測定環境パラメーターに読み替えて、前記（ｃ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記比を、前記（ｅ）工程で取得した前記第１の波長の強度に掛け合わせて前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長の強度に置き換える工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程において置き換えて得られた前記第１の波長の強度と、前記（ｄ）工程において前記第２濃度に紐づけて保存された前記第１の波長における強度と照合して前記任意の濃度を決定する工程と、
をコンピューターに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、分光分析に関する。より詳細には、参照波長を用いたバックデータに基づくパラメーター補正を用いた分析方法、装置、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、健康意識の高まりとともに、自宅で手軽に健康状態を把握できる分析機器への需要が高まっている。特許文献１では、便器に赤外分析装置を内蔵し、量産に適した熱型光源を光源として使用して全反射測定法(ATR)の検出ユニットを用いて尿中成分濃度を分析する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２０４５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

熱型光源には、温度によって光量が変化する特性があるため、検出強度が変動して信頼性が低下する課題があった。また、光源には劣化などにより使用時間に応じて光量が低下していく傾向がある。

【0005】

本開示の目的は、光量の変動による検出強度のバラツキによる分析結果への影響を低減し信頼性の高いデータを提供することができる分析方法、当該分光分析法を採用する分析装置、および当該分析方法を実行するプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る分析方法は、光学素子内を透過する光線のスペクトル解析によって、被検査成分の濃度を特定する分析方法であって、
（ａ）第１の測定環境パラメーターにおいて、第１濃度の前記被検査成分を含む試料のスペクトルの第１の波長での強度と前記第１の波長とは異なる第２の波長での強度とを取得し、前記第１の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｂ）前記第１の測定環境パラメーターとは異なる第２の測定環境パラメーターにおいて、前記第１濃度の被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長での強度と前記第２の波長での強度とを取得し、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｃ）前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度と前記第２の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度との比を求め、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｄ）前記第１の測定環境パラメーターにおいて、前記被検査成分について前記第１濃度とは異なる第２濃度の前記被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長における強度を取得し、前記第２濃度に紐づけて保存する工程と、
（ｅ）任意の測定環境パラメーターにおいて、任意の濃度の前記被検査成分を含む検査対象のスペクトルについて、前記第１の波長と前記第２の波長での強度を取得する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程において取得した前記第２の波長での強度を、前記（ｂ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記第２の波長での強度と照合して、前記任意の測定環境パラメーターを決定する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程において決定した前記任意の測定環境パラメーターを前記第２の測定環境パラメーターに読み替えて、前記（ｃ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記比を、前記（ｅ）工程で取得した前記第１の波長の強度に掛け合わせて前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長の強度に置き換える工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程において置き換えて得られた前記第１の波長の強度と、前記（ｄ）工程において前記第２濃度に紐づけて保存された前記第１の波長における強度と照合して前記任意の濃度を決定する工程と、
を備える。

【0007】

また本開示に係るプログラムは、光学素子内を透過する光線のスペクトル解析によって、被検査成分の濃度を特定する分析を実行するためのプログラムであって、
（ａ）第１の測定環境パラメーターにおいて、第１濃度の前記被検査成分を含む試料のスペクトルの第１の波長での強度と前記第１の波長とは異なる第２の波長での強度とを取得し、前記第１の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｂ）前記第１の測定環境パラメーターとは異なる第２の測定環境パラメーターにおいて、前記第１濃度の被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長での強度と前記第２の波長での強度とを取得し、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｃ）前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度と前記第２の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長での強度との比を求め、前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存する工程と、
（ｄ）前記第１の測定環境パラメーターにおいて、前記被検査成分について前記第１濃度とは異なる第２濃度の前記被検査成分を含む試料のスペクトルの前記第１の波長における強度を取得し、前記第２濃度に紐づけて保存する工程と、
（ｅ）任意の測定環境パラメーターにおいて、任意の濃度の前記被検査成分を含む検査対象のスペクトルについて、前記第１の波長と前記第２の波長での強度を取得する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程において取得した前記第２の波長での強度を、前記（ｂ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記第２の波長での強度と照合して、前記任意の測定環境パラメーターを決定する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程において決定した前記任意の測定環境パラメーターを前記第２の測定環境パラメーターに読み替えて、前記（ｃ）工程において前記第２の測定環境パラメーターに紐づけて保存していた前記比を、前記（ｅ）工程で取得した前記第１の波長の強度に掛け合わせて前記第１の測定環境パラメーターにおける前記第１の波長の強度に置き換える工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程において置き換えて得られた前記第１の波長の強度と、前記（ｄ）工程において前記第２濃度に紐づけて保存された前記第１の波長における強度と照合して前記任意の濃度を決定する工程と、
をコンピューターに実行させるためのものである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示に係る補正方法を採用する測定装置の一例を示す模式図である。

【図2】図１に係る装置の点線Ａで囲われた部分の拡大断面図である。

【図3】図１に係る装置において光路と検査試料との関係を示す平面図である。

【図4】図１に係る装置において光路を説明する平面図である。

【図5】分析装置の機能的構成例を示すブロック図である。

【図6】本開示係る分析方法を用いて尿中の塩分濃度を求める一例を示すフローチャートである。

【図7】本開示に係る補正方法を説明する図である。

【図8】本開示に係る補正方法を説明する図である。

【図9】本開示に係る補正方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の実施形態では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略し、構成要素の寸法を適宜拡大、縮小して示す場合がある。

【0010】

以下、排尿時に尿検体中の塩分濃度を調べるスペクトル分析に適用する例によって、本開示に係る分析方法を説明するが、本開示に係る分析方法は、分光分析全般に広く適用可能であり、分光分析が可能な被検査成分であれば被検査成分や検査成分も制限されない。

【0011】

図１は、本開示に係る分析方法を採用する測定装置の一例を示す模式図である。図２は、図１に係る装置の点線Ａで囲われた部分の拡大断面図である。図３は、図１に係る装置において光路と検査試料との関係を示す平面図であり、図４は、図１に係る装置において光路を説明する平面図である。

【0012】

本実施例において、本開示に係る光量補正方法を採用する分析装置は、ＡＴＲ光学素子内を通過した光線を解析する便器内尿分析装置として構成される。

【0013】

図１において、便器内尿成分分析装置２６（以下、単に分析装置２６として記載する場合がある）は、非使用時は便器１２の後方上部に設けられた機能部１４内に収容され、使用時に便鉢２２内に進出可能な筒状部材３４の先端に取り付けられている。本実施形態において筒状部材３４は外筒と内筒からなる入れ子式（テレスコープ式）となっており、非使用時は機能部１４内に収容されて、使用の際に機能部１４から自動または手動（操作者のスイッチ操作等）によって便鉢２２内に進出する。なお分析装置２６の収納形式は任意のものでよく、例えば、便座にアームごと収納された状態から横にスライドして封水２４の上に先端を持ってくる方式であってもよい。

【0014】

便鉢２２内に進出した分析装置２６は、便鉢２２内に排尿される尿と接触することにより、後述の光学系の機能により被検体である尿成分の同定、濃度分析等が可能になる。排尿時にのみ筒状部材が便鉢２２内に延びてくることで、被験者に圧迫感や緊張感を感じさせず自然な状態での尿成分を分析することが可能になる。また余分な尿は封水２４、排水管３６を介して排出されるので後処理も容易である。

【0015】

図２は、図１における点線領域Ａの部分拡大図であり、分析装置２６の部分断面が示されている。本実施形態における分析装置２６は、分光分析法の一つとなる減衰全反射法（ＡＴＲ法）を利用したスペクトル解析により、尿中の成分同定及び濃度測定等を行う装置である。

【0016】

以下、図２を参照しつつ本実施形態に係る分析装置２６を説明する。分析装置２６は、分析に供する光線を発する光源３８と、光源からの光線を伝播するＡＴＲ素子として機能するプリズムＰと、プリズムＰから出た光線を受容する光センサ４０とを備える。光源３８、プリズムＰ、および光センサ４０は、筒状部材３４の先端近傍に配置される。

【0017】

プリズムＰは、尿Ｕｒと接触する尿接触面２６ｃを有する。プリズムＰの尿接触面２６ｃに尿Ｕｒが接触すると、光源３８から出た光線は、プリズムＰの入射面２６ａに入射し、プリズムの上表面と下表面との間で全反射を繰り返しプリズムＰ内を進みプリズムＰの出射面２６ｂから出射する。

【0018】

プリズムＰの出射面２６ｂから出射した光線は光センサ４０のレンズ４２に入射する。光センサ４０に入射した光線は、有線又は無線によりデータ処理部に送られ、解析される。データ処理部は便器周囲に設けられてもよく、遠隔地に設けられてもよい。

【0019】

レンズ４２は、検出したい成分の赤外光吸収波長を透過するフィルタ機能を持たせておくことで分析したい波形を簡便に得ることができる。同等の機能が得られるのであれば、レンズ４２とは別体のフィルタを設けてもよい。本開示の方法によれば、検出したい成分が複数ある場合でも、一つの参照波長で光量補正を施したデータを得られるので、小型化、低コストの点で有利である。

【0020】

図３は、図１に係る装置において光路と検査試料との関係を示す平面図であり、図４は、図１に係る装置において光路を説明する平面図である。図３に例示するように、実際の尿測定時は、筒状部材３４の先端に設置された分析装置２６の上面（尿接触面２６ｃと称する）に被検体である尿Ｕｒが接触する。このとき、光路Ｐｏの全域に尿Ｕｒが乗ることが好ましい。

【0021】

図４に例示するように、尿Ｕｒが光路Ｐｏに接触している状態で、光源３８（図中点線でその対応位置を表示、図２も参照）からの光線はプリズムＰの入射面２６ｅに入射し、プリズムＰ内を全反射しながら出射面２６ｂに向かって進み、プリズムＰの出射面２６ｆから出射し、光センサ４０（図中点線でその対応位置を表示、図２も参照）に入射する。光センサ４０としては任意のものを使用可能であり、例えば焦電センサなどを利用することができる。全反射によってプリズムＰ内で光線を進ませるためには、プリズムＰの屈折率は被検体の屈折率よりも大きいことが必要である。

【0022】

図５は、分析装置２６の機能的構成例を示すブロック図である。分析装置２６は、センサユニット２８と、制御部３０と、データ処理部３２と、を備える。制御部３０、データ処理部３２は、ハードウェア要素とソフトウェア要素の組み合わせ、又は、ハードウェア要素のみにより実現される。ハードウェア要素としては、プロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が利用される。ソフトウェア要素としては、オペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムが利用される。

【0023】

制御部３０及びデータ処理部３２を構成するハードウェア要素は機能部１４の内部に収容されてもよく機能部１４の周囲あるいは遠隔地に設けられてもよい。制御部３０は、センサユニット２８の動作を制御する。データ処理部３２は、センサユニット２８の光センサ４０から出力される検出信号に基づきスペクトル解析を行う。

【0024】

以下、上記構成の分析装置を用いて尿中に含まれる塩分濃度を精度よく求める方法について説明する。以下の説明は本開示に係る技術の理解を深めるためのものであり、本開示に係る請求の範囲を限定する趣旨のものではない。

【0025】

図６は、本開示係る分析方法を用いて尿中の塩分濃度を求める一例を示すフローチャートである。図７～図９は、図６に係るフローチャートを補完的に説明する概念図である。

【0026】

以下の説明において、検査対象は尿、被検査成分は塩（ＮａＣｌ）であり、温度Ｔ_０は第１の測定環境パラメーターに相当し、温度Ｔｘは第２の測定環境パラメーターに相当し、被検査成分であるＮａＣｌのスペクトルのピーク波長が第１の波長に相当し、参照波長が第２の波長に相当し、係数αは第１の測定環境パラメーターにおける第１の波長での強度（以下、第１の波長（ピーク波長）での強度をピーク強度という場合がある）と第２の測定環境パラメーターにおけるピーク強度との比に相当し、強度Ｉｙ₁[ＮａＣｌ]、Ｉｙ₂[ＮａＣｌ]、Ｉｙ₃[ＮａＣｌ]及びＩｙ₄[ＮａＣｌ]は、それぞれ、検査対象中のＮａＣｌの複数の第２濃度Ｃｙ＝Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４でのピーク強度に相当する。

【0027】

本開示に係る分析方法では、光量変動の指標として温度に着目し、まず温度Ｔ_０におけるＮａＣｌを含む試料のスペクトルのピーク強度Ｉ_０[ＮａＣｌ]と参照波長での強度Ｉ_０[ｒｅｆ]（以下、参照波長での強度を参照強度という場合がある）とを求めバックデータとして保存する（Ｓ１１）。強度Ｉ_０[ＮａＣｌ]はピーク波長での強度に相当し、強度Ｉ_０[ｒｅｆ]は参照波長での強度に相当する。参照波長は被検査成分のピーク波長とは異なる波長であり検査対象中の被検査成分の濃度によりスペクトルの強度が影響を受けない波長であればよい。図７は得られるスペクトルについて横軸を波長λ、縦軸を強度Ｉとしたグラフである。温度Ｔ_０は、製品保証時（使用開始時）で光源３８の光量が最も大きい状態（例えば、製品保証時で光源３８の光量を最大に設定した状態）の温度に設定するのが好ましい。本開示に係る方法によれば、温度Ｔ_０は光量補正の指針になる。光源３８の光量が下がった場合にスペクトルの強度を上方補正することはできるが、基準値に設定した温度Ｔ_０のときの光源３８の光量よりも光源３８の光量が上がった場合、スペクトルの強度を下方補正することはできないためである。参照波長は検査対象とする成分の濃度により強度が変化しない波長（例えば、各被検査成分の吸収波長領域外の波長）であれば任意の波長でよい。

【0028】

次に、複数の温度Ｔｘにおけるピーク強度Ｉｘ[ＮａＣｌ]と参照強度Ｉｘ[ｒｅｆ]とをそれぞれ求め、各温度Ｔｘに紐づけてバックテータとして保存する（Ｓ１２）。図８の例では、複数の温度Ｔｘ＝Ｔ_１、Ｔ_２及びＴ_３におけるピーク強度Ｉｘ[ＮａＣｌ]＝Ｉｘ₁[ＮａＣｌ]、Ｉｘ₂[ＮａＣｌ]及びＩｘ₃[ＮａＣｌ]がそれぞれ求められている。図７に例示のごとく、温度Ｔｘは熱型光源３８の温度変動が予想される範囲内で少なくとも２点、好ましくは３点以上設定し、各Ｔｘでのピーク強度Ｉｘ[ＮａＣｌ]を求めておくことが好ましい。ただし、これに限定されず、温度Ｔｘは熱型光源３８の温度変動が予想される範囲内で１点のみ設定されてもよい。

【0029】

次に、式（１）から各Ｔｘにおける係数αの値を求めＴｘに紐づけてバックデータとして保存する（Ｓ１３）。
α×Ｉｘ[ＮａＣｌ]＝Ｉ_０[ＮａＣｌ] （１）

【0030】

ここで、プリズムＰに入射し、透過する光線の強度、検体の吸光係数、検体の濃度、プリズムＰの光路長の間には、次の関係が成立する。
log₁₀(I_in/I_out)＝εｃｄ （２）

【0031】

上式において、I_inはプリズムＰに入射する入射光の強度、Ｉ_outはプリズムＰを透過する出射光の強度、εは検体中の被検査成分のモル吸光係数、ｃは検体中の被検査成分のモル濃度、ｄは光路長であり、右辺εｃｄは吸光度である。

【0032】

上式より、下記式（３）、（４）が導かれる。
Ｉ_in／Ｉ_out＝１０εｃｄ （３）
Ｉ_out＝Ｉ_in／１０εｃｄ （４）
上記式（４）からプリズムＰを透過する出射光の強度I_outはプリズムＰに入射する入射光の強度I_inに対し、検体中の被検査成分のモル吸光係数εと検体中の被検査成分のモル濃度ｃと光路長ｄによって決まることが分かる。本実施形態において、モル吸光係数εは物質固有、光路長ｄは一定であるので、モル濃度ｃによってI_outが決定される。本開示は、透過光強度I_outを計測することにより検体中の被検査成分のモル濃度を逆算することができるという原理に着想を得ている。

【0033】

次に、温度Ｔ_０におけるピーク波長λ[ＮａＣｌ]について複数の濃度Ｃｙでのピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]をそれぞれ求め、各濃度Ｃｙに紐づけてバックデータとして保存する（Ｓ１４）。図８は、得られるスペクトルについて横軸を波長λ、縦軸を強度Ｉとしたグラフである。Ｓ１４では、被検査成分の濃度Ｃｙ＝Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の試料のスペクトルを用いて、複数の濃度Ｃｙ＝Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４でのピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]＝Ｉｙ₁[ＮａＣｌ]、Ｉｙ₂[ＮａＣｌ]、Ｉｙ₃[ＮａＣｌ]及びＩｙ₄[ＮａＣｌ]が求められる（図８参照）。図８に例示のごとく、このときデータの数は多いほど、精度向上が見込めるが、少なくとも２点、好ましくは３点以上の濃度でＮａＣｌのピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]を求めておくとよい。ただし、これに限定されず、１点のみの濃度でピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]を求めてもよい。なお、参照波長λ[ｒｅｆ]における強度は濃度に依存しないので、常にＩ_０[ｒｅｆ]＝Ｉｙ[ｒｅｆ]である。

【0034】

本開示に係る分析方法を、上述の便器内分析装置に利用する際は、上記Ｓ１１からＳ１４までの工程は、工場出荷前の段階で予めバックデータを取得して保存しておくことができる。保存先は、装置内に内蔵されたメモリであってもよく、遠隔地に設置されたサーバーなどの記憶装置、あるいはクラウド上の保存領域であってもよい。

【0035】

次に、光源３８が未知の温度Ｔｘである状態において、未知の濃度ＣｙのＮａＣｌを含む検査対象試料のスペクトルについて、そのピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]と参照強度Ｉｙ[ｒｅｆ]を求め、参照強度Ｉｙ[ｒｅｆ]から未知の温度Ｔｘを求める（Ｓ１５）。未知の温度Ｔｘは任意の測定環境パラメーターの一例であり、未知の濃度Ｃｙは任意の濃度の一例である。図９は、この工程を説明するための図であり、得られるスペクトルについて横軸を波長λ、縦軸を強度Ｉとしたグラフである。この工程は、上述の便器内分析装置を使用して、被験者から排泄される尿を光学的に分析する工程となる。

【0036】

Ｓ１５では、取得した参照強度Ｉｙ[ｒｅｆ]を、Ｓ１２においてＴｘに紐づけて保存していた参照強度Ｉｙ[ｒｅｆ]と照合して、未知の温度Ｔｘを決定する。例えば、Ｓ１２でバックデータとして記憶した参照強度Ｉｙ[ｒｅｆ]のうち、Ｓ１５で求めた参照強度Ｉｙ[ｒｅｆ]と等しい参照強度Ｉｙ[ｒｅｆ]に紐づけられた温度Ｔｘによって未知の温度Ｔｘを決定する。上述の検出工程により光源３８の温度、ＮａＣｌの濃度ともに未知の状態でスペクトルを取得できれば、参照強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]は、ＮａＣｌの濃度に依存しないので、Ｓ１２で保存していたバックデータからＳ１５でのスペクトル測定時の温度Ｔｘを求めることができる（図９参照）。

【0037】

次に、Ｓ１３でバックデータとして温度Ｔｘに紐づけて保存していた係数αのうち、Ｓ１５で求めた温度Ｔｘに対応する係数αを求め、Ｓ１５で求めたピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]に乗じてＩｙ_０[ＮａＣｌ]に変換する（Ｓ１６）（図９参照）。このＩｙ_０[ＮａＣｌ]は、温度Ｔ_０のときの今回の検査対象のスペクトルのピーク強度に相当する。Ｓ１６では、Ｓ１５において決定した未知の温度をその未知の温度に対応する温度Ｔｘに読み替えて、Ｓ１３において温度Ｔｘに紐づけて保存していた係数αを、Ｓ１５で取得したピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]に掛け合わせて温度Ｔ_０におけるピーク強度Ｉｙ_０[ＮａＣｌ]に置き換える。

【0038】

次に、Ｓ１６において置き換えて得られたピーク強度Ｉｙ_０[ＮａＣｌ]をＳ１４でバックデータとして濃度Ｃｙに紐づけて保存されたピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]と照合し、検出対象試料におけるＮａＣｌの真の濃度Ｃｙ（図９参照）を決定する（Ｓ１７）。例えば、Ｓ１４でバックデータとして保存されたピーク強度Ｉｙ[ＮａＣｌ]のうち、Ｓ１６で算出したＩｙ_０[ＮａＣｌ]と等しいＩｙ[ＮａＣｌ]に紐づけられた濃度Ｃｙを求め、この求めた濃度Ｃｙを今回の検出対象におけるＮａＣｌの濃度Ｃｙとして決定する。

【0039】

上述の分析方法によれば、ＡＴＲ素子に尿を接触させるだけで、光量変動の影響を排除した成分濃度を求めることができる。ここで、光量変動は、光源の温度変化による場合と、光源の単純な劣化や故障等による場合が考えられる。本開示によれば、最大光量のときの温度を基準温度Ｔ_０として設定し、最大光量から減少した光量のときの温度を第二の温度Ｔｘをしてすることにより、温度変化による光量変動のみならず、光源劣化等による光量変動の影響も排除できる。すなわち光量変動の原因にかかわらず、光量変動の補正をすることができる。

【0040】

本実施形態では、第１の波長としてピーク強度を用い、第２の波長として被検査成分の濃度による影響を受けない参照波長を用いたが、これに限定されない。第１の波長及び第２の波長は、互いに異なる波長であればよい。

【0041】

以上、排尿時に尿検体中の塩分濃度を調べるスペクトル分析に適用する例によって、本開示に係る分析方法を説明したが、本開示に係る分析方法は、分光分析全般に広く適用可能であり、分光分析が可能な検査対象であれば検査対象や検査成分も制限されない。例えば、尿の他にも唾液の中の成分濃度を調べる際にも同様の分析手法が可能であり、例えば、上述の分析装置を洗面台周りに設置して使用者の唾液をＡＴＲ素子に接触させることにより、唾液成分の濃度を求めることができる。また本開示はスペクトルを利用した光学分析について説明したが、濃度と温度が未知の成分の濃度を求める分光分析全般に利用可能である。さらには、パラメーターの組み合わせも濃度と温度の組み合わせに限定されず、周波数と濃度、周波数と温度などの組み合わせであっても当業者であれば本開示を参照して容易に理解できる。

【0042】

（本開示の効果）
本開示によれば、光量依存性、温度依存性のあるスペクトルにおいて、任意の光量、温度における測定値を測定環境に依存しない健康レベルの指標とすることができる分析手法及び当該分析手法を利用した装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0043】

１０…便器装置、１２…便器本体、２６…分析装置、２６ａ…分析光入射面、２６ｂ…分析光出射面、２６ｃ…尿接触面、３４…筒状部材、３８…光源、４０…光センサ、４２…レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】