JP2000338034A - 尿検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 尿に含まれる糖、蛋白質等の旋光性物質濃度
の検査を簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影
響を受けずに信頼性の高い濃度検出を行なう。 【解決手段】 発光手段１１から受光手段１２に至る光
路には磁場印加手段４により磁場が印加される。この印
加される磁場は磁場切換手段１６によって複数段階に切
り換えられるものであり、また磁場変調手段１８により
特定周期の変調信号が重畳されている。受光手段１２の
出力はサンプリング手段１４でサンプリングし、周波数
成分算出手段１９がサンプリングして得たデータ列か
ら、磁場変調手段による変調周波数と等しく、位相がπ
／２異なる二つの信号成分のフーリエ係数を算出し、そ
れらの平方和を求める構成により、簡易に短時間でノイ
ズ等の影響を受けずに信頼性の高い濃度検出を行なうこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は人をはじめとする動
物から採取した尿を検査する尿検査装置に関し、特に
糖、蛋白質等の旋光性物質濃度を検査する装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、健康状態の監視や診断するた
めの指標として尿検査を行われている。一般的な尿検査
の方法としては試薬を含浸した試験紙を尿に浸し、その
呈色反応を目視または分光測定器によって測定する方法
が一般的であった。近年では、こうした尿検査方法に加
えて、試験紙のような消耗品が不要な方式として、尿に
光を照射してその変化量から尿糖や尿蛋白を検出する旋
光原理を用いた光方式が提案されている。

【０００３】この種の旋光原理を用いた尿検査装置は、
特開平９−１４５６０５号公報に示すものがある。図Ｘ
において１は光源で、２は偏光子で、紙面に平行な偏光
成分のみを透過する。３は被測定尿を保持するガラス製
のサンプルセル、４はサンプルセル３の周囲に巻かれた
ソレノイドコイルで、サンプルセル３とこれに保持され
た被測定尿に磁場を印加する。５はソレノイドコイル４
に電流を流す電流源、６は検光子で紙面に垂直な偏光成
分のみを透過するように配置している。７は検光子６を
透過した光を検知する光センサで、８は電流源５に指令
信号を発しかつ光センサ７の出力信号を記録解析するコ
ンピュータである。

【０００４】９は信号発生器で、振動変調信号を振動変
調電流信号に変換してコンピュータ８から指令された掃
引された掃引電流に重畳し、これをソレノイドコイル３
に供給する。１０はロックインアンプで、信号発生器９
の振動変調信号を参照信号として、光センサ７の出力信
号を位相敏感検波する。

【０００５】この構成において、コンピュータ８が電流
源５に流す電流を例えば−１．５〜１．５Ａまで掃引す
る。被測定尿に旋光性を示す成分がなければ、電流０の
ときにロックインアンプの出力も０となるが、被測定尿
に糖のような旋光性を示す成分があると、ロックインア
ンプの出力が０となるときの電流が０からずれる。これ
は旋光性を示す糖成分により発生した旋光角度に対し
て、逆方向の旋光を発生させる磁場を作るためにソレノ
イドコイル４に電流を流すことでロックインアンプの出
力が０となったからである。即ち、ロックインアンプの
出力が０となる電流から被測定尿の旋光角度、さらに旋
光角度から糖濃度を算出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の尿検査装置ではロックインアンプを必要としていて構
成が複雑という課題がある。一般にロックインアンプ
は、被検出信号と参照信号を入力とし、参照信号から移
相器を介して被検出信号と位相を同期させた信号を作
り、この移相器の出力信号と被検出信号を乗算器で乗算
して積分器を介して出力するという複雑な構成をしてい
るものである。

【０００７】しかも、ロックインアンプにおいては移相
器が重要な構成要素であり、積分器の出力を確認しなが
ら移相量を調整するフィードバックを行うもので、検出
に時間を要する。即ち、一般には積分器の出力が０とな
る移相量を見つけだすフィードバックを行い、その後そ
の移相量から９０度ずらせた移相量に切り換えて正規の
信号出力を行うものであり、この移相量の調整中はロッ
クインアンプの出力は採用できず、待時間が必要で、そ
の分だけ検出に時間を要するという課題もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、被測定尿に特定方向の偏光成分の光を投射
する発光手段と、前記被測定尿を透過した光のうち特定
方向の偏光成分の光を受光する受光手段と、前記発光手
段から前記受光手段に至る光路に磁場を印加する磁場印
加手段と、前記磁場印加手段により印加する磁場を複数
段階で切り換える磁場切換手段と、前記磁場印加手段に
より印加する磁場に特定周波数の変調信号を重畳させる
磁場変調手段と、前記受光手段の出力信号をサンプリン
グするサンプリング手段と、前記受光手段が出力した信
号に含まれる様々な周波数の信号成分のうち周波数が前
記磁場変調手段による変調周波数と等しい信号成分の大
きさを前記サンプリング手段がサンプリングしたデータ
列に基づき算出する周波数成分算出手段と、複数段階の
磁場における前記周波数成分算出手段の出力に基づき前
記被測定尿の旋光性物質濃度を換算する濃度換算手段を
備えた構成とした。

【０００９】上記発明によれば、発光手段から受光手段
に至る光路には磁場印加手段により磁場が印加される。
この印加される磁場は磁場切換手段によって複数段階に
切り換えられるものであり、また磁場変調手段により特
定周期の変調信号が重畳されているものである。受光手
段の出力はサンプリング手段でサンプリングし、周波数
成分算出手段が受光手段の出力信号に含まれる様々な周
波数の信号成分のうち、周波数が磁場変調手段による変
調周波数と等しい信号成分の大きさを、サンプリング手
段がサンプリングしたデータ列に基づき算出する。そし
て、濃度換算手段が複数段階の磁場における周波数成分
算出手段の出力に基づき被測定尿の旋光性物質濃度を換
算するので、ロックインアンプのような複雑な構成は不
要であり、簡易な構成にでき、また待ち時間を不要にし
て検査時間を短縮することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる尿検査
装置は、被測定尿に特定方向の偏光成分の光を投射する
発光手段と、前記被測定尿を透過した光のうち特定方向
の偏光成分の光を受光する受光手段と、前記発光手段か
ら前記受光手段に至る光路に磁場を印加する磁場印加手
段と、前記磁場印加手段により印加する磁場を複数段階
で切り換える磁場切換手段と、前記磁場印加手段により
印加する磁場に特定周波数の変調信号を重畳させる磁場
変調手段と、前記受光手段の出力信号をサンプリングす
るサンプリング手段と、前記受光手段が出力した信号に
含まれる様々な周波数の信号成分のうち周波数が前記磁
場変調手段による変調周波数と等しい信号成分の大きさ
を前記サンプリング手段がサンプリングしたデータ列に
基づき算出する周波数成分算出手段と、複数段階の磁場
における前記周波数成分算出手段の出力に基づき前記被
測定尿の旋光性物質濃度を換算する濃度換算手段を備え
た構成とした。

【００１１】そして、発光手段から受光手段に至る光路
には磁場印加手段により磁場が印加される。この印加さ
れる磁場は磁場切換手段によって複数段階に切り換えら
れるものであり、また磁場変調手段により特定周期の変
調信号が重畳されているものである。受光手段の出力は
サンプリング手段でサンプリングし、周波数成分算出手
段が受光手段の出力信号に含まれる様々な周波数の信号
成分のうち、周波数が磁場変調手段による変調周波数と
等しい信号成分の大きさを、サンプリング手段がサンプ
リングしたデータ列に基づき算出する。そして、濃度換
算手段が複数段階の磁場における周波数成分算出手段の
出力に基づき被測定尿の旋光性物質濃度を換算するの
で、ロックインアンプのような複雑な構成は不要であ
り、簡易な構成にでき、また待ち時間を不要にして検査
時間を短縮することができる。

【００１２】本発明の請求項２にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、受光手段が出力した信号に含ま
れる様々な周波数の信号成分のうち周波数が磁場変調手
段による変調周波数と等しく位相がπ／２異なる二つの
信号成分のフーリエ係数を算出するフーリエ係数算出手
段を備えた構成としたものである。

【００１３】そして、算出される二つのフーリエ係数の
値は、共に磁場変調手段による変調周波数と等しい周波
数の信号成分の大きさと、位相との二つを未知数とする
数式で表すことができるので、算出された二つのフーリ
エ係数の値を用いて、二元連立方程式を解く要領で、磁
場変調手段による変調周波数と等しい周波数の信号成分
の大きさを算出することができる。

【００１４】本発明の請求項３にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、二つのフーリエ係数の平方和を
用いる構成としたものである。

【００１５】そして、二つのフーリエ係数の平方和を算
出することにより、磁場変調手段による変調周波数と等
しい周波数の信号成分の大きさと、その信号成分の位相
との二つの未知数のうち、位相の影響を除去することが
でき、残る一つの未知数である大きさを正確に算出する
ことが可能となる。

【００１６】本発明の請求項４にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、二つのフーリエ係数の比を用い
る構成としたものである。

【００１７】そして、二つのフーリエ係数の比を求める
ことにより、磁場変調手段による変調周波数と等しい周
波数の信号成分の大きさと、その信号成分の位相との二
つを未知数のうち、大きさの影響を除去し、位相を正確
に算出することができる。その後こうして算出された位
相と、二つのフーリエ係数の少なくとも一方を用いるこ
とにより、残る未知数である大きさを算出することがで
きる。

【００１８】本発明の請求項５にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、受光手段が出力した信号に含ま
れる様々な周波数の信号成分のうち周波数が磁場変調手
段による変調周波数と等しい信号成分の振幅を算出する
振幅算出手段を備えた構成としたものである。

【００１９】そして、振幅算出手段が算出する振幅の大
きさは、二つのフーリエ係数の平方和の平方根に比例す
る値となるので、振幅算出手段が振幅を算出する演算の
過程で、磁場変調手段による変調周波数と等しい周波数
の信号成分の大きさを、位相の影響を除去して算出する
ことが可能となる。

【００２０】本発明の請求項６にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、サンプリング手段がサンプリン
グしたデータの個数を計数する計数手段と、前記計数手
段の計数値に対応して定まる定数と前記サンプリング手
段がサンプリングしたデータとの積を算出する乗算手段
と、前記乗算手段が算出した値の累積値を記憶する累積
値記憶手段とを備えた構成としたものである。

【００２１】そして、累積値記憶手段に記憶される累積
値はフーリエ係数に比例する値となるので、この累積値
を所定の定数で割ることにより、フーリエ係数を算出す
ることができる。

【００２２】本発明の請求項７にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、サンプリング手段がサンプリン
グした各データを記憶するサンプリング値記憶手段を有
し、全てのサンプリングデータの記憶が終ったあと前記
サンプリング値記憶手段に記憶したデータを用いて受光
手段が出力した信号に含まれる様々な周波数の信号成分
のうち周波数が磁場変調手段による変調周波数と等しい
信号成分の大きさを算出する構成としたものである。

【００２３】そして、サンプリング値記憶手段がサンプ
リングデータを記憶する期間には、サンプリング値の記
憶という比較的短時間で実行できる処理だけを行ない、
より多くの時間を要する乗算や除算を伴う処理は全ての
サンプリングデータの記憶が終った後、サンプリング値
記憶手段に記憶したデータを用いて行なうので、フーリ
エ係数や振幅などの値を算出するのに必要な乗算や除算
の演算処理がサンプリング一周期の時間内に終了できな
いほどサンプリング周期が短い場合でも、受光手段が出
力した信号に含まれる様々な周波数の信号成分のうち、
周波数が磁場変調手段による変調周波数と等しい信号成
分の大きさを算出することができる。

【００２４】本発明の請求項８にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、サンプリング手段がサンプリン
グしたデータ列を磁場変調手段による変調周期に同期し
て累積加算した値を複数個記憶するサンプリング値累積
記憶手段を備えた構成としたものである。

【００２５】そして、サンプリング値記憶手段が個々の
サンプリングデータを個別に記憶する代わりに、サンプ
リング値累積記憶手段がサンプリング値の累積値を記憶
し、その累積値を利用することにより、より少ない記憶
容量しか必要とせず、フーリエ係数や振幅などの値を算
出するのに必要な乗算や除算の演算処理がサンプリング
一周期の時間内に終了できないほどサンプリング周期が
短い場合でも、受光手段が出力した信号に含まれる様々
な周波数の信号成分のうち、周波数が磁場変調手段によ
る変調周波数と等しい信号成分の大きさを算出すること
ができる。

【００２６】本発明の請求項９にかかる尿検査装置は、
周波数成分算出手段は、サンプリング手段がサンプリン
グしたデータ列を磁場変調手段による変調周期の半周期
に同期して各半周期毎に正負を交互に反転して累積加算
した値を複数個記憶するサンプリング値累積記憶手段を
備えた構成としたものである。

【００２７】そして、サンプリング値累積記憶手段が、
サンプリングしたデータ列を正負を交互に反転して累積
加算することにより、正負を反転せずに単純に累積加算
する場合に比較して、半分の記憶容量しか必要とせず、
フーリエ係数や振幅などの値を算出するのに必要な乗算
や除算の演算処理がサンプリング一周期の時間内に終了
できないほどサンプリング周期が短い場合でも、受光手
段が出力した信号に含まれる様々な周波数の信号成分の
うち、周波数が磁場変調手段による変調周波数と等しい
信号成分の大きさを算出することができる。

【００２８】本発明の請求項１０にかかる尿検査装置
は、サンプリング手段は、磁場変調手段による変調周波
数の整数倍の周波数でサンプリングを行なう構成とした
ものである。

【００２９】そして、サンプリング手段のサンプリング
周波数が、正確に磁場変調手段による変調周波数の整数
倍となることが保証できることにより、周波数成分算出
手段が、受光手段が出力した信号に含まれる様々な周波
数の信号成分のうち、周波数が磁場変調手段による変調
周波数と等しい信号成分の大きさを正確に算出すること
ができる。

【００３０】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例を
図１〜図６を参照しながら説明する。図１は本発明の第
１の実施例を示す尿検査装置の構成ブロック図である。
図２は受光手段の信号を増幅する増幅回路の電気回路図
である。また図３は累積記憶手段の記憶手順を示すフロ
ーチャートである。また図４は受光手段の出力信号の変
化を示す特性図である。また図５は累積記憶手段に記憶
される記憶値の特性図である。また図６は受光量換算手
段の動作を説明するフローチャートである。

【００３１】図１において前記した従来例と同様の機能
を持つ部品には同一番号を付す。図１において１１は特
定方向の偏光成分のみを投射する発光手段で、光を投射
する発光素子１と、紙面に平行な偏光成分の光のみを透
過させる偏光子２により構成している。１２は特定の方
向の偏光成分のみを受光する受光手段で、紙面に垂直な
方向の偏光成分のみを透過させる検光子６と、受光素子
７により構成している。発光手段１１から受光手段１２
に至る光路にはガラス製のサンプルセル３を配置し、そ
の内部には被測定尿を封入している。またサンプルセル
３の周囲には光路に磁場を印加する磁場印加手段として
ソレノイドコイル４を巻いている。５はソレノイドコイ
ル４に電流を流す電流源であり光路に形成される磁場は
ソレノイドコイル４に流れる電流に比例する。１３は増
幅回路で受光素子７の出力電気信号を増幅する回路であ
る。８はコンピュータでサンプリング手段であるＡ／Ｄ
変換手段１４、Ｄ／Ａ変換手段１５を内蔵した汎用的な
１チップマイクロコンピュータで、電流源５に出力を発
しソレノイドコイル４を制御するとともに、増幅回路１
３の出力に基づき被測定尿の糖濃度を換算するものであ
る。

【００３２】１６は磁場切換手段でソレノイドコイル４
に流す電流の中央値を例えば０．５Ａと１．０Ａの２段
階で切り換える数値をＤ／Ａ変換手段１５に出力するも
ので、例えばまず０．５Ａを流す数値を出力する。１７
はタイマーで磁場を変調する特定の変調周波数より決ま
る変調周期Ｔより十分短く、且つ変調周期Ｔの整数分の
１の時間であるＴ／ｎ時間毎に時間経過信号を出力す
る。１８は磁場変調手段でタイマー１７から入力するＴ
／ｎ時間毎の信号に基づき、変調周期Ｔの変調信号を数
値演算しＤ／Ａ変換手段１５に出力する。例えば三角関
数を用いソレノイドコイル４に流す電流を＋０．１Ａか
ら−０．１Ａの振幅で周期Ｔとなる正弦波を演算する。
Ｄ／Ａ変換手段１５は磁場切換手段１６と磁場変調手段
１８から入力する数値を加算し、相当するアナログ電圧
値として出力する。電流源５はＤ／Ａ変換手段１５から
出力される電圧から電流に変換し、ソレノイドコイル４
に電流を流す。この例の場合では０．４Ａから０．６Ａ
の範囲で周期Ｔの正弦波となる電流がソレノイドコイル
４を流れる。

【００３３】またタイマー１７はＴ／ｎ時間毎にＡ／Ｄ
変換手段１４に信号を発し、Ａ／Ｄ変換手段１４はタイ
マー１７からの信号に応じＴ／ｎ時間毎に増幅回路１３
で増幅した受光素子７の出力信号をデジタル化する。１
９は周波数成分算出手段でＡ／Ｄ変換手段１４からのデ
ジタル信号に基づき増幅回路１３の出力信号に含まれる
様々な周波数の信号成分のうち磁場変調手段１８による
変調周波数と等しい周波数成分を算出し、その結果を濃
度換算手段２０に出力する。濃度換算手段２０は磁場切
換手段１６と周波数成分算出手段１９からの入力信号に
よりこの場合０．５Ａの電流の時の受光素子７の変調周
波数の周波数成分がＶｓ１であることを記憶する。

【００３４】次に、磁場切換手段１６はソレノイドコイ
ル４に流す電流の中央値を切り換えて、１．０Ａと出力
する。この時、ソレノイドコイル４に流れる電流は０．
９Ａから１．１Ａの範囲で周期Ｔの正弦波となる。同様
にして、周波数成分算出手段１９は受光素子７の変調周
波数の周波数成分Ｖｓ２を算出し、濃度換算手段２０に
出力する。濃度換算手段２０は１．０Ａの電流の時の受
光素子７の変調周波数の周波数成分がＶｓ２であること
を記憶する。

【００３５】更に、濃度換算手段２０は０．５Ａの時の
周波数成分Ｖｓ１と１．０Ａの時の周波数成分Ｖｓ２の
２点を結ぶ直線より、周波数成分が０となる電流値を算
出する。この算出された電流値に基づき被測定尿の糖濃
度を算出する。この電流値と糖濃度の関係は比例するも
ので、予め糖濃度既知の溶液で実験的に求めた関係式に
より算出できる。

【００３６】図２において、受光素子７はフォトダイオ
ードで受光量に比例した電流を流すものであり、オペア
ンプ２１、抵抗器２２で構成した電流電圧変換回路で電
圧出力に変換する。その電圧出力は、抵抗器２３、２４
とコンデンサ２５、２６とオペアンプ２７で構成した増
幅回路で増幅し、マイクロコンピュータ８に入力してい
る。増幅率は抵抗器２３と２４で決まるものであり、そ
こにコンデンサ２５、２６を接続したことで増幅回路に
バンドパスフィルタ特性を持たせることができ、変調周
波数以外の周波数の不要なノイズ成分を概略除去するこ
とができる。

【００３７】次に周波数成分算出手段１９の動作を図
３、図４に基づき説明する。図３は、周波数成分算出手
段１９の構成例を示すブロック図である。図中、２８は
Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されたデジタル値のを計数
する計数手段、２９は余弦関数の値として定まる定数値
列を発生する余弦値発生手段、３０は正弦関数の値とし
て定まる定数値列を発生する正弦値発生手段、３１及び
３２は乗算演算を行なう乗算手段、３３及び３４は累積
値記憶手段、３５はフーリエ係数算出手段、３６は振幅
算出手段である。

【００３８】周波数成分算出手段１９の動作について図
４のフローチャートに基づいて説明する。まず、計数手
段２８は、Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されたサンプリ
ング値の個数を計数する計数値ｉを０に初期化する。ま
た、累積値記憶手段３３は、累積値ΣＶｃｏｓを０に初
期化する。同様に、累積値記憶手段３４は、累積値ΣＶ
ｓｉｎを０に初期化する。この後、周波数成分算出手段
１９は、Ａ／Ｄ変換手段１４からデジタル値が出力され
るのを待つ。

【００３９】Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されたデジタ
ル値は乗算手段３１と乗算手段３２に出力される。以下
では、説明の都合上、このディジタル値を、計数手段２
８の計数値ｉに対応する値としてＶ（ｉ）と記す。

【００４０】余弦値発生手段２９は、Ａ／Ｄ変換手段１
４からデジタル値が出力されたとき、計数手段２８の計
数値ｉに対して、ｃｏｓ（ｉ×２π／ｎ）として定まる
値ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３１に出力す
る。同様に、正弦値発生手段３０は、Ａ／Ｄ変換手段１
４からサンプリング値が出力されたとき、計数手段２８
の計数値ｉに対して、ｓｉｎ（ｉ×２π／ｎ）として定
まる値ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３２に出
力する。

【００４１】余弦値発生手段２９及び正弦値発生手段３
０は、発生すべき値を、その値が必要となったときに数
値演算により算出してもよいし、あるいは、予め算出さ
れた値を不揮発性メモリに記録しておき、この不揮発性
メモリから読み出すようにしてもよい。ただし、余弦値
発生手段２９及び正弦値発生手段３０の動作速度を速く
する必要がある場合には、不揮発性メモリから読み出す
方法を用いる方が望ましい。

【００４２】乗算手段３１は、Ａ／Ｄ変換手段１４から
出力された値Ｖ（ｉ）と余弦値発生手段２９から出力さ
れた値ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅとの積を算出し、この算出結
果Ｖｃｏｓを累積値記憶手段３３に出力する。同様に乗
算手段３２は、Ａ／Ｄ変換手段１４から出力された値Ｖ
（ｉ）と正弦値発生手段３０から出力された値ｓｉｎ＿
ｖａｌｕｅとの積を算出し、この算出結果Ｖｓｉｎを累
積値記憶手段３４に出力する。

【００４３】累積値記憶手段３３は、乗算手段３１から
出力された値Ｖｃｏｓを累積値ΣＶｃｏｓに加算し、新
たな累積値ΣＶｃｏｓとして記憶する。同様に累積値記
憶手段３４は、乗算手段３２から出力された値Ｖｓｉｎ
を累積値ΣＶｓｉｎに加算し、新たな累積値ΣＶｓｉｎ
として記憶する。

【００４４】次いで、計数手段２８は計数値ｉを１だけ
増加させる。この後、周波数成分算出手段１９は、計数
値ｉをｍ×ｎと比較する。比較の結果、計数値ｉがｍ×
ｎと等しくない場合には、新たなデジタル値がＡ／Ｄ変
換手段１４から出力されるのを待った後、計数値ｉとｍ
×ｎとを比較するまでの、一連の処理を繰り返す。計数
値ｉがｍ×ｎと等しい場合には、この繰り返しが終了
し、フーリエ係数算出手段３５による処理が開始され
る。計数値ｉがｍ×ｎと等しくなったとき、累積値ΣＶ
ｃｏｓと累積値ΣＶｓｉｎがいかなる値になるかについ
ては、後に詳しく述べる。

【００４５】フーリエ係数算出手段３５は、計数値ｉが
ｍ×ｎと等しくなったとき、累積値記憶手段３３に記憶
されている累積値ΣＶｃｏｓを二倍し計数手段２８の計
数値ｉ（＝ｍ×ｎ）で割った値を余弦波成分のフーリエ
係数ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓとして、また、累積値記憶
手段３４に記憶されている累積値ΣＶｓｉｎを二倍し計
数手段２８の計数値ｉ（＝ｍ×ｎ）で割った値を正弦波
成分のフーリエ係数ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｓｉｎとしてそれ
ぞれ算出し、振幅算出手段３６に出力する。振幅算出手
段３６は、振幅Ｖｓを、

【００４６】

【数１】

【００４７】として算出し、算出結果を濃度換算手段２
０に出力する。周波数成分算出手段１９は、以上のよう
に動作する。

【００４８】以上の説明においてｎは変調周期Ｔ内でＡ
／Ｄ変換手段１４によりサンプリングするサンプリング
回数であり、ｍは振幅算出のために扱う変調回数であ
り、いずれも整数である。ｎ、ｍともに大きい数のほう
がノイズ成分を除去する効果は高まるものであり、ｎは
８以上であることが望ましい。

【００４９】次に、計数値ｉがｍ×ｎと等しくなったと
きに累積値記憶手段３３に記憶されている累積値ΣＶｃ
ｏｓと累積値記憶手段３４に記憶されている累積値ΣＶ
ｓｉｎの値、及び振幅算出手段３６により算出される振
幅Ｖｓが、いかなる値になるかは特開平１０−３００５
８５号公報に詳しく説明されている。

【００５０】即ち、ΣＶｃｏｓは、

【００５１】

【数２】

【００５２】また、ΣＶｓｉｎは、

【００５３】

【数３】

【００５４】となる。ここでａは基本周波数成分の振幅
（ピークトゥピーク）の１／２の大きさであり、ζは初
期位相である。従ってフーリエ係数算出手段３５で算出
されるフーリエ係数の値は、 ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓ＝ａ×ｃｏｓζ ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｓｉｎ＝ａ×ｓｉｎζ となる。そして振幅算出手段３６で算出されるＶｓは、 Ｖｓ＝２×ａ となり、位相ずれの影響を受けず、また基本周波数以外
の高調波成分の影響も受けず、磁場変調手段１８による
変調周波数の振幅を算出できる。

【００５５】ここで、ΣＶｃｏｓ、またはΣＶｓｉｎの
符号より振幅算出手段の出力Ｖｓに符号を付けることは
可能である。

【００５６】本実施例によれば、位相ずれの影響を受け
ないので、移相器が必要となるロックインアンプのよう
な複雑な構成ではなく、簡易な構成で実現できる他、位
相の調整に時間を要することもなく短時間で測定できる
効果がある。

【００５７】（実施例２）図５は、本発明の実施例２に
おける振幅算出手段１９の動作を示すフローチャートで
ある。

【００５８】以下、図５に従って、振幅算出手段１９の
動作を説明する。振幅算出手段１９は、まず、フーリエ
係数算出手段３５から出力された二つのフーリエ係数ｆ
ｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓとｆｏｕｒｉｅｒ＿ｓｉｎのう
ち、ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓの値が０であるか否かを判
定する。判定の結果、ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓの値が０
であった場合には、ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｓｉｎの絶対値を
二倍した値を振幅Ｖｓとして算出し、処理を終了する。

【００５９】ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓの値が０でなかっ
た場合には、ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｓｉｎの符号を反転した
ものをｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓで割った値に対する逆正
接関数の値、すなわち、正接関数の逆関数の値を、数値
αとして算出する。この数値αを、数式で表すと、

【００６０】

【数４】

【００６１】となる。次いで、この数値αに対する余弦
関数の値をβとして算出した後、ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏ
ｓをこのβで割った値の絶対値を二倍したものを、振幅
Ｖｓとして算出し、処理を終了する。

【００６２】こうして算出される振幅Ｖｓが、図４のフ
ローチャートに従った振幅算出手段１９の動作により算
出される振幅Ｖｓと等しくなることは明らかである。

【００６３】本実施例によれば、実施例１と同様に振幅
Ｖｓが算出されるので、位相ずれの影響を受けず、移相
器が必要となるロックインアンプのような複雑な構成で
はなく、簡易な構成で実現できる他、位相の調整に時間
を要することもなく短時間で測定できる効果がある。

【００６４】（実施例３）図６は、本発明の実施例３に
おける周波数成分算出手段の構成を示すブロック図であ
る。図６中、３７はＡ／Ｄ変換手段１４から出力される
デジタル値を記憶するサンプリング値記憶手段である。

【００６５】また、図７は、周波数成分算出手段１９の
動作を示すフローチャートである。図７においては、各
動作を行なう構成要素の符号を、括弧で挟んで記してい
る。

【００６６】以下、周波数成分算出手段１９の動作を説
明する。図７に示すように、周波数成分算出手段１９の
動作は、Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されたサンプリン
グ値を記憶するデータ入力処理と、記憶したサンプリン
グ値に基づきそのサンプリング値列が示す信号に含まれ
る変調周波数の振幅Ｖｓを算出する演算処理の２つから
なる。

【００６７】データ入力処理においては、まず、計数手
段２８は、計数値ｉを０に初期化する。この後、周波数
成分算出手段１９は、Ａ／Ｄ変換手段１４からサンプリ
ング値が出力されるのを待つ。Ａ／Ｄ変換手段１４は、
アナログ信号をディジタル信号に変換し、変換結果とし
て得られた値Ｖ（ｉ）を、サンプリング値記憶手段３７
に出力する。

【００６８】サンプリング値記憶手段３７は、サンプリ
ング値をｍ×ｎ個記憶するメモリである。サンプリング
値をメモリのどの場所に記憶するかは、計数手段２８の
計数値ｉにより決定する。以下、この記憶場所に記憶さ
れる値を、計数手段２８の計数値ｉを用いて、値Ｍ
（ｉ）と記す。サンプリング値記憶手段３７は、Ａ／Ｄ
変換手段１４から値Ｖ（ｉ）が出力されたとき、出力さ
れた値Ｖ（ｉ）を値Ｍ（ｉ）として記憶する。

【００６９】次いで、計数手段２８は計数値ｉを１だけ
増加させる。この後、周波数成分算出手段１９は、計数
値ｉをｍ×ｎと比較する。比較の結果、計数値ｉがｍ×
ｎと等しくない場合には、新たなサンプリング値がＡ／
Ｄ変換手段１４から出力されるのを待った後、Ａ／Ｄ変
換手段１４がディジタル値に変換する処理から、計数手
段２８が計数値ｉを更新するまでの、一連の処理を繰り
返す。計数値ｉがｍ×ｎと等しい場合には、データ入力
処理を終了し、演算処理を開始する。

【００７０】次に、演算処理について説明する。演算処
理においては、まず、計数手段２８は、計数値ｉを０に
初期化する。また、累積値記憶手段３３は、累積値ΣＶ
ｃｏｓを０に初期化する。同様に、累積値記憶手段３４
は、累積値ΣＶｓｉｎを０に初期化する。

【００７１】次いで、余弦値発生手段２９は、計数手段
２８の計数値ｉに対して、ｃｏｓ（ｉ×２π／ｎ）とし
て定まる値ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３１
に出力する。

【００７２】正弦値発生手段３０は、計数手段２８の計
数値ｉに対して、ｓｉｎ（ｉ×２π／ｎ）として定まる
値ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３２に出力す
る。

【００７３】余弦値発生手段２９及び正弦値発生手段３
０は、発生すべき値を、その値が必要となったときに数
値演算により算出してもよいし、あるいは、予め算出さ
れた値を不揮発性メモリに記録しておき、この不揮発性
メモリから読み出すようにしてもよい。

【００７４】乗算手段３１は、余弦値発生手段２９から
ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅが出力されたとき、サンプリング値
記憶手段３７に記憶されている値Ｍ（ｉ）を読み出し、
Ｍ（ｉ）とｃｏｓ＿ｖａｌｕｅとの積を算出して、この
算出結果Ｖｃｏｓを累積値記憶手段３３に出力する。

【００７５】乗算手段３２は、正弦値発生手段３０から
ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅが出力されたとき、サンプリング値
記憶手段３７に記憶されている値Ｍ（ｉ）を読み出し、
Ｍ（ｉ）とｓｉｎ＿ｖａｌｕｅとの積を算出して、この
算出結果Ｖｓｉｎを累積値記憶手段３４に出力する。

【００７６】累積値記憶手段３３は、乗算手段３１から
出力された値Ｖｃｏｓを累積値ΣＶｃｏｓに加算し、新
たな累積値ΣＶｃｏｓとして記憶する。

【００７７】累積値記憶手段３４は、乗算手段３２から
出力された値Ｖｓｉｎを累積値ΣＶｓｉｎに加算し、新
たな累積値ΣＶｓｉｎとして記憶する。

【００７８】次いで、計数手段２８は計数値ｉを１だけ
増加させる。この後、周波数成分算出手段１９は、計数
値ｉをｍ×ｎと比較する。比較の結果、計数値ｉがｍ×
ｎと等しくない場合には、余弦値発生手段２９及び正弦
値発生手段３０がｃｏｓ＿ｖａｌｕｅ及びｓｉｎ＿ｖａ
ｌｕｅを発生する処理から、計数手段２８が計数値ｉを
更新するまでの、一連の処理を繰り返す。計数値ｉがｍ
×ｎと等しい場合には、この繰り返しが終了し、フーリ
エ係数算出手段３５による処理が開始される。

【００７９】フーリエ係数算出手段３５は、計数値ｉが
ｍ×ｎと等しくなったとき、累積値記憶手段３３に記憶
されている累積値ΣＶｃｏｓを二倍し計数手段２８の計
数値ｉで割った値を余弦波成分のフーリエ係数ｆｏｕｒ
ｉｅｒ＿ｃｏｓとして、また、累積値記憶手段３４に記
憶されている累積値ΣＶｓｉｎを二倍し計数手段２８の
計数値ｉで割った値を正弦波成分のフーリエ係数ｆｏｕ
ｒｉｅｒ＿ｓｉｎとして、それぞれ算出し、振幅算出手
段３６に出力する。

【００８０】振幅算出手段３６は、振幅Ｖｓを、

【００８１】

【数５】

【００８２】として算出する。本実施例の周波数成分算
出手段１９によれば、実施例１〜２と全く同じ振幅Ｖｓ
を算出するが、データ入力処理ではサンプリング値の記
憶という比較的短時間で実行できる処理だけを行ない、
より多くの時間を要する乗算や除算を伴う処理はデータ
入力処理が終了した後に、演算処理としてまとめて実行
するので、一個のサンプリング値に対する累積値ΣＶｃ
ｏｓと累積値ΣＶｓｉｎの更新処理を、Ａ／Ｄ変換手段
１４がサンプリングを行なう一周期の時間内に終了でき
ないほどサンプリング間隔Ｔ／ｎが短時間であっても、
振幅Ｖｓを問題なく算出することが可能となる。

【００８３】（実施例４）図８は、本発明の実施例４に
おける周波数成分算出手段の構成を示すブロック図であ
る。図８中、３８はサンプリング値累積記憶手段であ
る。

【００８４】また、図９は、周波数成分算出手段１９の
動作を示すフローチャートである。図９においては、各
動作を行なう構成要素の符号を、括弧で挟んで記してい
る。

【００８５】周波数成分算出手段１９は、Ａ／Ｄ変換手
段１４から出力されたサンプリング値を、ｎ個のグルー
プに分類して処理する。ｎはサンプリング間隔Ｔ／ｎを
決定する変調周期内のサンプリング回数である。

【００８６】計数手段２８は、２つの計数値を有してい
る。以下、この２つの計数値を、計数値ｉ及び計数値ｒ
と記すことにする。計数値ｉは、Ａ／Ｄ変換手段１４か
ら出力されたサンプリング値の個数を計数するために用
いる。一方、計数値ｒは、Ａ／Ｄ変換手段１４から出力
されたサンプリング値が、ｎ個のグループのいずれに属
するかを決定するために用いる。

【００８７】また、サンプリング値累積記憶手段３８
は、Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されるサンプリング値
を各グループごとに累積加算した値を、各グループにつ
き一つ、総計ｎ個記憶することができる。以下、この記
憶される値を、計数手段２８の計数値ｒを用いて累積値
Ｓ（ｒ）と記す。

【００８８】以下、周波数成分算出手段１９の動作を説
明する。図９に示すように、周波数成分算出手段１９の
動作は、内部状態を初期化する初期化処理と、Ａ／Ｄ変
換手段１４から出力されたサンプリング値をｎ個のグル
ープに分類し、各グループごとに累積加算して記憶する
データ入力処理と、累積加算して記憶した値に基づき、
Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されたサンプリング値列が
示す信号に含まれる変調周波数成分の振幅Ｖｓを算出す
る演算処理の３つからなる。

【００８９】まず、初期化処理について説明する。初期
化処理においては、まず、計数手段２８は、計数値ｒを
０に初期化する。

【００９０】次いで、サンプリング値累積記憶手段３８
は、累積値Ｓ（ｒ）を０に初期化する。

【００９１】計数手段２８は計数値ｒを１だけ増加させ
る。この後、周波数成分算出手段１９は、計数値ｒをｎ
と比較する。比較の結果、計数値ｒがｎと等しくない場
合には、サンプリング値累積記憶手段３８が累積値Ｓ
（ｒ）を０に初期化する処理と、計数値ｒを更新する処
理を繰り返す。計数値ｒがｎと等しい場合には、初期化
処理が終了する。

【００９２】初期化処理終了時には、サンプリング値累
積記憶手段３８が記憶しているｎ個の累積値Ｓ（０）〜
Ｓ（ｎ−１）の値が全て０に初期化されることになる。

【００９３】次に、データ入力処理について説明する。
データ入力処理においては、まず、計数手段２８は、計
数値ｉと計数値ｒを、共に０に初期化する。

【００９４】この後、周波数成分算出手段１９は、Ａ／
Ｄ変換手段１４からサンプリング値が出力されるのを待
つ。Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されるディジタル信号
Ｖ（ｉ）は、サンプリング値累積記憶手段３８に出力す
る。サンプリング値累積記憶手段３８は、Ａ／Ｄ変換手
段１４から出力された値Ｖ（ｉ）を累積値Ｓ（ｒ）に加
算し、新たな累積値Ｓ（ｒ）として記憶する。

【００９５】次いで、計数手段２８は計数値ｉを１だけ
増加させるとともに、計数値ｒの値を、増加させた後の
計数値ｉをｎで割った余りの値とする。

【００９６】この後、周波数成分算出手段１９は計数値
ｉをｍ×ｎと比較する。比較の結果、計数値ｉがｍ×ｎ
と等しくない場合には、新たなサンプリング値がＡ／Ｄ
変換手段１４から出力されるのを待った後、Ａ／Ｄ変換
手段１４がディジタル値に変換する処理から、計数手段
２８が計数値ｉ及び計数値ｒを更新するまでの、一連の
処理を繰り返す。計数値ｉがｍ×ｎと等しい場合には、
データ入力処理を終了し、演算処理を開始する。

【００９７】従って、データ入力処理終了時の累積値Ｓ
（ｒ）の値は、

【００９８】

【数６】

【００９９】となる。

【０１００】次に、演算処理について説明する。演算処
理においては、まず、計数手段２８は、計数値ｒを０に
初期化する。また、累積値記憶手段３３は、累積値ΣＶ
ｃｏｓ２を０に初期化する。同様に、累積値記憶手段３
４は、累積値ΣＶｓｉｎ２を０に初期化する。

【０１０１】次いで、余弦値発生手段２９は、計数手段
２８の計数値ｒに対して、ｃｏｓ（ｒ×２π／ｎ）とし
て定まる値ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３１
に出力する。

【０１０２】正弦値発生手段３０は、計数手段２８の計
数値ｒに対して、ｓｉｎ（ｒ×２π／ｎ）として定まる
値ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３２に出力す
る。

【０１０３】余弦値発生手段２９及び正弦値発生手段３
０は、発生すべき値を、その値が必要となったときに数
値演算により算出してもよいし、あるいは、予め算出さ
れた値を不揮発性メモリに記録しておき、この不揮発性
メモリから読み出すようにしてもよい。

【０１０４】乗算手段３１は、余弦値発生手段２９から
ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅが出力されたとき、サンプリング値
累積記憶手段３８に記憶されている値Ｓ（ｒ）を読み出
し、Ｓ（ｒ）とｃｏｓ＿ｖａｌｕｅとの積を算出して、
この算出結果Ｖｃｏｓ２を累積値記憶手段３３に出力す
る。

【０１０５】乗算手段３２は、正弦値発生手段３０から
ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅが出力されたとき、サンプリング値
累積記憶手段３８に記憶されている値Ｓ（ｒ）を読み出
し、Ｓ（ｒ）とｓｉｎ＿ｖａｌｕｅとの積を算出して、
この算出結果Ｖｓｉｎ２を累積値記憶手段３４に出力す
る。

【０１０６】累積値記憶手段３３は、乗算手段３１から
出力された値Ｖｃｏｓ２を累積値ΣＶｃｏｓ２に加算
し、新たな累積値ΣＶｃｏｓ２として記憶する。

【０１０７】累積値記憶手段３４は、乗算手段３２から
出力された値Ｖｓｉｎ２を累積値ΣＶｓｉｎ２に加算
し、新たな累積値ΣＶｓｉｎ２として記憶する。

【０１０８】次いで、計数手段２８は計数値ｒを１だけ
増加させる。この後、周波数成分算出手段１９は、計数
値ｒをｎと比較する。比較の結果、計数値ｒがｎと等し
くない場合には、余弦値発生手段２９及び正弦値発生手
段３０がｃｏｓ＿ｖａｌｕｅ及びｓｉｎ＿ｖａｌｕｅを
発生する処理から、計数手段２８が計数値ｒを更新する
までの、一連の処理を繰り返す。計数値ｒがｎと等しい
場合には、この繰り返しが終了し、フーリエ係数算出手
段３５による処理が開始される。

【０１０９】フーリエ係数算出手段３５は、計数値ｒが
ｎと等しくなったとき、累積値記憶手段３３に記憶され
ている累積値ΣＶｃｏｓ２を二倍し自然数（ｍ×ｎ）で
割った値を余弦波成分のフーリエ係数ｆｏｕｒｉｅｒ＿
ｃｏｓとして、また、累積値記憶手段３４に記憶されて
いる累積値ΣＶｓｉｎ２を二倍し自然数（ｍ×ｎ）で割
った値を正弦波成分のフーリエ係数ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｓ
ｉｎとして、それぞれ算出し、振幅算出手段３６に出力
する。

【０１１０】振幅算出手段３６は、振幅Ｖｓを、

【０１１１】

【数７】

【０１１２】として算出する。ここで算出される振幅Ｖ
ｓは実施例１〜３で算出したＶｓと全く等しいことは明
らかである。

【０１１３】本実施例の周波数成分算出手段１９によれ
ば実施例３と同様に、演算に時間を要する乗算や除算を
伴う処理はデータ入力処理が終了した後に、演算処理の
中でまとめて実行するので、Ａ／Ｄ変換手段１４がサン
プリングを行なう間隔Ｔ／ｎが乗算演算を行なうには十
分でないほど短い場合でも、振幅Ｖｓを問題なく算出す
ることが可能となる。

【０１１４】さらに、実施例３と比較して、サンプリン
グ値記憶手段３７が総計ｍ×ｎ個のサンプリング値を記
憶する必要があったのに対し、本実施例のサンプリング
値累積記憶手段３８はわずかｎ個の累積値を記憶するだ
けでよい。

【０１１５】また、実施例３の乗算手段３１と乗算手段
３２が乗算演算を行なう回数は共にｍ×ｎ回であるのに
対し、本実施例の乗算手段３１と乗算手段３２が乗算演
算を行なう回数は共にｎ回に過ぎない。従って、本実施
例の周波数成分算出手段１９によれば、実施例３と比較
して、より短い演算時間で振幅Ｖｓを算出することが可
能となる。

【０１１６】（実施例５）図１０は、本発明の実施例５
における周波数成分算出手段１９の動作例を示すフロー
チャートである。図１０においては、各動作を行なう構
成要素の符号を、括弧で挟んで記している。

【０１１７】本実施例の周波数成分算出手段１９は、Ａ
／Ｄ変換手段１４から出力されたサンプリング値を、ｎ
／２個のグループに分類して処理する。また、サンプリ
ング値累積記憶手段３８が記憶する累積値を、実施例４
で説明した累積値と区別するためＴ（ｒ）と記すことに
すると、累積値Ｔ（ｒ）もＴ（０）〜Ｔ（ｎ／２−１）
のｎ／２個である。

【０１１８】また、計数手段２８は、Ａ／Ｄ変換手段１
４から出力されたサンプリング値の個数を計数する計数
値ｉと、Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されたサンプリン
グ値がｎ／２個のグループのいずれに属するかを決定す
るために用いる計数値ｒの、２つの計数値を有してい
る。

【０１１９】本実施例の周波数成分算出手段１９の動作
は、内部状態を初期化する初期化処理と、Ａ／Ｄ変換手
段１４から出力されたサンプリング値をｎ個／２のグル
ープに分類し、各グループごとに累積加算して記憶する
データ入力処理と、累積加算して記憶した値に基づき、
Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されたサンプリング値列が
示す信号に含まれる変調周波数の振幅Ｖｓを算出する演
算処理の３つからなり、初期化処理、データ入力処理、
演算処理の順に実行される。

【０１２０】まず、初期化処理について説明する。初期
化処理においては、まず、計数手段２８は、計数値ｒを
０に初期化する。

【０１２１】サンプリング値累積記憶手段３８は、累積
値Ｔ（ｒ）を０に初期化する。次いで、計数手段２８は
計数値ｒを１だけ増加させる。

【０１２２】この後、周波数成分算出手段１９は、計数
値ｒをｎ／２と比較する。比較の結果、計数値ｒがｎ／
２と等しくない場合には、サンプリング値累積記憶手段
３８が累積値Ｔ（ｒ）を０に初期化する処理と、計数値
ｒを更新する処理を繰り返す。計数値ｒがｎ／２と等し
い場合には、初期化処理が終了する。

【０１２３】初期化処理終了時には、サンプリング値累
積記憶手段３８が記憶しているｎ／２個の累積値Ｔ
（０）〜Ｔ（ｎ／２−１）の値が全て０に初期化される
ことになる。

【０１２４】次に、データ入力処理について説明する。
データ入力処理においては、まず、計数手段２８は、計
数値ｉと計数値ｒを、共に０に初期化する。

【０１２５】この後、周波数成分算出手段１９は、Ａ／
Ｄ変換手段１４からサンプリング値が出力されるのを待
つ。

【０１２６】Ａ／Ｄ変換手段１４は、サンプリングした
デジタル値Ｖ（ｉ）を、サンプリング値累積記憶手段３
８に出力する。

【０１２７】サンプリング値累積記憶手段３８は、計数
値ｒがｎ／２よりも小さい場合にはＡ／Ｄ変換手段１４
から出力された値Ｖ（ｉ）を累積値Ｔ（ｒ）に加算し、
新たな累積値Ｔ（ｒ）として記憶する。計数値ｒがｎ／
２と等しいか、あるいは、ｎ／２より大きい場合には、
Ａ／Ｄ変換手段１４から出力された値Ｖ（ｉ）を累積値
Ｔ（ｒ−ｎ／２）から減算し、新たな累積値Ｔ（ｒ−ｎ
／２）として記憶する。

【０１２８】次いで、計数手段２８は計数値ｉを１だけ
増加させるとともに、計数値ｒの値を、増加させた後の
計数値ｉをｎで割った余りの値とする。

【０１２９】この後、周波数成分算出手段１９は、計数
値ｉをｍ×ｎと比較する。比較の結果、計数値ｉがｍ×
ｎと等しくない場合には、周波数成分算出手段１９は、
新たなサンプリング値がＡ／Ｄ変換手段１４から出力さ
れるのを待った後、計数手段２８が計数値ｉ及び計数値
ｒを更新するまでの、一連の処理を繰り返す。計数値ｉ
がｍ×ｎと等しい場合には、データ入力処理が終了し、
演算処理が開始される。

【０１３０】従って、データ入力処理終了時の累積値Ｔ
（ｒ）の値は、

【０１３１】

【数８】

【０１３２】となる。

【０１３３】次に、演算処理について説明する。まず、
計数手段２８は、計数値ｒを０に初期化する。また、累
積値記憶手段３３は、累積値ΣＶｃｏｓ３を０に初期化
する。同様に、累積値記憶手段３４は、累積値ΣＶｓｉ
ｎ３を０に初期化する。

【０１３４】次いで、余弦値発生手段２９は、計数手段
２８の計数値ｒに対して、ｃｏｓ（ｒ×２π／Ｎ）とし
て定まる値ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３１
に出力する。

【０１３５】正弦値発生手段３０は、計数手段２８の計
数値ｒに対して、ｓｉｎ（ｒ×２π／Ｎ）として定まる
値ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅを発生し、乗算手段３２に出力す
る。

【０１３６】余弦値発生手段２９及び正弦値発生手段３
０は、発生すべき値を、その値が必要となったときに数
値演算により算出してもよいし、あるいは、予め算出さ
れた値を不揮発性メモリに記録しておき、この不揮発性
メモリから読み出すようにしてもよい。

【０１３７】乗算手段３１は、余弦値発生手段２９から
ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅが出力されたとき、サンプリング値
累積記憶手段３８に記憶されている値Ｔ（ｒ）を読み出
し、Ｔ（ｒ）とｃｏｓ＿ｖａｌｕｅとの積を算出して、
この算出結果Ｖｃｏｓ３を累積値記憶手段３３に出力す
る。

【０１３８】乗算手段３２は、正弦値発生手段３０から
ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅが出力されたとき、サンプリング値
累積記憶手段３８に記憶されている値Ｔ（ｒ）を読み出
し、Ｔ（ｒ）とｓｉｎ＿ｖａｌｕｅとの積を算出して、
この算出結果Ｖｓｉｎ３を累積値記憶手段３４に出力す
る。

【０１３９】累積値記憶手段３３は、乗算手段３１から
出力された値Ｖｃｏｓ３を累積値ΣＶｃｏｓ３に加算
し、新たな累積値ΣＶｃｏｓ３として記憶する。

【０１４０】累積値記憶手段３４は、乗算手段３２から
出力された値Ｖｓｉｎ３を累積値ΣＶｓｉｎ３に加算
し、新たな累積値ΣＶｓｉｎ３として記憶する。

【０１４１】次いで、計数手段２８は計数値ｒを１だけ
増加させる。この後、周波数成分算出手段１９は、計数
値ｒをｎ／２と比較する。比較の結果、計数値ｒがｎ／
２と等しくない場合には、余弦値発生手段２９及び正弦
値発生手段３０がｃｏｓ＿ｖａｌｕｅ及びｓｉｎ＿ｖａ
ｌｕｅを発生する処理から、計数手段２８が計数値ｒを
更新するまでの、一連の処理を繰り返す。計数値ｒがｎ
／２と等しい場合には、この繰り返しが終了し、フーリ
エ係数算出手段３５による処理が開始される。フーリエ
係数算出手段３５は、計数値ｒがｎ／２と等しくなった
とき、累積値記憶手段３３に記憶されている累積値ΣＶ
ｃｏｓ３を二倍し自然数（ｍ×ｎ）で割った値を余弦波
成分のフーリエ係数ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｃｏｓとして、ま
た、累積値記憶手段３４に記憶されている累積値ΣＶｓ
ｉｎ３を二倍し自然数（ｍ×ｎ）で割った値を正弦波成
分のフーリエ係数ｆｏｕｒｉｅｒ＿ｓｉｎとして、それ
ぞれ算出し、振幅算出手段３６に出力する。

【０１４２】振幅算出手段３６は実施例１〜４で説明し
た内容と同様にして振幅Ｖｓを算出する。

【０１４３】実施例５においては計数値がｒであるとき
の余弦値発生手段２９で出力されるｃｏｓ＿ｖａｌｕｅ
をｃｏｓ＿ｖａｌｕｅ（ｒ）とし、正弦値発生手段３０
で出力されるｓｉｎ＿ｖａｌｕｅをｓｉｎ＿ｖａｌｕｅ
（ｒ）としたとき、 ｃｏｓ＿ｖａｌｕｅ（ｒ＋ｎ／２）＝−ｃｏｓ＿ｖａｌ
ｕｅ（ｒ） ｓｉｎ＿ｖａｌｕｅ（ｒ＋ｎ／２）＝−ｓｉｎ＿ｖａｌ
ｕｅ（ｒ） となる関係を用いていて、計数値ｒがｎ／２と等しくな
ったときに、累積値記憶手段３３に記憶されている累積
値ΣＶｃｏｓ３と累積値記憶手段３４に記憶されている
累積値ΣＶｓｉｎ３は、それぞれ実施例４で説明した累
積値ΣＶｃｏｓ２及び累積値ΣＶｓｉｎ２と同じ値にな
る。

【０１４４】従って、振幅算出手段３６で算出できる振
幅Ｖｓは実施例１〜４で説明したＶｓと全く同じ値とな
る。

【０１４５】本実施例によれば、サンプリング値累積記
憶手段３８が記憶すべき累積値の個数は、実施例４で説
明したアルゴリズムを用いた場合の半分で済むので、サ
ンプリング値累積記憶手段３８を、一層小規模な記憶容
量で実現することが可能となる。

【０１４６】また、乗算手段３１及び乗算手段３２が乗
算演算を実行する回数も、実施例４で説明したアルゴリ
ズムを用いた場合の半分となるので、より短い演算時間
で振幅Ｖｓを算出することが可能となる。

【０１４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の尿検査装置
は以下の効果を有する。

【０１４８】本発明の請求項１にかかる尿検査装置によ
れば、発光手段から受光手段に至る光路には磁場印加手
段により磁場が印加される。この印加される磁場は磁場
切換手段によって複数段階に切り換えられるものであ
り、また磁場変調手段により特定周期の変調信号が重畳
されているものである。受光手段の出力はサンプリング
手段でサンプリングし、周波数成分算出手段が受光手段
の出力信号に含まれる様々な周波数の信号成分のうち、
周波数が磁場変調手段による変調周波数と等しい信号成
分の大きさを、サンプリング手段がサンプリングしたデ
ータ列に基づき算出する。そして、濃度換算手段が複数
段階の磁場における周波数成分算出手段の出力に基づき
被測定尿の旋光性物質濃度を換算するので、ロックイン
アンプのような複雑な構成は不要であり、簡易な構成に
でき、また待ち時間を不要にして検査時間を短縮するこ
とができる。

【０１４９】本発明の請求項２にかかる尿検査装置によ
れば、算出される二つのフーリエ係数の値は、共に磁場
変調手段による変調周波数と等しい周波数の信号成分の
大きさと、位相との二つを未知数とする数式で表すこと
ができるので、算出された二つのフーリエ係数の値を用
いて、二元連立方程式を解く要領で、磁場変調手段によ
る変調周波数と等しい周波数の信号成分の大きさを算出
することができ、簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイ
ズ等の影響を受けにくい高精度な測定が可能となる。

【０１５０】本発明の請求項３にかかる尿検査装置によ
れば、二つのフーリエ係数の平方和を算出することによ
り、磁場変調手段による変調周波数と等しい周波数の信
号成分の大きさと、その信号成分の位相との二つの未知
数のうち、位相の影響を除去することができ、残る一つ
の未知数である大きさを正確に算出することが可能とな
り、簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を
受けにくい高精度な測定が可能となる。

【０１５１】本発明の請求項４にかかる尿検査装置によ
れば、二つのフーリエ係数の比を求めることにより、磁
場変調手段による変調周波数と等しい周波数の信号成分
の大きさと、その信号成分の位相との二つを未知数のう
ち、大きさの影響を除去し、位相を正確に算出すること
ができる。その後こうして算出された位相と、二つのフ
ーリエ係数の少なくとも一方を用いることにより、残る
未知数である大きさを算出することができ、簡易な構成
で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい高精
度な測定が可能となる。

【０１５２】本発明の請求項５にかかる尿検査装置によ
れば、振幅算出手段が算出する振幅の大きさは、二つの
フーリエ係数の平方和の平方根に比例する値となるの
で、振幅算出手段が振幅を算出する演算の過程で、磁場
変調手段による変調周波数と等しい周波数の信号成分の
大きさを、位相の影響を除去して算出することが可能と
なり、簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響
を受けにくい高精度な測定が可能となる。

【０１５３】本発明の請求項６にかかる尿検査装置によ
れば、累積値記憶手段に記憶される累積値はフーリエ係
数に比例する値となるので、この累積値を所定の定数で
割ることにより、フーリエ係数を算出することができ、
簡易な構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受け
にくい高精度な測定が可能となる。

【０１５４】本発明の請求項７にかかる尿検査装置によ
れば、サンプリング値記憶手段がサンプリングデータを
記憶する期間には、サンプリング値の記憶という比較的
短時間で実行できる処理だけを行ない、より多くの時間
を要する乗算や除算を伴う処理は全てのサンプリングデ
ータの記憶が終った後、サンプリング値記憶手段に記憶
したデータを用いて行なうので、フーリエ係数や振幅な
どの値を算出するのに必要な乗算や除算の演算処理がサ
ンプリング一周期の時間内に終了できないほどサンプリ
ング周期が短い場合でも、受光手段が出力した信号に含
まれる様々な周波数の信号成分のうち、周波数が磁場変
調手段による変調周波数と等しい信号成分の大きさを算
出することができ、簡易な構成で検査時間を短縮し、ノ
イズ等の影響を受けにくい高精度な測定が可能となる。

【０１５５】本発明の請求項８にかかる尿検査装置によ
れば、サンプリング値記憶手段が個々のサンプリングデ
ータを個別に記憶する代わりに、サンプリング値累積記
憶手段がサンプリング値の累積値を記憶し、その累積値
を利用することにより、より少ない記憶容量しか必要と
せず、フーリエ係数や振幅などの値を算出するのに必要
な乗算や除算の演算処理がサンプリング一周期の時間内
に終了できないほどサンプリング周期が短い場合でも、
受光手段が出力した信号に含まれる様々な周波数の信号
成分のうち、周波数が磁場変調手段による変調周波数と
等しい信号成分の大きさを算出することができ、簡易な
構成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい
高精度な測定が可能となる。

【０１５６】本発明の請求項９にかかる尿検査装置によ
れば、サンプリング値累積記憶手段が、サンプリングし
たデータ列を正負を交互に反転して累積加算することに
より、正負を反転せずに単純に累積加算する場合に比較
して、半分の記憶容量しか必要とせず、フーリエ係数や
振幅などの値を算出するのに必要な乗算や除算の演算処
理がサンプリング一周期の時間内に終了できないほどサ
ンプリング周期が短い場合でも、受光手段が出力した信
号に含まれる様々な周波数の信号成分のうち、周波数が
磁場変調手段による変調周波数と等しい信号成分の大き
さを算出することができ、簡易な構成で検査時間を短縮
し、ノイズ等の影響を受けにくい高精度な測定が可能と
なる。

【０１５７】本発明の請求項１０にかかる尿検査装置
に、サンプリング手段のサンプリング周波数が、正確に
磁場変調手段による変調周波数の整数倍となることが保
証できることにより、周波数成分算出手段が、受光手段
が出力した信号に含まれる様々な周波数の信号成分のう
ち、周波数が磁場変調手段による変調周波数と等しい信
号成分の大きさを正確に算出することができ、簡易な構
成で検査時間を短縮し、ノイズ等の影響を受けにくい高
精度な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における尿検査装置の構成ブ
ロック図

【図２】同実施例の受光手段の信号を処理する電気回路
図

【図３】同実施例の周波数成分算出手段の構成ブロック
図

【図４】同実施例の周波数成分算出手段の動作を説明す
るフローチャート

【図５】本発明の実施例２の周波数成分算出手段の動作
を説明するフローチャート

【図６】本発明の実施例３の周波数成分算出手段の構成
ブロック図

【図７】同実施例の周波数成分算出手段の動作を説明す
るフローチャート

【図８】本発明の実施例４の周波数成分算出手段の構成
ブロック図

【図９】同実施例の周波数成分算出手段の動作を説明す
るフローチャート

【図１０】本発明の実施例５の周波数成分算出手段の動
作を説明するフローチャート

【図１１】従来の尿検査装置の構成ブロック図

【符号の説明】

４ 磁場印加手段 １１ 発光手段 １２ 受光手段 １３ 増幅回路 １４ サンプリング手段 １６ 磁場切換手段 １８ 磁場変調手段 １９ 周波数成分算出手段 ２０ 濃度換算手段 ２８ 計数手段 ３１、３２ 乗算手段 ３３、３４ 累積値記憶手段 ３５ フーリエ係数算出手段 ３６ 振幅算出手段 ３７ サンプリング値記憶手段 ３８ サンプリング値累積記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 実紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮地 寿明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G045 AA16 CB03 DA30 DA36 FA11 FA36 GC30 JA01 JA07 2G059 AA01 BB13 CC16 DD15 EE01 GG06 MM01 MM09 MM10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定尿に特定方向の偏光成分の光を投射
   する発光手段と、前記被測定尿を透過した光のうち特定
   方向の偏光成分の光を受光する受光手段と、前記発光手
   段から前記受光手段に至る光路に磁場を印加する磁場印
   加手段と、前記磁場印加手段により印加する磁場を複数
   段階で切り換える磁場切換手段と、前記磁場印加手段に
   より印加する磁場に特定周波数の変調信号を重畳させる
   磁場変調手段と、前記受光手段の出力信号をサンプリン
   グするサンプリング手段と、前記受光手段が出力した信
   号に含まれる様々な周波数の信号成分のうち周波数が前
   記磁場変調手段による変調周波数と等しい信号成分の大
   きさを前記サンプリング手段がサンプリングしたデータ
   列に基づき算出する周波数成分算出手段と、複数段階の
   磁場における前記周波数成分算出手段の出力に基づき前
   記被測定尿の旋光性物質濃度を換算する濃度換算手段を
   備えた尿検査装置。
2. 【請求項２】周波数成分算出手段は、受光手段が出力し
   た信号に含まれる様々な周波数の信号成分のうち周波数
   が磁場変調手段による変調周波数と等しく位相がπ／２
   異なる二つの信号成分のフーリエ係数を算出するフーリ
   エ係数算出手段を備えた請求項１記載の尿検査装置。
3. 【請求項３】周波数成分算出手段は、二つのフーリエ係
   数の平方和を用いる構成とした請求項２記載の尿検査装
   置。
4. 【請求項４】周波数成分算出手段は、二つのフーリエ係
   数の比を用いる構成とした請求項２記載の尿検査装置。
5. 【請求項５】周波数成分算出手段は、受光手段が出力し
   た信号に含まれる様々な周波数の信号成分のうち周波数
   が磁場変調手段による変調周波数と等しい信号成分の振
   幅を算出する振幅算出手段を備えた請求項１ないし４の
   いずれか１項記載の尿検査装置。
6. 【請求項６】周波数成分算出手段は、サンプリング手段
   がサンプリングしたデータの個数を計数する計数手段
   と、前記計数手段の計数値に対応して定まる定数と前記
   サンプリング手段がサンプリングしたデータとの積を算
   出する乗算手段と、前記乗算手段が算出した値の累積値
   を記憶する累積値記憶手段とを備えた請求項１ないし４
   のいずれか１項記載の尿検査装置。
7. 【請求項７】周波数成分算出手段は、サンプリング手段
   がサンプリングした各データを記憶するサンプリング値
   記憶手段を有し、全てのサンプリングデータの記憶が終
   ったあと前記サンプリング値記憶手段に記憶したデータ
   を用いて受光手段が出力した信号に含まれる様々な周波
   数の信号成分のうち周波数が磁場変調手段による変調周
   波数と等しい信号成分の大きさを算出する構成とした請
   求項１ないし４のいずれか１項記載の尿検査装置。
8. 【請求項８】周波数成分算出手段は、サンプリング手段
   がサンプリングしたデータ列を磁場変調手段による変調
   周期に同期して累積加算した値を複数個記憶するサンプ
   リング値累積記憶手段を備えた請求項１ないし４のいず
   れか１項記載の尿検査装置。
9. 【請求項９】周波数成分算出手段は、サンプリング手段
   がサンプリングしたデータ列を磁場変調手段による変調
   周期の半周期に同期して各半周期毎に正負を交互に反転
   して累積加算した値を複数個記憶するサンプリング値累
   積記憶手段を備えた請求項１ないし４のいずれか１項記
   載の尿検査装置。
10. 【請求項１０】サンプリング手段は、磁場変調手段によ
    る変調周波数の整数倍の周波数でサンプリングを行なう
    請求項１ないし４のいずれか１項記載の尿検査装置。