[发明专利]使用微型ATR红外线分光镜实时分析马桶中尿成分的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析尿成分的可以测定马桶中包含的成分的浓度的设备和方法，更具体地涉及一种用于实时分析尿成分的设备和方法，该装置和方法通过使用衰减全反射红外线(ATR-IR)分光镜可以测定马桶中包含的成分的浓度。

本发明涉及用于实时测定和分析马桶中的尿的设备和方法，更具体地涉及开发一种微型红外线分光计，该微型红外线分光计即使在可以有效收集尿样本并可复制地测定它及有效地将微型ATR红外线分光镜附接在马桶上的诸如马桶和衰减全反射(ATR)的特殊环境中也可以使用。此外，本发明提供了一种使用附接在马桶上的微型ATR-IR可以测定和分析作为包含在尿中的尿成分的葡萄糖、肌氨酸、尿素、蛋白质、白蛋白、PH、甘油三酸酯、胆固醇、胆红素、尿酸和亚硝酸盐的有效算法。

背景技术

一般来说，利用可见光来检查尿成分的方法已经在使用了。使用可见光区域中的3个波长来分析尿中包含的成分，此时该检查主要由尿试纸来执行。由于该方法需要使用可丢弃的尿试纸，所以用户需要重复地购买单独的试纸来每天测定尿成分。在尿试纸被尿弄湿时用户感到不方便。另外，在一般的家庭中保存包括尿试纸的设备由此将它供应到一般人是比较困难的。

光谱法分析方法被作为一种不使用尿试纸的方法，此时可以使用红外线分光镜来分析尿中的各种成分。但是，由于红外线分光镜分析设备太大而不能直接附接在马桶上，所以将红外线分光镜附接在马桶上的情况无法实现。由于信噪比(SNR)随着红外线分光镜的微型化而降低，所以无法有效地分析尿样本中包含的作为尿成分的葡萄糖、肌氨酸、尿素、蛋白质、白蛋白、PH、甘油三酸酯、胆固醇、胆红素、尿酸和亚硝酸盐。另外，由于用户在每次测定样本后可能不清洁样本并且混合成分由于红外区域中的潮湿的影响而可能无法有效地测定，所以需要与马桶一起设置自动清洁器。

作为另一光谱方法，使用了一种通过利用从马桶引入样本的单独装置而引入样本的方法，并且该装置通过使用于分析引入样本的装置、光源和检测器平行(180度)设置而构成为透光方式。该方法需要额外的设施，特别是该方法中使用的光对应于近红外光。在使用近红外光的分析设备中使用的波长带处于800nm到2500nm的范围。该波长带中的光适合于分析尿中包含的成分中的单个成分，而在分析尿中包含的多个成分的情况下，多个成分的测定结果重叠，这导致难以分析多个成分。结果，需要一种容易并准确地分析尿中包含的多个成分的装置和方法。

此外，还存在一个问题，由于用户或病人没有一种用于坐在马桶上时通过做简单动作来分析尿成分并测定血压以及体脂肪的装置，所以他们需要在不同的时间、不同的位置测定尿成分、血压和体脂肪。

发明内容

[技术问题]

本发明的目的是提供一种用于通过提供微型分光镜来在诸如马桶的特殊环境中接收尿样本并测定尿样本的设备和方法，该微型分光镜施加属于2500nm到15000nm波长的中红外光以实现最大信噪比(SNR)。此外，本发明的目的是提供一种实时分析尿成分的装置和方法，这是通过提供一种对附接了这种分光镜的马桶中的尿成分进行测定、分析和量化的算法来实现的。

此外，本发明的另一目的是提供一种健康诊断系统，其能够通过简单的动作一次分析尿成分和测定血压及体脂肪。

[技术方案]

为了实现该目的，本发明提供了一种用于分析马桶中的尿成分的设备，该设备包括：马桶便桶(toilet stool)；尿收集器(未示出)，其以凹形或平面形状形成在马桶便桶内的整个表面上；分析单元，其附接在马桶便桶上以分析从尿收集器收集的尿的成分并且包括光源单元、复合滤波器、反射镜和检测器中的一个或更多个；以及衰减棱镜(ATR棱镜)，其设置在用于分析尿成分的分析单元内，其中，光源单元和检测器的光接收单元具有垂直于光路的彼此相似对应的截面形状，以使光的损耗最小化并且维持高的信噪比(SNR)。

本发明中使用的光源单元使用波长在2500nm至15000nm范围的中红外光。

所述分析单元的特征在于，透射部(transmitting portion)的与光路垂直的截面表面相似地对应于光源单元或检测器的光接收单元的截面表面。

这里，来自光源单元的光到达检测器的总迹径距离为大约10到30mm，而如果在棱镜与检测器之间设置有镜隧道(mirror tunnel)或锥形棒(tapered rod)，则总迹径距离为大约1到50mm。

此外，光源单元与棱镜之间的距离为300μm到5mm，而棱镜与检测器之间的距离为300μm到5mm。