JP2008309805A - Light measuring instrument and light measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体に光を照射し、その物体を透過又は反射した光を計測する光計測装置及び光計測方法に関する。 The present invention relates to an optical measurement apparatus and an optical measurement method for irradiating an object with light and measuring light transmitted or reflected through the object.
光計測を用いて物質量を測定する装置では、水平に置かれた被測定物に光源から光を照射し、その反射光を受光素子で電気信号に変換し、これを対数に変換して光学濃度値を求め、この光学濃度値から物質量を求めている。 In a device that measures the amount of substances using optical measurement, light is radiated from a light source to an object to be placed horizontally, the reflected light is converted into an electrical signal by a light receiving element, and this is converted into a logarithm. A density value is obtained, and a substance amount is obtained from the optical density value.
また、臨床検査用の光計測装置では、被測定物として、透明支持体上に一層の試薬を塗布したスライドを使用し、それに血液等の液検体を滴着して、試薬層との反応による光学濃度の変化を測定して光学濃度値を得る。そして光学濃度値を臨床値に変換して、目的とする分析を行っている。 Moreover, in an optical measuring device for clinical examination, a slide in which a reagent is applied on a transparent support is used as an object to be measured, and a liquid sample such as blood is deposited on the slide, and the reaction with the reagent layer is performed. An optical density value is obtained by measuring a change in the optical density. The optical density value is converted into a clinical value, and the target analysis is performed.
臨床検査等では、血液に含まれる複数の成分についての光学濃度を測定する必要がある。このため、光計測装置では、異なる試薬を塗布した複数のスライドに同一人物の血液を滴着し、全てのスライドについて上記測定を行っている(例えば、特許文献1参照)。 In clinical examinations and the like, it is necessary to measure optical densities of a plurality of components contained in blood. For this reason, in the optical measurement device, blood of the same person is dripped onto a plurality of slides coated with different reagents, and the above measurement is performed on all the slides (see, for example, Patent Document 1).
一般に、物質の物質量はその光学濃度に比例する。一方、受光素子で受光される光量は、その常用対数が光学濃度に比例するため、光学濃度に反比例する。つまり、検査対象となる成分によって複数のスライドの各々からの反射光量が異なるため、上記従来の光測定装置では、全てのスライドからの反射光量を精度良く受光できるだけの広いダイナミックレンジを持つ受光素子が必要であった。広いダイナミックレンジを持つ受光素子は高価であるため、従来の光計測装置では、その製造コストの増大が避けられなかった。 In general, the amount of a substance is proportional to its optical density. On the other hand, the amount of light received by the light receiving element is inversely proportional to the optical density because its common logarithm is proportional to the optical density. In other words, since the amount of reflected light from each of the plurality of slides differs depending on the component to be inspected, the conventional optical measurement device has a light receiving element having a wide dynamic range that can accurately receive the reflected light from all the slides. It was necessary. Since a light receiving element having a wide dynamic range is expensive, an increase in manufacturing cost is inevitable in the conventional optical measuring device.
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、ダイナミックレンジの狭い受光素子であっても、物体を透過又は反射した光を精度良く測定することができる安価な光計測装置及び光計測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an inexpensive optical measurement device and optical measurement capable of accurately measuring light transmitted or reflected through an object even with a light receiving element having a narrow dynamic range. It aims to provide a method.
本発明の光計測装置は、物体に光を照射する照射手段と、前記物体に照射される光の強度を変化させる光可変手段と、前記物体を透過又は反射した光を受光する受光素子と、前記光可変手段を制御して前記物体に照射される光の強度を変更する制御手段と、前記光可変手段の状態と、前記受光素子で受光した光の光量に基づいて、前記物体の光学濃度を出力する出力手段とを備え、前記制御手段は、前記物体に応じて予め設定されたシーケンスで、測定に利用する光の強度を複数種類の強度の中から選択し、選択した強度の光を検体に照射させるものである。 An optical measurement device of the present invention includes an irradiating unit that irradiates light on an object, a light variable unit that changes an intensity of light irradiated on the object, a light receiving element that receives light transmitted or reflected by the object, Control means for controlling the light variable means to change the intensity of light applied to the object, the state of the light variable means, and the optical density of the object based on the amount of light received by the light receiving element. Output means, and the control means selects a light intensity to be used for measurement from a plurality of types of intensity in a sequence preset in accordance with the object, and selects the light of the selected intensity. The sample is irradiated.
この構成により、物体に照射する光の強度を変化させることで、受光素子で受光する光の光量を調節することができるため、受光素子のダイナミックレンジが狭い場合でも、物体を透過又は反射した光を精度良く測定することができる。又、ダイナミックレンジの狭い安価な受光素子を使用することができるため、装置の製造コストの削減が可能となる。 With this configuration, it is possible to adjust the amount of light received by the light receiving element by changing the intensity of the light irradiated to the object. Therefore, even if the dynamic range of the light receiving element is narrow, the light transmitted or reflected by the object Can be measured with high accuracy. In addition, since an inexpensive light receiving element having a narrow dynamic range can be used, the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.
本発明によれば、ダイナミックレンジの狭い受光素子であっても、物体を透過又は反射した光を精度良く測定することができる安価な光計測装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive optical measurement device that can accurately measure light transmitted or reflected through an object even with a light receiving element having a narrow dynamic range.
図1は、本発明の実施形態を説明するための物質量測定装置の概略構成を示す図である。
物質量測定装置100は、測定対象となる検体を設置する検体設置部1と、検体に光を照射するハロゲンランプ等の発光素子を用いた光源2と、光源2から照射される光の強度を変化させる光可変部3と、光源2から照射される光の波長を変化させる波長可変部4と、光源2から照射される光を平行化及び集光するレンズ5a及び5bと、検体からの反射光を集光するレンズ5cと、レンズ5cで集光された反射光を受光する受光素子としてのエリアセンサ6と、各部を制御すると共に光可変部3の状態とエリアセンサ6で受光した光の光量とに応じた測定結果を求めてディスプレイ等に出力するコンピュータ7とを備える。尚、ここでは、コンピュータ7が各部を制御する構成としているが、各部を統括制御するコンピュータを別に用意しておいても良い。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a substance amount measuring apparatus for explaining an embodiment of the present invention.
The substance
検体設置部1には、透明支持体上に一層の試薬を塗布したスライドが設置され、測定時には、このスライドに血液等の検体が滴着される。
A slide in which a single layer of reagent is applied on a transparent support is placed in the
光可変部3は、穴の開いたステンレス等の金属メッシュの板材及びNDフィルタ等の減光フィルタを、光源2と検体との間に機械的に出し入れすることで、光源2から検体に照射される光の強度を変化させるものである。初期設定では、この減光フィルタが、光源2と検体との間に挿入された状態となっている。尚、以下では、金属メッシュをステンレスメッシュとする。又、穴の開いたステンレスメッシュの板材及びNDフィルタ等の減光フィルタを、手動で出し入れできるようにしても良い。
The
波長可変部4は、複数種類の干渉フィルタのいずれかを、光源2と検体との間に機械的に出し入れすることで、光源2から検体に照射される光の波長を変化させるものである。尚、本実施形態では、波長可変部4を光可変部3と検体設置部1との間に設置しているが、光源2と光可変部3との間に設置しても良い。又、複数種類の干渉フィルタを手動で出し入れできるようにしても良い。
The
エリアセンサ6は、CCD等の固体撮像素子であり、検体設置部1に設置されたスライド上の試薬と血液等の検体とが反応した際に光源2から照射される光によって反射する光を受光し、受光した光を電気信号に変換してコンピュータ7に出力するものである。エリアセンサ6は、スライドから反射する光を面単位で受光可能である。このため、本実施形態では、スライドを複数のエリアに分割し、各々のエリアに異なる種類の試薬を塗布しておき、これら複数種類の試薬と血液との反応による反射光を、エリアセンサ6により同時に受光することも可能である。
The
コンピュータ7は、エリアセンサ6から出力された受光量に応じた電気信号を、予め内蔵するメモリ等に記憶している検量線のデータに基づいて光学濃度値に変換し、その光学濃度値から検体に含まれる各種成分の含有量等を求め、ディスプレイ等に出力するものである。上記のように、複数種類の試薬が塗布されたスライドを用いる場合、コンピュータ7は、エリアセンサ6から出力された受光量に応じた電気信号を、スライドの複数エリア毎に抽出し、検体に含まれる成分の含有量を複数エリア毎に求める。又、コンピュータ7は、エリアセンサ6で受光した検体からの反射光量や検体と反応させる試薬の種類に応じて、光可変部3と波長可変部4を制御し、光源2からの光の光量を変化させたり、その波長を変化させたりする。
The
以上のような構成の物質量測定装置100では、検体からの反射光量が、エリアセンサ6のダイナミックレンジ内に入らない程少ない場合に、光可変部3が、光源2と検体との間からステンレスメッシュの板材又はNDフィルタを取り外し、光源2から照射される光の強度を強くする。これにより、検体からの反射光量が多くなり、その反射光量がエリアセンサ6のダイナミックレンジ内に入るようになる。このため、エリアセンサ6のダイナミックレンジが狭くても、反射光を精度良く受光することができ、検体に含まれる成分の含有量の測定精度が向上する。
In the substance
又、例えばA、B、C、Dという4種類の試薬が塗布されたスライドを用いる場合、物質量測定装置100では、A〜Dの試薬が塗布された各エリアからの反射光量を求め、その反射光量のいずれかがエリアセンサ6のダイナミックレンジ内に入らない場合、光可変部3が、ステンレスメッシュの板材又はNDフィルタの挿入及び取り出しを一定時間おきに行う。又、各エリアから反射する光の波長はそれぞれ異なるため、波長可変部4がその波長に合わせて複数の干渉フィルタを切替える。
For example, when using a slide coated with four types of reagents A, B, C, and D, the substance
例えば、AとBが塗布されたエリアからの反射光量がエリアセンサ6のダイナミックレンジ内に入らない程少なく、CとDが塗布されたエリアからの反射光量がエリアセンサ6のダイナミックレンジ内に入り、A〜Dの試薬が血液と反応した際に発光する光の波長がそれぞれ異なる場合について説明する。
For example, the amount of reflected light from the area where A and B are applied is so small that it does not fall within the dynamic range of the
この場合、物質量測定装置100では、光源2がスライドに光を照射し、スライドの各エリアからの反射光をエリアセンサ6で受光し、各エリアからの反射光量がエリアセンサ6のダイナミックレンジ内に入っているかどうかをコンピュータ7により判定する。ここではAとBが塗布されたエリアからの反射光量がエリアセンサ6のダイナミックレンジ内に入らない程少ないため、光源2から一定時間光が照射された後、コンピュータ7は光可変部3を制御し、光源2と検体との間からNDフィルタを取り外させる。この状態で一定時間光を照射した後、コンピュータ7は光可変部3を制御し、光源2と検体との間にNDフィルタを挿入させる。この動作を繰り返すことで、複数種類の測定成分を1つのスライドで精度良く測定することができる。
In this case, in the substance
コンピュータ7は、光可変部3の制御を行う一方で、A〜Dの試薬の種類に応じて波長可変部4を制御し、4種類の干渉フィルタを順番に切替えさせる。波長可変部4は、光可変部3がNDフィルタを取り外している間に、試薬Aに対応する干渉フィルタと試薬Bに対応する干渉フィルタとを交互に切替え、光可変部3がNDフィルタを挿入している間に、試薬Cに対応する干渉フィルタと試薬Dに対応する干渉フィルタとを交互に切替えるように動作する。これにより、検体に含まれる複数種類の成分から発光される光の波長がそれぞれ異なる場合でも、検体に含まれる複数種類の測定成分の含有量を1つのスライドで測定することができる。
The
物質量測定装置100は、光源2からの光の強度を変えることで、ダイナミックレンジの狭いCCDであっても高精度な測定が可能となっているが、光の強度を変えずに、コンピュータ7の制御によってCCDにおける露光時間(反射光の受光時間)を変化させることでも、上記と同様に高精度な測定が可能である。
The substance
尚、本実施形態では、光源2から検体に光を照射し、その反射光から検体に含まれる成分の含有量を求めているが、検体を透過した透過光から検体に含まれる成分の含有量を求めても良い。
In this embodiment, the sample is irradiated with light from the
又、本実施形態では、検体からの反射光をCCD等のエリアセンサを用いて受光しているが、エリアセンサに限らず、ラインセンサを用いても構わない。 In this embodiment, reflected light from the specimen is received using an area sensor such as a CCD. However, the present invention is not limited to the area sensor, and a line sensor may be used.
又、本実施形態で使用するCCDとしては、フォトダイオード等の受光部が半導体基板上に縦横に所定間隔で配置され、隣接する各受光部列に含まれる受光部が、互いに、受光部列内での受光部同士のピッチの約1/2列方向にずれて配置された、いわゆるハニカム型のCCDを用いることが望ましい。 In the CCD used in this embodiment, light receiving portions such as photodiodes are arranged vertically and horizontally on a semiconductor substrate at predetermined intervals, and the light receiving portions included in adjacent light receiving portion rows are mutually within the light receiving portion row. It is desirable to use a so-called honeycomb type CCD that is shifted in the direction of about ½ row of the pitch between the light receiving portions in FIG.
又、物質量測定装置100は、血液等の生化学検査用の検体に限らず、環境物質検査用の検体や食品検査用の検体でも、その検体に含まれる成分の濃度を精度良く測定することが可能である。
In addition, the substance
上記の説明では、物質量測定装置100が、検体からの反射光量に応じてリアルタイムに光の強度を変化させているが、検体に含まれる測定成分に応じて予め設定されたシーケンスで、その測定成分の含有量の測定を行うようにしても良い。この場合の動作を以下に説明する。
In the above description, the substance
物質量測定装置100は、検体設置部1に検体が設置され、測定項目がセットされると、その測定項目に応じたパターンで測定を開始する。まず、コンピュータ7が、測定に利用する光の強度を複数種類の強度の中から選択し、選択した強度の光を検体に照射させる。エリアセンサ6が、検体から反射した反射光を受光すると、コンピュータ7は、エリアセンサ6で受光された反射光の光量と上記選択した光の強度とに応じた測定結果を出力する。この一連の動作により、検体に含まれる測定成分の測定を精度良く行うことが可能である。
When the sample is set in the
光の強度を変えずにCCDの露光時間を変化させる場合、物質量測定装置100は、検体設置部1に検体が設置され、測定項目がセットされると、その測定項目に応じたパターンで測定を開始する。まず、コンピュータ7が、検体に光を照射させる。そして、エリアセンサ6が、複数種類の露光時間の中からコンピュータ7によって選択された露光時間で、検体から反射した反射光を受光する。最後に、コンピュータ7は、エリアセンサ6で受光された反射光の光量と該選択した露光時間とに応じた測定結果を出力する。この一連の動作により、検体に含まれる測定成分の測定を精度良く行うことが可能である。
When changing the exposure time of the CCD without changing the light intensity, the substance
(実施例)
以下、物質量測定装置100の実施例を説明する。
まず、コンピュータ7の内蔵メモリに記憶される検量線のデータを作成する方法について説明する。この検量線のデータは、物質量測定装置100において、スライドの代わりに、反射光学濃度値が既知の標準濃度板を複数種類用いて作成する。
(Example)
Hereinafter, examples of the substance
First, a method for creating calibration curve data stored in the built-in memory of the
物質量測定装置100を構成する各部は以下のものを使用した。
エリアセンサ6:CCD(SONY株式会社製の8ビット白黒カメラモジュールXC−7500)
光源2:林時計工業株式会社製のルミナーエースLA−150UX
干渉フィルタ:625nmに単色化するフィルタ
減光フィルタ:HOYA株式会社製のガラスフィルタND−25及びステンレスメッシュの板に穴を開けた自家製フィルタ
コンピュータ7:株式会社ニレコ製の画像処理装置LUZEX−SE
The following components were used for each part constituting the substance
Area sensor 6: CCD (8 bit monochrome camera module XC-7500 manufactured by SONY Corporation)
Light source 2: Luminer Ace LA-150UX manufactured by Hayashi Clock Industry Co., Ltd.
Interference filter: Filter monochromatized to 625 nm Neutral filter: Glass filter ND-25 manufactured by HOYA Co., Ltd. and
標準濃度板は、富士機器工業株式会社製の標準濃度板(セラミック仕様)を使用した。この標準濃度板は、反射光学濃度が0〜0.05のA00、反射光学濃度が0.5のA05、反射光学濃度が1.0のA10、反射光学濃度が1.5のA15、反射光学濃度が2.0のA20、反射光学濃度が3.0のA30の6種類を使用した。 As the standard concentration plate, a standard concentration plate (ceramic specification) manufactured by Fuji Kikai Kogyo Co., Ltd. was used. This standard density plate is A00 having a reflection optical density of 0 to 0.05, A05 having a reflection optical density of 0.5, A10 having a reflection optical density of 1.0, A15 having a reflection optical density of 1.5, and reflection optics. Six types of A20 having a density of 2.0 and A30 having a reflection optical density of 3.0 were used.
以下では、8ビット白黒CCDで精度良く測定をすることができる受光量の領域(受光量50〜200の範囲)を検量線の範囲と定め、次のような流れで検量線を作成した。
(1)標準濃度板A00を用いて、標準濃度板A00からの反射光量が200前後になるようにステンレスメッシュの板を挿入して光源2からの光量を調整し、上記6種類の標準濃度板を用いて反射光量と反射光学濃度との関係を求める。このとき、光源2からの光量は、標準濃度板上において96μW/cm2であった。
(2)次にステンレスメッシュの板を取り外し、上記6種類の標準濃度板を用いて反射光量と反射光学濃度との関係を求める。このとき、光源2からの光量は、標準濃度板上において492μW/cm2であった。
(3)上記(1)と(2)で求めた反射光量と反射光学濃度との関係をグラフ化し、検量線を作成する。
In the following, a region of received light amount (range of received light amount of 50 to 200) that can be measured with an 8-bit monochrome CCD with high accuracy is defined as a range of a calibration curve, and a calibration curve is created according to the following flow.
(1) Using the standard density plate A00, a stainless steel plate is inserted so that the amount of reflected light from the standard density plate A00 is about 200, and the light quantity from the
(2) Next, the stainless steel mesh plate is removed, and the relationship between the amount of reflected light and the reflected optical density is determined using the above six types of standard density plates. At this time, the amount of light from the
(3) Graph the relationship between the amount of reflected light and the reflected optical density determined in (1) and (2) above, and create a calibration curve.
図2は、上記の手順で作成した検量線を示す図である。
同図に示すように、検量線は、光量が多い場合と少ない場合とで2つ作成される。コンピュータ7は、ステンレスメッシュの板が挿入された状態で、スライド上の検体からの反射光量が50未満になるまでの領域X(検体の反射光学濃度が0〜0.9)では検量線aを使用し、ステンレスメッシュの板が取り外された状態で、スライド上の検体からの反射光量が50未満になるまでの領域Y(検体の反射光学濃度が0.9〜1.8)では検量線bを使用することで、反射光学濃度が0〜1.8までの検体に含まれる測定成分についての含有量の測定を高精度に行うことができる。
FIG. 2 is a diagram showing a calibration curve created by the above procedure.
As shown in the figure, two calibration curves are created for the case where the amount of light is large and the case where the amount of light is small. The
続いて、標準濃度板A05、A10、A15の3つについて、その反射光学濃度の標準偏差を10回の測定を行って求めた結果を以下の表1に示す。ここでは、減光フィルタとしてステンレスメッシュの板とNDフィルタの両方を用いて測定を行った。
Subsequently, for the three standard density plates A05, A10, and A15, the results obtained by measuring the standard deviation of the reflected
表1に示すように、減光フィルタが挿入された状態で標準濃度板の反射光学濃度の標準偏差を求めると、A05については、その反射光量がCCDのダイナミックレンジ内に入るため、標準偏差が10/1万以下となり、精度良く測定できていることが分かる。しかしながら、A10とA15については、その反射光量がCCDのダイナミックレンジ内に入らないため、精度が良くない。そこで、減光フィルタを取り外して光量を多くすることで、精度が向上していることが分かる。 As shown in Table 1, when the standard deviation of the reflection optical density of the standard density plate is obtained with the neutral density filter inserted, the reflected light quantity of A05 falls within the dynamic range of the CCD, so the standard deviation is It becomes 10 / 10,000 or less, and it can be seen that the measurement can be performed with high accuracy. However, the accuracy of A10 and A15 is not good because the amount of reflected light does not fall within the dynamic range of the CCD. Therefore, it can be seen that the accuracy is improved by removing the neutral density filter and increasing the amount of light.
このように、標準濃度板A05、A10、A15のいずれの場合でも、反射光学濃度の標準偏差10/1万以下を達成し、精度良く測定できた。又、NDフィルタとステンレスメッシュの板のどちらを用いても、その効果に変わりはなかった。したがって、NDフィルタよりも安価で経時変化も少ないステンレスメッシュを用いることで、物質量測定装置100をより安価に製造することができる。
Thus, in any of the standard density plates A05, A10, and A15, a standard deviation of the reflection optical density of 10 / 10,000 or less was achieved, and the measurement was possible with high accuracy. In addition, the effect was not changed regardless of whether the ND filter or the stainless mesh plate was used. Therefore, by using a stainless steel mesh that is less expensive and less time-dependent than the ND filter, the substance
次に、複数の干渉フィルタを用いて作成した検量線のデータをコンピュータ7のメモリに記憶した状態で、臨床検査における定量化の実験を行った。この実験では、富士写真フイルム株式会社製の富士ドライケム マウントスライド GLU−P(測定波長:505nm、測定成分:グルコース)とTBIL−P(測定波長:540nm、測定成分:総ビリルビン)に用いる乾式臨床検査試薬の試験片を各々2mm×4mm程度にカットし、それを5mm×5mmの透明樹脂製のセルに装填し、試験片の上部から、測定成分の含有量が既知の管理血清(ここではLとHの2種類)を4μL滴下し、室温において、血清中の測定成分を試薬と反応させて発色させた。
Next, a quantification experiment in a clinical test was performed in a state in which calibration curve data created using a plurality of interference filters was stored in the memory of the
このとき、測定成分からの反射光学濃度を校正するために、白黒印画紙を段階的にベタ露光して現像した校正用物体を1.5mm×2mm程度にカットして4枚(レベル1〜レベル4)並べ、これを上記2つの試験片と同一視野(CCDの撮像可能範囲)に置き、干渉フィルタで単色化した光を用いてCCDにより撮像を行った。この場合、コンピュータ7は、この校正用物体からの反射光を他の検体からの反射光と共に受光し、その光量に基づいて、他の検体に含まれる成分の光学濃度を補正する動作を行う。尚、本実験では、スライド上に照射する光の光量と波長を以下の表2に示した順序で逐次変化させ、校正用物体の反射光学濃度を表3に示したものとした。
At this time, in order to calibrate the reflected optical density from the measurement component, the calibration object developed by stepwise solid exposure of the black and white photographic paper was cut into about 1.5 mm × 2 mm and four sheets (
減光フィルタを挿入した状態で、505nmと540nmの波長の光を用いたときにCCDで受光される反射光量が50〜200の測定成分については、図2に示した検量線aを用いてその反射光量から反射光学濃度を求め、反射光量が50未満の測定成分については、減光フィルタを取り外した状態でCCDで受光される反射光量から、図2に示した検量線bを用いて反射光学濃度を求めた。このようにして求めたグルコース及び総ビリルビンが発色したときの反射光学濃度と、予めコンピュータ7に記憶されている、反射光学濃度と測定成分の含有量とを対応付けた検量線のデータとから、グルコース及び総ビリルビンの血清中の濃度を算出した。この算出結果を以下の表4に示す。
With respect to the measurement component having a reflected light quantity of 50 to 200 received by the CCD when light of wavelengths 505 nm and 540 nm is used with the neutral density filter inserted, the calibration curve a shown in FIG. The reflected optical density is obtained from the reflected light amount, and for the measurement component having a reflected light amount of less than 50, the reflected light using the calibration curve b shown in FIG. The concentration was determined. From the reflection optical density when the glucose and total bilirubin thus obtained are colored, and the calibration curve data stored in advance in the
表4に示すように、実測値と管理血清標準値とがほぼ一致しているため、ダイナミックレンジの狭いCCDであっても、血清中の測定成分の含有量の測定を精度良く行うことができることが証明された。又、2つの測定成分を同時に測定しているため、従来のように、GLU−PとTBIL−Pの2つのスライドを別々に分けて測定を行う場合に比べ、効率良く測定することができる。本実施例では2つの測定成分しか測定していないが、CCDの撮像範囲内に試験片を2つ以上置くことができれば、2つ以上の測定成分についての濃度の測定も同時に行うことが可能である。 As shown in Table 4, since the actual measurement value and the control serum standard value are almost the same, the content of the measurement component in the serum can be accurately measured even with a CCD having a narrow dynamic range. Proved. Further, since two measurement components are measured at the same time, it is possible to perform measurement more efficiently than in the case where the two slides of GLU-P and TBIL-P are separately divided as in the prior art. In this embodiment, only two measurement components are measured. However, if two or more test pieces can be placed within the imaging range of the CCD, it is possible to simultaneously measure the concentration of two or more measurement components. is there.
次に、CCDで撮像した標準濃度板について、反射光学濃度を求める際に使用する領域(測定領域)を変えて反射光学濃度を求め、その領域毎に10回測定を行い、それぞれにおける反射光学濃度の標準偏差を求めた。ここでは、光源2からの光を625nmに単色化し、標準濃度板A05を測定対象として実験を行った。又、レンズ5cを含むCCDのレンズ系は、倍率が1倍のものと0.33倍のものとの両方を用いて実験した。実験結果を以下の表5、表6、及び図3に示す。
Next, with respect to the standard density plate imaged by the CCD, the reflection optical density is obtained by changing the area (measurement area) used when obtaining the reflection optical density, and the measurement is performed 10 times for each area. The standard deviation of was obtained. Here, the light from the
表5、表6、及び図3に示したように、反射光学濃度を求める標準濃度板上の領域の面積が約1000ピクセル以上になると、反射光学濃度の標準偏差が10/1万以下になり、測定精度が向上することが分かった。上記のように、CCDの撮像範囲内に4つの校正用物体と2つの試験片を置いて測定を行う場合は、4つの校正用物体と2つの試験片の各々における1000ピクセル以上の領域で受光した反射光量を基に反射光学濃度を求めることで、より精度良く測定を行うことができる。 As shown in Table 5, Table 6, and FIG. 3, when the area of the standard density plate for obtaining the reflection optical density is about 1000 pixels or more, the standard deviation of the reflection optical density becomes 10 / 10,000 or less. The measurement accuracy was found to improve. As described above, when four calibration objects and two test pieces are placed within the CCD imaging range, light is received in an area of 1000 pixels or more in each of the four calibration objects and two test pieces. By obtaining the reflection optical density based on the reflected light quantity, the measurement can be performed with higher accuracy.
100 物質量測定装置
1 検体設置部
2 光源
3 光可変部
4 波長可変部
5a、5b、5c レンズ
6 エリアセンサ
7 コンピュータ
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記物体に照射される光の強度を変化させる光可変手段と、
前記物体を透過又は反射した光を受光する受光素子と、
前記光可変手段を制御して前記物体に照射される光の強度を変更する制御手段と、
前記光可変手段の状態と、前記受光素子で受光した光の光量に基づいて、前記物体の光学濃度を出力する出力手段とを備え、
前記制御手段は、前記物体に応じて予め設定されたシーケンスで、測定に利用する光の強度を複数種類の強度の中から選択し、選択した強度の光を検体に照射させる光計測装置。 An irradiation means for irradiating the object with light;
A light variable means for changing the intensity of light irradiated to the object;
A light receiving element that receives light transmitted through or reflected by the object;
Control means for controlling the light variable means to change the intensity of light applied to the object;
An output means for outputting the optical density of the object based on the state of the light variable means and the amount of light received by the light receiving element;
The control means is an optical measurement device that selects light intensity used for measurement from a plurality of types of intensity in a sequence preset according to the object, and irradiates the specimen with light of the selected intensity.
前記物体は、光学濃度が異なる複数の領域を有しており、
前記制御手段は、前記物体の有する複数の領域に応じたパターンで、測定に利用する光の強度を複数種類の強度の中から複数選択し、選択した複数の強度の光を一定時間おきに前記物体に照射させるものであり、
前記出力手段は、前記光可変手段の状態と、前記受光素子が受光した前記物体の複数の領域からの光の光量に基づいて、前記物体の複数の領域の光学濃度を出力するものである光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1,
The object has a plurality of regions with different optical densities,
The control means selects a plurality of light intensities to be used for measurement from a plurality of kinds of intensities in a pattern corresponding to a plurality of regions of the object, and selects the light with the selected plurality of intensities at regular intervals. To illuminate the object,
The output means outputs light density of the plurality of areas of the object based on the state of the light variable means and the amount of light from the plurality of areas of the object received by the light receiving element. Measuring device.
前記光可変手段は、前記照射手段からの光を、穴のあいた板材によって減光することで前記光の強度を変化させるものである光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1 or 2,
The light variable means is an optical measuring device that changes the intensity of the light by dimming light from the irradiation means with a plate material having a hole.
前記板材が金属メッシュである光計測装置。 The optical measurement device according to claim 3,
The optical measuring device whose said board | plate material is a metal mesh.
前記光可変手段は、前記照射手段からの光を、NDフィルタによって減光することで前記光の強度を変化させるものである光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1 or 2,
The said optical variable means is an optical measuring device which changes the intensity | strength of the said light by dimming the light from the said irradiation means with an ND filter.
前記物体を透過又は反射した光を受光する受光素子と、
前記受光素子の露光時間を変化させる手段と、
前記露光時間を変化させる手段を制御して前記受光素子の露光時間を変更する制御手段と、
前記露光時間と、前記受光素子で受光した光の光量に基づいて、前記物体の光学濃度を出力する出力手段とを備え、
前記制御手段は、前記物体に応じて予め設定されたシーケンスで、測定に利用する露光時間を複数種類の露光時間の中から選択し、選択した露光時間で前記受光素子を受光させる光計測装置。 An irradiation means for irradiating the object with light;
A light receiving element that receives light transmitted through or reflected by the object;
Means for changing an exposure time of the light receiving element;
Control means for controlling the means for changing the exposure time to change the exposure time of the light receiving element;
An output unit that outputs the optical density of the object based on the exposure time and the amount of light received by the light receiving element;
The said control means is an optical measuring device which selects the exposure time utilized for a measurement from several types of exposure time in the sequence preset according to the said object, and makes the said light receiving element light-receive with the selected exposure time.
前記物体は、光学濃度が異なる複数の領域を有しており、
前記制御手段は、前記物体の有する複数の領域に応じたパターンで、測定に利用する露光時間を複数種類の露光時間の中から複数選択し、選択した複数の露光時間で一定時間おきに前記受光素子を受光させるものであり、
前記出力手段は、前記露光時間と、前記受光素子が受光した前記物体の複数の領域からの光の光量に基づいて、前記物体の複数の領域の光学濃度を出力するものである光計測装置。 The optical measurement device according to claim 6,
The object has a plurality of regions with different optical densities,
The control means selects a plurality of exposure times to be used for measurement from a plurality of types of exposure times in a pattern corresponding to a plurality of regions of the object, and receives the light at regular intervals within the selected plurality of exposure times. The element is made to receive light,
The output means outputs an optical density of a plurality of areas of the object based on the exposure time and the amount of light from the plurality of areas of the object received by the light receiving element.
前記物体は、異なる試薬が塗布された前記複数の領域に、検体が滴着されたものであり、
前記出力手段は、前記試薬に応じた前記検体の複数種類の測定成分に対応した光学濃度を出力するものである光計測装置。 It is an optical measuring device in any one of Claims 1-7,
The object is obtained by dropping a specimen on the plurality of regions to which different reagents are applied,
The optical measurement apparatus, wherein the output means outputs an optical density corresponding to a plurality of types of measurement components of the specimen according to the reagent.
前記照射手段からの光の波長を変化させる波長可変手段を備える光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1,
An optical measurement device comprising wavelength variable means for changing the wavelength of light from the irradiation means.
前記照射手段は、光学濃度が既知の複数の校正用物体に、前記物体と同時に前記光を同時に照射するものであり、
前記受光素子は、前記校正用物体を透過又は反射した光を合わせて受光するものであり、
前記出力手段は、前記校正用物体からの光の光量に基づいて、前記物体の光学濃度を補正するものである光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1,
The irradiation means irradiates a plurality of calibration objects with known optical densities simultaneously with the light simultaneously with the objects,
The light receiving element receives light that has been transmitted or reflected through the calibration object,
The output means is an optical measurement device that corrects the optical density of the object based on the amount of light from the calibration object.
前記受光素子がエリアセンサである光計測装置。 It is an optical measuring device in any one of Claims 1-10, Comprising:
An optical measuring device in which the light receiving element is an area sensor.
前記エリアセンサが固体撮像素子である光計測装置。 The optical measurement device according to claim 11,
An optical measurement device in which the area sensor is a solid-state imaging device.
前記固体撮像素子は、受光部が縦横に所定間隔で配置され、隣接する各受光部列に含まれる前記受光部は、互いに、前記受光部列内での受光部同士のピッチの約1/2、列方向にずれて配置されるものである光計測装置。 The optical measurement device according to claim 12,
In the solid-state imaging device, light receiving portions are arranged at predetermined intervals in the vertical and horizontal directions, and the light receiving portions included in adjacent light receiving portion rows are approximately ½ of the pitch between the light receiving portions in the light receiving portion row. An optical measuring device which is arranged to be shifted in the column direction.
前記物体が、生化学検査用の検体である光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1,
An optical measurement device in which the object is a specimen for biochemical examination.
前記物体が、環境物質検査用の検体である光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1,
An optical measuring device in which the object is a specimen for environmental substance inspection.
前記物体が、食品検査用の検体である光計測装置。 The optical measurement device according to claim 1,
An optical measuring device in which the object is a sample for food inspection.
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