JP2014185958A - 呈色測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】試験紙の種類によらず、高精度な呈色状態の定量測定を実施可能な呈色測定装置を提供する。
【解決手段】呈色測定装置１は、波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光する撮像部１５と、試験紙の種別、及び当該試験紙の呈色状態を示す色を関連付けた参照色データを記憶する記憶部２３と、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を順次切り替えた際に撮像部１５により受光される光から、試験紙の分光スペクトルを測定する分光測定部２４４と、分光測定部２４４で測定された分光スペクトル、及び参照色データに基づいて、試料の定量測定を実施する定量分析部２４６と、を具備した。
【選択図】図３

Description

本発明は、呈色測定装置に関する。
従来、試薬を保持した試験紙に液体試料を接触させて試薬の呈色状態を定量する呈色測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の呈色測定装置は、箱状の装置本体に試薬挿入口が設けられ、試薬挿入口に測定用試薬が３行３列で塗布された試験紙を挿入し、試験紙に対して光源から光を照射して、試験紙を透過した光をカラーＣＣＤで撮像する。そして、カラーＣＣＤにより撮像されたカラー画像を画像処理することで呈色物の色を分析し、呈色状態を定量測定する。
特開２００１−３４９８３４号公報
ところで、上記特許文献１に記載の装置では、カラーＣＣＤによりカラー画像を撮像し、撮像されたカラー画像の画像処理により呈色状態の定量測定を実施している。しかしながら、カラーＣＣＤを用いたカラー撮像画像は、Ｒ（赤波長域），Ｇ（緑波長域），Ｂ（青波長域）の限られた波長域の光に基づいて色を判定するものであり、各波長に対する正確な光量を検出できない。したがって、高精度な分析には不向きであるという課題がある。
また、上記特許文献１では、試験紙を透過した光を受光する必要があり、使用できる試験紙の種類が限られるという課題もある。
本発明は、試験紙の種類によらず、高精度な呈色状態の定量測定を実施可能な呈色測定装置を提供することを目的とする。
本発明の呈色測定装置は、試料の接触により呈色反応を示す試薬が保持された試験紙の呈色状態を測定する呈色測定装置であって、自然光又は光源からの光を受けた前記試験紙からの光が入射され、当該入射された光から所定波長の光を選択し、かつ前記所定波長を変更可能な分光部と、前記分光部により選択された波長の光を受光する受光部と、前記試験紙の呈色状態を示す参照色データを記憶する記憶部と、前記受光部により受光された複数波長の光から、前記試験紙の色を測定する測色部と、前記測色部で測定された色、及び前記参照色データに基づいて、前記試料の定量測定を実施する分析部と、を具備したことを特徴とする。
本発明では、分光部により、試験紙からの光から複数波長の光を分光し、これらの分光された光をそれぞれ受光部で受光することで、各波長に対する光量を取得する。これにより、測色部で、呈色反応した試験紙の呈色状態に対する正確な色（分光スペクトル）を高精度に測定することができる。したがって、分析部は、分析された色と、参照色データとに基づいて、試験紙の呈色状態を高精度に判定することができ、呈色状態に応じた試料の定量測定を高精度に実施することが可能となる。
また、本発明では、試験紙からの光を受光すればよく、試験紙を透過した光、反射した光は問われない。したがって、試験紙に対する参照色データが記憶部に記憶されていれば、試験紙の種類が限定されることなく、呈色状態の定量測定を実施できる。
本発明の呈色測定装置において、前記試験紙に対して光を照射する光源部を備えることが好ましい。
本発明では、試験紙に対して光を照射する光源部を備えている。これにより、光源部から射出され、試験紙で反射又は透過した光を検出することで、受光部における受光量を増加させることができ、より高精度に分光スペクトルを分析することができる。
本発明の呈色測定装置において、前記試験紙を載置する載置台と、前記載置台を覆い、前記載置台との間に前記試験紙を配置する内部空間を形成するカバー部と、を備え、前記カバー部は、前記載置台に対向する面に前記光源部、前記分光部、及び前記受光部を有することが好ましい。
本発明では、カバー部に設けられた光源部から載置台の試験紙に対して光を照射し、その反射光を、分光部を介して受光部で受光する。このような構成では、載置部に試験紙を載置し、カバー部で載置台に対向配置することで、カバー部に設けられた光源部、分光部、及び受光部により、試験紙に対する呈色状態の定量測定を実施できる。つまり、ユーザーが、光源部からの光が試験紙に照射されるように、また、反射光が受光部に受光されるように、ピント合わせや撮像位置の調整を行う必要がなく、呈色状態の測定における操作性を向上させることができる。
また、試験紙を載置する載置台と、カバー部とが別体として構成されており、このカバー部に試験紙の呈色定量測定を実施する各構成が組み込まれている。これにより、試験紙とカバー部とを接触させることなく呈色定量測定が可能となり、カバー部のクリーニング等を不要又はクリーニング頻度を低減することができる。
本発明の呈色測定装置において、前記内部空間の外部の光が内部へ入射するのを遮蔽する遮蔽部を備えることが好ましい。
本発明では遮蔽部により内部空間への外光の入射がないので、外光によるノイズの影響を低減した高精度な定量測定を実施することができる。
本発明の呈色測定装置において、前記分光部に入射する光を導く光入射部を備え、前記光入射部は、テレセントリック光学系を有することが好ましい。
本発明では、テレセントリック光学系により分光部に入射する光が平行光となるため、受光部により面分光した光を受光部により受光させることができ、分光部により選択された波長の分光画像を取得することができる。
これにより、分光画像に基づいて、試験紙における呈色反応が起こった位置を検出することも可能となる。また、試験紙を複数の領域に分割し各領域においてそれぞれ異なる種類の試薬を保持させることも可能となり、この場合、分光画像に基づいて、どの試薬に対してどのような呈色反応が起こったかを分光画像に基づいて容易に検出することが可能となる。
本発明の呈色測定装置において、前記光入射部は拡大光学系を有することが好ましい。
本発明では、拡大光学系の後段に受光部が配置されることで、分光部のサイズを小さくでき、装置の小型化を図ることができる。
本発明の呈色測定装置において、前記分光部は、波長可変型のファブリーペローエタロンであることが好ましい。
本発明では、分光部として波長可変型ファブリーペローエタロンを用いる。ファブリーペローエタロンは、一対の反射膜を対向配置させるだけの簡単な構成で構成することができ、反射膜間のギャップ寸法を変更することで容易に分光波長を変化させることができる。したがって、このような波長可変型ファブリーペローエタロンを用いることで、例えばＡＯＴＦ（音響光学チューナブルフィルター）やＬＣＴＦ（液晶チューナブルフィルター）等のような大型の分光部を用いる場合に比べて、呈色測定装置の小型化を図ることができる。
また、上述した発明のように、拡大光学系及びテレセントリック光学系を含む光入射部を備える構成では、ファブリーペローエタロンの反射膜の径寸法をより小さくすることができる。この場合、反射膜の面精度が向上するため、面分光の精度を向上させることができ、より高精度な分光画像を取得できる。
本発明の呈色測定装置において、前記参照色データを取得し、取得した前記参照色データを前記記憶部に記憶させるデータ取得部を備えることが好ましい。
本発明では、データ取得部は、参照色データを取得し、取得したデータを記憶部に記憶する。ここで、データ取得部のテータ取得方法としては、例えばネットワークを介したデータ受信、記憶媒体（例えばＣＤやＤＶＤ、ＵＳＢカードやＳＤカード等）を介したデータの取得等を例示でき、その他、ユーザーが手動で入力されたデータ等であってもよい。
本発明では、上述のように、試験紙の呈色状態に対する正確な分光スペクトルを取得することができるため、様々な呈色反応に対して精度よく定量測定を実施することができる。したがって、上記のように、データ取得部により、参照色データを取得し、記憶部に記憶可能な構成とすることで、分析可能な対象（試験紙）の種類を増加させることができ、利用の拡大を図ることができる。
本発明に係る一実施形態の呈色測定装置の概略構成を示す斜視図。 本実施形態の呈色測定装置の断面の概略構成を示す図。 本実施形態の呈色測定装置のブロック図。 本実施形態の光入射部における入射光の光路例を示す図。 本実施形態の分光部である波長可変干渉フィルターの平面図。 図５のVI-VI線における断面図。 水の吸収スペクトルを示す図。 本実施形態の呈色測定装置における呈色反応検査方法を示すフローチャート。 他の実施形態における呈色測定装置の概略構成を示す図。
以下、本発明に係る一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の呈色測定装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、当該呈色測定装置の断面構成の概略を示す図である。また、図３は、本実施形態の呈色測定装置の概略を示したブロック図である。
本実施形態の呈色測定装置１は、液体試料の接触により呈色反応を示す試薬を保持した試験紙の呈色状態を検出し、液体試料の定量測定を実施する装置である。この呈色測定装置１は、例えば尿や血液、体液等に含まれる成分の定量分析の他、一般溶液に含まれる成分の定量分析にも利用することができる。
この呈色測定装置１は、図１に示すように、載置台１１と、載置台１１に対して回動自在に取り付けられた本体部１２（本発明のカバー部に相当）と、を備えている。
本体部１２は、図２に示すように、載置台１１に対向する面に凹部１２１を備え、当該凹部１２１の底面１２１Ａには、光源部１３、光入射部１４が配置される。ここで、本体部１２は、載置台１１に対して回動軸１２Ａを中心に回動可能に取り付けられ、本体部１２を載置台１１側に回動させることで、載置台１１上の載置面１１１及び凹部１２１により、試験紙Ａを収納する内部空間ＳＰ１が形成される。また、載置台１１及び本体部１２は、遮光性を有する素材により構成されており、本体部１２を載置台１１側に回動させて、内部空間ＳＰ１を形成した状態で、内部空間ＳＰ１には外光が入射しない。すなわち、載置台１１及び凹部１２１の内部空間ＳＰ１に臨む面は、本発明の遮蔽部を構成する。
本体部１２の内部には、図２に示すように、本発明の分光部を構成する波長可変干渉フィルター５、及び本発明の受光部を構成する撮像部１５が配置されている。また、本体部１２には、波長可変干渉フィルター５や光源部１３、撮像部１５等を制御する制御回路２０、及び電池３０が設けられている。なお、本実施形態では、電池３０から制御回路２０を介して各構成に電力が供給される構成例を示すが、これに限定されず、例えば家庭用電源等の電力源から電力が供給される構成としてもよい。
また、図１及び図２に示すように、本体部１２の載置台１１とは反対側の面（上面）には、モニター１６及び印刷部１７が設けられている。モニター１６は、制御回路２０の制御により、例えば分析を実施するための各種設定画面や案内画面、分析結果データ等を示す画面を表示させる。印刷部１７は、制御回路２０の制御により、例えば分析結果データ等を印刷物（例えば紙面）等に印刷して出力する。
さらに、図３に示すように、本体部１２には、操作部１８及び通信部１９が設けられている。
操作部１８は、ユーザーの操作に応じた操作信号を制御回路２０に出力する。操作部１８としては、例えば、本体部１２の表面に設けられたボタン等の操作部材を備える構成としてもよく、モニター１６をタッチパネルとして機能させる構成としてもよく、別途キーボードやマウス等の操作部材を接続可能な構成としてもよい。
通信部１９は、例えば本体部１２に接続された外部記憶媒体（例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリー、ＳＤカード等の各種記憶媒体）と通信可能なドライブを備え、外部記憶媒体から後述する参照色データ等の各種データを取得する。また、接続された外部記憶媒体に例えば分析結果データ等の各種データを記憶可能な構成としてもよい。また、通信部１９は、例えばインターネット回線等のネットワーク回線に接続可能な外部接続手段（例えばＬＡＮ等）を備えている。そして、通信部１９は、制御回路２０の制御の下、ネットワーク回線から参照色データ等の各種データを取得し、分析結果データ等を所定の送信先（例えば医療機関に設けられたサーバー装置等）に送信する。
載置台１１は、試験紙Ａを載置するための載置面１１１を有する。また、載置台１１は、本体部１２を載置台１１側に回動させた際に、内部空間ＳＰ１が閉塞されているか否かを検知する検知センサー１１２を備えている。このような検知センサーとしては、例えば、載置台１１上に立設され、軸方向に進退可能なピン部材と、ピン部材の押下量を検出する検出手段とを備える構成が例示できる。この場合、本体部１２が回動されてピン部材に当接し、ピン部材が押下されると検出手段によりその押下量を検出する。そして、検出された押下量が所定値以上となることで内部空間が閉塞されたことを検知する。また、検知センサー１１２としては上記のような構成に限定されず、例えば光センサー等によって内部空間ＳＰ１の閉塞を検知してもよい。
（光源部の構成）
光源部１３は、制御回路２０に設けられる光源制御部２１の制御により点灯、消灯される。光源部１３は、発光波長が測定用波長及び浸漬判定用波長を内包する光源１３１と、光源１３１から出射された光を載置台１１上に向かって照射させるレンズ１３２を備える。なお、レンズ１３２としては、単一構成に限られず、複数のレンズ１３２を備える構成としてもよい。ここで、測定用波長とは、試験紙Ａの呈色状態の定量測定を実施するための光の波長であり、本実施形態では、可視光である。また、浸漬判定用波長とは、試験紙Ａに対する液体試料の浸漬状態を判定するための光の波長であり、本実施形態では、赤外光（近赤外光）である。
光源１３１としては、例えば、浸漬判定用波長を出射させる赤外光源、及び測定用波長（例えば可視光）を出射させる可視光源をそれぞれ備える構成としてもよく、赤外光から可視光に亘る光（測定用波長及び浸漬判定用波長を内包する光）を射出可能な光源により構成されていてもよい。また、光源１３１として、紫外波長域の光を照射するＵＶ光源等を備える構成としてもよい。ＵＶ光源を備えることで、例えば紫外線照射時に変色（蛍光等を含む）を示す試薬等をも分析対象とすることが可能となる。
（光入射部の構成）
図４は、光入射部から撮像部までの光路の一例を示す図である。
光入射部１４は、載置台１１上に載置された試験紙Ａからの反射光を撮像部１５に導く。この光入射部１４は、拡大光学系１４１及びテレセントリック光学系１４２を備える。
拡大光学系１４１は、複数のレンズにより構成され、載置台１１からの光の像を撮像部１５で結像させる。この際、拡大光学系１４１の各レンズは、載置台１１上の所定の撮像範囲からの入射光を、波長可変干渉フィルター５の後述する固定反射膜５４（図５参照）及び可動反射膜５５（図５参照）に入射させるように構成されている。
テレセントリック光学系１４２は、複数のレンズにより構成され、入射光の光軸を主光線に対して平行な方向に揃え、後述する波長可変干渉フィルター５の固定反射膜５４や可動反射膜５５に対して光を垂直に入射させる。
（波長可変干渉フィルターの構成）
図５は、波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線を断面した際の波長可変干渉フィルターの断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、波長可変型のファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター５は、例えば矩形板状の光学部材であり、厚み寸法が例えば５００μｍ程度に形成される固定基板５１と、厚み寸法が例えば２００μｍ程度に形成される可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。そして、これらの固定基板５１及び可動基板５２は、固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３（第一接合膜５３１及び第二接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。
固定基板５１には、固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４および可動反射膜５５は、ギャップＧ１を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター５には、このギャップＧ１の寸法を調整（変更）するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。
また、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１（可動基板５２）の基板厚み方向から見た図５に示すような平面視（以降、フィルター平面視と称する）において、固定基板５１及び可動基板５２の平面中心点Ｏは、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致するものとする。
（固定基板の構成）
固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１および反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５６１および可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
また、固定基板５１の頂点Ｃ１には、切欠部５１４が形成されており、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側に、後述する可動電極パッド５６４Ｐが露出する。
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の平面中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，頂点Ｃ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、静電アクチュエーター５６を構成する固定電極５６１が設けられている。より具体的には、固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、固定電極５６１の外周縁から、頂点Ｃ２方向に延出する固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３の延出先端部（固定基板５１の頂点Ｃ２に位置する部分）は、制御回路２０の後述する電圧制御部２２に接続される固定電極パッド５６３Ｐを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図６に示すように、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いてもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図５に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２５と、を備えている。
また、可動基板５２には、図５に示すように、頂点Ｃ２に対応して、切欠部５２４が形成されており、波長可変干渉フィルター５を可動基板５２側から見た際に、固定電極パッド５６３Ｐが露出する。
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
可動電極５６２は、ギャップＧ２を介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。この可動電極５６２は、固定電極５６１とともに静電アクチュエーター５６を構成する。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から可動基板５２の頂点Ｃ１に向かって延出する可動引出電極５６４を備えている。この可動引出電極５６４の延出先端部（可動基板５２の頂点Ｃ１に位置する部分）は、電圧制御部２２に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４とギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、ギャップＧ２がギャップＧ１の寸法よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップＧ１の寸法が、ギャップＧ２の寸法よりも大きくなる構成としてもよい。
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
基板外周部５２５は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２５の固定基板５１に対向する面は、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３を備えている。そして、この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合されている。
（撮像部の構成）
撮像部１５は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ等を用いることができる。撮像部１５は、各画素に対応した光電素子を有し、各光電素子で受光された光量を各画素の光量とした分光画像（画像信号）を制御回路２０に出力する。
（制御回路の構成）
制御回路２０は、呈色測定装置１の全体の動作を制御する。
この制御回路２０は、図３に示すように、光源制御部２１と、電圧制御部２２と、記憶部２３と、演算処理部２４とを含んで構成されている。
光源制御部２１は、光源部１３の各光源１３１を制御し、光源１３１の点灯、消灯を行う。
電圧制御部２２は、演算処理部２４からの制御の下、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に駆動電圧を印加し、波長可変干渉フィルター５を透過させる光の波長を切り替える。
記憶部２３は、メモリー等の記憶回路により構成され、呈色測定装置１の全体動作を制御するためのＯＳ（Operating System）や、各種機能を実現するためのプログラム、各種データが記憶される。また、記憶部２３には、撮像された分光画像、呈色状態の分析結果データ等を一時記憶する一時記憶領域を備える。
記憶部２３には、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する、当該波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長の関係を示すＶ−λデータが記憶される。
また、記憶部２３には、試験紙の種別、当該試薬により検出可能な試料、試験紙の呈色状態に対する試験紙（試薬）の色（スペクトルデータ）等を関連付けた参照色データを記憶する。試験紙としては、例えば複数の試薬が異なる位置に配置された試験紙であってもよく、この場合、試験紙における試薬の配置位置等が記憶される。また、呈色状態に対する試験紙（試薬）の色とは、試験紙に対して液体試料が浸漬され、液体試料と試薬とが呈色反応した際の色であり、試料の含有量に対する色が記録されている。
さらに、記憶部２３には、水の吸収スペクトルを示すデータが記憶される。図７は、水の吸収スペクトルを示す図である。図７に示すように、水は、１５００ｎｍ近傍、２０００ｎｍ近傍、及び２５００ｎｍ近傍において、比較的広い波長範囲（例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍ）に亘るブロードな光吸収特性を有する。したがって、近赤外から赤外波長域に亘る所定波長間隔の分光画像を取得することで、水分を含む領域、すなわち、試験紙における液体試料が浸漬された領域を判定することが可能となる。
演算処理部２４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路や記憶回路により構成されている。この演算処理部２４は、記憶部２３に記憶された各種プログラムを読み込み、実行することで、図３に示すように、データ取得部２４１、解析対象選択部２４２、フィルター制御部２４３、分光測定部２４４、浸漬判定部２４５、及び定量分析部２４６として機能する。
データ取得部２４１は、通信部１９を介してネットワークや外部記憶媒体から参照色データを取得し、記憶部２３に記憶する。具体的には、データ取得部２４１は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリーやＳＤカード、ＣＤやＤＶＤ等の外部記憶媒体との接続が検出された場合に、当該外部記憶媒体に、記憶部２３に記憶されていない新規の参照色データが記憶されているか否かを判定し、記憶されている場合は当該参照色データを読み込んで記憶部２３に記憶する。また、例えば一定周期でインターネット等のネットワーク回線に接続し、ネットワーク上に記憶部２３に記憶されていない新規の参照色データが公開されているか否かを判定し、公開されている場合に当該参照色データをダウンロードして記憶部２３に記憶してもよい。さらに、データ取得部２４１は、ユーザーによる操作部１８の操作により参照色データが入力された場合に、その参照色データを取得して記憶部２３に記憶してもよい。
解析対象選択部２４２は、ユーザーの操作部１８の操作に基づいて、呈色反応の定量測定を実施する試験紙の種別を選択する。
フィルター制御部２４３は、記憶部２３に記憶されたＶ−λデータを参照し、所定の目標波長に対応した駆動電圧を印加する旨の制御信号を電圧制御部２２に出力する。
分光測定部２４４は、本発明の測色部として機能し、静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧を順次変化させた際に、撮像部１５により順次撮像される各波長に対応した分光画像を取得する。そして、これらの分光画像の各画素の光量に基づき、各画素における分光スペクトルを算出する。
なお、分光スペクトルの算出方法としては、例えば、複数の測定対象波長に対する光量のそれぞれを行列要素とした計測スペクトル行列を生成し、この計測スペクトル行列に対して、所定の変換行列を作用させることで、測定対象となる光の分光スペクトルを推定する。この場合、分光スペクトルが既知である複数のサンプル光を、予め撮像部１５により測定し、測定により得られた光量に基づいて生成される計測スペクトル行列に変換行列を作用させた行列と、既知の分光スペクトルとの偏差が最小となるように、変換行列を設定する。
浸漬判定部２４５は、上記のように算出された分光画像における各画素の分光スペクトルから、水の吸光スペクトルに対応して光量が減少している画素があるか否かを判定する。水の吸光スペクトルに対応した画素がある場合は、当該画素を試験紙における液体試料が浸漬している箇所（浸漬領域）として検出する。
定量分析部２４６は、本発明の分析部として機能し、浸漬領域内の各画素の分光スペクトルと、記憶部２３に記憶された参照色データとに基づいて、試験紙の呈色状態の定量測定を実施する。
［呈色測定装置における呈色反応検査方法］
次に、上述したような呈色測定装置１を用いた呈色反応検査方法について、図面に基づいて説明する。
図８は、本実施形態の呈色測定装置１による呈色反応検査方法を示すフローチャートである。
本実施形態の呈色測定装置１では、まず、演算処理部２４の解析対象選択部２４２は、モニター１６に測定対象の試験紙を選択させる旨の案内画面を表示させる。これには、記憶部２３に記憶された参照色データに記録されている各試験紙の種別を読み込み、モニター１６に表示させる。
そして、ユーザーの操作部１８の操作により、測定対象の試験紙が選択されると、解析対象選択部２４２は、選択された測定対象の試験紙Ａの参照色データを読み出す（ステップＳ１）。この後、試験紙Ａの呈色状態の定量測定処理を開始する。この定量測定処理では、まず、演算処理部２４は、検査開始可能な状態であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
呈色測定装置１により試験紙Ａの呈色状態の定量測定を実施するには、まず、ユーザーは、液体試料が浸漬された試験紙Ａを載置台１１の載置面１１１に載置し、本体部１２を載置台１１側に回動させる。本体部１２が載置面１１１に当接すると、検知センサー１１２から制御回路２０に検知信号が入力され、この検知信号の入力により演算処理部２４は、定量測定処理を開始する。検知信号が入力された状態では、本体部１２の凹部１２１と載置台１１の載置面１１１により、内部空間ＳＰ１が遮光され、外光が入射されない。
ステップＳ２において、制御回路２０に検知信号が入力されない場合（「Ｎｏ」と判定された場合）は、待機状態となり、ステップＳ１に戻り、試験紙Ａの種別の選択が可能な状態で待機する。
一方、ステップＳ２において、制御回路２０に検知信号が入力されると、光源制御部２１は光源１３１を点灯させる（ステップＳ３）。この際、例えば光源部１３の光源１３１として赤外光源及び可視光源を備える構成では、測定用波長を発光波長域として含む可視光源を点灯させる。また、光源部１３が赤外光域から可視光域に亘る波長の光を射出可能な光源１３１を備える構成では、当該光源１３１を点灯させればよい。
そして、フィルター制御部２４３は、記憶部２３に記憶されたＶ−λデータを参照して、目標波長（測定用波長）に対応した駆動電圧を読み出し、当該駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加する旨の制御信号を電圧制御部２２に出力する（ステップＳ４）。これにより、波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５間のギャップ寸法が変更され、波長可変干渉フィルター５から測定用波長の光が透過可能な状態となる。
そして、波長可変干渉フィルター５を透過した光が撮像部１５に受光され、測定用波長に対応した分光画像が撮像される（ステップＳ５）。撮像された分光画像は、制御回路２０に出力され、記憶部２３に記憶される。
この後、フィルター制御部２４３は、他に未取得の分光画像があるか否かを判定する（ステップＳ６）。このステップＳ６における未取得の分光画像とは、試験紙Ａの呈色状態を定量測定するための測定用波長に対応する分光画像であり、例えば可視光域における所定波長間隔（例えば１０ｎｍ間隔）となる波長の分光画像である。
ステップＳ６において、まだ取得されていない分光画像がある場合（「Ｎｏ」と判定された場合）、ステップＳ４に戻り、未取得の波長の分光画像を取得する。
一方、ステップＳ６において、全ての分光画像が取得されたと判定された場合（「Ｙｅｓ」と判定された場合）、分光測定部２４４は、取得した複数の波長に対応した分光画像の各画素の光量から、各画素における分光スペクトル（可視光域）を算出する（ステップＳ７）。算出された分光スペクトルは、記憶部２３に記憶される。
この後、演算処理部２４は、算出された各画素に対する分光スペクトルに基づいて、試験紙Ａにおける試薬が設けられた領域（試薬領域）を特定する（ステップＳ８）。
具体的には、例えば、演算処理部２４は、取得された画像の各画素に対する分光スペクトルに基づき、試験紙Ａの輪郭部を検出する。そして、ステップＳ１により選択され、解析対象選択部２４２により読み出された参照色データの試験紙の種別に関するデータから、検出した試験紙Ａの輪郭に対する試薬領域を検出する。また、取得した画像の各画素の分光スペクトルから、試薬領域を直接検出してもよく、例えば、載置台（黒色）と、試験紙（白色）と、試薬領域（呈色反応色）とを検出する。
この後、光源制御部２１は、光源部１３を制御して試験紙Ａに光を照射する（ステップＳ９）。この際、赤外光源及び可視光源を備える光源部１３が用いられる場合では、赤外光源を点灯させ、可視光源を消灯させる。また、光源部１３が赤外光域から可視光域に亘る波長を内包する光源１３１により構成される場合では、ステップＳ３で点灯された光源１３１を引き続き点灯させればよい。
そして、フィルター制御部２４３は、記憶部２３に記憶されたＶ−λデータを参照して、目標波長（浸漬判定用波長）に対応した駆動電圧を読み出し、当該駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加する旨の制御信号を電圧制御部２２に出力する（ステップＳ１０）。
これにより、波長可変干渉フィルター５を透過した光が撮像部１５に受光され、浸漬判定用波長に対応した分光画像が撮像される（ステップＳ１１）。撮像された分光画像は、制御回路２０に出力され、記憶部２３に記憶される。
この後、フィルター制御部２４３は、他に未取得の分光画像があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、未取得の分光画像とは、試験紙Ａに液体試料が浸漬しているか否かを判定するための浸漬判定用波長に対応する分光画像であり、例えば近赤外から赤外波長域に亘って所定波長間隔（例えば１０ｎｍ間隔）となる波長の分光画像である。
ステップＳ１２において、まだ取得されていない分光画像がある場合（「Ｎｏ」と判定された場合）、ステップＳ１０に戻り、未取得の波長の分光画像を取得する。
一方、ステップＳ１２において、全ての分光画像が取得されたと判定された場合（「Ｙｅｓ」と判定された場合）、分光測定部２４４は、取得した複数の波長に対応した分光画像の各画素の光量から、各画素における分光スペクトル（近赤外〜赤外波長域）を算出する（ステップＳ１３）。
次に、浸漬判定部２４５は、試験紙Ａが液体試料に浸漬されているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
具体的には、浸漬判定部２４５は、記憶部２３に記憶された図７に示すような水の吸収スペクトルと、ステップＳ１３により算出された各画素の分光スペクトルとを比較し、各画素の分光スペクトルに水の吸収スペクトル波長λａｑで光量が低下している画素があるか否かを判定する。つまり、浸漬判定部２４５は、分光スペクトルに水の吸収スペクトルが含まれる画素がある場合、試験紙Ａにおいて液体試料が浸漬された領域があると判定し、当該画素がない場合、浸漬された領域がないと判定する。
ステップＳ１４において、浸漬された領域がないと判定された場合、浸漬判定部２４５は、例えばモニター１６に、試験紙に試料が浸漬されていないことを示すエラー画面を表示させ（ステップＳ１５）、ステップＳ１の処理に戻る。
ステップＳ１４において、浸漬された領域があると判定された場合、定量分析部２４６は、ステップＳ８において特定された試薬領域の各画素に対して、ステップＳ７で算出された分光スペクトルと、ステップＳ１により選択され、解析対象選択部２４２により読み出された参照色データとに基づいて、試薬領域の色（分光スペクトル）に対応した試料の含有率を算出する（ステップＳ１６）。
ここで、参照色データに記録される試験紙の種別として、複数種の試薬がそれぞれ異なる位置に配置された試験紙が選択されている場合、参照色データに試験紙における試薬が配置される位置がそれぞれ記憶されている。したがって、定量分析部２４６は、参照色データに基づいて、分光画像を構成する各画素のうち、どの位置がどの試薬に対応した画素であるかを判定することが可能となる。
例えば、図２に示すように、試験紙Ａに一列に沿ってそれぞれ異なる試薬が配置されている場合、参照色データに、これらの試薬の並び順が記憶される。したがって、分光画像の浸漬領域における分光スペクトルを判定し、同一分光スペクトルの画素を有する画素範囲を１つの試薬が配置された範囲として検出することで、各試薬に対する検査結果を検出することができる。
この後、制御回路２０は、ステップＳ１６で算出された測定結果をモニター１６に表示させる（ステップＳ１７）。また、制御回路２０は、ユーザーによる操作部１８の操作に応じて、測定結果を印刷部１７に出力し、印刷物として出力させてもよい。さらに、制御回路２０は、ユーザーによる操作部１８の操作に応じて、通信部１９からインターネット等のネットワークを介して所定の端末装置やサーバー装置に送信してもよく、呈色測定装置１に接続された外部記録媒体に記憶させてもよい。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧を順次変化させ、例えば１０ｎｍ間隔の複数の測定用波長に対する分光画像を撮像部１５で取得する。そして、分光測定部２４４は、これらの分光画像の各画素の光量から、各画素における分光スペクトルを算出し、定量分析部２４６は、測定された分光スペクトルと、記憶部２３に記憶された参照色データとに基づいて、試験紙Ａの呈色状態の定量測定を実施する。
このような構成では、波長可変干渉フィルター５により、各波長に対する光量を取得することができるため、試験紙Ａの呈色状態に対する正確な色を判定することができ、高精度な定量分析を実施することができる。また、試験紙Ａとして専用の試験紙を用いる必要がなく、多種の試験紙Ａに対して定量測定を実施することができる。
本実施形態の呈色測定装置１は、光源部１３を備え、可視光の光源１３１から載置台１１上の試験紙Ａに光を照射させる。これにより、試験紙Ａからの反射光として十分な光量を取得することができ、分光スペクトルの精度、呈色状態の定量測定の精度を向上させることができる。
本実施形態の呈色測定装置１は、試験紙Ａを載置する載置台１１と、この載置台１１に回動自在に取り付けられた本体部１２とを備え、本体部１２には、凹部１２１が設けられており、載置台１１と凹部１２１とにより内部空間ＳＰ１を形成する。そして、内部空間ＳＰ１において、載置台１１に対向する凹部１２１の底面に、光源部１３、光入射部１４、波長可変干渉フィルター５、及び撮像部１５が設けられている。
このような構成では、試験紙Ａを載置台１１に載置して本体部１２を載置台１１側に回動させれば、試験紙Ａの呈色状態の定量測定が実施可能な状態となり、操作効率の向上性を図ることができる。
また、試験紙Ａを載置する載置台１１と、本体部１２とが別体であり、本体部１２に試験紙Ａの呈色定量測定を行うための光源１３、波長可変干渉フィルター５、及び撮像部１５が組み込まれている。また、本体部１２には、凹部１２１が設けられており、試験紙Ａと本体部１２とは非接触となる。
このため、測定時に試験紙Ａが本体部１２（特に凹部１２１）に接触することがなく、本体部１２のクリーニング等の処理が不要にできる。
更に、載置台１１及び本体部１２は遮光性部材により構成されており、遮蔽部として機能する。したがって、外光が内部空間ＳＰ１に入射することがなく、外光によるノイズの影響を抑制でき、分光スペクトル及び呈色状態の定量測定における精度を向上させることができる。
そして、載置台１１には、検知センサー１１２が設けられ、本体部１２が載置台１１に接触した際に検知信号を出力する。そして、演算処理部２４は、この検知信号の入力をトリガーとして呈色状態の定量測定が開始する。このような構成では、測定時における内部空間ＳＰ１への外光の入射をより確実に抑制できる。
本実施形態では、光入射部１４にテレセントリック光学系１４２が含まれる。これにより、試験紙Ａにより反射された光が一様な平行な光として波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５に対して入射する。これにより、波長可変干渉フィルター５により面分光を行うことができる。つまり、反射膜５４，５５への入射光の入射位置によらず、目標波長の光を透過させることができるようになり、撮像部１５で面分光された光を撮像することで、目標波長に対する分光画像を取得することができる。
また、浸漬判定部２４５は、この分光画像の各画素の分光スペクトル（近赤外〜赤外域）に基づいて、液体試料が浸漬された浸漬領域を特定し、定量分析部２４６は、その浸漬領域に対する画素の分光スペクトル（可視光域）に基づいて定量分析を実施する。これにより、液体試料が付着した箇所に対して適切に定量分析を実施することができる。また、複数種の試薬が異なる位置に配置された試験紙を用いる場合でも、参照色データとしてその試験紙の情報（試薬の配置位置等）が登録されていれば、分光画像から試験紙における各試薬の位置を特定することができる。この場合、試験紙の種別によらず、１回の測定で当該試験紙に配置された各試薬に対する呈色状態の定量測定を実施することができる。
本実施形態では、光入射部１４に拡大光学系１４１が含まれる。これにより、試験紙Ａからの反射光を縮小して波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５に入射させることができる。したがって、反射膜５４，５５の径寸法を小さくでき、波長可変干渉フィルター５の小型化を促進できる。さらに、反射膜５４，５５の面積を小さくできるため、各反射膜５４，５５の面精度を向上させることが可能となり、波長可変干渉フィルター５における分光精度を向上させることができ、分光スペクトルの測定精度、呈色状態の定量測定の測定精度をも向上させることができる。
本実施形態では、分光部として波長可変干渉フィルター５を用いている。このような波長可変干渉フィルター５では、反射膜５４，５５を対向配置させ、これらの反射膜５４，５５間のギャップＧ１の寸法を静電アクチュエーター５６により変化させる構成であり、簡素な構成により小型化が可能となり、呈色測定装置１の小型化をも図れる。
本実施形態では、データ取得部２４１は、通信部１９を介して、外部記憶媒体に記憶された参照色データや、インターネット等のネットワーク上の参照色データを取得し、記憶部２３に記憶する。また、ユーザーの操作部１８の入力操作に応じて参照色データを取得することも可能である。このため、試験紙の種別や、それに対する呈色状態の色を新たに登録することで、定量測定が試験紙の種別を順次追加することができる。
［その他の実施形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、載置台１１及び本体部１２を有し、載置台１１及び本体部１２により試験紙Ａを収納可能な内部空間ＳＰ１を形成する据置タイプの構成を例示したが、例えば、携帯型の呈色測定装置であってもよい。
図９は、他の実施形態における携帯型呈色測定装置の概略構成を示す図である。なお、図９において、上記実施形態と同様の構成については同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図９に示すように、携帯型の呈色測定装置としては、例えばカメラ型の装置を例示できる。この呈色測定装置１Ａでは、光入射部１４の各レンズ位置等が調整可能であり、試験紙Ａの呈色反応部分が撮像範囲内となるようにピントを合わせて、測定を開始する。
上記実施形態では、ステップＳ３からステップＳ８により、測定用波長に対する分光画像を取得して試験紙Ａの各画素の分光スペクトルを算出し、試薬領域を特定した後、ステップＳ１０からステップＳ１４の処理で、浸漬判定用波長の分光画像を取得して試験紙Ａが液体試料に浸漬されているか否かを判定する例を示したが、これに限定されない。
例えば、ステップＳ３からステップＳ６において、測定用波長に対する分光画像に加え、浸漬判定用波長の分光画像をも取得する処理をしてもよい。この場合、ステップＳ６において、全目標波長（測定用波長及び浸漬判定用波長）の分光画像が取得されたか否かを判定する。また、ステップＳ６において、「Ｙｅｓ」と判定された場合、ステップＳ７において、各画素の測定用波長域から浸漬判定用波長域に亘る分光スペクトルを算出する。この後、ステップＳ８の試薬領域の特定、ステップＳ１４からステップＳ１５の浸漬判定を実施する。
このような処理でも、上記実施形態と同様に、試験紙Ａの呈色定量測定及び試験紙Ａの浸漬判定の各処理を実施でき、かつ、測定手順の短縮を図れる。
さらには、例えば、ステップＳ３からステップＳ８の代わりに、まず、ステップＳ９からステップ１５を実施して、浸漬判定用の波長域に対する分光スペクトルから試験紙Ａが液体試料により浸漬されているか否かを判定した後、ステップＳ３からステップ８を実施して、測定用の波長域に対する分光スペクトルから試薬領域を特定し、ステップＳ１６及びステップＳ１７の処理を実施してもよい。
このような処理でも、上記実施形態と同様に、試験紙Ａの呈色定量測定及び試験紙Ａの浸漬判定の各処理を実施でき、かつ、浸漬異常と判定された場合に、測定用波長の分光画像の取得前に、エラー画面により異常を報知することができる。
上記実施形態では、データ取得部２４１により、外部記憶媒体やネットワーク上から参照色データを取得する例を示したが、例えば予め測定対象が定まっている場合では、データ取得部２４１が設けられない構成などとしてもよい。
上記実施形態では、分光部として波長可変干渉フィルター５を例示したが、これに限定されず、例えば、ＡＯＴＦやＬＣＴＦ等が用いられてもよい。ただし、特に図９のような携帯型の呈色測定装置１Ａでは、装置の小型化が望まれるため、上記実施形態のようにファブリーペローエタロンを用いることが好ましい。
上記実施形態では、光入射部１４に拡大光学系１４１が設けられる構成を例示したがこれに限定されない。この場合、分光画像を取得するために、波長可変干渉フィルター５における反射膜５４，５５のサイズを大きくしてもよい。
また、テレセントリック光学系１４２が設けられる構成を例示したが、例えば、試験紙Ａにおける所定の一点に対する呈色状態の定量測定を行う場合等では、分光画像を取得する必要がなく、テレセントリック光学系１４２が設けられていなくてもよい。
また、上記実施形態及び図９に示す呈色測定装置１，１Ａでは、光源部１３を備える例を示したが、これに限定されない。例えば、外光を利用して呈色状態の定量分析を実施してもよい。ただし、外光は環境によって変化するため、より精度の高い測定を実施するためには、上述したような光源部を用いた測定を行うことが好ましい。
上記実施形態では、浸漬判定部２４５により、試験紙Ａの浸漬状態を判定する例を示したが、これに限定されない。
例えば液体試料が浸漬された試験紙Ａが用いられているとして、浸漬判定の処理（ステップＳ９〜ステップＳ１５の処理）を実施せず、呈色状態の定量測定（ステップＳ３からステップＳ８及びステップＳ１６）の処理を実施してもよい。
上記実施形態では、載置台１１に載置された試験紙Ａに対して光源部１３から照射した光を反射させて、波長可変干渉フィルター５を透過させ、撮像部１５で撮像した。これに対して、試験紙Ａを透過した光の分光スペクトルを測定し、定量測定を行ってもよい。この場合、例えば、載置台１１の載置面１１１をガラス等により構成し、載置面１１１の下部に光入射部１４、波長可変干渉フィルター５、及び撮像部１５を配置する構成等が例示できる。
上記実施形態では、ステップＳ３からステップＳ７の処理により可視光域における分光スペクトルを算出した後、ステップＳ８で試薬領域を特定し、その後、ステップＳ９からステップＳ１３の処理により近赤外〜赤外波長域における分光スペクトルを算出し、ステップＳ１４で浸漬状態を判定した。これに対して、ステップＳ３からステップＳ７の処理の後、ステップＳ９からステップＳ１３の処理を実施して、可視から赤外域に亘る分光スペクトルを測定した後、試薬領域の特定、浸漬状態の判定、及び呈色状態の定量測定を実施してもよい。
この場合、光源制御部２１は、赤外光源及び可視光源を切り替えることなく、赤外光源及び可視光源の双方を点灯させて、可視から赤外域に対応する分光画像を順次取得してもよい。
上記実施形態では、ステップＳ１０からステップＳ１２において、赤外から近赤外波長域に亘る所定波長間隔毎の分光画像を取得し、ステップＳ１３において、取得した分光画像の各画素における分光スペクトルから、図７に示すような水の吸光スペクトルを有する画素を検出する例を示したが、これに限定されない。
例えば、試験紙Ａにおける水の含有率を算出し、水の含有率が所定値以上である場合に浸漬されていると判定してもよい。この場合、ＭｇＯ２等の基準白色板に対して測定を実施した際の光量Ｉ０を予め測定しておく。そして、浸漬判定部２４５は、水の吸光スペクトル波長λａｑに対応した分光画像の各画素の光量Ｉλａｑを取得し、次式（１）により吸光度Ａλａｑを算出する。
Ａλａｑ＝−ｌｏｇ（Ｉλａｑ／Ｉ０） …（１）
また、記憶部２３に、水の吸光度Ａλａｑと、水の含有量との相関を示す相関データ（例えば検量線）を記憶しておく。そして、浸漬判定部２４５は、算出された吸光度Ａλａｑと、相関データとに基づいて、各画素における水の含有率を分析する。この分析方法としては、従来用いられているケモメトリックス法により行うことができ、ケモメトリックス法としては、例えば、重回帰分析、主成分回帰分析、部分最小二乗法等の方法を用いることができる。そして、浸漬判定部２４５は、分析された水の含有率が所定値以上となる画素を検出し、試験紙Ａにおいて液体試料が浸漬された部分に対応した画素（浸漬領域）として判定する。
上記のような手法により浸漬判定を行う場合、水の吸収スペクトルに対応した吸光度Ａλａｑが取得されればよいため、水の吸収スペクトル波長λａｑに対応した分光画像を取得すればよい。したがって、上記実施形態のように、所定波長間隔おきの分光画像を全て取得する必要がなく、分光画像の取得処理に係る時間を短縮できる。
また、呈色測定装置１に試験紙Ａの温度、又は温度分布を検出する温度検出センサーが設けられていてもよい。この場合、記憶部２３に、各温度に対する水の吸光スペクトル波長λａｑの補正値を記憶しておく。そして、浸漬判定部２４５は、波長λａｑに補正値を掛けあわせ、試験紙Ａの温度に対する波長λａｑを補正する処理をしてもよい。このような構成では、温度変化に伴って水の吸収スペクトルが変化した場合でも、適切に水の含有率に基づいて液体試料の浸漬状態を判定することができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
１，１Ａ…呈色測定装置、５…波長可変干渉フィルター、１１…載置台、１１２…検知センサー、１２…本体部、１２１…凹部、１３…光源部、１３１…光源、１４…光入射部、１４１…拡大光学系、１４２…テレセントリック光学系、１５…撮像部、１６…モニター、１７…印刷部、１８…操作部、１９…通信部、２０…制御回路、２１…光源制御部、２２…電圧制御部、２３…記憶部、２４…演算処理部、５４…固定反射膜、５５…可動反射膜、５６…静電アクチュエーター、２４１…データ取得部、２４２…解析対象選択部、２４３…フィルター制御部、２４４…分光測定部、２４５…浸漬判定部、２４６…定量分析部、Ａ…試験紙。

Claims (8)

  1. 試料の接触により呈色反応を示す試薬が保持された試験紙の呈色状態を測定する呈色測定装置であって、
    自然光又は光源からの光を受けた前記試験紙からの光が入射され、当該入射された光から所定波長の光を選択し、かつ前記所定波長を変更可能な分光部と、
    前記分光部により選択された波長の光を受光する受光部と、
    前記試験紙の呈色状態を示す参照色データを記憶する記憶部と、
    前記受光部により受光された複数波長の光から、前記試験紙の色を測定する測色部と、
    前記測色部で測定された色、及び前記参照色データに基づいて、前記試料の定量測定を実施する分析部と、
    を具備したことを特徴とする呈色測定装置。
  2. 請求項１に記載の呈色測定装置において、
    前記試験紙に対して光を照射する光源部を備える
    ことを特徴とする呈色測定装置。
  3. 請求項２に記載の呈色測定装置において、
    前記試験紙を載置する載置台と、
    前記載置台を覆い、前記載置台との間に前記試験紙を配置する内部空間を形成するカバー部と、を備え、
    前記カバー部は、前記載置台に対向する面に前記光源部、前記分光部、及び前記受光部を有する
    ことを特徴とする呈色測定装置。
  4. 請求項３に記載の呈色測定装置において、
    前記内部空間の外部の光が内部へ入射するのを遮蔽する遮蔽部を備える
    ことを特徴とする呈色測定装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の呈色測定装置において、
    前記分光部に入射する光を導く光入射部を備え、
    前記光入射部は、テレセントリック光学系を有する
    ことを特徴とする呈色測定装置。
  6. 請求項５に記載の呈色測定装置において、
    前記光入射部は拡大光学系を有する
    ことを特徴とする呈色測定装置。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の呈色測定装置において、
    前記分光部は、波長可変型のファブリーペローエタロンである
    ことを特徴とする呈色測定装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の呈色測定装置において、
    前記参照色データを取得し、取得した前記参照色データを前記記憶部に記憶させるデータ取得部を備える
    ことを特徴とする呈色測定装置。
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