JP3650558B2 - 反射率測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未知濃度の被測定体からの反射率を濃度既知の基準板の反射強度から求める反射率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、尿検査を試験紙法で行う反射率測定装置は、かなり古くから知られている。従来の反射率測定装置においては、試薬の保持された試験紙に尿等の検体を滴下し、試薬を発色させるとともに、光源からの光を発色した試薬上に照射して、発色部からの反射光を光検出器により測定して、発色の程度，即ち、測定項目の濃度を測定している。
【０００３】
ここで、光源から出射する光量は時間と共に変化してドリフトするため、この光源のドリフトを補正する方法として、例えば、特開昭５１−３３６９２号公報に記載されているように、装置内部の濃度既知の基準板（内部基準板）を用いて補正するものや、例えば、特開昭６２−１９７３７号公報に記載されているように、濃度既知の外部反射基準板（外部基準板）を用いて補正するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来の反射率測定装置は、光源からの光を試験紙で反射させ、その反射光の強度を光検出器により測定するものであるため、光源から光検出器までの光路長が異なると、光検出器により検出される反射光強度が異なるため、測定誤差となる。光源と光検出器は、測光ヘッド内に一体的に取り付けられているため、光路長は、測光ヘッドと試験紙との間の距離で決定される。反射率測定の精度を向上するためには、測光ヘッドと試験紙との間の距離を所定距離に対して±２００μｍ程度の精度で設定する必要があるにも拘わらず、従来の反射率測定装置の組立時においては、各部品を組み上げるだけあるため、組立時の機差により、測光ヘッドと試験紙との間の距離がばらつくため、測定精度に誤差があるという第１の問題があった。また、装置の修理や部品の交換等を行い、装置を再組立した場合にも、同様の問題が生じるものである。
【０００５】
また、内部基準板を用いる光源ドリフトの補正方法では、内部基準板は装置内部に常に設置してあるため、汚れ，変性を回避できないものであり、一方、外部基準板は補正の都度、装置にセットする必要があるため、毎回測定ができず、安定した光源ドリフトの補正ができないという第２の問題があった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、測光ヘッドと試験紙との間の距離のばらつきを回避して、測定精度の向上した反射率測定装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、基準板の汚れ，変性を回避できるとともに、測定の度毎に、毎回光源ドリフトの補正を行え、測定精度の向上した反射率測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、光源と受光部を有する測光ヘッドを有し、光源からの光を被測定体に照射して、被測定体の反射光を上記受光部により受光して反射強度を求めるとともに、基準反射板からの反射強度との関係に基づいて、被測定体の絶対反射率を求める反射率測定装置において、上記基準板からの反射強度を測定し、この測定結果に基づいて、上記被測定体を保持する台と上記測光ヘッドの間の距離を調整する距離調整手段とを備え、さらに、上記測光ヘッドは、複数の被測定体の上を走査可能であり、上記基準反射板は、上記測光ヘッドから見た反射率が等しく、かつ、上記測光ヘッドの走査方向に離されて配置された複数の基準反射板から構成され、上記算出部は、これらの複数の基準反射板からの反射強度に基づいて、上記測光ヘッドの水平度を判断するとともに、上記算出部による水平度の判断結果に基づいて、上記測光ヘッドの水平度を調節可能としたものである。
かかる構成により、測光ヘッドの水平度を調節可能とし、測定精度を向上し得るものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、 上記基準反射板からの反射強度を測定し、この測定結果に基づいて、上記被測定体を保持する台と上記測光ヘッドの間の距離を調整する距離調整手段とを備え、さらに、上記基準反射板は、同じ反射率を有し、高さの異なる複数の外部基準板から構成され、上記複数の外部基準反射板に対する反射強度の差に基づいて、感度異常を判断する算出部を備えるようにしたものである。
かかる構成により、感度異常を判断して、感度異常を回避することにより、測定精度を向上し得るものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による反射率測定装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による反射率測定装置のシステム構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による反射率測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００１５】
試験紙１０の上には、複数の試薬パッド１２ａ，１２ｂ，…，１２ｆが保持されている。試薬パッド１２ａ，…，１２ｆは、それぞれ、測定項目に対応する試薬を保持している。試薬パッド１２ａ，…，１２ｆは、基板１０の上に載置された吸収紙と、この吸収紙の上に載置された試薬と、この試薬の上から吸収紙及び試薬を保持するナイロンメッシュ等から構成されている。試薬として、ブドウ糖測定用試薬を保持することにより、ブドウ糖測定用試験パッドとなり、また、タンパク質測定用試薬を保持することにより、タンパク質測定用試験パッドとなる。１つの検体に対して、同時に１０項目の測定を行う場合には、試験紙１０の上には、１０項目の測定項目に対応する試薬を保持した１０個の試験パッドが保持される。測定検体である尿等は、試薬パッド１２ａ，…，１２ｆの上に滴下され、試薬と検体が反応して、検体の測定項目の濃度等に応じて、試薬が発色する。試薬は、粉末状のものを固めたものであり、試薬の種類の相違によって、試薬パッド１２ａ，…，１２ｆの高さＨ１は、それぞれ少しづつ相違している。
【００１６】
基板１４の上には、内部反射基準板１４ａが保持されている。内部反射基準板１４ａは、例えば、既知の反射率を有するプラスチック板が用いられる。内部反射基準板１４ａとしては、例えば、反射率が６０％のグレーのプラスチック板が用いられる。
【００１７】
試験紙１０及び基板１４の上には、測光ヘッド２０が配置されている。測光ヘッド２０は、矢印Ａ方向に往復動可能である。測光ヘッド２０の内部には、ホルダ２２に固定された光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）２４ａ，２４ｂと、フォトダイオード等の光検出器２６と、レンズ２８とが備えられている。ここで、試薬パッド１２の厚さをＨ１とし、試薬パッド１２の上面から測光ヘッド２０の下端まで距離（高さ）をＨ２とする。
【００１８】
ＬＥＤ２４ａ，２４ｂは、図示に例では２つであるが、実際には、３種類の波長λ１，λ２，λ３の光を出射する３種類のＬＥＤが３個づつ、合計９個備えられている。ここで、３種類の波長λ１，λ２，λ３とは、試薬の発色に応じたものであり、例えば、４７０ｎｍ，５５５ｎｍ，６２０ｎｍである。そして、例えば、４７０ｎｍの中心波長の光を出射する３個のＬＥＤ２４ａが、レンズ２８の周囲に等間隔で配置されており、試験パッド１２に均一に光が照射されるようにしている。同様にして、５５５ｎｍ，６２０ｎｍの中心波長の光を出射する３個のＬＥＤ２４が、それぞれ、レンズ２８の周囲に等間隔で配置されている。３種類のＬＥＤ２４が、順次点灯されることにより、３種類の波長λ１，λ２，λ３の光が順次試薬パッド１２に照射される。
【００１９】
試薬パッド１２によって反射した光は、レンズ２８によって光検出器２６に集光される。光検出器２６は、受光した反射光の強度に応じた電気信号を出力する。光検出器２６が出力する電気信号は、Ａ／Ｄ変換器３０によってディジタル信号に変換され、濃度算出部４０によって、最終的な測定項目毎の濃度の算出が行われる。
【００２０】
濃度算出部４０は、反射率変換部４１と、反射率テーブル４２と、補正係数テーブル４３と、濃度換算テーブル４４と、最終濃度算出部４５とから構成されている。反射率変換部４１は、Ａ／Ｄ変換器３０から入力した反射光強度のディジタル信号を、反射率テーブル４２に記憶された内部基準の反射率のデータと、補正係数テーブル４３に記憶された補正係数を用いて、反射率に変換する。内部基準の反射率データ及び補正係数の詳細については、図６を用いて後述する。最終濃度算出部４５は、反射率変換部４１によって変換された反射率を、濃度換算テーブル４４に記憶された換算値に基づいて、濃度値に変換する。
【００２１】
濃度算出部４０には、プリンタ５２、操作パネル５４、ホストコンピュータ５６、記憶媒体５８等が接続されている。濃度算出部４０によって算出された各検体の各項目毎の濃度値は、プリンタ５２によってプリントアウトされ、操作パネル５４の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に表示され、ホストコンピュータ５６に出力され、記憶媒体５８に記憶される。
【００２２】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態による反射率測定装置の内部構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図であり、測光ヘッドを保持する測光ユニットを取り外した状態を示している。また、図３は、本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図であり、外部基準板を引き出した状態を示している。図２及び図３において同一符号は、同一部分を示している。
【００２３】
最初に、図２に示すように、金属製の板状のベース６０の上に、搬送台ベース６２が取り付けられている。搬送台ベース６２の上には、搬送台６４が載置されている。搬送台６４の上には、複数の試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが載置されるとともに、図示しない搬送機構により、それぞれ、Ｘ軸方向の矢印Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３方向に搬送される。搬送機構による試験紙１０の搬送動作は、制御ユニット６６によって制御される。試験紙１０Ａの上には、例えば、１０種類の試薬パッド１２ａ，１２ｂ，…，１２ｊが保持されており、１つの検体に対して１０種類の測定項目を測定することができる。試験紙１０は、予めカセット等の内部に収納されており、図示しない試験紙引出し機構によりカセットから引き出されて、搬送台６４の上の試験紙１０Ａが載置されている場所に載置される。この位置において、自動ピペッタ等を用いて尿等の検体が分注され、試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの上に滴下される。その後、試験紙１０Ａは、矢印Ｂ１方向に搬送されながら、試薬パッド１２ａ，…，１２ｊ中の測定項目毎の試薬と検体の反応が進行して、試薬が発色する。
【００２４】
また、図示の例では、搬送台６４の右側端部の上面には、外部基準板１６が載置されている状態を示している。なお、外部基準板１６は、Ｙ軸方向に５種類の外部基準板が設置されているものであり、その詳細については、図４を用いて後述する。また、外部基準板１６を搬送台６４の上に設置するのは、外部基準板１６を用いた補正を行う場合であり、この際には、搬送台１６上には、試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは設置されないものであり、また、試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃによる検体の反射率の測定時には、外部基準板１６は搬送台１６の上には設置されないものであるが、ここでは、搬送台１６上における試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの搬送状況と外部基準板１６の設置位置を示すため、試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを同時に図示している。
【００２５】
外部基準板１６のＹ軸方向の隣接位置には、内部基準板１４が設置されている。通常の測定時には、外部基準板１６は設置されておらず、この外部基準板１６が図示されている位置まで、試験紙１０が移動してくる。試験紙１０Ａが図示されている位置から外部基準板１６が図示されている位置まで、試験紙１０が移動するのに要する時間は、例えば、１分であり、この時間が試薬と検体の反応時間となっている。
【００２６】
外部基準板１６及び内部基準板１４の上の位置，即ち、試験紙１０及び内部基準板１４の上の位置（Ｚ軸方向の位置）には、測光窓７２が設けられている。この測光窓７２の上を、図３を用いて後述するように、測光ユニットの中の測光ヘッドが、矢印Ｃ方向に移動して、外部基準板１６（若しくは試験紙１０）及び内部基準板１４に、光源からの光を照射し、反射光を検知する。
【００２７】
また、ベース６０の上には、４本の支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄが固定されている。支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの上端部には、調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄが取り付けられている。図３を用いて後述するように、測光ヘッドを保持する測光ユニットは、調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを介して、支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの上に保持される。そして、六角ドライバ等を用いて調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを回すことで、測光ヘッドと搬送台６４の間の距離を調整することができる。
【００２８】
次に、図３に示すように、測光ヘッド２０を保持する測光ユニット７０は、調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを介して、支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの上に保持される。測光ユニット７０の中の測光ヘッド２０は、矢印Ｃ方向に移動して、外部基準板１６（若しくは試験紙１０）及び内部基準板１４に、光源からの光を照射し、反射光を検知する。
【００２９】
また、図３は、搬送台６４を、Ｘ軸上のＤ方向に引き出した状態を示している。このように、搬送台６４をＤ方向に引き出すことにより、搬送台６４の上に外部基準板１６を設置することができる。外部基準板１６の設置が終了すると、矢印Ｄと反対方向に搬送台６４を押し込むことにより、測光ヘッド２０の真下の位置に外部基準板１６を設置することができる。
【００３０】
次に、図４を用いて、本実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板１６の第１の構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第１の構成を示す斜視図である。
【００３１】
外部基準板１６は、所定の反射率Ｒ１を有するプラスチック製の反射板である。外部基準板１６の中央の破線で示す領域１６ａが、第１の外部基準として機能する。また、領域１６ａの両側には、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２が外部基準板１６の上に取り付けられている。第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２は、外部基準板１６と同じ反射率Ｒ１を有するプラスチック製の反射板であり、その高さは、ｈ１である。また、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の両側には、第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２が外部基準板１６の上に取り付けられている。第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２は、外部基準板１６と同じ反射率Ｒ１を有するプラスチック製の反射板であり、その高さは、ｈ２である。
【００３２】
外部基準板１６，第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２，第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２の反射率Ｒ１は、例えば、６０％である。第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の高さｈ１は、１００〜３００μｍであり、例えば、２００μｍである。また、第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２の高さｈ２は、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の高さｈ１よりも、１００〜３００μｍ高くなっており、例えば、４００μｍである。即ち、外部基準板１６，第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２，第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２の反射率Ｒ１はいずれも同じであるが、測光ヘッドの中の光源や光検出器との距離が僅かに違っており、光路長が異なるため、測光ヘッドから見た反射率が異なるものである。
【００３３】
このように、本実施形態においては、外部基準板として、反射率が同じであるが、高さの異なる３種類の外部基準を備えることにより、測光ヘッドから見た反射率が異なる３種類の外部基準を備えるものである。
【００３４】
また、このとき、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａは、外部基準板１６と同じ反射率Ｒ１（＝６０％）を有しており、その高さｈ１は、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２と同じ高さである。換言するならば、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２は、測光ヘッドから見た反射率が内部基準板１４ａと同じものであり、第１の外部基準として機能する領域１６ａは、測光ヘッドから見た反射率が内部基準板１４ａより小さいものであり、第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２は、測光ヘッドから見た反射率が内部基準板１４ａより大きいものである。即ち、内部基準板１４ａを基準として、この反射率と等しいもの、この反射率より小さいもの、この反射率より大きいものの３種類の外部基準板１６を用いている。
【００３５】
次に、図５を用いて、本実施形態による反射率測定装置による装置の性能評価の方法について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による反射率測定装置による装置の性能評価処理の内容を示すフローチャートである。
【００３６】
最初に、ステップｓ１００において、濃度算出部４０は、装置がスタンバイ状態において、光源であるＬＥＤ２４の光量をチェックする。スタンバイ状態においては、図１に示した測光ヘッド２０は、内部基準板１４ａの上に位置している。３種類の波長（λ１，λ２，λ３）のＬＥＤ２４を、各波長毎に順次点灯するとともに、そのときの光検出器２６の出力がＡ／Ｄ変換器２６によりディジタル信号に変換され、濃度算出部４０に取り込まれる。濃度算出部４０は、その値が、予め設定した値Ｖに対して、例えば、Ｖ±０．０３Ｖの範囲内にあるかどうかをチェックする。図１に示した操作パネル５４には、検出された値と同時に、設定値及びその上限値下限値が表示される。
【００３７】
設定範囲外である場合には、ステップｓ１０５において、オペレータは、ＬＥＤ２４に供給する電圧を、ボリューム等を用いて調整し、操作パネル５４に表示される検出された値が、設定範囲内となるようにする。
【００３８】
光量チェックが終了すると、次の光度計チェックを行う前に、オペレータは、光度計チェックの準備として、図３に示したように、搬送台６４を引き出して、外部基準板１６をセットする。その後、搬送台６４を元の位置に戻すことにより、外部基準板１６は、測光ヘッド２０の下の位置にセットされる。
【００３９】
次に、ステップｓ１１０において、オペレータは、装置の操作パネル５４から光度計チェックを選択することにより、以下の各ステップによる光度計チェックを開始する。
【００４０】
ここで、図６を用いて、光度計チェック時の操作パネル５４の表示例について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による反射率測定装置における光度計チェック時の操作パネルの表示例の説明図である。
【００４１】
光度計チェック時には、図６に示した操作パネル５４の表示を見ながら、測定回数ｎを入力する。測定回数ｎは、ｎ＝１からｎ＝３０の範囲で選択できるようになっている。測定回数ｎの入力は、操作パネル５４に備えられているテンキーから行うことができる。また、内部基準板１４ａを新品と交換したとき、最初の調整時は初期化を（YES）にする。そして、操作パネル５４上にあるスタートキーを押すことにより、光度計チェックが開始する。
【００４２】
光度計チェック時には、濃度算出部４０は、図３に示したように、測光ヘッド２０が矢印Ｃ方向に移動するように制御する。この結果、測光ヘッド２０は、図４に示した第３外部基準板１６ｃ１，第２外部基準板１６ｂ１，第１外部基準板１６ａ，第２外部基準板１６ｂ２，第３外部基準板１６ｃ１及び内部基準板１４ａの上を順次移動しながら、各基準板の上で、３種類の波長の光を出射するＬＥＤ２４を順次点灯した場合における、それぞれの波長に対する反射光を光検出器２６によって検出する。また、内部基準板１４ａの上では、ＬＥＤ２４を全て消灯状態にした場合における反射光を光検出器２６によって検出する。検出された値は、Ａ／Ｄ変換器３０によってディジタル信号に変換され、記憶媒体５８に記憶される。なお、内部基準板１４ａから検出された値については、調整初期、あるいは内部反射板１４ａを交換したときは、この日を始めとして、その後５日間分を平均値化するための測定値とし、日付とカウント値を記録する。また、この測定は、１５秒おきに測定回数ｎ回分行われる。
【００４３】
ここで、検出値を、それぞれ、次のように表すものとする。
Ｉoff(n)は、内部基準板１４ａの上で、全てのＬＥＤ２４が消灯した場合の検出値である反射強度であり、迷光等によって生じる反射強度オフセット値である。ここで、ｎは、測定回数であり、これについては、以下も同様である。
また、Ｉref.meas.(n,λi)は、内部基準板１４ａについて、各波長（λi＝λ１，λ２，λ３）毎に求められた反射強度である。
さらに、Ｃref.meas.c1(n,λi)，Ｃref.meas.b1(n,λi)，Ｃref.meas.a(n,λi)，Ｃref.meas.b2(n,λi)，Ｃref.meas.c2(n,λi)は、各外部基準板１６ｃ１，１６ｂ，１６ａ，１６ｂ２，１６ｃ２について、各波長（λi＝λ１，λ２，λ３）毎に求められた反射強度である。
【００４４】
次に、濃度算出部４０は、以下の式（１），（２），（３），（４），（５），（６）に基づいて、各反射強度からオフセット値Ｉoff(n)を差し引いた値である
Ｉref(n,λi)＝Ｉref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（１）
Ｃref.C1(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（２）
Ｃref.B1(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（３）
Ｃref.A(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（４）
Ｃref.B2(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（５）
Ｃref.C2(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（６）
を測定回数ｎ回分計算する。
【００４５】
次に、ステップｓ１１５において、濃度算出部４０は、正確性及び再現性をチェックする。正確性は、Ｃref.C1(n,λi)，Ｃref.B1(n,λi)，Ｃref.A(n,λi)，Ｃref.B2(n,λi)，Ｃref.C2(n,λi)のそれぞれのｎ回の平均値が、期待される範囲内かどうかチェックする。例えば、Ｃref.C1(n,λi)の平均値であるＣave.ref.C1(λ1)が、所定値Ｗに対して、一定範囲（例えば、±５％の範囲）内にあるかどうかを判断し、一定範囲内にあれば正確性はＯＫであると判断し、一定範囲外であれば正確性はＮＧであると判断する。また、再現性は、ｎ回測定のＣＶ（変動係数）が一定範囲内かどうかチェックする。例えば、ＣＶが２％以下の場合には、再現性はＯＫであると判断し、ＣＶが２％より大きい場合には、再現性はＮＧであると判断する。
【００４６】
正確性及び再現性がＯＫである場合には、ステップｓ１２５に進み、いずれかがＮＧである場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１２０に進む。
【００４７】
正確性若しくは再現性がＮＧの場合には、ステップｓ１２０において、オペレータは、測光ヘッド２０と搬送台６４の間の位置関係，即ち、測光ヘッド２０と搬送台６４の間の距離、換言すると、測光ヘッド２０の高さの調整や、ＬＥＤ２４の再調整を行う。正確性のチェック結果が、一定の範囲よりも高くなっている場合には、調整ネジ８４を回して測光ヘッド２０を高くする。また、必要に応じて、ＬＥＤ２４に供給する電圧を低くする。一方、正確性のチェック結果が、一定の範囲よりも低くなっている場合には、調整ネジ８４を回して測光ヘッド２０を低くする。また、必要に応じて、ＬＥＤ２４に供給する電圧を高くする。さらに、例えば、Ｃave.ref.C1(λ1)，Ｃave.ref.C1(λ２)，Ｃave.ref.C1(λ３)の内、Ｃave.ref.C1(λ1)の正確性若しくは再現性のみがＮＧである場合には、波長λ１のＬＥＤ２４ａに供給する電圧を調整する。調整が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００４８】
正確性及び再現性がＯＫの場合には、ステップｓ１２５において、濃度算出部４０は、内部反射基準板１４ａを初期化してから１５日以上経過したか否かを判定し、１５日以上経過したときは、ステップｓ１３０に進んで内部基準板１４ａの汚れチェックを行い、１５日経過していないときには、ステップｓ１４０に進む。
【００４９】
ステップｓ１３０において、濃度算出部４０は、以下の式（７），（８），（９），（１０），（１１）に従って、Ｉrefの値と、Ｃref.C1(n,λi)，Ｃref.B1(n,λi)，Ｃref.A(n,λi)，Ｃref.B2(n,λi)，Ｃref.C2(n,λi)の差Ｄを求める。
Ｄref.C1(n,λi)＝Ｃref.C1(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（７）
Ｄref.B1(n,λi)＝Ｃref.B1(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（８）
Ｄref.A(n,λi)＝Ｃref.A(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（９）
Ｄref.B2(n,λi)＝Ｃref.B2(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（１０）
Ｄref.C2(n,λi)＝Ｃref.C2(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（１１）
差Ｄがすべてある一定以上（例えば、５％以上）外れたときで、３波長とも差があるときには、濃度算出部４０は、内部反射基準板１４ａが汚れたと判断し、プリンタ５２や操作パネル５４に、アラームやメッセージを出力し、ステップｓ１３５に進む。内部反射板１４ａの汚れが無いと判断された場合は、ステップｓ１４０に進み、水平度チェックを実行する。
ステップｓ１３５において、オペレータは、内部反射板１４ａを清掃する。清掃後、ステップｓ１１０に戻り、再び光度計チェックを実施する。
【００５０】
内部反射板１４ａの汚れが無いと判断された場合は、ステップｓ１４０において、濃度算出部４０は、水平度チェックを実行する。図４において説明したように、外部基準板１６ｂ１と、外部基準板１６ｂ２と、内部基準板１４ａの反射の程度は等しいため、これらからの反射強度は本来等しくなるものである。また、外部基準板１６ｃ１と、外部基準板１６ｃ２の反射の程度は等しいため、これらからの反射強度は本来等しくなるものである。そこで、濃度算出部４０は、そこで、上式（８）において求めた外部基準板１６ｂ１と内部基準板１４ａに対する反射強度の差Ｄref.B1(n,λi)が、例えば、内部基準板１４ａに対する反射強度よりも一定値（例えば、１〜２％）以上の場合、水平度の異常と判断する。
【００５１】
なお、水平度の異常の判定は、外部基準板１６ｂ１と内部基準板１４ａに対する反射強度の差Ｄref.B1(n,λi)だけでなく、以下の式（１２），（１３）により、外部基準板１６ｃ１と外部基準板１６ｃ２に対する反射強度の差Ｄref.C(n,λi)，若しくは、外部基準板１６ｂ１と外部基準板１６ｂ２に対する反射強度の差Ｄref.B(n,λi)から求めることができるものである。水平度をチェックするためには、対象となる基準板の距離が離れている方がよいため、差Ｄref.C(n,λi)の方が、差Ｄref.B(n,λi)よりも正確となる。
Ｄref.C(n,λi)＝Ｃref.C1(n,λi)−Ｉref.C2(n,λi) …（１２）
Ｄref.B(n,λi)＝Ｃref.B1(n,λi)−Ｉref.B2(n,λi) …（１３）
水平度がＯＫである場合には、ステップｓ１５０に進み、ＮＧである場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１５５に進む。
【００５２】
水平度がＮＧである場合には、オペレータは、高さの再調整を行う。高さ調整は、図２に示した位置調整用のネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを六角ドライバで回すことで測光ヘッド２０と搬送台６４の距離を調節する。
【００５３】
例えば、外部基準板１６ｂ１に対する反射強度Ｃref.B1(n,λi)が、内部基準板１４ａに対する反射強度Ｉref(n,λi)よりも大きい場合には、ネジ８４Ｂを回して外部基準板１６ｂ１側の測光ヘッド２０の高さを低くするか、ネジ８４Ａを回して内部基準板１４ａ側の測光ヘッド２０の高さを高くする。外部基準板１６ｂ１に対する反射強度Ｃref.B1(n,λi)が、内部基準板１４ａに対する反射強度Ｉref(n,λi)よりも小さい場合には、ネジ８４Ｂを回して外部基準板１６ｂ１側の測光ヘッド２０の高さを高くするか、ネジ８４Ａを回して内部基準板１４ａ側の測光ヘッド２０の高さを低くする。高さ調整が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００５４】
ここで、図７を用いて、ドリフトについて説明する。
図７は、ドリフトの説明図である。図７において、横軸は測定回数ｎを示しており、縦軸は、内部基準板１４ａの反射強度Ｉref.meas.(λi)を示している。
【００５５】
反射強度Ｉref.meas.(λi)は、一般に、測定回数ｎが増えるに従って、減少する。これは、ＬＥＤ２４の発光強度が時間と共に低下することによるものである。ここでドリフトチェックは、反射強度Ｉref.meas.(λi)の低下の程度によって、ＬＥＤ２４の発光強度の低下の度合いをチェックするものである。
【００５６】
水平度がＯＫである場合にはステップｓ１５０において、濃度算出部４０は、ドリフトチェックを実行する。濃度算出部４０は、内部基準板１４ａの反射強度Ｉref.meas.(λi)の内、第１回目の測定値Ｉref.meas.1(λi)と第５回目の測定値Ｉref.meas.5(λi)との差（Ｉref.meas.1(λi)−Ｉref.meas.5(λi)）、及び第６回目の測定値Ｉref.meas.6(λi)と第１０回目の測定値Ｉref.meas.10(λi)との差（Ｉref.meas.6(λi)−Ｉref.meas.10(λi)を求め、両者の差が一定値以上（例えば、（Ｉref.meas.1(λi)−Ｉref.meas.5(λi)）に対して、（Ｉref.meas.6(λi)−Ｉref.meas.10(λi)が５％以上）低下した場合をドリフト異常と判断し、それ以下の場合はドリフト正常と判断する。
【００５７】
ドリフト正常の場合には、ステップｓ１６０に進み、ドリフト異常の場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１５５に進む。
【００５８】
ドリフト異常の場合には、ステップｓ１５５において、オペレータは、ＬＥＤ２４や光検出器２６を交換する。交換が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００５９】
ドリフトが正常である場合には、ステップｓ１６０において、濃度算出部４０は、感度チェックを実行する。濃度算出部４０は、以下の式（１４），（１５）に基づいて、第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２の反射強度の平均値Ｃref.Bx(λi)、及び第３の外部反射板１６ｃ１，１６ｃ２の反射強度の平均値Ｃref.Cx(λi)を求める。
Ｃref.Bx(λi)＝（Ｃref.B1(λi)＋Ｃref.B2(λi)）／２ …（１４）
Ｃref.Cx(λi)＝（Ｃref.C1(λi)＋Ｃref.C2(λi)）／２ …（１５）
ここで、第１の外部反射板１６ａと第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２の高さの差は一定であるため、通常、第１の外部反射板１６ａからの反射強度と第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２からの反射強度の差は所定値になる。それに対して、ＬＥＤ２４の発光強度が低下したり、光検出器２６の検出感度が低下すると、上述した反射強度の差は、所定値よりも小さくなる。第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２と第３の外部反射板１６ｃ１，１６ｃ２の間でも同様のことが生じる。
【００６０】
そこで、濃度算出部４０は、（Ｃref.Cx(λi)−Ｃref.Bx(λi)），（Ｃref.Bx(λi)−Ｃref.A(λi)），若しくは（Ｃref.Cx(λi)−Ｃref.A(λi)）が、予め設定した値よりも低下した場合、例えば、予め設定した値の１／３まで低下した場合には、感度異常と判断し、それ以上の場合は感度正常と判断する。
【００６１】
感度正常の場合には、ステップｓ１７０に進み、感度異常の場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１６５に進む。
【００６２】
感度異常の場合には、ステップｓ１６５において、オペレータは、ＬＥＤ２４や光検出器２６を交換する。３波長λ１，λ２，λ３のそれぞれについて感度異常となる場合には、光検出器２６が劣化している場合が多いため、光検出器２６を交換する。３波長λ１，λ２，λ３の内１つの波長について感度異常となる場合には、該当する波長のＬＥＤ２４が劣化している場合が多いため、とりあえず、該当するＬＥＤ２４に対して供給する電圧を調整し、それでも、異常である場合には、該当する波長のＬＥＤ２４を交換する。交換が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００６３】
感度が正常である場合には、ステップｓ１７０において、濃度算出部４０は、ステップｓ１１５で求めた正確性，再現性のデータを、プリンタ５２及び操作パネル５４に出力する。
【００６４】
次に、ステップｓ１７５において、濃度算出部４０は、以下の式（１６），（１７），（１８），（１９），（２０）に基づいて５段階の補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）を算出する。
CorrＡ（λi）＝Ｉref（λi）/Ｃref.A（λi） ×InputＡ …（１６）
CorrＢ（λi）＝Ｉref（λi）/Ｃref.B（λi） ×InputＢ …（１７）
CorrＣ（λi）＝Ｉref（λi）/Ｃref.C（λi） ×InputＣ …（１８）
CorrＢ’（λi）＝（CorrＡ（λi）+ CorrＢ（λi））／２ …（１９）
CorrＣ’（λi）＝（CorrＢ（λi）+ CorrＣ（λi））／２ …（２０）
なお、式（１６）におけるInputＡは、第１の外部基準板１６ａから期待される反射率であり、操作パネル５４からの入力値である。同様にして、式（１７）におけるInputＢ及び式（１８）におけるInputＣは、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２及び第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２から期待される反射率であり、操作パネル５４からの入力値である。
【００６５】
また、図４において説明したように、第１の外部基準板１６ａと第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の高さの差は一定，例えば、２００μｍとなっている。そのため、高さの差が２００μｍ以下，例えば、１００μｍに対する補正係数として、CorrＢ’（λi）は、式（１９）に示すように、補正係数CorrＡ（λi）と補正係数 CorrＢ（λi）の平均値から求めている。同様にして、CorrＣ’（λi）は、式（２０）に示すように、補正係数CorrＢ（λi）と補正係数 CorrＣ（λi）の平均値から求めている。
これらの補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）は、図１に示した補正係数テーブル４３に記憶される。
【００６６】
次に、未知濃度の試験紙について反射率の測定を行った場合における上述した補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）を用いた補正方法について説明する。
【００６７】
測定項目が例えば１０種類ある場合、実際の測定に先立って、各測定項目毎に、適用する補正係数を、補正係数テーブル４３から選択して、操作パネル５４から入力する。この補正係数の選択は、試験紙１０の上の試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの状態に応じてなされる。即ち、試薬の種類に応じて、試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの高さが僅かずつ相違している。従って、最も高さが低いものに対しては、補正係数CorrＡ（λi）が適用され、この試薬よりも高さが１００μｍ高い試薬については、補正係数CorrＢ’（λi）が適用される。
【００６８】
ここで、図８を用いて、本実施形態による補正係数の選択状況について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による反射率測定装置における補正係数の選択状況の説明図であり、操作パネル５４への表示状態を示している。
【００６９】
図８に示すように、測定項目毎の試薬の状態に応じて、操作パネル５４から補正係数を選択して、入力する。図示する例では、例えば、潜血（ＲＢＣ）に対しては、補正係数CorrＣ（λi）を選択している。同様にして、白血球（ＷＢＣ）に対しては、補正係数CorrＣ（λi）を選択し、タンパク質（ＰＲＯ）に対しては、補正係数CorrＡ（λi）を選択し、ビリルビン（ＢＩＬ）に対しては、補正係数CorrＢ（λi）を選択し、ウロビリノーゲン（ＵＢＧ）に対しては、補正係数CorrＢ’（λi）を選択し、ケトン体（ＫＥＴ）に対しては、補正係数CorrＡ（λi）を選択し、ペーハー（ｐＨ）に対しては、補正係数CorrＣ’（λi）を選択し、亜硝酸塩（ＮＩＴ）に対しては、補正係数CorrＢ（λi）を選択し、ブドウ糖（ＧＬＵ）に対しては、補正係数CorrＢ（λi）を選択し、補正用のパッド（ＣＯＭ）に対しては、補正係数CorrＡ（λi）を選択している。
【００７０】
なお、本実施形態においては、基準となる高さに対する補正係数だけでなく、この基準よりも、例えば、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ高い試薬に対する補正係数を備えているため、試薬のロット差により、試薬の高さが変化した場合でも、最適な補正係数を選択することができる。また、新しい測定項目が追加され、この測定項目に応じた試薬が用いられる場合でも、試薬の高さの応じて、最適な補正係数を選択することができる。
【００７１】
次に、本実施形態による反射率測定装置の動作について説明する。
図２に示したように、搬送台６４の上に試験紙１０Ａがセットされると、試験紙１０Ａの上にピペット等を用いてサンプル（測定検体）が滴下される。試験紙１０Ａの上に１０種類の測定項目に対応した１０種類の試薬パッド１２ａ，…，１２ｊが保持されている場合、同一のサンプルが、１０個の試薬パッド１２ａ，…，１２ｊにそれぞれ滴下される。試験紙１０Ａは、図示しない搬送機構により、搬送台６４の上を、矢印Ｂ１方向に搬送される。所定の反応時間（例えば、１分）が経過すると、試験紙１０Ａは、測定窓７２の下に位置づけられる。
【００７２】
次に、図３に示したように、測光ユニット７２の中の測光ヘッドが矢印Ｃ方向に、測光窓７２の上を走査して、各試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの反射強度Ｉtf.meas.を測定する。このとき、各試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの発射強度の測定に用いられる波長は、３種類の波長の内、各測定項目毎に予め設定している１波長である。また、同時に、内部反射基準板１４ａの反射強度Ｉref.meas. とＬＥＤ消灯時の反射強度Ｉoff を測定する。
【００７３】
次に、濃度算出部４０の反射率変換部４１は、各試薬パッドのオフセット補正後の反射強度Ｉtfを、
Ｉtf＝Ｉtf.meas.―Ｉoff
として算出する。また、内部反射基準板のオフセット補正後の反射強度Ｉref（λi）を、
Ｉref（λi）＝Ｉref.meas.―Ｉoff
として算出する。内部反射基準板のオフセット補正後の反射強度Ｉref（λi）は、反射率テーブル４２に記憶される。
【００７４】
さらに、濃度算出部４０の反射率変換部４１は、各試薬パッドの絶対反射率Ｒtfを、
Ｒtf＝（Ｉtf /Ｉref（λi））×（選択された補正係数）
として算出する。ここで、（選択された補正係数）とは、図８に示したように、各測定項目毎に、操作パネルから選択された補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）のいずれかであり、これらは、補正係数テーブル４３に記憶されている。
次に、濃度算出部４０の最終濃度算出部４５は、絶対反射率Ｒtfから濃度換算テーブル４４を用いて、濃度値に変換し、最終出力値とする。
【００７５】
なお、上述した光度計チェックとは別に、このルーチン測定中に内部反射板１４ａの汚れチェックをモニターする。光度計チェック実行時に初期化された日から５日間の内部反射基準板１４ａの平均値算出を継続する。５日間測定したらその平均値ＲＸ1を初期カウント値として記録する。その後も内部反射基準板１４ａのカウント値の平均値算出を各チェック日から手前５日間で行うようにする。この平均値をＲＸ2を最終カウント値として記録する。このとき、ＲＸ2―ＲＸ1の差が一定以上になった場合、清掃あるいは交換を促すアラーム、メッセージを出力する。
【００７６】
次に、図９を用いて、本実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板１６Ａの第２の構成について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第２の構成を示す斜視図である。
【００７７】
外部基準板１６Ａの上には、第１の外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４と、第２の外部基準板１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３と、第３の外部基準板１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３が保持されている。外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４，１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３，１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３は、例えばプラスチック製の反射板であり、その高さｈ１は全て等しく、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの高さｈ１と等しいものである。
【００７８】
また、第２の外部基準板１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３の反射率Ｒ１は、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの反射率Ｒ１（＝６０％）と等しいものである。一方、第１の外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４の反射率Ｒ２は、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの反射率Ｒ１（＝６０％）よりも大きい反射率であり、例えば、６２％としている。そして、第３の外部基準板１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３の反射率Ｒ３は、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの反射率Ｒ１（＝６０％）よりも小さい反射率であり、例えば、５８％としている。
【００７９】
即ち、第１の外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４と、第２の外部基準板１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３と、第３の外部基準板１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３とは、高さが同じであるが、反射率がそれぞれ異なるため、測光ヘッドから見た反射率が異なるものである。
【００８０】
このように、本実施形態においては、外部基準板として、高さが同じであるが、反射板自体の反射率の異なる３種類の外部基準を備えることにより、測光ヘッドから見た反射率が異なる３種類の外部基準を備えるものである。そして、内部基準板１４ａを基準として、この反射率と等しいもの、この反射率より小さいもの、この反射率より大きいものの３種類の外部基準板１６ｄ，１６ｅ，１６ｆを用いている。このようにしても、図４に示した外部基準板１６と同様に、補正係数を求めることができる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態によれば、外部反射基準板を使って、測光ヘッドと搬送台の位置関係をチェックでき、また、調整機構で微調整ができるため、正確で、より安定な反射率の測定を行うことができる。
また、外部反射基準板と内部基準板の関係、内部基準板と被測定体との関係の2段階を経ることでより、正確な反射率の測定を行うことができる。
さらに、外部反射基準板の反射率を多段階にすることで、補正係数を設定でき、被測定体である試験紙の微妙な高さや状態を補正できる。
また、さらに、試薬の改良，試薬のロット変更，試薬の配置変更，新測定項目追加時にも、補正係数を変更することで対応が可能である。
また、光度計チェックを実行することにより、反射率を正確に出しているかの検証が簡便に行なえる。
また、簡便な操作で同時に水平度，再現性，正確性，ドリフト，感度の良否判定が行え、組み立て・調整時，据付時，サービス時，ユーザーメンテ時に判断や対処が容易になるものである。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、測光ヘッドと試験紙との間の距離のばらつきを回避して、測定精度を向上することができる。
【００８３】
また、基準板の汚れ，変性を回避できるとともに、測定の度毎に、毎回光源ドリフトの補正を行え、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による反射率測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第１の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による反射率測定装置による装置の性能評価処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による反射率測定装置における光度計チェック時の操作パネルの表示例の説明図である。
【図７】ドリフトの説明図である。
【図８】本発明の一実施形態による反射率測定装置における補正係数の選択状況の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第２の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…試験紙
１２…試薬パッド
１４ａ…内部反射基準板
１６…外部基準板
２０…測光ヘッド
２４…ＬＥＤ
２６…光検出器
３０…Ａ／Ｄ変換器
４０…濃度算出部
４１…反射率変換部
４２…反射率テーブル
４３…補正係数テーブル
４４…濃度換算テーブル
４５…最終濃度算出部
５４…操作パネル
６０…ベース
６２…搬送台ベース
６４…搬送台
７２…測光窓
７４…測光ユニット
８２…支柱
８４…調整ネジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、未知濃度の被測定体からの反射率を濃度既知の基準板の反射強度から求める反射率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、尿検査を試験紙法で行う反射率測定装置は、かなり古くから知られている。従来の反射率測定装置においては、試薬の保持された試験紙に尿等の検体を滴下し、試薬を発色させるとともに、光源からの光を発色した試薬上に照射して、発色部からの反射光を光検出器により測定して、発色の程度，即ち、測定項目の濃度を測定している。
【０００３】
ここで、光源から出射する光量は時間と共に変化してドリフトするため、この光源のドリフトを補正する方法として、例えば、特開昭５１−３３６９２号公報に記載されているように、装置内部の濃度既知の基準板（内部基準板）を用いて補正するものや、例えば、特開昭６２−１９７３７号公報に記載されているように、濃度既知の外部反射基準板（外部基準板）を用いて補正するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来の反射率測定装置は、光源からの光を試験紙で反射させ、その反射光の強度を光検出器により測定するものであるため、光源から光検出器までの光路長が異なると、光検出器により検出される反射光強度が異なるため、測定誤差となる。光源と光検出器は、測光ヘッド内に一体的に取り付けられているため、光路長は、測光ヘッドと試験紙との間の距離で決定される。反射率測定の精度を向上するためには、測光ヘッドと試験紙との間の距離を所定距離に対して±２００μｍ程度の精度で設定する必要があるにも拘わらず、従来の反射率測定装置の組立時においては、各部品を組み上げるだけあるため、組立時の機差により、測光ヘッドと試験紙との間の距離がばらつくため、測定精度に誤差があるという第１の問題があった。また、装置の修理や部品の交換等を行い、装置を再組立した場合にも、同様の問題が生じるものである。
【０００５】
また、内部基準板を用いる光源ドリフトの補正方法では、内部基準板は装置内部に常に設置してあるため、汚れ，変性を回避できないものであり、一方、外部基準板は補正の都度、装置にセットする必要があるため、毎回測定ができず、安定した光源ドリフトの補正ができないという第２の問題があった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、測光ヘッドと試験紙との間の距離のばらつきを回避して、測定精度の向上した反射率測定装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、基準板の汚れ，変性を回避できるとともに、測定の度毎に、毎回光源ドリフトの補正を行え、測定精度の向上した反射率測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、光源と受光部を有する測光ヘッドを有し、光源からの光を被測定体に照射して、被測定体の反射光を上記受光部により受光して反射強度を求めるとともに、基準反射板からの反射強度との関係に基づいて、被測定体の絶対反射率を求める反射率測定装置において、上記基準板からの反射強度を測定し、この測定結果に基づいて、上記被測定体を保持する台と上記測光ヘッドの間の距離を調整する距離調整手段とを備え、さらに、上記測光ヘッドは、複数の被測定体の上を走査可能であり、上記基準反射板は、上記測光ヘッドから見た反射率が等しく、かつ、上記測光ヘッドの走査方向に離されて配置された複数の基準反射板から構成され、上記算出部は、これらの複数の基準反射板からの反射強度に基づいて、上記測光ヘッドの水平度を判断するとともに、上記算出部による水平度の判断結果に基づいて、上記測光ヘッドの水平度を調節可能としたものである。
かかる構成により、測光ヘッドの水平度を調節可能とし、測定精度を向上し得るものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、 上記基準反射板からの反射強度を測定し、この測定結果に基づいて、上記被測定体を保持する台と上記測光ヘッドの間の距離を調整する距離調整手段とを備え、さらに、上記基準反射板は、同じ反射率を有し、高さの異なる複数の外部基準板から構成され、上記複数の外部基準反射板に対する反射強度の差に基づいて、感度異常を判断する算出部を備えるようにしたものである。
かかる構成により、感度異常を判断して、感度異常を回避することにより、測定精度を向上し得るものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による反射率測定装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による反射率測定装置のシステム構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による反射率測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００１５】
試験紙１０の上には、複数の試薬パッド１２ａ，１２ｂ，…，１２ｆが保持されている。試薬パッド１２ａ，…，１２ｆは、それぞれ、測定項目に対応する試薬を保持している。試薬パッド１２ａ，…，１２ｆは、基板１０の上に載置された吸収紙と、この吸収紙の上に載置された試薬と、この試薬の上から吸収紙及び試薬を保持するナイロンメッシュ等から構成されている。試薬として、ブドウ糖測定用試薬を保持することにより、ブドウ糖測定用試験パッドとなり、また、タンパク質測定用試薬を保持することにより、タンパク質測定用試験パッドとなる。１つの検体に対して、同時に１０項目の測定を行う場合には、試験紙１０の上には、１０項目の測定項目に対応する試薬を保持した１０個の試験パッドが保持される。測定検体である尿等は、試薬パッド１２ａ，…，１２ｆの上に滴下され、試薬と検体が反応して、検体の測定項目の濃度等に応じて、試薬が発色する。試薬は、粉末状のものを固めたものであり、試薬の種類の相違によって、試薬パッド１２ａ，…，１２ｆの高さＨ１は、それぞれ少しづつ相違している。
【００１６】
基板１４の上には、内部反射基準板１４ａが保持されている。内部反射基準板１４ａは、例えば、既知の反射率を有するプラスチック板が用いられる。内部反射基準板１４ａとしては、例えば、反射率が６０％のグレーのプラスチック板が用いられる。
【００１７】
試験紙１０及び基板１４の上には、測光ヘッド２０が配置されている。測光ヘッド２０は、矢印Ａ方向に往復動可能である。測光ヘッド２０の内部には、ホルダ２２に固定された光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）２４ａ，２４ｂと、フォトダイオード等の光検出器２６と、レンズ２８とが備えられている。ここで、試薬パッド１２の厚さをＨ１とし、試薬パッド１２の上面から測光ヘッド２０の下端まで距離（高さ）をＨ２とする。
【００１８】
ＬＥＤ２４ａ，２４ｂは、図示に例では２つであるが、実際には、３種類の波長λ１，λ２，λ３の光を出射する３種類のＬＥＤが３個づつ、合計９個備えられている。ここで、３種類の波長λ１，λ２，λ３とは、試薬の発色に応じたものであり、例えば、４７０ｎｍ，５５５ｎｍ，６２０ｎｍである。そして、例えば、４７０ｎｍの中心波長の光を出射する３個のＬＥＤ２４ａが、レンズ２８の周囲に等間隔で配置されており、試験パッド１２に均一に光が照射されるようにしている。同様にして、５５５ｎｍ，６２０ｎｍの中心波長の光を出射する３個のＬＥＤ２４が、それぞれ、レンズ２８の周囲に等間隔で配置されている。３種類のＬＥＤ２４が、順次点灯されることにより、３種類の波長λ１，λ２，λ３の光が順次試薬パッド１２に照射される。
【００１９】
試薬パッド１２によって反射した光は、レンズ２８によって光検出器２６に集光される。光検出器２６は、受光した反射光の強度に応じた電気信号を出力する。光検出器２６が出力する電気信号は、Ａ／Ｄ変換器３０によってディジタル信号に変換され、濃度算出部４０によって、最終的な測定項目毎の濃度の算出が行われる。
【００２０】
濃度算出部４０は、反射率変換部４１と、反射率テーブル４２と、補正係数テーブル４３と、濃度換算テーブル４４と、最終濃度算出部４５とから構成されている。反射率変換部４１は、Ａ／Ｄ変換器３０から入力した反射光強度のディジタル信号を、反射率テーブル４２に記憶された内部基準の反射率のデータと、補正係数テーブル４３に記憶された補正係数を用いて、反射率に変換する。内部基準の反射率データ及び補正係数の詳細については、図６を用いて後述する。最終濃度算出部４５は、反射率変換部４１によって変換された反射率を、濃度換算テーブル４４に記憶された換算値に基づいて、濃度値に変換する。
【００２１】
濃度算出部４０には、プリンタ５２、操作パネル５４、ホストコンピュータ５６、記憶媒体５８等が接続されている。濃度算出部４０によって算出された各検体の各項目毎の濃度値は、プリンタ５２によってプリントアウトされ、操作パネル５４の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に表示され、ホストコンピュータ５６に出力され、記憶媒体５８に記憶される。
【００２２】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態による反射率測定装置の内部構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図であり、測光ヘッドを保持する測光ユニットを取り外した状態を示している。また、図３は、本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図であり、外部基準板を引き出した状態を示している。図２及び図３において同一符号は、同一部分を示している。
【００２３】
最初に、図２に示すように、金属製の板状のベース６０の上に、搬送台ベース６２が取り付けられている。搬送台ベース６２の上には、搬送台６４が載置されている。搬送台６４の上には、複数の試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが載置されるとともに、図示しない搬送機構により、それぞれ、Ｘ軸方向の矢印Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３方向に搬送される。搬送機構による試験紙１０の搬送動作は、制御ユニット６６によって制御される。試験紙１０Ａの上には、例えば、１０種類の試薬パッド１２ａ，１２ｂ，…，１２ｊが保持されており、１つの検体に対して１０種類の測定項目を測定することができる。試験紙１０は、予めカセット等の内部に収納されており、図示しない試験紙引出し機構によりカセットから引き出されて、搬送台６４の上の試験紙１０Ａが載置されている場所に載置される。この位置において、自動ピペッタ等を用いて尿等の検体が分注され、試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの上に滴下される。その後、試験紙１０Ａは、矢印Ｂ１方向に搬送されながら、試薬パッド１２ａ，…，１２ｊ中の測定項目毎の試薬と検体の反応が進行して、試薬が発色する。
【００２４】
また、図示の例では、搬送台６４の右側端部の上面には、外部基準板１６が載置されている状態を示している。なお、外部基準板１６は、Ｙ軸方向に５種類の外部基準板が設置されているものであり、その詳細については、図４を用いて後述する。また、外部基準板１６を搬送台６４の上に設置するのは、外部基準板１６を用いた補正を行う場合であり、この際には、搬送台１６上には、試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは設置されないものであり、また、試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃによる検体の反射率の測定時には、外部基準板１６は搬送台１６の上には設置されないものであるが、ここでは、搬送台１６上における試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの搬送状況と外部基準板１６の設置位置を示すため、試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと試験紙１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを同時に図示している。
【００２５】
外部基準板１６のＹ軸方向の隣接位置には、内部基準板１４が設置されている。通常の測定時には、外部基準板１６は設置されておらず、この外部基準板１６が図示されている位置まで、試験紙１０が移動してくる。試験紙１０Ａが図示されている位置から外部基準板１６が図示されている位置まで、試験紙１０が移動するのに要する時間は、例えば、１分であり、この時間が試薬と検体の反応時間となっている。
【００２６】
外部基準板１６及び内部基準板１４の上の位置，即ち、試験紙１０及び内部基準板１４の上の位置（Ｚ軸方向の位置）には、測光窓７２が設けられている。この測光窓７２の上を、図３を用いて後述するように、測光ユニットの中の測光ヘッドが、矢印Ｃ方向に移動して、外部基準板１６（若しくは試験紙１０）及び内部基準板１４に、光源からの光を照射し、反射光を検知する。
【００２７】
また、ベース６０の上には、４本の支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄが固定されている。支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの上端部には、調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄが取り付けられている。図３を用いて後述するように、測光ヘッドを保持する測光ユニットは、調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを介して、支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの上に保持される。そして、六角ドライバ等を用いて調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを回すことで、測光ヘッドと搬送台６４の間の距離を調整することができる。
【００２８】
次に、図３に示すように、測光ヘッド２０を保持する測光ユニット７０は、調整ネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを介して、支柱８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄの上に保持される。測光ユニット７０の中の測光ヘッド２０は、矢印Ｃ方向に移動して、外部基準板１６（若しくは試験紙１０）及び内部基準板１４に、光源からの光を照射し、反射光を検知する。
【００２９】
また、図３は、搬送台６４を、Ｘ軸上のＤ方向に引き出した状態を示している。このように、搬送台６４をＤ方向に引き出すことにより、搬送台６４の上に外部基準板１６を設置することができる。外部基準板１６の設置が終了すると、矢印Ｄと反対方向に搬送台６４を押し込むことにより、測光ヘッド２０の真下の位置に外部基準板１６を設置することができる。
【００３０】
次に、図４を用いて、本実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板１６の第１の構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第１の構成を示す斜視図である。
【００３１】
外部基準板１６は、所定の反射率Ｒ１を有するプラスチック製の反射板である。外部基準板１６の中央の破線で示す領域１６ａが、第１の外部基準として機能する。また、領域１６ａの両側には、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２が外部基準板１６の上に取り付けられている。第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２は、外部基準板１６と同じ反射率Ｒ１を有するプラスチック製の反射板であり、その高さは、ｈ１である。また、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の両側には、第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２が外部基準板１６の上に取り付けられている。第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２は、外部基準板１６と同じ反射率Ｒ１を有するプラスチック製の反射板であり、その高さは、ｈ２である。
【００３２】
外部基準板１６，第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２，第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２の反射率Ｒ１は、例えば、６０％である。第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の高さｈ１は、１００〜３００μｍであり、例えば、２００μｍである。また、第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２の高さｈ２は、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の高さｈ１よりも、１００〜３００μｍ高くなっており、例えば、４００μｍである。即ち、外部基準板１６，第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２，第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２の反射率Ｒ１はいずれも同じであるが、測光ヘッドの中の光源や光検出器との距離が僅かに違っており、光路長が異なるため、測光ヘッドから見た反射率が異なるものである。
【００３３】
このように、本実施形態においては、外部基準板として、反射率が同じであるが、高さの異なる３種類の外部基準を備えることにより、測光ヘッドから見た反射率が異なる３種類の外部基準を備えるものである。
【００３４】
また、このとき、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａは、外部基準板１６と同じ反射率Ｒ１（＝６０％）を有しており、その高さｈ１は、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２と同じ高さである。換言するならば、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２は、測光ヘッドから見た反射率が内部基準板１４ａと同じものであり、第１の外部基準として機能する領域１６ａは、測光ヘッドから見た反射率が内部基準板１４ａより小さいものであり、第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２は、測光ヘッドから見た反射率が内部基準板１４ａより大きいものである。即ち、内部基準板１４ａを基準として、この反射率と等しいもの、この反射率より小さいもの、この反射率より大きいものの３種類の外部基準板１６を用いている。
【００３５】
次に、図５を用いて、本実施形態による反射率測定装置による装置の性能評価の方法について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による反射率測定装置による装置の性能評価処理の内容を示すフローチャートである。
【００３６】
最初に、ステップｓ１００において、濃度算出部４０は、装置がスタンバイ状態において、光源であるＬＥＤ２４の光量をチェックする。スタンバイ状態においては、図１に示した測光ヘッド２０は、内部基準板１４ａの上に位置している。３種類の波長（λ１，λ２，λ３）のＬＥＤ２４を、各波長毎に順次点灯するとともに、そのときの光検出器２６の出力がＡ／Ｄ変換器２６によりディジタル信号に変換され、濃度算出部４０に取り込まれる。濃度算出部４０は、その値が、予め設定した値Ｖに対して、例えば、Ｖ±０．０３Ｖの範囲内にあるかどうかをチェックする。図１に示した操作パネル５４には、検出された値と同時に、設定値及びその上限値下限値が表示される。
【００３７】
設定範囲外である場合には、ステップｓ１０５において、オペレータは、ＬＥＤ２４に供給する電圧を、ボリューム等を用いて調整し、操作パネル５４に表示される検出された値が、設定範囲内となるようにする。
【００３８】
光量チェックが終了すると、次の光度計チェックを行う前に、オペレータは、光度計チェックの準備として、図３に示したように、搬送台６４を引き出して、外部基準板１６をセットする。その後、搬送台６４を元の位置に戻すことにより、外部基準板１６は、測光ヘッド２０の下の位置にセットされる。
【００３９】
次に、ステップｓ１１０において、オペレータは、装置の操作パネル５４から光度計チェックを選択することにより、以下の各ステップによる光度計チェックを開始する。
【００４０】
ここで、図６を用いて、光度計チェック時の操作パネル５４の表示例について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による反射率測定装置における光度計チェック時の操作パネルの表示例の説明図である。
【００４１】
光度計チェック時には、図６に示した操作パネル５４の表示を見ながら、測定回数ｎを入力する。測定回数ｎは、ｎ＝１からｎ＝３０の範囲で選択できるようになっている。測定回数ｎの入力は、操作パネル５４に備えられているテンキーから行うことができる。また、内部基準板１４ａを新品と交換したとき、最初の調整時は初期化を（YES）にする。そして、操作パネル５４上にあるスタートキーを押すことにより、光度計チェックが開始する。
【００４２】
光度計チェック時には、濃度算出部４０は、図３に示したように、測光ヘッド２０が矢印Ｃ方向に移動するように制御する。この結果、測光ヘッド２０は、図４に示した第３外部基準板１６ｃ１，第２外部基準板１６ｂ１，第１外部基準板１６ａ，第２外部基準板１６ｂ２，第３外部基準板１６ｃ１及び内部基準板１４ａの上を順次移動しながら、各基準板の上で、３種類の波長の光を出射するＬＥＤ２４を順次点灯した場合における、それぞれの波長に対する反射光を光検出器２６によって検出する。また、内部基準板１４ａの上では、ＬＥＤ２４を全て消灯状態にした場合における反射光を光検出器２６によって検出する。検出された値は、Ａ／Ｄ変換器３０によってディジタル信号に変換され、記憶媒体５８に記憶される。なお、内部基準板１４ａから検出された値については、調整初期、あるいは内部反射板１４ａを交換したときは、この日を始めとして、その後５日間分を平均値化するための測定値とし、日付とカウント値を記録する。また、この測定は、１５秒おきに測定回数ｎ回分行われる。
【００４３】
ここで、検出値を、それぞれ、次のように表すものとする。
Ｉoff(n)は、内部基準板１４ａの上で、全てのＬＥＤ２４が消灯した場合の検出値である反射強度であり、迷光等によって生じる反射強度オフセット値である。ここで、ｎは、測定回数であり、これについては、以下も同様である。
また、Ｉref.meas.(n,λi)は、内部基準板１４ａについて、各波長（λi＝λ１，λ２，λ３）毎に求められた反射強度である。
さらに、Ｃref.meas.c1(n,λi)，Ｃref.meas.b1(n,λi)，Ｃref.meas.a(n,λi)，Ｃref.meas.b2(n,λi)，Ｃref.meas.c2(n,λi)は、各外部基準板１６ｃ１，１６ｂ，１６ａ，１６ｂ２，１６ｃ２について、各波長（λi＝λ１，λ２，λ３）毎に求められた反射強度である。
【００４４】
次に、濃度算出部４０は、以下の式（１），（２），（３），（４），（５），（６）に基づいて、各反射強度からオフセット値Ｉoff(n)を差し引いた値である
Ｉref(n,λi)＝Ｉref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（１）
Ｃref.C1(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（２）
Ｃref.B1(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（３）
Ｃref.A(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（４）
Ｃref.B2(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（５）
Ｃref.C2(n,λi)＝Ｃref.meas.(n,λi)―Ｉoff …（６）
を測定回数ｎ回分計算する。
【００４５】
次に、ステップｓ１１５において、濃度算出部４０は、正確性及び再現性をチェックする。正確性は、Ｃref.C1(n,λi)，Ｃref.B1(n,λi)，Ｃref.A(n,λi)，Ｃref.B2(n,λi)，Ｃref.C2(n,λi)のそれぞれのｎ回の平均値が、期待される範囲内かどうかチェックする。例えば、Ｃref.C1(n,λi)の平均値であるＣave.ref.C1(λ1)が、所定値Ｗに対して、一定範囲（例えば、±５％の範囲）内にあるかどうかを判断し、一定範囲内にあれば正確性はＯＫであると判断し、一定範囲外であれば正確性はＮＧであると判断する。また、再現性は、ｎ回測定のＣＶ（変動係数）が一定範囲内かどうかチェックする。例えば、ＣＶが２％以下の場合には、再現性はＯＫであると判断し、ＣＶが２％より大きい場合には、再現性はＮＧであると判断する。
【００４６】
正確性及び再現性がＯＫである場合には、ステップｓ１２５に進み、いずれかがＮＧである場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１２０に進む。
【００４７】
正確性若しくは再現性がＮＧの場合には、ステップｓ１２０において、オペレータは、測光ヘッド２０と搬送台６４の間の位置関係，即ち、測光ヘッド２０と搬送台６４の間の距離、換言すると、測光ヘッド２０の高さの調整や、ＬＥＤ２４の再調整を行う。正確性のチェック結果が、一定の範囲よりも高くなっている場合には、調整ネジ８４を回して測光ヘッド２０を高くする。また、必要に応じて、ＬＥＤ２４に供給する電圧を低くする。一方、正確性のチェック結果が、一定の範囲よりも低くなっている場合には、調整ネジ８４を回して測光ヘッド２０を低くする。また、必要に応じて、ＬＥＤ２４に供給する電圧を高くする。さらに、例えば、Ｃave.ref.C1(λ1)，Ｃave.ref.C1(λ２)，Ｃave.ref.C1(λ３)の内、Ｃave.ref.C1(λ1)の正確性若しくは再現性のみがＮＧである場合には、波長λ１のＬＥＤ２４ａに供給する電圧を調整する。調整が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００４８】
正確性及び再現性がＯＫの場合には、ステップｓ１２５において、濃度算出部４０は、内部反射基準板１４ａを初期化してから１５日以上経過したか否かを判定し、１５日以上経過したときは、ステップｓ１３０に進んで内部基準板１４ａの汚れチェックを行い、１５日経過していないときには、ステップｓ１４０に進む。
【００４９】
ステップｓ１３０において、濃度算出部４０は、以下の式（７），（８），（９），（１０），（１１）に従って、Ｉrefの値と、Ｃref.C1(n,λi)，Ｃref.B1(n,λi)，Ｃref.A(n,λi)，Ｃref.B2(n,λi)，Ｃref.C2(n,λi)の差Ｄを求める。
Ｄref.C1(n,λi)＝Ｃref.C1(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（７）
Ｄref.B1(n,λi)＝Ｃref.B1(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（８）
Ｄref.A(n,λi)＝Ｃref.A(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（９）
Ｄref.B2(n,λi)＝Ｃref.B2(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（１０）
Ｄref.C2(n,λi)＝Ｃref.C2(n,λi)−Ｉref(n,λi) …（１１）
差Ｄがすべてある一定以上（例えば、５％以上）外れたときで、３波長とも差があるときには、濃度算出部４０は、内部反射基準板１４ａが汚れたと判断し、プリンタ５２や操作パネル５４に、アラームやメッセージを出力し、ステップｓ１３５に進む。内部反射板１４ａの汚れが無いと判断された場合は、ステップｓ１４０に進み、水平度チェックを実行する。
ステップｓ１３５において、オペレータは、内部反射板１４ａを清掃する。清掃後、ステップｓ１１０に戻り、再び光度計チェックを実施する。
【００５０】
内部反射板１４ａの汚れが無いと判断された場合は、ステップｓ１４０において、濃度算出部４０は、水平度チェックを実行する。図４において説明したように、外部基準板１６ｂ１と、外部基準板１６ｂ２と、内部基準板１４ａの反射の程度は等しいため、これらからの反射強度は本来等しくなるものである。また、外部基準板１６ｃ１と、外部基準板１６ｃ２の反射の程度は等しいため、これらからの反射強度は本来等しくなるものである。そこで、濃度算出部４０は、そこで、上式（８）において求めた外部基準板１６ｂ１と内部基準板１４ａに対する反射強度の差Ｄref.B1(n,λi)が、例えば、内部基準板１４ａに対する反射強度よりも一定値（例えば、１〜２％）以上の場合、水平度の異常と判断する。
【００５１】
なお、水平度の異常の判定は、外部基準板１６ｂ１と内部基準板１４ａに対する反射強度の差Ｄref.B1(n,λi)だけでなく、以下の式（１２），（１３）により、外部基準板１６ｃ１と外部基準板１６ｃ２に対する反射強度の差Ｄref.C(n,λi)，若しくは、外部基準板１６ｂ１と外部基準板１６ｂ２に対する反射強度の差Ｄref.B(n,λi)から求めることができるものである。水平度をチェックするためには、対象となる基準板の距離が離れている方がよいため、差Ｄref.C(n,λi)の方が、差Ｄref.B(n,λi)よりも正確となる。
Ｄref.C(n,λi)＝Ｃref.C1(n,λi)−Ｉref.C2(n,λi) …（１２）
Ｄref.B(n,λi)＝Ｃref.B1(n,λi)−Ｉref.B2(n,λi) …（１３）
水平度がＯＫである場合には、ステップｓ１５０に進み、ＮＧである場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１５５に進む。
【００５２】
水平度がＮＧである場合には、オペレータは、高さの再調整を行う。高さ調整は、図２に示した位置調整用のネジ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄを六角ドライバで回すことで測光ヘッド２０と搬送台６４の距離を調節する。
【００５３】
例えば、外部基準板１６ｂ１に対する反射強度Ｃref.B1(n,λi)が、内部基準板１４ａに対する反射強度Ｉref(n,λi)よりも大きい場合には、ネジ８４Ｂを回して外部基準板１６ｂ１側の測光ヘッド２０の高さを低くするか、ネジ８４Ａを回して内部基準板１４ａ側の測光ヘッド２０の高さを高くする。外部基準板１６ｂ１に対する反射強度Ｃref.B1(n,λi)が、内部基準板１４ａに対する反射強度Ｉref(n,λi)よりも小さい場合には、ネジ８４Ｂを回して外部基準板１６ｂ１側の測光ヘッド２０の高さを高くするか、ネジ８４Ａを回して内部基準板１４ａ側の測光ヘッド２０の高さを低くする。高さ調整が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００５４】
ここで、図７を用いて、ドリフトについて説明する。
図７は、ドリフトの説明図である。図７において、横軸は測定回数ｎを示しており、縦軸は、内部基準板１４ａの反射強度Ｉref.meas.(λi)を示している。
【００５５】
反射強度Ｉref.meas.(λi)は、一般に、測定回数ｎが増えるに従って、減少する。これは、ＬＥＤ２４の発光強度が時間と共に低下することによるものである。ここでドリフトチェックは、反射強度Ｉref.meas.(λi)の低下の程度によって、ＬＥＤ２４の発光強度の低下の度合いをチェックするものである。
【００５６】
水平度がＯＫである場合にはステップｓ１５０において、濃度算出部４０は、ドリフトチェックを実行する。濃度算出部４０は、内部基準板１４ａの反射強度Ｉref.meas.(λi)の内、第１回目の測定値Ｉref.meas.1(λi)と第５回目の測定値Ｉref.meas.5(λi)との差（Ｉref.meas.1(λi)−Ｉref.meas.5(λi)）、及び第６回目の測定値Ｉref.meas.6(λi)と第１０回目の測定値Ｉref.meas.10(λi)との差（Ｉref.meas.6(λi)−Ｉref.meas.10(λi)を求め、両者の差が一定値以上（例えば、（Ｉref.meas.1(λi)−Ｉref.meas.5(λi)）に対して、（Ｉref.meas.6(λi)−Ｉref.meas.10(λi)が５％以上）低下した場合をドリフト異常と判断し、それ以下の場合はドリフト正常と判断する。
【００５７】
ドリフト正常の場合には、ステップｓ１６０に進み、ドリフト異常の場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１５５に進む。
【００５８】
ドリフト異常の場合には、ステップｓ１５５において、オペレータは、ＬＥＤ２４や光検出器２６を交換する。交換が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００５９】
ドリフトが正常である場合には、ステップｓ１６０において、濃度算出部４０は、感度チェックを実行する。濃度算出部４０は、以下の式（１４），（１５）に基づいて、第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２の反射強度の平均値Ｃref.Bx(λi)、及び第３の外部反射板１６ｃ１，１６ｃ２の反射強度の平均値Ｃref.Cx(λi)を求める。
Ｃref.Bx(λi)＝（Ｃref.B1(λi)＋Ｃref.B2(λi)）／２ …（１４）
Ｃref.Cx(λi)＝（Ｃref.C1(λi)＋Ｃref.C2(λi)）／２ …（１５）
ここで、第１の外部反射板１６ａと第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２の高さの差は一定であるため、通常、第１の外部反射板１６ａからの反射強度と第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２からの反射強度の差は所定値になる。それに対して、ＬＥＤ２４の発光強度が低下したり、光検出器２６の検出感度が低下すると、上述した反射強度の差は、所定値よりも小さくなる。第２の外部反射板１６ｂ１，１６ｂ２と第３の外部反射板１６ｃ１，１６ｃ２の間でも同様のことが生じる。
【００６０】
そこで、濃度算出部４０は、（Ｃref.Cx(λi)−Ｃref.Bx(λi)），（Ｃref.Bx(λi)−Ｃref.A(λi)），若しくは（Ｃref.Cx(λi)−Ｃref.A(λi)）が、予め設定した値よりも低下した場合、例えば、予め設定した値の１／３まで低下した場合には、感度異常と判断し、それ以上の場合は感度正常と判断する。
【００６１】
感度正常の場合には、ステップｓ１７０に進み、感度異常の場合には、プリンタ５２や操作パネル５４にアラームやメッセージを出力し、ステップｓ１６５に進む。
【００６２】
感度異常の場合には、ステップｓ１６５において、オペレータは、ＬＥＤ２４や光検出器２６を交換する。３波長λ１，λ２，λ３のそれぞれについて感度異常となる場合には、光検出器２６が劣化している場合が多いため、光検出器２６を交換する。３波長λ１，λ２，λ３の内１つの波長について感度異常となる場合には、該当する波長のＬＥＤ２４が劣化している場合が多いため、とりあえず、該当するＬＥＤ２４に対して供給する電圧を調整し、それでも、異常である場合には、該当する波長のＬＥＤ２４を交換する。交換が終了すると、再び、ステップｓ１１０に戻り、光度計チェックを再実行する。
【００６３】
感度が正常である場合には、ステップｓ１７０において、濃度算出部４０は、ステップｓ１１５で求めた正確性，再現性のデータを、プリンタ５２及び操作パネル５４に出力する。
【００６４】
次に、ステップｓ１７５において、濃度算出部４０は、以下の式（１６），（１７），（１８），（１９），（２０）に基づいて５段階の補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）を算出する。
CorrＡ（λi）＝Ｉref（λi）/Ｃref.A（λi） ×InputＡ …（１６）
CorrＢ（λi）＝Ｉref（λi）/Ｃref.B（λi） ×InputＢ …（１７）
CorrＣ（λi）＝Ｉref（λi）/Ｃref.C（λi） ×InputＣ …（１８）
CorrＢ’（λi）＝（CorrＡ（λi）+ CorrＢ（λi））／２ …（１９）
CorrＣ’（λi）＝（CorrＢ（λi）+ CorrＣ（λi））／２ …（２０）
なお、式（１６）におけるInputＡは、第１の外部基準板１６ａから期待される反射率であり、操作パネル５４からの入力値である。同様にして、式（１７）におけるInputＢ及び式（１８）におけるInputＣは、第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２及び第３の外部基準板１６ｃ１，１６ｃ２から期待される反射率であり、操作パネル５４からの入力値である。
【００６５】
また、図４において説明したように、第１の外部基準板１６ａと第２の外部基準板１６ｂ１，１６ｂ２の高さの差は一定，例えば、２００μｍとなっている。そのため、高さの差が２００μｍ以下，例えば、１００μｍに対する補正係数として、CorrＢ’（λi）は、式（１９）に示すように、補正係数CorrＡ（λi）と補正係数 CorrＢ（λi）の平均値から求めている。同様にして、CorrＣ’（λi）は、式（２０）に示すように、補正係数CorrＢ（λi）と補正係数 CorrＣ（λi）の平均値から求めている。
これらの補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）は、図１に示した補正係数テーブル４３に記憶される。
【００６６】
次に、未知濃度の試験紙について反射率の測定を行った場合における上述した補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）を用いた補正方法について説明する。
【００６７】
測定項目が例えば１０種類ある場合、実際の測定に先立って、各測定項目毎に、適用する補正係数を、補正係数テーブル４３から選択して、操作パネル５４から入力する。この補正係数の選択は、試験紙１０の上の試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの状態に応じてなされる。即ち、試薬の種類に応じて、試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの高さが僅かずつ相違している。従って、最も高さが低いものに対しては、補正係数CorrＡ（λi）が適用され、この試薬よりも高さが１００μｍ高い試薬については、補正係数CorrＢ’（λi）が適用される。
【００６８】
ここで、図８を用いて、本実施形態による補正係数の選択状況について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による反射率測定装置における補正係数の選択状況の説明図であり、操作パネル５４への表示状態を示している。
【００６９】
図８に示すように、測定項目毎の試薬の状態に応じて、操作パネル５４から補正係数を選択して、入力する。図示する例では、例えば、潜血（ＲＢＣ）に対しては、補正係数CorrＣ（λi）を選択している。同様にして、白血球（ＷＢＣ）に対しては、補正係数CorrＣ（λi）を選択し、タンパク質（ＰＲＯ）に対しては、補正係数CorrＡ（λi）を選択し、ビリルビン（ＢＩＬ）に対しては、補正係数CorrＢ（λi）を選択し、ウロビリノーゲン（ＵＢＧ）に対しては、補正係数CorrＢ’（λi）を選択し、ケトン体（ＫＥＴ）に対しては、補正係数CorrＡ（λi）を選択し、ペーハー（ｐＨ）に対しては、補正係数CorrＣ’（λi）を選択し、亜硝酸塩（ＮＩＴ）に対しては、補正係数CorrＢ（λi）を選択し、ブドウ糖（ＧＬＵ）に対しては、補正係数CorrＢ（λi）を選択し、補正用のパッド（ＣＯＭ）に対しては、補正係数CorrＡ（λi）を選択している。
【００７０】
なお、本実施形態においては、基準となる高さに対する補正係数だけでなく、この基準よりも、例えば、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ高い試薬に対する補正係数を備えているため、試薬のロット差により、試薬の高さが変化した場合でも、最適な補正係数を選択することができる。また、新しい測定項目が追加され、この測定項目に応じた試薬が用いられる場合でも、試薬の高さの応じて、最適な補正係数を選択することができる。
【００７１】
次に、本実施形態による反射率測定装置の動作について説明する。
図２に示したように、搬送台６４の上に試験紙１０Ａがセットされると、試験紙１０Ａの上にピペット等を用いてサンプル（測定検体）が滴下される。試験紙１０Ａの上に１０種類の測定項目に対応した１０種類の試薬パッド１２ａ，…，１２ｊが保持されている場合、同一のサンプルが、１０個の試薬パッド１２ａ，…，１２ｊにそれぞれ滴下される。試験紙１０Ａは、図示しない搬送機構により、搬送台６４の上を、矢印Ｂ１方向に搬送される。所定の反応時間（例えば、１分）が経過すると、試験紙１０Ａは、測定窓７２の下に位置づけられる。
【００７２】
次に、図３に示したように、測光ユニット７２の中の測光ヘッドが矢印Ｃ方向に、測光窓７２の上を走査して、各試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの反射強度Ｉtf.meas.を測定する。このとき、各試薬パッド１２ａ，…，１２ｊの発射強度の測定に用いられる波長は、３種類の波長の内、各測定項目毎に予め設定している１波長である。また、同時に、内部反射基準板１４ａの反射強度Ｉref.meas. とＬＥＤ消灯時の反射強度Ｉoff を測定する。
【００７３】
次に、濃度算出部４０の反射率変換部４１は、各試薬パッドのオフセット補正後の反射強度Ｉtfを、
Ｉtf＝Ｉtf.meas.―Ｉoff
として算出する。また、内部反射基準板のオフセット補正後の反射強度Ｉref（λi）を、
Ｉref（λi）＝Ｉref.meas.―Ｉoff
として算出する。内部反射基準板のオフセット補正後の反射強度Ｉref（λi）は、反射率テーブル４２に記憶される。
【００７４】
さらに、濃度算出部４０の反射率変換部４１は、各試薬パッドの絶対反射率Ｒtfを、
Ｒtf＝（Ｉtf /Ｉref（λi））×（選択された補正係数）
として算出する。ここで、（選択された補正係数）とは、図８に示したように、各測定項目毎に、操作パネルから選択された補正係数CorrＡ（λi），CorrＢ（λi），CorrＣ（λi），CorrＢ’（λi），CorrＣ’（λi）のいずれかであり、これらは、補正係数テーブル４３に記憶されている。
次に、濃度算出部４０の最終濃度算出部４５は、絶対反射率Ｒtfから濃度換算テーブル４４を用いて、濃度値に変換し、最終出力値とする。
【００７５】
なお、上述した光度計チェックとは別に、このルーチン測定中に内部反射板１４ａの汚れチェックをモニターする。光度計チェック実行時に初期化された日から５日間の内部反射基準板１４ａの平均値算出を継続する。５日間測定したらその平均値ＲＸ1を初期カウント値として記録する。その後も内部反射基準板１４ａのカウント値の平均値算出を各チェック日から手前５日間で行うようにする。この平均値をＲＸ2を最終カウント値として記録する。このとき、ＲＸ2―ＲＸ1の差が一定以上になった場合、清掃あるいは交換を促すアラーム、メッセージを出力する。
【００７６】
次に、図９を用いて、本実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板１６Ａの第２の構成について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第２の構成を示す斜視図である。
【００７７】
外部基準板１６Ａの上には、第１の外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４と、第２の外部基準板１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３と、第３の外部基準板１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３が保持されている。外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４，１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３，１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３は、例えばプラスチック製の反射板であり、その高さｈ１は全て等しく、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの高さｈ１と等しいものである。
【００７８】
また、第２の外部基準板１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３の反射率Ｒ１は、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの反射率Ｒ１（＝６０％）と等しいものである。一方、第１の外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４の反射率Ｒ２は、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの反射率Ｒ１（＝６０％）よりも大きい反射率であり、例えば、６２％としている。そして、第３の外部基準板１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３の反射率Ｒ３は、基板１４の上に保持されている内部反射基準板１４ａの反射率Ｒ１（＝６０％）よりも小さい反射率であり、例えば、５８％としている。
【００７９】
即ち、第１の外部基準板１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｄ３，１６ｄ４と、第２の外部基準板１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３と、第３の外部基準板１６ｆ１，１６ｆ２，１６ｆ３とは、高さが同じであるが、反射率がそれぞれ異なるため、測光ヘッドから見た反射率が異なるものである。
【００８０】
このように、本実施形態においては、外部基準板として、高さが同じであるが、反射板自体の反射率の異なる３種類の外部基準を備えることにより、測光ヘッドから見た反射率が異なる３種類の外部基準を備えるものである。そして、内部基準板１４ａを基準として、この反射率と等しいもの、この反射率より小さいもの、この反射率より大きいものの３種類の外部基準板１６ｄ，１６ｅ，１６ｆを用いている。このようにしても、図４に示した外部基準板１６と同様に、補正係数を求めることができる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態によれば、外部反射基準板を使って、測光ヘッドと搬送台の位置関係をチェックでき、また、調整機構で微調整ができるため、正確で、より安定な反射率の測定を行うことができる。
また、外部反射基準板と内部基準板の関係、内部基準板と被測定体との関係の2段階を経ることでより、正確な反射率の測定を行うことができる。
さらに、外部反射基準板の反射率を多段階にすることで、補正係数を設定でき、被測定体である試験紙の微妙な高さや状態を補正できる。
また、さらに、試薬の改良，試薬のロット変更，試薬の配置変更，新測定項目追加時にも、補正係数を変更することで対応が可能である。
また、光度計チェックを実行することにより、反射率を正確に出しているかの検証が簡便に行なえる。
また、簡便な操作で同時に水平度，再現性，正確性，ドリフト，感度の良否判定が行え、組み立て・調整時，据付時，サービス時，ユーザーメンテ時に判断や対処が容易になるものである。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、測光ヘッドと試験紙との間の距離のばらつきを回避して、測定精度を向上することができる。
【００８３】
また、基準板の汚れ，変性を回避できるとともに、測定の度毎に、毎回光源ドリフトの補正を行え、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による反射率測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による反射率測定装置の内部構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第１の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による反射率測定装置による装置の性能評価処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による反射率測定装置における光度計チェック時の操作パネルの表示例の説明図である。
【図７】ドリフトの説明図である。
【図８】本発明の一実施形態による反射率測定装置における補正係数の選択状況の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による反射率測定装置に用いる外部基準板の第２の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…試験紙
１２…試薬パッド
１４ａ…内部反射基準板
１６…外部基準板
２０…測光ヘッド
２４…ＬＥＤ
２６…光検出器
３０…Ａ／Ｄ変換器
４０…濃度算出部
４１…反射率変換部
４２…反射率テーブル
４３…補正係数テーブル
４４…濃度換算テーブル
４５…最終濃度算出部
５４…操作パネル
６０…ベース
６２…搬送台ベース
６４…搬送台
７２…測光窓
７４…測光ユニット
８２…支柱
８４…調整ネジ
Claims (2)
- 光源と受光部を有する測光ヘッドを有し、光源からの光を被測定体に照射して、被測定体の反射光を上記受光部により受光して反射強度を求めるとともに、基準反射板からの反射強度との関係に基づいて、被測定体の絶対反射率を求める反射率測定装置において、
上記基準板からの反射強度を測定し、この測定結果に基づいて、上記被測定体を保持する台と上記測光ヘッドの間の距離を調整する距離調整手段とを備え、
さらに、上記測光ヘッドは、複数の被測定体の上を走査可能であり、
上記基準反射板は、上記測光ヘッドから見た反射率が等しく、かつ、上記測光ヘッドの走査方向に離されて配置された複数の基準反射板から構成され、
上記算出部は、これらの複数の基準反射板からの反射強度に基づいて、上記測光ヘッドの水平度を判断するとともに、
上記算出部による水平度の判断結果に基づいて、上記測光ヘッドの水平度を調節可能としたことを特徴とする反射率測定装置。 - 請求項１記載の反射率測定装置において、
上記基準反射板からの反射強度を測定し、この測定結果に基づいて、上記被測定体を保持する台と上記測光ヘッドの間の距離を調整する距離調整手段とを備え、
さらに、上記基準反射板は、同じ反射率を有し、高さの異なる複数の外部基準板から構成され、
上記複数の外部基準反射板に対する反射強度の差に基づいて、感度異常を判断する算出部を備えたことを特徴とする反射率測定装置。
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