JPH0231821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は光反射率計の光学的読取りヘツドに関
し、更に詳しくは、試験具を照射し、非正反射光
を測定するための光学的読取りヘツドに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

前人未踏の未解決問題を解決するため、より精
巧な分析方法及び分析具が要求される第一線の先
端技術として、生化学が抬頭して以来、分析化学
技術は非常に大きな進歩をとげてきた。同様に、
医療業者は、迅速にかつ高精度な分析結果を得な
ければならないという切実な要望のものに、分析
化学の発展を促してきた。更にまた、この分析化
学の著しい発達は醸造、化学製品製造等の工業に
よつても拍車がかけられてきた。

これらの増大する技術的要求を満すために、溶
液化学技術、自動制御機構及び所謂“浸漬−読
取”型試薬帯片を含む、多くの分析手順、分析用
組成及び装置が開発されてきた。

特に試薬帯片からなる試験具は、廉価で、使い
易く、しかも迅速に分析結果が得られるという理
由で、多くの分析用途、特に生物学的流体の化学
分析に広く用いられている。例えば、医学におい
て、尿もしくは血液等の体液試料中に試薬試験具
を単に浸漬し、色変化又は試験具からの反射光も
しくは試験具による吸収光の光量変化等の検知可
能な信号を観測することによつて多くの生理学的
機能を監視することができる。これらの試験具の
多くは、仮令、定量的でないとしても、少なくと
も半定量的な検知可能な信号を与える。例えば、
予め定めた時間の後、その信号を測定することに
よつて、分析者は、試験試料中における特定成分
の存否の明確な情報を得ることができるばかりで
なく、その成分の存在量を推定することができ
る。このような試験具によつて、医者は、疾病も
しくは身体の機能不全を正確に判断することがで
きるばかりでなく、これらを手軽に診断すること
が可能となる。

現在使用されているこのような試験具として
は、例えば、CLINISTIX、MULTISTIX、
DIASTIX、DEXTROSTIX等の商標を有す
る、Miles Laboratories、Inc.のAmes部門から
入手可能な製品が挙げられる。このような試験具
は、通常、特定の試料成分の存在下で色変化を呈
する特定の試薬すなわち反応性試薬系と、これら
試薬を含有する支持体マトリツクス（例えば、吸
収性の紙）とから成る。特定のマトリツクスに含
まれる反応性試薬系に依つて、これら試験具はグ
ルコース、ケトン体、ビリルビン、ウロビリノー
ゲン、潜血、亜硝酸塩その他の物質の存否を検出
することができる。試験具を試料と接触せしめて
から、一定の時間が経過した時点で観察される特
定の色変化及び色強度は試料中の特定成分の存否
及びその成分濃度を示すことになる。これらの試
験具及びそれらの反応試薬系の幾つかは米国特許
第3123443号（CLINISTIX）；同第3212855号
（KETOSTIX）；同第3184668号、同第3164534
号及び同第2981606号（DIASTIX）；並びに、
同第3298789号、同第3092465号、同第3164534号
及び同第2981606号（DEXTROSTIX）に開示
されている。

化学的反応試薬を手で取扱うことを不要とし、
しかも読み出しがプログラムに組み込まれた自動
制御装置が開発されるや、測定信頼度の要因とな
る分析者の主観が実質的に取り除かれ、試験の再
現性が改善されるようになり、このような試験具
の用途が大巾に拡大されるようになつた。

反射率計としては光源と、対照光源により照射
された着色表面の反射光を測定することによつて
色値を求める光電管もしくは感知手段とを使用す
るものが用いられてきた。しかしながら、信頼で
きる読取値を得るためには、正反射の効果を可及
的に小さくするように、光源と感知手段とをうま
く配設する必要があつた。

正反射の不都合な効果、例えば、試験具すなわ
ち試薬パツドの形状及び／又は光源の色温度に依
る効果を可及的に小さくするために拡散反射率を
測定するように設計された機器にあつては、従来
より米国特許第3604815号及び第3907503号に記載
されている如く、試薬パツドの直角方向から試薬
パツドに光を照射し、法線に対して45度の角度で
反射した光を集光する方法がとられてきた。当然
ながら、この配置関係は、照射を法線に対して45
度の角度で行うことによつて、照射角と集光角を
逆の関係にすることもできる。かかる配置関係を
得るには、機器要素の配列をやや複雑にせざるを
得ず、所望する位置に都合よく光を伝達せしめる
ためには光学フアイバーを用いることが必要なこ
とさえあつた。

他の方法によれば、米国特許第4279514号に記
載の如く、法線に対して45度角に置かれた複数の
光源を使用し、試薬パツドの法線の反射光を集光
する方法が提案されている。以上の幾何学的配置
関係は反射光を測定する上で最も重要な要因であ
ると考えられてきた。

例えば、「反射光測定の絶対的方法（Absolute
Methods for Reflection Measurements）」と題
する、国際照明委員会（International
Commission on Illumination）の刊行物、CIE
No.44（TC−2.3）1979を参照されたい。

〔発明の目的〕

具体的には、本発明は、試薬パツドを照射し、
非正反射光を測定するための光学読取ヘツド系装
置であつて、光源と光検出器とがより便利な方法
で装着され、しかも特に光計測器について経費と
寸法が重要な要件となる場合に、他の方法よりか
なりの利点を有する光学読取ヘツド系装置を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明によると、試薬パツドを照射し、非正反
射光を測定するための光学読取ヘツド系装置であ
つて、１つ以上の光源と１つ以上の受光器が、試
薬パツド表面からの反射光が該試薬パツド表面の
法線から角度φをなす位置にある反射光を検出す
る手段に伝達されるように、互いに近接して、且
つ、同一平面上に装着された前記装置が開示され
る。

角（φ）は試薬パツドにおける正反射光が未知
試料からの予測される最小拡散反射光に比して有
意でなくなるように選ばれる。例えば、角度φは
90度未満、且つ、０度以上であつてよく、好まし
くは、角度φは10〜60度とし、更に好ましくは15
〜40度とする。

本発明の装置は、１つ以上の光源と、１つ以上
の光検出器（例えば、光電管）とが、試薬パツド
表面からの反射光が該試薬パツド表面の法線から
角度φをなす位置にある反射光を検出する手段に
伝達されるように、互いに近接して、且つ、同一
平面上に装着されていることを特徴とする。

本発明の更なる利点及び特徴は、以下の詳細な
説明及び参照される添付図面から当業者に明らか
となるであろう。

図面の第１図は従来の反射率計１０を表す。こ
の装置は光源１２、試料台１４及び反射光検出器
１６を有する。光源１２は試料台１４の法線に対
して45度の方向に配設され、検出器１６は試料台
１４の表面に垂直な方向に置かれている。従つ
て、試料台１４によつて保持された試薬パツドの
反射率は光源１２を用いて試薬パツドを照射し、
検出器１６を用いて非正反射光を測定することに
よつて測定可能である。

第１図は当業者にとつて周知の従来の装置を示
す。このような装置には多くの種類の変形・変更
態様のものが考案されてきた。しかしながら、こ
れら公知の反射率計はいずれも、光源もしくは検
出器１６のいずれかが試料台１４の表面に垂直な
方向に置かれている点で共通する。このような配
置を得るには、光源１２は平面１９上に設置さ
れ、一方検出器１６は表面１７上に設置されなけ
ればならない。従来、正反射光を避けて、試料台
に載置された試験具すなわち試薬パツドからの非
正反射光のみを測定するためには、このことが必
須と考えられていた。

第２図は反射率計２０が光源２２と、試料台２
４と、検出器２６とから成る本発明の装置の概念
的説明図である。光源２２と検出器２６の両者は
互に近接して同一平面２７上に装着されている。
試料台２４は該平面２７に対し角度（φ）をなし
て設置されている。従つて、試薬パツド２８を試
料台２４の表面上に置いた場合に、検出器２６を
光源２２からの非正反射光の測定に供することが
できる。

用いる光源２２及び検出器２６の性質は何ら限
定されるものではない。好適な光源２２として
は、アメリカ合衆国、カリフオルニア、パルオ・
アルトのヒユーレツト・パーカツド（Hewlett
Packard）社製の発光ダイオード（LED）モジ
ユールHLMP−3950が挙げられる。また、好適
な検出器２６としては、アメリカ合衆国、カリフ
オルニア、ニユーベリイ・パークのシリコン・デ
イテクター・コーポレイシヨン（Silicon
Detector Corp.）社製の光電管SD−041−11−11
−011（絶縁）−211が挙げれる。

このように、第２図に示された装置例は第１図
に示された従来の装置例と同じ目的を達成する。
しかしながら、従来の装置例と異なり、第２図の
装置の光源２２及び検出器２６は同一平面２７上
に設置されている。このことは、用いる取付台の
安価な外形と構造を要求するときに装置全体の価
格を減少せしめるのみならず、反射率計を容易に
小型化することができる。この特徴は、反射率計
がその計器要素をプリント回路（PC）基板に装
着して用いられる方向に指向されているという観
点からみると、特に重要なことである。PC基板
の使用及びそのPC基板への直接的な光源及び検
知器の装着によつて、このような要素を、非常に
容易に、安価、迅速かつ確実に装着することがで
きる。

また、第２図に示された要素配列は、従来の装
置に纒る感度不足の問題を克服する助けとなると
いう点で従来の配列に比べて著しく有利である。
また、検知器のリード線長を極めて短くすること
ができるので、電気的雑音が減少する。更に、本
発明の装置においては、迷走光（即ち、光学的雑
音）の原因もしくは結果となり得る試料台の窓も
しくはカバーの傷に関する問題を可及的に解消せ
しめることができる。

第２図に示した角度φは０〜90度であつてもよ
く、好ましくは10〜60度とし、更に好ましくは、
15〜40度とする。この角度の大小は、一部は、試
薬パツド面積、並びに信号として反射される拡散
光及び雑音として反射される正反射光の量に依存
して選択される。試薬パツド面積が減少すればす
るほど、検出される信号はますます試薬パツド表
面の不均質性に対して鋭敏となる。また、角度φ
が増大すればするほど（正反射に比べて）拡散反
射率の相対量が増大することになる。また、拡散
光は試料パツドについての所望の情報を伝達し、
一方、正反射光は試薬パツドの表面形状、光源の
色温度等の望ましくない情報を伝達する。

本発明の装置には、当業者の為し得る範囲の多
くの変形態様が含まれると解すべきである。この
ような変形態様の装置としては、複数の光源、複
数の検知器、照射光波長（又は振動数）がそれぞ
れ異なる（複数の）光源、光照射用光源もしくは
検出される反射光を制限するべきフイルター、高
強度のパルス光源、白熱光源、集光レンズ等を使
用するものが挙げられる。

本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、前
述の通り、本発明には、他の多くの変更態様及び
変形態様を含み得ることが明白である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな通り、本発明は前記目
的の全てを達成するのに適するばかりでなく、本
発明に係る系固有の性質から自明である他の様々
な利点を有している。即ち、本発明の装置は、便
利であり、簡素であり、比較的安価であり、実用
的であり、効果的であり、耐久性が良くしかも高
精度であるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は光検出器が試料台と垂直な方向に置か
れた従来の反射率計の部分的平面図である。第２
図は光源と光検出器が、試薬パツド表面からの反
射光が試料台上に載置された試薬パツド表面の法
線から角度φをなす位置にある反射光を検出する
手段に伝達されるように、互いに近接して、且
つ、同一平面上に装着された本発明の装置の概念
的側面図である。 １０……従来の反射率計、１２，２２……光
源、１４，２４……試料台、１６，２６……検出
器、１７，１９，２７……平面、１８，２８……
試薬パツド、２０……本発明の反射率計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源と；該光源からの放出光で露光して反射
   率を測定すべき表面を有した試薬パツドを保持す
   る手段と；試薬パツド表面からの非正反射光を検
   出する手段とから成る反射光測定装置であつて、 少なくとも１つの光源と少なくとも１つの反射
   光検出手段が、試薬パツド表面からの反射光が該
   試薬パツド表面の法線から角度φをなす位置にあ
   る反射光を検出する手段に伝達されるように、互
   に近接して、且つ、同一平面上に装着されている
   ことを特徴とする前記装置。 ２ 二つの光源を用いる特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３ 光源が異なる振動数の光を放出することがで
   きる特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 角度φが10度〜60度である特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ５ 角度φが15度〜40度である特許請求の範囲第
   １項記載の装置。