JPH075110A

JPH075110A - 試験片を用いる分析方法及び試験片の認識方法

Info

Publication number: JPH075110A
Application number: JP24980393A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Furuya; 義和古谷; Hisashi Motokawa; 久志本川
Original assignee: Teramecs Co Ltd
Current assignee: Teramecs Co Ltd
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1995-01-10
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP3559975B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】試験部を備えた試験片を用いて流体試料中の
成分濃度を測定する場合において、試験片や光学系の移
動をなくすとともに、試薬部の呈色が均一でない場合に
も、正確な濃度測定を行なう。【構成】試薬部を含む試験片の反射光による像をイメ
ージセンサ上に撮像し、得られる複数の色信号から試薬
部に於ける測定波長毎の反射光量を求め、これらの光量
を定められた順序で演算して試薬部毎の反射率を求め、
検量線に基づいて各成分濃度を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試験片の試薬部の呈色
の度合によって流体試料中の一種或いは複数種の成分濃
度を定性的、定量的に測定するものであって、呈色の度
合の観測をイメージセンサを用いて行なう新規な方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】試薬部をプラスチック片などの支持体に
設けた試験片を用いるいわゆるドライケミストリー利用
の分析方法は、臨床検査や食品分析その他多くの分野で
広く用いられている。特に、尿や血液を試料とする臨床
検査分野では、スクリーニング検査などに必須のものと
され、試薬や光学機器の開発に伴って長足の進歩を遂げ
ている。

【０００３】そして尿分析の場合、糖や蛋白など単項目
の測定も行われているが、多数の項目が一回の操作で測
定できるように複数の試薬部を備えたマルチ試験片もス
クリーニング検査用として広く用いられている。また、
判定は目視の他に、積分球などを用いた光学系で試薬部
の反射率を測定することにより行われている。

【０００４】ところで、マルチ試験片を用いて測定する
場合、試験片の各試薬部を積分球等の反射光学系の測定
箇所にセットして観測する必要がある。現在では、試験
片或いは積分球等の光学系を移動させるか、試験片上に
ある試薬部の数だけ反射光学系を用意する方法がとられ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の測定
方法では以下に述べるような難点がある。即ち、測光時
に、試験片や光学系を移動させる場合、移動させる機構
や正確な位置合わせ機構が必要で機構が複雑化する。ま
た移動に時間がかかって処理能力が制限される。一方、
試薬部の数だけ光学系を備える場合は、狭い箇所に多数
の検出部を配置するために各反射光をグラスファイバー
で検出器に導くなどの方法が採られているが、試薬部の
位置が少しでもずれると測定出来ないので、試験片の位
置合わせなどに複雑な機構が必要となる。更に、これら
何れの場合も、試験片上における試薬部の位置や枚数を
測定用光学系とは別の光学系等の検出器で検出してお
り、装置が複雑化する。

【０００６】もう一つの従来方法の大きな欠点は、反射
率の測定方法に関するものである。即ち、従来方法では
積分球を用いるにしてもグラスファイバーを用いるにし
ても、試薬部全面の反射光量を積分して求めている。従
って、斑点状の呈色を示す場合や試料液の供給が不均一
な場合などの理由により呈色が不均一となる場合、正し
い成分分析が出来ない場合がある。特に、尿中の潜血の
分析において、赤血球が壊れていない状態の試料を呈色
させた場合、斑点状の呈色を示す。これを、試薬部全面
の反射光量を積分した反射光量で分析した場合、偽陰性
の結果をだす場合がある。

【０００７】更に、試薬部の面積に対して試料液の供給
が不十分で呈色が部分的に行われるような場合や、端の
方から染み易い構造の試薬部の場合、或いは妊娠診断用
試験片のように試薬部の一部分にのみ反応試薬が塗布或
いは含浸してあるような場合、従来の方法では試薬部全
体の反射率を測定するため、測定誤差が大きくなったり
測定不能に陥る。従って、後者では目視に頼らざるを得
ず、分析精度や処理能力の点で難点があったし、前者で
は不正確な値しか得られず信頼性に欠けるものであっ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の各問題
を解決すべくなされたものであって、光学系として積分
球やグラスファイバーガイド等に変えてカラーイメージ
センサ或いはモノクロイメージセンサとフイルター・多
色光源を採用したものである。また、単項目測定に対応
する単色光とモノクロイメージセンサの組合せを採用す
るものである。従って、試験片や光学系を移動させたり
位置決めのための機構は不要となる。また、１枚の試薬
部に対して得られる多数のデータを利用して、斑点状の
呈色や部分的な呈色などの不均一な呈色を検出し、より
正しい成分分析を行う。更に、試験片の載置位置がずれ
た場合でも、試験片の位置の認識を行なって補正する。
試験片の長さ、試験片上の試薬部の枚数、位置の認識
を、イメージセンサである測定用光学系で行なうため、
専用の検出器が不要になる。

【０００９】本発明で試験片とは、流体試料中の成分濃
度を呈色反応により測定するための用具を言い、支持体
の一部に試薬部を備えたもの、或いは試験片全体が試薬
部で構成されたものでもよい。後者の場合、呈色するの
は、その特定の一部を試薬部として利用するのが普通で
ある。試薬部は、平板状（細長いスティックや方形・矩
形状のシート等）の支持体の上に塗布や貼着したもので
もよいし、ケース状になっている支持体の中に試薬部を
収納した形式のものなど、あらゆる形式のものを含む。
一方、試薬部は、呈色反応試薬を濾紙やフィルムその他
の担体に塗布、印刷、含浸或いは練り混み等により一体
化させたものである。試薬部は通常は全体が呈色するよ
うになっているが、試薬層を試薬部の一部に帯状等に設
けて、呈色状態が試薬層の無い部分との比較で見やすい
ようにしたものも対象に含む。

【００１０】尚、前記した試薬層を帯状に設けたもので
は、その周囲の部分が比較対象となる標準反射片の働き
をするが、一般には試薬部は全体が呈色する。また、測
定時の照明の違い、試薬部の試薬のロット間差等種々の
要因で試薬部からの反射光強度等が変化する。そこで、
このような場合に備えて、試験片に標準反射片を設けて
おくとよい。標準反射片は、試薬部と同様な素材でもよ
いが、支持体が白色等の場合、これを代替品として利用
してもよい。また、試験片の全体が試薬部の場合は、そ
の一部を用いる。また、試験片の種類（測定項目や検査
対象疾患）の認識等のために、試験片の試薬部が無い部
分（全体が試薬部の場合は、その一部）に、バーコー
ド、文字や図形、色、切り欠け（試験片の載置台の色が
見える）等を設けるとよい。

【００１１】次に、本発明の大きな特徴は、検出部とし
てカラーイメージセンサやモノクロイメージセンサ等の
イメージセンサを採用したことである。イメージセンサ
には各種のものがあり、本発明ではいずれのタイプのも
のも使用可能であるが、その中でもＣＣＤが安価、手軽
で故障も少なく最も好ましい。イメージセンサを利用し
て各種の画像処理を行うことは公知である。しかし本発
明では、画像処理と言う考えもあるが、特に、試薬部の
像の明度や色調を点の反射率として捕らえ、その集合し
たものを反応した試薬部の反射率として認識する全く新
規な考えに立脚したものである。これに対し、従来は、
全体の反射率を測定していたために、部分的な特徴を捕
らえることは不可能であった。

【００１２】但し、モノクロイメージセンサの場合、光
源或いは反射光が複数の波長（例えは、Ｒ，Ｇ，Ｂ）に
分波されていることが必要である。そのために、フィル
ターを光源と試験片の間、或いは試験片とイメージセン
サの間に挿入するか、または複数（例えば３色）のＬＥ
Ｄ等波長の異なる光源と組み合わして使用することが必
要になる。ＬＥＤの場合、順次点灯するし、カラーフィ
ルターは回転等により順次別の波長の光がモノクロイメ
ージセンサに入力するようにする。カラーイメージセン
サの場合は、このモノクロイメージセンサに３色のカラ
ーフィルターを装着したものからなる。但し、単項目測
定で、濃度と呈色反応の明度との間に検量線が作れる場
合、単色光とモノクロイメージセンサの組合せも可能で
ある。尚、イメージセンサには、上記したカラーとモノ
クロと言う分類の他に、リニアとエリアと言う分類があ
る。通常は、リニアイメージセンサを用いて、試験片上
のある１本のライン部分（測定ライン：巾約0.1mm)を読
み取ることで目的を達成できるが、より詳細な情報が必
要な場合には、エリアイメージセンサを用いればよい。
その場合には信号処理等の装置がより複雑化するきらい
はある。或いは、リニアイメージセンサを用い試験片或
いは検出部を横方向に走査する擬似エリアイメージセン
サ方式も考えられる。

【００１３】次に、照明は、ハロゲンやタングステンラ
ンプ等の白熱灯、ナトリウム灯や蛍光灯など特定波長の
光を多く含む光源、キセノンランプストロボライト、Ｌ
ＥＤ等が使用が可能である。但し、光量が大きいこと、
発熱が少ないこと等からキセノンランプストロボライト
が最も好ましい。或いは、積極的な照明ではなく、自然
光や室内光等の外来光でも構わない。測定に要する時間
は、光量にもよるが、キセノンランプのように光量の大
きいものでは、数マイクロセコンド単位、外来光やＬＥ
Ｄのように光量の少ないものでは数十ミリセコンド単位
である。但し実際の測定時間は、試験片の移動や被検液
の供給等で数〜数十秒程度は必要である。

【００１４】更に、本発明では試薬部の反射率の測定の
みに限らず、載置台に乗せた試験片の位置の確認や、試
験片上の試薬部の位置や数、サイズの確認なども行え
る。これらにより、試験片の取扱がラフでよいため移送
部の構造が簡単なものになるし、試験片の種類の判別が
他の機構の助けをかりずに自動的に行える等の利点が生
じる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明方法を図面に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。図１に示す尿中の多項目成分測
定用試験片１を測定する場合、測定装置１０は大別して
試験片搬送装置と反射率測定装置からなる。試験片搬送
装置は、図２、図３に示すように主に測定試験片を設置
するための試験片載置台４と試験片載置台を移動させる
ための試験片載置台搬送機構８及び余剰尿を吸引するた
めの余剰尿吸引機構からなる。反射率測定装置は、図
４、図５に示すように主に光源ランプ、レンズ、検出器
からなる光学系及び画像処理装置からなる。

【００１６】（試験片搬送装置にかかわる部分）試験片
を載置するための１６個の試験片載置台４は、例えば無
端ベルト状の試験片載置台搬送ベルト７上に等間隔で固
定され、例えばモータの回転運動をギヤとチエンを介し
て伝達する試験片載置台搬送機構８により矢印方向に回
転する。試験片載置台搬送機構８は、およそ４秒間の停
止と１秒間の移動の５秒間を単位として試験片載置台４
を搬送する。

【００１７】被検尿に浸された試験片１は、試験片設置
位置９に設置される。試験片１に付着した余剰尿は、毛
管現象により試験片載置台４の間隙溝５に吸引される。
試験片載置台搬送機構８により試験片載置台４が余剰尿
吸引位置１０に移動したとき、例えばシリコンゴムチュ
ーブ状の余剰尿吸引ノズル１１が、例えば偏心カムによ
り回転運動を上下運動にかえる余剰尿吸引ノズル駆動機
構１２により下降し、試験片載置台４の余剰尿廃棄通路
６に密着する。間隙溝５に溜まった余剰尿は、ドレンポ
ンプ１３により、余剰尿廃棄通路６及び余剰尿吸引ノズ
ル１１を通じてドレンボトル１４に減圧吸引される。余
剰尿の吸引を完了すると、余剰尿吸引ノズル１１は余剰
尿吸引ノズル駆動機構１２により上昇し、試験片載置台
４の余剰尿廃棄通路と分離される。

【００１８】試験片載置台搬送機構８により試験片載置
台４が測定位置１５に移動したとき、後述する反射率測
定装置により反射率を演算し、プリンタ２４により印字
される。試験片載置台搬送機構８により試験片載置台４
が試験片廃棄位置１６に移動したとき、試験片１は自然
落下して試験片廃棄箱１７に回収される。

【００１９】（反射率測定装置にかかわる部分）試験片
載置台搬送機構８により試験片載置台４が測定位置１５
に移動したとき、例えば可視光領域において比較的均等
な白色光を発するキセノンフラッシュランプの光源ラン
プ１８が発光し、試験片１に照射する。試験片１で反射
した光は、赤外線カットフィルタ１９、レンズ２０を通
過して、たとえばＣＣＤカラーイメージセンサによる検
出器２１に入射する。レンズ２０は、試験片１の像を検
出器２１上に結像させる位置に配置されている。

【００２０】検出器２１には、図６に示すように赤色フ
ィルタ付きフォトダイオード２５、緑色フィルタ付きフ
ォトダイオード２６、青色フィルタ付きフォトダイオー
ド２７が、それぞれ５２０個、合計１５６０個直線上に
並んでいる。

【００２１】尚、図５は、検出器２１Ａとしてモノクロ
イメージセンサを用いた光学系の例を示す。この場合、
光源１８からの光は、試験片と光源の間或いは試験片と
検出器２１Ａの間に介挿した透過波長の異なる複数のフ
ィルタ１９Ａを順次透過してメージセンサに到るため、
モノクロイメージセンサは上記したカラーイメージセン
サと同様に作用する。或いは、光源ランプ１８として、
波長の異なる複数の光源例えば３色のＬＥＤ１８Ｒ、１
８Ｇ、１８Ｂを使用することもできる。

【００２２】以下、検出器２１としてカラーイメージセ
ンサを用いた場合を例にとって、図７乃至図１２に示す
グラフに基づいて本発明を説明する。まず、検出器２１
の出力は、信号変換器２２により出力信号２８ａ、２８
ｂ、２８ｃ（図７）に変換されて画像処理装置２３に入
力される。出力信号２８ａは検出器２１上の赤色フイル
タ付きフォトダイオード２５の入射量に対応した５２０
個の光量出力信号列である。出力信号２８ｂは検出器２
１上の緑色フイルタ付きフォトダイオード２６の入射光
量に対応した５２０個の光量出力信号列である。出力信
号２８ｃは検出器２１上の青フイルタ付きフォトダイオ
ード２７の入射光量に対応した５２０個の光量出力信号
列である。出力信号２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、例えば
黒色無地の試験片載置台４の反射光量を示す部分２９
ａ、２９ｂ、２９ｃと白色無地の試験紙支持体２の反射
光量を示す部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃと様々な呈色を
有する試薬部３の反射光量を示す部分３２ａ、３２ｂ、
３２ｃと試験片１も試験片載置台４も何もない部分の反
射光量を示す部分３０ａ、３０ｂ、３０ｃで構成され
る。

【００２３】画像処理装置２３では以下に示す一連の処
理を順次行なう（図７）。１）試験片の存在を認識する。出力信号２８ａ、２８
ｂ、２８ｃそれぞれの平均光量を求める。平均光量が試
験片載置台４の反射光量２９ａ、２９ｂ、２９ｃと同じ
光量を示す場合、試験片１が設置されていないことが認
識され分析は行わない。

【００２４】２）試験片１の設置位置及び長さを認識す
る。出力信号２８ａ、２８ｂ、２８ｃの光量の立ち上が
り部分３３ａ、３３ｂ、３３ｃ及び立ち下がり部分３４
ａ、３４ｂ、３４ｃを検索することにより試験片１の設
置位置を認識することができる。また、出力信号２８
ａ、２８ｂ、２８ｃの光量の立ち上がり部分と立ち下が
り部分の差３４ａ−３３ａ、３４ｂ−３３ｂ、３４ｃ−
３３ｃを演算する事により試験片１の長さを認識するこ
とができる。

【００２５】３）試験片１上の試薬部３の枚数及び位置
を以下４つの方法を複合して認識する。これ以降では、
出力信号２８ａ、２８ｂ、２８ｃのうち光量の立ち上が
り部分３３ａ、３３ｂ、３３ｃから立ち下がり部分３４
ａ、３４ｂ、３４ｃの範囲、即ち試験片１上においての
みを処理の対象とする。

【００２６】３−１）１番目に支持体２と試薬部３の色
の違いを認識する（図７、図８）。赤色２８ａと緑色２
８ｂの比率３５ａ、緑色２８ｂと青色２８ｃの比率３５
ｂ、青色２８ｃと赤色２８ａの比率３５ｃを求める。こ
のうち、白色無地で無彩色の試験片支持体２部分の比率
３６ａ、３６ｂ、３６ｃは 1.0に近い値を示し試験片支
持体２の部位と認識できる。また、呈色を有する有彩色
の試薬部３部分の比率３７ａ、３７ｂ、３７ｃは 1.0か
ら外れた値を示し、呈色を有する試薬部３の部位と認識
できる。この方法は、呈色が明らかな有彩色の場合有効
であるが、無彩色に近い呈色の場合認識できない。

【００２７】３−２）２番目に支持体２と試薬部３の光
量の違いを認識する（図９、図１０）。出力信号２８
ａ、２８ｂ、２８ｃのヒストグラム３８ａ、３８ｂ、３
８ｃを求め、ヒストグラムの最大値３９ａ、３９ｂ、３
９ｃを試験片支持体２の平均光量とする。次に出力信号
と平均光量の光量差４０ａ、４０ｂ、４０ｃを求める。
このうち、試験片支持体２部分の光量差４１ａ、４１
ｂ、４１ｃは０に近い値を示し試験片支持体２の部位と
認識できる。また、いずれかの色で吸収を示す試薬部３
部分の光量差４２ａ、４２ｂ、４２ｃは０から外れた値
を示し、試薬部３の部位と認識できる。この方法は、吸
収が明らかな場合有効であるが、全波長領域で吸収を示
さない呈色の場合認識できない。

【００２８】３−３）３番目に支持体２と試薬部３の表
面散乱状態の違いを認識する（図１１）。支持体２の材
質はプラスチック板等が使用され、表面状態は滑らかで
あり出力信号３１ａ、３１ｂ、３１ｃも平坦な波形とな
る。一方、試薬部３は濾紙等が使用され表面状態は粗く
出力信号３２ａ、３２ｂ、３２ｃは細かな凹凸を示す。
ここで、出力信号２８ａ、２８ｂ、２８ｃの微分信号４
３ａ、４３ｂ、４３ｃを求める。このうち、試験片支持
体２部分の微分信号４４ａ、４４ｂ、４４ｃは０近辺で
安定した値を示し支持体２の部位と認識できる。また、
表面状態が粗い試薬部３部分の微分信号４５ａ、４５
ｂ、４５ｃは不安定な値を示し、試薬部３の部位と認識
できる。この方法は、表面状態に明らかな差があり、表
面状態が安定している場合有効であるが、傷や汚れなど
の外乱が多い場合認識できない。

【００２９】３−４）４番目に支持体２と試薬部３の厚
み差による形や２次反射を認識する（図１２）。一般に
試薬部３は支持体２上に張り付けてあり、試薬部３の厚
み分の段差を有する。そのため、試薬部３の出力信号３
２ａ、３２ｂ、３２ｃのうち両端部分の波形は厚みによ
る影や端面による２次反射により乱れやすい。ここで、
出力信号２８ａ、２８ｂ、２８ｃの微分信号４３ａ、４
３ｂ、４３ｃを求める。このうち、試薬部３の両端部分
の微分信号４６ａ、４６ｂ、４６ｃは大きな変動を示
し、試薬部３両端の部位と認識できる。この方法は、点
光源等の指向性を持つ照明で試薬部３がある程度の厚み
を持つ場合有効であるが、傷や汚れなどの外乱が多い場
合認識できない。

【００３０】以上４つの方法を複合して、試験片１上の
試薬部３の枚数及び位置を認識する。これらの方法は複
合して使用することにより、様々な呈色状態或いは傷や
汚れ等の外乱に対して信頼性の高い認識結果を得ること
ができる。

【００３１】４）複数種類の試験片１の中から１種類を
特定する。例えば、複数の異なる試薬項目からなる試薬
部３を有する試験片１の種類が複数種類存在し、かつそ
れらが試験片３の枚数及び試薬部３の試験片１上におけ
る位置及び試験片１の長さにより種類の識別が可能であ
る場合において、前述の試験片１上の試薬部３の枚数及
び位置の認識結果により、複数種類の試験片１の中から
１種類を特定することができる。また、例えば複数種類
の試験片１の種類を示すバーコード等の情報或いは文字
や記号等の情報が支持体２上に記載されていれば解読す
ることにより複数種類の試験片１の中から１種類を特定
する。

【００３２】５）反射率の演算を行なう。試薬部３の試
薬の種類により分光特性が異なる。例えば全濃度域にお
いて緑色で吸収を示し赤色では吸収を示さない波長特性
４７を持つ試薬であった場合、緑色を主波長、赤色を参
照波長として試験凍み片３部分に対応する出力信号の比
率３２ｂ／３２ａを演算することにより反射率を求め
る。また、例えば全濃度域において赤色で最も吸収を示
し緑色と青色でも吸収を示すような波長特性４８を持つ
試薬であった場合安定な参照波長が得られないので、試
薬部３部分に対する試験片支持体２部分の比率３２ａ／
３１ａを演算することにより反射率を求める。これによ
り、光源ランプ１８の光量変動等による感度の変動を校
正することができる。また、検出器２１の視野内でかつ
試験片１の結像する視野と重ならない位置例えば２９
ａ、３０ａに対応する位置に、標準となる反射片を置け
ば光源ランプ光量の変動、波長間感度の変動など反射率
演算に誤差を与える原因を補正する基準として利用でき
る。

【００３３】６）妨害物質による非特異反応の影響に対
する処理を行なう。例えば、被分析成分による吸収が全
濃度域において緑色で吸収を示し赤色と青色では吸収を
示さない波長特性４７を持つ試薬では、緑色を主波長、
赤色を参照波長とした反射率演算３２ｂ／３２ａを行な
うことにより反射率を求めている。ここで、妨害物質が
含まれる被検尿を呈色させた場合、例えば妨害物質が含
まれる緑色と青色に吸収を示し赤色では吸収を示さない
場合、波長特性４９の様に妨害物質を複合したものとな
る。ここで、妨害物質は主波長に緑色に吸収を示すた
め、緑色を主波長、赤色を参照波長とした反射率演算３
２ｂ／３２ａでは反射率に誤差を含んでしまう。そこで
妨害物質に依存する吸収成分を補正するため、被分析成
分の反射率３２ｂ／３２ａを、妨害物質濃度を反映する
青色に対する赤色の反射率３２ｃ／３２ａに一定の係数
をかけた上で除した補正演算を行なうことにより、妨害
物質による非特異反応の影響を補正できる。

【００３４】また、仮に妨害物質が予め特定できない場
合であっても、妨害物質がない状態での呈色における出
力信号３２ａ、３２ｂ、３２ｃ或いはそれの比率３２ａ
／３２ｂ、３２ｂ／３２ｃ、３２ｃ／３２ａ或いはそれ
らの差３２ａ−３２ｂ、３２ｂ−３２ｃ、３２ｃ−３２
ａのうちいずれか１つ以上が特定の範囲内で挙動してい
る場合においては、妨害物質がない状態での範囲を外れ
たことを検出することにより呈色に異常があることを認
識できる事ができ、利用者に警告を発する等の処置がと
れる。

【００３５】７）試薬部３内における呈色が均一でない
場合の処理を行なう。例えば、試薬部３の寸法が５mmで
ある場合１枚の試薬部3 に対し出力信号３２ａ、３２
ｂ、３２ｃにはそれぞれ約３０個の光量の値が得られ
る。その個数をｎとし、ｎ箇の光量値をｄ（ｎ）とす
る。尚、ｄ（ｎ）の最小値をｄ１、最大値をｄ２とす
る。ここで、呈色が均一でない場合の試薬部３の出力信
号３２ａの拡大図を図１４に示す（図１３ｄも同じ）。
均一でない呈色があった場合、実際の成分量を反映する
部分５１と、呈色が進んでいない部分５０の間に光量差
が認められ、それが所定量を越えた場合均一でない呈色
であると認識する。そして、この５１に重みが高く５０
に重みが低い関数（数１）で計算した光量を用いて反射
率演算を行う。

【数１】

【００３６】尚、図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、
試薬部が全面均一に呈色しない場合を模式的に例示した
斜視図である。（ａ）は、尿中の潜血の分析に於いて、
壊れていない赤血球が斑点状（光量５１）に反応した状
態、（ｂ）は、試料液の供給が不十分で周囲の光量５３
が実際の反応状態の光量５２と異なる場合、（ｃ）は周
囲から試料液が含浸するタイプの試薬部の呈色状態で、
中央部の光量が大きく周縁部が正しく反応して適性な光
量を示す場合、をそれぞれ模式的に示す。これらの場
合、それぞれ（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、光
量とメージセンサの出力信号の関係が描かれる。これら
実際の成分量を反映していない箇所の色信号の影響を除
去する場合も、上記関数（数１）がそのまま適用でき
る。但し、上記関数（数１）は例示であり、その他、ｄ
１とｄ２の中間にしきいちを設け、ｄ１側に係数１、ｄ
２側に係数０を掛ける等種々な方法が考えられる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、ドライケ
ミストリーにおける試薬部の呈色の度合を観察して液状
やガス状の試料中の成分濃度を測定する場合において、
試験片の画像をイメージセンサで撮像して試験片や試薬
部の位置を認識するとともに、該試薬部におけるＲＧＢ
などの色信号を利用して測定波長毎の反射率を求めるも
のである。

【００３８】従って、積分球を用いる従来の測定方法と
異なり光学形や試験片の移動、位置の確認等の機構が不
要になり、コンパクトで安価な測定装置が得られるとと
もに、試薬部全体の反射光を積分して反射率を求めるの
ではなく、イメージセンサの各画素毎の色信号を演算し
て反射率を求めるため、実際の成分量を反映していない
箇所の影響を除去するなどして、実際の反応に即した正
しい濃度測定が迅速に行える等多くの利点を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】多項目成分分析用試験片の１例を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明に使用する分析装置の試験片搬送部の斜
視図である。

【図３】呈色した試験片を設置するための試験片載置台
の平面図、そのＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明に使用する分析装置の反射率測定部のブ
ロック図である。

【図５】他の例を示す反射率測定部のブロック図であ
る。

【図６】ＣＣＤカラーリニアイメージセンサの平面図で
ある。

【図７】信号変換器により変換された出力信号を示すグ
ラフである。

【図８】出力信号の色間比率を示すグラフである。

【図９】出力信号のヒストグラムを示すグラフである。

【図１０】出力信号と試験片支持体平均光量との光量差
を示すグラフである。

【図１１】出力信号の微分信号を示すグラフである。

【図１２】（ａ）は、全濃度域において緑色で吸収を示
し赤色と青色で吸収を示さない試薬の波長特性を示すグ
ラフである。（ｂ）は、全濃度域において赤色で最も吸
収を示し緑色と青色でも吸収を示さない妨害物質を含め
て呈色させた場合の波長特性を示すグラフである。
（ｃ）は、同図（ａ）の試薬に緑色と青色に吸収を示し
赤色では吸収を示さない妨害物質を含めて呈色させた場
合の波長特性を示すグラフである。

【図１３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、試薬部が全面均
一に呈色しない場合を模式的に例示した斜視図である。
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はそれぞれ（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に対応する光量とメージセンサの出力信号の関係
を模式的に描いたグラフである。

【図１４】図１３（ｄ）を拡大したグラフである。

【図１５】単項目測定用試験片の１例を示す斜視図であ
る。

【図１６】他の例を示す分析装置の外観斜視図である。

【符号の説明】

１試験片２支持体３試薬部２１検出器２８ａ、２８ｂ、２８ｃ出力信号２９ａ、２９ｂ、２９ｃ試験片載置台４の反射光量を
示す出力信号３０ａ、３０ｂ、３０ｃ何もない部分の反射光量を示
す出力信号３１ａ、３１ｂ、３１ｃ支持体２の反射光量を示す出
力信号３２ａ、３２ｂ、３２ｃ試薬部３の反射光量を示す出
力信号３３ａ、３３ｂ、３３ｃ出力信号の光量の立ち上がり
部分３４ａ、３４ｂ、３４ｃ出力信号の光量の立ち下がり
部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料中の成分濃度を試験片の試薬部の呈
色の度合によって定性或いは定量的に測定する場合にお
いて、照明下に置かれた試験片の像をカラーイメージセ
ンサ上に撮像し、得られる複数の色信号から試薬部にお
ける測定波長毎の反射光量を求め、これらの光量を測定
項目毎に定められた順序で演算して試薬部毎の反射率を
求め、検量線に基づいて濃度を算出することを特徴する
試験片を用いる分析方法。
【請求項２】試料中の成分濃度を試験片の試薬部の呈
色の度合によって定性或いは定量的に測定する場合にお
いて、光源と試験片の間或いは試験片とモノクロイメー
ジセンサの間に透過波長の異なる複数のフィルタを順次
挿入した状態で、或いは波長の異なる複数の光源を順次
点灯した状態で、照明下に置かれた試験片の像をモノク
ロイメージセンサ上に撮像し、得られる複数の色信号か
ら試薬部における測定波長毎の反射光量を求め、これら
の光量を測定項目毎に定められた順序で演算して試薬部
毎の反射率を求め、検量線に基づいて濃度を算出するこ
とを特徴する試験片を用いる分析方法。
【請求項３】試料中の成分濃度を試験片の試薬部の呈
色の度合によって定性或いは定量的に測定する場合にお
いて、照明下に置かれた試験片の単色光による像をモノ
クロイメージセンサ上に撮像し、得られる信号から試薬
部における反射光量を求め、該反射光量から試薬部に於
ける反射率を求め、検量線に基づいて濃度を算出するこ
とを特徴する試験片を用いる分析方法。
【請求項４】試験片の試薬部以外の部分、試験片載置
部、或いは試験片載置部とメージセンサの間に設けた標
準反射片部分の１つ以上の色信号に基づく反射光量を用
いて、反射率の補正或いは較正を行なうものである請求
項１、請求項２又は請求項３記載の試験片を用いる分析
方法。
【請求項５】試薬部の呈色が均一でない場合或いは部
分的な呈色状態を示す場合において、実際の成分量を反
映していない箇所の色信号の影響を除去するために、１
つ以上の色信号についてのデータの分布状態と測定項目
を勘案して決定されたものであって且つ色信号レベルに
対して重みが変わる関数を用いて反射光量を求めるもの
である請求項１、請求項２又は請求項３記載の試験片を
用いる分析方法。
【請求項６】カラーイメージセンサ、モノクロイメー
ジセンサと透過波長の異なる複数のフィルタや複数の波
長の異なる光源を組合せたもの、又はモノクロイメージ
センサと単色光を用いて、試験片載置部とそこにセット
した試験片の像を撮像し、試験片載置部と試験片の色調
や明度の違い、表面散乱状態の違い、厚みによる影や二
次反射の有無等に起因する両者の１つ以上の波長毎の反
射光出力の差異から、試験片載置部上の試験片の位置を
認識することを特徴とする試験片の認識方法。
【請求項７】カラーイメージセンサ、モノクロイメー
ジセンサと透過波長の異なる複数のフィルタや複数の波
長の異なる光源を組合せたもの、又はモノクロイメージ
センサと単色光を用いて、試験片載置部にセットした試
験片の像を撮像し、試薬部と試薬部以外の部分の色調や
明度の違い、表面散乱状態の違い、厚みによる影や二次
反射の有無等に起因する両者の１つ以上の波長毎の反射
光出力の差異から、試験片上の試薬部の位置及び個数を
認識することを特徴とする試験片の認識方法。
【請求項８】カラーイメージセンサ、或いはモノクロ
イメージセンサと透過波長の異なる複数のフィルタや複
数の波長の異なる光源を組合せたもの、又はモノクロイ
メージセンサと単色光を用いて、試験片の試薬部以外の
位置に設けたバーコード、文字や図形、色、切欠その他
の表示を読み取り、試験片の種類やロット番号、検量線
等を判別することを特徴とする試験片の認識方法。