JPH1031011A

JPH1031011A - 試験片分析装置及び試験片を用いる分析方法

Info

Publication number: JPH1031011A
Application number: JP20527896A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Wada; 博和田; Toshiyuki Hirai; 利志平井; Yoshikazu Furuya; 義和古谷; Kazuyoshi Saito; 一義斉藤
Original assignee: Eiken Chemical Co Ltd; Teramecs Co Ltd
Current assignee: Eiken Chemical Co Ltd; Teramecs Co Ltd
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2016-07-15
Also published as: JP3709429B2

Abstract

(57)【要約】【課題】試験片の複数の試薬層に試料を供給して、異
なる反応時間における呈色の状態を２次元イメージセン
サで観測して液体試料中の成分濃度を測定する場合に、
撮像域における個々の試験片の画像をトラッキングする
ことなく、容易確実に２つの反応時間における測定を行
なう。また、試薬層の位置による照明条件の違いを克服
して、より正確な測定を担保する。【解決手段】試料を供給した試験片を、間欠駆動され
る反応ラインの所定位置に載置し、所定の２つの時間経
過後、測光部に移動させる。測光部では、光源の直下を
覗きその両側を撮像域とし、１つの２次元イメージセン
サで２つの試験片を撮像する。その結果得られる信号を
処理して、試薬層に応じた測定値を得る。また、線光源
を試験片の長さ方向に沿って配置することにより、複数
の試薬層をほぼ同じ条件で照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試験片の試薬層の呈色
の度合いをイメージセンサで観測して液体試料中の成分
濃度又は特性の程度を測定する方法及び装置の改良に係
わるものであって、試薬層に試料を供給した時点からの
経過時間を計時することなく、ある特定の異なる２つの
経過時間後の試験片を一度に撮像することにより、反応
時間が異なる複数の試薬層への対応や異常反応のチエッ
クを、簡単な機構で容易確実に行なうものに関する。

【０００２】

【従来の技術】試薬層をプラスチック片などの支持体に
設けた試験片を用いて、尿や血液中の成分濃度の測定を
行なう場合、従来は試薬層の呈色の度合いを目視や反射
率計を用いた光学的分析装置で観測することにより行わ
れている。しかし、目視での色比較は不精確になりやす
いし、定量的な分析は困難である。また反射率計では試
薬層ごとの反射率を個々に測定するので、複数の試薬層
を持つ多項目試験片による分析では、試験片或いは積分
球等の光学系を移動させるか、複数の反射光学系を用意
する必要がある。そのため、前者では移動させる機構や
正確な位置合わせ機構が必要で機構が複雑化するし、移
動に時間がかかって処理能力が制限される。後者では、
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。更に何れの場合も、試験片上における試薬層の位置
や個数を測定用光学系とは別の検出器で検出しており、
装置が複雑化する。

【０００３】また従来の光学的分析装置では、試薬層全
面の反射光量を積分して求めているので、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。例えば、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滴下（供給）した場合、
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。また、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。

【０００４】更に、呈色反応の速度は試薬層の種類によ
って異なるし、同じ試薬層でも妨害物質の存在や成分濃
度の多寡などが原因して反応速度が大きく遅促されるこ
とがある。また、酵素試薬のように、反応速度で濃度を
測定するものもある。これらに対応するには、１つの試
験片を時間をかけて測定するとか、同じ試薬層を何度も
測定する必要がある。しかし、反射率計を用いた光学的
分析装置では効率の面から考えてこのようなことは不可
能であり、現実には、試薬層へ試料を供給してから一定
時間経過後に、全ての試薬層の測定を行なっている。

【０００５】このような問題を解決するために、イメー
ジセンサを用いて試験片を撮像し、その画像信号を処理
して試験片や試薬層の位置の特定、及び各試薬層の呈色
の程度から試料中の特定成分の濃度を測定する、新規な
技術が最近相次いで開発されている。例えば、特開平７
−５１１０公報には、光源としてキセノンフラッシュラ
ンプを用い、試薬層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を処理
して試料中の各成分濃度を測定する技術が開示されてい
る。この技術によれば、試薬層が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でも演算処理時にこれらを補正する
ことにより、正しい成分分析が可能となる。また、特開
平７−１９０９４０公報には、複数の試験片をタイムト
ラッキングする技術が開示されている。これは、撮像部
域内に載置した試料供給後の試験片について載置以降の
経過時間を追跡監視（トラッキング）し、或る設定され
た読み取り時間の経過後、試薬層の画像を解析して試料
中の成分の分析を行なうものである。この技術を用いれ
ば、撮像部域内には複数の試験片が載置できるので、１
つの試験片を時間をかけて測定するとか、同じ試薬層を
何度も測定することも可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、いくらイメ
ージセンサを用いたとしても、複数の試薬層を持つ多項
目試験片の場合に点光源で照明したり、線光源を用いて
も複数の試験片の画像を撮像したりする場合、試験片上
の全試薬層への光源光の照射角度や撮像部への反射角
度、或いは光源光の照射エネルギーが不均一となり、反
射率の測定に誤差を生じる。また、試薬層での試薬の吸
収を受けない表面反射光に由来する正反射光による反射
率の測定誤差も無視できない。また、特に後者の場合、
試験片特に複数の試験片をタイムトラッキングするには
複雑なタイミング機構が必要になるし、それぞれの読み
取り時間の経過後に試薬層の画像を解析するためプロセ
ッサに過大な能力が要求され、ソフトも複雑になる。し
かも、撮像部域を広くしても撮像装置と光源との関係で
正反射が起こって正常な測定が出来ない部分がかなり大
きく、実際上測定に使用できる部分は限られるのが現状
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
解決すべくなされたものであって、２次元イメージセン
サを用いた試験片の分析において、２種類の反応時間に
おける各試薬層の撮像が、タイムトラッキングすること
なく容易正確且つ確実に行え、しかも、この撮像は１つ
の光源と１つの撮像装置を用いて照明特性が同一で正反
射光の影響を受けない箇所で行なう方法及び及び装置を
提供する。

【０００８】即ち、本発明の装置は、試薬層に試料を供
給した状態の試験片を載置して間欠駆動される反応ライ
ンの一部又は全体を測光部とし、該測光部の上方に該反
応ラインの一部又は全体を照明下に置く光源と該光源の
上方を覆う遮光カバーと該遮光カバーの上方に位置する
イメージセンサとを同一垂直線上に配置するとともに、
該イメージセンサにより反応ライン上の反応時間が異な
る段階にある特定の２枚の試験片が同時に撮像できるよ
うに、少なくとも１枚の試験片が撮像できる程度の透過
部を上記垂直線から反応ライン方向等距離の位置に２個
設けたものである。また本発明方法は、間欠駆動される
反応ライン上にある複数の試験片のうち、反応時間の異
なる特定位置（透過部位置）における２つの試験片を同
一の光源でそれぞれの照明特性が同一になるように照明
し、イメージセンサで２つの試験片の像を同時に撮像
し、イメージセンサからの信号を処理して２つの試験片
及び各々の試薬層を認識するとともに、各試薬層につい
ては反応時間によって何れか一方又は両方を選んで、試
薬層の呈色の度合いから試料中の成分濃度又は特性の程
度を演算により求めるものである。

【０００９】上記した本発明は、以下に述べる３つの考
えに立脚してなされたものである。まず第一に、反応速
度を見る酵素試薬による測定や妨害物質の存在その他の
理由による異常反応などは、同一試薬層を２つの異なる
反応時間経過後に測定すれば殆どが対処可能となること
である。第二に、試験片を間欠駆動される反応ライン上
に載置して測光部に移動させ、ある特定の位置に移動し
てきた時点で機械的に撮像するので、試料供給後の経過
時間を気にする必要がないことである。また第三に、こ
の撮像する２つの位置（透過部位置）は、照明特性が同
一で、しかも試薬層表面での光の正反射が生じない位置
を選んでいることである。尚、上記の撮像する２つの位
置は複数とすることも可能である。但し、光源とイメー
ジセンサ１２を結ぶ垂直線に対して対称となる位置で得
たデータは比較できるが、非対称な位置で得られるデー
タの組み合わせについては、同じ条件で比較することは
できない。

【００１０】以下、本発明を具体例に基づいて説明す
る。本発明の試験片分析装置は、イメージセンサ特にＲ
ＧＢ信号を出力するイメージセンサによって試験片上の
試薬層の呈色の度合を観測して、尿や血液等の液体試料
中の成分濃度や特性の程度を求めるものであって、試薬
層に試料を供給した状態の試験片を載置して間欠駆動さ
れる反応ラインの一部又は全体を測光部とし、該測光部
の上方に該反応ラインの一部又は全体を照明下に置く光
源と該光源の上方を覆う遮光カバーと該遮光カバーの上
方に位置するイメージセンサとを同一垂直線上に配置す
るとともに、該イメージセンサにより反応ライン上の反
応時間が異なる段階にある特定の２枚の試験片が同時に
撮像できるように、少なくとも１枚の試験片が撮像でき
る程度の透過部を上記垂直線から反応ライン方向等距離
の位置に２個設けたものである。尚、１つの透過部を通
して１枚以上の試験片や他の物体が撮像されても、特定
の試験片が撮像されるイメージセンサ上の位置は決めて
おけば、混乱は起こらない。

【００１１】本発明で用いる試験片は、例えばプラスチ
ック製の細長いスティック状支持体の上に複数の試薬層
を設けたものである。勿論他の形状のものも使用可能で
あるが、複数の測定項目に対処するにはこの形状のもの
が好ましい。尚、試薬層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。試薬層は通常は全体が呈
色するようになっているが、試薬を試薬層の一部に帯状
等に設けて、呈色状態が試薬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。また支持体上には、
標準反射片を設けたり、試験片の種類（測定項目や検査
対象疾患）の認識等のためのバーコード、文字や図形、
色、切り欠け等を設けるとよい。標準反射片は、試薬層
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。

【００１２】イメージセンサとしては、２次元のＲＧＢ
カラーイメージセンサ或いはＲＧＢフィルターと組み合
わせた２次元のモノクロイメージセンサを使用する。こ
れは、ＲＧＢ信号がマイクロプロセッサやバーソナルコ
ンピュータ等で処理し易いことや、補色フィルタのカラ
ーイメージセンサに対して分光特性が分析に適している
ことによる。また光源としては、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、ＬＥＤ等が使用が可能である。光源の形状は点光源
でもよいが、試験片が細長い形状の場合は光源も同様に
細長いもの、例えば直管蛍光灯が好ましく用いられる。
この場合、直管蛍光灯を試験片の長さ方向に配置する。
なかでも、直管蛍光灯として、ＲＧＢ３つの狭帯域発光
蛍光体が使用されたものを用いると、比較的広い帯域の
ＲＧＢカラーイメージセンサ或いはＲＧＢフィルターを
備えたモノクロイメージセンサと組み合わせて使用して
も、極めてシャープな測定波長特性が得られる。尚、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３波長の内、各試薬層の測定にはその呈色
特性に合わせて、１〜２波長が使用される。また、妨害
物質その他の理由による異常発色の測定には、３波長が
使用される。

【００１３】反応ラインは、例えば２条の無端ベルト上
に多数の試験片載置台を取り付けたもので、ベルトを間
欠的に駆動することにより、各試験片載置台が撮像部を
横切って間欠移動する。そして、この反応ラインの一部
又は全体を測光部とし、該測光部の上方に該反応ライン
の一部又は全体を照明下に置く光源と該光源の上方を覆
う遮光カバーと該遮光カバーの上方に位置するイメージ
センサとを同一垂直線上に配置する。この遮光カバーに
よって、光源からの光が直接イメージセンサに入射する
のを防ぐとともに、測光部で正反射された光がイメージ
センサに入射することも防止する。即ち、遮光カバーに
よって撮像域が正反射のない２つの部分に区画される。
更に、上記垂直線から反応ライン方向等距離の位置に、
１枚の試験片が撮像できる程度の透過部を２個設ける。
この透過部は、上記した遮光カバーに穿設した窓或いは
遮光カバーの両縁側と本体カバー間の隙間でもよいし、
或いは遮光カバーとは別体の遮光板に穿設した窓でもよ
い。この透過部を通して、イメージセンサにより反応ラ
イン上の反応時間が異なる段階にある特定の２枚の試験
片を同時に撮像することが可能となる。

【００１４】尚、試験片の試薬層に試料を供給してから
撮像するまでの２種類の経過時間は、反応ラインの送り
速度（移動と停止時の時間及び移動速さ）と、試験片載
置位置から撮像位置までの距離により決まる。例えば、
反応ラインが7.５秒毎に１ピッチ（２ｃｍ）ずつ移動す
るとし、試験片載置位置Ａから第一の撮像位置までの距
離が８ｃｍ、第二の撮像位置までの距離が１６ｃｍだと
すると、試料液供給後３０秒及び６０秒経過後の試薬層
の呈色状態がイメージセンサに読み取られる。この２つ
の経過時間は、試験片の種類によって望ましい経過時間
に全く機械的に設定できる。

【００１５】次に、標準反射板について説明する。光源
については前述したが、このうちタングステンランプや
キセノンフラッシュランプ等の試験片の長さより十分に
長さが短い光源の場合には、試験片の長さ方向の光量分
布変動の影響は少ない。しかし、細長い形状の試験片の
場合、試薬層の位置によって光源光の照射角と撮像装置
への反射角がそれぞれ異なってくる。そのため、試薬層
の表面状態が毛羽立っている等により生起される、試薬
の反応によらない反射光の量が試薬層毎に異なり、同一
の試薬であっても試験片上の位置により反射率が異なる
結果となり、分析結果を誤らせる場合がある。しかも、
光量分布自体も試験片上の試薬層の位置によって異な
る。例えば、長さ１００ｍｍの試薬層を上方１００ｍｍ
の位置から点光源で照射すると、試験片中央の撮像感度
に比べて試験片両端の撮像感度は１／２程度になり、撮
像装置が１／２の感度でしか使用できないことになる。

【００１６】一方、試験片の長さより十分に長い光源、
例えば直管蛍光灯を使用すると、試験片上の各試薬層に
照射される光源光は、光源の長さ方向の広い範囲の照射
を受け、その方向も各試薬層において同様の方向からの
照射となる。そのため、試薬の反応によらない表面反射
光量が、試験片上のどの位置の試薬層でも同様となり、
試験片上の位置による分析結果の誤差影響が小さくな
る。また、試験片全長における光量分布も、試験片中央
と試験片両端においてほぼ同一となり、撮像装置の感度
を有効に使うことができる。但し、光源部の構造や個々
の直管蛍光灯のバラツキなどにより、上記の光量分布に
もバラツキが生じることがある。この問題に対しては、
撮像部域の試験片の近傍に、光源の長さ方向に平行な標
準反射板を置き、光源の長さ方向の光量分布変動を反映
した画像を撮像画像の一部に与えることにより、光量変
動を較正するとよい。尚、試験片に設けた標準反射片
は、着色尿の検出や補正を行ったり、光源自体の経時変
化等による光量の補正を行なうもので、標準反射板とは
別物である。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図面に基づいて更
に詳細に説明する。図１は本発明装置の一例を示す要部
の正面断面図、図２は同じく側面断面図、図３は遮光カ
バーの一例を示す平面図である。この試験片分析装置１
は、反応ライン２と測定部３からなる。プロセッサその
他は省略してある。反応ライン２は、２本の無端ベルト
４上に多数の試験片載置台５が等間隔に固定されたもの
で、２つのスプロケット６、７により間欠的に、例えば
6.５秒間の停止と１秒間の移動の7.５秒間を単位として
試験片載置台５を搬送する。試験片載置台５は細長い棒
状のもので、表面には試験片８をはめ込む溝５ａが設け
てある。その長さは、試験片８よりも短くしてある。

【００１８】測定部３は、反応ラインの一部からなる測
光部９と、該測光部９の上方に配置した光源１０、該光
源１０の上方を覆う遮光カバー１１、及び該遮光カバー
１１の上方に位置するＲＧＢカラーイメージセンサ１２
から構成され、全体が本体カバー１３により囲繞されて
いる。イメージセンサ１２には、赤外線カットフィルタ
１４及びレンズ１５が装着されている。光源１０とイメ
ージセンサ１２は同一垂直線上に配置されている。遮光
カバー１１には、該垂直線から反応ライン方向等距離の
位置に、透過部として２個の窓１６が設けられている。
この遮光カバーによって、光源からの光が直接イメージ
センサに入射するのを防ぐとともに、測光部で正反射さ
れた光がイメージセンサ１２に入射することも防止す
る。そして、この窓１６から見える２つの部分が撮像域
１７、１８となる。各試験片載置台５は、この撮像域で
一時停止し、その状態がイメージセンサ１２で撮像され
る。尚、図は省略するが、遮光カバー１１とは別体にそ
の下方に遮光板を設け、この遮光板に透過部となる窓を
設けてもよい。この場合、遮光カバー１１は幅細のもの
にする。或いは、同じく遮光カバー１１を幅細のものに
し、その両縁側とカバー１３との隙間を透過部に利用し
てもよい。

【００１９】次に試験片の分析について説明する。ま
ず、反応ライン２が停止している状態で、反応ライン上
流側（図１右側）の載置箇所Ａに位置する試験片載置台
５上に試験片８を載置し、各試薬層８ａにノズル１９か
ら尿試料を供給する。反応ライン２は7.５秒に１ピッチ
（２ｃｍ）ずつ下流側に移動し、この試験片８は３０秒
後に撮像域１７に、６０秒後に撮像域１８に到達する。
そして、各撮像域で停止している間に、イメージセンサ
１２により撮像される。もっとも、３０秒後の画像と６
０秒後の画像が同一の画像として撮像されるわけではな
く、連続分析の場合には３０秒後の撮像域１８と６０秒
後の撮像域１７には、それぞれ他の試験片８が入ってお
り、これらが同一画像に撮像されている。ただ、撮像域
１７と撮像域１８とでは同一の光源でそれぞれの照明特
性が同一になるように照明されており、試薬層８ａに対
する光源光の照射角と撮像装置への反射角も同じで且つ
正反射も起きない。また、３０秒間に大きな光量変動が
起こることもない。従って、ある試験片８について、試
料供給から３０秒後と６０秒後の画像は、全く同一の条
件で撮像されたとして差し支えない。

【００２０】そして、この３０秒後と６０秒後の２つの
画像のデータ（信号）を別個に処理し、２つの試験片及
び各々の試薬層を認識するとともに、各試薬層について
は反応時間によって何れか一方又は両方を選んで、試薬
層の呈色の度合いから試料中の成分濃度又は特性を演算
により求める。例えば、複数の試薬層８ａの内反応時間
の短いものは３０秒後のデータ、反応時間の長いものは
６０秒後のデータを採用するとか、一方のデータで成分
濃度又は特性を求め他方のデータで異常反応をチェック
するとか、酵素試薬のように両者のデータから反応速度
を知って濃度を求めるなどのその利用価値は大きいもの
である。

【００２１】尚、撮像は光源１０からの光を試験片８で
反射し、この反射光が赤外線カットフィルタ１４、レン
ズ１５を通過して、イメージセンサ１２に入射する。レ
ンズ１５は、試験片８の像をイメージセンサ１２上に結
像させる位置に配置されている。撮像された画像は、図
外の画像処理装置で、試験片の存在を認識し、認識され
れば試験片の設置位置や長さ、試薬層の枚数や位置を認
識する。ついで、各試薬層について反射率の演算を行な
う。また、本例では尿試料をノズル１９から供給してい
るが、試験片８を尿試料に浸漬したものを反応ライン２
上に載置するようにしてもよい。この場合、試験片に付
着した余剰尿を除去する機構を設けるとよい。測定が終
わった試験片８は、反応ラインの末端側に置かれている
試験片廃棄装置（図示略）に回収される。

【００２２】本例では、光源１０として直管蛍光灯を用
いているが、ＲＧＢ３つの狭帯域発光蛍光体が使用され
たものを用いると、極めてシャープな測定波長特性が得
られる。即ち、イメージセンサ１２に使用されるのＲＧ
Ｂフィルターは、図４（ａ）に示すように帯域が比較的
広い。従って、目的波長以外の波長も含めて測定するこ
とになる。。一方、ＲＧＢ狭帯域発光蛍光体を使用した
蛍光灯〔松下電気産業（株）製、ＥＸ−Ｌ（Ｒａ８
８）〕の分光分布は、図４（ｂ）に示すように、この帯
域に鋭いピークはあるが他の分光成分も含んでいる。そ
こで、この両者を組み合わせて使用すると図４（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）に示すように、ＲＧＢの帯域に鋭いピー
クがある分光分布の測定光が得られる。このＲ、Ｇ、Ｂ
の３波長の内、各試薬層の測定にはその呈色特性に合わ
せて通常は２波長用いるが、妨害物質の影響排除には３
波長が使用される。

【００２３】次に、直管蛍光灯を光源１０に使用した場
合の長さ方向の光量分布のバラツキ補正について説明す
る。図５は、この補正をするための標準反射板２０を測
光部の中央に置き、その両側端２０ａ、２０ｂを撮像域
１７、１８に突出させた状態を示す。この標準反射板２
０は、例えば白色の細長いプラスチック板からなり、光
源１０の長さ方向に沿って設置されている。本例では、
光源１０は試験片８の試薬層８ａ部分の３倍の長さを持
つので、各試薬層８ａに照射される光源光は、約６０度
の範囲にわたる光源長から照射を受け、それらの方向
は、各試薬層８ａにおいて同様の方向からの照射とな
る。尚、図２中、Ｌは光源１０の長さ方向及び試験片８
の長さ方向の撮像範囲である。そして、標準反射板２０
の両則部も、長さＬにわたって撮像される。

【００２４】バラツキ補正の手順は、以下の如くであ
る。まず、左右の撮像域１７、１８内にある測定対象の
試験片８Ａ、８Ｂと、標準反射板の左右の側端２０ａ、
２０ｂを同時に撮像する。次に、標準反射板の両側端２
０ａ、２０ｂ部分を長さ方向に平均した長さＬの明度グ
ラフを求め、５ｍｍ単位で移動平均する。その結果を、
図６（ａ）に示す。ここに、直線Ｂｐ−は光量変動が
無い場合、曲線Ｂｐ−と曲線Ｂｐ−はは光量変動が
ある場合を示す。次に、Ｂｐの平均明度が1.０になるよ
うに明度スケールを変換して、図６（ｂ）に示すような
補正率グラフＫを得る。この補正率グラフＫの補正率
で、標準反射板の両側端２０ａ、２０ｂ部分に対応する
画像の各画素の明度を割って、明度補正する。この明度
補正された試験片画像を基に、成分濃度を演算する。

【００２５】図７は、スポット状滴下サンプル試薬層の
反射率の求め方を示すものである。本例の尿用試験片で
は、グルコース用試薬層の吸水性が悪いため尿試料の供
給を少なめに行なう。そのため、この試薬層ではスポッ
ト状の呈色となり、試薬層全体の画像データを使用する
と誤差が生じる。そこで、このような場合にスポット状
の呈色部分のみ画像データを使用して濃度測定を行なう
必要がある。まず、イメージセンサ１２で試験片８全体
の像を撮像する。次に、試験片８中の各試薬層８ａの位
置と個数を求める。試験片８の中では、スポット状に試
料が供給されたグルコース試薬層の場所が決まっている
ので、該当する試薬層画像に着目して、以下の処理を進
める。試薬層８ａの大きさは図７（ａ）に示すように、
Ｘ軸方向５ｍｍ、Ｙ軸方向５ｍｍであるが、試薬層８ａ
外の像の影響を避けるために、試薬層８ａ中央のＸ軸方
向４ｍｍ、Ｙ軸方向４ｍｍの範囲を対象範囲とする。一
方、イメージセンサ１２の分解能は0.２ｍｍなので、４
ｍｍ×４ｍｍの画素数は、２０画素×２０画素＝４００
画素である（Ｘ軸方向画素Ｎｘ×Ｙ軸方向画素Ｎｙ＝総
画素Ｓ）。以下では、長さや面積の単位は、画素として
取り扱う。

【００２６】この総画素Ｓについて明度ヒストグラム
（図７（ｂ））を求め、移動平均によりノイズを除去す
る。そして、ヒストグラムの最大頻度の明度を、非滴下
部分明度Ｂｂとする。このＢｂを中心とするピーク波形
を決定し、その面積を非滴下部分面積Ｓｂとする。決定
方法は、例えばＢｂから低明度方向に頻度を検索し、頻
度極小値の明度Ｂｏをピーク波形の境界線とする（図７
（ｃ））。このＳｂより低明度側の総面積（頻度の総
和）を、滴下部分面積Ｓｓとする。次に、試薬層画像を
Ｙ軸方向に平均して非滴下部分明度Ｂｂを明度０とし
て、符号を反転したＸ軸平均明度Ｂｘと、同じく試薬層
画像をＸ軸方向に平均して非滴下部分明度Ｂｂを明度０
として、符号を反転したＹ軸平均明度Ｂｙを求める（図
７（ｄ）、図７（ｅ））。得られたＢｘ及びＢｙの重心
Ｐｘ及びＰｙを求め、滴下部分中心座標とする。この試
薬層画像の座標Ｐｘ及びＰｙを中心とした、面積Ｓｓ×
0.９の円の範囲において平均明度を求め（図７
（ｆ））、これを当該試薬層８ａの反射率として分析す
る。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の試験片分
析装置は、試験片の試薬層の呈色の度合いを２次元のカ
ラーイメージセンサで観測して液体試料中の成分濃度又
は特性の程度を測定すものであって、試験片を載置して
間欠駆動される反応ライン上にある２枚の反応時間が異
なる試験片を、同一の照明条件で同時に撮像するもので
ある。従って、撮像域に載置以降の経過時間をトラッキングしなく
てもよいので複雑なタイミング機構や過大能力のプロセ
ッサ更には複雑なソフトを必要とせず、簡単な機構で反
応時間が異なる複数の試薬層への対応や異常反応のチエ
ックを容易確実に行なうことができる。しかも、撮像部域を撮像装置と光源との関係で正反
射が起こらない部分に設定しているので、正確な反射率
測定が可能になる。また、複数の試薬層を備えた多項目試験片の分析に
は、長さの長い光源例えば直管蛍光灯を試験片の長さ方
向に配置して用いるので、試験片の長さ方向の光量分布
変動の影響は少ない。また、試薬層の位置による光源光
の照射角と撮像装置への反射角の違いや、これに起因す
るイレギュラーな反射光量の違いも大幅に解消する。光
源部の構造や個々の直管蛍光灯のバラツキなどにより、
試験片の長さ方向の光量分布変動がある場合は、撮像部
域の試験片の近傍に、光源の長さ方向に平行な標準反射
板を置き、光源の長さ方向の光量分布変動を反映した画
像を撮像画像の一部に与えることにより、光量変動を較
正することができる。ＲＧＢ狭帯域発光蛍光体を使用した直管蛍光灯と、
ＲＧＢフィルターを持ったイメージセンサを組み合わせ
て使用することにより、極めてシャープな測定波長特性
を持つＲ、Ｇ、Ｂの３測定波長の光を容易簡単にえるこ
とができる。

【００２８】また、本発明の試験片を用いる分析方法
は、間欠駆動される反応ライン上にある複数の試験片の
うち、反応時間の異なる特定位置における２つの試験片
を同一の光源でそれぞれの照明特性が同一になるように
照明し、イメージセンサで２つの試験片の像を同時に撮
像し、イメージセンサからの信号を処理して２つの試験
片及び各々の試薬層を認識するとともに、試薬層の呈色
の度合いから試料中の成分濃度又は特性の程度を演算に
より求めるものである。従って、２つの異なる反応時間における全く同一と言ってよ
い条件で測定された分析値が、各試薬層について容易確
実に得られる。これにより、試薬層の反応時間に合わせ
て何れか一方の値を用いるとか、酵素試薬のように両者
のデータから反応速度を知って濃度を求めるとか、２つ
の反応時間における呈色の度合いから試料の異常反応を
チエックすることができるなど、その利用価値は大きい
ものである。また、線光源と標準反射板の組み合わせ、更にはＲ
ＧＢ狭帯域発光蛍光体を使用した直管蛍光灯とＲＧＢイ
メージセンサの組み合わせで測定することにより、より
正確な試験片の分析を可能とするなど、試験片分析にお
いて極めて優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一例を示す要部の正面断面図であ
る。

【図２】本発明装置の一例を示す要部の側面断面図であ
る。

【図３】遮光カバーの一例を示す平面図である

【図４】（ａ）はＲＧＢフィルターの分光感度特性の一
例を示すグラフ、（ｂ）はＲＧＢ３つの狭帯域発光蛍光
体を使用した直管蛍光灯の分光分布を示すグラフ、
（ｃ）は両者を組み合わせた場合に得られるＲ帯域の測
定用光源の分光分布を示すグラフ、（ｄ）は両者を組み
合わせた場合に得られるＧ帯域の測定用光源の分光分布
を示すグラフ、（ｅ）は両者を組み合わせた場合に得ら
れるＢ帯域の測定用光源の分光分布を示すグラフであ
る。

【図５】本発明装置の他の例を示す要部拡大正面断面図
である。

【図６】標準反射板による直管蛍光灯の長さ方向の光量
分布変動の補正に関するもので、（ａ）は長さ方向の明
度グラフ、（ｂ）は補正率を示すグラフである。

【図７】スポット状滴下サンプル試薬層の反射率の求め
方を示すもので、（ａ）は試料をスポット状に滴下した
試薬層の平面図、（ｂ）は総画素Ｓについて明度ヒスト
グラム、（ｃ）は同じく総画素Ｓについて明度ヒストグ
ラムで、非滴下部分明度Ｂｂの求め方を示す。（ｄ）は
Ｘ軸平均明度Ｂｘを示すグラフ、（ｅ）はＹ軸平均明度
Ｂｙを示すグラフ、（ｆ）は面積Ｓｓ×0.９の円の範囲
における平均明度の求め型を示す試薬層の平面図であ
る。

【符号の説明】

１試験片分析装置２反応ライン３測定部４無端ベルト５試験片載置台８試験片８ａ試薬層９測光部１０光源１１遮光カバー１２イメージセンサ１３本体カバー１６窓１７撮像域１８撮像域Ａ試験片載置箇所２０標準反射板２０ａ標準反射板の右側端２０ｂ標準反射板の左側端

フロントページの続き (72)発明者平井利志栃木県下都賀郡野木町野木143 栄研化学株式会社野木事業所内 (72)発明者古谷義和大阪市阿倍野区阪南町７丁目２番10号テラメックス株式会社内 (72)発明者斉藤一義大阪市阿倍野区阪南町７丁目２番10号テラメックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料中の成分濃度や特性の程度を試験片
上の試薬層の呈色の度合によって測定する試験片分析装
置であって、試験片を撮像したイメージセンサからのＲ
ＧＢ信号を処理して試験片及び各試薬層を認識し、試薬
層の呈色の度合いから試料中の成分濃度又は特性の程度
を演算により求めるプロセッサを含んで構成されてお
り、試薬層に試料を供給した状態の試験片を載置して間
欠駆動される反応ラインの一部又は全体を測光部とし、
該測光部の上方に該反応ラインの一部又は全体を照明下
に置く光源と該光源の上方を覆う遮光カバーと該遮光カ
バーの上方に位置するイメージセンサとを同一垂直線上
に配置するとともに、該イメージセンサにより反応ライ
ン上の反応時間が異なる段階にある特定の２枚の試験片
が同時に撮像できるように、少なくとも１枚の試験片が
撮像できる程度の透過部を上記垂直線から反応ライン方
向等距離の位置に２個設けたことを特徴とする試験片分
析装置。
【請求項２】透過部は、遮光カバーの両縁側と本体カ
バー間の隙間である請求項１記載の試験片分析装置。
【請求項３】透過部は、遮光カバー或いは別体の遮光
板に穿設した窓である請求項１記載の試験片分析装置。
【請求項４】光源として、試験片の長さ方向に配置し
た直管蛍光灯を用い、且つ測光部に光源の長さ方向に平
行な標準反射板を組み込んだものである、請求項１記載
の試験片分析装置。
【請求項５】直管蛍光灯として、ＲＧＢ３つの狭帯域
発光蛍光体が使用されたものを用い、撮像装置としてＲ
ＧＢカラーイメージセンサ或いはＲＧＢフィルターを備
えたモノクロイメージセンサを使用するものである、請
求項４記載の試験片分析装置。
【請求項６】試料中の成分濃度や特性の程度を、試験
片上の試薬層の呈色の度合をイメージセンサで撮像して
測定する分析方法において、試薬層に試料を供給した状
態の試験片を載置して間欠駆動される反応ライン上にあ
る複数の試験片のうち、反応時間の異なる特定位置にお
ける２つの試験片を同一の光源でそれぞれの照明特性が
同一になるように照明するとともに、光源の真直上方に
遮光カバーを介して配置されたイメージセンサで２つの
試験片の像を同時に撮像し、イメージセンサからの信号
を処理して２つの試験片及び各々の試薬層を認識すると
ともに、各試薬層については反応時間によって何れか一
方又は両方を選んで、試薬層の呈色の度合いから試料中
の成分濃度又は特性を演算により求めることを特徴とす
る、試験片を用いる分析方法。
【請求項７】１つの試験片の各試薬層について２つの
反応時間における呈色の度合いから試料の異常反応をチ
エックをするものである請求項６記載の試験片を用いる
分析方法。
【請求項８】以下の（ａ）〜（ｄ）の工程を含む請求
項６記載の試験片を用いる分析方法。（ａ）試薬層に試料をスポット状に供給する工程（ｂ）試薬層画像の明度ヒストグラムのピークから非
供給部分の明度Ｂｂを求め、非供給部分面積Ｓｂである
ピーク部分データを除いた残りのヒストグラムを供給部
分面積Ｓｓとして求める工程（ｃ）試薬層画像をＹ軸方向に平均して非供給部分明
度Ｂｂを明度０として、符号を反転したＸ軸平均明度Ｂ
ｘと、同じく試薬層画像をＸ軸方向に平均して非供給部
分明度Ｂｂを明度０として、符号を反転したＹ軸平均明
度Ｂｙを求め、重心Ｐｘ及びＰｙを求める工程（ｄ）試薬層画像の座標Ｐｘ及びＰｙを中心とした面
積Ｓｓ以下の範囲を使用して、平均明度を求め、これを
当該試薬層の反射率として分析する工程
【請求項９】光源として試験片の長さ方向に配置した
直管蛍光灯を用い、イメージセンサにより得られる画像
から光源の長さ方向の光量分布変動を検出し、撮像画像
を補正することにより、成分濃度演算に混入する演算誤
差を補正するために、試験片近傍に光源の長さ方向に平
行な標準反射板を置き、光源の長さ方向の光量分布変動
を反映した画像を撮像装置の一部に与えるものである請
求項６記載の試験片を用いる分析方法。
【請求項１０】直管蛍光灯として、ＲＧＢ３つの狭帯
域発光蛍光体が使用されたものを用い、撮像装置として
カラーイメージセンサ或いはＲＧＢフィルターを備えた
モノクロイメージセンサを使用するものである、請求項
９記載の試験片を用いる分析方法。