JPS5868644A

JPS5868644A - 基準面の反射能を反射測光により測定する装置

Info

Publication number: JPS5868644A
Application number: JP57161070A
Authority: JP
Inventors: ルドルフ・フオン・ロ−ゼンブラツト; クラウス・ネニンガ−; ルドルフ・シユスラ−
Original assignee: Boehringer Mannheim GmbH
Current assignee: Roche Diagnostics GmbH
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1983-04-23
Also published as: JPS6323495B2; US4523853A; DE3138878A1; EP0075766B1; EP0075766A1; DE3279511D1; ATE41234T1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、評価のために利用される物体面、殊に医学用
試験片の試験面の特定部分を形成する基準面の反射能を
反射測光により測定するだめの、基準面を照明するだめ
の有利に散乱光を有する光源および基準面から反射した
光を受取るだめの受光器を有する装置に関する。

臨“床化学においては、試験片を用いる医学的に重要な
体液成分（血液、尿）の測定が次第に重要視されている
。この場合、調べられる体液の内容物は試験面に特徴あ
る呈色反応を生じ、該反応を視覚により評価して定量的
所見を得ることができる。さらに最近では、試験片およ
び相応する評価装置を用いる医学的に重要なパラメータ
の定量的測定が次第に重要視されている。

この場合、満足な測定精度を得るために、評価装置に極
めて高い要求が課せられる。本発明は、該装置の精度を
高めるだめの手段に向けられている。

試験片の反射測光においては、拡散反射部分と正反射部
分（鏡面反射）とから構成される全検出反射が測定される。双方の部分を一緒に杷〜するために
、試験面を意図的に照明し、拡散反射を測定するか、ま
たは拡散照明を設け、この場合反射した光を意図的に測
定する。本発明は。

殊に第２のケースに関し、この場合有利に試験片の試験
面の拡散照明のためにウルプリヒト球が使用される。

このように組立られた反射測光器においては、受光器に
より受光された光線は実際に専ら、測定に関連する物体
面（ここでは基準面と呼称する）の部分から発し、装置
内で測定のために侵入である。この外見上簡単に満足される要求は、試験片の
反射測光による評価の場合のように極めて高い精度が重
要であり、さらにこのような装置において注意すべき周
辺条件を考慮する場合、重要な問題を惹起する。即ち、
該装置はてきるたけ小さくかつ扱いやすくかつ多くの場
合、にエネルギ源としてバッテリーで間Ｌ（合うべきで
ある。このため一般に、僅かな光の強さしか利用されず
、基準面から反射された光ができるだけ妨げられずに受
光器に入り、それぞれの妨害光線はできるだけ完全に遮
光されることが重要である。さらに、該装置は素人によ
る評価（殊に血中糖濃度の自己調節の場合の糖尿病患者
）のためにも大きい個数で製造されるので、測光による
測定装置を適正な価格で生産しかつできるだけ簡単に設
置でき、その際これによって得られる測定精度が損なわ
れることのないことか重要である。殊に、非常に狭い許
容範囲および設置の際の費用のかかる調整下８はさけら
れるべきである。

従って、本発明の課し、は、できるだけ簡単な手段で測
定精度の改良を得、殊に基準面から発しない有害な周辺
光線の影響を抑圧することであり、この場合基準面から
光線はできるだけ妨げられずに受光器に入るべきである
。この場合、すべての操作条件下で高い機能確実ｔｉｔ
が保７＋１されているべきである。

この課題は本発明によれば最初に述べた種類の装置にお
いて、基準面と受光器との間の光路中に、大体において
截頭円錐項部の形に構成された遮光面を有する絞りを、
遮光［ａｉが光路の対称軸をその長さの一部にわたって
ほぼ対称に取囲むように配置Ｈされており、この場合遮
光面は対称軸に面した吸収性表面を有しかつその−Ｌ縁
が下縁よりも小さい横断面を囲むような方法で受光器に
向って先細になることによって解決される。

絞りの遮光面が光路の特定区間にわたって延びて−て、
この場合その横断面が基準面から受光器に向って大体に
おいて不断に増加することによって、有害な周辺光線の
実際に完全な遮蔽が達成され、基準面から受光器にあた
る光の強さが著しく小さくなることもない（ただ基準面
の周辺部から発する光線は下記に説明する評価曲線に従
い有利に弱められる）。

本発明による絞り装置のすぐれた作用は、全吸収性基準
面を測定する場合別の修１Ｆ手段なしに実際正確に拡散
反射能事が測定さＪｌ、ることで立ＳＥＨされる。実際
の実験で、散乱光によって惹起される残反射は本発明に
よる絞りを用いるかかる実験においては０．０５％以下
でちす、公知の絞り装置を用いるとたんＫ　Ｏ，５％　
の残反射しか得られないことが判明した。従って、当該
専門分野において公知の零位点問題は、驚異的に僅かな
構造費で解決される。

本発明による絞り構造は種々の方法で変えることができ
る。光路の対称軸に対して垂直な面内での円錐場面の横
断面は有利に円錐形であるが、非円錐形の基準面を測定
する場合には、他の形、たとえば楕円形まだは卵形を有
していてもよい、光路に面した、遮光面の内部表面は゛
吸収性、有利に黒色に構成されている。該内部表面は有
利に、約１０μの明らかな粗面性を有する。

絞りを包含する全構成部分が適当・な構造の黒色プラス
チックからなる場合、実際にとくに有利である。この場
合、遮光面が段付されていて、その境界線が、光路の対
称＋Ｉａｔ＋に対（〜て・Ｆ行な縦断面内で不連続の段
状軽過を有することも可能である。本発明による利点を
得るだめの前提条件は、たんに、遮光面によって取囲ま
れる絞り開口がその全体で受光器から基準面に向って拡
張し、その際下記尾詳述する方法で絞り開口中へ入射し
、従って遮光面にあたる周辺光線は、場合により吸収さ
れない成分が繰返し遮光面にあたり、これによって吸収
されるような角度で反射するように構成されていること
である。

遮光面はとくに有利に、そのに縁、その下縁、およびそ
の反射能を測定すべき基準面の境界線が近似的に、対称
軸を遮光ｍｉによって四重れる絞り開口内の一点で、従
って遮光面の」二線および下縁によって限られる而の間
で交差し、対称軸を対称に取囲む直線群上にあるように
形成さルている。この方法で、基準面のとくに有利な評
価が達成されるが、その理由は一般にあまり均一でない
試験面の周辺部は遮光され、主として基準面の中上・部
からの光線が評価に関与するからである。

有利に、基準面をマスク状に取り囲む第２の絞りが設け
られている。該絞りは大体において・ｒ−坦であるかま
たは受光器に対して凹面に彎曲せる吸収性遮光面を有す
る。この付加的手段によって、截頭円錐場面形遮光＋Ｍ
ｉに浅い角度であたるとくに重大な周辺光線は付加的に
弱められる。第２の絞りの開口は、実際上の理由から正
確には所望の基準面の周辺部を囲まないで、第２の絞り
の開口の全界線の半径は基準面の周辺部のそのつどの半
径よりも１０％大きい。これによって、構成部分の許容
誤差が完全にさけられない場合第２の絞りの遮光面の一
部が基準面に入り、これによって測定結果が不正になる
ことがさけられる。

基準面がウルプリヒト球を介して拡散照明される前述し
たとくに有利な適用例に対しては、既知の基準値を測定
するだめの第２の受光器が既知反射能を有する基準面に
設けられている。

一部が基準面として役☆：っ。この場合、本発明のすぐ
れた実施例によれば、双方の受光器は完全に等しく構成
されかつ配置された絞り装置を有する。従って、光源に
関しおよび／−！たは前記球内で受光器、所属する絞り
および基準面の対称配置が保証され、これによって高い
測定精度が得られる。たとえば温度の変動、老化現象の
ような外部の影響が双方の受光器に関１．同じ方法で生
じ、殊に絞りの同じ配置および構成によって双方の受光
器に対し一致する受光条件がつくられる。これによって
測定装置の長時間挙動が非常に有利なものになることｒ
↓明らかである。

ウルゾリヒト球の内部球面の一部を基準面として使用す
ることによって、基準面として特別な別個の標準は心安
でなく、内部球面自体の一部が基準面である。この場合
、本発明による測定装置は、その他の球表面が時間の経
過中に、変化の起きる場合、基準面として使用される部
分と同じ方法で変化するので、°とくに良好な長時間挙
動を有する。それに従って、基準面を照明する強さが、
基準面の反射能と同じ方法で変化し、評価のために利用
される面形成の際に双方の効果が消去される。

有利な実施例においては、絞りおよび受光器が、星形に
配置されたアームにより有利に２つの半割部からなる疎
生に配置されている１つの収容装置中に配置されている
。この有利な方法で、−面で上述した絞りおよび受光器
の対称配置が得られ、他面では測定装置ｐ簡単かつ低置
な製造が保証される。さらに、特別な費用なしに、基準
面が拡散光により照射されるのが保証され−る。

有利に、光源は２つの収容装置の２つのアームの間に、
アームによる基準面の直接照射がｌ５１１止されるよう
に配置されている。換言すれば、上述したアームは同時
に、光源から直接に放射される光を遮光するのに役立ち
、その際付加的構成部分、殊に絞り等はさけられる。

有利な実施例Ｖこおいては、収容装置のアームはそれぞ
れ半割部の切欠溝中に支承されている。

簡単な方法で、定義されかつ　操作条件に妥当になる受
光器と絞りの固定が得られる。収容装置ないしはそのア
ームは簡単に前述した切欠溝に差込むことができるので
、製造および取付けに何の困難もない。

有利な実施例においては、測定装置はほぼ等しく構成さ
れた２つの半割部を有し、その間に有利に、とくにＬ　
Ｅ　＋）として構成さ７′した光源が支承されている２
つの中間リングを有する。”このだめに、電流供給装置
ないしは光源の脚がたんに中間リングの間に挾止さｆＬ
ｌ　この場合一方の中間リングはロックするだめ波形溝
を肴し、この中へ他方の中間リングの相応する突出部が
係合する。このように構成さ１ｔた球の設置および組立
ては、小数の把手を用いて実施でき、光源は半割部間の
対称面内の定義された位置に配置されている。

他の利点および本発明の重要な特徴は下記に図面につき
説明した実施例から明らかである。

第１図による原理図から、基準面４から反射核部分中で
公知方法で内容物、体液（たとえば尿、血液）および試
験部分に存在する試薬の間場合ことで詳述しない電子的
評価装置が設けられている。

受光器２と基準面４との間には絞り８が存在する。絞り
８の構造に特徴的なのは、それが特定個所で光路を制限
しないで％遮光面１０により取囲まれる絞り開口９が第
１図に符号１６で示されている長さにわたり光路に沿っ
て延びているこＬａ’ｆある。第１図の横′断面図にお
いて、遮光面の切断線は対称軸３０の両側に２つの直線
を形成し、該対称軸は同時に光路および絞り装置の対称
軸である。立体的に見て、遮光面１０は有利であるが、
必要ではない円形横断面を有する截頭円錐境面を形成す
る。截頭円錐は長さ１６にわたって対称軸を対称に取囲
む。遮光面は基準面４に面した側に下縁２６を有し、受
光器２に面した側に玉縁２８を有する。

遮光面１０の内部表面１１は吸収性であって、有利に純
黒色に構成されている。第１図から。

絞り開口９に進入する周辺光線は本発明による絞り装置
に基づき受光器２に到達しマないことが容易に認められ
る。周辺光線１２および１４が記入されている。遮光面
１ｏの内部表面１１が吸収性に構成されているにも拘ら
ず、実地では、それぞれの周辺光線の一部が表面から反
射するのがさけられない。そこで、本発明による絞り装
置の機能にとって重要なのは、遮光面１゜が、これらの
周辺°光線の反射成分をそれが繰返し対称軸３０に而し
た遮光面１０の表面１１にあたってもとの方向に投射す
るように形成されていることである。これによって、こ
のような周辺光線は減衰し、実際に完全に消去される。

第１図に示された実施例では、基準面４０直接上方に、
第２の絞り１８が存在し、その遮光面■９は受光器に向
って凹面に彎曲している。

この絞りは同様に純黒色に構成された表面２１を有する
。絞り１８は縁２０により囲まれた絞り開口を有し、こ
の場合縁２０と基準面４の境界線２３との間には、基準
面４の半径の約１０％に達する距離がある。

図示の実施例では、遮光面１０の上縁２８および下縁２
６ならびに基準面４の境界線２３Ｖｉ１群の直線上に存
在し、その際紙面中に存在する直線は符号２２および２
４で示されている。

直線はすべて、遮光面１０によって囲まれた絞り開］１
９内で対称軸３０の一点２５で交差する。

絞り８の長さ１６は、有利に少なくとも下縁２６の最大
直径と同程度の大きさである。

絞り８および１８の本発明νこよる配置および所属に基
づき、基準面４から反射される光線のとくに有利な評価
が得られる。基準面の評価曲線は第１図の下方部分に曲
線３２として示されており、この場合受光器２に入る光
線の強さ１は基準面の周辺部で中・を部に向って徐々に
弱くなることは明らかである。こり、は、試験片の試験
面がしばしば、利用の際に少ない評価を受ける均一性の
僅かな周辺部を有する限り有利である。中上・部では、
評価曲線は水・Ｆである、つまり基準面４から発する光
線は実際に妨げられずに受光器２を通過するので、光線
の全強さが利用される。

第２図は、２つの半割法３４．３６を有するウルプリヒ
ト球の断面図を示す。該半割法３４と３６との間には、
２つの中間リング３８，４０が配置されており、この場
合このように形成された球はフランジ４２により結合さ
れる。この球は公知方法で２つの受光器４４　、／１６
を有し、これらは収容装置４８．５０内に配置されてい
る。

これらの収容装置４８および５ｏは同一に構成されてお
す、楠単のため下記に下部収容装置４８のみを詳述する
。収容装置４８はアーム５２により下部半割法３４の切
欠溝５４内に配置されている。収容装置４８内には、対
称軸３ｏに対して同軸に球状遮光面１０を有する絞り８
が存在する。

第２図に示された実施例においては、受光器４４　、．
１６を収容するためにポット状拡張部５６が設けられて
いる。これは有利に、純黒色のシラスチックからつくら
れた絞り８に構成されかつ受光器エレメント４４ないし
は４６のロックおよび固定装置として使用しつるように
形成されている。受光器４４および、１６は光路中で遮
光面１０の上縁２８の後に、その感光而が絞りを西って
進入する光線よりも大きいように配置されている、つま
り受光器４４ないしは４６の感光而は、絞り８を通過す
る光線がロスしないような大きさおよび配置でなければ
ならない。

Ｌ　Ｉｉ’、　Ｉ）として構成された光源５８は、下部
ないしは−Ｌ部収容装置４８ないしは５０のアーム５２
と６０の間に配置されている。アーム５２゜６０によっ
て簡単な方法で光源５８の遮蔽が行なわれ、従って直接
光線は基準面＝１　、６２に達しえず、従って基準面は
専ら拡散光によつ・て照射され為。光源５８はその電力
供給装置ないしはれており、この場合波形溝６６および
突出部６８により光源５８の簡単であるにも拘らず確実
なロックが達成される。このように構成された球は小数
の構成部分からとくに簡単な方法で製造しかつ取付ける
ことができ、この場合同時に照明工学的要件に関して最
適の条件がっくらえしている。

第３図は第２図による切断線Ｉｎ　−ＩＩによる断面図
を示し、球の中心部における下部収容装置４８の配置が
容易に認めらｈる。収容装置４８は３つの星形に配置さ
れたアーム２により半割法３４内に配置されている。第
２図の切断面は線■−Ｈによって表わされている。光源
５８は正確にアーム５２の上部に配置されており、かつ
この方法で下部基準面の直接照射が阻止されることは明
らかである。光源５８はその脚６４で上述した方法で、
ここに示されてない中間リングの間に固定されている。

受光器４４から、電力供給装置７０がアーム５２上ない
しは内を外方へ案内される。点線でもう１つの光源５８
が示されている。この光源が最初の光源と同じ波長を有
する光を放射する限り、光の強さを高めるのは簡単な方
法で、このためにとくに大きい光源を必要とすることな
しに達成することができる。有利に、光源５８（この場
合２より多い光源であってもよい）は、異なる波長の光
を放射する。従って、一方または他方の光源を接続する
かないしは切換えることによって、同一の測定装置を用
いて極めて種々の測定片を検出し、評価することができ
る。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は受光
器および所属する球形絞りを有する測定装置の原理を示
す略図、第２図は２つの受光器および所属する絞りを有
するウルプリヒト球の断面図、第３図は第２図の切断線
■−■による断面図である。２・・・受光器、４・・・基準面、６・・・試験面、８
・・・絞り、９・・・絞り開口、１０・・・遮光面、１
１・・・遮光面の内部表面、１８・・・絞り、１９・・
・遮光ｆ笛。２１・・・純黒色表面、２２．２４・・・基準面、２３
・・・境界線、２６・・・遮光面の下縁、２８・・・遮
光面の上縁、３０・・・対称軸、３４，３６・・・半割
球、３８゜４０・・・中間リング、４２・・・締付クラ
ンプ、＝１４゜４６・・・受光器、４８．５０・・・収
容装置、５２．６０・・・アーム、５８・・、・光源、
６２・・・基準面、６４・・・脚

Claims

【特許請求の範囲】１　評価のために利用される物体面、殊に医学用試験片
の試験面（６）の特定部分を形成する基準面（４）の反
射能を、反射測光により測定するだめの、基準面（４）
を照明するだめの有利に拡散光を有する光源（５８）お
よび基準面（・１）から反射した尤を受取るだめの受光
器（２）を有する装置において、基準面（４）と受光器
（２）との間の光路中に、測定する装置に對陣曵※箋埠
箇（■人鴬光器美乳込々朗々丸路１６犬体において截頭
円錐墳面の形に構４成された遮光面（１０）を有する絞
りを、遮光面（１０）が光路の対称軸（３０）をその長
さの一部（１６）にわたってほぼ対称に取囲むように配
置されており、遮光面（１０）は対称軸（３０）に面し
た吸収性表面（ＩＩ）を有し、かつその−上縁（２８）
がそのＦＩ’＆（２６）よりも小さい横断面を囲むよう
な方法で受ｙｔ器（２）に向って先細になることを特徴
とする基準面の反射能を反射測光により測定する装置。２　遮光面を、その上縁（２８）、その下縁（２６）お
よび基準面（４）の境界線（２３）が近似的に、遮光面
（１０）によって包含さｈる絞り開口（９）内で対称軸
と交差しかつ対称軸（：３０　）を対称に取囲む一部の
直線（２２，２，１１上にあるように形成されている、
特許請求の範囲第１項記載の装置。；３　第２の絞り（１８）が大体において平坦であるか
または受光器（２）にχ４して凹面に湾曲せる遮光面（
１９）を備えており、遮光面が基準面（４）を取囲み光
路の対称’１０＋１　（３０）に対して対称の開口を有
しかつ基準面（４）に密接して配置されている、特許請
求の範囲第１項または第２項記載の装置。４　絞り（８，１８）が少なくとも光路内に存在する表
面（１１，２１）上に黒色に構成されている、特１１′
「請求の範囲第１項〜第：３項記−あの装置４゜５　基
準面（４）がウルプリヒト球（３１，：３６）により拡
散照明され、既知反射能の基準面に基準値を測定するだ
めの第２の受光器（４６）が存在し、基準値を定めるだ
めの既知反射能の基準面としてウルプリヒト球（３＝４
　、３６　＞の内部表面の一部が使用さり、かつ双方の
受光器（４，１，４６）が同じ構成の絞り（８）を有す
る、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項記載
の装置。６　絞り（８）および受光器（４４，＝１６　）がそノ
Ｌそれ１つの収容装置（４８，５０）内に配置さり。該装置は収容装置（４８，５０）から星形に延びるアー
ム（５２，６０）により、有利に２つの゛ト割球（３４
，３６）からなる球内に配置６されている、特許請求の
範囲第５項記載の装置。７　光源（５８）’が双方の収容装置薗８　、５０　）
の２つのアーム（５２，’６０）の間に、アーム（５２
゜６０）により基準面（４，６２）の直接照射が阻止さ
れるように配置されている、特許請求の範８　収容装置
（４８，５０）の−ｆ−４（４２，６０）がそれぞれ半
割球（３４，３６）の縁にある切欠溝（５４）中に配置
されている、特許請求の範囲第６項または第７項記載の
装置。９　半割球（３４，３６）の間に２つの中間り／グ（３
８，４０）が配置されており、有利に１、Ｉ”、　Ｉ）
として構成された光源（５８）が電力供給装置（６４）
により中間リング（３８，４０）の間に挟止されていて
、この場合光源（５８）のロックのために一方の中間リ
ング（４０）が他方の中の間リング（３８）の突出部（６ｓ）＄係合する〆波形溝
（６６）を有する、特許請求の範囲第６項〜第８項のい
ずれか１項記載の装置。１０　　截頭円錐場面形の遮光面（１ｏ）を有する絞り
（８）および受光器（２、４＝１　、４６　）の収容装
置が１つの構成部分内に配置されており、この場合収容
装置は遮光面（１０）の−１＝縁（２８）に続く、受光
器（２，４４，４６）の成形に適合する拡張部（５６）
を囲む、特許請求の範囲第１項〜第９項のいずＪｌか１
項記載の装置。