JPS6323495B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物体面、殊に医学用試験片の試験面
の、評価のために利用される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ため
の、基準面を照明するための光源および基準面か
ら反射した光を受光するための光検出器を有する
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
めるた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反射
が測定される。双方の部分を一緒に検出するため
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、
光検出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使用
された光線があたる他の反射物体ないしは他の妨
害光源からは発しないことが極めて重要である。
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、該装置はできるだけ小さくかつ
扱いやすくかつ多くの場合にエネルギ源としてバ
ツテリーで間に合うべきである。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光検出器
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
によつて得られる測定精度が損なわれることのな
いことが重要である。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工程はさけら
れるべきである。

従つて、本発明の課題は、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
に光検出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性が保証されている
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、基準面と光検出器との間の光路中
に、大体において截頭円錐錐面の形に構成された
遮光面を有する絞りを、遮光面が光路の対称軸を
その長さの一部にわたつてほぼ対称に取囲むよう
に配置されており、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上縁が下縁よりも
小さい横断面を囲むような方法で光検出器に向つ
て先細になることによつて解決される。

絞りの遮光面が光路の特定区間にわたつて延び
ていて、この場合その横断面が基準面から光検出
器に向つて大体において不断に増加することによ
つて、有害な周辺光線の実際に完全な遮蔽が達成
され、基準面から光検出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正手段なしに実
際正確に拡散反射能零が測定されることで立証さ
れる。実際の実験で、散乱光によつて惹起される
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％以下であり、公知の絞り装置を用
いるとたんに0.5％の残反射しか得られないこと
が判明した。従つて、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
とえば楕円形また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ツクから
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
対称軸に対して平行な縦断面内で不連続の段状経
過を有することも可能である。本発明による利点
を得るための前提条件は、たんに、遮光面によつ
て取囲まれる絞り開口がその全体で光検出器から
基準面に向つて拡張し、その際下記に詳述する方
法で絞り開口中へ入射し、従つて遮光面にあたる
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、これによつて吸収されるよう
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、その上縁、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、対称軸を遮光面によつて囲まれる絞り
開口内の一点で、従つて遮光面の上縁および下縁
によつて限られる面の間で交差し、対称軸を対称
に取囲む直線群上にあるように形成されている。
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心部
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平坦
であるかまたは光検出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つ
て、截頭円錐錐面形遮光面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
口の境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。これによつて、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、これによつて測
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ための第２の光検出器が既知
反射能を有する基準面に設けられている。この場
合有利に、ウルプリヒト球の内部表面の一部が基
準面として役立つ。この場合、本発明のすぐれた
実施例によれば、双方の光検出器は完全に等しく
構成されかつ配置された絞り装置を有する。従つ
て、光源に関しおよび／または前記球内で光検出
器、所属する絞りおよび基準面の対称配置が保証
され、これによつ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
が双方の光検出器に関し同じ方法で生じ、殊に絞
りの同じ配置および構成によつて双方の光検出器
に対し一致する受光条件がつくられる。これによ
つて測定装置の長時間挙動が非常に有利なものに
なることは明らかである。

ウルプ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つて、基準面として特別な別
個の標準は必要でなく、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。それに従つて、基準面を照明する強さが、
基準面の反射能の同じ方法で変化し、評価のため
に利用される商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
半割部からなる球中に配置されている１つのマウ
ント中に配置されている。この有利な方法で、一
面で上述した絞りおよび光検出器の対称配置が得
られ、他面では測定装置の簡単かつ低廉な製造が
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つのマウントの２つのアーム
の間に、アームによる基準面の直接照射が阻止さ
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。

有利な実施例においては、マウントのアームは
それぞれ半割球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
光検出器と絞りの固定が得られる。マウントない
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つの半割球を有し、その間に有利
に、とくにLEDとして構成された光源が支承さ
れている２つの中間リングを有する。このため
に、光源の脚がたんに中間リングの間に挾止さ
れ、この場合一方の中間リングはロツクするため
波形溝を有し、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。このように構成された球
の設置および組立ては、小数の把手を用いて実施
でき、光源は半割球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から反射し
た光を検出する光検出器２が認められる。この基
準面４は試験部分６の表面の特定部分であり、該
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で化学
反応が行なわれる。化学反応の結果生じる色の変
化は光検出器で定量的に検出され、この場合ここ
で詳述しない電子的評価装置が設けられている。

光検出器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つて延びていること
である。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錐
面を形成する。截頭円錐は長さ１６にわたつて対
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に面した側に上縁
２８を有する。

遮光面１０の内部表面１１は吸収性であつて、
有利に鈍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
装置に基づき光検出器２に到達しえないことが容
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１０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
にとつて重要なのは、遮光面１０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に面
した遮光面１０の表面１１にあたつてもとの方向
に投射するように形成されていることである。こ
れによつて、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４の直接
上方に、第２の絞り１８が存在し、その遮光面１
９は光検出器に向つて凹面に彎曲している。この
絞りは同様に鈍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２６ならびに基準面４の境界線２３は１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２４で示されている。直線はす
べて、遮光面１０によつて囲まれた絞り開口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の本発明による配置および所
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、
この場合光検出器２に入る光線の強さは基準面
の周辺部で中心部に向つて徐々に増大することは
明らかである。これは、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。中心部では、
評価曲線は水平である、つまり基準面４から発す
る光線は実際に妨げられずに光検出器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つの半割球３４，３６を有するウ
ルプリヒト球の断面図を示す。該半割球３４と３
６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
はクランプ４２により結合される。この球は公知
方法で２つの光検出器４４，４６を有し、これら
はマウント４８，５０内に配置されている。これ
らのマウント４８および５０は同一に構成されて
おり、簡単のため下記に下部マウント４８のみを
詳述する。マウント４８はアーム５２により下部
半割球３４の切欠溝５４内に配置されている。マ
ウント４８内には、対称軸３０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、光検出器
４４，４６を収容するためにポツト状拡張部５６
が設けられている。これは有利に、鈍黒色のプラ
スチツクからつくられた絞り８に構成されかつ光
検出器エレメント４４ないしは４６のロツクおよ
び固定装置として使用しうるように形成されてい
る。光検出器４４および４６は光路中で遮光面１
０の上縁２８の後に、その感光面が絞りを通つて
進入する光線よりも大きいように配置されてい
る、つまり光検出器４４ないしは４６の感光面
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。

LEDとして構成された光源５８は、下部ない
しは上部マウント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
によつて簡単な方法で光源５８の遮蔽が行なわ
れ、従つて直接光線は基準面４，６２に達しえ
ず、従つて基準面は専ら拡散光によつて照射され
る。光線５８はその脚で中間リング３８と４０の
間に挾止されており、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
ず確実なロツクが達成される。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つくられて
いる。

第３図は第２図による切断線−による断面
図を示し、球の中心部における下部マウント４８
の配置が容易に認められる。マウント４８は３つ
の星形に配置されたアーム２により半割球３４内
に配置されている。第２図の切断面は線−に
よつて表わされている。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。光検出器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より多い光源であつてもよい）は、異なる波
長の光を放射する。従つて、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つて、
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
図は光検出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つの光検出
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……光検出器、４……基準面、６……試験
面、８……絞り、９……絞り開口、１０……遮光
面、１１……遮光面の内部表面、１８……絞り、
１９……遮光面、２１……鈍黒色表面、２２，２
４……直線、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、４４，４６……光検
出器、４８，５０……マウント、５２，６０……
アーム、５８……光源、６２……基準面、６４…
…脚。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体面、殊に医学用試験片の試験面６の評価
   のために利用される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ための、基準
   面４を照明するための光源５８および基準面４か
   ら反射した光を受光するための光検出器２を有す
   る装置において、基準面４と光検出器２との間の
   光路中に、大体において截頭円錐錐面の形に構成
   された遮光面１０を有する絞り８が、遮光面１０
   は基準面から受光器への反射光の光路の対称軸３
   ０をその長さの一部１６にわたり大体において対
   称に取囲み、遮光面１０は対称軸３０に面した吸
   光性表面１１を有しかつ光検出器２に面したその
   上縁２８が基準面４に面したその下縁２６よりも
   小さい横断面を囲むように光検出器２の方へ先細
   になるように配置されてい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 遮光面は、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
   によつて包含される絞り開口９内で対称軸と交差
   しかつ対称軸３０を対称に取囲む一群の直線２
   ２，２４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
   または光検出器２に対して凹面に湾曲せる遮光面
   １９を備えており、遮光面１９が基準面４を取囲
   み光路の対称軸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 遮光面１０の表面１１が黒色に構成されてい
   る、特許請求の範囲第１項から第３項までのいず
   れか１項記載の装置。 ５ 測定面４がウルプリヒト球３４，３６により
   拡散照明され、基準値を測定するための第２の光
   検出器４６が既知反射能の基準面に配置され、か
   つ基準値を測定するための既知反射能の基準面と
   してウルプリヒト球３４，３６の内表面の一部６
   ２を使用する特許請求の範囲第１項から第４項ま
   でのいずれか１項記載の装置。 ６ 双方の光検出器４４，４６が等しく構成され
   た絞り８を有し、絞り８および光検出器４４，４
   ６はそれぞれ１つのマウント４８，５０内に配置
   され、マウント４８，５０から星形に延びるアー
   ム５２，６０により、２つの半割球３４，３６か
   らなる球内に配置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、ウルプリヒト球の半割球の間に
   存在する２つの中間リング３８，４０によつて形
   成される空〓内にあつて、２つのアーム５２，６
   ０により基準面４，６２の直接照明が阻止される
   ように位置定めされている、特許請求の範囲第６
   項記載の装置。 ８ マウント４８，５０のアーム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 LEDとして構成された光源５８はその脚６
   ４で中間リング３８，４０の間に挟止されてい
   て、この場合一方の中間リング４０の有する波形
   溝６６に、他方の中間リング３８の突出部６８が
   係合しこれにより光源５８がロツクされる、特許
   請求の範囲第６項から第８項までのいずれか１項
   記載の装置。 １０ 截頭円錐錐面形の遮光面１０を有する絞り
   ８および光検出器２，４４，４６のマウントが１
   つの構成部分内に配置されており、この場合マウ
   ントは遮光面１０の上縁２８に続く、光検出器
   ２，４４，４６の形状に適合する拡張部５６を囲
   む、特許請求の範囲第６項から第９項までのいず
   れか１項記載の装置。