JP6313224B2 - 校正方法、装置、及びプログラム、並びにこの方法を用いて校正された体液成分測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて前記体液中の成分を測定する体液成分測定装置を校正する校正方法、装置、及びプログラム、並びにこの方法を用いて校正された体液成分測定装置に関する。

体液中の成分を測定する体液成分測定装置の一形態として、被験者の血糖値を測定可能な血糖計が知られている。例えば、光学式の血糖計は、血液中のブドウ糖量に応じて発色する試薬が含浸された試験紙に血液を供給し、当該試験紙の性状を光学的に検出し、血糖値を算出するように構成されている。

特開平９−１４５６１５号公報には、試験紙の測定面に投光する光源と、反射光を検出するセンサとを含む光学系（以下、測定光学系という）を備える装置が記載されている。

ところで、上記した特開平９−１４５６１５号公報に記載された装置を製造する際、組み付けようとする測定光学系、特に光源の分光特性には個体差が少なからず存在する。例えば、実際の分光特性が典型的な特性から有意にずれている場合、所望の測定精度が得られないおそれがある。そこで、測定精度を保証するため、測定光学系により得た検出値と、成分の測定結果とを適切に対応付ける校正作業が必要となる場合がある。この作業は、通常、校正対象の装置を用いて、試験紙の性状が既知であるサンプルを計測し、得られた検出結果を修正することで実現される。

しかし、測定精度を一層厳密に管理しようとすれば、サンプルの計測・交換等の作業を装置毎に行う必要があり、それだけ校正作業のための時間・工数を多く費やすことになる。その結果、装置の製造コストが高騰するという問題があった。また、これとは別に、サンプルの不変性を常に保証しなければならず、管理上の観点からも望ましくなかった。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、特に光源の分光特性に個体差が存在する場合であっても、サンプルの計測・交換等の作業を装置毎に行うことなく体液中の成分の測定精度を保証可能な校正方法、装置及びプログラム、並びにこの方法を用いて校正された体液成分測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて前記体液中の成分を測定する体液成分測定装置を校正する方法であって、前記試験紙を用いて作製された複数のサンプルの分光反射特性をそれぞれ取得する取得ステップと、前記体液成分測定装置に組み付ける光源の基準である基準光源の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記基準光源を用いた際の各前記サンプルでの検出値である基準検出値をそれぞれ推定する基準推定ステップと、前記基準光源と同じ種類であり、且つ、校正対象の前記体液成分測定装置である校正対象装置に組み付けようとする個別光源の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記個別光源を用いた際の各前記サンプルでの検出値である個別検出値をそれぞれ推定する個別推定ステップと、前記サンプル毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組の関係に基づいて、前記個別光源を組み付けた前記校正対象装置にて得た前記試験紙での検出値を、前記基準光源を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定する決定ステップとを備える。

このように、校正対象装置に組み付けようとする個別光源の分光放射特性、及び取得された各分光反射特性に基づいて、前記個別光源を用いた際の各サンプルでの検出値である個別検出値をそれぞれ推定するので、個別光源の組み付け作業又は各サンプルの計測・交換等を行うことなく検出値を取得可能である。また、サンプル毎に推定された基準検出値及び個別検出値の各組の関係に基づいて、個別光源を組み付けた校正対象装置にて得た試験紙での検出値を、基準光源を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定するので、前記個別光源の分光特性にかかわらず、前記基準光源を用いた際の検出値を常に取得可能である。これにより、特に光源の分光特性に個体差が存在する場合であっても、サンプルの計測・交換等の作業を装置毎に行うことなく体液中の成分の測定精度を保証できる。

また、前記取得ステップでは、前記基準光源及び前記個別光源の発光波長範囲を含む波長範囲にわたる分光反射特性を取得することが好ましい。これにより、各サンプルでの検出値を推定する精度が向上する。

また、前記体液成分測定装置は、前記試験紙の発色前後にわたる検出光量の比を前記検出値として前記体液中の成分を測定し、前記基準推定ステップでは、前記基準光源の分光放射特性、各前記分光反射特性及び前記校正対象装置の受光感度特性にそれぞれ比例する分光特性を波長毎に積算することで発色前及び発色後での各前記検出光量を推定し、前記個別推定ステップでは、前記個別光源の分光放射特性、各前記分光反射特性及び前記受光感度特性にそれぞれ比例する分光特性を波長毎に積算することで発色前及び発色後での各前記検出光量を推定することが好ましい。このように、分光放射特性、各分光反射特性及び受光感度特性を併せて考慮することで、測定光学系の分光特性を厳密に表現可能になり、各サンプルでの検出値の推定精度が一層向上する。

また、前記決定ステップでは、前記サンプル毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組を所定の関数に適合させることで前記校正曲線を決定することが好ましい。

本発明に係る校正装置は、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて前記体液中の成分を測定する体液成分測定装置を校正する装置であって、前記体液成分測定装置に組み付ける光源の基準である基準光源の分光放射特性、前記基準光源と同じ種類であり、且つ、校正対象の前記体液成分測定装置である校正対象装置に組み付けようとする個別光源の分光放射特性、及び前記試験紙を用いて作製された複数のサンプルの分光反射特性をそれぞれ取得する分光特性取得部と、前記分光特性取得部によりそれぞれ取得された前記基準光源の分光放射特性及び各前記分光反射特性に基づいて、前記基準光源を用いた際の各前記サンプルでの検出値である基準検出値をそれぞれ推定すると共に、前記分光特性取得部によりそれぞれ取得された前記個別光源の分光放射特性及び各前記分光反射特性に基づいて、前記個別光源を用いた際の各前記サンプルでの検出値である個別検出値をそれぞれ推定する検出値推定部と、前記検出値推定部により前記サンプル毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組の関係に基づいて、前記個別光源を組み付けた前記校正対象装置にて得た前記試験紙での検出値を、前記基準光源を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定する校正曲線決定部とを備える。

本発明に係る校正プログラムは、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて前記体液中の成分を測定する体液成分測定装置を校正するための校正装置に、前記試験紙を用いて作製された複数のサンプルの分光反射特性をそれぞれ取得する取得ステップと、前記体液成分測定装置に組み付ける光源の基準である基準光源の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記基準光源を用いた際の各前記サンプルでの検出値である基準検出値をそれぞれ推定する基準推定ステップと、前記基準光源と同じ種類であり、且つ、校正対象の前記体液成分測定装置である校正対象装置に組み付けようとする個別光源の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記個別光源を用いた際の各前記サンプルでの検出値である個別検出値をそれぞれ推定する個別推定ステップと、前記サンプル毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組の関係に基づいて、前記個別光源を組み付けた前記校正対象装置にて得た前記試験紙での検出値を、前記基準光源を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定する決定ステップとを実行させる。

本発明に係る記憶媒体は、非一過性であって且つコンピュータ読み取り可能であると共に、上記した校正プログラムを格納する。

また本発明は、上記したいずれかの校正方法を用いて校正された体液成分測定装置において、決定された前記校正曲線を特定する校正係数を格納する格納部と、前記格納部から読み出した前記校正係数により特定される前記校正曲線を用いて前記試験紙での検出値を変換した上で、前記基準光源に応じた定量式に従って前記体液中の成分を定量する成分定量部とを備えることを特徴とする。

これにより、個別光源の分光特性毎に異なる定量式を準備する必要がなくなり、定量のための演算処理が簡素化される。

本発明に係る校正方法、装置及びプログラム、並びにこの方法を用いて校正された体液成分測定装置によれば、校正対象装置に組み付けようとする個別光源の分光放射特性、及び取得された各分光反射特性に基づいて、前記個別光源を用いた際の各サンプルでの検出値である個別検出値をそれぞれ推定するので、個別光源の組み付け作業又は各サンプルの計測・交換等を行うことなく検出値を取得可能である。また、サンプル毎に推定された基準検出値及び個別検出値の各組の関係に基づいて、個別光源を組み付けた校正対象装置にて得た試験紙での検出値を、基準光源を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定するので、前記個別光源の分光特性にかかわらず、前記基準光源を用いた際の検出値を常に取得可能である。これにより、特に光源の分光特性に個体差が存在する場合であっても、サンプルの計測・交換等の作業を装置毎に行うことなく体液中の成分の測定精度を保証できる。

この実施形態に係る体液成分測定装置としての血糖計の斜視図である。 図１に示す血糖計の概略ブロック図である。 図１に示す血糖計を校正する校正システムの電気ブロック図である。 図４Ａは、ＬＥＤ光源の分光放射特性の一例を示すグラフである。図４Ｂは、ハロゲン光源の分光放射特性の一例を示すグラフである。 図３に示す校正システムの動作説明に供されるフローチャートである。 発色前の試験紙及び各サンプルの分光反射特性の一例を示すグラフである。 ＰＤ素子の受光感度特性の一例を示すグラフである。 図８Ａは、基準ハロゲン光源の分光放射特性の一例を示すグラフである。図８Ｂは、基準ハロゲン光源におけるエネルギー変換係数の一例を示すグラフである。 発色前の試験紙及び各サンプルでの分光検出特性の一例を示すグラフである。 校正曲線の一例を示すグラフである。 定量曲線の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る校正方法、装置及びプログラム、並びにこの方法を用いて校正された体液成分測定装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

［血糖計１０の構成］
図１は、この実施形態に係る体液成分測定装置としての血糖計１０の斜視図である。

血糖計１０は、ボディ１２と、チップ１４が装着されるチップ装着部１６と、チップ装着部１６の近傍上面に設けられたイジェクタ１８と、ボディ１２の上面中央に設けられた液晶パネル２０と、ボディ１２の上面の基端側に設けられた操作部２２とを備える。

血糖計１０には、その先端に試験具としてのチップ１４が装着される。チップ１４は、有底筒状のベース筒２３と、ベース筒２３から半径外方向に突出するフランジ２４と、ベース筒２３の底部から突出するノズル２５と、ベース筒２３の底部内面に設置された試験紙２６とを有する。ノズル２５の中心には、先端の点着部２７から試験紙２６に連通する直線状の血液導入路２８（図２）が設けられている。

試験紙２６の材質としては、例えば、ポリエーテルスルホンが挙げられる。試験紙２６に含浸される発色試薬としては、例えば、グルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）、ペルオキシターゼ（ＰＯＤ）、４−アミノアンチピリン、Ｎ−エチルＮ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）等の発色剤が挙げられる。また、試薬には所定の緩衝剤が含まれていてもよい。

血糖計１０のボディ１２は、ユーザが片手で把持し易いやや細長い形状であり、その先端部は先端方向に向かって細くなると共に、やや下側に屈曲して血液の点着操作が容易な形状となっている。

チップ装着部１６は、血糖計１０の先端部に設けられており、上述したチップ１４を装着可能な円筒型に構成されている。ユーザが血糖計１０を用いて血糖値を計測する際には、チップ装着部１６にチップ１４を装着し、装着されたチップ１４の先端の点着部２７から血液を吸引する。チップ装着部１６の中心には、測定窓３０が設けられており、測定の際にはこの測定窓３０を介して、測定光学系４０（図２）による投光及び受光が行われる。

イジェクタ１８は、前方への押圧動作に応じて、装着されたチップ１４を前方に押し出し、チップ装着部１６から離脱させる。これにより、血糖値の測定が済んだチップ１４を廃棄できる。

液晶パネル２０は、計測した血糖値を測定結果として表示する他、操作手順の案内、治療ガイダンス、発生したエラー内容とその対処方法の表示等が可能である。操作部２２は、図示しない電源のオン・オフをする電源ボタン３２と、各種データの設定・入力等の操作を行うための操作ボタン３４を有する。

［血糖計１０の概略ブロック図］
図２は、図１に示す血糖計１０の概略ブロック図である。なお、本図の左方には、血糖計１０の先端側における部分拡大断面図が示されている。

血糖計１０は、液晶パネル２０、操作ボタン３４の他、測定光学系４０と、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ４２という）と、メモリ４４（格納部）とを更に備える。

測定光学系４０は、試験紙２６にパルス状の光を照射する投光部４６と、試験紙２６からの反射光を受光する受光部４８と、受光部４８での光電変換により得たアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４９とを有する。

投光部４６には、光を放射する発光素子５０が配置されている。発光素子５０として、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子、無機ＥＬ素子、ＬＤ（Laser Diode）素子を含む種々の素子を用いることができる。

受光部４８は、検出された光を電気信号に変換する受光素子からなる。受光素子として、例えば、ＰＤ（Photodiode）素子、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）素子を含む種々の素子を用いることができる。

測定光学系４０は、Ｖ字状の光路Ｌに沿って導光すると共に、且つ、測定面５４上での投光領域が所定形状（例えば、直径が１〜３ｍｍの円形状）になるように、光学的に調整されている。これにより、発光素子５０から照射された光は、投光通路５２内を直進した後に試験紙２６の測定面５４にて反射され、受光通路５６を直進した後に受光部４８により受光される。

ＣＰＵ４２は、メモリ４４等に格納されたプログラムを読み出し実行することで、測定光学系４０を含む各構成要素の制御動作を行う他、Ａ／Ｄ変換器４９から出力された信号値に基づいて、血糖値を定量する成分定量部６０の機能を実現可能である。

メモリ４４は、揮発性又は不揮発性の記憶媒体である。本図例では、メモリ４４には、定量係数６２及び校正係数６４がそれぞれ格納されている。ここで、定量係数６２は定量曲線を特定するための係数であり、校正係数６４は校正曲線を特定するための係数である。

［校正システム７０の電気ブロック図］
図３は、図１に示す血糖計１０を校正（較正、キャリブレーション）する校正システム７０の電気ブロック図である。校正システム７０は、測定対象物の分光放射特性又は分光反射特性を計測する光学測定治具７２と、光学測定治具７２の計測結果を用いて校正対象の血糖計１０（以下、校正対象装置１０ｃともいう）を校正する校正装置７４とを基本的に備える。

光学測定治具７２は、校正対象装置１０ｃにセットされたサンプル２６ｓに向けて光を放射するハロゲン光源７６と、光ファイバ７７ｅ、７７ｄを介してサンプル２６ｓからの反射光の分光特性を計測する分光光度計７８とを備える。

校正装置７４は、通信Ｉ／Ｆ８０と、入力部８２と、表示部８４と、記憶部８６と、制御部８８とを備えるコンピュータである。

通信Ｉ／Ｆ８０は、外部装置（図３例では光学測定治具７２）に対して電気信号を送受信するインターフェースである。光学測定治具７２は、有線又は無線により校正装置７４と通信可能に接続されている。

入力部８２は、マウス、トラックボール、キーボード等の種々の入力デバイスで構成される。表示部８４は、モノクロ又はカラー表示可能な装置であり、液晶パネル、有機ＥＬパネル、無機ＥＬパネル等で構成されてもよい。

記憶部８６は、制御部８８が各構成要素を制御するのに必要なプログラム及びデータ等を記憶している。本図例では、記憶部８６には、分光反射特性９０、推定用データ９１、及び基準検出値９２がそれぞれ記憶されている。なお、記憶部８６は、不揮発性のメモリ、ハードディスク等を含む、非一過性であって且つコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。

制御部８８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサによって構成されている。制御部８８は、記憶部８６に格納されたプログラムを読み出し実行することで、データ取得部９４（分光特性取得部）、検出値推定部９６、及び校正曲線決定部９８の各機能を実現可能である。

［校正システム７０の動作］
続いて、図３の校正システム７０の動作について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。動作説明に先立ち、測定に用いる光源の分光放射特性について言及する。

図４Ａは、ＬＥＤ光源の分光放射特性の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（単位：ｎｍ）であり、グラフの縦軸は放射光強度（任意の単位）である。なお、図４Ｂのグラフに関しても同様に定義される。

この分光放射特性は、波長λ＝６３０ｎｍの周辺に鋭いピークを有する。発光波長範囲は概ね５９０〜６８０ｎｍであり相対的に狭い。このように、発光波長範囲が狭い光源を用いる場合、ピークの波長及び幅が僅かに変動したとしても、測定結果のずれ量が相対的に大きくなる。その結果、所望の測定精度が得られないおそれがある。

図４Ｂは、ハロゲン光源７６の分光放射特性の一例を示すグラフである。この分光放射特性は、波長λ＝６１５ｎｍの周辺に幅が広いピークを有する。発光波長範囲は概ね４００〜１０００ｎｍであり相対的に広い。

図５のステップＳ１において、校正作業者は、光学測定治具７２を用いて、各サンプル２６ｓの分光反射特性をそれぞれ測定・取得する。校正作業者は、血糖値が異なる血液を各試験紙２６に付着させることで、複数のサンプル２６ｓを予め作製しておく。ここでは、発色前の試験紙２６、並びに、血糖値がそれぞれ、５０、１００、２５０、４００、５５０（いずれも単位は［ｍｇ／ｄｌ］である）に相当する５種類のサンプル２６ｓを準備する。なお、サンプル２６ｓの総数は５種類に限られず、少なくとも２種類であれば任意に変更可能である。

校正作業者は、光ファイバ７７ｅの先端部を投光部４６側に挿入させ、光ファイバ７７ｄの先端部を受光部４８側に挿入させる。その後、校正対象装置１０ｃにサンプル２６ｓ（又は、発色前の試験紙２６）を装着した状態下に、ハロゲン光源７６による投光及び分光光度計７８による受光を行わせることで、各サンプル２６ｓ（又は、発色前の試験紙２６）の分光反射特性を測定する。

図６は、発色前の試験紙２６及び各サンプル２６ｓの分光反射特性の一例を示すグラフである。本グラフでは、発色前の試験紙２６の測定結果、並びに、血糖値がそれぞれ、５０、１００、２５０、４００、５５０［ｍｇ／ｄｌ］であるサンプル２６ｓの測定結果を、「発色前」、「ＢＧ０５０」、「ＢＧ１００」、「ＢＧ２５０」、「ＢＧ４００」、「ＢＧ５５０」と表記している。なお、後述する図９についても同様である。

本図から理解されるように、血糖値が増加するに伴って反射光強度（グラフが囲む面積）が低下する。特に、５００〜８００ｎｍの波長範囲内のみで反射光強度が変化する傾向がある。

そして、光学測定治具７２から出力された分光データは、通信Ｉ／Ｆ８０を介して、校正装置７４側に供給される。その後、制御部８８は、この分光データを分光反射特性９０として記憶部８６に一時的に記憶させる。以下、ｉ（ｉ＝１〜５）番目のサンプル２６ｓの分光反射特性をＲｉ（λ）と表記する。なお、説明の便宜のため、発色前の試験紙２６の分光反射特性をＲ０（λ）と表記する。

ステップＳ２において、データ取得部９４は、後述する検出値を推定するための推定用データ９１を取得する。推定用データ９１は、実測値、文献値又は公称値のいずれであってもよく、例えば、分光放射特性Ｅ１（λ）、Ｅ２（λ）、Ｅｒ（λ）、Ｅｓ（λ）、受光感度特性Ｄ（λ）、又はエネルギー変換係数ε（λ）である。これらの分光特性の詳細については、ステップＳ６にて後述する。

ステップＳ３において、検出値推定部９６は、基準光源５０ｓを用いた際の各サンプル２６ｓでの検出値（以下、基準検出値という）をそれぞれ推定する。この推定方法の詳細については、ステップＳ６にて後述する。

ここで、基準光源５０ｓとは、血糖計１０に組み付ける基準的・標準的な光源（発光素子５０）を意味する。この実施形態では、基準光源５０ｓとして、図４Ａに示す分光放射特性Ｅｓ（λ）を有するＬＥＤ光源を想定する。

ステップＳ４において、校正作業者は、校正対象装置１０ｃに組み付けようとする発光素子５０（以下、個別光源５０ｒ）を準備する。各個別光源５０ｒは、上記した基準光源５０ｓと同じ種類の光源であり、図４Ａに示す分光放射特性Ｅｓ（λ）に近い特性を有する。

ステップＳ５において、ステップＳ４で準備された個別光源５０ｒの分光放射特性を測定・取得する。校正作業者は、図示しない分光光度計を用いて、個別光源５０ｒの分光反射特性を測定する。そして、出力された分光データは、通信Ｉ／Ｆ８０を介して、校正装置７４側に供給される。その後、制御部８８は、この分光データを記憶部８６に一時的に記憶させる。以下、個別光源５０ｒの分光放射特性をＥｒ（λ）と表記する。

ステップＳ６において、検出値推定部９６は、個別光源５０ｒを用いた際の各サンプル２６ｓでの検出値（以下、個別検出値という）をそれぞれ推定する。以下、この推定方法について詳細に説明する。

検出値推定部９６は、測定光学系４０の分光特性を波長λ毎に積算（積分）することで、発色前及び発色後の各検出光量Ｉｒ（ｉ）、Ｉｓ（ｉ）を推定する。ここで、Ｉｒ（ｉ）は、個別光源５０ｒを用いた際のｉ番目のサンプル２６ｓでの検出光量であり、次の（１）式に従って算出される。なお、（１）式、及び後述する（２）式では、引数λの表記を省略している。
Ｉｒ（ｉ）＝∫（Ｒｉ／Ｅ１）（ε・Ｅｒ／Ｅ２）Ｄｄλ ‥‥（１）

また、Ｉｓ（ｉ）は、基準光源５０ｓを用いた際のｉ番目のサンプル２６ｓでの検出光量であり、次の（２）式に従って算出される。
Ｉｓ（ｉ）＝∫（Ｒｉ／Ｅ１）（ε・Ｅｓ／Ｅ２）Ｄｄλ ‥‥（２）

なお、ε（λ）は、基準ハロゲン光源におけるエネルギー変換係数（単位：μＷ／ｃｍ²／ｎｍ）である。また、Ｅ２（λ）は、基準ハロゲン光源の分光放射特性である。また、Ｄ（λ）は、受光部４８の受光感度特性である。

ここで、「基準ハロゲン光源」は、絶対強度（単位：μＷ／ｃｍ²）が既知であり、校正されたハロゲン光源である。例えば、ε（λ）は基準ハロゲン光源の製造業者から提供された公表値であり、Ｅ２（λ）は分光光度計７８を用いて計測された実測値である。

図７は、ＰＤ素子の受光感度特性Ｄ（λ）の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（単位：ｎｍ）であり、グラフの縦軸は受光感度（単位：％）である。ここでは、受光感度の最大値を１００％として各値を正規化している。この受光感度特性Ｄ（λ）は、波長λ＝９００ｎｍ近傍で最大値を取り、感度波長範囲は概ね４５０〜１１００ｎｍである。

図８Ａは、基準ハロゲン光源の分光放射特性Ｅ２（λ）の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（単位：ｎｍ）であり、グラフの縦軸は放射光強度（任意の単位）である。分光放射特性Ｅ２（λ）は、図４Ｂに示すＥ１（λ）と比べて略同じ分光特性を有する。

図８Ｂは、基準ハロゲン光源におけるエネルギー変換係数ε（λ）の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（単位：ｎｍ）であり、グラフの縦軸は変換係数（単位：μＷ／ｃｍ²／ｎｍ）である。エネルギー変換係数ε（λ）は、波長λが増加するにつれて単調に増加する特性を有する。

上記した（１）式及び（２）式の被積分関数のうち、（Ｒｉ／Ｅ１）は、ｉ番目のサンプル２６ｓでの分光反射率に相当する。また、（ε・Ｅｒ／Ｅ２）は個別光源５０ｒにおける放射エネルギーの分光特性に、（ε・Ｅｓ／Ｅ２）は基準光源５０ｓにおける放射エネルギーの分光特性にそれぞれ相当する。

図９は、発色前の試験紙２６及び各サンプル２６ｓでの分光検出特性の一例を示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（単位：ｎｍ）であり、グラフの縦軸は電流密度（単位：μＡ／ｃｍ²）である。この分光検出特性は（１）式中の被積分関数に相当し、分光放射特性Ｅｒ、分光反射特性Ｒｉ、及び受光感度特性Ｄにそれぞれ比例している。

このように、基準光源５０ｓ及び個別光源５０ｒの発光波長範囲を含む波長範囲にわたる分光反射特性を取得することで、各サンプル２６ｓでの検出値を推定する精度が向上する。また、分光放射特性Ｅｒ、Ｅｓ、各分光反射特性Ｒｉ、及び受光感度特性Ｄを併せて考慮することで、測定光学系４０の分光特性を厳密に表現可能になり、各サンプル２６ｓでの検出値の推定精度が一層向上する。

ところで、個別光源５０ｒを用いた際のｉ（ｉ＝１〜５）番目のサンプル２６ｓでの吸光度（個別検出値Ｘｉの一例）は、次の（３）式に従って算出される。
Ｘｉ＝１０２４／ηｒ（ｉ），ηｒ（ｉ）＝Ｉｒ（ｉ）／Ｉｒ（０） ‥‥（３）

また、基準光源５０ｓを用いた際のｉ番目のサンプル２６ｓでの吸光度（基準検出値Ｙｉの一例）は、次の（４）式に従って算出される。
Ｙｉ＝１０２４／ηｓ（ｉ），ηｓ（ｉ）＝Ｉｓ（ｉ）／Ｉｓ（０） ‥‥（４）

ステップＳ７において、校正曲線決定部９８は、ステップＳ３、Ｓ６でそれぞれ推定された基準検出値及び個別検出値の各組の関係に基づいて、個別光源５０ｒに応じた校正曲線を決定する。ここで、校正曲線とは、個別光源５０ｒを組み付けた校正対象装置１０ｃにて得た試験紙２６での検出値を、基準光源５０ｓを用いた際の検出値に変換する特性曲線である。

図１０は、校正曲線の一例を示すグラフである。グラフの横軸は個別検出値Ｘｉであり、グラフの縦軸は基準検出値Ｙｉである。校正曲線決定部９８は、例えば、サンプル２６ｓ毎に推定された基準検出値Ｙｉ及び個別検出値Ｘｉの各組を所定の関数（本図では１次関数）に適合させることで校正曲線を決定する。

ステップＳ８において、校正作業者は、ステップＳ７にて校正曲線が決定された個別光源５０ｒを校正対象装置１０ｃに組み付ける。

ステップＳ９において、校正作業者は、校正対象装置１０ｃに対して、ステップＳ７で決定された校正係数６４（図２）を設定・入力する。例えば、操作ボタン３４（図１）を介して校正係数６４を入力してもよいし、図示しない通信手段を介して校正装置７４（図３）から校正係数６４をダウンロードさせてもよい。これにより、各血糖計１０に適した校正係数６４がメモリ４４にそれぞれ格納される。

ステップＳ１０において、校正作業者は、すべての校正対象装置１０ｃにおける校正作業が完了したか否かを確認する。まだ完了していない場合、ステップＳ４に戻って、以下、ステップＳ４〜Ｓ９を順次繰り返す。一方、完了した場合には、血糖計１０の校正作業を終了する。このようにして、ユーザは、校正された状態である血糖計１０を使用することができる。

［血糖計１０による血糖値の定量式］
続いて、校正された血糖計１０による血糖値の定量方法、より詳細には成分定量部６０（図２）の演算動作について説明する。

成分定量部６０は、演算に先立ち、メモリ４４に格納された定量係数６２及び校正係数６４を読み出すと共に、測定光学系４０を介して出力された２つの検出光量を取得する。発色前の試験紙２６での検出光量をＩｗ、発色後の試験紙２６での検出光量をＩｃとする。通常、試験紙２６の発色前後にわたる検出光量の比（Ｉｃ／Ｉｗ）を光反射率として演算を行う。しかし、この実施形態では、個別光源５０ｒでの吸光度Ａｂから基準光源５０ｓでの吸光度Ａｂ’に変換することで、血糖計１０の校正を実行する。

個別光源５０ｒでの光反射率ηは、検出光量Ｉｗ、Ｉｃを用いて、次の（５）式に従って算出される。
η＝Ｉｃ／Ｉｗ ‥‥（５）

校正前の吸光度Ａｂは、光反射率ηを用いて、次の（６）式に従って算出される。
Ａｂ＝１０２４／η ‥‥（６）

ここで、光反射率ηは０≦η≦１の範囲内の値を取るので、吸光度Ａｂは、１０２４を最小とする正値であることが理解される。

校正後の吸光度Ａｂ’は、吸光度Ａｂ及び任意の関数Ｆ１（・）を用いて、次の（７）式に従って算出される。なお、関数Ｆ１（・）は、図１０に示す校正曲線に相当する。
Ａｂ’＝Ｆ１（Ａｂ） ‥‥（７）

血糖値ＢＧ（単位：ｍｇ／ｄｌ）は、吸光度Ａｂ’及び任意の関数Ｆ２（・）を用いて、次の（８）式に従って算出される。
ＢＧ＝Ｆ２（Ａｂ’） ‥‥（８）

図１１は、定量曲線の一例を示すグラフである。グラフの横軸は校正後の吸光度（単位なし）であり、グラフの縦軸は血糖値（単位：ｍｇ／ｄｌ）である。このグラフでは、血糖値（ＢＧ）は、吸光度（Ａｂ’）の３次式で表現されている。この場合、定量係数６２には、この関数の形状を一意に決定するための４つの係数が含まれている。

このように、校正された血糖計１０は、校正曲線を特定する校正係数６４を格納するメモリ４４と、メモリ４４から読み出した校正係数６４により特定される校正曲線を用いて試験紙２６での検出値に変換した上で、基準光源５０ｓに応じた定量式に従って体液中の成分を定量する成分定量部６０を備える。これにより、個別光源５０ｒの分光特性毎に異なる定量式（すなわち、定量係数６２）を準備する必要がなくなり、定量のための演算処理が簡素化される。

なお、血糖値の算出方法は（５）〜（８）式に限られず、光反射率ηに基づく種々の演算を適用できることは言うまでもない。

［この校正方法による効果］
以上のように、校正装置７４は、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙２６に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて体液中の成分を測定する血糖計１０を校正する。

そして、この校正装置７４は、血糖計１０に組み付ける光源の基準である基準光源５０ｓの分光放射特性（Ｅｓ）、基準光源５０ｓと同じ種類であり、且つ、校正対象の血糖計１０である校正対象装置１０ｃに組み付けようとする個別光源５０ｒの分光放射特性（Ｅｒ）、及び試験紙２６を用いて作製された複数のサンプル２６ｓの分光反射特性（Ｒｉ）をそれぞれ取得するデータ取得部９４（分光特性取得部）と、それぞれ取得された分光放射特性（Ｅｓ）及び各分光反射特性（Ｒｉ）に基づいて、基準光源５０ｓを用いた際の各サンプル２６ｓでの基準検出値（Ｙｉ）をそれぞれ推定すると共に、それぞれ取得された個別光源５０ｒの分光放射特性（Ｅｒ）及び各分光反射特性（Ｒｉ）に基づいて、個別光源５０ｒを用いた際の各サンプル２６ｓでの個別検出値（Ｘｉ）をそれぞれ推定する検出値推定部９６と、サンプル２６ｓ毎に推定された基準検出値（Ｙｉ）及び個別検出値（Ｘｉ）の各組の関係に基づいて、個別光源５０ｒを組み付けた校正対象装置１０ｃにて得た試験紙２６での検出値を、基準光源５０ｓを用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定する校正曲線決定部９８と、を備える。

校正対象装置１０ｃに組み付けようとする個別光源５０ｒの分光放射特性（Ｅｒ）、及び取得された各分光反射特性（Ｒｉ）に基づいて、個別光源５０ｒを用いた際の各サンプル２６ｓでの個別検出値（Ｘｉ）をそれぞれ推定するので、個別光源５０ｒの組み付け作業又は各サンプル２６ｓの計測・交換等を行うことなく検出値を取得可能である。また、サンプル２６ｓ毎に推定された基準検出値（Ｙｉ）及び個別検出値（Ｘｉ）の各組の関係に基づいて、個別光源５０ｒを組み付けた校正対象装置１０ｃにて得た試験紙２６での検出値を、基準光源５０ｓを用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定するので、個別光源５０ｒの分光特性にかかわらず、基準光源５０ｓを用いた際の検出値を常に取得可能である。これにより、特に光源の分光特性に個体差が存在する場合であっても、サンプル２６ｓの計測・交換等を装置毎に行うことなく体液中の成分の測定精度を保証できる。

なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

上記の実施形態では、体液として血液を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、リンパ液、髄液、唾液等であってもよい。

また、体液中の成分として、ブドウ糖（血糖値）の他、コレステロール、尿酸、クレアチニン、乳酸、ヘモグロビン（潜血）、各種アルコール類、各種糖類、各種タンパク質、各種ビタミン類、ナトリウムを含む各種無機イオン、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）やダイオキシンを含む環境ホルモンであってもよい。また、測定結果として成分の量のみならず、これとは別に又はこれと併せて成分の性質を得るようにしてもよい。

Claims (7)

1. 体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙（２６）に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて前記体液中の成分を測定する体液成分測定装置（１０）を校正する校正方法であって、
   前記試験紙（２６）を用いて作製された複数のサンプル（２６ｓ）の分光反射特性をそれぞれ取得する取得ステップと、
   前記体液成分測定装置（１０）に組み付ける光源（５０）の基準である基準光源（５０ｓ）の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記基準光源（５０ｓ）を用いた際の各前記サンプル（２６ｓ）での検出値である基準検出値をそれぞれ推定する基準推定ステップと、
   前記基準光源（５０ｓ）と同じ種類であり、且つ、校正対象の前記体液成分測定装置（１０）である校正対象装置（１０ｃ）に組み付けようとする個別光源（５０ｒ）の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記個別光源（５０ｒ）を用いた際の各前記サンプル（２６ｓ）での検出値である個別検出値をそれぞれ推定する個別推定ステップと、
   前記サンプル（２６ｓ）毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組の関係に基づいて、前記個別光源（５０ｒ）を組み付けた前記校正対象装置（１０ｃ）にて得た前記試験紙（２６）での検出値を、前記基準光源（５０ｓ）を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定する決定ステップと
   を備えることを特徴とする校正方法。
2. 請求項１記載の校正方法において、
   前記取得ステップでは、前記基準光源（５０ｓ）及び前記個別光源（５０ｒ）の発光波長範囲を含む波長範囲にわたる分光反射特性を取得することを特徴とする校正方法。
3. 請求項２記載の校正方法において、
   前記体液成分測定装置（１０）は、前記試験紙（２６）の発色前後にわたる検出光量の比を前記検出値として前記体液中の成分を測定し、
   前記基準推定ステップでは、前記基準光源（５０ｓ）の分光放射特性、各前記分光反射特性及び前記校正対象装置（１０ｃ）の受光感度特性にそれぞれ比例する分光特性を波長毎に積算することで発色前及び発色後での各前記検出光量を推定し、
   前記個別推定ステップでは、前記個別光源（５０ｒ）の分光放射特性、各前記分光反射特性及び前記受光感度特性にそれぞれ比例する分光特性を波長毎に積算することで発色前及び発色後での各前記検出光量を推定する
   ことを特徴とする校正方法。
4. 請求項１記載の校正方法において、
   前記決定ステップでは、前記サンプル（２６ｓ）毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組を所定の関数に適合させることで前記校正曲線を決定することを特徴とする校正方法。
5. 体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙（２６）に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて前記体液中の成分を測定する体液成分測定装置（１０）を校正する校正装置（７４）であって、
   前記体液成分測定装置（１０）に組み付ける光源（５０）の基準である基準光源（５０ｓ）の分光放射特性、前記基準光源（５０ｓ）と同じ種類であり、且つ、校正対象の前記体液成分測定装置（１０）である校正対象装置（１０ｃ）に組み付けようとする個別光源（５０ｒ）の分光放射特性、及び前記試験紙（２６）を用いて作製された複数のサンプル（２６ｓ）の分光反射特性をそれぞれ取得する分光特性取得部（９４）と、
   前記分光特性取得部（９４）によりそれぞれ取得された前記基準光源（５０ｓ）の分光放射特性及び各前記分光反射特性に基づいて、前記基準光源（５０ｓ）を用いた際の各前記サンプル（２６ｓ）での検出値である基準検出値をそれぞれ推定すると共に、前記分光特性取得部（９４）によりそれぞれ取得された前記個別光源（５０ｒ）の分光放射特性及び各前記分光反射特性に基づいて、前記個別光源（５０ｒ）を用いた際の各前記サンプル（２６ｓ）での検出値である個別検出値をそれぞれ推定する検出値推定部（９６）と、
   前記検出値推定部（９６）により前記サンプル（２６ｓ）毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組の関係に基づいて、前記個別光源（５０ｒ）を組み付けた前記校正対象装置（１０ｃ）にて得た前記試験紙（２６）での検出値を、前記基準光源（５０ｓ）を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定する校正曲線決定部（９８）と
   を備えることを特徴とする校正装置（７４）。
6. 体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙（２６）に投光して得た反射光に関する検出値に基づいて前記体液中の成分を測定する体液成分測定装置（１０）を校正するための校正装置（７４）に、
   前記試験紙（２６）を用いて作製された複数のサンプル（２６ｓ）の分光反射特性をそれぞれ取得する取得ステップと、
   前記体液成分測定装置（１０）に組み付ける光源（５０）の基準である基準光源（５０ｓ）の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記基準光源（５０ｓ）を用いた際の各前記サンプル（２６ｓ）での検出値である基準検出値をそれぞれ推定する基準推定ステップと、
   前記基準光源（５０ｓ）と同じ種類であり、且つ、校正対象の前記体液成分測定装置（１０）である校正対象装置（１０ｃ）に組み付けようとする個別光源（５０ｒ）の分光放射特性、及び取得された各前記分光反射特性に基づいて、前記個別光源（５０ｒ）を用いた際の各前記サンプル（２６ｓ）での検出値である個別検出値をそれぞれ推定する個別推定ステップと、
   前記サンプル（２６ｓ）毎に推定された前記基準検出値及び前記個別検出値の各組の関係に基づいて、前記個別光源（５０ｒ）を組み付けた前記校正対象装置（１０ｃ）にて得た前記試験紙（２６）での検出値を、前記基準光源（５０ｓ）を用いた際の検出値に変換する校正曲線を決定する決定ステップと
   を実行させることを特徴とする校正プログラム。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の校正方法を用いて校正された体液成分測定装置（１０）において、
   決定された前記校正曲線を特定する校正係数（６４）を格納する格納部（４４）と、
   前記格納部（４４）から読み出した前記校正係数（６４）により特定される前記校正曲線を用いて前記試験紙（２６）での検出値を変換した上で、前記基準光源（５０ｓ）に応じた定量式に従って前記体液中の成分を定量する成分定量部（６０）と
   を備えることを特徴とする体液成分測定装置（１０）。

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