JPH1031011A - 試験片分析装置及び試験片を用いる分析方法 - Google Patents
試験片分析装置及び試験片を用いる分析方法Info
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- JPH1031011A JPH1031011A JP20527896A JP20527896A JPH1031011A JP H1031011 A JPH1031011 A JP H1031011A JP 20527896 A JP20527896 A JP 20527896A JP 20527896 A JP20527896 A JP 20527896A JP H1031011 A JPH1031011 A JP H1031011A
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
る。
る。
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。
である。
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。
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。
Claims (10)
- 【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。
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JP20527896A JP3709429B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 試験片分析装置及び試験片を用いる分析方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1031011A true JPH1031011A (ja) | 1998-02-03 |
JP3709429B2 JP3709429B2 (ja) | 2005-10-26 |
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