(57)【要約】  【課題】  被測定物に対して光を走査しながら照射し、その反射光を受光して被測定物の特性を測定する光学測定装置において、再利用可能な保持台上に被測定物を載置して測定する場合に、保持台表面上における汚れの影響を受けずに、被測定物の有無の確認及び基準位置検出を可能とする。  【解決手段】  保持台３の一部に反射光が検出されない穴６を設け、穴６の一部に試験紙８の端部が重なるように配置する。この状態で照射光ビーム４をＰ１からＰ６まで走査して、得られる反射光信号７の変化を測定し、試験紙８の有無の確認及び基準位置検出を行う。【選択図】  図２
2005030984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持台上に被測定物を着脱自在に配置し、光源から出射した光を、前記保持台及び被測定物に対して、それらとの相対的な位置関係を変化させながら照射し、受光した反射光量の所定の変化をもとに前記被測定物の端部の位置を認識し、この位置から所定の距離を隔てた位置における被測定物の特性を測定するようにした光学測定装置において、
前記保持台の一部に反射光量が一定レベル以下となる非反射領域を形成し、その非反射領域上の一部に前記被測定物の端部が位置するよう被測定物を保持台上に配置した状態で、前記照射を行い、前記反射光量の変化に連続して前記非反射領域が存在することを反射光量の変化から検出し、被測定物の端部を認識するようにしたことを特徴とする光学測定装置。
【請求項２】
光源からの光を走査したときに、反射光量が一定レベル以下となる非反射領域を検出する期間に基づき、保持台上に被測定物が存在するか否かを判断するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光学測定装置。
【請求項３】
被測定物上を走査して得られる反射光量を表す信号と、非反射領域を走査して得られる反射光量を表す信号とを予め測定しておき、これら２つの信号の中間値が得られる走査位置を、前記被測定物から非反射領域を連続して走査する場合において、前記被測定物の端部と認識することを特徴とする請求項１記載の光学測定装置。
【請求項４】
前記非反射領域は、光源からの光が貫通する穴であることを特徴とする請求項１から３記載の光学測定装置。
【請求項５】
前記非反射領域は、光源からの光を吸収する部材であることを特徴とする請求項１から３記載の光学測定装置。
【請求項６】
受光した反射光量の所定の変化をもとに前記被測定物の端部の位置を認識し、この位置から所定の距離を隔てた位置における被測定物の特性を測定した後に、再度、前記被測定物の端部の位置を検知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物に対して光を走査しながら照射し、その反射光を受光して被測定物の特性を測定する光学測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試験紙に尿、血液、唾液などの検体を浸すことによって、試験紙の一部に設けられたテストラインの呈色状態を検出し、検体内に存在する特定物質の陽性、陰性等を自動的に判定する測定装置がある。この装置は、被測定物である試験紙に対して光を照射し、照射光と試験紙との位置関係を変化させながら、テストラインにおける反射光量等の光学特性を検出するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４に、試験紙を用いた光学測定装置の概略構成を示す模式図を示す。図４（ａ）ではテストチップＺについてはその要部を側面図で表しており、（ｂ）はその上面図を表している。
【０００４】
試験紙２３をホルダー２１で囲んで一体化したテストチップＺに対して、光源１からの光をレンズ２で成形して照射し、テストチップＺからの反射光を受光素子５で検出する。またホルダー２１の一部には試験紙露出窓２２を設けてあり、試験紙２３の表面が露出している。
【０００５】
この時、検体内に存在する特定物質が陽性であれば、試験紙２３上のテストライン２４において呈色反応が発生している。従って、照射光ビーム２５をＰ１からＰ６の位置まで移動させると、受光素子５で検出される反射光量信号２６は、図４（ｃ）に示すような変化を示す。点Ｑ，Ｒ，Ｓにおいて、反射光量が減少して信号の谷部が発生しているが、これはそれぞれ試験紙露出窓の端部２２ａ、テストライン２４、試験紙露出窓の別の端部２２ｂに相当している。
【０００６】
ここで、試験紙露出窓の端部２２ａを基準にしてテストライン２４の現れる位置を予測すれば、予測位置にテストラインが現れなかった場合に陰性判定をすることができる。また、テストラインでない位置で発生したノイズ信号すなわち、同様に発生する谷部をテストラインと誤検出することを防止することもできる。正確な測定のためには、テストライン２４の位置を予測するための基準点、ここでは試験紙露出窓の端部２２ａの正しい検出が必要であり、非常に重要である。
【０００７】
端部２２ａの検出方法は、照射光ビーム２５の移動開始後から最初に現れる谷部Ｑと、それに続く山部との信号強度の差Ｖｑを求め、それが規定のしきい値を越えれば試験紙露出窓の端部２２ａと認識している。ここでしきい値と比較するのは、ノイズ信号により現れる小さな谷部を排除するためである。従って、この基準点から既知の距離ｙだけ離れた位置を、テストライン２４の現れる位置と予測している。以上のようにして、規定位置のテストライン２４を認識し、テストラインの呈色状態から、検体内に存在する特定物質の判定を行っている。
【特許文献１】特開２００１−２８９８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の構成では、試験紙とホルダーが一体化しており、１回の測定の度にテストチップごと使い捨てにするため、１回の測定におけるコストが高くなる問題がある。これを解決するために、このようなホルダーを用いず、図５に示すように、何度も再利用可能な保持台上に試験紙を載置した状態で測定することで、試験紙のみを交換することが考えられる。なお保持台３に試験紙を載せることで、試験紙の取り扱いを容易にするとともに、測定装置本体が検体などで汚染することを防止している。
【０００９】
図５（ａ）は保持台の側面から表した図、（ｂ）は保持台の上面から表した図、（ｃ）は得られる反射光量の信号を表しており、この場合の位置基準点は、試験紙８の端部８ａとし、山部と谷部の信号の差Ｖｔがしきい値を超えるかどうかで検出することができる。そして端部８ａを基準として、そこから所定の位置におけるテストラインの特性を測定する。
【００１０】
しかしながらこのようなコストを抑えた構成においては新たな課題がある。照射光ビーム４をＰ１からＰ６まで移動した場合に、保持台３の表面上に汚れ２８が存在したときには、反射光量の信号は２７の様になる。すなわち点Ｔ，Ｕにおいて、反射光量が減少して信号の谷部が発生しており、それぞれ試験紙端部８ａ、汚れ２８に相当している。谷部Ｔとそれに続く山部との信号強度の差をＶｔ、谷部Ｕとそれに続く山部との信号の差をＶｕとする。ここでＶｕが規定のしきい値を越えた場合、しきい値を超える位置が２箇所発生し、基準点の検出が困難になる。また、試験紙８を保持台３上に取り付け忘れた場合であっても、Ｖｕが存在するために基準点と誤認識し、試験紙が無いにも関わらず測定動作をしてしまうという課題がある。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決するために、何度も再利用可能な保持台上に試験紙を固定する構成において、保持台の一部に反射光が検出されない非反射領域を設けることにより、保持台に汚れが付着していた場合でも被測定物である試験紙の端部を正確に検知するとともに、試験紙を付け忘れも検知できるようにする光学測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の光学測定装置は、保持台上に被測定物を着脱自在に配置し、光源から出射した光を、前記保持台及び被測定物に対して、それらとの相対的な位置関係を変化させながら照射し、受光した反射光量の所定の変化をもとに前記被測定物の端部の位置を認識し、この位置から所定の距離を隔てた位置における被測定物の特性を測定するようにした光学測定装置において、前記保持台の一部に反射光量が一定レベル以下となる非反射領域を形成し、その非反射領域上の一部に前記被測定物の端部が位置するよう被測定物を保持台上に配置した状態で、前記照射を行い、前記反射光量の変化に連続して前記非反射領域が存在することを反射光量の変化から検出し、被測定物の端部を認識するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、上述の光学測定装置において、光源からの光を走査したときに、反射光量が一定レベル以下となる非反射領域を検出する期間に基づき、保持台上に被測定物が存在するか否かを判断するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明の光学測定装置は、上述の構成において、被測定物上を走査して得られる反射光量を表す信号と、非反射領域を走査して得られる反射光量を表す信号とを予め測定しておき、これら２つの信号の中間値が得られる走査位置を、前記被測定物から非反射領域を連続して走査する場合において、前記被測定物の端部と認識することを特徴とする
また本発明の光学測定装置は、前記非反射領域が、光源からの光が貫通する穴であったり、光源からの光を吸収する部材であることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに本発明の光学測定装置は、受光した反射光量の所定の変化をもとに前記被測定物の端部の位置を認識し、この位置から所定の距離を隔てた位置における被測定物の特性を測定した後に、再度、前記被測定物の端部の位置を検知するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、安価な構成でもって、被測定物の端部の位置を正確に認識し、この位置を基準として、後に続く測定動作を正しく行う光学測定装置を実現することができる。また被測定物の装着の有無を検出でき、装着されていないと判断した場合には、警告などによって誤測定を回避することが可能となる。さらに測定途中における、被測定物の位置ずれを検出できる構成であるので、誤測定を回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の光学測定装置の実施の形態を図面とともに説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、保持台３の一部に、反射光が検出されない非反射領域である穴を設けた例を示している。図１（ａ）は保持台の側面から表した図、（ｂ）は保持台の上面から表した図、（ｃ）はこの保持台３を走査して得られる反射光量信号を表している。
【００１８】
図１において、保持台３は矩形をした樹脂製部材からなり、上面には被測定物である試験紙を載置可能に構成している。光学測定装置は、この保持台３に対して、半導体レーザ（発光素子）１からの光をレンズ２で成形して照射し、保持台３からの反射光をフォトダイオード（受光素子）５で受光し反射光量信号として検出する構成である。
【００１９】
保持台３には、その中央部から若干ずれた位置に貫通する穴６を形成し、半導体レーザ１から光を照射しても、反射光がフォトダイオード５で検出されないようにしている。穴６の大きさは、保持台３の長辺方向をｍ、短辺方向をｎとすると、照射光ビーム４の径ｌに対して、すくなくとも、ｍ＞２ｌ、ｎ＞ｌの関係を満たすものである。
【００２０】
ここで、半導体レーザ１等の光学系と保持台３との相対的な位置を変化させ、照射光ビーム４をＰ1からＰ6の位置まで走査する。このとき受光素子５で検出される反射光量信号７は、図１（ｃ）に示すような変化を示す。照射光ビーム４の移動開始点Ｐ１は、反射光量信号７の点Ａ１に相当する。照射光ビーム４が穴６に差し掛かる点Ｐ２は、反射光量信号７の点Ｂ１に相当する。照射光ビーム４がＰ１からＰ２までの範囲では、反射光量はＶ１を示す。照射光ビーム４が穴６内に全て入る点Ｐ３は、反射光量信号７の点Ｃ１に相当し、照射光ビーム４がＰ２からＰ３までの範囲では、反射光量は徐々に減少する。照射光ビーム４が保持台３に差し掛かる点Ｐ４は、反射光量信号７の点Ｄ１に相当し、照射光ビーム４がＰ３からＰ４までの範囲では、反射光が無いために信号は基底状態の零を示す。照射光ビーム４が保持台３上に全て入った点Ｐ５は、反射光量信号７の点Ｅ1に相当し、照射光ビーム４がＰ４からＰ５までの範囲では、反射光量は徐々に増加する。照射光ビーム４の移動終止点Ｐ６は、反射光量信号７上の点Ｆ１に相当し、照射光ビーム４がＰ５からＰ６までの範囲では、反射光量はＶ１を示す。
【００２１】
また、穴６の端部６ａは、反射光量信号７上の点Ｇ１に相当し、反射光量は点Ｂ１と点Ｃ１のほぼ中間の値（Ｖ１／２）を示す。同様に穴６の別の端部６ｂは、反射光量信号７の点Ｈ１に相当し、反射光量は点Ｄ１と点Ｅ１のほぼ中間の値（Ｖ１／２）を示す。
【００２２】
図２は、保持台３の穴６上に、被測定物である試験紙８を載置した状態を示している。試験紙８は、穴６の領域内にその端部が重なるように配置している。図２（ａ）は保持台３の側面から表した図、（ｂ）は保持台３の上面から表した図、（ｃ）はこの構成における反射光量信号を表している。
【００２３】
照射光ビーム４の位置Ｐ１，Ｐ２’，Ｐ３’，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６は、それぞれ反射光量信号９上の点Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ２に相当する。ここでＰ２’は、照射光ビーム４が試験紙８の面上から穴６に差し掛かる位置であり、Ｐ２’は穴６内に全て入る位置である。照射光ビーム４がＰ１からＰ２’までの範囲において、反射光量はＶ２を示し、Ｐ５からＰ６の範囲において、反射光量はＶ１を示す。
【００２４】
また、試験紙８の端部８ｂは、反射光量信号９上の点Ｇ２に相当し、反射光量は点Ｂ２と点Ｃ２のほぼ中間の値（Ｖ２／２）を示す。同様に穴６の端部６ｂは、反射光量信号９上の点Ｈ２に相当し、反射光量は点Ｄ２と点Ｅ２のほぼ中間の値（Ｖ１／２）を示す。
【００２５】
図１及び図２の構成において非常に重要なことは、穴６を設けているために、反射光量信号７及び９に信号強度が零となる基底状態が存在することである。つまり、保持台３の再利用しても、保持台３の穴６以外の表面部分には、試料等の汚れが付着することはあるが、この穴６のところには汚れが付着することはないので汚れの影響を受けず、必ず基底状態が検出されることになる。
【００２６】
ここで、穴６を利用した試験紙８の有無の検出方法について説明する。試験紙８が存在する場合、基底状態の相当幅、すなわち図２におけるＸ２は、試験紙８が存在しない場合の基底状態の相当幅、すなわち図１におけるＸ1よりも小さくなるので、このことを利用して、正しい試験紙８の装着状態を認識できる。
【００２７】
つまり、実際に測定した基底状態の相当幅が、予め定めたしきい値Ｘ３（Ｘ１＞Ｘ３＞Ｘ２）を越えて小さくなれば、試験紙８が装着されていると認識する。そうでない場合には、試験紙８が装着されていないと判断し、警告などによって誤測定を回避可能となる。
【００２８】
勿論基底状態の相当幅の検出は、図２の記号で説明すれば、点Ｇ２と点Ｈ２間の距離Ｘ２に限られるものでなく、点Ｃ２と点Ｄ２間の距離や、点Ｂ２と点Ｅ２間の距離や、点Ｂ２から点Ｃ２までの任意の規定点と点Ｄ２から点Ｅ２までの任意の規定点間距離で行っても、何ら問題はない。
【００２９】
また、試験紙８の端部８ｂの位置は、反射光量信号９上の点Ｇ２の検出によって、正確に認識可能となる。この位置を試験紙８の基準点とすることによって、後に続く測定動作、例えば図５におけるテストラインの測定を正しく行うことが可能になる。
【００３０】
またこのような構成によれば、照射光ビーム４の光量が減少した場合でも、基底状態の幅Ｘ２、反射光量信号９上の点Ｇ２の位置は変化しない。従って、照射光ビーム４の光量変化の影響を受けない、安定した試験紙８の有無判断や試験紙８の端部８ｂの位置検出が可能になる。
【００３１】
(実施の形態２)
以下に、本発明の第２の実施の形態について、図３を用いて説明する。図３は、図２と同様に、保持台３に設けた穴６上に、試験紙が重なるようにした構成である。図３（ａ）において実線で示す８ａは保持台３上に載置した初期の試験紙位置であり、破線で示す８ｂはその後に何らかの外的衝撃等を受けることによって、試験紙８が位置ずれをおこした状態を示している。
【００３２】
試験紙位置が初期状態８ａである場合、反射光量信号は１０ａとなり、実施の形態１で説明した基底状態の相当幅はＸ２になるが、試験紙位置がずれて８ｃとなった場合には、反射光量信号は１０ｂ，基底状態の幅の相当値はＸ２’の様に変化する。
【００３３】
従って、反射光量信号１０ａ上の点Ｇ３を検出して、試験紙８ａの端部を基準点として定め、次に例えば試験紙８上のテストライン測定等の動作を行った後、再度試験紙８の端部位置を求めることで、測定途中に試験紙が位置ずれを起こしたか否かを検出することができる。すなわち、再度求めた試験紙の端部位置が、当初求めた点Ｇ３と異なる場合には、試験紙８がずれたと判断し、警告などによって、テストライン測定等における誤測定を回避することが可能となる。
【００３４】
なお上記の実施の形態において、非反射領域として、保持台を貫通する穴６を形成したが、穴に限らず、反射光量を低減する構成であればよく、例えば、照射ビーム光を吸収したりする部材で非反射領域を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明にかかる光学測定装置は、何度も再利用可能な保持台上に被測定物を載置できるようにした安価な構成において、保持台に汚れが付着していた場合でも被測定物の端部を正確に検知したり、被測定物の付け忘れも検知できるものであり、被測定物として試験紙を用い、尿、血液、唾液などの検体の光学特性を検出するものなどに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の光学測定装置の実施の形態１における、試験紙が無い場合の保持台の構成図、及び反射光量信号を示す図
【図２】同形態における、保持台上に試験紙を載置した場合の構成図、及び反射光量信号を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における光学測定装置の構成図、及び反射光量信号を示す図
【図４】従来の光学測定装置の構成図、及び反射光量信号を示す図
【図５】従来の他の光学測定装置の構成図、及び反射光量信号を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１  半導体レーザ
２  レンズ
３  保持台
４  照射光ビーム
５  フォトダイオード
６  穴
７，９，１０，１１  反射光量信号
８  試験紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005030984.tif 000006
【図５】
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