JP2015004510A - 成分測定装置および成分測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試験紙上の検体の展開速度が変化した場合でも検体中の上記特定成分の濃度を精度良く算出することができる成分測定装置を提供する。【解決手段】本発明の成分側手装置１００は、検体に含まれる成分と反応する試薬の発色度合いに基づいて成分の濃度を測定する成分測定装置であって、照射手段１２０と、検出手段１４０と、成分濃度算出手段１８０と、を有する。照射手段１２０は、検体が付着する試験片１１１上に光を照射する。検出手段１４０は、試験片１１１上の複数の異なる領域で各々反射された反射光を検出する。成分濃度算出手段１８０は、複数の異なる領域において、検体が浸潤し呈色が開始した開始時間から所定時間経過した終了時間の反射光の強度に基づいて検体に含まれる成分の濃度を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、成分測定装置および成分測定方法に関する。

体液中の特定成分、たとえば血液中のグルコースの濃度を比色法で測定する装置が知られている。このような比色式成分測定装置では、採取された体液（以下、検体と称する）を試薬が塗布された試験紙に点着する。点着された検体は、試験紙上に展開し、試薬と反応して上記特定成分の濃度に応じた呈色反応を起こす。比色式成分測定装置は、この呈色反応で生じた色を光学的に測定することにより検体に含まれる上記特定成分の濃度を算出する。

一般に、検体が試験紙上で展開する速度（以下、検体の展開速度という）は、検体量、検体性状、環境温度、試験紙の製造上のバラツキなどの様々な要因により変化しうる。このような要因により試験紙上の検体の展開速度が変化すると、たとえば測定時間内に検体が試験紙上で十分に展開しなかったり、あるいは呈色反応の開始が遅れたりする。その結果、検体中の上記特定成分の濃度を正しく算出することが困難になる。

検体が試験紙上で十分に展開しない場合に対処するための技術としては、下記の特許文献１の分析物濃度決定用の装置が知られている。特許文献１には、試験紙上の呈色反応を複数の領域に分割して測定し、検体の展開が十分でない領域の測定値を成分濃度の算出に使用しないことが開示されている。

特開２００４−１６３３９３号公報

しかしながら、上記の特許文献１の分析物濃度決定用の装置では、検体が試験紙上で十分に展開していない領域の測定値は排除されるものの、各領域における呈色の開始時間の違いについては考慮されていない。したがって、各領域における呈色の開始時間に違いがある場合、領域によっては呈色反応が十分に進んでいない状態で色が測定されて成分濃度が算出されてしまう可能性がある。その結果、成分濃度の算出結果の精度が不十分となるおそれがある。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、試験紙上の検体の展開速度が変化した場合でも検体中の上記特定成分の濃度を精度良く算出することができる成分測定装置および成分測定方法を提供することである。

本発明の上記目的は、下記によって達成される。

本発明の成分測定装置は、検体に含まれる成分と反応する試薬の発色度合いに基づいて成分の濃度を測定する成分測定装置であって、照射手段と、検出手段と、成分濃度算出手段と、を有する。照射手段は、検体が付着する試験片上に光を照射する。検出手段は、試験片上の複数の異なる領域で各々反射された反射光を検出する。成分濃度算出手段は、複数の異なる領域において、検体が浸潤し呈色が開始した開始時間から所定時間経過した終了時間の反射光の強度に基づいて検体に含まれる成分の濃度を算出する。

本発明の成分測定方法は、検体に含まれる成分と反応する試薬の発色度合いに基づいて成分の濃度を測定する成分測定方法であって、検体が付着する試験片上に光の照射を開始する段階と、試験片上の複数の異なる領域で各々反射された反射光の検出を開始する段階と、複数の異なる領域において、検体が浸潤し呈色が開始した開始時間から所定時間経過した終了時間の反射光の強度に基づいて検体に含まれる成分の濃度を算出する段階と、を有する。

本発明によれば、試験片上の複数の異なる領域における呈色開始時間を揃えることにより、展開速度の変化が検体の成分濃度の算出へ影響を及ぼすことを防止できる。したがって、検体の成分濃度を精度良く算出することができる。また、試験片上の一部の領域で展開不良が生じても測定を継続し、測定値を算出することができる。

本発明の第１の実施形態における血液成分分析装置を説明するための概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態の成分測定装置によるグルコース濃度の測定処理手順を説明するためのフローチャートである。 図３（Ａ）は試験紙に点着された血液の展開を例示するための模式図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の領域Ａ６８における反射率曲線を説明するための図である。 図２に示すフローチャートのステップＳ１０３をより詳しく説明するためのフローチャートである。 図４のフローチャートの各ステップにおける処理内容を説明するための図である。 領域によって反射率の大きさがばらつくことを説明するための図である。 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、反射率の上限値および下限値を設定する方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態において血液に含まれるグルコース濃度を算出する手順を説明するためのフローチャートである。 図８に示すフローチャートの各ステップにおける処理内容を説明する図である。 本発明の第３の実施形態において血液に含まれるグルコース濃度を算出する手順を各ステップにおける処理内容とともに説明するための図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の成分測定装置の実施形態を説明する。なお、図中、同一の部材には同一の符号を用いた。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における成分測定装置を説明するための概略ブロック図である。本実施形態の成分測定装置は、試験片上の複数の異なる領域における呈色開始時間を揃えるものである。なお、以下では本実施形態の成分測定装置の主要部について説明し、従来の成分測定装置と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、血液に含まれるグルコースと反応する試薬の色の変化（発色）に基づいて血糖値を測定する比色式血糖測定装置を例示して説明する。比色式血糖測定装置では、血液が付着した試験紙（試験片）の血液付着面の反対の面に光を照射し、試験紙からの反射光を受光して血液と反応する試薬の発色度合いに基づいて血液に含まれるグルコースの濃度を測定する。試験紙には、血液中のグルコースと反応して発色する試薬が含まれており、グルコース濃度が濃くなるほど試験紙の発色が濃くなる。この発色濃度の違いにより受光量が変化することを利用してグルコース濃度を測定する。グルコース濃度の測定には、６２０〜６４０ｎｍの波長の光（赤色光）が好適に使用される。

また、本実施形態では、測定されたグルコース濃度を補正するヘマトクリット値も併せて測定する。ヘマトクリット値は血液中の血色素（ヘモグロビン）の濃度に基づいて測定する。ヘマトクリット値の測定には、５１０〜５４０ｎｍの波長の光（緑色光）が好適に使用される。

本実施形態では、試験紙上に赤色光および緑色光を交互に周期的に照射して、グルコース濃度およびヘマトクリット値を測定する。すなわち、本実施形態では、２つの波長の光を使用してグルコース濃度およびヘマトクリット値を交互に時分割で測定する。なお、ヘマトクリット値についてもグルコース濃度を測定する場合と同様に測定できるので、以下では、グルコース濃度を測定する場合を中心に説明する。また、各々の波長の光の反射率からグルコース濃度およびヘマトクリット値を算出する方法については従来の方法と同様であるので説明を省略する。

図１に示すとおり、本実施形態の成分測定装置（比色式血糖測定装置）１００は、装着部１１０、光源部１２０、発光駆動部１３０、検出部１４０、信号処理部１５０、操作部１６０、表示部１７０、および演算制御部１８０を有する。以下、図１に示す各構成要素を順に説明する。

本実施形態の成分測定装置１００では、試験紙１１１に血液が浸潤し試験紙１１１の反射率が大きく変化したことを検出して計時を開始し、その開始時間から所定時間後の反射率に基づいて血糖値を算出する。血液を付着させる前の試験紙１１１は、白色に近い色であるため反射率は大きい値を示す。一方、血液を付着させた後の試験紙１１１は、グルコースと試薬との反応が進行するにつれて発色して反射率が減少する。このため、血糖値を算出する際の反射率としては、グルコースと試薬との反応が完結した状態に近づき反射率の減少率が所定値以内となったときの反射率を採用することが望ましい。なお、試験紙１１１は適当なケースに保持された上で、装着部１１０に着脱可能に装着される。たとえば、装着部１１０は、成分測定装置１００の筺体（不図示）に設けられている。これにより試験紙１１１と、光源部１２０および検出部１４０との位置関係が定まる。

光源部１２０は、照射手段として、試験紙１１１上に光を照射する光源である。光源部１２０は、その発光面が試験紙１１１の方向を向くように成分測定装置１００の筺体に取り付けられている。光源部１２０からの照射光は、図示されていないレンズによって集光されて試験紙１１１全体を照射する。光源部１２０は、試験紙１１１の呈色により吸収される光の波長、たとえば、５００〜７２０ｎｍ程度の波長の範囲内で発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。

本実施形態では、光源部１２０は、赤色発光ダイオードおよび緑色発光ダイオードを有する。赤色発光ダイオードは、赤色光を発光して、グルコースと発色試薬の反応で生じた色素量に応じた血液のグルコース濃度を測定するために使用される。また、緑色発光ダイオードは、緑色発光して血液中の血色素の量に基づいてヘマトクリット値を測定するために使用される。なお、赤色発光ダイオードおよび緑色発光ダイオードは、別々の素子として互いに近接して配置されてもよいし、１つの素子として一体的に構成されてもよい。

発光駆動部１３０は、光源部１２０に駆動信号を供給する駆動回路である。より具体的には、発光駆動部１３０は、演算制御部１８０の指示に基づいて光源部１２０に所定のパルス幅、強度、および周期を有するパルス信号を供給する。光源部１２０は、供給されたパルス信号に応じてこのパルス幅の期間だけ発光し、次のパルス信号の立ち上がりまで消灯することを繰り返す。パルス幅は、概ね１０〜１０００μｓの範囲内であり、好適には１２０μｓ程度である。また、周期は１ｍｓ〜１０ｍｓ程度であり、好適には赤色および緑色の各々について２ｍｓ程度である。なお、赤色光と緑色光は交互に発光させるのが好ましい。パルス幅、強度、および周期は、他の構成要素の設計条件に応じて適宜変更されうる。

検出部１４０は、検出手段として、パルス光が試験紙１１１上の複数の異なる領域で反射された反射光を検出して電気信号に変換する。検出部１４０は、その受光面が試験紙１１１の方向に向くように成分測定装置１００の筺体内に取り付けられる。

検出部１４０は、試験紙１１１上の複数の異なる領域にそれぞれ対応して反射光を検出する複数の光検出素子（不図示）を備える。光検出素子は、試験紙１１１の呈色反応により吸収される光の波長に感度を有し、好適には検出部１４０の受光面上に一列もしくはマトリックス状に配置される。なお、光検出素子の配置形態は、一列もしくはマトリックス状に配置される形態に限定されず他の配置形態でもよい。

また、各々の光検出素子は、光を検出する機能を有する最小単位であるピクセルを少なくとも１つ備える。したがって、このような構成の光検出素子では、試験紙１１１上の複数の異なる領域からの反射光は、対応する光検出素子の少なくとも１つのピクセルによって検出される。本実施形態では、複数の光検出素子としてイメージセンサを採用する。イメージセンサは、たとえば、マトリックス状に複数のピクセルが配置されたＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなどである。

また、光源部１２０の照射範囲と検出部１４０の視野（検出範囲）は、必ずしも一致する必要はない。たとえば、光源部１２０が試験紙１１１の全面を照射している場合でも、検出部１４０が試験紙１１１上の特定の領域からの反射光を検出する構成であってもよい。

本実施形態では、検出部１４０の複数の光検出素子が試験紙１１１上の複数の異なる領域にそれぞれ対応して反射光を検出する。したがって、１つの領域において試験紙１１１上を血液が展開する距離は試験紙１１１全体に比べて短く、検出範囲における見かけ上の展開速度が増大する。すなわち、血液の展開時間が相対的に短くなる。

信号処理部１５０は、検出部１４０から出力された電気信号を信号処理する。信号処理部１５０は、サンプル・ホールド回路、増幅回路、およびＡ／Ｄコンバータを有する。検出部１４０から出力された電気信号は、サンプル・ホールド回路で周期的にサンプリングされ、増幅回路で所定の信号レベルまで増幅され、Ａ／Ｄコンバータでアナログ信号からディジタル信号に変換されて画像データとして演算制御部１８０のメモリに格納される。

操作部１６０は、操作者からの指示を演算制御部１８０に伝達する。操作部１６０は、たとえば押しボタンスイッチを有しており、成分測定装置１００の筐体に取り付けられる。操作者は、操作部１６０を介して成分測定装置１００の起動・停止、測定結果の表示などの指示をする。

表示部１７０は、演算制御部１８０で算出された血糖値を表示する。表示部１７０は、たとえば液晶表示パネルを有し、成分測定装置１００の筐体に取り付けられる。

演算制御部１８０は、成分測定装置１００の全体制御および血糖値の算出を実行する。より具体的には、演算制御部１８０は、たとえばＣＰＵ、メモリ、通信回路などを含む周辺回路を備えており、光源部１２０、発光駆動部１３０、検出部１４０、信号処理部１５０、操作部１６０、および表示部１７０と電気的に接続されている。演算制御部１８０は、操作部１６０を介して入力される、操作者からの指示に応じて、所定の手順にしたがい血糖値の測定処理を実行する。

演算制御部１８０は、成分濃度算出手段として、メモリに格納された画像データを利用して、試験紙１１１に血液を付着させる前後における試験紙１１１の反射率を算出するとともに、試験紙１１１の各領域に血液が浸潤したことを検出して計時を開始し、所定時間経過後、反射率とグルコース濃度との対応関係を利用してグルコース濃度を算出する。所定時間の計時には図示しないタイマを用いる。反射率とグルコース濃度との対応関係は、ルックアップテーブルとして予めＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶されているか、あるいは反射率とグルコース濃度との関係式から算出される。算出されたグルコース濃度は、ヘマトクリット値を用いて補正されて血糖値として表示部１７０に出力される。

成分測定装置１００がグルコース濃度を測定する測定処理手順は、演算制御部１８０のＲＯＭなどの不揮発性メモリにプログラムとして予め記憶されており、ＣＰＵはプログラムを逐次的に実行する。成分測定装置１００が起動すると、演算制御部１８０は、発光駆動部１３０に対して所定のパルス信号を出力するように指示するとともに、信号処理部１５０で処理された信号を画像データとしてＲＡＭなどの揮発性メモリに格納するように指示する。以下、図２〜図６を参照して、成分測定装置１００の測定処理手順を説明する。

図２は本発明の第１の実施形態の成分測定装置によるグルコース濃度の測定処理手順を説明するためのフローチャートである。また、図３（Ａ）は試験紙に点着された血液の展開を例示するための模式図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の領域Ａ６８における反射率曲線を説明するための図である。なお、図３（Ｂ）において横軸は時間であり、縦軸は反射率である。

図２に示すとおり、まず、試験紙１１１上に光の照射を開始する（ステップＳ１０１）。具体的には、光源部１２０をパルス発光させて、試験紙１１１上に光の照射を開始する。なお、光源部１２０をパルス発光させるのは、発光中の信号レベルと消灯中の信号レベルとの差分を測定に使用することにより、成分測定装置１００に入射する外乱光の影響を低減するためである。また、光源部１２０を間欠的に発光させることにより消費電力を低減させる効果もある。

次に、試験紙１１１からの反射光の検出を開始する（ステップＳ１０２）。本実施形態では、検出部１４０は、試験紙１１１上の複数の異なる領域で各々反射された反射光を検出する。具体的には、図３（Ａ）に示すとおり、たとえば試験紙１１１を１０×１０＝１００個の領域Ａ１〜Ａ１００に区切り、各々の領域Ａｎで反射された反射光を検出部１４０の対応する光検出素子（不図示）で検出する。なお、試験紙１１１を区切る領域の個数は、グルコース濃度の算出精度、演算処理時間、検出部１４０が有するピクセル数を考慮して適宜設定することができる。

なお、演算制御部１８０は、試験紙１１１の大きさと試験紙１１１を区切る領域の個数とに基づいて領域間の距離を算出できる。また、領域間の距離と呈色速度の違いとから試験紙１１１上の血液の展開速度を算出できる。展開速度は、ヘマトクリット値に依存するため、ヘマトクリット値を概算するときの情報として使用できる。

成分測定装置１００が起動されると、演算制御部の１８０の指示を受けて、検出部１４０は時間ｔ０において試験紙１１１上の領域Ａ１〜Ａ１００で各々反射された反射光の検出を開始する。この時点では、試験紙１１１上には血液が点着されていないため、表面が白い状態の試験紙１１１の反射光が検出される。ここで、試験紙１１１の反射率を１とする。本実施形態では、時間ｔ０の時点の反射光の強度を基準にして反射率を算出する。

その後、時間ｔ１において試験紙１１１上の点着領域Ｘに血液が点着される。点着された血液は、試験紙１１１上を展開して時間ｔ２には展開領域Ｙまで到達し、時間ｔ３には展開領域Ｚまで到達する。なお、本実施形態では、点着された血液が試験紙１１１の全体に展開するまでに１秒程度かかり、呈色反応が安定するまでにさらに８秒程度かかることを想定している。また試験紙１１１の大きさは一辺２〜６ｍｍ程度である。

図３（Ａ）に示す血液の展開の例では、血液が試験紙１１１上に展開する際、試験紙１１１上の位置によって血液が到達する時間が異なっている。点着領域Ｘからの距離が遠ければ、それだけ血液が浸潤して到達するまでに時間がかかる。ここで、血液の展開速度は、血液の温度および粘度、試験紙１１１の空孔率や空孔径、試薬の塗布量などによって影響を受けて変化する。これらの原因は試験紙を一領域として、その反射光を検出する場合は測定誤差につながる。

一方、呈色反応は、血液が到達してから開始され、呈色反応の反応速度は同じ条件下では一定と考えられる。したがって、検出部１４０が検出する試験紙１１１の反射率の時間的な変化は、血液の展開速度に強く依存すると考えられる。

たとえば、図３（Ａ）の領域Ａ６８において、時間ｔ０〜ｔ２では血液がまだ到達していないため、呈色反応は起きない。したがって、図３（Ｂ）に示すとおり、試験紙１１１の反射率が時間ｔ２まで約１に維持される。一方、時間ｔ２を過ぎると、Ａ６８にも血液が展開するため呈色反応が進行する。したがって、領域Ａ６８の反射率は減少し始める。なお、以下では、図３（Ｂ）に示すような反射率の時間的な変化を示す曲線を反射率曲線と称する。

本実施形態では、演算制御部１８０は、ＲＡＭに格納された画像データに基づいて、領域Ａ１〜Ａ１００における反射率曲線を算出する。なお、検出部１４０の光検出素子が複数のピクセルを備える場合は、たとえば複数のピクセルのデータを平均した値を代表値として反射率曲線の算出に使用することができる。

このように、試験紙１１１上の複数の異なる領域Ａ１〜Ａ１００において、試薬の色が変化し始める時間、すなわち呈色反応が開始される時間は、試験紙１１１上の血液の展開速度に依存して変化する。

次に、再び図２に戻り、血液に含まれるグルコース濃度を算出する（ステップＳ１０３）。本実施形態では、試験紙１１１上の領域Ａ１〜Ａ１００において、呈色を検出した開始時間ｔ２から所定時間経過した終了時間ｔ３の反射率に基づいて血液に含まれるグルコース濃度を算出する。演算制御部１８０は測定されたグルコース濃度に基づいて血糖値を算出し、表示部１７０は血糖値を表示し、処理を終了する。なお、開始時間ｔ２以前（例えばｔ１）に検出した反射率はベースラインの補正に用いることができる。

以下、図４〜図７を参照して、血液に含まれるグルコース濃度を算出する手順についてより詳しく説明する。図４は図２に示すフローチャートのステップＳ１０３をより詳しく説明するためのフローチャートであり、図５は図４のフローチャートの各ステップにおける処理内容を説明するための図である。また、図６は、領域によって反射率の大きさがばらつくことを説明するための図である。また、図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、反射率の上限値および下限値を設定する方法を説明するための図である。

図４および図５に示すとおり、まず、領域ごとに呈色開始時間を認識する（ステップＳ２０１）。具体的には、領域Ａ１〜Ａ１００の反射率曲線（以下、反射率曲線Ｃ１〜Ｃ１００と称する）について呈色の開始時間を認識する。なお、図５においてＳ１〜Ｓ１００は検出部１４０の光検出素子を示す。

次に、全領域の呈色開始時間を揃える（ステップＳ２０２）。具体的には、反射率曲線Ｃ１〜Ｃ１００の呈色を検出した開始時間を基準時間に揃える。基準時間は、所定の基準となる時間を設定してもよいし、反射率曲線Ｃ１〜Ｃ１００のうちのいずれかの呈色の開始時間を設定してもよい。たとえば、図５に示すとおり、反射率曲線Ｃ１〜Ｃ９９の呈色開始時間を反射率曲線Ｃ１００の呈色開始時間に揃えることができる。

このように、反射率曲線Ｃ１〜Ｃ１００における呈色開始時間を基準時間に揃えることにより、展開速度によるグルコース濃度算出への影響をキャンセルすることができる。したがって、グルコース濃度の算出精度が向上する。

なお、試験紙１１１の局所的な異常、血液量の不足などにより試験紙１１１上の特定の領域における呈色が開始されない場合がある。たとえば、図５において、領域Ａｍの反射率曲線Ｃｍは、測定時間内に呈色が開始されていない。また、呈色の開始が極端に早くなる場合または遅くなる場合がある。このような場合には、グルコース濃度の算出に影響を及ぼすことを防止するため、当該領域における反射率曲線を以後の処理に使用しない。呈色の開始が極端に早くなる場合または遅くなる場合の判定については、呈色の開始時間を所定の第１の上限値および第１の下限値と比較することによりなされる。ある領域において呈色の開始時間が第１の上限値および第１の下限値の範囲内にある場合、当該領域における反射率曲線を以後の処理に使用する。一方、呈色開始時間が第１の上限値および第１の下限値の範囲内にない場合、上記領域における反射率曲線を以後の処理に使用しない。

また、図６に示すとおり、試験紙１１１上の領域によって呈色開始後の反射率の大きさが異なる場合もある。反射率曲線Ｃｎ’は領域Ａｎ’における反射率曲線であり、反射率曲線Ｃｎ’’は領域Ａｎ’’における反射率曲線である。反射率の大きさがばらつく要因としては、試験紙１１１上の試薬の塗布ムラ、試験紙１１１の表面粗さおよび形状の違いなどがある。あるいは、領域Ａｎ’のように反射率が大きくなる場合は、血液が領域Ａｎ’の一部にしか浸潤していないことも考えられる。

このように反射率の大きさがばらつくとグルコース濃度の算出に対して影響を及ぼすため、本実施形態では、反射率の大きさに対して所定の第２の上限値および第２の下限値を設定し、第２の上限値と第２の下限値の範囲から外れる反射率曲線は以後の処理に使用しない。

具体的には、呈色開始後の時間ｔ３における反射率に対するピクセル数の度数分布に基づいて、上記第２の上限値と第２の下限値を設定する。図７（Ａ）に示すとおり、反射率に対するピクセル数の度数分布は、通常、第１のピークＰ１および第２のピークＰ２を有する。第１のピークＰ１は、試験紙１１１上に血液が展開して呈色が起きたことにより反射率が減少したピクセルの個数の最大値を表す。一方、第２のピークＰ２は、試験紙１１１上に血液が展開していないため反射率が高いピクセルの個数の最大値を表す。

本実施形態では、第１のピークＰ１のピクセル数を１００％としたときの所定割合のピクセル数に対応する反射率を第２の上限値および第２の下限値として設定する。たとえば、図７（Ａ）に示すとおり、第１のピークＰ１のピクセル数の９０％のピクセル数に対応する反射率ＲＵおよびＲＬをそれぞれ第２の上限値および第２の下限値として設定することができる。このように第２の上限値および第２の下限値を設定すると、以後の処理では反射率が上限値ＲＵと下限値ＲＬの範囲内にある反射率曲線のみを使用する。

また、図７（Ｂ）に示すとおり、第１のピークＰ１に対応する反射率を中心にして反射率ＲＬ’とＲＵ’との間にピクセルがＮ個含まれるように第２の上限値（ＲＵ’）および第２の下限値（ＲＬ’）を決定してもよい。

次に、再び図４に戻り、各領域の反射率曲線を合成する（ステップＳ２０３）。本実施形態では、反射率曲線Ｃ１〜Ｃ１００のうち、呈色開始時間が第１の上限値および第１の下限値の範囲内にあり、かつ呈色開始後の反射率が第２の上限値および第２の下限値の範囲内にある反射率曲線を、基準時間で合わせ、合成処理して合成反射率曲線ＣＳを算出する。このように、複数の異なる領域を測定した結果を合成することにより、試験紙１１１に塗布する試薬量や試験紙１１１の構造のバラツキの影響を受け難くなる。

次に、グルコース濃度を算出する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０３で算出した合成反射率曲線ＣＳを使用してグルコース濃度を算出する。

以上のとおり、本実施形態では、試験紙１１１上の複数の異なる領域における反射率曲線の呈色の開始時間を基準時間に揃えたのち、各領域の反射率曲線を合成した合成反射率曲線に基づいてグルコース濃度を算出する。

以上のとおり説明した本実施形態の成分測定装置１００は下記の効果を奏する。

（ａ）本実施形態の成分測定装置１００によれば、試験紙１１１上の複数の異なる領域における呈色の開始時間を基準時間に揃えることにより、展開速度の変化がグルコース濃度の算出へ影響を及ぼすことを防止できる。したがって、グルコース濃度を精度良く算出することができる。また、試験紙１１１上の一部の領域で展開不良が生じても測定を継続し、測定値を算出することができる。

（ｂ）複数の異なる領域を測定した結果を合成することにより、試験紙１１１に塗布する試薬量や試薬担体の構造のバラツキの影響を受け難くなる。

（ｃ）領域間の距離と呈色速度の違いとから試験紙１１１上の展開速度を算出することができる。

（ｄ）検出部１４０の検出視野の範囲内であれば、試験紙１１１のどの領域から血液の展開が開始されても、あるいは血液の展開範囲が異なっていても精度良くグルコース濃度を算出できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、試験紙上の複数の異なる領域における反射率曲線の呈色の開始時間を基準時間に揃えたのち、各領域の反射率曲線を合成した合成反射率曲線に基づいてグルコース濃度を算出することについて説明した。本発明の第２の実施形態では、試験紙上の領域ごとにグルコース濃度を算出し、各領域のグルコース濃度を平均して最終的なグルコース濃度を算出することについて説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

以下、図８および図９を参照して、本実施形態の成分測定装置を説明する。図８は本発明の第２の実施形態において血液に含まれるグルコース濃度を算出する手順を説明するためのフローチャートであり、図９は図８に示すフローチャートの各ステップにおける処理内容を説明する図である。

図８および図９に示すとおり、まず、領域ごとに呈色開始時間を認識する（ステップＳ３０１）。試験紙１１１上の複数の異なる領域Ａ１〜Ａ１００の反射率曲線Ｃ１〜Ｃ１００について呈色の開始時間を認識する。なお、第１の実施形態と同様に反射率曲線が異常であるものについては以後の処理には使用しない。

次に、領域ごとにグルコース濃度を算出する（ステップＳ３０２）。具体的には、試験紙１１１上の複数の異なる領域において、ステップＳ３０１で認識した呈色開始時間から所定時間経過した終了時間の反射率に基づいて血液に含まれるグルコース濃度を算出する。

次に、各領域のグルコース濃度を平均する（ステップＳ３０３）。具体的には、ステップＳ３０２で算出した各領域のグルコース濃度を平均して最終的なグルコース濃度を算出する。

以上のとおり、本実施形態では、試験紙１１１上の複数の異なる領域の各々においてグルコース濃度を算出し、各領域のグルコース濃度を平均して最終的なグルコース濃度を算出する。いずれの領域においても、呈色開始時間から所定時間経過した終了時間の反射率に基づいて血液に含まれるグルコース濃度を算出するので、各領域間の呈色開始時間の違いはグルコース濃度の算出に影響しない。本実施形態では、各領域ごとにグルコース濃度を算出することにより、実質的に各領域における呈色開始時間を揃えている。

以上のとおり説明した本実施形態の成分測定装置１００は下記の効果を奏する。

（ｅ）試験紙１１１上の複数の異なる領域の各々においてグルコース濃度を算出し、各領域のグルコース濃度を平均して最終的なグルコース濃度を算出するので、グルコース濃度の算出に伴う演算処理の負荷を少なくすることができる。

（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、時分割で複数波長の測定を実行することを説明した。第３の実施形態では、多色光を光源に採用し、光検出素子が特定波長の光を通過するバンドパスフィルタを備えることにより、複数波長の測定を実行することを説明する。以下の説明では、第２の実施形態と異なる部分について主に説明し、第２の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

本実施形態では、光源部１２０は、多色光（たとえば白色光）を照射する。光源部１２０は、たとえば白色発光ダイオードを有する。演算制御部１８０は、発光駆動部１３０に対して所定のパルス信号を出力するように指示する。しかしながら、本実施形態では、検出部１４０は、測定に使用する特定波長の光をバンドパスフィルタで分離する。したがって、演算制御部１８０は、異なる波長の光を時分割で照射および検出するためのタイミング制御する必要はない。

以下、図１０を参照して、本実施形態の成分測定装置を説明する。図１０は本発明の第３の実施形態において血液に含まれるグルコース濃度を算出する手順を各ステップにおける処理内容とともに説明するための図である。

図１０に示すとおり、検出部１４０は、試験紙１１１上の複数の異なる領域Ａ１〜Ａ１００からの反射光を検出する光検出素子Ｓ１Ｒ，Ｓ１Ｇ〜Ｓ１００Ｒ，Ｓ１００Ｇを備える。光検出素子Ｓ１Ｒは、赤色光のみを透過する赤色用バンドパスフィルタをピクセル上に備え、領域Ａ１の赤色光を検出する。また、光検出素子Ｓ１Ｇは、緑色光のみを透過する緑色用バンドパスフィルタをピクセル上に備え、領域Ａ１の緑色光を検出する。なお、光検出素子Ｓ１Ｒ，Ｓ１Ｇは、赤色用バンドパスフィルタを備えるピクセルと緑色用バンドパスフィルタを備えるピクセルとが格子状に配置されるように構成することが好ましい。

このような構成の成分測定装置１００において、まず領域ごとに呈色開始時間を認識し、次に領域ごとにグルコース濃度およびヘマトクリット値を算出する。そして、各領域においてヘマトクリット値でグルコース濃度を補正する。そして、各領域のグルコース濃度を平均して最終的なグルコース濃度を算出する。

以上のとおり説明した本実施形態の成分測定装置１００は、第２の実施形態の効果に加えて下記の効果を奏する。

（ｆ）検出部１４０は、測定に使用する特定波長の光をバンドパスフィルタで分離するので、異なる波長の光を時分割で照射および検出するためのタイミング制御を省くことができる。

以上のとおり、実施形態において、本発明の成分測定装置について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

たとえば、第１〜第３の実施形態では、試験片から反射された反射光の強度から算出された反射率に基づいてグルコース濃度を算出した。しかしながら、本発明は、試験片を透過した透過光に基づいてグルコース濃度を算出する構成とすることもできる。

また、本発明は、血糖値を算出するのに好適に用いることができるが、透過光や反射光の受光量を定量的に測定して検体の成分濃度測定を行う分野において広く利用できることはもちろんである。たとえば、本発明は、体液中の特定成分、たとえば血液中のコレステロール、尿酸、尿中のグルコース、ヘモグロビンなどの濃度を測定するように構成することもできる。

１００ 成分測定装置、
１１０ 装着部、
１１１ 試験紙（試験片）、
１２０ 光源部（照射手段）、
１３０ 発光駆動部、
１４０ 検出部（検出手段）、
１５０ 信号処理部、
１６０ 操作部、
１７０ 表示部、
１８０ 演算制御部（成分濃度算出手段）。

Claims (7)

1. 検体に含まれる成分と反応する試薬の発色度合いに基づいて前記成分の濃度を測定する成分測定装置であって、
   前記検体が付着する試験片上に光を照射する照射手段と、
   前記試験片上の複数の異なる領域で各々反射された反射光を検出する検出手段と、
   前記複数の異なる領域において、前記検体が浸潤し呈色が開始した開始時間から所定時間経過した終了時間の前記反射光の強度に基づいて前記検体に含まれる成分の濃度を算出する成分濃度算出手段と、
   を有することを特徴とする成分測定装置。
2. 前記成分濃度算出手段は、前記複数の異なる領域において前記開始時間から前記終了時間までの前記試験片の反射率の時間的な変化を表す反射率曲線をそれぞれ算出したのち、前記複数の異なる領域について前記開始時間を基準にして前記反射率曲線を合成し、合成された反射率曲線に基づいて前記検体に含まれる成分の濃度を算出することを特徴とする請求項１に記載の成分測定装置。
3. 前記成分濃度算出手段は、前記複数の異なる領域において前記開始時間から前記終了時間までの前記試験片の反射率曲線をそれぞれ算出し、前記反射率曲線に基づいて前記複数の異なる領域における成分の濃度をそれぞれ算出したのち、前記複数の異なる領域について当該成分の濃度の平均値を算出して当該平均値に基づいて前記検体に含まれる成分の濃度を算出することを特徴とする請求項１に記載の成分測定装置。
4. 前記照射手段は、特定波長の光を照射し、
   前記検出手段は、前記特定波長の反射光を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成分測定装置。
5. 前記照射手段は、前記複数の異なる領域に特定波長を含む多色光を照射し、
   前記検出手段は、前記特定波長を透過させるバンドパスフィルタを備え、前記特定波長の反射光を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成分測定装置。
6. 前記成分濃度算出手段は、前記反射率曲線の前記開始時間後の反射率に対して上限値および下限値を設定し、前記反射率が前記上限値および下限値の範囲内にあるときは前記反射率曲線を前記検体に含まれる成分の濃度の算出に使用する一方で、前記反射率が前記上限値および下限値の範囲内にないときは前記反射率曲線を前記検体に含まれる成分の濃度の算出に使用しないことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の成分測定装置。
7. 検体に含まれる成分と反応する試薬の発色度合いに基づいて前記成分の濃度を測定する成分測定方法であって、
   前記検体が付着する試験片上に光の照射を開始する段階と、
   前記試験片上の複数の異なる領域で各々反射された反射光の検出を開始する段階と、
   前記複数の異なる領域において、前記検体が浸潤し呈色が開始した開始時間から所定時間経過した終了時間の前記反射光の強度に基づいて前記検体に含まれる成分の濃度を算出する段階と、
   を有することを特徴とする成分測定方法。

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