JP6313225B2 - 校正方法及び校正システム、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の測定面に投光し反射光を検出する測定光学系を有し、前記測定光学系により得た前記反射光の検出光量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及び校正システム、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に、測定光学系の組み付け精度が悪いとき当該測定光学系の光軸ずれが発生し、所望の測定精度が得られないおそれがある。

しかし、測定光学系の組み付け精度を一層厳密に管理しようとすれば、それだけ組み付け作業のための時間・工数を多く要することになる。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。

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、測定光学系の組み付け精度を厳密に管理することなく、体液中の成分の測定精度を保証可能な校正方法及び校正システム、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。

本発明に係る校正方法は、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙の測定面に投光し反射光を検出する測定光学系を有し、前記測定光学系により得た前記反射光の検出光量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、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られた前記測定光学系の実際光路の、前記測定光学系の基準光路に対するずれ量を表す、前記測定面上での反射点のオフセットを計測する計測ステップと、計測された前記オフセットに基づいて前記検出光量に対して一律に加算又は減算する補正光量を算出し、該補正光量に基づいて前記校正対象装置の校正曲線を決定する決定ステップとを備える。

測定光学系により検出される反射光には、試験紙内部での散乱を経て外部に放出された散乱光のみならず、試験紙の測定面でそのまま反射された表面反射光が含まれる。この表面反射光は、正反射角において最大になる角度分布を有し、体液中の成分量に関わらず光強度が概ね一定な傾向がある。すなわち、測定光学系の光路（換言すれば、反射角度）が変化することで、表面反射光に起因する検出光量が異なってくる。

そこで、測定光学系の実際光路の、基準光路に対するずれ量を表す、試験紙の測定面上での反射点のオフセットを計測し、前記オフセットに基づいて検出光量に対して一律に加算又は減算する補正光量を算出し、該補正光量に基づいて校正対象装置の校正曲線を決定するようにしたので、表面反射光に起因する検出光量の変化を相殺した校正を実行可能である。これにより、測定光学系の組み付け精度を厳密に管理することなく、体液中の成分の測定精度を保証できる。

また、前記計測ステップでは、前記基準光路を包摂する面と前記測定面との交線に沿った前記反射点のずれを、前記オフセットとして計測することが好ましい。幾何学的考察によれば、前記交線に沿って光路（反射点）が変化するときに反射光量の変化率が最大になるので、この校正による効果が顕著になる。

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前記検出光量の比に基づいて前記体液中の成分を測定し、前記決定ステップでは、発色前及び発色後での各前記検出光量に対して前記補正光量をそれぞれ加算又は減算する補正モデルに従って前記校正曲線を決定することが好ましい。これにより、表面反射光の寄与度が相対的に大きい場合、すなわち検出光量の比が小さい場合における測定精度の低下を抑制できる。

また、前記決定ステップでは、前記オフセットに対する前記補正光量の関係を表す対応付け情報を取得し、前記対応付け情報を参照することで前記補正光量を算出することが好ましい。これにより、補正光量の算出及び校正曲線の決定を簡便に実行できるため、作業効率が向上する。

本発明に係る校正システムは、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙の測定面に投光し反射光を検出する測定光学系を有し、前記測定光学系により得た前記反射光の検出光量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システムであって、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られた前記測定光学系の実際光路の、前記測定光学系の基準光路に対するずれ量を表す、前記測定面上での反射点のオフセットを計測するオフセット計測手段と、前記オフセット計測手段により計測された前記オフセットに基づいて前記検出光量に対して一律に加算又は減算する補正光量を算出し、該補正光量に基づいて前記校正対象装置の校正曲線を決定する校正曲線決定手段とを備える。

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を用いて、前記測定光学系により得た前記検出光量に対して前記補正光量を一律に加算又は減算し、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。

本発明に係る校正方法及び校正システム、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、測定光学系の実際光路の、基準光路に対するずれ量を表す、試験紙の測定面上での反射点のオフセットを計測し、前記オフセットに基づいて検出光量に対して一律に加算又は減算する補正光量を算出し、該補正光量に基づいて校正対象装置の校正曲線を決定する。

測定光学系により検出される反射光には、試験紙内部での散乱を経て外部に放出された散乱光のみならず、試験紙の測定面でそのまま反射された表面反射光が含まれる。この表面反射光は、正反射角において最大になる角度分布を有し、体液中の成分量に関わらず光強度が概ね一定な傾向がある。すなわち、測定光学系の光路（換言すれば、反射角度）が変化することで、表面反射光に起因する検出光量が異なってくる。

そこで、上記の構成を採ることで、表面反射光に起因する検出光量の変化を相殺した校正を実行可能である。これにより、測定光学系の組み付け精度を厳密に管理することなく、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。 試験紙の測定面上での平面座標の定義方法についての概略説明図である。 図２及び図３の測定光学系の周辺を撮像して得た画像図の一例である。 図７Ａ及び図７Ｂは、試験紙の測定面上で発生する表面反射光の角度分布を示す概略説明図である。 オフセットに対する光量の変化分の関係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及び校正システム、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の電気ブロック図］
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。

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。

測定光学系４０は、測定面５４上での投光領域が、直径で１〜３ｍｍの概略円形状になるように、光学的に調整されている。以下、投光部４６の位置を特定する発光点Ｅ、測定面５４上の反射点Ｒ及び受光部４８の位置を特定する受光点Ｄの３点を結ぶＶ字状の光路のことを「実際光路Ｌｒ」と称する。

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、校正対象の血糖計（以下、校正対象装置１０ｃともいう）の内部を撮像する撮像装置７２と、撮像装置７２から出力された撮像信号に基づいて校正対象装置１０ｃを校正する校正作業端末７４とを基本的に備える。

撮像装置７２は、入力光像を電気信号に変換するイメージセンサ（撮像素子アレイ）を備える。撮像素子として、ＰＤ素子、ＣＣＤ素子、ＣＭＯＳ素子を含む種々の素子を用いることができる。撮像装置７２から出力される撮像信号（撮像画像８９）は、モノクロ画像、カラー画像のいずれであってもよい。

校正作業端末７４は、通信Ｉ／Ｆ７６と、入力部７８と、表示部８０と、記憶部８２と、制御部８４とを備えるコンピュータである。

通信Ｉ／Ｆ７６は、外部装置（図３例では撮像装置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。撮像装置７２は、ケーブル８６を介して、校正作業端末７４と通信可能に接続されている。なお、撮像装置７２及び校正作業端末７４は、ケーブル８６での有線通信に代替して、無線により通信可能であってもよい。

入力部７８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８０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８２は、制御部８４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８２には、基準位置情報８８、撮像画像８９、及び対応付け情報９０がそれぞれ記憶されている。なお、記憶部８２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８４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８４は、記憶部８２に格納されたプログラムを読み出し実行することで、基準位置取得部９２、オフセット算出部９４、及び校正曲線決定部９６（校正曲線決定手段）の各機能を実現可能である。

なお、撮像装置７２による撮像機能、及びオフセット算出部９４による算出機能を組み合わせることで、後述するオフセット（ΔＸ，ΔＹ）を計測するためのオフセット計測手段９８として機能する。

［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４のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１において、基準位置取得部９２は、予め記憶された基準位置情報８８を読み出すことで、測定光学系４０の基準光路Ｌｓを特定するための基準位置を取得する。

図５は、試験紙２６の測定面５４上での平面座標の定義方法についての概略説明図である。Ｖ字状の一点鎖線は、測定光学系４０における基準的な光路（基準光路Ｌｓ）を示す。この基準光路Ｌｓは、例えば、測定光学系４０の目標光路に相当する。この場合、Ｖ字の頂点を「基準反射点Ｏ」と定義するとき、線分ＯＥは、測定面５４の法線となる。そして、基準光路Ｌｓを包摂する面と測定面５４との交線に沿った方向をＸ軸とし、Ｘ軸及び線分ＯＥの両方に直交する方向をＹ軸としてそれぞれ定義する。

ステップＳ２において、校正作業者は、校正対象である血糖計１０、すなわち校正対象装置１０ｃを準備する。ここで、校正対象装置１０ｃのチップ装着部１６には、チップ１４が装着されていない。

ステップＳ３において、撮像装置７２を用いて、校正対象装置１０ｃに既に組み付けられた測定光学系４０の周辺を撮像する。例えば、試験紙２６に代替して撮像用のスクリーンを配置した状態下に、発光素子５０をオン制御させる。そして、校正作業者は、撮像装置７２の撮像面を測定窓３０側に向け、発光素子５０から前記スクリーン上に投影された光像を撮影する。そして、撮像装置７２から出力された撮像信号は、ケーブル８６及び通信Ｉ／Ｆ７６を介して、校正作業端末７４側に供給される。その後、制御部８４は、この撮像信号を撮像画像８９として記憶部８２に一時的に記憶させる。

図６は、図２及び図３の測定光学系４０の周辺を撮像して得た画像図の一例である。より詳細には、撮像画像８９を模式的に可視化した画像図に相当する。

撮像画像８９における画像領域１００内には、輝度が相対的に低い領域からなる背景領域１０２と、輝度が相対的に高い領域からなる明領域１０４とが存在する。この明領域１０４は、投光部４６（図２）からの投光像に相当する。なお、図示の便宜のため、画像領域１００内には、背景領域１０２及び明領域１０４を区画する輪郭線のみを表記している。

ステップＳ４において、オフセット算出部９４は、ステップＳ３で得た撮像画像８９に基づいて、測定面５４上での反射点Ｒのオフセットを算出する。以下、オフセットの定義について、図５及び図６を再度参照しながら説明する。

図５に戻って、Ｖ字状の実線は、校正対象装置１０ｃに組み付けられた測定光学系４０の実際の光路（実際光路Ｌｒ：図２参照）を示す。本図から理解されるように、実際光路Ｌｒは、基準光路Ｌｓに対して、Ｘ軸の正方向に且つＹ軸の負方向にずれている。ここで、実際光路Ｌｒの基準光路Ｌｓに対するずれ量を、試験紙２６の測定面５４上での反射点Ｒのオフセット（ΔＸ，ΔＹ）として定量化する。この反射点Ｒは、Ｖ字状である実際光路Ｌｒにおける頂点に相当する。

本図例では、基準光路Ｌｓ及び実際光路Ｌｒにおける発光点Ｅが一致し、投光部４６の組み付け姿勢のみがずれている場合を示している。これと併せて又はこれとは別に、投光部４６の組み付け位置がずれている場合もある。このとき、実際光路Ｌｒの発光点は、基準光路Ｌｓの発光点Ｅと異なっている。

図６に戻って、オフセット算出部９４は、公知の画像認識処理を用いて撮像画像８９を解析することで、Ｘ軸−Ｙ軸の平面座標（基準反射点Ｏの位置を含む）を特定すると共に、及び反射点Ｒの座標をそれぞれ算出する。例えば、撮像画像８９（特に、背景領域１０２）に映り込んだ各部材の形状又は模様の位置・姿勢を認識することで、Ｘ軸−Ｙ軸の平面座標を特定してもよい。また、明領域１０４の重心位置（Δｘ，Δｙ）を反射点Ｒとして算出し、撮像装置７２に関する各種情報（画像解像度や光学倍率を含む）を用いて実空間上での長さに変換することで、反射点Ｒの座標（ΔＸ，ΔＹ）を算出してもよい。

以下、Ｘ軸に沿った反射点ＲのずれΔＸを「Ｘ軸オフセット」、Ｙ軸に沿った反射点ＲのずれΔＹを「Ｙ軸オフセット」と称する場合がある。この実施形態では、ベクトル量（ΔＸ，ΔＹ）のうちＸ軸オフセットΔＸのみを用いる。その理由については後述する。

ステップＳ５において、校正曲線決定部９６は、ステップＳ４で取得されたオフセットに基づいて、校正対象装置１０ｃに適した校正係数６４を決定する。具体的な決定方法を説明する前に、測定光学系４０の組み付け精度に関連する光学的現象について説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、試験紙２６の測定面５４上で発生する表面反射光１１０、１１６の角度分布を示す概略説明図である。

図７Ａに示すように、放射された光は、発光点Ｅを始点とし受光点Ｄを終点とする基準光路Ｌｓ（入射角はゼロ）に沿って進行し、検出されたとする。この検出された光には、試験紙２６の内部（発色試薬の含侵層１０８）での散乱を経て外部に放出される散乱光のみならず、試験紙２６の測定面５４側でそのまま反射された表面反射光１１０が含まれる。

表面反射光１１０の各矢印の長さは、光強度の大きさを示している。矢印が長いほど光強度が大きいと共に、矢印が短いほど光強度が小さいことを意味する。すなわち、この表面反射光１１０は、正反射角（反射角はゼロ）において光強度が最大になる角度分布を有する。その結果、本図例では、光強度が２番目に大きい反射成分１１２が受光・検出される。

一方、図７Ｂのように、放射された光は、発光点Ｅを始点とし受光点Ｄを終点とする実際光路Ｌｒ（入射角はθ）に沿って進行し、検出されたとする。図７Ａの場合と同様に、検出された光には、試験紙２６の測定面５４側でそのまま反射された表面反射光１１６が含まれる。ところが、この表面反射光１１６は、正反射角（反射角はθ）において光強度が最大になる角度分布を有するため、光強度が最も大きい反射成分１１８が受光・検出される。

このように、測定光学系４０の光路、すなわち反射角度が変化することで、表面反射光１１０、１１６に起因する検出光量が異なってくる。そして、この現象は主に表面反射に起因するため、体液中の成分量（発色部１１４の色）に関わらず概ね同じ傾向がみられる。そこで、この実施形態に係る校正方法では、上記した検出光量の変化を相殺する校正係数６４を決定する。

この決定に際し、校正曲線決定部９６は、オフセットに対する補正光量（ΔI）の関係を表す対応付け情報９０を、記憶部８２から読み出して取得する。

特に、基準光路Ｌｓを包摂する面と測定面５４との交線（Ｘ軸）に沿った反射点Ｒのずれ（ΔＸ）を、オフセットとして計測・使用することが好ましい。幾何学的考察によれば、Ｘ軸に沿って光路（反射点Ｒ）が変化するときに反射光量の変化率が最大になるので、この校正による効果が顕著に現われる。

図８は、オフセットに対する光量の変化分ΔＩの関係の一例を示すグラフである。グラフの横軸はＸ軸オフセットΔＸ（単位：ｍｍ）であり、グラフの縦軸は光量の変化分ΔＩ（単位なし）である。ここで、ΔＩは、Ａ／Ｄ変換器４９（図２）で出力された信号値に換算した量に相当する。

図中の各プロットは、測定光学系４０の組み付け位置・姿勢を種々変更して得た実験データである。そして、図中の実線は、各プロットから決定された回帰直線である。この関数は、切片を０とすると、ΔＩ（ΔＸ）＝Ｃ１・ΔＸ（Ｃ１は正数）で表現される。

なお、この関係式は切片が０である直線に限られず、任意の線形関数又は非線形関数を用いることができる。所定の曲線に適合させる最適化手法として、関数近似演算、フィッティング演算、補間演算、多変量解析を含む公知の手法を種々適用できる。

また、対応付け情報９０は、関数形を特定するための係数のみならず、ルックアップテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）であってもよい。また、対応付け情報９０は、Ｘ軸オフセットΔＸのみならず、これと併せて又はこれとは別にＹ軸オフセットΔＹとの関係であってもよい。

そして、校正曲線決定部９６は、この対応付け情報９０を参照することで、ステップＳ４で得たΔＸに対応するΔＩを得る。これにより、補正光量（ΔＩ）の決定及び校正曲線（校正係数６４）の算出を簡便に実行できるため、作業効率が向上する。なお、校正曲線決定部９６は、この変化分を相殺するための（−ΔＩ）（符号の有無は問わない）を校正係数６４として決定する。

ステップＳ６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Ｓ５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作業端末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Ｓ７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Ｓ２に戻って、以下、ステップＳ２〜Ｓ６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）を光反射率として算出する。しかし、この実施形態では、表面反射光１１０、１１６（図７Ａ及び図７Ｂ）に起因する検出光量の変化を相殺した光反射率ηを算出することで、血糖計１０の校正を実行する。

校正された光反射率ηは、次の（１）式に示す補正モデルに従って算出される。
η＝（Ｉｃ−ΔＩ）／（Ｉｗ−ΔＩ） ‥‥（１）

ここで、ΔＩは、図８のグラフに示した光量の変化分（補正光量）であり、血糖計１０毎に個別に決定された校正係数６４に相当する。すなわち、Ｘ軸オフセットΔＸが正値である場合に、検出光量Ｉｃ、Ｉｗに対してそれぞれ減算を実行する。一方、Ｘ軸オフセットΔＸが負値である場合に、検出光量Ｉｃ、Ｉｗに対してそれぞれ加算を実行する。

吸光度Ａｂは、光反射率ηを用いて、次の（２）式に従って算出される。
Ａｂ＝１０２４／η ‥‥（２）

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。

血糖値ＢＧ（単位：ｍｇ／ｄｌ）は、吸光度Ａｂ及び任意の関数Ｆ（・）を用いて、次の（３）式に従って算出される。
ＢＧ＝Ｆ（Ａｂ） ‥‥（３）

図９は、定量曲線の一例を示すグラフである。グラフの横軸は吸光度Ａｂ（単位なし）であり、グラフの横軸は血糖値ＢＧ（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。

なお、血糖値の算出方法は（１）〜（３）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。また、（１）式に示す補正モデルでは、発色前の検出光量Ｉｗ及び発色後の検出光量Ｉｃに対して補正光量（ΔＩ）をそれぞれ加算又は減算しているが、検出光量Ｉｗ、Ｉｃのうちいずれか一方に対して加算又は減算した場合であっても、この校正方法による効果が得られることは言うまでもない。特に、（１）式を適用することで、表面反射光１１０、１１６の寄与度が相対的に大きい場合、すなわち検出光量の比が小さい場合における測定精度の低下を抑制できるので一層好ましい。

また、上記した実施形態では、補正光量ΔＩを校正係数６４として決定しているが、この形態に限られない。例えば、η＝Ｇ１（Ｉｃ／Ｉｗ）、Ａｂ＝Ｇ２（１０２４・Ｉｗ／Ｉｃ）の関係が近似的に成り立つ場合、校正係数６４は、関数Ｇ１、Ｇ２のいずれかを特定する係数であってもよい。

［この校正方法による効果］
このように、校正システム７０は、体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙２６の測定面５４に投光し反射光を検出する測定光学系４０を有し、測定光学系４０により得た反射光の検出光量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、この校正システム７０は、校正対象の血糖計１０である校正対象装置１０ｃに組み付けられた測定光学系４０の実際光路Ｌｒの、測定光学系４０の基準光路Ｌｓに対するずれ量を表す、測定面５４上での反射点Ｒのオフセット（ΔＸ，ΔＹ）を計測するオフセット計測手段９８と、計測されたオフセットに基づいて検出光量に対して一律に加算又は減算する補正光量（ΔＩ）を算出し、該補正光量に基づいて校正対象装置１０ｃの校正曲線（校正係数６４）を決定する校正曲線決定手段（校正曲線決定部９６）とを備える。

測定光学系４０により検出される反射光には、試験紙２６内部での散乱を経て外部に放出された散乱光のみならず、試験紙２６の測定面５４でそのまま反射された表面反射光１１０、１１６が含まれる。この表面反射光１１０、１１６は、正反射角において最大になる角度分布を有し、体液中の成分量に関わらず光強度が概ね一定な傾向がある。すなわち、測定光学系４０の光路（換言すれば、反射角度）が変化することで、表面反射光１１０、１１６に起因する検出光量が異なってくる。

そこで、上記の構成を採ることで、表面反射光１１０、１１６に起因する検出光量の変化を相殺した校正を実行可能である。これにより、測定光学系４０の組み付け精度を厳密に管理することなく、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 (6)

1. 体液中の成分と反応する発色試薬を含む試験紙（２６）の測定面（５４）に投光し反射光を検出する測定光学系（４０）を有し、前記測定光学系（４０）により得た前記反射光の検出光量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、
   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）に組み付けられた前記測定光学系（４０）の実際光路（Ｌｒ）の、前記測定光学系（４０）の基準光路（Ｌｓ）に対するずれ量を表す、前記測定面（５４）上での反射点（Ｒ）のオフセットを計測する計測ステップと、
   計測された前記オフセットに基づいて前記検出光量に対して一律に加算又は減算する補正光量を算出し、該補正光量に基づいて前記校正対象装置（１０ｃ）の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、
   前記計測ステップでは、前記基準光路（Ｌｓ）を包摂する面と前記測定面（５４）との交線に沿った前記反射点（Ｒ）のずれを、前記オフセットとして計測することを特徴とする校正方法。
3. 請求項１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前記検出光量の比に基づいて前記体液中の成分を測定し、
   前記決定ステップでは、発色前及び発色後での各前記検出光量に対して前記補正光量をそれぞれ加算又は減算する補正モデルに従って前記校正曲線を決定する
   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、前記オフセットに対する前記補正光量の関係を表す対応付け情報（９０）を取得し、前記対応付け情報（９０）を参照することで前記補正光量を算出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）の測定面（５４）に投光し反射光を検出する測定光学系（４０）を有し、前記測定光学系（４０）により得た前記反射光の検出光量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）を校正する校正システム（７０）であって、
   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）に組み付けられた前記測定光学系（４０）の実際光路（Ｌｒ）の、前記測定光学系（４０）の基準光路（Ｌｓ）に対するずれ量を表す、前記測定面（５４）上での反射点（Ｒ）のオフセットを計測するオフセット計測手段（９８）と、
   前記オフセット計測手段（９８）により計測された前記オフセットに基づいて前記検出光量に対して一律に加算又は減算する補正光量を算出し、該補正光量に基づいて前記校正対象装置（１０ｃ）の校正曲線を決定する校正曲線決定手段（９６）と
   を備えることを特徴とする校正システム（７０）。
6. 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）を用いて、前記測定光学系（４０）により得た前記検出光量に対して前記補正光量を一律に加算又は減算し、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）。

Images