显色测定装置制造方法

显色测定装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种显色测定装置。显色测定装置（1）具备：波长可变干涉滤光器（5）；拍摄部（15），其接受透过了波长可变干涉滤光器（5）的光；存储部（23），其存储使试纸的种类以及表示该试纸的显色状态的颜色相关联的参照颜色数据；分光测定部（244），其根据在依次切换透过波长可变干涉滤光器（5）的光的波长时由拍摄部（15）接受的光，测定试纸的分光光谱；以及定量分析部（246），其基于由分光测定部（244）测定出的分光光谱以及参照颜色数据，来实施试样的定量测定。
【专利说明】显色测定装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及显色测定装置。

【背景技术】
[0002]以往，已知有使保持了试剂的试纸接触液体试样来定量试剂的显色状态的显色测定装置(例如，参照专利文献I)。
[0003]在专利文献I的显色测定装置中，在箱状的装置主体设置试剂插入口，将以3行3列涂覆了测定用试剂的试纸插入试剂插入口，并从光源向试纸照射光，利用彩色CCD拍摄透过了试纸的光。然后，通过对利用彩色CCD拍摄到的彩色图像进行图像处理来分析显色物的颜色，定量测定显色状态。
[0004]专利文献1:日本特开2001 - 349834号公报
[0005]然而，在上述专利文献I所记载的装置中，利用彩色CXD拍摄彩色图像，并通过拍摄到的彩色图像的图像处理来实施显色状态的定量测定。但是，使用了彩色CCD的彩色拍摄图像是基于R (红色波长区域)、G (绿色波长区域)、B (蓝色波长区域)的有限的波长区域的光来判定颜色的，不能够对各波长检测准确的光量。因此，存在不适合高精度的分析这样的课题。
[0006]另外，在上述专利文献I中，也存在需要接受透过试纸的光，能够使用的试纸的种类受到限制这样的课题。


【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种与试纸的种类无关，且能够实施高精度的显色状态的定量测定的显色测定装置。
[0008]本发明的显色测定装置是测定保持了试剂的试纸的显色状态的显色测定装置，其中，上述试剂通过试样的接触而表示显色反应，其特征在于，具备:分光部，其被入射来自接受了自然光或者来自光源的光的上述试纸的光，并从该入射的光中选择出规定波长的光且能够变更上述规定波长；受光部，其接受由上述分光部选择出的波长的光；存储部，其存储表示上述试纸的显色状态的参照颜色数据；测色部，其根据由上述受光部接受到的多个波长的光来测定上述试纸的颜色；以及分析部，其基于由上述测色部测定出的颜色以及上述参照颜色数据，来实施上述试样的定量测定。
[0009]在本发明中，利用分光部从来自试纸的光中分出多个波长的光，由受光部分别接受这些分光后的光，从而获取针对各波长的光量。由此，能够利用测色部，高精度地测定针对发生了显色反应的试纸的显色状态的准确的颜色(分光光谱)。因此，分析部能够基于分析出的颜色和参照颜色数据，高精度地判定试纸的显色状态，并能够高精度地实施与显色状态对应的试样的定量测定。
[0010]另外，在本发明中，接受来自试纸的光即可，可以是透过试纸的光、反射的光。因此，若在存储部存储有针对试纸的参照颜色数据，则不限定试纸的种类就能够实施显色状态的定量测定。
[0011]优选在本发明的显色测定装置中具备光源部，该光源部对上述试纸照射光。
[0012]在本发明中，具备对试纸照射光的光源部。由此，通过检测从光源部射出并由试纸反射或者透过的光，从而能够使受光部中的受光量增加，能够进一步高精度地分析分光光
-1'TfeP曰。
[0013]优选在本发明的显色测定装置中具备:载置上述试纸的载置台；以及盖部，该盖部覆盖上述载置台，在与上述载置台之间形成配置上述试纸的内部空间，上述盖部在与上述载置台对置的面上具有上述光源部、上述分光部以及上述受光部。
[0014]在本发明中，从设置于盖部的光源部向载置台的试纸照射光，并利用受光部经由分光部接受该反射光。在这样的结构中，通过在载置部上载置试纸，并将盖部对置配置在载置台上，能够通过设置于盖部的光源部、分光部以及受光部实施针对试纸的显色状态的定量测定。换句话说，用户无需为了使来自光源部的光照射到试纸，或者使受光部接受反射光而进行对焦、拍摄位置的调整，能够提高显色状态的测定中的操作性。
[0015]另外，载置试纸的载置台和盖部分别独立地构成，在该盖部安装有实施试纸的显色定量测定的各结构。由此，不使试纸与盖部接触就能够进行显色定量测定，可以无需进行盖部的清洁等或者减少清洁频度。
[0016]优选在本发明的显色测定装置中具备遮挡部，该遮挡部遮挡外部的光向上述内部空间的内部入射。
[0017]在本发明中，由于遮挡部，外部光不会入射至内部空间，所以能够实施减少了外部光引起的噪声的影响的高精度的定量测定。
[0018]优选在本发明的显色测定装置中具备光入射部，该光入射部向上述分光部导入入射的光，上述光入射部具有远心光学系统。
[0019]在本发明中，由于远心光学系统，入射至分光部的光成为平行光，所以能够通过受光部接受进行了面分光后的光，能够获取由分光部选择出的波长的分光图像。
[0020]由此，也能够基于分光图像检测出试纸中的发生了显色反应的位置。另外，也能够将试纸分割成多个区域，并在各区域中保持各个不同种类的试剂，在该情况下，能够基于分光图像容易地检测出对哪种试剂引起了什么样的显色反应。
[0021]优选在本发明的显色测定装置中，上述光入射部具有放大光学系统。
[0022]在本发明中，通过在放大光学系统的后段配置受光部，能够减小分光部的尺寸，能够实现装置的小型化。
[0023]优选在本发明的显色测定装置中，上述分光部是波长可变型的法布里-珀罗标准具。
[0024]在本发明中，作为分光部使用波长可变型法布里-珀罗标准具。能够以仅对置配置一对反射膜的简单的结构构成法布里-珀罗标准具，通过变更反射膜间的间隙尺寸，能够容易地使分光波长变化。因此，通过使用这样的波长可变型法布里-珀罗标准具，例如与使用AOTF (声光可调滤光器)、LCTF (液晶可调滤光器)等这样的大型的分光部的情况相比，能够实现显色测定装置的小型化。
[0025]另外，在如上述的发明那样，具备包含放大光学系统以及远心光学系统的光入射部的结构中，能够进一步减小法布里-珀罗标准具的反射膜的径尺寸。在该情况下，反射膜的面精度提高，所以能够提高面分光的精度，能够获取更高精度的分光图像。
[0026]优选在本发明的显色测定装置中具备数据获取部，该获取部获取上述参照颜色数据，并使上述存储部存储获取的上述参照颜色数据。
[0027]在本发明中，数据获取部获取参照颜色数据，并将获取的数据存储到存储部。这里，作为数据获取部的数据获取方法，例如能够例示经由网络的数据接收、经由存储介质(例如⑶或DVD、USB卡或SD卡等)的数据的获取等，除此而外，也可以是用户手动输入的数据等。
[0028]在本发明中，能够如上述那样，获取针对试纸的显色状态的准确的分光光谱，所以能够对各种显色反应高精度地实施定量测定。因此，通过如上述那样，设定成通过数据获取部获取参照颜色数据，并能够将其存储至存储部的结构，能够使可分析的对象(试纸)的种类增加，能够实现使用的扩大。

【专利附图】

【附图说明】
[0029]图1是表示本发明的一实施方式的显色测定装置的简要结构的立体图。
[0030]图2是表示本实施方式的显色测定装置的剖面的简要结构的图。
[0031]图3是本实施方式的显色测定装置的框图。
[0032]图4是表示本实施方式的光入射部中的入射光的光路的例子的图。
[0033]图5是作为本实施方式的分光部的波长可变干涉滤光器的俯视图。
[0034]图6是图5的V1-VI线的剖视图。
[0035]图7是表示水的吸收光谱的图。
[0036]图8是表示本实施方式的显色测定装置中的显色反应检查方法的流程图。
[0037]图9是表示其他的实施方式中的显色测定装置的简要结构的图。

【具体实施方式】
[0038]以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。
[0039]图1是表示本实施方式的显色测定装置的简要结构的立体图，图2是表示该显色测定装置的剖面结构的简要结构的图。另外，图3是表示本实施方式的显色测定装置的简要结构的框图。
[0040]本实施方式的显色测定装置I是检测保持了试剂的试纸的显色状态，实施液体试样的定量测定的装置，其中，上述试剂通过液体试样的接触来表示显色反应。该显色测定装置I除了能够应用于例如尿、血液、体液等所包含的成分的定量分析之外，也能够应用于一般溶液所包含的成分的定量分析。
[0041]如图1所示，该显色测定装置I具备:载置台11、和以相对于载置台11自由转动的方式安装的主体部12 (相当于本发明的盖部)。
[0042]如图2所示，主体部12在与载置台11对置的面上具备凹部121，在该凹部121的底面121A配置有光源部13、光入射部14。这里，以能够以转动轴12A为中心相对于载置台11转动的方式安装主体部12，通过使主体部12转动到载置台11侧，由载置台11上的载置面111以及凹部121形成收纳试纸A的内部空间SP1。另外，载置台11以及主体部12由具有遮光性的材料构成，在使主体部12转动到载置台11侧而形成了内部空间SPl的状态下，外部光不会入射至内部空间SP1。S卩，载置台11以及凹部121的面对内部空间SPl的面构成本发明的遮挡部。
[0043]如图2所示，在主体部12的内部配置有构成本发明的分光部的波长可变干涉滤光器5、以及构成本发明的受光部的拍摄部15。另外，在主体部12设置有控制波长可变干涉滤光器5、光源部13、拍摄部15等的控制电路20、以及电池30。应予说明，在本实施方式中，虽然示出从电池30经由控制电路20向各结构供给电力的结构例，但并不局限于此，例如也可以为从家庭用电源等电力源供给电力的结构。
[0044]另外，如图1以及图2所示，在主体部12的与载置台11相反侧的面(上表面)上设置有显示器16以及打印部17。显示器16通过控制电路20的控制，显示例如用于实施分析的各种设定画面、引导画面、表示分析结果数据等的画面。打印部17通过控制电路20的控制，例如将分析结果数据等打印输出至打印物(例如纸面)等上。
[0045]并且，如图3所示，在主体部12设置有操作部18以及通信部19。
[0046]操作部18将与用户的操作对应的操作信号输出至控制电路20。作为操作部18，例如可以为具备设置于主体部12的表面的按钮等操作部件的结构，也可以为使显示器16作为触摸面板发挥作用的结构，还可以为能够另行连接键盘、鼠标等操作部件的结构。
[0047]通信部19具备例如能够与和主体部12连接的外部存储介质(例如⑶、DVD、USB存储器、SD卡等各种存储介质)进行通信的驱动器，从外部存储介质获取后述的参照颜色数据等各种数据。另外，也可以为能够将例如分析结果数据等各种数据存储于连接的外部存储介质的结构。另外，通信部19具备例如能够与互联网线路等网络线路连接的外部连接单元(例如LAN等)。而且，通信部19在控制电路20的控制下，从网络线路获取参照颜色数据等各种数据，并将分析结果数据等发送至规定的发送目的地(例如设置于医疗机构的服务器装置等)。
[0048]载置台11具有用于载置试纸A的载置面111。另外，载置台11具备检测传感器112，在使主体部12转动到载置台11侧时，该检测传感器112检测内部空间SPl是否被封闭。作为这样的检测传感器，例如能够例示具备销部件和检测单元的结构，其中，该销部件被竖立设置在载置台11上，且能够沿轴向进退，该检测单元检测销部件的按下量。该情况下，若转动主体部12而与销部件抵接，并按下销部件，则通过检测单元检测其按下量。然后，通过检测出的按下量成为规定值以上来检测内部空间被封闭。另外，作为检测传感器112，并不局限于上述的结构，例如也可以通过光传感器等来检测内部空间SPl的封闭。
[0049]光源部的结构
[0050]光源部13通过设置于控制电路20的光源控制部21的控制来点亮、熄灭。光源部13具备发光波长包括测定用波长以及浸溃判定用波长的光源131、和使从光源131射出的光照在载置台11上的透镜132。应予说明，作为透镜132，并不局限于单一结构，也可以为具备多个透镜132的结构。这里，所谓的测定用波长是用于实施试纸A的显色状态的定量测定的光的波长，在本实施方式中，是可见光。另外，所谓的浸溃判定用波长是用于判定液体试样对试纸A的浸溃状态的光的波长,在本实施方式中，是红外光(近红外光)。
[0051]作为光源131，例如，也可以为分别具备射出浸溃判定用波长的红外光源、以及射出测定用波长(例如可见光)的可见光源的结构，还可以由能够射出从红外光到可见光的光(包括测定用波长以及浸溃判定用波长的光)的光源构成。另外，作为光源131，也可以为具备照射紫外波长区域的光的UV光源等的结构。通过具备UV光源，例如也能够将在照射紫外线时表示变色(包含荧光等)的试剂等作为分析对象。
[0052]光入射部的结构
[0053]图4是表示从光入射部到拍摄部的光路的一个例子的图。
[0054]光入射部14将来自载置在载置台11上的试纸A的反射光导入拍摄部15。该光入射部14具备放大光学系统141以及远心光学系统142。
[0055]放大光学系统141由多个透镜构成，使来自载置台11的光的像在拍摄部15成像。此时，放大光学系统141的各透镜构成为使来自载置台11上的规定的拍摄范围的入射光入射至波长可变干涉滤光器5的后述的固定反射膜54 (参照图5)以及可动反射膜55 (参照图5)。
[0056]远心光学系统142由多个透镜构成，使入射光的光轴在与主光线平行的方向上一致，并相对于后述的波长可变干涉滤光器5的固定反射膜54、可动反射膜55使光垂直地入射。
[0057]波长可变干涉滤光器的结构
[0058]图5是表示波长可变干涉滤光器的简要结构的俯视图。图6是以图5的VI — VI线剖开时的波长可变干涉滤光器的剖视图。
[0059]波长可变干涉滤光器5是波长可变型的法布里-珀罗标准具。该波长可变干涉滤光器5例如是矩形板状的光学部件，具备厚度尺寸例如形成为500 μ m左右的固定基板51、和厚度尺寸例如形成为200 μ m左右的可动基板52。这些固定基板51以及可动基板52分别例如由钠玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅酸玻璃、无碱玻璃等各种玻璃、水晶等形成。而且，通过例如由以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜等构成的接合膜53 (第一接合膜531以及第二接合膜532)接合固定基板51的第一接合部513以及可动基板的第二接合部523，从而一体地构成这些固定基板51以及可动基板52。
[0060]在固定基板51设置有固定反射膜54,在可动基板52设置有可动反射膜55。这些固定反射膜54以及可动反射膜55经由间隙Gl对置配置。而且，在波长可变干涉滤光器5设置有用于调整(变更)该间隙Gl的尺寸的静电促动器56。
[0061]另外，假设在从固定基板51 (可动基板52)的基板厚度方向观察波长可变干涉滤光器5的图5所示的俯视图(以下，称为滤光器俯视图)中，固定基板51以及可动基板52的平面中心点O与固定反射膜54以及可动反射膜55的中心点一致，并且与后述的可动部521的中心点一致。
[0062]固定基板的结构
[0063]通过蚀刻在固定基板51形成有电极配置槽511以及反射膜设置部512。该固定基板51相对于可动基板52,较大地形成厚度尺寸,不会产生由在固定电极561以及可动电极562之间施加了电压时的静电引力、固定电极561的内部应力引起的固定基板51的弯曲。
[0064]另外，在固定基板51的顶点Cl形成有切口部514，在波长可变干涉滤光器5的固定基板51侧露出后述的可动电极焊盘564P。
[0065]电极配置槽511在滤光器俯视时形成为以固定基板51的平面中心点O为中心的环状。反射膜设置部512在上述俯视时，形成为从电极配置槽511的中心部向可动基板52侧突出。该电极配置槽511的槽底面为配置固定电极561的电极设置面511A。另外，反射膜设置部512的突出前端面为反射膜设置面512A。
[0066]另外，在固定基板51设置有从电极配置槽511向固定基板51的外周边的顶点Cl、顶点C2延伸的电极引出槽511B。
[0067]在电极配置槽511的电极设置面51IA设置有构成静电促动器56的固定电极561。更具体而言，固定电极561被设置在电极设置面511A中与后述的可动部521的可动电极562对置的区域。另外，也可以为在固定电极561上层叠用于确保固定电极561以及可动电极562之间的绝缘性的绝缘膜的结构。
[0068]而且，在固定基板51上设置有从固定电极561的外周边向顶点C2方向延伸的固定引出电极563。该固定引出电极563的延伸前端部(位于固定基板51的顶点C2的部分)构成与控制电路20的后述的电压控制部22连接的固定电极焊盘563P。
[0069]此外，在本实施方式中，示出在电极设置面51IA设置一个固定电极561的结构，但例如也可以为，设置成为以平面中心点O为中心的同心圆的两个电极的结构(二重电极结构)等。
[0070]如上所述，反射膜设置部512形成为与电极配置槽511同轴，且径尺寸比电极配置槽511小的大致圆柱状，具备该反射膜设置部512的与可动基板52对置的反射膜设置面512A。
[0071]如图6所示，在该反射膜设置部512设置有固定反射膜54。作为该固定反射膜54，例如能够使用Ag等的金属膜、Ag合金等的合金膜。另外，例如也可以使用高折射层为Ti02、低折射层为S12的电介质多层膜。并且，也可以使用在电介质多层膜上层叠了金属膜(或者合金膜)的反射膜、在金属膜(或者合金膜)上层叠了电介质多层膜的反射膜、层叠单层的折射层(Ti02、S12等)和金属膜(或者合金膜)而成的反射膜等。
[0072]另外，也可以在固定基板51的光入射面(未设置固定反射膜54的面)的与固定反射膜54对应的位置形成防反射膜。能够通过交替地层叠低折射率膜以及高折射率膜来形成该防反射膜，降低固定基板51的表面处的可见光的反射率，增大透过率。
[0073]而且，固定基板51的与可动基板52对置的面中，没有通过蚀刻形成电极配置槽511、反射膜设置部512以及电极引出槽511B的面构成第一接合部513。如上所述，通过在该第一接合部513设置第一接合膜531,该第一接合膜531与设置于可动基板52的第二接合膜532接合，从而使固定基板51以及可动基板52接合。
[0074]可动基板的结构
[0075]可动基板52具备在如图5所示的滤光器俯视时，以平面中心点O为中心的圆形的可动部521、与可动部521同轴且保持可动部521的保持部522、以及设置在保持部522的外侧的基板外周部525。
[0076]另外，如图5所示，在可动基板52与顶点C2对应地形成有切口部524，在从可动基板52侧观察波长可变干涉滤光器5时，固定电极焊盘563P露出。
[0077]可动部521与保持部522相比，较大地形成厚度尺寸，例如，在本实施方式中，形成与可动基板52的厚度尺寸相同的尺寸。该可动部521形成为在滤光器俯视时，至少比反射膜设置面512A的外周边的径尺寸大的径尺寸。而且，在该可动部521设置有可动电极562以及可动反射膜55。
[0078]此外，也可以与固定基板51相同，在可动部521的与固定基板51相反侧的面上形成有防反射膜。能够通过交替地层叠低折射率膜以及高折射率膜来形成这样的防反射膜，能够降低可动基板52的表面处的可见光的反射率，增大透过率。
[0079]可动电极562经由间隙G2而与固定电极561对置，形成成为与固定电极561相同的形状的环状。该可动电极562与固定电极561—起构成静电促动器56。另外,可动基板52具备从可动电极562的外周边向可动基板52的顶点Cl延伸的可动引出电极564。该可动引出电极564的延伸前端部(位于可动基板52的顶点Cl的部分)构成与电压控制部22连接的可动电极焊盘564P。
[0080]将可动反射膜55经由间隙Gl与固定反射膜54对置地设置在可动部521的可动面521A的中心部。作为该可动反射膜55，使用与上述的固定反射膜54相同的结构的反射膜。
[0081]此外，在本实施方式中，如上所述，示出间隙G2比间隙Gl的尺寸大的例子，但并不局限于此。例如，在使用红外线、远红外线作为测定对象光的情况下等，也可以根据测定对象光的波长区域，成为间隙Gl的尺寸比间隙G2的尺寸大的结构。
[0082]保持部522是包围可动部521的周围的隔板，与可动部521相比，较小地形成厚度尺寸。与可动部521相比，这样的保持部522容易弯曲，通过一点点的静电引力，就能够使可动部521向固定基板51侧移位。此时，由于可动部521与保持部522相比，厚度尺寸大、刚性变大，所以即使在保持部522被静电引力拉向固定基板51侧的情况下，也不会引起可动部521的形状变化。因此，也不会产生设置于可动部521的可动反射膜55的弯曲，能够总是将固定反射膜54以及可动反射膜55维持在平行状态。
[0083]此外，在本实施方式中，例示隔板状的保持部522，但并不局限于此，例如，也可以为设置以平面中心点O为中心，以等角度间隔配置的梁状的保持部的结构等。
[0084]如上所述，基板外周部525在滤光器俯视时被设置在保持部522的外侧。该基板外周部525的与固定基板51对置的面具备与第一接合部513对置的第二接合部523。而且，在该第二接合部523设置第二接合膜532，如上所述，通过第二接合膜532与第一接合膜531接合，使固定基板51以及可动基板52接合。
[0085]拍摄部的结构
[0086]拍摄部15例如能够使用CCD (Charge Coupled Device:电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等影像传感器等。拍摄部15具有与各像素对应的光电元件，将由各光电元件接受的光量作为各像素的光量的分光图像(图像信号)输出至控制电路20。
[0087]控制电路的结构
[0088]控制电路20控制显色测定装置I的整体的动作。
[0089]如图3所示，该控制电路20包含光源控制部21、电压控制部22、存储部23以及运算处理部24而构成。
[0090]光源控制部21控制光源部13的各光源131，进行光源131的点亮、熄灭。
[0091]电压控制部22在来自运算处理部24的控制下，对波长可变干涉滤光器5的静电促动器56施加驱动电压，切换透过波长可变干涉滤光器5的光的波长。
[0092]存储部23由存储器等存储电路构成，存储用于控制显色测定装置I的整体动作的OS (Operating System:操作系统)、用于实现各种功能的程序、各种数据。另外,存储部23具备临时存储拍摄到的分光图像、显色状态的分析结果数据等的临时存储区域。
[0093]在存储部23存储用于表示施加至波长可变干涉滤光器5的静电促动器56的驱动电压与透过该波长可变干涉滤光器5的光的波长的关系的V— λ数据。
[0094]另外，在存储部23存储使试纸的种类、能够通过该试剂检测的试样、相对于试纸的显色状态的试纸(试剂)的颜色(光谱数据)等相关联的参照颜色数据。作为试纸，例如也可以是在不同的位置配置多个试剂的试纸，在该情况下，存储试纸中的试剂的配置位置等。另外，所谓的相对于显色状态的试纸(试剂)的颜色是对试纸浸溃液体试样，液体试样与试剂发生了显色反应时的颜色，记录有相对于试样的含有量的颜色。
[0095]并且，在存储部23存储表示水的吸收光谱的数据。图7是表示水的吸收光谱的图。如图7所示，水在1500nm附近、2000nm附近以及2500nm附近，具有涉及较宽的波长范围(例如10nm?300nm)的显著的光吸收特性。因此，通过获取从近红外到红外波长区域的规定波长间隔的分光图像，能够判定包含水分的区域，即，能够判定试纸中的浸溃有液体试样的区域。
[0096]运算处理部24例如由CPU (Central Processing Unit:中央处理器)等运算电路、存储电路构成。该运算处理部24读入并执行存储于存储部23的各种程序，从而如图3所示，作为数据获取部241、解析对象选择部242、滤光器控制部243、分光测定部244、浸溃判定部245以及定量分析部246发挥作用。
[0097]数据获取部241经由通信部19从网络、外部存储介质获取参照颜色数据，并存储至存储部23。具体而言，数据获取部241在检测出与USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)存储器、SD卡、CD、DVD等外部存储介质的连接的情况下，判定在该外部存储介质中是否存储有未存储于存储部23的新的参照颜色数据，在存储有的情况下，读入该参照颜色数据并存储于存储部23。另外，例如也可以以固定周期与互联网等网络线路连接，并判定在网络上是否公开有未存储于存储部23的新的参照颜色数据，在公开有的情况下，下载该参照颜色数据并存储至存储部23。并且，也可以为数据获取部241在通过用户对操作部18的操作而输入了参照颜色数据的情况下，获取该参照颜色数据并存储于存储部23。
[0098]解析对象选择部242基于用户对操作部18的操作，选择用于实施显色反应的定量测定的试纸的种类。
[0099]滤光器控制部243参照存储于存储部23的V — λ数据，将施加与规定的目标波长对应的驱动电压的主旨的控制信号输出至电压控制部22。
[0100]分光测定部244作为本发明的测色部发挥作用，获取在使施加至静电促动器56的驱动电压依次变化时，由拍摄部15依次拍摄的与各波长对应的分光图像。而且，基于这些分光图像的各像素的光量，计算各像素中的分光光谱。
[0101]此外，作为分光光谱的计算方法，例如，生成将针对多个测定对象波长的各光量作为矩阵元素的测量光谱矩阵，并对该测量光谱矩阵作用规定的转换矩阵，从而推断出成为测定对象的光的分光光谱。在该情况下，以对测量光谱矩阵作用转换矩阵而得到的矩阵和已知的分光光谱的偏差成为最小的方式来设定转换矩阵，其中，测量光谱矩阵是预先利用拍摄部15测定分光光谱已知的多个样本光，并基于通过测定得到的光量生成的。
[0102]浸溃判定部245根据如上述那样计算出的分光图像中的各像素的分光光谱，判定是否有光量与水的吸光光谱对应地减少的像素。在有与水的吸光光谱对应的像素的情况下，将该像素作为试纸中的浸溃有液体试样的位置(浸溃区域)进行检测。
[0103]定量分析部246作为本发明的分析部发挥作用，基于浸溃区域内的各像素的分光光谱、和存储于存储部23的参照颜色数据，来实施试纸的显色状态的定量测定。
[0104]显色测定装置中的显色反应检查方法
[0105]接下来，基于附图对使用了如上述那样的显色测定装置I的显色反应检查方法进行说明。
[0106]图8是表示基于本实施方式的显色测定装置I的显色反应检查方法的流程图。
[0107]在本实施方式的显色测定装置I中，首先，运算处理部24的解析对象选择部242使显示器16显示用于选择测定对象的试纸的主旨的引导画面。向其读入在存储于存储部23的参照颜色数据中记录的各试纸的种类，并显示于显示器16。
[0108]然后，在通过用户对操作部18的操作，选择测定对象的试纸后，解析对象选择部242读出选择出的测定对象的试纸A的参照颜色数据(步骤SI)。之后，开始试纸A的显色状态的定量测定处理。在该定量测定处理中，首先，运算处理部24判定是否是能够开始检查的状态(步骤S2)。
[0109]若要利用显色测定装置I实施试纸A的显色状态的定量测定，首先，用户将浸溃有液体试样的试纸A载置于载置台11的载置面111，并使主体部12转动到载置台11侧。若主体部12与载置面111抵接，则从检测传感器112向控制电路20输入检测信号，根据该检测信号的输入，运算处理部24开始定量测定处理。在输入了检测信号的状态下，内部空间SPl被主体部12的凹部121与载置台11的载置面111遮光，不会向其入射外部光。
[0110]在步骤S2中，在没有向控制电路20输入检测信号的情况下(判定为“否”的情况下)，成为待机状态，返回到步骤SI，在能够选择试纸A的种类的状态下待机。
[0111]另一方面，在步骤S2中，若向控制电路20输入检测信号，则光源控制部21点亮光源131 (步骤S3)。此时，例如在作为光源部13的光源131具备红外光源以及可见光源的结构中，点亮作为发光波长区域包括测定用波长的可见光源。另外，在光源部13具备能够射出从红外光区域到可见光区域的波长的光的光源131的结构中，点亮该光源131即可。
[0112]然后，滤光器控制部243参照存储于存储部23的V— λ数据，读出与目标波长(测定用波长)对应的驱动电压，并将向静电促动器56施加该驱动电压的主旨的控制信号输出至电压控制部22 (步骤S4)。由此，变更波长可变干涉滤光器5的反射膜54、55间的间隙尺寸，而成为能够从波长可变干涉滤光器5透过测定用波长的光的状态。
[0113]然后，拍摄部15接受透过波长可变干涉滤光器5的光，拍摄与测定用波长对应的分光图像(步骤S5)。将拍摄到的分光图像输出至控制电路20，并存储于存储部23。
[0114]之后，滤光器控制部243判定是否存在其他未获取的分光图像(步骤S6)。该步骤S6中的所谓未获取的分光图像是与用于定量测定试纸A的显色状态的测定用波长对应的分光图像，例如是可见光区域中的成为规定波长间隔(例如1nm间隔)的波长的分光图像。
[0115]在步骤S6中，在存在仍未获取的分光图像的情况下(判定为“否”的情况下)，返回到步骤S4，获取未获取的波长的分光图像。
[0116]另一方面，在步骤S6中，在判定为获取了全部的分光图像的情况下(判定为“是”的情况下)，分光测定部244根据与获取的多个波长对应的分光图像的各像素的光量，来计算各像素中的分光光谱(可见光区域)(步骤S7)。将计算出的分光光谱存储于存储部23。
[0117]之后，运算处理部24基于计算出的针对各像素的分光光谱，确定试纸A中的设置了试剂的区域(试剂区域)(步骤S8)。
[0118]具体而言，例如，运算处理部24基于针对获取的图像的各像素的分光光谱，检测试纸A的轮廓部。然后，根据与通过步骤SI选择，并通过解析对象选择部242读出的参照颜色数据的试纸的种类相关的数据，针对检测出的试纸A的轮廓检测试剂区域。另外，也可以根据获取的图像的各像素的分光光谱直接检测试剂区域，例如，检测载置台(黑色)、试纸(白色)、以及试剂区域(显色反应色)。
[0119]之后，光源控制部21控制光源部13向试纸A照射光(步骤S9)。此时，在使用具备红外光源以及可见光源的光源部13的情况下，点亮红外光源，熄灭可见光源。另外，在光源部13由包括从红外光区域到可见光区域的波长的光源131构成的情况下，继续点亮在步骤S3中点亮的光源131即可。
[0120]然后，滤光器控制部243参照存储于存储部23的V— λ数据，读出与目标波长(浸溃判定用波长)对应的驱动电压，并将向静电促动器56施加该驱动电压的主旨的控制信号输出至电压控制部22 (步骤S10)。
[0121]由此，拍摄部15接受透过了波长可变干涉滤光器5的光，拍摄与浸溃判定用波长对应的分光图像(步骤S11)。将拍摄到的分光图像输出至控制电路20，并存储于存储部23。
[0122]之后，滤光器控制部243判定是否存在其他未获取的分光图像(步骤S12)。在步骤S12中，所谓的未获取的分光图像是与用于判定在试纸A中是否浸溃有液体试样的浸溃判定用波长对应的分光图像，例如是从近红外到红外波长区域成为规定波长间隔(例如1nm间隔)的波长的分光图像。
[0123]在步骤S12中，在存在仍未获取的分光图像的情况下(判定为“否”的情况下)，返回到步骤S10，获取未获取的波长的分光图像。
[0124]另一方面，在步骤S12中，在判定为获取了全部的分光图像的情况下(判定为“是”的情况下)，分光测定部244根据获取的与多个波长对应的分光图像的各像素的光量，计算各像素中的分光光谱(近红外?红外波长区域)(步骤S13)。
[0125]接下来，浸溃判定部245判定试纸A是否被液体试样浸溃(步骤S14)。
[0126]具体而言，浸溃判定部245对存储于存储部23的如图7所示的水的吸收光谱、和通过步骤S13计算出的各像素的分光光谱进行比较，判定各像素的分光光谱中是否存在光量以水的吸收光谱波长Xaq降低的像素。换句话说，在分光光谱中存在包含水的吸收光谱的像素的情况下，浸溃判定部245判定为在试纸A中存在浸溃有液体试样的区域，在没有该像素的情况下，判定为没有被浸溃的区域。
[0127]在步骤S14中，在判定为没有被浸溃的区域的情况下，浸溃判定部245例如使显示器16显示表示试纸未浸溃有试样的错误画面(步骤S15)，并返回到步骤SI的处理。
[0128]在步骤S14中，在判定为存在被浸溃的区域的情况下，定量分析部246基于在步骤S7中计算出的分光光谱和通过步骤SI选择，并由解析对象选择部242读出的参照颜色数据，对在步骤S8中确定出的试剂区域的各像素计算与试剂区域的颜色(分光光谱)对应的试样的含有率(步骤S16)。
[0129]这里，在选择了将多种试剂分别配置在了不同的位置的试纸作为记录于参照颜色数据的试纸的种类的情况下，在参照颜色数据中分别存储有试纸中的配置试剂的位置。因此，定量分析部246能够基于参照颜色数据，判定构成分光图像的各像素中，哪个位置是与哪种试剂对应的像素。
[0130]例如，如图2所示，在试纸A上沿一列配置有各个不同的试剂的情况下，在参照颜色数据中存储这些试剂的排列顺序。因此，通过判定分光图像的浸溃区域中的分光光谱，并将具有相同分光光谱的像素的像素范围作为配置了一种试剂的范围来检测，能够检测与各试剂对应的检查结果。
[0131]之后，控制电路20使显示器16显示在步骤S16中计算出的测定结果(步骤S17)。另外，控制电路20也可以根据用户对操作部18的操作，将测定结果输出至打印部17，作为打印物进行输出。并且，控制电路20也可以根据用户对操作部18的操作，从通信部19经由互联网等网络发送至规定的终端装置、服务器装置，还可以存储至与显色测定装置I连接的外部记录介质。
[0132]本实施方式的作用效果
[0133]在本实施方式中，使施加至波长可变干涉滤光器5的静电促动器56的驱动电压依次变化，利用拍摄部15例如针对1nm间隔的多个测定用波长获取分光图像。而且，分光测定部244根据这些分光图像的各像素的光量计算各像素中的分光光谱，定量分析部246基于测定出的分光光谱、和存储于存储部23的参照颜色数据，来实施试纸A的显色状态的定量测定。
[0134]在这样的结构中，由于通过波长可变干涉滤光器5能够获取针对各波长的光量，所以能够判定相对于试纸A的显色状态的准确的颜色，并能够实施高精度的定量分析。另夕卜，作为试纸A无需使用专用的试纸，能够对多种试纸A实施定量测定。
[0135]本实施方式的显色测定装置I具备光源部13，从可见光的光源131向载置台11上的试纸A照射光。由此，作为来自试纸A的反射光，能够获取足够的光量，能够提高分光光谱的精度、显色状态的定量测定的精度。
[0136]本实施方式的显色测定装置I具备:载置试纸A的载置台11、和以向该载置台11自由转动的方式安装的主体部12，在主体部12设置有凹部121，由载置台11和凹部121形成内部空间SP1。而且，在内部空间SP1，在与载置台11对置的凹部121的底面设置有光源部13、光入射部14、波长可变干涉滤光器5以及拍摄部15。
[0137]在这样的结构中，若将试纸A载置于载置台11，并使主体部12转动到载置台11侦牝则成为能够实施试纸A的显色状态的定量测定的状态，能够实现操作效率的提高。
[0138]另外，载置试纸A的载置台11和主体部12分别独立，在主体部12安装有用于进行试纸A的显色定量测定的光源13、波长可变干涉滤光器5以及拍摄部15。另外，在主体部12设置有凹部121，试纸A和主体部12不接触。
[0139]因此，在测定时，试纸A不与主体部12 (特别是凹部121)接触，可以不需要主体部12的清洁等处理。
[0140]并且，载置台11以及主体部12由遮光性部件构成，作为遮挡部发挥作用。因此，外部光不会入射至内部空间SP1，能够抑制外部光引起的噪声的影响，能够提高分光光谱以及显色状态的定量测定的精度。
[0141]而且，在载置台11设置有检测传感器112，在主体部12与载置台11接触时输出检测信号。而且，运算处理部24将该检测信号的输入作为触发而开始显色状态的定量测定。在这样的结构中，能够进一步可靠地抑制测定时的外部光向内部空间SPl的入射。
[0142]在本实施方式中，光入射部14包含远心光学系统142。由此，由试纸A反射的光作为一样的平行的光入射至波长可变干涉滤光器5的反射膜54、55。由此，能够利用波长可变干涉滤光器5进行面分光。换句话说，无论入射光朝向反射膜54、55入射的入射位置如何，都能够使目标波长的光透过，通过利用拍摄部15拍摄被面分光后的光，能够获取针对目标波长的分光图像。
[0143]另外，浸溃判定部245基于该分光图像的各像素的分光光谱(近红外?红外域)，来确定浸溃有液体试样的浸溃区域，定量分析部246基于针对该浸溃区域的像素的分光光谱(可见光区域)来实施定量分析。由此，能够对附着了液体试样的位置适当地实施定量分析。另外，即使在使用多种试剂被配置在了不同的位置的试纸的情况下，只要作为参照颜色数据登录该试纸的信息(试剂的配置位置等)，就能够根据分光图像确定出试纸中的各试剂的位置。在该情况下，与试纸的种类无关，能够通过一次测定来实施针对配置在该试纸上的各试剂的显色状态的定量测定。
[0144]在本实施方式中，光入射部14包含放大光学系统141。由此，能够使来自试纸A的反射光缩小地入射至波长可变干涉滤光器5的反射膜54、55。因此，能够减小反射膜54、55的径尺寸，能够促进波长可变干涉滤光器5的小型化。并且，由于能够减小反射膜54、55的面积，所以能够提高各反射膜54、55的面精度，能够提高波长可变干涉滤光器5中的分光精度，也能够提高分光光谱的测定精度、显色状态的定量测定的测定精度。
[0145]在本实施方式中，作为分光部使用波长可变干涉滤光器5。在这样的波长可变干涉滤光器5中，是使反射膜54、55对置配置，且通过静电促动器56使这些反射膜54、55间的间隙Gl的尺寸变化的结构，能够利用简单的结构实现小型化，也能够实现显色测定装置I的小型化。
[0146]在本实施方式中，数据获取部241经由通信部19获取存储于外部存储介质的参照颜色数据、互联网等网络上的参照颜色数据，并存储至存储部23。另外，也能够根据用户对操作部18的输入操作来获取参照颜色数据。因此，通过重新登录试纸的种类、与其对应的显色状态的颜色，定量测定能够依次追加试纸的种类。
[0147]其他的实施方式
[0148]此外，本发明并不局限于上述的实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内的变形、改进等也包含于本发明。
[0149]例如，在上述实施方式中，例示出具有载置台11以及主体部12，且由载置台11以及主体部12形成能够收纳试纸A的内部空间SPl的固定式的结构，但例如也可以是便携式的显色测定装置。
[0150]图9是表示其他的实施方式中的便携式显色测定装置的简要结构的图。此外，在图9中，对于与上述实施方式相同的结构标注相同符号，并省略或者简化其说明。
[0151]如图9所示，作为便携式的显色测定装置，例如能够例示照相机型的装置。在该显色测定装置IA中，能够调整光入射部14的各透镜位置等，对焦以使试纸A的显色反应部分在拍摄范围内，并开始测定。
[0152]在上述实施方式中，示出通过步骤S3到步骤S8，获取针对测定用波长的分光图像并计算出试纸A的各像素的分光光谱，确定出试剂区域后，在步骤SlO到步骤S14的处理中，获取浸溃判定用波长的分光图像，并判定试纸A是否被液体试样浸溃的例子，但并不局限于此。
[0153]例如，在步骤S3到步骤S6中，除了获取针对测定用波长的分光图像之外，也可以进行获取浸溃判定用波长的分光图像的处理。在该情况下，在步骤S6中，判定是否获取了所有目标波长(测定用波长以及浸溃判定用波长)的分光图像。另外，在步骤S6中，在判定为“是”的情况下，在步骤S7中，计算各像素的从测定用波长区域至浸溃判定用波长区域的分光光谱。之后，实施步骤S8的试剂区域的确定、步骤S14到步骤S15的浸溃判定。
[0154]即使在这样的处理中，也与上述实施方式相同，能够实施试纸A的显色定量测定以及试纸A的浸溃判定的各处理，并且，能够实现测定步骤的缩短。
[0155]另外，例如，也可以替换步骤S3到步骤S8，而首先实施步骤S9到步骤S15，在根据针对浸溃判定用的波长区域的分光光谱判定出试纸A是否被液体试样浸溃后，实施步骤S3到步骤S8，根据针对测定用的波长区域的分光光谱确定出试剂区域，再实施步骤S16以及步骤S17的处理。
[0156]即使在这样的处理中，也与上述实施方式相同，能够实施试纸A的显色定量测定以及试纸A的浸溃判定的各处理，并且，在判定为浸溃异常的情况下，在获取测定用波长的分光图像前，能够通过错误画面报告异常。
[0157]在上述实施方式中，示出利用数据获取部241从外部存储介质、网络上获取参照颜色数据的例子，但例如在预先确定了测定对象的情况下，也可以设为不设置数据获取部241的结构等。
[0158]在上述实施方式中，作为分光部例示出波长可变干涉滤光器5，但并不局限于此，例如也可以使用AOTF、LCTF等。但是，特别是在图9那样的便携式的显色测定装置IA中，期望装置的小型化，所以优选如上述实施方式那样使用法布里-珀罗标准具。
[0159]在上述实施方式中，例不出在光入射部14设置放大光学系统141的结构,但并不局限于此。在该情况下，为了获取分光图像，也可以增大波长可变干涉滤光器5中的反射膜54,55的尺寸。
[0160]另外，例示出设置远心光学系统142的结构，但例如在针对试纸A中的规定的一点进行显色状态的定量测定的情况下等，无需获取分光图像，也可以不设置远心光学系统142。
[0161]另外，在上述实施方式以及图9所示的显色测定装置1、1A中，示出具备光源部13的例子，但并不局限于此。例如，也可以利用外部光来实施显色状态的定量分析。但是，夕卜部光因环境而变化，所以为了实施更高精度的测定，优选进行使用如上述那样的光源部的测定。
[0162]在上述实施方式中，示出利用浸溃判定部245来判定试纸A的浸溃状态的例子，但并不局限于此。
[0163]例如作为使用浸溃了液体试样的试纸A，也可以不实施浸溃判定的处理(步骤S9?步骤S15的处理)，而实施显色状态的定量测定(步骤S3到步骤S8以及步骤S16)的处理。
[0164]在上述实施方式中，使载置于载置台11的试纸A反射从光源部13照射出的光，从而透过波长可变干涉滤光器5，并利用拍摄部15拍摄。与此相对，也可以测定透过试纸A的光的分光光谱，并进行定量测定。在该情况下，例如，能够例示由玻璃等构成载置台11的载置面111，在载置面111的下部配置光入射部14、波长可变干涉滤光器5以及拍摄部15的结构等。
[0165]在上述实施方式中，在通过步骤S3到步骤S7的处理计算出可见光区域中的分光光谱后，在步骤S8中确定出试剂区域，之后，通过步骤S9到步骤S13的处理计算出近红外~红外波长区域中的分光光谱，并在步骤S14中判定出浸溃状态。与此相对，也可以在步骤S3到步骤S7的处理之后，实施步骤S9到步骤S13的处理，在测定出从可视到红外区域的分光光谱后，实施试剂区域的确定、浸溃状态的判定、以及显色状态的定量测定。
[0166]在该情况下，光源控制部21也可以不切换红外光源以及可见光源，而点亮红外光源以及可见光源的双方，依次获取与从可视到红外域对应的分光图像。
[0167]在上述实施方式中，示出在步骤SlO到步骤S12中，获取从红外到近红外波长区域的每隔规定波长间隔的分光图像，在步骤S13中，根据获取的分光图像的各像素中的分光光谱，检测具有如图7所示的水的吸光光谱的像素的例子，但并不局限于此。
[0168]例如，也可以计算试纸A中的水的含有率，在水的含有率是规定值以上的情况下判定为被浸溃。在该情况下，预先测定对MgO2等基准白色板实施测定时的光量然后，浸溃判定部245获取与水的吸光光谱波长λ aq对应的分光图像的各像素的光量Ιλ_并通过下式(I)计算出吸光度AAaq。
[0169]Axaq =- log (IXaq / 10)…(I)
[0170]另外，预先在存储部23中存储表示水的吸光度Axat^P水的含有量的关系的相关数据(例如标准曲线)。然后，浸溃判定部245基于计算出的吸光度Aa aq和相关数据，分析各像素中的水的含有率。作为其分析方法，能够通过以往使用的化学计量法来进行，作为化学计量法，例如能够使用多元回归分析、主成分回归分析、偏最小二乘法等方法。然后，浸溃判定部245对分析出的水的含有率成为规定值以上的像素进行检测，并判定为与试纸A中浸溃有液体试样的部分对应的像素(浸溃区域)。
[0171]由于在通过上述的方法进行浸溃判定的情况下，获取与水的吸收光谱对应的吸光度AAaq即可，所以获取与水的吸收光谱波长Xaq对应的分光图像即可。因此，无需如上述实施方式那样，获取全部的每隔规定波长间隔的分光图像，能够缩短分光图像的获取处理的时间。
[0172]另外，也可以在显色测定装置I设置用于检测试纸A的温度、或者温度分布的温度检测传感器。在该情况下，预先在存储部23中存储相对于各温度的水的吸光光谱波长λ aq的修正值。而且，浸溃判定部245也可以进行使波长λ aq乘以修正值，来修正相对于试纸A的温度的波长λ aq的处理。在这样的结构中，即使在水的吸收光谱伴随温度变化而变化的情况下，也能够适当地基于水的含有率来判定液体试样的浸溃状态。
[0173]另外，在能够实现本发明的目的的范围内，能够适当地将实施本发明时的具体的构造变更为其他的构造等。
【权利要求】
1.一种显色测定装置，其特征在于， 是测定保持有试剂的试纸的显色状态的显色测定装置，其中，所述试剂通过试样的接触而表示显色反应，所述显色测定装置具备: 分光部，其被入射来自接受了自然光或者来自光源的光的所述试纸的光，并从该入射的光中选择出规定波长的光且能够变更所述规定波长； 受光部，其接受由所述分光部选择出的波长的光； 存储部，其存储表示所述试纸的显色状态的参照颜色数据； 测色部，其根据由所述受光部接受到的多个波长的光，来测定所述试纸的颜色；以及分析部，其基于由所述测色部测定出的颜色以及所述参照颜色数据，来实施所述试样的定量测定。
2.根据权利要求1所述的显色测定装置，其特征在于，具备: 光源部，该光源部对所述试纸照射光。
3.根据权利要求2所述的显色测定装置，其特征在于，具备: 载置台，其载置所述试纸；以及 盖部，其覆盖所述载置台，在与所述载置台之间形成配置所述试纸的内部空间， 所述盖部在与所述载置台对置的面上具有所述光源部、所述分光部以及所述受光部。
4.根据权利要求3所述的显色测定装置，其特征在于，具备: 遮挡部，该遮挡部遮挡外部的光向所述内部空间的内部入射。
5.根据权利要求1所述的显色测定装置，其特征在于，具备: 光入射部，该光入射部向所述分光部导入入射的光， 所述光入射部具有远心光学系统。
6.根据权利要求5所述的显色测定装置，其特征在于， 所述光入射部具有放大光学系统。
7.根据权利要求1所述的显色测定装置，其特征在于， 所述分光部是波长可变型的法布里-珀罗标准具。
8.根据权利要求1?7中的任意一项所述的显色测定装置，其特征在于，具备: 数据获取部，该数据获取部获取所述参照颜色数据，并使所述存储部存储获取的所述参照颜色数据。
【文档编号】G01N21/78GK104076030SQ201410109940
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】西村晃幸 申请人:精工爱普生株式会社