JP5290058B2 - 成分測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液中の血糖値や尿成分、或いは排水や工業用水等の液体における所定成分を光学的に測定する成分測定装置に関する。

従来、体液や工業用水中の化学成分を検出し、その所定成分の量や性質等を測定するために、光学的に所定成分を測定する成分測定装置が用いられている。成分測定装置は、まず血液等の液体を試験紙に含浸させ、この試験紙に所定の波長を有する光を照射する。そして、試験紙から反射された反射光の強度を測定することによって、測定液中の所定成分を算出し測定している（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、測定精度を高めるために異なる波長を有する２つの光源を設け、交互に光を試験紙に照射する技術が記載されている。

特開平９−１４５６１５号公報 特開平１１−３２６１９２号公報

近年、ユーザーが携帯することができる携帯用の成分測定装置が開発されており、装置の小型化が要求されている。そして、装置の小型化を図るためには、光源を小型化することが考えられる。なお、特許文献２に記載された技術のように、光源を２つ設けた装置の需要も高まっており、光源を小型化することが強く求められている。しかしながら、小型の光源では、成分を正確に測定するために必要な光量が不足しているため、光源を小型化し、且つ装置の小型化を図ることは、困難であった。

また、光源は、製品ごとに多少の指向性のバラツキを有している。そのため、この光源の指向性のバラツキによって、試験紙上に投影される照射スポットの径も変化する。その結果、従来の成分測定装置では、装置ごとで照射スポットの径や照度分布が変化するため、装置ごとで得られるデータ量が変化し、装置間に測定誤差が発生する、という問題を有していた。

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、光量の少ない光源を用いた場合でも効率的に試験紙に光を照射することができると共に試験紙上に投影される照射スポットの径と照度分布を調節することで測定精度を向上させることができる成分測定装置を提供することにある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の成分測定装置は、液体が含浸される試験紙を有するチップが装着される装着部と、所定の波長の光を出射する光源と、試験紙から反射された光を受光する受光素子とを備えている。そして、光源から出射された光が入射されると共にその光を試験紙に集光させる集光レンズと、集光レンズと光源との間で、且つ集光レンズの被写体位置に配設される絞り部を有する光路ブロックとを備えている。
光源は、第１の波長を有する第１の光源と、第１の波長と異なる第２の波長を有する第２の光源とからなる。絞り部は、第１の光源からの光が通過する第１の絞り部と、第２の光源からの光が通過する第２の絞り部と、を有している。集光レンズは、第１の光源からの光が透過する第１のレンズ部と、第２の光源からの光が透過する第２のレンズ部と、を有している。第１の光源及び第２の光源は、略平板状の基板に同一面上に並列して配置される。そして、第１の絞り部及び第１のレンズ部の中心を通る第１の照射軸は、第１の光源の第１の光軸に対して傾斜しており、第２の絞り部及び第２のレンズ部の中心を通る第２の照射軸は、第２の光源の第２の光軸に対して傾斜している。

本発明の成分測定装置によれば、集光レンズによって光を集光することで、少ない光量でも効率的に試験紙に照射させることが可能である。これにより、光量が少ない小型の光源を用いることができ、装置全体の小型化を図ることができる。また、絞り部を設け、集光レンズの被写体位置に絞り部を設定したことで、試験紙上に投影される照射スポットの径を調節することができる。その結果、光源のバラツキにかかわらず一定の照射形状及び照度分布を得ることができ、測定精度の向上を図ることができると共に装置間の測定誤差を軽減することができる。

本発明の成分測定装置の実施の形態例を示す斜視図である。 本発明の成分測定装置の実施の形態例を示す右側面図である。 本発明の成分測定装置の実施の形態例を示す正面図である。 本発明の成分測定装置の要部を示す斜視図である。 本発明の成分測定装置の要部を示す分解斜視図である。 図３におけるＹ−Ｙ線拡大断面図である。 図２におけるＸ−Ｘ線拡大断面図である。 本発明の成分測定装置に係る光路ブロックを示す斜視図である。 本発明の成分測定装置に係る光路ブロックを示す分解斜視図である。 絞り部を設けた本発明の成分測定装置と絞り部を設けていない成分測定装置の照度分布を示すグラフである。

以下、本発明の成分測定装置の実施の形態例について、図１〜図１０を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．成分測定装置の構成例
２．成分測定装置の動作

１．成分測定装置の構成例
まず、図１〜図３を参照して本発明の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる成分測定装置として適用される血糖値測定装置の構成について説明する。
図１は、本例の血糖値測定装置を示す斜視図、図２は、本例の血糖値測定装置を示す右側面図、図３は、本例の血糖値測定装置を示す正面図である。

本例に示す血糖値測定装置１は、医師や看護師或いは糖尿病患者等が、血液をチップに採取して、血液中の血糖値を測定し、その血糖値の測定データを管理することができる装置である。この血糖値測定装置は、携帯電話のように手に持って操作することができるものである。

図１に示すように、血糖値測定装置１は、中空の容器からなる筐体２と、その筐体２に内蔵された電源部と、血糖値等を測定する測定部４と、表示部５と、測定部４や表示部５の動作や表示等を制御する制御部等を備えて構成されている。また、測定部４には、ユーザーの血液を吸引し収容するチップ１００が装着される。なお、表示部５には、例えば入力事項や確認事項、測定結果等が表示される。

筐体２は、人が片手で持って操作部の操作スイッチ１４を容易に押圧操作できるように少し細長であって、手にフィットする胴部９を有する立体形状とされている。この筐体２は、上下に重ね合わされる上ケース７と下ケース８を有している。そして、筐体２は、上ケース７と下ケース８とを上下に重ね合わされた状態で複数個の固定ねじによって組立・分解可能に構成されている。

また、筐体２の胴部９の中空内には表示部５と制御部等が配置されている。更に、筐体２の中空部の長手方向の一側である先端側に測定部４が配置されている。そして、上ケース７には表示部５が取り付けられ、下ケース８には電源部が設けられている。

下ケース８には、下面側に開口する電池収納部が設けられている。電池収納部には、例えば、携帯用電源としてのボタン型電池が着脱可能に収納されている。この電池収納部は、下ケース８に対して着脱可能に構成された電池蓋によって開閉可能に覆われている。そして、血糖値測定装置１は、ボタン型電池の電力により、測定部４や制御部の動作、或いは表示部５の表示等が制御されるようになっている。

この電源部に用いられる電池の形態としては、ボタン型電池に限られるものではなく、丸型乾電池や角型乾電池その他の形態のものを使用できるものである。また、電池の材料の面から分類した場合の、アルカリ電池やマンガン電池その他の材料のものを使用できることは勿論であり、リチウムイオン電池のような２次電池を使用してもよい。

上ケース７の略中央部に、その表裏面を貫通する略長方形をなす開口窓１１が設けられている。開口窓１１には、これに見合う形状を有する液晶カバー１２が嵌合されている。この液晶カバー１２の背面側に、表示部５の液晶パネルが配置されている。液晶カバー１２の上面は、これよりも適宜に大きく形成された正面パネル１３によって全面が覆われている。正面パネル１３は、上ケース７の上面に配置された２つの操作スイッチ１４を覆うことができる大きさとなっている。

２つの操作スイッチ１４は、上ケース７の上面に設けた挿通孔にそれぞれ挿入されていて、これらの操作スイッチ１４を介して血糖値測定装置１のオン・オフ操作等の各種操作が可能とされている。

これら上ケース７と下ケース８の間に、表示部５の液晶パネルと、制御部のメイン配線基板が配置されている。メイン配線基板には、所定形状に形成された電気回路が印刷配線等によって設けられている。そして、メイン配線基板には、予め設定された所定の機能を実行するためのマイクロコンピュータ、予め所定のプログラムが記憶されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、コンデンサや抵抗その他の電子部品が実装されている。

図２に示すように、筐体２の長手方向の一側は、下ケース８側に少し湾曲した先細の湾曲部１６として形成されている。湾曲部１６は、上ケース７に設けた内向きのコ字状部分からなる上湾曲部１６ａと、下ケース８に設けた外向きのコ字状部分からなる下湾曲部１６ｂとの組み合わせからなる（図３参照）。この湾曲部１６は、上湾曲部１６ａと下湾曲部１６ｂを重ね合わせることにより、全体として下ケース８側に湾曲された湾曲部１６が形成されている。

更に、湾曲部１６における凸側には、イジェクト操作子１８が設けられている。このイジェクト操作子１８は、後述するイジェクト部材２４を操作するための部材である。なお、湾曲部１６には、このイジェクト操作子１８の移動を許容するための長穴が設けられている。長穴は、筐体２の前後方向へ所定の長さだけ直線的に延在されて設けられており、イジェクト操作子１８の脚部が摺動可能に係合されている。

また、湾曲部１６の先端には、開口部１７が設けられている。この開口部１７は、筐体２の中心を通る部分よりも下ケース８側に若干傾いた位置において斜め下方へ向けて開口されている。なお、この開口部１７には、測定部４が配設されている。

［測定部］
次に、図４〜図９を参照して、本例の測定部４について説明する。
図４は、本例の測定部を示す斜視図、図５は、本例の測定部を示す分解斜視図、図６及び図７は、本例の測定部を示す断面図である。また、図８は、本例の測定部に係る光路ブロックを示す斜視図、図９は、光路ブロックの分解斜視図である。

測定部４は、血液をチップ１００に採取することによって、血糖値を光学的に測定する装置である。この測定部４は、リング筐体２１と、内リング２２と、測光ブロック２３と、イジェクト部材２４と、光路ブロック２６と、測光基板２７と、発光ダイオード基板を押さえる基板押えブラケット２８とから構成されている。

図５に示すように、リング筐体２１は、筐体２に固定するための固定部２１ａと、この固定部２１ａに連続して一体に形成された筒軸部２１ｂとを有している。固定部２１ａは、開口部１７を閉じるように中心方向に展開された端面部２１ｃを有している。その端面部２１ｃの略中央部には、円筒状の筒軸部２１ｂが外側へ突出するように形成されている。また、固定部２１ａには、測光ブロック２３及び基板押えブラケット２８が固定ネジ４０を介して固定されるネジ部３１が設けられている。

図６に示すように、筒軸部２１ｂの内壁には、突条２１ｄが設けられている。また、筒軸部２１ｂの内側には、内リング２２が配置されている。内リング２２は、円筒部２２ａと、フランジ部２２ｂとを有している。フランジ部２２ｂは、円筒部２２ａの一方の端面側から連続し、且つ半径方向の外側へ展開するように設けられている。

また、円筒部２２ａは、リング筐体２１の筒軸部２１ｂの内側において筒軸部２１ｂと同一軸心線上に配置されている。そのため、リング筐体２１の筒軸部２１ｂと内リング２２の円筒部２２ａとの間には、リング状をなす空間部が形成されている。このリング状をなす空間部を、後述するイジェクト部材２４の押出部４６が長手方向に摺動する（図７参照）。そして、リング筐体２１と内リング２２によって、チップ１００を着脱可能に支持することができる装着部３０が構成されている。なお、内リング２２の背面側には、測光ブロック２３が対向して配置されている。

図５に示すように、測光ブロック２３は、中空に形成されており、略平板状のベース部２３ａと、このベース部２３ａの前方に形成された略円形の軸部２３ｂとを有している。ベース部２３ａには、固定ネジが螺合される複数のネジ孔３２と、略半円状の２つの切り欠き３３が設けられている。なお、測光ブロック２３をリング筐体２１の背面側に配置した際に、２つの切り欠き３３にリング筐体２１のネジ部３１が嵌め込まれる（図４参照）。

図６に示すように、軸部２３ｂには、後述する発光ダイオード８０ａ，８０ｂから照射された光が通過する主導光路３５と、チップ１００に設けた試験紙１０７によって反射された光が通過する受光経路３６が設けられている。なお、主導光路３５におけるベース部２３ａ側の端部には、光路ブロック２６が収納される収納部３７が設けられている。この収納部３７は、ベース部２３ａ側の一面が全て開口している。また、受光経路３６におけるベース部２３ａ側の端部には、受光素子４４が嵌め込まれる嵌入部３８が設けられている。

受光素子４４は、試験紙１０７からの反射光を受光する受光部４４ａと、２つの配線４４ｂとを有している。受光部４４ａは、略球面状の受光面を有する砲弾型に形成されている。２つの配線４４ｂは、受光部４４ａにおける受光面の反対側から連続して延出し、測光基板２７に電気的に接続されている。

更に、軸部２３ｂの端面には、主導光路３５及び受光経路３６の開口を閉じるようにガラス３９がゴムガスケット４１を介して取り付けられる。

このように、ガラス３９とゴムガスケット４１によって、主導光路３５及び受光経路３６の開口を閉じることで、測光ブロック２３内に水等が侵入することを防止することができる。

なお、この測光ブロック２３の軸部２３ｂには、イジェクト部材２４が摺動可能に取り付けられている。イジェクト部材２４は、装着部３０に装着されたチップ１００を離脱させるためのものである。このイジェクト部材２４は、チップ１００に直接接触して押し出す押出部４６と、この押出部４６が固定されると共に所定距離だけ摺動動作される摺動プレート４７とを有している。

押出部４６は、円弧状に湾曲させた２枚の円弧片４６ａ，４６ａを左右方向に対向させることによって構成されている。この押出部４６は、測光ブロック２３の軸部２３ｂに移動可能に装着され、軸部２３ｂの外側を軸方向に沿って所定距離だけ進退移動される。

摺動プレート４７は、長手方向の中途部を９０度に折り曲げたような形状に形成されている。この摺動プレートは、その折り曲げ部の一側に固定部４７ａが設けられ、その折り曲げ部の他側に連結部４７ｂが設けられている。固定部４７ａは、押出部４６を構成する一対の円弧片４６ａ，４６ａに対応する大きさを有するＵ字形状の部材として形成されている。そして、固定部４７ａの一面において連結部４７ｂと反対側へ突出するように、一対の円弧片４６ａ，４６ａが立設されている。また、連結部４７ｂの略中央部には、イジェクト操作子１８と連結するための挿通孔４８が設けられている。

このイジェクト部材２４は、摺動プレート４７の挿通孔４８に挿通される固定ネジにより締め付けられてイジェクト操作子１８に固定されている。また、イジェクト部材２４は、不図示の引張コイルばねにより引っ張られて、内リング２２から離れる後方へ常に付勢されている。

なお、イジェクト操作子１８を前方に押圧することで、イジェクト部材２４がイジェクト操作子１８の移動距離と同じ距離だけ移動される。その結果、イジェクト部材２４の先端に設けた一対の押出部４６の先端がチップ１００の係合爪１０５の端部を前方に押圧し、チップ１００を装着部３０から離脱させる。これにより、チップ１００を廃棄することができる

［チップ］
ここで、この血糖値測定装置１に装着されるチップ１００について説明する。図１に戻り、チップ１００は、円板状に形成されたベース部１０１と、このベース部１０１の一方の面に形成されたノズル部１０２と、ベース部１０１の他方の面に形成された係合部１０３とからなっている。

ベース部１０１の外径は、筒軸部２１ｂの外径と略同じ寸法に形成されている。このベース部１０１の中央には、ノズル部１０２が中央に立設されている。ノズル部１０２の中心部には、軸方向へ貫通する採取孔１０４が設けられている。そして、ノズル部１０２の先端部は、先細に形成されていて、その先端面には検体を吸引し易くするための凹溝１０２ａが設けられている（図３参照）。

チップ１００の係合部１０３は、装着部３０の空間部に見合う大きさに形成されていている。すなわち、係合部１０３の外径は、筒軸部２１ｂの穴に嵌まり合うことができる大きさであり、その内径は、円筒部２２ａを覆う大きさである。

更に、係合部１０３の先端部には、弾性片からなる４つの係合爪１０５が設けられている。なお、この係合爪１０５は、３つ以下、或いは５つ以上設けてもよい。係合爪１０５は、周方向に連続する円弧状の凸部として形成されており、その外周面には、摩擦抵抗を高めるための複数の凸部が設けられている。そして、この係合爪１０５を、筒軸部２１ｂの内周面に接触させ、押し込んで係合爪１０５が筒軸部２１ｂの内面に設けられた突条２１ｄを乗り越えることにより、筒軸部２１ｂによるチップ１００の保持力を高めて外れ難くすることができる（図６参照）。

また、係合部１０３の内側には、採取孔１０４に連通された試験紙収納部１０６が設けられている。この試験紙収納部１０６には、血液を採取して所定量の血液を保持する試験紙１０７が収納されている。血液が含浸した試験紙に、測光ブロック２３から照射される所定の光を照射することにより、血液中の成分を測定することができる。

［光路ブロック］
次に、図８及び図９を参照して光路ブロック２６について説明する。図８に示すように、光路ブロック２６は、第１の光路ブロック５１と、第２の光路ブロック５２とから構成されている。そして、この光路ブロック２６には、集光レンズ５３が取り付けられている。

図９に示すように、第１の光路ブロック５１は、略直方体状に形成された基部５１ａと、フランジ部５１ｂとを有している。基部５１ａにおける集光レンズ５３と対向する端面は、長手方向の両端からその中央にかけて傾斜し、中央部が凹んでいる。この基部５１ａには、略円形状に凹んだ２つの溝５４ａ，５４ｂと、２つの凸片５５ａ，５５ｂと、挿入穴５６が設けられている。

また、基部５１ａの長手方向の両端面には、突起５７が形成されている。図７に示すように、光路ブロック２６を測光ブロック２３の収納部３７に収納した際に、この突起５７は、収納部３７の側壁に当接する。これにより、測光ブロック２３の収納部３７内における光路ブロック２６の位置決めが行えると共に光路ブロック２６のガタツキを防ぐことが可能である。

２つの溝５４ａ，５４ｂは、それぞれ基部５１ａの一面から２段階に凹んで形成されている。この２つの溝５４ａ，５４ｂは、略ハの字状に配置され、２つの溝５４ａ，５４ｂの間に挿入穴５６が配置されている。２つの凸片５５ａ，５５ｂは、基部５１ａにおける集光レンズ５３と対向する面から、略垂直に突出している。第１の凸片５５ａは、長手方向の一端に形成され、第２の凸片５５ｂは、長手方向の他端に形成されている。

また、フランジ部５１ｂは、基部５１ａにおける集光レンズ５３と対向する面の反対側の面に設けられている。このフランジ部５１ｂには、測光基板２７を把持する把持片５８が形成されている。

第２の光路ブロック５２は、第１の光路ブロック５１と同様の構成を有しており、略直方体状に形成された基部５２ａと、フランジ部５２ｂとを有している。基部５２ａにおける集光レンズ５３と対向する端面は、長手方向の両端からその中央にかけて傾斜し、中央部が凹んでいる。この基部５２ａには、略円形状に凹んだ２つの溝６１ａ，６１ｂと、２つの凸片６２ａ，６２ｂと、挿入穴５６に挿入される凸部６３（図６参照）が設けられている。更に、基部５２ａの上面部には、略四角形状に凹んだ載置部６４が形成されている。

２つの溝６１ａ，６１ｂは、基部５２ａにおける第１の光路ブロック５１に設けた２つの溝５４ａ，５４ｂと対向する一面に形成されている。この２つの溝６１ａ，６１ｂは、第１の光路ブロック５１の２つの溝５４ａ，５４ｂと同様に、２段階に凹んで形成されている。なお、２つの溝６１ａ，６１ｂは、第１の光路ブロック５１の２つの溝５４ａ，５４ｂと対向するように略ハの字状に配置されている。更に、２つの溝６１ａ，６１ｂの間には、凸部６３が突出している。

２つの凸片６２ａ，６２ｂは、基部５２ａにおける集光レンズ５３と対向する面から、略垂直に突出している。第１の凸片６２ａは、長手方向の一端に形成され、第２の凸片６２ｂは、長手方向の他端に形成されている。また、フランジ部５２ｂは、基部５２ａにおける集光レンズ５３と対向する面の反対側の面に設けられている。

そして、第１の光路ブロック５１の第１の溝５４ａと第２の光路ブロック５２の第１の溝６１ａによって、第１の絞り部６６及び第１の導光路６７が構成されている。また、第１の光路ブロック５１の第２の溝５４ｂと第２の光路ブロック５２の第２の溝６１ｂによって、第２の絞り部６８及び第２の導光路６９が構成されている。

更に、第１の光路ブロック５１の第１の凸片５５ａと第２の光路ブロック５２の第１の凸片６２ａによって、第１の嵌合部７１が構成されている。また、第１の光路ブロック５１の第２の凸片５５ｂと第２の光路ブロック５２の第２の凸片６２ｂによって、第２の嵌合部７２が構成されている。

集光レンズ５３は、後述する発光ダイオード８０ａ，８０ｂから出射された光が入射されると共に、その光をチップ１００の試験紙１０７上に集光させるものである。この集光レンズ５３は、略平板状で、且つ長手方向の略中央を鈍角に折り曲げた形状に形成されている。また、集光レンズ５３は、第１のレンズ部５３ａと、第２のレンズ部５３ｂと、２つの嵌合受部７３，７４とを有している。

第１のレンズ部５３ａ及び第２のレンズ部５３ｂは、それぞれ両側に膨出した凸レンズである。第１のレンズ部５３ａは、長手方向の一側に配設されており、第２のレンズ部５３ｂは、長手方向の他側に配設されている。そして、集光レンズ５３を光路ブロック２６に取り付けた際に、第１のレンズ部５３ａは、第１の導光路６７及び第１の絞り部６６の前方に位置している。また、第２のレンズ部５３ｂは、第２の導光路６９及び第２の絞り部６８の前方に位置している。

なお、第１のレンズ部５３ａにおける入射側の焦点は、第１の絞り部６６より前方に設定されており、第２のレンズ部５３ｂにおける入射側の焦点は、第２の絞り部６８より前方に設定されている。また、第１の絞り部６６及び第２の絞り部６８は、それぞれ第１のレンズ部５３ａと第２のレンズ部５３ｂの被写体位置に設置されている。そして、図７に示すように、第１の絞り部６６及び第１のレンズ部５３ａの中心を通る第１の照射軸Ｌ１と、第２の絞り部６８及び第２のレンズ部５３ｂの中心を通る第２の照射軸Ｌ２は、チップ１００の試験紙１０７上で交差する。

第１の嵌合受部７３は、集光レンズ５３の長手方向の一端に配置され、第２の嵌合受部７４は、集光レンズ５３の長手方向の他端に配置されている。第１の嵌合受部７３は、所定の間隔を開けて設けられた２つの嵌合片７３ａ，７３ａを有している。そして、図８に示すように、第１の嵌合受部７３の２つの嵌合片７３ａ，７３ａの間に、光路ブロック２６の第１の嵌合部７１が嵌め込まれている。同様に、第２の嵌合受部７４は、所定の間隔を開けて設けられた２つの嵌合片７４ａ，７４ａを有しており、その２つの嵌合片７４ａ，７４ａの間に光路ブロック２６の第２の嵌合部７２が嵌め込まれている。

次に、図５に戻り、測光基板２７及び基板押えブラケット２８について説明する。
図５に示すように、測光基板２７は、光源である２つの発光ダイオード８０ａ，８０ｂが取り付けられる取付部７６と、発光ダイオード８０ａ，８０ｂや受光素子４４を制御するための電子部品が実装される実装部７７とを有している。取付部７６は、平板状に形成されており、２つの取付孔７６ａと、切り欠き７６ｂが設けられている。

図４に示すように、測光基板２７は、基板押えブラケット２８に支持されて、測光ブロック２３の背面側に配設される。なお、図５に示すように、基板押えブラケット２８には、測光基板２７を測光ブロック２３側に押し付けて支持する支持面部２８ａと、リング筐体２１に固定ネジ４０を介して固定するための固定孔２８ｂが設けられている。

また、図７に示すように、測光基板２７の取付部７６は、測光ブロック２３の収納部３７の開口を閉じるように配設される。このとき、第１の発光ダイオード８０ａが光路ブロック２６の第１の絞り部６６の後方に配置され、第２の発光ダイオード８０ｂが光路ブロック２６の第２の絞り部６８の後方に配置される。また、取付部７６の切り欠き７６ｂには、光路ブロック２６に設けた把持片５８が係合される。

なお、第１の発光ダイオード８０ａと第２の発光ダイオード８０ｂの波長は、それぞれ異なる波長に設定されている。例えば、第１の発光ダイオード８０ａの波長は、６２０〜６４０ｎｍの範囲に設定されており、血液検体の呈色濃度から得られるグルコース値を検出するものである。これに対し、第２の発光ダイオード８０ｂの波長は、５１０〜５４０ｎｍの範囲に設定されており、赤血球の赤色濃度から得られるヘマトクリット値を検出するものである。

そして、本例の血糖値測定装置１は、グルコース値を、ヘマトクリット値を用いて補正しつつ、グルコース濃度を定量して、血糖値を測定するものである。なお、第１の発光ダイオード８０ａ及び第２の発光ダイオード８０ｂは、交互に照射される。

また、図７に示すように、第１の絞り部６６及び第１のレンズ部５３ａの中心を通る第１の照射軸Ｌ１は、第１の発光ダイオード８０ａの光軸Ｌ３に対して傾斜している。また、第２の絞り部６８及び第２のレンズ部５３ｂの中心を通る第２の照射軸Ｌ２は、第２の発光ダイオード８０ｂの光軸Ｌ４に対して傾斜している。これは、絞り部６６，６８を設けたことにより、照射軸Ｌ１と光軸Ｌ３、及び照射軸Ｌ２と光軸Ｌ４をそれぞれ一致させる必要がなく、発光ダイオード８０ａ，８０ｂの取付構造を簡便にしている。

なお、本例では、光源を２つ設けた例を説明したが、光源の数は、１つ或いは３つ以上設けてもよい。そして、絞り部及び集光レンズのレンズ部の数は、光源の数に対応させて適宜設定されるものである。

本例の血糖値測定装置１によれば、集光レンズ５３によって発光ダイオード８０ａ，８０ｂの光を集光することで、少ない光量でも効率よく試験紙に照射することができる。その結果、少ない光量を有する小型の発光ダイオードを用いることができるため、装置全体の小型化を図ることが可能となる。

また、集光レンズ５３により、発光ダイオード８０ａ，８０ｂから試験紙１０７までの距離、すなわち第１及び第２の導光路６７，６９及び主導光路３５の長さを長くしても、測定するために十分な光量を得ることができる。その結果、空いたスペースにイジェクト部材２４等のチップ排出機構等の付属の機能を容易に設けることができる。

２．成分測定装置の動作
この血糖値測定装置１は、例えば、次のようにして使用することができる。なお、予め血糖値測定装置１の装着部３０には、チップ１００が装着されている。まず、チップ１００によってユーザーの血液を採取する。具体的には、指先を専用の穿刺器具で穿刺し、その穿刺部から皮膚上に少量（例えば、０．３〜１．５μＬ程度）の血液を流出させる。この指先に流出した血液の塊に、血糖値測定装置１の先端に装着されているチップ１００のノズル部１０２の先端を当接させる。

これにより、指先の血液は、凹溝１０２ａを経て採取孔１０４内に入り込む。そして、採取孔１０４内に入り込んだ血液は、毛細管現象により吸引されて内側に流れ、係合部１０３内に収納されている試験紙１０７の中央部に到達する。この試験紙１０７に到達した血液は、その表面から内部に染み込み、半径方向外側へ向かって放射状に広がって行く。この血液の展開と同時に、血液中のブドウ糖と試験紙１０７に担持されている発色試薬とが反応を開始し、ブドウ糖の量に応じて呈色する。

次に、図７に示すように、試験紙１０７へ第１の発光ダイオード８０ａ又は第２の発光ダイオード８０ｂの光を照射させる。すなわち、第１の発光ダイオード８０ａから出射された光は、第１の絞り部６６を通過することで、その照射スポットの形状及び径が調節されて、第１の導光路６７を通過し、集光レンズ５３の第１のレンズ部５３ａに入射される。そして、第１のレンズ部５３ａに入射された光は、第１のレンズ部５３ａによって集光されて、主導光路３５を通過して試験紙１０７に照射される。

なお、第２の発光ダイオード８０ｂから出射された光は、第２の絞り部６８、第２の導光路６９を通過して、第２のレンズ部５３ｂに入射される。そして、第２のレンズ部５３ａによって集光されて、主導光路３５を通過して試験紙１０７に照射される。

ここで、第１の絞り部６６及び第１のレンズ部５３ａの中心を通る第１の照射軸Ｌ１と、第２の絞り部６８及び第２のレンズ部５３ｂの中心を通る第２の照射軸Ｌ２は、試験紙１０７上で交差している。そのため、第１の発光ダイオード８０ａから出射された光と第２の発光ダイオード８０ｂから出射された光は、試験紙１０７上の略同一の箇所に照射される。

更に、第１のレンズ部５３ａにおける被写体位置は、第１の絞り部６６に設定されている。同様に、第２のレンズ部５３ｂにおける被写体位置は、第２の絞り部６８に設定されている。そのため、試験紙１０７には、第１の絞り部６６又は第２の絞り部６８で絞られた光が投影される。これにより、第１及び第２の絞り部６６，６８の形状及び／又は径を調節することで、試験紙１０７に投影される照射スポットの形状及び径を調節することができる。

このように、試験紙１０７に投影される照射スポットの形状及び径を調節することができるため、照射スポットの径を狭めて受光素子４４で最も必要な信号のみを検出し、余分なノイズを軽減することができる。その結果、ノイズを軽減することができるため、測定精度の向上を図ることができる。

更に、発光ダイオード８０ａ，８０ｂの製品ごとで指向性に多少のバラツキが発生しても、絞り部６６，６８を設定することで照射スポットの位置を固定することができる。これにより、発光ダイオード８０ａ，８０ｂにおける製品ごとの指向性のバラツキによって生じる装置間の測定誤差を最低限に抑制することを可能としている。

次に、図６に示すように、第１の発光ダイオード８０ａ又は第２の発光ダイオード８０ｂから出射された光は、試験紙１０７によって反射されて、受光経路３６を通過する。そして、受光経路３６を通過した光Ｌ５は、受光素子４４に達し、光量が測定される。これにより、試験紙１０７を測色して、呈色の度合いを測定することができ、血糖値を求めることができる。

測定終了後、チップ１００を装着部３０から排出する場合には、例えば、胴部９を握って親指をイジェクト操作子１８の窪みに合わせる。そして、このイジェクト操作子１８を前側に押圧してイジェクト部材２４を前方にスライドさせるだけでよい。このとき、図２及び図３に示す状態から、イジェクト操作子１８を前方に押圧すると、これと一体のイジェクト部材２４が同じ距離だけ移動される。その結果、図７に示すように、イジェクト部材２４の先端に設けた一対の押出部４６の先端がチップ１００の係合爪１０５の端部を前方に押圧し、チップ１００を装着部３０から離脱させる。これにより、廃棄容器などにチップ１００を廃棄することができる。

この場合、血糖値測定装置１を操作するユーザーは、血糖値測定装置１を片手で持った状態において、片手操作によってチップ１００を血糖値測定装置１から容易に分離させ、廃棄することができる。しかも、筐体２には湾曲部１６が設けられ、その湾曲部１６の凸側にイジェクト操作子１８が配置されている。更に、湾曲部１６の先端に装着部３０が配置されているため、イジェクト操作子１８の移動する方向にチップ１００が放出される。そのため、所望の放出方向に狙いを定めることができるので、廃棄容器内にチップ１００を簡単且つ確実に放出させることができる。従って、チップ１００に手を触れることなく、そのチップ１００の廃棄処理を、安全性を保持して簡単且つ迅速に行うことができる。

次に、図１０を参照して絞り部を設けた本例の血糖値測定装置１と絞り部を設けていない血糖値測定装置における試験紙上に照射される光の照度分布について説明する。
図１０は、本例の血糖値測定装置と絞り部のない血糖値測定装置の照度分布を示すグラフである。縦軸は、光量を示しており、横軸は、試験紙１０７に投影された照射スポットの中心からの位置（ｍｍ）を示している。

実線Ａで示す絞りを有していない血糖値測定装置の照度は、中心から２ｍｍ離れた地点まで光の照射スポットが広がっていることがわかる。そのため、受光素子４４で検出されるデータ量が増加し、不必要なノイズまで検出してしまう。また、照度分布のグラフ形状が矩形から離れるほど、光の空間分解能に差が生じてしまう。その結果、絞りを設けていない従来の血糖値測定装置では、ノイズを多く検出してしまい、また測定部位差が大きくなるため、測定精度が低くなっていた。

これに対し、破線Ｂで示す絞りを設けた本例の血糖値測定装置１の照度は、絞り部を設けていない血糖値測定装置よりも照射スポットの径が狭くなっており、また照度分布の形状も矩形に近くなっていることが分かる。そのため、受光素子４４で検出されるデータ量が不必要に増加することを抑制し、また空間分解能の差も抑制するこができる。その結果、受光素子４４で検出されるノイズを軽減させることができ、また測定部位差を小さくできるため、測定精度の向上を図ることができる。

なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

なお、上述した実施例では、測定液として血液を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、リンパ液、髄液、唾液等の血液以外の体液であってもよく、或いは、排水や工業用水等のその他各種の液体であってもよい。

また、体液（血液）中の測定目的とする成分として、ブドウ糖（血糖値）を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、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、ナトリウム等の各種無機イオン、ＰＣＢやダイオキシン等の環境ホルモンであってもよい。更に、所定成分の量を測定するものとして説明したが、所定成分の性質を測定するものであってもよく、また、所定成分の量及び性質の双方を測定するものであってもよい。

なお、上述した実施例においては、イジェクト部材の押出部を、互いに対向設置された２つの円弧状をなす部材で構成した例について説明したが、３つ以上の部材の組合せとして構成することができる。また、円弧形状に変えて、コ字形状或いはＬ字形状の部材として構成してもよい。

更に、光源として用いた２つの発光ダイオードを略平板状の基板の同一面上に並列して配置した例を説明したが、２つの発光ダイオードを、その光軸と照射軸が一致するようにそれぞれ傾けて配置させてもよい。なお、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた例を説明したが、光源としては、半導体レーザ（ＬＤ）等のその他各種の発光素子を用いてもよい。

１…血糖値測定装置（成分測定装置）、 ２…筐体、 ４…測定部、 ７…上ケース、 ８…下ケース、 ９…胴部、 １８…イジェクト操作子、 ２１…リング筐体、 ２１ａ…固定部、 ２１ｂ…筒軸部、 ２１ｃ…端面部、 ２１ｄ…突条、 ２２…内リング、 ２２ａ…円筒部、 ２３…測光ブロック、 ２４…イジェクト部材、 ２６…光路ブロック、 ２７…測光基板、 ２８…基板押えブラケット、 ３０…装着部、 ３５…主導光路、 ３６…受光経路、 ３７…収納部、 ３８…嵌入部、 ３９…ガラス、 ４１…ゴムガスケット、 ４４…受光素子、 ４４ａ…受光部、 ４４ｂ…配線、 ４６…押出部、 ５１…第１の光路ブロック、 ５１ａ，５２ａ…基部、 ５１ｂ，５２ｂ…フランジ部、 ５２…第２の光路ブロック、 ５３…集光レンズ、 ５３ａ…第１のレンズ部、 ５３ｂ…第２のレンズ部、 ６６…第１の絞り部、 ６７…第１の導光路、 ６８…第２の絞り部、 ６９…第２の導光路、 ７１…第１の嵌合部、 ７２…第２の嵌合部、 ７３…第１の嵌合受部、 ７４…第２の嵌合受部、 ７６…取付部、 ７６ａ…取付孔、 ８０ａ…第１の発光ダイオード（光源）、 ８０ｂ…第２の発光ダイオード（光源）、 １００…チップ、 １０４…採取孔、 １０７…試験紙、 Ｌ１…第１の照射軸、 Ｌ２…第２の照射軸、 Ｌ３，Ｌ４…光軸

Claims (3)

1. 液体が含浸される試験紙を有するチップが装着される装着部と、
   所定の波長の光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光が入射されると共にその光を前記試験紙に集光させる集光レンズと、
   前記集光レンズと前記光源との間で、且つ前記集光レンズの被写体位置に配設される絞り部を有する光路ブロックと、
   前記試験紙から反射された光を受光する受光素子と、を備え、
   前記光源は、第１の波長を有する第１の光源と、前記第１の波長と異なる第２の波長を有する第２の光源とからなり、
   前記絞り部は、前記第１の光源からの光が通過する第１の絞り部と、前記第２の光源からの光が通過する第２の絞り部と、を有し、
   前記集光レンズは、前記第１の光源からの光が透過する第１のレンズ部と、前記第２の光源からの光が透過する第２のレンズ部と、を有し、
   前記第１の光源及び前記第２の光源は、略平板状の基板に同一面上に並列して配置され、
   前記第１の絞り部及び前記第１のレンズ部の中心を通る第１の照射軸は、前記第１の光源の第１の光軸に対して傾斜しており、
   前記第２の絞り部及び前記第２のレンズ部の中心を通る第２の照射軸は、前記第２の光源の第２の光軸に対して傾斜している
   成分測定装置。
2. 前記第１の光源から照射された光と前記第２の光源から照射された光は、前記試験紙上で略同一の箇所に照射される
   請求項１に記載の成分測定装置。
3. 前記集光レンズは、前記光路ブロックに一体に取り付けられている
   請求項１又は２に記載の成分測定装置。

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