(57)【要約】【課題】検出精度に優れた成分検出装置を提供すること。【解決手段】光源（１）と受光素子（２）とを備えた検出光学系を複数組有し、試料中の成分を検出する際に、隣接する検出光学系において、光源（１）は何れも、強く発光する第一期間と弱く発光するまたは消光する第二期間とを周期的に繰り返しかつ、光源（１）は何れも第一期間の少なくとも一部が他方の光源（１）の第二期間の少なくとも一部と重なるように発光する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の成分を検出する成分検出装置であって、
試料に対して光を照射する光源と、試料から得られる光を受光する受光素子とを備えた検出光学系を複数組有し、
試料中の成分を検出する際に、隣接する上記検出光学系において、上記光源は何れも強く発光する第一期間と弱く発光するまたは消光する第二期間とを周期的に繰り返しかつ、当該光源は何れも第一期間の少なくとも一部が他方の光源の第二期間の少なくとも一部と重なるように発光することを特徴とする成分検出装置。
【請求項２】
隣接する上記検出光学系において、上記光源間で第一期間同士の重なり合いがないことを特徴とする請求項１に記載の成分検出装置。
【請求項３】
隣接する上記検出光学系において、一方の光源の第一期間と他方の光源の第一期間との間に、両方の光源が第二期間となっている期間があることを特徴とする請求項２に記載の成分検出装置。
【請求項４】
隣接する上記検出光学系において、一方の光源の発光の周期と他方の光源の発光の周期とが同じであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の成分検出装置。
【請求項５】
隣接する上記検出光学系において、上記光源は何れも、上記第二期間において消光することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の成分検出装置。
【請求項６】
隣接する上記検出光学系の一方が備える光源が対応する試料に対して照射する光Ａ、および／または、当該光源からの光Ａの照射によって当該試料から得られる光Ｂを反射および／または吸収して、隣接する検出光学系の他方が備える受光素子へこれら光の入射を防止する遮蔽部材を設けていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の成分検出装置。
【請求項７】
隣接する上記検出光学系の他方が備える光源からの光の照射によって対応する試料から得られる光Ｃの波長は、上記光Ａの波長および上記光Ｂの波長とは異なるものであり、
上記遮蔽部材は、上記光Ａおよび／または上記光Ｂを、反射および／または吸収する光学フィルタであることを特徴とする請求項６に記載の成分検出装置。
【請求項８】
隣接する上記検出光学系において、一方の検出光学系の光源は他方の検出光学系の受光素子に隣接し、当該一方の検出光学系の受光素子は当該他方の検出光学系の光源に隣接していることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の成分検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中の成分の検出に用いる成分検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の検出部を備える検査チップに試料を導入し、当該試料中の複数の成分を化学反応による呈色または蛍光を利用して検出および定量する手法が用いられている。その際に用いられる検出装置として、一組の光源と受光素子とからなる検出光学系を、検査チップに設けられた複数の検出部に対して走査させる検出装置が知られている。しかし、化学反応の中には、反応開始から一定時間後に測定する必要があるものがある。一組の検出光学系では走査時間が必要であるため、対応することが困難である。
【０００３】
一方、複数組の検出光学系を備えた検出装置も知られている。例えば、特許文献１には、複数の反応検出部を備えたマイクロチップが装着され、反応検出部ごとに設けられた光源と受光部とを備えた検査装置が記載されている。この検出装置では、光源からの光を対応する流路（反応検出部）にのみ導くために中空穴（円筒状の筒）が設けられ、また対応する流路からの光のみを受光するために中空穴（円筒状の筒）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４７５２号公報（２００３年１月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の光源を同時に発光させた場合、他の検出部からの反射光または透過光が迷光として受光素子に入射する。また、他の光源からの光が受光素子に直接入射する場合もある。そのため、成分を高精度で検出することが困難となる。特に検出装置を小型化する場合には、検出光学系も小型化する必要があり、複数組の光源の同時発光による迷光の影響が顕著となる。
【０００６】
特許文献１に記載の検査装置では、中空穴（円筒状の筒）とマイクロチップとの隙間からの迷光を完全に抑制することは困難である。その上、低コスト化などを目的としてマイクロチップを小さくするために反応検出部同士の距離を接近させる場合には、さらに迷光が混入しやすくなる。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料中の成分を検出する成分検出装置あって、隣接する検出光学系に由来する迷光による影響をより低減し、成分の検出精度をより向上させた成分検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る成分検出装置は、
試料中の成分を検出する成分検出装置であって、
試料に対して光を照射する光源と、試料から得られる光を受光する受光素子とを備えた検出光学系を複数組有し、
試料中の成分を検出する際に、隣接する上記検出光学系において、上記光源は何れも強く発光する第一期間と弱く発光するまたは消光する第二期間とを周期的に繰り返しかつ、当該光源は何れも第一期間の少なくとも一部が他方の光源の第二期間の少なくとも一部と重なるように発光することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、試料中の成分を検出する成分検出装置において、隣接する検出光学系に由来する迷光による影響をより低減し、成分の検出精度をより向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるグルコースの検出反応を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態における光源の発光スペクトルの一例を示す図である。
【図４】隣接する光源を同時に発光する成分検出装置における、光源からの光量および受光素子の出力の一例を示す図である
【図５】本発明の第１実施形態に係る成分検出装置における、光源からの光量および受光素子の出力の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る成分検出装置における、光源からの光量および受光素子の出力の一例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る成分検出装置における、光源からの光量および受光素子の出力の一例を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を示す模式図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を示す模式図である。
【図１１】尿酸の検出反応の一例を示す図である。
【図１２】クレアチニンの検出反応の一例を示す図である。
【図１３】クレアチニンの検出反応の他の例を示す図である。
【図１４】ＡＳＴ／ＧＯＴの検出反応の一例を示す図である。
【図１５】ＡＬＴ／ＧＰＴの検出反応の一例を示す図である。
【図１６】γＧＴＰの検出反応の一例を示す図である。
【図１７】γＧＴＰの検出反応の他の例を示す図である。
【図１８】中性脂肪の検出反応の一例を示す図である。
【図１９】コレステロールの検出反応の一例を示す図である。
【図２０】本発明の第１実施形態に係る成分検出装置における機能ブロック図である。
【図２１】本発明の第１実施形態に係る成分検出装置における動作制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔第１実施形態〕
本発明に係る成分検出装置の一実施形態（第１実施形態）について、図１〜５を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を（ａ）上から見た図および（ｂ）横から見た図である。なお、成分検出装置は光源および受光素子のみを図示し、他の構成は省略している。図２は、第１実施形態における（ａ）グルコース検出反応および（ｂ）当該反応の生成物の吸収スペクトルを示す。図３は、第１実施形態における光源の発光スペクトルの一例を示す。図４は、参考として、隣接する検出光学系の光源同士の発光パルスの位相が同じ場合の、光源からの光量および受光素子の出力の一例を示す。図５は、本発明の第１実施形態に係る成分検出装置における、光源からの光量および受光素子の出力の一例を示す。なお、図１は模式図であり、正確な寸法および位置を示すものではない。
【００１２】
第１実施形態に係る成分検出装置１００は、光源１と受光素子２とからなる検出光学系を複数組備えている。当該検出光学系は、試料中の成分を検出するためのものである。複数の検出光学系は、一直線上に並んで互いに近接配置されている。より具体的には、異なる検出光学系を構成する複数の光源１は一直線上に並んで互いに近接配置され、複数の受光素子２は、光源１と略同じ高さで光源１からは所定の距離をおいた一直線上に並んで互いに近接配置されている。各光源１としては、ＬＥＤまたはＬＤなどの公知の光源を用いることができる。各受光素子２としては、Ｓｉフォトダイオード、フォトマル、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの公知の受光素子を用いることができる。第１実施形態に係る成分検出装置１００はさらに、各光源１の発光を制御する光源制御部１２、各受光素子２からの出力および成分の量を算出するための換算テーブルなどを記憶するメモリ１５、成分の量を算出する出力処理部１４などを備えている（図２０参照）。
【００１３】
検査チップ３は、複数の流路７および複数の検出部８が形成された上基板５と、上基板５と貼り合わせられた下基板４と、１つの試料導入部６と、を備えている。複数の検出部８は、上基板５の短辺と略並行な一直線上に互いに近接して配置されている。各流路７は、一端が試料導入部６と繋がっており、他端がそれぞれ別々の検出部８と繋がっている。試料導入部６は、各流路７と接続する導入口に血球除去フィルタを備えており、試料として血液を用いる場合に当該試料中の血球を除去することができる。検出部８には試料中の成分と反応して呈色する試薬（多段階反応である場合には、それぞれの段階に必要な試薬も含む）が含浸されたメンブレンがセットされている。
【００１４】
試料導入部６から導入された試料は、血球除去フィルタにより血球が除去された後（試料として血液を用いる場合）、毛細管力によって各流路７を流れる。試料が検出部８に到達すると、検出部８にセットされたメンブレン中の試薬と接触する。試薬と反応する成分が含まれている試料では、当該成分と当該試薬とが反応し、試料中の当該成分の量（濃度）に応じて呈色する。
【００１５】
成分の検出に際して検査チップ３を成分検出装置１００に配置したときには、各検出光学系は、検査チップ３の上方であって、かつ上方から見て光源１と受光素子２とが１つの検出部８を挟むように位置づけられる。なお、検査チップ３は、成分検出装置１００のステージ１０（図２０参照）上に載置される。
【００１６】
第１実施形態では、血液中のグルコースを検出する。グルコース検出反応としては、図２の（ａ）に示される２段階の反応を用いる。各検出部８にセットされたメンブレンには、試薬として、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、４−アミノアンチピリン（ＡＡ）、Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−３−メチルアニリンのナトリウム塩（ＴＯＯＳ）、およびペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）が含浸されている。この反応で生成する化合物の吸収スペクトルは、図２の（ｂ）に示されるように、５５５ｎｍにピークを有する。
【００１７】
ここで、上記グルコース検出反応で生成する化合物を効率的に検出できるように、各光源１は５５５ｎｍ付近にピークを有する光源であることが好ましい。以下では、各光源１は、図３に示される発光スペクトルを有するＬＥＤであるとして説明する。
【００１８】
なお、本明細書において「パルス発光」とは、強く発光する期間（第一期間）と弱く発光するまたは消光する期間（第二期間）とを周期的に繰り返す発光を指す。ここでいう「強く」および「弱く」は、ある光源における第一期間の発光が当該光源における第二期間の発光よりも強いことを意味するものであり、他の光源との相対的な強弱を指すものではない。パルス発光の一例は、発光（第一期間）および消光（第二期間）を周期的に繰り返す発光である。
【００１９】
また、本明細書において、「位相がずれる」とは、特に２つの光源間でパルス発光の周期（発光周期）および発光のデューティー（発光時間／発光周期）が同じ場合において、当該２つの光源間で上記第一期間同士および第二期間同士が、完全には一致していないこと、すなわち、２つの光源は何れもその第一期間の少なくとも一部が他方の光源の第二期間の少なくとも一部と重なっていることを指す。「位相が同じ」とは、特に複数の光源間でパルス発光の周期（発光周期）および発光のデューティー（発光時間／発光周期）が同じ場合において、当該複数の光源間で上記第一期間同士および第二期間同士が、完全に一致していることを指す。
【００２０】
また、本明細書において、「隣接する」とは、単に隣りにあることを意味するものであり、絶対的な距離が近い（近接する）ことのみを意味するものではない。また、物理的に接触していない場合も含む。したがって、「隣接する検出光学系」とは、ある検出光学系と当該検出光学系の隣りにある検出光学系とを指す。例えば、検出光学系ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅがこの順序で一直線上に並んでいる場合、「隣接する検出光学系」とは、検出光学系ａと検出光学系ｂとの組み、検出光学系ｂと検出光学系ｃとの組み、検出光学系ｃと検出光学系ｄとの組み、および検出光学系ｄと検出光学系ｅとの組みを指す。あるいは、「隣接する検出光学系」とは、ある検出光学系に対して、隣にある検出光学系を指す。例えば、検出光学系ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅがこの順序で一直線上に並んでいる場合、検出光学系ｂに「隣接する検出光学系」は、検出光学系ａおよび検出光学系ｃである。「隣接する」は、好ましくは互いに影響を及ぼし得る（検出光学系同士が光学的に互いに干渉する）距離にある。
【００２１】
（参考例：光源同士のパルス発光の位相をずらさない場合）
まず、図１に示す配置において、各光源１に、発光および消光を周期的に繰り返すパルス発光をさせ、かつ隣接する検出光学系の光源同士のパルス発光の位相がずれていない（同じタイミングで発光する）場合について説明する。
【００２２】
この場合は、試料中の成分を検出する際、各光源１は対応する検出部８に向けて同時にパルス発光する。各光源１のパルス発光の周期（発光周期）はＰ１である。発光時間（第一期間）の長さと消光時間（第二期間）の長さとが同じである。すなわち、発光のデューティー（発光時間／発光周期）は０．５である。また、発光時の発光強度は、各光源１で互いに同じである。このときの、隣接する任意の２つの検出光学系における光源１ａ・１ｂの光量および受光素子２ａ・２ｂの出力について、図４を参照しつつ説明する。なお、光源１ａと受光素子２ａとが一つの検出光学系を構成し、光源１ｂと受光素子２ｂとが他の検出光学系を構成している。また、光源１ａは検出部８ａに向けて発光するものであり、光源１ｂは検出部８ｂに向けて発光するものである。また、光源１ａ・１ｂ、受光素子２ａ・２ｂ、および検出部８ａ・８ｂは説明のために便宜上区別して表したものであり、図１においては光源１、受光素子２、および検出部８と表している。
【００２３】
光源１ａの経時的な光量を図４の（ａ−１）に示す。光源１ｂの経時的な光量を図４の（ｂ−１）に示す。光源１ａおよび光源１ｂは周期Ｐ１でパルス発光し、発光のデューティーは０．５である。光源１ａからの光は、一部が検出部８ａで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ａに入射する。受光素子２ａは受光した光量に応じた出力信号（例えば、電流または電圧）を出力する。光源１ｂからの光は、一部が検出部８ｂで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ｂに入射する。受光素子２ｂは受光した光量に応じた出力信号を出力する。
【００２４】
隣接する光源１ｂからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ａの出力は図４の（ａ−２）のようになる。しかし、実際には、隣接する光源１ｂからの光の一部が迷光として受光素子２ａに直接入射する。また、検出部８ｂから反射された光の一部が迷光として受光素子２ａに入射する。さらに、検査チップ３が光透過性である場合には、検査チップ３内を伝播した光が迷光として受光素子２ａに入射する。このような隣接する光源１ｂに由来する迷光が受光素子２ａに入射する場合の受光素子２ａの出力は図４の（ａ−３）のようになる。すなわち、光源１ｂに由来する迷光の分だけ受光素子２ａの出力が増加する。そのため、検出部８ａの試料について算出される成分の量は、実際の量と異なる値となる。
【００２５】
光源１ｂ・受光素子２ｂにおいても同様である。すなわち、隣接する光源１ａからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ｂの出力は図４の（ｂ−２）のようになる。しかし、実際には、隣接する光源１ａからの光の一部が迷光として受光素子２ｂに直接入射する。また、検出部８ａから反射された光の一部が迷光として受光素子２ｂに入射する。さらに、検査チップ３が光透過性である場合には、検査チップ３内を伝播した光が迷光として受光素子２ｂに入射する。このような隣接する光源１ａに由来する迷光が受光素子２ｂに入射する場合の受光素子２ｂの出力は図４の（ｂ−３）のようになる。すなわち、光源１ａに由来する迷光の分だけ受光素子２ｂの出力が増加する。そのため、検出部８ｂの試料について算出される成分の量は、実際の量と異なる値となる。
【００２６】
このように、隣接する検出光学系の光源同士のパルス発光の位相がずれていない場合は、隣接する光源に由来する迷光の分だけ増加した出力しか得られないため、試料中の成分を高精度で検出することは困難である。
【００２７】
（光源同士のパルス発光の位相をずらす場合）
それに対して、本発明の第１実施形態に係る成分検出装置１００では、試料中の成分を検出する際、各光源１は対応する検出部８に向けて、隣接する光源１と位相をずらして、発光および消光を周期的に繰り返すパルス発光をする。各光源１のパルス発光の周期はＰ２である。発光のデューティーは０．５である。隣接する光源１との位相のずれは、何れも２π×（Ｐ２／３）／Ｐ２＝（２π）／３  （１／３周期）である。発光時の発光強度は、各光源１で互いに同じである。このときの、隣接する任意の２つの検出光学系における光源１ｃ・１ｄの光量および受光素子２ｃ・２ｄの出力について、図５を参照しつつ説明する。なお、光源１ｃと受光素子２ｃとが一つの検出光学系を構成し、光源１ｄと受光素子２ｄとが他の検出光学系を構成する。また、光源１ｃは検出部８ｃに向けて発光するものであり、光源１ｄは検出部８ｄに向けて発光するものである。なお、光源１ｃ・１ｄ、受光素子２ｃ・２ｄ、および検出部８ｃ・８ｄは説明のために便宜上区別して表したものであり、図１においては光源１、受光素子２、および検出部８と表している。
【００２８】
光源１ｃの経時的な光量を図５の（ｃ−１）に示す。光源１ｄの経時的な光量を図５の（ｄ−１）に示す。光源１ｃおよび光源１ｄは周期Ｐ２でパルス発光し、発光のデューティーは０．５である。光源１ｃと光源１ｄとは、位相が２π×（Ｐ２／３）／Ｐ２＝（２π）／３  （１／３周期）ずれている。光源１ｃからの光は、一部が検出部８ｃで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ｃに入射する。受光素子２ｃは受光した光量に応じた出力信号を出力する。光源１ｄからの光は、一部が検出部８ｄで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ｄに入射する。受光素子２ｄは受光した光量に応じた出力信号を出力する。
【００２９】
隣接する光源１ｄからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ｃの出力は図５の（ｃ−２）のようになる。しかし、実際には、隣接する光源１ｄからの光の一部が迷光として受光素子２ｃに直接入射する。また、検出部８ｄから反射された光の一部が迷光として受光素子２ｃに入射する。さらに、検査チップ３が光透過性である場合には、検査チップ３内を伝播した光が迷光として受光素子２ｃに入射する。ここで、光源１ｃおよび光源１ｄの発光のデューティーは０．５であり、光源１ｃと光源１ｄとは位相が２π×（Ｐ２／３）／Ｐ２＝（２π）／３  （１／３周期）ずれている。そのため、光源１ｄに由来する迷光が受光素子２ｃに入射するタイミングは、光源１ｃに由来する光が受光素子２ｃに入射するタイミングとずれる。詳細には、光源１ｃが発光し始めた直後は、光源１ｄは消光しているため、光源１ｃに由来する光のみが受光素子２ｃに入射する。その後、光源１ｄが発光を開始すると、光源１ｄに由来する迷光と光源１ｃに由来する光との両方が受光素子２ｃに入射する。さらに、光源１ｃが消光した後は、まだ発光している光源１ｄに由来する迷光のみが受光素子２ｃに入射する。
【００３０】
そのため、光源１ｄに由来する迷光による受光素子２ｃの出力は、光源１ｃに由来する光による受光素子２ｃの出力とずれる。したがって、隣接する光源１ｄに由来する迷光が受光素子２ｃに入射する場合の受光素子２ｃの出力は図４の（ｃ−３）のようになる。
【００３１】
ここで、受光素子２ｃの出力のうち、光源１ｃが消光している時間における出力は迷光によるものであると判断することができる。そこで、光源１ｃが発光している時間における受光素子２ｃの出力のみをサンプリングした出力を図５の（ｃ−４）に示す。第１実施形態に係る成分検出装置１００では、この光源１ｃが発光している時間における受光素子２ｃの出力のみを用いて、検出部８ｃにおける試料中の成分の量を算出する。具体的には、この出力の平均または積分値を換算テーブルまたは換算式を用いて換算することで量（または濃度）を算出する。換算テーブルまたは換算式（検量線）は予め測定し、成分検出装置１００内部のメモリ１５に記憶しておく。
【００３２】
このように、隣接する光源１ｄに由来する迷光の一部を除外して、検出部８ｃにおける試料中の成分の量が算出されるため、従来と比較して、迷光による影響が低減され、検出部８ｃにおける成分の検出精度が向上する。
【００３３】
一方、隣接する光源１ｃからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ｄの出力は図５の（ｄ−２）のようになる。しかし、実際には、隣接する光源１ｃからの光の一部が迷光として受光素子２ｄに直接入射する。また、検出部８ｃから反射された光の一部が迷光として受光素子２ｄに入射する。さらに、検査チップ３が光透過性である場合には、検査チップ３内を伝播した光が迷光として受光素子２ｄに入射する。ここで、光源１ｃおよび光源１ｄの発光のデューティーは０．５であり、光源１ｃと光源１ｄとは位相が２π×（Ｐ２／３）／Ｐ２＝（２π）／３  （１／３周期）ずれている。そのため、光源１ｃに由来する迷光が受光素子２ｄに入射するタイミングは、光源１ｄに由来する光が受光素子２ｄに入射するタイミングとずれる。詳細には、光源１ｄが発光し始める前に光源１ｃが発光するため、まず光源１ｃに由来する迷光のみが受光素子２ｄに入射する。その後、光源１ｄが発光を開始すると、光源１ｄに由来する光と光源１ｃに由来する迷光との両方が受光素子２ｄに入射する。さらに、光源１ｃが先に消光し、まだ発光している光源１ｄに由来する光のみが受光素子２ｄに入射する。
【００３４】
そのため、光源１ｃに由来する迷光による受光素子２ｄの出力は、光源１ｄに由来する光による受光素子２ｄの出力とずれる。したがって、隣接する光源１ｃに由来する迷光が受光素子２ｄ入射する場合の受光素子２ｄの出力は図４の（ｄ−３）のようになる。
【００３５】
ここで、受光素子２ｄの出力のうち、光源１ｄが消光している時間における出力は迷光によるものであると判断することができる。そこで、光源１ｄが発光している時間における受光素子２ｄの出力のみをサンプリングした出力を図５の（ｄ−４）に示す。第１実施形態に係る成分検出装置１００では、この光源１ｄが発光している時間における受光素子２ｄの出力のみを用いて、検出部８ｄ中における試料中の成分の量を上述と同様に算出する。
【００３６】
このように、隣接する光源１ｃに由来する迷光の一部を除外して、検出部８ｄにおける試料中の成分の量が算出されるため、光源１ｃ・受光素子２ｃと同様に、従来と比較して、迷光による影響が低減され、成分の検出精度が向上する。
【００３７】
なお、各光源１におけるパルス発光を制御するプログラムは、予め光源制御部１２に格納されている。各受光素子２の出力から対応する光源１の発光時間における出力のみをサンプリングするプログラムは、予め受光素子制御部１３に格納されている。当該プログラムは、例えば、光源１の発光タイミングとサンプリングタイミングとを同期させるように成分検出装置１００を動作制御する。あるいは、サンプリングは常時行って得られた信号値の中から、光源１の発光時間に対応する信号値のみを選び出すようにすることもできる。
【００３８】
本発明の第１実施形態に係る成分検出装置１００の成分検出における動作制御の一例について、図２０および図２１を参照しつつ、さらに説明する。図２０は、本発明の第１実施形態に係る成分検出装置１００における機能ブロック図である。図２１は、本発明の第１実施形態に係る成分検出装置１００における動作制御を示すフローチャートである。
【００３９】
図２０に示されるように、動作を制御する動作制御部１１は、各光源１の発光を制御する光源制御部１２、各受光素子２からの出力信号を処理する出力処理部１４を制御する受光素子制御部１３、および成分の検出結果などを表示部１７に表示するよう制御する表示制御部１６を含んでいる。受光素子制御部１３は、さらにメモリ１５を含んでいる。なお、動作制御部１１、光源制御部１２および受光素子制御部１３はそれぞれ、自身の動作制御を行うための制御プログラムが保存されたメモリ（図示せず）をさらに含んでいる。
【００４０】
図２１に示されるように、まず、検査チップ３を成分検出装置１００に挿入する（Ｓ１）。すると、受光素子制御部１３は、全ての受光素子２からの信号値を、出力処理部１４を介してメモリ１５に記憶させる（Ｓ２）。次いで、光源制御部１２は、上述のように隣接する光源１同士の位相がずれるように、全ての光源１のパルス発光を開始させる（Ｓ３）。すなわち、光源制御部１２は、一直線上に並んでいる各光源１について、図５の（ｃ−１）に示されるタイミングでパルス発光する光源１と（ｄ−１）に示されるタイミングでパルス発光する光源１とが交互になるように、全ての光源１のパルス発光を開始させる。そして、表示制御部１６は、試料の検査チップ３への導入を促す表示を表示部１７にする（Ｓ４）。ここで、検査チップ３に試料を導入して、検出部８（図１参照）に試料を送り込む。出力処理部１４は、各受光素子２からの信号値が予め設定した閾値を超えて変化したか否かを調べる（Ｓ５）。なお、閾値は、検出部８に試料が適切に導入された場合にのみ超えるよう、設定されている。閾値を超えて変化した場合、受光素子制御部１３は、その変化した時の時刻Ｔ０、および時刻Ｔ０から予め設定した時間ｔ１経過時（時刻Ｔ１）までの各時間における（経時的な）各受光素子２からの信号値を、メモリ１５に記憶させる（Ｓ６−１）。一方、閾値を超えて変化しなかった受光素子２については、当該受光素子２の検出にエラーがあった旨を、表示制御部１６が表示部１７に表示させる（Ｓ６−２）。時刻Ｔ１後、受光素子制御部１３は各受光素子２からの信号値の保存を停止し、また、光源制御部１２は各光源１のパルス発光を停止させる（Ｓ７）。
【００４１】
次いで、出力処理部１４は、時刻Ｔ０から、予め設定した時間ｔ２経過時の時刻Ｔ２（時刻Ｔ１より前）までの受光素子２からの信号値の平均値ａｖｇ１を、各受光素子２（Ｓ５において信号値が閾値を超えて変化しなかった受光素子２を除く）についてそれぞれ算出する（Ｓ８）。また、出力処理部１４は、Ｔ１における各受光素子２からの信号値ｖ１を、各受光素子２についてそれぞれ算出する（Ｓ９）。あるいは、出力処理部１４は、時刻Ｔ０から予め設定した時間ｔ３経過時の時刻Ｔ３（時刻Ｔ２より後）からＴ１までの受光素子２からの信号値の平均値ａｖｇ２を、各受光素子２についてそれぞれ算出する（Ｓ９）。出力処理部１４は、ｖ１（あるいはａｖｇ２）とａｖｇ１との差または比を算出し、その差または比を予めメモリ１５に記憶されている検量線（換算式）に代入して、試料中の成分の濃度を算出する（Ｓ１０）。表示制御部１６は、算出された成分の濃度を表示部１７に表示する（Ｓ１１）。
【００４２】
なお、複数種類の成分を同時に検出する場合は、時間ｔ１、時間ｔ２および時間ｔ３を受光素子２毎に変えてもよい。
【００４３】
以上のように、第１実施形態では、隣接する検出光学系の光源同士のパルス発光の位相がずれているため、迷光による影響が低減され、成分の検出精度が向上する。加えて、隣り合う検出光学系間での略並行検出処理を可能とする。すなわち、隣り合う検出光学系間ではパルス発光の位相ずれ分の時間差が生じるだけで、実質的に略並行に、異なる試料の検出を行うことができる。特に多数の試料を当該試料の数に応じた検出光学系を用いて並行検出する場合には効果が顕著となる。なお、これらの効果は、後述する何れの実施形態でも奏するものである。
【００４４】
〔第２実施形態〕
本発明に係る成分検出装置の他の実施形態（第２実施形態）について、図１および図６を参照しつつ説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る成分検出装置における、光量および受光素子の出力の一例を示す図である。
【００４５】
第２実施形態に係る成分検出装置は、図１に示されている第１実施形態に係る成分検出装置１００と同様の位置に各部材を有し、同様の位置に検査チップ３が配置される。
【００４６】
第２実施形態に係る成分検出装置では、試料中の成分を検出する際、各光源１は対応する検出部８に向けて、隣接する光源１と位相をずらしてパルス発光する。各光源１のパルス発光の周期はＰ３である。発光のデューティーは０．５である。発光時の発光強度は、各光源１で互いに同じである。隣接する光源１との位相のずれは、何れも２π×（Ｐ３／２）／Ｐ３＝π（半周期）である。このときの、隣接する任意の２つの検出光学系における光源１ｅ・１ｆの光量および受光素子２ｅ・２ｆの出力について、図６を参照しつつ説明する。なお、光源１ｅと受光素子２ｅとが一つの検出光学系を構成し、光源１ｆと受光素子２ｆとが他の検出光学系を構成している。また、光源１ｅは検出部８ｅに向けて発光するものであり、光源１ｆは検出部８ｆに向けて発光するものである。また、光源１ｅ・１ｆ、受光素子２ｅ・２ｆ、および検出部８ｅ・８ｆは説明のために便宜上区別して表したものであり、図１においては光源１、受光素子２、および検出部８と表している。
【００４７】
光源１ｅの経時的な光量を図６の（ｅ−１）に示す。光源１ｆの経時的な光量を図６の（ｆ−１）に示す。光源１ｅおよび光源１ｆは周期Ｐ３でパルス発光し、発光のデューティーは０．５である。光源１ｅと光源１ｆとは、位相が２π×（Ｐ３／２）／Ｐ３＝π（半周期）ずれている。光源１ｅからの光は、一部が検出部８ｅで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ｅに入射する。受光素子２ｅは受光した光量に応じた出力信号を出力する。光源１ｆからの光は、一部が検出部８ｆで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ｆに入射する。受光素子２ｆは受光した光量に応じた出力信号を出力する。
【００４８】
隣接する光源１ｆからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ｅの出力は図６の（ｅ−２）のようになる。しかし、実際には、第１実施形態において説明したのと同様に、隣接する光源１ｆに由来する迷光が受光素子２ｅに入射する。ここで、光源１ｅおよび光源１ｆの発光のデューティーは０．５であり、光源１ｅと光源１ｆとは位相が２π×（Ｐ３／２）／Ｐ３＝π（半周期）ずれている。第１実施形態と異なり、光源１ｅの発光時間と光源１ｆの発光時間とは重なる部分が全くない。そのため、光源１ｆに由来する迷光が受光素子２ｅに入射するタイミングは、光源１ｅに由来する光が受光素子２ｅに入射するタイミングと完全にずれる。詳細には、光源１ｅが発光している間は、光源１ｆは消光しているため、光源１ｅに由来する光のみが受光素子２ｅに入射する。その後、光源１ｅが消光すると同時に光源１ｆが発光を開始し、光源１ｆに由来する迷光のみが受光素子２ｅに入射する。さらに、光源１ｆが消光すると同時に光源１ｅが発光を開始し、再び光源１ｅに由来する光のみが受光素子２ｅに入射する。
【００４９】
そのため、光源１ｆに由来する迷光による受光素子２ｅの出力は、光源１ｅに由来する光による受光素子２ｅの出力と重ならない。したがって、隣接する光源１ｆに由来する迷光が受光素子２ｅに入射する場合の受光素子２ｅの出力は図６の（ｅ−３）のようになる。
【００５０】
ここで、受光素子２ｅの出力のうち、光源１ｅが消光している時間における出力は迷光によるものであると判断することができる。そこで、光源１ｅが発光している時間における受光素子２ｅの出力のみをサンプリングした出力を図６の（ｅ−４）に示す。第２実施形態に係る成分検出装置では、この光源１ｅが発光している時間における受光素子２ｅの出力のみを用いて、検出部８ｅにおける試料中の成分の量を、第１実施形態で説明した方法によって算出する。
【００５１】
このように、隣接する光源１ｆに由来する迷光を完全に除外して、検出部８ｅにおける試料中の成分の量が算出されるため、従来と比較して、迷光による影響がより低減され、検出部８ｅにおける成分の検出精度がより向上する。
【００５２】
一方、隣接する光源１ｅからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ｆの出力は図６の（ｆ−２）のようになる。しかし、実際には、第１実施形態において説明したのと同様に、隣接する光源１ｅに由来する迷光が受光素子２ｆに入射する。ここで、上述のとおり、光源１ｅに由来する迷光が受光素子２ｆに入射するタイミングは、光源１ｆに由来する光が受光素子２ｆに入射するタイミングと完全にずれる。詳細には、光源１ｆが発光している間は、光源１ｅは消光しているため、光源１ｆに由来する光のみが受光素子２ｆに入射する。その後、光源１ｆが消光すると同時に光源１ｅが発光を開始し、光源１ｅに由来する迷光のみが受光素子２ｆに入射する。さらに、光源１ｅが消光すると同時に光源１ｆが発光を開始し、再び光源１ｆに由来する光のみが受光素子２ｆに入射する。
【００５３】
そのため、光源１ｅに由来する迷光による受光素子２ｆの出力は、光源１ｆに由来する光による受光素子２ｆの出力と重ならない。したがって、隣接する光源１ｅに由来する迷光が受光素子２ｆに入射する場合の受光素子２ｆの出力は図６の（ｆ−３）のようになる。
【００５４】
ここで、受光素子２ｆの出力のうち、光源１ｆが消光している時間における出力は迷光によるものであると判断することができる。そこで、光源１ｆが発光している時間における受光素子２ｆの出力のみをサンプリングした出力を図６の（ｆ−４）に示す。第２実施形態に係る成分検出装置では、この光源１ｆが発光している時間における受光素子２ｆの出力のみを用いて、検出部８ｆにおける試料中の成分の量を、第１実施形態で説明した方法によって算出する。
【００５５】
このように、隣接する光源１ｅに由来する迷光を完全に除外して、検出部８ｆにおける試料中の成分の量が算出されるため、従来と比較して、迷光による影響がより低減され、検出部８ｆにおける成分の検出精度がより向上する。
【００５６】
以上のように、第２実施形態では、隣接する検出光学系の光源が交互に発光しているため、迷光による影響がより低減され、成分の検出精度がより向上する。
【００５７】
〔第３実施形態〕
本発明に係る成分検出装置の他の実施形態（第３実施形態）について、図１および図７を参照しつつ説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る成分検出装置における、光量および受光素子の出力の一例を示す図である。
【００５８】
第３実施形態に係る成分検出装置は、図１に示されている第１実施形態に係る成分検出装置１００と同様の位置に各部材を有し、同様の位置に検査チップ３が配置される。
【００５９】
第３実施形態に係る成分検出装置では、試料中の成分を検出する際、各光源１は対応する検出部８に向けて、隣接する光源１と位相をずらしてパルス発光する。各光源１のパルス発光の周期はＰ４である。発光のデューティーは０．３３（１／３）である。発光時の発光強度は、各光源１で互いに同じである。隣接する光源１との位相のずれは、何れも２π×（Ｐ４／２）／Ｐ４＝π（半周期）である。このときの、隣接する任意の２つの検出光学系における光源１ｇ・１ｈの光量および受光素子２ｇ・２ｈの出力について、図７を参照しつつ説明する。なお、光源１ｇと受光素子２ｇとが対応し、光源１ｈと受光素子２ｈとが対応している。また、光源１ｇは検出部８ｇに向けて発光するものであり、光源１ｈは検出部８ｈに向けて発光するものである。また、光源１ｈ・１ｇ、受光素子２ｈ・２ｇ、および検出部８ｈ・８ｇは説明のために便宜上表したものであり、図１においては光源１、受光素子２、および検出部８と表している。
【００６０】
光源１ｇの経時的な光量を図７の（ｇ−１）に示す。光源１ｈの経時的な光量を図７の（ｈ−１）に示す。光源１ｇおよび光源１ｈは周期Ｐ４でパルス発光し、発光のデューティーは０．３３（１／３）である。光源１ｇと光源１ｈとは、位相が２π×（Ｐ４／２）／Ｐ４＝π（半周期）ずれている。光源１ｇからの光は、一部が検出部８ｇで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ｇに入射する。受光素子２ｇは受光した光量に応じた出力信号を出力する。光源１ｈからの光は、一部が検出部８ｈで上記反応の生成物に吸収され、その残りがメンブレンにより反射されて受光素子２ｈに入射する。受光素子２ｈは受光した光量に応じた出力信号を出力する。
【００６１】
隣接する光源１ｈからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ｇの出力は図７の（ｇ−２）のようになる。しかし、実際には、第１実施形態において説明したのと同様に、隣接する光源１ｈに由来する迷光が受光素子２ｇに入射する。ここで、光源１ｇおよび光源１ｈの発光のデューティーは０．３３（１／３）であり、光源１ｇと光源１ｈとは位相が２π×（Ｐ４／２）／Ｐ４＝π（半周期）ずれている。第１実施形態と異なり、光源１ｇの発光時間と光源１ｈの発光時間とは全く重なっていない。そのため、光源１ｈに由来する迷光が受光素子２ｇに入射するタイミングは、光源１ｇに由来する光が受光素子２ｇに入射するタイミングと完全にずれる。さらに、第２実施形態と異なり、光源１ｇの発光時間と光源１ｈの発光時間との間に、光源１ｇおよび光源１ｈの何れもが消光している時間がある。詳細には、光源１ｇが発光している間は、光源１ｈは消光しているため、光源１ｇに由来する光のみが受光素子２ｇに入射する。その後、光源１ｇが消光すると、光源１ｈも消光しているため、受光素子２ｇに何れの光も入射しない。さらに、光源１ｈが発光を開始し、光源１ｈに由来する迷光のみが受光素子２ｇに入射する。その後、光源１ｈが消光すると、光源１ｇも消光しているため、受光素子２ｇには再び何れの光も入射しない。さらに、再び光源１ｇが発光を開始し、再び光源１ｇに由来する光のみが受光素子２ｇに入射する。
【００６２】
そのため、光源１ｈに由来する迷光による受光素子２ｇの出力は、光源１ｇに由来する光による受光素子２ｇの出力と完全に重ならない。また、それらの出力の間に受光素子２ｇの出力がない時間が存在する。したがって、隣接する光源１ｈに由来する迷光が受光素子２ｇに入射する場合の受光素子２ｇの出力は図７の（ｇ−３）のようになる。
【００６３】
ここで、受光素子２ｇの出力のうち、光源１ｇが消光している時間における出力は迷光によるものであると判断することができる。そこで、光源１ｇが発光している時間における受光素子２ｇの出力のみをサンプリングした出力を図７の（ｇ−４）に示す。第３実施形態に係る成分検出装置では、この光源１ｇが発光している時間における受光素子２ｇの出力のみを用いて、検出部８ｇにおける試料中の成分の量を、第１実施形態で説明した方法によって算出する。上述のように、第３実施形態では、光源１ｇおよび光源１ｈの何れもが消光している時間があるため、多少の誤差が生じても、光源１ｇおよび光源１ｈが同時に発光している時間が生じない。そのため、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期の誤差などにより光源１ｈからの迷光をサンプリングする虞が低減されている。
【００６４】
このように、隣接する光源１ｈに由来する迷光をより完全に除外して、検出部８ｇにおける試料中の成分の量が算出されるため、従来と比較して、迷光による影響がさらに低減され、検出部８ｇにおける成分の検出精度がさらに向上する。
【００６５】
一方、隣接する光源１ｇからの迷光の影響がない理想的な条件での受光素子２ｈの出力は図７の（ｈ−２）のようになる。しかし、実際には、第１実施形態において説明したのと同様に、隣接する光源１ｇに由来する迷光が受光素子２ｈに入射する。ここで、上述のとおり、光源１ｇに由来する迷光が受光素子２ｈに入射するタイミングは、光源１ｈに由来する光が受光素子２ｈに入射するタイミングと完全にずれる。さらに光源１ｇの発光時間と光源１ｈの発光時間との間に、光源１ｇおよび光源１ｈの何れもが消光している時間がある。詳細には、光源１ｈが発光している間は、光源１ｇは消光しているため、光源１ｈに由来する光のみが受光素子２ｈに入射する。その後、光源１ｈが消光すると、光源１ｇも消光しているため、受光素子２ｈに何れの光も入射しない。さらに、光源１ｇが発光を開始し、光源１ｇに由来する迷光のみが受光素子２ｈに入射する。その後、光源１ｇが消光すると、光源１ｈも消光しているため、受光素子２ｈには再び何れの光も入射しない。さらに、再び光源１ｈが発光を開始し、再び光源１ｈに由来する光のみが受光素子２ｈに入射する。
【００６６】
そのため、光源１ｇに由来する迷光による受光素子２ｈの出力は、光源１ｈに由来する光による受光素子２ｈの出力と完全に重ならない。また、それらの出力の間に受光素子２ｇの出力がない時間が存在する。したがって、隣接する光源１ｇに由来する迷光が受光素子２ｈに入射する場合の受光素子２ｈの出力は図７の（ｈ−３）のようになる。
【００６７】
ここで、受光素子２ｈの出力のうち、光源１ｈが消光している時間における出力は迷光によるものであると判断することができる。そこで、光源１ｈが発光している時間における受光素子２ｈの出力のみをサンプリングした出力を図７の（ｈ−４）に示す。第３実施形態に係る成分検出装置では、この光源１ｈが発光している時間における受光素子２ｈの出力のみを用いて、検出部８ｈにおける試料中の成分の量を、第１実施形態で説明した方法によって算出する。光源１ｈ・受光素子２ｈと同様に、成分検出装置のサンプリング周期の誤差などにより光源１ｈからの迷光をサンプリングする虞が低減されている。
【００６８】
このように、隣接する光源１ｇに由来する迷光をより完全に除外して、検出部８ｈにおける試料中の成分の量が算出されるため、従来と比較して、迷光による影響がさらに低減され、検出部８ｈにおける成分の検出精度がさらに向上する。
【００６９】
以上のように、第３実施形態では、各光源１の発光時間と隣接する検出光学系の光源１の発光時間との間に、両方の光源が消光している時間があるため、成分検出装置のサンプリング周期の誤差などにより隣接する光源１に由来する迷光をサンプリングする虞が低減され、迷光による影響がさらに低減され、成分の検出精度がさらに向上する。
【００７０】
〔第４実施形態〕
本発明に係る成分検出装置の他の実施形態（第４実施形態）について、図８を参照しつつ説明する。図８は、本発明の第４実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を（ａ）上から見た図および（ｂ）横から見た図である。なお、成分検出装置は光源、受光素子および波長吸収フィルタのみ図示し、他の構成は省略している。また、図８は模式図であり、正確な寸法および位置を示すものではない。
【００７１】
第４実施形態に係る成分検出装置は、図８に示されるように、第１実施形態（図１）と比較して、発光スペクトルが互いに異なる光源１αおよび光源１βが交互に配置されている。また、各受光素子２αの近傍に波長吸収フィルタ９αを備え、各受光素子２βの近傍に波長吸収フィルタ９βを備えている。波長吸収フィルタ９αは、検査チップ３が成分検出装置に配置された際に、受光素子２αと検出部８αとの間に位置するように配置されている。波長吸収フィルタ９βは、検査チップ３が成分検出装置に配置された際に、受光素子２βと検出部８βとの間に位置するように配置されている。なお、光源１αと検出部８αと受光素子２αとが対応し、光源１βと検出部８βと受光素子２βとが対応する構成となっている。
【００７２】
なお、光源１α・１βは第１実施形態における光源１と同じ配置であり、受光素子２α・２βは第１実施形態における受光素子２と同じ配置であるので、その配置の詳細については説明を省略する。
【００７３】
第４実施形態に係る成分検出装置では、検出部８αでは第１実施形態と同じグルコース検出反応を行う。一方、検出部８βでは１０−（カルボキシメチルアミノカルボニル）−３，７−ビス（ジメチルアミノ）フェノチアジンナトリウム（ＤＡ−６７、和光純薬社製）を用いてグルコース検出反応を行う。ＤＡ−６７を用いた場合、生成する化合物の吸収スペクトルは、６６６ｎｍにピークを有する。
【００７４】
光源１αは第１実施形態の光源１と同じ光源である。すなわち、光源１αは５５５ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを有する光源である。一方、光源１βは６６６ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを有する光源である。受光素子２αおよび受光素子２βは、第１実施形態の受光素子２と同じでもよいし、異なっていてもよい。また、受光素子２αおよび受光素子２βは、互いに同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００７５】
波長吸収フィルタ９αは６６６ｎｍ付近の波長を吸収するフィルタである。波長吸収フィルタ９βは５５５ｎｍ付近の波長を吸収するフィルタである。波長吸収フィルタ９αおよび波長吸収フィルタ９βは、公知のフィルタを用いることができる。
【００７６】
第４実施形態に係る成分検出装置では、試料中の成分を検出する際、隣接する光源１αと光源１βとは位相をずらしてパルス発光する。光源１αおよび光源１βのパルス発光の周期、発光のデューティー、光源１αと光源１βとの位相のずれ、および発光時の発光強度は、第１実施形態の光源１ｃ・１ｄにおけるものと同じである。このときの、隣接する任意の２つの検出光学系における光源１α・１βの光量および受光素子２α・２βの出力について説明する。
【００７７】
上記の他の実施形態で説明したのと同様に、光源１βに由来する光の一部が、迷光として受光素子２αに向かってくる。光源１βは６６６ｎｍ付近の波長の光を照射するため、光源１βに由来する迷光は６６６ｎｍ付近の波長を有している。ここで、第４実施形態では、６６６ｎｍ付近の波長を吸収する波長吸収フィルタ９αが受光素子２αの手前に存在する。そのため、光源１βに由来する迷光は、受光素子２αに入射する前に、波長吸収フィルタ９αによって大部分が吸収される。したがって、受光素子２αまで到達する迷光は、波長吸収フィルタ９αがない場合と比較して少なくなる。一方、光源１αは５５５ｎｍ付近の波長の光を照射する。そのため、波長吸収フィルタ９αによる影響はない（図３も参照のこと）。したがって、非常に効果的に迷光による影響が低減され、成分の検出精度がよりさらに向上する。
【００７８】
一方、光源１αに由来する光の一部が、迷光として受光素子２βに向かってくる。光源１αは５５５ｎｍ付近の波長の光を照射するため、光源１αに由来する迷光は５５５ｎｍ付近の波長を有している。ここで、第４実施形態では、５５５ｎｍ付近の波長を吸収する波長吸収フィルタ９βが受光素子２βの手前に存在する。そのため、光源１αに由来する迷光は、受光素子２βに入射する前に、波長吸収フィルタ９βによって大部分が吸収される。したがって、受光素子２βまで到達する迷光は、波長吸収フィルタ９βがない場合と比較して少なくなる。一方、光源１βは６６６ｎｍ付近の波長の光を照射する。そのため、波長吸収フィルタ９βによる影響はない。したがって、非常に効果的に迷光による影響が低減され、成分の検出精度がよりさらに向上する。
【００７９】
このように、第４実施形態では、隣接する光源１αと光源１βとは照射する光の波長が異なっており、光源１αに対応する受光素子２αの近傍には光源１βの波長を吸収する波長吸収フィルタ９αを備え、光源１βに対応する受光素子２βの近傍には光源１αの波長を吸収する波長吸収フィルタ９βを備えているため、非常に効果的に迷光による影響が低減され、成分の検出精度がよりさらに向上する。
【００８０】
なお、第４実施形態に係る成分検出装置の構成は、上述のパルス発光の周期、発光のデューティー、および位相のずれを有する成分検出装置に限らず、第２実施形態に係る成分検出装置または第３実施形態に係る成分検出装置と同じパルス発光の周期、発光のデューティー、および位相のずれを有する成分検出装置に対しても適用することができ、同様の効果を発揮し得る。
【００８１】
〔第５実施形態〕
本発明に係る成分検出装置のさらに他の実施形態（第５実施形態）について、図９を参照しつつ説明する。図９は、本発明の第５実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を（ａ）上から見た図および（ｂ）横から見た図である。なお、成分検出装置は光源および受光素子のみ図示し、他の構成は省略している。また、図９は模式図であり、正確な寸法および位置を示すものではない。
【００８２】
第５実施形態に係る成分検出装置は、図９に示されるように、第１実施形態と比較して、隣接する検出光学系同士で光源１および受光素子２の位置が反対になるように配置されている。すなわち、任意の光源１は隣接する検出光学系の受光素子２に隣接しており、任意の受光素子２は隣接する検出光学系の光源１に隣接している。
【００８３】
第５実施形態では、全ての検出部８において第１実施形態と同じグルコース検出反応を行う。全ての光源１は第１実施形態の光源１と同じ光源である。すなわち、全ての光源１は５５５ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを有する光源である。また、全ての受光素子２は、第１実施形態の受光素子２と同じ受光素子である。
【００８４】
第５実施形態に係る成分検出装置では、試料中の成分を検出する際、各光源１は対応する検出部８に向けて、隣接する光源１と位相をずらしてパルス発光する。各光源１のパルス発光の周期、発光のデューティー、隣接する光源１との位相のずれ、および発光時の発光強度は、第１実施形態におけるものと同じである。このときの、隣接する任意の２つの検出光学系における光源１ｑ・１ｒの光量および受光素子２ｑ・２ｒの出力について説明する。なお、光源１ｑと受光素子２ｑとが対応し、光源１ｒと受光素子２ｒとが対応している。また、光源１ｑは検出部８ｑに向けて発光するものであり、光源１ｒは検出部８ｒに向けて発光するものである。
【００８５】
上述のように隣接する検出光学系同士は光源１および受光素子２の配置が反対になっているため、光源１ｑと受光素子２ｒとが隣接し、光源１ｒと受光素子２ｑとが隣接している。したがって、光源１ｑから受光素子２ｑへの光路と光源１ｒから受光素子２ｒへの光路とは方向が逆である。
【００８６】
受光素子２ｑと受光素子２ｒとが隣接している場合、受光素子２ｒは光源１ｑと対向する位置となる。このように対向して配置されている場合と比較して、受光素子２ｒが光源１ｑと並んで配置されている場合には、光源１ｑからの迷光が受光素子２ｒに入りにくい。そのため、光源１ｑに由来する光が迷光として受光素子２ｒに入射する量は、光路が同じ方向である場合と比較して低減される。同様に、光源１ｒに由来する光が迷光として受光素子２ｑに入射する量は、光路が同じ方向である場合と比較して低減される。
【００８７】
このように、第５実施形態では、隣接する検出光学系の光路を逆向きにすることによって、受光素子に入射する迷光の量を低減し、迷光による影響がより低減され、成分の検出精度がより向上する。
【００８８】
なお、第５実施形態に係る成分検出装置の構成は、上述のパルス発光の周期、発光のデューティー、および位相のずれを有する成分検出装置に限らず、第２実施形態に係る成分検出装置または第３実施形態に係る成分検出装置と同じパルス発光の周期、発光のデューティー、および位相のずれを有する成分検出装置に対しても適用することができ、同様の効果を発揮し得る。また、第４実施形態に係る構成と組み合わせることもできる。
【００８９】
〔第６実施形態〕
本発明に係る成分検出装置のさらに他の実施形態（第６実施形態）について、図１０を参照しつつ説明する。図１０は、本発明の第６実施形態に係る成分検出装置に検査チップを配置した状態を横から見た図である。なお、成分検出装置は光源および受光素子のみ図示し、他の構成は省略している。また、図１０は模式図であり、正確な寸法および位置を示すものではない。
【００９０】
第６実施形態に係る成分検出装置は、図１０に示されるように、第１実施形態と比較して、１つの検出光学系を構成する各光源１と各受光素子２とが対向して配置されている点が異なる。検査チップ３は光源１と受光素子２との間に配置される。より詳細には、成分の測定に際して、検査チップ３の各検出部８は、一つの検出光学系を構成する光源１と受光素子２との間に位置づけられる。検出部８には凍結乾燥させた固形状の試薬が直接入っており、各受光素子２は対応する検出部８を透過した光を検出する。
【００９１】
なお、検出光学系同士は、互いに隣接して配置されている。より具体的には、異なる検出光学系を構成する複数の光源１は、複数の検出部８（図１も参照）を結ぶ一直線の上方に位置する一直線上に並んで互いに近接配置され、複数の受光素子２は複数の検出部８（図１も参照）を結ぶ一直線の下方に位置する一直線上に並んで互いに近接配置されている。
【００９２】
第６実施形態では、全ての検出部８において第１実施形態と同じグルコース検出反応を行う。全ての光源１は第１実施形態の光源１と同じ光源である。また、全ての受光素子２は、第１実施形態の受光素子２と同じ受光素子である。第６実施形態に係る成分検出装置では、試料中の成分を検出する際、各光源１は対応する検出部８に向けて、隣接する光源１と位相をずらしてパルス発光する。各光源１のパルス発光の周期、発光のデューティー、隣接する光源１との位相のずれ、および発光時の発光強度は、第１実施形態におけるものと同じである。
【００９３】
第６実施形態の構成においても、第１実施形態と同様の原理により、迷光による影響がより低減され、成分の検出精度がより向上する。
【００９４】
なお、第６実施形態に係る成分検出装置の構成は、上述のパルス発光の周期、発光のデューティー、および位相のずれを有する成分検出装置に限らず、第２実施形態に係る成分検出装置または第３実施形態に係る成分検出装置と同じパルス発光の周期、発光のデューティー、および位相のずれを有する成分検出装置に対しても適用することができ、同様の効果を発揮し得る。また、第４実施形態に係る構成と組み合わせることもできる。さらに、第５実施形態に係る構成と組み合わせることもできる。
【００９５】
〔その他の実施形態〕
本発明に係る成分検出装置は、グルコースの検出以外にも用いられ得る。本発明に係る成分検出装置を用いて検出され得る成分としては、例えば、尿酸（図１１）、クレアチニン（図１２および図１３）、ＡＳＴ（アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ）またはＧＯＴ（グルタミン酸オキサロ酢酸トランスアミナーゼ）（図１４）、ＡＬＴ（アラニンアミノトランスフェラーゼ）またはＧＰＴ（グルタミン酸ピルビン酢酸トランスアミナーゼ）（図１５）、γＧＴＰ（図１６および図１７）、中性脂肪（図１８）、およびコレステロール（図１９）などが挙げられる。検出対象の成分の検出反応における生成物が吸収する波長に応じて、光源の波長を選択すればよい。また、試料は血液に限られず、血液を濾過した血漿または血清であってもよいし、尿、唾液などであってもよい。また、試料は生体由来のものに限られず、化学的試料であってもよい。
【００９６】
検査チップは、上記検査チップ３の構成に限らず、試料の種類などに応じて適宜選択すればよい。また、検査チップのサイズも特に限定されない。本発明に係る成分検出装置は、マイクロチップなど小さいサイズのチップにも好適に適用することができる。
【００９７】
また、上記の実施形態では１つ離れた光源同士の位相は同じであるが、本発明はこれに限られない。例えば、光源１Ａ、光源１Ｂ、および光源１Ｃがこの順番で隣接している場合、光源１Ａの位相と光源１Ｃの位相とは同じである必要はなく、光源１Ａ、光源１Ｂ、および光源１Ｃの位相が全てずれていてもよい。なお、この場合において、発光のデューティーが１／３以下であれば、これら３つの光源の位相を完全にずらすことができる。また、光源がＮ個（Ｎは２以上の整数）である場合、発光のデューティーが１／Ｎ以下であれば、Ｎ個全ての光源の位相を完全にずらすことができる。
【００９８】
また、上記の実施形態では全ての光源のパルス発光の周期は同じであるが、本発明はこれに限られない。すなわち、他の実施形態において、互いに隣接する検出光学系の光源同士は、パルス発光の周期が異なっていてもよい。ただし、互いに隣接する検出光学系の光源同士は、パルス発光の周期が同じであることが好ましい。パルス発光の周期が同じである場合には、長時間の測定においてもパルス発光の位相のずれが維持されるからである。そのため、特に、長時間測定する場合において、迷光による影響がより低減され、成分の検出精度がより向上する。
【００９９】
また、上記の実施形態では、各光源は発光と消光とを周期的に繰り返すが、本発明はこれに限られず、各光源は強く発光する期間とそれよりも弱く発光する（減光する）期間とを周期的に繰り返してもよい。
【０１００】
また、上記の実施形態では、各光源の発光時の発光強度は互いに同じであるが、本発明はこれに限られない。すなわち、他の実施形態において、互いに隣接する検出光学系の光源同士は、発光時の発光強度が異なっていてもよい。
【０１０１】
また、隣接する検出光学系の光源が照射する光、および／または、隣接する検出光学系の一方が備える受光素子が受光する光を反射および／または吸収して、隣接する検出光学系の他方が備える受光素子へこれら光の入射を防止する遮蔽部材が設けられていてもよい。これにより、隣接する検出光学系の一方の光源からの迷光の一部は、隣接する検出光学系の他方の受光素子に受光される前に遮蔽部材によって、反射または吸収される。そのため、隣接する検出光学系の他方の受光素子に入射する迷光の量が低減する。そのため、迷光による影響がさらに低減され、成分の検出精度がさらに向上する。このような遮蔽部材としては、例えば、光学フィルタが挙げられる。
【０１０２】
上記の実施形態では、呈色を用いて検出しているが、本発明はこれに限られない。他の実施形態において、例えば、蛍光を用いて検出してもよい。蛍光による検出では、試料中の成分に試薬を接触させることで、試料中の成分と試薬に含まれる蛍光材料とが結合（直接または蛍光材料と結合させた物質を介して）する。次いで、光源から試料へ励起光を照射することで、試料に結合した蛍光材料から蛍光が放射される。この蛍光が受光素子に入射することで、試料中の成分の濃度を検出する。光源から試料へ照射される光（励起光）と試料に結合した蛍光材料から放射される光（蛍光）とは、波長が異なる。光源としては、上記励起光を照射できる光源を用いればよい。
【０１０３】
また、他の実施形態において、凝集法を用いて検出してもよい。凝集法では、数ミクロンまたはそれ以下のビーズ（例えば、ラテックス製またはポリスチレン製など）に、検出対象の成分と結合する物質（結合物質）が複数修飾されており、成分と結合物質とが結合することによって、複数のビーズが検出対象の成分を介して結合した凝集体が形成される。成分は濃度が高い程、凝集体のサイズが大きくなる。試料とビーズとを混合したものに、光を照射した場合、凝集体のサイズに応じて光の反射光、散乱光または透過光の強度が変化する。この光の強度の変化を検出することによって、成分の濃度を検出することができる。光の強度変化が大きくなるような波長を光源の波長として選択すれば、検出精度をより向上する。なお、入射光と、反射光、散乱光または透過光とは、同じ波長である。
【０１０４】
また、第４実施形態に係る成分検出装置では、上記の実施形態では１つ離れた光源同士の光の波長は同じであるが、本発明はこれに限られない。例えば、光源１Ａ、光源１Ｂ、および光源１Ｃがこの順番で隣接している場合、光源１Ａと光源１Ｃの光の波長は同じである必要はなく、光源１Ａ、光源１Ｂ、および光源１Ｃの光の波長が全て異なっていてもよい。さらに、光源１Ｂの近傍に、光源１Ａの光の波長および光源１Ｃの光の波長の両方を吸収するフィルタを備えていてもよいし、あるいは光源１Ａの光の波長を吸収するフィルタと光源１Ｃの光の波長を吸収するフィルタとを備えていてもよい。
【０１０５】
また、蛍光を用いて検出する場合、成分検出装置は、隣接する光源から照射される励起光の波長を吸収するフィルタと隣接する検出部の試料から放射される蛍光の波長を吸収するフィルタ、またはこれら両方の波長を吸収するフィルタを備えていることが好ましい。迷光による影響がより低減され、成分の検出精度がより向上するからである。
【０１０６】
また、第４実施形態に係る成分検出装置では、隣接する光源から照射される光の波長を吸収するフィルタ（波長吸収フィルタ９α・９β）が備えられているが、本発明はこれに限られない。他の実施形態において、成分検出装置は、波長吸収フィルタ９α・９βの代わりに、隣接する光源から照射される光の波長を反射する公知のフィルタ（波長反射フィルタ）を備えていてもよい。また、波長吸収フィルタおよび波長反射フィルタの両方を備えていてもよい。
【０１０７】
〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る成分検出装置は、
試料中の成分を検出する成分検出装置であって、試料に対して光を照射する光源と、試料から得られる光を受光する受光素子とを備えた検出光学系を複数組有し、試料中の成分を検出する際に、隣接する上記検出光学系において、上記光源は何れも強く発光する第一期間と弱く発光するまたは消光する第二期間とを周期的に繰り返しかつ、当該光源は何れも第一期間の少なくとも一部が他方の光源の第二期間の少なくとも一部と重なるように発光する。
【０１０８】
上記構成によれば、本発明に係る成分検出装置は、各光源において、強く発光している間に、隣接する検出光学系の光源が弱く発光しているまたは消光している期間がある。また、各光源において、弱く発光しているまたは消光している間に、隣接する検出光学系の光源が強く発光している期間がある。各受光素子には、隣接する検出光学系の光源から当該光源の照射対象である試料に向かう光の一部および当該試料から隣接する検出光学系の受光素子へ向かう光の一部が迷光として向かってくるが、当該迷光の少なくとも一部は、各受光素子に対応する（同じ検出光学系を構成する）光源が弱く発光しているまたは消光している時間において、当該各受光素子に入射することとなる。そのため、各検出光学系において、光源が弱く発光しているまたは消光している時間において受光素子に入射した光についての出力を用いて試料中の成分の量を算出することによって、隣接する検出光学系の光源に由来する迷光による影響が低減され、成分の検出精度が向上する。
【０１０９】
また、本発明に係る成分検出装置の一形態において、
隣接する上記検出光学系において、上記光源間で第一期間同士の重なり合いがないことが好ましい。
【０１１０】
上記構成によれば、各光源は、隣接する検出光学系の光源が弱く発光しているまたは消光している間のみ、強く発光する。そのため、隣接する検出光学系の一方の光源が強く発光している際の迷光は全て、他方の光源が弱く発光しているまたは消光している時間において、他方の受光素子に入射することとなる。そのため、各検出光学系において、光源が弱く発光しているまたは消光している時間において受光素子に入射した光についての出力を用いて試料中の成分の量を算出することによって、隣接する検出光学系の光源に由来する迷光による影響がより低減され、成分の検出精度がより向上する。
【０１１１】
また、本発明に係る成分検出装置の一形態において、
隣接する上記検出光学系において、一方の光源の第一期間と他方の光源の第一期間との間に、両方の光源が第二期間となっている期間があることがより好ましい。
【０１１２】
上記構成によれば、隣接する検出光学系において、一方の光源が強く発光する直前および直後に、他方の光源は弱く発光しているまたは消光している。つまり、一方の光源が強く発光する直前および直後は、他方の光源に由来する迷光が少ないか、あるいは迷光がない。そのため、各検出光学系において、光源が弱く発光しているまたは消光している時間において受光素子に入射した光についての出力をサンプリングする際に、成分検出装置のサンプリング周期の誤差などがあっても、隣接する光源に由来する迷光は少ないかまたはない。そのため、迷光による影響がさらに低減され、成分の検出精度がさらに向上する。
【０１１３】
また、本発明に係る成分検出装置の一形態において、
隣接する上記検出光学系において、一方の光源の発光の周期と他方の光源の発光の周期とが同じであることがさらに好ましい。
【０１１４】
上記構成によれば、長時間の測定においても、隣接する検出光学系の光源同士の発光の位相のずれが維持される。そのため、特に、長時間測定する場合において、迷光による影響がさらに低減され、成分の検出精度がさらに向上する。
【０１１５】
また、本発明に係る成分検出装置の一形態において、
隣接する上記検出光学系において、上記光源は何も、上記第二期間において消光することがさらに好ましい。
【０１１６】
上記構成によれば、隣接する検出光学系の光源が第二期間である間に、当該光源に由来する迷光が受光素子に入射することがない。そのため、迷光による影響がさらに低減され、成分の検出精度がさらに向上する。
【０１１７】
また、本発明に係る成分検出装置の一形態において、
隣接する上記検出光学系の一方が備える光源が照射する光（光Ａ）、および／または、隣接する検出光学系の一方が備える受光素子が受光する光（光Ｂ）を反射および／または吸収して、隣接する検出光学系の他方が備える受光素子へこれら光の入射を防止する遮蔽部材を設けていることが好ましい。より具体的には、隣接する上記検出光学系の一方が備える光源が対応する試料に対して照射する光Ａ、および／または、当該光源からの光Ａの照射によって当該試料から得られる光Ｂを反射および／または吸収して、隣接する検出光学系の他方が備える受光素子へこれら光の入射を防止する遮蔽部材を設けることが好ましい。
【０１１８】
上記構成によれば、隣接する検出光学系の一方の光源に由来する迷光（検出光学系の一方より外に出た光Ａおよび光Ｂ）の一部は、隣接する検出光学系の他方の受光素子に受光される前に遮蔽部材によって、反射および／または吸収される。そのため、隣接する検出光学系の他方の受光素子に入射する迷光の量が低減する。そのため、迷光による影響がさらに低減され、成分の検出精度がさらに向上する。
【０１１９】
また、本発明に係る成分検出装置の一形態において、
上記遮蔽部材は、隣接する検出光学系の一方が備える光源が照射する光（光Ａ）、および／または、隣接する検出光学系の一方が備える受光素子が受光する光（光Ｂ）を反射および／または吸収するフィルタであってもよい。より具体的には、隣接する上記検出光学系の他方が備える光源からの光の照射によって対応する試料から得られる光Ｃの波長は、上記光Ａの波長および上記光Ｂの波長とは異なるものであり、上記遮蔽部材は、上記光Ａおよび／または上記光Ｂを、反射および／または吸収する光学フィルタであってもよい。
【０１２０】
上記構成によれば、隣接する検出光学系の一方の光源に由来する迷光の一部（検出光学系の一方より外に出た光Ａおよび光Ｂ）は、隣接する検出光学系の他方の受光素子に受光される前にフィルタによって、反射および／または吸収される。そのため、隣接する検出光学系の他方の受光素子に入射する迷光の量が低減する。そのため、迷光による影響がさらに低減され、成分の検出精度がさらに向上する。この構成は特に、隣接する検出光学系間で、対応する試料から得られる光の波長が異なるために、各受光素子によって受光されるべき光の波長が異なる場合の成分検出に好適である。
【０１２１】
また、本発明に係る成分検出装置の一形態において、
隣接する上記検出光学系において、一方の検出光学系の光源は他方の検出光学系の受光素子に隣接し、当該一方の検出光学系の受光素子は当該他方の検出光学系の光源に隣接していることが好ましい。
【０１２２】
上記構成によれば、隣接する検出光学系同士は、光源から受光素子へ向かう光路が逆向きとなる。これにより、隣接する検出光学系の光路が同じ向きである場合と比較して、隣接する検出光学系の一方の光源に由来する迷光が、隣接する検出光学系の他方の受光素子に入射する量が低減される。そのため、迷光による影響がより低減され、成分の検出精度がより向上する。
【０１２３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、試料中の成分を検出するために利用することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１α、１β    光源
２、２α、２β    受光素子
３    検査チップ
４    下基板
５    上基板
６    試料導入部
７    流路
８、８α、８β    検出部
９α、９β    波長吸収フィルタ
１０    ステージ
１１    動作制御部
１２    光源制御部
１３    受光素子制御部
１４    出力処理部
１５    メモリ
１６    表示制御部
１７    表示部
１００    成分検出装置
【図１】
2014092485.tif 000003
【図２】
2014092485.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014092485.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014092485.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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