(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容する透明性をもった容器と、
前記容器に対して光を照射する照射手段と、
前記容器を透過した透過光を受光し、容器の軸方向と直交する方向に沿った透過光強度特性を得る受光手段と、
前記透過光強度特性に基づいて容器中心の透過光強度を判定する判定手段と、
前記容器中心の透過光強度に基づいて吸光度を演算する演算手段と、
を含み、更に、
前記透過光強度特性に基づいて容器両端を検出する両端検出手段と、
前記容器両端に基づき容器中の光路長を演算する光路長演算手段と、
前記光路長に基づいて前記透過光強度又は吸光度の補正を行う補正手段と、
を含むことを特徴とする吸光度測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記判定手段は、
前記両端検出手段と、
前記容器両端の中間点として前記容器中心を判定する中心判定手手段と、
を含むことを特徴とする吸光度測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記容器を搬送する搬送手段を含み、
前記搬送手段による搬送中に吸光度測定が行われることを特徴とする吸光度測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記受光手段は、一次元または二次元配列された複数の受光素子を含むことを特徴とする吸光度測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記照射手段は、特定波長の光を照射することを特徴とする吸光度測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記照射手段は、少なくとも容器外径よりも広がった光を照射することを特徴
とする吸光度測定装置。
【請求項７】
分注ノズルによって試料の分注を行う分注装置において、
試料を収容する透明性をもった分注用の容器と、
前記容器に対して光を照射する照射手段と、
前記容器を透過した透過光を受光し、容器の軸方向と直交する方向に沿った透過光強度特性を得る受光手段と、
前記容器を搬送する手段であって、搬送途中において前記照射手段及び前記受光手段の間に前記容器を挿入する搬送手段と、
前記透過光強度特性に基づいて容器中心の透過光強度を判定する判定手段と、
前記容器中心の透過光強度に基づいて吸光度を演算する演算手段と、
を含み、更に、
前記透過光強度特性に基づいて容器両端を検出する両端検出手段と、
前記容器両端に基づき容器中の光路長を演算する光路長演算手段と、
前記光路長に基づいて前記透過光強度又は吸光度の補正を行う補正手段と、
を含むことを特徴とする分注装置。
【請求項８】
試料を収容する透明性をもった容器と、
前記容器に対して光を照射する照射手段と、
前記容器を透過した透過光を受光し、容器の軸方向と直交する方向に沿った透過光強度特性を得る受光手段と、
前記透過光強度特性に基づいて容器中心の透過光強度を判定する判定手段と、
前記容器中心の透過光強度に基づいて吸光度を演算する演算手段と、
を含み、更に、
前記透過光強度特性に基づいて容器両端を検出する両端検出手段と、
前記容器両端に基づく容器外径から容器種別を判定する手段と、
前記容器種別に基づいて前記透過光強度又は吸光度の補正を行う手段と、
を含むことを特徴とする吸光度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の吸光度を測定する吸光度測定装置及びそれを備えた分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来において、試料の吸光度を測定する場合には、試料容器からキュベットなどの専用の容器へ試料をいったん移し替えてから吸光度の測定が行われていた。従って、その場合には、試料を移し替える手間及び時間がかかるという問題があった。また、従来において、試料をフローセル中に流通させてその際に光学的に吸光度の測定を行う場合もあったが、その場合には試料が無駄になるという問題があった。
【０００３】
これに対し、試料を保持した試験管などの汎用容器に対し、直接的に光を当てて吸光度の測定を行うことも考えられる。しかし、その場合には、その容器を吸光度計に適切に位置決めするのが難しく、正確な位置決めが行われない場合には測定誤差が大きくなるという問題があった。すなわち、光源側から見て円柱状の試験管の左右両端部分では光が乱反射するので透過光を受光することは困難であり、また吸光度の測定点が変わると試験管中の光路長が変化してしまうという問題があった。
【０００４】
図１１（Ａ）には容器１０の中心に光１００を照射した場合が示され、図１１（Ｂ）には容器の中心から一方へ偏位した位置に光１００を照射した場合が示されている。図１１のＬ１及びＬ２の対比から明らかなように、（Ｂ）の場合では光路長が短くなり、また反射・散乱なども増加している。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、試料の移し替えや容器の繁雑な位置決めを必要とせずに、試験管などの容器中の試料に対して吸光度の測定を正確に行うことができる吸光度測定装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、容器の大きさに対応して吸光度の演算を適切に行うことができる吸光度測定装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、分注用の容器から試料を移し替えることなく吸光度測定を行え、しかも容器搬送の途中で吸光度測定を行える分注装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、試料を収容する透明性をもった容器と、前記容器に対して光を照射する照射手段と、前記容器を透過した透過光を受光し、容器の軸方向と直交する方向に沿った透過光強度特性を得る受光手段と、前記透過光強度特性に基づいて容器中心の透過光強度を判定する判定手段と、前記容器中心の透過光強度に基づいて吸光度を演算する演算手段と、を含み、更に後述する構成を有することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、容器の軸方向と直交する方向に沿って光の照射が行われ、当該直交方向に沿って透過光強度特性が取得される。そして、その透過光強度特性から、容器の大きさあるいは直径などが特定され、そのような情報から容器の中心が判定される。もちろん、透過光強度特性から直接的に容器中心を特定してもよい。そして、容器中心の透過光強度が透過光強度特性上で特定され、その透過光強度に基づいて吸光度が演算される。よって、本発明によれば、容器の位置決めを厳密に行う必要はなく、得られた透過光度特性から容器中心の透過光強度を判定でき、正確に吸光度を演算することが可能となる。容器の左右端付近では光が大きく反射・屈折するが、容器中心の透過光強度を利用すれば正確に吸光度を演算できる。
【００１０】
本発明は専用容器を利用して吸光度測定を行う場合の他に、試験管などの汎用容器を利用して吸光度測定を行う場合に適用でき、殊に後者の場合には試料の移し替えが不要となるため有用である。
【００１１】
なお、本発明において、試料の容器は光学的に透明であれば各種のものを利用でき、測定対象についても光が透過可能なものであれば各種のものを対象とすることができる。測定光としては、白色光又は特定波長の光を利用でき、可視光の他に非可視光を利用することもできる。
【００１２】
本発明の好適な態様では、前記判定手段は、前記透過光強度特性に基づいて容器両端を検出する両端検出手段と、前記容器両端の中間点として前記容器中心を判定する中心判定手段と、を含むことを特徴とする。透過光強度特性上において、容器両端では著しい透過光強度の変化が生じるため、その変化を検出することにより両端を検出するものである。この場合、両端検出に当たってはしきい値処理などを適用できる。例えば両端が検出できればそれは容器の外径（直径）を示すことになるので、その中間点として容器中心を判定可能である。
【００１３】
本発明の好適な態様では、前記容器両端に基づき容器中の光路長を演算する光路長演算手段と、前記光路長に基づいて前記透過光強度又は吸光度の補正を行う補正手段と、を含むことを特徴とする。上記のように容器両端が検出されると、容器の外径を特定でき、すなわち容器断面が円形であることを前提として容器中の光路長を特定できる。そして、その光路長に基づいて容器中心の透過光強度又は吸光度が補正される。
【００１４】
本発明の好適な態様では、前記容器を搬送する搬送手段を含み、前記搬送手段による搬送中に吸光度測定が行われる。
【００１５】
また、本発明の好適な態様では、前記受光手段は、一次元または二次元配列された複数の受光素子を含む。二次元配列された受光素子の概念には、二次元ＣＣＤなども含まれる。
【００１６】
また、本発明の好適な態様では、前記照射手段は、特定波長の光を照射することを特徴とする。この構成によれば、試料に応じてまた外部光に応じて適切な波長の光を選択して吸光度の測定を行える。
【００１７】
また、本発明の好適な態様では、前記照射手段は、少なくとも容器外径よりも広がった光を照射する。この構成によれば、容器両端を確実に検出できる。
【００１８】
また、本発明は、分注ノズルによって試料の分注を行う分注装置において、試料を収容する透明性をもった分注用の容器と、前記容器に対して光を照射する照射手段と、前記容器を透過した透過光を受光し、容器の軸方向と直交する方向に沿った透過光強度特性を得る受光手段と、前記容器を搬送する手段であって、搬送途中において前記照射手段及び前記受光手段の間に前記容器を挿入する搬送手段と、前記透過光強度特性に基づいて容器中心の透過光強度を判定する判定手段と、前記容器中心の透過光強度に基づいて吸光度を演算する演算手段と、を含み、更に、前記透過光強度特性に基づいて容器両端を検出する両端検出手段と、前記容器両端に基づき容器中の光路長を演算する光路長演算手段と、前記光路長に基づいて前記透過光強度又は吸光度の補正を行う補正手段と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、分注の際に容器を搬送している途中で、必要に応じて、吸光度の測定を行うことができ、容器を分注装置から吸光度測定装置へ移載する手間や時間を解消することができる。また、分注装置の搬送機構を併用できる利点がある。
また、本発明は、試料を収容する透明性をもった容器と、前記容器に対して光を照射する照射手段と、前記容器を透過した透過光を受光し、容器の軸方向と直交する方向に沿った透過光強度特性を得る受光手段と、前記透過光強度特性に基づいて容器中心の透過光強度を判定する判定手段と、前記容器中心の透過光強度に基づいて吸光度を演算する演算手段と、を含み、更に、前記透過光強度特性に基づいて容器両端を検出する両端検出手段と、前記容器両端に基づく容器外径から容器種別を判定する手段と、前記容器種別に基づいて前記透過光強度又は吸光度の補正を行う手段と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１には、本発明に係る吸光度測定装置を備えた分注装置の全体構成がブロック図で示されている。
【００２２】
図１において、吸光度測定装置１２は、容器１０に対して光の照射を行なう発光部１４と、容器１０を透過した光を受光する受光部１６と、を含む。これらの発光部１４及び受光部１６は、容器１０の搬送経路上に設置される。容器１０は分注を行なう試料あるいは分注を行なった後の試料を収納したものであり、例えば透明な試験管である。この容器１０は、容器搬送機構１８によって搬送される。この容器搬送機構１８は、例えば図２に示すハンドラー２０やベルトコンベア（図示せず）などで構成されるものであり、いずれにしても容器１０を何らかの方式で搬送するものである。もちろん、ラック上の容器１０をラックごと搬送するような場合も本発明の範囲に含まれる。
【００２３】
分注制御部１９は、容器搬送機構１８及びノズル搬送機構２２を制御するものであり、この他に分注全体に関わる制御を行なっている。ノズル搬送機構２２は試料の吸引・吐出を行なう分注ノズル２４を駆動するものであり、この分注ノズル２４としては例えばディスポーザブルなものを用いることもできる。上記のように、この分注装置において、吸光度の測定は試料に対する分注の前あるいは後に行なうことができる。
【００２４】
吸光度測定装置１２において、受光部１６は例えば一次元配列された複数の受光素子で構成され、各受光素子からの受光信号はそれぞれアンプ２６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２８でデジタル信号に変換される。このようにデジタル信号に変換された各受光信号は透過光強度特性の演算・解析を行なうデータ処理部３０に送出される。このデータ処理部３０は、後に図１０を用いて説明するように、容器両端の検出、光路長の演算、吸光度の演算及びその補正などの機能を有するものである。メモリ３２には、必要に応じて透過光強度特性が格納され、出力部３４にはデータ処理部３０の演算結果が出力される。この出力部３４は例えば表示器やプリンタなどで構成される。
【００２５】
図２には、図１に示した発光部１４及び受光部１６の一例が示されている。これらの発光部１４及び受光部１６によって測定部４０が構成されている。ハンドラー２０は容器搬送機構１８（図１参照）の一部を成すものであって、例えばフィンガによって容器１０を掴み上げて一方のラックから他方のラックへ容器１０を搬送するものである。もちろんこのようなハンドラー２０によらずに例えばベルトコンベアなどによって容器１０を搬送することもできる。
【００２６】
本実施形態では、このような容器１０の搬送途中において吸光度の測定が行われる。すなわち例えばハンドラー２０によって発光部１４と受光部１６との間に容器１０が適当に位置決めされ、その状態で発光及び受光が行われ、後に説明する図３に基づく測定原理によって吸光度が演算される。容器１０に対する発光及び受光は、その容器１０を一旦停止させた状態で行なうこともできるが、発光及び受光が極めて短時間で行われるならば容器１０の移動途中にそのような測定を行なわせてもよい。図２に示す実施形態では、複数の受光素子を利用し、同時に一次元の透過光強度特性が得られているが、もちろん単一の受光素子のみを利用して容器１０を移動させることによって透過光強度特性を得てもよい。
【００２７】
図３には、吸光度の測定原理が示されている。図３において、透過光強度特性１０２が表されているグラフの横軸は図２に示した受光部１６が有する各受光素子の番号（一次元配列）であり、そのグラフの縦軸は透過光の強度である。図３に示されるように、透過光強度特性１０２においてはその両端付近に鋭い立下がりがみられ、このように一旦透過光の強度が弱くなった後に中心付近で透過光がやや強くなっている。すなわち容器１０が円柱形状であるため、アルファベットのＷのような特性となる。本実施形態では、このような特性を前提として、しきい値Ｋを利用することによって、まず左右両端を特定し、その左右両端に基づき中心を判定している。このように中心が求められれば、透過光強度特性１０２から中心の透過光強度は容易に求めることができる。
【００２８】
これを具体的に説明すると、まず、透過光強度特性１０２の一方側又は両側から透過光強度としきい値Ｋとの比較を行ない、しきい値Ｋを下回った時点の受光素子番号を特定する。図３では左端Ｓ１に対応する受光素子番号がｍとして特定され、右端Ｓ２に対応する受光素子番号がｎとして特定されている。このように両端に相当する受光素子番号が求まれば、（ｍ＋ｎ）／２を演算することにより、容器１０の中心に相当する受光素子番号を容易に特定することができ、これによりその中心の透過光強度を求めることができる。なお、受光素子のピッチをＰ（ｍｍ）としてそのピッチＰに（ｎ−ｍ）を乗算すれば、容器１０の直径（外径）を求めることができ、容器１０が円柱形状であることを前提として、容器１０の中心における光路長を演算することができる。そして、この光路長により容器の種別を判定したり、あるいは演算される吸光度の補正を行なったりすることもできる。
【００２９】
図３に示した原理においては、しきい値を利用して容器の両端を特定したが、もちろん最初から中心を特定できるような場合には、そのような両端の特定を行うことなく直接的に中心を特定してもよい。
【００３０】
図４には、中心の透過光強度Ｉから吸光度ＡＢＳを求めるための関数が示されており、図４に示される式（１）などを利用して図３に示した測定原理から簡単に吸光度を演算できる。この場合、本実施形態では光路長を求めることができるので、その光路長に基づいて吸光係数の演算や吸光度の補正を行なうことができる。
【００３１】
次に、図１０を用いて図１に示したデータ処理部３０の動作について詳述する。
【００３２】
まずＳ１０１では、発光部１４及び受光部１６の作用によって得られた容器１０の軸方向と直交する方向の透過光強度特性がデータ処理部３０に取り込まれる。そして、必要であれば、その透過光強度特性がメモリ３２に格納される。
【００３３】
Ｓ１０２では、図３に示したように、その透過光強度特性を所定のしきい値Ｋと比較することによって、容器１０の両端に相当する位置を特定する。Ｓ１０３では、このように特定された両端に基づき容器１０の直径すなわち外径が判定される。そして必要であれば、Ｓ１０４においてこのように求められた外径によって容器の種別が判定される。ちなみに、例えば各容器に応じて何らかの補正が必要である場合には、このように判別された容器の種別に基づきデータの補正がなされる。
【００３４】
一方、Ｓ１０５では、Ｓ１０２で求められた両端の位置に基づいて容器の中心が特定される。そして、Ｓ１０６では、その容器の中心の透過光強度が特定される。
【００３５】
Ｓ１０７では、図４に示したようなランベルトの法則に基づき、中心の透過光強度から吸光度が演算される。そしてＳ１０８では、必要に応じて、光路長や容器の種別などに基づいてＳ１０７で演算された吸光度が補正される。もちろん、補正はこの段階で行なってもよいが、例えば透過光強度に対して補正を行なうこともできる。Ｓ１０９では、このように演算された吸光度が表示器に表示される。
【００３６】
次に、発光部１４及び受光部１６の具体的な実施形態について説明する。
【００３７】
図５において、発光部１４は電源４４とこの電源から電力が供給される例えばハロゲンランプなどの白色光源４６と、この白色光源４６から放出された光を所定範囲の平行光に変換するレンズ４８と、で構成されている。一方、受光部１６は例えば複数の受光素子を一次元配列したセンサなどで構成される。ここで、各受光素子は約１ｍｍのピッチで直線配列されている。例えば試験管などの容器１０の外径が２０ｍｍ程度である場合、受光素子の数は例えば３０個設けられ、すなわち、３０個×１ｍｍ＝３０ｍｍとして試験管の外径よりも受光開口を大きくする。その理由は、試験管の幅よりも広い範囲で透過光強度を測定することによって試験管の両端を検知し、また容器の位置が±５ｍｍずれていても確実に吸光度の測定が行われるようにするためである。なお、測定で利用する容器の大きさなどに対応して実際に駆動する受光素子の数を増減させてもよい。図５に示す受光部１６は、一次元のリニアセンサが用いられていたが、もちろん二次元のＣＣＤなどを利用することもできる。さらに、図６に示すように、発光部１４においてレンズ４８を用いることなく光源４６からの光を拡散光とし、これに対応して一次元ＣＣＤを円弧状に形成することもできる。このような場合においても容器１０の両端を検出してその中心を容易に特定することができる。上記の図５及び図６に示した実施形態では、白色光源４６が利用され、すなわち白色光が利用されていたが、もちろん特定波長の光を利用することもできる。この場合には、図７に示すように白色光源４６からの拡散光をレンズ４８で平行光で変換した後に、例えば回折格子５０を利用して回折散乱させ、これによって特定波長の光のみを選択的に抽出し、容器１０側へ照射してもよい。あるいは、図８に示すように、白色光源４６からの光を特定波長のみを通過させる光学フィルタ５１に通し、これによって特定波長のみの光を選択的に取り出してもよい。また、光源としては特定の波長の光を発するＬＥＤなどを利用してもよい。
【００３８】
図９には、受光部１６の他の実施形態が示されている。この実施形態では、２つの一次元ＣＣＤ５２，５４が並列して設けられており、各ＣＣＤ５２，５４は互いに１／２ピッチだけずらして設けられている。受光素子の小型化には限度があるが、このようなハーフピッチのシフトなどによって分解能を２倍にすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば試料の移し替えや容器の煩雑な位置決めを必要とせずに、容器中の試料に対して吸光度の測定を正確に行なうことができる。また、本発明によれば、試料の大きさに対応して吸光度の演算を適切に行なうことができる。さらに、本発明によれば分注用の容器から試料を移し替えることなく吸光度測定を行なうことができ、しかも容器搬送の途中でその吸光度の測定を行なえるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸光度測定装置を備えた分注装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】発光部及び受光部の具体的な構成を示す図である。
【図３】吸光度の透過光強度特性に基づく容器中心の判定を示す原理説明図である。
【図４】透過光強度と吸光度との関係を示す図である。
【図５】発光部及び受光部の実施形態を示す図である。
【図６】発光部及び受光部の他の実施形態を示す図である。
【図７】発光部の他の実施形態を示す図である。
【図８】発光部の他の実施形態を示す図である。
【図９】受光部の他の実施形態を示す図である。
【図１０】データ処理部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来の問題を示す図である。
【符号の説明】
１０  容器、１２  吸光度測定装置、１４  発光部、１６  受光部、１８  容器搬送機構、１９  分注制御部、２２  ノズル搬送機構、２４  分注ノズル、３０  データ処理部。
【図１】
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【図２】
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【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】
0003578559.tif 000008
【図８】
0003578559.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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