(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の光度測定のための光学システム（１００）であって、該システム（１００）は、
複数の発光素子（ＬＥＥ）（１１）を備える光源（１０）と、
少なくとも２つの光源モードの間で前記光学システム（１００）を切り替えるための制御ユニット（１５）と
を備え、
前記複数のＬＥＥは、互いに異なる期待寿命を有する少なくとも２つの前記ＬＥＥを含み、前記ＬＥＥ同士の間の熱伝導および熱伝達を可能にするように互いに熱的に接触して同一の基板またはチップボード上に実装されており、
前記制御ユニットは、少なくとも１つの短い期待寿命の発光素子（Ｓ−ＬＥＥ）（１１，４〜１１，６）がダウンモードにある少なくとも１つの光源寿命延長モード（ＬＥＭ）、および、全てのＳ−ＬＥＥ（１１，４〜１１，６）がオンモードにある少なくとも１つの光源寿命非延長モード（ｎｏｎ−ＬＥＭ）それぞれから選ばれる前記少なくとも２つの光源モードの間で前記光学システム（１００）を切り替えるように構成されており、
前記少なくとも１つのＬＥＭおよび前記少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭのいずれにおいても、少なくとも１つの長い期待寿命の発光素子（Ｌ−ＬＥＥ）（１１，１〜１１，３）がオンモードにある、システム。
【請求項２】
前記光源（１０）が、複数個の同じタイプのＳ−ＬＥＥ（１１）を含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記システム（１００）が、全てのＬＥＥ（１１）がオンモードにあるｎｏｎ−ＬＥＭとＬＥＭとの間、または、異なるＬＥＭそれぞれにおいて、異なるＳ−ＬＥＥ（１１，４〜１１，６）、または、異なる数のＳ−ＬＥＥ（１１，４〜１１，６）がダウンモードにある２つまたは３つ以上のＬＥＭの間で切り替え可能である請求項１または２記載のシステム。
【請求項４】
前記システム（１００）が、前記光源を光源モード温度範囲内に保つために温度調節器（１３、１４）を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
試料の光度測定のための光学システム（１００）であって、該システムは、
複数の発光素子（ＬＥＥｓ）（１１）を備える光源（１０）と、
少なくとも１つの前記発光素子がダウンモードにある少なくとも２つの光源寿命延長モード（ＬＥＭ）の間で前記光学システム（１００）を切り替えるための制御ユニットと、
前記光源を光源モード温度範囲内に保つために温度調節器（１３、１４）と
を備え、
前記複数のＬＥＥは、ＬＥＥ同士の間の熱伝導および熱伝達を可能にするように互いに熱的に接触して同一の基板またはチップボード上に実装されており、
異なる前記少なくとも２つのＬＥＭそれぞれにおいて、異なるＬＥＥ（１１）または異なる数のＬＥＥ（１１）がダウンモードにあり、かつ、少なくとも１つのＬＥＥ（１１）がオンモードにあり、
前記温度調節器が、前記少なくとも２つのＬＥＭにおいて前記光源を加熱するように電力が供給される発光素子を備える、システム。
【請求項６】
前記温度調節器（１３、１４）が、前記光源（１０）と熱的に接触している少なくとも１つの加熱素子（１４）を備え、前記加熱素子（１４）が、前記システム（１００）がＬＥＭにある時間枠のための加熱素子動作モードと、システム（１００）がｎｏｎ−ＬＥＭにある時間枠のための加熱素子ダウンモードとの間で切り替え可能である請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記光源（１０）が、白色の光または４５０ｎｍよりも長い波長の光を放射する少なくとも１つのＬ−ＬＥＥ（１１，１〜１１，３）および４５０ｎｍ以下の波長の光を放射する少なくとも１つのＳ−ＬＥＥ（１１，４〜１１，６）を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム
【請求項８】
前記システム（１００）が、光検出器（４０）、および、１つまたは２つ以上の光学キュベットを保持するためのキュベットホルダ（２１）であって、キュベット（２０）内に入れられた試料の光度測定のために光が光源から前記キュベットホルダに保持されたキュベットを通って前記検出器（４０）まで光路内を導かれ得るように配置されたキュベットホルダを備える請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記キュベットホルダ（２１）が、光度測定のために一度に１つのキュベットが前記光路（３０）中に持ち込まれ得るように前記光路（３０）に直交する方向に移動可能である請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムが、光検出器（４０）、および、少なくとも１つのマルチウエルプレートを保持するためのマルチウエルプレートホルダを備え、前記マルチウエルプレートホルダが、前記ウエル内に入れられた試料の光度測定のために励起光が前記光源（１０）から前記マルチウエルプレートの少なくとも１つのウエルまで光路（３０）内を導かれ得るように、かつ、放射光が前記少なくとも１つのウエルから前記検出器（４０）まで導かれ得るように配置された請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
複数の発光素子（ＬＥＥ）（１１）を備えた光源（１０）の期待寿命を延長するための方法であって、前記複数のＬＥＥは、互いに異なる期待寿命を有する少なくとも２つの前記ＬＥＥを含み、前記ＬＥＥ同士の間の熱伝導および熱伝達を可能にするように互いに熱的に接触して同一の基板またはチップボード上に実装されており、前記方法は、
少なくとも１つの短い期待寿命の発光素子（Ｓ−ＬＥＥ）（１１，４〜１１，６）がダウンモードにある少なくとも１つの光源寿命延長モード（ＬＥＭ）および前記Ｓ−ＬＥＥ（１１，４〜１１，６）の全てがオンモードにある少なくとも１つの光源寿命非延長モード（ｎｏｎ−ＬＥＭ）それぞれから選ばれる光源モードの間で切り替えることを含み、
前記少なくとも１つのＬＥＭにおいて少なくとも１つのＳ−ＬＥＥ（１１，４〜１１，６）をダウンモードに切り替えることを含み、
前記少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭにおいて全てのＳ−ＬＥＥ（１１，４〜１１，６）をオンモードに切り替えることを含み、
全ての光源モードにおいて少なくとも１つの長い期待寿命の発光素子（Ｌ−ＬＥＥ）（１１，１〜１１，３）をオンモードに切り替えるかオンモードのままにしておくことを含む方法。
【請求項１２】
複数の発光素子（ＬＥＥ）（１１）を備える光源（１０）の寿命を延長するための方法であって、少なくとも１つの前記発光素子がダウンモードにある少なくとも２つの光源寿命延長モード（ＬＥＭｓ）の間で切り替えることを含み、
異なる前記少なくとも２つのＬＥＭそれぞれにおいて、異なるＬＥＥ（１１）または異なる数のＬＥＥ（１１）をダウンモードに切り替えるかダウンモードのままにし、かつ、少なくとも１つのＬＥＥ（１１）をオンモードに切り替えるかオンモードのままにし、
光源モード間の切り替えのときに、発光素子を備える加熱素子を加熱素子動作モードと加熱素子ダウンモードとの間で切り替えることにより前記光源（１０）を同じ光源モード温度範囲内に保つことをさらに含む方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのＬＥＭにおいて加熱素子動作モードに切り替えること、および、少なくとも１つの光源寿命非延長モード（ｎｏｎ−ＬＥＭ）において加熱素子ダウンモードに切り替えることを含み、前記加熱素子動作モードにおいて前記光源（１０）を加熱することを含む請求項１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
前記加熱素子動作モードにおいて、前記少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭにおける電力消費と等価であり、熱を発生させるために使用される電力を前記光源に供給することを含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
２つまたは３つ以上の光度測定それぞれの間において、光源モード間で切り替えることを含む請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の光度測定のための光学システムであって、複数の発光素子を備える光源を備えるシステム、および、その光源の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の診断および治療に関する様々な種類のテストが、患者の液体試料の分析により行われている。そのような試料は、一般的に、試料管内に置かれる。分析のために、それらは試料管から取り出され、様々な試薬と結合され、培養され、そして分析される。典型的な臨床化学および免疫化学分析では、一つまたは２つ以上の分析試薬が液体試料に加えられ、試料−試薬結合物が光学キュベット内で混合され、培養される。反応の過程において、光学的特性の変化、たとえば、試料の吸光、光散乱、蛍光の変動が生じる。通常は、光学システムは、たとえば、光源により生成された光線を用いて、そのような光学キュベット内の試料−試薬結合物を照らして、キュベットを通過する透過光を測定することにより、反応前、反応中、および／または反応後に光度測定を行うのに用いられる。その結果は、光強度の入力と試料通過後の出力との比である消衰データを生成するのに用いられる。このようにして、診断状態を表示し得る試料中の検体の存在および／または濃度が、典型的には特定の波長で、検出器による応答信号の測定により決定され得る。そのような光度測定は、濁度計測、蛍光計測、および吸光測定などを含む。
【０００３】
個々の応用に応じて光源の様々なタイプが用いられ得る。これらは、１つまたは２つ以上の発光素子を含み得る。一般的に使用される発光素子の例は、白熱電球、エレクトロルミネセントランプ、ガス放電ランプ、高輝度放電ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの電気的に駆動される発光源である。異なるタイプの発光素子同士はさることながら同タイプのＬＥＤのような発光素子も、異なる波長の光を放射し得る。特に、広範囲の波長スペクトルで、または、異なるそれぞれの波長もしくは波長帯で光を放射する発光素子がある。
【０００４】
光源の温度変化が発光スペクトルにおける変動と同様に発光強度における変化を引き起こし得ることが知られている。たとえば、ＬＥＤの動作温度、より具体的にはその接合部温度が、その光の波長、光強度、および、印加された電流に由来するパワーに対して直接影響する。接合部温度は電力消費に起因する加熱により上昇し、また周囲温度による影響も受ける。一方で、信頼でき、再現可能な光学的分析を行うためには、発光強度を一定に保つこと、および、スペクトル変動を防ぐことが重要である。このような理由で、通常は、光源の温度制御が必要である。
【０００５】
接合部温度は、普通は直接測定できないので、接合部温度に密接に関わっているソケット（socket）温度がＬＥＤの温度制御のために用いられる。温度制御の方法は、たとえば、特許文献１に記載されている。
【０００６】
一般に、光源の寿命もまた、動作状態で発光しているときの発光素子の温度に依存する。光源の交換は、労働費や管理間接費も伴う費用のかかる処置なので、光源の寿命を引き延ばすことは重要である。さらに、それはシステム休止時間を生じさせ、その時間中はシステムを使用できない。従って、総費用は、光源自身の購入費用よりも数倍高くなり得る。ＬＥＤを含む光源の寿命は、たとえば、作動状態における接合部温度次第である。低い接合部温度および小さい温度変化（少ない熱ストレス）は、全ＬＥＤの寿命を増加させる。また、異なる発光素子は異なる寿命、すなわち、動作状態に対する異なる耐性を有し得る。これはまた異なるＬＥＤについての場合も同じである。特に、異なる波長の光を放射するＬＥＤは異なる寿命を有し得る。
【０００７】
従って、光源の温度制御、特に光源の冷却もまた、発光素子の寿命を引き延ばすために重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２７９９４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光源の寿命を引き延ばす別の考えられる方法は、不要なときに光源をオフに切り替えることであろう。しかしながら、光源をオフに、そして再度オンに切り替えることは、安定した、かつ、再現可能な動作温度に達するのに毎回必要とされる時間のために、温度の不安定性を引き起こすであろう。温度の不安定性は、前述のように、発光強度の変化と発光スペクトルにおける不安定性を次々に引き起こす。温度の不安定性を防ぐために１つ可能なことは、すばやく、たとえばマイクロ秒以内にオンとオフの間で脈動することである。しかしながら、測定中の脈動は、発光強度のロスをもたらし、測定時間中に測定に利用できる光の量が少ないことを意味し、欠点となる。別の可能なことは、光源を再度オンに切り替える前に光源を予備加熱することである。しかしながら、これは温度測定および正確な温度制御を必要とし、それは複雑で、特に高スループットシステム（high-throughput system）において得ることは困難であり得る。
【００１０】
本明細書中において、温度の安定性を高めると同時に光源の寿命が引き延ばされ得る光学システムおよび方法が提供される。
【００１１】
これは、複数の発光素子を含む光源と、異なる発光素子または異なる数量の発光素子がオンモードとダウンモードとの間でそれぞれ切り替えられる光源モード間の切り替えのための制御ユニットとを備えるシステムにより達成される。特に全ての光源モードにおいて、１つまたは２つ以上の、好ましくは長い期待寿命の発光素子がオンモードのままであり、一方で、１つまたは２つ以上の、好ましくは短い期待寿命の発光素子がダウンモードに切り替えられる。
【００１２】
このように、オンモードのままである１つまたは複数の発光素子の加熱により光源の熱平衡が維持されるものであり、すなわち、光源自身内の熱の保持の結果、光源モード間を切り替えるときに、安定した動作温度がより速やかに、かつ、より確実に得られ得る。
【００１３】
ダウンモードにある１つまたは複数の発光素子から取り除かれる電力と等価の量で光源へ電力供給し、同じ１つまたは複数の発光素子によりオンモードでの電力消費によって生成される熱と等価の量の熱を生成するようにすることによって、温度測定および正確な温度制御を必要とすることなく、一層大きな熱平衡が達成され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、試料の光度測定のための光学システムに関する。該システムは、複数の発光素子（ＬＥＥ）を備える光源を含み、該複数の発光素子は相互に熱的に接触して同一の基板またはチップボード上に実装されて発光素子間の熱伝導および熱伝達を可能にする。一実施形態によれば、前記ＬＥＥは異なる期待寿命を有している。これは、少なくとも１つの短い期待寿命を有する発光素子（Ｓ−ＬＥＥ）および少なくとも１つの長い期待寿命を有する発光素子（Ｌ−ＬＥＥ）があることを意味している。前記システムは、また、少なくとも１つの光源寿命延長モード（ＬＥＭ）および少なくとも１つの光源寿命非延長モード（ｎｏｎ−ＬＥＭ）から選ばれる少なくとも２つの光源モードの間で前記システムを切り替えるための制御ユニットを有している。特に、前記少なくとも１つのＬＥＭにおいて、少なくとも１つのＳ−ＬＥＥがダウンモードにあり、前記少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭにおいて、全ての前記Ｓ−ＬＥＥがオンモードにあり、全ての光源モードにおいて、少なくとも１つのＬ−ＬＥＥがオンモードにある。
【００１５】
「光学システム」は、自立した装置か、または、分析システム内の分析器またはモジュール内の統合された構成要素であって、試料中に存在する検体の光学的分析、特に、試料を通した光の透過率、または、照射された試料からの放射光を測定するのに適している。
【００１６】
光学システムは、特に、生物学的試料の分析に適している。試料は、好ましくは、１つまたは２つ以上の対象の検体が潜在的に見つけ出され得る溶液であり、血液、リンパ液、血漿、尿、乳汁、唾液、髄液などのような体液などである。試料は、たとえば、１つまたは２つ以上の診断的分析、たとえば、臨床化学分析、免疫分析、核酸テストなどの分子診断分析を行うために、そのまま、または他の溶液で希釈された後に、または試薬と混合された後に分析され得る。従って、光学システムは、たとえば、凝固分析、凝集分析、比濁分析、核酸分析において、化学的もしくは生物学的反応の結果を検出するのに、または、化学的もしくは生物学的反応の進行をモニタするのに有利に用いられ得る。
【００１７】
「光源」は、光、典型的には選択された１つもしくは複数の波長または波長帯の光を放射可能な複数の、すなわち少なくとも２つの発光素子を含んでいる光学システム内のユニットである。
【００１８】
「発光素子」は、白熱電球、エレクトロルミネセントランプ、ガス放電ランプ、高輝度放電ランプ、レーザーなどの電気的に駆動される発光源である。
【００１９】
一実施形態によれば、発光素子は、発光ダイオードである。本明細書中において、用語「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」は、従来の発光ダイオード、すなわち、印加された電気エネルギーを光に変換する無機半導体ダイオードを指すのに用いられる。そのような従来のＬＥＤは、たとえば、概して赤色および赤外線光を生ずるヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）、概して緑色の光を生ずるリン化アルミニウムガリウム、概して赤色、オレンジ色がかった赤色（orange-red）、オレンジ色および黄色の光を生ずるガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、概して緑色、純粋な緑色（または鮮緑色）および青色の光を生ずる窒化ガリウム、概して赤色、黄色および緑色の光を生ずるガリウムリン（ＧａＰ）、概して青色の光を生ずるセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、概して青緑色および青色の光を生ずる窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、概してオレンジ色がかった赤色、オレンジ色、黄色および緑色の光を生ずるリン化インジウムガリウムアルミニウム、概して青色の光を生ずるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、概して紫外線光を生ずるダイヤモンド、および開発中のシリコン（Ｓｉ）を含む。ＬＥＤは、狭帯域または単色光ＬＥＤに限定されず、ＬＥＤは、広帯域、多帯域、および、一般に白色光ＬＥＤをも含み得る。
【００２０】
用語ＬＥＤは、本明細書中において、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を指すのにも用いられ、それは、ポリマー系または低分子系（有機もしくは無機）、端面発光ダイオード（ＥＬＥＤ）、薄膜エレクトロルミネセントデバイス（ＴＦＥＬＤ）、量子ドット系無機“有機ＬＥＤ”（Quantum dot based inorganic "organic LEDs"）、およびリン光ＯＬＥＤ（ＰＨＯＬＥＤ）であってよい。
【００２１】
従って、いくつかの実施形態によれば、ＬＥＤは、標準の半導体装置、有機ＬＥＤ、または無機ＬＥＤであってよい。有機ＬＥＤの例は、ＱＤＯＴ系ＬＥＤおよびナノチューブ系ＬＥＤである。ＬＥＤは、有機ＬＥＤの積み重ね、または、有機ＬＥＤ層の積み重ねのようなＬＥＤの積み重ねであってよい。
【００２２】
一実施形態によれば、光源は、異なるそれぞれの波長または波長帯を有する複数の、すなわち、２つまたはそれ以上の数のＬＥＤを含んでいる。たとえば、光源は、第１の比較的短い波長スペクトル（たとえばＵＶ−青）のＬＥＤ、第２のより長い波長スペクトルのＬＥＤ、第３のいっそう長い波長スペクトルのＬＥＤなどを有しているような、必要とされる波長次第で最終的に赤外線の波長にまで至る、２つ、３つ、またはそれ以上のＬＥＤの組み合わせであってよい。白色ＬＥＤまたは広範なスペクトルの光を放射できるＬＥＤも存在し得る。もちろん、光源は、各波長または各波長帯について１つより多いＬＥＤを含んでいてもよい。また、異なる波長帯が少なくとも部分的に重なっていてもよい。
【００２３】
一実施形態によれば、ＬＥＥは「異なる期待寿命」を有している。これは、同じ光源のＬＥＥを比較したときに、それぞれ、１つは、より短い期待寿命を有し、１つは、より長い期待寿命を有していることを意味している。相対的にいうと、より長い期待寿命は、最短の期待寿命のＬＥＥの期待寿命よりも少なくとも２倍長いことを意味する。概して「寿命」は動作状態下での寿命、すなわち、発光素子が、同じ光源から光または一定の放射強度の光を放射できる期待時間が意図されている。概して、Ｌ−ＬＥＥは、長持ちする、または、時間ＬＥＥ（times-LEEs）よりも長時間光を放射することが期待される。「ＬＥＥの寿命」は期待寿命を指し、ＬＥＥの実際の寿命は期待寿命とは異なり得ることが理解されるべきである。たとえば、同一のＬＥＥは同じ期待寿命を有しているが、同じ動作条件下でさえ、それらは厳密に同じ時間持続することはありそうにない。従って、たとえそれらが同一であっても、それらは異なる実際の寿命を有し得る。しかしながら、概して、期待寿命が長ければ長いほど、平均的な実際の寿命は長くなる。期待寿命は、ＬＥＥの物理的化学的特性に従って、および／または、測定された実際の寿命の平均値からのいずれかで、たとえば、所定のタイプのＬＥＥの集団の一定の割合が機能しなくなると予想される時間の点から計算され得る。特に「平均期待寿命」は、同タイプのＬＥＥの所定の集団の５０％が機能しなくなると予想される時間である。
【００２４】
通常、白熱光ＬＥＥは、ほとんど突然にバルブが機能しなくなるまで発光強度はほとんど変化しない。他方で、ＬＥＤのようなＬＥＥは、突然機能しなくなる傾向はない。それよりむしろ発光強度は時間をかけて徐々に低下する。代表的な寿命、すなわち期待寿命は、２５，０００から１００，０００時間の間と見積もられるが、熱および電流の設定は、この時間を著しく延ばしまたは短くし得る。ダイオードレーザー停止と同様にＬＥＤ停止の最も共通する兆候は、発光強度のゆるやかな低下と効率の低下である。そのうえ、稀ではあるが、突然の停止も起こり得る。既に述べたように、信頼でき、かつ、再現可能な光学的分析を行うために一定の発光強度の維持、および、スペクトル変動の防止が重要である。光レベルが規定された最小値より下になるとき、発光素子または光源全体の交換が必要とされ得る。換言すると、少なくとも１つの発光素子の光レベルが規定された動作条件下の閾値よりも下になるとき、光源は機能しなくなったとされる。この閾値は、たとえば、最初の発光強度に比べて、たとえば９０％以上の高さに設定されてよい。
【００２５】
「光源期待寿命」は、従って、最短の期待寿命、すなわち、期待寿命もしくは容認できる最小値よりも発光強度が下になると予期される時間を有するＬＥＥの寿命として規定される。実際の寿命は、しかしながら、最小の実際の寿命を有するＬＥＥの実際の寿命に依存し、それは、最小の期待寿命を有するものと別のＳ−ＬＥＥであるかもしれない。
【００２６】
光源寿命の延長は、従って、１つまたは２つ以上のＳ−ＬＥＥの期待寿命を長くすることを意味する。
【００２７】
一実施形態によれば、システムは、少なくとも１つのＬＥＭおよび少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭから選択される少なくとも２つの光源モードの間で切り替え可能である。これは、ＬＥＭとｎｏｎ−ＬＥＭとの間で切り替え可能、および／または、逆も同様であり、および／または、ＬＥＭと少なくとも別のＬＥＭとの間で切り替え可能であることを意味している。「光源モード」は、複数の、すなわち少なくとも２つの、光源がなり得る可能なモードの１つであって、各光源モードは、その光源の各ＬＥＥがなり得る発光素子モードの特定の組み合わせの結果であり、ここで、ＬＥＥは、２つの可能な発光素子モードの１つ、「オンモード」または「ダウンモード」のいずれかを、それぞれ有し得る。これは、異なる光源モードについて、異なるＬＥＥおよび／または異なる数のＬＥＥが、それぞれ、オンモードおよびダウンモードにあることを意味している。ここに、用語「ダウンモード」は、「オンモード」と比べて少ない電流が流れる、または少しも電流が流れないモードを示すのに用いられる。このように、用語「ダウンモード」は、「オフモード（無電流）」および「低減電流モード」の両方をいう。従って「光源モード」は、光源が完全にオフになっていないモードである。加えて、光源はまた、たとえば光学システムがオフのときのように、全てのＬＥＥがオフになるように、完全にオフにされてもよいことは明らかである。しかしながら、発明の目的のために、「少なくとも２つの光源モードの間で切り替えられる」とは、少なくとも２つの光源モードの間で切り替え可能であり、各モードにおいて、少なくとも１つのＬＥＥがオンモードにあることを意味している。
【００２８】
特に、「光源寿命延長モード（ＬＥＭ）」では、少なくとも１つのＳ−ＬＥＥがダウンモードにあり、「光源寿命非延長モード（ｎｏｎ−ＬＥＭ）」では、全てのＳ−ＬＥＥがオンモードにあり、しかし、全ての光源モードにおいて、少なくとも１つのＬ−ＬＥＥがオンモードにある。このように、これらの光源モードは、全てのＬＥＥが「オンモード」にあるｎｏｎ−ＬＥＭも、１つのＳ−ＬＥＥだけが「ダウンモード」モードにあるＬＥＭも含んでいてよい。
【００２９】
一実施形態によれば、光源はＳ−ＬＥＥ１つだけを含む。従って、このＳ−ＬＥＥがダウンモードにある１つのＬＥＭ、および、それがオンモードにある１つのｎｏｎ−ＬＥＭがある。
【００３０】
いくつかの実施形態によれば、光源は、複数の、すなわち、２つまたはより多いｎ個のＳ−ＬＥＥを含む。いくつかのＬＥＭによれば、そのＳ−ＬＥＥの１つだけが一度に、またはｎ個より少ない数のＳ−ＬＥＥが、その他がダウンモードにある間に、必要に応じてオンモードになる。別のＬＥＭによれば、必要でないときに全てのＳ−ＬＥＥがダウンモードにある。
【００３１】
いくつかの実施形態によれば、光源は、複数の、すなわち、２つまたはより多いｎ個の同タイプのＳ−ＬＥＥを含む。ここに、「同タイプ」は、同じ波長または波長帯の光を放射し、同じ期待寿命を有していることを意味している。いくつかのＬＥＭによれば、そのＳ−ＬＥＥの１つだけが一度に、またはｎ個より少ない数が、その他がダウンモードにある間に、必要に応じてオンモードになる。別のＬＥＭによれば、必要でないときに全てのＳ−ＬＥＥがダウンモードにある。
【００３２】
上記実施形態のいずれかの組み合わせにおいて、光源は、１つまたは２つ以上のＬ−ＬＥＥを含んでよく、各光源モードにおいて、そのＬ−ＬＥＥの少なくとも１つがオンモードにある。Ｌ−ＬＥＥの期待寿命を延長することは、Ｓ−ＬＥＥの期待寿命を延長することのように光源の期待寿命を延長することに寄与しないので、１つまたは２つ以上のＬ−ＬＥＥがダウンモードにあるときでさえ、それはｎｏｎ−ＬＥＭといわれる。
【００３３】
光学システムは、少なくとも１つのＬＥＭおよび少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭから選択される少なくとも２つの光源モードの間で光学システムを切り替えるための制御ユニットを含む。これは、光源が、ＬＥＭとｎｏｎ−ＬＥＭとの間で切り替え可能、および／または、逆も同様であり、および／または、ＬＥＭと少なくとも別のＬＥＭとの間で切り替え可能であることを意味している。
【００３４】
「切り替え可能」とは、光源、特に複数のＬＥＥのうちの少なくとも１つのＬＥＥ、ことによると、光源の１つより多いまたは全てのＬＥＥが、個別に電子的に制御可能であることを意味している。これは、ダウンモードにおいて、電気的接続を一時遮断すること、または、それぞれの個々のＬＥＥへの電力の供給を減らすことを意味している。オンモードでは、これは、電気的接続を樹立すること、または、それぞれの個々のＬＥＥへの電力の供給を増やすことを意味している。このように、光源モード間の切り替えは、異なる光源モードにおいて、それぞれ、異なるＬＥＥが電力を供給されるか、または、違ったふうに電力を供給されるように、光源内の電力配分を変えることを意味している。
【００３５】
一般に、光源モード間の切り替えのときに、複数のＬ−ＬＥＥの場合には、可能な限り多くのＬＥＥを、少なくとも可能な限り多くのＬ−ＬＥＥを、好ましくは全てのＬ−ＬＥＥをオンに切り替えるか、オンのままにしておくのが好ましい。こうして、全ての発光素子がダウンモードにある光源のモードに比べて、特定の光源モードにおいてダウンモードにある１つまたは複数のＬＥＥの温度が、それらがオンモードにあるときに、或る光源モードにある同じ１つまたは複数のＬＥＥの温度と近いままとなるように、オンモードの１つまたは複数のＬＥＥにより生成される熱が光源の熱平衡を維持するのに寄与する。本発明によれば、光源の特質は、従って、熱の伝導、すなわち、ＬＥＥ間の熱伝達を可能にすることである。特に、ＬＥＥは、熱的に接触して同じ基板またはチップボードに実装されるか、さもなければ、互いのすぐ近くに実装される。光源の温度は、このため、異なる光源モード間の平均動作温度に近いままである。これは、異なる光源モードから選ばれた光源モードに切り替えるときに、より迅速に、かつ、より確実に、その選ばれた光源モードの動作温度に達することを可能にし、同時に、温度の安定性を高め、従って、発光強度の変化およびスペクトル変動を最小にする。
【００３６】
光源の「動作温度」は、ある光源モードにおける光源の実際の温度として定義される。異なる光源モードは異なる動作温度を有してよい。
【００３７】
いくつかの実施形態によれば、システムは光源を光源モード温度範囲内に保つための温度調節器を含む。光源モード温度範囲は、異なる光源モードについて同じか、または異なる光源モードについて異なっていてもよい。「温度調節器」は、次の機能の少なくとも１つ、ことによると両方を備えた、すなわち、熱を光源から取り除く、および／または、制御された方法で光源に熱を供給する装置である。この温度調節器は、熱を運ぶ、および／または光源から熱を取り除く流体ベース貫流装置（fluid-based flow-through device）であってよい。それはまた、散逸性冷却（dissipative cooling）と組み合わせた抵抗加熱（resistive heating）を利用する装置であってもよい。
【００３８】
特に、温度調節器は、光源のオーバーヒートを防ぐために、ヒートシンクまたはファンなどの冷却装置を含んでもよい。温度調節器は少なくとも１つの加熱素子を含んでもよい。一実施形態によれば、少なくとも１つの加熱素子は、光源を加熱する特定の機能を備えたＬＥＥである。一実施形態によれば、少なくとも１つの加熱素子は、加熱素子の専用機能を備えたＬＥＥ、たとえば、Ｌ−ＬＥＥであり、それは、Ｓ−ＬＥＥがオンモードにあるときにダウンモードにあり、Ｓ−ＬＥＥがダウンモードにあるときにオンモードにある。特に、電力は、光の放射をもたらすことなく加熱の特定の目的を有するＬＥＥ加熱素子に供給される。一実施形態によれば、少なくとも１つの加熱素子は、光源内、たとえば、チップボード内の抵抗素子であり、その上に１つまたは２つ以上の光ＬＥＥが実装されていてもよい。特に、各ＬＥＥと対応関係にある加熱素子があってもよい。一実施形態によれば、加熱素子は、ｎｏｎ−ＬＥＭの電力消費と等価であって熱を発生するために使用される電力をＬＥＭにある光源に供給するように制御され、ここでは、電力消費は、光として放射された電力を引いたＬＥＥに供給された電力の差であり、それは熱として放散された電力である。このようにして、オンモードの１つまたは複数のＬＥＥにより生じた熱と等価の熱量が発生するが、その１つまたは複数のＬＥＥは発光しない。これは、温度測定および正確な温度制御を必要とすることなく、さらに優れた熱平衡を達成することを可能にする。これは、ＬＥＥの寿命が、ＬＥＥがオンモードにあるときの、すなわち発光しているときの温度の影響を受け、一方で、ＬＥＥの寿命が、それが発光していない、またはダウンモードにあるときの温度に影響されないか、僅かに影響を受けるだけなので可能になる。加熱素子は、しかしながら、ペルチェ素子とも呼ばれる、直接またはヒートシンクを介してのいずれかで光源と熱的に接触する熱電素子であってもよい。熱電素子は、ヒートシンクの表面またはヒートシンクの内部、たとえば、光源とヒートシンクとの間に置かれてもよい。電流の向きに応じて、熱電素子は、加熱器と同様に冷却器としても機能し得る。この意味で、「加熱素子」は、冷却要素の意味も包含してよく、すなわち、少なくとも加熱のために使用され、しかし、ことによると冷却のためにも使用され得る。温度調整器は、たとえば、周囲温度、および／または、熱調整器、たとえば加熱素子もしくはヒートシンクの温度、および／または、光源の温度、たとえば、発光素子のソケットもしくはチップボードの温度を測定し、そして、光源のより正確な温度制御のために１つまたは複数の測定された温度を使用するための、少なくとも１つの温度センサを含んでもよい。
【００３９】
一実施形態によれば、加熱素子は、光源を光源モード温度範囲内に保つために加熱素子がオンモード（加熱モード）にあり、システムがＬＥＭにある時間枠のための加熱素子動作モードと、システムがｎｏｎ−ＬＥＭにある時間枠のための加熱素子ダウンモードとの間で切り替え可能である。「ダウンモード」について、発光素子モードに関して前述において与えられたものと類似の意味がまた与えられる。従って、加熱素子ダウンモ−ドは、加熱素子オフモード（無電流）も、加熱素子低減電流モードも含んでいてよい。「光源モード温度範囲」は、光源モードの代表的動作温度を含んでいる温度範囲である。一実施形態によれば、その範囲は、その光源モードの動作温度の９０％と動作温度の１０５％との間に含まれる。
【００４０】
いくつかの実施形態によれば、システムは複数のＬＥＥ、必ずしも異なる期待寿命を有していないＬＥＥを備える光源、および、少なくとも２つのＬＥＭの間でシステムを切り替えるための制御ユニットを備える。システムは、さらに、光源を光源モード温度範囲内に保つために温度調整器を備え、ここで、異なるＬＥＭにおいて、それぞれ異なるＬＥＥまたは異なる数のＬＥＥがダウンモードにあり、ここで、少なくとも１つのＬＥＥがオンモードにある。特に、温度調整器は光源を同じ光源モード温度範囲内に保つように制御されてよい。
【００４１】
いくつかの実施形態によれば、光源は、白色の光、または４５０ｎｍよりも長い波長を有する光を放射する少なくとも１つのＬ−ＬＥＥ、および、より短い期待寿命を有し４５０ｎｍと等しいかもしくは短い波長を有する少なくとも１つの発光素子を備える。
【００４２】
光学システムは、光検出器、および、キュベット内に入れられた試料の光度測定のために光が光源からキュベットホルダ（cuvette holder）に保持されたキュベットを通って検出器まで光路内を導かれ得るように配置された、１つまたは２つ以上の光学キュベットを保持するためのキュベットホルダを備えていてもよい。キュベットホルダは、たとえば、それぞれの数のキュベットを受け入れるための複数の空洞または凹部を含んでいるフレームとして具現化されてもよい。それは、たとえば、キュベットが一定の間隔で配置され得る、移動可能または回転可能な配列として具現化されてもよい。それは、たとえば、ローターの形状、または、対称軸の周りを回転可能なローター内に挿入されたフレームであってよい。
【００４３】
一実施形態によれば、キュベットホルダは、光度測定のために一度に１つのキュベットが光路中に持ち込まれ得るように光路に直交する方向に移動可能である。特に、光度測定は、連続的なサイクルで光路中に一度に１つのキュベットを取り入れながら、キュベットホルダの移動中に行われてよい。光学システムは、このため、高スループットで動作するようにセットアップされてよく、測定は数ミリ秒毎に行われる。
【００４４】
一実施形態によれば、システムは、光検出器、および、ウエル内に入れられた試料の光度測定のために、励起光が光源からマルチウエルプレートの少なくとも１つのウエル（well）まで光路内を導かれ、かつ、放射光が少なくとも１つのウエルから検出器まで導かれ得るように配置された、少なくとも１つのマルチウエルプレート（multi-well-plate）を保持するためのマルチウエルプレートホルダを備える。
【００４５】
光路は光路部品を含んでよく、それは制御された方法で、光を１つの試料もしくは平行に複数の試料へ、またはそれら試料を通して導き、吸収および／または散乱もしくは反射のような光伝送を、あるいは、蛍光のような放射光を測定することを可能にさせる。光学システムは、しかしながら、分光学的測定を行うように構成されてもよい。それは、時間的に静的な測定、時間分解測定、またはその両方を必要としてもよい。
【００４６】
光路部品は、たとえば、レンズ、鏡、アパーチャ（apertures）、フィルタ、シャッター、光ファイバまたはその他の導波管要素、分散要素などであってよい。分散要素は、透過または反射回折格子であってよく、また、走査型モノクロメータまたはポリクロメータであってよく、伝送された光を受け入れ、多くのスペクトル成分に分散させるように構成される。分散要素は、プリズムのような屈折要素であってもよい。
【００４７】
一実施形態によれば、光学システムは、たとえば、複数の発光素子によって放射された光を均質にし、かつ、光路に置かれた試料を照らす前に照度の均一性を高めるために、たとえば混合ロッドのような、光成形および均質化光学素子からなる光混合要素を含んでいる。試料は、たとえば、光路内に置かれているキュベット、貫流セルなどの中に置かれてよい。
【００４８】
「検出器」は、本発明によれば、光検出器または光センサであり、電磁エネルギーを電気信号に変換する装置であり、単一素子光検出器と、複数素子またはアレイ光検出器との両方を包含する。このため、光検出器は、光学的な電磁信号をモニタし、電気的出力信号または、光路内に置かれている試料の中の検体の存在および／または濃度を示すベースライン信号に関連する応答信号を供給することができる装置である。そのような装置は、たとえば、アバランシェフォトダイオードを含むフォトダイオード、フォトトランジスタ、光伝導検出器、リニアセンサアレイ、ＣＣＤ検出器、ＣＭＯＳアレイ検出器を含むＣＭＯＳ光学検出器、光電子増倍管、および光電子増倍管アレイを含む。いくつかの実施形態によれば、フォトダイオードまたは光電子増倍管のような光検出器は、追加の信号調整または処理電子装置を含んでもよい。たとえば、光検出器は、少なくとも１つのプリアンプ、電子フィルタまたは集積回路を含み得る。適切なプリアンプは、統合形、相互インピーダンス、および、電流利得（カレントミラー）のプリアンプを含んでいる。好ましい実施形態によれば、検出器は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳタイプである。別の実施形態によれば、検出器は、フォトダーオードまたはＰＭＴタイプである。
【００４９】
制御ユニットは、プロセスオペレーション計画（process operation plan）に従って演算を実行するための命令が与えられたコンピュータが読み取り可能なプログラムを実行するプログラマブルロジックコントローラとして具現化されてよい。特に、予め定義された測定のシーケンスにおいて必要とされる波長に従って光源モード間を切り替えるようにプログラムされてよい。一実施形態によれば、特定の時間枠において測定が予定されていないときにＬＥＭに、そして、１つまたは２つ以上の測定が予定されているときにｎｏｎ−ＬＥＭに切り替えるようにプログラムされる。一実施形態によれば、所定の測定について所定の時間で必要とされる波長に従って或るＬＥＭから別のＬＥＭに切り替えるようにプログラムされる。一実施形態によれば、各測定の後、または一連の測定の後に光源モードを切り替えるようにプログラムされる。一実施形態によれば、その間に１つまたは２つ以上の測定が行われ得る予め定義された時間の後に、光源モードを切り替えるようにプログラムされる。
【００５０】
制御ユニットは、特に、測定の数、種類およびスループットと協調して、オンモードとダウンモードとの間の１つまたは２つ以上の個々のＬＥＥそれぞれの切り替え、および／または、加熱素子動作モードと加熱素子ダウンモードとの間の熱調整器の切り替えを制御するようにセットアップされてよい。たとえば、それは、一連の測定の予め定義されたサイクルタイム、たとえば、光路内のキュベットホルダの移動と同期化されてよい。
【００５１】
本発明は、また、ＬＥＥ間での熱伝導および熱伝達を可能にするように、互いに熱的に接触して同じ基板またはチップボードに実装された異なる期待寿命の複数のＬＥＥを含んでいる光源の期待寿命を延長するための方法に言及する。その方法は、少なくとも１つのＬＥＭと少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭから選択される光源モード同士の間での切り替えを含む。少なくとも１つのＬＥＭにおいて、方法は、少なくとも１つのＳ−ＬＥＥをダウンモードに切り替えることを含んでいる。少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭにおいて、方法は、全てのＳ−ＬＥＥをオンモードに切り替えることを含んでいる。全ての光源モードにおいて、方法は、少なくとも１つのＬ−ＬＥＥをオンに切り替えるか、またはオンのままにしておくことを含む。
【００５２】
一実施形態によれば、方法は、光源を同じ光源モード温度範囲内に保つことを含んでいる。
【００５３】
本発明は、また、必ずしも異なる期待寿命を有していない複数のＬＥＥを含んでいる光源の期待寿命を延長するための方法に言及する。この方法は、少なくとも２つのＬＥＭの間での切り替えを含み、ここで、異なるＬＥＭのそれぞれにおいて、方法が、少なくとも１つのＬＥＥをオンモードに切り替えるか、またはそのままにしておくこと、および、異なるＬＥＥもしくは異なる数のＬＥＥをダウンモードに切り替えるか、またはそのままにしておくことを含む。方法は、さらに、異なるＬＥＭについて同じである光源モード温度範囲内に光源を保つことを含んでいる。
【００５４】
いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのＬＥＭにおいて、方法は、加熱素子動作モードへの切り替えを含み、少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭにおいて、方法は、加熱素子ダウンモードへの切り替えを含み、ここで、加熱素子動作モードにおいて、方法は光源を加熱することを含む。
【００５５】
一実施形態によれば、方法は、ＬＥＭにある光源に、熱を発生させるために用いられる電力を供給することを含み、それは、ｎｏｎ−ＬＥＭにおける電力消費と等価である。
【００５６】
方法は、２つまたは３つ以上の光度測定それぞれの間の光源モード間での切り替えを含み得る。
【００５７】
本発明の他のおよびさらなる目的、特徴、ならびに利点は、典型的な実施形態を例証し、発明の本質をより詳細に説明するのに役立つ以下の記載および添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】試料の光度測定のための光学システムの一例を模式的に示す図である。
【図２】複数の発光素子を含んでいる光源の一例を模式的に示す図である。
【図３】一実施形態による異なる光源モード間で切り替えるときに得られる温度制御対時間を示しているグラフである。
【図４】ａは一実施形態による光源の期待寿命を延長するための典型的な方法のフローチャートである。ｂは別の実施形態による光源の期待寿命を延長するための典型的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１は、模式的に、かつ、均一ではない縮尺で、試料の光度測定のための、たとえば、キュベットホルダ２１により保持された光学キュベット２０内に含まれた試料内の検体の存在および／または濃度を決定するための光学システム１００を示している。キュベットホルダ２１は、この場合、複数のキュベット２０を運搬し、回転により一度に１つのキュベットを光路３０内に運ぶローターである。システム１００は、レンズ３１、ガラス繊維束３２、混合ロッド３３、および、ことによるとアパーチャ、鏡、回折格子のような（図示されない）他の部品などの光路部品を含んでいる。システム１００は、さらに、ＣＣＤセンサのような光学センサを含んでいる光検出器４０を含んでおり、それは、光路３０内に置かれたキュベット２０から出てくる光からの電磁エネルギーを電気信号に変換する。検出器４０は、それぞれが使用に適した波長帯専用の（図示されない）区域に分割されてもよい。光学システム１００は、さらに、それぞれの波長の光を放射するために、複数のＬＥＥ１１を含んでいる光源１０を含む。光源１０からの熱を放散するために、複数の発光素子１１は、相互に、そして、たとえばアルミニウムで作られるヒートシンク１３に、熱的に接触してチップボード１２の上にソケットを介して実装される。この例では、キュベット２０内に入れられた試料内の検体の存在および／または濃度を示す応答信号を発生させるために、ＬＥＥ１１からの光は混合ロッド３３により混合され、ガラス繊維束３２を通って光路３０内に、キュベット２０を通って検出器４０まで導かれる。別の実施形態によれば、キュベットホルダ２１は、（図示されない）マルチウエルプレートホルダに取り換えられ、キュベット２０は、（図示されない）マルチウエルプレートに取り換えられる。その場合、ＬＥＥ１１からの励起光がマルチウエルプレートのウエル内に置かれた１つまたは２つ以上の試料に導かれ、放射光が検出器４０で検出されるように、検出器４０はもちろん光路部品も違ったふうに配置される。光学システム１００は、さらに、１つまたは２つ以上の個々の発光素子１１それぞれのオンモードとダウンモードとの間の切り替えを制御することによって光学システム１００を光源モード同士の間で切り替えるためにチップボード１２に電気的に接続された制御ユニット１５を含む。
【００６０】
一実施形態によれば、発光素子１１は異なる期待寿命を有し、光学システム１００は、少なくとも１つのＬＥＭおよび少なくとも１つのｎｏｎ−ＬＥＭから選択される少なくとも２つの光源モードの間で切り替え可能である。特に、少なくとも１つのＬＥＭにおいて、短い期待寿命の少なくとも１つのＬＥＥ１１がダウンモードにあり、少なくとも１つの期待寿命非延長モードにおいて、短い期待寿命の発光素子１１がいずれもダウンモードになく、そして、全ての光源モードにおいて、長い期待寿命の少なくとも１つの発光素子１１がオンモードにある。
【００６１】
図１の光学システムは、また、制御ユニット１５に電気的に接続された加熱素子１４を含んでおり、制御ユニット１５は、システム１００がＬＥＭにある時間枠のための加熱素子動作モードと、システム１００がｎｏｎ−ＬＥＭにある時間枠のための加熱素子ダウンモードとの間で加熱素子を切り替えるように適合される。光学システム１００は、さらに、温度を測定し、制御ユニットに温度データを提供するなどのために、ヒートシンク１３および／またはチップボード１２と熱的に接触し、制御ユニット１５と電気的に接続される少なくとも１つの（図示されない）温度センサを含んでいてもよい。
【００６２】
図２は、模式的に、図１の光源１０の１つの可能な実施形態をより詳しく示している。特に光源１０は、それぞれの波長の光を放射する６個のＬＥＤを含んでいる。特に、光源１０は、たとえば５０，０００時間の長い期待寿命を有し、たとえば７００ｎｍで発光する第１ＬＥＤチップ１１，１を含んでいる。光源１０は、たとえば、また５０，０００時間の長い期待寿命を有し、たとえば、８００〜８１５ｎｍの波長帯の光を放射する第２ＬＥＤチップ１１，２をさらに含んでいる。光源１０は、たとえば、また５０，０００時間の長い期待寿命を有し、白色の光を放射する第３ＬＥＤチップ１１，３をさらに含んでいる。光源１０は、たとえば２，０００時間の短い期待寿命を有し、たとえば、３４０ｎｍの光を放射する第１ＬＥＤチップ１１，４をさらに含んでおり、それは、特に短い寿命のＬＥＤであり、この例の中で最も短い期待寿命のＬＥＤである。光源１０は、たとえば１０，０００時間の短い期待寿命を有し、たとえば３７５ｎｍの光を放射する第２ＬＥＤチップ１１，５をさらに含んでいる。６番目の発光素子は、たとえば２０，０００時間の短い期待寿命を有し、たとえば４１５〜４２０ｎｍの波長帯の光を放射する第３ＬＥＤチップ１１，６である。６つのＬＥＤチップ１１，１〜１１，６全ては、異なるＬＥＤの間で熱平衡が得られ得るように同じチップボード１２上に実装される。ＬＥＤ１１，１〜１１，６は、チップボード１２を経由して制御ユニット１５に電気的に接続されている（図２には示されていない）。
【００６３】
一実施形態によれば、制御ユニット１５は、予定された光度測定のシーケンスおよび頻度に従って光源１０を２つの光源モードの間で切り替えるようにセットアップされる。特に、制御ユニット１５は、少なくとも１つの光度測定が予定されているときに、光源１０をｎｏｎ−ＬＥＭに切り替えるようにセットアップされ、そのモードにおいて６個のＬＥＤ１１，１〜１１，６全てがオンモードにある。制御ユニット１５は、さらに、光度測定が予定されていない時間枠の間、光源１０をＬＥＭに切り替えるようにセットアップされ、ここで、長い期待寿命のＬＥＤ１１，１〜１１，３だけがオンモードにあり、短い期待寿命のＬＥＤ１１，４〜１１，６はダウンモードにある。光度測定の頻度に応じて、切り替えは、２つまたは３つ以上の測定の間で起こり得る。
【００６４】
この例では、長い期待寿命のＬＥＤ１１，１〜１１，３は、短い期待寿命のＬＥＤ１１，４〜１１，６よりも大きい。この例では、ＬＥＤ１１，１〜１１，３は、また、ＬＥＤ１１，４〜１１，６と比べて高電力ＬＥＤであり、それにより動作中に、高接合温度および高電流密度に達する。長い期待寿命のＬＥＤ１１，１〜１１，３の光源１０の温度に対する寄与は、従って、短い期待寿命のＬＥＤ１１，４〜１１，６の寄与よりも大きい。このため、ＬＥＭにおいて、光源１０全体がオフにされる場合よりも、光源１０の温度は、ｎｏｎ−ＬＥＭにおける動作温度に近いままである。このため、ＬＥＭからｎｏｎ−ＬＥＭへの切り替えのときに、ｎｏｎ−ＬＥＭにおける動作温度の樹立は、より素早く達成される。また、切り替えは、希望通り頻繁に行われ得る。この効果は、図３と関連してより良く理解され得る。
【００６５】
図３は、図２の光学システムに関して、異なる光源モード間で切り替えるときに、ミリ秒（ｍｓ）での時間ｔに対して摂氏温度（℃）での温度Ｔがどのように変化するかの例を示しているグラフである。特に、０から４００ｍｓまでの時間枠で、連続する測定Ｍの間を約１２０ｍｓ互いに離された約８０ｍｓの２つの時間枠で、２つの光度測定Ｍが行われ、特にこの例では、１２０ｍｓは、光路３０に新しいキュベットを持ち込むのにかかる時間である。これは、キュベットホルダ２１が１つのキュベット２０を次から次へと光路３０内に止まることなく連続的に持ち込むために動いている間、毎秒いくつかの測定が、たとえばオンザフライ（on the fly）で行われ得る高スループット光学システムの一例である。線Ｄは、周囲に熱を放散するヒートシンク１３により冷却しながら、光源１０により到達され、光源１０を常にオンに、すなわち、全てのＬＥＤ１１，１〜１１，６をオンに、すなわち、常にｎｏｎ−ＬＥＭにしておくことにより一定に維持される動作温度Ｔ（ｏｐ）を示している参照線である。線Ａは、期待寿命を延長するために、各光度測定の後に、光源１０が完全にオフにされたなら、温度Ｔがどのように変化するかを示している別の参照線である。この場合、動作温度Ｔ（ｏｐ）と、光源が完全にオフのときの低下温度Ｔとの間の温度差は、約３０℃である。光源１０が動作温度Ｔ（ｏｐ）に到達するのに、測定Ｍに利用できる８０ｍｓの中からほとんど７０ｍｓかかることが理解され得る。これは、８０ｍｓの測定時間帯の最初の７０ｍｓの間の約４〜８ｎｍの平均的なスペクトル変動および、約５０〜６０％の発光強度の平均的な変化に相当する。線Ｂは、全てのＬＥＤ１１，１〜１１，６がオンモードにある測定Ｍ中のｎｏｎ−ＬＥＭと、長い期待寿命のＬＥＤ１１，１〜１１，３だけがオンモードにあり、短い期待寿命のＬＥＤ１１，４〜１１，６がダウンモードにある、２つの連続する測定Ｍの間のＬＥＭとの間で、システムが切り替えられるときに、代わりに起こることを示している。この場合、ｎｏｎ−ＬＥＭにおける動作温度Ｔ（ｏｐ）とＬＥＭにおける低下温度Ｔとの温度差は、約７．５℃に過ぎない。光源モードがＬＥＭからｎｏｎ−ＬＥＭに切り替えられると、動作温度Ｔ（ｏｐ）に達するのにより短い時間がかかることが理解され得る。これは、８０ｍｓの測定時間帯のより短い僅かな間の、約１〜２ｎｍだけの平均的なスペクトル変動と同様に約１０〜１５％だけの発光強度の平均的な変化に相当する。これは、信頼でき、かつ、高スループットの光学的分析を実行するのに容認できると同時に、光路３０に新たなキュベット２０が持ち込まれる時間の間にＬＥＭに切り替えることによって、短い期待寿命のＬＥＤ１１，４〜１１，６の期待寿命が、それにより、約２．５倍延長される。これは、線Ａと比較すると減らされた熱ストレスによる追加的な寿命の増大を考慮していない。このように、短い期待寿命のＬＥＤ１１，４〜１１，６の期待寿命を延長することによって、光源１０全体の期待寿命は、かように延長され、同時に発光強度の変化およびスペクトル変動が最小化された。光源の期待寿命は、その間ずっとシステムがＬＥＭにある測定Ｍの間または２つの一連の測定Ｍの��の時間枠がどれほど長いかに応じて、より一層、たとえば、１０倍またはそれ以上に延長され得る。ｎｏｎ−ＬＥＭにおける動作温度Ｔ（ｏｐ）とＬＥＭにおける低下温度Ｔとの差は、また、どれくらい多くのＬＥＥがＬＥＭにおいてオンのままであるかに依存する。この場合、たとえば、ＬＥＭに切り替えるときに、最も短い期待寿命のＬＥＤ１１，４だけをダウンモードに切り替えることは、同じ量の光源１０の期待寿命を延長するのに十分である。従って、ＬＥＭにおいて５個のＬＥＤ１１，１、２、３、５、６をオンのままにすることにより、このように、温度における差異は最小になり、ｎｏｎ−ＬＥＭに切り替えるときに一層素早くＴ（ｏｐ）が達成される。
【００６６】
線Ｃは、システムが、測定Ｍ中のｎｏｎ−ＬＥＭ’と、２つの連続する測定Ｍの間のＬＥＭ’との間で切り替えられるときに起こることを示している。ＬＥＭ’は、システムがＬＥＭ’に切り替えられるときに加熱素子１４もまた加熱モードに切り替えられるという違いを除いて、線ＢのＬＥＭと同等である。ｎｏｎ−ＬＥＭ’は、システムがｎｏｎ−ＬＥＭ’に切り替えられるときに加熱素子１４がダウンモードに切り替えられるという違いを除いて、線Ｂのｎｏｎ−ＬＥＭと同等である。制御ユニット１５は、光源モード間の切り替えのときに温度差をさらに多く縮めるために、このように、光源１０と加熱素子１４との両方の切り替えを制御する。ｎｏｎ−ＬＥＭにおける電力消費と等価であり、熱を発生させるために使用される電力を光源に供給することにより、温度差は原理的には取り除かれる（線Ｄ）。
【００６７】
図４ａは、図１のような光源１０の期待寿命を延長するための典型的な方法のフローチャートである。最初は、たとえば初めて使用されるため、または、整備のためもしくは長時間使用されていないため、光源がオフで、光学システム１００が、オフ、または待機中であるとする。光源１０は、このため、初めに、たとえば測定Ｍが行われなければならない直前に一度オンにされる。このため、光源１０は、可能なＬＥＭのうちの１つ（ＬＳ０）、そこでは、少なくとも１つのＬ−ＬＥＥ１１，１〜１１，３がオンモードに切り替えられ、かつ、少なくとも１つのＳ−ＬＥＥ１１，４〜１１，６がダウンモードに切り替えられる、たとえば、全てのＬ−ＬＥＥ１１，１〜１１，３がオンモードにあり、かつ、全てのＳ−ＬＥＥ１１，４〜１１，６がダウンモードにあるモードに切り替えられる。
【００６８】
試料を含んでいるキュベット２０は、その後、光路３０に持ち込まれる。光学システム１００は、その後、ｎｏｎ−ＬＥＭまたは異なるＬＥＭであり得る他の可能な光源モードＬＳ１に切り替えられ、その間に測定Ｍが行われる時間帯の間、キュベット２０に入れられた試料の光度測定のための波長帯で発光する１つまたは複数のＬＥＥ１１がオンにされる。たとえば、光源１０の全ての波長が測定Ｍのために使用され得るように、全てのＬＥＥ１１，１〜１１，６がオンモードに切り替えられる。
【００６９】
測定Ｍが行われた後に、システム１００は、同じかまたは異なるＬＥＭ  ＬＳ０に切り返され、そこでは、少なくとも１つの発光素子１１がダウンモードにあり、かつ、少なくとも１つのＬＥＥ１１がオン、たとえば同じモードのままであり、そこでは、全てのＬ−ＬＥＥ１１，１〜１１，３がオンモードにあり、かつ、全てのＳ−ＬＥＥ１１，４〜１１，６がダウンモードにある。
【００７０】
システム１００は、新たなキュベット２０が光路３０に持ち込まれ、プロセスが最初からもう１度始まるまで、このＬＥＭ  ＬＳ０にあるままである。それは、このように数Ｒ回繰り返され得る。ここで、システムは、２つの連続する測定Ｍの間に、光源モード間で切り替えられる。
【００７１】
ＬＥＭ  ＬＳ０において、方法は、任意に、加熱素子１４が加熱モードにある加熱ステップを含んでもよい。光源モードＬＳ１において、方法は、加熱素子１４をダウンモードに切り替えることを含んでいてもよい。
【００７２】
方法は一連の試料が分析されてしまうと、すなわち、一連の測定Ｍが行われてしまうと終了する。このため、光学システム１００は、新たなひと続きの測定Ｍが始まるまでＬＥＭ  ＬＳ０にとどまるか、或いは、光学システム１００はオフにされる。
【００７３】
図４ｂは、図１のような光源１０の期待寿命を延長するための別の典型的な方法のフローチャートである。図４ｂの方法は、以下の違いを除けば、基本的に図４ａの方法と同等である。光学システム１００は、一連の測定Ｍが始まるときに、光源モードＬＳ０、たとえば、ＬＥＭ  ＬＳ０から光源モードＬＳ１に切り替えられる。光源モードＬＳ０は、１つのＬＥＭであり、そこでは、少なくとも１つのＬ−ＬＥＥ１１，１〜１１，３がオンモードに切り替えられ、かつ、少なくとも１つのＳ−ＬＥＥ１１，４〜１１，６がダウンモードに切り替えられる、たとえば全てのＬ−ＬＥＥ１１，１〜１１，３がオンモードにあり、かつ、全てのＳ−ＬＥＥ１１，４〜１１，６がダウンモードにあるモードに切り替えられる。光源モードＬＳ１はｎｏｎ−ＬＥＭまたは異なるＬＥＭであり、そこでは、連続する試料の光度測定のための波長で発光する１つまたは複数のＬＥＥｓ１１がオンモードに切り替えられ、たとえば、全てのＬＥＥ１１，１〜１１，６がオンモードに切り替えられる。光学システム１００は、その後、２つの連続する測定の間ごとにではなく、一連の測定Ｍが終了すると、光源モードＬＳ１からＬＥＭ  ＬＳ０に切り返される。光学システム１００は、このため、新たな一続きの測定Ｍが始まるまで、ＬＥＭ  ＬＳ０にとどまるか、或いは、光学システム１００はオフにされる。
【００７４】
いくつかの実施形態によれば、光源１０は、ＬＥＥの任意の組み合わせを、それらの相対的な期待寿命に関わらずに含んでいてもよい。そのときには、図４ａおよび図４ｂの方法は、少なくとも２つのＬＥＭ  ＬＳ０、ＬＳ１の間で切り替えるそれぞれのステップを含んでよく、異なるＬＥＭ、  ＬＳ０、ＬＳ１それぞれにおいて、方法は、少なくとも１つのＬＥＥ１１をオンモードに切り替えるかオンモードのままにすること、および、異なるＬＥＥ１１もしくは異なる数のＬＥＥ１１をダウンモードに切り替えるかダウンモードのままにすることを含んでおり、方法は、さらに、ＬＥＭｓ  ＬＳ０とＬＳ１との間で切り替えるときに、光源１０を同じ光源モード温度範囲内に保つことを含んでいる。
【００７５】
上記記載に照らして、多くの修正および変更が可能であることは明らかである。それゆえ、添付の請求項の範囲内において、本発明は詳細に考案されたもの以外にも実施され得るということが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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