(57)【要約】【課題】  測定セル内の検体についての分析を高い精度で正確に測定することのできる光分析装置を提供すること。【解決手段】  検体を収容する測定セルを備えたマイクロチップを保持するチップ保持部を有する遠心ロータと、遠心ロータを回転駆動させる回転駆動機構と、遠心ロータが内部に収容された測定室と、マイクロチップの測定セルに光を照射する光源と、測定セルを透過した光を受光する受光部とを備えてなり、光源からの光が、測定室および遠心ロータの各々に形成された光導入用開口部を介して測定セルに入射され、測定セルを透過した光のうち、互いに波長の異なる測定用光および参照用光の各々の光吸収量をそれぞれ測定して測定セル内の検体を分析する光分析装置において、光源と測定室の光導入用開口部との間に、測定セルに対する光入射面内における測定用光と参照用光についての光の照度を均一化する照度均一化手段が配置されている。【選択図】  図３
2011232205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を収容する測定セルを備えたマイクロチップを保持するチップ保持部を有する遠心ロータと、当該遠心ロータを回転駆動させる回転駆動機構と、前記遠心ロータが内部に収容された測定室と、前記マイクロチップにおける測定セルに光を照射する光源と、当該測定セルを透過した光を受光する受光部とを備えてなり、前記光源からの光が、前記測定室に形成された光導入用開口部および前記遠心ロータに形成された光導入用開口部を介して前記測定セルに入射され、当該測定セルを透過した光のうち、互いに波長の異なる測定用光および参照用光の各々の光吸収量をそれぞれ測定して測定セル内の検体を分析する光分析装置において、
前記光源と前記測定室の光導入用開口部との間に、前記測定セルに対する光入射面内における測定用光および参照用光の照度を均一化する照度均一化手段が配置されていることを特徴とする光分析装置。
【請求項２】
前記照度均一化手段は、複数の光ファイバが不規則に束ねられてなるライトガイドよりなり、当該ライトガイドは、その一端面が前記光源と対向すると共に他端面が前記測定室の光導入用開口部と対向していることを特徴とする請求項１に記載の光分析装置。
【請求項３】
前記照度均一化手段は、インテグレータレンズよりなることを特徴とする請求項１に記載の光分析装置。
【請求項４】
前記照度均一化手段は、拡散板よりなることを特徴とする請求項１に記載の光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、吸光光度分析法によって生化学分析用の検体中に含まれる検出対象成分の濃度を測定するための光分析装置（生化学分析装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術を応用して、化学分析等を従来の装置に比して微細化して行うことのできる、『μ−ＴＡＳ（μ−Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）』や『Ｌａｂ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ』と称されるマイクロチップを利用した分析方法が注目されている。
このようなマイクロチップを使用した分析システム（以下、「マイクロチップ分析システム」という。）は、マイクロマシン作製技術によって小さな基盤上に形成された微細な流路内において、試薬の混合、反応、分離、抽出及び検出を含む分析のすべての工程を行うことを目指したものであり、例えば医療分野における血液の分析、超微量の蛋白質や核酸等の生体分子の分析等に用いられている。
特に、マイクロチップ分析システムを用いて例えば人の血液の分析を行う場合には、（１）分析検査に必要とされる血液（検体）の量が微少量でよいので、患者への負担を軽減することができること、（２）血液と混合されて用いられる試薬の量も少なくて済むので、分析コストを低減することができること、（３）装置自体を小型のものとして構成することができるので、分析を容易に行うことができること、などの利点が得られることから、開発が進められている。
【０００３】
一般的には、このようなマイクロチップ分析システムにおいては、検体中における検出対象成分の濃度を測定するための方法として、例えば吸光光度分析法が用いられている。  例えば、特許文献１には、複数の測定セルを備えたマイクロチップを用いて例えば血液（血清や血漿でもよい。）などの生化学分析用の検体を分析検査するための光分析装置が記載されており、この光分析装置においては、図１４に示すように、測定室２１内において測定室２１と同軸上に配置された遠心ロータ２５が回転駆動されて遠心ロータ２５におけるチップ保持部２６に保持されたマイクロチップ６０に遠心力が作用されることにより、例えば試薬との混合、反応処理を含む処理が行われて検査液が調製されると共に調製された検査液が各測定セルに液送されて充填され、遠心ロータ２５が停止された状態において、レンズ４２および光学フィルタ４３を介して照射される光源ランプ４１よりの光を反射ミラー４５によって反射して、測定室２１を構成する外匣２２における光導入用開口部２２Ａ、遠心ロータ２５における光導入用開口部２５Ａおよびチップ保持部２６における光導入用開口部２７Ａを介して、一の測定セル６３に導入し、当該測定セル６３内の検査液を透過した、検査液に応じて設定された特定の波長の光（測定用光）の光量およびこの測定用光の波長と異なる波長の光（参照用光）の光量を受光器（図示せず）によって同時に検出する測光処理が行われる。図１４における５２は、マイクロチップ６０の測定セル６３を通過した光を受光器に導光する光ファイバである。
【０００４】
一の測定セルについての測光処理が終了すると、遠心ロータ２５が回転駆動され、その移動量がエンコーダからの信号に基づいて制御されることにより隣接する測定セルに対して光源ランプ４１からの光が導入されるよう位置制御されて遠心ロータ２５の回転が停止され、この状態で、測光処理が行われる。そして、このような測光処理がすべての測定セルについて順次に行われた後、再び、例えば最初に測光処理が行われた測定セル６３から順に２回目の測光処理が行われる。そして、このような処理を所定回数繰り返し実施されることにより、一の測定セルについて複数個のデータ（測光処理毎の測定用光の光量および参照用光の光量）が取得される。
そして、各測定セルについて得られた、測光処理時毎の測定用光の光量変動を、参照用光の光量変動に基づいて補償して吸光度を算出し、その結果に基づいて、検査液に含まれる検出対象成分の濃度が算出される。
【０００５】
測定用光についての吸光度の算出方法について具体的に説明すると、例えば、光源ランプ４１より放射される光の光量の、例えば電源周波数の重畳、アーク揺れによる微小なちらつき、長周期のゆらぎ等の外乱による変動は、図１５に示すように、ほぼ全波長域にわたって、変動幅が同程度の互いに類似した傾向を示すことから（図１５においては、便宜上、異なる２つの波長光についての光量の経時的変化を示してある。）、検査液による吸収のある波長の測定用光の光量から、検査液による吸収のない波長の参照用光の光量を減算することにより、光源ランプ４１に起因する外乱の影響を補償することができる。
例えば、図１６は、検査液による吸収のある波長（測定用光λ１）および検査液による吸収のない波長（参照用光λ２）の各々についての光量の経時的変化を示すものであるが、測定用光の光量から参照用光の光量を減算することにより、上記のような光源ランプ４１による外乱を補償することができ、図１７に示すように、検査液によって測定用光が吸収されるその程度（光量の経時的変化）を捉えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２２２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、測定用光の光量変動を参照用光の光量変動に基づいて補償（２波長補正）しても、高い精度で測定を行うことができないことがあることが判明した。すなわち、光源ランプ４１から放射される光は、光源ランプ４１を構成するバルブやレンズ４２による色収差によって、短波長側の光は集光気味に、長波長側の光は拡散気味に光が進行する。このため、図１８に示すように、測定室２１の光導入用開口２２Ａの開口面内においては、測定用光についての照度ピーク位置と参照用光についての照度ピーク位置は互いに異なる位置に存在しており、測定用光および参照用光を測定セル６３に対して均一な照度で入射させることができず、十分に高い精度で測定を行うことができない。
特に、測光動作が遠心ロータ２５を停止させた状態で行われる場合には、遠心ロータ２５の停止位置は、測光処理時毎に、例えば数十μｍのオーダ（測定室２１の光導入用開口部２２Ａの開口径が例えば３ｍｍ、測定セル６３の内径が例えば１ｍｍ）程度のバラツキが生ずることがある。上述したように、測光処理は、一の測定セル６３について、所定回数繰り返し実施されるが、図１８に示すように、前回の測光処理時における測定室２１の光導入用開口部２２Ａに対する測定セル６３の停止位置（破線）と、次の測光処理時における測定室２１の光導入用開口部２２Ａに対する測定セル６３の停止位置（実線）にバラツキがあると、測定セル６３に対する光入射面内における光源ランプ４１からの測定用光および参照用光についての照度ピーク位置は互いに異なる位置に存在することから、例えば前回の測光処理時における停止位置（測定位置）では、測定セル６３に対する光入射面内においては、短波長側の波長の測定用光λ１の照度が長波長側の波長の参照用光λ２の照度より大きく、次の測光処理時における停止位置（測定位置）では、測定セル６３に対する光入射面内においては、長波長側の波長の参照用光λ２の照度が短波長側の波長の測定用光λ１の照度より大きくなるなどの現象が生じ、従って、測定用光λ１および参照用光λ２を測定セル６３に対して均一な照度で入射させることができず、十分に高い精度で測定を行うことができない。なお、図１８における一点鎖線で示す領域Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ一定以上の照度を有する測定用光λ１の有効照射領域、参照用光λ２の有効照射領域である。
【０００８】
また、光源をＬＥＤ光源により構成する場合には、例えば、赤色発光ＬＥＤチップ、青色発光ＬＥＤチップおよび緑色発光ＬＥＤチップが、それぞれ複数個ずつ、基板上に配置されてパッケージ化されたものが用いられるが、このようなＬＥＤ光源を用いた場合であっても、集光レンズによる色収差や各ＬＥＤチップの配列状態に起因して、測定室２１の光導入用開口２２Ａの開口面内においては、波長毎に異なる位置に照度ピーク位置が存在しており、上記の問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、測定セル内の検体についての分析を高い精度で正確に測定することのできる光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光分析装置は、検体を収容する測定セルを備えたマイクロチップを保持するチップ保持部を有する遠心ロータと、当該遠心ロータを回転駆動させる回転駆動機構と、前記遠心ロータが内部に収容された測定室と、前記マイクロチップにおける測定セルに光を照射する光源と、当該測定セルを透過した光を受光する受光部とを備えてなり、前記光源からの光が、前記測定室に形成された光導入用開口部および前記遠心ロータに形成された光導入用開口部を介して前記測定セルに入射され、当該測定セルを透過した光のうち、互いに波長の異なる測定用光および参照用光の各々の光吸収量をそれぞれ測定して測定セル内の検体を分析する光分析装置において、
前記光源と前記測定室の光導入用開口部との間に、前記測定セルに対する光入射面内における測定用光と参照用光についての光の照度を均一化する照度均一化手段が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光分析装置においては、前記照度均一化手段が、複数の光ファイバが不規則に束ねられてなるライトガイドよりなり、当該ライトガイドは、その一端面が前記光源と対向すると共に他端面が前記測定室の光導入用開口部と対向して配置された構成とすることができる。
【００１２】
また、本発明の光分析装置においては、前記照度均一化手段がインテグレータレンズよりなる構成、あるいは、拡散板よりなる構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光分析装置によれば、光源より照射される測定用光および参照用光が測定セルに対して均一な照度で入射されるので、測定セルの停止位置にバラツキ、光源および光源から測定セルに光を入射させるための光学系の色収差による影響を抑制することができ、高い精度で高い信頼性をもって所期の測定（分析）を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光分析装置の一例における構成の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光分析装置の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図１に示す光分析装置における測定部の構成の概略を示す断面図である。
【図４】測定部の要部構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図５】本発明の光分析装置において用いられるマイクロチップの一例における構成の概略を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。
【図６】ランダムファイバの作用を説明するための観念図である。
【図７】本発明の光分析装置の他の例における測定部の要部構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図８】インテグレータレンズの作用を説明するための観念図である。
【図９】本発明の光分析装置のさらに他の例における測定部の要部構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図１０】実験例１における測定用光の光量および参照用光の光量の経時的変化を示すグラフである。
【図１１】実験例１における、測定用光の光量変動が参照用光の光量変動により補償された、測定用光の光量の経時的変化を示すグラフである。
【図１２】比較実験例１における測定用光の光量および参照用光の光量の経時的変化を示すグラフである。
【図１３】比較実験例１における、測定用光の光量変動が参照用光の光量変動により補償された、測定用光の光量の経時的変化を示すグラフである。
【図１４】従来の光分析装置の一例における要部構成を概略的に示す説明用断面図である。
【図１５】光源ランプからの光の光量の経時的変化を示すグラフである。
【図１６】実際の光分析装置において取得される測定用光の光量および参照用光の光量の経時的変化を示すグラフである。
【図１７】測定用光の光量変動が参照用光の光量変動により補償された、測定用光の光量の経時的変化を示すグラフである。
【図１８】測光動作が遠心ロータを停止させた状態で行われる場合における、測定セルの停止位置（測定位置）と、測定用光の照度ピーク位置および参照用光の照度ピーク位置との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光分析装置の一例における構成の外観を示す斜視図、図２は、図１に示す光分析装置の内部構造を概略的に示す平面図、図３は、図１に示す光分析装置における測定部の構成の概略を示す断面図、図４は、測定部の要部構成を概略的に示す拡大断面図である。
この光分析装置１０は、マイクロチップ６０を用いて例えば血液（血清や血漿でもよい。）などの生化学分析用の検体を分析検査するためのものであって、全体が例えば箱型形状のケーシング１１を備えてなり、このケーシング１１の内部における、中央位置に配置された測定部２０と、測定部２０の右方後方側の位置に配置された光源部４０と、測定部２０の左方側の位置に配置された受光部５０と、測定部２０の後方側の位置に配置された、信号処理回路などの機能素子が実装されたＣＰＵ基板１５Ａを備えた制御部１５と、測定部２０の下方前方側の位置に配置された電源部１４と、電源部１４と幅方向に並んだ位置に配置されたプリンタ１６Ａを備えた出力部１６とを有する。
ケーシング１１は、測定部２０に対向する上壁部分およびこれに連続する前壁部分からなる、幅方向に沿って延びる軸回りに回動されることによりチップ挿入部１２を開放する蓋体１１Ａを有し、ケーシング１１の上面における蓋体１１Ａと幅方向に並んだ位置には、パネル状表示部１３Ａを備えた操作パネル１３が設けられている。
図１および図２において、１７は電源入力端子、１８は電源スイッチ、１９はデータ出力端子である。
【００１６】
測定部２０は、図３に示すように、例えば中空円柱状の外匣２２内に、マイクロチップ６０を保持するためのチップ保持部２６を有する例えば有底円筒状の遠心ロータ２５が同軸上に配置されてなる測定室２１と、駆動軸２４Ａが遠心ロータ２５の下面中央位置を貫通して鉛直方向（上下方向）に延びる姿勢で配置された駆動用モータ２４とを備えてなり、駆動用モータ２４が駆動されることにより遠心ロータ２５が回転駆動される。図２において、２３はモータドライバである。
遠心ロータ２５の底壁には、外径が遠心ロータ２５の半径より小さい方向切替用ギア２７が遠心ロータ２５の回転軸中心Ｃと平行な軸回りに回転可能に軸支されて設けられており、この方向切替用ギア２７の上面に適宜のホルダ部材（図示せず）が設けられ、これにより、チップ保持部２６が構成されている。チップ保持部２６は、遠心ロータ２５の外周縁側に位置された状態とされている。
また、測定部２０は、チップ保持部２６を複数有する構成とすることができ、この実施例においては、遠心ロータ２５の回転バランスを適正な状態に維持するために、回転軸中心Ｃを挟んだ反対側の位置（回転軸中心Ｃに対して点対称の位置）に、同一の構成の方向切替用ギア２７よりなるチップ保持部２６が形成されている。
【００１７】
外匣２２の下壁、遠心ロータ２５およびチップ保持部２６を構成する方向切替用ギア２７の各々には、マイクロチップ６０がチップ保持部２６に保持された状態において、マイクロチップ６０の測定セル６３が位置される径方向位置に、光源部４０からの光をマイクロチップ６０の測定セル６３に導入させるための光導入用開口部２２Ａ，２５Ａ，２７Ａが形成されており、外匣２２の上壁にはマイクロチップ６０の測定セル６３を通過した光を受光部５０に導光する例えば光ファイバ５２が装着される開口部２２Ｂが形成されている。
また、外匣２２の上面および下面の一部の領域には、測光処理時において測定室２１内の温度を一定温度例えば３７℃に維持するための面状のヒータ３５が設けられており、例えばサーミスタ３６による検出温度に基づいて出力制御される。
さらに、外匣２２の上壁には、チップ挿入用開口部２８およびマイクロチップ６０に設けられた例えばバーコードにより表示されるマイクロチップ６０に固有の情報を、測定室２１の上方位置に設けられたバーコードリーダ３７によって読み取るためのバーコード読取用窓２９が形成されている。
【００１８】
測定部２０は、チップ保持部２６に保持されたマイクロチップ６０の姿勢を調整するための、遠心ロータ２５を回転駆動させる駆動機構と独立した回転駆動機構を構成するチップ方向切替機構３０を備えており、このチップ方向切替機構３０は、例えば玉軸受け３２などを介して駆動用モータ２４の駆動軸２４Ａに対して回転自在に設けられた、チップ保持部２６を構成する方向切替用ギア２７と噛合する原動ギア３３と、この原動ギア３３を回転駆動させるための駆動源であるチップ方向切替用モータ３１とからなる。また、遠心ロータ２５を回転駆動させるための駆動用モータ２４にはエンコーダ３８が連結されており、エンコーダ３８からの信号に基づいて遠心ロータ２５の停止位置が制御される。
【００１９】
光源部４０は、例えば、紫外域から赤外域にわたる波長域の光を放射する例えば光源ランプ４１と、光源ランプ４１から放射される光を平行光化して照射するためのレンズ４２と、光学フィルタ４３とにより構成されている。また、４４は、ランプ点灯時において当該光源ランプ４１を冷却するための空冷ファンである。
光源としては、例えば白色光を放射するＬＥＤ光源が用いられていてもよい。
【００２０】
受光部５０は、例えば凹面回折格子多波長光度計よりなる、複数の波長を同時に測定可能な受光器５１を備えてなり、測定セル６３内を透過した光が一端が外匣２２の上壁に形成された開口部２２Ｂに装着された例えば光ファイバ５２によって受光器５１に導光される。
【００２１】
上記の光分析装置１０において用いられるマイクロチップ６０は、例えば図５に示すように、全体が扁平な形態を有し、例えば測定セル６３，分離セル（不図示），混合セル（不図示），秤量手段（不図示）を含む流路が形成されたチップ本体６１の両面の各々に透明基板６２Ａ，６２Ｂが設けられてなる。
このマイクロチップ６０には、複数例えば７つの測定セル６３が、遠心ロータ２５のチップ保持部２６に保持された状態において、遠心ロータ２５の回転軸中心Ｃと同一円周上の位置に離間して形成されており、各々、吸光度測定に必要となる十分な大きさの透過光路長が確保されるよう、断面径（内径）に比して厚み方向の寸法（長さ）が極めて大きい細長い形態を有する。
測定セル６３の具体的な構成例を示すと、例えば内径が１ｍｍ、長さが１０ｍｍ、容量（検査される検査液の量）が１０μｌ（マイクロリットル）程度である。
図５において、６５は、マイクロチップ６０の上面に貼付された例えばバーコードであって、それ自体によって例えば測定項目や測定方法などのマイクロチップ６０に固有の情報が表示されている。
【００２２】
而して、この光分析装置１０においては、光源部４０と測定室２１の光導入用開口部２２Ａとの間に、測定セル６３に対する光入射面内における測定用光および参照用光についての光の照度を均一化する照度均一化手段が配置されている。
この例における照度均一化手段は、例えば、複数の光ファイバが不規則に束ねられてなるライトガイド（以下、「ランダムファイバ」という。）７０よりなり、各々の光ファイバの一端面により構成される一端面（光入射部）７０Ａおよび各々の光ファイバの他端面により構成される他端面（光出射部）７０Ｂにおける光ファイバの配列状態がランダムになっているものである。
ランダムファイバ７０は、その一端面が光源部４０の光出射部と対向すると共に他端面が測定室２１における光導入用開口部２２Ａと対向して配置されている。
【００２３】
ランダムファイバ７０を構成する光ファイバの数は、例えば１００本以上であることが好ましい。
また、各々の光ファイバの素線径は、例えば０．０５〜０．５ｍｍの範囲内であるものであることが好ましく、互いに同一の大きさの素線径を有するものであっても、互いに異なる大きさの素線径を有するものであってもよい。
ランダムファイバ７０のバンドル径は例えば１．０〜５．０ｍｍであり、全長は例えば１００ｍｍ以上である。
【００２４】
以下、上記の光分析装置の動作について説明する。
先ず、被検者から採血された血液などの検体および試薬が注入されたマイクロチップ６０がチップ保持部２６に装着された状態において、光分析装置１０が作動されると、マイクロチップ６０のバーコード６５それ自体によって表示されている測定条件等のマイクロチップ６０に固有の情報がバーコードリーダ３７によって読み取られ、この情報に基づいて光分析装置１０の動作条件が設定されて遠心ロータ２５が回転駆動されることにより、マイクロチップ６０に作用される遠心力が利用されて、検体から測定対象液を分離する分離処理、測定対象液を各測定セル６３に分配する分配処理、一定量の測定対象液を分取する秤量処理、測定対象液と試薬とを混合、反応させて検査液を調製する混合反応処理、および調製された検査液を各測定セル６３に液送、充填する処理が、マイクロチップ６０の方向（姿勢）を調整するチップ方向切替動作が各処理間に行われながら順次に行われる。以上において、試薬としては、従来の光分析装置において用いられているものを用いることができ、目的とする検査項目（検出対象成分）に応じて選択される。
【００２５】
以上のような一連の前処理動作が行われた後、調整された検査液が充填された各測定セル６３について測光動作が行われる。すなわち、例えば、マイクロチップ６０における一の測定セル６３に対して光源部４０からの光が導入されるよう位置合わせされて遠心ロータ２５の回転が停止された状態において、レンズ４２および光学フィルタ４３を介して照射された光源ランプ４１からの光が、ランダムファイバ７０を介して、測定室２１の下方側から測定セル６３に対して垂直方向に導入される。そして、測定セル６３内の検査液を透過した光のうち、検査液に応じて設定された、検査液による吸収のある特定の波長の測定用光の光量および検査液による吸収のない、測定用光と互いに異なる波長の参照用光の光量が光ファイバ５２を介して接続された受光器５１によって同時に検出される。
【００２６】
測光動作は、例えば、一の測定セルについての所定時間の間の測光処理を一処理単位としてすべての測定セルについて順次に測光処理を行う動作が複数回繰り返し行われることにより、実施される。すなわち、一の測定セルについての吸光度の測定が終了すると、遠心ロータ２５が回転駆動され、その移動量がエンコーダ３８からの信号に基づいて制御されることにより測光動作が行われるべき隣接する測定セルに対して光源部４０からの光が導入されるよう位置制御されて、遠心ロータ２５の回転が停止され、この状態で、測光処理が行われる。そして、このような測光処理がすべての測定セルについて順次に行われた後、再び、例えば最初に測光処理が行われた測定セルから順に２回目の測光処理が行われる。このような処理を所定回数繰り返し実施されることにより、一の測定セルについて複数個のデータ（測光処理毎の測定用光の光量および参照用光の光量）が取得される。
【００２７】
そして、各測定セル６３について、測光処理時毎に、測定用光の光量より参照用光の光量を減算し、測定用光の光量変動が参照用光の光量変動により補償された測定用光の光量を算出する処理が行われ、測定用光の光量の経時的変化に基づいて吸光度が算出され、その結果に基づいて、測定セル６３内の検査液に含まれる検出対象成分の濃度が算出される。このようなデータ処理が、すべての測定セル６３内の検査液について行われ、その結果がパネル状表示部１３Ａに表示されるとともにプリンタ１６Ａにより出力される。
【００２８】
測光動作において用いられる測定用光としては、例えば３４０，４０５，４５０，４８０，５０５，５４６，５７０，６００，６６０，７００，７５０，８００ｎｍ（±１０ｎｍ）の１２種の波長のうちのいずれかひとつの波長の光が検出対象成分に応じて選択され、参照用光としては、測定用光として選択された波長以外の波長の光のうちから選択される。
【００２９】
而して、上記の光分析装置１０によれば、ランダムファイバ７０よりなる照度均一化手段を備えていることにより、図６に示すように、光源ランプ４１より放射された光（波長光λＡ，波長光λＢ）がレンズ４２および光学フィルタ４３を介してランダムファイバ７０の一端面（光入射部）７０Ａに入射され、ランダムファイバ７０を透過してその他端面（光出射部）７０Ｂより出射される光は、いずれの波長光λＡ，λＢについても、光照射面において均一な照度分布を有するものとなって、受光器５１によって検出されるべき測定用光および参照用光がマイクロチップ６０における測定セル６３に対して均一な照度で入射されるので、光源ランプ４１を構成するバルブおよびレンズ４２等の光学系の色収差に起因する光量変動、また、測光動作が遠心ロータ２５を停止させた状態で行われる場合における測定セル６３の、測定室２１の光導入用開口部２２Ａに対する停止位置のバラツキに起因する光量変動を抑制することができ、高い精度で高い信頼性をもって所期の分析を行うことができる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の光分析装置の他の例における測定部の要部構成を概略的に示す説明用断面図である。
この光分析装置は、上記第１実施形態に係る光分析装置において、測定セルに対する光入射面内における測定用光および参照用光の照度を均一化する照度均一化手段がランダムファイバではなく、インテグレータレンズ７１により構成されていることの他は、上記第１実施形態に係る光分析装置と同一の構成を有する。図７において、符号４６は集光レンズ、４５は、インテグレータレンズ７１から出射された光を反射して、測定室２１の下方側から、マイクロチップ６０の測定セル６３内を垂直方向に通過するよう導入させる反射ミラーであり、第１実施形態に係る光分析装置と同一の構成部材については、便宜上、同一の符号が付してある。
【００３２】
インテグレータレンズ７１は、例えば、各々両側に凸面を有するロッドレンズ７１Ａの複数が束ねられた構成とされており、インテグレータレンズ７１の一端面７１１から入射された光が各々のロッドレンズ７１Ａ内を透過して他端面７１２から出射される。
インテグレータレンズ７１の構成例を示すと、外径がφ３〜１０ｍｍ、長さが１０〜５０ｍｍ、各々のロッドレンズ７１Ａの外径が１〜５ｍｍ、ロッドレンズ７１Ａの数は、１本以上である。
また、インテグレータレンズ７１は、例えば、石英ガラスよりなる円柱状のロッドレンズ、または、内面を鏡面とした中空円筒状のロッドレンズよりなるロッド型インテグレータにより構成されていてもよい。
【００３３】
このような構成の光分析装置においても、上記第１実施形態に係るものと同様の効果、すなわち、インテグレータレンズ７１よりなる照度均一化手段を備えていることにより、図８に示すように、光源ランプ４１より放射された光（波長光λＡ，波長光λＢ）がレンズ４２および光学フィルタ４３を介してインテグレータレンズ７１の一端面（光入射部）７１１に入射され、インテグレータレンズ７１を透過してその他端面（光出射部）７１２より出射される光は、いずれの波長光（λＡ，λＢ）についても、光照射面において均一な照度分布を有するものとなって、受光器５１によって検出されるべき測定用光および参照用光がマイクロチップ６０における測定セル６３に対して均一な照度で入射されるので、光源ランプ４１を構成するバルブおよびレンズ４２等の光学系の色収差に起因する光量変動、また、測光動作が遠心ロータを停止させた状態で行われる場合における測定セル６３の、測定室２１の光導入用開口部２２Ａに対する停止位置のバラツキに起因する光量変動を抑制することができ、高い精度で高い信頼性をもって所期の分析を行うことができる。
【００３４】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の光分析装置のさらに他の例における測定部の要部構成を概略的に示す説明用断面図である。
この光分析装置は、上記第１実施形態に係る光分析装置において、測定セルに対する光入射面内における測定用光および参照用光の照度を均一化する照度均一化手段が、ランダムファイバではなく、拡散板７２により構成されていることの他は、上記第１実施形態に係る光分析装置と同一の構成を有する。図９において、符号４５は、光源ランプ４１からの光を反射して、測定室２１の下方側から、マイクロチップ６０の測定セル６３内を垂直方向に通過するよう導入させる反射ミラーであり、第１実施形態に係る光分析装置と同一の構成部材については、便宜上、同一の符号が付してある。
【００３５】
拡散板７２は、例えば、レンズ４２および光学フィルタ４３を介して入射される光源ランプ４１よりの光を円形または楕円形に整形して一定の出力で放射する円板状のホログラフィック拡散板により構成されている。
拡散板７２の拡散角度は、拡散のタイプが円形であるものである場合には、例えば０．５〜２０°程度であることが好ましい。
拡散板７２の外径は、例えば１〜１０ｍｍであり、厚みは、例えば１ｍｍである。
【００３６】
このような構成の光分析装置においても、上記第１実施形態に係るものと同様の効果、すなわち、拡散板７２よりなる照度均一化手段を備えていることにより、光源ランプ４１より放射された光がレンズ４２および光学フィルタ４３を介して拡散板７２の下端面（光入射面）に入射され、拡散板７２を透過してその上端面（光出射面）より出射される光は、いずれの波長光についても、光照射面において均一な照度分布を有するものとなって、受光器５１によって検出されるべき測定用光および参照用光がマイクロチップ６０における測定セル６３に対して均一な照度で入射されるので、光源ランプ４１を構成するバルブおよびレンズ４２等の光学系の色収差に起因する光量変動、また、測光動作が遠心ロータ２５を停止させた状態で行われる場合における測定セル６３の、測定室２１の光導入用開口部２２Ａに対する停止位置のバラツキに起因する光量変動を抑制することができ、高い精度で高い信頼性をもって所期の分析を行うことができる。
【００３７】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
＜実験例１＞
図１乃至図４に示す構成に従って、本発明に係る光分析装置（１０）を作製した。
測定室における光導入用開口部（２２Ａ）の開口径がφ３ｍｍ、遠心ロータ（２５）における光導入用開口部（２５Ａ）の開口径がφ３ｍｍ、方向切替用ギア（２７）における光導入用開口部（２７Ａ）の開口径がφ３ｍｍであり、光源ランプ（４１）は出力電力が５０Ｗのキセノンランプである。
照度均一化手段としてのランダムファイバ（７０）は、バンドル径が３ｍｍ、全長が２００ｍｍであり、ランダムファイバ（７０）を構成する光ファイバの数が約２００本、各々の光ファイバの素線径がφ０．２ｍｍであり、ランダムファイバ（７０）の他端面（光出射面）とマイクロチップの下端面との離間距離が約７ｍｍである。
マイクロチップ（６０）は、測定セル（６３）の数が７つ、各々の測定セル（６３）の内径がφ１ｍｍ、長さが１０ｍｍ、容量が約１０μリットルであるものである。
【００３８】
検体としてコントロール血清（ストロール）、試薬として尿酸キット『Ｎ−アッセイ  ＵＡ−Ｌ  ニットーボー』（ニット−ボーメディカル（株））を用い、これらを所定量ずつマイクロチップ（６０）に注入して光分析装置に装着し、マイクロチップ（６０）の方向調整動作を行いながら遠心ロータ（２５）を回転駆動させて、上述の分離処理、分配処理、秤量処理、混合反応処理および調製された検査液の液送、充填処理を順次に行った後、検査液が充填された各測定セルについて上述の測光動作を行い、一の測定セル（６３）について、測定用光の光量および参照用光の光量を測定した。結果を図１０に示す。
測光動作の処理条件は、例えば一の測定セルについての一処理単位に要する時間が１ｓｅｃ、一の測定セルについての測光処理の回数が１５回であり、測定用光を波長６００ｎｍの光、参照用光を波長８００ｎｍの光に設定した。
なお、測定原理は次の通りである。すなわち、検体中の尿酸は、下記反応式１に示すような酵素反応により、アラントイン、二酸化炭素、過酸化水素に分解され、これにより生成された過酸化水素は、パーオキシダーゼ（ＰＯＤ）の存在下で、ＴＯＯＳ〔Ｎ−エチル−Ｎ−（２―ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジンナトリウム〕と４−アミノアンチピリンを酸化縮合させ、これにより生成された縮合体である赤紫色キノン色素〔検知対象成分〕を分光学的に測定することにより、検体中のＵＡ（尿酸，検査項目）の濃度を算出することができる。
【００３９】
【化１】
2011232205.tif 000003
【００４０】
図１０に示すように、測定用光については、検体と試薬との反応が進行することに伴って、光量が経時的に略直線的に増加する（単純増加の右上がりになる）傾向、すなわち、検査液によって測定用光が吸収されることによる光量の経時的変化を示しており、この結果より、測光処理時毎の測定セルの停止位置のバラツキや、光源ランプを構成するバルブ等による色収差による影響を受けないこと、あるいは、抑制されることが確認された。また、参照用光については、検体と試薬との反応が進行した場合であっても、検体による吸収のないものであることから、光量の経時的変化は見られず、検出される光量は実質的に一定であることが確認された。
この理由は、ランダムファイバの作用によって、測定セルに対する光入射面内における測定用光（波長６００ｎｍ）の照度、および、参照用光（波長８００ｎｍ）の照度が均一化されているためであると考えられる。
従って、この実験例（検体，試薬）においては、測光処理時毎に、測定用光の光量より参照用光の光量を減算することにより、測定用光の光量変動が参照用光の光量変動により補償された測定用光の光量を算出し（図１１）、１回目の測光処理時における測定用光の光量と、１５回目の測光処理時における測定用光の光量との差（光量の経時的変化）に基づいて吸光度を算出し、これにより得られた吸光度に基づいて、検体中のＵＡ（尿酸）の濃度を、高い精度で正確に得ることができるものと想定される。
【００４１】
＜比較実験例１＞
図１４に示す構成に従って、照度均一化手段を有さず、光源ランプ（４１）からレンズ（４２）および光学フィルタ（４３）を介して照射される光を反射ミラー（４５）により反射させてマイクロチップ（６０）における測定セル（６３）に入射させる構成としたことの他は、実験例１において作製したものと同一の構成を有する比較用の光分析装置を作製し、上記実験例１と同様の測光動作を行い、一の測定セルについて、測定用光の光量化および参照用光の光量を測定した。結果を図１２に示す。
【００４２】
図１２に示すように、測定用光については、検体と試薬との反応が進行することに伴って、１５回目の測光処理時における光量が１回目の測光処理時における光量より大きく、全体として、光量が経時的に増加する傾向を示すものの、測定値のバラツキが大きいことが確認された。また、参照用光については、検体と試薬との反応が進行した場合であっても、検体による吸収のないものであるにもかかわらず、測光処理時毎に光量の変動が生じていることが確認された。この結果より、測光処理時毎の測定セルの停止位置のバラツキや、光源ランプを構成するバルブ等による色収差による影響を大きく受けているものと考えられる。なお、図１３は、測光処理時毎に、測定用光の光量より参照用光の光量を減算した値（２波長補正後の測定用光の光量）をプロットしたものであるが、例えば１１回目における測光処理時と１２回目の測光処理時とで、ほぼ同一の値となること、および、例えば１４回目の測光処理時と１５回目の測光処理時とで光量が減少する傾向（右下がり、逆傾向）となることなどの現象が生じており、検体中のＵＡ（尿酸，検査項目）の濃度を、高い精度で正確に得ることができないものと想定される。
【符号の説明】
【００４３】
１０  光分析装置
１１  ケーシング
１１Ａ  蓋体
１２  チップ挿入部
１３  操作パネル
１３Ａ  パネル状表示部
１４  電源部
１５  制御部
１５Ａ  ＣＰＵ基板
１６  出力部
１６Ａ  プリンタ
１７  電源入力端子
１８  電源スイッチ
１９  データ出力端子
２０  測定部
２１  測定室
２２  外匣
２２Ａ  光導入用開口部
２２Ｂ  開口部
２３  モータドライバ
２４  駆動用モータ
２４Ａ  駆動用モータの駆動軸
２５  遠心ロータ
２５Ａ  光導入用開口部
２６  チップ保持部
２７  方向切替用ギア
２７Ａ  光導入用開口部
２８  チップ挿入用開口部
２９  バーコード読取用窓
３０  チップ方向切替機構
３１  チップ方向切替用モータ
３２  玉軸受け
３３  原動ギア
３５  ヒータ
３６  サーミスタ
３７  バーコードリーダ
３８  エンコーダ
４０  光源部
４１  光源ランプ
４２  レンズ
４３  光学フィルタ
４４  空冷ファン
４５  反射ミラー
４６  集光レンズ
５０  受光部
５１  受光器
５２  光ファイバ
６０  マイクロチップ
６１  チップ本体
６２Ａ，６２Ｂ  透明基板
６３  測定セル
６５  バーコード
７０  ランダムファイバ
７０Ａ  一端面（光入射部）
７０Ｂ  他端面（光出射部）
７１  インテグレータレンズ
７１Ａ  ロッドレンズ
７１１  一端面（光入射部）
７１２  他端面（光出射部）
７２  拡散板
Ｃ  遠心ロータの回転軸中心
【図１】
2011232205.tif 000004
【図２】
2011232205.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011232205.tif 000009
【図７】
2011232205.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011232205.tif 000013
【図１１】
2011232205.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2011232205.tif 000018
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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