(57)【要約】【課題】少なくとも２つの波長について測定を行うことが可能なマイクロプレート用の吸光度測定装置を提供する。【解決手段】吸光度測定装置１は、それぞれ異なる変調周波数で変調された、互いに波長が異なる少なくとも２つの光を、略同一光軸に沿ってマイクロプレート５のウェル６に対して照射する照射部１０と、照射部１０から照射されてウェル６を透過した光を受光し、当該光の強度に応じた検出信号を出力する受光部２０と、検出信号を、上記変調周波数の相違を利用して、上記少なくとも２つの光の各々に対応する信号に弁別する弁別部３０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプレートのウェル内の試料の吸光度を測定する吸光度測定装置であって、
それぞれ異なる変調周波数で変調された、互いに波長が異なる少なくとも２つの光を、略同一光軸に沿って前記ウェルに対して照射する照射部と、
前記照射部から照射されて前記ウェルを透過した光を受光し、当該光の強度に応じた検出信号を出力する受光部と、
前記検出信号を、前記変調周波数の相違を利用して、前記少なくとも２つの光の各々に対応する信号に弁別する弁別部と、
を有することを特徴とする吸光度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の吸光度測定装置であって、
前記照射部は、
略同一光軸上に配置された、互いに異なる波長で発光する少なくとも２つの発光素子と、
前記少なくとも２つの発光素子を、それぞれ異なる変調周波数で駆動する駆動部と、
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または２に記載の吸光度測定装置であって、
前記弁別部は、前記変調周波数毎に設けられた、それぞれ前記検出信号を受け、それぞれ対応する変調周波数の信号を選択的に通過させるフィルタを含むことを特徴とする吸光度測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の吸光度測定装置であって、
前記照射部、前記受光部、および前記弁別部が、前記マイクロプレートの全てのウェルについて設けられていることを特徴とする吸光度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロプレートのウェル内の試料の吸光度を測定する吸光度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、特許文献１に記載されたマイクロプレート用の吸光度測定装置を示す図である。図３において、光源１０１からの光は、所定波長のみを透過させる分光用フィルタ１０２によって単色光とされて、バンドルファイバ１０４の入射端１０４ａに導入される。入射端１０４ａに導入された光は、バンドルファイバ１０４により均等に分岐し、バンドルファイバ１０４の出射端１０４ｂから、マイクロプレート１２２の一列の各ウェル１２３に照射される。そして、各ウェル１２３を透過した光は、それぞれ光検出器１１０により受光される。
【０００３】
図４は、特許文献２に記載されたマイクロプレート用の吸光度測定装置を示す図である。図４において、各ウェル２０１と同じピッチで８個配置された発光ダイオード２１１は、発信器２１４および光源駆動部２１５によって変調のタイミングを制御されながら、特定波長の光を発光する。各発光ダイオード２１１からの光は、各ウェル２０１に照射され、透過光が各検出器２０３で受光される。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−８５３７号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、２波長測光による吸光度測定では、測定波長と参照波長との２つの波長について測定を行う必要がある。また、試料に含まれる複数種類の測定対象成分について定量するには、複数の波長について測定を行う必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、少なくとも２つの波長について測定を行うことが可能なマイクロプレート用の吸光度測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る吸光度測定装置は、マイクロプレートのウェル内の試料の吸光度を測定する吸光度測定装置であって、それぞれ異なる変調周波数で変調された、互いに波長が異なる少なくとも２つの光を、略同一光軸に沿って前記ウェルに対して照射する照射部と、前記照射部から照射されて前記ウェルを透過した光を受光し、当該光の強度に応じた検出信号を出力する受光部と、前記検出信号を、前記変調周波数の相違を利用して、前記少なくとも２つの光の各々に対応する信号に弁別する弁別部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様では、前記照射部は、略同一光軸上に配置された、互いに異なる波長で発光する少なくとも２つの発光素子と、前記少なくとも２つの発光素子を、それぞれ異なる変調周波数で駆動する駆動部とを含む。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記弁別部は、前記変調周波数毎に設けられた、それぞれ前記検出信号を受け、それぞれ対応する変調周波数の信号を選択的に通過させるフィルタを含む。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記照射部、前記受光部、および前記弁別部が、前記マイクロプレートの全てのウェルについて設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少なくとも２つの波長について測定を行うことが可能なマイクロプレート用の吸光度測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る吸光度測定装置１の全体構成を示す図である。この吸光度測定装置１は、マイクロプレート５のウェル６内の試料の吸光度を測定する装置である。この吸光度の測定は、例えば、試料中における測定対象成分の濃度を測定するために行われる。ウェル６に収容される試料は、特に限定されないが、例えば血清や尿などである。また、測定対象成分は、例えば、血清に含まれる溶血、乳び、ビリルビンなどである。なお、マイクロプレート５は、複数のウェル（例えば８列×１２列の９６個のウェル）を含むが、図１では１つのウェル６が代表的に示されている。
【００１４】
図１において、吸光度測定装置１は、大きく分けて、照射部１０、受光部２０、弁別部３０、および演算部４０を含む。
【００１５】
照射部１０は、それぞれ異なる変調周波数で変調された、互いに波長が異なる少なくとも２つの光を、略同一光軸に沿ってウェル６に対して照射する。好適な一態様では、照射部１０は、略同一光軸上に配置された、互いに異なる波長で発光する少なくとも２つの発光素子と、当該少なくとも２つの発光素子を、それぞれ異なる変調周波数で駆動する駆動部とを含んで構成される。
【００１６】
受光部２０は、照射部１０から照射されてウェル６を透過した光を受光し、当該光の強度に応じた検出信号を出力する。
【００１７】
弁別部３０は、受光部２０から出力された検出信号を、上記変調周波数の相違を利用して、上記少なくとも２つの光の各々に対応する信号に弁別する。好適な一態様では、弁別部３０は、上記の変調周波数毎に設けられた、それぞれ受光部２０から検出信号が入力され、それぞれ対応する変調周波数の信号を選択的に通過させるフィルタを含んで構成される。
【００１８】
演算部４０は、弁別部３０により弁別された、各波長に対応する信号に基づいて吸光度を求める。
【００１９】
以下、本実施の形態に係る吸光度測定装置１の構成の一例について、具体的に説明する。なお、ここでは、２波長測光による吸光度測定を行う場合、すなわち測定波長と参照波長との２つの波長について測光を行って吸光度を求める場合を例にとって説明する。
【００２０】
吸光度測定装置１は、光源として、発光ダイオード（LED: Light Emitting Diode）ユニット１１を有する。このＬＥＤユニット１１は、測定波長λ１の光を発するＬＥＤ１１−１と、参照波長λ２の光を発するＬＥＤ１１−２とを含む。ＬＥＤユニット１１において、ＬＥＤ１１−１およびＬＥＤ１１−２は、互いに近接して配置されており、略同一光軸上に配置されている。測定波長λ１および参照波長λ２は、試料の吸光スペクトルなどを考慮して適宜に決められればよいが、例えば、測定波長λ１は５００ｎｍであり、参照波長λ２は８００ｎｍである。
【００２１】
ＬＥＤ１１−１には駆動回路１２−１が接続されており、駆動回路１２−１には発振器１３−１が接続されている。発振器１３−１は、第１の周波数ｆ１で発振するものであり、駆動回路１２−１は、発振器１３−１から供給される第１の周波数ｆ１でＬＥＤ１１−１を駆動するものである。また、ＬＥＤ１１−２には駆動回路１２−２が接続されており、駆動回路１２−２には発振器１３−２が接続されている。発振器１３−２は、第２の周波数ｆ２で発振するものであり、駆動回路１２−２は、発振器１３−２から供給される第２の周波数ｆ２でＬＥＤ１１−２を駆動するものである。ここで、周波数ｆ１と周波数ｆ２とは、互いに異なる値となるように設定される。周波数ｆ１および周波数ｆ２は、ＬＥＤの特性等を考慮して適宜に決められればよいが、例えば、周波数ｆ１とｆ２は、それぞれ１０ｋＨｚと１００ｋＨｚである。
【００２２】
ＬＥＤユニット１１の出射端とマイクロプレート５との間には、ＬＥＤ１１−１，１１−２と略同一光軸上に、集光用レンズ１４が設けられている。この集光用レンズ１４は、ＬＥＤ１１−１，１１−２からの光を集光して、ウェル６に向けて略同一光軸上に出射するものである。
【００２３】
なお、図１の例では、ＬＥＤユニット１１はマイクロプレート５の上方に配置されており、ＬＥＤユニット１１の光は下方に出射される。
【００２４】
マイクロプレート５を基準としてＬＥＤユニット１１の反対側（図１の例では、マイクロプレート５の下方）には、ＬＥＤ１１−１，１１−２、集光用レンズ１４と略同一光軸上に、集光用レンズ２１と、受光部としての１個の光検出器２２とが順に配置されている。集光用レンズ２１は、ＬＥＤユニット１１から出射されてウェル６内を透過してきた光を集光して光検出器２２に導くものである。光検出器２２は、集光用レンズ２１から出射された光を受光し、当該光の強度に応じた検出信号（光強度信号）を出力するものであり、例えばフォトダイオードである。
【００２５】
光検出器２２の後段には、当該光検出器２２の検出信号を増幅する増幅器２３が設けられている。
【００２６】
増幅器２３の後段には、バンドパスフィルタ（BPF: Band-Pass Filter）３１−１，３１−２が設けられている。ＢＰＦ３１−１は、その中心周波数が測定波長光の励起周波数ｆ１と一致させられており、増幅器２３から検出信号を受け、周波数ｆ１の信号成分を通過させるものである。すなわち、ＢＰＦ３１−１は、検出信号から測定波長λ１の光に対応する信号（光強度信号）を抽出するものである。ＢＰＦ３１−２は、その中心周波数が参照波長光の励起周波数ｆ２と一致させられており、増幅器２３から検出信号を受け、周波数ｆ２の信号成分を通過させるものである。すなわち、ＢＰＦ３１−２は、検出信号から参照波長λ２の光に対応する信号（光強度信号）を抽出するものである。
【００２７】
ＢＰＦ３１−１，３１−２の後段には、演算部４０が設けられている。ここでは、演算部４０は、ＢＰＦ３１−１，３１−２から出力される交流成分をそれぞれ直流成分に変換する交流直流変換部４１−１，４１−２と、交流直流変換部４１−１，４１−２の出力値に基づいて吸光度を算出する吸光度算出部４２とを含む。
【００２８】
以下、上記構成を有する吸光度測定装置１の動作について説明する。
【００２９】
駆動回路１２−１，１２−２は、それぞれ、発振器１３−１，１３−２の発振周波数に基づき、ＬＥＤ１１−１，１１−２を周波数ｆ１，ｆ２で駆動する。これにより、ＬＥＤ１１−１，１１−２は、それぞれ異なる周波数ｆ１，ｆ２で発光する。具体的には、ＬＥＤ１１−１は、変調周波数ｆ１で強度変調された測定波長λ１の光（以下、「測定光」と称す）を発し、ＬＥＤ１１−２は、変調周波数ｆ２で強度変調された参照波長λ２の光（以下、「参照光」と称す）を発する。
【００３０】
ＬＥＤ１１−１，１１−２の光は、集光用レンズ１４により集光されて、略同一光軸に沿ってウェル６内の試料に対して照射される。すなわち、測定光および参照光は、試料の同じポイントに対して同時に照射される。
【００３１】
ウェル６内の試料およびウェル６を透過した光は、集光用レンズ２１により集光され、光検出器２２により受光される。すなわち、測定光および参照光は、同一の光検出器２２によって同時に受光される。光検出器２２は、受光した光の強度に応じた電気信号を検出信号として増幅器２３に出力する。増幅器２３は、光検出器２２から入力された検出信号を所定のレベルまで増幅してＢＰＦ３１−１，３１−２に出力する。
【００３２】
ＢＰＦ３１−１は、増幅器２３から入力された検出信号のうち、周波数ｆ１の成分（すなわち測定光に対応する成分）を選択的に通過させ、交流直流変換部４１−１に出力する。また、ＢＰＦ３１−２は、増幅器２３から入力された検出信号のうち、周波数ｆ２の成分（すなわち参照光に対応する成分）を選択的に通過させ、交流直流変換部４１−２に出力する。
【００３３】
交流直流変換部４１−１は、ＢＰＦ３１−１から入力された交流成分を、それぞれ実効値変換などにより直流成分に変換し、測定波長λ１の透過光の強度を示す測定値Ｐｓ１を得る。そして、交流直流変換部４１−１は、得られた測定値Ｐｓ１を吸光度算出部４２に出力する。交流直流変換部４１−２は、ＢＰＦ３１−２から入力された交流成分を、それぞれ実効値変換などにより直流成分に変換し、参照波長λ２の透過光の強度を示す測定値Ｐｓ２を得る。そして、交流直流変換部４１−２は、得られた測定値Ｐｓ２を吸光度算出部４２に出力する。
【００３４】
吸光度算出部４２は、交流直流変換部４１−１，４１−２から入力された測定値Ｐｓ１，Ｐｓ２に基づき、２波長測光における吸光度計算式である下記（１）式を用いて、ウェル６内の試料の吸光度Ａを算出する。なお、下記（１）式において、Ｐｂ１は、試料が無いときにおける測定波長λ１の透過光の強度を示し、Ｐｂ２は、試料が無いときにおける参照波長λ２の透過光の強度を示す。下記（１）式の右辺第２項は、略ゼロであるとして無視されてもよいし、別途Ｐｂ１，Ｐｂ２を測定することによって求められてもよい。
【００３５】
【数１】
2008020380.tif 000003
【００３６】
以上説明した本実施の形態によれば、下記の効果が得られ得る。
【００３７】
本実施の形態では、吸光度測定装置は、それぞれ異なる変調周波数で変調された、互いに波長が異なる少なくとも２つの光を、略同一光軸に沿ってマイクロプレートのウェルに対して照射する。そして、上記照射されてウェルを透過した光を受光部により受光し、当該光の強度に応じた検出信号を出力する。そして、出力された検出信号を、上記変調周波数の相違を利用して、上記少なくとも２つの光の各々に対応する信号に弁別する。このため、本実施の形態によれば、少なくとも２つの波長について測定を行うことができる。また、少なくとも２つの波長について同時に測定を行うことができ、測定効率の向上を図ることができる。また、少なくとも２つの波長について同じポイントで同時に測定を行うことができ、２波長測光において測定波長および参照波長について同じ条件で測定することができ、吸光度を良好に測定することができる。また、受光部を１個の光検出器で構成することが可能であるので、構成の簡易化やコストの低減を図ることができる。また、電気的に波長選択を行うことが可能であるので、複数の光学フィルタを切り換えて波長選択を行う構成とした場合や、回折格子や色分解ミラーを用いて透過光を各波長の光に分解する構成とした場合などと比較して、光学系を簡素化することができ、構成の簡易化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、照射部は、略同一光軸上に配置された、互いに異なる波長で発光する少なくとも２つの発光素子と、当該少なくとも２つの発光素子をそれぞれ異なる変調周波数で駆動する駆動部とを含んで構成される。このため、簡易な構成で照射部が実現される。
【００３９】
また、本実施の形態では、弁別部は、上記変調周波数毎に設けられ、それぞれ上記検出信号を受け、それぞれ対応する変調周波数の信号を選択的に通過させるフィルタを含んで構成される。このため、簡易な構成で弁別部が実現される。
【００４０】
また、本実施の形態では、上記発光素子としてＬＥＤを用いるので、光源の寿命が長いという利点が得られる。また、ＬＥＤを用いることにより集積化が図れるため、マイクロプレートの全てのウェル（例えば９６穴）の各々に対応してＬＥＤを設け、全てのウェルについて同時に測定することが可能となり、測定時間の大幅な短縮を図ることが可能となる。また、この場合、マイクロプレートまたは測定系を移動させる必要がないので、装置の小型化を図ることができる。
【００４１】
また、光源部がユニット化されているので（具体的には複数のＬＥＤがＬＥＤユニットに組み込まれているので）、複数種類の検査に容易に対応することが可能である。
【００４２】
また、光源を変調し、受光側でＢＰＦを用いるので、外乱光による影響や電気回路の直流成分の変動による影響を受け難い。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態に係る吸光度測定装置２の全体構成を示す図である。この吸光度測定装置２は、上記第１の実施の形態に係る吸光度測定装置１と殆ど同じであるが、照射部、受光部、および弁別部が、マイクロプレート５の複数のウェル（図２の例では一列分８個のウェル）について設けられたものである。以下、吸光度測定装置２について説明するが、上記吸光度測定装置１と同様の部分については、同一の符号を付し説明を省略する。
【００４４】
図２において、吸光度測定装置２は、マイクロプレート５の一列分８個のウェル６の各々に対応して、ＬＥＤ１１−１，ＬＥＤ１１−２を有する。発光波長が互いに同じである８個のＬＥＤ１１−１は互いに直列に接続されて、１つの駆動回路１２−１に接続されている。駆動回路１２−１には、１つの発振器１３−１が接続されている。同様に、発光波長が互いに同じである８個のＬＥＤ１１−２は互いに直列に接続されて、１つの駆動回路１２−２に接続されている。駆動回路１２−２には、１つの発振器１３−２が接続されている。
【００４５】
また、マイクロプレート５の一列分８個のウェル６の各々に対応して、集光用レンズ１４、２１、光検出器２２、増幅器２３、および弁別部３０（ＢＰＦ３１−１，３１−２）が設けられている。そして、弁別部３０の後段には、第１の実施の形態と同様に、交流直流変換部４１−１，４１−２および吸光度算出部４２が設けられている。
【００４６】
上記構成を有する吸光度測定装置２の動作は、８個のウェルについて同時に測定が行われる点を除いて、上記の吸光度測定装置１の動作と同様である。
【００４７】
なお、上記説明では、一列分８個のウェルの各々について照射部等を設ける構成を例示したが、より少ないまたはより多いウェルについて照射部等を設ける構成としてもよい。例えば、照射部等は、マイクロプレート５の全てのウェルについて設けられてもよい。
【００４８】
以上説明した本実施の形態によれば、下記の効果が得られ得る。
【００４９】
本実施の形態では、照射部、受光部、および弁別部が、マイクロプレートの複数のウェルについて設けられている。このため、複数のウェルについて同時に測定することが可能であり、測定時間の短縮を図ることができる。特に、照射部、受光部、および弁別部が、マイクロプレートの全てのウェルについて設けられる構成では、全てのウェルについて同時に測定することが可能であり、測定時間の大幅な短縮を図ることができる。また、マイクロプレートまたは測定系を移動させる必要がないので、装置の小型化を図ることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、複数のウェルの各々について、互いに波長が異なる少なくとも２つの発光素子が設けられる。このため、バンドルファイバが不要であり、コスト的に有利である。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。例えば、上記実施の形態では、１つの測定波長λ１を用いる場合を例示したが、２以上の測定波長を用いてもよい。この場合、２以上の測定対象成分（例えば血清中の溶血および乳び）の量を同時に測定することが可能となる。
【００５２】
また、上記実施の形態では、２波長測光による吸光度測定について説明したが、上記実施の形態に係る技術は、単波長測光による吸光度測定に対しても適用可能である。単波長測光による吸光度測定では、吸光度Ａは、下記（２）式により算出される。なお、下記（２）式において、Ｐｓは試料があるときの透過光の強度であり、Ｐｂは試料が無いときの透過光の強度である。
【００５３】
【数２】
2008020380.tif 000004
【００５４】
この単波長測光による吸光度測定では、互いに波長が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の光を同時に照射して受光することにより、複数の波長についての吸光度を同時に求めることが可能となり、Ｎ種類の測定対象成分の量を同時に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施の形態に係る吸光度測定装置の全体構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態に係る吸光度測定装置の全体構成を示す図である。
【図３】特許文献１に記載されたマイクロプレート用の吸光度測定装置を示す図である。
【図４】特許文献２に記載されたマイクロプレート用の吸光度測定装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，２  吸光度測定装置、５  マイクロプレート、６  ウェル、１０  照射部、２０  受光部、３０  弁別部、４０  演算部。
【図１】
2008020380.tif 000005
【図２】
2008020380.tif 000006
【図３】
2008020380.tif 000007
【図４】
2008020380.tif 000008