(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されたビームを、試料を添加した免疫クロマトグラフィー試験片に照射し、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの透過光もしくは反射光から光学的な信号の検出を行い、上記信号から定量的に試料濃度を読み取る小型試料濃度測定装置において、
上記光源にレーザを使用し、上記光源からのレーザビームを平行ビームとするコリメートレンズと、上記コリメートレンズからの平行ビームが通過する円形の開口部と、上記円形の開口部を通過した上記平行ビームを楕円ビームに整形するシリンドリカルレンズと、を備え、上記円形の開口部材は上記楕円ビームの長辺を決定し、上記シリンドリカルレンズは上記楕円ビームの短辺を決定して、上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射する光学的手段を備えており、
上記光学的手段により上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射する上記楕円ビームは、上記楕円ビームの長辺が上記免疫クロマトグラフィー試験片の長手方向と直交する幅方向の幅よりも短いものであり、かつ、該ビームの短辺が上記免疫クロマトグラフィー試験片の検知部領域の幅よりも短いものである、ことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の小型試料濃度測定装置において、上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射されたビーム、もしくは上記免疫クロマトグラフィー試験片を走査することによって、上記光学的な信号の検出を行うことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の小型試料濃度測定装置において、上記楕円形状ビームの長辺側方向と上記レーザの拡がり角が大となる方向とを一致させる、ことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の小型試料濃度測定装置において、上記レーザの初期波長を記憶し、かつ、上記レーザ近傍に温度検出素子を設けることにより、現在の上記レーザ波長を補正計算して、光学的な信号検出値もしくは光学的な信号検出値から換算して得られた試料の換算濃度を補正する補正手段を備えたことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の小型試料濃度測定装置において、上記補正手段は、上記光学的な信号を検出する処理，上記試料の換算濃度を求める処理と、上記換算濃度の補正を行う処理とを同一の計算機を用いて行うことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の小型試料濃度測定装置において、上記試料濃度は、上記レーザから射出された光を分光して得られた参照光を受光する参照光受光素子と、上記免疫クロマトグラフィー試験片を照射して生じた散乱光を受光する散乱光受光素子との、２つの受光素子により得られた電気信号の差分から算出されるものであり、上記参照光受光素子の受光面積は、上記散乱光受光用素子の受光面積より小さいことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【請求項７】
請求項１記載の小型試料濃度測定装置において、上記試料濃度は、上記レーザから射出された光を分光して得られた参照光を受光する参照光受光素子と、上記免疫クロマトグラフィー試験片を照射して生じた散乱光を受光する散乱光受光素子の、２つの受光素子により得られた電気信号の差分から算出されるものであり、
上記免疫クロマトグラフィー試験片へ照射して生じた散乱光のうち、上記散乱光受光素子が配置された方向とは異なる方向に散乱した光を、上記散乱光受光素子に集光する、上記レーザから上記免疫クロマトグラフィー試験片に出射されるレーザ光を対称軸として上記散乱光受光素子とは反対方向に配置された凹面鏡を備えた、ことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【請求項８】
請求項１記載の小型試料濃度測定装置において、上記試料濃度は、上記レーザから射出された光を分光して得られた参照光を受光する参照光受光素子と、上記免疫クロマトグラフィー試験片を照射して生じた散乱光を受光する散乱光受光素子の、２つの受光素子により得られた電気信号の差分から算出されるものであり、上記免疫クロマトグラフィー試験片から上記散乱光受光素子に向かう散乱光を上記散乱光受光素子に集光する、上記免疫クロマトグラフィー試験片と上記散乱光受光用素子との間に配置された集光レンズを備えた、ことを特徴とする小型試料濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、免疫クロマトグラフィー試験片等を測定するための小型試料濃度測定装置に関し、特に装置の小型で定量性を向上させることができるものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に、従来の試料濃度測定装置である吸光光度計について説明する。図７は従来の反射吸光光度計の概略構成図である。図７において、ランプ１からの出射されたビームは反射板２を介して回折格子３に入射される。そして、回折格子３により波長が決められ、開口４によりビームが絞られガラス板５に入射される。
【０００３】
ガラス板５を反射したビームは、参照光６として光電子増倍管Ａ７で受光される。一方、ガラス板５を透過したビームは、免疫クロマトグラフィー試験片８に入射される。免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９は光電子増倍管Ｂ１０で受光される。
【０００４】
上記光電子増倍管７,１０はそれぞれＬｏｇ変換され、これらの引き算結果が吸光度信号として出力される。抗原抗体反応を利用した免疫クロマトグラフィー試験片８は、液体試料を添加する部分と、液体試料の浸透により移動し、流れてきた液体中に含まれる分析対象物に対して特異的に結合する物質を備えた標識試薬が保持された部分と、標識試薬と分析対象物との結合,固定化が行われる検知部１１と、流れてきた試料を吸収する部分と、他のベース部１２とから構成されており、このベース部１２と検知部１１の吸光度信号の差と、測定する試料濃度との検量線があらかじめ求められており、このベース部１２と検知部１１の吸光度信号の差を検出することにより、試料濃度が求められるようになっている。一般に、免疫クロマトグラフィーによる分析は定性的なものであるが、定量的な分析方法も開発されている。例えば、特開平８−２４０５９１号公報には、免疫クロマトグラフィー試験片に試料を添加し、反応が行われた後に、分光光度計を用いて試験片上の呈色部分の吸光や反射等の信号を測定することにより、呈色度合を定量化する方法が開示されている。また、特開平１１−１４２３３８号公報には、光源に発光ダイオードを使って、外光の影響なく呈色部の吸光度を測定する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の小型試料濃度測定装置は以上のように構成されており、定性分析の免疫クロマトグラフィーにおいては問題がないが、定量分析を行う場合において、例えば、血液のような細胞成分を含む液体試料を分析する場合、液体試料の粘性や、細胞成分の存在が部分的な目詰まりを発生させ、免疫クロマトグラフィー試験片のベース部に呈色ムラが発生する。したがって、ベース部と検知部の吸光度信号の差より濃度を求めるため、照射ビームの位置によってはベース部の呈色ムラにより誤差が生じて定量測定の妨げとなるという問題点があった。また、光源にランプを使用した分光光度計を測定に使用する場合には、装置の小型化,低コスト化が困難となるという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、免疫クロマトグラフィーの高精度な定量分析を可能にし、かつ、装置の小型化,低価格化を図ることのできる小型試料濃度測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の小型試料濃度測定装置は、光源から出射されたビームを光学的手段によって楕円もしくは矩形形状にして試料に照射することを特徴としたものである。
【０００８】
本発明の小型試料濃度測定装置は、光源から出射されたビームを、試料を添加した免疫クロマトグラフィー試験片に照射し、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの透過光もしくは反射光から光学的な信号の検出を行い、上記信号から定量的に試料濃度を読み取る小型試料濃度測定装置において、上記光源から出射された上記ビームを楕円もしくは矩形形状にして上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射する光学的手段を備えたものである。
【０００９】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料は、免疫クロマトグラフィー試験片上に搭載され、上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射するビームは、該ビームの長辺が上記免疫クロマトグラフィー試験片の長手方向と直交する幅方向の幅よりも短いものとしたものである。
【００１０】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料は免疫クロマトグラフィー試験片上に搭載され、上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射するビームは、該ビームの短辺が上記免疫クロマトグラフィー試験片の検知部領域の幅よりも短いものとしたものである。
【００１１】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料に照射されたビーム、もしくは上記免疫クロマトグラフィー試験片を走査することによって、上記光学的な信号の検出を行うものである。
【００１２】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記光源にレーザを使用し、コリメートレンズを介して上記光源からのレーザビームを平行ビームとし、上記光学的手段は、上記平行ビームをシリンドリカルレンズを介して楕円形状として上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射するものとしたものである。
【００１３】
また、本発明の小型資料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記光源にレーザを使用し、コリメートレンズを介して上記光源からのレーザビームを平行ビームとし、上記光学的手段として、上記平行ビームを矩形形状を有する開口部材を介して矩形形状として上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射するものとしたものである。
【００１４】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、光源から出射されたビームを免疫クロマトグラフィー試験片に照射し、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの透過光もしくは反射光から光学的な信号の検出を行い、上記信号から定量的に試料濃度を読み取る小型試料濃度測定装置において、光源となるレーザと、上記レーザビームを平行ビームとするコリメートレンズと、を備え、上記平行ビームを開口部材を介して矩形形状に整形して上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射する際に、上記矩形形状ビームの長辺側方向と上記レーザの拡がり角が大となる方向とを一致させるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、光源から出射されたビームを免疫クロマトグラフィー試験片に照射し、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの透過光もしくは反射光から光学的な信号の検出を行い、上記信号から定量的に試料濃度を読み取る小型試料濃度測定装置において、光源となるレーザと、上記レーザビームを平行ビームとするコリメートレンズと、を備え、上記平行ビームをシリンドリカルレンズを介して楕円形状に整形して上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射する際に、上記楕円形状ビームの長辺側方向と上記レーザの拡がり角が大となる方向とを一致させるようにしたものである。
【００１６】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記レーザの初期波長を記憶し、かつ、上記レーザ近傍に温度検出素子を設けることにより、現在の上記レーザ波長を補正計算して、光学的な信号検出値もしくは光学的な信号検出値から換算して得られた試料の換算濃度を補正する補正手段を備えたものである。
【００１７】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記補正手段は、上記光学的な信号を検出する処理，上記試料の換算濃度を求める処理と、上記換算濃度の補正を行う処理とを同一の計算機を用いて行うものである。
【００１８】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料濃度は、上記レーザから射出された光を分光して得られた参照光を受光する参照光受光素子と、上記免疫クロマトグラフィー試験片を照射して生じた散乱光を受光する散乱光受光素子との、２つの受光素子により得られた電気信号の差分から算出されるものであり、上記参照光受光素子の受光面積は、上記散乱光受光素子の受光面積より小さいものである。
【００１９】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料濃度は、上記レーザから射出された光を分光して得られた参照光を受光する参照光受光素子と、上記免疫クロマトグラフィー試験片を照射して生じた散乱光を受光する散乱光受光素子の、２つの受光素子により得られた電気信号の差分から算出されるものであり、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの散乱光を、上記散乱光受光用素子に集光する集光手段を備えたものである。
【００２０】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記集光手段は、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの上記散乱光受光素子が配置された方向とは異なる方向に散乱した光を上記散乱光受光素子に集光するための凹面鏡としたものである。
【００２１】
また、本発明の小型試料濃度測定装置は、前記小型試料濃度測定装置において、上記集光手段は、上記免疫クロマトグラフィー試験片から上記散乱光受光素子に向かう散乱光を上記散乱光受光素子に集光する、上記試料と上記散乱光受光用素子との間に配置された集光レンズとしたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明の小型試料濃度測定装置を実施の形態１として、図１、および図２を用いて説明する。図１は本実施の形態１における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。図において、図７と同一符号は同一、または相当部分を示し、１４は光源となる半導体レーザ、１５は半導体レーザ１４から出射されたビームを平行ビームに変換するコリメートレンズ、１６は開口４を通過したビームを偏光する偏光ビームスプリッタ、１７は参照光をモニタするフォトダイオードＡ、１８は偏向ビームスプリッタ１６を通過したビームを免疫クロマトグラフィー試験片８に導くシリンドリカルレンズである。１９は免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９を受光するフォトダイオードＢである。
【００２３】
次に以上のような構成を有する反射吸光光度計のさらなる詳細な構成、及び動作について説明する。
図１（ａ）において、半導体レーザ１４から出射されたビームは、コリメートレンズ１５を介して平行ビームにされる。上記半導体レーザ１４の波長は６３５ｎｍを使用する。この波長の条件は、標識試薬の金コロイドと試料の血液（赤血球）との吸光度差が十分得られ、かつ、金コロイドの吸光度感度が十分得られるものであり、かつ、光ディスク等で使用されているなどの理由から波長を決定した。
【００２４】
上記コリメートレンズ１５によって得られた平行ビームは、開口４（φ３ｍｍ）を介して偏光ビームスプリッタ１６に入射される。レーザの偏光特性を利用して有効に光を利用するために、この偏光ビームスプリッタ１６が使用されている。偏光ビームスプリッタ１６で反射（分光）されたビームは、参照光６としてフォトダイオードＡ１７に受光される。一方、偏光ビームスプリッタ１６を透過したビームはシリンドリカルレンズ１８に入射される。このシリンドリカルレンズ１８により、免疫クロマトグラフィー試験片８の幅（長手方向）に対して直交する方向のみが結像される。本実施の形態１に示す免疫クロマトグラフィー試験片８は、図１（ｂ）に示されるように、長さ５０ｍｍ、幅５ｍｍ程度で検知部１１の長さは約１ｍｍである。したがって、本実施の形態１における照射するビームは、免疫クロマトグラフィー試験片８の取付誤差、走査精度等を考慮して、長径３ｍｍ、短径０．４ｍｍの楕円ビーム１３となっている。この楕円ビームは、開口４で構成するよりもシリンドリカルレンズ１８を用いて構成する方が、５倍以上、光利用効率がよい。
【００２５】
そして、この免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９をフォトダイオードＢ１９で受光する。このフォトダイオードＢ１９は免疫クロマトグラフィー試験片８に照射されるビームの軸に対して４５°の傾きで、試料から距離３０ｍｍの位置に配置される。フォトダイオードＢ１９の受光面積は１０×１０ｍｍであり、半導体レーザ１４の出射パワーの約１／１０００程度の散乱光９を受光することとなる。
【００２６】
以上のようにして、参照光６、散乱光９を受光したフォトダイオード１７、１９の出力をそれぞれＬｏｇ変換して、これらの引き算を吸光度信号として出力する。
【００２７】
以上のような構成とすることで、レーザを使って有効に光を利用しているために、光電子増倍管を使用しなくてもフォトダイオードで十分計測が可能となり、装置の低価格化を実現できる。免疫クロマトグラフィー試験片８のベース部１２と検知部１１の吸光度信号の差と、測定する試料濃度との検量線とがあらかじめ求められており、このベース部１２と実際の試料を搭載した検知部１１との吸光度信号の差を検出し、既知のベース部１２と検知部１１との吸光度信号の差を考慮して上記検量線より、上記試料の濃度が求められる。上記構成においては、免疫クロマトグラフィー試験片８が長さ方向に走査されることにより、一つのビームでベース部１２と検知部１１の吸光度信号の差が測定可能となる。なお、光学系全体を動かしビームを走査しても同様に、１つのビームでベース部１２と検知部１１の吸光度信号の差を求めるこができる。
【００２８】
また楕円ビームによって、免疫クロマトグラフィー試験片８の幅方向の呈色ムラの影響を緩和することができる。ただし、長径が５ｍｍ以上であると、楕円ビーム１３が、免疫クロマトグラフィー試験片８の走査等により該免疫クロマトグラフィー試験片８より容易にはみ出ることがあり、誤差要因となるので、注意が必要である。また、短径においては、１ｍｍ以上であると吸光度の感度が悪く、また、ビームを完全に結像してしまうと呈色ムラの影響が大きくなり、誤差要因となる点にも注意が必要である。
【００２９】
なお、図１では、シリンドリカルレンズ１８を用いてビームを楕円形状に整形するようにしたが、図１の開口４に変えて、図２に示すような矩形形状の開口４ａを用い、シリンドリカルレンズを排除した構成とすることで、ビームを矩形形状に整形するようにしてもよい。
【００３０】
このように本実施の形態１によれば、光源に半導体レーザ１４を用い、射出されたビームをシリンドリカルレンズ１８などの光学的手段によって楕円形状にし、もしくは開口４ａを用いて矩形形状にして、試料が添加された免疫クロマトグラフィー試験片８に照射するようにしたので、光源部分を小型かつ安価に構成することができ、また、楕円形状等のビームを用いることで、免疫クロマトグラフィー試験片８に対する幅方向の呈色ムラの影響を緩和することができ、定量分析を高精度化することができる。
【００３１】
また、ビームを免疫クロマトグラフィー試験片８に対して走査させることにより、免疫クロマトグラフィー試験片８ベース部１２と検知部１１との吸光度信号の差を求めることができ、効率的な測定を行うことができる。
【００３２】
（実施の形態２）
次に本発明の小型試料濃度測定装置を実施の形態２として、図２、及び図３を用いて説明する。図２は本実施の形態２における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の光学系の上面図（図２（ａ））、および側面図（図２（ｂ））を示し、図３は本実施の形態２における別の反射吸光光度計の光学系の上面図（図３（ａ））、および側面図（図２（ｂ））である。
【００３３】
図２において、半導体レーザ１４からの出射されたビームは、コリメートレンズ１５を介して平行ビームにされる。この平行ビームは開口４ａ（３×０．４ｍｍ）を介して偏光ビームスプリッタ１６に入射される。そして、偏光ビームスプリッタ１６で反射されたビームは、参照光６としてフォトダイオードＡ１７に受光される。一方、偏光ビームスプリッタ１６を透過したビームは、免疫クロマトグラフィー試験片８に照射される。上述したように、本実施の形態２における免疫クロマトグラフィー試験片８も、長さ５０ｍｍ、幅５ｍｍ程度で、検知部１１の長さは約１ｍｍである。したがって、本実施の形態２における照射するビームは、免疫クロマトグラフィー試験片８の取付誤差、走査精度等を考慮して、長辺３ｍｍ、短辺０．４ｍｍの矩形ビーム１３となっている。図２の構成においては、この時、半導体レーザ１４の拡がり角が大となる方向２０を矩形ビームの長辺方向と一致させることにより、半導体レーザ１４の拡がり角が小となる方向２１は矩形ビームの短辺方向と一致するようになり、光利用効率が最も良い配置となる。また、長辺方向の光強度分布もなだらかなものとなり、免疫クロマトグラフィー試験片８の幅方向の呈色ムラをいっそう緩和することができる。
【００３４】
また、図３において、半導体レーザ１４から出射されたビームは、コリメートレンズ１５を介して平行ビームにされる。この平行ビームは開口４（φ３ｍｍ）を介して偏光ビームスプリッタ１６に入射される。そして、偏光ビームスプリッタ１６で反射されたビームは参照光６としてフォトダイオードＡ１７に受光される。一方、偏光ビームスプリッタ１６を透過したビームは、シリンドリカルレンズ１８に入射される。シリンドリカルレンズ１８により、免疫クロマトグラフィー試験片８の幅（長手方向）に対して直交する方向のみが結像される。上述したように、照射するビームは、免疫クロマトグラフィー試験片８の取付誤差、走査精度等を考慮して、長径３ｍｍ、短径０．４ｍｍの楕円ビーム１３となっている。図３の構成においては、この時、半導体レーザ１４の拡がり角が大となる方向２０を楕円ビームの長径方向と一致させることにより、半導体レーザ１４の拡がり角が小となる方向２１は楕円ビームの短径方向と一致するようになり、図１の実施の形態１で示した構成において、上述したような、半導体レーザ１４の拡がり角が大となる方向２０と楕円ビームの長径方向とを一致させる構成を採用していないものに対して、光利用効率は変わらないが、長径方向の光強度分布がなだらかとなり、免疫クロマトグラフィー試験片８の幅方向の呈色ムラをいっそう緩和することができる。
【００３５】
このように、本実施の形態２にかかる小型試料濃度測定装置によれば、半導体レーザ１４から射出されるレーザ光の広がり角度が大となる方向２０と、開口４ａを用いてビーム形状が矩形にされたビームの長辺方向とを一致させる、あるいは、シリンドリカルレンズ１８を用いてビーム形状が楕円形状にされたビームの長径方向とを一致させ、ビームの長手方向（長辺方向、あるいは長径方向）を免疫クロマトグラフィー試験片８の長手方向と直交するように照射することにより、ビームの長径方向の光強度分布がなだらかとなり、免疫クロマトグラフィー試験片８の幅方向の呈色ムラをいっそう緩和することができる。
【００３６】
（実施の形態３）
次に本発明の小型試料濃度測定装置を実施の形態３として、図４を用いて説明する。図４は本実施の形態３における小型試料測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。図において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示し、２２は半導体レーザ１４の近傍に設けられた温度センサ、２３は上記温度センサの出力を参照して補正された吸光度信号から試料濃度を算出する計算機である。この補正を行う計算機２３は、光学的な信号を検出する処理を行うＬｏｇ変換回路や、上記試料の換算濃度を求める処理を行う差分器などを構成する回路と一体的に構成されている。
【００３７】
以下、以上のような構成を有する小型試料濃度測定装置の動作について説明する。半導体レーザ１４からの出射されたビームはコリメートレンズ１５を介して平行ビームにされる。上記半導体レーザ１４の波長は６３５ｎｍを使用する。この平行ビームは開口４（φ３ｍｍ）を介して偏光ビームスプリッタ１６に入射される。偏光ビームスプリッタ１６で反射されたビームは、参照光６としてフォトダイオードＡ１７に受光される。一方、偏光ビームスプリッタ１６を透過したビームは、シリンドリカルレンズ１８に入射され、シリンドリカルレンズ１８により免疫クロマトグラフィー試験片８の幅（長手方向）に対して直交する方向のみが結像されるようになる。そして、免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９をフォトダイオードＢ１９で受光する。この参照光６、散乱光９を受光したフォトダイオード１７、１９の出力はそれぞれＡ／Ｄ変換され計算機２３に入力される。
【００３８】
ここで、例えば、標識試薬を金コロイド、試料を血液（赤血球）とした場合、半導体レーザ１４からのビームの波長を６３５ｎｍから６５５ｎｍに変化させることにより、吸光度が約３０％低下する。また、温度変化により、市販の、例えば、日立製半導体レーザＨＬ６３３３ＭＧでは、約０．２ｎｍ／℃波長が変化する。したがって、補正を行わないと大きな誤差が発生する。
【００３９】
上述のように、吸光度はビームの波長変動により誤差を生じるので、初期半導体レーザ１４の波長を計算機に入力し、半導体レーザ１４近傍に設けられた温度センサ２２により温度変化量を検知して計算機に入力する。そして、計算機２３内では、フォトダイオード１７、１９の出力はＬｏｇ変換された後、引き算が行なわれて、吸光度信号が求められる。このとき、初期半導体レーザ１４の波長と温度変化量とから現在の波長を計算し、この波長から吸光度信号を補正する。そして、この補正された吸光度信号から試料濃度が求められる。
【００４０】
このように本実施の形態によれば、半導体レーザ１４の近傍に温度センサ２２を設け、該温度センサ２２の出力に基づいて、フォトダイオード１７，１９で受信した出力の差分値を補正して試料濃度を算出する計算機２３を設けたので、ハードウェアの構成や使用環境による影響を低減して、測定誤差の少ない定量測定を行うことができる。
【００４１】
また、光学的な信号を検出する処理を行うＬｏｇ変換回路や、上記試料の換算濃度を求める処理を行う差分器などを構成する回路と一体的に構成することにより、装置の小型化を図ることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態３では、図１に示した小型試料濃度測定装置に温度センサ２２と計算機２３とを設けた例を説明したが、図２に示した小型試料濃度測定装置においても同様に、温度センサ２２と計算機２３とを設けて、初期半導体レーザ１４の波長と温度変化量とから現在の波長を計算し、この波長から吸光度信号を補正するようにしてもよい。
【００４３】
（実施の形態４）
次に本発明の小型試料濃度測定装置を実施の形態４として、図５を用いて説明する。図５は本実施の形態４における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。図において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示し、２４は免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９を集光する凹面鏡である。
【００４４】
以下、以上のような構成を有する小型試料濃度測定装置の動作について説明する。半導体レーザ１４から出射されたビームはコリメートレンズ１５を介して平行ビームにされる。この平行ビームは開口４（φ３ｍｍ）を介して偏光ビームスプリッタ１６に入射される。偏光ビームスプリッタ１６で反射されたビームは、参照光６としてフォトダイオードＡ１７に受光される。一方、偏光ビームスプリッタ１６を透過したビームは、シリンドリカルレンズ１８に入射され、シリンドリカルレンズ１８により免疫クロマトグラフィー試験片８の幅（長手方向）に対して直交する方向のみが結像されるようになる。そして、免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９をフォトダイオードＢ１９で受光する。このとき、凹面鏡２４は免疫クロマトグラフィー試験片８から、フォトダイオードＢ１９に向かう散乱光と、半導体レーザ１４から免疫クロマトグラフィー試験片８に入射するレーザ光を対称軸として反対方向に向かう散乱光を、フォトダイオードＢ１９に集光する役割を果たす。
【００４５】
上記フォトダイオードＢ１９は、免疫クロマトグラフィー試験片８に照射されるビームの軸に対して４５°の傾きで、試料から距離３０ｍｍの位置に配置される。フォトダイオードＢ１９の受光面積は１０×１０ｍｍで、半導体レーザ１４の出射パワーの約１／１０００程度の散乱光９を受光する。この参照光６、散乱光９を受光したフォトダイオードＡ１７、Ｂ１９の出力は図１で示したのと同様にして、それぞれＬｏｇ変換され、引き算結果が吸光度信号として出力される。免疫クロマトグラフィー試験片８のベース部１２と検知部１１の吸光度信号の差と、測定する試料濃度との検量線とがあらかじめ求められており、このベース部１２と実際の試料を搭載した検知部１１との吸光度信号の差を検出し、既知のベース部１２と検知部１１との吸光度信号の差を考慮して蒸気検量線より、上記試料の濃度が求められる。この時、参照光６はφ３ｍｍのビーム径なので、受光するフォトダイオードＡ１７の受光面積は５×５ｍｍ程度でよく、フォトダイオードＢ１９より低価格のフォトダイオードを採用することができる。また、凹面鏡２４を使用することにより、散乱光９をより効率よく集光できるので、さらにＳ／Ｎ比の良い吸光度測定が可能となる。
【００４６】
このように本実施の形態によれば、免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９のうち、フォトダイオードＢ１９とは、半導体レーザの光軸を対称軸として対称的な方向へ散乱する散乱光を、凹面鏡２４を設けて効率的にフォトダイオードＢ１９に集光するようにしたので、よりＳ／Ｎ比の良い吸光度測定を行うことができる。
【００４７】
なお、本実施の形態４では、図１に示した小型試料濃度測定装置においてフォトダイオードＡ１７の受光面積を小さくし、凹面鏡２４を設けた例を挙げて説明したが、図２に示した構成を有する小型試料濃度測定装置においても同様に適用できることはいうまでもない。
【００４８】
（実施の形態５）
次に本発明の小型試料濃度測定装置を実施の形態５として、図６を用いて説明する。図６は本実施の形態５における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。図において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示し、２５は、免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９を先に示したフォトダイオードＡ１９よりも小さなフォトダイオードＢ１９ａで受光する際に、散乱光９を効率的にフォトダイオードＢ１９ａに集光するための集光レンズである。
【００４９】
以下、以上のように構成を有する小型試料濃度測定装置の動作について説明する。半導体レーザ１４からの出射されたビームは、コリメートレンズ１５を介して平行ビームにされる。この平行ビームは、開口４（φ３ｍｍ）を介して偏光ビームスプリッタ１６に入射される。偏光ビームスプリッタ１６で反射されたビームは、参照光６としてフォトダイオードＡ１７に受光される。一方、偏光ビームスプリッタ１６を透過したビームは、シリンドリカルレンズ１８に入射され、シリンドリカルレンズ１８により免疫クロマトグラフィー試験片８の長手方向に対して直交する方向のみが結像されるようになる。そして、免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９をフォトダイオードＢ１９ａで受光する。このとき、フォトダイオードＢ１９ａの前には集光レンズ２５が配置されており、この集光レンズ２５により効率的に散乱光９が集光される。
【００５０】
この参照光６、散乱光９を受光したフォトダイオードＡ１７、Ｂ１９ａの出力は図１で示したのと同様にして、それぞれＬｏｇ変換され、引き算結果が吸光度信号として出力される。免疫クロマトグラフィー試験片８のベース部１２と検知部１１の吸光度信号の差と、測定する試料濃度との検量線とがあらかじめ求められており、このベース部１２と検知部１１と実際の試料を搭載した検知部１１との吸光度信号の差を検出し、既知のベース部１２と検知部１１との吸光度信号の差を考慮して上記検量線より、上記試料の濃度が求められる。
【００５１】
このように本実施の形態５によれば、免疫クロマトグラフィー試験片８からの散乱光９のうち、フォトダイオードＢ１９ａに向かう散乱光を効率的にフォトダイオードＢ１９ａに集光する集光レンズ２５を設けたので、フォトダイオードＢ１９ａにおける受光量を低下させることなく、フォトダイオードＢ１９ａの受光面積、すなわちサイズを小さいものとすることができ、低価格のフォトダイオードを採用することができ、装置の低価格化、及び小型化を図ることができる。
【００５２】
また、フォトダイオードＡ１７、Ｂ１９ａともに受光面積を小さくすることにより、フォトダイオードの応答速度を向上させることが可能となり、免疫クロマトグラフィー試験片８の走査速度の向上が図れ、測定時間の短縮が可能となる。
【００５３】
なお、本実施の形態５では、図１に示した小型試料濃度測定装置に集光レンズ２５を設け、フォトダイオードＢ１９の面積を小さくした例を挙げて説明したが、図２，図３に示した構成を有する小型試料濃度測定装置においても、散乱光を受光するフォトダイオードＢと免疫クロマトグラフィー試験片８との間に集光レンズ２５を設けて、散乱光９を効率的に受光するようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、光源から出射されたビームを免疫クロマトグラフィー試験片試料に照射し、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの透過光もしくは反射光から光学的な信号の検出を行い、上記信号から定量的に試料濃度を読み取る小型試料濃度測定装置において、上記光源から出射された上記ビームを楕円もしくは矩形形状にして上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射する光学的手段を備えたものとしたので、ベース部の呈色ムラによる測定誤差の少ない定量測定が可能になるという効果が得られる。
【００５５】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料は、免疫クロマトグラフィー試験片上に搭載され、上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射するビームは、該ビームの長辺が上記免疫クロマトグラフィー試験片の長手方向と直交する幅方向の幅よりも短いものとしたので、よりベース部の呈色ムラによる測定誤差の少ない定量測定が可能になるという効果が得られる。
【００５６】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料は免疫クロマトグラフィー試験片上に搭載され、上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射するビームは、該ビームの短辺が上記免疫クロマトグラフィー試験片の検知部領域の幅よりも短いものとしたので、よりベース部の呈色ムラによる測定誤差の少ない定量測定が可能になるという効果が得られる。
【００５７】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記免疫クロマトグラフィー試験片に照射されたビーム、もしくは上記免疫クロマトグラフィー試験片を走査することによって、上記光学的な信号の検出を行うようにしたので、吸光度信号の差を測定する操作が簡略化され、効率的な測定を行うことができるという効果が得られる。
【００５８】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記光源にレーザを使用し、コリメートレンズを介して上記光源からのレーザビームを平行ビームとし、上記光学的手段は、上記平行ビームをシリンドリカルレンズを介して楕円形状として免疫クロマトグラフィー試験片に照射するものとしたので、光源にレーザを用いることで装置の小型化が図れ、また、光電子増倍管を使用して試料からの散乱光，反射光を受光するタイプの従来の試料濃度測定装置に比べて、フォトダイオードで十分計測が可能となるため、装置の低価格化を実現することができるという効果がある。
【００５９】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記光源にレーザを使用し、コリメートレンズを介して上記光源からのレーザビームを平行ビームとし、上記光学的手段として、上記平行ビームを矩形形状を有する開口部材を介して矩形形状として免疫クロマトグラフィー試験片に照射するものとしたので、光源にレーザを用いることで小型化が図れ、また、従来の光電子増倍管を使用して試料からの散乱光，反射光を受光するタイプに比べて、フォトダイオードで十分計測が可能となるため、装置の低価格化を実現することができるという効果がある。
【００６０】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、光源から出射されたビームを免疫クロマトグラフィー試験片に照射し、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの透過光もしくは反射光から光学的な信号の検出を行い、上記信号から定量的に試料濃度を読み取る小型試料濃度測定装置において、光源となるレーザと、上記レーザビームを平行ビームとするコリメートレンズと、を備え、上記平行ビームを開口部材を介して矩形形状に整形して試料に照射する際に、上記矩形形状ビームの長辺側方向と上記レーザの拡がり角が大となる方向とを一致させるようにしたので、より測定誤差の少ない定量測定が可能になるという効果が得られる。
【００６１】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、光源から出射されたビームを免疫クロマトグラフィー試験片に照射し、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの透過光もしくは反射光から光学的な信号の検出を行い、上記信号から定量的に試料濃度を読み取る小型試料濃度測定装置において、光源となるレーザと、上記レーザビームを平行ビームとするコリメートレンズと、を備え、上記平行ビームをシリンドリカルレンズを介して楕円形状に整形して試料に照射する際に、上記楕円形状ビームの長辺側方向と上記レーザの拡がり角が大となる方向とを一致させるようにしたので、より測定誤差の少ない定量測定が可能になるという効果が得られる。
【００６２】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記レーザの初期波長を記憶し、かつ、上記レーザ近傍に温度検出素子を設けることにより、現在の上記レーザ波長を補正計算して、光学的な信号検出値もしくは光学的な信号検出値から換算して得られた試料の換算濃度を補正する補正手段を備えたものとしたので、ハードウェアの構成や使用環境による影響を低減して、測定誤差の少ない定量測定を行うことができるという効果得られる。
【００６３】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記補正手段は、上記光学的な信号を検出する処理，上記試料の換算濃度を求める処理と、上記換算濃度の補正を行う処理とを同一の計算機を用いて行うようにしたので、装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００６４】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料濃度は、上記レーザから射出された光を分光して得られた参照光を受光する参照光受光素子と、上記免疫クロマトグラフィー試験片を照射して生じた散乱光を受光する散乱光受光素子との、２つの受光素子により得られた電気信号の差分から算出されるものであり、上記参照光受光素子の受光面積は、上記散乱光受光素子の受光面積より小さいものとしたので、装置の低価格化、及び小型化を実現することができるという効果がある。
【００６５】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記試料濃度は、上記レーザから射出された光を分光して得られた参照光を受光する参照光受光素子と、上記免疫クロマトグラフィー試験片を照射して生じた散乱光を受光する散乱光受光素子の、２つの受光素子により得られた電気信号の差分から算出されるものであり、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの散乱光を、上記散乱光受光用素子に集光する集光手段を備えたものとしたので、散乱光受光用素子を小型化でき、装置の低価格化、及び小型化を実現することができるという効果がある。
【００６６】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記集光手段は、上記免疫クロマトグラフィー試験片からの上記散乱光受光素子が配置された方向とは異なる方向に散乱した光を上記散乱光受光素子に集光するための凹面鏡としたので、散乱光受光用素子を小型化でき、装置の低価格化を実現することができるという効果がある。
【００６７】
また、本発明の小型試料濃度測定装置によれば、前記小型試料濃度測定装置において、上記集光手段は、上記免疫クロマトグラフィー試験片から上記散乱光受光素子に向かう散乱光を上記散乱光受光素子に集光する、上記試料と上記散乱光受光用素子との間に配置された集光レンズとしたので、散乱光受光用素子を小型化でき、装置の低価格化を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図、及び免疫クロマトグラフィー試験片の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１及び２における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計を構成する光学系の上面図および側面図である。
【図３】本発明の実施の形態２における別の小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計を構成する光学系の上面図および側面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態４における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態５における小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。
【図７】従来の小型試料濃度測定装置である反射吸光光度計の概略構成図である。
【符号の説明】
１  ランプ
２  反射板
３  回折格子
４,４ａ  開口
５  ガラス板
６  参照光
７  光電子増倍管Ａ
８  免疫クロマトグラフィー試験片
９  散乱光
１０  光電子増倍管Ｂ
１１  検知部
１２  ベース部
１３  照射ビーム
１４  半導体レーザ
１５  コリメートレンズ
１６  偏光ビームスプリッタ
１７  フォトダイオードＡ
１８  シリンドリカルレンズ
１９,１９ａ  フォトダイオードＢ
２０  拡がり角が大
２１  拡がり角が小
２２  温度センサ
２３  計算機
２４  凹面鏡
２５  集光レンズ
【図１】
0004797233.tif 000002
【図２】
0004797233.tif 000003
【図３】
0004797233.tif 000004
【図４】
0004797233.tif 000005
【図５】
0004797233.tif 000006
【図６】
0004797233.tif 000007
【図７】
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