(57)【要約】【課題】検体を高精度で分析することができる信頼性が高い蛍光分析装置を提供する。【解決手段】蛍光分析装置１０は、検体１２に照射する励起光ＦＬを連続して発光可能である光源１４と、光源１４の発光時間を制御するための発光制御手段１６と、検体１２が発する蛍光ＳＬを検出するための蛍光検出器１８と、を備える。【選択図】図１
2005164399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に照射する励起光を連続して発光可能である光源と、該光源の発光時間を制御するための発光制御手段と、前記検体が発する蛍光を検出するための蛍光検出器と、を備えることを特徴とする蛍光分析装置。
【請求項２】
請求項１において
前記発光制御手段は、基準検体に対する励起光の照射及び蛍光の検出を複数回実行し、前記蛍光の複数の検出結果に基づいて前記光源の発光時間を自動的に決定するように構成されたことを特徴とする蛍光分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２において
前記発光制御手段は、前記蛍光の複数の検出結果の累計値を算出する工程を複数回実行し、前記複数の累計値の標準偏差を前記複数の累計値の平均値で除した値を所定の基準値と比較して前記光源の発光時間を自動的に決定するように構成されたことを特徴とする蛍光分析装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光源は、前記発光制御手段からの制御信号に対する応答時間が１μｓｅｃ以下であることを特徴とする蛍光分析装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする蛍光分析装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて
前記光源は、波長が等しい励起光を発光する複数の単位光源を有して構成されたことを特徴とする蛍光分析装置。
【請求項７】
請求項６において
前記光源は、波長が異なる励起光を発光する複数の種類の単位光源を有して構成され、前記発光制御手段は、前記光源を前記波長が等しい同種類の前記単位光源毎に発光させるように構成されたことを特徴とする蛍光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の検体の分析に用いられる蛍光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血液や尿等の液状の検体の分析のために、検体に照射する励起光を発光する光源と、検体が発する蛍光を検出するための蛍光検出器と、を備える蛍光分析装置が用いられている。光源としては一般的にキセノンフラッシュのような短時間に強い光を発光する光源が用いられる。
【０００３】
検体は、所定の試薬が加えられ、所定の波長の励起光を照射されることにより、励起光とは波長が異なる蛍光を発光し、この蛍光の光度を蛍光検出器で測定することで検体に含まれる所定の測定対象物質を定量分析することができる。
【０００４】
励起光、蛍光は短時間で増減するため、一回の励起光の検出では正確な分析を行うことは困難である。そこで、発光時間内に所定回数蛍光を検出し、これらを累計することで精密な分析を行う手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２９５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、検体中の測定対象物質の量、励起光のばらつきにより、蛍光の光度が急激に減衰することがある。又、蛍光検出器の暗電流のために、実際には出射されていない蛍光を誤って検出してしまうことがある。これにより、分析精度が低下したり、誤った分析を行ってしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、検体を高精度で分析することができる信頼性が高い蛍光分析装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、検体に照射する励起光を連続して発光可能である光源と、該光源の発光時間を制御するための発光制御手段と、前記検体が発する蛍光を検出するための蛍光検出器と、を備える蛍光分析装置より上記課題を解決したものである。
【０００９】
尚、前記発光制御手段は、基準検体に対する励起光の照射及び蛍光の検出を複数回実行し、前記蛍光の複数の検出結果に基づいて前記光源の発光時間を自動的に決定するように構成するとよい。
【００１０】
この場合、前記発光制御手段は、前記蛍光の複数の検出結果の累計値を算出する工程を複数回実行し、前記複数の累計値の標準偏差を前記複数の累計値の平均値で除した値を所定の基準値と比較して前記光源の発光時間を自動的に決定するように構成するとよい。
【００１１】
又、前記光源として、前記発光制御手段からの制御信号に対する応答時間が１μｓｅｃ以下の光源を用いるとよい。
【００１２】
又、前記光源として、発光ダイオードを用いるとよい。
【００１３】
又、前記光源は、波長が等しい励起光を発光する複数の単位光源を有する構成としてもよい。
【００１４】
又、前記光源は、波長が異なる励起光を発光する複数の種類の単位光源を有する構成とし、前記発光制御手段は、前記光源を前記波長が等しい同種類の前記単位光源毎に発光させるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、光源の発光時間を検体の分析に適した時間に調節することができるので、分析精度を高めることができる。又、発光制御手段が、基準検体に対して励起光の照射及び蛍光の検出を複数回実行し、蛍光の検出結果に基づいて光源の発光時間を自動的に決定することで、分析精度を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態に係る蛍光分析装置１０は、検体１２に照射する励起光ＦＬを連続して発光可能である光源１４と、光源１４の発光時間を制御するための発光制御手段１６と、検体１２が発する蛍光ＳＬを検出するための蛍光検出器１８と、を備え、光源１４及び発光制御手段１６に特徴を有している。他の構成については従来の蛍光分析装置と同様であるので説明を適宜省略する。
【００１８】
検体１２は、透光性を有する容器２０に収容されている。
【００１９】
光源１４は、励起光照射系３０の一部を構成している。光源１４は、具体的には波長が異なる励起光ＦＬを発光する複数の種類の発光ダイオード（単位光源）２２を有して構成されている。又、光源１４は、波長が等しい励起光ＦＬを発光する同種類の複数の発光ダイオード２２を有して構成されている。即ち、複数の種類の発光ダイオード２２が、各種類毎に複数個備えられている。発光ダイオード２２は、発光制御手段１６からの制御信号に対する応答時間が１μｓｅｃ以下となっている。
【００２０】
励起光照射系３０は、光源１４と、第１の励起光用レンズ３２と、励起光用バンドパスフィルタ３４と、第２の励起光レンズ３６と、がこの順で直線状に配置された構成であり、光源１４が出射した励起光ＦＬを第２の励起光用レンズ３６で集光して容器２０内の検体１２に照射するように構成されている。励起光用バンドパスフィルタ３４は、光源１４が発光する励起光ＦＬのうち、特定の波長（検体１２中の測定対象物質に結合した蛍光物質を励起させる波長）の励起光ＦＬだけを透過させるように構成されている。
【００２１】
蛍光検出器１８は、蛍光検出系４０の一部を構成している。蛍光検出器１８は、具体的にはホトダイオード素子等の光を電流に変換する素子を備え、受光した特定の波長の蛍光ＳＬを電気信号に変換するように構成されている。
【００２２】
蛍光検出系４０は、第１の蛍光用レンズ４２と、蛍光用バンドパスフィルタ４４と、第２の蛍光用レンズ４６と、スリット板４８と、蛍光検出器１８と、がこの順で直線状に配置された構成であり、容器２０内の検体１２から発光されて第１の蛍光用レンズ４２に入射する蛍光ＳＬの光度を蛍光検出器１８で測定するように構成されている。蛍光用バンドパスフィルタ４４は、検体１２から発光される蛍光ＳＬのうち、特定の波長（検体１２中の測定対象物質に結合した蛍光物質が発光する蛍光の波長）の蛍光ＳＬだけを透過させるように構成されている。
【００２３】
発光制御手段１６は、コンピュータで構成された制御系５０の一部であり、ＣＰＵ１６Ａと、記憶装置１６Ｂと、コントローラ１６Ｃと、を有し、検体１２に対する励起光ＦＬの照射及び蛍光ＳＬの検出を複数回実行して検体１２中の測定対象物質を定量分析するように構成されている。
【００２４】
又、発光制御手段１６は、基準検体１２Ｓに対する励起光ＦＬの照射及び蛍光ＳＬの検出を複数回実行し、蛍光ＳＬの複数の検出結果に基づいて光源１４の発光時間を自動的に決定するように構成されている。
【００２５】
更に、詳細に説明すると、発光制御手段１６は、基準検体１２Ｓに対する励起光ＦＬの照射及び蛍光ＳＬの検出を複数回実行し、Ａ／Ｄ変換器５６から出力される蛍光ＳＬの光度のデジタル信号Ｘを記憶装置１６Ｂに一定時間間隔で記憶して蛍光ＳＬの光度の複数の検出結果Ｘを累計し、ΣＸを算出する。この工程を複数回繰り返し実行して、複数個のΣＸを算出し、複数の累計値ΣＸの標準偏差ＳＤを累計値ΣＸの平均値ΣａｖｅＸで除したＣＶ値を算出し、ＣＶ値を所定の基準値ＣＶｓｔｄと比較する。ＣＶ値が基準値ＣＶｓｔｄを超えている場合には光源１４の発光時間をΔＴだけ長くして再度分析を行ってＣＶ値の算出及びＣＶ値と基準値ＣＶｓｔｄの比較を行い、ＣＶ値が基準値ＣＶｓｔｄ以下になったときの光源１４の発光時間Ｔを基準検体１２Ｓと同種の検体１２の分析用の発光時間Ｔｐと自動的に決定するように構成されている。尚、基準値ＣＶｓｔｄとしては、例えば血液等の検体に対して７％程度、又はそれよりも小さな値を採用することがあるが、検体の種類、要求される検出精度等に応じて基準値ＣＶｓｔｄは適宜変更すればよい。
【００２６】
又、発光制御手段１６は、光源１４を波長が等しい同種類の発光ダイオード２２毎に選択的に発光させるように構成されている。
【００２７】
制御系５０は、発光制御手段１６と、パルス点灯回路５２と、電圧変換回路５４と、Ａ／Ｄ変換器５６と、を有して構成とされている。
【００２８】
パルス点灯回路５２は光源１４に結線され、発光制御手段１６の出力信号に基づいて光源１４を発光・消灯させるように構成されている。
【００２９】
電圧変換回路５４は、蛍光検出器１８に結線され、蛍光検出器１８から出力された電気信号を変換（増幅）してＡ／Ｄ変換器５６に出力するように構成されている。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器５６は、電圧変換回路５４から出力された電圧信号をデジタル信号Ｘに変換して発光制御手段１６のＣＰＵ１６Ａに出力するように構成されている。尚、ＣＰＵ１６Ａは、Ａ／Ｄ変換器５６にＡ／Ｄコンバージョン信号ＡＤＣＮＶを出力することにより、Ａ／Ｄ変換器５６に入力される電圧信号をデジタル変換し、出力させるように構成されている。
【００３１】
次に、蛍光分析装置１０の作用について説明する。ここでは、図２のフローチャートに示されるように、光源１４の好適な発光時間Ｔｐを決定するキャリブレーション工程Ｓ１００と、決定した発光時間Ｔｐで実際に検体１２を分析する分析工程Ｓ２００と、を実行する例について説明する。
【００３２】
まず、キャリブレーション工程Ｓ１００について図３のフローチャートに沿って説明する。この場合、実際の分析対象の検体１２と同種の基準検体１２Ｓをセットしておく。
【００３３】
この状態で、発光制御手段１６が光源１４の波長が等しい同種類の複数の発光ダイオード２２を点灯させる（Ｓ１０２）。発光された励起光ＦＬは、第１の励起光用レンズ３２を介して励起光用バンドパスフィルタ３４で更に波長が揃えられ、特定の波長の励起光ＦＬだけが第２の励起光用レンズ３６を介して基準検体１２Ｓに照射される。尚、光源１４の最初の発光時間Ｔの初期値は好適な発光時間Ｔｐと予測される時間よりも短く設定しておく。
【００３４】
これにより、基準検体１２Ｓ中の蛍光物質が励起されて所定の波長の蛍光ＳＬを発光し、蛍光ＳＬは、第１の蛍光用レンズ４２を介して蛍光用バンドパスフィルタ４４で波長が揃えられ、特定の波長の蛍光ＳＬだけが第２の蛍光用レンズ４６、スリット板４８を介して蛍光検出器１８に入射する。
【００３５】
蛍光検出器１８は、蛍光ＳＬの光度に応じた電流を出力し、この電流は電圧変換回路５４にて電圧に変換され、更にＡ／Ｄ変換器５６を介してデジタル信号Ｘに変換されて記憶装置１６Ｂに記録される。
【００３６】
この工程を一定時間毎に繰り返し実行し、Ｘ１、Ｘ２…Ｘｍの累計値ΣＸを算出する（Ｓ１０４）。算出した累計値ΣＸは逐次記憶装置１６Ｂに記憶する（Ｓ１０６）。光源１４の発光時間がＴに達したか否かを判断し（Ｓ１０８）、発光時間がＴに達するまで、Ｘの累計を続行する。
【００３７】
発光時間がＴに達したところで、光源１４を消灯し（Ｓ１１０）、ΣＸの個数が予め決めておいたｎ個に達しているか否かを判断する（Ｓ１１２）。ｎ個に達していない場合、光源１４の消灯から一定時間が経過してから、光源１４を再度点灯させ、ΣＸの算出を続行する。
【００３８】
ｎ個のΣＸを算出したところで、ｎ個のΣＸの標準偏差ＳＤ、ｎ個のΣＸの平均値ΣａｖｅＸを算出し、更に、次式（Ｉ）で示されるＣＶ値（％）を算出する。
【００３９】
ＣＶ＝ＳＤ／ΣａｖｅＸ×１００…（Ｉ）
【００４０】
このように算出したＣＶ値を基準値ＣＶｓｔｄと比較し、ＣＶ値が基準値ＣＶｓｔｄを超えている場合、発光時間をΔＴだけ増加させて光源１４を点灯させて上記の工程を再度実行する。
【００４１】
ＣＶ値が基準値ＣＶｓｔｄ以下に収束したところで、その時の光源１４の発光時間Ｔを検体１２の分析用の好適な発光時間Ｔｐと決定する。尚、励起光ＦＬの発光時間Ｔが長い程ＣＶ値は小さくなる傾向があるが、発光時間Ｔが過度に長いとノイズが入りやすくなり却って検出精度が低下するので、励起光ＦＬの発光時間Ｔは、ＣＶ値が基準値ＣＶｓｔｄ以下に収束する範囲で、極力短くすることが好ましい。
【００４２】
次に、検体１２の分析（Ｓ２００）について図４のフローチャートに沿って説明する。この場合、基準検体１２Ｓに代えて実際の分析対象の検体１２をセットする。
【００４３】
この状態で、発光制御手段１６が光源１４の波長が等しい同種類の複数の発光ダイオード２２を点灯させる（Ｓ２０２）。光源１４の発光時間は上記のキャリブレーション（Ｓ１００）で決定したＴｐに設定しておく。
【００４４】
検体１２中の蛍光物質は励起されて所定の波長の蛍光ＳＬを発光し、蛍光ＳＬは蛍光検出器１８に入射する。蛍光検出器１８は、蛍光ＳＬの光度に応じた電流を出力し、この電流は電圧変換回路５４にて電圧に変換され、更にＡ／Ｄ変換器５６を介してデジタル信号Ｘに変換されて記憶装置１６Ｂに記録される。この工程を一定時間毎に繰り返し実行し、Ｘ１、Ｘ２…Ｘｍの累計値ΣＸを算出する（Ｓ２０４）。算出した累計値ΣＸは逐次記憶装置１６Ｂに記憶する（Ｓ２０６）。光源１４の発光時間がＴｐに達したか否かを判断し（Ｓ２０８）、発光時間がＴｐに達するまで、Ｘの累計を続行する。
【００４５】
発光時間がＴｐに達したところで、光源１４を消灯し（Ｓ１１０）、ΣＸの個数が予めきめておいたｎ個に達しているか否かを判断する（Ｓ２１２）。ｎ個に達していない場合、光源１４の消灯から一定時間が経過してから、光源１４を再度点灯させ、ΣＸの算出を続行する。
【００４６】
ｎ個のΣＸを算出したところで、ｎ個の累計値Σ１Ｘ、Σ２Ｘ、…ΣｎＸの平均値ΣａｖｅＸを算出し、平均値ΣａｖｅＸに基づいて検体１２の定量分析を行う。
【００４７】
以下、同様の工程を繰返し、複数の検体１２の分析を連続して実行する。
【００４８】
このように、蛍光分析装置１０は、励起光ＦＬを連続して発光可能である光源１４を備えているので、励起光ＦＬの光度は図５（Ａ）に示されるように変動が小さく、その分蛍光ＳＬの変動も小さくなり、分析精度が高い。
【００４９】
又、光源１４は発光制御手段１６に対する応答時間が１μｓｅｃ以下の発光ダイオード２２を有して構成されているので、この点でも励起光ＦＬ、蛍光ＳＬの変動が抑制されている。
【００５０】
又、蛍光検出器１８にはノイズが生じやすいため、図５（Ｂ）に示されるように蛍光ＳＬの光度にはノイズ成分が含まれるが、蛍光ＳＬの信号Ｘを累計することで、累計値ΣＸは逐次増大していく一方、ノイズ成分は相互に相殺され、累計値ΣＸに含まれるノイズ成分の相対的な比率は低下していくので、累計値ΣＸに基づいて分析を行うことで分析精度を高めることができる。
【００５１】
尚、励起光ＦＬの発光時間が過度に長いと、光源の明るさを決定する電流を多く流せずノイズが増大しやすく、却って分析精度が低下しうるが、蛍光分析装置１０は、発光制御手段１６を備えているので、励起光ＦＬの発光時間を検体１２の分析に適した時間に調節することができ、この点でも分析精度が高い。
【００５２】
更に、蛍光分析装置１０は、発光制御手段１６が基準検体１２Ｓのキャリブレーションにより検体１２の分析のための好適な発光時間Ｔｐを自動的に決定するので、精度がよい分析を確実に実行することができる。
【００５３】
又、蛍光分析装置１０は、光源１４が同じ波長の励起光を発光する同種の複数の発光ダイオード２２を備えているので、充分な光量の励起光が得られる。
【００５４】
又、蛍光分析装置１０は、光源１４が異なる波長の励起光を発光する複数の種類の発光ダイオード２２を備えているので、異なる波長の励起光が要求される複数の種類の分析を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６に示されるように、本第２実施形態に係る蛍光分析装置６０は、前記第１実施形態に係る蛍光分析装置１０に対し、検体１２と、基準検体１２Ｓと、を異なる位置に設置し、検体１２及び基準検体１２Ｓに励起光ＦＬを選択的に照射可能、且つ、検体１２及び基準検体１２Ｓの一方が発光する蛍光を選択的に蛍光検出器１８に入射可能とされたことを特徴としている。他の構成については、前記蛍光分析装置１０と同様であるので図１と同一符号を付することとして説明を省略する。
【００５６】
励起光用バンドパスフィルタ３４と第２の励起光用レンズ３６との間には励起光用ハーフミラー６２が配置され、励起光用バンドパスフィルタ３４を透過した励起光ＦＬを第２の励起光用レンズ３６と、基準検体１２Ｓと、に分配するようになっている。
【００５７】
又、励起光用ハーフミラー６２と、第２の励起光用レンズ３６との間には、励起光ＦＬを選択的に遮断可能である光路遮断器６４が配置されている。更に、励起光用ハーフミラー６２と、基準検体１２Ｓと、の間にも、励起光ＦＬを選択的に遮断可能である光路遮断器６６が配置されている。これら、光路遮断器６４及び６６は励起光制御手段１６に結線され、一方が励起光ＦＬを透過させ、他方が励起光ＦＬを遮断するように構成されている。
【００５８】
又、基準検体１２Ｓの光路遮断器６４と反対側にはミラー６８が配置され、第１の蛍光用レンズ４２と、蛍光用バンドパスフィルタ４４の間にはハーフミラー７０が配置されている。ハーフミラー７０は、第１の蛍光用レンズ４２及びミラー６８から入射される蛍光ＳＬを蛍光用バンドパスフィルタ４４に出射するように構成されている。
【００５９】
蛍光分析装置６０は、光路遮断器６４及び６６による励起光ＦＬの透過及び遮断を切り換えることで、基準検体１２Ｓによるキャリブレーション及び検体１２の分析を選択的に実行することができる、これらを連続して実行することで分析の作業効率を高めることができる。
【００６０】
尚、上記第１及び第２実施形態において、光源１４は、波長が異なる励起光ＦＬを発光する複数の種類の発光ダイオード２２を有して構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、波長が一定の励起光を用いる分析だけを行う場合は、１種類の発光ダイオードを有してなる構成の光源としてもよい。又、異なる波長の励起光が要求される場合には、光源を交換してもよい。
【００６１】
又、上記第１及び第２実施形態において、光源１４は、波長が等しい励起光ＦＬを発光する複数の発光ダイオード２２を有して構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、充分な光量の励起光を発光することができる発光ダイオードであれば、単独の発光ダイオードを有してなる構成の光源としてもよい。
【００６２】
又、上記第１及び第２実施形態において、光源１４は、発光ダイオード２２を有して構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、励起光を連続して発光することができる光源であれば、例えば、ハロゲンランプ等の他の種類の光源を用いてもよい。
【００６３】
又、上記第１及び第２実施形態において、励起光制御手段１６は、前記式（Ｉ）に示されるＣＶ値に基づいて光源１４の発光時間Ｔｐを決定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、分析結果のばらつきを抑制できれば、蛍光ＳＬの複数の検出結果を他の手法で処理して、光源１４の発光時間Ｔｐを決定してもよい。
【００６４】
又、上記第１及び第２実施形態において、励起光制御手段１６が光源１４の発光時間Ｔｐを自動的に決定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の実験等で予め光源１４の発光時間Ｔｐを決定しておき、発光時間Ｔｐを励起光制御手段１６に手動で入力してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、液状の検体を分析するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる蛍光分析装置の概略構造を示す、一部ブロック図を含む模式図
【図２】同蛍光分析装置の分析工程の概略を示すフローチャート
【図３】同蛍光分析装置のキャリブレーション作用を示すフローチャート
【図４】同蛍光分析装置の分析作用を示すフローチャート
【図５】同蛍光分析装置の励起光及び蛍光の経時的な変化を模式的に示すグラフ
【図６】本発明の第２実施形態にかかる蛍光分析装置の概略構造を示す、一部ブロック図を含む模式図
【符号の説明】
【００６７】
１０、６０…蛍光分析装置
１２…検体
１４…光源
１６…発光制御手段
１６Ａ…ＣＰＵ
１６Ｂ…記憶装置
１６Ｃ…コントローラ
１８…蛍光検出器
２０…容器
２２…発光ダイオード
３０…励起光照射系
３２…第１の励起光用レンズ
３４…励起光用バンドパスフィルタ
３６…第２の励起光用レンズ
４０…蛍光検出系
４２…第１の蛍光用レンズ
４４…蛍光用バンドパスフィルタ
４６…第２の蛍光用レンズ
４８…スリット板
５０…制御系
５２…パルス点灯回路
５４…電圧変換回路
５６…Ａ／Ｄ変換器
６２、７０…ハーフミラー
６４、６６…光路遮断器
６８…ミラー
ＦＬ…励起光
ＳＬ…蛍光
【図１】
2005164399.tif 000003
【図２】
2005164399.tif 000004
【図３】
2005164399.tif 000005
【図４】
2005164399.tif 000006
【図５】
2005164399.tif 000007
【図６】
2005164399.tif 000008