(57)【要約】【課題】  分析用具の姿勢が測光結果に与える影響をコスト的に有利に低減し、精度良く測光を行えるようにする。【解決手段】  分析用具３に光を照射するための発光要素20と、分析用具３から進行してくる光を受光するための受光要素21と、を備えた測光装置において、分析用具３が適切な姿勢とされているときを基準とし、かつ分析用具３の厚み方向から発光要素20および受光要素21をみたときに、発光要素20の出射光軸L2または受光要素21の受光軸が、A1,A2方向に沿った軸L1に対する交差角度θ１が絶対値において１０°以下となるようにした。【選択図】  図３
2005189032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に比べてこの第１の方向に直交する第２の方向の寸法が小さい板状の分析用具の測光を行うための測光装置であって、
分析用具に光を照射するための１以上の発光要素と、上記分析用具から進行してくる光を受光するための１以上の受光要素と、を備え、かつ、上記１以上の発光要素および上記１以上の受光要素のうちの少なくとも一方の要素が複数の要素からなる測光装置において、
上記分析用具が適切な姿勢とされているときを基準とし、かつ上記分析用具の厚み方向から上記１以上の発光要素および上記１以上の受光要素をみたときに、上記１以上の発光要素の出射光軸および上記１以上の受光要素の受光軸のうちの少なくとも一方の軸は、上記第１の方向に沿った軸に対する交差角度が絶対値において１０°以下となるように設定されていることを特徴とする、測光装置。
【請求項２】
上記１以上の発光要素および上記１以上の受光要素のうちの一方は、上記分析用具が適切な姿勢とされているときを基準としたときに、
上記第１の方向からみた場合に、上記出射光軸または上記受光軸が上記厚み方向に沿った軸に対する交差角度が、絶対値において１０°以下となるように配置されている一方で、
上記第２方向からみた場合に、上記出射光軸または上記受光軸が上記厚み方向に沿った軸に対して平行または略平行となるように配置されている、請求項１に記載の測光装置。
【請求項３】
上記１以上の発光要素および上記１以上の受光要素のうちの少なくとも一方の要素は、複数の要素からなる、請求項１または２に記載の測光装置。
【請求項４】
上記１以上の発光要素および上記１以上の受光要素のうちの少なくとも他方の要素は、１つの要素からなる、請求項３に記載の測光装置。
【請求項５】
上記他方の要素は、その出射光軸または受光軸が上記厚み方向の沿うように配置されている、請求項４に記載の測光装置。
【請求項６】
上記１以上の発光要素は複数の発光要素からなり、上記１以上の発光要素は１つの発光要素からなる、請求項４または５に記載の測光装置。
【請求項７】
上記複数の発光要素は、異なるピーク波長を有する光のそれぞれを、個別に出射することができる、請求項６に記載の測光装置。
【請求項８】
上記複数の発光要素は、１つのパッケージにモジュール化されている、請求項７に記載の測光装置。
【請求項９】
上記各発光要素は、発光ダイオードチップまたはレーザダイオードチップである、請求項８に記載の測光装置。
【請求項１０】
上記１以上の受光要素は、上記分析用具からの反射光を受光できるように配置されている、請求項１ないし９のいずれかに記載の測光装置。
【請求項１１】
上記１以上の受光要素は、４５°散乱反射光を受光できるように配置されている、請求項１０に記載の測光装置。
【請求項１２】
上記１以上の受光要素は、フォトダイオードチップまたはフォトトランジスタチップである、請求項１ないし１１のいずれかに記載の測光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析用具の試薬部に対して光を照射する一方で、試薬部から進行してくる光を受光するように構成された測光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測光装置は、発光手段および受光手段を備えたものであり、たとえば発光手段から発せられた光を対象物に照射し、対象物からの反射光を受光手段において測定するように構成されている。発光手段としては、たとえばハロゲンランプやキセノンランプなどのブロードな波長特性を有するものが使用され、その場合には、フィルタや回折格子などにおいて目的とする波長の光を選択してから、対象物に対する光照射が行われる。発光手段としては、特定波長に発光強度のピークを有するＬＥＤやＬＤが使用されることもある（たとえば特許文献１参照）。一方、受光手段としては、典型的には、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの点状受光要素が使用されるが、ＣＣＤなどに代表されるイメージセンサのように、線状あるいは面状の受光要素が用いられることもある（たとえば特許文献２および３参照）。
【０００３】
測光装置は、通常、分析装置に組み込んで使用され、分析装置においては、ホルダに分析用具を水平な状態で保持させて測光が行われる（たとえば特許文献４参照）。しかしながら、ホルダに分析用具を保持させる場合には、ホルダにおいて分析用具が水平に保持されないことがある。たとえば、尿を分析するための分析用具を使用する場合には、ホルダに付着した尿が乾燥して固体物が析出し、固体物の上に分析用具が乗り上げて分析用具の水平性が維持できないことがある。ホルダには、尿の析出物に限らず、ゴミなどのその他の異物が存在することがあり、その場合にも分析用具の水平性を維持できないことがある。また、分析用具として樹脂製の基材に試薬パッドを設けた試験片を使用する場合には、試験片が容器内で保存されているときに基材が反ってしまうことがある。そのような試験片をホルダに保持させた場合にも、試験片をホルダに対して水平状態で保持することができない。
【０００４】
ホルダにおいて分析用具（試験片）が水平に保持されなかった場合には、分析用具と受光手段との距離や角度が目的とするものとは異なったものとなるため、受光手段での受光量は、試験片が水平状態で保持された場合とは異なったものとなる。このように、ホルダにおける分析用具の姿勢は、測定精度に与える影響が大きい。
【０００５】
上述のように、受光手段としては、ＣＣＤなどのイメージセンサが用いられることがある。この場合には、分析用具における目的部位（たとえば試薬パッド）からの反射光を、受光手段において比較的に大きなエリアで受光することが可能となるため、受光手段での受光量を比較的に大きく確保することが可能となる。その結果、ホルダにおける分析用具の姿勢に基づく受光量のバラツキの影響を低減することが可能となる。
【０００６】
また、受光手段と分析用具との距離のバラツキを抑制する測光装置として、受光手段と分析用具との距離を把握した上で、その距離を調整するように構成されたものもある（たとえば特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、イメージセンサを用いる方法は、イメージセンサがフォトダイオードなどの点状受光要素に比べて高価かつ大型であるため、製造コストが高くなる上に装置が大型化してしまうといった問題がある。
【０００８】
一方、分析用具に対して受光手段の距離を調整する方法は、装置の組み立て公差に起因する距離のバラツキを考慮したものであり、分析用具の姿勢のバラツキが受光手段での受光結果に与える影響を回避するのに十分なものではない。すなわち、分析用具においては、複数の試験片が並べて配置されることがあるが、基材が反った場合には、試薬パッドごとの傾きが同一であるとは限らない。したがって、１つに試薬パッドについて距離を調整したとしても、その距離が他の試薬パッドに関して適切であるとは限らない。そればかりか、距離を把握するための手段や距離を調整するための手段が必要であるために、装置構成や装置での動作制御が複雑化して製造コスト的に不利である。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１４１６４４号公報
【特許文献２】特開平８−４３３８７号公報（第３頁）
【特許文献３】特開２００１−３４９８３４号公報（第４頁、図２および図３）
【特許文献４】特開平１１−１０８８２４号公報（第４−６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、分析用具の姿勢が測光結果に与える影響をコスト的に有利に低減し、精度良く測光を行えるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明により提供される測光装置は、第１の方向に比べてこの第１の方向に直交する第２の方向の寸法が小さい板状の分析用具の測光を行うための測光装置であって、分析用具に光を照射するための１以上の発光要素と、上記分析用具から進行してくる光を受光するための１以上の受光要素と、を備え、かつ、上記１以上の発光要素および上記１以上の受光要素のうちの少なくとも一方の要素が複数の要素からなる測光装置において、上記分析用具が適切な姿勢とされているときを基準とし、かつ上記分析用具の厚み方向から上記１以上の発光要素および上記１以上の受光要素をみたときに、上記１以上の発光要素の出射光軸および上記１以上の受光要素の受光軸のうちの少なくとも一方の軸は、上記第１の方向に沿った軸に対する交差角度が、絶対値において１０°以下となるように設定されていることを特徴としている。
【００１２】
ここで、「出射光軸」とは、発光要素から出射される光の光量分布において、最も出射光量の大きな方向に沿った軸をいう。一方、「受光軸」とは、受光要素において受光される光の光量分布において、最も受光量の大きな部分の法線に沿った軸をいう。
【００１３】
本発明の測光装置においては、１以上の発光要素および１以上の受光要素のうちの一方は、分析用具が適切な姿勢とされているときを基準としたときに、上記第１の方向からみた場合に、出射光軸または受光軸が上記厚み方向に沿った軸に対する交差角度が、絶対値において１０°以下となるように配置する一方で、第２方向からみた場合に、出射光軸または受光軸が上記厚み方向に沿った軸に対して平行または略平行となるように配置するのが好ましい。
【００１４】
１以上の発光要素および１以上の受光要素のうちの少なくとも一方の要素は、たとえば複数の要素からなる。これに対して、たとえば１以上の発光要素および上記１以上の受光要素のうちの少なくとも他方の要素は、１つの要素からなる。他方の要素は、その出射光軸または受光軸が上記厚み方向の沿うように配置するのが好ましい。
【００１５】
本発明の測光装置は、１以上の発光要素が複数の発光要素からなる一方で、１以上の発光要素が１つの発光要素からなっていてもよい。
【００１６】
１以上の発光要素が複数の発光要素からなる場合には、複数の発光要素は、異なるピーク波長を有する光のそれぞれを、個別に出射することができるように構成するのが好ましい。この場合、複数の発光要素は、たとえば１つのパッケージにモジュール化され、発光要素としては、たとえば発光ダイオードチップまたはレーザダイオードチップが採用される。
【００１７】
１以上の受光要素は、たとえば分析用具からの反射光を受光できるように配置されている。受光要素は、４５°散乱反射光を受光できるように配置するのが好ましい。受光要素としては、たとえばフォトダイオードチップまたはフォトトランジスタチップが採用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示した分析装置１は、筐体１０の内部に測光装置２（図２参照）を組み込んだものであり、試験片３を使用して試料の分析を行うためのものである。この分析装置１は、試験片３を矢印Ａ１，Ａ２方向に移動させるためのホルダ１１を有している。ホルダ１１は、試験片３を保持するための溝１１Ａを有している。この溝１１Ａは、試験片３の形状に対応させられており、矢印Ａ１，Ａ２方向に延びている。ホルダ１１は、矢印Ａ１，Ａ２方向に往復移動可能とされており、溝１１Ａの底面１１ａが分析装置１の外部において露出する状態と、底面１１ａが分析装置１の内部に収容される状態とを選択することができるようになっている。ホルダ１１の往復移動は、図２に示したように、回転体Ｄｒをホルダ１１の上面１１ｂに接触させた状態において、回転体Ｄｒを図中の矢印Ｂ１方向またはＢ２方向に回転させることにより行われる。この回転体Ｄｒは、図外のモータなどの動力源によって回転させられる。
【００１９】
測光装置２は、試験片３の試薬パッド３０に光を照射する一方で、そのときの散乱反射光を受光するものであり、光源部２０および受光部２１を有している。
【００２０】
光源部２０は、複数の発光素子２０ａ〜２０ｃ（図面上は３つ）を備えており、これらの発光素子２０ａ〜２０ｃが１つのパッケージ内に封止された構成を有している。複数の発光素子２０ａ〜２０ｃは、それぞれ異なるピーク波長を有する光を出射するものであり、たとえば５６５ｎｍ、６３５ｎｍまたは７６０ｎｍのピーク波長を有する光を個別に出射することができる。各発光素子２０ａ〜２０ｃは、ＬＥＤチップやＬＤチップにより構成されている。光源部２０は、図３に示したように平面視において、Ａ１，Ａ２方向に沿った軸Ｌ１に対する出射光軸Ｌ２の交差角度θ１が絶対値において１０°以下となり、かつ図２に示したように矢印Ｃ１，Ｃ２方向視（図３参照）において、法線Ｌ３に対する交差角度θ２が４５°となるように配置されている。
【００２１】
一方、受光部２１は、たとえばフォトダイオードあるいはフォトトランジスタにより構成されている。この受光部２１は、図４に示したように矢印Ａ１，Ａ２方向視（図２参照）において、法線Ｌ３に対する受光軸Ｌ４の交差角度θ３が絶対値において１０°以下となり、かつ図２に示したように矢印Ｃ１，Ｃ２方向視（図３参照）において、受光軸Ｌ４が法線Ｌ３に一致するように配置されている。
【００２２】
このような測光装置２においては、光源部２０としてＬＥＤチップやＬＤチップなどの点状発光要素が用いられ、受光部２１としてフォトダイオードやフォトトランジスタなどの点状受光素子が用いられている。そのため、装置を大型化することなくコスト的に有利に製造できるとともに、ランニングコスト的にも有利である。
【００２３】
また、光源部２０が軸Ｌ１に対する光出射軸Ｌ２の交差角度θ１が絶対値において１０°以下となるように配置されている一方で、受光部２１が法線Ｌ３に対する受光軸Ｌ４の交差角度θ３が絶対値において１０°以下となるように配置されている。そのため、後述の実施例からも明らかとなるが、試験片３がホルダ１１の底面１１ａに対して、Ａ１，Ａ２方向視において、４°傾斜した状態での反射光量が、試験片３が底面１１ａに対して平行な状態での反射光量に対して、９８．８〜１０１．２％の範囲となる。この範囲は、分析装置１において、たとえば尿中の白血球濃度が、正常および異常の間で、ランク飛びせずに測定できる範囲である。したがって、測光装置２では、試験片３がホルダ１１において傾斜した状態、たとえば試験片３がホルダ１１において析出物などの固体物に乗り上げた状態で保持されたとしても、精度良く測光を行うことができる。
【００２４】
上述した実施の形態においては、光源部２０が異なるピーク波長を有する３つの発光素子２０ａ〜２０ｃが１つにパッケージ化されていたが、発光素子の数は３つに限らず、測光する対象に応じて選択すればよい。本発明では、発光素子が個別にパッケージされた複数のＬＥＤやＬＤを用いることもでき、またブロードな波長特性を有する点状光源、たとえば白色ＬＥＤを用いることもできる。白色ＬＥＤを用いる場合には、図５に示したように、白色ＬＥＤ２０′から発せられる光の行路上に、波長選択部４が設けられる。この波長選択部４は、試験片３の試薬パッド３０に対して、白色ＬＥＤ２０′から発せられた光から目的とする波長の光を選択的に照射できるようにするためのものであり、ターレット４０に複数の干渉フィルタ４１を保持させた構成を有している。波長選択部４としては、プリズムを使用することもできる。
【実施例】
【００２５】
以下においては、点状受光要素の位置を固定して、点状発光要素の位置を変化させたときに、点状発光要素の位置および照射対象物の傾き角度が点状受光要素での受光量に与える影響について検討する。
【００２６】
（実験設備）
実験設備としては、図６ないし図８に示したように、支持プレート５０に回転プレート５１を支持させ、回転プレート５１の上方に点状発光要素５２および点状受光要素５３を配置したものを使用した。回転プレート５１は、一対のピン５４を有したものであり、これらのピン５４において、支持プレート５０に回転可能に支持されている。この回転プレート５１は、回転軸Ｌ５に沿って延びる凹部５５が形成されたものであり、この凹部５５に基準反射板５６が保持されている。基準反射板５６は、回転プレート５１とともに回転するものであり、支持プレート５０に対する基準反射板５６の傾き角度θ４は、回転プレート５１を回転させることにより調整した。基準反射板５６としては、（株）ユポ・コーポレーション製の光量チェック用のユポを用いた。点状受光要素５３は、基準反射板５６に設定された光照射ポイントＰの直上において、その受光軸Ｌ４が支持プレート５０の法線に沿うように配置した。点状受光要素５３としては、シリコンフォトダイオードを使用した。点状発光要素５２は、図７に示したように光照射ポイントＰまでの距離Ｄが１０．３ｍｍ、出射光軸Ｌ２が点状受光要素５３の受光軸Ｌ４に対する交差角度θ２が４５°となるように配置した。点状発光要素５２としては、ＬＥＤを用いた。ただし、点状発光要素５２は、図８に示した平面視における回転軸Ｌ５に対する点状発光要素５２の交差角度θ５（以下「平面視照射角度θ５」という）を変化させた配置した。なお、平面視照射角度θ５は、図８における時計回り方向を正方向として定義した。
【００２７】
本実施例においては、点状発光要素５２の平面視照射角度θ５を変化させた位置に配置して光照射ポイントＰに光を照射し、そのときの反射光を点状受光要素５３において受光した。平面視照射角度θ５は、０°、１０°、２０°、３０°、４０°、３２０°、３３０°、３４０°および３５０°に設定した。各平面視照射角度θ５における光照射および受光は、点状発光要素５３からの照射する光の波長を５６５ｎｍ、６３５ｎｍまたは７６０ｎｍとし、基準反射板５６の傾き角度θ４を変化させて５回行った。傾き角度θ４は、照射光の波長が５６５ｎｍのときには０°、０．５°、１．０°、１．５°、２．０°、２．５°、３．０°および４．０°に設定し、照射光の波長が６３５ｎｍおよび７６０ｎｍのときには、０°、０．５°、１．０°、１．５°、２．０°、２．５°および３．０°に設定した。点状受光要素５２における受光結果は、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示した。なお、受光結果は、基準反射板５６の傾き角度θ４が０°のときの受光量を基準（照射光の波長および平面視照射角度θ５が同一）としたときの変化率（％）として評価し、また変化率（％）は５回の測定の平均値として示してある。
【００２８】
図９（ａ）〜図９（ｃ）から分かるように、照射光の波長の如何にかかわらず、平面視照射角度θ５が０°からずれるほど変化率が大きくなり、傾き角度θ４が大きくなるにつれて変化率が大きくなっている。したがって、基準反射板５６の傾きの影響を抑制するためには、平面視照射角度θ５を０°に近づけるのが良いのが分かる。ここで、先の実施の形態において説明した試験片３（図２ないし図４参照）を用いる場合、尿の析出物による試験片３の傾き角度は最大で４°程度であると考えられる。一方、分析装置１において、たとえば尿中の白血球濃度が、正常および異常の間で、ランク飛びせずに測定できるようにするためには、変化率を±１．２％に収める必要がある。これらの点からすれば、平面視照射角度θ５が±１０°の範囲に点状発光要素を配置すればよいといえる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る測光装置を備えた分析装置の概観構成を示す斜視図である。
【図２】測光装置の概略構成を模式的に示した断面図である。
【図３】測光装置の要部を示す平面図である。
【図４】図２のIＶ−IＶ線に沿う断面図である。
【図５】測光装置の他の例を説明するための断面図である。
【図６】実施例において使用した実験設備を模式的に示した斜視図である。
【図７】実施例において使用した実験設備を模式的に示した要部側面図である。
【図８】実施例において使用した実験設備を模式的に示した要部平面図である。
【図９】実施例における実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１１ａ  （ホルダの）底面（支持面）
２  測光装置
２０  光源部（発光素子）
２０ａ〜２０ｃ  発光素子
２１  受光部（受光素子）
３  試験片（分析用具）
Ｌ２  光出射軸
Ｌ４  受光軸
【図１】
2005189032.tif 000003
【図２】
2005189032.tif 000004
【図３】
2005189032.tif 000005
【図４】
2005189032.tif 000006
【図５】
2005189032.tif 000007
【図６】
2005189032.tif 000008
【図７】
2005189032.tif 000009
【図８】
2005189032.tif 000010
【図９】
2005189032.tif 000011