(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる流体の被検出物の発光強度を測定する光検出装置において、
測定を実施する前記配管の測定位置の上流側に位置する前記配管のモニタ位置で、該測定前に予め被検出物の発光強度レベルをモニタするモニタ手段と、
該モニタ手段によりモニタした発光強度レベルに基づき発光強度測定条件を適正化制御する制御手段と、
該制御手段により適正化制御された発光強度測定条件下で、前記測定位置において前記モニタ位置より移動した前記被検出物の発光強度測定を行う測定手段と
を具備して成ることを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記測定手段は、発光強度を測定する光検出素子を有し、前記モニタ手段は、前記モニタ位置からの被検出光を前記測定位置へ導く所定内径の光ファイバを有し、該光ファイバにより導かれた前記モニタ位置からの前記被検出光の発光強度レベルを前記光検出素子を用いて測定し、該測定した発光強度レベルを記憶手段に記憶するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分析装置等において使用される、被検出物の光強度を測定する光検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
分析装置等に使用される光検出装置では、通常、光検出素子として光電子増倍管（ＰＭＴ）、フォトダイオード、ＣＣＤ等を使用しており、このような光検出素子により被検出物（測定対象物）からの発光または蛍光の光強度を測定するようにしている。
【０００３】
このような光強度の測定を行う際に、被検出物の光強度が強過ぎると、光強度が当該光検出素子の測定レンジを超えてしまう場合がある。この場合、光強度測定条件が不適正となるため、測定により得られる光強度データも不適正なものとなってしまう。また、光強度が強い被検出物を測定してしまうと、光検出素子がダメージを受ける場合がある。
【０００４】
上記のような不具合を回避するため、従来の光検出装置では、未知の光強度を有する被検出物を測定する際には、まず、光検出装置が具備している減光フィルタを介して未知の光強度を有する被検出物からの発光または蛍光を光検出装置に入射させ、それにより被検出物の光強度を十分に減少させた状態で当該光強度の測定を行い、次に、その測定結果に基づいて、減光が必要であれば減光状態が適切になるように調整した後に再び光強度の測定を行うようにしている。これにより、広範囲な測定レンジが確保されるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の光検出装置では、１つの被検出物に対し、減光状態の調整のためのデータを取得する測定と実際の測定とを含む２回以上の光強度測定が必要となるため、測定の迅速化が要望されている実情に反することとなる。
なお、光検出素子としての光電子増倍管および減光フィルタから成る光検出装置を上記モニタ位置および測定位置の双方に設置するようにすれば、測定を迅速化することができるが、その場合、装置全体では多大なコストアップを招くことになる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題に着目してなされたものであり、事前にモニタした被測定物の光強度レベルに基づいて光強度測定条件が適正になるように制御することにより、コストアップを招くことなく測定の迅速化を実現するようにした光検出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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の第１発明は、配管内を流れる流体の被検出物の発光強度を測定する光検出装置において、測定を実施する前記配管の測定位置の上流側に位置する前記配管のモニタ位置で、該測定前に予め被検出物の発光強度レベルをモニタするモニタ手段と、該モニタ手段によりモニタした発光強度レベルに基づき発光強度測定条件を適正化制御する制御手段と、該制御手段により適正化制御された発光強度測定条件下で、前記測定位置において前記モニタ位置より移動した前記被検出物の発光強度測定を行う測定手段とを具備して成ることを特徴とする。
【０００８】
第１発明においては、光検出装置により流体の被検出物の光強度を測定する際には、測定を実施する測定位置の上流側に位置するモニタ位置で、測定を実施する前にモニタ手段が予め被検出物の光強度レベルをモニタし、モニタした光強度レベルに基づき制御手段が光強度測定条件を適正化制御し、この適正化制御された光強度測定条件下で測定手段がモニタ位置より移動した被検出物の光強度測定を行うから、実際の光強度の測定は１回だけで済むことになり、測定を迅速化することができる。また、前記モニタ手段としては、被検出物の光強度レベルをモニタし得るものであれば使用可能であるため、高価かつ大型で過大な光強度の入射光に弱い光電子増倍管に代えて、安価かつ構造の簡単な光検出素子（例えばフォトダイオード）を使用することができるので、装置全体がコストアップすることもない。
【０００９】
請求項２に記載の第２発明は、前記測定手段は、発光強度を測定する光検出素子を有し、前記モニタ手段は、前記モニタ位置からの被検出光を前記測定位置へ導く所定内径の光ファイバを有し、該光ファイバにより導かれた前記モニタ位置からの前記被検出光の発光強度レベルを前記光検出素子を用いて測定し、該測定した発光強度レベルを記憶手段に記憶するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
第２発明においては、前記モニタ手段として前記測定手段の測定位置よりも上流側に位置するモニタ位置における被検出物の光強度レベルを前記測定手段と協働してモニタする所定内径の光ファイバを使用し、この光ファイバによりモニタした被検出物の光強度レベルを記憶手段に記憶するようにしたから、光強度測定条件の適正化制御に用いる被測定物の光強度レベルをモニタするモニタ手段を安価かつ構造の簡単なものとすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る光検出装置を内蔵した分析装置の構成を例示する図である。図１中、１は免疫学分析装置、生化学分析装置等の分析装置を示し、この分析装置１は、中央に配置される反応ターンテーブル１０の周囲に、反応容器移送部２０、検体供給部３０、第１試薬供給部４０、第２試薬供給部５０、ならびに計測部６０をそれぞれ図示のように配置して構成するものとする。
【００１２】
分析装置１はさらに、ここでは図示しない制御ユニットを具えるとともに、検査の結果得られる分析データ等の各種情報を出力するためのディスプレイ、プリンタ等の出力手段（図示せず）を含んで構成することができる。上記各構成要素は、上記制御ユニットの制御の下で、所定の分析項目に応じた順序で動作制御するものとする。
上記制御ユニットは、装置コントローラとしてコンピュータを含んでおり、各種入力情報のための入力回路と、演算処理回路（ＣＰＵ）と、該演算処理回路で実行される制御プログラムや測定データや各種演算結果等を記憶格納する記憶回路（ＲＡＭ、ＲＯＭ）と、上述した反応ターンテーブル１０等の機構部を含む被制御対象への制御信号の送出を行う出力回路等により構成することができる。
【００１３】
図１において、反応ターンテーブル１０は真円状のテーブルにより構成されており、多数の反応容器１１をその外周近傍の同一円周上に保持して所定の動作タイミングで移送するよう、その回転方向（図示例では、反時計回り方向である）および回転量等を制御されるようになっている。
【００１４】
反応容器移送部２０は、反応容器ストッカ２１と移送器２２とを具える。該ストッカ２１の取り出し位置に位置決め停止された反応容器１１は、移送器２２により反応ターンテーブル１０の所定位置に供給される。本実施形態で使用する反応容器１１は、例えば角形のキュベットであり、反応ターンテーブル１０に供給された反応容器１１には、検体および試薬を順次分注することができる。
【００１５】
検体供給部３０は、反応容器１１に検体を供給する供給部であり、検体を収容した複数の検体容器３１を保持可能な検体保持部３２と、先端側にノズル部を有する分注器（プローブ）３３とを具える。分注器３３は、例えば検体保持部３２が図中左側から右側に順次搬送されてきた場合、該保持部３２上の検体容器３１から検体をノズル部によって吸引して所定量分取し、図示矢印のように回動して反応ターンテーブル１０上の反応容器１１に移送し、検体の分注を行う。
【００１６】
第１試薬供給部４０は、反応容器１１に第１試薬を供給する供給部であり、真円状の試薬ターンテーブル４１と、先端側にノズル部を有する分注器（プローブ）４２とを具える。試薬ターンテーブル４１上には、その外周円周上位置に、所望の複数の分析項目に対応する各種の第１試薬を収容した試薬収容容器（第１試薬収容容器）４３を保持しておくことができる。この場合、第１試薬として、酵素標識試薬を配置しておくものとする。分注器４２は、上記制御ユニットによる指示および制御の下で、該当する試薬収容容器４３から試薬を所定量分取して、分注を行う。よって、反応ターンテーブル１０の回転により、第１試薬供給部４０に臨む対応位置に移送されて停止させられた当該反応容器１１に、第１試薬を供給することができる。
【００１７】
第２試薬供給部５０は、反応容器１１に第２試薬を供給する供給部であり、真円状の試薬ターンテーブル５１と、先端側にノズル部を有する分注器（プローブ）５２とを具える。試薬ターンテーブル５１上には、その外周円周上位置に、所望の複数の分析項目に対応する各種の第２試薬を収容した試薬収容容器（第２試薬収容容器）５３を保持しておくことができる。この場合、第２試薬として、発光試薬を配置しておくものとする。分注器５２は、上記制御ユニットによる指示および制御の下で、該当する試薬収容容器５３から試薬を所定量分取して、分注を行う。よって、反応ターンテーブル１０の回転により、第２試薬供給部５０に臨む対応位置に移送されて停止させられた当該反応容器１１に、第２試薬を供給することができる。
【００１８】
計測部６０は、被検出物（検液内の測定対象物）の光強度を計測する手段であり、本実施形態では上記酵素標識試薬および発光試薬による発光反応に基づく発光強度値を測定するものとする。この場合、計測部６０は検液からの自発光の光強度を測定することになるが、自発光以外の場合の光強度を測定することも可能である。例えば被検出物（検液内の測定対象物）から発生される蛍光を測定する場合には、試薬収容容器に配置する試薬を蛍光測定試薬とし、キセノンランプ等の蛍光発生手段からの励起光を検液に照射して、検液から蛍光が発生するように構成しておくものとする。
【００１９】
上記分析装置１は、基本的には、検体供給部３０により検体を分注し、第１試薬供給部４０により第１試薬を分注し、第２試薬供給部５０により第２試薬を分注し、計測部６０により計測を行うことにより、検査を実施する。
【００２０】
ところで、計測部６０により被検出物の光強度を測定する際に、計測部６０の光検出素子へ測定レンジを超えるような過大な光強度レベルの光を入射させると、測定した発光強度値の信頼性が低下したり光検出素子がダメージを受けたりする不具合が生じる。この不具合を回避するため、従来技術では、まず、光検出素子への入射光の減光率を適正化するためのデータを取得するために最大減光率のフィルタを使用して測定を行い、次に、前記測定により取得したデータに基づいて選択したフィルタを使用して実際に発光強度の測定を行うため、少なくとも２回の測定を行うことになり、測定の迅速化の要求を実現することができない。
【００２１】
一方、本実施形態では、実際に発光強度の測定を行う前に当該被検出物の発光強度レベルが分かっていれば、その発光強度レベルに対応するフィルタを使用した減光状態とすることにより光強度測定条件が適正化されるため、その減光状態で１回だけ測定を行えば十分であるということに着目して、事前に被検出物の光強度レベルをモニタするモニタ機構を計測部６０の光検出素子の上流側に設けている。上記モニタ機構としては、被検出物の光強度レベルをモニタする機能を有していれば十分であるので、被検出物の光強度値を高精度で測定し得る光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いる必要はなく、構造が簡単で安価な光検出素子（フォトダイオードや後述する光ファイバ等）を用いることができる。この場合、上記モニタ機構にも光電子増倍管を用いる場合に比べて、装置全体でのコストアップを大幅に減少させることができる。以下、減光機能および発光強度測定機能に加えて光強度レベルモニタ機能を有する、本実施形態の計測部６０の各構成例について詳細に説明する。
【００２２】
［構成例１］
図２に示す構成例１の計測部６０は、測定セルとしてフローセルを用いており、反応容器１１内の検液を計測部６０内に導くための配管７１と、配管７１のモニタ位置Ａの近傍に設置したフォトダイオード７２と、配管７１の測定位置Ｂ（測定位置Ｂはモニタ位置Ａよりも下流側に位置するものとする）に設けたフローセル７３と、配管７１を介して検液を吸引および廃液するためのシリンジ７４と、フローセル７３の側方に順次設けた減光フィルタ装置７５および光電子増倍管（ＰＭＴ）７６とから成る。上記減光フィルタ装置７５としては、「異なる減光率の複数のフィルタ部材（例えば減光率＝１００％，５０％，０％の３種類のフィルタ部材）を円周上に配置したフィルタテーブルを駆動用モータにより回転駆動して所望の減光率のフィルタを選択的に測定位置Ｂに停止させる構造のフィルタ装置」、または、「異なる減光率の複数のフィルタ部材（例えば減光率が１００％，５０％，０％の３種類のフィルタ部材）を直線上に配置したフィルタ集合体を駆動用モータにより進退駆動して所望の減光率のフィルタを選択的に測定位置Ｂに停止させる構造のフィルタ装置」を用いるものとする。なお、必要に応じて配管７１のモニタ位置Ａにフローセルを設けてもよい。
【００２３】
次に、構成例１の計測部６０における光強度レベルモニタ動作および発光強度測定動作を説明する。
反応容器１１内の検液をシリンジ７４により吸引すると、検液は配管７１内を流れてモニタ位置Ａに到達する。そのとき、検液内の測定対象物（被検出物）の光強度レベルをフォトダイオード７２によりモニタし、得られた光強度レベルデータを上記制御ユニットに入力しておく。その後、配管７１内を流れる検液が測定位置Ｂに到達するまでの間に、上記制御ユニットにより上記減光フィルタ装置７５のフィルタ部材の中から上記光強度レベルデータに適した減光率のフィルタ部材を測定位置Ｂに停止させておくことにより、当該被検出物に対する光強度測定条件（減光条件）が適正化されることになる。
【００２４】
上記のような適正化された光強度測定条件下では、配管７１内を流れる検液が測定位置Ｂに到達してフローセル７３内で減速されたとき、光電子増倍管７６により上記光強度レベルデータに適した減光率のフィルタ部材を介して被検出物の発光強度値を直ちに測定することができる。この場合、光電子増倍管７６への入射光の減光率を適正化するためのデータを取得するための最大減光率のフィルタを使用した測定が不要であるため、測定を１回で済ませることができる。したがって、配管７１内を流れる検液がフローセル７３に滞留することはなく、測定が迅速化されることになる。
【００２５】
［構成例２］
図３に示す構成例２の計測部６０は、上記構成例１の計測部６０において配管７１のモニタ位置Ａの近傍に設置したフォトダイオード７２の代わりに、モニタ位置Ａおよび測定位置Ｂのそれぞれに両端を開口させた所定内径の光ファイバ７７と、光ファイバ７７の測定位置Ｂ側開口およびフローセル７３の間に配置したシャッタ７８とを用いたものであり、その他の部分は上記構成例１の計測部６０と同様に構成する。上記光ファイバ７７としては、入射光の光強度を約１／１００に減光するような所定内径を有するものを用いるものとするが、光ファイバを構成する材料等の選択により約１／１００に減光するようにしても、あるいは、減光フィルタを介在させるようにしてもよい。なお、被検出物から発せられた光をシャッタ７８からフィルタ装置７５を経て光電子増倍管７６に入射させる際には、必ずしもフローセル７３を通過させる必要はない。
【００２６】
次に、構成例２の計測部６０における光強度レベルモニタ動作および発光強度測定動作を説明する。
反応容器１１内の検液をシリンジ７４により吸引すると、検液は配管７１内を流れてモニタ位置Ａに到達する。そのとき、検液内の測定対象物（被検出物）から発せられた光をモニタ動作時に開放制御されるシャッタ７８からフィルタ装置７５を経て光電子増倍管７６に入射させると、光ファイバ７７および光電子増倍管７６が協働して前記被検出物の光強度レベルがモニタされることになる。この場合、フィルタ装置７５においてどのようなフィルタ部材が選択されていても、光電子増倍管７６の入射光の光強度は少なくとも約１／１００に減光されることになり、モニタされた光強度レベルデータは上記制御ユニットに入力されて上記制御ユニット内の記憶回路に記憶されることになる。その後、配管７１内を流れる検液が測定位置Ｂに到達するまでの間に、光ファイバ７７から迷光の入射を防止するためシャッタ７８の遮へいを制御し、上記制御ユニットにより上記減光フィルタ装置７５のフィルタ部材の中から上記光強度レベルデータに適した減光率のフィルタ部材を測定位置Ｂに停止させておくことにより、当該被検出物に対する光強度測定条件（減光条件）が適正化されることになる。
【００２７】
上記のような適正化された光強度測定条件下では、配管７１内を流れる検液が測定位置Ｂに到達してフローセル７３内で減速されたとき、光電子増倍管７６により上記光強度レベルデータに適した減光率のフィルタ部材を介して被検出物の発光強度値を直ちに測定することができる。この場合、光電子増倍管７６への入射光の減光率を適正化するためのデータを取得するための最大減光率のフィルタを使用した測定が不要であるため、測定を１回で済ませることができる。したがって、配管７１内を流れる検液がフローセル７３に滞留することはなく、測定が迅速化されることになる。
【００２８】
［構成例３］
図４に示す構成例３の計測部６０は、上記構成例１の計測部６０では１系統だけ設けた検液供給系を複数（図示例では３系統）に分岐させて、各系統をそれぞれ異なる減光率に対応させることによりフィルタ装置７５を省略したものである。すなわち、反応容器１１内の検液を計測部６０内に導くための配管７１のモニタ位置Ａの下流の所定位置には切換弁（例えば電磁切換弁）７９が設けられており、この切換弁７９には、配管８０−１〜８０−３，フローセル８１−１〜８１−３およびシリンジ８２−１〜８２−３より成る３系統の独立した検液供給系が接続されている。なお、その他の部分は上記構成例１の計測部６０と同様に構成する。
【００２９】
上記フローセル８１−１〜８１−３はそれぞれ、所定の減光率（例えば減光率＝１００％，５０％，０％）となるような減光処理（着色）がなされており、色付きフローセルとなっている。また、この構成例３では、光電子増倍管７６は、これらフローセル８１−１〜８１−３の測定位置Ｂ−１〜Ｂ−３に対し共通的に測定を行えるような位置に配置されている。なお、この構成例３では光強度レベルモニタ用の光検出素子としてフォトダイオード７２を用いているが、代わりに構成例２のように１組の光ファイバおよびシャッタを用いてもよい。
【００３０】
この構成例３の計測部６０における光強度レベルモニタ動作は上記構成例１と同様であるが、発光強度測定動作は上記構成例１とは若干相違したものとなる。すなわち、この構成例３では、上記制御ユニットは、構成例１の減光フィルタ装置７５において当該光強度レベルデータに適した減光率のフィルタ部材を選択する制御を行う代わりに、当該光強度レベルデータに適した減光率のフローセルを有する検液供給系が選択されるように切換弁７９を切り換える制御を行うことになる。
【００３１】
［参考例１］
図５に示す参考例１の計測部６０は、測定セルとして反応ターンテーブル１０から移送されて来る反応容器１１を用いており、測光部９１と、測光部９１内の測定位置Ｂに設けられた光電子増倍管９２および減光フィルタ装置９３（上記減光フィルタ装置７５と同一のものを用いる）と、反応ターンテーブル１０上の反応容器１１の近傍のモニタ位置Ａに設けられたフォトダイオード９４と、反応容器１１を移送する移送機構９５とを具えて成る。この場合、上記モニタ位置Ａは、反応ターンテーブル１０上の反応容器１１の近傍に限定されるものではなく、測定位置Ｂよりも上流側であればよく、例えば反応ターンテーブル１０および計測部６０間の移送経路上の任意の位置としてもよい。なお、上記フォトダイオード９４の代わりに、上記モニタ位置Ａおよび測定位置Ｂのそれぞれに両端を開口させた所定内径の光ファイバと、該光ファイバを覆うカバーと、前記光ファイバの測定位置Ｂ側開口および光電子増倍管９２の間に配置したシャッタとを用いてもよい。この場合には、前記光ファイバのモニタ位置Ａ側開口は、迷光の入射を防止するため、反応ターンテーブル１０上の反応容器１１の近傍に配置するものとする。
【００３２】
次に、参考例１の計測部６０における光強度レベルモニタ動作および発光強度測定動作を説明する。反応容器１１が測定位置Ｂに移送される前に、測定位置Ｂの上流側のモニタ位置Ａにおいて検液内の測定対象物（被検出物）の光強度レベルをフォトダイオード９４によりモニタし、得られた光強度レベルデータを上記制御ユニットに入力しておく。その後、反応ターンテーブル１１上の反応容器１１を移送機構９５により測光部７１内に移送するまでの間に、上記制御ユニットにより上記減光フィルタ装置９３のフィルタ部材の中から上記光強度レベルデータに適した減光率のフィルタ部材を測定位置Ｂに停止させておくことにより、当該被検出物に対する光強度測定条件（減光条件）が適正化されることになる。
【００３３】
上記のような適正化された光強度測定条件下では、反応容器１１が図示矢印のようにして測定位置Ｂに移送されたとき、光電子増倍管９２により上記光強度レベルデータに適した減光率のフィルタ部材を介して被検出物の発光強度値を直ちに測定することができる。この場合、光電子増倍管９２への入射光の減光率を適正化するためのデータを取得するための最大減光率のフィルタを使用した測定が不要であるため、測定を１回で済ませることができる。したがって、反応容器１１の移送が滞留することはなく、測定が迅速化されることになる。
なお、上記発光値の測定終了後には、測光部９１内の反応容器１１を図示矢印のように移送して廃棄箱９６内に廃棄するものとする。
【００３４】
なお、上記構成例１〜３では、計測部６０において検液内の測定対象物（被検出物）からの自発光の光強度を測定する場合について説明したが、検液内の測定対象物（被検出物）から発生される蛍光を測定することも可能である。その場合、上記構成例１〜３の構成要素に加えてキセノンランプ等の蛍光発生手段を設けるとともに、フローセルや反応容器として、前記蛍光発生手段から検液に励起光を照射したときに検液から発生される蛍光を光電子増倍管等に入射させられるような構造のものを用いるものとする。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光検出装置によれば、装置構成の複雑化やコストアップを招くことなく、幅広い光強度レンジを確保し得るとともに、迅速な測定が可能になる。したがって、光強度測定に必要とする測定時間を上記従来技術に比べて大幅に短縮することが可能になるため、装置の高速大量処理の実現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る光検出装置を内蔵した分析装置の構成を例示する図である。
【図２】  第１実施形態の計測部の構成例１の構成を示す図である。
【図３】  第１実施形態の計測部の構成例２の構成を示す図である。
【図４】  第１実施形態の計測部の構成例３の構成を示す図である。
【図５】  本発明に関連する参考例１の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  分析装置
１０  反応ターンテーブル
１１  反応容器
２０  反応容器移送部
２１  反応容器ストッカ
２２  移送器
３０  検体供給部
３１  検体容器
３２  検体保持部
３３  分注器（プローブ）
４０  第１試薬供給部
４１  試薬ターンテーブル
４２  分注器（プローブ）
４３  第１試薬収容容器
５０  第２試薬供給部
５１  試薬ターンテーブル
５２  分注器（プローブ）
５３  第２試薬収容容器
６０  計測部
７１  配管
７２，９４  フォトダイオード
７３  フローセル
７４  シリンジ
７５，９３  減光フィルタ装置
７６，９２  光電子増倍管（ＰＭＴ）
７７  光ファイバ
７８  シャッタ
７９  切換弁
８０−１〜８０−３  配管
８１−１〜８１−３  フローセル
８２−１〜８２−３  シリンジ
９１  測光部
９５  移送機構
９６  廃棄箱
Ａ  モニタ位置
Ｂ  測定位置
【図１】
0004542652.tif 000002
【図２】
0004542652.tif 000003
【図３】
0004542652.tif 000004
【図４】
0004542652.tif 000005
【図５】
0004542652.tif 000006