(57)【要約】【課題】測定精度を低下させることなく、所望の測定分解能で広範かつ高速に試料の吸光度を測定することができること。【解決手段】測光部１８は、測定セル１７に保持された試料ＳＰを透過した測定光を受光し、この測定光の透過光量に応じた強度信号を出力するＰＤＡ３５と、強度信号を線形変換し、強度信号の大きさに応じたレベル信号を出力するＩ／Ｖ変換器３６と、レベル信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ３８と、を備え、Ａ／Ｄコンバータ３８のビット数は、Ａ／Ｄコンバータ３８の変換分解能が、測定セル１７の光路長と、吸光度の所定の測定範囲における所定の測定分解能に対応したレベル信号のレベル変化量との関係における、レベル変化量の極大値以下となる最小の整数であり、測定セル１７は、レベル変化量が、この最小の整数に対応する変換分解能以上となる光路長を有する。【選択図】        図１
2007218883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に保持された試料の吸光度を測定する分析装置において、
前記試料を透過した測定光を受光し、該測定光の透過光量に応じた強度信号を出力する受光手段と、
前記強度信号を線形変換し、該強度信号の大きさに応じたレベル信号を出力する線形変換器と、
前記レベル信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
を備え、
前記Ａ／Ｄ変換器のビット数は、該Ａ／Ｄ変換器の変換分解能が、前記容器の光路長と、前記吸光度の所定の測定範囲における所定の測定分解能に対応した前記レベル信号のレベル変化量との関係における、該レベル変化量の極大値以下となる最小の整数であり、
前記容器は、前記レベル変化量が前記最小の整数に対応する前記変換分解能以上となる光路長を有することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記Ａ／Ｄ変換器のビット数ｎは、前記所定の測定範囲をＯＤrとし、前記所定の測定分解能をΔＯＤとし、前記所定の測定範囲における前記測定光の最大透過光量に応じた前記レベル信号のレベル値と、前記Ａ／Ｄ変換器の変換範囲との比をＰとして、数式１によって演算される最小の整数であり、
前記容器の光路長Ｌは、前記ビット数ｎが前記最小の整数である場合、数式２を満足することを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【数１】
2007218883.tif 000019
【数２】
2007218883.tif 000020
【請求項３】
前記Ａ／Ｄ変換器のビット数は、１８であり、
前記容器の光路長は、０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の分析装置。
【請求項４】
光源が発する所定波長域の光を前記試料中に集光する第１集光光学系と、
前記試料を透過した前記所定波長域の光をスリット上に集光する第２集光光学系と、
前記スリットを通過した前記所定波長域の光を波長ごとに分岐するとともに、分岐した波長ごとに前記受光手段上に集光する分光手段と、
をさらに備え、
前記受光手段は、前記分光手段によって波長ごとに集光された前記所定波長域の光を前記測定光として受光することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の分析装置。
【請求項５】
前記第１集光光学系および第２集光光学系の少なくとも一方は、放物面鏡対であることを特徴とする請求項４に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に保持された試料を透過した測定光の透過光量を検出し、該透過光量に基づいて前記試料の吸光度を測定する分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血液や尿等の検体と試薬とを混合した試料を測定セルに収容し、この収容した試料に測定光を照射して透過させ、透過光量をもとに試料の吸光度を測定することによって試料の成分分析等を行う分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる分析装置では、試料を透過した測定光を分光して受光し、受光した測定光の透過光量に応じた強度信号を波長ごとに生成する。そして、この強度信号をログアンプによって増幅し、増幅した強度信号をＡ／Ｄ変換して所定の演算処理を行うことによって、試料の吸光度を求めるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３２７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術にかかる分析装置では、強度信号をログアンプによって増幅しているため、ログアンプで発生するノイズの影響により吸光度の測定精度が低下するという問題があった。
【０００５】
これに対し、一般に低ノイズ性、高速応答性等に優れたリニアアンプを、ログアンプに替えて強度信号の増幅に用いることが考えられる。ところが、試料の吸光度は強度信号の大きさの対数値に応じて変化するため、汎用的なビット数のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）では、試料の成分濃度が高く吸光度が大きい場合に、吸光度に対する所望の測定分解能が得られない場合が生じるという問題があった。また、これに対して、Ａ／Ｄコンバータのビット数を大きくすると、強度信号の変換処理時間が増大し、吸光度の測定時間が増大するため、分析装置のスループットが低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定精度を低下させることなく、所望の測定分解能で広範かつ高速に試料の吸光度を測定することができる分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる分析装置は、容器に保持された試料の吸光度を測定する分析装置において、前記試料を透過した測定光を受光し、該測定光の透過光量に応じた強度信号を出力する受光手段と、前記強度信号を線形変換し、該強度信号の大きさに応じたレベル信号を出力する線形変換器と、前記レベル信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、を備え、前記Ａ／Ｄ変換器のビット数は、該Ａ／Ｄ変換器の変換分解能が、前記容器の光路長と、前記吸光度の所定の測定範囲における所定の測定分解能に対応した前記レベル信号のレベル変化量との関係における、該レベル変化量の極大値以下となる最小の整数であり、前記容器は、前記レベル変化量が前記最小の整数に対応する前記変換分解能以上となる光路長を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２にかかる分析装置は、上記の発明において、前記Ａ／Ｄ変換器のビット数ｎは、前記所定の測定範囲をＯＤrとし、前記所定の測定分解能をΔＯＤとし、前記所定の測定範囲における前記測定光の最大透過光量に応じた前記レベル信号のレベル値と、前記Ａ／Ｄ変換器の変換範囲との比をＰとして、数式１によって演算される最小の整数であり、前記容器の光路長Ｌは、前記ビット数ｎが前記最小の整数である場合、数式２を満足することを特徴とする。
【数１】
2007218883.tif 000003
【数２】
2007218883.tif 000004
【０００９】
また、請求項３にかかる分析装置は、上記の発明において、前記Ａ／Ｄ変換器のビット数は、１８であり、前記容器の光路長は、０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４にかかる分析装置は、上記の発明において、光源が発する所定波長域の光を前記試料中に集光する第１集光光学系と、前記試料を透過した前記所定波長域の光をスリット上に集光する第２集光光学系と、前記スリットを通過した前記所定波長域の光を波長ごとに分岐するとともに、分岐した波長ごとに前記受光手段上に集光する分光手段と、をさらに備え、前記受光手段は、前記分光手段によって波長ごとに集光された前記所定波長域の光を前記測定光として受光することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５にかかる分析装置は、上記の発明において、前記第１集光光学系および第２集光光学系の少なくとも一方は、放物面鏡対であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる分析装置によれば、測定精度を低下させることなく、所望の測定分解能で広範かつ高速に試料の吸光度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる分析装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００１４】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる分析装置１の要部構成を示す図である。図１に示すように、分析装置１は、分析対象としての検体と試薬とを試料として測定セルに分注し、分注した測定セル内で生じる反応を光学的に測定する測定機構１１と、測定機構１１を含む分析装置１全体の制御を行うとともに、測定機構１１における測定結果の分析を行う制御分析機構２１とを備える。分析装置１は、これらの機構を連携させることによって複数の検体の生化学的、免疫学的あるいは遺伝学的な分析を自動的に行う。
【００１５】
測定機構１１は、大別して検体移送部１２、検体分注部１３、試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂ、試薬分注部１５Ａ，１５Ｂ、反応テーブル１６、測光部１８および洗浄部１９を備える。また、制御分析機構２１は、制御部２２、入力部２３、出力部２４および記憶部２５を備える。測定機構１１および制御分析機構２１が備えるこれらの各部は、制御部２２に電気的に接続されている。
【００１６】
検体移送部１２は、血液や尿等、液体である検体を収容した複数の検体容器１２ａを保持し、図中の矢印方向に順次移送する複数の検体ラック１２ｂを備える。検体移送部１２上の所定位置に移送された検体容器１２ａ内の検体は、検体分注部１３によって、反応テーブル１６上に配列して搬送される測定セル１７に分注される。検体分注部１３は、水平方向に旋回するアーム１３ａと、アーム１３ａの旋回する先端部に鉛直方向に取り付けられたピペット様のプローブとを備え、検体容器１２ａに収容された検体をプローブによって吸引し、反応テーブル１６上の所定位置に搬送された測定セル１７内に吐出することで分注を行う。
【００１７】
試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂのそれぞれは、全体が水平面内で円状に形成されており、図示しない駆動機構によって周方向に回動され、円周部に沿って保持した複数の試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａを回転移動する。試薬分注部１５Ａ，１５Ｂのそれぞれは、検体分注部１３と同様に、水平方向に旋回するアーム１５Ａａ，１５Ｂａと、この各アームの旋回する先端部に鉛直方向に取り付けられたピペット様のプローブとを用いて構成されており、試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂ上の所定位置に移動された試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ内の試薬をプローブによって吸引し、反応テーブル１６上の所定位置に搬送された測定セル１７に分注する。
【００１８】
反応テーブル１６は、全体が水平面内で円状に形成され、図示しない駆動機構によって周方向に回動され、円周部に沿って配列され複数の測定セル１７を周方向に回転搬送する。反応テーブル１６は、通常、所定の回転速度で連続的に図中時計回りに測定セル１７を回転搬送するが、制御部２２からの指示に基づいて回転速度や回転方向を変更することができる。
【００１９】
測光部１８は、所定の波長域の測定光を測定セル１７内の試料に照射するとともに、試料を透過した測定光を受光して、試料の吸光度を測定する。この測定結果は、制御部２２に出力され分析される。測光部１８の機構および動作の詳細は、別途後述する。
【００２０】
洗浄部１９は、図示しないノズルによって、測光部１８による測定が終了した測定セル１７内の試料を吸引して排出するとともに、洗剤や洗浄水等の洗浄液を注入および吸引することで洗浄を行う。
【００２１】
制御部２２は、ＣＰＵ等を用いて構成され、分析装置１の各部の処理および動作を制御する。特に、制御部２２は分析演算部２２ａを備え、この分析演算部２２ａは、測光部１８から取得した測定結果をもとに試料すなわち検体の成分分析等を行う。制御部２２は、試料の分析に必要な諸情報や分析動作の指示情報等を、キーボード、マウス等を用いて構成される入力部２３を介して外部から取得する。また、制御部２２は、検体の分析結果等を含む諸情報を、ディスプレイ、プリンタ、通信機構等を用いて構成される出力部２４に出力するとともに、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を用いて構成される記憶部２５に記録する。
【００２２】
以上のように構成された分析装置１では、列をなして順次搬送される複数の測定セル１７に対して、検体分注部１３が検体容器１２ａ中の検体を分注し、試薬分注部１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ中の試薬を分注した後、測光部１８が検体と試薬とを反応させた状態の試料の吸光度を測定し、この測定結果を制御部２２が分析することで、検体の成分分析等が自動的に行われる。また、洗浄部１９が、測光部１８による測定が終了した後に搬送される測定セル１７を、搬送させながら洗浄することで、一連の分析動作が連続して繰り返し行われる。
【００２３】
なお、分析装置１は、試薬テーブルと試薬分注部との組を２セット備えるものとしたが、分析項目等に応じて１セットもしくは３セット以上備えることもできる。また、各試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ内に収容される試薬は、分析項目等に応じて選択されるものであり、同一のものでも異なるものでもよい。さらに、分析装置１は、検体および試薬が分注された場合に測定セル１７内を攪拌する図示しない攪拌機構を備えることもできる。なお、各測定セル１７に対する検体および試薬の分注順序、同一の測定セル１７に分注する試薬の数等は、分析項目、試薬の種類あるいは分析プロトコル等に応じて異ならせることができる。
【００２４】
つづいて、測光部１８について詳細に説明する。図２は、測光部１８の要部構成を示す図である。図２に示すように、測光部１８は、光源３１、レンズ３２，３３、分光器３４、フォトディテクタアレイ（ＰＤＡ）３５、電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）３６、波長切替スイッチ３７、Ａ／Ｄコンバータ３８および吸光度演算部３９を備える。光源３１とレンズ３２とは、反応テーブル１６上に配列された測定セル１７の円状列の内側に設けられ、レンズ３３から吸光度演算部３９までの各部は、測定セル１７の円状列の外側に設けられている。
【００２５】
光源３１は、所定の波長域の測定光を発し、レンズ３２は、光源３１が発した測定光を集光して測定セル１７内の試料ＳＰに照射する。レンズ３３は、試料ＳＰを透過した測定光を集光して分光器３４に入射させ、分光器３４は、入射した測定光を波長ごとに分岐するとともに、分岐した測定光をＰＤＡ３５の受光面上に波長ごとに集光する。ここで、光源３１には、ハロゲンランプ等の白熱電球、あるいはＸｅランプ等の放電ランプなどが用いられ、分光器３４には、凹面回折格子等が用いられる。
【００２６】
ＰＤＡ３５は、分光器３４によって集光された測定光を受光し、この測定光の試料ＳＰにおける透過光量に応じた光電流である強度信号を出力する。このとき、ＰＤＡ３５は、分光器３４によって分岐された波長ごとに測定光を受光し、この波長ごとの強度信号を出力する。線形変換器としてのＩ／Ｖ変換器３６は、ＰＤＡ３５から出力される波長ごとの強度信号をそれぞれ線形に電流電圧変換し、強度信号の大きさに応じた電圧であるレベル信号を波長ごとに出力する。波長切替スイッチ３７は、Ｉ／Ｖ変換器３６から出力される波長ごとのレベル信号を、制御部２２からの指示に基づいて選択出力する。
【００２７】
Ａ／Ｄコンバータ３８は、波長選択スイッチ３７から選択出力されるアナログ信号のレベル信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号のレベル信号として出力する。このとき、Ａ／Ｄコンバータ３８は、所定の変換範囲内の大きさを有するレベル信号を、所定のビット数でＡ／Ｄ変換する。吸光度演算部３９は、Ａ／Ｄコンバータ３８が出力したレベル信号を取得し、このレベル信号のレベル値Ｖと、基準レベル信号のレベル値Ｖ0と、測定セル１７の光路長Ｌとを用い、次式（１）によって試料ＳＰの吸光度ＯＤを演算する。
ＯＤ＝（１０／Ｌ）ｌｏｇ10（Ｖ0／Ｖ）                          ・・・（１）
吸光度演算部３９は、波長ごとに吸光度ＯＤを算出して制御部２２に出力し、分析演算部２２ａは、この波長ごとの吸光度ＯＤをもとに試料ＳＰの成分分析等を行う。
【００２８】
式（１）によって演算される吸光度ＯＤは、試料ＳＰの光路方向の厚さ１０ｍｍ当たりの吸光度であり、測定セル１７の光路長Ｌは、測定セル１７に収容された試料ＳＰを光路方向にｍｍ単位で測定した厚さである。一方、基準レベル信号は、測定セル１７に入射する直前の測定光の光量に応じたレベル信号であって、試料ＳＰによる吸収が生じない場合の測定光の透過光量としての最大透過光量に応じたレベル信号である。この基準レベル信号の大きさを示すレベル値Ｖ0は、例えば、吸収が極めて小さい純水等の基準液を収容した測定セル１７を透過させた測定光の透過光量を測定することであらかじめ求められ、吸光度演算部３９が有する記憶領域もしくは記憶部２５に記憶される。また、レベル値Ｖは、試料ＳＰを透過した測定光の透過光量に応じたレベル値である。
【００２９】
ここで、式（１）の両辺を微分すると、次式（２）が得られる。
【数３】
2007218883.tif 000005
この式（２）より、吸光度ＯＤの変化率ｄＯＤ／ｄＶは、レベル値Ｖに応じて変化し、その大きさは、レベル値Ｖが小さいほど大きくなることがわかる。すなわち、試料ＳＰの成分濃度が高く、測定光の透過光量が小さいほど、吸光度ＯＤの変化率ｄＯＤ／ｄＶが大きくなり、このため、Ａ／Ｄコンバータ３８におけるレベル値Ｖの変換分解能を小さく（高く）しなければ、吸光度ＯＤに対して高い分解能を得られないことがわかる。一方、レベル値Ｖの変換分解能を小さくするため、Ａ／Ｄコンバータ３８のビット数を大きくすると、レベル値Ｖの変換処理時間を増大させることとなり、測光部１８における吸光度ＯＤの測定時間を増大させることがわかっている。
【００３０】
そこで、本実施の形態にかかるＡ／Ｄコンバータ３８のビット数は、このＡ／Ｄコンバータ３８におけるレベル値Ｖの変換分解能が、測定セル１７の光路長Ｌと、吸光度ＯＤの所定の測定範囲における所定の測定分解能に対応したレベル値Ｖの変化量との関係における、レベル値Ｖの変化量の極大値以下となる最小の整数とされている。また、測定セル１７は、レベル値Ｖの変化量が、この最小の整数としたビット数に対応する変換分解能以上となる光路長Ｌを有するものとされている。
【００３１】
このようなＡ／Ｄコンバータ３８および測定セル１７に対する条件は、つぎのようにして導出された。すなわち、まず図３に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３８を用いた吸光度ＯＤの測定範囲と、これに対応したＡ／Ｄコンバータ３８におけるレベル値Ｖの変換範囲とを設定する。図３では、吸光度ＯＤを示す軸をＯＤ軸とし、吸光度ＯＤに対応したレベル値Ｖを示す軸をＶ軸としている。また、吸光度ＯＤの全測定範囲ＯＤAに対応するレベル値Vの変換範囲を全変換範囲ＶAとし、全測定範囲ＯＤAの両端の吸光度を吸光度ＯＤ0，ＯＤmax、全変換範囲ＶAの両端のレベル値をレベル値Ｖmax，Ｖminとしている。さらに、全測定範囲ＯＤA内の所定の吸光度ＯＤ0’と、この吸光度ＯＤ0’に対応するレベル値Ｖmidと、吸光度ＯＤ0’によって定まる吸光度ＯＤの部分測定範囲ＯＤrと、を設けている。
【００３２】
全測定範囲ＯＤAは、式（１）において、基準レベル信号のレベル値Ｖ0をレベル値Ｖmaxとし、測定値としてのレベル値Ｖをレベル値Ｖminとすることで、次式（３）で示される。この全測定範囲ＯＤAは、測定光が最大透過光量となる場合のレベル値Ｖをレベル値Ｖmaxとし、このレベル値Ｖmaxに対応する吸光度ＯＤ0＝０とした場合の吸光度ＯＤの測定範囲に相当する。
ＯＤA＝（１０／Ｌ）ｌｏｇ10（Ｖmax／Ｖmin）                      ・・・（３）
【００３３】
また、部分測定範囲ＯＤrは、式（１）において、基準レベル信号のレベル値Ｖ0をレベル値Ｖmidとし、測定値としてのレベル値Ｖをレベル値Ｖminとすることで、次式（４）で示される。この部分測定範囲ＯＤrは、測定光が最大透過光量となる場合のレベル値Ｖをレベル値Ｖmidとし、このレベル値Ｖmidに対応する吸光度ＯＤ0’＝０とした場合の吸光度ＯＤの測定範囲に相当する。
ＯＤr＝（１０／Ｌ）ｌｏｇ10（Ｖmid／Ｖmin）                      ・・・（４）
【００３４】
式（３）から式（４）を両辺で減算して、次式（５）が得られる。
ＯＤA−ＯＤr＝（１０／Ｌ）ｌｏｇ10（Ｖmax／Ｖmid）                ・・・（５）
この式（５）に、レベル値Ｖmidと全変換範囲ＶAとの比Ｐを用いると、全測定範囲ＯＤAは、次式（６）で示される。ただし、ここでは、レベル値Ｖmin≒０であり、全変換範囲ＶA≒Ｖmaxであるものとして、比Ｐ＝Ｖmid／Ｖmaxとしている。
ＯＤA＝ＯＤr＋（１０／Ｌ）ｌｏｇ10（１／Ｐ）                    ・・・（６）
【００３５】
なお、部分測定範囲ＯＤrは、光源の３１の劣化等に応じて測定光の最大透過光量が経時的に小さくなることを考慮して設定する実質的な吸光度の測定範囲に相当し、比Ｐは、全測定範囲ＯＤAに対応する部分測定範囲ＯＤrの余裕度に相当する。
【００３６】
一方、レベル値Ｖは、式（１）を変形して、次式（７）で示される。
【数４】
2007218883.tif 000006
この式（７）の両辺を微分することで、吸光度ＯＤに対するレベル値Ｖの変化率ｄＶ／ｄＯＤは次式（８）で示され、さらに式（８）を変形して、吸光度ＯＤの変化量ｄＯＤに対するレベル値Ｖの変化量ｄＶは、式（９）で示される。
【数５】
2007218883.tif 000007
【数６】
2007218883.tif 000008
【００３７】
吸光度ＯＤが全測定範囲ＯＤAにおける最大の吸光度ＯＤmaxである場合のレベル値Ｖの変化量ｄＶは、式（９）において、レベル値Ｖ0＝Ｖmax、吸光度ＯＤ＝ＯＤAとし、さらに吸光度ＯＤAとして式（６）を用いることで、次式（１０）によって示される。
【数７】
2007218883.tif 000009
【００３８】
吸光度ＯＤの測定分解能をより小さく（高く）するには、吸光度ＯＤの変化量に対応するレベル値Ｖの変化量をより大きくすることが必要であり、したがって、式（１０）で示される変化量ｄＶの絶対値を極大値とすることが好ましい。かかる極大値を得るための光路長Ｌは、式（１０）を微分して得る次式（１１）において、微分値ｄ（ｄＶ）／ｄＬ＝０とすることで、式（１２）で与えられる。
【数８】
2007218883.tif 000010
Ｌ＝１０／（ＯＤr・ｌｏｇe１０）                              ・・・（１２）
この式（１２）を式（１０）に代入して、次式（１３）で示される極大値｜ｄＶM｜を得る。
【数９】
2007218883.tif 000011
【００３９】
Ａ／Ｄコンバータ３８がこの極大値｜ｄＶM｜を変換できるようにするには、Ａ／Ｄコンバータ３８のビット数ｎによって示される変換分解能Ｖmax／２nを、極大値｜ｄＶM｜以下とする必要がある。したがって、ビット数ｎは、次式（１４）で示される関係を満足する必要がある。なお、ここでは、レベル値Ｖmin≒０であり、全変換範囲ＶA≒Ｖmaxであるものとして、変換分解能をＶmax／２nとしている。
【数１０】
2007218883.tif 000012
この式（１４）をビット数ｎについて解くと、次式（１５）を得る。
【数１１】
2007218883.tif 000013
さらに、測光部１８における吸光度ＯＤの測定に必要な測定分解能ΔＯＤを、変化量ｄＯＤに代入することで、ビット数ｎに対する必要条件が次式（１６）として得られる。
【数１２】
2007218883.tif 000014
【００４０】
また、式（１６）を満足するビット数ｎのＡ／Ｄコンバータ３８において、レベル値Ｖの変化量ｄＶを変換分解能Ｖmax／２n以上とするための光路長Ｌに対する必要条件は、式（１０）をもとに、次式（１７）として得られる。
【数１３】
2007218883.tif 000015
さらに、この式（１７）を整理して、次式（１８）を得る。
【数１４】
2007218883.tif 000016
【００４１】
本実施の形態では、以上のように導出した必要条件から、Ａ／Ｄコンバータ３８のビット数ｎを、式（１６）を満足する最小の整数とし、測定セル１７を、式（１８）を満足する光路長Ｌを有するものとしている。これによって、測光部１８では、試料ＳＰの吸光度ＯＤを、広範な測定範囲ＯＤrにおいて所定の測定分解能ΔＯＤで高速に測定することができる。また、Ａ／Ｄコンバータ３８を安価に実現することができる。
【００４２】
ここで、測光部１８の各種パラメータの設定例をより具体的に説明する。例えば、試料ＳＰの特性に対応して、測光部１８による吸光度ＯＤの全測定範囲ＯＤA＝６とし、実質的な測定範囲としての部分測定範囲ＯＤr＝３とする。これに応じて、Ａ／Ｄコンバータ３８の全変換範囲ＶA≒Ｖmax＝６（Ｖ）とし、レベル値Ｖmid＝３（Ｖ）として、比Ｐ＝０．５とする。また、試料ＳＰの分析上、吸光度ＯＤの必要な測定分解能ΔＯＤ＝１／１００００として、式（１６）を演算すると、ビット数ｎ≧１７．３となる。これより、Ａ／Ｄコンバータ３８のビット数ｎ＝１８とすることができる。
【００４３】
また、ビット数ｎ＝１８として、式（１８）で示される関係をグラフに表すと、図４に示すようになる。図４において、曲線Ｃ１は、光路長Ｌに応じた式（１８）の右辺の変化を示し、直線Ｃ２は、式（１８）の左辺をビットｎ＝１８として演算した値１／２18（＝３．８×１０-6）を示している。曲線Ｃ１と直線Ｃ２とは、光路長Ｌ＝０．４６，３．３（ｍｍ）において交差しており、この結果、光路長Ｌが図中の矢印で示される０．４６ｍｍ以上、３．３ｍｍ以下の範囲において、式（１８）が満足されることがわかる。この場合、測定セル１７の光路長Ｌは、製造誤差等に対する余裕を見込んで、０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４４】
さらに、図４からは、光路長Ｌ＝１．５（ｍｍ）において曲線Ｃ１が極大値を示し、このときＡ／Ｄコンバータ３８の変換分解能Ｖmax／２nは、レベル値Ｖの変化量ｄＶに対して最も余裕を有することがわかる。つまり、測定セル１７では光路長Ｌ＝１．５（ｍｍ）が最適値であることがわかる。
【００４５】
図５は、このようにして得られた光路長Ｌ＝０．４６，１．５，３．３（ｍｍ）の各場合について、変換分解能Ｖmax／２nに対応する吸光度ＯＤの変化量ｄＯＤを、部分測定範囲ＯＤrに対する変化として示したグラフである。図５に示す曲線Ｃ３〜Ｃ５は、順に光路長Ｌ＝０．４６，１．５，３．３（ｍｍ）の場合に対応する。図５より、曲線Ｃ３〜Ｃ５で示される変化量ｄＯＤは、部分測定範囲ＯＤr＝０〜３の範囲内で、すべて測定分解能ΔＯＤ＝１／１００００（＝０．０００１）以下であることがわかる。また、光路長Ｌ＝１．５（ｍｍ）の場合、同範囲内で全体的に測定分解能ΔＯＤに余裕があることがわかる。
【００４６】
なお、図５に示した曲線Ｃ３〜Ｃ５は、つぎのようにして求められている。すなわち、まず、式（１０）を変化量ｄＯＤについて解いて次式（１９）を得る。
【数１５】
2007218883.tif 000017
この式（１９）において、変化量ｄV＝Ｖmax／２nとして、次式（２０）を得る。
【数１６】
2007218883.tif 000018
この式（２０）に、光路長Ｌ＝０．４６，１．５，３．３（ｍｍ）、比Ｐ＝０．５、ビット数ｎ＝１８を代入して演算することで、曲線Ｃ３〜Ｃ５を得ている。
【００４７】
以上の具体例から、Ａ／Ｄコンバータ３８のビット数ｎ＝１８とし、測定セル１７の光路長Ｌを０．４６ｍｍ以上、３．３ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下とすることによって、測光部１８では、試料ＳＰの吸光度ＯＤを、広範な測定範囲ＯＤr＝３において、所定の測定分解能ΔＯＤ＝１／１００００以下で測定できることがわかる。
【００４８】
ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態として説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば種々の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態では、光源３１が発した測定光をレンズ３２によって集光し、測定セル１７内の試料ＳＰに照射させるように構成したが、例えば図６に示すように、凹面反射鏡対３２Ａ，３２Ｂを用いて測定光を集光し、試料ＳＰに照射させることもできる。
【００４９】
また、同様に、上述した実施の形態では、試料ＳＰを透過した測定光をレンズ３３によって集光し、分光器３４に入射させるように構成したが、例えば図６に示すように、凹面反射鏡対３３Ａ，３３Ｂを用いて測定光を集光し、分光器としてのスリット３４Ａおよび凹面回折格子３４Ｂに入射させることもできる。
【００５０】
さらに、好ましくは、凹面反射鏡対３２Ａ，３２Ｂと凹面反射鏡対３３Ａ，３３Ｂとは、それぞれ放物面鏡対として構成するとよい。これによって各放物面鏡対は、レンズを用いる場合に比して、容易に色収差および光線収差（特に球面収差）を小さくすることができ、特に、測定セル１７内の試料ＳＰに対してより小さい光束径で測定光を照射することができる。また、この結果、測定セル１７内に収容する試料ＳＰの容量をより少量化して吸光度測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる分析装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した測光部の構成を示す図である。
【図３】吸光度の測定範囲とＡ／Ｄコンバータで変換するレベル値の変換範囲との対応関係を示す図である。
【図４】光路長に応じたレベル値の変化と変換分解能との関係を示す図である。
【図５】吸光度の測定範囲と変化量との関係を示す図である。
【図６】測光部の構成の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    分析装置
１１    測定機構
１２    検体移送部
１２ａ    検体容器
１２ｂ    検体ラック
１３    検体分注部
１３ａ    アーム
１４Ａ，１４Ｂ    試薬テーブル
１４Ａａ，１４Ｂａ    試薬容器
１５Ａ，１５Ｂ    試薬分注部
１５Ａａ，１５Ｂａ    アーム
１６    反応テーブル
１７    測定セル
１８    測光部
１９    洗浄部
２１    制御分析機構
２２    制御部
２２ａ    分析演算部
２３    入力部
２４    出力部
２５    記憶部
３１    光源
３２，３３    レンズ
３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ    凹面反射鏡
３４    分光器
３４Ａ    スリット
３４Ｂ    凹面回折格子
３５    ＰＤＡ
３６    Ｉ／Ｖ変換器
３７    波長切替スイッチ
３８    Ａ／Ｄコンバータ
３９    吸光度演算部
ＳＰ    試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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