(57)【要約】【課題】簡易な構成で短時間に高分解能の吸光度を算出できる自動分析装置を提供すること。【解決手段】液体７に光を照射し、液体７の光学的特性を算出する自動分析装置１において、時間の経過とともに波長が変化する光を出射する光源部２と、光源部２から出射され、且つ、キュベット５に保持された液体７を透過した光を検出する検出部３と、検出部３において検出された光の光量を利用して液体７の光学的特性を演算する吸光度演算部４１と、を有する。【選択図】        図１
2007024684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を算出する自動分析装置において、
時間の経過とともに波長が変化する光を出射する光源部と、
前記光源部から出射され、且つ、容器に保持された前記液体を透過した光を検出する検出部と、
前記検出部において検出された光の光量を利用して前記液体の光学的特性を演算する演算手段と、
を有することを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
前記光源部は、前記液体が吸収を持つ第１の波長と前記液体が吸収を持たない第２の波長とを少なくとも含む範囲で波長が変化する光を出射することを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項３】
前記光源部は、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の波長を選択して当該光を出射する波長選択手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項４】
前記波長選択手段は、前記光源と前記容器との間、または前記容器と前記検出部との間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の自動分析装置。
【請求項５】
前記波長選択手段は、音響光学素子であることを特徴とする請求項３に記載の自動分析装置。
【請求項６】
前記光源部は、
前記第１の波長の光を出射する第１の光源と、
前記第２の波長の光を出射する第２の光源と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項７】
前記検出部は、
前記光源から出射され前記容器を透過した光を受光し、受光した光に対応した信号を出力する受光素子と、
前記第１の波長及び前記第２の波長において前記受光素子が出力した信号の交流成分を増幅する増幅手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項８】
前記演算手段は、前記増幅手段によって増幅された交流成分をもとに前記液体の吸光度を演算することを特徴とする請求項７に記載の自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に光を照射し、前記液体による吸収のある吸収光と吸収のない非吸収光とをもとに前記液体の吸光度を算出する自動分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器（キュベット）に血液、尿である検体と試薬とを混合攪拌し、光源から発した所定の波長の光を照射し、この光の吸光度を測定することによって検体を分析する自動分析装置が知られている。たとえば、透過光の光量を積分型から逐次比較型へ変更し、測定回数を増やすことによって、高分解能の吸光度測定を行う技術が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８００５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、多数の検体を分析するため、このキュベットの小型化が図られている。キュベットが小型化すると、光がキュベットを透過する光路長が減少し、入射光と透過光との光量差が微弱になり、吸光度測定が行えない。このように従来の測定回路では吸光度測定が行なえず、高価な高分解能の測定回路が必要になるという問題点があった。
【０００５】
たとえば、光路長が１０ｍｍ、入射光の電圧が２Ｖである場合、吸光度の分解能を１／１０,０００とするためには、測定分解能を４６０μＶにする必要がある。測定回路電圧を±１０Ｖとし、１６ビットのＡ／Ｄ変換器を用いた場合、測定分解能は３０５μＶとなるため、測定可能である。しかし、光路長が１ｍｍとなった場合、必要な測定分解能は４６μＶになり、前記測定回路では測定分解能が足りないため、吸光度の分解能を１／１０,０００にすることができない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高分解能の測定回路を用いなくても吸光度を算出できる自動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】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる自動分析装置は、液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を算出する自動分析装置において、時間の経過とともに波長が変化する光を出射する光源部と、前記光源部から出射され、且つ、容器に保持された前記液体を透過した光を検出する検出部と、前記検出部において検出された光の光量を利用して前記液体の光学的特性を演算する演算手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２にかかる自動分析装置は、上記の発明において、前記光源部は、前記液体が吸収を持つ第１の波長と前記液体が吸収を持たない第２の波長とを少なくとも含む範囲で波長が変化する光を出射することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３にかかる自動分析装置は、上記の発明において、前記光源部は、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む光を出射する光源と、前記光源から出射された光の波長を選択して当該光を出射する波長選択手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４にかかる自動分析装置は、上記の発明において、前記波長選択手段は、前記光源と前記容器との間、または前記容器と前記検出部との間に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５にかかる自動分析装置は、上記の発明において、前記波長選択手段は、音響光学素子であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６にかかる自動分析装置は、上記の発明において、前記光源部は、前記第１の波長の光を出射する第１の光源と、前記第２の波長の光を出射する第２の光源と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７にかかる自動分析装置は、上記の発明において、前記検出部は、前記光源から出射され前記容器を透過した光を受光し、受光した光に対応した信号を出力する受光素子と、前記第１の波長及び前記第２の波長において前記受光素子が出力した信号の交流成分を増幅する増幅手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８にかかる自動分析装置は、上記の発明において、前記演算手段は、前記増幅手段によって増幅された交流成分をもとに前記液体の吸光度を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる自動分析装置は、液体に照射する光の波長を時間の経過とともに変化するようにしたので、各波長における光量の変化分を増幅できるようになる。さらに、光量の変化分が増幅できるようになることで、光量変化が小さい場合でも吸光度を算出できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる自動分析装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図１は、この発明にかかる自動分析装置１の概要構成を示すブロック図である。図１に示すように、この自動分析装置１は、光を発する光源部２と、透過光を検出する検出部３と、光源部２と検出部３とを制御するとともに吸光度を算出する制御部４と、液体７を収容するキュベット５と、キュベット５を保持するキュベットホルダ６とを有する。
【００１８】
光源部２は、光を出射する光源２０と、光源２０が出射した光の波長を選択する音響光学素子（ＡＯＴＦ）２１とを有する。検出部３は、スリット３０と、スリット３０を通過した光を受光し、受光した光量に対応した電流を出力する受光素子３１と、受光素子３１が出力した電流を電圧に変換するＩ−Ｖ変換部３２と、Ｉ−Ｖ変換部３２が出力した電圧を平滑化する平滑部３３と、平滑部３３が出力した平滑化された電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部３５ａと、Ｉ−Ｖ変換部３２が出力した電圧の交流成分を所定の倍率で増幅する交流増幅部３４と、交流増幅部３４が増幅した電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部３５ｂとを有する。制御部４は、ＡＯＴＦ２１を制御するＡＯＴＦ制御部４２と、交流増幅部３４を制御する増幅制御部４０と、液体７の吸光度を算出する吸光度演算部４１とを有する。
【００１９】
ここで、この自動分析装置１が液体７の吸光度を算出する動作について説明する。まず、制御部４は、光源２０に制御信号Ｓ１を出力して光源２０を発光させるとともにＡＯＴＦ２１に制御信号Ｓ２を出力しＡＯＴＦ２１が所定の波長の光を出射させる。
【００２０】
図２は、ＡＯＴＦ２１が出射する光の波長の時間変化を示す模式図である。図２に示すように、ＡＯＴＦ２１は、時間経過とともに選択する光の波長を変化させる。時刻ｔ０では、液体７が吸収を持つ波長である波長λ１を選択し、時刻ｔ１では液体７が吸収を持たない波長である波長λ２を選択する。なお、ＡＯＴＦ２１から出射する光の波長は異なっても光の強度が同じとなるように制御する。又は、光源の分光特性を予め記憶しておき、後から補正を加えても良い。
【００２１】
ＡＯＴＦ２１から出射した光は、キュベット５に収容された液体７を透過し、キュベットホルダ６とスリット３０とを順次通過し、受光素子３１に受光される。受光素子３１は、受光した光の強度に対応した電流を出力し、Ｉ−Ｖ変換部３２は、この電流に対応した電圧に変換し、平滑部３３と交流増幅部３４とにこの電圧を出力する。
【００２２】
図３は、Ｉ−Ｖ変換部３２が出力する電圧の時間変化を示す模式図である。図３に示すように、Ｉ−Ｖ変換部３２は、時刻ｔ０で電圧Ｖ２を出力し、時刻ｔ１で電圧Ｖ１を出力する。Ｉ−Ｖ変換部３２は、ＡＯＴＦ２１が出射する光の波長の時間変化（λ１〜λ２）に対応し、電圧Ｖ２〜Ｖ１を平滑部３３と交流増幅部３４とに出力する。
【００２３】
平滑部３３は、Ｉ−Ｖ変換部３２が出力した電圧Ｖ１〜Ｖ２の平均値を演算し、Ａ／Ｄ変換部３５ａに出力する。図４は、平滑部３３が出力する電圧を示す模式図である。図４に示すように、平滑部３３は、電圧Ｖ１〜Ｖ２の平均電圧値Ｖｄｃ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２を出力する。Ａ／Ｄ変換部３５ａは、入力したアナログ値をデジタル値に変換し、平滑信号Ｓ４を制御部４に出力する。
【００２４】
一方、交流増幅部３４は、Ｉ−Ｖ変換部３２が出力した電圧Ｖ１〜Ｖ２の交流部分のみを増幅信号Ｓ３にしたがって増幅し、Ａ／Ｄ変換部３５ｂに出力する。図５は、交流増幅部３４が出力する電圧を示す模式図である。図５に示すように、交流増幅部３４は、図３に示した交流部分のみを増幅率Ａで増幅した交流電圧（＋Ｖａｃ／２〜−Ｖａｃ／２）を出力する。Ａ／Ｄ変換部３５ｂは、入力したアナログ値をデジタル値に変換し、交流信号Ｓ５を制御部４に出力する。
【００２５】
ここで、制御部４の吸光度演算部４１が吸光度を求める方法について説明する。一般に液体７の吸光度Ｖａは、入射光量Ｖ0、透過光量ＶXとした場合、以下の式（１）によって求められる。
Ｖａ＝ｌｏｇ（ＶO／ＶX）                                      ・・・（１）
ところで、入射光量ＶOは、波長λ２の光が出射された時の電圧（Ｖｄｃ＋Ｖａｃ／２Ａ）に対応し、透過光量ＶXは、波長λ１の光が出射された時の電圧（Ｖｄｃ−Ｖａｃ／２Ａ）に対応する。そこで、光量によって表された式（１）は、電圧によって表された式（２）となる。
Ｖａ＝ｌｏｇ（Ｖｄｃ＋Ｖａｃ／２Ａ）／（Ｖｄｃ−Ｖａｃ／２Ａ）  ・・・（２）
【００２６】
吸光度演算部４１は、平滑信号Ｓ４をもとに平均電圧：Ｖｄｃと、交流信号Ｓ５をもとに交流電圧：±Ｖａｃと、増幅信号Ｓ３をもとに増幅率：Ａを式（２）に代入し、吸光度Ｖａを算出することができる。
【００２７】
すなわち、キュベット５が小型化し、入射光と透過光との光量差が微弱である場合、入射光の光量に対応する電圧と透過光の光量に対応する電圧との差分をＡ／Ｄ変換部３５ｂの分解能の範囲内に入る電圧まで増幅することによって、吸光度を算出するようにしている。
【００２８】
この実施の形態では、光源２０が出射した光をＡＯＴＦ２１が液体７が吸収を持つ波長の光と液体７が吸収を持たない波長の光とを選択して出射することで、交流増幅部３４が各波長における変化分をＡ／Ｄ変換部３５ｂが変換できる値にまで増幅することができる。そのため、光量変化が小さい場合でも吸光度を算出できる。
【００２９】
（変形例１）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の変形例１について説明する。実施の形態では、光源２０とキュベット５との間にＡＯＴＦ２１を配置していたが、この変形例１では、ＡＯＴＦ２１をキュベット５と受光素子３１との間に配置している。
【００３０】
図６は、この変形例１である自動分析装置１Ａの概要構成を示すブロック図である。図６に示すように、光源部２を光源部２Ａに代え、検出部３を検出部３Ａに代えている。なお、その他の構成は、実施の形態で示した自動分析装置１と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。
【００３１】
光源部２Ａは、光源２０とＡＯＴＦ２１とを有し、制御信号Ｓ１によって光を駆動点灯する。駆動点灯した光は、キュベット５に収容された液体７を透過し、ＡＯＴＦ２１に入射する。ＡＯＴＦ２１は、ＡＯＴＦ制御部４２によって制御され、液体７による吸収のある波長の光と液体７による吸収のない波長の光とを出射する。
【００３２】
透過光は、受光素子３１とＩ−Ｖ変換部３２とを介し、電圧に変換され平滑部３３と交流増幅部３４とに入力される。平滑部３３は、透過光の平均値に対応した電圧を、Ａ／Ｄ変換部３５ａを介して制御部４に平滑信号Ｓ４を出力する。また、交流増幅部３４は、透過光の交流成分を増幅し、Ａ／Ｄ変換部３５ｂを介して制御部４に交流信号Ｓ５を出力する。制御部４は、平滑信号Ｓ４と交流信号Ｓ５とをもとに吸光度Ｖａを算出する。
【００３３】
（変形例２）
つぎに、この実施の形態の変形例２について説明する。実施の形態では、ＡＯＴＦ２１を用いて波長を選択していたが、この変形例２では、ＡＯＴＦ２１に代えて波長λ２の単色光を発する光源と波長λ１の単色光を発する光源との双方を備え、装置を簡素化している。
【００３４】
図７は、この変形例２である自動分析装置１Ｂの概要構成を示すブロック図である。図７に示すように、実施の形態に示した光源部２を光源部２Ｂに代え、制御部４を制御部４Ｂに代えている。なお、その他の構成は、実施の形態で示した自動分析装置１と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。
【００３５】
光源部２Ｂは、波長λ１の光を出射する光源２０Ａと、波長λ２の光を出射する光源２０Ｂとを有する。また、制御部４Ｂは、光源制御部４３を有し、制御信号Ｓ５によって光源２０Ａ，２０Ｂの点灯を制御する。なお、この光源２０Ａ,２０Ｂは、ＬＥＤ等によって実現できる。
【００３６】
光源部２Ｂの構成を簡易かつ安価にできる。また、この変形例２では、光源部２Ｂは、２つの光源２０Ａ,２０Ｂを備えるようにしていたが、液体７の吸光波長の数に応じて３以上の光源を備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態にかかる自動分析装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかるキュベットに入射する入射光の経時変化を示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかるＩ−Ｖ変換部が出力する電圧の経時変化を示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる平滑部が出力する平滑電圧の経時変化を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態にかかる交流増幅部が出力する交流電圧の経時変化を示す模式図である。
【図６】この発明の実施の形態の変形例１である自動分析装置の概要構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態の変形例２である自動分析装置の概要構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，１Ａ，１Ｂ  自動分析装置
２，２Ａ，２Ｂ  光源部
３，３Ａ  検出部
４，４Ｂ  制御部
５  キュベット
６  キュベットホルダ
７  液体
２０，２０Ａ，２０Ｂ  光源
２１  ＡＯＴＦ
３０  スリット
３１  受光素子
３２  Ｉ−Ｖ変換部
３３  平滑部
３４  交流増幅部
３５ａ，３５ｂ  Ａ／Ｄ変換部
４０  増幅制御部
４１  吸光度演算部
４２  ＡＯＴＦ制御部
４３  光源制御部
【図１】
2007024684.tif 000003
【図２】
2007024684.tif 000004
【図３】
2007024684.tif 000005
【図４】
2007024684.tif 000006
【図５】
2007024684.tif 000007
【図６】
2007024684.tif 000008
【図７】
2007024684.tif 000009