(57)【要約】【課題】光源の光量分布の変化による測定誤差を低減できる分析装置を提供する。【解決手段】試験片１内に固定化された検体７からの光をレンズ３、絞り４等により構成される光学系を通して撮像素子５にて取得し、濃度情報を得ることができる装置において、試験片１を照明するための広帯域光源１１と、撮像素子５で取得する光の波長を任意に選択するための光学フィルタ１２とを組み合わせることにより、光源１１の光量分布の変化による測定誤差を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片に固定化された検体からの光を、光学系を通して光検出素子により取得して前記検体の濃度情報を得る分析装置であって、試験片を照明する広帯域光源と、光検出素子で取得する光の波長を任意に選択する光学フィルタとを備えた分析装置。
【請求項２】
検体からの光が波長に対して変化を持った波長特性を有し、広帯域光源として、波長に対する光量が、前記検体からの光の波長特性とは逆の、または逆に近い波長特性を有するものを用いた請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
広帯域光源として、波長に対して光量の変化が小さい波長特性のものを用いた請求項１に記載の分析装置。
【請求項４】
光学フィルタとして、波長に対して変化量のフラットな、または少ない波長帯域のみを選択できるものを用いた請求項１〜３の何れか１項に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出素子を用いた分析装置に関し、より詳細には、分析装置の測定誤差を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験片に固定化された検体からの光を、光学系を通して光検出素子にて取得し、濃度情報を得る従来の分析装置の構成を図４に示す。従来の分析装置では、ＬＥＤ等の光源２からの光を、検体が担持された試験片１に照射し、その試験片１からの散乱光、もしくは透過光、反射光を、レンズ３、絞り４等により構成される光学系を通して撮像素子５等の光検出素子にて取得し、その光検出素子の受光光量６により、試験片１に担持された検体７の濃度を定量化している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の分析装置において、図５に示すように、光検出素子の受光光量分布１０は、検出する波長に対する光源２の光量分布８と検体７の散乱光（または透過光もしくは反射光）特性９との積によって決まる。この場合に、光源２の光量分布８に変化がなければ、光検出素子の受光光量により検体７の濃度を算出し、それを測定値とすることが可能である。なお、一般に、光源２としては、単色ＬＥＤなどの狭帯域光源が用いられる場合が多い。
【特許文献１】特開平７−５１１０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、この種の分析装置においては、図６に示すように、光源２の光量分布８は、光源２の温度変化や電流変化等の要因によって波長に対して変化する性質がある（例えば光源２がＬＥＤの場合、温度が高くなると、または電流量が大きくなると、短波長方向にシフトする性質がある）。したがって、光源２の温度や電流が変化すると、光検出素子での受光光量も変化してしまい、この結果、測定値に誤差が生じる（例えば、上述したように、光源２の光が短波長方向にシフトすると、光検出素子での受光光量が減少して、測定値が低めになる）という課題を有していた。また、光源２の光量分布８が狭帯域であるほど、また、光源２の光量分布８の変化量が大きいほど光検出素子での受光光量の変化も大きくなるため、測定誤差も大きくなっていた。
【０００５】
本発明は、前記従来の分析装置における課題を解決するもので、温度変化や電流変化等の要因によって波長に対する光源の光量分布に変化が生じた場合でも、測定誤差を低減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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の分析装置は、試験片に固定化された検体からの光を、レンズ、絞り等により構成される光学系を通して光検出素子により取得して前記検体の濃度情報を得る分析装置であって、試験片を照明する広帯域光源と、光検出素子で取得する光の波長を任意に選択する光学フィルタとを備えたことを特徴としたものである。
【０００７】
上記構成のように、試験片を照明する光源として、波長が広帯域である広帯域光源を用いることで、単色の光源などの狭帯域光源を用いた場合と比較して、一般に光源の波長に対する光量分布の変化が小さいので、広帯域光源を用いるとともに光学フィルタにより光検出素子で取得する光の波長を選択することで、光源の光量分布が、温度変化や電流変化等の要因によって波長に対して変化を生じた場合でも、光検出素子での受光光量の変化を少なめに抑えることができて、測定値の誤差を低減できる。
【０００８】
また、本発明は、検体からの光が波長に対して変化を持った波長特性を有し、広帯域光源として、波長に対する光量が、前記検体からの光の波長特性とは逆の、または逆に近い波長特性を有するものを用いたことを特徴としたものである。
【０００９】
この構成により、検出する波長に対する光源の光量分布と検体の波長特性とを掛け合わせることにより波長特性の変化量のフラットな、または変化量の少ない波長帯域を生成することができる。したがって、光源の光量分布が、温度変化や電流変化等の要因によって波長に対して変化を生じた場合でも、光検出素子での受光光量の変化を最小限に抑えることができて、測定値の誤差を低減できる。
【００１０】
また、本発明は、広帯域光源として、波長に対して光量の変化が小さい波長特性のものを用いたことを特徴としたものである。
また、本発明は、光学フィルタとして、波長に対して変化量のフラットな、または少ない波長帯域のみを選択できるものを用いたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分析装置によれば、試験片を照明する光源として波長が広帯域である広帯域光源を用いるとともに、光学フィルタにより光検出素子で取得する光の波長を選択することで、光源の光量分布が、温度変化や電流変化等の要因によって波長に対して変化を生じた場合でも、光検出素子での受光光量の変化を少なめに抑えることができて、測定値の誤差を低減できる。
【００１２】
また、広帯域光源として、波長に対する光量が、前記検体からの光の波長特性とは逆の、または逆に近い波長特性を有するものを用いることにより、検出する波長に対する光源の光量分布と検体の波長特性とを掛け合わせることで、波長特性の変化量のフラットな、または変化量の少ない波長帯域を生成することができる。したがって、光源の光量分布が、温度変化や電流変化等の要因によって波長に対して変化を生じた場合でも、光検出素子での受光光量の変化を最小限に抑えることができて、測定値の誤差を低減でき、この結果、分析装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係る分析装置を図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る分析装置の概略構成を示す図である。大まかな構成は、図４に示す従来の分析装置の構成と同じである（同じ構成要素には同符号を付してその説明は省略する）が、従来の分析装置と異なる所は、光源として、波長に対する光量分布の広い広帯域光源１１を使用した点と、光学フィルタ１２を設けた点との２点である。なお、この実施の形態では、光学フィルタ１２を、検体７と、光検出素子としての撮像素子５との間（より具体的には、この実施の形態では、絞り４とレンズ３との間）に挿入して配置している。また、広帯域光源１１としては、この広帯域光源１１の温度や電流値が変動した場合でも、少なくとも検出すべき帯域の波長の光を良好に照射できる広帯域のものが用いられる。
【００１４】
次に、広帯域光源１１、光学フィルタ１２、撮像素子５の各波長特性について説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は広帯域光源１１、光学フィルタ１２、撮像素子５の波長特性を示すものであり、図２（ａ）は広帯域光源１１の光量分布である。広帯域光源１１としては、例えば半値幅１３０ｎｍ、ピーク波長５７０ｎｍの特性を示す広帯域ＬＥＤなどがある。なお、この種の光源（ＬＥＤなど）は、広帯域または狭帯域に限らず、例えば、温度が高くなる、または電流量が大きくなると、点線部から実線部側に（すなわち短波長側に）波長特性がシフト（移動）する傾向があり、図２（ａ）は、温度または電流量の変化により、広帯域光源１１の光量分布が点線で示す状態から実線で示す状態にシフトした場合を示している。
【００１５】
また、図２（ｂ）は被写体となる検体７の散乱特性を示しており、例えば検体７の色が赤であれば長波長側で散乱強度が大きくなる。また、図２（ｃ）は光学フィルタ１２の透過率分布を示しており、光学フィルタ１２として、例えば透過波長帯域を制限することが可能なバンドパスフィルタを用いる。以上、図２（ａ）〜（ｃ）に示す波長特性を持つ各素子（広帯域光源１１、検体７および光学フィルタ１２）を用いた場合、図２（ａ）〜（ｃ）に示す波長特性を有する広帯域光源１１、光学フィルタ１２、撮像素子５を用いることで、これらの波長特性（図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す特性）が掛け合わされて（以下、このような状態を概念的に（ａ）×（ｂ）×（ｃ）などと称す）、撮像素子５での受光光量の分布は図２（ｄ）に示すようなものになる。
【００１６】
ここで、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す波長特性を有する広帯域光源１１と検体７とを用いて、これらの波長特性を掛け合わせたもの（（ａ）×（ｂ））の波長特性ができるだけフラットになるような広帯域光源１１と検体７とを組み合わせることがより望ましい。例えば、波長に対して散乱特性が右上がりの検体７であれば、波長に対して右下がりの広帯域光源１１を選択すると、これらの波長特性を掛け合わせたもの（概念的には（ａ）×（ｂ）の波長特性）はフラットに近づく。このように、広帯域光源１１として、波長に対して検体７からの光とは逆の波長特性または逆に近い波長特性を有するものを用いることで、これらの波長特性を掛け合わせたもの（（ａ）×（ｂ））はフラットに近づくことになる。また、光学フィルタ１２は、広帯域光源１１と検体７とを組み合わせた際の波長特性（（ａ）×（ｂ））がフラットな波長帯域を選択するために用いるのであって、その帯域は（ａ）×（ｂ）の波長特性がフラットもしくはより緩やかな波長帯域であることが望ましい。また、広帯域光源１１と検体７とを組み合わせた際の波長特性（いわゆる概念的に（ａ）×（ｂ）の波長特性）がフラットでない波長帯域を選択する場合は、光学フィルタ１２の帯域は狭いほうが望ましく、これにより、光学フィルタ１２を透過した波長については波長特性の変動を抑えることができる。
【００１７】
以上の構成であれば、温度変化や電流変化等の要因によって、広帯域光源１１の光量分布が、図２（ａ）における点線で示す状態から実線で示す状態にシフトした場合でも、広帯域光源１１と検体７とを組み合わせた際の波長（いわゆる概念的に（ａ）×（ｂ）の波長特性）に対する変化が、狭帯域の光源を用いた場合（図６（ａ）〜（ｃ）参照）に比べて小さくなり、しかも光学フィルタ１２にて透過帯域を制限することで、図２（ｄ）に示すように、より一層撮像素子５での受光光量の変化（点線で示す状態から実線で示す状態へのシフト量）を小さく、つまり測定誤差を小さくすることができる。
【００１８】
また、図３（ａ）に示すように、光学フィルタ１２の透過帯域付近でフラットな、もしくはそれに近い特性を持つ広帯域光源１１を用いてもよい。上記特性の広帯域光源１１であれば、波長シフトが生じても、図３（ｃ）に示す光学フィルタ１２の透過帯域（図３（ｃ）において斜線で示す領域）内での光量は変化しない、もしくは変化が少ないため、図３（ｄ）に示すように受光光量の変化は必然的に小さくなる。
【００１９】
以下に、本発明の構成を用いた場合の効果を記載する。例えば、光を用いて被写体（検体７）の濃度を測定する指標として広く用いられている吸光度での測定誤差を考えると、従来の構成では、例えばピーク波長６１０ｎｍで半値幅が１５ｎｍのＬＥＤ光源に表されるように狭帯域な光源２（図６（ａ）〜（ｃ）参照）の波長シフトが−６ｎｍ起こった場合、検体７の測定誤差は５％以上にもなっている。しかし本発明の構成であれば、例えば６００ｎｍから６２５ｎｍの透過帯域を持つ光学フィルタ１２を用いた場合、広帯域光源１１の波長シフトが−６ｎｍ起こった時でも、検体７の測定誤差は０．１％以内に抑えることが可能である。また光学フィルタ１２の透過帯域をより狭くすれば、測定誤差はより小さくすることが可能である。これにより、測定誤差を極めて小さくすることができて、信頼性が向上する。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、光検出素子として撮像素子５を用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、光検出素子としてフォトダイオードなどの受光素子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、分析装置に係り、特に生化学分析に好適に利用できるものであるが、これに限るものではなく、試験片に固定化された検体からの光を、光学系を通して光検出素子にて取得し、濃度情報を得る各種の分析装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る分析装置の構成を概略的に示す斜視図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、同実施の形態に係る分析装置の、広帯域光源の波長特性を示す図、検体の散乱特性を示す図、光学フィルタの透過波長特性を示す図、撮像素子の受光光量の波長特性を示す図
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、同分析装置の他の実施の形態に係る、広帯域光源の波長特性を示す図、検体の散乱特性を示す図、光学フィルタの透過波長特性を示す図、撮像素子の受光光量の波長特性を示す図
【図４】従来の分析装置の構成を概略的に示す斜視図
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、同従来の分析装置における、狭帯域の光源の波長特性を示す図、検体の散乱特性を示す図、撮像素子の受光光量の波長特性を示す図
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、同従来の分析装置における、狭帯域の光源の光量分布が変化した場合の波長特性を示す図、検体の散乱特性を示す図、狭帯域の光源の光量分布が変化した場合の、撮像素子の受光光量の波長特性を示す図
【符号の説明】
【００２３】
１  試験片
２  光源
３  レンズ（光学系）
４  絞り
５  撮像素子
６  受光光量
７  検体
８  光源の光量分布
９  検体の散乱特性
１０  撮像素子の受光光量分布
１１  広帯域光源
１２  光学フィルタ
【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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