CN117396748A

CN117396748A - 测光装置和分析装置

Info

Publication number: CN117396748A
Application number: CN202280037554.1A
Authority: CN
Inventors: 米山坚志
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2024-01-12
Also published as: WO2022270037A1; JPWO2022270037A1

Abstract

本发明提供一种能够在短时间内测定准确的散射光的强度的测光装置。测光装置(5)包括：光源(51)，向被配置于测光位置(P)的试管(2)的被照射区域照射光；基座部件(52)，与光源(51)对置；以及多个第一受光元件(53)，在基座部件(52)上，被配置于以从测光位置(P)的试管(2)射出的透射光的光轴为中心的由第一放射方向和第二放射方向划分的面状区域，分别接收从测光位置(P)的试管(2)散射的散射光。

Description

测光装置和分析装置

技术领域

本发明主要涉及分析样本与试剂的反应液的分析装置。

背景技术

以往，已知有通过使样本与试剂反应来分析该样本的成分的分析装置。在这种分析装置中，将收容有样本及试剂的多个试管呈环状配置在试管工作台上，使试管工作台旋转，使试管经过测光位置，测光位置位于光源与分光检测器之间，光源与分光检出器隔着试管被配置。此时，从透过试管的光量测定吸光度，由此分析样本的成分。

根据分析装置中使用的试剂，有仅凭吸光度无法高灵敏度地测定的项目。因此，存在利用光照射试剂时光散射的特性的技术(例如，专利文献1)。在专利文献1中公开了一种自动分析装置，其具备：反应盘(试管工作台)，将反应容器(试管)保持在圆周上并反复旋转和停止；光源，配置在测光位置，并且向收容试样与试剂的混合液的反应容器照射光；以及检测器(受光元件)，检测来自混合液的散射光或透射光，该自动分析装置的特征在于，检测器在与由反应盘的旋转引起的反应容器的移动方向垂直的面内，以来自光源的照射光的光轴为中心等角度或等间隔地对称配置1组以上，将来自各检测器的光量数据平均化而得到的值和/或和用于混合液内的测定对象物质浓度的计算。即，在专利文献1中，由在上下方向上呈线状配置的受光元件接收散射光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5481402号

发明内容

发明所要解决的课题

粒子的散射光的强度与透射光相比非常小。另外，在粒子中产生基于水分子的热运动的波动(布朗运动)，由于该波动，散射光量的分布根据放射方向而存在较大的偏差。在专利文献1中，由于接收散射光的受光元件被配置为线状，因此存在无法利用短时间的测光(例如100us)测定准确的散射光的强度的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其课题在于提供一种能够在短时间内测定准确的散射光的强度的测光装置。

用于解决课题的手段

本发明的测光装置的特征在于，具备：光源，向被配置于测光位置的试管的被照射区域照射光；基座部件，与所述光源对置；以及多个第一受光元件，在所述基座部件上，被配置于以从所述测光位置的所述试管射出的透射光的光轴为中心的由第一放射方向和第二放射方向划分的面状区域，分别接收从所述试管散射的散射光。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够在短时间内测定准确的散射光的强度的测光装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的分析装置的结构的俯视图。

图2是表示光传感器的结构的侧视图。

图3是表示测光装置的详细结构的立体图。

图4是表示试管与基座部件的位置关系示意图。

图5是表示散射光强度(散射光量)与粒子的粒径的关系的图表。

图6的(A)是第一方式的滤光器部的立体图，图6的(B)是第二方式的滤光器部的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于下述的实施方式。

(分析装置的整体结构)

图1是表示本发明的一实施方式的分析装置1的概略结构的俯视图。分析装置1是分析样本(例如血液、尿等)以及试剂的反应液的装置，主要具备将试管2的列配置为环状的试管工作台3、驱动部4、测光装置5、光传感器6以及分析部7。

试管工作台3形成为俯视环状，沿着环状方向(图1的圆弧状的箭头线)配置有多个试管2。试管2是收容样本和试剂的容器，呈上表面开口的立方体或长方体的形状。在试管工作台3的内侧或周围设置有收容样本容器的样本库(省略图示)、收容试剂容器的试剂库(省略图示)等。将试管2配置于试管工作台3后，使用移液管(省略图示)从样本容器和试剂容器向试管2供给样本和试剂。

驱动部4是使试管2的列在环状方向旋转的部件。在本实施方式中，驱动部4具备驱动齿轮41和与试管工作台3连接的从动齿轮42。驱动齿轮41安装于步进马达(省略图示)，通过驱动步进马达使驱动齿轮41旋转，能够经由从动齿轮42使试管工作台3旋转。需要说明的是，使试管工作台3旋转的机构不限于此，例如，也可以在试管工作台3的中心轴安装带轮并利用同步带驱动带轮。

测光装置5是向在试管2的列的旋转期间经过测光位置P的各试管2照射光，对来自测光位置P的试管2的被照射区域的出射光进行测光的部件。在图1中，作为构成测光装置5的部件，示出了光源51、基座部件52以及第一受光元件53。关于测光装置5的更详细的结构，在后面叙述。

试管工作台3上设有与各试管2对应配置的狭缝31。狭缝31的个数与试管2相同，各狭缝31在试管工作台3的外周缘部沿环状方向排列。

光传感器6是检测狭缝31的部件。如图2所示，光传感器6呈コ字形状，具备隔着试管工作台3的外周缘对置的光源61和受光元件62。仅在狭缝31经过光源61与受光元件62之间的期间，来自光源61的出射光到达受光元件62，由受光元件62进行光电转换后的电压信号被输出到分析部7。

各试管2与哪个狭缝31对应可以通过公知的方法掌握。在本实施方式中，在初始化动作中，通过设置于固定侧的原点传感器(省略图示)检测与试管工作台3一起旋转的原点检测用的夹头(省略图示)，由此执行原点找正。然后，在使试管工作台3再次旋转时，通过对经过光传感器6的狭缝31进行计数，能够监视哪个试管2经过了测光位置P或者测光装置5附近。

(测光装置的结构)

图3是示出测光装置5的详细结构的立体图。测光装置5主要具备光源51、基座部件52、多个第一受光元件53、反射镜54、分光反射镜55、多个第二受光元件56以及滤光器部57。

光源51向配置在测光位置P的各试管2的被照射区域照射光。入射到试管2的被照射区域的光经过试管2的内部，从试管2的被照射区域(准确地说，被照射区域的背面)射出。作为光源51，例如能够使用照射规定波段的多波长(例如380nm～800nm)的光的卤素灯。

基座部件52是与光源51对置的圆环状的平板。基座部件52在中心部具有圆形的开口部52a，从试管2射出的透射光经过开口部52a。

如图4所示，第一受光元件53相对于基座部件52被配置在朝向测光位置P的一侧。具体而言，第一受光元件53在基座部件52上被配置在以从测光位置P的试管2射出的透射光的光轴La为中心的由第一放射方向D1和第二放射方向D2划分的面状区域，分别接收从测光位置P的试管2散射的散射光。配置第一受光元件53的面状区域是基座部件52上的包围光轴La的圆环状的区域，是基于试管2的反应液中的粒子的波动引起的散射范围的区域。在本实施方式中，第一受光元件53呈面状配置于圆环状的区域。

第一放射方向D1是从测光位置P朝向基座部件52的内缘(开口部52a的缘部)的方向，第二放射方向D2是从测光位置P朝向基座部件52的外缘的方向。另外，在图4中，测光位置P用点表示，但只要是光轴La的在试管2内的反应液内的部分就没有特别限定。另外，第一放射方向D1也可以是从测光位置P朝向比基座部件52的内缘靠外侧的方向，第二放射方向D2也可以是从测光位置P朝向比基座部件52的外缘靠内侧的方向。

经过试管2的内部的光的一部分因反应液的粒子而散射，成为散射光并从试管2射出。该散射被称为瑞利散射，散射光的强度通过下述式求出。

I(θ)＝(I₀π⁴d⁶/8R²λ⁴)*(m²-1/m²+1)*(1+cos²θ)

I(θ)：散射光强度

θ：散射角度

I₀：入射光强度

d：粒径

R：距散射粒子的距离

m：溶剂的折射率

λ：波长

θ：相对于入射光的散射角度

这样，散射光强度I(θ)与散射角度θ成反比。此外，散射角度θ是散射光的射出方向与光轴La的角度。

图5是表示散射光强度(散射光量)与粒子的粒径的关系的图表。可知散射光强度主要在散射角度20°～30°的范围内较大。因此，在本实施方式中，如图4所示，第一放射方向D1与光轴La所成的角度θ1设定为20°，第二放射方向D2与光轴La所成的角度θ2设定为30°。即，连接第一受光元件53和测光位置P的直线与光轴La所成的角度为20°～30°，从试管2射出的散射光的大部分入射到第一受光元件53。各第一受光元件53对散射光进行光电转换，并将与光量相应的强度的电压信号输出至分析部7。分析部7计算来自各第一受光元件53的电压信号的合计值作为散射光的强度。

如[发明所要解决的课题]所述那样，由于粒子的布朗运动，散射光量的分布根据放射方向而存在较大的偏差。即，散射光并非呈放射状均匀地射出。与此相对，在本实施方式中，多个第一受光元件53呈面状配置，因此即使在局部地散射光量存在偏差，配置有第一受光元件53的区域整体的散射光量也大致恒定。因此，能够对散射光量修正偏差，在短时间内测定准确的散射光的强度。

需要说明的是，角度θ1和角度θ2的值不限于上述值，可以根据粒子的粒径适当变更。在本实施方式中，基座部件52能够通过未图示的驱动机构沿着光轴La移动，通过使基座部件52移动，能够调节角度θ1以及角度θ2。

经过了开口部52a的透射光经由反射镜54入射到分光反射镜55，分光反射镜55按照每个波段分光入射光并反射到第二受光元件56。各第二受光元件56分别对不同波段的透射光进行光电转换，并将与光量相应的强度的电压信号输出到分析部7。

另外，也可以不在基座部件52设置开口部52a，而将第二受光元件56设置在基座部件52的中心附近。但是，如本实施方式那样，将第二受光元件56相对于基座部件52配置在测光位置P的相反侧，使透射光分光的光学系统的设置变得容易。

如图3所示，滤光器部57与通过马达58而旋转的旋转轴58a连接。如图6的(A)和(B)所示，滤光器部57具备圆筒部573和设置于圆筒部573的两端内部的单波长滤光器574。在圆筒部573的长度方向中间部的对置的侧面形成有两个圆形的贯通孔57a。连接圆筒部573的中心轴、两个贯通孔57a的中心的线与旋转轴58a的长度方向相互正交。

在第一方式中，如图6的(A)所示，滤光器部57指向的方向以使圆筒部573的中心轴与来自光源51的光L1的射出方向一致。此时，多波长的光L1经过单波长滤光器574，单波长滤光器574使单波长(例如，700nm)的光L2经过。光L2在测光位置P散射并从各试管2射出，由第一受光元件53接收。

在第二方式中，如图6的(B)所示，滤光器部57指向的方向以使连结两个贯通孔57a的中心的线与光L1的射出方向一致。此时，规定波段的多波长的光L1直接经过贯通孔57a。光L1透过测光位置P从各试管2射出，由第二受光元件56接收。

这样，通过切换第一方式和第二方式，能够对反应液的透射光和散射光这两者进行测光。

(附记事项)

本发明不限于上述实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，将实施方式中公开的技术手段适当组合而得到的方式也包含在本发明的技术范围内。

例如，在上述实施方式中，第一受光元件53呈面状配置于基座部件52上的圆环状的区域，但只要是面状的配置，则不限定于圆环状。例如，也能够将第一受光元件53配置为矩形框状或圆弧状。另外，配置第一受光元件53的面状区域也可以是非连续面。

另外，上述实施方式的测光装置5能够对反应液的透射光和散射光这两者进行测光，但也可以仅能够对散射光进行测光。在该情况下，作为光源51，能够使用半导体激光器等照射单波长的光的光源，不需要设置滤光器部57。

另外，在上述实施方式的测光装置5中，在图3中，基座部件52配置于测光位置P的与光源51相反的一侧(即，配置于测光位置P与反射镜54之间)，多个第一受光元件53相对于基座部件52配置于朝向测光位置P的一侧，但并不限定于此。也可以是，基座部件52配置于测光位置P与光源51(或者滤光器部57)之间，多个第一受光元件53相对于基座部件52配置于朝向测光位置P的一侧。

符号说明

1分析装置

2试管

3试管工作台

31狭缝

4驱动部

41驱动齿轮

42从动齿轮

5测光装置

51光源

52基座部件

52a开口部

53第一受光元件

54反射镜

55分光反射镜

56第二受光元件

57滤光器部

573圆筒部

574单波长滤光器

57a贯通孔

58马达

58a旋转轴

6光传感器

61光源

62受光元件

7分析部

D1第一放射方向

D2第二放射方向

La光轴

P测光位置

Claims

1.一种测光装置，具备：

光源，向被配置在测光位置的试管的被照射区域照射光；

基座部件，与所述光源对置；以及

多个第一受光元件，在所述基座部件上，被配置于以从所述测光位置的所述试管射出的透射光的光轴为中心的由第一放射方向和第二放射方向划分的面状区域内，分别接收从所述试管散射的散射光。

2.根据权利要求1所述的测光装置，

所述面状区域是所述基座部件上的包围所述光轴的圆环状的区域。

3.根据权利要求1或2所述的测定装置，

所述面状区域是基于由所述试管的反应液中的粒子的波动引起的散射范围的区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测光装置，

还具备接收所述透射光的第二受光元件。

5.根据权利要求4所述的测光装置，

所述基座部件具备开口部，供所述透射光经过，

所述第二受光元件相对于所述基座部件被配置于与所述测光位置相反的一侧。

6.根据权利要求5所述的测光装置，

所述基座部件被配置于所述测光位置与所述光源之间，

所述多个第一受光元件相对于所述基座部件被配置于朝向所述测光位置的一侧。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的测光装置，

所述第一放射方向与所述光轴所成的角度比所述第二放射方向与所述光轴所成的角度小，

所述第一放射方向与所述光轴所成的角度为20°以上，

所述第二放射方向与所述光轴所成的角度为30°以下。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的测光装置，

所述光源照射单波长的光，

所述多个第一受光元件接收在所述测光位置散射而从所述试管射出的所述单波长的光。

9.根据权利要求5或6所述的测光装置，

所述光源照射多波长的光，

所述第二受光元件接收透过所述测光位置从所述试管射出的所述多波长的光。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的测光装置，

所述光源照射多波长的光，

滤光器部被配置于所述光源与所述测光位置之间，所述滤光器部具有使所述多波长的光经过单波长滤光器的第一方式和使所述多波长的光直接经过的第二方式。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的测光装置，

还具备驱动机构，使所述基座部件沿着光轴移动。

12.一种分析装置，具备：

权利要求1至11中任一项所述的测光装置；

试管工作台，使所述试管的列配置成环状；

驱动部，使所述试管的列在环状方向上旋转，使各试管经过所述测光位置；以及

分析部，根据所述测光装置的测光数据，分析所述试管的收容物。