JP2001503855A - 液体試料の光学的特性を測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 臨床試料等の液体試料の光学的特性を測定する装置であり、まず試料容器ラック（１２）を通過して一方の方向に走査し、次いで逆方向に走査するようになっている光学ヘッド（２１）を有する。この光学ヘッドは基準用及び検査用光源（２２）と対応する光検知器（２８）とを備え、走査される試料を通過する基準用及び検査用光束を生成する別々の光路が設けられる。基準光路には固定された帯域フィルタが設けられ、検査用光路には複数の異なる帯域フィルタを有するフィルタホイールが設けられる。装置は、基準走査の結果に応じて必要なフィルタを検査用光路内に位置決めするようになっている。光学ヘッドは正逆回転可能なステッパモータ（２６）によって歯付き駆動ベルト（２７）を介して駆動される。これによって、検知器からの出力信号をラック内の特定の試料と関連付けることができる。検知器からの基準信号及び検査信号は、試料容器の人為結果（例えばひっかき痕）に起因する信号異常を無視するように処理される。結果は基準走査と検査走査との両方に従って導出され、内蔵プリンタによって印刷される。本装置はブリーフケースに収納できるほどコンパクトで、利用するに当たっても特別な技術は不要である。また、内蔵バーコードリーダを用いて、所定の種類の特定の検査を実行すべくプログラム可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 液体試料の光学的特性を測定する装置発明の属する分野 本発明は、液体試料の光学的特性を測定する装置に関し、限定的ではないが特 に、例えば薬晶化学(chemical chemistry)、酵素免疫測定法（ＥＩＡ）、酵素結 合免疫収着検定法（ＥＬＩＳＡ）および免疫比濁法に関係する試験を実施する装 置に関する。発明の背景 生物学的または化学的試験試料を光学的に測定し分析する手段は各種知られて おり、例えば、従来の分光光度計等が市販されている。しかし、このような装置 は、一般にサイズが大きく、高価で、且つ高度の操作技術または専門知識を要す る。また、米国特許第３，７７０，３８２号および米国特許第３，８９７，２１ ６号に記載されるような、各種の自動分析システムが知られている。このシステ ムでは、試験操作の過程で、試料セルが搬送用チェーンにより試験ステーション を通るよう順次運ばれる。このようなシステムは、一般に大規模で構造が複雑な ので、したがって高価である。また、米国特許第４，７２９，６６１号に記載さ れるような光学濃度測定装置が知られている。この装置では、試料はキュベット 皿に収容され、装置のシャシの前縁部に沿って画成された開溝に沿って皿を移動 させることにより、キュベット皿を試験ステーションに通す。 上述した従来の装置においては、試料セルは順次光線を通過し、セルを通過し た光信号が検出処理される。試料容器の欠陥によって試験結果が悪化することの ないように、一般に試料セルは、優れた光学的性質を有する表面を備えた高価な マイクロキュベットの形状を有する。また、いずれの従来の装置においても、広 い波長帯域にわたって十分に高い光度を保証すべく、複数の光源を使用する必要 があった。例えば、特殊な設計の電球を用いて紫外線領域における測定をおこな う必要があった。さらに公知の装置においては、光線に対して試料を正確に位置 決めするのが困難であり、各測定を余計に不確かなものにした。 本発明の目的は、上記の欠点や短所を解消するか、あるいは本質的に軽減する ことのできる、改良された装置を提供することにある。発明の概要 本発明によれば、透明な容器に収容された液体試料の光学的特性を測定する装 置であって、 線形の列を成す複数の前記容器を収容する取付台となる手段と、 前記列の長手に沿って移動する光学ヘッドであって、前記列の一方の側に設け られた光源と、前記列の他方の側に設けられ、前記光源から放出され前記列を通 過した光を検出する光検出器と、本装置の動作中、前記ヘッドが移動する際に前 記光源から放出される光により前記液体試料が走査されるように前記光源と前記 検出器との間で光学通路となる手段とを備えたヘッドと、 前記列に配置された前記試料それぞれの光学的特性を測定すべく、前記列の長 手に沿って前記ヘッドが移動する際に、前記光検出器の出力に応答する手段と を備えた装置を提供することができる。 好ましくは、本装置のハウジングは、前記容器の線形の列を収容する取付台を 画成する搬送手段を受容する開口部をその上面に備える。また前記列は、直線状 の列であってもよく、前記光学ヘッドは直線上を移動するよう配置されてもよい 本装置の前記ハウジングおよび前記搬送手段は、前記搬送手段を前記ハウジン グの開口部から挿入する際に、外部光が進入するのを抑制するよう配置されても よい。 また、前記光学ヘッドはキャリッジに載置されるか、あるいは前記光学ヘッド はキャリッジを備えてもよい。好ましくは前記キャリッジは、本装置の一つ以上 の案内用レールと係合し、これにより前記光学ヘッドおよび前記キャリッジを前 記レールの長手に沿って移動させる。また、前記キャリッジは、前記光学ヘッド および前記キャリッジを前記レールに沿って容易に移動させる線上に配置される ベべアリング手段を備えてもよい。好ましくは、前記キャリッジは、本装置が備 える支持トラックに沿って走行しうる、互いに間隔をもって取り付けられた車輪 を含む。前記車輪は、前記キャリッジが前記レールと確実に接触するように前記 キャリッジを付勢する（十分な）反力を生成するよう配置されてもよい。 さらに、本装置は、駆動ベルトにより前記キャリッジと連係される電動モータ を含んでもよい。前記電動モータは、好ましくは逆転可能なステッパモータであ る。前記駆動ベルトは、好ましくは歯付きベルトである。このような構成により 、前記試料の列に沿った前記光学ヘッドの移動を制御することができるとともに 、前記各試料に関する前記光検出器の出力の分析を制御することができる。 また、本装置は、前記駆動モータへ発振駆動信号を供給する手段と、前記検出 器の出力を前記列の試料の位置と相関させる手段とを備えてもよい。 また、本装置は、前記検出器の出力における前記各試料に対応する信号部分を 確認すべく、前記モータへの駆動信号の印加を制御して前記検出器の出力のサン プリングを実行する処理手段を備えてもよい。前記処理手段は、個々の試料と関 連する信号部分に応じて曲線当てはめアルゴリズムを実行するよう構成されても よい。このような曲線当てはめアルゴリズムは、前記容器の欠陥による異常信号 を考慮しないように構成されてもよい。さらに、前記処理手段は、前記試料と関 連する前記信号部分の重みつき平均を導くように構成されてもよい。好ましくは 、このような処理は、高価なマイクロキュベットではなく、簡易な試験管に収容 される試験試料において、高精度で且つ再現性のある測定をおこなうことを可能 とする。 好ましくは前記光学ヘッドは、前記光源を設ける台と、前記光検出器を設ける 台と、本装置の動作中、前記ヘッドが移動する際に前記容器を前記光学ヘッドに 通すための通路となる凹部とを画成する中実な（例えばアルミニウム合金からな る）ブロックを備える。このようなブロックのヘッドを設けることにより、前記 光学通路中の不要な光学収差を制限し、外光が本装置に進入するのを抑制する。 さらに、前記試料を通過する移動可能なヘッドを設けることにより、本装置を小 型で持ち運び可能な形態とすることができる。本装置は、例えば、ブリーフケー スに収まるサイズとすることができる。 好ましくは、前記光学ヘッドは、複数の異なる帯域フィルタまたは干渉フィル タを備えた（例えばフィルタ用ホイールシステム等の）フィルタ保持手段を含む 。本装置は、必要なフィルタを前記光学通路に自動的に装着するように構成され てもよい。 好ましくは、本装置は、本装置に情報を入力して、特定の光学特性試験を実施 できるように本装置に条件設定するバーコード読み取り手段を含んでもよい。 さらに本装置は、前記光源の光学スペクトルおよび／または光度を測定すべく 、前記光源に供給される電力を調整する手段を含んでもよい。例えば、標準的な 石英バルブのタングステンハロゲンランプを使用して、紫外線帯域における測定 を実施してもよい。 本発明の装置を使用することにより、迅速に且つ高い精度をもって、多くの操 作を含む専門的な実験室試験をおこなうことができる。また本装置は、高度の操 作技術または専門知識を必要としない。さらに本装置は、電源コンセントによっ ても、バッテリによっても動作するものである。 本発明の上記およびその他の特徴は、添付の特許請求の範囲より明らかである が、その利点と、本発明にかかる代表的な実施形態の詳細な説明とを勘案し、添 付の図面を参照することにより、より明確に理解されるであろう。図面の簡単な説明 図１は、本発明を具体的に表す代表的な装置の概略的平面図である。 図２は、図１の装置を端面からみた概略的正面図である。 図３は、本発明を具体的に表す他の装置の外観を示す斜視図である。 図４は、図３の装置の概略的なブロック図である。 図５ないし図７は、図３および図４の装置の構成部品をより詳細に示した図で あり、図５は装置の上面図、図６および図７は同装置の正面図および側面図であ る。 図８（ａ）ないし図８（ｂ）は、光学ヘッド部の構造をより詳細に示す図であ る。発明の実施形態の詳細な説明 図１及び図２の実施の形態は単に概略的に示したものであって、まずこれらに ついて一般的な用語を用いて説明し、その後で図３から図７までの実施の形態に ついて、特定した詳細な記述を行う。図１及び図２の実施の形態にあっては、試 料は、線状に配列された透明な容器に入れるのが好ましい。発光部と受光部は１ つのトラックに設けられており、発光部が前記試料容器列の一方の側に、受光部 が反対側に配置され、発光部と受光部が適切に直線上に並んでいる。この発光部 及び受光部は、透明容器列と並ぶ線上を、双方向に移動することができる。発光 部及び受光部は、その間に間隙を挟んで設置されており、この間隙に透明容器が 配置されるのであるが、例えば、この装置に適合するカセットにあらかじめ透明 容器列を装着しておくようにすれば、透明容器の交換を容易に行うことができる 。 様々な波長の光を使用するために、フィルタを光線上に配置するための手段が 設けられている。このフィルタは、透明容器を通過する前か、もしくは通過する 後のいずれかに配置される。また、様々な透明容器に対応して様々なフィルタに 切り替える手段が設けられている。これらのフィルタは、ある選択されたスペク トル、もしくは波長の光を透過する帯域フィルタ、または干渉フィルタである。 発光部と、それに対応する受光部は２つずつ設けられており、これらは、一方 の光源から発して透明容器を通過する光が基準値として使用され、他方の光源か らの光はその第２の波長（または波長スペクトル）における吸収値、または反射 値がどれだけ違うかを検出するために使用されるように、配置されている。 ２つの独立した光源からの光の強度が異なることによる誤差をなくすために、 吸収値の分かっている液体を収容した透明容器を用いて、前記の２つの光源によ る測定値を得ることができる。そしてこのときマイクロプロセッサ及び調整器を 用いれば、この２つの異なる光源からの光の強度の差異を取り除くために必要な 、全ての調整を自動的に行うことができる。 このことはまた、光源ランプの寿命を延長するのにも役立つ。それはランプの 光が暗くなるに従って、ランプに供給する電力を変えてゆくことで実現され、そ の結果、ランプの光を必要なレベルまで回復させることができる。 実用上は、様々なフィルタの選択によって光の波長を選択する。その結果、特 定の試薬もしくは混入物を検出することができるとともに、各透明容器に同一の 液体を収容した場合は２種類以上の試薬もしくは混入物を検出することができる 。受光部からの出力は、処理のために、コンピュータに入力することができ、ま た例えば結果をプリントアウトすることもできる。この同じコンピュータを用い て、発光部や受光部、及びその他の要素の動作を制御する。 並置された２つのフィルタを通過する光を放射する、１つの発光部を設けるこ とが望ましい。検出、測定及び分析の対象としている透明容器中の液体に含まれ る試薬や混入物による（吸収や反射などの）影響を殆ど受けない周波数の光を、 ２つのフィルタのうちの一方では透過する。もう一方のフィルタは、これらの影 響を強く受ける周波数の光を透過する。 第１のフィルタを透過した光が透明容器中の液体を通過して、または、より好 ましくは、透明容器を通過した光がその後でフィルタを通って、この液体の吸収 率または反射率を測定する基準値、もしくは参照値となる。第２のフィルタから の光は、液体中に試薬や混入物が含まれることによって生ずる変化を測定、検出 する。この構成によれば、ゼロ点誤差などを実質的に減少させることができると ともに、２つの異なるフィルタを通過した、スペクトル幅の異なる２つの光の、 吸収／反射の違いを測定することができる。 第２フィルタをあらかじめ設定した方式に従って、取り替える手段を設けても よい。その結果、ある特定の透明容器に対して特定のフィルタを使用することが できる。これは例えば、一組の様々なフィルタを装着した回転ラックを動かすス イッチを用いて行い、このスイッチは、トラックに沿った発光／受光部の移動が どちらかの端点に達したところで操作することができる。 より好ましくは、光源及びそれに対応する受光部がトラックの一方の方向へ走 査するときには、参照用の光源が動作し、逆方向に戻ってくるときにはもう１つ の光源が動作する。 透明容器中の液体の、光学濃度などの特質を測定するためには、光源が各透明 容器を走査して移動するときに、一セットの読みとりを行い、受光部で光の強度 を測定する。そして、マイクロプロセッサを使用することで、各透明容器中の試 料の平均光学濃度を算出することができる。より好ましくは、発光／受光部の動 作をステッパモータによって操作する。これは、各透明容器の前を通過する速度 を制御することが可能になるからである。 マイクロプロセッサ制御と、フィルタの取り替えによって、全ての透明容器に 対して、あらかじめ設定したフィルタを用いることができる。より好ましくは、 本装置の動作はマイクロプロセッサによって制御する。そうすれば装置は自動的 に動作し、結果は、表示やプリントアウトなど所望の形式で得ることができる。 ２つの独立な光源を使用する場合には、そのうちの一方は紫外線放出器とすれ ば、この装置を蛍光検出器として動作させることができる。 ここで図１及び図２について説明すると、これらの概略的な平面図及び端面図 には、本発明を具体化した装置の基本的な構成要素が示されている。この装置全 体は（１０）で示されており、トラック（１）を有する。このトラック（１）に は、発光部（２）及び受光部（３）が設けられており、図１に示すとおりに動く ようになっている。透明容器（４）はカセット（７）の中に配置され、このカセ ット（７）は空隙（６）にはめ込まれる。走査動作中は、発光部（２）から放射 された光が、各透明容器（４）及びフィルタ保持手段（５）に設けられたフィル タ（８、９）を透過し、受光部（３）に到達する。フィルタ（９）は取り替える ことができるので、様々な波長の光を使用することができる。 フィルタ（８）は、検出すべき試薬または混入物にはほとんど影響されない波 長の光を透過させる。そのためこのフィルタ（８）は基準となる信号を生成し、 フィルタ（９）は検出すべき試薬または混入物に応じて選択され、両者の発信す る信号の差異がこの試薬または混入物の測定結果となる。 この装置を使用するには、まず、光学的性質を測定しようとしている液体を収 容している透明容器をカセット（７）に収納して、この装置の所定の位置に配置 する。２つの発光部（２）のうちの一方が、前記のように、発光して基準として 作用し、放射された光がフィルタ（８）を通過する。発光部（２）及び受光部（ ３）は共に、自在に移動するトラック（１）に接続されており、自動的に整列 される。発光部（２）、フィルタホルダ（５）、及び受光部（３）は、透明容器 （４）を次々通りすぎるようにトラックを一方向へ下りつつ移動し、これらの透 明容器（４）を透過する光は受光部で検知され、フィルタ（８）で選択したスペ クトルにおける光学的特性を測定することができる。トラックの終端に到達する と、もう一方の光源が発光し、その光が容器（４）及びフィルタ（９）を透過し 、発光部及び受光部は今度はトラック（１）を逆方向へ移動する。 フィルタホルダ（５）には数種類一組のフィルタ（９）が備えられており、透 明容器の計測に様々な波長スペクトルを使用することができる。発光部がトラッ クの終端に到達した後で、なおかつ反転動作に移る前に、前もってフィルタ（９ ）の選択を行うようにすることができる。 発光部（２）及び受光部（３）のトラックに沿った動きや、装置の動作はマイ クロプロセッサによって制御される。このマイクロプロセッサでは信号の処理、 異なる波長スペクトルでの結果の比較、それに所望の形式での測定結果のプリン トアウトなどを自動的に行うことができる。 次に図３について説明すると、これは本発明を具体化した実際の装置（１０） の外観を示す斜視図である。図に示すように、この装置には、最大１２本の試験 管又はマイクロウェル（１１）を装着し得るカセットもしくはラック（１２）を 設けることができる。カセット（１２）は装置（１０）に差し込むのに適切な寸 法とされている。光学的特性の試験、及びその各試験を実行するのに必要な数学 的換算（mathematical reductions）に関する全ての情報は、ライトペン（１７ ）を用いて光学バーコード（１８）から入力することができる。各試験管又はウ ェルについて最高３０００回まで読みとりを行うことができ、それによって測定 中における格別の再現性を示す。そしてその結果は平均され、プリンタに出力さ れる。さらに、この装置にＲＳ２３２ポートを設けたことによって、その結果を パーソナルコンピュータにダウンロードすることができる。図示された装置（１ ０）は持ち運びが可能で、ブリーフケースに収まる。その典型的な寸法は３６５ mm×３１０mm×５０mmで、重量は２ｋｇ未満である。ユーザーインターフェース 部分には、「いいえ」及び「はい」に対応する２つのメインボタン（１５、１６ ）と「スクロールアップ」及び「スクロールダウン」に対応する別の２つのボ タン（１３、１４）がある。この装置にはプリンタ用紙を供給するスロット（２ ０）も設けられている。 本装置（１０）を使用して試験走査を行おうとする人は、ある特定の手順に従 って、一連の操作を実行する必要がある。その手順とはつまり、第１に、本装置 のスイッチをオンにする。するとビジュアルディスプレイ（１９）は、試験実行 に必要な、装置の制御を行うための情報が入力されるのを待つ状態となる。そし て次に、バーコードリーダとペン（１７、１８）、もしくはＲＳ２３２ポートに 接続されたキーボードを用いて情報を入力する。そして、試験管（１１）が装着 されたカセットを本装置に差し込み、「はい」のボタン（１６）を押す。間違っ た情報を入力してしまった場合には、「いいえ」のボタンを押せばよい。「はい 」のボタンを押したときには、本装置の（図３には示されない）光学ヘッドが、 カセットに装着された各試料を次々に走査し始める。試料の列を光学ヘッドが走 査する動作を制御することについての検討は以下に述べる。 図４は、この発明を実施する装置の構成部品を組み立てた状態を示す概略図で ある。本装置は、好ましくはアルミニウム合金で形成された一体ブロックの形態 をとる光学ヘッド（２１）備えている。このヘッドは直線状に配置された複数の 容器（１１）の長手に沿って並行して移動するように取り付けられている。この ヘッドはさらに、光源の取付台（２２）、光検知器の取付台（２８）、及び装置 の動作中にヘッドが移動したときに容器（１１）が光学ヘッド（２１）を通じて 移動するための凹部（２３）を構成している。光源から発せられた光は、ヘッド を通じて伝搬し、それによって光路を形成するとともに凹部（２３）を横断する 。この図に示すように、一体ブロック（２１）は別個に設けられた検査光用及び 基準光用検知器（２８）の取付台を備えている。別々の通路がブロックを横切っ て設けられ、前記検査用及び基準用の光路を画成している。 図４は、光学ヘッド部品の部分とステッパモータとプロセッサ／ソフトウェア ユニットとの間の作用を示している。図示のとおり、本装置は駆動ベルト（２７ ）によって前記光学ヘッド（２１）と接続された反転可能なステッパモータ（２ ６）を備えている。この駆動ベルト（２７）は歯付きベルトと考えればよい。そ の構成により、試料を収めた容器（１１）の列を光学ヘッドが通過するときの 移動制御が可能となるとともに、それに対応して各試料について光検知器の出力 の分析を制御することができる。図示のように、本装置にはステッパモータに駆 動パルス信号を供給し、検知器の出力を列中の試料の位置に相関させるための手 段を備えてもよい。なお、処理ユニットは好ましくはマイクロプロセッサの形態 をとるが、モータに駆動信号を印加するのを制御するとともに、それに応じて各 試料に対応する信号部分を検知器出力において識別するために、検知器出力をサ ンプリングさせるのに利用することができる。処理ユニット（２５）は、別々の 試料に関連した信号部分について、曲線の当てはめアルゴリズムを機能させるよ うに構成されている。また、この曲線当てはめアルゴリズムは、容器の欠陥に対 応する信号部分の異常を取り込まないように構成されている。さらに、マイクロ プロセッサは、各試料に関する信号部分の重み付き平均を得るように構成しても よい。この重み付けは、容器の断面あるいは容器の形状を考慮して実行される。 走査測定の期間中に、マイクロプロセッサベースの制御システム（２５）は次 のように適用され構成される。すなわち、まず直線状の列の長手に沿って光学ヘ ッドが平行移動することにより試料を基準光で走査する。その後に列の長手に沿 ってヘッドを逆向きに移動させながら検査走査することによって、試料の光学的 性質を判定する。このときに、バーコードペン（１７）によって入力した情報に より、基準フィルタ及び検査走査用の適当な光学フィルタを装置が自動的に選択 できるようにしてもよい。図４にあっては、光学ヘッド（２１）に画成された位 置２４，２４’において、（基準用及び検査用の）適当なフィルタを光路中に挿 入している。光学ヘッド（２１）は、位置決め可能なフィルタホイールの形態の フィルタ保持器を有している。フィルタホイールには種々の異なった帯域フィル タあるいは干渉フィルタが取り付けられており、光学ヘッド（２１）の移動範囲 の一端部にあって１つの位置毎にホイールを位置決めする当接手段（２９）と協 働するように構成されている。このような構成により、走査の移動範囲の一端部 において光学ヘッドの往復動を制御することによって、フィルタホイールを所望 の位置に位置決めすることができる。 プロセッサ／ソフトウェアユニット（２５）は、光検知器のアナログ出力信号 を取り込んでデジタル信号に変換し、特に、そのデジタルデータを重み付けによ って平滑化、平均化、及び結合して試料の光学的性質を測定できるようにする。 一般に、平滑化／平均化された基準走査データは、平滑化／平均化された検査走 査データから差し引かれ、ノイズ等の装置の応答による望ましくない固有の効果 が除去される。また、このユニット（２５）は、前記各光源に供給される電力を 調整して光源のスペクトル出力及び／または強度を測定する手段を備える。本装 置はまた、プリンタ（３１）及び／または視覚的ディスプレイ（３０）とともに 、結果をパーソナルコンピュータにダウンロードできるＲＳ２３２ポートを有し ている。 図５ないし図７は、本発明を実施するための装置の構成部品をより詳細に示す 平面図、正面立面図、及び側面立面図である。これらの図では、すでに説明した 図の中で同一のあるいは類似の部分を示すのに使用したのと同一の参照符号を使 用している。 図５は光学ヘッド（２１）のより詳細な構造と、本実施例の装置における他の 部分との関係を示す平面図である。一体型ブロックである図示のヘッド２１は、 検査用及び基準用光源のための別個の取付台と、検査用及び基準用光検知器のた めの別個の取付台と、そのブロックを通して設けられた別々の通路とを備えてお り、検査用の光路と基準用の光路（３５，３６）とが別々に形成されている。こ のような構成では、基準用の走査は基準用通路（３６）を用いて行われる。 ブロックヘッド（２１）は、装置のガイドレール（４０）の長手に沿ってヘッ ドが移動する際に、試料を収容している容器がその内部を通過するための凹部（ ２３）を有している。ブロックヘッド（２１）はまた、基準用及び検査用フィル タ（２４，２４’）の取付台を構成する。好ましくは、複数の異なる帯域フィル タまたは干渉フィルタが取り付けられた位置決め可能なフィルタホイールをブロ ックの位置２４’に取り付けるとともに、適当な基準フィルタをブロックの位置 ２４に設けることができる。このフィルタホイールは、走査するヘッドの移動範 囲の一端部にある頂部及び底部ラチェットバネ（２９，２９’）等の当接手段と 協働するように構成することができる。この構成により、ヘッドはその移動範囲 の一端部で往復動が制御され、フィルタホイールを所望の位置に自動的に位置決 めすることが可能である。 ヘッドの移動範囲は、ステッパモータ（２６）と、ヘッドと係合される歯付き ベルト（２７）とを用い、直線状の試料列に沿って走査する開始位置と終了位置 とを測定すべく機能する光学リミットスイッチ（３８，３８’）によって画成さ れる。駆動ベルト（２７）は光学ヘッドのスロット（３７）と係合する。 図示のとおり、装置の背面には電子機器及びソフトウェア（２５）と、通気孔 （３９）とが設けられている。 この構成において位置（２２）に設けられる光源のスペクトル範囲を選定する に際しては、好ましくは、一般に帯域幅１０ナノメータで３００ナノメータから ７００ナノメータまでの波長域をカバーする帯域フィルタまたは干渉フィルタが 用いられる。 図６は、図５の装置の正面立面図である。本装置は、光学ヘッド構成（２１） を収納する外部ハウジング（４８）、ヘッドがそれに沿って移動するようになっ ているガイドレール（４０）、及びステッパモータシステム（２６）を備えてい る。モータギヤボックス及びモータ駆動スピンドルを含むモータの別の部分が、 図示されている。光学ブロック２１は、装置に設けられている支持トラック４５ の上を移動するようになっている。そのトラックは、取付けピラー４７によって ハウジング（４８）内に支持されている。支持トラック４５の底部側端部は、光 学リミットスイッチ（図示せず）と協同して機能するように設計されている。ま た、図示の光学ヘッド２１は、装置内のガイドレール４０と係合するキャリッジ 部４６に取り付けられて、レールの長手に沿って移動できるようになっている。 図７は、図５及び図６に示した装置の側面立面図を示す。ここにより詳細に示 すキャリッジ部（４６）は直線ベアリング手段を有し、キャリッジ部がガイドレ ール（４０）に沿って容易に移動できるようにしている。キャリッジ部４６は、 装置に設けられた支持板部（４５）上を転動するようになっている、間隔を空け て設けられた大型のホイール（４４，４４’）を備える。大型ホイール（４４， ４４’）は、キャリッジ部が装置のガイドレール（４０）と確実に接触するよう に押圧するような反力を与えるように構成されている。図示の光学ヘッド（２１ ）はまた、１組のレンズ（４２，４３）がブロックヘッドの光路内に設けられて 凹部（２３）を横切ってほぼ平行な光束を生成しているレンズ装置を備える。 カバー部（４１）は光学ヘッドの上側表面と係脱自在とされており、凹部（２３ ）をカバーするとともに、ハウジング開口部から外光が進入するのを遮断する。 ヘッドの位置２２に取り付けられている光源は、石英（quartz）のバルブを備え たタングステンハロゲンランプであることが好ましい。完全を期すために、図７ に電子装置を取り付ける手段（５０）を示す。図示の支持トラック（４５）下端 部もまた、装置のスロット付き光学リミットスイッチ（３８）と連動して機能す る。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、前記した光学ブロックヘッド（２１）の構造を より詳細に示す平面図及び側面図である。一般に、ブロックの寸法は、図にミリ メートル単位で示されているとおりである。ブロックは、アルミニウム合金材料 で形成することが好ましい。図４ないし図７に記載されたのと同一または類似の 部分を示す場合には、同一の参照符号を用いている。 図８（ａ）及び図８（ｂ）から分かるように、ブロックヘッド２１は別々の光 源（２２）の取付台と、別々の光検知器（２８）の取付台と、凹部（２３）と、 検査用及び基準用の光路を別々に画成すべく延在する別個の通路（３５，３６） とを有する。装置が動作している間、基準走査フィルタがブロック（２１）の位 置（２４）に挿入されている。光学フィルタが選択して取り付けられているフィ ルタホイールの保持器は、ブロックの位置（２４’）に挿入されている。ブロッ クの上側表面に形成されたドリル孔（６０，６１）は、ブロックの上側表面にカ バーを取り付けるためのねじを受け入れるようになっている。 以上に説明した図３ないし図８の装置を動作させるに際しては、ユーザが装置 の電源を投入すると装置のディスプレイが情報を要求する画面が現れる。ユーザ は、バーコードリーダあるいはＲＳ２３２ポートに接続されたキーボードを用い て、実行しようとする検査に関する情報を入力することができる。次いで、装置 ハウジングの上部にあるスロットに検査試料のラックを装填すると、装置のディ スプレイは検査を開始するための“ｇｏ”を選択するオプションを表示する。装 置の光学ヘッドは試料ラックの一端から他端まで移動して各試験管の基準読取り を行う。基準光源が点灯されて基準検知器の出力が有効となる。試料の列を横断 すると、装置は次の試料の検査走査に用いる適当なフィルタを選択する。選択は 、 バーコードリーダ等の入力装置によって装置に入力されるデータと、光学ヘッド が試料の列を通過しながら基準走査を行う間の基準検知器の出力とに従って行わ れる。選択されたフィルタは、光学ヘッドが基準行程の終端で往復動することに より、光路中の検査用ランプと検査用検知器との間に位置決めされる。光電検知 器により、動作中のシステムは確実に、フィルタホイールのホームポジションを 「認識する」とともに、ホイールの各フィルタがどこにあるかを「認識する」こ とができる。 適当なフィルタが選択されて光路中の検査用光源と検査用検知器との間に挿入 されると、ステッパモータが反転して光学ヘッドを試料の列を通過しつつ戻りな がら走査することになり、検査用検知器の対応する出力が処理される。 基準検知器及び検査用検知器のアナログ出力は、ステッパモータ及び駆動べル トの位置と関連するデジタル信号に変換される。それにより、装置は信号のどの 部分がどの試料に対応するのかを「認識する」。デジタル信号は、試料容器のひ っかき傷等の欠陥によって生じる基準を外れた異常な信号（急変）を除去するよ うに設計された曲線当てはめアルゴリズムを用いて処理される。各試料について 得られた曲線において、中央点が判別される。その中央点のそれぞれの側の所定 の位置において曲線をサンプリングすることにより、基準曲線と検査曲線とのそ れぞれについて重み付け平均が導出される。重み付けは、特に試料容器の断面形 状に従って行われる。各試料について、基準と検査との重み付けされた平均が得 られたら、これら２つの平均値は試料の光学的特性、特に光学濃度を検出すべく 処理される。対応する記録は、プリンタに、あるいはＲＳ２３２ポートを経由し てコンピュータのモニタに与えられる。 以上、実施例を参照して本発明を説明したが、本発明についての変更あるいは 変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく可能である。例えば、１つ または複数の光路を光学的ブロックヘッドを通じて設け、走査過程における検査 及び基準光路を形成することができる。さらに、説明した実施例にあっては、光 学ヘッドを独立したキャリッジ部に取り付けたが、一体として形成されたユニッ トを含むような光学ヘッド／キャリッジ部としてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 ースに収納できるほどコンパクトで、利用するに当たっ ても特別な技術は不要である。また、内蔵バーコードリ ーダを用いて、所定の種類の特定の検査を実行すべくプ ログラム可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．透明な容器に収容された液体試料の光学的特性を測定する装置であって、 線形の列を成す複数の前記容器の取付台となる手段と、 前記列の長手に沿って移動すべく取り付けられた光学ヘッドであって、前記列 の一方の側に設けられた光源と、前記列の他方の側に設けられ、前記光源から放 出され前記列を通過した光を検出する光検出器と、本装置を使用中、前記ヘッド が移動する際に前記光源から放出される光により前記液体試料が走査されるよう に前記光源と前記検出器との間で光学通路となる手段とを備えたヘッドと、 前記列に配置された前記試料それぞれの光学的特性を測定すべく、前記列の長 手に沿って前記ヘッドが移動する際に、前記光検出器の出力に応答する手段と を備えた装置。 ２．前記線形の列は直線状の列であり、前記光学ヘッドは直線上を移動するよう 配置されている請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．前記装置のハウジングは、前記線形の列をなした複数の容器を収容するよう になっている搬送手段を受容する開口部をその上面に備え、前記搬送手段に容器 を装填して前記開口部内に挿入する際に、容器内の試料が前記光学ヘッドの光源 及び検知器とともに機能する関係となるような配置となっている請求の範囲第１ 項又は第２項に記載の装置。 ４．前記装置のハウジング及び前記搬送手段は、その搬送手段を挿入するときに ハウジングの開口部から光が進入しないような構造をとって構成されている請求 の範囲第３項に記載の装置。 ５．前記光学ヘッドはキャリッジに載置されるか、あるいは前記光学ヘッドはキ ャリッジを備えており、そのキャリッジは装置の一つ以上の案内用レールと係合 し、これによりそのレールの長手に沿って移動できるようになっている、先行す るいずれかの請求の範囲に記載の装置。 ６．前記キャリッジは１本のレールと係合し、前記レールに沿ってキャリッジが 容易に移動できるようにする線形のベアリング手段を備えている請求の範囲第５ 項に記載の装置。 ７．前記キャリッジは、装置が備える支持トラックに沿って走行できるように互 いに間隔を空けて取り付けられた車輪を含み、それらの車輪は前記キャリッジが 前記少なくとも１本のレールと確実に接触するように前記キャリッジを付勢する 反力を生成するよう配置されている請求の範囲第５項又は第６項に記載の装置。 ８．駆動ベルトにより前記キャリッジと連係される電動モータを含んでいる請求 の範囲第５項又は第６項又は第７項に記載の装置。 ９．前記駆動モータは逆転可能なステッパモータであり、前記駆動ベルトは歯付 きベルトであって、このような構成により、前記試料の列に沿った前記光学ヘッ ドの移動を制御することができるとともに、前記各試料に関する前記光検出器の 出力の分析を制御することができる請求の範囲第８項に記載の装置。 １０．前記駆動モータへ発振駆動信号を供給し、前記検出器の出力を前記列中の 試料の位置と相関させる手段を備えている請求の範囲第９項に記載の装置。 １１．マイクロプロセッサが前記モータへの駆動信号の印加を制御し、それに対 応して前記検知器の出力における各試料に対応する信号の部分を判別するように 検知器出力をサンプリングさせる請求の範囲第１０項に記載の装置。 １２．前記マイクロプロセッサは、個々の試料と関連する信号の部分について曲 線当てはめアルゴリズムを実行するように構成されている請求の範囲第１１項に 記載の装置。 １３．前記曲線当てはめアルゴリズムは、前記容器の欠陥に対応する信号の異常 を考慮しないように構成されている請求の範囲第１２項に記載の装置。 １４．前記マイクロプロセッサは、前記各試料と関連する前記信号部分の重みつ き平均を導出するように構成され、その重み付けは前記容器の断面形状を考慮し て実行される請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の装置。 １５．まず前記列の長手に沿って前記光学ヘッドを移動させることによって前記 試料の基準走査を行い、次に前記列の長手に沿って前記光学ヘッドをさらに移動 させることによって検査走査を行い、もって液体試料の光学的特性を測定するよ うに構成されたマイクロプロセッサベースの制御システムを含む先行するいずれ かの請求の範囲に記載の装置。 １６．前記光源のスペクトル範囲が前記試料の光学的特性について行われる測定 に関係し、装置は複数の異なった帯域あるいは干渉フィルタを前記光学通路内に 挿抜自在に備えている、先行するいずれかの請求の範囲に記載の装置。 １７．前記基準走査の結果に応じて適切なフィルタが選択される、請求の範囲第 １５項に従属する請求の範囲第１６項に記載の装置。 １８．前記光学ヘッドは複数の異なる帯域フィルタまたは干渉フィルタを備えた 保持器を含み、装置は必要なフィルタを前記光学通路に自動的に挿入するように 構成されている請求の範囲第１６項又は第１７項に記載の装置。 １９．前記保持器は位置決め可能なフィルタホイールであり、装置には関連する 位置にホイールを位置決めする手段が設けられている請求の範囲第１８項に記載 の装置。 ２０．前記フィルタホイールは、前記光学ヘッドの移動範囲の一端にある当接手 段と協働して１つの位置に前記ホイールを位置決めするように構成されており、 このような構成により、移動範囲の前記一端において光学ヘッドの往復動を制御 することにより所望の位置に前記フィルタホイールを位置決めすることができる 請求の範囲第１９項に記載の装置。 ２１．前記光学ヘッドは、前記光源の取付け台と、前記光検知器の取付け台と、 装置の動作中にヘッドが移動するとき、容器が光学ヘッドを通って通過する凹部 と、前記ブロックを通して光学通路を画成し前記凹部を横切る通路とを備えた一 体のブロックを有している、先行するいずれかの請求の範囲に記載の装置。 ２２．前記通路にはレンズ手段が設けられ、前記凹部を横断するほぼ平行な光束 を形成している請求の範囲第２１項に記載の装置。 ２３．複数の異なる帯域フィルタが前記通路によって画成される光路内に位置決 めすることができるように前記フィルタ保持器が設けられる請求の範囲第１８項 又は第１９項又は第２０項に従属する請求の範囲第２１項又は第２２項に記載の 装置。 ２４．前記一体のブロックは独立した検査用及び基準用光検知器の取付け台を有 し、前記ブロックを介して検査用及び基準用の別個の通路を画成する独立した通 路が設けられている請求の範囲第２１項ないし第２３項に記載の装置。 ２５．前記一体のブロックは、前記独立した通路に関連する検査用及び基準用の 別個の光源の取付け台を有する請求の範囲第２４項に記載の装置。 ２６．前記基準通路を用いて基準走査が行われ、前記検査用通路を用いて検査用 走査が行われる請求の範囲第２４項又は第２５項に記載の装置。 ２７．前記マイクロプロセッサは基準検知器の出力と検査用検知器の出力とを別 個に処理し、基準処理と検査用処理の結果とを結合して液体試料の光学的特性を 測定する請求の範囲第１２項又は第１３項又は第１４項に従属する請求の範囲第 ２６項に記載の装置。 ２８．各光源に供給する電力を調整してそのスペクトル出力及び／又はその強度 を測定する手段を備えている、先行するいずれかの請求の範囲に記載の装置。 ２９．前記装置に特定の光学的特性試験を実行する条件を設定するための情報を 入力するバーコードリーダを備えている、先行するいずれかの請求の範囲に記載 の装置。 ３０．プリンタ及び／又は視覚的ディスプレイを備えている、先行するいずれか の請求の範囲に記載の装置。 ３１．添付図面のいずれかの図に実質的に記載されている装置。