JP2006266868A - Absorption analyzer and absorption analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はセル内の物質中に光を透過させてその透過光を検出することによってその物質を分析する吸光分析装置およびその吸光分析方法に関する。 The present invention relates to an absorption spectrometer that analyzes light by transmitting light into a substance in a cell and detecting the transmitted light, and an absorption analysis method thereof.
化学反応の測定手法の一つとして吸光分析によるものが知られている(たとえば特許文献1、2、3参照)。吸光分析においては一般に、セルと呼ばれる透明な容器内に分析対象流体を入れ、このセルの片側に配置された光源から光を当て、セル内の流体に光を通過させ、光源の反対側に配置された光検出器で計測する。これにより、測定対象が吸収した光の波長とその割合(吸光度)を評価し、その結果をライブラリーと比較することによって測定対象物を同定する。なお、セルの材料としては石英や一般的なガラスなどが用いられる。
One method for measuring chemical reaction is known as absorption spectroscopy (see, for example,
一般にこの測定系には、光源としてはハロゲンなどの波長帯域が広いランプが使用され、検出器としては回折格子などで周波数を空間的に分解し、必要な周波数成分の光軸方向に配設されたフォトダイオードアレイで当該光成分の強度を計測する、いわゆる分光器的な方法が用いられている。 In general, in this measurement system, a lamp having a wide wavelength band such as halogen is used as a light source, and a frequency is spatially resolved by a diffraction grating as a detector and arranged in the optical axis direction of a necessary frequency component. A so-called spectroscopic method of measuring the intensity of the light component with a photodiode array is used.
上記の系で使用されるセルは、通常、数ミリ角の底面を有し、ここに対象となる液体を数ミリ高さほど注入して計測が実施される。また、化学反応を効率的に行なうため、開口断面の代表寸法が数十μm〜1mm以下程度の微細流路を用いることがある。例えば特許文献1に示されているように、2種類の化学物質を混合するY字形状の流路が用いられる。この場合は流路(セル)が形成された基板を、上述した光源と検出器で挟み込むことによって光学的な測定を行なうことができる。
たとえば血液の吸光分析による病気診断においては、患者から採取した血液に1種類または2種類の試薬を加えて化学反応を起こさせ、その化学反応の過程で2種類の波長の光の吸収を測定して分析するのが一般的である。ここで、測定対象となる光の波長は、検査項目(病気)の種類によって、それぞれ2種類が決められている。たとえば、(血清)総蛋白(濃度)を調べるためには、主波長として524nmの波長が用いられ、副波長として700nmの波長が用いられる。また、アスパラギン酸アミトランスフェラーゼを調べるためには主波長として234nmの波長が用いられ、副波長として380nmの波長が用いられる。 For example, in disease diagnosis by blood absorption analysis, one or two reagents are added to blood collected from a patient to cause a chemical reaction, and light absorption at two wavelengths is measured during the chemical reaction. Is generally analyzed. Here, two types of wavelengths of light to be measured are determined depending on the type of inspection item (disease). For example, in order to examine (serum) total protein (concentration), a wavelength of 524 nm is used as the main wavelength, and a wavelength of 700 nm is used as the sub wavelength. In order to examine aspartate amyltransferase, a wavelength of 234 nm is used as the main wavelength, and a wavelength of 380 nm is used as the sub wavelength.
血液の検査においては特に、個々に用いる血液は少量とし、多数の検査対象を少ない労力で迅速に処理することが求められるが、これまでそのような装置は知られていない。そこで、本発明は、少量の試料を用い、少ない労力で迅速に処理できる吸光分析装置または吸光分析方法を提供することを目的とする。 Particularly in the blood test, it is required to use a small amount of blood individually and to process a large number of test objects quickly with a small amount of labor, but no such device has been known so far. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an absorption analysis apparatus or an absorption analysis method that uses a small amount of sample and can be quickly processed with little effort.
本発明は上記目的を達成するものであって、本発明に係る吸光分析装置は、光源と、前記光源から発した光が分析対象流体を収容するセルおよび前記分析対象流体を透過するようにその光を導く導入光路と、前記セルを透過した光を複数の光に分岐させる分岐光路と、前記分岐光路によって分岐された複数の光のそれぞれについて別個の波長領域で光が透過する複数種類のフィルタを配列したフィルタ装置と、前記複数種類のフィルタのうちの1種類ずつを透過した光をそれぞれ検出する複数の光検出部と、を有する。 The present invention achieves the above-described object, and the absorbance analyzer according to the present invention includes a light source, a cell containing the analysis target fluid, and a light containing the analysis target fluid so that light emitted from the light source passes through the analysis target fluid. An introduction optical path that guides light, a branch optical path that branches light that has passed through the cell into a plurality of lights, and a plurality of types of filters that transmit light in separate wavelength regions for each of the plurality of lights branched by the branch optical path And a plurality of light detection units that respectively detect light transmitted through each of the plurality of types of filters.
また、本発明に係る吸光分析方法は、光源から発した光が分析対象流体を収容するセルおよび前記分析対象流体を透過するようにその光を光路に沿って導くステップと、前記セルを透過した光を分岐光路で複数の光に分岐させるステップと、前記分岐光路を通った複数の光のそれぞれについて別個の波長領域で光が透過する複数種類のフィルタに透過させるステップと、前記複数種類のフィルタのうちの1種類ずつを透過した光をそれぞれの光検出器で検出するステップと、前記複数種類のフィルタを透過した光の検出結果に基づいて前記セル内の流体を分析するステップと、を有する。 In addition, the method for absorption spectrometry according to the present invention includes a cell that contains light to be analyzed by light emitted from a light source, a step of guiding the light along an optical path so as to pass through the fluid to be analyzed, and a light transmitted through the cell. Branching light into a plurality of lights through a branching optical path, passing through a plurality of types of filters that transmit light in separate wavelength regions for each of the plurality of lights passing through the branching optical path, and the plurality of types of filters Detecting each of the light transmitted through each of the light detectors, and analyzing the fluid in the cell based on the detection result of the light transmitted through the plurality of types of filters. .
本発明によれば、少量の試料を用い、少ない労力で迅速に吸光分析を行なうことができ、特に多種類の分析を順次迅速に処理することができる。 According to the present invention, a light absorption analysis can be performed quickly with a small amount of work using a small amount of sample, and in particular, various types of analysis can be sequentially processed quickly.
以下、本発明に係る吸光分析装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of an absorption spectrometer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る吸光分析装置の一実施形態の模式図である。測定対象としては、たとえば血液に1種類または2種類の試薬を注入して化学反応を起こしつつある液体(以下分析対象流体と呼ぶ)である。この装置ではセル1が多数(図1には6個を示す)並べられ、各セル1内に分析対象流体を収容する。セル1は、石英や一般ガラスなどの透明材料からなるのが望ましい。分析対象流体中を光が透過するように、セル1に透明な光学窓を設けることでもよい。光源2は、たとえばハロゲンなどの波長帯域が広いランプが好ましい。このランプは所定の周期でパルス光を発するものである。光源2から出た光は、導入光路である光ファイバ3の束(バンドル)を通して各セル1に導かれる。
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of an absorption spectrometer according to the present invention. The measurement target is, for example, a liquid (hereinafter referred to as an analysis target fluid) in which one or two types of reagents are injected into blood to cause a chemical reaction. In this apparatus, a large number of cells 1 (six cells are shown in FIG. 1) are arranged, and the analysis target fluid is accommodated in each cell 1. The cell 1 is preferably made of a transparent material such as quartz or general glass. A transparent optical window may be provided in the cell 1 so that light passes through the fluid to be analyzed. The
各セル1およびその内部の分析対象流体を透過した光は光ファイバ4を通してビームスプリッタ5(分岐光路)に導かれ、2分岐される。ビームスプリッタ5で分岐された光は光ファイバ30によってそれぞれ異なるフィルタ6に導かれてそのフィルタ6を透過し、さらに、光ファイバ7を通して光検出部8に導かれる。光検出部8は光信号を電気信号に変換するもので、たとえばNMOSセンサであって、多数の光検出部8を小さなスペースに並べることができる。光検出部8で得られた電気信号は、加算部9で、それぞれが所定時間にわたって加算される。これにより、光源2のパルス発光の変動が平均化される。
The light transmitted through each cell 1 and the fluid to be analyzed therein is guided to the beam splitter 5 (branching optical path) through the
フィルタ6は、一つのセル1を透過した光が通る2個のフィルタが一組になっていて、図2に示すように、複数組が全体でフィルタ装置10に組み込まれている。すなわち、図2に示す例では、フィルタ装置10は光軸に平行な回転軸25の周りに回転できる円盤状の回転部12を有し、前記各組のフィルタ6がこの回転部12の半径方向に並べられ、これらのフィルタ6の組が周方向に間隔をあけて並べられている。図2の例では、8組のフィルタ6が並べられている。半径方向に2個ずつ並べられた各組のフィルタ6は異なる透過波長帯域を有し、各組はそれぞれ異なる波長帯域の組み合わせになっている。回転部12を適宜回転して検査項目に合った一組の波長に適合したフィルタ6の組を選択して光を透過させることができる。回転部12の外周に沿って、位置決め用のマーカ26が取り付けられている。
The
上述の構成により、1回の回転方向の動作で2個一組のフィルタ6の位置決めができるので短時間で設定ができる。
With the above-described configuration, a set of two
図3は図2と異なるフィルタ装置20の例を示す。この場合は2個一組のフィルタ6が横(図1では左右方向)に並んでおり、これらが縦方向(図1では紙面に垂直な方向)にフィルタの組の数(図では8組)だけ直線的に並んでいて、このフィルタ6の配列全体が長方形の移動枠27とともに縦方向に移動できるようになっている。これらのフィルタ6の各組が異なる透過波長帯域の組み合わせであることは、図2の例と同様である。これにより、2個一組のフィルタ6の位置決めが1回の動作でできるので短時間で設定できる。図3の例では特に、8組のフィルタ6の配列の全体の横幅を小さくできるので、多数のセル1を配列して多数の移動枠27を横方向に並べることにより、フィルタ装置20全体をコンパクトにすることができる。そして、それにより、吸光分析装置全体を小型化することができる。
FIG. 3 shows an example of a
図4は、図1と異なるビームスプリッタを含む分岐光路の例を示す。図4の例では、ビームスプリッタ5にさらにもう一つのプリズム31を組み合わせることにより、分岐した後の光が互いに平行になるように構成されている。このため、ビームスプリッタ5を出た光は光ファイバを通さずに直接フィルタ6に導くこともできる。このような構成により、装置の小型化が可能である。
FIG. 4 shows an example of a branched optical path including a beam splitter different from that in FIG. In the example of FIG. 4, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらは単なる例示であって、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では一つのセルについて2個のフィルタを用いて2種類の波長の吸光を調べるものとしたが、一つのセルについて3個以上のフィルタを用いて3種類以上の波長の吸光を調べることも可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are only illustrations, Comprising: The scope of the present invention is not limited to these. For example, in the above embodiment, the absorption of two types of wavelengths is examined using two filters for one cell, but the absorption of three or more types of wavelengths is used using three or more filters for one cell. It is also possible to investigate.
また、上記実施形態では、一組のフィルタが同一平面内に置かれて、これらの組が同一平面内に配列されるものとしたが、各フィルタの面が光軸に対してほぼ垂直であれば、同一組のフィルタが同一平面になくともよい。すなわち、ビームスプリッタで分岐した光の方向が平行でない場合に、その光の向きを変えて平行な光線にする代わりに、平行でない光の方向に合わせてフィルタの向きを設定することもできる。 In the above embodiment, a set of filters are placed in the same plane and these sets are arranged in the same plane. However, the surface of each filter may be substantially perpendicular to the optical axis. For example, the same set of filters may not be on the same plane. That is, when the direction of the light branched by the beam splitter is not parallel, the direction of the filter can be set in accordance with the direction of the non-parallel light instead of changing the direction of the light to make a parallel light beam.
また、加算部9に替えて、または加算部9に加えて、フィルタ6を透過した光をそれぞれの光検出部8で検出した結果の信号の差を演算するための差積算部を設けることもできる。
In addition to the
1…セル、2…光源、3…光ファイバ、4…光ファイバ、5…ビームスプリッタ、6…フィルタ、7…光ファイバ、8…光検出部、9…加算部、10…フィルタ装置、12…回転部、20…フィルタ装置、25…回転軸、26…マーカ、30…光ファイバ、31…プリズム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cell, 2 ... Light source, 3 ... Optical fiber, 4 ... Optical fiber, 5 ... Beam splitter, 6 ... Filter, 7 ... Optical fiber, 8 ... Optical detection part, 9 ... Addition part, 10 ... Filter apparatus, 12 ... Rotating unit, 20 ... filter device, 25 ... rotating shaft, 26 ... marker, 30 ... optical fiber, 31 ... prism
Claims (11)
前記光源から発した光が分析対象流体を収容するセルおよび前記分析対象流体を透過するようにその光を導く導入光路と、
前記セルを透過した光を複数の光に分岐させる分岐光路と、
前記分岐光路によって分岐された複数の光のそれぞれについて別個の波長領域で光が透過する複数種類のフィルタを配列したフィルタ装置と、
前記複数種類のフィルタのうちの1種類ずつを透過した光をそれぞれ検出する複数の光検出部と、
を有する吸光分析装置。 A light source;
A cell containing the fluid to be analyzed by the light emitted from the light source, and an introduction optical path for guiding the light so as to pass through the fluid to be analyzed;
A branching optical path for branching the light transmitted through the cell into a plurality of lights;
A filter device in which a plurality of types of filters that transmit light in separate wavelength regions for each of a plurality of lights branched by the branching optical path;
A plurality of light detection units that respectively detect light transmitted through one of the plurality of types of filters;
Absorbance analyzer.
を特徴とする請求項1に記載の吸光分析装置。 The filter device includes a plurality of sets each including a plurality of types of filters corresponding to the plurality of lights, and is configured to be able to select a set of filters through which the plurality of lights are transmitted for each set.
The absorption spectrometer according to claim 1.
前記光検出部で検出された信号を所定時間にわたって加算する加算部を有すること、
を特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の吸光分析装置。 The light source emits pulsed light at a predetermined period,
An adder that adds the signals detected by the light detector over a predetermined time;
The absorption spectrometer according to any one of claims 1 to 6.
前記セルを透過した光を分岐光路で複数の光に分岐させるステップと、
前記分岐光路を通った複数の光のそれぞれについて別個の波長領域で光が透過する複数種類のフィルタに透過させるステップと、
前記複数種類のフィルタのうちの1種類ずつを透過した光をそれぞれの光検出器で検出するステップと、
前記複数種類のフィルタを透過した光の検出結果に基づいて前記セル内の流体を分析するステップと、
を有する吸光分析方法。 Directing the light along the optical path so that light emitted from the light source passes through the cell containing the fluid to be analyzed and the fluid to be analyzed;
Branching light transmitted through the cell into a plurality of lights in a branching optical path;
Passing through a plurality of types of filters that transmit light in separate wavelength regions for each of the plurality of lights that have passed through the branched optical path;
Detecting light transmitted through one type of the plurality of types of filters with respective photodetectors;
Analyzing the fluid in the cell based on detection results of light transmitted through the plurality of types of filters;
Absorbance analysis method.
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