JP2016095252A - 検体測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザダイオードの駆動信号が変化した場合であっても、複雑な制御なく簡易にレーザダイオードをマルチモードの発振状態とすることができる検体測定装置を提供する。
【解決手段】検体測定装置１０は、検体から調製された測定試料にレーザ光を照射するレーザダイオード１６ａと、レーザ光が照射された測定試料中の粒子から光学情報を取得する検出部１２０と、レーザダイオード１６ａに直流の駆動信号を供給する駆動回路１３と、所定周期でハイレベルとローレベルを繰り返す電位を生じさせることにより、駆動回路１３から出力される駆動信号をレーザダイオード１６ａに繋がる第１信号経路１０２とは異なる第２信号経路１０３へ所定周期で導き、レーザダイオード１６ａに供給される駆動信号を高周波化する高周波化回路１４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、検体を測定するための検体測定装置に関する。

検体から調製された試料の流れにレーザ光を照射して、検体を測定する検体測定装置が知られている。検体測定装置では、光源として、レーザダイオードが用いられる。レーザダイオードは、一定レベルの駆動電流が連続的に供給されると、単一波長のレーザ光を出射する。このようなシングルモード発振の状態では、レーザダイオードの温度変化等の要因により、レーザ光の波長がステップ状に変化する現象が起こる。このような現象は、モードホップと呼ばれている。

特許文献１に記載の試料分析装置では、レーザダイオードの駆動信号に高周波成分を重畳することにより、レーザダイオードがマルチモード発振の状態とされる。このように駆動信号を調整することにより、レーザダイオードが短周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、モードホップの発生が抑制される。

特開２００９−５３０２０号公報

レーザダイオードは、個体差により出力がばらつく場合がある。このような場合、特許文献１に記載の試料分析装置では、レーザダイオードが所期の出力で発光するよう、ＡＰＣ（Automatic Power Control）回路により、レーザダイオードの駆動信号の電流が調整される。

また、検体測定装置では、測定モードに応じてレーザダイオードの出力を切り替える場合もある。特許文献１に記載の試料分析装置では、ＤＩＦＦ測定モード時、ＲＥＴ測定モード時、ＰＬＴ測定モード時において、それぞれ異なる光量となるようＡＰＣ回路を用いてレーザダイオードの駆動信号の電流が調整される。

このように、レーザダイオードの駆動信号の電流が調整される場合、特許文献１に記載の試料分析装置では、レーザダイオードの駆動信号に重畳される高周波信号の振幅をレーザダイオードの駆動信号に適合させるため、マイクロコンピュータの演算処理による複雑な制御を行う必要があった。

本発明の主たる態様に係る検体測定装置は、検体から調製された測定試料にレーザ光を照射するレーザダイオードと、レーザ光が照射された測定試料中の粒子から光学情報を取得する検出部と、レーザダイオードに直流の駆動信号を供給する駆動回路と、所定周期でハイレベルとローレベルを繰り返す電位を生じさせることにより、駆動回路から出力される駆動信号をレーザダイオードに繋がる第１信号経路とは異なる第２信号経路へ所定周期で導き、レーザダイオードに供給される駆動信号を高周波化する高周波化回路と、を備える。

本態様に係る検体測定装置によれば、駆動回路から出力される駆動信号が変化した場合であっても、駆動信号の変化に適合するよう高周波成分を調整して駆動信号に重畳させるといった制御を行うことなく、レーザダイオードに供給される駆動信号を高周波化できる。

本発明によれば、レーザダイオードの駆動信号が変化した場合であっても、複雑な制御なく簡易にレーザダイオードをマルチモード発振の状態とすることができる。

図１は、実施形態１に係る検体測定装置の構成を示す図である。 図２は、実施形態１に係る照射光学系、受光光学系、および信号処理回路の構成を示す図である。 図３は、実施形態１に係る検体測定装置の回路構成を示す図である。 図４は、実施形態１に係る検体測定装置の回路構成を示す図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施形態１に係る設定部の出力電圧、ＯＮ／ＯＦＦ信号、高周波化回路の出力部の電位、およびレーザダイオードの駆動信号を示すタイムチャートである。 図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態１に係るＤＩＦＦ測定モード、ＲＥＴ測定モード、およびＰＬＴ測定モードにおける駆動回路の出力部の電位、ならびに、高周波化回路の出力部の電位を示すタイムチャートである。 図７は、実施形態１に係る検体分析装置の構成を示すブロック図である。 図８は、実施形態１に係る検体分析装置の処理を示すフローチャートである。 図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態１に係るＤＩＦＦ測定、ＲＥＴ測定、およびＰＬＴ測定の結果を示すスキャッタグラムである。 図１０は、実施形態２に係る検体測定装置の回路構成を示す図である。

以下、検体分析装置の一部を構成する検体測定装置に本発明を適用した実施形態について説明する。検体測定装置は、測定試料にレーザ光を照射して、分析に必要な光学情報を取得するよう構成されている。検体分析装置は、白血球を測定するためのＤＩＦＦ測定モードと、網赤血球を測定するためのＲＥＴ測定モードと、血小板を測定するためのＰＬＴ測定モードを有している。検体測定装置は、各測定モードにおいて、測定試料に照射するレーザ光の出力値を切り替える。

＜実施形態１＞
図１に示すように、検体測定装置１０は、制御部１１と、抵抗１２と、駆動回路１３と、高周波化回路１４と、ダイオード１５と、レーザ光源１６と、試料調製部１７と、フローセル１１０と、検出部１２０と、を備える。制御部１１は、レーザ光の出力を設定するための設定部１１ａを備える。

レーザ光源１６は、レーザダイオード１６ａとフォトダイオード１６ｂを備える。レーザダイオード１６ａは、駆動回路１３から供給された駆動信号により駆動され、レーザ光を出射する。フォトダイオード１６ｂは、レーザダイオード１６ａの後ろ側から出射されるレーザ光を受光して、受光強度に応じた直流信号を出力する。以下、この直流信号を「モニタ信号」と称する。フォトダイオード１６ｂは、レーザダイオード１６ａの出力をモニタするためのものである。レーザダイオード１６ａの出力のモニタは、このようなバックモニタ方式に限られず、レーザダイオード１６ａの前側から出射されるレーザ光の一部を分岐させて受光するフロントモニタ方式が用いられても良い。

検出部１２０は、光検出器１２１〜１２３からなる。レーザダイオード１６ａと検出部１２０との間には、図１に示す構成の他、図２に示す照射光学系１３０および受光光学系１４０が配置されている。光検出器１２１〜１２３は、それぞれ、フローセル１１０を流れる測定試料から生じた前方散乱光、側方散乱光および蛍光を受光する。

設定部１１ａは、レーザダイオード１６ａの出力が設定値となるよう、電圧Ｖｉｎを出力する。設定部１１ａは、上述の各測定モードに応じて、電圧Ｖｉｎを切り替える。抵抗１２には、設定部１１ａの電圧Ｖｉｎが印加される。設定部１１ａから出力される電圧Ｖｉｎが測定モードに応じて切り替えられると、抵抗１２に流れる電流が変化する。抵抗１２とフォトダイオード１６ｂとの間の信号線に、駆動回路１３の入力部１３ａが接続されている。

駆動回路１３は、抵抗１２を流れる電流と、フォトダイオード１６ｂに生じるモニタ信号とが釣り合うように、出力部１３ｂから直流電流の駆動信号を出力する。フォトダイオード１６ｂと駆動回路１３は、レーザダイオード１６ａの出力を、設定部１１ａにより設定された値に維持するＡＰＣ回路を構成する。

制御部１１は、高周波化回路１４の入力部１４ａに、ＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する。ＯＮ信号はハイレベルの直流信号であり、ＯＦＦ信号はローレベルの直流信号である。高周波化回路１４は、ＯＦＦ信号が入力される期間は高周波発振の状態になく、ＯＮ信号が入力される期間において高周波発振の状態に設定される。高周波化回路１４の出力部１４ｂは、駆動回路１３の出力部１３ｂとレーザダイオード１６ａとを接続する信号線に、ダイオード１５を介して接続される。

高周波化回路１４は、高周波発振の状態において、所定周期のパルス列信号を生成する。高周波化回路１４は、所定周期でハイレベルとローレベルの電位を繰り返すパルス列信号を出力部１４ｂから出力する。高周波化回路１４は、パルス列信号がローレベルにある期間において、駆動回路１３から出力される駆動信号を、分岐点１０１から、レーザダイオード１６ａに繋がる第１信号経路１０２とは異なる第２信号経路１０３を介してグランドへと導くことにより、レーザダイオード１６ａに供給される駆動信号を高周波化する。これにより、駆動回路１３から出力された駆動信号は、所定周期のパルス波形となってレーザダイオード１６ａ入力される。

ダイオード１５は、駆動回路１３の出力部１３ｂとレーザダイオード１６ａとを接続する信号線と、高周波化回路１４の出力部１４ｂとの間に接続されている。ダイオード１５のカソード端子は、高周波化回路１４の出力部１４ｂに接続される。すなわち、ダイオード１５は、高周波化回路１４の出力部１４ｂに向かう方向にのみ電流を流すように配置されている。したがって、高周波化回路１４が高周波発振の状態に設定されても、出力部１４ｂから、パルス列信号に基づく電流がレーザダイオード１６ａの駆動信号に重畳されることはない。

上記のように、駆動回路１３から出力される駆動信号は、高周波化回路１４の出力部１４ｂを介して所定周期でグランドへと導かれるため、レーザダイオード１６ａは、所定周期でＯＮ状態とＯＦＦ状態に切り替えられる。これにより、レーザダイオード１６ａが、マルチモード発振の状態とされる。検体測定装置１０の詳細な回路構成、および、レーザダイオード１６ａのマルチモード発振については、追って図３、４と、図５（ａ）〜（ｄ）と、図６（ａ）〜（ｄ）とを参照して説明する。

試料調製部１７は、検体と試薬を混合して測定試料を調製する。実施形態１の検体は、被験者から採取した血液である。検体測定装置１０が測定対象とする検体は、血液のほか、尿または上皮細胞であっても良い。測定対象とする検体が血液以外の場合も、検体測定装置１０は、測定対象とする検体を分析するための検体分析装置の一部を構成する。

フローセル１１０は、試料調製部１７により調製された測定試料を流す。レーザダイオード１６ａから出射されたレーザ光は、フローセル１１０を流れる測定試料に照射される。測定試料にレーザ光が照射されると、測定試料中の粒子から光が生じる。検出部１２０の光検出器１２１〜１２３は、それぞれ、測定試料中の粒子から生じた前方散乱光、側方散乱光および蛍光を受光することにより、レーザ光が照射された測定試料中の粒子から光学情報を取得する。

図２に示すように、検体測定装置１０は、照射光学系１３０と、受光光学系１４０と、信号処理回路１５０と、を備える。

照射光学系１３０は、コリメータレンズ１３１と集光レンズ１３２を備える。コリメータレンズ１３１は、レーザダイオード１６ａから出射されたレーザ光を平行光に変換する。集光レンズ１３２は、平行光に変換されたレーザ光を集光してフローセル１１０に照射する。このように、照射光学系１３０は、レーザダイオード１６ａから出射されたレーザ光を、フローセル１１０を流れる測定試料に照射する。測定試料にレーザ光が照射されると、測定試料中の粒子から、前方散乱光と、側方散乱光と、蛍光が生じる。

受光光学系１４０は、ビームストッパ１４１と、集光レンズ１４２と、ダイクロイックミラー１４３と、分光フィルタ１４４と、を備える。ビームストッパ１４１は、フローセル１１０に照射されたレーザ光のうち、粒子に照射されずにフローセル１１０を透過したレーザ光を遮断する。光検出器１２１は、フォトダイオードである。光検出器１２１は、前方散乱光を受光し、前方散乱光の強度に応じた電気信号を出力する。

集光レンズ１４２は、側方散乱光と蛍光を集光する。ダイクロイックミラー１４３は、側方散乱光を反射し、蛍光を透過する。光検出器１２２は、フォトダイオードである。光検出器１２２は、側方散乱光を受光し、側方散乱光の強度に応じた電気信号を出力する。分光フィルタ１４４は、蛍光を透過する。光検出器１２３は、アバランシェフォトダイオードである。光検出器１２３は、蛍光を受光し、蛍光の強度に応じた電気信号を出力する。このように、受光光学系１４０は、測定試料から生じた光を検出部１２０の光検出器１２１〜１２３に導く。ここで、光検出器１２１〜１２３は、光電子増倍管（photomultiplier tube）としてもよい。

信号処理回路１５０は、光検出器１２１〜１２３から出力された電気信号に対して所定の信号処理を施すことにより、それぞれ、前方散乱光と、側方散乱光と、蛍光とに対応する測定データを取得する。

次に、検体測定装置１０の回路構成について、図３、４を参照して説明する。

図３に示すように、検体測定装置１０は、図１の回路構成の他に、コンデンサ１０４とダイオード１０５を備える。コンデンサ１０４は、設定部１１ａの出力電圧Ｖｉｎに基づく信号のノイズ成分を吸収して、直流成分のみを駆動回路１３に供給する。ダイオード１０５は、レーザダイオード１６ａに逆電圧がかかることを防ぐことにより、レーザダイオード１６ａを保護する。

駆動回路１３は、差動増幅部２１０と、増幅部２２０、２３０とを備える。差動増幅部２１０は、オペアンプ２１１と、抵抗２１２、２１３と、コンデンサ２１４と、を備える。オペアンプ２１１の電圧端子には、電源電圧Ｖｃｃが供給される。電源電圧Ｖｃｃは、フィルタとコンデンサからなる回路によって一定電圧に保たれる。オペアンプ２１１のグランド端子は、グランドに接続されている。

オペアンプ２１１のプラスの入力端子は、駆動回路１３の入力部１３ａに接続されている。オペアンプ２１１のマイナスの入力端子には、電源電圧Ｖｃｃが抵抗２１２、２１３で分圧された基準電圧が印加されている。基準電圧は、０Ｖよりも僅かに大きい所定の値、たとえば０．１ボルトに設定されている。これにより、レーザダイオード１６ａの非動作時に不所望な電圧信号がオペアンプ２１１のプラスの入力端子に印加されたとしても、レーザダイオード１６ａに信号が流入することが防止される。

オペアンプ２１１の出力端子には、増幅部２２０、２３０が並列に接続されている。増幅部２２０、２３０は、差動増幅部２１０から出力された電流を増幅させる。増幅部２２０、２３０によって増幅された電流が互いに重畳されて駆動回路１３の出力部１３ｂに導かれる。こうして、駆動信号が生成される。

このように駆動回路１３が構成されると、設定部１１ａの出力電圧Ｖｉｎに応じて、以下に述べるように、レーザダイオード１６ａの出力が設定値とされる。

設定部１１ａから電圧Ｖｉｎの出力が開始されると、この電圧Ｖｉｎがそのままオペアンプ２１１のプラスの入力端子に印加される。これにより、オペアンプ２１１の出力が上昇し、駆動回路１３の出力部１３ｂから駆動信号が出力される。出力された駆動信号によって、レーザダイオード１６ａが駆動される。こうしてレーザダイオード１６ａが駆動されると、レーザダイオード１６ａから出射されたレーザ光がフォトダイオード１６ｂに受光される。これにより、フォトダイオード１６ｂから、レーザダイオード１６ａの出力に応じたモニタ信号が出力される。フォトダイオード１６ｂには、レーザダイオード１６ａから出射されたレーザ光の光量に応じて、図３の上方向にモニタ信号が流れる。

モニタ信号の流れは、設定部１１ａから抵抗１２に向かう電流の方向と逆方向である。このため、入力部１３ａを介してオペアンプ２１１のプラスの入力端子に印加される電圧が、設定部１１ａから出力される電圧Ｖｉｎから低下する。これにより、オペアンプ２１１の出力の上昇が緩やかになる。これに伴い、駆動回路１３から出力される駆動信号の電流値の上昇も緩やかになる。駆動信号の電流値の上昇に伴い、レーザダイオード１６ａの出力も上昇する。したがって、フォトダイオード１６ｂから出力されるモニタ信号も上昇する。

モニタ信号の上昇に伴い、オペアンプ２１１のプラスの入力端子に印加される電圧が徐々に低下する。こうして、抵抗１２を流れる電流とモニタ信号とが釣り合い、オペアンプ２１１のプラスの入力端子に印加される電圧が基準電圧と同じになると、オペアンプ２１１の出力の上昇が停止し、オペアンプ２１１の出力が一定となる。これにより、レーザダイオード１６ａに印加される駆動信号の電流値が所定のレベルに維持され、レーザダイオード１６ａの出力が設定部１１ａにより設定された設定値に維持される。

温度変化等によって、レーザダイオード１６ａの出力が変化すると、フォトダイオード１６ｂから出力されるモニタ信号が変化する。これに応じて、オペアンプ２１１の出力が変化し、レーザダイオード１６ａの出力が設定値に戻される。また、測定モードの切り替えによって電圧Ｖｉｎが変化した場合には、変化した電圧Ｖｉｎに対応するようにオペアンプ２１１の出力が調整される。これにより、切り替え後の測定モードに対応する設定値に、レーザダイオード１６ａの出力が維持される。

図４に示すように、高周波化回路１４は、リングオシレータ回路３１０と、ロジック回路３２０と、ロジック回路３３１〜３３５と、を備える。

リングオシレータ回路３１０は、ロジック回路３１１と、コンデンサ３１２と、抵抗３１３と、を備える。ロジック回路３１１は、ＮＡＮＤ回路である。ロジック回路３１１には、電源電圧Ｖｃｃが供給される。ロジック回路３１１のグランド端子は、グランドに接続されている。ロジック回路３１１の一方の入力端子３１１ａは、高周波化回路１４の入力部１４ａに接続されている。入力端子３１１ａには、制御部１１からＯＮ信号またはＯＦＦ信号が入力される。ロジック回路３１１の他方の入力端子３１１ｂは、コンデンサ３１２を介してグランドに接続されている。ロジック回路３１１の出力端子は、抵抗３１３を介して入力端子３１１ｂに接続されている。コンデンサ３１２と抵抗３１３により、ロジック回路３１１から出力される信号の発振周波数が規定される。

ロジック回路３２０は、ＮＯＴ回路である。ロジック回路３２０の電圧端子には、電源電圧Ｖｃｃが供給される。ロジック回路３２０のグランド端子は、グランドに接続されている。

ロジック回路３３１〜３３５は、ＮＯＴ回路である。ロジック回路３３１〜３３５は、ロジック回路３２０の出力端子に対して多段となるよう並列に設置されている。ロジック回路３３１〜３３５は、１つのパッケージに収容されている。ロジック回路３３１〜３３５の電圧端子には、電源電圧Ｖｃｃが供給される。ロジック回路３３１〜３３５のグランド端子は、パッケージを介してグランドに接続されている。ロジック回路３３１〜３３５の出力端子は、高周波化回路１４の出力部１４ｂに接続されている。

このように高周波化回路１４が構成されると、制御部１１から高周波化回路１４にＯＦＦ信号が出力される場合には、高周波化回路１４の出力部１４ｂの電位は、ハイレベルに固定される。すなわち、制御部１１から高周波化回路１４に出力される信号がＯＦＦ信号であると、ロジック回路３１１の入力端子３１１ａに入力される信号がローレベルに固定される。これにより、ロジック回路３１１の出力信号はハイレベルに固定される。したがって、ロジック回路３２０の出力信号はローレベルに固定され、ロジック回路３３１〜３３５の出力信号はハイレベルに固定される。よって、出力部１４ｂの電位はハイレベルに固定される。

制御部１１から高周波化回路１４にＯＮ信号が出力される場合には、高周波化回路１４の出力部１４ｂの電位は、ハイレベルとローレベルに交互に切り替えられる。すなわち、制御部１１から高周波化回路１４に対してＯＮ信号が出力されると、ロジック回路３１１の入力端子３１１ａに入力される信号がハイレベルに固定される。このとき、ロジック回路３１１の入力端子３１１ｂに入力される信号がローレベルであると、ロジック回路３１１の出力信号はハイレベルになる。ロジック回路３１１の出力信号がハイレベルになると、入力端子３１１ｂに入力される信号がハイレベルに切り替わり、ロジック回路３１１の出力信号はローレベルに切り替わる。これにより、ロジック回路３１１の出力信号は、ハイレベルとローレベルに交互に切り替えられる。

したがって、ロジック回路３２０の出力信号と、ロジック回路３３１〜３３５の出力信号も、ハイレベルとローレベルに交互に切り替えられる。よって、出力部１４ｂの電位は、ハイレベルとローレベルに交互に切り替えられる。言い換えると、高周波化回路１４は、所定周期のパルス列信号を出力するようになる。

高周波化回路１４が出力するパルス列信号の周波数は、リングオシレータ回路３１０のコンデンサ３１２と抵抗３１３により規定される。実施形態１では、パルス列信号の周波数は、コンデンサ３１２と抵抗３１３により規定できるため、パルス列信号の周波数を高く設定できる。パルス列信号の周波数は、レーザダイオード１６ａがマルチモード発振の状態に維持されるよう、８５ＭＨｚ以上に設定される。実施形態１では、パルス列信号の周波数は、８５ＭＨｚ以上２８０ＭＨｚ以下に設定される。この周波数は、レーザダイオード１６ａがマルチモード発振の状態に維持される値であれば良い。また、高周波化回路１４は、リングオシレータ回路３１０を含むことにより、簡素且つ安価に構成され得る。

ここで、パルス列信号がハイレベルである期間において、高周波化回路１４は、出力部１４ｂの電位の値を、駆動回路１３の出力部１３ｂの電位よりも大きい値設定する。これにより、パルス列信号がハイレベルである期間において、駆動回路１３から出力される駆動信号は、出力部１４ｂを通って高周波化回路１４に流れ込まず、レーザダイオード１６ａに流れる。また、高周波化回路１４の出力部１４ｂの電位がハイレベルとなっている場合でも、ダイオード１５により、高周波化回路１４からレーザダイオード１６ａへ電流が流れることが防止される。

パルス列信号がローレベルである期間において、高周波化回路１４は、出力部１４ｂの電位を０に設定する。これにより、パルス列信号がローレベルである期間において、駆動回路１３から出力される駆動信号は、レーザダイオード１６ａに流れず、出力部１４ｂを通って高周波化回路１４に流れ込む。

次に、レーザダイオード１６ａがマルチモード発振の状態とされることについて、図３、４と、図５（ａ）〜（ｄ）と、図６（ａ）〜（ｃ）と、を参照して説明する。

測定動作の開始前は、設定部１１ａの出力電圧Ｖｉｎが０に設定され、制御部１１から高周波化回路１４に出力される信号がＯＦＦ信号に設定される。測定動作が開始されると、図５（ａ）に示すように、タイミングＴ１において、設定部１１ａがＶ１の大きさの出力電圧Ｖｉｎを出力する。これにより、駆動回路１３は、レーザダイオード１６ａの出力が設定値となるよう駆動信号の電流値を調整する。このとき、図５（ｃ）に示すように、高周波化回路１４の出力部１４ｂの電位は、ハイレベルに維持されているため、駆動回路１３から出力される駆動信号は、高周波化回路１４に流れ込まない。また、ダイオード１５により、高周波化回路１４からレーザダイオード１６ａへ電流が流れ込むこともない。

その後、制御部１１は、図５（ｂ）に示すように、タイミングＴ２において、ＯＮ信号を高周波化回路１４に出力する。タイミングＴ２は、レーザダイオード１６ａが過渡応答の状態にある期間内に設定される。タイミングＴ１からタイミングＴ２までの間は、図５（ｄ）に示すように、駆動回路１３によりレーザダイオード１６ａに流れる駆動信号の電流値が所定のレベルに維持される。

タイミングＴ２において、制御部１１が高周波化回路１４にＯＮ信号を出力すると、図５（ｃ）に示すように、高周波化回路１４の出力部１４ｂの電位は、ハイレベルとローレベルに交互に切り替えられる。すなわち、高周波化回路１４は、所定周期のパルス列信号を出力するようになる。

図５（ｃ）に示すパルス列信号がハイレベルである期間では、駆動回路１３から出力される駆動信号はレーザダイオード１６ａに流れる。図５（ｃ）に示すパルス列信号がローレベルである期間では、高周波化回路１４の出力部１４ｂの電位は０であり、駆動回路１３の出力部１３ｂの電位よりも低い。これにより、駆動回路１３から出力される駆動信号は、ダイオード１５から高周波化回路１４の出力部１４ｂを通ってロジック回路３３１〜３３５に流入し、ロジック回路３３１〜３３５のグランド端子からパッケージを通ってグランドへと導かれる。このため、図５（ｃ）に示すパルス列信号がローレベルである期間は、駆動回路１３から出力された駆動信号がレーザダイオード１６ａに流れ込まない。

よって、図５（ｃ）に示すパルス列信号がローレベルである期間では、図５（ｄ）に示すように、レーザダイオード１６ａに流れる駆動信号の電流値は、レーザダイオード１６ａの駆動に必要な閾値電流Ｉｔｈよりも小さい０となる。

このようにレーザダイオード１６ａに流れる駆動信号の電流値が０になると、駆動回路１３は、レーザダイオード１６ａの平均出力が設定値となるように、駆動信号の電流値を調整する。このため、図５（ｄ）に示すように、パルス列信号がハイレベルである期間において、レーザダイオード１６ａに流れる駆動信号の電流値は、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間の２倍の大きさとなる。パルス列信号がハイレベルである期間において、レーザダイオード１６ａに流れる駆動信号の電流値は、閾値電流Ｉｔｈよりも大きい。

上記のように検体測定装置１０が構成されると、図５（ｄ）に示すようにレーザダイオード１６ａに流れる駆動信号の電流値が、ハイレベルとローレベルを所定周期で繰り返すように設定される。駆動信号の周波数は、高周波化回路１４のパルス列信号と同じであり、８５ＭＨｚ以上２８０ＭＨｚ以下である。このように駆動信号が高周波数の振幅を持つことにより、レーザダイオード１６ａをマルチモード発振の状態に設定できる。

パルス列信号がハイレベルである期間におけるパルス列信号の電位は、上述した各測定モードの何れの場合においても、駆動回路１３の出力部１３ｂの電位よりも高く設定される。すなわち、図６（ｄ）に示すように、高周波化回路１４の出力部１４ｂに印加されるパルス列信号のハイレベルの電位をＶ１０とすると、電位Ｖ１０は、図６（ａ）に示すＤＩＦＦ測定モードにおける出力部１３ｂの電位Ｖ２１よりも大きく、図６（ｂ）に示すＲＥＴ測定モードにおける出力部１３ｂの電位Ｖ２２よりも大きく、図６（ｃ）に示すＰＬＴ測定モードにおける出力部１３ｂの電位Ｖ２３よりも大きい。これにより、何れの測定モードにおいても、パルス列信号がハイレベルである期間に、駆動回路１３から出力された駆動信号が高周波化回路１４に流入することが抑止され、駆動信号をレーザダイオード１６ａに導くことができる。

次に、検体の分析を行う検体分析装置３０について説明する。図７に示すように、検体分析装置３０は、検体測定装置１０と分析装置２０を備える。

検体測定装置１０は、図１〜４に示す構成と、記憶部１８と、通信部１９と、を備える。制御部１１は、検体測定装置１０の各部が出力する信号を受信し、検体測定装置１０の各部を制御する。記憶部１８は、検体測定装置１０の測定により得られた測定データを記憶する。通信部１９は、分析装置２０の通信部２５と通信を行う。

分析装置２０は、制御部２１と、記憶部２２と、出力部２３と、入力部２４と、通信部２５と、を備える。制御部２１は、分析装置２０の各部が出力する信号を受信し、分析装置２０の各部を制御する。記憶部２２は、検体測定装置１０から受信した測定データと、分析装置２０の分析により得られた分析結果とを記憶する。出力部２３は、文字情報と図形情報を表示するためのディスプレイである。入力部２４は、オペレータによる入力を受け付けるためのキーボードとマウスである。通信部２５は、検体測定装置１０の通信部１９と通信を行う。

検体分析装置３０は、検体測定装置１０と分析装置２０とが一体化されることにより構成されても良い。この場合、１つの制御部が、測定と分析の両方の制御を行う。

次に、検体分析装置３０の処理について図８を参照して説明する。

検体分析装置３０は、検体に含まれる白血球を測定するためのＤＩＦＦ測定モード、検体に含まれる網赤血球を測定するためのＲＥＴ測定モード、検体に含まれる血小板を測定するためのＰＬＴ測定モード、等の複数の測定モードにより検体を測定可能となっている。ステップＳ１０１において、試料調製部１７は、測定モードに応じた測定試料を調製する。具体的には、ＤＩＦＦ測定モード時には、白血球測定用の測定試料が調製され、ＲＥＴ測定モード時には、網赤血球測定用の測定試料が調製され、ＰＬＴ測定モード時には、血小板測定用の測定試料が調製される。

ステップＳ１０２において、制御部１１は、回路を初期状態に設定する。具体的には、設定部１１ａの出力電圧Ｖｉｎを０に設定し、高周波化回路１４に出力する信号をＯＦＦ信号に設定する。

ステップＳ１０３〜Ｓ１０５において、制御部１１は、測定モードが、ＤＩＦＦ測定モードと、ＲＥＴ測定モードと、ＰＬＴ測定モードの何れであるかを判定する。ステップＳ１０３でＹＥＳと判定された場合、すなわち測定モードがＤＩＦＦ測定モードであると、ステップＳ１０６が実行される。ステップＳ１０６において、設定部１１ａは、出力電圧ＶｉｎをＤＩＦＦ測定モードに応じた値に設定する。これにより、たとえば、レーザダイオード１６ａの出力が３．４ｍＷに設定される。

ステップＳ１０３でＮＯと判定されステップＳ１０４でＹＥＳと判定された場合、すなわち測定モードがＲＥＴ測定モードであると、ステップＳ１０７が実行される。ステップＳ１０７において、設定部１１ａは、出力電圧ＶｉｎをＲＥＴ測定モードに応じた値に設定する。これにより、たとえば、レーザダイオード１６ａの出力が６ｍＷに設定される。

ステップＳ１０３、Ｓ１０４でＮＯと判定されステップＳ１０５でＹＥＳと判定された場合、すなわち測定モードがＰＬＴ測定モードであると、ステップＳ１０８が実行される。ステップＳ１０８において、設定部１１ａは、出力電圧ＶｉｎをＰＬＴ測定モードに応じた値に設定する。これにより、たとえば、レーザダイオード１６ａの出力が１０ｍＷに設定される。

ステップＳ１０９において、制御部１１は、経過時間のカウントを開始する。所定時間が経過し、ステップＳ１１０においてＹＥＳと判定すると、制御部１１は、ステップＳ１１１において、高周波化回路１４にＯＮ信号を出力する。設定部１１ａは、図５（ａ）に示すタイミングＴ１において出力電圧Ｖｉｎを設定する。その後、制御部１１は、タイミングＴ２において、高周波化回路１４にＯＮ信号を出力する。これにより、図５（ｄ）に示すように、レーザダイオード１６ａがマルチモード発振の状態となる。

ステップＳ１１２において、制御部１１は、測定試料をフローセル１１０に流して測定を行い、測定により得られた測定データを記憶部１８に記憶する。測定が終了すると、記憶部１８に記憶された測定データは、通信部１９、２５を介して検体測定装置１０から分析装置２０に送信される。分析装置２０の制御部２１は、受信した測定データを記憶部２２に記憶する。ステップＳ１１３において、制御部２１は、測定モードに応じて測定データに基づく分析を行い、分析が終了すると分析結果を出力部２３に表示する。これにより、たとえば、図９（ａ）〜（ｃ）に示すスキャッタグラムや各種血球の計数値が出力部２３に表示される。

実施形態１によれば、設定部１１ａが測定モードに応じて出力電圧Ｖｉｎを変更した場合でも、駆動回路１３は、変更された出力電圧Ｖｉｎに応じて、レーザダイオード１６ａの出力が一定となるように駆動信号の電流値を調整する。これにより、測定モードごとに調製された測定試料に、対応する強度のレーザ光を安定して照射できる。

また、高周波化回路１４は、出力電圧Ｖｉｎにかかわらず、駆動回路１３から出力される駆動信号を、レーザダイオード１６ａに繋がる第１信号経路１０２とは異なる第２信号経路１０３へ所定周期で導く。これにより、駆動回路１３から出力される駆動信号の電流値が変化した場合であっても、駆動信号の変化に適合するよう高周波成分を調整して駆動信号に重畳させるといった制御を行うことなく、レーザダイオード１６ａに供給される駆動信号を高周波化できる。よって、駆動信号が変化した場合であっても、複雑な制御なく簡易にレーザダイオード１６ａをマルチモード発振の状態とすることができる。

また、５つのロジック回路３３１〜３３５が並列に接続されて出力部１４ｂに接続されているので、出力部１４ｂに現れるパルス列信号がローレベルにあるときに、駆動信号をグランドに導くための容量が高められる。よって、出力部１４ｂに現れるパルス列信号がローレベルにあるときに、駆動回路１３から出力される駆動信号を効率的にグランドに導くことができる。また、このように５つのロジック回路３３１〜３３５を並列に接続することで、出力部１４ｂに現れるパルス列信号がハイレベルにあるときの電流量を高めることができる。よって、駆動回路１３から出力された駆動信号が高周波化回路１４内に流入することを効果的に抑制できる。

ロジック回路３３１〜３３５の数は、５つに限られるものではなく、他の数であっても良い。

また、ロジック回路３３１〜３３５は、ＮＯＴ回路以外に、ＡＮＤ回路やＯＲ回路等の他のロジック回路であっても良い。ロジック回路３３１〜３３５がＡＮＤ回路である場合、ロジック回路３３１〜３３５の一方の入力端子にハイレベルの電圧が印加される。また、ロジック回路３３１〜３３５がＯＲ回路である場合は、ロジック回路３３１〜３３５の一方の入力端子にローレベルが印加される。こうすると、ロジック回路３３１〜３３５の他方の入力端子にハイレベルが入力されると、ロジック回路３３１〜３３５の出力がローレベルからハイレベルに切り替わる。このようにロジック回路３３１〜３３５としてＡＮＤ回路やＯＲ回路が用いられる場合、前段のロジック回路３２０が省略される。

リングオシレータ回路３１０に代えて、他の発振回路が用いられても良い。

検体測定装置１０の回路は、図５（ｃ）に示すパルス列信号のデューティ比が５０％となるよう構成されたが、パルス列信号のデューティ比が５０％以外の値となるよう構成されても良い。たとえば、パルス列信号のデューティ比を３３％に低下させた場合には、レーザダイオード１６ａに駆動信号が流れる期間が短くなるため、レーザダイオード１６ａが過渡応答状態から定常状態に落ち着きにくくなる。このため、レーザダイオード１６ａをマルチモード発振の状態に維持しやすくなる。

反面、このようにパルス列信号のデューティ比を３３％に低下させると、タイミングＴ２以降におけるレーザダイオード１６ａに流れる駆動信号の電流値のピークは、タイミングＴ１〜Ｔ２の値の約３倍に高まる。このように駆動信号の電流値のピークが高まると、ＡＰＣ制御に係る消費電力が増加する。よって、消費電力抑制の観点からは、パルス列信号のデューティ比は大きい方が望ましい。したがって、パルス列信号のデューティ比は、マルチモード発振の状態の維持と、駆動回路１３の消費電力の抑制とを考慮して設定するのが望ましい。

図５（ｃ）に示すパルス列信号がローレベルである期間において、駆動回路１３から出力された駆動信号が高周波化回路１４に導かれれば、高周波化回路１４のロジック回路３３１〜３３５は、必ずしもグランドに接続されていなくても良い。

＜実施形態２＞
実施形態１に比べて実施形態２は、高周波化回路１４の構成が変更されている。この変更に伴い、実施形態２では、ダイオード１５が省略される。その他の構成は、実施形態１と同様である。

高周波化回路１４は、図１０に示すように、ロジック回路３２０、３３１〜３３５に代えて、トランジスタ３４０を備える。トランジスタ３４０のベース端子には、リングオシレータ回路３１０の出力信号が入力される。トランジスタ３４０のエミッタ端子は、グランドに接続されている。トランジスタ３４０のコレクタ端子は、高周波化回路１４の出力部１４ｂに接続される。

この構成では、トランジスタ３４０が、駆動信号をグランドに導くスイッチング回路として作用する。リングオシレータ回路３１０の出力信号がローレベルのとき、トランジスタ３４０のコレクタ端子からエミッタ端子へ電流が流れない。これにより、駆動回路１３から出力される駆動信号は、高周波化回路１４に流れ込まず、レーザダイオード１６ａに流れるようになる。

他方、リングオシレータ回路３１０の出力信号がハイレベルのとき、トランジスタ３４０のコレクタ端子からエミッタ端子へ電流が流れる。これにより、駆動回路１３から出力される駆動信号は、トランジスタ３４０により受け入れられてグランドへと導かれ、レーザダイオード１６ａに流れない。つまり、高周波化回路１４は、駆動回路１３から出力される駆動信号を、レーザダイオード１６ａに繋がる第１信号経路１０２とは異なる第２信号経路１０３へ所定周期で導く。これによりレーザダイオード１６ａに供給される駆動信号を高周波化している。よって、レーザダイオード１６ａに駆動信号が流れる状態と流れない状態とを交互に切り替えることができる。

なお、リングオシレータ回路３１０の出力信号がローレベルのとき、トランジスタ３４０は非作動状態となって、出力部１４ｂには駆動回路１３の出力部１３ｂと同電位のハイレベルの電位が生じる。また、リングオシレータ回路３１０の出力信号がハイレベルのとき、トランジスタ３４０は作動状態となって、出力部１４ｂにはグランドと同電位のローレベルの電位が生じる。こうして、高周波化回路１４は、第２信号経路１０３に繋がる出力部１４ｂに、所定周期でハイレベルとローレベルを繰り返す電位を生じさせることになる。

実施形態２の構成では、図４のロジック回路３２０、３３１〜３３５が一つのトランジスタ３４０に置き換えられ、且つ、図４のダイオード１５が省略されるため、回路構成が簡素化される。また、トランジスタ３４０がスイッチング回路として作用するため、出力部１３ｂの電位が高周波化回路１４の出力部１４ｂの電位よりも高くなるように駆動回路１３を動作させても、実施形態１と同様、パルス列信号がハイレベルの期間において、駆動回路１３から出力される駆動信号をレーザダイオード１６ａに導くことができる。

上記実施形態１、２において、レーザダイオード１６ａの出力が、測定モードにかかわらず一定に設定されても良い。この場合、光検出器１２１〜１２３から出力された電気信号が、測定モードに応じたゲインにより増幅される。しかしながら、このように電気信号が増幅されると、ノイズ成分も同様に増幅されることになる。したがって、測定モードに拘わらずレーザダイオード１６ａの出力が一定に設定される構成の場合には、予め、レーザダイオード１６ａの出力を高めに設定することが望ましい。これにより、粒子から取得される電気信号とノイズとの差が大きくなり、電気信号に対するノイズの影響が抑制され得る。たとえば、この構成では、レーザダイオード１６ａの出力が、４５ｍＷ程度に設定される。

１０ … 検体測定装置
１１ａ … 設定部
１３ … 駆動回路
１４ … 高周波化回路
１４ｂ … 出力部
１５ … ダイオード
１６ａ … レーザダイオード
１６ｂ … フォトダイオード
１０２ … 第１信号経路
１０３ … 第２信号経路
１１０ … フローセル
１２０ … 検出部
１３０ … 照射光学系
１４０ … 受光光学系
３１０ … リングオシレータ回路
３３１〜３３５ … ロジック回路

Claims (14)

1. 検体から調製された測定試料にレーザ光を照射するレーザダイオードと、
   レーザ光が照射された前記測定試料中の粒子から光学情報を取得する検出部と、
   前記レーザダイオードに直流の駆動信号を供給する駆動回路と、
   所定周期でハイレベルとローレベルを繰り返す電位を生じさせることにより、前記駆動回路から出力される前記駆動信号を前記レーザダイオードに繋がる第１信号経路とは異なる第２信号経路へ所定周期で導き、前記レーザダイオードに供給される前記駆動信号を高周波化する高周波化回路と、を備える検体測定装置。
2. 前記高周波化回路は、前記所定周期で前記ハイレベルと前記ローレベルの電位を繰り返すパルス列信号を前記第２信号経路に繋がる出力部から出力する、請求項１に記載の検体測定装置。
3. 前記高周波化回路は、リングオシレータ回路を含む、請求項２に記載の検体測定装置。
4. 前記高周波化回路は、前記パルス列信号が前記ローレベルにある期間において、前記駆動回路から出力される前記駆動信号を、前記第２信号経路を介してグランドへと導く、請求項２または３に記載の検体測定装置。
5. 前記高周波化回路は、前記パルス列信号が前記ローレベルにある期間において、前記駆動回路から出力される前記駆動信号をグランドへと導く多段のロジック回路を備える、請求項２ないし４の何れか一項に記載の検体測定装置。
6. 前記パルス列信号の周波数が８５ＭＨｚ以上である、請求項２ないし５の何れか一項に記載の検体測定装置。
7. 前記駆動回路および前記レーザダイオードを接続する信号線と、前記高周波化回路の出力部と、が接続され、
   前記高周波化回路は、前記出力部の電位の値を、１周期中の所定期間において、前記駆動回路の電位よりも大きい値に設定する、請求項１ないし６の何れか一項に記載の検体測定装置。
8. 前記高周波化回路の前記出力部と前記信号線との間に、前記出力部に向かう方向に電流を流すダイオードを備える、請求項７に記載の検体測定装置。
9. 前記レーザダイオードの出力に応じたモニタ信号を出力するフォトダイオードをさらに備え、
   前記駆動回路は、前記モニタ信号に基づいて、前記レーザダイオードの出力が設定値となるように、前記駆動信号を調整する、請求項１ないし８の何れか一項に記載の検体測定装置。
10. 前記設定値を切り替える設定部をさらに備える、請求項９に記載の検体測定装置。
11. 前記設定部は、前記検体の測定モードに応じて前記設定値を変更する、請求項１０に記載の検体測定装置。
12. 前記高周波化回路は、前記ハイレベルの電位を、前記検体の測定モードに応じて変化する前記駆動回路の電位よりも大きな一つの値に維持する、請求項１１に記載の検体測定装置。
13. 前記測定試料を流すフローセルと、
    前記フローセルを流れる測定試料に前記レーザダイオードから出射された前記レーザ光を照射する照射光学系と、
    前記測定試料から生じた光を前記検出部に導く受光光学系と、を備える請求項１ないし１２の何れか一項に記載の検体測定装置。
14. 前記検体は、血液、尿または上皮細胞である、請求項１ないし１３の何れか一項に記載の検体測定装置。

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