JP3965831B2 - 光路長測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明容器に収容された液体試料（以下、単に試料という）の液面位置又は液面位置及び液底位置を検出することにより試料の深さ方向の光路長を測定する装置に関するものである。この光路長測定装置は、マイクロプレートリーダ（ＭＴＰリーダ）など、試料に光を照射してその光と試料中の測定対象との相互作用を検出する測光器に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体試料などの試料と光との相互作用を通じて測定対象を測定する際、各試料を個別に試料セルに収容し、その試料セルを吸光光度計などの測光器に設置して測定を行なっていた。しかし、多数の試料について測定を行なう際、試料セルの交換及び洗浄など煩雑な作業を伴っていた。
そこで、例えば９６穴や３８４穴のウエルをもつマイクロプレート（ＭＴＰ）に収容された複数の試料について、吸光度や蛍光又は発光などの測定を同時に行なうべく、試料をＭＴＰごと設置し、特定波長の光を１つのウエルに、又は複数のウエルに同時に照射して、複数の試料について測定が可能なＭＴＰリーダが使用されている。ＭＴＰにはウエルが数多く並んでいるので、ＭＴＰリーダでは、測定用の光の照射を垂直方向（ウエルの深さ方向）に行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＴＰリーダでは、ＭＴＰの各ウエルに収容された試料の深さ方向に光を照射し、光と試料中の測定成分との相互作用を検出し、試料の分注量が各ウエルについて一定である、すなわち試料を透過する光の光路長が一定であることを前提として、試料中の測定成分の濃度を算出している。しかし、ＭＴＰの各ウエルへの試料の分注はピペットなどにより行なわれるため、その分注量に誤差が生じることがあった。試料の分注量に誤差がある場合、試料を透過する光の光路長が異なるので、光と試料中の測定成分との相互作用の検出値も異なり、誤った濃度を算出することがあった。そのため、従来のＭＴＰリーダは定量性が悪く、例えば１０％前後の誤差を含む場合があった。
そこで本発明は、容器に収容された試料の深さ方向の液長さ（光路長）を求めることができる光路長測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明容器の側面に水平方向から平行光束を照射する光学系と、透明容器に対して光学系を相対的に垂直方向に移動させて、透明容器への平行光束の照射位置を相対的に垂直方向に移動させる照射位置移動機構と、透明容器の上方又は下方に配置され、透明容器に収容された液体試料に平行光束が入射されて生じる散乱光を検出する検出器と、照射位置移動機構により透明容器に対して光学系を相対的に垂直方向に移動させたときの検出器による散乱光検出信号から試料の液面位置及び液底位置を検知し、その液面位置と液底位置の間の距離から光路長を算出する算出手段とを備える垂直方向の光路長測定装置である。
【０００５】
光学系により、試料を収容した透明容器に平行光束を横方向から照射しつつ、照射位置移動機構により、透明容器もしくは光学系又はその両方を移動させて、透明容器の側面への平行光束の照射位置を相対的に垂直方向に移動させる。平行光束が透明容器内を通過する際、試料が存在する位置、特に界面では散乱が生じ、試料が存在しない位置では散乱は生じない。その散乱光を検出器によって検出することにより、試料の液面位置及び液底位置を知ることができる。光路長は、その液面位置と液底位置の間の距離として算出することができる。
【０００６】
【実施例】
図１は、本発明をＭＴＰリーダに適用した一実施例を表す概略構成図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はウエル周辺を詳細に示す側面図である。
透明部材により形成され、その透明部材の一表面に複数のウエル１ａ（透明容器）が形成されたＭＴＰ１が配置されている。各ウエル１ａにはそれぞれ試料３が収容されている。
吸光度を測定するための検出光５を照射する光学系（図示は省略）がＭＰＴ１の上側（ウエル１ａの開口側）に配置されている。ＭＴＰ１を挾んでその光学系とは反対側（下側）に、ウエル１ａに対応する位置に複数の光検出センサ７ａを備える検出器７が設けられている。各光検出センサ７ａの検出信号は図示しないＣＰＵにそれぞれ送られ、検出信号強度に基づいて各ウエル１ａの試料成分の濃度の算出がなされる。
【０００７】
ウエル１ａに側方から水平方向に平行光束としてレーザ光９を照射するレーザ光源１１がＭＴＰ１の側方に配置されている。レーザ光源１１は、レーザ光源１１をウエル１ａの深さ方向（図中Ｚ軸方向）に移動させてウエル１ａへのレーザ光９の照射位置を移動する光源駆動機構１３に取り付けられている。
ＭＴＰ１と検出器７との間には、各光検出センサ７ａに対応する位置にピンホールがそれぞれ形成されたピンホールスリット８が配置されている。ウエル１ａ内から検出器７側に向かう光は、ピンホールを介して、対応する光検出センサ７ａのみに照射される。このような光学系はピンホールスリットに限定されるものではなく、例えば共焦点光学系など他の光学系でもよい。
【０００８】
ＭＴＰ１表面を含む平面と平行な平面内（水平面内）で、ＭＴＰ１、ピンホールスリット８及び検出器７をレーザ光９に直交する方向（図中Ｙ軸方向）に移動するＭＴＰ駆動機構（図示は省略）が備えられている。
光源駆動機構１３及びＭＴＰ駆動機構は上記のＣＰＵにより制御される。また、光源駆動機構１３によりウエル１ａへのレーザ光９の照射位置を垂直方向に移動させたときの検出器７による散乱光検出信号から試料の液面位置及び液底位置を検知し、その液面位置と液底位置の間の距離から光路長を算出する算出手段も上記のＣＰＵにより実現される。
本発明の照射位置移動機構は、光源駆動機構１３とＭＴＰ駆動機構により構成される。
【０００９】
図２は、ＭＴＰリーダの外観を表す斜視図である。
筐体１５の内部に、ＭＴＰ１、検出光５を照射する光学系、検出器７、ピンホールスリット８、レーザ光源１１、光源駆動機構１３、ＭＴＰ駆動機構及びＣＰＵが収容されている。筐体１５の前面に表示部１７及び入力部１９が配置されており、ＣＰＵに接続されている。筐体１５の上面には開閉窓２１が開閉可能に設けられており、ＭＴＰ１は開閉窓２１を介して所定の位置に配置される。
【００１０】
次に、光路長測定時の動作を説明する。
各ウエル１ａに試料３が収容されたＭＴＰ１が所定の位置に配置された後、光源駆動機構１３によりレーザ光源１１をウエル１ａの開口に対応する位置に移動し、ＭＴＰ駆動機構によりＭＴＰ１をレーザ光９の光軸方向に配列された複数のウエル１ａにレーザ光９が照射される位置に移動する。
レーザ光源１１によりＭＴＰ１へのレーザ光９の照射を開始する。レーザ光９は、レーザ光９の光軸方向に配列された複数のウエル１ａを透過する。ＭＴＰ１にレーザ光９を照射しつつ、光源駆動機構１３によりレーザ光源１１を移動させて、レーザ光９をウエル１ａの底側に移動する。（Ｃ）に示すように、ウエル１ａ内にレーザ光９が照射されると、試料３が存在する位置ではレーリー散乱が生じ、レーザ光９に直交する方向に強い散乱光成分２３が生じる。試料３が存在しない位置では散乱は生じないため、レーザ光９に直交する方向に光がでない。光検出センサ７ａにより、スリット８のピンホールを介して、その散乱光２３を検出する。
【００１１】
ＣＰＵにより、光検出センサ７ａの検出信号及びレーザ光源１１のＸ座標に基づいて各ウエル１ａに収容された試料３の液面位置及び液底位置を検出し、さらに試料３の深さ方向の液長さを算出する。試料３の深さ方向の液長さは、検出光５照射時の光路長と同じであるので、各ウエル１ａに収容された試料３における検出光５の光路長をそれぞれ算出することができる。
次に、ＭＴＰ駆動機構によりＭＴＰ１をＹ軸方向に移動させて、レーザ光９の光軸方向に配列された次の列の複数のウエル１ａについて試料３の液面位置及び液底位置の検出を行なう。この実施例では、レーザ光９の光軸方向に配列された複数のウエル１ａについて同時に検出光５の光路長を求めることができる。
このように、すべてのウエル１ａについて、検出光５の光路長を算出するので、ウエル１ａへの試料３の分注量に誤差が生じていても、算出した光路長及び検出光５照射時の検出信号に基づいて試料成分の濃度を正確に求めることができる。
【００１２】
この実施例では、検出光及び散乱光の検出を同じ光検出センサにより行なっているが、それぞれ別の光検出センサを設けてもよい。
また、この実施例ではＭＴＰに検出光を上方から照射しているが下方から照射してもよく、その場合には検出光及び散乱光を検出する光検出センサを上方に設けてもよい。
また、照射位置移動機構は光源駆動機構とＭＴＰ駆動機構により構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばレーザ光源を固定してＭＴＰをウエルの深さ方向に移動させるなど、ウエルへのレーザ光の照射位置を垂直方向に移動させる機能を備える機構であればどのようなものでもよい。
また、ＭＴＰの各ウエルへのレーザ光の照射は、レーザ光源をＹ軸方向に移動させたり、複数のレーザ光源をＹ軸方向に並べて設けることにより行なってもよい。
また、本発明の透明容器はＭＴＰに限定されるものではなく、１つの透明容器又は複数の透明容器を並べたものでもよい。
また、レーザ光の代わりに、ランプからの光を光学系により平行光束としたものを照射してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の光路長測定装置では、透明容器の側面に水平方向から平行光束を照射する光学系と、透明容器に対して光学系を相対的に垂直方向に移動させて、透明容器への平行光束の照射位置を相対的に垂直方向に移動させる照射位置移動機構と、透明容器の上方又は下方に配置され、透明容器に収容された液体試料に平行光束が入射されて生じる散乱光を検出する検出器とを備え、試料を収容した透明容器に平行光束を横方向から照射しつつ、透明容器の側面への平行光束の照射位置を垂直方向に移動させ、レーザ光が試料を通過するときに生じる散乱光を検出するようにしたので、散乱の有無により試料の液面位置又は液面位置及び液底位置を知ることができ、容器に収容された試料の深さ方向の光路長を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＭＴＰリーダに適用した一実施例を表す概略構成図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はウエル周辺を詳細に示す側面図である。
【図２】 ＭＴＰリーダの外観を表す斜視図である。
【符号の説明】
１ マイクロプレート（ＭＴＰ）
１ａ ウエル
３ 試料
５ 検出光
７ 検出器
７ａ 光検出センサ
８ ピンホールスリット
９ レーザ光
１１ レーザ光源
１３ 光源駆動機構
１５ 筐体
１７ 表示部
１９ 入力部
２１ 開閉窓
２３ 散乱光
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明容器に収容された液体試料（以下、単に試料という）の液面位置又は液面位置及び液底位置を検出することにより試料の深さ方向の光路長を測定する装置に関するものである。この光路長測定装置は、マイクロプレートリーダ（ＭＴＰリーダ）など、試料に光を照射してその光と試料中の測定対象との相互作用を検出する測光器に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体試料などの試料と光との相互作用を通じて測定対象を測定する際、各試料を個別に試料セルに収容し、その試料セルを吸光光度計などの測光器に設置して測定を行なっていた。しかし、多数の試料について測定を行なう際、試料セルの交換及び洗浄など煩雑な作業を伴っていた。
そこで、例えば９６穴や３８４穴のウエルをもつマイクロプレート（ＭＴＰ）に収容された複数の試料について、吸光度や蛍光又は発光などの測定を同時に行なうべく、試料をＭＴＰごと設置し、特定波長の光を１つのウエルに、又は複数のウエルに同時に照射して、複数の試料について測定が可能なＭＴＰリーダが使用されている。ＭＴＰにはウエルが数多く並んでいるので、ＭＴＰリーダでは、測定用の光の照射を垂直方向（ウエルの深さ方向）に行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＴＰリーダでは、ＭＴＰの各ウエルに収容された試料の深さ方向に光を照射し、光と試料中の測定成分との相互作用を検出し、試料の分注量が各ウエルについて一定である、すなわち試料を透過する光の光路長が一定であることを前提として、試料中の測定成分の濃度を算出している。しかし、ＭＴＰの各ウエルへの試料の分注はピペットなどにより行なわれるため、その分注量に誤差が生じることがあった。試料の分注量に誤差がある場合、試料を透過する光の光路長が異なるので、光と試料中の測定成分との相互作用の検出値も異なり、誤った濃度を算出することがあった。そのため、従来のＭＴＰリーダは定量性が悪く、例えば１０％前後の誤差を含む場合があった。
そこで本発明は、容器に収容された試料の深さ方向の液長さ（光路長）を求めることができる光路長測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明容器の側面に水平方向から平行光束を照射する光学系と、透明容器に対して光学系を相対的に垂直方向に移動させて、透明容器への平行光束の照射位置を相対的に垂直方向に移動させる照射位置移動機構と、透明容器の上方又は下方に配置され、透明容器に収容された液体試料に平行光束が入射されて生じる散乱光を検出する検出器と、照射位置移動機構により透明容器に対して光学系を相対的に垂直方向に移動させたときの検出器による散乱光検出信号から試料の液面位置及び液底位置を検知し、その液面位置と液底位置の間の距離から光路長を算出する算出手段とを備える垂直方向の光路長測定装置である。
【０００５】
光学系により、試料を収容した透明容器に平行光束を横方向から照射しつつ、照射位置移動機構により、透明容器もしくは光学系又はその両方を移動させて、透明容器の側面への平行光束の照射位置を相対的に垂直方向に移動させる。平行光束が透明容器内を通過する際、試料が存在する位置、特に界面では散乱が生じ、試料が存在しない位置では散乱は生じない。その散乱光を検出器によって検出することにより、試料の液面位置及び液底位置を知ることができる。光路長は、その液面位置と液底位置の間の距離として算出することができる。
【０００６】
【実施例】
図１は、本発明をＭＴＰリーダに適用した一実施例を表す概略構成図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はウエル周辺を詳細に示す側面図である。
透明部材により形成され、その透明部材の一表面に複数のウエル１ａ（透明容器）が形成されたＭＴＰ１が配置されている。各ウエル１ａにはそれぞれ試料３が収容されている。
吸光度を測定するための検出光５を照射する光学系（図示は省略）がＭＰＴ１の上側（ウエル１ａの開口側）に配置されている。ＭＴＰ１を挾んでその光学系とは反対側（下側）に、ウエル１ａに対応する位置に複数の光検出センサ７ａを備える検出器７が設けられている。各光検出センサ７ａの検出信号は図示しないＣＰＵにそれぞれ送られ、検出信号強度に基づいて各ウエル１ａの試料成分の濃度の算出がなされる。
【０００７】
ウエル１ａに側方から水平方向に平行光束としてレーザ光９を照射するレーザ光源１１がＭＴＰ１の側方に配置されている。レーザ光源１１は、レーザ光源１１をウエル１ａの深さ方向（図中Ｚ軸方向）に移動させてウエル１ａへのレーザ光９の照射位置を移動する光源駆動機構１３に取り付けられている。
ＭＴＰ１と検出器７との間には、各光検出センサ７ａに対応する位置にピンホールがそれぞれ形成されたピンホールスリット８が配置されている。ウエル１ａ内から検出器７側に向かう光は、ピンホールを介して、対応する光検出センサ７ａのみに照射される。このような光学系はピンホールスリットに限定されるものではなく、例えば共焦点光学系など他の光学系でもよい。
【０００８】
ＭＴＰ１表面を含む平面と平行な平面内（水平面内）で、ＭＴＰ１、ピンホールスリット８及び検出器７をレーザ光９に直交する方向（図中Ｙ軸方向）に移動するＭＴＰ駆動機構（図示は省略）が備えられている。
光源駆動機構１３及びＭＴＰ駆動機構は上記のＣＰＵにより制御される。また、光源駆動機構１３によりウエル１ａへのレーザ光９の照射位置を垂直方向に移動させたときの検出器７による散乱光検出信号から試料の液面位置及び液底位置を検知し、その液面位置と液底位置の間の距離から光路長を算出する算出手段も上記のＣＰＵにより実現される。
本発明の照射位置移動機構は、光源駆動機構１３とＭＴＰ駆動機構により構成される。
【０００９】
図２は、ＭＴＰリーダの外観を表す斜視図である。
筐体１５の内部に、ＭＴＰ１、検出光５を照射する光学系、検出器７、ピンホールスリット８、レーザ光源１１、光源駆動機構１３、ＭＴＰ駆動機構及びＣＰＵが収容されている。筐体１５の前面に表示部１７及び入力部１９が配置されており、ＣＰＵに接続されている。筐体１５の上面には開閉窓２１が開閉可能に設けられており、ＭＴＰ１は開閉窓２１を介して所定の位置に配置される。
【００１０】
次に、光路長測定時の動作を説明する。
各ウエル１ａに試料３が収容されたＭＴＰ１が所定の位置に配置された後、光源駆動機構１３によりレーザ光源１１をウエル１ａの開口に対応する位置に移動し、ＭＴＰ駆動機構によりＭＴＰ１をレーザ光９の光軸方向に配列された複数のウエル１ａにレーザ光９が照射される位置に移動する。
レーザ光源１１によりＭＴＰ１へのレーザ光９の照射を開始する。レーザ光９は、レーザ光９の光軸方向に配列された複数のウエル１ａを透過する。ＭＴＰ１にレーザ光９を照射しつつ、光源駆動機構１３によりレーザ光源１１を移動させて、レーザ光９をウエル１ａの底側に移動する。（Ｃ）に示すように、ウエル１ａ内にレーザ光９が照射されると、試料３が存在する位置ではレーリー散乱が生じ、レーザ光９に直交する方向に強い散乱光成分２３が生じる。試料３が存在しない位置では散乱は生じないため、レーザ光９に直交する方向に光がでない。光検出センサ７ａにより、スリット８のピンホールを介して、その散乱光２３を検出する。
【００１１】
ＣＰＵにより、光検出センサ７ａの検出信号及びレーザ光源１１のＸ座標に基づいて各ウエル１ａに収容された試料３の液面位置及び液底位置を検出し、さらに試料３の深さ方向の液長さを算出する。試料３の深さ方向の液長さは、検出光５照射時の光路長と同じであるので、各ウエル１ａに収容された試料３における検出光５の光路長をそれぞれ算出することができる。
次に、ＭＴＰ駆動機構によりＭＴＰ１をＹ軸方向に移動させて、レーザ光９の光軸方向に配列された次の列の複数のウエル１ａについて試料３の液面位置及び液底位置の検出を行なう。この実施例では、レーザ光９の光軸方向に配列された複数のウエル１ａについて同時に検出光５の光路長を求めることができる。
このように、すべてのウエル１ａについて、検出光５の光路長を算出するので、ウエル１ａへの試料３の分注量に誤差が生じていても、算出した光路長及び検出光５照射時の検出信号に基づいて試料成分の濃度を正確に求めることができる。
【００１２】
この実施例では、検出光及び散乱光の検出を同じ光検出センサにより行なっているが、それぞれ別の光検出センサを設けてもよい。
また、この実施例ではＭＴＰに検出光を上方から照射しているが下方から照射してもよく、その場合には検出光及び散乱光を検出する光検出センサを上方に設けてもよい。
また、照射位置移動機構は光源駆動機構とＭＴＰ駆動機構により構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばレーザ光源を固定してＭＴＰをウエルの深さ方向に移動させるなど、ウエルへのレーザ光の照射位置を垂直方向に移動させる機能を備える機構であればどのようなものでもよい。
また、ＭＴＰの各ウエルへのレーザ光の照射は、レーザ光源をＹ軸方向に移動させたり、複数のレーザ光源をＹ軸方向に並べて設けることにより行なってもよい。
また、本発明の透明容器はＭＴＰに限定されるものではなく、１つの透明容器又は複数の透明容器を並べたものでもよい。
また、レーザ光の代わりに、ランプからの光を光学系により平行光束としたものを照射してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の光路長測定装置では、透明容器の側面に水平方向から平行光束を照射する光学系と、透明容器に対して光学系を相対的に垂直方向に移動させて、透明容器への平行光束の照射位置を相対的に垂直方向に移動させる照射位置移動機構と、透明容器の上方又は下方に配置され、透明容器に収容された液体試料に平行光束が入射されて生じる散乱光を検出する検出器とを備え、試料を収容した透明容器に平行光束を横方向から照射しつつ、透明容器の側面への平行光束の照射位置を垂直方向に移動させ、レーザ光が試料を通過するときに生じる散乱光を検出するようにしたので、散乱の有無により試料の液面位置又は液面位置及び液底位置を知ることができ、容器に収容された試料の深さ方向の光路長を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＭＴＰリーダに適用した一実施例を表す概略構成図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はウエル周辺を詳細に示す側面図である。
【図２】 ＭＴＰリーダの外観を表す斜視図である。
【符号の説明】
１ マイクロプレート（ＭＴＰ）
１ａ ウエル
３ 試料
５ 検出光
７ 検出器
７ａ 光検出センサ
８ ピンホールスリット
９ レーザ光
１１ レーザ光源
１３ 光源駆動機構
１５ 筐体
１７ 表示部
１９ 入力部
２１ 開閉窓
２３ 散乱光
Claims (1)
- 透明容器の側面に水平方向から平行光束を照射する光学系と、
前記透明容器に対して前記光学系を相対的に垂直方向に移動させて、前記透明容器への前記平行光束の照射位置を相対的に垂直方向に移動させる照射位置移動機構と、
前記透明容器の上方又は下方に配置され、前記透明容器に収容された液体試料に前記平行光束が入射されて生じる散乱光を検出する検出器と、
前記照射位置移動機構により前記透明容器に対して前記光学系を相対的に垂直方向に移動させたときの前記検出器による散乱光検出信号から前記液体試料の液面位置及び液底位置を検知し、その液面位置と液底位置の間の距離から光路長を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする垂直方向の光路長測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17657699A JP3965831B2 (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 光路長測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17657699A JP3965831B2 (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 光路長測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004318A JP2001004318A (ja) | 2001-01-12 |
| JP3965831B2 true JP3965831B2 (ja) | 2007-08-29 |
Family
ID=16015986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17657699A Expired - Lifetime JP3965831B2 (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 光路長測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3965831B2 (ja) |
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| JP6012367B2 (ja) * | 2012-09-26 | 2016-10-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 自動分析装置 |
-
1999
- 1999-06-23 JP JP17657699A patent/JP3965831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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