JP6261945B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、自動分析装置に関する。

自動分析装置においては吸光分析が行われている。吸光分析用の光源として、典型的には、ハロゲンランプが用いられている。ハロゲンランプは、電源投入からの安定時間が長い、発光量及びスペクトルの安定に放熱が必要、消費電力が大きい、定期的な交換が必要等の問題がある。また、回折格子により白色光を波長の異なる複数の光束に空間的に分離し、分離後の光束を光検出器で検出する方式の場合、高性能な光学系が必要である。

特開平８−１２２２４７号公報 特開平８−２０１１７２号公報 特開平１１−２９５２１９号公報 特開２００９−１８６４６１号公報 特開２０１０−１０６１１９号公報

実施形態の目的は、測光系の低コスト化を実現可能な自動分析装置を提供することにある。

本実施形態に係る自動分析装置は、複数の反応管を移動可能に保持する反応管保持機構と、前記複数の反応管が測光位置を順番に通過するように前記反応管保持機構を回転する駆動部と、発光波長が異なる複数のＬＥＤランプを有する光源部と、前記光源部から発生され、前記測光位置を通過した測光対象の反応管を透過する光を検出する光検出部と、前記測光対象の反応管が前記測光位置を通過する際、前記複数のＬＥＤランプのうちの、前記測光対象の反応管内の検体の測定項目のための発光波長に対応するＬＥＤランプに限定して点灯させる制御部と、を具備し、前記光源部は、開口が形成された支持構造物と、前記支持構造物に設けられた前記複数のＬＥＤランプと、前記複数のＬＥＤランプの各々からの入射光が前記開口に焦点を形成可能な面を有する鏡と、を有する。

本実施形態に係る自動分析装置の構造を示す図。 本実施形態に係る測光系に係る機能ブロックを示す図。 図２の波長テーブル記憶部により記憶される波長テーブルの一例を示す図。 図２の測光機構の詳細な構成を模式的に示す図。 本実施形態に係る回転放物面鏡型の光源部の模式的な外観を示す図。 図５の光源部の回転軸含む回転中心断面図。 本実施形態に係るＬＥＤランプの構造を模式的に示す図。 図５の光源部の支持面体における複数のＬＥＤランプの配置例を示す図。 本実施形態に係る放物線柱面鏡型の光源部の模式的な外観を示す図。 図９に示す光源部の長軸に交差する横断面図。 図９の光源部の支持面体における複数のＬＥＤランプの配置例を示す図。 本実施形態に係る放物線柱面鏡型の他の光源部の模式的な外観を示す図。 図１２Ａの光源部の長軸に沿う横断面図。 図１２Ａの光源部の支持面体における複数のＬＥＤランプの他の配置例を示す図。 図２の波長テーブル記憶部に記憶されている波長テーブルの詳細を示す図。 本実施形態に係る自由スペクトル領域と重畳領域と説明するための図。 図１４の測定項目Ａと測定項目Ｂとについての点灯タイムテーブルの一例を示す図。 自由スペクトル領域に属する波長λ11のＬＥＤランプと重畳領域に属する波長λ21のＬＥＤランプとが同時に点灯した場合の光の進路を示す図。 自由スペクトル領域に属する波長λ11の二次回折光と重畳領域に属する波長λ21の一次回折光とが異なる時刻に点灯した場合の光の進路を示す図。 波長数的に隣り合う波長λ15の光線と波長λ16の光線との光の進路を示す図。 同時に入射する波長数的に離間する波長λ15のＬＥＤランプと波長λ17のＬＥＤランプとが同時刻に点灯し、波長λ16のＬＥＤランプと波長λ18のＬＥＤランプとが同時刻に点灯する場合の光の進路を示す図。 変形例に係るＬＥＤランプの構造を模式的に示す図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる自動分析装置を説明する。

図１は、本実施形態に係る自動分析装置の分析機構の構造を示す図である。図１に示すように、自動分析装置の筐体には、反応ディスク１１、サンプルディスク１３、第１試薬庫１５、第２試薬庫１７、サンプルアーム１９―１、サンプルプローブ２１―１、第１試薬アーム１９―２、第１試薬プローブ２１―２、第２試薬アーム１９―３、第２試薬プローブ２１―３、撹拌機構２３、測光機構２５、及び洗浄機構２７等の分析機構が搭載されている。

反応ディスク１１は、環状に配列された複数の反応管３１を保持する。反応ディスク１１は、既定の時間間隔で回動と停止とを交互に繰り返す。反応管３１は、例えば、ガラスにより形成されている。サンプルディスク１３は、反応ディスク１１の近傍に配置されている。サンプルディスク１３は、検体が収容された検体容器３３を保持する。サンプルディスク１３は、分注対象の検体が収容された検体容器３３が検体吸入位置に配置されるように回動する。検体容器３３には検体識別情報が記されたラベルが貼り付けられている。検体識別情報としては、例えば、患者番号や測定項目を含む。第１試薬庫１５は、検体の測定項目に選択的に反応する第１試薬が収容された複数の第１試薬ボトル３５を保持する。第１試薬庫１５は、分注対象の第１試薬が収容された第１試薬ボトル３５が第１試薬吸入位置に配置されるように回動する。第２試薬庫１７は、反応ディスク１１の近傍に配置される。第２試薬庫１７は、第１試薬に対応する第２試薬が収容された複数の第２試薬ボトル３７を保持する。第２試薬庫１７は、分注対象の第２試薬が収容された第２試薬ボトル３７が第２試薬吸入位置に配置されるように回動する。

反応ディスク１１とサンプルディスク１３との間にはサンプルアーム１９―１が配置される。サンプルアーム１９―１の先端には、サンプルプローブ２１―１が取り付けられている。サンプルアーム１９―１は、サンプルプローブ２１―１を上下動可能に支持している。また、サンプルアーム１９―１は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能にサンプルプローブ２１―１を支持している。サンプルプローブ２１―１の回動軌跡は、サンプルディスク１３上の検体吸入位置や反応ディスク１１上の検体吐出位置を通過する。サンプルプローブ２１―１は、サンプルディスク１３上の検体吸入位置に配置されている検体容器３３から検体を吸入し、反応ディスク１１上の検体吐出位置に配置されている反応管３１に検体を吐出する。

反応ディスク１１の外周近傍には第１試薬アーム１９―２が配置される。第１試薬アーム１９―２の先端には第１試薬プローブ２１―２が取り付けられている。第１試薬アーム１９―２は、第１試薬プローブ２１―２を上下動可能に支持する。また、第１試薬アーム１９―２は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能に第１試薬プローブ２１―２を支持している。第１試薬プローブ２１―２の回動軌跡は、第１試薬庫１５上の第１試薬吸入位置と反応ディスク１１上の第１試薬吐出位置とを通る。第１試薬プローブ２１―２は、第１試薬庫１５上の第１試薬吸入位置に配置されている第１試薬ボトル３５から第１試薬を吸入し、反応ディスク１１上の第１試薬吐出位置に配置されている反応管３１に第１試薬を吐出する。

反応ディスク１１の外周近傍には第２試薬アーム１９―３が配置される。第２試薬アーム１９―３の先端には第２試薬プローブ２１―３が取り付けられている。第２試薬アーム１９―３は、第２試薬プローブ２１―３を上下動可能に支持する。また、第２試薬アーム１９―３は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能に第２試薬プローブ２１―３を支持している。第２試薬プローブ２１―３の回動軌跡は、第２試薬庫１７上の第２試薬吸入位置と反応ディスク１１上の第２試薬吐出位置とを通る。第２試薬プローブ２１―３は、第２試薬庫１７上の第２試薬吸入位置に配置されている第２試薬ボトル３７から第２試薬を吸入し、反応ディスク１１上の第２試薬吐出位置に配置されている反応管３１に第２試薬を吐出する。

反応ディスク１１の外周近傍には撹拌機構２３が配置される。撹拌機構２３は撹拌子２３ｓを装備している。撹拌機構２３は、撹拌子２３ｓを上下動可能に支持する。撹拌機構２３は撹拌子２３ｓにより、反応ディスク１１上の撹拌位置に配置された反応管３１内の検体と第１試薬との混合液、または、検体と第１試薬と第２試薬との混合液を攪拌する。以下、これら混合液を反応液と呼ぶことにする。

図１に示すように、筐体内部の反応ディスク近傍には測光機構２５が設けられている。具体的には、測光機構２５は、光源部と光検出部とを有している。光源部は、反応ディスク１１内の測光位置に向けて光を照射する。光源部には複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：light emission diode）が用いられている。光検出部は、光源部から照射され反応管３１及び反応液を透過した光を検出する。光検出部は、検出された光の強度に応じた出力値を有する出力信号を生成する。出力信号は吸光度や測定項目の計測値等の計算に用いられる。光源部の詳細については後述する。

反応ディスク１１の外周には洗浄機構２７が設けられている。洗浄機構２７は、洗浄ノズルと乾燥ノズルとを搭載している。洗浄機構２７は、反応ディスク１１の洗浄位置にある反応管３１を洗浄ノズルで洗浄し、乾燥ノズルで乾燥する。

本実施形態に係る自動分析装置は、光源にＬＥＤを採用したうえで、低コスト化を実現するための工夫を測光系に施している。以下、本実施形態に係る測光系について詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る測光系に係る機能ブロックを示す図である。図２に示すように、本実施形態に係る自動分析装置は、システム制御部５１を中枢として、ラベル読取部５３、波長テーブル記憶部５５、発光波長決定部５７、分析機構制御部５９、機構駆動部６１、光源切替部６３、信号処理部６５、データ処理部６７、表示６９部、入力部７１、及び主記憶部７３を有している。

ラベル読取部５３は、検体容器に貼り付けられたラベルが示す検体識別情報を読み取る。具体的には、ラベルには、一次元コードや二次元コード等のコードに符号化された検体識別情報が印刷されている。ラベル読取部５３は、コードを読み取る読取器により検体容器３３に貼り付けられたラベルのコードを光学的に読み取り、読み取ったコードを検体識別情報に復号する。読取器は、例えば、サンプルディスク１３内の検体吸入位置の近傍に設けられる。検体識別情報は、検体吸入位置に配置された検体容器３３に収容された検体の測定項目を含む。

波長テーブル記憶部５５は、複数の測定項目の各々に発光波長の識別子（以下、波長識別子）を関連付けたＬＵＴ（look up table）等を記憶する。以下、測定項目と波長識別子とを関連付けたＬＵＴを波長テーブルと呼ぶことにする。なお上記の関連付けはＬＵＴに規定されるのみに限定されず、データベースに規定されても良い。

図３は、波長テーブルの一例を示す図である。図３に示すように、波長テーブルは、複数の測定項目の各々に波長識別子を関連付けている。各測定項目には当該測定項目に必要な光の波長が定められている。発光波長は、後述のＬＥＤランプにより発生される光の波長を示す。例えば、測定項目Ａには発光波長λAの波長識別子が関連付けられ、測定項目Ｂには発光波長λBの波長識別子が関連付けられ、測定項目Ｃには発光波長λCの波長識別子が関連付けられている。なお発光波長として単一の波長が規定されていても良いし、波長帯域が規定されても良い。波長テーブルは、発光波長決定部５７により利用される。

発光波長決定部５７は、測定対象の測定項目について波長テーブルを利用して発光波長を決定する。より詳細には、発光波長決定部５７は、ラベル読取部５３により読み取られた測定項目に波長テーブルを適用し、当該測定項目に関連付けられた波長識別子を特定し、特定された波長識別子に対応する発光波長を決定する。なお発光波長の決定対象は、ラベル読取部５３により読み取られた測定項目のみに限定されない。例えば、発光波長決定部５７は、オペレータにより入力部７１を介して入力された測定項目について発光波長を決定しても良い。

分析機構制御部５９は、自動分析装置に搭載される複数の分析機構を同期的に制御する。本実施形態の測光系に係る分析機構としては反応ディスク１１と測光機構２５とが挙げられる。反応ディスク１１は、複数の反応管３１を回転中心軸回りに保持している。反応ディスク１１はモータ等の機構駆動部６１を有している。機構駆動部６１は、分析機構制御部５９からの駆動信号に従って反応ディスク１１を回転する。反応ディスク１１が回転することにより、複数の反応管３１が測光系内の所定位置（測光位置）を順番に通過する。測光機構２５は、光源部２５１と光検出部２５３とを有する。光源部２５１は、発光波長が異なる複数のＬＥＤランプを有する。光源切替部６３は、分析機構制御部５９からの制御に従うタイミングで、光源部２５１に含まれる複数のＬＥＤランプの発光と消光とを個別に切り替える。光検出部２５３は、光源部２５１から発生され、測光位置を通過した測光対象の反応管を通過する光を検出し、検出された光の強度に応じた出力信号を発生する。光検出部２５３は、一次元又は二次元の光検出器である。発生された出力信号は、信号処理部６５に供給される。信号処理部６５は、光検出部２５３から検出信号を読み出し、光検出部２５３からの出力信号にＡ／Ｄ変換を施して出力信号をデジタルデータに変換する。以下、デジタルデータを測光データと呼ぶことにする。測光データは、データ解析部６７に供給される。データ解析部６７は、信号処理部６５からの測光データに基づいて吸光度を計算し、吸光度に基づいて測定項目に関する項目値を計算する。

分析機構制御部５９は、機構駆動部６１と光源切替部６３とを同期的に制御し、測光対象の反応管３１の測光位置への搬送タイミングに同期して複数のＬＥＤランプの点灯と消光とを個別に切り替える。具体的には、分析機構制御部５９は、機構駆動部６１を制御し、複数の反応管３１が測光位置を順番に通過するように反応ディスク１１を間欠的に回転させる。分析機構制御部５９は、反応ディスク１１の回転中、光源切替部６３を制御し、測光対象の反応管３１が測光位置を通過する際、複数のＬＥＤランプのうちの、測光対象の反応管３１に含まれる検体の測定項目のための発光波長に対応するＬＥＤランプに限定して点灯させる。

表示部６９は、種々の情報を表示デバイスに表示する。例えば、表示部６９は、波長テーブルの設定画面を表示したり、吸光度や項目値等を表示したりする。表示デバイスとしては、例えば、ＣＲＴ（cathode ray tube）ディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスを有する。

入力部７１は、オペレータからの入力機器を介した各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチボタン等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。

主記憶部７３は、種々の情報を記憶する記憶装置である。例えば、主記憶部７３は、種々の設定パラメータや自動分析装置の動作プログラム等を記憶している。

システム制御部５１は、本実施形態に係る自動分析装置の中枢として機能する。システム制御部５１は、主記憶部７３から動作プログラムを読み出し、読み出した動作プログラムに従って各部を制御する。

次に、本実施形態に係わる自動分析装置の詳細について説明する。

図４は、本実施形態に係る測光機構２５の詳細な模式的に示す図である。図４に示すように、測光機構２５は、光源部２５１を有する。光源部２５１は、発光波長が異なる複数のＬＥＤランプを有する。反応ディスク１１は、分析機構制御部５９からの駆動信号の供給を受けて、複数の反応管３１を、測光系内の所定位置（測光位置）ＰＰに順番に通過させる。光源部２５１と測光位置ＰＰとの間の光路には、スリット２５５とレンズ２５７とが設けられている。スリット２５５は、光源部２５１からの光の光量を制限する。レンズ２５７は、スリット２５５からの光を集光する。レンズ２５７により集光された光は、反応管３１や反応官３１内の反応液を透過する。

測光位置ＰＰの反応管３１や反応液を透過した光は、レンズ２５９、スリット２６１、及び回折格子２６３を介して光検出器２５３に受光される。レンズ２５９は、反応管３１や反応管３１内の反応液を透過した光を集光する。スリット２６１は、レンズ２５９により集光された光の光量を制限する。回折格子２６３は、スリット２６１からの光を分光する光学機器である。回折格子２６３は、例えば、鏡面に等間隔に形成された複数の溝（格子線）が形成された凹面鏡により構成される。回折格子２６３に照射された光は、回折格子２６３に形成された格子線により空間的に分散される。光検出部２５３は、回折格子２６３により分光された光を受光し、受光された光の強度に応じた出力信号を発生する。光検出部２２０は、例えば、回折格子２６３からの光の光路に交わって一次元状又は二次元状に配列される複数の受光素子を有している。各受光素子は、その空間的配置位置に応じた波長帯域に属する光線を受光し、受光された光線の強度に応じたアナログの電気信号を発生する。例えば、受光素子は、フォトダイオードにより実現される。

次に、本実施形態に係る光源部２５１の具体的な構造について説明する。自動分析装置の測光系に用いられる光源としては、全ての測定項目の測定に必要な種類（例えば、１６種類）の波長の光を発光可能であること、十分な照度を有すること、点光源又は線光源であることが要求される。本実施形態に係る光源部２５１は、放物線柱面鏡型と回転放物面鏡型およびこれらの組み合わせ型とを有する。放物線柱面鏡型の光源部は線光源を成し、回転放物面鏡型の光源部は点光源を成す。

図５は、回転放物面鏡型の光源部２５１Ａの模式的な外観を示す図である。図６は、光源部２５１Ａの回転軸ＲＡ含む回転中心断面図である。図５及び図６に示すように、放物線柱面鏡型の光源部２５１Ａは、略円形状の支持面体８１Ａを有している。支持面体８１は、遮光性を有する構造物である。支持面体８１には円形状の開口Ａｐ１が形成されている。開口Ａｐ１は、支持面体８１の略中央に形成される。支持面体８１Ａの片面には、複数の発光波長に対応する複数のＬＥＤランプ８３が取り付けられている。支持面体８１Ａには回転放物面鏡８５が取り付けられている。各ＬＥＤランプ８３から出射される指向性を有する光束の中心軸である光軸Ｒｌが支持面体８１の開口Ａｐ１に点状の焦点Ｐｆを形成するように支持面体８１Ａと放物線柱面鏡８５Ａとが位置決めされる。これにより回転放物面鏡型の光源部２５１Ａは点光源として機能する。

図７は、ＬＥＤランプ８３の構造を模式的に示す図である。図７に示すように、ＬＥＤランプ８３は、ＬＥＤ８３１、蛍光体８３３、及び集光測光系８３５を有している。ＬＥＤ８３１は、蛍光体８３３を励起することのできるエネルギーを有する波長の光を発生する。蛍光体８３３は、ＬＥＤ８３１から発生された励起光により励起され、当該蛍光体８３３の物質に応じた発光波長を有する蛍光を発生する。ＬＥＤランプ８３には、測光用の１６種類の発光波長のうちの特定の発光波長を有する蛍光を発生可能な１つの蛍光体８３３が設けられる。集光測光系８３５は、蛍光体８３３から発生された蛍光を集光する。集光測光系８３５により集光された蛍光は外部に指向性を持って放出される。

図８は、回転放物面鏡型の光源部２５１Ａの支持面体８１Ａにおける複数のＬＥＤランプ８３の配置例を示す図である。図８に示すように、支持面体８１Ａの支持面には、開口Ａｐ１を除き、複数の発光波長にそれぞれ対応する複数のＬＥＤランプ８３が設けられる。図８に示す１から１６の番号は、１６種類の波長のうちの何れか１種類の波長を示している。図８に示すように、複数のＬＥＤランプ８３は、開口Ａｐ１から略同一の距離に１６種の発光波長のＬＥＤランプ８３が配列されるように配置される。また、支持面体８１Ａには、同一の発光波長のＬＥＤランプ８３が空間的に局在しないよう、１６種の発光波長のＬＥＤランプ８３が分散して配列されると良い。

ここで、異なる発光波長のＬＥＤランプ８３が空間的に局在しないように配列されることの効果について説明する。例えば、図６において、支持面体８１Ａの開口Ａｐ１に対して左半分に波長ＡのＬＥＤランプランプが局在して配置され、他の波長ＢのＬＥＤランプが右半分に配置された場合を考える。この場合、波長Ａの出射方向は軸ＲＡに対して右側、波長Ｂの出射方向は軸ＲＡに対して左側に局在することになる。このような配置の場合、図４に示す光学系において、例えば、光学系２５７の波長Ａの光が上側の光路（光路Ａ）を通り、波長Ｂの光が下側の光路（光路Ｂ）を通ることに相当する。両者とも反応管３１内で焦点を結ぶ、すなわち、同一の一点を通過するように光学系が設計されているが、焦点から少し離れた反応管３１内では、光路Ａと光路Ｂとがわずかに離れた部分を通過する。反応管３１内にある反応液が反応管内で一様であるように撹拌がなされるので、このような場合は、波長Ａの光路Ａと波長Ｂの光路Ｂとは反応液の異なる部分を通過しても問題ない。しかし撹拌が十分でない場合、波長Ａと波長Ｂに対する反応液の吸光特性の差異は、波長の違いによるものに加えて、反応液の非一様性に起因するものが含まれてしまう。このような不都合を避けるため、波長Ａの光と波長Ｂの光とは略同一の光路を通ることが望ましい。このため、同一の発光波長のＬＥＤランプ８３は空間的に局在しないように配列されると良い。

次に、放物線柱面鏡型の光源部２５１Ｂの構造について説明する。図９は、放物線柱面鏡型の光源部２５１Ｂの模式的な外観を示す図である。図１０は、図９に示す光源部２５１Ｂの長軸ＲＢに交差する横断面図である。図９及び図１０に示すように、光源部２５１Ｂは、長方形状を有する支持面体８１Ｂを有している。支持面体８１Ｂには長方形状の開口（スリット）Ａｐ２が形成されている。開口Ａｐ２は、支持面体８１Ｂの短軸ＲＣ方向の略中央に形成される。支持面体８１Ｂの片面には、複数の発光波長に対応する複数のＬＥＤランプ８３が取り付けられている。支持面体８１Ｂには放物線柱面鏡８５Ｂが取り付けられている。各ＬＥＤランプ８３からの光軸Ｒｌが開口Ａｐ２に線状の焦点Ｐｆを形成さするように支持面体８１Ｂと放物線柱面鏡８５Ｂとが位置決めされる。これにより放物線柱面鏡型の光源部２５１Ｂは線光源として機能する。

図１１は、放物線柱面鏡型の光源部２５１Ｂの支持面体８１Ｂにおける複数のＬＥＤランプ８３の配置例を示す図である。図１１に示すように、支持面体８１Ｂの支持面には、開口Ａｐ２を除き、複数の発光波長にそれぞれ対応する複数のＬＥＤランプ８３が設けられる。図１１に示すように、複数のＬＥＤランプ８１は、開口Ａｐ２から略同一の距離に１６種の発光波長のＬＥＤランプ８３が配列されるように配置される。また、支持面体８１Ｂには、同一の発光波長のＬＥＤランプ８３が空間的に局在しないよう、１６種の発光波長のＬＥＤランプ８３が分散して配列されると良い。

次に、放物線柱面鏡と回転放物面鏡とを組み合わせた型の光源部２５１Ｃの構造について説明する。図１２Ａは、光源部２５１Ｃの模式的な外観を示す図である。また、図１２Ｂは、光源部２５１Ｃを側方からみた断面図であり、ＬＥＤから出射される光軸上の光の光路を示している。光源部２５１Ｃは、放物線柱面鏡の両端に回転放物面鏡を、回転軸を含む平面で１／２に分割したものを接続した形状を有する。図１３は、図１２Ａの支持面体８１Ｃにおける複数のＬＥＤランプ８３の配置例を示す図である。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１３に示すように、光源部２５１Ｃは、長方形とその両端部に半円形の形状を有する支持面体８１Ｃを有している。支持面体８１Ｃには長方形状の開口（スリット）Ａｐ３が形成されている。開口Ａｐ３は、支持面体８１Ｃの短軸ＲＣ方向の略中央に形成される。また開口Ａｐ３は、支持面体８１Ｃの長軸方向に関しては、放物線柱面鏡の位置に相当する支持面体８１Ｃ部分に形成される。支持面体８１Ｃの片面には、複数の発光波長に対応する複数のＬＥＤランプ８３が取り付けられている。支持面体８１Ｃには放物線柱面とその両端に回転放物面を組み合わせた鏡８５Ｃが取り付けられている。各ＬＥＤランプ８３からの光軸Ｒｌが開口Ａｐ３に線状の焦点Ｐｆを形成させるように支持面体８１Ｃと放物線柱面鏡８５Ｃとが位置決めされる。これにより光源部２５１Ｃは、線光源として機能する。これにより、開口Ａｐ３から放射される光の照度を高めることが可能となる。

次に、分析機構制御部５９による制御のもとに行われる光源部２５１の点灯制御について説明する。概略的には、分析機構制御部５９は、まず、発光波長決定部５７により決定された発光波長を利用して、測定対象の測定項目の各々についてＬＥＤランプ８３の点灯タイミングを規定するタイムテーブル（以下、点灯タイムテーブルと呼ぶ）を作成する。点灯タイムテーブルは、複数のＬＥＤランプ８３の各々について発光時刻及び消灯時刻が時系列に記録されたテーブルである。そして分析機構制御部５９は、作成された点灯タイムテーブルに従って光源切替部６３を制御して、複数の反応管３１の各々が測光位置を通過する際、各反応管３１に収容された検体の測定項目のための発光波長に対応するＬＥＤランプ８３に限定して発光させる。

まずは、波長テーブル記憶部５５に記憶されている波長テーブルの詳細について説明する。図１４は、波長テーブル記憶部５５に記憶されている波長テーブルの詳細を示す図である。図１４に示すように、各測定項目には波長識別子が関連づけられている。通常、測定項目の測定には、測定に直接的に寄与する波長（以下、測定波長と呼ぶ）を有する光の他に、測定系の不安定性を除去するために用いられる波長（以下、参照波長と呼ぶ）を有する光が用いられる。測定波長を有する光線は、検査液に含まれる試薬の影響を受け減衰する。参照波長を有する光線は、試薬の影響を受けずに検体を透過する。また、測定波長と参照波長との各々は自由スペクトル領域（free spectral range）と重畳領域との各々に区分されている。自由スペクトル領域は短波長帯域であり、重畳領域は長波長帯域である。例えば、測定項目の測定波長は、λ11、λ12、λ21、及びλ22である。このうちの自由スペクトル領域に属する波長は、λ11とλ12とであり、重畳領域に属する波長はλ21とλ22とである。参照項目の測定波長は、λ13、λ14、λ23、及びλ24である。このうちの自由スペクトル領域に属する波長は、λ13とλ14とであり、重畳領域に属する波長はλ23とλ24とである。なおλ1mは自由スペクトル領域に属する発光波長であることを示し、λ2mは重畳領域に属する発光波長であることを示す。すなわち、λnmのｎは回折光の次数を表す。

ここで、自由スペクトル領域と重畳領域とについて説明する。図１５は、回折格子による回折光の自由スペクトル領域と重畳領域と説明するための図である。広波長帯域の光が回折格子に入射した場合、隣り合う次数の回折光の進行方向が一部重畳する波長が存在する。重畳しない波長帯域は回折格子の自由スペクトル領域と呼ばれている。重畳する波長帯域を重畳領域と呼ぶことにする。ｍ次回折光で波長λ1からλ2までの光を使用する場合、以下の（１）式に示す条件式を満足すれば、スペクトルの重畳を防止することができる。なお測光には一次回折光が用いられる。

λ1−λ2＝λ／ｍ λ1＜λ2 ・・・（１）
例えば、ゼロ次回折光に３５０ｎｍから長波長帯域側の波長が含まれる場合、一次回折光と二次回折光とにおいては、３５０ｎｍから７００ｎｍまでの波長帯域はスペクトルが重畳することなく分光することができる。この３５０ｎｍから７００ｎｍまでの波長帯域が自由スペクトル領域である。ゼロ次回折光に３５０ｎｍから８００ｎｍまでの波長帯域が含まれる場合、７００ｎｍから８００ｎｍまでの波長帯域では、３５０ｎｍから４００ｎｍまでの波長帯域の二次回折光が重畳する。すなわち、自由スペクトル領域よりも長波長帯域が重畳領域であり、この波長領域においては、次数以外のスペクトルを除去する必要がある。上記の例でいえば、３５０ｎｍから４００ｎｍまでの波長帯域の二次回折光を除去する必要がある。

図１４の測定項目Ａの測定波長として示したλ11、λ12、λ21、及びλ22は、λ11及びλ12が自由スペクトル領域の波長であり、λ21及びλ22がλ11及びλ12の二次回折光に重なる、すなわち重畳領域の波長である例を示している。図１４の測定項目Ｂ及び測定項目Ｃについても同様であり、測定項目Ａ、測定項目Ｂ、及び測定項目Ｃの参照波長についても同様な例を示している。

従来においては、光検出器の前面に色フィルタを配置することにより、短波長光の二次回折光の長波長光の一次回折光への重畳領域に属する光を除去していた。上記の例の場合、３５０ｎｍから４００ｎｍまでの波長帯域に属する二次回折光を除去していた。しかしながら、色フィルタを配置することにより、測定対象である７００ｎｍから８００ｎｍまでの波長帯域に属する光も減衰してしまい、Ｓ／Ｎ比が劣化してしまう。本実施形態は後述の点灯制御により色フィルタを用いることなく、二次回折光の一次回折光への重畳を防止することが可能となる。

図１６は、図１４の測定項目Ａと測定項目Ｂとについての点灯タイムテーブルの一例を示す図である。なお、図１６の反応管Ａが測定項目Ａに対応し、反応管Ｂが測定項目Ｂに対応するものとする。また、反応管Ａの次に反応管Ｂが測光位置を通過するものとする。グループＧｒ１は自由スペクトル領域に属する波長のグループであり、グループＧｒ２は重畳領域に属する波長のグループである。分析機構制御部５９は、点灯タイミングの決定ルールに従って各発光波長のＬＥＤランプの点灯時刻タイミング及び消灯タイミングを反応管毎に決定する。具体的には、決定ルールとしては、以下の４つが挙げられる。

条件１．反応管３１が測光位置を通過している期間に限定して光を照射する。換言すれば、反応管３１が測光位置を通過している期間に限定してＬＥＤランプ８３を点灯する。反応管３１の測光位置の通過期間に限定してＬＥＤランプ８３を点灯することにより、ＬＥＤランプ８３の点灯に係る消費電力を低減させることが可能となる。

条件２．自由スペクトル領域に属する発光波長のＬＥＤランプ８３と重畳領域に属する発光波長のＬＥＤランプ８３とは異なる時刻に点灯される。例えば、図１７に示すように、自由スペクトル領域に属する波長λ11のＬＥＤランプ８３と重畳領域に属する波長λ21のＬＥＤランプ８３とが同時に点灯した場合、波長λ11の二次回折光が波長λ21の一次回折光に混入してしまう。この場合、波長λ21の一次回折光の検出結果が波長λ11の二次回折光に起因するノイズを含んでしまう。上記の通り、色フィルタを用いることにより、一次回折光と二次回折光との重畳を防止することが可能であるが、色フィルタの配置によりＳ／Ｎ比が劣化してしまう。そのため、上記２の条件を課している。この条件を満足する場合、図１８に示すように、自由スペクトル領域に属する波長λ11の二次回折光と重畳領域に属する波長λ21の一次回折光とは異なる時刻に光検出器２５３に到達する。従って色フィルタを用いることなく、自由スペクトル領域に属する二次回折光と重畳領域に属する一次回折光との重畳を避けることができる。従って、図１６に示すように、波長λ11に対応するＬＥＤランプと波長λ21に対応するＬＥＤランプとは異なる時刻に点灯される。

条件３．測定波長のＬＥＤランプと当該測定波長に対応する参照波長のＬＥＤランプとは同時刻に点灯される。例えば、波長λ11は測定波長であり、波長λ13は参照波長である。従って、図１６に示すように、波長λ11に対応するＬＥＤランプと波長λ13に対応するＬＥＤランプとは同時刻に点灯される。

条件４．波長数的に隣り合う二つの発光波長のＬＥＤランプは、異なる時刻に点灯される。換言すれば、同時刻に点灯される複数のＬＥＤランプは、波長数的に離間する複数の発光波長の光を発生する。例えば、波長λ15と波長λ16とは波長数的に隣り合い、波長λ15と波長λ17とは波長数的に離間している。例えば、図１９に示すように、波長数的に隣り合う波長λ15の一次回折光と波長λ16の一次回折光とは空間的に隣接する光路を通り光検出器に到達する。従って、波長数的に隣り合う波長λ15のＬＥＤランプと波長λ16のＬＥＤランプとが同時刻に点灯した場合、当該２つの波長の一次回折光が光検出器において空間的に隣接しそれぞれの波長の光が空間的に広がりを持つために、２つの波長が光検出器上で重畳して入射しまうことがある。このような波長数的に隣り合う二つの波長の光線の光検出器における隣接による問題を防止するには、回折格子と光検出器との間の距離を長くすること、回折格子の波長分解能を向上させること、または空間分解能の高い検出素子を使用することが必要である。しかしながら、回折格子と光検出器との間の距離を長くすると測光系の規模が大きくなってしまる。また、回折格子の波長分解能を向上させるには、回折格子に形成された溝の総本数を増やさなければならず、回折格子の製造コストが増加してしまう。さらに、空間分解能の高い検出素子を使用するとそのコストが増加してしまう。そのため、本実施形態において上記４の条件を課している。この条件を満足する場合、図２０に示すように、同時に入射する波長数的に離間する波長λ15のＬＥＤランプと波長λ17のＬＥＤランプとが同時刻に点灯し、波長λ16のＬＥＤランプと波長λ18のＬＥＤランプとが同時刻に点灯する。この場合、例えば、波長λ15の一次回折光と波長λ17の一次回折光とは光検出器２５３において空間的に離間する領域に入射する。従って回折格子２６３と光検出器２５３との間の距離を長くすること、回折格子の波長分解能を向上させること、空間分解能の高い検出素子を使用することの何れかあるいは全ての実施することなしに、光検出器２５３における隣接による問題を防止することができる。

各ＬＥＤランプ８３の点灯期間は任意に設定可能である。各ＬＥＤランプ８３の点灯又は消灯の時刻は、点灯タイムテーブルにおいて、典型的には、各検体の測光期間の開始時刻からの相対的な時刻により規定される。なお、各ＬＥＤランプ８３の点灯又は消灯の時刻は、絶対的な時刻により規定されても良い。

次に図１６を参照しながら、分析機構制御部５９による点灯処理を説明する。まず、分析機構制御部５９は、間欠的に反応ディスク１１を回転するように機構駆動部６１を制御する。これにより複数の反応管３１は測光位置を順番に通過する。反応管３１による測光位置の通過は、例えば、測光位置近傍に設けられた光センサ又は磁気センサ等の任意の反応管センサにより検知可能である。例えば、反応管３１が測光位置を通過している期間、反応管センサは、ＯＮ信号を出力し、反応管３１が測光位置を通過していない期間、反応管センサは、ＯＦＦ信号を出力する。ＯＮ信号又はＯＦＦ信号は、分析機構制御部５９に供給される。

分析機構制御部５９は、反応ディスクによる各反応管３１の測光位置への搬送タイミングに同期して、点灯タイムテーブルに従って光源切替部６３を制御する。より詳細には、分析機構制御部５９は、ＯＮ信号が出力されることを契機として、当該測光位置を通過している反応管３１に収容された検体の測定項目に必要なＬＥＤランプ８３を点灯させるた めの点灯指示を光源切替部６３に供給する。光源切替部６３は、分析機構制御部５９からの点灯指示に従って点灯対象のＬＥＤランプ８３を所定の点灯期間だけ点灯し、非点灯対象のＬＥＤランプについては消灯する。例えば、図１６に示すように、反応管Ａの通過期間前半において分析機構制御部５９は、Ｇｒ１（波長λ11、波長λ12、波長λ13、波長λ14）のＬＥＤランプを順次点灯する。

まず、分析機構制御部５９は、波長λ11のＬＥＤランプの点灯指示と波長λ13のＬＥＤランプの点灯指示とを光源切替部６３に供給し、光源切替部６３は、波長λ11のＬＥＤランプと波長λ13のＬＥＤランプとを点灯する。他のＬＥＤランプは消灯している。この際、光検出器２５３は、波長λ11の一次回折光と波長λ13の一次回折光との他に、波長λ11の二次回折光と波長λ13の二次回折光とを検出する。二次回折光は従来は他の重畳領域の波長と重なるため、波長λ11の二次回折光に空間的に対応する受光素子からの検出信号と、波長λ13の二次回折光に空間的に対応する受光素子からの検出信号とは吸光度計算に利用していなかったが、本実施形態では他の重畳領域の波長と重なることがないため、二次回折光も利用することができる。すなわち、波長λ11の一次回折光と二次回折光とに空間的に対応する受光素子からの検出信号を合算して波長λ11に対応する信号とする。波長らむだ13についても同様である。従って信号処理部６５は、波長λ11の一次回折光と二次回折光に空間的に対応する受光素子と、波長λ13の一次回折光と二次回折光に空間的に対応する受光素子とに限定して検出信号を読み出し、読み出された検出信号をそれぞれ加算して測光データに変換する。このように、信号処理部６５は、測光対象の測定項目に必要な発光波長に空間的に対応する受光素子に限定して検出信号を読み出し、読み出された検出信号を測光データに変換する。

点灯期間の経過後、分析機構制御部５９は、波長λ11のＬＥＤランプの点灯指示と波長λ13のＬＥＤランプの消灯指示を光源切替部６３に供給し、光源切替部６３は、波長λ11のＬＥＤランプと波長λ13のＬＥＤランプとを消灯する。次に分析機構制御部５９は、波長λ12のＬＥＤランプの点灯指示と波長λ14のＬＥＤランプの点灯指示とを光源切替部６３に供給し、光源切替部６３は、波長λ12のＬＥＤランプと波長λ14のＬＥＤランプとを点灯する。他のＬＥＤランプを消灯している。点灯期間の経過後、分析機構制御部５９は、波長λ12のＬＥＤランプの点灯指示と波長λ14のＬＥＤランプの消灯指示を光源切替部６３に供給し、光源切替部６３は、波長λ12のＬＥＤランプと波長λ14のＬＥＤランプとを消灯する。

次に反応管Ａの通過期間後半において分析機構制御部５９は、Ｇｒ２（重畳領域、波長λ21、波長λ22、波長λ23、波長λ24）のＬＥＤランプについても上記と同様に点灯制御が行われる。ただし、ＧＲ２の波長の二次回折光は光検出器の範囲外になるため検出されず、一次回折光のみにより測光データが生成される。

以上により、Ｇｒ１（自由スペクトル領域）の波長の二次回折光と、Ｇｒ２（重畳領域）の波長の一次回折光との重畳を排除し、吸光度や項目値の精度を向上させることができる。

以上で、分析機構制御部５９による制御のもとに行われる光源部２５１の点灯制御についての説明が終了する。

（変形例）
上記の実施形態においては１つのＬＥＤランプに１つの蛍光体が搭載されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。

図２１は、変形例に係るＬＥＤランプの構造を模式的に示す図である。図２１に示すように、変形例に係るＬＥＤランプは、１つのＬＥＤ素子について複数の発光波長にそれぞれ対応する複数の蛍光体を搭載している。例えば、図２１に示すように、ＬＥＤランプ３８−１は、波長λ11の蛍光を発生する蛍光体、λ13の蛍光を発生する蛍光体、λ15の蛍光を発生する蛍光体、及びλ17の蛍光を発生する蛍光体を搭載する。ＬＥＤランプ３８−２は、波長λ12の蛍光を発生する蛍光体、λ14の蛍光を発生する蛍光体、λ16の蛍光を発生する蛍光体、及びλ18の蛍光を発生する蛍光体を搭載する。ＬＥＤランプ３８−３は、波長λ21の蛍光を発生する蛍光体、λ23の蛍光を発生する蛍光体、λ25の蛍光を発生する蛍光体、及びλ27の蛍光を発生する蛍光体を搭載する。ＬＥＤランプ３８−４は、波長λ22の蛍光を発生する蛍光体、λ24の蛍光を発生する蛍光体、λ26の蛍光を発生する蛍光体、及びλ28の蛍光を発生する蛍光体を搭載する。

各ＬＥＤランプのＬＥＤ素子の点灯により発せられた励起光により、当該ＬＥＤランプに搭載されている複数の蛍光体が励起され、それぞれ対応する複数の発光波長の蛍光が同時に発生する。すなわち、複数の発光波長の蛍光が同時に光検出器に入射する。従って、波長数的に隣接する複数の蛍光が光検出器に同時に入射することを防止するため、各ＬＥＤランプには、波長数的に離間する複数の発光波長にそれぞれ対応する複数の蛍光体が設けられると良い。

変形例においても分析機構制御部５９は、上記の実施形態と同様に、測光対象の反応管３１が測光位置を通過する際、複数のＬＥＤランプ８３のうちの、反応管３１内の検体の測定項目のための発光波長に対応するＬＥＤランプ８３に限定して発光させる。

変形例に係る光源部２５１は、発光波長毎に製造されるＬＥＤランプに比して、搭載されるＬＥＤランプの種類を低減することができる。従って、分析機構制御部５９によるＬＥＤランプ８３の点灯及び消灯の切替制御が容易となる。

（総論）
上記の説明の通り、本実施形態に係る自動分析装置は、反応ディスク１１、機構駆動部６１、光源部２５１、光検出部２５３、及び分析機構制御部５９を有する。反応ディスク１１は、複数の反応管３１を回転可能に保持する。機構駆動部６１は、複数の反応管３１が測光位置ＰＰを順番に通過するように反応ディスク１１を回転する。光源部２５１は、発光波長が異なる複数のＬＥＤランプ８３を有する。光検出部２５３は、光源部２５１から発生され、測光位置ＰＰを通過した測光対象の反応管３１を透過する光を検出する。分析制御部５９は、測光対象の反応管３１が測光位置ＰＰを通過する際、複数のＬＥＤランプ８３のうちの、測光対象の反応管３１内の検体の測定項目のための発光波長に対応するＬＥＤランプ８３に限定して点灯させる。

上記の構成により、本実施形態に係る光源部２５１は、ＬＥＤランプランプを搭載しており、反応管３１の測光位置の通過期間に限定してＬＥＤランプ８３を点灯する。従って、本実施形態に係る自動分析装置は、ハロゲンランプを使用していた従来に比して、装置起動時間の短縮や低消費電力化、光源の交換周期の長期化等の効果が得られる。分析機構制御部５９は、測光に必要な発光波長の光を発生するＬＥＤランプのみを点灯させることができる。すなわち、測光に不要な発光波長の光が発生しないので、光の利用効率が従来に比して向上する。そのため、回折格子により白色光を波長の異なる複数の光束に空間的に分離し、分離後の光束を光検出器で検出していた従来に比して、高性能な光学系が不要である。そのため、光源以外の他の光学系に要するコストを低減させることができる。

かくして、本実施形態によれば、測光系の低コスト化が実現する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１…反応ディスク１１、１３…サンプルディスク、１５…第１試薬庫、１７…第２試薬庫、１９−１…サンプルアーム、２１−１…サンプルプローブ、１９−２…第１試薬アーム、２１−２…第１試薬プローブ、１９−３…第２試薬アーム、２１−３…第２試薬プローブ、２３…撹拌機構、２５…測光機構、２７…洗浄機構、３１…反応管、３３…検査容器、３５…第１試薬ボトル、３７…第２試薬ボトル、５１…システム制御部、５３…ラベル読取部、５５…波長テーブル記憶部、５７…発光波長決定部、５９…分析機構制御部、６１…機構駆動部、６３…光源切替部、６５…信号処理部、６７…データ処理部、６９…表示部、７１…入力部、７３…主記憶部、８１…支持体、８３…ＬＥＤランプ、８５…集光光学系、２５１…光源部、２５３…光検出部

Claims (15)

1. 複数の反応管を移動可能に保持する反応管保持機構と、
   前記複数の反応管が測光位置を順番に通過するように前記反応管保持機構を回転する駆動部と、
   発光波長が異なる複数のＬＥＤランプを有する光源部と、
   前記光源部から発生され、前記測光位置を通過した測光対象の反応管を透過する光を検出する光検出部と、
   前記測光対象の反応管が前記測光位置を通過する際、前記複数のＬＥＤランプのうちの、前記測光対象の反応管内の検体の測定項目のための発光波長に対応するＬＥＤランプに限定して点灯させる制御部と、
   を具備する自動分析装置であって、
   前記光源部は、
   開口が形成された支持構造物と、
   前記支持構造物に設けられた前記複数のＬＥＤランプと、
   前記複数のＬＥＤランプの各々からの入射光が前記開口に焦点を形成可能な面を有する鏡と、を有する、
   自動分析装置。
2. 複数の測定項目の各々に発光波長を関連付けて記憶する記憶部、をさらに備え、
   前記制御部は、前記複数のＬＥＤランプのうちの、前記測光対象の反応管内の検体の測定項目に前記記憶部において関連付けられた発光波長に対応するＬＥＤランプに限定して点灯させる、
   請求項１記載の自動分析装置。
3. 前記複数の測定項目の各々は２以上の発光波長に関連付けられ、
   前記２以上の発光波長は、第１のグループに属する第１の波長と第２のグループに属する第２の波長とに区分され、
   前記制御部は、前記測光対象の反応管内の検体の測定項目に前記記憶部において関連付けられた前記第１の波長に対応するＬＥＤランプと前記第２の波長に対応するＬＥＤランプとを異なるタイミングで個別に点灯させる、
   請求項２記載の自動分析装置。
4. 前記測光位置と前記光検出部との間に設けられ、複数の格子線を有し、前記測光位置を通過している反応管を透過した光を空間的に分散する回折格子を更に備え、
   前記第１のグループは、発光波長が前記回折格子の自由スペクトル領域に含まれるものであり、
   前記第２のグループは、発光波長が前記回折格子の自由スペクトル領域に含まれないものである、
   請求項３記載の自動分析装置。
5. 前記複数の測定項目の各々は２以上の発光波長に関連付けられ、
   前記２以上の発光波長は、測定波長と前記測定波長に対応する参照波長とに区分され、
   前記制御部は、前記測光対象の反応管内の検体の測定項目に前記記憶部において関連付けられた測定波長に対応するＬＥＤランプと参照波長に対応するＬＥＤランプとを同時に点灯させる、
   請求項２記載の自動分析装置。
6. 前記測定波長と前記参照波長とは波長数的に互いに離間している、請求項５記載の自動分析装置。
7. 前記制御部は、波長数的に隣接している複数の発光波長にそれぞれ対応する複数のＬＥＤランプを異なる時刻に個別に点灯させる。請求項１記載の自動分析装置。
8. 前記複数のＬＥＤランプの各々は、
   蛍光体を励起することのできる波長の励起光を発生するＬＥＤ素子と、
   前記ＬＥＤ素子から発生された励起光により励起され蛍光を発生する蛍光体部と、を有する、
   請求項１記載の自動分析装置。
9. 前記蛍光体部は、単一の発光波長に対応する単一の蛍光体を有する、請求項８記載の自動分析装置。
10. 前記蛍光体部は、複数の発光波長にそれぞれ対応する複数の蛍光体を有する、請求項８記載の自動分析装置。
11. 前記面は、回転放物面である、
    請求項１記載の自動分析装置。
12. 前記面は、放物線柱面である、
    請求項１記載の自動分析装置。
13. 前記測光対象の反応管内の検体を収容する検体容器に付されたコード情報に応じて、前記測光対象の反応管内の検体の測定項目のための発光波長を決定する決定部、をさらに備え、
    前記制御部は、前記決定された発光波長に対応するＬＥＤランプに限定して点灯させる、
    請求項１記載の自動分析装置。
14. 前記光検出部は、前記光源部からの光の光路に配列された複数の受光素子を有する、請求項１記載の自動分析装置。
15. 前記制御部は、前記測光対象の反応管が前記測光位置を通過している期間に限定して前記ＬＥＤランプを点灯させる、請求項１記載の自動分析装置。