JPH0159541B2 - - Google Patents

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JPH0159541B2
JPH0159541B2 JP56105647A JP10564781A JPH0159541B2 JP H0159541 B2 JPH0159541 B2 JP H0159541B2 JP 56105647 A JP56105647 A JP 56105647A JP 10564781 A JP10564781 A JP 10564781A JP H0159541 B2 JPH0159541 B2 JP H0159541B2
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JP
Japan
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light
optical filter
sit
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image sensor
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JP56105647A
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JPS587545A (ja
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Tooru Nobuto
Asao Hayashi
Koji Kanbara
Hitomi Tojiki
Nagahiro Atomachi
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Olympus Optical Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分析装置に関し、特に光学フイルタ
を機械的に交換する必要がない光電比色分析装置
の受光部に関するものである。
従来の光電比色分析装置の概要を第1図に基づ
いて説明すると、スネークチエン1によつて運ば
れたサンプル容器2は、A地点においてサンプル
分注器3によりノズル4を介してサンプル容器2
内のサンプルが吸引され、その吸引されたサンプ
ルは、サンプル分注器3から反応容器5に移され
る。反応容器5は順次搬送され、B、C地点で試
薬分注器6,7により第1および第2試薬8,9
が分注されサンプルに反応する。反応容器5がD
点に達したとき、このD点で、光学フイルタ装着
円板10、光学フイルタ装着円板駆動用ステツピ
ングモータ11、光源12および受光素子13か
らなる比色計14により反応容器内の反応液を所
定波長λ1で比色測定するようにしている。
比色測定にあたり、多項目測定を行なうときは
通常その測定項目に最適な分光特性の光学フイル
タを選定するようにしており、そのために光学フ
イルタ装着円板10には、その円周に沿つてλ1
λ2…λoの複数波長のフイルタを装着し、ステツピ
ングモータ11により光学フイルタ装着円板を回
転駆動して任意の波長フイルタを選択していた。
上述の如き光学フイルタを機械的に選択するよ
うにした光電比色計の難点は、つぎのとおりであ
る。
(1) 光学フイルタの切り換えは、機械的駆動機構
によつているので、駆動時間が必要であり、実
際に測定する時間にその駆動時間が加わるた
め、処理時間が長くなる。
(2) 光学フイルタの切り換えに駆動機構を必要と
するので大型となる。
(3) 2波長測定の場合、切り換え時間が、単波長
測定の場合の2倍必要である。
(4) 光学フイルタは、光路上に確実に挿入させる
必要があるので、光学フイルタ切換駆動機構と
して高精度のものが要求される。
(5) 上記(4)の位置決めを確実にするため、光学フ
イルタの径に余裕を持たせる必要があり、その
ため光学フイルタ装着円板に装着できる光学フ
イルタの枚数に限度がある。
本発明は、上述の如き難点を解消すべく、光学
フイルタ切換用駆動機構を用いない分析装置を提
供しようとするものであつて、検体と試薬とを混
合した被検液に光束を照射し、その透過光を受光
素子により受光し、その出力を演算処理して分析
結果を出力する自動分析装置において、分光特性
の異なる複数の光学フイルタを同一分光特性の光
学フイルタが隣接しないように平面的に配列し、
各光学フイルタに対し、受光素子と静電誘導トラ
ンジスタとにより構成した複数の光電変換素子の
各受光面を密着させてなるイメージセンサによつ
て、前記透過光を受光し、測定項目に応じて所望
の前記光学フイルタに対応する前記光電変換素子
を選択し、その選択された光電変換素子より光電
変換出力信号を得ることによつて被検体の複数の
測定項目を同時に分析できることを特徴とするも
のである。
以下図面に基づいて本発明を詳記する。
第2図は、本発明におけるイメージセンサの構
成の一例を示す実施例であり、A図は光入射側か
らみた平面図、B図はそのa−a′線における断面
図である。
光入射側は、分光特性が異なる多種類の短ざく
状光学フイルタλ1,λ2…λoを隣接させて平面状に
配列してある。その背面には、1個もしくは複数
個の受光素子と静電誘導トランジスタにより構成
した光電変換素子(以下単に「SIT素子」とい
う)D1,D2…Doが、短ざく状光学フイルタλ1
λ2,λoに沿い、かつ受光面を対面させて密着させ
てある。すなわち、前記SIT素子D1、D2…Do
それぞれは、前記短ざく状光学フイルタ幅の整数
倍にほぼ等しい一辺を有し、このようなSIT素子
列の受光面に、短ざく状光学フイルタをその幅方
向が一致するように貼り合わせた構成となつてい
る。なお、15はSIT素子D1,D2…Doを形成し
た半導体基板である。
前記SIT素子D1,D2、…Doは、正方形に限定
されるものではなく、光学フイルタと同形状の短
ざく状であつても差支えなく、その寸法も隣接す
る短ざく状光学フイルタの領域を侵さない範囲の
ものであればよい。また、一つの短ざく状光学フ
イルタの幅方向に複数個のSIT素子を配列しても
よく、図示の実施例では、一つの短ざく状光学フ
イルタの幅方向に二つの受光素子をもつSIT素子
を配置した例を示している。なお、受光素子と静
電誘導トランジスタを一体化したこの種のSIT素
子は周知であり、たとえば株式会社工業調査会昭
和56年1月1日発行、月刊雑誌「電子材料」1981
年1月号(第20巻第1号)第41〜43頁および第
130頁に所載のSITイメージセンサを本発明にお
けるSIT素子として用いればよい。このような
SITイメージセンサの特徴は、ランダムな読出し
ができること、非被壊読出しができること、感度
が非常に高いことなどである。
上述の実施例におけるイメージセンサ16は、
SIT素子がマトリツクス状に配列してあるので、
各SIT素子により受光した光電変換出力は、X、
Yアドレス方向の指定により独立に読み出すこと
ができる。
以上のように構成したイメージセンサ16を第
1図に13で示した受光素子の位置に、短ざく状
光学フイルタの長さ方向が第3図に示したように
反応容器3個を1組とする反応容器17に対しほ
ぼ垂直となる関係に配設し、図示しない光源から
の光束18で直接照射する。
光源から光束18は、反応容器17を透過後、
短ざく状光学フイルタλ1,λ2…λoを通り、それら
短ざく状光学フイルタλ1,λ2…λoの背面に受光面
を接して配列したSIT素子に到達する。その結
果、SIT素子のそれぞれには、それらSIT素子の
受光面に密接配置した光学フイルタを通過した光
強度に応じて電荷が蓄積される。
すなわち、SIT素子を構成する静電誘導トラン
ジスタには、電荷の蓄積効果があるので、SIT素
子に入射する光束の受光時間を長くすることによ
り受光感度は増大する。
測定項目によつて使用する光の波長が決まつて
いるから、測定項目に応じた所望の波長に対応す
る短ざく状光学フイルタに受光面を接するSIT素
子を、アドレス指定により選択して出力させ、こ
れを従来と同様に演算回路に導いて結果を求めれ
ばよい。また二つの波長を用いて測定する場合
は、それぞれの波長に対応する短ざく状光学フイ
ルタに受光面を当接するSIT素子をアドレス指定
して選択し、該当する二つのSIT素子から出力さ
せればよい。
第3図は、本発明におけるイメージセンサ16
の他の実施例の構成を示したものである。すなわ
ち、この実施例においては、波長が異なる複数
の、たとえば1辺が1mm四方のほぼ正方形の光学
フイルタλ1,λ2…λoを、同一波長のものが隣接せ
ざるよう図示のように不規則に配列し、各光学フ
イルタに対応してその背面に受光面がその光学フ
イルタに対向するように、SIT素子の1個もしく
は複数個の受光素子を位置させたものである。
このように構成したイメージセンサ16を用い
てサンプルを二波長測定する場合、測定項目によ
つて決まる波長に対応するたとえば斜線部で示す
光学フイルタλ2,λ3に対向する二つのSIT素子か
らだけ出力を選択的に取り出して、周知の演算装
置に導き、同一波長の光学フイルタによる出力信
号の平均値を測定値とする両各光学フイルタλ2
λ3による測定値の差を求めればよい。このよう
に、不規則に配置した同一波長の光学フイルタに
より多数の測定点から出力を得るようにすれば、
光源の光束むら、容器の局部的な汚れや傷などに
よる測定誤差を解消することができる。
第4図は、本発明におけるイメージセンサ16
の他の実施例の構成を示したものである。すなわ
ち、この実施例においては、波長が異なる複数
の、たとえば一辺が1mm四方のほぼ正方形の光学
フイルタλ1,λ2…λoを、同一波長のものが隣接せ
ざるよう図示のように不規則に配列し、各光学フ
イルタの背面に1個もしくは複数個のSIT素子を
配置する。
このように構成したイメージセンサ16を用い
てサンプルを二波長測定する場合、測定項目によ
つて決まる波長に対応するたとえば斜線部で示す
光学フイルタλ2,λ3に対向するSIT素子からだけ
出力を選択的に取り出して、周知の演算装置に導
き、同一波長の光学フイルタと関連する複数個の
SIT素子の出力信号の平均値を求め、次にこれら
測定値の差を求めることにより分析結果が得られ
る。このように、不規則に配置した同一波長の光
学フイルタを透過する光を受ける多数のSIT素子
からの出力の平均値から分析結果を得るようにす
れば、光源の光束むら、容器の局部汚れや傷など
による測定誤差を著しく軽減することができる。
第5図は、本発明装置を生化学分析装置に適用
する場合の本発明装置におけるイメージセンサ1
6の配置例を示したものである。
ターンテーブル19が、矢印20で示したよう
に反時計方向に回転するものとすると、の地点
から3個を1組とする反応容器がターンテーブル
19に供給され、およびの地点で試薬分注さ
れ、−1、−2、−3、−4の各地点
で、これらの地点に配置した本発明装置における
イメージセンサ16,16′,16″…により、反
応過程における反応液濃度を比色し、モニタする
と同時に反応初速度およびエンドポイントを測定
するようにしている。各イメージセンサ16,1
6′,16″,16に入射する測定光は、ターン
テーブル19の中心部に1個の光源21からの光
束を各イメージセンサ16,16′,16″,16
に対応して設けた各光学系22,22′,2
2″,22により平行光束にし、それらイメー
ジセンサ16,16′,16″,16の前面に到
達した反応容器17,17′,17″,17の透
過光となるよう構成されている。各イメージセン
サ16,16′,16″,16からはさきの実施
例で説明したように、測定項目に応じて所望の光
学フイルタに対応した信号を選択して取り出し、
従来と同じ手法により演算処理し、任意の出力装
置に出力させればよい。
第6図は、本発明装置におけるイメージセンサ
16,16′に光源21からの光束を分配する他
の実施例の構成の概略図である。すなわち、イメ
ージセンサ16,16′は、点対称に配置した反
応容器17,17′に対応して配置してある。光
源21からの光束は、回転ミラー23とその回転
ミラー23に一体に組み込んだ光学系24とから
なる回転ミラー装置25により、各反応容器1
7,17′を介して各イメージセンサ16,1
6′に分配されるようにしたものである。なお、
26は前記回転ミラーを駆動するためのモータで
ある。
第5図および第6図のように多数配置したイメ
ージセンサ16,16′…における所定波長の選
択および、その選択された光学フイルタに対応す
るSIT素子の出力の取り込みは、第5図に示した
ように測定者により操作される入出力装置27か
らの指令により演算装置28により行なわれる。
取り込んだ前記各イメージセンサ16,16′か
らの出力は、一たんランダム・アクセス・メモリ
29に入れられ、前記演算装置28により必要な
所定の演算処理した後、前記入出力装置27中の
プリンタ、陰極線管表示装置等に出力させるよう
にしている。
以上のように本発明は、平面的に配列した分光
特性の異なる複数の光学フイルタのそれぞれに対
し、複数のSIT素子の各受光面を密接させてなる
イメージセンサによつて、反応容器の透過光を受
光するようにし、測定項目に応じて所定光学フイ
ルタに対応した前記SIT素子の出力を選択的に取
り出すようにしたものであるから、従来装置にお
けるが如き機械的な光学フイルタ交換機構および
そのための入力機構がない。従つてこれに起因す
る故障は皆無となり、取り扱いも簡単になるばか
りではなく、測定時間を大幅に短縮しうる。
また、本発明装置におけるイメージセンサは前
述のように光学フイルタとSIT素子とによつて構
成されているので、そのSIT素子の蓄積効果によ
り高感度化し得うるのみならず、集積化も容易で
あるので、小型化上極めて有利である。しかも
SIT素子の性質上、その出力を非破壊的に読み出
しうるので、反応の進行状態をモニタすることが
でき、最適の瞬時で測定データを取り込むことが
できる。さらにランダムアクセスが可能であるの
で、必要な波長に対応した素子を選択的に読み出
すことができ、測定時間の短縮、信号処理の簡易
化ができる。また、第5図の如き構成のものに陰
極線管表示装置を併用することによつて、反応初
速度およびエンドポイントを含む反応曲線を表示
させることも可能である等の効果を有する。
さらに、不規則に配置した同一波長の光学フイ
ルタにより、多数の測定値から出力を得るように
すれば、光源の光束むら、容器の局部的な汚れや
傷などによる測定誤差を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の光電比色分析装置の概要説明
図、第2図は本発明におけるイメージセンサの実
施例の一例の構成図、第3図は本発明におけるイ
メージセンサと反応容器の配置関係説明図、第4
図は本発明におけるイメージセンサの他の実施例
の構成についての説明図、第5図は本発明におけ
るイメージセンサを実際の生化学分析装置に組み
込んだ場合の実施例の概念的構成図、第6図は本
発明の他の実施例を示す概念的構成図である。 λ1〜λo……光学フイルタ、D1〜Do……受光素
子と静電誘導トランジスタからなる光電変換素
子、15……基板、16,16′,16″,16
…イメージセンサ、17,17′,17″,17
……反応容器、18……光束、19……ターンテ
ーブル、21……光源、22,22′,22″,2
2,24……光学系、23……回転ミラー、2
5……回転ミラー装置、26……モータ、27…
…入出力装置、28……演算装置、29……ラン
ダム・アクセス・メモリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 検体と試薬とを混合した被検体に光束を照射
    し、その透過光をを受光素子により受光し、その
    出力を演算処理して分析結果を出力する自動分析
    装置において、分光特性の異なる複数の光学フイ
    ルタを同一分光特性の光学フイルタが隣接しない
    ように平面的に配列し、各光学フイルタに対し、
    受光素子と静電誘導トランジスタとにより構成し
    た複数の光電変換素子の各受光面に密着させて構
    成したイメージセンサによつて、前記透過光を受
    光し、測定項目に応じて所望の前記光学フイルタ
    に対応する前記光電変換素子を選択し、その選択
    された光電変換素子より光電変換出力信号を得る
    ことによつて被検液の複数の測定項目を同時に分
    析できることを特徴とする自動分析装置。
JP56105647A 1981-07-08 1981-07-08 分析装置 Granted JPS587545A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56105647A JPS587545A (ja) 1981-07-08 1981-07-08 分析装置
US06/395,630 US4484817A (en) 1981-07-08 1982-07-06 Colorimetric chemical analyzing apparatus
DE19823225610 DE3225610A1 (de) 1981-07-08 1982-07-08 Chemische analysiervorrichtung

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JPS587545A JPS587545A (ja) 1983-01-17
JPH0159541B2 true JPH0159541B2 (ja) 1989-12-18

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