JPH09133628A - 複合素子を内蔵した光源を持つ分析装置 - Google Patents
複合素子を内蔵した光源を持つ分析装置Info
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- JPH09133628A JPH09133628A JP7318645A JP31864595A JPH09133628A JP H09133628 A JPH09133628 A JP H09133628A JP 7318645 A JP7318645 A JP 7318645A JP 31864595 A JP31864595 A JP 31864595A JP H09133628 A JPH09133628 A JP H09133628A
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- light
- light emitting
- analyzer
- emitting diode
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 呈色反応を利用した透過型或いは反射型の臨
床生化学分析装置において、光学系の機構を単純化、簡
素化して、分析装置の小型化、軽量化及び低コスト化を
図る。 【解決手段】 透過型或いは反射型の臨床生化学分析装
置における光学系の光源として、発光素子と内部反射光
を利用して発光素子の光量をモニタする内部光検出素子
を組み込んで樹脂封入した、発光ダイオードを用いる。
発光素子として、発光波長が異なる複数の素子を用いる
と、多波長による測定が行える。また、これらの素子に
加えて、外部からの反射光量を測定する外部光検出素子
を組み込むと、測定用検出器も不要になる。
床生化学分析装置において、光学系の機構を単純化、簡
素化して、分析装置の小型化、軽量化及び低コスト化を
図る。 【解決手段】 透過型或いは反射型の臨床生化学分析装
置における光学系の光源として、発光素子と内部反射光
を利用して発光素子の光量をモニタする内部光検出素子
を組み込んで樹脂封入した、発光ダイオードを用いる。
発光素子として、発光波長が異なる複数の素子を用いる
と、多波長による測定が行える。また、これらの素子に
加えて、外部からの反射光量を測定する外部光検出素子
を組み込むと、測定用検出器も不要になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、呈色反応を利用し
た分析装置の改良に係わり、光学系の光源部に、光量モ
ニタを組み込んだ発光ダイオードを用いた、光透過型或
いは光反射型の分析装置、特に光透過型或いは光反射型
の臨床生化学分析装置に関する。
た分析装置の改良に係わり、光学系の光源部に、光量モ
ニタを組み込んだ発光ダイオードを用いた、光透過型或
いは光反射型の分析装置、特に光透過型或いは光反射型
の臨床生化学分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、血液や尿に含まれる微量成分を測
定する光学的臨床生化学分析装置が、疾病の診断や治療
効果の確認等の目的で広く用いられている。この分析手
法には、試料中の微量成分が試薬が反応して呈する試験
紙表面の呈色の度合いを反射光で測定するものと、微量
成分と試薬が反応した液の呈色の度合いを透過光で測定
するものがある。何れも、反応物の濃度によって反射率
や透過率が変化する現象を利用するものであるが、その
変化の度合いは測定する波長により大きく異なる。ま
た、波長域が狭い程正確な値が得られる。
定する光学的臨床生化学分析装置が、疾病の診断や治療
効果の確認等の目的で広く用いられている。この分析手
法には、試料中の微量成分が試薬が反応して呈する試験
紙表面の呈色の度合いを反射光で測定するものと、微量
成分と試薬が反応した液の呈色の度合いを透過光で測定
するものがある。何れも、反応物の濃度によって反射率
や透過率が変化する現象を利用するものであるが、その
変化の度合いは測定する波長により大きく異なる。ま
た、波長域が狭い程正確な値が得られる。
【０００３】そこで、これらの光学系においては、被測
定物質に適した波長の光を使用することが必要になる。
従来は光源にキセノンランプやタングステンランプを用
い、干渉フィルターや回折格子を用いて特定波長の測定
光を得ることが一般に行なわれている。従って、測定に
供する有効光量を多くするため、出力の大きな光源が必
要で光源から発生する高温を遮断する必要があるし、干
渉フィルターや回折格子が高価なため、分析装置の小型
化やコストダウンには難がある。しかも、現在では多項
目測定が普通であるため測定波長も複数必要であるし、
単項目（例えば血糖や尿蛋白）測定の場合でも、バック
グラウンド（尿の着色物質や血液のヘモグロビンの色）
の影響を除くために、２つ以上の測定波長を使用するこ
とが多い。
定物質に適した波長の光を使用することが必要になる。
従来は光源にキセノンランプやタングステンランプを用
い、干渉フィルターや回折格子を用いて特定波長の測定
光を得ることが一般に行なわれている。従って、測定に
供する有効光量を多くするため、出力の大きな光源が必
要で光源から発生する高温を遮断する必要があるし、干
渉フィルターや回折格子が高価なため、分析装置の小型
化やコストダウンには難がある。しかも、現在では多項
目測定が普通であるため測定波長も複数必要であるし、
単項目（例えば血糖や尿蛋白）測定の場合でも、バック
グラウンド（尿の着色物質や血液のヘモグロビンの色）
の影響を除くために、２つ以上の測定波長を使用するこ
とが多い。
【０００４】例えば、図５は従来用いられている光透過
型分析装置の光学系の一例を示す。この光学系１は、キ
セノンランプやタングステンランプを光源２とし、各必
要波長に分光する複数の干渉フィルタ（分光フィルタ）
３を配置したロータ４を回転させ、間欠或いは連続して
測定するものを示す。図中、符号５は熱線カットフィル
タ、符号６、７、８はレンズ、９は測定セル、１０は測
定用検出器である。図６は、同様の光学系１１を備えた
光反射型分析装置の一例を示す。図中、符号１２は積分
球、１３は試験片、１３ａは支持体、１３ｂは試薬部で
ある。これらにおいては、ロータ４を回転させる機構が
必要になり、装置は大型になる。また図７に示す光学系
１４は、干渉フィルタ３とロータ４の代わりにグレーテ
ィング（回折格子）１５を用いた従来例を示す。この場
合、光学系の構成がさらに大型で複雑になり、測定用検
出器１６（フオトダイオードアレー或いはＣＣＤ）も高
価になる。
型分析装置の光学系の一例を示す。この光学系１は、キ
セノンランプやタングステンランプを光源２とし、各必
要波長に分光する複数の干渉フィルタ（分光フィルタ）
３を配置したロータ４を回転させ、間欠或いは連続して
測定するものを示す。図中、符号５は熱線カットフィル
タ、符号６、７、８はレンズ、９は測定セル、１０は測
定用検出器である。図６は、同様の光学系１１を備えた
光反射型分析装置の一例を示す。図中、符号１２は積分
球、１３は試験片、１３ａは支持体、１３ｂは試薬部で
ある。これらにおいては、ロータ４を回転させる機構が
必要になり、装置は大型になる。また図７に示す光学系
１４は、干渉フィルタ３とロータ４の代わりにグレーテ
ィング（回折格子）１５を用いた従来例を示す。この場
合、光学系の構成がさらに大型で複雑になり、測定用検
出器１６（フオトダイオードアレー或いはＣＣＤ）も高
価になる。
【０００５】一方、光源は、電圧変動や経時変化により
その明るさが変動する。その影響を排除するために、光
量をモニタする機構が必要になる。例えば、図６におい
て、光源２と干渉フィルタ３の間（図の場合）、或いは
光源２と測定セル９の間にビームスプリッタ１７を配置
し、９０度反射方向（図の場合）或いは直進方向に光量
モニタ用検出器１８を設け、測定用検出器１０の出力値
を補償する。或いは図８に示す光学系１９のように、測
定セル９の前又は後（図の場合）で分光し、液濃度に左
右されない波長により、光量をモニタする（同時２波長
測光）。符号２０は光量モニタ用干渉フィルタである。
この場合、光量モニタ用にダイクロイックミラー２１
（図の場合）や干渉フィルタ２等の分光素子が必要なた
め、構造が複雑で小型化・軽量化が難しく、且つコスト
高になる。
その明るさが変動する。その影響を排除するために、光
量をモニタする機構が必要になる。例えば、図６におい
て、光源２と干渉フィルタ３の間（図の場合）、或いは
光源２と測定セル９の間にビームスプリッタ１７を配置
し、９０度反射方向（図の場合）或いは直進方向に光量
モニタ用検出器１８を設け、測定用検出器１０の出力値
を補償する。或いは図８に示す光学系１９のように、測
定セル９の前又は後（図の場合）で分光し、液濃度に左
右されない波長により、光量をモニタする（同時２波長
測光）。符号２０は光量モニタ用干渉フィルタである。
この場合、光量モニタ用にダイクロイックミラー２１
（図の場合）や干渉フィルタ２等の分光素子が必要なた
め、構造が複雑で小型化・軽量化が難しく、且つコスト
高になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上の各機構は、狭い
範囲（半値幅が狭い）の測定波長が得られるため正確な
測定ができるが、構造が複雑であるため、主として中型
以上の分析装置に用いられている。一方、反射型分析装
置の内ハンデイタイプのものでは、図９に一例を示す光
学系２２のように、測定用検出器１０の前にカラーフイ
ルタ２３を組ん込んだタイプのものが多く用いられてい
る。しかし、カラーフイルタ２３は透過する光の波長幅
が広く（半値幅が広い）、測定の正確さに欠ける難点が
ある。符号１８は、カラーフイルタを前に設置しない光
量モニタ用検出器である。
範囲（半値幅が狭い）の測定波長が得られるため正確な
測定ができるが、構造が複雑であるため、主として中型
以上の分析装置に用いられている。一方、反射型分析装
置の内ハンデイタイプのものでは、図９に一例を示す光
学系２２のように、測定用検出器１０の前にカラーフイ
ルタ２３を組ん込んだタイプのものが多く用いられてい
る。しかし、カラーフイルタ２３は透過する光の波長幅
が広く（半値幅が広い）、測定の正確さに欠ける難点が
ある。符号１８は、カラーフイルタを前に設置しない光
量モニタ用検出器である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑みな
されたもので、発光素子と、内部反射光を利用して発光
素子の光量をモニタする内部光検出素子を組み込んで樹
脂封入した発光ダイオードを、透過型分析装置或いは反
射型分析装置における光学系の光源部に使用することに
より、上記問題を解決したものである。
されたもので、発光素子と、内部反射光を利用して発光
素子の光量をモニタする内部光検出素子を組み込んで樹
脂封入した発光ダイオードを、透過型分析装置或いは反
射型分析装置における光学系の光源部に使用することに
より、上記問題を解決したものである。
【０００８】発光ダイオードは、発光色が単色であり、
また現在では赤外から青色までほぼカバーされて多色化
が進んでいる。しかも、消費電力が少ない上に発光光度
（光量、輝度）も数カンデラ以上あり、分析装置の光源
としては理想的なものと言える。しかし、その発光光度
は温度依存性が大きく、２０℃の差で３０〜５０％も光
度が変化する。また発光光度は、電流、電圧の変動や、
経時変化によっても、変動する。この変化や変動の影響
を除くために、前記したビームスプリッタなどで分光し
て光量モニタを行なうと、測定に供する光量が少なくな
って測定誤差を生じるし、光学系もさほど小型化されな
い。
また現在では赤外から青色までほぼカバーされて多色化
が進んでいる。しかも、消費電力が少ない上に発光光度
（光量、輝度）も数カンデラ以上あり、分析装置の光源
としては理想的なものと言える。しかし、その発光光度
は温度依存性が大きく、２０℃の差で３０〜５０％も光
度が変化する。また発光光度は、電流、電圧の変動や、
経時変化によっても、変動する。この変化や変動の影響
を除くために、前記したビームスプリッタなどで分光し
て光量モニタを行なうと、測定に供する光量が少なくな
って測定誤差を生じるし、光学系もさほど小型化されな
い。
【０００９】そこで本発明では、光源部自体に光量をモ
ニタする手段を組み込んでこの問題を解決した。即ち発
光ダイオードは、１組の電極に発光素子（発光ダイオー
ド素子）を固着及びボンディングしたのち、透明で屈折
率の大きな樹脂（主としてエポキシ樹脂）でコーティン
グ（封止）したものである。従って、発光素子から発せ
られた光の一部は、樹脂と空気の界面で内部へ反射す
る。反射の程度は、封止部の形状で異なる。また、裸出
している電極やボンディングワイヤ等でも光が乱反射す
る。本発明では、この内部反射光を発光素子とは別個に
封入した内部光検出素子で検出し、光量モニタを行なう
ようにした。内部反射光には、発光ダイオード内部に埋
め込んだ遮蔽板や発光ダイオードの外部に装着する遮蔽
具等から反射されるものも含む。光量モニタ即ち内部光
検出素子としては、通常のフォトダイオード等の受光素
子が用いられる。そして、内部光検出素子からの出力
で、発光素子の発光光度をモニタし、透過光強度や反射
光強度を測定する測定用検出器の出力値を補償する。
ニタする手段を組み込んでこの問題を解決した。即ち発
光ダイオードは、１組の電極に発光素子（発光ダイオー
ド素子）を固着及びボンディングしたのち、透明で屈折
率の大きな樹脂（主としてエポキシ樹脂）でコーティン
グ（封止）したものである。従って、発光素子から発せ
られた光の一部は、樹脂と空気の界面で内部へ反射す
る。反射の程度は、封止部の形状で異なる。また、裸出
している電極やボンディングワイヤ等でも光が乱反射す
る。本発明では、この内部反射光を発光素子とは別個に
封入した内部光検出素子で検出し、光量モニタを行なう
ようにした。内部反射光には、発光ダイオード内部に埋
め込んだ遮蔽板や発光ダイオードの外部に装着する遮蔽
具等から反射されるものも含む。光量モニタ即ち内部光
検出素子としては、通常のフォトダイオード等の受光素
子が用いられる。そして、内部光検出素子からの出力
で、発光素子の発光光度をモニタし、透過光強度や反射
光強度を測定する測定用検出器の出力値を補償する。
【００１０】この内部光検出素子を組み込んだ発光ダイ
オードは、液体試薬を入れる測定セルを使用する透過型
分析装置、及び試験片を使用する反射型分析装置のいず
れにおいても、これ単独で光学系の光源部を形成する。
従って、光源部ひいては光学系の構造が極めて簡単にな
り、小型化、軽量化が大きく促進される。発光色の異な
る発光素子を複数個組み込んだ発光ダイオードを用いる
と、複数波長の測定で尿色や濁り、赤血球の影響をキャ
ンセルできる。また多項目測定においては、測定項目毎
に適宜な複数波長を選定することができるなど、多波長
測定が容易にできる利点がある。発光素子は極めて小さ
いので、複数組み込んでも発光ダイオードの大きさはさ
ほど変わらない。この場合発光色に限定はないが、例え
ばＲＧＢと赤外（４８０nm前後、５５０nm前後、６３０
nm前後、７５０nm前後等）など、広い範囲をカバーする
組み合わせが好ましい。勿論、測定項目によっては発光
素子を１個組み込んで単波長測定を行わすようにしても
よい。
オードは、液体試薬を入れる測定セルを使用する透過型
分析装置、及び試験片を使用する反射型分析装置のいず
れにおいても、これ単独で光学系の光源部を形成する。
従って、光源部ひいては光学系の構造が極めて簡単にな
り、小型化、軽量化が大きく促進される。発光色の異な
る発光素子を複数個組み込んだ発光ダイオードを用いる
と、複数波長の測定で尿色や濁り、赤血球の影響をキャ
ンセルできる。また多項目測定においては、測定項目毎
に適宜な複数波長を選定することができるなど、多波長
測定が容易にできる利点がある。発光素子は極めて小さ
いので、複数組み込んでも発光ダイオードの大きさはさ
ほど変わらない。この場合発光色に限定はないが、例え
ばＲＧＢと赤外（４８０nm前後、５５０nm前後、６３０
nm前後、７５０nm前後等）など、広い範囲をカバーする
組み合わせが好ましい。勿論、測定項目によっては発光
素子を１個組み込んで単波長測定を行わすようにしても
よい。
【００１１】更に、この発光素子及び内部光検出素子と
ともに、外部からの反射光量を測定する外部光検出素子
を組み込んだ発光ダイオードを使用すると、別個に測定
用検出器を用いる必要がなくなるので、光学系の機構は
更に単純化される。ここで外部光とは、発光ダイオード
から照射された光が外部で反射されて再度発光ダイオー
ド内に入射した光のことを言う。但し、単なる迷光では
なく、反射型分析装置において試験片の試薬部表面で反
射された光を意味する。透過型分析装置においても、例
えば測定セルの裏側に反射鏡を置き、ここで反射された
光を発光ダイオード内に入射させることなどにより、外
部光検出素子を組み込んだ発光ダイオードが使用可能に
なる。尚、いずれの場合も、照射光と外部反射光はある
程度の角度をなす必要がある。更に、外部光検出素子は
内部反射光や外部迷光の影響をうけず、また内部光検出
素子は外部反射光の影響を受けないように、取り付け角
度や、遮蔽板や遮蔽具を発光ダイオード内外に組み込む
必要がある。
ともに、外部からの反射光量を測定する外部光検出素子
を組み込んだ発光ダイオードを使用すると、別個に測定
用検出器を用いる必要がなくなるので、光学系の機構は
更に単純化される。ここで外部光とは、発光ダイオード
から照射された光が外部で反射されて再度発光ダイオー
ド内に入射した光のことを言う。但し、単なる迷光では
なく、反射型分析装置において試験片の試薬部表面で反
射された光を意味する。透過型分析装置においても、例
えば測定セルの裏側に反射鏡を置き、ここで反射された
光を発光ダイオード内に入射させることなどにより、外
部光検出素子を組み込んだ発光ダイオードが使用可能に
なる。尚、いずれの場合も、照射光と外部反射光はある
程度の角度をなす必要がある。更に、外部光検出素子は
内部反射光や外部迷光の影響をうけず、また内部光検出
素子は外部反射光の影響を受けないように、取り付け角
度や、遮蔽板や遮蔽具を発光ダイオード内外に組み込む
必要がある。
【００１２】本発明の光源を組み込んだ光学系は、透過
型、反射型を問わず、また装置の規模を問わず採用可能
であるが、特に携帯用の小型や超小型の装置に最適なも
のである。しかも、試験片や測定セルに特別な構造を要
求することもないし、消費電力も少なく、光学的臨床生
化学分析装置の小型化、軽量化に大きな効果を発揮する
ものである。尚、本光学系は、臨床生化学分析装置に限
らず、各種の呈色反応を伴う微量成分の分析装置に使用
し得るものである。
型、反射型を問わず、また装置の規模を問わず採用可能
であるが、特に携帯用の小型や超小型の装置に最適なも
のである。しかも、試験片や測定セルに特別な構造を要
求することもないし、消費電力も少なく、光学的臨床生
化学分析装置の小型化、軽量化に大きな効果を発揮する
ものである。尚、本光学系は、臨床生化学分析装置に限
らず、各種の呈色反応を伴う微量成分の分析装置に使用
し得るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。尚、図１（ａ）は本発明に係わる光透過型分析
装置の光学系の一例を示す概略図、図１（ｂ）はその変
形例、図２は本発明に係わる光反射分析装置の光学系の
一例を示す概略図、図３は本発明に使用する発光ダイオ
ードの一例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断
面図である。また図４は、本発明に使用する発光ダイオ
ードの他の例を示す断面図である。
明する。尚、図１（ａ）は本発明に係わる光透過型分析
装置の光学系の一例を示す概略図、図１（ｂ）はその変
形例、図２は本発明に係わる光反射分析装置の光学系の
一例を示す概略図、図３は本発明に使用する発光ダイオ
ードの一例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断
面図である。また図４は、本発明に使用する発光ダイオ
ードの他の例を示す断面図である。
【００１４】まず図１（ａ）は、発光素子３２と内部光
検出素子３３を内蔵した発光ダイオード３１を光源部に
使用した、透過型分析装置の光学系３０の一例を示す。
まず、発光ダイオード３１から発せられた単色光は測定
セル９内の試薬と試料の混合液Ｓを照射し、その透過光
がレンズ８で収束されて測定用検出器１０に到達する。
測定用検出器１０では、照射光量に応じた信号を出力す
る。一方、内部光検出素子３３は、発光素子から発せら
れた光の一部が樹脂と空気の界面で反射されたものを受
光し、その光量に応じて信号を出力する。そして、両者
の比を採ることによって、発光素子３２の光量変化を補
償することができる。尚、外部迷光等の影響を除去する
ために、図１（ｂ）に示すように、発光ダイオード３１
の樹脂封止部３４を覆うように、中央にビーム孔３５を
設けた遮蔽具３６を取り付けてもよい。
検出素子３３を内蔵した発光ダイオード３１を光源部に
使用した、透過型分析装置の光学系３０の一例を示す。
まず、発光ダイオード３１から発せられた単色光は測定
セル９内の試薬と試料の混合液Ｓを照射し、その透過光
がレンズ８で収束されて測定用検出器１０に到達する。
測定用検出器１０では、照射光量に応じた信号を出力す
る。一方、内部光検出素子３３は、発光素子から発せら
れた光の一部が樹脂と空気の界面で反射されたものを受
光し、その光量に応じて信号を出力する。そして、両者
の比を採ることによって、発光素子３２の光量変化を補
償することができる。尚、外部迷光等の影響を除去する
ために、図１（ｂ）に示すように、発光ダイオード３１
の樹脂封止部３４を覆うように、中央にビーム孔３５を
設けた遮蔽具３６を取り付けてもよい。
【００１５】従って、従来装置のように、分光のための
干渉フィルタや回折格子が必要なく装置のコンパクト化
が図れるし、カラーフィルタによる分光に比べて測定精
度が向上するうえ省エネルギー化が図れる。また、光量
補償のためのビームスプリッタ等が不要になり、装置の
大幅な小型軽量化、低コスト化が実現出来る。更に、発
光波長が異なる複数の発光素子３２を組み込んだ発光ダ
イオード３１を使用すると、ロータと複数の干渉フィル
タのような大がかりな機構を必要とせずに、簡単確実に
多波長測定が実現できる。
干渉フィルタや回折格子が必要なく装置のコンパクト化
が図れるし、カラーフィルタによる分光に比べて測定精
度が向上するうえ省エネルギー化が図れる。また、光量
補償のためのビームスプリッタ等が不要になり、装置の
大幅な小型軽量化、低コスト化が実現出来る。更に、発
光波長が異なる複数の発光素子３２を組み込んだ発光ダ
イオード３１を使用すると、ロータと複数の干渉フィル
タのような大がかりな機構を必要とせずに、簡単確実に
多波長測定が実現できる。
【００１６】図２は、同じく発光素子３２と内部光検出
素子３３を内蔵した発光ダイオード３１を光源部に使用
した、反射型分析装置の光学系３７の一例を示す。発光
ダイオード３１から発せられた単色光は試験片１３の試
薬部１３ｂ表面で反射し、その反射光が測定用検出器１
０に到達する。この場合も、測定用検出器１０が照射光
量に応じた信号を出力し、内部光検出素子３３が内部反
射光量に応じた信号を出力して、発光素子３２の光量変
化を補償する。
素子３３を内蔵した発光ダイオード３１を光源部に使用
した、反射型分析装置の光学系３７の一例を示す。発光
ダイオード３１から発せられた単色光は試験片１３の試
薬部１３ｂ表面で反射し、その反射光が測定用検出器１
０に到達する。この場合も、測定用検出器１０が照射光
量に応じた信号を出力し、内部光検出素子３３が内部反
射光量に応じた信号を出力して、発光素子３２の光量変
化を補償する。
【００１７】図３は、発光波長が異なる３個の発光素子
３２ａ、３２ｂ、３２ｃと１個の内部光検出素子３３を
備えた発光ダイオード３１の一例を示す。この発光ダイ
オード３１は、管ケース３８の８本の足（ステム）３９
の内２本に内部光検出素子３３を連結し、１本をグラウ
ンドとして各発光素子３２を溶着し、更に３本のステム
にそれぞれワイヤボンディングし、次いで、エポキシ樹
脂でコーテイングしたものである。しかして、発光の多
くは直進して測定光となるが、一部は樹脂封止部３４と
空気の界面４０で反射して内部光検出素子３３に至る。
光が直進するためには、各発光素子３２を中央部に接近
して配置することが肝要である。尚、発光素子３２の発
光波長は、５６５nm、６３０nm及び７５０nmのものを使
用した。この発光ダイオード３１を、図１（ａ）に示す
透過型分析装置の光学系３０に組み込み、測定セル９に
水を入れた状態で測定用検出器１０と内部光検出素子３
３の出力（Ｖ）を測定した結果を、表１の（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示す。
３２ａ、３２ｂ、３２ｃと１個の内部光検出素子３３を
備えた発光ダイオード３１の一例を示す。この発光ダイ
オード３１は、管ケース３８の８本の足（ステム）３９
の内２本に内部光検出素子３３を連結し、１本をグラウ
ンドとして各発光素子３２を溶着し、更に３本のステム
にそれぞれワイヤボンディングし、次いで、エポキシ樹
脂でコーテイングしたものである。しかして、発光の多
くは直進して測定光となるが、一部は樹脂封止部３４と
空気の界面４０で反射して内部光検出素子３３に至る。
光が直進するためには、各発光素子３２を中央部に接近
して配置することが肝要である。尚、発光素子３２の発
光波長は、５６５nm、６３０nm及び７５０nmのものを使
用した。この発光ダイオード３１を、図１（ａ）に示す
透過型分析装置の光学系３０に組み込み、測定セル９に
水を入れた状態で測定用検出器１０と内部光検出素子３
３の出力（Ｖ）を測定した結果を、表１の（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００１８】
【表１】 表１から明らかなように、いずれの発光素子３２も、光
量が下がるにつれて測定用検出器１０の出力が低下する
（表中のＶ及び比率）が、内部光検出素子３３の出力も
全く同じ程度（表中のＶ及び比率）に低下している。従
って、両者の比（Ａ／Ｂ）を採るとほぼ一定の値にな
り、補償が有効になされていることが分かる。
量が下がるにつれて測定用検出器１０の出力が低下する
（表中のＶ及び比率）が、内部光検出素子３３の出力も
全く同じ程度（表中のＶ及び比率）に低下している。従
って、両者の比（Ａ／Ｂ）を採るとほぼ一定の値にな
り、補償が有効になされていることが分かる。
【００１９】尚本例の場合、樹脂封止部の形状は半凸レ
ンズ状をしているため、光が太い平行な光束となって照
射され、且つ内部反射量も十分にあるが、これに限らず
半球状、先が丸い円筒状、その他発光素子３２からの光
が中央部から有効に放射されるとともに、発光量の一部
が樹脂封止部３４と空気の界面４０で内部反射するもの
であれば、その形状は問わない。また、図３の場合５個
まで組み込みが可能であるが、多い程多項目測定場合の
自由度が増す。尚、内部光検出素子３３は１個で十分で
あるが、発光素子３２の数が多いなど、場合によっては
複数個設け、各出力を平均する等の操作を加えるように
してもよい。
ンズ状をしているため、光が太い平行な光束となって照
射され、且つ内部反射量も十分にあるが、これに限らず
半球状、先が丸い円筒状、その他発光素子３２からの光
が中央部から有効に放射されるとともに、発光量の一部
が樹脂封止部３４と空気の界面４０で内部反射するもの
であれば、その形状は問わない。また、図３の場合５個
まで組み込みが可能であるが、多い程多項目測定場合の
自由度が増す。尚、内部光検出素子３３は１個で十分で
あるが、発光素子３２の数が多いなど、場合によっては
複数個設け、各出力を平均する等の操作を加えるように
してもよい。
【００２０】図４は、発光ダイオードの他の例を示す。
この発光ダイオード４１は、発光素子３２及び内部光検
出素子３３以外に、さらに外部からの反射光量を測定す
る外部光検出素子４２を組み込んだものである。その外
周は、外部の迷光や反射光が内部光検出素子３３に入射
するのを防ぐために、前部中心部のビーム孔４３を除い
て金属板等の枠体４４で覆われている。また、内部反射
光が外部光検出素子４２に入射するのを防ぐために、金
属板等の仕切り４５が設けられており、透明な樹脂封止
部３４で枠体内部を充填している。
この発光ダイオード４１は、発光素子３２及び内部光検
出素子３３以外に、さらに外部からの反射光量を測定す
る外部光検出素子４２を組み込んだものである。その外
周は、外部の迷光や反射光が内部光検出素子３３に入射
するのを防ぐために、前部中心部のビーム孔４３を除い
て金属板等の枠体４４で覆われている。また、内部反射
光が外部光検出素子４２に入射するのを防ぐために、金
属板等の仕切り４５が設けられており、透明な樹脂封止
部３４で枠体内部を充填している。
【００２１】図は、この発光ダイオード４１を反射型分
析装置の光源部に組み込んだ状態を示し、ビーム孔４３
に試験片１３の試薬部１３ｂを接近させた状態で発光素
子３２から光を照射すると、試薬部１３ｂからの反射光
が外部光検出素子４２で検出される。従って、この発光
ダイオード４１を使用すれば、別個に測定用検出器１０
を設ける必要もなく、更に省スペース化が促進され、超
小型の分析装置の提供が可能になる。
析装置の光源部に組み込んだ状態を示し、ビーム孔４３
に試験片１３の試薬部１３ｂを接近させた状態で発光素
子３２から光を照射すると、試薬部１３ｂからの反射光
が外部光検出素子４２で検出される。従って、この発光
ダイオード４１を使用すれば、別個に測定用検出器１０
を設ける必要もなく、更に省スペース化が促進され、超
小型の分析装置の提供が可能になる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の透過型或
いは反射型分析装置は、発光素子及び内部光検出素子と
言う複合素子を持つ発光ダイオードを、光学系の光源と
したものである。従って、以下に述べるように種々優れ
た効果を奏するものである。 発光ダイオードは発光色が単色であり、また赤外か
ら青色まで広い範囲にわたって、被測定物質に応じた任
意の波長のものが選択できる。しかも、消費電力が少な
い上に発光光度も実用上十分である。 従って、従来のように干渉フィルターや回折格子を
用いて特定波長の測定光を得る必要がなく、光源から発
生する高温を遮断する必要もないため、分析装置のコン
パクト化やコストダウンが図れるし、カラーフィルタに
よる分光に比べて測定精度が向上するうえ省エネルギー
化が図れる。 発光色の異なる発光素子を複数個組み込んだものに
あっては、ロータと複数の干渉フィルタのような大がか
りな機構を必要とせずに、簡単確実に多波長測定が実現
できる利点がある。 周囲温度や電流、電圧の変動、経時変化に起因する
発光光度の変動は、発光ダイオード内に組み込んだ光検
出素子により補償する。従って、光量補償のためのビー
ムスプリッタや光量モニタ用ダイクロイックミラー等が
不要になり、この面からも装置の大幅な小型軽量化、低
コスト化が実現出来る。 発光素子及び内部光検出素子とともに、外部光検出
素子を組み込んだ発光ダイオードを光源に用いたものに
あっては、試薬部からの反射光を直接発光ダイオードで
測定できるので、別個に測定用検出器を設ける必要もな
く、更に省スペース化が促進され、超小型の分析装置の
提供が可能になる。 本発明の光源を組み込んだ光学系は構造が簡単で、
透過型、反射型を問わずまた装置の規模を問わず採用可
能である。特に携帯用の小型や超小型の装置には最適な
ものである。しかも、試験片や測定セルに特別な構造を
要求することもないし、消費電力も少なく、光学的臨床
生化学分析装置の小型化軽量化に大きな効果を発揮する
ものである。 また本光学系は、臨床生化学分析装置に限らず、各
種の呈色反応を伴う微量成分の分析装置に使用し得るも
のである。
いは反射型分析装置は、発光素子及び内部光検出素子と
言う複合素子を持つ発光ダイオードを、光学系の光源と
したものである。従って、以下に述べるように種々優れ
た効果を奏するものである。 発光ダイオードは発光色が単色であり、また赤外か
ら青色まで広い範囲にわたって、被測定物質に応じた任
意の波長のものが選択できる。しかも、消費電力が少な
い上に発光光度も実用上十分である。 従って、従来のように干渉フィルターや回折格子を
用いて特定波長の測定光を得る必要がなく、光源から発
生する高温を遮断する必要もないため、分析装置のコン
パクト化やコストダウンが図れるし、カラーフィルタに
よる分光に比べて測定精度が向上するうえ省エネルギー
化が図れる。 発光色の異なる発光素子を複数個組み込んだものに
あっては、ロータと複数の干渉フィルタのような大がか
りな機構を必要とせずに、簡単確実に多波長測定が実現
できる利点がある。 周囲温度や電流、電圧の変動、経時変化に起因する
発光光度の変動は、発光ダイオード内に組み込んだ光検
出素子により補償する。従って、光量補償のためのビー
ムスプリッタや光量モニタ用ダイクロイックミラー等が
不要になり、この面からも装置の大幅な小型軽量化、低
コスト化が実現出来る。 発光素子及び内部光検出素子とともに、外部光検出
素子を組み込んだ発光ダイオードを光源に用いたものに
あっては、試薬部からの反射光を直接発光ダイオードで
測定できるので、別個に測定用検出器を設ける必要もな
く、更に省スペース化が促進され、超小型の分析装置の
提供が可能になる。 本発明の光源を組み込んだ光学系は構造が簡単で、
透過型、反射型を問わずまた装置の規模を問わず採用可
能である。特に携帯用の小型や超小型の装置には最適な
ものである。しかも、試験片や測定セルに特別な構造を
要求することもないし、消費電力も少なく、光学的臨床
生化学分析装置の小型化軽量化に大きな効果を発揮する
ものである。 また本光学系は、臨床生化学分析装置に限らず、各
種の呈色反応を伴う微量成分の分析装置に使用し得るも
のである。
【図１】（ａ）は本発明に係わる光透過型分析装置の光
学系の一例を示す概略図、（ｂ）はその変形例を示す。
学系の一例を示す概略図、（ｂ）はその変形例を示す。
【図２】本発明に係わる光反射分析装置の光学系の一例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図３】本発明に使用する発光ダイオードの一例を示す
もので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
もので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明に使用する発光ダイオードの他の例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】従来用いられている光透過型分析装置の光学系
の一例を示す概略図である。
の一例を示す概略図である。
【図６】従来用いられている光反射型分析装置の光学系
の一例を示す概略図である。
の一例を示す概略図である。
【図７】従来用いられている光透過型分析装置の光学系
の、他の例を示す概略図である。
の、他の例を示す概略図である。
【図８】従来用いられている光透過型分析装置の光学系
の、更に異なる他の例を示す概略図である。
の、更に異なる他の例を示す概略図である。
【図９】従来用いられているハンデイタイプ反射型分析
装置の光学系の一例を示す概略図である。
装置の光学系の一例を示す概略図である。
９ 測定セル ３６ 遮蔽
具 １０ 測定用検出器 ３７ 反
射型分析装置の光学系 １３ 試験片 ４０ 界
面 １３ｂ 試薬部 ４１ 発
光ダイオード ３０ 透過型分析装置の光学系 ４２ 外
部光検出素子 ３１ 発光ダイオード ４３ ビ
ーム孔 ３２ 発光素子 ４４ 枠
体 ３３ 内部光検出素子 ４５ 仕
切り ３４ 樹脂封止部 ３５ ビーム孔
具 １０ 測定用検出器 ３７ 反
射型分析装置の光学系 １３ 試験片 ４０ 界
面 １３ｂ 試薬部 ４１ 発
光ダイオード ３０ 透過型分析装置の光学系 ４２ 外
部光検出素子 ３１ 発光ダイオード ４３ ビ
ーム孔 ３２ 発光素子 ４４ 枠
体 ３３ 内部光検出素子 ４５ 仕
切り ３４ 樹脂封止部 ３５ ビーム孔
Claims (5)
- 【請求項１】 発光素子と、内部反射光を利用して発光
素子の光量をモニタする内部光検出素子を組み込んで樹
脂封入した発光ダイオードを、透過型分析装置における
光学系の光源部に使用したことを特徴とする複合素子を
内蔵した光源を持つ分析装置。 - 【請求項２】 発光素子として、発光波長が異なる複数
の素子を組み込んだものである請求項１記載の複合素子
を内蔵した光源を持つ分析装置。 - 【請求項３】 発光素子と、内部反射光を利用して発光
素子の光量をモニタする内部光検出素子を組み込んで樹
脂封入した発光ダイオードを、反射型分析装置における
光学系の光源部に使用したことを特徴とする複合素子を
内蔵した光源を持つ分析装置。 - 【請求項４】 発光素子として、発光波長が異なる複数
の素子を組み込んだものである請求項３記載の複合素子
を内蔵した光源を持つ分析装置。 - 【請求項５】 発光素子及び内部光検出素子とともに、
外部からの反射光量を測定する外部光検出素子を組み込
んだ発光ダイオードを使用するものである、請求項３又
は請求項４記載の複合素子を内蔵した光源を持つ分析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7318645A JPH09133628A (ja) | 1995-11-12 | 1995-11-12 | 複合素子を内蔵した光源を持つ分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7318645A JPH09133628A (ja) | 1995-11-12 | 1995-11-12 | 複合素子を内蔵した光源を持つ分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133628A true JPH09133628A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=18101453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7318645A Pending JPH09133628A (ja) | 1995-11-12 | 1995-11-12 | 複合素子を内蔵した光源を持つ分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09133628A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000146832A (ja) * | 1998-11-12 | 2000-05-26 | Maasland Nv | ミルク中の特定物質の存在を確定する方法並びにこれを実施するための装置 |
| JP2008249418A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Dkk Toa Corp | 測定装置用光源モジュール及び測定装置 |
| JP2008249411A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Dkk Toa Corp | 測定装置用光源モジュール及び測定装置 |
| JP2009175017A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Panasonic Corp | 分析方法および分析装置 |
| JP2010127816A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Panasonic Corp | 分析方法および分析装置 |
| US8310678B2 (en) | 2008-01-25 | 2012-11-13 | Panasonic Corporation | Analyzing device and analyzing method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035244A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-23 | Victor Co Of Japan Ltd | 反射光検出器の製造方法 |
| JPS60183542A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-19 | Process Shizai Kk | 液体検知方法及びそのための装置 |
| JPS6150156A (ja) * | 1984-08-18 | 1986-03-12 | Matsushita Graphic Commun Syst Inc | 発光素子アレイ光量検出装置 |
| JPH01196542A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガリソン・アルコールなどの流体混合比検出装置 |
| JPH02295542A (ja) * | 1989-05-10 | 1990-12-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光センサ |
| JPH06201468A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-19 | Hiroshi Maeda | Ｌｅｄ発光式分光器 |
-
1995
- 1995-11-12 JP JP7318645A patent/JPH09133628A/ja active Pending
Patent Citations (6)
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| US8310678B2 (en) | 2008-01-25 | 2012-11-13 | Panasonic Corporation | Analyzing device and analyzing method |
| JP2010127816A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Panasonic Corp | 分析方法および分析装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040319 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041005 |