WO2004051317A1

WO2004051317A1 - 光センサ、ならびに分析装置における検知機構および測光機構

Info

Publication number: WO2004051317A1
Application number: PCT/JP2003/014863
Authority: WO
Inventors: Yukio Higashiisogawa; Junichi Oka; Tetsuaki Saiji
Original assignee: Arkray, Inc.
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2004-06-17
Also published as: AU2003284613A1; EP1566664A1; US20060076523A1; EP1566664A4; US7382460B2; EP1566664B1

Abstract

　本発明は、試料を分析するための試験用具(７)に光を照射するための光出射部、および試験用具(７)からの反射光を受光するための受光部を有する測光機構(６)と、目的領域に試験用具が存在するか否かを検知するためのものであって、試験用具(７)に光を照射するための光出射部、および試験用具(７)からの反射光を受光するための受光部を有する検知機構(４)と、を備えた分析装置に関する。測光機構(６)は、光出射部および受光部が光出射部の出射中心軸と受光部の受光中心軸とが互いに平行または略平行となるように配置されている。検知機構(４)は、１以上の受光部が光出射部から出射された光のうち、試験用具(７)において正反射した光を選択的に受光するように構成されている。

Description

明細書光センサ、ならびに分析装置における検知機構および測光樹冓技術分野

本発明は、試験用具を用いて、試料中の特定成分を分析するための技術に関する。背景技術

試料中の特定成分を分析する方法としては、光学的手法を利用したものがある。その一例として、試験用具にぉレヽて生じさせた呈色反応を利用するものがある。このような分析は、試験用具における呈色の ¾gを目視により、することもあるが、特定成分の濃度を定量分析するには、分析装置カ琍用されている。分析装置としては、分析装置に対して試験用具を供給することにより自動的に特定成分の定量を行うものがある。このような分析装置においては、たとえば図 17に示したように、試験用具 990の試薬パッド 991に対して光源部 992からの光を照射する一方で、試薬パッド 991での散乱光を受光部 993において受光し、受光部 993における受光量に基づレ、て試料の分析が行われる (たとえば日本国特開平 9- 145613号公報参照) _Q

しかしながら、図示した例では、試験用具 990に対して光源部 992からの光が直接照射される一方、試験用具 990からの散乱光が受光部 993におレ、て直接受光される。したがって、試験用具 990からの散乱光を受'光するためには、光源部 992の出射中心軸 S1に対して、受光部 993の受光中心軸 S2を傾斗させた状態で光源部 992 と受光部 993を配置する必要がある。その結果、光源部 992と受光部 993との間の距離が大きくならざるを得ず、上述した方法を採用した測光機構、ひいてはこの測光機構を採用した分析装置の小型化の妨げとなる。また、散乱光を受光する方法では、

測定誤差を生じやすいといつた問題もある。

ところで、自動的に定量を行う分析装置においては、試験用具が供給されたことを分析装置に対して認識させる必要がある。試験用具の認識は、使用者が分析装置の操作スィッチを操作することによつて行われることもあるが、通常は、分析装置にぉレ、て自動的に行われてレ、る。

分析装置における試験用具の認識 (検知)は、光学的センサを用いて行うのが一般的である。その一例として、たとえば図 18に示したように試験用具 994からの散乱光を利用したものがある。図示した例では、光源部 995から出射された光を、試験用具 994を ¾gすべき目的部位に向けて出射し、目的部位から進行してくる散乱光が受光部 996におレ、て受光されたときに、目的部位に試験用具 994が載置されたことが検知される。

しかしながら、上述した検知手法では、目的部位に試験用具 994が載置された ¾ ^に限らず、目的部位の上方を使用者の手力 s横切り、あるいは目的部位の上方に試験用具 994力 S位置する ij^であつても、受光部 996におレ、て反射光が受光されることがある。この:^、分析装置においては、試験用具 994が目的部位に載置されたと^^知し、分析装置が分析を行うための動作を開始してしまうことがある。発明の開示

本発明は、分析装置の測光機構として適用できる光学的センサを小型化し、測光機構を備えた分析装置の全体を小型化することを目的としている。

本努明はまた、分析装置において光学的手法により試験用具を検知する齢にぉレ、て、誤検知を抑制することを別の目的としてレ、る。

本発明の第 1の側面においては、対象物に対して光を照射するための 1以上の光出射部と、上記物からの反射光を受光するための 1以上の受光部と、を備えた光センサであって、上記 1以上の光出射部および上記 1以上の受光部は、上記 1以上の光出射部の出射中心軸と上記 1以上の受光部の受光中心軸とが互レ、に亍または略 TOとなるように配置されている、光センサがされる。

本発明の第 2の側面にぉレヽては、試料を分析する際に利用される試験用具に光を照射するための 1以上の光出射部と、上記試験用具からの反射光を受光するための 1以上の受光部と、を備えた試験用具のための測光機構であって、上記 1以上の光出射部およぴ上記 1以上の受光部は、上記 1以上の光出射部の出射中心軸と上記 1以上の受光部の受光中心軸とが互レヽにまたは略 TOとなるように配置されている、試験用具のための測光機構が »される。

本発明の光センサおよび測光機構においては、 1以上の光出射部から纖物 (試験用具)に向かう光、および職物 (試験用具)から 1以上の受光部へ向かう光のうちの少なくとも一方の光の進行路を規定するための導光手段をさらに備えているのが好ましい。

導光手段は、たとえば 1以上の光出 ft部から出射された光を、導光手段の内部に導入するための 1以上の第 1入射領域と、 1以上の光出射部から導光手段の内部に導入された光を、物 (試験用具)に向けて出射するための 1以上の第 1出射領域と、 ¾ ^物 (試験用具)からの反射光を、導光手段の内部に導入させるための 1以上の第 2 X†領域と、対象物 (試験用具)におレ、て反射してから導光手段の内部に導入された光を、 1以上の受光部に向けて出射するための 1以上の第 2出射領域と、を有するものとして構成される。この、 1以上の第 1入射領域、 1以上の第 1出射領域、 1以上の第 2入射領域、および 1以上の第 2出射領域のうちの少なくとも 1つの領域は、当該領域を Sli する光を屈折させるように構成される。

導光手段は、たとえばレンズまたはプリズムを含んだものとして構成される。導光手段における 1以上の第 1出射領域および 1以上の第 2入射領域は、 1以上の光出射部における出射中心軸と、直交または略直交する平面として構成することもできる。

導光手段は、たとえば出射中心軸に沿って延びるコア部と、コア部よりも屈折率が低く、力つコア部を囲む外殻部と、を有するものとして構成される。この場合、外殻部をクラッド層として機能させることにより、導光手段は、全体を光フアイパとして構成することができる。

導光手段はまた、出射中心軸に沿って延びる光ファイバ部と、光ファイバ部を囲む外穀眘と、を有するものとして構成することもできる。

本発明の光センサおよび測光機構は、たとえば赚物 (試験用具)から反射してくる光のうち、目的角度で舰物 (試験用具)において反射した光を、 1以上の受光部に対して選択的に入射させるための遮光手段をさらに備えたものとして構成される。この:^、目的角度は、たとえば 45度または略 45度に設定される。

遮光手段は、 1以上の第 1出射領域および 1以上の第 2入射領域を選択的に露出させるための開口部を有するものとして構成することができる。

遮光手段は、たとえば 1以上の第 1出射領域おょぴ 1以上の第 2入射領域のうちの少なくとも一方の周囲を囲むリング状の部分を含んだものとして構成される。導光部材における 1以上の第 1出射領域または 1以上の第 2入射領域が複数の第 1出射領域または複数の第 2AI†領域を有している^^においては、遮光手段は、複数の第 1出射領域または複数の第 2入射領域を一連に露出させる開口部を有するものとしてネ冓成することもできる。

1以上の光出射部が 1つの光出射部からなる一方で、 1以上の受光部が複数の受光部からなるにおいては、複数の受光部は、たとえば 1つの光出射部を囲むように配置される。 1以上の光出射部力 s複数の光出射部からなる一方で、 1以上の受光部が 1つの受光部からなるにおレヽては複数の光出射部は、 1つの受光部を囲むように配置してもよい。この場合、複数の光出射部は、異なるピーク波長の光を出射する 2以上の光出射部を含んでいるのが好ましレ、。

好ましくは、 1以上の受光部は、 1以上の光出射部から出射された光のうち、通物 (試験用具)において反射した散乱光を受光するように構成される。

本発明の光センサおよび測光機構は、 1以上の受光部へ入射させる光の波長を選択するための波長選択部を備えたものとして構成してもよく、また 1以上の光出射部から出射された光の波長を選択するための波長選択部を備えたものとして構成することもできる。波長選択部は、たとえば干渉フィルタあるいは色フィルタにより構成することができる。

本発明の第 3の側面にぉレ、ては、目的領域に試験用具がする力^かを検知するための検知機構であって、上記目的領域に向けて光を出射するための光出射部と、上記試験用具からの反射光を受光するための受光部と、を備えた試験用具の検知機構において、上記受光部は、上記光出射部から出射された光のうち、上記試験用具において正反射した光を選択的に受光するように構成されている、試験用具の検知機構が «される。本発明の第 4の側面にぉレ、ては、目的領域に試験用具がする力否かを検知するための検知機構であって、上記目的領域に向けて光を出射するための光出射部と、上記試験用具からの反射光を受光するための受光部と、を備えた検知機構において、上記光出射部から上記目的領域に向かう光、および上記目的領域から上記受光部に向かう光のうちの少なくとも一方の光を、屈折させるように構成されてレ、る、試験用具の検知猶冓が艱される。

本発明の検知機構は、たとえば光出射部から目的領域に向かう光、および目的領域から受光部に向かう光のうちの少なくとも一方の光の進行路を規定するための導光手段をさらに備えたものとして構成される。

導光手段は、たとえば光出射部から出射された光を、導光手段の内部に導入するための第 1入射領域と、光出射部から導光手段の内部に導入された光を、目的領域に向けて出射するための第 1出射領域と、試験用具からの反射光を、導光手段の内部に導入させるための第 2入射領域と、試験用具において反射してから導光手段の内部に導入された光を、受光部に向けて出射するための第 2出射領域と、を有するものとして構成される。この：^、第 1入射領域、第 1出射領域、第 2 入射領域、および第 2出射領域のうちの少なくとも 1つの領域は、当該領域を透過する光を屈折させるように構成するのが好ましい。

導光手段は、たとえばプリズムまたはレンズを含んでいる。典型的には、導光手段は、シリンドリカルレンズまたはフルネルレンズを含んでレ、る。

導光手段は、凹凸面を有するレンズと、凹凸面を覆い、力つ導光手段の上面を平坦面とするためのカバーと、を有するものとして構成することができる。凹凸面を有するレンズとしては、フルネルンズを挙げることができる。

光出射部は、発光ダイオードを有するものとして構成するのが好ましい。

本発明の第 5の側面にぉレヽては、試料を分析する際に利用される試験用具に光を照射するための 1以上の光出射部、および上記試験用具からの反射光を受光するための 1以上の受光部を有する測光機構と、目的領域に試験用具が存在するか否かを検知するために上記試験用具に光を照射するための光出射部、および上記試験用具からの反射光を受光するための受光部を有する検知機構と、を備えた分析装置において、上記測光機構における 1以上の光出射部おょぴ 1以上の受光部は、上記光出射部の出射中心軸と上記受光部の受光中心軸と力 s互レ、に TOまたは略 ¥ίϊとなるように配置されており、上記検知機構における受光部は、上記検知機構における光出射部から出射された光のうち、上記試験用具において正反射した光を選択的に受光するように構成されている、分析装置カされる。

本発明において、「出射中心軸」とは、光出射部から出射される光の光量分布にお！/、て、最も出射光量の大きな方向に沿つた軸をレヽう。「受光中心軸」とは、受光部にぉレヽて受光される光の光量分布にぉレ、て、最も受光量の大きな部分の法線に沿った軸をいう。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る分析装置の例を示す全体雜図である。

図 2は、図 1に示した分析装置の内部構成を示す斜視図である。

図 3は、図 2の ΙΠ— IE線に沿う断面図である。

図 4は、図 2の IV— IV線に沿う断面図である。

図 5は、図 2の V— V線に沿う断面阔である。

図 6は、図 2の VI— VI線に沿う断面図である。

図 7は、図 2の VII— W線に沿う断面図である。

図 8は、測光機構の要部を示す斜視図である。

図 9は、測光機構の作用を説明するための断面図である。

図 10A〜図 10Eは、検知機構の他の例を示す断面図である。

図 11は、測光機構における光センサの他の例を示す斜視図である。

図 12は、図 11の X Π— X Π線に沿う断面図である。

図 13A〜図 13Cは、測光機構における光センサのさらに他の例を示す断面図である。

図 14Aは、測光機構における光センサのさらに他の例を示す断面図であり、図 14Bは図 14 Αに示した光センサの底面図である。

図 15Aおよび図 15Bは、測光機構における光センサのさらに他の例を示す底面図である。 .

図 16は、遮光手段の他の例を説明するための光センサの断面図である。図 17は、従来の測光機構の一例を説明するための模式図である。

図 18は、従来における試験用具の検知手法の一例を説明するための模式図である。発明を実施するための最良の形態

図 1および図 2に示した分析装置 1は、筐体 2の内部に、ステージ 3、検知機構 4、搬送機構 5および測光機構 6力 S設けられた構成とされている。図 1に良く表れているように、筐体 2には、複数の操作ボタン 20や表示器 21の他、ステージ 3に試験用具 7を載置するための導入部 22が設けられている。この導入部 22は、筐体 2の内部に連通し、力、つステージ 3の一部を臨ませる切欠として形成されてレ、る。図 2に良く表れているように、試験用具 7としては、短冊状の毅才 70の表面に、基材 70の長手方向に並ぶようにして複数の試薬パッド 71が設けられたものが使用される。試薬パッド 71は、試料中の特定成分と反応して発色する試薬を含んでいる。

ステージ 3は、後述する搬送機構 5のスライドプロック 50の移動をガイドするためのガイド部 30と、ステージ 3に載置された試験用具 7の裏面を露出させるための凹部 31と、を有している。凹部 31には、後述する検知機構 4のプリズム 42が埋設されている。ステージ 3に'は、載置ェリァ 32および測光ェリァ 33が設定されている。载置ェリァ 32は、導入部 22(図 1参照)を介して筐体 2の内部に導入された試験用具 7を載置させるための領域である。測光エリア 33は、測光機構 6により試薬パッド 71に供給された試料中の特定成分を測光するためのエリアである。検知機構 4は、載置ェリァ 32に試験用具 7が載置された力^かを検知するためのものであり、図 3に示したように光出射部 40、受光部 41、および導光手段としてのプリズム 42を有している。

光出射部 40は、ステージ 3の上方に向けて光を出射するためのものであり、載置ェリァ 32に試験用具 7が載置されている:^には、試験用具 7の裏面に光を照射することができる。この光出射部 40は、出射中心軸 L1がステージ 3の厚み方向 (図 3の上下方向)を向くようにプリズム 42に固定されている。受光部 41は、ステージ 3の上方から進行してくる光を受光するためのものであり、受光中心軸 L2が光出射部 40の出射中心軸 LIと TOまたは略ラとなるようにしてプリズム 42に固定されている。光出射部 40は、たとえば発光ダイォードにより構成されており、受光部 41は、たとえばフォトダイオードにより構成されている。光出射部 40および受光部 41は、必ずしもプリズム 42に対して固定する必要はなく、プリズム 42と離した形態として検知機構 4を構成してもよレ、。

プリズム 42は、導光部 43，44を有しているとともに、全体が透明に形成されている。これらの導光部 43，44は、スリット 45により区画されている。このスリツト 45は、光出射部 40からの光が受光部 41において直接受光されるのを抑制するためのものである。

導光部 43は、光出射部 40を嵌め込み固定するための凹部 46を有している。この凹部 46の底面は、光出射部 40からの光を導光部 43の内部に導入するこめの入射面 46Aを構成している。この入射面 46Aは、出射中心軸 L1に対して直交している。導光部 43はさらに、導光部 43の内部の光をステージ 3の上方に向けて出射するための出射面 43Aを有している。出射面 43Aは、出射中心軸 L1 (受光中心軸 L2)に対して俱斜した平面とされており、出射面 43Aを ¾ϋする光を屈折させる。

一方、導光部 44は、試験用具 7からの反射光を導光部 44の内部に導入するための入射面 44Αを有している。この入射面 44Αは、受光中心軸 L2(出射中心軸 L1) に対して、出射面 43Aとは反対に慨斜した平面とされており、 Alt面 44Aを ¾i する光を屈折させる。より具体的には、入射面 44Aは、出射面 43Aからステージ 3の上方に向けて出射した光のうち、ステージ 3の載置エリア 32に載置された状. 態の試験用具 7からの正反射光を、導光部 44の内部において受光中心軸 L2に沿つて進行させるように構成されている。導光部 44はさらに、受光部 41を嵌め込み固定するための凹部 47を有している。この凹部 47の底面は、導光部 44の内部の光を受光部 41に向けて出射するための出射面 47Aを構成している。この出射面 47Aは、受光中心軸 L2に対して直交している。

検知機構 4では、光出射部 40から出射された光は、入射面 46Aを介して導光部 43に導入された後に出射中心軸 L1に沿って直進し、出射面 43Aを介して導光部 43 力ステージ 3のに向けて出射される。ステージ 3の载置エリア 32に試験用具 7がなレ、には、導光部 43から出: Ifした光は受光部 41におレ、ては受光されなレ、。これに対して、載置エリア 32に試験用具 7が載置されているには、導光部 43から出射した光力 S試験用具 7の裏面に照射され、そのときの反射光が導光部 44の入射面 44Aに入射される。この入射面 44Aに Aftした光のうち、試験用具 7 の裏面にぉレ、て正反射した光が選択的に.導光部 44に導入される。導光部 44に導入された光は、受光中心軸 L2に沿って直進した後に出射面 47 Aから出射され、受光部 41において受光される。

このように、検知機構 4では、試験用具 7が載置エリア 32に載置されたときの正反射光;^積極的にプリズム 42の導光部 44に導入され、受光部 41におレヽて受光されるように構成されている。したがって、試験用具 7が載置エリア 32に載置されてレヽなレ、状態、たとえば図 3に仮想線で示したように載置ェリァ 32の上方に試験用具 7力立置するときの正反射光は、プリズム 42には導入されなレ、。そのため、 ¾gエリア 32に試験用具 7が载置されていない状態であるにも拘わらず、試験用具 7が載置されていると ^^知してしまうとレヽつた事態の発生を抑制することができる。

発光ダイオードは、レーザダイオードに比べて指向性の低いものである。そのため、検知機構 4の光出射部 40として発光ダイォードを採用すれば、図 4に示したように、光出射部 40からの光が広がりながら導光部 43から出射される。したがつて、光出射部 40として発光ダイオードを採用すれば、比較的に広い範囲に対して光を照ることが可能となるため、試験用具 7が載置されたカかを検知することができる範囲を大きくすることができる。その結果、使用者が手操作に試験用具 7を載置する: ¾には、厳格に位置決めした状態で試験用具 7を載置せずとも、試験用具 7力 S載置されたことを検知できるため、試験用具 7を載置する際の使用者の負担が軽減される。 - 検知機構 4においては、光出射部 40およぴ受光部 41が、出射中心軸 L1と受光中心軸 L2が互いに TOとなるように配置されている。これにより、出射中心軸と受光中心軸とを互いに非亍となるように光出射おょぴ受光部を配置した構成に比ベて、光出射部 40と受光部 41との距離を小さく設定できる。その結果、検知機構 4の小型化、ひ！/、ては分析装置 1の小型化を達成することが可能となる。

搬送機構 5は、図 2およぴ図 5に示したように、試験用具 7をステージ 3の載置エリア 32から測光エリア 33に移動させるためのものである。この搬送機構 5は、ステージ 3の上面を図中に矢印 D1，D2で示した方向に往復動可能なスライドブロック 50と、このスライドブロック 50を往復動させるためのガイドロッド 51と、を有している。スライドプロック 50は、ステージ 3の上面を摺動する干渉部 50Aと、ガイドロッド 51に対して相対動可能,に達結された連結部 50 Bを有している。連結部 50Bには、内面にねじ溝 (図示略)が形成された貫通孔 50 b力 S設けられている。ガイドロッド 51には、表面にねじ山 (図示略)が形成されており、貫通孔 50 bを介してスライドブロック 50に螺合されている。したがって、ガイドロッド 51を回転させることにより、このガイドロッド 51の回転方向に応じてスライドプロック 50 を移動させることができる。ガイドロッド 51の回転は、たとえばガイドロッド 51 を図外のモータなどの動力源に連結し、この動力源からの出力を利用して行われる。そして、ガイドロッド 51を所定の方向に回転させてスライドプロック 50を図中の矢印 D1方向に移動させることにり、試験用具 7を載置ェリァ 32から測光ェリア 33に移動させることができる。 .

測光機構 6は、図 2、図 6および図 7に示したように、試験用具 7の試薬パッド 71の呈色程度を光学的に測定するためのものである。この測光機構 6は、ステージ 3の表面に沿って図中に矢印 D3,D4で示した方向に往復動可能なスライダ 60 と、スライダ 60を往復動させるためのガイドロッド 61と、スライダ 60に保持された光センサ 8と、を備えている。

スライダ 60は、内面にねじ溝 (図示略)が形成された貫通孔 60bを有している。ガイドロッド 61には、表面にねじ山 (図示略); ^形成されており、貫通孔 60bを介してスライダ 60に螺合されている。したがって、ガイドロッド 61を回転させることにより、このガイドロッド 61の回転方向に応じて、スライダ 60、ひいては光センサ 8を図中の矢印 D3，D4方向に移動させることができる。ガイドロッド 61の回転は、たとえばガイドロッド 61を図外のモータなどの動力源に連結し、この動力源からの出力を利用して行われる。

光センサ 8は、図 7およぴ図 8に示したように光出射部 80、受光部 81、およぴプリズム 82を有している。

光出射部 80は、ステージ 3に向けて光を出射するためのものであり、出射中心軸 L3がステージ 3の厚み方向 (図 7の上下方向)を向くようにプリズム 82に固定されている。受光部 81は、ステージ 3から進行してくる光を受光するためのものであり、受光中心軸 L4が光出射部 80の出射中心軸 L3と TOまたは略 TOとなるようにしてプリズム 82に固定されている。光出射部 80は、たとえば発光ダイオードにより構成されており、受光部 81は、。たとえばフォトダイォードにより構成されている。

プリズム 82は、導光部 83および導光部 84を有しているとともに、全体が透明に形成されている。これらの領域 83，84は、スリット 85により区画されている。このスリット 85は、光出射部 80からの光が受光部 81において直接受光されるのを抑制するためのものである。

導光部 83は、光出射部 80を嵌め込み固定するための凹部 86を有している。この凹部 86の底面は、光出射部 80からの光を導光部 83の内部に導入するための入射面 86Aを構成している。この入射面 86Aは、出射中心軸 L3に対して直交している。導光部 83はさらに、導光部 83の内部の光を試験用具 7に向けて出射するための出射面 83Aを有している。出射面 83Aは、出射中心軸 L3(受光中心軸 L4)に対して傾斜した平面とされており、出射面 83 Aを ^iiする光を屈折させる。

一方、導光部 84は、試験用具 7からの光を導光部 84の内部に導るための入射面 84Αを有している。この入射面 84Αは、受光中心軸 L4(出射中心軸 L3)に対して直交している。より具体的には、. 面 84Aは、出射面 83 Aから試験用具 7に向けて出射した光のうち、受光中心軸 L4に沿って進行してくる試験用具 7からの散乱光を、屈折させることなく導光部 84の内部において受光中心軸 L4に沿って進行させるように構成されている。導光部 84はさらに、受光部 81を嵌め込み固定するための凹部 87を有している。この凹部 87の底面は、導光部 84の内部の光を受光部 81に向けて出射するための出射面 87Aを構成している。この出射面 87Aは、受光中心軸 L4に対して直交している。

光センサ 8は、ガイドロッド 61を回転させることにより、スライダ 60とともに図中の矢印 D3，D4方向 (試験用具 7の長手方向)に移動させられる。したがって、測光機構 6にお、ては、光センサ 8を試験用具 7の長手方向に移動させつつ、光出射部 80によって光を出射することにより、複数の試薬パッド 71の全てに光を照射 W することができる。これに対して、受光部 81では、各試薬パッド 71からの散乱光を受光することができる。

上述した測光機構 6 (光センサ 8)では、光出射部 80およぴ受光部 81が、出射中心軸 L3と受光中心軸 L4が互いに亍となるように配置されている。そのため、図 5 9に仮想凝で示したように、出射中心軸!^ と受光中心軸 L4とを互レ、に非 fとなるように光出射部 8( および受光部 81を配置した構成に比べて、光センサ 8では光出射部 80と受光部 81との距離を小さく設定できる。その結果、光センサ 8を小型化、ヽては測光機構 6や分析装置 1の小型化を達成することができるようになる。

0 図示した光センサ 8では、出射面 83Aが出射中心軸 L3(受光中心軸 L4)に対して傲斜する一方で、 AI†面 84Aが受光中心軸 L4(出射中心軸 L3)に対して直交してレ、たが、出射面を出射中心軸 L3(受光中心軸 L4)に対して直交させる一方で、 Alt面 84Aを受光中心軸 L4(出射中心軸 L3)に対して骶斜させてもよく、出射面および入射面の双方を、出射中心軸 L3ゃ受光中心軸 L4に対して斜させてもよレ、。

5 本発明は、上述した実施の形態には限定されるものではなレヽ。たとえば、検知機構については図 10 A〜図 10 Eに示したような構成を、光センサについては、図 11〜図 16に示したような構成を採用することができる。採用することができる。図 10Aに示した検知機構 4 Aは、導光手段がプリズム 42 Aとして構成されたものであるが、このプリズム 42Aは、検知機構 4 (図 3など参照)におけるプリズム0 42の上下を反転させた構成とされている。

図 10Bに示した検知機構 4 Bは、 .導手段がシリンドリカルレンズ 42Bとして構成されたものである。

図 10Cに示した検知機構 4 Cは、導光手段がフルレネルレンズ 42Cとして構成されたものである。このフルネルレンズ 42 Cは、複数の凸部 42Caを有しており、5 上面が凹凸面とされている。検知機構 4 Cはさらに、凸部 42Caを覆うカバー 42Cb を有している。これにより、検知機構 4 Cの上面は、平面とされている。

図 10Dに示した検知機構 4 Dは、フルネルレンズ 42Dの上面 (凹凸 ffi)に力パー 42Dbがー体成形されたものである。この検知機構 4 Dにおヽても、上面が平面とされている。図 i0 Cおよぴ図 10Dに示した検知機構 4 C， 4 Dでは、導光手段の上面が平面化されているため、上面を屈曲面や湾曲面とする (図 3、図 10Aおよび図 10B参照)に比べて、中央部の高さ寸法を小さくすることができる。このため、検知機構 4 C，4 Dでは、検知機構 4 C， 4 Dの寸法を小さくすることが可能となる。また、フノレネルレンズ 42C，42Dの上面を力パー 42Cb,42Dbにより覆えば、フルネルレンズ 42C，42Dの上面における埃や汚れの付着を抑制でき、また埃や汚れはフルネルレンズ 42 C，42Dよりも凹凸の少なレ、パー 42Cb,42Dbに付着するために、埃や汚れの除去; ^容易となる。

図 10 Eに示した検知機構 4 Eは、導光手段がシリンドリカルレンズとフルネルレンズとを組み合わせたレンズ 42Eとして構成されたものである。検知樹冓 4 E においても、レンズ 42Eの上面をカバーにより覆ってもよレ、。

図 11およぴ図 12に示した光センサ 8 Aは、 1つの光出射部 90と、 4つの受光部 91と、円柱状の形態とされ、力透明に形成された導光手段 92と、を備えている。導光手段 92は、円環状の凹部 95を有している。この凹部 95は、導光手段 92を導光部 93と導光部 94とに区画するためのものである。

導光部 93は、円柱状の形態とされているとともに、光出射部 90を固定するための凹部 96を有している。光出射部 90は、たとえば白色 LEDにより構成されている。凹部 96の底面 96 Aは、光出射部 90から出射された光を導光部 93に導入するための λ!ί面を構成している。入射面 96Αは、光出射部 90の出射中心軸 L3に対して直交している。導光部 93はさらに、導光部 93内の光を外部に出射するための出射面 93 Αを有している。この出射面 93 Aは、出射中心軸 L3に直交 (入射面 96Aに TO¹)な平面として構成されている。

導光部 94は、円環状の形態とされているとともに、受光部 91の受光中心軸 L4 に対して俱斜した入射面 94Aを有している。この入射面 94Aは、曲面として構成されている。導光部 94は、受光部 91を固定するための 4つの凹部 97を有している。これらの凹部 97は、導光部 93の凹部 96を囲むように同心円状に設けられている。したがって、 4つの受光部 91は、光出射部 90を囲むようにして配置され、力、つ、その受光中心軸 L4が光出射部 90の出射中心軸 L3と TOとなるように配置されている。各凹部 97の底面 97Aは、受光部 91に向けて光を入射させるための出射面を構成している。各凹部 97の底部には、波長選択部 97B;^設けられている。 4つの波長選択部 97Bは、それぞれ異なる波長の光を透過させるものである。したがつて、各受光部 91においては、異なる波長の光が選択される。波長選択部 97Bは、たとえば干渉フィルタや色フィルタにより構成されている。

光センサ 8 Aでは、各受光部 91において、光出射部 90から出射されて試薬パッド 71において反射した光のうち、波長の異なる光が受光される。したがって、試験用具 7が測定波長の異なる複数の分析項目を測定するように構成されている場合であっても、波長選択部 97Bに選択される波長を適定することにより、適切に測定できるようになる。

光センサ 8 Aでは、光出射部 90の出射中心軸 L3と、各受光部 91の受光中心軸 L4とが ¥ffとなるように配置されている。したがって、光センサ 8 Aでは、先に説明した光センサ 8 (図 7な！/ヽし図 9参照)と同様に、光センサ 8 Aひレ、ては測光機構のサイズを小さくすることが可能となる。

図 13 Aに示した光センサ 8 Bは、 4つの光出射部 90' および 1つの受光部 91 を有しており、光センサ 8 A (図 11およぴ図 12参照)において、光出射部と受光部との配置を入れ替えた構成とされている。すなわち、導光手段 92の中心部に受光部 91/ が配置され、この受光部を囲むようにして 4つの光出射部 9( が配置されている。各光出射部 90' およぴ受光部 91' は、各光出射部 9(/ の出射中心軸 L3と受光部 93/ の受光中心軸 L4とは互いに亍となるように配置されている。受光部 91, を固定した凹部 96' の底部には、波長選択部 96 Β' が設けられている。これにより、受光部 9^ に対しては特定波長の光のみが入射される。ただし、波長選択部 96 Β ' は省略してもよレヽ。

光センサ 8 Βでは、 4つの光出射部 9(/ により試薬パッド 71に対して光が照射され、試薬パッド 71からの反射光が 1つの受光部 91/ において受光される。したがって、光センサ 8 Βにおいては、試薬パッド 71に照射する光の光量を大きくし、受光部 93/ での受光量をより多く確保することができる。これにより、たとえ受光量が少なくなりがちな散乱光に基づいて測光を行う場合であっても、適切に測光を行うことができるようになる。

光センサ 8 Βでは、光出射部 9( を固定するための凹部 9 に波長選択部を設け、各凹部 97, 力ゝら導光手段 92に入射される光の波長を選択するようにしても良レ、。この、試験用具 7の構成に応じて、各波長選択部が同一波長の光を ¾i させるように構成する力異なる波長の光を ¾iiするように構成するかを設計すればよい。

図 13 Bに示した光センサ 8 Cは、光センサ 8 A (図 11およぴ図 12参照)において、光ファイバ 9^ により出射用導光部を構成したものである。この光ファイノく 93 は、透明に形成されたコア部 93 と、このコア部 93 を囲み、力つコア部 93 Β' よりも屈折率が小さくされたクラッド部 93C' とを有している。光ファイバ 93' は、外殻部 94, により囲まれている。

光センサ 8 Cでは、光ファイバ 93' の作用により、試薬パッド 71に対して、光出射部 90からの光を効率よく照射することができる。その結果、受光部 91における受光量を向上させることができるようになる。

図 13 Cに示した光センサ 8 Dは、光センサ 8 C (図 13B参照)と同様に、導光手段 92" 、コア部 93" と、このコア部 93" を囲む外殻部 94" と、により構成されている。ただし、光センサ 8 Dにおいては、 'コア部 93 が外殻部 94" よりも屈折率が高くされており、外殻部 94〃がクラッド層として機能し、導光手段 92 の全体で光ファイバを構成している。この光センサ 8 Dにおいても、試薬パッド 71に対して、光出射部 90からの光を効率よく照射し、受光部 91における受光量を向上させることができるようになる。

図 14Aに示した光センサ 8 Εは、図 11および図 12に示した光センサ 8 Αにおいて、導光手段 92における出射面 93Aおよび入射面 94Aを覆うようにして遮光マスク 88を膜形成した形態とされている。この遮光マスク 88は、試験用具 7の試薬パッド 71から反射した光のうち、試薬パッド 71において 45度または略 45度で反射した光を導光手段 92、ひいては受光部 91に入射させるためのものである。この遮光マスク 88は、全体が光を吸収しやすいものとされているとともに、図 14Bに示したように、光出射部 90および受光部 91の合計個数に対応して 5個の貫通孔 88 a ,88 bが形成されたものである。

なお、図 14Bにおいては、クロスハッチングを施した部分が遮光マスク 88である。貫通孔 88 aは光出射部 90から出射され、力ゝっ導光手段 92から出射する光を通過させるためのものであり、貫通孔 88 bは試薬パッド 71におレヽて反射して導光手段 92に向かってくる光を通過させるためのものである。このような遮光マスク 88 は、たとえば黒色の樹脂材料を用レヽた蒸着や印刷により形成することができる。この光センサ 8 Eでは、試薬パッド 71において反射した光のうち、 45度または略 45度で反射した光のみが受光部 91において受光され、その余の光が遮光マスク 88において吸収される。したがって、受光部 91に対しては、測光に必要な目的とする反射光を選択的に Altさせることができるようになるため、光センサ 8 Eを用レ、れば分析精度を向上させることができるようになる。

遮光手段は、図 15Aおよぴ図 15Bに示したよう形態であってもよレヽ。図 15Aに示した遮光マスク 88' は、試薬パッド 71(図 14A参照)において反射して導光手段 92に向かってくる光を通過させるための貫通孔 88b ' が環状に形成されている。つまり、 1つの貫通孔 88 b ' によって、全ての受光部 91に対する Alt光が制限されるように構成されている。一方、図 15 Bに示した遮光手段は、受光部 91毎に個別に設けられた環状の 4つの遮光マスク 88"を備えたものとして構成されている _c 図 16に示した光センサ 8 Fは、遮光手段 89が導光手段 92とは別体として形成され、力ゝっ導光手段 92とは分離して配置されたものである。遮光手段 89は、図面上には明確に表れてレヽな、が、図 14Bあるいは図 15 Aに示した遮光マスク 88，88' と同様な形態の貫通孔 89 a ,89 bが設けられている。遮光手段 89を導光手段 92とは分離した構成とする： t には、遮光手段 89は導光手段 92とともに移動できるように、たとえばスライダ 60(図 7参照)に対して固定される。

図 14なレヽし図 16を参照して説明した遮光マスク 88,88 ，88〃や遮光手段 89の形態は例示であり、受光部にぉレヽて目的とする反射光を選択的に受光できる限りは、その形態は種々に変更可能である。また、図 11および図 12に示した光センサに限らず、他の形態の光センサにおいても、遮光手段を採用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . ¾ ^物に対して光を照射 1½>ための 1以上の光出射部と、 '上記 ^物からの反射光を受光するための 1以上の受光部と、を備えた光センサであって、

上記 1以上の光出射部および上記 1以上の受光部は、上記 1以上の光出射部の出射中心軸と上記 1以上の受光部の受光中心軸とが互レヽに TOまたは略となるように配置されている、光センサ。

2 . 上記 1以上の光出射部力も上記物に向かう光、および上記驗物から上記 1以上の受光部へ向かう光のうちの少なくとも一方の光の進行路を規定するための導光手段をさらに備えてレヽる、請求項 1に記載の光センサ。

3 . 上記導光手段は、上記 1以上の光出射部から出射された光を、上記導光手段の内部に導入するための 1以上の第 1入射領域と、上記 1以上の光出射部から上記導光手段の内部に導入された光を、上記対象物に向けて出射するための 1以上の第 1出射領域と、上記物からの反射光を、上記導光手段の内部に導入させるための 1以上の第 2 Alt領域と、上記物にぉレヽて反射してから上記導光手段の内部に導入された光を、上記 1以上の受光部に向けて出射するための 1以上の第 2出射領域と、を有しており、かつ、

上記 1以上の第 1入射領域、上記 1以上の第 1出射領域、上記 1以上の第 2 入射領域、および上記 1以上の第 2出射領域のうちの少なくとも 1つの領域は、当該領域をする光を屈折させるように構成されている、請求項 2に記載の光センサ。

4. 上記導光手段は、上記出射中心軸に沿って延びるコア部と、上記コア部よりも屈折率が低く、力上記コア部を囲む外殻部と、を有している、請求項 2に記載の光センサ。

5 . 上記導光手段は、上記出射中心軸に沿って延びる光ファイノく部と、上記光ファイノ部を囲む外穀部と、を有している、請求項 2に記載の光センサ。

6. 上記^物から反射してくる光のうち、目的角度で上記^物において反射した光を、上記 1以上の受光部に対して選択的に入射させるための遮光手段をさらに備えている、請求項 2に記載の光センサ。

7. 上記 1以上の光出射部が 1つの光出射部からなる一方で、上記 1以上の受光部が複数の受光部からなり、かつ、

上記複数の受光部は、上記 1つの光出射部を囲むように配置されている、請求項 1に記載の光センサ。

8. 上記 1以上の光出射部力複数の光出射部からなる一方で、上記 1以上の受光部が 1つの受光部からなり、かつ、

上記複数の光出射部は、上記 1つの受光部を囲むように配置されている、請求項 1に記載の光センサ。

9. 試料を分析する際に利用される試験用具に光を照射するための 1以上の光出射部と、上記試験用具からの反射光を受光するための 1以上の受光部と、を備えた試験用具のための測光機構であって、

上記 1以上の光出射部およぴ上記 1以上の受光部は、上記 1以上の光出射部の出射中心軸と上記 1以上の受光部の受光中心軸とが互レヽに TOまたは略となるように配置されている、試験用具のための測光機構。

10. 上記 1以上の光出射部から上記試験用具に向かう光、および上記試験用具から上記 1以上の受光部へ向かう光のうちの少なくとも一方の光の進行路を規定するための導光手段をさらに備えている、請求項 9に記載の試験用具のための測光機構。

11. 上記導光手段は、上記 1以上の光出射部から出射された光を、上記導光手段の内部に導入するための 1以上の第 1入射領域と、上記 1以上の光出射部から上記導光手段の内部に導入された光を、上記試験用具に向けて出射するための 1以上の第 1出射領域と、上記試験用具からの反射光を、上記導光手段の内部に導入させるための 1以上の第 2入射領域と、上記試験用具において反射してから上記導光手段の内部に導入された光を、上記 1以上の受光部に向けて出射するための 1以上の第 2出射領域と、を有しており、かつ、

上記 1以上の第 1入射領域、上記 1以上の第 1出射領域、上記 1以上の第 2 入射領域、および上記 1以上の第 2出射領域のうちの少なくとも 1つの領域は、当該領域を ¾ ^する光を屈折させるように構成されている、請求項 10に記載の試験用具のための測光 f幾構。

12. 上記導光手段は、レンズまたはプリズムを含んでいる、請求項 10に記載の試験用具のための測光機構。

13. 上記 1以上の第 1出射領域および 1以上の第 2入射領域は、上記 1以上の光出射部における出射中心軸、直交または略直交する平面として構成されている、請求項 11に記載の試験用具のための測光機構。

14. 上記導光手段は、上記出射中心軸に沿って延びるコア部と、上記コア部よりも屈折率が低く、カゝっ上記コア部を囲む外殻部と、を有している、請求項 10に記載の試験用具のための測光機構。

15. 上記外穀部はクラッド層として機能し、力、

上記導光手段は、全体として光ファイバを構成している、請求項 14に記載の試験用具のための測光機構。

16. 上記導光手段は、上記出射中心軸に沿って延びる光ファイバ部と、上記光フアイバ部を囲む外殻部と、を有している、請求項 10に記載の試験用具のための測光機構。

17. 上記試験用具から ¾fしてくる光のうち、目的角度で上記試験用具にぉレヽてした光を、上記 1以上の受光部に対して選択的に Altさせるための遮光手段をさらに備えている、請求項 11に記載の試験用具のための測光機構。

18. 上記目的角度は、 45度または略 45度である、請求項 17に記載の試験用具のための測光機構。

19. 上記遮光手段は、上記 1以上の第 1出射領域および上記 1以上の第 2入射領域を選択的に露出させるための開口部を有している、請求項 17に記載の試験用具のための測光機構。

20. 上記遮光手段は、上記 1以上の第 1出射領域および上記 1以上の第 2入射領域のうちの少なくとも一方の周囲を囲むリング状の部分を含んでいる、請求項 Γ7 に記載の試験用具のための測光機構。

21. 上記導光手段における上記 1以上の第 1出射領域または上記 1以上の第 2入射領域は、複数の第 1出射領域または複数の第 2入射領域を有しており、

上記遮光手段は、上記複数の第 1出射領域または上記複数の第 2入射領域を一連に露出させる開口部を有している、請求項 17に記載の試験用具のための測光機構。

22. 上記 1以上の光出射部が 1つの光出射部からなる一方で、上記 1以上の受光部が複数の受光部からなり、力、

上記複数の受光部は、上記 1つの光出射部を囲む'ように配置されている、請求項 9に記載の試験用具のための測光機構。

23. 上記 1以上の光出射部が複数の光出射部からなる一方で、上記 1以上の受光部が 1つの受光部からなり、かつ、上記複数の光出射部は、上記 1つの受光部を囲むように配置されている、請求項 9に記載の試験用具のための測光機構。

24. 上記複数の光出射部は、異なるピーク波長の光を出射する 2以上の光出射部を含んでいる、請求項 23に記載の試験用具のための測光機構。

25. 上記受光部は、上記光出射部から出射された光のうち、上記試験用具において反射した散乱光を受光するように構成されている、請求項 9に記載の試験用具のための測光機構。

26. 上記試験用具から反射した光を、波長を選択してから上記 1以上の受光部へ Altさせるための 1以上の波長選択部を備えている、請求項 9に記载の試験用具のための測光機構。

27. 上記 1以上の光出射部から出射された光を、波長を選択してから上記試験用具に照射するための 1以上の波長選択部を備えている、請求項 9に記載の試験用具のための測光機構。

28. 目的領域に試験用具がする力かを検知するための検知機構であって、上記目的領域に向けて光を出射するための光出射部と、上記試験用具からの反射光を受光するための受光部と、を備えた試験用具の検知機構にぉレヽて、

上記受光部は、上記光出射部から出射された光のうち、上記試験用具において正反射した光を選択的に受光するように構成されている、試験用具の検知機構。

29. 上記光出射部から上記目的領域に向かう光、および上記目的領域から上記受光部に向かう光のうちの少なくとも一方の光の進行路を規定するための導光手段をさらに備えてレ、る、請求項 28に記載の試験用具の検知機構。

30. 上記導光手段は、上記光出射部から出射された光を、上記導光手段の内部に導入するための第 1 Alt領域と、上記光出射部から上記導光手段の内部に導入された光を、上記目的領域に向けて出射するための第 1出射領域と、上記試験用具力らの反射光を、上記導光手段の内部に導入させるための第²入射領域と、上記試験用具にぉレ、て反射してから上記導光手段の内部に導入された光を、上記受光部に向けて出射するための第 2出射領域と、を有しており、かつ、

上記第 1入射領域、上記第 1出射領域、上記第 2 Alt領域、および上記第 2 出射領域のうちの少なくとも 1つの領域は、当該領域をする光を屈折させるように構成されている、請求項 29に記載の試験用具の検知機構。

31. 上記導光手段は、プリズムまたはレンズを含んでいる、.請求項 29に記載の試験用具の検知機構。

32.上記導光手段は、シリンドリカルレンズまたはフルネルレンズを含んでい ¾、請求項 29に記載の試験用具の検知機構。

33. 上記導光手段は、凹凸面を有するレンズと、上記凹凸面を覆い、かつ上記導光手段の上面を平坦面とするための力パーと、を有している、請求項 29に記載の試験用具の検知機構。

34. 上記導光手段は、フルネルレンズを含んでレヽる、請求項 33に記載の試験用具の検知機構。

35. 上記光出射部は、発光ダイオードを有している、請求項 29に記載の試験用具の検知機構。

36. 上記光出射部および上記受光部は、上記光出射部の出射中心軸と上記受光部の受光中心軸と力互いに fまたは略 TOとなるように配置されている、請求項 29に記載の試験用具の検知機構。

37. 目的領域に試験用具が存在する力かを検知するための検知機構であって、上記目的領域に向けて光を出射するための光出射部と、上記試験用具からの反射光を受光するための受光部と、を備えた検知機構において、

上記光出射部から上記目的領域に向かう光、および上記目的領域から上記受光部に向かう光のうちの少なくとも一方の光を、屈折させるように構成されている、試験用具の検知機構。

38. 上記光出射部から上記目的領域に向かう光、および上記目的領域から上記受光部に向かう光のうちの少なくとも一方の光の進行路を規定するための導光手段をさらに備えている、請求項 37に記載の試験用具の検知機構。

39. 上記導光手段は、上記光出射部から出射された光を、上記導光手段の内部に導入するための第 1 Alt領域と、上記光出射部から上記導光手段の内部に導入された光を、上記目的領域に向けて出射するための第 1出射領域と、上記試験用具からの反射光を、上記導光手段の内部に導入させるための第領域と、上記試験用具にぉレヽて反射してから上記導光手段の内部に導入された光を、上記受光部に向けて出射するための第 2出射 ^域と、を有しており、力つ、

上記第 1入射領域、上記第 1出射領域、上記第 2Λ!ί領域、および上記第 2出射領域のうちの少なくとも 1つの領域は、当該領域を ¾する光を屈折させるように構成されている、請求項 38に記載の試験用具の検知機構。

40. 上記導光手段は、プリズムまたはレンズとして構成されている、請求項 38に記載の試験用具の検知機構。

41. 試料を分析する際に利用される試験用具に光を照射するための 1以上の光出射部、および上記試験用具からの反射光を受光するための 1以上の受光部を有する Ml光機構と、

目的領域に試験用具が雜するカ^カゝを検知するために上記試験用具に光を照射する光出射部、およぴ上記試験用具からの反射光を受光するための受光部を有する検知機構と、

を備えた分析装置にぉレヽて、

上記測光機構における 1以上の光出射部および 1以上の受光部は、上記 1以上の光出射部の出射中心軸と上記 1以上の受光部の受光中心軸とが互レヽに TOまたは略 TOとなるように配置されており、

上記検知機構における受光部は、上記検知機構における光出射部から出射された光のうち、上記試験用具にお！/、て正反射した光を選択的に受光するように構成されている、分析装置。