WO2007135922A1 - 光源装置及び分析装置 - Google Patents

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WO2007135922A1 PCT/JP2007/060056 JP2007060056W WO2007135922A1 WO 2007135922 A1 WO2007135922 A1 WO 2007135922A1 JP 2007060056 W JP2007060056 W JP 2007060056W WO 2007135922 A1 WO2007135922 A1 WO 2007135922A1
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Yuji Ogawa
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Olympus Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a light source device and an analysis device.
  • analyzers analyze the concentration of a target substance contained in a specimen by measuring the optical characteristics of a reaction liquid between the specimen and a reagent, and use a semiconductor light source as a light source for optical characteristics measurement (
  • a device using a light emitting diode (LED) is known (for example, see Patent Document 1).
  • the analyzer disclosed in Patent Document 1 takes into account the change in output wavelength due to temperature change, adjusts the temperature by attaching a semiconductor light source to a member with a large heat capacity, drives at a constant current, and makes the drive conditions the same. By adjusting, the output wavelength is kept constant.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-101295
  • semiconductor light sources such as light-emitting diodes and semiconductor lasers have individual differences of about lOnm, even if the driving conditions are adjusted to be the same, the peak wavelength of light output for each light source varies. .
  • an analyzer using a semiconductor light source has a problem in that the analytical value is slightly different between apparatuses as a result of the peak wavelength of light for measuring optical characteristics being varied from apparatus to apparatus.
  • the present invention has been made in view of the above, and can emit light having a desired peak wavelength regardless of individual differences of semiconductor light sources, and can suppress differences in analysis values between apparatuses.
  • An object is to provide a light source device and an analysis device.
  • one aspect of the light source device includes a semiconductor light source, and controls a wavelength of light output from the semiconductor light source to a target wavelength.
  • the wavelength control unit controls the temperature of the semiconductor light source, and sets the wavelength of the output light to the target wavelength. It has the means.
  • the wavelength control unit further includes a storage unit that stores output characteristics of light output from the semiconductor light source.
  • the temperature control means controls the temperature of the semiconductor light source based on the output characteristics stored in the storage means.
  • the light source device further includes wavelength measuring means for measuring a wavelength of light output from the semiconductor light source, and the temperature control means is measured. The temperature of the semiconductor light source is controlled based on the determined wavelength.
  • the wavelength control means is an optical filter that selects light having a target wavelength from light output from the semiconductor light source. To do.
  • the light source device of the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the light source device further includes a light amount control unit that controls a light amount of light having a target wavelength controlled by the wavelength control unit. .
  • One aspect of the light source device of the present invention is characterized in that, in the above invention, the semiconductor light source is a light emitting diode or a semiconductor laser.
  • one embodiment of the analysis apparatus of the present invention is to react a plurality of different liquids and measure the optical characteristics of the reaction liquid to measure the reaction.
  • An analysis apparatus for analyzing a liquid characterized in that the optical characteristics of the reaction liquid are measured and analyzed using the light source device.
  • the light source device has wavelength control means for controlling the wavelength of the light output also with the semiconductor light source power to the target wavelength, or for selecting the light with the target wavelength from the light output with the semiconductor light source power.
  • a light source device and an analysis device that emit light of a desired peak wavelength regardless of individual differences of semiconductor light sources and can suppress differences in analysis values between devices There is an effect that can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a reaction vessel used in the automatic analyzer shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a light source device mounted on the automatic analyzer shown in FIG.
  • FIG. 4 is an output characteristic diagram relating to temperature and output wavelength of light output also with semiconductor light source power.
  • FIG. 5 is a diagram showing a change in light quantity accompanying LED temperature control.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a modification of the light source device of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a light source device according to a second embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a light source device according to Embodiment 3.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a light source device according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a light source device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a modification of the light source device of the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a reaction vessel used in the automatic analyzer shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the light source device mounted on the automatic analyzer shown in FIG.
  • Fig. 4 is an output characteristic diagram regarding the temperature and output wavelength of the light output from the semiconductor light source.
  • the automatic analyzer 1 includes a sample table 3, a sample dispensing mechanism 5, a cuvette wheel 6, a photometric device 8, a cleaning device 9, a reagent dispensing mechanism 10, and a reagent on a work table 2.
  • a table 11 and a stirring device 18 are provided.
  • the sample table 3 is rotated in the direction indicated by the arrow by the driving means, and a plurality of storage chambers 3a are provided on the outer periphery at equal intervals along the circumferential direction. .
  • a sample container 4 containing a sample is detachably stored in each storage chamber 3a.
  • the sample dispensing mechanism 5 is means for dispensing a sample into a plurality of reaction containers 7 held by a cuvette wheel 6. As shown in FIG. Dispense the body sequentially into reaction vessel 7.
  • the cuvette wheel 6 is rotated in a clockwise direction indicated by an arrow in FIG. 1 by a driving means different from that of the sample table 3, and a plurality of holders 6a for holding the reaction vessels 7 individually are arranged on the outer periphery in the circumferential direction. It is provided at equal intervals along.
  • the cuvette wheel 6 rotates clockwise for one cycle (one reaction container per round) for Z4.
  • the reaction vessel 7 moves one holder 6a counterclockwise in four cycles.
  • a photometric device 8 In the vicinity of the outer periphery of the cuvette wheel 6, a photometric device 8, a cleaning device 9 and a stirring device 18 are arranged.
  • the reaction container 7 is a very small container having a capacity of several nL to several tens of ⁇ L, and transmits 80% or more of the light contained in the analysis light (340 to 800 nm) emitted from the light source of the photometric device 8. Transparent materials such as glass including heat-resistant glass, synthetic resins such as cyclic olefin and polystyrene are used. As shown in FIG. 2, the reaction container 7 includes a side wall 7a, 7b and a bottom wall 7c that form a liquid holding part 7d that holds a liquid containing a reagent, a sample, and the like. An opening 7e is formed above the liquid holding part 7d. It is a square tube-shaped cuvette.
  • reaction vessel 7 In the reaction container 7, the inner surface of the liquid holding part 7d is subjected to affinity processing for liquids such as specimens and reagents.
  • Reaction vessel 7 has a side wall
  • the holder 6a is arranged with the side 7b facing the radial direction of the cuvette wheel 6 while the side 7b faces the circumferential direction of the cuvette wheel 6.
  • the reaction vessel 7 is used as a photometric region Am through which the light beam BL emitted from the light source of the photometric device 8 passes through the lower portion of the side wall 7b.
  • the photometric device 8 is arranged near the outer periphery of the cuvette wheel 6 and emits light (340 to 800 nm) to be analyzed into the liquid held in the reaction vessel 7 (light source device 20 ( And a light receiver that receives light that has passed through the liquid.
  • the light source device 20 and the light receiver are disposed at positions facing each other in the radial direction with the holder 6 a of the cuvette wheel 6 interposed therebetween.
  • the light source device 20 includes a light source power source 21, a light emitting diode 22, and a wavelength control unit 23.
  • a light-emitting diode (hereinafter referred to as "LED") 22 is a semiconductor light source that is turned on by power supplied from a light source power source 21, and the temperature ( Figure 4 shows the output characteristics for ° C) and output wavelength (nm) (peak wavelength ⁇ ⁇ ). The LED 22 is attached in close contact with the heating / cooling unit 26.
  • the wavelength control unit 23 is a control unit that controls the peak wavelength of light output from the LED 22 to the target wavelength ⁇ ⁇ based on the output characteristics of the LED 22 shown in FIG. 4, and includes a storage unit 24 and a temperature control unit 25. And have.
  • the storage unit 24 is a digital memory that stores the output characteristics of the light output from the LED 22.
  • the temperature control unit 25 is a temperature control unit that controls the temperature of the LED 22, and includes a heating / cooling unit 26, a temperature sensor 27 that detects the temperature of the heating / cooling unit 26, and a temperature control circuit 28.
  • the heating / cooling unit 26 heats or cools the temperature of the LED 22 so that light having a target wavelength ⁇ is output based on the output characteristics stored in the storage unit 24.
  • the Peltier element Is used.
  • the temperature control circuit 28 includes an electronic control unit (ECU), and obtains a target temperature TO from the output characteristics stored in the storage unit 24 based on a preset target wavelength ⁇ ⁇ .
  • the temperature control circuit 28 controls the temperature of the heating / cooling unit 26 based on the temperature signal input from the temperature sensor 27 so that the temperature of the LED 22 becomes the target temperature TO.
  • the peak wavelength of the output light is controlled to the target wavelength ⁇ .
  • the cleaning device 9 has a discharging means for discharging the liquid and the cleaning liquid from the reaction vessel 7, and a cleaning liquid dispensing means.
  • the cleaning device 9 discharges the liquid after photometry from the reaction container 7 after photometry, and then dispenses the cleaning liquid.
  • the cleaning device 9 cleans the inside of the reaction vessel 7 by repeating the dispensing and discharging operations of the cleaning solution several times.
  • the reaction container 7 washed in this way is used again for the analysis of a new specimen.
  • the reagent dispensing mechanism 10 is a means for dispensing a reagent to a plurality of reaction containers 7 held by the cuvette wheel 6. As shown in FIG. Are sequentially dispensed into the reaction vessel 7.
  • the reagent table 11 is rotated in a direction indicated by an arrow in FIG. 1 by a driving means different from the sample table 3 and the cuvette wheel 6, and a plurality of storage chambers 1 la formed in a fan shape are provided along the circumferential direction. ing.
  • the reagent container 12 is detachably stored in each storage chamber 11a.
  • Each of the plurality of reagent containers 12 is filled with a predetermined reagent corresponding to the inspection item, and an information recording medium (not shown) such as a bar code label for displaying information on the stored reagent is attached to the outer surface. .
  • the control unit 14 includes a sample table 3, a sample dispensing mechanism 5, a cuvette wheel 6, a photometric device 8, a cleaning device 9, a reagent dispensing mechanism 10, a reagent table 11, a reading device 13, an analysis unit 15, and an input unit. 16, a display unit 17, a stirrer 18 and the like are connected, and for example, a microcomputer having a storage function for storing analysis results is used.
  • the control unit 14 controls the operation of each unit of the automatic analyzer 1 and stops the analysis work when the reagent lot is different or the expiration date is expired based on the information read from the record on the information recording medium. In this way, the automatic analyzer 1 is controlled or a function for issuing a warning to the operator is provided.
  • the analysis unit 15 is connected to the photometry device 8 via the control unit 14, and analyzes the component concentration and the like of the specimen from the absorbance of the liquid in the reaction container 7 based on the amount of light received by the light receiver, and the analysis result is obtained. Output to the control unit 14.
  • the input unit 16 is a part that performs an operation of inputting inspection items and the like to the control unit 14, and for example, a keyboard and a mouse are used.
  • the display unit 17 displays the analysis contents, A display panel or the like is used to display an analysis result or an alarm.
  • the stirring device 18 is a device that stirs the liquid held in the reaction vessel 7, and includes a device that stirs the liquid directly with a stirring rod and a device that stirs the liquid in a non-contact manner using sound waves.
  • the automatic analyzer 1 configured as described above includes a reagent dispensing mechanism 10 having a reagent container 12 and a reagent container 12 in a plurality of reaction containers 7 conveyed in the circumferential direction by a rotating cuvette wheel 6. Are dispensed sequentially.
  • the reaction container 7 into which the reagent has been dispensed is conveyed along the circumferential direction by the cuvette wheel 6, and the specimens are sequentially dispensed from the plurality of specimen containers 4 held in the specimen table 3 by the specimen dispensing mechanism 5.
  • the reaction container 7 into which the specimen has been dispensed is transported to the stirring device 18 by the cuvette wheel 6, and the dispensed reagent and specimen are sequentially stirred and reacted.
  • the reaction vessel 7 holding the reaction solution in which the sample and the reagent have reacted in this way passes through the photometric device 8 when the cuvette wheel 6 rotates again, and the luminous flux BL of the analysis light that has also been emitted from the light source (see Fig. 2). ) Is transmitted.
  • the light beam BL transmitted through the reaction solution is photometrically measured by the light receiver, and the analysis unit 15 analyzes the component concentration and the like.
  • the reaction vessel 7 is washed by the washing device 9 and then used again for analyzing the sample.
  • the automatic analyzer 1 automatically executes such a series of analysis operations under the control of the control unit 14.
  • the light source device 20 uses the wavelength control unit 23 to adjust the light emitted from the LED 22.
  • the wavelength of the reaction solution is controlled, and light of a preset target wavelength ⁇ ⁇ is irradiated onto the reaction solution held in the reaction vessel 7 to measure the reaction solution.
  • the automatic analyzer 1 has the same target wavelength ⁇ ⁇ for optical measurement, even if the devices are different, so that the analysis value with individual differences in the measured wavelength is the same between the devices. Measurement is possible.
  • the light source device 20 of the first embodiment is not limited to the power using a digital memory as the storage unit 24.
  • the storage unit 24 may use an analog element such as a resistor capable of setting the target wavelength ⁇ LED of the LED 22 in the temperature control circuit 28 !.
  • the wavelength controller 23 can be realized at low cost by storing the target temperature TO for setting the target wavelength ⁇ ⁇ with a variable resistor based on FIG. it can.
  • the light source device 20 uses a semiconductor laser in addition to the LED 22 as a semiconductor light source. Use it.
  • the light source device 20 recalculates the power for driving the LED 22 based on the target temperature TO obtained by the temperature control circuit 28. Then, as shown in FIG. 6, when the light source device 20 outputs the recalculated power signal from the temperature control unit 25 to the light source power source 21 to drive the light source power source 21, the target wavelength ⁇ ⁇ of the light output from the LED 22 In addition, the amount of light can be controlled to be constant.
  • the light source device 20 uses a semiconductor light source including an LED or a semiconductor laser as a light source, in addition to the effect of eliminating individual differences in the measurement wavelength, the light source device 20 is a conventional light source device that uses a white light source such as a halogen lamp. Compared with low power consumption, it has the advantage that it can be downsized.
  • the temperature of the semiconductor light source is controlled by the temperature control unit based on the output characteristics of the semiconductor light source stored in the storage unit, thereby setting the wavelength of light as the target wavelength.
  • the light source device of Embodiment 2 measures the wavelength of the light output from the semiconductor light source power by the wavelength measurement unit, and controls the temperature of the semiconductor light source by the temperature control unit so that the measured value becomes the target wavelength. By doing so, the wavelength of the output light is set as the target wavelength.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the light source device of the second embodiment.
  • the light source device described in each of the following embodiments is used by being mounted on the automatic analyzer of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals.
  • the light source device 30 uses a semiconductor laser (hereinafter referred to as “LD”) 31 as a semiconductor light source, and in addition to the light source power source 21 and the wavelength control unit 23, And a peak wavelength measuring unit 33.
  • the light source device 30 emits one of the lights separated by the half mirror 32 to the light receiver of the photometric device 8 provided in the automatic analyzer 1 and makes the other light enter the peak wavelength measuring unit 33.
  • the peak wavelength measuring unit 33 includes a diffraction grating that splits incident light, and a wavelength measuring unit that measures the wavelength and light amount of the split light, Measure the peak wavelength ⁇ P of the incident light.
  • the peak wavelength measuring unit 33 outputs the measured wavelength signal having the peak wavelength ⁇ ⁇ to the temperature control circuit 28.
  • the temperature control circuit 28 Based on the wavelength signal of the peak wavelength ⁇ ⁇ ⁇ input from the peak wavelength measurement unit 33, the temperature control circuit 28 corresponds to the difference between the LD 31 and the target wavelength ⁇ ⁇ ⁇ set in advance. Find the target temperature TO of the heating / cooling unit 26. The temperature control circuit 28 controls the temperature of the heating / cooling unit 26 in this way, thereby controlling the peak wavelength of the light output from the LD 31 to the target wavelength ⁇ . For example, if the output characteristics of the light source are as shown in FIG. 4, the temperature control circuit 28 will heat and cool the wavelength signal power input from the peak wavelength measuring unit 33 when the peak wavelength ⁇ ⁇ ⁇ is shorter than the target wavelength ⁇ ⁇ . By raising the temperature of the unit 26, the LD31 is controlled to output light with a peak wavelength ⁇ .
  • the temperature control unit 25 monitors the peak wavelength of the light output from the LD 31 by the temperature control circuit 28, so that the light of the target wavelength ⁇ is always output by heating and cooling. Control unit 26 temperature. For this reason, the light source device 30 always outputs light of the target wavelength ⁇ ⁇ even if the LD 31 has an individual difference with respect to the output wavelength, and outputs light of the same wavelength V between the devices. can do.
  • the wavelength of light output by controlling the temperature of the semiconductor light source by the temperature control unit based on the output characteristics of the semiconductor light source stored in the storage unit is set as the target wavelength.
  • the wavelength of the light output by combining the light source device of the first embodiment and the light source device of the second embodiment is set as a target wavelength.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the light source device of the third embodiment.
  • the light source device 40 uses an LED 22 as a semiconductor light source, and in addition to the light source power source 21 and the wavelength control unit 23 of Embodiment 1, a half mirror 32 and a peak wavelength measurement unit 33 And have.
  • the light source device 40 measures the output characteristics of the semiconductor light source based on the temperature signal input from the temperature sensor 27 and the wavelength signal input from the peak wavelength measuring unit 33 and stores the output characteristic in the storage unit 24. That is, the light source device 40 itself measures the output characteristics of the semiconductor light source. [0048] Therefore, the light source device 40 always keeps the output characteristics of the LED 22 up-to-date, so even if the LED 22 changes over time, it always outputs light of the target wavelength ⁇ ⁇ without being affected by it. can do.
  • the light source device of the first embodiment uses a temperature control unit as the wavelength control unit, and sets the wavelength of light output by controlling the temperature of the semiconductor light source as the target wavelength.
  • the light source device of the fourth embodiment controls the wavelength of the output light to the target wavelength by using an optical filter as the wavelength control unit.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the light source device of the fourth embodiment.
  • the light source device 50 has a light source power source 21, an LED 22, and an optical filter 51.
  • the optical filter 51 is a known optical filter such as a colored glass filter or an interference filter having a peak at the target wavelength ⁇ .
  • the optical filter 51 selects light having a target wavelength ⁇ ⁇ ⁇ from the light output from the LED 22. Therefore, even if the peak wavelength ⁇ ⁇ ⁇ of the light output from the LED 22 is deviated from the target wavelength ⁇ ⁇ due to individual differences, the optical filter 51 corrects this deviation by transmitting the optical filter 51 and corrects the target wavelength. ⁇ ⁇ light is emitted. Therefore, the light source device 50 can always output light with the target wavelength ⁇ even if the LED 22 has individual differences with respect to the output wavelength. In particular, by combining the LED 22 with the optical filter 51, for example, even when the output wavelength of the LED 22 fluctuates due to temperature or aging, it is possible to always output light having the target wavelength ⁇ .
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the light source device of the fifth embodiment.
  • the light source device 60 includes a light amount control unit 61 and a half mirror 32 in addition to the light source 21, the LED 22, and the optical filter 51.
  • the light quantity control unit 61 The light quantity of the target wavelength ⁇ selected by the filter 51 is measured, and the voltage applied to the LED 22 by the light source 21 is controlled so that the measured light quantity becomes a preset light quantity.
  • the light quantity control unit 61 has an optical sensor for detecting the light quantity and control means such as an electronic control unit (ECU).
  • ECU electronice control unit
  • the light amount control unit 61 increases the voltage applied by the light source power supply 21 to the LED 22 to increase the light amount output from the LED 22.
  • the light amount control unit 61 reduces the light amount output from the LED 22 by reducing the voltage applied to the LED 22 by the light source power source 21.
  • the light source device 60 can hold the light output from the LED 22 measured by the light quantity control unit 61 so as to have a constant light quantity while holding the light at the target wavelength ⁇ .
  • the light source device 60 uses the wavelength control unit 23 used in Embodiments 1 to 3 in place of the optical filter 51 to control the light output from the LED 22 to be the target wavelength ⁇ . But ⁇ . Further, as shown in FIG. 11, in the light source device 40 of the third embodiment, an optical filter 51 may be disposed in the optical path between the LED 22 and the half mirror 32. In this way, the light source device 40 can sharpen the output light of the target wavelength ⁇ .
  • the automatic analyzer 1 may have two reagent tables and the force described in the case of the reagent table force. Further, the analyzer of the present invention may have a configuration in which a plurality of automatic analyzers 1 are combined.
  • the light source device and the analysis device of the present invention are useful for emitting light having a desired peak wavelength regardless of individual differences of semiconductor light sources, and suppressing the difference in analysis values between the devices. is there.

Abstract

 半導体光源(22)と、半導体光源から出力される光の波長を目標波長に制御し、或いは半導体光源から出力された光から目標波長の光を選択する波長制御部(23)とを有する光源装置(20)及び分析装置。分析装置は、複数の異なる液体を反応させ、光源装置(20)を用いて反応液の光学的特性を測定し、反応液を分析する。波長制御部(23)は、半導体光源(22)の温度を制御し、出力される光の波長を目標波長に設定する温度制御部(25)を有する。さらに、波長制御部(23)は、半導体光源(22)から出力される光の出力特性を記憶する記憶部(24)を有し、温度制御部は、記憶部が記憶した出力特性に基づいて半導体光源の温度を制御する。

Description

明 細 書
光源装置及び分析装置
技術分野
[0001] 本発明は、光源装置及び分析装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、分析装置は、検体と試薬との反応液の光学的特性を測定することにより検体 に含まれる目的物質の濃度を分析しており、光学的特性測定の光源として半導体光 源 (発光ダイオード (LED))を使用したものが知られて ヽる(例えば、特許文献 1参照) 。特許文献 1に開示された分析装置は、温度変化に伴う出力波長の変化を考慮し、 半導体光源を熱容量の大きい部材に揷着して温調すると共に、定電流駆動し、駆動 条件を同じに調整することで、出力波長を一定に保持して 、る。
[0003] 特許文献 1 :特開 2004— 101295号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体光源は、駆動条件を同じに調 整しても、光源ごとに出力される光のピーク波長がばらつき、 lOnm程度の個体差を 有している。このため、半導体光源を使用した分析装置は、光学的特性を測定する 光のピーク波長が装置ごとにばらつく結果、分析値が装置相互間で微妙に相違して しまうという問題があった。
[0005] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、半導体光源の個体差に拘わらず、 所望ピーク波長の光を出射し、装置相互間における分析値の相違を抑えることが可 能な光源装置及び分析装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光源装置の一態様は、 半導体光源と、前記半導体光源から出力される光の波長を目標波長に制御し、或い は前記半導体光源力 出力された光から目標波長の光を選択する波長制御手段と 、を有することを特徴とする。 [0007] また、本発明の光源装置の一態様は、上記の発明において、前記波長制御手段 は、前記半導体光源の温度を制御し、出力される光の波長を前記目標波長に設定 する温度制御手段を有することを特徴とする。
[0008] また、本発明の光源装置の一態様は、上記の発明において、さらに、前記波長制 御手段は、前記半導体光源から出力される光の出力特性を記憶する記憶手段を有 し、前記温度制御手段は、前記記憶手段が記憶した前記出力特性に基づいて前記 半導体光源の温度を制御することを特徴とする。
[0009] また、本発明の光源装置の一態様は、上記の発明において、さらに、前記半導体 光源から出力される光の波長を測定する波長測定手段を有し、前記温度制御手段 は、測定された波長に基づいて前記半導体光源の温度を制御することを特徴とする
[0010] また、本発明の光源装置の一態様は、上記の発明において、前記波長制御手段 は、前記半導体光源から出力された光から目標波長の光を選択する光学フィルタで あることを特徴とする。
[0011] また、本発明の光源装置の一態様は、上記の発明において、さらに、前記波長制 御手段によって制御された目標波長の光の光量を制御する光量制御手段を有する ことを特徴とする。
[0012] また、本発明の光源装置の一態様は、上記の発明において、前記半導体光源は、 発光ダイオード又は半導体レーザであることを特徴とする。
[0013] また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の分析装置の一態 様は、複数の異なる液体を反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を 分析する分析装置であって、前記光源装置を用いて前記反応液の光学的特性を測 定して分析することを特徴とする。
発明の効果
[0014] 本発明にかかる光源装置は、半導体光源力も出力される光の波長を目標波長に制 御し、或いは半導体光源力 出力された光から目標波長の光を選択する波長制御 手段を有するので、半導体光源の個体差に拘わらず、所望ピーク波長の光を出射し 、装置相互間における分析値の相違を抑えることが可能な光源装置及び分析装置 を提供することができるという効果を奏する。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]図 1は、実施の形態 1に係る自動分析装置の概略構成図である。
[図 2]図 2は、図 1に示す自動分析装置で使用する反応容器の斜視図である。
[図 3]図 3は、図 1に示す自動分析装置に搭載された光源装置の構成を示すブロック 図である。
[図 4]図 4は、半導体光源力も出力される光の、温度と出力波長とに関する出力特性 図である。
[図 5]図 5は、 LEDの温度制御に伴う光量変化を示す図である。
[図 6]図 6は、実施の形態 1の光源装置の変形例を示すブロック図である。
[図 7]図 7は、実施の形態 2の光源装置の構成を示すブロック図である。
[図 8]図 8は、実施の形態 3の光源装置の構成を示すブロック図である。
[図 9]図 9は、実施の形態 4の光源装置の構成を示すブロック図である。
[図 10]図 10は、実施の形態 5の光源装置の構成を示すブロック図である。
[図 11]図 11は、実施の形態 3の光源装置の変形例を示すブロック図である。
符号の説明
[0016] 1 自動分析装置
2 作業テーブル
3 検体テーブル
4 検体容器
5 検体分注機構
6 キュべッ卜ホづ ~~ノレ
7 汉 J 容器
8 測光装置
9 洗浄装置
10 試薬分注機構
11 試薬テーブル
12 試薬容器 13 読取装置
14 制御部
15 分析部
16 入力部
17 表示部
18 攪拌装置
20 光源装置
21 光源電源
22 発光ダイオード
23 波長制御部
24
25 温度制御部
26 加熱冷却ユニット
27 温度センサ
28 温度制御回路
30 光源装置
31 半導体レーザ
32 ハーフミラー
33 ピーク波長測定部
40 光源装置
50 光源装置
51 光学フィルタ
60 光源装置
61 光量制御部
λ Ρ ピーク波長
λ ΡΟ 目標波長
発明を実施するための最良の形態
(実施の形態 1) 以下、本発明の光源装置及び分析装置に係る実施の形態 1について、図面を参照 しつつ詳細に説明する。図 1は、実施の形態 1に係る自動分析装置の概略構成図で ある。図 2は、図 1に示す自動分析装置で使用する反応容器の斜視図である。図 3は 、図 1に示す自動分析装置に搭載された光源装置の構成を示すブロック図である。 図 4は、半導体光源力 出力される光の、温度と出力波長とに関する出力特性図で ある。
[0018] 自動分析装置 1は、図 1に示すように、作業テーブル 2上に検体テーブル 3、検体 分注機構 5、キュベットホイール 6、測光装置 8、洗浄装置 9、試薬分注機構 10、試薬 テーブル 11及び攪拌装置 18が設けられている。
[0019] 検体テーブル 3は、図 1に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転さ れ、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室 3aが複数設けられている。 各収納室 3aは、検体を収容した検体容器 4が着脱自在に収納される。
[0020] 検体分注機構 5は、キュベットホイール 6に保持された複数の反応容器 7に検体を 分注する手段であり、図 1に示すように、検体テーブル 3の複数の検体容器 4から検 体を順次反応容器 7に分注する。
[0021] キュベットホイール 6は、検体テーブル 3とは異なる駆動手段によって、図 1に矢印 で示す時計方向に回転され、外周には反応容器 7を個々に保持する複数のホルダ 6 aが周方向に沿って等間隔で設けられている。キュベットホイール 6は、一周期で時計 方向に(1周 1反応容器) Z4分回転する。反応容器 7は、四周期で反時計方向に ホルダ 6aの 1個分移動する。キュベットホイール 6の外周近傍には、測光装置 8、洗 浄装置 9及び攪拌装置 18が配置されている。
[0022] 反応容器 7は、容量が数 nL〜数十 μ Lと微量な容器であり、測光装置 8の光源から 出射された分析光(340〜800nm)に含まれる光の 80%以上を透過する透明素材、 例えば、耐熱ガラスを含むガラス,環状ォレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使 用される。反応容器 7は、図 2に示すように、側壁 7a, 7bと底壁 7cとによって試薬や 検体等を含む液体を保持する液体保持部 7dが形成され、液体保持部 7dの上部に 開口 7eを有する四角筒形状のキュベットである。反応容器 7は、液体保持部 7dの内 面に検体や試薬等の液体に対する親和性処理が施されている。反応容器 7は、側壁 7aをキュベットホイール 6の周方向に向けると共に、側壁 7bをキュベットホイール 6の 半径方向に向けて、ホルダ 6aに配置される。ここで、反応容器 7は、側壁 7bの下部が 測光装置 8の光源が出射した光束 BLが透過する測光領域 Amとして利用される。
[0023] 測光装置 8は、図 1に示すように、キュベットホイール 6の外周近傍に配置され、反 応容器 7に保持された液体に分析する光(340〜800nm)を出射する光源装置 20 ( 図 3参照)と、液体を透過した光を受光する受光器とを有している。測光装置 8は、光 源装置 20と受光器がキュベットホイール 6のホルダ 6aを挟んで半径方向に対向する 位置に配置されている。
[0024] 光源装置 20は、図 3に示すように、光源電源 21、発光ダイオード 22及び波長制御 部 23を有している。
[0025] 発光ダイオード (以下、「LED」という) 22は、光源電源 21から供給される電力によ つて点灯される半導体光源であり、定格電流で駆動した際に出力される光の、温度( °C)と出力波長 (nm) (ピーク波長 λ Ρ)とに関する出力特性図を図 4に示す。 LED22 は、加熱冷却ユニット 26に密着させて取り付けられる。
[0026] 波長制御部 23は、図 4に示す LED22の出力特性に基づいて LED22から出力さ れる光のピーク波長を目標波長 λ ΡΟに制御する制御手段であり、記憶部 24と温度 制御部 25とを有している。
[0027] 記憶部 24は、 LED22から出力される光の出力特性を記憶するディジタルメモリで ある。温度制御部 25は、 LED22の温度を制御する温度制御手段であり、加熱冷却 ユニット 26、加熱冷却ユニット 26の温度を検出する温度センサ 27及び温度制御回 路 28を有している。加熱冷却ユニット 26は、記憶部 24が記憶した出力特性に基づ V、て目標波長 λ ΡΟの光が出力されるように LED22の温度を加熱し、或いは冷却す るもので、例えば、ペルチェ素子が使用される。温度制御回路 28は、電子制御装置( ECU)からなり、予め設定された目標波長 λ ΡΟに基づき、記憶部 24が記憶した出力 特性から目標温度 TOを求める。そして、温度制御回路 28は、温度センサ 27から入 力される温度信号をもとに LED22の温度が目標温度 TOとなるように加熱冷却ュ-ッ ト 26の温度を制御することで、 LED22から出力される光のピーク波長を目標波長 λ ΡΟに制御する。 [0028] 洗浄装置 9は、反応容器 7から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分 注手段とを有している。洗浄装置 9は、測光終了後の反応容器 7から測光後の液体 を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置 9は、洗浄液の分注と排出の動作を複 数回繰り返すことにより、反応容器 7の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反 応容器 7は、再度、新たな検体の分析に使用される。
[0029] 試薬分注機構 10は、キュベットホイール 6に保持された複数の反応容器 7に試薬を 分注する手段であり、図 1に示すように、試薬テーブル 11の所定の試薬容器 12から 試薬を順次反応容器 7に分注する。
[0030] 試薬テーブル 11は、検体テーブル 3及びキュベットホイール 6とは異なる駆動手段 によって図 1に矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室 1 laが周方向 に沿って複数設けられている。各収納室 11aは、試薬容器 12が着脱自在に収納さ れる。複数の試薬容器 12は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外 面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル等の情報記録媒体( 図示せず)が貼付されている。
[0031] ここで、試薬テーブル 11の外周には、図 1に示すように、試薬容器 12に貼付した前 記情報記録媒体に記録された試薬の種類,ロット及び有効期限等の情報を読み取り 、制御部 14へ出力する読取装置 13が設置されている。
[0032] 制御部 14は、検体テーブル 3、検体分注機構 5、キュベットホイール 6、測光装置 8 、洗浄装置 9、試薬分注機構 10、試薬テーブル 11、読取装置 13、分析部 15、入力 部 16、表示部 17及び攪拌装置 18等と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶 機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部 14は、自動分析装置 1の 各部の作動を制御すると共に、前記情報記録媒体の記録から読み取った情報に基 づき、試薬のロットが異なる場合や有効期限外等の場合に分析作業を停止するよう に自動分析装置 1を制御し、或いはオペレータに警告を発する機能を備えている。
[0033] 分析部 15は、制御部 14を介して測光装置 8に接続され、受光器が受光した光量に 基づく反応容器 7内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を 制御部 14に出力する。入力部 16は、制御部 14へ検査項目等を入力する操作を行う 部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部 17は、分析内容, 分析結果或いは警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
[0034] 攪拌装置 18は、反応容器 7に保持された液体を攪拌する装置であり、攪拌棒によ つて直接液体を攪拌するものや音波によって非接触で液体を攪拌するものがある。
[0035] 以上のように構成される自動分析装置 1は、回転するキュベットホイール 6によって 周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器 7に試薬分注機構 10が試薬容器 12 カゝら試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器 7は、キュベットホイール 6によ つて周方向に沿って搬送され、検体分注機構 5によって検体テーブル 3に保持され た複数の検体容器 4から検体が順次分注される。
[0036] そして、検体が分注された反応容器 7は、キュベットホイール 6によって攪拌装置 18 へ搬送され、分注された試薬と検体が順次攪拌されて反応する。このようにして検体 と試薬が反応した反応液を保持した反応容器 7は、キュベットホイール 6が再び回転 したときに測光装置 8を通過し、光源力も出射された分析光の光束 BL (図 2参照)が 透過する。このとき、反応液を透過した光束 BLは、前記受光器で測光され、分析部 1 5によって成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器 7は、洗浄装 置 9によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。自動分析装置 1は、この ような一連の分析動作を制御部 14の制御の下に自動で実行する。
[0037] この一連の分析動作に伴う測光に際し、 LED22の個体差によって LED22から出 力される光のピーク波長がばらついても、光源装置 20は、波長制御部 23によって L ED22が出射する光の波長を制御し、予め設定した目標波長 λ ΡΟの光を反応容器 7に保持された反応液に照射して反応液を測光している。このため、自動分析装置 1 は、装置が異なっても、光学測定の際の目標波長 λ ΡΟが同じになるため、測定波長 に個体差がなぐ分析値が装置相互間で同一となる高精度の測定が可能となる。
[0038] ここで、実施の形態 1の光源装置 20は、記憶部 24としてディジタルメモリを使用した 力 これに限られるものではない。例えば、記憶部 24は、温度制御回路 28に LED2 2の目標波長 λ ΡΟを設定することができる抵抗等のアナログ素子を使用してもよ!、。 特に、目標波長 λ ΡΟが 1種類である場合、図 4に基づいて目標波長 λ ΡΟとするため の目標温度 TOを可変抵抗器で記憶させれば、波長制御部 23を安価に実現すること ができる。また、光源装置 20は、半導体光源として LED22の他に半導体レーザを使 用してちょい。
[0039] ここで、出力波長を目標波長 λ ΡΟとするために、 LED22の温度を温度制御部 25 によって制御すると、これに伴って光量も増減する(図 5参照)。このため、光源装置 2 0は、温度制御回路 28が求めた目標温度 TOに基づいて LED22を駆動する電力を 再演算する。そして、光源装置 20は、図 6に示すように、再計算した電力信号を温度 制御部 25から光源電源 21に出力して光源電源 21を駆動すると、 LED22が出力す る光の目標波長 λ ΡΟの他に光量も一定に制御することができる。
[0040] 光源装置 20は、光源として LEDや半導体レーザを含む半導体光源を使用するの で、測定波長における個体差の解消という効果の他、ハロゲンランプ等の白色光源 を使用する従来の光源装置に比べて低消費電力であると共に、小型化が可能にな るという利点を有している。
[0041] (実施の形態 2)
次に、本発明の光源装置に力かる実施の形態 2について、図面を参照しつつ詳細 に説明する。実施の形態 1の光源装置は、記憶部に記憶された半導体光源の出力 特性に基づいて温度制御部によって半導体光源の温度を制御することで光の波長 を目標波長とした。これに対して、実施の形態 2の光源装置は、波長測定部によって 半導体光源力 出力される光の波長を測定し、測定値が目標波長となるように温度 制御部によって半導体光源の温度を制御することで出力する光の波長を目標波長と している。
[0042] 図 7は、実施の形態 2の光源装置の構成を示すブロック図である。ここで、以下の各 実施の形態で説明する光源装置は、実施の形態 1の自動分析装置に搭載して使用 され、同一の構成部分には同一の符号を付して説明している。
[0043] 光源装置 30は、図 7に示すように、半導体光源として半導体レーザ (以下、「LD」と いう) 31を使用し、光源電源 21及び波長制御部 23の他に、ハーフミラー 32とピーク 波長測定部 33とを有している。光源装置 30は、ハーフミラー 32によって分けられた 光の一方を自動分析装置 1に設けた測光装置 8の受光器へ出射すると共に、他方の 光をピーク波長測定部 33へ入射させている。ピーク波長測定部 33は、入射した光を 分光する回折格子と、分光された光の波長と光量とを測定する波長測定部とを有し、 入射した光のピーク波長 λ Pを測定する。ピーク波長測定部 33は、測定したピーク波 長 λ Ρの波長信号を温度制御回路 28へ出力する。
[0044] 温度制御回路 28は、ピーク波長測定部 33から入力されるピーク波長 λ Ρの波長信 号をもとに、 LD31につ 、て予め設定された目標波長 λ ΡΟとの差に応じて加熱冷却 ユニット 26の目標温度 TOを求める。温度制御回路 28は、このようにして加熱冷却ュ ニット 26の温度を制御することで、 LD31から出力される光のピーク波長を目標波長 λ ΡΟに制御する。例えば、光源の出力特性が図 4であった場合、温度制御回路 28 は、ピーク波長測定部 33から入力される波長信号力もピーク波長 λ Ρが目標波長 λ ΡΟよりも短い場合には、加熱冷却ユニット 26の温度を上げることによって LD31がピ ーク波長 λ Ρの光を出力するように制御する。
[0045] このように、温度制御部 25は、温度制御回路 28によって LD31が出力する光のピ ーク波長をモニタすることにより、常に目標波長 λ ΡΟの光が出力されるように加熱冷 却ユニット 26の温度を制御する。このため、光源装置 30は、 LD31が出力波長に関 して個体差を有していても、常に目標波長 λ ΡΟの光が出力され、装置相互間にお V、て同一波長の光を出力することができる。
[0046] (実施の形態 3)
次に、本発明の光源装置にかかる実施の形態 3について、図面を参照しつつ詳細 に説明する。実施の形態 1の光源装置は、記憶部に記憶された半導体光源の出力 特性に基づいて温度制御部によって半導体光源の温度を制御することで出力する 光の波長を目標波長とした。これに対して、実施の形態 3の光源装置は、実施の形 態 1の光源装置と実施の形態 2の光源装置とを組み合わせて出力する光の波長を目 標波長としている。図 8は、実施の形態 3の光源装置の構成を示すブロック図である。
[0047] 光源装置 40は、図 8に示すように、半導体光源として LED22を使用し、実施の形 態 1の光源電源 21及び波長制御部 23の他に、ハーフミラー 32とピーク波長測定部 33とを有している。光源装置 40は、温度センサ 27から入力される温度信号と、ピーク 波長測定部 33から入力される波長信号とをもとに、半導体光源の出力特性を測定し 、記憶部 24に記憶する。つまり、光源装置 40自らが、半導体光源の出力特性を測定 している。 [0048] 従って、光源装置 40は、 LED22の出力特性を常に最新の状態に保つので、 LED 22が経時的に変化しても、その影響を受けることなぐ常に目標波長 λ ΡΟの光を出 力することができる。
[0049] (実施の形態 4)
次に、本発明の光源装置にかかる実施の形態 4について、図面を参照しつつ詳細 に説明する。実施の形態 1の光源装置は、波長制御部として温度制御部を使用し、 半導体光源の温度を制御することで出力する光の波長を目標波長とした。これに対 して、実施の形態 4の光源装置は、波長制御部として光学フィルタを使用することで 出力する光の波長を目標波長に制御している。図 9は、実施の形態 4の光源装置の 構成を示すブロック図である。
[0050] 光源装置 50は、図 9に示すように、光源電源 21、 LED22及び光学フィルタ 51を有 して 、る。光学フィルタ 51は、目標波長 λ ΡΟにピークを有する色ガラスフィルタや干 渉フィルタ等の公知の光学フィルタである。光学フィルタ 51は、 LED22から出力され た光から目標波長 λ ΡΟの光を選択する。このため、光学フィルタ 51は、 LED22から 出力される光のピーク波長 λ Ρが個体差によって目標波長 λ ΡΟからずれて 、ても、 光学フィルタ 51を透過させることによってこのずれを修正して目標波長 λ ΡΟの光を 出射させる。従って、光源装置 50は、 LED22が出力波長に関して個体差を有して いても、常に目標波長 λ ΡΟの光を出力することができる。特に、 LED22に光学フィ ルタ 51を組み合わせることによって、例えば、温度や経時変化によって LED22の出 力波長が変動した場合でも、常に目標波長 λ ΡΟの光を出力することができる。
[0051] (実施の形態 5)
次に、本発明の光源装置にかかる実施の形態 5について、図面を参照しつつ詳細 に説明する。実施の形態 4の光源装置は、波長制御部として光学フィルタを使用する ことで出力する光の波長を目標波長に制御した。これに対して、実施の形態 5の光源 装置は、出力する光の光量を一定に保持している。図 10は、実施の形態 5の光源装 置の構成を示すブロック図である。
[0052] 光源装置 60は、図 10に示すように、光源電源 21、 LED22及び光学フィルタ 51の 他に、光量制御部 61とハーフミラー 32とを有している。光量制御部 61は、光学フィ ルタ 51によって選択された目標波長 λ ΡΟの光の光量を測定し、測定した光量が予 め設定された光量となるように光源電源 21が LED22へ印加する電圧を制御する。こ のため、光量制御部 61は、光量を検出する光センサと、電子制御装置 (ECU)等の 制御手段を有している。
[0053] 光量制御部 61は、測定した目標波長 λ ΡΟの光の光量が減少した場合には、光源 電源 21が LED22へ印加する電圧を上げて LED22が出力する光量を増加させる。 一方、光量制御部 61は、測定した目標波長 λ ΡΟの光の光量が増加した場合には、 光源電源 21が LED22へ印加する電圧を下げて LED22が出力する光量を減少さ せる。
[0054] このように、光源装置 60は、光量制御部 61が測定した LED22が出力する光を、目 標波長 λ ΡΟに保持しながら、一定の光量となるように保持することができる。
[0055] 尚、光源装置 60は、光学フィルタ 51に代えて、実施の形態 1〜3で使用した波長制 御部 23を用いて LED22が出力する光が目標波長 λ ΡΟとなるように制御してもよ ヽ 。また、図 11に示すように、実施の形態 3の光源装置 40は、 LED22とハーフミラー 3 2との間の光路に光学フィルタ 51を配置してもよい。このようにすると、光源装置 40は 、出力する目標波長 λ ΡΟの光を先鋭化させることができる。
[0056] 尚、自動分析装置 1は、試薬テーブル力 つの場合について説明した力、試薬テー ブルは 2つであってもよい。また、本発明の分析装置は、自動分析装置 1を複数組み 合わせた構成としてもよい。
産業上の利用可能性
[0057] 以上のように、本発明の光源装置及び分析装置は、半導体光源の個体差に拘わら ず、所望ピーク波長の光を出射し、装置相互間における分析値の相違を抑えるのに 有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 半導体光源と、
前記半導体光源から出力される光の波長を目標波長に制御し、或いは前記半導 体光源から出力された光から目標波長の光を選択する波長制御手段と、
を有することを特徴とする光源装置。
[2] 前記波長制御手段は、前記半導体光源の温度を制御し、出力される光の波長を前 記目標波長に設定する温度制御手段を有することを特徴とする請求項 1に記載の光 源装置。
[3] さらに、前記波長制御手段は、前記半導体光源から出力される光の出力特性を記 憶する記憶手段を有し、
前記温度制御手段は、前記記憶手段が記憶した前記出力特性に基づ!、て前記半 導体光源の温度を制御することを特徴とする請求項 2に記載の光源装置。
[4] さらに、前記半導体光源から出力される光の波長を測定する波長測定手段を有し、 前記温度制御手段は、測定された波長に基づ!、て前記半導体光源の温度を制御 することを特徴とする請求項 2に記載の光源装置。
[5] 前記波長制御手段は、前記半導体光源力 出力された光から目標波長の光を選 択する光学フィルタであることを特徴とする請求項 1に記載の光源装置。
[6] さらに、前記波長制御手段によって制御された目標波長の光の光量を制御する光 量制御手段を有することを特徴とする請求項 1に記載の光源装置。
[7] 前記半導体光源は、発光ダイオード又は半導体レーザであることを特徴とする請求 項 1に記載の光源装置。
[8] 複数の異なる液体を反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析 する分析装置であって、請求項 1〜7のいずれか一つに記載の光源装置を用いて前 記反応液の光学的特性を測定して分析することを特徴とする分析装置。
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