WO2023238457A1 - 分析装置 - Google Patents

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WO2023238457A1
WO2023238457A1 PCT/JP2023/007481 JP2023007481W WO2023238457A1 WO 2023238457 A1 WO2023238457 A1 WO 2023238457A1 JP 2023007481 W JP2023007481 W JP 2023007481W WO 2023238457 A1 WO2023238457 A1 WO 2023238457A1
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WO
WIPO (PCT)
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lamp house
temperature
led
mounting board
led mounting
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/007481
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴洋 安藤
作一郎 足立
祥子 川上
鉄士 川原
拓也 高橋
英嗣 田上
洸幾 横山
寛樹 相原
明広 古川
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテク filed Critical 株式会社日立ハイテク
Publication of WO2023238457A1 publication Critical patent/WO2023238457A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to an analysis device equipped with an LED light source that generates light that is irradiated onto a sample.
  • samples and reagents are placed in a liquid container.
  • the test items are analyzed based on changes in optical properties such as absorption, fluorescence, and luminescence.
  • absorption analysis using an analyzer light from a light source is irradiated onto a sample or a reaction solution containing a mixture of a sample and a reagent, and the amount of transmitted light at a single or multiple measurement wavelengths that has passed through the sample or reaction solution is measured by a light receiving element.
  • a method is used in which the absorbance is calculated by calculating the absorbance, and the amount of the component is determined from the relationship between the absorbance and the concentration.
  • the light source for absorption analysis has a wide emission spectrum in order to handle a large number of inspection items, and that it can stably obtain a certain amount of light or more at the measurement wavelength in order to perform highly accurate absorbance measurements.
  • xenon lamps, halogen lamps, and the like have conventionally been used. These light sources can provide a certain amount of light or more, but when used in continuous lighting, it takes a relatively long time, about 30 minutes, until the amount of light stabilizes.
  • energy consumption is also large and the lifespan is limited. For example, in the case of a halogen lamp, it is necessary to replace it after about 1000 hours, which increases the frequency of maintenance of the analyzer.
  • LEDs light emitting diodes
  • the reagents and wavelengths of light used vary depending on the component to be measured, and the wavelength range is wide, for example from 340 nm to 800 nm. Therefore, it is difficult to cover the entire wavelength band with one LED light. Therefore, for example, it is possible to use a plurality of LED elements or to convert the excitation light of a blue LED element to use light emitted from a phosphor that generates light in a long wavelength band.
  • Patent Document 1 discloses a technique of providing a phosphor on the light beam of an LED chip.
  • the phosphor disclosed in Patent Document 1 contains at least alumina and at least one of Fe, Cr, Bi, Tl, Ce, Tb, Eu, and Mn, and contains 6.1 to 15% of sodium in the total raw materials. It was manufactured by firing raw materials containing 9% by weight.
  • Patent Document 2 uses a temperature control block in which an LED photometry section and a reaction cell (a member that stores a sample or a reaction solution) are in contact with each other.
  • the device can be made more compact, and the LED light emitting element is fixed to a member with a large heat capacity for preheating and temperature control. Thereby, by maintaining the LED element at a temperature within a certain range without being affected by outside temperature and self-heating, it is possible to obtain light amount stability above a certain level.
  • Patent Document 3 in order to cool and maintain a constant temperature of the lower surface of the LED package to 25 ⁇ 0.1°C, a structure is used in which the lower surface of the LED package is connected to a Peltier element or a metal block with good thermal conductivity that has a flow path inside. It is shown.
  • an object of the present disclosure is to provide an analysis device equipped with an LED light source that can suppress changes in the emission spectrum and light amount and prevent dew condensation.
  • the analyzer of the present disclosure includes an LED light source that generates light that is irradiated onto a sample, an LED mounting board on which the LED light source and a temperature sensor are mounted, and a lamp house surrounding the LED mounting board and accommodating the LED mounting board. a Peltier element that absorbs heat from the LED mounting board or emits heat to the LED mounting board; and a control unit that controls the output of the Peltier element so that the temperature measured by the temperature sensor becomes higher than a threshold temperature. Be prepared.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of an analyzer of Example 1.
  • FIG. 2 is a hardware block diagram of a control circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an absorbance measurement section that performs absorption analysis of the analyzer of Example 1.
  • 1 is an example of a detailed configuration of a light source section of Example 1.
  • 3 is a flowchart illustrating an example of a method for controlling the temperature of the LED mounting board according to the first embodiment.
  • 3 is an example of a detailed configuration of a light source section in Example 2.
  • 12 is an example of a detailed configuration of a light source section in Example 3. It is an example of the detailed structure of the light source part of Example 4.
  • 12 is a flowchart illustrating an example of a temperature control method for an LED mounting board according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of an analyzer using absorption analysis according to Example 1.
  • the analyzer 100 includes three types of disks: a sample disk 103, a reagent disk 106, and a reaction disk 109, and a dispensing mechanism that moves samples (also referred to as samples or specimens) and reagents between these disks. , a control circuit (control unit) 201 that controls these, a light amount measurement circuit 202 that measures the absorbance of the reaction solution, a data processing unit 203 that processes data measured by the light amount measurement circuit 202, and a data processing unit 203.
  • the input section 204 and the output section 205 are provided as an interface with the computer.
  • the dispensing mechanism includes a sample dispensing mechanism 110 and a reagent dispensing mechanism 111.
  • the data processing unit 203 includes an information recording unit 2031 and an analysis unit 2032.
  • the information recording unit 2031 stores control data, measurement data, data used for data analysis, analysis result data, and the like.
  • the data processing unit 203 may be realized using a computer.
  • the computer includes at least a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and an information recording section 2031.
  • the processing of the analysis unit 2032 may be realized by storing program codes corresponding to those data processes in the information recording unit 2031 and having the processor execute each program code.
  • the input unit 204 and output unit 205 input and output data to and from the information recording unit 2031.
  • the input unit 204 is an information input device such as a keyboard, touch panel, or numeric keypad.
  • the output unit 205 is a device for the user of the analysis device to check the analysis results, and is, for example, a display.
  • a plurality of sample cups 102 which are storage containers for the sample 101, are arranged on the circumference of the sample disk 103.
  • Sample 101 is, for example, blood.
  • a plurality of reagent bottles 105 which are storage containers for the reagent 104, are arranged on the circumference of the reagent disk 106.
  • a plurality of reaction cells 108 are arranged around the circumference of the reaction disk 109, which are containers for storing a reaction solution 107 in which the sample 101 and the reagent 104 are mixed.
  • the sample dispensing mechanism 110 is a mechanism used to move a certain amount of the sample 101 from the sample cup 102 to the reaction cell 108.
  • the sample dispensing mechanism 110 includes, for example, a nozzle that discharges or suctions a solution, a robot that positions and transports the nozzle to a predetermined position, a pump that discharges or suctions the solution from the nozzle, and a channel that connects the nozzle and the pump. .
  • the reagent dispensing mechanism 111 is a mechanism used to move a certain amount of the reagent 104 from the reagent bottle 105 to the reaction cell 108.
  • the reagent dispensing mechanism 111 also includes, for example, a nozzle that discharges or suctions a solution, a robot that positions and transports the nozzle to a predetermined position, a pump that discharges or suctions the solution from the nozzle, and a flow path that connects the nozzle and the pump. .
  • the solution stirring unit 112 is a mechanical unit that stirs and mixes the sample 101 and the reagent 104 within the reaction cell 108.
  • the reaction cell cleaning unit 114 is a mechanism unit that discharges the reaction solution 107 from the reaction cell 108 after the analysis process and then cleans the reaction cell 108. After the cleaning is completed, the next sample 101 is dispensed from the sample dispensing mechanism 110 into the reaction cell 108 again, and a new reagent 104 is dispensed from the reagent dispensing mechanism 111 to be used for another reaction process. .
  • the reaction cell 108 is immersed in constant temperature circulating water 115 in a constant temperature water bath whose temperature and flow rate are controlled. Therefore, even while the reaction cell 108 and the reaction solution 107 therein are being moved by the reaction disk 109, the temperature thereof is maintained at a constant temperature by the control circuit 201.
  • An absorbance measurement section (absorption photometer) 113 that performs absorption analysis in the analyzer is arranged on a part of the circumference of the reaction disk 109.
  • FIG. 1B is a hardware block diagram of a control circuit according to the first embodiment.
  • the control circuit 201 includes a processor 2011, a main memory section 2012, an auxiliary memory section 2013, an input/output interface 2014, and a bus 2015 that connects each of the above-mentioned modules.
  • the processor 2011 is a central processing unit that controls the operation of each part of the control circuit 201.
  • the processor 2011 is, for example, a CPU, a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like.
  • the processor 2011 expands the program stored in the auxiliary storage unit 2013 into the work area of the main storage unit 2012 in an executable manner.
  • the main storage unit 2012 stores programs executed by the processor 2011, data processed by the processor, and the like.
  • the main storage unit 2012 is a flash memory, RAM (Random Access Memory), or the like.
  • Auxiliary storage unit 2013 stores various programs and various data.
  • the auxiliary storage unit 2013 stores, for example, an OS (Operating System), various programs such as a temperature control program 2013a, and various data such as a threshold temperature 2013b.
  • the auxiliary storage unit 2013 is a silicon disk including a nonvolatile semiconductor memory (flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM)), a solid state drive device, a hard disk drive (HDD) device, or the like.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an absorbance measurement section that performs absorption analysis in the analyzer of Example 1. Irradiation light generated from the light source section 301 for absorption analysis is emitted along the optical axis 401, condensed by a condenser lens 403, and irradiated onto the reaction cell 108. At this time, a light source side slit 402 may be arranged to limit the width of the light emitted from the light source section 301 in order to make the distribution of light amount within the irradiation surface uniform.
  • the light transmitted through the reaction solution 107 in the reaction cell 108 is separated by a diffraction grating 3021 in the spectrometer 302, and is received by a detector array 3022 including a large number of light receivers.
  • a slit 404 on the spectrometer side may be provided to prevent such stray light from entering the spectrometer 302.
  • Examples of measurement wavelengths received by the detector array 3022 include 340 nm, 376 nm, 405 nm, 415 nm, 450 nm, 480 nm, 505 nm, 546 nm, 570 nm, 600 nm, 660 nm, 700 nm, 750 nm, and 800 nm.
  • Light reception signals from these light receivers are transmitted to the information recording section 2031 of the data processing section 203 through the light amount measurement circuit 202.
  • Calculation of the amount of components such as protein, sugar, and lipid contained in the sample 101 is performed by the following procedure.
  • the control circuit 201 instructs the reaction cell cleaning section 114 to clean the reaction cell 108.
  • the control circuit 201 causes the sample dispensing mechanism 110 to dispense a fixed amount of the sample 101 in the sample cup 102 into the reaction cell 108 .
  • the control circuit 201 causes the reagent dispensing mechanism 111 to dispense a fixed amount of the reagent 104 in the reagent bottle 105 into the reaction cell 108 .
  • control circuit 201 rotates the sample disk 103, reagent disk 106, and reaction disk 109 using the corresponding drive units. At this time, the sample cup 102, the reagent bottle 105, and the reaction cell 108 are positioned at predetermined dispensing positions according to the drive timings of their respective dispensing mechanisms.
  • the control circuit 201 controls the solution stirring section 112 to stir the sample 101 and reagent 104 dispensed into the reaction cell 108 to generate a reaction solution 107.
  • the reaction disk 109 rotates, the reaction cell 108 containing the reaction solution 107 passes through the measurement position where the absorbance measurement section 113 is arranged. Every time the reaction cell 108 passes a measurement position, the amount of transmitted light from the reaction solution 107 contained in the reaction cell 108 is measured via the absorbance measuring section 113.
  • the measurement data is sequentially output to the information recording section 2031 and accumulated as reaction process data.
  • reaction process data acquired at regular time intervals is stored in the information recording unit 2031.
  • FIG. 3 is an example of a detailed configuration of the light source section of the first embodiment.
  • the light output side will be referred to as the "output side", and the opposite side will be referred to as the "back side”.
  • the light emitted from the excitation light LED 501 excites the phosphor 502, and the phosphor 502 emits light.
  • the excitation light LED 501 and the phosphor 502 are mounted on an LED package 503, and the LED package 503 is mounted on an LED mounting board 504.
  • a temperature sensor 505 is mounted on the LED mounting board 504 together with the LED package 503.
  • the LED mounting board 504 is a metal-based board made of aluminum, copper, or the like with good thermal conductivity.
  • the temperature sensor 505 is, for example, a thermistor, thermocouple, resistance temperature detector, semiconductor sensor, or the like.
  • the heat absorption side of the Peltier element 506 is in contact with the back surface of the LED mounting board 504 . Further, the heat radiation side of the Peltier element 506 contacts the sub-base 507.
  • the sub-base (holding member) 507 is removably attached to the lamp house 508 and holds the LED mounting board 504 and the like.
  • the Peltier element 506 absorbs heat from the LED mounting board 504 or emits heat to the LED mounting board 504.
  • Sub-base 507 contacts the inner wall of lamp house 508. Therefore, the temperatures of the sub-base 507 and the lamp house 508 are the same.
  • the sub-base 507 is preferably made of metal from the viewpoint of thermal conductivity, and candidate materials include aluminum, copper, stainless steel, and the like.
  • a through hole 509 is provided on the emission side of the lamp house 508 through which the light emitted from the phosphor 502 passes.
  • an optical system such as a condenser lens 403, a light cut filter, a light source side slit 402, a spectrometer side slit 404, etc. may be installed.
  • the optical system provided in the through hole 509 improves the airtightness of the air inside the lamp house 508, and furthermore, it becomes possible to adjust the characteristics of the emitted light.
  • a protrusion 510 that protrudes outward is provided on the outer wall surface of the lamp house 508, and a notch 513 is provided at a location corresponding to the protrusion 510 of the flange 512 of the sub-base 507. It will be done.
  • the projection 510 comes into contact with the notch 513, the position of the sub-base 507 with respect to the lamp house 508 is determined.
  • the lamp house 508 is made of a material with good thermal conductivity such as a metal block, and a flow path 511 for constant temperature circulating water 115 is provided inside the lamp house 508 .
  • This flow path 511 is a constant temperature mechanism for keeping the temperature of the lamp house 508 constant.
  • the constant temperature circulating water 115 is constant temperature circulating water that circulates in the constant temperature water bath of the reaction disk 109 shown in FIG. 1A, and is adjusted to, for example, 37 ⁇ 0.1°C.
  • the flow path 511 is made of stainless steel, for example, and the metal block of the lamp house 508 is made of copper, for example.
  • the constituent members of the flow path 511 and the lamp house 508 are not limited to those described above, and may be made of other metals, ceramics, resins, etc. as long as corrosion resistance and thermal conductivity can be ensured.
  • the temperature of the LED mounting board 504 is preferably higher than the temperature of the lamp house 508 (here, the constant temperature circulating water is close to 37°C), for example.
  • the temperature is 40°C or higher.
  • the temperature in order not to exceed the maximum allowable value of the junction temperature of the excitation light LED 501, it is desirable that the temperature be 60° C. or less, for example. If the airtightness within the lamp house 508 is increased, the possibility of dew condensation will be reduced even if the temperature of the LED package 503 is 40° C. or lower.
  • the temperature of the LED mounting board 504 should be set to the temperature of the lamp house 508. It is desirable to keep it higher than that.
  • automatic analyzers that measure the amount of components contained in samples such as blood and urine often have a large amount of constant-temperature circulating water in a constant-temperature water tank with controlled temperature and flow rate, and high humidity. Therefore, keeping the temperature of the LED mounting board 504 higher than the temperature of the lamp house 508 is effective for preventing dew condensation.
  • the reaction disk rotates, surrounding air may circulate, resulting in high temperature and humidity inside the analyzer.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the temperature control method for the LED mounting board according to the first embodiment.
  • the amount of light emitted from the LED package 503 is always constant.
  • the output of the Peltier element 506 is controlled based on the temperature of the LED mounting board 504 measured by the temperature sensor 505.
  • Each process from step S403 to step S407 in FIG. 4 is executed by the processor 2011 of the control circuit 201 executing the temperature control program 2013a.
  • the user turns on the power of the device (step S401).
  • the control circuit 201 and the like are energized, and the control circuit 201 and the like are activated.
  • the user turns on the power of the light source unit 301 (step S402). This causes the excitation light LED 501 to emit light.
  • the power of the light source unit 301 may be turned on in conjunction with turning on the power of the device.
  • the activated control circuit 201 acquires temperature data measured by the temperature sensor 505 (step S403). Then, the control circuit 201 controls the output of the Peltier element 506 based on the temperature data acquired from the temperature sensor 505 (step S404). Specifically, the control circuit 201 controls the output of the Peltier element 506 so that the temperature measured by the temperature sensor 505 is higher than the threshold temperature Th.
  • This threshold temperature Th is, for example, a threshold temperature 2013b stored in the auxiliary storage unit 2013.
  • the temperature data used by the control circuit 201 may be obtained not only from the temperature sensor 505 installed in the light source section 301 but also from the temperature measured by another temperature sensor of the device environment temperature.
  • the control circuit 201 controls the operation of the absorbance measuring section 113 and performs absorbance measurement (step S405).
  • the light amount measurement circuit 202 stores the light amount data obtained by this absorbance measurement in the information recording section 2031.
  • the control circuit 201 acquires the light amount data from the information recording unit 2031, and determines whether the light amount fluctuation is within a prescribed range required for absorption analysis (step S406). As a result of the determination, if the light amount data does not fall within the prescribed range of light amount fluctuation (step S406: No), the control circuit 201 returns to the process of step S404, and based on the temperature data acquired from the temperature sensor 505, Controls the output of the Peltier element 506.
  • step S406 if the light amount data falls within the prescribed range of light amount fluctuations (step S406: Yes), absorption analysis is started (step S407).
  • a blue LED with a center wavelength of 385 nm is used as the excitation light LED 501, and a white LED (driven at a current of 400 mA) using a phosphor 502 excited by the excitation light is used to form an LED package in the same manner as the example of the configuration shown in FIG. 503 was mounted on an LED mounting board 504, and a thermistor was used as the temperature sensor 505 to control the output of the Peltier element 506.
  • the threshold temperature Th of the thermistor when the Peltier element 506 was operated was 50.0°C.
  • the LED mounting board 504 is an aluminum board on which pattern wiring is formed via an insulating film (resist).
  • the temperature fluctuation width of the LED mounting board 504 was compared between when the Peltier element 506 was operated and when it was not operated.
  • Table 1 when the Peltier element 506 was operated, the temperature fluctuation range was less than 0.01°C, whereas when the Peltier element 506 was not operated, the temperature fluctuation range was less than 0.05°C. There was a wide range of temperature fluctuations.
  • the operation of the Peltier element 506 was effective in keeping the temperature of the LED mounting board 504 constant. Furthermore, even when the Peltier element 506 is not in operation, the temperature fluctuation range is relatively small at 0.05°C, and since the LED is surrounded by the lamp house 508, fluctuations in the environmental temperature outside the lamp house are avoided. It is thought that it is becoming difficult to receive. Note that since the control temperature of the LED mounting board 504 was set at 50.0° C., no dew condensation was observed on the LED light source.
  • the amount of saturated water vapor in the lamp house 508 increases. As a result, it is possible to prevent dew condensation on the LED package 503.
  • the temperature of the lamp house 508 can be kept constant. As a result, it is possible to suppress the inside of the lamp house 508 from being affected by the environmental temperature.
  • a Peltier element 506 is placed between the LED mounting board 504 and the sub-base 507 that contacts the inner wall of the lamp house 508. Thereby, heat can be easily transferred between the lamp house 508 and the LED mounting board 504, and the temperature of the LED mounting board 504 can be kept constant.
  • the position of the sub-base 507 relative to the lamp house 508 can be determined.
  • the position of the LED package 503 held by the sub-base 507 is determined, the position of the phosphor 502 held by the LED package 503 is determined, and it becomes easy to determine the optical axis of the emitted light.
  • the airtightness of the lamp house 508 is improved.
  • the threshold temperature Th to a temperature between 40 and 60° C. higher than the lamp house 508, condensation on the excitation light LED 501 and the phosphor 502 can be prevented at a temperature lower than the junction temperature of the excitation light LED 501. I can do it.
  • FIG. 5 is an example of a detailed configuration of the light source section of the second embodiment.
  • the first embodiment and the second embodiment differ in the structure of the contact portion between the lamp house 508 and the sub-base 507.
  • a notch 520 is provided on the outer wall surface of the lamp house 508, and a protrusion 521 is provided at a location corresponding to the notch 520 of the flange portion 512 of the sub-base 507. provided.
  • the position of the sub-base 507 with respect to the lamp house 508 is determined by the projection 521 coming into contact with the notch 520 .
  • the structure other than the above-mentioned contact portion is the same as that of the first embodiment, so the explanation thereof will be omitted.
  • FIG. 6 is an example of a detailed configuration of the light source section of the third embodiment.
  • the sub-base 507 has a heat insulating part 530.
  • the heat insulating part 530 is provided between the part that holds the LED mounting board 504 and the part that contacts the lamp house 508.
  • the heat insulating part 530 has a part that contacts the heat absorption side of the LED mounting board 504 and the Peltier element 506 and conducts heat, and a part that contacts the heat radiation side of the lamp house 508 and the Peltier element 506 and conducts heat. , thermally cut off.
  • the heat insulating section 530 is made of resin or the like with low thermal conductivity.
  • the Peltier element 506 can transfer the heat of the LED mounting board 504 to the inner wall of the lamp house 508 via the sub-base 507. Heat transfer from the flange portion 512 of the sub-base 507 to the lamp house 508 is blocked by the heat insulating portion 530.
  • the Peltier element 506 is fixed within the lamp house 508.
  • the sub-base 507 is configured to be detachable from the lamp house 508 with the Peltier element 506 remaining inside the lamp house 508.
  • the Peltier element 506 can be removed from the lamp house 508. No need to remove.
  • the other configurations are the same as those in Example 1, so the explanation thereof will be omitted.
  • FIG. 7 is an example of a detailed configuration of the light source section of the fourth embodiment.
  • the back side of the sub-base 507 does not contact the inner wall of the lamp house 508.
  • heat is conducted from the LED mounting board 504 to the lamp house 508 via the flange portion 512 of the sub-base 507.
  • the heat conductivity from the heat dissipation part of the Peltier element 506 to the lamp house 508 is improved.
  • the temperature controllability of the Peltier element 506 can be improved.
  • the other configurations are the same as those in Example 1, so the explanation thereof will be omitted.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a temperature control method for an LED mounting board according to the fifth embodiment.
  • the LED mounting board 504 is preheated in order to shorten the time from when the excitation light LED 501 is turned on until the light emitted from the excitation light LED 501 becomes stable.
  • the user turns on the power of the device (step S401).
  • the control circuit 201 and the like are energized, and the control circuit 201 and the like are activated.
  • the user turns on the power of the light source unit 301 (step S402).
  • the control circuit 201 controls the output of the Peltier element 506 based on the temperature data acquired from the temperature sensor 505, and preheats the LED mounting board 504. (Step S800).
  • the subsequent processing is the same as in the first embodiment, so its explanation will be omitted.
  • Example 5 (Effects of Example 5) In Example 5, by preheating the LED mounting board 504, the output of the Peltier element 506 becomes smaller than when preheating is not performed, and the time required for temperature stabilization is also shortened.
  • the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications.
  • the embodiments described above are described in detail to explain the present disclosure in an easy-to-understand manner, and the embodiments are not necessarily limited to having all the configurations described.

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Abstract

発光スペクトル及び光量の変化を抑え、且つ結露防止が可能なＬＥＤ光源を備える分析装置を提供する。分析装置は、試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源（励起光ＬＥＤ５０１、蛍光体５０２、ＬＥＤパッケージ５０３）と、ＬＥＤ光源及び温度センサ５０５が実装されるＬＥＤ実装基板５０４と、ＬＥＤ実装基板５０４の周囲を取り囲み、ＬＥＤ実装基板５０４を収容するランプハウス５０８と、ＬＥＤ実装基板５０４の熱を吸収又はＬＥＤ実装基板５０４に熱を放出するペルチェ素子５０６と、温度センサ５０５によって測定される温度が閾値温度よりも高くなるようにペルチェ素子５０６の出力を制御する制御部と、を備える。

Description

分析装置
　本開示は、試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源を備える分析装置に関する。
　タンパク質、糖、脂質、酵素、ホルモン、無機イオン、疾患マーカー等の血液や尿等の試料に含まれる成分量を測定するための分析装置においては、液体収容用の容器に対して試料と試薬とを分注し、吸光・蛍光・発光等の光学特性の変化に基づいて検査項目を分析するのが一般的である。分析装置の吸光分析においては、光源からの光を試料又は試料と試薬とが混合した反応溶液に照射し、試料又は反応溶液を通過した単一または複数の測定波長の透過光量を受光素子によって測定して吸光度を算出し、吸光度と濃度との関係から成分量を求める方法が用いられる。
　吸光分析の光源は、多数の検査項目に対応するために発光スペクトルが広く、また、高精度の吸光度計測をするために、測定波長において一定以上の光量を安定して得られるものが望ましい。そのため、従来、キセノンランプやハロゲンランプ等が用いられてきた。これらの光源は、一定以上の光量が得られるが、連続点灯で用いる場合において、光量が安定するまでの時間はおよそ３０分程度と比較的長い。さらには、光量が大きい分、エネルギー消費も大きく、寿命も限定的である。例えばハロゲンランプの場合には、約１０００時間での交換が必要とされ、分析装置としてのメンテナンス頻度は多くなる。
　吸光分析の光源として、近年、長寿命が期待される発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤ）が検討されている。例えば、臨床検査で用いる血液自動分析装置では、測定対象とする成分に応じて、使用する試薬及び光の波長が異なり、その波長範囲は、例えば３４０ｎｍ～８００ｎｍと広範囲である。したがって、１つのＬＥＤ光で全波長帯域をカバーすることは難しい。そのため、例えば複数のＬＥＤ素子を用いることや青色ＬＥＤ素子の励起光を変換して長波長帯域の発光を生じる蛍光体からの発光を使うこと、が考えられる。
　特許文献１には、ＬＥＤチップの光束上に蛍光体を設ける技術が開示されている。特許文献１に開示される蛍光体は、少なくともアルミナと、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｍｎの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１～１５．９重量％含有する原料を焼成して製造されたものである。
　吸光分析の光源としてＬＥＤを用いる場合、点灯時の自己発熱や環境温度によって発光スペクトルと光量が変化して分析精度が低下することが懸念される。これを防ぐために、特許文献２においては、ＬＥＤ測光部と反応セル（試料または反応溶液を格納する部材）とが接触した温調ブロックを用いている。ＬＥＤを用いることにより装置のコンパクト化を図るとともに、ＬＥＤの発光素子を熱容量の大きい部材に固定して予熱温調している。これにより、外気温度と自己発熱の影響を受けることなくＬＥＤ素子を一定範囲の温度に保持することにより、一定レベル以上の光量安定性を得ることを可能にしている。
　また、特許文献３においては、ＬＥＤのパッケージ下面を２５±０．１℃に冷却及び恒温化するために、ペルチェ素子や、内部に流路を有する熱伝導性の良い金属ブロックに接続する構造が示されている。
特開２０２０－８７９７４号公報 特許第３９６４２９１号 特許第６６３７４０７号
　吸光分析に求められる光量安定性をＬＥＤ光源で実現するためには、以下の３つの課題が挙げられる。
　（i）ＬＥＤ光源の点灯時の自己発熱や環境温度による発光スペクトル及び光量の変化を抑えるため、ＬＥＤ光源の周辺が環境温度の影響を受けにくくする必要があり、
　（ii）その上で、ＬＥＤ光源が実装されたＬＥＤ実装基板の温度を一定に保ち、ＬＥＤ光源の温度を一定にする必要がある。
　（iii）また、ＬＥＤ光源の結露防止のため、ＬＥＤ実装基板やＬＥＤ光源の周辺温度が低くならないようにする必要がある。
　そこで、本開示は、発光スペクトル及び光量の変化を抑え、且つ結露防止が可能なＬＥＤ光源を備える分析装置を提供することを目的とする。
　本開示の分析装置は、試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源及び温度センサが実装されるＬＥＤ実装基板と、ＬＥＤ実装基板の周囲を取り囲み、ＬＥＤ実装基板を収容するランプハウスと、ＬＥＤ実装基板の熱を吸収又はＬＥＤ実装基板に熱を放出するペルチェ素子と、温度センサによって測定される温度が閾値温度よりも高くなるようにペルチェ素子の出力を制御する制御部と、を備える。
　本開示によれば、ＬＥＤ光源の発光スペクトル及び光量の変化を抑え、且つ結露防止が可能となる。上述した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明にて明らかにされる。
実施例１の分析装置の全体構成例を示す模式図である。 実施例１の制御回路のハードウェアブロック図である。 実施例１の分析装置の吸光分析を行う吸光度測定部の構成例を示す図である。 実施例１の光源部の詳細構成の一例である。 実施例１のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。 実施例２の光源部の詳細構成の一例である。 実施例３の光源部の詳細構成の一例である。 実施例４の光源部の詳細構成の一例である。 実施例５のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。
　本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
　以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。
＜実施例１＞
　（分析装置１００）
　図１Ａは、実施例１の吸光分析を用いる分析装置の全体構成例を示す模式図である。本構成例に係る分析装置１００は、サンプルディスク１０３、試薬ディスク１０６、及び反応ディスク１０９の３種類のディスクと、これらのディスク間でサンプル（試料、検体とも言う）や試薬を移動させる分注機構と、これらを制御する制御回路（制御部）２０１と、反応溶液の吸光度を測定する光量測定回路２０２と、光量測定回路２０２で測定されたデータを処理するデータ処理部２０３と、データ処理部２０３とのインターフェースである入力部２０４及び出力部２０５と、を備える。また、分注機構は、サンプル分注機構１１０及び試薬分注機構１１１を備える。
　データ処理部２０３は、情報記録部２０３１と解析部２０３２とを有する。情報記録部２０３１には、制御データ、測定データ、データ解析に用いるデータ、解析結果データ等が格納される。データ処理部２０３は、コンピュータを用いて実現されてもよい。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、情報記録部２０３１とを少なくとも備える。解析部２０３２の処理は、それらのデータ処理に対応するプログラムコードが情報記録部２０３１に格納され、プロセッサが各プログラムコードを実行することによって実現されてもよい。
　入力部２０４及び出力部２０５は、情報記録部２０３１との間でデータを入出力する。入力部２０４は、キーボード、タッチパネル、テンキーなどの情報入力装置である。出力部２０５は、分析装置のユーザが解析結果を確認するための装置であり、例えば、ディスプレイなどである。
　サンプルディスク１０３の円周上には、サンプル１０１の収容容器であるサンプルカップ１０２が複数配置される。サンプル１０１は、例えば血液である。試薬ディスク１０６の円周上には、試薬１０４の収容容器である試薬ボトル１０５が複数配置される。反応ディスク１０９の円周上には、サンプル１０１と試薬１０４とを混合させた反応溶液１０７の収容容器である反応セル１０８が複数配置される。
　サンプル分注機構１１０は、サンプルカップ１０２から反応セル１０８にサンプル１０１を一定量移動させる際に使用する機構である。サンプル分注機構１１０は、例えば溶液を吐出または吸引するノズルと、ノズルを所定位置に位置決め及び搬送するロボット、溶液をノズルから吐出またはノズルに吸引するポンプ、及びノズルとポンプを繋ぐ流路を備える。
　試薬分注機構１１１は、試薬ボトル１０５から反応セル１０８に試薬１０４を一定量移動させる際に使用する機構である。試薬分注機構１１１も、例えば溶液を吐出または吸引するノズルと、ノズルを所定位置に位置決め及び搬送するロボット、溶液をノズルから吐出またはノズルに吸引するポンプ、及びノズルとポンプを繋ぐ流路を備える。
　溶液攪拌部１１２は、反応セル１０８内で、サンプル１０１と試薬１０４とを攪拌し混合させる機構部である。反応セル洗浄部１１４は、分析処理が終了した反応セル１０８から反応溶液１０７を排出し、その後、反応セル１０８を洗浄する機構部である。洗浄終了後の反応セル１０８には、再び、サンプル分注機構１１０から次のサンプル１０１が分注され、試薬分注機構１１１から新しい試薬１０４が分注されて、別の反応処理に使用される。
　反応ディスク１０９において、反応セル１０８は、温度及び流量が制御された恒温水槽内の恒温循環水１１５に浸漬されている。このため、反応セル１０８及びその中の反応溶液１０７は、反応ディスク１０９による移動中も、制御回路２０１によってその温度は一定温度に保たれる。反応ディスク１０９の円周上の一部に、分析装置において吸光分析を行う吸光度測定部（吸光光度計）１１３が配置される。
　（制御回路２０１）
　図１Ｂは、実施例１の制御回路のハードウェアブロック図である。制御回路２０１は、プロセッサ２０１１と、主記憶部２０１２と、補助記憶部２０１３と、入出力インターフェース２０１４と、上記した各モジュールを接続するバス２０１５とを有する。
　プロセッサ２０１１は、制御回路２０１の各部の動作の制御を行う中央処理演算装置である。プロセッサ２０１１は、例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。プロセッサ２０１１は、補助記憶部２０１３に記憶されたプログラムを主記憶部２０１２の作業領域に実行可能に展開する。主記憶部２０１２は、プロセッサ２０１１が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を記憶する。主記憶部２０１２は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等である。補助記憶部２０１３は、各種のプログラムおよび各種のデータを記憶する。補助記憶部２０１３は、例えば、ＯＳ（Operating System）、温度制御プログラム２０１３ａ等の各種プログラム、閾値温度２０１３ｂ等の各種データを記憶する。補助記憶部２０１３は、不揮発性半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM））を含むシリコンディスク、ソリッドステートドライブ装置、ハードディスク（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）装置等である。
　（吸光度測定部１１３）
　図２は、実施例１の分析装置の吸光分析を行う吸光度測定部の構成例を示す図である。吸光分析の光源部３０１から発生した照射光は、光軸４０１に沿って出射され、集光レンズ４０３により集光されて反応セル１０８に照射される。このとき、光の照射面内光量分布を均一にするために光源側スリット４０２を配置し、光源部３０１からの出射光の幅を制限することがある。
　反応セル１０８の中の反応溶液１０７を透過した光は、分光器３０２中の回折格子３０２１で分光され、多数の受光器を備える検出器アレイ３０２２で受光される。このとき、反応溶液１０７を透過していない光はノイズになるため、そうした迷光が分光器３０２に入るのを防ぐために分光器側スリット４０４を配置することがある。
　検出器アレイ３０２２で受光する測定波長は、一例として、３４０ｎｍ、３７６ｎｍ、４０５ｎｍ、４１５ｎｍ、４５０ｎｍ、４８０ｎｍ、５０５ｎｍ、５４６ｎｍ、５７０ｎｍ、６００ｎｍ、６６０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍなどがある。これら受光器による受光信号は、光量測定回路２０２を通じ、データ処理部２０３の情報記録部２０３１に送信される。
　サンプル１０１に含まれるタンパク質、糖、脂質などの成分量の算出は、次の手順により行われる。まず、制御回路２０１は、反応セル洗浄部１１４に指示し、反応セル１０８を洗浄する。次に、制御回路２０１は、サンプル分注機構１１０により、サンプルカップ１０２内のサンプル１０１を反応セル１０８に一定量分注する。次に、制御回路２０１は、試薬分注機構１１１により、試薬ボトル１０５内の試薬１０４を反応セル１０８に一定量分注する。
　各溶液の分注時、制御回路２０１は、それぞれに対応する駆動部により、サンプルディスク１０３、試薬ディスク１０６、反応ディスク１０９を回転駆動させる。この際、サンプルカップ１０２、試薬ボトル１０５、反応セル１０８は、それぞれに対応する分注機構の駆動タイミングに応じ、所定の分注位置に位置決めされる。
　続いて、制御回路２０１は、溶液攪拌部１１２を制御して、反応セル１０８内に分注されたサンプル１０１と試薬１０４とを攪拌し、反応溶液１０７を生成する。反応ディスク１０９の回転により、反応溶液１０７を収容する反応セル１０８は、吸光度測定部１１３が配置された測定位置を通過する。反応セル１０８が測定位置を通過するたび、その反応セル１０８に収容される反応溶液１０７からの透過光量が吸光度測定部１１３を介して測定される。測定データは、情報記録部２０３１に順次出力され、反応過程データとして蓄積される。
　この反応過程データの蓄積の間、必要であれば、別の試薬１０４を試薬分注機構１１１により反応セル１０８に追加で分注し、溶液攪拌部１１２により攪拌し、さらに一定時間測定する。これにより、一定の時間間隔で取得された反応過程データが、情報記録部２０３１に格納される。
　（光源部３０１）
　図３は、実施例１の光源部の詳細構成の一例である。以下の説明では、図面に示す通り、光の出射側を「出射側」と称し、その反対側を「背面側」と称する。励起光ＬＥＤ５０１から発せられた光で蛍光体５０２が励起され、蛍光体５０２から光が出射される。励起光ＬＥＤ５０１と蛍光体５０２とは、ＬＥＤパッケージ５０３に実装され、そのＬＥＤパッケージ５０３は、ＬＥＤ実装基板５０４に実装される。
　ＬＥＤ実装基板５０４には、ＬＥＤパッケージ５０３とともに温度センサ５０５が実装される。ＬＥＤ実装基板５０４は、熱伝導性の良いアルミニウムや銅などを用いた金属ベースの基板である。温度センサ５０５は、例えばサーミスタ、熱電対、測温抵抗体、半導体センサなどである。ＬＥＤ実装基板５０４の背面には、ペルチェ素子５０６の吸熱側が接触する。また、ペルチェ素子５０６の放熱側は、サブベース５０７に接触する。サブベース（保持部材）５０７は、ランプハウス５０８に着脱可能であって、ＬＥＤ実装基板５０４などを保持する。ペルチェ素子５０６は、ＬＥＤ実装基板５０４の熱を吸収、又はＬＥＤ実装基板５０４に熱を放出する。サブベース５０７は、ランプハウス５０８の内壁と接触する。そのため、サブベース５０７とランプハウス５０８との温度は同じになっている。サブベース５０７は、熱伝導性の観点から金属製が望ましく、アルミニウム、銅、ステンレスなどが部材の候補として挙げられる。
　ランプハウス５０８の出射側には、蛍光体５０２から出射された光が通過する貫通孔５０９が設けられている。この貫通孔５０９には、集光レンズ４０３、光線カットフィルタ、光源側スリット４０２、分光器側スリット４０４などの光学系を設置してもよい。このように構成すれば、貫通孔５０９に設けられた光学系によって、ランプハウス５０８の内側の空気の気密性が良くなり、さらに出射光の特性を調整することも可能となる。
　ランプハウス５０８とサブベース５０７との接触部の構造について説明する。図３に示すように、ランプハウス５０８の外壁面には、外側に突出する突起部５１０が設けられ、サブベース５０７のフランジ部５１２の突起部５１０に対応する箇所には、切欠部５１３が設けられる。切欠部５１３に突起部５１０が当接することによって、ランプハウス５０８に対してサブベース５０７の位置が定まる。
　ランプハウス５０８は、金属ブロックのような熱伝導性の良いものが用いられ、その内部には恒温循環水１１５の流路５１１が設けられている。この流路５１１は、ランプハウス５０８の温度を一定に保つための恒温機構である。恒温循環水１１５は、図１Ａに示した反応ディスク１０９の恒温水槽内を循環する恒温循環水であって、例えば３７±０．１℃に調整されている。流路５１１は、例えばステンレス製であって、ランプハウス５０８の金属ブロックは例えば銅である。流路５１１及びランプハウス５０８の構成部材は、上記に限定されず、耐腐食性や熱伝導性が確保できれば、他の金属、セラミックス、又は樹脂などで構成されてもよい。
　励起光ＬＥＤ５０１や蛍光体５０２への結露を防止するため、ＬＥＤ実装基板５０４の温度は、ランプハウス５０８の温度（ここでは恒温循環水３７℃に近い）よりも高い温度であることが望ましく、例えば４０℃以上である。また、励起光ＬＥＤ５０１のジャンクション温度の最大許容値を超えないために、例えば６０℃以下であることが望ましい。ランプハウス５０８内の気密性を高くすれば、ＬＥＤパッケージ５０３の温度が４０℃以下であっても結露の可能性は低くなる。ただし、ＬＥＤパッケージ５０３の交換性を考えた場合に、ランプハウス５０８内外の空気のやり取りを完全に防ぐことは難しく、汎用的な結露防止にはＬＥＤ実装基板５０４の温度は、ランプハウス５０８の温度よりも高くしておくことが望ましい。特に、血液や尿等の試料に含まれる成分量を測定する自動分析装置においては、装置内に温度及び流量が制御された恒温水槽内の恒温循環水が豊富に存在することが多く、高湿度となるため、ＬＥＤ実装基板５０４の温度を、ランプハウス５０８の温度よりも高くしておくことが、結露防止には効果的である。反応ディスクが回転する場合においては、周辺の空気が循環して分析装置内が高い温湿度になることが起きうる。
　（ＬＥＤ実装基板５０４の温度制御方法）
　図４は、実施例１のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。分析装置１００の吸光分析の分析性能を安定的に得るためには、ＬＥＤパッケージ５０３から照射される光の光量が常に一定であることが好適である。光量を一定に保つ手段として、本開示の構成によれば、温度センサ５０５によって測定されたＬＥＤ実装基板５０４の温度に基づいて、ペルチェ素子５０６の出力制御を行う。図４のステップＳ４０３～ステップＳ４０７の各処理は、制御回路２０１のプロセッサ２０１１が温度制御プログラム２０１３ａを実行することによって、実行される。
　図４のフローチャートに示すように、図１Ａの分析装置１００の吸光分析において、ユーザは、装置の電源をＯＮにする（ステップＳ４０１）。これにより、制御回路２０１等が通電し、制御回路２０１等が起動する。また、ユーザは、光源部３０１の電源をＯＮにする（ステップＳ４０２）。これにより、励起光ＬＥＤ５０１が発光する。なお、装置の電源のＯＮに連動して、光源部３０１の電源がＯＮになってもよい。
　起動した制御回路２０１は、温度センサ５０５が測定した温度データを取得する（ステップＳ４０３）。そして、制御回路２０１は、温度センサ５０５から取得した温度データに基づいて、ペルチェ素子５０６の出力を制御する（ステップＳ４０４）。具体的には、制御回路２０１は、温度センサ５０５によって測定される温度が閾値温度Ｔｈよりも高くなるようにペルチェ素子５０６の出力を制御する。この閾値温度Ｔｈは、例えば、補助記憶部２０１３に記憶される閾値温度２０１３ｂである。
　この閾値温度Ｔｈは、予め設定された値Ｖであってもよいし、恒温循環水１１５の温度を調整するための設定温度Ｓに依存する値（Ｔｈ＝Ｓ（例えば３７℃）＋α（例えば１３℃））であってもよいし、恒温循環水１１５の温度を測定する温度計が測定した温度Ｔｗに基づいて決定された値（Ｔｈ＝Ｔｗ＋α）であってもよいし、ランプハウス５０８の温度を測定する温度計か測定した温度Ｔｌに基づいて決定された値（Ｔｈ＝Ｔｌ＋α）であってもよい。また、制御回路２０１が使用する温度データは、光源部３０１に設置した温度センサ５０５だけでなく、装置環境温度を別の温度センサにて測定した温度を併用してもよい。
　次に、制御回路２０１は、吸光度測定部１１３の動作を制御し、吸光度測定を実施する（ステップＳ４０５）。光量測定回路２０２は、この吸光度測定によって得られた光量データを情報記録部２０３１に記憶する。そして、制御回路２０１は、情報記録部２０３１から光量データを取得し、吸光分析に必要とされる規定範囲の光量変動に収まっているか否かを判定する（ステップＳ４０６）。判定の結果、光量データが規定範囲の光量変動に収まっていない場合には（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、制御回路２０１は、ステップＳ４０４の処理に戻り、温度センサ５０５から取得した温度データに基づいて、ペルチェ素子５０６の出力を制御する。
　また、判定の結果、光量データが規定範囲の光量変動に収まっている場合には（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、吸光分析を開始する（ステップＳ４０７）。
　（実験結果）
　励起光ＬＥＤ５０１に中心波長３８５ｎｍの青色ＬＥＤを用いて、その励起光で励起される蛍光体５０２を用いた白色ＬＥＤ（電流４００ｍＡにて駆動）を用いて、図３の構成一例と同じく、ＬＥＤパッケージ５０３をＬＥＤ実装基板５０４に実装し、温度センサ５０５にはサーミスタを用いてペルチェ素子５０６の出力を制御した。
　ペルチェ素子５０６を稼働したときのサーミスタの閾値温度Ｔｈは、５０．０℃とした。ＬＥＤ実装基板５０４は、アルミ基板であり、絶縁膜（レジスト）を介してパターン配線が形成されたものである。励起光ＬＥＤ５０１の点灯時に、ペルチェ素子５０６を稼働した時と稼働していない時とで、ＬＥＤ実装基板５０４の温度変動幅を比較した。その結果、表１に示すとおり、ペルチェ素子５０６を稼働した時は、０．０１℃未満の温度変動幅であったのに対して、ペルチェ素子５０６を稼働していない時には、０．０５℃の温度変動幅となった。この結果から、ペルチェ素子５０６の稼働によってＬＥＤ実装基板５０４の温度を一定に保つ効果が確認された。また、ペルチェ素子５０６を稼働していない時においても、温度変動幅は０．０５℃と比較的小さく、ＬＥＤ周辺がランプハウス５０８に囲まれていることから、ランプハウス外の環境温度の変動を受けにくくなっていると考えられる。なお、ＬＥＤ実装基板５０４の制御温度を５０．０℃に設定したことから、ＬＥＤ光源に結露の発生は見られなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（実施例１の効果）
　ランプハウス５０８でＬＥＤ実装基板５０４の周囲を取り囲み、且つＬＥＤ実装基板５０４を収容することによって、ＬＥＤパッケージ５０３の周辺が環境温度の影響を受けにくくなる。また、ペルチェ素子５０６の出力を制御することによって、ＬＥＤパッケージ５０３が実装されたＬＥＤ実装基板５０４の温度を一定に保つことが可能となる。その結果、ＬＥＤパッケージ５０３から出射される出射光の発光スペクトル及び光量の変化を抑えることができる。
　また、温度センサ５０５によって測定される温度が閾値温度よりも高くなるようにペルチェ素子５０６の出力を制御することによって、ランプハウス５０８内の飽和水蒸気量が多くなる。その結果、ＬＥＤパッケージ５０３が結露するのを防止することができる。
　また、ランプハウス５０８に流路５１１を形成し、当該流路５１１に恒温循環水１１５を流すことによって、ランプハウス５０８の温度を一定に保つことができる。その結果、ランプハウス５０８内が環境温度の影響を受けるのを抑制することができる。
　ペルチェ素子５０６をＬＥＤ実装基板５０４とランプハウス５０８の内壁に接触するサブベース５０７との間に配置する。これにより、ランプハウス５０８とＬＥＤ実装基板５０４との間で容易に熱移動を行うことができ、ＬＥＤ実装基板５０４の温度を一定に保つことが可能となる。
　サブベース５０７の切欠部５１３とランプハウス５０８の突起部５１０とを当接させることによって、ランプハウス５０８に対するサブベース５０７の位置を決めることができる。その結果、サブベース５０７に保持されるＬＥＤパッケージ５０３の位置が決まり、ＬＥＤパッケージ５０３に保持される蛍光体５０２の位置が定まり、出射光の光軸を定めることが容易になる。
　また、ランプハウス５０８の貫通孔５０９に光学系を設けることによって、ランプハウス５０８の気密性が向上する。
　また、閾値温度Ｔｈをランプハウス５０８より高い４０～６０℃の間の温度にすることによって、励起光ＬＥＤ５０１のジャンクション温度より低い温度で、励起光ＬＥＤ５０１や蛍光体５０２が結露するのを防止することができる。
＜実施例２＞
　図５は、実施例２の光源部の詳細構成の一例である。実施例１と実施例２とでは、ランプハウス５０８とサブベース５０７との接触部の構造が異なる。図５に示すように、実施例２では、ランプハウス５０８の外壁面には、切欠部５２０が設けられ、サブベース５０７のフランジ部５１２の切欠部５２０に対応する箇所には、突起部５２１が設けられる。切欠部５２０に突起部５２１が当接することによって、ランプハウス５０８に対してサブベース５０７の位置が定まる。上記した接触部以外の構造は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
　（実施例２の効果）
　サブベース５０７の突起部５２１とランプハウス５０８の切欠部５２０とを当接させることによって、ランプハウス５０８に対するサブベース５０７の位置を決めることができる。その結果、サブベース５０７に保持されるＬＥＤパッケージ５０３の位置が決まり、ＬＥＤパッケージ５０３に保持される蛍光体５０２の位置が定まり、出射光の光軸を定めることが容易になる。
＜実施例３＞
　図６は、実施例３の光源部の詳細構成の一例である。実施例３は、実施例１と異なり、サブベース５０７が断熱部５３０を有する。断熱部５３０は、ＬＥＤ実装基板５０４を保持する部分とランプハウス５０８と接触する部分との間に設けられる。この断熱部５３０は、ＬＥＤ実装基板５０４及びペルチェ素子５０６の吸熱側に接触して熱伝導している部分と、ランプハウス５０８及びペルチェ素子５０６の放熱側に接触して熱伝導している部分と、を熱的に遮断する。断熱部５３０は、熱伝導性の低い樹脂などで構成されている。この構造によって、ペルチェ素子５０６は、ＬＥＤ実装基板５０４の熱を、サブベース５０７を介してランプハウス５０８の内壁に移動させることができる。サブベース５０７のフランジ部５１２からランプハウス５０８への熱移動は、断熱部５３０により遮断される。
　そして、ペルチェ素子５０６は、ランプハウス５０８内に固定される。サブベース５０７は、ペルチェ素子５０６をランプハウス５０８内に残した状態でランプハウス５０８に着脱可能に構成される。その結果、例えば励起光ＬＥＤ５０１の寿命でＬＥＤ実装基板５０４及びサブベース５０７をランプハウス５０８から取り外して、ＬＥＤパッケージ５０３やＬＥＤ実装基板５０４を交換する際にも、ペルチェ素子５０６をランプハウス５０８内から取り外す必要がない。その他の構成は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
　（実施例３の効果）
　ペルチェ素子５０６をランプハウス５０８の内壁及びサブベース５０７に接触させ、且つ上記した断熱部５３０を設けることによって、ＬＥＤ実装基板５０４とランプハウス５０８の内壁との間で効率的に熱移動を行うことができる。これにより、容易に、ＬＥＤパッケージ５０３の温度を一定に保ち、且つ閾値温度よりも高くすることができる。
＜実施例４＞
　図７は、実施例４の光源部の詳細構成の一例である。実施例４では、サブベース５０７の背面側は、ランプハウス５０８の内壁に接触しない。そして、実施例４では、サブベース５０７のフランジ部５１２を介して、ＬＥＤ実装基板５０４からランプハウス５０８に熱伝導させている。この構造により、サブベース５０７の背面側をランプハウス５０８の内壁に接触させて熱伝導性を高める必要がなくなり、サブベース５０７をフランジ部５１２側に引き出すだけでＬＥＤパッケージ５０３やＬＥＤ実装基板５０４の交換が可能になる。また、サブベース５０７に、例えば銅のような熱伝導性の高い部材で構成される熱伝導路５４０を設けることで、ペルチェ素子５０６の放熱部からランプハウス５０８への熱伝導性が向上し、ペルチェ素子５０６の温度制御性を高めることができる。その他の構成は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
　（実施例４の効果）
　サブベース５０７をランプハウス５０８の内壁に接触することなくランプハウス５０８に装着することによって、サブベース５０７の着脱性が向上する。また、熱伝導路５４０を設けることによって、ＬＥＤ実装基板５０４の温度制御を容易に行うことができる。
＜実施例５＞
　図８は、実施例５のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。実施例５では、励起光ＬＥＤ５０１を点灯させてから当該励起光ＬＥＤ５０１からの出射光が安定するまでの時間短縮を図るため、ＬＥＤ実装基板５０４をプレヒートする。図８のフローチャートに示すように、図１Ａの分析装置１００の吸光分析において、ユーザは、装置の電源をＯＮにする（ステップＳ４０１）。これにより、制御回路２０１等が通電し、制御回路２０１等が起動する。その後、ユーザは、光源部３０１の電源をＯＮにする（ステップＳ４０２）。実施例５では、ユーザが光源部３０１の電源をＯＮする前に、制御回路２０１は、温度センサ５０５から取得した温度データに基づいて、ペルチェ素子５０６の出力を制御し、ＬＥＤ実装基板５０４をプレヒートする（ステップＳ８００）。その後の処理は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
　（実施例５の効果）
　実施例５では、ＬＥＤ実装基板５０４をプレヒートすることにより、ペルチェ素子５０６の出力は、プレヒートをしない場合と比べて小さくなり、温度安定までの時間も短縮される。
　なお、本開示は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の例は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１００：分析装置、　１０１：サンプル、　１０２：サンプルカップ、　１０３：サンプルディスク、　１０４：試薬、　１０５：試薬ボトル、　１０６：試薬ディスク、　１０７：反応溶液、　１０８：反応セル、　１０９：反応ディスク、　１１０：サンプル分注機構、　１１１：試薬分注機構、　１１２：溶液攪拌部、　１１３：吸光度測定部、　１１４：反応セル洗浄部、　１１５：恒温循環水、　２０１：制御回路、　２０１１：プロセッサ、　２０１２：主記憶部、　２０１３：補助記憶部、　２０１３ａ：温度制御プログラム、　２０１３ｂ：閾値温度、　２０１４：入出力インターフェース、　２０１５：バス、　２０２：光量測定回路、　２０３：データ処理部、　２０３１：情報記録部、　２０３２：解析部、　２０４：入力部、　２０５：出力部、　３０１：光源部、　３０２：分光器、　３０２１：回折格子、　３０２２：検出器アレイ、　４０１：光軸、　４０２：光源側スリット、　４０３：集光レンズ、　４０４：分光器側スリット、　５０１：励起光ＬＥＤ、　５０２：蛍光体、　５０３：ＬＥＤパッケージ、　５０４：ＬＥＤ実装基板、　５０５：温度センサ、　５０６：ペルチェ素子、　５０７：サブベース、　５０８：ランプハウス、　５１０,５２１：突起部、　５１３,５２０：切欠部、　５１１：流路、　５３０：断熱部、　５４０：熱伝導路

Claims (14)

  1. 　試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源と、
    　前記ＬＥＤ光源及び温度センサが実装されるＬＥＤ実装基板と、
    　前記ＬＥＤ実装基板の周囲を取り囲み、前記ＬＥＤ実装基板を収容するランプハウスと、
    　前記ＬＥＤ実装基板の熱を吸収又は前記ＬＥＤ実装基板に熱を放出するペルチェ素子と、
    　前記温度センサによって測定される温度が閾値温度よりも高くなるように前記ペルチェ素子の出力を制御する制御部と、を備える
    　ことを特徴とする分析装置。
  2. 　前記ランプハウスの温度を一定に保つための恒温機構をさらに備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  3. 　前記ペルチェ素子を前記ランプハウスの内壁と前記ＬＥＤ実装基板との間に配置する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  4. 　前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
    　前記保持部材は、切欠部を有し、
    　前記ランプハウスは、前記切欠部に当接する突起部を有する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  5. 　前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
    　前記ランプハウスは、切欠部を有し、
    　前記保持部材は、前記切欠部に当接する突起部を有する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  6. 　前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
    　前記ペルチェ素子を前記ランプハウスの内壁及び前記保持部材に接触させ、
    　前記保持部材は、前記ＬＥＤ実装基板を保持する部分と前記ランプハウスと接触する部分との間に設けられた断熱部を有する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  7. 　前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
    　前記保持部材は、前記ランプハウスの内壁に接触することなく前記ランプハウスに装着される
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  8. 　前記ランプハウス内に前記ペルチェ素子を残した状態で前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  9. 　前記ランプハウスには、前記ＬＥＤ光源から出射された光が通過する貫通孔が形成されており、
    　前記貫通孔には、光学系が設けられる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  10. 　前記閾値温度は、前記ランプハウスの温度に基づいて決定された温度である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  11. 　前記閾値温度は、前記ランプハウスの温度より高い４０～６０℃の間の温度である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  12. 　前記制御部は、前記ＬＥＤ光源が発光する前に、前記ＬＥＤ実装基板に熱を放出するよう前記ペルチェ素子の出力を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  13. 　前記試料は反応容器に収容され、
    　前記反応容器と、前記反応容器内の前記試料を一定温度に保つための恒温循環水と、を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  14. 　少なくとも１つの前記反応容器を円周上に載置するための反応ディスクと、
    　前記反応ディスクに載置された前記反応容器を前記恒温循環水に浸漬するための恒温水槽と、
    　前記反応ディスクを回転駆動させる制御部と、を備える
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の分析装置。
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