JP6051264B2 - 光度計 - Google Patents

Description

本発明は、試料中に含まれる成分量を検出する液体分析システムに係わり、システムの要である光度計を小型、低価格化し、強いては液体分析システム全体の低価格化を可能にする技術に関する。

試料中に含まれる成分量を検出する分析装置として、ハロゲンランプ等からの白色光を反応容器に入れた試料溶液に照射し、試料溶液を透過してきた光を回折格子で分光して必要な波長成分を取り出し、その吸光度を割り出すことで目的の成分量を測定する分光分析装置が広く用いられている。あるいは、白色光を回折格子で分光した後、試料溶液に照射する場合もある。一例として、特許文献１の自動分析装置がある。

ハロゲンランプ等の光源からの光を集光し精度良く試料に照射するために、レンズや鏡を用いた例として、特許文献２の分析装置や特許文献３の分析装置がある。

ハロゲンランプに代え、光源にＬＥＤを用いた分析装置として、特許文献４の分析機器や、特許文献５の分析装置がある。

光源にＬＥＤを用いた分析装置で、ＬＥＤの光を集光し多くの光を試料に照射するために、レンズを用いた例として特許文献６の分析装置がある。

特許第３７４８３２１号 特開２００７‐２２５３３９ 特開２００７−２１８８８３ 特許第３９６４２９１号 特開２００７−１９８９３５ 特開２００７−２２５３３９

上記従来技術では、ハロゲンランプを使用した例では、ハロゲンランプからの発熱を伴うため冷却が必要となり、安定した光量を取り出すためには、冷却水等で精度良く温度制御することが必要と言う問題がある。また、ハロゲンランプは寿命が短いためにランプの交換が必要となり、交換作業は装置使用者の負担増になると言う問題、そのため、装置設計時にはランプ交換を想定したレイアウトを考慮することが必要となり、装置設計の自由度を阻害すると言う問題がある。

ハロゲンランプを用いた光学系では、ハロゲンランプからの白色光を分光するために用いる回折格子や、光源からの光を集光し精度良く試料に照射するために用いるレンズや鏡等、多くの部品を用いているため光軸調整が難しいと言う問題もある。

光源にＬＥＤを用いた、上記特許文献４の分析機器や特許文献５の分析装置は、どちらも、ＬＥＤと検出器だけのシンプルな構成であるが、集光のためのレンズや鏡等を積極的に使用していないため試料に照射する光量が少なく、分析の目的によっては精度良く分析できないという問題がある。

光源にＬＥＤを用い、集光により光量を確保するためにレンズを用いた上記従来例である特許文献６の分析装置では、一つのステージ上に複数の測光ユニットを密集して設けているため、組立て調整が難しいと言う問題や、複数の測光ユニット内どれかを波長の変更やメンテナンスのために交換する必要が生じた場合に対応が難しいと言う問題がある。また、光軸が一直線上にあるため、占有する反応テーブルの半径方向のサイズが大きいと言う問題もある。

ＬＥＤ光度計を構成するためには、少なくとも図１に示す光源、集光レンズ、スリット、及び、光検出器が必要である。（反応容器、検体は光度計には含まない。）光源と光検出器のみでも構成は可能であるが、高精度に分析するためには光量を確保するための集光部品（レンズやミラー）が必須であり、光束の断面形状を定義し、検体を通過する光線を一定にするため、もしくは、検出器に入る迷光を制限するためのスリットも必須である。
光度計により高精度に分析を行う生化学自動分析装置では、反応容器内の検体温度を一定に保つために、恒温槽内を循環する恒温水に反応容器を浸している。また、多数の検体を短時間に検査するために、複数の反応容器を円周上に並べて一体化した反応容器ディスクとし、反応容器ディスクと同心のリング状をした恒温槽内を回転しながら光度計部で検査する。図２に、前記最少構成のＬＥＤ光度計を恒温槽に配置した例を、リング状をした恒温槽を縦に断面し、片方のみを示す。恒温槽には、恒温水を漏らさずに計測光を通す透明部材からなる窓が必要である。

最少構成のＬＥＤ光度計を恒温槽に配置すると、図２の様に、リング状をした恒温槽の外側に光源と集光レンズ、恒温槽の内側に光検出器が配置される。恒温槽に対する光源と光検出器の位置関係は逆でも良い。スリットは、反応容器に極力近い方が望ましいため、恒温槽の内部に配置されることになる。

これらの構成部品を設定した位置に保持するため、更には、光軸の調整や組立てを容易にするためには、図３に示すように光度計の構成部品を保持部材に組み立てて一体化しておき、それを恒温槽に取り付けるようにするのが望ましい。

しかし、これを恒温槽に取り付けるためには、恒温槽を大きく抉る事が必要となり、恒温水の漏れ防止のシール等が複雑になると言う問題がある。

図４にスリットを除く構成部品を一体化し、恒温槽に取り付けた状態を示す。このようにすれば恒温槽を抉る必要は無く、恒温水を漏らさずに計測光を通す透明部材からなる窓を設ければよい。しかし、光軸調整はスリットを含めて行うことが必要であるため、一体化した部品を恒温槽に取り付けた後に光軸調整が必要となる。光軸は部品の機械的精度で合わせることも可能であるが、図３の保持部材と、それに取り付ける構成部品のみを機械的精度で合わせる場合と比較すると、図４の例では、スリットとスリット以外を一体化した部品をそれぞれ恒温槽に精度良く取り付けることが必要になり、通常直径３００ｍｍ以上の大きさがある恒温槽に高い精度が必要になると言う問題がある。

本発明の目的の一つとしては、装置の小型化、装置設計の自由度向上に寄与する事である。また、光源として、発光ダイオードや半導体レーザといった半導体光源を用いた場合、半導体光源に適した光度計構成で分析装置へ適用することで、さらなる装置の小型化、設計自由度向上することができる。

上記課題を解決するため、光度計として、光源と、光源から照射された光を透過もしくは通過する第１の支持体と、測定試料を入れた反応容器を通過した光を検出する検出器と、検出器を設けた第２の支持体と、測定試料を入れた反応容器が間に挿入されるよう前記第１の支持体と前記第２の支持体は配置され、第１の支持体に設けられ、光源から照射された光を反射して反応容器に光を通過させる第１の反射部と、光源から照射された光を集光して反応容器に光を通過させる集光部を有することを特徴とする。

また、光源から照射された光が第１の反射部により概略平行に集光される位置に反応容器が配置されることを特徴とする。

反射部としては、平面鏡、放物面鏡、楕円鏡等を用いることができ、それぞれの特徴にあわせた配置をすることができる。

また、発熱が少なく寿命の長い発光ダイオードや半導体レーザを光源に用い、光軸を一直線ではなく折り曲げることで小型化し、光軸を折り曲げる部品と光量を確保するために集光に使用する部品を共通化することで部品点数を減らすと同時に、小型化することと部品点数を減らすこと、及び一体化することで光軸調整を容易にし、より高精度な光度計を達成する。

本発明によれば、光軸を反射鏡で曲げることにより、光度計の恒温槽や反応容器ディスクの半径方向の寸法を小さく抑えることが可能になり、装置の小型化に寄与することができる。また、放物面鏡や楕円鏡により光軸を曲げることで集光レンズを不要にし、構成部品点数を低減でき、光軸調整の容易さと相まってコストダウンが可能になる。更には、放物面鏡や楕円鏡を使い分けることで、検出感度に影響する光量を重視した光度計と散乱項目測定の特性を重視した光度計とを使い分けることが可能になり、システムの性能を向上可能にする技術を提供することができる。

ＬＥＤ光度計に必要な最小構成を表す略図である。 最少構成のＬＥＤ光度計を恒温槽に配置した例の略図である。 最少構成のＬＥＤ光度計を一体化し恒温槽に配置した例の略図である。 最少構成のＬＥＤ光度計のスリット以外を一体化し恒温槽に配置した例の略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計を恒温槽に取り付けた構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計を恒温槽に複数取り付けて示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 平行に入射する光が散乱される様子を示す略図である。 角度を持って入射する光が散乱される様子を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 放物面鏡と楕円鏡による光量の違いをシミュレーションした結果を示す図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システム用光度計の構成を示す略図である。 本発明による液体分析システムの構成を示す略図である。

（実施の形態１）
図５は、本発明による液体分析システム用光度計（以下単に光度計と記す。）の構成を示す略図である。本光度計は、ＬＥＤ光源１、前記ＬＥＤ光源１から出射された光を透過もしくは通過する第１の支持体２、前記第１の支持体２に設けられた第１の反射鏡３、同じく前記第１の支持体２に設けられた第１のスリット４、第２のスリット５及び光検出器６を設けた第２の支持体７、前記第１の支持体２及び前記第２の支持体７との間で反応容器１３を挟むように配置して溝８を形成し、前記第１の支持体２及び前記第２の支持体７を接続する第３の支持体９、及び、前記第１の支持体２もしくは第３の支持体９により保持されている集光レンズ１０から構成される光度計１１である。光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を例示しているが、他にも半導体レーザ等を用いることができる。

本光度計１１による測定試料の分析は、本光度計１１を液体分析システムの恒温槽に取り付けて行うため、分析方法の説明に先立ち、液体分析システムの本光度計を取り付ける部分付近の構成と、本光度計との位置関係を説明する。

図６は、液体分析システムの一部分であり、断面がＵの字型をしたリング状の恒温槽１２と、反応容器１３を前記恒温槽１２と同心の円周上に複数並べ持つ反応容器ディスク１４を縦に断面して片方のみを示す。反応容器１３は、光の入射面、光が透過する内面、及び、光の出射面が平行であり、かつ、光軸に対して直角に配置されている。前記恒温槽１２は、その断面がＵの字型をした流路１５を持ち、前記流路５内を一定温度に保たれた恒温水１６が一定の液面高さを保ち循環している。前記反応容器ディスク１４は前記恒温槽１２の上部で前記恒温槽１２と共通の中心軸を中心に回転し、前記反応容器ディスク１４に設置されている前記反応容器１３は、前記恒温槽１２内の前記恒温水１６に浸され、前記恒温槽１２の前記流路１５内を移動する。測定試料１７は、測定時に反応容器１３に入れられる。光度計１１は前記恒温槽１２に、前記恒温槽１２の下側から前記溝８内部を前記反応容器１３が移動可能な位置に取り付けられている。また、前記光度計１１は一個もしくは前記恒温槽１２と同心の円周上に複数配置されている。

本光度計１１による測定試料の分析は、前記のように前記恒温槽１２に光度計１１が取り付けられ、前記反応ディスク１４が回転し、目的の前記測定試料１７が入った前記反応容器１３が光度計１１の溝８の位置に移動してきたときに行われる。

分析時は、前記ＬＥＤ光源１から出射した光を前記集光レンズ１０により前記反応容器１３内の前記測定試料１７位置に集光し、前記第１の反射鏡３で反射して略９０度光軸を曲げ、前記第１のスリット４により照射領域を一定に制御して照射する。

尚、通常恒温水１６には、雑菌の繁殖等を防止するため、アルカリもしくは酸性の液体が用いられる。そのため、第１の支持体２、第１の反射鏡３、第１のスリット４、第２のスリット５、及び、第３の支持体９は、アルカリ及び酸性の液体に耐性を持つ、ガラス、金属、及びもしくは樹脂を用いており、ＬＥＤ光源１、光検出器６、及び、集光レンズ１０等には恒温水１６が入り込まないようにシールされている。

本光度計が対象としている、液体分析システムによる試料の測定原理は、次の通りである。

前記測定試料１７には、分析項目により選択された試薬が混合されており、分析対象成分と反応し、前記分析対象成分が含まれる割合に合わせ、特定波長の光を吸収する。そのため、前記ＬＥＤ光源１から出射する光の波長は、分析項目により選択された波長を使用する。前記測定試料１７に照射された光は、前述のように前記分析対象成分量により吸収され、前記第２のスリット５により迷光が取り除かれた上で前記光検出器６に照射される。前記光検出器６に照射された光は、前記光検出器６により電気信号に変換され、その信号量を解析することによって前記測定試料１７に含まれる分析対象成分の量を知ることができる。通常このような計測方法を吸光度計測と呼ぶ。

本光度計１１によれば、前記図１から図４に示すような光度計に対し、光軸を第１の反射鏡３で曲げることと、光検出器６を第２のスリット５の直後に配置することにより、光度計の前記恒温槽１２や前記反応容器ディスク１４の半径方向の寸法を小さく抑えることが可能であるため、図７のように前記反応容器ディスク１４の円周上に複数並んだ反応容器１３と光度計１１を更に同心円状に複数列配置することが可能となり、装置の大きさを大きく変えずに処理能力を向上、もしくは、処理能力を変えずに装置を小型化することも可能となる。また、複数配置した光度計それぞれの波長を異ならせることにより、複数項目の分析を同時に行うことができる。

前記図５で示す例では、前記第１の支持体２は光透過部材を用いて説明しており、第１の反射鏡３はその外面を反射面として用いているが、図８に示すように、前記第１の支持体２に不透明部材を用い、その内部に光を通す空間１８を設けた構成も考えられる。これにより部品製造方法の選択肢が増し、コスト低下が期待できる。

また、前記図５では第２のスリット５の直後に光検出器６を配置しているが、第２のスリット５と光検出器６が近すぎると迷光を検出しやすくなるため、図９に示すように第２の反射鏡３’で光軸を下方に曲げる事も可能である。
（実施の形態２）
図１０は、本発明による光度計の構成を示す略図である。本光度計は、ＬＥＤ光源２１、前記ＬＥＤ光源２１から出射された光を透過もしくは通過する第１の支持体２２、前記第１の支持体２２に設けられた第１の反射鏡２３、同じく前記第１の支持体２２に設けられた第１のスリット２４、第２のスリット２５及び光検出器２６を設けた第２の支持体２７、及び、前記第１の支持体２２及び前記第２の支持体２７との間で溝２８を形成し、前記第１の支持体２２及び前記第２の支持体２７を接続する第３の支持体２９から構成される光度計３０である。光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を例示しているが、他にも半導体レーザ等を用いることができる。

第１の反射鏡２３は放物面鏡の一部を切り出した形状であり、放物面鏡の軸は概略水平に設定され、かつ、第１のスリット２４と第２のスリット２５の中心同士を結ぶ直線、つまり水平部分の光軸３１と平行に設定されている。また、放物面鏡の焦点位置には前記ＬＥＤ光源２１が配置されており、前記ＬＥＤ光源２１から出射される光の光軸３２は、概略鉛直に設定され、前記第１の反射鏡２３で反射し直角に曲げられ、前記水平部分の光軸３１となる。

本光度計３０による測定試料の分析は、本光度計３０を液体分析システムの恒温槽に取り付けて行う。液体分析システムの本光度計を取り付ける部分付近の構成と、本光度計との位置関係は実施の形態１と同じであるため割愛する。

本光度計３０による測定試料の分析は、実施の形態１と同様に、前記恒温槽１２に前記光度計３０が取り付けられ、前記反応ディスク１４が回転し、目的の前記測定試料１７が入った前記反応容器１３が前記光度計３０の前記溝２８の位置に移動してきた時に行われる。

分析時は、前記ＬＥＤ光源２１から出射した光を第１の反射鏡２３により反射し、前記第１のスリット２４により照射領域を一定に制御して、前記反応容器１３内の前記測定試料１７に照射する。前記第１の反射鏡２３は放物面鏡であり、その焦点に配置されている前記ＬＥＤ光源２１から出射する光は、前記第１の反射鏡２３で反射して曲げられた後、水平部分の光軸３１と平行に整形、かつ、平行に集光される。厳密に言えば、ＬＥＤ光源２１は完全な点光源ではないために、放物面鏡の焦点からずれた位置から出射される光は前記水平部分の光軸３１と完全な平行にはならないが、放物面鏡により第１のスリット２４と第２のスリット２５の両方のスリットを通過する光量を概略平行にして集光できればよい。

尚、通常恒温水１６には、雑菌の繁殖等を防止するため、アルカリもしくは酸性の液体が用いられる。そのため、第１の支持体２２、第１の反射鏡２３、第１のスリット２４、第２のスリット２５、及び、第３の支持体２９は、アルカリ及び酸性の液体に耐性を持つ、ガラス、金属、及びもしくは樹脂を用いており、ＬＥＤ光源２１、及び、光検出器２６等には恒温水１６が入り込まないようにシールされている。

本光度計が対象としている、液体分析システムによる試料の測定原理は、実施の形態１と同じであるため割愛する。

本光度計３０においても、前記図１から図４に示すような光度計に対し、光度計の前記恒温槽１２や前記反応容器ディスク１４の半径方向の寸法を小さく抑えることが可能であるため、図７と同様に、前記反応容器ディスク１４の円周上に複数並んだ反応容器１３を更に同心円状に複数列配置することが可能となり、装置の大きさを変えずに処理能力を向上、もしくは、処理能力を変えずに装置を小型化することも可能となる。

また、実施の形態１では、光軸を曲げるための第１の反射鏡３と光を集めるための集光レンズ１０が必要であったが、本実施の形態の光度計３０では、第１の反射鏡２３が集光と反射を兼ねるため部品点数が少なくなり、光軸調整が容易になるという効果がある。

前記図１０で示す例では、前記第１の支持体２２は光透過部材を用いて説明しており、第１の反射鏡２３はその外面を反射面として用いているが、実施の形態１と同様に、図１１に示すように、前記第１の支持体２２に不透明部材を用い、その内部に光を通す空間３３を設けた構成も考えられる。これにより部品製造方法の選択肢が増し、コスト低下が期待できる。

本光度計３０においては、前述のように試料に照射される光が概略平行に集光されているため、散乱光の測定に有利である。すなわち、図１２に示すように、反応容器１３内の測定試料１７が散乱測定を目的とする項目の場合、光検出器２６に照射される光は散乱によって減少した透過光３４を受光することにより失った散乱光３５の量を算出するが、この時、散乱光３５が光検出器２６に入り込まないのが望ましい。散乱光３５は、照射される光が特定の角度分布で出射される。そのため、実施の形態１に示す光度計１１で散乱光を測定する場合、反応容器１３内の測定試料１７には、図１３のように角度を持って光が照射される場合があるため、散乱光３５が光検出器２６に入り易くなり、精度の良い散乱測定を行いにくい場合があるのに対し、本光度計３０の場合は、試料に照射される光が概略平行に集光されているため、散乱光が光検出器２６に入りにくくなり、散乱光の測定に有利である。

また、前記図１０では第２のスリット２５の直後に光検出器２６を配置しているが、第２のスリット２５と光検出器２６が近すぎると迷光を検出しやすくなるため、図１４に示すように第２の反射鏡２３’で光軸を下方に曲げる事も可能である。この場合、第２の反射鏡２３’は放物面鏡でなくとも良い。更には、図１５に示すように、ＬＥＤ光源２１から出射される光を集光レンズ１０’により放物面鏡の焦点位置に結像することでも良い。
（実施の形態３）
図１６は、本発明による光度計の構成を示す略図である。本光度計は、ＬＥＤ光源４１、前記ＬＥＤ光源４１から出射された光を透過もしくは通過する第１の支持体４２、前記第１の支持体４２に設けられた第１の反射鏡４３、同じく前記第１の支持体４２に設けられた第１のスリット４４、第２のスリット４５及び光検出器４６を設けた第２の支持体４７、及び、前記第１の支持体４２及び前記第２の支持体４７との間で溝４８を形成し、前記第１の支持体４２及び前記第２の支持体４７を接続する第３の支持体４９から構成される光度計５０である。光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を例示しているが、他にも半導体レーザ等を用いることができる。

第１の反射鏡４３は楕円鏡の一部を切り出した形状であり、楕円鏡の第１の焦点５１にＬＥＤ光源４１を配置し、第２の焦点５２が反応容器１３内の測定試料１７内を透過する光軸長さ方向の概略中心位置に来るように定義した楕円鏡である。さらに、前記ＬＥＤ光源４１から出射される光の光軸５３は、概略鉛直に設定され、前記第１の反射鏡４３で反射し直角に曲げられ、水平部分の光軸５４となる。ＬＥＤ光源４１から出射される光の光軸５３と検体を通過する水平部分の光軸５４を直角に配置するには、出射される光の光軸５３と検体を通過する水平部分の光軸５４に対し、基準楕円の長軸が４５度になるようにし、基準楕円の第１の焦点５１と第２の焦点５２の距離が、基準楕円の短軸長さと同じになるようにすれば良いが、反応容器１３の光の入射面に光軸が直角に入射することが重要であり、前記第１の反射鏡４３で反射し直角に曲げる事は必ずしも重要ではなく、直角に曲げない場合は、出射される光の光軸５３が鉛直ではなくなる。

本光度計５０による測定試料の分析は、本光度計５０を液体分析システムの恒温槽に取り付けて行う。液体分析システムの本光度計を取り付ける部分付近の構成と、本光度計との位置関係は実施の形態１と同じであるため割愛する。

本光度計５０による測定試料の分析は、実施の形態１と同様に、前記恒温槽１２に前記光度計５０が取り付けられ、前記反応ディスク１４が回転し、目的の前記測定試料１７が入った前記反応容器１３が前記光度計５０の前記溝４８の位置に移動してきた時に行われる。

分析時は、前記ＬＥＤ光源４１から出射した光を第１の反射鏡４３により反射し、前記第１のスリット４４により照射領域を一定に制御して、前記反応容器１３内の前記測定試料１７に照射する。前記第１の反射鏡４３は楕円鏡であり、その第１の焦点５１に配置されている前記ＬＥＤ光源４１から出射する光は、前記第１の反射鏡４３で反射して曲げられた後、第２の焦点５２の位置である反応容器１３内の測定試料１７内を透過する光軸長さ方向の概略中心位置に集光される。

尚、通常恒温水１６には、雑菌の繁殖等を防止するため、アルカリもしくは酸性の液体が用いられる。そのため、第１の支持体４２、第１の反射鏡４３、第１のスリット４４、第２のスリット４５、及び、第３の支持体４９は、アルカリ及び酸性の液体に耐性を持つ、ガラス、金属、及びもしくは樹脂を用いており、ＬＥＤ光源４１、及び、光検出器４６等には恒温水１６が入り込まないようにシールされている。

本光度計が対象としている、液体分析システムによる試料の測定原理は、実施の形態１と同じであるため割愛する。

本光度計５０においても、前記図１から図４に示すような光度計に対し、光度計の前記恒温槽１２や前記反応容器ディスク１４の半径方向の寸法を小さく抑えることが可能であるため、図７と同様に、前記反応容器ディスク１４の円周上に複数並んだ反応容器１３を更に同心円状に複数列配置することが可能となり、装置の大きさを変えずに処理能力を向上、もしくは、処理能力を変えずに装置を小型化することも可能となる。

また、実施の形態１では、光軸を曲げるための第１の反射鏡３と光を集めるための集光レンズ１０が必要であったが、本実施の形態の光度計５０では、第１の反射鏡４３が集光と反射を兼ねるため部品点数が少なくなり、光軸調整が容易になるという効果がある。

前記図１６で示す例では、前記第１の支持体４２は光透過部材を用いて説明しており、第１の反射鏡４３はその外面を反射面として用いているが、実施の形態１と同様に、図１７に示すように、前記第１の支持体４２に不透明部材を用い、その内部に光を通す空間５５を設けた構成も考えられる。これにより部品製造方法の選択肢が増し、コスト低下が期待できる。

本光度計５０においては、前述のように試料に照射される光は反応容器１３内の測定試料１７内を透過する光軸長さ方向の概略中心位置に集光されるため、散乱光の測定には実施の形態１、２と比較すると不利な点もあるが、第１のスリット４４、第２のスリット４５を通過後に光検出器４６で検出する受光量は平行光の場合に比べて多くなる。それは実施の形態１においても同様であるが、光源からの光を平行光にする場合、光源からずれて出射する光は第１のスリットと第２のスリットの両方は通りにくくなるが、光源からの光を集光する場合は平行光にする場合に比べて光源からずれて出射する光を集光しやすいためである。

図１８に、第１の反射鏡を放物面鏡にした場合と、第１の反射鏡を楕円鏡にした場合とで比較シミュレーションして算出した受光量の割合を示す。図１８（ａ）は放物面鏡の場合、図１８（ｂ）は楕円鏡の場合を示す。どちらも略同じ条件になるような出射光量、大きさにしてシミュレーションした結果、受光光量は、放物面鏡の場合を１とすると楕円鏡の場合が１．２７であり、楕円鏡の光量の方が多いことが分かった。

つまり、大きな光量を必要とする高感度の測定には実施の形態１のようにレンズで集光するか、本実施の形態３のように楕円鏡等で集光するのが適しており、散乱光測定には、実施の形態２のように平行に集光するのが適しており、用途に応じて使い分けるのが良い。また、前記図１６では第２のスリット４５の直後に光検出器４６を配置しているが、第２のスリット４５と光検出器４６が近すぎると迷光を検出しやすくなるため、図１９、図２０に示すように第２の反射鏡４３’で光軸を下方に曲げる事も可能である。この場合、第２の反射鏡４３’は楕円鏡でなくとも良い。更には、図２０に示すように、ＬＥＤ光源４１から出射される光を集光レンズ１０”により楕円鏡の第１の焦点５１に結像することでも良く、散乱光測定時の迷光の影響をより低減するために、図２１に示すように、第３のスリット５６を設けることも可能である。
（実施の形態４）
図２２は本実施の形態による液体分析システム６０を示す略図である。液体分析システム６０は、恒温槽１２、反応容器１３を前記恒温槽１２と同心の円周上に複数並べ持つ反応容器ディスク１４、測定試料１７を入れた検体容器６１、複数の検体容器６１を搬送するラック６２、検体容器６１内の測定試料１７を一定量吸引して反応容器１３に分注する検体ディスペンサ６３、分析項目により選択可能な複数の試薬が入った試薬ボトル６４を収めた試薬ディスク６５、試薬ボトル６４から一定量の試薬を吸引して反応容器１３に分注する試薬ディスペンサ６６、反応容器１３に分注された測定試料１７と試薬を撹拌する撹拌部６７、分析が終了した後の反応容器１３を洗浄するための洗浄部６８、そして、前記実施の形態１、前記実施の形態２、前記実施の形態３いずれかによる光度計を、１つ又は複数並べた計測部６９等から構成されている。

図２２において、反応容器ディスク１４は測定試料１７の分注、試薬の分注、反応容器１３に分注された測定試料１７と試薬の撹拌、及び、反応容器１３の洗浄の動作時に停止し、同動作を次の反応容器１３で行うために回転移動する。また、ラック６２は複数の検体容器６１を搬送するために直進移動し、試薬ディスク６５は、所望の試薬ボトル６４を試薬ディスペンサ６６が吸引できる位置に回転移動する。通常、反応容器ディスク１４は一定方向に回転し、測定試料１７と試薬が分注され、撹拌されて測定可能になった反応容器１３内の測定試料１７が計測部６９の位置に来たときに所望の光度計で計測される。

液体分析システム６０では、吸光度計測を行う場合と、吸光度計測でも散乱特性を重視する計測を行う場合とが混在するため、計測部６９には、前記光度計１１、前記光度計３０、前記光度計５０を目的に応じて複数混在させ、配置するようにしてもよい。また、複数配置した光度計それぞれの波長を異ならせることにより、複数項目の分析を同時に行ってもよい。

その際、配置している光度計の配置間隔は、反応容器ディスク１４に複数配置されている反応容器１３の配置間隔と同じになっており、複数の測定試料１７を複数の光度計で、同じタイミングで計測できるようにすることで、データ処理や装置制御の煩雑さを緩和し、また同じ条件での測定をすることができる。

１…ＬＥＤ光源、２…第１の支持体、３…第１の反射鏡、３‘…第２の反射鏡、４…第１のスリット、５…第２のスリット、６…光検出器、７…第２の支持体、８…溝、９…第３の支持体、１０…集光レンズ、１０‘…集光レンズ、１１…光度計、１２…恒温槽、１３…反応容器、１４…反応容器ディスク、１５…流路、１６…恒温水、１７…測定試料、１８…光を通す空間、２１…ＬＥＤ光源、２２…第１の支持体、２３…第１の反射鏡、２３‘…第２の反射鏡、２４…第１のスリット、２５…第２のスリット、２６…光検出器、２７…第２の支持体、２８…溝、２９…第３の支持体、３０…光度計、３１…水平部分の光軸、３２…出射される光の光軸、３３…光を通す空間、３４…透過光、３５…散乱光、４１…ＬＥＤ光源、４２…第１の支持体、４３…第１の反射鏡、４３‘…第２の反射鏡、４４…第１のスリット、４５…第２のスリット、４６…光検出器、４７…第２の支持体、４８…溝、４９…第３の支持体、５０…光度計、５１…第１の焦点、５２…第２の焦点、５３…出射される光の光軸、５４…水平部分の光軸、５５…光を通す空間、５６…第３のスリット、６０…液体分析システム、６１…検体容器、６２…ラック、６３…ディスペンサ、６４…試薬ボトル、６５…試薬ディスク、６６…試薬ディスペンサ、６７…撹拌部、６８…洗浄部、６９…計測部。

Claims (12)

1. 光源と、
   前記光源から照射された光を透過もしくは通過する第１の支持体と、
   測定試料を入れた反応容器を通過した光を検出して、前記検出した光を電気信号に変換する検出器と、
   前記検出器を設けた第２の支持体と、
   測定試料を入れた反応容器が間に挿入されるよう前記第１の支持体と前記第２の支持体とを接続する第３の支持体と、
   前記光源から照射された光を集光させる集光部と、
   前記第１の支持体に設けられ、前記集光部で集光された光を反射して前記反応容器に光を通過させる第１の反射部と、を有し、
   前記第１の反射部は放物面鏡であり、前記光源は前記放物面鏡の焦点位置に配置され、
   前記光源から照射された光が前記第１の反射部により概略平行に集光される位置に前記反応容器が配置され、前記集光部は前記放物面鏡が兼ねており、
   前記光源は前記第１の支持体もしくは第３の支持体の内部に設けられ、
   前記第１の支持体は、前記第１の反射部で反射された光を通過させる第１のスリットを有し、前記第２の支持体は、前記反応容器を通過した光を通過させる第２のスリットを有し、
   前記第２のスリットと前記検出器との光路間に第２の反射部を配置することで前記第２のスリットと前記検出器とを離隔するとともに前記第２のスリットから出射する光の光路を前記検出器に向けて変換し、前記第２のスリットと前記検出器との間で生じる迷光の前記検出器による受光量を低減することを特徴とする光度計。
2. 光源と、
   前記光源から照射された光を透過もしくは通過する第１の支持体と、
   測定試料を入れた反応容器を通過した光を検出して、前記検出した光を電気信号に変換
   する検出器と、
   前記検出器を設けた第２の支持体と、
   測定試料を入れた反応容器が間に挿入されるよう前記第１の支持体と前記第２の支持体とを接続する第３の支持体と、
   前記光源から照射された光を集光させる集光部と、
   前記第１の支持体に設けられ、前記集光部で集光された光を反射して前記反応容器に光を通過させる第１の反射部と、を有し、
   前記第１の反射部は楕円鏡であり、前記楕円鏡の第１の焦点位置に前記光源を配置し、
   前記楕円鏡の第２の焦点位置に、前記反応容器の前記光が通過する長さの概略中心位置を配置し、
   前記光源から照射された光が前記第１の反射部により集光される位置に前記反応容器が配置され、前記集光部は前記楕円鏡が兼ねており、
   前記光源は、前記第１の支持体もしくは第３の支持体の内部に設けられ、
   前記第１の支持体は、前記第１の反射部で反射された光を通過させる第１のスリットを有し、前記第２の支持体は、前記反応容器を通過した光を通過させる第２のスリットを有し、
   前記第２のスリットと前記検出器との光路間に第２の反射部を配置することで前記第２のスリットと前記検出器とを離隔するとともに前記第２のスリットから出射する光の光路を前記検出器に向けて変換し、前記第２のスリットと前記検出器との間で生じる迷光の前記検出器による受光量を低減することを特徴とする光度計。
3. 請求項１又は２に記載の光度計において、前記光源が半導体レーザ、もしくは発光ダイオードであることを特徴とする光度計。
4. 請求項１又は２に記載の光度計において、前記第２の支持体は、前記反応容器を通過した光を集光して前記検出器に入れる第２の集光部を有することを特徴とする光度計。
5. 請求項４に記載の光度計において、前記第２の反射部は平面鏡であり、第２の集光部がレンズであることを特徴とする光度計。
6. 請求項４に記載の光度計において、前記第２の反射部は第２の放物面鏡であり、
   前記第２の集光部は前記第２の放物面鏡が兼ね、前記第２の放物面鏡の焦点位置に前記検出器を配置したことを特徴とする光度計。
7. 請求項４に記載の光度計において、前記第２の反射部は第２の楕円鏡であり、前記第２の集光部は前記第２の楕円鏡が兼ね、前記第２の楕円鏡の第１の焦点位置に前記反応容器の前記光が通過する長さの概略中心位置を配置し、前記第２の楕円鏡の第２の焦点位置に前記検出器を配置したことを特徴とする光度計。
8. 請求項１又は２に記載の光度計において、前記第２の反射部と前記検出器との間に第３のスリットを設けたことを特徴とする光度計。
9. 請求項１乃至８に記載の光度計において、前記反応容器を通過する光の光軸は前記反応容器の光入射面に概略垂直に入射することを特徴とする光度計。
10. 請求項１又は２に記載の光度計において、前記第１の支持体及び前記第２の支持体のうち少なくとも一方は、光を透過する部材で形成されたことを特徴とする光度計。
11. 請求項１又は２に記載の光度計において、前記第１の支持体及び前記第２の支持体のうち少なくとも一方は、内部に光が通過可能な空間をもつ部材又は光を透過する部材のいずれかで構成されたことを特徴とする光度計。
12. 請求項１、２、１０、又は１１のいずれかに記載の光度計において、前記第１の支持体及び前記第２の支持体は、酸、アルカリ溶液に耐性を持つ材質で構成されていることを特徴とする光度計。

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