JPH11142326A - グリコヘモグロビン測定用の吸光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造が簡単であり、十分に小型化、安値化され
たグリコヘモグロビン測定用の吸光度計を提供する。 【解決手段】光源１は、波長４１５ｎｍの青色光を発す
るレーザである。本願発明のグリコヘモグロビン測定用
の吸光度計は、光源１を含む発光系と、グリコヘモグロ
ビンを保持する試料セル２と、試料セル２を通過した光
を受光してその光量を電流に変換する測定用受光素子５
およびその電流を電圧に変換する測定用電流電圧変換器
６からなる測定用受光系と、光源１からの光を試料セル
２に導き、試料セル２を通過した光を測定用受光系へ導
く測定用光路系とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、グリコヘモグロ
ビン測定用の吸光度計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】グリコヘモグロビンは、ヘモグロビンに
グルコース分子が非酵素反応的に化学結合した物質であ
り、従来から糖尿病診断のマーカーとして臨床的に利用
されている。

【０００３】グリコヘモグロビンの濃度は、通常、吸光
度計によって測定される。吸光度計は、光源からの光を
単色化して試料溶液に透過させ、透過光の強度を電気信
号に変えて試料の吸光度を測定する装置である。グリコ
ヘモグロビンを測定する場合には、グリコヘモグロビン
の最大吸収波長が４１５ｎｍなので、波長４１５ｎｍ付
近の光を試料溶液中のグリコヘモグロビンに透過させる
必要がある。これまでのグリコヘモグロビンの測定の際
には、光源としてハロゲンランプ、タングステンランプ
等のランプ光源を使用した吸光度計が利用されていた。

【０００４】ランプ光源の発光状態は、気温等の外部環
境の変化に大きく影響される。このため光源周辺の温度
を一定に保つ部品が必要であったり、光源の設置場所が
制限されたりする。光源自身の発熱も大きいので、吸光
度計内部の温度も高くなる。吸光度計内部の部品等の温
度を冷却させる装置を備えつけると、吸光度計自体が大
型化、高価格化してしまう。

【０００５】ランプ光源の光量は、発光開始後、安定す
るまでに時間がかかる。グリコヘモグロビンを測定する
吸光度計は、その臨床的な機能上、測定に緊急を要する
ことがあり、電源を入れたままにしておくことも多い。
ランプ光源は、光量の経時変化が大きく、安定点灯時間
が４０００時間程度と短い。このためランプの交換を頻
繁に行う必要があった。そのうえランプを点灯させるに
は大きな電流が必要なので、吸光度計内部の駆動回路の
サイズを大きくしなければならない等の制約がある。

【０００６】ランプ光源は、波長が４１５ｎｍの光だけ
ではなく、それ以外の波長を持つ光も多く含んでいる。
波長４１５ｎｍの光だけをグリコヘモグロビンに透過さ
せるには、波長４１５ｎｍの光を選択的に透過させる干
渉フィルターが必要である。それに加えてランプ光源で
は発光波長に熱線を有するので、熱線を除去する熱線吸
収フィルターが必要であった。

【０００７】このように、ランプ光源を使用したグリコ
ヘモグロビン測定用吸光度計は、多くの部品を必要とす
るので、大型で高価なものとなる。このため、近年では
ランプ光源の代わりに発光ダイオード（以下、ＬＥＤと
する）を光源とした吸光度計が利用されている。

【０００８】ＬＥＤを光源とすれば、ランプに比べて低
消費電力であり、発熱も小さく、吸光度計内部の温度も
高くなりにくいため、吸光度計内部の部品等の温度を冷
却させる部品を備えつける必要もない。更に、４１５ｎ
ｍ付近のＬＥＤは発光波長に熱線を有さないので、熱線
吸収フィルターは不要となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＬＥＤを
光源に使用した吸光度計は、ランプ光源を使用したもの
よりも構造が簡単で小型化され、かつ安価なものとな
る。しかしながらＬＥＤは、波長４１５ｎｍの光だけで
はなく、それ以外の波長を持つ光も複数含んでいる。こ
のため波長４１５ｎｍの光をグリコヘモグロビンに透過
させるには、干渉フィルターは不可欠であった。

【００１０】ＬＥＤが発する光は、平行性が低い。正確
な測定を行うには、平行光を干渉フィルタ及び試料セル
へ入射させる必要があるので、ＬＥＤからの光を平行に
変換するコリメーターレンズが必要となる。このよう
に、光源にＬＥＤを用いても、吸光度計を十分に小型
化、安価化することはできていない。

【００１１】本願発明は、前記の課題を解決するために
なされたもので、構造が簡単であり、十分に小型化、安
価化されたグリコヘモグロビン測定用の吸光度計を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本願発明のグリコヘモグロビン測定用の吸
光度計は、波長４１５ｎｍまたはその付近の青色単色光
を発するレーザを光源とした発光系と、グリコヘモグロ
ビンが含まれている試料を保持する光透過性の試料セル
と、試料セルを通過した光を受光して電圧変換する測定
用受光系と、発光系からの光を試料セルへ導き、試料セ
ルを通過した光を測定用受光系へ導く測定用光路系とを
含むものである。

【００１３】レーザ光源は発光波長が単一であり、光量
安定までの時間が非常に短く、光源としての寿命も長
い。さらに、衝撃にも強く、小型で低消費電力の光源で
ある。レーザ光は誘導放出を利用しているので波長と位
相が揃っており、グリコヘモグロビン測定に利用する４
１５ｎｍの波長のみを持つ光を得ることが可能である。
しかもレーザ光源から発せられる光は、熱線を含まな
い。このためランプ光源を使用したときのように、吸光
度計に熱線吸収フィルターを必要としない。さらにレー
ザ光の波長は例えば４１５ｎｍのみであるから、この波
長４１５ｎｍ以外の光をカットするための干渉フィルタ
ーも必要ない。それに加えてレーザ光源の消費電力はラ
ンプ光源の１／２０程度であり、発熱も非常に小さい。

【００１４】レーザ光源は直接発光で波長４１５ｎｍが
得られる物でもよいし、導波路型ＳＨＧのように別の波
長から間接的に４１５ｎｍを取り出せる物でもよい。グ
リコヘモグロビンの吸収波長のピークが４１５ｎｍなの
で、レーザ光源の発光波長は４１５ｎｍ付近であれば良
い。具体的には４００〜４５０ｎｍであれば差し支えな
い。

【００１５】グリコヘモグロビンが含まれている試料を
保持する光透過性の試料セルは、光源からの光が透過し
得るものであれば良く、完全な透過性を有しなくても一
部分が透過性であればかまわない。具体的には試料セル
はガラス製、プラスチック製であるのが望ましい。試料
セルには、直方体型セルや管状セルが挙げられる。管状
セルは、管の中を液体が連続的に流れるフローセル形態
のものが特に好ましい。

【００１６】測定用受光系は、試料セルを通過した光を
受光してその光量を電流に変換する測定用受光素子およ
びこの電流を電圧に変換する測定用電流電圧変換器から
構成される。これらは特に限定されることはないが、具
体的にはフォトダイオード、光電管が用いられる。

【００１７】測定用光路系は、発光系であるレーザ光源
からの光を試料セルに導いている。レーザ光は平行性が
高いので、本願発明の吸光度計における測定用光路系で
は、光源からの光を平行光線に変換するコリメータレン
ズは不要である。単に、発光系、試料セル、受光系を直
線上に配置する構成で十分である。直線上に配置できな
い場合には、光ファイバを用いてもよい。

【００１８】本願発明のグリコヘモグロビン測定用の吸
光度計は、測定用受光系とは別の受光系である対照用受
光系と、測定用光路系とは別の光路系である対照用光路
系とを有しており、対照用受光系は発光系からの光を試
料セルを介さずに受光して電圧変換するものであり、対
照用光路系は上記発光系からの光を試料セルを介さずに
対照用受光系に導く光路系であることが好ましい。

【００１９】対照用受光系や対照用光路系を設けると、
同一条件下でグリコヘモグロビンの測定を容易に何度も
実施できるようになり、測定の精度をも向上させること
ができる。

【００２０】対照用受光系は、発光系からの光を試料セ
ルを介さずに受光してその光量を電流に変換する対照用
受光素子およびその電流を電圧に変換する対照用電流電
圧変換器からなるものである。対照用受光素子、対照用
電流電圧変換器は、測定用受光系における測定用受光素
子、測定用電流電圧変換器と同一のもので良い。あるい
は一つの受光素子、一つの電流電圧変換器を測定用と対
照用とに切り換えて使用することもできる。この場合に
は、対照用光路系自体を測定用光路系と重複させ、試料
セルを配置しない状態または試料を保持していない試料
セルを配置した状態の測定値を対照用の値とすれば良
い。

【００２１】測定用光路系とは別に対照用光路系を別途
配置して、発光系からの光を対照用受光系に導くように
構成すれば、試料セルの配置状態に留意する必要がな
い。従って、測定用光路系と対照用光路系とは別途配置
するのが好ましい。

【００２２】本願発明のグリコヘモグロビン測定用の吸
光度計のさらに好ましい実施形態として、発光系におけ
る光源を点灯させる光源駆動系と、対照用受光系で変換
された電圧を任意の時間内で積分する積分器と、この積
分器から出力してきた電圧と予め設定されている基準電
圧とを比較し、この比較結果によって光源駆動系を駆動
または停止させる比較器とを有する構成がある。

【００２３】比較器は、積分器から出力してきた電圧が
基準電圧よりも大きい場合には光源駆動系を停止させる
信号を発振し、積分器から出力してきた電圧が基準電圧
よりも小さい場合には光源駆動系を駆動させる信号を発
振する。光源駆動系の駆動または停止によって光源が点
灯したり消灯したりし、対照用受光系に導かれる光量が
一定に保たれる。

【００２４】基準電圧をマイクロコンピュータで制御で
きるようにしたり、使用者の設定で可変できるようにす
れば、光路系の部品を交換した場合や光量の経時変化が
あった場合にも精度の良い測定を行うことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて、添付図面を参照しつつ説明する。

【００２６】図１は、本願発明のグリコヘモグロビン測
定用の吸光度計の一実施例の概要を示す図である。光源
１は、波長４１５ｎｍの青色レーザ光を発する半導体レ
ーザである。青色レーザ光は平行性が高く、単一波長で
ある。光源１の前方（レーザ光１１の出射方向）にはグ
リコヘモグロビンを含んだ試料溶液を内包する試料セル
２が配置されており、光源１の後方（レーザ光１１の出
射方向とは逆方向）には光源１の駆動系である点灯回路
１０が配置されている。試料セル２は光透過性のプラス
ティックで製作されており、試料セル２を通過した光１
１ａの通る位置には測定用受光素子であるフォトダイオ
ード５ａが配置されている。光源１と試料セル２との間
には、光源１からの平行光１１を分光するビームスピリ
ッタ３が配置されている。ビームスピリッタ３の上方に
は、試料セル２を通過しなかった光１１ｂを受光する対
照用受光素子であるフォトダイオード５ｂが配置されて
いる。フォトダイオード５ａは測定用電流電圧変換器６
ａにつながれ、フォトダイオード５ｂは対照用電流電圧
変換器６ｂにつながれている。測定用電流電圧変換器６
ａはアナログ−デジタル変換器７につながれ、アナログ
−デジタル変換器７はマイクロコンピュータ８につなが
っている。対照用電流電圧変換器６ｂは積分器２０を介
して比較器９とつながっており、比較器９は光量設定回
路１５につながっている。

【００２７】以下、本願発明のグリコヘモグロビン測定
用の吸光度計の動作を図１によって説明する。

【００２８】光源１から出射したレーザ光１１はビーム
スピリッタ３によって光１１ａ，１１ｂに分光する。光
１１ａは試料セル２を通過してフォトダイオード５ａに
入射し、光１１ｂはフォトダイオード５ｂに入射する。
フォトダイオード５ａ，５ｂはそれぞれ光１１ａ，１１
ｂの光量を電流に変換し、変換された電流は電流電圧変
換器６ａ，６ｂで電圧に変換される。測定用電流電圧変
換器６ａから出力した電圧はアナログ−デジタル変換器
７に入力し、デジタル信号に変換される。このデジタル
信号がマイクロコンピュータ８に入力することによっ
て、吸光度が算出される。

【００２９】対照用電流電圧変換器６ｂから出力した電
圧は積分器２０に入力し、平均化されてから比較器９に
入力する。比較器９は、入力してきた電圧と光量設定回
路１５で予め設定されていた基準電圧とを比較し、積分
器２０から出力してきた電圧が基準電圧よりも大きい場
合には点灯回路１０を停止させる信号を発振する。点灯
回路１０の停止によって、レーザ光源１は消灯する。そ
の結果、積分器２０から出力してきた電圧が基準電圧よ
りも小さくなる。比較器９は点灯回路１０を駆動させる
信号を発振し、点灯回路１０の駆動によってレーザ光源
１は点灯することになる。

【００３０】以上の動作が繰り返され、レーザ光源１は
パルス点灯しながらフィードバック制御されることにな
り、対照用受光系に導かれる光量が一定に保たれる。

【００３１】以上、本願発明の実施例を説明したが、本
願発明は上記のものに限定されることはなく、冒頭に記
載した特許請求の範囲に含まれる限度内で種々の変形が
施されることも可能である。各構成要素を均等物で置換
したようなものでも一向に差し支えない。

【００３２】

【発明の効果】本願発明に係るグリコヘモグロビン測定
用の吸光度計は、レーザを光源としているので、ランプ
を光源としている吸光度計に比べて発熱が極めて小さ
い。熱容量の大きい放熱器等が不要になるので、吸光度
計全体を小型化できる。

【００３３】レーザ光源は発光開始から短時間で光量が
安定する。このためグリコヘモグロビンを測定するとき
になってから吸光度計を運転すればよく、緊急な測定に
も十分に対応可能となる。

【００３４】レーザ光は波長が単一である。グリコヘモ
グロビン測定用の波長４１５ｎｍの光しか含まないレー
ザを光源にすることは、本願発明の吸光度計は、波長に
よって光を選択的に透過させる干渉フィルターを必要と
しなくなる。さらに波長４１５ｎｍのレーザ光であれば
熱線を含まないので、熱線吸収フィルターが不要であ
る。

【００３５】従来の吸光度計は、干渉フィルターを必要
とし、干渉フィルター及び試料セルに入射させる光を平
行にするためのコリメータレンズも必要であった。本願
発明の吸光度計は、レーザ光源を使用している。レーザ
光は平行性が高いものなので、本願発明では、レーザ光
を平行光線に変換する必要がなく、従来の吸光度計に含
まれていたコリメータレンズが不要となる。

【００３６】このように光源にレーザを使用すると熱線
吸収フィルター、干渉フィルター、コリメータレンズが
不要になるので、従来のものよりも吸光度計全体を小型
化できる。さらに光量が短時間で安定するので、グリコ
ヘモグロビンの緊急測定が必要な場合にも十分対応可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のグリコヘモグロビン測定用の吸光度
計の一実施例の概要を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 試料セル ３ ビームスピリッタ ５ａ，５ｂ フォトダイオード ６ａ，６ｂ 電流電圧変換器 ７ アナログ−デジタル変換器 ８ マイクロコンピュータ ９ 比較器 １０ 点灯回路 １１ レーザ光 １５ 光量設定回路 ２０ 積分器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長４１５ｎｍまたはその付近の青色単
   色光を発するレーザを光源とした発光系と、 グリコヘモグロビンが含まれている試料を保持する光透
   過性の試料セルと、 試料セルを通過した光を受光して電圧変換する測定用受
   光系と、 発光系からの光を試料セルへ導き、試料セルを通過した
   光を測定用受光系へ導く測定用光路系とを含むことを特
   徴とする、グリコヘモグロビン測定用の吸光度計。
2. 【請求項２】 上記測定用受光系とは別の受光系である
   対照用受光系と、上記測定用光路系とは別の光路系であ
   る対照用光路系とを有しており、 上記対照用受光系は上記発光系からの光を上記試料セル
   を介さずに受光して電圧変換するものであり、 上記対照用光路系は上記発光系からの光を試料セルを介
   さずに対照用受光系に導く光路系であることを特徴とす
   る、請求項１に記載のグリコヘモグロビン測定用の吸光
   度計。
3. 【請求項３】 上記発光系における光源を点灯させる光
   源駆動系と、 上記対照用受光系で変換された電圧を任意の時間内で積
   分する積分器と、 この積分器から出力してきた電圧と予め設定されている
   基準電圧とを比較し、この比較結果によって上記光源駆
   動系を駆動または停止させる比較器とを有していること
   を特徴とする、請求項１または２に記載のグリコヘモグ
   ロビン測定用の吸光度計。
4. 【請求項４】 上記測定用受光系は試料セルを通過した
   光を受光してその光量を電流に変換する測定用受光素子
   およびその電流を電圧に変換する測定用電流電圧変換器
   からなるものであり、上記対照用受光系は上記発光系か
   らの光を試料セルを介さずに受光してその光量を電流に
   変換する対照用受光素子およびその電流を電圧に変換す
   る対照用電流電圧変換器からなるものであることを特徴
   とする、請求項１から３のいずれかに記載のグリコヘモ
   グロビン測定用の吸光度計。