JPS587545A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分析装置に関し、特に光学フィルタを機械的
に交換する必要がない光電比色分析装置の受！ｍｓに関
するものである。

従来の光電゛比色分析ｗｉ筺の概要を第１図に基づいて
説明すると、スネークチェンｌによって運ばレタサンプ
ル容器コは、Ａ地点においてサンプル分注器Ｊによりノ
ズルダを介してサンプル容１１コ内のサンプルが吸引さ
れ、その吸引されたサンプルは、サンプル分注器Ｊから
反応容器！に移される。反応容−ｊは順次搬送され、Ｂ
、０地点で試薬分注６ａ　、　ｔにより＠／およびＩ！
λ試ｍｔ＋デが分注されサンプルに反応する。反応容１
１ｊがＤ点に達したとき、このＤ点で、光学フィルタ装
着円板ノ０、光学フィルタ装着円板駆動用ステッピング
モータｌ／、光源１２および受光素子１３からなる比色
計ｌ参によＯ反応容器内の反応液を所定波長１゜で比色
測定するようにしている。

比色濶定にあたり、多項目灘電を行なう・ときは通常量
の測定項目に最適な分光特性の光学フイ〃りを通電する
ようにしており、そのために光学フィル＃装着円板１０
には、その円周に沿って１ν輸・・・・１ｎの寵歇萩長
のフィルタｒｔｓ着し、ステッピングモータｌ／により
光学フィル＃装着円板な回転駆動して任意の波長フィル
タを選択していた。

上述の如き光学フィルタを機械的に選択するようにした
充電比色針の一点は、つぎのとおりである０ （１）光学フィルタの切り換えは、１ＩＩＩｌｌｉ的駆
動機構によっているので、駆動時間が必要であり、実際
に測定する時間にその駆動時間が加わるため、処理時間
が長くなる。

（２）光学フィルタの切り換えに駆動機構を必要とする
ので大型となる０ （８）　　２波長測定の場合、切り換え時間が、単波長
測定の場合の２倍必要である。

（４）光学フィルタは、光路上に確実に挿入させる必要
があるので、光学フィルタ切換駆動機構として高精度の
ものが要求される。

（６）　　上記（４）の位置決めを確実にするため、光
学フィルタの径に余裕を持たせる必要があり、そのため
光学フィルタ装着円板に装着できる光学フィルタの枚数
に限度がある。

本発明は、上述のＩｌｇき一点を解消すべく、光学供し
ようとするものであって、被溜室物に光束を照射し、そ
の透過光もしくは反射光を受光素子により受光し、その
出力を演算処理して藷果を出力する分析装置において、
平面的に配列した分光特性の興なる複数の光学フィルタ
のそれぞれに対し、受光素子と静電誘導トランジスタと
により構成したＩ［Ｗｋの光電変換素子の各受光面を密
着して対向させてなるイメージセンサによって、前記透
過光もしく番ｉ反射党を受光し、測定項目に応じて所望
の前記光学フィルタに対応する前記光電変換孝子ｅ選択
し、その選択された光電変換素子より光電変換出力信号
を得ることを特徴とするものである。

以下ＷＪ面に基づいて本発明を詳記する。

第２図は、本発明におけるイメージセンｔの構成の一例
を示す実施例であり、ム図は光入射側からみた平面図、
Ｂ図はそのａ　−ａ’線における晰−図である。

光入射側は、分光特性が異なる多種鎖の短ざ〈状光学フ
ィルタλ０．λ８・・・・１ｎを―ｌＩさせて平面状に
配列しである０その背面には、１個もしくは慣数個の受
光素子と静電誘導トランジスタにより構成した光電変換
素子（以下単にｊ８Ｉ？素子」という）Ｄ工、Ｄ２・・
・・Ｄｎが、短ざく状光学フィルタλ、。

１□・・・・稲ニ沿い、かつ受光面を対１１７ぎせて密
着させである。すなわち、前記ＢＩＴ嵩子Ｄ工りＤよ・
・・・鮎のそれぞれは、前記短ざく状光学フィルタ幅の
整数倍にほば等しい一辺を有し、このようなりＩＴ素子
列の受光面に、短ざく状光学フィルタをその幅方向が一
致するように貼り合わせた構成となっている。なお、ｌ
ｊはＢＩＴ素子Ｄ工りＤ２・・・・Ｄｎを形成した半導
体基板である◇ 前記ＳＩＴ嵩子Ｄ工りＤ２・・・・Ｄｎは、正方形に限
定されるものではなく、光学フィルタと同形状の短ざく
状であっても差支えなく、その寸法も隣接する短ざく状
光学フィルタの領域を侵ざないＩＩ囲のものであればよ
い０また、一つの短ざく状光学フィルタの幅方向に複数
個の８Ｉ’Ｉ’素子を配列してもよく、図示の実施例で
は、一つの短ざく状光学フイＮりの幅方向に二つの受光
素子をもつＢＩＴ素子を装置した例を示している。なお
、受光素子と静電誘導トランジスタを一体化した゛この
穂のＢＩＴ素子は肩知であり、たとえば株式会社工業調
査金昭和お年１月１日発行、月刊軸結「電子材料」ｌデ
Ｉ／年７月号＜ＷＸ巻ｌ！１号）第Ｕ〜ａ頁および第１
ＪＯ頁にＦＩＲのＳＩＴイメージセンサを本発明におけ
るＳＸＴ素子として用いればよい。このような８１？イ
メージセンナの特徴は、ランダムな読出しができること
、非被壌読出しができること、感度が非常に高いことな
どである。

上述の実施例におけるイメージセンサ１４は、８１１’
素子がマトリックス状に配列しであるので、各Ｓ工Ｔ素
子により受光した光電置換出力は、Ｘ。

Ｙアドレス方向の指定により独立に読み出すことができ
る。

以上のように構成したイメージセンサ１４を＠／図に／
Ｊで示した受光素子の位置に、短ざく状光拳フィルタの
長ぎ方向が第３図に示したように反応容＠Ｊ個を７組と
する反応容＠７７に対しはｆｔ１ｌ直となる関係に配設
し、図示しない光源からの光束。

ＩＩで直接照射する。

光源から光束／Ｉは、反応容器／７を透過後、短ざく状
光学フィルタλ０．λ２・・・・楡を通り、それら短ざ
く状光学フィルタλ　λ　・・・・λ。の背面に受１　
　２ 光面を接して配列したＢＩＴ素子に到達する。その結果
、ＳＩ’ｌ’素子のそれぞれには、それらＢＩＴ素子の
受光面に密接配置した光学フィルタを通過した光強度に
応じて電荷が蓄積される。

すなわち、ＢＩＴ素子を構成する静１１−導トランジス
タには、電荷の蓄積効果があるので、８１Ｔ素子に入射
する光束の受光時間を長くすることにより受光感度は増
大する。

測定項目によって使用する光の波長が決まっているから
、測定項目に応じた所望の波長に対応する短ざく状元学
フィルタに受光面を接する８Ｉτ素子を、アドレス指定
により選択して出力させ、これを従来と同様に演算回路
に導いて結果を求めればよい。また二つの波長を用いて
測定する場合は、それぞれの波長に対応する短ざく状光
学フィルタに受光［Ｉを当接するＢＩＴ素子をアドレス
指定して・選択し、−当する二つのＳＩＴ素子から出力
ぎせればよい。

＠Ｊ図は、本発明におけるイメージセンサ１６の他の実
施例の構成を示したものである。すなわち、この実施例
においては、波長が異なる僕数の、たとえば１辺が７Ｍ
四方のほぼ正方形の光学フィルタλ０，１．・・・・λ
。を、同一波長のものがａｍせざるよう図示のように不
規則に配列し、各光学フィルタに対応してその背面に受
光面がその光学フィルタに対向するように、ＳＩ’ｒ素
子のｌ偏もしくは複数個の受光素子を位置させたもので
ある。

このように構成しかイメージセンｆ　／４を用いてサン
プルを二波長測定する場合、測定項目によって決まる・
波長に対応するたとえば斜ｍ部で示す光学フィルタλ２
．λ３に対向する二つのＢＩＴ素子からだけ出力を選択
的に取り出して、周知のＩｌ［ｓ装置に導き、同一波長
の光学フィルタによる出力信号の平均値を測定値とする
両各光学フィルタ輸。

λ３による測定値の差を求めればよい。このように、不
Ｉｌ１則に配置した同一波長の光学フィルタにより多数
の測定点から出力を得るようにすれば、光源の光束むら
、容器の局部的な汚れや傷などによる測定−差な解消す
ることができる。

第５図は、本発明装置を生化学分析装置に適用する場合
の本発明装置におけるイメージセンサ１６の配蓋例を示
したものである。

ターンテーブルｌツが、矢印〃で示したように反時計方
向に回吸するものとすると、Ｉ「の地点舎ら３個を１組
とする反応容器がターンテーブル／９に一供給され、■
および璽の地点で試薬分注され、■−・“／、ＩＩ−コ
、　Ｆ／−Ｊ　、　ｆ−参の各地点で、これらの地点に
配置した本発明装置におけるイメージセンサ／４　、　
／６’　、　／４’・・・・により、反応過程における
反応液濃度を比色し、モニタすると同時に反応初速度お
よびエンドｌインドを測定するようにしている。各イメ
ージセンサ／４．Ｉｔ’、／≦ｊ　、　／４＃に入射す
る測定光は、ターンテーブル／９の中心部に７個の光源
Ｊからの光束を各イメージセンサ／６　、　／Ａ’　、
　／４’　、／４’に対応して設けた各光学系ｎ、ｎ’
、２２’、ｎ’により平行光束にし、それらイメージセ
ンナ／４　、　／４　’　、／４’　。

／４’　）前ｒＩＪに到達した反応容＠　／７　、　／
７’　、　／７’、　／７’　ノ透過光となるよう構成
されている。各イメージセンサ／４　、　／４’　、　
／６’　、／６＝からはざきの実施例で説明したように
、測定項目に応じて所望の光学フィルタに対応した信号
を選択して取り出し、従来と同じ手法により演算処理し
、任意の出力装置に出力させればよい。

第６ｖＡは、本発明装置におけるイメージセンサ１４　
、　／４’に光源Ｉからの光束を分配する他の実施例の
構成の概略図である。すなわち、イメージセンサ／６　
、７４″は、円対称に配置した反応＠＠／７．／’Ｉ’
に対応して配置しである。光Ｉｌｌツからの光束は、回
転ミラーｎとその回転ミラーＪに一体に組み込んだ光学
系１とからなる回ｊセラーｗ４置Ｂにより、各反応容器
ｎ　、　／７’を介して各イメージセンサ／４　。

／４’に分配されるようにしたものである◇なお、ムは
前記回＠之う−を駆動するためのモータである。

第３図および第４図のように多数配置したイメージセン
サ／６　、　／４’・・・・における所定波長の選択お
よび、その選択された光学フィルタに対応するＳＩ？素
子の出力の取り込みは、１１７図に示したように測定者
により操作される入出力装置ｌからの指令により演算装
置ｄにより行なわれる。取り込んだ前記各イメージセン
サ／６　、　／４’からの出力は、−たんランダム・ア
クセス・メモリ？に入れられ、前記演算装置コにより必
要な所定の演算処理した後、前記入出力Ｓｔ直重中のプ
リンタ、陰極線管表示装置等に出力させるようにしてい
る。

以上のように本発明は、平面的に配列した分光特性の興
なる複数の光学フィルタのそれぞれに対し、複数のＳ工
〒素子の各受光面を密接対向させてなるイメージセンナ
によって、反応容量の透過光もしくは反射光を受光する
ようにし、測定項目に応じて所定光学フィルタに対応し
た前記ＳＩＴ素子の出力を選択的に取り出すようにした
ものであるから、従来装置におけるが如き光学フィルタ
交換用の人力機構がない。従ってこれに起因する故障は
皆無となり・取り扱いも簡単になるばかりではなく、測
定時間を大幅に短縮しつる〇 また、本発明装置におけるイメージセンサは前。

成されているので、そのＳＩＴ素子の蓄槓効呆により高
感度化し得うるのみならず、集積化も容易であるので、
小型化上極めて有利である。しかもＳＩτ禦子の性質上
、その出力を非破壊的に読み出しつるので、反応の進行
状態をモニタＴることができ、最適の瞬時で測定データ
を取り込むことができる。ざらにランダムアクセスが可
能であるので、必要な波長に対応した原子を選択的に読
み出すことができ、測定時間の短縮、信号処理の部品化
ができる。また、ＷＩｌｊ図の如き構成のものに陰極線
管表示装置を併用することによって、反応初速度および
エンドざインドを含む反応曲線を表示きせることも可能
である噂の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

１１／１８１、従来ｒｚ党ｓ比色分析装置ノａ＊ｍ明図
、第２図は本発明におけるイメージセンサの実施例の一
例の構成図、第Ｊｇｌは本発明におけるイメージセンず
と反応容器の配置関係説明図、嬉ダ図は本発明における
イメージセンサの他の実施例の構成についての説明図、
ｓｒ図は本発明におけるイメージセンサを実際の生化学
分析装置に組み込んだ場合の実施例の概念的構成図、１
１４図は本発明の他の実施例を示す概念的構成図である
。 ム、〜嶺・・・光学フィルタ、Ｄ工〜Ｄｎ・・・受光素
子と静電誘導トランジスタからなる光電変換素子、／ｊ
・・・基板、１６　、　／６’　、　／４’　、　１／
・・・イメージセンナ、／７　、　／７’　、／７’　
、　／７’・・・反応容器、ｉｔ・・帝光束、ｌデ・・
・ターンｆ　−”ｆ　ｋ、１・・・光源、＃　、　２２
’、　２２’、　ｆｆ’、７−・・光学系、＃−１１転
ミラー、Ｂ・・・回＆ミラー装置、ふ・・・モータ、ｌ
・・・入出力装置、ｄ・・・演算装置、ｊ・・・ランダ
ム・アクセス・メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌｌ！１瀾定物に光束を照射し、その透過光もしくは反
   射光を受光素子により受光し、その出力を演算処理して
   結果を出力する分析装置において、平面的に配列した分
   光特性の興なる複数の光学フィルタのそれでれに対し、
   受光素子と静電誘導Ｆテンジスタとにより構成した複数
   の光電変換素子の各受光面を＊＊対向させてなるイメー
   ジセンナによって、前記透過光もしくは反射光を受光し
   、溜室項目に応じて所望の前記光学フィルタに対応する
   前記光電変換素子を選択し、その選択された光電変換素
   子より光電変換出力偏量を得ることを特徴とする分析装
   置０