クロマトグラフィー分析装置
【課題】装置の複雑化を防止しつつ、検出光学系の焦点位置と試験片の位置とを精度良く合わせる。
【解決手段】試験片9上における分析対象物の状態を検知するクロマトグラフィー分析装置1は、光源2と、光源2から出射された光を試験片9に導き、当該試験片9に対する照射光Sを出射する照射光学系3と、光電変換を行う受光センサ4と、照射光Sに起因して試験片9で生じる検出対象光Tを受光センサ4に導く検出光学系5と、試験片9を駆動対象物として試験片9の厚み方向Aに移動させる駆動装置8と、駆動装置8により駆動対象物を駆動させつつ光源2から光を出射させて受光センサ4での受光量の変化を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させるとともに、この状態で光源2から光を出射させて受光センサ4からの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定する制御部7とを備える。
【解決手段】試験片9上における分析対象物の状態を検知するクロマトグラフィー分析装置1は、光源2と、光源2から出射された光を試験片9に導き、当該試験片9に対する照射光Sを出射する照射光学系3と、光電変換を行う受光センサ4と、照射光Sに起因して試験片9で生じる検出対象光Tを受光センサ4に導く検出光学系5と、試験片9を駆動対象物として試験片9の厚み方向Aに移動させる駆動装置8と、駆動装置8により駆動対象物を駆動させつつ光源2から光を出射させて受光センサ4での受光量の変化を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させるとともに、この状態で光源2から光を出射させて受光センサ4からの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定する制御部7とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、クロマトグラフィー分析装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、抗原抗体反応の特異性を利用して抗原を定性的あるいは定量的に検出する技術分野において、板状のクロマトグラフィー試験片が用いられている。このクロマトグラフィー試験片には、検体中の抗原(分析対象物)と色素標識抗体との免疫複合体を特異的に捕捉する抗原特異的抗体が固定化されたテストライン(検出ゾーン)と、色素標識抗体を特異的に捕捉する標識抗体特異的抗体が固定化されたコントロールライン(参照ゾーン)とが間隔をおいて短冊状に設けられている。
【0003】
このようなクロマトグラフィー試験片においては、一端に液状の検体が滴下されると、色素標識抗体と抗原との結合が促された後、毛細管現象により免疫複合体と色素標識抗体がクロマトグラフィー試験片上を他端に向かって移動する結果、テストライン及びコントロールラインでそれぞれの抗体が捕捉されるので、両ラインの色素標識抗体を励起して蛍光を生じさせることによって、分析対象物が定性的あるいは定量的に検出される。
【0004】
ところで、上記のクロマトグラフィー試験片によって分析を行う分析装置においては、クロマトグラフィー試験片と、蛍光の受光センサとの間には、試験片からの蛍光を集光しつつ受光センサに導くための検出光学系が配設されている。
【0005】
そのため、試験片での蛍光を精度良く検出するためには、受光センサ上で像がぼけるのを防止すべく、検出光学系の焦点位置と、試験片の位置とを合わせる必要がある。
この点、近年では、励起光とは別の光を試験片に斜めに入射させ、その反射光を検出することにより、試験片の位置調整を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−108684号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記特許文献1の技術では、分析用と位置合わせ用とで光源が複数必要になる他、各光路上に光学素子が配置されるため、装置が複雑化してしまう。
【0008】
そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、装置の複雑化を防止しつつ、検出光学系の焦点位置と試験片の位置とを精度良く合わせることのできるクロマトグラフィー分析装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明によれば、
クロマトグラフィー試験片上における分析対象物の状態を検知するクロマトグラフィー分析装置において、
光源と、
前記光源から出射された光を前記クロマトグラフィー試験片に導き、当該クロマトグラフィー試験片に対する照射光を出射する照射光学系と、
光電変換を行う受光センサと、
前記照射光に起因して前記クロマトグラフィー試験片で生じる検出対象光を前記受光センサに導く検出光学系と、
前記照射光学系と前記検出光学系との光学系全体、または前記クロマトグラフィー試験片を駆動対象物として前記クロマトグラフィー試験片の厚み方向に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により前記駆動対象物を駆動させつつ前記光源から光を出射させて前記受光センサでの受光量の変化を検出することにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させる位置合わせ制御手段と、
前記位置合わせ制御手段によって前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態で、前記光源から光を出射させて前記受光センサからの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定する演算処理部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、駆動手段は照射光学系と検出光学系との光学系全体、またはクロマトグラフィー試験片を駆動対象物としてクロマトグラフィー試験片の厚み方向に移動させ、位置合わせ制御手段は駆動手段により駆動対象物を駆動させつつ光源から光を出射させて受光センサでの受光量の変化を検出することにより、検出光学系の焦点位置と、クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させ、位置合わせ制御手段によって検出光学系の焦点位置と、クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態で、演算処理部は光源から光を出射させて受光センサからの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定するので、クロマトグラフィー試験片での分析用の光源を用いて検出光学系の焦点位置と、クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させることができる。従って、複数の光源を必要とする従来の場合と異なり、装置の複雑化・大型化を防止しつつ、検出光学系の焦点位置と試験片の位置とを精度良く合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】クロマトグラフィー試験片を示す図である。
【図2】クロマトグラフィー分析装置の外観構成を示す図である。
【図3】クロマトグラフィー分析装置の内部構成を示す図である。
【図4】分析処理を示すフローチャートである。
【図5】予備走査処理を示すフローチャートである。
【図6】本走査処理を示すフローチャートである。
【図7】照射光の中心軸を試験片に投影した直線と、受光センサの長手方向とが平行な場合を説明するための図である。
【図8】試験片での照射強度と照射スポットにおける中心からの位置との関係を示す図である。
【図9】照射光学系の変形例を示す図である。
【図10】受光センサでの受光量と試験片の駆動位置との相関データをカーブフィッティングした状態を示す図である。
【図11】試験片が走査方向に傾いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【0013】
(1.クロマトグラフィー試験片)
始めに、本実施の形態におけるクロマトグラフィー試験片について、図1を用いて説明する。
【0014】
ここで、図1(a)はクロマトグラフィー試験片9(以下、試験片とする)の外観構成の一例を示す斜視図であり、図1(b)、(c)は側面図である。
【0015】
試験片9は、図1(a)に示すように、矩形板状に形成されており、後述の走査方向Xに長尺となっている。
この試験片9は、図1(b),(c)に示すように、上面における一端部にサンプルパッド90が設けられ、他端部に吸収パッド91が設けられている。
このうち、サンプルパッド90は、液状の検体が滴下される部分である。また、吸収パッド91は、サンプルパッド90に滴下された検体を吸収することにより、当該検体を毛細管現象によって検体移動方向Kに流させる部分である。なお、本実施の形態においては、検体移動方向Kと走査方向Xとは平行となっている。
【0016】
サンプルパッド90に対して検体移動方向Kの下流側には、コンジュゲートパッド92が配設されている。このコンジュゲートパッド92は、検体中に含まれる分析対象物としての抗原と結合する色素標識抗体を含んでおり、サンプルパッド90から供給される検体を検体移動方向Kの下流側に移動させつつ、検体内の抗原を色素標識抗体と結合させるようになっている。
【0017】
コンジュゲートパッド92と吸収パッド91との間には、分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域93として、テストライン93aとコントロールライン93bとが設けられている。これらテストライン93a及びコントロールライン93bは、検体移動方向Kの直交方向、つまり試験片9の幅方向(以下、検知ライン方向Zとする)にそれぞれ延在した状態で、所定の間隔を空けて、それぞれ所定の幅で配設されている。なお、本実施の形態においては、検体移動方向Kにおける検知対象領域93の長さ(幅)は1mm〜3mm程度となっている。
【0018】
このうち、テストライン93aは、検出ゾーンとも称される領域であり、検体中の抗原(分析対象物)と色素標識抗体との複合体を結合させるようになっている。具体的には、テストライン93aには、抗原(分析対象物)と色素標識抗体との免疫複合体を特異的に捕捉する抗原特異的抗体が固定化されている。
【0019】
また、コントロールライン93bは、参照ゾーンとも称される領域であり、色素標識抗体を結合させるようになっている。具体的には、コントロールライン93bには、色素標識抗体を特異的に捕捉する標識抗体特異的抗体が固定化されている。
【0020】
なお、以上のような試験片9としては、従来より公知のクロマトグラフィー試験片を用いることができる。
【0021】
(2.クロマトグラフィー分析装置)
(2−1.外観構成)
続いて、本発明に係るクロマトグラフィー分析装置の外観構成について、図2を用いて説明する。
ここで、図2はクロマトグラフィー分析装置1の外観構成の一例を示す斜視図である。
【0022】
この図に示すように、クロマトグラフィー分析装置1は、試験片9上における分析対象物の状態を検知するものであり、挿入口10と、スイッチ群11と、ディスプレイ12と、プリンタ部13とを備えている。
【0023】
このうち、挿入口10は、クロマトグラフィー分析装置1に対して試験片9を挿入したり、クロマトグラフィー分析装置1内の試験片9を排出したりするための開口部である。
【0024】
スイッチ群11は、クロマトグラフィー分析装置1に対して各種の指示を行うための複数のスイッチを有している。具体的には、本実施の形態におけるスイッチ群11は、起動状態への移行を指示するためのパワースイッチ11aと、測定の開始指示を行うための測定開始スイッチ11bと、測定結果のプリントを指示するためのプリントスイッチ11cと、クロマトグラフィー分析装置1内の試験片9の排出を指示するための排出スイッチ11d等とを有している。
【0025】
ディスプレイ12は、試験片9の分析結果など、各種の情報を表示するものであり、本実施の形態においてはLCD(Liquid Crystal Display)となっている。
【0026】
プリンタ部13は、試験片9の分析結果など、各種の情報をプリントアウトするものである。
【0027】
(2−2.内部構成)
続いて、クロマトグラフィー分析装置1の内部構成について、図3(a)を用いて説明する。
ここで、図3(a)はクロマトグラフィー分析装置1の内部構成の一例を示す模式図である。
【0028】
この図に示すように、クロマトグラフィー分析装置1は、光源2と、照射光学系3と、受光センサ4と、検出光学系5と、走査装置6と、駆動装置8と、制御部7とを備えている。
【0029】
光源2は、光を出射するものであり、本実施の形態においては、レーザ光源となっている。このレーザ光源は、発散光束を出射するようになっており、当該光束の波長は660nm程度となっている。この発散光束は所定の方向(以下、発散方向Hとする)に最も大きく発散するようになっており、換言すれば、発散方向Hは、光源2から出射される発散光束の光軸に垂直な方向のうち、最も光線の広がり角が大きい方向となっている。
【0030】
照射光学系3は、光源2から出射された光を試験片9に導いて、当該試験片9に対する照射光Sを出射する光学系であり、本実施の形態においては、レンズ30,32と、バンドパスフィルター31とを有している。なお、本実施の形態において照射光Sとは、光源2から試験片9に向かって照射された光のうち、照射光学系3を通過した後、試験片9に当たるまでの部分をいう。
【0031】
レンズ30は、光源2から出射された光を平行光に変換してバンドパスフィルター31に入射させるようになっている。
【0032】
バンドパスフィルター31は、光源2から出射された光の各周波数成分のうち、試験片9の色素標識抗体を励起して蛍光を生じさせる周波数成分を選択的に通過させ、後述するバンドパスフィルタ51の通過周波数成分を遮光するようになっている。
【0033】
レンズ32は、バンドパスフィルター31を通過した光を試験片9上に集光するようになっている。このレンズ32は、本実施の形態においてはシリンドリカルレンズとなっており、検知ライン方向Zの直交方向に光を集光するようになっている。ここで、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致した状態では、このレンズ32の焦点位置と試験片9の位置とは当該レンズ32(シリンドリカルレンズ)の光軸方向にずれており、具体的には、シリンドリカルレンズの集光方向を含む断面での開口数をNAcyl、シリンドリカルレンズの光軸方向における試験片9の位置とシリンドリカルレンズの焦点位置との距離をΔZfs[mm]とした場合に、0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすようになっている。
【0034】
以上の照射光学系3によって試験片9に照射される照射光Sは、試験片9に対して斜めに入射するとともに、検知ライン方向Z(試験片9における検知対象領域93の延在方向)に長尺、走査方向Xに短尺な照射スポットを試験片9に形成するようになっている。
また、照射光Sの中心軸Jsを試験片9に投影した直線と、走査方向Xとは平行となっており、光源2からの出射光(発散光束)の発散方向Hと、照射スポットの長尺方向(検知ライン方向Z)とは平行となっている。ここで、中心軸Jsとは、照射光学系3から出射される光線のうち照射スポットの強度中心に入射する光線の軸である。
また、照射スポットの短尺方向(走査方向X)でのスポット長をdl(mm)、検出光学系5の横倍率をmとした場合に、dl・|m|の値は0.5mm<dl・|m|<3mmを満たすようになっている。
【0035】
受光センサ4は、光電変換を行うセンサである。この受光センサ4は、本実施の形態においてはライン状に配列された複数の画素によって光電変換を行うラインセンサとなっており、所定の長手方向Yに延在して配設されている。このようなラインセンサとしては、ラインCCDやラインCMOS、1次元に配列されたフォトダイオードなど、従来より公知のものを用いることができる。
【0036】
ここで、受光センサ4の長手方向Yは検出対象光Tの中心軸Jtの軸方向と、検知ライン方向Z(試験片9における検知対象領域93の延在方向)とを含む平面に対して略平行となっており、好ましくは検知ライン方向Zに対して略平行となっている。
【0037】
検出光学系5は、照射光Sに起因して試験片9で生じる検出対象光Tを受光センサ4に導く光学系であり、本実施の形態においては、レンズ50,52と、バンドパスフィルター51とを有している。なお、本実施の形態において検出対象光Tとは、光源2からの出射光に起因して試験片9で発生する光のうち、検出光学系5に入射するまでの部分をいい、励起された色素標識抗体で生じる蛍光や、試験片9での反射光、散乱光を含んでいる。
【0038】
レンズ50は、試験片9で生じる検出対象光Tを平行光に変換してバンドパスフィルター51に入射させるようになっている。
【0039】
バンドパスフィルター51は、検出対象光Tの各周波数成分うち、分析対象物の状態を観測できる周波数成分を選択的に通過させ、バンドパスフィルタ31を通過した光源2からの光束を遮光するようになっている。ここでは、色素標識抗体で生じた蛍光の周波数成分を選択的に通過させるようになっている。なお、本実施の形態においては、波長660nmの光によって色素標識抗体から生じる蛍光の波長は700nm付近となっている。
【0040】
レンズ52は、バンドパスフィルター51を通過した光を受光センサ4上に集光するようになっている。
【0041】
なお、以上の照射光学系3の光軸は、試験片9の照射スポットの中心を通過するようになっている。また、照射光Sの中心軸Jsと、検出対象光Tの中心軸Jtとのなす角度θは、30°<θ<70°となっている。
【0042】
走査装置6は、照射光学系3と検出光学系5との光学系全体、または試験片9を走査対象物として走査方向Xに走査させることで試験片9の面内で照射スポットを走査させるものであり、本実施の形態においては、試験片9を下方から支持する板状の支持台60と、当該支持台60を走査方向Xに往復運動させる走査用モータ61とを有し、試験片9を走査対象物として支持台60ごと走査方向Xに走査させるようになっている。より詳細には、この走査装置6は、1回の走査を複数回のステップに分けて行うようになっており、換言すれば、試験片9を走査方向Xに複数回移動させることによって、当該試験片9を1回走査させるようになっている。
【0043】
ここで、走査用モータ61としてはステッピングモータやボイスコイルモータ、DCモータなど、従来より公知のモータを用いることができる。また、本実施の形態においては、走査方向Xは受光センサ4の長手方向Yと交差しており、好ましくは直交している。
【0044】
駆動装置8は、照射光学系3と検出光学系5との光学系全体、或いは試験片9を駆動対象物として試験片9の厚み方向Aに移動させるものであり、本実施の形態においては上述の支持台60と、当該支持台60を厚み方向Aに往復運動させる駆動用モータ81とを有し、試験片9を駆動対象物として支持台60ごと厚み方向Aに駆動させるようになっている。ここで、駆動用モータ81としてはステッピングモータやボイスコイルモータ、DCモータなど、従来より公知のモータを用いることができる。
【0045】
制御部7は、スイッチ群11から入力される指示に応じて所定の処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行い、クロマトグラフィー分析装置1を統括的に制御するとともに、種々の演算を行うものである。例えば、この制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを一致させた状態で、受光センサ4からの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定するようになっている。なお、本実施の形態においては、制御部7は、検体中での分析対象物の濃度を算出して、分析対象物の状態として特定するようになっている。但し、制御部7は分析対象物の有無を検知することとしても良いし、他の状態を検知することとしても良い。また、図3では制御部7が光源2や受光センサ4、走査用モータ61、駆動用モータ81などに接続された状態を図示しているが、制御部7の接続対象はこれらに限定されるものではない。
【0046】
続いて、クロマトグラフィー分析装置1による分析処理について、図4〜図6を参照しながら説明する。
【0047】
まず、図4に示すように、クロマトグラフィー分析装置1に電源が接続されると(ステップS1)、制御部7はクロマトグラフィー分析装置1の初期設定を行った後(ステップS2)、パワースイッチ11aのON・OFFを判定する(ステップS3)。
【0048】
このステップS3においてパワースイッチ11aがOFFになっていると判定した場合(ステップS3;OFF)には、制御部7は、スリープモードに入って操作の待機状態に入った後(ステップS4)、ステップS3に移行する。
【0049】
また、ステップS3においてパワースイッチ11aがONになっていると判定した場合(ステップS3;ON)には、制御部7は、通常モードに入って各種の設定値を読み出すとともに(ステップS5)、走査用モータ61,駆動用モータ81などの各駆動部を初期位置に移動させる(ステップS6)。
【0050】
次に、制御部7は、測定開始スイッチ11bがONにされるか否かを判定し(ステップS7)、ONにされないと判定した場合(ステップS7;OFF)には、後述のステップS20に移行する。
【0051】
また、測定開始スイッチ11bがONにされたと判定した場合(ステップS7;ON)には、制御部7は、走査用モータ61,駆動用モータ81が初期位置にあるか否かを判定し(ステップS11)、初期位置に無いと判定した場合(ステップS11;NG)には、ディスプレイ12にエラーメッセージを表示させた後(ステップS19)、後述のステップS20に移行する。
【0052】
また、ステップS11において走査用モータ61,駆動用モータ81が初期位置にあると判定した場合(ステップS11;OK)には、制御部7は、試験片9が挿入口10から挿入されてセットされているか否かを判定し(ステップS12)、セットされていないと判定した場合(ステップS12;無)には、上述のステップS19に移行する。
【0053】
また、ステップS12において試験片9が挿入口10から挿入されてセットされていると判定した場合(ステップS12;有)には、制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置との位置合わせをおこなう(ステップS120)。
【0054】
具体的には、このステップS120においてまず制御部7は、光源2から光を出射させて試験片9に照射スポットを形成した状態で、駆動装置8により試験片9を厚み方向Aに駆動させつつ、受光センサ4での蛍光の受光量変化を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定する。
【0055】
このとき、制御部7は、受光センサ4での受光量が大きくなるよう駆動装置8を間欠駆動させ、受光量がピークとなるときの試験片9の駆動位置を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような駆動対象物の駆動位置を特定するようになっている。
【0056】
また、このとき制御部7は、駆動装置8に粗動駆動を行わせた後に微動駆動を行わせることにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定するようになっている。ここで、本実施の形態において微動駆動とは数μm〜数十μm程度の移動量の駆動であり、粗動駆動とは、微動駆動の10倍以上の移動量の駆動である。
【0057】
また、このとき制御部7は、受光センサ4(ラインセンサ)における各画素のうち、検出光学系5を介して検出対象光Tを受光した領域内の画素による出力の和を受光センサ4での受光量として用いるようになっている。但し、受光領域内の画素のうち、所定の閾値以上の光量で受光した画素による出力の和を受光センサ4での受光量としても良い。
【0058】
そして、制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致する駆動位置として特定された位置に試験片9を駆動させることにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させる。
【0059】
以上の動作によって検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置との位置合わせが終了したら、次に制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致した状態で、予備走査を行うための予備走査処理を行う(ステップS13)。ここで、予備走査とは、走査装置6によって複数回行われる走査のうち初回に行われる走査であり、試験片9上でのコントロールライン93bの位置や幅、コントロールライン93bに対して受光センサ4で受光される光量などを検出するための走査である。
【0060】
具体的には、図5に示すように、この予備走査処理においてまず制御部7は、走査用モータ61を駆動して試験片9を1ステップ分だけ走査方向Xに移動させる(ステップT1)。ここで、1ステップ分の移動量としては、走査方向Xにおけるコントロールライン93bの幅より小さい所定の移動量が予め設定されている。
【0061】
次に、制御部7は、光源2を点灯させて光を出射させた後(ステップT2)、受光センサ4(ラインセンサ)から各画素での蛍光の受光信号のデータを取得して(ステップT3)、光源2を消灯させる(ステップT4)。
【0062】
そして、制御部7は、走査方向Xにおいてコントロールライン93bの全域が検出されたか否かを判定し(ステップT5)、検出されていないと判定した場合(ステップT5;NG)には上述のステップT1に移行する一方、検出されたと判定した場合(ステップT5;OK)には、予備走査処理を終了する。なお、このステップT5において制御部7は、所定の閾値以上に明るい領域が検知された場合には、その位置がコントロールライン93bであると判断し、一旦、閾値以上に明るい領域が検知された後、暗い領域が検知された場合には、その位置がコントロールライン93bの境界部分であると判断する。
【0063】
以上の予備走査処理が終了したら、図4に示すように、次に制御部7は、予備走査処理で検知されたコントロールライン93bの位置に基づいて、テストライン93aの位置を特定するとともに、コントロールライン93bでの光量に基づいて、光源2のパワーを変更し、テストライン93aの検知に用いる閾値を変更した後(ステップS14)、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致した状態で、本走査を行うための本走査処理を行う(ステップS15)。ここで、本走査とは、走査装置6によって複数回行われる走査のうち2回目以降に行われる走査であり、テストライン93aにおける分析対象物の状態(本実施の形態においては分析対象物の濃度)を検知するための走査である。
【0064】
具体的には、図6に示すように、この本走査処理においてまず制御部7は、特定されたテストライン93aの位置に基づいて、走査方向Xにおいて当該位置の直前に走査用モータ61を移動させた後(ステップU1)、1回の走査において行うべきステップ数を決定する(ステップU2)。具体的には、このステップU2において制御部7は、走査方向Xにおけるテストライン93aの幅を1ステップ当たりの移動量で割ることにより、ステップ数を算出する。ここで、1ステップ分の移動量としては、走査方向Xにおけるテストライン93aの幅より小さい所定の移動量が予め設定されている。
【0065】
次に、制御部7は、1ステップ分だけ走査用モータ61を駆動させる(ステップU3)。
次に、制御部7は、光源2を点灯させて光を出射させた後(ステップU4)、受光センサ4(ラインセンサ)から各画素での蛍光の受光信号のデータを取得して(ステップU5)、光源2を消灯させる(ステップU6)。これにより、走査装置6が本走査を行っている場合には、照射光Sによる試験片9の照射スポットがテストライン93aと、当該テストライン93aの近傍とに位置するタイミングのみで光源2から光が出射される。
【0066】
そして、制御部7は、ステップU2で決定したステップ数だけ走査用モータ61の駆動を行ったか否かを判定し(ステップU7)、行っていないと判定した場合(ステップU7;未満)には上述のステップU3に移行する一方、行ったと判定した場合(ステップU7;終了)には本走査処理を終了する。
【0067】
以上の本走査処理が終了したら、図4に示すように、次に制御部7は、走査装置6による各回の走査時に受光センサ4から得られる出力信号に基づいて、分析対象物の濃度を算出する演算を行った後(ステップS16)、その結果をディスプレイ12に表示させる(ステップS17)。
【0068】
より詳細には、このステップS16において制御部7は、受光センサ4(ラインセンサ)における各画素のうち、検出光学系5を介して検出対象光Tを受光した領域内の画素による出力の和に基づいて、分析対象物の濃度を算出する。なお、検出対象光Tを受光した領域内の画素としては、例えば所定の閾値を越える出力信号を出力する画素を用いることができる。
【0069】
また、このステップS16において制御部7は、検出光学系5における周辺光量の低下分を補正して分析対象物の濃度を算出する。例えば、検出光学系5がコサイン4乗則に準ずる光量低下を示す場合には、各画素での検出光量を(cosθ)4で除算して濃度計算を行う。ここで、θは検出光学系5における主光線が受光センサ4に入射する角度である。
【0070】
次に、制御部7は、排出スイッチ11dがONに操作されるか否かを判定し(ステップS20)、ONに操作されないと判定した場合(ステップS20;OFF)には、後述のステップS22に移行する。
【0071】
また、ステップS20において排出スイッチ11dがONに操作されたと判定した場合(ステップS20;ON)には、制御部7は、挿入口10から試験片9を排出させた後(ステップS21)、プリントスイッチ11cがONに操作されるか否かを判定する(ステップS22)。
【0072】
このステップS22においてプリントスイッチ11cがONに操作されないと判定した場合(ステップS22;OFF)には、制御部7は、パワースイッチ11aがONになっているか否かを判定し(ステップS26)、なっていないと判定した場合(ステップS26;OFF)には、上述のステップS4に移行する一方、ONになっていると判定した場合(ステップS26;ON)には上述のステップS6に移行する。
【0073】
また、上述のステップS22においてプリントスイッチ11cがONに操作されたと判定した場合(ステップS22;ON)には、制御部7は、試験片9について測定(分析)を行っているか否かを判定し(ステップS23)、行っていると判定した場合(ステップS23;Yes)には測定結果をプリンタ部13にプリントさせた後(ステップS24)、上述のステップS26に移行する。
【0074】
また、ステップS23において測定を行っていないと判定した場合(ステップS23;No)にはディスプレイ12にエラーメッセージを表示させた後(ステップS25)、上述のステップS26に移行する。
【0075】
以上のように、本実施形態によれば、駆動装置8は試験片9を駆動対象物として厚み方向Aに移動させ、制御部7は駆動装置8により試験片9を駆動させつつ光源2から光を出射させて受光センサ4での受光量の変化を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させ、この状態で光源2から光を出射させて受光センサ4からの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定するので、試験片9での分析用の光源2を用いて検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させることができる。従って、複数の光源を必要とする従来の場合と異なり、装置の複雑化・大型化を防止しつつ、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを精度良く合わせることができる。
【0076】
また、受光センサ4は長手方向Yに延在して配設されたラインセンサであり、照射光Sは試験片9に対して斜めに入射するとともに、走査方向Xに短尺な照射スポットを試験片9に形成し、当該照射光Sの中心軸Jsを試験片9に投影した直線と、走査方向Xとは平行で、長手方向Yと直交するので、図3(b)に示すように、検出光学系5による検出対象光Tの結像位置が試験片9の駆動によって受光センサ4の短手方向に移動して、受光センサ4を横切る。従って、図3(d)に示すように、試験片9の駆動位置の変化による受光量の変化を大きくすることができるため、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。ここで、図7(a),(b)に示すように、照射光Sの中心軸Jsを試験片9に投影した直線と、受光センサ4の長手方向Yとが平行である場合には、検出光学系5による検出対象光Tの結像位置が試験片9の駆動によって受光センサ4の長手方向に移動するため、図7(c)に示すように、試験片9の駆動位置が変化しても受光センサ4の受光量の和もしくは、受光センサ4の特定画素の受光量の和がほぼ一定となってしまう結果、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、精度良く合わせることができない。なお、これらの図において、検出対象光Tの検出光学系5による結像スポットの光強度は、図3(c)に示すような分布を有している。照射スポットの長尺方向の光強度がおよそ均一なため、結像スポットの長尺方向の光強度もおよそ均一となっている。
【0077】
また、照射光学系3はレンズ32としてシリンドリカルレンズを有し、当該シリンドリカルレンズで検知ライン方向Zの直交方向に集光した光を試験片9に照射するので、走査方向Xに沿って照射スポットに光量分布が生じる。そのため、駆動装置8によって試験片9を駆動させた場合に、受光センサ4での受光量は走査方向Xに変化するため、受光センサ4において受光量のピークを示すときの試験片9の駆動位置を容易かつ精度良く検出することができる。また、照射光学系3が集光を行わずに試験片9に照射光を当てる場合と比較して、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。
【0078】
また、光源2からの出射光の発散方向Hと照射スポットの長尺方向(検知ライン方向Z)と受光センサ4(ラインセンサ)の長手方向Yとが平行であるので、受光センサ4(ラインセンサ)の各画素で均一強度の検出対象光Tを受光することができる。従って、分析対象物の状態を精度良く検知することができる。また、光源2からの出射光の発散方向Hと照射スポットの長尺方向(検知ライン方向Z)とが平行であるので、照射スポットの短尺方向(走査方向X)に沿って照射スポットに光量分布が生じる。そのため、駆動装置8によって試験片9を駆動させた場合に、受光センサ4での受光量は当該短尺方向に変化するため、受光センサ4において受光量のピークを示すときの試験片9の駆動位置を容易かつ精度良く検出することができる。
【0079】
また、検出光学系5の光軸は試験片9の照射スポットの中心を通過するので、光軸が照射スポットの周辺部を通過する場合と比較して、受光センサ4での受光量を大きくした状態で、駆動装置8による各駆動位置での受光量を検出することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。
【0080】
また、分析対象物の状態検知において、検知対象領域93で生じる蛍光を検出対象光Tとして用いる場合には、当該蛍光を試験片9での反射光や散乱光と分離するために光路上にバンドパスフィルター51を配設する必要が生じるところ、検出光学系5と試験片9との位置合わせにおいても、当該蛍光を検出対象光Tとして用いるので、分析対象物の状態検知のための蛍光と同様にバンドパスフィルター51で反射光や散乱光から分離して、確実に受光センサ4に受光させることができる。
【0081】
また、受光センサ4はラインセンサであり、制御部7は受光センサ4(ラインセンサ)における各画素のうち、検出光学系5を介して検出対象光Tを受光した領域内の画素による出力の和を受光センサ4での受光量とするので、ラインセンサの画素ごとに異なる量で発生するノイズの影響を低減し、駆動装置8による各駆動位置での受光量を正確に検出することができる。
【0082】
また、受光センサ4はラインセンサであるので、エリアセンサである場合と比較して装置を簡略化することができる。また、受光センサ4がエリアセンサである場合と比較して試験片9を広い領域で照射する必要がないため、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。
【0083】
また、駆動装置8に粗動駆動を行わせた後に微動駆動を行わせることにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定するので、粗動駆動によって大まかに理想の駆動位置を特定した後、微動駆動によって正確に当該駆動位置を特定することができる。従って、微動駆動のみによって検出する場合と比較して、理想の駆動位置の検出速度を向上させることができる。
【0084】
また、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致した状態では、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の焦点位置と、試験片9の位置とが当該レンズ32(シリンドリカルレンズ)の光軸方向にずれているので、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の焦点位置と試験片9の位置とが一致する場合と比較して、照射スポットを大きくし、試験片9の厚み方向Aへの移動による照射スポットのサイズ変化を低減することができる。従って、検出光学系5と試験片9との位置合わせにおいては、照射スポットを大きいサイズに維持しつつ位置合わせを行うことができるため、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。また、分析対象物の状態検知においては、試験片9が厚み方向に変位した場合であっても照射スポットを大きいサイズに維持しつつ分析を行うことができるため、分析対象物の状態を確実に検知することができる。
【0085】
また、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の集光方向を含む断面での開口数をNAcyl、試験片9の位置と、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の焦点位置との差をΔZfs[mm]とした場合に、0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすので、|NAcyl/ΔZfs|≧0.050の場合と異なり、装置の組立を容易化することができる。具体的には、|NAcyl/ΔZfs|≧0.050の場合には、検出光学系5と照射光学系3とで光軸にずれが生じた場合に、図8(a)に示すように、試験片9での照射強度の分布が大きく変化して照射スポットのサイズが大きく変化してしまうため、光軸を精度良く合わせて装置を組み立てる必要が生じる結果、手間が掛かる。なお、この図8では、シリンドリカルレンズとして、焦点距離f=20mm、開口数NAcyl=0.04のものを用いた場合で、照明スポットの短尺方向の強度分布を図示している。
また、0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすので、|NAcyl/ΔZfs|≦0.005の場合と比較して、駆動装置8により試験片9が駆動されたときの受光センサ4での受光量変化が小さくなってしまうのを防止することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。また、|NAcyl/ΔZfs|≦0.005の場合と比較して、照射スポットが大きくなり過ぎるのを防止することができるため、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。具体的には、|NAcyl/ΔZfs|=0.011の場合には、図8(b)に示すように、スポット径はおよそ0.7mmとなるのに対し、|NAcyl/ΔZfs|=0.002の場合には、スポット径はおよそ3.6mmとなってしまう。
【0086】
また、照射光の中心軸Jsと、検出対象光Tの中心軸Jtとのなす角度θは30°<θであるので、受光センサ4で検出対象光Tを確実に受光するとともに、受光量の変化を確実に検出することができる。ここで、角度θ≦30°であると、検出光学系5のレンズの開口数を大きくすることができないため、微小な光を受光センサ4で検出することが困難になる。また、試験片9を駆動したときの受光量の変化が少なくなってしまう。
また、角度θはθ<70°であるので、角度θ≧70°の場合と比較して、照射スポットが大きくなり過ぎるのを防止し、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。
【0087】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0088】
例えば、照射光学系3はレンズ30,32を有することとして説明したが、図9に示すように、光を平行化するコリメートレンズ32Aと、検知ライン方向Zに延在して配設され平行光を通過させる矩形スリット32Bとを、これらレンズ30,32の代わりに有することとしても良い。この場合には、駆動装置8により試験片9を移動させたときにも、照射スポットのサイズを一定に維持することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。また、コリメートレンズ32Aで平行化した光を矩形スリット32Bに通して照射光を当てるので、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。但し、図9では、バンドパスフィルター31の図示を省略している。
【0089】
また、照射光学系3がコリメートレンズ32Aと矩形スリット32Bとを有する場合には、コリメートレンズ32Aの焦点距離fcol[mm]は5<fcol<30 [mm]を満たすことが好ましい。この場合には、コリメートレンズ32Aの焦点距離fcol[mm]が5<fcolを満たすので、試験片9に均一な強度の照射光を照射することができる。従って、分析対象物の状態を精度良く検知することができる。具体的には、例えば、光源2がLD光源であり、その垂直方向の発散角が水平方向における発散角よりも広く、24deg(1/e2強度の半角)であるとすると、焦点距離fcol =6mmの場合には、コリメートビームの光束のうち光軸から発散方向Hに1.5mm離れた位置での強度はピーク強度のおよそ50%となる。ここで、照射スポットの強度を均一にするために、発散方向Hが検出対象領域93の延在方向に一致している。このコリメート光束が試験片9に照射されるので、照射スポットの光軸から発散方向Hつまり検出対象領域93の延在方向に1.5mm離れた位置での照射強度がピーク照射強度の50%に確保される。また、焦点距離fcolがfcol<30 [mm]を満たすので、fcol≧30の場合と比較して、矩形スリットで遮られる光量を低減し、十分な光量の照射光を試験片9に照射することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを確実に合わせ、分析対象物の状態を確実に検知することができる。具体的には、例えば、焦点距離fcol =25mmの場合には、コリメートビームの光束のうち光軸から発散方向Hに1.5mm離れた位置の強度はピーク強度の90%を越え、スリットを透過する光量が少なくなってしまうが、分析対象物の状態検知や、検出光学系5の焦点と試験片9との位置合わせに十分な光量を照射することができる。なお、ここでの照射光学系の光軸は照射光Sの中心軸Jsに一致している。
【0090】
また、制御部7は受光センサ4での受光量が大きくなるよう駆動装置8を駆動させることで、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような駆動対象物の駆動位置を特定することとして説明したが、図10に示すように、受光センサ4での受光量と、試験片9の駆動位置との相関データをカーブフィッティングすることにより、受光量がピークとなるときの試験片9の駆動位置を検出して、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定することとしてもよい。
【0091】
また、制御部7は試験片9に照射スポットを形成した状態で、駆動装置8により試験片9を厚み方向Aに駆動させつつ、受光センサ4での受光量の変化を検出することとして説明したが、走査装置6に試験片9を走査させて、試験片9の照射スポットを検知対象領域93以外の箇所に位置させた状態で、駆動装置8を駆動させつつ受光センサ4での受光量の変化を検出することが好ましい。この場合には、光学系と試験片9との位置合わせのための照射によって検知対象領域93が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。検知対象領域93以外の箇所に照射スポットを位置させたときに受光センサ4で受光される光束は、試験片9自体の蛍光や、照射スポットの反射や散乱光であればよい。更に好ましくは、制御部7は、走査装置6に試験片を走査させて、試験片9の照射スポットを走査方向Xにおいて検知対象領域93を挟んだ2箇所に位置させた状態で、駆動装置8を駆動させつつ受光センサ4での受光量の変化をそれぞれ検出することにより、試験片9の照射スポットの位置と検出光学系5の焦点位置とが一致するような試験片9の駆動位置と走査位置との位置関係を算出する。そして、この場合に制御部7は、分析対象物の状態検知を行う際に、当該算出結果に基づいて、走査装置6による走査により面内の各箇所に照射スポットが位置するときに、当該箇所の位置と、検出光学系5の焦点位置とを一致させる。これにより、図11に示すように、試験片9が走査方向Xに傾いている場合であっても、各走査位置で試験片9の照射スポット位置と検出光学系5の焦点位置とを一致させて分析を行うことができる。
【0092】
また、バンドパスフィルター31をレンズ30,32の間、バンドパスフィルター51をレンズ50,52の間に配設されることとして説明したが、バンドパスフィルター31,51に対しておよそ垂直(例えば80度〜100度)に光が入射する限りにおいて、他の位置に配設されることとしても良い。
【0093】
また、検出光学系5はレンズ50,52とバンドパスフィルター51とを有することとして説明したが、レンズ50とバンドパスフィルター51との間にミラーやダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズムなどの光学素子を配置し、この光学素子で検出対象光Tを屈曲させることで、受光センサ4の長手方向Yと、検知対象領域93の検知ライン方向Zとを非平行としても良い。更に、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを配置する場合には、この光学素子によってバンドパスフィルター51の機能を兼ねることができるため、バンドパスフィルター51を省略しても良い。
【0094】
また、照射光学系3はレンズ30,32とバンドパスフィルター31とを有することとして説明したが、更にアパーチャを有することとしても良い。この場合には、照射光Sの周辺部分を遮ることにより、試験片9に不要な光が当たるのを防止することができる。
【0095】
また、本発明における受光センサをラインセンサとして説明したが、フォトダイオードとしても良いし、エリアセンサとしてもよい。
【符号の説明】
【0096】
1 クロマトグラフィー分析装置
2 光源
3 照射光学系
4 受光センサ
5 検出光学系
6 走査装置
8 駆動装置
7 制御部(演算処理部、位置合わせ制御手段)
9 クロマトグラフィー試験片
93 検知対象領域
A 試験片の厚み方向
S 照射光
T 検出対象光
X 走査方向
Y ラインセンサの長手方向
Z 検知ライン方向
【技術分野】
【0001】
本発明は、クロマトグラフィー分析装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、抗原抗体反応の特異性を利用して抗原を定性的あるいは定量的に検出する技術分野において、板状のクロマトグラフィー試験片が用いられている。このクロマトグラフィー試験片には、検体中の抗原(分析対象物)と色素標識抗体との免疫複合体を特異的に捕捉する抗原特異的抗体が固定化されたテストライン(検出ゾーン)と、色素標識抗体を特異的に捕捉する標識抗体特異的抗体が固定化されたコントロールライン(参照ゾーン)とが間隔をおいて短冊状に設けられている。
【0003】
このようなクロマトグラフィー試験片においては、一端に液状の検体が滴下されると、色素標識抗体と抗原との結合が促された後、毛細管現象により免疫複合体と色素標識抗体がクロマトグラフィー試験片上を他端に向かって移動する結果、テストライン及びコントロールラインでそれぞれの抗体が捕捉されるので、両ラインの色素標識抗体を励起して蛍光を生じさせることによって、分析対象物が定性的あるいは定量的に検出される。
【0004】
ところで、上記のクロマトグラフィー試験片によって分析を行う分析装置においては、クロマトグラフィー試験片と、蛍光の受光センサとの間には、試験片からの蛍光を集光しつつ受光センサに導くための検出光学系が配設されている。
【0005】
そのため、試験片での蛍光を精度良く検出するためには、受光センサ上で像がぼけるのを防止すべく、検出光学系の焦点位置と、試験片の位置とを合わせる必要がある。
この点、近年では、励起光とは別の光を試験片に斜めに入射させ、その反射光を検出することにより、試験片の位置調整を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−108684号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記特許文献1の技術では、分析用と位置合わせ用とで光源が複数必要になる他、各光路上に光学素子が配置されるため、装置が複雑化してしまう。
【0008】
そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、装置の複雑化を防止しつつ、検出光学系の焦点位置と試験片の位置とを精度良く合わせることのできるクロマトグラフィー分析装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明によれば、
クロマトグラフィー試験片上における分析対象物の状態を検知するクロマトグラフィー分析装置において、
光源と、
前記光源から出射された光を前記クロマトグラフィー試験片に導き、当該クロマトグラフィー試験片に対する照射光を出射する照射光学系と、
光電変換を行う受光センサと、
前記照射光に起因して前記クロマトグラフィー試験片で生じる検出対象光を前記受光センサに導く検出光学系と、
前記照射光学系と前記検出光学系との光学系全体、または前記クロマトグラフィー試験片を駆動対象物として前記クロマトグラフィー試験片の厚み方向に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により前記駆動対象物を駆動させつつ前記光源から光を出射させて前記受光センサでの受光量の変化を検出することにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させる位置合わせ制御手段と、
前記位置合わせ制御手段によって前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態で、前記光源から光を出射させて前記受光センサからの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定する演算処理部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、駆動手段は照射光学系と検出光学系との光学系全体、またはクロマトグラフィー試験片を駆動対象物としてクロマトグラフィー試験片の厚み方向に移動させ、位置合わせ制御手段は駆動手段により駆動対象物を駆動させつつ光源から光を出射させて受光センサでの受光量の変化を検出することにより、検出光学系の焦点位置と、クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させ、位置合わせ制御手段によって検出光学系の焦点位置と、クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態で、演算処理部は光源から光を出射させて受光センサからの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定するので、クロマトグラフィー試験片での分析用の光源を用いて検出光学系の焦点位置と、クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させることができる。従って、複数の光源を必要とする従来の場合と異なり、装置の複雑化・大型化を防止しつつ、検出光学系の焦点位置と試験片の位置とを精度良く合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】クロマトグラフィー試験片を示す図である。
【図2】クロマトグラフィー分析装置の外観構成を示す図である。
【図3】クロマトグラフィー分析装置の内部構成を示す図である。
【図4】分析処理を示すフローチャートである。
【図5】予備走査処理を示すフローチャートである。
【図6】本走査処理を示すフローチャートである。
【図7】照射光の中心軸を試験片に投影した直線と、受光センサの長手方向とが平行な場合を説明するための図である。
【図8】試験片での照射強度と照射スポットにおける中心からの位置との関係を示す図である。
【図9】照射光学系の変形例を示す図である。
【図10】受光センサでの受光量と試験片の駆動位置との相関データをカーブフィッティングした状態を示す図である。
【図11】試験片が走査方向に傾いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【0013】
(1.クロマトグラフィー試験片)
始めに、本実施の形態におけるクロマトグラフィー試験片について、図1を用いて説明する。
【0014】
ここで、図1(a)はクロマトグラフィー試験片9(以下、試験片とする)の外観構成の一例を示す斜視図であり、図1(b)、(c)は側面図である。
【0015】
試験片9は、図1(a)に示すように、矩形板状に形成されており、後述の走査方向Xに長尺となっている。
この試験片9は、図1(b),(c)に示すように、上面における一端部にサンプルパッド90が設けられ、他端部に吸収パッド91が設けられている。
このうち、サンプルパッド90は、液状の検体が滴下される部分である。また、吸収パッド91は、サンプルパッド90に滴下された検体を吸収することにより、当該検体を毛細管現象によって検体移動方向Kに流させる部分である。なお、本実施の形態においては、検体移動方向Kと走査方向Xとは平行となっている。
【0016】
サンプルパッド90に対して検体移動方向Kの下流側には、コンジュゲートパッド92が配設されている。このコンジュゲートパッド92は、検体中に含まれる分析対象物としての抗原と結合する色素標識抗体を含んでおり、サンプルパッド90から供給される検体を検体移動方向Kの下流側に移動させつつ、検体内の抗原を色素標識抗体と結合させるようになっている。
【0017】
コンジュゲートパッド92と吸収パッド91との間には、分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域93として、テストライン93aとコントロールライン93bとが設けられている。これらテストライン93a及びコントロールライン93bは、検体移動方向Kの直交方向、つまり試験片9の幅方向(以下、検知ライン方向Zとする)にそれぞれ延在した状態で、所定の間隔を空けて、それぞれ所定の幅で配設されている。なお、本実施の形態においては、検体移動方向Kにおける検知対象領域93の長さ(幅)は1mm〜3mm程度となっている。
【0018】
このうち、テストライン93aは、検出ゾーンとも称される領域であり、検体中の抗原(分析対象物)と色素標識抗体との複合体を結合させるようになっている。具体的には、テストライン93aには、抗原(分析対象物)と色素標識抗体との免疫複合体を特異的に捕捉する抗原特異的抗体が固定化されている。
【0019】
また、コントロールライン93bは、参照ゾーンとも称される領域であり、色素標識抗体を結合させるようになっている。具体的には、コントロールライン93bには、色素標識抗体を特異的に捕捉する標識抗体特異的抗体が固定化されている。
【0020】
なお、以上のような試験片9としては、従来より公知のクロマトグラフィー試験片を用いることができる。
【0021】
(2.クロマトグラフィー分析装置)
(2−1.外観構成)
続いて、本発明に係るクロマトグラフィー分析装置の外観構成について、図2を用いて説明する。
ここで、図2はクロマトグラフィー分析装置1の外観構成の一例を示す斜視図である。
【0022】
この図に示すように、クロマトグラフィー分析装置1は、試験片9上における分析対象物の状態を検知するものであり、挿入口10と、スイッチ群11と、ディスプレイ12と、プリンタ部13とを備えている。
【0023】
このうち、挿入口10は、クロマトグラフィー分析装置1に対して試験片9を挿入したり、クロマトグラフィー分析装置1内の試験片9を排出したりするための開口部である。
【0024】
スイッチ群11は、クロマトグラフィー分析装置1に対して各種の指示を行うための複数のスイッチを有している。具体的には、本実施の形態におけるスイッチ群11は、起動状態への移行を指示するためのパワースイッチ11aと、測定の開始指示を行うための測定開始スイッチ11bと、測定結果のプリントを指示するためのプリントスイッチ11cと、クロマトグラフィー分析装置1内の試験片9の排出を指示するための排出スイッチ11d等とを有している。
【0025】
ディスプレイ12は、試験片9の分析結果など、各種の情報を表示するものであり、本実施の形態においてはLCD(Liquid Crystal Display)となっている。
【0026】
プリンタ部13は、試験片9の分析結果など、各種の情報をプリントアウトするものである。
【0027】
(2−2.内部構成)
続いて、クロマトグラフィー分析装置1の内部構成について、図3(a)を用いて説明する。
ここで、図3(a)はクロマトグラフィー分析装置1の内部構成の一例を示す模式図である。
【0028】
この図に示すように、クロマトグラフィー分析装置1は、光源2と、照射光学系3と、受光センサ4と、検出光学系5と、走査装置6と、駆動装置8と、制御部7とを備えている。
【0029】
光源2は、光を出射するものであり、本実施の形態においては、レーザ光源となっている。このレーザ光源は、発散光束を出射するようになっており、当該光束の波長は660nm程度となっている。この発散光束は所定の方向(以下、発散方向Hとする)に最も大きく発散するようになっており、換言すれば、発散方向Hは、光源2から出射される発散光束の光軸に垂直な方向のうち、最も光線の広がり角が大きい方向となっている。
【0030】
照射光学系3は、光源2から出射された光を試験片9に導いて、当該試験片9に対する照射光Sを出射する光学系であり、本実施の形態においては、レンズ30,32と、バンドパスフィルター31とを有している。なお、本実施の形態において照射光Sとは、光源2から試験片9に向かって照射された光のうち、照射光学系3を通過した後、試験片9に当たるまでの部分をいう。
【0031】
レンズ30は、光源2から出射された光を平行光に変換してバンドパスフィルター31に入射させるようになっている。
【0032】
バンドパスフィルター31は、光源2から出射された光の各周波数成分のうち、試験片9の色素標識抗体を励起して蛍光を生じさせる周波数成分を選択的に通過させ、後述するバンドパスフィルタ51の通過周波数成分を遮光するようになっている。
【0033】
レンズ32は、バンドパスフィルター31を通過した光を試験片9上に集光するようになっている。このレンズ32は、本実施の形態においてはシリンドリカルレンズとなっており、検知ライン方向Zの直交方向に光を集光するようになっている。ここで、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致した状態では、このレンズ32の焦点位置と試験片9の位置とは当該レンズ32(シリンドリカルレンズ)の光軸方向にずれており、具体的には、シリンドリカルレンズの集光方向を含む断面での開口数をNAcyl、シリンドリカルレンズの光軸方向における試験片9の位置とシリンドリカルレンズの焦点位置との距離をΔZfs[mm]とした場合に、0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすようになっている。
【0034】
以上の照射光学系3によって試験片9に照射される照射光Sは、試験片9に対して斜めに入射するとともに、検知ライン方向Z(試験片9における検知対象領域93の延在方向)に長尺、走査方向Xに短尺な照射スポットを試験片9に形成するようになっている。
また、照射光Sの中心軸Jsを試験片9に投影した直線と、走査方向Xとは平行となっており、光源2からの出射光(発散光束)の発散方向Hと、照射スポットの長尺方向(検知ライン方向Z)とは平行となっている。ここで、中心軸Jsとは、照射光学系3から出射される光線のうち照射スポットの強度中心に入射する光線の軸である。
また、照射スポットの短尺方向(走査方向X)でのスポット長をdl(mm)、検出光学系5の横倍率をmとした場合に、dl・|m|の値は0.5mm<dl・|m|<3mmを満たすようになっている。
【0035】
受光センサ4は、光電変換を行うセンサである。この受光センサ4は、本実施の形態においてはライン状に配列された複数の画素によって光電変換を行うラインセンサとなっており、所定の長手方向Yに延在して配設されている。このようなラインセンサとしては、ラインCCDやラインCMOS、1次元に配列されたフォトダイオードなど、従来より公知のものを用いることができる。
【0036】
ここで、受光センサ4の長手方向Yは検出対象光Tの中心軸Jtの軸方向と、検知ライン方向Z(試験片9における検知対象領域93の延在方向)とを含む平面に対して略平行となっており、好ましくは検知ライン方向Zに対して略平行となっている。
【0037】
検出光学系5は、照射光Sに起因して試験片9で生じる検出対象光Tを受光センサ4に導く光学系であり、本実施の形態においては、レンズ50,52と、バンドパスフィルター51とを有している。なお、本実施の形態において検出対象光Tとは、光源2からの出射光に起因して試験片9で発生する光のうち、検出光学系5に入射するまでの部分をいい、励起された色素標識抗体で生じる蛍光や、試験片9での反射光、散乱光を含んでいる。
【0038】
レンズ50は、試験片9で生じる検出対象光Tを平行光に変換してバンドパスフィルター51に入射させるようになっている。
【0039】
バンドパスフィルター51は、検出対象光Tの各周波数成分うち、分析対象物の状態を観測できる周波数成分を選択的に通過させ、バンドパスフィルタ31を通過した光源2からの光束を遮光するようになっている。ここでは、色素標識抗体で生じた蛍光の周波数成分を選択的に通過させるようになっている。なお、本実施の形態においては、波長660nmの光によって色素標識抗体から生じる蛍光の波長は700nm付近となっている。
【0040】
レンズ52は、バンドパスフィルター51を通過した光を受光センサ4上に集光するようになっている。
【0041】
なお、以上の照射光学系3の光軸は、試験片9の照射スポットの中心を通過するようになっている。また、照射光Sの中心軸Jsと、検出対象光Tの中心軸Jtとのなす角度θは、30°<θ<70°となっている。
【0042】
走査装置6は、照射光学系3と検出光学系5との光学系全体、または試験片9を走査対象物として走査方向Xに走査させることで試験片9の面内で照射スポットを走査させるものであり、本実施の形態においては、試験片9を下方から支持する板状の支持台60と、当該支持台60を走査方向Xに往復運動させる走査用モータ61とを有し、試験片9を走査対象物として支持台60ごと走査方向Xに走査させるようになっている。より詳細には、この走査装置6は、1回の走査を複数回のステップに分けて行うようになっており、換言すれば、試験片9を走査方向Xに複数回移動させることによって、当該試験片9を1回走査させるようになっている。
【0043】
ここで、走査用モータ61としてはステッピングモータやボイスコイルモータ、DCモータなど、従来より公知のモータを用いることができる。また、本実施の形態においては、走査方向Xは受光センサ4の長手方向Yと交差しており、好ましくは直交している。
【0044】
駆動装置8は、照射光学系3と検出光学系5との光学系全体、或いは試験片9を駆動対象物として試験片9の厚み方向Aに移動させるものであり、本実施の形態においては上述の支持台60と、当該支持台60を厚み方向Aに往復運動させる駆動用モータ81とを有し、試験片9を駆動対象物として支持台60ごと厚み方向Aに駆動させるようになっている。ここで、駆動用モータ81としてはステッピングモータやボイスコイルモータ、DCモータなど、従来より公知のモータを用いることができる。
【0045】
制御部7は、スイッチ群11から入力される指示に応じて所定の処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行い、クロマトグラフィー分析装置1を統括的に制御するとともに、種々の演算を行うものである。例えば、この制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを一致させた状態で、受光センサ4からの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定するようになっている。なお、本実施の形態においては、制御部7は、検体中での分析対象物の濃度を算出して、分析対象物の状態として特定するようになっている。但し、制御部7は分析対象物の有無を検知することとしても良いし、他の状態を検知することとしても良い。また、図3では制御部7が光源2や受光センサ4、走査用モータ61、駆動用モータ81などに接続された状態を図示しているが、制御部7の接続対象はこれらに限定されるものではない。
【0046】
続いて、クロマトグラフィー分析装置1による分析処理について、図4〜図6を参照しながら説明する。
【0047】
まず、図4に示すように、クロマトグラフィー分析装置1に電源が接続されると(ステップS1)、制御部7はクロマトグラフィー分析装置1の初期設定を行った後(ステップS2)、パワースイッチ11aのON・OFFを判定する(ステップS3)。
【0048】
このステップS3においてパワースイッチ11aがOFFになっていると判定した場合(ステップS3;OFF)には、制御部7は、スリープモードに入って操作の待機状態に入った後(ステップS4)、ステップS3に移行する。
【0049】
また、ステップS3においてパワースイッチ11aがONになっていると判定した場合(ステップS3;ON)には、制御部7は、通常モードに入って各種の設定値を読み出すとともに(ステップS5)、走査用モータ61,駆動用モータ81などの各駆動部を初期位置に移動させる(ステップS6)。
【0050】
次に、制御部7は、測定開始スイッチ11bがONにされるか否かを判定し(ステップS7)、ONにされないと判定した場合(ステップS7;OFF)には、後述のステップS20に移行する。
【0051】
また、測定開始スイッチ11bがONにされたと判定した場合(ステップS7;ON)には、制御部7は、走査用モータ61,駆動用モータ81が初期位置にあるか否かを判定し(ステップS11)、初期位置に無いと判定した場合(ステップS11;NG)には、ディスプレイ12にエラーメッセージを表示させた後(ステップS19)、後述のステップS20に移行する。
【0052】
また、ステップS11において走査用モータ61,駆動用モータ81が初期位置にあると判定した場合(ステップS11;OK)には、制御部7は、試験片9が挿入口10から挿入されてセットされているか否かを判定し(ステップS12)、セットされていないと判定した場合(ステップS12;無)には、上述のステップS19に移行する。
【0053】
また、ステップS12において試験片9が挿入口10から挿入されてセットされていると判定した場合(ステップS12;有)には、制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置との位置合わせをおこなう(ステップS120)。
【0054】
具体的には、このステップS120においてまず制御部7は、光源2から光を出射させて試験片9に照射スポットを形成した状態で、駆動装置8により試験片9を厚み方向Aに駆動させつつ、受光センサ4での蛍光の受光量変化を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定する。
【0055】
このとき、制御部7は、受光センサ4での受光量が大きくなるよう駆動装置8を間欠駆動させ、受光量がピークとなるときの試験片9の駆動位置を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような駆動対象物の駆動位置を特定するようになっている。
【0056】
また、このとき制御部7は、駆動装置8に粗動駆動を行わせた後に微動駆動を行わせることにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定するようになっている。ここで、本実施の形態において微動駆動とは数μm〜数十μm程度の移動量の駆動であり、粗動駆動とは、微動駆動の10倍以上の移動量の駆動である。
【0057】
また、このとき制御部7は、受光センサ4(ラインセンサ)における各画素のうち、検出光学系5を介して検出対象光Tを受光した領域内の画素による出力の和を受光センサ4での受光量として用いるようになっている。但し、受光領域内の画素のうち、所定の閾値以上の光量で受光した画素による出力の和を受光センサ4での受光量としても良い。
【0058】
そして、制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致する駆動位置として特定された位置に試験片9を駆動させることにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させる。
【0059】
以上の動作によって検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置との位置合わせが終了したら、次に制御部7は、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致した状態で、予備走査を行うための予備走査処理を行う(ステップS13)。ここで、予備走査とは、走査装置6によって複数回行われる走査のうち初回に行われる走査であり、試験片9上でのコントロールライン93bの位置や幅、コントロールライン93bに対して受光センサ4で受光される光量などを検出するための走査である。
【0060】
具体的には、図5に示すように、この予備走査処理においてまず制御部7は、走査用モータ61を駆動して試験片9を1ステップ分だけ走査方向Xに移動させる(ステップT1)。ここで、1ステップ分の移動量としては、走査方向Xにおけるコントロールライン93bの幅より小さい所定の移動量が予め設定されている。
【0061】
次に、制御部7は、光源2を点灯させて光を出射させた後(ステップT2)、受光センサ4(ラインセンサ)から各画素での蛍光の受光信号のデータを取得して(ステップT3)、光源2を消灯させる(ステップT4)。
【0062】
そして、制御部7は、走査方向Xにおいてコントロールライン93bの全域が検出されたか否かを判定し(ステップT5)、検出されていないと判定した場合(ステップT5;NG)には上述のステップT1に移行する一方、検出されたと判定した場合(ステップT5;OK)には、予備走査処理を終了する。なお、このステップT5において制御部7は、所定の閾値以上に明るい領域が検知された場合には、その位置がコントロールライン93bであると判断し、一旦、閾値以上に明るい領域が検知された後、暗い領域が検知された場合には、その位置がコントロールライン93bの境界部分であると判断する。
【0063】
以上の予備走査処理が終了したら、図4に示すように、次に制御部7は、予備走査処理で検知されたコントロールライン93bの位置に基づいて、テストライン93aの位置を特定するとともに、コントロールライン93bでの光量に基づいて、光源2のパワーを変更し、テストライン93aの検知に用いる閾値を変更した後(ステップS14)、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とが一致した状態で、本走査を行うための本走査処理を行う(ステップS15)。ここで、本走査とは、走査装置6によって複数回行われる走査のうち2回目以降に行われる走査であり、テストライン93aにおける分析対象物の状態(本実施の形態においては分析対象物の濃度)を検知するための走査である。
【0064】
具体的には、図6に示すように、この本走査処理においてまず制御部7は、特定されたテストライン93aの位置に基づいて、走査方向Xにおいて当該位置の直前に走査用モータ61を移動させた後(ステップU1)、1回の走査において行うべきステップ数を決定する(ステップU2)。具体的には、このステップU2において制御部7は、走査方向Xにおけるテストライン93aの幅を1ステップ当たりの移動量で割ることにより、ステップ数を算出する。ここで、1ステップ分の移動量としては、走査方向Xにおけるテストライン93aの幅より小さい所定の移動量が予め設定されている。
【0065】
次に、制御部7は、1ステップ分だけ走査用モータ61を駆動させる(ステップU3)。
次に、制御部7は、光源2を点灯させて光を出射させた後(ステップU4)、受光センサ4(ラインセンサ)から各画素での蛍光の受光信号のデータを取得して(ステップU5)、光源2を消灯させる(ステップU6)。これにより、走査装置6が本走査を行っている場合には、照射光Sによる試験片9の照射スポットがテストライン93aと、当該テストライン93aの近傍とに位置するタイミングのみで光源2から光が出射される。
【0066】
そして、制御部7は、ステップU2で決定したステップ数だけ走査用モータ61の駆動を行ったか否かを判定し(ステップU7)、行っていないと判定した場合(ステップU7;未満)には上述のステップU3に移行する一方、行ったと判定した場合(ステップU7;終了)には本走査処理を終了する。
【0067】
以上の本走査処理が終了したら、図4に示すように、次に制御部7は、走査装置6による各回の走査時に受光センサ4から得られる出力信号に基づいて、分析対象物の濃度を算出する演算を行った後(ステップS16)、その結果をディスプレイ12に表示させる(ステップS17)。
【0068】
より詳細には、このステップS16において制御部7は、受光センサ4(ラインセンサ)における各画素のうち、検出光学系5を介して検出対象光Tを受光した領域内の画素による出力の和に基づいて、分析対象物の濃度を算出する。なお、検出対象光Tを受光した領域内の画素としては、例えば所定の閾値を越える出力信号を出力する画素を用いることができる。
【0069】
また、このステップS16において制御部7は、検出光学系5における周辺光量の低下分を補正して分析対象物の濃度を算出する。例えば、検出光学系5がコサイン4乗則に準ずる光量低下を示す場合には、各画素での検出光量を(cosθ)4で除算して濃度計算を行う。ここで、θは検出光学系5における主光線が受光センサ4に入射する角度である。
【0070】
次に、制御部7は、排出スイッチ11dがONに操作されるか否かを判定し(ステップS20)、ONに操作されないと判定した場合(ステップS20;OFF)には、後述のステップS22に移行する。
【0071】
また、ステップS20において排出スイッチ11dがONに操作されたと判定した場合(ステップS20;ON)には、制御部7は、挿入口10から試験片9を排出させた後(ステップS21)、プリントスイッチ11cがONに操作されるか否かを判定する(ステップS22)。
【0072】
このステップS22においてプリントスイッチ11cがONに操作されないと判定した場合(ステップS22;OFF)には、制御部7は、パワースイッチ11aがONになっているか否かを判定し(ステップS26)、なっていないと判定した場合(ステップS26;OFF)には、上述のステップS4に移行する一方、ONになっていると判定した場合(ステップS26;ON)には上述のステップS6に移行する。
【0073】
また、上述のステップS22においてプリントスイッチ11cがONに操作されたと判定した場合(ステップS22;ON)には、制御部7は、試験片9について測定(分析)を行っているか否かを判定し(ステップS23)、行っていると判定した場合(ステップS23;Yes)には測定結果をプリンタ部13にプリントさせた後(ステップS24)、上述のステップS26に移行する。
【0074】
また、ステップS23において測定を行っていないと判定した場合(ステップS23;No)にはディスプレイ12にエラーメッセージを表示させた後(ステップS25)、上述のステップS26に移行する。
【0075】
以上のように、本実施形態によれば、駆動装置8は試験片9を駆動対象物として厚み方向Aに移動させ、制御部7は駆動装置8により試験片9を駆動させつつ光源2から光を出射させて受光センサ4での受光量の変化を検出することにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させ、この状態で光源2から光を出射させて受光センサ4からの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定するので、試験片9での分析用の光源2を用いて検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とを一致させることができる。従って、複数の光源を必要とする従来の場合と異なり、装置の複雑化・大型化を防止しつつ、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを精度良く合わせることができる。
【0076】
また、受光センサ4は長手方向Yに延在して配設されたラインセンサであり、照射光Sは試験片9に対して斜めに入射するとともに、走査方向Xに短尺な照射スポットを試験片9に形成し、当該照射光Sの中心軸Jsを試験片9に投影した直線と、走査方向Xとは平行で、長手方向Yと直交するので、図3(b)に示すように、検出光学系5による検出対象光Tの結像位置が試験片9の駆動によって受光センサ4の短手方向に移動して、受光センサ4を横切る。従って、図3(d)に示すように、試験片9の駆動位置の変化による受光量の変化を大きくすることができるため、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。ここで、図7(a),(b)に示すように、照射光Sの中心軸Jsを試験片9に投影した直線と、受光センサ4の長手方向Yとが平行である場合には、検出光学系5による検出対象光Tの結像位置が試験片9の駆動によって受光センサ4の長手方向に移動するため、図7(c)に示すように、試験片9の駆動位置が変化しても受光センサ4の受光量の和もしくは、受光センサ4の特定画素の受光量の和がほぼ一定となってしまう結果、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、精度良く合わせることができない。なお、これらの図において、検出対象光Tの検出光学系5による結像スポットの光強度は、図3(c)に示すような分布を有している。照射スポットの長尺方向の光強度がおよそ均一なため、結像スポットの長尺方向の光強度もおよそ均一となっている。
【0077】
また、照射光学系3はレンズ32としてシリンドリカルレンズを有し、当該シリンドリカルレンズで検知ライン方向Zの直交方向に集光した光を試験片9に照射するので、走査方向Xに沿って照射スポットに光量分布が生じる。そのため、駆動装置8によって試験片9を駆動させた場合に、受光センサ4での受光量は走査方向Xに変化するため、受光センサ4において受光量のピークを示すときの試験片9の駆動位置を容易かつ精度良く検出することができる。また、照射光学系3が集光を行わずに試験片9に照射光を当てる場合と比較して、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。
【0078】
また、光源2からの出射光の発散方向Hと照射スポットの長尺方向(検知ライン方向Z)と受光センサ4(ラインセンサ)の長手方向Yとが平行であるので、受光センサ4(ラインセンサ)の各画素で均一強度の検出対象光Tを受光することができる。従って、分析対象物の状態を精度良く検知することができる。また、光源2からの出射光の発散方向Hと照射スポットの長尺方向(検知ライン方向Z)とが平行であるので、照射スポットの短尺方向(走査方向X)に沿って照射スポットに光量分布が生じる。そのため、駆動装置8によって試験片9を駆動させた場合に、受光センサ4での受光量は当該短尺方向に変化するため、受光センサ4において受光量のピークを示すときの試験片9の駆動位置を容易かつ精度良く検出することができる。
【0079】
また、検出光学系5の光軸は試験片9の照射スポットの中心を通過するので、光軸が照射スポットの周辺部を通過する場合と比較して、受光センサ4での受光量を大きくした状態で、駆動装置8による各駆動位置での受光量を検出することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。
【0080】
また、分析対象物の状態検知において、検知対象領域93で生じる蛍光を検出対象光Tとして用いる場合には、当該蛍光を試験片9での反射光や散乱光と分離するために光路上にバンドパスフィルター51を配設する必要が生じるところ、検出光学系5と試験片9との位置合わせにおいても、当該蛍光を検出対象光Tとして用いるので、分析対象物の状態検知のための蛍光と同様にバンドパスフィルター51で反射光や散乱光から分離して、確実に受光センサ4に受光させることができる。
【0081】
また、受光センサ4はラインセンサであり、制御部7は受光センサ4(ラインセンサ)における各画素のうち、検出光学系5を介して検出対象光Tを受光した領域内の画素による出力の和を受光センサ4での受光量とするので、ラインセンサの画素ごとに異なる量で発生するノイズの影響を低減し、駆動装置8による各駆動位置での受光量を正確に検出することができる。
【0082】
また、受光センサ4はラインセンサであるので、エリアセンサである場合と比較して装置を簡略化することができる。また、受光センサ4がエリアセンサである場合と比較して試験片9を広い領域で照射する必要がないため、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。
【0083】
また、駆動装置8に粗動駆動を行わせた後に微動駆動を行わせることにより、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定するので、粗動駆動によって大まかに理想の駆動位置を特定した後、微動駆動によって正確に当該駆動位置を特定することができる。従って、微動駆動のみによって検出する場合と比較して、理想の駆動位置の検出速度を向上させることができる。
【0084】
また、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致した状態では、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の焦点位置と、試験片9の位置とが当該レンズ32(シリンドリカルレンズ)の光軸方向にずれているので、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の焦点位置と試験片9の位置とが一致する場合と比較して、照射スポットを大きくし、試験片9の厚み方向Aへの移動による照射スポットのサイズ変化を低減することができる。従って、検出光学系5と試験片9との位置合わせにおいては、照射スポットを大きいサイズに維持しつつ位置合わせを行うことができるため、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。また、分析対象物の状態検知においては、試験片9が厚み方向に変位した場合であっても照射スポットを大きいサイズに維持しつつ分析を行うことができるため、分析対象物の状態を確実に検知することができる。
【0085】
また、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の集光方向を含む断面での開口数をNAcyl、試験片9の位置と、レンズ32(シリンドリカルレンズ)の焦点位置との差をΔZfs[mm]とした場合に、0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすので、|NAcyl/ΔZfs|≧0.050の場合と異なり、装置の組立を容易化することができる。具体的には、|NAcyl/ΔZfs|≧0.050の場合には、検出光学系5と照射光学系3とで光軸にずれが生じた場合に、図8(a)に示すように、試験片9での照射強度の分布が大きく変化して照射スポットのサイズが大きく変化してしまうため、光軸を精度良く合わせて装置を組み立てる必要が生じる結果、手間が掛かる。なお、この図8では、シリンドリカルレンズとして、焦点距離f=20mm、開口数NAcyl=0.04のものを用いた場合で、照明スポットの短尺方向の強度分布を図示している。
また、0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすので、|NAcyl/ΔZfs|≦0.005の場合と比較して、駆動装置8により試験片9が駆動されたときの受光センサ4での受光量変化が小さくなってしまうのを防止することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。また、|NAcyl/ΔZfs|≦0.005の場合と比較して、照射スポットが大きくなり過ぎるのを防止することができるため、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。具体的には、|NAcyl/ΔZfs|=0.011の場合には、図8(b)に示すように、スポット径はおよそ0.7mmとなるのに対し、|NAcyl/ΔZfs|=0.002の場合には、スポット径はおよそ3.6mmとなってしまう。
【0086】
また、照射光の中心軸Jsと、検出対象光Tの中心軸Jtとのなす角度θは30°<θであるので、受光センサ4で検出対象光Tを確実に受光するとともに、受光量の変化を確実に検出することができる。ここで、角度θ≦30°であると、検出光学系5のレンズの開口数を大きくすることができないため、微小な光を受光センサ4で検出することが困難になる。また、試験片9を駆動したときの受光量の変化が少なくなってしまう。
また、角度θはθ<70°であるので、角度θ≧70°の場合と比較して、照射スポットが大きくなり過ぎるのを防止し、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。
【0087】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0088】
例えば、照射光学系3はレンズ30,32を有することとして説明したが、図9に示すように、光を平行化するコリメートレンズ32Aと、検知ライン方向Zに延在して配設され平行光を通過させる矩形スリット32Bとを、これらレンズ30,32の代わりに有することとしても良い。この場合には、駆動装置8により試験片9を移動させたときにも、照射スポットのサイズを一定に維持することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを、より精度良く合わせることができる。また、コリメートレンズ32Aで平行化した光を矩形スリット32Bに通して照射光を当てるので、余分な照射によって試験片9が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。但し、図9では、バンドパスフィルター31の図示を省略している。
【0089】
また、照射光学系3がコリメートレンズ32Aと矩形スリット32Bとを有する場合には、コリメートレンズ32Aの焦点距離fcol[mm]は5<fcol<30 [mm]を満たすことが好ましい。この場合には、コリメートレンズ32Aの焦点距離fcol[mm]が5<fcolを満たすので、試験片9に均一な強度の照射光を照射することができる。従って、分析対象物の状態を精度良く検知することができる。具体的には、例えば、光源2がLD光源であり、その垂直方向の発散角が水平方向における発散角よりも広く、24deg(1/e2強度の半角)であるとすると、焦点距離fcol =6mmの場合には、コリメートビームの光束のうち光軸から発散方向Hに1.5mm離れた位置での強度はピーク強度のおよそ50%となる。ここで、照射スポットの強度を均一にするために、発散方向Hが検出対象領域93の延在方向に一致している。このコリメート光束が試験片9に照射されるので、照射スポットの光軸から発散方向Hつまり検出対象領域93の延在方向に1.5mm離れた位置での照射強度がピーク照射強度の50%に確保される。また、焦点距離fcolがfcol<30 [mm]を満たすので、fcol≧30の場合と比較して、矩形スリットで遮られる光量を低減し、十分な光量の照射光を試験片9に照射することができる。従って、検出光学系5の焦点位置と試験片9の位置とを確実に合わせ、分析対象物の状態を確実に検知することができる。具体的には、例えば、焦点距離fcol =25mmの場合には、コリメートビームの光束のうち光軸から発散方向Hに1.5mm離れた位置の強度はピーク強度の90%を越え、スリットを透過する光量が少なくなってしまうが、分析対象物の状態検知や、検出光学系5の焦点と試験片9との位置合わせに十分な光量を照射することができる。なお、ここでの照射光学系の光軸は照射光Sの中心軸Jsに一致している。
【0090】
また、制御部7は受光センサ4での受光量が大きくなるよう駆動装置8を駆動させることで、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような駆動対象物の駆動位置を特定することとして説明したが、図10に示すように、受光センサ4での受光量と、試験片9の駆動位置との相関データをカーブフィッティングすることにより、受光量がピークとなるときの試験片9の駆動位置を検出して、検出光学系5の焦点位置と、試験片9の位置とが一致するような試験片9の駆動位置を特定することとしてもよい。
【0091】
また、制御部7は試験片9に照射スポットを形成した状態で、駆動装置8により試験片9を厚み方向Aに駆動させつつ、受光センサ4での受光量の変化を検出することとして説明したが、走査装置6に試験片9を走査させて、試験片9の照射スポットを検知対象領域93以外の箇所に位置させた状態で、駆動装置8を駆動させつつ受光センサ4での受光量の変化を検出することが好ましい。この場合には、光学系と試験片9との位置合わせのための照射によって検知対象領域93が褪色などの悪影響を受けてしまうのを防止することができる。検知対象領域93以外の箇所に照射スポットを位置させたときに受光センサ4で受光される光束は、試験片9自体の蛍光や、照射スポットの反射や散乱光であればよい。更に好ましくは、制御部7は、走査装置6に試験片を走査させて、試験片9の照射スポットを走査方向Xにおいて検知対象領域93を挟んだ2箇所に位置させた状態で、駆動装置8を駆動させつつ受光センサ4での受光量の変化をそれぞれ検出することにより、試験片9の照射スポットの位置と検出光学系5の焦点位置とが一致するような試験片9の駆動位置と走査位置との位置関係を算出する。そして、この場合に制御部7は、分析対象物の状態検知を行う際に、当該算出結果に基づいて、走査装置6による走査により面内の各箇所に照射スポットが位置するときに、当該箇所の位置と、検出光学系5の焦点位置とを一致させる。これにより、図11に示すように、試験片9が走査方向Xに傾いている場合であっても、各走査位置で試験片9の照射スポット位置と検出光学系5の焦点位置とを一致させて分析を行うことができる。
【0092】
また、バンドパスフィルター31をレンズ30,32の間、バンドパスフィルター51をレンズ50,52の間に配設されることとして説明したが、バンドパスフィルター31,51に対しておよそ垂直(例えば80度〜100度)に光が入射する限りにおいて、他の位置に配設されることとしても良い。
【0093】
また、検出光学系5はレンズ50,52とバンドパスフィルター51とを有することとして説明したが、レンズ50とバンドパスフィルター51との間にミラーやダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズムなどの光学素子を配置し、この光学素子で検出対象光Tを屈曲させることで、受光センサ4の長手方向Yと、検知対象領域93の検知ライン方向Zとを非平行としても良い。更に、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを配置する場合には、この光学素子によってバンドパスフィルター51の機能を兼ねることができるため、バンドパスフィルター51を省略しても良い。
【0094】
また、照射光学系3はレンズ30,32とバンドパスフィルター31とを有することとして説明したが、更にアパーチャを有することとしても良い。この場合には、照射光Sの周辺部分を遮ることにより、試験片9に不要な光が当たるのを防止することができる。
【0095】
また、本発明における受光センサをラインセンサとして説明したが、フォトダイオードとしても良いし、エリアセンサとしてもよい。
【符号の説明】
【0096】
1 クロマトグラフィー分析装置
2 光源
3 照射光学系
4 受光センサ
5 検出光学系
6 走査装置
8 駆動装置
7 制御部(演算処理部、位置合わせ制御手段)
9 クロマトグラフィー試験片
93 検知対象領域
A 試験片の厚み方向
S 照射光
T 検出対象光
X 走査方向
Y ラインセンサの長手方向
Z 検知ライン方向
【特許請求の範囲】
【請求項1】
クロマトグラフィー試験片上における分析対象物の状態を検知するクロマトグラフィー分析装置において、
光源と、
前記光源から出射された光を前記クロマトグラフィー試験片に導き、当該クロマトグラフィー試験片に対する照射光を出射する照射光学系と、
光電変換を行う受光センサと、
前記照射光に起因して前記クロマトグラフィー試験片で生じる検出対象光を前記受光センサに導く検出光学系と、
前記照射光学系と前記検出光学系との光学系全体、または前記クロマトグラフィー試験片を駆動対象物として前記クロマトグラフィー試験片の厚み方向に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により前記駆動対象物を駆動させつつ前記光源から光を出射させて前記受光センサでの受光量の変化を検出することにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させる位置合わせ制御手段と、
前記位置合わせ制御手段によって前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態で、前記光源から光を出射させて前記受光センサからの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定する演算処理部と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項2】
請求項1記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記受光センサは、
前記走査方向に交差する所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記照射光は、
前記クロマトグラフィー試験片に対して斜めに入射するとともに、所定の方向に短尺な照射スポットを当該クロマトグラフィー試験片に形成し、
当該照射光の中心軸を前記クロマトグラフィー試験片に投影した直線と、前記所定の方向とは平行であり、前記長手方向と交差することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項3】
請求項1または2記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記受光センサは、
前記走査方向に交差する所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記位置合わせ制御手段は、
前記ラインセンサにおける各画素のうち、前記検出光学系を介して前記検出対象光を受光した領域内の画素による出力の和を、前記受光量とすることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項4】
請求項1〜3の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記受光量がピークとなるときの前記駆動対象物の駆動位置を検出することにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記検出光学系の光軸は、
前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットの中心を通過することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項6】
請求項1〜5の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記駆動手段を間欠駆動させつつ前記受光センサでの受光量の変化を検出することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項7】
請求項6記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記受光量と、前記駆動対象物の駆動位置との相関データをカーブフィッティングすることにより、前記受光量がピークとなるときの前記駆動対象物の駆動位置を検出して、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項8】
請求項1〜7の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記クロマトグラフィー試験片は、
分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域を、所定の検知ライン方向に延在した状態で少なくとも1つ有しており、
前記位置合わせ制御手段は、
前記走査手段に前記走査対象物を走査させることで、前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットを、当該クロマトグラフィー試験片の面内のうち、前記検知対象領域とは異なる部分に位置させた状態で、前記駆動手段に前記駆動対象物を駆動させつつ前記光源から光を出射させて前記受光センサでの受光量の変化を検出し、
前記位置合わせ制御手段及び前記演算処理部は、
前記照射光に起因して前記クロマトグラフィー試験片で生じる蛍光を前記検出対象光として用いることを特徴とすることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項9】
請求項1〜8の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記受光センサは、
前記走査方向に交差する所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記クロマトグラフィー試験片は、
分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域を、所定の検知ライン方向に延在した状態で少なくとも1つ有しており、
前記照射スポットは、
前記検知ライン方向に長尺であることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項10】
請求項1〜9の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記位置合わせ制御手段は、
前記走査手段に前記走査対象物を走査させて、前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットを、前記面内の前記走査方向での複数の所定箇所に位置させた状態で、前記駆動手段を駆動させつつ前記受光センサでの受光量の変化をそれぞれ検出することにより、前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットの位置と前記検出光学系の焦点位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置と、前記走査対象物の走査位置との位置関係を算出し、
前記演算処理部は、
前記位置合わせ制御手段による算出結果に基づいて、前記走査手段による走査によって前記面内の前記走査方向での各箇所に照射スポットが位置するときに、当該箇所の位置と、前記検出光学系の焦点位置とを一致させることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項11】
請求項10記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片は、
分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域を、所定の検知ライン方向に延在した状態で少なくとも1つ有しており、
前記複数の所定箇所は、前記クロマトグラフィー試験片の面内で、前記検知対象領域を挟んで位置することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項12】
請求項1〜11の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記駆動手段に粗動駆動を行わせた後に微動駆動を行わせることにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項13】
請求項1〜12の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記受光センサでの受光量が大きくなるよう前記駆動手段を駆動させることにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項14】
請求項1〜13の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光学系は、
コリメートレンズとシリンドリカルレンズを有し、
前記光源から出射された光を前記コリメートレンズで平行光にし、当該シリンドリカルレンズで一方向に集光させ、前記クロマトグラフィー試験片に照射することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項15】
請求項14記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態では、前記シリンドリカルレンズの焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とは、当該シリンドリカルレンズの光軸方向にずれていることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項16】
請求項15記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記シリンドリカルレンズの前記一方向を含む断面での開口数をNAcyl、
前記シリンドリカルレンズの光軸方向における前記クロマトグラフィー試験片の位置と、前記シリンドリカルレンズの焦点位置との距離をΔZfs[mm]とした場合に、
0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすことを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項17】
請求項1〜13の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光学系は、
コリメートレンズと、矩形スリットとを有し、
前記光源から出射された光を前記コリメートレンズで平行光にし、前記矩形スリットに通過させた後、前記クロマトグラフィー試験片に照射することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項18】
請求項14〜17記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記コリメートレンズの焦点距離fcol[mm]は、
5<fcol<30 [mm]を満たすことを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項19】
請求項1〜18の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光は、
前記クロマトグラフィー試験片に対して斜めに入射するとともに、所定の方向に短尺な照射スポットを当該クロマトグラフィー試験片に形成し、
当該照射光の中心軸を前記クロマトグラフィー試験片に投影した直線と、前記所定の方向とは平行であり、
前記照射スポットの短尺方向でのスポット長をdl、前記検出光学系の横倍率をmとした場合に、
0.5mm<dl・|m|<3mmを満たすことを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項20】
請求項1〜19の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記受光センサは、
所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記光源は、発散光束を出射するレーザ光源であり、
前記照射光は、
前記クロマトグラフィー試験片に対して斜めに入射するとともに、所定の方向に短尺な照射スポットを当該クロマトグラフィー試験片に形成し、
当該照射光の中心軸を前記クロマトグラフィー試験片に投影した直線と、前記所定の方向とは平行であり、
前記発散光束の光軸に垂直な方向のうち最も光線の広がり角が大きい方向と、前記照射スポットの長尺方向と、前記長手方向とは平行であることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項21】
請求項1〜20の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光の中心軸と、前記検出対象光の中心軸とのなす角度θは、
30°<θ<70°であることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項1】
クロマトグラフィー試験片上における分析対象物の状態を検知するクロマトグラフィー分析装置において、
光源と、
前記光源から出射された光を前記クロマトグラフィー試験片に導き、当該クロマトグラフィー試験片に対する照射光を出射する照射光学系と、
光電変換を行う受光センサと、
前記照射光に起因して前記クロマトグラフィー試験片で生じる検出対象光を前記受光センサに導く検出光学系と、
前記照射光学系と前記検出光学系との光学系全体、または前記クロマトグラフィー試験片を駆動対象物として前記クロマトグラフィー試験片の厚み方向に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により前記駆動対象物を駆動させつつ前記光源から光を出射させて前記受光センサでの受光量の変化を検出することにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とを一致させる位置合わせ制御手段と、
前記位置合わせ制御手段によって前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態で、前記光源から光を出射させて前記受光センサからの出力信号に基づいて分析対象物の状態を特定する演算処理部と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項2】
請求項1記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記受光センサは、
前記走査方向に交差する所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記照射光は、
前記クロマトグラフィー試験片に対して斜めに入射するとともに、所定の方向に短尺な照射スポットを当該クロマトグラフィー試験片に形成し、
当該照射光の中心軸を前記クロマトグラフィー試験片に投影した直線と、前記所定の方向とは平行であり、前記長手方向と交差することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項3】
請求項1または2記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記受光センサは、
前記走査方向に交差する所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記位置合わせ制御手段は、
前記ラインセンサにおける各画素のうち、前記検出光学系を介して前記検出対象光を受光した領域内の画素による出力の和を、前記受光量とすることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項4】
請求項1〜3の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記受光量がピークとなるときの前記駆動対象物の駆動位置を検出することにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記検出光学系の光軸は、
前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットの中心を通過することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項6】
請求項1〜5の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記駆動手段を間欠駆動させつつ前記受光センサでの受光量の変化を検出することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項7】
請求項6記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記受光量と、前記駆動対象物の駆動位置との相関データをカーブフィッティングすることにより、前記受光量がピークとなるときの前記駆動対象物の駆動位置を検出して、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項8】
請求項1〜7の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記クロマトグラフィー試験片は、
分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域を、所定の検知ライン方向に延在した状態で少なくとも1つ有しており、
前記位置合わせ制御手段は、
前記走査手段に前記走査対象物を走査させることで、前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットを、当該クロマトグラフィー試験片の面内のうち、前記検知対象領域とは異なる部分に位置させた状態で、前記駆動手段に前記駆動対象物を駆動させつつ前記光源から光を出射させて前記受光センサでの受光量の変化を検出し、
前記位置合わせ制御手段及び前記演算処理部は、
前記照射光に起因して前記クロマトグラフィー試験片で生じる蛍光を前記検出対象光として用いることを特徴とすることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項9】
請求項1〜8の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記受光センサは、
前記走査方向に交差する所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記クロマトグラフィー試験片は、
分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域を、所定の検知ライン方向に延在した状態で少なくとも1つ有しており、
前記照射スポットは、
前記検知ライン方向に長尺であることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項10】
請求項1〜9の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片の面内を前記照射光による照射スポットが走査するよう、前記照射光学系と前記検出光学系との全体光学系、または前記クロマトグラフィー試験片を走査対象物として走査方向に走査させる走査手段を備え、
前記位置合わせ制御手段は、
前記走査手段に前記走査対象物を走査させて、前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットを、前記面内の前記走査方向での複数の所定箇所に位置させた状態で、前記駆動手段を駆動させつつ前記受光センサでの受光量の変化をそれぞれ検出することにより、前記クロマトグラフィー試験片の照射スポットの位置と前記検出光学系の焦点位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置と、前記走査対象物の走査位置との位置関係を算出し、
前記演算処理部は、
前記位置合わせ制御手段による算出結果に基づいて、前記走査手段による走査によって前記面内の前記走査方向での各箇所に照射スポットが位置するときに、当該箇所の位置と、前記検出光学系の焦点位置とを一致させることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項11】
請求項10記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記クロマトグラフィー試験片は、
分析対象物の状態を検知するための帯状の検知対象領域を、所定の検知ライン方向に延在した状態で少なくとも1つ有しており、
前記複数の所定箇所は、前記クロマトグラフィー試験片の面内で、前記検知対象領域を挟んで位置することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項12】
請求項1〜11の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記駆動手段に粗動駆動を行わせた後に微動駆動を行わせることにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項13】
請求項1〜12の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記位置合わせ制御手段は、
前記受光センサでの受光量が大きくなるよう前記駆動手段を駆動させることにより、前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致するような前記駆動対象物の駆動位置を特定することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項14】
請求項1〜13の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光学系は、
コリメートレンズとシリンドリカルレンズを有し、
前記光源から出射された光を前記コリメートレンズで平行光にし、当該シリンドリカルレンズで一方向に集光させ、前記クロマトグラフィー試験片に照射することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項15】
請求項14記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記検出光学系の焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とが一致した状態では、前記シリンドリカルレンズの焦点位置と、前記クロマトグラフィー試験片の位置とは、当該シリンドリカルレンズの光軸方向にずれていることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項16】
請求項15記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記シリンドリカルレンズの前記一方向を含む断面での開口数をNAcyl、
前記シリンドリカルレンズの光軸方向における前記クロマトグラフィー試験片の位置と、前記シリンドリカルレンズの焦点位置との距離をΔZfs[mm]とした場合に、
0.005<|NAcyl/ΔZfs|<0.050 [/mm]を満たすことを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項17】
請求項1〜13の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光学系は、
コリメートレンズと、矩形スリットとを有し、
前記光源から出射された光を前記コリメートレンズで平行光にし、前記矩形スリットに通過させた後、前記クロマトグラフィー試験片に照射することを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項18】
請求項14〜17記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記コリメートレンズの焦点距離fcol[mm]は、
5<fcol<30 [mm]を満たすことを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項19】
請求項1〜18の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光は、
前記クロマトグラフィー試験片に対して斜めに入射するとともに、所定の方向に短尺な照射スポットを当該クロマトグラフィー試験片に形成し、
当該照射光の中心軸を前記クロマトグラフィー試験片に投影した直線と、前記所定の方向とは平行であり、
前記照射スポットの短尺方向でのスポット長をdl、前記検出光学系の横倍率をmとした場合に、
0.5mm<dl・|m|<3mmを満たすことを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項20】
請求項1〜19の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記受光センサは、
所定の長手方向に延在して配設されたラインセンサであり、
前記光源は、発散光束を出射するレーザ光源であり、
前記照射光は、
前記クロマトグラフィー試験片に対して斜めに入射するとともに、所定の方向に短尺な照射スポットを当該クロマトグラフィー試験片に形成し、
当該照射光の中心軸を前記クロマトグラフィー試験片に投影した直線と、前記所定の方向とは平行であり、
前記発散光束の光軸に垂直な方向のうち最も光線の広がり角が大きい方向と、前記照射スポットの長尺方向と、前記長手方向とは平行であることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【請求項21】
請求項1〜20の何れか一項に記載のクロマトグラフィー分析装置において、
前記照射光の中心軸と、前記検出対象光の中心軸とのなす角度θは、
30°<θ<70°であることを特徴とするクロマトグラフィー分析装置。
【図2】
【図4】
【図5】
【図6】
【図8】
【図10】
【図11】
【図1】
【図3】
【図7】
【図9】
【図4】
【図5】
【図6】
【図8】
【図10】
【図11】
【図1】
【図3】
【図7】
【図9】
【公開番号】特開2012−137355(P2012−137355A)
【公開日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−289301(P2010−289301)
【出願日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【出願人】(303000408)コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【出願人】(303000408)コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Fターム(参考)】
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