光量モニタリング装置、および光量モニタリング方法
【課題】装置コストを抑制しつつ、検出光の光量低下を抑制可能な光量モニタリング装置および光量モニタリング方法を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤモジュール１と、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌの一部を参照光Ｌｒとして分光する分光手段と、参照光Ｌｒを受光する受光モジュール２Ｂと、を備える、光量モニタリング装置Ａであって、上記分光手段は、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌの一部を通過光Ｌｐとして通過させるとともに、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌのうち通過光Ｌｐ以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面４１ａ、およびこの光が参照光Ｌｒとして出射する出射面４２ａを有する導光体４である。
【解決手段】ＬＥＤモジュール１と、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌの一部を参照光Ｌｒとして分光する分光手段と、参照光Ｌｒを受光する受光モジュール２Ｂと、を備える、光量モニタリング装置Ａであって、上記分光手段は、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌの一部を通過光Ｌｐとして通過させるとともに、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌのうち通過光Ｌｐ以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面４１ａ、およびこの光が参照光Ｌｒとして出射する出射面４２ａを有する導光体４である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光量モニタリング装置、および光量モニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の光量モニタリング装置の一例を示している（特許文献１参照）。同図に示された光量モニタリング装置Ｘは、反応検出装置に組み込まれており、この反応検出装置に装填されたマイクロチップ９１に対して検査用の光を照射し、透過光を受光する機能と、検査用の光の一部を参照光として受光することにより検査用の光の光量をモニタリングする機能とを有する。マイクロチップ９１は、たとえば血液などの検体、希釈液、試薬を注入または保持可能に構成されており、透明な基材に微細な流路およびこの流路につながる検出部９１ａが形成されている。検出部９１ａは、たとえば所定の濃度に希釈された検体と試薬とを混合することにより互いを反応させた後に、その反応度合いを光学的に検出するための場である。
【０００３】
光量モニタリング装置Ｘは、ＬＥＤモジュール９２、ミラー９３、レンズ９４、ビームスプリッタ９５、参照光受光モジュール９６、および検出光受光モジュール９７を備えている。ＬＥＤモジュール９２は、ＬＥＤが内蔵されたモジュールであり、所定の波長の光を発する。ＬＥＤモジュール９２からの光は、ミラー９３によって反射された後にレンズ９４によって集光される。集光された光は、ビームスプリッタ９５によって、参照光受光モジュール９６へと向かう参照光と、検出部９１ａへと向かう検出光とに分光される。検出部９１ａを透過した上記検出光は、検出光受光モジュール９７によって受光される。検出光受光モジュール９７からの信号を解析することにより、検出部９１ａにおける反応の度合いを検出することができる。一方、参照光受光モジュール９６の起電力を監視することにより、上記参照光の輝度を検出する。これにより、ＬＥＤモジュール９２が適切な輝度で発光していることを確認することが可能であり、ＬＥＤモジュール９２への投入電力をフィードバック制御することができる。したがって、たとえばＬＥＤモジュール９２からの光量が不足した状態で反応度合いの検出を不適切に行ってしまうことを防止することができる。
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤモジュール９２からの光がビームスプリッタ９５によって分光されることにより、検出部９１ａへと向かう検出光の光量が減じられてしまう。検出部９１ａにおける反応度合いを正確に検出するには、上記検出光の光量が大きいほど好ましい。この点において、光量モニタリング装置Ｘは、いまだ改善の余地があった。また、参照光受光モジュール９６が上記参照光を適切に受光できるように、ビームスプリッタ９５および参照光受光モジュール９６を、正確な位置に配置する必要がある。さらに、ビームスプリッタ９５は、光量モニタリング装置Ｘの製造コストを増大させる一因となる。また、参照光取得方式には、上記以外にバンドルファイバによる測定光と参照光の分配方式もあるが、高額かつ規模が大きくなるという欠点がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２５５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、装置コストを抑制しつつ、検出光の光量低下を抑制可能な光量モニタリング装置および光量モニタリング方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供される光量モニタリング装置は、発光手段と、上記発光手段からの光の一部を参照光として分光する分光手段と、上記参照光を受光する受光手段と、を備える、光量モニタリング装置であって、上記分光手段は、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体であることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、上記発光手段からの光を上記通過光と上記参照光とに分光する過程において、上記通過光は、ほとんど光量が低下しない。したがって、たとえば光を用いた分析を行う分析装置に上記光量モニタリング装置を適用した場合に、検体の分析をより正確に行うことができる。また、上記導光体は、たとえば従来技術におけるビームスプリッタと比べて設置スペースが格段に小さいものとしやすい。したがって、上記光量モニタリング装置の小型化に適している。また、上記導光体は、一般的なプリズムの一種であるため、たとえばビームスプリッタと比べて安価に製造することが可能である。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち所望の領域を上記通過光として通過させることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち上記通過光の光量をモニタリングするのに適した領域を、上記参照光として分光することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓は、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる。このような構成によれば、この通過光を用いたたとえば血液の分析をより正確に行うことができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を入射させる。このような構成によれば、上記発光手段からの光の光量分布が時間的に変動しても、上記参照光の光量は上記通過光の光量と常に比例する。これにより、上記通過光の光量を常に正確にモニタリングすることができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を入射させない。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている。このような構成によれば、上記通過光の光量をより正確にモニタリングすることが可能である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている。このような構成によれば、上記入射面に入射した光が上記通過光から離間する方向に進行する。これにより、上記受光手段を、たとえば上記通過光を受光するための別の受光手段に対して不当に近接した位置に配置することが強いられることを回避することができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている。このような構成によっても、上記光量モニタリング装置の小型化および低コスト化を図りつつ、分光による上記通過光の光量低下を回避することができる。
【００１７】
本発明の第２の側面によって提供される光量モニタリング方法は、発光手段からの光の一部を分光手段によって参照光として分光し、この参照光を受光手段によって受光することにより、上記発光手段からの光量をモニタリングする、光量モニタリング方法であって、上記分光手段として、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体を用いることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、上記発光手段からの光を上記通過光と上記参照光とに分光する過程において、上記通過光は、ほとんど光量が低下しない。したがって、たとえば光を用いた分析を行う分析方法に上記光量モニタリング方法を適用した場合に、検体の分析をより正確に行うことができる。また、上記導光体は、たとえば従来技術におけるビームスプリッタと比べて設置スペースが格段に小さいものとしやすい。したがって、上記光量モニタリング方法に用いる光量モニタリング装置の小型化に適している。また、上記導光体は、一般的なプリズムの一種であるため、たとえばビームスプリッタと比べて安価に製造することが可能である。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち所望の領域を上記通過光として通過させることができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち上記通過光の光量をモニタリングするのに適した領域を、上記参照光として分光することができる。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓を通して、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる。このような構成によれば、この通過光を用いたたとえば血液の分析をより正確に行うことができる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を、上記入射面に入射させる。このような構成によれば、上記発光手段からの光の光量分布が時間的に変動しても、上記参照光の光量は上記通過光の光量と常に比例する。これにより、上記通過光の光量を常に正確にモニタリングすることができる。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を、上記入射面に入射させない。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている。このような構成によれば、上記通過光の光量をより正確にモニタリングすることが可能である。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている。このような構成によれば、上記入射面に入射した光が上記通過光から離間する方向に進行する。これにより、上記受光手段を、たとえば上記通過光を受光するための別の受光手段に対して不当に近接した位置に配置することが強いられることを回避することができる。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている。このような構成によっても、この光量モニタリング方法に用いる光量モニタリング装置の小型化および低コスト化を図りつつ、分光による上記通過光の光量低下を回避することができる。
【００２７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
図１および図２は、本発明に係る光量モニタリング装置の第１実施形態を示している。本実施形態の光量モニタリング装置Ａ１は、光を用いた分析方法を実現する分析装置に組み込まれるものであり、ＬＥＤモジュール１、検出光受光モジュール２Ａ、参照光受光モジュール２Ｂ、レンズ３、および導光体４を備えている。上記分析装置には、血液、唾液、尿などの検体を分析するためのカートリッジ５が装填される。
【００３０】
ＬＥＤモジュール１は、光量モニタリング装置Ａ１の発光手段であり、ＬＥＤチップを光源として備えている。このＬＥＤチップは、所定の波長の光Ｌを発する。
【００３１】
レンズ３は、ＬＥＤモジュール１と導光体４との間に配置されている。レンズ３は、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌを分析に適したスポット径となるように集光する。本実施形態においては、上記スポット径は、およそ０．６ｍｍである。また、レンズ３とカートリッジ５との距離は、９〜１０ｍｍである。
【００３２】
導光体４は、光Ｌを通過光Ｌｐと参照光Ｌｒとに分光する分光手段であり、通過窓４ａ、上面４１、下面４２、傾斜面４３，４４、入射面４１ａ、出射面４２ａ、遮蔽膜４８、および反射膜４９を有している。なお、図１においては、理解の便宜上、反射膜４９を省略している。導光体４は、たとえばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やガラスなどの透明な材料からなり、上面４１および下面４２が離間する方向の寸法が顕著に小とされた扁平な略直方体形状である。傾斜面４３，４４は、レンズ３の光軸方向と直角である方向に互いに離間しており、レンズ３の光軸方向においてレンズ３から遠ざかるほどレンズ３の光軸方向と直角である方向においてレンズ３から離間するような傾斜とされている。本実施形態においては、導光体４は、厚さが２ｍｍ程度、幅が１０ｍｍ程度、長さが３０ｍｍ程度とされている。但し、検出光受光モジュール２Ａおよび参照光受光モジュール２Ｂの位置や通過光Ｌｐのスポットサイズを考慮して小さくしても大きくしてもよい。導光体４の厚さおよび形状は上述したものに限定されないが、２ｍｍ程度の薄い形状が好ましく、反射面としての傾斜面４３，４４が形成できるものが望ましい。
【００３３】
導光体４のうち傾斜面４３側の端部には、通過窓４ａが形成されている。通過窓４ａは、レンズ３の光軸方向に延びる断面半円形状の溝である。通過窓４ａの半径は、たとえば０．５ｍｍである。本実施形態においては、通過窓４ａの断面半円形状の中心が、レンズ３の光軸と一致するように配置されている。
【００３４】
反射膜４９は、上面４１および下面４２の一部ずつと、傾斜面４３，４４とを覆うように形成されている。反射膜４９は、たとえばアルミ蒸着によって形成されたアルミ薄膜であり、導光体４内を進行する光が導光体４外へと漏れないように反射させるためのものである。遮蔽膜４８は、反射膜４９のうち上面４１に形成された部分に重ねられており、たとえば黒色の樹脂薄膜である。なお、反射膜４９のみを備え、遮蔽膜４８を備えない構成としてもよい。この場合、反射膜４９が遮蔽膜４８の機能を兼ねる。また、遮蔽膜４８のみを備え、反射膜４９を備えない構成としてもよい。この場合、後述する導光体４内における光の反射は、導光体４と空気との屈折率の差による全反射によってなされる。
【００３５】
遮蔽膜４８および反射膜４９のうち上面４１に形成された部分は、上面４１のうち通過窓４ａを囲む半ドーナツ状領域を露出させる形状およびサイズとされている。上面４１のうち遮蔽膜４８および反射膜４９から露出した領域が、入射面４１ａとされている。入射面４１ａの外縁の半径は、たとえば１ｍｍである。反射膜４９は、下面４２のうち傾斜面４４に近い領域を露出させている。この露出した領域が、出射面４２ａとされている。
【００３６】
検出光受光モジュール２Ａは、レンズ３の光軸上に配置されており、導光体４の通過窓４ａの下方に配置されている。検出光受光モジュール２Ａは、カートリッジ５を透過してきた検出光Ｌｄを受光することにより、上記検体の分析に供する信号を出力するものであり、たとえばＰＩＮフォトダイオードを内蔵している。本実施形態においては、検出光受光モジュール２Ａは、導光体４に対して１〜２ｍｍ下方に配置されている。
【００３７】
参照光受光モジュール２Ｂは、導光体４の出射面４２ａの下方に配置されている。参照光受光モジュール２Ｂは、導光体４から出射された参照光Ｌｒを受光することにより、光Ｌの光量モニタリングに供する信号を出力する。参照光受光モジュール２Ｂからの出力信号から得られる光Ｌの光量に応じて、分析結果を補正する、あるいはＬＥＤモジュール１の投入電力をフィードバック制御するといった処理がなされる。本実施形態においては、参照光受光モジュール２Ｂは、導光体４に対して１〜２ｍｍ下方に配置されている。
【００３８】
光量モニタリング装置Ａ１を用いた光量モニタリング方法について、カートリッジ５に保持された検体の分析を例として以下に説明する。
【００３９】
カートリッジ５は、たとえば血液、唾液、尿などの検体を、必要に応じて所定濃度に希釈した後に、試薬とともに反応させる場であり、ケース５１および基板５２を備えている。ケース５１はたとえばアクリル樹脂などの透明な材質からなり、微細な溝や凹部が形成されている。基板５２は、たとえばＰＥＴなどの透明な樹脂からなる板状部材であり、ケース５１に貼り付けられている。ケース５１に形成された上記溝や凹部は、基板５２によって覆われることにより微細流路や反応槽５３を形成する。反応槽５３においては、必要に応じて希釈された検体と試薬とが反応した状態で保持される。
【００４０】
反応槽５３における反応結果を検出するために、ＬＥＤモジュール１から光Ｌが出射される。この光Ｌは、ＬＥＤモジュール１に内蔵されたＬＥＤチップによってその波長が決まるものである。また、上記ＬＥＤチップの熱特性などから、ＬＥＤモジュール１が点灯している期間において、光Ｌの光量分布が時間とともに不可避的に変動することが多い。図３は、レンズ３の光軸を中心とした半径Ｄと上面４１に相当する位置における相対光量ＩＬとの関係を示している。本図においては、光Ｌの光量分布変化が最も顕著となった状態を２つの光Ｌ１，Ｌ２として表している。相対光量ＩＬは、光Ｌ１の光軸上（Ｄ＝０）における光量を１００％とした相対値である。光Ｌ１，Ｌ２ともに、Ｄ＝０において相対光量ＩＬが最大となるガウス分布に近似した光量分布を呈している。Ｄ＝０における相対光量ＩＬは、光Ｌ１の方が光Ｌ２よりも大である。一方、光Ｌ２の方が光Ｌ１よりも裾野が広い光量分布となっており、Ｄ＝±２〜４の領域においては、光Ｌ２の光量が光Ｌ１の光量を上回っている。
【００４１】
本発明においては、光Ｌのうち、光Ｌ１，Ｌ２の交点よりも光軸（Ｄ＝０）に近い領域を、光量相関光Ｌｙと呼ぶ。また、光Ｌのうち光Ｌ１，Ｌ２の交点よりも光軸から遠い領域を、光量非相関光Ｌｎと呼ぶ。すなわち、光量相関光Ｌｙは、光Ｌのうち光軸上にある最大光量部分と、光量変動が常に正比例するものであり、光量非相関光Ｌｎは、光Ｌのうち光軸上にある最大光量部分と、光量変動が常に反比例するものである。
【００４２】
本実施形態においては、通過窓４ａは、光Ｌのうち最大光量部分を含むＤ＝０〜０．５ｍｍの領域を通過光Ｌｐとして通過させる。この通過光Ｌｐは、カートリッジ５のケース５１に入射した後に、反応槽５３に収容された反応済みの検体を透して検出光Ｌｄとして出射する。検出光Ｌｄは、検出光受光モジュール２Ａによって受光される。
【００４３】
光ＬのうちＤ＝０．５〜１．０の領域は、入射面４１ａに入射する。この領域は、光量相関光Ｌｙから通過光Ｌｐを除いた領域から、さらに光量非相関光Ｌｎに近い領域を除いた領域である。この光は、上面４１、下面４２、および傾斜面４３，４４を覆う反射膜４９によって反射されながら、導光体４内を進行する。そして、この光は、出射面４２ａから、参照光Ｌｒとして出射し、参照光受光モジュール２Ｂによって受光される。
【００４４】
光ＬのうちＤ＞１の領域は、遮蔽膜４８によって遮蔽されるため、入射面４１ａに入射することは無い。この領域は、光量相関光Ｌｙのうち光量非相関光Ｌｎに近い領域と、光量非相関光Ｌｎとを含んでいる。
【００４５】
参照光Ｌｒの光量は、参照光受光モジュール２Ｂの出力信号によってモニタリング可能である。参照光Ｌｒの光量に応じて、たとえば検出光受光モジュール２Ａの出力信号を補正する。あるいは、参照光Ｌｒの光量を示す参照光受光モジュール２Ｂの出力信号をフィードバック信号として、ＬＥＤモジュール１への投入電力をフィードバック制御する。これにより、反応槽５３における反応状態をより正確に検出することが可能であり、上記検体の分析を適切に行うことができる。
【００４６】
次に、光量モニタリング装置Ａ１およびこれを用いた光量モニタリング方法の作用について説明する。
【００４７】
本実施形態によれば、通過光Ｌｐは、レンズ３を出射した後にカートリッジ５に直接入射する。すなわち、光Ｌを通過光Ｌｐと参照光Ｌｒとに分光する過程において、通過光Ｌｐは、ほとんど光量が低下しない。したがって、反応槽５３の反応状態をより明瞭に検出することが可能であり、上記検体の分析をより正確に行うことができる。
【００４８】
通過窓４ａを設けることにより、光Ｌのうち検出に適した所望の領域を通過光Ｌｐとして通過させることができる。この通過光Ｌｐに光Ｌの光量最大部分を含ませているため、上記検体の分析を正確に行うのに好適である。
【００４９】
入射面４１ａを通過窓４ａを囲む形状とすることにより、光Ｌのうち通過光Ｌｐの光量をモニタリングするのに適した領域を、参照光Ｌｒとして分光することができる。特に、光量相関光Ｌｙを入射可能なように入射面４１ａの形状、サイズ、および配置を設定することにより、光Ｌの光量分布が時間的に変動しても、参照光Ｌｒの光量は通過光Ｌｐの光量と常に比例する。これにより、通過光Ｌｐの光量を常に正確にモニタリングすることができる。さらに、遮蔽膜４８によって、光量非相関光Ｌｎが入射面４１ａに入射しない構成とすることにより、通過光Ｌｐの光量をより正確にモニタリングすることが可能である。
【００５０】
傾斜面４３を設けることにより、入射面４１ａに入射した光がレンズ３の光軸から離間する方向に進行する。これにより、検出光受光モジュール２Ａと参照光受光モジュール２Ｂとを不当に近接した位置に配置することが強いられることを回避することができる。また、傾斜面４４を設けることにより、検出光受光モジュール２Ａと参照光受光モジュール２Ｂとを同じ向きに配置することができる。これは、たとえば検出光受光モジュール２Ａと参照光受光モジュール２Ｂとを同一の基板に実装するといった合理的な部品配置に適している。
【００５１】
導光体４は、たとえば従来技術におけるビームスプリッタ９５と比べて設置スペースが格段に小さい。したがって、光量モニタリング装置Ａ１、ひいては上記分析装置の小型化に適している。また、導光体４は、一般的な材質であるＰＭＭＡやガラスからなるプリズムの一種であるため、たとえばビームスプリッタ９５と比べて安価に製造することが可能である。
【００５２】
図４および図５は、本発明に係る光量モニタリング装置の第２実施形態を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態の光量モニタリング装置Ａ２は、導光体４の構成が上述した実施形態と異なっている。
【００５３】
本実施形態においては、導光体４は、入射面４１ａから入射した光をその全体に向けて拡散し、かつこれらの光を略全表面から出射することが可能とされたたとえば乳白色の半透明樹脂からなる矩形板状部材を用いて構成されている。このような矩形板状部材は、たとえばアクリサンデー株式会社製アクリサンデー板（乳白色）を、適宜裁断することにより形成することができる。導光体４には、上述した実施形態と同様に断面半円形状の通過窓４ａが形成されている。また、導光体４には、入射面４１ａ、出射面４２ａ、および通過窓４ａを構成する部分を露出させる一方、これら以外の領域を覆うように遮蔽膜４８が形成されている。
【００５４】
このような実施形態によっても、通過光Ｌｐのモニタリングを適切に行うことができる。導光体４が、その内部において光を拡散させる機能を果たすことにより、上述した実施形態における反射膜４９や傾斜面４３，４４を設けることなく、任意の位置に入射面４１ａおよび出射面４２ａを設定することができる。また、導光体４自体の形状を、たとえば光量モニタリング装置Ａ２の小型化に適した形状としやすいという利点がある。さらに、導光体４を透過することにより、参照光Ｌｒが若干減衰することはあっても、通過光Ｌｐは分光によってほとんど減衰しない。したがって、カートリッジ５の反応槽５３における上記検体の反応をより正確に検出するのに好ましい。
【００５５】
本発明に係る光量モニタリング装置および光量モニタリング方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る光量モニタリング装置および光量モニタリング方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００５６】
通過窓４ａは、断面円形状であることが、一般的なＬＥＤモジュール１およびレンズ３から向かってくる光Ｌの所望の領域を通過させるのに適しているが、これに限定されず、通過光Ｌｐを通過させる形状であればよい。たとえば、導光体４を、光Ｌのすべてを遮りうる形状、サイズ、および配置とした上で、導光体４に貫通孔を設けることにより通過窓４ａを構成してもよい。入射面４１ａは通過窓４ａを囲む形状とすることが好ましいがこれに限定されない。入射面４１ａには、光量相関光Ｌｙのみを入射させることが好ましいが、通過光Ｌｐの光量を適切にモニタリングできる範囲で、たとえば光量非相関光Ｌｎの一部が入射する構成であってもよい。さらに、通過窓４ａを設けることなく、導光体４の端部の位置を光Ｌに対して正確に設定することにより、通過光Ｌｐを通過させてもよい。
【００５７】
本発明で言う分光手段としての導光体は、カートリッジ５と別体とされた導光体４に限定されず、たとえばカートリッジ５の材質および構造を適切に設定することにより、カートリッジ５の一部によって本発明で言う導光体が構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る光量モニタリング装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】光Ｌの光量分布を示すグラフである。
【図４】本発明に係る光量モニタリング装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】従来の光量モニタリング装置の一例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ１，Ａ２ 光量モニタリング装置
Ｌ 光
Ｌｐ 直接通過光
Ｌｙ 光量相関光
Ｌｎ 光量非相関光
Ｌｒ 参照光
１ ＬＥＤモジュール（発光手段）
２Ａ 検出光受光モジュール
２Ｂ 参照光受光モジュール（受光手段）
３ レンズ
４ 導光体（分光手段）
５ カートリッジ
４ａ 通過窓
４１ａ 入射面
４２ａ 出射面
４１ 上面
４２ 下面
４３ 傾斜面（反射面）
４４ 傾斜面
４８ 遮蔽膜
４９ 反射膜
５１ ケース
５２ 基板
５３ 反応槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光量モニタリング装置、および光量モニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の光量モニタリング装置の一例を示している（特許文献１参照）。同図に示された光量モニタリング装置Ｘは、反応検出装置に組み込まれており、この反応検出装置に装填されたマイクロチップ９１に対して検査用の光を照射し、透過光を受光する機能と、検査用の光の一部を参照光として受光することにより検査用の光の光量をモニタリングする機能とを有する。マイクロチップ９１は、たとえば血液などの検体、希釈液、試薬を注入または保持可能に構成されており、透明な基材に微細な流路およびこの流路につながる検出部９１ａが形成されている。検出部９１ａは、たとえば所定の濃度に希釈された検体と試薬とを混合することにより互いを反応させた後に、その反応度合いを光学的に検出するための場である。
【０００３】
光量モニタリング装置Ｘは、ＬＥＤモジュール９２、ミラー９３、レンズ９４、ビームスプリッタ９５、参照光受光モジュール９６、および検出光受光モジュール９７を備えている。ＬＥＤモジュール９２は、ＬＥＤが内蔵されたモジュールであり、所定の波長の光を発する。ＬＥＤモジュール９２からの光は、ミラー９３によって反射された後にレンズ９４によって集光される。集光された光は、ビームスプリッタ９５によって、参照光受光モジュール９６へと向かう参照光と、検出部９１ａへと向かう検出光とに分光される。検出部９１ａを透過した上記検出光は、検出光受光モジュール９７によって受光される。検出光受光モジュール９７からの信号を解析することにより、検出部９１ａにおける反応の度合いを検出することができる。一方、参照光受光モジュール９６の起電力を監視することにより、上記参照光の輝度を検出する。これにより、ＬＥＤモジュール９２が適切な輝度で発光していることを確認することが可能であり、ＬＥＤモジュール９２への投入電力をフィードバック制御することができる。したがって、たとえばＬＥＤモジュール９２からの光量が不足した状態で反応度合いの検出を不適切に行ってしまうことを防止することができる。
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤモジュール９２からの光がビームスプリッタ９５によって分光されることにより、検出部９１ａへと向かう検出光の光量が減じられてしまう。検出部９１ａにおける反応度合いを正確に検出するには、上記検出光の光量が大きいほど好ましい。この点において、光量モニタリング装置Ｘは、いまだ改善の余地があった。また、参照光受光モジュール９６が上記参照光を適切に受光できるように、ビームスプリッタ９５および参照光受光モジュール９６を、正確な位置に配置する必要がある。さらに、ビームスプリッタ９５は、光量モニタリング装置Ｘの製造コストを増大させる一因となる。また、参照光取得方式には、上記以外にバンドルファイバによる測定光と参照光の分配方式もあるが、高額かつ規模が大きくなるという欠点がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２５５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、装置コストを抑制しつつ、検出光の光量低下を抑制可能な光量モニタリング装置および光量モニタリング方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供される光量モニタリング装置は、発光手段と、上記発光手段からの光の一部を参照光として分光する分光手段と、上記参照光を受光する受光手段と、を備える、光量モニタリング装置であって、上記分光手段は、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体であることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、上記発光手段からの光を上記通過光と上記参照光とに分光する過程において、上記通過光は、ほとんど光量が低下しない。したがって、たとえば光を用いた分析を行う分析装置に上記光量モニタリング装置を適用した場合に、検体の分析をより正確に行うことができる。また、上記導光体は、たとえば従来技術におけるビームスプリッタと比べて設置スペースが格段に小さいものとしやすい。したがって、上記光量モニタリング装置の小型化に適している。また、上記導光体は、一般的なプリズムの一種であるため、たとえばビームスプリッタと比べて安価に製造することが可能である。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち所望の領域を上記通過光として通過させることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち上記通過光の光量をモニタリングするのに適した領域を、上記参照光として分光することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓は、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる。このような構成によれば、この通過光を用いたたとえば血液の分析をより正確に行うことができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を入射させる。このような構成によれば、上記発光手段からの光の光量分布が時間的に変動しても、上記参照光の光量は上記通過光の光量と常に比例する。これにより、上記通過光の光量を常に正確にモニタリングすることができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を入射させない。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている。このような構成によれば、上記通過光の光量をより正確にモニタリングすることが可能である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている。このような構成によれば、上記入射面に入射した光が上記通過光から離間する方向に進行する。これにより、上記受光手段を、たとえば上記通過光を受光するための別の受光手段に対して不当に近接した位置に配置することが強いられることを回避することができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている。このような構成によっても、上記光量モニタリング装置の小型化および低コスト化を図りつつ、分光による上記通過光の光量低下を回避することができる。
【００１７】
本発明の第２の側面によって提供される光量モニタリング方法は、発光手段からの光の一部を分光手段によって参照光として分光し、この参照光を受光手段によって受光することにより、上記発光手段からの光量をモニタリングする、光量モニタリング方法であって、上記分光手段として、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体を用いることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、上記発光手段からの光を上記通過光と上記参照光とに分光する過程において、上記通過光は、ほとんど光量が低下しない。したがって、たとえば光を用いた分析を行う分析方法に上記光量モニタリング方法を適用した場合に、検体の分析をより正確に行うことができる。また、上記導光体は、たとえば従来技術におけるビームスプリッタと比べて設置スペースが格段に小さいものとしやすい。したがって、上記光量モニタリング方法に用いる光量モニタリング装置の小型化に適している。また、上記導光体は、一般的なプリズムの一種であるため、たとえばビームスプリッタと比べて安価に製造することが可能である。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち所望の領域を上記通過光として通過させることができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている。このような構成によれば、上記発光手段からの光のうち上記通過光の光量をモニタリングするのに適した領域を、上記参照光として分光することができる。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記通過窓を通して、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる。このような構成によれば、この通過光を用いたたとえば血液の分析をより正確に行うことができる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を、上記入射面に入射させる。このような構成によれば、上記発光手段からの光の光量分布が時間的に変動しても、上記参照光の光量は上記通過光の光量と常に比例する。これにより、上記通過光の光量を常に正確にモニタリングすることができる。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を、上記入射面に入射させない。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている。このような構成によれば、上記通過光の光量をより正確にモニタリングすることが可能である。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている。このような構成によれば、上記入射面に入射した光が上記通過光から離間する方向に進行する。これにより、上記受光手段を、たとえば上記通過光を受光するための別の受光手段に対して不当に近接した位置に配置することが強いられることを回避することができる。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている。このような構成によっても、この光量モニタリング方法に用いる光量モニタリング装置の小型化および低コスト化を図りつつ、分光による上記通過光の光量低下を回避することができる。
【００２７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
図１および図２は、本発明に係る光量モニタリング装置の第１実施形態を示している。本実施形態の光量モニタリング装置Ａ１は、光を用いた分析方法を実現する分析装置に組み込まれるものであり、ＬＥＤモジュール１、検出光受光モジュール２Ａ、参照光受光モジュール２Ｂ、レンズ３、および導光体４を備えている。上記分析装置には、血液、唾液、尿などの検体を分析するためのカートリッジ５が装填される。
【００３０】
ＬＥＤモジュール１は、光量モニタリング装置Ａ１の発光手段であり、ＬＥＤチップを光源として備えている。このＬＥＤチップは、所定の波長の光Ｌを発する。
【００３１】
レンズ３は、ＬＥＤモジュール１と導光体４との間に配置されている。レンズ３は、ＬＥＤモジュール１からの光Ｌを分析に適したスポット径となるように集光する。本実施形態においては、上記スポット径は、およそ０．６ｍｍである。また、レンズ３とカートリッジ５との距離は、９〜１０ｍｍである。
【００３２】
導光体４は、光Ｌを通過光Ｌｐと参照光Ｌｒとに分光する分光手段であり、通過窓４ａ、上面４１、下面４２、傾斜面４３，４４、入射面４１ａ、出射面４２ａ、遮蔽膜４８、および反射膜４９を有している。なお、図１においては、理解の便宜上、反射膜４９を省略している。導光体４は、たとえばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やガラスなどの透明な材料からなり、上面４１および下面４２が離間する方向の寸法が顕著に小とされた扁平な略直方体形状である。傾斜面４３，４４は、レンズ３の光軸方向と直角である方向に互いに離間しており、レンズ３の光軸方向においてレンズ３から遠ざかるほどレンズ３の光軸方向と直角である方向においてレンズ３から離間するような傾斜とされている。本実施形態においては、導光体４は、厚さが２ｍｍ程度、幅が１０ｍｍ程度、長さが３０ｍｍ程度とされている。但し、検出光受光モジュール２Ａおよび参照光受光モジュール２Ｂの位置や通過光Ｌｐのスポットサイズを考慮して小さくしても大きくしてもよい。導光体４の厚さおよび形状は上述したものに限定されないが、２ｍｍ程度の薄い形状が好ましく、反射面としての傾斜面４３，４４が形成できるものが望ましい。
【００３３】
導光体４のうち傾斜面４３側の端部には、通過窓４ａが形成されている。通過窓４ａは、レンズ３の光軸方向に延びる断面半円形状の溝である。通過窓４ａの半径は、たとえば０．５ｍｍである。本実施形態においては、通過窓４ａの断面半円形状の中心が、レンズ３の光軸と一致するように配置されている。
【００３４】
反射膜４９は、上面４１および下面４２の一部ずつと、傾斜面４３，４４とを覆うように形成されている。反射膜４９は、たとえばアルミ蒸着によって形成されたアルミ薄膜であり、導光体４内を進行する光が導光体４外へと漏れないように反射させるためのものである。遮蔽膜４８は、反射膜４９のうち上面４１に形成された部分に重ねられており、たとえば黒色の樹脂薄膜である。なお、反射膜４９のみを備え、遮蔽膜４８を備えない構成としてもよい。この場合、反射膜４９が遮蔽膜４８の機能を兼ねる。また、遮蔽膜４８のみを備え、反射膜４９を備えない構成としてもよい。この場合、後述する導光体４内における光の反射は、導光体４と空気との屈折率の差による全反射によってなされる。
【００３５】
遮蔽膜４８および反射膜４９のうち上面４１に形成された部分は、上面４１のうち通過窓４ａを囲む半ドーナツ状領域を露出させる形状およびサイズとされている。上面４１のうち遮蔽膜４８および反射膜４９から露出した領域が、入射面４１ａとされている。入射面４１ａの外縁の半径は、たとえば１ｍｍである。反射膜４９は、下面４２のうち傾斜面４４に近い領域を露出させている。この露出した領域が、出射面４２ａとされている。
【００３６】
検出光受光モジュール２Ａは、レンズ３の光軸上に配置されており、導光体４の通過窓４ａの下方に配置されている。検出光受光モジュール２Ａは、カートリッジ５を透過してきた検出光Ｌｄを受光することにより、上記検体の分析に供する信号を出力するものであり、たとえばＰＩＮフォトダイオードを内蔵している。本実施形態においては、検出光受光モジュール２Ａは、導光体４に対して１〜２ｍｍ下方に配置されている。
【００３７】
参照光受光モジュール２Ｂは、導光体４の出射面４２ａの下方に配置されている。参照光受光モジュール２Ｂは、導光体４から出射された参照光Ｌｒを受光することにより、光Ｌの光量モニタリングに供する信号を出力する。参照光受光モジュール２Ｂからの出力信号から得られる光Ｌの光量に応じて、分析結果を補正する、あるいはＬＥＤモジュール１の投入電力をフィードバック制御するといった処理がなされる。本実施形態においては、参照光受光モジュール２Ｂは、導光体４に対して１〜２ｍｍ下方に配置されている。
【００３８】
光量モニタリング装置Ａ１を用いた光量モニタリング方法について、カートリッジ５に保持された検体の分析を例として以下に説明する。
【００３９】
カートリッジ５は、たとえば血液、唾液、尿などの検体を、必要に応じて所定濃度に希釈した後に、試薬とともに反応させる場であり、ケース５１および基板５２を備えている。ケース５１はたとえばアクリル樹脂などの透明な材質からなり、微細な溝や凹部が形成されている。基板５２は、たとえばＰＥＴなどの透明な樹脂からなる板状部材であり、ケース５１に貼り付けられている。ケース５１に形成された上記溝や凹部は、基板５２によって覆われることにより微細流路や反応槽５３を形成する。反応槽５３においては、必要に応じて希釈された検体と試薬とが反応した状態で保持される。
【００４０】
反応槽５３における反応結果を検出するために、ＬＥＤモジュール１から光Ｌが出射される。この光Ｌは、ＬＥＤモジュール１に内蔵されたＬＥＤチップによってその波長が決まるものである。また、上記ＬＥＤチップの熱特性などから、ＬＥＤモジュール１が点灯している期間において、光Ｌの光量分布が時間とともに不可避的に変動することが多い。図３は、レンズ３の光軸を中心とした半径Ｄと上面４１に相当する位置における相対光量ＩＬとの関係を示している。本図においては、光Ｌの光量分布変化が最も顕著となった状態を２つの光Ｌ１，Ｌ２として表している。相対光量ＩＬは、光Ｌ１の光軸上（Ｄ＝０）における光量を１００％とした相対値である。光Ｌ１，Ｌ２ともに、Ｄ＝０において相対光量ＩＬが最大となるガウス分布に近似した光量分布を呈している。Ｄ＝０における相対光量ＩＬは、光Ｌ１の方が光Ｌ２よりも大である。一方、光Ｌ２の方が光Ｌ１よりも裾野が広い光量分布となっており、Ｄ＝±２〜４の領域においては、光Ｌ２の光量が光Ｌ１の光量を上回っている。
【００４１】
本発明においては、光Ｌのうち、光Ｌ１，Ｌ２の交点よりも光軸（Ｄ＝０）に近い領域を、光量相関光Ｌｙと呼ぶ。また、光Ｌのうち光Ｌ１，Ｌ２の交点よりも光軸から遠い領域を、光量非相関光Ｌｎと呼ぶ。すなわち、光量相関光Ｌｙは、光Ｌのうち光軸上にある最大光量部分と、光量変動が常に正比例するものであり、光量非相関光Ｌｎは、光Ｌのうち光軸上にある最大光量部分と、光量変動が常に反比例するものである。
【００４２】
本実施形態においては、通過窓４ａは、光Ｌのうち最大光量部分を含むＤ＝０〜０．５ｍｍの領域を通過光Ｌｐとして通過させる。この通過光Ｌｐは、カートリッジ５のケース５１に入射した後に、反応槽５３に収容された反応済みの検体を透して検出光Ｌｄとして出射する。検出光Ｌｄは、検出光受光モジュール２Ａによって受光される。
【００４３】
光ＬのうちＤ＝０．５〜１．０の領域は、入射面４１ａに入射する。この領域は、光量相関光Ｌｙから通過光Ｌｐを除いた領域から、さらに光量非相関光Ｌｎに近い領域を除いた領域である。この光は、上面４１、下面４２、および傾斜面４３，４４を覆う反射膜４９によって反射されながら、導光体４内を進行する。そして、この光は、出射面４２ａから、参照光Ｌｒとして出射し、参照光受光モジュール２Ｂによって受光される。
【００４４】
光ＬのうちＤ＞１の領域は、遮蔽膜４８によって遮蔽されるため、入射面４１ａに入射することは無い。この領域は、光量相関光Ｌｙのうち光量非相関光Ｌｎに近い領域と、光量非相関光Ｌｎとを含んでいる。
【００４５】
参照光Ｌｒの光量は、参照光受光モジュール２Ｂの出力信号によってモニタリング可能である。参照光Ｌｒの光量に応じて、たとえば検出光受光モジュール２Ａの出力信号を補正する。あるいは、参照光Ｌｒの光量を示す参照光受光モジュール２Ｂの出力信号をフィードバック信号として、ＬＥＤモジュール１への投入電力をフィードバック制御する。これにより、反応槽５３における反応状態をより正確に検出することが可能であり、上記検体の分析を適切に行うことができる。
【００４６】
次に、光量モニタリング装置Ａ１およびこれを用いた光量モニタリング方法の作用について説明する。
【００４７】
本実施形態によれば、通過光Ｌｐは、レンズ３を出射した後にカートリッジ５に直接入射する。すなわち、光Ｌを通過光Ｌｐと参照光Ｌｒとに分光する過程において、通過光Ｌｐは、ほとんど光量が低下しない。したがって、反応槽５３の反応状態をより明瞭に検出することが可能であり、上記検体の分析をより正確に行うことができる。
【００４８】
通過窓４ａを設けることにより、光Ｌのうち検出に適した所望の領域を通過光Ｌｐとして通過させることができる。この通過光Ｌｐに光Ｌの光量最大部分を含ませているため、上記検体の分析を正確に行うのに好適である。
【００４９】
入射面４１ａを通過窓４ａを囲む形状とすることにより、光Ｌのうち通過光Ｌｐの光量をモニタリングするのに適した領域を、参照光Ｌｒとして分光することができる。特に、光量相関光Ｌｙを入射可能なように入射面４１ａの形状、サイズ、および配置を設定することにより、光Ｌの光量分布が時間的に変動しても、参照光Ｌｒの光量は通過光Ｌｐの光量と常に比例する。これにより、通過光Ｌｐの光量を常に正確にモニタリングすることができる。さらに、遮蔽膜４８によって、光量非相関光Ｌｎが入射面４１ａに入射しない構成とすることにより、通過光Ｌｐの光量をより正確にモニタリングすることが可能である。
【００５０】
傾斜面４３を設けることにより、入射面４１ａに入射した光がレンズ３の光軸から離間する方向に進行する。これにより、検出光受光モジュール２Ａと参照光受光モジュール２Ｂとを不当に近接した位置に配置することが強いられることを回避することができる。また、傾斜面４４を設けることにより、検出光受光モジュール２Ａと参照光受光モジュール２Ｂとを同じ向きに配置することができる。これは、たとえば検出光受光モジュール２Ａと参照光受光モジュール２Ｂとを同一の基板に実装するといった合理的な部品配置に適している。
【００５１】
導光体４は、たとえば従来技術におけるビームスプリッタ９５と比べて設置スペースが格段に小さい。したがって、光量モニタリング装置Ａ１、ひいては上記分析装置の小型化に適している。また、導光体４は、一般的な材質であるＰＭＭＡやガラスからなるプリズムの一種であるため、たとえばビームスプリッタ９５と比べて安価に製造することが可能である。
【００５２】
図４および図５は、本発明に係る光量モニタリング装置の第２実施形態を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態の光量モニタリング装置Ａ２は、導光体４の構成が上述した実施形態と異なっている。
【００５３】
本実施形態においては、導光体４は、入射面４１ａから入射した光をその全体に向けて拡散し、かつこれらの光を略全表面から出射することが可能とされたたとえば乳白色の半透明樹脂からなる矩形板状部材を用いて構成されている。このような矩形板状部材は、たとえばアクリサンデー株式会社製アクリサンデー板（乳白色）を、適宜裁断することにより形成することができる。導光体４には、上述した実施形態と同様に断面半円形状の通過窓４ａが形成されている。また、導光体４には、入射面４１ａ、出射面４２ａ、および通過窓４ａを構成する部分を露出させる一方、これら以外の領域を覆うように遮蔽膜４８が形成されている。
【００５４】
このような実施形態によっても、通過光Ｌｐのモニタリングを適切に行うことができる。導光体４が、その内部において光を拡散させる機能を果たすことにより、上述した実施形態における反射膜４９や傾斜面４３，４４を設けることなく、任意の位置に入射面４１ａおよび出射面４２ａを設定することができる。また、導光体４自体の形状を、たとえば光量モニタリング装置Ａ２の小型化に適した形状としやすいという利点がある。さらに、導光体４を透過することにより、参照光Ｌｒが若干減衰することはあっても、通過光Ｌｐは分光によってほとんど減衰しない。したがって、カートリッジ５の反応槽５３における上記検体の反応をより正確に検出するのに好ましい。
【００５５】
本発明に係る光量モニタリング装置および光量モニタリング方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る光量モニタリング装置および光量モニタリング方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００５６】
通過窓４ａは、断面円形状であることが、一般的なＬＥＤモジュール１およびレンズ３から向かってくる光Ｌの所望の領域を通過させるのに適しているが、これに限定されず、通過光Ｌｐを通過させる形状であればよい。たとえば、導光体４を、光Ｌのすべてを遮りうる形状、サイズ、および配置とした上で、導光体４に貫通孔を設けることにより通過窓４ａを構成してもよい。入射面４１ａは通過窓４ａを囲む形状とすることが好ましいがこれに限定されない。入射面４１ａには、光量相関光Ｌｙのみを入射させることが好ましいが、通過光Ｌｐの光量を適切にモニタリングできる範囲で、たとえば光量非相関光Ｌｎの一部が入射する構成であってもよい。さらに、通過窓４ａを設けることなく、導光体４の端部の位置を光Ｌに対して正確に設定することにより、通過光Ｌｐを通過させてもよい。
【００５７】
本発明で言う分光手段としての導光体は、カートリッジ５と別体とされた導光体４に限定されず、たとえばカートリッジ５の材質および構造を適切に設定することにより、カートリッジ５の一部によって本発明で言う導光体が構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る光量モニタリング装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】光Ｌの光量分布を示すグラフである。
【図４】本発明に係る光量モニタリング装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】従来の光量モニタリング装置の一例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ１，Ａ２ 光量モニタリング装置
Ｌ 光
Ｌｐ 直接通過光
Ｌｙ 光量相関光
Ｌｎ 光量非相関光
Ｌｒ 参照光
１ ＬＥＤモジュール（発光手段）
２Ａ 検出光受光モジュール
２Ｂ 参照光受光モジュール（受光手段）
３ レンズ
４ 導光体（分光手段）
５ カートリッジ
４ａ 通過窓
４１ａ 入射面
４２ａ 出射面
４１ 上面
４２ 下面
４３ 傾斜面（反射面）
４４ 傾斜面
４８ 遮蔽膜
４９ 反射膜
５１ ケース
５２ 基板
５３ 反応槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光手段と、
上記発光手段からの光の一部を参照光として分光する分光手段と、
上記参照光を受光する受光手段と、
を備える、光量モニタリング装置であって、
上記分光手段は、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体であることを特徴とする、光量モニタリング装置。
【請求項２】
上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている、請求項１に記載の光量モニタリング装置。
【請求項３】
上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、
上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている、請求項２に記載の光量モニタリング装置。
【請求項４】
上記通過窓は、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる、請求項２または３に記載の光量モニタリング装置。
【請求項５】
上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を入射させる、請求項１ないし４のいずれかに記載の光量モニタリング装置。
【請求項６】
上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を入射させない、請求項５に記載の光量モニタリング装置。
【請求項７】
上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている、請求項６に記載の光量モニタリング装置。
【請求項８】
上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている、請求項７に記載の光量モニタリング装置。
【請求項９】
上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている、請求項１ないし７のいずれかに記載の光量モニタリング装置。
【請求項１０】
発光手段からの光の一部を分光手段によって参照光として分光し、この参照光を受光手段によって受光することにより、上記発光手段からの光量をモニタリングする、光量モニタリング方法であって、
上記分光手段として、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体を用いることを特徴とする、光量モニタリング方法。
【請求項１１】
上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている、請求項１０に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１２】
上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、
上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている、請求項１１に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１３】
上記通過窓を通して、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる、請求項１１または１２に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１４】
上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を、上記入射面に入射させる、請求項１０ないし１３のいずれかに記載の光量モニタリング方法。
【請求項１５】
上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を、上記入射面に入射させない、請求項１４に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１６】
上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている、請求項１５に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１７】
上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている、請求項１６に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１８】
上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている、請求項１０ないし１６のいずれかに記載の光量モニタリング方法。
【請求項１】
発光手段と、
上記発光手段からの光の一部を参照光として分光する分光手段と、
上記参照光を受光する受光手段と、
を備える、光量モニタリング装置であって、
上記分光手段は、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体であることを特徴とする、光量モニタリング装置。
【請求項２】
上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている、請求項１に記載の光量モニタリング装置。
【請求項３】
上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、
上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている、請求項２に記載の光量モニタリング装置。
【請求項４】
上記通過窓は、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる、請求項２または３に記載の光量モニタリング装置。
【請求項５】
上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を入射させる、請求項１ないし４のいずれかに記載の光量モニタリング装置。
【請求項６】
上記入射面は、上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を入射させない、請求項５に記載の光量モニタリング装置。
【請求項７】
上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている、請求項６に記載の光量モニタリング装置。
【請求項８】
上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている、請求項７に記載の光量モニタリング装置。
【請求項９】
上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている、請求項１ないし７のいずれかに記載の光量モニタリング装置。
【請求項１０】
発光手段からの光の一部を分光手段によって参照光として分光し、この参照光を受光手段によって受光することにより、上記発光手段からの光量をモニタリングする、光量モニタリング方法であって、
上記分光手段として、上記発光手段からの光の一部を通過光として通過させるとともに、上記発光手段からの光のうち上記通過光以外の部分の少なくとも一部が入射する入射面、およびこの光が上記参照光として出射する出射面を有する導光体を用いることを特徴とする、光量モニタリング方法。
【請求項１１】
上記導光体には、上記通過光を通過させるための通過窓が形成されている、請求項１０に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１２】
上記通過窓は、上記導光体の一端部において上記発光手段からの光の進行方向に延びる溝として形成されており、
上記入射面は、上記通過窓を囲む形状とされている、請求項１１に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１３】
上記通過窓を通して、上記発光手段からの光のうち光量が最大となる部分を上記通過光として通過させる、請求項１１または１２に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１４】
上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例する光量相関光を、上記入射面に入射させる、請求項１０ないし１３のいずれかに記載の光量モニタリング方法。
【請求項１５】
上記発光手段からの光の上記通過光以外の部分のうち、上記発光手段が継続して発光するときに時間的な光量の増減が上記通過光と正比例しない光量非相関光を、上記入射面に入射させない、請求項１４に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１６】
上記導光体には、上記入射面よりも上記通過窓から離間した領域を覆う遮蔽膜が設けられている、請求項１５に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１７】
上記導光体には、上記入射面から入射した光を、上記通過窓から遠ざかる方向に反射する反射面が設けられている、請求項１６に記載の光量モニタリング方法。
【請求項１８】
上記導光体は、上記入射面から入射した光をその全体に拡散させうる半透明とされている、請求項１０ないし１６のいずれかに記載の光量モニタリング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−９１４４１（Ｐ２０１０−９１４４１Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６２３５６（Ｐ２００８−２６２３５６）
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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