专利名称：试样分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于分析试样中所包含的成分含量的分析装置，例如涉及用于分析血 液或尿中所包含的成分含量的自动分析装置。
背景技术：
作为用于分析试样所包含的成分含量的分析装置，广泛使用了如下的自动分析装 置对试样或由试样和试剂混合而成的反应溶液照射来自光源的光，利用受光元件来测定 通过了试样或反应溶液的单个或多个测定波长的透过光量并算出吸光度，根据吸光度与浓 度的关系计算出成分含量(例如专利文献1)。为了在自动分析装置中与多个检查项目相对 应，需要多个测定波长，而且，为了高精度地进行测定，需要能够在所有波长中稳定地测定 出一定值以上的光量。至今，作为光源，使用了可获得比较大的光量且发光光谱较宽的卤素 灯等。近年来，作为该光源，正在研究作为半导体发光元件的发光电二极管(LightEmitting Diode =LED)的应用。LED具有低价寿命长且可实现小型化的优点。但是，为了在现有的方 法中确保一定的光量而提出了如下的方案在用于将反应溶液保持至一定温度的恒温槽的 外部配置有LED，从LED处使用透镜等光学部件，利用光学系统对光进行汇聚，并对恒温槽 内的容器或受光元件照射光(例如专利文献2、。因此，使包括光源和受光元件的测光单元 变大，未必能够小型化。另外，作为LED发光部的LED元件存在随着自身发热或周围的温度 变化而其光量及发光光谱发生变化的缺点。至今，作为散热单元，提出了由铝块来散热的结 构等(例如专利文献3)，但在使用了固体块的散热中，在光源附近需要一定体积，因而在小 型化上存在一定的极限。专利文献1 美国专利第4451433号说明书专利文献2 日本特开2007-218633号公报专利文献3 日本特许第396似91号公报在现有的自动分析装置中，当应用LED作为光源时，为确保光量而需要用于汇聚 光的光学系统及调温机构，因而这实际上无法有益于包括从光源至受光元件的测光单元的 小型化特别在自动分析装置中，为了确保检查的精度，要求具有0.01%的光量稳定性和 0. Inm以下的发光光谱稳定性。由于在现有的方法中因LED自身发热而使元件的温度发生 变化，并使光量和发光光谱发生变动，因此不能够稳定地进行测定。作为典型的例子，LED元 件的温度变化1°C时，则光量变化0. 1%。因此，为了稳定确保光量变动在0.01%以下，需要 将元件的温度变化抑制在0. 1°C以下。并且，已知当LED元件的元件温度变化1°C时，则发 光中心波长大约变化0. Inm,因而发光光谱发生变化。上述光量的变化虽然能够通过定期地 将水作为反应溶液而检测出有怎样程度的变化，但发光光谱的变化因未进行分光而无法在 受光元件中检测出。因此，需要可靠地确保LED元件的温度变化在0.1°C以下。但是，并没 有公开实现上述课题的具体方法。另外，光量的变动不仅取决于LED元件的温度而且取决于光学系统的光路。当整个光学系统的温度发生变化时，则用于支承LED元件和受光器的支架发生膨胀或缩小，而 作为LED元件与受光器之间的距离的光路长度发生变化。由此使光量发生变化。由于上述LED元件的温度变化以及上述光路的变化，而使光量发生变化。如果这 样的光量变化较大，则无法进行准确的测定。因此，为了进行更准确的测定，需要将元件的 温度保持为恒定以及将整个光学系统的温度保持为恒定。
发明内容
将LED元件和受光元件保持在支架上，再将该整个支架设置在用于保持恒温流体 的恒温槽内。支架典型地形成为具有如下臂部的一体结构，即具有内设有发光部的第一垂 直臂、内设有受光元件的第二垂直臂、以及将第一垂直臂与第二垂直臂的下部连接起来的 连接臂。第一垂直臂与第二垂直臂相互对置的面优选为平面，其侧面的面优选为曲面。发 光部具有发光二极管和用于将自发光二极管产生的热量散热到恒温槽内的恒温流体中的 散热板。另外，支架能够做成可卸下。在自动分析装置中，恒温槽内部的恒温流体始终被高 精度地控制在37°C 士0. 1°C以内，以将反应溶液的温度保持为恒定，通过将支架浸渍于该 恒温槽内的恒温流体中而能够将发光部与受光部之间的距离保持为一定值。本发明的效果如下，依照本发明，通过将用于使光源与受光元件成一体化的支架 设置在保持有恒温流体的恒温槽内，能够使测光单元小型化。另外，使所述支架的内侧具有 彼此相对的平面，能够使光源和受光元件接近用于保持反应溶液的容器而紧凑地配置。通 过紧凑化使从光源到受光元件的距离变得更近，则容易确保一定值以上的光量。另外，由于 能利用恒温流体对支架进行调温，因此能够抑制因LED元件与受光元件的温度变化造成光 路的变化，使光量和发光光谱长时间保持稳定，在将光量稳定性维持为0. 01%的同时，使发 光光谱保持稳定，从而能够进行高精度的测定。
图1是表示分析装置的整体结构例子的概略图。
图2是表示测定单元的结构例子的剖视示意图。
图3是表示支架的结构例子的立体图。
图4是表示从上部观察到的出射面和入射面的剖视示意图。
图5是表示散热板的结构例子的图。
图6是表示恒温流体为空气时的测定单元的结构例子的图。
图7是表示测定单元的结构例子的图。
图8是表示测定单元的结构例子的图。
图9是表示测定单元的结构例子的图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。实施例1图1是表示本发明的分析装置的整体结构例子的概略图。在试样盘3上配置有多 个收纳有试样1的试样杯2。在试剂盘6上配置有多个收纳有试剂4的试剂瓶5。在容器盘9上配置有多个容器(cell) 8，在该容器8的内部使试样1与试剂4混合而形成反应溶 液7。试样分注机构10从试样杯2中将试样1以一定量转移到容器8中。试剂分注机构 11从试剂瓶5中将试剂4以一定量转移到容器8中。搅拌单元12在容器8内对试样1和 试剂4进行搅拌，并使两者混合起来。测定单元13具有用于对反应溶液7照射光的光源 的发光部15、和用于对透过了反应溶液7的光进行接收的受光元件21。分析结束的容器8 由清洗单元14进行清洗，由试样分注机构10分注下个试样，由试剂分注机构11分注新的 试剂。容器8被浸渍在保持于恒温槽18内的恒温流体17中，使容器8和该容器中的反应 溶液7在被保持为一定温度的状态下进行移动。分析装置还具有向发光部供给一定电流的电流控制电路；对装置各部分进行控 制的控制部；依照来自控制部的命令，分别驱动试样盘、试剂盘和容器盘独立地旋转的驱 动部；对恒温流体的温度和流量进行控制的恒温流体控制部；存储有各种数据的数据存储 部；从外部将所需的数据输入至数据存储部中的输入部；根据受光元件21所接收的光量算 出吸光度的测定部；根据吸光度数据计算出成分含量的分析部；以及能够显示数据，并将 数据输出至外部的输出部。试样1中的某一成分含量的分析按如下的步骤进行。首先，由试样分注机构10将 试样杯2内的试样1以一定量分注于容器8内。接着，由试剂分注机构11将试剂瓶5内的 试剂4以一定量分注于容器8内。在进行上述分注时，试样盘3、试剂盘6和容器盘9在控 制部的控制下由各驱动部分别驱动旋转，并将试样杯2、试剂瓶5和容器8分别移动到分注 机构能够到达的预定位置。其次，由搅拌单元12对容器8内的试样1和试剂4进行搅拌而 形成反应溶液7。在使容器盘9旋转中，每当容器8通过测定单元13时，便测定反应溶液7 的吸光度，并依次将吸光度数据存储在数据存储部中。通常，在经过10分钟左右的测光后， 由清洗机构14对容器8内进行清洗，再进行下一次分析。在此期间，如果需要，在经过一定 时间后，将别的试剂4由试剂分注机构11添加分注于容器8内，并由搅拌单元12进行搅拌， 进而进行一定时间的测定。由此，将具有一定时间间隔的反应溶液7的吸光度数据存储在 数据存储部中。对所存储的吸光度数据，在分析部中根据每个检查项目的校正曲线数据分 别分析成分含量。各部分的控制和分析所需的数据从输入部输入至数据存储部中。各种数 据和分析结果由输出部进行显示和输出。图2是表示测定单元13的结构例子的剖视示意图。将温度和流量受控制部控制 的恒温流体17输送入恒温槽18内并加以循环，并将配置于容器盘9上用于保持反应溶液7 的容器8浸渍于恒温流体17中。恒温流体17使用了水，将其温度调节至作为反应温度的 37士0. 1°C。发光部15和受光元件21由能够与上述构件一体地从装置中卸下的支架30保 持。发光部15使用了 LED元件。图3是表示支架30的结构例子的立体图。支架30具有内设有发光部15的第一 垂直臂51、内设有受光元件21的第二垂直臂52、以及将第一垂直臂51下部与第二垂直臂 52下部相连接而形成一体的连接臂53。第一垂直臂51和第二垂直臂52在内侧具有彼此 相对的出射面44和入射面45。在出射面44和入射面45上分别设置有光出射窗46和光入 射窗47。发光部15从电流控制电路通过配线41a来供给电力而射出光16。光16从光出 射窗46向恒温流体17内射出。如图2所示，通过位于出射面44与入射面45之间的容器8 内的反应溶液7后得到结果的光，从光入射窗47入射到支架30内部，由受光元件21接收光。将被接收的光作为电信号通过配线41b输送至测定部，以作为吸光度数据来进行测定。 在发光部15的背面保持有散热板31。图4是从上部观察出射面44和入射面45时的剖视示意图。如果因为在恒温流体 17中设置有支架而扰乱恒温流体17的流动，这成为造成气泡、发霉或弄污的原因而难以进 行分析。因此，关健是支架形状要尽量不扰乱恒温流体17的流动。当支架的出射面44和 入射面45如图4(a)所示那样为曲面时，因能不扰乱进行循环的恒温流体的流动地配置支 架而较为有利，但这样使发光部15与受光元件21之间的距离a变长，在小型化方面不利。 如图4(b)所示，出射面44和入射面45为平面，则能够使发光部15与受光元件21之间的 距离b变小而更使测光单元小型化。进而，如图4(c)所示，通过使出射面44和入射面45 为平面，同时使出射面44和入射面45的侧面的面、即所循环的恒温流体的流入侧的面和流 出侧的面形成为曲面，由此能够不扰乱恒温流体的流动而使测光单元小型化。图5表示发光部背面的散热板的结构例子。市售的LED大多存在平面安装型和炮 弹型二种类型。为了将LED元件的温度保持为恒定，关健是对与LED元件直接连接的引线 框进行调温。在平面安装型的情形下，引线框在平面上进行布线，通过对LED元件背面的平 板进行调温，能很容易地散热。作为这样的LED元件，例如有LUMILEDS LIGHTING公司制的 产品、LUXEON STAR等。图5 (a)是使平面安装型的LED散热的结构，配置为与作为发光部 15的LED元件直接连接的引线框62所接触的平板61与散热板31相接触。考虑了平板61 与散热板31之间以调温用硅酮润滑脂来顺畅进行温度传递。引线框62与配线41a相连接 以供给电力。另外，图5(b)表示使炮弹型的LED散热的结构。以绝缘热传导板63包围引 线框62的周围，在使引线框62与散热板31'接触后，通过散热板31而通过外部的恒温流 体17来进行调温。绝缘热传导板使用了株式会社夕^力公司制的aGEL板。利用以上结 构能够将LED元件的发光量保持恒定。支架30的材质采用了具有用于使恒温流体17无法进入内部的防水性，并且具有 用于使光无法进入内部的受光元件21的遮光性的材料，在本实施例中使用了整体模塑料 (BMC-Bulk Molding Compound)。光出射窗46和光入射窗47的材质采用了玻璃、环状烯烃 聚合物以及聚苯乙烯等透明材质，其内部密封成恒温流体17无法进入。支架30通过具有不 使这样的流体通过而让光透过的出射面和入射面，能够容易地在恒温流体中进行计测。在 本实施例中恒温流体17使用了水，但也可以使用空气、硅酮油或氟油。在恒温流体17为硅 油或氟油的情况下，支架30的材质需要采用聚苯乙烯或金属等使油无法侵蚀的树脂或材 料。另外，支架30相对于所移动的容器8的位置精度在决定测定精度上非常重要，若 位置精度差，则不能够测定容器内部的反应溶液。在本实施例中，如图3所示，支架30具有 作为固定部的水平固定面42a、42b和垂直固定面43，且能够位置精度良好地安装在恒温槽 18中。另外，支架30与装置之间需要用于电力供给以及取出信号的配线，但若将配线从支 架内部以原有状态引出而连接到装置上，则安装较为复杂。本实施例的支架30具有与配线 41a、41b相连接的电极插口 48，由此能够从外部供给电力并能很容易地对内部的信号等进 行输出输入。另外，在本实施例中恒温流体使用了水，但使用空气或油都能获得同样的效果。图6表示恒温流体为空气时的测光单元的结构例子。通过减小恒温槽18与容器8之间的间隙地对它们进行配置，以减少在恒温流体为空气的情况下恒温流体与恒温槽外部 的空气的混合，从而能够良好地保持调温性能。另外，也可以在支架30内配置有由玻璃、环状烯烃聚合物或环氧树脂等透明材料 制成的透镜、或由不透光的遮蔽材料等形成的缝隙等，组装有用于汇聚自发光部射出的光 的光学系统根据本实施例，通过使用于保持发光部15和受光元件21且能够与上述构件一体 地从装置卸下的支架30的至少一部分位于恒温槽18内，以使测定光路位于恒温流体中，能 够在保持一定光量的同时实现小型化。另外，通过将支架30配置于恒温槽内，能够抑制因 光源与受光元件的温度变化造成位置变动，从而可进行光量变化小的高精度测定。实施例2在自动分析装置中需要同时测定多个检查项目。但是，对每个检查项目、每个试剂 用于测定的波长不同。例如对UN(尿素酶)测定波长为340nm和405nm(和光纯药工业株式 会社制的L型7 二 -UN)，对ALP (碱性磷酸酶)测定波长为405nm和505nm(和光纯药工业 株式会社制的L型7 二 -ALP -J)，对CRP (C反应性蛋白)测定波长为600nm和800nm(和光 纯药工业株式会社制的LT才-卜-7 二 -CRP)等。在本实施例中，由于能够在多个检查项 目中同时进行测定，因此示出了在一个支架上设置并聚集了多个发光部15时的结构例子。 除了下文中所记述的条件之外，整个分析装置的构成以及其他均与实施例1同样。图7表示本实施例中的测定单元13的结构例子。在支架30上与测定波长种类相 对应地设置有12种发光部15A 15L和受光元件21A 21L。支架30形成为圆弧状的形 状，以使多个发光部和受光元件位于隔着配置于容器盘9上沿着圆轨移动的容器8的两侧 位置。发光部15A 15L使用了发出测定波长分别为340nm、405nm、450nm、480nm、505nm、 546nm、570nm、600nm、660nm、700nm、750nm和800nm的光的LED元件。通过这样配置具有多 个各不相同的发光波长的LED元件，能够对多个检查项目选择测定波长而同时进行分析。发光部15A 15L与散热板31A 31L相接触，发光部15A 15L自身的发热能 够通过散热板31A 31L散发到恒温流体17中。另外，在相邻的发光部15A 15L之间以 及相邻的受光元件21A 21L之间，设置有分隔板以使来自除了与各受光元件对置的发光 部以外的发光部的光无法进入。根据本实施例，设置有多个发光部15和受光元件21，通过 改变发光部15所发出的光的波长，能够制成紧凑的结构，而且还能够测定多个波长的吸光 度数据。实施例3在本实施例中，示出了多个支架配置于同一圆周上时的结构例子。除了下文中所 记述的条件之外，整个分析装置的构成以及其他均与实施例1同样。图8表示本实施例的测定单元13的结构例子。在同一圆周上配置有多个支架，以 使发光部和受光元件位于隔着配置于容器盘9上并沿着圆轨移动的容器8的两侧位置。通 过这样将测光单元做成设置于恒温槽内用于保持发光部和受光元件的支架的结构，能够简 单地配置有多个测光单元。在图8例子中，4个支架30a 30d配置于相对容器盘9的中心 成0°、90°、180°、270°角度的位置上。各支架30a 30d的发光部1 15d发射出相 同波长的光。配置于沿反时针旋转的容器盘9上的容器8每次通过任一个支架30a 30d时，便进行测定。通过将具有发射出相同波长的光的发光部15a 15d的4个支架30a 30d 并列在同一圆周上，能够在同一时间内获得相当于设有一个支架时4倍的数据。由此，通过 提高反应溶液7的吸光度数据的时间分辨率，能够高精度地进行测定。实施例4在本实施例中，示出了为使分析装置具有高处理能力而将多列容器配置于容器盘 9上时的结构例子。虽然整个分析装置的结构大部分与实施例1相同，但将容器8呈多个同 心圆状地配置于容器盘9上这一点不相同。图9表示本实施例的测定单元13的结构例子。图9 (a)是测定单元的剖视示意图， 图9(b)是测定单元的俯视示意图。在图9的例子中，针对在容器盘的不同半径位置上呈同 心圆状保持3列的各容器8a 8c内的试样7a 7c，配置有用于保持发光部1 15c和 受光元件21a 21c的支架30。成对的发光部和受光元件分别内设在一对垂直臂中，各垂 直臂的下端以连接臂连接成一体。支架30内的配线全部能够利用电极插口 48汇集在一起 而与外部连接。发光部1 15c所使用的LED元件的自身发热能够通过散热板31a 31c散热 到恒温流体中。根据本实施例，通过将容器配置于半径不同的多个圆周上，相对于多个圆周 上的各容器通过配置至少一个能够从装置作为一体卸下的支架30，则能够以更高处理能力 进行测定。标号的说明1-试样，2-试样杯，3-试样盘，4-试剂，5-试剂瓶，6_试剂盘，7_反应溶液，7a 7c-反应溶液，8-容器，8a 8c-容器，9-容器盘，10-试样分注机构，11-试剂分注机构， 12-搅拌单元，13-测定单元，14-清洗单元，15-发光部，15A 15L-发光部，15a 15d_发 光部，16-光，17-恒温流体，18-恒温槽，21-受光元件，2IA 2IL-受光元件，21a 2Id-受 光元件，30-支架，30a 30d-支架，31-散热板，31'-散热板，31A 31L-散热板，31a 31c-散热板，41a 41b-配线，42-水平固定面，4 42b_水平固定面，43-垂直固定面， 44-出射面，45-入射面，46-光出射窗，47-光入射窗，48-电极插口，51-第一垂直臂，52-第 二垂直臂，53-连接臂，61-平板，62-引线框，63-绝缘热传导板。
权利要求
1.一种试样分析装置，其特征在于，具有保持恒温流体的恒温槽；放入反应溶液的多个容器；将所述多个容器以浸渍于所述恒温槽内的恒温流体中的状态进行保持的容器盘；驱动所述容器盘旋转的驱动部；以及保持用于产生对所述容器进行照射的光的发光部和用于检测透过了所述容器的光的 受光元件的支架；所述支架以浸渍于所述恒温流体中的方式配置在所述恒温槽内。
2.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，所述支架具有内设有所述发光 部的第一垂直臂；内设有所述受光元件的第二垂直臂；以及用于将所述第一垂直臂与第二 垂直臂的下部连接起来的连接臂。
3.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，所述发光部具有发光二极管； 和用于使自所述发光二极管产生的热量散热到所述恒温流体中的散热板。
4.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，所述支架能够卸下。
5.根据权利要求2所述的试样分析装置，其特征在于，所述第一垂直臂和第二垂直臂 的相互对置的面为平面。
6.根据权利要求5所述的试样分析装置，所述第一臂具有光出射窗，所述第二臂具有 光入射窗。
7.根据权利要求5所述的试样分析装置，其特征在于，所述第一垂直臂和第二垂直臂 的所述相互对置的面的侧面的面为曲面。
8.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，所述支架的壁面阻止流体通过， 并且具有遮光性。
9.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，所述支架具有用于与外部进行 电力和信息的输出输入的电极。
10.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，所述支架具有用于以高的位置 精度安装于所述恒温槽中的固定部。
11.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，所述支架具有多个发光部和多 个受光元件。
12.根据权利要求1所述的试样分析装置，其特征在于，多个所述支架分别设置在所述 恒温槽的不同位置上。
13.根据权利要求2所述的试样分析装置，其特征在于，所述容器盘将容器保持在多个 互不相同的半径位置，所述支架以与所述多个半径位置相对应的方式具有多组由所述第一 垂直臂和第二垂直臂构成的组。
14.根据权利要求11所述的试样分析装置，其特征在于，所述多个发光部具有发光波 长为 340nm、405nm、450nm、480nm、505nm、546nm、570nm、600nm、660nm、700nm、750nm 和 800nm 的至少一个发光部。
全文摘要
本发明提供一种使用LED元件作为光源，使包括从光源至受光元件的测光单元小型化的试样分析装置。使由LED构成的发光部(15)和受光元件(21)保持在能够以一体的方式从装置中卸下的支架(30)上，将支架设置在保持有恒温流体(17)的恒温槽(18)内，从而使测光单元小型化。
文档编号G01N21/27GK102089644SQ20098012630
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月30日 优先权日2008年7月30日
发明者原田邦男, 山崎功夫, 木山政晴, 藤田毅, 足立作一郎 申请人:株式会社日立高新技术