特開 2023-179070 分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023179070

(43)【公開日】2023-12-19

(54)【発明の名称】分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/01 20060101AFI20231212BHJP

   G01N 35/00 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

G01N21/01 D

G01N35/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092124

(22)【出願日】2022-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 貴洋

(72)【発明者】

【氏名】足立 作一郎

(72)【発明者】

【氏名】川上 祥子

(72)【発明者】

【氏名】川原 鉄士

(72)【発明者】

【氏名】高橋 拓也

(72)【発明者】

【氏名】田上 英嗣

(72)【発明者】

【氏名】横山 洸幾

(72)【発明者】

【氏名】相原 寛樹

(72)【発明者】

【氏名】古川 明広

【テーマコード（参考）】

2G058

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G058BB02

2G058BB05

2G058BB09

2G058BB17

2G058BB27

2G058CD04

2G059AA01

2G059BB13

2G059CC16

2G059CC17

2G059DD12

2G059DD17

2G059EE01

2G059FF04

2G059GG02

2G059HH02

2G059JJ05

2G059KK04

2G059MM01

2G059NN02

2G059NN05

2G059PP04

(57)【要約】

【課題】発光スペクトル及び光量の変化を抑え、且つ結露防止が可能なＬＥＤ光源を備える分析装置を提供する。
【解決手段】分析装置は、試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源（励起光ＬＥＤ５０１、蛍光体５０２、ＬＥＤパッケージ５０３）と、ＬＥＤ光源及び温度センサ５０５が実装されるＬＥＤ実装基板５０４と、ＬＥＤ実装基板５０４の周囲を取り囲み、ＬＥＤ実装基板５０４を収容するランプハウス５０８と、ＬＥＤ実装基板５０４の熱を吸収又はＬＥＤ実装基板５０４に熱を放出するペルチェ素子５０６と、温度センサ５０５によって測定される温度が閾値温度よりも高くなるようにペルチェ素子５０６の出力を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源及び温度センサが実装されるＬＥＤ実装基板と、
前記ＬＥＤ実装基板の周囲を取り囲み、前記ＬＥＤ実装基板を収容するランプハウスと、
前記ＬＥＤ実装基板の熱を吸収又は前記ＬＥＤ実装基板に熱を放出するペルチェ素子と、
前記温度センサによって測定される温度が閾値温度よりも高くなるように前記ペルチェ素子の出力を制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする分析装置。

【請求項2】

前記ランプハウスの温度を一定に保つための恒温機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項3】

前記ペルチェ素子を前記ランプハウスの内壁と前記ＬＥＤ実装基板との間に配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項4】

前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
前記保持部材は、切欠部を有し、
前記ランプハウスは、前記切欠部に当接する突起部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項5】

前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
前記ランプハウスは、切欠部を有し、
前記保持部材は、前記切欠部に当接する突起部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項6】

前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
前記ペルチェ素子を前記ランプハウスの内壁及び前記保持部材に接触させ、
前記保持部材は、前記ＬＥＤ実装基板を保持する部分と前記ランプハウスと接触する部分との間に設けられた断熱部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項7】

前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備え、
前記保持部材は、前記ランプハウスの内壁に接触することなく前記ランプハウスに装着される
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項8】

前記ランプハウス内に前記ペルチェ素子を残した状態で前記ランプハウスに着脱可能であって、前記ＬＥＤ実装基板を保持する保持部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項9】

前記ランプハウスには、前記ＬＥＤ光源から出射された光が通過する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔には、光学系が設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項10】

前記閾値温度は、前記ランプハウスの温度に基づいて決定された温度である
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項11】

前記閾値温度は、前記ランプハウスの温度より高い４０～６０℃の間の温度である
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項12】

前記制御部は、前記ＬＥＤ光源が発光する前に、前記ＬＥＤ実装基板に熱を放出するよう前記ペルチェ素子の出力を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項13】

前記試料は反応容器に収容され、
前記反応容器と、前記反応容器内の前記試料を一定温度に保つための恒温循環水と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項14】

少なくとも１つの前記反応容器を円周上に載置するための反応ディスクと、
前記反応ディスクに載置された前記反応容器を前記恒温循環水に浸漬するための恒温水槽と、
前記反応ディスクを回転駆動させる制御部と、を備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源を備える分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

タンパク質、糖、脂質、酵素、ホルモン、無機イオン、疾患マーカー等の血液や尿等の試料に含まれる成分量を測定するための分析装置においては、液体収容用の容器に対して試料と試薬とを分注し、吸光・蛍光・発光等の光学特性の変化に基づいて検査項目を分析するのが一般的である。分析装置の吸光分析においては、光源からの光を試料又は試料と試薬とが混合した反応溶液に照射し、試料又は反応溶液を通過した単一または複数の測定波長の透過光量を受光素子によって測定して吸光度を算出し、吸光度と濃度との関係から成分量を求める方法が用いられる。

【0003】

吸光分析の光源は、多数の検査項目に対応するために発光スペクトルが広く、また、高精度の吸光度計測をするために、測定波長において一定以上の光量を安定して得られるものが望ましい。そのため、従来、キセノンランプやハロゲンランプ等が用いられてきた。これらの光源は、一定以上の光量が得られるが、連続点灯で用いる場合において、光量が安定するまでの時間はおよそ３０分程度と比較的長い。さらには、光量が大きい分、エネルギー消費も大きく、寿命も限定的である。例えばハロゲンランプの場合には、約１０００時間での交換が必要とされ、分析装置としてのメンテナンス頻度は多くなる。

【0004】

吸光分析の光源として、近年、長寿命が期待される発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤ）が検討されている。例えば、臨床検査で用いる血液自動分析装置では、測定対象とする成分に応じて、使用する試薬及び光の波長が異なり、その波長範囲は、例えば３４０ｎｍ～８００ｎｍと広範囲である。したがって、１つのＬＥＤ光で全波長帯域をカバーすることは難しい。そのため、例えば複数のＬＥＤ素子を用いることや青色ＬＥＤ素子の励起光を変換して長波長帯域の発光を生じる蛍光体からの発光を使うこと、が考えられる。

【0005】

特許文献１には、ＬＥＤチップの光束上に蛍光体を設ける技術が開示されている。特許文献１に開示される蛍光体は、少なくともアルミナと、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｍｎの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１～１５．９重量％含有する原料を焼成して製造されたものである。

【0006】

吸光分析の光源としてＬＥＤを用いる場合、点灯時の自己発熱や環境温度によって発光スペクトルと光量が変化して分析精度が低下することが懸念される。これを防ぐために、特許文献２においては、ＬＥＤ測光部と反応セル（試料または反応溶液を格納する部材）とが接触した温調ブロックを用いている。ＬＥＤを用いることにより装置のコンパクト化を図るとともに、ＬＥＤの発光素子を熱容量の大きい部材に固定して予熱温調している。これにより、外気温度と自己発熱の影響を受けることなくＬＥＤ素子を一定範囲の温度に保持することにより、一定レベル以上の光量安定性を得ることを可能にしている。

【0007】

また、特許文献３においては、ＬＥＤのパッケージ下面を２５±０．１℃に冷却及び恒温化するために、ペルチェ素子や、内部に流路を有する熱伝導性の良い金属ブロックに接続する構造が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０２０－８７９７４号公報

【特許文献2】特許第３９６４２９１号

【特許文献3】特許第６６３７４０７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

吸光分析に求められる光量安定性をＬＥＤ光源で実現するためには、以下の３つの課題が挙げられる。

【0010】

（i）ＬＥＤ光源の点灯時の自己発熱や環境温度による発光スペクトル及び光量の変化を抑えるため、ＬＥＤ光源の周辺が環境温度の影響を受けにくくする必要があり、
（ii）その上で、ＬＥＤ光源が実装されたＬＥＤ実装基板の温度を一定に保ち、ＬＥＤ光源の温度を一定にする必要がある。
（iii）また、ＬＥＤ光源の結露防止のため、ＬＥＤ実装基板やＬＥＤ光源の周辺温度が低くならないようにする必要がある。

【0011】

そこで、本開示は、発光スペクトル及び光量の変化を抑え、且つ結露防止が可能なＬＥＤ光源を備える分析装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本開示の分析装置は、試料に照射される光を発生するＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源及び温度センサが実装されるＬＥＤ実装基板と、ＬＥＤ実装基板の周囲を取り囲み、ＬＥＤ実装基板を収容するランプハウスと、ＬＥＤ実装基板の熱を吸収又はＬＥＤ実装基板に熱を放出するペルチェ素子と、温度センサによって測定される温度が閾値温度よりも高くなるようにペルチェ素子の出力を制御する制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、ＬＥＤ光源の発光スペクトル及び光量の変化を抑え、且つ結露防止が可能となる。上述した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明にて明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1A】実施例１の分析装置の全体構成例を示す模式図である。

【図1B】実施例１の制御回路のハードウェアブロック図である。

【図2】実施例１の分析装置の吸光分析を行う吸光度測定部の構成例を示す図である。

【図3】実施例１の光源部の詳細構成の一例である。

【図4】実施例１のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。

【図5】実施例２の光源部の詳細構成の一例である。

【図6】実施例３の光源部の詳細構成の一例である。

【図7】実施例４の光源部の詳細構成の一例である。

【図8】実施例５のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0016】

以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。

【0017】

＜実施例１＞
（分析装置１００）
図１Ａは、実施例１の吸光分析を用いる分析装置の全体構成例を示す模式図である。本構成例に係る分析装置１００は、サンプルディスク１０３、試薬ディスク１０６、及び反応ディスク１０９の３種類のディスクと、これらのディスク間でサンプル（試料、検体とも言う）や試薬を移動させる分注機構と、これらを制御する制御回路（制御部）２０１と、反応溶液の吸光度を測定する光量測定回路２０２と、光量測定回路２０２で測定されたデータを処理するデータ処理部２０３と、データ処理部２０３とのインターフェースである入力部２０４及び出力部２０５と、を備える。また、分注機構は、サンプル分注機構１１０及び試薬分注機構１１１を備える。

【0018】

データ処理部２０３は、情報記録部２０３１と解析部２０３２とを有する。情報記録部２０３１には、制御データ、測定データ、データ解析に用いるデータ、解析結果データ等が格納される。データ処理部２０３は、コンピュータを用いて実現されてもよい。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、情報記録部２０３１とを少なくとも備える。解析部２０３２の処理は、それらのデータ処理に対応するプログラムコードが情報記録部２０３１に格納され、プロセッサが各プログラムコードを実行することによって実現されてもよい。

【0019】

入力部２０４及び出力部２０５は、情報記録部２０３１との間でデータを入出力する。入力部２０４は、キーボード、タッチパネル、テンキーなどの情報入力装置である。出力部２０５は、分析装置のユーザが解析結果を確認するための装置であり、例えば、ディスプレイなどである。

【0020】

サンプルディスク１０３の円周上には、サンプル１０１の収容容器であるサンプルカップ１０２が複数配置される。サンプル１０１は、例えば血液である。試薬ディスク１０６の円周上には、試薬１０４の収容容器である試薬ボトル１０５が複数配置される。反応ディスク１０９の円周上には、サンプル１０１と試薬１０４とを混合させた反応溶液１０７の収容容器である反応セル１０８が複数配置される。

【0021】

サンプル分注機構１１０は、サンプルカップ１０２から反応セル１０８にサンプル１０１を一定量移動させる際に使用する機構である。サンプル分注機構１１０は、例えば溶液を吐出または吸引するノズルと、ノズルを所定位置に位置決め及び搬送するロボット、溶液をノズルから吐出またはノズルに吸引するポンプ、及びノズルとポンプを繋ぐ流路を備える。

【0022】

試薬分注機構１１１は、試薬ボトル１０５から反応セル１０８に試薬１０４を一定量移動させる際に使用する機構である。試薬分注機構１１１も、例えば溶液を吐出または吸引するノズルと、ノズルを所定位置に位置決め及び搬送するロボット、溶液をノズルから吐出またはノズルに吸引するポンプ、及びノズルとポンプを繋ぐ流路を備える。

【0023】

溶液攪拌部１１２は、反応セル１０８内で、サンプル１０１と試薬１０４とを攪拌し混合させる機構部である。反応セル洗浄部１１４は、分析処理が終了した反応セル１０８から反応溶液１０７を排出し、その後、反応セル１０８を洗浄する機構部である。洗浄終了後の反応セル１０８には、再び、サンプル分注機構１１０から次のサンプル１０１が分注され、試薬分注機構１１１から新しい試薬１０４が分注されて、別の反応処理に使用される。

【0024】

反応ディスク１０９において、反応セル１０８は、温度及び流量が制御された恒温水槽内の恒温循環水１１５に浸漬されている。このため、反応セル１０８及びその中の反応溶液１０７は、反応ディスク１０９による移動中も、制御回路２０１によってその温度は一定温度に保たれる。反応ディスク１０９の円周上の一部に、分析装置において吸光分析を行う吸光度測定部（吸光光度計）１１３が配置される。

【0025】

（制御回路２０１）
図１Ｂは、実施例１の制御回路のハードウェアブロック図である。制御回路２０１は、プロセッサ２０１１と、主記憶部２０１２と、補助記憶部２０１３と、入出力インターフェース２０１４と、上記した各モジュールを接続するバス２０１５とを有する。

【0026】

プロセッサ２０１１は、制御回路２０１の各部の動作の制御を行う中央処理演算装置である。プロセッサ２０１１は、例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。プロセッサ２０１１は、補助記憶部２０１３に記憶されたプログラムを主記憶部２０１２の作業領域に実行可能に展開する。主記憶部２０１２は、プロセッサ２０１１が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を記憶する。主記憶部２０１２は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等である。補助記憶部２０１３は、各種のプログラムおよび各種のデータを記憶する。補助記憶部２０１３は、例えば、ＯＳ（Operating System）、温度制御プログラム２０１３ａ等の各種プログラム、閾値温度２０１３ｂ等の各種データを記憶する。補助記憶部２０１３は、不揮発性半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM））を含むシリコンディスク、ソリッドステートドライブ装置、ハードディスク（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）装置等である。

【0027】

（吸光度測定部１１３）
図２は、実施例１の分析装置の吸光分析を行う吸光度測定部の構成例を示す図である。吸光分析の光源部３０１から発生した照射光は、光軸４０１に沿って出射され、集光レンズ４０３により集光されて反応セル１０８に照射される。このとき、光の照射面内光量分布を均一にするために光源側スリット４０２を配置し、光源部３０１からの出射光の幅を制限することがある。

【0028】

反応セル１０８の中の反応溶液１０７を透過した光は、分光器３０２中の回折格子３０２１で分光され、多数の受光器を備える検出器アレイ３０２２で受光される。このとき、反応溶液１０７を透過していない光はノイズになるため、そうした迷光が分光器３０２に入るのを防ぐために分光器側スリット４０４を配置することがある。

【0029】

検出器アレイ３０２２で受光する測定波長は、一例として、３４０ｎｍ、３７６ｎｍ、４０５ｎｍ、４１５ｎｍ、４５０ｎｍ、４８０ｎｍ、５０５ｎｍ、５４６ｎｍ、５７０ｎｍ、６００ｎｍ、６６０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍなどがある。これら受光器による受光信号は、光量測定回路２０２を通じ、データ処理部２０３の情報記録部２０３１に送信される。

【0030】

サンプル１０１に含まれるタンパク質、糖、脂質などの成分量の算出は、次の手順により行われる。まず、制御回路２０１は、反応セル洗浄部１１４に指示し、反応セル１０８を洗浄する。次に、制御回路２０１は、サンプル分注機構１１０により、サンプルカップ１０２内のサンプル１０１を反応セル１０８に一定量分注する。次に、制御回路２０１は、試薬分注機構１１１により、試薬ボトル１０５内の試薬１０４を反応セル１０８に一定量分注する。

【0031】

各溶液の分注時、制御回路２０１は、それぞれに対応する駆動部により、サンプルディスク１０３、試薬ディスク１０６、反応ディスク１０９を回転駆動させる。この際、サンプルカップ１０２、試薬ボトル１０５、反応セル１０８は、それぞれに対応する分注機構の駆動タイミングに応じ、所定の分注位置に位置決めされる。

【0032】

続いて、制御回路２０１は、溶液攪拌部１１２を制御して、反応セル１０８内に分注されたサンプル１０１と試薬１０４とを攪拌し、反応溶液１０７を生成する。反応ディスク１０９の回転により、反応溶液１０７を収容する反応セル１０８は、吸光度測定部１１３が配置された測定位置を通過する。反応セル１０８が測定位置を通過するたび、その反応セル１０８に収容される反応溶液１０７からの透過光量が吸光度測定部１１３を介して測定される。測定データは、情報記録部２０３１に順次出力され、反応過程データとして蓄積される。

【0033】

この反応過程データの蓄積の間、必要であれば、別の試薬１０４を試薬分注機構１１１により反応セル１０８に追加で分注し、溶液攪拌部１１２により攪拌し、さらに一定時間測定する。これにより、一定の時間間隔で取得された反応過程データが、情報記録部２０３１に格納される。

【0034】

（光源部３０１）
図３は、実施例１の光源部の詳細構成の一例である。以下の説明では、図面に示す通り、光の出射側を「出射側」と称し、その反対側を「背面側」と称する。励起光ＬＥＤ５０１から発せられた光で蛍光体５０２が励起され、蛍光体５０２から光が出射される。励起光ＬＥＤ５０１と蛍光体５０２とは、ＬＥＤパッケージ５０３に実装され、そのＬＥＤパッケージ５０３は、ＬＥＤ実装基板５０４に実装される。

【0035】

ＬＥＤ実装基板５０４には、ＬＥＤパッケージ５０３とともに温度センサ５０５が実装される。ＬＥＤ実装基板５０４は、熱伝導性の良いアルミニウムや銅などを用いた金属ベースの基板である。温度センサ５０５は、例えばサーミスタ、熱電対、測温抵抗体、半導体センサなどである。ＬＥＤ実装基板５０４の背面には、ペルチェ素子５０６の吸熱側が接触する。また、ペルチェ素子５０６の放熱側は、サブベース５０７に接触する。サブベース（保持部材）５０７は、ランプハウス５０８に着脱可能であって、ＬＥＤ実装基板５０４などを保持する。ペルチェ素子５０６は、ＬＥＤ実装基板５０４の熱を吸収、又はＬＥＤ実装基板５０４に熱を放出する。サブベース５０７は、ランプハウス５０８の内壁と接触する。そのため、サブベース５０７とランプハウス５０８との温度は同じになっている。サブベース５０７は、熱伝導性の観点から金属製が望ましく、アルミニウム、銅、ステンレスなどが部材の候補として挙げられる。

【0036】

ランプハウス５０８の出射側には、蛍光体５０２から出射された光が通過する貫通孔５０９が設けられている。この貫通孔５０９には、集光レンズ４０３、光線カットフィルタ、光源側スリット４０２、分光器側スリット４０４などの光学系を設置してもよい。このように構成すれば、貫通孔５０９に設けられた光学系によって、ランプハウス５０８の内側の空気の気密性が良くなり、さらに出射光の特性を調整することも可能となる。

【0037】

ランプハウス５０８とサブベース５０７との接触部の構造について説明する。図３に示すように、ランプハウス５０８の外壁面には、外側に突出する突起部５１０が設けられ、サブベース５０７のフランジ部５１２の突起部５１０に対応する箇所には、切欠部５１３が設けられる。切欠部５１３に突起部５１０が当接することによって、ランプハウス５０８に対してサブベース５０７の位置が定まる。

【0038】

ランプハウス５０８は、金属ブロックのような熱伝導性の良いものが用いられ、その内部には恒温循環水１１５の流路５１１が設けられている。この流路５１１は、ランプハウス５０８の温度を一定に保つための恒温機構である。恒温循環水１１５は、図１Ａに示した反応ディスク１０９の恒温水槽内を循環する恒温循環水であって、例えば３７±０．１℃に調整されている。流路５１１は、例えばステンレス製であって、ランプハウス５０８の金属ブロックは例えば銅である。流路５１１及びランプハウス５０８の構成部材は、上記に限定されず、耐腐食性や熱伝導性が確保できれば、他の金属、セラミックス、又は樹脂などで構成されてもよい。

【0039】

励起光ＬＥＤ５０１や蛍光体５０２への結露を防止するため、ＬＥＤ実装基板５０４の温度は、ランプハウス５０８の温度（ここでは恒温循環水３７℃に近い）よりも高い温度であることが望ましく、例えば４０℃以上である。また、励起光ＬＥＤ５０１のジャンクション温度の最大許容値を超えないために、例えば６０℃以下であることが望ましい。ランプハウス５０８内の気密性を高くすれば、ＬＥＤパッケージ５０３の温度が４０℃以下であっても結露の可能性は低くなる。ただし、ＬＥＤパッケージ５０３の交換性を考えた場合に、ランプハウス５０８内外の空気のやり取りを完全に防ぐことは難しく、汎用的な結露防止にはＬＥＤ実装基板５０４の温度は、ランプハウス５０８の温度よりも高くしておくことが望ましい。特に、血液や尿等の試料に含まれる成分量を測定する自動分析装置においては、装置内に温度及び流量が制御された恒温水槽内の恒温循環水が豊富に存在することが多く、高湿度となるため、ＬＥＤ実装基板５０４の温度を、ランプハウス５０８の温度よりも高くしておくことが、結露防止には効果的である。反応ディスクが回転する場合においては、周辺の空気が循環して分析装置内が高い温湿度になることが起きうる。

【0040】

（ＬＥＤ実装基板５０４の温度制御方法）
図４は、実施例１のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。分析装置１００の吸光分析の分析性能を安定的に得るためには、ＬＥＤパッケージ５０３から照射される光の光量が常に一定であることが好適である。光量を一定に保つ手段として、本開示の構成によれば、温度センサ５０５によって測定されたＬＥＤ実装基板５０４の温度に基づいて、ペルチェ素子５０６の出力制御を行う。図４のステップＳ４０３～ステップＳ４０７の各処理は、制御回路２０１のプロセッサ２０１１が温度制御プログラム２０１３ａを実行することによって、実行される。

【0041】

図４のフローチャートに示すように、図１Ａの分析装置１００の吸光分析において、ユーザは、装置の電源をＯＮにする（ステップＳ４０１）。これにより、制御回路２０１等が通電し、制御回路２０１等が起動する。また、ユーザは、光源部３０１の電源をＯＮにする（ステップＳ４０２）。これにより、励起光ＬＥＤ５０１が発光する。なお、装置の電源のＯＮに連動して、光源部３０１の電源がＯＮになってもよい。

【0042】

起動した制御回路２０１は、温度センサ５０５が測定した温度データを取得する（ステップＳ４０３）。そして、制御回路２０１は、温度センサ５０５から取得した温度データに基づいて、ペルチェ素子５０６の出力を制御する（ステップＳ４０４）。具体的には、制御回路２０１は、温度センサ５０５によって測定される温度が閾値温度Ｔｈよりも高くなるようにペルチェ素子５０６の出力を制御する。この閾値温度Ｔｈは、例えば、補助記憶部２０１３に記憶される閾値温度２０１３ｂである。

【0043】

この閾値温度Ｔｈは、予め設定された値Ｖであってもよいし、恒温循環水１１５の温度を調整するための設定温度Ｓに依存する値（Ｔｈ＝Ｓ（例えば３７℃）＋α（例えば１３℃））であってもよいし、恒温循環水１１５の温度を測定する温度計が測定した温度Ｔｗに基づいて決定された値（Ｔｈ＝Ｔｗ＋α）であってもよいし、ランプハウス５０８の温度を測定する温度計か測定した温度Ｔｌに基づいて決定された値（Ｔｈ＝Ｔｌ＋α）であってもよい。また、制御回路２０１が使用する温度データは、光源部３０１に設置した温度センサ５０５だけでなく、装置環境温度を別の温度センサにて測定した温度を併用してもよい。

【0044】

次に、制御回路２０１は、吸光度測定部１１３の動作を制御し、吸光度測定を実施する（ステップＳ４０５）。光量測定回路２０２は、この吸光度測定によって得られた光量データを情報記録部２０３１に記憶する。そして、制御回路２０１は、情報記録部２０３１から光量データを取得し、吸光分析に必要とされる規定範囲の光量変動に収まっているか否かを判定する（ステップＳ４０６）。判定の結果、光量データが規定範囲の光量変動に収まっていない場合には（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、制御回路２０１は、ステップＳ４０４の処理に戻り、温度センサ５０５から取得した温度データに基づいて、ペルチェ素子５０６の出力を制御する。

【0045】

また、判定の結果、光量データが規定範囲の光量変動に収まっている場合には（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、吸光分析を開始する（ステップＳ４０７）。

【0046】

（実験結果）
励起光ＬＥＤ５０１に中心波長３８５ｎｍの青色ＬＥＤを用いて、その励起光で励起される蛍光体５０２を用いた白色ＬＥＤ（電流４００ｍＡにて駆動）を用いて、図３の構成一例と同じく、ＬＥＤパッケージ５０３をＬＥＤ実装基板５０４に実装し、温度センサ５０５にはサーミスタを用いてペルチェ素子５０６の出力を制御した。

【0047】

ペルチェ素子５０６を稼働したときのサーミスタの閾値温度Ｔｈは、５０．０℃とした。ＬＥＤ実装基板５０４は、アルミ基板であり、絶縁膜（レジスト）を介してパターン配線が形成されたものである。励起光ＬＥＤ５０１の点灯時に、ペルチェ素子５０６を稼働した時と稼働していない時とで、ＬＥＤ実装基板５０４の温度変動幅を比較した。その結果、表１に示すとおり、ペルチェ素子５０６を稼働した時は、０．０１℃未満の温度変動幅であったのに対して、ペルチェ素子５０６を稼働していない時には、０．０５℃の温度変動幅となった。この結果から、ペルチェ素子５０６の稼働によってＬＥＤ実装基板５０４の温度を一定に保つ効果が確認された。また、ペルチェ素子５０６を稼働していない時においても、温度変動幅は０．０５℃と比較的小さく、ＬＥＤ周辺がランプハウス５０８に囲まれていることから、ランプハウス外の環境温度の変動を受けにくくなっていると考えられる。なお、ＬＥＤ実装基板５０４の制御温度を５０．０℃に設定したことから、ＬＥＤ光源に結露の発生は見られなかった。

【0048】

【表1】

【0049】

（実施例１の効果）
ランプハウス５０８でＬＥＤ実装基板５０４の周囲を取り囲み、且つＬＥＤ実装基板５０４を収容することによって、ＬＥＤパッケージ５０３の周辺が環境温度の影響を受けにくくなる。また、ペルチェ素子５０６の出力を制御することによって、ＬＥＤパッケージ５０３が実装されたＬＥＤ実装基板５０４の温度を一定に保つことが可能となる。その結果、ＬＥＤパッケージ５０３から出射される出射光の発光スペクトル及び光量の変化を抑えることができる。

【0050】

また、温度センサ５０５によって測定される温度が閾値温度よりも高くなるようにペルチェ素子５０６の出力を制御することによって、ランプハウス５０８内の飽和水蒸気量が多くなる。その結果、ＬＥＤパッケージ５０３が結露するのを防止することができる。

【0051】

また、ランプハウス５０８に流路５１１を形成し、当該流路５１１に恒温循環水１１５を流すことによって、ランプハウス５０８の温度を一定に保つことができる。その結果、ランプハウス５０８内が環境温度の影響を受けるのを抑制することができる。

【0052】

ペルチェ素子５０６をＬＥＤ実装基板５０４とランプハウス５０８の内壁に接触するサブベース５０７との間に配置する。これにより、ランプハウス５０８とＬＥＤ実装基板５０４との間で容易に熱移動を行うことができ、ＬＥＤ実装基板５０４の温度を一定に保つことが可能となる。

【0053】

サブベース５０７の切欠部５１３とランプハウス５０８の突起部５１０とを当接させることによって、ランプハウス５０８に対するサブベース５０７の位置を決めることができる。その結果、サブベース５０７に保持されるＬＥＤパッケージ５０３の位置が決まり、ＬＥＤパッケージ５０３に保持される蛍光体５０２の位置が定まり、出射光の光軸を定めることが容易になる。

【0054】

また、ランプハウス５０８の貫通孔５０９に光学系を設けることによって、ランプハウス５０８の気密性が向上する。

【0055】

また、閾値温度Ｔｈをランプハウス５０８より高い４０～６０℃の間の温度にすることによって、励起光ＬＥＤ５０１のジャンクション温度より低い温度で、励起光ＬＥＤ５０１や蛍光体５０２が結露するのを防止することができる。

【0056】

＜実施例２＞
図５は、実施例２の光源部の詳細構成の一例である。実施例１と実施例２とでは、ランプハウス５０８とサブベース５０７との接触部の構造が異なる。図５に示すように、実施例２では、ランプハウス５０８の外壁面には、切欠部５２０が設けられ、サブベース５０７のフランジ部５１２の切欠部５２０に対応する箇所には、突起部５２１が設けられる。切欠部５２０に突起部５２１が当接することによって、ランプハウス５０８に対してサブベース５０７の位置が定まる。上記した接触部以外の構造は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。

【0057】

（実施例２の効果）
サブベース５０７の突起部５２１とランプハウス５０８の切欠部５２０とを当接させることによって、ランプハウス５０８に対するサブベース５０７の位置を決めることができる。その結果、サブベース５０７に保持されるＬＥＤパッケージ５０３の位置が決まり、ＬＥＤパッケージ５０３に保持される蛍光体５０２の位置が定まり、出射光の光軸を定めることが容易になる。

【0058】

＜実施例３＞
図６は、実施例３の光源部の詳細構成の一例である。実施例３は、実施例１と異なり、サブベース５０７が断熱部５３０を有する。断熱部５３０は、ＬＥＤ実装基板５０４を保持する部分とランプハウス５０８と接触する部分との間に設けられる。この断熱部５３０は、ＬＥＤ実装基板５０４及びペルチェ素子５０６の吸熱側に接触して熱伝導している部分と、ランプハウス５０８及びペルチェ素子５０６の放熱側に接触して熱伝導している部分と、を熱的に遮断する。断熱部５３０は、熱伝導性の低い樹脂などで構成されている。この構造によって、ペルチェ素子５０６は、ＬＥＤ実装基板５０４の熱を、サブベース５０７を介してランプハウス５０８の内壁に移動させることができる。サブベース５０７のフランジ部５１２からランプハウス５０８への熱移動は、断熱部５３０により遮断される。

【0059】

そして、ペルチェ素子５０６は、ランプハウス５０８内に固定される。サブベース５０７は、ペルチェ素子５０６をランプハウス５０８内に残した状態でランプハウス５０８に着脱可能に構成される。その結果、例えば励起光ＬＥＤ５０１の寿命でＬＥＤ実装基板５０４及びサブベース５０７をランプハウス５０８から取り外して、ＬＥＤパッケージ５０３やＬＥＤ実装基板５０４を交換する際にも、ペルチェ素子５０６をランプハウス５０８内から取り外す必要がない。その他の構成は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。

【0060】

（実施例３の効果）
ペルチェ素子５０６をランプハウス５０８の内壁及びサブベース５０７に接触させ、且つ上記した断熱部５３０を設けることによって、ＬＥＤ実装基板５０４とランプハウス５０８の内壁との間で効率的に熱移動を行うことができる。これにより、容易に、ＬＥＤパッケージ５０３の温度を一定に保ち、且つ閾値温度よりも高くすることができる。

【0061】

＜実施例４＞
図７は、実施例４の光源部の詳細構成の一例である。実施例４では、サブベース５０７の背面側は、ランプハウス５０８の内壁に接触しない。そして、実施例４では、サブベース５０７のフランジ部５１２を介して、ＬＥＤ実装基板５０４からランプハウス５０８に熱伝導させている。この構造により、サブベース５０７の背面側をランプハウス５０８の内壁に接触させて熱伝導性を高める必要がなくなり、サブベース５０７をフランジ部５１２側に引き出すだけでＬＥＤパッケージ５０３やＬＥＤ実装基板５０４の交換が可能になる。また、サブベース５０７に、例えば銅のような熱伝導性の高い部材で構成される熱伝導路５４０を設けることで、ペルチェ素子５０６の放熱部からランプハウス５０８への熱伝導性が向上し、ペルチェ素子５０６の温度制御性を高めることができる。その他の構成は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。

【0062】

（実施例４の効果）
サブベース５０７をランプハウス５０８の内壁に接触することなくランプハウス５０８に装着することによって、サブベース５０７の着脱性が向上する。また、熱伝導路５４０を設けることによって、ＬＥＤ実装基板５０４の温度制御を容易に行うことができる。

【0063】

＜実施例５＞
図８は、実施例５のＬＥＤ実装基板の温度制御方法の例を示すフローチャートである。実施例５では、励起光ＬＥＤ５０１を点灯させてから当該励起光ＬＥＤ５０１からの出射光が安定するまでの時間短縮を図るため、ＬＥＤ実装基板５０４をプレヒートする。図８のフローチャートに示すように、図１Ａの分析装置１００の吸光分析において、ユーザは、装置の電源をＯＮにする（ステップＳ４０１）。これにより、制御回路２０１等が通電し、制御回路２０１等が起動する。その後、ユーザは、光源部３０１の電源をＯＮにする（ステップＳ４０２）。実施例５では、ユーザが光源部３０１の電源をＯＮする前に、制御回路２０１は、温度センサ５０５から取得した温度データに基づいて、ペルチェ素子５０６の出力を制御し、ＬＥＤ実装基板５０４をプレヒートする（ステップＳ８００）。その後の処理は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。

【0064】

（実施例５の効果）
実施例５では、ＬＥＤ実装基板５０４をプレヒートすることにより、ペルチェ素子５０６の出力は、プレヒートをしない場合と比べて小さくなり、温度安定までの時間も短縮される。

【0065】

なお、本開示は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の例は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0066】

１００：分析装置、 １０１：サンプル、 １０２：サンプルカップ、 １０３：サンプルディスク、 １０４：試薬、 １０５：試薬ボトル、 １０６：試薬ディスク、 １０７：反応溶液、 １０８：反応セル、 １０９：反応ディスク、 １１０：サンプル分注機構、 １１１：試薬分注機構、 １１２：溶液攪拌部、 １１３：吸光度測定部、 １１４：反応セル洗浄部、 １１５：恒温循環水、 ２０１：制御回路、 ２０１１：プロセッサ、 ２０１２：主記憶部、 ２０１３：補助記憶部、 ２０１３ａ：温度制御プログラム、 ２０１３ｂ：閾値温度、 ２０１４：入出力インターフェース、 ２０１５：バス、 ２０２：光量測定回路、 ２０３：データ処理部、 ２０３１：情報記録部、 ２０３２：解析部、 ２０４：入力部、 ２０５：出力部、 ３０１：光源部、 ３０２：分光器、 ３０２１：回折格子、 ３０２２：検出器アレイ、 ４０１：光軸、 ４０２：光源側スリット、 ４０３：集光レンズ、 ４０４：分光器側スリット、 ５０１：励起光ＬＥＤ、 ５０２：蛍光体、 ５０３：ＬＥＤパッケージ、 ５０４：ＬＥＤ実装基板、 ５０５：温度センサ、 ５０６：ペルチェ素子、 ５０７：サブベース、 ５０８：ランプハウス、 ５１０,５２１：突起部、 ５１３,５２０：切欠部、 ５１１：流路、 ５３０：断熱部、 ５４０：熱伝導路

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】