特開 2024-138743 分析装置、判定方法、及び予測方法

(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】P2024138743

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】分析装置、判定方法、及び予測方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/01 20060101AFI20241002BHJP

【ＦＩ】

G01N21/01 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049397

(22)【出願日】2023-03-27

(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】川上 祥子

(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】堀川 大空

(72)【発明者】

【氏名】高橋 拓也

(72)【発明者】

【氏名】深谷 昌史

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059BB04

2G059BB13

2G059CC16

2G059EE11

2G059FF04

2G059GG02

2G059HH01

2G059HH02

2G059MM05

2G059NN05

(57)【要約】

【課題】ＬＥＤ光源の点灯から光量が安定するまでの時間を用いて、ＬＥＤ光源の状態の判定やＬＥＤ光源の交換時期の予測を行う。
【解決手段】自動分析装置は、分析対象の反応溶液１０７を収容する反応セル１０８と、反応セル１０８内の液体に光を照射するＬＥＤ光源３０１と、反応溶液１０７にＬＥＤ光源３０１からの光が照射されることにより液体から放射される光を検出する検出器アレイ３０２２と、ＬＥＤ光源３０１を点灯した後、ＬＥＤ光源３０１からの光の光量が安定するまでに要する時間ｔを用いてＬＥＤ光源３０１の状態を判定するデータ処理部２０３と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

分析対象の液体を収容する容器と、
前記容器内の前記液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、
前記液体に前記ＬＥＤ光源からの光が照射されることにより前記液体から放射される光を検出する光検出器と、
前記ＬＥＤ光源を点灯した後、前記ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間を用いて前記ＬＥＤ光源の状態を判定するデータ処理部と、を備える
ことを特徴とする分析装置。

【請求項2】

前記データ処理部は、
前記時間と前記ＬＥＤ光源の通電時間との相関に基づいて前記ＬＥＤ光源の交換時期を予測する
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項3】

前記データ処理部は、
前記ＬＥＤ光源の通電時間ごとに前記時間を測定し、
前記ＬＥＤ光源の通電時間ごとの前記時間から近似直線を導出し、
前記近似直線と前記時間の予め定めた上限値とに基づいて前記ＬＥＤ光源の交換時期を予測する
ことを特徴とする請求項２に記載の分析装置。

【請求項4】

前記時間は、前記ＬＥＤ光源を点灯した後、単位時間あたりの光量変動量が前記ＬＥＤ光源を点灯してから所定時間の経過後の光量を基準とした範囲に収まるまでの時間である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置。

【請求項5】

前記所定時間は、前記分析装置を起動してから前記分析装置が測定可能な状態になるまでのウォームアップ時間より短い
ことを特徴とする請求項４に記載の分析装置。

【請求項6】

前記時間は、前記ＬＥＤ光源を点灯した後、単位時間あたりの光量変動量が閾値以下に到達するまでの時間である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置。

【請求項7】

前記光検出器は、複数の波長の光の光量を測定可能であって、
前記時間の測定に用いる波長は、前記複数の波長のうちの前記液体の分析に使用される波長に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置。

【請求項8】

前記光検出器は、複数の波長の光の光量を測定可能であって、
前記時間の測定に用いる波長は、前記ＬＥＤ光源の発光チップの波長に最も近い
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置。

【請求項9】

前記データ処理部は、判定した前記ＬＥＤ光源の状態を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。

【請求項10】

分析対象の液体を収容する容器と、
前記容器内の前記液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、
前記液体に前記ＬＥＤ光源からの光が照射されることにより前記液体から放射される光を検出する光検出器と、
前記ＬＥＤ光源を点灯した後、前記ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間と前記ＬＥＤ光源の通電時間との相関に基づいて前記ＬＥＤ光源の交換時期を予測するデータ処理部と、を備える
ことを特徴とする分析装置。

【請求項11】

前記データ処理部は、
前記ＬＥＤ光源の通電時間ごとに前記時間を測定し、
前記ＬＥＤ光源の通電時間ごとの前記時間から近似直線を導出し、
前記近似直線と前記時間の予め定めた上限値とに基づいて前記ＬＥＤ光源の交換時期を予測する
ことを特徴とする請求項１０に記載の分析装置。

【請求項12】

前記時間は、前記ＬＥＤ光源を点灯した後、単位時間あたりの光量変動量が前記ＬＥＤ光源を点灯してから所定時間の経過後の光量を基準とした範囲に収まるまでの時間である
ことを特徴とする請求項１０に記載の分析装置。

【請求項13】

前記所定時間は、前記分析装置を起動してから前記分析装置が測定可能な状態になるまでのウォームアップ時間より短い
ことを特徴とする請求項１２に記載の分析装置。

【請求項14】

前記時間は、前記ＬＥＤ光源を点灯した後、単位時間あたりの光量変動量が閾値以下に到達するまでの時間である
ことを特徴とする請求項１０に記載の分析装置。

【請求項15】

前記光検出器は、複数の波長の光の光量を測定可能であって、
前記時間の測定に用いる波長は、前記複数の波長のうちの前記液体の分析に使用される波長に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項１０に記載の分析装置。

【請求項16】

前記光検出器は、複数の波長の光の光量を測定可能であって、
前記時間の測定に用いる波長は、前記ＬＥＤ光源の発光チップの波長に最も近い
ことを特徴とする請求項１０に記載の分析装置。

【請求項17】

前記データ処理部は、予測した前記ＬＥＤ光源の交換時期を出力する
ことを特徴とする請求項１０に記載の分析装置。

【請求項18】

分析対象の液体を収容する容器と、前記容器内の前記液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、前記液体に前記ＬＥＤ光源からの光が照射されることにより前記液体から放射される光を検出する光検出器と、を備える分析装置の前記ＬＥＤ光源の状態を判定する判定方法であって、
前記ＬＥＤ光源を点灯すること、
前記ＬＥＤ光源を点灯した後、前記ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間を測定すること、及び
測定した前記時間を用いて前記ＬＥＤ光源の状態を判定すること、を有する
ことを特徴とする判定方法。

【請求項19】

分析対象の液体を収容する容器と、前記容器内の前記液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、前記液体に前記ＬＥＤ光源からの光が照射されることにより前記液体から放射される光を検出する光検出器と、を備える分析装置の前記ＬＥＤ光源の交換時期を予測する予測方法であって、
前記ＬＥＤ光源を点灯すること、
前記ＬＥＤ光源を点灯した後、前記ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間を測定すること、及び
測定した前記時間と前記ＬＥＤ光源の通電時間との相関に基づいて前記ＬＥＤ光源の交換時期を予測すること、を有する
ことを特徴とする予測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、分析対象に光を照射するＬＥＤ光源を備える分析装置、ＬＥＤ光源の状態を判定する判定方法、及びＬＥＤ光源の交換時期を予測する予測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

血液や尿等の生体試料に含まれる、タンパク質、糖、脂質、酵素、ホルモン、無機イオン、疾患マーカー等の成分量を分析する分析装置がある。分析装置においては、液体収容用の容器に対して検体と試薬とを分注し、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する。そして、算出した吸光度と濃度との関係から成分量が求められる。

【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、且つ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。

【0004】

光源の交換頻度低減のため、近年では、吸光分析の光源として、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。しかし、キセノンランプやハロゲンランプ等と同様に、ＬＥＤを吸光分析の光源として採用した場合でも、長時間使用していると、発光チップ、蛍光体、樹脂等の材料が経年変化して、次第に光量が低下する。そのため、ＬＥＤ光源を採用した場合にも、ＬＥＤ光源に適した状態の判定方法や交換時期の予測方法が必要とされる。

【0005】

一般に、照明器具等に使用されるＬＥＤ光源の交換時期の予測については、ＬＥＤ光源の光量が初期光量の閾値（例えば７０％）以下となったときに交換時期とすることがある。また、特許文献１には、「ＬＥＤの点灯中その点灯時間を積算し、積算点灯時間が予め設定されている寿命時間に到達したときに、当該ＬＥＤの寿命到達を通知する」技術が開示されている。また、特許文献２には、「ＬＥＤの順電圧－順電流特性に基づいて、ＬＥＤの劣化具合を判断するＬＥＤ劣化測定装置」が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０－３９８３６号公報

【特許文献2】特開２０１５－３２７９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の光源の状態判定や交換時期予測と同様に、ＬＥＤ光源の光量が初期光量の閾値（例えば７０％）以下となったときを劣化状態や交換時期とした場合、ＬＥＤ光源の個体差によって初期光量がばらつくことがある。光量が初期光量の閾値以下になったとしても、初期光量のばらつきにより、分析装置の分析性能を維持するための光量が十分であるにも関わらず、交換が発生する可能性がある。また、ＬＥＤ光源の点灯時間が予め設定されている寿命時間に到達したときを劣化状態や交換時期とした場合、ＬＥＤ光源の個体差や使用環境条件等により、分析装置の分析性能を維持するための光量が十分あるにも関わらず、交換が発生する可能性がある。このように、従来の状態判定や交換時期予測では、ＬＥＤ光源の個体差や使用環境条件などによってＬＥＤ光源の個体毎に状態が異なるにも関わらず、ＬＥＤ光源の状態や交換予測時期をＬＥＤ光源毎に判定することができなかった。また、特許文献２のように、順電圧－順電流特性を利用するには、ＬＥＤ光源に印加される電流及び電圧をモニターするための新たな測定システムが必要となってしまう。

【0008】

そこで、本開示は、ＬＥＤ光源の点灯から光量が安定するまでの時間を用いて、ＬＥＤ光源の状態の判定やＬＥＤ光源の交換時期の予測を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の分析装置は、分析対象の液体を収容する容器と、容器内の液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、液体にＬＥＤ光源からの光が照射されることにより液体から放射される光を検出する光検出器と、ＬＥＤ光源を点灯した後、ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間を用いてＬＥＤ光源の状態を判定するデータ処理部と、を備える。

【0010】

また、本開示の分析装置は、分析対象の液体を収容する容器と、容器内の液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、液体にＬＥＤ光源からの光が照射されることにより液体から放射される光を検出する光検出器と、ＬＥＤ光源を点灯した後、ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間とＬＥＤ光源の通電時間との相関に基づいてＬＥＤ光源の交換時期を予測するデータ処理部と、を備える。

【0011】

また、本開示の判定方法は、分析対象の液体を収容する容器と、容器内の液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、液体にＬＥＤ光源からの光が照射されることにより液体から放射される光を検出する光検出器と、を備える分析装置のＬＥＤ光源の状態を判定する判定方法であって、ＬＥＤ光源を点灯すること、ＬＥＤ光源を点灯した後、ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間を測定すること、及び測定した時間を用いてＬＥＤ光源の状態を判定すること、を有する。

【0012】

また、本開示の予測方法は、分析対象の液体を収容する容器と、容器内の液体に光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源と、液体にＬＥＤ光源からの光が照射されることにより液体から放射される光を検出する光検出器と、を備える分析装置のＬＥＤ光源の交換時期を予測する予測方法であって、ＬＥＤ光源を点灯すること、ＬＥＤ光源を点灯した後、ＬＥＤ光源からの光の光量が安定するまでに要する時間を測定すること、及び測定した時間とＬＥＤ光源の通電時間との相関に基づいてＬＥＤ光源の交換時期を予測すること、を有する。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、ＬＥＤ光源の点灯から光量が安定するまでの時間を用いて、ＬＥＤ光源の状態の判定やＬＥＤ光源の交換時期の予測を行うことができる。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1】自動分析装置１００の全体構成例を示す模式図である。

【図2】データ処理部２０３のハードウェアブロック図である。

【図3】履歴データ２０３３ａの内容を示した図である。

【図4】自動分析装置１００の吸光度の測定を行う吸光度測定部１１３の構成例を示す図である。

【図5】自動分析装置１００の動作を示したフローチャートである。

【図6】状態判定処理の詳細を示したフローチャートである。

【図7】交換時期予測処理の詳細を示したフローチャートである。

【図8】通電時間が０時間と１０，０００時間の白色ＬＥＤの点灯直後の光量変動の結果を示す図である。

【図9】ＬＥＤの通電時間とＬＥＤ点灯から光量安定までの時間との相関を示す図である。

【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】

（自動分析装置１００）
図１を用いて、本実施の形態の自動分析装置１００の概要を説明する。図１の自動分析装置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や試薬を移動させる分注機構と、これらを制御する制御部２０１と、を備える。また、自動分析装置１００は、分析対象の液体（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によって測定された測定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を含む。

【0018】

データ処理部２０３は、光量測定回路２０２によって測定された測定データを記憶したり、記憶した測定データを解析したりする。解析結果は、例えば、出力部２０５に出力される。データ処理部２０３の詳細は、後述する。

【0019】

入力部２０４及び出力部２０５は、データ処理部２０３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、及びテンキーなどの情報入力装置である。出力部２０５は、自動分析装置１００の解析結果を出力するための情報出力装置であり、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の収容容器である複数のサンプルカップ１０２が配置される。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の収容容器である複数の試薬ボトル１０５が配置される。反応ディスク１０９の円周上には、サンプル１０１と試薬１０４とを混合させた分析対象の反応溶液１０７を収容する容器である複数の反応セル１０８が配置される。

【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とを繋ぐ流路で構成される。

【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とを繋ぐ流路で構成される。

【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。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槽内の恒温流体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、制御部２０１によってその温度は一定温度に保たれる。恒温流体１１５には、例えば水や空気が使用される。

【0025】

反応ディスク１０９の円周上の一部に、自動分析装置１００において吸光分析を行う吸光度測定部１１３が配置される。

【0026】

（データ処理部２０３）
図２は、データ処理部２０３のハードウェアブロック図である。データ処理部２０３は、プロセッサ２０３１、主記憶部２０３２、補助記憶部２０３３、及び入出力Ｉ／Ｆ２０３４を有する。プロセッサ２０３１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣなどである。主記憶部２０３２は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などであって、プロセッサ２０３１の作業領域として使用される。補助記憶部２０３３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はそれらの組み合わせ等であって、各種プログラム及び各種データを記憶する。入出力Ｉ／Ｆ２０３４は、データ処理部２０３とデータ処理部２０３の周辺機器（例えば、制御部２０１、光量測定回路２０２、入力部２０４、出力部２０５）とを通信可能に接続するインタフェースである。

【0027】

本実施の形態の補助記憶部２０３３は、履歴データ２０３３ａ、状態判定プログラム２０３３ｂ、及び交換時期予測プログラム２０３３ｃを記憶する。状態判定プログラム２０３３ｂは、ＬＥＤ光源３０１（図４参照）からの光の光量が安定するまでに要する時間ｔ（以下、適宜「光量安定までの時間ｔ」と呼ぶ）を用いてＬＥＤ光源３０１の状態を判定するプログラムである。プロセッサ２０３１は、状態判定プログラム２０３３ｂを実行することにより、ＬＥＤ光源３０１からの光の光量が安定するまでに要する時間ｔを用いてＬＥＤ光源３０１の状態を判定し、判定結果を出力する。また、交換時期予測プログラム２０３３ｃは、光量安定までの時間ｔと、ＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔとの相関に基づいて、ＬＥＤ光源３０１の交換時期を予測するプログラムである。プロセッサ２０３１は、交換時期予測プログラム２０３３ｃを実行することにより、ＬＥＤ光源３０１からの光の光量が安定するまでに要する時間ｔを用いてＬＥＤ光源３０１の交換時期を予測し、予測結果を出力する。

【0028】

また、補助記憶部２０３３は、光量測定回路２０２によって測定された測定データ、測定データの分析を行う分析プログラム、分析プログラムによって分析された分析結果、などを記憶してもよい。

【0029】

（履歴データ２０３３ａ）
図３は、履歴データ２０３３ａの内容を示した図である。履歴データ２０３３ａには、ＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔと、当該通電時間Ｔのときに測定した時間であってＬＥＤ光源３０１からの光の光量が安定するまでに要する時間ｔと、が対応付けて記憶される。図３の例では、１０００時間毎に光量安定までの時間ｔを測定しているが、光量安定までの時間ｔの測定間隔は、１０００時間に限定されず、１０００時間より短くてもよいし、１０００時間より長くてもよい。また、図３の例では、等間隔で光量安定までの時間ｔを測定しているが、光量安定までの時間ｔの測定間隔は等間隔でなくても構わない。また、ＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔの代りに又はＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔに加えて、自動分析装置１００の稼働時間を用いてもよい。

【0030】

新規に光量安定までの時間ｔが測定されると、履歴データ２０３３ａの新規レコードに通電時間Ｔとともに測定した光量安定までの時間ｔが対応付けて記憶される。

【0031】

（吸光度測定部１１３）
図４は、自動分析装置１００の吸光度の測定を行う吸光度測定部１１３の構成例を示す図である。本実施の形態の自動分析装置１００では、吸光度測定の光源部にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源３０１が使用される。ＬＥＤ光源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内の反応溶液１０７に照射される。このとき、光の照射面内の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、ＬＥＤ光源３０１からの出射光の幅を制限することがある。

【0032】

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。検出器アレイ３０２２は、光検出器の一例である。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。本実施の形態では、検出器アレイ３０２２は、反応溶液１０７を透過した光を検出するが、検出器アレイ３０２２（光検出器）は、反応溶液１０７から放射した光（例えば、吸光・蛍光・発光等の光学特性）を検出すればよい。

【0033】

検出器アレイ３０２２は、複数の測定波長を受光する。検出器アレイ３０２２によって受光された光は、電気信号（受光信号）に変換され、光量測定回路２０２を介して、測定データとしてデータ処理部２０３の補助記憶部２０３３に記憶される。

【0034】

一方で、吸光度測定部１１３は、ＬＥＤ光源３０１からの光の光量が安定するまでに要する光量安定までの時間ｔを測定する際にも利用される。光量安定までの時間ｔを測定する際には、光軸４０１上には反応セル１０８が設置されない、又は反応溶液１０７が収容されない反応セル１０８が設置される。ＬＥＤ光源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により集光される。集光された光は、回折格子３０２１で分光され、検出器アレイ３０２２で受光される。検出器アレイ３０２２によって受光された光は、電気信号（受光信号）に変換され、光量測定回路２０２を介して、履歴データ２０３３ａとしてデータ処理部２０３の補助記憶部２０３３に記憶される。

【0035】

（制御部２０１による自動分析装置１００の制御例）
サンプル１０１に含まれるタンパク質、糖、脂質等の成分量の算出では、一例として次の手順により行われる。まず、制御部２０１は、洗浄部１１４に指示し、反応セル１０８を洗浄する。次に、制御部２０１は、サンプル分注機構１１０に指示し、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、制御部２０１は、試薬分注機構１１１に指示し、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。

【0036】

各溶液の分注時、制御部２０１は、各ディスクの駆動部に指示し、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を回転駆動する。この際、サンプルカップ１０２、試薬ボトル１０５、及び反応セル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。

【0037】

続いて、制御部２０１は、溶液攪拌部１１２に指示し、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。測定位置を通過するたび、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、補助記憶部２０３３に順次出力され、反応過程データとして蓄積される。

【0038】

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、補助記憶部２０３３に格納される。

【0039】

（自動分析装置１００の動作フロー）
図５は、自動分析装置１００の動作を示したフローチャートである。自動分析装置１００は、電源がＯＮされると（Ｓ５０１）、ウォームアップ処理を開始する（Ｓ５０２）。ウォームアップ処理は、各種ソフトウェアの起動、及び分析前の各部の動作チェックを含む。このウォームアップ処理に要する時間をウォームアップ時間と呼ぶ。

【0040】

また、自動分析装置１００は、ウォームアップ処理中にＬＥＤ光源３０１をＯＮする（Ｓ５０３）。ＬＥＤ光源３０１から照射される光の光量は、ＬＥＤ光源３０１をＯＮしてから安定するまで時間を要する。少なくともウォームアップ処理が完了するまでは、ＬＥＤ光源３０１からの光は、吸光分析には使用されない。光量安定までの時間ｔは、ＬＥＤ光源３０１の立ち上がり特性に起因し、ＬＥＤ光源３０１に使用されるＬＥＤ毎に異なる。本実施の形態では、このＬＥＤ光源３０１の立ち上がり特性に着目し、ＬＥＤ光源３０１の状態やＬＥＤ光源３０１の交換時期予測に、ＬＥＤ光源３０１の立ち上がり特性に起因する光量安定までの時間ｔを用いる。

【0041】

吸光度測定部１１３は、ＬＥＤ光源３０１の光量を測定し、データ処理部２０３は、測定した光量に基づいて光量安定までの時間ｔを算出する（Ｓ５０４）。

【0042】

データ処理部２０３は、算出した光量安定までの時間ｔとＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔとを対応付けて履歴データ２０３３ａに記憶する（Ｓ５０５）。ＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔは、例えば、データ処理部２０３の補助記憶部２０３３に記憶されている。データ処理部２０３は、補助記憶部２０３３に記憶されたＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔを取得し、算出した光量安定までの時間ｔと取得したＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔとを対応付けて履歴データ２０３３ａに記憶する。

【0043】

そして、データ処理部２０３は、ＬＥＤ光源３０１の状態を判定する状態判定処理を実行する（Ｓ５０６）。状態判定処理の詳細は、後述する。

【0044】

また、データ処理部２０３は、ＬＥＤ光源３０１の交換時期を予測する交換時期予測処理を実行する（Ｓ５０７）。交換時期予測の詳細は、後述する。

【0045】

なお、本実施の形態の自動分析装置１００は、状態判定処理（Ｓ５０６）及び交換時期予測処理（Ｓ５０７）の両方を実行するが、状態判定処理（Ｓ５０６）又は交換時期予測処理（Ｓ５０７）のいずれか一方のみを実行してもよい。

【0046】

ウォームアップ処理が完了し、自動分析装置１００による分析が可能な状態になると、自動分析装置１００は、ＬＥＤ光源３０１からの光を反応溶液１０７に照射し、反応セル１０８内の反応溶液１０７の吸光度を測定する吸光分析を開始する（Ｓ５０８）。

【0047】

（ＬＥＤ光源３０１の状態判定方法）
図６は、状態判定処理の詳細を示したフローチャートである。例えば、データ処理部２０３のプロセッサ２０３１は、補助記憶部２０３３に記憶される状態判定プログラム２０３３ｂを実行することにより、図６のフローチャートの各ステップを実行する。

【0048】

データ処理部２０３は、Ｓ５０４で算出した光量安定までの時間ｔと基準値とを比較する（Ｓ６０１）。基準値は、例えば、データ処理部２０３の補助記憶部２０３３に予め記憶されている。

【0049】

データ処理部２０３は、Ｓ６０１の比較結果に従って、光量安定までの時間ｔが基準値以下かどうかを判定する（Ｓ６０２）。

【0050】

光量安定までの時間ｔが基準値以下であると判定した場合（Ｓ６０２：Ｙｅｓ）、データ処理部２０３は、ＬＥＤ光源３０１の状態を特定する（Ｓ６０３）。例えば、データ処理部２０３は、光量安定までの時間ｔと基準値との差分の大きさに基づいて、ＬＥＤ光源３０１の状態を特定してもよいし、光量安定までの時間ｔに基づいて、ＬＥＤ光源３０１の状態を特定してもよい。ＬＥＤ光源３０１の状態は、例えば、ＬＥＤ光源３０１の劣化度合いを示す劣化状態、ＬＥＤ光源３０１の使用程度を示す使用状態などである。

【0051】

データ処理部２０３は、特定したＬＥＤ光源３０１の状態を出力部２０５（ディスプレイ）に出力（表示）する（Ｓ６０４）。

【0052】

一方で、光量安定までの時間ｔが基準値より大きいと判定した場合（Ｓ６０２：Ｎｏ）、データ処理部２０３は、警告を出力部２０５（ディスプレイ）に出力（表示）する（Ｓ６０５）。例えば、データ処理部２０３は、ＬＥＤ光源３０１の交換を促す警告、ＬＥＤ光源３０１の交換時期が到来したことを示す警告などを出力部２０５（ディスプレイ）に表示してもよい。また、データ処理部２０３は、ＬＥＤ光源３０１の状態を出力する出力部２０５（ランプやスピーカ）から、ＬＥＤ光源３０１の交換を促す光や音、ＬＥＤ光源３０１の交換時期が到来したことを示す光や音などを出力してもよい。

【0053】

図６の例では、警告を出力した（Ｓ６０５）後に、Ｓ５０８の吸光分析の実施が可能であるが、警告を出力した場合にＳ５０８の吸光分析の実施を禁止してもよい。また、警告を出力した上で実施された吸光分析の分析結果を、警告なしで実施された吸光分析の分析結果と区別して管理してもよい。

【0054】

（ＬＥＤ光源３０１の交換時期予測方法）
図７は、交換時期予測処理の詳細を示したフローチャートである。例えば、データ処理部２０３のプロセッサは、補助記憶部２０３３に記憶される交換時期予測プログラム２０３３ｃを実行することにより、図７のフローチャートの各ステップを実行する。

【0055】

まず、データ処理部２０３は、補助記憶部２０３３の履歴データ２０３３ａを参照する（Ｓ７０１）。

【0056】

データ処理部２０３は、履歴データ２０３３ａからＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔごとの光量安定までの時間ｔを取得し、取得したＬＥＤ光源３０１の通電時間Ｔごとの光量安定までの時間ｔを用いて近似直線を導出する（Ｓ７０２）。この近似直線は、最小二乗法などを用いて導出される。なお、図７の例では、線形近似を行ったが、指数近似、対数近似、多項式近似、累乗近似、又は移動平均近似を行ってもよい。

【0057】

データ処理部２０３は、導出した近似直線からＬＥＤ光源３０１の交換時期を予測する（Ｓ７０３）。例えば、データ処理部２０３は、近似直線が光量安定までの時間ｔの上限値に到達するまでの通電時間Ｔを算出し、算出した通電時間Ｔを交換時期とする。

【0058】

そして、データ処理部２０３は、交換時期を出力部２０５（ディスプレイ）に出力（表示）する（Ｓ７０４）。例えば、データ処理部２０３は、交換時期として、ＬＥＤ光源３０１を交換するまでの残りの通電時間や残りの自動分析装置１００の稼働時間、ＬＥＤ光源３０１の交換を推奨する交換日時などを出力部２０５（ディスプレイ）に出力（表示）する。

【0059】

（本実施の形態の効果）
本実施の形態では、ＬＥＤ光源３０１の光量安定までの時間ｔ（立ち上がり特性）を用いることによって、通電時間とともに経年変化するＬＥＤ光源３０１の状態を反映しながら、ＬＥＤ光源３０１の個体ごとの状態の判定や交換時期を予測することができる。これにより、ＬＥＤ光源３０１の交換頻度低減による、光源交換に必要なメンテナンスコスト低減やオペレータのルーチン業務以外の作業量負担軽減等が可能となる。また、光量が十分であるにも関わらず稼働時間が一定時間を超えたという理由で廃棄される光源を減らし、環境負荷の低減にも繋がる。

【0060】

また、本実施の形態では、上記した特許文献２と異なり、ＬＥＤ光源３０１に印加される電流及び電圧をモニターするための新たな測定システムを必要としない。

【0061】

続いて、光源部であるＬＥＤ光源３０１の状態判定及び交換時期予測の方法に関して、以下、実施例１、実施例２、実施例３を参照しながら説明する。本開示では、ＬＥＤ光源３０１の通電時間に応じて、ＬＥＤ点灯から光量が安定するまでの時間に差がある、という知見を利用してＬＥＤ光源３０１の状態判定及び交換時期予測を行う。

【0062】

＜実施例１＞
実施例１では、ＬＥＤの通電時間に応じてＬＥＤ点灯から光量が安定するまでの時間に差がある、という現象を確認する。そこで、光源部（ＬＥＤ光源３０１）に使用されるＬＥＤの点灯直後の光量変動を分光器（ＵＳＢ２０００小型ファイバ光学分光器、オーシャンインサイト社製）にて測定した。ここでは、紫外光を出射する発光チップとその発光チップの上に設置された蛍光体とから広帯域の波長（およそ３７０ｎｍから８００ｎｍまで）の光が出射される白色ＬＥＤを使用した。

【0063】

図８は、通電時間が０時間（新品）と１０，０００時間（１万時間測定に供した）の白色ＬＥＤの点灯直後の光量変動の結果を示す図である。横軸はＬＥＤ点灯からの時間（ｓｅｃ）、縦軸はＬＥＤ点灯から所定時間（１，８００ｓｅｃ（３０分後））の経過後の光量を１００％とした時の光量変動量（％）である。本実施例では、ＬＥＤ点灯から所定時間の経過後の光量安定時の光量を基準の一例として、ＬＥＤ点灯から３０分後の光量を１００％としている。ただし、「所定時間」の定義はこの限りではなく、自動分析装置のサイズによっては、小さいものであれば１０分程度、大きいものであれば９０分程度に定めるとよい。例えば、所定時間は、自動分析装置１００を起動してから自動分析装置１００が測定可能な状態になるまでのウォームアップ時間より短い。このようにすれば、ウォームアップ時間内にＬＥＤ光源３０１の状態判定や交換時期予測を行うことができるので、吸光分析のスループットが低下するのを防止することができる。

【0064】

本実施例では、光量安定までの時間ｔとして、単位時間あたりの光量変動値が上記した基準とした範囲に収まるまでの時間を算出する。当該範囲は、例えば、上記した基準（ＬＥＤ点灯から３０分後の光量）を中心に「±０．１％」とした場合、９９．９％～１００．１％となる。図８の例では、（ａ）通電時間が０時間のＬＥＤの第１波長、第２波長、及び第３波長の全てが所定範囲に収まるまでの時間ｔは、１１．９７分であった。また、（ｂ）通電時間が１０，０００時間のＬＥＤの第１波長、第２波長、及び第３波長の全てが所定範囲に収まるまでの時間は、２３．５７分であった。よって、通電時間が１０，０００時間のＬＥＤでは、ＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔが長くなっている現象が確認された。ここでは、自動分析装置で使用される、白色ＬＥＤから出射される３種の波長として、第１波長（３７６±５ｎｍ）、第２波長（４１５±５ｎｍ）、及び第３波長（７００±５ｎｍ）の結果を示した。しかし、自動分析装置で使用される波長は、測定項目に対応する試薬、光度計に設置されるフォトダイオード（光検出器）等の特性によって様々に変化するものである。そのため、光量安定までの時間ｔの測定に用いる波長は、反応溶液の分析に使用される波長に基づいて決定される。また、１種の波長だけに着目して光量安定までの時間を見てもよいし、複数の波長にて光量安定までの時間を見てもよい。さらに、白色ＬＥＤのように発光チップを備えるＬＥＤでは、その発光チップの波長に近い波長に着目した方がＬＥＤ素子特性を反映することもある。なお、発光チップ単体からなるＬＥＤや、２種以上のＬＥＤからの出射光を合波する場合等においても、光量安定までの時間ｔに着目する点は変わらず、適用可能である。

【0065】

図９は、ＬＥＤの通電時間ＴとＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔとの相関を示す図である。上記の知見は、発光チップや蛍光体、樹脂等の経年変化、周辺環境からの熱影響等の要因であるため、通電時間Ｔに応じた特性変化である。そのため、自動分析装置に搭載したＬＥＤ光源３０１について通電時間ごとに光量安定までの時間ｔを算出した場合、図９に示すように、ＬＥＤの通電時間Ｔと光量安定までの時間ｔとは線形の相関を示すことになる。図９の点線で示すように、ＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔと通電時間Ｔとの相関関係は、複数の実際のデータから算出される近似直線によって表すことができる。この近似直線から、光量安定までの時間ｔが上限値を超える通電時間Ｔ１を算出し、このＴ１を交換時期とする。なお、場合によっては近似直線ではなく近似曲線の方が、相関係数が高くなることもあるため、各装置の運用によって相関関係の算出方法は適切に変えることができる。ＬＥＤ素子の初期光量や素子内部の状態には個体差があると考えられる。本実施例では、ＬＥＤ光源３０１に使用されるＬＥＤごとに、実際のデータからＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔと通電時間Ｔとの相関関係を導出することで、個体ごとの最適な交換時期を算出でき、ＬＥＤ光源３０１の交換頻度低減が可能となる。

【0066】

＜実施例２＞
実施例２では、ＬＥＤの通電時間ＴとＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔとの相関を調査する。紫外光を出射する発光チップとその発光チップの上に設置された蛍光体とから広帯域の波長（およそ３７０ｎｍから８００ｎｍまで）の光が出射される白色ＬＥＤの中でも典型的なＬＥＤを使用した。そして、ＬＥＤ光源３０１に使用されるＬＥＤの点灯直後の光量変動を、分光器（ＭＣＰＤ－９８００、大塚電子製）と積分球を用いて測定した。なお、ＬＥＤの温度を一定に保つため、ペルチェ素子を利用して、ＬＥＤの実装基板を３７℃に制御した。

【0067】

表１は、ＬＥＤの通電時間Ｔと、ＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔとを示す結果である。ＬＥＤ点灯から一定時間経過後（ここではＬＥＤ点灯から３０分後）の光量安定時の光量を基準（１００％）とした時、測定系の分解能を勘案して、光量変動値が１００±０．２％に収まるまでの時間を光量安定までの時間ｔ（ｓｅｃ）とした。波長に関しては、一例として、図８の第１波長である３７６±５ｎｍの光量変動について、光量安定までの時間ｔを算出した。表１に示すように、ＬＥＤの通電時間Ｔが増加するとともに、光量安定までの時間ｔが長くなることが確認された。よって、図９に示すように、ＬＥＤの通電時間Ｔと、ＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔにおおよそ線形の相関があることが分かる。

【0068】

【表1】

【0069】

＜実施例３＞
ＬＥＤの光量が安定するまでの時間の定義として、単位時間あたりの光量変動量を用いる場合の例を説明する。実施例１と同様にして、紫外光を出射する発光チップとその発光チップの上に設置された蛍光体とから広帯域の波長（およそ３７０ｎｍから８００ｎｍまで）の光が出射される白色ＬＥＤを使用した。そして、ＬＥＤ光源３０１に使用されるＬＥＤの点灯直後の光量変動を分光器（ＵＳＢ２０００小型ファイバ光学分光器、オーシャンインサイト社製）にて測定した。

【0070】

表２は、通電時間が０時間と１０，０００時間の白色ＬＥＤの点灯直後の６０秒あたりの光量変動量を示す結果である。６０秒あたりの光量変動量は、６０秒間の光量変動量を１次関数で最小二乗法などを用いてフィッティングした際の単位時間あたりの傾きとして求めたものであり、ここでは一例として図８の第１波長である３７６±５ｎｍの結果を示している。

【0071】

【表2】

【0072】

ここでの単位時間は、６０秒間に限らず定義は問わない。図８で示したＬＥＤ点灯時の光量変動の傾きを評価していることと同義であり、単位時間あたりの変動量は、ＬＥＤ点灯直後は大きく、次第に小さい値へと収束していく。表２に示すように、点灯直後の６０秒あたりの光量変動量のそれぞれでは、通電時間０時間のＬＥＤと比較して、通電時間１０，０００時間のＬＥＤの数値が大きくなっている。この結果から、通電時間によるＬＥＤ点灯時の光量安定性に差があるため、この数値を交換時期の基準として用いることができる。自動分析装置１００の光源として搭載したＬＥＤ光源３０１において、単位時間あたりの光量変動量（傾き）を算出し、その光量変動量が閾値以下に到達するまでの時間を、光量安定までの時間ｔとして定義する。ここでの閾値は、装置上において分析性能を維持できる光量変動量の上限値をいう。本実施例にて算出されたＬＥＤ点灯から光量安定までの時間ｔも、実施例１と同様に、図９に示すように、通電時間Ｔの相関は、近似直線によって算出することが可能となる。この近似直線から、光量安定までの時間ｔが予め定められたある一定値を超える通電時間Ｔ１を算出し、Ｔ１を交換時期と設定できる。また、実施例１で光量安定までの時間が基準値を満たしていても、実施例３で一定時間あたりの光量変動量が基準値を満たしていない場合、吸光分析を中断するというシステムにすることもできる。すなわち、光量安定までの時間の測定値と基準値との比較に加えて、一定時間あたりの光量変動量の測定値と基準値の比較を組み合せることで、吸光分析に求められる分析性能に即した交換時期予測を実現することができる。

【0073】

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。

【0074】

上記実施の形態では、ウォームアップ処理中にＬＥＤ光源３０１の光量安定までの時間ｔを算出しＬＥＤ光源３０１の状態判定処理や交換時期予測処理を実行したが、状態判定処理や交換時期予測処理を実行するタイミングは、ウォームアップ処理中に限定されない。例えば、メンテナンスモード中に、ＬＥＤ光源３０１の状態判定処理や交換時期予測処理を実行してもよいし、一定時間経過後または一定検査数実施後にＬＥＤ光源３０１の状態判定処理や交換時期予測処理を実行してもよい。

【符号の説明】

【0075】

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：洗浄部
１１５：恒温流体
２０１：制御部
２０２：光量測定回路
２０３：データ処理部
２０３１：プロセッサ
２０３２：主記憶部
２０３３：補助記憶部
２０３３ａ：履歴データ
２０３３ｂ：状態判定プログラム
２０３３ｃ：交換時期予測プログラム
２０３４：入出力Ｉ／Ｆ
２０４：入力部
２０５：出力部
３０１：ＬＥＤ光源
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】