特許 7417768 自動分析装置および自動分析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-10

(45)【発行日】2024-01-18

(54)【発明の名称】自動分析装置および自動分析方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/01 20060101AFI20240111BHJP

   G01N 21/59 20060101ALI20240111BHJP

   G01N 35/00 20060101ALI20240111BHJP

【ＦＩ】

G01N21/01 D

G01N21/59 Z

G01N35/00 Z

G01N35/00 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022575145

(86)(22)【出願日】2021-12-13

(86)【国際出願番号】 JP2021045749

(87)【国際公開番号】W WO2022153753

(87)【国際公開日】2022-07-21

【審査請求日】2023-05-15

(31)【優先権主張番号】P 2021003284

(32)【優先日】2021-01-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】加呂 光

(72)【発明者】

【氏名】西墻 憲一

【審査官】嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０３７９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３７９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３７９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３６８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１６０６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０５４７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３１７５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９０３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１３６４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０１３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６６４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／０８８２７５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ｇ０１Ｎ ３５／００－Ｇ０１Ｎ ３５／１０

Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｇ０１Ｊ ３／００－Ｇ０１Ｊ ３／５２

Ｇ０２Ｆ １／００－Ｇ０２Ｆ １／３９

Ｇ０２Ｆ ２／００－Ｇ０２Ｆ ２／０２

Ｇ０２Ｆ ７／００

Ｈ０１Ｓ ３／００－Ｈ０１Ｓ ３／３０

Ａ６１Ｂ ５／００－Ａ６１Ｂ ５／３９８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料に向けて光を照射する第１の光源と、
断続的または連続的に周波数が変化する第１の駆動電流を前記第１の光源に供給する駆動回路と、
前記試料を透過した光に基づいて光検出信号を出力する受光器と、
前記光検出信号を、前記第１の駆動電流の周波数に応じて復調し、復調結果に基づいて計測信号を出力する信号処理回路と、を備える
ことを特徴とする自動分析装置。

【請求項2】

前記試料に向けて光を照射する、前記第１の光源とは異なる第２の光源をさらに備え、
前記駆動回路は、前記第１の駆動電流と同一の周波数を有する第２の駆動電流を前記第２の光源に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。

【請求項3】

前記第１の駆動電流は、直流成分と交流成分とを有する脈流電流であり、
前記駆動回路は、前記直流成分を制御する直流成分制御部と、前記交流成分を制御する交流成分制御部と、を備え、
前記信号処理回路は、
前記光検出信号の周波数成分のうち、前記交流成分の最低周波数よりも低い遮断周波数以下の成分を減衰させる高帯域通過フィルタを備え、
前記直流成分制御部は、前記第１の光源に対する通電時間の経過とともに前記直流成分を低下させる機能を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。

【請求項4】

断続的または連続的に周波数が変化する第１の駆動電流を第１の光源に供給することによって前記第１の光源から試料に光を照射する過程と、
前記試料を透過した光に基づいて光検出信号を出力する過程と、
前記光検出信号を、前記第１の駆動電流の周波数に応じて復調し、復調結果に基づいて計測信号を出力する過程と、を有する
ことを特徴とする自動分析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動分析装置および自動分析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特許文献１には、波長および変調周波数が互いに異なる光を発する二つの光源からの光を血清に対して照射し、該血清を透過した透過光の強度に基づいて、波長ごとの血清による吸光量を算出する旨が記載されている。また、特許文献２には、複数の光源それぞれを異なる変調周波数で変調し、周波数分離によって所望の信号成分のみを検出する旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２６０３６号公報

【文献】特開２００６－３２９９２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した技術において、計測結果に対する外乱成分による影響を適切に抑制したいという要望がある。
そこで、本発明の目的は、計測結果に対する外乱成分による影響を適切に抑制できる自動分析装置および自動分析方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため本発明の自動分析装置は、試料に向けて光を照射する第１の光源と、断続的または連続的に周波数が変化する第１の駆動電流を前記第１の光源に供給する駆動回路と、前記試料を透過した光に基づいて光検出信号を出力する受光器と、前記光検出信号を、前記第１の駆動電流の周波数に応じて復調し、復調結果に基づいて計測信号を出力する信号処理回路と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、計測結果に対する外乱成分による影響を適切に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態による自動分析装置のブロック図。

【図2】図１の要部のブロック図。

【図3】図２における各部の波形図の例。

【図4】第１比較例における各部の波形図の例。

【図5】第２実施形態による自動分析装置の要部のブロック図。

【図6】第２実施形態の光電流信号に現れる周波数スペクトルを示す図。

【図7】第２比較例の光電流信号に現れる周波数スペクトルを示す図。

【図8】第３比較例の光電流信号に現れる周波数スペクトルを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［実施形態の前提］
まず、固定された周波数を有する電流で光源を駆動し、放射された光を試料に入射させる場合を想定する。この場合、駆動周波数と同じ周波数をもつ外乱が混入すると、計測結果から駆動周波数成分を分離する際に、外乱成分が分析対象である透過光成分から分離できず、計測結果に誤差が生じる可能性が生じる。また、上述の特許文献２のように、複数の光源を異なる周波数で駆動すると、駆動周波数差に応じた信号がビート信号となり測定値に雑音として重畳する可能性が生じる。また、受光信号の処理の過程で異なる周波数の信号発生器や、周波数分離手段が必要となり、構成の複雑化や、高コスト化を招く問題が生じる。

【0009】

そのため、後述する実施形態は、駆動周波数と同一の周波数を有する外乱が受光器の出力に混入した場合において、外乱成分による影響を低減しようとするものである。また、実施形態は、複数の光源を駆動する際に、回路構成を複雑化することなくビート現象に由来する雑音を低減しようとするものである。

【0010】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態による自動分析装置１のブロック図である。
図１において、自動分析装置１は、主に、サンプルディスク１０と、試薬ディスク２０と、反応ディスク（インキュベータ）３０と、光送信部４０と、光受信部４１と、光信号制御部４２と、コンピュータ５４と、を備えている。

【0011】

反応ディスク３０は、略円板状に形成され、その上面周縁部には、複数の（例えば１００個～２００個程度の）反応容器３１が配置されている。反応容器３１は、透光性材料を略直方体箱状に形成したものである。反応容器３１は、恒温槽３２により所定温度（例えば３７℃）に維持されている。

【0012】

サンプルディスク１０上には、血液、尿等の生体サンプルを収容する多数の検体容器１１が、図示の例では二重に周方向に沿って載置されている。また、サンプルディスク１０の近傍には、サンプル分注機構１６が配置されている。このサンプル分注機構１６は、可動アーム１５と、これに取り付けられたピペットノズル１７とを備えている。

【0013】

上記構成により、サンプル分注機構１６は、サンプル分注時にはピペットノズル１７が可動アーム１５により分注位置に移動して、サンプルディスク１０の吸入位置に位置する検体容器１１から所定量のサンプルを吸入し、そのサンプルを反応ディスク３０上の吐出位置にある反応容器３１内に吐出する。

【0014】

試薬ディスク２０には、略円筒状に形成された試薬保冷庫２２が配置されている。この試薬保冷庫２２の内部には、複数の試薬ボトル２１が試薬ディスク２０の周方向に沿って配置されている。各試薬ボトル２１には、例えばバーコードのように試薬識別情報を表示したラベル（図示略）が各々貼付されている。

【0015】

各試薬ボトル２１には、自動分析装置１により分析され得る分析項目に対応する試薬液が収容されている。また、試薬ディスク２０に近接してバーコード読み取り装置２７が配置されている。バーコード読み取り装置２７は、試薬登録時に各試薬ボトル２１の外壁に表示されているバーコードを読み取る。読み取られた試薬情報は、試薬ディスク２０上のポジションとともに記憶装置５３に登録される。

【0016】

また、試薬ディスク２０の近傍には、サンプル分注機構１６と概ね同様の機構をなす試薬分注機構２５が配置されている。試薬分注時には、試薬ディスク２０は、検査項目に応じた試薬ボトル２１を試薬分注機構２５の付近に配置する。また、反応ディスク３０は、対応する反応容器３１を試薬分注機構２５の付近に配置する。そして、試薬分注機構２５は、ピペットノズル２５ａによって試薬ボトル２１から試薬液を吸入し、反応容器３１に吐出する。

【0017】

反応ディスク３０、試薬ディスク２０および試薬分注機構２５に囲まれる位置には、攪拌機構３６が配置されている。反応容器３１内に収容されたサンプルと試薬との反応液（試料）は、この攪拌機構３６により攪拌されて反応が促進される。光送信部４０は反応ディスク３０の中心部付近に配置され、光受信部４１は反応ディスク３０の外周側に配置されている。攪拌を終えた反応容器３１の列は、光送信部４０と光受信部４１とによって挟まれた測光位置を通るように回転移動する。

【0018】

反応ディスク３０は、例えば、４５°の回転角毎に間欠駆動され、９秒で１回転する。各反応容器３１内におけるサンプルと試薬との反応液は、反応ディスク３０の回転動作で測光位置を横切る度に、光送信部４０によって光が照射される。１個の反応容器３１が測光位置を横切る期間は、例えば１０～３０ｍｓｅｃ程度になる。反応液の吸光度に応じて減衰した透過光は、対向配置された光受信部４１に入射する。光受信部４１は、受信した光を波長毎に分離し、波長毎の強度に応じた光電流信号を光信号制御部４２に供給する。

【0019】

次に、図１の自動分析装置１における制御系および信号処理系について簡単に説明する。コンピュータ５４は、インターフェース５０を介して、サンプル分注制御部１９、試薬分注制御部２９、および光信号制御部４２に接続されている。コンピュータ５４は、サンプル分注制御部１９に対して指令を送り、サンプルの分注動作を制御する。また、コンピュータ５４は、試薬分注制御部２９に対して指令を送り、試薬の分注動作を制御する。

【0020】

光信号制御部４２は、光受信部４１が測光した各波長の光電流信号に基づいて、計測信号ＶＬを生成する。さらに、光信号制御部４２は、計測信号ＶＬを数値データに変換し、インターフェース５０を介してコンピュータ５４に供給する。インターフェース５０には、印字するためのプリンタ５６、記憶装置である記憶装置５３、外部出力メディア（図示せず）、操作指令等を入力するための入力装置５２、画面を表示するための表示装置５１が接続されている。

【0021】

記憶装置５３は、例えばハードディスクメモリまたは外部メモリ等（図示せず）を備えている。記憶装置５３には、各操作者のパスワード、各画面の表示レベル、分析パラメータ、分析項目依頼内容、キャリブレーション結果、分析結果等の情報が記憶される。

【0022】

次に、図１の自動分析装置１におけるサンプルの分析動作を説明する。自動分析装置１によって分析可能な項目に関する分析パラメータは、予めキーボード等の入力装置５２を介して入力されておリ、記憶装置５３に記憶されている。操作者は、表示装置５１の操作機能画面を用いて各サンプルに依頼されている検査項目を選択する。

【0023】

この際に、患者ＩＤなどの情報も入力装置５２から入力される。各サンプルに対して指示された検査項目を分析するために、サンプル分注機構１６のピペットノズル１７は、分析パラメータに従って、検体容器１１から反応容器３１へ所定量のサンプルを分注する。

【0024】

サンプルが分注された反応容器３１は、反応ディスク３０の回転によって移送され、試薬分注機構２５の近傍における試薬受け入れ位置に停止する。試薬分注機構２５のピペットノズル２５ａは、該当する検査項目の分析パラメータに従って、反応容器３１に所定量の試薬液を分注する。なお、サンプルと試薬の分注順序は、この例とは逆に、サンプルより試薬が先であってもよい。

【0025】

その後、攪拌機構３６により、サンプルと試薬との攪拌が行われ、両者が混合される。この反応容器３１が、測光位置を横切る時、光受信部４１により反応液の透過光が測光される。測光された透過光は、信号処理回路により光量に対応した数値データに変換され、インターフェース５０を経由して、コンピュータ５４に取り込まれる。

【0026】

この変換された数値を用い、検査項目毎に指定された分析法によって、予め測定しておいた検量線に基づき、濃度データが算出される。各検査項目の分析結果としての成分濃度データは、プリンタ５６や表示装置５１の画面に出力される。以上の測定動作が実行される前に、操作者は、分析測定に必要な種々のパラメータの設定や試料の登録を、表示装置５１の操作画面を介して行う。また、操作者は、測定後の分析結果を表示装置５１上の操作画面により確認する。

【0027】

図２は、図１の要部のブロック図である。特に、図２は、光送信部４０、光受信部４１および光信号制御部４２の詳細を示している。
図２において、光信号制御部４２は、光源駆動回路１０１（駆動回路）と、信号処理回路１１１と、を備えている。また、光送信部４０は、光源１０２（第１の光源）を備えている。光源１０２は、駆動電流に対する周波数応答の良いものが好ましく、例えばＬＥＤ等が適している。

【0028】

反応容器３１は、光送信部４０からの照射光Ｌ３に平行な一対の壁面３１ａと、照射光Ｌ３に対して直交する一対の壁面３１ｂと、を有している。白抜きの矢印３４は、反応ディスク３０による反応容器３１の搬送方向である。また、反応容器３１には、サンプルと試薬とを混合した反応液４４（試料）が注入されている。また、光受信部４１は、受信した光を波長毎に分離する分光器１１２と、波長毎の強度に応じた光電流信号を出力する受光器１１３と、を備えている。

【0029】

図３は、図２における各部の波形図の例である。
図３において、各グラフの横軸は時刻ｔである。また、縦軸のＶ、ＩおよびＬは、それぞれ電圧、電流および光の強度を表す。図３における各波形は、後述する図２の内容とともに後述する。

【0030】

光源駆動回路１０１は、直流電源１０３（直流成分制御部）と、交流電源１０４（交流成分制御部）と、加算器１０５と、電圧・電流変換器１０６と、を備えている。直流電源１０３は、直流電圧Ｖ１を出力し、交流電源１０４は、交流電圧Ｖ２を出力する。図３の１段目に、直流電圧Ｖ１および交流電圧Ｖ２および光源１０２に供給される駆動電流Ｉ３の波形例を示す。ここで、交流電圧Ｖ２の周波数は、ｆ１（最低周波数）～ｆ２（但し、ｆ１＜ｆ２）の範囲で、連続的に、または時分割で断続的に変化する。

【0031】

なお、周波数ｆ１，ｆ２は、例えば１ｋＨｚ～１ＭＨｚの範囲にすることが好ましく、１０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの範囲にすると、より好ましい。図３に示す交流電圧Ｖ２の例では、時刻ｔ2付近で、振幅が小さくなっている。これは、交流電圧Ｖ２の周波数の切替に伴って、振幅が低下したことによる。

【0032】

図２において加算器１０５は、直流電圧Ｖ１と交流電圧Ｖ２とを合成し、その結果である脈流電圧Ｖ３を出力する。電圧・電流変換器１０６は、脈流電圧Ｖ３に比例した大きさの脈流電流である駆動電流Ｉ３（第１の駆動電流）を光源１０２に供給する。これにより、光源１０２は、時間的に強度および周波数が変化する照射光Ｌ３を発生させる。

【0033】

すなわち、直流電源１０３は、直流電圧Ｖ１によって駆動電流Ｉ３の直流成分を制御する機能を有し、交流電源１０４は、交流電圧Ｖ２によって駆動電流Ｉ３の交流成分を制御する機能を有する。照射光Ｌ３は、測定対象である反応液４４が測光位置（図示せず）を横切る際に、該反応液４４に照射される。図３の１段目および２段目に駆動電流Ｉ３および照射光Ｌ３の波形例を示す。図示の例では、駆動電流Ｉ３および照射光Ｌ３の波形は、略同一になっている。

【0034】

また、図３の２段目には、外乱成分ＶＤの波形例を示している。
図示の例においては、外乱成分ＶＤを電圧（Ｖ）のディメンジョンで示しているが、外乱成分ＶＤは、様々なディメンジョンに生じ、自動分析装置１の各部の信号に影響を与え得る。例えば、商用電源による基板パターンや配線への電気的な結合による干渉、他機器から放射され自動分析装置へ混入してくる干渉、装置内におけるモータを動かすためのパルス信号の干渉、試薬保冷庫や恒温槽の温度制御信号の干渉、各機構の動作に伴い周期的に電気的な誘導または容量結合状態が変化することに伴う干渉、ディスクの回転時の振動に伴い生じる光量変化等が、外乱成分ＶＤの例として挙げられる。

【0035】

また、図２において、信号処理回路１１１は、電流・電圧変換器１１４と、高帯域通過フィルタ１１５と、増幅器１１６と、乗算器１１７と、位相器１１８と、低帯域通過フィルタ１１９と、Ａ／Ｄ変換器１２０と、を備えている。

【0036】

分光器１１２は、反応液４４を通過した光を複数の波長帯域の成分に分光する。受光器１１３は、分光された各波長帯域の光を、光電流信号ＩＲ（光検出信号）に変換する。図３の２段目に光電流信号ＩＲの波形例を示す。なお、受光器１１３は、波長帯域の数だけ光電流信号ＩＲを出力するが、図３においては、光電流信号ＩＲおよび後段で生じる信号は、一つの波長帯域に対応するものを図示する。また、光電流信号ＩＲの波形に重ねて、理想的光電流信号ＩＲＸの波形を破線で示す。ここで、理想的光電流信号ＩＲＸとは、外乱成分ＶＤが全く無いものと仮定した、仮想的な光電流信号ＩＲである。換言すれば、実際に観測できる光電流信号ＩＲは、理想的光電流信号ＩＲＸに外乱成分ＶＤを重畳したものになる。

【0037】

図２に戻り、電流・電圧変換器１１４は、光電流信号ＩＲを電圧信号に変換する。高帯域通過フィルタ１１５は、該電圧信号のうち、所定の遮断周波数ｆｔよりも低い成分を除去し、その結果を交流信号ＶＨとして出力する。ここで、遮断周波数ｆｔは、駆動電流Ｉ３の最低周波数（すなわち周波数ｆ１）よりも低い周波数に設定されている。

【0038】

図３の３段目に、交流信号ＶＨの波形例を示す。また、これに重ねて、外乱成分ＶＤが全く無いものと仮定した場合の、理想的交流信号ＶＨＸの波形を破線で示す。このように、高帯域通過フィルタ１１５により、駆動電流Ｉ３の直流成分に対応する成分、光電流信号ＩＲに現れるオフセット、電流・電圧変換器１１４で生じたオフセット等が除去される。

【0039】

図２に戻り、増幅器１１６は、交流信号ＶＨを増幅し、交流信号ＶＨ’として出力する。また、光源駆動回路１０１は、信号処理回路１１１に対して同期信号Ｖ２Ｓを供給する。図３の３段目に同期信号Ｖ２Ｓの波形例を示す。図示の例において、同期信号Ｖ２Ｓは、交流電圧Ｖ２と同一の波形を有している。

【0040】

図２に戻り、位相器１１８は、同期信号Ｖ２Ｓの位相を交流信号ＶＨ’の位相と一致するように調整し、その結果を同期信号Ｖ２Ｓ’として出力する。乗算器１１７は、同期信号Ｖ２Ｓ’と交流信号ＶＨ’とを乗算し、その結果を乗算信号ＶＭとして出力する。但し、増幅器１１６の出力信号の位相と、同期信号Ｖ２Ｓとの位相とがほぼ一致する場合には、位相器１１８を省略し、同期信号Ｖ２Ｓをそのまま同期信号Ｖ２Ｓ’として乗算器１１７に供給してもよい。
図３の３段目に、乗算信号ＶＭの波形例を示す。また、これに重ねて、外乱成分ＶＤが全く無いものと仮定した場合の、理想的乗算信号ＶＭＸの波形を破線で示す。

【0041】

図２の乗算器１１７において交流信号ＶＨ’と同期信号Ｖ２Ｓ’とを乗算する処理は、両者のパターンマッチを行うことであると考えることができる。すなわち、乗算信号ＶＭは、交流信号ＶＨ’の中から、同期信号Ｖ２Ｓ’との相関の強い光電流成分を抽出した結果であると考えることができる。実際には、図３に示す乗算信号ＶＭの波形例のように、同一周波数の二つの信号を乗算すると、乗算結果は二乗した正弦波に近い波形になり、該周波数の２倍の周波数成分が強く表れる。

【0042】

この相関の強い光電流成分は、反応液４４の吸光度に応じて変調された光電流信号である。従って、乗算信号ＶＭは、この光電流信号を二乗した結果に略比例する。従って、乗算信号ＶＭの振幅強度を計測することで、反応液４４の吸光度を測定できる。また、乗算信号ＶＭの極大値をプロットする包絡線検波を行い、その包絡線検波結果のレベルを計測しても、反応液４４の吸光度を測定できる。

【0043】

図２において低帯域通過フィルタ１１９は、乗算信号ＶＭを平滑化し、計測信号ＶＬとして出力する。Ａ／Ｄ変換器１２０は、計測信号ＶＬを数値データに変換し、インターフェース５０（図１参照）を介してコンピュータ５４に供給する。図３の４段目に、計測信号ＶＬの波形例を示す。低帯域通過フィルタ１１９が乗算信号ＶＭを平滑化する際、外乱成分ＶＤの周波数帯域は、ほぼ除去される。従って、図示の計測信号ＶＬの波形は、外乱成分ＶＤが全く無いものと仮定した場合の、理想的計測信号の波形（図示略）とほぼ同様になる。このように、信号処理回路１１１は、光電流信号ＩＲを駆動電流Ｉ３の周波数ｆ１～ｆ２に応じて復調し、復調結果に基づいて計測信号ＶＬを出力する機能を有する。

【0044】

本実施形態において、駆動電流Ｉ３の周波数を時間的に変化させると、駆動電流Ｉ３の周波数が外乱成分ＶＤの周波数と一致した瞬間には、乗算信号ＶＭと理想的乗算信号ＶＭＸとの間に有意な差が現れる。しかし、それ以外の期間では、外乱成分ＶＤの影響が分散されるため、乗算信号ＶＭには、外乱成分ＶＤの影響がほとんど現れないことが解る。

【0045】

そして、このように周波数ｆ１からｆ２に変化する乗算信号ＶＭを、低帯域通過フィルタ１１９に供給し、外乱成分の含まれる乗算信号ＶＭを一定時間で積分することにより、瞬間的に現れる外乱成分が計測信号ＶＬに及ぼす影響を低減することができる。さらに、本実施形態では、外乱成分ＶＤの周波数を事前に調べる必要が無く、同じ回路構成で、様々な環境下における外乱成分ＶＤによる影響を低減することができる。

【0046】

ここで低帯域通過フィルタ１１９の遮断周波数について述べておく。低帯域通過フィルタ１１９の遮断周波数は、駆動電流Ｉ３の周波数と反応ディスク３０（図１参照）の回転速度と、によって決定するとよい。ところで、上述した反応容器３１の壁面３１ａ（図２参照）が測光位置を横切る際、光電流信号ＩＲには方形波状のノイズが重畳する。そこで、低帯域通過フィルタ１１９の遮断周波数は、計測信号ＶＬから、この方形波状のノイズによる影響を充分に抑制できる周波数にしておくことが好ましい。

【0047】

但し、計測信号ＶＬに壁面３１ａによるノイズが重畳する場合であっても、種々の方法によって、このノイズを除去できる。例えば、測光位置が測光領域すなわち一対の壁面３１ａ（図２参照）の間の領域に入った時点で所定のトリガ信号を出力する検出回路（図示せず）を設けることが考えられる。このトリガ信号を、乗算信号ＶＭにフィードバックすることにより、低帯域通過フィルタ１１９における平滑化の応答性を改善することができる。また、Ａ／Ｄ変換器１２０において、同様のトリガ信号を起点としてＡ／Ｄ変換を行い、離散データの操作によって計測信号ＶＬの平均化処理を行ってもよい。

【0048】

［第１比較例］
次に、第１比較例について説明する。
第１比較例の構成は、上述した第１実施形態のもの（図１、図２）と同様であるが、交流電源１０４が発生する交流電圧Ｖ２の周波数は一定である点が異なる。
図４は、第１比較例における各部の波形図の例である。図４においても、図３と同様に、各グラフの横軸は時刻ｔである。また、縦軸のＶ、ＩおよびＬは、それぞれ電圧、電流および光の強度を表す。

【0049】

図４の１段目において、直流電圧Ｖ１は、図３に示したものと同様である。また、交流電圧Ｖ２Ｃは、本比較例における交流電圧Ｖ２である。交流電圧Ｖ２Ｃは、周波数が一定である点で、図３に示した交流電圧Ｖ２とは波形が異なっている。また、駆動電流Ｉ３Ｃは、本比較例における駆動電流Ｉ３Ｃであり、やはり周波数が一定である点で、図３に示した駆動電流Ｉ３とは波形が異なっている。

【0050】

図４の２段目において、照射光Ｌ３Ｃは本比較例における照射光Ｌ３である。また、外乱成分ＶＤは図３に示したものと同様である。但し、外乱成分ＶＤの周波数は、本比較例における照射光Ｌ３Ｃの脈動周波数と一致していることとする。また、光電流信号ＩＲＣは本比較例における光電流信号ＩＲであり、やはり周波数が一定である点で、図３に示した光電流信号ＩＲとは波形が異なっている。また、これに重ねて、外乱成分ＶＤが全く無いものと仮定した場合の、理想的光電流信号ＩＲＣＸの波形を破線で示す。

【0051】

図４の３段目において、交流信号ＶＨＣは本比較例における交流信号ＶＨであり、やはり周波数が一定である点で、図３に示した交流信号ＶＨとは波形が異なっている。また、同期信号Ｖ２ＳＣは、本比較例における同期信号Ｖ２Ｓである。図示の例において、同期信号Ｖ２Ｓは、交流電圧Ｖ２と同一の波形を有している。

【0052】

また、乗算信号ＶＭＣは本比較例における乗算信号ＶＭであり、やはり周波数が一定である点で、図３に示した乗算信号ＶＭとは波形が異なっている。また、交流信号ＶＨＣおよび乗算信号ＶＭＣの各グラフに重ねて、外乱成分ＶＤが全く無いものと仮定した場合の、理想的交流信号ＶＨＣＸおよび理想的乗算信号ＶＭＣＸの波形を破線で示す。

【0053】

上述のように、本比較例においては、外乱成分ＶＤの周波数は、照射光Ｌ３Ｃの脈動周波数と一致している。従って、交流信号ＶＨＣと理想的交流信号ＶＨＣＸとの関係は、交流信号ＶＨＣの各周期において同様なものになる。例えば、図示の例では、交流信号ＶＨＣの振幅は、何れの周期においても理想的交流信号ＶＨＣＸの振幅よりも大きくなっている。この結果、乗算信号ＶＭＣの各周期における極大値は、何れの周期においても理想的乗算信号ＶＭＣＸの極大値よりも高くなっている。

【0054】

図４の４段目において、計測信号ＶＬＣは本比較例における計測信号ＶＬである。また、計測信号ＶＬＣのグラフに重ねて、外乱成分ＶＤが全く無いものと仮定した場合の、理想的計測信号ＶＬＣＸの波形を破線で示す。上述した３段目の乗算信号ＶＭＣおよび理想的乗算信号ＶＭＣＸの関係により、計測信号ＶＬＣには、理想的計測信号ＶＬＣＸに対して有意な差が現れている。この現れている差は、計測信号ＶＬＣの誤差になる。このように、第１比較例においては、外乱成分ＶＤの周波数が駆動電流Ｉ３Ｃの脈動周波数に一致（または近接）すると、計測信号ＶＬＣに対して有意な誤差が生じるという問題がある。

【0055】

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態による自動分析装置２の要部のブロック図である。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
自動分析装置２の全体構成は、上述した第１実施形態の自動分析装置１（図１参照）のものと同様である。但し、本実施形態においては、第１実施形態における光源駆動回路１０１および光送信部４０に代えて、図５に示す光源駆動回路１５１（駆動回路）および光送信部１４０が設けられている。

【0056】

光送信部１４０は、上述した光源１０２に加えて、他の光源（第２の光源）１５２を備えている。光源１０２，１５２は、放射光の波長分布が異なるものを適用すると好ましい。これにより、より広い波長帯域における計測結果を取得できる。また、光源駆動回路１５１は、第１実施形態の光源駆動回路１０１（図２参照）と同様の構成要素１０３～１０６に加えて、直流電源１５３と、加算器１５５と、電圧・電流変換器１５６と、を備えている。

【0057】

直流電源１５３は直流電圧Ｖ２１を出力する。加算器１５５は直流電圧Ｖ２１と交流電圧Ｖ２とを合成し、その結果である脈流電圧Ｖ２３を出力する。電圧・電流変換器１５６は、脈流電圧Ｖ２３に比例した大きさの脈流電流である駆動電流Ｉ２３（第２の駆動電流）を光源１５２に供給する。これにより、光源１５２は、光源１０２と同様に、時間的に強度および周波数が変化する照射光を発生させる。上記構成によれば、光源１０２，１５２は、共に交流電圧Ｖ２に基づいて、同一周波数の時間的変化で発光する。

【0058】

図６は、第２実施形態の光電流信号ＩＲに現れる周波数スペクトルＳＰ１を示す図である。
交流電圧Ｖ２が周波数ｆ１～ｆ２の範囲で変化すると、周波数スペクトルＳＰ１には、ビート周波数ｆｂ１，ｆｂ２等の周波数成分が発生する。ここで、ビート周波数ｆｂ１，ｆｂ２は、「ｆｂ１＝ｆ２－ｆ１，ｆｂ２＝ｆ１＋ｆ２」となる値である。

【0059】

但し、図示のように、ビート周波数ｆｂ１，ｆｂ２は周波数ｆ１，ｆ２から充分に離れている。従って、例えば高帯域通過フィルタ１１５の遮断周波数ｆｔを図示のように設定すると、交流信号ＶＨからビート周波数ｆｂ１の成分を除去できる。また、ビート周波数ｆｂ２の成分は、同期信号Ｖ２Ｓ（図５参照）の周波数ｆ１～ｆ２に対して相関性が低い。従って、該成分は、乗算器１１７におけるパターンマッチおよび低帯域通過フィルタ１１９による平滑処理によって充分に低減できる。

【0060】

本実施形態において、光源１０２，１５２（図５参照）は相互に同一周波数の時間的変化を伴いながら発光する。従って、それぞれの光源１０２，１５２から照射され反応液４４を透過した各透過光による光電流信号には、ビート現象に基づく周波数差の成分が現れにくい。そして、双方の透過光に基づく光電流信号は、同一周波数の時間的変化が現れるため、共通の高帯域通過フィルタ１１５、乗算器１１７、低帯域通過フィルタ１１９等を用いて、計測信号ＶＬを取得することができる。

【0061】

光源１０２，１５２に供給される駆動電流の「周波数を揃える」という観点では、例えば交流電源１０４と同種の交流電源をさらに追加し、各々が出力する交流電圧を加算器１０５，１５５にそれぞれ供給することも考えられる。しかし、複数の同種の交流電源を適用すると、製造過程におけるばらつきや、使用条件等によって、僅かに周波数差が生じるという問題が発生する。従って、本実施形態のように、１台の交流電源１０４が出力した共通の交流電圧Ｖ２を、加算器１０５，１５５の双方に供給すると、この種の問題を回避できる点で好ましいと考えられる。以上のように、本実施形態によれば、複数の光源１０２，１５２を用いて広い波長帯域における計測結果を取得しつつ、ビート現象による影響を十分に抑制でき、簡易に光の強度測定を実現することができる。

【0062】

［第２比較例］
次に、第２比較例について説明する。
第２比較例の構成については図示を省略するが、第２比較例においては、第２実施形態と同様の光送信部１４０（図５参照）が適用される。そして、光源１０２に対して、脈動周波数がｆ１に固定された脈流の駆動電流が供給される。また、光源１５２には、脈動周波数がｆ３（但し、ｆ１＜ｆ３）に固定された脈流の駆動電流が供給される。上述した以外の第２比較例の構成は、第２実施形態のもの（図１、図５参照）と同様である。

【0063】

図７は、第２比較例の光電流信号ＩＲに現れる周波数スペクトルＳＰ２を示す図である。
光源１０２に供給される駆動電流の脈動周波数がｆ１であり、光源１５２に供給される駆動電流の脈動周波数がｆ３であるため、周波数スペクトルＳＰ２には、ビート周波数ｆｂ４，ｆｂ５等の周波数成分が発生する。ここで、ビート周波数ｆｂ４，ｆｂ５は、「ｆｂ４＝ｆ３－ｆ１，ｆｂ５＝ｆ１＋ｆ３」となる値である。

【0064】

図７に示すように、ビート周波数ｆｂ４，ｆｂ５は、周波数ｆ１，ｆ３から充分に離れている。従って、上述の第２実施形態と同様に、交流信号ＶＨまたは乗算信号ＶＭから、ビート周波数ｆｂ４，ｆｂ５の成分を除去できる。しかし、外乱ＶＤ（図４の２段目参照）の周波数が周波数ｆ１またはｆ３に一致すると、上述した第１比較例と同様に、計測信号ＶＬに誤差が混入するという問題が発生する。

【0065】

［第３比較例］
次に、第３比較例について説明する。
第３比較例の構成については図示を省略するが、第３比較例においては、第２実施形態と同様の光送信部１４０（図５参照）が適用される。そして、光源１０２に対して、上述した第２実施形態と同様に、脈動周波数がｆ１～ｆ２の範囲で変化する駆動電流が供給される。一方、光源１５２には、脈動周波数がｆ３～ｆ４（但し、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４）の範囲で変化する駆動電流が供給される。上述した以外の第３比較例の構成は、第２実施形態のもの（図１、図５参照）と同様である。

【0066】

図８は、第３比較例の光電流信号ＩＲに現れる周波数スペクトルＳＰ３を示す図である。
第３比較例においては、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の相互関係に基づいて、広い帯域に渡ってビート周波数成分が発生する。特に、図中のビート周波数ｆｂ６，ｆｂ７は、例えば「ｆｂ６＝ｆ４－ｆ１，ｆｂ７＝ｆ１＋ｆ２」となる値であり、周波数ｆ１～ｆ４の範囲に近接している。

【0067】

従って、この第３比較例においては、高帯域通過フィルタ１１５の遮断周波数ｆｔを図示のように設定すると、十分にビート周波数成分を低減できなくなり、計測信号ＶＬにおいて、ビート現象による誤差が大きくなる。また、高帯域通過フィルタ１１５の遮断周波数ｆｔをビート周波数ｆｂ６よりも高くすると、高帯域通過フィルタ１１５において、周波数ｆ１付近の成分も減衰されることになり、やはり計測信号ＶＬにおける誤差が大きくなる。

【0068】

また、本比較例では、光源１０２，１５２に対して異なる周波数の駆動電流を供給するため、交流電源１０４に相当する電源を周波数毎に設ける必要が生じる。また、光受信部４１または信号処理回路１１１（図５参照）には、これら周波数を分離する手段が必要になる。従って、本比較例では、装置の構成が複雑化し、高コスト化するという問題も生じる。

【0069】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態による自動分析装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
第３実施形態による自動分析装置の構成は、上述した第１実施形態の自動分析装置１（図１、図２参照）または第２実施形態の自動分析装置２（図５参照）のものと同様である。但し、上述した第１，第２実施形態において、直流電源１０３，１５３が出力する直流電圧Ｖ１，Ｖ２１は一定値であったのに対して、本実施形態においては、直流電源１０３，１５３が直流電圧Ｖ１，Ｖ２１を変化させる点が異なる。

【0070】

すなわち、本実施形態における直流電源１０３，１５３は、光源１０２，１５２に通電を開始するタイミングでは、直流電圧Ｖ１，Ｖ２１を比較的高い第１のレベルに設定する。その後、光源１０２，１５２に対する通電時間が経過するに従って直流電圧Ｖ１，Ｖ２１のレベルを徐々に低下させ、通電時間が所定時間に達すると、直流電圧Ｖ１，Ｖ２１を第１のレベルよりも低い第２のレベルに設定する。

【0071】

ここで、直流電圧Ｖ１，Ｖ２１を上述のように変化させる意義について説明する。光源１０２，１５２の寿命を長くするためには、駆動電流Ｉ３，Ｉ２３の直流成分を、所期の発光特性が得られる範囲で、なるべく小さくすることが好ましい。しかし、直流成分を抑制すると、光源１０２，１５２の温度が一定温度に達するまでに長時間を要するようになる。光源１０２，１５２の発光特性はこれらの素子温度に影響される。従って、駆動電流Ｉ３，Ｉ２３の直流成分を単に抑制すると、光源１０２，１５２の発光特性が安定するまでに長時間を要するという問題が生じる。

【0072】

本実施形態においては、光源１０２，１５２に通電を開始するタイミングでは、駆動電流Ｉ３，Ｉ２３の直流成分を大きくするため、上述した一定温度付近にまで、光源１０２，１５２の温度を速やかに上昇させることができる。そして、その後に直流成分のレベルを徐々に低下させ、通電時間が所定時間に達すると、第２のレベルに対応する大きさに直流成分を抑制する。これにより、本実施形態によれば、光源１０２，１５２の発光特性を速やかに安定させることができ、かつ、光源１０２，１５２の長寿命化を図ることができる。

【0073】

［実施形態の効果］
以上の実施形態によれば、自動分析装置１は、試料（４４）に向けて光を照射する第１の光源（１０２）と、断続的または連続的に周波数（ｆ１～ｆ２）が変化する第１の駆動電流（Ｉ３）を第１の光源（１０２）に供給する駆動回路（１０１）と、試料（４４）を透過した光に基づいて光検出信号（ＩＲ）を出力する受光器１１３と、光検出信号（ＩＲ）を、第１の駆動電流（Ｉ３）の周波数（ｆ１～ｆ２）に応じて復調し、復調結果に基づいて計測信号ＶＬを出力する信号処理回路１１１と、を備える。

【0074】

また、実施形態は、他の観点においては、断続的または連続的に周波数（ｆ１～ｆ２）が変化する第１の駆動電流（Ｉ３）を第１の光源（１０２）に供給することによって第１の光源（１０２）から試料（４４）に光を照射する過程と、試料（４４）を透過した光に基づいて光検出信号（ＩＲ）を出力する過程と、光検出信号（ＩＲ）を、第１の駆動電流（Ｉ３）の周波数（ｆ１～ｆ２）に応じて復調し、復調結果に基づいて計測信号ＶＬを出力する過程と、を有する自動分析方法である。これにより、実施形態においては、光検出信号（ＩＲ）に外乱成分ＶＤが混入した場合であっても、計測信号ＶＬにおいて外乱成分ＶＤによる影響を適切に抑制できる。

【0075】

また、自動分析装置２は、試料（４４）に向けて光を照射する、第１の光源（１０２）とは異なる第２の光源（１５２）をさらに備え、駆動回路（１５１）は、第１の駆動電流（Ｉ３）と同一の周波数（ｆ１～ｆ２）を有する第２の駆動電流（Ｉ２３）を第２の光源（１５２）に供給すると一層好ましい。これにより、複数の光源を用いて広い波長帯域における計測結果を取得しつつ、ビート現象による影響を適切に抑制できる。

【0076】

また、第１の駆動電流（Ｉ３）は、直流成分と交流成分とを有する脈流電流であり、駆動回路（１０１）は、直流成分を制御する直流成分制御部（１０３）と、交流成分を制御する交流成分制御部（１０４）と、を備え、信号処理回路１１１は、光検出信号（ＩＲ）の周波数成分のうち、交流成分の最低周波数（ｆ１）よりも低い遮断周波数ｆｔ以下の成分を減衰させる高帯域通過フィルタ１１５を備え、直流成分制御部（１０３）は、第１の光源（１０２）に対する通電時間の経過とともに直流成分を低下させる機能を有すると一層好ましい。これにより、第１の光源（１０２）を速やかに加熱して発光特性を速やかに安定させることができ、かつ、その後は第１の光源（１０２）に供給する電流を抑制して第１の光源（１０２）の長寿命化を図ることができる。

【0077】

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

【0078】

（１）上記各実施形態においては試料の例として反応液４４を適用した例を説明した。しかし、試料は反応液４４に限られず、種々の固体、液体または気体であってもよい。

【符号の説明】

【0079】

１，２ 自動分析装置
４４ 反応液（試料）
１０１，１５１ 光源駆動回路（駆動回路）
１０２ 光源（第１の光源）
１０３ 直流電源（直流成分制御部）
１０４ 交流電源（交流成分制御部）
１１１ 信号処理回路
１１３ 受光器
１１５ 高帯域通過フィルタ
１５２ 光源（第２の光源）
Ｉ３ 駆動電流（第１の駆動電流）
ＩＲ 光電流信号（光検出信号）
ＶＬ 計測信号
ｆ１ 周波数（最低周波数）
ｆ２，ｆ３，ｆ４ 周波数
ｆｔ 遮断周波数
Ｉ２３ 駆動電流（第２の駆動電流）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】