JP2007315786A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の受光素子が受光したデータ処理を同時に行わなくとも波長の異なる測光データを得ることが可能な自動分析装置を提供すること。
【解決手段】液体を保持する複数の容器５に保持された液体を反応させ、反応液の光学的特性を測定して反応液を分析する自動分析装置１。第一の容器に保持された液体を透過した第一の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第一の受光素子１１ｅと、第一の受光素子が第一の光束を受光していない場合に、第二の容器に保持された液体を透過した第二の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第二の受光素子１１ｆと、複数の容器と第一及び第二の受光素子とを複数の容器の配列方向に沿って相対移動させるキュベットホイール４と、第一及び第二の受光素子に接続され、第一及び第二の受光素子から出力される信号を順次測定する測定回路１６とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動分析装置に関するものである。

従来、自動分析装置は、光源から出射された光束を分光手段によって所望波長の光束に分光する。この所望波長の光束を反応容器に照射し、反応容器に保持された反応液を透過した光束を受光素子で受光することにより、所望波長の測光データを得ている。このような自動分析装置で使用する分光装置は、異なる波長の測光データを得るため、複数個の受光素子を反応容器の配列間隔の整数倍の間隔で複数配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

実公平０６−１９０７９号公報

ところで、特許文献１に開示された分光装置は、複数の反応容器が同時に光束を横切るように構成されていることから、複数の反応容器を透過した複数の透過光が対応する受光素子に同時に入射する。このため、特許文献１の分光装置を使用した自動分析装置は、各受光素子に入射した透過光に基づく吸光度の測定に関するデータ処理を同時に行わなければならないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の受光素子が受光したデータ処理を同時に行わなくとも波長の異なる測光データを得ることが可能な自動分析装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る自動分析装置は、所定の間隔で配列され、液体を保持する複数の容器に保持された液体をそれぞれ反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する自動分析装置であって、第一の容器に保持された液体を透過した第一の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第一の受光素子と、前記第一の受光素子とは異なる位置に配置され、前記第一の受光素子が前記第一の光束を受光していない場合に、前記第一の容器とは異なる第二の容器に保持された液体を透過した第二の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第二の受光素子と、前記複数の容器と前記第一及び第二の受光素子とを前記複数の容器の配列方向に沿って相対移動させる移動手段と、前記第一及び第二の受光素子に接続され、当該第一及び第二の受光素子から出力される受光信号から透過光束の強度を順次測定する測定回路と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記第一及び第二の受光素子は、前記複数の容器とは異なる間隔で前記複数の容器の配列方向に沿って配置されることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項３に係る自動分析装置は、所定の間隔で配列され、液体を保持する複数の容器に保持された液体をそれぞれ反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する自動分析装置であって、ｍを自然数、ｎを正の実数とし、ｍ≧１＞ｎ、前記複数の容器の配列間隔をＬとした場合に、第一の容器に保持された液体を透過した第一の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第一の受光素子と、前記第一の受光素子とは異なる位置に配置され、前記第一の容器とは異なる第二の容器に保持された液体を透過した第二の光束を受光し、受光した光量に応じた光信号を出力する第二の受光素子とが間隔Ｐ＝ｍＬ±ｎＬの関係を満たして配置されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記第一及び第二の光束は、それぞれ波長が異なることを特徴とする。

また、請求項５に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記移動手段は、前記複数の容器を前記第一及び第二の受光素子に対して一定速度で相対移動させることを特徴とする。

また、請求項６に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記測定回路を複数有することを特徴とする。

本発明にかかる自動分析装置は、第一の受光素子と、第一の受光素子が第一の容器に保持された液体を透過した第一の光束を受光していない場合に、第二の容器に保持された液体を透過した第二の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第二の受光素子から出力される信号を順次測定する測定回路を有しているので、複数の受光素子が受光したデータ処理を同時に行う必要がなく、データ処理を同時に行わなくとも波長の異なる測光データを得ることができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の自動分析装置にかかる実施の形態１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置の概略構成図である。図２は、反応容器の配列間隔と受光素子の配置間隔を説明する模式図である。

自動分析装置１は、図１に示すように、試薬テーブル２，３、キュベットホイール４、検体容器移送機構８、分析光学系１１、洗浄機構１２、第一攪拌装置１３と第二攪拌装置１４及び制御部１５を備えている。

試薬テーブル２，３は、図１に示すように、それぞれ周方向に配置される複数の試薬容器２ａ，３ａを保持し、駆動手段に回転されて試薬容器２ａ，３ａを周方向に搬送する。ここで、試薬テーブル２，３の外周には、試薬容器２ａ，３ａに貼付したバーコードラベルに記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１５へ出力する読取装置が設置されている。

キュベットホイール４は、図１に示すように、複数の反応容器５が周方向に沿って配列され、試薬テーブル２，３とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転されて反応容器５を周方向に移動させる移動手段である。反応容器５は、近傍に設けた試薬分注機構６，７によって試薬テーブル２，３の試薬容器２ａ，３ａから試薬が分注される。ここで、試薬分注機構６，７は、それぞれ水平面内を矢印方向に回動するアーム６ａ，７ａに試薬を分注するプローブ６ｂ，７ｂが設けられ、洗浄水によってプローブ６ｂ，７ｂを洗浄する洗浄手段を有している。

反応容器５は、分析光学系１１から出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する光学的に透明な素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等によって四角筒状に成形されたキュベットと呼ばれる容器である。

検体容器移送機構８は、図１に示すように、配列された複数のラック９を矢印方向に沿って１つずつ歩進させながら移送する。ラック９は、検体を収容した複数の検体容器９ａを保持している。ここで、検体容器９ａは、検体容器移送機構８によって移送されるラック９の歩進が停止するごとに、水平方向に回動するアーム１０ａとプローブ１０ｂとを有する検体分注機構１０によって検体が各反応容器５へ分注される。このため、検体分注機構１０は、洗浄水によってプローブ１０ｂを洗浄する洗浄手段を有している。

分析光学系１１は、試薬と検体とが反応した反応容器５内の液体試料に分析光（３４０〜８００ｎｍ）を透過させて分析する光学系であり、図１及び図２に示すように、光源１１ａ、フィルタ板１１ｂ、光ファイバ１１ｃ，１１ｄ及び受光素子１１ｅ，１１ｆを有している。光源１１ａは、ハロゲンランプ等の白色光源である。フィルタ板１１ｂは、図３に示すように、ピーク波長λ1の光束（第一の光束）を選択的に透過させる光学フィルタＦ1と、ピーク波長λ2の光束（第二の光束）を選択的に透過させる光学フィルタＦ2を保持している。光ファイバ１１ｃは、光学フィルタＦ1を透過したピーク波長λ1の光束を案内して反応容器５に照射する。光ファイバ１１ｄは、光学フィルタＦ2を透過したピーク波長λ2の光束を案内して反応容器５に照射する。

そして、反応容器５内の液体試料を透過した波長λ1，λ2の光は、光ファイバ１１ｃ，１１ｄと対向する位置に設けた受光素子１１ｅ，１１ｆによって異なるタイミングで受光される。受光素子１１ｅ，１１ｆは、測定回路１６と接続されており、反応容器５を透過したピーク波長λ1の光束を受光する受光素子１１ｅが第一の受光素子であり、反応容器５を透過したピーク波長λ2の光束を受光する受光素子１１ｆが第二の受光素子である。受光素子１１ｅ，１１ｆは、図２に示すように、反応容器５の配列間隔をＬとすると、配置間隔ＰがＬ＋Ｌ／３に設定されている。このとき、ｍを自然数、ｎを正の実数とし、ｍ≧１＞ｎとすると、配置間隔Ｐは、Ｐ＝ｍＬ±ｎＬとなる（図２の場合は、ｍ＝１，ｎ＝１／３）。

洗浄機構１２は、ノズル１２ａによって反応容器５内の液体試料を吸引して排出した後、ノズル１２ａによって洗剤や洗浄水等の洗浄液等を繰り返し注入し、吸引することにより、分析光学系１１による分析が終了した反応容器５を洗浄する。

第一攪拌装置１３及び第二攪拌装置１４は、分注された検体と試薬とを攪拌棒１３ａ，１４ａによって攪拌し、反応させる。

制御部１５は、試薬テーブル２，３、キュベットホイール４、試薬分注機構６，７、検体容器移送機構８、検体分注機構１０、分析光学系１１、洗浄機構１２、測定回路１６、入力部１７及び表示部１８等と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１５は、測定回路１６が測定した受光素子１１ｅ，１１ｆに入射した透過光束の強度をもとに各反応容器５内の液体試料の吸光度を求め、検体の成分濃度等を分析する。また、制御部１５は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットが異なる場合や有効期限外等の場合に分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する機能を備えている。

測定回路１６は、分析光学系１１に接続され、受光素子１１ｅ，１１ｆから出力される受光信号から透過光束の強度を測定する。入力部１７は、制御部１５へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１８は、分析内容，分析結果或いは警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。

以上のように構成される自動分析装置１は、回転するキュベットホイール４によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器５に試薬分注機構６が試薬容器２ａから第一試薬を順次分注する。第一試薬が分注された反応容器５は、検体分注機構１０によってラック９に保持された複数の検体容器９ａから検体が順次分注される。検体が分注された反応容器５は、キュベットホイール４が停止する都度、第一攪拌装置１３によって攪拌されて第一試薬と検体が反応する。第一試薬と検体が攪拌された反応容器５は、試薬分注機構７によって試薬容器３ａから第二試薬が順次分注された後、キュベットホイール４の停止時に第二攪拌装置１４によって攪拌され、更なる反応が促進される。

次いで、反応容器５は、キュベットホイール４が再び回転したときに分析光学系１１を通過する。このとき、各反応容器５内の液体試料は、光ファイバ１１ｃ，１１ｄによって導かれた波長λ1，λ2の光が透過する。そして、各反応容器５内の液体試料を透過した波長λ1，λ2の光は、それぞれ異なるタイミングで受光素子１１ｅ，１１ｆによって受光され、測定回路１６が測定する反応容器５を透過する透過光束の強度をもとに制御部１５において成分濃度等が分析される。このとき、制御部１５には、成分濃度等の分析結果が記憶される。このようにして、分析が終了した反応容器５は、洗浄機構１２によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。

ここで、自動分析装置１は、図２に示すように、反応容器５の配列間隔をＬとした場合に、受光素子１１ｅ，１１ｆの配置間隔ＰがＬ＋Ｌ／３に設定されている。このため、自動分析装置１は、キュベットホイール４の矢印方向への回転に伴って、反応容器５が保持した液体試料を透過したピーク波長λ1の光束とピーク波長λ2の光束が、それぞれ異なるタイミングで受光素子１１ｅ，１１ｆに入射する。例えば、図２において、光ファイバ１１ｃと受光素子１１ｅとの間を反応容器５3が横切る場合（図４の時刻ｔ0に対応）、反応容器５3を透過したピーク波長λ1の光束を受光素子１１ｅが受光し、受光素子１１ｅから出力される受光信号から測定回路１６が透過光束の強度を測定する。そして、透過光束の強度から制御部１５が、吸光度を求め、検体の成分濃度等を分析する。

そして、図２において、キュベットホイール４が更にＬ／３回転すると、光ファイバ１１ｄと受光素子１１ｆとの間を反応容器５2が横切るので、反応容器５2を透過したピーク波長λ2の光束を受光素子１１ｆが受光し、測定回路１６が測定した透過光束の強度をもとに制御部１５が検体の成分濃度等を分析する。このため、受光素子１１ｅ，１１ｆは、図４に示すように、ピーク波長λ1，λ2の光束をそれぞれ異なるタイミングで受光する。

従って、測定回路１６は、受光素子１１ｅ，１１ｆが受光した光信号の処理を同時に行わなくとも波長の異なる測光データを得ることができる。このため、自動分析装置１は、測定回路１６が１つであっても受光素子１１ｅ，１１ｆが受光した光束から各反応容器５内の液体試料の吸光度を求めると共に、検体の成分濃度等を分析することができる。この場合、自動分析装置１は、受光素子１１ｅ，１１ｆが光束を受光するタイミングが異なるだけで、光束が各反応容器５を透過する時間は従来と同じであるので、従来と同じ測定精度を維持することができる。更に、自動分析装置１は、波長λ1，λ2の光束を受光するタイミングが異なるため、これらの光信号の同時処理が不要なので、測定のために受光素子の数分だけ測定回路を配置する必要はなく、安価に提供することができる。

ここで、分析光学系１１は、ｍを自然数、ｎを正の実数とし、ｍ≧１＞ｎとした場合に、受光素子１１ｅ，１１ｆの配置間隔Ｐが、Ｐ＝ｍＬ±ｎＬとなっていれば、Ｐ＝Ｌ＋Ｌ／３に限定されるものではなく、受光素子の配置間隔Ｐが反応容器５の配列間隔より広くても良いし、狭くても良い。また、測定にはピーク波長の異なる複数の光束を使っているが、すべて同一ピーク波長の光束を用い、同一の波長で複数回の測定を行うようにしても良い。

（実施の形態２）
次に、本発明の自動分析装置にかかる実施の形態２について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の分析光学系は光ファイバを用いて光源が出射した光を反応容器へ導いたが、実施の形態２の分析光学系は光ファイバを使用せず半導体光源を使用している。図５は、実施の形態２の自動分析装置における反応容器の配列間隔と受光素子の配置間隔を説明する模式図である。ここで、実施の形態２を含め、以下に説明する実施の形態の自動分析装置は、実施の形態１と同一であり、分析光学系の構成が異なるだけであるから、分析光学系１１について説明する。

実施の形態２の分析光学系２１は、図５に示すように、それぞれピーク波長λ1〜λ3の光束（第一〜第三の光束）を出力する半導体光源２１ａ〜２１ｃと、これらの半導体光源２１ａ〜２１ｃと反応容器５を挟んで対向する位置に配置される受光素子（第一〜第三の受光素子）２１ｄ〜２１ｆを有している。分析光学系２１は、半導体光源２１ａ〜２１ｃを使用しているので、実施の形態１の分析光学系１１よりも小型にすることができるうえ、消費電力を小さく抑えることができる。

このとき、受光素子２１ｄ〜２１ｆは、反応容器５の配列間隔をＬとすると、受光素子２１ｄと受光素子２１ｅとの配置間隔Ｐ1がＬ−Ｌ／３に設定されている。但し、受光素子２１ｅと受光素子２１ｆとの配置間隔Ｐ2は、反応容器５の配列間隔と同じＬ（＝Ｐ2）に設定されている。このとき、ｍを自然数、ｎを正の実数とし、ｍ≧１＞ｎとすると、受光素子２１ｄと受光素子２１ｅとの配置間隔Ｐ1は、Ｐ1＝ｍＬ±ｎＬとなる（図５の場合は、ｍ＝１，ｎ＝１／３）。

このような配置とした分析光学系２１を使用する場合、測定回路１６は、受光素子２１ｅと受光素子２１ｆから同時にピーク波長λ2，λ3の信号が入る。このため、実施の形態２の自動分析装置は、ピーク波長λ2の信号とピーク波長λ3の信号とを同時に測定する必要がない場合に使用される。この場合、測定回路１６は、受光素子２１ｄの信号又は受光素子２１ｆの信号のいずれかに切り替えて測光し、波長（λ1，λ2）或いは波長（λ1，λ3）の測光データを液体試料の分析に使用する。

従って、実施の形態２の自動分析装置は、分析光学系２１を使用することにより、波長（λ1，λ2）の測光データが必要な場合には、受光素子２１ｄ，２１ｅが受光する光束のタイミングが異なり、波長（λ1，λ3）の測光データが必要な場合には、受光素子２１ｄ，２１ｆが受光する光束のタイミングが異なってくる。このため、測定回路１６は、受光素子２１ｄと受光素子２１ｅ又は受光素子２１ｄと受光素子２１ｆが受光した光信号の処理を同時に行わなくとも波長の異なる測光データを得ることができる。この結果、実施の形態２の自動分析装置は、測定回路１６が１つであっても受光素子２１ｄ〜２１ｆが受光した光束から各反応容器５内の液体試料の吸光度を求めると共に、検体の成分濃度等を安価に分析することができる。このように、受光素子の一部が配置間隔Ｐ1を満たす配置間隔で配置されていれば、分析精度を下げることなく自動分析装置を安価に提供することができる。

ここで、分析光学系２１は、受光素子２１ｄと受光素子２１ｅとの配置間隔Ｐ1が、Ｐ1＝ｍＬ±ｎＬとなっていれば、Ｐ1＝Ｌ−Ｌ／３に限定されるものではない。

（実施の形態３）
次に、本発明の自動分析装置にかかる実施の形態３について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の自動分析装置の分析光学系は、測定回路を１つ使用していた。これに対し、実施の形態３の自動分析装置の分析光学系は、実施の形態１の測定回路を２つ使用している。図６は、実施の形態３の自動分析装置における反応容器の配列間隔と受光素子の配置間隔を説明する模式図である。

実施の形態３の分析光学系は、図６に示すように、実施の形態１の測定回路１６と複数の受光素子の組を２組有しており、実施の形態１の分析光学系１１に加え更に２組の光ファイバ１１ｃ，１１ｄによってピーク波長λ1の光束（第一の光束）とピーク波長λ2の光束（第二の光束）を受光素子１１ｅ，１１ｆへ導いている。

従って、実施の形態３の自動分析装置は、図６に示す分析光学系を使用することにより、受光素子１１ｅ，１１ｆが受光する光束のタイミングが異なっている。このため、実施の形態３の自動分析装置は、受光素子１１ｅ，１１ｆが受光した光信号の処理を同時に行わなくとも波長の異なる測光データを得ることができる。このように、測定回路１６と複数の受光素子の組を２組設けることにより、測定回数を増やすことができる。

ここで、実施の形態１の自動分析装置１は、試薬テーブル２と試薬テーブル３の２つの試薬テーブルを備えていたが、試薬テーブルは１つであってもよい。また、本発明の自動分析装置は、図１に示す構造を１ユニットとして２以上のユニットを有する構造であってもよい。

また、実施の形態１の自動分析装置１は、キュベットホイール４を回転させることにより複数の反応容器５を第一及び第二の受光素子に対して反応容器５の配列方向に沿って移動させた。しかし、本発明の自動分析装置は、第一及び第二の受光素子のみ、又は、キュベットホイール４と第一及び第二の受光素子とを回転させることにより、複数の反応容器５と前記第一及び第二の受光素子とを反応容器５の配列方向に沿って相対移動させてもよい。

実施の形態１の自動分析装置の概略構成図である。 反応容器の配列間隔と受光素子の配置間隔を説明する模式図である。 分析光学系のフィルタ板を示す斜視図である。 分析光学系の二つの受光素子が透過光を受光するタイミングを示す信号波形図である。 実施の形態２の自動分析装置における反応容器の配列間隔と受光素子の配置間隔を説明する模式図である。 実施の形態３の自動分析装置における反応容器の配列間隔と受光素子の配置間隔を説明する模式図である。

符号の説明

１ 自動分析装置
２，３ 試薬テーブル
４ キュベットホイール
５ 反応容器
６，７ 試薬分注機構
８ 検体容器移送機構
９ ラック
１０ 検体分注機構
１１ 分析光学系
１１ｅ，１１ｆ 受光素子
１２ 洗浄機構
１３ 第一攪拌装置
１４ 第二攪拌装置
１５ 制御部
１６ 測定回路
１７ 入力部
１８ 表示部
２１ 分析光学系
２１ｄ〜２１ｆ 受光素子

Claims (6)

1. 所定の間隔で配列され、液体を保持する複数の容器に保持された液体をそれぞれ反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する自動分析装置であって、
   第一の容器に保持された液体を透過した第一の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第一の受光素子と、
   前記第一の受光素子とは異なる位置に配置され、前記第一の受光素子が前記第一の光束を受光していない場合に、前記第一の容器とは異なる第二の容器に保持された液体を透過した第二の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第二の受光素子と、
   前記複数の容器と前記第一及び第二の受光素子とを前記複数の容器の配列方向に沿って相対移動させる移動手段と、
   前記第一及び第二の受光素子に接続され、当該第一及び第二の受光素子から出力される受光信号から透過光束の強度を順次測定する測定回路と、
   を備えたことを特徴とする自動分析装置。
2. 前記第一及び第二の受光素子は、前記複数の容器とは異なる間隔で前記複数の容器の配列方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
3. 所定の間隔で配列され、液体を保持する複数の容器に保持された液体をそれぞれ反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する自動分析装置であって、
   ｍを自然数、ｎを正の実数とし、ｍ≧１＞ｎ、前記複数の容器の配列間隔をＬとした場合に、第一の容器に保持された液体を透過した第一の光束を受光し、受光した光量に応じた受光信号を出力する第一の受光素子と、前記第一の受光素子とは異なる位置に配置され、前記第一の容器とは異なる第二の容器に保持された液体を透過した第二の光束を受光し、受光した光量に応じた光信号を出力する第二の受光素子とが間隔Ｐ＝ｍＬ±ｎＬの関係を満たして配置されていることを特徴とする自動分析装置。
4. 前記第一及び第二の光束は、それぞれ波長が異なることを特徴とする請求項１又は３に記載の自動分析装置。
5. 前記移動手段は、前記複数の容器を前記第一及び第二の受光素子に対して一定速度で相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
6. 前記測定回路を複数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。

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