JP3688068B2 - 液体試料測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は液体試料測定装置に関し、例えば血液凝固測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の液体試料測定装置では、血液試料を入れた容器に試薬を供給し、血液試料の凝固が光学的に検出されるまでの時間を測定するようにしたものが知られている(例えば、特公平3−34592号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような装置では、撹拌装置を備えないため、試薬と液体試料を別途撹拌する必要があった。このため撹拌に手間がかかり、撹拌も不均一となり測定値が再現性に乏しいという問題点がある。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、試薬と液体試料の撹拌の手間もかからずに再現性のよい測定結果をうることが可能な撹拌機能付きの液体試料測定装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明は、液体試料を内部に収容する透光性容器を離脱可能に収納する収納部材と、収納部材を揺動可能に支持する支持部材と、容器に光を照射する光源と、容器を介して光源からの光を検出する光検出器と、容器を加熱する加熱器と、収納部材を揺動させる揺動手段と、揺動手段を制御する制御部とを備え、制御部は、光検出器の受光量の変化によって、収納部材に収納された透光性容器に試薬が注入されたことを検出し、収納部材を揺動させるよう揺動手段を制御する液体試料測定装置を提供するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
この発明は光学的に液体試料の濃度や反応時間などを測定するあらゆる液体試料測定装置に適用可能なものである。
その一例として血液凝固測定装置が挙げられるが、これは、人を含む哺乳動物の血液試料に試薬を加えた後の凝固能を測定し、疾病などの診断に寄与するものである。測定項目としては、プロトロンビン時間(PT),フィブリノーゲン量(Fbg),活性化部分トロンボプラスチン時間(APTT)などがあるが、それらは、加える試薬により血液中のどの成分を反応させるかによって定まる。
【0006】
この発明に適用する透光性容器は少なくとも光学的検知に係る部分が透明になっていればよいが、通常、直径10〜20mm,高さ50〜100mmのガラス又は樹脂製の試験管が使用され、この容器に測定される液体試料(例えば血液試料)および試薬(例えば凝固用試薬)が投入される。また、この容器を離脱可能に収納する収納部材は、例えば、透明な有底筒状容器(試験管)を容器の軸が垂直になるように収納する部材であり、容器は収納部材に対して軸方向に着脱可能であることが好ましい。
【0007】
この装置は、容器に光を照射する光源と、容器を介して光源からの光を検出する光検出器を備え、光源には例えば発光ダイオードを、光検出器には例えばフォトダイオードやフォトトランジスタをそれぞれ用いる。
【0008】
そして、この光検出器は液体試料の試薬に対する反応を光量の変化として検出するが、その際、凝固に伴う透過光量の変化を検出する場合には、光源と光検出器とが容器を挟んで直線上に互いに対向して配置され、散乱光量の変化を検出する場合には、光源と光検出器は、互いの光軸が容器のほぼ中央でほぼ直交するように配置される。
【0009】
なお、この測定装置は、液体試料を収容した容器に試薬が投入された時点から計時を開始するので、その投入時点を検出するための他の光源と光検出器とをさらに備えることが好ましい。
この場合、この光源と光検出器とは、試薬投入に伴う容器内容物の増加を透過光量の変化によって検出するように、反応を検出する光源と光検出器よりも、容器に対して上部に設置される。
【0010】
つまり、収納部材が、透光性筒状容器を容器の軸が垂直になるように収納する場合には、光源としてそれぞれ上下に配列された第1および第2光源を設け、光検出器として、第1および第2光源からの光をそれぞれ容器を介して検出するように配列された第1および第2光源を設ければ、第1光源および第1光検出器が試薬の投入を検出し、第2光源および第2光検出器が、反応を検出することになる。
【0011】
また、この発明の特徴は、揺動手段により容器を揺動させて容器に収容された液体試料と試薬とを、測定開始時に効率よく撹拌する点にあるが、その揺動手段としては、例えば、出力軸に重り部材を偏心して設けたモータを収納部材に設置し、モータを回転させた時の重りの反作用によって収納部材を揺動させるようにしたものを用いることができる。なお、この発明における揺動とは、振り子運動、往復運動、偏心回転運動又はこれらを2つ以上組み合わせた複合運動であり、これによって収納部材に収納される透過光性容器内の複数種の内容物を均一に混合しようとするものである。
【0012】
また、この揺動手段を、収納部材に設けた磁性体と、その磁性体に対向して支持部材に設けた電磁石とによって構成し、電磁石により磁性体を断続的に吸引して収納部材を揺動させてもよい。
【0013】
また、この測定装置は容器の収容物つまり液体試料を所定温度、例えば37℃に保持するための加熱器を備えるが、それには、例えば、収納部材に設けた抵抗発熱ヒータ(ニクロム線ヒータ)が用いられる。
なお、この場合、容器温度を検出する温度センサと、そのセンサ出力によってヒータ電流を制御して容器温度を一定に保持する制御器を備えることが好ましい。
【0014】
また、収納部材を揺動可能に支持する支持部材において、支持部材は、収納部材を例えばゴムやスプリングのような弾性部材を介して保持又は吊り下げることにより揺動可動に支持することができる。
【0015】
また、この発明は、反応時間を測定する測定制御手段をさらに備えることが好ましいが、この場合、測定制御手段は、液体試料を収容した透光性容器が収納部材に収納されその容器に試薬が投入されるとき、試薬の投入を第1光検出器の検出値の変化により検出した後、所定時間だけ揺動手段を駆動させると共に、第2光検出器の検出値の経時変化から反応時間を測定するように構成される。
【0016】
この測定制御手段は、CPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータで構成することができる。また、測定結果を出力手段、例えば、CRT,液晶ディスプレイ又はプリンタをさらに備えることが好ましい。
【0017】
【実施例】
図1は血液凝固測定装置本体(以下、本体という)の上面図,図2は図1のA−A矢視断面図,図3は図1のB−B矢視断面図,図4,図5,図6はそれぞれ図3のC−C,D−D,E−E矢視断面図である。
【0018】
図2に示すように、本体1は、透明な容器としての樹脂製サンプルチューブ2を離脱可能に収納する収納部材3と、収納部材3をゴム製等の弾性部材4を介して揺動可能に支持する支持部材5と、収納部材3の上部外面に巻回されたニクロム線コイルヒータ(加熱器)6と、収納部材3の下端に設置され収納部材3を揺動させる揺動手段としてのモータ7を備え、モータ7はその出力軸7aに重心が偏心した重り部材つまりアンバランサ8を備える。また、本体1は、支持部材5の上部を覆うためのフタ9を備え、フタ9の中央には試薬注入孔9aが設けられている。
【0019】
さらに、本体1は、図3に示すように、支持部材5に設けられた第1および第2光源としてのLED10と11を備え、LED10と11はサンプルチューブ2の軸心つまり収納部材3の軸心に対して平行に上下に配列されている。
【0020】
そして、支持部材5には、第1光検出器としてのフォトダイオード10a(図3)と、第2光検出器としてのフォトダイオード11a(図2)とがそれぞれ設けられ、フォトダイオード10aはLED10からの光をサンプルチューブ2を介して受光できるように、LED10に対向して配置され、フォトダイオード11aはLED11からの光がサンプルチューブ2の内容物によって散乱した光を受光するためにLED11とフォトダイオード11aの光軸がサンプルチューブ2の軸心で直交するように配置されている。
【0021】
つまり、LED10から出た光は、図5に示すように、開口21,22を経てサンプルチューブ2を透過し、さらに開口23,24を経てフォトダイオード10aに受光され、LED11から出た光は、図6に示すように、開口25,26を経てサンプルチューブ2内の内容物によって散乱され、散乱された光が開口27,28を経てフォトダイオード11aに受光されるようになっている。
【0022】
また、ホルダー3の側面には温度検出用のサーミスタ16(図3,図6)が設けられている。支持部材5の底部には底板12が装着され、底板12には2つの回路基板13(図2)と14(図3)が立設している。
【0023】
このような本体1の組立て手順を収納部材3の縦断面図(図8)と弾性部材4の上面図(図9)を参照して次に説明する。
まず、ポリカーボネート又はポリアセタールのような樹脂で成型した収納部材3(図8)の上端にコイル押え板15を接着した後、コイル巻回部3aに耐熱樹脂で被覆したニクロム線を巻回してコイルヒータ6を作成する。次に、サーミスタ16を収納部材3の側面に接着した後、出力軸にアンバランサ8を有するモータ7を収納部材3の下端から嵌入して接着する。
【0024】
一方、支持部材5には予めLED10,11とフォトダイオード10a,11aを装着しておき、ゴム製等の弾性部材4(図9)を支持部材5の上部開口から内壁の溝4aに嵌合させながら溝4aの下端まで押下げて固定する。次に、収納部材3を弾性部材4の受入れ部4aに設けられた挿入口4c(図9)に挿入して押下げて固定する。次に、予め回路基板13,14を立設した底板12を支持部材5の底部に装着して固定した後、フタ9を支持部材5の上部に装着する。これによって本体1の組立て作業は終了する。
【0025】
なお、弾性部材4は、受入れ部4dから四方に延出する4本の脚部4bによって収納部材3と支持部材5とを弾性的にバランスさせて接続しているが、これは、収納部材3と支持部材5とが互いの同芯状態を維持すると共に、モータ7の駆動によって収納部材3が支持部材5の軸を中心に周回するような揺動運動を行うようにするためである。つまり、一方のみの偏った揺動を防止するためである。
【0026】
図7は、血液凝固測定装置の制御回路を示すブロック図である。制御部18はCPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータと、ヒータ6,モータ7,表示装置19およびLED10,11を駆動するドライバー回路とを内蔵し、キーボード17,フォトダイオード10a,11a及びサーミスタ16からの出力を受けて、ヒータ6,モータ7,表示装置(CRT)19およびLED10,11を駆動するようになっている。なお、制御部18の内蔵部品は、回路基板13,14に搭載されている。
【0027】
このような構成において、キーボード17から起動指令が入力されると、制御部18はヒータ6を駆動して収納部材3を加熱すると共に、収納部材3の温度をサーミスタ16により検出して、収納部材3の温度を37℃に±1.0℃に保持する。
【0028】
収納部材3の温度が37℃に達すると、制御部18は表示装置19に「測定準備完了」を表示させると共に、LED10,11を点灯させる。そこで、使用者は支持部材5からフタ9を除去し、所定量の血液試料(例えば50μlの血漿)を収容したサンプルチューブ2を収納部材3に装填してフタ9を装着し、図示しないピペットから注入孔9aを介して所定量の試薬(例えば、100μlのPT試薬)をサンプルチューブ2に注入する。
【0029】
制御部18は、試薬の注入をフォトダイオード10aの受光量の変化によって検出すると、0.5〜1.0秒間だけモータ7を駆動してサンプルチューブ2の内容物を撹拌する。制御部18は、モータ7の駆動開始と同時に凝固時間tの計時を開始すると共に、所定時間毎(例えば0.1秒毎)にフォトダイオード11aの検出する散乱光量Qを測定して、その測定値を内蔵のRAMに順次格納する。
【0030】
やがて、散乱光量Qの変化率が零(飽和)に達すると、制御部18は測定を終了し、散乱光量Qの時間的変化つまり凝固曲線を図10のように表示装置19に表示する。それと同時に、散乱光量Qの最小レベルを0%,最大レベルを100%と設定し、50%のレベルに対応する時間t1を凝固時間として算出し、表示装置19に表示する。
このようにして凝固時間の測定が行われる。
【0031】
【発明の効果】
この発明によれば、容器に収容された液体試料と試薬とが、測定時に容器の揺動によって撹拌されるので、試料の分析を高精度に、再現性よく行うことができる。また、撹拌作業と測定作業を同一装置で行うことができるので、撹拌作業の手間が省ける。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の装置本体を示す上面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】図1のB−B矢視断面図である。
【図4】図3のC−C矢視断面図である。
【図5】図3のD−D矢視断面図である。
【図6】図3のE−E矢視断面図である。
【図7】この発明の実施例の制御回路を示すブロック図である。
【図8】この発明の実施例の要部の縦断面図である。
【図9】この発明の実施例の要部の上面図である。
【図10】この発明の実施例の測定方法を示すグラフである。
【符号の説明】
1 本体
2 サンプルチューブ
3 収納部材
4 弾性部材
5 支持部材
6 コイルヒータ
7 モータ
8 アンバランサ
9 フタ
10 LED
10a フォトダイオード
11 LED
11a フォトダイオード
12 底板
13 回路基板
14 回路基板
Claims (3)
- 液体試料を内部に収容する透光性容器を離脱可能に収納する収納部材と、収納部材を揺動可能に支持する支持部材と、容器に光を照射する光源と、容器を介して光源からの光を検出する光検出器と、容器を加熱する加熱器と、収納部材を揺動させる揺動手段と、揺動手段を制御する制御部とを備え、制御部は、光検出器の受光量の変化によって、収納部材に収納された透光性容器に試薬が注入されたことを検出し、収納部材を揺動させるよう揺動手段を制御する液体試料測定装置。
- 揺動手段が、モータと、モータ軸に偏心して設けられた重り部材からなる請求項1の液体試料測定装置。
- 光源と光検出器が支持部材に設けられた請求項1または2記載の液体試料測定装置。
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