JP4334098B2 - 自動分析装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検試料の成分分析を自動的に行う自動分析装置における測光系の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動分析装置においては、反応管に被検試料と測定項目に該当する試薬を分注し、攪拌混和後一定温度にて反応させ、この反応によって生ずる色調の変化を測定することにより、被検試料中の被測定物質又は酵素の濃度/活性を測定するようになっている。
【0003】
反応液色調の測定は、光源からの光を反応管内の反応液に照射し、反応液を介して得られる光を光センサで受光することで、反応液で吸収される特定の波長成分の変化を検出する。このとき、光源からの光が光センサに直接的に入射すると正確な測定に支障を来すため、反応管に入射する光束の大きさは、反応管内の反応液の液高より小さくなるように設定されている。言い換えれば、反応管に照射される光源のフィラメント像の長さが、反応管内の反応液の液高より短くなるように設定されている。
【0004】
一方、近年においては、自動分析装置のランニングコストを低く抑えるために、反応管に分注する試薬の微量化が望まれている。この試薬の微量化を図るためには、以下の2通りの方法が考えられる。
【0005】
まず、第1に反応管の容積を小さくする方法がある。例えば、底面積が5mm×6mmの反応管に150μlの試薬を分注するとその液高は「5mm」であるが、反応管の底面積を4mm×5mmとすれば、150μlの試薬を分注したときに「7.5mm」の液高を得ることができる。前述のように、正確な測定結果を得るためには、反応管に照射される光源のフィラメント像の長さを、反応管内の反応液の液高より短くする必要があるが、反応管の容積を小さくすることで、反応管に照射される光源のフィラメント像の長さよりも反応液の液高を充分長くすることができ、正確な測定結果を得ることができると共に、必要とする試薬の微量化を図ることができる。
【0006】
次に、第2に反応管に入射する光を小さくする方法がある。反応管の容積を変えずに試薬の微量化を図ろうとすると、反応管内の液高が下がる分、反応管に照射される光源のフィラメント像の長さを短くする必要がある。このため、この第2の方法では、光源として小さなフィラメント(フィラメント像の短くなる)小型のランプを用い、これにより下がった液高の範囲で光を反応管に照射して測定を行う。
【0007】
前述の第1の方法のように、反応管の容積を小さくすると、反応管自体の大きさ(形状)を変更する必要があるため、サンプリング、試薬分注、攪拌、測光のデータ取り込み条件及び反応管の洗浄乾燥等のシステムの構成全体を変更する必要がある。しかし、この第2の方法のように小型のランプを用いると、測光系の変更のみで試薬の微量化を図ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような第2の方法は、システムの変更を測光系のみの最小限として試薬の微量化を図ることができるのはよいが、小型のランプを用いる必要がある。小型のランプは、フィラメントの寿命が短く、また、測定に必要な光量も充分ではない。例えば、4mmのフィラメントを有するランプの寿命が2000時間あるのに対し、2mmのフィラメントを有するランプの寿命は500時間と、4mmのフィラメントを有するランプに対して略1/4の短寿命となる。
【0009】
このため第2の方法では、ランプの寿命が短いことから被検試料を正常に測定できる期間が短く、また、測定に必要な光量が充分ではないことから正確な測定に支障を来す問題がある。
【0010】
なお、例えば4mmのフィラメントを有する通常の大きさの光源を用い、反応管の容積はそのままで微量の試薬を分注し、反応管に入射するフィラメント像の長さが、この微量化した反応管内の液高に対応するように、光源或いは反応管にマスキングを施し余分な光束を斜光して試薬等の微量化を図ることも考えられるが、このようなマスキングを施しても、光源のフィラメント像がマスキングを回り込むかたちで反応管に照射されてしまうため、結局、フィラメント像の長さが液高を上回ってしまい、正確な測定に支障を来してしまう。
【0011】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、充分な光量の光源を用いて正確な測定を可能としつつ試薬の微量化を図ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明は、被検試料と試薬の混合液が納められた反応管に光源からの光を照射し、この光を反応管を介して受光し、この受光結果に基づいて、所定の項目の測定を行う自動分析装置において、前記光源のフィラメントの長手方向を光軸方向に対して傾けて当該フィラメントを設けることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した実施の形態の自動分析装置の構成を図1〜図3を参照して説明する。まず、図1は、この実施の形態の自動分析装置の全体構成を示す斜視図である。この自動分析装置は、被検試料の各種成分と反応する試薬を納めた複数の試薬ボトルを収納した試薬ラック1を設置可能な試薬庫2及び3と、円周上に複数の反応管4を配置した反応ディスク5と、被検試料が納められた被検試料容器がセットされるディスクサンプラ6とを有している。試薬庫2,3、反応ディスク5及びディスクサンプラ6は、それぞれ駆動装置により回動されるようになっている。測定に必要な試薬は、試薬庫2或いは試薬庫3の試薬ラック1に収納されている試薬ボトル7から、それぞれ分注アーム8或いは分注アーム9を用いて反応ディスク5上の反応管4に分注される。
【0014】
また、ディスクサンプラ6上に配置されている被検試料容器17に納められた被検試料は、サンプリングアーム10を用いて反応ディスク5上の反応管4に分注される。被検試料と試薬を分注された反応管4は、反応ディスク5の回動により撹拌位置まで移動し、撹拌ユニット11により被検試料と試薬の混合液が撹拌される。その後、測光系13は、測光位置まで移動した反応管4に対して光を照射して混合液の吸光度変化を測定することにより、被検試料の成分分析を行う。そして、分析の終了した反応管4内の混合液は廃棄され、その後反応管4は洗浄ユニット12により洗浄されるようになっている。
【0015】
次に、図2は、図1に示した測光系13の構成図である。この図2において測光系13は、例えばハロゲンタングステンランプ等の光源21と、この光源21からの光から熱成分を除去する熱線吸収フィルタ22と、熱線吸収フィルタ22により熱成分が除去された光を集光する集光レンズ23と、集光レンズ23により集光された光を透過させて反応管4に照射する光透過窓24と、反応管4を介した光を透過させる光透過窓25とを有している。
【0016】
また、この測光系13は、測定時に開制御されるシャッタ26と、シャッタ26からの光を集光する集光レンズ27と、集光レンズ27からの光を全反射するミラー28と、ミラー28により反射された光を所定の幅に絞り込むスリット29と、スリット29を介した光の偏向方向を所定の方向に回折する凹面回折格子30と、凹面回折格子30により偏光された光を受光するフォトダイオードアレイ31とを有している。フォトダイオードアレイ31は、この受光した光の光量に応じた電気信号である受光信号を形成し、これを図示しない信号処理部に供給する。信号処理部では、この受光信号に基づいて、被検試料の吸光度変化等を測定することとなる。
【0017】
次に、図3は、当該実施の形態の要部となる前記測定系13の光源21〜反応管4の部分を拡大して示した図である。なお、この図3においては、図2に示した光源21と集光レンズ23との間に設けられている熱吸収フィルタ22と、集光レンズ23と反応管4との間に設けられている光透過窓24の図示は省略されている。
【0018】
この図3において、集光レンズ23の前段の一点鎖線は従来の光源のフィラメント50Fを示しており、反応管4の一点鎖線は、この従来の光源のフィラメント像50FZを示している。また、集光レンズ23の前段の斜線は当該実施の形態の自動分析装置に設けられている光源21のフィラメント21Fを示しており、反応管4の斜線は、この光源21のフィラメント像21FZを示している。この両者を比較してわかるように、従来は、フィラメント50Fの形成方向が、反応管4の形成方向と一致(両者が並行)となるように光源が設けられていたのに対し、当該実施の形態の自動分析装置に設けられている光源21は、同図中斜線で示すフィラメント21Fが所定角度θ分、反応管4側に傾けて設けられている。
【0019】
このフィラメント21Fの傾き角θは、光源21の光エネルギーの強度(PDAの感度)と、反応管4に照射されるフィラメント像21FZの長さとに基づいて設定されている。
【0020】
具体的には、底面積が5mm×6mmであり、200μlの試薬を分注するとその液高が「約6.6mm」となる反応管4を用いた場合、分注する試薬の試薬量を150μlに削減すると、その液高は「5mm」となる。この液高のうち、反応管4の底面から1mm程度の液高の範囲は測定には用いられないため、反応管4の底面から1mm〜5mmの間(実質、4mmの間)にフィラメント像21FZが照射されるようにフィラメント21Fの傾き角θを設定する必要がある。
【0021】
このため、当該実施の形態では、一例ではあるが、フィラメント長が「4mm」の光源21を用い、フィラメント21Fの傾き角θが「60度」となるように、該光源21を反応管4側に傾けて設けている。これにより、反応管4に照射されるフィラメント像21FZの長さが「1.8mm」となり、前記4mmの間にフィラメント像21FZが充分に収まるようになっている。また、フィラメント長が「4mm」の光源21を用いているため、測定に必要な光エネルギーとしても充分な強度を得ることができるようになっている。
【0022】
次に、このように構成された当該実施の形態の自動分析装置における被検試料の成分分析検査の全体的な制御の流れについて図1を参照しながら説明する。
【0023】
分析が開始されると、反応ディスク5、ディスクサンプラ6及び試薬庫2又は3が回動制御されると共に、サンプリングプローブ16及び分注アーム8又は9が駆動制御され、被検試料及び分析に必要な試薬が反応ディスク5における所定の反応管4に分注される。
【0024】
当該実施の形態の場合、前記光源21を所定角度θ分反応管4側に傾けて設けることにより、従来200μl必要としていた反応管4に分注する試薬の試薬量を150μlに削減している。
【0025】
その後、被検試料と試薬が分注された反応管4が、反応ディスク5の回動により撹拌位置まで移動制御され、撹拌ユニット11により、被検試料と試薬の混合液が撹拌される。その後、反応ディスク5が回動制御され、この混合液が測光位置まで移動制御され、測光系13から該混合液が納められた反応管4に対して光が照射され吸光度変化が測定される。そして、この測定結果に基づいて、被検試料の成分分析が行われる。なお、分析の終了後は反応管4内の混合液は廃棄され、その反応管4は洗浄ユニット12により洗浄されるようになっている。
【0026】
次に、図2及び図3を参照しながら、測光系13の測定制御の流れについて説明する。まず、前述のように反応ディスク5が回動制御され、被検試料と試薬の混合液が測光位置まで移動制御されると、図2に示す測光系13の光源21が点灯駆動されると共に、シャッタ26が開制御される。光源21からの光は、熱線吸収フィルタ22により熱成分が除去され、集光レンズ23により集光され、光透過窓24を介して反応管4に照射される。
【0027】
ここで、当該実施の形態の場合、図3に示すようにフィラメント21Fが、反応管4側に60度の傾き角を有するように光源21が設けられている。このため、反応管4に照射されるフィラメント像21FZの長さは1.8mmとなる。前述のように、反応管4に分注される試薬の試薬量は150μlと少なく、その液高は5mmと低いのであるが、フィラメント像21FZの長さは1.8mmであるため、測定用の液高の範囲である前記4mmの間にフィラメント像21FZが余裕を持って照射されることとなる。
【0028】
言い換えれば、フィラメント像21FZの長さを1.8mmと短くすることができるため、反応管4に分注する試薬の試薬量を150μlに削減しても、正確な測定を実行可能とすることができる。
【0029】
次に、このように反応管4に照射された光は、反応管4内の被検試料の成分に応じて一部吸収され、光透過窓25、分析時に開制御されたシャッタ26及び集光レンズ27を介してミラー28により全反射され、スリット29により所定の幅に絞り込まれ、凹面回折格子30により、偏向方向を所定の方向に回折されフォトダイオードアレイ31に照射される。フォトダイオードアレイ31は、この受光した光の光量に応じた電気信号である受光信号を形成し、これを図示しない信号処理部に供給する。信号処理部では、この受光信号に基づいて、被検試料の吸光度変化等を測定する。
【0030】
以上の説明から明らかなように当該実施の形態の自動分析装置は、フィラメント21Fが所定の傾き角θを持って反応管4側に傾くように光源21を設けることにより、反応管4に照射されるフィラメント21FZの像長を短くすることができる。このため、測定を行うのに必要となる反応管4内の反応液の液高を低くすることができることから、反応管4に分注する試薬の試薬量の削減を図ることができると共に、被検試料の削減も可能となる。
【0031】
また、フィラメント21Fが所定の傾き角θを持って反応管4側に傾くように光源21を設けることで実現することができるため、測光系の変更を最小限に抑えることができ、システムを大きく変更することなく試薬の微量化を図ることができる。
【0032】
また、光源21として、充分な光量でランプ寿命が長いランプを用いても、反応管4に照射されるフィラメント21FZの像長を短くすることができるため、充分な光量で正確な測定を可能とすることができ、また、ランプ寿命が長いことから、小型のランプを用いることで被検試料を正常に測定できる期間が短くなる不都合を防止することができる。
【0033】
次に、当該実施の形態の実施の形態の実験結果を図4に示す。
【0034】
実験の内容は、オレンジG3%、PVA(ポリビニールアルコール)1.5%溶液を吸光度0.001Absに調整したものを用意する。この溶液を試薬として、試薬量を120μlから200μlまで10μlずつ増やし、9段階の量を設定する。そして、被検試料量を0μlに設定し、各段階の量をそれぞれ5mm×6mmの反応管に分注する。これら反応管に対して、従来の4mmの長さの光源フィラメントを光軸方法に60度傾斜させた光源を用いた自動分析装置により測定を行う。
【0035】
測定は、各段階でそれぞれ20回ずつ吸光度を測定し、その平均レンジを求め、その測定を、1回攪拌後と2回攪拌後とでそれぞれ行う。図4における上の行の測定結果は、1回の攪拌後の測定結果、下の行は2回攪拌後の測定結果を示している。
【0036】
これによると、1回の攪拌では、140μl〜200μlにおいて測定値が規格レンジ値0.001Abs以下の値を示しており、測定値が安定していることがわかる。2回の攪拌では、更に測定値の安定性が増して、130μl〜200μlで測定値が規格レンジ値以下の値を示していることがわかる。
【0037】
従って、長さ4mmの光源フィラメントを光軸方向に60度傾けるだけで、試薬量を従来の200μlから140μl或いは130μlまで削減しても安定した測定値を得ることができる。
【0038】
なお、本実験では、5mm×6mm反応管を用いたので、これらの結果から次のことがわかる。すなわち、140μlでは反応管内の液高は約4.7mm、130μlでは4.3mmであり、それだけの液高まで試薬量を削減しても安定した測定値を得ることができたわけである。
【0039】
従って、例えば4mm×5mmの反応管を用いた場合は、液高4.7mmでは反応管内の液量は94μl、液高4.3mmでは液量は86μlとなり、試薬量をそれらの量にまで削減しても上記と同様に安定した測定値を得ることが期待でき、結果として、4mm×5mmの反応管を用いれば、光源フィラメントを光軸方向に傾けることで、液量(試薬量)を100μlまで削減したとしても十分に安定した測定値を得ることができることがわかる。
【0040】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、充分な光量の光源を用いて正確な測定を可能としつつ試薬の微量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の自動分析装置の外観を示す図である。
【図2】前記実施の形態の自動分析装置に設けられている測光系の構成を示す図である。
【図3】前記測光系に設けられている光源のフィラメントを反応管に対して傾斜させたときに反応管に照射されるフィラメント像を示す図である。
【図4】前記実施の形態の自動分析装置の試作実験結果を示す図である。
【符号の説明】
1…試薬ラック、2…試薬庫、3…試薬庫、4…反応管、5…反応ディスク、6…ディスクサンプラ、7…試薬ボトル、8…分注アーム、9…分注アーム、10…ディスクサンプラ用分注アーム、11…撹拌ユニット、12…洗浄ユニット、13…測光系、14…第1の分注アームのプローブ、15…分注アームのプローブ、16…サンプリングプローブ、17…被検試料容器、21…光源、21F…光源のフィラメント、21FZ…光源のフィラメントのフィラメント像、22…熱線吸収フィルタ、23…集光レンズ、24…光透過窓、25…光透過窓25、26…シャッタ、27…集光レンズ、28…ミラー、29…スリット、30…凹面回折格子、31…フォトダイオードアレイ
Claims (3)
- 被検試料と試薬の混合液が納められた反応管に光源からの光を照射し、この光を反応管を介して受光し、この受光結果に基づいて、所定の項目の測定を行う自動分析装置において、
前記光源のフィラメントの長手方向を光軸方向に対して傾けて当該フィラメントを設けることを特徴とする自動分析装置。 - 前記光軸方向に対する前記フィラメントの長手方向の傾きは、前記光源の光エネルギーの強度と、前記反応管に照射される前記フィラメント像の長さとに基づいて設定されていることを特徴とする請求項1記載の自動分析装置。
- 前記光軸方向に対する前記フィラメントの長手方向の傾きは、前記反応管に収められた前記混合液のうち、測定に用いられる液高の範囲に前記フィラメント像が収まるように設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自動分析装置。
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