JPS63111446A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分析素子、特に乾式の分析素子（要素）を用
いて被検体の被検成分の濃度または酵素活性値を定量す
る分析装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の分析要素においては、被検体、たとえば全血、
血清や血漿等を点着すると、分析素子の試薬と接触し、
呈色反応を生じる。したがって、分析素子の支持体がわ
から光を照射し、分析素子からの反射光を測光すること
により、その呈色反応の度合を知ることができ、これを
、被検体中の特定成分、つまり被検成分の濃度または酵
素活性値と関連付けるこ、とが可能である。

しかしながら、試薬の呈色反応の度合は、一般に、透過
光による光学透過濃度とは比例するものの、反射光によ
る光学反射濃度とは直線関係は成立しない。

したがって、光学反射濃度に基く場合は、光学反射濃度
を被検成分の物質濃度または酵素活性値に変換させるに
当って、何らかの変換式が必要である。

この変換式としては、「臨床生化学検査における分光測
定法」　（吉野二男・大沢久男編、学会出版センター発
行）には、呈色試験紙を用いた分析装置であって、たと
えば反射率Ｒと物質濃度との関係を、にｕｂｅｌｋａ−
Ｍｕｎｋの式（１）によることが知られている。

ここで、Ｓは散乱率、ＫはＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの
吸収率で、Ｋ／Ｓと物理濃度とは比例するとしている。

他方、同書には、Ｗｉｌｌｉａｍｓ−Ｃ１ａｐｐｅｒの
式や、Ｂｅｅｒの法則に基（ものも教示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の公知の変換式を、本発明が対象と
する分析素子を使用する場合に、そして特に試薬層の支
持体がわから照光し、反射光を測光する場合には、その
まま適用することはできない。

すなわち、（１）１明支持体の入射光がね表面で反射す
るものがある、（２）分析素子の種類によっては、反射
層を有するものの、完全な反射層とならないものがある
、（３）分析素子への入射光の窓に、防塵ガラスを設け
、入射手段および受光（測光）手段へ塵埃の侵入を避け
ようとするとき、その防塵ガラスの入射がね表面で表面
反射を生じるなどの理由によって、上記公知の変換式を
適用することができない。

また、上記の変換式は、測定波長が異ったり、測定項目
が異なると、対応できないことがある。

さらに、公知の変換式は、２次関数、高次関数、あるい
は指数を含んだ式であるため、きわめて複雑であり、簡
易かつ迅速処理を目的とするときには不適である。すな
わち、変換式が複雑であるため、容量の大きな演算装置
゛を必要としきわめて高価なものとなる。さりとて、容
量を小さくすれば、処理速度が低下する。

前述のように、多項目の被検成分に対して、従来例では
、共通の一般式を得がたいが、特にエンドポイント法と
レート法の画法に共通の一般式を得にくいため、それぞ
れ別の一般式を適用しなくてはならず、これが簡易分析
装設では対応できないため他の問題点となっている。

しかも、上記の変換式は、ある測定波長でかつある測定
項目に対して概ね妥当であるとしても、厳密に検討して
みると、被検成分のダイナミックレンジ全体にわたって
、光学濃度と物質濃度もしくは酵素活性値との完全な一
敗を見ない。したがって、低値領域を重視した検量線に
すると高値領域の正確性がＩ具われ、逆に高値領域を重
視すると低値領域が不正確となる。

他方、基準（既知）の物質濃度もしくは酵素活性値を有
する基準検体を用いて分析素子および／または分析装置
に由来する誤差を補正するための較、正時において、上
記のように変換式が複雑であったり、同一変換式を用い
ることができないことは、較正に多大な手間がかかるこ
とになる。

そこで、本発明の目的は、分析素子を用いた分析装置に
おいて、反射濃度を被検成分の物質濃度または酵素活性
値に変換するに際して、演算処理が簡単な簡易な変換式
によりこれを変換し、測定波長による誤差や測定項目、
分析素子の違いによる検量線の相違を容易に補正でき、
被検成分のダイナミックレンジ全体にわたって精度およ
び正確性の高い変換手段を有した分析装置を提供するこ
とある。

本発明の他の目的は、上記の特徴を有し、更にエンドポ
イント法とレート法の両方が測定できる一体型分析装置
において、両方法とも同一の変換−ｉ式により変換でき
るようにし、簡易な演算処理方式による安価な分析装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、透明支持体上に少なくとも一層の試薬層を
有し、被検体の点着により光学濃度変化を生じる分析素
子と、前記透明支持体がわから入射した光の反射光を捉
える測光手段とを備えた分析装置において；前記測光手
段により捉えた光学反射濃度を、被検体中の被検成分の
濃度および酵素活性値の少なくとも一方に変換する変換
式が双曲線である変換処理手段を含んでいることで達成
される。

〔発明の具体的構成〕

以下さらに本発明を詳説する。

まず、第１図〜第３図によって本発明装置例を説明する
と、１は分析素子（要素）で、図形ケース２内に、下部
を透光プラスチック等からなる透明支持体３として、そ
の上に試薬層（着色層）４、反射Ｎ５および展開層６が
設けられている。ケース２の下部は開孔してテーブル７
上に設置され、このテーブル７の窓７ａの下方には光源
８が配され、また窓７ａには必要により塵埃が測光系内
、つまりテーブル７の下方へ侵入することを防止するた
めに、防塵ガラス９が配されている。さらに、テーブル
７の下方には、分析素子１の開孔を睨んで、測光手段と
しての受光センサー１０が配されている。

かかる装置においては、光源８からの光が、測定波長に
適合したフィルター１）を通り、防塵ガラス９を介して
、分析素子１へ入射される。入射した光は、第３図に示
すように、透明支持体３の表面で一部反射し、また座３
．４間、および層４゜５間でも反射し、残部は透過光と
なる。この場合の入射光量を１０１表面反射光量をｘ＊
’、Ｎ間での反射光量を！え、透過光量を１７とする。

かくして、被検試料Ｓを分析素子１の試薬部に滴下する
と、展開層６で拡散しながら、反射層５を通り、試薬Ｆ
３４中に入って行く、そこで呈色反応を生じる。この反
応によって、入射光に対する反射度合が変わり、主に１
．およびＩ、１′を受光センサーにて捉え、後述する変
換式に基いて、試料中の被検成分の物′１を濃度または
酵素活性値が求められる。

分析装置の全体は、第２図に示したもので、予めテーブ
ル７上に設置された分析素子１に付された表示を、読取
りセンサー１２にて測定項目や測定法を読み取った後、
フィルター回転用円盤１９の駆動モータ１３を演算装置
を内蔵する測定器１４からの指令に基づいて駆動回転さ
せ、フィルターを測定位置まで回転させる０次いで、分
析素子１に照光し、受光センサー１０にて測光し、その
５３号を、タイミング発生器１５からのタイミング指令
に基づいて、ＡＤ変換器１６を介してデジタル信号とし
て、測定器１４の演算装置内に取込み、後述する変換式
に基き、変換演算処理し、結果をプリンター等に表示器
１７に表示させる。

さて、本発明においては、測定手段で把えた測光値（光
学反射濃度）を、物Ｗ’１ｍ度または酵素活性値とする
分析値に変換する際、（２）式であられされる双曲線を
用いることを主要点としている。

ｙ　−−＋　ｃ　　　　・・・（２） −Ａ （２）式において、Ｙは求める被検成分の物質濃度また
は酵素活性値で、Ｘはエンドポイント法の場合は、光学
反射濃度り１、レート法の場合は、反応濃度の時間的変
化により求める。たとえば２点測光法の場合にあっては
、単位時間当りの反射濃度変化率ΔＤｉ／Δｔをあられ
す。また、Ａ、　Ｂ。

Ｃは分析素子の種類、分析装置の有する固有値によって
定まる定数を表わす、なお、レート法の場谷、レート法
の定義に基く反応速度に係わる値をＸとすることもでき
る。

本発明に従って、光学反射限度を分析値（被検成分の物
質濃度および／または酵素活性値）に変換する変換式が
（２）式であられされ°る双曲線であると、後記例のよ
うに、被検成分のダイナミックレンジ全体にわたって、
精度および正確性の高い検量線を得ることができる。

第４図に、呈色した分析素子の反射スペクトルと測定波
長との関係を示す、一般に測定波長としては反射スペク
トルの極大値を示す波長λ。を選択するが、呈色反応に
基づく生成色素の吸光度が十分に高い場合の高部？ｔ　
’ｔａ度領域または高酵素活性値領域では、物質濃度ま
たは酵素活性値の上昇に伴う反射濃度の上昇が十分でな
かったり、あるいは、多項目の被検成分に対して個々に
吸収極大値を示す測定波長λ。を選択するのはフィルタ
ーの枚数的に制約がある等の理由により、吸収極大を示
す波長以外の波長λ、を測定波長とすることがあるが、
この場合でも前記（２）式の双曲線を変換式として用い
れば、被検成分のダイナミックレンジ全域にわたって精
度、正確性の高い変換を行なうことができる。

また、（２）式から直に判るように、変換式は一次式で
あり、２次もしくは高次式でなく、さらに指数関数など
もな（、きわめて節易な式である。しかも、種々の被検
成分に対しても同一の変換一般式を用いることができ、
ざらにエンドポイント法、レート法の画法に変換式とし
て双曲線を用いることができるから、演算処理装置の容
量が小さくとも、迅速な処理が十分可能である。

次にエンドポイント法およびレート法に述べると、第５
図および第６図は、それぞれエンドポイント法およびレ
ート法での反応時間と呈色度合（反応濃度り、Ｉ）の関
係を表わしたものである。

第５図のエンドポイント法においては、反応の終点１．
におけるそれぞれの反射濃度Ｄｈ＋Ｄ、ｌ＋Ｄ、を前記
（２）式のＸとして用いる。第６図のレート法の場合に
は、反応の安定領域である時間ｔ１゜Ｌｔ間の勾配をも
って前記（２）式のＸとして用いる。

即ち、１．．１ｔの２点測光の場合にはΔＤ、ｌ／Δｔ
＝　（ｐｚ　−ＤＩ　）／　（ｔｚ　−ｔ＋　）を勾配
とし、更に精度を上げるためにｔｌ＋ＬＺ間を多点測光
し、それらのデータからＬＩ＋ＬＺ間の平均的勾配を求
めるこもできる。尚、１．．１！は反応初期の不安定領
域を避け、あるいは共存物質等による形容を排除した領
域から選ばれる。

第７図は、測定法のフローチャートである。

本発明者らは、種々の被検成分について、双曲線が変換
式として妥当であるか検討したところ、次のようにきわ
めて妥当性があることを知見している。

第８図および第９図に、それぞれエンドポイント法およ
びレート法での実測例を示す。使用した分析装置はエン
ドポイント法、レート法の両方法ができる一体型タイブ
で、分析素子と測光部の間には防塵ガラスを配した場合
である。

第、８図はエンドポイント法測定の一例としてグルコー
ス（Ｇｌｕ）分析用分析素子を用い、第８図（ａ）は本
発明に係わる双曲線を変換式として用い、第８図（ｂ）
は従来技術の一例として２次曲線を変換式として用いた
場合の測定例である。

同図からＧｌｕの正常値領域は６０〜１００■／ｄ１で
あるが、それを越えた高異常値領域１００〜６００■／
ｄｉでは両者に差はなく、相関係数にも大差は認められ
ないが、正常値領域近辺では−ＩＩＱに（ｂ）の２次曲
線回帰の場合には検量線より下に外れ、物質濃度として
は実際値より高目の分析値を与えることが判る。

第９図はレート法測定・の−例としてグルタミン酸・オ
キザロ酢酸トランスアミナーゼ（ＧＯＴ）分析用分析素
子を用い、第９図（ａ）および第９図（ｂ）はそれぞれ
変換式として双曲線および２次曲線を用いた場合の測定
例である。　Ｇｌｕの場合と同様に５０〜５００力ルメ
ン単位（ＫＵ）の高異常値領域では両者に大差はないが
、５〜５０ＫＵの正常値領域近辺ではＧｌｕの場合以上
に検量線からの外れが大きい。

第１表にこれらの関係を示したが、表中に示す誤差とは
、検量線からの外れ度合の標準偏差値を表わしたもので
ある。Ｇｌｕ、　ＧＯＴともに２次曲線回帰の場合には
、双曲線回帰の場合に比べて正常値近辺での誤差が大き
い。

また、第１０図にレート法におけるＧＰＴを、第１）図
にエンドポイント法によるＢＵＮを双曲線回帰した例を
示したが、いずれも全ダイナミックレンジにわたって、
正確に相関していることが判る。

他の被検成分についても同じく妥当な相関を得た。

他方、ＧＯＴについて、対数回帰の妥当性についても調
べた。結果を第１２Ａ−１２Ｃ図に示した。

測定方法はレート法である。

第１２Ａ図からかなり大きく外れていることが判る。ま
た、第１２Ｂ図および第１２Ｃ図のように、対数回帰に
よれば、標準測定値との正しい相関も得られないことが
判る。これでは、較正も全く不可能であることが判る。

第１３Ａ〜１３０図はＧｌｕについて、エンドポイント
法により、対数回帰を行ったもので、結果はＧＴＯにつ
いての対数回帰と同様であることが判る。

以上は従来例として、２次、対数の変換式について述べ
たが、３次以との回り１Ｍの場合は、かなりの正確性を
有することが判ったが、たとえば３次回帰では変数が４
個で、４次、５次と増加するにつれて、変数が増加して
、簡易分析には致底使用できない、また、その結果、較
正時に褌用する被検体の種類を多くせねばならないし、
変曲点が多くなるため、検Ｗｋ線は複雑なカーブを描き
、検量線の作成がきわめて困難になる。

（発明の効果〕 以上の通り、本発明によれば、光学反射濃度を被検成分
の物質濃度または酵素活性値に変換する際、変換式とし
て双曲線を使用することにより、従来問題であった反射
測光上の種々の影音を排除し、したがって被検成分のダ
イナミックレンジ全域にわたって精度、正確性の高い検
量線を与え、また、変換式がＭ単であり、且つ、種々の
被検成分に対して共に双曲線を適用できることから演算
処理が容易で、したがって分析装置に内蔵する演算処理
用コンピューターの容量が少なくてすみ、また、分析素
子、分析装置に由来する誤差を補正するいわゆる較正も
容易に行なうことができる。。

更にはエンドポイント法、レート法の両方法が測定でき
る一体型分析装置においても、変換一般式を同一にする
ことができるので、演算処理部分を共通化、簡易化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分析素子と測光系との関係を示す要部断面図、
第２図は分析装置の全体概要図、第３図は分析素子の層
構成例および入射光の反射状態説明図、第４図は反射ス
ペクトルと測定波長との相関図、第５図はエンドポイン
ト法の説明図、第６図はレート法の説明図、第７図は測
定法のフローチャート、第８図（ａ）　（ｂ）は変換式
のＧｌｕについての妥当性の検討結果を示す相関図、第
９図（ａ）　（ｂｌはＧＯＴについての相関図、第１０
’図および第１）図はそれぞれＧＰＴおよびＢＵＮにつ
いての相関図、第１２Ａ〜１２Ｃ図および第１３Ａ〜１
３０図はそれぞれＧＯＴおよびＧｌｕについての対数回
帰による場合の相関図である。 １・・・・分析素子、３・・・透明支持体、４・・・試
薬層、８・・・光源、９・・・防塵ガラス、１０・・・
受光（測光）センサー、１）・・・フィルター、１４・
・・測定器。 特許出願人　　小西六写真工業株式会社中外製薬株式会
社 代理人　弁理士　　永　　井　　義　　次第　１　図 第２図 第３図 璽 Ｒ 第４図 一２皮長　　　　　　　−力Ｘ１度 第５図 □反＾峙Ｆ、Ｆｌ　を 第６図 □反爬萌Ｐ語を 第７図 第８図 第９図 （ａ） （ｂ） απ（ｋ−ｕｌ ΔＤＲ／ｍｔｎ 第１０図 第１）図 第１２Ａ図 第１２Ｂ図 ドライＧＯＴ（ｋ−ｕ） 第１２Ｃ図 （ＧＯＴ　　　Ｔ＝ｔＩ回゛帰１　　　（５０に−ｕ　
　！−ｒｅｒ＋＊ｍｖ＞第１３Ａ図 第１３Ｂ図 ドライＧＬＵ（ｍｑ／ｄ９１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明支持体上に少なくとも一層の試薬層を有し、
   被検体の点着により光学濃度変化を生じる分析素子と、
   前記透明支持体がわから入射した光の反射光を捉える測
   光手段とを備えた分析装置において；前記測光手段によ
   り捉えた光学反射濃度を、被検体中の被検成分の濃度お
   よび酵素活性値の少なくとも一方に変換する変換式が双
   曲線である変換処理手段を含んでいることを特徴とする
   分析装置。
2. （２）前記被検成分の濃度および酵素活性値をそれぞれ
   エンドポイント法およびレート法に基いて求める際の変
   換式が共に双曲線に基づくものである第１項記載の分析
   装置。
3. （３）分析素子と測光手段との間に測光手段に対する防
   塵用透明部材が介在している第１項記載の分析装置。