CN102301223B - 自动分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动分析装置。光电倍增管存在个体差异并且随时间变化。为了适当地使用非线性的标准曲线，优选严密地汇集信号量。在通过施加高电压来调节光电倍增管的灵敏度时，在多个高电压条件下测定同一个试样，从由高电压的对数及信号量的对数而获得的直线关系中，在规定次数的测量中设定最佳设定值，并具备记录确定该直线关系的信息的单元，通过评价这些信息来评价光电倍增管的健全性。

Description

自动分析装置

技术领域

本发明涉及分析来自生物体的样品的自动分析装置，尤其涉及使用了光电倍增管的自动分析装置。

背景技术

作为测定血液等所含的激素等极微量的化学成分的方法，存在异质免疫分析法。在该方法中，由光电倍增管来检测专利文献1所示的化学发光法、专利文献2所示的电化学发光酶免疫测定法等的发光反应。关于光电倍增管，专利文献3中公开了对于多个检测灵敏度具有多个校正曲线的分光荧光光度计。

此外，专利文献4中公开了上述化学发光法中的使用了光电倍增管的检测计的信号处理方法，专利文献5中公开了光电倍增管的灵敏度调整方法。

在临床上，对血液、尿等体液成分所含有的蛋白质、类脂物、糖、离子以及构成这些的各种成分等化学物质的浓度进行定量的测定。其中，存在将体液等检测体试样的定量分取，与试剂的混合、以及测定与试剂的反应结果及试剂所含物质的变化的工序自动化了的自动分析装置。在自动分析装置中，构成为以规定时间依次进行分析所必须的试样与试剂的混合、一定温度下的反应等种种过程。

在这些自动分析装置中，在测定血液等所含有的激素等极微量的化学成分的装置中采用异质免疫分析法，通过光电倍增管等高灵敏度的元件来测量所获得的发光量。

在成为高灵敏度分析对象的生物体含量为微量的物质的情况下，由于其浓度状况对恒定性的影响程度很小，所以测定浓度范围显著地变大。例如，要求血中促甲状腺激素的检测浓度能够在从0.00lμIU/ml到100μIU/ml的100,000倍的浓度范围内进行检测并测量。

同时，在各个浓度区域中，因所获得的数据的目的不同，因此在极微量范围、正常范围、高浓度范围中分别要求规定的分辨力。

对于这样的测定对象，虽然存在向同一个测定对象提供不同灵敏度的试剂的情况，但是对测定频率极小的分析分别提供专用试剂的经济负担较大。因此，通过预先准备能够与高灵敏度(极微量的范围)对应的检测器、反应系统，并在高浓度测定时进行几倍到几百倍的稀释，由此来实现检测灵敏度的实质增大。

但是，就处于极微量范围的物质，且在血清中存在其他成分的情况下达到浓度平衡的物质而言，存在由通常的生理盐水进行稀释时，信号量不随稀释倍率变化的情况。此外，特别是处于低浓度区域的物质，虽然一般使用被称为夹心法的免疫分析法，但是由于相对于来自测定对象物的信号，试剂成分中的发光等的噪声相对较大，所以失去了输出的线性。

另一方面，在高浓度的范围中，由于试剂成分量与试样中的成分量的比相对变小，因此反应进行的不够充分。在这种情况下也失去了输出的线性。

因此，在对大范围的浓度进行定量的时候，存在便利地使用非线性的标准曲线的情况。所使用的标准曲线有样条曲线、组合了指数、对数的曲线、及组合了多个直线的折线式标准曲线等。使用五个以上的点制成作为原型的标准曲线(主曲线)。实际中在使用该标准曲线进行测定时，存在以下方法：利用代表性的两点，与最低信号量相关地平行移动上述标准曲线的、进行以最低信号量与最大信号量的范围一致的方式伸缩等的转换。标准曲线的输入(X轴)是系统检测出的及运算部算出的信号量，输出(Y轴)是测定对象的浓度。

在这样的情况下，为了适当地进行转换，需要将成为标准曲线的输入的信号量控制在一定范围内。因此，以调整包含检测器的系统整体的检测系统为目的，使用在测定装置的外部利用重量、容量预先调制好的模拟试样，进行检测系统整体的调整。在调整该检测系统时使用以下方法：预先给出相对于模拟试样的目标信号量，通过朝着该目标信号量调整施加在检测器上的高电压值，来调整所希望的信号量。

一般地，这样的高灵敏度分析所使用的光电倍增管是一种真空管。具体的如专利文献1所示。在真空管的内部，在接收光的阴极与取出最终信号的阳极之间施加1000V左右的高电压，利用该电位差来放大照射在光电倍增管的阴极面的光，获得10⁶左右的放大效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-50204号公报

专利文献2：日本特开平11-507726号公报

专利文献3：日本特开昭59-125043号公报

专利文献4：日本特开2007-85804号公报

专利文献5：日本特开2001-100340号公报

非专利文献

非专利文献1：浜松光电 光电倍增管的使用方法 第二版

发明所要解决的课题

光电倍增管就其特性而言，各个制品的灵敏度不同。光电倍增管在高电压时，在检测器个体之间，调整值有时在800～1000V的范围内变化。此外，专利文献2公开了随时间推移的劣化。在受到强光照射的情况、及反复进行测定等情况下，灵敏度产生下降(称为劣化或者疲劳)。

关于光电倍增管的灵敏度调整方法，如专利文献3所示，可利用光电倍增管的施加高电压的对数与测定同一对象时的信号量的对数之间存在一定的关系这种情况。在专利文献2中，使用放射线测定所使用的蓄光材料作为成为基准的发光体。但是，并没有关于如何规定发光量的记载。虽然具体地在式子中给出了数值，但是在使用不同光源时很难推定什么样的式子是合适的。

此外，实际上，在检测器中构成使用光电倍增管的系统的情况下，因为在到检测为止的过程中包含多个要素，所以难以明确地表示光电倍增管的故障。

虽然考虑以六个月到一年左右的周期来进行综合的系统检修，但是除了在此时无法调整光电倍增管的情况以外，还无法预测在此时是否应当更换光电倍增管。因此，某天启动装置时，在无法获得规定信号量而突然无法使用的情况下，用户侧以原因不明的不良状况的形式来要求服务，作为其对策的一环，将实施光电倍增管的更换。作为存在紧急检查要求的可能性的临床现场，需要预防维护性且适当地把握、评价光电倍增管的性能。

此外，推定光电倍增管的劣化根据总受光量而进行。在分析系统所实施的工序中，在测定以外的工序中可能照射到比测定工序更多的光量。在极端的情况中，虽然也考虑过在光电倍增管的检测部上设置光学快门的方法，但是由于成本原因，所以实施的可能性小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在使用光电倍增管的自动分析装置之中，具备光电倍增管的最佳调整机构的自动分析装置。此外，其目的在于提供具备检测光电倍增管劣化的机构的自动分析装置。

用于解决课题的方法

在多个不同的高电压条件下测定同一个检测体，并测量与各条件对应的信号。从将施加的高电压的对数值标绘在X轴上，将得到的信号量的对数值标绘在Y轴上得到的直线中算出斜率，并确认光电倍增管处于健全的状态，在未处于健全状态的情况下，从系统显示包含更换的警告。

作为所考虑的其他方法，使在系统外部调制好的模拟试样发光，通过在多个高电压条件下获得从该试样获得的信号量，求出在高电压的对数与信号量的对数之间所呈现的直线的斜率。基于该值求出用于获得期待的光量的误差少的适当高电压值。并且，利用上述斜率与截距的至少一方，确认光电倍增管处于健全状态，在未处于健全状态的情况下，从系统显示包含更换的警告。

此外，就光电倍增管与检测无关的时间而言，通过降低施加在光电倍增管上的高电压，来抑制光电倍增管内部产生的放大过程，从而抑制光电倍增管的劣化。

发明的效果

通过调整高电压，在多个条件下测定同一个试样，能够经济地校正、监视系统。

附图说明

图1是表示利用化学发光法的分析系统的概要说明图。

图2是关于利用化学发光法的分析系统的检测部分的说明图。

图3是表示化学发光方式中的发光随时间变化的积分法的图。

图4是光电倍增管的灵敏度调整的流程图。

图5是表示光电倍增管的灵敏度自动调整方法的图。

图6是光电倍增管的灵敏度判定的流程图。

图7是标绘光电倍增管的灵敏度随时间变化的图。

图8是对光电倍增管的灵敏度变化进行说明的图。

图9是使用校正用试样测定光电倍增管的灵敏度并标绘的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。

实施例一

对将光电倍增管作为检测器，将利用了吖啶酯的化学发光法作为检测方法的化学分析中的本发明的实施例进行说明。

图1中表示了本系统的概略。本系统通过利用采样机构113吸引架设在架111上的检测体容器112中的试样来进行。架111依次在采样机构113处被定位。在此，对于连动地控制各机构的控制部分、以及用于移动反应容器131和采样尖头114的一部分机构并未图示。将反应容器131设置在具有温度控制功能的反应容器输送设备132的规定位置，接着由试剂分注机构124来分注试剂121及试剂122。接着，通过反应容器输送设备132，由检测体分注机构113对上述反应容器分注规定的量，进一步通过吸引排出动作来混合。之后，通过将反应在反应容器输送设备132上保持例如九分钟左右的时间，来使之反应。进一步，利用试剂分注机构124，从试剂容器123分注一定量的磁性粒子的悬浊液，进一步使反应进行九分钟左右。利用磁性分离装置141将该反应容器分离为磁性粒子与上清，进一步移动到检测部。检测部具有将酸性过氧化氢溶液151及氢氧化钠溶液152注入反应容器的功能，在光电倍增管161的附近进行化学发光反应。光电倍增管通过与主控制装置191连接的D/A转换器172由高电压发生装置171供给高电压，并通过对根据光量输出的电流信号进行对数转换并同时转换成电压的对数转换器181、及A/D转换器182，传递到主控制装置191。

图2中详细表示了化学发光过程。主控制装置191以预先设定的定时使各功能连动地工作。第一，使排出酸性过氧化氢溶液A(以下A)的泵153工作，从喷嘴A155容纳到反应容器157中，并与含有吖啶酯的溶液或者磁性粒子混合。对混合后的液体158，进一步使排出氢氧化钠溶液B(以下B)的泵154工作，使氢氧化钠溶液B从喷嘴B156排出混合，并发光。发出的光的一部分通过光电倍增管161转换成电流，并通过A/D转换器182输出到主控制装置191。

图3中表示了数据处理的过程。X轴表示时刻(秒)321，Y轴表示信号量301。信号量是测量光电流信号而得到的，单位的时限为A(安培)或者电子数(个)。输出信号331从由氢氧化钠溶液引起的中和反应通过中和点的时刻322开始发光，超过峰值之后，平缓地下降。发光的过程依赖于供反应的化学物质的性质、浓度及混合的速度。其中，从注入氢氧化钠溶液的时刻322开始，除注入前的发光电平332以外，对0.4秒到1秒左右的预先设定的范围进行积分，将其结果作为发光量。发光量的量纲相当于电荷量或者光子的数量。以下对发光量的单位进行计数。

关于这样被计数的发光量，PMT灵敏度的调整方法如下所示。光电倍增管的调整预先设定为：将溶解规定量例如已知浓度的发光性化合物例如吖啶酯而得到的溶液，例如调整为10pg/L，将该发光量调整为例如100,000计数单位。利用溶液的方法的优点为能够利用重量法确保跟踪能力。因此，虽然作为化学分析，利用一定容积中的重量的情况较多，但是在实际中也存在例如10pg/Kg适于作为重量浓度进行管理的情况。以定量的上述溶液为例，以使用试样分注装置113来定量，或者作为试剂使用试剂分注装置124来进行定量的方法向反应容器157进行分注，并以规定方法使其发光，从而获得信号。图4中表示了调整的流程。在这里表示的光电倍增管的调整范围假设大概为800V到1000V。在调整的开始410中，例如依次准备十五个试样并开始测定。首先，对于最初的五个在750V的高电压条件下进行测定。这是相当于稍低于实际范围下限值的灵敏度的电压。接着，将五个在1050V下进行测定。1050V是相当于稍超过实际范围上限值的电压。以这些数据做成图5所示的图表，在X轴511上标绘高电压的对数，在Y轴521上标绘信号量的对数。根据750V的测定获得的点的X坐标为531，Y坐标为541。在这里，虽然为了简单化，分别使用了平均后的值，但是也可以将各对数据作为散布图来表示。接着，以X坐标533，Y坐标543标绘1050V下测定的点。对于这两点求出回归直线551。简单地说，

斜率561＝(Log(1050V下的发光量)-Log(750V下的发光量))/(Log(1050V)-Log(750V))。

在求解该斜率之时，也可以在从750V到1050V的两端及它们之间的多个点进行测定，使用最小二乘法来求解直线。光电倍增管相对于电压表现出良好的线性。在与直线的一致性不好的情况下，很可能是测定方法存在问题。在重复求解同一高电压与发光量的情况下，可以使用以下方法：例如求出其标准偏差，在变动计数为1％以上时，从头开始重新测定。

相对于这样求得的直线，能够求出对应于欲调整的发光量542的高电压532。

并且，相对于该高电压设定值532，以N＝5来重复进行测定，例如，确认发光量的误差在0.5％以下，且重复再现性良好，例如确认变动计数不到1％，则结束调整。

实施例二

说明评价光电倍增管随时间推移的性能变化，并通知警告的方法。就光电倍增管在荧光灯下的作业而言，只要不施加高电压，就不会有问题。但是，即使在不施加高电压的状态下，若长时间被日常的室内照明等含有紫外线的光线照射，则会出现例如呈橙色的光电阴极、及用于与光电阴极连接的具有金属光泽的布线部分消失这样的劣化现象。即，虽然短时间的照射下，明确的劣化在肉眼、信号上都属于误差的范围内，但是推定光线照射会引起劣化。因此，认为在系统的制造工序等、维护过程、或者测定中受到极强光线照射的情况等，性能会渐渐劣化。长期反复测定时，虽然存在信号量减少的情况，但是这是由光电倍增管的个体差异、照射历史相互作用而引起的，无法在观点上推定产生劣化。。

于是，根据图6所示的方法，在调整时进行与历史数据的比较，并生成警告信息。在调整的开始651中，利用实施例所示的方法获得调整值652。进一步，与历史数据660进行比较，从这里生成警告信息654，进行调整结果的报告655。也可以在用于进行调整的操作画面上显示警告。如图7所示，通过在X轴721上表示时间或测光次数、维护次数等的随时间推移的变化的数值，Y轴701为根据维护次数表示的斜率731～738，由此判断其处于注意水平的上限值712与下限值713的范围、还是警告水平的上限值711与下限值714的范围，从而能够督促更换。例如在低于注意水平的下限值713，并达到警告水平714的情况下，优选预先计划更换。在这样的自动化系统中，由于使用频率因装置不同而不同，因此可以通过在服务中心通过远程收集相关信息，来计划预先更换的时期。

实施例三

利用图8来表示使用作为临床检查所用的校正用试样的标准试样、精度控制试样的情况下的光电倍增管的评价方法。在之前的实施例中所示的校正用模拟试样一般用于实施安装装置时、更换元件等作业的情况下，不使用在日常临床检查的运用上。其数据的解释、发生不良状况时，需要专业知识。即，主要是提供服务的系统提供者利用，或者专业利用该系统的用户使用。另一方面，标准溶液及精度控制试样是对于例如TSH等在该系统中用于实际测定的分析对象而准备的，是以临床检查作为目的的用户日常使用的试样。

标准试样及精度控制试样一般设定了信号量与浓度的关系。一般地，标准溶液是提供临床检查试剂的供应者在提供临床检查试剂时一起提供的。特别是在高灵敏度且试剂的批次之间存在差异的高灵敏度免疫分析法中，标准溶液由向该系统提供临床检查试剂的供应者提供。因此，需要在其制造阶段就知道，在提供例如两个点如低浓度侧与高浓度侧的标准溶液时，各个标准试样会带来什么程度的信号。

此外，精度控制试样是显示预先允许的浓度的试样，只要是由适当的标准试样校正后装置就能够预料输出的信号量。在使用这些试样的情况中，通过多次利用在不同高电压条件的光电倍增管对同一试样进行测定，并通过获得光电倍增管具有的高电压的对数所对应的信号量的对数的斜率，来确认光电倍增管的状态。这些试样，一般大多为例如对于2ml等的一个测定提供足够的量。因此，利用校正所使用的试样的残留物来把握光电倍增管的状态是经济且非常有效率的。例如，在能够以良好线性测量从500到5,000,000左右的信号量的系统中，在实施例一所示的从100,000左右到1,000,000左右的信号量中，优选决定光电倍增管的高电压。对此，若是目的在于监视光电倍增管的状态，只需选择具有10,000到1,000,000左右的信号量，且试剂稳定，同时再现性良好的项目即可。一般地，作为高灵敏度分析，在高灵敏度免疫法中使用夹心法，在一般地测定的TSH(促甲状腺激素)中，只要为表示健康者的平均浓度的0.5μIU/ml到4μIU/ml左右的范围的精度控制试样，就可预想为从适当的信号量5,000到100,000左右的良好信号量。

在测量时，以与之前表示的图4相同的流程，只要以750V及1050V的电压作为进行测定即可。但是，由于发光量变小，在较小的高电压的情况下，存在没有信号的情况，因此需要注意不要使用发光量例如在1000计数单位以下的情况下的数据。

图8与图5相对应，相对于作为初始条件的551的情况，以852来表示以同样的结构，并在光电倍增管的状态被维持的状态下由低发光量的样品产生的情况。

如这里所示，与发光量无关，对应于高电压551的光电倍增管的信号量所对应的斜率基本上不变化。因此，在安装装置时、维护时实施光电倍增管的调整，相对于斜率<K1>561，在低发光量的样品中，成为斜率<K2>862且截距不同的平行移动后的形态的直线852。另一方面，在与调整用试样具有同等信号量的光电倍增管中，在灵敏度下降的情况下，变成斜率<K3>863的截距减小的直线853。由于截距的变化由光量的变化引起，因此在斜率不变，仅截距在同一试样中变化时，可能在发光侧到光电倍增管之间存在问题。由于在光电倍增管的内部也存在多个劣化的主要因素，因此可预想截距的变化是不同的。

这样，图9表示随时间推移来描绘斜率的过程。

相对于在制造系统时所获得的值731、在使用方安装时获得的值732，描绘例如利用校正用试样每隔一个月实施而得到的结果933、934以及935。进一步，相对于在实施维护的情况下所确认的值736，利用进行下次校正得到的结果937，能够确认已达到了应当更换的状态，所以可以判断在达到下一次确认738之前实施更换。为了有效地实现监视，作为X轴表示测定次数，即光电倍增管受到的照射总量，Y轴表示增益，可相对于总照射量的增加，在增益下降了一定程度以上的情况下发出警告。

这样，能够不依靠浓度及发光量，使用日常利用的试样来监视系统的异常，能够使系统在健全的状态下利用，且能够将故障防止于未然。该方法作为光源可以使用LED、电灯，也可以从使用不同的高电压而得到的测量结果中算出增益，来进行同样的评价。这种情况下，只要标准光源在测量期间确保一定的发光量即可，能够相对于长期的稳定性难以受到影响。

符号说明

111-架，112-检测体容器，113-采样机构，114-采样尖头，121-试剂分注机构，122-试剂，123-试剂容器，131、157-反应容器，132-反应容器输送设备，141-磁性分离装置，151-酸性过氧化氢溶液，152-氢氧化钠溶液，153-排出酸性过氧化氢溶液A(以下称为A)的泵，154-排出氢氧化钠溶液B(以下称为B)的泵，155-喷嘴A，156-喷嘴B，158-混合后的液体，161-光电倍增管，171-高电压发生装置，172-D/A转换器，181-对数转换器，182-A/D转换器，191-主控制装置，301-Y轴信号量，321-X轴时刻(秒)，322-通过中和点的时刻，331-输出信号，332-注入前的发光电平，410、651-调整开始，511-X轴高电压，521-Y轴信号量，531-由750V测定得到的点的X坐标，532-欲调整的发光量所对应的高电压，533-在1050V下测定的点的X坐标，541-由750V的测定得到的点的Y坐标，542-欲调整的发光量，543-在1050V下测定的点的Y坐标，561-由系统制造时的调制用试样求出的斜率<K1>，652-获得调整值的过程，653-进行与历史数据的比较的过程，654-生成警告信息的过程，655-报告调整结果的过程，660-历史数据的存储区域，701-表示时间或测光次数、维护次数等的X轴，711-警告水平的上限值，712-注意水平的上限值，713-注意水平的下限值，714-警告水平的下限值，721-表示斜率的值的Y轴，731-系统制造时获得的值，732-使用方安装时获得的值，736-实施维护时确认的值，738-在下一个确认点预想的结果，852-截距不同的平行移动形态的直线，853-灵敏度下降时的直线，862-由低发光量的样品求得的斜率<K2>，863-灵敏度下降时的斜率<k3>，933、934、935-利用校正用试样每隔-个月实施的结果，937-在下一次校正中进行的结果。

Claims (9)

1.一种自动分析装置，其具备：

作为检测器的光电倍增管；

产生用于驱动上述光电倍增管的施加电压的高电压发生装置；

控制上述高电压发生装置的输出的控制电路；

对上述光电倍增管的施加电压与测量值进行对数变换的对数变换部；以及

由上述进行了对数变换的施加电压与测量值来决定用于获得所需的光电倍增管灵敏度的施加电压值的运算部，该自动分析装置的特征在于，

上述运算部具备：相对于光电倍增管灵敏度用评价试剂，存储多个施加电压值下的测量值的存储单元；

由上述存储单元所存储的施加电压与测量值的关系来决定施加在光电倍增管上的施加电压的决定单元；

将上述决定了的施加电压反馈到上述控制电路的机构；

将测量值相对于上述多个施加电压值的变化率作为增益算出的算出部，

将由上述算出部算出的增益与预先设定的阈值进行比较的比较单元；以及

当在上述比较单元中判定增益在阈值的范围之外时，在系统中输出警告的警告单元。

2.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

具备确认由上述决定单元决定的施加电压值下的光电倍增管的测量值的标准差、测定误差中的至少一方在规定值以内的单元，

当在上述单元中判定为规定值以外时，重新进行光电倍增管的灵敏度评价测定。

3.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

输入到运算部中的上述多个施加电压值是比上述光电倍增管的实际施加电压值的最大值大的值和比实际施加电压的最小值小的值。

4.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

具备将在上述算出部中算出的增益时序地存储的存储单元，

上述预先设定的阈值范围由上述存储单元所存储的时序增益数据决定。

5.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

具备：监视上述光电倍增管的劣化的劣化监视单元，以及

上述劣化监视单元存储光电倍增管劣化的主要原因，即至少存储光电倍增管暴露在光中的累积时间、光电倍增管的累积测量次数及光电倍增管的累积维护次数中的一个，

具备监视增益相对于上述劣化的主要原因的变化率，并判定是否在预先设定的允许范围之内的判定单元，

在上述判定单元判定增益在允许范围之外时，在系统中输出警告。

6.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

作为上述决定单元决定施加电压值时的测定试剂，使用日常使用的试剂。

7.根据权利要求6所述的自动分析装置，其特征在于，

上述日常使用的试剂是精度控制试样或者标准溶液。

8.根据权利要求5所述的自动分析装置，其特征在于，

上述劣化监视单元通过网络与服务中心连接，

并将存储在上述劣化监视单元内的信息远程收集到服务中心。

9.根据权利要求6所述的自动分析装置，其特征在于，

具备时序地存储上述算出部相对于上述试剂算出的增益的存储单元，

在存储在上述存储单元中的增益在预先设定的阈值范围之外时，上述警告单元发出警告。

Images