CN102753957B - 自动分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供保持光量变化并且减少气泡、杂物的影响的数据处理方法。在前方方向配置两个散射光受光器，将离光轴近的一侧的受光器（33a）设为主角度受光器，将离光轴远的一侧的受光器（33b）设为副角度受光器。根据副角度受光器的反应过程数据估计噪声，通过从主角度受光器的反应过程数据中减去估计得到的噪声来减少噪声。

Description

自动分析装置
技术领域
本发明涉及对样本所含有的成分的含量进行分析的自动分析装置，涉及例如对血液、尿所含有的成分的含量进行分析的自动分析装置。
背景技术
作为对样本所含有的成分的含量进行分析的自动分析装置，广泛使用如下装置，即，向样本或者样本与试剂混合得到的反应液照射来自光源的光，对其结果所得到的一个或者多个波长的透过光量进行测定并计算出吸光度，根据朗伯-比尔法则，根据吸光度与浓度的关系算出成分的含量（例如专利文献1）。这些装置中，在反复进行旋转与停止的容器盘上，多个保持反应液的容器排列在圆周上，在容器盘旋转过程中，利用配置于规定位置的透过光测定部，以一定的时间间隔约10分钟，将某个时间内的光量变化的数据系列（反应过程数据）作为受光量的经时变化来测定。
自动分析装置以反应液的反应来进行大致区分，则分为测定基质与酶的显色反应、抗原与抗体的凝集反应这两种反应。前者是生物化学分析，作为检查项目有LDH（乳酸脱氢酶）、ALP（碱性磷酸酶）、AST（天冬氨酸酮戊二酸氨基转移酶）等。后者是免疫分析，作为检查项目有CRP（C反应蛋白）、IgG（免疫球蛋白）、RF（类风湿性因子）等。在后者的免疫分析所测定的测定物质中，存在血中浓度低而要求高灵敏度的项目，对乳胶粒子的表面使用使抗体激活（结合）的试剂，识别样本中所含有的成分并使之凝集，此时，对反应液照射光，通过对以不在乳胶凝集块中散射的方式透过的光量进行测定来定量样本中所含有的成分的含量。
此处，尝试了不像通常的分析那样测定透过光量，而是测定散射光量来进行高灵敏度化。例如公开有：使用隔膜来分离透过光与散射光，同时测定吸光度与散射光的系统（专利文献2）；基于凝集反应进行的结果而形成的大的凝集块中的反射散射光的测量的、提高高浓度侧的精度的构成（专利文献3）；在反应容器前后设置积分球并测定前方散射光与后方散射光各自的平均光量，对由容器位置偏移引起的浊度变化进行修正的方法（专利文献4）；在与容器旋转方向相同的平面上配置荧光散射光测定检测系统，使装置小型化并使装置调整变得容易的方法（专利文献5）；以及根据在流动容器中流动的粒子的散射光的强度与透过光的强度的比来计算浊度的浊度测定方法（专利文献6）等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第4451433号说明书
专利文献2：日本特开2000-307117号公报
专利文献3：日本特开2008-8794号公报
专利文献4：日本特开平10-332582号公报
专利文献5：日本特开平1-295134号公报
专利文献6：日本特开平9-273987号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在使用散射光的光度计中，至今没有基于反应过程数据的数据处理来进行高灵敏度化的尝试。专利文献2中，虽然能够同时测定散射光与透过光，但没有公开数据处理方法。在专利文献3中，虽然取得了散射光，但是是为了提高高浓度侧的精度，对于在低浓度的高灵敏度化没有效。专利文献4中，利用积分球来使散射光平均化，与高灵敏度化没有联系。并且是在容器的停止过程中进行测定的系统。专利文献5是根据散射光的强度与透过光的强度的比来计算浊度的浊度测定方法，但没有公开具体的处理方法。
对于高灵敏度化而言，反应过程中的信号（光量变化）的增加、噪声的降低是重要的。一般，噪声根据其主要原因而有效的数据处理方法不同，在随机噪声为主要原因的情况下，对由多个受光器测量得到的光量的平均化处理有效，在气泡、杂物等为主要原因的情况下，求得由多个受光器测量的光量的比或者差的处理有效。
自动分析装置中，为了在容器的旋转过程中进行测量，为了在短时间内也能够保持足够的测定精度，确保光量是重要的。散射光测量中，由于与乳胶凝集块相比波长为几乎同等级的大小，从而成为Mie散射的区域，在前方方向上散射光量大，这对于光量的确保是有利的。为了测量前方方向的光，必须仅测量通过四边形的容器透过面的光，并以通过容器的底面或液面的光无法进入的角度来接受光。为此，优选接受离光轴大概35°以下的散射光。在自动分析装置中作为噪声的原因，后者的气泡、杂物等成为原因的情况较多。在通常的透过光测定中，通过获得多个波长的光量比或者差来除去气泡、杂物的影响，但是在散射光测定的情况下，考虑取得多个角度间的光量比或者差是有利的。但是，在以接受离光轴35°以下的散射光的方式配置多个受光器，并取得这些多个受光器间的反应过程数据的比或者差来作为新的反应过程数据的情况下，由于这些光量或光量变化的差异少，所以有信号降低而灵敏度没有提高的问题。因此，期望有不使信号降低地取得光量的比或者差从而提高灵敏度的数据处理方法。
用于解决课题的方法
本发明中，在取得设置于前方方向的两个散射光受光器所接受的光量的比或者差时，通过由一个受光器接受光而得到的反应过程数据，利用根据由另一个受光器接受光而得到的反应过程数据估计出的估计噪声来修正，从而减少噪声。尤其，将这两个散射光受光器中的离光轴近的一侧的受光器设为主角度受光器，将离光轴远的一侧的受光器设为副角度受光器，则通过从主角度受光器的反应过程数据减去根据副角度受光器的反应过程数据估计出的估计噪声来减少噪声。实用角度出发，主角度受光器、副角度受光器均配置在接受散射角度大于0゜、35゜以下的散射光的位置上。
更加详细而言，以拟合函数fa（t）对主角度受光器的反应过程数据A（t，yat）进行近似，以拟合函数fb（t）对副角度受光器的反应过程数据B（t，ybt）进行近似。将主角度受光器与副角度受光器的灵敏度比α设为以下的fa（t）与fb（t）的倾斜fa′（t）与fb′（t）的比。
α=fa′（t）/fb′（t）
作为反应时间t的副角度受光器的数据值ybt与拟合函数fb（t）的差，残差rb（t）如下定义。
rb（t）=ybt-fb（t）
使用灵敏度比α与残差rb（t）如下定义反应时间t的估计噪声n（t）。
n（t）=α·rb（t）
使用从主角度受光器的反应过程数据值yat减去估计噪声n（t）得到的数据值yct而得到噪声修正反应过程数据C（t，yct）。
yct=yat-n（t）
使用该噪声修正反应过程数据来定量样本中的成分的含量。上述拟合函数fa（t）以及fb（t）能够使用一次函数，但也可以使用除此以外的函数。
并且，透过光与散射光的光量变化的方向为相反的方向（若散射光的光量增大，则透过光的光量减少），表示将副角度受光器的位置配置于作为照射光的光轴上的0°方向的情况的数据处理方法。该情况下，通过求取散射光受光器的反应过程数据与透过光受光器的反应过程数据的差量，来增大信号。
具体而言，若设为基于散射光的反应过程数据为A（t，yat），基于透过光的反应过程数据为D（t，ydt），则
yet=yat-ydt
从而获得透过光修正反应过程数据E（t，yet）。使用该透过光修正反应过程数据来对样本中的成分的含量进行定量。由此，能够增大信号，有利于高灵敏度化。在这种情况下，实用角度出发，接受散射光的受光器配置在接受散射角度大于0゜、35゜以下的散射光的位置上。
发明的效果
根据本发明，在两个散射光受光器中，通过使用了反应过程数据的数据处理来减少了由气泡、杂物引起的噪声，从而能够进行高灵敏度测定。
附图说明
图1是表示基于本发明的自动分析装置的整体构成例的简图。
图2是基于本发明的散射光测定部的简图。
图3A是表示实施方式1中的基于主角度受光器的反应过程数据的图。
图3B是表示实施方式1中的基于副角度受光器的反应过程数据的图。
图3C是表示实施方式1中的数据处理后的反应过程数据的图。
图4A是表示实施方式2中的每个受光器的反应过程数据的图。
图4B是表示实施方式2中的数据处理后的反应过程数据的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1
以主角度受光器配置为散射角度20°、副角度受光器配置为30°的情况为例进行说明。
图1是表示基于本发明的自动分析装置的整体构成例的简图。该自动分析装置安装有用于高灵敏度化的散射光测定部。自动分析装置主要具有：样本盘3、试剂盘6、容器盘9这3种盘；在这些盘之间移动样本或试剂的分注机构；控制它们的控制部；测定部；对测定得到的数据进行处理的解析部；存储控制数据、测定数据、解析数据的数据存储部；以及从数据存储部输出数据或向数据存储部输入数据的输出部、输入部。
在样本盘3上，在圆周上配置多个装有样本1的样本杯2。在试剂盘6上，配置多个装有试剂4的试剂瓶5。在容器盘9上，多个在内部使样本1与试剂4混合而形成反应液7的容器8配置在圆周上。样本分注机构10将一定量的样本1从样本杯2移动至容器8。试剂分注机构11将一定量的试剂4从试剂瓶5移动至容器8。搅拌部12在容器8内搅拌样本1与试剂4并使它们混合。清洗部14从分析结束后的容器8排出反应液7并进行清洗。从样本分注机构10再次向清洗后的容器8分注下一个样本1，并从试剂分注机构11分注新的试剂4，而用于其他反应。容器8浸渍于对温度、流量进行了控制的恒温槽内的恒温流体17中，容器8以及其中的反应液7以保持为一定温度的状态进行移动。恒温流体17使用水，并由恒温流体控制部来控制恒温流体的温度与流量。温度调温为作为反应温度的37±0.1℃。在容器盘圆周上的一部分上装备透过光测定部13以及散射光测定部31。透过光测定部13以及散射光测定部31向容器中的反应液照射来自光源的光，并对与反应液相互作用后的光进行测定。
透过光测定部13向移动中的容器照射来自卤素灯光源的光，在利用衍射光栅对透过的光进行分光后，利用光电二极管阵列来接受光，该光电二极管阵列通过在阵列上排列光电二极管而得到。
图2表示散射光测定部31的简要结构。向移动中的容器8照射来自LED光源35的照射光36，由透过光受光器32接受透过光37。并且，由散射光受光器33a、33b来分别测定主散射光34a以及副散射光34b。主散射光34a、副散射光34b分别与透过光37的光轴偏离散射光受光角度φ1、φ2。在本实施方式中，φ1、φ2分别为20°与30°。LED光源35使用照射光波长660nm的EPITEX公司的L660-02V。此处，在20°与30°的位置上配置了散射光受光器，但也可以在该位置配置光纤、透镜等光学系统并将光引导至配置于其他位置的散射光受光器。光源35使用了LED，但也可以使用激光、氙气灯、卤素灯。
样本1中的某个成分的含量的分析按照以下顺序来进行。首先，利用样本分注机构10将一定量的样本杯2内的样本1分注到容器8内。接下来，利用试剂分注机构11将一定量的试剂瓶5内的试剂4分注于容器8内。当进行这些分注时，样本盘3、试剂盘6、容器盘9在控制部的控制下被各自的驱动部驱动旋转驱动，以样本杯2、试剂瓶5、容器8与分注机构的时间配合的方式进行移动。接着，利用搅拌部12来搅拌容器8内的样本1与试剂4，形成反应液7。图1是简图，试剂盘、试剂分注机构各图示了一个，但是典型的是各存在两个试剂盘、试剂分注机构、搅拌部。来自反应液7的透过光以及散射光在容器盘9的旋转过程中，在每次通过透过光测定部13以及散射光测定部31的测定位置时被测定，经由测定部而依次作为反应过程数据存储于数据存储部。进行约10分钟的测光后，由清洗机构14来清洗容器8内部，并进行接下来的分析。期间，如需要的话，则利用试剂分注机构11向容器8内追加分注其他试剂4，利用搅拌部12来搅拌，再测定一定的时间。由此，具有一定时间间隔的反应液7的反应过程数据存储于数据存储部。根据积累的反应过程数据，在解析部中基于每个检查项目的校准曲线数据来分析成分的含量。各部的控制分析所需要的数据从输入部输入至数据存储部。另外，校准曲线数据保持于数据存储部。各种数据、结果、以及报警通过输出部而以显示等方式输出。
在本实施方式中作为乳胶项目使用CRP试剂（NANOPIA CRP，SEKISUIMEDICAL公司制），作为样本使用CRP CALIBRATOR（SEKISUI MEDICAL公司制）0.005mg/dL的浓度。在分注搅拌后，在散射光测定部31中每隔5秒测量反应液的光量，该测量持续5分钟。根据测量得到的反应过程数据来校准成分的含量。
图3A、图3B表示由本实施方式的两个受光器33a、33b测定的乳胶凝集反应的反应过程数据。图3A是表示基于配置于散射角度20゜的主角度受光器33a的反应过程数据A（t，yat）与其拟合函数fa（t）的图，图3B是表示基于配置于散射角度30゜的副角度受光器33b的反应过程数据B（t，ybt）与其拟合函数fb（t）的图。图3B也同时表示作为反应时间t的反应过程数据B（t，ybt）与其拟合函数fb（t）的差的残差rb（t）。另外，图3C表示数据处理后的噪声修正反应过程数据C（t，yct）。反应过程数据的纵轴是当将从乳胶试剂导入开始45秒后的光量设为100%时，作为某个时间与45秒后的光量的光量差的比值的光量变化（%），横轴是从乳胶试剂导入后经过的时间。
图3A所示的主角度受光器的反应过程数据A（t，yat）的拟合函数fa（t）设为fa（t）=at+b，图3B所示的副角度受光器的反应过程数据B（t，ybt）的拟合函数fb（t）设为fb（t）=ct+d，则主角度受光器与副角度受光器的灵敏度比α为α=a/c。从副角度受光器的反应过程数据B（t，ybt）减去估计的估计噪声n（t）的而得到的数据作为数据处理后的噪声修正反应过程数据C（t，yct）表示在图3C中。如本实施方式，在将B（t，ybt）的拟合函数fb（t）设为一次式fb（t）=ct+d的情况下，数据处理后的噪声修正反应过程数据C（t，yct）的数据值yct如下所示。
yct=yat-α｛ybt-（ct+d）｝
由此，在图3A所示的主角度受光器的反应过程数据中，1分钟的数据值之间的标准偏差为0.1％，但是在图3C所示的数据处理后的反应过程数据中，1分钟的数据值之间的标准偏差为0.07%而减少三成左右，从而能够实现高灵敏度化。
实施方式2
在本实施方式中，将第一受光器配置于接受散射角度20°的散射光的位置，将第二受光器配置于接受透过光的位置（散射角度0°），接受透过光，对使用该情况下的这两个受光器的反应过程数据来增大信号的方法进行说明。其他的装置构成与实施方式1相同。另外，第一受光器的设置位置不限定于接受散射角度20゜的散射光的位置，根据分析成分、反应的类型，一般配置在接受散射角度大于0゜、35゜以下的散射光的位置上即可。
图4A表示第一受光器的反应过程数据A（t，yat）、第二受光器的反应过程数据D（t，ydt）。图4B表示求得反应过程数据A（t，yat）与反应过程数据D（t，ydt）的差量来作为数据处理后的透过光修正反应过程数据E（t，yet）。透过光修正反应过程数据E（t，yet）的数据值yet如下式，由yat与yd运算得出。
yet=yat-ydt
反应过程数据A（t，yat）的拟合函数fa（t）的斜率为0.4%/分，相对于此，数据处理后的透过光修正反应过程数据E（t，yet）的拟合函数fe（t）倾斜上升至0.6%/分。由此，光量变化变大，提高了精度。并且，本实施方式将得到较多光量的透过光反应过程数据作为基值来使用，从而能够在抑制噪声的状态下实现高灵敏度化。
符号说明
1-样本，2-样本杯，3-样本盘，4-试剂，5-试剂瓶，6-试剂盘，7-反应液，8-容器，9-容器盘，10-样本分注机构，11-试剂分注机构，12-搅拌部，13-透过光测定部，14-清洗部，17-恒温流体，31-散射光测定部，32-透过光受光器，33a、33b-散射光受光器，34a、34b-散射光，35-光源，36-照射光，37-透过光。

Claims (4)

1.一种自动分析装置，其特征在于，具有：
容器盘，其将装有由样本和试剂混合而成的反应液的容器保持在圆周上，并反复进行旋转与停止；以及
光测定部，其在上述容器盘的旋转过程中向上述容器照射来自光源的照射光，并测定与上述容器中的反应液相互作用后的光，
上述光测定部具有接受离上述照射光的光轴近的一侧的散射光的第一受光器、以及接受离上述光轴远的一侧的散射光的第二受光器，将由各受光器获得的受光量的光量变化的经时变化分别作为反应过程数据来测定，
使用从上述第一受光器的反应过程数据减去噪声而得到的数据，来对上述反应液中的成分的含量进行定量，上述噪声是通过将上述第二受光器的反应过程数据与拟合该反应过程数据的拟合函数的差乘以上述第一受光器与上述第二受光器的灵敏度比而估计出的。
2.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，
上述第一受光器与上述第二受光器均配置在接受散射角度大于0°、35°以下的散射光的位置上。
3.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，
上述拟合函数为一次函数。
4.一种自动分析装置，其特征在于，具有：
容器盘，其将装有由样本和试剂混合而成的反应液的容器保持在圆周上，并反复进行旋转与停止；以及
光测定部，其在上述容器盘的旋转过程中向上述容器照射来自光源的照射光，并测定与上述容器中的反应液相互作用后的光，
上述光测定部具有接受从上述照射光的光轴以35゜以下的角度散射的散射光的第一受光器、以及配置于上述照射光的光轴上的第二受光器，将由各受光器获得的受光量的光量变化的经时变化分别作为反应过程数据来测定，
使用从上述第一受光器的反应过程数据减去上述第二受光器的反应过程数据而得到的数据，来对上述反应液中的成分的含量进行定量。
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