CN102859345B - 自动分析装置 - Google Patents

Abstract

自动分析装置对于微量的反应液也能够实现稳定且高S/N的检测。经由光学窗（102）用光电倍增器（111）检测来自于包含发光物质（114）的反应液（109）的光。在处理其输出并分析包含于所述反应液（109）中的发光物质（114）的量的情况下，在光学窗（102）和光电倍增器（111）之间设置光传输光学系统（110），该光传输光学系统包括与所述光学窗面对的入射口、与所述检测器的受光面面对的射出口、以及使从所述入射口入射的光反射并向所述射出口传播的反射面。由此，通过抑制来自于发光物质（114）的光量的降低，并减少来自于流动池（101）的由温度引起的干扰的影响，实现高S/N的分析。

Description

自动分析装置

技术领域

本发明涉及用于进行血液、尿等生物体样品的定性、定量测定的自动分析装置。

背景技术

自动分析装置用于测定血液、尿等生物体样品中的目的成分的浓度或有无。与由检查工程师通过手工测定的方法相比，分析速度、分析精度高，因此正在以大医院、检查中心为中心进行普及。尤其是在分析以低浓度存在于甲状腺相关物质或传染病相关物质等的样品中的成分时，需要用高S/N（信号与干扰比）检测出微弱光。

作为能够实现这种高灵敏度的分析的技术，已知例如有非专利文献1。在该非专利文献1中，将作为分析对象的资料导入进行了温度调整后的流动池（以后，记载为池）内并使其发光。发出的光经由池窗玻璃（光学窗）用光电倍增管（光电倍增器）接受光并转换成电流信号，则能够检测出极微量的试样的极微弱的光。通过将此时的检测器用冷却器包围进行冷却，则能够降低干扰并实现高S/N的分析。

但是，在自动分析装置方面，最近存在为了抑制检测成本而对流入流动池的反应液量进行微量化的倾向，就需要对于这种微量化的液量的高S/N的分析技术。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：大泽善次郎著，化学发光，化学发光的基础、应用事例“4.1化学反光测定的原理和装置”，丸善株式会社（平成15年12月30日发行）

发明内容

发明要解决的课题

在上述非专利文献1中了解到，虽然通过用冷却器等包围检测器进行冷却而降低干扰，但因此检测器便远离光学窗，相对于微量的发光的聚光变得不足。

于是，还考虑通过将光学窗的厚度变薄使检测器接近光学窗，抑制光量的泄漏、衰减而维持高S/N。但是，若检测器接近流动池，就受到流动池的温度影响而使由热引起的干扰增加。由于为了稳定地进行分析而流动池温度被控制成恒定，因此也抑制了由热引起的干扰，但不能避免对微量的发光造成的影响，很难实现高S/N的分析。

本发明提供如下的自动分析装置，即，在检测来自于包含发光物质的反应液的光并进行分析的自动分析装置中，其目的在于提高来自于发光物质的光的检测灵敏度，并且减少流动池和检测器之间的温度影响，对于微量的反应液也能进行稳定且高S/N的检测。

用于解决课题的手段

为了达到所述目的，本发明的特征在于，自动分析装置经由光学窗用光检测器检测来自于包含发光物质的反应液的光，并处理该光检测器的输出并分析包含于所述反应液中的发光物质的量，通过在所述光学窗和所述光检测器之间设置光传输光学系统，该光传输光学系统包括与所述光学窗面对的入射口、与所述检测器的受光面面对的射出口、以及使从所述入射口入射的光反射并向所述射出口传播的反射面，从而能够实现抑制来自于发光物质的光量的降低并减少来自于流动池的温度影响的光检测，进而能够进行其分析。

除了上述特征之外，在后述实施方式中公开了更有效地达到所述目的的特征，关于这些特征在实施方式中详细叙述。

发明效果

根据本发明，根据高灵敏度化、高稳定化对于微量的发光物质也能够实现高S/N的分析，并能够进一步提高自动分析装置的可靠性、实用性。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的自动分析装置的结构图。

图2是第一实施例的光传输光学系统的剖视图。

图3是介质和光路的关系的说明图。

图4是第一实施例的光路的说明图。

图5是表示第一实施例的信号量的变化的图。

图6是表示第一实施例的温度影响的图。

图7是本发明的第二实施例的自动分析装置的结构图。

图8是第二实施例的光传输光学系统的剖视图。

具体实施方式

以下，参照图示的实施例说明本发明的实施方式。再者，在实施例中，作为从光学窗到光检测器的光传输光学系统例举圆筒形状的例子进行说明，但只要是在光的通路上形成反射面的结构，就不限于该形状。

实施例1

图1是本发明的第一实施例的自动分析装置的结构图。流动池101包括流路103和光学窗102。利用由流体控制部118控制的泵107将容器108内的包含发光体的反应液109从供给口105向流路103吸引，并导入形成流路103的一部分的测光部104。

光学窗102只要是石英玻璃或透明树脂等具有荧光体112的发光波长透过的性质，并且厚度约为2mm~5mm左右，且具有能够耐得住流路103的内压的强度，则何种材料都可以。利用温度控制部117用加热器114进行控制，使得在测光部104中反应液成为恒定的温度。加热器114只要是像珀尔帖元件之类的能够发热、吸热的元件，则无论是何种元件都能够作为替代品使用。反应液的发光可以通过混合试剂而开始，也可以用其他的条件使其开始发光，反正在从发光开始到发光结束时的期间，以在测光部104与目的物质浓度成比例地放射荧光的方式，利用流体控制部118经由流路103向测光部104导入反应液。

在导入到测光部104的反应液之中，从荧光体112放射的光线113透过流路103、光学窗102，被光传输光学系统110的内表面反射，向光电倍增器111传播，由光电倍增器的感光面121将光转换成电信号。再者，作为光电倍增器111的替代品，也可以是光电二极管（PD）等将光转换为电信号的元件。

图2表示实施例1的光传输光学系统110的剖视图。在本实施例中，光传输光学系统110是中空圆筒形状，其内表面120成为反射面，将从入射口122入射的光线113反射，并从相反侧的射出口123射出光线113。由对置的光电倍增器111接受所射出的光线113。虽然为了便于说明将光传输光学系统110的内表面作为反射面，但也可以将外侧的面作为反射面。

接下来，探讨从流动池中的反应液通过光学窗向光传输光学系统传播的光的光路。如图3所示，在考虑以介质1（折射率n1）的任意一点（点O）为起点发光，并透过介质2（折射率n2）向介质3（折射率n3）射出的光线的情况下，根据斯内尔定律，以下的公式成立。（只是，为了简化说明，假设在二维平面内考虑光线，内角θ1、θ2、θ3设为光线相对于介质边界面的法线的入射角。）

n1×sinθ1=n2×sinθ2    …（1）

n2×sinθ2=n3×sinθ3    …（2）

在此，在发光侧是空气，光学窗是玻璃，光传输光学系统是空气的情况下，如果考虑从点O以角θ1=30°向光学窗入射的光线，则θ2、θ3成为表1所示的角度。

表1

表1

介质	介质名称	折射率	法线入射角	角度[°]
					介质1	发光侧（空气）	1	θ1	30
介质2	光学窗（玻璃）	1.5	θ2	19
					介质3	光传输系统（空气）	1	θ3	30

但是，在本实施例的流动池中导入了反应液，发光侧的介质1成为相当于水的折射率1.3，因此θ2、θ3成为表2所示的角度。

表2

表2

介质	介质名称	折射率	法线入射角	角度[°]
					介质1	发光侧（水）	1.3	θ1	30
介质2	光学窗（玻璃）	1.5	θ2	26
					介质3	光传输系统（空气）	1	θ3	41

在图4中表示这些关系。直线a表示发光侧是空气时的光路，直线b表示本实施例的反应液（相当于水）时的光路。如图所示可知，在来自于某一点的光线向相同方向扩展时，与发光侧是气体的情况相比，在发光侧是反应液的流动池中，变成光容易从中心轴向外部扩展且容易散逸的状态。于是在本实施例中，如图1所示，通过使光传输光学系统110的入射口122与光学窗102接触，使来自于反应液的光不散逸而进行传输。

另一方面，通过使光电倍增器111的受光部大于光传输光学系统110的射出口123，并能够接受以低角度射出的光线，从而防止光的散逸。例如，在光传输光学系统110的形状是外部直径约14mm、内部直径约13mm的中空圆筒形状的情况下，光电倍增器的感受面设置成直径20mm左右。镜基体材料119只要是玻璃、金属、丙烯、树脂等能够平滑且稳定地保持反射面120的材料，则何种材料都可以。另外，反射面120可以用Al或Au等金属离子的溅射、电镀（反射率约为85%左右）或反射薄膜（数百微米左右，反射率为95%以上）等高反射率的反射材料制作。

图5是表示本实施例的信号量的变化的图，以从光学窗102到光电倍增器111的距离3.0mm为基准（信号量比1），表示使光电倍增器111远离光学窗102时的信号量的变化。在本实施例中，由于使光传输光学系统的入射口122与光学窗102接触，因此不存在直到距离3.0mm的光的散逸，而且当使光电倍增器111进一步远离时，与以往信号量减少40%相比，由于用反射薄膜或金属溅射形成的反射面的作用，根据本实施例能够实现信号量的增加。

图6表示将光传输光学系统110的内表面120设置成金属离子溅射，将光电倍增器111的位置设置成9.0mm时，流动池101的测光部104的控制温度和光电倍增器111的感光面121的温度的关系。以往伴随着流动池的控制温度而能够确认光电倍增器的温度上升，但根据本实施例，光电倍增器温度几乎没有变化。因而根据本实施例，光电倍增器111和光学窗112的绝热效果提高，能够抑制由温度引起的光电倍增器111的干扰上升和变动。

实施例2

图7表示本发明的第二实施例。流动池201包括流路203和光学窗202构成。利用由流体控制部218控制的泵207将容器208内的包含发光体的反应液209从供给口205向流路203吸引，并导入形成流路203的一部分的测光部204。光学窗202只要是石英玻璃或透明树脂等具有荧光体212的发光波长透过的性质，并且厚度约为2mm~5mm左右，且具有能够耐得住流路203的内压的强度，无论是何种材料都可以。利用温度控制部217用加热器214进行控制，使得在测光部204中反应液成为恒定的温度。加热器214只要是像珀尔帖元件之类的能够发热、吸热的元件，则无论是何种元件都能够作为替代品使用。

反应液的发光可以通过混合试剂而开始，也可以通过施加电压等开始，反正在从发光开始到发光结束时的期间，以在测光部204中与目的物质浓度成比例地放射荧光的方式，利用流体控制部218经由流路203向测光部导入。反应液中，从荧光体212放射的光线213透过流路203、光学窗202，由光传输光学系统210用其表面反射，向光电倍增器211传播，由光电倍增器的感光面221将光转换成电信号。光电倍增器211是将光转换成电子并使其倍增的光检测器，大多设置成圆柱结构并设置成细长的形状。因此成为光电倍增器211向与流动池垂直的方向伸出的形状。于是，通过将光传输光学系统210的中心轴设置成曲线状，并将入射口和射出口的中心轴朝向不同方向而配置，则能够实现系统整体的紧凑化。关于彼此的轴的偏移角，优选的是90度以内。

图8表示本实施例2的光传输光学系统210的剖视图。光传输光学系统210是中空形状，内表面220成为反射面，将从入射口222入射的光线213反射，并从相反侧的射出口223将光线213射出。虽然为了便于说明将反射面设为内表面220，但也可以是光传输光学系统210的外表面侧。由对置的光电倍增器211接受所射出的光线213。

与实施例1同样，通过将光学窗和入射口222接触地配置，防止光的散逸，并且光电倍增器211的受光部大于射出口223，从而还能接受以低角度射出的光线。

镜基体材料219只要是玻璃、金属、丙烯、树脂等能够平滑且稳定地保持反射面220的材料，则何种材料都可以。另外，反射面220可以用Al或Au等金属离子的溅射、电镀（反射率约为85%左右）或反射薄膜（数百微米左右，反射率为95%以上）等高反射率的反射材料制作。在很难由反射薄膜形成曲面的情况下，光传输光学系统210也可以在每个折射部分成多个零件来制作。

如上所述，根据本实施例，由于能够将光传输光学系统210的中心轴224设置成曲线状，因此能够按照自动分析装置的系统结构进行紧凑化，这时也不会损坏高灵敏度化、高稳定化，对于微量的反应液也能进行高S/N的分析。

符号说明：

101、201－流动池，102、202－光学窗，103、203－流路，104、201－测光部，105、205－供给口，106、206－排出口，107、207－泵，108、208－容器，109、209－反应液，110、210－光传输光学系统，111、211－光电倍增器，112、212－荧光体，113、213－光线，114、214－加热器，119、219－镜基体材料，120、220－反射面（内表面），122、222－入射口，123、223－射出口，124、224－光传输光学系统的中心轴。

Claims (5)

1.一种自动分析装置，具备：流过包含发光物质的反应液的流路；控制流路温度的温度控制部；向流路外部放出来自于所述发光物质的光的光学窗；以及检测来自于所述光学窗的光的光检测器，并且处理来自于所述光检测器的数据并分析包含于所述反应液中的发光物质的量，其特征在于，

设有光传输光学系统，所述光传输光学系统为中空形状，其包括与所述光学窗面对的入射口、与所述光检测器的受光面面对的射出口、以及使从所述入射口入射的光反射并向所述射出口传播的反射面，所述反射面为中空形状的内表面，且由反射材料制作。

2.如权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

所述光检测器的受光面的大小大于面对的所述射出口的大小。

3.如权利要求1或2所述的自动分析装置，其特征在于，

使所述光学窗和所述入射口接触而面对。

4.如权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

将所述光传输光学系统的反射面中心轴、入射口中心轴、射出口中心轴连通成直线状。

5.如权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

将所述光传输光学系统的反射面中心轴、入射口中心轴、射出口中心轴连通成曲线状。