JP2004101295A

JP2004101295A - 自動分析機器

Info

Publication number: JP2004101295A
Application number: JP2002261670A
Authority: JP
Inventors: Muneyasu Kimura; 木村　統安; Kazuhisa Kobayashi; 小林　和久
Original assignee: Fuji Kiki Kogyo KK
Current assignee: Fuji Kiki Kogyo KK
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP3964291B2

Abstract

【課題】キュベット内での試薬と検体との呈色反応をＬＥＤによる発光素子を用いて透過測光するように構成して装置を小型化するとともに、このＬＥＤの温度変化および電流変化による発光スペクトル、発光強度の安定化を図って精度のよい測光が行えるようにした小型の自動分析機器を提供する。
【解決手段】キュベット１１内で試薬と検体液とを混合し、その呈色変化を測光して検体成分の分析を行う自動分析機器１であり、検体液を収容した検体容器１２およびキュベット１１を複数搭載可能なサンプルトレイと、キュベット１１内の試薬と検体液の呈色変化を透過測光するＬＥＤによる発光素子５１と受光素子５２とからなる測光部５とを備え、測光部５の発光素子５１は、熱容量の大きい部材に挿着して温調するとともに、定電流駆動回路５５によって点灯する。サンプルトレイ３の温調ブロック３２に取り付けるのが好ましい。
【選択図】　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便潜血分析等が行える小型の自動分析機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、集団検診等で集められた検体より便潜血分析を自動的に行う大型の分析装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この大型の分析装置は、使い捨てまたは洗浄して再使用するキュベット（混合容器）を多量にセットし、このキュベットを直線移送しつつ、空のキュベットに検体採取容器から検体液を、試薬ボトルから液状試薬をそれぞれ分注し、その呈色度合いの測光を行うようになっている。
【０００４】
また、その測光部は、光源とフィルターと光ファイバーとで構成され、光源からの測定光がフィルターで波長変換され、光ファイバーでキュベットに対して照射するように光路が形成されてなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３５９６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の自動分析装置では、装置が大型で多量の検体を分析するのに適したもので、測光部も前述のように光源、フィルター、光ファイバー等を要して、装置を小型化する際の障害となっている。
【０００７】
一方、検体分析に必要な特定波長を有する光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）による発光素子を使用することが考えられるが、このＬＥＤは点灯時の自己発熱や環境温度により発光スペクトルが変化したり、光量が変化する。そのため、前述のような試薬と検体との混合に伴う呈色変化を透過測光して検体成分を分析するような、精度を要求される分析機器の光源としては、上記のＬＥＤによる発光素子を使用することは困難である。
【０００８】
つまり、ＬＥＤは発光スペクトルの中心波長が、温度の影響を受けて変動する特性があり、環境温度の変化の影響を受けるとともに、点灯に応じた自己発熱によっても温度が変化し、測光分析に影響を与える。また、ＬＥＤは基本的に印加電流の大きさに応じて発光強度（光量）が変化する特性があり、この光量変化も測光分析に影響を与える問題がある。
【０００９】
ところで、前述のようなキュベット内で混合した試薬と検体の呈色度合いより検体成分を分析するものでは、この呈色度合いも温度の影響を受けるために、上記キュベットを温調するヒーターなどが設置されているものであり、キュベットを所定温度に加熱保持して検体成分量に精度よく対応した呈色変化を得るように設置される。
【００１０】
そこで、本発明は上記点に鑑み、キュベット内での試薬と検体との呈色反応をＬＥＤによる発光素子を用いて透過測光するように構成して装置を小型化するとともに、このＬＥＤの温度変化および電流変化による発光スペクトル、発光強度の安定化を図って精度のよい測光が行えるようにした小型の自動分析機器を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動分析機器は、キュベット内で試薬と検体液とを混合し、その呈色変化を測光して検体成分の分析を行う自動分析機器であって、
前記検体液を収容した検体容器および前記キュベットを複数搭載可能なサンプルトレイと、前記キュベット内の試薬と検体液の呈色変化を透過測光するＬＥＤによる発光素子と受光素子とからなる測光部とを備え、
前記測光部の発光素子は、熱容量の大きい部材に挿着して温調するとともに、定電流駆動することを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記サンプルトレイは前記キュベットを搭載する回転テーブルと、該キュベットを温調する温調ブロックを備え、該温調ブロックに前記測光部のＬＥＤによる発光素子を挿着するのが好適である。
【００１３】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、透過測光を行う測光部の光源としてＬＥＤによる発光素子を用い、装置のコンパクト化を図るとともに、この発光素子を熱容量の大きい部材に固定して予熱温調するために、外気温度および自己発熱の影響を受けることなく一定温度に保持して、発光スペクトル、発光強度を安定化させるとともに、定電流駆動することによりさらに発光スペクトル、発光強度を安定化させて、高精度の測光分析を行うことができる。
【００１４】
試薬と検体液が混合されたキュベットの温調を行うサンプルトレイの温調ブロックを使用して、ＬＥＤの温調を同時に行うようにしたものでは、別途の温調手段が不要で、装置のコンパクト化に有利であり、この温調ブロックは熱容量が大きく、自己発熱、外気温変化、温調の変動を受けにくく、特性が安定する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は一例の自動分析機器の概略機構を示す斜視図、図２はサンプルトレイの斜視図、図３は分析状態のサンプルトレイの概略断面図、図４はキュベット、検体容器およびノズルチップの斜視図、図５は開封機構によるキュベットの開封状態を示す断面図である。
【００１６】
この自動分析機器１は、図４（ａ）に示すような乾燥試薬Ｒを封入した混合容器としての使い捨てのキュベット１１、同図（ｂ）のような検体液を収容する検体容器１２、同図（ｃ）のような液を吸引吐出する後述の吸引ノズル４１の先端に装着する使い捨てのノズルチップ１３を消耗品として使用する。
【００１７】
上記キュベット１１は透光性の樹脂により略角筒状に成形され、下部壁面が特に透明で測定光が透過する測定部１１ａに構成され、上部外周には外側に張り出して搭載穴に係止する鍔部１１ｂを備え、内部には便潜血分析の場合には金コロイド試薬による凍結乾燥試薬Ｒが収容され、上端開口部に金属箔によるシール１１ｃが溶着されて上記試薬Ｒが封入されてなる。なお、この試薬Ｒは分析時には溶解液が注入されて溶解される。また、検体容器１２は、上部外周に外側に張り出して搭載穴に係止する鍔部１２ａを備え、その内部には不図示の検体採取容器より採取した便検体を溶解保存した検体液が注入される。また、ノズルチップ１３はピペット状に形成され、上端開口に吸引ノズル４１の先端が嵌合されて装着され、吸引圧の導入で内部に液体を吸引収容し、吐出圧の導入でキュベット１１へ吐出する。
【００１８】
自動分析機器１は、装置本体２の前側平坦部に前記キュベット１１、検体容器１２、ノズルチップ１３を組にして複数（例えば１０組）搭載できる円形状のサンプルトレイ３と、昇降移動および旋回移動する吸引ノズル４１を有する分注器４と、サンプルトレイ３の内部に設置されキュベット１１内の試薬Ｒと検体液の呈色変化を透過測光するＬＥＤによる測光部５（図３参照）と、この測光部５の上方部位のサンプルトレイ３を覆う遮光カバー６と、この遮光カバー６に設置され前記キュベット１１のシール１１ｃを穿孔開封する開封機構７（図５参照）と、サンプルトレイ３の近傍に配置されたチップ廃却部８と、試薬Ｒの溶解液を収容した溶解液ボトル１４が搭載されるボトル搭載部９などを備えてなる。
【００１９】
上記装置本体２は、上部に設置された操作部２１と、サンプルトレイ３および分注器４などの分析機構を覆うフロントカバー２２と、下部に引出可能に設置されたチップ廃却ボックス２３を備える。
【００２０】
そして、便潜血分析の基本動作は、まず、キュベット１１のシール１１ｃを開封してから、分注器４により溶解液を溶解液ボトル１４より分注して試薬Ｒを溶解し、その後、検体容器１２より所定量の検体液をキュベット１１に分注し、攪拌する。次に、測定位置を通過する毎にその呈色変化を測光部５で測光し、初期値と所定時間後の呈色度合いから便潜血を求めるものである。
【００２１】
次に、各部の構造を具体的に説明する。まず、サンプルトレイ３は、図２および図３にも示すように、正転方向および逆転方向に回転駆動される円盤状の回転テーブル３１と、その下部に回転しない温調ブロック３２と遮熱カバー３３を備える。
【００２２】
回転テーブル３１には、外周側に同心上に検体容器１２を保持する複数の円形搭載穴３４と、内周側に同心上にキュベット１１を保持する複数の矩形搭載穴３５と、円形搭載穴３４に隣接して外周側にノズルチップ１３を保持する筒状搭載部３６とが、円周を等分割して１０組設置されている。回転テーブル３１の下面中央には支持軸３７を備え、温調ブロック３２の中心部を貫通して旋回自在に支承されている。支持軸３７の下端部にはギヤ３８が固着され、不図示のタイミングベルトが掛けられて駆動モータにより回転駆動される。
【００２３】
温調ブロック３２はアルミニウム等の金属製で厚く大きな熱容量に形成され、底部にヒーター３９が設置されて所定温度に加熱調整され、上面には回転テーブル３１に搭載されたキュベット１１の下部が移動する円環状の凹部３２ａを有し、この凹部３２ａのエアの加熱によってキュベット１１を所定温度に加熱する。上記温調ブロック３２の底面および外周は樹脂製の遮熱カバー３３で覆われ、温調ブロック３２の保温効果を得るとともに、外周部に形成された環状空間３３ａに検体容器１２およびノズルチップ１３の下部が、回転テーブル３１の回転に伴って通るようになっている。
【００２４】
さらに、測光部５が上記温調ブロック３２の内部に設置されている。この測光部５は、凹部３２ａの内外周に、この凹部３２ａ内を移動するキュベット１１の測定部１１ａを挟むように、一方に設置されたＬＥＤによる発光素子５１と、これと対向して反対側に設置された受光素子５２を備えてなる。この発光素子５１（ＬＥＤ）がその取付部材５１ａによって温調ブロック３２に埋設状態に取り付けられ、受光素子５２（フォトセンサー）もその取付部材５２ａによって温調ブロック３２に埋設状態に取り付けられてなり、それぞれ温調ブロック３２によって、その温調温度に加熱されて、一定温度に安定して維持される。温調ブロック３２の温調温度は、発光素子５１の点灯時の自己発熱による温度より高い温度であり、熱容量が大きいことで温度変化が少なく測光中は一定の温度に安定して維持される。
【００２５】
また、上記発光素子５１（ＬＥＤ）には、定電流駆動回路５５が接続され、規定電流値に定電流化された駆動電流が印加されて点灯が行われる。この定電流駆動と上記温調によって発光素子５１による発光スペクトルおよび発光強度が一定の状態に安定し、測光分析の精度を確保する。
【００２６】
受光素子５２は、発光素子５１より所定波長（色）の測光がキュベット１１を透過して照射された受光量に応じた大きさの信号（電圧）を発生し、制御ユニットに送出するもので、制御ユニットではその信号に応じた呈色変化から検体成分（ヘモグロビン）の分析結果を演算するものである。
【００２７】
便潜血分析においては、主波長と副波長の２波長の測光を行うものであって、上記発光素子５１と受光素子５２が２組設置されている。この２組の発光素子５１のＬＥＤは発光波長が異なり、回転テーブル３１のキュベット１１の搭載間隔（前記矩形搭載穴３５の開口間隔）のピッチに合わせて設置され、異なるキュベット１１が同時に２組の発光素子５１と受光素子５２の間に位置して測光が行えるもので、その都度呈色度合いを順次測光する。
【００２８】
上記測光部５を覆って外光の影響を遮断する遮光カバー６は、測光部５が設置されている範囲のサンプルトレイ３の上方部位に起伏可能に設置されている。その外周側部位が水平軸によって回動可能に支持され、サンプルトレイ３の中心部を覆う部分が持ち上がるようになっている。
【００２９】
また、前記遮光カバー６に設置された開封機構７は、キュベット１１の回転移動軌跡と吸引ノズル４１の旋回軌跡との交差位置に上下動可能に配置された開封ピン７１を備え、この開封ピン７１は遮光カバー６に突起状に配設されたピン設置部６１内に、図５に示すように設置されている。この開封ピン７１は軸部は丸棒状であるが、先端部７１ａは多面テーパ形状、例えば４面角錐状に形成されて、キュベット１１のシール１１ｃに穴をあけて開封する。また、上記開封ピン７１はスプリング７２によって上方に付勢され、分注器４の吸引ノズル４１の押し下げによって開封動作が行われる。
【００３０】
さらに、遮光カバー６の下面には開封後の開封ピン７１がシール１１ｃの開封穴に係合してキュベット１１を持ち上げるのを阻止するための開封時のキュベット押え６２を備えるとともに、遮光カバー６の側部には攪拌時のキュベット押え６３（図２参照）を備える。開封時のキュベット押え６２は、ピン設置部６１の下部に開封ピン７１が挿通する筒部の先端で構成され、その下端部がキュベット１１の上面縁部に当接可能で、該キュベット押え６２は開封ピン７１のガイドを兼ねる。攪拌時のキュベット押え６３は、ノズルチップ１３の先端が開封穴からキュベット１１内へ深く挿入され、シール１１ｃの開封穴に係合してキュベット１１を持ち上げるのを阻止するためのもので、遮光カバー６の側部に下方のキュベット１１の縁部の上方へ板状に突出して形成されている。
【００３１】
分注器４（図１）は、旋回アーム４２の先端下部に下方に向けて延びる棒状の吸引ノズル４１を備え、検体液および溶解液の分注、両液の攪拌混合を行う。旋回アーム４２は不図示のガイドロッドに沿って上下移動可能に支持され、このガイドロッドを保持する回転板が駆動モータから掛けられたタイミングベルトによって回転駆動される。これにより旋回アーム４２が旋回駆動されるとともに、旋回中心に設置された不図示の送りネジが旋回アーム４２に螺合され、この送りネジの回転駆動によって旋回アーム４２が上下移動するようになっている。
【００３２】
吸引ノズル４１の先端には、旋回アーム４２の下降移動によって上述したようなピペット状のノズルチップ１３が装着されるものであって、このノズルチップ１３内に検体液、溶解液を吸引し吐出するもので、使用後は、チップ廃却部８の係合溝にノズルチップ１３の上端を係合した状態で旋回アーム４２を上動させて嵌合を外し、下方の廃却ボックス２３内へ落下させて廃却する。チップ廃却部８は吸引ノズル４１の旋回軌跡上に配置されている。
【００３３】
吸引ノズル４１は先端部に開口する不図示のエア通路を有し、このエア通路には装置本体２内に設置された不図示のシリンジポンプからのエアパイプが接続されている。シリンジポンプは、注射器状のピストンを備えたエアポンプで、このシリンジの駆動によって生成された負圧または正圧（吸引・吐出圧）が吸引ノズル４１へ導入される。
【００３４】
また、自動分析機器１は、装置本体２に前記操作部２１に連係された不図示の制御ユニットを内蔵している。この制御ユニットは、前記サンプルトレイ３、分注器４および測光部５の作動を制御し、測光部５の測光に基づき分析結果を演算する。
【００３５】
次いで、本実施形態の動作について説明する。まず、分析を行う前に、サンプルトレイ３に、各検体液を収容した検体容器１２を搭載すると共に、その組となる位置へキュベット１１およびノズルチップ１３を搭載し、さらに、溶解液ボトル１４をセットして、測定準備を行う。
【００３６】
その後、操作部２１のスタートボタンを操作して分析処理を開始する。初期時点で、サンプルトレイ３の回転テーブル３１を１回転させ、測光部５によってキュベット１１を検出し、搭載されたポジションの検体分析を順に開始する。
【００３７】
次に、回転テーブル３１を回転させて分析する検体容器１２に対応するキュベット１１を開封位置に停止させ、開封ピン７１を吸引ノズル４１により押し下げてシール１１ｃを開封する。次に、回転テーブル３１を回転させて吸引ノズル４１の旋回位置の下方にノズルチップ１３を移動させ、吸引ノズル４１に装着する。続いてキュベット１１を吸引ノズル４１の旋回位置の下方へ位置させるとともに、吸引ノズル４１を溶解液ボトル１４の位置へ旋回移動させてノズルチップ１３内に所定量の溶解液を吸引した後、キュベット１１上へ移動して開封穴よりキュベット１１内へ溶解液を注入し、試薬Ｒを溶解させる。
【００３８】
次に、回転テーブル３１を回転させて吸引ノズル４１の旋回位置の下方に検体容器１２を移動させ所定量の検体液をノズルチップ１３内に吸引した後、キュベット１１上へ移動してキュベット１１内へ検体液を分注し、さらにノズルチップ１３をキュベット１１内へ挿入して、キュベット１１内の液体をノズルチップ１３内へ吸引・吐出を繰り返して、試薬液と検体液との攪拌混合を行う。使用済みのノズルチップ１３はチップ廃却部８で吸引ノズル４１から外して下方に落下廃却する。
【００３９】
そして、試薬液と検体液とが混合されたキュベット１１は、温調ブロック３２によって所定温度に温調され、回転テーブル３１の回転により順次測光部５に移動され、発光素子５１と受光素子５２とによって透過光学濃度の測光がその都度行われる。上記測定を継続しつつ、次のキュベット１１の開封に続く一連の分析動作を同時に行う。上記測光に基づく分析結果を出力し、処理を終了する。
【００４０】
上記のような実施の形態では、測光部５をＬＥＤによる発光素子５１と受光素子５２とでコンパクトに構成し、さらに、温調ブロック３２に設置して加熱保持するとともに、定電流駆動回路５５によって定電流駆動することで、発光スペクトルおよび発光強度が安定し、ＬＥＤを用いても精度のよい測光分析が行え、装置の小型化が実現できた。
【００４１】
なお、前記キュベット１１に封入する試薬は、凍結乾燥されたもの、粉末状、顆粒状、錠剤などの乾燥状態のものが好ましいが、液状試薬も封入可能である。また、試薬は予めキュベットに封入して使い捨てとしているが、空の使い捨てまたは洗浄して再使用するキュベットを搭載して、溶解液に代えて試薬をキュベットへ分注するようにしてもよい。さらに、便潜血分析ほか、尿成分（例えば尿蛋白）の分析を行うように設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態における自動分析機器の概略構成を示す斜視図
【図２】図１のサンプルトレイの斜視図
【図３】分析状態のサンプルトレイの概略断面図
【図４】キュベット、検体容器およびノズルチップの斜視図
【図５】開封機構によるキュベットの開封状態を示す断面図
【符号の説明】
１　　自動分析機器
２　　装置本体
３　　サンプルトレイ
４　　分注器
５　　測光部
６　　遮光カバー
７　　開封機構
８　　チップ廃却部
９　　ボトル搭載部
１１　　キュベット
Ｒ　　試薬
１２　　検体容器
１３　　ノズルチップ
２１　　操作部
３１　　回転テーブル
３２　　温調ブロック
４１　　吸引ノズル
４２　　旋回アーム
５１　　発光素子（ＬＥＤ）
５２　　受光素子
５５　　定電流駆動回路

Claims

キュベット内で試薬と検体液とを混合し、その呈色変化を測光して検体成分の分析を行う自動分析機器であって、
前記検体液を収容した検体容器および前記キュベットを複数搭載可能なサンプルトレイと、
前記キュベット内の試薬と検体液の呈色変化を透過測光するＬＥＤによる発光素子と受光素子とからなる測光部とを備え、
前記測光部の発光素子は、熱容量の大きい部材に挿着して温調するとともに、定電流駆動することを特徴とする自動分析機器。
前記サンプルトレイは前記キュベットを搭載する回転テーブルと、該キュベットを温調する温調ブロックを備え、該温調ブロックに前記測光部のＬＥＤによる発光素子を挿着してなることを特徴とする請求項１に記載の自動分析機器。