JP2004117133A - 分析機の機差補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試薬と検体との呈色反応をＬＥＤ光源を用いて透過測光するように構成して装置を簡素化するとともに、このＬＥＤ光源の機差による測定精度の低下を補正して精度のよい測光が行えるようにした分析機の機差補正方法を提供する。
【解決手段】混合容器１１での試薬と検体との呈色反応を、ＬＥＤ光源５１からの測定光を受光部５２で透過測光して検体成分の分析を行う分析機３で、ＬＥＤ光源５１の中心波長のずれΔλ、半値幅の変位ΔＷ等の機差補正を、測光に基づいて求める呈色反応の光学濃度ＯＤまたは検体成分の物質濃度Ｍに対するべき級数関数で行う。その機差補正における補正係数を、呈色反応の既知の反応スペクトル、ＬＥＤ光源の既知の発光スペクトルから求めるか、既知の透過スペクトルを持った基準フィルタまたは検体成分が既知の基準検体を透過測光して求める。
【選択図】　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試薬と検体との呈色反応を、ＬＥＤ光源からの測定光を受光部で透過測光し、検体成分の便潜血分析等を行う分析機において、前記ＬＥＤ光源の機差補正を行う機差補正方法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混合容器を多量にセットし、この混合容器を直線移送しつつ、空の混合容器に検体採取容器から検体を、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、光ファイバーで混合容器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）光源を使用することが考えられるが、このＬＥＤ光源は、個体差、ロット差、駆動電流差、温度差などの機差により、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反応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の光源としては、上記のＬＥＤ光源を使用することは困難である。
【０００８】
つまり、ＬＥＤ光源は発光スペクトルの中心波長がずれて異なったり、発光スペクトルの波長分布が変化してその半値幅が異なったり、発光強度（光量）が異なったりするなどの機差を有し、測光分析精度に影響を与える問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記点に鑑み、試薬と検体との呈色反応をＬＥＤ光源を用いて透過測光するように構成して装置を簡素化するとともに、このＬＥＤ光源の機差による測定精度の低下を補正するようにした分析機の機差補正方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の分析機の機差補正方法は、試薬と検体との呈色反応を、ＬＥＤ光源からの測定光を受光部で透過測光し、検体成分の分析を行う分析機において、
前記ＬＥＤ光源の機差補正を、前記測光に基づいて求める前記呈色反応の光学濃度または前記検体成分の物質濃度に対する、べき級数関数で行うことを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記ＬＥＤ光源の機差補正における補正係数を、前記呈色反応の既知の反応スペクトル、前記ＬＥＤ光源の既知の発光スペクトルから求めることを特徴とする。
【００１２】
また、前記ＬＥＤ光源の機差補正における補正係数を、既知の透過スペクトルを持った基準フィルタまたは検体成分が既知の基準検体を前記ＬＥＤ光源および受光部で透過測光して求めることを特徴とする。
【００１３】
その際、前記基準フィルタまたは前記基準検体を、前記ＬＥＤ光源および受光部で透過測光し、前記ＬＥＤ光源の経時変化に伴う補正係数を求めるようにしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、試薬と検体との呈色反応をＬＥＤ光源からの測定光を受光部で透過測光し検体成分の分析を行うについて、そのＬＥＤ光源の機差補正を、測光に基づいて求める呈色反応の光学濃度または検体成分の物質濃度に対するべき級数関数で行うことにより、機差に起因する分析精度の低下を減少させることができ、ＬＥＤ光源を分析機に好適に使用でき、装置の小型化、簡素化等が図れる。
【００１５】
また、前記ＬＥＤ光源の機差補正における補正係数を、呈色反応の既知の反応スペクトル、ＬＥＤ光源の既知の発光スペクトルから求めるものでは、計算処理のみで機差補正が可能である。
【００１６】
また、前記ＬＥＤ光源の機差補正における補正係数を、既知の透過スペクトルを持った基準フィルタまたは検体成分が既知の基準検体をＬＥＤ光源および受光部で透過測光して求めるものでは、簡易に精度よく機差補正が行え、精度管理が容易である。その際、前記基準フィルタまたは基準検体の透過測光によりＬＥＤ光源の経時変化に伴う補正係数を求めると、機差補正に加えて経時変化の補正も簡易に行え分析精度の確保が長時間可能となる。
【００１７】
【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は一例の測光部を有する分析機の概略断面図である。図２はＬＥＤ光源の発光スペクトルの基準状態と機差発生状態とを示す図、図３は機差補正特性を示す図である。
【００１８】
この実施形態の分析機３は、乾燥試薬を封入した使い捨ての混合容器１１、検体を収容する検体容器１２、吸引ノズル（不図示）の先端に装着する使い捨てのノズルチップ１３を組にして複数搭載できる円形状の回転テーブル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。
【００１９】
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、内周側に同心上に混合容器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、円周を等分割して複数組設置されている。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正転方向および逆転方向に回転駆動される。
【００２０】
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に搭載された混合容器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混合容器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。
【００２１】
また、温調ブロック３２の内部には、混合容器１１内の試薬と検体の呈色反応を透過測光する、ＬＥＤ光源５１と受光部５２による測光部５が設置されている。つまり、この測光部５は、前記凹部３２ａの内外周に、この凹部３２ａ内を移動する混合容器１１を挟むように、一方に設置されたＬＥＤ光源５１（発光ダイオードによる発光素子）と、これと対向して反対側に設置された受光部５２（フォトセンサーによる受光素子）を備えてなる。両者は温調ブロック３２によって、その温調温度に加熱され、一定温度に維持される。
【００２２】
上記ＬＥＤ光源５１には定電流駆動回路（不図示）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ＬＥＤ光源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。
【００２３】
受光部５２は、ＬＥＤ光源５１より所定波長（色）の測定光が混合容器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、不図示の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反応から検体成分（ヘモグロビン）の分析結果を演算するとともに、後述の機差補正を行って個体差等を補正する。
【００２４】
なお、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ＬＥＤ光源５１と受光部５２が２組設置されている。この２組のＬＥＤ光源５１は発光波長が異なり、回転テーブル３１の混合容器１１の搭載間隔のピッチに合わせて設置され、異なる混合容器１１が同時に２組のＬＥＤ光源５１と受光部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。
【００２５】
また、図示してないが、分析機３は、その他、昇降移動および旋回移動する吸引ノズルを有する分注器と、混合容器１１のシールを開封ピンにより穿孔開封する開封機構と、使用後のノズルチップ１３を廃却するチップ廃却部と、試薬の溶解液を収容した溶解液ボトルが搭載されるボトル搭載部などを備えてなる。
【００２６】
前記混合容器１１は、透光性の樹脂で成形され、便潜血分析の場合には内部に金コロイド試薬による凍結乾燥試薬が収容され、上端開口部に金属箔によるシールが溶着されて密封されてなる。なお、この試薬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が注入される。ノズルチップ１３は、液を吸引吐出するピペット状に形成され、吸引ノズルに装着されて吸引圧の導入で内部に液体を吸引収容し、吐出圧の導入で吐出する。
【００２７】
そして、便潜血分析の基本動作は、混合容器１１のシールを開封してから、分注器により溶解液を分注して試薬を溶解し、その後、検体容器１２より所定量の検体を混合容器１１に分注し、攪拌する。次に、測光部５の測定位置を通過する毎にその試薬と検体の呈色反応をＬＥＤ光源５１と受光部５２による測光部５で透過測光し、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。
【００２８】
例えば、分注器は、旋回アームの先端下部に下方に向けて延びる棒状の吸引ノズルを備え、旋回アームが上下移動するとともに、旋回駆動される。吸引ノズルの先端には、旋回アームの下降移動によってノズルチップ１３が装着されるものであって、吸引ノズルのエア通路に、注射器状のピストンを備えたシリンジポンプなどのエアポンプからの負圧または正圧（吸引・吐出圧）が導入され、ノズルチップ１３内に検体、溶解液を吸引し吐出するもので、使用後は、チップ廃却部で嵌合を外し、落下廃却する。
【００２９】
次に、本実施形態の測光部５におけるＬＥＤ光源５１の機差補正について説明する。図２（ａ）は、機差のないＬＥＤ光源５１の場合を示し、このＬＥＤ光源５１の発光スペクトルＩ（λ）の中心波長λｃは基準値であり、その半値幅Ｗも基準値であり、このような基準発光スペクトルＩ（λ）で、前述の呈色反応における反応スペクトルＳ（λ）を透過測光した受光量により、呈色反応の光学濃度が求まり、さらに、検量線で変換して検体成分の物質濃度が求まるものである。
【００３０】
これに対して図２（ｂ）は、機差を有するＬＥＤ光源５１の場合を示し、その発光スペクトルＩ（λ）は中心波長λｃ′が基準値よりΔλずれ、全体の波長分布がずれて測定光の波長（色）が異なっている。このような機差を有する特性の発光スペクトルＩ（λ）で前記反応スペクトルＳ（λ）を透過測光すると、ずれた波長成分の測光を行うことになり、その測光より求めた呈色反応の光学濃度および検体成分の物質濃度に誤差を生じる。
【００３１】
一方、図２（ｃ）は、他の要因の機差を有するＬＥＤ光源５１の場合を示し、その発光スペクトルＩ（λ）は波長分布が異なり、その半値幅Ｗ＋ΔＷが基準値よりΔＷ異なり、全体の波長分布が異なっている。このような機差を有する特性の発光スペクトルＩ（λ）で前記反応スペクトルＳ（λ）を透過測光すると、分布幅の異なる波長成分の測光を行うことになり、その測光より求めた呈色反応の光学濃度および検体成分の物質濃度に誤差を生じる。
【００３２】
上記のようなＬＥＤ光源５１の機差を、図３に示すように、呈色反応の光学濃度ＯＤまたは検体成分の物質濃度Ｍに対するべき級数関数で補正するものである。図３におけるべき級数関数は、複次関数で示しているが、一次関数でもよく、前述の中心波長λｃまたは半値幅Ｗの変位量ΔλまたはΔＷに応じて光学濃度ＯＤまたは物質濃度Ｍを機差補正する。
【００３３】
例えば、光学濃度ＯＤの機差補正べき級数関数は、
ＯＤ′＝ΣＪｎ×ＯＤ＾ｎ
であり、一次関数の例は、ＯＤ′＝Ｊ１×ＯＤ＋Ｊ０　であり、補正係数Ｊｎ　は計算または実測により求める。
【００３４】
また、物質濃度Ｍの機差補正べき級数関数は、
Ｍ′＝ΣＬｎ×Ｍ＾ｎ
であり、一次関数の例は、Ｍ′＝Ｌ１×Ｍ＋Ｌ０　であり、補正係数Ｌｎ　は計算または実測により求める。
【００３５】
上記機差補正係数Ｊｎ，Ｌｎは、前記呈色反応の反応スペクトルＳ（λ）、ＬＥＤ光源５１の発光スペクトルＩ（λ）が既知の場合には、これらから計算で求めることができる（詳細な計算式は省略する）。
【００３６】
また、上記機差補正係数Ｊｎ，Ｌｎを実測により求める場合は、図４に示すように、回転テーブル３１の混合容器１１を搭載する搭載穴３５の一つに既知の透過スペクトルを有する基準フィルタ１５（検体成分が既知の基準検体でもよい）を設置し、この基準フィルタ１５（基準検体）を透過測光することにより、機差補正係数を求めるものである。この基準フィルタ１５および基準検体は、既知の透過スペクトルを持ったもので、例えば、前述の反応スペクトルＳ（λ）の標準特性の波長分布に形成されてなる。
【００３７】
上記基準フィルタ１５（基準検体）は、機差補正時のみ設置するか、常時設置してもよい。また、この基準フィルタ１５（基準検体）を、ＬＥＤ光源５１の所定使用時間経過後に実測すると、経時変化の補正係数を求めることができ、図３と同様用の補正関数でＬＥＤ光源５１のスペクトル変化等に対する経時補正が行える。
【００３８】
上記のような実施の形態では、ＬＥＤ光源５１の機差補正および経時変化補正が行えるために、発光波長個体差、駆動電流差、温度差などの機差を補正し良好な分析精度を確保することができ、ＬＥＤ光源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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施形態における測光部を有する分析機の概略断面図
【図２】ＬＥＤ光源の発光スペクトルの基準状態と機差状態とを示す図
【図３】機差補正特性を示す図
【図４】他の実施形態における測光部を有する分析機の概略断面図
【符号の説明】
３　　分析機
５　　測光部
１１　　混合容器
１２　　検体容器
１３　　ノズルチップ
３１　　回転テーブル
３２　　温調ブロック
５１　　ＬＥＤ光源
５２　　受光部
ＯＤ　　光学濃度
Ｍ　　物質濃度

Claims (3)

1. 試薬と検体との呈色反応を、ＬＥＤ光源からの測定光を受光部で透過測光し、検体成分の分析を行う分析機において、
   前記ＬＥＤ光源の機差補正を、前記測光に基づいて求める前記呈色反応の光学濃度または前記検体成分の物質濃度に対する、べき級数関数で行うことを特徴とする分析機の機差補正方法。
2. 前記ＬＥＤ光源の機差補正における補正係数を、前記呈色反応の既知の反応スペクトル、前記ＬＥＤ光源の既知の発光スペクトルから求めることを特徴とする請求項１に記載の分析機の機差補正方法。
3. 前記ＬＥＤ光源の機差補正における補正係数を、既知の透過スペクトルを持った基準フィルタまたは検体成分が既知の基準検体を前記ＬＥＤ光源および受光部で透過測光して求めることを特徴とする請求項１に記載の分析機の機差補正方法。

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