JP2005030763A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度の検体を再検査なしに測定結果を出すことができる。また、反応容器内外に付着した気泡などによる測光不良を低減させることができる。これにより再検率を大幅に低減することができ、結果報告の迅速化・効率化を図ることができる。
【解決手段】複数の光路長を持つ反応容器内で試料と試薬を反応させて、反応容器を回転させることにより多重測定を行う。さらに、光路長ごとの測定値を特定の光路長の値に換算し平均値を測定結果として出力することにより安定したデータを提供することを可能にする。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液・尿等の生体サンプルを定性・定量分析する自動分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の自動分析装置は、光源の周りに立方体または直方体の反応容器が円盤状のディスクに複数個取り付けられ、その外側に凹面回折格子，光検知器を有しており、反応容器を取り付けているディスクを回転させ、光軸上を反応容器が通過し測光を行っている。これにより、反応液中の吸光度変化をモニタすることができる。
【０００３】
試薬や光度計の直線性を超える高濃度の検体や反応液の内外の側面に気泡が付着し測光不良が発生した場合、本来そのデータは使われるべきものではないが、まれにそのデータが濃度演算に使用される可能性もある。その場合の以前の検査歴があれば、前回の測定値と比較してデータの妥当性が検証され再検を行うことができるが、再検のためには新たな検体，試薬が必要になる。また、検査歴のない新患の場合や実験動物の測定の場合は、データの妥当性が検証できない可能性があり誤報告の危険性がある。
【０００４】
吸光度は下記のＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの式（１）に示すように光路長に比例しているため高濃度の検体は光路長を小さくすれば測定可能になるが、現在の自動分析装置は光路長が一定であるため検体量を減少させたり、検体を希釈して再検を行っている。
【０００５】
Ａ＝ε×ｌ×ｃ …（１）
ただし、Ａ：吸光度、ε：定数、ｌ：光路長、ｃ：溶液の濃度
低濃度の試料溶液から高濃度の試料溶液まで広範囲の濃度測定を可能とするため異なる光路長を有する分光光度計用セルを使用して吸光度の測定を行う技術が特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２７７００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された技術では、光路長が異なるように三角形の反応容器を用意し、それぞれの光路長で吸光度を測定するものである。しかし、これでは反応容器の占有スペースが大きくなる。自動分析装置には単位時間あたりの分析処理数が多く、かつできるだけコンパクトなものが望まれており反応容器の大きさもｍｍ単位で小さくなる方向であり、特許文献１に開示された技術はその動向と相反する。従い実際に病院，検査センタ等で使用する自動分析装置としては採用し難いと考えられる。また、検体の必要量も通常の反応容器に比べ多くならざるを得ないと考えられ、必要検体量の低減という観点からも望ましいものとは言えない。
【０００８】
本発明の目的は、試薬や光度計の直線性を超える高濃度の検体や反応液の内外の側面に気泡が付着し測光不良が発生した場合でも再検の必要性を低減できる自動分析装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１０】
複数の反応容器と、該反応容器に試料を供給する試料供給機構と、該反応容器に試薬を供給する試薬供給機構と、試料と試薬の入った前記反応容器に光を照射する光源と、該反応容器を透過してきた前記光源からの光の変化を測定する測光機構と、前記光源と前記測光機構とを結ぶ光軸を、前記複数の反応容器が順次横切るように移動させる反応容器搬送機構と、を備えた自動分析装置において、
前記反応容器は、反応容器の断面内にある回転軸を中心に回転する機構を備えた自動分析装置。
【００１１】
反応容器はガラスまたは合成樹脂等で形成されるのが一般的であるが光透過性のものであれば何でもかまわない。試料供給機構，試薬供給機構は圧力変化を発生させるシリンジポンプ等で配管内の圧力を減じることにより配管先端から液体を吸引し、圧力を増加させることにより吸引した液体を吐出する機構が一般的であるが、試料，試薬の吸引／吐出が可能なものであればどのような機構でも良い。
【００１２】
光源はキセノンランプ等のハロゲンランプが一般的であるが、測光機構で光の変化を測定できるようなものであれば何でも良い。測光機構は光源から発せられた光の吸収の程度を測定する吸光度測定器が一般的であるが、光の変化により試料中の目的成分の濃度が測定できるような機構であればどのようなものでも良い。反応容器搬送機構としては、請求項５に記載のディスク機構の他に、ベルトコンベア上に反応容器を載せたもの等、反応容器を全体として移動させるものであれば良い。これは必ずしも移動の結果もとの位置に戻ってくる無限ループを形成している必要はない。例えば往復動するベルト上に反応容器が載っているようなものでもかまわない。
【００１３】
回転軸が反応容器の断面内にある、とは反応容器が自転できることを意味する。回転軸が断面内にある場合は反応容器の回転軌跡が小さくなるので反応容器の占有面積が小さくなるので好ましい。回転軸は反応容器の底面に垂直である方が、同様に反応容器の設置面積が小さくなり、スペース効率が向上するので好ましい。
【００１４】
反応容器は断面が辺の数が偶数の多角形形状をしていることが好ましい。光源から照射された光は反応容器の容器壁に垂直に入射した方が反射光が少なくなり迷光が少なくなるので、バックグラウンドノイズが低減し、測定限界値が向上する。そのため反応容器は断面が対向した面が平行しているように辺の数が偶数であることが望ましい。対向する面の間隔が少なくとも２種類以上あることにより反応容器の光路長を変えることができるので、試料の濃度が１つの光路長に対して想定している測定レンジ外であっても、他の光路長での測定結果が測定レンジに入っていれば再測定することなく１回の測定で結果をだすことができる。ただし、必ずしも光路長が違うものが２種類以上ある必要はない。例えば、反応容器の１つの面に気泡が付着していたためノイズにより測定結果が得られなくとも、他の面に気泡が付着していなければ測定ができることがあるからである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
複数の光路長を持つ反応容器が光源の周りを１周するごとに反応容器を回転させて異なる光路長で測定を行うことにより▲１▼高濃度の検体も再測定することなしに結果を出力することができる。▲２▼相違する面で測定を行うため反応容器内外への気泡の付着や粘性の高い試薬などによって発生する反応溶液中の気泡などによる測光不良を低減する効果が期待できる。以上２つの理由により再検率を大幅に低減させることができる。自動分析装置において、個々にホルダーを有する直方体の反応容器を円盤状にディスクに並べ、ディスクの内側に光源ランプ、外側に凹面回折格子および光検知器を含む光度計を配置する。また、ドーナツ状の反応容器の移動範囲内に反応容器ホルダーと接触する突起物があり、反応容器ホルダーは前記突起物と直接接触して回転できるようにハンドルを持つことが好ましい。ディスクが回転すると、ディスクに並べられている各反応容器の通過光の吸光度が測定されるが、反応容器ホルダーのハンドルがディスクが１回転するごとに円周上にある突起と接触するため、反応容器は９０度回転する。これによって、装置は１つの反応容器で２つの光路長の吸光度をディスクが回転するごとに測定することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施例を図１，図２を用いて説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
図１に示した２辺が同一長で外面中央に突起物があるホルダーを有する長方体の直接光測定用反応容器１０１を複数個保持した反応ディスク１０２，反応容器の移動範囲にあるドーナツ型で１箇所に突起物がある恒温槽１０３，恒温槽の内側に光源ランプ１０４，外側に凹面回折格子１０７および光検知器１０８を配置する。
【００１８】
測光は、反応ディスクを回転させ、反応ディスク内側にある光源ランプから出た光をレンズ１０５にて絞り、反応容器を通過した光束をスリット１０６にて迷光を取り除き、凹面回折格子にて分光し、光検知器１０８で受光したものを増幅器１０９で増幅させ測定する。
【００１９】
反応ディスクは、１回転して逆に１回転＋１反応容器分進むことを１サイクルとする。反応容器はディスク回転時に恒温槽の突起物と反応容器のホルダーが接触し、９０度回転し光束上で測光したのち、反応ディスクが逆回転をすると、再び接触し９０度回転し異なる光路長で測光を行う。
【００２０】
＜実施例２＞
図２に示したひし形のホルダーを有する長方体の直接光測定用反応容器２０１を円盤状のディスク２０２に並べ、ディスクの内側に光源ランプ２０３、外側に凹面回折格子２０４および光検知器２０５を配置する。また、ドーナツ形の恒温槽の上部に駆動を持った円板２０７を設ける。
【００２１】
ディスクが回転することにより、ディスクに並べられている反応容器が通過した光源ランプからの透過光の吸光度を測定する。ひし形のホルダーと恒温槽上部の円盤は歯車となり、円盤が回転すると反応容器は９０度回転する。これにより、１つの反応容器で２つの光路長の吸光度を反応ディスク１周ごとに測定することを可能とする。反応ディスクは、１サイクル毎に半回転＋１反応容器を回転させ一時停止する動作をする。
【００２２】
上記発明を備えた自動分析装置全体の動作原理を図３に示す。
【００２３】
本装置は複数のサンプルカップ１が架設できるサンプルディスク２，試料を所定量採取するサンプルプローブ３を備えたサンプリング機構４，複数の試薬分注を行う試薬ピペッティング機構５ａ，５ｂおよび試薬ディスク６ａ，６ｂ、図１または図２記載のホルダーを有する直方体の直接測光用反応容器７を複数個保持した反応ディスク８，撹拌棒や超音波を利用した撹拌機構９ａ，９ｂ、反応容器洗浄機構１０，光度計１１，機構系全体の制御を行わせるための中央処理装置（マイクロコンピュータ）１２などを主要に構成されている。複数の反応容器を保持した反応ディスク８は、１サイクル（実施例１：１回転して逆に１回転＋１反応容器分進む、実施例２：半回転＋１反応容器を回転）ごとの動作を繰り返しす。光度計１１は複数の検知器を有する多波長光度計が用いられており、光源ランプ１３と相対し反応ディスク８が回転状態にあるとき反応容器７の列が光源ランプ１３からの光束１４を通過するように構成されている。光束１４の位置と試料吐出位置１５の間には反応容器洗浄機構１０が配備されている。さらに波長を選択するマルチプレクサ１６，対数変換増幅器１７，Ａ／Ｄ変換器１８，プリンタ１９，ＣＲＴ２０，試薬分注機構駆動回路２１などから構成され、これらはいずれもインターフェース２２をへて中央処理装置１２に接続されている。この中央処理装置は機構系全体の制御を含めた装置全体の制御と濃度あるいは酵素活性値演算などのデータ処理も行う。上記の構成における動作原理を以下に説明する。
【００２４】
操作パネル２３にあるスタートボタンを押すと直接測光用反応容器７を保持した反応ディスク８が回転し、反応容器洗浄機構１０により反応容器７の洗浄が開始され、光源ランプ１３から発した光束を反応容器が横切り水ブランクの測光が行われる。この値は反応容器７で以後測定される吸光度の基準となる。反応ディスク８は１サイクルの動作（実施例１：１回転して逆に１回転＋１反応容器分進む、実施例２：半回転＋１反応容器を回転）を繰り返すことにより試料吐出位置１５まで進むと、サンプルカップ１はサンプリング位置に移動する。同様に２つの試薬ディスク６ａ，６ｂも試薬ピペッティング位置に移動する。この間にサンプリング機構４が動作し、サンプルカップ１から、例えば分析項目Ａの試料量をサンプルプローブ３で吸引しその後、反応容器７に吐出する。一方、試薬ピペッティング機構はサンプリング機構が反応容器７に試料の吐出を行っているとき、試薬ピペッティング機構５ａが動作を開始し試薬ディスク６ａに架設した分析項目Ａの第一試薬を試薬プローブ２４ａによって吸引する。ついで試薬プローブ２４ａは反応容器７上に移動して吸引した試薬を吐出した後、プローブ洗浄槽でプローブの内壁と外壁が洗浄され、次の分析項目Ｂの第一試薬分注に備える。第一試薬添加後に測光が開始される。測光は反応ディスク８の回転時、反応容器７が光束１４を横切ったときに測光が行われる。第一試薬添加直後、反応ディスク８が２反応容器分回転すると撹拌機構９ａが作動して試料と試薬を撹拌する。反応容器７が試料分注約５分後、すなわち第二試薬分注位置まで進むと第二試薬が試薬プローブ２４ｂから添加されその後撹拌機構９ｂにより撹拌が行われる。反応ディスク８によって反応容器７は次々と光束１４を横切りそのつど吸光度が測定される。その吸光度データは中央処理装置１２ａにて記憶される。測光を終えた反応容器７は反応容器洗浄機構１０により洗浄され次の試料の測定に備える。試料の濃度算出は、吸光度データが中央処理装置１２にて特定の光路長の値に換算され、濃度あるいは酵素活性値に換算されプリンタ１９から分析結果が出力される。この中央処理装置１２は機構系全体の制御を含めた装置全体の制御と濃度あるいは酵素活性値演算などのデータ処理も行う。
【００２５】
以上のような自動分析装置におけるデータ処理方法を図４のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートは検体が高濃度であった場合の例である。
【００２６】
図４のステップ４０１により測光が終了するとステップ４０２にて２つの光路長の吸光度を１０ｍｍ光路長の吸光度値に換算し、濃度・活性値を算出する。ステップ４０３にて測定値にデータにアラーム（ＬＩＮ．：レート法で反応の直線性が悪い、Ａｂｓ！：吸光度が光度計の直線性の上限を超えた、ＬＩＭＴ Ｈ：濃度・活性値が設定した上限値を超えた など）がないかを判断する。ない場合にはステップ４０５に進む。アラームがあった場合には、ステップ４０４にてそのアラームがあったデータを棄却する。ステップ４０５にて、測定値のばらつきがあらかじめ設定した閾値を超えていない場合には、ステップ４０７に進み平均値を算出後、測定終了となる。ばらつきが閾値を超えた場合にはステップ４０６にて測定値にアラームを出力する。
【００２７】
【発明の効果】
再検率を大幅に低減させることができ、結果報告の迅速化による臨床への貢献，検査室の効率向上および負担軽減など有用な自動分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例で示す光学系の概略図である。
【図２】本発明の第２実施例で示す光学系の概略図である。
【図３】本発明における自動化学分析装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例で示すデータ処理のフロー図である。
【符号の説明】
１…サンプルカップ、２…サンプルディスク、３…サンプルプローブ、４…サンプリング機構、５…試薬ピペッティング機構、６…試薬ディスク、７…直接測光用反応容器、８，１０２，２０２…反応ディスク、９…撹拌機構、１０…反応容器洗浄機構、１１…光度計、１２…中央処理装置（マイクロコンピュータ）、１３，１０４，２０３…光源ランプ、１４…光束、１５…試料吐出位置、１６…マルチプレクサ、１７…対数変換増幅器、１８…Ａ／Ｄ変換器、１９…プリンタ、２０…ＣＲＴ、２１…試薬分注機構駆動回路、２２…インターフェース、２３…操作パネル、２４…試薬プローブ、１０１，２０１…直接光測定用反応容器、１０３…恒温槽、１０５…レンズ、１０６…スリット、１０７，２０４…凹面回折格子、１０８，２０５…光検知器、１０９，２０６…増幅器、１１０…ハンドル、２０７…円板。

Claims (7)

1. 複数の反応容器と、
   該反応容器に試料を供給する試料供給機構と、
   該反応容器に試薬を供給する試薬供給機構と、
   試料と試薬の入った前記反応容器に光を照射する光源と、
   該反応容器を透過してきた前記光源からの光の変化を測定する測光機構と、
   前記光源と前記測光機構とを結ぶ光軸を、前記複数の反応容器が順次横切るように移動させる反応容器搬送機構と、を備えた自動分析装置において、
   前記反応容器は、反応容器の断面内にある回転軸を中心に回転する機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記反応容器は断面が辺の数が偶数の多角形形状をしており、
   かつ対向する面の間隔が少なくとも２種類以上あることを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１または２記載の自動分析装置において、
   前記反応容器搬送機構の搬送経路に複数の突起部を設け、反応容器が該搬送経路を搬送されていく途上で、反応容器が該突起部に接触することにより前記回転軸を中心に該反応容器が回転する機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１または２記載の自動分析装置において、
   反応容器の前記回転軸に歯車あるいは円板を設け、前記搬送機構により反応容器が該搬送経路を搬送されていく途上で、該歯車あるいは円板が該搬送経路と接触することにより、反応容器が該搬送機構を搬送される距離に比例して反応容器の回転角度が変化していく機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の自動分析装置において、
   前記搬送機構はディスクの円周上に複数個の反応容器を並べ、該ディスクを回転させる機構であることを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載の自動分析装置において、
   反応容器の前記複数の面間隔で測定された吸光度データを特定の光路長の吸光度データに換算し、吸光度を算出することを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項６記載の自動分析装置において、
   算出された吸光度データの異常の有無を判定する判定機構を備え、該判定機構で異常と判定された測定値を棄却する手段を備えることを特徴とする自動分析装置。

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