JP2006125953A - 生化学自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多波長光度計の光源用ランプのばらつきに対する検出器の増幅率の補正を容易かつ定量的に行なうことができる生化学自動分析装置を提供する。
【解決手段】ブランク時の透過光による出力電圧値が所定の範囲内の入るような増幅率の補正値をＣＰＵ部で検出器波長毎に算出させ、検体の測定時には、その補正値が、各々の検出器波長毎の増幅率として設定されるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば血液や尿のような生体試料について、複数項目についての分析を行うようにした生化学自動分析装置の技術分野に属し、特に試薬や希釈液が混合された試料を所定の時間反応させる回転反応器の技術分野に属するものである。

図１は、従来の生化学自動分析装置の全体構成を示す図である。従来の生化学自動分析装置１は、生体試料を入れた所定数のサンプル容器２、２、…および通常の希釈液である生理食塩水以外の特別な希釈液を入れた希釈液容器３、３、…がセットされるサンプルターンテーブル４、サンプル容器２から吸引され、希釈されたサンプルを入れる希釈容器５、５、…がセットされる希釈ターンテーブル６、第１試薬を入れた所定数の第１試薬容器７、７、…がセットされる第１試薬ターンテーブル８、第２試薬を入れた所定数の第２試薬容器９、９、…がセットされる第２試薬ターンテーブル１０、希釈ターンテーブル６の希釈容器５からサンプリングした希釈サンプルと、第１試薬ターンテーブル８の第１試薬容器７からサンプリングした第１試薬および第２試薬ターンテーブル１０の第２試薬容器９からサンプリングした第２試薬をそれぞれ入れて反応させる所定数の反応容器１１、１１、…がセットされる反応ターンテーブル（以下、回転反応器と呼ぶ）１２からなっている。

サンプルターンテーブル４においては、外側にサンプル容器２、２、…が２列配置されているとともに、内側に希釈液容器３、３、…が２列配置され、これらの容器２、２、…;３、３、…はそれぞれ所定本数セットされている。そして、このサンプルターンテーブル４は所定速度でステップ送りされている。

サンプルターンテーブル４の周囲には、サンプル希釈ピペット１３が配置されている。このサンプル希釈ピペット１３は、図示しないサンプル希釈ピペット左右・上下駆動機構により左右、上下に駆動されて、サンプルターンテーブル４と希釈ターンテーブル６との間で、図示しない洗浄装置を通って左右の回動により往復動する。そして、サンプル希釈ピペット１３がサンプルターンテーブル４の所定位置においてサンプル容器２に上下動によるアクセスしたとき、図示しないサンプル用ポンプが作動してサンプルを所定量吸引し、希釈ターンテーブル６の所定位置において希釈容器５にアクセスしたとき、このサンプルとともにサンプル希釈ピペット１３自体から供給される所定量の希釈液（通常は生理食塩水）を注入し、その結果、サンプルが希釈容器５内で所定倍数に希釈されるようにしている。その後、サンプル希釈ピペット１３は図示しない希釈洗浄装置により洗浄されるようになっている。

希釈ターンテーブル６の周囲には、サンプル希釈ピペット１３の他に、サンプリングピペット１４、希釈撹拌装置１５、洗い壷と呼ばれている希釈洗浄装置１６が配置されている。希釈容器５内の希釈サンプルは、希釈撹拌装置１５により撹拌されて、試料が均一に希釈される。これらの各装置１３、１４、１５、１６の配置の自由度を確保するために、希釈ターンテーブル６は、この希釈ターンテーブル６上の円周上に配置された希釈容器５の総数と共通の因数を持たない数を１ステップの送り数としてステップ送りされるようになっている。

サンプリングピペット１４は、図示しないサンプリングピペット左右・上下駆動機構により左右、上下に駆動されて、希釈ターンテーブル６と回転反応器１２との間で希釈洗浄装置１６を通って左右の回動により往復動するようになっている。そして、サンプリングピペット１４は、希釈ターンテーブル６の所定位置において上下動により希釈容器５にアクセスしたとき、図示しない希釈サンプル用ポンプが作動して、所定量の希釈サンプルを吸引し、回転反応器１２の所定位置において、上下動により、反応容器１１にアクセスしたとき、吸引した希釈サンプルをその反応容器１１に注入するようにしている。

希釈撹拌装置１５は、図示しない撹拌装置上下駆動機構により上下に駆動されるとともに、図示しない撹拌棒が前後運動（希釈ターンテーブル６の径に沿う方向の直進往復運動）されるようになっている。そして、希釈ターンテーブル６の所定の希釈容器５の希釈サンプル内に撹拌棒が進入しかつ前後運動することによりサンプルの希釈が均一に行われるようにしている。希釈洗浄装置１６は、希釈サンプルを反応容器１１に注入した後、サンプリングピペット１４を洗浄するようになっている。

回転反応器１２の周囲には、サンプリングサンプルピペット１４の他に、第１試薬ピペット１７、第２試薬ピペット１８、第１反応撹拌装置１９、第２反応撹拌装置２０、検出器である多波長光度計２１、恒温槽２２および反応容器洗浄装置２３が配置されている。

第１試薬ピペット１７は、図示しない第１試薬ピペット左右・上下駆動機構により左右、上下に駆動されて、回転反応器１２と第１試薬ターンテーブル８との間で、左右の回動による往復動するようになっている。そして、第１試薬ピペット１７は、第１試薬ターンテーブル８の所定位置において、上下動により第１試薬容器７にアクセスしたとき、図示しない第１試薬用ポンプが作動して、所定量の第１試薬を吸引し、回転反応器１２の所定位置において、上下動により反応容器１１にアクセスしたとき、吸引した第１試薬をその反応容器１１に注入するようにしている。

第１反応撹拌装置１９は、図示しない撹拌装置上下駆動機構により上下に駆動されるとともに、図示しない撹拌棒が、回転運動かつ前後方向の往復動をされるようになっている。そして、回転反応器１２の所定の反応容器１１の希釈サンプルと第１試薬内に撹拌棒が進入した後、回転かつ前後運動（回転反応器１２の径に沿う方向の直進往復運動）することにより、希釈サンプルの反応が均一に、かつ、確実に行われるようにしている。

第２試薬ピペット１８は、図示しない第２試薬ピペット左右・上下駆動機構により左右、上下に駆動されて、回転反応器１２と第２試薬ターンテーブル１０との間で、左右の回動による往復動するようになっている。そして、第２試薬ピペット１８は、第２試薬ターンテーブル１０の所定位置において、上下動により第２試薬容器９にアクセスしたとき、図示しない第２試薬用ポンプが作動して、所定量の第２試薬を吸引し、回転反応器１２の所定位置において、上下動により反応容器１１にアクセスしたとき、吸引した第２試薬をその反応容器１１に注入するようにしている。

第２反応撹拌装置２０は、第１反応撹拌装置１９とまったく同じ構成を有しており、図示しない撹拌装置上下駆動機構により、上下に駆動されるとともに、後述する撹拌棒が、回転運動かつ前後方向の往復動をされるようになっている。そして、回転反応器１２の所定の反応容器１１の希釈サンプルと第２試薬内に撹拌棒が進入した後、回転かつ前後運動することにより、希釈サンプルの反応が、均一にかつ確実に行われるようにしている。

多波長光度計２１は、反応容器１１内の希釈サンプルの吸光度等を測定して、反応容器１１内での希釈サンプルの反応状態を検出するようにしている。恒温槽２２は、回転反応器１２の反応容器１１を、常時一定の温度に保持するようになっている。

反応容器洗浄装置２３は、図示しない廃液ポンプにより、反応容器１１に入っている検出の終了した希釈サンプルを吸入し、かつ、これを廃液タンクに排出した後、図示しない洗浄液ポンプにより、洗浄液をこの反応容器１１内に供給して、この洗浄液により反応容器１１内を洗浄し、その後洗浄液を廃液タンクに排出するようになっている。

尚、従来の生化学自動分析装置では、データ処理および機構を制御するＣＰＵ部と、プログラムソフトや測定結果や測定パラメータを格納する記憶装置と、アナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部とを備え、検体と反応することで発色する試薬を検体と反応させた後、光源からの光を検体に透過させて、前記多波長光度計２１で透過光の光量から試薬の吸光度をアナログ測定し、該測定結果を前記Ａ／Ｄ変換部でデジタル化して、前記記憶装置に記憶させることが、一般的に行なわれている。

特開２０００−１０５１９６号公報

その場合、多波長光度計２１においては、検出波長毎に増幅率の最適化を行なう必要があるため、検出器の波長毎に、手動でボリュームの調節を行なっていた。

ところが、光源用ランプの品質には、ばらつきがあり、光量がランプ毎にばらついているため、ランプの交換時に、検出器波長毎の増幅率を最適な値に設定する作業（手動によるボリューム調節）があり、煩雑であるという問題があった。

また、検出器波長毎の増幅率を最適な値に設定する作業を、手動によるボリューム調節で行なっていたため、ランプの交換時、検出器波長毎の出力電圧値の測定がなされず、出力電圧値が具体的に分からないという問題があった。

本発明の目的は、上述した点に鑑み、多波長光度計の光源用ランプのばらつきに対する検出器の増幅率の補正を容易かつ定量的に行なうことができる生化学自動分析装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明にかかる生化学自動分析装置は、
検体と反応することで発色する試薬を検体と反応させた後、光源からの光を透過させ、検出部で透過光の光量を測定することにより、試薬の吸光度を測定する生化学自動分析装置において、
データ処理および機構を制御するＣＰＵ部と、
プログラムソフトや測定結果や測定パラメータを格納する記憶部と、
（ｉ）単一光源、（ii）多波長に対応した複数の検出部、（iii）該検出部と１：１で対応し、増幅率を可変設定可能な複数のアンプ、により構成され、前記光源からの光を前記検出部で検出後、前記アンプで増幅測定する測光部と、
前記測光部のアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と
を備え、
ブランク時の透過光による前記測光部の出力電圧値が所定の範囲内の入るような増幅率の補正値を、前記ＣＰＵ部で前記複数の検出部毎に算出し、前記記憶部に記憶させ、検体の測定時には、その補正値が、前記記憶部から各々の検出部の増幅率として設定されるようにしたことを特徴としている。

また、前記補正値は、試薬ボトルよりブランク試料を測定セル中に注入後、測定セルを検出部測光位置に移動させ、検出部の増幅率を所定の値に設定して透過光による出力電圧値を測定し、測定結果が予め設定された電圧値になるように、検出部の増幅率の補正値を算出することを特徴としている。

また、前記補正値を検出部の増幅器に設定後、再びブランク試料の測定を行ない、目的の電圧値に近似した電圧値が検出部から出力されていることの確認を行なうことを特徴としている。

また、前記記憶装置に記憶されている補正値の履歴から光源の経年変化や光源の不良や劣化を診断することを特徴としている。

本発明の生化学自動分析装置によれば、
検体と反応することで発色する試薬を検体と反応させた後、光源からの光を透過させ、検出部で透過光の光量を測定することにより、試薬の吸光度を測定する生化学自動分析装置において、
データ処理および機構を制御するＣＰＵ部と、
プログラムソフトや測定結果や測定パラメータを格納する記憶部と、
（ｉ）単一光源、（ii）多波長に対応した複数の検出部、（iii）該検出部と１：１で対応し、増幅率を可変設定可能な複数のアンプ、により構成され、前記光源からの光を前記検出部で検出後、前記アンプで増幅測定する測光部と、
前記測光部のアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と
を備え、
ブランク時の透過光による前記測光部の出力電圧値が所定の範囲内の入るような増幅率の補正値を、前記ＣＰＵ部で前記複数の検出部毎に算出し、前記記憶部に記憶させ、検体の測定時には、その補正値が、前記記憶部から各々の検出部の増幅率として設定されるようにしたので、
多波長光度計の光源用ランプのばらつきに対する検出器の増幅率の補正を容易かつ定量的に行なうことができるようになった。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図２は、本発明にかかる生化学自動分析装置の多波長光度計の一実施例である。

図中２４は、光源用ランプ（単一光源）である。光源用ランプ２４から発生した光は、多波長光度計のフォトセル２５にアナログの起電力を誘起する。この起電力は、抵抗２６に電流ｉを誘起し、その結果、光電流−電圧変換ＡＭＰ２７の端子ａと端子ｂとの間に電圧を発生する。この電圧を、利得可変型ゲインＡＭＰ２８で増幅し、Ａ／Ｄ変換器２９でデジタル化した後、検出器ＣＰＵ３０に出力する。

尚、図２では、フォトセル２５から検出器ＣＰＵ３０までの測光検出部は、１セット分しか描かれていないが、実際の生化学自動分析装置では、１つの単一光源に対し、複数のフォトセルと、該フォトセルと１：１で対応し、増幅率を可変設定可能な複数の利得可変型ゲインＡＭＰと、該利得可変型ゲインＡＭＰと１：１で対応し、アナログ信号をデジタル化する複数のＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器と１：１で対応し、該Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号を受け取る検出器ＣＰＵとから成る、複数セットの測光検出部が備えられている。

利得可変型ゲインＡＭＰ２８の最適な利得値は、オペコンの自動光量調整画面３１に予め入力された最適電圧値に基づいて、分析装置制御ＣＰＵ３２を介して、検出器ＣＰＵ３０に入力され、検出器ＣＰＵ３０から利得可変型ゲインＡＭＰ２８に、利得の補正指示を送る。これにより、利得可変型ゲインＡＭＰ２８の出力電圧値は補正され、自動光量調整画面３１に予め入力された最適電圧値に近似した値となる。本発明は、多波長光度計であるから、上述のような操作を、各波長の光量測定を担当している全ての測光検出部に対して行なわせる。

図３は、オペコンの自動光量調整画面３１の一例を示したものである。図中３３は、多波長光度計によって測定される１４波長を示している。これは、前述の測光検出部が、１つの光源ランプに対して、全部で１４セット存在していることを示している。これらの波長は、１つの光源ランプの光に基づいて測定される。３４には、利得補正前の利得可変型ゲインＡＭＰ２８の出力電圧値とそのＡ／Ｄ変換値、３５には、利得補正後の利得可変型ゲインＡＭＰ２８の出力電圧値とそのＡ／Ｄ変換値が表示される。

利得の補正は、利得補正後の利得可変型ゲインＡＭＰ２８の出力電圧値が、予め３６に入力された標準電圧値７．５Ｖに近似した値となるように、ブランク時の透過光による出力電圧値が所定の範囲内の入るような利得の補正値を、検出器ＣＰＵ３０で検出器波長毎に算出させ、検体の測定時には、その補正された利得の値が、複数の検出波長毎の利得可変型ゲインＡＭＰ２８毎に設定されるようにする。

その結果、利得補正前の利得可変型ゲインＡＭＰ２８の出力電圧値では、光源用ランプ２４の光量の波長依存性に従って、３．６２３４Ｖから５．８９４２Ｖの範囲でばらついていたのが、利得補正後の利得可変型ゲインＡＭＰ２８の出力電圧値では、７．３４５３Ｖから７．４５８５Ｖまでのばらつき範囲に抑えられ、目標とする標準電圧７．５Ｖに近似した出力電圧値を得ることができた。尚、この自動光量調整画面３２には、利得の補正値自身は表示されていない。

自動光量調整作業において、利得可変型ゲインＡＭＰ２８の利得の補正値を得る方法は、次の通りである。
（１）試薬ボトルよりブランク試料（例えば純水）を測定セル中に注入する。
（２）測定セルを検出器測光位置に移動させる。
（３）利得可変型ゲインＡＭＰ２８の利得を所定の値（例えば１）に設定して、光電流−電圧変換ＡＭＰ２７の出力電圧を測定する。
（４）測定結果が、予め設定された電圧値（標準電圧値）になるように、利得可変型ゲインＡＭＰ２８の利得の補正値を算出する。
（５）算出した利得可変型ゲインＡＭＰ２８の利得の補正値を利得可変型ゲインＡＭＰ２８に設定後、再びブランク試料の測定を行ない、目的の標準電圧値に近似した電圧値が検出器から出力されていることの確認を行なう。
（６）利得可変型ゲインＡＭＰ２８の利得の補正値をＣＰＵの記憶装置に記憶保存する。

尚、記憶装置に記憶されている補正値の履歴からランプの経年変化を調べれば、光源用ランプの不良や劣化を診断することができる。

以上のような方法で、多波長光度計の自動光量調整作業を行なうようにしたので、従来、検出器の波長毎に、手動でボリュームの調節を行なっていたときに比較して、多波長光度計の光源用ランプのばらつきに対する検出器の増幅率の補正を、容易かつ定量的に行なうことが可能になった。

生化学自動分析装置に、広く利用できる。

従来の生化学自動分析装置を示す図である。 本発明に係る生化学自動分析装置用多波長光度計の一実施例を示す図である。 本発明に係る生化学自動分析装置の自動光量調整画面の一実施例を示す図である。

符号の説明

１…生化学自動分析装置、２…サンプル容器、３…希釈液容器、４…サンプルターンテーブル、５…希釈容器、６…希釈ターンテーブル、７…第１の試薬容器、８…第１の試薬ターンテーブル、９…第２の試薬容器、１０…第２の試薬ターンテーブル１０、１１…反応容器、１２…反応ターンテーブル（回転反応器）、１３…サンプル希釈ピペット、１４…サンプリングピペット、１５…希釈撹拌装置、１６…希釈洗浄装置、１７…第１の試薬ピペット、１８…第２の試薬ピペット、１９…第１の反応撹拌装置、２０…第２の反応撹拌装置、２１…多波長光度計、２２…恒温槽、２３…反応容器洗浄装置、２４…光源用ランプ、２５…フォトセル、２６…抵抗、２７…光電流−電圧変換ＡＭＰ、２８…利得可変型ゲインＡＭＰ、２９…Ａ／Ｄ変換器、３０…検出器ＣＰＵ、３１…自動光量調整画面、３２…分析装置ＣＰＵ、３３…測定される１４波長、３４…利得補正前の出力電圧値、３５…利得補正後の出力電圧値、３６…標準電圧値

Claims (4)

1. 検体と反応することで発色する試薬を検体と反応させた後、光源からの光を透過させ、検出部で透過光の光量を測定することにより、試薬の吸光度を測定する生化学自動分析装置において、
   データ処理および機構を制御するＣＰＵ部と、
   プログラムソフトや測定結果や測定パラメータを格納する記憶部と、
   （ｉ）単一光源、（ii）多波長に対応した複数の検出部、（iii）該検出部と１：１で対応し、増幅率を可変設定可能な複数のアンプ、により構成され、前記光源からの光を前記検出部で検出後、前記アンプで増幅測定する測光部と、
   前記測光部のアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と
   を備え、
   ブランク時の透過光による前記測光部の出力電圧値が所定の範囲内の入るような増幅率の補正値を、前記ＣＰＵ部で前記複数の検出部毎に算出し、前記記憶部に記憶させ、検体の測定時には、その補正値が、前記記憶部から各々の検出部の増幅率として設定されるようにしたことを特徴とする生化学自動分析装置。
2. 前記補正値は、試薬ボトルよりブランク試料を測定セル中に注入後、測定セルを検出部測光位置に移動させ、検出部の増幅率を所定の値に設定して透過光による出力電圧値を測定し、測定結果が予め設定された電圧値になるように、検出部の増幅率の補正値を算出することを特徴とする請求項１記載の生化学自動分析装置。
3. 前記補正値を検出部の増幅器に設定後、再びブランク試料の測定を行ない、目的の電圧値に近似した電圧値が検出部から出力されていることの確認を行なうことを特徴とする請求項１または２記載の生化学自動分析装置。
4. 前記記憶装置に記憶されている補正値の履歴から光源の経年変化や光源の不良や劣化を診断することを特徴とする請求項１、２、または３記載の生化学自動分析装置。

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