JP2008122204A - 医用光度計 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、吸光度に影響が少なく、誤検知する可能性が少ない気泡検出機能を備えた医用光度計を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度計において、前記フローセルは、箱形状ないし斜方箱形（菱形）状の液溜室と、前記液溜室に前記反応液を流入・流出させるところの対角に配置された下側位置の流入口、および上側位置の流出口と有し、前記反応液の流入・流出方向と交えるように前記光を透過させ、前記反応液の流入・流出方向、および前記光の透過方向と交差する方向で対向する一対の静電電極板を前記フローセルに備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、血液、尿等の生体試料の定性・定量分析を行う医用光度計に係わる。特に生体試料と試薬を反応させた反応液の色の変化を検出して生体試料中の分析対象成分の分析を行う医用光度計に関する。

従来、比色表（カラーチャート）を用いて反応液の色の変化を肉眼で確認し、濃度として求めていた生化学分析は、光度計による吸光度変化を定量測定できる自動分析装置の出現により、高い測定再現性、分析速度を得ることができるようになった。このような自動分析装置は経験の浅い検査技師でも正確な分析データを得ることができる。

このような分析装置は大きく分けて、生体試料、試薬の反応容器への分注、攪拌、測定をすべて自動で行う自動分析装置と、測定のみを機械が行い、生体試料、試薬の分注、攪拌をオペレータが行う医用光度計に分けられる。

後者は小規模な病院、診療所などで用いられたり、自動分析装置の停止時のバックアップ用又は自動分析装置のリファレンスとして使用されている。

例えば、医用光度計は、生体試料と試薬の反応液を直接フローセルと呼ばれる管に吸引して吸光度を測光するものであり、例えば特許文献１に記載のようなものが知られている。

特開２００５−３４５１７３号公報

医用光度計は、測定結果を定量的に報告するが、一方で、フローセル内に気泡が混入または発生すると、吸光度が変化するため間違った分析結果が得られる場合がある。

これは、医用光度計が２波長同時測光ではなく、１波長測光であり、気泡の影響を無視できないためである。

しかし、従来の医用光度計では、フローセルに気泡が混入または発生したかどうかを監視する機能はない。オペレータが誤って空気を吸引させた場合、その気泡がフローセルまで到達したかどうか判断することが困難であった。

これは、外部光や温度を制御するため、オペレータがフローセルを目視確認できない構造となっているためである。従ってオペレータは、再度、生体試料、試薬の分注、攪拌を行い、再測定せざるを得ない状況であった。

そこで、吸光度を測定する前にフローセルに気泡が存在するかどうかを監視し、その情報をオペレータに提供する機能の搭載が期待されてきた。

気泡の存在を確認するセンサーとして、光学方式、電極方式および静電容量方式がある。光学方式では、散乱光が反応液の吸光度に影響を与える為、不適である。

また電極方式では、電極表面に形成される液膜により、誤検知する可能性が高く、気泡を検出する手段としては不適である。

本発明は、上記の問題に鑑み、吸光度に影響が少なく、誤検知する可能性が少ない気泡検出機能を備えた医用光度計を提供することを目的とする。

本発明は、反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度計において、前記反応液中に混在する気泡に応じて変る静電容量を検知する検知手段を前記フローセルに設けたことを特徴とする。

本発明によれば、吸光度に影響が少なく、誤検知する可能性が少ない気泡検知機能を備えた医用光度計を提供できる。

本発明の実施例について、図面を引用して説明する。

まず、医用光度計の全体概要、およびフローセルに関し、図１、図２を引用して説明する。

医用光度計は光度計測部、機構部、信号処理部、制御部、表示部、入力部、外部出力部から構成されている。

光度計測部は、光源ランプ１、ミラーＡ２、スリット３、グレーティング４、ミラーＢ５、ハーフミラー６、フローセル７、リファレンス用検知器１２、セル用検知器１３、静電容量検出部１９を含む。

光源ランプ１から投光される光軸１４の光りは、ミラーＡ２、スリット３を介しグレーティング４に照射され分光される。グレーティング４はパルスモータにより回転し、分析に必要な波長を任意に選択できる。

グレーティング４より分光された光軸１４の光りは、スリット３を介しミラーＢ５に照射され、ハーフミラー６にあたりセル用検知器１３、リファレンス用検知器１２に分けられる。

フローセル７を通過する光軸の光りは、セル用検知器１３とリファレンス用検知器１２との比較により測定を行う。

また、光度計測部には、静電容量センサー（静電容量の検知手段）を設けたフローセルが搭載されている。

図２に示すフローセル７は、外回りが箱形で６面体になっている。フローセル７は面積が広い一対の対向面と広い面積の対向面に辺（稜線）を介して隣合う面積の狭い２対の対向面を有する。

６面のうち、一対の対面する２面は光りの光軸が通る。他の一対の対面する２面はフローセルの流入口２０またはフローセルの流出口２１が設けられる。残りの一対の対面する２面は静電容量方式の静電電極板２３が備えられている。この静電電極板２３は、金属板で形成される。

この一対の静電電極板２３により静電容量センサー（静電容量の検知手段）は構成される。

静電電極板２３が設けられる２面は面積が広い。光りが透過する２面と、流入口２０および流出口２１が設けられる２面は、面積が狭い。

フローセル７は石英で作られ、光りを良く透過する。フローセル７の内部には、流入口２０、流出口２１より出入りする反応液が溜まる液溜室７０が設けられる。フローセル７の静電容量値は、静電電極板（金属板）２３の間に存在する物質によって変動する。

また、静電電極板（金属板）２３の面積が大きいほど、静電電極板（金属板）２３の距離が近いほど、静電容量値は大きくなる。したがって、光軸と直交し、光軸面よりも幅が狭く表面積が大きい向かい合う２面に静電電極板２３を設けることは、本光度計測部にとって有効である。

機構部は、ポンプ８、反応液９が入る反応容器７１、吸引ノズル１０、廃液タンク１１を含む。

ポンプ８が回転することで、吸引ノズル１０から反応液を吸引しフローセル７を通り廃液タンク１１へ運ばれる。

信号処理部は、吸光度および濃度を算出するための光信号処理部と、フローセルに設けられた静電電極板間に発生する静電容量を算出するための静電容量処理部に大別される。

光信号処理部は、リファレンス光とサンプル光を検知器（セル用検知器１３・リファレンス用検知器１２）により光信号から電気信号に変換し、ＬＯＧ変換、増幅、Ａ／Ｄ変換を経てデジタル量として演算処理する。

一方、静電容量処理部は、フローセル７に設けられた静電電極板２３と静電容量検出部１９を信号線２２で接続し、静電容量検出部１９から出力された静電容量値を制御部１５へ出力する。

制御部１５は各機構を制御するとともに、信号処理部で取得したデータを蓄積し、データの異常を判断する。

表示部は分析項目や分析結果等を各種画面１６に表示する。

入力部は操作パネル１７を使用して分析パラメータ等の各種情報の入力を行う。

外部出力部は測定結果などを印字するプリンタ１８を備える。

以上のように構成された医用光度計において、フローセル内の気泡有無を判断する方式について図３、図４を引用して以下に説明する。

まず、ステップ３１として、反応液を吸引する度に、吸引中あるいは任意タイミングで静電容量値４１を取り込む。ステップ３２として、閾値４２と比較することにより、フローセル内の気泡有無を判断する。

閾値４２は、項目（試薬）毎に設定可能とし、モニタリングした静電容量値４１が閾値を超えたらフローセル内に気泡が混入または発生したと判断する。

オペレータが誤って空気を吸引させた場合でも、フローセル内に気泡が混入または発生していないと判断されれば、吸引した空気がフローセルまで到達していないため、装置（医用光度計）が出力した結果は信用できる。したがって、再測定は不要となる。

ステップ３３として、セル内に気泡が混入または発生したと判断した場合、ステップ３４として、気泡除去パターンを選択する。

気泡除去動作は、ペリスタポンプを負方向に回転させフローセル内の空気を押し出す方法、ペリスタポンプを正負方向に交互に連続回転させてフローセル内の反応液を動かすことにより気泡を除去する方法、反応液を再吸引することによりフローセル内の空気を押し出す方法がある。

気泡除去吸引のタイミングや反応液の残量に応じてオペレータが選択できるようにする。ステップ３５として、フローセル内の気泡除去動作を行う。ステップ３６として、気泡除去動作後の静電容量値を取り込み、ステップ３７として除去効果を判断する。

除去効果ありと判断された場合は、ステップ３８として、フローセル内の溶液の吸光度または吸光度変化率を測定する。除去効果がないと判断された場合は、ステップ３９として、再測定するようガイダンスを表示する。

再測定の要求を受けたオペレータは、再度、生体試料、試薬の分注、攪拌を行い、再測定を実施する。

上記実施例では、フローセルに静電容量センサー（静電容量の検知手段）が一つである。静電容量センサー（静電容量の検知手段）を複数配置する実施例について、以下説明する。

例えば、静電容量センサーを反応液に流入口、光軸が透過する部位、反応液の流出口付近に配置すると、各センサーの静電容量値の違いから気泡の存在部位を特定することができる。

また、測定開始時に必ず実施するベースラインを合わせるための水測定において、複数の静電容量センサーから出力される静電容量値を監視することにより、センサー自体の故障を早期に発見することができる。

フローセルについて、図５を引用して更に詳しく説明する。

図５の（イ）は、静電電極板２３を備える前を示す。図５の（ロ）は、静電電極板２３を備えた後を示す。

石英で作られたフローセル７の内部には、箱形状ないし斜方箱形（菱形）状の液溜室７０が設けられる。図示では斜方箱形（菱形）状の液溜室７０を示している。

反応液が流入、流出する流入口２０および流出口２１は、斜方箱形（菱形）状の液溜室７０に連通するように設けられる。流入口２０と流出口２１は、液溜室７０に対して対角状に配置される。

流入口２０は液溜室７０の傾斜底部の低位置角部に、流出口２１は傾斜天井部の高位置角部に設ける。

液溜室７０に溜まる反応液は、検査毎に入れ替えられる。流入口２０が液溜室７０の傾斜底部の低位置角部に、流出口２１が傾斜天井部の高位置角部に設けられているので、反応液が残留することなく、入れ替えが良く行なわれる。

液溜室７０は、面積の広い一対の対向面と、広い面積の対向面に辺（稜線）を介して隣合う面積の狭い２対の対向面を有する。

静電電極板２３は、広い面積の対向面に向くように設けられる。流入口２０と流出口２１は、狭い面積の対向面に向けて設けられる。また、残りの狭い面積の対向面に向けて計測用の光が透過される。

反応液の出入り方向と光の透過方向は直角に交差するようになる。この交差する反応液の出入りと光の透過は、一対の静電電極板２３の間で置かれる。

こうして、反応液の出入りと光の透過が静電電極板２３の間で行なわれるので、反応液の成分測定や気泡の有無の検知が静電電極板２３による制限や影響を受けることなく行なわれる。

静電電極板２３はフローセル７の表面に備えるので、反応液が接触／付着することがなく、安定した静電量変化を検知測定できる。

また、フローセル７の液溜室７０に注入された反応液は、成分測定前に所定の温度に温められる。これにより、反応液に混在する気泡は発泡するので、静電量変化が生じ易く、気泡の存在検知が容易になる。

上述したように上記実施例によれば、次のような良さがある。

フローセルに静電容量センサーを搭載し、静電容量値をモニタリングすることにより、フローセル内の気泡有無を検出できる。

オペレータが誤って気泡を吸引させた場合、その気泡がフローセルまで到達したか、判断できる。そのため、装置の信頼性を向上させることができる。

また、気泡を検出した場合、装置は気泡を除去するための動作を行い、気泡除去の効果を確認できる。

さらに、不要な再測定をなくし、ランニングコストの低減、報告時間の短縮の効果が期待できる。

静電容量センサーをフローセルに複数配置することにより、各センサーの静電容量値から気泡の存在部位を特定することができる。

本発明の実施形態に係わるもので、医用光度計の全体概要を示す図である。 本発明の実施形態に係わるもので、フローセルおよびフローセルの関連構成を示す図である。 本発明の実施形態に係わるもので、フローセル内の気泡有無を判断するためのフロー図である。 本発明の実施形態に係わるもので、フローセル内に気泡有りと判断した詳細表示例を示す図である。 本発明の実施形態に係わるもので、フローセルの詳細図である。

符号の説明

１…光源ランプ、２…ミラーＡ、３…スリット、４…グレーティング、５…ミラーＢ、６…ハーフミラー、７…フローセル、８…ポンプ、９…反応液、１０…吸引ノズル、１１…廃液タンク、１２…リファレンス用検知器、１３…セル用検知器、１４…光軸、１５…制御部、１６…画面、１７…操作パネル、１８…プリンタ、１９…静電容量検出部、２０…フローセル入口、２１…フローセル出口、２２…信号線、２３…静電電極板、３１〜３８…フローステップ、４１…静電容量値、４２…気泡有無を判定するための閾値、７０…液溜室。

Claims (10)

1. 反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度計において、
   前記反応液中に混在する気泡に応じて変る静電容量を検知する検知手段を前記フローセルに設けたことを特徴とする医用光度計。
2. 反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度計において、
   前記フローセルの両面に配置され、かつ前記光の透過方向と交差する方向で向き合う一対の静電電極板を有することを特徴とする医用光度計。
3. 請求項２に記載されている医用光度計において、
   前記静電電極板は、複数に分割されて対向していることを特徴とする医用光度計。
4. 反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度計において、
   前記フローセルは外回りが箱形を有し、
   前記フローセルは面積が広い一対の対向面側に一対の静電電極板を備え、
   前記広い面積の対向面に辺（稜線）を介して隣合う面積の狭い一対の対向面側に前記光を透過させることを特徴とする医用光度計。
5. 反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度計において、
   前記フローセルは、箱形状ないし斜方箱形（菱形）状の液溜室と、前記液溜室に前記反応液を流入・流出させるところの対角に配置された下側位置の流入口、および上側位置の流出口と有し、
   前記反応液の流入・流出方向と交えるように前記光を透過させ、
   前記反応液の流入・流出方向、および前記光の透過方向と交差する方向で対向する一対の静電電極板を前記フローセルに備えたことを特徴とする医用光度計。
6. 請求項５に記載されている医用光度計において、
   前記一対の静電電極板は、前記液溜室内の前記反応液が接触しないところに配置されていることを特徴とする医用光度計。
7. 請求項５に記載されている医用光度計において、
   前記液溜室は、面積の広い一対の対向面と、前記広い面積の対向面に辺（稜線）を介して隣合う面積の狭い２対の対向面を有し、
   前記一対の静電電極板は、前記広い面積の対向面に沿うように配置されたことを特徴とする医用光度計。
8. 請求項７に記載されている医用光度計において、
   前記反応液の流入・流出、および前記光の透過は、前記一対の静電電極板の間で行なわれることを特徴とする医用光度計。
9. 反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度計測方法において、
   前記反応液中に混在する気泡に応じて変る静電容量を検知する検知手段を前記フローセルに設け、
   前記検知手段が検知する静電容量値により前記フローセル内の気泡有無を判定し、オペレータが次に実施する作業を画面に表示する医用光度計測方法。
10. 反応液が供給されたフローセルに透過する光の吸光度または吸光度変化率を測定する医用光度において、
    前記反応液中に混在する気泡に応じて変る静電容量を検知する検知手段を前記フローセルに設け、
    前記検知手段が検知する静電容量値により前記フローセル内の気泡有無を判定し、オペレータが次に実施する作業を画面に表示するプログラムを設けたことを特徴とする医用光度計。

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