JP2010281679A - 吸光度計測装置またはその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きな気泡による吸光度の誤差を排除する。
【手段】 載置部１０は、試薬反応室における上面が水平面に対して斜めに保持されるために、走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持されている。制御部７は、載置部１０が前記回転保持された状態で、計測部４に発光命令および走査手段６に走査命令を与える。演算手段８は受光部５の計測値に基づいて吸光度を演算する。載置部１０を走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持させた状態で、前記発光命令および前記走査命令を与えているので、試薬反応室内に気泡が存在する場合であっても、前記計測部４の光軸上以外の位置に気泡を移動させた計測が可能となる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、吸光度計測の補正に関し、特に、気泡による影響の排除に関する。

特許文献１には、体液成分を検査する検査器具２００が開示されている。図１に、かかる検査器具２００の断面図を示す。検査器具２００においては、検体Ａを検体供給口２１１に供給して、栓体２０５を手指操作で押圧して前記供給口内の検体Ａを加圧することにより、この検体を検体供給口２１１から流路２８１，２０８、２８３を介して、測定室２０７に移送する。測定室２０７には、試薬が配置されており、かかる試薬と検体Ａを反応させ、反応後の色を測定する。

WO/2009/034649号公報

しかしながら、特許文献１には以下のような問題があった。測定室２０７に気泡が混在した場合、正確な吸光度を計測することができない。微小な気泡の場合、照射光の散乱により透過光量が減少し、大きな気泡が存在する場合には、その部分で光が透過し、全体として透過光量が増加するからである。

この発明は、上記の問題点を解決して、吸光度の計測について気泡による影響を排除できる吸光度計測装置またはその方法を提供することを目的とする。

(1)本発明にかかる吸光度計測装置は、Ａ)計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、Ｂ)以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、1)発光命令が与えられると、前記試薬反応室に光を照射する発光部、2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、Ｃ）走査命令が与えられると、前記計測部を走査軸上にて走査させる走査手段、Ｄ）前記発光命令および前記走査命令を与える制御部、Ｅ）前記受光部の計測値に基づいて吸光度を演算する演算手段、を備えた吸光度計測装置において、Ｆ）前記試薬反応室の上面と底面は平行であり、Ｇ）前記制御部は、前記試薬反応室における前記上面が水平面に対して斜めに保持されるように、前記載置部を前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持させた状態で、前記発光命令および前記走査命令を与える。

このように前記試薬反応室の上面が水平面に対して斜めに保持されているので、気泡を前記試薬反応室の隅部に移動させて状態で、前記透過光の受光が可能となる。

(2)本発明にかかる吸光度計測装置は、Ａ）計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、Ｂ）以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、1)発光命令が与えられると、前記反応室に光を照射する発光部、2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、Ｃ）前記受光部の計測値に基づいて吸光度を演算する演算手段を備えた吸光度計測装置において、Ｄ）前記試薬反応室内に気泡が存在する場合に、前記気泡が前記試薬反応室の隅部に位置するように、前記載置部を水平面に対して回転保持させた状態で、前記発光命令を与える制御部を備えている。したがって、気泡を前記試薬反応室の隅部に移動させて前記透過光の受光が可能となる。これにより、気泡による影響を排除した吸光度を計測できる。

(3)本発明にかかる吸光度計測装置は、Ａ）計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、Ｂ）以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、1)発光命令が与えられると、前記反応室に光を照射する発光部、2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、Ｃ）前記受光部の計測値に基づいて吸光度を演算する演算手段、を備えた吸光度計測装置において、Ｄ）前記試薬反応室の上面が水平面に対して斜めに位置するように、前記載置部を回転保持させた状態で、前記発光命令を与える制御部を備えている。したがって、気泡を前記試薬反応室の隅部に移動させて前記透過光の受光が可能となる。これにより、気泡による影響を排除した吸光度を計測できる。

(4)本発明にかかる吸光度計測装置は、走査命令が与えられると、水平面と平行な第１平面に属する走査軸上にて前記計測部を走査させる走査手段を備え、前記制御部は、前記試薬反応室における前記第１平面が水平面に対して斜めに保持させるために、前記載置部を前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持させた状態で、前記発光命令とともに前記走査命令を与える。

したがって、1組の発光部、受光部で複数の箇所の吸光度を計測した平均吸光度を得ることができる。

(5)本発明にかかる計測対象液状物光学特性計測装置は、計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室に光を照射し、その反射光を受光して前記計測対象液状物の光学特性を求める計測対象液状物光学特性計測装置であって、Ａ）前記試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、Ｂ）以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、1)発光命令が与えられると、前記試薬反応室に光を照射する発光部、2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、Ｃ）前記受光部の計測値に基づいて計測対象液状物の光学特性を計測する演算手段を備え、Ｄ）前記試薬反応室内に気泡が存在する場合に、前記気泡が前記試薬反応室の隅部に位置するように、前記載置部を水平面に対して回転させた状態で、前記発光命令を与える制御部を備えている。したがって、気泡を前記試薬反応室の隅部に移動させて前記透過光の受光が可能となる。これにより、気泡による影響を排除した計測対象液状物光学特性を計測できる。

(6)本発明にかかる吸光度計測方法は、計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を、前記試薬反応室内に存在する気泡が前記試薬反応室の隅部に位置するように、前記載置部を水平面に対して回転させた状態で載置し、前記試薬反応室に光を照射し、前記試薬反応室を通過した光を受光し、前記受光した値に基づいて吸光度を演算する。したがって、気泡の影響を排除した吸光度を得ることができる。

なお、本明細書において、「前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転させた状態」とは、前記走査軸と前記軸とが共に属する平面を定義できるような関係にある軸を中心にして回転させた状態をいう。

また、「試薬反応室を通過した光」とは、試薬反応室を透過した透過光はもちろん、試薬反応室の前記発光部とは逆側の端面に形成された反射部材で反射される光も含む概念である。

特許文献１の検査器具２００の構造を説明するための図である。 この発明の一実施形態による吸光度計測装置１の機能ブロック図である。 図２に示す吸光度計測装置２０を、ＣＰＵを用いて実現した場合のハードウエア構成である。 吸光度計測装置２０の外観図（一部）である。 試薬チップを示す図である。 発光部および受光部のパルス信号を示す。 走査軸１４１と回転軸４４の関係を示す図である。 傾斜前後の気泡を示す図である。 全体のフローチャートである。 演算処理のフローチャートである。

１．機能ブロック図
図２に、この発明の一実施形態による吸光度計測装置１の機能ブロック図を示す。吸光度とは、液体に光を照射したときに通過した光量と照射した光量との比の逆対数である。かかる吸光度は液体の濃度に比例するので、これを利用した分析が可能となる。

吸光度計測装置１は、計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室に光を照射するとともに、試薬反応室を通過した光を受光し、この受光光量に基づき、試薬反応室における計測対象液状物の吸光度を求める吸光度計測装置であり、載置部１０、発光部３、受光部５、走査手段６、制御部７、および演算手段８を備えている。

載置部１０には、試薬反応部材１１が載置される。試薬反応部材１１には計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられている。この試薬反応室の上面と底面は平行である。載置部１０は、前記試薬反応室における前記上面が水平面に対して斜めに保持されるように、前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持させた状態で保持されている。

計測部４は、発光部３および受光部５を有する。発光部３は、発光命令が与えられると、試薬反応室に光を照射する。受光部５は、試薬反応室を通過した光を受光する。走査手段６は走査命令が与えられると、計測部４を水平面と平行な第１平面に属する走査軸上にて走査させる。制御部７は、前記載置部１０が回転保持された状態で、前記発光命令および前記走査命令を与える。演算手段８は受光部５の計測値に基づいて吸光度を演算する。

このように、試薬反応室における上面が水平面に対して斜めに保持させるために、前記載置部を前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持させた状態で、前記発光命令および前記走査命令を与えているので、前記試薬反応室内に気泡が存在する場合であっても、前記光軸上以外の位置に気泡を移動させた計測が可能となる。これにより、大きな気泡と小さな気泡の双方による影響を排除することができる。

２．ハードウェア構成
つぎに、吸光度計測装置１のハードウェア構成について説明する。図３は、ＣＰＵを用いて構成した吸光度計測装置１のハードウェア構成の一例である。

吸光度計測装置１は、ＣＰＵ２３、ＲＡＭ２７、ＲＯＭ２６、表示部３０、スイッチ部３１、Ｉ／Ｏポート３６およびバスライン２９を備えている。ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２６に記憶された各プログラムにしたがいバスライン２９を介して、各部を制御する。

ＲＯＭ２６は、オペレーティングシステムプログラム（以下ＯＳと略す）２６ｏ、メインプログラム２６pを有する。

Ｉ／Ｏポート３６には、計測器４１、計測器４１を走査させる走査機構４５、載置部を傾ける傾斜機構４３が接続されている。計測器４１は、後述するように、発光部および受光部を有しており、試薬保持部材である試薬チップにおける試薬吸光度を計測する。スイッチ部３１は、吸光度計測装置１における各種処理の開始等の命令をユーザが入力する入力手段である。計測器４１からのデータは、Ｉ／Ｏポート３６ａを介してＣＰＵ２３に与えられる。

メインプログラム２６pによる処理の詳細については後述する。本実施形態においては、オペレーティングシステムプログラム（ＯＳ）２６ｏとして、μITRON仕様準拠の組み込み用のリアルタイムOSを使用したが、これに限定されるものではない。

図４に吸光度計測装置１の外観側面図を示す。吸光度計測装置１は、ヒーター５３の上に試薬保持部材である試薬チップ６１が載置される。

試薬チップ６１の構造について、図５を用いて説明する。試薬チップ６１の構造は、反応室が複数ある以外は、特許文献１とほぼ同様である。具体的には、試薬チップ６１は、開口６３に計測対象である血液などが投入され、図示しないキャップで圧力がかけられると、投入された血液は、図示しないフィルタによって血球と血漿に分離される。分離後の血漿は、微細な流路を通して反応室７１〜７８に送り込まれる。反応室には、反応試薬が塗布されており、送り込まれた血漿は腰薬と混和する。反応室７１〜７８は、図４に示す、発光部５７，受光部５５により吸光度が計測できるように透過性を有する素材で構成されている。本実施形態においては、各反応室の寸法として、ｐ３＝１．６ｍｍ、ｐ４＝１．８ｍｍとした。

発光部５７、受光部５５が固定されたブロック５６は、ラック＆ピニオン５９によって、図４の奥行き方向に走査される。かかるラック＆ピニオン５９は走査モータ(図示せず）により一定速度でブロック５６が移動するよう制御される。かかる走査モータは、図３のＣＰＵ２３およびメインプログラムにより制御される。本実施形態においては、８カ所の反応室の吸光度を計測する。

反応室を通過した光は受光部５５で計測される。受光部で計測された計測値はＣＰＵ２３に与えられ、ＣＰＵ２３は、吸光度を求める。ＣＰＵ２３は、計測した吸光度に基づいて計測結果を表示する。計測結果の表示については従来と同様であるので説明は省略する。

発光タイミングについて図６を用いて説明する。ＣＰＵ２３は、図６Ａに示すように、ＬＥＤ９１に０．５ミリ秒の発光を０．５ミリ秒毎に繰り返すパルスを発光命令として与える。これにより、図７に示すようにＬＥＤ９１は所定間隔で所定秒間発光する。

反応室を通過した光は受光部５５で計測される。受光部５５が受光する光量を図７Ｂに示す。このように、図５Ａで発光しているタイミングで図５Ｂの１０３の領域では、受光が検出されていない。これは、反応室の外側における発光を示している。本実施形態においては、図５に示すように走査軸１４１方向における１つの反応室の幅は、１．６ｍｍである。ＬＥＤ９１の照射スポット径は、直径０．８ｍｍであり、０．１ｍｍ移動する毎にＬＥＤ９１が発光するよう走査速度と発光タイミングが決定されている。したがって、反応室内において、発色の色むらがないとすると、照射スポット径分移動するまで、徐々に受光量が増加する。照射スポットが反応室の幅に全て位置すれば、その受光量で推移し、スポット径が反応室の反対側に位置して外側にかかるようになると、徐々に受光量が減少する。また、反応室の幅が、１．６ｍｍであり、発光する間隔は０．１ｍｍであるので、１のＬＥＤで１つの反応室に対して、約１４箇所にて受光を検出することになる。

既に述べたように本実施形態においては、０．１ｍｍ移動する毎にＬＥＤ９１が発光する。

本実施形態においては、検出対象としてトリグリセリドを採用した。トリグリセリドは中心波長６３０ｎｍの光を用いるので、中心波長６３０ｎｍのＬＥＤを選択した。

傾斜機構４３による傾斜処理について図４を用いて説明する。傾斜機構４３は、モータと減速ギヤから構成されている。傾斜機構４３は計測開始命令が与えられると、モータに回転命令を与える。傾斜モータ４３の回転は減速ギヤを介して、軸４４に伝達される。軸４４が回転するとアーム４５は矢印４９方向に３０度回転する。これにより、アーム４５が連結された、ブロック５６、ラック＆ピニオン５９とともに載置部が、３０度傾斜する。

アーム４５の回転中心である軸４４と，走査軸１４１との関係について、図７を用いて説明する。図７に示すように、走査軸１４１と軸４４は、同じ平面１４３に属し、かつ平面１４３にて平行である。かかる傾斜により気泡が前記走査軸１４１上から排除される。気泡が走査軸１４１上から排除されることについて、図８を用いて説明する。図８Ａは、１の反応室７１を上から見た図である。反応室７１には、計測対象液状物とともに、大きな径の気泡１６１および小さな径の気泡１６２、１６３が存在している。図８Ｂは図８Ａの矢印Ｂ方向からみた矢視図である。図８Ｃは図８Ｂの矢印Ｃ方向からみた矢視図である。このように、気泡１６１と気泡１６３は走査軸１４１上に存在する。このような気泡が走査軸にあると、透過光量が増減して、得られる吸光度が不正確となる。図８Ｄは、図８Ｃにおいて、軸１４１を３０度回転させた状態を示す。図８Ｃでは、走査軸１４１上に気泡１６１が存在していたのに対して、図８Ｄでは、気泡１６１は、反応室７１の上面７１ａに沿って反応室７１の隅部に移動している。図８Ｅに、図８Ａと同じ方向からの図を示す。このように、図８Ａにおいて走査軸１４１上に存在した気泡１６１、１６３は、一体化し、走査軸上から外れた位置に位置している。発光部および受光部は走査軸１４１上をスキャンする。このように、気泡を計測とは無関係な位置に移動させることにより、気泡による悪影響を除去することができる。

３．計測処理
図９に本装置における処理のフローチャートを示す。試薬チップ６１がヒーター５３(図４参照)の上に載置され、図示しないキャップによって、反応室に送り込まれた後、ＣＰＵ２３は、傾斜機構４３に傾斜開始命令を与える(図９ステップＳ１)。これにより、傾斜機構は既に述べたように、載置部を３０度傾斜させる。

ＣＰＵ２３は、傾斜処理の後、計測処理を実行する(ステップＳ３）。具体的には、発光部５７に発光命令を与えるとともに、走査モータ(図示せず）に走査命令を与える。これにより、計測がなされる。

本実施形態においては、既に説明したように、反応室の幅は、１．６ｍｍ、発光する間隔は０．１ｍｍ移動する毎、発光スポット径は０．８ｍｍである。したがって、１の反応室で計測された計測地点のうち、中央の前後９カ所の地点では、発光スポット径がすべて反応室内に位置しているが、それ以外は一部が反応室外に位置することとなる。したがって、本実施形態においては、計測した受光量の変動から、反応室のほぼ中央を決定するとともに、この中央計測値およびその前後４つの計測地点における計測値を加えた計９つの計測地点の受光値から、当該反応室における試薬の吸光度を求めている。

計測処理の詳細を図１０に示す。ＣＰＵ２３は、全ての計測地点について、吸光度を求める(ステップＳ１０１)。ここでは、図６Ｂに示す計測地点地点Po１〜Po１４が検出されたものとする。

ＣＰＵ２３は、副波長の吸光度に基づいて、開始する計測地点および終了する計測地点を決定する(図１０ステップＳ１０２）。計測された値から吸光度を求めるのは従来と同様であるので説明は省略する。開始計測地点および終了計測地点の検出手法は、以下のように行えばよい。副波長による吸光度については、計測地点が進むにつれて、吸光度が上限値から減り、変動はするもののやがて受光量が上限値となる。かかる上限値からつぎに上限値となる計測地点を抽出し、それぞれ、開始計測地点および終了計測地点とすればよい。

ＣＰＵ２３は、中央地点を決定する(ステップＳ１０３)。前記開始計測地点および終了計測地点の真ん中を中央地点として決定すればよい。ここでは、図６Ｂに示す地点po８が中央地点として決定されたものとする。

ＣＰＵ２３は、中央地点po８の中心として所定数離れた地点までを候補計測地点とする(図１０ステップＳ１０４)。本実施形態においては、かかる所定数を「４」としたので、計測地点po４〜po１２が候補計測地点となる。

ＣＰＵ２３は、全ての候補計測地点の吸光度から平均値を求める(図１０ステップＳ１０５）。

このように、気泡があっても、気泡を光軸のかからない位置に移動させることができるので、全ての計測地点から平均を求めることもできる。

ＣＰＵ２３は、演算処理が終了すると、図３に示す表示部３０に結果を表示する(図９ステップＳ７）。

４．他の実施形態
本実施形態においては、１の反応室について説明したが、複数の反応室についてもこれを繰り返すことにより、同様に吸光度を演算することができる。

また、本実施形態においては、前記試薬反応室における厚み(深さ方向）またはそれ以上の大きさが試薬反応室に存在する場合について説明したが、完全に厚み方向に渡っていなくても、すなわち、厚みよりも小さな気泡で色抜けがおこる程度の場合にも同様に、これを排除できる。

また、本実施形態においては、ＬＥＤの波長を６３０ｎｍとした場合について説明した。しかし、これに限定されるわけではない。試薬によって検出する中心波長が異なるので、別の試薬の吸光度を検出する場合には、別の波長のＬＥＤを用いればよい。

また、本実施形態においては、計測器４１を走査させる場合について説明したが、これに限定されず、例えば、光ファイバーなどで複数箇所について光を照射し、これを、受光部で受光するようにしてもよい。

本実施形態においては、吸光度を計測する場合について説明したが、透過光に基づいて光学特性を計測する場合についても、同様に適用することができる。

また、計測部を載置部とともに傾ける場合について説明したが、計測部は傾けなくてもよい。

また、本実施形態においては、載置部に試薬チップを載置してから、傾ける場合について説明した、載置部を所定角度傾けた状態で設けるようにしてもよい。

本実施形態においては、載置部を、前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転させた状態としたが、これに限定されず、気泡が試薬反応室の隅部に移動するような方向であればこれに限定されない。さらに、隅部に移動させる場合について説明したが、要するに計測地点には気泡が位置しないようにできるのであればどのような傾け方であってもよい。

なお、計測は端末で行い、これをサーバに転送して、補正処理はセンターコンピュータで行うようにしてもよい。

上記実施形態においては、各機能を実現する為に、ＣＰＵを用い、ソフトウェアによってこれを実現している。しかし、その一部若しくは全てを、ロジック回路等のハードウェアによって実現してもよい。

なお、上記プログラムの一部の処理をオペレーティングシステム（ＯＳ）にさせるようにしてもよい。

Claims (6)

1. 計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、
   以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、
   1)発光命令が与えられると、前記試薬反応室に光を照射する発光部、
   2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、
   走査命令が与えられると、前記計測部を走査軸上にて走査させる走査手段、
   前記発光命令および前記走査命令を与える制御部、
   前記受光部の計測値に基づいて吸光度を演算する演算手段、
   を備えた吸光度計測装置において、
   前記試薬反応室の上面と底面は平行であり、
   前記制御部は、前記試薬反応室における前記上面が水平面に対して斜めに保持させるように、前記載置部を前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持させた状態で、前記発光命令および前記走査命令を与えること、
   を特徴とする吸光度計測装置。
2. 計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、
   以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、
   1)発光命令が与えられると、前記反応室に光を照射する発光部、
   2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、
   前記受光部の計測値に基づいて吸光度を演算する演算手段、
   を備えた吸光度計測装置において、
   前記試薬反応室内に気泡が存在する場合に、前記気泡が前記試薬反応室の隅部に位置するように、前記載置部を水平面に対して回転保持させた状態で、前記発光命令を与える制御部、
   を備えたことを特徴とする吸光度計測装置。
3. 計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、
   以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、
   1)発光命令が与えられると、前記反応室に光を照射する発光部、
   2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、
   前記受光部の計測値に基づいて吸光度を演算する演算手段、
   を備えた吸光度計測装置において、
   前記試薬反応室の上面が水平面に対して斜めに位置するように、前記載置部を回転保持させた状態で、前記発光命令を与える制御部、
   を備えたことを特徴とする吸光度計測装置。
4. 請求項２または請求項３の吸光度計測装置において、
   走査命令が与えられると、水平面と平行な第１平面に属する走査軸上にて前記計測部を走査させる走査手段を備え、
   前記制御部は、
   前記試薬反応室における前記第１平面が水平面に対して斜めに保持させるために、前記載置部を前記走査軸と同じ平面に属する軸を中心にして回転保持させた状態で、前記発光命令とともに前記走査命令を与えること、
   を特徴とする吸光度計測装置。
5. 計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室に光を照射し、その反射光を受光して前記計測対象液状物の光学特性を求める計測対象液状物光学特性計測装置であって、
   前記試薬反応室が設けられた試薬反応部材を載置する載置部、
   以下の1)発光部および2)受光部を有する計測部、
   1)発光命令が与えられると、前記試薬反応室に光を照射する発光部、
   2)前記試薬反応室を通過した光を受光する受光部、
   前記受光部の計測値に基づいて計測対象液状物の光学特性を計測する演算手段、
   を備えた計測対象液状物光学特性計測装置において、
   前記試薬反応室内に気泡が存在する場合に、前記気泡が前記試薬反応室の隅部に位置するように、前記載置部を水平面に対して回転させた状態で、前記発光命令を与える制御部を備えたこと、
   を特徴とする計測対象液状物光学特性計測装置。
6. 計測対象液状物を試薬と反応させる試薬反応室が設けられた試薬反応部材を、前記試薬反応室内に存在する気泡が前記試薬反応室の隅部に位置するように、前記載置部を水平面に対して回転させた状態で載置し、
   前記試薬反応室に光を照射し、
   前記試薬反応室を通過した光を受光し、
   前記受光した値に基づいて吸光度を演算すること、
   を特徴とする吸光度計測方法。

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