JP2016070898A - 発光計測装置、および自動分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応容器を収容するための容器収容部、当該容器収容部への反応容器の出し入れを行うための反応容器入出口、および当該容器収容部と外部とを連通する貫通光路を有する暗箱状の筐体と、前記貫通光路を介して前記容器収容部に臨む受光面を有して前記筐体に取り付けられた光検出器と、前記反応容器入出口を自在に開閉する入出口シャッタ部および前記貫通光路を自在に開閉する検出シャッタ部を有する遮光部材と、前記入出口シャッタ部と前記検出シャッタ部とを同期させて駆動する駆動機構とを備え、前記検出シャッタ部によって前記貫通光路が遮蔽された状態において、前記入出口シャッタ部が前記反応容器入出口を開口する発光計測装置である。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明を適用した実施形態に係る発光計測装置1の斜視図である。図2は、実施形態に係る発光計測装置1の分解斜視図である。また、図3および図4は、実施形態に係る発光計測装置1における要部の断面図であり、図3は図4におけるB−B断面に相当し、図4は図3におけるA−A断面に相当する。
筐体10は、反応容器Sを収容する暗箱として構成されたものである。この筐体10は、例えば円柱を所要形状に穿設して繰り抜くことにより、容器収容部11、反応容器入出口12、貫通光路13、溝部14、および駆動軸孔15が設けられたものであり、それぞれ次のように構成されている。
容器収容部11は、検体を貯留した反応容器Sを収容するための空間部であり、筐体10を構成する円柱の中心軸φから所定距離だけ離間された位置において、円柱における一方の底面(上底面)から中心軸φに対して平行に穿設されている。尚、反応容器Sは、キュベット様の透明容器である。これにより、容器収容部11には、円柱の中心軸φと平行に反応容器Sが収容される構成である。
反応容器入出口12は、筐体10において、円柱の上底面に設けられた容器収容部11の開口部分であり、この反応容器入出口12から容器収容部11に対しての反応容器Sの出し入れが行われる。
貫通光路13は、容器収容部11と筐体10の外部とを連通する部分であり、筐体10を構成する円柱の側周面と容器収容部11との間に穿設されている。このような貫通光路13は、容器収容部11に反応容器Sを収容した状態において、反応容器Sの底部から側面に対向する高さ位置に設けられる。また貫通光路13において容器収容部11に臨む開口の形状は、容器収容部11に収容された反応容器Sにおける検体Tの貯留部を内包する形状を有している。さらに、この貫通光路13は、筐体10の側周面から容器収容部11までの間で屈曲することのない形状として形成され、容器収容部11から以降に説明する光検出器20の受光面21側にかけて、同軸状で開口幅が広がる形状として形成されている。尚、貫通光路13の形状は、以降の検出シャッタ部30bの構成の説明部において、さらに詳細に説明する。
溝部14は、筐体10の側周壁に沿って全周にわたって設けられ、筐体10を構成する円柱の上底面と平行な断面形状がリング状に連続した形状であって、貫通光路13を分断する状態で設けられている。このような溝部14は、筐体10を構成する円柱と同心円上に穿設され、後述する検出シャッタ部30bが挿入される。このような溝部14の深さは、検出シャッタ部30bの高さ以上であることとする。
駆動軸孔15は、筐体10を構成する円柱の中心軸φ上に沿って設けられた貫通孔であり、後述する遮光部材30を駆動するための駆動軸50φが挿入される部分である。この駆動軸孔15は、容器収容部11および貫通光路13に対して、完全に独立して設けられている。
光検出器20は、筐体10の側周壁において、貫通光路13の形成位置に対応して取り付けられている。この光検出器20は、受光面21を備えており、貫通光路13を介して容器収容部11に受光面21を臨ませる状態で、筐体10の側周壁に取り付けられている。取り付けられた状態において、貫通光路13における開口幅方向の中心を通る中心軸は、光検出器20の受光面21の中心を通る中心軸と一致し、また外部に対して遮光性が保たれている。
遮光部材30は、底面が閉じられた円筒状に形成され、その底面を入出口シャッタ部30aとし側周壁を検出シャッタ部30bとしてこれらを一体に形成したものである。入出口シャッタ部30aは後述する入出開口31を有し、検出シャッタ部30bは後述する検出開口32を有しており、これらを一体形成した遮光部材30を動かすことにより、入出口シャッタ部30aと検出シャッタ部30bとが、同期して駆動される構成となっている。ここで、入出口シャッタ部30aと検出シャッタ部30bとを一体に形成したとは、1つの部材で入出口シャッタ部30aと検出シャッタ部30bとを形成したことに限定されず、他の部材を介在させて入出口シャッタ部30aと検出シャッタ部30bとを一体化したことも含む。
入出口シャッタ部30aは、反応容器入出口12を開口させる入出開口31を有し、筐体10における反応容器入出口12を自在に開閉するためのものである。このような入出口シャッタ部30aは、遮光部材30を構成する円筒の底面部分で構成され、遮光部材30を回動させた場合に、筐体10の底面に対して自在に摺動される構成となっている。
検出シャッタ部30bは、筐体10の貫通光路13を連通させる検出開口32を有し、筐体10における貫通光路13を自在に開閉するためのものである。このような検出シャッタ部30bは、遮光部材30を構成する円筒の側周壁で構成され、遮光部材30を回動させた場合に、筐体10の溝部14の両側壁に対して自在に摺動される構成となっている。
保護部材40は、図6の上面図に示すように、遮光部材30で構成された入出口シャッタ部30aに重ねて設けられた遮光板材である。この保護部材40は、筐体10の反応容器入出口12を開口させた状態で、入出口シャッタ部30aの広範囲を覆う形状を有し、遮光部材30の回動を妨げることなく筐体10に対して固定されている。こにより、この保護部材40は、筐体10における反応容器入出口12が入出口シャッタ部30aで遮蔽された状態において、反応容器入出口12とズレて位置する入出開口31を覆うものとして構成されている。
駆動機構50は、遮光部材30を回動させるもので、これにより入出口シャッタ部30aと検出シャッタ部30bとを同期させて駆動するものとして用いられる。このような駆動機構50は、モータ51と、モータ51の回転軸に固定された駆動軸50φとを有し、それぞれ次のように構成されている。
モータ51は、例えばパルス駆動されるステッピングモータであり、回転速度を正確に制御可能なものである。
駆動軸50φは、モータ51の回転軸に立設された状態で固定されたものであり、筐体10の駆動軸孔15に貫通させて設けられている。この駆動軸50φは、駆動軸孔15内において回動自在であることとする。このような駆動軸50φにおいて、モータ51とは逆側の先端は、駆動軸孔15を貫通して遮光部材30における入出口シャッタ部30aの中心30φに固定されている。また図3に示すように、駆動軸50φは、駆動軸孔15内に設けた軸受け部15aに支持されている。この軸受け部15aには、例えばボールベアリングが用いられ、より好ましくは軸受け部からの光漏れを抑制するためにシールドタイプのボールベアリングが用いられる。これにより、モータ51の駆動によって、駆動軸50φに固定された遮光部材30が、筐体10に対して回転速度を高精度に制御しつつ回動する構成となっている。
入出力処理部60は、光検出器20による発光計測の制御、駆動機構50による遮光部材30の回動制御、および光検出器20で得られた計測データの処理を行うものである。このような入出力処理部60による各部の制御および計測データの処理は、以降の発光計測方法において詳細に説明する。
図1に示すように、発光計測装置1は、以上説明した構成要素の他にも、筐体10を支持するための脚部71、および駆動機構50を支持するための支持体73等、必要に応じた構成を有する。
以上のように構成された発光計測装置1は、次のように動作する。
以上説明した構成の発光計測装置1によれば、反応容器入出口12を遮蔽する入出口シャッタ部30aと、光検出器20を遮光するための検出シャッタ部30bとを、遮光部材30によって一体形成することで同期して駆動される構成とした。これにより、これらを個別に操作することなく、1つの操作によって光検出器20を確実に遮光した状態においての筐体10内への反応容器Sの出し入れが行われる。この結果、作業手順を簡略化しつつも外光の侵入による光検出器20の破損を確実に防止することが可能である。
図7は、本発明を適用した実施形態に係る発光計測装置の変形例を示す斜視図である。この図に示すように、発光計測装置1’は、反応容器Sを収容する筐体10’を角柱形状とした構成のものである。
次に、本発明の発光計測装置を用いた発光計測方法として、代表して図1〜図6を用いて説明した発光計測装置1を用いた発光計測方法を説明する。尚、ここで説明する発光計測方法のうち、光検出器20および駆動機構50の駆動、および光検出器20において得られた計測データのデータ処理は、上述した発光計測装置1の入出力処理部60によって実施される。
以下、先ず図8のフローチャート、および図9〜図12に示す発光計測装置の上面工程図に基づいて、発光計測装置1による発光計測の手順を説明する。
先ず計測開始後のステップS1においては、反応容器Sの搬入作業を行う。この際、図9に示すように、遮光部材30を回動させ、入出口シャッタ部30aの入出開口31を筐体10の反応容器入出口12に一致させる。これにより図3および図4にも示したように、検出シャッタ部30bによって貫通光路13を遮蔽した状態で、保護部材40および入出開口31から反応容器入出口12を露出させて容器収容部11を開放する。そして、反応容器入出口12から容器収容部11内に反応容器Sを搬入する。容器収容部11内への反応容器Sの搬入は、例えばロボットアームによって実施される。
次いでステップS2においては、光検出器20による発光計測を開始する。光検出器20による発光計測は、貫通光路13の遮蔽状態に係らず、次に説明する入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bの駆動が終了する程度まで連続して実施される。ここでは例えば、所定間隔(例えば0.1秒間隔)で計測データの取り込みを連続して実施することとする。尚、計測データを取り込む所定間隔は、全体の測定時間と検出シャッタ部30bの回動速度に応じて設定され、例えば次に説明する遮光部材30の回動を一次停止させる時間内に安定した測定データが所定回数得られる値に設定される。
またステップS3においては、ステップS2での光検出器20による発光計測の開始と同時またはそれに引き続き、入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bの駆動を開始する。このような入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bの駆動の開始は、光検出器20による発光計測の開始と同期させ、発光計測を開始させるための1つの信号に基づいて実施される。尚、このようなステップS3は、1つの信号によってステップS2と同期して実施されれば良い。このため、ステップS3は、予め決められていれば、ステップS2における光検出器20による発光計測の開始と前後してもよい。
すなわち、入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bを一体に形成した遮光部材30の駆動は、図9に示したように、入出口シャッタ部30aの入出開口31を筐体10の反応容器入出口12に一致させた状態から、遮光部材30を一定方向(例えば時計回り)に回動させるように行われる。この際、回動速度は所定速度に制御されることとする。
次にステップS4においては、ステップS3において入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bの駆動を開始した後、ステップS2において計測を開始してから所定時間が経過したか否かを判断する。ここでは、光検出器20による計測を開始してから、0%光フィルタ部33a、1%光フィルタ部33b、および100%光フィルタ部33cの全てにおいての計測が終了するのに十分な時間を設定し、この設定した時間が経過したか否かを判断する。
ステップS5においては。設定した所定時間が経過したと判断されたため、光検出器20のよる発光計測を終了させる。
ステップS6においては、上述したような遮光部材30の回動により、図9に示したように、入出口シャッタ部30aの入出開口31が筐体10の反応容器入出口12に一致した場合に、遮光部材30によって一体形成された入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bの駆動を停止させる。
次のステップS7においては、ステップS6において入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bの駆動を停止させた後、保護部材40および入出開口31から露出した反応容器入出口12から、容器収容部11内の反応容器Sを搬出する。容器収容部11内からの反応容器Sの搬出は、例えば容器移送アームによって実施される。
次に、上述した手順によって得られた計測データのデータ処理を説明する。図13は、以上の手順によって得られた計測結果の一例を示す出力データのグラフであり、所定間隔で取り込まれた計測データを、発光によって得られた光量として示している。このグラフには、ステップS2において光検出器20による発光計測を開始してからステップS5において発光計測を終了するまでの9秒間に、0.1秒間隔で取り込まれたNo.1〜No.90の90ポイントの計測データが時系列に示される。
以上説明した発光計測方法によれば、入出口シャッタ部30aおよび検出シャッタ部30bの駆動の開始と、光検出器20による連続的な発光計測の開始とを同期させて実施する構成である。このため、例えば時間管理により、連続データとして得られる計測データのうちから、0%光フィルタ部33a、1%光フィルタ部33b、および100%光フィルタ部33cのそれぞれが貫通光路13と一致した状態で得られた計測データ範囲(a)〜(c)を、正確に取り出すことができる。この結果、1回の連続した発光計測によって、複数のフィルタ部を介しての計測データを得ることが可能になる。
次に、以上のような構成の発光計測装置1を用いた発光計測方法の変形例として、計測手順の変形例を図14のフローチャート基づいて説明する。
先ず計測開始の直後に追加したステップS0においては、筐体10の反応容器入出口12を開放する動作を行う。このステップS0は、計測開始以前においては、筐体10の反応容器入出口12が、入出口シャッタ部30aで閉じられていることを前提としている。このためここでは、計測開始の直後に遮光部材30を回動させることにより、図9に示したように、入出口シャッタ部30aの入出開口31が筐体10の反応容器入出口12に一致させる。
計測終了の直前に追加したステップS8においては、筐体10の反応容器入出口12を入出口シャッタ部30aで遮蔽する動作を行う。ここでは、ステップS7において、図9に示したように、入出口シャッタ部30aの入出開口31を筐体10の反応容器入出口12に一致させた状態で容器収容部11内から反応容器Sを搬出した後、遮光部材30を回動させる。これにより、筐体10の反応容器入出口12を入出口シャッタ部30aによって遮蔽した状態で、計測終了となる。
以上の変形例の手順によれば、発光計測を行わない状態においては、反応容器入出口12を閉塞して容器収容部11内の汚染を防止することが可能である。
次に、図15に基づいて本発明を適用した自動分析装置2の構成を説明する。この図に示す自動分析装置2は、上述した発光計測装置1を用いて構成されたものであり、ここでは一例としてCLEIAを適用した免疫分析を、複数の検体に対して連続して実施するものとして説明を行なう。
自動測定部3は、大別して上述した発光計測装置1、反応容器供給ユニット103、検体架設ユニット104、反応容器搬送ユニット105、検体分注ユニット106、試薬保冷ユニット107、第1の試薬分注ユニット108、第2の試薬分注ユニット109、免疫酵素反応ユニット110、第1のBF分離ユニット111、第2のBF分離ユニット112、基質液保冷庫114、および容器移送アーム115を備える。
制御装置4は、発光計測装置1を含む自動測定部3の各ユニットの動作を制御すると共に、発光計測装置1の光検出器から出力される計測データのデータ処理を行う。このような制御装置4は、入出力処理部、入力部、分析部、記憶部、出力部、および通信インターフェース等を備えて、先に説明した発光計測装置1の光検出器および駆動機構の他、自動測定部3の各ユニットが接続されている。
以上説明した自動分析装置2によれば、発光計測装置1を用いた発光計測を連続して行うことが可能であり、連続した発光計測において作業手順を簡略化しつつも外光の侵入による光検出器20の破損を確実に防止することが可能である。
12…反応容器入出口、13…貫通光路、14,14’…溝部、20…光検出器、21…受光面、30,30’ …遮光部材、30a…入出口シャッタ部、30b,30b’…検出シャッタ部、31…入出開口、32…検出開口、33…光フィルタ、40…保護部材、50…駆動機構、60…入出力処理部、115…容器移送アーム、S…反応容器
Claims (10)
- 反応容器を収容するための容器収容部、当該容器収容部への反応容器の出し入れを行うための反応容器入出口、および当該容器収容部と外部とを連通する貫通光路を有する暗箱状の筐体と、
前記貫通光路を介して前記容器収容部に臨む受光面を有して前記筐体に取り付けられた光検出器と、
前記反応容器入出口を自在に開閉する入出口シャッタ部および前記貫通光路を自在に開閉する検出シャッタ部を有する遮光部材と、
前記入出口シャッタ部と前記検出シャッタ部とを同期させて駆動する駆動機構とを備え、
前記検出シャッタ部によって前記貫通光路が遮蔽された状態において、前記入出口シャッタ部が前記反応容器入出口を開口する
発光計測装置。 - 前記入出口シャッタ部と前記検出シャッタ部とは前記遮光部材によって一体に形成され、
前記入出口シャッタ部には、前記反応容器入出口に一致する入出開口が設けられ、
前記検出シャッタ部には、前記貫通光路に一致する検出開口が設けられ、
前記反応容器入出口と前記入出開口とが一致した状態においては、前記遮光部材における前記検出シャッタ部が前記貫通光路を遮蔽し、
前記貫通光路と前記検出開口とが一致した状態においては、前記遮光部材における前記入出口シャッタ部が前記反応容器入出口を遮蔽する
請求項1記載の発光計測装置。 - 前記検出シャッタ部には、当該検出シャッタ部の駆動方向に沿って前記貫通光路に一致する複数の検出開口が設けられ、
前記複数の検出開口のうちの少なくとも1つには光フィルタが設けられている
請求項1または2記載の発光計測装置。 - 前記筐体は、前記貫通光路を分断する溝部を有し、
前記検出シャッタ部は、前記溝部に嵌入して設けられている
請求項1〜3の何れかに記載の発光計測装置。 - 前記筐体は、円柱状に形成され、円柱の中心軸から離間された位置において当該円柱の底面から当該中心軸に沿って前記容器収容部が穿設され、かつ前記円柱の側周壁に前記貫通光路が穿設されたものであり、
前記入出口シャッタ部と前記検出シャッタ部とは、一方の底面が閉じられた円筒の遮光部材によって一体形成され、前記筐体に嵌合させて設けられ、
前記入出口シャッタ部となる前記円筒の底面に前記反応容器入出口に一致する入出開口が設けられ、かつ前記検出シャッタ部となる前記円筒の側周壁に前記貫通光路に一致する検出開口が設けられている
請求項1〜4の何れかに記載の発光計測装置。 - 前記入出口シャッタ部には、前記反応容器入出口に一致する入出開口が設けられ、
前記筐体における前記反応容器入出口が前記入出口シャッタ部で遮蔽された状態において、前記入出開口を覆う保護部材が当該入出口シャッタ部に重ねて設けられた
請求項1〜5の何れかに記載の発光計測装置。 - 前記駆動機構による前記入出口シャッタ部および前記検出シャッタ部の駆動開始と同期させて、前記光検出器による計測を開始させる入出力処理部を有する
請求項1〜6の何れかに記載の発光計測装置。 - 前記入出力処理部は、
前記貫通光路と前記検出開口とが一致した状態において前記入出口シャッタ部および前記検出シャッタ部の駆動を一時停止させる
請求項7記載の発光計測装置。 - 前記入出力処理部は、前記入出口シャッタ部および前記検出シャッタ部の駆動情報に基づき、前記光検出器による計測を開始してから当該光検出器によって連続的に得られた計測データの内から前記貫通光路と前記検出開口とが一致した状態で得られた範囲を発光計測値として取り出す
請求項8記載の発光計測装置。 - 発光計測装置と、
前記発光計測装置に対して反応容器の出し入れを行う容器移送アームと、
前記発光計測装置による光検出と前記容器移送アームによる反応容器の出し入れを制御する入出力処理部とを有する自動分析装置であって、
前記発光計測装置は、
反応容器を収容するための容器収容部、当該容器収容部への反応容器の出し入れを行うための反応容器入出口、および当該容器収容部と外部とを連通する貫通光路を有する暗箱状の筐体と、
前記貫通光路を介して前記容器収容部に臨む受光面を有して前記筐体に取り付けられた光検出器と、
前記反応容器入出口を自在に開閉する入出口シャッタ部および前記貫通光路を自在に開閉する検出シャッタ部を有する遮光部材と、
前記入出口シャッタ部と前記検出シャッタ部とを同期させて駆動する駆動機構とを備え、
前記検出シャッタ部によって前記貫通光路が遮蔽された状態において、前記入出口シャッタ部が前記反応容器入出口を開口し、
前記入出力処理部は、
前記入出口シャッタ部が前記反応容器入出口を開口した状態において前記容器移送アームによって前記容器収容部に対して反応容器を搬入した後、前記駆動機構による前記入出口シャッタ部および前記検出シャッタ部の駆動開始に同期させて前記光検出器による計測を開始させる
自動分析装置。
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