JP2017211324A - 自動分析装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸光度測定では光路長を稼ぎ従来と同等感度の計測を実施する一方で、吸光度測定用に調製された試薬を、その組成を変更することなく散乱光測定に適した光学条件にてより高感度に散乱光測定する。【解決手段】吸光光度計と散乱光度計が同時搭載された分析装置において、長さの異なる第一と第二の光路を有する反応容器を使用する。第二の光路の光路長が第一の光路の光路長よりも短くなっており、第一の光路に沿って吸光度測定を、第二の光路に沿って散乱光測定を実施する。サンプルと第一試薬と第二試薬(ラテックス試薬)とを混合した反応液の反応開始直前の初期透過率が15〜53%の範囲となる光路長で散乱光計測することで、より高感度な測定が可能となる。散乱光測定時の光路長としては、反応液の初期透過率が20〜48%の範囲となる光路長がより好ましく、反応液の初期透過率が25〜43%の範囲となる光路長が更に好ましい。【選択図】図3

Description

本開示は、自動分析装置に関し、例えば、血液や尿等の検体(サンプル)に含まれる被測定物質の濃度を定量する自動分析装置に関するものである。
血液や尿等の検体(サンプル)と試薬を混合した反応液に照射した光の透過光の減衰量を吸光度として計測し、ランベルト・ベールの法則に従ってその吸光度変化からサンプル中の被測定物質濃度を定量する自動分析装置が広く用いられている。自動分析装置の分析法としては、酵素と基質の呈色反応による吸光度変化から被測定物質濃度を定量する比色法と、抗原と抗体の凝集反応による吸光度変化から被測定物質濃度を定量する免疫比濁法が存在する。免疫比濁法の中には、サンプル中の被測定物質と免疫学的に反応する抗体を感作したラテックス粒子を凝集させることで吸光度変化を増大させるラテックス免疫比濁法がある。この3つの分析法のうち、より低濃度の被測定物質の検出に適しているのはラテックス免疫比濁法であり、本分析法の更なる高感度化が望まれている。
ラテックス免疫比濁法の高感度化実現のための取り組みとして、サンプルと混合する試薬の改良と装置の改良が挙げられる。装置の改良としては、近年、ラテックス粒子からの散乱光の測定による高感度化に関する技術開発がなされている。
例えば、特許文献1は、自動分析装置上で散乱光測定を実施する装置構成について開示している。特許文献1では、吸光光度計と散乱光度計を併用しており、複数の角度の散乱光受光器を設けることで多種のラテックス試薬に対する高感度化を図ろうとしている。吸光度測定用に調製された試薬を高感度に散乱光測定できる利点がある。また、特許文献2は、散乱光測定による高感度化のための装置構成や試薬組成案について開示している。特許文献2でも、自動分析装置上で吸光光度計と光散乱光度計を併用しており、高感度に散乱光測定可能な試薬組成が提案されている。
特許第5318206号公報 特開2013−64705号公報
自動分析装置では主に吸光光度計を用いた吸光度測定が実施されており、検体(サンプル)と混合する試薬は吸光度測定用に調製されている。この試薬を用いたラテックス凝集反応を光散乱光度計により散乱光測定する場合、吸光度測定に比べて高感度となるもののダイナミックレンジ(定量可能範囲)が狭くなる。このため、特許文献1及び2のように、吸光光度計と散乱光度計を併用する装置構成を採用することが望ましい。このとき、吸光度測定では光の減衰量を吸光度として測定するため光路長を稼ぐ必要がある一方で、散乱光測定では散乱された光の吸収を抑制するために短い光路長で測定することが望ましい。
しかしながら、特許文献1及び2に開示される自動分析装置構成においては、吸光度測定のための光路長と散乱光測定のための光路長は同一であり、散乱光測定用に光路長が最適化されていない。このため、散乱光測定の感度は十分ではなく、さらなる高感度化を図る必要がある。
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、散乱光をより高感度に測定することができる自動分析装置の構成を提案するものである。
上記課題を解決するために、本開示による自動分析装置は、第一の光路と第二の光路とを有し、サンプルと試薬とが混合して生成される反応液を収容する、少なくとも1つのセルと、吸光度測定用の光をセルの第一の光路に沿って照射し、セルに収容されている反応液を透過した光を測定する吸光度測定部と、散乱光測定用の光をセルの第二の光路に沿って照射し、セルに収容されている反応液においてサンプルと試薬とが相互作用した後の散乱光を測定する散乱光測定部と、を備える。ここで、第一の光路の光路長は、第二の光路の光路長よりも長く設定されている。
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本開示の自動分析装置によれば、散乱光をより高感度に測定することができるようになる。
散乱光の光量を計測する原理を説明するための光散乱光度計の構成例を示す図である。 反応液7の初期透過率と散乱光変化量との関係を示す図である。 本開示の第1の実施形態による自動分析装置100の全体概略構成例を示す図である。 第1の実施形態による自動分析装置100の反応ディスク9の上面図である。 底面を平行四辺形とした四角柱形状のセル8の上面図である 本開示の実施形態で用いる吸光度測定部13の概略構成例を示す図である。 本開示の実施形態による散乱光測定部16の概略構成例を示す図である。 本開示の第2の実施形態による自動分析装置の反応ディスク9の上面図である。
本開示は、サンプルと試薬との混合溶液(反応液)の散乱光測定の検出感度を向上させるための技術について提案する。より具体的には、本開示による自動分析装置では、吸光度測定では光路長を稼ぎ従来と同等の感度で測定が実施される一方で、吸光度測定用に調製された試薬をその組成を変更することなく散乱光測定に適した光学条件(吸光度測定の光路長よりも短い光路長の光路を用いて散乱光測定する)で高感度に散乱光が測定される。本開示では、吸光度測定と散乱光測定は、同一の自動分析装置で実施される。
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
(1)第1の実施形態
<本開示における散乱光測定の原理について>
図1は、散乱光の光量を計測する原理を説明するための光散乱光度計の構成例を示す図である。
光散乱光度計は、光18を発する散乱光測定用光源17と、セル8を透過した光(透過光)19を受光する透過光受光器20と、セル8からの散乱光21を受光する散乱光受光器22と、を備えている。
散乱光測定用光源17からの光18は、流体容器に保持された恒温流体15で温調されたセル8の中の反応液7に照射される。そして、透過光19が透過光受光器20にて受光されるとともに、散乱光21が散乱光受光器22にて受光される。
図2は、反応液7の初期透過率と散乱光変化量との関係を示す図である。例えば、ここでは、C反応性タンパク(CRP:C reactive protein)を0.01mg/dLの濃度で含むサンプル1と試薬4(第一試薬と、ラテックス粒子のサイズと濃度を変更したラテックス試薬(第二試薬))とを混合させて生成される反応液7のラテックス凝集反応で生じる20°方向の散乱光変化量と反応液7の初期透過率との関係が示されている。なお、散乱光は、図1で示した散乱光光量計測原理に基づいて測定している。
図2が示す「反応液の初期透過率と散乱光変化量との関係」を取得する際には、ラテックス凝集反応による散乱光の変化を5分間測定し、測定開始300秒目と18秒目の散乱光の差分を散乱光変化量として算出する。検体の濃度が高い程凝集体の大きさは大きくなり、一定角度において散乱される光量が大きくなる。そのため、反応過程データとして測定した光量から検体の濃度を定量することができる。
反応液7を入れるセル8には光路長5mmのセルを用いる。ただし、本明細書中では溶液の透過率及び吸光度は全て光路長10mmで測定した場合の透過率及び吸光度に換算する。例えば、ある溶液の透過率が光路長5mmのセルにおいて10%(吸光度1abs)であった場合、この溶液の透過率は光路長10 mmで測定した場合に換算するため、20%(吸光度2abs)と表記する。透過率Tは、吸光度をA、散乱光受光器22までの反応液中の光路長をLsとすると、次式にように表される。
Figure 2017211324
ラテックス試薬に含有させるラテックス粒子には直径200nm、350nm、500nmの粒子を用いる。図2からは、どの粒径のラテックス試薬においてもサンプルとラテックス試薬とを混合した反応液の反応開始直前の初期透過率が35%付近で散乱光変化量が最大になり、初期透過率が15〜53%の範囲では散乱光変化量が大きく変化しない(散乱光変化量の変化が小さい)ことが分かる。また、図2の結果は、サンプルとラテックス試薬とを混合した反応液の反応開始直前の初期透過率が15〜53%となる条件でラテックス凝集反応を散乱光測定すると、散乱光変化量についてより大きな値を得ることが可能であり、高感度測定に繋がることを示している。
本開示は当該実験結果に基づいており、反応液の初期透過率が15〜53%となる状況で散乱光測定をすることにより、従来法である吸光度測定に加え、より高感度な散乱光測定をも実現可能とするものである。なお、ラテックス試薬は目的(検査項目)によって濁度が異なるため、初期透過率が15〜53%の範囲に入るように散乱光測定用の光路長を調整(濁度が高ければ光路長を短く設定する。つまり、セル8の短辺の長さを短くする)して測定をすることになる。このように、散乱光測定を実施する場合には、反応液(検体+第一試薬+第二試薬(ラテックス試薬))の初期透過率を15〜53%の範囲に設定することがより高感度に測定するためには必要となる。ただし、散乱光測定のための光路長を吸光度測定のための光路長よりも短く設定すれば従来(特許文献1及び2)に比べて高感度に散乱光を測定することが可能となるものである。以下、具体的な自動分析装置の構成や動作について説明する。
<自動分析装置の構成>
図3は、本開示による自動分析装置100の全体概略構成例を示す図である。自動分析装置100は、1つのセルの異なる面に吸光度測定用の光源からの光と散乱光測定用の光源からの光をそれぞれ照射し、セル内の反応液中のラテックス凝集反応について、異なる光路長の光路に沿って吸光度及び散乱光測定するものである。
自動分析装置100は、例えば、サンプルディスク3、試薬ディスク6、及び反応ディスク9の3種類のディスクと、これらのディスク間でサンプル1を移動させるサンプル分注機構10と、これらのディスク間で試薬4を移動させる試薬分注機構11と、反応液7の収容容器であるセル8内でサンプル1と試薬4を攪拌し混合する攪拌部12と、セル8を洗浄する洗浄部14と、各ディスクや各分注機構の動作を制御する制御回路23と、反応液7の透過光を受光する吸光度測定部13と、吸光度測定部13によって受光された透過光の光量の情報を受け取り、吸光度計測の反応過程データとして出力する吸光度測定回路24と、反応液7からの散乱光を受光する散乱光測定部16と、散乱光測定部16によって受光された散乱光の光量の情報を受け取り、散乱光計測の反応過程データとして出力する散乱光測定回路25と、各測定回路で測定されたデータを処理するPC(コンピュータ)等のデータ処理部26と、データ処理部26とのインターフェースである入力部27と、出力部28を有する。なお、データ処理部26は、データ格納部2601と解析部2602を有する。データ格納部2601は、制御データ、測定データ、解析に用いるデータ、解析結果データ等を格納する。解析部2602は、例えばオペレータによって指定される一定時間内の光量変化を演算値として算出する。入力部27及び出力部28は、データ格納部2601との間でデータを入出力する。図3の例では、入力部27がキーボードの場合を表しているが、タッチパネル、テンキー、その他の入力装置でも良い。
サンプルディスク3の円周上には、サンプル1の収容容器であるサンプルカップ2が複数配置される。試薬ディスク6の円周上には、試薬4を収めた試薬ボトル5が複数配置される。反応ディスク9の円周上には、サンプル1と試薬4とを混合させた反応液7の収容容器であるセル8が複数配置される。
サンプル分注機構10は、サンプルカップ2からセル8にサンプル1を一定量分注させる際に使用される機構である。サンプル分注機構10は、例えば、溶液を吐出または吸引するノズルと、ノズルを所定位置に位置決め及び搬送するロボットと、溶液をノズルから吐出またはノズルに吸引するポンプとによって構成することができる。試薬分注機構11は、試薬ボトル5からセル8に試薬4を一定量分注させる際に使用される機構である。試薬分注機構11も、例えば、溶液を吐出または吸引するノズルと、ノズルを所定位置に位置決め及び搬送するロボットと、溶液をノズルから吐出またはノズルに吸引するポンプと、によって構成することができる。
攪拌部12は、セル8内で、サンプル1と試薬4を攪拌し混合させる。洗浄部14は、分析が終了したセル8から反応液7を排出してセル8を洗浄する機構である。洗浄されたセル8には再びサンプル分注機構10から次のサンプル1が分注され、試薬分注機構11から新しい試薬4が分注され、別の反応に使用される。セル8は温度及び流量が制御された恒温槽内の恒温流体15に浸漬されており、セル8及びその中の反応液7は反応ディスク9による移動中もその温度は一定に保たれる。本実施形態の場合、恒温流体15には水を使用し、恒温流体温度は制御回路により37±0.1℃に温調される。なお、ここでは恒温流体15として水を用いているが、恒温流体15として他の媒体を用いても良い。また、温調温度についても単なる一例に過ぎず、適宜変更可能である。
<セル、吸光度測定部、及び散乱光測定部の配置関係>
図4は、第1の実施形態による自動分析装置100の反応ディスク9の上面図である。セル8は、例えば、直方体形状をなし、長辺側の面と短辺側の面を有している。光がセル8の短辺側の面から入射した光が通過する光路を第一の光路、光がセル8の長辺側の面から入射した光が通過する光路を第二の光路とすると、第一の光路の光路長は第二の光路の光路長よりも長くなる。また、セル8を直方体形状とした場合、第一の光路と第二の光路は直交することになる。そして、第一の光路に沿って吸光度を測定し、第二の光路に沿って散乱光を測定する。例えば、セル8の形状を直方体としたとき、短辺側の壁面を透過光照射面34、長辺側の壁面を散乱光照射面35とすることで、異なる光路長で吸光度及び散乱光測定を実施することができる。つまり、散乱光測定時の光路長の方が吸光度測定時の光路長よりも短く、この関係は常に変わらない。
一例として、セル8は、セル8を上面側から見て、セル8の中心点と反応ディスク9の中心点を結ぶ直線33に対し、透過光照射面34と平行なセル8の中心点を通る線36が反時計回りに45°程度、さらに散乱光照射面35と平行なセル8の中心点を通る線37が時計回りに45°程度傾斜した状態で配置することができる。反応ディスク9の円周上の一部には、吸光度測定部13と散乱光測定部16とが配置される。反応ディスク9の回転により反応液7を収容するセル8は、吸光度測定部13が配置された測定位置と散乱光測定部16が配置された測定位置をそれぞれ通過する。反応ディスク9の回転中にセル8が各測定位置を通過するたび、反応液7からの透過光及び散乱光がそれぞれ対応する吸光度測定部13及び散乱光測定部16を介して測定される。透過光及び散乱光の光軸はそれぞれ光軸38、光軸39である。セル8を配置する際、セル8の中心点と反応ディスク9の中心点を結ぶ直線33に対し、透過光照射面34と平行なセル8の中心点を通る線36が時計回りに45°程度、散乱光照射面35と平行なセル8の中心点を通る線37が反時計回りに45°程度傾斜した状態での配置でも良く、このとき反応ディスク9の円周上に配置されている吸光度測定部13と散乱光測定部16もその位置が置換される。このようなセル8、吸光度測定部13、及び散乱光測定部16の配置関係とすることにより、できるだけ多くのセル8を反応ディスク9の円周上に配置できるようになると共に、吸光度計測及び散乱光計測の両方を1つの自動分析装置100で実行することができるようになる。なお、反応ディスク9上におけるセル8の配置数を少なくすれば、セル8の配置角度を上述のように45°とする必要はない。吸光度測定部13と散乱光測定部16とにおいて光をセル8の異なる面に照射することができれば、直線33に対する線36の角度と直線33に対する線37の角度は任意に設定することができる。
例えば、セル8の形状として直方体を採用した場合、その長辺側と短辺側の壁面(光路長)の長さは、例えば長辺側が5mm、短辺側が3mmとすることができる。例えば3mmの光路長で散乱光測定すると、サンプルと第一試薬と第二試薬(ラテックス試薬)とが混合された反応液の反応開始直前の初期吸光度が0.92〜2.75absとなる反応液の初期透過率は15〜53%であり、上述した高感度測定可能な初期透過率15〜53%の範囲内となる。
ラテックス試薬(第二試薬)に含まれるラテックス粒子のサイズは、好ましくは直径100〜700nmであり、サンプル1と第一試薬と第二試薬(ラテックス試薬)とが混合された反応液7の初期透過率が15〜53%の範囲内となる光路長で散乱光測定されれば良い。
セル8の形状は直方体に限られることはなく、例えば、底面を平行四辺形とした四角柱の形状を採用することも可能である。この場合、光源からの光は長辺側の壁面と短辺側の壁面のそれぞれに対して垂直に入射する必要があるため(光の屈折を生じさせないためである)、第一の光路と第二の光路は直交していない(図5参照:図5は底面を平行四辺形とした四角柱形状のセル8の上面図である)。また、この場合も、第一の光路の光路長が4mm以上10mm以下、第二の光路の光路長が1mm以上4mm未満であれば良く、サンプル1と第一試薬と第二試薬(ラテックス試薬)とが混合された反応液7の反応開始直前の初期透過率が15〜53%の範囲内となる光路長にて散乱光測定されれば良い。
<吸光度測定部の構成>
図6は、本開示の実施形態で用いる吸光度測定部13の概略構成例を示す図である。吸光度測定部13は、例えば、ハロゲンランプ光源29と、回折格子31と、受光器(フォトダイオードアレイ)32と、を備えている。
反応ディスク9の回転中にハロゲンランプ光源29から照射された光がセル8に照射される。セル8中の反応液を透過した光30は、回折格子31で分光される。ハロゲンランプ光源29は例えば白色光であるので、回折格子31によって各波長の光に分光される。フォトダイオードアレイ32は、回折格子31で分光された透過光を受光する。
フォトダイオードアレイ32で受光する波長は、例えば、340nm,405nm,450nm,480nm,505nm,546nm,570nm,600nm,660nm,700nm,750nm,800nmである。これらの受光器に入射した透過光量データは吸光度測定回路24に送られる。吸光度測定回路24は、一定時間毎に各波長域の受光信号を取得し、取得された光量値をデータ処理部26内のデータ格納部2601に格納する。この場合、全波長に対応する測定データが取得され、データ格納部2601に格納される。そして、用いる試薬や検査項目によって必要なデータは異なる(どの波長による測定データが必要か異なる)ため、分析時或いは出力時には必要なデータのみデータ格納部2601から取得されることになる。
<散乱光測定部の構成>
図7は、本開示の実施形態による散乱光測定部16の概略構成例を示す図である。散乱光測定部16は、例えば、光源17と、透過光受光器20と、散乱光受光器22aと、散乱光受光器22bと、を備えている。
光源17としては、例えばLED光源ユニットを使用することができる。光源17から照射された照射光18は、その光路上に位置するセル8に照射され、セル8中の反応液を透過した透過光19が透過光受光器20で受光される。照射光の波長には、例えば700nmを使用する。散乱光測定では、サンプルに含まれる散乱体(乳ビ、溶血、黄疸)の影響をより受けにくくすることと可視光であることを考慮し、600〜800nmの波長の照射光の使用が好ましい。本実施形態では光源17としてLEDを用いたが、レーザ光源、キセノンランプ、或いはハロゲンランプ等でも良い。
散乱光受光器22aは、照射光18または透過光19の光軸に対し、空気中において角度20°だけ離れた方向の散乱光21aを受光する。また、散乱光受光器22bは、照射光18または透過光19の光軸に対し、空気中において角度30°だけ離れた方向の散乱光21bを受光する。散乱光受光器22a、22bの受光角度はそれぞれ20°、30°であるが、具体的にはそれぞれ17.5〜22.5°、27.5〜32.5°など一定の幅を有している。なお、本実施形態では、ラテックス粒子を凝集させているため、反応液7においてラテックス粒子の凝集塊がランダムに成長していくことになる。そして、ラテックス粒子の粒径として200nm〜500nmのものを用いており、上述のCRPを含むサンプルと反応させたときのラテックス凝集反応を散乱光測定する場合、凝集塊のサイズと散乱角度の関係から20°〜30°(正確には17.5°〜32.5°)の散乱光を採用することが重要となる。
散乱光受光器22a及び22bは、反応ディスク9の回転によるセル8の移動方向に対して概ね垂直である面内に配置される。ここでは、受光角度の基準位置(散乱の起点)を、セル8内を通過する光の光路の中央部に設定している。散乱光受光器22a及び22bは、例えばフォトダイオードで構成することができる。これら散乱光受光器22a及び22bの受光信号は、散乱光測定回路25を通じ、データ処理部26のデータ格納部2601に送信される。
散乱光測定回路25は、一定時間毎に受光角度が異なる2つの受光信号を取得し、取得された光量値がデータ処理部26に出力される。図7では、受光角度20°及び30°にそれぞれ対応するように散乱光受光器22a及び22bを配置する場合について説明したが、受光器を内部に多数保持する単体のリニアアレイを配置し、複数角度の散乱光を一度に受光する構成であってもよい。リニアアレイを用いることにより、受光角度の選択肢を広げることができる。また、受光器でなく光ファイバやレンズなどの光学系をセル8の近くに配置し、別位置に配置された散乱光受光器に光を導いても良い。
<測定・分析手順>
サンプル1に含まれる被測定物質の濃度定量は、次の手順(シーケンス)で行われる。
(i)シーケンス1
制御回路23は、洗浄部14において、セル8を洗浄する。
(ii)シーケンス2
制御回路23は、サンプル分注機構10により、サンプルカップ2内のサンプル1をセル8に一定量分注する。
(iii)シーケンス3
制御回路23は、試薬分注機構11により、試薬ボトル5内の試薬4(第一試薬)をセル8に一定量分注する。各溶液の分注時、制御回路23は、それぞれに対応する駆動部を制御し、サンプルディスク3、試薬ディスク6、及び反応ディスク9を回転駆動させる。その際、サンプルカップ2、試薬ボトル5、セル8は、それぞれに対応する分注機構の駆動タイミングに応じ、所定の分注位置に位置決めされる。すなわち、サンプルディスク3、試薬ディスク6、及び反応ディスク9は、制御回路23の制御下にそれぞれ回転と停止を繰り返す。
(iv)シーケンス4
制御回路23は、攪拌部12を制御して、セル8内に分注されたサンプル1と試薬4とを攪拌し、反応液7を生成する。
(v)シーケンス5
反応ディスク9の回転により反応液7を収容するセル8は、吸光度測定部13が配置された吸光度測定位置と散乱光測定部16が配置された散乱光測定位置とをそれぞれ通過する。反応ディスクの回転中にセル8が測定位置を通過するたび、反応液7からの透過光及び散乱光がそれぞれ対応する吸光度測定部13及び散乱光測定部16を介して測定される。
(vi)シーケンス6
吸光度測定部13及び散乱光測定部16による受光量の経時変化を表す測定データは、データ格納部2601に順次出力され、反応過程データとして蓄積される。なお、本実施形態の場合、例えば各測定時間を約10分としている。
この反応過程データが蓄積されている間において(典型的には、試薬4(第一試薬)が分注された一定時間経過後(例えば5分後)に)、試薬4としてもう一種類の試薬(第二試薬:被測定物質と免疫学的に反応する抗体を感作したラテックス粒子を含有する試薬)が試薬分注機構11によりセル8に追加で分注され、分注後すぐにラテックス凝集反応が開始する(第一試薬を分注して一定時間経った後に第二試薬を分注するのは、検体中に存在する可能性のある、凝集反応にとって好ましくない物質を第一試薬によって除去するため等である)。第二試薬分注後、攪拌部12により再度攪拌が実施される。反応過程データは、第二試薬分注後、さらに、一定時間(約5分間)測定される。これにより、一定の時間間隔で取得されたラテックス凝集反応の反応過程データが、データ格納部2601に格納される。一定時間、例えば約10分間測定した後に、洗浄部14によりセル8内を洗浄し、次の検査項目の分析が行われる。
なお、散乱光測定回路25は、受光角度20°に対応する反応過程データと受光角度30°に対応する反応過程データを別々に出力する。また、吸光度測定回路24は、吸光光度計で取得された反応過程データを出力する。解析部2602は、分析設定画面(図示せず)を通じて指定される一定時間内の光量変化を演算値として算出する。ここで、演算値の算出に使用される一定時間は、オペレータが測光ポイントの中から演算開始ポイントと演算終了ポイントを指定することにより規定される。なお、演算値は、演算終了ポイントの光量と演算開始ポイントにおける光量の差分として計算される。
データ格納部2601は、演算値の他に、予め既知濃度の被測定物質を測定したときの演算値と被測定物質濃度の関係を示す検量線データとを保持する。解析部2602は、計算された演算値と検量線データとを照合して、サンプル中の被測定物質濃度を定量する。定量された濃度値は、出力部28により表示される。各部の制御・分析に必要なデータは、入力部からデータ格納部2601に入力され、各種格納部のデータや結果、及びアラームは出力部により表示等にて出力される。
(2)第2の実施形態
本開示の第2の実施形態では、吸光度測定用の光源29からの光と散乱光測定用の光源17からの光が直交するように光学系を構成している。当該光学系では、反応ディスク9上のセル8が測光位置に来たときに、1つのセル8の異なる面に吸光度測定用の光と散乱光測定用の光がそれぞれ照射され、セル内の反応液中のラテックス凝集反応について同じタイミングで吸光度及び散乱光が測定される。以下、第2の実施形態について説明する。
<自動分析装置の構成>
基本的な装置構成は、第1の実施形態と同様である。ただし、第2の実施形態では、反応ディスク9の円周上の吸光度測定部13と散乱光測定部16の配置が第1の実施形態とは異なっている。図8は、本開示の第2の実施形態による自動分析装置の反応ディスク9の上面図である。
(i)セルの構成
第2の実施形態においても、セル8は長さの異なる第一の光路と第二の光路を有している。また、第一の光路の光路長は第二の光路の光路長よりも長く構成されている。そして、セル8がある位置(測光位置)にあるときに、第一の光路に沿って吸光度を測定するのと同じタイミングで、第二の光路に沿って散乱光を測定できるように吸光度測定部13と散乱光測定部16が配置される。例えば、セル8の形状は直方体であり、短辺側の壁面を透過光照射面34、長辺側の壁面を散乱光照射面35とされる。つまり、散乱光測定時の光路長の方が吸光度測定時の光路長よりも短く、この関係は常に変わらない。セル8が直方体のときには、第一の光路と第二の光路とは直交している。なお、第1の実施形態で述べたように、セル8は直方体以外の形状をなすように構成することも可能である。例えば、上述と同様に、セル8を底面が平行四辺形の四角柱とすることもできる。この場合でも散乱光測定時の光路の長さの方が吸光度測定時の光路の長さよりも短くする必要はあるが、これらの光路は直交していない(図5参照)。
(ii)セルの配置例
セル8は、セル8の中心点と反応ディスク9の中心点を結ぶ直線33に対し、透過光照射面34と平行なセル8の中心点を通る線36が反時計回りに45°程度、散乱光照射面35と平行なセル8の中心点を通る線37が時計回りに45°程度傾斜した状態で配置される。反応ディスク9の回転中にセル8が測定位置を通過するたび、反応液7からの透過光及び散乱光がそれぞれ対応する吸光度測定部13及び散乱光測定部16を介して同時に測定される。透過光及び散乱光の光軸はそれぞれ光軸38及び光軸39である。この構成により、同じタイミングで測定された吸光度データと散乱光データとを取得可能となる。同じタイミングでデータを取得できると、吸光度測定あるいは散乱光測定の反応過程データに異常値が認められた場合に、その異常値となった計測タイミングの各データを照合することが可能であり、異常値となった原因の特定に効果的である。セル8を配置する際、セル8の中心点と反応ディスク9の中心点を結ぶ直線33に対し、透過光照射面34と平行なセル8の中心点を通る線36が時計回りに45°程度、散乱光照射面35と平行なセル8の中心点を通る線37が反時計回りに45°程度傾斜した状態での配置でも良く、このとき反応ディスク9の円周上に配置されている吸光度測定部13と散乱光測定部16もその位置が置換される。
なお、反応ディスク9上におけるセル8の配置数を少なくすれば、セル8の配置角度を上述のように45°とする必要はない。吸光度測定部13と散乱光測定部16とにおいて光をセル8の異なる面に照射することができれば、直線33に対する線36の角度と直線33に対する線37の角度は任意に設定することができる。
(iii)具体例
セル8が直方体であって、その長辺側と短辺側の壁面(光路長)の長さを、例えば長辺側が5mm、短辺側が3mmとした場合を考える。例えば、3mmの光路長で散乱光測定すると、サンプルと第一試薬と第二試薬(ラテックス試薬)とが混合された反応液の反応開始直前の初期吸光度が0.92〜2.75absとなる反応液の初期透過率は15〜53%であり、高感度測定可能な初期透過率15〜53%の範囲内となる。ラテックス試薬に含まれるラテックス粒子のサイズは特に指定されることはなく、サンプルと第一試薬と第二試薬(ラテックス試薬)とが混合された反応液の初期透過率が15〜53%の範囲内となる光路長で散乱光測定されれば良い。セル8の形状は直方体に限られることはなく、セル8が長さの異なる第一の光路と第二の光路を有していれば良い。このとき、第一の光路の光路長が4mm以上10mm以下、第二の光路の光路長が1mm以上4mm未満であれば良い。そして、サンプル1と第一試薬と第二試薬(ラテックス試薬)とが混合された反応液7の反応開始直前の初期透過率が15〜53%の範囲内となる光路長にて散乱光測定されれば良い。なお、セル8の形状が直方体の場合、第一の光路と第二の光路は直交することが望ましい。
(3)変形例
本開示の特徴は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
(i)上述の実施形態では、吸光度測定用の光源と散乱光測定用の光源をそれぞれ用意しているが、光源(例えば白色ハロゲンランプ)を1つのみ設置し、そこから発せられた光を分光して吸光度測定用の光と散乱光測定用の光を生成してそれぞれの測定に用いるようにしても良い。
(ii)上述の実施形態では、1つの試薬ディスクで第一試薬と第二試薬を分注するような構成を採っているが、第一試薬用の試薬ディスクと第二試薬用の試薬ディスクをそれぞれ用意しても良い。
(4)まとめ
本開示の実施形態では、反応液を収容するセルの異なる側面から吸光度測定用の光と散乱光測定用の光をそれぞれ照射して、透過光と散乱光を測定している。異なる側面から光を照射すると、透過光測定のときの光路(第一の光路)と散乱光測定のときの光路(第二の光路)を異なるようにすることができる。このとき、第一の光路の光路長は、第二の光路の光路長よりも長くなっている。このようにすることにより、吸光度測定では従来と同等感度の計測を実現でき、かつ、吸光度測定用に調製された試薬を、その組成を変更することなく散乱光測定にも適用できると共に、より高感度に散乱光を測定することが可能となる。
セル形状として、直方体を採用することができる。この場合、第一の光路と第二の光路とは直交している。ただし、セル形状は直方体に限られず、例えば、底面を平行四辺形とする四角柱であってもよい。光源からの光はセルの面に対して垂直に照射する必要があるため、この場合、第一の光路と第二の光路とは直交していない。
第1の実施形態では、1つのセル内の反応液の吸光度と散乱光を、異なるタイミングで測定する。つまり、吸光度測定部と散乱光測定部とは異なる位置に配置される。このようにすることにより、吸光度測定部及び散乱光測定部を設置するスペースを確保しやすくなる(設置に対する制約が少ない)。一方、第2の実施形態では、1つのセル内の反応液の吸光度と散乱光を、同時に測定する。つまり、吸光度測定部と散乱光測定部とは、同じ位置のセルに対して吸光度測定用の光と散乱光測定用の光とが交差するような位置に配置される。このように吸光度と散乱光を同時に測定するため、吸光度測定あるいは散乱光測定の反応過程データに異常値が認められた場合に、その異常値となった計測タイミングの各データを照合することが可能であり、異常値となった原因を効果的に特定することが可能となる。
また、セルの中心点と反応ディスクの中心点とを結ぶ直線に対して、セルの透過光照射面が時計回りに45°程度傾斜し、セルの散乱光照射面が反時計回りに45°程度傾斜した状態でセルを配置するようにしても良い。また、セルの中心点と反応ディスクの中心点とを結ぶ直線に対して、セルの散乱光照射面が時計回りに45°程度傾斜し、セルの透過光照射面が反時計回りに45°程度傾斜した状態でセルが配置するようにしても良い。このようにすることにより、より多くのセルを反応ディスクに載置することができ、効率的に検体を分析することができるようになる。
なお、具体的には、第一の光路の光路長を4mm以上10mm以下、第二の光路の光路長を1mm以上4mm未満、及び反応液の初期透過率を15〜53%とすることが好ましい。これにより、より高感度に散乱光を測定することが可能となる。さらに、散乱光測定における光路長としては、反応液の反応直前の透過率が20〜48%の範囲となる光路長がより好ましく、反応液の反応直前の透過率が25〜43%の範囲となる光路長がより好ましい。
1 サンプル、2 サンプルカップ、3 サンプルディスク、4 試薬、5 試薬ボトル、6 試薬ディスク、7 反応液、8 セル、9 反応ディスク、10 サンプル分注機構、11 試薬分注機構、12 攪拌部、13 吸光度測定部、14 洗浄部、15 恒温流体、16 散乱光測定部、17 光源、18 照射光、19 透過光、20 透過光受光器、21,21a,21b 散乱光、22,22a,22b 散乱光受光器、27 入力部、28 出力部、29 光源、30 透過光、31 回折格子、32 受光器、33 セルの中心点と反応ディスクの中心点を結ぶ直線、34 透過光照射面、35 散乱光照射面、36 透過光照射面と平行な線、37 散乱光照射面と平行な線、38 透過光の光軸、39 散乱光の光軸、100 自動分析装置

Claims (12)

  1. 第一の光路と第二の光路とを有し、サンプルと試薬とが混合して生成される反応液を収容する、少なくとも1つのセルと、
    吸光度測定用の光を前記セルの第一の光路に沿って照射し、前記セルに収容されている前記反応液を透過した光を測定する吸光度測定部と、
    散乱光測定用の光を前記セルの第二の光路に沿って照射し、前記セルに収容されている前記反応液において前記サンプルと前記試薬とが相互作用した後の散乱光を測定する散乱光測定部と、を備え、
    前記第一の光路の光路長が前記第二の光路の光路長よりも長い、自動分析装置。
  2. 請求項1において、
    前記第一の光路と前記第二の光路とは直交している、自動分析装置。
  3. 請求項2において、
    前記セルは、直方体の形状をなし、
    前記吸光度測定部は、前記セルの底面における短辺側の壁面を透過光照射面として前記反応液の吸光度を測定し、
    前記散乱光測定部は、前記セルの底面における長辺側の壁面を散乱光照射面として前記反応液からの散乱光を測定する、自動分析装置。
  4. 請求項1において、
    さらに、前記少なくとも1つのセルを円周上に載置するための反応ディスクと、
    前記反応ディスクを回転駆動させる制御部と、を備え、
    前記吸光度測定部と前記散乱光測定部とは異なる位置に配置され、前記反応ディスクの回転中に異なるタイミングで吸光度及び散乱光を測定する、自動分析装置。
  5. 請求項1において、
    さらに、前記少なくとも1つのセルを円周上に載置するための反応ディスクと、
    前記反応ディスクを回転駆動させる制御部と、を備え、
    前記吸光度測定用の光と前記散乱光測定用の光とが、同じ位置の前記セル上で交差するように前記吸光度測定部と前記散乱光測定部とは配置され、前記反応ディスクの回転中に同時に吸光度及び散乱光を測定する、自動分析装置。
  6. 請求項4において、
    前記セルの中心点と前記反応ディスクの中心点とを結ぶ直線に対して、前記セルの透過光照射面が時計回りに45°程度傾斜し、前記セルの散乱光照射面が反時計回りに45°程度傾斜した状態で前記セルが配置されている、自動分析装置。
  7. 請求項4において、
    前記セルの中心点と前記反応ディスクの中心点とを結ぶ直線に対して、前記セルの散乱光照射面が時計回りに45°程度傾斜し、前記セルの透過光照射面が反時計回りに45°程度傾斜した状態で前記セルが配置されている、自動分析装置。
  8. 請求項5において、
    前記セルの中心点と前記反応ディスクの中心点とを結ぶ直線に対して、前記セルの透過光照射面が時計回りに45°程度傾斜し、前記セルの散乱光照射面が反時計回りに45°程度傾斜した状態で前記セルが配置されている、自動分析装置。
  9. 請求項5において、
    前記セルの中心点と前記反応ディスクの中心点とを結ぶ直線に対して、前記セルの散乱光照射面が時計回りに45°程度傾斜し、前記セルの透過光照射面が反時計回りに45°程度傾斜した状態で前記セルが配置されている、自動分析装置。
  10. 請求項1において、
    前記第一の光路の光路長が4mm以上10mm以下、前記第二の光路の光路長が1mm以上4mm未満、及び前記反応液の初期透過率が15〜53%という条件下で、前記第二の光路に沿って前記散乱光測定用の光を照射することにより前記散乱光が測定される、自動分析装置。
  11. 請求項1において、
    前記セルは直方体の形状をなし、
    前記第一の光路の光路長は前記直方体の底面における長辺の長さに相当し、
    前記第二の光路の光路長は前記直方体の底面における短辺の長さに相当する、自動分析装置。
  12. 請求項11において、
    前記セルの底面における長辺は4mm以上10mm以下であり、
    前記セルの底面における短辺は1mm以上4mm未満である、自動分析装置。
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