JP2561509B2 - 試験片を用いる生化学分析方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、反応試薬を含有した或いは電極を組み込ん
だ試薬部を備えた分析用試験片を用いて、体液特に血液
を化学的に分析・測定する生生化学分析方法及び装置に
係り、特に試験片テーブル上に載置した多項目試験片
や、複数本の単項目試験片の各試薬部に検体を点着する
試料液点着方法及び装置の改良に関する。

［従来の技術］ 血液（血漿，血清，全血）中の特定成分の有無や量及
びその変化等を生化学的に分析する方法には、液体試薬
を用いるウエットシステムと固相試薬を用いるドライシ
ステムがある。後者は、試薬を瀘紙やフイルム等に含浸
或いは塗布した試薬部を備えた試験片を用いるもので、
反射率計利用の簡便な装置と組み合わして手軽に行える
ところから、入院患者に対するベッドサイド検査や来院
患者に対して行なうリアルタイム検査として広く行われ
ている。ドライシステムには、励起して螢光を発する現
象を利用したものや、電極を組み込んだ試薬部を用いて
電気的変化を観察するものもある。

しかも、試薬や分析機器の進歩により測定技術は飛躍
的に高まり、グルコース濃度等単項目的な測定の他、多
数の成分の情報を組み合わせて各種疾患・臓器障害の診
断や総合的な健康診断をなし治療に役立てるようになっ
てきている。

例えば、血中のGOT,GPT,ALP,LAP,γ−GTP,BUN等をセ
ット検査することにより肝臓疾患の診断がなされる。ま
た、初診時等の患者の健康状態の総合的な評価のため
に、血糖，クレアチニン，尿酸,BUN,コレステロール,T
P,アミラーゼ,LDH,GOT等の分析がプロフィール検査とし
て行われる。セット検査には、その他腎機能診断用とし
てグルコース,BUN,総コレステロール，クレアチニン，
尿酸，無機リンの組合せ、糖尿病診断用としてグルコー
ス，総蛋白,BUN,総コレステロール，尿酸の組合せ等が
ある。また上記以外の測定項目として、ビリルビン，ア
ルブミン，コリンエステラーゼ，トリグリセライド,CP
K,HBDH,ACP,リパーゼ，血清鉄，乳酸，ナトリウム，カ
リウム，カルシウム，塩素等がある。

ところで、これら組合せ検査を短時間で行なうには、
複数項目を同時進行的に反応・測定する必要がある。ま
た多検体の単項目測定の場合も、同時に多数測定する方
が能率的である。

ただ、血液分析の場合点着量が数〜数十μと極めて
微量なため、点着後放置しておくと検体中の水分が蒸発
して濃縮な表面乾燥が生じ、正確な測定が行なわれなく
なる。このことは、反応を比較的高い保温状態下（37℃
前後）で行わせるので影響はより大きくなる。更に、放
置により周囲の温度の影響を受け、反応温度にバラツキ
が生じ易い。

上記問題に対しては、例えば試験片テーブルを測光部
等に隙間の少ない状態で摺動可能にさせて狭い密閉空間
を作っておき、検体点着後直ちに試験片を該密閉空間に
送り込むことが考えられる。しかし、個々の試験片（試
薬部を１個備えた単項目試験片）を移動させるようにす
ると機構が極めて複雑になる。また、試験片として複数
の試薬部（同種のものでも異種のものでもよい）を備え
た多項目試験片を複数の測定手段で同時進行的に測定す
るような場合には、個々の試薬部を密閉空間に移動させ
ることはできない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記諸問題を解決すべくなされたもので、セ
ット検査，プロフィール検査など複数項目測定或いは単
項目多検体測定に際し、単項目試験片、多項目試験片の
何れであっても、試薬部に点着された検体からの水分蒸
発を防止し且つ反応温度を一定に保たしめて再現性良く
反応させて正確な測定を担保することを目的とする。ま
た本発明は、組合せ検査を同時進行的に進めて検査→診
断→治療のスピード化を図ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ これらの目的を達成するために、本発明は複数の点着
孔を所定間隔をおいて穿設した検体点着部を、測定部に
近接して試験片テーブルの上部に密接配置して、測定部
とともに恒温室の上部を形成させるとともに、各点着孔
に蓋体を取付けて検体点着後点着孔を塞ぎ、水分蒸発及
び温度低下を防止するように構成した。また、蓋体の開
閉を検体点着用ノズルと一体駆動或いは連動駆動される
カバー開閉棒により行なうように構成した。

本発明書でいう試験片テーブルとは、試験片を載置す
る台をいう。この形状自体はどのようなものでもよく、
多項目試験片載置部分と単項目試験片載置部分の両方を
有しているものが便利であるが、片方だけでもよい。テ
ーブルの駆動も、前後動、左右動、回転、これらの組合
せ等任意に選択できる。

多項目試験片載置部分は、テーブルを移動させた際、
各試薬部の並びが検体点着部と一致するような位置に設
け、通常単数であるが複数であってもよい。また、単項
目試験片載置部分は複数あり、検体点着部とほぼ直角に
位置させるのが好適である。特殊な例として単項目試験
片載置部分も１つであってもよい。或いは、単項目試験
片も多項目試験片載置部分にセットするようにしてもよ
い。

検体とは、試料液をいい通常は体液、特に血液をい
う。

点着とは、検体を試薬部に付着させることをいい、滴
下、接触付着その他の方法を含む。試薬部に点着すると
いう概念は、試薬部が試薬層以外にその上部に展開層そ
の他の層を設けた構造の場合には、その上方からという
意味である。

点着の順序は自由であるが、測定時間短縮等のため反
応時間の長いもの（測定開始までの時間が長い試薬部）
から点着することが好ましい。これは、点着作業にある
程度の時間を要する場合特に重要である。勿論点着は試
薬部が存在する点着孔だけに行なうものであるが、開閉
動作を同一パターンでおこなわせるために蓋体の開閉を
すべての点着孔に対して行なってもよい。

恒温室とは、試薬部を一定温度に保つ一定空間を言
い、ほぼ密閉されており、その空間容積は検体からの水
分蒸発を制限するため、出来る限り少ないことが望まし
い。更に、恒温室を構成する測定部や検体点着部の天面
や壁面は、試薬部テーブルの恒温ゾーン22の温度と同程
度またはそれ以上の一定温度に保つことが必要である。
これは、蒸発した水分が壁面に凝縮すると蒸発が際限な
く行なわれるし、水滴が試薬部に落下すると濃度低下が
起こるので、これらを防止するためである。尚、恒温室
の下面（床部）は試験片テーブルの上面で構成される。

点着部とは、分析装置内の検体を試薬部に点着する場
所をいう。

点着孔とは、点着部に設けられたものであって、検体
点着用のノズルが通過するための透孔をいう。形状はど
のようなものでもよい。また、点着孔の配列、配置はど
のようなものでもよいが、通常は試験片の試薬部との位
置関係により、横並びが便利である。しかし、試験片の
載置配列や、試験片上の試薬部の配置位置が変われば、
それと対応して点着孔の位置も変えることが望ましい。
例えば、円状やジグザグ状である。

蓋体とは、点着孔を覆うものであって、検体の水分蒸
発防止や保温のためのものである。蓋体の形状等は特に
限定しないが、Ｌ型カバー体や、スライドシャッター型
が便利である。その開閉は、蓋体の凸部を押動する開閉
棒を、ノズルと一体或いは連動して作動させると、構造
及び動作が簡単になる。その他、ノズルの点着動作を指
令するマイクロコンピュータの指示で、シャターをソレ
ノイド、モータその他の駆動源により開閉させるよう構
成を採ってもよい。また、開動作は開閉棒により閉動作
はスプリングの弾撥力で行わせることもできる。

全ての点着作業と蓋体による閉蓋作業が完了すると、
試薬部が観測位置にくるように試験片を移動させる。移
動は全ての点着動作が完了した後、測定開始までの間で
あれば何時でもよい。

測定開始時間とは、検体点着後測定が可能になるまで
の時間であり、これは濃度への変換に使用する検量線と
の関係で決まるものである。またレート法で測定するも
のはその初めの測定開始時間を言う。

測定部とは、反応が終了した後（又は測定開始時間経
過後）、試薬部の光学的変化や電気的変化を測定するた
めの場所をいい、呈色反応の場合は反射率測定のために
発光部と受光部が存在する。また、反射率を測定する以
外の方法として、励起光を照射してそれによって得られ
る螢光を測定する方法や、電極探子（端子）を接触させ
て電気的変化を測定する場合もある。

本発明で試験片とは、ストリップ状や矩形状等の支持
体表面に試薬部と情報部を設けたもので、試薬部が１個
のものを単項目試験片、複数個（試薬部の種類は問わな
い）のものを多項目試験片とする。支持体は、通常透明
或いはい不透明なプラスチックシートが用いられる。

尚前記情報部は、試験片の種類（多項目試験片か単項
目試験片）、測定項目名、組合せ名（多項目試験片の場
合）等の情報を装置で読み取れるようにした、バーコー
ドやマーク、磁気記録その他の表示を施した部分を言
う。細長い試験片を巾方向に移動させる場合、巾方向に
バーコードを入れることが困難であるので、多項目試験
片の場合は各試薬部の間等にマークを入れる箇所を設け
ておき、このマークの組合せで試験片を区別するとよ
い。細長い単項目試験片を巾方向に送る場合も、同様な
位置にマーク箇所を設けておくとよい。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいてより詳
細に説明する。

第１図は、本発明に係る検体点着装置１を組み込んだ
生化学分析装置の一例を概略的に示すもので、縦長の可
動な試験片テーブル２と、該試験片テーブル２の上方に
位置してその一部を覆うように固定されている検体点着
部3,測定部４及び試験片判定部５と、ノズル部６や検体
保持部７、及びこれらの駆動装置（図示略）や駆動指令
を出したり記憶を司どるマイクロコンピュータ（図示
略）等から構成される。尚、検体点着装置１は検体点着
部３とノズル部６からなる。

検体点着部３は、恒温室40の一部をなすもので、測定
部４、試験片判定部５と一体に作られており、所定間隔
毎即ち後述する試験片の試薬部がくる位置に点着孔８を
穿設し、且つ各点着孔８に、蒸発防止と保温のためのＬ
型カバー体（蓋体）９を取付けたものである。Ｌ型カバ
ー体９は、蓋片9aと駆動片9bがＬ状に接合され該接合部
（交差部）に支軸9cを設けたもので、該支軸9cを中心に
回動して蓋片9aで点着孔８を塞ぐようになっている。ま
た蓋片9a、駆動片9bとも切欠9d、9eを備えている。点着
孔８の周囲の少なくとも一部には、Ｌ字カバー体９の揺
動を防ぐために磁石10を埋め込んでもよい。

ノズル部６は、検体点着用ノズル（以下ノズルとす
る）11とカバー開閉棒12を含んでなり、これらは左右
（Ｘ軸）方向の上下（Ｚ軸）方向に駆動される。ノズル
11はピペットチップ32を装着するようになっており、チ
ップ装着状態で検体ラック13に支持された検体容器14か
ら検体15〔第２図〕を吸引する。検体保持部７は、検体
ラック13及びその駆動部（図示略）よりなる。

試験片テーブル２は駆動装置（図示略）により前後
（Ｙ軸）方向に駆動され、その上面に多項目試験片16を
載置するための１本の横溝17と単項目試験片18を載置す
るための複数本（図では６本）の縦溝19を有する。横溝
17は、試験片テーブル２の略中央に測光部４と平行にな
るように設けられている。縦溝19は、該横溝17に試験片
16を載置した場合の試薬部の位置と合致する各位置に、
横溝17と直角状態に設けられている。尚、横溝17の部分
と縦横19の前部即ち試験片の各試薬部20、21が位置する
箇所に発熱体等を設け、恒温ゾーン22とする。また横溝
17の前方には、一枚の白色セラミック板製標準反射片23
と、複数（本例では６個）の黒色減衰錐24を備える。こ
れらは反射率較正用のもので、前者を反射率100％、後
者を反射率０％として反射率の較正を行なう。黒色減衰
錐24は、黒板でもよい。尚、試験片テーブル２の上面が
恒温室40の下面（床面）をなす。

ところで、本例の試験片テーブル２は多項目試験片16
と単項目試験片18の両方が測定できる特殊なものであ
る。

多項目試験片16は、前記セット検査やプロフィール検
査に必要な夫々別種の物質と反応する試薬を保持させた
複数個（図では６個）の試薬部20を、細巾の支持体25の
先端部分から所定間隔をおいて順次固定し、基部近傍に
は複数の測定物質名の列記或いはその組合せで測定しう
る疾患名等の名称表示26を付し、更に試験片判定手段と
してのマーク27を、試薬部間のマーク表示箇所の所定箇
所に施したものである。従って、組合せ検査時に試験片
の取り違いミスがなく多数並べる手間が省けて正確・迅
速な測定ができる。セット検査等で他の項目が必要であ
れば単項目試験片18で補完できる。同種の試薬部20を複
数備えた多項目試験片16を用いると多検体の特定項目測
定に便利である。単項目試験片18には、バーコード27a
と名称表示26を付す。

試験片テーブル２の形状や動きは、その他種々な変形
が考えられる。たとえば、複数の縦溝19だけを設けたも
の、横溝17を２個乃至それ以上設けたもの、円板状の試
験片ネーブル２に横溝17と縦溝19……の組を数組設け試
験片の載置、判定、測定、除去等を順次行わせるように
構成したものなど、要求される処理能力等に基づいて選
択するとよい。

次に測定部４は、発光部28と受光部29を組み合わした
光学的観測手段30を、複数個（図では６個）所定間隔を
おいて横並びに配置したものである。発光部28は、光源
（図示略）からの光（多波長）を各試薬部上に照射する
もので、本例では光ファイバー（ライトガイド）の端末
を試薬部位置上面に臨ませている。受光部29は試薬部面
からの反射光を受けるもので、光検出器より構成され
る。本例では、観測手段30はガラスやプラスチック等の
透明窓39の上方に配置されている。透明窓39の存在によ
り試薬部の水分が蒸発できる空間を極限まで狭くしてい
る。例えば、測定部４や検体点着部３の下面と試験片テ
ーブル２上面との間隔を1mm前後におさえてある。尚、
透明窓39を含む測定部４にも発熱体を設けているので、
透明窓39が蒸発水分で曇ることはない。

試験片判定部５は各試験片のマーク27やバーコード27
aを読み取るためのもので、発光ダイオードとホトトラ
ンジスタを組み合わしたホトインタラプタからなる読取
手段31を複数個（図では11個）横並びに配置してなる。
この読取手段31が、測定部４の観測手段30よりも数が多
いのは、多項目試験片16と単項目試験片18とでマーク27
やバーコード27aの位置がずれることによる。読取手段3
1は、ライトガイドと光検出器から構成したものでもよ
い。図の装置において、単項目試験片18も試薬部の位置
をずらして多項目試験片と同じ位置に載置するようにす
ると、読取手段31は観測手段30と同数ですむ。

尚、第１図において各縦溝19を横にずらし、検体点着
部３の点着孔８の測光部４の観測手段30の数をも11個と
してもよい。各試験片16、18の情報部に、バーコードに
かえて孔や切欠、或いは磁気記録を用い、試薬部判定部
に夫々対応する検知手段を用いることもできる。

次に、図面に従って本発明装置による血液試料の分析
手順（１検体２項目）を説明する。尚、各図中○内の数
字は工程順序を示す。

まず、検体容器14,ピペットチップ32及び必要な項
目数の単項目試験片18〔本実施例では６枚まで：第１図
には２枚を示す（同図（Ａ）の状態）〕を夫々所定箇所
にセットし、スタートスィッチ（図示略）を押す。

すると試験片テーブル２が前方（奥側）に移動し、試
験片判定部５の読取手段31で各試験片18のバーコード27
aを読み取る。そして、試験片18毎の測定の種類（エン
ドポイント法、レート法）や反応後測定開始までの時間
等、予めマイクロコンピュータ（図示略）に記憶してあ
るデータに基づき決定する。ついでに各試薬部の表面を
観察し、濡れているものがあれば測定済みのものとして
キャンセルするようにしてもよい。尚、この間ノズル部
６は待機位置にある。

次に、ノズル部６がＬ型カバー体９の開動作に移
る。開動作は、第４図（ａ）に示すようにノズル部６を
鋸状に上下させカバー開閉棒12でカバー体９の駆動片9b
を押し下げることにより行なう。開蓋は、第１の点着孔
（８−１）から第６の点着孔（８−６）まで順次行な
う。尚、この開動作を試験片18をセットした点着孔８の
みについて行なわせるようにしてもよい。

全てのカバー体９を開いた後、ノズル11はチップ装
置位置に移動する。同時に、検体ラック13がサンプリン
グ位置まで移動し、検体15のサンプリングに備える。

続いて、ノズル部６が降下しノズル11にピペットチ
ップ32を装着する。

チップ装着後、ノズル11は上昇と左方向への移動を
して検体容器14の上方に至る。ここで、光学式のチップ
検知器33によりピペットチップ32の装着状態をチェック
する。

正しく装着されていれば、ノズル部６はそのまま降
下し、ノズル11による液面検知後ピペットチップ32内に
検体15を吸引してサンプリングを行なう。

検体15吸引後、ノズル部６は上昇と右方向への移動
をして第１の点着孔（８−１）の上方に至り、続いて降
下して試薬部21に検体15を点着する。この際、カバー開
閉棒12の先端は検体点着部３上面に押されて幾分引っ込
む。

点着後ノズル部６は幾分上昇し、その状態のまま右
方に移動してカバー開閉棒12でカバー体の蓋片9aを押動
して閉蓋する（閉動作）。

尚、及びにおけるノズル部６の動きを第４図
（ｂ）に示す。実線矢印がチップ32先端の動き、点線矢
印がカバー開閉棒12先端の動きである。

また、カバー体９を鉄板で作り点着孔８の周囲に弱い
磁石10を配置しておくと、カバー体９の開閉時に幾分か
の力はいるが、カバー体９の揺動を防ぎ蓋片9aの開状態
及び閉状態を安定的に維持する効果がある。

続いて第２回目のサンプリングを行なう。この場合
液面検知を省略できる。

同様にして第２の試験片18に検体15を点着する。

点着後、と同様に閉動作を行なう。

最後（本例では２本目）の試験片への点着が終われ
ば、検体ラック13は検体容器14セット位置に戻り、ノズ
ル11はチップ廃棄動作に移る。

廃棄動作は、ピペットチップ32をＵ字状にカットされ
たチップ取り外し具34に引っ掛け、ノズル部６を上昇さ
せることにより行なう。その後、ノズル部６は初期待機
位置に戻る。

一方試験片テーブル２は、チップ装着から最初の試
験片に点着されるまでの間に、黒色減衰筒24と標準反射
片が夫々側光部４の下方に位置するように移動し、測光
して反射率の較正を行なう。

その後、テーブル２は試験片の試薬部が検体点着部３
の各点着孔８の下方にくる位置で停止する。

全ての点着工程が終了した後、試験片テーブル２を
少し前進させ、所定時間後に測定部４で各試薬部の反射
率お測定する。得られたデータは、マイクロコンピュー
タに記憶され、予め記憶されている検量線データに基づ
き濃度その他の測定値に換算されて出力装置（図示略）
に出力される。測定終了後試験片を除去し、更に必要で
あれば試験片をセットして上記〜の操作を繰り返
す。

尚、第２図中符号35は試験片テーブル２用のガイド棒
である。また該テーブル２はマイクロコンピュータに制
御されるパルスモータ（図示略）で駆動される。同様
に、ノズル部６も別途２個のパルスモータ（図示略）で
駆動される。また前記例では、ノズル11とカバー開閉棒
12とが一体になって駆動されるが、別個に駆動するよう
にし蓋体の開閉と検体の点着を切り離して両者を連動し
て行わせるようにしてもよい。この場合、ノズル11は検
体の吸引と点着時に上下し、他は左右同のみを行なう。

次に蓋体としてスライドシャッター36を用いた例につ
いて説明する。第５図は、スライドシャッター36及び点
着孔８付近のみを示す斜視図である。シャッター36の突
片37が直角に設けられ、この突片37をカバー開閉棒12に
よって押圧して移動させる。この例では、蓋体９は縁部
38に沿って移動されるが、縁部に代えて溝やレールを設
けてもよい。また、スプリングを用いて、蓋体の閉止は
自動的に行なってもよい。

以上は、単項目試験片18を用いた場合につき説明した
が、多項目試験片16の場合も同様に行なわれる。この場
合、１本の試験片16を載置する（第１図（Ｂ）の状態）
だけで、複数項目の測定（１検体多項目及び多検体単項
目）ができ、極めて簡便且つ確実な測定ができる。多項
目試験片16と単項目試験片18の組み合わせも同様であ
る。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は可動式試験片テーブル
の上方に配置した検体点着部に複数の点着孔を所定間隔
をおいて穿設し、各点着孔部分に点着孔を覆う蓋体を取
付ける。そして、検体の点着後直ちに点着孔を閉じるよ
うに蓋体を駆動するものである。

従って、血液試料のセット検査やプロフィール検査等
多数測定を同時進行的に行なう場合、点着後検体からの
水分蒸発が防止でき、更に保温も良好に行なわれ、正確
な分析を担保する。また、装置自体構造が簡単で、蓋の
開閉もサンプリングノズルの動きを利用するため低コス
トである等極めて有意義なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る生化学分析装置の主要部の一例を
示す概略斜視図、第２図は同じくノズル部の正面図、第
３図はノズル部の動きを示すグラフ、第４図（ａ）は同
じくノズル部の動きによるＬ型カバー体の開動作、同図
（ｂ）は閉動作を示すグラフ、第５図はカバー体の他の
実施例を示す斜視図である。 １……検体点着装置 ２……試験片テーブル ３……検体点着部 ４……測定部 ６……ノズル部 ８……点着孔 ９……Ｌ型カバー体 11……検体点着用ノズル 12……カバー開閉棒 15……検体 16・18……試験片 20・21……試薬部 30……観測手段 31……読取手段 36……スライドシャッター

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片テーブル上に載置された試験片の複
   数の試薬部に検体を順次点着する場合において、試薬部
   恒温室を兼ねる検体点着部に所定間隔をおいて設けられ
   た点着孔のそれぞれの下方に試薬部が位置するように試
   験片を移動し、次いで各点着孔にノズルを挿入して検体
   を順次点着し点着後の点着孔を蓋体によって順次塞ぎ、
   点着動作完了後試薬部が測定部に位置するように試験片
   を移動させるものであって、該点着孔は、点着部に横並
   びに設けられたものであり、検体点着の順序は、点着後
   測定開始までの時間の長い試薬部から行なうものであ
   り、蓋体は、蓋片と駆動片がＬ状に接合され該接合部に
   支軸を設けたものであって、且つ蓋片と駆動片を押動し
   て蓋の開閉をなすカバー開閉棒を、検体点着用ノズルと
   一体駆動或いは連動駆動するものであることを特徴とす
   る試験片を用いる生化学分析方法。
2. 【請求項２】試験片を載置する試験片テーブル、検体を
   試薬部に点着するための点着部、試薬部の光学的或いは
   電気的変化を測定する測定部を有する生化学分析装置で
   あって、該点着部の上部には複数の点着孔が設けられ、
   それぞれの点着孔には開閉自在の蓋体が設けられている
   ものであって、該蓋体は、蓋片と駆動片がＬ状に接合さ
   れ該接合部に支軸を設けたものであって、且つ蓋片と駆
   動片を押動して蓋の開閉をなすカバー開閉棒を、検体点
   着用ノズルと一体駆動或いは連動駆動するものであるこ
   とを特徴とする生化学分析装置。