JP3537208B2 - 吸光度測定方法 - Google Patents

吸光度測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、血液や尿などの被検
液の吸光度を測定する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】血液や尿などの被検液に含まれる種々の
成分を分光分析する方法として、比色法と称される方法
がある。この方法は測定項目に対応した試薬を被検液に
加え、これらを反応させて被検液を発色させた後、被検
液の吸光度を測定して被検液中の成分濃度を求める方法
であり、被検液の吸光度は例えば被検液をフローセルに
導入した後、フローセルに特定波長の光を投射し、フロ
ーセルを透過した透過光の光量から被検液の吸光度を測
定する方法が一般的である。
【0003】しかしながら、上述した方法では被検液を
フローセルに入れて吸光度を測定するため、フローセル
をほぼ完全な透明容器にする必要があり、そのための品
質管理やフローセルに付着した汚れを取り除くための洗
浄を検体ごとに行なわなければならないという難点があ
る。
【0004】一方、フローセル等の容器に光を投射しな
いで被検液の吸光度を測定する方法として、被検液中に
2本のオプティカルファイバを導入し、一方のオプティ
カルファイバから出射した光を他方のオプティカルファ
イバで受けて被検液の吸光度を測定する方法(特開昭5
6−124036号公報)があるが、この方法ではオプ
ティカルファイバが被検液によって汚染されてしまうと
いう難点がある。
【0005】そこで、上述した難点を解消して被検液の
吸光度を測定する方法として、図11(a)に示すよう
に、被検液を収容したノズル1の下端に被検液の液柱
(または液滴)2を形成し、この液柱2にレーザ光源3
から出射したレーザ光線4を当てて液柱2を挟んでレー
ザ光源3と対向する光検出器5の信号出力から被検液の
吸光度を測定する方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した方
法で被検液の吸光度を測定する場合には、レーザ光源3
から出射したレーザ光線4を液柱2の中心部に当てる必
要がある。これはレーザ光源3から出射したレーザ光線
4が液柱2の中心部以外の部分に当たると、図11
(b)に示すように、液柱2に入射したレーザ光線4が
屈折し、液柱2を透過したレーザ光線4が光検出器5の
受光面に当たらなくなるためである。
【0007】しかしながら、上述した方法ではノズル1
の下端に形成された液柱(または液滴)2の周囲に気流
の乱れがあると、気流の乱れによって液柱(または液
滴)2が水平方向に揺れ動いてレーザ光源3から出射し
たレーザ光線4を液柱(または液滴)2の中心部に当て
ることが困難となり、光検出器5の信号出力から被検液
の吸光度を正確に測定することができなくなるという問
題があった。また、液柱(または液滴)2が揺れ動いて
しまう他の要因として、測定機自身の機械的振動や吐出
時送液中に発生する液流内の乱流も挙げられる。
【0008】この発明は上述した問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的はノズルの下端に形成された液柱ま
たは液滴が吐出に際して揺れ動いていてもレーザ光源か
ら出射したレーザ光線をノズルの下端に形成された液柱
または液滴の中心部に当てることができ、液柱または液
滴を挟んでレーザ光源と対向する光検出器の信号出力か
ら被検液の吸光度を正確に測定することのできる吸光度
測定方法を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、被検液を収容したノズルの下端に液柱
または液滴を形成し、これらの液柱または液滴にレーザ
光線を当てて前記液柱または液滴を挟んでレーザ光源と
対向する光検出器の信号出力から前記被検液の吸光度を
測定する吸光度測定方法において、前記レーザ光源から
出射したレーザ光線が前記液柱または液滴を横切るよう
に前記レーザ光源または前記ノズルを水平方向に移動さ
せて前記被検液の吸光度を測定することを特徴とするも
のである。
【0010】
【作用】レーザ光源から出射したレーザ光線がノズルの
下端に形成された液柱または液滴を横切るようにレーザ
光源またはノズルを水平方向に移動させると、光検出器
の受光面に液柱または液滴の中心部を透過したレーザ光
線が当たることになるので、光検出器の信号出力から被
検液の吸光度を正確に測定することができる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の第1の実施例を図1〜図6
を参照して説明する。図1において、11は全液、血
清、血漿、尿等の被検液12を収容したノズルであり、
このノズル11の上端には、ノズル11に空気等の気体
を送り込む送気手段としてのマイクロシリンジ14が送
気チューブ13を介して接続されている。ここで、マイ
クロシリンジ14はノズル11に対して送気のみを行な
うものでもよいし、必要に応じて吸気を行なえるもので
もよい。
【0012】また、15はレーザ光源、16は光検出器
であり、これらのレーザ光源15および光検出器16
は、ノズル11の下端近傍に相対向して配置されてい
る。前記レーザ光源15は、図2に示すレーザ光走査装
置17に取付けられている。このレーザ光走査装置17
はレーザ光源15から出射したレーザ光線15aを上下
方向および水平方向に走査するものであり、例えば一般
のバーコードリーダのようにレーザ光線15aの方向を
微小な時間で変化させることが可能な構成となってい
る。
【0013】前記光検出器16はレーザ光線15aの方
向が変化しても液滴12aを透過したレーザ光線15a
を検出することができるように適当な大きさの受光面を
有しており、この光検出器16の信号出力端子には、光
検出器16の信号出力から被検液12の吸光度を測定す
る吸光度測定装置(図示せず)が接続されている。
【0014】ノズル11に収容された被検液12の吸光
度を測定するには、まずマイクロシリンジ14を操作し
てノズル11に空気等の気体を送り込む。そして、ノズ
ル11に収容された被検液12をマイクロシリンジ14
から送気された気体によって加圧し、ノズル11の下端
に被検液12の液滴12a(図1参照)を重力落下しな
い程度に形成する。次に、レーザ光源15から出射した
レーザ光線15aをノズル11の下端に形成された液滴
12aに照射し、液滴12aを通過したレーザ光線15
aを光検出器16で検出する。このとき、レーザ光源1
5から出射したレーザ光線15aがノズル11の下端に
形成された液滴12aを横切るように、レーザ光源15
を水平方向に移動させる。
【0015】このようにレーザ光源15から出射したレ
ーザ光線15aがノズル11の下端に形成された液滴1
2aを横切るようにレーザ光源15を水平方向に移動さ
せると、図5に示すように、レーザ光源15から出射し
たレーザ光線15aが液滴12aの中心Oを通過して光
検出器16の受光面16aに当たることになる。
【0016】従って、ノズル11の下端に形成された液
滴12aが気流の乱れによって揺れ動いていても液滴1
2aの中心部にレーザ光線15aを当てることができ、
これにより被検液の吸光度を光検出器16の信号出力か
ら正確に測定することができる。
【0017】図6はレーザ光源15を水平方向に移動さ
せたときに光検出器16から出力される信号波形を示し
ており、図中Aはレーザ光線15aが液滴12aの中心
部に当たったときの光検出器16の出力電圧を示し、図
中BおよびCはレーザ光線15aが液滴12aの中心部
以外の部分に当たったときの光検出器16の出力電圧を
示している。
【0018】図6からも明らかなように、レーザ光源1
5から出射したレーザ光線15aがノズル11の下端に
形成された液滴12aを横切るようにレーザ光源15を
水平方向に移動させると、レーザ光線15aを液滴12
aの中心部に当てたときの透過光量が光検出器16の出
力に含まれることになるので、光検出器16の信号出力
から被検液12の吸光度を正確に測定することができ
る。
【0019】なお、上述した実施例ではレーザ光源15
を水平方向に移動させて被検液12の吸光度を測定する
ようにしたが、レーザ光線15aが液滴12aを横切る
ようにノズル11を水平方向に移動させて被検液12の
吸光度を測定するようにしても被検液12の吸光度を正
確に測定することができる。
【0020】また、上述した実施例ではレーザ光線15
aを水平方向に走査する手段として図2に示すレーザ光
走査装置17を用いたが、図3に示すように、Z方向走
査ミラー18とX方向走査ミラー19とからなるレーザ
光走査装置20を用いて良い。
【0021】なお、光検出器16の信号出力から被検液
12の吸光度を求めるには、例えば光検出器16の信号
出力から液滴12aの径dを求めるとともに、レーザ光
線15aが液滴12aの中心Oを通過したときの透過光
量I′を求め、これらを次式に代入することにより、被
検液12の吸光度を求めることができる。
【0022】
【数1】
【0023】また、レーザ光線15aが液滴12aの中
心部を通過しない場合は正確な測定が行えないので、ノ
ズル11の下端に形成された液滴12aを縦方向および
又は横方向に場所を変えて複数回測定し、得られた結果
で液滴12aの径が最も大きい部分のデータを採用すれ
ば、レーザ光線15aが液滴12aの中心を通過したと
きの正確な測定が行うことができる。
【0024】また、この実施例では被検液12の粘性や
ノズル11の形状あるいは温度等によってノズル11の
下端に形成された液柱または液滴の径が変化しても被検
液12の吸光度を正確に測定することができる。
【0025】なお、このとき液滴12aの径が最も大き
い部分が縦方向において予定された高さより低めに下が
った場合には、予定分注量より多いと判定でき、逆に高
めに位置する場合には、予定分注量より少ないと判定で
きるので、単に分注量が予定量より多いか少ないかのエ
ラー検出を行うことができる。
【0026】次に、この発明の第2の実施例を図7およ
び図8を参照して説明する。図7に示すように、この発
明の第2の実施例は、被検液を収容したノズル11の下
端に被検液の液柱12bを形成した後、レーザ光源15
から出射したレーザ光線15aを液柱12bに照射し、
液柱12bを通過したレーザ光線15aを液柱12bを
挟んでレーザ光源15と対向する光検出器16で検出す
る。そして、このときレーザ光源15から出射したレー
ザ光線15aがノズル11の下端に形成された液柱12
bを横切るように、レーザ光源15またはノズル11を
水平方向に移動させる。
【0027】このようにレーザ光線15aが液柱12b
を横切るようにレーザ光源15またはノズル11を水平
方向に移動させると、図8に示すように、レーザ光源1
5から出射したレーザ光線15aが液柱12bの中心O
を透過して光検出器16の受光面16aに当たることに
なる。
【0028】従って、ノズル11の下端に形成された液
柱12bが気流の乱れによって揺れ動いていても液柱1
2bの中心部にレーザ光線15aを当てることができ、
これにより被検液12の吸光度を光検出器16の信号出
力から正確に測定することができる。
【0029】次に、この発明の第3の実施例を図9ない
し図11を参照して説明する。図9および図10はノズ
ルの下端から被検液の液滴を落下させて、その落下途中
で被検液の吸光度を測定する場合に用いられる吸光度測
定装置の構成を示す図である。図9および図10おい
て、21は被検液を収容したノズルであり、このノズル
21の下方には複数のレーザ光源22a,22b,22
cと光検出器23a,23b,23cが相対向して設け
られている。これらのレーザ光源22a,22b,22
cおよび光検出器23a,23b,23cはノズル21
の下端から落下する液滴の吸光度を測定するためのもの
であり、光検出器23a,23b,23cの信号出力端
子には、光検出器23a,23b,23cの信号出力か
ら被検液の吸光度を演算する演算装置(図示せず)が接
続されている。
【0030】なお、前記レーザ光源22a,22b,2
2cおよび光検出器23a,23b,23cは、図10
に示すように、上方から見たときに各光源からのレーザ
光線24a,24b,24cのいずれかが液滴の中心を
捕らえるように近密に且つ互いに平行になるような配置
であって、しかも図9(a)に示すように、側方から見
たときに上下にも互いに光検出されない程度に密な間隔
を存した配置であることにより、図9(b)に示すよう
にレーザ光源22a,22b,22c側から見たときに
斜めにずれた並び状態でノズル21の下方位置に設けら
れている。ここで、図11における並び状態は各レーザ
光源22a,22b,22c及び光検出器23a,23
b,23cが斜線上に位置させているが、配置する個数
に応じて適宜くの字またはジグザグ線上に位置させるこ
とにより配置スペースを小さくすることもできる。
【0031】また、前記ノズル21の上端にはノズル2
1内に空気等を送り込む送気チューブ25が接続されて
いる。上記の構成において、ノズル21に収容された被
検液の吸光度を測定する場合には、まず送気チューブ2
5からノズル21内に空気等を送気し、ノズル21内の
被検液を加圧する。そして、ノズル21の下端から被検
液の液滴を落下させる。このとき、ノズル21の下端か
ら落下した被検液の液滴はレーザ光源22a,22b,
22cから発振されたレーザ光線24a,24b,24
cのいずれかを横切ることになるので、気流の乱れ等に
影響されることなく被検液の吸光度を測定することがで
きる。
【0032】また、この実施例ではレーザ光源22a,
22b,22cおよび光検出器23a,23b,23c
を上下方向に間隔を存して設けたことにより、例えば同
種のレーザ光源22aから同一期間中継続して発振され
るレーザ光線24aがノズル21から落下する液滴によ
って光検出器23bに入射することがないので、被検液
の吸光度を正確に測定することができる。
【0033】なお、この発明は上述した実施例に限ら
ず、種々の変更が可能である。例えば上述した実施例で
は被検液のみを吐出対象として扱ったが、他にも分析用
の各種試薬をノズル11の先端から吐出する場合にも適
用できる。
【0034】また、上述した各実施例において試料(被
検液)または試薬の粘性が異なる場合には、ノズル11
の先端から吐出する対象に応じて予め平均的な粘性値を
分析制御部に入力しておくか、あるいはシリンジ14の
駆動時に生じる吸引または吐出時の圧力値を適宜圧力セ
ンサより出力して分析制御部に送信すると共に、分析制
御部が入力ないし送信された粘性情報の大小に応じて液
滴の中心位置を予め予測してレーザ光線の照射位置を補
正するように構成しても良い。
【0035】また、ノズル11の下端に形成された液滴
12aまたは液柱12bの中心部の透過光データもまた
被検液の粘性に応じて補正することで、常に正確な吐出
を計測することができる。
【0036】また、異なる吸光特性を有する2つ以上の
液体を吐出するときには、吸光特性に応じて透過光量の
データを補正することで、透過光データの信頼性および
汎用性を高めるのが好ましい。
【0037】さらに、上述した第1実施例および第2実
施例では、レーザ光源15からのレーザ光線15aが1
本のものを移動させたが、液体の落下方向に垂直な面に
沿って複数の光線を薄板状に照射するようにして1また
は2以上の光源を固定配置してもよく、この場合には層
状の光線により液滴または液柱の断層面上の透過光量の
分布から最低データを示すものを、液滴および液柱の中
心部の透過光データとして採用すればよい。
【0038】また、第3実施例ではレーザ光線24a,
24b,24cの屈折による誤った検出を防止するため
に、各レーザ光源22a,22b,22cおよび光検出
器23a,23b,23cの配置を互いに上下に離間さ
せる構成としたが、その代わりに複数種類のレーザ光線
が発振されるような異なるレーザ光源を隣り合う2以上
の光源に関して適用すれば、上下のスペースが節約され
るような配置、好ましくは水平方向に密な列状配置にす
ることもできる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ノズルの下端に形成された液柱または液滴が気流の
乱れ等によって揺れ動いていてもレーザ光源から出射し
たレーザ光線をノズルの下端に形成された液柱または液
滴の中心部に当てることができ、液柱または液滴を挟ん
でレーザ光源と対向する光検出器の信号出力から被検液
の吸光度を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を実施するための装置
構成を示す図。
【図2】レーザ光走査装置の斜視図。
【図3】レーザ光走査装置の他の例を示す図。
【図4】ノズルの下端に形成された液滴にレーザ光線を
照射した状態に示す斜視図。
【図5】第1の実施例の作用説明図。
【図6】レーザ光源を水平方向に移動させたときに光検
出器から出力される信号波形を示す図。
【図7】この発明の第2の実施例を示す図。
【図8】第2の実施例の作用説明図。
【図9】この発明の第3の実施例を示す図。
【図10】図9のA−A線に沿った断面図。
【図11】従来の吸光度測定方法を示す図。
【符号の説明】
11…ノズル 12…被検液 12a…液滴 12b…液柱 13…送気チューブ 14…マイクロシリンジ 15…レーザ光源 15a…レーザ光線 16…光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/61 G01N 15/00 - 15/14 G01N 35/48 - 33/98

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検液を収容したノズルの下端に液柱ま
    たは液滴を形成し、これらの液柱または液滴にレーザ光
    線を当てて前記液柱または液滴を挟んでレーザ光源と対
    向する光検出器の信号出力から前記被検液の吸光度を測
    定する吸光度測定方法において、前記レーザ光源から出
    射したレーザ光線が前記液柱または液滴を横切るように
    前記レーザ光源または前記ノズルを水平方向に移動させ
    て前記被検液の吸光度を測定することを特徴とする吸光
    度測定方法。
  2. 【請求項2】 前記被検液の吸光度は、前記ノズルの下
    端に形成された液柱または液滴の径と前記レーザ光線が
    前記液柱または液滴の中心部を通過したときの透過光量
    とから求めることを特徴とする請求項1記載の吸光度測
    定方法。
  3. 【請求項3】 被検液を収容したノズルの下方位置に複
    数のレーザ光源を各レーザ光源から出射したレーザ光線
    が互いに平行となるように設けるとともに、これらのレ
    ーザ光源から出射したレーザ光線を検出する複数の光検
    出器を設け、前記ノズルの下端から前記被検液の液滴を
    前記レーザ光源を横切るように落下させ、そのときの前
    記光検出器の出力から前記被検液の吸光度を測定するこ
    とを特徴とする吸光度測定方法。
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