JP4884275B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液、尿等の生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置に関する。

自動分析装置は、反応容器に収容された試料と試薬の混合液に、光源ランプからの光が照射され、多波長光度計により吸光度が測定される。そして、測定された吸光度に基づいて、試料が分析される。

この自動分析装置の光源ランプの電源としては、一般的にスイッチング電源が使用されている。

なお、自動分析装置に関する技術ではないが、特許文献１には、測定試料の分光測定のための分光光度計であって、商用電源により充電される蓄電池を備え、この蓄電池から光源ランプに電力が供給される技術が記載されている。

また、これも、自動分析装置に関する技術ではないが、特許文献２には、試料のカラー特性を測定する装置であって、充電式のバッテリ又はＡＣ電源から光源ランプに電力が供給される技術が記載されている。

特開２０００−２６６５９９号公報 特開平７−２１８３４４号公報

自動分析装置においては、試料の分析精度の向上が望まれているが、光源ランプの電源としてスイッチング電源を使用した場合、その特性からリップルが大きいため、光源ランプの光源としての特性が不安定であり、分析精度の向上化の阻害要因となっていると考えられる。

また、スイッチング電源のリップルノイズが、光量に変換されて光学的ノイズとなり、光度計で受光ノイズとなるが、このノイズを平滑化させるためには、一定時間が必要となり、試料分析時間が長時間化してしまっていた。

そこで、自動分析装置の光源用電源として、リップル分の小さいリニア電源を使用することが考えられるが、リニア電源は高価であり、サイズも大きいため、自動分析装置への適用が困難である。

さらに、一般的な充電池を光源用電源とすることも考えられるが、光源ランプの消費電力が大きいため、満充電からの電力供給量は時間が限られる。このため、充電期間を確保する必要があり、自動分析装置を稼動する時間にも制限が生じてしまう。

また、光源ランプは、電源供給開始時は光量が不安定となるため、電源供給されない時間は短時間であることが望ましく、この点においても、光源ランプ用の電源としては、充電池をそのまま使用することは好ましくない。

本発明の目的は、ノイズが少なく、かつ、安価で安定した光源ランプ用電源を有する自動分析装置を実現することである。

本発明の自動分析装置は、容器に収容された試料および試薬の混合液体に光を照射する光源ランプと、受光素子と、上記光源ランプと上記受光素子との間に試料および試薬の混合液体を収容する容器を位置させ、上記光源ランプから発生された光を上記試料および試薬の混合液体を介して上記受光素子に受光させる制御手段とを有し、上記受光素子に受光された光に基づいて試料および試薬の混合液体を分析するものであって、充電池と、スイッチング電源とを備え、上記制御手段は、上記容器に収容された試料および試薬の混合液体に光源ランプからの光を照射させるときは、上記充電池から上記光源ランプに電力を供給させ、上記容器に収容された試料および試薬の混合液体に上記光源ランプからの光を照射させないときは、上記スイッチング電源から上記光源ランプに電力を供給させる。

ノイズが少なく、かつ、安価で安定した光源ランプ用電源を有する自動分析装置を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明が適用される自動分析装置の概略構成図である。図１において、反応ディスク２−１の外周上には反応容器２−２が配置されている。反応ディスク２−１全体は保温槽２−３によって所定の温度に保持されている。

検体を設置するサンプルディスク機構２−５にはバーコード２−６が貼付された多数の検体の試験管が設置されている。バーコードリーダ２−２６によって読み取られるバーコード２−６を貼付けした試験管内の検体はピペッティング機構２−７のノズル２−８によって適宜に抽出され、検体分注位置の反応容器２−２に注入される。

バーコードラベル付きの試薬ボトルが設置された試薬ディスク機構２−９Ａと２−９Ｂは、それぞれ、バーコード読み取り装置２−２７Ａ、２−２７Ｂが付属しており試薬登録時にバーコードを読み込みポジションに対応した試薬ボトル情報を登録する。

また各試薬ディスク２−９Ａと２−９Ｂには、第２試薬ピペッティング機構２−１０Ａと、第１試薬ピペッティング機構２−１０Ｂが設置されている。試薬ディスク機構２−９Ａ、２−９Ｂに近接してされて、撹拌機構２−１１が配置されている。多波長光度計２−１２と光源２−１３と間に反応容器２−２が配置される。２−１４は洗浄機構である。

次に、制御系及び信号処理系について説明する。２−１５はマイクロコンピュータ、２−１６はインターフェイス、２−１７はＬｏｇ（対数）変換器、２−１８はＡ／Ｄ変換器、２−１９は試薬分注機構、２−２０は洗浄ポンプ、２−２１はサンプル試薬分注機構である。

また、２−２２は印字のためのプリンタ、２−２３は表示のモニター、２−２４は記憶装置としてハードディスク、２−２５は入力するための操作パネル（キーボード、あるいはタッチスクリーンやマウスなどのポインティングデバイス）である。

バーコード２−６が貼付された試験管に入れられた検体は、操作パネル２−２５より入力された、マイクロコンピュータ２−１５内のメモリに記憶されている分析パラメータに従って、検体ピペッティング機構２−７のノズル２−８を用いて反応容器２−２に所定量分注される。

次に、検体が分注された反応容器２−２を、反応ディスク２−１を回転させ試薬分注位置へ移送する。その後、試薬を操作パネル２−２５より入力された、マイクロコンピュータ２−１５内に記憶されている分析パラメータに従って、試薬ピペッティング機構２−１０Ａ及び２−１０Ｂのノズルを用いて、検体が分注された反応容器２−２へ所定量分注される。その後、撹拌機構２−１１で検体と試薬との撹拌が行われ、混合される。

この反応容器２−２が、測光位置を横切る時、多波長光度計２−１２により吸光度が測光される。測光された吸光度は、Ｌｏｇ変換２−１７、Ａ／Ｄ変換器２−１８、インターフェイス２−１６を経由して、マイクロコンピュータ２−１５に取り込まれる。

この吸光度は、あらかじめ項目毎に指定された分析法で測定しておいた標準試料液の吸光度から作成した検量線に基づき、濃度データに変換される。この測定された成分濃度データは、プリンタや画面に出力される。

次に、本発明における、自動分析装置の光度計の光源部の説明を行う。

光源部は、図２に示すように、スイッチング電源３−１、充電池３−２、光源ランプ３−３、受光素子３−４、測定回路３−５、充電池充電用スイッチ３−６（ＳＷ１）、光源ランプ給電用スイッチ３−７（ＳＷ２）、光源ランプ給電用スイッチ３−８（ＳＷ３）を備える。この光源部の動作は、マイクロコンピュータ２−１５により制御される。

なお、充電池３−２の変わりに、大容量コンデンサで構成される場合もある。
大容量コンデンサとしては、近年実用化されている電気二重層コンデンサなどを採用すれば、充電池を用いた場合必要である、メンテナンス作業が低減できるので、非常に有効である。

光度計測定時は、光源ランプ給電用スイッチ３−７（ＳＷ２）をオンさせる。また、充電池充電用スイッチ３−６（ＳＷ１）及び光源ランプ用スイッチ３−８（ＳＷ３）はオフさせる。このことにより、充電池３−２から光源ランプ３−３に電力が供給されるので、光源ランプ３−３に安定した電力を供給することができる。

このとき、測定回路３−５では、光源ランプ３−３から安定した光の照射により、安定した測定信号が得られるため、測定結果ひいては、分析性能が安定し、分析結果の安定性が向上するようになる。

また、測定回路３−５では、従来、平均化処理などを行い、光源側のリップルノイズを除去する処理を行ってきた。しかし、この平均化処理は、長時間が必要であるが、本発明における、電源構成を用いれば、平均化処理が不要となるため、一つの測定時間を短くすることができ、自動分析装置のスループットを向上させることができる。

測定を行わない時は、光源ランプ３−３へのリップルのない安定した電力を供給する必要はない。さらに、光源ランプ３−３は、電源供給開始してから光出力が安定するためには、長時間必要となる。このため、本発明においては、次のようなスイッチの操作が行なわれる。

図３は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオンオフ動作のタイミングチャートである。図３において、非測光時は、光源ランプ給電用スイッチＳＷ２をオフさせ、充電池充電用スイッチＳＷ１及び光源ランプ電用スイッチＳＷ３をオンさせる。このことにより、光源ランプ３−３には、スイッチング電源３−１から電源を供給するが、充電池３−２からの電源供給はしない。この間に、充電池３−２はスイッチング電源から充電を行うことができる。また、光源ランプには給電しなくても済むため、充電池の放電を抑制できる。

この場合、図３に示すように、受光素子３−４は、スイッチング電源からの電力供給を受けている光源ランプ３−３からの光が照射されているので、受光素子３−４の出力波形にはノイズ成分が含まれている。

そして、測光時には、スイッチＳＷ２がオンとなり、スイッチＳＷ１、ＳＷ３がオフとなる。これにより、充電池３−２から光源ランプ３−３に電力が供給され、スイッチング電源３−１からは電力は供給されない。この場合、図３に示すように、受光素子３−４は、充電池３−２からの電力供給を受けている光源ランプ３−３からの光が照射されているので、受光素子３−４の出力波形にはノイズ成分は殆ど含まれない。

このように、測光時のみ充電池３−２から光源ランプ３−３に電力が供給され、非測光時には、充電池がスイッチング電源３−１により充電されると共に、光源ランプ３−３に電力が供給される。

実際には、マイクロコンピュータ２−１５が、反応容器２−２が光源ランプ３−３と受光素子３−４の間に位置するタイミングで、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオンオフ動作を制御する。図３に示すように、反応ディスク２−１が回転し、反応容器２−２が光源ランプ３−３と受光素子３−４の間に存在するタイミングと、存在しないでタイミングとでＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオンオフが繰り返される。

以上のように、本発明の一実施形態によれば、スイッチング電源３−１と、充電池３−２と、スイッチング電源３−１から充電池３−２への電力供給をオンオフするスイッチＳＷ１と、充電池３−２から光源ランプ３−３への電力供給をオンオフするスイッチＳＷ２と、スイッチング電源３−１から光源ランプ３−３への電力供給をオンオフするスイッチＳＷ３とを備えている。

そして、制御手段（マイクロコンピュータ２−１５）により、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ動作が制御され、反応容器に収容された試料及び試薬の混合液体の非分析時（反応容器が光源ランプ３−３と受光素子３−４との間に位置しないとき）には、充電器３−２と光源ランプ３−３とを非接続として、スイッチング電源３−１から充電池３−２を充電するとともに、光源ランプ３−３に電力を供給する。

そして、混合液体の分析時（反応容器が光源ランプ３−３と受光素子３−４との間に位置するとき）には、スイッチング電源３−１と、充電池３−２及び光源ランプ３−３とを非接続とし、充電器３−２と光源ランプ３−３とを接続して、充電池３−２から光源ランプ３−３に電力を供給する。

これにより、高価なリニア電源を使用すること無く、ノイズが少なく、安定した光源ランプ用電源を有する自動分析装置を実現することができる。

また、ノイズ除去のための平滑化処理時間を削減することができるため、測光時間を短縮することが可能となり、反応ディスク上の反応容器間の間隔を短縮することができる。これにより、反応ディスクの小型化や、反応ディスクに配置することができる反応容器の数を増加することができ、スループットを向上することができる。

なお、上述した例においては、スイッチング電源３−１と充電池３−２との間にスイッチ３−６を接続したが、このスイッチ３−６を省略し、スイッチング電源３−１と充電池３−２とは常時接続されている構成も可能である。

また、図示はしないが、充電池や大容量コンデンサ３−２に、これらの出力電圧を監視する機能（出力電圧検出手段）が付属している。もし、出力電圧検出手段が検出した電圧が一定電圧以下の場合であって、充電池３−２への充電が十分に行われていない場合や、何らかの異常が発生した場合、充電池３−２の出力電圧が低下するため、光源ランプ３−３に十分に給電ができなくなる。このため、充電池３−２の出力電圧が低下した場合は、マイクロコンピュータ２−１５がそれを判断して、モニタ２−２３にアラームとして、ユーザーに警告標示する。

充電池や大容量コンデンサ３−２に異常があり、警告を発した後の自動分析装置は、警告を発した時が分析動作中であった場合は、分析動作を停止させる。また、警告を発した時に分析動作が開始されていなかった場合は、分析動作を開始しようとしても、開始できないような保護機能を有する。

また、分析の緊急性によっては、警告を発した場合でも、ユーザーは分析を継続したい場合がある。この場合には、充電池や大容量コンデンサ３−２からは、測光中であっても、光源ランプ３−３への給電を行わず、スイッチング電源３−１から給電を行うように、操作部１−１から設定できる機能を有する。

この場合には、分析結果に、その旨の表示を付加し、その旨が分かるような機能を有する。

なお、上述した例は、本発明を自動分析装置の光源ランプ用の電源に適用した場合であるが、自動分析装置内の安定な電源供給が必要な部分、例えば、温度センサーの電源にも適用可能である。

本発明が適用される自動分析装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態における光度計の光源部の説明図である。 本発明の一実施形態におけるスイッチのオンオフ動作のタイミングチャートである。

符号の説明

２−１・・・反応ディスク、２−２・・・反応容器、２−３・・・保温槽、２−５・・・検体を設置するサンプルディスク機構、２−６・・・バーコード、２−７・・・ピペッティング機構、２−８・・・ノズル、２−９Ａ、２−９Ｂ・・・試薬ディスク機構、２−２７Ａ、２−２７Ｂ・・・バーコード読み取り装置、２−１０Ａ、２−１０Ｂ・・・試薬ピペッティング機構、２−１１・・・撹拌機構、２−１２・・・多波長光度計、２−１３・・・光源ランプ、２−１４・・・洗浄機構、２−１５・・・マイクロコンピュータ、２−１６・・・インターフェイス、２−１７・・・Ｌｏｇ（対数）変換器、２−１８・・・Ａ／Ｄ変換器、２−１９・・・試薬分注機構、２−２０・・・洗浄ポンプ、２−２１・・・サンプル試薬分注機構、２−２２・・・プリンタ、２−２３・・・モニタ、２−２４・・・ハードディスク、２−２５・・・操作パネル、３−１・・・スイッチング電源、３−２・・・充電池、３−３・・・光源ランプ、３−４・・・受光素子、３−５・・・測定回路、３−６・・・充電池充電用スイッチ、３−７・・・光源ランプ給電用スイッチ、３−８・・・光源ランプ給電用スイッチ

Claims (6)

1. 容器に収容された試料および試薬の混合液体に光を照射する光源ランプと、受光素子と、上記光源ランプと上記受光素子との間に試料および試薬の混合液体を収容する容器を位置させ、上記光源ランプから発生された光を上記試料および試薬の混合液体を介して上記受光素子に受光させる制御手段とを有し、上記受光素子に受光された光に基づいて試料および試薬の混合液体を分析する自動分析装置において、
   充電池と、
   スイッチング電源と、
   を備え、上記制御手段は、上記容器に収容された試料および試薬の混合液体に光源ランプからの光を照射させるときは、上記充電池から上記光源ランプに電力を供給させ、上記容器に収容された試料および試薬の混合液体に上記光源ランプからの光を照射させないときは、上記スイッチング電源から上記光源ランプに電力を供給させることを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１記載の自動分析装置において、上記充電池は、大容量コンデンサであることを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１記載の自動分析装置において、上記制御手段は、上記容器に収容された試料および試薬の混合液体に上記光源ランプからの光を照射させないときは、上記スイッチング電源から上記光源ランプに電力を供給させると共に、上記スイッチング電源からの電力により、上記充電池を充電させることを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１記載の自動分析装置において、上記充電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、警告手段とを備え、上記制御手段は、上記電圧検出手段により検出された電圧が一定電圧以下の場合は、上記警告手段により警告することを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項４記載の自動分析装置において、上記制御手段は、上記電圧検出手段により検出された電圧が一定電圧以下の場合は、試料および試薬の混合液体の分析動作を行なわないように制御することを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項４記載の自動分析装置において、上記制御手段は、上記電圧検出手段により検出された電圧が一定電圧以下の場合は、上記スイッチング電源から上記光源ランプに電力を供給させて、上記光源ランプからの光を試料および試薬の混合液体に照射し、分析結果にアラームを付加することを特徴とする自動分析装置。
   

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