JP5068697B2 - 体液試料分析装置 - Google Patents

Description

この発明は、血液などの体液試料に試薬を混合して反応させた反応液の光透過特性に基づいて当該体液試料を分析する体液試料分析装置に関するものである。

従来、医療診断のために血液などの体液分析が広く一般に行われている。例えば、特許文献１には、血中に含まれるＣ−反応性蛋白（ＣＲＰ）の濃度を測定するために、血液サンプルに所定の試薬を混ぜて免疫反応によるＣＲＰ凝集を生じさせ、その凝集度合いを光の透過率によって測定する装置が開示されている。

かかる装置は、サンプリングノズルで採取した血液サンプルと試薬とを反応セルに注入し、免疫反応を起こさせるが、前記反応セルに小径の透明チューブを介して接続された液移送用の定注器が接続してあり、この定注器を正逆駆動して反応セル内の血液サンプル及び試薬をチューブに出し入れすることで、反応セル内の血液サンプル及び試薬を撹拌して免疫反応を促進する構成となっている。そしてその撹拌後、チューブ途中に設けられた中空直方体状の測光部に反応液を移送し、そこで反応液の光透過率を計測することによって、Ｃ−反応性蛋白（ＣＲＰ）の濃度を測定するように構成されている。
特開平１１−２９５３０５

しかしながら、前記構成では、測光部と反応セルとが別々に設けられていて撹拌時にそれらの間で液を出し入れするため、測光部に気泡が滞留しやすく、その気泡によって液の揺らぎが生じて測定精度に悪影響を及ぼす場合がある。また、測光流路が複雑になるために洗浄の点で不具合が生じることもある。

さらに、この種の体液試料分析装置においては、従来、試薬の安定性を考慮して試薬を反応に供する直前まで低温で保存しておき、サンプリングノズル内で試薬を加温して反応セルに注入するようにしているが、このような構成であると加温後、反応セルでの撹拌が必要となって、測定に時間がかかるという不具合がある。

本発明は、かかる不具合を解決すべくなされたものであって、気泡の滞留が生じにくい簡単でコンパクトな構成にすることで、測定精度や洗浄能に優れた体液試料分析装置を提供することを主たる所期課題とし、試薬の加温と撹拌を同時に行い、測定時間を短縮すること等を付加的な課題としたものである。

すなわち、本発明に係る体液試料分析装置は、体液試料と試薬とが反応して生成された反応液の光透過特性に基づいて前記体液試料を分析する体液試料分析装置であって、体液試料及び試薬の挿入口を上面に設けた上下に起立する反応セルと、前記反応セルの底部にチューブを介して接続され、吐出及び吸引動作の繰り返しによって反応セルとチューブとの間で前記体液試料及び試薬を往復動させつつ撹拌する吐出／吸引器と、前記体液試料及び試薬を撹拌して生成された反応液の光透過特性を測定する測光手段と具備し、前記測光手段を反応セルに設けたことを特徴とする。

このようなものであれば、上下に起立して上面が開口し、気泡が滞留しにくい構造の反応セルに測光部が設けられているので、気泡による測定精度への悪影響を大幅に低減できる。しかも、反応セルに測光部が設けられていることから、構成の簡単化とコンパクト化を図れるので、洗浄能の向上やコストダウンを促進することが可能になる。

迷光の侵入を防止するには、前記挿入口に開閉可能な光遮断蓋を設けておけばよい。

具体的な測光手段周りの構成としては、反応セルの一部又は全部を透明壁で形成するとともに、前記透明壁に臨む部位に前記測光手段を構成する発光素子及び受光素子を配置し、発光素子から射出された光が反応セル内を通って受光素子で受光できるように構成しているものを挙げることができる。

試薬の加温と撹拌を同時に行い測定時間を短縮するには、前記反応セルを内部に収容する温度調整可能な温調ブロックをさらに具備し、前記反応セルから延出するチューブにおける、前記往復動で体液試料及び試薬が進入してくる部位を、前記温調ブロックの外面に接触させるようにしているものが好ましい。

温調ブロックへの加熱手段の巻き付けを容易ならしめるとともに、チューブの巻数を一定にできるようにし、さらには巻回したチューブがずれることを防止できるようにするには、前記温調ブロックの外面にチューブ外径と同一又はそれより深い周回溝を設け、前記周回溝にチューブを巻回して保持するように構成したものが望ましい。

前記発光素子及び受光素子の好適な取付態様としては、前記温調ブロックの対向する部位に光通過孔を設けるとともに、前記発光素子及び受光素子を、温調ブロックにおける前記光通過孔を臨む部位に固定するための取付部材を設けておき前記取付部材を、発光素子及び受光素子を保持する互いに対向する一対の素子保持板と、それら素子保持板の一端部同士を接続する接続板とを具備したものとしたうえで、前記素子保持板間に、前記温調ブロックを挟み込んで取り付けるようにしたものを挙げることができる。

このように本発明によれば、気泡による測定精度への悪影響を大幅に低減できるうえ、構成の簡単化とコンパクト化を図れるので、洗浄能の向上やコストダウンを促進することが可能になる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。

本実施形態に係る体液試料分析装置は、体液試料である人間の血液サンプル（全血）についての種々の分析を行うものであり、図１では、そのうちの血中に含まれるＣ−反応性蛋白（ＣＲＰ）の濃度を測定する濃度測定機構１００を模式的に示している。

この濃度測定機構１００は、基本構成として、サンプリングノズル１から滴下された血液サンプルと試薬とを貯留する反応セル２と、この反応セル２に小径の透明チューブ３を介して接続した液移送用の吐出／吸引器たる定注器４とを具備しており、この定注器４を正逆駆動、つまりシリンダ４１を進退駆動して反応セル２内の血液サンプル及び試薬をチューブ３との間で出し入れすることによって、血液サンプル及び試薬を撹拌して免疫反応を促進し、反応液を生成する構成となっている。そしてこの反応液の光透過率を測光手段５で計測することによって、Ｃ−反応性蛋白（ＣＲＰ）の濃度を測定できるように構成されている。

なお、この実施形態では、Ｃ−反応性蛋白（ＣＲＰ）の測定に、ラテックス免疫比濁法を採用している。すなわち、試薬として、溶血試薬（以下、Ｒ１試薬という）、緩衝液（以下、Ｒ２試薬という）、及び抗ヒトＣＲＰ感作ラテックス免疫試薬（以下、Ｒ３試薬という）を用いるようにしている。

次に、この濃度測定機構１００の各部を詳述する。

サンプリングノズル１は、図１に示すように、別箇所に配置されている図示しない検体容器や試薬容器に移動して、それらから予め定めた量の血液サンプルや試薬を採取するとともに、反応セル２の直上である吐出位置に戻って、採取した血液サンプルや試薬を、反応セル２に所定の順番で吐出、滴下するものである。

反応セル２は、図１、図３に示すように、上下（より正確には鉛直）に起立させた円筒状をなすもので、ガラス等の透明壁で形成してある。この反応セル２の上面には挿入口が開口させてあり、サンプリングノズル１から滴下される血液サンプル及び試薬はこの挿入口２１を通じて反応セル２の内部に貯留されるように構成してある。また、反応セル２の底面は、その中心部が最も低くなるように先細りの形状にしてあり、その底面中心部に開口させた接続ポートに前記チューブ３が結合してある。

この反応セル２は、図３に示すように、概略円筒状をなす金属製の温調ブロック６の内部に収容してある。温調ブロック６は、周囲にシートヒータやワイヤヒータなどの加熱手段（図示しない）を巻き付けることで一定温度（ここでは約３７℃）に調節できるようにしたものである。

前記反応セル２の底部に接続したチューブ３は、図２〜図４に示すように、当該温調ブロック６の一端面から外部に延出させてあって、その延出部分を、この温調ブロック６の一端部外周面に設けた周回溝６２に複数回巻回している。

この周回溝６２は、その深さを、チューブ３の外径と同一又はそれより大きくなるようにして、巻回したチューブ３が温調ブロック６の外周面と面一またはそれよりも低くなるように設定したものである。これは、温調ブロック６への加熱手段の巻き付けを容易にするためである。また、この周回溝６２によって、チューブ３の巻数を一定にできるとともに、巻回したチューブ３が温調ブロック６の軸方向にずれることを防止できる効果も得られる。なお、チューブ３の巻数、すなわちチューブ３の温調ブロック６に対する接触長さは、前記定注器４の撹拌のための動作によって血液サンプル及び試薬（又は反応液）が進入してくる最長部位を基準に定めてあり、ここでは、チューブ３における温調ブロック６との接触端が前記最長部位より定注器４側になるようにしている。その他、同じ位置でもよいし、チューブ３における温調ブロック６との接触端が前記最長部位より若干温調ブロック６側になるようにしても構わない。

なお、図２等に示す符号８は、チューブ３の巻き付け緩みを防止して温調ブロック６への確実な接触を担保するための保持部材である。ここでは、温調ブロック６の軸方向に沿って周回溝６２上を横切るように配設された帯状の平板材を用いて保持部材８を形成している。

前記温調ブロック６の他端面は開口させてあって、その開口６１を反応セル２の挿入口２１に連続させるとともに、反応セル２の挿入口２１を開閉する光遮断蓋９（図３参照）が、この温調ブロック６に取り付けてある。

測光手段５は、図１、図３に示すように、反応セル２を挟み込むようにして対向配置した発光素子５１及び受光素子５２からなるものであり、発光素子５１から射出された光が反応セル２内を通って受光素子５２で受光できるように構成してある。具体的に説明すると、温調ブロック６には対向する部位に光通過孔６３、６４が設けてあり、発光素子５１及び受光素子５２は前記光通過孔６３、６４に臨んで配設してある。また、これら発光素子５１及び受光素子５２は、取付部材７を介して温調ブロック６に取着される。取付部材７は、図７等に示すように、発光素子５１及び受光素子５２を保持する互いに対向する一対の素子保持板７１、７２と、それら素子保持板７１、７２の一端部同士を接続する接続板７３とを具備した概略コの字型のものであり、この取付部材７の素子保持板７１、７２が、前記温調ブロック６に、ラジアル方向から挟み込むように取り付けてある。

次に、このように構成した濃度測定機構１００の測定動作について説明する。なお下記動作は、特に記載していない限り、図示しない制御装置からの指令で自動的に行われる。

オペレータの指示により測定が開始されると、定位置にあるサンプリングノズル１は、Ｒ２試薬容器（図示しない）の位置に移動し、Ｒ２試薬を吸引・採取する。このときのＲ２試薬は低温（約１５℃）に保たれている。この試薬吸引の後、サンプリングノズル１は、上方に移動し、洗浄液での外面洗浄工程を経て、Ｒ２試薬容器の位置に復帰する。

次いで、サンプリングノズル１は、Ｒ１試薬容器（図示しない）の位置に移動して、Ｒ１試薬を吸引・採取する。このときのＲ１試薬は、やはり低温（約１５℃）に保たれている。この試薬吸引の後、サンプリングノズル１は、上方に移動し、洗浄液での外面洗浄工程を経て、Ｒ１試薬の位置に復帰する。

その後、サンプリングノズル１は、検体セット位置に移動し、検体容器（図示しない）内の血液サンプル（全血サンプル）をＣＲＰ測定のために吸引する。そしてサンプリングノズル１は、上方に移動し、洗浄液での外面洗浄工程を経て、検体セット位置に復帰する。

次に、サンプリングノズル１は、反応セル２上に移動し、ノズル内部に採取した血液サンプル、Ｒ１試薬、Ｒ２試薬を、反応セル２内に吐出する。

しかる後、定注器４のシリンダ４１が、予め定めたストロークだけ、数回に亘る進退駆動を繰り返す。このことによって血液サンプル、Ｒ１試薬、Ｒ２試薬が、反応セル２とチューブ３との間で出入りして、攪拌される。そして、この反応セル２内において、血液サンプル、Ｒ１試薬、Ｒ２試薬の間で溶血反応が進行するとともに、妨害物質が除去される。このとき、反応セル２及びチューブは３は、温調ブロック６によって高温（約３７℃）に維持されているので、撹拌と試薬或いは反応液の加温が同時に行われることとなる。

なお、溶血反応に必要な一定期間（約６０秒）の間に、サンプリングノズル１が駆動されて、ＣＢＣ、ＷＢＣ、Ｈｇｂ、ＲＢＣ、ＰＬＴ等が測定される。そのときのデータは前記制御装置（図示しない）に取り込まれる。

その後、洗浄工程を経たサンプリングノズル１は、Ｒ３試薬容器（図示しない）の位置に移動し、Ｒ３試薬を吸引・採取する。そして、反応セル２上に移動し（ステップＳ２２）、Ｒ３試薬を反応セル２内に吐出する。

Ｒ３試薬の吐出後、定注器４のシリンダ４１が、一定ストローク、数回進退して、二回目の反応液の攪拌を行う。このとき、反応セル２及びチューブは３は、温調ブロック６によって高温（約３７℃）に維持されているので、やはり撹拌と試薬或いは反応液の加温が同時に行われることとなる。そして、免疫反応が生じた時点で定注器４のシリンダ４１を初期位置に復帰させることにより、反応液を反応セル２へ戻した後、ＣＲＰ測定を行う。そのときのデータは、前記制御装置（図示しない）に取り込まれる。この後、反応セル２は希釈液で洗浄され、全ての測定が終了する。

前記制御装置においては、ＣＢＣ測定によって得られたデータに基づいてＲＢＣ（赤血球数）、赤血球容積（ＭＣＶ）、などの測定値を算出するとともに、ＣＲＰ測定によって得られたデータに基づいて、所定時間当たりの吸光度変化を予め既知濃度の血清（または血漿）より求めておいた検量線から、全血中のＣＲＰ濃度を求める。

なお、ＣＲＰ測定については、ＣＢＣ測定と同様に検体３として抗凝固剤添加の全血を用いているため、この全血を用いることによって生ずる血漿成分容積誤差を補正する必要がある。そこで、ＣＢＣ測定によって得られるＲＢＣ（赤血球数）と赤血球容積（ＭＣＶ）とからヘマトクリット値（Ｈｃｔ）を求め、このヘマトクリット値を用いて、ＣＲＰ測定によって得られる全血中のＣＲＰ濃度を、下記の補正式によって補正し、血漿中のＣＲＰ濃度を求めるようにしている。

すなわち、全血中のＣＲＰ濃度をＡとし、ヘマトクリット値をＢとすると、血漿中のＣＲＰ濃度Ｃは、
Ｃ＝Ａ×１００／（１００−Ｂ）
なる式によって求められる。
前記制御装置によって得られた各測定値は、例えばメモリに記憶される一方、ディスプレイやプリンタによって出力される。

したがって、このようなものであれば、上下に起立して上面が開口し、気泡が滞留しにくい構造の反応セル２に測光部５が設けられているので、気泡による測定精度への悪影響を大幅に低減できる。しかも、反応セル２に測光部５が設けられていることから、構成の簡単化とコンパクト化を図れるので、洗浄能の向上やコストダウンを促進することが可能になる。

また、反応セル２及びチューブは３が、温調ブロック６によって高温（約３７℃）に維持されており、撹拌と生成された反応液の加温を同時に行うことができるので、測定時間を大幅に短縮することができる。しかも、チューブ３は周回溝６２内に巻き付けられているので、コンパクト性を維持できる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、測光部５は、発光素子５１と受光素子５２を対向させて透過光を検知していたが、発光素子と受光素子を９０°の角度にして散乱光を検出するようにしても構わない。また、特に周回溝を設けずにチューブを温調ブロックに巻き付けても構わない。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態における体液試料分析装置の濃度測定機構を示す模式図。 同実施形態における温調ブロック等を下方から見た斜視図。 同実施形態における温調ブロック等の正面図。 同実施形態における温調ブロック等の側面図。 同実施形態における温調ブロック等の底面図。 同実施形態における温調ブロック等の平面図。 同実施形態における温調ブロック等の分解斜視図。

符号の説明

２・・・反応セル
２１・・・挿入口
３・・・チューブ
４・・・定注器（吐出／吸引器）
５・・・測光手段
５１・・・発光素子
５２・・・受光素子
６・・・温調ブロック
６２・・・周回溝
６３、６４・・・光通過孔
７・・・取付部材
７１、７２・・・素子保持板
７３・・・接続板
９・・・光遮断蓋

Claims (5)

1. 体液試料と試薬とが反応して生成された反応液の光透過特性に基づいて前記体液試料を分析する体液試料分析装置であって、
   体液試料及び試薬の挿入口を上面に設けた上下に起立する反応セルと、前記反応セルの底部にチューブを介して接続され、吐出及び吸引動作の繰り返しによって前記反応セルとチューブとの間で前記体液試料及び試薬を往復動させつつ撹拌する吐出／吸引器と、前記体液試料及び試薬を撹拌して生成された反応液の光透過特性を測定する測光手段と、前記反応セルを内部に収容する温度調整可能な温調ブロックとを具備し、
   前記測光手段を前記反応セルに設けるとともに、前記反応セルから延出するチューブにおける、前記往復動で体液試料及び試薬が進入してくる部位を、前記温調ブロックの外面であって前記測光手段を避けた部位に巻回して接触させるように構成していることを特徴とする体液試料分析装置。
2. 前記挿入口に開閉可能に設けた光遮断蓋をさらに具備している請求項１記載の体液試料分析装置。
3. 前記反応セルの一部又は全部を透明壁で形成するとともに、前記透明壁に臨む部位に前記測光手段を構成する発光素子及び受光素子を配置し、発光素子から射出された光が前記反応セル内を通って受光素子で受光できるように構成している請求項１又は２記載の体液試料分析装置。
4. 前記温調ブロックの外面にチューブ外径と同一又はそれより深い周回溝を設け、前記周回溝にチューブを巻回して保持するように構成してある請求項１、２又は３記載の体液試料分析装置。
5. 前記温調ブロックの対向する部位に光通過孔を設けるとともに、前記発光素子及び受光素子を、温調ブロックにおける前記光通過孔を臨む部位に固定するための取付部材を設けたものであって、
   前記取付部材が、発光素子及び受光素子を保持する互いに対向する一対の素子保持板と、それら素子保持板の一端部同士を接続する接続板とを具備し、前記素子保持板間に、前記温調ブロックを挟み込んで取り付けるように構成されたものである請求項１、２、３又は４記載の体液試料分析装置。