JP6710403B1 - 光学測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定環境の温度と流路の清浄度の点から測定結果のばらつきをなくして、測定の精度を向上する。【解決手段】筐体１２の内部に、測定用試料溶液を送る流路を備えており、測定用試料溶液に、抗原が未知濃度の試料と既知濃度の蛍光標識した抗体溶液を混合して抗原抗体反応による複合体が形成された液体を用いる光学測定装置において、筐体１２の内部の温度を調節するペルチェ素子４１ａと、筐体１２の内部の温度を測定する温度センサと、温度センサの検知に基づいてペルチェ素子４１ａを作動する制御部を備える。また、測定用試料溶液を送る流路を構成する管体を銅管で構成する。
Description
この発明は、例えばダイオキシン類やＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）の濃度を蛍光検出法によって測定するような光学測定装置に関する。
前述のような光学測定装置として、下記特許文献１に開示されたものがある。この装置は、抗原であるダイオキシン類などを含有した試料と蛍光標識した抗体溶液との抗原抗体反応により複合体を形成させ、抗原誘導体固相化担体を充填した測定セルにて反応溶液中の未反応抗体を捕捉し、蛍光強度を測定するというものである。
装置の測定部には、前述の測定セルと、測定用試料溶液を測定セルの流路に流すポンプと、励起光源と、光センサと、コントローラを備えている。ポンプには、チューブポンプのような定量ポンプが用いられる。流路には、検査に必要な液体として、測定用試料溶液のほか、廃液、測定用バッファー液、再生液およびサニタリ液が流れる部分があり、流路の一部には、各液体の流路を切り換える流路切換弁が設けられている。
ポンプをはじめとして、流路の多くの部分や流路切換弁などは、筐体の内部に備えられている。また、流路は樹脂チューブで形成されている。
このような装置は、測定環境の温度の違いによって測定結果にばらつきが生じるので、一定範囲の温度環境下で使用される。
前述のように測定用試料溶液が流れる流路は樹脂チューブで形成されているので、測定環境が所定の温度範囲内である限り、測定結果にばらつきは生じにくい。
しかし一方で、流路が樹脂チューブであるため、抗原による浸食や抗原の残留などいわゆるコンタミネーションによって、測定結果に誤差が生じるおそれがある。
この発明は、温度および流路の清浄度の点から測定精度を向上できるようにすることを主な目的とする。
そのための手段は、筐体の内部に、測定用試料溶液を送る流路を備え、前記筐体の正面に、測定セルを着脱可能に保持し蛍光量の測定を行う光電セル機構部を備え、抗原が未知量含まれる試料と、蛍光試薬により標識化された標識抗体が既知量含まれる抗体溶液を混合して前記測定用試料溶液を調製し、前記測定用試料溶液を前記測定セルに送り、前記測定セル内の抗原誘導体固相化担体に捕捉された未反応の標識抗体の量を蛍光量として測定して前記蛍光量に基づいて抗原の濃度を算出する光学測定装置であって、前記筐体の内部の温度を調節する温度調節器と、前記筐体の内部の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの検知に基づいて前記温度調節器を作動する制御部を備えるとともに、前記流路を構成する管体が金属で形成された光学測定装置である。
この構成では、流路を形成する金属製の管体は、抗原による浸食や抗原の残留を防止する。管体は金属製であるため周囲の温度の影響を受けやすいが、温度センサの検知結果に基づいて制御部が温度調節器を作動して冷却または加温し、筐体内の温度を、例えば２５℃前後などのあらかじめ定められた範囲の温度に維持する。
この発明によれば、流路を形成する管体を金属製にするとともに、筐体の内部を温度調節器によって所望の温度に維持するように構成したので、管体の内部の汚染が防止されるうえに、温度の違いによる測定結果のばらつきも抑えて、測定精度を高めることができる。
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、ダイオキシン類やＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）の濃度を測定する光学測定装置１１（以下、「装置」という）の斜視図を示す。
装置１１は、背景技術の項目において述べたように、抗原であるダイオキシン類などを含有した試料と蛍光標識した抗体溶液との抗原抗体反応により複合体を形成させ、抗原誘導体固相化担体を充填した測定セルにて反応溶液中の未反応抗体を捕捉し、蛍光強度を測定するというものである（特許第４７７７９８３号参照）。
より具体的には、抗原が未知濃度の試料と既知濃度の蛍光標識した抗体溶液を混ぜ合わせて測定用試料溶液を調製し、この測定用試料溶液を測定セルに送る。測定用試料溶液の中では、抗原抗体反応により複合体がつくられ、一定の平衡状態が形成されている。
測定用試料溶液を測定セルに送ると、測定用試料溶液中に残っている未反応抗体が測定セルに充填された抗原誘導体固相化担体に捕捉される。捕捉される量は、試料が存在しない抗体のみの溶液（Ｂｏ溶液）が最も多く捕捉されることになる。
抗原誘導体固相化担体に捕捉された抗体の量は蛍光量として測定され、Ｂｏ溶液の蛍光量との比から抗原の濃度が算出される。
測定終了後は、測定セルに再生溶液を流すことで抗体を解離させて、測定前の状態に戻す再生がなされる。測定と再生の繰り返しによって、同一の測定セルで複数回の測定を行うことができる。
おおよそこのような測定を行う装置１１は、図１に示したように、略直方体箱状の筐体１２を有し、筐体１２は正面の下端部に前方にせり出す支持台１３を有し、正面の上端に前方にせり出す庇状部１４を有している。
図２は、装置１１から支持台１３上の試薬カバー１５と正面の試料カバー１６を外した状態の正面図、図３は筐体１２の天板１７を外した状態の平面図である。これらの図に示すように、装置１１は、支持台１３の上に、廃液瓶１８、測定用バッファー液瓶１９、バッファー廃液瓶２０、再生溶液瓶２１、洗浄液瓶２２、サニタリ液瓶２３を左右方向の一方側から順に配設している。各瓶１８，１９，２０，２１，２２，２３の上端に接続される管体２４は、筐体１２の正面板１２ａから筐体１２内に延びている。
筐体１２の正面板１２ａ上であって、前述した廃液瓶１８の上方位置には、前述した測定セル（図示せず）を着脱可能に保持する光電セル機構部２５が形成されている。光電セル機構部２５は、励起光源や光センサ等（図示せず）を備えて、蛍光量の測定を行う部位である。光電セル機構部２５には、チューブポンプのような定量ポンプからなるポンプ（図示せず）が接続され、保持した測定セルに測定用試料溶液を流すように構成されている。
これら励起光源や光センサ、ポンプは、コントローラ（図示せず）に接続されており、コントローラによって駆動制御される。
筐体１２の正面板１２ａ上であって、光電セル機構部２５の隣接位置には、試料吸引部２６が設けられている。試料吸引部２６には、前述した測定用試料溶液を貯留する複数の試料瓶２７が着脱可能に保持される。
試料吸引部２６には、試料瓶２７を着脱可能に保持する試料瓶ホルダ２８と、試料瓶ホルダ２８を着脱可能に取り付ける取り付け部２９と、取り付け部２９の上方に位置して複数の吸引管３０を垂設した吸引管保持部３１が備えられている。取り付け部２９と吸引管保持部３１は相対移動可能であり、互いに接近し、また離反する構成である。前述した試料カバー１６は、吸引管保持部３１の前面を覆うものである。
筐体１２の庇状部１４の底部には、吸引管３０に接続される複数の吸引管接続部３２が設けられる（図３参照）。吸引管接続部３２には、流路の一つとしての吸引流路管３３がそれぞれ設けられている。
吸引流路管３３は、複数の液体の流れを切り換える方向切換弁３４に接続されている。吸引流路管３３には、測定処理に必要なその他の流路管３５も接続されている。
筐体１２の前面に露出する前述した管体２４を含めて測定処理に必要な液体が流れる流路を形成する管体（吸引流路管３３、流路管３３）は、金属製である。金属としては、銅製のものが好ましい。銅は耐食性に優れているからである。
筐体１２の内部には、前述した各部材のほか、その他の必要な部材や機器が収納されている。
このような筐体１２には、図３、図４、図５に示したように、温度調節機構が備えられる。温度調節機構は、筐体１２の内部の温度を調節する温度調節器４１と、筐体１２の内部の温度を測定する温度センサ４２と、温度センサ４２の検知に基づいて温度調節器４１を作動する制御部４３を有する。
温度調節器４１は、適宜の手段で構成され、能力や大きさに応じて適宜の部位に設けることができる。温度調節器４１としては、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で駆動する板状のペルチェ素子４１ａが好適に用いられる。このようなペルチェ素子４１ａを用いると、加熱も冷却も可能であり、小型化等も可能であり便利だからである。
温度調節器４１であるペルチェ素子４１ａは、例えば筐体１２の上端面を構成する天板１７に設けるとよい。ペルチェ素子４１ａは、天板１７の一部でも特に、前述した方向切換弁３４の上方に備えられる（図３の仮想線参照）。
図４は、温度調節器４１を中心とした部分の概略構造を示す拡大断面図であり、この図に示すようにペルチェ素子４１ａは、天板１７の下面と略面一になるアルミ板４４によって、ヒートシンク４５の下面に固定されている。ヒートシンク４５の下面におけるペルチェ素子４１ａの外周部には断熱機能を有する枠体４６が設けられる。ヒートシンク４５におけるフィン４５ａを有する側である上面には、冷却ファン４７が設けられている。このため天板１７におけるペルチェ素子４１ａ等を収容する部分は、上方へ膨出する膨出部１７ａを有している。
また、前述の温度センサ４２は筐体１２内における適宜位置に設けられる。図示例では、温度センサ４２は、図３に示したように方向切換弁３４を囲む位置にある金属板４８の垂直な面に固定されている。
これらのほか、補温度調節機構は、電力を供給する電源４９と、設定温度を設定するための入力部５０と、温度センサ４２が検知した温度などを表示する表示部５１を有している。
これら温度センサ４２と、ペルチェ素子４１ａと、冷却ファン４７と、入力部５０と、表示部５１は、図５に示したように制御部４３に接続されて駆動制御される。すなわち、制御部４３はあらかじめ定めらたれプログラムに従ってつぎのように制御動作を行う。
制御部４３は、温度センサ４２から検知結果を入力すると、その検出温度を表示部５１に表示するとともに、入力部５０を用いてあらかじめ設定された、目標である設定温度を比較する。
そして制御部４３は、温度センサ４２の検出温度と設定温度を対比して、温度調節が必要と判断した場合に、冷却ファン４７とペルチェ素子４１ａに電力を印加して、設定温度になるようにペルチェ素子４１ａによる加熱または冷却を行う。加熱または冷却は、パルス信号により温度変化を少なくして行われる。これによって、筐体１２内の温度を設定温度にするとともに、その温度を維持するように冷却ファン４７とペルチェ素子４１ａに電力を印加する。
制御部４３は、表示部５１に温度センサ４２の検出温度と、目標の設定温度を表示するほか、測定可能を意味する運転許可の表示をしてもよい。また、制御部４３が装置１１のコントローラに運転可能信号を送信するように構成してもよい。
以上のように構成された装置１１では、測定処理に先立って温度調節機構を駆動する。温度調節機構では、制御部４３により温度センサ４２と設定温度に基づいた温度調節がなされて、筐体１２内の温度が設定温度にされて、この温度が維持される。この状態で、装置１１の本体部による測定処理がなされる。
このため、測定時の周囲の温度の違いによる測定結果のばらつきを解消できる。温度調節機構は筐体１２内の温度に基づいて温度調節を行うので、外部、つまり装置１１を設置した空間の温度変化や、筐体１２内で駆動するポンプ等に起因する温度変化にも影響を受けずに、温度を一定に保つことができる。
しかも、温度調節機構の温度調節器４１はペルチェ素子４１ａで構成しているので、温度調節機構の大型化を回避できる。またペルチェ素子４１ａを前述のように天板１７に備えることで、既存の装置１１の天板以外の部分をそのままにして、前述のような測定結果のばらつきを解消できる装置１１に改変できる。
また、ペルチェ素子４１ａは、測定用試料溶液を流す吸引流路管３３等が接続された方向切換弁３４の上方に備えられている。このため、方向切換弁３４を中心とした測定結果に影響を及ぼしやすい部分の温度を適切に維持することができるので、測定結果のばらつきを良好に解消できる。
そのうえ、測定用試料溶液等の測定に必要な液体を流す流路を構成する管体、つまり吸引流路管３３や流路管３５、管体２４は、銅管で構成されているので、耐食性にすぐれており、コンタミネーションによる測定結果のばらつきも解消できる。
管体が銅管であると熱伝達性が良いので、温度変化の影響を受けやすいが、前述のように温度調節機構が筐体１２内の温度を外部の温度に関わりなく一定に維持するので、温度の違いによる測定結果のばらつきが生じることは回避できる。換言すれば、温度調節機構により作出した測定に適した温度環境下で精度の高い測定が行える。
以上のように、この発明の装置１１を用いた測定によって、精度の高い測定結果が得られる。
１１…光学測定装置
１２…筐体
１７…天板
２４…管体
３３…吸引流路管
３４…方向切換弁
３５…流路管
４１…温度調節器
４１ａ…ペルチェ素子
４２…温度センサ
４３…制御部
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Claims (4)
- 筐体の内部に、測定用試料溶液を送る流路を備え、前記筐体の正面に、測定セルを着脱可能に保持し蛍光量の測定を行う光電セル機構部を備え、抗原が未知量含まれる試料と、蛍光試薬により標識化された標識抗体が既知量含まれる抗体溶液を混合して前記測定用試料溶液を調製し、前記測定用試料溶液を前記測定セルに送り、前記測定セル内の抗原誘導体固相化担体に捕捉された未反応の標識抗体の量を蛍光量として測定して前記蛍光量に基づいて抗原の濃度を算出する光学測定装置であって、
前記筐体の内部の温度を調節する温度調節器と、
前記筐体の内部の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの検知に基づいて前記温度調節器を作動する制御部を備えるとともに、
前記流路を構成する管体が金属で形成された
光学測定装置。 - 前記温度調節器がペルチェ素子である
請求項１に記載の光学測定装置。 - 前記温度調節器が、前記筐体の天板に設けられた
請求項１または請求項２に記載の光学測定装置。 - 前記流路の一部に、複数の液体の流れを切り換える方向切換弁が設けられ、
前記方向切換弁の上方に、前記温度調節器が備えられた
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光学測定装置。
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2019
- 2019-05-22 WO PCT/JP2019/020247 patent/WO2020235038A1/ja active Application Filing
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