JPH0130100B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は順次の試料について複数の項目の分析
を行なうために、反応容器に所定量の試料および
試薬を分注して得られる検液を透過する光をその
反応過程中複数の測光位置において複数の異なる
透過波長λ₁、λ₂、……λ_nを有するフイルタから
それぞれ分析項目に応じて選択されるフイルタを
介して測定し、この透過光量から検液中の分析す
べき成分に対する吸光度値を測定する方法に関す
るものである。

このような自動化学分析装置においては、試料
を収容した反応容器を透過した光を光電素子で受
光し、透過光量に対応した電気信号を得ている。
吸光度値ODは、一般に OD_X＝logI₀／I_x ……(1) （ここにI₀は反応容器に入射する光量であり、I_x
は透過光量である。）で与えられるので、実際の
分析では予じめ入射光量I₀を測定しておき、上記
(1)式による演算を行なつて吸光度値を求めてい
る。さらに測定精度を上げるために、透光性液
体、通常は水を収容した基準反応容器を装填し、
その透過光量I_sを測定し、この値から求められる
吸光度値を減算している。すなわちI_sから求まる
吸光度値をOD_sとすると、試料に対する真の吸光
度値OD_xは、 OD_x＝OD_X−OD_s ……(2) となる。この(2)式を書き直すと、 OD_x＝logI₀／I_x−logI₀／I_s＝−logI_x＋logI_s ＝−logI_x／I_s ……(3) となる。すなわち、試料の真の吸光度OD_xは、試
料を収容した反応容器の透過光量I_xと、基準反応
容器の透過光量I_sとから求めている。

一方、自動化学分析では反応過程における吸光
度変化を測定して分析を行なつているが、このた
めには１つの試料について複数の測光位置で測光
する必要がある。さらに１台の自動化学分析装置
により複数の項目についての分析を行なうことが
できるようになつているが、このために種々の異
なる透過波長を有するフイルタを測光光路に対し
て選択的に挿入できるようになつている。このよ
うな場合には各フイルタについて基準反応容器の
透過光量I_s（λ₁）、I_s（λ₂）、……、I_s（λ_n）を測
定す
る必要があるが、これを各測光位置において測定
しておく必要がある。それは各測光位置における
入射光量I₀のばらつき、受光用光電素子のばらつ
きなどによつてI₀やI_sが相違するためである。し
かし基準反応容器が各測光位置に留まる時間は制
限があるので、各測光位置において総てのフイル
タについての透過光量I¹ _s（λ₁）、I¹ _s（λ₂）、……、
I¹ _s
（λ_n）；I² _s（λ₁）、I² _s（λ₂）、……、I² _s（λ_n）
；Iⁿ _s（λ₁）、
Iⁿ _s（λ₂）、……、Iⁿ _s（λ_n）をそれぞれ測定すること
は時間的に不可能となる。そこで基準反応容器を
移送するピツチを試料を収容する通常の反応容器
の移送ピツチより遅くし、各測光位置に停止して
いる時間を長くすることが考えられる。しかし、
基準反応容器は通常の反応容器100個について１
個といつた割合で装填されるものであり、基準反
応容器についてだけ移送ピツチを遅くすることは
各部の制御プログラムが面倒となり好ましくな
い。さらに試料を収容した反応容器が反応ライン
上にあるときには基準反応容器の測光はできない
と共に基準反応容器が反応ライン上にあるときに
は試料を収容した反応容器を装填することはでき
ず、分析処理能率が低下する欠点がある。さらに
このような欠点を除去するためには複数の基準反
応容器を連続的にセツトし、これらが各測光位置
を通過する間に総てのフイルタについての吸光度
値を求めることが考えられるが、この場合にも分
析処理能率が低下する欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、試料を
収容した通常の反応容器と全く同じように透光性
液体を収容した基準反応容器を通常のようにセツ
トして通常の移送ピツチで移送することができ、
しかも正確な吸光度値が得られるようにした吸光
度測定方法を提供しようとするものである。

本発明は上述したような自動化学分析装置を用
いて試料の吸光度を測定するに当たり、測定準備
段階において各測光位置において反応容器を装填
せずに、それに入射する入射光量を全フイルタを
経て測光して値I¹ ₀（λ₁）、I¹ ₀（λ₂）、……、I¹ ₀（
λ_n）；
I² ₀（λ₁）、I² ₀（λ₂）、……、I² ₀（λ_n）；Iⁿ ₀（λ₁
）、Iⁿ ₀（λ₂）、
……、Iⁿ ₀（λ_n）を測定して記憶しておき、試料の
測定中に、透光性液体を収容した基準反応容器を
試料を収容した反応容器に混在させて測光位置を
通過させ、この基準反応容器および総てのフイル
タの各々を経て透過する光をいずれかの測定位置
において測光して、その値I_s（λ₁）、I_s（λ₂）、……
、
I_s（λ_n）を記憶し、試料を収容した反応容器につ
いては分析すべき項目に対応したフイルタを経て
透過する光を各測光位置において受光して測定値
I¹ _x（λ_i）、I² _x（λ_i）、……、Iⁿ _x（λ_i）を求めた後
、前記
記憶した値を読出して、ｌ番目（ｌ＝１、２、…
…、ｎ）の測光位置での測定値I^l _x（λ_i）から求ま
る吸光度値OD^lを、ただし、I^k ₀（λ_i）を、I_s（λ_i）を
求めた測光位置において、反応容器を通さずに、
波長λ_iのフイルタを通して測光した測定値とする
とき、 OD^l＝−logI^l／₀（λ_i）／I^l／₀（λ_i）×I_s（λ_i）／I
^k／₀（λ_i）……(4) なる式から算出することを特徴とするものであ
る。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の吸光度測定方法を適用するの
に好適な自動分析装置の一例の原理的構成を示す
線図である。本例の装置はバツチプロセスを採用
するデイスクリート方式で、しかも多項目の分析
を順次連続して行なうシーケンシヤルマルチ方式
の自動分析装置である。それぞれ分析すべき試料
を収容した試料容器１は例えばスネークチエイン
状の試料容器保持部２に保持され、試料容器保持
部移送装置３により矢印Ａ方向に間欠的に移送さ
れる。試料容器１内に収容された試料は、分析項
目数に応じ所定の試料吸引位置Ｂにおいて順次試
料分注装置４により所定量吸引され、試料分注位
置Ｃにある反応容器であるキユベツト６内に希釈
液５と共に分注される。キユベツト６はキユベツ
ト保持部７に保持されながら、反応容器保持部移
送装置８により矢印Ｄで示すように反応容器保持
部移送ライン、すなわち反応ラインに沿つて、例
えば１ステツプ10秒で間欠的に移送される。ま
た、このキユベツト６はキユベツト供給装置９に
より、順次反応ライン上の反応容器供給位置Ｅに
あるキユベツト保持部７に供給される。試料の分
注を受けたキユベツト６は更に数ステツプ移送
し、反応ライン上の所定の試薬分注位置Ｆにおい
て該キユベツト６に試薬分注装置１０により希釈
液１１と共に分析項目に応じた試薬を分注する。
分析に必要な試薬は、それぞれ試料容器12₁〜12_o
内に収容し、両矢印Ｇで示す方向に移動可能な試
薬容器移送装置１３に保持して、所定の試薬吸引
位置Ｈにおいて試薬分注装置１０により分析項目
に応じた試薬が吸引されるよう構成する。試料と
試薬との撹拌は、例えば試薬分注装置１０により
試薬と希釈液とを適当な流速でキユベツト６内に
吐出することにより十分に行なうことができる。
このようにして試薬の分注を受けたキユベツト６
を、反応ラインＤ上の所定の複数箇所、好適には
12〜15箇所に設けた光源と受光素子とより成る測
光部１４−１〜１４−ｎにより測光し、当該キユ
ベツト６内の検液の反応状態を監視する。

反応状態の監視は、特に酵素反応の測定に重要
なことである。すなわち酵素反応測定において
は、NADH／NADレベル対時間の直線部分で測
定しなければ正確な反応速度を求めることはでき
ない。第２図は代表的な反応曲線を示す線図で、
縦軸は吸光度（O.D）を横軸は試薬を添加してか
らの反応時間（ｔ）を表わしている。第２図にお
いて、領域(a)は検液の加熱時間や撹拌等による反
応の遅れ部分（ラグフエーズ）を表わし、領域(b)
は反応速度を確実に測定できる直線部分（リニア
フエーズ）を表わす。また領域(c)は試薬（基質）
あるいは試料中の成分が消耗した部分（エンドポ
イント）を表わし、この範囲での測定は誤つた低
値を示すことになる。リニアフエーズ(b)の時間
は、基質濃度や反応総液量を調整することによつ
て適当に変えることができるが、その調整は破線
で示す反応速度の速い検液および遅い検液であつ
ても、殆んどの検液に対して測光部１４−１〜１
４−ｎ（第１図参照）の位置でラグフエーズ(a)の
終点、すなわち測光部１４−１〜１４−ｎにおい
て吸光度変化が検出されるようにする。好適に
は、リニアフエーズ(b)の時間を正常な検液で１〜
２分、ラグフエーズ(a)の終点を決定する吸光度変
化を、最も反応が遅い検液に対して試薬添加から
最初の測光部１４−１の位置で最低0.05となるよ
うに、基質濃度および反応総液量を設定する。こ
のように設定することにより、順次に搬送される
検液のラグフエーズを測光部１４−１〜１４−ｎ
においてほぼ完全にモニターすることができる。
なお、測光部１４−１〜１４−ｎはラグフエーズ
(a)のみならず、リニアフエーズ(b)をもモニターす
るものである。すなわち測光部１４−１〜１４−
ｎの１つでラグフエーズの終点が検出された検液
は、その測光部よりも後方に位置する別の測光部
により検液がリニアフエーズにある間に測光され
た後、キユベツト６ごと廃棄する。

上述した試料容器保持部移送装置３、試料分注
装置４、反応容器保持部移送装置８、反応容器供
給装置９、試薬分注装置１０、試薬容器移送装置
１３の動作は機構制御装置１５により制御され、
測光部１４−１〜１４−ｎの測光データはデータ
演算装置１６において処理される。さらにこれら
機構制御装置１５およびデータ演算装置１６は中
央情報処理装置１７により制御される。中央情報
処理装置１７には入力装置１８により外部から情
報を入力できると共に分析結果等の出力情報は出
力装置１９により出力することができる。

次に測光部の具体的な構造について説明する。

第３図および第４図に示すように、各測光位置
（第１図の各測光部１４−１〜１４−ｎに対応す
る）において反応ラインを包囲する環状のターン
テーブル４４を設け、ターンテーブル４４で複数
のキユベツト６を支持すると共に各キユベツトを
多数の測光位置に位置決め可能とする。これらの
キユベツト６は、少なくとも一部を透光性材料に
より構成する。円状の反応ライン内に単一の光源
４６を配置すると共に多数の測光位置に対応させ
て反応ラインの周壁に多数の開口４７を光源４６
と同一レベルに形成する。反応ラインの周囲で開
口４７と同一レベルの一対のスリツト４８を有す
る円筒部材４９を適当な位置に配置された電動機
５０により高速回転させる。キユベツト６の各測
光位置に光学フアイバ５１の一端を固定して光学
フアイバ５１に光源４６よりの光束を開口４７お
よびスリツト４８を介して入射させる。全ての光
学フアイバ５１の他端は２箇所に分割して集束
し、これらの集束端に対向させて光電子倍増管を
有する受光素子５２Ａ，５２Ｂを配置する。すな
わち本例では多数の測光部１４−１〜１４−ｎを
１つの光源４６と２個の受光素子５２Ａ，５２Ｂ
を共用して構成する。光学フアイバ５１の集束端
と受光素子５２Ａおよび５２Ｂとのそれぞれの間
に回転フイルタユニツト５３Ａおよび５３Ｂを配
置する。回転フイルタユニツト５３Ａおよび５３
Ｂは、第５図に示すように異なる波長に対応する
複数のフイルタ、本例ではλ₁〜λ₁₀を有し、ステ
ツプモータ５４Ａおよび５４Ｂにより所望のフイ
ルタを選択できる構成とする。なお受光素子５２
Ａ，５２Ｂの出力信号はデータ演算装置１６にお
いて処理され、中央情報処理装置１７を介して出
力装置１９に出力される。

第３図において、例えばターンテーブル４４上
に20個のキユベツト６を支持し、キユベツト６を
10秒ごとに１歩ずつ前進させ、キユベツトの停止
時間10秒間に20個のキユベツトを測光するとすれ
ば、１個のキユベツトの測光時間は0.5秒となる。
この0.5秒間に各測光位置での出力差を補正する
ために、基準キユベツトを用いて上述したように
全波長に対する吸光度を求めることは非常に困難
である。また、10秒間に１つの測光位置で１波長
についての吸光度を求めるようにして10個所の測
光部で10波長の吸光度を求めることも考えられる
が、この場合には10個の基準キユベツトを搬送す
る必要があり、この間検液の測定を中止しなけれ
ばならない不具合がある。

そこで、本例では先ず、測定準備段階において
各測光位置においてキユベツト６を装填せずに、
それに入射する入射光量を全フイルタλ₁〜λ₁₀を
経て測光して値I¹ ₀（λ₁）、I¹ ₀（λ₂）、……、I¹ ₀（
λ₁₀）；
I² ₀（λ₁）、I² ₀（λ₂）、……、I² ₀（λ₁₀）；Iⁿ ₀（λ
₁）、Iⁿ ₀（λ₂）、
……、Iⁿ ₀（λ₁₀）を測定してデータ演算装置１６を
経て中央情報処理装置１７に記憶する。

次に、透光性液体を収容した１つの基準キユベ
ツトを装填して、各測光位置を通過させ、この基
準キユベツトに対して総てのフイルタλ₁〜λ₁₀の
各々を経て透過する光を順次の測光位置において
測光して、その値I¹ _s（λ₁）、I² _S（λ₂）、……I¹⁰ _s（
I₁₀）
を中央情報処理装置１７に記憶する。この基準キ
ユベツトは、試料測定中は例えば100検体ごとに
１個セツトしてI¹ _s（λ₁）、I² _s（λ₂）、……I¹⁰ _s（λ
₁₀）の
記憶された値を更進する。

例えば１番目の測光位置での試料の測定波長が
λ₂である場合についての吸光度値の算出方法を以
下に説明する。この測光位置でのキユベツト無し
での測定値はI¹ ₀（λ₂）であり、試料についての測
定値をI¹ _x（λ₂）とする。上述した(3)式に基いて吸
光度値OD_xを求めるには、 OD_x＝−logI¹／_x（λ₂）／I_s（λ₂）……(5) を計算すればよいが、この第１測光位置では基準
キユベツトの波長λ₂での測定値は記憶されておら
ず、この値は第２測光位値で求めた値、すなわち
I² _s（λ₂）が記憶されている。上式(5)は第１測光位
置でのキユベツト無しの測定値すなわち入射光量
値I¹ ₀（λ₂）を用いると次のように書直すことがで
きる。

OD_x＝−logI¹／_x（λ₂）／I¹／₀（λ₂）×I¹／_s（λ₂）
／I¹／₀（λ₂）……(6) この(6)式の分母の第２項のI¹／₀（λ₂）／I¹／₀（λ²
）は波長λ₂にお ける基準キユベツトの吸光度に対する値であるか
ら第２測光位置での基準キユベツトに対する測光
値I² _s（λ₂）を用いるとI²／₀（λ₂）／I²／_s（λ₂）と
等しくなる。した がつて上式(6)は次のように書直すことができる。

OD_x＝−logI¹ _x（λ₂）I¹ ₀（λ₂）×I²／_s（λ₂）／I¹／
₀（λ₂） この(7)式から試料の正確な吸光度値OD_xを計算に
より求めることができる。

上述したように本発明によれば、キユベツト無
しおよび基準キユベツトを用いて測光した測光値
を予じめ記憶しておき、各試料についての測光値
と、記憶しておいた測光値から選択したデータと
を用いて試料の任意の波長についての真の吸光度
値を正確に算出することができる。この場合、基
準キユベツトを用いる測定は全ての波長について
いずれかの測光位置で測定すればよいので、各測
光位置にキユベツトが留まつている時間が短くて
も十分な余裕をもつて測光することができ、しか
もこの測定を行なう際の各部の動作の制御は通常
の試料の分析の際と全く同様に行なうことができ
るので、制御プログラムは著しく簡単となると共
に、基準キユベツトも少数で足りる利点がある。
この場合、測定波長の数が測光位置に比べて多い
場合には、少く共１つの測光位置で２波長以上の
測光値を取出す必要があるが、各測光位置におい
て全ての波長についての測光値を取出す場合に比
べれば、はるかに簡単である。また、上述した例
では基準キユベツトを１個使用するものとした
が、複数個の基準キユベツトを移送しながら各波
長についてのデータを取り、それらの平均値を用
いるようにすれば、受光素子やアンプのノイズに
影響されないより正確な吸光度値を求めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸光度測定方法を適用するの
に好適な自動分析装置の一例の原理的構成を示す
線図、第２図は代表的な反応曲線を示す線図、第
３図および第４図は本発明を実施する自動分析装
置の測光部の一例の具体的構成を示す線図的平面
図および断面図、第５図は第４図に示した回転フ
イルタユニツトの平面図である。 １……試料容器、４……試料分注装置、６……
反応容器（キユベツト）、１０……試薬分注装置、
１４−１〜１４−ｎ……測光部、１５……機構制
御装置、１６……データ演算装置、１７……中央
情報処理装置、１８……入力装置、１９……出力
装置、４４……ターンテーブル、４６……光源、
４８……スリツト、５１……光学フアイバ、５２
Ａ，５２Ｂ……受光素子、５３Ａ，５３Ｂ……フ
イルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 順次の試料について複数の項目の分析を行な
   うために、反応容器に所定量の試料および試薬を
   分注して得られる検液を透過する光をその反応過
   程中複数の測光位置において複数の異なる透過波
   長λ₁、λ₂、……、λ_nを有するフイルタからそれ
   ぞれ分析項目に応じて選択されるフイルタを介し
   て測定し、この透過光量から検液中の分析すべき
   成分に対する吸光度値を測定するに当たり、測定
   準備段階において各測光位置において反応容器を
   装填せずに、それに入射する入射光量を全フイル
   タを経て測光して値I¹ ₀（λ₁）、I¹ ₀（λ₂）、……I¹ ₀
   （λ_n）；I² ₀（λ₁）、I² ₀（λ₂）、……、I² ₀（λ_n）
   ；Iⁿ ₀（λ₁）、
   Iⁿ ₀（λ₂）、……、Iⁿ ₀（λ_n）を測定して記憶しておき
   、
   試料の測定中に、透光性液体を収容した基準反応
   容器を試料を収容した反応容器に混在させて測光
   位置を通過させ、この基準反応容器および総ての
   フイルタの各々を経て透過する光をいずれかの測
   光位置において測光して、その値I_s（λ₁）、I_s（λ₂）
   、
   ……、I_s（λ_n）を記憶し、試料を収容した反応容
   器については分析すべき項目に対応したフイルタ
   を経て透過する光を各測光位置において受光して
   測定値I¹ _x（λ_i）、I² _x（λ_i）、……、Iⁿ _x（λ_i）を求
   めた後、
   前記記憶した値を読出して、ｌ番目（ｌ＝１、
   ２、……、ｎ）の測光位置での測定値I^l _x（λ_i）か
   ら求まる吸光度値OD^lを、ただしI^k ₀（λ_i）を、I_s
   （λ_i）を求めた測光位置において、反応容器を通
   さずに、波長λ_iのフイルタを通して測光した測定
   値とするとき、 OD^l＝−logI^l／_x（λ_i）／I^l／₀（λ_i）×I_s（λ_i）／I
   ^k／₀（λ_i） なる式から算出することを特徴とする吸光度測定
   方法。