JPH01451A - 自動分析装置における光学測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （＃ｘ上の利用分野） この発明は１．生化学的分析や免疫学的分析を行う自動
分析装置における光学測定方法及びその装置に係り、特
に、所謂面分光方式による全く新規な光学測定方法及び
その装置に関する。

（従来技術とその問題点） 周知のように、生化学的分析や免疫学的分析を行う自動
分析装置においては１反応液の測定り段として、所謂１
γｉ分先方式による光学測定方法と後分光方式による光
学測定方法とが良く知られている。

前分光方式による光学測定方法は、反応液（検体と測定
用１１に対応する試薬か化学反応している状態の液、以
ド、同じ、）を収容した反応管が、光学測定位置に到達
する前に、測定光をフィルターにより測定用１１に対応
する単一波長光に変換ｌノて照射し、その吸光度を測定
する方法である。

しかしながら、上記従来の前分光方式による光学測定方
法にあっては１反応管か上記測定位置に到来する前に、
前記測定用口に対応するフィルターと交換する必要かあ
るため、反応管の移送スピードを高速化することか難し
く、１時間当りの処理件数が、前記後分光方式のものに
比べて遥かに少ない、という問題を有していた。

さらに、上記従来の前分光方式による光学測定方法にあ
っては、フィルターの数により測定用１１か限定され、
また、上記フィルターの経時変化により測定精度が低ド
するという問題をも有していた。

一方、前記後分光方式による光学測定方法は、回転する
反応管保持体に保持された反応管か、光学測定位置を横
切るときに、該位置に到来した反応管に全波長の測定光
を照射し、この透過光をグレイティング（光分散子）で
分光して、必要な波長の吸光度を測定するものである。

この後分光方式による光学測定方法は、その長所として
、反応管保持体に保持された全ての反応液の化学反応状
１んを高速度で測定することかでき、また、各反応液の
タイムコースをも測定することがてきると共に、測定時
における光１１！Ａ輝度の経時変化や反応管に対する透
過光のブランク値を２波長測定により補正することかて
き、測定精度に対する信頼性が非常に高いという点にあ
る。

しかしながら、上記従来の後分光方式による光学測定方
法にあっては、ヒ記多くの長所を有しているにも拘らず
、全波長光が反応液に照射されることで１例えば、アレ
ルギー性検体等や試薬の成分によっては、測定波長以外
の波長による光分解反応が発生し、このため各反応液間
に測定値のバラツキが発生し、測定精度に対する信頼性
に欠ける、という致命的な欠点を有していた。

また、」二記従来の後分光方式による光学測定方法にあ
っては、グレイティングによって波長分光された各波長
光を受光する受光素ｆは、有限の幅を持ち、その幅以ド
の接近した波長光を選択することかできないという問題
をも有していた。

さらに、上記従来の後分光方式による光学側定力法にあ
っては、反応管を透過してくる測定光か巾−・波長では
ないため、光電流’１ｊ、圧変換回路か測定波長の数た
け（例えば、１２波長で測定する場合場合には１２個）
必要となることから、装置か非常に複雑化し、また、制
御も複雑化することから、この種の装置か高価格化する
という問題をイＪしていた。

この発明は、かかる現状に鑑み創案されたちのてあって
、その１」的とするところは、第１に、自動分析装置に
おける光学測定方法として、測定波長光以外の波長光に
よる光分解か生しないフィルタ一方式以外の１ｔ１分光
方式を採Ｉｌｌ　ｌ、、第２に、光ＩＱ輝度の経時変化
や各反応管に対する透過光の差を補ｉｌ′、することか
てき。

第３に、光学測定装置を大幅に簡易化してコストダウン
を図ることかでき、以って、測定精度に対する信頼性を
大輪に向上させることかできると共に、あらゆる波長光
で連続測定することかてき、測定スピードも従来の後分
光方式による光学測定力法と変らない、所謂重分光方式
と後分光方式の各Ｌ（所のみを有する全・て新規な自動
分析装置における光学測定方法を提供しようとするもの
である。

（問題点を解決するための構成） 上記１１的を達成するため、この発明にあっては、所要
数の反応管を保持した反応管保持体な回転させ、光学測
定位置において、１−記各反応管内の検体と試薬の化学
反応状態を光学的に測定するように構成されてなる自動
分析装置の光学Ｊｌｌｌｌｌｌ全方法とし、上記測定光
を、回転１段により往復回動制御されるグレイティング
によって測定項１１に対応する単一波に光となし、該単
一波長光により、空気層と反応液の光透過率を光学測定
するように構成したことを特徴とするものである。

また、この発明にあっては、上記方法な実現するため、
所要数の反応管を保持した反応管保持体と、この反応管
保持体を回転させる駆動［没と、該反応管保持体を回転
により光７°測測定置を横切る反応管の吸光度を測定す
る光学測定装置と、を有する自動分析装置の光学測定装
置を前提とし、」−記光学・測定装置の測定光を１回転
計段により往復回動制御されるグレイティングによって
、反応管に照射される前に測定項【Ｉに対応するｔｌｉ
−波長光を選択し、この選択された単一波長光を空気層
と反応管に照射して該空気層と反応液の光′１！ｉ過半
を比較することで、比色光学測定を行うように構成した
ことを特徴とするとするものである。

（作用） それ故、この発明に係る［’１分析装置における光学測
定にあっては、所謂後分光方式にみられる測定波長光以
外の波長光か透過することにより生ずる光分解を、所謂
重分光方式により防１１・し、さらに、後分光方式の長
所である反応管毎の透過光の差を、光学測定位置におけ
る化学反応状１ムを測定する前に、洗浄水の入った反応
管の光透過率を測定項目に対応する巾−波長て【め測定
することて補正することかてきるように構成すると共に
、光源の輝度変化を、光学測定位置の直ｍで空気層を透
過した光の空気ブランク伯に基き補正するように構成す
ることもできるのて、高精度で信頼性の高い反応液測定
値を求めることかできる。

また、この発明にあっては、所謂重分光方式を採用して
いるため、反応管を透過する測定光か単一波長光である
ことから、一つの充電流電圧変換回路て十分てあり、こ
のため、光学測定装置を大幅に筒易化することかてきる
。

（実施例） 以Ｌ゛、添付Ｌ′Ａ面に示す一実施例に基きこの発ＩＪ
Ｉ？詳細に説明する。

第１図に示すように、この実施例に係る自動分析装置Ａ
は、有底四角も１状に４Ｉ４Ｉｊ２．された反応管ｌを
４０本保持してなる反応管保持体２と。

この反応管保持体２を第１　（４反時計方向・＼３９容
泰容雰転移送するパルスモータ３と、検体分Ｉｔ位置ａ
においてサンプラー４の検体８雰５内から検体を所要１
歳吸引し］−記反応管ｌに吐出する検体ピベウト６と、
試薬分注位ｒ１ｂにおいて試薬容器７内から測定項１１
に対応する試薬を所要驕吸引しｔ記反応’ｉ？１に吐出
する試薬とベット８と、光学側定位１７ｔｃに配設され
た光学測定装置９と、光学測定か終Ｙした反応液を排出
して洗浄する洗浄装置１０と、かう構成されている。

反応管保持体２は、前記したように、パルスモータ３に
よって、検体分注位置ａで所要早：の検体か分注された
反応管ｌを、第１図反時計方向へ３５１度（３９容器分
）回転移送し、結果として上記反応管ｌを、第１図時計
方向へｌ容器毎に間欠移送するように構成されている。

勿論、この発明にあっては、反応管ｌを、第１ＬＡ時計
方向へ３６９１ｆｆ（４１容器分）回転移送するように
４Ｒ成された自動分析装置にも適用することかできる。

また、上記反応管保持体２の各反応管保持孔１１．１１
の間には、木モ方向にｉ通する光透過孔１２が開設され
ている。勿論、上記各反応管保持孔１１にも、測定光か
透過する測定孔１４．１４か水モ方向に【１通して夫々
開設されている。

このように構成された反応管保持体２を回転させるパル
スモータ３は、制御装置ｉ！１ｃｐｕによって作動する
ドライバー回路１５及びセーターコントロール回路１６
によって一定の速度で駆動制御され、かつ高速位置決め
制御を行うエンコーダ１７及びエンコーダコントロール
回路１８により回転方向と回転角度がｉＥ確に制御され
る。勿論、上記パルスモータ３の代りにサーボモータを
使用することもできる。

光学測定装２２９は、第１［２４に示すように、光源２
０と、モノクロメータ２１と、受光素ト２２と、から構
成されて３つ、上記モノクロメータ２１のグレイティン
グ２３は、パルスモータ２４により、所定の角度を所定
のタイミングで往復回転するように構成されている。

従って、上記光ｒＡ２０から照射された全波長光は、レ
ンズ群２５で集光されてモノクロメータ２１の入射スリ
ット２６からグレイティング２３へと照射され、上記り
レイディンク２３は、測定ｑ＋　目に対応する巾−・波
長光を反射する角度で反射された測定光のみを、出射ス
リウド２７から受光素子２２へと入力するように構成さ
れている。

また、！二足受光素子２２に入力された屯−波長光は、
特に、第２図に示すように、充電流電圧変換回路３６へ
入力された後、測定波長毎にグループ化された波長光を
増幅する２個以ヒ（本実施例では４個）の増幅器３７の
いずれかに入力されて所定電圧まで増幅され、この後、
該増幅器３７て増幅された測定電圧値は、マルチプレク
サ−３８を経てＡ／Ｄ変換器３９からＬＯＧ変換器４０
へと入力され、制御装置；ＣＰＵで所要の演算処理か行
われる。

尚、上記実施例では、光−４ｔ　ｙｔ’ｔｌＺ圧変換回
路３６へ入力された測定光を、測定波長毎に４つにグル
ープ化する場合を説明したか、このグループ化は、この
発明にあっては、１グループ以Ｅであればよく、復数に
グループ化する場合には、吸光度の大小に応じてグルー
プ化することができる。

例えば、 ３４０〜３８０ｎｍの波長帯域を 増幅器３７ａ″Ｃ増幅し。

４１０〜ＳＯＯｎｍの波長帯域を 増幅器３７ｂで増幅し、 ５００〜６００　ｎ　ｍの波長帯域を 増幅器３７ｃで増幅し、 ６００〜７５０ｎｍのＦＩＩ長帯域を 増幅！１３７ｄで増幅し、 マルチプレクサ−３８で選択するのか分解能の点からも
ψましい。

即ち、」−１記のように４グループ化し、増幅器３７の
出力を例えば１６ビツトのＡ／Ｄ変換器３９でａ成した
場合には、光１ｉｏｏ％を１０ｖとしたときに、各グル
ープ毎に約０．１５ｍｖの吸光度変化を捕捉することが
できるので、極めて信頼性の高い測定データを得ること
かできる。

また、前記グレイティング２３を回転させるパルスモー
タ２４は、　＋ｉｉｊ記制御装置ＣＰＵによって作動す
るドライバー回路２８及びモーターコントロール回路２
９によって一定の速度−ｃｎ復回動制御され、かつ高速
位置決め制御を行うエンコータ３０及びエンコータコン
トロール回路３１により回転方向と回転角度か正確に制
御される。尚、第１図中、符号３２は受付キー、３３は
ＣＲＴ、３４は記憶回路、３５はプリンターを夫々示し
ている。

以１−の前提において、次に、測定項ＩＩに対応する巾
−・波長光の選択・照射作動原理について、第３］Ａに
基いて説明する。

反応管保持体２の１回転時間を、 Ｔ　＋＋ｅｅ　　　（＝　Ｔ　　Ｘ　　１０′３　ｍ５
ｅｃ）空気層測定範囲と反応管測定範囲の 通過時間と距離を　　　ｊｌｇ。。、ｄ、１波長切換時
間を　　　　　ｔｔ＊ｅｅ 反応管ｌ反応管子を　　　Ｐ−一 反応管ｌの数を　　　　　１本 とすると、 反応管保持体２の１回転、即ち１反応管の中心円周長ｐ
　Ｘ　ｎ　（ａ、）に要する時間は。

Ｔ　Ｂｅｅであるから。

となる。

従って、第５１４に示すように、ｔ　２ｍ５ｅｃ以内に
、グレーＣディング２３を切換波長分の波長切換制御を
行えばよいこととなる。

生化学自動分析装置にあっては、必要とされる波長光は
、おおよそ３４０〜７５０ｎｍであるから、最大４１０
ｎｍの波長範囲かグレイティング２３により分光されれ
ばよいことととなる。

例えば、前記モノクロメータ２１の凹面グレイティング
２３の場合。

ｍｎ入＝　　５ｉｎａ＋　　装置ｎβ ［入：波長（旧１１ｍ°次ｔ”／、ｎ：１ｍｍ”’ｉり
の溝数、α：人射角、β：出射角］ の関係式で、出射スリット２７から取り出す必要波長の
α角度及びβ角度を計算して求め、これに基き、前記パ
ルスモータ２４の回転速度を制御し、かつエンコータ２
９により位置決め制御するように構成すればよい。

以上のようにして、前記光学測定位置Ｃに到来した反応
管ｌに対する測定項目波長先入。

か選択されると、該測定項口波長光入、による反応液の
測定は、次のようにして行われる。

先ず、第４図（ａ）に示すように、洗浄装置ｌＯにおけ
る最終段階て、反応液か収容されるべき反応ｔｒＦＮｏ
　３に洗浄水を入れる。このとき、光学測定位置ては反
応骨動２の光学測定か行われているものとする。

このようにして洗浄水が入れられた反応骨動３は、第４
図（ｂ）に示すように、反時計方向へ移送されるか、こ
の反応管Ｎｏ３か光学測定位置Ｃに到達する前に、光学
測定袋７１９は光透過孔１２な透過した光の透過＊（Ｔ
　３１１）を測定し、次に、第４（Ａ（ｃ）に示すよう
に１反応管ＮＯ３か上記光字訓定位１ｃを通過したとき
の光透過率（ｒ’ｚｎ）を測定し、この両者の光透過率
に広き反応管ＮＯ３に対する測定直面の反応管ブランク
の吸光度ＯＤよ、か次式により求められ、制御袋″２ｔ
　ＣＰ　Ｕ上記憶させる。

＝１６ｇｌ工 Ｔ″３８ 次に、検体と第１試薬及び第２試薬か化学反応した反応
液が、］−記光学測定位置Ｃにおいて１−記測定項口波
長光入、によって測定されると、その吸光度ＯＤ　ｘｏ
は。

となる。

従って、光源輝度及び各反応管のフランク値を測定した
後の吸光度ＯＤ　１ｏ　’は、ＯＤ、。’　＝ＯＤ、。

−ＯＤユ。

となる。

このようにして、吸光度ＯＤ、、、’か求められると、
次に、標準￥＠質の吸光度ｏ　ｏ　、、’との演算処理
か行われ、最終的に反応液測定値か求められる。

標準物質の吸光度ＯＤ、′は、前記測定Ｓｆ目１波長先
入、により測定され。

ｏＤ、、’　＝ＯＤｎ、−０Ｄｏ。

て求めることかでき、そのＣ度をｆとすると、ＯＤ　、
、のＣ度ｆ３０は、 となり、反応液の化学反応値（反応液測定値）か求めら
れ、該反応液測定イ１が制御Ｊ１装置ＣＰＵに入力され
て記憶された後１例えば、プリンタにより印字される。

以１−のように１本発明において１反応液測定値を、洗
Ｍｌ木の入った反応管の吸光度（Ｔ’ｘｎ＞と、空気層
の吸光度（Ｔ−Ｒ）にノ＾き算出するのは、次の理由に
よる。

即ち、反応管かステウプ回動するタイプの自動分析装置
において１反応液を単一波長で巾に測定する場合には、
２波長測定力式の光学測定方法に比べ、光源輝度（波長
強度）の経時変化と反応管間の光透過率差を補正するこ
とか非常に難しい。

この発明は、かかる不几合を解消するため、反応液の実
測イ１を、洗浄水の入った反応管の吸光度（Ｔ’、、）
に基き補正することて反応管間の光透過率の補正を行い
、空気層の吸光度（Ｔｚｕ）を求めることて光源輝度（
波長強度）の経時変化の補正を行い、測定精度に対する
信頼性を保持するように構成されている。

（５１明の効果） この発明に係る自動分析装置における光学測定方法は、
以ヒ説ＩＩ　Ｌ、たように構成したので、所謂検分光方
式にみられる測定波長光以外の波長光か透過することに
より生ずる光分解を、所謂重分光方式により完全に防上
することかてき、測定精度に対する信頼性を大幅に向上
させることかてきる。

また、この発明にあっては、従来の後分光方式の長所で
ある反応管毎の透過光の差を、光学測定位置における化
学反応状態を測定する１７ｉ１に、洗浄水の入った反応
管の光透過率を測定項目に対応する中−波長でＹ・め測
定することて補ＩＦすることかできる。

さらに、この発ＩＪＩにあっては、光源の輝度変化を、
光学測定位置の直前で空気層を透過した光の空気フラン
ク値に基き補１［することかてきるのて、「１動分析に
おける高精度て信頼性の高い反応液測定４（＋を求める
ことかできると共に、従来のｌ’ｌ動分析装置のように
、装置始動時に全反応管を全波長光てフランク測定して
記憶しておく場合に比べ、制御装置の記憶容！４を大幅
に小型化することかてきる。例えば、１５波長光て３０
本の反応管のフランク値を測定する場合には、従来の［
１動分析装置にあっては、４５０データを記憶しておく
必安かあるのに対し、未発１蓼１てはｌデー９分を記憶
すればよいのて　制」装置の記憶８驕を大幅に小型化し
、コストも大幅に低減させることかてきる。

またさらに、この９．１Ｊ＋にあっては、所謂重分光方
式を採用しているため１反応管を透過する測定光か単一
波長光であることから、一つの光電流−に圧変検回路で
ト分であり、このため、光学測定装置を大幅に簡易化す
ることかできる等、幾多の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第［６はこの発明か適用された「１動分析装置の一例を
示す機構概略説明１−４　、第２図は同自動分析装置に
おける光学測定装置の信吟処理系を示す回路図、第３図
はこの発明により選択された単一波長光の照射状態を示
す説明間、第４１Ａ（Ａ）乃至（Ｃ）は上記単一波長光
に対する反応管の移動状態を順次示す説明］′４、第５
１Ｍは１−記弔一波長光が洗浄水の入った反応管を透過
した場合と空気層を透過した場合の各吸光度を示すグラ
フＩＡである。 （符号の説明） ｌ・・・反応管　　　　　２・・・反応管保持体３・・
・反応管保持体のパルスそ一タ ９・・・光学ａ一定装２１　１０・・・洗浄装置　　−
１２・・・光透過孔　　　１４・・・測定孔２０・・・
光源　　　　　２１−・・モノクロメータ２２・・・受
光、Ｉ　ｆ　　　　２３−・・クレイテインク２６・・
・入射スリ・ント　２７・・・出射スリ・ント３６・・
・光電波電圧変換回路 Ｃ・・−光学測定位置　ＣＰＵ・・・制御装置特許出願
人　株式会社　二　・ン　テ　り第４図 （Ａ）　　　　　　　　（８） （Ｃ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）所要数の反応管を保持した反応管保持体を回転さ
   せ、光学側定位置において、上記各反応管内の検体と試
   薬の化学反応状態を光学的に測定するように構成されて
   なる自動分析装置の光学測定方法において、上記測定光
   を、回転手段により往復回動制御されるグレイティング
   によって測定項目に対応する単一波長光となし、該単一
   波長光により、空気層と反応液の光透過率を光学測定す
   ることを特徴とする自動分析装置における光学測定方法
   。
2. （２）前記反応液の測定値に対する光源輝度の補正及び
   反応管間における光透過率差の補正は、光学測定位置の
   直前において前記単一波長光で測定される空気層の光透
   過率及び洗浄水の入った同一反応管の光透過率に基いて
   行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
   分析装置における光学測定方法。
3. （３）前記測定波長を、複数のグループに分割し、光電
   流電圧変換装置に入力された測定光を各波長グループ毎
   に配設された増幅器で増幅してマルチプレクサーへと入
   力するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項いずれか記載の自動分析装置におけ
   る光学測定方法。
4. （４）所要数の反応管を保持した反応管保持体と、この
   反応管保持体を回転させる駆動手段と、該反応管保持体
   を回転により光学側定位置を横切る反応管の吸光度を測
   定する光学測定装置と、を有する自動分析装置の光学測
   定装置において、上記光学測定装置の測定光を、回転手
   段により往復回動制御されるグレイティングによって、
   反応管に照射される前に測定項目に対応する単一波長光
   を選択し、この選択された単一波長光を空気層と反応管
   に照射して該空気層と反応液の光透過率を比較すること
   で、比色光学測定を行うことを特徴とする自動分析装置
   における光学測定装置。
5. （５）前記反応液の測定値に対する光源輝度の補正及び
   反応管間における光透過率差の補正は、光学測定位置の
   直前において、前記単一波長光で測定される空気層の光
   透過率及び洗浄水の入った同一反応管の光透過率に基い
   て行うことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の自
   動分析装置における光学測定装置。
6. （６）前記測定波長を、複数のグループに分割し、光電
   流電圧変換装置に入力された測定光を各波にグループ毎
   に配設された増幅器で増幅してマルチプレクサーへと入
   力するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項または第５項いずれか記載の自動分析装置におけ
   る光学測定装置。