JPH01501091A - 化学分析のための方法および装置 - 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】 この発明は化学分析のだめの方法および装置に関するものであって、化学分析中 に液体の化学試薬を分配するための方法および装置に関するものである。

発明の背景 液体試薬を利用する化学分析は多くの分野、特に医学的な診断において幅広く実 践されている。「液体試薬」はその純粋または通常の状態では液体でないがもし れないが適切な容器内でその試薬を溶かすなど何らがの方法で液体にされている 試薬を含む。

典型的には、化学分析において、分析されるべき物質のサンプルは薄められた後 の場合もあるが一般にキュベツトで知られる容器内に置かれる。測定された１個 以上の液体試薬はキニベット内のサンプルに加えられ、そしてその結果の混合物 は次に、成る選択された特性において変化がないかモニタされる。理論では、は とんどいがなる特性もモニタされ得るが、実際は便宜上の理由でモニタされる特 性はほとんど當に光学的特性である。一般に混合物は色の変化（すなわち１個以 上の特定の光の波長が吸収されるがまたは伝導される程度の変化）に対してモニ タされるであろう。モニタされるかもしれない他の光学的特性は濁り度や螢光性 などである。モニタされるかもしれない非光学、的特性は導電性とペーハーであ る。すべての場合、選択された化学試薬およびモニタされた特性が選択されて、 その結果サンプル内の化学薬品または化学薬品の基形の有無が混合物のモニタさ れた特性内の変化の有無または性質によって検出され得る。

現在利用可能な分析装置は通常試薬をサンプルを含むキュベツトに送るために螺 動性またはピストンのポンプを利用する。しかしながら、これらのポンプはあま り信頼できず、封止が漏れたりかつポンプのチューブにひびが入ったりするかも しれない。さらに、ポンプでは送られる試薬の量があまり正確でないので、分析 者は分析結果を再現することが難しいという問題がある。

正確な分析にさらに必要なことは、液体試薬は品質が良くかつ汚染されているべ きではないことである。液体試薬が瓶の中で予めパックされることが次第と一般 的になっており、これによって品質管理よび安全性が改良され、貯蔵の間の汚染 を最少にする。必要なときに、特定の試薬の瓶が開けられて分析装置内のポンプ の貯蔵器として提供される。しかしながら、一旦瓶を開けると瓶の中の全部の内 容物が即座に用いられない場合汚染しやすくなる。

そのポンプによって装置の重量と嵩が増しかつ通常本管から引いた電気によって 動くモータで駆動される必要がある。このためそのような装置のポータプルの程 度が制限される。さらに、多くの化学試薬は熱に敏感であるにもかがわらずポン プモータは熱を発する。さらに、ポンプモータからの熱がその試薬の劣化を引き 起こさないようになるなら、その装置はそのポンプモータから間隔をあけて試薬 の貯蔵器または瓶を保持するように設計されなくてはならず、これによってその 機器の大きさが増し−、また用いられなくてはならないポンプのチューブの長さ が増加する。

発明の要約 この発明の第１の局面に従えば、量が既知である試薬が１ショット計量分配器の 作動によって解放される、化学分析において液体試液を分配する方法が提供され る。

１ショット計量分配器は最初の位置から作動ストロークを通ってアクチュエータ が動き、１つの液体の正確な量が運ばれかつその作動部材がその最初の位置に戻 ることが許容されるまでいかなる液体もさらに解放され得ないものである。

分配器はかなりの量の試薬を含むことができるので、貯蔵器とポンプの両方の機 能を組合わし、それによってモータ作動のポンプ等の必要がなくなる。

さらに、もし作動部材が作動ストロークを完全に進むと、分配される液体の量が 分配器のジオメトリによって決定されるというのがそのような分配器の特徴であ る。したがって、分配器は手動かまたは比較的簡単な自動機構によって作動され てもよい。いずれの場合においても、もしストロークの全長を通過するならその 作動部材に与えられる作動力および／または動きは正確である必要はなく、正確 に計量された量の試薬が分配されるであろう。

一般に１ショット計量分配器には２つの型がある。

１つの型は、ばねのピストンが第１の停止位置に対して偏倚を与えられかつ作動 部材の作動ストロークがピストンをシリンダに沿って第２の停止位置に駆動され るまで駆動する。その分配される量は動かされた量に依存するであろう。

第２の型は、加圧された容器がアウトレットチャンバを有しかつ容器のアウトレ ットバルブはバルブが開いたときにその容器の圧力によって液体がアウトレット チャンバ内で分配されるように配置されるが、さらなる液体はその容器のアウト レットバルブが再び締まるまで次に分配され得ない。分配された液体の量はアウ トレットチャンバの大きさによって決定される。

ばねピストンシリンダ分配器の場合、作動ストロークの間の汚染材料の入来に対 して、容器の内容物が封止されるように配置することが可能である。作動ストロ ークに続いて分配される液体を取替えるために容器に入ってくる空気から容器の 内容物が汚染されるのを防ぐために、菌のないおよび／または化学的に不活性の 取替ガスを与えることが可能であるが、より好ましくはその試薬が撓み性のある かつ／または破壊可能である容器内に含まれることであり、そうすれば、試薬が ５配されると容器の量も減りかついかなる取替ガスもその容器に入ることが必要 でなくなる。

圧力を与えられる容器の場合、その容器の内容物はアウトレットバルブが閉じる と周りの環境から自動的に封止される。アウトレットバルブが開くと内部の容器 の圧力は材料のみがその容器を離れかつ何も入って来れないことを確実にする。

この態様で、その容器の内容物は容器が用いられ始めた後でも汚染から保護され る。

この発明の第２の局面に従えば、周知の量の液体試薬が１ショット計量分配器の 作動によって分配される、化学分析を行なう方法が提供される。

この発明の第３の局面に従えば、化学分析を行なうための装置が提供され、その 装置は分析されるべきサンプルを保持する容器手段と、１ショット計量分配器を 受取りかつそれを作動部材と分配器のさらなる一部との間に相対的な動きを許容 する態様でそれを支持するように適合された支持手段とを含み、それによって、 分配器によって解放された支持手段における液体がサンプル保持手段が予め定め られた位置にあるときそこに送られ、さらにその装置はサンプルの予め定められ た特性における変化を検出するための手段を含む。

この発明によるとまた、１ショット計量分配器がその支持手段に置かれるとき、 すぐ前の文章に従った装置が得られる。

その装置はさらに予め定められた位置に容器を動かす搬送手段を含むかもしれな い。

その装置は分配器によって放たれた試薬が直接にサンプルの容器にかまたは分配 器のアウトレットから導管を介して通過するように設計されてもよい。しかしな がら、この発明を実施する装置では試薬の貯蔵器とポンプモータの熱を離す必要 がないので、そのような導管の長さは、通常従来の装置に典型的に用いられたポ ンプチューブよりずっと短いであろう。

サンプル（すなわちそのサンプルは光の１個以上の特定の波長が吸収されるかま たは伝導される程度の変化に対してモニタされる）の変化を検出するために色度 測定を利用することが好ましい。

試薬が圧力を与えられた容器内にストアされる、１ショット計量分配器を用いる こともまた好ましい。

したがって、この発明のさらなる局面に従えば、色度測定のための試薬を含む１ ショット加圧計量分配器が提供される。

便宜上、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスが分配器内の圧力を与える媒体 として採用される。他の目的で用いられる加圧された容器内で通常使用される推 進物質とは違って、そのような加圧ガスは通常液体試薬の分配された量が小滴に 分散することがなく、いわゆる「エアロゾル」を形成する。しかしながら、これ は化学分析において液体試薬の分配に不利な点を表わさないということが信じら れている。

この発明は最先端の高速でかつ自動化された装置に応用できる。たとえば、各々 異なる試薬を含んでいる多数の分配器が円形コンベアかまたは他の貯蔵装置に取 付けられ、選択されたものがサンプル容器に試薬を分配するために分配器受取支 持手段にもたらされる。

これはアクチュエータをその作動ストロークを通って動かすためのモータを備え た手段で完全に動力が与えられかつ自動化され得るが、これらはすべてコンビ二 一夕の制御のもとにある。そのような装置はまた自動サンプル容器と、自動サン プラーから試薬を受取るための１個以上の予め定められた位置に駆動し、そして さらにサンプル保持手段内の混合物が選択された特性における変化に対してモニ タされる予め定められた位置に順にひとつづきのサンプル容器を駆動するだめの 手段を有する。

この発明はまた分配が手で行なわれるか、わずか１つの（または少数の）分配器 受取支持がしかない、小さなポータプル装置にも応用され得る。しかしながら、 そのようなポータプル装置はオペレータが試薬の分配器を簡単にかつ迅速に交換 していくつかの異なる試薬の測定された量が異なる試薬が相互に汚染する危険な しに１つの分配器受取支持手段から順に分配できるように配置されてもよい。そ のようなポータプル装置はサンプル保持手段が分析処理の間ずっと動かないか、 手で動かされるようにも設計され、その場合、装置はいかなるモータも含む必要 がなくかつ電池の動作に適しているかもしれない。

サンプル保持手段内の混合物の光学的特性がモニタされるべき場合、（トリチウ ムのような）放射線物質やその放射線物質からの放射に応答して光を放つ螢光体 を含む光源が用いられてもよい。そのような光源は電気光の代わりに単色光を出 すために用いられてもよい。このようにして、本管からの電気供給がない場合で も動作でき、高度の正確さで様々な化学分析を行なうために用いられ得る、コン パクト装置が得られる。

本出願では「光」は目視可能および目視不可能両方の電磁放射のことを指してい る。

非制限的な例によって与えられたこの発明の具体例は、添付の図面を参照して次 に説明される。

る。

第２図は第１図の装置の側面図である。

第３図は第１図の装置を介した縦断面図である。

第４図はこの発明を具体化する第２の装置の上面図である。

第５図は第４図の装置の正面図である。

第６図は第４図の装置の側面図である。

第７図は第５図の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

第８図は第７図の側面図の詳細である。

第１図に例示される装置はベースプレート３から垂直に上方に延びているバック プレート１を有する。バックプレート１から水平に延びているアーム５はランプ ハウシング７とさらにそこに取付けられている部品を支持する。ランプハウシン グ７の下方端部は分配器ヘッド９に取付けられており、これは２個の加圧された １ショット分配器１１を支持する。キュベツト１３は分配ヘッド９の下のベース プレート３の上に置かれかつ光検出器１５はキュベツトの下に位置決めされる。

ベースプレート３の窓１７は光検出器を埃と損傷から保護する。

ランプハウジング７には、ランプ１９とレンズシステム２１および２３がある。

レンズシステムはランプ１９からの光をキュベツト１３および光検出器１５に向 けられるビームに焦点を合わせる。分配へラド９は中央に垂直アパーチャを有し 、このビームがそれを通過することを可能にする。分配ヘッド９の上部にはフィ ルタ２５がランプ１９からのビームを横切って位置決めされ、望ましくないビー ムからの光の波長を除去する。キュベツト１３および窓１７は、光検出器１５に よってモニタされるフィルタを通る光ビームの波長に対して透明である。

分配ヘッド９は一部が反転された位置で２つの加圧分配器１１を支持する。その 分配器１１は実質的に既に周知の分配器と同じであり、かつ喘息などの治療のた めの吸入器用のエアロゾルの形で薬剤の１シヨツト計量された量を分配するため に用いられる。したがって、分配器１１の構造はここでは詳細に説明されない。

各分配器１１の外部の小さな管は外部の放出チューブ２７で終わっている。内部 の放出チューブ２９は外部の放出チューブ２７内で摺動可能でありかつ外方向に 偏倚力が与えられる。内部放出チューブ２９の外部放出チューブ２７に沿った内 部方向への動きによって、分配器１１のアウトレットバルブが開き、分配器１１ のアウトレットチャンバの内容物が１１内の圧力によってチューブ２７および２ ９を介して放出され、その結果各分配器の内部の放出チューブ２９がキーベット １３に向う。各分配器１１の内部の放出チューブ２９はキュベツト１３に対して 動きが抑制されるが、各分配器の本体および外部の放出チューブ２７は分配ヘッ ド９に関してキュベツト１３に向かって摺動可能である。したがって、分配器１ １は下方向にかつキュベツト１３に向って分配ヘッド９の内部へと押されて（第 ３図の破線で示される位置に到達すると）、分配器の内部の放出チューブ２９は 外部放出チューブ２７に関してその分配器の内部に動き、分配器１１の内容物の 測定された分配量分がキュベツト１３に放出される。分配器１１はキュベツト１ ３から離れて上下に動かすことによって、分配ヘッド９から取外すことができる 。

使用において、ランプ１９からのビームによる光検出器１５からの出力がモニタ され、一方で測定されたサンプルが窓１７の上に位置決めされている空のキュベ ツト１３に置かれ、そして分配器１１内に予めパックされた１個以上の選択され た試薬の測定された分配量がキュベツト１３内のサンプルに加えられる。試薬を 加えた後のキュベツト１３内の混合物の光学的特性の変化は、キュベツト１３内 に最初に入れられたサンプル内の選択された化学薬品または化学薬品の基型の有 無を示すと認められている。

第１図ないし第３図の装置のように、第４図ないし第８図の装置はキュベツトの 内容物の光学的特性の変化を検出するために光検出器を用いる。しかしながら、 第４図ないし第８図の装置は光検出器の出力を解釈する際に助けとなるマイクロ プロセッサを組込んでいる。

第４図の装置の傾斜したフロントパネルにはキー３１が設けられ、それによって オペレータが情報をマイクロプロセッサに入力することができる。そのパネルに はマイクロプロセッサからの出力のためのディスプレイ３３もまた設けられる。

フロントパネルは４個のアパーチャを有し、それを通して、加圧される分配器３ ７の端部に取付けられたボタン３５が飛出ている。こうして、オペレータは関連 のボタン３５をしっかりと押すことによって分配器３７内の試薬の計量された分 量が放出されることを引き起こし得る。

マイクロプロセッサはまたプリンタ３９を制御し、そうして分析結果を記録とし て書きとめることができる。プリンタ出力シート４１は装置の後に傾斜している 上部表面でのスリットアパーチャ４３から出る。

装置のケーシングの上方部分は傾斜している正面表面と傾斜している上部表面と を含んでいるが、これは第７図の破線で示されているように、装置の後部の蝶番 を中心として上部に開くことができる。これによって保守点検をしたり、プリン タロール４５を取換えたり、加圧される分配器３７を取換えたりといった機能を 果たすために装置の内部にアクセスできる。

その装置は光検出器４９の上に位置決めされる分配ヘッド４７を含む。使用にお いて、分析用の測定されたサンプルを含むキュベツト５１は分配ヘッド４７と光 検出器４９０間に位置決めされる。ランプ５３はキュベツト５１の内容物の光学 的特性をモニタする際に使うだめの光ビームを提供し、この光ビームは光ファイ バ５５によって分配ヘッド４７に送られる。光検出器４９からの出力はマイクロ プロセッサへの入力として与えられ、そうしてマイクロプロセッサはキュベツト ５１の内容物の光学的特性の変化を検出することができる。

長さが短い撓み性のあるチューブ５７は分配器３７から分配された試薬を分配ヘ ッド４７に送る。

図面では示されていないが、さらなる光ファイバがランプ５３からのさらなるビ ームをさらなる検出器に送ってもよい。そのさらなるビームはキュベツト５１を 通過することなくさらなる光検出に与えられる。さらなる検出器からの出力はま たマイクロプロセッサの入力として与えられる。

この配置によってマイクロプロセッサへの比較または較正入力が与えられ、その ためマイクロプロセッサは光検出器４９の出力の変化のみをモニタするというよ りも、２個の光検出器の出力の間の違いにおける変化をモニタすることができる 。このようにして、ランプ５３の出力のいかなる変化も自動的に補償される。

第４図ないし第８図の装置の一方の角には蝶番の付いたキュベツトトレイ５９が 設けられている。トレイの通常の位置においては、第５図、第６図および第７図 に示されるように、トレイ５９上に正しく位置決めされたキュベツト５１が分配 ヘッド４７の下に置かれかつ光検出器４９と整列する。この位置から、トレイ５ ９は第４図に示されるように縦のピボット軸を中心として装置の外側に動かされ てもよい。トレイ５９の動きを通してそれによって占有される位置は第４図の破 線で示される。

トレイ５９の動きによって装置からキュベツト５１が運び出され、オペレータが それにアクセスできる。

使用において、オペレータはキュベツトのトレイ５９を装置の外方向に動かし、 その上に分析のための測定されたサンプルを含むキュベツト５１を置く。次にオ ペレータはキュベツト５１の載ったトレイ５９をその通常の位置に戻す。次に、 オペレータはキー３１を介して必要とされる入力をマイクロプロセッサに与え、 キュベツト５１に分配器３７から選択された試薬の計量された分量を放出するた めに、選択された押しボタン３５を押す。そのマイクロプロセッサは光検出器４ つからの出力をモニタし、そこから分析結果を計算するであろう。これらの分析 結果は次にディスプレイ３３にディスプレイされるかそしてまたはプリンタ３９ によってプリントされる。分析が終わると、トレイ５９は再び装置から外に動か されキュベツト５１は空にして洗浄するために取去られる。

第８図はその関連した押しボタン３５とともに加圧された分配器３７を詳細に示 す。分配器３７は第１図ないし第３図の装置で用いられる分配器１１と同じであ る。分配器３７はホールダ６１によって支持され、これによって分配器３７の本 体が押しボタン３５からの圧力のもとで動かされるが、分配器の内部の放出チュ ーブ６３の動きを抑える。

こうして第４図ないし第８図の装置の分配器３７の動作モードは第１図ないし第 ３図の装置の分配器１１で既に述べられた動作モードと同じである。撓み性のあ るチューブ５７の一方の端部はそれぞれの分配器３７の内部の放出チューブ６３ の端部に押して嵌め合わされ、チューブ５７の他方の端部は分配ヘッド４７のチ ューブスタブに押して嵌め合わされる。簡潔にするために、第７図はただ１つの チューブ５７し示していないが、分配ヘッド４７上に第２のチューブスタブが示 されており、これに第２の分配器３７からの第２のチューブ５７が使用する際に 嵌め合わされる。

第４図ないし第８図の装置は本管から引かれた電力または電池で使用されるのが 適切である。電池動作の間、電池の絶え間ない流出を緩和するために、ランプ５ ３は放射性物質と放射性物質からの放射に応答して光を放つ螢光体を含む光源と 取替えられてもよい。そのような光源はいかなる外部の電力供給も必要としない 。

もし所望されるなら、光焦点合わせシステムがランプ５３に設けられてもよく、 かつフィルタが分配ヘッド４７かまたはランプ５３に設けられてもよく、これは 第１図ないし第３図の装置における光学系２１および２３やフィルタ２５を提供 するのと似ている。

当業者にとって明らかなように、種々の修正が上で述べられた実施例に可能であ る。たとえば、格子のマイクロメータが適切な波長の光をキュベツトおよび光検 出器に与えるためにフィルタの代わりに用いられてもよい。装置の検出システム が螢光や、屈折率、濁り度またはべ一／１−などのキュベツトの内容物の他の特 性における変化を検出するために配置されてもよい。カムまたはソレノイド装置 が分配器を自動的に減圧するために設けられてもよい。

国際調査報告 ｌ叫ｎｎ１１６’ｎｌ　Ａｌｎ１ｋ＃ｅ−１１Ｌ　ｐＣＴ／ＧＢ　８フ１００７ ｃ４国際調査報告 ＳヨεフＣＯ７０４

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．化学分析を行なうための装置であって、分析されるべきサンプルを保持する 容器手段と、１ショット計量分配器を受取りかつそれを作動部材と分配器のさら なる部分との間の相対的な動きを可能にする態様で支持し、それによって支持手 段で分配器によって放たれた液体はサンプル保持手段に予め定められた位置にあ るときそこに送られる支持手段と、 サンプルの予め定められた特性における変化を検出するための手段とを含み、 その分配器は化学分析を行なうために液体試薬を保持する加圧容器を含む、装置 。
2. ２．１ショット計量分配器が支持手段に置かれている、請求の範囲第１項に記載 の装置。
3. ３．その容器は不活性ガスによって加圧される、請求の範囲第１項に記載の装置 。
4. ４．そのガスは窒素およびアルゴンのいずれかである、請求の範囲第３項に記載 の装置。
5. ５．サンプル保持手段を予め定められた位置に動かす搬送手段をさらに含む、請 求の範囲第１項に記載の装置。
6. ６．支持手段内の分配器によって放たれる液体が分配器のアウトレットから直接 にサンプル保持手段に進む、請求の範囲第１項に記載の装置。
7. ７．支持手段の分配器によって放たれた液体が導管を介してサンプル保持手段に 進む、請求の範囲第１項に記載の装置。
8. ８．サンプルの予め定められた特性がその光学的特性である、請求の範囲第１項 に記載の装置。
9. ９．サンプルの予め定められた特性がその色である、請求の範囲第８項に記載の 装置。
10. １０．複数個の前記分配器のための貯蔵装置を含み、それによって、選択された 分配器が支持手段にもたらされてその中に含まれる液体をサンプル保持手段に分 配する、請求の範囲第１項に記載の装置。
11. １１．自動サンプラーと、連続したサンプル保持手段を順に自動サンプラーから 前記分配器から液体試薬を受取るための１個以上の前記予め定められた位置に駆 動し、そのサンプル保持手段が選択された特性における変化をモニタされる、さ らなる予め定められた位置に駆動する手段もまた有する、請求の範囲第１項に記 載の装置。
12. １２．モータを備えた手段が作動部材と支持手段によって受取られる１ショット 計測分配器の前記さらなる部分との間の相対的な動きを引き起こすように設けら れる、請求の範囲第１項に記載の装置。
13. １３．色度測定のための試薬を含む１ショット加圧計測分配器であって、そこで はアルゴンまたは窒素のいずれかを含む不活性ガスが分配器内の加圧媒体として 採用される、分配器。
14. １４．化学分析を行なうための装置であって、分析されるべきサンプルを保持す る容器手段と、作動部材と分配器のさらなる部分との間の相対的な動きを可能に する態様で１ショット計測分配器を受取りかつそれを支持し、それによって支持 手段の分配器によって放たれた液体をサンプル保持手段が予め定められた位置に あるとき、そのサンプル保持手段に送る支持手段と、放射性物質と放射性物質か らの放射に応答して光を放つ螢光体とを含む光源からなる光を用いて、サンプル の光学的特性の変化を検出するための手段とを含む、装置。