JPH03110466A - 生化学分析装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、血液、尿等の被検査液に含まれる所定の生化
学物質との化学反応により光学的濃度変化を生じる試薬
を含有する検査体に上記被検査液を点着して該検査体の
光学的反射濃度を測定することにより、被検査液中の所
定の生化学物質の物質濃度を求める生化学分析装置に関
するものである。

（従来の技術） 被検査液の中の特定の化学成分を定性的もしくは定量的
に分析することは様々な産業分野において一般的に行な
われている操作である。特に血液や尿等、生物体液中の
化学成分または有形成分を定量分析することは臨床生化
学分野において極めて重要である。

近年、被検査液の小滴を点着供給するだけでこの被検査
液中に含まれている特定の化学成分または有形成分を定
量分析することのできるドライタイプの化学分析スライ
ドや長尺テストフィルムが開発され（特公昭５３−２１
６７７号、特開昭５５−１６４３５６号、米国特許箱３
．５２６，４８０号、特願昭８２−１７６５８３号、特
願昭８２−１７６５８４号、特願昭６２−１７８５６５
号等）、実用化されている。これらの化学分析スライド
や長尺テストフィルム等を用いると、従来の湿式分析法
に比して簡単且つ迅速に被検査液の分析を行なうことが
できるため、その使用は特に数多くの被検査液を分析す
る必要のある医療機関、研究所等において好ましいもの
である。

このような化学分析スライドや長尺テストフィルム等の
検査体を用いて被検査液中の化学成分等の定量的な分析
を行なうには、被検査液を検査体に点着させた後、これ
をインキュベータ（恒温機）内で所定時間恒温保持（イ
ンキュベーション）して呈色反応（色素生成反応）させ
、次いで被検査液中の所定の生化学物質と検査体に含ま
れる試薬との組み合わせにより予め選定された波長を含
む測定用照射光をこの検査体に照射してその光学的反射
濃度を測定し、この光学的反射濃度を、あらかじめ求め
ておいた光学的反射濃度と所定の生化学物質の物質濃度
との対応を表わす検量線を用いて該被検査液中の所定の
生化学物質の物質濃度を求めるように構成された生化学
分析装置が用いられる。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように構成された生化学分析装置において、検査
体の光学的反射濃度を測定する際、検査体がその平面と
垂直な方向（以下高さ方向と呼ぶ）について所定の高さ
位置よりも多少上下に変位した位置に配置されることが
ある。この場合、この高さ位置の変位が光学的反射濃度
の測定結果に与える影響を最小限に押える必要がある。

また、上記のような構成の生化学分析装置を多数製造し
た際、検査体の光学濃度測定のための照明光源や受光器
等に対する検査体の高さ位置の機差が測定結果に影響を
与えないように構成する必要がある。

本発明は、上記事情に鑑み、検査体の高さ位置の変位が
測定結果に影響を与えることの少ない濃度測定部を有す
る生化学分析装置を提供することを目的するものである
。

（課題を解決するための手段） 本発明の生化学分析装置は、 被検査液に含まれる所定の生化学物質との化学反応によ
り光学的濃度変化を生じる試薬を含有する検査体に前記
被検査液を点着して前記検査体の光学的反射濃度を測定
することにより、前記被検査液中の前記所定の生化学物
質の物質濃度を求める生化学分析装置において、 前記検査体の光学的反射濃度が測定される被測定面に垂
直な方向に正反射されないように該被測定面に斜めに光
を照射する光照射手段と、前記被測定面から前記垂直な
方向に反射した光を受光する受光手段とを有する濃度測
定部を備え、該濃度測定部が、前記点着により光学的濃
度変化を生じる前記被測定面の面積をＬｓ、前記光照射
手段による前記被ＤＩ定面上の光の照射面積をＢｓｓ前
記受光手段による前記被測定面上の受光視野をＤｓとし
たとき、 Ｌｓ≧Ｂｓ　＞Ｄｓ　　　　　・・・・・・（１）を満
足するように構成されていることを特徴とするものであ
る。

（作　　用） 上記（１）式は、 Ｂｓ　　＞Ｄｓ　　　　　　　　・・・・・・（２）お
よび Ｌｓ　≧Ｂｓ　　　　　　　　・・・・・・（３）に分
けることができる。

（２）式は測定面上の光の照射面積Ｂｓが受光手段によ
り測定面上の受光視野Ｄｓよりも大きいことを表わして
いる。

本発明における生化学分析装置は、斜め方向から被Δ―
ｊ定面を照射するものであるため、検査体がその被測定
面に垂直な方向（高さ方向）に変位すると、被測定面上
の照射位置が変動することになる。本発明では（２）式
を満足するように構成されているため、この変動があっ
ても受光手段による受光光量の変動を小さく押えること
ができる。

上記（３）式は、点着により光学的濃度変化を生じる測
定面上の面積Ｌｓが測定面上の光の照射面積Ｂｓと等し
いか又はそれより大きいことを表わしている。検査体は
点着が行なわれると濃度を増す方向に化学反応が進むた
め、Ｌｓ＜Ｂｓとなると光学的濃度変化の生じていない
光学濃度の低い領域にも光が照射されることとなり、そ
の領域から反射された光が迷光として受光手段により受
光されその結果測定誤差が大きくなるが、本発明では（
３式を満足するように構成されているため、上記迷光を
押えることができ高精度のａＰｊ定を行なうことができ
る。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第３図は、本発明の生化学分析装置の一実施例を示した
斜視図である。

図示の生化学分析装置１０には、透明な蓋１１が備えら
れており、この蓋１１を開けて以下に述べる被検査液、
本発明の検査体である、長尺テープ状の長尺テストフィ
ルム１２等をこの装置ＩＯ内に収容しおよび取り出すよ
うに構成されている。この装置ｌＯには、たとえば血清
、尿等の被検査液を円状に配列して収容する被検査液収
容手段１３が備えられており、ここに収容された被検査
液は、後述するように点着手段１４により取り出され点
着される。

長尺テストフィルム１２は、被検査液中の測定したい特
定の化学成分または有形成分毎にその成分のみと呈色反
応を示す試薬を含有させる等、測定項目に対応して複数
種類の長尺テストフィルム１２が用意されている。この
長尺テストフィルム１２の未使用の部分は、フィルム供
給カセット１５内に巻かれており、上記測定に使用した
部分は、フィルム巻取カセット１６内に巻かれている。

カセット１５の中央部には孔１５ｂが設けられており、
カセット１５を軸支するビンが挿入される。またカセッ
ト１Ｂのリールｔｅａの中央部には孔１６ｂが設けられ
ており、この孔１８ｂは、長尺テストフィルム１２をフ
ィルム供給カセット１５から引き出すためのモータの回
転軸と係合する。長尺テストフィルム１２はカセット１
５．１６に巻かれたまま、装置１０内に収容される。

フィルム供給カセット１５とフィルム巻取カセット１６
とは、この図に示すように分離されている。この装置■
０を用いて同時に複数項目の測定が行なえるようにテス
トフィルム収容手段１７には複数個の長尺テストフィル
ム１２の未使用の部分を並列させて収容できるよう構成
されている。

点着手段１４はその先端に点着用ノズル１４ａを有し、
レール１８上に乗せられた移動手段１９によりレール１
８が延びる方向に移動され、被検査液収容手段１３から
被検査液を取り出し、テストフィルム収容手段１７内か
ら後述するようにして引き出された長尺テストフィルム
１２上に点着する。また、移動手段１９は、点着手段１
４を上下方向にも移動するよう構成されており、この移
動手段１９により点着手段１４がレール１８の延びる左
右方向に移動されるときは、この点着手段は上昇した位
置にあり、上記被検査液の取り出し、点着、および後述
する洗浄の際には、下降される。

点８用ノズル１４ａは、テストフィルム上に点着したあ
とテストフィルム収容手段１７と被検査液収容手段１３
の間に、この両者に近接して配置されたノズル洗浄部２
０で洗浄され、次の点着に再使用される。

点着されたテストフィルムは、後述するように、インキ
ュベータによりインキュベートされ測光部において光学
的反射濃度の測定が行なわれる。

装置１０全体の作動の制御、測定データの処理等は、回
路部２■とこの回路部２１に接続されたコンピュータ２
２により行なわれる。回路部２１の前面に設けられた操
作・表示部２３には、装置ｌＯの電源スィッチや装置ｌ
Ｏでの消費電流をモニタするための電流計等が備えられ
ている。コンピュータ２２には装置１０に指示を与える
キーボード２４、指示のための補助情報やＤ１定結果等
を表示するＣＲＴデイスプレィ２５、測定結果を印字出
力するプリンタ２６、および装置１０に各種の指示を与
えるための命令や１ｌｌＪ定結果のデータ等を記憶保存
しておくためのフロッピィディスクを収容するフロッピ
ィディスク装置２７が備えられている。

第４図は、第３図に斜視図を示した生化学分析装置ｌＯ
の主要部の平面図である。

テストフィルム収容手段１７は、この中から引き出され
た全てのテストフィルムの点着位置２８が直線上に並ぶ
ように構成されており、さらにこの直線上にノズル洗浄
部２０、および被検査液収容手段１３内の被検査液取出
し位置ｔａｂが配列されるように構成されている。

被検査液収容手段１３は、複数個の被検査液をほぼ円状
に配された収容部１３ａに収容するように構成されてい
る。また、この被検査液収容手段１３は、収容部１３ａ
が回転されるように構成されており、この収容部１９ａ
に収容された被検査液のうち、次の測定に用いる被検査
液が取出し位置１３ｂに位置するように図示しない回転
手段により自動的に回転される。収容部１３ａに収容さ
れた被検査液の蒸発による変質を防ぐために、取出し位
置１３ｂ以外の収容部１３ａの上には図示しない蓋がか
ぶせられる。

点着手段１４ａは、レールＩ８上に乗った移動手段１９
によりレールの延びる方向に移動され、取出し位置１３
ｂから被検査液を取り出し長尺テストフィルム上の点着
位置２８に点着する。

第５図は第４図のｘ−ｘ’線に沿った断面の要部を示す
断面図である。

前記長尺テストフィルム１２は、フィルム供給力セラ！
−１５に収納されて装置ＩＯ内に装填され、装置１０内
で使用されるにつれて、順次フィルム巻取カセット１６
に巻取られる。フィルム供給カセット１５は、内部が一
例として１５℃に温調された保冷庫５０に収容され、フ
ィルム巻取カセット１６は巻取室５１に収容される。上
記保冷庫５０は、断熱材からなる壁部５０ａによって囲
まれたカセット収容部５０ｃ内に上記フィルム供給カセ
ット１５を収容するものであり、上記壁部５０ａには、
該カセット収容部５０ｃの内部を上記所定の温度に冷却
する冷却装置５８が取り付けられており、該収容部５０
ｅ内は略均−な温度に保たれる。カセット収容部５０ｃ
が上記のように低温に保持されることによりカセット収
容部５０ｃ内のフィルム供給カセット１５の温度も上記
低温に保持される。またフィルム供給カセット１５内に
は図示しない乾燥剤が収納されており、カセット内部は
乾燥状態に保たれている。カセット１５のフィルム取出
し口１５ｄから引き出された長尺テストフィルム１２は
、前記壁部５０ａのフィルム引出し口５０ｂを経て、最
後はフィルム巻取カセット１６に巻き取られる。

上記フィルム巻取カセット１６内のり−ルＬｅａの中央
部に設けられた孔１８ｂには、この巻取室５１に設けら
れた長尺テストフィルム１２の搬送手段である巻取用モ
ータ５３の回転軸が係合し、このモータ５３の回転に従
って長尺テストフィルム１２がフィルム供給カセット１
５から保冷庫５０の前記フィルム引出し口５０ｂを経由
して間欠的に引き出され、フィルム巻取カセット１６に
巻き取られる。

フィルム供給カセット１５とフィルム巻取力セラ）１Ｂ
の間の長尺テストフィルム１２が露出した部分には、こ
のフィルムを一旦内部に保持した後順次通過させるイン
キュベータ５５が配されており、このインキュベータ５
５内には長尺テストフィルム１２と被検査液との呈色反
応による光学濃度を測定するための濃度測定部６０が設
置されている。

上述したように長尺テストフィルム１２はモータ５３の
回転により保冷庫５０から間欠的に引き出され、図中左
方向に間欠的に送られる。フィルム１２が送られる際に
はインキュベータ５５の上Ｍ５５ａが矢印Ａ方向に上昇
している。長尺テストフィルム１２が移動すると、上！
！５５ａが矢印Ｂ方向に下降して長尺テストフィルム１
２を押す。次いで上Ｍ５５ａのノズル挿入孔５５ｂを塞
いでいたシャッタ５４が図中右方向に移動し、続いてノ
ズル１４ａが図示のように下降して上記ノズル挿入孔５
５ｂを通じて長尺テストフィルム１２上に被検査液が点
着される。さらにその後シャッタ５４が左方向に移動し
てノズル挿入孔５５ｂをふさぎ、インキュベータ５５内
と外部との空気の出入りを防いでインキュベータ内部が
所定の温度（例えば３７℃）に保たれる。被検査液が点
着され展開された被測定部１２ａは、このインキュベー
タ５５内において所定時間（−例として４分間）恒温保
持される。このインキュベーションの開始前、終了後、
またはその途中において前記濃度測定部６０により、長
尺テストフィルム１２の上記点着を行なった被測定部１
２ａの光学的反射濃度が測定される。この反射濃度測定
は、後述するように、光照射手段６１から発せられた予
め選定された波長を含む光をフィルム１２に照射し、フ
ィルム１２への入射光、該フィルム１２からの反射光を
それぞれ光検出器８２．８３により検出することにより
行なわれる。

このように１つの被検査液についての点着、インキュベ
ーション、測定が終了すると、次の被検査液の点着が可
能となる。長尺テストフィルム１２は測定終了後もその
ままインキュベータ内に留まり、次の分析のための点着
が行なわれる直前に再度移送される。

第１図は、上記生化学分析装置の濃度測定部６０を表わ
した断面図である。

濃度測定部ＢＯは、上面に長尺テストフィルム１２の被
測定部１２ａを載置する支持部６４とこの支持部６４に
一体的に取り付けられたブロック部６５との内部に配置
される。また後述する信号処理における回路等６９〜７
２は、本実施例においては、第３図に示す回路部２１に
組込まれ、またはコンピュータ２２がその役割を担って
いる。

本実施例においては、支持部６４にはａ１ｊ定用開ロ６
４ａが設けられており、ここには後述する理由によりガ
ラス板等は配置されていない。したがって被測定部１２
ａの下面である被測定面１２ｂは測光部６０に向かって
露出している。

ここで、光照射手段６１から被測定面１２ｂに光６Ｂが
照射される。光照射手段６１は、濃度測定部６ｏの外部
に配された光源８１ａと、該光源６１ａに一端が接続さ
れた光ファイバ８１ｂと、該光ファイバＢｌｂの他端と
接続された、ファイバｅｔｂの該他端から射出される光
を平行光にするレンズ系６１ｃと、光６Ｂを被測定面１
２ｂ上で所定のビーム径に集光するためのレンズ６１ｄ
から構成されている。光源６１ａには、本実施例では、
閃光発光を行なうｘｅランプが用いられている。

光照射手段６１から発せられた光６６の一部は、被測定
面１２ｂへの入射光量をモニタするために透明なガラス
板６７によって反射され、光検出器６２に入射される。

光検出器６２から出力された信号は信号処理回路６９に
入力される。光照射手段６１からは閃光が発光されるた
め、信号処理回路６９では、光検出器６２から出力され
た瞬時光量に対応する信号を禎分して閃光発光時間内の
トータルの光量が求められ、さらに増幅される。ガラス
板Ｂ７を透過した光は被測定面１２ｂに照射され、該被
測定面１２ｂの反射濃度の情報を担持する反射光が集光
レンズ６８を経由して光検出器６３に入射する。これに
より光検出器８３において該反射光の光量が検出され、
信号処理回路Ｂ９と同様の構成を有す信号処理回路７０
に入力される。支持部６４の光導路の内壁面８４ｂには
、光の反射を防止するための表面加工が施されている。

光照射手段８１から閃光発光され各検出器８２．６３で
検出された、閃光時間内の各トータル光量を表わすアナ
ログ信号ｓ１．ｓ２は光学濃度演算回路７１に入力され
る。

被測定面１２ｂの光学的反射濃度測定および演算は、以
下のようにして行なわれる。

まず、光照射手段ａｔから光が発光されていない状態に
おいて、信号Ｓ１．Ｓ２が光学濃度演算回路７１に入力
され、Ａ／Ｄ変換された後記憶される。

次に、長尺テストフィルム１２の被測定部１２ａに被検
査液が点着される直前に、光照射手段６１から閃光が発
光され、その発光に対応する信号Ｓ１゜Ｓ２が光学濃度
演算回路７１に入力され、Ａ／Ｄ変換されて記憶される
。この時点における被ａ１１定面１２ｂの反射濃度を、
ここではかぶり濃度と呼ぶ。

さらに、点着後所定時間を経過後において光照射手段６
１から再度閃光が発光され、この発光に対応する信号ｓ
１．ｓ２が光学濃度演算回路７１に入力され、Ａ／Ｄ変
換されて記憶される。このようにして上記各信号が光学
濃度演算回路７１に人力され記憶された後、該光学濃度
演算回路７１では、上記各信号に基づいて、かぶり濃度
測定時における被測定面１２ｂへの入射光量をＲ，ｏお
よび反射光量をＳｏとし、所定時間を経過後における被
測定面１２ｂへの入射光量をＲおよび反射光量をＳとし
たとき、被測定面１２ｂのかぶり濃度を基準とした光学
的反射濃度りが、演算式 ％式％（４） に従って求められ、この濃度りに対応する信号Ｓ、が該
光学濃度演算回路７１から出力される。

この信号Ｓ３は物質濃度演算回路７２に入力される。該
物質濃度演算回路７２には光学的反射濃度りと物質濃度
の関係を表わす検量線が記憶されている。該物質濃度演
算回路７２では人力された信号Ｓ３と検量線とに基づい
て、信号Ｓ３が表わす光学的反射濃度が物質濃度に変換
される。

第２図は、第１図に示した濃度測定部における、点着に
より光学的濃度変化を生じる被ｉＤ１定面１２ｂの面積
Ｌｓ、光照射手段８１による被測定面１２ｂ上の光の照
射面積ＢＳ、および集光レンズ６８と光検出器６３とに
よる被測定面１２ｂ上の受光視野Ｄｓの相互の関係を説
明するために、長尺テストフィルム１２の被検査部１２
ａの付近を模式的に拡大して示した図である。

長尺テストフィルム１２は上下方向に図に示した幅Ｈだ
けその高さが変位することがある。尚ここでは、たとえ
ば集光レンズ６８．光検出器６３（第１図参照）が標準
よりも多少上下方向にずれた位置に取り付けられる等、
部品の寸法誤差や組立誤差等も長尺テストフィルム１２
の上下方向の高さ変位に含めて考えることとする。

第２図に示すように、被測定面１２ｂ上の光の照射面積
Ｂｓと被測定面１２ｂ上の受光視野Ｄｓとの関係は、 Ｂｓ　＞Ｄｓ　　　　　　　　・・・・・・（５）を満
足するように構成されている。

もし図に示す光の照射面積Ｂｓ’のように、Ｂｓ’＜Ｄ
ｓ　　　　　　・・・・・・（６）の場合、長尺テスト
フィルム１２の被測定面１２ｂが上下方向に変位したと
き、受光視野内であって光の照射されない領域１２ｃが
生じ測定誤差となる。

また、点着により光学的濃度変化を生じる被測定面１２
ｂの面積Ｌｓと光の照射面積Ｂｓとの関係が、 Ｌｓ　≧Ｂｓ　　　　　　　　・・・・・・（７）を満
足するように構成されている。

もし図に示す光の照射面積Ｂｓ’のように、Ｌｓ＜Ｂｓ
’　　　　　　・・・・・・（８）の場合、長尺テスト
フィルム１２上の光学的濃度変化の生じていないかぶり
の部分１２ｄにも光が照射され、その部分から反射され
た光が迷光として光検出器６２に入射し測定誤差となる
。

結局、（５）式、（７）式より、第１図に示す濃度１１
定部６０は、 Ｌｓ≧Ｂｓ　＞Ｄｓ　　　　　　・・・・・・（９）を
満足するように構成されているため、被測定面１２ｂの
上下変動に伴う■１定値の変動が小さくなり、高精度の
測定を行なうことができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の生化学分析装置は
、濃度測定部が点着により光学的濃度変化を生じる被測
定面の面積の面積をＬｓ、光照射手段による被測定面上
の光の照射面積をＢｓ、受光手段による被測定面上の受
光視野をＤｓとしたとき、 Ｌｓ　　≧Ｂｓ　　＞Ｄｓ を満足するように構成されているため、検査体が上下方
向に変位しても高精度な濃度測定を行なうことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第３図〜第５図に示す、本発明の一実施例の
生化学分析装置のインキュベータ内に組み込まれた、濃
度測定部８０を表わした断面図、第２図は、長尺テスト
フィルムの被ａ１３定部を模式的に拡大して示した図、 第３図は、本発明の一実施例に係る生化学分析装置を示
した斜視図、 第４図は、第３図に示した生化学分析装置の主要部の平
面図、 第５図は、第４図のｘ−ｘ’線に沿った断面の要部を示
す断面図である。 １０・・・生化学分析装置 １２・・・長尺テストフィルム １２ａ・・・被測定部　　　　　　１２ｂ・・・被測定
面１３・・・被検査液収容手段　　　１４・・・点着手
段１４ａ・・・点着ノズル　　　　　５０・・・保冷庫
５１・・・巻取室 ５５・・・インキュベータ ６１・・・光照射手段 ８２、８３・・・光検出器 ６８・・・集光レンズ ７１・・・光学濃度演算回路 ７２・・・物質濃度演算回路 ６０・・・濃度測定部 ６７・・・ガラス板 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検査液に含まれる所定の生化学物質との化学反応によ
   り光学的濃度変化を生じる試薬を含有する検査体に前記
   被検査液を点着して前記検査体の光学的反射濃度を測定
   することにより、前記被検査液中の前記所定の生化学物
   質の物質濃度を求める生化学分析装置において、 前記検査体の光学的反射濃度が測定される被測定面に垂
   直な方向に正反射されないように該被測定面に斜めに光
   を照射する光照射手段と、前記被測定面から前記垂直な
   方向に反射した光を受光する受光手段とを有する濃度測
   定部を備え、 該濃度測定部が、前記点着により光学的濃度変化を生じ
   る前記被測定面の面積をＬｓ、前記光照射手段による前
   記被測定面上の光の照射面積をＢｓ、前記受光手段によ
   る前記被測定面上の受光視野をＤｓとしたとき、 Ｌｓ≧Ｂｓ＞Ｄｓ を満足するように構成されていることを特徴とする生化
   学分析装置。