JPH0351745A - 光学的反射濃度測定装置 - 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、被測定体に対して光ビームを照射し、そのと
き該被ｎ１定体で反射した光を検出するようにした光学
的反射濃度測定装置に関し、特に詳細には、上記光ビー
ムを通過させる開口を有する開口板が改良された光学的
反射濃度測定装置に関するものである。

（従来の技術） 上記のように被？＃１定体に対して断面略円形の光ビー
ムを照射する光照射手段と、被測定体からの反射光を光
電的に検出する光検出器とからなる光学的反射濃度ａ窓
装置は、従来より台杆の分野において広範に用いられて
いる。特開昭６２−２７８４３８号公報には、そのよう
な光学的反射濃度測定装置の一例が開示されている。こ
の種の光学的反射濃度測定装置においては通常、外光の
影響を排除するために、上記光ビームを通過させる開口
を有する開口板が、被測定体に対面させてその近傍位置
に配される。

ところで上述の被測定体としては、例えば特開平１−２
０４５３号公報に示されるように、長尺テープ状のもの
が用いられることもある。そのような形状の被測定体が
用いられる場合は、例えば本出願人による特願昭６３−
３１４５８８号明細書に示されるように、光照射手段は
レイアウトの都合上、披Δ−１定休と向き合う位置から
該被測定体に対して斜め方向に光ビームを照射するよう
に配置されることが多い。

（発明が解決しようとする課題） ところが、光照射手段を上記のように配置した場合は、
前述の開口板を設けているのに光検出器側に外光が入り
やすい、という問題が従来より認められている。

そこで本発明は、この外光侵入の問題を解決することが
できる光学的反射濃度測定装置を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による光学的反射濃度測定装置は、長尺テープ状
の被測定体に対して断面略円形の光ビームを照射する光
照射手段と、被測定体からの反射光を光電的に検出する
光検出器と、前述の開口板とを備えた上で、光照射手段
が前述したように被測定体に対して斜めに光ビームを照
射するように配置された光学的反射濃度測定装置におい
て、上記開口板の開口が、上記光ビームの被測定体上の
スポット形状に略合致させて、被４？１定体長手方向の
長さが被測定体幅方向の長さよりも大である細長い形状
とされたことを特徴とするものである。

（作　　用） 本発明者等の研究によると、外光侵入の問題は以下のよ
うにして起こることが分かった。すなわち、第６図に示
す通り従来装置においては、開口板８０の開口８１は円
形とされていた。そして断面略円形の光ビーム８２は、
長尺テープ状の被ｎ１定体８３に対して開口板８０越し
に（図中手前側から）斜めに照射される。するとこの光
ビーム８２の被測定体８３上におけるスポット形状は、
楕円となる。したがって開口８１は、光ビーム８２の被
測定体８３上のスポット形状に対して、被測定体８３の
幅方向に不必要に大きく開いていることになる。このよ
うになっていても、被測定体８３が所定位置に存在すれ
ば、この被測定体８３が開口８１を塞ぐ形となっている
ので、被測定体８３側から光検出器側に（図中手前側に
）外光が侵入することはない。しかし、例えばテープ状
の被測定体８３を、新しい測定部分を光ビーム照射位置
に順次送るため長手方向に搬送する際に、該被測定体８
３が幅方向にずれることがある。

すると被ｎ１定体８３の一方の側縁が開口８１の縁部よ
りも内側に来てしまい（図中仮想線表示状態）、それに
より開口側端部から光検出器側に外光が侵入することに
なる。

上記の事情に鑑み、開口８１の径を第７図図示のように
小さく設定することも考えられる。しかしそのようにす
ると、開口板８０の開口縁部（第７図では左右の縁部）
において光ビーム８２が反射するようになる。この反射
した光は迷光となって光検出器に検出されるので、濃度
測定誤差を招くものとなる。また上記のように光ビーム
８２の一部が開目板８０によってケラレれば、当然被測
定体８３からの反射光量が少なくなり、光検出信号のＳ
／Ｎ低下をきたす。

それに対して開口板の開口を、本発明におけるように細
長い形状としておけば、被測定体の側縁から開口側端ま
での距離をより長くすることができるし、その一方、光
ビームが開口縁部において反射することも防止できる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の一実施例による光学的反射濃度測定装
置６０を示すものであり、第２図はこの濃度測定装置６
０が組み込まれた生化学分析装置１を示している。まず
、この生化学分析装置１について説明する。この生化学
分析装置１には透明な蓋２が備えられており、このＭ２
を開けて以下に述べる被検査液、長尺テープ状のテスト
フィルム３等をこの装置１内に収容し、また取り出すよ
うになっている。この装置１には、例えば血清、尿等の
被検査液を収容したサンプルカップ１０１を円周上に配
列して収容するサンプルディスク部１０２と、このサン
プルディスク部１０２の内方に配設され、全血等を収容
した遠心分離用カップ１０３を保持して遠心分離を行な
う遠心分離部１０４とを有する被検査液収容装置１００
が備えられており、ここに収容された被検査液は、後述
する吸引点着手段５により取り出され、長尺テストフィ
ルム３に点着される。長尺テストフィルム３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するものであり
、測定項目に対応して複数種類の長尺テストフィルム３
が用意されている。この長尺テストフィルム３の未使用
の部分は、フィルム供給カセット１８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１
９内に巻き取られる。

またこれらのカセットｌｉｔ、　１９内のリール１８ａ
％１９ａの中央部にはそれぞれ、長尺テストフィルム３
を装置１内に収容した後、このフィルム３をフィルム供
給カセット１８から引き出すためおよびそこに巻き取る
ためのモータの回転軸と係合する孔１８ｂ、１９ｂが設
けられている。長尺テストフィルム３はカセット１８．
１９内に収納された状態で、装置１内に収容される。フ
ィルム供給カセット１８とフィルム巻取カセット１９と
は、この第２図に示すように分離されている。また、こ
の装置１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６は、複数個の長尺テストフ
ィルム３の未使用の部分を並列させて収容可能に構成さ
れている。

吸引点着手段５はその先端に吸引点着用ノズル７を有し
、レール８上に栽せられた移動手段９によりレール８に
沿って移動され、被検査液収容装置１００から被検査液
を吸引し、テストフィルム収容手段６内から後述するよ
うに引き出された長尺テストフィルム３上に点着する。

また移動手段９は、吸引点着手段５を上下方向にも移動
させるよう構成されており、この移動手段９により吸引
点着手段５がレール８に沿って移動される際、この吸引
点着手段５は上昇した位置にあり、上記被検査液の吸引
、点着、および後述する洗浄の際には、下降される。

テストフィルム収容手段６と被検査液収容装置１００の
間には、この両者に近接してノズル洗浄部ＩＯが配され
ている。吸引点着用ノズル７は、テストフィルム３上に
被検査液を点着した後この洗浄部ｌＯで洗浄され、次の
点着に再使用される。

被検査液が点着されたテストフィルム３は、後述するよ
うにインキュベータによりインキュベーションを受け、
その後該フィルム３の光学的反射濃度が第１図に示した
濃度測定装置６０により測定される。この測定について
は、後に詳述する。

装置１全体の作動の制御、測定データの処理等は、回路
部１１とこの回路部ＩＩに接続されたコンピュータ１２
により行なわれる。回路部１１の前面に設けられた操作
・表示部１３には、装置１の電源スィッチや装置１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１２は、装置１に指示を与えるキーボー
ド１４、指示のための補助情報やｎ１定結果等を表示す
るＣＲＴデイスプレィ１５、測定結果を印字出力するプ
リンタ１６、および装置１に各種の指示を与えるための
命令やａ？Ｊ定データ等を記憶保存しておくためのフロ
ッピィディスクを駆動するフロッピィディスク駆動装置
１７等から一構成されている。

次に、被検査液収容装置１００の周辺部の平面形状を示
す第３図を参照して、この被検査液収容装置１００の概
略を説明する。テストフィルム収容手段６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２２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１０゜および被検査液収容装置１００内
の斜線で示す３つの被検査液吸引位置Ｐが配列されるよ
うになっている。

被検査液収容装置１００は、被検査液を収容したサンプ
ルカップ１０１を同心の２つの円周上に並べて保持する
サンプルディスク部１０２を有している。

このサンプルディスク部１０２は図示しない駆動系によ
り、所定角度ずつ矢印Ａ方向に回転され、サンプルカッ
プｌＯ１を順次上記吸引位置Ｐに位置させる。また、被
検査液収容装置１００においてサンプルディスク部１０
２の内方に配設された遠心分離部１０４は、上記２つの
円周と同心の円周上に一例として４つの遠心分離用カッ
プ１０３を保持可能のものであり、高速回転することに
より、遠心分離用カップ１０３内の体液（例えば全血）
を遠心分離する。さらに遠心分離部１０４は、遠心分離
終了後、サンプルディスク部１０２と同様に所定角度ず
つ回転されて、前記被検査液吸引位置Ｐに遠心分離用カ
ップ１０３を順次位置させる。すなわち、全血を遠心分
離すると、血漿または血清が上に浮かび血餅が下に沈む
が、本収容装置１００によれば、被検査液である血漿ま
たは血清を血餅と分けて別の容器に移さなくても、吸引
点着手段５により取出し可能となっている。

吸引点着手段５は、レール８上に載った移動手段９によ
り該レール８に沿って移動され、吸引位置Ｐから被検査
液を吸引し、長尺テストフィルム上の点着位置２２に点
着する。

第４図は第３図のｘ−ｘ’線に沿った断面の要部を示す
ものであり、以下この第４図を参照して被検査液の分析
について説明する。前記長尺テストフィルム３は、フィ
ルム供給カセット１８およびフィルム巻取カセット１９
に収容されたまま、装置内に装填される。フィルム供給
カセット１８は、内部が一例として４℃に温調された保
冷庫５０に収容される。一方フイルム巻取カセット１９
は巻取室５１に収容される。このように長尺テストフィ
ルム３の未使用部分をフィルム供給カセット１８に収容
すれば、未使用の長尺テストフィルム３に手を触れるこ
となく保冷庫５０に収容できる。保冷庫５０は、断熱材
を使用した保冷庫壁５０ａで囲まれている。

この保冷庫壁５０ａの一面には、保冷庫５０内を所定の
低温低湿に保つための冷却除湿装置５８が取り付けられ
、ファン５９により保冷庫５０内の空気が循環される。

上記のようにフィルム供給カセット１８およびフィルム
巻取カセット１９が保冷庫５０と巻取室５■にそれぞれ
収容されると、フィルム巻取カセット１９のリール１９
ａの孔１９ｂに、この巻取室５１に設けられた巻取用モ
ータ５３Ａの回転軸が係合する。そしてこのモータ５３
Ａの回転により、長尺テストフィルム３がフィルム供給
カセット１８から保冷庫５０の引出口５０ｂを経由して
引き出され、フィルム巻取カセット１９内に巻き取られ
る。一方、フィルム供給カセット１８のり−ル１８ａの
中央部に設けられた孔１８ｂには、フィルム３を巻き戻
すためのモータ５３Ｂの回転軸が係合する。

フィルム供給カセット１Ｂとフィルム巻取カセット１９
の間の長尺テストフィルム３が露出した部分には、この
フィルム３を内部に保持し、順次通過させうるインキュ
ベータ５５が配されており、このインキュベータ５５内
に前記濃度測定装置６０が配置されている。なお第４図
においてこの濃度測定装置ＢＯは概略的に示しである。

長尺テストフィルム３はモータ５３Ａの回転により、図
中左方向に間欠的に送られる。フィルム３が送られる際
には、インキュベータ５５の上蓋５５ａが矢印右方向に
上昇する。長尺テストフィルム３が停止すると、上！！
５５ａが矢印Ｃ方向に下降して該フィルム３を抑圧固定
する。次いで上蓋５５ａ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
７が下降し、上記ノズル挿入孔５５ａを通過して長尺テ
ストフィルム３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
を塞ぎ、インキュベータ５５内と外部間の空気の出入り
を防いで、インキュベータ内部を所定の温度（例えば３
７℃）に保つ。被検査液が点着され展開されたフィルム
部分（第４図において斜線で示す部分）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終了後、また
はその途中に濃度測定装置６０により、長尺テストフィ
ルム３の上記点着がなされた部分の光学濃度が測定され
る。この濃度測定は、光照射手段６１から発せられる、
予め選定された波長を含む光をフィルム３に照射し、フ
ィルム３からの反射光を光検出器６３により検出して行
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、ｌｐ１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３は、次の分析のた
めの点着が行なわれる直前に、次の分析に用いられるフ
ィルム部分が点着位置２２に来るように移送される。

次に第１図を参照して、濃度測定装置６０について詳し
く説明する。この濃度測定装置６０は、光照射手段６１
と、光検出器６３と、上面に被測定体であるテストフィ
ルム３を載置する開口板８４と、この開口板Ｂ４の下部
に取り付けられたブロックＢ５とをａする。開口板６４
には開口６４ａが設けられている。

ｎ１定に際しては、光照射手段６１から被測定面３ａに
断面略円形の光ビーム６Ｂが照射される。光照射手段６
１は、光源６１ａと、該光源８１ａに一端が接続された
光ファイバｅｔｂと、この光ファイノ＜ｅｔｂの他端か
ら出射する光ビーム６Ｂを平行光化するレンズ系６１ｃ
と、光ビーム８Ｇを被測定面３ａ上で所定のビーム径に
集束させるレンズ８１ｄとから構成されている。本例で
は光源６１ａとして、閃光を発するＸｅランプが用いら
れている。光照射手段６１から発せられた光ビーム６６
の一部は、透明なガラス板０７によって反射され、この
反射光８１３ａは、被Ａｌｌ定面３ａへの入射光量をモ
ニタするために光検出器６２に入射される。光検出器８
２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８１からは閃光が発せられるため、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積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６７を
透過した光ビーム６Ｂは被測定面３ａに照射され、該被
測定面３ａの反射濃度を示す反射光６６ｂが集光レンズ
６８で集光されて光検出器６３に入射する。これにより
光検出器８３において反射光８６ｂの光量が検出され、
その検出信号は、信号処理回路６９と同様の構成を有す
信号処理回路７０に入力される。なお開口板Ｂ４の内壁
面６４ｂ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。

各検出器６２．８３が出力する、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１、光学濃度
演算回路７１に入力される。この演算回路７１は、２つ
の信号Ｓ１　ｓ　Ｓ２に基づいて、被測定面３ａの光学
濃度を演算し、その濃度を示す信号Ｓ３を出力する。こ
の演算は、例えば本出願人による特願昭６３−３０４７
２５号明細書に示されるようにして行なわれる。

なお本実施例の装置においては、第１図図示のようにブ
ロック６５に送風通路７５．７Ｂが設けられ、送風通路
７５には管路７７が連通されている。そしてこの管路７
７は例えばブロワに接続され、第１図の矢印Ｗ１方向に
空気が送り込まれる。この空気はガラス板６７の上面お
よび集光レンズ６８の部分を通って、送風通路７Ｂから
ブロック８５外に（矢印Ｗ２方向に）流出する。したが
って、上記ガラス板６７や集光レンズＢ８にゴミ等が付
着していれば、それらはこの空気流によって吹き飛ばさ
れるので、このゴミ等の影響で７１１１定濃度誤差が生
じることを防止できる。

第１図に示した光照射手段６１は、テストフィルム３と
向き合う位置（つまり該テストフィルム３に対してその
幅方向に外れていない位置）から、このフィルム３に対
して斜め方向に光ビーム６６を照射するように配置され
ている。各テストフィルム３に対してこのように光照射
手段６１を配置すれば、第２図図示のように複数のテス
トフィルム３を並べて配置する際には、各フィルム３を
近接配置できるので、生化学分析装置１の小型化の上で
有利である。上述のように光ビーム６６がテストフィル
ム３に斜めに入射すれば、この光ビーム６Ｂのテストフ
ィルム３上におけるスポット形状は、第５図に斜線を付
して示すように、テストフィルム３の長手方向に長い楕
円形となる。なおこの第５図は、開口板６４の開口６４
ａｍ囲部分を、第１図の下方側から見た状態を示してい
る。

そして本発明の特徴部分として、第５図に示されるよう
に上記開口８４ａは、光ビーム６６の上記スポット形状
と略合致する楕円形とされている。開口６４ａがこのよ
うな形状とされていれば、テストフィルム３の側縁から
開口６４ａの側端までの距離を、光ビーム６８をカット
しないという条件下で最大限大きくとれることになる。

そのようになっていれば、テストフィルム３が例えばそ
の搬送のために若干幅方向に位置ズレを起こしても、該
フィルム３の側縁が開口８４ａの側端よりも内方に来て
しまうことが起こり難い。したがって、開口８４ａは常
にテストフィルム３によって塞がれているようになり、
開口６４ａを通って外光が光検出器６３側に侵入するこ
とが防止される。

また開口６４ａが上記のような形状とされていれば、光
ビーム６Ｂが開口板６４において反射せず、よって該光
ビーム６Ｂが濃度測定のために最大限有効に利用されて
Ｓ／Ｎの高い光検出信号Ｓ２が得られるし、また上記反
射による迷光が光検出器６２．６３に入射することも防
止できる。

なお以上説明した実施例においては、開口６４ａの形状
が楕円形とされているが、この間口［ｉ４ａはその他第
８図に示すように長円形とされてもよいし、さらには第
９図に示すように、隅部が丸められた略長方形状等とさ
れてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光学的反射濃度Δ−」
定装置においては、被ｉＩ＞＋定休に対向させて配置さ
れる開口板の開口形状を、光ビームの被測定体上のスポ
ット形状に略合致する細長い形状としたので、被′Ａ−
１定休が幅方向に移動しても、この開口を通って外光が
光検出器側に侵入することが起こり難い。また開口形状
が上記の形状とされているので、濃度測定用光ビームが
開口板で反射し、迷光となって光検出器に受光されるこ
とも起こり難い。その上上記のようにして濃度測定用光
ビームがケラレることも起こり難いから、この光ビーム
が有効に濃度測定に利用され、Ｓ／Ｎの高い光検出信号
が得られる。以上のことにより、本発明装置によれば、
被測定体の光学的反射濃度を精度良（測定可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光学的反射濃度ａｌ定
装置を示す一部破断側面図、 第２図は上記濃度測定装置が組み込まれた生化学分析装
置を示す斜視図、 第３図は上記生化学分析装置の要部の平面図、第４第は
第３図のｘ−ｘ’線に沿った断面の形状を示す側断面図
、 第５図は第１図の濃度測定装置の開口板周辺部分の平面
図、 第６図と第７図は、従来装置における開口板の形状を示
す平面図、 第８図と第９図は、本発明に用いられる開口板の別の例
を示す平面図である。 １・・・生化学分析装置　　３・・・長尺テストフィル
ムＢＯ・・・光学的反射濃度測定装置 ６１・・・光照射手段　　　　８２．６３・・・光検出
器６４・・・開口板　　　　　６４ａ・・・開口６Ｂ・
・・光ビーム 第１図 第 ２ 図 第 図 Ｘ°二 第 ５ 図 第 図 第 ８図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 長尺テープ状の被測定体に対して断面略円形の光ビーム
   を照射する光照射手段と、 前記被測定体からの反射光を光電的に検出する光検出器
   と、 前記被測定体の近傍においてそれに対面するように配さ
   れ、前記光ビームを通過させる開口を備えた開口板とを
   有する光学的反射濃度測定装置において、 前記光照射手段が、前記被測定体と向き合う位置から該
   被測定体に対して斜め方向に前記光ビームを照射するよ
   うに配置され、 前記開口板の開口が、前記光ビームの被測定体上のスポ
   ット形状に略合致させて、被測定体長手方向の長さが被
   測定体幅方向の長さよりも大である細長い形状とされた
   ことを特徴とする光学的反射濃度測定装置。