JPH038501B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、一定期間内に生じる複数の試料に
よる電磁放射の吸収を繰返しモニタする装置およ
び方法に関するものである。特に、この発明は、
複数の試料のそれぞれが異なる試薬によつて化学
反応を受ける１以上のアリコートを提供する装置
および方法に関するものである。各アリコートの
吸光度は、所定の反応時間内に繰返して測定され
る。ここに、“アリコート”という用語は、試料
の一部を意味する名詞である。ここにいう測定と
は、反応容器（キユベツトとも言う）内の液体に
よる特定波長での電磁放射の吸光度を正確に確定
し、信号をアナログからデジダル形式に交換し
て、デジタル情報をコンピユータで処理し、記憶
し、取扱うことである。 試験すべき試料がある限り装置を作動し続ける
ことのできる連続処理モードでこのような分析を
行うことが望ましい。連続処理モードでは、古い
試料およびそれらの試験されたアリコートは、試
験装置の作動を中断することなく新しい試料およ
びそれらのアリコートと置き換えることができ
る。このような連続作動は、１以上の光度計によ
つて一定のアリコートに対して１以上の光度測定
を含んでいる。アナログ吸光度信号を受信する際
には、反応容器が光ビームを通過する毎に、前記
信号をデジタル信号に変換するのが好適である。 興味のある連続分析は、代表的には、試料アリ
コートを反応容器又はキユベツトに供給する。こ
れら試料アリコートは、キユベツト内の液体によ
る特定波長の電磁放射の吸収および透過を測定す
ることによつてモニタされる。キユベツトまたは
反応容器に入れられた試料液を、代表的には、特
定の患者の体液とすることができる。患者の健康
に関連して、患者から採取した試料液に１以上の
試験が行われる。したがつて、キユベツト内の液
体から得られる信号が正確かつ繰返し得ることが
特に重要である。アナログ信号に対する試料窓、
基線、およびアナログ信号に対する試料窓の位置
は、各キユベツトとキユベツトを通過する各光ビ
ームとに対し正確に繰返し得なければならない。 これまでに知られている限りでは、従来技術
は、実際の装置において非常に正確かつ反覆可能
に行う方法を示唆していなかつた。たとえば、キ
ユベツトを通過する光度計ビームから取出された
信号の最適化は開示されておらず、また、回転光
度計担体の回転むらは補償されていない。 本発明は、これらのおよび他の多くの欠点を克
服し、高速度コンピユータで処理できる信頼性の
良い正確かつ反覆可能な情報を連続的に提供す
る。 以下、本発明を図面に基いて説明する。 第１図は、本発明に基いて構成した化学分析器
の光度データ発生要素を通る破断中央断面図であ
る。本発明に従つて構成したＡ／Ｄコンバータを
用いることができる化学分析器を、１０で示す。
この化学分析器１０（一部のみを示す）は、複数
個のキユベツトまたは反応容器１２を有してい
る。これらキユベツト１２は少くとも一部が透明
であり、これらキユベツト１２を本例ではターン
テーブル１４であるキユベツト支持担体に支持す
る。なお、これらキユベツト１２はターンテーブ
ル１４と一体に設けることもできる。ターンテー
ブル１４は、モータ１６を有する普通の駆動機構
によつて回転または割出し（index）することが
できる。前記モータは、駆動軸１８を有し、この
駆動軸はその一端に固定したピニオンギヤ２０を
有している。ピニオンギヤは、ターンテーブル１
４の周辺のかみ合い歯２２と係合する。キユベツ
ト１２の配列は、モータ１６によつて“割出”さ
れる。ここに用いるように、用語“ステツプ
（stepped）”および“割出し（indexed）”は不連
続運動を含むものではあるがこれに制限されるも
のではない。その理由は、ターンテーブル１４し
たがつてキユベツト列１２を、休止期間なしに低
速で連続的に動かすことができるからである。 分析器１０は基板２４を有し、この基板にモー
タを取付け、この基板に対してキユベツト列１２
を軸２６の周囲に回転させる。Ａ／Ｄ変換器は、
１本の光ビームを有する固定の光度計または複数
の光ビームを有する複数の固定の光度計と共に用
い、キユベツト列１２が光ビームを順次に通過す
るようにし得る。あるいは光度計手段をロータ上
に直接に設けて、軸２６の周囲に回転させ、光ビ
ームがキユベツト１２の列を順次に通過するよう
にし得る。 ターンテーブル１４を回転させキユベツト列１
２が種々の位置（たとえば注入位置、排出位置お
よび洗浄位置を有する）を通過するときに分析器
１０が種々の機能を実行するものとすれば、試料
を有するキユベツト１２の列はエンドレスであ
る。ターンテーブル１４の各ステツプの間に各キ
ユベツト１２は少くとも１回好適には２回以上ビ
ームを通過させるのが望ましい。１個の光度計２
８は、回転軸２６に設けた放射源またはランプ３
０を有している。種々の構造とすることのできる
光度計を、光度計ロータ３２を具える第２回転部
材によつて担持することができる。 ロータ３２は、１個または複数個のベアリング
３４上を軸２６の周囲に駆動手段（図示せず）に
よつて駆動する。前記ベアリングは、ロータ３２
が基板２４に対して回転し得るようにする。キユ
ベツトターンテーブル１４を、１個または複数個
のベアリング３６によつて光度計ロータ３２の頂
部に設ける。光度計ロータ３２およびキユベツト
ターンテーブル１４の回転軸２６への同心配列
は、キユベツト１２を通る正確に繰返し得る光路
を与える。この光路は、ランプ３０のビームによ
つて定められる。ランプ３０からの光は、光学筒
３８を有するレンズを通過する。前記光学筒はロ
ータ３２に取付けられており、その一端は放射源
またはランプ３０の近くに設け、他端はキユベツ
ト１２によつて横切られる環状路またはパターン
に接して設けられている。 光学筒３８は、第１図に断面で示す特定のキユ
ベツト１２′の下部、およびキユベツト１２′の底
部にある反応液（あれば）を通るように図示して
いる光ビーム４０を形成する。光ビーム４０は、
光ビームに対して透過部を与えるキユベツト１
２′の入射壁によつて一部が吸収され、キユベツ
ト内にある液体を通過する。キユベツト１２′を
通過するときに吸収されなかつた光ビーム４０′
のエネルギー部分が、光検出器４２によつて受取
られる。光検出器４２は、ビーム４０′中に残る
強度を表わすアナログ信号を発生する。このアナ
ログ信号を、リード線４４によつてＡ／Ｄ変換器
に供給する。 Ａ／Ｄ変換器は、ロータ３２上にロータと共に
回転するように設けるのが好適である。信号が
Ａ／Ｄ変換器においてアナログ形式からデジタル
形式に変換されると、信号は、ロータ３２から、
このロータとは物理的に分離された分析器１０の
固定の部分に伝送される。この固定の部分で、信
号を処理、記憶等することができる。光検出器４
２は、フイルタ４６を有することができる。この
フイルタは、特定波長のみの放射エネルギーが光
検出器４２によつて受取られるようにする。ロー
タ３２は、光度計２８と同様の複数個の光度計を
支持することもできる。各光度計は、ロータ３２
に担持された各別個の光検出器４２の方への別個
のビーム路を形成する。したがつて、複数の光ビ
ームおよび光検出器を用いて、キユベツト１２を
複数個の異なる光度計によつて走査することがで
きる。各光度計は、それぞれ異なる波長で受取つ
た光強度を示す信号を発生する。 動作の一例として、キユベツトターンテーブル
１４を、かなり低速で割出しすることができ、
120個のキユベツトをその上に有することができ
る。ターンテーブル１４は、６秒毎にステツプさ
せ、１回の完全なサイクルは、基板２４に対する
ターンテーブル１４の12分毎の１回の回転として
達成される。ロータ３２と光度計手段とは、６秒
毎に１回転の速度で軸２６の周囲を回転する。こ
の速度は、１分当り10回転の比較的低速度であ
り、すなわちキユベツトターンテーブル１４の１
回転に対してロータ３２は120回転する。半径方
向に離間された８個の光度計があり、測定は常時
行うものとすれば、ターンテーブル１４上のキユ
ベツト列の各キユベツトは、ハウジングまたは基
板２４に対して完全にサイクル内に960回測光的
に走査される。この場合には１本の光ビーム４０
によつて走査される毎に、光検出器４２によつて
受取られる分析すべき信号部分が繰返し得るもの
でなければならず、すなわち同一の光ビームの前
の通過において受取られた信号に同一になるよう
にする必要がある。特定の分析器１０のそれ以上
の詳細は、米国特許第4234538号“Apparatus
For Monitoring Chemical Reactions And、
Employing Moving Photometer Means”に開
示されている。 第２図は、Ａ／Ｄ変換器のサンプルタイミング
を説明するために用いる幾何学的線図と電気信号
との組合せを示す。 なんらかの液体試料を有するキユベツト１２が
通過ビーム４０をさえぎると、ビーム中に含まれ
る放射エネルギーのいくらかが、そのビームに関
係する光検出器４２に入射し（第１図参照）、光
検出器は信号を発生する（直接または間接的に）。
この信号を、波形４８で示す。この波形４８を以
後V_SIGで表わし、電圧として示す。他のすべての
キユベツトと共にキユベツト１２をターンテーブ
ル１４の固体部に設けるので、ビーム４０がその
通路内に開口を見つけない限り、ビーム４０から
の放射エネルギーは光検出器に達しない。この状
態は、波形４８の下側の基線５０によつて示さ
れ、理論的零または暗状態を有している。 ロータ３２がキユベツトターンテーブル１４に
対して動き、第２図の線図の時間で、キユベツト
ターンテーブル１４がそのステツプ動作を停止し
ているものとする。ロータ３２上に設けられてい
る光度計手段の光度計２８からのビーム４０は、
矢印Ａで示す方向にキユベツト１２の位置を通過
する。その速度が一定である（ロータ３２の好適
な形態の回転である）とすると、ビームが通過す
るときに、図示の波形４８が光度計回路内に発生
する。これはアナログ信号であり、理想化された
滑らかな信号として示されているが、キユベツト
１２に対する光ビームの配置、ビーム直径、雑
音、ロータ３２の速度等に従つて図示の波形から
変化する。 アナログ信号V_SIGの振幅は、ビームがキユベツ
ト１２および光検出器４２に対しても最も望まし
い一直線上にあるときに基線５０からの曲線のピ
ークに増大し、ビームがキユベツト間の次の無孔
壁部に入射するときに再び基線５０に減少する。
特定のキユベツトに対する波形４８は、水平軸を
時間軸とすると、Ｂで示すような全期間を有して
いる。光学的および電気的装置において、時間Ｂ
によつて囲まれた全波形４８をサンプルすること
は望ましくない。したがつて、試料信号V_SIGの最
も信頼し得る中央部をサンプルするために、Ｇに
よつて定められるような小さな部分を選ぶことが
望ましい。この部分を“窓”と称する。V_SIGのピ
ーク振幅は、ビームの吸光度が変化するにしたが
つて変化し、ビーム４０の放射エネルギーの波長
に依存する。 波形４８によつて示す試料信号は、キユベツト
１４が休止位置（停止位置）にあるかあるいは光
度計２８がキユベツトターンテーブル１４よりも
速く動くかによつて、光検出器に発生する。それ
ぞれの場合に、相対運動が発生する。キユベツト
列のキユベツト１２のそれぞれは、キユベツト列
の全数のキユベツトにわたつて１，２，３等の番
号の付された特定の位置を有している。このた
め、一定の光検出器によつて発生された試料信号
または波形４８に対してどのキユベツト１２が対
応しているかを決定する能力を分析器１０が有す
ることが重要である。さらに、ロータ３２によつ
て支持される光度計手段（複数あるものとする）
の各光度計に対して、試料信号が連続的かつ同時
に得られる。好適には、これらの各光度計は、第
１図に示す光学筒３８からの取出された光ビーム
を有する。ロータ３２上の等角度半径方向間隔に
対して、各光検出器は、異なるキユベツトに対し
波形４８と同様の波形を同時に発生する。 正しいキユベツト位置を指示する情報を得る１
つの方法は、キユベツトターンテーブル１４によ
つて担持されるコード・スカートまたはバンド５
２を、ターンテーブル１４の外周から軸１８の半
径方向内側に第１図の５４の箇所に設けることで
ある。ロータ３２は、その外周に光学読取器５６
（第２図）を担持でき、コード・スカート５２は
光学読取器５６のアーム間を普通に通過する。読
取器５６は、ホトダイオード列を担持し、このホ
トダイオード列は、その間を通過する光パターン
によつて、各キユベツト位置に対してバンド５２
に形成されているコード・アレイ５８から発生さ
れる識別信号を生じる。コード・アレイ５８およ
び読取器５６は、各キユベツト位置を識別して、
分析器１０が、各キユベツト１２に対して適切な
試料信号を一致させるようにする。 各コード・アレイ５８はストロボ穴６０を有
し、コード・アレイ５８に対する読取器５６の物
理的整列が、読取器５６がコード・アレイ５８の
１つを検知する毎に読取器によつて正確な識別読
取が行なわれるような整列となるようにする。次
のキユベツト位置に対するコード・アレイ５８′
は、異なる組の光学穴を有して、各キユベツト位
置を識別するためにコード・アレイ５８の光学コ
ードとは異なる光学コードを形成する。 適切なキユベツトを適切な試料信号または波形
４８に一致させなければならないだけではなく、
試料信号波形４８を、各キユベツトが同一の光度
計２８によつて読取られる毎に位置的な繰返しが
可能でなければならない。波形４８の中心線を、
６２で示す。サンプル部Ｃを中心線６２上に完全
に中心合わせすることは重要ではないが、サンプ
ル部が右にずれるかまたは左にずれるかにかかわ
らず、各キユベツトが同一の光度計によつてサン
プルされる毎に、サンプル部が同一の配置を有す
ることは重要である。各光度計は、読取器５６と
同様の読取器を有することができ、あるいはそれ
らの各キユベツト位置を、読取器５６に対するキ
ユベツトの位置決めから経験的に得ることができ
る。 同一のサンプル部Ｃを得るためには、各キユベ
ツト位置に対する光度計手段の各１つに対してタ
イミング窓を発生しなければならない。タイミン
グ窓を与える１つの方法は、各キユベツトの位置
に対しコード・バンド５２の底縁部に切込んだ切
込部からなる構造窓６４を形成することである。
このような場合、Ａ／Ｄ変換器は、点線で示す２
つの位置６６に示される第２読取器によつてサン
プル部Ｃをサンプルする。第２読取器は、窓６４
の存在を読取るとサンプリング期間Ｃのスタート
をトリガし、窓または切任部の後部７０を読取る
とサンプリング期間Ｃを終了する。あるいは、タ
イミング窓を、第４図および第４Ａ図に基いて後
に説明するように、電子的に発生させることもで
きる。 読取器６６は、また、光度計ロータ３２によつ
て担持され、各光度計は、読取器６６と同様の別
個の読取器を有することができ、あるいは光学読
取器６６から取出されたパルスと読取器６６から
の既知の位置とから各タイミング窓を発生するこ
ともできる。物理的窓６４を用いるときには、縁
部６８および７０は非常に正確でなければならな
い。しかし、物理的窓は１つの光度計およびその
光ビームに対して整列させることができるので、
他の光度計が同一または他のキユベツト位置を通
過するときに他の光度計によつて発生される試料
波形４８の軸６２と光学的に一致しえない。 第３図および第３Ａ図において、試料波形４８
を、ロータ３２から分析器１０の制御分析部に供
給する前に、Ａ／Ｄ変換器７２においてアナログ
信号からデジタル信号に変換する。信号ピークま
たは強度をアナログ形式からデジタル形式に変換
することは、アナログ信号を回転ロータ３２から
基板２４上の固定受信器へ正確に伝送する固有の
困難性を排除する。第２図および第３Ａ図に波形
４８によつて示す信号V_SIGを、ライン４４（第１
図）を経てスイツチＳ１に供給する。スイツチＳ
１は、第２図に示す窓６４から取出された信号に
よつて開閉され、あるいは第３Ａ図に波形７４に
よつて示されるサンプル期間またはタイミング窓
Ｃを電子的に形成する。 第３Ａ図に示すすべての信号は、同一の水平時
間上にある。 試料信号V_SIGを、閉スイツチＳ１および負荷抵
抗７６を経て、積分器７８に供給する。積分器７
８は、スイツチＳ２によつて放電状態に保持され
るコンデンサ８０を有している。このスイツチＳ
２は、試料信号が存在しないときにコンデンサ８
０と並列に接続される。スイツチＳ１が閉じて試
料信号V_SIGを積分器７８に供給すると、スイツチ
Ｓ２が開いて標準積分動作が行われるようにす
る。積分器７８は、第３Ａ図に波形８２によつて
示す出力信号V_INTを発生する。積分器出力信号
V_INTを、比較器８４の一方の入力端子に供給す
る。 比較器８４の第２入力端子を、RC回路網によ
つて制御する。この回路網は、ライン８６に供給
される基準電圧すなわち信号V_REFによつて充電さ
れる。この基準信号を、スイツチＳ３を経て、コ
ンデンサ８８と抵抗９０とによつて形成される
RC回路網に供給する。サンプリング期間Ｃが終
了すると、スイツチＳ３が開いて、波形９２で示
すようにコンデンサ８８を放電させる。サンプリ
ング期間Ｃが終了すると、スイツチＳ２は依然開
いたままでありスイツチＳ１が開いて、比較器８
４の第１入力端子に供給される信号V_INTの大きさ
は一定値に保持される。比較器８４は、ライン９
４に方形波を計数区間CTとして発生する。これ
を、ANDゲート９６を経てカウンタ９８に供給
する。ANDゲート９６の第２入力は、ライン１
００に供給される高周波信号である。比較器計
数区間CTを、波形１０２で示す。 カウンタ９８は、ライン１００からのパルス数
を計数する。これらパルスは、比較器計数区間１
０２によつて定められる期間内に含まれている。
比較器計数区間は、比較器８４の第２入力９２
が、波形８２で示される第１入力に等しいときに
終了する。これが発生する点は１０３で示す。カ
ウンタ９８は、その入力に、区間CT間に計数さ
れるライン１００からの多数を周波数で搬送し
（波形１０４）、その出力にデジタル数Ｎを発生す
る。このデジタルＮは、周波数、コンデンサ８
８、抵抗９０の各値によつて定まるサンプル期間
Ｃに対するアナログ信号V_SIGのデジタル変換であ
る。次に、デジタル信号Ｎを、分析器１０の分析
制御回路に供給する。 第３Ａ図のタイミング図は、V_SIG（波形４８）
に対するサンプル期間Ｃの時間偏移は、信号が正
確に同一であつても異なるデジタル出力を生じる
ことを示している。したがつて、窓が同一に保持
されて、いかなる特定のキユベツトに対してもサ
ンプリング期間からサンプリング期間への波形の
変化が正確に得られるようにすることが重要であ
る。 第３図に示す回路に対して、デジタル出力Ｎ
は、以下の誘導式によつて示すように吸光度
（ABS）を直線的に表わしている。 光度計出力の定義： Iφ＝透過％ 透過％＝10_(2-ABS) サンプリング・プロセス： V₁＝Iφ・T₁／C₁ （T₁＝サンプル区間＝Ｃ） V₁＝V_SIG＝Ｋ・透過％ （Ｋ＝T₁／C₁） 変換プロセス： V₁＝V₂のとき（ｔ＝Ｎ／） 代入： lnK＋（２−ABS）・ln10 ＝lnV_REF−Ｎ／RC 次式が成立： ABS＝Ｎ／RCln10＋２−ln〓〓〓〓／ln10 これは直線である： 傾き＝１／RCln10 切片＝２−ln〓〓〓〓／ln10 （＝ライン１００における周波数 Ｒ＝抵抗９０ Ｃ＝コンデンサ８８） 上述したように、コード・バンド５２の底縁に
切り込んだ物理的切込部を用いる代りに、合成タ
イミング窓を電子的に発生させることができる。
回路１０６を用いることによる電子的サンプリン
グ窓の発生を、第４図および第４Ａ図に基づいて
説明する。第４図は用いる回路を示し、第４Ａ図
は発生する信号または波形を示す図であり、これ
ら波形は共通の水平時間軸上にすべて垂直に位置
している。 電子的サンプリング窓の発生は、ストロボ信号
によつて開始される。このストロボ信号は、第４
Ａ図にはストロボとして示され、読取器５６と第
２図に示されるストロボ穴６０とから取出され
る。この信号を、第４図の回路１０６内のライン
１０８によつて排他的ORゲート１１０に、ライ
ン１０８の延長であるライン１１４によつて遅延
フリツプ−フロツプ１１２に供給する。 ストロボ穴６０によつて発生され且つ第４Ａ図
に波形１１６によつて示されるストロボ信号は、
適切な寸法の窓Ｃを発生するのに充分な持続期間
を有している。ストロボ信号１１６は、また、物
理的ストロボ窓とみなすことのできる切込部６４
（第２図参照）によつても発生させることができ
る。 ORゲート１１０の出力は、遅延ワンシヨツト
装置（ａ delay one shot device）１１８に接
続されたライン１２６に発生する。ストロボ信号
１１６の前縁を装置１１８に供給して、この装置
をトリガし、方形波出力をライン１３０に発生さ
せる。これを、第４Ａ図に波形１２４によつて示
す。信号１１６の後縁は、また、ライン１３０に
第２の方形波を発生する働きをし、この方形波を
波形１２４で示す。 第４Ａ図に波形１２４の左側に示す方形波トリ
ガの持続期間を、抵抗１２０とコンデンサ１２２
とから成るRC回路によつて制御する。抵抗１２
０を変化させて、遅延ワンシヨツト装置１１８に
よつて与えられる遅延となる方形波の持続期間の
調整を可能にする。遅延ワンシヨン装置１１８か
らの出力信号は、ライン１３０に発生し、波形１
２４として示す信号の接続期間と同じである。こ
の遅延を、波形１２８に“Ｄ”で示す。ライン１
３０は、フリツプ−フロツプ１１２の入力の１つ
として、フリツプ−フロツプ１１２に接続され
る。それは、可変抵抗１２０によつて調整するこ
とのできる遅延“Ｄ”である。 波形１２８の遅延パルスの後縁はフリツプ−フ
ロツプをセツトし、第４Ａ図に波形１３２として
示す積分信号の前縁を発生する。積分信号１３２
は、ライン１３４にフリツプ−フロツプ１１２の
出力として発生する。このライン１３４は、スイ
ツチＳ１の制御を有することができる（第４図）。
積分信号１３２の後縁は、波形１２４の第２方形
波トリガ信号によつて発生される。この第２方形
波トリガ信号は、ライン１３０の遅延信号と同じ
遅延“Ｄ”を与える。延延信号の後縁は、フリツ
プ−フロツプ１１２をリセツトする。フリツプ−
フロツプ１１２がセツトされると、積分信号は、
ライン１３６、ORゲート１１０を経てライン１
２６にフイードバツクされて、ORゲート１１０
がライン１２６のストロボ信号を反転させる。ワ
ンシヨツト装置１１８は、前述したように波形１
１６の後縁で再びトリガされて、トリガ信号１２
４の第２正転移を与える。 各光度計とそのＡ／Ｄ変換器と共に回路１０６
を用いることによつて、各光度計がストロボ幅を
正確に再生するストロボ装置からそれ自身の積分
パルスを有することとなるが、積分信号を遅延ま
たはシフトさせて、各試料信号ピークに対して各
ピークを整列させることができる。したがつて、
ただ１つの読取器５６を用いて、それぞれの光度
計窓整列を、整列回路１０６を用いることによつ
てシフトさせることができる。 非常に正確なデジタル信号Ｎを得るためには、
特に高吸光度レベルで（すなわち、光検出器４２
からの低出力信号）、光路の電子的および物理的
配列による誤差を、排除しなければならない。装
置における雑音および配列誤差を排除し、基線５
０を得るためには、オートゼロ（auto−zero）
回路１３８を用いることができ、このような回路
を第５図に示す。 第５図において、試料信号V_SIG（波形４８）を、
第３図について説明したように、第１ライン４４
を経てスイツチＳ１に供給し、さらに抵抗７６を
経て積分器７８の一方の入力端子に供給する。試
料信号を、また、ライン１４０を経てスイツチＳ
４に供給し、さらにライン１４２を経て積分器７
８の第２入力端子に供給する。 第５Ｅ図において、信号V_SIGを、波形７４によ
つて示されるサンプル期間の間積分して、波形１
０２によつて示すようにＡ／Ｄ変換器によつて変
換する。デジタル変換に続いて、波形１４４によ
つて示すようにスイツチＳ２を閉じることによつ
て積分器スケルチを供給する。積分器スケルチに
続いて、暗信号を積分して、波形１４６で示すよ
うに暗サンプルをとる。 動作中は、暗サンプルは第５Ａ図に示すように
最初に発生する。電圧V_OFFSET（電子的または物理
的装置誤差から生ずる電圧である）が、キユベツ
ト間に存在し、キユベツト間で大きさが変化す
る。V_OFFSETは、実際の電圧基線を、所望の基線
から雑音または誤差を表わす値に移動させる。誤
差を除去するためには、V_OFFSETをまず初めに、
逆極性モードで動作する積分器７８で積分する。
V_OFFSETを、スイツチＳ４によつて積分器７８に
供給する。スイツチＳ１は、第５Ａ図に示すよう
に接地されている。その結果、 V_OUT＝V_OFFSET・Ｔ／RC となる。この式において、Ｔは積分期間（波形１
０２）に等しく、Ｒは充電抵抗７６の値に等し
く、Ｃはコンデンサ８０の値に等しい。 第５Ａ図に示す暗サンプル期間に続いて、スイ
ツチＳ４を大地に切換え、スイツチＳ１を開く
（すなわち、大地にも入力ライン４４のいずれに
も接触しない）。ホールド回路を第５Ｂ図に示す。
信号V_OUTは次のように保持される。 V_OUT＝＋V_OFFSET・Ｔ／RC この値は、第５Ｃ図に示す次の明サンプル期間
（波形７４）まで保持される。第５Ｃ図では、入
力V_SIGV_OFFSETがスイツチＳ１によつて積分器７８
に供給され、正常極性モードでの積分を可能にす
る。積分期間の間、積分器７８の出力は、 V_OUT＝−V_SIG・ｔ／RC −V_OFFSET・ｔ−Ｔ／RC ここにｔは、積分が行われる時間の長さを示
す。ｔ＝Ｔで積分は終了し、 V_OUT＝−V_SIGＴ／RC である。 したがつて、暗サンプル電圧は除去され、V_SIG
の真の読取りが積分され、第５Ｄ図に示すように
保持される。オフセツト値は、積分値から除去さ
れる。雑音または光干渉が存在しようとも、明サ
ンプル信号がオフセツト値で積分されるときに暗
サンプル期間は効果的に除去される。 デジタル変換から運動速度の化（WOW）を排
除するためには、WOW回路１４５をライン８６
に結合して、信号V_REFを変化させる。WOW回路
１４５は、ターンテーブル１４とロータ３２との
間の相対運動の変動による誤差を排除する。もと
もと選択されている信号V_REF９２を拾い出して、
波形８２で示す積分信号V_INTの最大値よりも大き
い値となるようにする（第３Ａ図）。WOW変動
に対して出力Ｎを調整するためには、積分パルス
幅を回転速度に対して逆に変化させることによつ
て、V_REF回路を変形することができる。したがつ
て、ロータ３２の速度が増大するとサンプル窓Ｃ
が減少し、回転速度が減少するとサンプル窓Ｃは
適切量だけ増大する。WOW回路１４５を、第６
図に示す。 以前に取出された切片項を検討すると、定数Ｋ
がその等価な値T₁／C₁によつて置換えられるなら ば、切片項はT₁に依存し、したがつて出力Ｎは
T₁（積分期間）に依存する。しかし、V_REFが、 V_REF＝I_REF・T₁／C_REF により発生されるならば、中断期間は、 切片＝２−〔l_oI_REF・T₁／C_REF・T₁／C₁／l_o10〕 切片＝２−l_oI_REF・C₁／C_REF／l_o10 に等しくなる。 切片項は、サンプリング期間T₁（波形７４の
Ｃ）とは無関係となる。WOW回路１４５は、ツ
エナーダイオード１４６と、基準電圧源V₊に結
合した負荷抵抗１４８とを有している。この分割
器は、抵抗１５０を経て積分器１５２の一方の入
力端子に電流I_REFを発生させる。積分器１５２
は、コンデンサC_REF１５４とスイツチＳ５とを有
している。このスイツチは、スイツチＳ１とは逆
に、サンプリング期間Ｃ（サンプリング時間T₁に
等しい）の間に作動する。スイツチＳ１が閉じる
とスイツチＳ５が開き、スイツチＳ１が開くとス
イツチＳ５が閉じる。これは、サンプリング窓Ｃ
に正比例する電圧V_REFを発生する。 本発明の多くの変更および変形が、前述したと
ころから可能である。キユベツトと光ビームとの
間の相対運動に対する手段は、本発明のＡ／Ｄ変
換器およびタイミングに限定されるものではな
い。キユベツトの配列は、回転ではなく平行とす
ることもできる。また、光ビーム発生は限定され
ず、光案内手段および／またはミラーによつて行
うことができる。したがつて、本発明の範囲で他
の変形または変更が可能なことはもちろんであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によつて構成したた化学分析
器の光度データ発生部材を通る部分中心断面図、
第２図は、本発明のＡ／Ｄ変換器と協働するタイ
ミング窓を信号表示に対して示す図、第３図は、
Ａ／Ｄ変換器の組合せブロツク回路図、第３Ａ図
は、第３図の回路の動作タイミングを示す図、第
４図は、Ａ／Ｄ変換器の窓整列回路のブロツク
図、第４Ａ図は、第４図の回路の動作タイミング
を示す図、第５図は、Ａ／Ｄ変換器の雑音除去回
路の回路図、第５Ａ図〜第５Ｄ図は、第５図の回
路の動作を説明するための図、第５Ｅ図は、第５
図の回路の動作タイミングを示す図、第６図は、
装置の要素間の相対運動の変化によるＡ／Ｄ変換
器の誤差を除去するために用いる回路の回路図で
ある。 １０……化学分析器、１２……反応容器、１４
……ターンテーブル、２４……基板、２６……回
転軸、２８……光度計、３０……ランプ、３２…
…ロータ、３８……光学筒、４０……光ビーム、
４２……光検出器、５２……コード・スカート、
５６……光学読取器、５８……コード・アレイ、
６０……ストロボ穴、６４……構造部、７２……
Ａ／Ｄ変換器、７８……積分器、８４……比較
器、９８……カウンタ、１０６……整列回路、１
１０……排他的ORゲート、１１２……遅延フリ
ツプ−フロツプ、１１８……遅延ワンシヨツト装
置、１３８……オートゼロ回路、１４５……
WOW回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キユベツト内の反応効果を、キユベツトに放
   射エネルギービームを通過させ、反応効果の測定
   量として放射エネルギーの吸収度を検出すること
   によつて測定する装置であつて、この測定を行な
   う期間をビームとキユベツトとが整列する瞬間に
   対し最適にするための機構を設けた反応効果測定
   装置において、前記機構は、 Ａ 少くとも一部が透明の複数個のキユベツト
   を、各キユベツト内の各別の反応試料が前記ビ
   ームを受けるように支持するキユベツト支持担
   体と、 Ｂ 前記ビームを発生する手段及びキユベツトお
   よびキユベツト内の反応試料を通過した後のビ
   ームの未吸収放射エネルギーに応答して反応効
   果信号を発生する手段と、 Ｃ 前記キユベツト支持担体と前記ビーム発生手
   段とを相対的に移動させ、これによりビームが
   キユベツトを順次走査して、前記ビームが各キ
   ユベツトを通過する毎に、前記ビームが該キユ
   ベツトを走査するのに要する時間に対応する接
   続時間と該キユベツトにおけるビーム吸収度に
   関連する振幅とを有する各別の反応効果信号を
   発生させる手段と、 Ｄ 前記キユベツト支持担体に関連し、各キユベ
   ツトを識別する信号を発生する識別手段と、 Ｅ 前記キユベツト支持担体に関連し、各キユベ
   ツトと同期して前記ビームと相対的に移動し、
   前記ビームと各キユベツトの中心とが一致する
   瞬時の前後の所定の時間に対応するサンプリン
   グ窓信号を光電的に発生する手段と、 Ｆ 各反応効果信号を前記サンプリング窓信号に
   よりサンプリングする手段と、 Ｇ 得られた各反応効果信号サンプルから各キユ
   ベツトにおけるビーム吸収度を表わすデータを
   取り出す手段と、 を具えていることを特徴とする反応効果測定装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記データ取出手段は反応効果信号サンプル
   を積分する手段を具えていることを特徴とする反
   応効果測定装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の装置におい
   て、前記キユベツト支持担体とビーム発生手段と
   を、ビームがキユベツトを複数回走査するよう
   に、互いに運動させることを特徴とする反応効果
   測定装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
   て、前記キユベツト支持担体はキユベツトが設け
   られたターンテーブルを具え、前記ビーム発生手
   段はターンテーブルと同軸のロータに設けられた
   少なくとも１個の光度計を具え、前記ロータの回
   転速度をターンテーブルの回転速度よりもかなり
   大きくして、光度計のビームがターンテーブルの
   一回転の期間内に各キユベツトを複数回走査し
   て、各キユベツトが走査される毎に各キユベツト
   に対して異なる反応効果信号を発生するようにし
   たことを特徴とする反応効果測定装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の装置におい
   て、前記ロータに半径方向に複数個の光度計を設
   け、各光度計は異なる放射エネルギービームを発
   生し、ターンテーブルの各回転の期間内に複数回
   各キユベツトを走査し、各キユベツトが走査され
   る毎に各キユベツトおよび各ビームに対して前記
   データを発生するようにしたことを特徴とする反
   応効果測定装置。 ６ 特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
   て、ビームが同一のキユベツトを走査する回数と
   無関係に、いずれのキユベツトに対しても同じ位
   置にサンプリング窓を発生する手段を設けたこと
   を特徴とする反応効果測定装置。 ７ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記サンプリング窓発生手段は前記キユベツ
   ト支持担体に各キユベツトと整列するよう形成さ
   れた構造窓を具えることを特徴とする反応効果測
   定装置。 ８ 特許請求の範囲第２〜５項の何れかに記載の
   装置において、キユベツトとビームとの順次の一
   致の間の期間内にオフセツト信号を発生する手段
   を設け、キユベツトがビームと一致するときにキ
   ユベツトの反応効果信号から前記オフセツト信号
   を減算する手段を設けたことを特徴とする反応効
   果測定装置。 ９ 特許請求の範囲第２〜５項の何れかに記載の
   装置において、前記キユベツト支持担体とビーム
   発生手段との間の相対運動の速度とは無関係に、
   各反応効果信号サンプルの積分値を略々同一に保
   持する手段を設けたことを特徴とする反応効果測
   定装置。 １０ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、発生データをデジタル形式に変換する手段を
   具え、この手段を前記キユベツト支持担体に設け
   たことを特徴とする反応効果測定装置。 １１ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記サンプリング窓発生手段は、各キユベツ
   トに対して別個のストロボ手段と、このストロボ
   手段に関連し且つ各キユベツトに対して前記サン
   プリング窓を電子的に発生する回路とを具えるこ
   とを特徴とする反応効果測定装置。 １２ 特許請求の範囲第９項に記載の装置におい
   て、前記キユベツト支持担体と前記ビーム発生手
   段との間の相対運動速度の変化とは逆に前記サン
   プリング窓の寸法を変化させる手段を具えること
   を特徴とする反応効果測定装置。 １３ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記サンプリング窓を適切な位置に発生させ
   るためにサンプリング窓を電子的にシフトする手
   段を設けたことを特徴とする反応効果測定装置。 １４ 特許請求の範囲第１１項に記載の装置にお
   いて、各ストロボ手段は、前記キユベツト支持担
   体に形成した、各キユベツトとの整列位置から離
   間した位置の穴を具えることを特徴とする反応効
   果測定装置。 １５ 特許請求の範囲第２項に記載の装置におい
   て、前記キユベツト支持担体に対するビーム発生
   手段の速度の変化によるサンプリング窓の期間の
   変化を補償する手段を設け、前記窓を発生する比
   較器と、この比較器の一方の入力端子に反応オフ
   セツト信号を、前記比較器の他方の入力端子に基
   準信号を供給する手段とを具え、前記補償手段
   が、前記速度変化に応じて前記基準信号を変化さ
   せる回路を有することを特徴とする反応効果測定
   装置。 １６ キユベツト内の反応効果を、キユベツトに
   放射エネルギービームを通過させ、反応効果の測
   定量として放射エネルギービームの吸収度を検出
   することによつて測定する方法において、 Ａ 複数個の少くとも１部が透明の複数個のキユ
   ベツトを用意し、これらのキユベツト内に各別
   の反応試料を入れ、 Ｂ これらキユベツトと放射エネルギービームと
   を相対的に移動させ、ビームが各キユベツトを
   通過する毎に、ビームが該キユベツトを通過す
   るのに要する時間に対応する持続時間と該キユ
   ベツトにおけるビーム吸収度に関連する振幅と
   を有する反応効果信号を発生させ、 Ｃ タイミング窓発生手段をビームと相対的に各
   キユベツトと同期して移動させ、ビームと各キ
   ユベツトの中心とが一致する瞬時の前後の所定
   時間に対応するサンプリング窓信号を光電的に
   発生させ、 Ｄ 各反応効果信号を前記サンプリング窓信号に
   よりサンプリングし、 Ｅ 得られた各反応効果信号サンプルからキユベ
   ツトにおけるビーム吸収度を表わすビームを取
   り出す ことを特徴とする反応効果測定方法。 １７ 特許請求の範囲第１６項に記載の方法にお
   いて、 各キユベツトとこれに関係するサンプル信号と
   を、各キユベツトが前記ビームを通過するときに
   識別することを特徴とする反応効果測定方法。 １８ 特許請求の範囲第１６項に記載の方法にお
   いて、 前記各反応効果信号サンプルを積分することを
   特徴とする反応効果測定方法。 １９ 特許請求の範囲第１６項に記載の方法にお
   いて、 各キユベツトに整列させた構造窓を用い、 前記ビームとキユベツトとが一致するときに各
   キユベツトの前記構造窓を検知することによつて
   前記サンプリング窓信号を発生させる ことを特徴とする反応効果測定方法。 ２０ 特許請求の範囲第１８項に記載の方法にお
   いて、 キユベツトと前記ビームとの順次の一致の間の
   期間内にオフセツトサンプル信号を発生させ、 このオフセツトサンプル信号を、前記ビームと
   キユベツトとが一致するときに発生する各反応効
   果サンプル信号から減算する、 ことを特徴とする反応効果測定方法。 ２１ 特許請求の範囲第１８項に記載の方法にお
   いて、 キユベツトと前記ビームとの間の相対運動の速
   度の変化とは無関係に、前記各反応効果サンプル
   信号の積分値をほぼ同一に保持することを特徴と
   する反応効果測定方法。 ２２ 特許請求の範囲第１８項に記載の方法にお
   いて、 前記発生データをデジタル形式に変換すること
   を特徴とする反応効果測定方法。 ２３ 特許請求の範囲第１６項に記載の方法にお
   いて 各キユベツトに関連するストロボ手段を与え、
   このストロボ手段を検知することによつて電子的
   に前記窓を発生させることを特徴とする反応効果
   測定方法。 ２４ 特許請求の範囲第２３項に記載の方法にお
   いて、 前記光度計手段は少くとも２本の光ビームを有
   し、各ビームを前記相対運動中にそれぞれ異なる
   キユベツトと一致させて別個のサンプル信号を発
   生させることを特徴とする反応効果測定方法。 ２５ 特許請求の範囲第２４項に記載の方法にお
   いて、 キユベツトと前記ビームとの一致の間の期間内
   にオフセツトサンプル信号を発生し、 このオフセツトサンプル信号を、前記ビームと
   キユベツトとが一致するときに発生する各反応効
   果サンプル信号から減算する、 ことを特徴とする反応効果測定方法。 ２６ 特許請求の範囲第２４項に記載の方法にお
   いて、 キユベツトと前記ビームとの間の相対運動の速
   度の変化とは無関係に、前記各反応効果サンプル
   信号の積分値をほぼ同一に保持することを特徴と
   する反応効果測定方法。 ２７ 特許請求の範囲第２４項に記載の方法にお
   いて、 前記キユベツトおよび前記ビームのそれぞれが
   互いに所定の間隔を有し、 前記ビームの１つによつて走査された各キユベ
   ツトに対する前記ストロボ手段を検知することに
   よつて前記サンプリング窓を発生させ、且つ 前記他のビームに対応するキユベツトに対する
   サンプリング窓を前記１本の光ビームからの他の
   ビームの所定の間隔から電子的に発生させること
   を特徴とする反応効果測定方法。 ２８ 特許請求の範囲第２７項に記載の方法にお
   いて、 前記サンプリング窓をそれぞれシフトさせて、
   他のビームのサンプリング窓を対応するそれぞれ
   のキユベツトに整列させることを特徴とする反応
   効果測定方法。