JPH0416204Y2

JPH0416204Y2 -

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Publication number: JPH0416204Y2
Application number: JP1986011953U
Authority: JP
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1992-04-10
Also published as: JPS62124547U

Description

【考案の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野本考案は定量対象物質と試薬の化学反応により
発生する光を検出して定量分析を行なう定量分析
装置に関する。

Ｂ考案の概要本考案は定量対象物質および試薬の混合により
発生する光を検出して定量分析を行なう定量分析
装置において、外光入射を遮蔽した密閉構造の暗箱内に、任意
の位置に移動できるセルホルダーを収納するとと
もに、セルホルダーに保持されたセルが注入され
るべき位置に移動したことを判定する位置判定器
を設けることにより、外光入射による誤検出を防ぐとともに注入され
るべき正確な位置にセルをセツトできるように
し、これによつて定量対象物質および試薬の混合
により発生する光の検出精度を向上させるととも
に検出値のばらつきを無くしたものである。

Ｃ従来の技術一般に化学発光物質が酸化剤と反応して生じる
発光現象は、種々の未知物質の分析に利用されて
いる。ルミノール、ルシゲニン、ウラニン等の化
学発光物質のうち特にルミノールは、血液中のヘ
モグロビンが触媒となることを利用して血痕の分
析に用いられている。このルミノールはフエリシ
アン化カリウム等の触媒の存在下で過酸化水素と
反応して発光現象を生じるので、この発光現象を
利用して過酸化水素の定量を行なうことができ
る。またルミノール反応を利用してコバルト
（Co²⁺）、銅（C_u ²⁺）、ニツケル（Ni²⁺）、クロム
（Cr³⁺）、鉄（Fe²⁺）等の各種金属イオンを分析
することができる。さらにペルオキシダーゼのよ
うな酵素がルミノール、過酸化水素系の触媒とし
て有効に作用するためEIA（Enzyme Immuno
Assay）法のように酵素を蛋白質やホルモン等の
種々の物質に標識することにより未知物質の定量
が可能である。また、生物発光物質であるルシフ
エリンは、アデノシン三燐酸の存在下でルシフエ
ラーゼと反応して発光現象を生じることが知られ
ており、この現象を利用してアデノシン三燐酸の
定量を行なうことが可能となる。

上記のような発光現象の発光パターンは、発光
物質及び触媒の緩衝液の濃度やPHにより、また発
光物質の種類により、さらには試薬の混合比によ
り種々の発光パターンを示す。ここで一般的な生
物化学発光現象における時間と発光量の関係は第
４図に示すような発光パターンとなる。第４図に
おいて発光量（CPS）は、定量対象物質と試薬の
混合時刻t₀から時間の経過に伴なつて急激に増大
して時刻t₁で最大値（CPS）maxに達し、その後
徐々に減少していく。第４図のように推移する発
光量を正確に計測するには、定量対象物質と試薬
の混合直後の時刻t₁における初期発光量（最大
値）を検出することが必要となる。

上記のような種々の発光現象による発光量は、
従来一般に市販されているエツペンドルフピペツ
ト、エクセルピペツト、ハミルトンシリンジ等の
手動式ピペツトにより試験管等のセルの中に試薬
及び定量対象物質を分注して混合せしめ、光電子
増倍管等のセンサーにより測光する方法が用いら
れている。

Ｄ考案が解決しようとする問題点しかしながら前述したような手動式ピペツトに
より試薬及び定量対象物質をセルに分注して行な
う従来の測光方法では、セルの導入に時間がかか
り過ぎ初期発光量を計測することが困難である。
特に生物発光現象では、発光量が最大値に到達す
る時間が著しく短いので、初期発光量を精度よく
計測することはできない。

また、極めて希薄な濃度（例えばナノモル；ｎ
mol以下）の定量対象物質を化学発光物質を利
用して定量する場合、発光は非常に微弱となり、
１秒間当り10個以下の光子数を計数することが要
求される。この要求を満たすには光電子増倍管等
の光センサーへ入射される漏れ光量をできるだけ
減少しなければならない。このためセル、セルホ
ルダー、光センサー等を収納する測定室は、外光
が入射しない密閉構造の暗箱で構成する必要があ
る。

上記のように定量対象物質及び試薬を混合した
直後の初期発光量を精度良く計測することと、光
センサーへ入射される漏れ光量を少なくすること
との条件を満たすには、次のような計測方法が考
えられる。すなわち、測定値を暗箱で構成すると
ともに、定量対象物質及び試薬をセルに注入する
ための注入器として自動分注器を用い、この自動
分注器の分注針あるいは分注針に接続されたテフ
ロン等のチユーブに邪魔にならないような前記暗
箱の位置にセル取出口を設け、セルを前記セル取
出口の位置から正確な分注位置まで水平に移動さ
せた後セルへの注入を行なつて発光量の計測を開
始する。前記計測方法のように注入器に自動分注
器を採用すれば、定量対象物質と試薬の混合直後
から急速に発光量が変化する場合であつても初期
発光量（最大値）の計測が可能となり、また暗箱
を用いることにより光センサーへ入射される漏れ
光量を減少させることができる。しかしながら前
記計測方法は暗箱内に存在するセルに自動分注す
るので、分注針あるいは分注針に取付けたテフロ
ン等のチユーブの真下に正確にセルを移動させな
ければならないという問題がある。すなわち、暗
箱内は目視することができないので、移動により
セツトされたセルの位置が一定にならない。この
ため注入位置が変化してしまい、注入物質の落下
状態が一定しない（セルの壁を伝わつて落下した
り、伝わらずに落下したりの状態となる。）これ
によつて注入量及び攪拌力が一定せず発光量の計
測値はばらついてしまう。また前記のように移動
によりセツトされたセルの位置が一定にならない
ため、分注針あるいは分注針に接続されたテフロ
ン等のチユーブとセルとの距離が変化する。この
ため注入物質の混合時刻が一定にならず、発光量
の計測値がばらついてしまう。さらに暗箱内のセ
ルが不正確な注入位置にセツトされてしまつた場
合、セルの内径が比較的小さい（最大15mm程度）
ために注入物質はセル外壁を伝わつて外部へ漏れ
てしまう。このため濡れた注入物質によつて、暗
箱を構成する金属が腐食してしまう等の問題があ
つた。

本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、外
光入射を遮蔽した暗箱内で生物化学発光現象の発
光量を計測できるようにし、しかも正確な注入位
置にセルをセツトできることにより計測値のばら
つきを無くした定量分析装置を提供することを目
的としている。

Ｅ問題点を解決するための手段本考案は、定量対象物質および試薬の混合によ
り発生する光を検出して定量分析を行なう定量分
析装置において、セル取出口及び注入部取付口を
有する外光入射を遮蔽した密閉構造の暗箱と、こ
の暗箱内に収納され、定量対象物質および試薬が
注入されるセルを保持するセルホルダーと、この
セルホルダーを前記暗箱内のセル取出口及び注入
部取付口に対応する位置に移動させる移動機構
と、前記セルホルダー内に保持されたセルが少な
くとも注入部取付口に対応した位置に移動したか
否かを判定する位置判定器とを備えたことを特徴
としている。

Ｆ作用前記セルホルダーに保持されたセルは、注入さ
れるべき位置に移動機構によつて移動される。セ
ルが注入されるべき位置に移動したことを位置判
定器が判定すると、セルに定量対象物質および試
薬を注入し、そのとき発光する光を検出する。こ
のようにセルが注入されるべき位置に移動したこ
とを確認できるので、暗箱内の正確な注入位置で
定量対象物質および試薬の注入操作が行なえる。

Ｇ実施例以下、図面を参照しながら本考案の一実施例を
説明する。第１図は本考案に係る定量分析装置の
全体構成図であり、この図において１は例えば金
属から成り、外光入射を遮蔽した密閉構造の暗箱
である。この暗箱１の上部平面板１ａには、該上
部平面板１ａを円形に貫通せしめた２つの開口部
（セル取出口２ａ、注入部取付口２ｂ）が互いに
所定距離隔てて並設されている。上部平面板１ａ
に設けられたセル取出口２ａの周縁には、円筒状
の取付フランジ３が、その一端を上部平面板１ａ
より外側に突出させて固着されている。取付フラ
ンジ３の内径は定量対象物質および試薬が注入さ
れる容器、例えばセル４の直径より大きくしてお
く。これによりセル４を暗箱１内へ導入したり暗
箱１から外部へ取出したりできる。取付フランジ
３の端部には、セル取出口２ａを覆うための開閉
自在のセル取出口シヤツター５が冠着されてい
る。このセル取出口シヤツター５は一般的に良く
知られている、例えば複数個重ね合わされた羽根
板５ａを滑動することによつて開閉動作が行なえ
るように構成されている。尚、５ｂはシヤツター
取付けフランジである。前記セル取出口シヤツタ
ー５を閉じることによつてセル取出口２ａを通し
て暗箱１内へ入射する外光を遮蔽することができ
る。６は注入部取付口２ｂを封止するための注入
部フランジであり、その外周部の所定位置はネジ
止めにより上部平面板１ａに固定されている。注
入部フランジ６には定量対象物質注入用のテフロ
ンチユーブ７ａと試薬注入用のテフロンチユーブ
７ｂが、各一端を暗箱１内に突出するようにして
嵌入されている。テフロンチユーブ７ａ，７ｂは
取付ネジ８ａ，８ｂによつて注入部フランジ６に
取付けられている。テフロンチユーブ７ａ，７ｂ
の他端は自動分注装置（図示省略）に接続されて
いる。９は暗箱１内に収納されたセルホルダーで
ある。このセルホルダー９は、銅やアルミニウム
のような熱伝導性の優れた金属容器から成り、そ
の上部平面板にはセル４の直径よりも大きい直径
の開口部９ａが設けられるとともに、セル４内部
へ注入された定量対象物質および液体試薬の温度
を一定に保つためのヒータおよび温度センサー
（図示省略）が内蔵されている。１０は断熱材、
１１は保温材を示している。セルホルダー９の金
属側面板の下部は、例えば長方形に切り欠かれて
おり、該切り欠き部には定量対象物質および試薬
がセル４内に注入されたときに発生する光をセル
ホルダー９の外部へ通すための透過窓１２が設け
られている。９ｂはセル４を支持するための受皿
である。１３は前記透過窓１２を通して入射され
る光を検出するための光電子増倍管である。この
光電子増倍管１３の受光面は透過窓１２に対向す
る側の側面板１ｂを切り欠いた切り欠き部分に導
入されて、取付フランジ１４によつて固着されて
いる。１５は光電子増倍管１３の受光面に入射さ
れる光を遮蔽するための保護シヤツターであり、
一般的に良く知られている例えば複数個重ね合わ
された羽根板１５ａを滑動することによつて開閉
自在に制御できる機構になつている。尚１５ｂは
シヤツター取付けフランジである。前記セルホル
ダー９は、本考案の側面構成図である第２図に示
す移動機構により、セル取出口２ａの直下位置と
注入部取付口２ｂの直下位置（注入位置）との間
を自在に移動できるものである。尚、第２図は第
１図のＡ−A′断面を示している。第２図におい
てセル取出口２ａからも注入部取付口２ｂからも
同一距離隔てた位置の上部平面板１ａには回転シ
ヤフト１６が垂直に貫入されている。上部平面板
１ａの回転シヤフト１６貫入部分には回転シヤフ
ト軸受ハウジング１７ａが設けられ、該ハウジン
グ１７ａ内には回転シヤフトベアリング１８ａが
回転シヤフト１６に当接するようにして設けられ
ている。暗箱１の上部平面板１ａより外側へ突出
された回転シヤフト１６には、回転シヤフト１６
を回転させるためのハンドル１９と回転シヤフト
１６を固定するためのカム２０が設けられてい
る。回転シヤフト１６とカム２０は互いに螺合さ
れており、カム２０を例えば右に半回転させたと
き、カム２０が回転シヤフト軸受ハウジング１７
ａに圧接して回転シヤフト１６を締付け固定せし
めるように構成されている。回転シヤフト１６の
下端は底面板１ｃに埋め込み固設された回転シヤ
フト軸受に導入されるとともに、回転シヤフト軸
受ハウジング１７ｂ内に設けた回転シヤフトベア
リング１８ｂによつて回動自在に支持されてい
る。回転シヤフト１６の下端支持部分よりわずか
に上側の回転シヤフト１６の半径方向に回転アー
ム２１が取付けられている。回転アーム２１の先
端部分には後述する方法により円筒形のローラー
２２が回動自在に取り付けられている。ローラー
２２の中心穴にはピン２３の一端が嵌入されてお
り、該ピン２３の他端はセルホルダースライド２
４に螺着されている。セルホルダースライド２４
の内部には、水平に且つ互いに平行に設けられた
セルホルダースライドシヤフト２５ａ，２５ｂが
貫入されている。セルホルダースライド２４は、
セルホルダースライドシヤフト２５ａ，２５ｂに
当接する面に設けたベアリング（図示省略）によ
つて前記シヤフト２５ａ，２５ｂに沿つて滑動で
きるように構成されている。セルホルダースライ
ド２４の上端にはセルホルダー取付台２６が設け
られており、セルホルダー取付台２６にはセルホ
ルダー９が載置されている。前記セルホルダース
ライドシヤフト２５ａ，２５ｂは、セルホルダー
９を第１図に示すセル取出口２ａの直下位置と注
入部取付口２ｂの直下位置の間で移動させるため
のレールとして働く。セルホルダースライドシヤ
フト２５ａ，２５ｂの両端はＬ字状のセルホルダ
ースライド軸受２９ａ，２９ｂに嵌入されて固定
されている。セルホルダースライド軸受２９ａ，
２９ｂはネジ止めにより底面板１ｃに固定されて
いる。尚第１図において回転シヤフト１６の上部
と回転アーム２１の一部は説明の都合上切り欠い
て示している。セルホルダースライド軸受２９
ａ，２９ｂの上端には、セル４が注入されるべき
位置に移動したか否かを判定する位置判定器、例
えばストツパー３０ａ，３０ｂが各々設けられて
いる。このストツパー３０ａ，３０ｂは内部に設
けられたスプリングにより伸縮自在に構成され、
セルホルダー９の底面板（又はセルホルダー９の
底面板およびセルホルダー取付台２６）に予め設
けた穴（図示省略）にストツパー３０ａ，３０ｂ
が嵌合されることによつてセルホルダー９の移動
を停止せしめるものである。この場合セルホルダ
ー９内に保持されたセル４がセル取出口２ａの直
下位置に停止できるような位置にストツパー３０
ａ（およびセルホルダースライド軸受２９ａ）を
設けるものとする。また前記セル４が注入部取付
口２ｂの直下位置に停止できるような位置にスト
ツパー３０ｂ（およびセルホルダースライド軸受
２９ｂ）を設けるものとする。このようにすれば
前記セルホルダー９の底面板に設けた穴（図示省
略）とストツパー３０ｂが嵌合することにより、
目視できない暗箱１内でセル４が正確な注入位置
にセツトされたことを判定できる。

尚ストツパー３０ａ，３０ｂはセルホルダース
ライド軸受２９ａ，２９ｂに各々一個ずつ設けて
いるが、セルホルダー９の形状に応じて２個以上
設けても良い。また、ストツパー３０ａ，３０ｂ
自身にあるいはストツパー３０ａ，３０ｂの取付
位置付近に、スイツチ又は位置検出センサーを設
けるとともに暗箱外部に表示器を設け、前記スイ
ツチのオン信号又はセンサーの検出信号により表
示器を表示させるようにしても良い。

次に回転アーム２１とローラー２２の取付方法
と、セルホルダースライド２４をセルホルダース
ライドシヤフト２５ａ，２５ｂに沿つて移動させ
る場合に回転アーム２１とローラー２２がどのよ
うに作用するかを第３図とともに述べる。尚第３
図は第１図のＢ−B′の断面を示しているが、説
明の都合上セル４、受皿９ｂ、セルホルダー９の
底面板、セルホルダースライド２４は図示省略し
ている。回転アーム２１の先端部分の内側は破線
の如くＵ字形状に切り欠かれ、該Ｕ字形切欠面に
はローラー２２が当接するようにはめ込まれてい
る。いま回転アーム２１の先端（Ｕ字形切欠部）
を図示位置からセルホルダースライド軸受２９ａ
の取付け位置の方向へ移動させるように回転シヤ
フト１６を回転せしめたとする。するとローラー
２２上にピン２３を介して設けられたセルホルダ
ースライド２４（図示省略）はセルホルダースラ
イドシヤフト２５ａ，２５ｂに沿つて直線的に平
行移動する。このときローラー２２は回転アーム
２１の先端に設けたＵ字形切欠部に対して見かけ
上次のように動く。すなわち、ローラー２２は、
それ自身が回転しつつＵ字形切欠部の先端→Ｕ字
形切欠部の湾曲部分→Ｕ字形切欠部の先端なる順
序でＵ字形切欠面を滑動する。

次に上記のように構成された装置を用いて定量
分析を行なう場合の動作を述べる。まずハンドル
１９を操作し、回転シヤフト１６および回転アー
ム２１を回転せしめセル４が収納されていない空
のセルホルダー９をセル取出口２ａ側へ移動させ
る。これによつてセルホルダースライド２４がセ
ルホルダースライドシヤフト２５ａ，２５ｂに沿
つて直線的に平行移動し、セルホルダー９の開口
部９ａがセル取出口２ａの直下位置まで移動する
とストツパー３０ａがセルホルダー９の底面に設
けられた穴（図示省略）に嵌合するためセルホル
ダー９は停止する。そこで人間の手又はピンセツ
ト等の補助器具を用いてセル取出口２ａからセル
ホルダー９内の受皿９ｂへセル４を導入し保持さ
せる。そしてハンドル１９を操作し、回転シヤフ
ト１６および回転アーム２１を回転せしめ、セル
４が収納されたセルホルダー９を注入部取付口２
ｂ側へ移動させる。セルホルダー９の開口部９ａ
が注入部取付口２ｂの直下位置まで移動するとス
トツパー３０ｂがセルホルダー９の底面に設けら
れた穴（図示省略）に嵌合するためセルホルダー
９は停止する。これによつてセル４が注入される
べき位置にセツトされたことを目視によらず確認
できる。次に図示しない自動分注装置を動作させ
て、テフロンチユーブ７ａから定量対象物質を、
テフロンチユーブ７ｂから試薬を各々セル４へ注
入せしめる。分注された定量対象物質および試薬
がセル４内で混合することにより発生する光は、
透過窓１２を通して光電子増倍管１３へ入射され
る。光電子増倍管１３は入射された光の光量を計
測する。

また、セルホルダー９内のセル４を暗箱１の外
部へ取り出す場合も前記同様に回転アーム２１を
回転せしめてセル４が収納されたセルホルダー９
をセル取出口２ａ側へ移動させる。このときセル
ホルダー９の開口部９ａがセル取出口２ａの直下
位置まで移動して、ストツパー３０ａがセルホル
ダー９の底面に設けられた穴（図示省略）に嵌合
することによつてセルホルダー９は停止する。そ
こで人間の手又はピンセツト等の補助器具を用い
てセル４をセルホルダー９からセル取出口２ａの
外側へ取出す。

上記のように実施例によれば回転アーム２１の
先端Ｕ字形切欠部を設けてローラー２２を滑動で
きるようにしたので、回転アームの回転力を利用
してセルホルダー９を直線的に平行移動させるこ
とができる。また、セル取出口２ａおよび光電子
増倍管１３の受光面に開閉自在のシヤツター５，
１５を設けたので、計測時の外光入射を遮蔽する
ことができる。

尚、セル取出口シヤツター５および保護シヤツ
ター１５は任意に開閉制御されるものであり、例
えばセル４の取出し、取入れ時はセル取出口シヤ
ツター５を開けるとともに保護シヤツター１５を
閉じ、セル取出口シヤツター５が閉じられている
ときであつて且つセル４へ注入を行なうときに保
護シヤツター１５を開けるように制御される。

また、前記暗箱の材質、形状は実施例に限定さ
れるものではなく、外光入射を遮蔽できる構造で
あれば良い。

Ｈ考案の効果以上のように本考案によれば次のような効果が
得られる。すなわち、 (1) 定量対象物質および試薬の混合により発生す
る光を検出して定量分析を行なう場合、外光入
射による誤検出を防ぐことができるとともに、
微弱な光でも正確な検出が可能となり、定量分
析の精度が著しく向上する。

(2) 目視することのできない暗箱内において、セ
ルの位置決めから注入動作までの一連の操作を
自動化できる。このため注入と同時に計測を開
始することが可能となり、これによつて試薬混
合直後の初期発光量を正確に検出することがで
きる。

(3) 暗箱内でセルを注入されるべき正確な位置に
セツトすることができる。このためセルをセツ
トしたときの注入部、セル間の距離及び位置は
不変となり、定量対象物質と試薬の混合時刻及
び攪拌力を一定にすることができる。これによ
つて前記混合時刻のばらつきによる発光量計測
値のばらつきをなくすことができる。

(4) 前記第(3)項の理由により、セルをセツトした
ときの注入部、セル間の距離及び位置が不変と
なるので、注入物質の落下状態を一定にするこ
とができる。これによつてセルへの注入量を一
定にすることができ、注入量のばらつきによる
発光量計測値のばらつきをなくすことができ
る。

(5) 暗箱内でセルを注入されるべき正確な位置に
セツトすることができるので、注入物質がセル
外部へ漏れることはない。このため暗箱を構成
する材料、例えば金属が注入物質によつて腐食
してしまうのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図および第３図はともに本考案の
一実施例を示し、第１図は全体構成図、第２図は
側面構成図、第３図は平面構成図であり、第４図
は発光パターンの一例を示す特性図である。１……暗箱、４……セル、７ａ，７ｂ……テフ
ロンチユーブ、９……セルホルダー、１２……透
過窓、１３……光電子増倍管、１６……回転シヤ
フト、１９……ハンドル、２１……回転アーム、
２２……ローラー、２５ａ，２５ｂ……セルホル
ダースライドシヤフト、３０ａ，３０ｂ……スト
ツパー。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】定量対象物質および試薬の混合により発生する
光を検出して定量分析を行う定量分析装置におい
て、セル取出口及び注入部取付口を有する外光入射
を遮蔽した密閉構造の暗箱と、この暗箱内に収納され、定量対象物質および試
薬が注入されるセルを保持するセルホルダーと、このセルホルダーを前記暗箱内のセル取出口及
び注入部取付口に対応する位置に移動させる移動
機構と、前記セルホルダー内に保持されたセルが少なく
とも注入部取付口に対応した位置に移動したか否
かを判定する位置判定器とを備えたことを特徴と
する定量分析装置。