JPS5936227B2

JPS5936227B2 - 化学分析方法

Info

Publication number: JPS5936227B2
Application number: JP11557275A
Authority: JP
Inventors: 靖野村; 霞吉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1984-09-03
Also published as: JPS5240189A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は化学分析方法に係り、特に反応の進行状態を観
察する場合に用いるに好適な化学分析方法に関する。

反応の進行状態の観察が行なわれるもののうち酵素活性
値の測定を例にとつて以下に説明する。

酵素活性値は単位であられされ、酵素１単位は適正条件
下で毎分１μｍｏｌｅの基質を変化させるのに要する酵
素量として定義されている。血清中に含まれる酵素例え
ばグルタミン酸オキザロ酢酸トランスアミナーゼ（以下
ＧＯＴと略す）、グルタミン酸ピルビン酸トランスアミ
ナーゼ（以下ＧＰＴと略す）等の活性値の測定は臨床上
不可欠のものであるため、各病院等では多数の血清につ
いて酵素活性値が測定されている。酵素の活性値を測定
する方法で代表的なものとして、補酵素であるニコチン
アミドアデニンヌクレオタイド還元型（以下ＮＡＤＨ２
と略す）を含む試薬と血清を混合し、ＮＡＤＨ２の酸化
による紫外域での光吸収の変化を経時的に観察し活性値
を求める紫外部測定法が知られている。ところで、血清
中の酵素活性値は極めて低く、例えばＧＯＴは健康人の
場合８〜３６ｍＩ１Ｖｍｌ（ＩＵは国際単位）、ＧＰＴ
は１０〜３８ｍＩＵ／ｍｌしか存在していない。

ＮＡＤＨ２の波長３４０ｎｍにおける分子吸光係数は６
２２０であるから例えば３０ｍＩル葡ｌの血清を測定す
る場合の吸光度（Ａｂｓ）の変化は毎分６２２０×３０
×１００−１×１０−６−−１．８７×１「３となり、
光量変化分に換算すると約０．４３％になる。

それ故精度の高い測定を行なうためには最低１分以上の
観測が必要である。この場合１チャンネルのディスクリ
ート方式の化学分析装置を用いれば最大処理能力は１時
間当り６．０検体でしかない。また、酵素活性の正確な
値を得るには恒常状態で測定するのが基本であるから、
反応が直線的に進行しているかどうかを確認できるよう
に観測される必要がある。

このため少なくとも数分の観測時間が望まれる。一方、
酵素活性の測定が必要とされる検体数は増加の一途をた
どつており、単位時間当りの処理検体数はできるだけ多
い方が望ましい。

いずれにしても反応の現象を正確に把握するためには特
定の試料に対して長時間の観測が必要であり、処理能力
を向上するには１試料当りの平均処理時間を短縮する必
要がある。

従来、反応容器への試料および反応試薬の添加と反応の
進行伏態の観測は同時期に各１つずつ行なうのが一般的
であつたので、上記のことは一見互に相反する条件であ
るように見える。本発明の目的は、光度計を移動させな
くて済むにもかかわらず、処理能力が向上され、かつ各
試料の反応観測時間を長くすることが可能な化学分析方
法を提供することにある゜本発明では、反応容器の列が
移送伏態と停止伏態をくり返して試料添加位置および静
止配置された光度計の光路を通るようにしてあり、反応
容器列の内の特定容器に試料を添加した後、その特定容
器を光度計光路の方へ近づくように複数容器分の距離を
進むように反応容器列を移送し、試料添加位置に新しい
反応容器を位置づけ、移送にともなつて複数の試料に基
づく測定データを得、そして複数の測定データから反応
の唆化を観測するようにしたことに特徴がある。

ここで、移送状態とは、例えば第１図の実施例のような
間欠送りによる移送や、第２図の実施例のような連続送
りによる移送を含む。

ただし、間欠送りの場合には試料添加、試薬添加、洗浄
などの比較的時間のかかる動作を行わない。また、移送
伏態は、試料添加した反応容器が移動を開始してから次
に試料を添加されるべき反応容器が試料添加位置に位置
づけられるまでを意味する。したがつて、第１図の実施
例においては正方向移動と逆方向移動の終了時までにで
あり、第２図の実施例では回転動作が停止するまでであ
る。本発明に基づく望ましい実施例では、試料を反応容
器内に収容させたままで反応を進行させ、その進行状態
が観測される。

試料は連続的に処理されるので自動化することができ、
多くの人手を煩わすことがない、酵素反応の恒常状態（
ステデイ・ステート）に致るまでの時間は測定対象とす
る酵素の種類や試料の違いあるいは反応系の違いにより
異なる。本発明の理解を助けるために酵素活性値の測定
をとりあげ、個々の反応液については例えば５分間以上
観測され、かつ全体としては１つの試料処理速度が例え
ば３０秒で行なえ、連続して運転できるようにした例を
説明する。以下本発明に基づく実施例について図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明に基づく一実施例の説明図である。

多数の反応容器２３がチエーン２２に装着され反応容器
列を形成している。反応容器列はスプロケツト等の駆動
機構１１によつて正方向に移動されるとともに、駆動機
構１０によつて逆方向にも移動される。光源部３および
零光部４を有する光度計１が検出部を形成している。反
応容器２３の列は光路２を横切るように移動される。光
度計１の出力側は演算部５に接続されており、演算結果
は表示部Ｔにより出力される。ピペツタ３２のノズル３
３は、サンプルカツプ供給装置３０における吸入位置３
４と反応容器列における試料吐出位置２１の間を移動し
得る。反応開始点２０は試料と反応試薬とが反応を始め
る位置であり、デイスペンサ４０のノズル４１が配設さ
れている。反応開始点２０と光路２の間には複数の反応
容器例えば１０個の反応容器を装着し得る。測定しよう
とする試料例えば血清を収容したサンプルカツプ３１が
供給装置３０によつて吸入位置３４に供給されるとピペ
ツタ３２のノズル３３の先端がそのサンプルカツプ３１
内に浸漬され、血清の一定量をノズル３３内に保持する
。

その後ノズル３３は吐出位置２１まで移動され、吐出位
置２１に移送されている反応容器２３内に保持していた
血清を吐出する。試料の収容された反応容器２３が反応
開始点２０に達すればデイスペンサ４０によりノズル４
１から反応試薬が添加される。この例では、吐出位置２
１にある反応容器に試料を吐出する動作と、反応開始点
２０にある反応容器に試薬を添加する動作は同時に行な
つている。反応開始点２０と検出部にある光路２の間に
ある反応容器内ではすでに反応が進行している。反応開
始点２０にある反応容器２３への試薬の添加が終了すれ
ば、反応容器列２２は駆動機構１１によつて正方向すな
わち図の右方へ移動される。この正方向への移動は間欠
的ではあるが、反応開始点２０にあつた反応容器が光路
２の位置を通り過ぎるまで継続される。すなわちこの例
では１１個の反応容器に相当する長さの分だけ正方向に
移送されて停止する。この移送の間１１個の反応容器が
光路を横切ることになるが、それぞれの容器内容物は光
度計１によつて吸光度を測定される。従つて正方向への
移動のとき測定された１１個分のデータが表示部Ｔに表
示される。反応開始点２０と光路２の間にあつた反応容
器の各々は全て反応が開始されてからの時間が異なる。
正方向への反応容器列２２の移動のあと反応容器列２２
は駆動機構１０によつて逆方向すなわち図の左方へ移動
される。

この逆方向への移動は連続的であり、正方向へ反応容器
が移動された数よりも少ない数に相当する長さが移動さ
れる。さらに具体的には、正方向移動される反応容器の
数から反応開始点２０において試薬が添加される反応容
器の数を差し引いた数に相当する分だけ逆方向移動され
るのである。この実施例では反応開始点２０において試
薬を添加される反応容器の数は１個であるから、逆方向
へ移送される反応容器の数は１０個である。したがつて
逆方向移送が終つたとき、反応開始点２０の位置には、
最初にその位置にあつた反応容器に続く反応容器が到達
している。

すなわち最初の反応容器（特定容器）より図の左に位置
してぃた反応容器が反応開始点２０にある。この新しい
反応容器２３にノズル４１から試薬が添加される間、反
応容器列２２は停止している。このとき、先の反応容器
（特定容器）は反応開始点より１つ右に位置している。
このあと前述した正方向移動および逆方向移動が行なわ
れる。特定容器は正方向と逆方向の移動の都度１個ずつ
右へ歩進されることになり、特定容器が反応開始点２０
と光路２の間に存在しなくなるまでにその特定容器は１
１回あるいは２１回吸光度を測定される。吸光度の測定
は正方向移動のときだけあるいは逆方向移動のときだけ
なされてもよく、またその両方でなされてもよい。正方
向移動および逆方向移動の数は上述のものに限定されな
い。上述の実施例で正方向移動される反応容器の数が１
１個および逆方向移動される反応容器の数が１０個であ
り、正方向移動のときのみ吸光度測定され、かつ正方向
移動のときは０．４秒間隔で間欠移動され、単位動作が
３０秒毎にくり返される場合について説明する。

１つの反応容器に着目すると、反応の過程は反応開始後
まず４．４秒後に観測され、次いで３４秒後、６３．６
秒後、９３．２秒後、１２２．８秒後、・・・・・・
３００．４秒後に観測されるので合計１１回観測される
。

この特定の反応容器は約５分間観測されるので、血清中
の酵素活性値の測定の場合には１１点の測定値の中から
直線的変化部分を選出し、その変化量から酵素活性値を
求める。この場合の分析装置の処理能力は、単位動作が
３０秒であるので１時間当り１２０試料を測定できるも
のである。従つて１分間毎に試薬分注と測光を同時に行
なう従来のものに比べて観察時間を５倍にできるにもか
かわらず処理能力が２倍になり、かつ１１点の観測がで
きる。上述の実施例では反応開始点において試薬添加さ
れる反応容器は１つであるが。

これに限定されるものではなく複数の容器であつてもよ
い。この場合正方向へは試薬添加された全ての容器が光
路を横切るように移送され、逆方向のときは次に試薬が
添加されるべき複数の容器が反応開始点に来るように戻
される。また、上述の実施例ではサンプリングと試薬添
加が別の場所でなされるが、同じ場所であつてもよい。
第１図のような構成により反応過程の観測時間を長くで
きるので、測定精度が向上され、さらに低い活性値のも
のを測定できる。

また観測点を大巾に増せるので、反応伏況を正確に把握
できる。処理能力が向上されても分析装置の構成が特に
複雑にならず、大型化することもない。次に本発明に基
づく他の実施例について説明する。

第２図は他の実施例の概略構成図である。第２図におい
て、ターンテーブル１３には複数個の反応容器２３例え
ば４６個の反応容器２３が同心円上に等間隔になるよう
に装填されている。このターンテーブル１３はフーログ
ラマ１２からの信号に基づき図示していない駆動機構に
より回転されるのであるが、この１回の回転はある点を
反応容器の全数より１つ多い数の容器例えば４７個の容
器が通過するに必要な角度だけなされる。すなわち３６
７．８３度だけ反時計方向に回転して停止する。先の回
転が始まるときと次の回転が始まるときの間隔は例えば
３０秒間であり、１回の回転所要時間は例えば２３秒で
ある。検出部もしくは観測点を形成する光度計１は光源
部３と受光部４を備えており、データ処理部６と表示部
Ｔが接続される。

光度計１はターンテーブル１３が回転伏態にある時に反
応容器２３が光路２の光束を横切ることができるように
配設される。光路２を横切る反応容器２３内の反応液は
光束を横切る際に吸光度を測定されプリンタＴに表示さ
れる。光路２はターンテーブル１３が停止状態にある時
に吐出位置２４から反時計方向に数えて例えば３８番目
の反応容器と３９番目の反応容器の間に形成されるよう
に光度計１が配置されている。ピペツタ３６は第１の反
応試薬を収容した槽３５を備えており、ノズル３３から
試料を吐出するときに試料に後続して第１の反応試薬も
吐出する。

ピペツタ３６のノズル３３はプログラマ１２の信号に基
づき図示していない駆動磯構により上下動され、および
ターンテーブル１３の吐出位置２４とサンプルカツプ供
給装置３０の吸入位置３４の間を移動される。サンプル
カツプ３１はプログラマ１２の信号に基づき供給装置３
０により吸入位置３４に順次供給される。ノズル４１と
試薬槽４５を晴えたデイスペンサ４０は、プログラマ１
２々、らの信号に基づき第２の反応試薬を試薬添加位置
２５にある反応容器２３に添加し、その吐出力で内容物
を混和する。光路２の位置と吐出位置２４の間には排液
ノズル４２および洗浄ノズル４６が配置されている。

排液装置４３はプログラマ１２からの信号によりノズル
４２を上下動させる。排液装置は吸引機能を有している
。洗浄装置４Ｔはプログラマ１２からの信号によりノズ
ル４６から洗浄液例えば純水を反応容器２３内に噴射す
る。洗浄装置４Ｔおよび排液装置４３の位置を経過した
反応容器２３は空になつており再使用できるように洗浄
されている。第３図は第２図における各部を動作させる
ためのプログラマ１２からの信号の一部を示した図であ
る。

Ｔ１はサンプルカツプ供給装置３０の駆動−信号で、
これによりサンプルカツプ３１が移送される。Ｔ２は排
液ノズル４２を下降させて反応容器２３内に挿入するた
めの信号であり、Ｔ３は排液ノズル４２を上昇させるた
めの信号である。Ｔ４はピペツタ３６のノズル３３を吸
入位置３４および吐出位置２４において下降させる信号
であり、Ｔ，はピペツタ３６に一定量の試料および第１
の反応試薬を採取させる信号である。Ｔ６はノズル３３
を上昇させる信号であり、Ｔ，はノズル３３を吸入位置
３４から吐出位置２４まで移動させる信号である。Ｔ８
は吐出位置２４においてノズル３３から試料および試薬
を吐出させ、洗浄ノズル４６から洗浄用蒸留水を吐出さ
せるための信号である。そしてＴ，はターンテーブル１
３を反応容器全数より１個多い分だけ移送するように回
転させる信号である。次に第２図の実施例の動作を説明
する。

ターンテーブル１３が回転している間に各部では回転が
停止したときに添加したり吐出するための準備がなされ
る。ピペツタ３６では、吸入位置３４に送られてきたサ
ンプルカツプ３１に収容されている試料の一部をノズル
３３内に吸入保持するとともに、試薬槽３５から第１の
反応試薬を吸い上げておく。テイスペンサ４０では試薬
槽４５から第２の反応試薬を吸い上げておく。ターンテ
ーブル１３が停止状態になれば、吐出位置２４に位置す
る反応容器２３内にノズル３３から試料が吐出され、後
続して反応試薬が添加される。

従つてこの時点で第１の反応が開始されることになり、
吐出位置２４は第１の反応開始点となる。停止状態のと
き試薬添加位置２５にある反応容器にはテイスペンサ４
０により第２の反応試薬が添加される。従つて添加位置
２５は第２の反応開始点となる。この間Ａ．ｂ）゜の各
位置にある反応容器２３も処理されている。ａおよびｃ
の位置では排液ノズル４２が反応容器２３内に挿入され
て容器内の液を吸引排出し、ノズル４２が上昇される。
ｂの位置では洗浄ノズル４６から洗浄水が噴射される。
次いで、ターンテーブル１３は反時計方向に１回転じた
あと吐出位置２４にあつた特定容器がｄの位置に来るよ
うに回転されて停止する。

この回転の間反応容器の全数より１個多い反応容器が光
路２を横切る。光度計１およびデータ処理部６は光路２
を横切つた反応容器の内容物に基づくデータを全てプリ
ントアウトするようにしてもよく、また必要な数の反応
容器だけに基づくデータをプリントアウトしてもよい。
この例ではターンテ一ブル１３が先の停止状態のときに
吐出位置２４と光路２の間にあつた全ての反応容器の内
容物の吸光度を測定している。この停止時には先の停止
のときにｅの位置にあつた反応容器が吐出位置２４に到
達しており、この容器に試料が吐出される。ターンテー
ブル１３の停止の都度吐出位置２４へは新しい反応容器
が送られ、特定容器に注目すれば反時計方向へ歩進され
ていることになる。吐出位置２４で反応容器２３に分配
された試料の反応過程はその特定容器がａの位置に停止
されるまでの間にターンテーブル１３が回転されるに相
当する数だけ観測される。第４図は血清中のＧＰＴ活性
値を測定する場合の特定容器における反応過程を説明す
るための図である。

槽３５内に収容された第１の試薬溶液にはアラニン、乳
酸脱水素酵素、ＮＡＤＨ２、りん酸緩衝液（ＰＨ７．４
）が含まれ、槽４５内に収容された第２試薬溶液にはα
−ケトグルタル酸が含まれている。第４図におけるイは
吐出位置２４において第１の反応が開始される点であり
、この特定の反応容器に血清と第１の反応試薬が添加さ
れた時点である。ハは試薬添加位置２５において第２の
反応が開始される点である。また二は測定終了点である
。ターンテーブルの進行方向が反時計方向であるとして
、吐出位置２４から試薬添加位置２５までの間に１８個
の反応容器が装填され得、試薬添加位置２５から光路２
までの間に２０個の反応容器が装填され得るものとする
。回転間隔は３０秒である。第４図のイ，口間はいわゆ
るプリインキユベーシヨンの時間で９分である。

この間特定容器は１８回光路２を横切り１８個のデータ
がデータ処理部６に送られる。この例では、ターンテー
ブルが１サイクルの３０秒の間に反応容器全数（４６個
）より１個多い分だけ回転されるため、特定の反応容器
に着目すれば、回動の都度１容器分の距離ずつ光度計光
路の方へ近づくのでその分だけ１サイクルの時間より短
縮されることになり、各反応容器の観測の時間間隔は２
９．５秒である。イ，口間の吸光度の変化はＧＰＴ活性
値とは無関係なものであり、非特異的変化である。ハ，
二間はＧＰＴによる吸光度変化であり、この間特定容器
が２０回光路２を横切るので２０回の測定データがデー
タ処理部６に送られる。全体として１９分間に反応過程
が３８回観測されることになる。酵素活性値は反応が一
定の割合で生じている時すなわち恒常伏態（ステデイス
テート）における単位時間当りの反応量で示すことにな
つているから、第４図のような場合には線ホ，二の勾配
から線へ，口の勾配を差し引いて求められる。

実際の測定に当つては液量補正をほどこす。第２図の実
施例では反応容器の全数に試料を添加される反応容器の
数を加えた分だけターンテーブルが回転されて次の試料
添加が行なわれるが、これに限定されるわけではない。

複数項目の測定を行なうこと、反応容器列の中に光強度
を較正するための反応容器を入れること等も可能である
。このようなターンテーブルと静止形光度計を組合せた
方式の場合には、前の停止伏態から次の停止伏態までに
、光度計光路の方へ近づくように反応容器が進む例とし
ては、反応容器全数より多い容器数の距離を回転させ回
転方向と進む方向が同じとなるものと、反応容器全数よ
り少ない複数容器数の距離を回転させ回転方向と進む方
向が逆となるものとがある。また、非常に長い観測時間
が必脣な場合には第２図における全てのノズル系を停止
させ、反応が進行されている反応容器をさらに継続して
観測することも可能である。以上説明したように本発明
によれば、静止配置された光度計を用いても反応過程を
長時間観測できるとともに処理能力も向上されるので、
その効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に基づく一実施例の説明図、第２図は本
発明に基づく他の実施例の概略構成図、第３図は第２図
における各部を動作させるためのプログラマからの信号
の一部を示した図、第４図は特定の容器における反応の
過程の説明図である符号の説明、１・・・・・・光度
計、２・・・・・・光路、５・・・・・・演算部、６・
・・・・・データ処理部、Ｔ・・・・・・表示部、１０
，１１・・・・・・駆動磯構、１２・・・・・・プログ
ラマ、１３・・・・・・ターンテーブル、２０・・・・
・・反応開始点、２１，２４・・・・・・吐出位置、２
２・・・・・・チエーン、２３・・・・・・反応容器、
２５・・・・・・試薬添加位置、３０・・・・・・サン
プルカツプ供給装置、３２，３６・・・・・・ピペツタ
、３４・・・・・・吸入位置、３５，４５・・・・・・
試薬槽、４０・・・・・・デイスペンサ一、４３・・・
・・・排液装置、４Ｔ・・・・・・洗浄装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１直列配置された反応容器内の試料に基づく反応を観
測する化学分析方法において、上記反応容器の列が移送
状態と停止状態を繰り返して試料添加位置および静止配
置された光度計の光路を通るようにし、上記反応容器列
が上記停止状態にある間に上記反応容器列の内の試料添
加位置にある反応容器に試料を添加し、その後上記移送
状態のときに上記試料添加された反応容器が複数容器分
の距離を進んで上記光度計光路の方へ近づくように上記
反応容器列を移送して上記試料添加位置に新しい反応容
器を位置づけるように停止し、この移送にともなつて上
記光路を通つた複数の反応容器内の試料に基づく測定デ
ータを得、複数回の移送にともなつて得られた特定の試
料に関する複数の測定データからその試料の反応の変化
を観測するようにした化学分析方法。