JPS6327661B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液や尿等の試料を自動的に化学分
析する自動分析装置に関するものである。

従来の自動分析装置は、被検液が反応を開始し
てから所定時間経過後、すなわち被検液が反応ラ
イン上を所定量移動した位置において比色測定す
るよう構成されている。この比色測定位置、すな
わち比色測定までの反応時間は、種々の分析項目
に対して被検液が測定可能な反応状態になる時間
で固定的に設定されている。また、特にデイスク
リート方式の装置にあつては、比色測定位置にお
いて測光を行う時間が、通常は反応ライン上にお
ける反応容器の間欠移送周期と等しく設定されて
いる。しかし、このように設定された反応時間お
よび測光時間は、全ての分析項目に対して必ずし
も満足しうる時間ではなく、分析項目あるいは比
検液の量によつては正常な試料に対して測定結果
が異常値となることもある。そして、異常値が出
た場合にはこれを医師や臨床検査技師等が判断し
て再測定を行うことが必要とされており、分析作
業の完全な自動化は依然として困難であり、作業
能率の向上も自ら制約されることが、従来技術に
おける重大な問題点として指摘されているのであ
る。

米国特許第4007011号明細書には、自動分析装
置を対象とする測光光学系が開示されている。こ
の既知の光学系においては、光源に対して被検液
を収めた反応容器が１回転する間に所定の波長に
ついての測光データを得る構成とされており、必
要な波長の全てについての測光データを得るため
には相当の時間がかかるものである。すなわち、
必要な波長の全てについての測光データを短時間
で得ることができ、単位時間内での処理量を増大
させうる測光光学系を有する自動分析装置が待望
されているのである。

本発明は、このような問題点に着目してなされ
たものであり、分析作業能率を低下させることな
く全ての分析項目について十分な反応時間を確保
しうると共に、必要な波長の全てについての正確
な測光データを短時間で得ることができ、単位時
間内での処理量を増大させうる測光光学系を有す
る自動分析装置を提案することを目的としてい
る。

すなわち、本発明による自動分析装置は、複数
の使い捨て反応容器を支持することのできるター
ンテーブルと；該ターンテーブルをその中心軸線
を中心として間欠的に回動させる駆動手段と；前
記ターンテーブル上に前記反応容器を順次に供給
する反応容器供給機構と；前記反応容器に所定量
の試料を供給する試料供給機構と；被検液を得る
ために前記反応容器に分析項目に応じた所定量の
試薬を供給する試薬供給機構と；前記ターンテー
ブルの中心軸線上に固定配置され全ての半径方向
に向けて光束を照射する１つの光源と；前記ター
ンテーブルの中心軸線を中心として回動可能に配
置され前記光源から照射された光束を前記ターン
テーブル上に支持された所定の反応容器に向けて
順次に指向させるスリツトを有する円筒部材と；
前記ターンテーブル上の前記所定の反応容器を透
過した光束を入射させるべく各一端が固定配置さ
れ他端が集束された複数の光学フアイバ、該複数
の光学フアイバの集束端と対向させて配置された
１つの受光素子、ならびに前記光学フアイバの集
束端と前記１つの受光素子との間に配置され、か
つ、異なる波長に対応する複数のフイルタを有す
る回転フイルタユニツトを含む測光手段とを具
え、前記ターンテーブル、円筒部材および回転フ
イルタユニツトは、該ターンテーブルの各間欠的
回動の間の停止状態で前記回転フイルタユニツト
が少なくとも完全に１回転すると共に前記円筒部
材が少なくとも前記回転フイルタユニツトにおけ
るフイルタの数に対応する回数だけ回転するよう
に駆動可能として、前記光源からの光束を前記タ
ーンテーブル上の前記所定の反応容器に対して入
射させることにより、該所定の反応容器内の被検
液について前記測光手段が順次に異なる波長に対
応する複数の測定データを出力する構成とし；さ
らに、被検液についての測光が完了した反応容器
を前記ターンテーブル上から除去する手段と；複
数の測光データが入力され、その測光データから
各反応容器内の被検液について所定の分析項目に
対する定量分析データを選択する手段とを具える
ことを特徴とするものである。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図は本発明自動分析装置の原理的構成を示
す線図である。この装置はバツチプロセスを採用
するデイスクリート方式で、しかも多項目の分析
を順次連続して行なうシーケンシヤルマルチ方式
の自動分析装置である。試料容器１は試料移送機
構２に保持し、矢印Ａ方向に間欠的に移送する。
試料容器１内に収容された試料は、分析項目数に
応じ所定の位置において順次試料分注機構３によ
り所定量吸引し、反応容器としての使い捨て形式
のキユベツト４内に希釈液５と共に分注する。キ
ユベツト４はキユベツト移送機構６に保持し、矢
印Ｂで示す反応ラインに沿つて１ステツプ６秒で
間欠的に移送するように構成する。また、このキ
ユベツト４はキユベツト供給機構７により、順次
移送機構６上に供給する。試料の分注を受けたキ
ユベツト４は更に数ステツプ移送し、反応ライン
Ｂ上の所定の位置において該キユベツト４に試薬
分注機構８により希釈液９と共に分析項目に応じ
た試薬を分注する。分析に必要な試薬は、それぞ
れ試薬容器１０₁〜１０_o内に収容し、両矢印Ｃで
示す方向に移動可能な試薬移送機構１１に保持し
て、所定の位置において試薬分注機構８により分
析項目に応じた試薬が吸引されるよう構成する。
試料と試薬との攪拌は、試薬分注機構８により試
薬と希釈液とを適当な流速で分注することにより
十分に行なえるようにする。試薬の分注を受けた
キユベツト４を、反応ラインＢ上でキユベツト４
の１ステツプの移動量の整数倍だけ相互に離間し
た多数の箇所（図示の例ではその４箇所のみを代
表的に示す）にそれぞれ設けられた光源と受光素
子とより成る光電比色計１２〜１５により測光
し、当該キユベツト４内の被検液の反応状態を監
視する。

反応状態の監視は、特に酵素反応の測定に重要
なことである。すなわち酵素反応測定において
は、NADH／NADレベル対時間の直線部分で測
定しなければ正確な反応速度を求めることはでき
ない。第２図は代表的な反応曲線を示す線図で、
縦軸は吸光度（0.D）を、横軸は試薬を添加して
からの反応時間（ｔ）を表わしている。第２図に
おいて、領域イは被検液の加熱時間や攪拌等によ
る反応の遅れ部分（ラグフエース）を表わし、領
域ロは反応速度を確実に測定できる直線部分（リ
ニアフエーズ）を表わす。また領域ハは試薬（基
質）あるいは試料中の成分が消耗した部分（エン
ドポイント）を表わし、この範囲での測定は誤つ
た低値を示すことになる。リニアフエーズロの時
間は、基質濃度や反応総液量を調整することによ
つて適当に変えることができるが、その調整は破
線で示す反応速度の速い被検液および遅い被検液
であつても、殆んどの被検液に対して光電比色計
１２〜１５（第１図参照）の位置でラグフエーズ
イの終点、すなわち光電比色計１２〜１５におい
て吸光度変化が検出されるようにする。好適に
は、リニアフエーズロの時間を正常な被検液で１
〜２分、ラグフエーズイの終点を決定する吸光度
変化を最も反応が遅い被検液に対して試薬添加か
ら12秒間（光電比色計１２の位置）で最低0.05と
なるように、基質濃度および反応総液量を設定す
る。このように設定することにより、順次に搬送
される被検液のラグフエースを光電比色計１２〜
１５においてほぼ完全にモニターすることができ
る。なお、光電比色計１２〜１５はラグフエース
イのみならず、リニアフエーズロをもモニターす
るものである。すなわち光電比色計１２〜１５の
１つでラグフエーズの終点が検出された被検液
は、その比色計よりも後方に位置する別の比色計
により被検液がリニアフエーズにある間に測光さ
れた後、キユベツト４ごと廃棄する。

上述した試料移送機構２、試料分注機構３、キ
ユベツト移送機構６、試薬分注機構８、試薬移送
機構１１の動作ならびにラグフエーズおよびリニ
アフエーズでの精密測定は、コンピユータを備え
る制御装置１６により、入力される検体情報に基
づいて制御する。

本発明を適用するのに好適なシステムにおいて
は、上述したような反応ライン上の多数の位置で
ラグフエーズおよびリニアフエーズをモニター
し、その多数の測光データから有用なデータを取
出すものである。このように構成すれば高精度で
しかも高信頼性の分析データを得ることができる
と共に、処理能力の優れた自動分析装置を実現す
ることができる。

以下、本発明の具体的な実施例について説明す
る。

第３図は本発明分析装置２５の上蓋２６を外ず
した状態に対応する装置の各部の配置を示す線図
である。試料容器は搬送機構３４により吸引位置
まで搬送される。この吸引位置に隣接する位置ま
でキユベツト供給装置３５により１つずつ供給さ
れてくるキユベツトには、ポンプ３６により試料
容器から吸引された試料が所定量だけ排出され
る。これらのキユベツトは搬送機構３７により測
光位置まで搬送される間に、試薬カセツト３２内
のタンク３８に収められた適当な試薬がデイスペ
ンサ３９により所定量だけ供給される。試薬タン
ク３８は後述するように複数個が無端状にリンク
結合し、所望の試薬を収めたタンク３８をデイス
ペンサ３９に対応する位置まで変位させる構成と
する。キユベツト搬送機構３７に沿つて、後述す
るようにキユベツト内の反応液のイオン濃度を測
定するためのイオンセンサ４０を配置する。キユ
ベツト搬送機構３７の終端に分配機構４１を配置
し、この分配機構４１により搬送機構３７に２個
の測光部４２を連続させると共に順次搬送されて
くるキユベツトを交互に左右の測光部４２に供給
する。各測光部４２に前述した上蓋２６の開口２
７に連なる通路を貫通させる。なお、測光部４２
において測光を終えたキユベツトおよび反応液は
ステーシヨン４３において廃棄する。

このように測光部４２を２系統設ける場合に
は、例えばキユベツトが搬送機構３７に対して６
秒に１つの割合で供給される場合でも、各測光部
においては12秒に１つのキユベツトについての測
光を行えば良いことになるので、それだけ測光精
度を高めることが可能となる。また、一方の測光
部が故障した場合でも他方の測光部のみを用いて
データがとれるので、作業を完全に中止しなけれ
ばならない事態には至らない。

次に測光部４２の詳細構造について説明する。
第４図および第５図に示すように、各測光部４２
において通路２７を包囲する環状のターンテーブ
ル４４を設け、ターンテーブル４４で複数のキユ
ベツト４５を支持すると共に各キユベツトを多数
の測光位置に位置決め可能とする。これらのキユ
ベツト４５は、少なくとも一部を透光性材料によ
り構成する。通路２７内に単一の光源４６を配置
すると共に多数の測光位置に対応させて通路２７
の周壁に多数の開口４７を光源４６と同一レベル
に形成する。通路２７の周囲で開口４７と同一レ
ベルの一対のスリツト４８を有する円筒部材４９
を適当な位置に配置された電動機５０により高速
回転させる。キユベツト４５の各測光位置に光学
フアイバ５１の一端を固定して光学フアイバ５１
に光源４６よりの光束を開口４７およびスリツト
４８を介して入射させる。各光学フアイバ５１の
他端は１ケ所または２ケ所で集束し、この集束端
に対向させて光電子倍増管を有する１つの受光素
子５２を配置する。光学フアイバ５１の集束端と
受光素子５２との間に回転フイルタユニツト５３
を配置する。回転フイルタユニツト５３は、第６
図に示すように異なる波長に対応する複数のフイ
ルタλ₁〜λ₁₀を有し、ステツプモータ５４により
所望のフイルタを選択できる構成とする。なお受
光素子５２の出力信号はＡ／Ｄ変換器５５を介し
て制御装置１６のCPU５６に供給する。

第４図において、例えばターンテーブル４４上
に30個のキユベツト４５を支持し、キユベツト４
５を10秒ごとに１歩ずつ前進させ、フイルタユニ
ツト５３をキユベツトの停止時間10秒に対応させ
て１回転させると仮定すれば、受光素子５２に対
する１枚のフイルタλ₁〜λ₁₀の通過時間は約１秒
となる。この１秒間にスリツト４８を１回転させ
れば、キユベツトの各停止位置について全波長の
吸光度データがとれることになる。これらのデー
タの中から各キユベツトの測定項目に対応する波
長の吸光度のみをＡ／Ｄ変換し、CPUに記憶さ
せれば、各キユベツトについて10秒ごとに30位置
５分間反応のデータを記憶させることができる。
この記憶データからCPUで直線部分を判別し、
正確なレート法反応値を求める。

直線部分の判別には第７図Ａにおけるように｜
Ａ−Ｂ｜が小さく、かつトリガポイントに近い区
間を利用することが考えられる。ここで記憶デー
タから第７図Ｂに示すような反応カーブを得るた
めには、各キユベツト測光ステーシヨンでの光出
力の差を補正しておく必要がある。そのために検
体の測光に先立つて光路長精度の高い調整用キユ
ベツトを流し、各ステーシヨンでの全波長につい
ての吸光度を記憶しておき、検体の吸光度データ
から対応する波長の吸光度を引けば、第７図Ｂの
カーブが得られる。

回転フイルタユニツトおよび回転スリツトの回
転速度を高めれば１つの測光ステーシヨンについ
て複数個の測定データが得られる。

電極法についても、複数個の測定点をとり、安
全領域をとり出すことは有効な方法といえる。

第８図は本発明装置の動作チヤートを示すもの
である。

第４図および第５図におけるスリツト４８、回
転フイルタユニツト５３および受光素子５２は、
各々１組だけ設ける構成としても良い。

本実施例はシーケンシヤルマルチ方式を採用す
るものであるから、各試料に対して検体情報（キ
ーボード、カード等により入力）に指定された複
数の分析項目を連続的に処理できるのは勿論であ
るが、その他セツトされた多数の試料について全
く同一の１項目を連続的に分析することもできる
し、また機能別セツト検査を指定することによ
り、予めセツトされた複数項目について各試料を
連続的に処理することもできる。したがつて、オ
ペレータの指示によりその時の分析状況に応じて
最も効率のよい使い方ができると共に、特に機能
別検基においては手間をかけずに必要な項目のみ
の分析結果を得ることができる。

また、本実施例では自動的キヤリブレーシヨン
を行う機能を備える。これは、スタンバイ状態の
ときに試料移送機構に標準試料をセツトすること
によつて行う。このようにすれば、一定時間毎に
自動的に分析装置が作動し、試料分注機構により
キユベツト移送機構上のキユベツトに標準試料が
分注され、通常の自動キヤリブレーシヨン動作が
行われて多色光源の輝度変動等の装置の経時ドリ
フトが補正される。したがつて、本実施例に示す
分析装置は、何らの調整をも必要とせず、常時適
正にキヤリブレーシヨンされた状態でスタンバイ
させておくことができるから、特に夜間時におけ
るように熟練したオペレータが操作する可能性が
少なく、かつ緊急分析の場合においても、誰もが
簡単に操作することができると共に、常に正確な
分析データを得ることができる。

なお、上述した各分注の動作、検体情報の入
力、分析結果の演算出力等は、本体２５とは別個
に設けられるコンピユータを備える図示しない制
御装置によつて行われる。

以上詳述したところから明らかなとおり、本発
明によれば、使い捨い反応容器を使用するもので
あるため、同一反応容器を繰返えし使用する場合
と対比して反応容器の再使用のための洗浄機構お
よび排水機構が不要となり、被検液相互間のコン
タミネーシヨンを容易かつ確実に防止しうる利点
が得られる。さらに、測光手段として、ターンテ
ーブル上の反応容器を透過した光束を入射させる
べく各一端が固定配置され他端が集束された複数
の光学フアイバと、これら光学フアイバの集束端
と対向させて配置された１つの受光素子と、光学
フアイバの集束端および共通の受光素子の間に配
置され異なる波長に対応する複数のフイルタを有
する回転フイルタユニツトとを設け、ターンテー
ブルの各間欠的回動の間の停止状態で回転フイル
タユニツトを少なくとも１回転させて光源からの
光束を各反応容器に対して入射させ、キユベツト
の各停止位置について全波長の吸光度データを出
力しうる構成としたので、装置全体の構成を不必
要に複雑かつ高価なものとすることなく高い分析
作業能率を維持しうると同時に、分析項目および
被検液の量の如何を問わず常に高信頼性の分析結
果が得られ、したがつて分析作業の大幅な自動化
を容易に実現することが可能となる利点が得られ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明自動分析装置の原理的構成を示
す線図、第２図は代表的な反応曲線を示す線図、
第３図は本発明自動分析装置の一実施例における
各部の配置を示す線図、第４図および第５図は第
３図に示した測光部を線図的に示す部分平面図お
よび縦断面図、第６図は第４図および第５図に示
した回転フイルタユニツトの正面図、第７図Ａお
よび第７図Ｂはそれぞれ反応カーブを示すグラ
フ、第８図は本発明装置の動作チヤートである。 １……試料容器、２……試料移送機構、３……
試料分注機構、４……キユベツト、６……キユベ
ツト移送機構、７……キユベツト供給機構、８…
…試薬分注機構、１０₁〜１０_o……試薬容器、１
１……試薬移送機構、１２〜１５……光電比色
計、１６……制御装置、２５……分析装置本体、
３２……カセツト収納部、３４……試料移送機
構、３５……キユベツト供給機構、３６……試料
分注装置、３７……キユベツト移送機構、３８…
…試薬容器、３９……試薬分注機構、４１……分
配機構、４２……測光部、４４……ターンテーブ
ル、４５……キユベツト、４６……光源、４８…
…スリツト、５１，５１′……光学フアイバ、５
２，５２′……受光素子、５３……フイルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の使い捨て反応容器を支持することので
   きるターンテーブルと；該ターンテーブルをその
   中心軸線を中心として間欠的に回動させる駆動手
   段と；前記ターンテーブル上に前記反応容器を順
   次に供給する反応容器供給機構と；前記反応容器
   に所定量の試料を供給する試料供給機構と；被検
   液を得るために前記反応容器に分析項目に応じた
   所定量の試薬を供給する試薬供給機構と；前記タ
   ーンテーブルの中心軸線上に固定配置され全ての
   半径方向に向けて光束を照射する１つの光源と；
   前記ターンテーブルの中心軸線を中心として回動
   可能に配置され前記光源から照射された光束を前
   記ターンテーブル上に支持された所定の反応容器
   に向けて順次に指向させるスリツトを有する円筒
   部材と；前記ターンテーブル上の前記所定の反応
   容器を透過した光束を入射させるべく各一端が固
   定配置され他端が集束された複数の光学フアイ
   バ、該複数の光学ハアイバの集束端と対向させて
   配置された１つの受光素子、ならびに前記光学フ
   アイバの集束端と前記１つの受光素子との間に配
   置され、かつ、異なる波長に対応する複数のフイ
   ルタを有する回転フイルタユニツトを含む測光手
   段とを具え；前記ターンテーブル、円筒部材およ
   び回転フイルタユニツトは、該ターンテーブルの
   各間欠的回動の間の停止状態で前記回転フイルタ
   ユニツトが少なくとも完全に１回転すると共に前
   記円筒部材が少なくとも前記回転フイルタユニツ
   トにおけるフイルタの数に対応する回数だけ回転
   するように駆動可能として、前記光源からの光束
   を前記ターンテーブル上の前記所定の反応容器に
   対して入射させることにより、該所定の反応容器
   内の被検液について前記測光手段が順次に異なる
   波長に対応する複数の測定データを出力する構成
   とし；さらに、被検液についての測光が完了した
   反応容器を前記ターンテーブル上から除去する手
   段と；複数の測光データが入力され、その測光デ
   ータから各反応容器内の被検液について所定の分
   析項目に対する定量分析データを選択する手段と
   を具えることを特徴とする自動分析装置。