JPS6348301B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化学反応を用いて検体である試料中の
含有化学物質濃度を測定する化学分析装置に関す
るものである。

化学反応を用いるこの種の自動化学分析装置に
おいては、測定系に種々の誤差要因が含まれてい
るため、既知濃度の標準物質と未知濃度の被測定
試料を分析し、相対比較により分析することが一
般に行なわれる。

ここで、実際の化学反応に着目すると、その反
応曲線は第１図の如きである。

図は横軸に時間、縦軸に濃度を示すもので、反
応試薬をまぜると、時間が経過するにつれ、反応
がすすみ、試料液中の反応による生成物の濃度が
高くなり、やがて反応が終了して安定化すること
を示している。

この第１図は Ａ＋Ｂ＝Ｃ …(1) なる反応式で示される反応曲線であり、この第１
式のＡ、Ｂが反応物質、Ｃは反応生成物の濃度を
示す。

反応物質ＡまたはＢが無くなつたとき、反応は
終了（完結）するわけで、反応生成物濃度Ｃは以
後、一定値をとる。

ここで、Ａが被測定物質、Ｂが反応試薬と考え
ることができる。

目的とするのは被測定物質Ａの濃度であるが、
検出手段の関係から反応生成物濃度Ｃを測定して
被測定物質Ａの濃度を逆算するのが化学分析と云
うことができる。

さて、このような相対比較分析であるが、標準
物質の濃度測定点も被測定試料の濃度測定点も反
応が完結した点で測定すれば次の第２式の関係が
成立するから、被測定試料の濃度Axが求められ
る。

Ax／A_STD＝Cx／C_STD …(2) ここでA_STDは標準物質の濃度、Cxは被測定試
料の測定濃度、C_STDは標準物質の測定濃度であ
る。

以上は理想的測定が行なわれた場合の説明であ
るが、実際の自動化学分析装置においては多くの
試料を短時間に処理する必要があるが、かかる要
求と反応が完結するまで待つて測定する要求とは
相い入れない関係があることが理解できる。なぜ
ならば第２図に示すように被測定化学物質含有量
が同値のａ、ｂ二つの試料があつて反応開始時点
からの経過時間ｔ＝∞においては同一測定濃度を
示してもそれに至る過程では反応生成物濃度が異
なることが化学反応においては良く起り得るから
である。

特に複合成分から成る試料の場合、目的とする
成分以外の物質による干渉などにより、反応速度
に影響を与えることがあるためである。

例えば第２図において、反応開始後の経過時間
t₁で測定した場合、この時点ですでに反応が終了
したａなる反応曲線の試料においてはt₁点では安
定領域にあり、C_aなる濃度が得られるから、こ
の試料の場合は正しく測定されるが、t₁の時点で
まだ反応途中であるｂなる反応曲線の試料では安
定以前のC_bなる濃度を得ることになり、このよ
うな試料の場合は結果に誤差を与えることになる
ことが理解できる。従来の自動化学分析装置はこ
のような欠点をそのまま有していた。

なぜならば第３図に示すようなハードウエア構
成によつているためである。

動作概要を説明すると、測定部１において標準
物質の反応液、被測定物質の反応液とを測定す
る。

この測定は例えば両反応液の透過光量をそれぞ
れ測定して吸光度を知り演算により濃度を求める
比色分析により行なう。

一般に標準物質の試料としては測定しようとす
る成分が既知の量だけ含まれた試料（スタンダー
ド試料と呼ぶ）と、この測定しようとする成分が
全く含まれていない試料（以下ブランク試料と呼
ぶ）を用いてこの二つのデータを較正データとし
て用い、この較正データを基準に被測定物質の試
料の分析を行なうのが一般的であるのでこの例で
説明する。

測定部１を出た信号（スタンダード試料の濃度
測定信号（吸光度に対応した信号）とブランク試
料の濃度測定信号（吸光度に対応した信号）はこ
のスタンダード試料とブランク試料の測定時、ａ
側に切り換えられている切換スイツチ２を介して
標準値記憶部３に送られ、この値がこの標準値記
憶部３に記憶される。

被測定試料の時は前記切換スイツチ２はｂ側に
切換えられ、測定部１の出力信号は直接、演算部
４に送られる。

被測定試料の信号（吸光度に対応した測定信
号）を受けた演算部４は標準値記憶部３に記憶さ
れているスタンダード試料の濃度測定値とブラン
ク試料の濃度測定値を読み出し、これらと標準値
設定部５に設定されているスタンダード試料の濃
度値をもとにスタンダード試料の測定値を基準と
して被測定試料の測定値から前記第２式を演算し
て被測定試料の濃度値を求めるものである。

その際、スタンダード試料と被測定試料の測定
値は前記ブランク試料の測定値で較正したうえで
用いる。

演算部４で求められた分析結果は結果出力部６
に送られ、ここに表示或いは印字記録して出力さ
れる。

ところで、このような従来装置は予め設定され
た反応時間経過時に測定を行なう方式であり、分
析項目が同一であれば反応曲線も同一の経緯を辿
るものとして設計されているため、スタンダード
試料と被測定試料の測定はほぼ同一の反応時間経
過時点で１回だけ行なう。

従つて、その測定した１回のデータだけで分析
を行なつてしまうことになり、目的成分以外の成
分による干渉のために反応時間が遅れる第２図の
ような反応曲線の試料間では正しい値が得られな
い欠点があつた。

しかもこの場合、結果出力部６には単に分析結
果が出力されるだけであるため、測定者には測定
結果に誤りがあることがわからず、臨床検査とし
てこのデータを診断に用いた場合、重大な誤診を
招く心配があつた。

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、測
定点を２点とり、この２点でのスタンダード試料
及び被測定試料の測定値比率がほぼ一定であれば
反応が干渉による影響を受けていないものと判断
する分析結果の適否判定機能を付加することによ
り、誤差を除いた結果が得られずとも誤差の含ま
れている結果にあつては警告を与えることが可能
な信頼性の向上を図つた化学分析装置を提供する
ことを目的とする。

以下、本発明の一実施例について第４図〜第６
図を参照しながら説明する。

本発明によるハードウエア構成を第４図に示
す。本装置は少なくとも２点の異なる反応時間経
過時点でそれぞれ測定を行ない、反応の推移の状
態を調べて測定結果の適否を判定するため、従来
の構成に対して更に２番目の時点でのスタンダー
ド試料及びブランク試料の測定値を記憶する標準
値記憶部３ａと計算結果を一時記憶するための計
算結果一時記憶部７を設けている。

即ち、第４図において１は試料液の透過光量か
らその吸光度値を検出し、濃度値の測定データと
して出力する測定部であり、２ａはこの測定デー
タを三方に振り分けるめのａ，ｂ，ｃ三点の切換
接点を有する切換スイツチである。３はこの切換
接点ａを通して与えられる前記測定データを記憶
する標準値記憶部であり、３ａは前記切換接点ｃ
を通して与えられる前記測定データを記憶する標
準値記憶部である。５はスタンダード試料の濃度
値を設定する標準値設定部、４はこれら標準値設
定部５及び標準値記憶部３，３ａに記憶されてい
るデータをもとに後述する第３式を演算し、被測
定試料の濃度値及び被測定試料の濃度値とスタン
ダード試料の濃度値との比率を求めて、第１回目
の時点と第２回目の時点での比率の差から前記第
２回目の時点での測定結果に基づく被測定試料の
濃度値の演算結果が正しいか否かを判定し、また
前述同様第２式を演算して濃度分析を行なう演算
部、６はこの演算部４の演算結果及びその判定結
果を表示し、印字記録するデイスプレイ及びプリ
ンタ等による結果出力部である。７は演算部４の
演算結果を記憶する計算結果記憶部であり、演算
部４はこの計算結果記憶部７に記憶した第１回目
と第２回目の濃度値演算結果と標準値記憶部３，
３ａに記憶してある第１回目、第２回目のスタン
ダード試料の測定値データを基に前記判定を行な
う。

次に上記構成の本装置の動作を第５図に示す反
応曲線に関連して原理的な話を交えながら説明す
る。

まず、標準試料の測定時には切換スイツチ２ａ
をａに接続する。

反応試薬投入後、予め設定してあるt₁の時間経
過時のスタンダード試料の測定値を第１回目の
C_STD1として測定部１より得る。この測定値は切
換スイツチ２ａを介して標準値記憶部３に与えら
れここに記憶される。

ついで、切換スイツチ２ａをｃに切り換える。
そして予め設定してあるt₂の時間経過時に測定部
１でスタンダード試料の測定を行ない２回目の測
定値C_STD2として標準値記憶部３ａに与えて記憶
する。もちろん、前述同様にそれぞれの測定の際
にはブランク試料の測定値も記憶してこれを後に
較正に用いる。

被測定試料の時は切換スイツチ２ａをｂに接続
する。そして、反応試薬投入後、前述の設定時間
t₁経過時に測定部１でその測定を行ない、第１回
目の測定値C_X1を得、また、前述の時間t₂の経過
時に第２回目の測定を行なつて測定値C_X2を得る。

この測定値は切換スイツチ２ａを介して演算部
４に与えられ、この演算部４は以下に述べる演算
を行なつて誤差の生ずる反応未完結時に測定を行
なつた場合の検出を行なう。

その演算法の一例を述べる。

被測定試料の第１回目の測定が終了した時点で
演算部１は被測定試料の測定値を標準値記憶部３
に記憶されているスタンダード試料の第１回目の
測定値で割り、C_X1／C_STD1になる濃度比対応の値を求 めて計算結果記憶部７に記憶しておく。

ついで、被測定試料の第２回目の測定値C_X2が
得られたとき、演算部１でこの値を標準値記憶部
３ａ内に記憶されているスタンダード試料の第２
回目の測定値C_STD2で割算してC_X2／C_STD2なる濃度比対 応の値を求める。

先の計算結果記憶部７に記憶した第１回目の測
定値における濃度比対応の値と比較し、これが一
致または極めて近い値であつたならば分析結果に
は誤差が無かつたものと判定し、差があつたなら
ば誤差があつたものと判定する。

そして、演算部４の第２回目の測定値によつて
前述同様第２式から求めた被測定試料の測定対象
となる化学物質の濃度分析結果を結果出力部６に
与えて表示させる際にこの判定結果を同時に出力
させ、分析結果が正しいか否かを知らせる。

これにより重大な誤りを防ぐことが可能とな
る。

もちろん、この場合、測定点のとり方により第
１回目の測定値における分析結果を最終的な分析
結果として用いることは可能である。

かかる方法により分析結果の適否判定が行なえ
る根拠は化学反応の速度論により導き得るもので
ある。

即ち、バツチ方式の化学反応にあつては、速度
論の基本法則が適用される。

すなわち、前記第１式で表わされる化学反応の
場合、次の第３式の関係が成立する。

−dc／dt＝kAⁿ …(3) 但しｋは速度定数、ｎは反応の次数、dc／dtは反 応生成物の生成速度である。

第３式からわかるように反応生成物の生成速度
dc／dtは出発物質の濃度（被測定試料における測定 対象成分の濃度）のｎ乗に比例する。

第６図にｎ＝１の時（１次反応）の反応曲線を
模擬的に示す。被測定試料の濃度Ａが大のとき、
の曲線を得、Ａが小のときの曲線を得る。

ｎの値は反応によつて定まる定数であることが
速度論で明らかにされている。従つて速度定数ｋ
が一定であればＡの大小による反応曲線は縦軸を
正規化することにより，の曲線は一致する。

従つて、前述の干渉がない限り、スタンダード
試料の反応曲線と被測定試料の反応曲線が同様の
経緯を辿ることになるから、異なる反応時間の二
点で測定してそれぞれの時点毎にスタンダード試
料と被測定試料との濃度比を得、この二つの比が
同値か或いは近い値であれば干渉がないものと考
えることができる。

従つて、先に述べた判定が正しいことになり、
第１回目または第２回目の測定点のいずれかを従
来と同様の通常の反応完結時間に設定してこの時
点での第２式演算結果を分析結果として前記判定
結果とともに結果出力部６に与えるようにすれば
良い。

このように本発明は分析対象成分濃度既知の標
準試料と分析対象成分濃度未知の被測定試料に反
応試薬を与え、化学反応を起して測定データとし
て両者の吸光度のデータを得、これらデータを比
較演算して被測定試料中の分析対象成分の量を知
るようにした化学分析装置において、同一成分の
化学反応であれば、ほぼ同一の経緯を辿ることを
利用し、前記データの測定時点を少なくとも二点
として、各々の時点での標準試料と被測定試料の
前記測定データの比を求め、その比が前記各々の
時点とも近い値であれば測定が正しいとして正誤
の判定を行ない分析結果と共にその判定結果を示
すようにしたので、反応が未完結の状態で測定し
て分析結果を出した場合にこれを知ることがで
き、従つて、信頼性の高い分析が行なえる等、優
れた特徴を有する化学分析装置を提供することが
できる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限
定することなくその要旨を変更しない範囲内で実
施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２は化学反応の反応経過を説明する
ための図、第３図は従来装置の構成を示すブロツ
ク図、第４図は本発明の一実施例を示すブロツク
図、第５図は本発明の説明をするための化学反応
曲線図、第６図は一次反応の模擬的な反応曲線を
示す図である。 １…測定部、２，２ａ…切換スイツチ、３，３
ａ…標準値記憶部、４…演算部、５…標準値設定
部、６…結果出力部、７…計算結果記憶部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 分析対象成分濃度既知の標準試料と分析対象
   成分濃度未知の被測定試料にそれぞれ反応試薬を
   与え反応させて反応完結となる予め設定した時間
   経過時に測定データとして両試料の吸光度データ
   を得、これらデータを演算して前記被測定試料中
   の分析対象成分の濃度を求めるようにした化学分
   析装置において、前記データの測定時点を少なく
   とも二点とし、各々の時点での標準試料と被測定
   試料との前記測定データに対する比を求めこれら
   を比較して互いに近い範囲内にあれば前記分析結
   果が正しいと判定する機能を付加することを特徴
   とする化学分析装置。