JP5865713B2

JP5865713B2 - 自動分析装置

Info

Publication number: JP5865713B2
Application number: JP2012010392A
Authority: JP
Inventors: 玲子丸山; 省一金山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP2013148518A

Description

本発明の実施形態は、液体に含まれる成分を分析する自動分析装置に関する。

自動分析装置は生化学検査項目を対象とし、被検試料と各検査項目の試薬との混合液を収容する反応容器に光を照射する。そして、混合液中の反応によって生ずる色調の変化を、混合液を透過した光を検出することにより測定し、被検試料中の様々な成分の濃度や酵素活性を求める。一方、免疫血清検査項目の多くは免疫血清検査装置が利用される。そして、例えばラテックス凝集法の試薬に含まれるラテックス粒子に固相化した抗原又は抗体の一方と、被検試料に含まれる免疫血清検査項目成分としての他方との抗原抗体反応による凝集の変化を、混合液中を散乱した散乱光を検出することにより測定する。

最近では、検査における効率化とコスト削減が要求されており、できるだけ少ない分析装置で多くの検査項目が検査できることが望まれている。このような状況下で、多項目を高速で処理できる自動分析装置を利用して、免疫血清検査項目の分析が行われるようになってきている。

特開平１１−１０８８３０号公報

しかしながら、自動分析装置では、混合液中を透過した光の検出により凝集の変化を測定しようとすると、凝集した散乱体により散乱した散乱光も検出する。そして、高い吸光度では散乱光の影響が大きくなり単位濃度当たりの吸光度変化量が低下し、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度が低下する問題がある。

実施形態は、上記問題点を解決するためになされたもので、高濃度領域における測定精度の向上を図ることができる自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、実施形態の自動分析装置は、分注された被検試料と試薬の混合液を収容する反応容器に光を照射し、前記混合液を透過した光を検出して測定を行う測光部を備えた自動分析装置において、前記反応容器は、前記混合液と接触する面が複数の平面により構成され、前記測光部から照射された光が入射する面が凹状に形成され、前記凹状の面から入射して当該混合液を透過した光が出射する面が凸状に形成されていることを特徴とする。

実施形態に係る自動分析装置の構成を示すブロック図。実施形態に係る分析部の構成を示す斜視図。実施形態に係る測光部の構成の一例を示す図。実施形態に係る反応容器の構成の一例を示す断面図。実施形態に係る反応容器の構成の他の例を示す断面図。実施形態に係る反応容器の構成の他の例を示す断面図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、実施形態に係る自動分析装置の構成を示したブロック図である。この自動分析装置１００は、標準試料や被検試料と試薬とを分注し、その混合液を測定して標準データや被検データを生成する分析部２４と、分析部２４における各分析ユニットの駆動及び制御を行う分析制御部２５と、分析部２４で生成された標準データや被検データを処理して検量データや分析データを生成するデータ処理部３０とを備えている。

また、自動分析装置１００は、データ処理部３０で生成された検量データや分析データを印刷出力や表示出力する出力部４０と、各種コマンド信号の入力等を行う操作部５０と、分析制御部２５、データ処理部３０、及び出力部４０を統括して制御するシステム制御部５１とを備えている。

図２は、分析部２４の構成を示した斜視図である。この分析部２４は、標準試料や被検試料等の試料を収容する試料容器１７と、試料容器１７を保持するサンプルディスク５とを備えている。また、試料に含まれる各検査項目の成分と反応する成分を含有する試薬である例えば１試薬系及び２試薬系の第１試薬を収容する試薬容器６と、試薬容器６を保冷する試薬庫１と、試薬庫１に格納された試薬容器６を回動可能に保持する試薬ラック１ａとを備えている。また、２試薬系の第１試薬と対をなす第２試薬を収容する試薬容器７と、試薬容器７を保冷する試薬庫２と、試薬庫２に格納された試薬容器７を回動可能に保持する試薬ラック２ａとを備えている。また、円周上に配置された複数の反応容器３と、反応容器３を回転可能に保持する反応ディスク４とを備えている。

また、サンプルディスク５に保持された試料容器１７内の試料を吸引して反応容器３内へ吐出する分注を行うサンプル分注プローブ１６と、サンプル分注プローブ１６を移動可能に保持するサンプル分注アーム１０とを備えている。また、試薬ラック１ａに保持された試薬容器６内の第１試薬を吸引して試料が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第１試薬分注プローブ１４と、第１試薬分注プローブ１４を移動可能に保持する第１試薬分注アーム８とを備えている。

また、試薬ラック２ａに保持された試薬容器７内の第２試薬を吸引して第１試薬が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第２試薬分注プローブ１５と、第２試薬分注プローブ１５を移動可能に保持する第２試薬分注アーム９とを備えている。また、混合液を収容する反応容器３に光を照射して測定する測光部１３と、測光部１３で測定を終了した反応容器３内を洗浄する反応容器洗浄ユニット１２とを備えている。

そして、測光部１３は、回転移動する反応容器３に光を照射し、その照射により反応容器３内の試料及び第１試薬の混合液や、試料、第１試薬及び第２試薬の混合液を透過した光を検出する。そして、検出した信号に基づいて吸光度で表される標準データや被検データを生成し、生成した標準データや被検データをデータ処理部３０に出力する。

図１の分析制御部２５は、分析部２４の各分析ユニットを駆動する機構及びこの機構を制御する制御部を備え、サンプルディスク５、試薬ラック１ａ及び試薬ラック２ａを夫々回動する。また、反応ディスク４を回転する。また、サンプル分注アーム１０、第１試薬分注アーム８及び第２試薬分注アーム９を夫々回動及び上下移動する。また、反応容器洗浄ユニット１２を上下移動する。

データ処理部３０は、分析部２４の測光部１３から出力された標準データや被検データを処理して各検査項目の検量データや分析データを生成する演算部３１と、演算部３１で生成された標準データや分析データを保存するデータ記憶部３２とを備えている。

演算部３１は、測光部１３から出力された標準データ及びこの標準データの標準試料に対して予め設定された標準値から、標準値と標準データの関係を表す検量データを生成し、生成した検量データを出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。

また、演算部３１は、測光部１３から出力された被検データに対応する検査項目の検量データをデータ記憶部３２から読み出し、読み出した検量データを用いて測光部１３より出力された被検データから、濃度値や活性値として表される分析データを生成する。そして、生成した分析データを出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。

データ記憶部３２は、ハードディスク等のメモリデバイスを備え、演算部３１から出力された検量データを検査項目毎に保存する。また、演算部３１から出力された各検査項目の分析データを被検試料毎に保存する。

出力部４０は、データ処理部３０の演算部３１から出力された検量データや分析データを印刷出力する印刷部４１及び表示出力する表示部４２を備えている。そして、印刷部４１は、プリンタなどを備え、検量データや分析データを予め設定されたフォーマットに従って、プリンタ用紙などに印刷する。

表示部４２は、ＣＲＴや液晶パネルなどのモニタを備え、検量データや分析データを表示する。また、自動分析装置１００で各検査項目を分析する分析パラメータを設定するための分析パラメータ設定画面を表示する。また、被検試料毎にこの被検試料を識別する氏名やＩＤ等の識別情報及び分析パラメータ設定画面で設定された検査項目の中から検査対象となる検査項目を設定するための検査項目設定画面を表示する。

操作部５０は、キーボード、マウス、ボタン、タッチキーパネルなどの入力デバイスを備え、検査項目毎に分析パラメータを設定するための入力を行う。また、被検試料毎に識別情報及び検査対象となる検査項目を設定するための入力を行う。

システム制御部５１は、ＣＰＵ及び記憶回路を備え、操作部５０からの操作により入力された各検査項目の分析パラメータの情報、被検試料毎の識別情報及び検査項目の情報等の入力情報を記憶回路に記憶した後、これらの入力情報に基づいて、分析制御部２５、データ処理部３０及び出力部４０を統括してシステム全体を制御する。

以下、図１乃至図６を参照して、分析部２４の測光部１３及び反応容器３の構成について説明する。

図３は、測光部１３の構成を示した図である。この測光部１３は、反応容器３に照射する光を発する光源６０と、光源６０からの光を制限する第１のスリット６１と、第１のスリット６１を通過した光を集光する集光レンズ６２と、回転移動して集光レンズ６２の光軸６３を横切る反応容器３を透過した光を所定の範囲に絞り込む第２のスリット６４とを備えている。

また、測光部１３は、第２のスリット６４を通過した光を分光する回折格子６５と、回折格子６５により分光されたスペクトルを所定の波長毎に検出して電気信号に変換する光検出器６６と、光検出器６６からの検出信号を処理して吸光度としての標準データや被検データを生成する信号処理部６７とを備えている。

光源６０は、例えばハロゲンランプであり、ハロゲンランプである場合の光源中心としてのフィラメントが光軸６３上に配置されている。また、第１のスリット６１は、光源６０と集光レンズ６２の間に配置され、光源６０からの光が通過する開口が光軸６３上に位置している。また、集光レンズ６２は、反応ディスク４の回転により回転移動して光軸６３を横切る測光位置Ｐｔの反応容器３と第１のスリット６１の間に配置される。

また、第２のスリット６４は、測光位置Ｐｔの反応容器３と回折格子６５の間に配置され、反応容器３からの光が通過する開口が光軸６３上に位置している。そして、反応容器３を透過した光が回折格子６５の有効範囲内に入るように絞り込む。また、回折格子６５は、第２のスリット６４を通過して入射した光を波長毎に所定の方向に分離する。

光検出器６６は、回折格子６５からの波長毎の光の内の予め設定された複数波長の光を検出する複数の受光素子により構成され、回折格子６５により波長毎に分離された複数波長の光を検出して電気信号に変換し、その変換した電気信号を検出信号として信号処理部６７に出力する。また、信号処理部６７は、光検出器６６から出力された各検出信号を増幅及びアナログデジタル変換した後、吸光度で表される標準データや被検データを生成してデータ処理部３０に出力する。

図４は、反応容器３の構成の一例を示した断面図である。この反応容器３は、サンプル分注プローブ１６、並びに第１及び第２試薬分注プローブ１４，１５より吐出される試料、並びに第１及び第２試薬の混合液を収容する反応容器本体７０と、反応容器本体７０に設けた測光部１３からの光の光路を変換する第１のレンズ７１と、反応容器本体７０に設けた反応容器本体７０内の混合液を透過した光を集光する第２のレンズ７２とにより構成される。

反応容器本体７０は、光源６０から照射される光の透過性に優れ、試料、第１試薬、第２試薬、分析部２４の反応容器洗浄ユニット１２で用いられる酸性洗浄液やアルカリ性洗浄液等の耐薬品性に優れた例えばプラスチック材により形成され、内部は平面により構成される四角柱状を成している。そして、上部に設けた開口部から吐出される試料並びに第１試薬及び第２試薬を収容する。

第１のレンズ７１は、反応容器３の測光位置Ｐｔにおいて測光部１３の集光レンズ６２と反応容器本体７０内の混合液の間に位置し、集光レンズ６２からの光を反応容器本体７０内の混合液中を平行に直進する平行光となる光路に変換するレンズである。このレンズは、例えば集光レンズ６２からの光が入射する外壁面を凹面とし、混合液と接触する内壁面を平面とする反応容器本体７０下端部近傍の一側側壁に形成された平凹レンズである。

また、第１のレンズ７１は、反応容器本体７０一側の側壁及びこの側壁に対向する他側の側壁に直交する直線状の軸７３を光軸とし、軸７３が測光部１３の光軸６３と一致する測光位置Ｐｔにおいて、焦点が集光レンズ６２の焦点と一致する。そして、集光レンズ６２からの光を屈折し、反応容器本体７０内の混合液中を軸７３に対して平行に直進する平行光となる光路に変換する。

このように、第１のレンズ７１を設けることにより、集光レンズ６２からの光を平行光に変換して混合液に照射することができる。これにより、透過光を利用して混合液中の凝集の変化を測定する場合、軸７３に対して平行な光と平行に近い散乱光のみを光検出器６６に導くことが可能となり、不要な散乱光の検出を抑制することができるため、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度の向上を図ることができる。

そして、第１のレンズ７１を反応容器本体７０に設けることにより、第１のレンズ７１を測光部１３に設ける場合よりも集光レンズ６２と第１のレンズ７１間の距離を稼ぐことができるので、混合液に照射する光束を低下させることなく平行光のビーム幅を狭くすることができる。これにより、透過光を利用して混合液中の凝集の変化を測定する場合、不要な散乱光の検出をより抑制すると共に反応容器本体７０内の混合液量を低減することができるため、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度の向上を図ると共に反応容器本体７０内に吐出させる試料、第１試薬、及び第２試薬の各液体の量を低減することができる。

また、第１のレンズ７１を反応容器本体７０に設けることにより、測光部１３に設ける場合の第１のレンズ７１を反応容器本体７０から離間して配置する必要がないため、測光部１３の小型化を図ることができる。

第２のレンズ７２は、混合液と接触する内壁面を平面とし、混合液を透過した光が出射する外壁面を凸面とする反応容器本体７０下端部近傍の他側側壁に形成された軸７３を光軸とする平凸レンズである。そして、測光位置Ｐｔにおいて、反応容器本体７０内の混合液を透過した平行光を測光部１３における第２のスリット６４開口又はこの開口近傍の光軸６３上に集束させる。

このように、第２のレンズ７２を設けて混合液を透過した光を集光することにより、光検出器６６で検出する光束の低下を低減することができるため、透過光を利用して凝集の変化を測定する場合の高い吸光度となる高濃度領域における測定精度の向上を図ることができる。

また、第２のレンズ７２を反応容器本体７０に設けることにより、測光部１３に設ける場合の第２のレンズ７２を反応容器本体７０から離間して配置する必要がないため、測光部１３の小型化を図ることができる。

また、第１及び第２のレンズ７１，７２を平凹レンズ及び平凸レンズとし、平凹レンズ及び平凸レンズの平面を反応容器本体７０の内面と同一面とする平面を形成することにより、分析部２４の反応容器洗浄ユニット１２で反応容器本体７０内を洗浄する際に、混合液の排出を容易にして残留を防ぐことができる。

なお、図５に示すように、反応容器本体７０の一側及び他側外面を平面にした反応容器本体７０ａと、集光レンズ６２からの光が入射する反応容器本体７０ａの一側平面に平面側を密着配置した平凹レンズである第１のレンズ７１ａと、混合液を透過した光が出射する反応容器本体７０ａの他側平面に平面側を密着配置した平凸レンズである第２のレンズ７２ａとにより構成される反応容器３ａを用いて実施するようにしてもよい。これにより、反応容器３の場合と同様に、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度の向上を図ると共に、反応容器本体７０内に吐出させる試料、第１試薬、及び第２試薬の各液体の量を低減することができる。また、測光部１３の小型化を図ることができる。

また、図６に示すように、反応容器本体７０一側側壁の第１のレンズ７１が形成される領域及び他側側壁の第２のレンズ７２が形成される領域に開口部を設けた反応容器本体７０ｂと、反応容器本体７０ｂの一側側壁の開口部を封止し、平面側が反応容器本体７０ｂ内面と同一平面になるように配置された第１のレンズ７１ａと、反応容器本体７０ｂの他側側壁の開口部を封止し、平面側が反応容器本体７０ｂ内面と同一平面になるように配置された第２のレンズ７２ａとにより構成される反応容器３ｂを用いて実施するようにしてもよい。これにより、反応容器３の場合と同様に、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度の向上を図ると共に、反応容器本体７０内に吐出させる試料、第１試薬、及び第２試薬の各液体の量を低減することができる。また、測光部１３の小型化を図ることができる。

更に、図６に示した反応容器３ｂの反応容器本体７０ｂを黒色材料により形成して実施するようにしてもよい。また、各反応容器本体７０，７０ｂの外面を黒色塗装等の黒色材料により覆って実施するようにしてもよい。また、反応容器本体７０ａ外面の第１及び第２のレンズ７１ａ，７２ａ以外の部分を黒色塗装等の黒色材料により覆って実施するようにしてもよい。これにより、透過光を利用して混合液中の凝集の変化を測定する場合の不要な散乱光の検出をより抑制することができるため、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度の向上を図ることができる。

更にまた、各第１及び第２のレンズ７１，７１ａ，７１ｂ，７２，７２ａ，７２ｂの表面を反射防止膜で覆うことにより、各第１及び第２のレンズ７１，７１ａ，７１ｂ，７２，７２ａ，７２ｂに当たる光のエネルギーを低減することなく測定することができる。

以上述べた実施形態によれば、第１のレンズ７１を設けることにより、集光レンズ６２からの光を平行光に変換して反応容器本体７０内の混合液に照射することができる。これにより、透過光を利用して混合液中の凝集の変化を測定する場合の不要な散乱光の検出を抑制することができるため、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度の向上を図ることができる。

また、第１のレンズ７１を反応容器本体７０に設けることにより、第１のレンズ７１を測光部１３に設ける場合よりも混合液に照射する光束を低下させることなく平行光のビーム幅を狭くすることができる。これにより、透過光を利用して混合液中の凝集の変化を測定する場合の不要な散乱光の検出を抑制すると共に反応容器本体７０内の混合液量を低減することができるため、高い吸光度となる高濃度領域の測定精度の向上を図ると共に反応容器本体７０内に吐出させる試料、第１試薬、及び第２試薬の各液体の量を低減することができる。

また、第２のレンズ７２を設けて反応容器本体７０内の混合液を透過した光を集光することにより、混合液を透過した光束の低下を低減することができるため、透過光を利用して凝集の変化を測定する場合の高い吸光度となる高濃度領域における測定精度の向上を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

３反応容器
１３測光部
６０光源
６１第１のスリット
６２集光レンズ
６３光軸
６４第２のスリット
６５回折格子
６６光検出器
６７信号処理部
７０反応容器本体
７１第１のレンズ
７２第２のレンズ
７３軸

Claims

分注された被検試料と試薬の混合液を収容する反応容器に光を照射し、前記混合液を透過した光を検出して測定を行う測光部を備えた自動分析装置において、
前記反応容器は、前記混合液と接触する面が複数の平面により構成され、前記測光部から照射された光が入射する面が凹状に形成され、前記凹状の面から入射して当該混合液を透過した光が出射する面が凸状に形成されていることを特徴とする自動分析装置。
前記反応容器は、
前記測光部から照射された光が入射する一側側壁の外壁の面を前記凹状の面とし、入射した当該光が出射する前記一側壁の前記混合液と接触する内壁の面を平面とする平凹レンズと、
当該混合液を透過した光が入射する他側側壁の前記混合液と接触する内壁の面を平面とし、入射した当該光が出射する前記他側側壁の外壁の面を前記凸状の面とする平凸レンズとを
有することを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
前記測光部は、光を発する光源及びこの光源から照射された光を集光する集光レンズを有し、
前記平凹レンズは、前記集光レンズからの光を、前記混合液中を平行に直進する平行光となる光路に変換するレンズであり、
前記平凸レンズは前記混合液を透過した平行光をスリットに集光するレンズであることを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
前記反応容器は、前記凹状の面及び前記凸状の面以外の外面が黒色材料により覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動分析装置。
前記平凹レンズ及び前記平凸レンズの表面が反射防止材料で覆われていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自動分析装置。
前記測光部で測定を終了した前記反応容器内を洗浄する洗浄部を更に備える請求項１又は請求項２に記載の自動分析装置。
前記洗浄部は、前記反応容器内から前記混合液を排出することを特徴とする請求項６に記載の自動分析装置。
前記反応容器の内部は、四角柱状を成していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の自動分析装置。
前記反応容器は、前記測光部から照射された光の透過性を有し、耐薬品性を有するプラスチック材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の自動分析装置。
前記平凹レンズは、前記一側側壁及びこの一側側壁に対向する前記他側側壁に直交する直線状の軸を光軸とし、前記軸が前記集光レンズの光軸と一致する位置で前記集光レンズからの光を屈折して前記混合液中を前記軸に対して平行に直進する光路に変換することを特徴とする請求項３に記載の自動分析装置。
前記平凸レンズは、前記一側側壁及びこの一側側壁に対向する前記他側側壁に直交する直線状の軸を光軸とし、前記軸が前記集光レンズの光軸と一致する位置で前記混合液中を透過した平行光を前記軸上に集束させることを特徴とする請求項３に記載の自動分析装置。