JPH0249460B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学測定方法と装置に関するものであ
る。

一般に抗体、抗原、血液凝固物、血清、反応液
などの液状試料の吸光度値を測定するには第１図
に示すような装置を用いて行なわれている。

すなわち、透明ガラスからなる光学測定用セル
１に液状試料２を入れ、一方側の光源３から特定
の波長をもつた光４を発射し、スリツト板５を通
して試料２にあてる。

そしてこの試料２による光４の吸収率を他方側
の光電管などの検出器６によつて検出する。

従来このような光学測定装置において、試料を
測定する収容セルとして一般的には第１図に示す
ような角筒状をなし、その光束の通過する長さで
ある光路長Ｌが10mmであるものが標準的に用いら
れている。

ところが前述のような抗体その他の液状試料２
の光学測定をするにはこの標準セル１では試料収
納部分７の容積が大きすぎて余分な量の試料を必
要とし、又濃度の濃い試料では光が透過しづらい
ため予め希釈してから測定をしなければならない
という欠点があつた。

そこで試料収納部分の容積を小さくしたり光路
長を短かくした第２図に示すようなものが使用さ
れている。

この第２図に示すものは外形は第１図の標準セ
ル１と同様角柱状をなしているが内部の光路長Ｌ
を例えば２〜0.5mmとし、この狭間を試料収納部
分７としたものである。このようにすると前述の
ような欠点が解決できる。

ところが単に試料収納部分を狭くしただけでは
一旦投入された試料の排出と、セルの内部の洗浄
とが困難である。

そのため前の試料によつてセル内部が汚染さ
れ、正確な測定値が得られないという欠点があつ
た。又、セルをきれいに洗浄するためには測定機
器の測光路から外し、再びセツトするという作業
を測定の度毎に行なわなければならず、したがつ
て多数の検体を次々と効率よく測定することは不
可能であるか困難であつた。

また、連続的な反応で得られる試料や、クロマ
トグラフイー等で得られる連続的分画物のように
連続的に流出する試料を分析するためには、第１
図や第２図のような形状のセルでは目的が充分に
達成されないのである。このような場合、あるい
は多数個の検体試料を連続的に吸引して効率よく
吸光度を測定する場合には、第４図に示すような
試料の流入口ａと流出口ｃを有する貫流通型セル
（フローセル）ｂを用い、試料をａよりｂ中に流
入させ、ｂ中を通過する試料の吸光度を測定する
方法がとられている。

一方、第５図や第６図のように、試料反応容器
がそのまま光学的測定用セルになるように、特殊
な加工をして作られたガラス、プラスチツク製の
培養用、反応用容器を用い、光源と受光部あるい
は前記容器を順次移動して光を透過させてつぎつ
ぎに測定する等種々の工夫がされて来た。

しかしながらこれらの手法にもそれぞれ欠点が
あり、目的を充分に満していないのである。

即ち第４図のフローセルの場合にはセル内に残
存している前のサンプルによる汚染を次の検体試
料で洗浄するため、汚染を防ぎ正確な測定を得る
ためにはセル内を満すに足りる３〜４倍量の試料
を必要とし結局1.5〜２mlの試料量を要するので
ある。故に0.1ml程度の微量試料の測定時には希
釈等の操作を加えて、液量を増加させる測定しな
ければならない。

また第５図、第６図の場合には反応容器として
用いる性質上、容器径を小さくするのに限界があ
り、その結果、光路長を長くできないため、容器
内の被検物質が高濃度の場合、吸光度が大きくな
り受光部で検出できなくなる。また容器の材質ム
ラ、寸法ムラ等が影響し測定精度が悪くなる等の
欠点があつた。

本発明はこれら従来の方法における欠点や難点
を解決し、しかも次のような従来の方法では得ら
れない特徴を有するものである。

すなわち、本発明は空間中に形成された試料液
の真球状の液滴を測定することにより、容器や試
料収容のためのセル等を全く必要としないもの
で、従つてこのため、セルへの試料の収容操作や
セルの洗浄、交換の手間を省くことができ、しか
もセル等の材質、形状ムラの影響がなくなり、前
の試料による汚染も発生しない等の多くの効果が
生じる。

更に、非常に微量な試料で測定できることと、
かつそのために同試料での複数回の測定ができる
ことにより、被測定試料の広範囲適用化と測定精
度アツプ化が計れる。

また、連続的に測定できるため、多数の検体を
次々と効率よく測定することができるきわめて小
型な測定装置を得ることができ、しかもノズル径
と、その間隙を調整することにより数分の１mmか
ら４mmまでの球滴が作成できるために高濃度のサ
ンプルでも希釈せずにそのまま連続測定すること
ができるのである。

そのために本発明は次のような構成を採用し
た。先ず方法としては、球滴に成長した試料液滴
の直径と等しい間隙をおいて試料点滴ノズルと試
料受けとを設け、試料点滴ノズルから試料を前記
間隙内に点滴せしめて、その間隙内に形成された
球状の試料滴に向つて一側方から特定の波長をも
つた光を投光し、試料によるその光の吸収率を他
側の検出器によつて検出し、記録することからな
る光学測定方法である。

以上のような方法を実施する装置としては次の
如くである。

試料点滴ノズルと試料受けとを球滴に成長した
試料液滴の直径と等しい間隙をおいて配置し、こ
の間隙と直交する方向の一側に光源からの光を絞
りを経て間隙内に形成された球状の試料滴に向け
て投光するレンズを設け、かつこの透過光を集光
する受光レンズを他側に配置し、更に受光レンズ
からの光を検出し、記録する検出器を設けてなる
光学測定装置である。

以下図面に示す実施例について説明する。

第７図において１は本体であつて十字形の試料
測定室１４が形成されている。

その垂直方向の孔の上下には上部パイプホルダ
ー１２と下部パイプホルダー１３とがボルトで本
体に締結されている。

又ホルダー１２，１３にはそれぞれ試料点滴ノ
ズル１５と試料受け１６が支持され、両者は一定
の間隙ａをおいて電気的に絶縁された状態で配置
され、互に荷電できるようになつている。

水平方向の孔の一側には投光レンズ５を支持す
るレンズホルダー５ａが調整フランジ３を介して
取付けられ、調整フランジ３には更に電球ホルダ
ー４ａが取付けられ、電球ホルダー４ａに引続い
て接点ホルダー８が取付けられている。

４は電球ホルダー４ａに支持された電球であ
り、これには接点ホルダー８に対して移動自在に
取付けられた接点スライド１０の接点９が当接す
るようになつている。

次に７は絶縁体であつてこれを介して接点が接
点スライド１０に取付けられている。又６は調整
フランジ３中にあつてレンズホルダー５ａと電球
４との間に介装された絞りである。

以上のように発光装置は本体１の一側に配設さ
れており、この光を受光するレンズ１１が水平孔
の一側に配設されており、１１ａはそのレンズホ
ルダーを示す。２ａはホトダイオードカバーであ
つて、ホトダイオード２を支持している。

以上述べた装置のうち試料点滴ノズル１５はパ
イプ内面が撥水性のもので構成されることが好ま
しく、例えばテフロン、ポリエチレン等が用いら
れる。そして内径が0.3mm、外径0.5〜0.6mm位のも
のがよい。そして試料点滴ノズル１５と試料受け
１６との間の間隙ａは作成する試料液滴が重力の
影響を受けない大きさの範囲であれば良く、これ
は液の表面張力の大きさが大きい程、大きな直径
の球滴を安定に作ることができるもので、具体的
には0.4〜２mm程度がよい。

又電球はハロゲンランプで20ワツト程度、投光
レンズ５は投光光線が試料球滴の中心に収束する
ような焦点を持つもので、例えば直径４mmで焦点
距離がF5のもの、又あるいは非球面レンズのよ
うな平行光も球面収差をなくして補正したレン
ズ、例えば双曲線カーブを有するレンズ等を用
い、受光レンズは直径６mmで焦点距離が同じF5
のものが用いられる。

さて、試料受けチユーブを吸引装置に接続し、
試料測定室１４内を陰圧にし試料点滴ノズル１５
から試料を入れるとその出口と試料受け１６との
間の間隙ａに真球状の試料滴が形成される。

一方光源４からの光は絞り６を経てレンズ５に
至り、球状の試料滴に向つて光が投光される。

そして試料を透過した光はレンズ１１で受光さ
れ、検出器のホトダイオード２に受け止められて
いる。

しかるに、試料点滴ノズルと試料受けとの間隔
は、試料液が真球状の球滴に成長した時の直径に
該当する一定値になつているので、真球状の球滴
が形成されると、この試料液の球滴を介して点滴
ノズルと試料受けとの間は導通状態となり、この
導通になつた指令を受けて、その時の、即ち最大
球に成長した時の球滴を透過した光の吸光度値の
信号のみを電気的に記録し、表示することによつ
て被検体の一定光路長における吸光値を測定する
ものである。

その後球滴は試料受け中に吸引されて１４より
排出される。

かかる電気回路を第８図に示し、この動作を第
９図にもとづいて説明する。

液滴が真球状の球滴となつて試料点滴ノズル１
５と試料受け１６に保持されたとき、走電圧電源
１７により電球４は一定光度の光を液滴に照射
し、この透過光がホトダイオード２に受光されて
電気信号に変換される。これがアンプ１９で増幅
され、ここから第９図イに示す信号がサンプルホ
ールド回路２０に対して出力される。

一方、液滴により試料点滴ノズル１５と試料受
け１６は導通され、これにもとづく信号がコンパ
レータ２５により基準電圧VREFと比較される。

この出力が第９図ロに示され、この拡大したも
のが同図ハに示されている。コンパレータ２５か
らの出力信号によりモノマルチ２１はこの信号が
入力されている間第９図ニに示すようなパルスを
発生し、このパルスによりサンプルホールド回路
２０はサンプリングを行い、パルスの立下がりま
でに一定出力を生じ、これを保持する。このパル
スの立下りにより、Ａ／Ｄ変換装置２３は動作を
開始し、クロツクジエネレータ２２により発生さ
れた第９図ヘに示すパルスにしたがつて第９図ト
に示すようなタイミングにより最上位ビツト
（MSB）から最下位ビツト（LSB）まで14ビツト
のデイジタル信号に変換する。そして最下位ビツ
ト（LSB）の値が出力されたとき、Ａ／Ｄ変換
は終了し、以後データとして有効となる。この状
態は図示省略したマイクロコンピユータに通知さ
れる。このデータはバツフア２４に保持され、こ
れがマイクロコンピユータから第９図チに示すイ
ネーブル信号を入力されることによりマイクロコ
ンピユータに出力されることになる。なお、コン
パレータ２５の出力信号はマイクロコンピユータ
に出力され、液滴が試料受け１６に接触したこと
を通知する。

一般に間隙ａに出来た球状の液滴は揺れるので
前述した如く、受光側のレンズ１１の径は投光側
のレンズ５の径より大きい方がよい。

又、間隙ａに液滴を形成するといつても一部は
試料受けチユーブの外面に沿つて流れるので下方
に受皿を配置しておくとよい。受皿に向つて液滴
を誘導するために試料受けチユーブの外面に縦長
の溝を複数形成しておくのもよい。

以上の如く液滴を形成して吸光度値を測定でき
るのでセルに比べて試料の体積が少なくて済み、
したがつてセルの被検体量と対比すれば本発明の
ものは数滴検査できるのでその平均値をとれば誤
差のない吸光度値を得ることができる。

本発明のものは以上の如く、セルに比べて誤差
のない吸光度値をうることができるばかりでなく
試料点滴ノズルが撥水性のものであると、洗浄の
必要がなく吸引ポンプで試料測定室を陰圧にして
試料点滴ノズル側より試料を吸引し、試料液滴に
すればノズル内の試料は全部が測定に供すること
が可能となり、従つて前の試料の残存量はほぼな
くなり前試料により汚染される危険性はほとんど
ない。

又本発明のものによれば、幾種類のものの被検
体試料を多数の整列された小容器に配置し、本発
明測定装置を動かしながら連続に効率よく測定で
きる。

以上の実施例では光源として電球を直接用いた
がグラスフアイバーを利用して光を誘導してもよ
く、絞りを与える場合には絞り径を0.1〜0.2mmと
するがよい。

又、以上の実施例では試料点滴ノズルと試料受
けとの間が導通状態となつたとき、検出器の記憶
回路に記録されるようになつているが、その代り
に測定光と直交する方向に別な波長の平行光を試
料の液滴に与え、これを透過した光をリニアレー
で受光して検知し、試料径が所定の径になつたと
き受光器から出力された吸光度値を記憶するよう
にしてもよい。

この場合試料点滴ノズルと試料受けとを荷電状
態にする必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセルによる光学測定装置の説明
図。第２図、第３図は第１図の改良されたセルに
よる光学測定装置の説明図とセルの斜面図。第
４，５，６図は従来の他の光学測定説明図。第７
図は本発明光学測定装置の切断面図。第８，９図
は本発明電気回路図と動作図である。 ２……検出器、５……投光レンズ、１１……受
光レンズ、１５……試料点滴ノズル、１６……試
料受け。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 球滴に成長した試料液滴の直径と等しい間〓
   をおいて試料点滴ノズルと、試料受けとを設け、
   試料点滴ノズルから試料を前記間〓内に点滴せし
   めて、その間〓内に試料滴を形成し、該試料滴に
   向かつて一側方から特定の波長をもつた光を投光
   し、試料によるその光の吸収率を他方側の検出器
   によつて検出し、記録することからなる光学測定
   方法。 ２ 試料点滴ノズルと試料受けとを球滴に成長し
   た試料滴の直径と等しい間〓をおいて配置し、こ
   の間〓と直交する方向の一側に光源からの光を絞
   りを経て間〓内に形成された球状の試料滴に向け
   て投光するレンズを設け、かつこの透過光を集光
   する受光レンズを他側に配置し、更に受光レンズ
   からの光を検出し記録する検出器を設けてなる光
   学測定装置。