JPH0786459B2 - 濃度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は通過する光の波長を選択しうる光ファイバーコ
ネクタを用いた濃度測定装置に関するものである。

（従来の技術） 被検査液の中の特定の化学成分を定性的もしくは定量的
に分析することは様々な産業分野において一般的に行な
われている操作である。特に血液や尿等、生物体液中の
化学成分または有形成分を定量分析することは臨床生化
学分野において極めて重要である。

近年、被検査液の小滴を点着供給するだけでこの被検査
液中に含まれている特定の化学成分または有形成分を定
両分析することのできるドライタイプの化学分析スライ
ドが開発され（特公昭53−21677号，特開昭55−164356
号等）実用化されている。これらの化学分析スライドを
用いると従来の湿式分析法に比して簡単且つ迅速に被検
査液の分析を行なうことができるため、その使用は特に
数多くの被検査液を分析する必要のある医療機関、研究
所等において好ましいものである。

このような化学分析スライドを用いて被検査液中の化学
成分等の分析を行なうには、被検査液を化学分析スライ
ドに計量点着させた後、これをインキュベータ（恒温
機）内で所定時間恒温保持（インキュベーション）して
呈色反応（色素生成反応）させ、次いで被検査液中の成
分と化学分析スライドの試薬層に含まれる試薬との組み
合わせにより予め選定された波長を含む測定用照射光を
この化学分析スライドに照射してその反射光学濃度を測
定するもので、これにより、上記化学成分等の定量的な
分析を行なう。

また、上述の医療機関、研究所等における分析では、数
多くの被検査液の分析を行なう必要があり、この分析を
自動的に且つ連続的に行なえるようにするのが望まし
い。このようなことから、上記化学分析スライドを用い
て自動的に且つ連続的に被検査液の分析を行なえるよう
した化学分析装置について種々の提案がなされている
（たとえば特開昭56−77746号）。さらに自動的かつ連
続的に被検査液の分析を行なうひとつの手段として、上
記スライドのかわりに試薬を含有させた長尺テープ状の
テストフィルムを収容しておき、このテストフィルムを
順次引き出して順に点着、インキュベーション、測定を
行なう装置も提案されている（たとえば米国特許明細書
3,526,480）。このように長尺テープ状のテストフィル
ムを用いた装置は、化学分析スライドを用いた装置に比
べてランニングコストを低減させることができ、また簡
単な機構により多数の被検査液の測定を連続して行なう
ことができる。

上述した生化学分析装置において、上記化学分析スライ
ドや長尺テストフィルムといった被検査体の濃度の測定
は、濃度測定装置により行なわれる。濃度測定装置
は、、被検査体に濃度測定用の光を照射する光照射手段
と、被検査体からの反射光等を検出する光検出手段とか
らなり、光照射手段としては、光源と、光源から発せら
れる光を被検査体まで伝える光ファイバーとからなるも
のが知られている（特開昭62−245141号等）。このよう
に光ファイバーを介して光の照射を行なえば、複数の被
検査体に対して１つの光源に接続された複数の光ファイ
バーをそれぞれ近接させて、光照射を同時に行なうこと
ができる。光源や被検査体を任意の位置に配することが
できるという効果がある。

ところで上記光照射手段の光源は通常タングステンラン
プ等が用いられ、比較的広い波長領域に亘る光を発する
ものとなっている。これに対して測定に有効な波長は、
被検査液中の測定が行なわれる成分によって異なったも
のとなる。すなわち、ある測定成分の濃度が変化した場
合に上記被検査体からの反射光等の光量が最も顕著に変
化する波長の光は測定成分毎に異なっている。例えばグ
ルコースの測定に対しては510nm前後の光が最も有効で
ある。従って光照射手段が被検査体に上記特定波長の光
のみを選択的に照射すれば、測定成分の濃度を最も効果
的に測定することができる。被検査体に特定の波長の光
のみを選択的に照射するためには、光源近傍、または光
照射位置近傍に、干渉フィルタ等上記特定の波長の光の
みを選択的に通過させる光学フィルタを配することが考
えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、測定を行なう項目は複数種類あり、濃度
測定を常に効果的に行なうためには測定項目が変化する
たびに上記フィルタを特性の異なるものに交換すること
が必要となる。ところが上記光源近傍や光照射位置近傍
は通常密封状態となっており、装置の使用者等が内部の
部品を交換することは極めて困難であるという問題があ
る。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被
検査体に照射される光の波長を簡単に変化させることの
できる濃度測定装置を提供することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明の濃度測定装置は、被検査液を有する被検査体に
光を照射する光照射手段と、前記光の照射により前記被
検査体から発せられる反射光または透過光を検出して前
記被検査体の光学濃度を測定する光検出手段とからな
り、前記光照射手段が、光源と、該光源から発せられた
光を前記被検査体に導く光ファイバーとからなる濃度測
定装置において、 前記光ファイバーが、一端から前記光を入射させる第１
の光ファイバーと、一端が前記第１の光ファイバーの他
端に光学的に接続する第２の光ファイバーとからなり、
該第１の光ファイバーと第２の光ファイバーが、該第１
の光ファイバーの他端部を保持する第１のファイバープ
ラブと、前記第２の光ファイバーの一端部を保持する第
２のファイバープラグと、第１および第２のファイバー
プラグを挿入させて互いに対向して近接した位置に着脱
自在に保持し、両ファイバープラグの保持位置の間に所
定の波長の光のみを選択的に透過させる光フィルターを
有するプラグホルダとからなる光ファイバーコネクタに
より接続されており、前記プラグホルダは互いに結合分
離自在な第１のホルダ部および第２のホルダ部からな
り、前記第１のホルダ部および前記第２のホルダ部は、
両者を互いに結合することにより両者の間に前記光学フ
ィルターを保持せしめることができ、かつ両者を互いに
分離することにより両者の間から前記光学フィルターを
取り出すことができるように構成されていることを特徴
とするものである。

（作用） 上記光ファイバーコネクタは、第１のファイバープラグ
と第２のファイバープラグをプラグホルダから外し、該
プラグホルダを任意の特性を有する光学フィルタを収容
しているプラグホルダと簡単に交換することができる。
また、上記プラグホルダを構成する第１のホルダ部と第
２のホルダ部とを互いに分離することにより、両者の間
に保持されていた光学フィルターを任意の特性を有する
他の光学フィルターと簡単に交換することができる。従
ってこの光ファイバーコネクタを有する上記濃度測定装
置によれば、測定項目に応じてコネクタのプラグホルダ
を交換して、あるいは第１のホルダ部と第２のホルダ部
とを互いに分離して両者の間の光学フィルターのみを交
換して、ホルダ内部の光学フィルタを任意の特性のもの
にすれば、光源や光照射位置近傍には手をふれることな
く、極めて簡単に所望の波長領域の光のみを選択して被
検査体に照射することができる。

（実 施 例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の光ファイバーコネクタを有する濃度測
定装置を濃度測定部として備えてなる生化学分析装置の
斜視図である。

図示の生化学分析装置１には、透明な蓋２が備えられて
おり、この蓋２を開けて以下に述べる被検査液、長尺テ
ープ状の長尺テストフィルム３等をこの装置１内に収容
しおよび取り出すようになっている。この装置１には、
たとえば血清，尿等の被検査液を円状に配列して収容す
る被検査液収容手段４が備えられており、ここに収容さ
れた被検査液は、後述するように点着手段５により取り
出され点着される。長尺テストフィルム３は、被検査液
中の測定したい特定の化学成分または有形成分毎にその
成分のみと呈色反応を示す試薬を含有させる等、測定項
目に対応して複数種類の長尺テストフィルム３が用意さ
れている。この長尺テストフィルム３の未使用の部分
は、フィルム供給カセット18内に巻かれており、上記測
定に使用した部分は、フィルム巻取カセット19内に巻か
れている。またフィルム巻取カセット19内のリール20の
中央部には、後述するように長尺テストフィルム３を装
置１内に収容した後、このフィルム３をフィルム供給カ
セット18から引き出すためのモータの回転軸と係合する
孔21が設けられている。長尺テストフィルム３はカセッ
ト18,19に巻かれたまま、装置１内に収容される。フィ
ルム供給カセット18とフィルム巻取カセット19とは、こ
の図に示すように分離されている。この装置１を用いて
同時に複数項目の測定が行なえるようにテストフィルム
収容手段６には複数個の長尺テストフィルム３の未使用
の部分を並列させて収容できるよう構成されている。

上記点着手段５はその先端に点着用ノズル７を有し、レ
ール８上に乗せられた移動手段９によりレール８が延び
る方向に移動され、被検査液収容手段４から被検査液を
取り出し、テストフィルム収容手段６内から後述するよ
うに引き出された長尺テストフィルム３上に点着する。
また、移動手段９は、点着手段５を上下方向にも移動す
るよう構成されており、この移動手段９により点着手段
５がレール８の延びる左右方向に移動されるときは、こ
の点着手段は上昇した位置にあり、上記被検査液の取り
出し、点着、および後述する洗浄の際には、下降され
る。

点着用ノズル７は、テストフィルム上に点着したあとテ
ストフィルム収容手段６と被検査液収容手段４の間に、
この両者に近接して配置されたノズル洗浄部10で洗浄さ
れ、次の点着に再使用される。

点着されたテストフィルムは、後述するようにインキュ
ベータにより恒温保持され、濃度測定部により濃度を測
定される。

装置１全体に作動の制御、測定データの処理等は、回路
部11とこの回路部11に接続されたコンピュータ12により
行なわれる。回路部11の前面に設けられた操作・表示部
13には、装置１の電源スイッチや装置１での消費電流を
モニタするための電流計等が備えられている。コンピュ
ータ12には装置１に指示を与えるキーボード14、指示の
ための補助情報や測定結果等を表示するCRTディスプレ
イ15、測定結果を印字出力するプリンタ16、および装置
１に各種の指示を与えるための命令や測定結果のデータ
等を記憶保存しておくためのフロッピィディスクを収容
するフロッピィディスク装置17が備えられている。

第２図は、第１図に斜視図を示した生化学分析装置１の
主要部の平面図である。

テストフィルム収容手段６は、この中から引き出された
全てのテストフィルムの点着位置22が直線上に並ぶよう
に構成されており、さらにこの直線上にノズル洗浄部1
0、および被検査液収容手段４内の被検査液取出し位置4
bが配列されるように構成されている。

被検査液収容手段４は、複数個の被検査液をほぼ円状に
配された収容部4aに収容する構成となっている。また、
この被検査液収容手段４は、ほぼ円状に配された収容部
4aが回転される構成となっており、この収容部4aに収容
された被検査液のうち、次の測定に用いる被検査液が取
出し位置4bに位置するように図示しない回転手段により
自動的に回転される。収容部4aに収容された被検査液の
蒸発による変質を防止ぐために、取出し位置4b以外の収
容部4aの上には図示しない蓋がかぶせられる。

点着手段５は、レール８上に乗った移動手段９によりレ
ールの延びる方向に移動され、取出し位置4bから被検査
液を取り出し長尺テストフィルム上の点着位置22に点着
する。

第３図は第２図のＸ−Ｘ′線に沿った断面の要部を示す
ものである。

前記長尺テストフィルム３は、フィルム供給カセット18
およびフィルム巻取カセット19に収容されたまま、装置
内に装される。フィルム供給カセット18は、内部が一例
として４℃に温調された保冷庫50に収容され、フィルム
巻取カセット19は巻取室51に収容される。このように長
尺テストフィルム３の未使用部分をフィルム供給カセッ
ト18に収容すれば、未使用の長尺テストフィルム３に手
を触れることなく保冷庫50に収容できる。保冷庫50は、
断熱材を使用した保冷庫壁50aで囲まれ、この保冷庫壁5
0aの一面には、保冷庫50内を所定の低温低湿に保ったた
めの冷却除湿装置58が取りつけられファン60により保冷
庫50内の空気が循環されている。

上記のようにフィルム巻取カセット19が巻取室51に収容
されると、このフィルム巻取カセット19内のリール20の
中央部に設けられた孔21に、この巻取室51に設けられた
長尺テストフィルム３の搬送手段である巻取用モータ53
の回転軸が係合し、このモータ53の回転に従って長尺テ
ストフィルム３がフィルム供給カセット18から保冷庫50
の引出口50bを経由して引き出され、フィルム巻取カセ
ット19に巻き取られる。

このように長尺テストフィルム３の使用済みの部分をフ
ィルム巻取カセット19内に収容するようにすれば、被検
査液が点着された汚れた使用済みフィルムに手をふれる
ことなく装置１から取り出して廃却等を行なうことがで
きる。なお、この廃却に関しては、フィルム巻取カセッ
ト19に使用済フィルムを巻取るかわりにフィルム巻取カ
セット19をなくし、巻取室51の部分にフィルムを収容す
る装置１への装着，取外しの自在な箱を設けておき、巻
取室51の入口付近に使用済フィルムを切断するカッター
を配置し、使用済フィルムを切断して箱内に収容するよ
うにし、この箱内に収容さた使用済のフィルムに手をふ
れずにこの箱ごと装置１から取り出し、この使用済フィ
ルムの廃却等を行なうことができるようにしてもよい。
尚この場合には、テストフィルムの搬送は、テストフィ
ルムを挾持して搬送する搬送ローラを設けて行なうよう
にすればよい。

フィルム供給カセット18とフィルム巻取カセット19の間
の長尺テストフィルム３が露出した部分には、このフィ
ルムを内部に保持し、順次通過させうるインキュベータ
55が配されており、このインキュベータ55の内部および
下方には長尺テストフィルム３と被検査液との呈色反応
による光学濃度を測定するための濃度測定部70が配置さ
れている。

長尺テストフィルム３は、上記モータ53の回転により保
冷庫50から間欠的に引き出され、図中左方向に間欠的に
送られ、フィルム３が送られる際にはインキュベータ55
の上蓋55aが矢印Ａ方向に上昇する。長尺テストフィル
ム３が移動されると、上蓋55aが矢印Ｂ方向に下降して
長尺テストフィルム３を押す。次いで上蓋55aのノズル
挿入孔55bを塞いでいたシャッタ54が図中右方向に移動
し、続いてノズル７が図示のように下降して上記ノズル
挿入孔55bを通じて長尺テストフィルム３上に被検査液
が点着される。さらにその後シャッタ54が左方向に移動
してノズル挿入孔55bをふさぎ、インキュベータ55内の
外部との空気の出入りを防いでインキュベータ内部を所
定の温度（例えば37℃）に保つ。被検査液が点着され展
開されたフィルム部分（第３図において斜線で示す部
分）は、このインキュベータ55内において所定時間（一
例として４分間）恒温保持される。このインキュベーシ
ョン終了後、またはその途中に前記濃度測定部70によ
り、長尺テストフィルム３上の上記点着を行なった部分
の光学濃度が測定される。この濃度測定手段70は、光源
71から発せられた光を、光ファイバーコネクタ78により
接続された第１の光ファイバー72と第２の光ファイバー
73により長尺テストフィルム３の点着位置に伝えて該点
着位置を照射し、フィルム３からの反射光を光検出器79
により検出するものである。なお、第２の光ファイバー
73の射出端面に設けられているレンズ73Aは、光ファイ
バー73から拡がった状態で射出される光をフィルム３上
で所定のビーム径に集束させるものである。

上記濃度検出部70の上記光ファイバー72,73と光検出手
段79は、インキュベータ55内にある複数の長尺テストフ
ィルム３にそれぞれ対応して１つずつ設けられており、
また各第１の光ファイバー72は、第４図に示すように１
つの光源71に接続している。光源71は、タングステンラ
ンプ等を内蔵して比較的広い波長領域の光を発するもの
であり、一端面からこの光が入射せしめられた第１の光
ファイバー72は、光ファイバーコネクタ78を介して光を
第２の光ファイバー73に伝える。この光ファイバーコネ
クタ78は、第１の光ファイバー72の他端部を保持する第
１のファイバープラグ75と、第２の光ファイバー73の一
端部を保持する第２のファイバープラグ76と、両プラグ
を挿入させて保持するプラグホルダ74とからなるもので
ある。

ところで各長尺テストフィルム３に照射される光は、各
フィルムの測定項目に対応した特定の波長領域の光のみ
からなることが望ましく、上記光ファイバーコネクタ78
のプラグホルダ74は、それぞれ上方の長尺テストフィル
ム３の測定項目に対応して予め選択された波長の光のみ
を透過させる干渉フィルタを内部に保持可能となってい
る。以下、第５図を参照して光ファイバーコネクタ78の
構造についてさらに説明する。

前記第１のファイバープラグ75は、第１の光ファイバー
72を保持する第１のプラグ本体75aと、第１の光ファイ
バー72の他端面に取り付けられ、光ファイバー72から射
出される光を一旦平行光にするレンズ75bからなり、第
２のファイバープラグ76は、第２の光ファイバー73を保
持する第２のプラグ本体76aと、第２の光ファイバー73
の一端面に取り付けられ、上記第１のファイバープラグ
から平行光として射出される光を光ファイバー73に入射
させるのに先立って集束させるレンズ76bからなってい
る。また上記プラグホルダ74は、下方から第１のファイ
バープラグ75を進入させるとともに上端に形成された凹
部74cに干渉フィルタ77を載置させる第１のホルダ部74a
と、上方から第２のファイバープラグ76を進入させると
ともに下端面で上記凹部74c内に配された干渉フィルタ7
7を押さえる第２のホルダ部74bとからなっている。また
第１のホルダ部74aと第２のホルダ部74bの周面は図示の
ようにねじ切りされており、両ホルダ部は互いに螺合さ
れて一体化される。プラグホルダ74は上記第１のファイ
バープラグ75および第２のファイバープラグ76を、干渉
フィルタ77を介して互いに対向して近接した状態に着脱
自在に保持し、図示のように両ファイバープラグがプラ
グホルダ内に挿入されると、両ファイバープラグの挿入
方向後端は、一例として支持板81にネジ82により固定さ
れた、板バネ等の押え手段80により押圧され、両ファイ
バープラグはプラグホルダ内の所定の位置に固定され
る。

このように光ファイバーコネクタ78内に干渉フィルタ77
を配し、干渉フィルタを介して第１の光ファイバー72の
他端面と第２の光ファイバー73の一端面から対向させれ
ば、第１の光ファイバー72から射出された広い波長領域
の光は、所定の波長領域の光のみが干渉フィルタ77を通
過して選択的に第２の光ファイバーに入射せしめられ
る。従って前述した長尺テストフィルム３の濃度測定を
行なう際に、予め測定項目に応じた特性を有する干渉フ
ィルタを備えたプラグホルダを配設しておけば、第２の
光ファイバーの他端面から射出される、所望の波長成分
のみからなる光を用いて所定の項目の測定を精度よく行
なうことができる。なお、プラグホルダ74内に干渉フィ
ルタ77を配すると、第１の光ファイバー72の他端面と第
２の光ファイバー73の一端面は必然的に離れてしまうの
で、必要な波長の光の伝達効率が低下しないように、第
１および第２のファイバープラグには、上記のようにそ
れぞれレンズ75b,76bを取り付けておくことが望まし
い。

上記のように第１のファイバープラグと第２のファイバ
ープラグが係脱自在であるプラグホルダ内に干渉フィル
タを収納しておけば、必要に応じてプラグホルダからフ
ァイバープラグを外し、該プラグホルダを所望の干渉フ
ィルタを収納したプラグホルダと交換することができ、
干渉フィルタを容易に変換することができる。従って各
濃度測定部内に配される長尺テストフィルム３の種類が
変る等、所望の照射光の波長がかわっても、コネクタ内
の干渉フィルタを交換することにより、直ちに効率のよ
い濃度測定が行なえるようになる。なお本実施例のよう
にプラグホルダ内から干渉フィルタのみを取り出すこと
が簡単に行なえる場合には、プラグホルダ全体を交換す
る代りに干渉フィルタのみを交換してもよい。また、コ
ネクタ内に配設されるフィルタは所定の波長の光のみを
選択的に透過させる光学フィルタであればよく、上述し
た干渉フィルタの他、色ガラス等であってもよい。

本装置において、このように１つの被検査液についての
点着、インキュベーション、濃度測定が終了すると、次
の被検査液の点着が可能となる。長尺テストフィルム３
は上述した濃度測定終了後もインキュベータ内の位置に
留まり、次の分析のための点着が行なわれる直前に、次
の分析に用いられるフィルム部分が点着位置に配される
ように移送される。

なお、本発明の濃度測定装置は、前述したように複数の
光ファイバー、光検出器により、複数の長尺テストフィ
ルムの濃度測定を行なうものに限られるものえはなく、
１つの長尺テストフィルムの濃度測定を行なうものであ
ってもよい。また、被検査体は長尺テストフィルムの
他、前述した化学分析スライドであってもよい。さら
に、本濃度測定装置は被検査体を透過する光を検出する
ものであってもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の濃度測定装置によ
れば、光源からの光を被検査体に導く光ファイバーを第
１の光ファイバーと第２の光ファイバーとから構成し、
両光ファイバーを光ファイバーコネクタを介して接続す
るとともに、光ファイバーコネクタのプラグホルダ内に
所定の波長域のみを選択的に通過させる光学フィルタを
設けたことにより、かつプラグホルダを互いに結合分離
可能な第１のホルダ部と第２のホルダ部とから構成して
両者の間に光学フィルターを保持せしめたことにより、
２つのファイバープラグを外してプラグホルダを交換す
るだけで、あるいは第１のホルダ部と第２のホルダとを
互いに分離して両者の間の光学フィルターのみを交換す
るだけで所定の波長のみを透過させる光学フィルタの交
換を容易に行なうことが可能となるので、測定項目に応
じて照射光の波長の変更を簡単な作業により行なうこと
ができ、常に精度の高い濃度測定を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の濃度測定装置を備えた化学分析装置の
斜視図、 第２図は上記化学分析装置の要部の平面図、 第３図は第２図のＸ−Ｘ′線断面図、 第４図は濃度測定部の正面概略図、 第５図は光ファイバーコネクタの断面図である。 ３……長尺テストフィルム、70……濃度測定部 71……光源 72……第１の光ファイバー 73……第２の光ファイバー 74……プラグホルダ 75……第１のファイバープラグ 76……第２のファイバープラグ 77……干渉フィルタ 78……光ファイバーコネクタ 79……光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−106566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−83509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−123804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−245141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52804（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−150309（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−60617（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−109490（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査液を有する被検査体に光を照射する
   光照射手段と、前記光の照射により前記被検査体から発
   せられる反射光または透過光を検出して前記被検査体の
   光学濃度を測定する光検出手段とからなり、前記光照射
   手段が、光源と、該光源か発せられた光を前記被検査体
   に導く光ファイバーとからなる濃度測定装置において、 前記光ファイバーが、一端から前記光を入射させる第１
   の光ファイバーと、一端が前記第１の光ファイバーの他
   端に光学的に接続する第２の光ファイバーとからなり、
   該第１の光ファイバーと第２の光ファイバーが、該第１
   の光ファイバーの他端部を保持する第１のファイバープ
   ラグと、前記第２の光ファイバーの一端部を保持する第
   ２のファイバープラグと、第１および第２のファイバー
   プラグを挿入させて互いに対向して近接した位置に着脱
   自在に保持し、両ファイバープラグの保持位置の間に所
   定の波長の光のみを選択的に透過させる光学フィルター
   を有するプラグホルダとからなる光ファイバーコネクタ
   により接続されており、前記プラグホルダは互いに結合
   分離自在な第１のホルダ部および第２のホルダ部からな
   り、前記第１のホルダ部および前記第２のホルダ部は、
   両者を互いに結合することにより該両者の間に前記光学
   フィルターを保持せしめることができ、かつ該両者を互
   いに分離することにより該両者の間から前記光学フィル
   ターを取り出すことができるように構成されていること
   を特徴とする濃度測定装置。