JPH03120445A - 自動蛍光光度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は蛍光光度計に係わり、とくに臨床検査用自動分
析装置等に好適な、自動的に較正を行ない迅速、正確、
かつ連続的に測定を行なうことのできる自動蛍光光度測
定装置に関する。

［従来の技術］ 蛍光光度計では、試料に励起光を照射して得られる微弱
な蛍光（２次光）の強度を測定する。しかし、上記蛍光
の強度は上記励起光の強度に依存するので、特開昭５９
−１２５０４３号公報に記載のように、上記蛍光の検出
器の他に励起光モニタ用の光検出器を設け、感度を較正
するようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記蛍光光度計では、上記励起光の変動の他に、上記蛍
光検出器の感度や暗電流の変動が測定誤差の原因となる
。さらに、上記、励起光モニタ用の光検出器の感度や暗
電流の変動も測定誤差の原因となる。従来からこれらの
測定誤差要因に対してそれぞれの較正手段が適宜、ａｌ
ｔしられている。しかし、上記励起光検出器の暗電流や
蛍光電流等は極めて微弱であるため、これらを精度よく
検出して較正するためには、例えば時定数が１秒程度の
低域通過フィルタを用いる必要があり、上記較正時間が
長引くという問題があった。とくに多くの試料を連続し
て迅速に測定する必要のある臨床検査用自動分析装置等
ではその改善が強く望まれていた。

本発明の目的は上記較正を効率よく自動的に行なう自動
蛍光光度測定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するために、発光ダイオード
等の特性が安定な基準光源を設け、これにより蛍光検出
器の特性を自動的に較正するようにする。このため、ま
ず、基準試料の蛍光光度を測定して記憶し、この値を参
照して上記基準光源の光度を自動的に設定するようにす
る０次いで、上記基準光源に対する蛍光検出器出力と上
記基準試料の蛍光光度とを比較して上記蛍光検出器の感
度を自動的に補正するようにする。

さらに、試料が発生する蛍光の光度と励起光光度との比
を算出して蛍光光度を基準化し、励起光光度の変動の影
響を除去するようにする。

さらに、上記蛍光検出器と上記励起光検出器の暗電流を
記憶し、測定結果からこれらを自動的に除外するように
する。

［作用］ 以上のように構成した本発明の自動蛍光光度測定装置は
、励起光強度で基準化した蛍光測定データを出力する。

さらに、上記励起光と蛍光のそれぞれの検出器の暗電流
による測定誤差７を除去する。

さらに、上記蛍光検出器の感度変動を、予め基準試料に
より較正した安定な基準光源により正確に補正する。

さらに、少なくともメモリと演算部とを備えたコンピュ
ータ装置により、上記測定と、誤差の補正と、較正動作
等を自動的に迅速に行なう。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

まず、第２〜４図により、本発明による蛍光測定法とそ
の較正法の原理を説明する。

第２図は本発明による蛍光測定法を説明する図である。

同図（ａ）において、蛍光の検出器（フォトマルチプラ
イヤ）３２は遮光され、電源３８から電圧が印加されて
いるので暗電流を出力している。この暗電流の値はメモ
リ１０１に記憶される。１！源３８の出力電圧調整端子
３８１は基準電位に接続されている。同様に励起光検出
器２４の暗電流の値もメモリ１０２に記憶される。

第２図（ｂ）は試料２６の発する蛍光の測定法を示す図
である。試料２６は光源１７よりの励起光照射により蛍
光を発し、この蛍光はフォトマルチプライヤ３２により
受光される。フォトマルチプライヤ３２は上記暗電流の
上に上記蛍光に応じた蛍光電流を重畳して出力するので
、予め記憶しておいた暗電流分をメモリ１０１より読み
だし、減算器１０３により減算し、上記蛍光電流成分の
みを除算器１０５に入力する。また、光源１７の光出力
成分はハーフミラ−２３を介して励起光検出器２４によ
り検出され、同様に予めメモリ１０２に記憶させておい
た暗電流分を減算器１０３により減算し、除算器１０５
に印加する。上記の動作により、除算器１０５の出力は
蛍光出力を励起光出力で基準化した値となるので光源１
７の出力変動に無関係となる。

したがって、第２図（ｂ）に示した測定により。

暗電流と励起光変動の影響を除いた蛍光の測定が可能と
なる。

しかし、フォトマルチプライヤ３２は上記蛍光測定系の
中では、感度や暗電流等が最も変動しやすい要素であり
、暗電流の影響は上記の方法で取り除けるものの、感度
の変動は別途対策を講する必要がある。

第３図は本発明による上記フォトマルチプライヤ３２の
感度較正法を示す図である。同図（ａ）において、フォ
トマルチプライヤ３２には基準試料２６１が発する蛍光
が入射され、その蛍光出力成分はメモリ１０６に記憶さ
れる。この蛍光出力成分を基準として他の試料の蛍光出
力成分を較正することができる。

しかし、この測定は試料の差替えに時間を要するので、
頻繁に行なうわけにはいかない、そこで、第３図（ｂ）
に示すように、上記基準試料２６１の出力と等価な基準
となる光源２９を用意するようにする。光源２９には例
えばＬＥＤ等の経済的に安定な発光ダイオードを用いる
。減算器１０８は、光源２９に対するフォトマルチプラ
イヤ３２出力からメモリ１０６に記憶された基準試料２
６１に対する同出力を減算し、その結果を電源１０７に
入力して光源２９の発光量を制御する。このようなフィ
ードバック経路により、光源２９に対するフォトマルチ
プライヤ３２の出力は、基準試料２６１に対する同出力
と等しくなるので、この状態で光Ｍ２９の輝度、すなわ
ち電ＷＸ１０７の電圧を固定すれば、以後は光源２９を
基準試料２６１の代わりに用いることができる。

第４図は上記のようにして光源２９の輝度を固定した以
後のフォトマルチプライヤ３２の感度変動を補償する本
発明の方法を示す図である。第３図（ｂ）の方法で輝度
を所定の値に設定した光源２９の光をフォトマルチプラ
イヤ３２に入射し、その出力からメモリ１０１に記憶さ
せた暗電流分を差し引き、ついでメモリ１０６に記憶さ
せた基準試料に対する出力分を差し引き、その残分を電
源３８に印加しその出力電圧を制御するようにする。

フォトマルチプライヤ３２の電流増幅率は第５図に示す
ように、印加する電圧の値に応じて変化するので、第４
図の電源３８の電圧を変化させてフォトマルチプライヤ
３２の感度を制御することが出来る。

したがって、第４図に示したフォトマルチプライヤ３２
に対するフィードバック経路により、フォトマルチプラ
イヤ３２の光源２９に対する出力が基準試料に対する出
力に常に一致するように動作するので、基準試料２１６
を用いることなく光源２９により迅速、かつ自動的にフ
ォトマルチプライヤ３２の感度変動を補償することが出
来るのである。

第１図は上記の第２〜４図の方法をコンピュータ４１に
より具体化した本発明の実施例を示す図である。フォト
マルチプライヤ３２、励起光検出器２４等の出力はそれ
ぞれプリアンプ３３．３４、およびＡＤ変換器（アナロ
グ・デジタル変換器）３５．３６を介してコンピュータ
４１に取り込まれる。また、コンピュータ４１はインタ
ーフェイス３９を介して光源２９を点灯し、また、試料
や基準試料等を搬送する駆動機構３ａや他の機構系４０
等を駆動する。

光源１７の前部にはソレノイド４５により駆動されるシ
ャッタ４６が設けられ、第２図（ａ）に示した各暗電流
を測定する際にはコンピュータ４１の指令により、シャ
ッタ４６に閉じて、光源２９は遮断し、フォトマルチプ
ライヤ３２と励起光検出器２４の暗電流をそれぞれプリ
アンプ３３．３４、およびＡＤ変換器３５．３６等を介
してコンピュータ４１内のメモリ４１１に記憶する。こ
のとき、コンピュータ４１は所定の参照信号をＤＡ変換
器３７に送り、ｆｌｔ源３８の出力電圧を基準の電圧値
に設定する。

第３図（ａ）に示した基準試料を測定するときは、コン
ピュータ４１は駆動機構３ａｔｔ１１１ｇ動して基準試
料を設定し、シャッタ４６を開き、光源１７の光を基準
試料に照射し、その蛍光強度をフォトマルチプライヤ３
２により検出し、コンピュータ４１内の演算部４１２に
よりメモリ４１１に記憶された上記暗電流値を差引いて
メモリ４１１内の所定の領域に記憶する。このときも電
源３８は基準の電圧値を発生している。

次いで第３図（ｂ）に示したように光源２９の出力を設
定するときは、シャッタ４６を閉じ、光源２９を点灯し
てフォトマルチプライヤ３２の出力からメモリ４１１に
記憶された上記暗電流値と上記基準試料に対する出力値
を差引き、その残差がゼロに向かって収斂するように光
源２９の電流を制御し、所定の範囲内に収斂したところ
でその値をメモリ４１１内に記憶させる。以後、光源２
９はメモリ４１１に記憶された上記電流値により駆動さ
れ、基準光源として用いられる。

以上の準備作業の後、試料の蛍光測定が自動的に行なわ
れる。即ち、Ｎ動機構３ａｔｉｌｌｉ動して試料を挿入
し、シャッタ４６を開いて励起光強度を励起光検出器２
４により検出し、同時に試料２６の蛍光をフォトマルチ
プライヤ３２により検出してコンピュータ４１に送り、
演算部４１２により上記両信号から予めメモリ４１１に
記憶されているそれぞれの暗電流成分を差引いたうえ、
蛍光信号成分を励起光成分で除算して基準化された蛍光
信号を生成し、これをデスプレイ４３、プリンタ４４等
に送出する。

上記の蛍光測定が繰返し行なわれるうちに、フォルチプ
ライヤ３２の感度が次第に変化する。したがって、予め
定められた頻度、或いは必要に応じて第４図に示したフ
ォトマルチプライヤ３２の感度補正を行なう、即ち、シ
ャッタ４６を閉じて光源２９を点灯し、演算部４１２に
よりフォトマルチプライヤ３２の出力とメモリ４１１し
こ記憶されている上記基準試料信号とを比較し、その差
信号により電源３８を駆動し、この両者のイ直が所定の
誤差範囲内に入った時の電源３８の駆動値をメモリ４１
１に記憶させ、この値により１次の上記感度補正までの
間、電源３８を駆動するよう番こする。

同様に、暗電流の補正も随時行うことが出来る。

第６図は上記した本発明の自動蛍光強度計の安定度を従
来のそれと比較して測定したデータである。従来装置の
相対蛍光感度はＡに示すよう番こ４時間経過後に略４％
低下する。これに対し、本発明の装置ではＢに示すよう
に４時間で１％以下となり、安定度は略４倍に向上した
ことがわ力する。

この効果は光源２９を用い、フォトマルチプライヤ３２
の感度補正を行なったことによる。

第７図は臨床検査用自動分析装置に用ｂ１られる試料の
自動搬送装置の概要を示す図であり、第１図に示した駆
動機構３ａ、反応ディスク２、反応容器１．試料２６等
の部分に該当する。第７図番こおいて、右側には試料容
器８を登載した試料ディスク７と、試薬容器１２を登載
した試薬ディスク１０が同軸に置かれ、左側には反応容
器１を備えた反応ディスク２が配置されている。試薬デ
ィスク１０と試料ディスク７は保冷槽１３内に、また。

反応ディスク２は恒温槽５内に収められ、各ディスクは
コンピュータ４１により制御されて回転し、所定の位置
に所定の試料容器や試薬容器、および、反応容器等を搬
送するようになっている。搬送された試料と試薬はピペ
ッテング機構１４により所定の反応容器内に順次取出さ
れる。このようにして、所定の試料と試薬等を登載した
反応容器が順次、蛍光光度計６内に送り込まれる都度、
上記の測定が行なわれデータが取られる。測定の終わっ
た反応容器は洗浄部４にて洗浄され、また、ピペッテン
グ機構１４のプローブ１５は反応容器から戻る際に洗浄
装置！１６により洗浄されて次の動作に移るようになっ
ている。

第８図は上記の搬送動作と光源２９を用いて行なうフォ
トマルチプライヤ３２の感度補正との関連を説明するタ
イミングチャートである。第８図を上から順に説明する
。一つの試料の測定サイクルは１８秒である。まず、反
応ディスク２が１ピッチ回転し、洗浄済みの反応容器を
所定の位置に搬送する０次いで試料ディスクを回転させ
、所定の試料を搬送する。この間、ピペツテング機横１
４は洗浄装置１６により洗浄され、次いで試料側に回転
し、試料を取出し反応容器側に回転して試料を投入する
。第８図では省略されているが、試薬も同様にして必要
な種類だけ反応容器内に取出される。ピペツテング機構
１４のプローブ１５はそのアームが回転中は上側に持ち
上げられ、また、試料側では吸入、反応容器側では吐出
動作をおこなう、上記試料と試薬の吐出が完了するとシ
ャッタ４６が開き、蛍光測定が行なわれる。また、その
前の時間帯に光源２９を点灯させてフォトマルチプライ
ヤ３２の感度補正を行なう。光源２９の点灯によりプリ
アンプ３３には出力が発生する。

その出力電圧の値をＡＤ変換器３５を動作させてコンピ
ュータ４１に取込み、前述した基準試料に対する出力値
と比較し、不足ならば電源３８の出力電圧を１ステップ
高めて、上記の比較を行ない。

これを繰返してプリアンプの出力が上記基準試料に対す
る出力値と一致したところで電源３８の出力を固定する
ようにする。上記基準試料は例えば試料容器の一つに収
容されている。また、光源１７からの励起光強度はシャ
ッタ４６が開いている間にＡＤ変換器３６を動作させて
測定し、励起光検出器２４の暗電流は測定サイクルの中
の各光源が遮断されている間に測定する。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明を適用すると、励起光強度で
基準化した蛍光測定データが得られるので、励起光変動
の影響を取り除くことが出来る。

さらに、上記励起光と蛍光のそれぞれの検出器の暗電流
による測定誤差を除くことが出来る。

さらに、上記蛍光検出器の感度変動を、予め基準試料に
より較正した安定な基準光源により正確に補正すること
ができる。

さらに、少なくともメモリと演算部とを備えたコンピュ
ータ装置により、上記測定と、誤差の補正と、較正動作
等を自動的に迅速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動蛍光測定装置の実施例図、第２図
（ａ）は本発明による蛍光検出器とその励起光検出器等
の暗電流検出法を示す図、第２図（ｂ）は試料の蛍光と
その励起光を検出して励起光強度により基準化された蛍
光強度出力をうる本発明の原理図、第３図（ａ）は基準
試料の蛍光強度の測定法を示す図、第３図（ｂ）は基準
光源の輝度を所定の値に設定する本発明の詳細な説明す
る図、第４図は基準光源により蛍光検出器の感度を補正
する本発明の方法を示す図、第５図は蛍光検出用のフォ
トマルチプライヤの特性図、第６図は本発明による蛍光
測定装置の経時的安定性を従来装置のそれと比較して示
す図、第７図は試料と試薬等の搬送装置の説明図、第８
図は本発明の蛍光測定装置の動作を説明するタイムチャ
ートである。 １・・・反応容器、２・・・反応ディスク、３ａ・・・
駆動機構、４・・・洗浄部、５・・・恒温槽、６・・・
蛍光光度計、７・・・試料ディスク、８・・・試料容器
、１０・・・試薬ディスク、１３・・・保温槽、１４・
・・ピペツテング機構、１５・・・プローブ、１６・・
・洗浄機構、１７・・・光源。 ２３・・・ハーフミラ−２４・・・励起光検出器、２６
・・・試料、２６１・・・基準試料、２９・・・光源、
３２・・・フォトマルチプライヤ、３３・・・プリアン
プ、３５・・・ＡＤ変換器、３８・・・電源、３９・・
・インターフェイス、４１・・・コンピュータ、４１１
・・・メモリ、４１２・・・演算部、４２・・・キーボ
ード、４３・・・デスプレイ、４４・・・プリンタ、４
５・・・ソレノイド、４６・・・シャッタ、１０１・・
・メモリ、１０３・・・減算器、１０５・・・除算器、
１０７・・・電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料に励起光を照射して得られる蛍光の光度を測定
   する蛍光光度測定装置において、基準光源と基準値記憶
   装置と、比較手段と、蛍光検出器を駆動する第１の電源
   と、第１の電源の制御値記憶手段とを備え、上記基準光
   源に対する上記蛍光検出器の出力と上記基準値記憶装置
   が記憶する基準値とを上記比較手段により比較して得ら
   れる第１の比較信号により第１の電源の電圧を制御し、
   第１の比較信号を第１の電源の制御値記憶手段に記憶さ
   せるようにしたことを特徴とする自動蛍光光度測定装置
   。 ２、請求項１において、 上記蛍光検出器に基準試料が発生する蛍光を入射して得
   られる蛍光光度信号を上記基準値記憶装置に記憶させる
   ようにしたことを特徴とする自動蛍光光度測定装置。 ３、請求項１又は２において、 上記基準光源を駆動する第２の電源と、第２の電源の制
   御値記憶手段とを備え、上記基準光源に対する上記蛍光
   検出器の出力と上記基準値記憶装置が記憶する基準値と
   を上記比較手段により比較して得られる信号により第２
   の電源の電圧を制御し、第２の比較信号を第２の電源の
   制御値記憶手段に記憶させるようにしたことを特徴とす
   る自動蛍光光度測定装置。 ４、請求項１ないし３のいずれかにおいて、上記励起光
   の検出手段と、除算手段とを備え、上記蛍光検出器の出
   力と上記励起光の検出手段の出力とを上記除算手段に入
   力させるようにしたことを特徴とする自動蛍光光度測定
   装置。 ５、請求項１ないし４のいずれかにおいて、上記励起光
   検出手段の暗電流を記憶する第１の暗電流記憶手段と、
   上記励起光検出手段の出力から第１の暗電流記憶手段が
   記憶する暗電流値を減算する減算手段と、上記蛍光検出
   器の暗電流を記憶する第２の暗電流記憶手段と、上記蛍
   光検出器の出力から第２の暗電流減算手段が記憶する暗
   電流値を減算する減算手段とを備えたことを特徴とする
   自動蛍光光度測定装置。 ６、請求項１ないし５のいずれかにおいて、少なくとも
   、上記基準光源を点灯する手順と、上記蛍光検出器の出
   力と上記基準値記憶装置が記憶する基準値とを上記比較
   手段により比較する手順と、上記第１の比較信号により
   上記第１の電源の電圧を制御する手順と、第１の比較信
   号を第１の電源の制御値記憶手段に記憶させる手順とを
   記憶する記憶装置を備えたことを特徴とする自動蛍光光
   度測定装置。 ７、請求項１ないし６のいずれかにおいて、少なくとも
   、上記基準試料を搬送する手順と、上記基準試料の蛍光
   光度を基準値として記憶する手順と、上記基準光源を点
   灯し、上記基準光源に対する上記蛍光検出器の出力と上
   記基準値とを比較し上記第２の比較信号を得る手順と、
   第２の比較信号により第２の電源の電圧を制御し、第２
   の比較信号を第２の電源の制御値記憶手段に記憶させる
   手順とを記憶する記憶装置を備えたことを特徴とする自
   動蛍光光度測定装置。