JPH03235042A - 自動分析装置 - 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、自動分析装置に係り、特に一連の反応容器を
測光位置に移送して被検成分を測定し得る自動分析装置
に関する。

〔従来の技術〕

血液中の成分、例えば病原体、薬物、ホルモン。

免疫成分等を分析測定する場合には、濃度範囲の広い検
出器が必要である。特に免疫成分等を測定する場合は微
量成分を測定するため、蛍光光度計を用いることがしば
しば行われる。また薬物等を測定する場合などは成分濃
度が濃いことが多く、蛍光測定では、励起光の自己吸収
が無視できなくなり検量線が直線とならなくなってしま
う。蛍光測定で測定する場合でも非直線検量線で行うこ
とが可能であるが、非直線の検量線を作成するには、既
知の濃度を複数個測定、例えば５濃度程度準備し測定し
なければならず、ブランクと既知濃度１個測定する直線
検量線作成に比べて、大変煩雑となる。また、直線検量
線内で測定するには、被測定試料を、いくつかに希釈し
て、例えば１倍。

１０倍、１００倍等に希釈して測定し、検量線の直線範
囲の濃度のものを利用するという方法を取る必要があっ
た。すなわち上述の例では、一つの試料を測定するの３
回測定しなければならないことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

複数項目を測定する場合、特に従来技術で説明した成分
を測定する場合Ｉ　Ｘ　１０−’Ｍ〜ｌＸｌ０−３Ｍま
での濃度を測定する必要があり約３桁のダイナミックレ
ンジが必要である。この広い濃度範囲を蛍光光度計で測
定した場合Ｉ　Ｘ　１０−６Ｍまでは直線性があるがＩ
　Ｘ　１０−ＩＩＭでは直線に対して−２０％低い値と
なり検量線の直線性が得られない問題があった。

本発明は、３桁の濃度範囲内で直線性のある測定ができ
る自動分析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、一連の反応容器を測光位置に移送して各反応
容器中の被検成分を測定する自動分析装置において、反
応容器が上記測光位置に位置づけられたときに、その反
応容器内の反応液に対して吸光と蛍光の両方を測光可能
に構成し、被検成分が低濃度のときは蛍光測定値に基づ
く濃度演算結果を出力し、被検成分が高濃度のときは吸
光測定値に基づく濃度演算結果を出力することを特徴と
する。

〔作用〕

本発明では、一連の反応容器が移送装置により順次測光
位置に自動的に位置づけられる。測光位置においては、
光源からの励起光が反応容器の下方から反応容器を照射
する。測光位置の側方には蛍光検出用光学系を配置し、
測光位置の上方には吸光検出用光学系を配置する。これ
により反応容器の側壁を通った蛍光が蛍光検出用光学系
で検出され、反応容器の上面から出る透過光は吸光検出
用光学系で検出される。

反応容器が測光位置に位置づけられるのに対応して被検
成分に応じて蛍光検出用光学系からの信号に基づいた濃
度演算結果を出力するか、あるいは吸光検出用光学系か
らの信号に基づいた濃度演算結果を出力するかが選択さ
れる。被検成分が微量濃度の場合には感度の高い蛍光検
出用光学系での測定データが採用され、被検成分が高濃
度の場合には吸光検出用光学系での測定データが採用さ
れるので、広い濃度範囲に渡って好適な定量分析を実行
できる。

〔実施例〕

本発明に基づく自動分析装置の機械的構成を第２図に示
す。第２図において１回転型円板状の反応ディスク２の
円周上に複数個の反応容器１を配列し、反応ディスク２
を駆動軸３を中心にして駆動機構により間欠的に回転す
る。反応ディスク２は、反応容器列を１ピツチずつ進ま
せたり、数ピッチ−気に回転せしめる。測光用の反応容
器１は、透光性材料であるガラス又はアクリル樹脂から
なる。測光用の検出装置６の測光位置は、反応恒温槽５
の内側にある。検出装置６は、反応容器１と相対し、反
応ディスク２上の測光位置にある反応容器が、光源ラン
プ１７からの励起光により照射されるように構成されて
いる。所定波長の励起光は反応容器の底面から反応容器
内の液に照射され、液から発光された蛍光は反応容器側
面から取り出され所定波長が選択されて光電検出器であ
る光電子増倍管により検出される。一方測光位置の反応
容器の上面には励起光と同波長の干渉フィルタと半導体
光検出器が配置され励起光により反応容器内の液の吸収
量を測定できるようになっている。

反応ディスク２の移送動作により、次々と反応容器が測
光位置に位置づけられ、検出装置６によって各試料に基
づく蛍光強度及び吸収量を測定される。検出装置の出力
は、マルチプレクサにより現在必要な信号が選択され、
Ａ／Ｄ変換器を介して中央処理装置に取り込み、演算及
びデータをＲＡＭに記憶する。

試薬容器１２は特定の分析項目に対する第１試薬、第２
試薬等をグループとした試薬容器群１１として配置する
。試薬ディスク１ｏ及び試料ディスク７を駆動軸９の周
りに回転し、試薬容器１２及び試料容器８を１ピツチま
たは、指定したピッチ数だけ回転するように構成する。

また試薬容器群１１の列を試薬保冷槽１３に配置して所
定温度を保つ。試料あるいは、標準試料液又は試薬のそ
れぞれを試料容器８又は試薬容器１２から、反応容器１
に分注する為にピペッティング機構１４を設ける。

ピペッティング機構１４は回転アーム１４ａの先端にプ
ローブ１５を設け、プローブ１５により試料又は試薬を
吸引し、プローブ１５を回転移動させて試料および試薬
分注位置Ａにある反応容器１に吐出する。その際、必要
な試料容器８又は試薬容器１２を、ピペッティング機構
１４のプローブ１５の移動軌跡上に配置するようにし、
かつ駆動軸９により試料ディスク７又は試薬ディスク１
０を回転して移動軌跡上に該当する容器が停止するよう
にする。

まず、試料ディスク７上の試料容器８からピペッティン
グ機構１４により所定量の試料をプローブ１５転吸引し
、反応ディスク２上の指定された位置Ａにおいて反応容
器１に吐出する。吐出後、ピペッティング機構１４のプ
ローブ１５をプローブ洗浄袋＠１６で十分に洗浄し、試
料液のキャリーオーバによる汚染を防ぐ。４は反応容器
洗浄部である。

次に反応ディスク２を時計方向に１容器分（１ピツチ）
歩進回動する。また、試料ディスク７を次のピペッティ
ング位置に回転する。この操作を順次くり返すことによ
り、始めに試料液を必要数だけ反応容器１の列に移送分
注する。次に試薬液を試薬容器群１１の試薬容器から同
様にピペッティング機構１４で吸引し、反応容器１に分
注する。

分注サイクルにより試薬容器群の試薬系列の第１試薬か
ら順次移送分注する。このようにして反応ディスク２に
指定した回転を行わせ、試料と試薬とを反応容器１にバ
ッチ分注する。

このようにして反応ディスク２は所定の回転をして分析
動作を続ける。分析の最後には呈色試薬が試薬容器群１
１の試薬容器１２からピペッティング機構１４で吸引さ
れた反応容器１に分注位置Ａ点で分注される。これによ
り呈色反応が進行する。検出装置６の位置まで反応容器
１が進行すると反応容器１の底面より励起光を照射し、
反応容器側面より蛍光を取り出し測定するようになって
いる。かつ反応容器の上で半導体光検知器３２により吸
収量を測定するようになっている。

検出装置６を第１図により詳細に説明する。メタルハラ
イドランプからなる光源１７より発する光は、レンズ１
８．励起側分光器の入射スリット１９を通り凹面回折格
子２０により分光される。

分光された光はミラー２１より反射され、出射スリット
２２より単色光が選択される。その光の約１％は半透過
ミラー２３により反射され、励起光のモニター用半導体
光検出器２４に受光されるようになっている。半透過ミ
ラー２３で透過した大部分の光はトロイダル凹面ミラー
２５により直角に曲げられ、駆動機構３ａにより回転さ
れる反応ディスク２の円周上に配列された反応容器１の
中に入っている被測定試料２６に励起光として照射され
る。

被測定試料の反応液２６より２次光として発生する蛍光
は、反応容器１の側面よりレンズ２７より集光され、干
渉フィルタ２８により単色光にされレンズ２９によりホ
トマルチプライヤ−３０の光電面に集光される。ホトマ
ルチプライヤ−３０の出力の光電流はプリアンプ３４に
より電流を電圧に変換され、プリアンプ３４の出力は、
アナログスイッチＳｌ、Ｓ２で構成されるマルチプレク
サ３７に入力され、その出力はアナログ−デジタル変換
器（以下ＡＤ変換器という）３８によりデジタル化され
コンピュータ４２に取り込まれる。

一方、励起光は反応容器内の被測定試料２６を透過し、
干渉フィルタ３１を通り半導体光検出器３２に入る。そ
の出力は、プリアンプ３５により電流−電圧変換されマ
ルチプレクサ３７のアナログスイッチＳ２を介してＡＤ
変換器３８の入力となる。

また一方励起光モニタ用の半導体光検出器２４の出力の
光電流はモニタ用のプリアンプ３６により電流−電圧に
変換され専用のＡＤ変換器３９によりデジタル化されコ
ンピュータ４３に取込まれる。

コンピュータ４３は、機構駆動用インターフェース４０
を介して反応ディスク２の駆動機構３ａを駆動すること
もできる。４１は試薬ディスク。

ピペッティング機構等の他の機構系である。

レンズ１８と励起側分光器の入射スリット１９との間に
はソレノイド３３の駆動によって光路を開閉する動作を
シャッタ４６が設けられている。

また、この分析計は、分析条件、依頼項目選択情報など
を入力するキーボードパネル４３２分析結果等を表示及
び出力するＣＲＴデイスプレィ４４゜プリンタ４５を備
えている。

第１図の検出装置の測定タイミングを第３図を参照して
説明する。この実施例の装置は１サイクル１８秒単位で
動作している。先ず反応ディスク２がサイクルの最初か
ら１秒経過後に１秒間で１ピッチ回転する。試薬ディス
ク１０は６．５秒経過後、試薬ピペッティングの位置ま
で必要な試薬を回転移送し、ピペッティング機構１４は
第３図に示すタイミングで回転及び上下して試薬を反応
ディスク２上の反応容器１の中に分注する。

検出装Ｗ６内のシャッタ４６は、各サイクルの１３秒か
ら１８秒の期間だけ光路を開けてありその他の時間は励
起光路を遮断している。シャッタ４６を閉じている状態
の時マルチプレクサ３７はスイッチＳｌ、Ｓ２の順序で
ＯＮＬ、ＡＤ変換器３８は、プリアンプ３４の出力、ア
ンプ３５の出力をそれぞれ取り込んでデジタル信号に変
換し、ＣＰＵ４２は、これらの信号を順次取込み、ＣＰ
Ｕ４２内に組込んであるメモリにそれぞれ記憶しておく
。これらの値はシャッタ４６が閉じているタイミングの
ため、光検出器の暗電流及び各アンプのオフセット、装
置かられずかに洩れて光検出器に入って来る迷光分の総
和である。ここでは、それぞれのＡＤＣ変換値をＩｏｓ
ｘｗ　ｌ０８２とする。また励起光のモニタ検出器のＡ
Ｄ変換器３９での取込み値をＩ　Ｈｏｓとする。この値
は励起光のモニタ側の検出器の暗電流、迷光、アンプ３
６のオフセット分の総和である。

次に、１３秒経過した時点でシャッタ４６を開くと、Ｃ
ＰＵ４２は、マルチプレクサ３７のＳｌ。

Ｓ２を順次ＯＮとしてプリアンプ３４．３５の出力をＡ
Ｄ変換器３８にデジタル化してコンピュータ４２に取り
込む。その値をｌ５ＩＩ　ＩＳ２とする。

励起光のモニタ側のプリアンプ３６の出力をＩＭとする
と、被測定試料の蛍光量に比例した出力Ｆは次のように
計算する。

Ｆ　＝（Ｉｓｔ　−ｌ０３Ｌ）／（ＩＭ　−ｌＭｏ５）
また、被測定試料の吸収量すなわち濃度に比例した量は
まずＩを次のようにして求め計算しＩ　＝　（Ｉ　ｓｚ
　−Ｉ　ｏｓｚ）／　（Ｉ　Ｎ−Ｉ　Ｍｏ５）次に工を
対数変換して求める。

このようにして、被測定試料の蛍光量と濃度に比例した
吸収量を測定する。

自動分析の場合、最初に被検成分濃度ゼロのブランク試
料及び既知濃度の試料を測定し、上記のような計算をし
て、メモリーの中に記憶しておき、それを検量線として
濃度を得る。

本実施例の自動分析装置での分析法は基質試薬にメチル
ウンベリヘロンリン酸を使用し、それが濃度に比例した
、メチルウンベリヘロン（以下ＭＵＢという）に変化し
た時の蛍光及び吸収を測定する方法である。

本実施例の自動分析装置での分析対象項目は数十項目を
対象としており全項目のＭＵＢに換算した濃度範囲はＩ
　Ｘ　１０−’Ｍから７Ｘ１０−６Ｍまでである。

第４図はＭＵＢを１，２，３，４，５，６，７ＸＩＯ−
６ＭＵＢの希釈系列を作り、励起波長３６５ｎｍ、蛍光
波長４５０ｎｍでの蛍光光度計で測定し検量線を作成し
たものである。これによると、Ｉ　Ｘ　１０−６Ｍまで
は直線性誤差が１％であったが、７　Ｘ　１０”−６Ｍ
では直線に対して２０以上低くなっている。この原因は
、被測定試料すなわちＭＵＢの濃度が高くなると励起光
が被測定試料に吸収される量が大きくなり無視できない
値となる為である。

同様な希釈系列で３６５ｎｍの吸光光度法で測定すると
第５図に示すように７Ｘ１０−６Ｍまで直線性の誤差が
１％以内の誤差で測定できる。しかし吸光光度法では、
Ｉ　Ｘ　１０””Ｍ程度の微小濃度では感度がなく安定
に測定することは不可能である。

本実施例では、検出装置に蛍光光度計の機能と吸光光度
計の機能を持たせ、各々の試料について上記２つの方法
で測定し、Ｉ×１０″″６Ｍ以下の低濃度の場合は蛍光
光度計で測定した結果を使用し、それ以上の濃度の場合
は吸光光度計で測定した結果を使用して、広範囲濃度を
直線検量線で測定することができる。

〔発明の効果〕

本発明では、自動分析装置において、検出装置に蛍光光
度計の機能と吸光光度計の機能を持たせることにより、
低濃度領域では高感度で測定できる蛍光光度計を利用し
、また濃度の高い領域では吸光光度計を利用することに
より、広範囲の濃度を直線検量線で測定できる。このこ
とは、検量線を作成するとき濃度ゼロのブランク試料と
既知濃度１個のみで作成できることを可能にし、非直線
性のときの検量線を作成するとき既知濃度を複数使用す
るのに比へ単純化できる。特に免疫分析では、既知濃度
の標準試料が高価であるので、本発明により運転経費が
安くなる。また免疫分析では、一般に分析時間が数時間
要する項目もあるので、検量線を作成する時間が短縮で
き、−船検体を測定するスループットを高める効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の実施例における蛍光光度計の機能と吸
光光度計の機能を兼ね備えた検出装置の構成を示す図、
第２図は本発明の実施例である自動分析装置を説明する
ための概略平面図、第３図は第２図の実施例における主
要部の動作タイミングを示す図、第４図は蛍光光度計で
測定した検量線図を示す図、第５図は吸光光度計で測定
した検量線を示す図である。 １・・反応容器、２・・・反応ディスク、６・・・検出
装置、１４・・・ピペッティング機構、２４・・・モニ
タ用検出器、３０・・・ホトマルチプライヤ−１３２・
・・吸光測定用検品器、３４，３５，３６・・・プリア
ンプ、第１図 県３図 一時間〔オ・月 窮 牛 区 清Ｎ （Ｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一連の反応容器を測光位置に移送して各反応容器中
   の被検成分を測定する自動分析装置において、反応容器
   が上記測光位置に位置づけられたときに、その反応容器
   内の反応液に対して吸光と蛍光の両方を測光可能に構成
   し、被検成分が低濃度のときは蛍光測定値に基づく濃度
   演算結果を出力し、被検成分が高濃度のときは吸光測定
   値に基づく濃度演算結果を出力することを特徴とする自
   動分析装置。