JPH0545353A - 生化学分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 針状の点着チップを用いて試薬層上に試料液
の点着を行なう際に、この試薬層上に試料液が均一に点
着されるようにする。 【構成】 この装置は生化学分析素子10を載設して所定
温度に加熱するインキュベータ21と、この生化学分析素
子10に試料液32を点着する点着手段30と、インキュベー
タ21の直下に位置せしめられる測光ヘッド22とからなっ
ている。この点着手段30は試料液32を吸引し、吐出する
先端注射針状の点着チップ31と、チップ支持部51と、点
着チップ31の内部通路の圧力を調整する圧力調整部およ
び点着チップ31を回転せしめる回転駆動部を内蔵してな
るコントロール手段52と、このコントロール手段52を上
下動せしめるとともにコントロール手段52を矢印Ａ方向
に移動せしめる移動手段54とからなっており、点着チッ
プ31を回転させながらその先端から試料液を吐出させる
ようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液、尿等の試料液に
含まれる所定の生化学物質との化学反応によって光学濃
度変化を生じる試薬層を有する生化学分析素子に上記試
料液を点着して試薬層の光学濃度を測定することによ
り、試料液中の所定の生化学物質の濃度を求める生化学
分析装置に関し、より詳細には生化学分析装置の試料液
点着手段の構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】試料
液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。

【０００３】近年、試料液の小滴を点着供給するだけで
この試料液中に含まれている特定の化学成分または有形
成分を定量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（US 3 992 1
58），特開昭55-164356 号（US 4 292 272）等）、実用
化されている。こ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試料液の分析を行
なうことができるため、その使用は特に数多くの試料液
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。

【０００４】このような化学分析スライドを用いて試料
液中の化学成分等の定量的な分析を行なうには、試料液
を化学分析スライドに点着させた後、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、次いで試料
液中の所定の生化学物質と化学分析スライドに含まれる
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光学
濃度を測定し、この光学濃度から、あらかじめ求めてお
いた光学濃度と所定の生化学物質の物質濃度との対応を
表わす検量線を用いて該試料液中の所定の生化学物質の
物質濃度を求めるように構成された生化学分析装置が用
いられる。

【０００５】ところで、一般に上記化学分析スライドは
水透過性光透過性支持体上に試薬を含有した試薬層と、
点着液を展開する展開層とを積層し、これらをプラスチ
ック製のフレームによって挾持することにより構成され
ている。

【０００６】この化学分析スライドを取り扱う上で最も
注意しなければならない点は、測定を行なうまで上記試
薬層を乾燥状態においておくということである。

【０００７】すなわち、上記試薬層中の試薬は水分がな
ければ反応しないが、水分を吸収したとたんに反応を開
始するおそれがあり、実際の測定に際し正確な分析結果
を得ることが困難となるおそれがあるからである。

【０００８】そこで従来、このような化学分析スライド
を乾燥状態に保持するため、各スライドを例えばアルミ
ニウムコーティングされたシール用包装材により包装
し、スライド使用時にこの包装材を破って該スライドを
取り出すようにしたものが知られている。

【０００９】また、上記化学分析スライドに窒素を封入
したデシケータ内に保存し、使用時に該スライドをこの
デシケータから取り出すようにしたものが知られてい
る。

【００１０】しかしながら、上述した、スライドを包装
する従来技術によってはシーリング操作によってコスト
が高くなり、さらに、スライド使用時においてシールを
破る必要があることから自動化が困難という問題があ
る。

【００１１】また、上述したデシケータを用いる従来技
術によっては化学分析スライドのデシケータへの格納、
デシケータからの取出しに手間がかかり、デシケータを
配設するスペースも必要となるという問題がある。

【００１２】そこで、本願発明者等は、シール用包装材
あるいはデシケータ等を用いることなく乾燥状態に保存
しておくことが可能な生化学分析素子を開発し、その素
子について既に提案している（特願平3-151576号明細
書）。

【００１３】この生化学分析素子は、水不透過性光透過
性支持体と、この支持体上に積層される、少なくとも試
薬層を含む層体と、この層体の外周部を前記支持体との
間に挾持するとともに、この層体の中央部上方に空間が
形成されるように該層体を被覆する、フイルム状の被覆
体とからなるものであって、試薬層を含む層体を、該層
体を支持体上に保持するフイルム状の被覆体によってカ
バーし、これにより外部の湿気が試薬層に侵入するのを
防止している。

【００１４】このような生化学分析素子に試料液の点着
を行なうには例えば針状の先端を有する点着チップによ
り上記フイルム状の被覆体を突き破り、これと同時にこ
の点着チップから試薬層を含む層体上に試料液を点着す
れば、試薬層を外気に触れさせることなく生化学分析を
行なうことが可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た針状の点着チップは、生化学分析素子の被覆体を突き
破ることができるように先端を尖った形状とするため、
細長い円筒体の先端を斜めに切り落としたいわゆる注射
針の如き形状をなしている。

【００１６】このような点着チップを生化学分析素子内
に侵入せしめ、その先端を試薬層の直上に位置せしめ
て、この点着チップ先端から試料液を吐出させてこの試
料液を試薬層上に供給すると、その点着チップの先端形
状故に、試薬層上の点着チップ直下の位置を中心として
一方向のみに多くの試料液が供給されこの試薬層上に試
料液が均一に点着されないという不都合がある。

【００１７】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、上記針状の点着チップを用いて試薬層上に試料液
を点着する際に、この試薬層上に試料液を均一に点着す
ることができる生化学分析装置を提供することを目的と
するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願発明の生化学分析装
置は、支持体と、この支持体上に積層される、少なくと
も試薬層を含む層体と、この層体の外周部を前記支持体
との間に挾持するとともに、この層体のほぼ中央部上方
に空間が形成されるように該層体を被覆する、フイルム
状の被覆体とからなる生化学分析素子に点着手段から試
料液を供給して生化学分析を行なう生化学分析装置にお
いて、前記点着手段が、注射針形状の先端部を有し、前
記点着手段により前記試薬層に試料液を点着する際に、
該点着手段をその筒体の軸を中心として回転せしめる回
転駆動手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１９】すなわち、点着手段をその筒体の軸を中心
として回転せしめるようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００２０】ここで、上記「注射針形状」とは細長い筒
体の先を斜め方向に切断した形状を意味し、その切断方
向は必ずしも一方向に限らず、またその切断面は曲面で
あってもよい。

【００２１】

【作用および発明の効果】上記構成によれば、試料液点
着の際に、針状の点着手段を回転駆動手段によって点着
手段の筒体の軸を中心として回転せしめるようにしてい
る。

【００２２】この回転により、点着手段先端の試料液吐
出方向が時間経過に伴なって変化することとなり、試薬
層上において点着手段の直下位置から一方向のみに試料
液が供給されるという不具合を解消することができる。

【００２３】ここで、点着手段の先端が一つの切断面に
よって斜めに切り取られたような形状をなす場合にはこ
の点着手段を360 °以上、また、例えば点着手段の筒体
の軸に対して対称となる二つの切断面によって斜めに切
り取られたような形状をなす場合にはこの点着手段を18
0 °以上回転せしめることによって試薬層上に試料液を
均一に点着することが可能となる。

【００２４】このように試薬層上に試料液を均一に点着
することによって高精度で効率の良い生化学分析を行な
うことができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２６】図１は本発明の生化学分析装置の主要部分
を示す概略図である。

【００２７】すなわち、この装置は生化学分析素子10を
載設して所定温度に加熱するインキュベータ21と、この
生化学分析素子10に試料液32を点着する点着手段30と、
測定する生化学分析素子10が配設されたインキュベータ
21の直下に位置せしめられる測光ヘッド22とからなって
いる。

【００２８】上記点着手段30は試料液32を吸引し、吐出
する先端注射針状の点着チップ31と、この点着チップ31
を装着される筒状のチップ支持部51と、このチップ支持
部51の内部通路を介して点着チップ31の内部通路の圧力
を調整する圧力調整部（図示せず）およびチップ支持部
51を介して点着チップ31をその軸を中心として矢印Ｂの
方向に回転せしめる回転駆動部（図示せず）を内蔵して
なるコントロール手段52と、このコントロール手段52を
上下動可能に支持するとともにレール53と摺動可能とさ
れてコントロール手段52およびこのコントロール手段52
にチップ支持部51を介して接続される点着チップ31を矢
印Ａ方向に移動せしめる移動手段54とからなっている。

【００２９】また、上記測光ヘッド22は、光源11と、照
射光12を生化学分析素子10の試薬層2bに集束せしめる集
束レンズ13と、この試薬層2bからの照射光12の反射光を
受光する光検出素子14と、この光検出素子14からの電気
信号を増幅するアンプ15とからなっている。

【００３０】一方、上記生化学分析素子10は、図２に示
すように、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）等からなる長尺の水不透過性光透過性支持体１と、
この支持体１上に、等間隔に積層された、展開層2aおよ
び試薬層2bからなる複数の多層体チップ２と、この多層
体チップ２の各々の外周部を上記支持体１との間に挾持
するとともに、この多層体チップ２の中央部分上方に空
間部3aを設けるようにしてこの多層体チップ２をカバー
する遮光性のフイルム状被覆体３とにより構成されてお
り、この生化学分析素子10は列状に例えば100 〜200 個
程度連続するように形成されている。

【００３１】上記フイルム状被覆体３は針状の点着チッ
プにより容易に突き破ることのできる材料、例えばＰＥ
（ポリエチレン）で形成されている。このフイルム状被
覆体３の、多層体チップ２を押圧している部分の幅は最
も小さくなる位置で例えば１mm程度、多層体チップ２中
央部において上方に脹らんだ部分の高さは例えば３mm程
度、その脹らみ底辺の直径は例えば８mm程度となるよう
に形成されている。

【００３２】また、上記多層体チップ２の展開層2aは試
料液をこのチップ２の略全面に展開し得る材料により形
成されており、試薬層2bは所定の試料液成分と混合され
ると、所定時間恒温保持（インキュベーション）後に呈
色反応（色素生成反応）を生じる試薬を含有している。

【００３３】なお、上記多層体チップ２は略正方形形状
をなしており、その１辺の長さＡは10mm、また、多層体
チップ２の配設ピッチＢは14mmとなるように構成されて
いる。

【００３４】図３は、上記生化学分析素子10が連続せし
められた様子を示す斜視図である。支持体１の一方の側
縁部において、各生化学分析素子10の間には、1.3 ×1.
8mm角のパーフォレーション４が穿設されており、この
生化学分析素子10を搬送する際にこのパーフォレーショ
ン４が搬送用ギヤと噛み合いその送り速度を正確にコン
トロールすることができるようになっている。

【００３５】なお、この支持体１の幅Ｃは18mm程度、各
側縁部の幅Ｄは２mm程度とされている。

【００３６】次に、本実施例の生化学分析装置により上
記生化学分析素子10に試料液32を点着し、その化学分析
を行なう様子を図１を用いて説明する。

【００３７】化学分析を行なう際には、分析に係る生化
学分析素子10がインキュベータ（恒温機）21上にセット
される。このインキュベータ21は上記素子10を所定時間
恒温保持せしめるもので、その中央部分には所定の大き
さの孔が穿設されている。この孔は測光ヘッド22により
多層体チップ２の試薬層2bの光学濃度を測定するための
ものである。

【００３８】試料液32（例えば血液あるいは尿）の点着
は、点着チップ31によりなされる。すなわち、移動手段
54によってコントロール手段52が矢印Ａ方向に移動せし
められ試料液32を収容した試料容器上に停止せしめられ
る。この位置において移動手段54によりコントロール手
段52が降下せしめられ、点着チップ31の先端が試料容器
内に挿入される。この状態でコントロール手段52内の圧
力調整部が点着チップ31内の通路を所定圧に減圧し、こ
れにより試料容器内の試料液32が所定量だけ点着チップ
31内に吸引される。この後コントロール手段52は移動手
段54によって上昇せしめられ、さらに矢印Ａ方向に移動
せしめられて測定すべき生化学物質を分析し得る試薬層
2bを有する所定の生化学分析素子10上で停止せしめられ
る。

【００３９】この生化学分析素子10は上述したようにイ
ンキュベータ21上に配設されている。また、測光ヘッド
22が上記コントロール手段52の移動と同期して移動し、
このインキュベータ21の直下に配設される。

【００４０】この状態でコントロール手段52は移動手段
54によって降下せしめられる。これに伴ない点着チップ
31も降下し、その先端の尖った部分が生化学分析素子10
のフイルム状被覆体３の中央部を突き破る。コントロー
ル手段52はさらに降下し、点着チップ31の先端が多層体
チップ２と略接触する位置で停止する。

【００４１】この状態でコントロール手段52内の圧力調
整部が点着チップ31内の通路を所定圧に加圧し、これと
ともにコントロール手段52内の回転駆動部がチップ支持
部51を介して点着チップ31を所定の速度で矢印Ｂ方向に
回転せしめる。

【００４２】点着チップ31の先端は図４に示す如く、円
筒を斜めに切断した、いわゆる注射針状に形成されてお
り、したがってこの点着チップ31内の通路が加圧状態と
されると、その通路に収容されていた試料液32が多層体
チップ２上においてこの点着チップ31の直下位置から一
方向にのみ吐出されることとなる。しかし、上述したよ
うにこの点着チップ31はその通路が加圧されるのと同時
に点着チップ31の筒体の軸を中心として所定速度で回転
せしめられるので、試料液32は多層体チップ２上におい
てこの点着チップ31の直下の位置を中心として全ての方
向に吐出させることが可能となる。

【００４３】図５は、点着チップ31が矢印Ｃ方向に回転
するのにしたがい（(a) 〜(d) ）多層体チップ２上に点
着された試料液32（斜線部分で示す）の分布がこの点着
チップ31の位置を中心として広範囲となっていく様子を
示している。なお、図５(e)は点着チップ31が複数回回
転した後の試料液32の分布を示すものである。

【００４４】このように、試料液32が多層体チップ２上
の広い範囲に亘って均一に点着されることによって、こ
の後の測光ヘッド22を用いた生化学分析が高精度で効率
良く行なわれることとなる。

【００４５】なお、多層体チップ２に点着された試料液
32は展開層2a内で拡散され下層の試薬層2b内に浸出す
る。試薬層2b内に浸出した試料液32は、この試薬層2bに
含有されている試薬と混合する。この状態で試薬層2bが
インキュベータ21により所定温度に加熱されると、試薬
層2bは呈色反応（色素生成反応）をおこす。

【００４６】この呈色反応により生じた色素の光学濃度
は前述した測光ヘッド22により測定される。すなわち、
光源11から射出された、所定波長の光を含む測定用照射
光12は集束レンズ13により、透明の支持体１を介して試
薬層2bに集束される。この試薬層2bからの反射光は試薬
層2b中で生成された色素量に応じた光情報（具体的には
光量）を担持しており、この光情報を担持した反射光が
光検出素子14に入射して光電変換され、アンプ15を介し
て色素判定部に送出される。色素判定部では、入力され
た電気信号のレベルに基づき試薬層2b中で生成された色
素の光学濃度を判定し、試料液32中の所定の生化学物質
の物質濃度を特定する。

【００４７】このような試料液32の点着および生化学分
析測定は生化学分析素子10の各素子毎に行なわれること
となる。

【００４８】なお、測定する化学物質（例えばグルコー
ス，コレステロール等）毎に試薬が異なることから、異
なる試薬を含有した試薬層を有する素子10を順に配列し
ておけば複数の化学物質について簡単に生化学分析測定
を行なうことが可能となる。

【００４９】また、同一の試薬層を有する素子10を列状
に配列してなる生化学分析素子テープ７を測定すべき化
学成分毎に作成し、これら複数の生化学分析素子テープ
７を図６に示す如く順次その幅方向に配設し、各生化学
分析素子テープ７の対応する素子10を同時に所定の温度
に加熱し得るように各々インキュベータ21a,b,c を配設
し、この各生化学分析素子テープ７の対応する素子10の
試薬層2bの光学濃度を逐時測光し得るように各々測光ヘ
ッド22a,b,c を図中左右方向に移動せしめることにより
試料液32の複数の化学物質について大量かつ迅速に生化
学分析測定を行なうことが可能となる。

【００５０】図７は、図６に示す原理を具体化した装置
を示す概略図である。

【００５１】すなわち、各生化学分析素子７はストック
部41に収納されており、このストック部41から送り出さ
れて測定部46に搬送され、この測定部46において上述し
たようにして点着チップ45による試料液32の点着および
測光ヘッド22による測光がなされる。この生化学分析の
測定が終了すると各生化学分析素子７は再び搬送され、
測定済の素子単位部分は排却部42に収納され、次に測定
に供される素子単位部分がストック部41から測定部46に
搬送される。

【００５２】なお、測定部46の側方には回転台43が配設
されており、その内周部分には所定の試料液32を各々入
れられた試料容器44が、またその外周部分には未使用の
点着チップ45が配列されており、チップ支持部51への点
着チップ45の挿着および点着チップ45への試料液32の吸
引が容易となるように配慮されている。

【００５３】なお、本発明の生化学分析装置としては上
述した実施例のものに限られず、その他種々の態様の変
更が可能である。

【００５４】例えば、点着チップの形状としては上記点
着チップ31の形状のものに代えて、例えば図８に示す如
き点着チップ31a の形状のものとすることも可能であ
る。

【００５５】この点着チップ31a はその先端を、この点
着チップ31a を挟んで対称となる２つの切断面によって
斜めに切り取った形状をなしている。上記点着チップ31
を用いて均一点着を行なう場合には少なくとも360 °回
転せしめる必要があるが、上記点着チップ31a を用いて
均一点着を行なう場合には少なくとも180 °回転せしめ
るだけでよいこととなる。

【００５６】また、コントロール手段52を上下方向およ
び矢印Ａ方向に移動せしめる移動手段54としても上述し
た如き構成のものには限られない。

【００５７】また、上記コントロール手段52の圧力調整
部としては例えば真空ポンプ等を用いればよく、また回
転駆動部としては例えばパルスモータ等を用いればよ
い。

【００５８】また、分析すべき生化学分析素子として
は、上述した如く複数の素子単位を配列して構成するも
ののほか、１つの素子のみ独立して構成されたものであ
ってもよい。

【００５９】また、分析すべき生化学分析素子の形状と
しても上述した実施例のものに限られず、その他種々の
態様のものを用いることができる。

【００６０】例えば、支持体１の上に積層する層体とし
ては３層以上の多層体としたり、試薬層のみの単層体と
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る生化学分析装置を示す
概略図

【図２】図１に示す生化学分析素子を示す断面図

【図３】図１に示す生化学分析素子を連続せしめた生化
学分析素子テープを示す平面図

【図４】図１に示す点着チップの先端を示す斜視図

【図５】図１に示す点着チップにより点着が行なわれる
様子を示す概略図

【図６】図３に示す生化学分析素子テープを複数個用い
た測定方法を示す概略図

【図７】図６に示す測定方法を実施する装置を示す概略
図

【図８】図４に示す点着チップとは異なる点着チップの
先端を示す斜視図

【符号の説明】

１ 水不透過性光透過性支持体 ２ 多層体チップ 2a 展開層 2b 試薬層 ３ フイルム状被覆体 ４ パーフォレーション ７ 生化学分析素子テープ 10 生化学分析素子 21，21a 〜c インキュベータ 22，22a 〜c 測光ヘッド 30 点着手段 31，31a ，45 点着チップ 44 試料容器 51 チップ支持部 52 コントロール手段 53 レール 54 移動手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体と、この支持体上に積層される、
   少なくとも試薬層を含む層体と、この層体の外周部を前
   記支持体との間に挾持するとともに、この層体のほぼ中
   央部上方に空間が形成されるように該層体を被覆するフ
   イルム状の被覆体とからなる生化学分析素子に点着手段
   から試料液を供給して生化学分析を行なう生化学分析装
   置において、 前記点着手段が、注射針形状の先端部を有し、 前記点着手段により前記試薬層に試料液を点着する際
   に、該点着手段をその筒体の軸を中心として回転せしめ
   る回転駆動手段を備えたことを特徴とする生化学分析装
   置。