JPH063414B2 - 流体分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は試料の薄い断面を透過する光の選択吸収を利用
した、自動血液分析装置等の流体分析装置に関するもの
である。

（従来技術） 上記のような装置においては、試料を収容する試料チャ
ンバは通常光路の軸に直角に配される。そのために試料
チャンバは接近し難い場所に位置せしめられることにな
り、例えその一部がみえたとしても、ほんの一線のみで
ある。そのため、小さな泡，凝血，残留被膜等の装置の
測定性能に大きな影響を与える汚染物が試料チャンバ内
にあったとしてもそれを見つけることができない。ま
た、従来は試料チャンバを分解するのが困難であり、掃
除のためにかなり長い時間、操業を中断しなければなら
なかった。例えば米国特許第4,134,678号，第3,972,614
号参照． （発明の目的） 上記のような事情に鑑みて本発明は試料チャンバアセン
ブリを分解しなくとも試料チャンバ内が見えるようにし
た両対分析装置を提供することを目的とするものであ
る。

また本発明は試料チャンバアセンブリの分解，清掃が容
易な流体分析装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明の装置は分析すべき流体を支持するための試料チ
ャンバを形成する試料チャンバアセンブリ，光線をその
試料チャンバを通過させる手段，および前記流体から射
出される光を分析する手段からなる流体分析装置におい
て、少なくとも前記光線の光軸に沿った部分が透明であ
り、かつその透明な部分を含む平坦面を備えた第１の部
材，その第１の部材の前記平坦面に対向した平坦面を備
えた透明なプリズム，前記第１の部材の前記平坦面と、
前記プリズムの前記平坦面を互いにほぼ平行に間隔をお
いて対向した状態に保持する保持手段，前記両平坦面の
間の空間をシールして前記試料チャンバを形成するシー
ル手段，その試料チャンバに前記分析すべき流体を流す
流体供給手段，および前記第１の部材とプリズムを互い
に接近する方向に付勢する付勢手段から前記試料チャン
バアセンブリが構成されていることを特徴とするもので
ある。

（実 施 例） 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明の装置は主として血液の自動分析用に開発された
ものである。異なる波長の光に対する血液試料の作用を
判定することによって、ヘモグロビン分，オキシヘモグ
ロビン分，カルボキシヘモグロビン分，メトヘモグロビ
ン等を測定することができ、また酸素飽和度を計算する
ことができる。しかしながら本発明は試料が透明なキュ
ベットに入れて支持され、そのキャベットに光線が通さ
れるようになっている装置一般に適用することができ
る。

本実施例の装置は７つのフィルターを円周上に配列して
なるフィルターホイール10を備えている。中空の陰極管
12から選択された複数の波長を有する光が発生される。
その光はレンズ系13によって平行にされた後、フィルタ
ー11およびレンズ14を通過してビームスプリッタ15によ
って２つに分割される。すなわち一部はビームスプリッ
ター15によって対照検出器16に向かって反射され、残り
は試料チャンバアセンブリ17によって形成された試料チ
ャンバに向かってビームスプリッター15を透過する。そ
の試料チャンバアセンブリ17はプリズム18を備えてい
る。その試料チャンバ内の試料を透過した光はプリズム
18によって反射され、さらにレンズ19によって試料検出
器20上に集光される。第１図に破線で示すように必要に
応じてフィルター21を使用してもよい。レンズ，プリズ
ム等の光学成分はガラス，プラスチック等の公知の材料
で形成されるが、ガラスの方が望ましい。

第２，３，４図に試料チャンバアセンブリ17が詳細に示
されている。試料チャンバアセンブリ17を構成する部品
は互いに直角をなす一対の孔26,27を備えたハウジング2
5内に配されている。その孔26,27をそれぞれ通って光軸
28,29が延びる。ビームスプリッター15からの光は光軸2
9に沿って進み、プリズム18の斜面で反射されて光軸28
に沿って進み、レンズ19を通って試料検出器20に達す
る。両光軸28,29は底面31、後壁32、および一対の相対
向する側壁33,34によって形成されるキャビティ30内で
交差する。ガラス窓39が底面31内に孔26と同じに形成さ
れた環状の凹部に嵌め込まれている。そのガラス窓39の
上面は底面31と面一になっている。後壁32内に形成され
た長方形の凹部40が孔27を取り巻いている。

その凹部40内にはステンレススチール等で形成された長
方形の部材42が着座せしめられている。その長方形の部
材42は孔27内に突出する環状の突状と、断面円形の中央
貫通孔43を備えている。その部材42の前記キャビティ30
に面する面は環状の溝46によって外周面部47とその内側
の環状面部48に仕切られている。環状面部48は外周面部
47より約7.7mm低くなっている。サファイヤ，ガラス等
で形成された円形の窓44がその縁部が前記溝46上に延び
るようにして環状面部48上に直接載置されている。その
窓44は接着剤45で固定されている。窓44は厚みが7.6mm
であるからその表面は外周面部47より0.1mm凹んでい
る。

プリズム18は試料チャンバの残りの部分を形成してい
る。プリズム18の前記部材42側に面した面49には光軸29
を中心とする環状の溝50が設けられている。ヴィトン
（Ｖiton）、ネオプレンゴム等のエラストマー材料で形
成されたガスケット51がその溝50内に配されている。プ
リズム18がキャビティ30内に適切に配されていると、ガ
スケット51はプリズム18と窓44の間で圧縮される。ガス
ケット51は溝50内に突出する比較的厚い外縁部と、プリ
ズム18と窓44の間を溝50から半径方向内方へ延びる薄い
内縁部とからなっていて、プリズム18と窓44の間に密閉
された試料チャンバ61を形成するようになっているのが
望ましい。プリズム18には一対の小孔62,63が穿設され
ている。各小孔62,63はプリズム18の面49に直角な短い
部分とプリズム18の側面に達する長い部分とからなって
いる。前記底面31に穿設された孔を通って延びるチュー
ブ64,65が孔62,63の大径の外側部分内にそれぞれ挿入さ
れている。孔62,63の出口は浅い環状のチャネル66内に
位置せしめられている。前記ガスケット51の内縁はその
チャネル66の直前まで延びている。本実施例の場合のよ
うに試料チャンバ内に血液試料を入れて分析する場合に
はチャネル66の巾方向中央での径が0.4インチであるの
が望ましい。またチャネル66は深さ0.01インチであり、
0.02インチの曲率半径を有している。

このようなチャネル乃至溝（環状であるのが望ましい。
によって試料チャンバアセンブリ17に試料流体やクリー
ニング流体が出入りする際の、流れが改良されるととも
に、クリーニング後の試料チャンバアセンブリ17の乾き
が良くなる。このような利点はプリズム18の形状に関係
なく得ることができる。

プリズム18はキャビティ30内に次のようにして取り付け
られる。ドア35と54が先ず開かれる。プリズム18は一対
の耐薬品性の支持体21上に載置される。この支持体21は
プリズム18を底面31から持ち上げ、プリズム18の面49を
前記部材42の前記外周面部47に対して垂直方向に適切な
位置に位置させる。プリズム18は側壁33上のストッパ5
2,53に押圧される。ピン56上に揺動自在に軸支されてい
るプリズム保持ドア54が閉じられて、後壁32内のねじ穴
にねじ57をねじ込むことによって押さえられる。そのプ
リズム保持ドア54を押さえる力が板ばね58等によってプ
リズム18に伝達される。この板ばね58はステンレススチ
ールやベリリウム銅合金等によって形成される。第４図
に破線で示すように、板ばね58は一対の弯曲部59とその
両弯曲部59の両端をそれぞれ連結する上下の連結部材60
からなっている。下側の連結部材60は一対のねじによっ
てドア54に固定されており、上側の連結部材60は固定さ
れておらずドア54に沿って摺動し得るようになってい
る。両弯曲部59は前記光軸28,29が互いに交わる点の両
側においてプリズム18の斜面に接触する。このような板
ばね58の替りに金属製ベロー、弾性ガスケット等の他の
適当な弾性手段を用いてもよい。

プリズム18は板ばね58によって部材42に向かって付勢さ
れて、面49が部材42の外周面部47に当接するように前記
ガスケット51を圧縮する。本発明の一実施例においては
ガスケット51を完全に圧縮して試料チャンバ61の厚みを
0.1mmに維持するためにはプリズム18を試料チャンバア
センブリ17に対して少なくとも20ポンドの力で押圧しな
ければならないことが分かった。45°プリズムが使用さ
れており、またそのプリズム18と前記支持体21の間の摩
擦は極めて小さいから板ばね58はプリズム18に対して少
なくとも28ポンドの力を加えなければならない。なお、
このような板ばねを使用する替りにスプリング付勢した
ドア直接プリズムに接触させるようにしてもよい。

実際の血液分析の際には、血液試料は溶血された後、チ
ューブ65，孔63を通って試料チャンバ61に流し込まれ
る。その血液試料はチャネル66を通って0.1mm厚の試料
チャンバ61全体に展がる。この血液試料の孔62およびチ
ューブ64を通って外に溢れ出した部分が適当な検出器
（図示せず）によって検出される。すなわちその検出器
が血液を検出しているということは試料チヤンバ61内に
存在することを示している。

従来の装置における場合と同様に、光軸29に沿って進行
する光線を試料を通過する。本実施例の装置において
は、その試料を通過した光線はプリズム18斜面に反射さ
れて光線28に沿って進み、窓39を通過し、レンズ19によ
って試料検出器20上に集束せしめられる。

上述のように試料ハャンバ内に小泡，残留被膜等の汚染
物質が存在するかどうかを確認できるのが望ましい。本
実施例においては、試料チャンバ61は前記ドア54内に設
けられた窓68を通して見ることができるようになってい
る。外光が装置内に入ると測定の信頼性が確保できない
ため、少なくとも実際に測定が行なわれている間は外光
をカットしなければならない。外光の影響をカットする
ためには測定用の光の波長と異なる波長の光のみを通過
させるフィルターを窓68として使用し、そのフィルター
を通過した光をもう１つのフィルター（例えば第１図の
フィルター21）によって試料検出器20の前でカットする
ようにする方法も考えられる。しかしながら、この場合
には試料チャンバ内の汚れや泡を探すのに使用できる光
量が減ってしまう。

第２図に示す望ましい実施例においては、窓68は全可視
光に対して高い透過性を有している。すなわち、通常の
実験室内の明るさの外光がプリズムの領域にその窓68を
通って進入することができるようになっている。このよ
うにすれば直径0.1mm以上の泡は血液の赤地の上に銀色
に見え、良く目視できる。このような透明な窓68を使用
した場合はピン36に揺動自在に軸支された不透明なドア
35を用いて、測定中にはキャビテイ30内に外光が侵入し
ないようにする。本実施例のように、外側の不透明なド
アと内側の透明なドア（内側のドアはプリズムを押さえ
る機能を果す）の二重構造にして、外側のドアを開けて
試料チャンバを見るようにすれば通常の室内孔のもとで
試料が極めて良く見える。

またプリズムによって試料チャンバの一面を形成するこ
とによって、キャビティ30を形成する表面に比較的凹凸
がないように、かつそのキャビティ内が比較的開放され
るようにハウジングを構成し、洩れた試料が外部に出る
のを防止したり、掃除したりするのが容易になる。試料
チャンバはドア35を開け、さらにプリズム保持ドア54を
開けることによって分解して掃除することができる。プ
リズム保持ドア54を開けた後、チューブ64,65を抜けば
プリズム18を取り出すことができ、またガスケット51も
溝50から、必要ならば、取り出すことができる。プリズ
ム18も窓44も洗じょう液で洗じょうすることができる。

上記実施例の装置によれば、オペレーターは試料チャン
バ内に入れられた試料の品質を、測定前に作業温度下で
見ることができ、信頼できる分光分析を行なうことがで
きる。さらに、本実施例の装置は短時間で分解および掃
除をすることができ、掃除のための操業中止時間が短
い。

以上本発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施
例に限られるものではない。例えば上記実施例において
は、プリズム保持ドア54はねじによって押さえるような
っているが、第５〜７図に示すようにラッチ機構によっ
て押さえるようにしてもよい。なお、第５〜７図におい
ては、上記実施例と同様な部分には番号にダッシュを付
けて示した。本実施例においては、プリズム保持ドア5
4′はその頂部に一対のスロット76,77を備えている。そ
のドア54′の頂面に平行な貫通孔78が両スロット76,77
の側壁を貫通して延びている。ラッチ機構は、スロット
77,76内にそれぞれ延びる一対のフランジ80,81を備えた
横木部材79からなっている。ピン82が前記貫通孔78およ
びフランジ80,81を貫通する貫通孔に通されて、ラッチ
機構をドア54′に固定している。フランジ81は板ばね5
8′の両弯曲部59′間のほぼ中央に位置せしめられてお
り、スロット83を有する延長部86を備えている。ハンド
ル84が横木部材79に取り付けられており、その横木部材
79から下方に延びている。そのハンドル74の下端85は外
方に曲がっており、持ち上げ易いようになっている。

さらに、第６図に示すようにドア54′を保持するため
のピンを通す孔87はドア54′の外面側が開いており、プ
リズムの脱着やキャビティ内の清掃がし易いようにドア
54′全体を取り外すことができるようになっている。

次に、第５〜７図のラッチ機構の作用を説明するために
第２〜４図を参照してドア周辺の部分について説明す
る。ドア54′を取り付ける際には、まずハンドル84をド
ア54′から持ち上げておき、前記孔87をピン56に引掛け
る。第５〜７図に示すようなドア54′を使用する場合に
は後壁は第８図に示すように変形される。第８図におい
ては第２図と同様な部分は番号にダッシュを付して示し
た。後壁32′は第２図のねじ57を受容するねじ穴の近く
にスロット88が設けられている。このスロット88によっ
てピン36′が露出される。ドア54′を閉じた後、ハンド
ル84を下方に押すと、フランジ81の前記延長部86のスロ
ット83がピン36′と係合する。ピン36′がスロット83の
奥まで入るようにハンドル84を動かせばドア54がより強
く閉じられる。

なお上記実施例においては、試料チャンバ61に流体を出
入れするためにプリズム18に孔を設けるようにしたが、
プリズム18の替りに前記部材42および窓44に設けてもよ
い。また前記環状チャネル66もプリズム18ではなく窓44
の面に設けてもよい。さらに上記実施例においてはガス
ケット51はプリズム18に設けた溝50内に着座せしめられ
るようになっているが、窓44に充分な厚みがある場合に
は、溝50を窓44側に設けてもよい。

チャネルの他の例について第９〜14図を参照して説明す
る。第９図はチャネルの他の例を示す試料チャンバセン
ブリ100の正面図であり、第10,11図は第９図の10−10
線，11−11線方向に見た側面図、第12は第９図の12−12
線断面図である。また第13,14はそれぞれチャネルの更
に他の例を示す試料チャンバアセンブリ100の断面図で
ある。これらの各例において試料チャンバ117は平坦面1
13を備えた部材111，平坦面114を備えたプリズム112お
よびガスケット115によって形成されている。プリズム1
12は平坦面114を備えた部分に孔118,119を有している。

実用上の問題としては、第２，３図に示すチャネル66，
第９〜12図に示すチャネル124等のチャネルはプリズム
の平坦面上に設けて差し支えないが、プリズムと対向し
て試料チャンバを形成する部材42もしくは111側に設け
た方が良い場合もある。第13図においてはチャネル125
がプリズム112と対向して試料チャンバ117を形成する部
材111側に形成されており、そのチャネル125は第９〜12
図のチャネル124の鏡像をなしている。すなわち孔118,1
19はチャネル125の底に連通しているのではなく、チャ
ネル125に対向している。

第14図に示す実施例では、プリズム112の平坦面114内に
第１の環状チャネル126が、部材111の平坦面113内に第
２の環状チャネル127が設けられている。この第１の環
状チャネル126は浅く、例えば第９〜12図のチャネル124
の深の半分の深さにされる。第２の環状チャネル127は
第１の環状チャネル126の鏡像をなしている。

なおチャネルの形状は円形に限られるものではなく、楕
円，五角形，六角形，台形，菱形等種々の形状で差し支
えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の流体分析装置を概略的に示
す図、 第２図は第１図の装置の要部の拡大断面図、 第３図は第２図の一部の、光軸に沿ってとった断面図、 第４図は第２図に示す第１図の装置の要部の、外側のド
アを省略して示す一部破断平面図、 第５図はプリズム保持ドアの他の例のプリズムと当接す
る側を示す正面図、 第６，７図はそれぞれ第５図の６−６線，７−７線断面
図、 第８図は第５図のドアが使用できるようにしたハウジン
グの例を示す図、 第９図はチャネルの他の例を示す図、 第10,11図は第９図の10−10−線，11−11線方向に見た
側面図、 第12は第９図の12−12線断面図、 第13,14図はそれぞれチャネルの更に他の例を示す断面
図である。 15…ビームスプリッター 17…試料チャンバアセンブリ 18…プリズム 28,29…光 軸 51…ガスケット 54…プリズム保持ドア 66…チャネル

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分析すべき流体を支持するための試料チャ
   ンバを含む試料チャンバアセンブリ，光線をその流体を
   通過させるように導く手段，および前記流体から射出さ
   れる光を分析する手段からなる流体分析装置において、 少なくとも前記光線の光軸に沿った部分が透明であり、
   かつその透明な部分を含む平坦面を備えた、前記装置に
   取り付けられた第１の部材；その第１の部材の前記平坦
   面に隣接する平坦面を備えた透明なプリズム；前記第１
   の部材の前記平坦面と前記プリズムの前記平坦面とを互
   いにほぼ平行に間隔をおいた状態に保持する保持手段；
   前記両平坦面の間の空間をシールして前記光線の光軸が
   通る前記試料チャンバが形成されるようにするシール手
   段；その試料チャンバを通るように前記分析すべき流体
   を流す手段；および前記第１の部材とプリズムを互いに
   接近する方向に付勢する、前記装置に取り付けられた付
   勢手段から前記試料チャンバアセンブリが構成され、前
   記試料チャンバが前記第１の部材と前記プリズムから形
   成され、前記プリズムが前記試料チャンバアセンブリに
   おいて前記付勢手段と接触する唯一の部分であり、前記
   試料チャンバは前記プリズムを通して目視点検すること
   ができると共に、前記プリズムは前記試料チャンバアセ
   ンブリの清掃のために取り外し可能であることを特徴と
   する流体分析装置。
2. 【請求項２】前記付勢手段がスプリングからなっている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体分析
   装置。
3. 【請求項３】前記スプリングがドア上に取り付けられて
   おり、そのドアが閉じられたときにそのスプリングが前
   記プリズムの斜面に押圧されるようになっていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の流体分析装置。
4. 【請求項４】前記ドアが窓を備えており、その窓を通し
   て前記試料チャンバが見えるようになっていることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の流体分析装置。
5. 【請求項５】前記ドアが固定手段によって閉鎖位置に固
   定されるようになっていることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の流体分析装置。
6. 【請求項６】前記窓が可視光全体に対して透明であり、
   その窓が開閉自在の不透明な外ドアによって閉鎖される
   ようになっていることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の流体分析装置。
7. 【請求項７】前記窓が可視域内の所定の波長の光を通さ
   ないことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の流体
   分析装置。
8. 【請求項８】前記流体供給手段が、前記試料チャンバへ
   の入口とその入口に対してほぼ反対側に位置する出口と
   を備えており、前記両平坦面の少なくとも一方に前記入
   口と出口とを接続するチャネルが設けられており、その
   チャネルが試料測定面の輪郭をほぼ形成していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体分析装置。
9. 【請求項９】前記保持手段とシール手段が同一の手段で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の流体
   分析装置。
10. 【請求項１０】前記同一の手段がガスケットであること
    を特徴とする特許請求の範囲第９項記載の流体分析装
    置。
11. 【請求項１１】前記ガスケットが、前記プリズムの前記
    平坦面内に設けられた環状の溝内に延びる、比較的厚い
    外縁部を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
    10項記載の流体分析装置。
12. 【請求項１２】前記試料チャンバへの前記入口と出口が
    それぞれ、前記プリズムの前記平坦面からそのプリズム
    の側面に延びる孔からなっていることを特徴とする特許
    請求の範囲第８項記載の流体分析装置。
13. 【請求項１３】前記チャネルが環状チャネルであること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の流体分析装
    置。
14. 【請求項１４】前記環状チャネルが前記プリズムの前記
    平坦面内に設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第13項記載の流体分析装置。
15. 【請求項１５】前記環状チャネルが前記第１の部材の前
    記平坦面に設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第13項記載の流体分析装置。
16. 【請求項１６】前記環状チャネルが前記両平坦面に設け
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第13項記載
    の流体分析装置。