JPH0810193B2 - 生化学分析方法における点着異常判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、試料液中の特定成分を化学的に分析する生
化学分析装置、特に詳細には試料液と呈色反応する試薬
を含む化学分析スライドやテストフイルム等の検査体を
用い、呈色反応したそれらの光学濃度を測定するように
した生化学分析方法において、上記検査体への試料液の
点着に異常が有ったか否かを判定する方法に関するもの
である。

（従来の技術） 試料液の中の特定の化学成分を定性的もしくは定量的
に分析することが、様々な分野において広く行なわれて
いる。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、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の物質
濃度を測定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べてより簡単かつ迅速に試料
液を分析できるので、この化学分析スライドは、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
いて特に好適に利用されつつある。

このような化学分析スライドを用いて試料液中の特定
成分の物質濃度を求めるには、試料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、次いで試料液中の成分
と化学分析スライドの試薬層に含まれる試薬との組合わ
せにより予め選定された波長を含む測定光をこの化学分
析スライドに照射して、その反射光量を測定し、その測
光値に基づいて検査体の光学濃度を求める。

また自動的かつ連続的に試料液の分析を行なうため、
上記スライドの代りに試薬を含有させた長尺テープ状の
テストフイルムを収容しておき、このテストフイルムを
順次引き出して試料液の点着、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（例えば米国特許第3,
526,480号明細書参照）。

上述の化学分析スライドやテストフイルム等を検査体
として用いる生化学分析装置においては一般に、点着ピ
ペットを用いて試料液を検査体に点着するようにしてい
る。この点着ピペットは、容器に収容された試料液の中
に進入して、エア吸引により該液の少量を吸収保持し、
次いで検査体の上方に移動して、吸収保持している試料
液を所定量滴下させるものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述の点着ピペットが誤作動したり、容器
中の試料液量が不足していると、検査体に対して試料液
が全く点着されなかったり、あるいは点着されても量が
所定量に満たない、という事態が起こりうる。

化学分析スライド等を利用する従来の生化学分析装置
においては、このような点着異常が有ったか否かを正確
に判定することは行なわれていなかった。したがって、
特性成分の定量分析結果が疑わしいほどに低い値となっ
ても、その結果が本当に正しいのか、あるいは点着異常
のために低いのかを判断することは不可能であった。

そこで本発明は、上記点着異常の有無を正確に判定す
ることができる方法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） 本発明の生化学分析方法における点着異常判定方法
は、前述したように化学分析スライド等の検査体に試料
液を点着して恒温保持し、呈色反応した該検査体の部分
の光学濃度を測定する生化学分析方法において、 上記光学濃度を時間経過にともなって複数回測定し、 この光学濃度の最大値と最小値との差を求め、 この差と予め定めたしきい値とを比較し、該差がこの
しきい値を下回る場合は、試料液の点着が異常であると
判定することを特徴とするものである。

（作用） 一般に呈色反応による検査体の光学濃度は、点着後の
時間経過にともなって次第に増大し、またその増大の程
度は、分析対象である特定成分の総量が多いほど大であ
る。したがって、光学濃度の最大値と最小値との差が適
当なしきい値を下回っている場合は、試料液の点着量が
不足している、あるいは試料液が全く点着されていない
と判定できることになる。

（実 施 例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明す
る。

第２図は本発明の方法を実施する生化学分析装置の一
例を示す斜視図である。本体10の内部にはインキュベー
タ、スライド搬送手段、スライド挿入手段等が配されて
おり、それらはカバー11によって覆われている。この生
化学分析装置の外部には、測定データ等の表示を行なう
ディスプレイ部13、この表示されたデータがプリントア
ウトされたシート12Aを送り出す送出口12、この表示等
の操作のための操作キー14が設けられている。さらに、
右側のスライド待機部15には未使用の化学分析スライド
を保持するスライドガイド15aが形成されており、この
スライドガイド15aに未使用の化学分析スライドが通常
複数枚重ねて保持される。なお、このスライドガイド15
aに化学分析スライドを複数枚重ねて収納保持したカー
トリッジを取り付けるようにしてもよい。このスライド
待機部15の奥側には、化学分析スライドの試薬層上に所
定の試料液を点着するための点着手段20が配設されてい
る。点着手段20は、前方に突出し後端を中心に上下に回
動する点着アーム21と、点着アーム21の前端から下方に
延びた点着ピペット22と、点着アーム21の上下動および
点着ピペット22への試料液の吸引・点着を行なわせるた
めの操作ボタン23とからなる。この点着手段20により点
着を行なうときには操作ボタン23を操作することによ
り、点着アーム21を上方へ回動させて点着ピペット22を
持ち上げ、容器に入れた試料液中に点着ピペット22の先
端を進入させて、点着ピペット22内に所定量の試料液を
吸引させ、次いで点着アーム21を再び下方へ回動させ
て、点着ピペット22からその下方に位置する化学分析ス
ライドの試薬層上へ所定量の試料液を点着する。

第３図は、第２図に示す生化学分析装置の主要部をカ
バーを取り外して示すものであり、第４図は第３図のＩ
−Ｉ線に沿って部分の断面図である。以下、両図を参照
してこの生化学分析装置の内部構造について説明する。

生化学分析装置の内部には、上記点着手段20により試
料液が点着供給された化学分析スライド１を恒温保持す
るインキュベータ30と、この恒温保持された化学分析ス
ライド１の呈色度合（光学反射濃度）を測定する測定手
段40とが配され、さらに、化学分析スライド１をスライ
ド待機部15からインキュベータ30の各収納室33内まで搬
送するスライド搬送系を有している。このスライド搬送
系については、後に第６図を参照して詳述する。なお、
上記手段に加えて、バッテリー16、制御回路用プリント
配線板17、測定手段40用の光源18aおよび磁気ディスク
ドライブ機構18b等が配されているが、これらの詳細説
明は省略する。また、以後の説明においては、矢印Ｆで
示す方向を前方、矢印Ｒで示す方向を後方、第３図にお
ける右方および左方をそれぞれ右方および左方と称す
る。

インキュベータ30は、左右方向に延びる状態とされ、
その内部には複数の収納室33,33,…33が左右方向に並ん
で形成されている。これらの収納室33,33,…33はそれぞ
れ入口開口および出口開口を有し、入口開口は収納室33
の後方に左右に並んで形成され、出口開口は収納室33の
前方に左右に並んで形成されている。化学分析スライド
１は入口開口から収納室33内に挿入され、出口開口から
排出されるように構成されており、出口開口から排出さ
れた化学分析スライド１はインキュベータ30の前方側に
設置された廃却箱80内に廃却される。また、収納室33は
化学分析スライド１が載置される下部部材32と、この下
部部材32に載置された化学分析スライド１を上から押さ
える上部部材31とを有し、両部材31,32によって化学分
析スライド１が恒温保持される。

上記の下部部材32はその下方に、収納室33内に収納さ
れた化学分析スライド１の反射光学濃度を測定するため
の測定ヘッド41を受容して左右方向に延びる長溝32b、
および測定ヘッド41により上記反射光学濃度を測定する
ための開口32cを有している。

上記測定ヘッド41は、これを保持する保持台42に連結
されたワイヤ44が駆動モータ45により牽引されることに
より、ガイドロッド43a,43bにガイドされて上記長溝32b
内を左右に移動し、収納室33内に収納された各化学分析
スライド１の反射光学濃度を測定する。以下、第７図を
参照して、この測定ヘッド41を詳しく説明する。測定ヘ
ッド41には、光ファイバ89の一端が固定されている。こ
の光ファイバ89の他端は、光源18aに対向する位置に固
定されている。光源18aが発した光92aはコリメータレン
ズ96によって平行光化され、フィルタ板90を介して集光
レンズ97に通され、該集光レンズ97によって集光された
上で光ファイバ89の他端に照射される。フィルタ板90は
第８図に示すように、一例として７つの干渉フィルタ90
a,90b,90c,90d,90e,90f,90gが取り付けられたものであ
り、パルスモータ91によって回転されることにより、上
記干渉フィルタ90a〜90gのうちの１つを上記光92aの光
路に選択的に配置する。各干渉フィルタ90a〜90gは、化
学分析スライド１の試薬と試料液との組合せに応じた固
有の波長の光を透過させる。

干渉フィルタ90a〜90gのうちの１つに通されて所定の
波長とされた測定光92は、上述のようにして光ファイバ
89内に入射せしめられ、測定ヘッド41内において、光フ
ァイバ89の一端から出射する。この測定光92は集光レン
ズ98によって集光された上で、化学分析スライド１に照
射される。このとき化学分析スライド１で反射した反射
光92Rは、集光レンズ99によって集光されて光検出器94
に受光され、その光量が該光検出器94によって検出され
る。この光量を示す光検出器94の出力Ｑは測光回路95に
入力され、そこで増幅、ディジタル化等の処理を受け、
反射光量データとして出力される。

またこの測定ヘッド41は、濃度基準板である白板2aと
黒板2bの下方にも移動し、較正のためにこれらの濃度基
準板2a,2bからの反射光量も測定する。さらにこの測定
ヘッド41は、供給台19の下方にも移動し、スライド待機
部15の化学分析スライド１が後述する供給レバー52によ
り移送される途中で、該化学分析スライド１の反射光学
濃度（カブリ）を測定する。なお、スライド待機部15か
ら供給台19までのスライド移送経路の下方にバーコード
リーダ25が備えられており、化学分析スライド１がそこ
を通過する際、化学分析スライド１のマウントに記載さ
れた試薬の種類、ロット番号等を表わすバーコードが読
み取られる。

第５図は、インキュベータ30の内部を恒温保持するた
めのヒータの配置を示した、インキュベータ30の正面図
である。以下、第３図，第４図およびこの第５図を参照
して、インキュベータ30のヒータの配置について説明す
る。

インキュベータ30の下部部材32の溝32bを挾んで下方
に延びる部分（第４図参照）の、左右方向の両端部付近
に縦にヒータ32d,32e;32f,32gが配されている。ヒータ3
2dのさらに左側には温度センサ32hが配置されており、
該温度センサ32hが常に一定温度を示すように左側のヒ
ータ32d,32eの電流が制御される。ヒータ32fのさらに右
側には温度センサ32iが配置されており、該温度センサ3
2iが常に一定温度を示すように右側のヒータ32f,32gの
電流が制御される。

インキュベータ30の上部部材31には３つのヒータ31a,
31b,31cが横に配されている。またヒータ31aの左方には
温度センサ31dが配置されている。これらのヒータ31a,3
1b,31cはインキュベータ30を上方からほぼ均一に熱する
ためのものであり、温度センサ31dが常に一定温度を示
すようにこれらのヒータ31a,31b,31cに流れる電流が制
御される。

次に第６図を参照して、スライド搬送系について説明
する。前後方向に延びる２本のガイドロッド50には、そ
れに沿って移動自在にブロック51が保持されており、こ
のブロック51にはスライド供給レバー52が取り付けられ
ている。該ブロック51は、供給レバー駆動モータ53によ
って前後動する。前述したスライド待機部15の後方には
供給台19が配され、そのさらに後方には、左右方向に移
動するシャトル（左右移動台）54が位置するようになっ
ている。このシャトル54は保持台55の上部に固定されて
おり、該保持台55は２本のガイドロッド56に沿って移動
自在とされている。そしてこの保持台55にはエンドレス
状に張架されたワイヤ57（第４図参照）の一部が係止さ
れ、このワイヤ57がシャトル駆動モータ58によって移動
されることにより、保持台55すなわちシャフト54が左右
方向に移動する。シャトル54の上方位置には、前後動自
在に保持されたスライド挿入バー59が保持されている。
またこのスライド挿入バー59は、インキュベータ30の各
収納室33の入口開口に対向する位置に挿入爪60を有して
いる。このスライド挿入バー59は、挿入バー駆動モータ
61により、上記の方向に移動される。

以下、上記構成のスライド搬送系の作動を説明する。
まずブロック51は第６図図示の位置、つまりスライド供
給レバー52がスライド待機部15の前方に位置する状態と
される。この状態からレバー駆動モータ53が作動し、ブ
ロック51が後方側に移動されると、スライド待機部15上
において例えばカートリッジに収納して重ねられている
化学分析スライド１の最下位のものが、スライド供給レ
バー52に押されて供給台19上に移載される。供給台19に
は開口19aが設けられており、この開口19aを通して前記
測定ヘッド41により、化学分析スライド１のカブリ濃度
が測定される。

その後化学分析スライド１には前記点着ピペット22に
より、所定量の試料液が点着される。次いでスライド供
給レバー52がさらに後方に移動されることにより、化学
分析スライド１はシャフル54上に移載される。化学分析
スライド１がこの位置まで送られると、レバー駆動モー
タ53が逆転され、ブロック51は第６図図示の位置に戻さ
れる。なおこうしてブロック51が原位置に戻る際、スラ
イド供給レバー52がスライド待機部15上のスライド１を
動かすことがないように、スライド供給レバー52は先端
が後方を向く方向には揺動自在とされている。

上記のようにしてシャトル54上に化学分析スライド１
が移載されると、シャトル駆動モータ58が作動し、シャ
トル54は所定の収納室33に対向する位置まで移動され
る。そして次に挿入バー駆動モータ61が作動し、スライ
ド挿入バー59が第６図図示の位置から前方側に所定距離
移動される。それによりシャトル54上の化学分析スライ
ド１が、スライド挿入バー59の挿入爪60によって前方に
押され、前記入口開口を通って収納室33内に収められ
る。なおこのとき収納室33内に光学濃度測定済みのスラ
イド１が有れば、そのスライド１は新たに挿入されるス
ライド１に押されて、廃却箱80中に落とされる。

以上のようにして収納室33内に収納された化学分析ス
ライド１は、前述のようにして恒温保持され、試料液と
反応して呈色した部分の光学濃度が測定ヘッド41により
測定される。

なお本実施例では、一連の生化学分析において最後に
各収納室33に収められた化学分析スライド１を廃却でき
るように、シャトル54上でスライド１の左右側端をガイ
ドする部材の一方は、スライド廃却レバーとしても作用
するように構成されている。すなわちこのスライド廃却
レバー62は内側に当接突起63を備えた上で、シャトル54
上で前後方向に移動自在とされ、図示しない付勢手段に
より後方側に付勢されている。そして上記最後の化学分
析スライド１を廃却する際、シャトル54はこのスライド
廃却レバー62が収納室33の中央部分に対向する位置で停
止される。この状態でスライド挿入バー59が前述のよう
に前方に移動すると、その挿入爪60が上記当接突起63に
当接してスライド廃却レバー62を押す。それにより該レ
バー62は上記付勢の力に抗して前方に移動し、収納室33
内のスライド１を廃却箱80中に落とし込む。

第１図は、第３、４図に示す制御部66によって制御さ
れる物質濃度Ｄの測定処理の流れを示している。以下こ
の第１図を参照して、１つの項目に関する測定処理につ
いて詳しく説明する。なお第１図においては、先に詳し
く説明したスライド１の搬送の制御については省略して
ある。

ステップP1で処理がスタートすると、まずステップP2
において、測定順序を示す番号ｉが「１」に設定され、
次にステップP3において、前記点着ピペット22による試
料液点着がなされる。次にステップP4において、前記測
定ヘッド41による反射光量の測定が行なわれる。このと
き測光回路95が出力したスライド１、基準白板2aおよび
基準黒板2bについての反射光量測定データＳ、Ｗおよび
Ｂは演算部65に入力される。次にステップP5において、
演算部65により上記の測定データＳ、Ｗ、Ｂから、スラ
イド１の反射光学濃度ODが演算される。この演算は下記
の式 ただし W:基準白板2aの測光データ B:基準黒板2bの測光データ S:スライド１の測光データ ODw:濃度基準機による白板2aのOD値 ODb:濃度基準機による黒板2bのOD値 によりなされる。こうして求められた光学濃度値OD
₁は、演算部65の内部メモリに記憶される（ステップP
6）。

次にステップP7において、測定項目毎に固有の所定の
分析時間Ｔ（例えば５〜６分）が経過したか否かが判定
される。当初は勿論該分析時間Ｔが経過していないの
で、処理の流れはステップP4に戻る。この際、測定順序
を示す番号ｉが「１」から「２」に１つ繰り上げられ
る。以上のようにして１つのスライド１について、反射
光学濃度の測定が、例えば10〜15秒おきに５〜６分間行
なわれる。こうして反射光学濃度ODの測定が何回か（ｎ
とする）行なわれると、分析時間Ｔが経過するので、処
理の流れはステップP7からステップP9に移り、反射光学
濃度ODの測定はそこで打ち切られる。

次にステップP9において、演算部65は上記メモリに記
憶していた光学濃度値OD₁、OD₂、OD₃…OD_nを読み出し、
次にステップP10においてそれらの最大値ODmaxと最小値
ODminとの差Ｓを求める。次いで演算部65はステップP11
において、上記の差Ｓと、予め定められた所定のしきい
値Thとの大小を比較する。このときもしＳ≧Thであれば
試料液点着正常とみなされ、処理の流れはステップP12
の物質濃度Ｄの演算に移る。一方、Ｓ＜Thであれば試料
液点着異常とみなされ、処理の流れはステップP14の異
常表示および記録に移る。

ここで第９図を参照して、上記点着異常の判定の根拠
を説明する。この第９図は一例として、人体血液のグル
コース濃度を測定した場合の、反射光学濃度値ODの変化
の様子を示している。この場合の生化学分析装置のグル
コース濃度測定保証範囲は10〜600mg/dlであるが、その
範囲において光学濃度値ODは時間経過にともなって単調
増加する（第９図の曲線a,b,c）。また上記範囲から外
れたグルコース濃度1mg/dlの場合（第９図の曲線ａ）で
も、光学濃度値ODは単調増加の傾向を示し、その最大値
ODmaxと最小値ODminとの差Ｓは0.1近くに達する。

それに対して試料液未点着の場合の測定例を２つ（
および）示すが、その場合光学濃度値ODは単調増加の
傾向を示さず、ほとんど一定である。したがってそれら
の場合の光学濃度値ODの変化は、測定バラツキによるも
のとなり、その最大値ODmaxと最小値ODminとの差Ｓは、
の例では0.0003、の例では0.0007となっている。

以上のことを考慮すると、このグルコース濃度測定の
場合、前記第１図のステップP11においてしきい値Thを
例えば0.001等と設定すれば、Ｓ＜Thで点着異常（未点
着）、Ｓ≦Thで点着正常と判定できることになる。

上述のようにして点着正常と判定したとき演算部65
は、前述のようにして求められた複数の反射光学濃度OD
₁〜OD_nの値から、例えば前記分析時間を経過した時点の
光学濃度値を求め、その光学濃度値から所定の検量線に
基づいて、分析対象の特定成分の物質濃度Ｄを求める。

演算部65は、こうして求めた物質濃度Ｄの値を示す信
号を制御部66に送る。制御部66はステップP13におい
て、この信号が示す物質濃度値をディスプレイ部13にお
いて表示させ、また図示しないプリンタにおいて記録シ
ート12Aに記録させて、送出口12（第２図参照）から排
出させる。

一方演算部65が点着異常と判定したとき、制御部66は
点着異常である旨をディスプレイ部13において表示さ
せ、あるいは記録シート12Aに記録させる。この表示あ
るいは記録は、例えば直接的に「テンチャク イジョ
ウ」と出力したり、あるいは「測定値＝×××××」と
出力することによってなされる。こうして正常な物質濃
度測定値、あるいは点着異常の旨が表示または記録され
て、物質濃度測定処理が終了する（ステップP15）。

以上、試料液点着がなされたか否かを判定するように
した実施例について説明したが、本発明によれば、前記
しきい値Thの設定次第で、試料液点着はなされたがその
量が所定量に満たなかったことを判定することも可能で
ある。つまり第９図に示した例で説明すれば、点着正常
でグルコース濃度が保証範囲内最低値の10mg/dlである
とき（第９図の曲線ｂ）、反射濃度最大値ODmaxと最小
値ODminとの差Ｓは、６分間でほぼ0.35となる。この差
Ｓが0.35よりも著しく小さい場合は、先にグルコース濃
度が1mg/dlの例を挙げたように、実際にグルコース濃度
が低くてその通りに正しく測定された可能性も有るが、
一方、点着量が所定量に満たなかったという可能性も否
定できない。そこで、測定保証範囲が10〜600mg/dlであ
ることを考慮し、誤まっているかも知れない10mg/dl未
満の値をあえて測定値として出力するよりは信頼性を重
視して、例えばしきい値Thを0.2等に設定して、Ｓ＜Th
ならば点着異常と判定するようにしてもよい。なお第９
図の曲線ｃは、グルコース濃度が保証範囲最高値600mg/
dlであるときの光学濃度OD値の、時間経過にともなう変
化を示すものである。

さらに本発明は、先に述べたようなテストフイルムを
用いる生化学分析方法においても適用可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り、本発明による生化学分析方
法における点着異常判定方法においては、時間経過にと
もなって検査体の光学濃度を複数回測定し、その最大値
と最小値との差を所定のしきい値と比較することによ
り、試料液の点着異常が有ったか否かを正確に判定可能
となる。したがって本方法によれば、従来と比べて生化
学分析方法の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法による点着異常の有無判定を含む
物質濃度測定処理の流れを示すフローチャート、 第２図は、本発明の方法を実施する生化学分析装置の一
例を示す斜視図、 第３図は、第２図に示す生化学分析装置の主要部をカバ
ーを取り外して示す平面図、 第４図は、第３図のＩ−Ｉ線に沿った部分の断面形状を
示す断面図、 第５図は、ヒータの配置を示した、インキュベータの正
面図、 第６図は、上記生化学分析装置のスライド搬送系を示す
斜視図、 第７図は、上記生化学分析装置の測定ヘッドとその周囲
部分を示す概略正面図、 第８図は、上記測定ヘッドのフィルタ板を示す平面図、 第９図は、本発明に係わる検査体の光学濃度の変化の様
子を示すグラフである。 １……化学分析スライド、2a……基準白板 2b……基準黒板、15……スライド待機部 15a……スライドガイド、18a……光源 20……点着手段、22……点着ピペット 25……バーコードリーダ、30……インキュベータ 31……上部部材 31a,31b,31c,32d,32e,32f,32g……ヒータ 32d,32h,32i……温度センサ 32……下部部材、33……収納室 40……測定手段、41……測定ヘッド 42……保持台、52……スライド供給レバー 53……供給レバー駆動モータ、54……シャトル 58……シャトル駆動モータ 59……スライド挿入バー、60……挿入爪 61……挿入バー駆動モータ、65……演算部 66……制御部、90……フィルタ板 90a、90b、90c、90d、90e、90f、90g……干渉フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料液中の特定成分と化学反応する試薬を
   含む検査体に試料液を点着し、該検査体を恒温保持しつ
   つその光学濃度を測定して、試料液中の特定成分の物質
   濃度を求める生化学分析方法において、 前記光学濃度を時間経過にともなって複数回測定し、 この光学濃度の最大値と最小値との差を求め、 この差と予め定めたしきい値とを比較し、該差がこのし
   きい値を下回る場合は、試料液の点着が異常であると判
   定することを特徴とする生化学分析方法における点着異
   常判定方法。