JPS5995440A - 光学測定方法と装置 - 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】 ある。

一般に抗体、抗原、血液凝固物、血清、反応液などの液
状試料の吸光度値を測定するには第１図に示すような装
置を用いて行なわれている。

すなわち、透明ガラスからなる光学測定用セル（１）に
液状試料（２）を入れ、一万・馴の光源（３）から特定
の波長金もった光（４）を発射し、スリッド板（５）を
通して試料（２）にあてる。

そしてこの試料（２）による光（４）の吸収率を他方側
の光電管などの検出器（６）によって検出する。

従来このような光学測定装置において、試料を測定する
収容セル□として一般的には第１図に示すような角筒状
をなし、その光束の通過する長さである光路長（６）が
１０ｚｚであるものが標準的に用いられている。

ところが前述のような抗体その他の液状試料（２）の光
学測定をするにはこの標準セル（１）では試　　　　□
料収納部分（７）の容積が大きすぎて余分な量の試料を
必要とし、又濃度の濃い試料では光が透過しづらいため
予め希釈してから測定をしなければならないという欠点
があった。

そこで試料収納部分の容積を小さくしたり光路長を短か
くした第２図に示すようなものが使用されている。

この第２図に示すものは外形は第１図の標準セル（１）
と同様角柱状をなしているが内部の光路長■を例えば２
〜０．５需とし、この挟間を試料収納部分（７）とした
ものである。このようにすると前述のような欠点が解決
できる。

ところが単に試料収納部分を狭くしただけでは一旦投入
された試料の排出と、セルの内部の洗浄とが困難である
。

そのため前の試料によってセル内部が汚染され、正確な
測定値が得られないという欠点があった。又、セルをき
れいに洗浄するためｌこは測定機器の測光路から外し、
再びセットするという作業を測定の度毎に行なわなけれ
ばならず、したがって多数の検体を次々と効率よく測定
することは不可能であるか困難であった。

また、連続的な反応で得られる試料や、クロマトグラフ
ィー等で得られる連続的分画物のように連続的に流出す
る試料を分析するためには、第１図や瀉２図のような形
状のセルでは目的が充分に達成されないのである。この
ような場合、あるいは多数個の検体試料を連続的に吸引
して効率よく吸光度を測定する場合には、第４図に示す
ような試料の流入口（ａ）と流出口（Ｑ）を有する貝流
通型セル（フローセル）（ｂ）を用い、試料を（ａ）よ
り（ｂ）中に流入させ、（ｂ）中を通過する試料の吸光
度を測定する方法がとられている。

−万、第５図や第６図のように、試料反応容器がそのｔ
ま光学的測定用セルになるように、特殊な加工をして作
られたガラス、プラスチック製の培養用、反応用容器を
用い、光源と受光部あるいは前記容器を順次移動して光
を透過させてつぎつぎに測定する等種々の工夫がされて
来た。

しかしながらこれらの手法にもそれぞれ欠点があり、目
的を充分に満していないのである。

即ち第４図のフローセルの場合にはセル内に残存してい
る前のサンプルによる汚染を次の検体試料で洗浄するた
め、汚染を防ぎ正確な測定を得るためにはセル内を満す
に足りる３〜４倍量の試料を必要とし結局１．５〜２ｍ
ｌの試料量を要するのである。故に０，１器程度の微量
試料の測定時には希釈等の操作を加えて、液量を増加さ
せる測定しなければならない口 また第５図、第６図の場合には反応容器として用いる性
質上、容器径を小さくするのに限界があり、その結果、
光路長を短くできないため、容器内の被検物質が高濃度
の場合、吸光度が大きくなり受光部で検出できなくなる
。また容器の材質ムラ、寸法ムラ等が影響し測定精度が
悪くなる等の欠点があった。

本発明はこれら従来の方法における欠点や難点ｔＳ決し
、しかも次のような従来の方法では得られない特徴を有
するものである０ すなわち、本発明は空間中に形成された試料液の真球状
の液滴を測定することにより、容器や試料収容のための
セル等を全く必要としないもので、従ってこのため、セ
ルへの試料の収容操作やセルの洗浄、交換の手間を省く
ことができ、しかもセル等の材質、形状ムラの影響がな
くなり、前の試料による汚染も発生しない等の多くの効
果が生じる。

更に、非常に微量な試料で測定できることと、かつその
ために同試料での複数回の測定ができることにより、被
測定試料の広範囲適用化と測定精度アップ化が計れる。

また、連続的に測定できるため、多数の検体を次々と効
率よく測定することができるきわめて小型な測定装置を
得ることができ、しかもノズル径と、その間隙を調整す
ることにより数分のｌ　ｍｍから４器までの球部が作成
できるために高濃度のサンプルでも希釈せずにそのまま
連続測定することができるのである。

そのために本発明は次のような構成を採用した。先ず方
法としては、一定の間隙をおいて試料点滴ノズルと試料
受けと金設け、試料点滴ノズルから試料を前記間隙内に
点滴せしめてその間隙内に点滴せしめてその間隙内に形
成された球状の試料筒に向って一側方から特定の波長を
もった光を投光し、試料によるその光の吸収−率を他側
の検出器によって検出し、記録することからなる光学測
定方法である。

以上のような方法を実施する装置としては次の如くであ
る◎ 試料点滴ノズル々試料受けとを一定の間隙をおいて配置
し、この間隙と直交する方向の一側に光源からの光を絞
りを経て間隙内に形成された球状の試料筒に向けて投光
するレンズを設け、かつこの透過光を集光する受光レン
ズを他側に配置し、更に受光レンズからの光を検出し、
記録する検出器を設けてなる光学測定装置である。

以下図面に示す実施例について説明する。

第１図において（１）は本体であって十字形の試料測定
室（１４）が形成されている。

その垂直方向の孔の上下には上部パイプホルダー０４と
下部パイプホルダー（１３）とがボルトで本体に締請さ
れている。

又ホルダーａａｃ’３）にはそれぞれ試料点滴ノズルａ
５１と試料受け（！！ＩＩが支持され、両者は一定の間
隙（ａ）をおいて電気的に絶縁された状態で配置され、
互に荷電できるようになっている。

水平方向の孔の−・１則には投光レンズ（５）を支持す
るレンズホルダー（５ａ）が調整フラン’）　（３）　
ｔ−介して取付けられ、調整フランジ（３）Ｉこは更に
電球ホルダー（４ａ）が取付けられ、電球ホルダー（４
ａ）に引続いて接点ホルダー（８）が橡付けられている
。

（４）は電球ホルダー（４ａ）に支持された電球であり
、これには接点ホルダー（８）に対して移動自在に取付
けられた接点スライドａωの接点１９）が当接するよう
になっている。

次に（７）は絶縁体であってこれを介して接点が接点ス
ライド（１０）に取付けられている。又（６）は調整７
ランジ（３）中にあってレンズホルダー（５ａ）と電球
（４）との間に介装された絞りである。

以上のように発光装置は本体（１）の−側に配設されて
おり、この光を受光するレンズａυが水平孔の一側に配
設されており、（ｌｌａ）はソルンズホルダーを示す。

（２ａ）はホトダイオードカバーであって、ホトダイオ
ード（２）管支持している。

以上述べた装置のうち試料点滴ノズルＱ５１はパイプ内
面が撥水性のもので構成されることが好ましく、例えば
テフロン、ポリエチレン等が用いられる。そして内径が
０，３π弄、外径０，５〜０１４５　ａｍ位のものがよ
い。そして試料点滴ノズルα１と試料受け（１６）との
間の間隙（ａ）は作成する試料液滴が重力の影響を受け
ない大きさの範囲であれば良く、これは液の表面張力の
大きさが大きい程、大きな直径の球部を安定に作ること
ができるもので、具体的には０，４〜２　ｍｒｎ程度が
よい。

又電球はハロゲンランプで２０ワット程度、投光レンズ
（５）は投光光線が試料球部の中心に収束するような焦
点を持つもので、例えば直径４闘で焦点距離がＦ５のも
の、又あるいは非球面レンズのような平行光も球面収差
を−なくして補正したレンズ、例えば双曲線カーブを有
するレンズ等を用い、受光レンズは直径６關で焦点距離
が同じＦ５のものが用いられる。

さて、試料受はチューブを吸引装置に接続し、試料測定
室０り内を除圧にし試料点滴ノズル（１５１から試料を
入れるきその出口上試料受けａωとの間の間隙（ａ）に
真球状の試料筒が形成される。

一方光源（４）からの光は絞り（６）を経てレンズ（５
）に到り、球状の試料筒に向って光が投光される〇そし
て試料を透過した光はレンズａυで受光され、検出器の
ホトダイオード（２）に受は止められている。

しかるに、試料点滴ノズルき試料受けとの間隔は、試料
液が真球状の球部ζこ成長した時の直径に該尚する一定
値になっているので、真球状の球部が形成されると、こ
の試料液の球部を介して点滴ノズルと試料受けとの間は
導通状態となり、この導通になった指令を受けて、その
時の、即ち最大球に成長した時の球部を透過した光の吸
光度値の信号のみを電気的に記録し、表示することによ
って被検体の一定光路長ｌこおける吸光値を測定するの
である。

その後球部は試料受は中に吸引されてａ滲より排出され
る。

かかる電気回路を第８図に示し、この動作を第９図にも
とづいて説明する〇 液滴が真球状の球部となって試料点滴ノズル（１５１と
試料受け（Ｌ６）に保持されたとき、走電圧電源αηに
より電球（４）は一定光度の光を液滴に照射し、この透
過光がホトダイオード（２）に受光されて電気信号に変
換される。これがアンプＩＩ！ｌで増幅され、ここから
第９図（イ）に示す信号がサンプルホールド回路（２Ｇ
に対して出力される。

一方、液滴により試料点滴ノズル（１つと試料受けαＱ
は導通され、これにもとづく信号がコンパレータ（２５
）により基準電圧ＶＲＥＦと比較される＠この出力が第
９図りに示され、この拡大したものが同図（ハ）に示さ
れている。コンパレータ（２５１からの出力信号により
モノマルチ（２υはこの信号が入力されている間第９図
に）に示すようなパルスを発生し、このパルスによりサ
ンプルホールド回路ｅ７Ｇはサンプリングを行い、パル
スの立下がりまでに一定出力を生じ、これを保持する。

このパルスの立下りにより、Ａ／Ｄ変換ｉｆ（ハ）は動
作を開始し、クロックジェネレータ（２りにより発生さ
れた第９図（へ）に示すパルスにしたがって第９図（ト
）に示すようなタイミングにより最上位ピット（ＭＳＢ
）から最下位ビット（ＬＳＢ）まで１４ビツトのディジ
タル信号に変換する。そして最下位ビット（ＬＳＢ）の
値が出力されたとき、Ａ／Ｄ変換は終了し、以後データ
として有効となる。この状態は図示省略したマイクロコ
ンピュータに通知される。このデータはバッファ（２４
Ｉに保持され、これがマイクロコンピュータから第９図
（ト）に示すイネーブル信号を入力されることによりマ
イクロコンピュータに出力されるコトになる。なお、コ
ンパレータｃ！５１の出力信号はマイクロコンビ二−タ
に出力され、液滴が試料受けｕ印に接触したことを通知
する。

一般に間隙（ａ）に出来た球状の液滴は揺れるので前述
した如く、受光側のレンズａυの径は投光側のレンズ（
５）の径より大きい方がよいＯ又、間隙（ａ）に液滴を
形成するといっても一部は試料受はチューブの奥面に沿
って流れるので下方に受皿を開催しておくとよい。受皿
に向って液滴を誘導するために試料受はチューブの外面
に縦長の溝を複数形成しておくのもよい。

以上の如く液滴を形成して吸光度値を測定できるのでセ
ルに比べて試料の体積が少なくて済み、したがってセル
の被検体量と対比すれば本発明のものは数滴検査できる
のでその平均値をとれば誤差のない吸光度値を得ること
ができる０本発明のものは以上の如く、セルに比べて誤
差のない吸光度値をうろことができるばかりでなく試料
点滴ノズルが撥水性のものであると、洗浄の必要がなく
吸引ポンプで試料測定室を除圧にして試料点滴ノズル側
より試料を吸引し、試料球部にすればノズル内の試料は
全部が測定に供することが可能となり、従って前の試料
の残存量はほぼなくなり前試料により汚染される危険性
はほとんどない。

゛　又本発明のものによれば、幾２．１３．１のものの
被検体試料を多数の整列された小容器に配置し、本発明
測定装發を動かしながら連続に効率よく測定できる＠ 以上の実施例では光源として電球を直接用いたがグラス
ファイバーを利用して光ｔ−９導してもよく、絞りを与
える場合には絞り径ｔ−０，１〜０．２閂とするがよい
。

又、以上の実施例では試料点滴ノズルと試料受けとの間
が導通状態となったとき、検出器の記憶回路に記録され
るようになっているが、その代りに測定光と直交する方
向に別な波長の平行光を試料の液滴に与え、これを透過
した光をリニアレーで受光して検知し、試料径が所定の
径になったとき受光器から出力された吸光度値を記憶す
るようにしてもよい。

この場合試料点滴ノズルと試料受けとを荷電状態にする
必要がない。

【図面の簡単な説明】 Ｍ１図は従来のセルによる光学測定装置の説四回。 第２図、第３図は第１図の改良されたセルによる光学測
定装置の説明図とセルの斜面因〇第４．５．６図は従来
の他の光学測定説明図。 第７図は本発明光学測定装置の切断面図。 第８．９図は本発明電気回路図と動作図である。 （２）・・・・・・・・・・・・検出器（５）・・・・
・・・・・・・・投光レンズαυ・・・・・・・・・・
・・受光レンズａ５１・・・・・・・・・・・・試料点
滴ノズルαｅ・・・・・・・・・・・・試料受は特許出
預人　エーザイ株式会社 第 一り− 揶　２　月 １図 第３図 、Ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　一定の間隙をおいて試料点滴ノズルと、試料
   受けとを設け、試料点滴ノズルから試料を前記間隙内に
   点滴せしめて、その間隙内に形成された球状の試料滴に
   向って一側方から特定の波長をもった光を投光し、試料
   によるその光の吸収率を他方側の検出器によって検出し
   、記録することからなる光学測定方法。
2. （２）試料点滴ノズルと試料受けとを一定の間隙をおい
   て配置し、この間隙と直交する方向の一側に光源からの
   光を絞りを経て間隙内に形成された球状の試料滴に向け
   て投光するレンズを設け、かつこの透過光を集光する受
   光レンズを他側に配置し、更に受光レンズからの光を検
   出し記録する検出器を設けてなる光学測定装置。