JPS6057237A - 生化学分析における反射濃度測定方法 - 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〕 この発明は測定素子に測光光線を照射し、これより反射
する反射光の反射濃度を測定することによって液体試料
の成分等の分析を行う生化学分析における反射濃度測定
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、血液、血清等の液体試料について。

当該液体試料における特定の成分の含有の有無あるいは
その含有量等を知るべき場合が多く。

このために反応試薬による化学分析が行われる。

液体試料の化学分析法としては、乾式法と湿式法とがあ
るが、このうち乾式法は、特定の試薬が含浸された薄板
をマウント間に挟み込んでなる液体試料の測定素子を用
い、この測定素子に分析すべき液体試料を滴下して供給
し、これを反応用恒温槽内に置いて液体試料と試薬とを
反応せしめ、その反応の進行状態または結果を。

例えば反応による色の濃度変化を光学式濃度測定器によ
り測定する手段、その他の手段により測定検出する方法
であり、液体試料を実際上固体として取り扱うことがで
きる点で非常に便利である。

しかしながら、多数の検体を個々に測定素子に滴下し９
反応による色の濃度変化を光学式濃度測定器により測定
することは困難かつ面倒であり、従って、最近では複数
個の測定素子を同一円上の等配位置に係止したディスク
を用い。

該ディスクを一定角度づつ回転できる如く設置し、順次
測定素子の測定面に所望する波長の測光光線を照射し、
該測定素子の測定面からの反射光を電気信号に変換して
反射濃度を測定するようにした生化学分析装置が開発さ
れてきたが。

測定精度を高め、信頼性、再現性を向上させるためには
測定素子に測光光線を照射する光学系にバラツキや誤差
があってはならないし、信号処理を行う電気回路におけ
る誤差を正確に把握して補正することが肝要である。

〔発明の目的・構成〕

この発明は上記の点に鑑み、光源から発せられる測光光
線をその光路上に設けたシャ・２タ一羽を開くことによ
って測゛定素子に照射し、その反射光を第一受光素子に
伝送する一方、前記測光光線の一部をその光路より分岐
して第二受光素子にレファレンスし、これら素子反射光
及びレファレンス光を第一、第二受光素子によってそれ
ぞれ変換された両電気信号を補償回路によって差動増幅
するとともに、該補償回路の出力信号と複数の異なる値
の基準信号とをスイッチング回路を介して順次アナログ
−デジタル変換器に入力することにより、測定素子に照
射される光量の変動に基づく反射光の光量変動を補償す
る一方、ア≠ログーデジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器
と称する）における変換誤差を、基準信号を入力した際
の入出力値を用いて演算することにより除去し、システ
ム全体としての測定誤差を大幅に削減し、高精度１高信
頼性、高再現性を実現した生化学分析における反射濃度
測定方法を提供することを目的とする。

（実施例） 次に、この発明を添付図面に示す実施例にもとづいて説
明する。

第１図は本発明に係る測定方法を実現するシステムの構
成例を示すものである。

図において、１は測光光線２を発する光源である。測光
光線２の光路上には測光光線２を集光させる集光レンズ
３．測光光線２の照射径を一定にするための筒形スリッ
ト４．測光光線２の光路を変更させるミラー５がそれぞ
れ設置され、ミラー５によって変更された測光光線２の
光路上には、血液等の試料により反応した測定素子６が
配置されている。

さらに、集光レンズ３と筒形スリット４との間には４５
°に傾斜した透明ガラス７と、シャッター羽８が設置さ
れている。透明ガラス７は測光光線２の光量変動を把握
するために測光光線２の一部をレファレンス光として分
岐させるもめであり、シャッター羽８は測定素子６に対
して照射する測光光線２を開閉するためのものであって
、ロータリーソレノイド９によって光路上に進退自在と
なるよう回転駆動される。

前記測定素子６の照射点周辺には、照射によって生じた
反射光２ａを受光する複数個の受光器ｉｏ−が配設され
、該受光器ｉｏ−には受光・した光を第一受光素子２０
へ伝送する光ファイバー１１−　が接続されている。こ
れと同様に透明ガラス７によって分岐したレファレンス
光２ｂの光路上には受光器１２が配設され、該受光器′
１２には受光したレファレンス光を第二受光素子２１へ
伝送する光ファイバー１３が接続されている。なお、前
記反射光２ａを受光素子にてダイレクトに受け、光ファ
イバー１１．１３を省略するように構成してもよい。

前記第一受光素子２０及び第二受光素子２１は測定素子
反射光２ａ及びレファレンス光２ｂを各光量に対応する
大きさの電気信号（電流値）に変換するものであり、フ
ォトダイオード等の光電素子によって構成されている。

３０は第一受光素子２０で生じた第一電気信号を電圧値
Ｖ　ｍｅａに変換する電流−電圧変換器。

３１は第二受光素子２１で生じた第二電気信号を電圧値
Ｖ　ｒｅｆに変換する電流−電圧変換器である。

４０は測定素子反射光２ａの光量に対応した電圧Ｖ　ｍ
ｅａとレファレンス光２ｂの光量に対応した電圧Ｖ　ｒ
ｅｆとを差動増幅することにより。

測光光線２の光源変動に基づく測定素子反射光２ａの光
量変動を補償する補償回路である。該補償回路４０は対
数変換器からなり、入力電圧Ｖｍｅａ　、Ｖｒｅｆと出
力電圧ＶｘとはＶｘ　＝　Ｋｌｏｇ（Ｖｒｅｆ　／　Ｖ
ｍｅａ　）　Ｋ　＝定数なる関係式で表される。

５０はスイッチング回路、６０はＡ／Ｄ変換器である。

スイッチング回路５０はＡ／Ｄ変換器６０の入力端子５
０ａと、補償回路４０の出力端子５０ｂ、一定基準電圧
Ｖｌ＋に設定された基準電圧発生回路５１の端子５０Ｃ
及び前記基準電圧ｉｔよりも小なる値の基準電圧ＶＬに
設定された端子５０ｄとを順次切換え得るようになって
いる。このスイッチング回路５０ばアナログスイッチに
よって構成され、各端子の切換えは選択信号発生器５２
からの信号によって行われる。

前記Ａ／Ｄ変換器６０は前記スイッチング回路５０の切
換えに応じて、補償回路４０の出力Ｖｘ、基準電圧Ｖ）
！、ＶＬをそれぞれ入力してサンプリングし、各僅に対
応したデジタル変換値を出力するものである。このサン
プリングはサンプリングパルス発生器６１から送出され
るパルス信号によって行われ、−回の照射にて複数のサ
ンプリングを指令できるようになってい７０は基準電圧
値ＶＨ，ＶＬと前記補償回路４０の出力ＶｘをＡ／Ｄ変
換器６０に入力して得られる各変換出力値から、補償回
路４０の出力が正しいデジタル変換値となるように演算
する演算回路である。該演算回路７０はＡ／Ｄ変換器６
０における誤差を補正するためのものである。即ち、Ａ
／Ｄ変換器６０への入力電圧をＶＡ、デジタル変換後の
出力電圧をＶＤとすると ＶＤ＝ａＶ八　十ｂ　−−−−−−一　■なる関係式が
成立する。ここでａ、ｂは経時変化等によって変化する
係数である。

従ってＡ、／Ｄ変換器６０の入力電圧がＶｘ。

■■ｔ、ＶＬである場合のデジタル変換後の出力値ＶＤ
ｘ、ＶＤＩＩ、ＶＤＬは ＶＤｘ＝　ａ　ＶＸ　＋　ｂ　−−−−−−−−■ＶＤ
ｌｌ＝　ａ　ＶＨ＋　ｂ　−−−−−一　■ＶＤＬ＝　
ａ　ＶＬ　＋　ｂ　−−−−−■となる。第２図の実線
はこの状態を示しているものである。上記■、■、■式
より係数ａ、ｂを消去し、Ｖｘに関する式をもとめれば
の基準電圧値であり、　ＶＤＩＩ、ＶＤＬ、ＶＤｘはデ
ジタル変換後の出力値であるから０式中には経時変化等
による誤差要因は含まれていない、従って、上記０式に
各値を代入して計算すれば正しいＶｘのデジタル変換値
がめられる。前記演算回路７０は上記０式の計算を実行
するものであり、第２図の破線はこの計算の結果を示し
ているものである。

以上のシステム構成を参照して、この発明に係る生化学
分析における反射濃度測定方法を説明すると。

まず、シャッター羽８により測光光線２の光路を遮断さ
せた状態で光源１を点灯する。

次に、測定素子６を照射位置に七ノ１−シたときの信号
によりロータリーソレノイド９を駆動し、シャッター羽
８を光路から退去させ、測光光線２を測定素子６に照射
させる。この測定素子６からの反射光２ａは受光器１０
−で受光され、光ファイバー１１・−を介して第一受光
素子２０へ伝送される。一方、測光光線２の一部はレフ
ァレンス光として透明ガラス７で分岐されて受光器１２
より光ファイバー１３を介して第二受光素子２１へ伝送
される。

第一受光素子２０は反射光２ａの光量に対応した第一電
気信号を出力し、第二受光素子２１はレファレンス光２
ｂに対応した第二電気信号を出力する。この第一、第二
電気信号は電流−電圧変換器３０．３１によって、それ
ぞれ電圧Ｖｍｅａ　、Ｖｒｅｆに変換される。

電圧変換された信号Ｖｍｅａ　、Ｖｒ’ｅｆは対数変換
器からなる補償回路４０に入力されて対数変換され、そ
の結果、補償回路４０は Ｖｘ　＝に１ｏｇ　（Ｖｒｅｆ　／Ｖｍｅａ　）なる出
力Ｖにを生じる。

この式から明らかな如く、測定素子６に照射する測光光
線２が変動しても、測光光線２の一部を分岐して得たレ
ファレンス光も同一割合で変動するため、Ｖｒｅｆ　／
Ｖｍｅａによって相殺され、出力Ｖｘは液体試料の違い
に基づく反射濃度の差異を要因として変化するだけであ
り、照射光の光量変動による誤差を除去することができ
る。

しかして、補償回路４０からの出力Ｖｘ及び基準電圧発
生回路５１からの電圧Ｍｌ（、ＶＬはスイッチング回路
５０のスイッチの切換えに応じて選択的にＡ／Ｄ変換器
６０に入力され、該Ａ／Ｄ変換器６０はデジタル変換し
、その変換値を演算回路７０に伝送する。このＡ／Ｄ変
換器６０の変換値にはＡ／Ｄ変換器自身による誤る。

かくして得られた変換値Ｖχは測光光線の光量変動に基
づく誤差及びＡ／Ｄ変換器６０による誤差を含むことな
く、測定素子６試薬に反応した成分に応じて変化する関
数となる。

上記の場合、シャッター羽８の一回の開放により測定素
子６の同一点より多点サンプリングを行わせるときは各
サンプリングの信号値を平均することにより、センサー
ノイズを除去できるし、シャンク−羽８を開いて測光光
線２を測定素子６に照射する前後、即ち、測定素子の反
射濃度測定前後における非照射時の測定値をめ、該測定
値に基づいて受光素子のドリフト傾向を把握して補正す
る構成を同時に組込めば。

回路の安定はより向上する。

なお、上記実施例において、演算回路７０゜選択信号発
生回路５２．サンプリングパルス発生器６１等における
動作はマイクロコンピュータによって行わせることもで
きる。

〔発明の効果〕

この発明は以上の如く、光源から発せられる測光光線を
その光路上に設けたシャッター羽を開くことによって測
定素子に照射し、その反射光を第一受光素子に伝送する
一方、前記測光光線の一部をその光路より分岐して第二
受光素子にレファレンスし、これら素子反射光およびレ
ファレンス光を第一、第二受光素子によって変換した両
電気信号を補償回路によって差動増幅するとともに該補
償回路の出方信号と複数の異なる値の基準信号とをスイ
ッチング回路を介して順次アナログ−デジタル変換器に
入力することを特徴としているから、測光光線を照射し
た際の反射光に対応する信号と、測光光線の一部を分岐
して得たレファレンス光に対応する信号とを差動増幅す
ることによって測定素子反射光の光電変動に基づく変動
誤差を相殺し、光源変動をキャンセルできる。

また、Ａ／Ｄ変換器におしする誤差をその入出力特性の
関係から演算することによって除去し得、システム全体
としての測定誤差を大幅に削減した高精度の測定値が得
られ、信頼性、再現性が格段に向上するというすぐれた
’ＪＪ果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図はシステムの構成
を示すブロック図、第２図はデジタル変換後の値と、補
正後の値を示すグラフである。 １−・光源　２−光束 ３−集光レンズ　４−筒形スリット ５・−反射ミラー　６−測定素子 ７−透明ガラス　８−シャッター羽 ９・−ロータリーソレノイド　１０．１２−受光器１１
．１３・−光ファイバー　２０．２１−受光素子３０．
３１−電流一電圧変換器　４〇−補償回路５０−スイッ
チング回路　６（１−Ａ　／　Ｄ変換器７０−演算回路 特許出願人　小西六写真工業株式会社 第１図 ５２　６１ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源から発せられる測光光線をその光路上に設り
   たシャッター羽を開くことによって測定素子に照射し、
   その反射光を第一受光素子に伝送する一方、前記測光光
   線の一部をその光路より分岐して第二受光素子にレファ
   レンスし、これら素子反射光及びレファレンス光を第一
   、第二受光素子によってそれぞれ変換した両電気信号を
   補償回路によって差動増幅するとともに該補償回路の出
   力信号と複数の異なる値の基準信号とをスイッチング回
   路を介して順次アナログ−デジタル変換器に入力するこ
   とを特徴とする生化学分析における反射濃度測定方法。
2. （２）前記シャッター羽の開放中に、同一点での多点サ
   ンプリングを行い、その平均値をとることによりセンサ
   ーノイズを除去するようになっている特許請求の範囲第
   １項記載の生化学分析における反射濃度測定方法。
3. （３）前記シャッター羽の開閉と同期して実測定区間の
   前後においてサンプリングし、受光素子のドリフト仰向
   を把握できるようになっている特許請求の範囲第１項記
   載の生化学分析における反射濃度測定方法。