JP2011185728A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料及び試薬の浪費を低減することができる自動分析装置を提供する。
【解決手段】試料と試薬の混合液を収容する反応容器３と、反応容器３に光を照射する光源７１と、光源７１を格納するランプハウス８２と、ランプハウス８２に配置された光源７１から照射される光を検出する第２の光検出器８０とを備え、第２の光検出器８０により検出された検出信号に基づいて、光源７１が点灯している間、光源７１の状態を監視する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液体に含まれている成分を分析する自動分析装置に係り、特に、光を照射する光源を備えた自動分析装置に関する。

自動分析装置は生化学検査項目や免疫検査項目等を対象とし、被検体から採取された被検試料と各検査項目の試薬との混合液の反応によって生ずる色調や濁りの変化を、分光光度計や比濁計等を有する測光部で光学的に測定することにより、被検試料中の様々な検査項目成分の濃度や酵素の活性等で表される分析データを生成する。

この自動分析装置の測光部には、様々な検査項目の分析が可能なように近紫外から近赤外領域に亘って高い出力安定性が得られる例えばハロゲンランプなどの光源が用いられている。そして、ハロゲンランプなどの光源は、高い出力安定性が得られる反面、長時間点灯していると発光源であるフィラメントが劣化するため、測定前に光源からの光の強度変化を判定し、光源が安定していると判定されたときに、測定を開始させる自動分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−１２７５８３号公報

しかしながら、特許文献１では、測定中に光源が不安定になると、測定終了後に出力される分析データを見て始めて分析データの異常に気付くことになる。このため、再測定することになり、試料及び試薬を浪費してしまう問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、試料及び試薬の浪費を低減することができる自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の自動分析装置は、試料と試薬の混合液を収容する反応容器に光源からの光を照射し、前記反応容器内を透過した光を検出して測定を行う自動分析装置において、前記反応容器を透過した光が通過する範囲外に配置され、前記光源からの光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記光源の状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光源から照射され、反応容器を透過した光が通過する範囲外からの光を検出し、その検出した検出信号に基づいて光源の状態を判定することにより、試料及び試薬の浪費を低減することができる。

本発明の実施例に係る自動分析装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例に係る分析部の構成を示す斜視図。 本発明の実施例に係る測光部の構成の一例を示す図。 本発明の実施例に係る図３に示した第２の光検出器のＡ―Ａ線矢視断面及び監視部の構成の一例を示す図。

以下、本発明の実施例を説明する。

以下、本発明による自動分析装置の実施例を、図１乃至図４を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例に係る自動分析装置の構成を示したブロック図である。この自動分析装置１００は、各検査項目の標準試料や被検試料等の試料と各検査項目の試薬との混合液に光を照射して測定する分析部２２と、分析部２２の照射光を監視する監視部２３と、分析部２２の測定に関る各分析ユニットの駆動及び制御を行う分析制御部２７とを備えている。

また、自動分析装置１００は、分析部２２での測定により生成される標準データや被検データを処理して検量データや分析データを生成するデータ処理部３０と、データ処理部３０で生成された検量データや分析データを印刷出力や表示出力する出力部４０と、各種コマンド信号の入力等を行う操作部５０と、監視部２３、分析制御部２７、データ処理部３０、及び出力部４０を統括して制御するシステム制御部６０とを備えている。

図２は、分析部２２の構成を示した斜視図である。この分析部２２は、標準試料や被検試料等の試料を収容する試料容器１７と、この試料容器１７を保持するサンプルディスク５と、円周上に配置された複数の反応容器３と、この反応容器３を所定の温度に恒温可能に収容する恒温槽１１と、恒温槽１１に収容された反応容器３を回転可能に保持する反応ディスク４とを備えている。また、サンプルディスク５に保持された試料容器１７内の試料を吸引して反応容器３内へ吐出する分注を行うサンプル分注プローブ１６と、サンプル分注プローブ１６を回動及び上下移動可能に保持するサンプル分注アーム１０とを備えている。

また、試料に含まれる検査項目の成分と反応する１試薬系及び２試薬系の第１試薬を収容する試薬容器６と、この試薬容器６を格納する試薬庫１と、この試薬庫１に格納された試薬容器６を回動可能に保持する試薬ラック１ａとを備えている。また、試薬ラック１ａに保持された試薬容器６内の第１試薬を吸引して試料が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第１試薬分注プローブ１４と、この第１試薬分注プローブ１４を回動及び上下移動可能に保持する第１試薬分注アーム８とを備えている。

また、反応容器３に分注された試料と第１試薬の混合液を撹拌する第１撹拌子１８と、第１撹拌子１８を回動及び上下移動可能に保持する第１撹拌アーム２０とを備えている。また、２試薬系の第１試薬と対をなす第２試薬を収容する試薬容器７と、この試薬容器７を格納する試薬庫２と、この試薬庫２に格納された試薬容器７を回動可能に保持する試薬ラック２ａとを備えている。また、試薬ラック２ａに保持された試薬容器７内の第２試薬を吸引して第１試薬が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第２試薬分注プローブ１５と、この第２試薬分注プローブ１５を回動及び上下移動可能に保持する第２試薬分注アーム９とを備えている。

また、反応容器３に分注された試料、第１試薬、及び第２試薬の混合液を撹拌する第２撹拌子１９と、第２撹拌子１９を回動及び上下移動可能に保持する第２撹拌アーム２１とを備えている。また、反応容器３内の混合液に光を照射して光学的に測定する測光部１３と、測光部１３で測定を終了した反応容器３内を洗浄する反応容器洗浄部１２とを備えている。

そして、測光部１３は、回転移動して光路を横切る反応容器３に光を照射し、この照射により反応容器３内の混合液を透過した光を検査項目の波長毎に検出する。そして、検出した検出信号を処理してデジタル信号で表される標準データや被検データを生成し、生成した標準データや被検データをデータ処理部３０に出力する。

分析制御部２７は、分析部２２の各分析ユニットを駆動する機構を有する機構部２８と、機構部２８の各機構を制御する制御部２９とを備えている。そして、機構部２８は例えば４．５秒の分析サイクル毎に、サンプルディスク５、試薬ラック１ａ、及び試薬ラック２ａを夫々回動した後に停止する機構、並びに反応ディスク４を回転した後に停止する機構を備えている。また、サンプル分注アーム１０、第１試薬分注アーム８、第２試薬分注アーム９、第１撹拌アーム２０、及び第２撹拌アーム２１を夫々回動及び上下移動した後に停止する機構を備えている。また、反応容器洗浄部１２を上下移動した後に停止する機構を備えている。

制御部２９は、機構部２８のサンプルディスク５、反応ディスク４、サンプル分注アーム１０、第１試薬分注アーム８、第２試薬分注アーム９、試薬ラック１ａ、試薬ラック２ａ、反応容器洗浄部１２等の各分析ユニットを駆動する機構を夫々制御する制御回路を備えている。

図１に示したデータ処理部３０は、分析部２２の測光部１３から出力された標準データや被検データを処理して各検査項目の検量データや分析データを生成する演算部３１と、演算部３１で生成された標準データや分析データを保存するデータ記憶部３２とを備えている。

演算部３１は、測光部１３から出力された標準データを吸光度データに変換し、変換した吸光度データ及びこの吸光度データの標準試料に対して予め設定された標準値から、標準値と吸光度データの関係を表す検量データを生成し、生成した検量データを出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。

また、測光部１３から出力された被検データを吸光度データに変換し、変換した吸光度データに対応する検査項目の検量データをデータ記憶部３２から読み出す。そして、読み出した検量データを用いて変換した吸光度データから、濃度値や活性値として表される分析データを生成する。そして、生成した分析データを出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。

データ記憶部３２は、ハードディスク等のメモリデバイスを備え、演算部３１から出力された検量データを検査項目毎に保存する。また、演算部３１から出力された各検査項目の分析データを被検試料毎に保存する。

出力部４０は、データ処理部３０の演算部３１から出力された検量データや分析データを印刷出力する印刷部４１及び表示出力する表示部４２を備えている。そして、印刷部４１は、プリンタなどを備え、演算部３１から出力された検量データや分析データを予め設定されたフォーマットに従って、プリンタ用紙などに印刷する。

表示部４２は、ＣＲＴや液晶パネルなどのモニタを備え、演算部３１から出力された検量データや分析データを表示する。また、自動分析装置１００で分析可能な検査項目の分析パラメータを設定するための分析パラメータ設定画面、この分析パラメータ設定画面で設定された検査項目の分析に用いる試薬の情報を設定するための試薬情報設定画面、被検試料毎にこの被検試料を識別する識別情報及び分析パラメータ設定画面で設定された検査項目の中から検査対象となる検査項目を選択して設定するための検査項目設定画面等を表示する。

操作部５０は、キーボード、マウス、ボタン、タッチキーパネルなどの入力デバイスを備え、検査項目毎の分析パラメータ、試薬情報、被検試料の識別情報及び検査項目、被検試料毎に識別情報及び検査対象となる検査項目等を設定するための入力操作等を行う。
システム制御部６０は、ＣＰＵ及び記憶回路を備え、操作部５０からの操作により入力された各検査項目の分析パラメータの情報、試薬情報、被検試料毎の識別情報及び検査項目等の入力情報を記憶回路に記憶した後、これらの入力情報に基づいて、監視部２３、分析制御部２７、データ処理部３０、及び出力部４０を統括してシステム全体を制御する。

以下、図１乃至図４を参照して、分析部２２における測光部１３及び監視部２３の構成を説明する。図３は、測光部１３の構成の一例を示す図である。また、図４は、図３に示した測光部１３における一部のユニットのＡ―Ａ線矢視断面及び監視部２３の構成の一例を示す図である。
先ず、測光部１３の構成について説明する。
図３において、測光部１３は、光を発する光源７１と、光源７１からの光を制限するスリット７２と、このスリット７２を通過した光から熱成分を除去する熱線吸収フィルタ７３と、熱線吸収フィルタ７３を透過した光をこの光の光路を横切って通過する反応容器３に集光する第１の集光レンズ７４と、反応容器３内の混合液を透過した光をスリット７６に集光する第２の集光レンズ７５と、スリット７６を通過した光を分光する回折格子７７とを備えている。

また、回折格子７７により分光されたスペクトルを波長毎に検出して電気信号に変換する複数のフォトダイオードを有する第１の光検出器７８と、第１の光検出器７８からの検出信号を処理して標準データや被検データを生成する第１の信号処理部７９と、光源７１から照射された光を検出する第２の光検出器８０と、第２の光検出器８０からの検出信号を変換して光源７１の状態を監視するためのモニタデータを生成する第２の信号処理部８１と、光源７１及びスリット７２を格納するランプハウス８２とを備えている。

光源７１は、様々な検査項目の分析が可能なように近紫外から近赤外領域に亘って高い出力安定性が得られる例えばハロゲンランプであり、光軸７０方向に強い光を照射する。そして、操作部５０から自動分析装置１００に電源を投入する電源ＯＮの操作に応じて点灯する。また、自動分析装置１００への電源の供給を停止する電源ＯＦＦの操作に応じて消灯する。この電源ＯＮの操作が行われてから電源ＯＦＦ操作が行われるまでの間、点灯している。なお、ＬＥＤを用いて実施するようにしてもよい。

スリット７２、熱線吸収フィルタ７３、第１及び第２の集光レンズ７４，７５、スリット７６、及び回折格子７７は、光軸７０上に配置される。

第２の検出器８０は、反応容器３を透過した光が通過する範囲外の例えばランプハウス８２に配置される。ここで、第１の光検出器７８で検出する検出信号に基づいて、光源７１の状態を監視する方法が考えられるが、測定中においては、分析サイクル毎に光路を横切って通過する試料、試薬、混合液等を収容した複数の反応容器３が光を吸収するため障害となって、光源７１の状態に基づく検出信号を連続して収集することができない問題がある。この問題に対して、反応容器３内の混合液を透過した光が通過する範囲外の位置であるランプハウス８２に第２の光検出器８０を配置することにより、光源７１が点灯している間、測定中でも反応容器３の影響を受けることなく、光源７１から照射された光の検出信号を連続的に収集することができる。

ランプハウス８２は、反応容器３から離間して配置され、光源７１から照射された光が通過する２つの第１及び第２の開口部を有する。そして、反応容器３に照射する光源７１からの光が通過する第１の開口部に熱線吸収フィルタ７３が配置され、第２の光検出器８０に照射する光源７１からの光が通過する第２の開口部に第２の光検出器８０が配置される。

ここで、光源７１の発光源が例えばハロゲンランプのフィラメントであり、スリット７２を通過する光がその発光源の一部からの光である場合、そのスリット７２を通過する光の強度及び安定性が正常であっても、発光源の一部以外の部分が劣化していると、その発光源は異常の兆候を示していることになる。従って、ランプハウス８２の第１及び第２開口部を中心が光軸７０上に位置するように配置し、スリット７２よりも大きな開口面積を有する第２の開口部を設けるように実施する。これにより、第２の光検出器８０では、光源７１における発光源の反応容器３に照射する部分よりも広範囲の部分からの光の検出ができ、より多くの光の情報を得ることができる。そして、発光源の異常の兆候を捉えやすくなる。

図４は、図３に示した第２の光検出器８０のＡ―Ａ線矢視断面及び監視部２３の構成の一例を示した図である。この第２の光検出器８０はランプハウス８２に支持され、入射した光の熱成分を除去する熱線吸収フィルタ８０１、入射した光を減光するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ８０２、及び入射した光を検出するフォトダイオード８０３により構成される。また、熱線吸収フィルタ８０１、ＮＤフィルタ８０２、及びフォトダイオード８０３を保持するホルダ８０４及びこのホルダ８０４に係合するキャップ８０５，８０６により構成される。

熱線吸収フィルタ８０１は、長波長領域の赤外線を吸収するフィルタであり、点灯して高熱になっている光源７１の影響でフォトダイオード８０３が動作温度を超えるのを防ぐために設けられている。そして、光源７１により照射された光から長波長領域の光を低減して、ＮＤフィルタ８０２に出射する。

ＮＤフィルタ８０２は、光の強度を広範囲な波長域に亘って低減するフィルタであり、フォトダイオード８０３に入射する光を許容範囲の強度に減光するために設けられている。そして、熱線吸収フィルタ８０１を透過した光を減光して出射する。

フォトダイオード８０３は、入射した光を電気信号に変換する。そして、ＮＤフィルタ８０２を透過した光を検出して電気信号に変換し、その検出した電気信号である検出信号をモニタデータとして第２の信号処理部８１に出力する。

なお、光学的な誤差要因の占める割合が大きい検査項目の分析に用いる特定の波長を選択的に透過するフィルタをフォトダイオード８０３の検出面に設け、その波長の光を検出するように実施してもよい。

ホルダ８０４及びキャップ８０５，８０６は、ランプハウス８２内の発熱した光源７１からの熱がフォトダイオード８０３に伝わるのを低減するために断熱性に優れた例えばプラスチック材から成る。そして、ホルダ８０４は貫通孔を有し、貫通孔の一端部に熱線吸収フィルタ８０１及びＮＤフィルタ８０２が互いに隣接して配置される。また、貫通孔の他端部にフォトダイオード８０３が配置される。

キャップ８０５は、ランプハウス８２の第２の開口部を含む大きさの開口部を有する。そして、キャップ８０５は、着脱自在にホルダ８０４の一端部に螺嵌され、ホルダ８０４の貫通孔の一端部に配置された熱線吸収フィルタ８０１及びＮＤフィルタ８０２をホルダ８０４に押し付けて固定する。また、キャップ８０６は、着脱自在にホルダ８０４の他端部に螺嵌され、貫通孔の他端部に配置されたフォトダイオード８０３をホルダ８０４に押し付けて固定する。

このように、着脱自在にキャップ８０５，８０６を設けることにより、長期間の使用により劣化する熱線吸収フィルタ８０１及びＮＤフィルタ８０２を容易に交換することができる。

第２の信号処理部８１は、光源７１が点灯している間、第２の光検出器８０のフォトダイオード８０３から連続的に出力される検出信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路及びこのＩ／Ｖ変換回路で変換された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を有し、フォトダイオード８０３からの検出信号をデジタル信号に変換して光源７１を監視するためのモニタデータとして生成する。そして、生成したモニタデータを連続して監視部２３に出力する。

このように、ランプハウス８２に第２の光検出器８０を配置することにより、点灯している間の光源７１から照射される光を絶えず第２の光検出器８０で検出することができる。

次に、監視部２３の構成について説明する。
監視部２３は、分析部２２における測光部１３の第２の信号処理部８１から出力されたモニタデータを収集して吸光度データに変換する収集部２４と、収集部２４で変換された吸光度データを順次保存する吸光度データ記憶部２５と、吸光度データ記憶部２５に保存された吸光度データを読み出して測光部１３の光源７１の状態を判定する判定部２６とにより構成される。なお、モニタデータを用いて光源７１の状態を判定するように実施してもよい。

収集部２４は、電源ＯＮの操作が行われると、第２の信号処理部８１から出力されるモニタデータの収集を開始し、電源ＯＦＦの操作が行われるまでの間、連続して収集する。そして、第２の信号処理部８１から出力されたモニタデータを、分析サイクルよりも短い例えば１秒間に複数回の所定の間隔で収集する。次いで、収集した各モニタデータを分析サイクルよりも長い例えば３分間を一区間とする各区間の最初のモニタデータを透過率１００％とする吸光度データに変換し、変換した吸光度データを吸光度データ記憶部２５に出力する。

判定部２６は、吸光度データ記憶部２５に保存された吸光度データを時系列的に読み出し、読み出した吸光度データに基づいて、光源７１の状態を判定する。ここでは、光源７１は、点灯してからランプハウス８２内の温度が上昇して略一定の温度になり、光の強度が安定するまでの安定化時間を必要とする。このため、光源７１が点灯してから安定時間経過後、消灯するまでの間を連続して判定する。

ここで、光源７１の特徴を生かした判定基準を設ける。そして、光源７１がハロゲンランプである場合、このランプの寿命となる交換時期に差し迫ると、照射された光の強度に不規則な変動が生じる特徴がある。従って、光源７１から照射される光を、反応容器３等の障害物の影響を受けることなく検出し、検出した信号を短い間隔で連続して収集することにより、不規則な変動を見逃すことなく捉えることができる。

そして、不規則な変動を捉えるために、一区間毎に、その区間の吸光度データの中から予め設定された閾値を外れる吸光度データの数を求める。求めた数がＬ個以上ある区間を不安定区間とする。そして、光源７１が点灯している間の不安定区間の出現回数が許容範囲内である場合、光源７１が正常な状態であると判定する。また、光源７１が点灯している間の不安定区間の出現回数が許容範囲よりも多い警告範囲である場合、使用可能であるものの劣化して交換時期であると判定し、その判定結果である警告情報をシステム制御部６０に出力する。更に、光源７１が点灯している間の不安定区間の出現回数が警告範囲よりも多い異常範囲である場合、光源７１が劣化してこれ以上使用すると分析データが悪化する異常な状態であると判定し、その判定結果である異常情報をシステム制御部６０に出力する。

システム制御部６０では、判定部２６から出力された警告情報を出力部４０の表示部４２に表示させる。このように、警告情報を表示部４２に表示させることにより、交換時期を通知して光源７１の交換を促すことができる。これにより、光源７１による異常な分析データの生成を未然に防ぐことが可能となり、誤診を防ぐことができる。また、試料、試薬、及び作業時間の浪費を防ぐことができる。

また、判定部２６から出力された異常情報を表示部４２に表示させると共に、分析制御部２７の制御部２９に出力する。制御部２９は、システム制御部６０から出力された異常情報に基づいて、操作部５０から分析部２２の測定動作を開始させる操作が行われても各分析ユニットの始動を不可能にし、また分析部２２が測定中である場合には、各分析ユニットの動作を停止させる。

このように、異常情報を表示部４２に表示させることにより、劣化していることを通知して光源７１の交換を促すことができる。また、分析部２２の各分析ユニットの始動を不可能にする、及び測定中の各分析ユニットの動作を停止させることにより、異常な分析データの生成を未然に防ぐことができる。これにより、誤診を防ぐことができる。また、試料、試薬、及び作業時間の浪費を低減することができる。

以上述べた本発明の実施例によれば、光源７１が格納されたランプハウス８２に第２の光検出器８０を配置することにより、点灯している間の光源７１から照射される光を絶えず第２の検出器８０により検出することができる。そして、光源７１が点灯している間の第２の光検出器８０から出力される検出信号に基づいて、光源７１の状態を判定することができる。

そして、不安定区間の出現回数が許容範囲内である場合、光源７１が正常な状態であると判定することができる。また、不安定区間の出現回数が許容範囲よりも多い警告範囲である場合、その判定結果である警告情報を表示部４２に表示させて、光源７１の交換時期を通知することができる。これにより、光源７１の交換を促すことができる。

更に、不安定区間の出現回数が警告範囲よりも多い異常範囲である場合、光源７１が異常な状態であると判定し、その判定結果である異常情報を表示部４２に表示させて、光源７１が劣化していることを通知することができる。これにより、光源７１の交換を促すことができる。また、分析部２２の各分析ユニットの始動を不可能にすることができる。また、測定中の各分析ユニットの動作を停止させることができる。

以上により、異常な分析データの生成を未然に防ぐことが可能となり、誤診を防ぐことができる。また、試料、試薬、及び作業時間の浪費を低減することができる。

３ 反応容器
７０ 光軸
７１ 光源
７２ スリット
８０ 第２の光検出器
８１ 第２の信号処理部
８２ ランプハウス
８０１ 熱線吸収フィルタ
８０２ ＮＤフィルタ
８０３ フォトダイオード
８０４ ホルダ
８０５，８０６ キャップ

Claims (8)

1. 試料と試薬の混合液を収容する反応容器に光源からの光を照射し、前記反応容器内を透過した光を検出して測定を行う自動分析装置において、
   前記反応容器を透過した光が通過する範囲外に配置され、前記光源からの光を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記光源の状態を判定する判定手段とを
   備えたことを特徴とする自動分析装置。
2. 前記光源を格納する前記反応容器から離間して配置されたランプハウスを有し、
   前記検出手段は、前記ランプハウスに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
3. 前記ランプハウスは、前記反応容器に照射するための前記光源からの光が通過する第１の開口部及び前記検出手段が配置される第２の開口部を有することを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
4. 前記反応容器は、分析サイクル毎に移動した後に停止し、
   前記判定手段は、前記検出手段により検出された前記分析サイクルよりも長い時間の検出信号に基づいて、判定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動分析装置。
5. 前記判定手段は、前記光源が点灯してから安定時間経過後、消灯するまでの間、連続して判定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動分析装置。
6. 前記判定手段により交換時期であると判定された警告情報及び異常な状態であると判定された異常情報を出力する出力手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の自動分析装置。
7. 前記試料及び前記試薬を前記反応容器に分注する分注プローブを有し、
   前記分注プローブは、前記判定手段により異常な状態であると判定された場合、測定中における分注動作を停止するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の自動分析装置。
8. 前記光源は、ハロゲンランプであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の自動分析装置。

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