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発明の名称 分析装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17310(P2007−17310A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−199646(P2005−199646)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 中須賀 真一 / 岡田 謙二
要約 課題
多種の測定方法に対応でき、省スペース、低コスト、操作簡便な分析装置を提供する。

解決手段
測定対象物104を測定チャンバー105中に含有した分析用媒体101は、分析装置中(図示せず)にセットされ、測定チャンバー105は、光源106から発せられる光108で照射され、その光108は測定チャンバー105を通過して検出器107に到達する。このとき、測定対象物104の測定方法に応じて、検出器107と分析用媒体101との間に配置された光遮蔽手段109により検出器107へ到達する光108の範囲を制限できるようにしている。
特許請求の範囲
【請求項1】
光が照射された試料の発する光を検出器で受光して分析する分析装置において、前記検出器の受光光量を制限する光量制限手段を備えてなる分析装置。
【請求項2】
前記光量制限手段が、開口部を備え、前記試料と前記検出器との間に位置して前記開口部を通過する光を前記検出器に受光させてなる、請求項1に記載の分析装置。
【請求項3】
前記光量制限手段が前記開口部の形状を変化させる変化手段を備えてなる、請求項2に記載の分析装置。
【請求項4】
前記光量制限手段が、回転板と、前記回転板の回転を制御する回転制御手段と、を備えてなる、請求項2に記載の分析装置。
【請求項5】
前記光量制限手段が液晶シャッターでなる、請求項2に記載の分析装置。
【請求項6】
前記試料に対して前記光量制限手段の位置を変える変位手段を備え、前記光量制限手段の位置の変化により前記検出器の受光光量を変化させてなる、請求項2に記載の分析装置。
【請求項7】
前記光量制限手段が複数の開口部を有してなる、請求項4または請求項6に記載の分析装置。
【請求項8】
前記試料分析前に前記検出器が受光する光量が閾値以上の光量となる前記開口部の形状Aを検出する検出手段と、前記形状Aを記憶する記憶手段と、を備え、前記形状Aに基づいて前記試料分析時に前記変化手段が前記開口部の面積を形状Aに変化させてなる、請求項3に記載の分析装置。
【請求項9】
比ろう測定方法により前記試料を測定する場合において、前記試料から発せられる散乱光のみを前記検出器が受光する形状Bに前記開口部の形状を設定する設定手段を備え、前記形状Bの開口部を有する前記光量制限手段を前記試料と前記検出器との間に配置してなる、請求項1乃至請求項5に記載の分析装置。
【請求項10】
前記試料分析前に前記検出器が受光する光量が閾値以下の光量となる前記開口部の形状Cを検出する検出手段と、前記形状Cを記憶する記憶手段と、を備え、前記形状Cに基づいて前記試料分析時に前記変化手段が前記開口部の面積を前記形状Cに変化させてなる、請求項3に記載の分析装置。
【請求項11】
前記検出器が複数の検出素子から構成されてなり、前記複数の検出素子から任意の検出素子を選択する選択手段を備え、前記選択手段の選択した検出素子の出力信号に基づいて前記試料を分析してなる、請求項1に記載の分析装置。
【請求項12】
比濁測定方法により前記試料を測定する場合に、前記選択手段が前記試料から発せられる透過光のみを受光する検出素子の組合せを選択してなる、請求項11に記載の分析装置。
【請求項13】
試料分析前に出力が予め決められた閾値以上である検出素子の存在領域を特定する第1特定手段を備え、前記選択手段が前記特定手段が特定した前記存在領域に位置する検出素子を選択してなる、請求項11に記載の分析装置。
【請求項14】
比ろう測定方法により前記測定対象物を測定する場合において、前記選択手段が前記試料から発せられる散乱光のみを前記検出器が検出する前記検出素子の組合せを選択してなる、請求項11に記載の分析装置。
【請求項15】
試料分析前に出力が予め決められた閾値以下である検出素子の存在領域を特定する第2特定手段を備え、前記選択手段が前記特定手段が特定した前記存在領域に位置する検出素子を選択してなる、請求項11に記載の分析装置。
【請求項16】
前記試料に光を照射する光源と前記試料との相対位置を変化させる変化手段を備えてなる、請求項1に記載の分析装置。
【請求項17】
前記検出器で検出される検出光の出力が閾値以上となる前記試料と前記光源との相対位置を記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶する相対位置に前記試料または前記光源の相対位置を変化させる変化手段と、を備えてなる、請求項16に記載の分析装置。
【請求項18】
前記試料と前記検出器との間に請求項2から請求項4に記載の光量制限手段を配置してなる、請求項17に記載の分析装置。
【請求項19】
前記光量制限手段と前記検出器とが一体的に移動可能に構成されてなる、請求項18に記載の分析装置。
【請求項20】
前記検出器が部分的に使用可能に複数に分割された検出素子を備え、比濁測定法の場合に前記検出素子の一部を使用して前記試料を分析可能に構成されてなる、請求項17に記載の分析装置。
【請求項21】
比ろう測定方法により試料を分析する、請求項17に記載の分析装置。
【請求項22】
前記試料を収容するフォーカス制御およびトラッキング制御可能なディスクと、前記ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、前記試料に光を照射する光源の焦点合わせとトラッキングを行う集光レンズと、前記集光レンズの移動を制御する制御手段と、を備えてなる、請求項1乃至請求項21のいずれかに記載の分析装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は測定対象物を光学的に分析するための分析装置に関し、より詳細には、単一の分析装置で比色測定法、比濁測定法、比ろう測定法および粒子測定法の複数の測定方法に対応できる分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、医療現場では迅速かつ適切な診療・看護、疾病の予防などのために被検者の傍らで行う「臨床現場即時検査(POCT:Point Of Care Testing)」の必要性が増してきており、特に19床以下の一般診療所では他の医院との差別化を図るべく自医院の医療の質を向上するための取り組みとひとつとして臨床現場即時検査への対応が積極的に進められてきている。
【0003】
そのような社会的背景を受け、特に血液あるいは尿を試料としそれらを定量分析する医用機器などの分析装置においては、省スペース、低コスト、測定の自動化などによる操作簡便性、多項目測定への対応および高精度を追及し、市場が求める臨床現場即時検査を実現することが求められている。
【0004】
そこで、これらの要求を実現すべく、例えば、特許文献1に記載の装置が提案されている。
【0005】
この装置の構成を、図14を用いて以下に簡単に記す。
【0006】
表面に周方向に区画された複数の検査面3が設けられ、それぞれの検査面3に呈色試薬部4が設けられた回転自在なディスク1と、このディスク1を回転させるディスク回転手段8と、前記呈色試薬部4に液体試料を供給する液体試料供給手段13と、液体試料が提供されて発色した前記呈色試薬部4を比色測定して液体試料を分析する比色測定手段18と、前記ディスク回転手段8、前記液体試料供給手段13、前記比色測定手段14、34を制御するための制御手段22とを備えて構成されている。このような構成にすることにより比色測定装置全体の構造の簡単化と小型化を実現している。
【0007】
また、免疫学的定量分析として、例えば特許文献2に記載のような方法が考案されており以下、図15を用いて説明する。なお、装置形態は特許文献1とほぼ同様であるため装置構成についての図を用いての説明は省略する。
【0008】
回転可能なディスク上の半径方向に形成した複数の流路の少なくとも1つの流路の一部に抗原51もしくは抗体を固定し、前記流路の内周部に体液を導入した後、ディスク50を回転して体液をディスク50上に展開し、体液中の分析成分である抗原もしくは抗体52を、ディスク50上に固定された抗体もしくは抗原51に抗原−抗体反応により捕捉せしめた後、さらに該抗原もしくは抗体52に、その抗原もしくは抗体52と特異的に反応する抗体もしくは抗原53を固定してなる不溶性担体粒子54を作用させ、前記抗原53もしくは抗体により捕捉された不溶性担体粒子54の数を、ディスクの半径方向に移動可能な光学読取装置を用いて、ディスクを回転させながら計数するようにしてあり、好ましくは光学読取装置の光源であるレーザ光57は集光レンズ55を用いて収束光としてディスク50に照射することによりその反射光58を分析して不溶性担体粒子54の数を計測するようにこのように構成することにより高精度化、自動化を可能としている。
【特許文献1】特許第1889819号公報
【特許文献2】特開平05−5741号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、従来の分析装置においては、比色測定方法および免疫学的分析(本発明では粒子測定方法と呼ぶ)には個々には対応できるものの臨床現場即時検査において求められる様々な測定項目に対応するために、複数の分析装置が必要となったり、また見かけ上1台の分析装置の形態であったとしても装置内の測定系システムが2種類搭載されていたり、コスト的課題、装置サイズ的な課題を有しており、純粋に単一の分析装置で比色測定方法、比濁測定方法、比ろう測定方法および粒子測定方法など多種にわたる測定方法に対応したものではなかった。
【0010】
より具体的には、特許文献1の装置と特許文献2の方法により比色測定方法および粒子測定方法には対応できるものの、測定対象物の濁度に対応する透過光量を測定するような比濁測定方法や凝集物である測定対象物からの凝集量に対応した散乱光量を測定するような比ろう測定方法には対応できるような構成とはなっておらず、単一の測定器のみでは、これら多種の測定方法に対応が実現できないという課題があった。
【0011】
すなわち、このことは臨床現場即時検査を実現するための医用機器である分析装置に求められる事項のうち、省スペース、低コスト、操作簡便性、多項目測定に対応できないという課題となる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記従来の課題を解決するために、本発明の分析装置は、光が照射された試料の発する光を検出器で受光して分析する分析装置において、前記検出器の受光光量を制限する光量制限手段を備えてなる。
【0013】
さらに、本発明の分析装置は、前記光量制限手段が、開口部を備え、前記試料と前記検出器との間に位置して前記開口部を通過する光を前記検出器に受光させてなる。
【0014】
さらに、本発明の分析装置は、前記光量制限手段が前記開口部の形状を変化させる変化手段を備えてなる。
【0015】
さらに、本発明の分析装置は、前記光量制限手段が、回転板と、前記回転板の回転を制御する回転制御手段と、を備えてなる。
【0016】
さらに、本発明の分析装置は、前記光量制限手段が液晶シャッターでなる。
【0017】
さらに、本発明の分析装置は、前記試料に対して前記光量制限手段の位置を変える変位手段を備え、前記光量制限手段の位置の変化により前記検出器の受光光量を変化させてなる。
【0018】
さらに、本発明の分析装置は、前記光量制限手段が複数の開口部を有してなる。
【0019】
さらに、本発明の分析装置は、前記試料分析前に前記検出器が受光する光量が閾値以上の光量となる前記開口部の形状Aを検出する検出手段と、前記形状Aを記憶する記憶手段と、を備え、前記形状Aに基づいて前記試料分析時に前記変化手段が前記開口部の面積を形状Aに変化させてなる。
【0020】
さらに、本発明の分析装置は、比ろう測定方法により前記試料を測定する場合において、前記試料から発せられる散乱光のみを前記検出器が受光する形状Bに前記開口部の形状を設定する設定手段を備え、前記形状Bの開口部を有する前記光量制限手段を前記試料と前記検出器との間に配置してなる。
【0021】
さらに、本発明の分析装置は、前記試料分析前に前記検出器が受光する光量が閾値以下の光量となる前記開口部の形状Cを検出する検出手段と、前記形状Cを記憶する記憶手段と、を備え、前記形状Cに基づいて前記試料分析時に前記変化手段が前記開口部の面積を前記形状Cに変化させてなる。
【0022】
さらに、本発明の分析装置は、前記検出器が複数の検出素子から構成されてなり、前記複数の検出素子から任意の検出素子を選択する選択手段を備え、前記選択手段の選択した検出素子の出力信号に基づいて前記試料を分析してなる。
【0023】
さらに、本発明の分析装置は、比濁測定方法により前記試料を測定する場合に、前記選択手段が前記試料から発せられる透過光のみを受光する検出素子の組合せを選択してなる。
【0024】
さらに、本発明の分析装置は、試料分析前に出力が予め決められた閾値以上である検出素子の存在領域を特定する第1特定手段を備え、前記選択手段が前記特定手段が特定した前記存在領域に位置する検出素子を選択してなる。
【0025】
さらに、本発明の分析装置は、比ろう測定方法により前記測定対象物を測定する場合において、前記選択手段が前記試料から発せられる散乱光のみを前記検出器が検出する前記検出素子の組合せを選択してなる。
【0026】
さらに、本発明の分析装置は、試料分析前に出力が予め決められた閾値以下である検出素子の存在領域を特定する第2特定手段を備え、前記選択手段が前記特定手段が特定した前記存在領域に位置する検出素子を選択してなる。
【0027】
さらに、本発明の分析装置は、前記試料に光を照射する光源と前記試料との相対位置を変化させる変化手段を備えてなる。
【0028】
さらに、本発明の分析装置は、前記検出器で検出される検出光の出力が閾値以上となる前記試料と前記光源との相対位置を記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶する相対位置に前記試料または前記光源の相対位置を変化させる変化手段と、を備えてなる。
【0029】
さらに、本発明の分析装置は、前記試料と前記検出器との間に請求項2から請求項4に記載の光量制限手段を配置してなる。
【0030】
さらに、本発明の分析装置は、前記光量制限手段と前記検出器とが一体的に移動可能に構成されてなる。
【0031】
さらに、本発明の分析装置は、前記検出器が部分的に使用可能に複数に分割された検出素子を備え、比濁測定法の場合に前記検出素子の一部を使用して前記試料を分析可能に構成されてなる。
【0032】
さらに、本発明の分析装置は、比ろう測定方法により試料を分析する。
【0033】
さらに、本発明の分析装置は、前記試料を収容するフォーカス制御およびトラッキング制御可能なディスクと、前記ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、前記試料に光を照射する光源の焦点合わせとトラッキングを行う集光レンズと、前記集光レンズの移動を制御する制御手段と、を備えてなる。
【発明の効果】
【0034】
本発明の分析装置によれば、分析用媒体と検出器の間に配置された少なくとも1つの光遮蔽手段を有しており、測定対象物の種類に応じて光遮蔽手段の介在を選択可能、または、光遮蔽手段の開口部寸法を選択可能としているため、また、検出器が多分割された検出素子から構成されており、測定対象物に対応した測定方法に応じて多分割された検出素子の組合せを選択可能としているため、また、光源と検出器は各々独立して移動手段により移動可能に構成され、測定対象物に対応した測定方法に応じて光源と検出器の相対位置を可変としているため、検出すべき光量分布範囲の異なる比色測定方法と比濁測定方法と比ろう測定方法を単一の分析装置において実施することができる。
【0035】
また、本発明の分析装置によれば、ディスク形状で形成された分析用媒体を回転駆動するための回転駆動手段を有しており、回転中の分析用媒体にフォーカスされた光が照射されるようフォーカス制御手段も有しているため前記測定方法に加え粒子測定方法への対応も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0036】
以下に、本発明の分析装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例1】
【0037】
図1は、本発明の実施例1における分析装置の構成を表す図である。
【0038】
分析用媒体101は、ベース部材102、カバー部材103を張り合わせた形態からなり、 測定部位としての測定チャンバー105は分析用媒体101の中空部に位置している。本実施例1においては、ベース部材102およびカバー部材103の材質としてはポリカーボネイト、PMMAあるいはガラスなど透明な材料から選択されるのが望ましい。カバー部材103には試料を測定チャンバー105に注入するための注入口115が設けられており、測定チャンバー105には試料と酵素反応を起して呈色するように作用する試薬や分析物と特異的に吸着するような抗原あるいは抗体や、分析物中の特定の成分と反応してその成分量に対応した凝集物を促進するように作用する試薬や、その逆に、凝集物の凝集を阻止するように作用する試薬などが含まれている。
【0039】
以下、この分析装置の基本的な測定動作について説明する。
【0040】
分析用媒体101の注入口115にまず試料を注入し、測定チャンバー105内に含まれる試薬(図示せず)と反応させる。このとき、反応時間を安定にするために温度制御手段(図示せず)を用いて測定チャンバー105部分を一定温度に維持したり、試料が液体の場合には試料と試薬との反応を促進したり、反応後の測定対象物104を均一にするために振動印加手段(図示せず)により振動を与えるなどの手段を講じることがより望ましい。
【0041】
なお、本実施例1では、試料を分析用媒体101に注入して、分析用媒体101中で反応させることを前提に記載しているが、試料を分析用媒体101に注入する前に予め反応させておき、反応後の試料、すなわち測定対象物104を分析用媒体101に注入するようにしても良い。
【0042】
また、本明細書中では便宜上、反応前の被測定物を試料と表し、反応後の被測定物を測定対象物と表現して区別するようにしている。例えば測定対象物としては、試料と試薬の酵素反応などにより呈色し、特定波長で吸光特性を示すような溶液、試料と試薬との反応により生じる凝集体を含有した溶液、抗原を含む試料と抗体である試薬とが反応して生じた抗原−抗体反応による結合生成物などがあげられる。
【0043】
前述の反応などにより得られた測定対象物104を測定チャンバー105中に含有した分析用媒体101は、分析装置中(図示せず)にセットされ、測定チャンバー105は、光源106から発せられる光108で照射され、その光108は測定チャンバー105を通過して検出器107に到達する。このとき、測定対象物104の測定方法に応じて、検出器107と分析用媒体101との間に配置された光遮蔽手段109により検出器107へ到達する光108の範囲を制限できるようにしている。
【0044】
そして、分析用媒体101と検出器107に到達した光108はI−V増幅器、A/Dコンバータなどで構成された信号処理手段112にて信号処理され、CPU、メモリーなどで構成される信号解析手段113で測定結果の解析が行われる。測定結果は、分析装置に設けられた、例えば液晶パネルなどの表示手段に表示したり、分析装置に内蔵あるいはシリアルインターフェースなどで接続された出力手段114、例えば感熱式プリンタなどに出力できるようになっている。
【0045】
ここで、多種の測定方法を実現するための光遮蔽手段109の働きについて、具体的な測定対象物の事例を交えながら説明する。
【0046】
まず、この分析装置での測定方法のひとつである比色測定方法について説明する。
【0047】
例えば、 試料である血漿あるいは血清中の総コレステロール成分の濃度を測定する場合、酵素法にて反応し呈色した測定対象物104における光源106から測定対象物104への入射光量に対する出射光量の割合の対数、いわゆる吸光度からその濃度換算するのが一般的方法であり、入射光は、光源106と分析用媒体101の間に配置されたハーフミラー111で光分割され、一方は参照用検出器110で受光されI−V増幅器、A/Dコンバータなどで構成された信号処理手段117で処理され入射光量に相当する電圧値が求められ、もう一方の光は、分析媒体101中の測定対象物104を照射し、先に述べた同様の方法により出射光量に相当する電圧値として求められ、この入射光量の電圧値と出射光量の電圧値により吸光度が求まる。
【0048】
出射光量、すなわち透過光量検出の際、特に試料が例にあげた総コレステロールの測定などのような液体試料の場合は、散乱光がほとんど生じないため光遮蔽手段109による領域制限は行わず、全ての透過光を検出器107で受光するのが測定精度の面では望ましい。
【0049】
次に、この分析装置での別の測定方法である比濁測定方法について、図2を用いて説明する。なお、これまで説明した構成部品については同じ番号を用い、重複的な説明は省略するものとする。
【0050】
比濁測定方法が適用される測定項目の一例としては血液中のC−反応性蛋白(以下、CRPと記す)があげられる。
【0051】
測定チャンバー105中には、CRP抗体を結合させたラテックス試薬(図示せず)が塗布されており、試料である血漿あるいは血清中のCRPとラテックスに結合しているCRP抗体が抗原−抗体反応により結合し凝集物を生成する。この凝集物の生成量はCRP濃度に依存して変化するため、その凝集物を含む測定対象物105に光源106からの光を照射するとその透過光の光量はCRP濃度に依存して変化する。
【0052】
しかし、数十nm〜数μm程度の凝集物に同程度の波長の光、例えば光源として780nm程度の半導体レーザ光を照射した場合、さまざまな方向への前方散乱光が発生することが知られている。
【0053】
このとき比色測定方法で必要とするサイズの検出器107を用いた場合、透過光120だけでなく散乱光121の一部も受光され、凝集物の量の変化に対する検出器107での受光量の関係が損なわれ、より具体的に言い換えれば、凝集物生成による濁度変化による透過光量の減少は発生するものの、凝集物による散乱光量が増すため検出器107に到達する透過光120および一部の散乱光121により相殺され、凝集物の量に依存した検出光量変化が得られにくくなる。
【0054】
これを防ぐために、図3に示すように光遮蔽手段109を分析用媒体101と検出器107の間に配置した開口制御手段116により開口寸法を制御し、透過光120に散乱光121が入り込まないような開口部寸法を設定する。
【0055】
また、前記測定対象物104であるCRPの濃度測定には凝集物の量に応じて散乱強度が変化することを利用する比ろう測定方法(ネフェロメトリー法)を適用することもできる。
【0056】
図4は比ろう測定方法を使用した際の光遮蔽手段109の状態について示している。光遮蔽手段109を分析用媒体101と検出器107の間に配置した開口制御手段116により開口寸法を制御し、散乱光121に透過光120が入り込まないような開口部寸法に設定する。具体的には、比ろう測定方法の場合は、前述の比濁測定方法の場合と逆で中心部の開口は閉じ、外周部の開口を開くような制御を行う。
【0057】
ここで使用する光遮蔽手段109は、例えば図5に示すような、回転板方式のものが使用できる。簡単に説明すると、光遮蔽手段109の材料は分析用媒体同様、透明なポリカーボネイト、PMMA、ガラスなどが適用され、図中斜線部分は光の反射防止が施された黒色塗装がなされている。前記比濁測定方法を使用する場合には光遮蔽手段109に設けられた開口部131、すなわち貫通穴あるいは黒色塗装の施されていない部分が検出器107の前に配置されるように回転軸135を中心にステッピングモータおよび反射型センサなどの位置検出手段からなる開口制御手段(図5中には図示せず)で回転制御される。
【0058】
また、比ろう測定方法を使用する場合には、中央部132が黒色塗装で遮蔽され、周辺部は塗装されていない開口部133を検出器107の前に配置するように回転制御される。また、比色測定方式の場合には、比濁測定方法の場合に使用した開口部131あるいは開口が大きく開いた切り欠き部134が検出器107の前に配置されるように回転制御される。
【0059】
また、別の方法としては、図6で示すように、光遮蔽手段109に(a)、(b)、(c)の3種類の開口部予め準備しておき、測定対象物104の適用されるべき測定方法に応じて、光源106および検出器107をステッピングモータ、リードスクリュー、ラックなどから構成される移動手段172(a)、172(b)で移動し、開口部の種類を選択可能としている。
【0060】
ここで用いられる光遮蔽手段は板状の前記図5にて説明したような透明材料で構成された基板に反射防止、透過防止性能に優れる黒色塗装171が施され、(a)の箇所は中央部が開放された比濁測定方法用開口、(b)の箇所は中央部が閉じられ周辺部が開口している比ろう測定方法用開口、また、(c)は開口制限が施されていない比色測定方法用開口というように構成されている。また、別の方法としては、光源106および検出器107は移動させず、光遮蔽手段109を同様に構成された移動手段172(c)で移動し開口部の種類を選択可能とすることもできる。
【0061】
また、より開口部を細かく制御する必要がある場合には、液晶シャッターアレイを用いることができる。この液晶シャッターアレイは、古くから液晶プリンタなどで用いられる光遮蔽手段であり、任意の領域が光学的に開閉できるようなものである。
【0062】
また、カメラのアイリス絞り機構と同様の制御手段により光遮蔽手段を構築することもできる。
【0063】
また、上記液晶シャッターアレイやアイリス絞り機構などの開口寸法が任意に変更できる構成とする場合には分析媒体を装置に装着する前や分析用媒体に試料を注入する前の測定チャンバー、あるいは、測定チャンバーの同様の形状の参照用チャンバーを分析用媒体に設けておき、この部分を測定対象物の測定前に光を照射し、光遮蔽手段の開口部寸法を段階的に変更し、予め設定した閾値以上の光量となる最大の開口部寸法を記憶または保持し、測定対象物の測定時にはその開口部寸法を適用するようにすることにより確実に透過光に散乱光が入り込まないように制御ができる。
【0064】
同様に、比ろう測定方法の場合には予め設定した閾値以下の光量となる最小の開口部寸法を記憶または保持し、測定対象物の測定時にはその開口部寸法を適用するようにすることにより確実に散乱光に透過光が入り込まないように制御ができる。
【0065】
以上、説明してきたように、本発明の分析装置においては分析用媒体中の測定チャンバーを通過してきた光を分析用媒体と検出器との間に配置した光遮蔽手段を開口制御手段により制御することで、単一の装置で複数の測定方法に対応した測定対象物を分析できるようになる。
【0066】
さらに分析用媒体に複数の測定対象物を有した測定チャンバーを設け、分析用媒体を光源および検出器に対して相対的に移動可能にすることで、一度の測定機会で複数の測定方法の結果を得ることができるため測定時間の短縮を行うことができる。
【実施例2】
【0067】
図7は本発明の実施例2の構成を示している。なお、実施例1に記載の共通箇所については同じ記号を用い一部その説明を省略する。
【0068】
実施例1との相違点は、検出器130が多分割された検出素子131を有しており、かつ、検出器130と分析用媒体101の間に光遮蔽手段が存在しないという点である。多分割検出素子を有する検出器130としては、例えば縦16素子×横16素子=256素子で構成されたシリコンフォトダイオードアレイやCCDなどが利用可能である。ここでは、シリコンフォトダイオードアレイを例に以下説明する。
【0069】
まず、分析用媒体101の測定チャンバー105中に試料を注入する前に光源106から光を照射し、測定チャンバー105を通過する光120を検出器130で受光する。このとき、各検出素子131は信号処理手段112に接続されており、個々にその信号電圧が検出できるようになっている。図7中、斜線の施された検出素子131に透過光120は照射されており、透過光120の受光範囲に対応する検出素子131の組み合わせが決定され信号解析手段113の構成要素であるCPUにてメモリーされる。
【0070】
なお、説明では、測定チャンバー105に試料を入れる前の透過光を測定したが、分析用媒体101自身を分析装置に装着する前の透過光120の受光範囲、あるいは、分析用媒体101中の別の領域に参照用チャンバーを設けておいて、その箇所で透過光120の受光範囲を測定することでも構わない。
【0071】
まず比濁測定方法における具体的な測定方法について図8を用いて以下説明する。
【0072】
実施例1と同様測定項目をCRPとする場合、濃度に応じて凝集物の量が増減する。このとき、光源106からの光は測定対象物104である凝集物にあたり透過光120とともに散乱光121も検出器130に到達する。そこで散乱光121による信号の増減の影響を除去するため測定対象物104の注入前にメモリーした透過光120の受光範囲(斜線を施された検出素子131群)の信号レベルの総和を求め解析することにより測定結果を導くことができる。
【0073】
また、同様に比ろう測定方法においては、逆に図8中の斜線が施されていない検出素子131の信号レベルの総和を求め解析することにより測定結果を導くことができる。
【0074】
なお、実施例1で説明してきたように比色測定方法においては、散乱光はほとんど発生しないため先に説明した透過光範囲の検出は省略し、全検出素子(図8中、斜線が施されている検出素子および斜線が施されていない検出素子の両方)の信号レベルの総和にて測定結果を導いても良いし、比濁測定方法と同様の透過光受光範囲を使用しても良い。
【0075】
このように構成することにより測定方法に依存した機構部品の追加必要がなく、シンプルな構成で多種の測定方法に対応した分析装置を提供することができる。
【実施例3】
【0076】
図9は本発明の実施例3の構成を示している。なおこれまでの実施例に記載の共通箇所については同じ記号を用い一部その説明を省略する。
【0077】
本実施例の構成上の特徴は、光源106と検出器107が独立して移動可能に構成されており、光源106に対する検出器107の位置を任意に変更できることにある。また、実施例1で使用した光遮蔽手段(図1中の109)および実施例2で使用した多分割検出素子を有した検出器(図7中の130)を必ずしも必要としない点である。以下、具体的にその測定方法について説明する。なお、図示はしないが検出器からの信号処理等についてはこれまでの実施例に記載したものと同様とする。
【0078】
比色測定方法においては、これまでの実施例で説明してきたように透過光120を受光し測定を実施する方法であるため光源106と検出器107は図に示したように対向した位置に配置され、透過光120が全て検出器107にて受光できるようになるのが望ましい。検出器107のサイズが十分大きい場合には粗い位置調整でも良いが、サイズがあまり大きく取れない場合などより位置精度が必要な場合には図9および図10で示すような調整を行うのが望ましい。
【0079】
まず、分析用媒体101の測定チャンバー105中に試料を注入する前に光源106から光を照射し、測定チャンバー105を通過する光120を検出器107で受光する。このとき予め検出器107は光源106からの光を受光しない位置にステッピングモータ、リードスクリュー、ラックなどから構成される駆動手段172(a)を用いて移動しておき、続いて連続的あるいは段階的に図9中の矢印Bの方向に移動し、そのときの検出器107の信号電圧をモニタする。移動範囲での検出器107の信号遷移は180のようになり、信号のサンプリング値を解析、例えば、特定の閾値181で2値化したときのハイレベルの中間値182を用いて光軸位置を特定する。
【0080】
この位置は、検出器移動範囲の初期位置をスイッチやフォトインタラプタなど位置検出手段183で検出し、そこからの移動ステップ数を用いることで認識可能である。また、図10に示すように検出器移動方向に対して少なくとも2分割された検出素子191(a)、191(b)を有する検出器190を用いる場合、それぞれの検出素子191(a)、191(b)の受光信号が同じになるような位置、つまり検出素子191(a)の出力と検出素子191(b)の出力の差がゼロとなる位置を前記ステッピングモータなどの駆動手段172(a)を用いて矢印Cのように移動し求めることにより光軸を特定することもできる。
【0081】
この場合には、前述のような光軸位置までの移動ステップ数は必ずしも必要としない。
【0082】
このようにして決定された光源106と検出器107、190の位置において、測定対象物104の比色測定を実施する。なお、説明では、測定チャンバー105に試料を入れる前の透過光を測定したが、分析用媒体101自身を分析装置に装着する前の透過光120の受光範囲、あるいは、分析用媒体101中の別の領域に参照用チャンバーを設けておいて、その箇所で透過光120の受光範囲を測定することでも構わない。
【0083】
また、比ろう測定方法を適用する測定対象物においては散乱光を受光する必要があることはこれまでの実施例で述べてきたが、本実施例においては光源106と検出器107は図12に示すような位置関係に構成することにより比ろう測定方法を実現している。このときの位置調整としては図11に示すように、まず、分析用媒体101の測定チャンバー105中に試料を注入する前に光源106から光を照射し、測定チャンバー105を通過する光120を検出器107で受光する。
【0084】
このとき予め検出器107は光源106からの光を受光しない位置にステッピングモータ、リードスクリュー、ラックなどから構成される駆動手段172(a)を用いて移動しておき、続いて連続的あるいは段階的に図11中の矢印Dの方向に移動し、そのときの検出器107の信号電圧をモニタする。移動範囲での検出器107の信号遷移は180のようになり、信号のサンプリング値を解析し予め決められた閾値192、例えば検出信号のI−V変換後の電圧が10mV以下である領域193を特定する。
【0085】
本実施例の比色測定方法と同様、この位置は検出器107移動範囲の初期位置をスイッチやフォトインタラプタなど位置検出手段183で検出し、そこからの移動ステップ数を用いることで認識可能である。
【0086】
このようにして決定された図12に示す光源106と検出器107の位置において、測定を実施することにより散乱光121のみの受光が可能となり測定対象物の比ろう測定の実施が可能となる。
【0087】
このように、本実施例によれば、容易に比色測定方法と比ろう測定方法の2種類の測定方法が実現可能となる。
【0088】
なお、本実施例においては比濁測定法への適用は記載していないが、実施例1に記載の光遮蔽手段を採用することにより容易に対応できることは言うまでもない。
【0089】
また、実施例2に記載の多分割検出素子を有した光検出器の適用も可能である。
【実施例4】
【0090】
図13は本発明の実施例4の構成を示している。なお、これまでの実施例に記載の共通箇所については同じ記号を用い一部その説明を省略する。
【0091】
本実施例の構造上と特徴は、分析用媒体101が光ディスク技術に適合されるような反射膜200およびトラッキング用のピットや溝を有するベース基板102に注入口115、流路201および測定チャンバー105を有するカバー部材103が貼り付けられ中心部に回転軸用の穴202を有している点である。反射膜200は薄膜状の金属膜から形成されており、金、銀あるいはアルミなど膜厚などにより反射率が任意に変更でき、蒸着などにより均一に成膜できる材料群のなかから選択されるのが望ましい。
【0092】
また、光源106は光ディスク用ピックアップ202が搭載され、分析用媒体101の反射膜200の表面に収束光を照射しフォーカス、トラッキング制御可能なアクチュエータを有している。
【0093】
また、分析用媒体は回転駆動手段であるスピンドルモータ203にて回転可能になっており、円周上に配置された測定チャンバー105をトラックピッチ間隔、例えばCD規格に準拠したベース基板102の場合は1.6μm間隔でフォーカスされた約1μmのビーム直径の半導体レーザ光である光源106を照射できる。ここで本構成により実現できる測定方法である粒子測定方法の具体例として白血球の数量を計測する方法について以下説明する。
【0094】
試料としては白血球を含む血漿あるいは血清であり、これまでの実施例と同様に分析用媒体101の注入口105から測定チャンバー105内に注入される。測定チャンバー105内には予め白血球と特異的に吸着する試薬、例えば抗CD45と呼ばれる試薬が塗布されており、試料中の白血球は前記試薬との抗原−抗体反応によって捕捉される。捕捉された白血球、すなわち測定対象物104には収束光202が照射され分析用媒体101からの透過光120を検出器107にて検出する。
【0095】
測定チャンバー105内の測定対象物104を1.6μm間隔ごとに走査し、その測定対象物104による屈折、反射などにより生じる光量変化を検出器107で検出し、白血球数を計測する。具体的な白血球数の計数については本出願人の発明である特開2004−325091などに開示されており、本実施例では具体的な説明は省略する。
【0096】
この粒子測定方法の場合もこれまでの実施例の比色測定方法と同様の検出器の位置制御、光遮蔽手段の開口制御を適用することができる。また、比色測定方法、比濁測定方法、比ろう測定方法についても本構成の分析装置において、問題なく実現することが可能であることは、これまでの実施例に記載内容によれば明らかであるのは言うまでもない。
【0097】
本実施例によれば、実施例1から3までの比色測定方法、比濁測定方法、比ろう測定方法に加えて粒子測定方法に関しても実現可能であることから、単一の装置4種類の測定方法に対応しうることができる。
【産業上の利用可能性】
【0098】
本発明にかかる分析装置は、単一の装置で比色測定、比濁測定、比ろう測定および粒子測定方法のような多種の測定方法を実現できるような構成を有し、測定対象物を光学的に分析するための分析装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0099】
【図1】本発明の実施例1における比色測定対象の場合の透過光を表す説明図
【図2】本発明の実施例1における凝集物が測定対象時の透過光を表す説明図
【図3】本発明の実施例1における比濁測定方法の原理の説明図
【図4】本発明の実施例1における比ろう測定方法の原理の説明図
【図5】本発明の実施例1における回転板方式の光遮蔽手段の斜視図
【図6】本発明の実施例1における相対位置移動式の光遮蔽手段の説明図
【図7】本発明の実施例2における透過光範囲検出原理の説明図
【図8】本発明の実施例2における各種測定方法の原理の説明図
【図9】本発明の実施例3における検出器位置調整の説明図
【図10】本発明の実施例3における2分割検出器による位置調整の説明図
【図11】本発明の実施例3における検出器位置調整の説明図
【図12】本発明の実施例3における比ろう測定方法の原理の説明図
【図13】本発明の実施例4における粒子測定方法の原理の説明図
【図14】従来の比色測定用分析装置の説明図
【図15】従来の免疫分析用ディスクおよび光学部分の説明図
【符号の説明】
【0100】
1、50 ディスク
3 検査面
4 呈色試薬部
10 ディスク回転手段
13 液体試料供給手段
14 比色測定ヘッド
18 比色測定手段
22 制御手段
51、53 抗原
52 抗体
54 不溶性担体粒体
55 集光レンズ
57 レーザ光
58 反射光
101 分析用媒体
104 測定対象物
106 光源
107、130、190 検出器
109 光遮蔽手段
112 信号処理手段
120 透過光
121 散乱光
172 駆動手段





 

 


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