(57)【要約】  【課題】  それぞれの分析項目に対応した反応室の位置で分析ディスクの温度制御を行い、多項目自動分析を高精度に行うことができる試料分析装置を提供する。  【解決手段】  分析用光源４、光検出器５をそれぞれ光源移送モータ７、光検出器移送モータ８によりそれぞれの分析項目に対応した反応室１０３の半径位置まで移動させると同時に、温度センサ移送モータ９により温度センサ６を同じく反応室１０３の半径位置に移動して温度制御を行うことで、反応室１０３の温度をそれぞれの分析項目に最適な温度に保つことが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料と試薬とを収容する反応室を分析ディスクの内部に設け前記反応室に照射した光ビームに基づいて生ずる透過光または反射光を光検出器で検出して前記試料を分析する試料分析装置において、前記分析ディスクの温度を検出する温度センサを前記分析ディスクの半径方向に移動可能に構成してなる、ことを特徴とする試料分析装置。
【請求項２】
前記分析ディスクの温度を変化させる変化手段と、前記温度センサの検出した温度をもとに前記変化手段を制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の試料分析装置。
【請求項３】
前記温度センサと前記光検出器とを一体に構成してなる、ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の試料分析装置。
【請求項４】
前記温度センサを前記分析ディスクの半径方向へ移動させるステッピングモータと、前記ステッピングモータの駆動時に印加する駆動パルス数をカウントする係数手段と、を備え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試料分析装置。
【請求項５】
前記温度センサの存在を検出する検出スイッチと、前記検出スイッチが前記温度センサの存在を検出すると前記ステッピングモータを停止させる停止手段と、を備え、前記検出スイッチを前記温度センサの移動範囲の少なくとも一方の端部に設けた、ことを特徴とする請求項４に記載の試料分析装置。
【請求項６】
前記温度センサが熱型赤外線センサでなる、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試料分析装置。
【請求項７】
分析ディスク内における前記反応室の位置情報を前記分析ディスクにデジタル情報として記録してなる、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試料分析装置。
【請求項８】
請求項７に記載の分析ディスクから前記位置情報を読み取る読取手段と、前記位置情報をもとに前記温度センサを移動させる移動手段と、を備えてなることを特徴とする試料分析装置。
【請求項９】
前記読取手段が前記反応室に光ビームを照射して前記位置情報を光学的に読み取る、ことを特徴とする請求項８に記載の試料分析装置。
【請求項１０】
前記読取手段が光ディスク記録用または再生用の光ピックアップでなる、ことを特徴とする請求項９に記載の試料分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転するディスク内部に試料を収容する部分を設け、この部分に光ビームを照射してその透過光または反射光を検出して試料を分析する試料分析装置に関するものであり、より詳細には、前記試料分析装置のディスク温度制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の試料分析装置としては、回転するディスクの半径方向に形成した流路の外周部に設けた反応室で試料と試薬とを反応させ、得られた反応生成物の特性をディスク上で分析する試料分析装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この試料分析装置を更に改良し、分析項目や分析内容、分析の処理手順といった情報を分析ディスクに記録しておき、その情報を試料分析装置の光学的読み取り手段により読み取るように構成し、それぞれの分析項目に応じたディスクを用いることで多項目の分析を自動的に行うことを可能とした試料分析装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更に、ディスクに熱接触する温度調節手段、熱検出手段を備えた試料分析装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。図５（Ａ）は、特許文献１に記載の第１の従来の試料分析装置の構成図であり、図５（Ｂ）は同じく第１の従来の試料分析装置の要部断面図である。以下、図を参照しながら前記第１の従来の試料分析装置による分析手順を説明する。まず、分析ディスク１上に設けられた試料注入部１０１に、試料２を注入する。次に、スピンドルモータ３により分析ディスク１を回転させると、遠心力により試料２は流路１０２内を外周方向に流れ、反応室１０３に流入する。反応室１０３内には試薬１０４が予め塗布されており、流入した試料２と試薬１０４とが反応して反応生成物を生成する。
【０００５】
ここで、試料２は、例えば、血液、尿などの生体試料であり、試薬１０４は、例えば、血液中の特定の抗原と反応する抗体、あるいは血液や尿に含まれる特定の成分と反応して色素を発色させる酵素などである。次に、分析用光源４から光ビーム４０１を反応室１０３内の反応生成物に照射し、その透過光または反射光を光検出器５で検出することで、血液中の特定の抗原の有無や、血液や尿中の特定の成分の有無、量を測定し、病気の診断に用いることができる。
【０００６】
図６は、特許文献２に記載の第２の従来の試料分析装置の構成図である。第２の従来の試料分析装置の構成は前記第１の従来の試料分析装置の構成と類似しているが、分析項目や分析内容、分析の処理手順といった情報を分析ディスク１に記録しておき、その情報を試料分析装置の光学的読み取り手段により読み取るように構成した点で異なる。ここで、分析ディスク１に記録された情報とは、分析時に行う処理の手順、例えば、血液中の血漿成分と血球成分を分離するために分析ディスク１を所定の回転数で所定の時間回転させるとか、反応生成物の特性を測定するために、光源移送モータ６により分析用光源４を反応室１０３の位置まで移動させるといった動作における、回転数、時間、位置などのパラメータ及び処理の順序をコード化したものである。
【０００７】
前記パラメータ、処理の順序などは、分析項目によってそれぞれ異なるため、前記のような構成をとることで、それぞれの分析項目に応じたディスクを用いることで多項目の分析を自動的に行うことが可能となる。更に特許文献２では、分析ディスク１として、ＣＤやＤＶＤなど、映像・情報用途に用いられている光ディスクを用いてその上部に流路１０２、反応室１０３を形成するとともに、光ディスクの記録情報として分析項目や分析内容、分析の処理手順などを記録しておき、分析用光源４として光ディスク用読み取りピックアップを用いて前記分析ディスク１に記録された情報を読み出すという方法が提案されており、従来の光ディスクの技術を応用することで、安価で簡便な構成で、多項目自動分析が可能な試料分析装置が実現可能となっている。
【０００８】
ここで、試薬１０４として例えば酵素を用いた分析を行う場合、低温環境では酵素活性が低いため反応に時間がかかり、また、定量分析を行うときには酵素の反応速度を一定に保つために反応室１０３の温度をコントロールしなければ分析精度が悪化してしまう。そこで、特許文献３に記載のように、ディスク１に熱接触する温度調節手段、熱検出手段を備え、ディスク１の温度を制御可能に構成した試料分析装置も提案されている。
【特許文献１】特開平２−２３２５６３号公報
【特許文献２】特表２０００−５１５６３２号公報
【特許文献３】特表２００２−５０３３３１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、多項目自動分析を行う場合、分析項目によって反応室の位置が必ずしも同じではなく（反応室の位置を同じにすることが可能な場合もあるが、流路設計の自由度が小さくなる）、また、回転するディスクの温度をディスク全面にわたって均一に保つことは困難で、ディスクの内周側と外周側では温度差が生じることが多い。前記特許文献３においても、それぞれの分析項目に対応した反応室の位置で正確な温度制御を行うための具体的な方法や構成については開示されておらず、前記従来の構成では、分析精度を確保することが難しいという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、それぞれの分析項目に対応した反応室の位置で温度制御を行い、多項目自動分析を高精度に行うことができる試料分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、試料と試薬とを収容する反応室を分析ディスクの内部に設け反応室に照射した光ビームに基づいて生ずる透過光または反射光を光検出器で検出して試料を分析する試料分析装置において、分析ディスクの温度を検出する温度センサを分析ディスクの半径方向に移動可能に構成してなることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明は、分析ディスクの温度を変化させる変化手段と、温度センサの検出した温度をもとに変化手段を制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明は、温度センサと光検出器とを一体に構成してなることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明は、温度センサを前記分析ディスクの半径方向へ移動させるステッピングモータと、ステッピングモータが回転時に出力するパルス数をカウントする係数手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、温度センサの存在を検出する検出スイッチと、検出スイッチが温度センサの存在を検出すると前記ステッピングモータを停止させる停止手段と、を備え、検出スイッチを温度センサの移動範囲の少なくとも一方の端部に設けたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明は、温度センサが熱型赤外線センサでなることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明は、分析ディスク内における反応室の位置情報を分析ディスクにデジタル情報として記録してなることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明は、位置情報を読み取る読取手段と、位置情報をもとに温度センサを移動させる移動手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明は、読取手段が反応室に光ビームを照射して位置情報を光学的に読み取ることを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明は、読取手段が光ディスク記録用または再生用の光ピックアップでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の試料分析装置によれば、ディスク上の、それぞれの分析項目に対応した位置での適切な温度制御が可能となり、高精度の多項目自動分析を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の試料分析装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。なお、従来の試料分析装置と同じ機能を有する部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施例における試料分析装置の構成図を示す。
【００２４】
図１において、分析ディスク１はスピンドルモータ３により回転可能に構成されており、分析用光源４は光源移送モータ７、光検出器５は光検出器移送モータ８、温度センサ６は温度センサ移送モータ９によりディスク半径方向に移動可能に構成されている。分析中は、分析ディスク１はスピンドルモータ３により回転しているので、分析ディスク１の、同じ半径位置の部分はほぼ同じ温度になっているが、半径位置の異なる部分では温度が異なっていることが予想される。
【００２５】
そこで、分析時には、分析用光源４、光検出器５をそれぞれ光源移送モータ７、光検出器移送モータ８によりそれぞれの分析項目に対応した反応室１０３の半径位置まで移動させると同時に、温度センサ移送モータ９により温度センサ６を同じく反応室１０３の半径位置に移動して温度制御を行うことで、反応室１０３の温度をそれぞれの分析項目に最適な温度に保つことが可能となる。
【００２６】
ここで、温度センサ６の出力をもとに分析ディスク１を加熱する加熱手段、分析ディスク１を冷却する冷却手段（ともに図示せず）は、電熱線ヒータや面状発熱ヒータ、ペルチェ素子など様々な方式が考えられるが、本発明においてはその方式については特に限定しない。
【００２７】
また、上記では、分析用光源４から分析ディスク１の分析室１０３に照射した光ビームの透過光を光検出器５で検出する構成について説明したが、分析室１０３の天面に反射部材を設けて、分析用光源４からの分析室１０３に照射された光ビームの、前記反射部材による反射光を用いて分析を行う方式についても本実施例が適用可能である。その場合には、光検出器５と、分析室１０３天面の反射部材による反射光を光検出器５に導く光分岐手段（ハーフミラー等）を、分析用光源４の内部に設ければよい。
【００２８】
更に、分析用光源４、光検出器５、温度センサ６をそれぞれの移送モータで移動させるためにはそれぞれ移動方向にガイド部材が必要であるが、図が煩雑になるので図示を省略している。（実施例２以降も同様）
【実施例２】
【００２９】
図２は、本発明の実施例２の試料分析装置の構成図を示す。本実施例は、上記実施例１の構成と類似しているが、温度センサと光検出器を一体にてディスク半径方向に移動可能に構成した点で異なる。
【００３０】
図２において、温度センサ６と光検出器５は一体構成となっており、光検出器移送モータ８を駆動することで温度センサ６と光検出器５を同時に移動させることが可能となり、実施例１よりも簡便な構成で同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお、図２のように、光検出器５と温度センサ６とを分析ディスク１の周方向に並べて配置した場合、反応室１０３の半径位置によって、反応室１０３の回転軌跡の曲率が変わるため、光検出器５と温度センサ６の分析ディスク１に対するそれぞれの半径位置に微妙なずれが発生するので、反応室１０３が分析ディスク１内に配置される半径位置範囲の中程で光検出器５と温度センサ６との分析ディスク１に対する半径位置が一致するように光検出器５と温度センサ６との位置関係を決定するのがよい。また、それでも光検出器５と温度センサ６との半径位置ずれが無視できない場合は、光検出器５の半径位置に対する温度センサ６の半径位置を幾何学的に計算して補正してやればよい。
【００３２】
また、本実施例については、分析用光源４から分析ディスク１の反応室１０３に照射した光ビームの透過光を光検出器５で受光する構成にのみ適用可能であり、反射光を利用する方式には適用できない。
【実施例３】
【００３３】
図３は、本発明の実施例３の試料分析装置の構成図を示す。上記実施例１及び実施例２において、温度センサ６をそれぞれの分析項目に応じた反応室の位置へ正確に移動させるためには、現在の温度センサ６の位置を認知して温度センサ移送モータ９を適切に駆動させる必要がある。
【００３４】
本実施例は、現在の温度センサ６の位置を正確に認知するための具体的な構成例を開示したものである。本実施例による試料分析装置の構成は、上記実施例１および実施例２に記載の試料分析装置に類似しているが、温度センサの移動範囲の少なくとも一方の端部に検出スイッチを設けた点で異なる。
【００３５】
図３において、１０は検出スイッチであり、温度センサ６がその移動範囲の内周端に来たときに検出スイッチ１０が作動するように構成されている。また、温度センサ移送モータ９はステッピングモータであり、駆動パルスに応じて温度センサ６を精度良く移送することが可能となっている。
【００３６】
実際に現在の温度センサ６の位置半径を認知するためには、装置に分析用ディスク１がセットされ、分析動作に入る前に、温度センサ移送モータ９を駆動して温度センサ６を分析ディスク１の内周方向に移動させ、検出スイッチ１０が作動した時点で温度センサ移送モータ９を止める。
【００３７】
次に、温度センサ駆動モータ９を先程とは逆方向に所定のパルス数だけ回転させることで、温度センサ６を、セットされた分析用ディスク１の反応室１０３の位置まで移送することができる。例えば、反応室１０３が分析ディスク１の半径５０ｍｍの位置にあり、温度センサ移送モータ９の１回転あたりの駆動パルス数が２０パルスであり、温度センサ移送モータ９の軸上に形成された送りねじのリードピッチが３ｍｍであり、検出スイッチ１０が温度センサ６が半径位置２５ｍｍのときに作動するように配置されているとき、所定駆動パルス数は、（５０−２５）／３×２０＝１６７パルスとなり、検出スイッチ１０が作動してから温度センサ移送モータ９を１６７パルス駆動させることで温度センサ６を正確に反応室１０３の位置まで移送することができる。
【００３８】
なお、図３では実施例１の構成をもとに検出スイッチとステッピングモータを用いて温度センサの位置を認知する手順を説明したが、実施例２のように、温度センサ６と光検出器５を一体化した構成でも同様に本実施例を適用することが可能である。また、本実施例では、検出スイッチ１０を温度センサ６の移動範囲の最内周に設置した例について述べたが、検出スイッチ１０を温度センサ６の移動範囲の最外周に設置して、上記とは逆方向に温度センサ移送モータ９を回転させても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３９】
また、検出スイッチ１０を用いて温度センサ６の最内（外）周移動検出を行う代わりに、温度センサ６の移動範囲の少なくとも一方の端部にストッパを設けて、温度センサ６の移動範囲全体の距離以上に相当するパルス数で温度センサ移送モータ９を駆動して、温度センサ６を前記ストッパにぶつけて最内（外）周移動を行うことも可能であるが、この場合は最大でステッピングモータの電気角３６０°に相当する距離の誤差を生じる恐れがある。
【実施例４】
【００４０】
図４は、本発明の実施例４の試料分析装置の構成図を示す。本実施例による試料分析装置は、上記実施例１乃至４に記載の試料分析装置に類似しているが、分析ディスク１に、反応室１０３の前記分析ディスク内１における位置情報がデジタルデータとして記録されており、前記分析ディスク１から前記位置情報データを読み取り、分析時に前記位置情報をもとに温度センサ６の位置を移動させるように構成した点で異なる。
【００４１】
図４において、位置情報データ１０５は、分析ディスク１の表面または分析ディスク１内部に形成されたデジタルデータであり、該デジタルデータは、それぞれの分析項目に対応した反応室の位置情報をコード化したものである。
【００４２】
本実施例の試料分析装置による分析手順は、まず、分析ディスク１を装置に装着した後、前記分析ディスク１に記録された位置情報データ１０５を読み取る。位置情報データ１０５の形態および該位置情報データ１０５の読み取り手段は、様々な方式が採り得るが、例えば、前記位置情報データ１０５が、光ディスクの記録ピットとして分析ディスク１上に形成されており、分析用光源４に光ディスク記録用または再生用の光ピックアップを用いることで、分析ディスク１をスピンドルモータ３により回転させながら前記分析用光源４により前記位置情報データ１０５を光学的に読み取ることが可能である。
【００４３】
次に、読み取った前記位置情報データ１０５をもとに、温度センサ６を温度センサ移送モータ９で所定の位置に移送し、温度制御を開始する。更に、例えば試料２の遠心分離や分析ディスク１内での試料移送などを行い、試料２が反応室１０３に流入するときには反応室１０３の温度が所定の温度に制御されており、分析用光源４と光検出器５による分析が行われる。
【００４４】
なお、本実施例では、位置情報データ１０５が光ディスクの記録ピットとして分析ディスクに形成されており、分析用光源として光ディスクの記録用または再生用光ピックアップを用いた例について説明したが、位置情報データ１０５や分析用光源４の形態を限定するものではなく、例えば装置の構成が複雑にはなるが、非接触ＩＣチップなどを用いることも可能である。
【００４５】
また、図４では、前記実施例１による構成をもとに、分析ディスク１に位置情報データ１０５を記録して利用する場合の方法を説明したが、実施例２または実施例３の構成をもとに本実施例を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる試料分析装置は、１台の装置で様々な分析項目に対応した多項目自動分析を高い精度で行うことが可能であり、例えば高脂血症診断、糖尿病診断、などに利用可能な医療用分析装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１における試料分析装置の構成図
【図２】本発明の実施例２における試料分析装置の構成図
【図３】本発明の実施例３における試料分析装置の構成図
【図４】本発明の実施例４における試料分析装置の構成図
【図５】第１の従来の試料分析装置の構成図
【図６】第２の従来の試料分析装置の構成図
【符号の説明】
【００４８】
１  分析ディスク
１０１  試料注入部
１０２  流路
１０３  反応室
１０４  試薬
１０５  位置情報データ
２  試料
３  スピンドルモータ
４  分析用光源
４０１  光ビーム
５  光検出器
６  温度センサ
７  光源移送モータ
８  光検出器移送モータ
９  温度センサ移送モータ
１０  検出スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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