(57)【要約】【課題】簡易な構成で液体試料の発光を広いダイナミックレンジで測定する。【解決手段】測光システム１は、液体試料を吸引するノズル５１を移動させる移動機構と、ノズルが移動機構により移動させられて挿入される測光箱２０と、測光箱に挿入されたノズルに吸引された液体試料の発光を検出する光検出器３０とを備える。測光箱２０は、ノズルを収容する空間２１ａと、空間２１ａに収容されたノズルと光検出器との距離が変化するようにノズルを移動機構により空間２１ａ内で移動させるための開口２１ｂとが形成された本体部２１と、空間２１ａにノズルを挿入するための挿入孔２２ａが設けられ、空間２１ａにノズルが挿入された状態で開口２１ｂを覆って空間２１ａを遮光状態にする遮光部材であって、ノズルが光検出器との距離が変化するように空間２１ａ内で移動する際、遮光状態を維持しながら移動機構によりノズルとともに移動する遮光部材２２とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料を吸引するノズルを移動させる移動機構と、
前記ノズルが前記移動機構により移動させられて挿入される測光箱と、
前記測光箱に挿入されたノズルに吸引された液体試料の発光を検出する光検出器と、
を備え、
前記測光箱は、
前記ノズルを収容する空間と、当該空間に収容されたノズルと前記光検出器との距離が変化するように当該ノズルを前記移動機構により当該空間内で移動させるための開口とが形成された本体部と、
前記空間に前記ノズルを挿入するための挿入孔が設けられ、前記空間に前記ノズルが挿入された状態で前記開口を覆って前記空間を遮光状態にする遮光部材であって、前記ノズルが前記光検出器との距離が変化するように前記空間内で移動する際、前記遮光状態を維持しながら前記移動機構により前記ノズルとともに移動する遮光部材と、を含む、
ことを特徴とする測光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料の発光を測定する測光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学発光を用いた化学発光酵素免疫測定（ＣＬＥＩＡ）装置は、臨床検査の中でも高感度・高速で多検体を処理できる自動分析装置として知られている。
【０００３】
特許文献１には、測光セル内において生ずる化学発光の強度を光検出器によって検出する酵素免疫測定装置において、測光セルの近傍に感度が相異なる複数の光検出器を設け、高感度の光検出器の出力が飽和したとき、低感度の光検出器の出力により発光強度を求めるものが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、液体試料に含まれる物質の化学発光や生物発光を高い感度と高い精度で検出するための発光計測装置が記載されている。具体的には、光検出器と、当該光検出器を格納する遮光ボックスと、当該遮光ボックスに設けられた貫通孔を開閉する板状部材と、板状部材を移動させる板状部材駆動部と、光検出器を移動させる光検出位置制御部とを有し、発光物質サンプルを含むサンプル容器が板状部材を介して光検出器と対向する位置に設置された後、板状部材を移動させて貫通孔を開け、光検出器をサンプル容器底部に近づけ、光検出器による光測定を開始する発光計測装置が記載されている。この発光計測装置において、光検出位置制御部は、光の信号強度に応じて、サンプル容器と光検出器との距離を制御する。具体的には、サンプルの発光強度が非常に高く、ダイナミックレンジの検出上限が足りない事態が生じたときに、光検出器とサンプル容器底部との距離間隔を広げる。
【０００５】
また、特許文献３には、被検体液及びチップを収容する、外部からの光が侵入しない容器内において、被検体液をチップ内に吸入し、当該チップに吸入された被検体液からの発光を光ファイバーを介して装置本体の光検出器に導くように構成された発光検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２６２６７３８号明細書
【特許文献２】特開２００８−２６８０１９号公報
【特許文献３】特開平８−１５１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液体試料の発光を測定する際、広いダイナミックレンジを得るために、感度が異なる複数の光検出器を設けることとすると、構成が複雑になってしまう。また、光検出器や遮光部材をそれぞれ駆動機構によりサンプルに対して相対的に移動させることとしても、構成が複雑になる。
【０００８】
そこで、本発明は、より簡易な構成で液体試料の発光を広いダイナミックレンジで測定することが可能な測光システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る測光システムは、液体試料を吸引するノズルを移動させる移動機構と、前記ノズルが前記移動機構により移動させられて挿入される測光箱と、前記測光箱に挿入されたノズルに吸引された液体試料の発光を検出する光検出器と、を備え、前記測光箱は、前記ノズルを収容する空間と、当該空間に収容されたノズルと前記光検出器との距離が変化するように当該ノズルを前記移動機構により当該空間内で移動させるための開口とが形成された本体部と、前記空間に前記ノズルを挿入するための挿入孔が設けられ、前記空間に前記ノズルが挿入された状態で前記開口を覆って前記空間を遮光状態にする遮光部材であって、前記ノズルが前記光検出器との距離が変化するように前記空間内で移動する際、前記遮光状態を維持しながら前記移動機構により前記ノズルとともに移動する遮光部材と、を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成で液体試料の発光を広いダイナミックレンジで測定することが可能な測光システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る測光システムの構成の一例を示す分解上方斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る測光システムの構成の一例を示す分解下方斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る測光システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】ノズルが高感度測定位置に位置する様子を示す斜視図である。
【図５】ノズルが高感度測定位置に位置する様子を示す断面図である。
【図６】ノズルが低感度測定位置に位置する様子を示す斜視図である。
【図７】ノズルが低感度測定位置に位置する様子を示す断面図である。
【図８】本実施の形態に係る測光システムを用いた測定の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る測光システム１の構成の一例を示す分解上方斜視図である。図２は、測光システム１の構成の一例を示す分解下方斜視図である。図３は、測光システム１の構成の一例を示すブロック図である。この測光システム１は、液体試料からの発光を測定するものである。以下、図１〜３を参照して、測光システム１の構成を説明する。
【００１４】
測光システム１は、移動機構（駆動機構）１０、測光箱２０、光検出器３０、および制御装置４０を有する。
【００１５】
移動機構１０は、液体試料を吸引するノズル５１を移動させる。液体試料は、化学発光、生物発光、蛍光等の発光を生じる発光サンプルであり、例えば、抗原抗体反応の生成物溶液である。ノズル５１は、具体的には液体を分注する分注ノズルであり、例えばディスポーザブルチップである。
【００１６】
一つの態様では、移動機構１０は液体試料をノズル５１にて吸引する吸引装置５２を支持し、この吸引装置５２の先端部にノズル５１が交換可能に装着される。そして、移動機構１０は、ノズル５１および吸引装置５２を含む分注ヘッド５０を移動させる。例えば、吸引装置５２はシリンジポンプであり、このシリンジポンプの下端部に設置されたチップフィッティングにディスポーザブルチップが取り付けられ、移動機構１０は、ディスポーザブルチップ、チップフィッティング、およびシリンジポンプを含む分注ヘッド５０を移動させる。
【００１７】
また、一つの態様では、移動機構１０は、ノズル５１を水平方向に移動させるノズル水平駆動部１１と、ノズル５１を垂直方向に移動させるノズル垂直駆動部１２とを含む。
【００１８】
測光箱２０は、ノズル５１が移動機構１０により移動させられて挿入される箱である。具体的には、測光箱２０は、ノズル５１内の液体試料からの発光を光検出器３０により測定する際、光検出器３０への外光の入射を遮断する暗箱を形成する。
【００１９】
測光箱２０は、本体部２１と遮光部材２２とを含む。
【００２０】
本体部２１は、ノズル５１を収容する空間２１ａと、当該空間２１ａに収容されたノズル５１と光検出器３０との距離が変化するようにノズル５１を移動機構１０により空間２１ａ内で移動させるための開口２１ｂとを有する。
【００２１】
遮光部材２２は、空間２１ａにノズル５１を挿入するための挿入孔２２ａが設けられ、空間２１ａにノズル５１が挿入された状態で開口２１ｂを覆って空間２１ａを遮光状態にする部材である。遮光部材２２は、ノズル５１が光検出器３０との距離が変化するように空間２１ａ内で移動する際、上記遮光状態を維持しながら移動機構１０によりノズル５１とともに移動するように構成されている。
【００２２】
一つの態様では、ノズル５１は、垂直方向に沿って移動して空間２１ａに挿入され、空間２１ａ内で光検出器３０と水平方向に対向する。そして、ノズル５１は、光検出器３０との水平方向の距離が変化するように、水平方向に沿って移動する。開口２１ｂは、水平方向に延びるように形成され、ノズル５１が水平方向に沿って移動する際、ノズル５１またはノズル５１を支持する部材の通路となる。遮光部材２２は、ノズル５１が水平方向に沿って移動する際、ノズル５１の移動に合わせて挿入孔２２ａが移動するよう、移動機構１０の駆動力によりノズル５１とともに水平方向に移動する。例えば、遮光部材２２は、ノズル５１またはノズル５１を支持する部材から水平方向の力を受けて移動する。
【００２３】
図１，２の例では、本体部２１は、内部に空間２１ａが形成された略直方体状の箱であり、その上面に水平方向に延びる開口２１ｂが形成されている。遮光部材２２は、開口２１ｂよりも長く水平方向に延びる板状の部材であり、上面から下面に貫通する挿入孔２２ａが形成されている。また、本体部２１および遮光部材２２は、ノズル５１の水平方向の移動に伴って遮光部材２２が水平方向にスライドするように構成されている。具体的には、本体部２１は、開口２１ｂの両側に水平方向に延びる案内部材２１ｃを有し、遮光部材２２は案内部材２１ｃに案内されてスライドする。
【００２４】
一つの態様では、より確実に空間２１ａへの外光の侵入を遮断する観点より、ノズル５１の上側（例えば吸引装置５２の下端部）には、図１，２に示されるように、挿入孔２２ａの隙間を塞ぐための遮光部材５３が設けられる。遮光部材５３は、例えば板状の遮光板である。
【００２５】
光検出器３０は、測光箱２０に挿入されたノズル５１に吸引された液体試料の発光を検出する。具体的には、光検出器３０は、液体試料の発光の量または強度を測定するものであり、例えば光電子増倍管である。図３の例では、光検出器３０は、光子の数を計数して光量を検出するものであり、光電子増倍管３１と、光電子増倍管３１からのパルスを計数するフォトカウンティング回路３２とを含む。
【００２６】
具体的には、光検出器３０は、その受光面（例えば光電子増倍管３１の光電面）が測光箱２０に挿入されたノズル５１と水平方向に対向するように配置される。また、光検出器３０は、ノズル５１が水平方向に移動しても、その受光面とノズル５１との水平方向の対向関係が維持されるように配置される。図１，２の例では、光検出器３０は、本体部２１の側壁を構成する光検出器ホルダ２３に保持される。
【００２７】
制御装置４０は、測光システム１の動作を制御する。具体的には、制御装置４０は、吸引装置５２を制御してノズル５１による液体試料の吸引や吐出を制御し、移動機構１０を制御してノズル５１の位置を制御し、光検出器３０を制御してノズル５１に吸引された液体試料の発光を検出する。
【００２８】
本実施の形態では、制御装置４０は、光検出器３０の出力に基づき、ノズル５１を水平方向に移動させて、ノズル５１と光検出器３０との距離を変化させる制御を行う。具体的には、制御装置４０は、ノズル５１内の液体試料の発光量に応じて、ノズル５１と光検出器３０との距離を変化させて、光検出器３０に入射する光量を変化させる制御を行う。
【００２９】
具体的な一態様では、制御装置４０は、当初、図４，５に示されるように、ノズル５１を光検出器３０との距離が最短になる位置（高感度測定位置と呼べる）に配置して測定を行う。そして、制御装置４０は、光検出器３０の出力が飽和する場合、図６，７に示されるように、ノズル５１を光検出器３０との距離が最長になる位置（低感度測定位置と呼べる）に移動させて測定を行う。ただし、ノズル５１の測定位置は２箇所に限られず、３箇所以上であってもよい。例えば、制御装置４０は、発光量が大きいほどノズル５１が光検出器３０から遠くなるよう、ノズル５１の位置を３段階以上または連続的に変化させてもよい。
【００３０】
制御装置４０は、例えば、光検出器３０の出力ｄと、ノズル５１と光検出器３０との距離ｘとを変数とする予め定められた関数ｆ（ｄ，ｘ）により発光量Ｌを算出する。より具体的には、制御装置４０は、光検出器３０の出力ｄに、距離ｘに応じた係数α（ｘ）を乗じて、発光Ｌ＝ｄ×α（ｘ）を算出する。このような関数や係数は、予め実験により設定されればよい。
【００３１】
上記制御装置４０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現される。ただし、制御装置４０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御装置４０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、物理的に複数の装置により実現されてもよい。
【００３２】
図３の例では、制御装置４０は、制御部４１、演算部４２、記憶部４３、表示部４４、入力部４５、および出力部４６を有する。
【００３３】
制御部４１は、ノズル水平駆動部１１およびノズル垂直駆動部１２を制御して、ノズル５１を水平方向および垂直方向に移動させる。また、制御部４１は、吸引装置駆動部６０を制御して、吸引装置５２の動作を制御する。また、制御部４１は、光検出器３０を制御して光の検出を行う。また、制御部４１は、測光箱保温部７０を制御して測光箱２０の内部の温度を制御する。制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＣＰＵと通信する制御回路によって実現される。
【００３４】
演算部４２は、測光システム１の各部の動作を制御するための演算や、光検出器３０等からの情報を処理する演算などを行う。演算部４２は、例えばＣＰＵにより実現される。
【００３５】
記憶部４３は、制御部４１や演算部４２に実行されるプログラムや、制御部４１や演算部４２で取得された情報などの各種の情報を記憶する。記憶部４３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等の外部記憶装置を含む。
【００３６】
表示部４４は、測光システム１を操作するための情報や、測光システム１で得られた測定結果など、各種の情報を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイなどである。
【００３７】
入力部４５は、測光システム１に対する指示などの各種の情報を利用者や他の装置から受け付けるものであり、例えば、キーボード、マウス、通信インタフェースなどである。
【００３８】
出力部４６は、測光システム１で得られた測定結果などの情報を外部のコンピュータなどの装置に出力するものであり、例えば通信インタフェースなどである。
【００３９】
図８は、測光システム１を用いた測定の手順の一例を示すフローチャートである。以下、図８を参照して、測定の手順の一例を説明する。ここでは、サンドイッチＥＬＩＳＡ法（酵素免疫測定法）を例にとって説明する。
【００４０】
まず、一次抗体が固相化された反応容器（例えばウェル）に、検出対象となる抗原を含む検体（例えば血清）を分注し、一次反応させ、一次抗体に抗原を結合させる（Ｓ１ａ）。
【００４１】
次に、一次洗浄（Ｂ／Ｆ分離）を行って、未反応の抗原などを除去する（Ｓ１ｂ）。
【００４２】
次に、酵素標識された二次抗体を反応容器に分注し、二次反応させ、抗原に二次抗体を結合させる（Ｓ１ｃ）。
【００４３】
次に、二次洗浄（Ｂ／Ｆ分離）を行って、未反応の二次抗体などを除去する（Ｓ１ｄ）。
【００４４】
以上の工程により、反応容器内には、一次抗体／目的とする抗原／二次抗原複合体が生成される。
【００４５】
次に、反応物分離試薬を反応容器に分注し、上記一次抗体／目的とする抗原／二次抗原複合体（反応生成物）を固相化表面から脱離させ、液相に移動させる（Ｓ１ｅ）。
【００４６】
一方で、吸引装置５２の先端にディスポーザブルチップであるノズル５１が取り付けられた後（Ｓ２ａ）、測光システム１は、ノズル５１に少量の発光基質を吸引する（Ｓ２ｂ）。発光基質の吸引量は、例えば１０〜１００μＬである。
【００４７】
次に、測光システム１は、分注ヘッド５０を反応容器上に移動させ、上記発光基質が吸引されたノズル５１にて上記反応生成物の溶液を吸引する（Ｓ３）。溶液の吸引量は、例えば基質の吸引量と同程度である。
【００４８】
次に、測光システム１は、分注ヘッド５０を反応容器から数ｃｍ上昇させ、吸引、吐出を繰り返して、ノズル５１内の溶液を攪拌する（Ｓ４ａ）。ここで発光反応が開始する。
【００４９】
必要に応じて液だれ防止のため、数μＬのエアを吸引し、ノズル５１の先端部にエアギャップを作ってもよい（Ｓ４ｂ）。
【００５０】
次に、測光システム１は、分注ヘッド５０を移動させ、ノズル５１を測光箱２０へ挿入する（Ｓ５）。このとき、遮光部材５３および２２によって、開口２１ｂおよび挿入孔２２ａが覆われ、測光箱２０内の空間２１ａに外光が入らないようにされる。なお、測光箱２０は約３７℃で保温されるのが望ましい。
【００５１】
次に、測光システム１は、ノズル水平駆動部１１を利用して、遮光部材２２を移動させながら、ノズル５１を高感度測定位置に移動させる（Ｓ６）。
【００５２】
そして、測光システム１は、測光を開始する（Ｓ７）。すなわち、測光システム１は、ノズル５１に吸引された溶液（発光サンプル）からの発光の光検出器３０による測定を開始する。この測光には通常数分を要する。
【００５３】
測光において、測光システム１は、光検出器３０からの信号が飽和するか否かを判断し（Ｓ８ａ）、信号が飽和すると判断された場合には（Ｓ８ａ：ＹＥＳ）、分注ヘッド５０を水平方向に移動させ、ノズル５１を低感度測定位置に移動させて測光を継続する（Ｓ８ｂ）。なお、点光源による、ある観測点における照度は、点光源と観測点の距離の２乗に反比例する。よって、高感度測定位置におけるノズル５１と光検出器３０の受光面との距離をｒ１とし、低感度測定位置におけるノズル５１と光検出器３０の受光面との距離をｒ２とすると、低感度測定位置における測定値は、高感度測定位置の測定値の（ｒ１／ｒ２）2倍になると近似できる。ただし、実際には光源および光検出器はそれぞれ点ではない。
【００５４】
そして、測光システム１は、所定時間が経過すると、測光を終了させ（Ｓ９）、分注ヘッド５０を上昇させ、ノズル５１を測光箱２０から取り出す（Ｓ１０ａ）。このとき、測光システム１は、ノズル水平駆動部１１を利用して遮光部材２２を移動させ、挿入孔２２ａを開口２１ｂの位置から外して、測光箱２０を遮光する動作を追加してもよい（Ｓ１０ｂ）。この態様では、ノズル５１を測光箱２０に挿入するステップＳ５の前に、ノズル水平駆動部１１を利用して遮光部材２２を移動させ、挿入孔２２ａを開口２１ｂと連通する位置に移動させる動作が追加される（Ｓ４ｃ）。また、ノズル５１が測光箱２０に挿入されていない状態で遮光部材２２を移動させるために、例えば、分注ヘッド５０を遮光部材２２に引っ掛ける部材（例えば爪）が設けられる。
【００５５】
最後に、ノズル５１を取り外して廃棄し（Ｓ１１）、測定を終了する。
【００５６】
以上説明した本実施の形態によれば、以下の効果が得られ得る。
【００５７】
（１）ノズルと光検出器との距離の変更と、遮光部材の移動とを、ノズルの移動機構により行うことができる。このため、簡易な構成で液体試料の発光を広いダイナミックレンジで測定することが可能となる。
【００５８】
具体的には、感度が異なる複数の光検出器を設ける構成や、光検出器および遮光部材をそれぞれの駆動機構によりサンプルに対して相対的に移動させる構成と比較して、簡易な構成で液体試料の発光を広いダイナミックレンジで測定することが可能となる。より具体的には、駆動機構が少ないので、装置の小型化を図ることができる。
【００５９】
また、広いダイナミックレンジを得るための構成として、減光フィルタで光検出器に入射する光を絞り込むことが考えられる。しかし、この構成では、フィルタおよびフィルタを切り替える機構が必要とされ、構成が複雑になる。これに対して、本実施の形態では、フィルタおよびフィルタを切り替える機構が不要であり、簡易な構成で広いダイナミックレンジが得られる。
【００６０】
（２）液体試料を吸引するノズルを測光箱に挿入し、測光箱に挿入されたノズルに吸引された液体試料の発光を光検出器で検出する。このため、液体試料がノズルに吸引された状態で、液体試料からの発光を測定することができる。
【００６１】
（３）減光フィルタを用いる構成と比較して、サンプル光源に対して光検出器の立体角をかせぐことができ、検出効率が高い。
【００６２】
（４）減光フィルタを用いる構成では、フィルタの分光感度特性に測光が影響されるが、本実施の形態では、このようなフィルタの分光感度特性の影響なく、安定した測光が可能である。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  測光システム、１０  移動機構、１１  ノズル水平駆動部、１２  ノズル垂直駆動部、２０  測光箱、２１  本体部、２１ａ  空間、２１ｂ  開口、２１ｃ  案内部材、２２  遮光部材、２２ａ  挿入孔、２３  光検出器ホルダ、３０  光検出器、３１  光電子増倍管、３２  フォトカウンティング回路、４０  制御装置、４１  制御部、４２  演算部、４３  記憶部、４４  表示部、４５  入力部、４６  出力部、５０  分注ヘッド、５１  ノズル、５２  吸引装置、５３  遮光部材、６０  吸引装置駆動部、７０  測光箱保温部。
【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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【図７】
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【図８】
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