(57)【要約】【課題】反応によって生じる微粒子の凝集度を散乱光の影響を抑制して、精度よく測定できる化学分析装置を提供する。【解決手段】被検試料と試薬の混合液が入った反応管に光源からの光を集光する集光レンズを介して照射し、前記反応管を透過した光を回折格子で分光し、分光した光を光検出器で検出し、その検出結果から所定の項目の測定を行う化学分析装置において、前記反応管と回折格子の間であって、前記反応管を透過する光の光軸方向へ離間して配置され、前記反応管内を透過もしくは散乱した光の内、前記光軸を中心とした所定の範囲の光を通過させる通過口を備えた少なくとも２つの遮光手段を有することを特徴とする化学分析装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検試料と試薬の混合液が入った反応管に光源からの光を集光する集光レンズを介して照射し、前記反応管を透過した光を回折格子で分光し、分光した光を光検出器で検出し、その検出結果から所定の項目の測定を行う化学分析装置において、
前記反応管と回折格子の間であって、前記反応管を透過する光の光軸方向へ離間して配置され、前記反応管内を透過もしくは散乱した光の内、前記光軸を中心とした所定の範囲の光を通過させる通過口を備えた少なくとも２つの遮光手段を
有することを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの遮光手段は、前記反応管内を透過もしくは散乱した光を最初に遮光する第１の遮光手段と、第１の遮光手段と離間して配置された第２の遮光手段であって、前記第２の遮光手段が、前記第１遮光手段を通過した光の内、前記光軸を中心とした所定の範囲の光を通過させ、この通過した光の一部を遮光する遮光手段であることを特徴とする請求項１に記載の化学分析装置。
【請求項３】
前記通過口の形状は、前記反応管内を透過もしくは散乱した光が遮光板に投影される投影像と一致し、その遮光板と前記光軸との交点を支点とした相似形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの遮光手段は、前記光軸から退避するよう切換える切換手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の化学分析装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの遮光手段は、前記反応管内を透過もしくは散乱した光の遮光量を調整する遮光量調整手段を有し、前記遮光量調整手段は前記第１の遮光手段と前記第２の遮光手段の間隔を調整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１項に記載の化学分析装置。
【請求項６】
前記混合液は、被検試料と試薬の反応によって微粒子の凝集が生じることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の化学分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中に含まれている成分を分析する化学分析装置に係り、特に、ヒトの血液や尿などの体液中に含まれる化学成分を自動的に分析する化学分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学分析装置は、主に生化学検査項目を対象とし、反応管に分注した被検試料と測定項目に該当する試薬の混合液の反応によって生ずる色調の変化を、光の透過量を測定することにより、被検試料中の被測定物質又は酵素の濃度／活性を測定する。
【０００３】
一方、免疫血清検査項目の多くは、免疫血清検査専用の分析装置（以下、免疫血清専用装置と呼ぶ。）によって測定される。免疫血清検査には免疫比濁法、ラテックス凝集法などが利用されるので、免疫血清専用装置は、被検試料と試薬の反応によって生じる凝集の変化を、散乱光を検出する光学系を用いて、被検試料中の被測定物質の濃度を測定する。
【０００４】
また、免疫血清専用装置は、免疫血清検査項目専用の試薬の反応条件に合うように調整されているので、測定できる検査項目が限定されることが多い。
【０００５】
最近は、検査における効率化とコスト削減が要求されており、できるだけ少ない化学分析装置で多くの項目が検査できることが望まれている。
【０００６】
そのような状況下で、化学分析装置は、多項目を高速処理できるので、生化学検査項目だけではなく、免疫血清検査項目の測定もできることが求められるようになってきている。
【０００７】
ところが、化学分析装置は、生化学検査項目の試薬と被検試料との反応では、光の透過量に比べて散乱光の量はきわめて少なく、散乱光を抑制する工夫がなされていない。したがって、化学分析装置で免疫血清検査項目のような反応によって生じる凝集の変化を測定する場合は、散乱光の影響が大きくなり、測定精度が低下するという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するための方法として、化学分析装置に透過光を測定する光学ユニットと散乱光を測定する光学ユニットを組み合わせて測定する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１４１６５４号公報（第２−４頁、図１−３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
化学分析装置においては、反応によって生ずる色調の変化だけでなく、反応によって生ずる微粒子の凝集の変化も測定できることが求められている。
【００１１】
しかしながら、光の透過量を測定する化学分析装置では、散乱光の影響を受けやすいため精度よく測ることができない。また、化学分析装置に、透過光と散乱光の両方を測定できる光学ユニットを組み込むと、光学ユニットが複雑になり、装置自体も大型になる問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、反応によって生じる微粒子の凝集の変化を散乱光の影響を抑制して、透過光を利用して精度よく測定できる化学分析装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の化学分析装置は、被検試料と試薬の混合液が入った反応管に光源からの光を集光する集光レンズを介して照射し、前記反応管を透過した光を回折格子で分光し、分光した光を光検出器で検出し、その検出結果から所定の項目の測定を行う化学分析装置において、前記反応管と回折格子の間であって、前記反応管を透過する光の光軸方向へ離間して配置され、前記反応管内を透過もしくは散乱した光の内、前記光軸を中心とした所定の範囲の光を通過させる通過口を備えた少なくとも２つの遮光手段を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による化学分析装置の実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る化学分析装置の構成を示している。この化学分析装置は、被検試料に含まれる各種成分と反応する試薬を納めた複数の試薬ボトル７を収納した試薬庫２及び３と、円周上に複数の反応管４を配置した反応ディスク５と、被検試料が納められた被検試料容器１７がセットされるディスクサンプラ６と、分注アーム８及び９とディスクリート用分注アーム１０により反応管４に分注された試薬と被検試料の混合液を測定する測光ユニット１３とを有している。
【００１６】
試薬庫２及び３、反応ディスク５、ディスクサンプラ６は、それぞれ駆動装置により回動されるようになっている。測定に必要な試薬は、試薬庫２あるいは試薬庫３の試薬ラック１に収納されている試薬ボトル７から、それぞれ分注アーム８或いは分注アーム９を用いて反応ディスク５上の反応管４に分注される。
【００１７】
また、ディスクサンプラ６上に配置されている被検試料容器１７に納められた被検試料は、サンプリングアーム１０を用いて反応ディスク５上の反応管４に分注される。
【００１８】
被検試料と試薬が分注された反応管４は、反応ディスク５の回動により撹拌位置まで移動し、撹拌ユニット１１により被検試料と試薬の混合液が撹拌される。その後、測光ユニット１３が、測光位置まで移動した反応管４に光を照射して混合液の吸光度変化を測定することにより、被検試料の成分分析が行なわれる。
【００１９】
そして、被検試料の成分分析を終了した反応管４内の被検試料と試薬の混合液は廃棄され、その後、反応管４は洗浄ユニット１２により洗浄される。
【００２０】
図２は、図１で示した測光ユニット１３の上面図である。光源２１から第１の集光レンズ２３を介して反応管４に照射した光は、被検試料と試薬の混合液２６を含む反応管４内を透過、もしくは散乱した後、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂを通過し、第２の集光レンズ２８により集光されて、凹面回折格子３１で分光された後、光検出器３２によって検出される。
【００２１】
タングステンハロゲンランプなどの光源２１から照射された光は、熱線吸収フィルタ２２により熱成分が除去された後、第１の集光レンズ２３により集光される。
【００２２】
第１の集光レンズ２３により集光された光は、図１の反応ディスク５の側壁部に配置される光透過窓２４を介して反応管４内の被検試料と試薬の混合液２６に照射される。このとき、第１の集光レンズ２３の反応管４側の光学的焦点位置は、反応管４内の被検試料と試薬の混合液２６の位置になるように設定されている。
【００２３】
また、前記試薬は、光透過性のものであれば特に制限はないが、例えば、抗原抗体反応に使用されるラテックス試薬などの液状試薬が挙げられる。
【００２４】
反応管４内を透過、もしくは散乱した光は、図１の反応ディスク５の側壁部に配置される光透過窓２５を通過して、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂで所定の範囲に絞り込まれる。
【００２５】
第２の遮光板２９ｂを通過した光は、第２の集光レンズ２８により集光される。第２の集光レンズ２８の一方の光学的焦点は、第１の集光レンズ２３の反応管４側の光学的焦点位置、つまり反応管４内の被検試料と試薬の混合液２６の位置に合致される。それにより、反応管４を透過した光を効果的に集光できる。なお、光透過窓２５と第２の遮光板２９ｂの間に配置されるシャッタ２７は、被検試料の測定時には開放される。
【００２６】
第２の集光レンズ２８で集光された光は、第２の集光レンズ２８の他方の光学焦点位置又はその近傍に配置された第３の遮光板３０により絞り込まれた後、凹面回折格子３１に照射される。第３の遮光板３０の光が通過する穴は、第２の集光レンズ２８から凹面回折格子３１に照射される光が回折格子の有効範囲に入る大きさに設定される。
【００２７】
凹面回折格子３１は、入射した光を波長毎に回折し、回折した光は、光検出器３２で波長成分毎に検出される。光検出器３２は、波長選択性フィルタアレイ３３と、フォトダイオードアレイ３４とを有している。
【００２８】
そして、光検出器３２は、入射光の光量に応じた電気信号を発生する。この電気信号は信号収集部３６で収集された後、信号処理部３７で被検試料の算出処理に利用される。
【００２９】
図３は、図２の測光ユニット１３における第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂを示す側面図である。第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂは、同一のものがお互いに所定の間隔を空けて、且つ光軸３５に対して垂直になるように配置される。
【００３０】
第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂに設けた光が通過する通過口は、いずれも光軸３５との交点が、反応管４を透過した光が遮光板に投影される投影像と一致し、その遮光板と光軸３５の交点を支点とした相似形になるように設けられている。また、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂの前記通過口は、反応管４を透過した光がそれらの遮光板に投影される投影像の外周部の所定の範囲が遮光されるようになっている。
【００３１】
図３（ａ）は、反応管４内を透過、もしくは散乱した光の内、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂによって、角度が（θ１−θ２）の範囲の光が遮光されることを示している。
【００３２】
そして、図３（ｂ）は、反応管４内を散乱した光の内、第１の遮光板２９ａに対する角度がθ３の範囲の散乱光が、第１の遮光板２９ａの通過口を通過しても、第２の遮光板２９ｂで遮光されることを示している。
【００３３】
例えば、反応管４内で生じた散乱光４０は、反応管内の粒子によって反射してから第１の遮光板２９ａに入射し、第１の遮光板２９ａに対してθ３よりも小さい角度θ４で第１の遮光板２９ａの通過口を通過しても、遮光板２９ｂで遮光されて第２の集光レンズ２８に到達しない。
【００３４】
また、第２の遮光板２９ｂの通過口を図３のものより小さくすることにより、角度がθ３よりも広い範囲の散乱光を抑制することができるようになる。
【００３５】
更に、第２の遮光板２９ｂを、図３に示した位置よりも図において右側に配置される第２の集光レンズ２８側に配置することにより、角度が図３（ａ）のθ２の範囲よりも狭くできるので、第２の遮光板２９ｂを通過する散乱光をより抑制できるようになる。
【００３６】
次に、第１の遮光板２９ａを図２の光透過窓２５とシャッター２７の間に配置する場合には、角度が図３（ｂ）のθ３の範囲よりも広くできるので、第２の遮光板２９ｂを通過する散乱光を抑制できるようになる。
【００３７】
このように、反応によって生じる微粒子の凝集の変化を透過光を利用して測定する場合、反応管４内を透過、もしくは散乱した光が、第１の遮光板２９ａ及び遮光板２９ｂの通過口を通過するのは、光軸３５に対して平行な光と、平行に近い特定角度の散乱光のみに制限されて光検出器３２に導かれるので、不要な散乱光の検出を抑制できて、測定精度の向上を図ることができる。
【００３８】
図４は遮光板の切換手段を示す図で、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板が図３と異なる点は、遮光板水平移動機構駆動部３８によって、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂが、光軸３５に対して垂直方向に、水平移動できる移動手段を追加配置している点である。
【００３９】
遮光板水平移動機構駆動部３８は、例えば駆動モータや複数のギアで構成され、図示しない電源部から駆動モータへの印加電流を制御することにより、第１の遮光板２９ａまたは第２の遮光板２９ｂを同時に、あるいは独立して水平移動の制御をすることができる。
【００４０】
反応によって生ずる微粒子の凝集の変化を測定する場合は、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂの穴が光軸３５上になるように配置し散乱光を抑制する。
【００４１】
そして、反応によって生ずる色調の変化であって、反応管４を透過する光の透過量が少ない反応を測定する場合には、第１の遮光板２９ａ、または第２の遮光板２９ｂを図４の矢印の方向に移動し、反応管４を透過した光の遮光をやめることにより、光検出器３２で受光できる光量を増やして信号強度を高めて精度よく測定するようにできる。
【００４２】
図５は遮光量の調整手段を示す図で、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板が図３と異なる点は、遮光板光軸方向水平移動機構駆動部３９によって、第１の遮光板２９ａ及び第２の遮光板２９ｂが、光軸３５に対して並行に、水平移動できる移動手段を追加配置している点である。
【００４３】
遮光板光軸方向水平移動機構駆動部３９は、例えば駆動モータや複数のギアで構成され、図示しない電源部から駆動モータへの印加電流を制御することにより、第１の遮光板２９ａまたは第２の遮光板２９ｂを同時に、あるいは独立して光軸３５に対して並行に、水平移動の制御をすることができる。
【００４４】
そして、反応管４内を透過、もしくは散乱する光の内、散乱光が光軸に対して平行に近い角度の光量が多い反応を測定する場合には、第２の遮光板２９ｂを図５に示した位置よりも矢印の方向に移動させることにより、第２の遮光板２９ｂを通過する散乱光をより抑制できるので、精度よく測定できるようになる。
【００４５】
ところで、測定項目または試薬中に含まれる微粒子の特性により、反応によって生ずる微粒子の凝集の大きさが異なり、測定に使用される波長も項目ごとに任意に選択されるので、凝集の大きさと波長の長さの相互作用で生じる散乱光の散乱角度に対する強度分布は、測定項目ごとに異なってくる。
【００４６】
したがって、測定項目と使用する試薬ごとに、強度分布に応じた散乱光を除去できるように遮光板の位置を求めて、予め適切な遮光板の配置を設定しておくことにより、測定項目ごとに遮光量を変更できるので、精度よく測定できるようになる。
【００４７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。例えば第１遮光板と第２の遮光板の間に、更に第３の遮光板を配置することにより、遮光板の通過口の端面における散乱光も抑制できるので、一層の性能向上を図ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反応によって生ずる微粒子の凝集の変化を、散乱光を抑制して光の透過量で測定できるので、測定精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の化学分析装置の構成を示す図。
【図２】本発明の化学分析装置の測光ユニットの構成を示す上面図。
【図３】本発明の測光ユニットの遮光板を示す側面図。
【図４】本発明の切換手段を示す図。
【図５】本発明の遮光量調整手段を示す図。
【符号の説明】
４  反応管
１３  測光ユニット
２１  光源
２３  第１の集光レンズ
２６  被検試料と試薬の混合液
２９ａ  第１の遮光板
２９ｂ  第２の遮光板
３１  凹面回折格子
３２  光検出器
３５  光軸
【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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