(57)【要約】【課題】  簡易な機構で余計な測光時間をかけることなく測光値の安定性・十分な性能を確保する。【解決手段】  光源１０１からの光が、途中で２本に分かれた光ファイバー１０４（二叉の光ファイバー）を介して反応管１０６に対し２方向（別方向）から光が照射される。反応管１０６に照射された２方向からの光は、それぞれ被検試料と試薬の混合液を含む反応管１０６内を透過、もしくは散乱した後、光検出器１１６によって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１１７で収集された後、信号処理部１１８で被検試料の算出処理に利用される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料と試薬とを混合して反応させるための反応管と、
一つの光源からの光を少なくとも２つの方向から前記反応管内液に対して照射する照射手段と、
前記反応管内の液中を透過した光を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
前記照射手段は、少なくとも２つの方向からの光の前記液中における光路が交差しないように光を照射することを特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
【請求項３】
前記照射手段は、少なくとも２つの方向からの光の前記液中における光路が該液の液面に対して斜めとなる方向に光を照射することを特徴とする請求項１または２記載の自動分析装置。
【請求項４】
前記照射手段は、出射口を少なくとも２つ有する光ファイバーを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、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自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動分析装置は患者の血清や尿を分析する装置であり、反応管に被検試料と試薬とを分注してこれらを反応させた後、測光ユニットにて反応管に光を照射し、その光の吸光度等を測定（測光）することで測定項目の分析を行う装置が知られている。
【０００３】
このような従来の自動分析装置では、測光値の安定性や十分な性能を得るため、一方向から反応管内の複数の測光点で測光を行っていたが、近年になり、被検者の負担軽減やコスト削減、測定効率を上げるため、被検試料の量や試薬量の微量化が進み、それに伴って反応管内の総液量は少なくなり、結果として複数の測光点で測光するための液面の高さの確保が困難になってきている。
【０００４】
このような問題点を解消するために、例えば、反応管の内径を小さくして液面の高さを確保することも考えられるが、これでは反応管の内径を小さくすることにより測光経路の長さが短くなってしまい、測光値の安定性・十分な精度の確保が困難となってしまう。
【０００５】
これらを解決するための方法として、反応管を自転可能にすることで、一つの反応管で複数の測光路での測光を可能とする方法がある。この方法によれば、反応管の内径を小さくすることなく、多点測光が可能であり、例えば、反応管の内面に付着する気泡等の原因により測光値が２つの測光路に対して想定している範囲外であっても、他の測光路での測定値が想定した範囲内であれば再測定する必要なく、測光値の安定性も向上させることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−３０７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された自動分析装置では、各反応管に対してその反応管の向きを変えるための回転機構を新たに備える必要があるため、装置全体として機構が複雑化してしまう。更に、反応管の向きを変えるために反応ディスクを回転させる必要があるため、測光する回数分反応ディスクを回転させる必要があり、一つの反応管で２回測光する場合、反応管へ光を照射し１回目の測光の後、反応ディスクを１回転させることにより反応管の向きを変え、２回目の測光を行うことになり、全体の測定時間が余計にかかるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、簡易な機構で測定時間を延長させることなく測光値の安定性や十分な性能を確保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。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の自動分析装置は、試料と試薬とを混合して反応させるための反応管と、一つの光源からの光を少なくとも２つの方向から前記反応管内液に対して照射する照射手段と、前記反応管内の液中を透過した光を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な機構で測光時間を延長させることなく測光値の安定性や十分な精度を確保することができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明による自動分析装置の実施例を図１乃至図７を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１乃至図３を参照して、実施例１を説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る自動分析装置の全体構成を示している。この自動分析装置は、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１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１５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とサンプリングアーム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。なお、反応管４の材質としては、例えば、プラスチック製やガラス製のものが使用される。
【００１３】
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７に収納されている試薬ボトル１から、それぞれ分注アーム８あるいは分注アーム９を用いて反応ディスク５上の反応管４に分注される。
【００１４】
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１５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。
【００１５】
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が撹拌されて混合される。その後、測光位置まで移動した反応管４に対して測光ユニット１３から光が照射され反応管４内の混合液の吸光度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。
【００１６】
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。
【００１７】
図２は、実施例１に係る測光ユニット１３の構成を示す平面図である。光源１０１からの光から熱成分を除去する熱線吸収フィルタ１０２と、熱線吸収フィルタ１０２により熱成分が除去された光を集光する第１の集光レンズ１０３と、第１の集光レンズ１０３により集光された光を途中で二つに分ける光ファイバー１０４と、光ファイバー１０４を通して丸型の反応管１０６に照射するための光を透過させる光透過窓１０５と、反応管１０６を透過した光を更に透過させる光透過窓１０７とを有している。なお、この光ファイバー１０４は、入射口は一つで途中から出射口に向かって２本に分かれ、出射口を二つ持つ光ファイバー１０４（二叉の光ファイバー）である。
【００１８】
また、この測光ユニット１１９は、測定時に開制御されるシャッタ１０８と、シャッタ１０８を介した光が通過する第１の遮光板１０９及び第２の遮光板１１０と、通過した光を集光する第２の集光レンズ１１１と、第２の集光レンズ１１１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１１２と、第三の遮光板１１２からの光の偏向方向を所定の方向に回折する凹面回折格子１１３と、凹面回折格子１１３により偏光された光を受光する波長選択性フィルタアレイ１１４とフォトダイオードアレイ１１５を有する光検出器１１６と、光検出器１１６によって受光信号となった光を収集する信号収集部１１７と、その受光信号を測光データとして処理する信号処理部１１８を有している。なお、第３の遮光板１１２の光が通過する穴は、第２の集光レンズ１１１から凹面回折格子１１３に照射される光が凹面回折格子１１３の有効範囲に入る大きさに設定される。
【００１９】
なお、反応管１０６内の液中の光路が２本ある（つまり、２方向から光が照射される）ことから、照射された光が反応管１０６を透過した後の光透過窓１０７以降の機構は、２本の光路に対してそれぞれ別々に設けてあり、最終的に一つの信号収集部１１７によって収集されることになる。
【００２０】
次に、本発明の実施例１における動作について説明する。
【００２１】
光源１０１からの光は、第１の集光レンズ１０３を介して光ファイバー１０４に入る。この光ファイバー１０４の入射口から入射した光は、二つ出射口から反応管１０６に対して２方向（別方向）から照射される。この反応管１０６に照射された２方向からの光は、それぞれ被検試料と試薬の混合液を含む反応管１０６内を透過、もしくは散乱した後、それぞれの透過した光が第１の遮光板１０９及び第２の遮光板１１０を通過し、第２の集光レンズ１１１により集光されて、凹面回折格子１１３で分光された後、光検出器１１６によって検出される。
【００２２】
第２の集光レンズ１１１で集光された光は、第２の集光レンズ１１１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１１２により絞り込まれた後、凹面回折格子１１３に照射される。凹面回折格子１１３は、入射した光を波長毎に回折し、回折した光は、光検出器１１６によって、波長成分毎に検出される。そして、光検出器１１６で検出された光は、光量に応じた電気信号に変換され、信号収集部１１７に供給される。信号収集部１１７で収集された信号は、信号処理部１１８で測光データとして処理される。
【００２３】
信号処理部１１８における測光データの処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。この実施例では、２方向から反応管１０６に対して光を照射し、２つの光路からのデータを検出しているので、測光データも２点分それぞれ作成されることになる。まず、信号処理部１１８に２点測光分のデータがそれぞれ供給されるとデータの分析（データが測定結果として採用可能か否かの分析）が開始される（ステップ２０１）。次に、２点分のデータの分析（測光）が終了（ステップ２０２）すると、その得られた２点分の測光データの差分を計算し、その差分が予め決められた範囲内に入っているか否かを判定する（ステップ２０３）。
【００２４】
ステップ５０３にて差分の値が所定の範囲外である場合は、測定データは異常値であると判定され、データを棄却する（ステップ２０４）。一方、ステップ２０３にて差分の値が所定の範囲内である場合は、測定データは正常値と判定され、２点分の測光データ間の平均値を計算する（ステップ２０５）。その後、ステップ２０５で計算された平均値に対して予め決められた範囲内に入っているか否かを判定する（ステップ２０６）。ステップ２０６にて平均値が所定の範囲外である場合は、測定データは異常値であると判定され、データを棄却する（ステップ２０７）。一方、ステップ２０６にて平均値が所定の範囲内である場合は、測定データは正常値と最終的に判定され、データの分析が終了する（ステップ２０８）。こうして正常値として最終的に判定された測光データは、正常な分析結果として報告される。
【００２５】
以上説明したように、本発明の実施例１においては、入射口は一つで途中から出射口に向かって２本に分かれ、出射口を二つ持つ光ファイバー１０４（二叉の光ファイバー）を介して光を異なる方向から反応管１０６に照射して、反応管１０６の反応液内の複数の光路を透過した透過光を測定している。このような構成により、反応管１０６を回動させずに複数の測光データを得ることができる。
【００２６】
また、このように、反応管１０６を回動させる必要がないために、装置全体の機構を複雑化することなく、また測定時間を延長することなく測光値の安定性や十分な精度を確保することができる。
【００２７】
さらに、光ファイバー１０４を使用することにより、装置側に特別な機構を設ける必要もなく、材料費も安く抑えた状態で被検試料量や試薬量の削減に対応できるため、検査過程トータルでのコスト削減を実現することができる。
【００２８】
さらに、一つの出射口から途中二叉に分かれている構造の光ファイバー１０４を用いることにより、一つの光源１０１で２本の光路を作り出すことができるので、単に二つの測光系を使用するよりもスペースユーティリティを向上させることができる。
【００２９】
なお、図２では、光検出器１１６で発生した電気信号は一つの信号収集部１１７に供給されたが、それぞれの光検出部１１６で発生した電気信号をそれぞれ別の信号収集部１１７で収集し、最終的に一つの信号処理部１１８で処理するようにしてもよい。
【実施例２】
【００３０】
図４を参照して、実施例２を説明する。
【００３１】
図４は、実施例２に係る測光ユニット３１９の側面図である。なお、実施例２に係る自動分析装置の全体構成は図１と同様であり、その構成及び動作については実施例１にて説明したのでここでは省略する。
【００３２】
実施例２において、実施例１と異なる点は、実施例１では図２にあるように、反応管１０６へ２方向から同じ高さで水平に光が照射されるのに対し、実施例２では、反応管１０６の上方から見ると図２と同じ構成であるが、側面から見ると図３のように反応管３０６へ２方向から異なる高さで水平に光が照射されている点である。つまり、実施例２における光ファイバー３０４は、入射口は一つで途中から出射口に向かって２本に分かれ、出射口を二つ持つ光ファイバー３０４（二叉の光ファイバー）であり、かつ出射口が反応管３０６の高さ方向に対して異なる高さに位置する。つまり、二叉に分かれているファイバー部分が傾いている構造となっている。
【００３３】
この構成においても、光ファイバー３０４を二叉に分けることによって一つの光源３０１で２本の光路を作り出すことができる。つまり、光ファイバー３０４を通った光が２本に分かれて、２方向から反応管３０６の高さの異なる位置に照射され、反応管３０６内を２本の光路が通ることによって、反応管３０６の向きを変えることなく２本の測光データを得ることができる。なお、反応管３０６内の反応液を透過した光を検出して測光データとして算出する処理については、実施例１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３４】
このように、実施例２においても、実施例１と同様、反応管３０６の向きを変えることなく２本の測光データを得ることができる。
【００３５】
また、このように、反応管３０６の向きを変える必要がないために、装置全体の機構を複雑化することなく、また測定時間を延長することなく測光値の安定性や十分な性能を確保することができる。
【００３６】
さらに、光ファイバー３０４を使用することにより、装置側に特別な機構を設ける必要もなく、材料費も安く抑えた状態で被検試料量や試薬量の削減に対応できるため、検査過程トータルでのコスト削減を実現することができる。
【００３７】
さらに、一つの出射口から途中二叉に分かれている構造の光ファイバー３０４を用いることにより、一つの光源３０１で２本の光路を作り出すことができるので、単に二つの測光系を使用するよりもスペースユーティリティを向上させることができる。
【００３８】
さらに、実施例２では、光が反応管３０６の高さ方向に対して異なる位置で反応管３０６に照射されるので、光路が直接交差することがない。したがって、同時に光を照射することによる互いの光の干渉を抑えることができるので、より測光値の安定性や十分な精度を確保することができる。
【実施例３】
【００３９】
図５乃至図7を参照して、実施例３を説明する。
【００４０】
図５は、実施例３に係る測光ユニット４０６の側面図である。なお、実施例３に係る自動分析装置の全体構成は図１と同様であり、その構成及び動作については実施例１にて説明したのでここでは省略する。
【００４１】
実施例３において、他の実施例と異なる点は、実施例１、２では、２方向から反応管４０３の高さ方向に対して水平に光が照射され、２本の光路が反応液内を水平に透過しているのに対し、実施例３では、２方向から反応管４０３の高さ方向に対して斜めに光が照射される点である。つまり、実施例３における光ファイバー４０２は、入射口は一つで途中から出射口に向かって２本に分かれ、出射口を二つ持つ光ファイバー４０２（二叉の光ファイバー）であり、かつ出射口が反応管４０３内の反応液の液面に対して斜めに光が入るような構造となっている。
【００４２】
この構成においても、光ファイバー４０２を二叉に分けることによって一つの光源４０１で２本の光路を作り出すことができる。つまり、光ファイバー４０２を通った光が複数本に分かれて、多方向から反応管４０３内の反応液の液面に対して斜めの方向に照射され、反応管４０３内を複数の光路が通ることによって、反応管４０３の向きを変えることなく複数の測光データを得ることができる。なお、反応管４０３内の反応液を透過した光を検出して測光データとして算出する処理については、実施例１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
このように、実施例３においても、実施例１、２と同様、反応管４０３の向きを変えることなく複数の測光データを得ることができる。
【００４４】
また、このように、反応管４０３の向きを変える必要がないために、装置全体の機構を複雑化することなく、また測定時間を延長することなく測光値の安定性や十分な精度を確保することができる。
【００４５】
さらに、光ファイバー４０２を使用することにより、装置側に特別な機構を設ける必要もなく、材料費も安く抑えた状態で被検試料量や試薬量の削減に対応できるため、検査過程トータルでのコスト削減を実現することができる。
【００４６】
さらに、一つの出射口から途中二叉に分かれている構造の光ファイバー４０２を用いることにより、一つの光源４０１で２本の光路を作り出すことができるので、単に二つの測光系を使用するよりもスペースユーティリティを向上させることができる。
【００４７】
さらに、実施例３では、光が反応管４０３内の反応液の液面に対して斜め方向に反応管４０３に照射されるので、実施例１や２のように反応管４０３内の反応液の液面と平行に光を照射する場合に比べて測光のための光路長を延ばすことができる。したがって、より測光値の安定性や十分な精度を確保することができる。
【００４８】
上述した実施例１乃至３では、２点での測光の場合について述べたが、多様な形の反応管にあわせて光ファイバーを変形することにより、光路の本数や入射の位置・方向を容易に変えることができる。つまり、図７のように、丸型以外の反応管の形状（例えば、図７（ａ）は四角型、図７（ｂ）は丸型、図７（ｃ）は長方形型）であっても、光ファイバー６０１の形状は変形することが容易に可能であるため、その反応管６０２の形状に応じていかようにも変形させて、光を異なる方向から反応管６０２に照射させることが可能となる。このように光ファイバー６０１を使用することにより、どのような反応管の形状に対しても、異なる方向からの光の照射を容易に実現することができる。
【００４９】
例えば、３点以上で測定した場合でも、測光データの分析は、図６のフローチャートに示す方法で分析することができる。３点の場合は明らかなので、ここでは、図７（ａ）にあるように、一つの入射口で途中４つに分岐し４つの出射口をもつような光ファイバーを用いることにより異なる４つの方向から光を照射して４点の測光値に基づいて分析する場合を説明する。
【００５０】
まず、信号処理部に４点測光分のデータがそれぞれ供給されるとデータの分析（データが測定結果として採用可能か否かの分析）が開始される（ステップ５０１）。次に、４点分のデータの分析（測光）が終了（ステップ５０２）すると、その得られた４点分の測光データの比較を行い、最大値と最小値の測光データを破棄する（ステップ５０３）。そして残りの２点分の測光データの平均値を計算する（ステップ５０４）。その平均値が予め決められた範囲内に入っているか否かを判定する（ステップ５０５）。
【００５１】
ステップ５０５にて平均値が所定の範囲外である場合は、測定データは異常値であると判定され、データを棄却する（ステップ５０６）。一方、ステップ５０５にて平均値が所定の範囲内である場合は、測定データは正常値と判定され、平均値の計算の基となった２点分の測定データは正常値と最終的に判定され、データの分析が終了する（ステップ５０７）。こうして正常値として最終的に判定された測光データは、正常な分析結果として報告される。
【００５２】
さらに、実施例２と３を組み合わせることにより、光が反応管の液中において交差せずに、液中を斜めに透過することが可能である。そのような構成によれば、照射する光が互いに干渉することなく、しかも測光路の長さを大きく取ることができ、装置全体の機構を複雑化することなく、また測定時間を延長することなく測光値の安定性や十分な性能を確保することができ、反応管の小型化・細管化も実現することができる。
【００５３】
上記実施例では、複数方向から反応管内の混合液に対して光を照射する手段として光ファイバーを使用したが、反射板等を使用して光を分割してもよい。また、図８にあるように、１本の光ファイバー７０１を何叉にも分割するのではなく、反応管７０２へ照射する光路の数に応じて光ファイバー７０１を使用することも可能である。
【００５４】
なお、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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動分析装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施例１に係る測光ユニットの構成を示す平面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る２点測光のデータ処理のフロー図。
【図４】本発明の実施例２に係る測光ユニットの構成を示す側面図。
【図５】本発明の実施例３に係る測光ユニットの構成を示す側面図。
【図６】本発明の実施の形態に係る４点測光のデータ処理のフロー図。
【図７】本発明の実施の形態に係る測光ユニットにおける光路を示す図。
【図８】本発明の実施の形態に係る測光ユニットにおける光ファイバーの形態を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１３、１１９、３１９、４０６  測光ユニット
１０１、３０１、４０１  光源
１０４、３０４、４０２、６０１、７０１  光ファイバー
４、１０６、３０６、４０３、６０２、７０２  反応管
１１６  光検出器
【図１】
2007085966.tif 000003
【図２】
2007085966.tif 000004
【図３】
2007085966.tif 000005
【図４】
2007085966.tif 000006
【図５】
2007085966.tif 000007
【図６】
2007085966.tif 000008
【図７】
2007085966.tif 000009
【図８】
2007085966.tif 000010