(57)【要約】【課題】分析精度を維持しつつ、測定容器における液体試料の容量低減が可能であり、小型化が可能な自動分析装置を提供すること。【解決手段】液体を保持した測定容器に測定光を入射させて測定される前記液体の吸光度をもとに前記液体の分析を行う自動分析装置。測定容器７に測定光を照射する照射光学系９と、測定容器を透過した測定光を測光する測光部１０とを備え、照射光学系９は、測定容器を透過した測定光を再度測定容器に入射させて複数回透過させると共に、液体中で交差させる。照射光学系９は、測定光の交差位置に測定光を集光させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を保持した測定容器に測定光を入射させて測定される前記液体の吸光度をもとに前記液体の分析を行う自動分析装置において、
前記測定容器に測定光を照射する照射光学系と、
前記測定容器を透過した測定光を測光する測光手段と、
を備え、
前記照射光学系は、前記測定容器を透過した測定光を再度前記測定容器に入射させて複数回透過させると共に、前記液体中で交差させることを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
前記照射光学系は、前記測定光の交差位置に該測定光を集光させることを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項３】
前記照射光学系は、前記測定容器を挟んで対向配置される正レンズを少なくとも１対有することを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項４】
前記照射光学系は、前記測定光を前記測定容器に３回以上透過させることを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項５】
前記照射光学系は、複数の反射面を有し、該複数の反射面として、少なくとも２枚を一組とするそれぞれ焦点距離の異なる２組の軸外し放物面鏡を有することを特徴とする請求項４に記載の自動分析装置。
【請求項６】
前記測定容器は、円筒形であり、
前記照射光学系は、前記測定光を前記２組の軸外し放物面鏡によって反射させて前記測定容器の側面に照射し、透過した透過光を側面から出射させることを特徴とする請求項５に記載の自動分析装置。
【請求項７】
前記測定容器は、前記２組の軸外し放物面鏡の焦点に当該測定容器の中心を一致させて配置されることを特徴とする請求項６に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、自動分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、血液等の検体を分析する自動分析装置は、十分な感度の下に検体と試薬を含む液体試料の吸光度を測定することで検体を高精度に分析するため、測定光が液体試料を透過する光路長を一定以上に保持する必要があった。しかし、近年、自動分析装置は、検体の容量低減による測定容器の微小化と、これに伴う自動分析装置全体の小型化が求められるようになった。このため、光源が出射した測定光を反射させることで、測定容器に保持した液体試料中に測定光を２回透過させ、これにより光路長の確保、測定容器並びに装置の小型化を実現した自動分析装置（例えば、特許文献１参照）や、装置の小型化を実現した自動分析装置（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７９４８１号公報
【特許文献２】特開平８−２７１５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された自動化学分析装置は、ビームスプリッタを通過する光の大部分が損失するため分析精度の向上が困難であるという問題があった。特に、近年、省スペース化やメンテナンスフリー化等の要請から、これら自動化学分析装置の光源を、従来から使用されてきたキセノンランプ等に代えて、ＬＥＤ等の半導体光源を用いる試みがなされている。しかしながら、これらの半導体光源は、光量が十分でない場合があり、必要な分析精度を確保する点で自動化学分析装置への適用が困難であった。
【０００５】
一方、特許文献２に開示された生化学自動分析装置は、ビームスプリッタを使用することによる光の損失は問題にならないが、測定セル内を通過する光束の占有空間が大きくなり、液体試料の容量低減や分析装置全体の小型化が難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分析精度を維持しつつ、測定容器における液体試料の容量低減が可能であり、小型化が可能な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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る自動分析装置は、液体を保持した測定容器に測定光を入射させて測定される前記液体の吸光度をもとに前記液体の分析を行う自動分析装置において、前記測定容器に測定光を照射する照射光学系と、前記測定容器を透過した測定光を測光する測光手段と、を備え、前記照射光学系は、前記測定容器を透過した測定光を再度前記測定容器に入射させて複数回透過させると共に、前記液体中で交差させることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記照射光学系は、前記測定光の交差位置に該測定光を集光させることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記照射光学系は、前記測定容器を挟んで対向配置される正レンズを少なくとも１対有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記照射光学系は、前記測定光を前記測定容器に３回以上透過させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記照射光学系は、複数の反射面を有し、該複数の反射面として、少なくとも２枚を一組とするそれぞれ焦点距離の異なる２組の軸外し放物面鏡を有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記測定容器は、円筒形であり、前記照射光学系は、前記測定光を前記２組の軸外し放物面鏡によって反射させて前記測定容器の側面に照射し、透過した透過光を側面から出射させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る自動分析装置は、上記の発明において、前記測定容器は、前記２組の軸外し放物面鏡の焦点に当該測定容器の中心を一致させて配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の自動分析装置は、分析精度を維持しつつ、測定容器における液体試料の容量低減が可能であり、容量低減による測定容器の微小化や、これに伴う複数の測定容器を保持する反応テーブルの小型化により、装置自体を小型化することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の自動分析装置にかかる実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置の概略構成図である。図２は、図１に示す自動分析装置の光源部、照射光学系及び測光部を反応テーブルの一部と共に示す拡大図である。
【００１６】
自動分析装置１は、図１に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、検体分注機構５、反応テーブル６、光源部８、照射光学系９、測光部１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２及び試薬テーブル１３が設けられている。
【００１７】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室３ａが複数設けられている。各収納室３ａは、検体を収容した検体容器４が着脱自在に収納される。
【００１８】
検体分注機構５は、検体を反応容器７に分注する手段であり、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次反応容器７に分注する。
【００１９】
反応テーブル６は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転されるリング形状の部材であり、周方向に沿って等間隔で形成される四角柱形状の凹部６ａが複数設けられている。各凹部６ａには、測定容器である反応容器７が着脱自在に収納される。
【００２０】
反応容器７は、検体や試薬を含む液体試料を保持して反応させる測定容器であり、光源部８から出射された測定光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する透明素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂を使用した四角筒状の容器である。
【００２１】
光源部８は、図２に示すように、光源８ａ、正レンズ８ｂ、反射鏡８ｃ、正レンズ８ｄ，８ｅ及び反射鏡８ｆを有しており、光源８ａは、正レンズ８ｂの焦点に配置され、正レンズ８ｄ，８ｅは、互いの焦点距離離れた位置に配置されている。ここで、正レンズとは、正の屈折率を有するレンズもしくはレンズ群をいう。光源８ａは、３４０〜８００ｎｍの範囲の測定光を出射することができれば特に限定はなく、キセノンランプ，ハロゲンランプ，複数波長の光を出射する半導体光源（ＬＥＤ）或いはこれらの組合せ等を使用することができる。
【００２２】
照射光学系９は、液体を保持した反応容器７に光源８ａが出射した測定光を照射する光学系であり、図２に示すように、反応容器７を挟んで対向配置される１対の正レンズ９ａ，９ｂ及び２つの反射面を有する直角ミラー９ｃを有している。正レンズ９ａと正レンズ９ｂは、それぞれの光軸が軸Ａxに一致しており、かつ、それぞれの焦点が図中反応容器７の中央とほぼ一致するように配置されている。反射鏡８ｆで反射した測定光の平行光束は、軸Ａxと一致することなく平行に正レンズ９ａに入射する。この平行光束は、正レンズ９ａによって反応容器７のほぼ中央で集光された後、再び発散するが、正レンズ９ｂに入射して平行光束に変換される。このため、測定光の平行光束は、正レンズ９ｂから出射して反射鏡９ｃで反射した後も平行光束を維持し、そのまま再び正レンズ９ｂに入射する。このとき、反射鏡９ｃへ入射する前後の平行光束は、軸Ａxに関してほぼ対称となる。反射鏡９ｃから正レンズ９ｂに入射した平行光束は、再び反応容器７の中央で集光し、正レンズ９ａによって平行光束に変換される。結局、照射光学系９は、反応容器７に異なる方向から集光光束を入射させると共に、反応容器７の中央で集光光束を交差させる。
【００２３】
ここで、照射光学系９は、反応容器７に入射する測定光を、再度異なる方向から反応容器７に入射させることができれば、直角ミラー９ｃの他に、例えば、直角プリズム等のプリズム、光ファイバ等を使用することができる。
【００２４】
また、照射光学系９は、正レンズ９ａ，９ｂから出射される測定光や反射光が反応容器７に保持された液体試料中で平行光束となるように変更してもよい。例えば、反射鏡８ｆと正レンズ９ａの間に正レンズを配置して、正レンズ９ａの前側にある焦点に測定光を集光させ、反射鏡１０ａは平板の反射鏡に変更する。
【００２５】
測光部１０は、図２に示すように、反射鏡１０ａ、スリット１０ｂ、凹面回折格子１０ｃ及び受光センサ１０ｄを有している。反射鏡１０ａは、照射光学系９から出射される測定光を反射させると共に集束させてスリット１０ｂに入射させる放物面鏡又は凹面鏡を使用する。スリット１０ｂは、反射鏡１０ａの焦点に配置され、照射光学系９から出射される測定光から平行光を取り出して凹面回折格子１０ｃに入射させる。凹面回折格子１０ｃは、スリット１０ｂから出射される平行な測定光を回折によって分光し、分光したスペクトル毎に受光センサ１０ｄ上に集束させる。受光センサ１０ｄは、照射光学系９から出射され、分光された測定光を分光されたスペクトル毎に受光するセンサである。このような、受光センサ１０ｄとして、複数の受光素子をスペクトルの方向に沿って配列した受光素子アレイ、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等を好適に使用することができる。ここで、図２には、凹面回折格子１０ｃによって分光された３本の光が受光センサ１０ｄ上に集束する様子を例示している。
【００２６】
洗浄装置１１は、図示しない排出ノズルを備えており、反応容器７から反応終了後の液体試料を前記排出ノズルによって吸引し、排出容器に排出した後、反応容器７を洗浄する。ここで、洗浄された反応容器７は、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２７】
試薬分注機構１２は、試薬を反応容器７に分注する手段であり、試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２８】
試薬テーブル１３は、図１に示すように、反応テーブル６とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１３ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１３ａは、試薬容器１４が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１４は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル（図示せず）が貼付されている。
【００２９】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、試薬容器１４に貼付した前記バーコードラベルに記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１６へ出力する読取装置１５が設置されている。制御部１６は、検体テーブル３、検体分注機構５、反応テーブル６、測光部１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２、試薬テーブル１３、読取装置１５、分析部１７、入力部１８及び表示部１９等と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１６は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、読取装置１５が前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を規制するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
【００３０】
分析部１７は、制御部１６を介して測光部１０に接続され、測光部１０が受光した光量に基づく反応容器７内の液体試料の吸光度から検体の成分や濃度等を分析し、分析結果を制御部１６に出力する。入力部１８は、制御部１６へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１９は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
【００３１】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応テーブル６によって周方向に沿って搬送されてくる反応容器７に検体分注機構５が検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次分注する。検体が分注された反応容器７は、反応テーブル６によって試薬分注機構１２の近傍へ搬送されて所定の試薬容器１４から試薬が分注される。そして、試薬が分注された反応容器７は、反応テーブル６によって周方向に沿って搬送される間に試薬と検体とが攪拌されて反応し、照射光学系９を通過する。このとき、反応容器７内の液体試料は、光源部８から出射された測定光が、照射光学系９によって照射される。そして、反応容器７内の液体試料は、透過した測定光が測光部１０において分光されて検出され、受光センサ１０ｄが出力する光信号をもとに分析部１７において検体の成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器７は、洗浄装置１１によって反応終了後の液体試料の排出と洗浄が行われた後、再度検体の分析に使用される。
【００３２】
このとき、照射光学系９は、図２に示すように、光源部８の光源８ａが出射し、正レンズ９ａによってコリメートされた測定光を反応容器７に入射させる。反応容器７に保持された液体試料を透過した平行な測定光は、正レンズ９ｂによって集光されて直角ミラー９ｃで２回反射することによって折り返した後、正レンズ９ｂによって再度コリメートされて反応容器７に入射する。そして、反応容器７に保持された液体試料を透過した平行な測定光は、正レンズ９ａによって集光されて反射鏡１０ａで反射によって伝搬方向が変えられた後、測光部１０へ入射される。
【００３３】
従って、図２に示すように、光源部８の光源８ａが出射した測定光と直角ミラー９ｃで反射した反射光とは、それぞれ異なる方向から反応容器７に入射して液体を２回透過することにより光路長が２倍になると共に、反応容器７に保持された液体試料中を集光光束の状態で交差する。このため、液体試料を透過する測定光が占有する反応容器７の体積は、液体試料を透過する測定光の経路が同一又は異なる場合に比べて小さくなる。従って、自動分析装置１は、このような照射光学系９を使用することにより、分析精度を維持しつつ、反応容器７が保持する検体や試薬を含む液体試料の容量低減が可能であり、容量低減による反応容器７の微小化や、これに伴う複数の反応容器７を保持する反応テーブル６の小型化により、装置自体の小型化が可能となる。
【００３４】
（実施の形態２）
次に、本発明の自動分析装置にかかる実施の形態２を、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の自動分析装置１は、光源が出射した測定光と反射鏡で反射した反射光とを、それぞれ異なる方向から反応容器に入射させて液体を２回透過させると共に、反応容器に保持された液体中で交差させた。これに対し、実施の形態２の自動分析装置は、複数の反射面によって反射した複数の反射光を、それぞれ異なる方向から反応容器に入射させて液体を４回透過させると共に、前記液体中で交差させている。
【００３５】
図３は、実施の形態２の自動分析装置の概略構成図である。図４は、図３に示す自動分析装置の光源部、照射光学系及び測光部を反応テーブルの一部と共に示す拡大図である。ここで、実施の形態２の自動分析装置は、反応テーブル、光源部及び照射光学系の構成が異なることを除き実施の形態１の自動分析装置と略同一である。このため、実施の形態２の自動分析装置は、実施の形態１の自動分析装置と同一の構成要素には同一の符号を用い、構成が異なる反応テーブル６、光源部２１及び照射光学系２２について説明する。
【００３６】
反応テーブル６は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって、図３に矢印で示す方向に回転され、周方向に沿って等間隔で形成される円柱形状の凹部６ｂが複数設けられている。各凹部６ｂには、測定容器である反応容器２５が着脱自在に収納される。反応容器２５は、反応容器７と同一の素材から円筒状に成形された容器である。
【００３７】
光源部２１は、図４に示すように、光源２１ａ及び反射鏡２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有している。光源２１ａは、光源８ａと同一のものを使用する。ここで、反射鏡２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、いずれも放物面鏡である。反射鏡２１ｂは、その焦点が光源２１ａの輝点にほぼ一致して配置されている。このため、光源２１ａあるいはその近傍から発した光束は、ほぼ平行光束となって反射鏡２１ｂに入射する。反射鏡２１ｃは、反射鏡２１ｂから入射する平行光束を再び集光させ、反射鏡２１ｄによって再び平行光束に変換される。尚、ここでは３つの反射鏡２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを使用したが、平行光束を生成することができれば、他の光学要素を使用してもよい。
【００３８】
照射光学系２２は、液体を保持した反応容器２５に光源２１ａが出射した測定光を照射する光学系であり、図４に示すように、軸外し放物面鏡２２ａ〜２２ｄを有している。軸外し放物面鏡２２ａ〜２２ｄは、色収差なく測定光を反射させるもので、それぞれ焦点距離の異なる軸外し放物面鏡２２ａ，２２ｃと軸外し放物面鏡２２ｂ，２２ｄとを組とし、軸外し放物面鏡２２ａ，２２ｃの焦点と軸外し放物面鏡２２ｂ，２２ｄの焦点が反応容器２５の中心Ｃ（図５参照）に一致するように反応テーブル６を挟んで対向配置されている。このとき、軸外し放物面鏡２２ａ，２２ｃと軸外し放物面鏡２２ｂ，２２ｄは、それぞれの放物面の軸を一致させて対向配置され、図５は、それぞれの放物面の軸を含む平面に沿って切断した拡大断面積図である。また、照射光学系２２は、照射光学系９と同様に、光源部２１及び測光部１０と光軸が同一水平面上に位置するように作業テーブル２上に設置されている。ここで、照射光学系２２は、軸外し放物面鏡２２ａ〜２２ｄを使用したが、反射光が反応容器２５の中心Ｃに集束すれば、楕円面鏡を使用してもよい。
【００３９】
以上のように構成される自動分析装置２０は、自動分析装置１と同様にして反応容器２５に分注された検体を試薬と反応させ、反応液の光学的特性を測定することによって検体の成分濃度等を分析する。このとき、照射光学系２２は、図４及び図５に示すように、光源部２１の光源２１ａが出射し、反射鏡２１ｂ〜２１ｄによって反射された平行な測定光が入射する。
【００４０】
照射光学系２２に入射した測定光は、平行光であることから軸外し放物面鏡２２ａで反射すると、図５に示すように、反応容器２５の側面から入射して焦点である中心Ｃに集束した後、反応容器２５の側面から出射して発散する。しかし、発散する反射光は、反応容器２５の中心Ｃである焦点から出射するため、軸外し放物面鏡２２ｂで反射すると、図５に示すように、再び平行光となる。このようにして平行光となった反射光は、軸外し放物面鏡２２ｃで反射すると、図５に示すように、軸外し放物面鏡２２ａで反射した反射光とは異なる方向から反応容器２５に入射し、焦点である反応容器２５の中心Ｃに集束して軸外し放物面鏡２２ａで反射した反射光と交差した後、発散する。
【００４１】
このようにして反射を繰り返すことにより、照射光学系２２の軸外し放物面鏡２２ａ〜２２ｄで反射した反射光は、それぞれ異なる方向から反応容器２５に入射すると共に、液体中の反応容器２５の中心Ｃに集束して交差した後、測光部１０へ出射される。このとき、反応容器２５に入射た反射光は、液体を４回透過する。このため、自動分析装置２０は、照射光学系２２を使用すると、液体を１回しか透過させなかった従来の自動分析装置に比べ、測定光の光路長を４倍にすることができる。
【００４２】
また、軸外し放物面鏡２２ａ〜２２ｄで反射した反射光は、異なる方向から反応容器２５に入射して焦点である反応容器２５の中心Ｃに集束する。このため、反応容器２５は、液体を透過する測定光（反射光）が占有する体積を、液体を透過する測定光の経路が同一又は異なる場合に比べると、飛躍的に小さくすることができる。従って、自動分析装置２０は、このような照射光学系２２を使用することにより、分析精度を維持しつつ、反応容器２５が保持する検体や試薬を含む液体試料の容量を大幅に低減することができ、容量低減による反応容器２５の微小化や、これに伴う複数の反応容器２５を保持する反応テーブル６の小型化により、装置自体の小型化が可能となる。
【００４３】
ここで、照射光学系２２が軸外し放物面鏡２２ａ〜２ｄによって反射した複数の反射光を、それぞれ異なる方向から反応容器に入射させると共に、反応容器が保持した液体中で交差させることができれば、図６に示すように実施の形態１で使用する四角筒状の反応容器７を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１の自動分析装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す自動分析装置の光源部、照射光学系及び測光部を反応テーブルの一部と共に示す拡大図である。
【図３】実施の形態２の自動分析装置の概略構成図である。
【図４】図３に示す自動分析装置の光源部、照射光学系及び測光部を反応テーブルの一部と共に示す拡大図である。
【図５】軸外し放物面鏡で反射した反射光が、それぞれ異なる方向から反応容器に入射する様子を示す照射光学系の放物面の軸を含む平面に沿って切断した拡大断面積図である。
【図６】図５に示す照射光学系における反応容器の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，２０          自動分析装置
２                作業テーブル
３                検体テーブル
４                検体容器
５                検体分注機構
６                反応テーブル
６ａ，６ｂ        凹部
７                反応容器
８                光源部
８ａ              光源
８ｂ              正レンズ
８ｃ，８ｆ        反射鏡
８ｄ，８ｅ，８ｇ  正レンズ
９                照射光学系
９ａ，９ｂ        正レンズ
９ｃ              直角ミラー
１０              測光部
１０ａ            反射鏡
１０ｂ            スリット
１０ｃ            凹面回折格子
１０ｄ            受光センサ
１１              洗浄装置
１２              試薬分注機構
１３              試薬テーブル
１４              試薬容器
１５              読取装置
１６              制御部
１７              分析部
１８              入力部
１９              表示部
２１              光源部
２１ａ            光源
２１ｂ〜２１ｄ    反射鏡
２２              照射光学系
２５              反応容器
２２ａ〜２２ｄ    軸外し放物面鏡
【図１】
2007218633.tif 000003
【図２】
2007218633.tif 000004
【図３】
2007218633.tif 000005
【図４】
2007218633.tif 000006
【図５】
2007218633.tif 000007
【図６】
2007218633.tif 000008