JP4525427B2 - 分析ディスク、並びに分析ディスクおよび分析装置の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、医療分野や環境分野において、検体試料の分析を行うための分析ディスク、並びに分析ディスクおよびそれを使用する分析装置の検査方法に関するものである。

従来、血液、血漿、尿などの体液、あるいは汚水などの検体試料中の成分を光学的に分析するために、光ディスクドライブの技術を応用した分析ディスクおよび分析装置がある。

分析ディスクとしては、検体が流れる流路を内部に持ち、その上面には分析光を検出するために光を透過する透過面を持ち、前記流路の下面には、その一部の光を反射する反射面を有するものがある。

またこの分析ディスクが装着される分析装置としては、分析ディスクにレーザを照射するためのレーザと分析ディスクの反射面からの反射光を受光する受光素子を合わせて持つ光ピックアップと、分析ディスクの透過面からの透過光を受光する受光素子とを備え、分析ディスクを回転させて透過面をレーザで走査し、検体試料の状態を光学的に読み取るものがある（例えば、特許文献１参照）。

このような分析装置においては、高精度な測定や高い信頼性が求められるため、分析ディスクや分析装置の光ピックアップ、受光素子に傷やごみが付着するなどの欠陥は、分析結果を大きく左右する。このため分析ディスクや分析装置に欠陥がないかどうかの検査をユーザが実際に使用する段階において、分析動作の前に都度実施することは非常に重要となる。

従来、光ディスク装置の分野において、ディスクの製造時おける欠陥の検査方法として、反射光と透過光を利用し、ディスクの反射面だけでなく、ディスクの透過面の検査もできるようにしたものがある。（例えば、特許文献２参照）。

また、製造時ではなくユーザが実際に使用する段階において、光ディスク装置の光ピックアップにごみなどの付着がないかどうかを調べる技術として、光ピックアップにカバーを取り付ける技術がある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−２４８００７号公報 特開昭６１−２３６０５０号公報 特開昭６０−７４１３０号公報

一般的に上述のような分析装置は、液体の検体を使用するため汚れやすく、汚れたままま分析を行っていたのでは、精度の高い分析を行うことができない。また、欠陥のある分析ディスクを使用し続けた場合には、検体が飛散したり漏洩したりし、人体に影響を及ぼす可能性もある。

しかしながら、従来の分析装置において、分析動作の都度、分析動作に先立って欠陥の検査を行うような装置はなかった。また特に、ディスクの反射面や透過面、あるいは光ピックアップや受光素子の欠陥を検査し、そのいずれの箇所に欠陥があるのかを特定するようなものはこれまで提案されていなかった。従来、光ディスク装置の分野で提案されていたものは、ディスクのみの欠陥の有無、あるいは、光ピックアップのみの欠陥の有無を検査するものであった。

本発明は、各分析動作に先立って、各部の検査を実施し、傷やごみや漏れ検体の付着などの欠陥が分析ディスクにあるのか、それとも分析装置にあるのか、さらにはまた欠陥などのある部位を特定できるようにし、分析精度や信頼性を向上させることを目的とする。これとともに、欠陥の箇所を特定することで、ユーザの操作性をより向上させることを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の分析ディスクおよび分析装置の検査方法は、検体が流れる流路を内部に有する分析ディスクが装着され、
前記分析ディスクを回転させると共に、光ピックアップにより前記分析ディスクに光を照射し、その反射光を第１の受光素子にて受光して前記光ピックアップの照射位置の制御を行い、さらに前記分析ディスクからの透過光を、前記光ピックアップと対向して配置された第２の受光素子にて受光し検体の分析を行うようにした分析装置において、
前記分析動作に先立って、分析装置に分析ディスクが装着される前に、光ピックアップから光を照射し、前記第２の受光素子にて予め定められた光量が得られるかどうかをチェックする第１の工程と、
分析ディスクを分析装置に装着した後に、分析ディスクに光を照射し、予め定められた反射光量が前記第１の受光素子で得られるかどうかをチェックする第２の工程と、
前記検体が分析部に展開されていない分析ディスクに光を照射して、その透過光量が予め定められた量だけ前記第２の受光素子で得られるかどうかをチェックする第３の工程を備え、
前記第１、第２、第３のチェック結果に基づき、分析ディスクおよび分析装置の欠陥を調べるようにしたことを特徴とするものである。

本発明の検査方法によれば、分析ミスの原因の一つである、ごみなどの付着物や傷を各分析動作の前に検出することができ、このように欠陥が見つかった場合には、分析動作を中止することで、不正確な分析結果を得ることを防止することができる。

また、欠陥が分析ディスクのどの部分にあるのか、分析装置にあるのかを判明するので、ユーザも欠陥の原因を把握でき、操作性が向上することとなる。

さらに、分析中にも検査することによって分析中に生じた欠陥を検出することができ、不正確な分析結果を得ることを防止することができる。

以下に、本発明の分析ディスク、並びに分析ディスクおよび分析装置の検査方法について、その実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態における分析装置の構成図を示すものである。図１において、フォトディテクタ１は、光ピックアップ２から照射されたレーザのうち、分析ディスク８を透過した光を受光し、受光したレーザを電気信号に置き換え、アナログ信号処理部３に出力する。アナログ信号処理部３は、入力された電気信号を波形整形して、Ａ／Ｄコンバータ４に出力する。Ａ／Ｄコンバータ４によりディジタル化された信号は、ディジタル信号処理部５に出力される。

光ピックアップ２は、トラバースモータ６により駆動されて分析ディスク８の半径方向を自由に移動できる。スピンドルモータ７は分析ディスク８を回転させるためのモータであり、トラバースモータ６と合わせて、サーボ処理部９にて制御されている。光ピックアップ２は、レーザを分析ディスク８に照射するとともに、反射してきたレーザを受光する機能を有しており、受光した反射光を電気信号に置き換え、その信号を波形整形して出力する。アナログ信号処理部１０にてディジタル化された信号は、ディジタル信号処理部５に渡される。このように、フォトディテクタ１からの信号と、光ピックアップ２からの信号は、ともにディジタル信号処理部５に入力されて、信号比較することができる構成になっている。

さて、図２の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ分析ディスク８の分解斜視図および断面図を示している。図において、分析ディスク８は、その上部の構造は、ポリカーボネートなどの光を透過する材料からなる上カバー１３と、ディスク貼り合わせのための接着剤などの材料からなり、検体試料を展開し保持するキャビティＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（流路の詳細は図示せず）を形成するよう開孔する流路パターン層１４と、反射膜１５を蒸着させた、ＡＴＩＰなどの時間情報を記録したデータピット層１６からなる。上カバー１３は、光ピックアップ２から照射されたレーザ１７を透過する透過面１１となる。

またデータピット層１６と反射膜１５のある分析ディスク８の下面は反射面１２となるが、反射膜の反射率を数十％（程度に金属を蒸着させているので）にすることにより光ピックアップ２から照射したレーザ１７を分析ディスク８に当てたときに、そのレーザ１７が分析ディスク８の反射面１２により反射すると同時に、透過面１１からレーザ１７が透過する半透過性となっている。

情報領域１９には、分析ディスク８上の位置情報として、付着物、もしくは傷の検出を行うエリアの情報を記憶でき、また、検査回数とそれぞれの検査のタイミングの情報を記憶でき、また、欠陥かどうかを判断するための情報として、付着物、もしくは傷と判定するための閾値を入れておくことができる。これらの情報は、検査条件とし、分析ディスク８での分析を行う領域より内周にあることにより検体の漏れにより分析装置が読み取れなくなるのを防止できる。

ここで、分析動作について、説明する。まず採取した検体を分析ディスク８に注入する。次に予め分析ディスク８の入っていない分析装置の電源を入れる。この時に、分析装置に分析ディスク８が装着される前に光ピックアップ２から光を照射し、光ピックアップ２にて予め定められた光量が得られるかどうかをチェックする第１の工程を行い、チェックにエラーがある場合には、機器の異常を表示する。

工程１が正常である場合には、分析装置に分析ディスク８をセットする。そのとき、分析ディスク８はスピンドルモータ７に固定され、回転を開始する。光ピックアップ２は情報領域１９に情報があるかどうかを読みに行き、ある場合は必要な情報を読み取り、ない場合は、装置に記憶してある情報を基に、次の動作に移る。

情報領域１９があるにもかかわらず、情報が何らかの影響で読み取れない、もしくは途中で読めなくなる場合は、情報領域１９がある反射面１２にエラーがあると判断する。

次に工程２、工程３を行い、正常と判断された場合、検体の分析を開始する。また、試料の分析を行う分析時にも、工程２、工程３を定期的に複数回行い、検体の漏れによる分析ディスク８や光ピックアップ２の汚染の有無を監視する。測定完了まで、工程２と工程３のチェックにエラーが出なかったら、分析結果を表示もしくは出力し、終了となる。

なお、分析ディスク８の構造としては、図示した構造以外に、光の透過や反射を利用して分析するような構造のものを用いても本発明の検査方法を適用することができる。具体例として、前記分析ディスクが厚みをもった円筒状であったり、光の透過や反射を利用して分析を行うが、回転をせずに分析を行う分析装置であったりするような場合があげられる。

さて、ここで分析ディスク８および分析装置の検査方法について詳しく説明する。図３は、本発明の検査方法のうち、第１の工程を説明するため、要部を拡大して示す側面図である。第１の工程では、分析装置に分析ディスク８を装着しない状態で検査を行う。すなわち、分析ディスク８がない状態において、光ピックアップ２からレーザ１７を照射し、そのレーザ１７をフォトディテクタ１にて受光する。その受光した光量が、製品出荷時に予め測定されて分析装置に記憶された光量と差があるときは、分析装置に、欠陥があると判定するのが第１の工程である。

次に図４を用いて工程２を説明する。図中の分析装置を用いて、分析ディスク８を装着した状態において、第１の工程でのチェックでエラーと判定されないとき、光ピックアップ２からレーザ１７を照射し、反射面１２にて反射したレーザ２０を光ピックアップ２にて受光することで、分析ディスク８の反射面１２のいずれかに欠陥があるかどうかを検査する、これが本発明の第２の工程である。

この時、光ピックアップ２で受光した光量が、分析装置もしくは分析ディスク８に記憶しておいた予め定めた光量と差があるときは、分析ディスク８の反射面１２に欠陥があると判定することができる。

また次に図５を用いて工程３を説明する。検体を展開していない分析ディスク８を装着した状態において、第１と第２の工程でのチェックでエラーと判定されないとき、光ピックアップ２からレーザ１７を照射し、分析ディスク８を透過したレーザ２１をフォトディテクタ１にて受光することで、分析ディスク８の透過面１１に欠陥があるかどうかを検査することが工程３になるものである。

この時フォトディテクタ１で受光した光量が、分析装置もしくは分析ディスク８に記憶させておいた基準となる光量と差があるときは、分析ディスク８の透過面１１に欠陥があると判定することができる。

また、工程２と工程３を行う順番は変える事ができ、同時もしくは工程３を行ってから工程２を行うことができる。工程３を先に行った場合、工程３にてエラーが検出された場合、分析ディスク８の透過面１１もしくは反射面１２に欠陥があると判定する。

上記の工程１，２，３の組み合わせでそれぞれ判定結果が異なる。それを示したのが図７である。Ｎｏ．１は第１の工程のチェックがＮＧとなっている。この場合は、分析装置に欠陥があるということになる。

Ｎｏ．２と３は工程１がＯＫで、次に行う工程がそれぞれ違っている。Ｎｏ．２は工程２を先に行ったとき、Ｎｏ．３は工程３を先に行ったときにそれぞれＮＧが出たときのチェック結果を示している。

Ｎｏ．４は第１、第２の工程がＯＫであり、引き続き第３の工程を行ったときにＮＧが出たときのチェック結果である。Ｎｏ．５は工程１，２，３すべてＯＫであったときのチェック結果である。

ここで分析装置の検査方法について、その一連の動作を図６に示したフローチャートに従って説明する。まず図６（ａ）において、分析装置の電源をオンにする。次に、分析ディスク８の有無を光ピックアップ２から照射したレーザ１７をフォトディテクタ１による検出、もしくは、スピンドルモータ７による負荷の検出により行う。

分析ディスク８が既に分析装置に装着されている場合には、分析ディスク８をイジェクトし、分析ディスク８が装着されていない場合には、上記の第１の工程の検査を行う。第１の工程での判定により欠陥がないと判定された場合には、分析装置の表示もしくは音にてディスク挿入を促し、ユーザは分析装置に分析ディスク８を挿入する。

分析ディスク８挿入後、分析ディスク８を回転させ、情報領域１９を読みに行く。情報領域１９に情報があるにもかかわらず、読み取れない、もしくは途中で読めなくなる時は、情報領域１９のある反射面１２にエラーがあると判定する。

情報領域があり、情報がすべて読み込めたときは、その情報に従い、工程２や工程３を適時行う。情報領域がない場合は、分析装置に記憶されている情報により工程２や工程３を適時行う。

工程２を先に行う場合は、検査条件にあるタイミングで行い、工程２のチェックにてエラー判定がなければ引き続き工程３を行う。もし、工程２でエラー判定があれば、分析ディスク反射面にエラーがあると判定される。

引き続き工程３を行い、チェックにてエラー判定がなければ、図６（ｂ）へ進む。もし、工程３でエラー判定があれば、分析ディスク透過面にエラーがあると判定される。

工程３を先に行う場合は、検査条件にあるタイミングで行い、工程３のチェックにてエラー判定がなければ引き続き工程２を行う。もし、工程３でエラー判定があれば、分析ディスク透過面もしくは反射面にエラーがあると判定される。

引き続き工程２を行い、チェックにてエラー判定がなければ、図６（ｂ）へ進む。もし、工程２でエラー判定があれば、分析ディスク反射面にエラーがあると判定される。

上記の工程１から工程３での検査において、すべて欠陥がないと判定された場合、光ピックアップ２、フォトディテクタ１、分析ディスク８のいずれにも欠陥がないので、分析を問題なく行えるので、分析装置は分析動作の開始を許可する。
図６（ｂ）において、分析中での検査を行う場合には、検査条件の情報を基に、検査を行うが、この場合においても、工程２を先に行うときは、検査条件にあるタイミングで行い、工程２のチェックにてエラー判定がなければ引き続き工程３を行う。もし、工程２でエラー判定があれば、分析ディスク反射面にエラーがあると判定される。

引き続き工程３を行い、チェックにてエラー判定がなければ、もう一回検査するかどうかの判定へ進む。もし、工程３でエラー判定があれば、分析ディスク透過面にエラーがあると判定される。

工程３を先に行うときは、検査条件にあるタイミングで行い、工程３のチェックにてエラー判定がなければ引き続き工程２を行う。もし、工程３でエラー判定があれば、分析ディスク透過面もしくは反射面にエラーがあると判定される。

引き続き工程２を行い、チェックにてエラー判定がなければ、もう一回検査するかどうかの判定へ進む。もし、工程２でエラー判定があれば、分析ディスク反射面にエラーがあると判定される。

検査条件の情報に基づき、分析中必要な回数検査が行える。分析終了時に工程１，工程２，工程３にてチェックにエラーが一度も入っていなければ正常に分析が行えたものとする。

また、上記の実施の形態において、一度、分析装置や分析ディスク８に欠陥の検出が合った場合は、分析装置内の不揮発性メモリ１８に格納しておくことで、クリーニングもしくはメーカ修理が完了するまで、電源ＯＮ時にエラーとして表示できるため、誤分析を防ぐことができる。

検査条件内容として、検査位置、タイミング、判定基準が入っているが、上記の工程１、工程２、工程３において、検査のタイミングを分析物により変えるとことにより、分析装置やディスクに付いた付着物もしくは傷を検出する時間と、分析に要する時間のトータル時間を短縮することができる。

具体的には、血液の測定時、検体の前処理のために遠心分離や試薬との反応により、実際に分析データを取得するまでに時間を要するときに、前工程２，３を行ってから前処理の遠心分離を行うのではなく、前処理の遠心分離と同時に工程２，３を行うことによって工程２，３を行う時間を別に設けなくてよくなる。さらには、工程２と３を同時に行ったり、工程３を行ってから工程２を行ったりすることも可能である。もし、そこでエラーが発見された場合においても、分析不可とする。

本発明にかかる分析ディスクおよび分析装置の検査方法は、分析動作の都度、分析を行うに先立って欠陥の有無を検査するものであり、分析機器のなかでも、光ディスクの技術を応用し、反射光と透過光とを利用して分析する装置に有用である。

本発明の一実施の形態における分析装置の構成図 同分析装置に装着される分析ディスクの分解斜視図および断面図 同分析装置を用いた検査方法のうち、工程１を説明する側面図 同分析装置を用いた検査方法のうち、工程２を説明する側面図 同分析装置を用いた検査方法のうち、工程３を説明する側面図 本発明の一実施の形態におけるフローチャート 本発明の一実施の形態におけるフローチャート 本発明の欠陥判定の仕方を説明する図

符号の説明

１ フォトディテクタ
２ 光ピックアップ
３ アナログ信号処理部
４ Ａ／Ｄコンバータ
５ ディジタル信号処理部
６ トラバースモータ
７ スピンドルモータ
８ 分析ディスク
９ サーボ処理部
１０ アナログ信号処理部
１１ 透過面
１２ 反射面
１３ 上カバー
１４ 流路パターン層
１５ 反射膜
１６ データピット層
１７ レーザ
１８ 不揮発メモリ
１９ 情報領域

Claims (13)

1. 検体が流れる流路を内部に有する分析ディスクが装着され、
   前記分析ディスクを回転させると共に、光ピックアップにより前記分析ディスクに光を照射し、その反射光を第１の受光素子にて受光して前記光ピックアップの照射位置の制御を行い、さらに前記分析ディスクからの透過光を、前記光ピックアップと対向して配置された第２の受光素子にて受光し検体の分析を行うようにした分析装置において、
   前記分析動作に先立って、分析装置に分析ディスクが装着される前に、光ピックアップから光を照射し、前記第２の受光素子にて予め定められた光量が得られるかどうかをチェックする第１の工程と、
   分析ディスクを分析装置に装着した後に、分析ディスクに光を照射し、予め定められた反射光量が前記第１の受光素子で得られるかどうかをチェックする第２の工程と、
   前記検体が分析部に展開されていない分析ディスクに光を照射して、その透過光量が予め定められた量だけ前記第２の受光素子で得られるかどうかをチェックする第３の工程を備え、
   前記第１、第２、第３のチェック結果に基づき、分析ディスクおよび分析装置の欠陥を調べるようにしたことを特徴とする分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
2. 第１の工程にてチェックにエラーが生じた場合には、前記分析装置に欠陥があると判定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
3. 第１の工程において、チェックにエラーが生じず、第２の工程において、チェックにエラーが生じた場合には、前記分析ディスクの第１の受光素子に面する反射面に欠陥があると判定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
4. 第１の工程および第２の工程において、チェックにエラーが生じず、第３の工程において、チェックにエラーが生じた場合には、前記分析ディスクの前記第２の受光素子への透過面に欠陥があると判定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
5. 第１の工程、第２の工程程、第３の工程でのチェックのいずれにもエラーがない場合に、分析動作を許可するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
6. 前記第２の工程と、第３の工程とを、ディスク挿入時から分析が終わるまでの間で複数回行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
7. 請求項６において、チェックにエラーが生じたときに分析装置もしくは分析ディスクに欠陥が生じたと判定することを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
8. 前記第１の工程を行う前に、分析ディスクが既に分析装置内に装着されていることを検知したときは、分析ディスクを排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
9. 第２の工程と第３の工程とを実施すべき、分析ディスク上の位置情報または正常か異常かを判定するための判定基準、または検査を行うタイミングを検査条件として予め分析ディスクに記録しておき、前記第２、第３の工程に先立って前記検査条件を読み取ってチェックを行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
10. 第１の工程におけるチェックの基準となる予め定められた光量を、分析装置に記憶させておくことを特徴とする請求項１に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
11. 請求項１から１０のいずれかの検査方法に使用される分析ディスクであって、検体が流れる流路をその内部に有するとともに前記第２の工程および第３の工程におけるチェックを行うべき分析ディスク上の検査条件を記録してあることを特徴とする分析ディスク。
12. 前記分析装置および分析ディスクの欠陥を検出するための検査条件を示す情報を、前記流路よりも内周側の反射面に記録してあることを特徴とする請求項１１に記載の分析ディスク。
13. 前記請求項９において検査条件が読み取れなかった場合、前記分析ディスクに欠陥があると判定することを特徴とする請求項９に記載の分析ディスクおよび分析装置の検査方法。
    

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