JPH076920B2 - 化学分析装置における測光部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、試薬層を有する化学分析スライドに被測定物
質を作用させて所定時間恒温保持した後、その呈色度合
（色素生成度合）を光学的に測定して被測定物質を定量
分析する化学分析装置の測光部構造に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来より種々の産業分野において、液体試料中の特定の
化学成分を定量的に分析することが広く行なわれてい
る。特に血液や尿等、生物体液中の化学成分または有形
成分を定量分析することは、生化学分野および臨床分野
において極めて重要である。

ところで近年、小滴の試料液を点着供給するだけで、該
試料液中に含まれている特定の化学成分または有形成分
を定量分析することができるドライタイプの化学分析ス
ライドが開発され、実用化されている（特公昭53−2167
7号、特開昭55−164356号には、この化学分析スライド
の一例が示されている）。この化学分析スライドを用い
ると、従来の湿式分析法に比べて簡単かつ迅速に試料液
の分析を行なうことができるので、該スライドは数多く
の試料を分析する必要のある医療機関、研究所等におい
て特に好適に利用されている。

上記の化学分析スライドを用いて試料液中の化学成分等
の分析を行なうには、計量された所定量の試料液を化学
分析スライドに付着させた後、これをインキュベータ
（恒温器）内で所定時間恒温保持（インキュベーショ
ン）して呈色反応（色素生成反応）させ、次いで被測定
物質と化学分析スライドの試薬層に含まれる試薬との組
合わせに応じて予め選定された波長を含む測定光をこの
スライドに照射して、その反射光学濃度を測定する。こ
れにより、上記化学成分等の被測定物質が定量分析され
る。

上述のようにして被測定物質の定量分析を行なう化学分
析装置は従来より種々提案されているが、一般にこの種
の化学分析装置にあつては、スライドの反射光学濃度測
定を行なう際に、光源から発せられた測定光を基準濃度
板に照射して該基準濃度板からの基準反射光量を測定
し、そしてスライドからの反射光量と上記基準反射光量
とに基づいてスライドの反射光学濃度を求めるようにし
ている。すなわち上述の基準濃度板として白板および黒
板を用い、それぞれからの基準反射光量をIw、Ibとし、
化学分析スライドからの反射光量をIsとすれば、スライ
ドの反射光学濃度Ｄは、 として求められる。

上記反射光学濃度の測定を行うにあたつては、測定光を
基準濃度板およびスライド面に照射してその反射光学濃
度が測定されるのであるが、従来は、光源ランプからの
測定光を防熱フイルタを介してレンズを用いて集光し、
さらにアパーチュアを通して基準濃度板又は化学分析ス
ライドの測定面に照射していた。

光源ランプからの光は、レンズによつて集光されるの
で、照射光量を増大させることはできるが、レンズおよ
び防熱フイルタ用の鏡胴が必要となり、構造上複雑とな
り部品点数が増大し、組立コストが高いという問題があ
つた。

さらに、分析スライドの枠の厚みバラツキによりフイル
ムの高さが変動して、分析スライドのフイルムの下面か
ら反射された光が受光器へ至る間に恒温部の開口の縁部
で遮ぎられてしまうことがあり、測光精度が変動してし
まう問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであつ
て、簡単な構造で、かつ精度の高い分析結果が得られる
化学分析装置における測光部構造を提供することを目的
とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明による化学分析装置における測光部構造は、試薬
層上に被測定物質が滴下された化学分析スライドを所定
時間恒温保持した後、前記スライドに測定光を照射して
前記スライドからの反射光量を測定し、前記被測定物質
の定量分析を行なう化学分析装置において、前記測定光
を前記スライドに対して、集光手段を介さずに鉛直方向
より照射する光源と、前記光源の発光波長のうち特定波
長域を選択的に透過させるフイルタと、前記スライドか
らの反射光量を測定する受光器とを一体的に構成し、前
記受光器を前記光源から前記スライドに照射されたほぼ
楕円形の照射スポットの長径方向に対してほぼ直角の線
上に配置したことを特徴とするものである。

（作 用） 上記構成により、化学分析スライドに対して集光レンズ
を介さず光源ランプの光を特定波長の光を透過するフイ
ルタを介して照射し、その反射光を受光器により受光
し、反射光学濃度を求めることにより検体中の被測定成
分濃度を算出することができる。

（実施例） 以下添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
述する。

第１図は、本発明の測光部構造を有する化学分析装置の
一実施例を各構成要素に分解して示す斜視図であつて、
該装置の外観は、第2a図に平面図で、および第2b図にそ
のIIb方向矢視図で示すとおりである。

第３図は、上記化学分析装置に用いられる化学分析スラ
イド１を示す斜視図である。化学分析スライド１は、液
体試料滴下用の円孔を有する枠1a内に支持体、試薬層、
展開層をこの順に積層してなる乾式多層フイルム1bが配
されてなり、このフイルム1b上に尿、血液等の試料（被
測定物質）を所定量滴下し、恒温保持（インキユベーシ
ヨン）して呈色反応させるようになつている。

第１、2aおよび2b図に示すように、化学分析装置10は、
上記化学分析スライド１をセットした後、点着、恒温保
時および測光からなる一連の測定動作を行う測定部11
と、この測定動作に必要な所定の入力操作を行う操作部
12と、上記測定動作に基づく定量分析結果を表示する表
示部13と、これら各部を制御する基板からなる制御部14
と、電源入力部15と、これらを収容するケース16とから
なつている。そして、この化学分析装置10の制御部14に
は、ROMカード17が挿入されるようになつていて、このR
OMカード17に記憶された情報（例えば、測定検量線、動
作プログラムなど）に基づいて定量分析を行うことがで
きるようになつている。また、必要に応じて、上記定量
分析結果をプリントアウトできるように、シリアルプリ
ンタ用のコネクタ70が設けられている。

測定部11においては、スライドセツト孔18に化学分析ス
ライド１をセツトした後、ピペツトガイド19の凹部19a
にピペツトを当接させてスライド１の所定位置に試料を
点着し、その後スライド１を恒温部20で所定時間恒温状
態に保持して呈色反応させた後、これを測光部21で測光
し、最後にスライド１をスライド排出口22から排出する
動作がなされるようになつている。

操作部12は、スタートキー23、テンキー24、確認キー2
5、スライドキヤンセルキー26、および化学分析装置10
が測定可能状態にあることを表示する表示部27を備えた
キーボード28からなつている。

電源入力部15は、電源部29と、この電源部29にノイズフ
イルタ30およびヒユーズホルダ31を介して接続されたパ
ワースイツチ32と、端子33と、コネクタ34とからなつて
いる。

ケース16の上面の、表示部13を保護するための表示銘板
35の隣りには、化学分析装置10によつて定量分析するこ
とができる成分を表示した銘板36が取り付けられてい
る。また、ケース16の側面部には電動フアン37が取り付
けられている。さらに、ケース16の上面にはカバー38が
設けられている。上記測定部11のスライドセツト孔18お
よびピペツトガイド19は、このカバー38に設けられてい
る。また、測定部11の恒温部20の一部を構成するカバー
恒温部20aは、このカバー38に支持されている。

第4aおよび4b図は、測定部11を、カバー38を外した状態
のケース16と共に詳細に示す平面図およびそのIVb−IVb
線断面図である。これら第4a、4b図および第１図を参照
しながら測定部11について説明する。

測定部11には、化学分析スライド１を保持する保持部39
が形成されたスライド保持部材40と、このスライド保持
部材40を、所定の複数個所に移動せしめる移動送り機構
41が設けられている。

スライド保持部材40の保持部39は、化学分析スライド１
の外形より僅かに大きい矩形孔からなり、該保持部39が
スライドセツト孔18の直下に位置した状態で該スライド
セツト孔18内にスライド１がセツトされたとき、上記矩
形孔でスライド１の外周部を保持するようになつてい
る。なお、セツトされたスライド１の下面部は、スライ
ド保持部材40のすぐ下側に位置してケース16に固定され
た支持板42に支持されるようになつている。また、上記
矩形孔の外周部上面には、スライド１の挿入を容易なら
しめるためのテーパ39aが形成されている。

スライド保持部材40は、保持部39の両側部において１対
のロツド43および44に摺動可能に支持されている。そし
て、一方のロツド44と摺動するスライド保持部材40の一
部には、コ字形の切欠部45が形成されていて、この切欠
部45には、下端部が、ロツド44と平行に延びるスパイラ
ルシヤフト46と螺合したＵ字形の送りガイド47の２本の
足が、ロツド44を挾持した状態で嵌合している。したが
つて、スライド保持部材40は、スパイラルシヤフト46が
回転すると、これらに伴つてロツド43、44の軸線方向に
摺動することとなる。スパイラルシヤフト46の回転は、
モータ48の駆動により、１対の平歯車からなるギヤ部49
を介してなされる。モータ48の駆動制御は、制御部14に
おいてなされる。

スライド保持部材40の、保持部39に対して表示銘板35側
（すなわち、第4a図において右側）の下面の２箇所に
は、黒色のプラスチツク円板および白色のセラミツク円
板が埋込まれている。すなわち、スライド保持部材40に
は、スライド１の反射光学濃度を測定する際の基準濃度
板となる黒板および白板が一体的に形成されていること
となる。これら黒板50Bおよび白板50Wは、保持部39から
スライド保持部材40の摺動方向にこの順で所定間隔を置
いて、かつ１対のロツド43、44の中央に位置して配され
ている。

また、スライド保持部材40のロツド43側の端部には水平
方向に延びるフランジ部40aが形成されていて、このフ
ランジ部40aの４箇所には位置検出孔51、52、53、54が
穿設されている。位置検出孔51は、保持部39の中心から
スライド保持部材40の摺動方向に対して垂直に引いた線
上に、また、位置検出孔52および53は、黒板50Bおよび
白板50Wに対してそれぞれ位置検出孔51と同様の位置関
係で形成され、位置検出孔54は、フランジ部40aの表示
銘板35側の端部近傍に形成されている。そして、ケース
16のフランジ部40a近傍には、スライド保持部材40が摺
動したとき上記各位置検出孔51〜54に対向しうる公電式
の第１位置センサ55および第２位置センサ56が設けられ
ている。第１位置センサ55は、恒温部20に形成された開
口57の側方に配設され、スライド保持部材40の保持部3
9、黒板50B、白板50Wの各中心が恒温部20の開口57の中
心と一致したたき、これを各位置検出孔51〜53により検
出し、また、スライド保持部材40が点着すべき位置にあ
るとき、これを位置検出孔54により検出するようになつ
ている。一方、第２位置センサ56は、スライド保持部材
40が排出位置（すなわち、保持部39がケース16の排出口
22の上方の位置して、該保持部39に保持されたスライド
１が排出口22へ排出される位置）にあるとき、これをス
ライド保持部材40の端部により検出するようになつてい
る。

上記各位置センサ55、56による検出信号は、制御部14に
入力され、この入力信号に基づいてモータ48の駆動制御
がなされるようになつている。すなわち、モータ48は、
スライド１が点着位置にあるときには停止しているが、
操作部12のスタートキー23が押されると駆動を開始し、
スライド保持部材40を、その白板50W、黒板50B、保持部
39が恒温部20の開口57と正対する位置、および排出位置
で一旦停止させながら元の点着位置まで移動せしめるよ
うになつている。上記各位置での停止時間は、ROMカー
ド17に記憶された情報に基づいて決定されるが、定量分
析する成分によつて、保持部39が恒温部20の開口57と正
対する位置で停止する時間は異なつたものとすることが
必要となる。これは、上記位置でスライド１の恒温保持
がなされるので、成分に応じた呈色反応時間を確保する
ためである。

第５図は、保持部39が恒温部20の開口57と正対する位置
にある状態で測定部11の一部を詳細に示す、第4a図のＶ
−Ｖ線断面図である。

恒温部20への通電によりスライド保持部材40上の化学分
析スライド１は所定時間恒温状態に保持される（例え
ば、血糖値の測定等にあつては37℃×２〜６分）。これ
により、フイルム1bの試薬が被測定物質に作用して呈色
反応を生ぜしめる。なお、恒温部20の上方にはカバー恒
温部20aが配され、スライド１の点着面を上部から押圧
することによりスライド１の恒温保持を容易ならしめる
とともに該スライド１に点着された液体試料の蒸発を阻
止するようになつている。なお、カバー恒温部20aは、
図示しないヒータおよび温度調節センサにより、所定温
度に保持されるようになつている。

恒温部20の下方には、その開口57に向かつて鉛直方向に
延びる光学系を有する測光部21が配設されている。測光
部21は、上方外縁部に受光器59と上方内縁部に光学フイ
ルタ60とを固着した外側鏡胴21a、外側鏡胴内側に螺合
され、上部に防熱フイルタを固着した内側鏡胴21b、お
よび内側鏡胴内部に光源ランプ58を設けて構成されてい
る。また、光源ランプ58の高さ位置は、六角穴付止めね
じ21cにより所定高さに調整されるようになつている。

この測光部21において、タングステンランプからなる光
源58が発した測定光がスライド１のフイルム1bの下面で
反射し、この反射光がフオトダイオードからなる受光器
59で検出されるようになつている。こうして検出された
反射光量Isは、制御部14に入力されて記憶されるように
なつている。同様に、白板50Wおよび黒板50Bが恒温部20
の開口57と正対したときにも測定部21による測定がなさ
れ、その反射光量IwおよびIbは基準反射光量として制御
部14に入力されて記憶されるようになつている。

なお、光源58は比較的広い波長領域に亘る測定光を発す
るものであるが、化学分析スライド１の発色波長は、化
学分析スライドと被測定物質とにより異なるため、光源
58の上方に光学フイルタ60を設け、該光学フイルタ60に
より有効な波長域の測定光を選択して上記測定に利用す
るようにしている。また、上記のように光源58と光学フ
イルタ60との間に設けられた防熱フイルタ61により恒温
保持されている化学分析スライド１が光源58からの熱で
温度上昇したり、あるいはこの熱が該光学フイルタ60の
特性および寿命に悪影響を及ぼすのを防止するようにな
つている。

第６図は、第５図において恒温部20a及びスライド保持
部材40を省いた状態でのVa方向矢視図であり、中央部に
透明ガラス板が嵌め込まれた開口部57をもつ恒温部20の
両端低部（第１図参照）はビス20bで支持板42に固定さ
れている。

開口部57は円形の形状をしており、その開口部57に嵌め
込まれたガラス板の中央部に斜線で示されるように、光
源ランプ58からの光がほぼ橢円形に照射され、この透明
ガラス板を透過した光が分析スライド１のフイルム1bの
下面に照射されるようになつている。そしてその反射光
が、橢円の長軸Ｙ−Ｙ方向と直角のＸ−Ｘ軸方向に設け
られた受光器59で受光されるようになつている。したが
つて、分析スライド１の枠1aの厚みバラツキによりフイ
ルム1bの高さが変動しても分析スライド１のフイルム1b
の下面から反射された光がフオトダイオードよりなる受
光器59へ至る間に、恒温部20の開口57の縁部で遮ぎられ
ることがなく、測光精度が変動することがない。

上記測定部21での測定結果に基づいて、制御部14におい
ては化学分析スライド１の反射光学濃度Ｄの算出がなさ
れる。すなわち、 なる演算式に従つて算出される。そして、この反射光学
濃度Ｄは、あらかじめROMカード17に記憶された被測定
物質の検量線に基づいて、物質濃度として、例えばmg/d
l単位で表示部13に表示されるようになつている。な
お、上記演算式は、各病院等における過去の測定結果に
基づいテンキー24を操作することにより、適宜修正を加
えるようにしてもよい。

（発明の効果） 上記のごとく本発明においては集光レンズを省略するこ
とができ、また、集光レンズの鏡胴を省略することがで
きるので、部品点数が減り安価でコンパクトな化学分析
装置における測光部構造とすることができる。さらに、
光源からスライドに照射された照射スポツトが光源ラン
プのフイラメントの形状からほぼ橢円形になることを利
用し、その照射スポツトの長径方向に対して、ほぼ直角
の線上に受光器を配置することにより、反射光を効率的
に受光できるようになり、測定精度を向上させることが
でき、分析スライド面の高さの変動に伴なう側光開口に
よる反射光のけられ（遮蔽）が減少し、測定精度を向上
させることができる。また、光源ランプと分析スライド
の測光面を大幅に近ずけることができるので、光源ラン
プの光量を有効に利用でき、かつ、迷光を減少させるこ
とが可能となり測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による測光部構造を有する化学分析装置
の一例を各構成要素に分解して示す斜視図、 第2aおよび2b図は該装置の外観を示す平面図およびその
IIb方向矢視図、 第３図は該装置に用いられる化学分析スライドを示す斜
視図、 第4aおよび4b図は該装置の測定部11を、カバーを外した
状態のケースと共に詳細に示す平面図およびそのIVb−I
Vb線断面図、 第５図は第4a図のＶ−Ｖ線断面図、 第６図は第５図における恒温部20aとスライド保持部材4
0を外した状態でのVa方向矢視図である。 １……化学分析スライド、10……化学分析装置 11……測定部、12……操作部 13……表示部、14……制御部 15……電源入力部、16……ケース 17……ROMカード、20 20a……恒温部 21……測光部、39……保持部 40……スライド保持部材、41……自動送り機構 50W……白板、50B……黒板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試薬層上に被測定物質が滴下された化学分
   析スライドを所定時間恒温保持した後、前記スライドに
   測定光を照射して前記スライドからの反射光量を測定
   し、前記被測定物質の定量分析を行なう化学分析装置に
   おいて、 前記測定光を前記スライドに対して、集光手段を介さず
   に鉛直方向より照射する光源と、前記光源の発光波長の
   うちの特定波長域を選択的に透過させるフイルタと、前
   記スライドからの反射光量を測定する受光器とを一体的
   に構成し、前記受光器を前記光源から前記スライドに照
   射されたほぼ楕円形の照射スポットの長径方向に対して
   ほぼ直角の線上に配置したことを特徴とする化学分析装
   置における測光部構造。