分析装置的制作方法

日期:2019-03-07 20:00:17

专利名称:分析装置的制作方法
技术领域
本发明涉及分析试样所含的成分量的分析装置,尤其涉及分析血液及尿所 含的成分量的自动分析装置。
背景技术
作为分析试样所含的成分量的分析装置,广泛地使用将来自光源的光照射 在混合了试样和试剂的反应液上,测定单一或多个波长的透射光量并算出吸光
度,基于朗伯-比尔定律算出成分量的分析装置(例如专利文献1-US专利 4451433号)。
就这些自动分析装置而言,由于与许多分析项目相对应,所以需要对多个 波长测定光量。在自动分析装置中,报告了使用具有使分散的多个单色光透射 的光透射部件和接收透射该光透射部件后的上述单色光的受光元件的受光元 件阵列和在光透射部件上一体形成的受光元件阵列的装置(例如专利文献2-日本特开平6-229829号公报)。另外,报告了使用具有光通过口的遮光机构的 装置,该光通过口向透射反应管的光的光轴方向隔开配置在反应管和衍射光栅 之间,并使在透射或散射的光中以光轴为中心的规定范围的光通过(例如专利 文献3-日本特开2005-49109号公报)。
图l表示测定血液或尿所含的成分量的自动分析装置的主要结构。自动分 析装置由以下各部件构成在内部容纳有试样1的试样杯2;配置了多个试样杯 2的试样盘3;在内部容纳有试剂4的试剂杯5;配置了多个试剂杯5的试剂盘6; 在内部使试样1和试剂4混合成为反应液7的容器8;设置了多个容器8的容器盘 9;可将试样1从试样杯2内以一定量移动到容器8内的试样分注机构10;可将试 剂4从试剂杯5内以一定量移动到容器8内的试剂分注机构11;在容器8内对试剂 1和试样4进行搅拌使其混合的搅拌单元12;对反应液7照射来自光源15的光并 对透射后的光进行分光,以受光元件阵列21对不同波长测定光量的测定单元 13;清洗容器8的清洗单元14;控制以上装置的各部分的控制部;储存各种数据的数据存储部;可以由外部将必要的数据输入到数据存储部的输入部;由光 量算出吸光度的测定部;由吸光度算出成分量的分析部;以及可显示数据并输 出到外部的输出部。
试样l中的某个成分量的分析以如下顺序进行。首先,由试样分注机构IO 将试样杯2内的试样1分注一定量到容器8内。其次,将试剂杯5内的试剂4分注 一定量到容器8内。接着,由搅拌单元12搅拌容器8内的试样1和试剂4成为反应 液7。根据需要通过试剂分注机构11将多种试剂4追加分注到容器8内。利用测 定单元13测定反应液7的透光量,在测定部中算出吸光度,并将吸光度数据储 存到数据存储部中。反应结束后,利用清洗机构14清洗容器8内后进行下一次 分析。在分析部,基于校正曲线数据及朗伯-比尔定律由已储存的吸光度数据 分析成分量。将控制、分析所需要的数据从输入部输入到数据储存部。由输出 部显示并输出各种数据及分析结果。
图2表示现有的测定单元13和测定部的构成例子。从光源15射出来的光16 由透镜17聚光,通过狭缝19a并透射反应液7之后,进入到暗箱18。对暗箱18 内进行遮光,使得除透过狭缝19b以外的光不入射。光16在通过狭缝19b后,由 分光部20分光成不同波长的光并入射到受光元件阵列21。受光元件阵列21与测 定部相连。图3表示受光元件阵列21的构成。在底座27上离散地设有接收已被 分光的光的中心波长不同的多个受光元件22。受光元件22通常使用硅光电二极 管。这里表示的是为了接收12种波长的光配置了22a-221的12个受光元件的例 子。在受光元件22的前面经由隔离片23具备除去反射杂散光用掩模24和滤色玻 璃片25。各个受光元件22a-221与测定部相连,将与已接收的光量成比例的光电 流值传送到测定部。在测定部,将光电流值转换为吸光度。
这里,若受光元件接收的检测光的光量为规定值以下,则由于受到光电流 以外的暗流等杂波的影响,吸光度的分析精度降低,因而,各受光元件接收的 光量有必要为规定值以上。在自动分析装置中,使用从约340nm到约800nm波 带的光,光源多使用卣素灯。图4表示卣素光源的光量与波长的依存性。尤其 表示在比400nm短的紫外光区域光量极少的情况。
为使分析精度为规定值以上,需要设计测定单元内的光学系统,以便能确 保使用这些紫外线区域的波长光量也为规定值以上。为了确保光量为规定值以上,加大受光元件所接收的光的照入角度是重要的。照入角度a表示在图2中。 假定光源为点光源,照入角度cc由表示从该点光源射出来的光直到到达受光元 件的光线图决定。例如,如图2所示,照入角度通过对来自点光源的光汇聚到 一点的成像点与狭缝19a的距离x以及狭缝19a的宽度a进行调整来决定。另外, 在本说明书中,照入角度未考虑由透镜的色差等引起的影响。照入角度取得越 大,越有利于确保光量为规定值以上。再有,在自动分析装置的项目中有使用 粒子等使光散射测定散射光以外的透光量并算出吸光度的项目。在这种情况 下,由于受光元件若接收散射光则不能正确进行测定,因而必须不接收散射光。 虽然照入角度ct越大越对增大光量有利,但也容易照入散射光。当照入散 射光时,则由于受光元件接收多余的光而存在能测定的浓度范围变窄,即能测 定的浓度的动态范围变窄的问题。因此,除去散射光对于确保光量也同样是重 要的。有关除去散射光的问题,在例如专利文献3中陈述有关利用狭缝除去散 射光的方法。然而,用这种方法存在导致照入角度变小难以确保光量少的波长 的光之类的问题。根据以上所述,要求既能确保规定值以上的光量又能除去散 射光的方法。

发明内容
如上所述,本发明要解决的问题是为增大光量而加大照入角度时则容易 照入散射光,为除去散射光而减小照入角度时则光量减少。
就生物化学自动分析装置而言,由分光部进行分光之后,对每个波长改变 照入角度,对光量少的波长的光加大照入角度,对于光量大,特別是对于伴有 散射光的分析所使用的波长的光减少照入角度。
作为本发明的分析装置的一侧,具有容纳试样的容器;对上述容器照射 至少两个不同波长的光量不同的光的光源;对透射上述容器后的光进行分光的 分光部;以及接收^皮分光后的光且^t测光的中心波长各不相同的多个受光元 件,上述受光元件所接收光的照入角度对各受光元件不同。
作为本发明的分析装置的另一例,具有.容纳试样的容器;对上述容器照 射至少两种不同波长的光量不同的光的光源;对透射上述容器后的光进行分光 的分光部;接收被分光后的光且检测光的中心波长各不相同的多个受光元件; 以及配置在上述分光部和至少一个上述受光元件之间的狭缝。如本发明那样,通过对每个波长改变照入角度,通过对光量大的波长减小 照入角度,对光量小的波长加大照入角度,从而能够在维持测定精度的状态下, 在伴有散射光的分析中能加大可测定的浓度的动态范围。


图l是分析装置的构成例。
图2是测定单元的构成例。
图3是受光元件阵列的构成例。
图4是卣素光源的按波长不同的光量(波長別光量)的数据。 图5是本发明实施例1的测定单元的结构图。 图6是本发明实施例1的受光元件阵列的结构图。 图7是本发明实施例1的吸光度对乳状粒子浓度的模拟结果。 图8是表示本发明实施例1的模拟结果距直线性的乖离率的数据。 图9是本发明的实施例2的按波长不同的照入角度(波長別取9込^角度) 的"i兌明图。
图10是本发明实施例2的受光元件阵列的结构图。
图11是本发明实施例3的测定单元的结构图。
图12是本发明实施例3的照入角度的说明图。
图13是本发明实施例1的狭缝的说明图。
图14是本发明实施例1的狭缝和受光元件阵列的结构图。
图15是本发明实施例2的受光元件阵列的剖视图。
图16是本发明实施例3的狭缝阵列的说明图。
图中
I- 试样,2-试样杯,3-试样盘,4-试剂,5-试剂杯,6-试剂盘, 7-反应液,8-容器,9-容器盘,10-试样分注机构,
II- 试剂分注机构,12-搅拌单元,13-测定单元,14-清洗单元, 15-光源,16-光,16a~ 161-各波长的光,17-透镜,18-暗箱, 19a~19b-狭缝,20-分光部,21-受光元件阵列,22-受光元件, 22a 221-受光元件,23-隔离片,24-除去杂散光掩模, 25-滤色玻璃片,27-底座,29-按波长不同的狭缝端,30-按波长不同的狭缝(波長別只!i少卜),31-开口部,
32a~32b-出射狭缝,34a~341-光纤,35 -光纤镜,50-按波长的狭缝,
51 -开口部。
具体实施例方式
实施例l
本实施例表示在分光部和受光元件之间仅对特定的波长配置了狭缝的结 构。采用本结构,可以在由分光部进行分光后,仅对特定的波长减小照入角度。 虽然整体结构与图l所示的分析装置基本相同,但只有测定单元13不同。
图5表示本实施例的测定单元13的简要图。从光源15射出来的光16由 透镜17聚光,通过狭缝19a并透射反应液7后,进入到暗箱18。光16在通 过狭缝19b后,由分光部20分光成不同波长的光并入射到受光元件阵列21。 本实施例中分光部20使用了反射型衍射光栅。
自动分析装置所使用的340-800nm的光虽可粗分为400nm以下的紫外光 和400nm以上的可见光,但光源15使用的是对至少两种不同的波长出射光量 不同的光的光源,尤其在这里使用400nm以上的第一波长和不足400nm的第 二波长的光量不同的光源。本实施例使用了卣素光源。反应液7的液量为 12(VL,对于在使用了粒子的伴有散射光的分析中的吸光度测定,使用了 570nm 波长的光。在受光元件阵列21的前面设置了按波长不同的狭缝30。图13表 示按波长不同的狭缝30的构成,图14表示按波长不同的狭缝30和受光元件 阵列21的结构图。按波长不同的狭缝30具有开口部31,有关570nm波长的 光,为了做成对限制从光源出射直到被受光元件接收的光线有实效的狭缝,通 过在与至少一个接收400nm以上波长的光的受光元件在此是570nm波长相对 应的受光元件的光的行进方向相反的方向在前面对置设置,从而在维持光量少 的340nm的照入角度oc的状态下,对于570nm的波长的光其照入角度减小为 卩。340nm波长的光的照入角度cc用实线的光线图表示,570nm波长的光的照 入角度(3用虚线的光线图表示。即,通过将按波长不同的狭缝30置于接收 400nm以上波长的光的受光元件的至少一个的前面,从而对于光量少的不足 400nm波长的光加大了照入角度、增大了光量;另一方面,对于光量多的400nm 以上波长的光则减小照入角度,减小了光量。图6表示受光元件阵列21和按波长不同的狭缝30。受光元件阵列21的 基本结构与图3的基本结构相同。其对应波长为340nm、405mn、450nm、480nm、 505nm、 546nm、 570nm、 600nm、 660nm、 700nm、 750nm、 800nm。对于与 作为接收400nm以上波长的光的受光元件之一的570nm波长相对应的受光元 件22g设置了按波长不同的狭缝30。
由此,在维持光量少的340nm的光的照入角度的状态下,可减小570nm 波长的光的照入角度。在容器内容纳有散射体,从而使入射光的一部分散射。 仅570nm波长的光的照入角度卩为cx的1/2左右。由此,可减小照入角度并可 减少散射光的受光量。此外,作为通常的散射体,在使用了乳状粒子的伴有散 射光的测定中测定400nm以上的光的吸光度是情况居多。其结果,对于570nm 的光量来说,与未设置按波长不同的狭缝30的场合相比光量减小到1/4左右。 然而,该570nm的光量#4居图4的图表与340nm的光量比较仍为2位以上, 因而光量确保在规定以上,对分析精度没有影响。另一方面,有关光量少而成 为问题的340nm波长的光,通过确保照入角度cc从而确保了光量。另外,通 过减少400nm以上的光来减少因内部反射等产生的杂散光是有效的。
图7表示在本实施例的构成中假定乳状粒子进行模拟场合的570nm的吸 光度大小对乳状粒子密度的关系。乳状粒子的大小为2)um。若横轴为密度,纵 轴为吸光度,通常显示出对于设有按波长不同的狭缝的情况,吸光度高,散射 光被除去。
图8以百分比表示距直线的乖离率的大小。根据图7的结果画出散射光少 的场合的理想吸光度的直线,比较设有按波长不同的狭缝时和未设按波长不同 的狭缝时的乖离率的大小的结果,显示出有按波长不同的狭缝的场合比没有的 场合的乖离率小。由此,显示出可提高能测定的浓度的动态范围。
这样,对于光量少的波长确保光量,对于有必要除去散射光的波长减少照 入角度,从而在保持分析精度的状态下可提高能测定浓度的动态范围。
另外,采用本实施例的结构,可以根据波长变更照入角度,在保持分析精 度的状态下,可提高能测定浓度的动态范围。
特别是在光源为卤素光源的情况下,在保持光量少的400nm以下的紫外 线的波长的光量的状态下,在400nm以上的散射体的测定中,减小该测定波长的照入角度,从而可抑制散射光的检测,可提高能测定浓度的动态范围。此外,在作为通常的散射体使用了乳状粒子等的项目中,测定400nm以上的光的吸光度的情况居多。实施例2本实施例表示将反应液微量化后的场合的构成。将反应液微量化后的场 合,照射光的面积减少,难以将光量确保在规定值以上。例如,在将反应液量 减半的场合,若考虑维持光轴方向的反应液的长度即光程,则容器的照射面积 为一半,受光元件所接收的光量也为一半。为了确保光量加大照入角度是重要 的。本实施例采用既加大照入角度,又在分光部和受光元件之间对特定的波长 配置狭缝以减小照入角度的结构。分光部20使用了反射型衍射光栅。整体的 基本结构虽与实施例1相同,但测定单元13不同。图9表示本实施例的测定单元的结构。反应液7在实施例1中为120jLiL, 但本实施例为60pL。与之相应,狭缝19a的中心部的孔的面积与照射面积一 致减小为约一半,如图9所示,通过对来自点光源的光汇集到一点的位置和狭 缝19a的距离x,及狭缝19a的宽度a,进行调整,从而与实施例1相比使340nm 的光的照入角度a为1.5倍。由此,即使照射面积为一半,也能确保光量。另 一方面,对于在粒子的测定中所使用的570 nm波长的光的照入角度卩设置按 波长不同的狭缝,从而与实施例l相同地除去了散射光。由此,在保持了 570 nm的光的直线性的状态下,可与现有技术相同地维持340nm的光量。图IO是表示从光的入射方向见到的受光元件阵列的情况的图,图15是表 示受光元件阵列的剖视图。在与受光元件阵列的滤色玻璃片25的光行进方向 相反方向的前面粘贴了具有开口部51的按波长不同的狭缝构件50。所谓按波 长不同的狭缝构件是指在与接收400 nm以上的波长的光的受光元件的至少一 个(在图IO的例子中为6个)相对应的区域具有开口部51g-511,而在与接 收不足400 nm波长的光的受光元件相对应的区域不具有开口部的构件。这时, 由于与各皮长对应的光电二极管中心和开口部中心的对位,因而成为滤色玻璃 片的端部和:fe波长不同的狭缝的端部29—致的结构。这样,通过将按波长不 同的狭缝做成与滤色玻璃片相同程度的大小从而很容易进行对位。在将反应液微量化时,特别是对于光量少的波长,维持光量虽变得更加困难,但根据本实施例,通过对各波长改变照入角度,则可维持光量少的波长的光量;对于伴有散射光的项目,通过与光量少的波长相比减小照入角度从而除去散射光,可实现能测定的浓度的动态范围的提高。实施例3本实施例表示的是,对于使从光源射出来的光入射到暗箱,用衍射光栅作 度的分析装置,根据透镜的焦距对各波长改变光的照入角度的系统。分析装置整体的基本构成虽与实施例1相同,但测定单元13不同。图11表示测定单元13的构成。测定单元包括光源15;透镜17;暗箱 18;分光部20;狭缝阵列32a;光纤34a-341;光纤镜35;反应液7;狭缝阵 列32b;以及受光元件22。从光源15射出来的光16由透镜17聚光并从暗箱 的狭缝19b入射后,由作为分光部20的反射型衍射光栅进行分光,通过将在 实施例1中设置了受光元件阵列21的位置设置成能射出特定波长的光的狭缝 阵列32a,入射到光纤34中。图16表示狹缝阵列32a的构成。用衍射光栅分 光后的光通过滤色玻璃片并通过除去杂散光掩模24后,进入到光纤34a- 341。 通过了光纤的各波长的光在通过光纤镜35后,入射到反应液7,由狭缝阵列 32b、受光元件22接收光。图12表示本实施例的照入角度。本实施例中,受光元件的照入角度由从 光纤镜35出射之后的照射角度决定。调整光纤镜的位置,从而仅使在粒子测 定中使用的570 nm的波长的光的照入角度为P。有关其它波长的照入角度为 cc,对于400 nm以下的波长也确保了光量。这样,对于在用衍射光栅分光后 将光照射到反应液的系统,通过调整将各波长的光照射到反应液之前的透镜的 焦距,就可以变更受光角度。采用本实施例,即使对于在分光后将光照射到反应液的结构,通过对各波 长改变照入角度,从而也能维持光量少的波长的光量,对于在伴有散射光的项 目也能通过维持波长>^人而除去散射光,从而可实现能测定的浓度的动态范围的 提高。
权利要求
1.一种分析装置,其特征在于,具有容纳试剂的容器;对上述容器照射至少两种不同波长的光的光源,上述至少两种不同波长的光的光量不同;对透射上述容器后的光进行分光的分光部;以及接收被分光后的光且检测光的中心波长各不相同的多个受光元件,上述受光元件所接收的光的照入角度对各受光元件不同。
2. —种分析装置,其特征在于, 具有容纳试剂的容器;对上述容器照射至少两种不同波长的光的光源,上述至少两种不同波长的 光的光量不同;对透射上述容器后的光进行分光的分光部;接收被分光后的光且^r测光的中心波长各不相同的多个受光元件;以及 配置在上述分光部和至少一个上述受光元件之间的狭缝。
3. —种分析装置,其特征在于,具有照射至少两种不同波长的光的光源,上述至少两种不同波长的光的 光量不同;对上述光源所照射的光进行分光的分光部;容纳上述试样并纟皮照射由上述分光部分光后的分光光的至少 一个容器;个受光元件;以及配置在上述容器和至少一个上述受光元件之间的狭缝。
4. 根据权利要求1所述的分析装置,其特征在于上述光源照射400nm以上的第一波长和不足400nm的第二波长的光量不 同的光。
5. 根据权利要求1所述的分析装置,其特征在于 还具有配置在上述分光部和至少一个上述受光元件之间的至少一个狭缝,上述光源照射400nrn以上的第一波长和不足400nm的第二波长的光量不同的 光,上述狭缝配置在上述分光部和接收上述第一波长的光的至少一个上述受光 元件之间。
6. 根据权利要求2所述的分析装置,其特征在于上述光源照射400nrn以上的第一波长和不足400nm的第二波长的光量不 同的光,上述狭缝配置在上述分光部和接收上述第一波长的光的至少一个上述 受光元件之间。
7. 根据权利要求4所述的分析装置,其特征在于 上述光源是卣素光源。
8. 根据权利要求1所述的分析装置,其特征在于 上述分光部是衍射光栅。
9. 根据权利要求2所述的分析装置,其特征在于上述狭缝配置在上述分光部和接收以400nm以上为中心波长的光的至少 一个上述受光元件之间。
10. 根据权利要求2所述的分析装置,其特征在于 上述狭缝与上述受光元件相对地配置。
11. 根据权利要求2所述的分析装置,其特征在于 上述狭缝具有贯通的开口部,上述开口部设计成使得通过开口部所接收的光的照入角度在以不足400nm为中心波长的光的照入角度以下。
12. 根据权利要求3所述的分析装置,其特征在于 还具有配置在上述分光部和上述容器之间的狭缝阵列。
13. 根据权利要求3所述的分析装置,其特征在于 还具有配置在上述分光部和上述容器之间的狭缝阵列,以及从上述狭缝阵列向上述容器传送上述分光光的光纤。
全文摘要
本发明涉及分析装置。本发明要解决的问题是照入角度越大,虽然光量增大从而保证了分析精度,但在伴有散射光的分析中却容易照入散射光,导致能测定浓度的动态范围变窄。本发明的分析装置在由分光部进行分光之后,对各波长改变所接收的光的照入角度,对光量少的波长的光加大照入角度,光量增大,对于在伴有散射光的分析中所使用的波长的光则减小照入角度。这样,在使光量增大、维持分析精度的同时,还可以在伴有散射光的分析中提高能测定浓度的动态范围。
文档编号G01N21/00GK101308156SQ20081009905
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月15日 优先权日2007年5月16日
发明者足立作一郎 申请人:株式会社日立高新技术


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