专利名称：自动分析装置及自动分析方法
技术领域：
本发明涉及对测量对象照射光并对在测量对象中发生散射的光进行测量的自动分析装置。
背景技术：
作为对样品中所含的成分量进行分析的分析装置，如下的自动分析装置被广泛应用对将来自光源的光照射至样品、或样品与试剂混合后的反应液所得到的单一或多个波长的透射光量进行测量来计算吸光度，并遵循Lambert-Beer法则，根据吸光度与浓度的关系来算出成分量。在这些自动分析装置中，在对旋转与停止进行反复的单元盘(cell disk)中，对反应液进行保持的许多单元排列成圆周状，当单元盘处于旋转中，由预先配置的透射光测量部以一定的时间间隔来测量吸光度的经时变化。自动分析装置具备对透射光量进行测量的系统，另一方面，在反应液的反应中，大体上使用了基质与酶的呈色反应、抗原与抗体的凝集反应这2种反应。前者是生化分析，作为检查项目，有LDH (乳酸脱氢酶)、ALP (碱性磷酸酶)、AST (天冬氨酸氨基转移酶)等。后者是免疫分析，作为检查项目，有CRP(C反应性蛋白)、IgG(免疫球蛋白)、RF(类风湿因子)等。对以后者的免疫分析所测量的测量物质要求血中浓度低且高灵敏度。迄今为止，在使用使抗体致敏(结合)于乳胶粒子的表面而得到的试剂并识别样品中所含的成分来进行凝集时，对反应液投射光，对在乳胶凝集块中未散射而透射的光量进行测量，从而对样品中所含的成分量进行定量，谋求了这样的乳胶免疫凝集法下的高灵敏度化。进而，作为装置，还尝试了不对透射光量进行测量而对散射光量进行测量所带来的高灵敏度化。例如，公开了使用光阑(diaphragm)来对透射光与散射光进行分离并同时测量吸光度与散射光的系统(参照专利文献I)、对凝集反应进行而形成的大的凝集块的基于反射散射光计测的高浓度侧的精度进行提高的构成(参照专利文献2)、在反应容器前后使用积分球来对前方散射光与后方散射光各自的平均光量进行测量并对因单元位置偏离而造成的浊度变化进行校正的方法(参照专利文献3)等。先行技术文献专利文献专利文献1:日本特开2001-141654号公报专利文献2 :日本特开2008-8794号公报专利文献3 :日本特开平10-332582号公报发明的概要发明要解决的课题然而，在使用了散射光的自动分析装置的情况下，与测量对象物引起的光的散射同样，测量光路中存在气泡或异物的情况或反应容器上带的伤痕等也作为散射光成分出现，作为噪声成分对测量值造成影响。
另外，在使用了乳胶粒子反应的反应中，因粒子固有的布朗运动、或者溶液的对流等，溶液中的粒子介于其中，从而散射光波动，同样会作为噪声成分对测量值造成影响。尽管为了减少噪声的影响，存在通过对来自检测器的输出以一定时间进行积分来改善S/N比特性的方法，但积分时间不仅因测量对象的时间的变化而存在制约，而且在反应容器内偶发性地附着气泡等的异物的情况下难以期待S/N比特性的改善效果。在对基于气泡或异物、反应容器的伤痕的散射光、因粒子波动而产生的散射光、以及通过测量对象物的反应而产生的散射光进行分离的情况下，基于气泡等的散射光偶发性地或者随机地产生，从而事先预测基于其的散射光、或在现象发生后推测成分是困难的。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种在使用散射光的自动分析装置中能减少测量对象物以外的噪声成分的散射光的影响从而改善光接收信号的S/N比特性的自动分析装置以及方法。用于解决课题的手段为了达成上述目的，本发明构成如下。由以相对于光源呈不同的角度所设置的多个光检测元件来对通过了反应容器的光进行检测，基于从多个检测元件中选出的一个检测元件的检测信号来计算基准数据，计算上述选出的一个检测元件的测量信号相对于计算出的基准数据的变动率，基于计算出的变动率，校正与上述选出的一个检测元件不同的检测元件的检测信号，并基于校正后的检测信号来分析上述试料。发明效果能实现一种在使用散射光的自动分析装置中能减少测量对象物以外的噪声成分的散射光的影响从而改善光接收信号的S/N比特性的自动分析装置以及方法。
图1是对本发明的一实施例进行应用的自动分析装置的整体构成图。图2是本发明的一实施例中的检测系统的说明图。图3是本发明的一实施例中的检测系统的变形例的说明图。图4A是表示本发明的一实施例中的检测系统的测量结果的图表。图4B是表示本发明的一实施例中的检测系统的测量结果的图表。图5是在本发明的一实施例中的多个角度下取得的数据的相关图表。图6是本发明的一实施例中的数据处理的流程图。图7是表示本发明的一实施例中的运算处理的结果的图表。图8是本发明的一实施例中的运算处理部的功能框图。图9是表示本发明的一实施例中的显示画面(参数选择单元)的一例的图。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施例。实施例
首先，使用图1来说明对本发明的一实施例进行应用的自动分析装置的整体构成。图1是本发明的一实施方式的自动分析装置的全体概略构成图。在图1中，在可间歇旋转的反应盘1，由透光性材料构成的许多反应容器2排列成圆周状。反应盘I上的反应容器2通过恒温槽3被维持在给定的温度(例如37°C )。在恒温槽3内容纳有流体，该流体由恒温维持装置4进行温度调整。在样品盘5上，配置有对血液或尿那样的生物体样品进行了容纳的许多标本容器6。安装于可动臂7的移液管吸嘴8从位于样品盘5的吸入位置上的标本容器6吸入给定量的样品，并将吸入的样品排出到反应盘I上的排出位置上的反应容器2内。在分别配置于试剂冷藏箱9A、9B内的试剂盘上，配置有粘贴有对条形码那样的试剂识别信息进行了显示的标签的多个试剂瓶10A、10B。在这些试剂瓶10AU0B中，容纳有与能由自动分析装置分析的分析项目对应的试剂液。附属于各试剂冷藏箱9A、9B的条形码读取装置34A、34B在试剂登记时，对显示于各试剂瓶10AU0B的外壁的条形码进行读取。由条形码读取装置34A、34B读取出的试剂信息与试剂盘上的位置一起被登记于后述的存储器11。各试剂分配机构12A、12B中的试剂用移液管吸嘴从与被定位于反应盘I上的试剂接受位置的检查项目相应的试剂瓶10AU0B吸入试剂液，并向相应的反应容器2内排出。容纳于反应容器2内的样品与试剂的混合物由搅拌机构13A、13B进行搅拌。反应容器2的列按照通过由光源14与散射光度计15夹持的测光位置的方式进行旋转移动。散射光度计15既可以在光轴上具备多波长吸光光度计，又可以使用散射光和透射光这两者来进行浓度运算。此外，针对散射光度计15内的检测器的配置，使用图2来进行后述。各反应容器2内的样品与试剂的反应液，在反应盘I的旋转动作中每次横穿过检测器15之前时被测光。针对每个样品而测量出的模拟信号被输入至A/D变换器16。配置于反应盘I的附近的反应容器洗浄机构17通过对使用完的反应容器2的内部进行洗浄，能实现反应容器的反复使用。接下来，简单说明图1的自动分析装置中的控制系统以及信号处理系统。计算机(运算处理部)18经由接口 19与样品分配控制部20、试剂分配控制部21、A/D变换器16连接。计算机18对样品分配控制部20送出指令，来对样品的分配动作进行控制。另外，计算机18对试剂分配控制部21送出指令，来对试剂的分配动作进行控制。从检测器15提供且由A/D变换器16变换成数字信号的测光值被取入至计算机18。与接口 19连接有用于对分析结果等进行印刷的打印机22、作为存储装置的存储器11或FD等的外部输出介质23、用于输入操作指令等的键盘24、用于进行画面显示的CRT显示器25。作为画面显示装置，除了 CRT显示器之外，还能采用液晶显示器等。存储器11例如由硬盘存储器或外部存储器构成。在存储器11中，存储有各操作者的密码、各画面的显示等级、分析参数、分析项目委托内容、校准结果、分析结果等的信息。接下来，说明图1所示的自动分析装置中的样品的分析动作。与能由自动分析装置分析的项目相关的分析参数预先经由键盘24那样的信息输入装置而被输入，被存储于存储器11中。操作者使用后述的操作功能画面来选择对各样品所委托的检查项目。
此时，患者ID等的信息也从键盘24输入。为了分析针对各样品所指示的检查项目，移液管吸嘴8依照分析参数，来从标本容器6向反应容器2分配给定量的样品。接受了样品的反应容器2通过反应盘I的旋转而被移送，停止于试剂接受位置。试剂分配机构12A、12B的移液管吸嘴8依照相应检查项目的分析参数，来对反应容器2分配给定量的试剂液。样品与试剂的分配顺序可以与本例相反，是试剂先于样品。其后，由搅拌机构13A、13B进行样品与试剂的搅拌、混合。在该反应容器2横穿过测光位置时，由散射光度计15对反应液的散射光进行测光。测光后的散射光由A/D变换器16变换成与光量成正比的数值，并经由接口 19被取入至计算机18。使用该变换后的数值，基于通过按每个检查项目指定的分析法而预先测量出的检量线，变换成浓度数据。作为各检查项目的分析结果的成分浓度数据被输出至打印机22或CRT25的画面。在执行以上的测量动作之前，操作者经由CRT25的操作画面来进行分析测量所需的各种参数的设定或试料的登记。另外，操作者通过CRT25上的操作画面来确认测量后的 分析结果。接下来，使用图2来说明图1中的光源14以及散射光度计15的构成的细节。图2是光源14(201)/反应容器2(202)/散射光度计15(204、205、206)的说明图。在图2中，从光源201发出的光被入射至分配有测量对象物203的反应容器202。入射至反应容器202内的光与测量对象物203碰撞而散射。散射的光在图2的例子中，在与透射光呈Θ I的角度的位置上配置有检测器(检测元件)204，在与透射光呈Θ 2的角度的位置上配置有检测器(检测元件)205。另外，在与透射光呈Θ 3的角度的位置上配置有检测器(检测元件)206。检测器204 206相对于来自光源201的入射光,沿Z轴方向(图2的上下方向)串行地配置，也可以配置于X轴方向(图2的左右方向)、Y轴方向(从图2的纸面正面侧向背面侧的方向)。另外，还能设为由配置于直线上的多个光检测元件构成的一个检测器。进而，检测器204 206无需离散地配置，可以是能对二维的位置信息进行分解的一个检测器301 (图3所示)。在此，检测器301具有多个检测元件，能设为以相对于光源呈不同的角度而设置的二维的配置构成。在此情况下，可以在彼此正交的2条直线上二维地排列多个检测元件。在从反应容器202到检测器204 206的中途路径上存在气泡或伤痕207的情况下，由检测器204 206进行光接收的光将受到影响。接下来，图4A以及图4B是表示由检测器204 206进行光接收而收到的判定信号的试料与试剂的反应过程中的变化的一例的图表。在图4A、图4B中，纵轴表示与光量成正比地增大的测量信号值，横轴表示测量点(测量次数)。关于反应过程，反应容器202被配置于反应盘I的圆周上，每隔一定时间在检测器204 206之前通过，经时地多次描画从测量开始到结束的反应的进展状况。图4A表示检测器204的信号变化的过程，图4B表示检测器205的信号变化的过程。散射光量因来自透射光的角度而不同，根据进行光接收的检测器而光量也变化，但在图2所示的例子中，角度Θ I上所配置的检测器204的测量信号值即光量小于角度Θ2上所配置的检测器205的测量信号值即光量。
另外，关于从测量开始到结束的反应，不能以简单的直线、或者曲线来进行近似的程度的噪声成分混叠。如前所述，这些噪声成分因测量光路中存在的异物或气泡而偶发性地发生、或粒子固有的布朗运动、溶液的对流产生影响的情况，迄今为止由发明者反复检证的结果而变得明确。图5是表示检测器204的光接收信号与检测器205的光接收信号之间的相关的图表。在图5所示的例子中，以最小二乘法来计算作为检测器204与205的信号的回归曲线的一次回归曲线(直线)。从图5所示的回归曲线(直线)可以明确，两者的信号具有非常好的相关，通过使用两者的信号来进行运算处理，有效地实现了降噪。接下来，参照图6、图7、图8，针对使用由多个检测器进行光接收而收到的信号成分来去除噪声的算法进行说明。图6是动作流程图，图7是使用算法来表示校正后的数据的图表，图8是用于执行算法的计算机18的内部功能框图。
首先，在多个检测器204 206中以多个角度来取得数据(图6的步骤(b))。然后，检测数据选择部18a将由其中的一个检测器取得的测量信号选择为基准信号(图6的步骤(c)、(d))。接下来，在第I选择数据处理部18b的近似式选择部18bl中选择应用的近似式，并由近似式计算部18b2使用选出的近似式来计算近似式(图6的步骤(e))。通过该近似式来对基准信号导入虚拟的基线。该虚拟的基线通过多项式近似来实施。此外，在本发明的一实施例中，示出将检测器204(角度Θ1)的测量信号作为了基准信号的例子。另外，在本发明的一实施例中，伴随反应的时间经过，实施了 16次测量。近似式的计算中导入图4的(a)中的测量点的第I点以及第2点的平均值，还导入第15点以及第16点的平均值。然后，将以一次式连结两值后得到的直线设为归一化多项式，即虚拟的基线。将该虚拟的基线设为无偶发性的噪声或粒子波动的理想的反应曲线(直线)，接下来，由变动率计算部18b3求取基准信号的变动率(图6的步骤(f))。具体而言，求取将各测量点的测量信号值除以基线的值(基准数据)而得到的值。使用该基准信号的变动率，来实施在浓度计算中想使用的主信号的校正。在本发明的一实施例中，示出对检测器205(角度Θ2)的测量信号进行校正的例子。具体而言，检测器205(角度Θ2)的测量信号由第2选择数据处理部18c保持，并通过数据校正部18d除以基准信号的变动率来实施(图6的步骤(g))。如上所述，图7使用上述算法来表示校正后的数据。最后，使用该校正后的信号数据，由浓度运算处理部18e进行浓度运算(图6的步骤(h))，由结果输出部18f将结果输出至CRT25等并结束(图6的步骤(i))。近似式的选择、多项式的近似次数、在分析中使用的设定点、用于设定基线的检测器(副检测器)以及对数据进行校正的检测器(主检测器)的设定，使用CRT25的显示画面(选择单元)来进行。图9是表示由CRT25执行的分析设定画面的一例的图。在图9所示的例子中，能选择多项式近似或2点间直线近似中的哪一个来作为近似式选择项目。另外，在选择了多项式近似的情况下，能选择近似次数，在选择了 2点间直线近似的情况下，能对作为运算的区间的设定点进行设定。在选择了多项式近似的情况下，也能对作为运算的区间的设定点进行设定。此外，归一化多项式，即用于导入虚拟的基线的数式除了上述的例子之外，还可以通过最小二乘法来决定。另外，在本发明的一实施例中，分别使用第I点、第2点、第15点、第16点来导出了归一化多项式，但该选择能任意地决定。在此需要注意的是，在进行多项式近似的情况下，考虑到近似式的精度，优选至少有5点以上的测量点。关于各个参数设定，设为从自动分析装置的设定画面上分别设定的构成。此外，分析条件的设定不必从装置的设定画面上进行设定，只要是固定的条件，还可以使用预先存储于装置的存储区域中的值。另外，在上述的例子中，是使用3个检测器204 206中的检测器204的测量信号来计算基线，并使用计算出的基线，对检测器205的测量信号进行校正的例子，但将检测器204 206中的哪一个检测器的测量信号用于基线计算用、使用计算出的基线来校正哪一 个检测器的测量信号，是根据测量项目由适当的角度的检测器进行选择的(对将多个检测元件中的哪一个设为是在近似式计算中使用的检测元件、还是在基于变动率的校正中使用的检测元件进行选择)。如上所述，根据本发明的一实施例，构成为以至少2个彼此不同的散射角度来检测来自试料的散射光，使用任一个散射光测量信号值来计算基线，使用计算出的基线来校正与用于基线计算的散射角度不同的散射角度的散射测量信号值，并使用校正后的散射光来进行试料的浓度运算，因此，在使用散射光的自动分析装置中，能减少测量对象物以外的噪声成分的散射光的影响，能实现可改善光接收信号的S/N比特性的自动分析装置以及方法。符号说明I· · 反应盘,2· · 反应容器,3· · 恒温槽,4· · 恒温维持装置,5· · 样
品盘，6 · · ·标本容器，7 · · ·可动臂，8 · · ·移液管吸嘴，9A、9B · · ·试剂冷藏箱，11· · 存储器，12A、12B · · 试剂用移液管吸嘴，15 · · 光电二极管，18· · 计算机，18a· · 检测数据选择部，18b · · 第I选择数据处理部，18bl · · 近似式选择部，18b2 · · ·近似式计算部，18b3 · · ·变动率计算部，18c · · 第2选择数据处理部，18d · · 数据校正部，18e· · 浓度运算处理部，18f · · 结果输出部，19· · 接口，25· · · CRT (选择单元)，201 · · 光源，202 · · 反应容器，203 · · 测量对象物，204 206、301 · · ·检测器，207 · · ·气泡或伤痕
权利要求
1.一种自动分析装置，将来自光源的光照射至容纳有试料的反应容器，由光检测单元检测通过了上述反应容器的光，并由运算处理部基于检测出的光来分析上述反应容器内的试料，所述自动分析装置的特征在于， 上述检测单元具有以相对于光源呈不同的角度所设置的多个光检测元件，上述运算处理部基于从上述多个检测元件中选出的一个检测元件的测量信号来计算基准数据，计算上述选出的一个检测元件的测量信号相对于计算出的基准数据的变动率，基于计算出的变动率，校正与上述选出的一个检测元件不同的检测元件的测量信号，并基于校正后的测量信号来分析上述试料。
2.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于， 上述检测元件的多个测量信号是检测时刻彼此不同的多个测量信号，上述运算处理部基于上述选出的一个检测元件的多个测量信号来计算基准数据，计算上述选出的一个检测元件的多个测量信号分别相对于计算出的基准数据的变动率，基于计算出的变动率，校正与上述选出的一个检测元件不同的检测元件的多个测量信号，并基于校正后的测量信号来分析上述试料。
3.根据权利要求2所述的自动分析装置，其特征在于， 上述检测元件的多个测量信号是基于彼此不同的检测时刻而检测出的信号。
4.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于， 上述检测单元的多个检测元件二维地排列。
5.根据权利要求2所述的自动分析装置，其特征在于， 上述基准数据是根据上述选出的一个检测元件的多个测量信号而计算出的近似式，上述运算处理部将在计算出的近似式中得到的信号值除以通过上述近似式而得到的信号值来计算变动率，并将与上述选出的一个检测元件不同的检测元件的多个测量信号除以计算出的变动率来进行校正。
6.根据权利要求5所述的自动分析装置，其特征在于， 上述近似式是对根据选出的一个检测元件的测量信号中的不同的2个测量信号而决定的直线进行表示的直线式。
7.根据权利要求5所述的自动分析装置，其特征在于， 上述近似式是通过最小二乘法而计算出的直线式。
8.根据权利要求5所述的自动分析装置，其特征在于， 具备选择单元，该选择单元对上述近似式是多项近似式还是2点间直线中的哪一个进行选择。
9.根据权利要求5所述的自动分析装置，其特征在于， 具备选择单元，该选择单元选择对上述近似式进行运算的区间。
10.根据权利要求5所述的自动分析装置，其特征在于， 具备选择单元，该选择单元对将上述多个检测元件中的哪一个是作为在近似式计算中使用的检测元件、还是作为在基于变动率的校正中使用的检测元件进行选择。
11.根据权利要求8所述的自动分析装置，其特征在于， 上述选择单元是对选择项目进行显示的显示画面。
12.一种自动分析方法，将来自光源的光照射至容纳有试料的反应容器，检测通过了上述反应容器的光，并基于检测出的光来分析上述反应容器内的试料，所述自动分析方法的特征在于， 由以相对于光源呈不同的角度所设置的多个光检测元件来对通过了上述反应容器的光进行检测，基于从上述多个检测元件中选出的一个检测元件的测量信号来计算基准数据，计算上述选出的一个检测元件的测量信号相对于计算出的基准数据的变动率，基于计算出的变动率，校正与上述选出的一个检测元件不同的检测元件的测量信号，并基于校正后的测量信号来分析上述试料。
13.根据权利要求12所述的自动分析方法，其特征在于， 上述多个检测元件的测量信号是检测时刻彼此不同的多个测量信号，基于上述选出的一个检测元件的多个测量信号来计算基准数据，计算上述选出的一个检测元件的多个测量信号分别相对于计算出的基准数据的变动率，基于计算出的变动率，校正与上述选出的一个检测元件不同的检测元件的多个测量信号，并基于校正后的测量信号来分析上述试料。
14.根据权利要求13所述的自动分析方法，其特征在于， 上述多个检测元件的测量信号是基于彼此不同的检测时刻而检测出的信号。
15.根据权利要求12所述的自动分析方法，其特征在于， 上述多个检测元件二维地排列。
16.根据权利要求13所述的自动分析方法，其特征在于， 上述基准数据是根据上述选出的一个检测元件的多个测量信号而计算出的近似式，将在计算出的近似式中得到的信号值除以通过上述近似式而得到的信号值来计算变动率，并将与上述选出的一个检测元件不同的检测元件的多个测量信号除以计算出的变动率来进行校正。
17.根据权利要求16所述的自动分析方法，其特征在于， 上述近似式是对根据选出的一个检测元件的测量信号中的不同的2个测量信号而决定的直线进行表示的直线式。
18.根据权利要求16所述的自动分析方法，其特征在于， 上述近似式是通过最小二乘法而计算出的直线式。
19.根据权利要求16所述的自动分析方法，其特征在于， 对上述近似式是多项近似式还是2点间直线中的哪一个进行选择。
20.根据权利要求16所述的自动分析方法，其特征在于， 选择对上述近似式进行运算的区间。
21.根据权利要求16所述的自动分析方法，其特征在于， 对将上述多个检测元件中的哪一个是作为在近似式计算中使用的检测元件、还是作为在基于变动率的校正中使用的检测元件进行选择。
22.根据权利要求19所述的自动分析方法，其特征在于， 上述近似式是多项近似式还是2点间直线中的哪一个的选择是通过对选择项目进行显示的显示画面来进行的。
全文摘要
本发明实现一种能减少测量对象物以外的噪声成分的散射光的影响从而改善光接收信号的S/N比特性的自动分析装置。在多个检测器(204～206)中以多个角度取得数据。检测数据选择部(18a)将由其中一个检测器取得的信号选择为基准信号。在第1选择数据处理部(18b)的近似式选择部(18b1)中选择应用的近似式，并使用选出的近似式由近似式计算部(18b2)来计算近似式。变动率计算部(18b3)求取基准信号的变动率。检测器(205)的信号由第2选择数据处理部(18c)进行保持，并通过数据校正部(18d)除以基准信号的变动率来实施。浓度运算处理部(18e)使用校正后的信号数据来进行浓度运算，并由结果输出部(18f)将结果输出至CRT等。
文档编号G01N35/00GK103003684SQ201180030850
公开日2013年3月27日 申请日期2011年6月15日 优先权日2010年6月23日
发明者田村太久夫, 芝正树, 足立作一郎 申请人:株式会社日立高新技术