专利名称：自动分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对于血液等生物样品中的成分进行测定的自动分析装置，特别涉 及能够对多个项目同时进行测定的自动分析装置。
背景技术：
在测定血液中的由蛋白质构成的抗原的浓度的方法中有采用抗原抗体反应的方 法。在该方法中，对于抗体抗原反应所产生的称为免疫复合体的物质附加标识体，通过对该 标识体进行计数来定量或定性测定抗原的浓度。标识体在过去曾有过使用放射性元素的时 代，但现在一般以通过某种触发而发光的发光物质来作为标识体。作为使标识发光的方法， 已知有使用通过化学反应发出的光的方法(例如专利文件1)、在施加电场的同时进行化学 反应的电化学发光(例如专利文件2)等。另外，还已知有对标识体照射激发光后，对不同于所照射激发光波长的发光(荧 光、磷光等)在照射激发光之后进行测定的方法。采用抗原抗体反应的免疫项目分析，将血液样品和试剂混合、反应、直至标识体的 发光测定，作为自动化的自动分析装置，在医药开发研究和临床检查中广泛应用。通过应 用使用抗原抗体反应的自动分析装置，能够测定血液中的甲状腺素、病毒或者癌标志这种 10_9 KT15gcnT3程度的低浓度区域。现在，临床检查中的市场需求进一步扩大，不仅是病毒、荷尔蒙，HAV、HBV、HIV等的 感染或癌、风湿病等疾病都成为重要的检查项目。以往的自动分析装置的主流方式是采用流通池(7 π —力 > )，每次分析仅能测 定一种抗原的浓度，但在专利文件3中记载了应用DNA芯片技术利用一次分析就可同时分 析多个分析项目(多种抗原的浓度)的技术。该方法中，通过将多种类的抗体附着到预分 析容器中，在同一芯片内进行多种类的抗原抗体反应来测定。通过使用该系统，可以在短时 间内进行分析，另外测定时所使用的样品的量也比以往方法减少。专利文献1 日本特开2003-50204号公报专利文献2 日本特表平11-507726号公报专利文献3 日本特开平10-319011号公报
发明内容
发明要解决的问题这里，使用荧光色素的分析中光量为微量的情况很多。另外，如上所述，在使用荧 光色素的分析中，由于使用了照射作为测定靶的标识体的激发光与从该标识体发出的放射 光这样的两种光，就需要使用可将二者区分来操作的组合，这就导致更加妨碍检出弱的光 量。因此，需要一种比使用其他色素的装置更能够精确检出弱信号的光学系统。在同时检测多个项目(不同的抗原浓度)的情况下，假设某种抗原存在的量大，另 外的抗原基本不存在的情况。在这种情况下，从各种标识体发出的光的光量的绝对值大不相同。另一方面，在测定光量的机构中存在能够测光的水平范围(动态范围)，因此如果调 整到对于大光量能够测光的水平范围，则不能测定小光量的标识体。相反，如果调整到对于 小光量能够测光的水平范围，则对于大光量标识体就溢出范围，测不出来。本发明的目的在于提供一种自动分析装置，即使在同时测定浓度水平不相同的多 个项目时，也能精度良好地实施各自项目的分析。解决问题的方法使用由照射而激发的物质作为附着于测定对象的标识，使其具有可变动照射强度 的功能，对每个分析项目或分析容器调节照射强度，控制从项目标识发出的发光量。另外， 使其具有在照射中控制分析容器的位置或角度中的至少任一种的功能，对每个分析项目调 整照射光源和分析容器的距离或角度中的至少任一个，控制对测定对象的照射量。此外，使 其具有可以变动测光机构的积分时间的功能，对每个分析项目或分析容器控制积分时间。发明的效果通过同一测定系统，可以同时精度良好地对测定对象的量不同的两种以上项目进 行测定。
图1是用于说明实施例1的简图。图2是用于说明实施例2的简图。图3是用于说明实施例3的简图。
图4是用于说明检出机构的图。符号说明1分析容器2、41测光机构3照射光源4照射侧滤光器5测光侧滤光器6测光侧透镜7分析容器平台8旋转轴9数据库A (用于提供分析参数)10照射强度/积分时间(分析参数)演算部11控制信号输送缓冲器12测光机构控制基板13摄像透镜控制基板14滤光器控制基板15照射光源控制基板16旋转轴控制基板17平台控制基板21对附着于复合体(由测定对象的量多的样品构成)的标识进行照射的光
22对附着于复合体(由测定对象的量少的样品构成)的标识进行照射的光23由附着于复合体(由测定对象的量多的样品构成)的标识发出的光24由附着于复合体(由测定对象的量少的样品构成)的标识发出的光26由第一照射光源照射的光27由第二照射光源照射的光28由第一和第二照射光激发而从标识发出的光31第一照射光源32第二照射光源33、42 A/D 转换器34图像数据存储部35信号量预测值演算部36数据库B (用于从第一标识发出的光量的预测值计算)43信号量判定部44信号量解析演算部45积分时间演算部46测光机构控制基板47数据库C(用于提供光量空间分布函数和参数)101附着于由测定对象的量多的样品构成的复合体的标识102附着于由测定对象的量少的样品构成的复合体的标识111附着于相同位置的第一标识112附着于相同位置的第二标识401风扇单元402空气孔403测光部404连接器连接口405连接螺栓406a放热板(第一光源)406b放热板(第二光源)407a第一照射光源407b第二照射光源408a镜筒(第一光源)408b镜筒(第二光源)409a照射光路径(第一光源)409b照射光路径(第二光源)410被测定部(测定空间)411小车(反应容器保持空间)412 基座
具体实施例方式下面，使用
本发明的实施例。实施例1 对每一分析容器或分析项目采用既定的分析参数、控制照射强度来调 整测光条件的实施例首先，图1显示对每一分析容器或分析项目采用既定的分析参数的系统的实施例 的简图。本实施例中，在分析仪器(1)内附着上分别与不同测定对象抗原反应的两种抗体。 测定对象抗原各自的量不相同。作为测光机构(2)采用CCD、CM0S、PMT(光电子倍增管)等 图像感应器。标识体采用在激发光照射下放出荧光的物质。另外，照射光源(3)使用在标 识体的激发波长具有光谱的中心波长的LED、卤素灯等白色光源。系统的构成如图1的简图所示。该系统由分析容器(1)、照射光源(3)、照射侧 滤光器(4)、测光侧滤光器(5)、摄像透镜(6)、平台(7)、旋转轴(8)、提供分析参数的数据 库A(9)、照射强度和积分时间演算部(10)、控制信号输送缓冲器(11)、测光机构控制基板 (12)、摄像透镜控制基板(13)、滤光器控制基板(14)、照射光源控制基板(15)、旋转轴控制 基板(16)、平台控制基板(17)构成。首先，在分析容器(1)内将血液样品和检查试剂混合，使附着在分析容器(1)中的 抗体与作为血液样品中的测定对象抗原反应，形成复合体。然后，在该复合体上附着标识 (101、102)，该标识具有由激发光作用而发出荧光的性质。通过将照射强度和测光机构的积分时间预先设定为定值，当上述标识放出的光量 的差比较大时，就不能进行各自的精度良好的分析。例如，换算成信号量，高低差具有测光 机构的最大输出以上的差时，如果预先设定的照射时间为适合于强光测定的值时，那么来 自弱光的信号就被埋没于背景信号等的噪音中，因此，不能期待进行有效的测定。另外，在 上述的状况下，如果预先设定的照射时间为适合于弱光测定的值，那么高信号的一方就超 出了测光机构的最大输出值，因此，不能有效地测定两种测定对象物。这里，考虑了这样手段使其具有可变动照射强度和照射时间的功能，对每一分析 容器控制照射强度或积分时间的至少任一种。具体而言，提供如下的手段。将形成复合体的分析容器(1)放置在用于照射和测定的平台(7)上。之后，从数 据库A(9)输送信号，基于预先输入装置的分析项目的信息，在照射强度/积分时间演算部 (10)中，对每一分析项目或每一分析容器取出适于分析的照射强度和测光机构的积分时间 等的分析参数。这些分析参数是检查试剂或分析容器的至少任一方的每一最小制造单位所 确定的值，是制成检查试剂时提供的值。如果选择了适合于分析的照射强度和测光机构的 积分时间，那么经过控制信号输送缓冲器(11)将该参数分别输送到以下要素中。其中之一输送到照射光源的控制基板(15)。该控制基板(15)控制电压、电流、占 空比(〒^一，^比)或者其次数中的至少任一种，将照射光源(3)的强度改变成分析参 数演算部(10)所选定的值。另外之一，输送到测光机构控制基板(12)，将积分时间改变成分析参数演算部 (10)所选定的值。照射光源(3)的光量的缺点在于对应于电压或电流的变化难以稳定，因此，作为 其他方法提供以下的手段。在标识中采用荧光色素。其特征在于，在分析中出现激发色素的光和色素由此激发而放射的光这两种光。因此，为了得到有效的信号量，需要分离激发光和放射光。本实施 例中，在照射侧或者测光侧中至少任一侧的路径上设置滤光器(4、5)。由参数演算部(10) 得到的值通过输送缓冲器(11)传送到滤光器控制基板(14)，在适当样式范围选择、设置滤 光器。这样，可以控制照射光或者由标识发出的光的至少任一种的透过率。其结果可以得 到与控制照射强度和测光机构的积分时间同样的效果。另外，通过将参数输送到平台控制 基板(17)、旋转轴控制基板(16)，使平台(7)向前后左右移动而控制分析容器与照射光源 (3)的距离、使附随在缓冲器的旋转轴(8)旋转来改变照射光源(3)的光路的角度以控制照 射到标识的光的能量，其结果可以得到与控制照射强度同样的效果。或者通过摄像透镜的 控制基板(13)来调节摄像透镜(6)的光圈，也可得到同样的效果。在设定最合适的照射强度和测光机构的积分时间后，由照射光源(3)向附着于测 定对象的量不相同的两种复合体的标识(101、102)进行照射。标识就会伴随着因照射光 (21,22)的激发而放出具有一定波长的光(23、24)。放出的光的量与测定对象的量相关。由 标识放出的光在测光机构(2)中以上述确定的适当的积分时间来测定。这样，两种以上的 测定对象，即使换算成信号量存在差的状况下，也可以各自以必要充分的有效数字来测定。实施例2 具有如下的手段的实施例使用两种标识和照射光源，由照射一种标识 而得到的数据来预测另一种标识放出的光的量，反馈到实际测定中，来调整测光条件其次，图2显示关于另一优选实施例的简图。本实施例中，在分析容器(1)内，在 相同位置附着有由不同波长的光激发的两种标识(111、112)。作为系统的构成，除实施例1 所示的要素外，还包括第一照射光源(31)、第二照射光源(32)、A/D转换器(33)、图像数据 存储部(34)、信号量预测值演算部(35)、数据库B (36)。该系统中，在照射强度和测光机构的积分时间为固定的情况下，也可能不能有效 测定从标识放出的光。这里，采用如下的手段。首先，在两种荧光色素中，将由第一光源激发的色素发出的光用于测定浓度，将由 第二光源激发的色素发出的光用于反应位置识别。这样，前者(第一光源激发的荧光色素) 是在血液样品与检查试剂的混合完成后形成的复合体上附着的荧光色素，而后者(第二光 源激发的荧光色素)是在血液样品与检查试剂混合完成前在反应容器中原始点附了的荧 光色素。因此，后者的点附量相应于由第一光源激发的色素的发光量来确定，可以通过另行 制造反应容器的专用手段来点附。在这样的状态下，从第二光源向标识存在的位置照射，由测光机构(2)对放出的 光进行测光，将其进行A/D转换(33)，将数据作为数字信息存储于存储部(34)。然后，将该数据输送到信号量预测值演算部(35)。存储于存储部(34)的信号量，是与应该测定的浓度成比例的量。从该信息，由预 测值演算部(35)预测出用于测定浓度的由第一标识放出的光的量。然后，将由信号量预测值演算部(35)算出的、由第一标识放出的光的量的预测值 输送到照射强度/积分时间演算部(10)。该演算部参照实施例1记载的数据库A (9)中存 储的信息，算出适合于上述测定项目的测定的照射强度和测光机构的积分时间。这些信息，与实施例1同样地通过控制信号缓冲器(11)输送到测光机构控制基板 (12)、摄像透镜控制基板(13)、滤光器控制基板(14)、照射光源控制基板(15)、旋转轴控制基板(16)、平台控制基板(17)。各基板分别将测光机构(20)的积分时间、摄像透镜(6)的 光圈值、滤光器(4、5)的样式、照射光源(31)的强度、旋转轴⑶的角度、平台(7)的位置 坐标调整到合适的值。在设定了最合适的照射强度和测光机构的积分时间后，由第一光源照射标识，测 定放出的信号量。这样，通过能够选择最合适的测光条件，即使换算成信号量存在差的状况下，也可 以各自以必要充分的有效数字来测定。实施例3与实施例2中记载的不同，预先点附在反应容器的由第二光源激发的荧光的量， 可以是不依赖于第一光源所激发的光的量的一定量。例如，用于浓度测定的由第一光源激发的荧光(以下称为第一荧光)的激发光的 波长和用于识别位置的由第二光源激发的荧光的激发光(以下称为第二荧光)的波长相接 近的情形。二者发生串扰(cross talk)。如果由第二光源照射第二荧光，不仅从第二荧光发光，还从第一荧光发光，因此， 测定的光量中还有后者的贡献。这一点，第一荧光、第二荧光分别的激发光和放射光的光谱 是基于原子结构而严格确定的，不受测定环境的影响而为一定。另外，由于照射光源是LED， 可以将照射光的光谱也控制成某种程度一定的曲线。如果利用本光学带来的特征，那么可 以模型计算出第一荧光和第二荧光分别受到的照射量的比例，从而可以计算求出放射的比 例。该比例是由荧光光谱决定的，因而不受测定影响而一定。通过该比例，可以计算出测定的光量中来自第一荧光的发光量。首先，因为来自第 一荧光的发光量是与被测定物的浓度成比例的量，因此由发光量反向计算就可以相对把握 浓度的大小。这样，从用于识别位置的发光的数据可以估算某种程度的浓度，以该信息为基础 能够选择合适的测定条件。以上的方法中，即使换算成信号量存在差的状况下，也可以各自以必要充分的有 效数字来测定。实施例4:具有比较信号量和测定机构的最大输出值、反馈到测光的解析手段的 实施例接着，由图3表示另外的优选实施例的简图。提供这样的手段在同时对测定对象的量不同的两种以上的项目进行测定时，测 定对象的量的差比较大时，由第一次测定取得的数据来调整最佳的测光条件而进行反馈。最初，在适合于测定从附着于测定对象的量少的一方的标识放出的弱光的测光条 件下开始测光。这里取得的图像数据中包含弱光和强光两方面的信息。将数据首先送到A/ D转换器(42)并在此进行数字化。将该数字数据输送到信号量判定部(43)。在该判定部 (43)，特别关注来自附着于两种中另一方的测定对象的量多的一方的标识的强光，比较高 的信号量和测光机构的最大输出值。这里，高的信号量显著低于最大输出值的情况下，将该信息输送至积分时间演算 部(45)。在积分时间演算部(45)算出适合上述测光的积分时间，并将积分时间演算部(45) 算出的积分时间输送给控制基板(46)，基于该值来控制测光机构的积分时间。改变控制的积分时间来进行测光，就可以进行有效的测定。如果使用该措施，可以调整到使高的信号量 与测光机构的最大输出值相等的测光条件。其结果是，即使对于低的信号量，也可以在保持 与高的信号量可分开测定的条件下，尽可能提高信号量。另一方面，如果确认了高的信号量为最大输出值的同等或以上，将其位置信息输 送到信号量解析演算部(44)。信号量解析演算部(44)具有对信号量超过最大输出值的部 分的处理手段。具体而言，将超过最大输出值的部分从数据处理的对象中排除，仅使用不到 最大输出值的值来算出信号量。记载算出信号量的方法。预先在数据库C(47)中存储着表示光量的空间分布的函 数和会成为函数的系数的多个参数。该函数和参数由构成检出部的要素的透镜、测光机构 的特性以及检查试剂与测定对象的特性来决定，基本上在制造检出部时提供。将该函数调 入信号量解析演算部(44)，使用上述不到最大输出值的信号量来最优化。一旦函数实现最 优化，将函数内插，就可预测上述排除的区域的值。根据上述的方法，对于不同种类的两种项目，即使在测定对象的量大不相同且高 的信号量超过测光机构的最大输出值的情况下，也可以使用由最优化函数得到的预测值而 精度良好地进行测定。实施例5图4显示满足实施例1 4中例举的内容的具体的检出系统的结构。该检出系统 从上部开始依次由测光部(403)、光源部(407)、被测定部(410)这三个主要要素构成。测光部(403)的传感器中采用16比特的可以计测信号计数的CCD相机，以确保 传感器的瞬时实测值(生O実力値)为四位的动态范围。另外，设置风扇(401)和空气孔 (402)，从而可以抑制因连续测定引起的温度上升，降低因热产生的信号噪音。另外，在相机上设置连接器的连接口(404)，可以与外部控制装置相连接。通过在 此连接的控制机构，可以进行与相机的通讯、检出体系整体的控制。该相机由连接螺栓(405)固定在检出系统上，以确保用于得到精度良好的分析结 果所必须的位置精度。在光源部(407)中，设置两种光源，即在可以激发位置识别用荧光色素的波长范 围进行照射的第二光源(407b)和可以在激发浓度测定用荧光色素的波长范围进行照射的 第一光源(407a)。本系统中采用波长不同的LED。在LED和反应容器之间的空间设置镜筒(408)，其中，设置聚光透镜来对照射被测 定物的光量进行增强。另外，分别对LED设置放热板(406)，这样可以抑制长时间亮灯或增加电流所导致 的LED的温度上升，降低电路基板的负荷。激发光经过各自的照射路径(409)传播至反应容器，照射容器内的荧光。另外，在 垂直方向(413)和光源设置方向设置一定的角度(414)，使得对被测定物进行对称的照射。在反应容器和相机(403)之间的空间设置入射路径(413)，通过在内部设置的光 学透镜，使得由荧光色素发出的光在相机(403)的前端成像。在被测定部(410)上设置可以在基座区域(412)内部移动的小车(411)通过从外 部控制位置，可以进行焦点位置、测定范围的调整。在这样的结构中，预先将试样和试剂进行反应，将由荧光色素对反应位置和反应物进行标定的反应容器设置在小车(411)，由第一光源照射反应容器。容器内的荧光色素由 照射光的能量而激发，之后进行发光。发光中沿垂直方向放出的光，经过入射路径(413)在 上部的相机(401)的前端成像。这样，由荧光色素放出的光被CCD所测光，被加工成信号量 数据。沿着实施例1 4记载的控制流向，由该信号量信息，导出适合于用于浓度测定的 荧光色素的测定条件，通过在相机(401)上部设置的连接口(404)对各机构进行控制。根据上述的方法，对于不同种类的两种项目，即使在测定对象的量大不相同而高 的信号量超过测光机构的最大输出值的情况下，也可以精度良好地进行测定。实施例6是具有根据用户的测定要求，在反应容器的适当位置自动点附反应位置识别用试 剂和浓度测定用试剂的手段的实施例。
权利要求
一种自动分析装置，其特征在于，具有附着有不同的分析项目用试剂的反应容器(1)，对该反应容器(1)照射光的光照射机构(3、31、32)，对从上述不同分析项目用试剂发出的光进行测光的测光机构(2)，对每个分析项目控制上述光照射机构(3、31、32)的光照射条件或上述测光机构(2)的测光条件的任一种的控制机构(11)。
2.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，在所述反应容器(1)中点附的试剂中，具有反应位置识别用试剂，就控制机构(11)而言，基于从该反应位置识别用试剂发出的光来控制所述光照射条 件或所述测光条件的任一种。
3.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，所述光照射条件为光的照射强度。
4.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，所述测光条件为测光强度的积 分时间。
5.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，在所述反应容器(1)的底部附着 有所述分析项目用试剂。
6.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，所述控制机构(11)是对每个所 述反应容器(1)控制所述光照射机构(3、31、23)的光照射条件或所述测光机构(2)的测光 条件的任一种。
7.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，控制所述光照射条件的方法是 控制对照射光源(3、31、32)施加的电压或者流通的电流。
8.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，控制所述光照射条件的方法是 控制照射光源(3、31、32)的亮灯占空比的方法。
9.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，控制所述光照射条件的方法是 在照射侧或测光侧的至少任一方的光学路径上设置滤光器(4、5)，来控制照射光或从标识 发出的光中的至少任一种的透过率的方法。
10.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，控制所述光照射条件的方法是 调整在照射侧或测光侧的至少任一方的光学路径上设置的透镜的光圈(F值)，来控制入射 到测光机构(2)的光量的方法。
11.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，具有对于每个分析项目或每个分析容器(1)的至少任一种对应分析参数来进行存储的存 储机构(10)，在分析时，从该存储机构(10)读出对应于分析项目或分析容器(1)的分析参数，来设 定所述光照射条件或所述测光机构(2)的测光条件的控制机构(11)。
12.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，具有为了调整所述光照射条件而改变光源与反应容器的距离的机构(7、17)。
13.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，具有为了调整所述光照射条件而改变光源与反应容器的角度的机构(7、17)。
14.根据权利要求1记载的自动分析装置，其特征在于，具有可变动照射时间的机构(15)，将每次对由所述标识发出的光进行测光时取得的信号量与测光机构(2)的基本单位 的最大输出值进行比较的机构，基于比较的结果将积分时间自动控制到适合的值的机构。
15.根据权利要求14记载的自动分析装置，其特征在于，具有如下的机构(35) 具有当所述信号量超出测光机构(2)的最大输出值时排除该区域、仅使用小于最大输出值的信号量、使用适当的参数来由最合适的函数近似预先赋予自动分析装置的光量的空 间分布的机构，对该函数进行外插来推定上述排除的区域的信号量。
16.根据权利要求2记载的自动分析装置，其特征在于，具有反应容器，该反应容器内 中点附的反应位置识别用试剂的量与浓度测定用试剂的发光量成比例。
全文摘要
本发明提供一种自动分析装置，即使在同时测定浓度水平不同的多个项目时，也可以对各个项目实施精度良好的分析。使用通过照射而激发的物质作为附着在测定对象上的标识，使其具有可变动照射强度的功能，对每个分析项目或分析容器(1)调整照射强度，以控制项目标识发出的发光量。另外，使其具有在照射中能够控制分析容器(1)的位置或角度中的至少任一种的功能，对每个分析项目调整照射光源和分析容器(1)的距离或角度中的至少任一种，以控制对测定对象的照射量。另外，使其具有可变动测光机构(2)的积分时间的功能，以对每个分析项目或分析容器(1)控制积分时间。
文档编号G01N21/64GK101939636SQ20098010436
公开日2011年1月5日 申请日期2009年5月1日 优先权日2008年5月8日
发明者佐佐木孝浩, 有贺洋一, 田上英嗣 申请人:株式会社日立高新技术