攪拌装置およびそれを備えた測定装置
【課題】試料の採取と攪拌の作業を同時に行うことのできる作業効率の高い攪拌装置と、それを用いて試料に含有される物質を測定する測定装置を提供する。
【解決手段】被検物質を含む試料４００を保持するための試料保持部３０２、試料保持部３０２と連通する試料採取孔３０１、それらと連通する排気孔３０３、及び被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部３０４を有する測定セル３００が取付けられる測定セル取付部１０１と、測定セル取付部１０１に取付けられた測定セル３００を回転させる測定セル回転部と、測定セル３００の回転と連動して、試料採取孔３０１を通して試料保持部３０２内に試料４００を採取するために、排気孔３０３を通して試料保持部３０２内の空気を吸引する吸引部とを備える。
【解決手段】被検物質を含む試料４００を保持するための試料保持部３０２、試料保持部３０２と連通する試料採取孔３０１、それらと連通する排気孔３０３、及び被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部３０４を有する測定セル３００が取付けられる測定セル取付部１０１と、測定セル取付部１０１に取付けられた測定セル３００を回転させる測定セル回転部と、測定セル３００の回転と連動して、試料採取孔３０１を通して試料保持部３０２内に試料４００を採取するために、排気孔３０３を通して試料保持部３０２内の空気を吸引する吸引部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料と試薬等を攪拌する撹拌装置および試料中に含まれる被検物質の分析を行う測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、臨床検査分野で血液や尿のような生体試料を測定する機器として、大規模自動化機器やＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃａｒｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ）機器などが主に使用されている。
【０００３】
大規模自動化機器は、病院の中央臨床検査部門もしくは臨床検査受託業務を中心とする会社に設置されており、多数の患者の検体を多項目にわたり検査することができるものである。例えば、日立製作所製の大型自動化機器（型番７１７０）は最大３６項目について毎時８００テストの検査を完了することができる。従ってこれら大規模自動化機器は、多くの被験者を抱える病院等において検査の効率化に大きく貢献している。
【０００４】
一方、ＰＯＣＴ機器とは、病院の検査室や検査センターを除く医療現場で行われる臨床検査において用いられる機器を示し、在宅医療において用いられる機器として開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
ＰＯＣＴ機器の例としては、血糖センサ、妊娠診断薬、排卵検査薬、ＨｂＡ１ｃ−微量アルブミン測定機器（例えば、バイエル製ＤＣＡ２０００）等が挙げられる。これらのＰＯＣＴ機器は、大規模自動化機器に比較して汎用性には乏しいが、ある病態に特異的なマーカー物質にフォーカスして、当該マーカー物質を簡易、迅速に測定することができるため、被験者のスクリーニングおよびモニタリングに効果的である。また、ＰＯＣＴ機器は、小型であるため携帯性に優れて低コストで採取でき、さらに操作性においても特に専門性を必要とせず誰にでも使用することができる。これらの特徴からＰＯＣＴ機器は病院の検査部門等を除く医療現場において広く用いられるようになってきた。
【０００６】
ＰＯＣＴ機器で尿や血液のような液体の生体試料を検査する場合には容器内に試料を収納した後に試薬を注入し、試料と試薬が反応するように均一に攪拌する必要がある。試料と試薬を均一に攪拌する装置としては、試料を容器の中に採取し、その後、容器に攪拌棒を挿入して攪拌棒に回転運動や往復運動を与えることにより攪拌する装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平０７−２４８３１０号公報
【特許文献２】特開平０３−０４６５６６号公報
【特許文献３】特開平１０−０６２４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような攪拌装置では、試料および試薬を容器に採取する作業の後に容器内の試料と試薬とを攪拌する作業を行っているため、作業工程および装置が複雑になるという課題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決し、試料の採取と攪拌の作業を同時に行うことのできる作業効率の高い攪拌装置と、それを用いて試料に含有される被検物質を測定する測定装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の攪拌装置は、被検物質を含む試料を保持するための試料保持部、前記試料保持部と連通する試料採取孔、前記試料保持部及び前記試料採取孔と連通する排気孔、並びに前記被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部を有する測定セルが取付けられる測定セル取付部と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルを回転させる測定セル回転部と、前記測定セル回転部による前記測定セルの回転と連動して、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料採取孔を通して前記試料保持部内に前記試料を採取するために、前記排気孔を通して前記試料保持部内の空気を吸引する吸引部とを備える。
【００１０】
また、本発明の測定装置は、上記攪拌装置と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料保持部に保持された前記被検試料に光を照射する光源と、前記被検試料を透過または前記被検試料内において散乱した光を受光する光検知部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撹拌装置および測定装置によれば、測定セルを回転しつつ試料を測定セルに採取するので試料の採取と同時に試料と試薬が攪拌されることになり、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置および測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の攪拌装置は、被検物質を含む試料を保持するための試料保持部、前記試料保持部と連通する試料採取孔、前記試料保持部及び前記試料採取孔と連通する排気孔、並びに前記被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部を有する測定セルが取付けられる測定セル取付部と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルを回転させる測定セル回転部と、前記測定セル回転部による前記測定セルの回転と連動して、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料採取孔を通して前記試料保持部内に前記試料を採取するために、前記排気孔を通して前記試料保持部内の空気を吸引する吸引部とを備える。
【００１３】
このような構成によれば、測定セルを回転しつつ試料が測定セルに採取されるので、試料を採取すると同時に試料と試薬とを攪拌することができるため、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置を提供することができる。
【００１４】
さらに、前記測定セル回転部が、前記測定セル取付部を含み回転自在に軸支されたシリンダ、及び前記シリンダと係合して前記シリンダを回転させるモータを有し、前記吸引部が、前記シリンダの回転中心に配置して前記シリンダと同期して回転をするとともに前記回転により軸方向に直線移動するシャフト、及び前記シャフトに連結し前記シリンダ内を摺動して前記排気孔から前記試料保持部内の前記空気を吸引するプランジャを有しても良い。
【００１５】
このような構成によれば、簡単な構成で、試料の採取を確実に行うと同時に試料と試薬との攪拌を確実に行うことができる。
【００１６】
さらに、測定セルの試料保持部が角柱状の容器であっても良い。このような構成によれば、測定セルが回転する際に試料の攪拌が促進されて試料と試薬との混合が促進される。
【００１７】
また、本発明の測定装置は、上記攪拌装置と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料保持部に保持された前記被検試料に光を照射する光源と、前記被検試料を透過または前記被検試料内において散乱した光を受光する光検知部とを備える。
【００１８】
このような構成によれば、試料の採取と同時に試料と試薬が攪拌されるので、これを光源及び光検知部により測定することにより、構造が簡単で作業効率の高い測定装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の測定装置は、光検知部により検知された光の強度に基づき、試料中に含まれる被検物質の濃度を得る演算部をさらに備えていても良い。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における攪拌装置１００の断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図１、図２において、測定セル３００は、コップ４０１などに採取された尿や血液などの液体の試料４００を採取するための試料採取孔３０１と、採取された試料４００を保持する試料保持部３０２と、試料保持部３０２内の空気を排出するための排気孔３０３と、試料中に含まれる被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部３０４とを備えている。試料保持部３０２は角柱状の容器をなすように形成されている。
【００２２】
試薬担持部３０４に担持する試薬としては、試料４００中の被検物質と特異的に反応する物質で、例えば、酵素、抗体、ホルモンレセプター、化学発光試薬、ＤＮＡ等を用いる。特に抗体は、公知の方法により産生することができるので、試薬を作製しやすいという点で有利である。例えば、アルブミンなどの尿中に含まれる蛋白やｈＣＧ、ＬＨなどの尿中に含まれるホルモンを抗原として、マウス・ウサギ等に免疫することにより、抗原に対する抗体を容易に得ることができる。試薬担持部３０４はガラス繊維や濾紙等からなる多孔性の担体で、試薬の溶液を含浸させた後、乾燥させることにより試薬を担持させることができる。試薬を保持する方法としては、他に、試料保持部３０２の壁面に、試薬の溶液を直接塗布した後乾燥することになどにより試薬を配置してもよい。この場合は試料保持部３０２が試薬担持部を兼用することになる。
【００２３】
測定セル３００は着脱自在に測定セル取付部１０１に保持される。測定セル取付部１０１はシリンダ１０２の端部に設けられ、測定セル３００はその外周部がシリンダ１０２と嵌合して保持されている。測定セル取付部１０１からシリンダ１０２の内部へは連通孔１０３が形成されている。測定セル３００の排気孔３０３と連通孔１０３とが連通している。測定セル３００と測定セル取付部１０１の接続部は気密を保つようにパッキン１０４が設けられている。シリンダ１０２は軸受１０５、１０６により筐体１０９に固定された軸受保持板１０７、１０８に回転自在に軸支されている。シリンダ１０２の他端には歯車１１０が固着されている。歯車１１０は、モータ１１１に固着された駆動歯車１１２と噛み合いモータ１１１の駆動により回転し、これによりシリンダ１０２が回転する。
【００２４】
シリンダ１０２の回転中心には角柱状のシャフト１１３が嵌通されている。シャフト１１３は図２に示すように角柱状なので軸方向には摺動自在であるが軸まわりの回転はシリンダ１０２により規制されている。すなわちシリンダ１０２の回転と同期してシャフト１１３も回転する。なお、本発明の実施の形態ではシャフト１１３は角柱状の形状のものを用いたが、キーとキー溝を組み合わせた構造やスプラインシャフトなど、回転を規制するとともに軸方向に自由にスライドする構造が用いられていればどのような形状のシャフトでもよい。
【００２５】
シャフト１１３の端部には雄ネジ１１４が形成され、筐体１０９に固定された雌ネジ１１５と噛み合っている。シャフト１１３の他端にはプランジャ１１６が連結され、シャフト１１３に連結されたプランジャ１１６がシリンダ１０２内を摺動することによって、プランジャ１１６内を負圧として連通孔１０３から空気を吸引する。測定制御部５００はモータ１１１の回転を制御するものである。
【００２６】
次に動作について説明する。電源スイッチ（図示せず）を入れると図１に示すようにプランジャ１１６が最下端まで下降して準備態勢に入る。次に、コップ４０１に入った試料４００を測定セル３００の試料採取孔３０１に浸した状態で開始スイッチ１１７を押す。これによりモータ１１１およびそれに係合するシリンダ１０２が回転し、さらにシリンダ１０２と同期してシャフト１１３も回転する。このときシャフト１１３に形成された雄ネジ１１４は雌ネジ１１５内を回転するので、シャフト１１３は矢印Ｂ方向の軸方向に直線移動する。これによりシャフト１１３に連結されたプランジャ１１６も矢印Ｂ方向に移動するので、シリンダ１０２内は負圧となる。連通孔１０３を介して連通孔１０３に接続された測定セル３００の排気孔３０３から、測定セル３００内の空気を矢印Ｃ方向にシリンダ１０２内に吸引する。これにより測定セル３００の内部は負圧になり、試料採取孔３０１から試料保持部３０２に試料４００が採取される。
【００２７】
ここで注目すべきことは、測定セル３００内の試料保持部３０２に試料採取孔３０１から試料４００を採取している間、測定セル３００はシリンダ１０２とともに回転運動をしていることである。このように、本発明の実施の形態では、試料４００の採取と同時に測定セル３００を回転させ、試料と試薬担持部３０４の試薬とが測定セル３００内で十分に攪拌されるようにしている。特に試料保持部３０２が角柱状の容器をなすように形成されている場合には、容器内の角部で流れが乱されて試料の攪拌が促進され、試料と試薬との混合が促進される。すなわちこのようなきわめて簡単な構造で作業効率の高い攪拌装置を実現することができる。
【００２８】
試料４００の所定の量が測定セル３００内に採取された時点で測定制御部５００からの指令によりモータ１１１の動作を停止する。終了スイッチ１１８は装置を初期の状態に復帰させて装置を停止させるものである。
【００２９】
このように、本発明の第１の実施の形態における攪拌装置によれば、測定セルを回転しつつ試料を測定セルに採取するので試料を採取すると同時に試料と試薬を攪拌することができ、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置を提供することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における測定装置２００の断面図である。図３に示す測定装置２００は図１に示す攪拌装置１００において、測定セル３００として少なくとも一部に透明部材を設けている。さらに、測定セル３００内に供給された試料４００に照射する光を出射する光源２０１ａと、試料４００を透過または試料４００中で散乱した光を受光する光検知器２０１ｂとからなる光学測定部２０１を、測定セル３００の透明部を挟むように筐体１０９に設け、光検知器２０１ｂにより検出された光の強度を、メモリ内に蓄えられている、被検物質の濃度と光強度との関係を示す検量線データと比較して、試料中に含まれる被検物質の濃度に換算する測定制御部５００を設けたものである。図３において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。また図３は、第１の実施の形態で示した撹拌装置により測定セル３００内に試料を採取し、試薬との攪拌が終了した状態を示している。
【００３１】
図３において、測定セル３００は、光学的に透明な材料であるポリスチレンで形成されている。ポリスチレンの他に石英、ガラス、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル等の透明な材料を用いてもよいが、測定セル３００を使い捨てにする場合には、コストの観点からポリスチレンが好ましい。測定セル３００の試料保持部３０２を挟むように、光源２０１ａとこれから出射された光を受光する光検知器２０１ｂとからなる光学測定部２０１が筐体１０９に配置されている。
【００３２】
なお、本発明の第２の実施の形態においては、測定セル３００全体を透明な材料であるポリスチレンで形成したが、試料保持部３０２のうち、光源２０１ａに対向する部分及び光検知器２０１ｂに対向する部分のみに透明部材を用いてもよい。光源２０１ａとしては、６５０ｎｍの波長の光を出射する半導体レーザを用いている。これに代えて同様の波長を有するＬＥＤを用いてもよい。なお、本発明の実施の形態においては免疫比濁法による測定を適用して６５０ｎｍの照射および受光波長を選択したが、測定法や測定対象に応じて適宜適切な波長を選択してもよい。
【００３３】
光源２０１ａから出射された光は透明な試料保持部３０２を透過して、試薬と攪拌された試料に照射される。試料を透過または試料中で散乱した光は光検知器２０１ｂで受光される。開始スイッチ１１７はモータ１１１と光源２０１ａ、光検知器２０１ｂ、これらを制御してデータを測定する測定制御部５００を作動させるものである。表示器５０３は得られた測定データを表示するものである。終了スイッチ１１８は装置を初期の状態に復帰させて装置を停止させるものである。
【００３４】
図４は、測定装置２００の内部に設けられた測定制御部５００のブロック図である。装置の入出力信号はＣＰＵ５０１によって制御される。コップ４０１に入った試料４００を測定セル３００の試料採取孔３０１に浸した状態で開始スイッチ１１７を押すと、ＣＰＵ５０１の命令によりモータ１１１が所定回数だけ回転し所定量の試料４００が測定セル３００内に取り込まれる。その後、試料４００と試薬の反応時間を待って、光源２０１ａ、光検知器２０１ｂが作動し、光検知器２０１ｂで受光された光の強度による信号はＣＰＵ５０１に取込まれ、メモリ５０２に蓄えられている、被検物質の濃度と光強度との関係を示す検量線データを参照することにより試料中に含まれる被検物質の濃度に換算され、表示器５０３に表示される。また測定結果は必要に応じて半導体メモリなどの外部記憶媒体５０４に保存される。ここで、ＣＰＵ５０１は本発明における演算部に相当する。
【００３５】
次に、試料として尿を用い尿中に含まれるヒトアルブミンの量を測定する方法について、本発明の実施の形態における測定装置２００を用いて説明する。図３に示すように、乾燥された抗ヒトアルブミン抗体が担持された試薬担持部３０４を測定セル３００内に保持する。この測定セル３００を、測定セル３００の排気孔３０３とシリンダ１０２の連通孔１０３とが連通するように測定セル取付部１０１に取り付ける。測定セル３００と測定セル取付部１０１の接合部にはパッキン１０４が設けられているので気密が保たれる。測定セル３００の下部はコップ４０１に入れた試料４００である尿が浸されている。またプランジャ１１６は電源を入れた時にシリンダ１０２内の最下位に位置するように設定されている。
【００３６】
この状態で、開始スイッチ１１７を押すとモータ１１１が作動し、それに係合する駆動歯車１１２、歯車１１１が回転する。これによりシリンダ１０２が回転し、その端部の測定セル取付部１０１に保持された測定セル３００も回転する。同時にシリンダ１０２の回転により雄ネジ１１４が雌ネジ１１５内を回転することにより雄ネジ１１４が上昇し、それに連結したシャフト１１３、プランジャ１１６も上昇する。プランジャ１１６の上昇によりシリンダ１０２内は負圧となり、連通孔１０３を介して連通孔１０３に接続された測定セル３００の排気孔３０３から、測定セル３００内の空気をシリンダ１０２内に吸引する。このことにより測定セル３００の内部は負圧になり、試料採取孔３０１から試料４００が試料保持部３０２に採取される。測定セル３００内に試料採取孔３０１から試料を採取している間、測定セル３００はシリンダ１０２とともに回転運動をしているので試料と試薬担持部３０４の試薬とが測定セル３００内で十分に攪拌される。
【００３７】
図３に示すように、測定制御部５００により試料４００の所定の量が測定セル３００内に採取された時点でモータ１１１の動作を停止する。試料保持部３０２内に保持された試料４００である尿は、試薬担持部３０４に担持された乾燥状態の試薬である抗ヒトアルブミン抗体を溶解し、尿中の抗原であるヒトアルブミンと抗ヒトアルブミン抗体との免疫反応が進行する。次に、試料保持部３０２内への試料の供給完了から所定時間（例えば、２分）経過したことをＣＰＵ５０１が判断すると、ＣＰＵ５０１は光源２０１ａによる光照射を実行する。光源２０１ａから出射したレーザ光は、透明材料であるポリスチレンから形成された測定セル３００の壁を通過して試料保持部３０２内の尿に照射され、尿中で散乱された光は光検知器２０１ｂにより受光される。
【００３８】
ＣＰＵ５０１はメモリ５０２に格納されている出射光強度とヒトアルブミン濃度との関係を表す検量線を読み出し、それを比較することによりＣＰＵ５０１が光検知器２０１ｂで受光した出射光強度をヒトアルブミン濃度に換算する。得られたヒトアルブミン濃度は表示器５０３に表示される。表示器５０３にヒトアルブミン濃度が表示されることにより、ユーザはヒトアルブミン濃度測定が完了したことがわかる。この時点で終了スイッチ１１８を押すと、モータ１１１は逆回転してプランジャ１１６を押し下げ、測定セル３００の試料採取孔３０１から試料４００を外部のコップ４０１などに排出した後、モータ１１１が停止して測定作業を終了する。最後に、測定セル３００、試料４００、コップ４０１を廃棄することができる。
【００３９】
なお、測定データは必要に応じて外部記憶媒体５０４に保存される。外部記憶媒体５０４に取り込まれたデータは病院内の分析関連部門または分析関連業者等によってさらに詳しく分析することができる。試料としては、尿の他に血清、血漿、血液等の体液および培地の上清液等の液体試料が挙げられるが、特に試料が尿の場合は非侵襲的に在宅での日常の健康管理を行うことができる。尿中の被検物質としては、アルブミン、ｈＣＧ、ＬＨ、ＣＲＰ、ＩｇＧ等が挙げられる。
【００４０】
以上述べたように、本発明の撹拌装置および測定装置によれば、測定セルを回転しつつ試料を測定セルに採取するので試料の採取と同時に試料と試薬が攪拌されることになり、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置および測定装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の撹拌装置および測定装置によれば、試料の採取と同時に試料と試薬を攪拌することができ、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置および測定装置を実現できるので、試料と試薬を攪拌した後、試料の測定を行う装置等に広く有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における攪拌装置の構成を示す断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態における測定装置の構成を示す断面図
【図４】同測定装置における測定制御部のブロック図
【符号の説明】
【００４３】
１００ 攪拌装置
１０１ 測定セル取付部
１０２ シリンダ
１０３ 連通孔
１０４ パッキン
１０５，１０６ 軸受
１０７，１０８ 軸受保持板
１０９ 筐体
１１０ 歯車
１１１ モータ
１１２ 駆動歯車
１１３ シャフト
１１４ 雄ネジ
１１５ 雌ネジ
１１６ プランジャ
１１７ 開始スイッチ
１１８ 終了スイッチ
２００ 測定装置
２０１ 光学測定部
２０１ａ 光源
２０１ｂ 光検知器
３００ 測定セル
３０１ 試料採取孔
３０２ 試料保持部
３０３ 排気孔
３０４ 試薬担持部
４００ 試料
４０１ コップ
５００ 測定制御部
５０１ ＣＰＵ
５０２ メモリ
５０３ 表示器
５０４ 外部記憶媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料と試薬等を攪拌する撹拌装置および試料中に含まれる被検物質の分析を行う測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、臨床検査分野で血液や尿のような生体試料を測定する機器として、大規模自動化機器やＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃａｒｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ）機器などが主に使用されている。
【０００３】
大規模自動化機器は、病院の中央臨床検査部門もしくは臨床検査受託業務を中心とする会社に設置されており、多数の患者の検体を多項目にわたり検査することができるものである。例えば、日立製作所製の大型自動化機器（型番７１７０）は最大３６項目について毎時８００テストの検査を完了することができる。従ってこれら大規模自動化機器は、多くの被験者を抱える病院等において検査の効率化に大きく貢献している。
【０００４】
一方、ＰＯＣＴ機器とは、病院の検査室や検査センターを除く医療現場で行われる臨床検査において用いられる機器を示し、在宅医療において用いられる機器として開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
ＰＯＣＴ機器の例としては、血糖センサ、妊娠診断薬、排卵検査薬、ＨｂＡ１ｃ−微量アルブミン測定機器（例えば、バイエル製ＤＣＡ２０００）等が挙げられる。これらのＰＯＣＴ機器は、大規模自動化機器に比較して汎用性には乏しいが、ある病態に特異的なマーカー物質にフォーカスして、当該マーカー物質を簡易、迅速に測定することができるため、被験者のスクリーニングおよびモニタリングに効果的である。また、ＰＯＣＴ機器は、小型であるため携帯性に優れて低コストで採取でき、さらに操作性においても特に専門性を必要とせず誰にでも使用することができる。これらの特徴からＰＯＣＴ機器は病院の検査部門等を除く医療現場において広く用いられるようになってきた。
【０００６】
ＰＯＣＴ機器で尿や血液のような液体の生体試料を検査する場合には容器内に試料を収納した後に試薬を注入し、試料と試薬が反応するように均一に攪拌する必要がある。試料と試薬を均一に攪拌する装置としては、試料を容器の中に採取し、その後、容器に攪拌棒を挿入して攪拌棒に回転運動や往復運動を与えることにより攪拌する装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平０７−２４８３１０号公報
【特許文献２】特開平０３−０４６５６６号公報
【特許文献３】特開平１０−０６２４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような攪拌装置では、試料および試薬を容器に採取する作業の後に容器内の試料と試薬とを攪拌する作業を行っているため、作業工程および装置が複雑になるという課題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決し、試料の採取と攪拌の作業を同時に行うことのできる作業効率の高い攪拌装置と、それを用いて試料に含有される被検物質を測定する測定装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の攪拌装置は、被検物質を含む試料を保持するための試料保持部、前記試料保持部と連通する試料採取孔、前記試料保持部及び前記試料採取孔と連通する排気孔、並びに前記被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部を有する測定セルが取付けられる測定セル取付部と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルを回転させる測定セル回転部と、前記測定セル回転部による前記測定セルの回転と連動して、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料採取孔を通して前記試料保持部内に前記試料を採取するために、前記排気孔を通して前記試料保持部内の空気を吸引する吸引部とを備える。
【００１０】
また、本発明の測定装置は、上記攪拌装置と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料保持部に保持された前記被検試料に光を照射する光源と、前記被検試料を透過または前記被検試料内において散乱した光を受光する光検知部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撹拌装置および測定装置によれば、測定セルを回転しつつ試料を測定セルに採取するので試料の採取と同時に試料と試薬が攪拌されることになり、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置および測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の攪拌装置は、被検物質を含む試料を保持するための試料保持部、前記試料保持部と連通する試料採取孔、前記試料保持部及び前記試料採取孔と連通する排気孔、並びに前記被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部を有する測定セルが取付けられる測定セル取付部と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルを回転させる測定セル回転部と、前記測定セル回転部による前記測定セルの回転と連動して、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料採取孔を通して前記試料保持部内に前記試料を採取するために、前記排気孔を通して前記試料保持部内の空気を吸引する吸引部とを備える。
【００１３】
このような構成によれば、測定セルを回転しつつ試料が測定セルに採取されるので、試料を採取すると同時に試料と試薬とを攪拌することができるため、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置を提供することができる。
【００１４】
さらに、前記測定セル回転部が、前記測定セル取付部を含み回転自在に軸支されたシリンダ、及び前記シリンダと係合して前記シリンダを回転させるモータを有し、前記吸引部が、前記シリンダの回転中心に配置して前記シリンダと同期して回転をするとともに前記回転により軸方向に直線移動するシャフト、及び前記シャフトに連結し前記シリンダ内を摺動して前記排気孔から前記試料保持部内の前記空気を吸引するプランジャを有しても良い。
【００１５】
このような構成によれば、簡単な構成で、試料の採取を確実に行うと同時に試料と試薬との攪拌を確実に行うことができる。
【００１６】
さらに、測定セルの試料保持部が角柱状の容器であっても良い。このような構成によれば、測定セルが回転する際に試料の攪拌が促進されて試料と試薬との混合が促進される。
【００１７】
また、本発明の測定装置は、上記攪拌装置と、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料保持部に保持された前記被検試料に光を照射する光源と、前記被検試料を透過または前記被検試料内において散乱した光を受光する光検知部とを備える。
【００１８】
このような構成によれば、試料の採取と同時に試料と試薬が攪拌されるので、これを光源及び光検知部により測定することにより、構造が簡単で作業効率の高い測定装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の測定装置は、光検知部により検知された光の強度に基づき、試料中に含まれる被検物質の濃度を得る演算部をさらに備えていても良い。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における攪拌装置１００の断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図１、図２において、測定セル３００は、コップ４０１などに採取された尿や血液などの液体の試料４００を採取するための試料採取孔３０１と、採取された試料４００を保持する試料保持部３０２と、試料保持部３０２内の空気を排出するための排気孔３０３と、試料中に含まれる被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部３０４とを備えている。試料保持部３０２は角柱状の容器をなすように形成されている。
【００２２】
試薬担持部３０４に担持する試薬としては、試料４００中の被検物質と特異的に反応する物質で、例えば、酵素、抗体、ホルモンレセプター、化学発光試薬、ＤＮＡ等を用いる。特に抗体は、公知の方法により産生することができるので、試薬を作製しやすいという点で有利である。例えば、アルブミンなどの尿中に含まれる蛋白やｈＣＧ、ＬＨなどの尿中に含まれるホルモンを抗原として、マウス・ウサギ等に免疫することにより、抗原に対する抗体を容易に得ることができる。試薬担持部３０４はガラス繊維や濾紙等からなる多孔性の担体で、試薬の溶液を含浸させた後、乾燥させることにより試薬を担持させることができる。試薬を保持する方法としては、他に、試料保持部３０２の壁面に、試薬の溶液を直接塗布した後乾燥することになどにより試薬を配置してもよい。この場合は試料保持部３０２が試薬担持部を兼用することになる。
【００２３】
測定セル３００は着脱自在に測定セル取付部１０１に保持される。測定セル取付部１０１はシリンダ１０２の端部に設けられ、測定セル３００はその外周部がシリンダ１０２と嵌合して保持されている。測定セル取付部１０１からシリンダ１０２の内部へは連通孔１０３が形成されている。測定セル３００の排気孔３０３と連通孔１０３とが連通している。測定セル３００と測定セル取付部１０１の接続部は気密を保つようにパッキン１０４が設けられている。シリンダ１０２は軸受１０５、１０６により筐体１０９に固定された軸受保持板１０７、１０８に回転自在に軸支されている。シリンダ１０２の他端には歯車１１０が固着されている。歯車１１０は、モータ１１１に固着された駆動歯車１１２と噛み合いモータ１１１の駆動により回転し、これによりシリンダ１０２が回転する。
【００２４】
シリンダ１０２の回転中心には角柱状のシャフト１１３が嵌通されている。シャフト１１３は図２に示すように角柱状なので軸方向には摺動自在であるが軸まわりの回転はシリンダ１０２により規制されている。すなわちシリンダ１０２の回転と同期してシャフト１１３も回転する。なお、本発明の実施の形態ではシャフト１１３は角柱状の形状のものを用いたが、キーとキー溝を組み合わせた構造やスプラインシャフトなど、回転を規制するとともに軸方向に自由にスライドする構造が用いられていればどのような形状のシャフトでもよい。
【００２５】
シャフト１１３の端部には雄ネジ１１４が形成され、筐体１０９に固定された雌ネジ１１５と噛み合っている。シャフト１１３の他端にはプランジャ１１６が連結され、シャフト１１３に連結されたプランジャ１１６がシリンダ１０２内を摺動することによって、プランジャ１１６内を負圧として連通孔１０３から空気を吸引する。測定制御部５００はモータ１１１の回転を制御するものである。
【００２６】
次に動作について説明する。電源スイッチ（図示せず）を入れると図１に示すようにプランジャ１１６が最下端まで下降して準備態勢に入る。次に、コップ４０１に入った試料４００を測定セル３００の試料採取孔３０１に浸した状態で開始スイッチ１１７を押す。これによりモータ１１１およびそれに係合するシリンダ１０２が回転し、さらにシリンダ１０２と同期してシャフト１１３も回転する。このときシャフト１１３に形成された雄ネジ１１４は雌ネジ１１５内を回転するので、シャフト１１３は矢印Ｂ方向の軸方向に直線移動する。これによりシャフト１１３に連結されたプランジャ１１６も矢印Ｂ方向に移動するので、シリンダ１０２内は負圧となる。連通孔１０３を介して連通孔１０３に接続された測定セル３００の排気孔３０３から、測定セル３００内の空気を矢印Ｃ方向にシリンダ１０２内に吸引する。これにより測定セル３００の内部は負圧になり、試料採取孔３０１から試料保持部３０２に試料４００が採取される。
【００２７】
ここで注目すべきことは、測定セル３００内の試料保持部３０２に試料採取孔３０１から試料４００を採取している間、測定セル３００はシリンダ１０２とともに回転運動をしていることである。このように、本発明の実施の形態では、試料４００の採取と同時に測定セル３００を回転させ、試料と試薬担持部３０４の試薬とが測定セル３００内で十分に攪拌されるようにしている。特に試料保持部３０２が角柱状の容器をなすように形成されている場合には、容器内の角部で流れが乱されて試料の攪拌が促進され、試料と試薬との混合が促進される。すなわちこのようなきわめて簡単な構造で作業効率の高い攪拌装置を実現することができる。
【００２８】
試料４００の所定の量が測定セル３００内に採取された時点で測定制御部５００からの指令によりモータ１１１の動作を停止する。終了スイッチ１１８は装置を初期の状態に復帰させて装置を停止させるものである。
【００２９】
このように、本発明の第１の実施の形態における攪拌装置によれば、測定セルを回転しつつ試料を測定セルに採取するので試料を採取すると同時に試料と試薬を攪拌することができ、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置を提供することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における測定装置２００の断面図である。図３に示す測定装置２００は図１に示す攪拌装置１００において、測定セル３００として少なくとも一部に透明部材を設けている。さらに、測定セル３００内に供給された試料４００に照射する光を出射する光源２０１ａと、試料４００を透過または試料４００中で散乱した光を受光する光検知器２０１ｂとからなる光学測定部２０１を、測定セル３００の透明部を挟むように筐体１０９に設け、光検知器２０１ｂにより検出された光の強度を、メモリ内に蓄えられている、被検物質の濃度と光強度との関係を示す検量線データと比較して、試料中に含まれる被検物質の濃度に換算する測定制御部５００を設けたものである。図３において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。また図３は、第１の実施の形態で示した撹拌装置により測定セル３００内に試料を採取し、試薬との攪拌が終了した状態を示している。
【００３１】
図３において、測定セル３００は、光学的に透明な材料であるポリスチレンで形成されている。ポリスチレンの他に石英、ガラス、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル等の透明な材料を用いてもよいが、測定セル３００を使い捨てにする場合には、コストの観点からポリスチレンが好ましい。測定セル３００の試料保持部３０２を挟むように、光源２０１ａとこれから出射された光を受光する光検知器２０１ｂとからなる光学測定部２０１が筐体１０９に配置されている。
【００３２】
なお、本発明の第２の実施の形態においては、測定セル３００全体を透明な材料であるポリスチレンで形成したが、試料保持部３０２のうち、光源２０１ａに対向する部分及び光検知器２０１ｂに対向する部分のみに透明部材を用いてもよい。光源２０１ａとしては、６５０ｎｍの波長の光を出射する半導体レーザを用いている。これに代えて同様の波長を有するＬＥＤを用いてもよい。なお、本発明の実施の形態においては免疫比濁法による測定を適用して６５０ｎｍの照射および受光波長を選択したが、測定法や測定対象に応じて適宜適切な波長を選択してもよい。
【００３３】
光源２０１ａから出射された光は透明な試料保持部３０２を透過して、試薬と攪拌された試料に照射される。試料を透過または試料中で散乱した光は光検知器２０１ｂで受光される。開始スイッチ１１７はモータ１１１と光源２０１ａ、光検知器２０１ｂ、これらを制御してデータを測定する測定制御部５００を作動させるものである。表示器５０３は得られた測定データを表示するものである。終了スイッチ１１８は装置を初期の状態に復帰させて装置を停止させるものである。
【００３４】
図４は、測定装置２００の内部に設けられた測定制御部５００のブロック図である。装置の入出力信号はＣＰＵ５０１によって制御される。コップ４０１に入った試料４００を測定セル３００の試料採取孔３０１に浸した状態で開始スイッチ１１７を押すと、ＣＰＵ５０１の命令によりモータ１１１が所定回数だけ回転し所定量の試料４００が測定セル３００内に取り込まれる。その後、試料４００と試薬の反応時間を待って、光源２０１ａ、光検知器２０１ｂが作動し、光検知器２０１ｂで受光された光の強度による信号はＣＰＵ５０１に取込まれ、メモリ５０２に蓄えられている、被検物質の濃度と光強度との関係を示す検量線データを参照することにより試料中に含まれる被検物質の濃度に換算され、表示器５０３に表示される。また測定結果は必要に応じて半導体メモリなどの外部記憶媒体５０４に保存される。ここで、ＣＰＵ５０１は本発明における演算部に相当する。
【００３５】
次に、試料として尿を用い尿中に含まれるヒトアルブミンの量を測定する方法について、本発明の実施の形態における測定装置２００を用いて説明する。図３に示すように、乾燥された抗ヒトアルブミン抗体が担持された試薬担持部３０４を測定セル３００内に保持する。この測定セル３００を、測定セル３００の排気孔３０３とシリンダ１０２の連通孔１０３とが連通するように測定セル取付部１０１に取り付ける。測定セル３００と測定セル取付部１０１の接合部にはパッキン１０４が設けられているので気密が保たれる。測定セル３００の下部はコップ４０１に入れた試料４００である尿が浸されている。またプランジャ１１６は電源を入れた時にシリンダ１０２内の最下位に位置するように設定されている。
【００３６】
この状態で、開始スイッチ１１７を押すとモータ１１１が作動し、それに係合する駆動歯車１１２、歯車１１１が回転する。これによりシリンダ１０２が回転し、その端部の測定セル取付部１０１に保持された測定セル３００も回転する。同時にシリンダ１０２の回転により雄ネジ１１４が雌ネジ１１５内を回転することにより雄ネジ１１４が上昇し、それに連結したシャフト１１３、プランジャ１１６も上昇する。プランジャ１１６の上昇によりシリンダ１０２内は負圧となり、連通孔１０３を介して連通孔１０３に接続された測定セル３００の排気孔３０３から、測定セル３００内の空気をシリンダ１０２内に吸引する。このことにより測定セル３００の内部は負圧になり、試料採取孔３０１から試料４００が試料保持部３０２に採取される。測定セル３００内に試料採取孔３０１から試料を採取している間、測定セル３００はシリンダ１０２とともに回転運動をしているので試料と試薬担持部３０４の試薬とが測定セル３００内で十分に攪拌される。
【００３７】
図３に示すように、測定制御部５００により試料４００の所定の量が測定セル３００内に採取された時点でモータ１１１の動作を停止する。試料保持部３０２内に保持された試料４００である尿は、試薬担持部３０４に担持された乾燥状態の試薬である抗ヒトアルブミン抗体を溶解し、尿中の抗原であるヒトアルブミンと抗ヒトアルブミン抗体との免疫反応が進行する。次に、試料保持部３０２内への試料の供給完了から所定時間（例えば、２分）経過したことをＣＰＵ５０１が判断すると、ＣＰＵ５０１は光源２０１ａによる光照射を実行する。光源２０１ａから出射したレーザ光は、透明材料であるポリスチレンから形成された測定セル３００の壁を通過して試料保持部３０２内の尿に照射され、尿中で散乱された光は光検知器２０１ｂにより受光される。
【００３８】
ＣＰＵ５０１はメモリ５０２に格納されている出射光強度とヒトアルブミン濃度との関係を表す検量線を読み出し、それを比較することによりＣＰＵ５０１が光検知器２０１ｂで受光した出射光強度をヒトアルブミン濃度に換算する。得られたヒトアルブミン濃度は表示器５０３に表示される。表示器５０３にヒトアルブミン濃度が表示されることにより、ユーザはヒトアルブミン濃度測定が完了したことがわかる。この時点で終了スイッチ１１８を押すと、モータ１１１は逆回転してプランジャ１１６を押し下げ、測定セル３００の試料採取孔３０１から試料４００を外部のコップ４０１などに排出した後、モータ１１１が停止して測定作業を終了する。最後に、測定セル３００、試料４００、コップ４０１を廃棄することができる。
【００３９】
なお、測定データは必要に応じて外部記憶媒体５０４に保存される。外部記憶媒体５０４に取り込まれたデータは病院内の分析関連部門または分析関連業者等によってさらに詳しく分析することができる。試料としては、尿の他に血清、血漿、血液等の体液および培地の上清液等の液体試料が挙げられるが、特に試料が尿の場合は非侵襲的に在宅での日常の健康管理を行うことができる。尿中の被検物質としては、アルブミン、ｈＣＧ、ＬＨ、ＣＲＰ、ＩｇＧ等が挙げられる。
【００４０】
以上述べたように、本発明の撹拌装置および測定装置によれば、測定セルを回転しつつ試料を測定セルに採取するので試料の採取と同時に試料と試薬が攪拌されることになり、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置および測定装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の撹拌装置および測定装置によれば、試料の採取と同時に試料と試薬を攪拌することができ、構造が簡単で作業効率の高い攪拌装置および測定装置を実現できるので、試料と試薬を攪拌した後、試料の測定を行う装置等に広く有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における攪拌装置の構成を示す断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態における測定装置の構成を示す断面図
【図４】同測定装置における測定制御部のブロック図
【符号の説明】
【００４３】
１００ 攪拌装置
１０１ 測定セル取付部
１０２ シリンダ
１０３ 連通孔
１０４ パッキン
１０５，１０６ 軸受
１０７，１０８ 軸受保持板
１０９ 筐体
１１０ 歯車
１１１ モータ
１１２ 駆動歯車
１１３ シャフト
１１４ 雄ネジ
１１５ 雌ネジ
１１６ プランジャ
１１７ 開始スイッチ
１１８ 終了スイッチ
２００ 測定装置
２０１ 光学測定部
２０１ａ 光源
２０１ｂ 光検知器
３００ 測定セル
３０１ 試料採取孔
３０２ 試料保持部
３０３ 排気孔
３０４ 試薬担持部
４００ 試料
４０１ コップ
５００ 測定制御部
５０１ ＣＰＵ
５０２ メモリ
５０３ 表示器
５０４ 外部記憶媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物質を含む試料を保持するための試料保持部、前記試料保持部と連通する試料採取孔、前記試料保持部及び前記試料採取孔と連通する排気孔、並びに前記被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部を有する測定セルが取付けられる測定セル取付部と、
前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルを回転させる測定セル回転部と、
前記測定セル回転部による前記測定セルの回転と連動して、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料採取孔を通して前記試料保持部内に前記試料を採取するために、前記排気孔を通して前記試料保持部内の空気を吸引する吸引部とを備える撹拌装置。
【請求項２】
前記測定セル回転部が、
前記測定セル取付部を含み回転自在に軸支されたシリンダ、及び
前記シリンダと係合して前記シリンダを回転させるモータを有し、
前記吸引部が、
前記シリンダの回転中心に配置して前記シリンダと同期して回転をするとともに前記回転により軸方向に直線移動するシャフト、及び
前記シャフトに連結し前記シリンダ内を摺動して前記排気孔から前記試料保持部内の前記空気を吸引するプランジャを有する、請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の攪拌装置と、
前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料保持部に保持された前記被検試料に光を照射する光源と、
前記被検試料を透過または前記被検試料内において散乱した光を受光する光検知部とを備える測定装置。
【請求項１】
被検物質を含む試料を保持するための試料保持部、前記試料保持部と連通する試料採取孔、前記試料保持部及び前記試料採取孔と連通する排気孔、並びに前記被検物質と反応する試薬を担持する試薬担持部を有する測定セルが取付けられる測定セル取付部と、
前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルを回転させる測定セル回転部と、
前記測定セル回転部による前記測定セルの回転と連動して、前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料採取孔を通して前記試料保持部内に前記試料を採取するために、前記排気孔を通して前記試料保持部内の空気を吸引する吸引部とを備える撹拌装置。
【請求項２】
前記測定セル回転部が、
前記測定セル取付部を含み回転自在に軸支されたシリンダ、及び
前記シリンダと係合して前記シリンダを回転させるモータを有し、
前記吸引部が、
前記シリンダの回転中心に配置して前記シリンダと同期して回転をするとともに前記回転により軸方向に直線移動するシャフト、及び
前記シャフトに連結し前記シリンダ内を摺動して前記排気孔から前記試料保持部内の前記空気を吸引するプランジャを有する、請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の攪拌装置と、
前記測定セル取付部に取付けられた前記測定セルの前記試料保持部に保持された前記被検試料に光を照射する光源と、
前記被検試料を透過または前記被検試料内において散乱した光を受光する光検知部とを備える測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−３９５４６（Ｐ２００８−３９５４６Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１３１６３（Ｐ２００６−２１３１６３）
【出願日】平成１８年８月４日（２００６．８．４）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月４日（２００６．８．４）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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