血液分析装置および血液分析装置における測定位置の設定方法
【課題】環境温度の変化等により回転体等が変形しても、測定に必要な光量が得られるようにし、高精度な測定を可能とすること。
【解決手段】検体（血液）を保持したμＴＡＳチップをセットする前に、イニシャライズ処理として、加熱手段３５により所定温度まで加熱する。そして、回転体２５を微小量回転させながら、アパーチャ部２３を通過し、受光部４２で受光される光量値が規定値以上となる回転位置を探し、その回転位置を測定位置として記憶する。ついで、μＴＡＳチップをチップ保持部２２にセットし、μＴＡＳチップ内の検体液の秤量、試薬との混合、測定エリアへの液送等の測定前処理を行ったのち、回転体２５を上記測定位置まで回転させ、光源４１からの光をアパーチャ部２３を介してμＴＡＳチップの測定エリアに入射させ、測定エリアからでた光を受光部４３で受光し測定液の光吸収量を測定する。
【解決手段】検体（血液）を保持したμＴＡＳチップをセットする前に、イニシャライズ処理として、加熱手段３５により所定温度まで加熱する。そして、回転体２５を微小量回転させながら、アパーチャ部２３を通過し、受光部４２で受光される光量値が規定値以上となる回転位置を探し、その回転位置を測定位置として記憶する。ついで、μＴＡＳチップをチップ保持部２２にセットし、μＴＡＳチップ内の検体液の秤量、試薬との混合、測定エリアへの液送等の測定前処理を行ったのち、回転体２５を上記測定位置まで回転させ、光源４１からの光をアパーチャ部２３を介してμＴＡＳチップの測定エリアに入射させ、測定エリアからでた光を受光部４３で受光し測定液の光吸収量を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液等の検体を保持するμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ- Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ）チップを遠心回転させ、μＴＡＳチップに保持された測定液を吸光度分析法により測定する血液分析装置およびこの血液分析装置における測定位置の設定方法に関し、特に、μＴＡＳチップに保持された測定液の吸光度測定を行う際の測定位置を正確に設定することが可能な血液分析装置および血液分析装置における測定位置の設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術を応用して、化学分析等を従来の装置に比して微細化して行うことのできる、「μＴＡＳ」や「Ｌａｂ ｏｎ ａｃｈｉｐ」と称されるμＴＡＳチップを利用した分析方法が注目されている。
このようなμＴＡＳチップを使用した分析システム（以下、「μＴＡＳチップ分析システム」という。）は、マイクロマシン作製技術によって小さな基盤上に形成された微細な流路内において、試薬の混合、反応、分離、抽出及び検出を含む分析のすべての工程を行うことを目指したものであり、例えば医療分野における血液の分析、超微量の蛋白質や核酸等の生体分子の分析等に用いられている。
特に、μＴＡＳチップ分析システムを用いて例えば人の血液の分析を行う場合には、以下の利点が得られることから、近年では積極的に開発が進められている。
（１）分析検査に必要とされる血液（検体）の量が微少量でよいので、患者への負担を軽減することができる。
（２）血液と混合されて用いられる試薬の量も少なくて済むので、分析コストを低減することができる。
（３）装置自体を小型のものとして構成することができるので、分析を容易に行うことができる。
【０００３】
一般的には、このようなμＴＡＳチップ分析システムにおいては、測定液（検体液）中における検出対象成分の濃度を測定するための方法として、例えば吸光光度分析法が用いられている。吸光光度分析法を用いた血液分析装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
図１８に血液分析装置における測定部の構成例を示す。同図は、血液分析装置における測定部の内部構造を概略的に示す断面図である。
血液分析装置は、ケーシング（図示せず）を備え、ケーシングの内部に、図１８に示す測定部２０と、光源４１を有する光源部と、受光部４３、図示しない制御部、電源部等が設けられている。
測定部２０は、図１８に示すように、中空円柱状の測定室２１を有し、この測定室２１内に、例えば有底円筒状の回転体２５が配置される。回転体２５の下面中央位置を貫通して上下方向に延びるように駆動軸２４ｂが配置され、該駆動軸２４ｂは遠心用モータ２４ａに連結される。遠心用モータ２４ａが駆動されることにより、回転体２５が回転駆動される。上記遠心用モータ２４ａ、駆動軸２４ｂ、後述するエンコーダ２４ｃで回転駆動機構２４を構成する。
【０００４】
回転体２５の底部には、外径が回転体２５の半径より小さい方向切替用ギア２６が設けられており、方向切替用ギア２６は、回転体２５上であって、その回転軸中心Ｃと平行な軸Ｄの回りに回転可能に軸支されており、このギア２６上に、μＴＡＳチップ６０を保持するためのチップ保持部２２が設けられる。チップ保持部２２は、回転体２５の外周縁側に位置するように配置される。
なお、測定部２０は、チップ保持部２２を複数有する構成とすることができ、図１８では、回転体２５の回転バランスを適正な状態に維持するために、回転軸中心Ｃを挟んだ反対側の位置に、同一の構成のチップ保持部２２が設けられている。
【０００５】
測定室２１の下部、回転体２５およびチップ保持部２２が設けられる方向切替用ギア２６の各々には、μＴＡＳチップ６０がチップ保持部２２に保持された状態において、光源４１から反射鏡４２を介して入射する光をμＴＡＳチップ６０の測定エリア（測定液が配置されるエリア）に導入させるための光導入用開口部２２ａおよびアパーチャ部２３が形成されており、測定室２１の上部にはμＴＡＳチップ６０の測定エリアを通過した光を受光する受光部４３と、この光を導光する例えば光ファイバ４４が装着される開口部２２ｂが設けられている。
【０００６】
μＴＡＳチップ６０の測定エリア内の測定液の吸光度測定を行う際には、回転体２５の回転が停止された状態で行われ、上記光源４１からの光をμＴＡＳチップ６０の測定エリア内に導入する必要がある。したがって、その際の回転体２５の停止位置は、高い位置精度で制御される必要がある。
このため、回転体２５を回転駆動させるための遠心用モータ２４ａにはエンコーダ２４ｃが連結されており、エンコーダ２４ｃからの信号に基づいて回転体２５の停止位置が制御される。
また、測定室２１の上面および下面の一部の領域には、分析検査時において測定室２１内の温度を一定温度例えば３７℃に維持するための面状の加熱手段（ヒータ）３５が設けられており、例えばサーミスタ等の温度測定手段３６による検出温度に基づいて、測定室内の温度が一定になるように制御される。
【０００７】
また、測定部２０は、チップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップ６０の向きを調整するための、回転体２５を回転駆動させる駆動機構２４とは別の駆動機構を有するチップ方向切替機構３０を備えている。
このチップ方向切替機構３０は、例えば玉軸受け３２などを介して遠心用モータ２４ａの駆動軸２４ｂに対して回転自在に設けられた、方向切替用ギア２６と噛み合う原動側ギア３３と、この原動側ギア３３を回転駆動させるための駆動源であるチップ方向切替用モータ３１とを有する。
そして、上記チップ方向切替用モータ３１を駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が回転してチップ保持部２２が回転する。これにより、μＴＡＳチップ６０の向き（回転体２５の回転軸中心Ｃに対する向き）を変えることができる。
上記チップ方向切替機構３０の具体的な構造、動作などについては、たとえば特許文献２を参照されたい。
【０００８】
上述した血液分析装置による測定液の分析処理は、例えば次のように行われる。
検体（血液）が保持されたμＴＡＳチップを搭載した回転体を回転させ、遠心力を利用して、検体を遠心分離する分離処理を行い、当該分離処理により得られる検体液を秤量する。
そして、当該測定対象液と試薬とを混合し、反応させる混合反応処理と、当該混合反応処理により得られる測定液を測定エリアに液送する処理を含む前処理動作を行う。
ついで、回転体２５の回転が停止された状態で、光源部４１からの光をμＴＡＳチップ６０の測定エリアに導入し、測定エリアを透過した光を受光部によって受光する。これにより、測定エリア内の測定液による光吸収量が測定される。
【特許文献１】特開２００７−３２２２０８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
μＴＡＳチップを用いる血液分析装置では、微量な血液でも分析できる点が特徴である。このため、血液を遠心分離、試薬との混合・反応により生成した測定液も微量となる。この測定液に対して吸光度分析をするとき、μＴＡＳチップ中での測定液が配置される測定エリアは、例えば１．２ｍｍ×１．２ｍｍの微小な領域である。
測定液を透過した光量を測定したいため、測定エリアに対して、絞った光を入射させるため、例えばアパーチャ部２３の直径はФ０．６ｍｍ程度である。
【００１０】
一方、血液分析装置を取り巻く環境温度は、冬場と夏場とでは異なる。この環境温度による変化により、回転体２５は、例えば「膨張・収縮」や「撓む」といった変形が起こることがある。環境温度の変化によって回転体が変形すると、光源から受光部４３までの光軸に対してアパーチャ部２３の位置がずれる。
アパーチャ部２３は例えば直径Ф０．６ｍｍという微小な貫通孔なので、直径Ф１７０ｍｍの回転体２５が僅かに変形しただけで、アパーチャ部２３に入射される光の量は極端に下がる。
なお、アパーチャ部２３への入射される光量が極端に下がることを防止するため、アパーチャ部２３の直径を大きくすることが考えられるが、アパーチャ部２３をμＴＡＳチップの測定エリア（測定液が位置するエリア）よりも大きくしてしまうと、測定エリア以外にも光源からの光が入射されてしまい、測定液を透過した光量のみを測定することができなくなってしまう。
【００１１】
以上のように、回転体２５の変形によって測定結果が大きく異なるといった問題は、微量な血液で分析するμＴＡＳチップを用いる血液分析装置の特有の問題であった。
特に、μＴＡＳチップに試薬を保持し、μＴＡＳチップ内で試薬と検体液とを反応させるため、μＴＡＳチップを加熱する場合においては、μＴＡＳチップを保持する回転体も加熱されるので、特に回転体２５の変形が大きくなるといった問題もあった。
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、環境温度の変化等により回転体等が変形しても、測定に必要な光量が得られるようにし、高精度な測定を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明においては、測定液を測定する前に、チップ保持部を設けた回転体を、あらかじめ設定された原点位置（設計位置）から微小量回転させ、回転体に形成されたアパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる、あるいは最大光量となる回転体の位置を求め、これを測定位置とする。
そして、測定液による光吸収量を測定する際、回転体を上記測定位置に移動させて、光源部からの光をμＴＡＳチップの測定エリアに導入し、透過した光を受光部によって受光して、光吸収量を測定する。
すなわち、本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）光を通過させるアパーチャ部を有し、測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部と、該チップ保持部を載置して回転する回転体と、該回転体を回転させる回転駆動機構と、該回転体に対する該μＴＡＳチップの向きを変更するチップ方向切替機構と、を備えてなる駆動ユニットと、上記アパーチャ部に光を入射させる光源と、該光源からの光を受光する受光部とを備える測定ユニットと、上記回転駆動機構と該光源及び受光部を制御する制御部とを有する血液分析装置において、制御部に、上記μＴＡＳチップに上記光源からの光を入射させて測定液を測定するときの回転体の回転位置である測定位置を定めるための測定位置設定部を設ける。
上記測定位置設定部は、測定液を測定する前に上記回転体を回転させ、上記アパーチャ部を通過して上記受光部が受光する上記光源からの光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の測定位置を求める。
（２）上記（１）において、測定位置設定部は、上記受光部が受光した光量とその光量が得られる回転体位置とを記憶する記憶部を備え、回転体の各回転位置における上記光量を上記記憶部に記憶させて最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする。
（３）上記（１）（２）において、上記チップ保持部と上記回転体とを内部に配置するように室を設け、該室に加熱手段と温度測定手段を設け、上記制御部は、該温度測定手段により測定される温度が所定温度になるように該加熱手段を制御する。
（４）上記（１）（２）（３）において、上記測定位置設定手段は、上記光量値が、上記規定値以上にならないとき、不良と判断する。
（５）測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部を載置した回転体を備え、上記μＴＡＳチップをチップ保持部に保持させて、該回転体を回転させて上記測定液に対して所定の処理を行った後、上記回転体を測定位置まで回転させて、上記チップ保持部に設けられたアパーチャ部から上記μＴＡＳチップに光を入射し、μＴＡＳチップを透過した光を受光部で受光して、上記測定液の特性を測定する血液分析装置における上記測定位置の設定方法において、測定液を測定する前に以下の（イ）（ロ）の工程により、測定位置を求める。
（イ）上記回転体を回転させながら、上記アパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値を求め、
（ロ）受光した光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の回転位置を求めて、上記測定位置とする
（６）上記（５）の（ロ）の工程を行なう際、最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする。
（７）チップ保持部の雰囲気温度が所定温度になるまで加熱したのちに、上記（５）または（６）の（イ）（ロ）の工程を行なう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）測定液を測定する前に、チップ保持部を載置した回転体を、回転させ、回転体に形成されたアパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる回転体の位置を求め、これを測定位置としているので、環境温度等によって、回転体が変形しても、測定に必要な所期光量を得られる回転体の位置を知ることができ、光源からアパーチャ部に入射する光量が減少し、測定結果がバラツクといった問題を解決することができる。
特に、受光部で受光される光の光量値が、最大光量となる測定位置を求めることにより、さらに、測定精度を向上させることができる。
（２）加熱手段を有する血液分析装置は温度による回転体の撓みが大きいと考えられるが、チップ保持部の雰囲気温度が所定温度になるようにしてから、測定位置を求めることにより、加熱手段の加熱による変形を考慮した測定位置を求めることができる。
（３）光量値が、上記規定値以上にならないとき、不良と判断することにより、回転体の変形が大きくなりすぎて測定に必要な所期光量が得られない場合、制御部が、規定値以上になる回転体位置を無限に求め続けることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１の実施例
図１〜図４は本発明の第１の実施例の装置構成を示す図である。
図１は血液分析装置を内部に配置した筐体の外観図であり、図１（ａ）は蓋をしている状態、図１（ｂ）は蓋を開けて、血液分析装置のチップ挿入口が見えている状態を示している。
図１（ａ）に示すように血液分析装置は、筺体１中の収納されており、μＴＡＳチップを血液分析装置内に挿入するときは、図１（ｂ）に示すように筐体１の蓋１ａを開き、測定室のチップ挿入口１ｂから測定室内のチップ保持部に入れる。
図２、図３は図１の筐体１の内部に配置された測定部２０の構成を示す図である。図２は、測定部２０の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２では、図３に図示した、光ファイバ、受光部、反射鏡、光源は省略されている。
【００１５】
図２に示すように、血液分析装置の測定部２０は、内部に前記回転体を有する測定室２１と、上記回転体を回転駆動する回転駆動機構２４から構成され、測定室２１には、μＴＡＳチップを挿入するためのチップ挿入口２１ａが設けられる。
図３は本実施例の測定部２０の構成例を示す図であり、基本的構成は前記図１８で説明したのと同じである。なお、本実施例において測定位置を求める工程は、血液分析装置のためのμＴＡＳチップを挿入する前に行われることから、図３では、μＴＡＳチップは削除されている。
図３の構成は前記図１８に示したものと同じであるので詳細な説明は省略するが、前述したように測定部２０は中空円柱状の測定室２１を有し、この測定室２１内に、回転体２５が配置される。回転体２５は、駆動軸２４ｂを介して回転駆動機構２４の遠心用モータ２４ａが連結され、回転体２５は遠心用モータ２４ａで回転駆動される。また、遠心用モータ２４ａには、その回転位置を検出するためのエンコーダ２４ｃが設けられている。
【００１６】
回転体２５の底部には、前記したように方向切替用ギア２６が、回転可能に軸支されて設けられており、このギア２６上に、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２が設けられる。
測定室２１の下部、回転体２５およびチップ保持部２２が設けられる方向切替用ギア２６の各々には、光源４１から反射鏡４２を介して入射する光を通過させる光導入用開口部２２ａおよびアパーチャ部２３が形成されており、測定室２１の上部には、この光を受光する受光部４３と、この光を導光する例えば光ファイバ４４が装着される開口部２２ｂが設けられている。
また、測定室２１の上面および下面の一部の領域には、測定室２１内の温度を一定温度例えば３７℃に維持するための面状の加熱手段３５が設けられており、例えばサーミスタ等の温度測定手段３６による検出温度に基づいて、測定室内の温度が一定になるように制御される。
また、測定部２０は、前述したようにチップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップの向きを調整するための、チップ方向切替機構３０を備えている。
そして、チップ方向切替用モータ３１を駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が回転してチップ保持部２２が回転する。これにより、μＴＡＳチップ６０の向きを変えることができる。
【００１７】
図４（ａ）は上記回転体２５をチップ保持部側から見た概念図、図４（ｂ）は図４（ａ）の一点鎖線の丸で囲った部分の拡大図である。
図４（ａ）に示すように、回転体２５上には、チップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップの向きを調整するための方向切替用ギア２６が設けられ、方向切替用ギア２６上に、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２が配置される。
そして、前述したように、玉軸受け３２などを介して駆動軸２４ｂに対して回転自在に設けられた、方向切替用ギア２６と噛み合う原動側ギア３３が設けられており、図示しないチップ方向切替用モータを駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が、回転軸Ｄを中心に回転してチップ保持部２２が回転する。なお、チップ方向切替機構は、ギア（遊星ギア）による切替を記載したが、例えば磁石でチップ保持部を回転させて切り替えるように構成することもできる。
【００１８】
チップ保持部２２には、図４（ｂ）に示すように、アパーチャ部２３が設けられ、μＴＡＳチップがチップ保持部２２に装着されているとき、前記光源４１からの光は、このアパーチャ部２３を通って、μＴＡＳチップの測定エリアに入射する。
また、本実施例の測定位置設定工程は、チップ保持部２２にμＴＡＳチップが装着される前に行われ、前記光源４１からの光を上記アパーチャ部２３に導入しながら、回転体２５を微小量回転させ、各回転位置における受光部４３で受光される光量値を検出する。そして、後述するように光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になるか、あるいは最大光量となる回転体の位置を求め、これを測定位置とする。
なお、図４（ｂ）には、回転体２５を微小回転させたときのエンコーダ２４ｃで検出されるエンコーダ値を例示している。
【００１９】
図５は、本実施例の血液分析装置のシステム構成を示すブロック図である。
図５において、回転体２５、該回転体２５を回転駆動する回転駆動機構２４、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２、μＴＡＳチップの向きを変えるための方向切替用ギア２６、チップ方向切替機構３０等から駆動ユニット２７が構成される。
上記チップ保持部２２には、アパーチャ部２３が設けられており、測定ユニット４０の光源４１からの光は反射鏡４２で反射して、アパーチャ部２３を通って（μＴＡＳチップが装着されているときには、その測定エリアを通過して）、受光部４３で受光される。
また、前述したようにμＴＡＳチップや回転体２５の雰囲気温度を制御するための加熱手段３５、駆動ユニットなどの温度を検出するための温度測定手段３６が設けられる。
【００２０】
上記回転駆動機構２４は、駆動ユニット制御部５５により制御され、駆動ユニット制御部５５は、制御部５０から与えられる駆動指令信号に応じて、回転駆動機構２４を制御して、回転体２５を回転駆動したり、所定の回転位置に位置決めする。
制御部５０は、イニシャライズ工程制御部５０１、測定工程制御部５０２を備え、上記駆動ユニット制御部５５に駆動指令信号を与えて回転駆動機構２４を制御するとともに、前記加熱手段３５、測定ユニット４０、チップ方向切替機構３０等を制御して、血液分析処理のための各種工程を制御する。
本実施例において、回転体２５を回転させアパーチャ部２３を通過する光量値が規定値以上（あるいは最大光量）になる回転体２５の測定位置を求める測定位置設定処理は、制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１における一工程として実現される。なお、上記測定位置設定処理は、測定液を測定する前であれば、いつおこなってもよい。
【００２１】
以下、上記制御部５０、駆動ユニット制御部５５による吸光度測定処理について説明する。
まず、駆動ユニット制御部５５による回転駆動機構２４の制御について説明する。
図６は、駆動ユニット制御部５５の概略構成を示すブロック図、図７は、駆動ユニット制御部５５における制御処理を示すフローチャートである。
図６に示すように駆動ユニット制御部５５にはＣＰＵ５５１と、遠心用モータ２４ａを駆動するためのドライバ５５２が設けられ、ドライバ５５２はエンコーダ２４ｃにより検出される回転位置がセットされるカウンタ５５３を有する。なお、この場合の遠心用モータ２４ａはたとえばＤＣモータであり、その回転軸に回転位置検出用のエンコーダ２４ｃが設けられている。
【００２２】
遠心用モータ２４ａの駆動制御について図７のフローチャートに説明する。
制御部５０からＣＰＵ５５１に対して、モータ２４ａの駆動指令が与えられると、ＣＰＵ５５１は、ドライバ５５２にモータ駆動情報をセットする。すなわち、ＣＰＵ５５１はモータ２４ａの速度、加速度、減速度をドライバ５５２にセットし（ステップＳ１) 、さらにモータ２４ａが停止する目標位置（相対位置、すなわち、現在位置からの移動量）を演算してセットする（ステップＳ２）。ここで、目標位置は次のように与えられる。
目標位置＝（速度（ｒｐｍ）×回転時間（秒）／６０）×パルス数
ここで、エンコーダの一周のパルス数は例えば１０００である。
なお、後述するモータ２４ａの遠心分離駆動、原点移動及び測定位置移動の制御においては、上記「速度・加速度・減速度」、「目標位置」等が相違するだけで、モータ２４ａを遠心分離のために回転駆動する場合にも、駆動指令は目標位置として与えられ、モータ２４ａは目標位置に達するまで、所定回数回転して目標位置で停止する。
【００２３】
ドライバ５５２は、ＣＰＵ５５１から与えられる「速度・加速度・減速度」「目標位置」に基いてモータを駆動させる。
すなわち、ドライバ５５２は上記でデータが与えられると、モータ２４ａの加速、定速、減速パターンを生成し、この加減速パターンに基づきモータ２４ａを加速駆動、定速駆動、減速駆動を行い目標位置でモータ２４ａを停止させる（図７のステップＳ３−Ｓ６）。モータの回転に応じて、モータの回転がエンコーダ２４ｃにより検出され、回転位置がカウンタ５５３にセットされるので、ドライバ５５２は、上記加減速パターン、定速パターンにモータ２４ａの回転位置が一致するように、モータ２４ａを駆動する。
【００２４】
図６、図７ではモータとしてエンコーダ付きモータを用いた場合について説明したが、上記回転体２５を駆動するモータとしては、エンコーダ付きモータに代えてパルスモータ（ステッピングモータ）を用いることもできる。
以下、遠心用モータ２４ａとしてパルスモータを用いた場合について説明する。
図８は、パルスモータを用いた場合の駆動ユニット制御部５５の概略構成を示すブロック図であり、図９は駆動ユニット制御部５５における制御処理を示すフローチャートである。
図８に示すように駆動ユニット制御部５５にはＣＰＵ５５１と、駆動量がセットされるカウンタ５５３と、遠心用モータ（パルスモータ）２４ａを駆動するためのパルス信号を出力するドライバ５５２が設けられる。
なお、パルスモータは一パルスが送られる毎に、一定の角度だけ回転するモータであり、回転角はステップ角と呼ばれ、ステップ角を小さくすればするほど分解能が高くなる。例えば１０００パルスで一回転するパルスモータを用いれば、前述したエンコーダ付きモータ（１回転で１０００パルスを出力するエンコーダを用いた場合）と同程度の分解能を得ることができる。
【００２５】
パルスモータを用いた場合の遠心用モータ２４ａの駆動制御について図９のフローチャートに説明する。
制御部５０からＣＰＵ５５１に対して、モータ２４ａの駆動指令が与えられると、ＣＰＵ５５１は、速度、加速度、減速度に応じたパルスモータ２４ａへ供給される駆動パルスのパルスレート（パルス周波数）設定などの初期化設定を行い（ステップＳ１）、カウンタ５５３に目標位置（相対位置）をセットする（ステップＳ２）。
ここで、目標位置はエンコーダ付きモータを使用した場合と同様に次のように設定される。
目標位置＝（速度（ｒｐｍ）×回転時間（秒）／６０）×パルス数
なお、パルスモータのステップ角は例えば０．７２°（５相パルスモータ）、パルス発生周波数は１０ｋＨｚである。
ついで、パルスモータ２４ａを駆動する。
すなわち、パルスモータ２４ａに上記設定されたパルスレートで１パルスを出力し（ステップＳ３）、モータ２４ａが駆動されたらカウンタ５５３に保持された値を１減じる( ステップＳ４−Ｓ５）。ついで、カウンタ５５３に保持された値が０になったかを調べ、０になればモータの駆動を停止し、０でなければステップＳ３に戻り、上記処理を繰り返す。
【００２６】
次に、本実施例の吸光度測定の処理について説明する。
図１０は、μＴＡＳチップ（以下チップという）に保持された測定液の吸光度測定の全工程を示す概略フローチャートである。
まず、血液分析装置のイニシャライズ（初期化）処理を行なう（ステップＳ１）。この工程では、インキュベーション処理（測定室２１を加熱して設定温度にする処理）を行なったのち、後述する本発明に係る測定位置設定処理を行なう。
ついで、ステップＳ２〜Ｓ６の工程に移行し、測定室２１のチップ保持部２２にチップをセットし（ステップＳ２）、測定前処理を行なう（ステップＳ３）。
測定前処理においては、検体液の秤量、検体液と試薬との混合、測定液を測定エリアに液送する処理を含む処理を行なう。
次に、測定エリア内の測定液の光吸収量を測定する測定工程処理を行い（ステップＳ４）、測定工程終了処理を行なう（ステップＳ５）。そして、他の血液測定に供するチップが無いことを確認して（ステップＳ６）、処理を終了する。また、血液測定に供するチップがある場合には、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。
【００２７】
次に上記各工程について具体的に説明する。
（１）イニシャライズ工程
図１１は本発明に係る測定位置設定工程を含むイニシャライズ（初期化）工程の処理を示すフローチャートである。
図１１は、チップをチップ保持部にセットする（チップセット）前に行われるイニシャライズ工程の詳細なフローチャートを示し、測定された光量値が規定値以上になる回転体位置を測定位置と設定する場合の処理を示す。
図１１において、電源ＯＮ時に装置イニシャライズを開始する。
まず、電源ＯＮ指令により図示しない電源がＯＮされ、図５に示した制御部５０、駆動ユニット制御部５５等に給電を開始する（ステップＴ１）。
これにより、制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１は、制御部５０、駆動ユニット制御部５５等を構成するＣＰＵを初期化し、また、エンコーダモータイニシャル処理において、エンコーダ付きモータ２４ａを初期化する（ステップＴ２−Ｔ３）。
なお、ここでは、回転体２５を駆動するモータとして前記図６で説明したエンコーダ付きモータ２４ａ（以下では、エンコーダモータあるいは単にモータという）を用いる場合について説明する。
次いで、ステップＴ４でインキュベーションを開始し、測定室２１の温度を一定にする工程に入る。
すなわち、図５に示す制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１は、測定室２１の内部が設定温度になるように加熱手段３５の昇温を開始させる。
その後、例えばサーミスタ等からなる温度測定手段３６によって、測定室２１の内部が設定温度になったかどうかを判定する（ステップＴ５）。
【００２８】
設定温度になったら、制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１の測定位置設定部５０３は、以下に説明する測定位置設定工程処理を行う。
まず、エンコーダモータ２４ａを初回位置に移動させる（ステップＴ６）。すなわち、測定位置設定部５０３は、駆動ユニット制御部５５に対して、エンコーダモータ２４ａが上記初回位置に移動するような駆動指令を出力し、駆動ユニット制御部５５は前述したように、エンコーダモータ２４ａを駆動して、上記初回位置に移動させる。
なお、初回位置とは、あらかじめ設定された探索開始位置であるが、任意の位置を始点として規定値以上の光量が得られる場所を探すよりも、撓んだ回転体２５のアパーチャ部２３の位置は設計位置に近接していることが多いことから、規定値以上の光量が得られる場所を高速に見つけるという観点からは、撓む前の回転体の駆動軸からアパーチャ部まで伸ばした線分から±１５°の範囲（図４（ａ）参照）に、モータ２４ａの回転位置を移動させることが好ましい。
ここでは、この位置をエンコーダモータ光量取得設計位置ということとし、この「設計位置」とは、回転体２５が撓まなかったとき、チップ保持部２２のアパーチャ部２３に光源が入射されるモータ２４ａの回転位置（設計値）のことである。
すなわち、あらかじめエンコーダモータ光量取得設計位置に移動させておくことで、光量が規定値以上となる位置を求めるまでの時間を短縮することができる。なお、後述する図１３のフローチャートでは、エンコーダモータ光量取得設計位置に移動させている。
【００２９】
以下、モータ２４ａを少しずつ回転させながら、アパーチャ２３を通過する光量が規定値以上となる回転位置を探索する。図１２はエンコーダパルス値と、アパーチャを通過する光量の関係を示す図であり、この例では、エンコーダパルス値が１２のとき、最大光量となっている。
ここでは、図１２において、エンコーダパルス値が例えば「９」の回転位置が、前記した光量取得設計位置であるとして説明を続ける。
エンコーダモータ光量取得設計位置へ移動し停止後に、その位置での受光部が受光する光量を測定する（ステップＴ７）。そして、測定した光量値を測定位置設定部５０３の記憶部５０４に記憶する（ステップＴ８）。
そして、エンコーダモータ２４ａを１パルス分移動させ、受光部が受光する光量を測定し（ステップＴ９−Ｔ１０）、記憶部５０４に前回記憶された光量値と比較する（ステップＴ１１）。
なお、この例では、光量値が増加するエンコーダモータ２４ａの回転方向はわかっているとして、その方向にエンコーダモータ２４ａを移動させている。例えば図１２においては、エンコーダモータパルス値が増加する方向、すなわち、右側に移動させている。
したがって、「取得光量値＞前回記憶光量値」となるはずであり、「取得光量値＜前回記憶光量値」になる場合は、取得光量が規定値に達せずに減少し始めたか、あるいは、モータの移動方向が誤っているかである。したがってこの場合はエラー終了する。
【００３０】
「取得光量値≧前回記憶光量値」であると、この取得光量値が規定値以上であるかを判断する（ステップＴ１２）。この光量値が規定値以下であれば、ステップＴ８に戻る。
上記ステップＴ８〜Ｔ１２の手順を繰り返し、光量値が規定値以上になると、エンコーダモータの移動を停止し、その時のエンコーダモータ２４ａの回転位置を設定位置として記憶する（ステップＴ１３）。
ついで、エンコーダモータ２４ａのイニシャライズを行い（ステップＴ１４）、装置イニシャライズを終了する。
図１１に示した本実施例においては、予めわかっている光量増加方向に、回転体２５を回転させながら、光量値が規定値以上になる回転位置を求めているので、規定値以上の光量が得られる回転体の位置を速やかに知ることができる。
【００３１】
図１１では、測定された光量値が規定値以上となる回転位置を求める場合について説明したが、測定された光量値が最大値で、かつ規定値以上となる回転体位置を求めるようにしてもよい。
図１３に、測定された光量値が最大値となる回転体位置を測定位置と設定する場合のフローチャートを示す。
図１３において、ステップＴ５までの処理は前記図１１と同じであり、ここではステップＴ６から説明する。
この実施例では、受光部で取得される光量値が増加するエンコーダモータの回転方向はわからないとして、まず、光量が増加するエンコーダモータの回転方向を調べる。
すなわち、エンコーダモータ２４ａを前記したエンコーダモータ光量取得設計位置に移動させる（ステップＴ６）。
次いで、受光部が受光する光量を取得し、取得した光量を記憶部５０４に記憶し、エンコーダモータ２４ａを１パルス分移動させる（ステップＴ７−Ｔ９）。
そして、受光部が受光する光量を取得し、上記記憶された光量値と比較する（ステップＴ１０−Ｔ１１）。そして、上記比較結果からエンコーダモータが光量増加方向に回転しているか否かを判別する。
上記比較結果が、「取得光量値＞記憶部光量値」であれば、エンコーダモータ２４ａは光量値が増加する方向に移動していることになる。例えば前記図１２で説明すると、エンコーダモータを回転体の一方向に向かって移動し、エンコーダパルス値「９」から「１０」に移動すると、「取得光量値＞記憶部光量値」となる。
ついで、ステップＴ１２にいき、エンコーダモータ２４ａを光量が増加する方向、すなわち、同じ方向に１パルス分移動させる。
【００３２】
一方、ステップＴ１１で、「取得光量値＜記憶部光量値」の場合は、エンコーダモータ２４ａは光量値が減少する向に移動しているので、エンコーダモータ２４ａを逆方向に、すなわち光量値が増加する方向に２ステップ分移動させる（ステップＴ１３）。
すなわち、「取得光量値＜記憶部光量値」の場合は、図１２の例で説明すると、エンコーダパルス値「９」から「８」に移動し、「８」での光量を取得したことになる。
このとき、光増加方向がエンコーダパルス値「９」から「１０」に向かう方向であったことが分かるので、エンコーダモータを光増加方向、すなわち、エンコーダモータが回転していた方向に対して、反対方向に向かって２パルス移動すれば、エンコーダパルス値を「８」から「１０」に移動させることができる。
【００３３】
ついで、取得した光量値が最大光量となるエンコーダモータの回転位置を求める。
まず、ステップＴ１４で、ステップＴ１０で取得した光量値を記憶部５０４に記憶し、受光部が受光する光量を取得し、上記記憶された光量値と比較する（ステップＴ１４−Ｔ１６）。そして、「取得光量値＞記憶部光量値」であれば、まだ光量値が最大値まで到達していないので、ステップＴ１２に戻り上記ステップＴ１２−Ｔ１５の処理を繰り返す。 上記処理を繰り返し「取得光量値＜記憶部光量値」になると、取得光量値が最大値に到達し最大値を超えて減少し始めたということなので、上記記憶部に記憶された光量値を最大光量値とする。
例えば前記図１２で説明すると、エンコーダモータを一方向に向かって移動し、エンコーダパルス値「１０」→「１１」→「１２」→「１３」に移動すると、「１２」→「１３」になるとき、「取得光量値＞記憶部光量値」から「取得光量値＜記憶部光量値」に変わる。この場合は、取得光量値が最大値に到達し最大値を超えて減少し始めたということなので、上記エンコーダ値「１２」を最大の光量値が得られる回転位置とする。
ついで、上記記憶部に記憶された光量値（最大値）を規定値と比較する（ステップＴ１７）。
ここで、「取得光量値＜規定値」になる場合は、取得光量の最大値が規定値に達しない場合であり、この場合はエラー終了する。例えば図１２の例では、エンコーダパルス値「１２」の位置の光量値が規定値以下である場合は、例えば回転体の撓みが大きすぎるなどの理由により、光量値が規定値を超えることがないので、不良であると判断する。
また、記憶部に記憶された光量値が規定値以上であれば、該規定値を超えている光量値を取得したときのエンコーダモータ２４ａの回転位置を設定位置として記憶する（ステップＴ１８）。
ついで、エンコーダモータ２４ａのイニシャライズを行い（ステップＴ１９）、装置イニシャライズを終了する。
【００３４】
（２）チップセット、測定前処理工程
装置イニシャライズ終了後、図１（ｂ）に示したように、血液分析装置の筐体１の蓋１ａが開けられ、測定室のチップ挿入口１ｂにμＴＡＳチップが挿入され、チップ保持部２２にμＴＡＳチップが配置される。
チップセット後、測定前処理として、図１４に示す工程を行う。
すなわち、検体液の秤量、検体液と試薬との混合、測定液を測定エリアに液送する処理等を行うため、チップ方向切替機構３０により、必要に応じてチップの方向を切り替え、また、チップに遠心力を書ける必要がある場合には、回転体２５を回転させる（ステップＳ１−Ｓ３）。
そして、チップの方向を切り替えて再度、処理を行う必要がある場合には、ステップＳ４からステップＳ１に戻り上記工程を繰り返す。
【００３５】
（３）測定処理工程
上記測定前処理で、吸光度測定を行なうことができる測定液が得られると、図１５に示す測定工程処理でこの測定液の吸光度測定が行われる。
すなわち、まず、前記イニシャライズ工程で求めたエンコーダモータ測定設定位置に、エンコーダモータを回転移動させる（ステップＳ１）。
ついで、吸光度測定処理を行う（ステップＳ１）。すなわち、前記したように、光源４１からの光がμＴＡＳチップの測定エリアに入射し、測定エリアから出射した光が受光部４３で受光され、吸光度が測定される。
μＴＡＳチップに保持される測定液は、規定値以上の光量値が得られる測定設定位置で測定されるので、例えば温度変化などにより回転体が撓んでも、信頼性のある測定結果が得られる。
測定終了後、測定室内の回転体２５の原点移動処理が行われて、回転体２５が原点位置に戻り、チップ保持部２２から測定したμＴＡＳチップが取り出される。
他に血液測定に供するμＴＡＳが無ければ電源をＯＦＦにして、終了する。
【００３６】
以上のように、第１の実施例に係る血液分析装置は、μＴＡＳチップに保持された測定液を測定する前に、所期光量が得られる位置を求め、これを記憶することに特徴がある。 特に、μＴＡＳチップの内部に保持された血液と試薬との反応を促進する目的で、μＴＡＳチップを加熱する加熱手段を設けた血液分析装置においては、この加熱手段で回転体が加熱されると、熱膨張等により撓んでしまうこともある。そこで、第１の実施例に係る血液分析装置は、μＴＡＳチップが配置される測定室の内部が設定温度になってから、所期光量が得られる位置を求めることで、所期光量位置が得られた後に、回転体が撓むことを防止できる。
また、最大光量値が得られる位置を求め、これを記憶し、この最大光量値が得られる回転体の回転位置を測定設定位置とすることにより、より高精度の測定結果を得ることができる。
【００３７】
次に本発明の第２の実施例について、図１６及び図１７により説明する。
図１６は前記図３と同様、血液分析装置の断面図を示し、図１７は、図４（ａ）と同様、回転体２５をチップ保持部側から見た概念図であるが、本実施例においては、図３、図４に示したものと光源と受光部の位置が異なり、これに伴ってアパーチャ部が設けられる位置が異なっている。
すなわち、本実施例においては、図１７に示すように、アパーチャ部２３は、チップ保持部２２の側壁部分に設けられ、チップを保持するチップ保持部２２上に反射鏡４２が設けられている。そして、光源４１からの光が、回転体２５の横方向からアパーチャ部２３を通って上記反射鏡４２に入射し、ここで反射して、回転体２５の横方向に設けられた受光部４３に入射するように構成されている（図１６は断面図であり、この構成は示されていない）。
その他の構成は前記図３等に示したものと同様であり、前述したように測定部２０は中空円柱状の測定室２１を有し、この測定室２１内に、回転体２５が配置される。回転体２５は、駆動軸２４ｂを介して回転駆動機構２４の遠心用モータ２４ａが連結され、回転体２５は遠心用モータ２４ａで回転駆動される。また、遠心用モータ２４ａには、その回転位置を検出するためのエンコーダ２４ｃが設けられている。
【００３８】
回転体２５の底部には、前記したように方向切替用ギア２６が、回転可能に軸支されて設けられており、このギア２６上に、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２が設けられる。
また、測定室２１の上面および下面の一部の領域には、測定室２１内の温度を一定温度例えば３７℃に維持するための面状の加熱手段３５が設けられており、例えばサーミスタ等の温度測定手段３６による検出温度に基づいて、測定室内の温度が一定になるように制御される。
また、測定部２０は、前述したようにチップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップの向きを調整するための、チップ方向切替機構３０を備えている。
そして、チップ方向切替用モータ３１を駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が回転してチップ保持部２２が回転する。これにより、μＴＡＳチップ６０の向きを変えることができる。
【００３９】
第２の実施例に係る血液分析装置における制御装置の構成、動作などは、第１の実施例で説明した通りであり、第１の実施例に係る血液分析装置と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例においては、チップ保持部に反射鏡を設けているので、回転体の撓みと一緒に反射鏡の位置も変化する。このため、チップ保持部に反射鏡を設けない血液分析装置よりも回転体の撓みの影響を受け易い。
しかし、本実施例のように、規定値以上の光量値が得られる測定設定位置を求めておくことにより、回転体の変形と一緒に反射鏡の位置も変化しても、光源からアパーチャ部に入射する光量が減少し測定結果がバラツクといった問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る血液分析装置を具備する筐体の外観図である。
【図２】本発明に係る血液分析装置の測定部の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例の血液分析装置の測定部の断面構成を示す図である。
【図４】回転体をチップ保持部側から見た概念図である。
【図５】本発明の第１の実施例の血液分析装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図６】エンコーダモータを用いた場合の駆動ユニット制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】エンコーダモータを用いた場合の駆動ユニット制御部における制御処理を示すフローチャートである。
【図８】パルスモータを用いた場合の駆動ユニット制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図９】パルスモータを用いた場合の駆動ユニット制御部における制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】μＴＡＳチップに保持された測定液の吸光度測定の全工程を示す概略フローチャートである。
【図１１】本発明に係る測定位置設定工程を含むイニシャライズ工程の処理を示すフローチャート（１）である。
【図１２】エンコーダパルス値とアパーチャを通過する光量の関係を示す図である。
【図１３】本発明に係る測定位置設定工程を含むイニシャライズ工程の処理を示すフローチャート（２）である。
【図１４】測定前処理工程の概略フローチャートである。
【図１５】測定処理工程の概略フローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施例の血液分析装置の断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施例の血液分析装置の回転体をチップ保持側から見た図である。
【図１８】従来の血液分析装置の測定部の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 筺体
１ａ 蓋
１ｂ チップ挿入口
１０ 血液分析装置
２０ 測定部
２１ 測定室
２２ チップ保持部
２３ アパーチャ部
２４ 回転駆動機構
２４ａ 遠心用モータ
２４ｂ 駆動軸
２４ｃ エンコーダ
２５ 回転体
２６ 方向切替用ギア
３０ チップ方向切替機構
３２ 玉軸受け
３３ 原動側ギア
３５ 加熱手段
３６ 温度測定手段
４０ 測定ユニット
４１ 光源
４２ 反射鏡
４３ 受光部
４４ 光ファイバ
５５ 駆動ユニット制御部
５０ 制御部
５０１ イニシャライズ工程制御部
５０２ 測定工程制御部
５０３ 測定位置設定部
５０４ 記憶部
５５１ ＣＰＵ
５５２ ドライバ
５５３ カウンタ
６０ μＴＡＳチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液等の検体を保持するμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ- Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ）チップを遠心回転させ、μＴＡＳチップに保持された測定液を吸光度分析法により測定する血液分析装置およびこの血液分析装置における測定位置の設定方法に関し、特に、μＴＡＳチップに保持された測定液の吸光度測定を行う際の測定位置を正確に設定することが可能な血液分析装置および血液分析装置における測定位置の設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術を応用して、化学分析等を従来の装置に比して微細化して行うことのできる、「μＴＡＳ」や「Ｌａｂ ｏｎ ａｃｈｉｐ」と称されるμＴＡＳチップを利用した分析方法が注目されている。
このようなμＴＡＳチップを使用した分析システム（以下、「μＴＡＳチップ分析システム」という。）は、マイクロマシン作製技術によって小さな基盤上に形成された微細な流路内において、試薬の混合、反応、分離、抽出及び検出を含む分析のすべての工程を行うことを目指したものであり、例えば医療分野における血液の分析、超微量の蛋白質や核酸等の生体分子の分析等に用いられている。
特に、μＴＡＳチップ分析システムを用いて例えば人の血液の分析を行う場合には、以下の利点が得られることから、近年では積極的に開発が進められている。
（１）分析検査に必要とされる血液（検体）の量が微少量でよいので、患者への負担を軽減することができる。
（２）血液と混合されて用いられる試薬の量も少なくて済むので、分析コストを低減することができる。
（３）装置自体を小型のものとして構成することができるので、分析を容易に行うことができる。
【０００３】
一般的には、このようなμＴＡＳチップ分析システムにおいては、測定液（検体液）中における検出対象成分の濃度を測定するための方法として、例えば吸光光度分析法が用いられている。吸光光度分析法を用いた血液分析装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
図１８に血液分析装置における測定部の構成例を示す。同図は、血液分析装置における測定部の内部構造を概略的に示す断面図である。
血液分析装置は、ケーシング（図示せず）を備え、ケーシングの内部に、図１８に示す測定部２０と、光源４１を有する光源部と、受光部４３、図示しない制御部、電源部等が設けられている。
測定部２０は、図１８に示すように、中空円柱状の測定室２１を有し、この測定室２１内に、例えば有底円筒状の回転体２５が配置される。回転体２５の下面中央位置を貫通して上下方向に延びるように駆動軸２４ｂが配置され、該駆動軸２４ｂは遠心用モータ２４ａに連結される。遠心用モータ２４ａが駆動されることにより、回転体２５が回転駆動される。上記遠心用モータ２４ａ、駆動軸２４ｂ、後述するエンコーダ２４ｃで回転駆動機構２４を構成する。
【０００４】
回転体２５の底部には、外径が回転体２５の半径より小さい方向切替用ギア２６が設けられており、方向切替用ギア２６は、回転体２５上であって、その回転軸中心Ｃと平行な軸Ｄの回りに回転可能に軸支されており、このギア２６上に、μＴＡＳチップ６０を保持するためのチップ保持部２２が設けられる。チップ保持部２２は、回転体２５の外周縁側に位置するように配置される。
なお、測定部２０は、チップ保持部２２を複数有する構成とすることができ、図１８では、回転体２５の回転バランスを適正な状態に維持するために、回転軸中心Ｃを挟んだ反対側の位置に、同一の構成のチップ保持部２２が設けられている。
【０００５】
測定室２１の下部、回転体２５およびチップ保持部２２が設けられる方向切替用ギア２６の各々には、μＴＡＳチップ６０がチップ保持部２２に保持された状態において、光源４１から反射鏡４２を介して入射する光をμＴＡＳチップ６０の測定エリア（測定液が配置されるエリア）に導入させるための光導入用開口部２２ａおよびアパーチャ部２３が形成されており、測定室２１の上部にはμＴＡＳチップ６０の測定エリアを通過した光を受光する受光部４３と、この光を導光する例えば光ファイバ４４が装着される開口部２２ｂが設けられている。
【０００６】
μＴＡＳチップ６０の測定エリア内の測定液の吸光度測定を行う際には、回転体２５の回転が停止された状態で行われ、上記光源４１からの光をμＴＡＳチップ６０の測定エリア内に導入する必要がある。したがって、その際の回転体２５の停止位置は、高い位置精度で制御される必要がある。
このため、回転体２５を回転駆動させるための遠心用モータ２４ａにはエンコーダ２４ｃが連結されており、エンコーダ２４ｃからの信号に基づいて回転体２５の停止位置が制御される。
また、測定室２１の上面および下面の一部の領域には、分析検査時において測定室２１内の温度を一定温度例えば３７℃に維持するための面状の加熱手段（ヒータ）３５が設けられており、例えばサーミスタ等の温度測定手段３６による検出温度に基づいて、測定室内の温度が一定になるように制御される。
【０００７】
また、測定部２０は、チップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップ６０の向きを調整するための、回転体２５を回転駆動させる駆動機構２４とは別の駆動機構を有するチップ方向切替機構３０を備えている。
このチップ方向切替機構３０は、例えば玉軸受け３２などを介して遠心用モータ２４ａの駆動軸２４ｂに対して回転自在に設けられた、方向切替用ギア２６と噛み合う原動側ギア３３と、この原動側ギア３３を回転駆動させるための駆動源であるチップ方向切替用モータ３１とを有する。
そして、上記チップ方向切替用モータ３１を駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が回転してチップ保持部２２が回転する。これにより、μＴＡＳチップ６０の向き（回転体２５の回転軸中心Ｃに対する向き）を変えることができる。
上記チップ方向切替機構３０の具体的な構造、動作などについては、たとえば特許文献２を参照されたい。
【０００８】
上述した血液分析装置による測定液の分析処理は、例えば次のように行われる。
検体（血液）が保持されたμＴＡＳチップを搭載した回転体を回転させ、遠心力を利用して、検体を遠心分離する分離処理を行い、当該分離処理により得られる検体液を秤量する。
そして、当該測定対象液と試薬とを混合し、反応させる混合反応処理と、当該混合反応処理により得られる測定液を測定エリアに液送する処理を含む前処理動作を行う。
ついで、回転体２５の回転が停止された状態で、光源部４１からの光をμＴＡＳチップ６０の測定エリアに導入し、測定エリアを透過した光を受光部によって受光する。これにより、測定エリア内の測定液による光吸収量が測定される。
【特許文献１】特開２００７−３２２２０８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
μＴＡＳチップを用いる血液分析装置では、微量な血液でも分析できる点が特徴である。このため、血液を遠心分離、試薬との混合・反応により生成した測定液も微量となる。この測定液に対して吸光度分析をするとき、μＴＡＳチップ中での測定液が配置される測定エリアは、例えば１．２ｍｍ×１．２ｍｍの微小な領域である。
測定液を透過した光量を測定したいため、測定エリアに対して、絞った光を入射させるため、例えばアパーチャ部２３の直径はФ０．６ｍｍ程度である。
【００１０】
一方、血液分析装置を取り巻く環境温度は、冬場と夏場とでは異なる。この環境温度による変化により、回転体２５は、例えば「膨張・収縮」や「撓む」といった変形が起こることがある。環境温度の変化によって回転体が変形すると、光源から受光部４３までの光軸に対してアパーチャ部２３の位置がずれる。
アパーチャ部２３は例えば直径Ф０．６ｍｍという微小な貫通孔なので、直径Ф１７０ｍｍの回転体２５が僅かに変形しただけで、アパーチャ部２３に入射される光の量は極端に下がる。
なお、アパーチャ部２３への入射される光量が極端に下がることを防止するため、アパーチャ部２３の直径を大きくすることが考えられるが、アパーチャ部２３をμＴＡＳチップの測定エリア（測定液が位置するエリア）よりも大きくしてしまうと、測定エリア以外にも光源からの光が入射されてしまい、測定液を透過した光量のみを測定することができなくなってしまう。
【００１１】
以上のように、回転体２５の変形によって測定結果が大きく異なるといった問題は、微量な血液で分析するμＴＡＳチップを用いる血液分析装置の特有の問題であった。
特に、μＴＡＳチップに試薬を保持し、μＴＡＳチップ内で試薬と検体液とを反応させるため、μＴＡＳチップを加熱する場合においては、μＴＡＳチップを保持する回転体も加熱されるので、特に回転体２５の変形が大きくなるといった問題もあった。
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、環境温度の変化等により回転体等が変形しても、測定に必要な光量が得られるようにし、高精度な測定を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明においては、測定液を測定する前に、チップ保持部を設けた回転体を、あらかじめ設定された原点位置（設計位置）から微小量回転させ、回転体に形成されたアパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる、あるいは最大光量となる回転体の位置を求め、これを測定位置とする。
そして、測定液による光吸収量を測定する際、回転体を上記測定位置に移動させて、光源部からの光をμＴＡＳチップの測定エリアに導入し、透過した光を受光部によって受光して、光吸収量を測定する。
すなわち、本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）光を通過させるアパーチャ部を有し、測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部と、該チップ保持部を載置して回転する回転体と、該回転体を回転させる回転駆動機構と、該回転体に対する該μＴＡＳチップの向きを変更するチップ方向切替機構と、を備えてなる駆動ユニットと、上記アパーチャ部に光を入射させる光源と、該光源からの光を受光する受光部とを備える測定ユニットと、上記回転駆動機構と該光源及び受光部を制御する制御部とを有する血液分析装置において、制御部に、上記μＴＡＳチップに上記光源からの光を入射させて測定液を測定するときの回転体の回転位置である測定位置を定めるための測定位置設定部を設ける。
上記測定位置設定部は、測定液を測定する前に上記回転体を回転させ、上記アパーチャ部を通過して上記受光部が受光する上記光源からの光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の測定位置を求める。
（２）上記（１）において、測定位置設定部は、上記受光部が受光した光量とその光量が得られる回転体位置とを記憶する記憶部を備え、回転体の各回転位置における上記光量を上記記憶部に記憶させて最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする。
（３）上記（１）（２）において、上記チップ保持部と上記回転体とを内部に配置するように室を設け、該室に加熱手段と温度測定手段を設け、上記制御部は、該温度測定手段により測定される温度が所定温度になるように該加熱手段を制御する。
（４）上記（１）（２）（３）において、上記測定位置設定手段は、上記光量値が、上記規定値以上にならないとき、不良と判断する。
（５）測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部を載置した回転体を備え、上記μＴＡＳチップをチップ保持部に保持させて、該回転体を回転させて上記測定液に対して所定の処理を行った後、上記回転体を測定位置まで回転させて、上記チップ保持部に設けられたアパーチャ部から上記μＴＡＳチップに光を入射し、μＴＡＳチップを透過した光を受光部で受光して、上記測定液の特性を測定する血液分析装置における上記測定位置の設定方法において、測定液を測定する前に以下の（イ）（ロ）の工程により、測定位置を求める。
（イ）上記回転体を回転させながら、上記アパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値を求め、
（ロ）受光した光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の回転位置を求めて、上記測定位置とする
（６）上記（５）の（ロ）の工程を行なう際、最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする。
（７）チップ保持部の雰囲気温度が所定温度になるまで加熱したのちに、上記（５）または（６）の（イ）（ロ）の工程を行なう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）測定液を測定する前に、チップ保持部を載置した回転体を、回転させ、回転体に形成されたアパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる回転体の位置を求め、これを測定位置としているので、環境温度等によって、回転体が変形しても、測定に必要な所期光量を得られる回転体の位置を知ることができ、光源からアパーチャ部に入射する光量が減少し、測定結果がバラツクといった問題を解決することができる。
特に、受光部で受光される光の光量値が、最大光量となる測定位置を求めることにより、さらに、測定精度を向上させることができる。
（２）加熱手段を有する血液分析装置は温度による回転体の撓みが大きいと考えられるが、チップ保持部の雰囲気温度が所定温度になるようにしてから、測定位置を求めることにより、加熱手段の加熱による変形を考慮した測定位置を求めることができる。
（３）光量値が、上記規定値以上にならないとき、不良と判断することにより、回転体の変形が大きくなりすぎて測定に必要な所期光量が得られない場合、制御部が、規定値以上になる回転体位置を無限に求め続けることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１の実施例
図１〜図４は本発明の第１の実施例の装置構成を示す図である。
図１は血液分析装置を内部に配置した筐体の外観図であり、図１（ａ）は蓋をしている状態、図１（ｂ）は蓋を開けて、血液分析装置のチップ挿入口が見えている状態を示している。
図１（ａ）に示すように血液分析装置は、筺体１中の収納されており、μＴＡＳチップを血液分析装置内に挿入するときは、図１（ｂ）に示すように筐体１の蓋１ａを開き、測定室のチップ挿入口１ｂから測定室内のチップ保持部に入れる。
図２、図３は図１の筐体１の内部に配置された測定部２０の構成を示す図である。図２は、測定部２０の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２では、図３に図示した、光ファイバ、受光部、反射鏡、光源は省略されている。
【００１５】
図２に示すように、血液分析装置の測定部２０は、内部に前記回転体を有する測定室２１と、上記回転体を回転駆動する回転駆動機構２４から構成され、測定室２１には、μＴＡＳチップを挿入するためのチップ挿入口２１ａが設けられる。
図３は本実施例の測定部２０の構成例を示す図であり、基本的構成は前記図１８で説明したのと同じである。なお、本実施例において測定位置を求める工程は、血液分析装置のためのμＴＡＳチップを挿入する前に行われることから、図３では、μＴＡＳチップは削除されている。
図３の構成は前記図１８に示したものと同じであるので詳細な説明は省略するが、前述したように測定部２０は中空円柱状の測定室２１を有し、この測定室２１内に、回転体２５が配置される。回転体２５は、駆動軸２４ｂを介して回転駆動機構２４の遠心用モータ２４ａが連結され、回転体２５は遠心用モータ２４ａで回転駆動される。また、遠心用モータ２４ａには、その回転位置を検出するためのエンコーダ２４ｃが設けられている。
【００１６】
回転体２５の底部には、前記したように方向切替用ギア２６が、回転可能に軸支されて設けられており、このギア２６上に、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２が設けられる。
測定室２１の下部、回転体２５およびチップ保持部２２が設けられる方向切替用ギア２６の各々には、光源４１から反射鏡４２を介して入射する光を通過させる光導入用開口部２２ａおよびアパーチャ部２３が形成されており、測定室２１の上部には、この光を受光する受光部４３と、この光を導光する例えば光ファイバ４４が装着される開口部２２ｂが設けられている。
また、測定室２１の上面および下面の一部の領域には、測定室２１内の温度を一定温度例えば３７℃に維持するための面状の加熱手段３５が設けられており、例えばサーミスタ等の温度測定手段３６による検出温度に基づいて、測定室内の温度が一定になるように制御される。
また、測定部２０は、前述したようにチップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップの向きを調整するための、チップ方向切替機構３０を備えている。
そして、チップ方向切替用モータ３１を駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が回転してチップ保持部２２が回転する。これにより、μＴＡＳチップ６０の向きを変えることができる。
【００１７】
図４（ａ）は上記回転体２５をチップ保持部側から見た概念図、図４（ｂ）は図４（ａ）の一点鎖線の丸で囲った部分の拡大図である。
図４（ａ）に示すように、回転体２５上には、チップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップの向きを調整するための方向切替用ギア２６が設けられ、方向切替用ギア２６上に、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２が配置される。
そして、前述したように、玉軸受け３２などを介して駆動軸２４ｂに対して回転自在に設けられた、方向切替用ギア２６と噛み合う原動側ギア３３が設けられており、図示しないチップ方向切替用モータを駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が、回転軸Ｄを中心に回転してチップ保持部２２が回転する。なお、チップ方向切替機構は、ギア（遊星ギア）による切替を記載したが、例えば磁石でチップ保持部を回転させて切り替えるように構成することもできる。
【００１８】
チップ保持部２２には、図４（ｂ）に示すように、アパーチャ部２３が設けられ、μＴＡＳチップがチップ保持部２２に装着されているとき、前記光源４１からの光は、このアパーチャ部２３を通って、μＴＡＳチップの測定エリアに入射する。
また、本実施例の測定位置設定工程は、チップ保持部２２にμＴＡＳチップが装着される前に行われ、前記光源４１からの光を上記アパーチャ部２３に導入しながら、回転体２５を微小量回転させ、各回転位置における受光部４３で受光される光量値を検出する。そして、後述するように光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になるか、あるいは最大光量となる回転体の位置を求め、これを測定位置とする。
なお、図４（ｂ）には、回転体２５を微小回転させたときのエンコーダ２４ｃで検出されるエンコーダ値を例示している。
【００１９】
図５は、本実施例の血液分析装置のシステム構成を示すブロック図である。
図５において、回転体２５、該回転体２５を回転駆動する回転駆動機構２４、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２、μＴＡＳチップの向きを変えるための方向切替用ギア２６、チップ方向切替機構３０等から駆動ユニット２７が構成される。
上記チップ保持部２２には、アパーチャ部２３が設けられており、測定ユニット４０の光源４１からの光は反射鏡４２で反射して、アパーチャ部２３を通って（μＴＡＳチップが装着されているときには、その測定エリアを通過して）、受光部４３で受光される。
また、前述したようにμＴＡＳチップや回転体２５の雰囲気温度を制御するための加熱手段３５、駆動ユニットなどの温度を検出するための温度測定手段３６が設けられる。
【００２０】
上記回転駆動機構２４は、駆動ユニット制御部５５により制御され、駆動ユニット制御部５５は、制御部５０から与えられる駆動指令信号に応じて、回転駆動機構２４を制御して、回転体２５を回転駆動したり、所定の回転位置に位置決めする。
制御部５０は、イニシャライズ工程制御部５０１、測定工程制御部５０２を備え、上記駆動ユニット制御部５５に駆動指令信号を与えて回転駆動機構２４を制御するとともに、前記加熱手段３５、測定ユニット４０、チップ方向切替機構３０等を制御して、血液分析処理のための各種工程を制御する。
本実施例において、回転体２５を回転させアパーチャ部２３を通過する光量値が規定値以上（あるいは最大光量）になる回転体２５の測定位置を求める測定位置設定処理は、制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１における一工程として実現される。なお、上記測定位置設定処理は、測定液を測定する前であれば、いつおこなってもよい。
【００２１】
以下、上記制御部５０、駆動ユニット制御部５５による吸光度測定処理について説明する。
まず、駆動ユニット制御部５５による回転駆動機構２４の制御について説明する。
図６は、駆動ユニット制御部５５の概略構成を示すブロック図、図７は、駆動ユニット制御部５５における制御処理を示すフローチャートである。
図６に示すように駆動ユニット制御部５５にはＣＰＵ５５１と、遠心用モータ２４ａを駆動するためのドライバ５５２が設けられ、ドライバ５５２はエンコーダ２４ｃにより検出される回転位置がセットされるカウンタ５５３を有する。なお、この場合の遠心用モータ２４ａはたとえばＤＣモータであり、その回転軸に回転位置検出用のエンコーダ２４ｃが設けられている。
【００２２】
遠心用モータ２４ａの駆動制御について図７のフローチャートに説明する。
制御部５０からＣＰＵ５５１に対して、モータ２４ａの駆動指令が与えられると、ＣＰＵ５５１は、ドライバ５５２にモータ駆動情報をセットする。すなわち、ＣＰＵ５５１はモータ２４ａの速度、加速度、減速度をドライバ５５２にセットし（ステップＳ１) 、さらにモータ２４ａが停止する目標位置（相対位置、すなわち、現在位置からの移動量）を演算してセットする（ステップＳ２）。ここで、目標位置は次のように与えられる。
目標位置＝（速度（ｒｐｍ）×回転時間（秒）／６０）×パルス数
ここで、エンコーダの一周のパルス数は例えば１０００である。
なお、後述するモータ２４ａの遠心分離駆動、原点移動及び測定位置移動の制御においては、上記「速度・加速度・減速度」、「目標位置」等が相違するだけで、モータ２４ａを遠心分離のために回転駆動する場合にも、駆動指令は目標位置として与えられ、モータ２４ａは目標位置に達するまで、所定回数回転して目標位置で停止する。
【００２３】
ドライバ５５２は、ＣＰＵ５５１から与えられる「速度・加速度・減速度」「目標位置」に基いてモータを駆動させる。
すなわち、ドライバ５５２は上記でデータが与えられると、モータ２４ａの加速、定速、減速パターンを生成し、この加減速パターンに基づきモータ２４ａを加速駆動、定速駆動、減速駆動を行い目標位置でモータ２４ａを停止させる（図７のステップＳ３−Ｓ６）。モータの回転に応じて、モータの回転がエンコーダ２４ｃにより検出され、回転位置がカウンタ５５３にセットされるので、ドライバ５５２は、上記加減速パターン、定速パターンにモータ２４ａの回転位置が一致するように、モータ２４ａを駆動する。
【００２４】
図６、図７ではモータとしてエンコーダ付きモータを用いた場合について説明したが、上記回転体２５を駆動するモータとしては、エンコーダ付きモータに代えてパルスモータ（ステッピングモータ）を用いることもできる。
以下、遠心用モータ２４ａとしてパルスモータを用いた場合について説明する。
図８は、パルスモータを用いた場合の駆動ユニット制御部５５の概略構成を示すブロック図であり、図９は駆動ユニット制御部５５における制御処理を示すフローチャートである。
図８に示すように駆動ユニット制御部５５にはＣＰＵ５５１と、駆動量がセットされるカウンタ５５３と、遠心用モータ（パルスモータ）２４ａを駆動するためのパルス信号を出力するドライバ５５２が設けられる。
なお、パルスモータは一パルスが送られる毎に、一定の角度だけ回転するモータであり、回転角はステップ角と呼ばれ、ステップ角を小さくすればするほど分解能が高くなる。例えば１０００パルスで一回転するパルスモータを用いれば、前述したエンコーダ付きモータ（１回転で１０００パルスを出力するエンコーダを用いた場合）と同程度の分解能を得ることができる。
【００２５】
パルスモータを用いた場合の遠心用モータ２４ａの駆動制御について図９のフローチャートに説明する。
制御部５０からＣＰＵ５５１に対して、モータ２４ａの駆動指令が与えられると、ＣＰＵ５５１は、速度、加速度、減速度に応じたパルスモータ２４ａへ供給される駆動パルスのパルスレート（パルス周波数）設定などの初期化設定を行い（ステップＳ１）、カウンタ５５３に目標位置（相対位置）をセットする（ステップＳ２）。
ここで、目標位置はエンコーダ付きモータを使用した場合と同様に次のように設定される。
目標位置＝（速度（ｒｐｍ）×回転時間（秒）／６０）×パルス数
なお、パルスモータのステップ角は例えば０．７２°（５相パルスモータ）、パルス発生周波数は１０ｋＨｚである。
ついで、パルスモータ２４ａを駆動する。
すなわち、パルスモータ２４ａに上記設定されたパルスレートで１パルスを出力し（ステップＳ３）、モータ２４ａが駆動されたらカウンタ５５３に保持された値を１減じる( ステップＳ４−Ｓ５）。ついで、カウンタ５５３に保持された値が０になったかを調べ、０になればモータの駆動を停止し、０でなければステップＳ３に戻り、上記処理を繰り返す。
【００２６】
次に、本実施例の吸光度測定の処理について説明する。
図１０は、μＴＡＳチップ（以下チップという）に保持された測定液の吸光度測定の全工程を示す概略フローチャートである。
まず、血液分析装置のイニシャライズ（初期化）処理を行なう（ステップＳ１）。この工程では、インキュベーション処理（測定室２１を加熱して設定温度にする処理）を行なったのち、後述する本発明に係る測定位置設定処理を行なう。
ついで、ステップＳ２〜Ｓ６の工程に移行し、測定室２１のチップ保持部２２にチップをセットし（ステップＳ２）、測定前処理を行なう（ステップＳ３）。
測定前処理においては、検体液の秤量、検体液と試薬との混合、測定液を測定エリアに液送する処理を含む処理を行なう。
次に、測定エリア内の測定液の光吸収量を測定する測定工程処理を行い（ステップＳ４）、測定工程終了処理を行なう（ステップＳ５）。そして、他の血液測定に供するチップが無いことを確認して（ステップＳ６）、処理を終了する。また、血液測定に供するチップがある場合には、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。
【００２７】
次に上記各工程について具体的に説明する。
（１）イニシャライズ工程
図１１は本発明に係る測定位置設定工程を含むイニシャライズ（初期化）工程の処理を示すフローチャートである。
図１１は、チップをチップ保持部にセットする（チップセット）前に行われるイニシャライズ工程の詳細なフローチャートを示し、測定された光量値が規定値以上になる回転体位置を測定位置と設定する場合の処理を示す。
図１１において、電源ＯＮ時に装置イニシャライズを開始する。
まず、電源ＯＮ指令により図示しない電源がＯＮされ、図５に示した制御部５０、駆動ユニット制御部５５等に給電を開始する（ステップＴ１）。
これにより、制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１は、制御部５０、駆動ユニット制御部５５等を構成するＣＰＵを初期化し、また、エンコーダモータイニシャル処理において、エンコーダ付きモータ２４ａを初期化する（ステップＴ２−Ｔ３）。
なお、ここでは、回転体２５を駆動するモータとして前記図６で説明したエンコーダ付きモータ２４ａ（以下では、エンコーダモータあるいは単にモータという）を用いる場合について説明する。
次いで、ステップＴ４でインキュベーションを開始し、測定室２１の温度を一定にする工程に入る。
すなわち、図５に示す制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１は、測定室２１の内部が設定温度になるように加熱手段３５の昇温を開始させる。
その後、例えばサーミスタ等からなる温度測定手段３６によって、測定室２１の内部が設定温度になったかどうかを判定する（ステップＴ５）。
【００２８】
設定温度になったら、制御部５０のイニシャライズ工程制御部５０１の測定位置設定部５０３は、以下に説明する測定位置設定工程処理を行う。
まず、エンコーダモータ２４ａを初回位置に移動させる（ステップＴ６）。すなわち、測定位置設定部５０３は、駆動ユニット制御部５５に対して、エンコーダモータ２４ａが上記初回位置に移動するような駆動指令を出力し、駆動ユニット制御部５５は前述したように、エンコーダモータ２４ａを駆動して、上記初回位置に移動させる。
なお、初回位置とは、あらかじめ設定された探索開始位置であるが、任意の位置を始点として規定値以上の光量が得られる場所を探すよりも、撓んだ回転体２５のアパーチャ部２３の位置は設計位置に近接していることが多いことから、規定値以上の光量が得られる場所を高速に見つけるという観点からは、撓む前の回転体の駆動軸からアパーチャ部まで伸ばした線分から±１５°の範囲（図４（ａ）参照）に、モータ２４ａの回転位置を移動させることが好ましい。
ここでは、この位置をエンコーダモータ光量取得設計位置ということとし、この「設計位置」とは、回転体２５が撓まなかったとき、チップ保持部２２のアパーチャ部２３に光源が入射されるモータ２４ａの回転位置（設計値）のことである。
すなわち、あらかじめエンコーダモータ光量取得設計位置に移動させておくことで、光量が規定値以上となる位置を求めるまでの時間を短縮することができる。なお、後述する図１３のフローチャートでは、エンコーダモータ光量取得設計位置に移動させている。
【００２９】
以下、モータ２４ａを少しずつ回転させながら、アパーチャ２３を通過する光量が規定値以上となる回転位置を探索する。図１２はエンコーダパルス値と、アパーチャを通過する光量の関係を示す図であり、この例では、エンコーダパルス値が１２のとき、最大光量となっている。
ここでは、図１２において、エンコーダパルス値が例えば「９」の回転位置が、前記した光量取得設計位置であるとして説明を続ける。
エンコーダモータ光量取得設計位置へ移動し停止後に、その位置での受光部が受光する光量を測定する（ステップＴ７）。そして、測定した光量値を測定位置設定部５０３の記憶部５０４に記憶する（ステップＴ８）。
そして、エンコーダモータ２４ａを１パルス分移動させ、受光部が受光する光量を測定し（ステップＴ９−Ｔ１０）、記憶部５０４に前回記憶された光量値と比較する（ステップＴ１１）。
なお、この例では、光量値が増加するエンコーダモータ２４ａの回転方向はわかっているとして、その方向にエンコーダモータ２４ａを移動させている。例えば図１２においては、エンコーダモータパルス値が増加する方向、すなわち、右側に移動させている。
したがって、「取得光量値＞前回記憶光量値」となるはずであり、「取得光量値＜前回記憶光量値」になる場合は、取得光量が規定値に達せずに減少し始めたか、あるいは、モータの移動方向が誤っているかである。したがってこの場合はエラー終了する。
【００３０】
「取得光量値≧前回記憶光量値」であると、この取得光量値が規定値以上であるかを判断する（ステップＴ１２）。この光量値が規定値以下であれば、ステップＴ８に戻る。
上記ステップＴ８〜Ｔ１２の手順を繰り返し、光量値が規定値以上になると、エンコーダモータの移動を停止し、その時のエンコーダモータ２４ａの回転位置を設定位置として記憶する（ステップＴ１３）。
ついで、エンコーダモータ２４ａのイニシャライズを行い（ステップＴ１４）、装置イニシャライズを終了する。
図１１に示した本実施例においては、予めわかっている光量増加方向に、回転体２５を回転させながら、光量値が規定値以上になる回転位置を求めているので、規定値以上の光量が得られる回転体の位置を速やかに知ることができる。
【００３１】
図１１では、測定された光量値が規定値以上となる回転位置を求める場合について説明したが、測定された光量値が最大値で、かつ規定値以上となる回転体位置を求めるようにしてもよい。
図１３に、測定された光量値が最大値となる回転体位置を測定位置と設定する場合のフローチャートを示す。
図１３において、ステップＴ５までの処理は前記図１１と同じであり、ここではステップＴ６から説明する。
この実施例では、受光部で取得される光量値が増加するエンコーダモータの回転方向はわからないとして、まず、光量が増加するエンコーダモータの回転方向を調べる。
すなわち、エンコーダモータ２４ａを前記したエンコーダモータ光量取得設計位置に移動させる（ステップＴ６）。
次いで、受光部が受光する光量を取得し、取得した光量を記憶部５０４に記憶し、エンコーダモータ２４ａを１パルス分移動させる（ステップＴ７−Ｔ９）。
そして、受光部が受光する光量を取得し、上記記憶された光量値と比較する（ステップＴ１０−Ｔ１１）。そして、上記比較結果からエンコーダモータが光量増加方向に回転しているか否かを判別する。
上記比較結果が、「取得光量値＞記憶部光量値」であれば、エンコーダモータ２４ａは光量値が増加する方向に移動していることになる。例えば前記図１２で説明すると、エンコーダモータを回転体の一方向に向かって移動し、エンコーダパルス値「９」から「１０」に移動すると、「取得光量値＞記憶部光量値」となる。
ついで、ステップＴ１２にいき、エンコーダモータ２４ａを光量が増加する方向、すなわち、同じ方向に１パルス分移動させる。
【００３２】
一方、ステップＴ１１で、「取得光量値＜記憶部光量値」の場合は、エンコーダモータ２４ａは光量値が減少する向に移動しているので、エンコーダモータ２４ａを逆方向に、すなわち光量値が増加する方向に２ステップ分移動させる（ステップＴ１３）。
すなわち、「取得光量値＜記憶部光量値」の場合は、図１２の例で説明すると、エンコーダパルス値「９」から「８」に移動し、「８」での光量を取得したことになる。
このとき、光増加方向がエンコーダパルス値「９」から「１０」に向かう方向であったことが分かるので、エンコーダモータを光増加方向、すなわち、エンコーダモータが回転していた方向に対して、反対方向に向かって２パルス移動すれば、エンコーダパルス値を「８」から「１０」に移動させることができる。
【００３３】
ついで、取得した光量値が最大光量となるエンコーダモータの回転位置を求める。
まず、ステップＴ１４で、ステップＴ１０で取得した光量値を記憶部５０４に記憶し、受光部が受光する光量を取得し、上記記憶された光量値と比較する（ステップＴ１４−Ｔ１６）。そして、「取得光量値＞記憶部光量値」であれば、まだ光量値が最大値まで到達していないので、ステップＴ１２に戻り上記ステップＴ１２−Ｔ１５の処理を繰り返す。 上記処理を繰り返し「取得光量値＜記憶部光量値」になると、取得光量値が最大値に到達し最大値を超えて減少し始めたということなので、上記記憶部に記憶された光量値を最大光量値とする。
例えば前記図１２で説明すると、エンコーダモータを一方向に向かって移動し、エンコーダパルス値「１０」→「１１」→「１２」→「１３」に移動すると、「１２」→「１３」になるとき、「取得光量値＞記憶部光量値」から「取得光量値＜記憶部光量値」に変わる。この場合は、取得光量値が最大値に到達し最大値を超えて減少し始めたということなので、上記エンコーダ値「１２」を最大の光量値が得られる回転位置とする。
ついで、上記記憶部に記憶された光量値（最大値）を規定値と比較する（ステップＴ１７）。
ここで、「取得光量値＜規定値」になる場合は、取得光量の最大値が規定値に達しない場合であり、この場合はエラー終了する。例えば図１２の例では、エンコーダパルス値「１２」の位置の光量値が規定値以下である場合は、例えば回転体の撓みが大きすぎるなどの理由により、光量値が規定値を超えることがないので、不良であると判断する。
また、記憶部に記憶された光量値が規定値以上であれば、該規定値を超えている光量値を取得したときのエンコーダモータ２４ａの回転位置を設定位置として記憶する（ステップＴ１８）。
ついで、エンコーダモータ２４ａのイニシャライズを行い（ステップＴ１９）、装置イニシャライズを終了する。
【００３４】
（２）チップセット、測定前処理工程
装置イニシャライズ終了後、図１（ｂ）に示したように、血液分析装置の筐体１の蓋１ａが開けられ、測定室のチップ挿入口１ｂにμＴＡＳチップが挿入され、チップ保持部２２にμＴＡＳチップが配置される。
チップセット後、測定前処理として、図１４に示す工程を行う。
すなわち、検体液の秤量、検体液と試薬との混合、測定液を測定エリアに液送する処理等を行うため、チップ方向切替機構３０により、必要に応じてチップの方向を切り替え、また、チップに遠心力を書ける必要がある場合には、回転体２５を回転させる（ステップＳ１−Ｓ３）。
そして、チップの方向を切り替えて再度、処理を行う必要がある場合には、ステップＳ４からステップＳ１に戻り上記工程を繰り返す。
【００３５】
（３）測定処理工程
上記測定前処理で、吸光度測定を行なうことができる測定液が得られると、図１５に示す測定工程処理でこの測定液の吸光度測定が行われる。
すなわち、まず、前記イニシャライズ工程で求めたエンコーダモータ測定設定位置に、エンコーダモータを回転移動させる（ステップＳ１）。
ついで、吸光度測定処理を行う（ステップＳ１）。すなわち、前記したように、光源４１からの光がμＴＡＳチップの測定エリアに入射し、測定エリアから出射した光が受光部４３で受光され、吸光度が測定される。
μＴＡＳチップに保持される測定液は、規定値以上の光量値が得られる測定設定位置で測定されるので、例えば温度変化などにより回転体が撓んでも、信頼性のある測定結果が得られる。
測定終了後、測定室内の回転体２５の原点移動処理が行われて、回転体２５が原点位置に戻り、チップ保持部２２から測定したμＴＡＳチップが取り出される。
他に血液測定に供するμＴＡＳが無ければ電源をＯＦＦにして、終了する。
【００３６】
以上のように、第１の実施例に係る血液分析装置は、μＴＡＳチップに保持された測定液を測定する前に、所期光量が得られる位置を求め、これを記憶することに特徴がある。 特に、μＴＡＳチップの内部に保持された血液と試薬との反応を促進する目的で、μＴＡＳチップを加熱する加熱手段を設けた血液分析装置においては、この加熱手段で回転体が加熱されると、熱膨張等により撓んでしまうこともある。そこで、第１の実施例に係る血液分析装置は、μＴＡＳチップが配置される測定室の内部が設定温度になってから、所期光量が得られる位置を求めることで、所期光量位置が得られた後に、回転体が撓むことを防止できる。
また、最大光量値が得られる位置を求め、これを記憶し、この最大光量値が得られる回転体の回転位置を測定設定位置とすることにより、より高精度の測定結果を得ることができる。
【００３７】
次に本発明の第２の実施例について、図１６及び図１７により説明する。
図１６は前記図３と同様、血液分析装置の断面図を示し、図１７は、図４（ａ）と同様、回転体２５をチップ保持部側から見た概念図であるが、本実施例においては、図３、図４に示したものと光源と受光部の位置が異なり、これに伴ってアパーチャ部が設けられる位置が異なっている。
すなわち、本実施例においては、図１７に示すように、アパーチャ部２３は、チップ保持部２２の側壁部分に設けられ、チップを保持するチップ保持部２２上に反射鏡４２が設けられている。そして、光源４１からの光が、回転体２５の横方向からアパーチャ部２３を通って上記反射鏡４２に入射し、ここで反射して、回転体２５の横方向に設けられた受光部４３に入射するように構成されている（図１６は断面図であり、この構成は示されていない）。
その他の構成は前記図３等に示したものと同様であり、前述したように測定部２０は中空円柱状の測定室２１を有し、この測定室２１内に、回転体２５が配置される。回転体２５は、駆動軸２４ｂを介して回転駆動機構２４の遠心用モータ２４ａが連結され、回転体２５は遠心用モータ２４ａで回転駆動される。また、遠心用モータ２４ａには、その回転位置を検出するためのエンコーダ２４ｃが設けられている。
【００３８】
回転体２５の底部には、前記したように方向切替用ギア２６が、回転可能に軸支されて設けられており、このギア２６上に、μＴＡＳチップを保持するためのチップ保持部２２が設けられる。
また、測定室２１の上面および下面の一部の領域には、測定室２１内の温度を一定温度例えば３７℃に維持するための面状の加熱手段３５が設けられており、例えばサーミスタ等の温度測定手段３６による検出温度に基づいて、測定室内の温度が一定になるように制御される。
また、測定部２０は、前述したようにチップ保持部２２に保持されたμＴＡＳチップの向きを調整するための、チップ方向切替機構３０を備えている。
そして、チップ方向切替用モータ３１を駆動することにより、原動側ギア３３が回転し、これと噛み合う方向切替用ギア２６が回転してチップ保持部２２が回転する。これにより、μＴＡＳチップ６０の向きを変えることができる。
【００３９】
第２の実施例に係る血液分析装置における制御装置の構成、動作などは、第１の実施例で説明した通りであり、第１の実施例に係る血液分析装置と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例においては、チップ保持部に反射鏡を設けているので、回転体の撓みと一緒に反射鏡の位置も変化する。このため、チップ保持部に反射鏡を設けない血液分析装置よりも回転体の撓みの影響を受け易い。
しかし、本実施例のように、規定値以上の光量値が得られる測定設定位置を求めておくことにより、回転体の変形と一緒に反射鏡の位置も変化しても、光源からアパーチャ部に入射する光量が減少し測定結果がバラツクといった問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る血液分析装置を具備する筐体の外観図である。
【図２】本発明に係る血液分析装置の測定部の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例の血液分析装置の測定部の断面構成を示す図である。
【図４】回転体をチップ保持部側から見た概念図である。
【図５】本発明の第１の実施例の血液分析装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図６】エンコーダモータを用いた場合の駆動ユニット制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】エンコーダモータを用いた場合の駆動ユニット制御部における制御処理を示すフローチャートである。
【図８】パルスモータを用いた場合の駆動ユニット制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図９】パルスモータを用いた場合の駆動ユニット制御部における制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】μＴＡＳチップに保持された測定液の吸光度測定の全工程を示す概略フローチャートである。
【図１１】本発明に係る測定位置設定工程を含むイニシャライズ工程の処理を示すフローチャート（１）である。
【図１２】エンコーダパルス値とアパーチャを通過する光量の関係を示す図である。
【図１３】本発明に係る測定位置設定工程を含むイニシャライズ工程の処理を示すフローチャート（２）である。
【図１４】測定前処理工程の概略フローチャートである。
【図１５】測定処理工程の概略フローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施例の血液分析装置の断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施例の血液分析装置の回転体をチップ保持側から見た図である。
【図１８】従来の血液分析装置の測定部の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 筺体
１ａ 蓋
１ｂ チップ挿入口
１０ 血液分析装置
２０ 測定部
２１ 測定室
２２ チップ保持部
２３ アパーチャ部
２４ 回転駆動機構
２４ａ 遠心用モータ
２４ｂ 駆動軸
２４ｃ エンコーダ
２５ 回転体
２６ 方向切替用ギア
３０ チップ方向切替機構
３２ 玉軸受け
３３ 原動側ギア
３５ 加熱手段
３６ 温度測定手段
４０ 測定ユニット
４１ 光源
４２ 反射鏡
４３ 受光部
４４ 光ファイバ
５５ 駆動ユニット制御部
５０ 制御部
５０１ イニシャライズ工程制御部
５０２ 測定工程制御部
５０３ 測定位置設定部
５０４ 記憶部
５５１ ＣＰＵ
５５２ ドライバ
５５３ カウンタ
６０ μＴＡＳチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を通過させるアパーチャ部を有し、測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部と、該チップ保持部を載置して回転する回転体と、該回転体を回転させる回転駆動機構と、該回転体に対する該μＴＡＳチップの向きを変更するチップ方向切替機構と、を備えてなる駆動ユニットと、
上記アパーチャ部に光を入射させる光源と、該光源からの光を受光する受光部とを備える測定ユニットと、
上記回転駆動機構と該光源及び受光部を制御する制御部とを有する血液分析装置において、
上記制御部は、上記μＴＡＳチップに上記光源からの光を入射させて測定液を測定するときの回転体の回転位置である測定位置を定めるための測定位置設定部を備え、
上記測定位置設定部は、測定液を測定する前に上記回転体を回転させ、上記アパーチャ部を通過して上記受光部が受光する上記光源からの光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の測定位置を求める
ことを特徴とする血液分析装置。
【請求項２】
上記測定位置設定部は、上記受光部が受光した光量とその光量が得られる回転体位置とを記憶する記憶部を備え、
回転体の各回転位置における上記光量を上記記憶部に記憶させて最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする
ことを特徴とする請求項１に記載の血液分析装置。
【請求項３】
上記チップ保持部と上記回転体とを内部に配置するように室を設け、該室に加熱手段と温度測定手段を設け、
上記制御部は、該温度測定手段により測定される温度が所定温度になるように該加熱手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の血液分析装置。
【請求項４】
上記測定位置設定部は、上記光量値が、上記規定値以上にならないとき、不良と判断する
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３の記載の血液分析装置。
【請求項５】
測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部を載置した回転体を備え、
上記μＴＡＳチップをチップ保持部に保持させて、該回転体を回転させて上記測定液に対して所定の処理を行った後、
上記回転体を測定位置まで回転させて、上記チップ保持部に設けられたアパーチャ部から上記μＴＡＳチップに光を入射し、μＴＡＳチップを透過した光を受光部で受光して、上記測定液の特性を測定する血液分析装置における上記測定位置の設定方法であって、
測定液を測定する前に以下の（イ）（ロ）の工程により、測定位置を求める
（イ）上記回転体を回転させながら、上記アパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値を求め、
（ロ）受光した光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の回転位置を求めて、上記測定位置とする
ことを特徴とする血液分析装置における測定位置の設定方法。
【請求項６】
請求項５の（ロ）の工程を行なう際、最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする
ことを特徴とする血液分析装置における測定位置の設定方法。
【請求項７】
チップ保持部の雰囲気温度が所定温度になるまで加熱したのちに、請求項５または請求項６に記載の（イ）（ロ）の工程を行なう
ことを特徴とする血液分析装置における測定位置の設定方法。
【請求項１】
光を通過させるアパーチャ部を有し、測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部と、該チップ保持部を載置して回転する回転体と、該回転体を回転させる回転駆動機構と、該回転体に対する該μＴＡＳチップの向きを変更するチップ方向切替機構と、を備えてなる駆動ユニットと、
上記アパーチャ部に光を入射させる光源と、該光源からの光を受光する受光部とを備える測定ユニットと、
上記回転駆動機構と該光源及び受光部を制御する制御部とを有する血液分析装置において、
上記制御部は、上記μＴＡＳチップに上記光源からの光を入射させて測定液を測定するときの回転体の回転位置である測定位置を定めるための測定位置設定部を備え、
上記測定位置設定部は、測定液を測定する前に上記回転体を回転させ、上記アパーチャ部を通過して上記受光部が受光する上記光源からの光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の測定位置を求める
ことを特徴とする血液分析装置。
【請求項２】
上記測定位置設定部は、上記受光部が受光した光量とその光量が得られる回転体位置とを記憶する記憶部を備え、
回転体の各回転位置における上記光量を上記記憶部に記憶させて最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする
ことを特徴とする請求項１に記載の血液分析装置。
【請求項３】
上記チップ保持部と上記回転体とを内部に配置するように室を設け、該室に加熱手段と温度測定手段を設け、
上記制御部は、該温度測定手段により測定される温度が所定温度になるように該加熱手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の血液分析装置。
【請求項４】
上記測定位置設定部は、上記光量値が、上記規定値以上にならないとき、不良と判断する
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３の記載の血液分析装置。
【請求項５】
測定液を保持するμＴＡＳチップを保持するチップ保持部を載置した回転体を備え、
上記μＴＡＳチップをチップ保持部に保持させて、該回転体を回転させて上記測定液に対して所定の処理を行った後、
上記回転体を測定位置まで回転させて、上記チップ保持部に設けられたアパーチャ部から上記μＴＡＳチップに光を入射し、μＴＡＳチップを透過した光を受光部で受光して、上記測定液の特性を測定する血液分析装置における上記測定位置の設定方法であって、
測定液を測定する前に以下の（イ）（ロ）の工程により、測定位置を求める
（イ）上記回転体を回転させながら、上記アパーチャ部を通過して、受光部で受光される光の光量値を求め、
（ロ）受光した光の光量値が、あらかじめ設定された規定値以上になる上記回転体の回転位置を求めて、上記測定位置とする
ことを特徴とする血液分析装置における測定位置の設定方法。
【請求項６】
請求項５の（ロ）の工程を行なう際、最大光量となる回転位置を求め、該回転位置における光量値が規定値以上であるとき、該回転体の回転位置を、回転体の測定位置とする
ことを特徴とする血液分析装置における測定位置の設定方法。
【請求項７】
チップ保持部の雰囲気温度が所定温度になるまで加熱したのちに、請求項５または請求項６に記載の（イ）（ロ）の工程を行なう
ことを特徴とする血液分析装置における測定位置の設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２６４８６８（Ｐ２００９−２６４８６８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３５８４（Ｐ２００８−１１３５８４）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]