JP2001141654A - 分光光度・比濁検出ユニット - Google Patents
分光光度・比濁検出ユニットInfo
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Abstract
からの散乱光と、ほぼ0度の角度で透過した光の両方を
測定することができる装置の提供。 【解決手段】 本装置は、a)一つまたはそれ以上の、
好ましくは二つの、同じスペクトル領域あるいは異なっ
た、好ましくは異なったスペクトル領域を有する光源
と、b)所望の測定部位へ光を振り分け、案内する一つ
またはそれ以上のビーム案内装置と、c)所望スペクト
ル領域の目標とする分離または組み合わせを行い、ま
た、ビームの整形をおこなう一つまたはそれ以上のフィ
ルターと、d)ビーム直径を制限しかつビームを整形す
る一つまたはそれ以上のダイアフラムと、e)測定しよ
うとしている材料の発生する信号および基準信号を検出
する適当なセンサーとを包含し、主としてインビトロ診
断における分光光度・比濁分析をほぼ同時に行うことが
できる。
Description
て分光光度・比濁分析を本質的に同時に行う方法および
装置に関する。近年、自動化されたインビトロ実験分析
のためのより感度の良い光学的検出方法についての需要
が高まっているのと同時に、分析法の整合、調和を向上
させる要求が高まってきている。
タの形に測定検査室の数が集中しているという背景から
わかる。分析法により広範囲に適合させ、異なった機
種、方法条件の数を減らすことによって、初めて、操作
要件を増やすことなく簡単に検査を実施することができ
る。これらの努力は、診断分野でのさらなるコスト削減
を意図している。
析装置についての要求が高まりつつある。多数のサンプ
ルおよび多種類のサンプルを処理し、所望の処理量を達
成できるようにするために、分析機器は、付加的に、対
応するネットワークを経て、検査統合システムに接続さ
れ、サンプル、検査あるいは消費材料を断続的に追跡で
きる。
ロ診断用途分野においても調和が行われる場合にのみ、
このような完全自動化分析機の資本支出およびそれに続
く設備稼働率が達成され得るのである。したがって、今
でも、とりわけ共通のプラットフォームでの臨床化学、
血漿たんぱく診断または免疫化学診断のパラメータを実
行する試みがなされている。これは、特に、異なった用
途分野におけるプロセス技術についての要件が類似して
いるときには、成功している。これは、サンプルまたは
試薬溶液の処理のための、保管(温度安定性)または計
量測定(体積、精度)に関する条件が良く一致している
ことが多いためである。したがって、適合および調和の
向上は、分析に使用される検出方法にも矛盾することな
く及ばなければならない
度測定または光散乱によって得られる種類の測定データ
を得る方法を使用しているにすぎない。或る種の分析法
においては、光散乱は、異なった角度で、または、異な
った角度範囲で検出される。散乱光方法は、極めて感度
が高く、その解像度は、凝集検査あるいは粒子強化イン
ビトロ診断におけると同様に、光度測定方法、特に、散
乱中心の形成および一時的変化が検出される方法よりも
優れている。散乱光理論に関する広範囲にわたる考察お
よび計算は、それ自体、当業者に知られているものであ
り、文献(たとえば、C. F. Bohren, D. R. Huffman、A
bsorption and Scattering of Light bySmall Particle
s、J. Wiley & Sons, 1983)に記載されている。さら
に、インビトロ診断検査への応用概念は、とりわけ、E.
P. Diamandis等、1997年(Immunoassay, Academic Pre
ss, 1997, Chapter 17: Nephelometric and Turbidimet
ric Immunoassay)およびそこで引用されている文献に
見出すことができる。
吸収性のみを検出する光度測定検査を実施することにあ
る。この場合、せいぜい、測定すべき材料に含まれる汚
染物質を測定することができるだけなので、散乱光信号
が欠除している。
国特許第4,408,880号が、サンプルをレーザー光
線で励起し、その散乱光を入射光の光軸の外の角度で検
出する方法を記載している。測定に使用される散乱光
は、レーザーからの励起光を保持する適当に形付けた環
状のダイアフラムによってマスキングされる。
に、散乱光測定を2度の角度と90度の角度で同時に行
う散乱光測定装置を記載している。WO98/0070
1が、比濁計と2つの光源を包含する濁度計との組み合
わせを記載している。レーザーの形態をした一方の光源
は、90度で検出される散乱光を発生するが、赤外線ス
ペクトル領域で発光するダイオード(LED)は、入射
光の軸線上の濁度を測定するのに役立つ。この出願で記
載する方法は、特に、使用するレーザーの強度のコント
ロールを向上させるのに役立つ。
本質的に同時に実施することを可能にする公知の方法お
よび/または装置はない。したがって、本発明は、一つ
の組立体内で一つのサンプルについて本質的に同時の分
光光度・比濁測定を可能にする装置を見出す目的に基づ
いている。
の測定点と比濁測定の測定点が、測定タイプにとって必
要なだけ接近した時刻で互いに続くということを意味す
る。反応速度測定の場合、時間間隔は、たとえば、終点
測定の場合よりも短くなければならない。終点測定で
は、測定時間間隔は、測定部位に関する測定セルの回転
/並進運動の機械的なサイズによって本質的に決定され
る。一方、反応速度測定の場合、時間間隔はできるだけ
短くなければならない。
原理に基づいてインビトロ診断分析を実施する方法の組
み合わせを可能にする装置を記載する。この場合、測定
ユニットによって、光度測定方法および散乱光測定方法
を本質的に同時に使用することが可能になる。一つまた
はそれ以上の光源1、2は、共通のビーム案内装置24
を介して、反応部位11に案内される。散乱光または光
度測定の信号は、センサー17、25によって検出され
得る。パルス化駆動は、二つの方法を一時的に分離し、
作動中に、相互の影響あるいは干渉がまったく生じない
ようにすることを意味する。
ため、特に、粒子強化免疫診断において使用されるが、
光度測定は、スペクトル変化に基づく他の多数の臨床化
学パラメータを測定するのに役立つ。この組み合わせに
より、単一のモジュールについて臨床化学、免疫診断、
血漿たんぱく診断または凝固診断に関する多数の異なっ
た診断検査を実施することを可能にするという目的を達
成することが可能になる。
診断における自動化測定システムの使用分野に関する。
特に、ここに記載されている装置は、UV−Visスペ
クトル領域において散乱光測定および/または光度測定
の助けによって測定される検査を同時に実施することを
可能にする。
システムの場合と同様に、測定キュベットにおいて多数
のサンプルおよび検査の測定を共通のローターまたはカ
ルーゼルで実施するシステムに組込むことができる。
生した、サンプルからの散乱光と、ほぼ0度の角度で透
過した光の両方を測定することができる装置が開発され
た。異なった狭帯域または広帯域光源を使用して測定す
べき材料を励起することができる。これらの光源は、共
通のビーム案内装置上の反応部位まで案内される。光源
のパルス化駆動により、相互妨害または相互干渉を完全
に抑制することができる。
(たとえば、光源、レンズおよびダイアフラムの光学構
成要素)および測定すべき材料の可動収容容器(キュベ
ット)によってもたらされる性能についての確認を実施
することが、ここに記載する方法の目的である。
つの実施態様を使用する例により詳しく説明する。図1
は、概略的に、光源1、2、測定すべき材料のための容
器11(キュベット)および検出器17、22、25か
らなる配置を示している。これから明らかなように、入
射光の軸線まわりの立体角が、両方法において利用され
る。散乱光測定のために最も多く使用される配置におい
て、散乱光は90度の角度で検出される。その結果、散
乱光からの入射光の分離が、特に容易に達成される。一
方、より大きい立体角を選び、入射光の順方向における
角度または角度範囲を利用することで、散乱光のより高
い強度をえることが可能になる。その結果、技術的に簡
単でコスト効果の高い配置を構成することができる。順
方向における角度での散乱光の割合は、特に、人間のイ
ンビトロ診断で使用するための粒子強化免疫検定法を利
用する有機巨大分子についての測定(本明細書の説明に
従って行われる)について正確に高い。
光源1、2は、異なるスペクトルの帯域幅を有する。散
乱光測定のための光源は赤または赤外線スペクトル領
域、好ましくは650〜950ナノメートルの範囲で狭
帯域発光を行うが、光度測定のための光源は、代表的に
は、300〜800ナノメートルのスペクトル領域で光
を発する。これら両光源は、本実施態様においては、パ
ルス化操作で使用される。
励起の目的のために、両光源からの光は、たとえば、光
導波管あるいは光ファイバー束を経て、結合ユニット4
に案内され、そして、適当な光学構成要素を介して取り
出される。2つの帯域幅に特に適用されるダイクロイッ
ク・ビーム・スプリッター5により、両光源を共通のビ
ーム軸線24上で案内することが可能になる。対応する
レンズ6、9を使用して後の測定のためにビームを平行
化する。入射光の一部は、基準測定22、23のため
に、別のビーム・スプリッター8によってマスキングさ
れ得る。
2上にダイアフラム10を通して入射する光ビーム24
は、被測定材料の種類に応じて、散乱または吸収され
る。しかしながら、二つの光源のパルス化励起は、両方
法が互いに独立して実施され得るということを意味す
る。この場合、光源の一方をトリガするのに必要である
情報は、測定に先だって必要な検査定義によって選ばれ
ることができ、測定が実施されつつある間、システムに
知らされる。
離は、ビーム軸線上に配置されたダイアフラム13によ
って行われる。この場合、ダイアフラムは、一方では散
乱光トラップとして役立ち、他方では軸方向の入射光の
ための偏向ユニットとして役立つように構成されている
と有利である。そのために、ダイアフラムは、環状の有
孔ダイアフラムとして構成される。内径および外径の選
択よって、分析のために最も有利な立体角範囲を選ぶこ
とができる。ダイアフラムを通して散乱光として透過し
た部分は、レンズまたはレンズ系14によって、検出器
17の入力部に焦点が合わされる。
伴うが、光度測定のためには、より広い帯域の光源が使
用される。その結果、光度測定のために使用される信号
がさらに評価されなければならない。この目的のため
に、ほぼ0度でビーム軸線に入射する光は、ダイアフラ
ム13の助けによって外される。このダイアフラム13
の中央部分は有孔ダイアフラムとして設計されている。
この有孔ダイアフラムは、0.5〜3mmの直径を有し、
入射ビーム横断面を制限する。この場合、ビームは、プ
リズム18またはそれ相応に湾曲したファイバー束の別
の適当な光案内装置によって偏向され得る。光は、当業
者にとって公知の光学構成要素によってファイバー束1
9に送られる。ファイバー束は、その後、分光光度計2
5の入口スリットとして役立つ。この場合、ダイオード
線形アレイについての公知の原理が、分光光度計として
使用され、なんら機械的な構成要素を備えず、全スペク
トル帯域幅を短時間で測定することができる。
得られた後、データは、さらなる処理のためにコンピュ
ータ27に送られる。
処理量を高めるために、多数の測定キュベットを同時に
処理しようとしている分析システムでしばしば使用され
る。この目的のために、図3から明らかなように、たと
えば、キュベット11は回転可能なカルーゼルまたはロ
ーター上に置かれる。これは、図2によれば、同様にパ
ルス化操作の好ましい使用モードを明示している。すな
わち、時間間隔Δ1内に測定光学素子にアクセスできる
領域32、34にキュベット11が置かれている場合、
利用できる光源1、2のうちの一方からのパルス(Δ
2)がトリガされ、33および結合ユニット32を経て
キュベット13に適用される。これから得られた信号
は、時間間隔Δ4内で検出される。検査およびそれに付
随する評価方法のタイプに応じて、光の透過部分、散乱
部分は、それぞれ、センサー17および22によって検
出される。したがって、この駆動タイプにより、異なっ
た光源によって被測定材料が完全に個別に励起され、散
乱光または透過光の相互の影響は皆無である。図2に示
す付加的な時間間隔Δ3は、暗値(dark value)の調整
のためにセンサー17および22による基準信号の検出
を可能にするのに役立つ。
的に回転させることよって、その次のキュベットを測定
することが可能となる。これらの二つの主要な方法に加
えて、これら二つの方法を相互に補足する多くの可能性
を開くことができる。
長または吸収の検定のために、ビーム経路内へのスタン
ダード7の瞬間的な導入を使用し得る。 2.測定ユニットの領域に置いたキュベットの位置決め
を検査すること:ローター上に置いたキュベットの周期
的運動は、部位依存キュベット・プロファイルの記録お
よびそれのさらなる位置決定を可能にする。 3.蛍光/化学ルミネッセンス・モード:キュベット1
1上に置かれた被測定材料12は、さらなるフィルター
7の利用が適切であるならば、光源1、2のうちの一方
の光源によって選択的に励起され得る。こうして生じた
蛍光は、さらなるブロッキング・フィルター15の使用
による或る種の情況下に、検出器17によって検出され
得る。
の概略図を示す。
てのタイミング線図を示す。
る回転可能なローター内での測定ユニットの使用を示
す。
Claims (25)
- 【請求項1】 a)一つまたはそれ以上の、好ましくは
二つの、同じスペクトル領域あるいは異なった、好まし
くは異なったスペクトル領域を有する光源と、b)所望
の測定部位へ光を振り分け、案内する一つまたはそれ以
上のビーム案内装置と、c)所望スペクトル領域の目標
とする分離または組み合わせを行い、また、ビームの整
形をおこなう一つまたはそれ以上のフィルターと、d)
ビーム直径を制限しかつビームを整形する一つまたはそ
れ以上のダイアフラムと、e)測定しようとしている材
料が発生する信号および基準信号を検出する適当なセン
サーとを包含する、光学測定を実施するための装置。 - 【請求項2】 UV−Visスペクトル領域、好ましく
は320〜750ナノメートルのスペクトル範囲で光を
発する一つの光源を包含することを特徴とする請求項1
に記載の装置。 - 【請求項3】 キセノン・パルス化光源である一つの光
源を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 赤または赤外線(NIR)のスペクトル
領域、好ましくは600〜900ナノメートルで光を発
する一つの光源を有することを特徴とする請求項1に記
載の装置。 - 【請求項5】 レーザー・ダイオードまたは発光ダイオ
ード(LED)である一つの光源を有することを特徴と
する請求項1に記載の装置。 - 【請求項6】 IR−LEDが、800〜950ナノメ
ートルの範囲で光を発することを特徴とする請求項5に
記載の装置。 - 【請求項7】 光源が、パルス化操作で使用されること
を特徴とする請求項1〜6に記載の装置。 - 【請求項8】 固定接続軸線上の個別の構成要素から構
成されるビーム案内装置を備えることを特徴とする請求
項1に記載の装置。 - 【請求項9】 可撓性の光ファイバーを包含するビーム
案内装置を備えることを特徴とする請求項1に記載の装
置。 - 【請求項10】 光源の波長または吸収に関して使用さ
れる光源の較正のために使用されるフィルターを収容す
る挿入体を備えることを特徴とする請求項1に記載の装
置。 - 【請求項11】 利用できるビーム範囲を制限するダイ
アフラムを備えることを特徴とする請求項1に記載の装
置。 - 【請求項12】 定めた割合の有効な光を基準として検
出する部分透明なミラーを包含することを特徴とする請
求項1に記載の装置。 - 【請求項13】 入射軸線のまわりの、小さい角度で入
射する光をマスキングで取り除くダイアフラムを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項14】 ダイアフラムを、一方では、順方向に
おいて小さい角度で入射する散乱光をマスキングして除
くと共に、他方では、さらなる測定のための、ほぼ0度
の小さい角度で入射する光を透過させるために使用する
ことを特徴とする請求項1または13に記載の装置。 - 【請求項15】 光を、順方向において5度未満の角度
で検出することを特徴とする請求項1、13または14
に記載の装置。 - 【請求項16】 入射光が、ビーム偏向配置の助けによ
ってビーム経路から外へ案内されるようになっているこ
とを特徴とする請求項1、14または15記載の装置。 - 【請求項17】 ビーム偏向配置が、対応する接続構成
要素を有する剛性の光学要素または光導波管を包含する
ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 - 【請求項18】 検出光が、分光測光器ユニットの入口
スリットに振り分けられることを特徴とする請求項1お
よび15〜17のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項19】 ダイアフラムを通過する散乱光が、レ
ンズ系によって検出器の入力部に像形成されることを特
徴とする請求項1、13または14に記載の装置。 - 【請求項20】 望ましくない波長範囲の光を分離、抑
制するフィルターを備えることを特徴とする請求項1、
13、14または19に記載の装置。 - 【請求項21】 使用される光源をパルス化駆動するオ
プトエレクトロニクス構成要素を備えることを特徴とす
る請求項1に記載の装置。 - 【請求項22】 さらなる測定処理のための信号の増幅
および変換を行う電子構成要素を備えることを特徴とす
る請求項1に記載の装置。 - 【請求項23】 構成要素に共通する制御および信号の
評価、表示を行うプロセッサ・ユニットを包含すること
を特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項24】 共通のビーム案内装置上へキュベット
で測定されるべき材料の励起を行うための、異なったス
ペクトル帯域幅の光源から入手可能な波長を結合するダ
イクロイック・フィルターを包含することを特徴とする
請求項1に記載の装置。 - 【請求項25】 請求項1または2に記載の装置を、イ
ンビトロ診断において分光光度分析器および/または比
濁分析器で使用することを特徴とする方法。
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