CN103026241B

CN103026241B - 自动分析装置

Info

Publication number: CN103026241B
Application number: CN201180036069.4A
Authority: CN
Inventors: 山崎功夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: EP2600158A1; US20130121880A1; JP2012026942A; JP5277214B2; WO2012014620A1; CN103026241A

Abstract

一种自动分析装置，具备从试样容器(10)向反应容器(35)分注试样的分注机构(15)；和对所述反应容器(35)的内容物进行分析的分析单元(61)，所述分注机构(15)由使喷嘴内的压力产生变化的压力产生机构(69)；和对该喷嘴与压力产生机构(69)进行连接，在内部对压力传递介质进行保持的分注流路(24)构成，且具有对流路内的压力传递介质赋予特定频率的振动的振动器(27)；和对该流路内的压力进行检测的压力传感器(26)，且具备基于从该压力传感器(26)的输出中提取出的该特定频率的分量的振幅或者相位差，来检测所述喷嘴内是否正常吸引了试样的机构(76)。从而解决了在通过分注导管吸引试样、试剂时产生了空吸、堵塞的情况下，产生分注不良的问题。

Description

自动分析装置

技术领域

本发明涉及对血液等的成分进行自动分析的自动分析装置。

背景技术

自动分析装置，将由血液、尿等生物体试样组成的样本从样本容器向反应线上的反应容器进行分注，进而将试剂从试剂容器向反应线上的反应容器进行分注，通过如光度计那样的测量单元对样本和试剂的混合液进行测量来进行定性或者定量分析。

在对样本、试剂一起进行分注动作时，使分注导管的顶端浸泡在分注对象的液体内，其浸泡深度越大，液体向导管外壁的附着量越增加，污染越变大。因此，为了尽量降低分注导管的浸泡深度，一般采用的方法是按照如下方式进行动作控制，即，检测容器内的液体的液面，并在导管的顶端达到比液面稍微向下的位置使导管的下降动作停止，接着向导管内吸引规定量的液体。作为对样本的液面进行检测的单元，使用对样本导管和样本之间的静电电容进行测量的方法等。该方法中，利用一旦样本导管与样本接触，则静电电容大幅变化的特性对液面进行检测。

在采用这样的样本导管进行的样本吸引时，有时会因为操作员在分注作业时的不顺利等导致在检测对象或者试剂的液面上部生成膜或者泡。这种情况下，在分注导管顶端与液面上的膜、或者泡接触的时刻，静电电容大幅变化，因此有可能将膜或泡检测为液面，在原有的被设定为从的液面稍微向下的导管浸泡高度下无法到达液面。即，通过接着进行的吸引动作，有可能吸引的不是液体而是不足定量的液体或者空气，而输出与期待值不同的分析结果。为了解决该问题，专利文献1中公开了如下方法：在吸引流路设置压力传感器，对在吸引动作停止后的吸引流路内的压力进行检测，通过将吸引动作中或者吸引动作后的压力值与阈值进行比较，从而检测吸引流路的堵塞或者吸引量不足。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-17144号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1记载的方法中，通过将吸引动作中、或者吸引动作后的特定期间的压力的平均值或者变化量与预先设定的阈值进行比较，从而检测吸引量的不足。

但是，在吸引动作中或吸引动作后压力变动大，与此相对地，正常吸引时和吸引不足时的压力差小，因此难以正确判断吸引不足。

进而，由于吸引的检查对象、试剂的粘性系数等不固定，而且吸引量也根据测量项目的不同而发生变化，因此正常吸引时的压力值不是固定值，难以在所有条件下判断正常吸引和吸引不足。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的自动分析装置，具备：分注机构，其从试样容器向反应容器分注试样；和分析单元，其对所述反应容器的内容物进行分析，所述分注机构，由可移动的分注导管；可进行定量吸引、喷吐的定量泵；连接分注导管和定量泵，并在内部保持系统液的分注流路组成，并具有对流路内的系统液赋予特定频率的振动的振动器；和对分注流路内的压力进行检测的压力传感器，具备基于从压力传感器的输出中提取出的该特定频率的分量的振幅或者相位差，来检测在吸引动作中是否正常吸引了试样的机构。

另外，优选采用表示振动器的振动的相位的信号、和压力传感器的输出信号，进行信号处理。

另外，优选在试样的吸引时，分别检测空吸的产生、和堵塞的产生。

另外，优选在分注导管的顶端具有朝向顶端部使内径变小的节流部。

另外，优选特定频率是分注流路内的流体的压力振幅最大的共振频率附近的频率。

另外，优选对压力变动的特定频率的振幅、和与振动器的振动对应的压力变动的相位延迟进行检测，通过对振幅和相位延迟的关系与预先决定的基准进行比较，从而判断有无试样吸引的异常。

另外，优选压力变动的检测，是在从试样吸引结束至喷吐开始为止的期间进行的。

另外，优选压力变动的检测是在分注导管的移动过程中进行的。

另外，优选振动器被兼用作脉冲驱动的定量泵。

另外，优选在分注流路的两处以上设置压力传感器，通过比较多个压力传感器的信号，从而检测有无试样吸引的异常。

发明效果

本发明的自动分析装置，能够提供一种具备如下功能的自动分析装置，即，在分注流路中设置压力传感器和振动机构，由于采用压力变动的振动频率分量的振幅和相位差判断是否正常进行了吸引，因此即使在液面上存在膜或者泡而无法吸引规定量的液体的情况下，也能够正确检测出该情况。

附图说明

图1是表示第1实施例的整体的说明图。

图2是表示第1实施例的主要部分的部分构成图。

图3是表示第1实施例的压力传感器的输出波形的曲线图。

图4是表示第1实施例的频率特性的曲线图。

图5是表示第1实施例的特性的曲线图。

图6是表示第1实施例的不同条件下的特性的曲线图。

图7是表示第2实施例的主要部分的部分构成图。

图8是表示第2实施例的压力传感器的输出波形的曲线图。

图9是表示第3实施例的主要部分的部分构成图。

图10是表示第4实施例的整体的说明图。

具体实施方式

以下，采用附图对本发明的实施方式进行说明。

图1、图2表示能够应用本发明的自动分析装置的一实施例。

由如下部分组成：能够搭载多个对试样进行保持的样本容器10的样本盘12、能够搭载多个对试剂进行保持的试剂容器40的第1试剂盘41以及第2试剂盘42、在周围配置了多个反应容器35的反应盘36、将从样本容器10吸引的试样向反应容器35进行分注的样本导管15、将从第1试剂盘41内的试剂容器40吸引的试剂向反应容器35进行分注的第1试剂导管20、将从第2试剂盘42内的试剂容器40吸引的试剂向反应容器35进行分注的第2试剂导管21、对反应容器35内的液体进行搅拌的搅拌装置30、对反应容器35进行清洗的容器清洗机构45、设置在反应盘36的外周附近的光源50、分光检测器51、与分光检测器51连接的计算机61、以及对装置整体的动作进行控制，与外部进行数据交换的控制器60。样本导管15，通过分注流路24与定量泵25连接，并在分注流路24的中途设置压力传感器26和振动器(oscillator)27。

如图2中详细所示出那样，在样本导管15的顶端设置剖面积小的节流部65。振动器27由室(chamber)70以及压电元件71构成。

在定量泵25设置由驱动机构67驱动的柱塞66。定量泵25通过阀68与泵69连接。压电元件71与振荡器72连接，振荡器72同时与相位信号检测器74连接。压力传感器26与压力信号检测器75连接，相位信号检测器74和压力信号检测器75与信号处理器76连接。样本导管15具有未图示的移动机构，能够上下、旋转地移动至样本容器10和反应容器35。

本实施例的装置如以下方式进行动作。在样本容器10中放入血液等检查对象的试样，并放置于样本盘12。各个试样所需要的分析的种类被输入控制器60中。通过样本导管15获取的试样被定量分注于排列在反应盘36中的反应容器35中，定量试剂从在试剂盘41或者42中设置的试剂容器40通过试剂导管20或者21而被分注，并通过搅拌装置30进行搅拌。反应盘36周期性地反复旋转、停止，在反应容器35在光源50前通过的时刻，通过分光检测器51进行测光。在10分钟的反应时间内，反复进行测光，之后，通过容器清洗机构45进行反应容器35内的反应液的排出以及清洗。期间，在其他的反应容器35中，采用其他的试样、试剂并行实施动作。由分光检测器51测量的数据通过计算机61进行运算，计算出与分析的种类相应的成分的浓度并显示出来。

采用图2详细说明样本导管15的动作。在吸引试样之前，首先对阀68进行开闭，用从泵69供给的系统液77填满样本导管15的流路内部。接着，在样本导管15的顶端处于空中的状态下，通过驱动机构67对柱塞66进行下降动作，对分离空气78进行吸引。接着，使样本导管15下降到样本容器10中，在顶端浸泡在试样内的状态下将柱塞66下降规定量后，将试样吸引至导管内。这种情况下，吸引液79是试样。吸引后，使导管上升后停止，从振荡器72对压电元件71施加正弦波的信号后从室70向系统液77赋予正弦波的振动。通过压力传感器26检测其间的压力变动，通过压力信号检测器75进行放大后被发送至信号处理器76。同时，从振荡器72通过相位信号检测器74检测正弦波的相位信号，并发送至信号处理器76。在信号处理器76中，根据压力信号和相位信号，判断有无吸引的异常，如果没有异常，则对控制器60提供信号后继续执行动作，使样本导管15移动到反应容器35上并喷吐试样，继续进行分析。样本导管15，在试样喷吐后，通过阀68的开闭来对内外部进行清洗以备于下一次的分析。在判断吸引存在异常的情况下，终止该分析，并显示警报，样本导管15被清洗后进行恢复动作。恢复动作，从排除异常的原因并重新分注、转移至其他试样的检查、停止装置等动作中选择。

图3表示本实施例中的压力信号的一例。横轴为时间，纵轴为压力。作为条件，示出在节流部65部分放入4种粘性不同的流体的情况。空吸，相当于节流部65部分进入空气的情况、正常1相当于进入了与正常试样能取得的范围的下限等同的粘性的液体的情况，正常2相当于进入了与正常试样能取得的平均粘性等同的粘性的液体的情况，堵塞相当于进入了异常的高粘性液体的情况。观看曲线图可知，因粘性的不同导致压力的振幅和相位改变，通过判断振幅或者相位差从而能够识别是否正常地进行了吸引、或者是否产生了空吸或者堵塞之类的异常。

图4是表示本实施例的构成中的、与振动频率对应的压力振幅的特性的曲线图。横轴为频率，纵轴为压力振幅。由曲线图可知，50Hz附近存在振幅最大的共振频率，基于粘性的振幅差大，但在比共振频率更高的频率下振幅差变小。因此，振动频率优选取共振频率附近的值。

本实施例中，由于对分注流路系统的内部的系统液77强制性地赋予正弦振动，对压力变动的交流分量的振幅和相位偏离进行检测，因此能够检测空气进入样本导管15的顶端的节流部65的空吸状态，能够避免因在空吸状态下将试样喷吐至反应容器35而导致的分注量不足，可提供一种能够以正确的量进行高精度的试样分析的自动分析装置。

另外，在本实施例中，由于能够检测在样本导管15的顶端的节流部65异常地混入高粘性的液体、异物的状态，因此能够避免因在堵塞状态下将试样喷出至反应容器35而导致的分注量不足，可提供一种能够以正确的量进行高精度的试样分析的自动分析装置。

另外，在本实施例中，由于利用振荡器72的相位信号采用振动频率的交流分量进行空吸、堵塞状态的检测，因此不易受到因机构动作等而对压力变动施加的噪声的影响，可正确地进行空吸、堵塞状态的检测，能够提供一种可实现正确分析的自动分析装置。

另外，在本实施例中，由于不是检测压力变动的绝对值而是检测交流分量，因此即使因压力传感器的偏差、液面高度的不同等导致压力测量值的平均值产生差异，也不会被影响，能够正确检测空吸、堵塞状态，能够提供一种可按正确的量实现高精度的试样分析的自动分析装置。

另外，在本实施例中，由于采用压力振幅大的共振频率附近的频率进行振动，因此振动振幅也可以较小，不会对分注量产生影响。故而，能够提供一种可进行高精度的分注，可进行高精度的试样分析的自动分析装置。

另外，在本实施例中，根据压力变动的交流分量的振幅的差异，可分别检测出空吸的情况和堵塞的情况。因此，根据异常的种类，能够选择不同的对策，并高效地进行恢复，能够提供一种处理能力高的自动分析装置。

另外，在本实施例中，由于通过振动器27的振动而引起压力变动后进行检测，因此可使之避开试样的吸引动作、样本导管15的移动等的时刻来进行检测，能够在不受因机构动作而对压力信号造成的噪声影响的前提下高精度地检测空吸、堵塞状态。

另外，检测动作还能够在样本导管15的移动过程中进行，这种情况下，不需要为了进行检测而分配时间，能够提供一种每个单位时间的分析能力高的自动分析装置。

另外，本实施例的情况下，由于在样本导管15的顶端设置内径小的节流部65，因此顶端部分的压力损失在整个流路的压力损失中所占的比例很高。因而，能够正确检测导管顶端是否被试样填满。

另外，本实施例的情况下，由于节流部65的容积小，因此即使在所设定的最小吸引量的情况下，节流部65的内部也会被吸引液79填满。因此，不管吸引量的设定如何，都能够在相同的条件下检测吸引状态。

图5是描绘了当将振动频率设置为流体的共振频率附近的48Hz时的、压力振幅与相位延迟的曲线图。不但使吸引液79的粘性变化，而且使分离空气78的量也变化。即使吸引液79的粘性固定，一旦分离空气78的量改变，压力振幅也会发生变化。若在试样吸引时混入气泡，则等同于分离空气78的量多的空气过多的状态，这种情况下的压力振幅变大，变得与堵塞状态接近。在仅比较压力振幅的情况下，难以判别正常状态、空气过多的状态、和堵塞的状态，但通过同时计算相位延迟，并在绘图上的区域中进行识别，从而能够正确判断出各个状态。在绘图上判断哪个区域为正常吸引的基准，采用事先作为数据表而准备的基准。数据表，既可以通过流体仿真等来计算决定，也可以通过模拟的动作而求出。

这种情况下，在并非完全的空吸而是混入气泡后进行了吸引的情况下，也能够检测出该情况，并避免因喷吐量不足而导致的不正确的分析。

另外，本实施例的情况下，由于事先准备数据表，因此即使由于流路部件的形状变化、因温度变化而导致的系统液77的物性值的变化等，导致特性变化，也能够修正数据表，能够始终以高精度来检测吸引状态。

图6是绘制了当将振动频率设置为比流体的共振频率低的38Hz时的、压力振幅与相位延迟的曲线图。这种体系的情况下，除了50Hz附近以外在30Hz附近也存在共振频率，该曲线图所示的频率是两个共振频率之间的值。

从曲线图上来看，与图5的情况不同，根据条件的不同，振幅的变化小，但相位延迟的变化大。即使在以该频率进行振动的情况下，通过在振幅-相位延迟的绘图上的区域中进行识别，也能够判断正常、空吸、堵塞、空气过多。

另外，这种情况下，尤其由于不是振幅而是相位延迟上产生不同，因此不易受到噪音、传感器的偏差等的影响，能够高精度地检测分注不足。

图7表示本发明的其他实施例的主要部分的构成。与第一实施例之间的不同在于，不设置振动器27，而是将对驱动机构67进行驱动的电动机驱动器73与相位信号检测器74进行连接。驱动机构67包含脉冲电动机，通过来自电动机驱动器73的脉冲信号而被驱动。

本实施例中，在试样的吸引时，通过电动机驱动器73产生流体的共振频率附近的频率的脉冲来对驱动机构67进行驱动。从而柱塞66一边以驱动频率进行振动一边下降。图8示出此时的压力变化的一例。由图8的曲线图可知，在空吸的情况下、正常的情况下、堵塞的情况下，驱动频率分量的振幅以及相位发生变化，利用该现象判断是否正常地进行了吸引。

本实施例的情况下，由于在不追加振动器27的前提下能够高精度地检测吸引状态，因此能够提供一种廉价且可实现高精度的分析的自动分析装置。

另外，本实施例的情况下，由于在试样的吸引时能够检测状态，因此吸引后不需要耗费用于检测的时间，能够提供一种高精度且高处理能力的自动分析装置。

另外，在本实施例的情况下，由于采用电动机驱动器73的相位信号仅提取驱动频率分量来进行处理，因此能够消除压力波形中所含的因开始吸引的冲击、振动等而带来的噪声的影响，能够精度良好地检测空吸、堵塞的状态。

另外，在本实施例的构成中也可以采用分辨率小的驱动机构67，在试样吸引时以高频率使柱塞66高速下降，之后以流体的共振频率附近的低频率使柱塞66下降微小的量，在其进行过程中检测空吸、堵塞。

该情况下，为了高速进行试样的吸引，只要吸引时间短即可。另外，由于能够以比驱动机构67的固有振动频率更高的频率进行驱动，因此不会产生大的振动，能够避免因振动而产生的分注精度不良、噪音。

另外，该情况下，由于在驱动机构67的分辨率小的基础上，检测所需要的吸引脉冲数是数脉冲之程度，因此追加吸引是极其微小的量，对分注量产生的影响小。

图9是表示本发明的其他实施例的主要部分的构成的图。与图7之间的不同点在于，在分注流路的中途设置两个压力传感器26a、26b，分别通过压力信号检测器75a、75b与信号处理器76连接。本实施例中，以流体的共振振动频率附近的频率对驱动机构67进行驱动，分别提取压力传感器26a和26b所检测的压力变动的振动频率分量的振幅，并计算其比。对事先设定好的基准范围和振幅比进行比较，如果振幅比在基准范围内，则判断为正常吸引，如果处于基准范围外，则判断为空吸、堵塞等异常吸引。

在本实施例的情况下，由于利用两个压力传感器采用振幅之比进行判断，因此能够抵消因压力传感器的温度偏差、系统液77的液性变化等而产生的影响，不管环境变化如何都能够正确检测空吸、堵塞。

另外，在本实施例中，由于不是对振幅与相位延迟的二维绘图设置基准，而是对振幅比这样的一维量设置基准，因此存在简单且短时间便能够进行基准决定的优点。

另外，在本实施例中，由于使用两个压力传感器的信号，因此即使在样本导管15的移动过程中等容易从外部向压力信号混入噪声这样的条件下进行测量，也容易抵消噪声，能够与其他机构的动作同时执行，因此能够提供一种处理能力高的自动分析装置。

图10是本发明的其他实施例的立体图。与第一实施例的不同点在于，在与试剂导管20以及21连接的分注流路24c、24d也连接有压力传感器26c、26d、振动器27c、27d、定量泵25c、25d。在本实施例中，以与第一实施例中对试样的分注进行的步骤同样的步骤，对试剂的分注识别空吸、堵塞等异常。但是，由于共振频率根据体系的构成的不同而变化，因此改变成适合振动频率的频率。

在本实施例中，由于还能够检测试剂分注中的空吸、堵塞等异常，因此能够避免向反应容器中分注试剂的量产生不足，能够提供一种能够实现高精度的试样的分析的自动分析装置。

另外，作为本实施例的构成的用途，可测量进入试剂容器40中的试剂的量。这种情况下，不是在试剂分注时，而且在将试剂容器40放入装置时、每天开始使用装置时等，测量各试剂容器40中的液面高度。此时，一边使试剂导管20或者21相对于试剂容器40向下降，一边以微小速度进行吸引，对压力变动进行检测，来检测试剂导管已到达液面的高度。另外，使试剂导管下降至液面应有的高度为止之后进行微量吸引，检测特定频率分量的振幅和相位，来判断是否放入了规定量的试剂。

根据该方法，由于不管静电电容方式等电气上的方法如何，都能够检测试剂容器内的液量，因此不会因为泡等而导致误检测，能够正确检测试剂容器内的液量。

另外，根据该方法，由于根据在吸引微量液体的过程中的压力变动来检测试剂的有无，因此为了检测而吸引的试剂量微量即可，能够减少试剂的消耗。

这种情况下，也可以不特别设置振动器27c以及27d，而采用基于定量泵25c、25d的低速驱动而产生的变动的特定频率分量，由此不需要振动器而能够实现低成本化。

符号说明

10 样本容器

12 样本盘

15 样本导管

20 第1试剂导管

21 第2试剂导管

24 分注流路

25 定量泵

26 压力传感器

27 振动器

30 搅拌装置

35 反应容器

36 反应盘

40 试剂容器

41 第1试剂盘

42 第2试剂盘

45 容器清洗机构

50 光源

51 分光检测器

60 控制器

61 计算机

65 节流部

66 柱塞

67 驱动机构

68 阀

69 泵

70 室

71 压电元件

72 振荡器

73 电动机驱动器

74 相位信号检测器

75 压力信号检测器

76 信号处理器

77 系统液

78 分离空气

79 吸引液

Claims

1.一种自动分析装置，具备：分注机构，其从试样容器向反应容器分注试样；和分析单元，其对所述反应容器的内容物进行分析，所述自动分析装置的特征在于，

所述分注机构，由使分注导管内的压力产生变化的压力产生机构；和对该分注导管和压力产生机构进行连接，在内部对压力传递介质进行保持的分注流路构成，

具有对流路内的压力传递介质赋予特定频率的振动的振动器；和对该流路内的压力进行检测的压力传感器，

具备如下机构：基于从该压力传感器的输出中提取出的该特定频率的分量的振幅或者相位差，来检测在所述分注导管内是否正常地吸引了试样。

2.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

所述分注机构，采用表示振动器的振动的相位的信号、和压力传感器的输出信号，来进行信号处理。

3.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

在试样的吸引时，分别检测空吸的产生、和堵塞的产生。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的自动分析装置，其特征在于，

在所述分注导管的顶端具有朝向顶端部使内径变小的节流部。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的自动分析装置，其特征在于，

特定频率是分注流路内的流体的压力振幅最大的共振频率附近的频率。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的自动分析装置，其特征在于，

对压力变动的特定频率的振幅、和与振动器的振动对应的压力变动的相位延迟进行检测，通过对振幅和相位延迟的关系与预先决定的基准进行比较，从而判断有无试样吸引的异常。

7.根据权利要求6所述的自动分析装置，其特征在于，

所述压力变动的检测，是在从试样吸引结束至喷吐开始为止的期间进行的。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的自动分析装置，其特征在于，

压力变动的检测是在所述分注导管的移动过程中进行的。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的自动分析装置，其特征在于，

所述振动器由脉冲驱动的定量泵来代替。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的自动分析装置，其特征在于，

在分注流路的两处以上设置压力传感器，通过比较多个压力传感器的信号，从而检测有无试样吸引的异常。