JP2000266765A

JP2000266765A - 自動分析装置

Info

Publication number: JP2000266765A
Application number: JP7314599A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Iida; 圭一飯田; Shinichi Nagara; 信一長良; Takao Ogasawara; 孝夫小笠原; Yoshiaki Oshino; 義明押野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ノズルに付着する試料量を必要最小
限に微量化かつ一定量とすることで、サンプル分注精度
を著しく向上せしめ、測定値の信頼性を高めることを目
的とする。【解決手段】サンプルノズル１の先端部を、被測定試料
４を吸引する初期に空気混入のない最小降下位置に停止
する。次に、試料容器３内の該試料４の液面の降下速度
と同速度でサンプルノズル１を降下させると共に該試料
４を吸引、吸引完了と同時にサンプルノズル１の降下も
停止する。これは、サンプルノズル上下駆動用モータ８
に、適切なパルスレートを与えることで可能となる。こ
れによって、サンプルノズル１に付着する被測定試料４
は必要最小限となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動分析装置に関
するものであり、さらに詳述すれば、自動分析装置内の
試料容器中の被検体試料をサンプリング，分注するサン
プリングノズル、および、サンプリング，分注方法なら
びにこの分注処理を制御するためのプログラムおよびこ
れを格納した記憶媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の尿自動分析装置（採取量の異なる
試料を多数セットして測定を行う尿自動分析装置）にお
いて、もっとも簡単に、かつ確実にサンプル分取を行う
方法は、ノズル先端を常に容器の底部まで降下させる方
法である。

【０００３】しかし、この方法によれば、ノズル先端部
に付着する該試料の容量は不必要に増加し、分取後の分
注において、ノズル先端部に付着した該試料の滴下によ
る分注精度の低下，測定精度の信頼性低下，液飛びによ
る周囲の汚染の危険性などがある。

【０００４】そこで、この改良策として、被検体試料を
満たした試料容器から測定に必要な試料を分注する場
合、液面検知機構により、試料容器内の試料液面を検知
後、１回の分取によって降下する液面より低く、かつ、
空気の混入の危険の無い位置にノズル先端を降ろした
後、試料吸引を行い、その後、ノズルを分注位置に移動
して分注後、測定を行う方法がある。この方法は、前述
した問題点を改良した優れた方法ではある。

【０００５】しかし、更なる被検体試料の微量化，測定
結果の高信頼性化，測定時間の高速化などのより高度な
要求がある。

【０００６】更に、従来の尿自動分析装置においては、
多数の試料容器が製品化されている中で、一般に使用可
能あるいは使用推奨される試料容器が装置毎に限定され
ており、指定外の試料容器を使用することにより、前述
したようなノズル先端部に付着した該試料の滴下による
分注精度低下，測定精度の信頼性低下，液飛びによる周
囲の汚染の危険性が増加する可能性もある。

【０００７】従来、自動分析装置（主に血液分析用）に
おいては、特開平3−24461号に記載されている様に、ノ
ズルに付着する試料量を必要最小限、微量化することで
サンプル分注精度を向上させ、測定値の信頼性を高める
ことを目的としたものがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、試料
容器からの分取量が多い場合、液面降下による空気混入
を防ぐために、ノズル先端の液面降下量を大きくする必
要がある。このような条件下では、ノズル先端に付着す
る該試料の量が増加し、被測定試料の分注精度低下の可
能性があるなど、十分な配慮がされていない。

【０００９】また、試料容器形状（全長・内径・断面積
の変化状態など）によって、該試料分取における液面降
下量が異なるため、ノズル先端に付着する該試料量が増
大することによる被測定試料の分注精度低下はもとよ
り、液面降下距離よりノズル先端の降下距離が小さい場
合、空気混入の可能性もある。

【００１０】このような場合、測定結果が異常であるこ
とにより使用者は分注異常（空気混入）を認識し、再測
定を実施することが可能であったが、分注から反応過程
を経て測定結果が出力されるまでには数分の時間を要す
ることになり、測定スループットの低下を招くなど、問
題が大きい。

【００１１】更に、細部を追求するならば、該試料の分
取量が少量の場合でも、ノズル先端部の該試料内への降
下量は、分取終了後の液面を想定したものであり、ノズ
ル先端部への該試料付着量は必要最小限ではなく、この
不要な付着した該試料が測定値の信頼性を低下させる原
因となる。

【００１２】本発明の第一の目的は、上記の尿自動分析
装置における測定値の信頼性向上であり、これはノズル
に付着する該試料の微量化により、分取後の分注精度を
高めることで可能となる。

【００１３】本発明の第二の目的は、該試料容器が円錐
状の場合、つまり、該容器断面積が一定でない場合にお
いても、ノズルに付着する被測定試料の微量化を実現す
ることである。

【００１４】本発明の第三の目的は、複数種の試料容器
に対して上記目的、すなわちノズルに付着する該試料の
微量化による分取後の分注精度向上によって測定値の信
頼性向上をもたらすこと、更には分注不良による測定異
常がもたらす測定スループットの低下を防ぐことであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的である、サ
ンプルノズルに付着する被測定試料の微量化を達成する
ため、ノズル先端部を、被測定試料を吸引する初期に空
気混入のない最小降下位置に停止する。これは、ノズル
とこれと対をなす液面検知電極により可能となる。

【００１６】次に、該試料を吸引する速度とカップ断面
積により、試料容器内の該試料液面の降下速度と一致す
る速度でノズルを降下させ、同時に該試料を吸引し、吸
引完了と同時にノズル降下も停止する。これは、ノズル
の上下機構系の駆動パルスモータに、適当なパルスレー
トを与えることで可能となる。

【００１７】これにより、ノズルに付着する被測定試料
は必要最小限となり、しかも、吸引量に無関係に一定で
あり、上記目的を達成できる。

【００１８】また、断面積が一定でない試料容器の場合
でも、ノズルに付着する被測定試料の微量化において、
断面積の変化に合う、液面降下速度を算出してこれと同
じ速度変化のパルスレートを、上記の駆動パルスモータ
に与えることにより可能となる。尿自動分析で用いられ
る試料容器で、断面積が一定でないものとしては、スピ
ッツ管あるいはコバチューブなどが考えられる。更に、
これらスピッツ管あるいはコバチューブにも内径，高さ
などの異なる数種類が存在し、吸引速度に相当する液面
降下速度は、各々異なる。

【００１９】このため、代表的な試料容器に関し、吸引
速度に相当する液面降下速度を算出するためのパラメー
タ（内径・高さ・断面積の変化状態など）をあらかじめ
ファイル化して備え、使用者が測定前に試料容器の種類
すなわちファイルを選択することにより、装置が自動的
に判断し、任意の動作を行うことで、対応できる。

【００２０】更に、パラメータ（内径・高さ・断面積の
変化状態など）を入力・変更可能とし、更に新しいファ
イルとして保存可能とすることで、想定されるすべての
試料容器に対応することが可能である。

【００２１】また、作成したファイルに従い動作した
際、空気混入などの異常が生じた際は、液面センサによ
り、分取完了前にサンプリングノズルが液面から外れた
ことを監視することで、アラーム出力が可能であり、即
使用者に認識させることが可能である。この場合、使用
者は再度パラメータ入力（変更）を行い、適切な条件を
再設定することが可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１により説明
する。図１（ａ）は従来の被測定試料を分取する過程を
示したもので、試料容器３中の被測定試料４を図示の一
点鎖線まで分取する場合、サンプルノズル１，液面検知
電極２により液面を検知し、被測定試料４の分取に支障
なき位置、つまり、吸引中に空気混入のない位置までサ
ンプルノズル１を降下し吸引を行う。

【００２３】本発明では、図１（ｂ）に示すように、サ
ンプルノズル１と液面検知電極２により液面検知し、吸
引初期に空気混入のないノズル深さで停止する。次に、
被測定試料４の吸引開始と同時に、吸引量に相当する液
面降下速度と同じ速度でサンプルノズル１を降下するこ
とで、サンプルノズル１と液面検知電極２が被測定試料
４に入っている深さは最小かつ一定としている。これ
は、サンプルノズル１に付着する被測定試料４の量を微
量化することに効果があり、吸引量にも関係なく、付着
量を常に一定とすることができる。つまり、被測定試料
４の分注量の高精度化，高安定性、そして、測定値の高
信頼性化に高い効果がある。

【００２４】また、図２から図７は、もう一つの目的で
ある複数種の試料容器に対し、上記目的、すなわち被測
定試料４の分注量の高精度化，高安定性、そして、測定
値の高信頼性化を達成するための実施例を示している。

【００２５】まず、図２から図４は、一般的に用いられ
る試料容器の外観図を表わしている。また、図５から図
７は、図２から図４の各試料容器を使用して、一定速度
で試料吸引した場合、サンプルノズル１の位置ｈ（試料
容器上端からの距離）とサンプルノズル１の下降速度ｖ
の関係を示したものである。

【００２６】図２はもっとも一般的に用いられる、丸底
形状、他の部位の内径が一定な試料容器である。この場
合、試料容器高さＨ，内径Ａ，丸底形状となるまでの高
さＨ₁がわかれば、サンプリングノズル１の下降速度ｖ
を算出可能である。

【００２７】図５は図２の試料容器使用時に想定される
液面高さｈ（ノズル位置：試料容器上端からの距離）と
サンプリングノズル下降速度ｖの関係を示すものであ
り、試料容器形状を示すパラメータ（全長・内径・断面
積の変化状態など）により算出可能なものである。本パ
ラメータはファイル化されており、使用者はＬＣＤ画面
を操作することにより、使用する試料容器に該当するパ
ラメータファイルを選択する。もし、同一でないパラメ
ータがあった場合は、同様にＬＣＤ画面操作により新パ
ラメータを入力して、新たなパラメータファイルを作成
・保存・使用することが可能である。

【００２８】図３は、先端部が突起形状、他の部位の内
径が一定な試料容器たとえばスピッツ管などの外観図で
ある。この場合、試料容器高さＨ，突起形状となる部位
までの高さＨ₁，内径Ａがわかれば、サンプリングノズ
ル１の下降速度ｖを算出可能である。

【００２９】図６は図３の試料容器使用時に想定され
る、液面高さｈ（ノズル位置：試料容器上端からの距
離）とサンプリングノズル下降速度ｖの関係を示すもの
であり、試料容器形状を示すパラメータ（全長・内径・
断面積の変化状態など）により算出可能なものである。
本パラメータはファイル化されており、使用者はＬＣＤ
画面を操作することにより、使用する試料容器に該当す
るパラメータファイルを選択する。もし、同一でないパ
ラメータがあった場合は、同様にＬＣＤ画面操作により
新パラメータを入力して、新たなパラメータファイルを
作成・保存・使用することが可能である。

【００３０】図４は、先端部が突起形状、他の部位の内
径が部位によって異なる試料容器たとえばコバチューブ
などの外観図である。この場合、試料容器高さＨ，形状
変更となる部位までの高さＨ₁，Ｈ₂、内径Ａ，Ａ₁，
Ａ₂がわかれば、サンプリングノズルの下降速度ｖを算
出可能である。

【００３１】図７は図４の試料容器使用時に想定される
液面高さｈ（ノズル位置：試料容器上端からの距離）と
サンプリングノズル１の下降速度ｖの関係を示すもので
あり、試料容器形状を示すパラメータ（全長・内径・断
面積の変化状態など）により算出可能なものである。本
パラメータはファイル化されており、使用者はＬＣＤ画
面を操作することにより、使用する試料容器に該当する
パラメータファイルを選択する。もし、同一でないパラ
メータがあった場合は、同様にＬＣＤ画面操作により新
パラメータを入力して、新たなパラメータファイルを作
成・保存・使用することが可能である。

【００３２】例として、尿自動分析装置に本発明を採用
したものと、そうでないものを比較した場合、後者は変
動係数ＣＶ値１.０％程度であるのに対し、前者はＣＶ
値０.３％以下を達成できる。本発明は、被測定試料の
分注量の高精度化に極めて高い効果を発揮する。

【００３３】図８は、尿自動分析装置への本発明の応用
例を具体的に示したものである。

【００３４】試料容器３には被測定試料４が満たしてあ
る。サンプルノズル１は、コントローラ９から発生する
パルスによりサンプルノズル上下駆動用モータ８を駆動
することで、試料容器３内に降下するが、液面検知電極
２により試料容器３内の被測定試料４の液面を検知し、
これをコントローラ９に伝達する。

【００３５】コントローラ９はこれを検知後、サンプル
ノズル１の先端部と被測定試料４の液面の間隔が所定の
距離となった位置でサンプルノズル上下駆動用モータ８
を停止する。次にコントローラ９は、設定された容量だ
け試料を吸引するために、サンプル吸引シリンジ駆動用
モータ６を駆動してサンプルシリンジ５により試料を吸
引する。

【００３６】同時にコントローラ９は、吸引速度に相当
する液面降下速度と同じ速度でサンプルノズル１が降下
するパルスをサンプルノズル上下駆動用モータ８に与え
る。次に、設定された試料容量の吸引完了と同時にサン
プル吸引シリンジ駆動用モータ６，サンプルノズル上下
駆動用モータ８を停止する。この後、アームを反応ライ
ン１０に移動して試料分注し、測定操作に入る。

【００３７】図９は本発明による尿自動分析装置の回路
ブロック図である。ＣＰＵ１１，ＲＡＭ１２，EEPROM１
３，Ｉ／Ｆ１４はバス線により接続されている。Ｉ／Ｆ
１４にはＬＣＤタッチスクリーン１５，コントローラ９
が接続されている。更にコントローラ９には、サンプル
ノズル上下駆動用モータ８，サンプル吸引シリンジ駆動
用モータ６，サンプル液面検知器２などが接続されてい
る。

【００３８】ＲＡＭ１２には、試料容器３の形状を示す
パラメータのファイルが保存されている。また、EEPROM
１３にはデフォルト値として標準的に使用されることが
想定される試料容器の形状を示すパラメータが保存され
ている。使用者はＬＣＤタッチスクリーンを介して、EE
PROM１３からのデフォルト値の読み出し、またはＲＡＭ
１２に保存されているファイルの読み出し、更に変更・
書込みなどが可能である。

【００３９】ＣＰＵ１１はＲＡＭ１２の情報をもとにＩ
／Ｆ１４，コントローラ９を介してサンプルノズル上下
駆動用モータ８，サンプル吸引シリンジ駆動用モータ
６，サンプル液面検知器２を制御することによって、前
述した目的を実現可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので以下に記載されるような効果がある。

【００４１】１．サンプルノズルおよび液面検知電極に
付着する試料量を最小限に微量化，一定化できるので試
料分注精度を高め、測定値の信頼性が向上する。

【００４２】２．サンプルノズルと液面検知電極が試料
内に入る深さを最小とすることができるので、両者間に
試料が付着することを防止し、また、両者の間隔を従来
よりも狭くすることが可能となり、ノズル部の小型化，
簡略化がはかれる。

【００４３】３．サンプルノズルと液面検知電極に付着
する試料量が微量のため、サンプル飛び散りの危険が少
なくなり、装置および検査室の汚染を防止することがで
きる。

【００４４】４．サンプルノズルに付着する試料の微量
化により液飛び散りの危険性が減少したことで、アーム
の移動速度を従来よりも高速化し、処理能力の向上を図
ることができる。

【００４５】５．複数種の試料容器に関して、上記１か
ら４の実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に関する従来例を示す図、
（ｂ）は本発明の一実施例を連続的に示す図である。

【図２】試料容器形状例（丸底試料容器）を示す図であ
る。

【図３】試料容器形状例（スピッツ管など）を示す図で
ある。

【図４】試料容器形状例（コバチューブなど）を示す図
である。

【図５】サンプリングノズル位置ｈと下降速度ｖの関係
（丸底試料容器）を示す図である。

【図６】サンプリングノズル位置ｈと下降速度ｖの関係
（スピッツ管など）を示す図である。

【図７】サンプリングノズル位置ｈと下降速度ｖの関係
（コバチューブなど）を示す図である。

【図８】本発明の動作を装置の動作と関連して示す図で
ある。

【図９】回路ブロック図である。

【符号の説明】

１…サンプルノズル、２…液面検知電極、３…試料容
器、４…被測定試料、５…サンプルシリンジ、６…サン
プル吸引シリンジ駆動用モータ、７…チェンジナット、
８…サンプルノズル上下駆動用モータ、９…コントロー
ラ、１０…アーム、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＡＭ、１３
…EEPROM、１４…Ｉ／Ｆ、１５…ＬＣＤタッチスクリー
ン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小笠原孝夫茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地株式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者押野義明茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地株式会社日立サイエンスシステムズ内Ｆターム(参考） 2G058 EA01 ED03 ED07 GA01 GB03 GC01 GE06 GE10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体試料および試薬を配列したサンプラ
部と、該試料を定量分注するノズル機構系と、該試料と
該試薬の反応状態を測光する光度計からなる自動分析装
置において、被検体試料を分注するとき、液面検知を備
えたサンプルノズルにて該試料の液面検知後吸引を行う
場合に、吸引中に吸引と連動して該吸引ノズルを降下す
ることを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】請求項１の自動分析装置において、試料容
器の断面積がレベルによって変化する容器に該試料を満
たし、これを該ノズルにより吸引するとき、吸引速度を
一定とした場合、変化する液面降下速度に追従してノズ
ル降下速度を変速可能な分注機構を有することを特徴と
する自動分析装置。
【請求項３】請求項１の自動分析装置において、断面積
がレベルにより異なる試料容器から、該ノズルにより一
定速度で試料吸引を行う際、液面降下速度に追従してノ
ズル降下速度を変速させる機構を、試料容器の形状を示
すパラメータをもとに、ソフトウェアにより制御するこ
とを特徴とする自動分析装置。
【請求項４】請求項１の自動分析装置において、試料容
器形状を示すパラメータをもとにソフトウェアによりサ
ンプルノズル機構を制御し、液面降下速度に追従してノ
ズル降下速度を変速させる際、該パラメータを試料容器
の形式別にファイル化することにより、複数の試料容器
を使用可能としたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項５】請求項４の自動分析装置において、ファイ
ル化された試料容器形状を示すパラメータの内容を変更
し、別ファイル化して保存，再利用可能とすることで、
複数の試料容器を使用可能とすることを特徴とする自動
分析装置。
【請求項６】請求項１の自動分析装置において、使用者
が入力した追加パラメータにより新たに作成したファイ
ルに従い動作させた際に、入力パラメータが不適切で正
常にサンプリングが実施できなかった場合、使用者に警
告し、再度パラメータ入力を促す機能を有することを特
徴とする自動分析装置。
【請求項７】請求項１の自動分析装置において、あらか
じめ使用頻度が高いと予測される数種の試料容器の形状
を示すパラメータを標準でファイルとして有することを
特徴とする自動分析装置。