JP2001228160A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動分析装置において装置立ち上げ時に一時的
に増大する水の消費量を低減する。 【解決手段】それぞれに反応セル、分注プローブ及び反
応槽を備えた複数の分析モジュールと、各分析モジュー
ルに反応セル洗浄水、分注プローブの洗浄水及び反応槽
水等の水を供給する給水手段と、該反応槽水を所定温度
にする恒温化手段と、前記給水手段による前記分注プロ
ーブの洗浄および前記反応槽等への水の供給を指示する
給水制御手段と、前記反応セル内で液体試料と試薬を反
応させ該液体試料の測定項目を分析する分析手段とを備
えた自動分析装置において、前記給水制御手段は前記反
応槽への水の供給を反応セルの洗浄水及び分注プローブ
の洗浄水等に優先して実行する機能を有し、起動時の消
費流量をオペレーション中に消費する流量以内に抑え
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、血液や尿などの成
分を自動的に分析する自動分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の血液や尿などの成分を分析する自
動分析装置は、反応容器内に分注された液体試料と試薬
を化学反応させ、反応液にハロゲンランプなどにより光
を照射し吸光度を測定し液体試料の成分を分析するもの
であるが、化学反応を安定して進行させるため、反応セ
ルの取り付けられる反応槽内にヒータによって温度制御
された水を循環することで反応液を所定温度に保持して
いる。

【０００３】前記の反応槽の温度制御は、分析精度を高
める上で不可欠なものである。また、反応槽の循環水の
汚れも分析精度に影響が大きいため毎日の交換が必要と
なる。反応槽水の交換は、通常は装置の立ち上げ時に実
行されるが、水交換後の反応槽水の温度を安定させるた
めには３０分程度の時間を要するため、サンプル分注手
段等その他の分析装置の手段によりも優先的に立ち上げ
る必要がある。装置の立ち上げ法に関連して特開平8-43
401においてランプ及び分析部の電力供給を反応槽の温
度制御用のヒータへの電力供給よりも所定時間遅らせて
開始することにより、立ち上げ時の不要な電力を低減す
る方法が提案されている。付け加えておくと、装置立ち
上げには反応槽の温度制御だけでなくハロゲンランプの
光量の安定にも３０分程度の時間を要するため、電源投
入後分析可能な状態になるまで少なくとも３０分以上の
時間が必要となる。そのため、オペレータの設定した時
間に分析を開始できるように、ハード的なタイマーなど
による自動立ち上げ機能を持つ自動分析装置が提供され
ている。

【０００４】また、前記の自動分析装置において立ち上
げ時には、反応槽水の交換、サンプルプローブの洗浄、
反応セルの洗浄、分注シリンジの気泡抜きなどの水の供
給を必要とする複数の動作が実行されるため、オペレー
ション時（定常的な分析状態）に比べ水の消費量が増大
する。そのため分析装置では一時的な消費量増大に対処
できるように装置内あるいは外にバッファタンクを備え
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動分析装
置の処理能力および分析項目数等の理由により複数の分
析部を持つ自動分析装置が提供されている。このような
装置においては、複数の分析部を同時に立ち上げた場
合、前述した一時的に増大する水の消費量がさらに深刻
となる。図３に装置立ち上げからオペレーションまでの
単位時間あたりの精製水の消費量を摸式的に示す。装置
の立ち上げ時に水の消費量が一時的に増加する傾向が、
複数の分析ユニットの構成の場合に１台のみの立ち上げ
に比べてより顕著になる。そのため、自動分析装置の設
置する施設の水の供給能力を最も水を消費する装置立ち
上げ時を基準に決まる純水供給必要量以上とするか、装
置内あるいは外に一時的に増大する消費量を賄えるだけ
のバッファタンクを確保する必要がある。しかし、通常
のオペレーションでは必要としない過度な水の供給能力
を要求することは施設への負担が大きく過剰な設備投資
であり、また装置内外に十分なバッファタンクを用意す
ることも装置を大型化させてしまうという問題がある。

【０００６】また、単に分析部ごとに順序に立ち上げた
場合には、立ち上げ時の一時的な水の消費量の増大は多
少軽減されるが、立ち上げの効率が悪くすべての分析部
が分析を開始出来るまで時間がかかる。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決し、設備
あるいは装置の構成に負担を与えることなく、かつ立ち
上げ時間も必要最低限になるように効率的な立ち上げ動
作を実行することができる自動分析装置を提供しようと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の自動分析装置は、それぞれに反応セル、分注プローブ
及び反応槽を備えた分析部と、各分析部に反応セル洗浄
水、分注プローブの洗浄水及び反応槽水を供給する給水
手段と、該反応槽水を所定温度にする恒温化手段と、前
記給水手段による前記分注プローブの洗浄および前記反
応槽への水の供給を指示する給水制御手段と、前記反応
セル内で液体試料と試薬を反応させ該液体試料の測定項
目を分析する分析手段とを備えた自動分析装置におい
て、前記給水制御手段は前記反応槽への水の供給を反応
セルへの洗浄水及び分注プローブへの洗浄水の供給に優
先して実行する機能を有し、起動時の消費流量をオペレ
ーション中に消費する流量以内に抑えることを特徴とす
るものである。

【０００９】以上の自動分析装置において、分析部は複
数からなり、前記給水制御手段は、複数の分析部のうち
特定の分析部に他の分析部より優先的に水を供給する機
能を有することを特徴とするものであってもよい。

【００１０】以上の自動分析装置において、反応槽水交
換、分注プローブ洗浄などの各動作および各分析部の優
先度に従い、前記給水制御手段は、オペレーション中に
消費する流量の範囲以内で逐次水を供給することを特徴
とするものであってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明における自動分析装
置について図面を用いて説明する。図１は、この発明の
実施例に係る複数の分析部を持つ自動分析装置の概略構
成例を示している。同図における自動分析装置は、オペ
レータの操作部１と、２つの分析部２，３、複数の測定
検体を１セットとしたサンプルラック７の搬入部４とな
るコア１３と、ラック搬送ライン６、ラックの収納部５
という構成になっている。分析部２，３は同図では同一
の構成となっているが、分析目的に応じて異なるモジュ
ール構成であってもよい。また、コア１３は検体および
ラックのＩＤを読み取る検体搬入部としてだけでなく、
精製水の各分析部２，３への供給やサイクルタイムが異
なる可能性もある複数の分析部２，３に対するラックの
動きを最適に制御する役割がある。

【００１２】この自動分析装置において、検体が分析さ
れる流れを以下に簡単に説明すると、患者より採取され
た検体は、遠心分離などの前処理終了後に検体ＩＤ認識
のためのバーコードを試料容器に添付され、サンプルラ
ックに収納されて、検体搬入部４にセットされる。ま
た、検体の測定依頼項目は、オペレータにより操作部１
より登録される。検体搬入後、コア１３で検体のＩＤ、
ラックのＩＤを認識後に、測定項目および分析部２，３
の処理状況に応じて分析部２，３が振り分けられ、搬送
ライン６により目的とする分析部２，３へと搬送され
る。分析部２，３上へと搬送された検体はサンプル分注
機構１２により反応セル１１に分注され、測定項目に応
じた試薬を試薬ディスク９から試薬分注機構１０により
添加し、攪拌機構により検体と試薬の混合液を攪拌し温
度制御された反応セル１０中で安定に化学反応を進行さ
せ、この反応液の入った反応セル１１に照射されたラン
プの透過光を検出し測定・分析される。ここで、測定原
理によっては透過光に限らず蛍光、発光、電解質濃度等
を測定する構成としてもよい。すべての依頼項目が終了
した後、搬送ライン６を通り、検体収納部５に収納され
る。また、測定データの異常などで再検査が必要な場合
には、搬送ライン（再検ライン）により分析部２，３へ
と戻され、再検査が実行される。

【００１３】このような自動分析装置において、各ユニ
ットの洗浄あるいは装置構成によっては温度管理に使用
される装置システム水は欠かすことはできず、測定結果
への影響が大きいため、通常は純水装置などにより不純
物除去処理された精製水が用いられる。図２は、本実施
例における水の供給流路の概略構成の例を示している。
尚、排水系に関しては省略している。この自動分析装置
の例における精製水の流路は、装置の外部に設置された
純水装置８からコア１３中の精製水供給のバッファとな
る給水タンク１４を介して、給水ポンプ１５により分析
部2に供給される。この給水タンクおよび給水ポンプ
は、各分析部で持つ構成であってもよい。分析部２で
は、精製水の供給の必要性に応じて電磁弁３０を開閉す
る。分析部２内における給水の必要箇所は、反応槽３１
の恒温槽まわりおよび各機構ユニットの洗浄系、サンプ
ルシリンジ１９、試薬シリンジ２０などが挙げられる。

【００１４】自動分析装置では、反応セル１１に分注さ
れた検体と試薬の反応を安定して進行させるために、反
応セル１１の雰囲気となる反応槽水を一定（３７℃）に
制御している。この温度制御は、循環水を反応槽で温度
モニタリングし循環水の通過するヒータ２５の電源電圧
あるいは電流のフィードバック制御などの方法により実
現される。装置構成によっては、反応槽の循環水を試薬
の保冷ユニットの一部を利用して冷やした後、ヒータ２
５を通過させることにより温度制御が容易となり精密な
温度管理が可能となる。また、この循環水は、吸光度測
定の光源であるハロゲンランプの冷却水としてもよい。

【００１５】また、機構系として精製水が必要となるの
は、検体あるいは試薬を精密に分注するためのサンプル
シリンジ１９、試薬シリンジ２０、試料および試薬のキ
ャリーオーバを防止するために重要であるサンプルプロ
ーブ洗浄槽、試薬プローブ洗浄槽、検体と試薬の反応液
を攪拌する攪拌棒２４の洗浄槽２３そして反応セル１１
中の反応液を吸引し、洗剤あるいは水の吐出・吸引を繰
り返して反応セルを洗浄するリンスノズルである。その
他にサンプルプローブや試薬プローブ等を複数持つよう
なユニットの構成、あるいは電解質濃度測定部をユニッ
ト内で持つ場合など精製水の供給路がさらに必要となる
ことが考えられる。

【００１６】以下に、図１〜図１０および表１、表２を
用いて本発明の実施例を示す。本実施例では、精製水の
消費量が一時的に増加する装置の立ち上げ時の給水装置
への負荷を軽減する方法を示す。

【００１７】表１に装置の立ち上げ時に給水を必要とす
る箇所のイニシャライズ動作を消費水量、実行時間およ
び動作Ｎｏ．の例について示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】各イニシャライズ動作は固定である必要は
なく、装置の起動上必要な動作に加えて、装置の使用者
または管理者がデータ精度管理上の必要性に応じて設定
可能にしてもよい。このイニシャライズ動作には、装置
の製造者が動作、実行時間、消費水量を定義しておく。
このイニシャライズ動作の定義は、実行時間および消費
水量については設計仕様（流路、精製水供給方法）、あ
るいは必要に応じて流量を測定することにより把握可能
である。複数の異なるモジュール構成である場合には、
モジュールごとに動作の定義（実行時間、流量を含む）
が必要となる。また、各イニシャライズ動作について説
明を加えると、反応槽の水交換は反応槽水が汚れると反
応槽内の透過光量が変化し吸光度測定に影響を及ぼすた
め、２４時間に一度程度交換する必要があり通常装置の
立ち上げ時に実行される。サンプルノズル洗浄、試薬ノ
ズル洗浄、攪拌棒洗浄は、試料、試薬あるいは反応液に
接触する部位を洗剤または水で洗浄し、不純物の取り込
み、キャリーオーバの影響を低減する目的である。ピペ
ッタエアパージはシリンジの電磁弁を開いて通水状態で
プランジャを動作させることでサンプルシリンジ１９、
試薬シリンジ内およびその流路内の気泡をプローブから
押し出して、気泡の影響による分注性能の低下を防ぐ目
的である。セル洗浄は、反応液の残りなどによる反応セ
ルの汚れをセル中に洗剤あるいは水の吐出と吸引を数回
繰り返して洗浄する動作であるが、この動作をすべての
反応セルについて実行するために他の動作に比べ時間を
必要とする。

【００２０】また、反応槽の水交換動作は、水交換終了
後ヒータによる温度制御に３０分程度の時間が必要とな
るため、装置を起動後に短時間で分析開始可能な状態に
するためには優先的に反応槽水交換動作を行う。また、
サンプルノズル洗浄、試薬ノズル洗浄の動作とピペッタ
エアパージは同一機構の動作のため同時に実行すること
はできない。このような動作の実行条件を動作の優先度
として装置に設定をしておく。

【００２１】表２にこの優先度をまとめた例を示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】同図におけるモジュールの優先度とは、各
分析部２，３ごとに優先順位を割り付けて、その優先順
位に従い前記分析部２，３を起動させることを目的とし
ている。各分析部２，３は、同一のモジュールに構成さ
れているとは限らず測定項目や処理能力の異なるモジュ
ールであってもよいため、ルーチンの検査においては一
般項目測定用の処理能力の高いモジュールが早く立ち上
がった方が検査室全体の効率がよくなると考えられる。
または、緊急検査に使うことが多いモジュールが早く立
ち上がるような設定にしてもよい。

【００２４】また、この設定されたモジュールおよび動
作の優先度に従い、装置の立ち上げの動作の制御方法
は、図４に示すように２つの方法が挙げられる。１番目
の方法は、図４（a）の例で各モジュールとコア間に通
信ケーブル等の配備によって通信可能とし、各分析モジ
ュールのステータスチェック４１を行いながら、コアが
動作およびモジュールの優先度を判断し各分析モジュー
ルに各動作の指示４２を与える方法である。この方法が
シンプルで実施しやすいが、コアが故障した時の対策と
して各分析モジュールが単独で立ち上げられるような機
能を持つ必要がある。また、コアの代わりに分析モジュ
ールの一つが前記したコアの役割をするようなシステム
であってもよい。２番目の方法は、図５（b）にように
各分析モジュール間に通信ケーブルなどにより相互通信
手段を持ち各モジュールごとに他のモジュールのステー
タスをチェック５１し、自己の動作の優先性を他の分析
モジュールの動作と比較判断しながら動作を指示５２
し、実行する方法である。この場合も装置全体の状態を
把握するために、コアと分析モジュール間に通信手段を
設けてコアで各分析モジュールのステータスチェックを
できる構成とするとよい。この方法では、分析モジュー
ルが増えると装置内の通信の構成が複雑になるが、コア
の故障の際の影響が少ないという長所もある。尚、図４
はコアと３つの分析モジュール構成の自動分析装置の例
であるが、分析モジュールが２つまたは４つ以上の場合
も前記した２つの方法が適用できる。

【００２５】以上の立ち上げ動作の登録および動作およ
び優先度の設定を、動作の制御手段をもとにして、複数
分析モジュールの精製水の消費量を一時的に増加させる
ことなくかつ効率よく自動分析装置全体を立ち上げる１
番目の実施例を、図５の２つの同一分析モジュール構成
の自動分析装置を例に図６および図７を用いて示す。こ
の分析装置の立ち上げに必要な動作は表1で示した動作
であり、優先度は表２に示す通りである。この場合、２
モジュール構成なので、Ｍ１＞Ｍ２というモジュール優
先度と設定する。また、各動作はモジュールおよび動作
を指定してMni（n=1,2 i=a,b,c,d,e,f）と表す。具体例
として第２モジュールの試薬ノズル洗浄はM2cと表す。
加えて、自動分析装置全体の単位時間あたりの精製水の
消費量をＱ_total、さらに許容消費量をＱ_limitと定義す
る。この許容消費量をＱ_limitの設定は、オペレーショ
ン中の精製水消費量程度に設定しておけば、装置立ち上
げ時も含めて精製水の消費量が安定する。さらに、この
実施例においては、シリンジのエアパージなどの各動作
（a,b,c…）よりもモジュール優先度を優先する。この
設定は、精製水消費量Ｑ_totalが限界消費量値Ｑ_limitを
超えなければモジュール優先度の高いＭ１の動作を優先
的に実行するため、Ｍ１モジュールは最短の時間で立ち
上げることが可能となる。

【００２６】具体的な立ち上げ手順は、手動あるいは自
動立ち上げ機能（Ｓ１）により電源ONされる（Ｓ２）と
コア１３のパワーアップ処理（Ｓ３）を行い、各モジュ
ールも分析部のプログラム情報を持つサーバより分析部
のプログラムをロードし、OSをスタートさせる。コア、
各モジュール間でもイニシャル通信を開始し、立ち上げ
に必要な起動定義ファイルを読み込む（Ｓ４）。この起
動定義ファイルに、モジュールおよび動作の優先度が記
録されている。次に純水装置の給水を開始し、給水ポン
プの電源を入れる（Ｓ５）。

【００２７】純水装置は、電源を入れてから給水を開始
できるまで時間がかかるため、タイマーなどにより自動
分析装置の起動前に立ち上げておくようにする。また、
純水装置から給水タンクへの給水は、給水タンクに備え
られた上限、下限の液面レベルセンサにより、上限と下
限の間に水位が保たれるように制御する。

【００２８】次に、装置内の精製水の消費量をＱ_total
を初期化し、０とする（Ｓ６）。この消費量は、実際に
装置内で計測しているものではなく表1の動作設定上の
流量をもとに実行中の動作を把握し消費量を推定するも
のである。

【００２９】続いて、図７に示すように設定された動作
の優先度および単位時間あたりの流量に従って、コアか
らの指示等である給水制御手段は、動作Mniを実行し、
すべての立ち上げ動作が終了していなければ、全体の精
製水の消費量Ｑ_totalが設定範囲以内Ｑ_limitであるよう
に次の動作Mni＋1を探し、該当する動作がなければ実行
中の動作の終了を待って、各動作ごとに開始時間をずら
しすべての動作が終了するまで逐次実行する（Ｓ７）。
全てのイベント終了させるかを判断し（Ｓ８）、ＥＮＤ
にするか（Ｓ１１）、Ｑ_limit＞Ｑ_total＋Ｑ_Mni＋１を
判断するステップを実行し（Ｓ９）、イベント終了待ち
にするか（Ｓ１０）、ステップＳ７に戻る。この実施例
では前述したように、モジュールの優先度を動作の優先
度より高くしているため、Ｍ１の分析モジュールは最短
時間で立ち上げ動作を終了することができるというメリ
ットがある。しかしながら、２台全体が完全に立ち上が
るまでには若干効率が落ちる。

【００３０】また、モジュールをできるだけ早く分析可
能な状態にするためにM1a,M2aの反応槽水の交換動作が
終わり次第あるいは、動作開始一定時間後にヒータ２５
により温度制御を開始することが有効である。

【００３１】次に、第２の実施例として立ち上げ動作の
優先度を分析モジュールの優先度より高く設定する。立
ち上げ方法の流れは、図６で示した方法と同様である
が、図８に示すように各動作の進行状況は、モジュール
の制限がほとんど効かないために各動作の進行の効率が
よい。Ｍ１モジュールの動作終了時間としては第一の実
施例に比べると、若干遅くなっているが、装置全体とし
ての立ち上がり時間は短くなる。

【００３２】第２の実施例と同様の条件で図９に示すよ
うな３つの同一の分析モジュール構成の自動分析装置に
おける立ち上げを行った例を図１０に示す。この実施例
においても動作の優先度をモジュールの優先度よりも高
くしているために、分析時の精製水消費量に基づいた消
費量限界Ｑlimit以内で効率的に立ち上げることができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
装置立ち上げ時に一時的に増大する単位時間あたりの水
の消費量を抑えることができるため、必要以上に大きな
設備投資を低減し、分析装置のタンクおよび構造をコン
パクトにすることが可能となり、かつ効率的に立ち上げ
ることにより緊急検査への対応も迅速となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数の分析モジュールを持つ自動分析装置の構
成図。

【図２】純水装置から分析モジュールへの給水路の概略
図。

【図３】分析モジュールを同時立ち上げした場合の単位
時間あたりの精製水の消費量の時間変化を示すグラフ
図。

【図４】自動分析装置の給水制御方法を表した図。

【図５】２つの分析モジュールを持つ自動分析装置の構
成図。

【図６】本発明における実施例のフローチャート図。

【図７】２つの分析モジュール構成の場合の実施例１に
おける分析モジュールの立ち上げ動作スケジュールを表
す図。

【図８】２つの分析モジュール構成の場合の実施例２に
おける分析モジュールの立ち上げ動作スケジュールを表
す図。

【図９】３つの分析モジュールを持つ自動分析装置の構
成図。

【図１０】３つの分析モジュール構成の場合の実施例２
における分析モジュールの立ち上げ動作スケジュールを
表す図。

【符号の説明】

１…装置操作部、２…分析モジュール1 、３…分析モジ
ュール２、４…検体搬入部、５…検体収納部、６…検体
搬送ライン、7…サンプルラック、８…純水装置、９…
試薬ディスク、１０…試薬分注機構、１１…反応セル、
１２…サンプル分注機構、１３…コア、１４…給水タン
ク、１５…給水ポンプ、１６…サンプルプローブ、17…
リンスノズル、１８…試薬プローブ、１９…サンプルシ
リンジ、２０…試薬シリンジ、２１…サンプルプローブ
洗浄槽、２２…試薬プローブ洗浄槽、２３…攪拌棒洗浄
槽、２４…攪拌棒、２５…ヒータ、２６…循環ポンプ、
２７…分岐管、28…分岐管、29…分岐管、３０…電磁
弁、３１…反応槽、３２…分析モジュールを１台立ち上
げた時の単位時間あたりの精製水消費量、３３…分析モ
ジュールを２同時に立ち上げた時の単位時間あたりの精
製水消費量、３４…分析モジュールを３台同時に立ち上
げた時の単位時間あたりの精製水消費量、３５…分析モ
ジュール３。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 武志 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Ｆターム(参考） 2G058 AA08 BB02 BB07 BB09 BB12 BB15 BB27 CB08 CB15 CD04 CE08 CF25 EA02 EA04 FB02 FB05 FB14 GA03 GA11 GC05 GC06 GE01 GE05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれに反応セル、分注プローブ及び反
   応槽を備えた分析部と、分析部に反応セル洗浄水、分注
   プローブの洗浄水及び反応槽水を供給する給水手段と、
   該反応槽水を所定温度にする恒温化手段と、前記給水手
   段による前記分注プローブの洗浄および前記反応槽への
   水の供給を指示する給水制御手段と、前記反応セル内で
   液体試料と試薬を反応させ該液体試料の測定項目を分析
   する分析手段とを備えた自動分析装置において、前記給
   水制御手段は前記反応槽への水の供給を反応セルへの洗
   浄水及び分注プローブへの洗浄水の供給に優先して実行
   し、起動時の消費流量をオペレーション中に消費する流
   量以内に抑えることを特徴とする自動分析装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動分析装置において、分
   析部は複数からなり、前記給水制御手段は、複数の分析
   部の分析モジュールのうち特定の分析モジュールに他の
   分析モジュールより優先的に水を供給する機能を有する
   ことを特徴とする自動分析装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の自動分析装置において、反
   応槽水交換、分注プローブ洗浄などの各動作および各分
   析モジュールの優先度に従い、前記給水制御手段は、オ
   ペレーション中に消費する流量の範囲以内で逐次水を供
   給することを特徴とする自動分析装置。