JP2004101293A - 自動分析機器 - Google Patents

Abstract

【課題】試薬の溶解不良を簡易に検出して分析信頼性を高めるようにした小型の自動分析機器を提供する。
【解決手段】乾燥状態の試薬Ｒを収容したキュベット１１へ溶解液を注入して試薬を溶解した後に、該キュベット１１内へ検体液を分注して試薬と検体液とを混合し、その呈色変化を測光して検体成分の分析を行う自動分析機器１であり、キュベット１１内の試薬と検体液の呈色変化を透過測光する測光部５を備え、この測光部５による初期測光により試薬の溶解不良を検出する。初期測光に基づく初期吸光度ｃが所定閾値ｓ以下であることより試薬の溶解不良を検出する。
【選択図】　　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便潜血分析等が行える小型の自動分析機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、集団検診等で集められた検体より便潜血分析を自動的に行う大型の分析装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この大型の分析装置は、使い捨てまたは洗浄して再使用するキュベット（混合容器）を多量にセットし、このキュベットを直線移送しつつ、空のキュベットに検体採取容器から検体液を、試薬ボトルから液状試薬をそれぞれ分注し、その呈色度合いの測光を行うようになっている。
【０００４】
なお、上記検体採取容器は、スティック状の採取棒に採取した便検体を容器内の保存液に浸けて溶解・保存するもので、この検体採取容器をそのまま分析装置にセットし、装置内で先端部をカットして前記キュベットへ検体液を注入している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３５９６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の自動分析装置では、装置が大型で多量の検体を分析するのに適したもので、検体数が少なく測定頻度の少ない場合には、高価で不向きであるとともに、操作・管理が複雑である問題を有する。
【０００７】
例えば、前述の試薬はその保管条件の影響を受けて分析特性が変化するものであり、冷蔵庫等に保管する必要があり、少量の検査でも試薬ボトルを保管庫から出し入れしなければならず、消費量が少なく１つの試薬ボトルの使用期間が長くなると特性が劣化する原因となり、試薬の管理が煩雑となり、少ない検体数を対象とした小型の分析機器を企図するのが困難となっている。
【０００８】
また、試薬特性が劣化すると分析精度を維持するための分析特性を補正するキャリブレーションが必要となり、操作、管理が煩雑で、操作の簡素化を図る際の障害となっている。
【０００９】
そこで、本発明者らは上記点に対し、キュベットに予め乾燥状態の試薬を収容しておき、検体数に応じたキュベットを必要数だけ装置にセットし、このキュベットへ溶解液を注入して試薬を溶解した後に検体液を分注し、試薬と検体液とを混合し、その呈色変化を測光して、分析数の少ない場合にも簡易な操作で検体成分の自動分析が行えるようにした小型の自動分析装置を開発している。
【００１０】
ところで、便潜血分析用の試薬は、例えばヘモグロビンと反応する金コロイド試薬が使用されるが、この試薬を凍結乾燥して封入した試薬入りキュベットにおいては、この凍結乾燥された試薬は非常に吸湿性が高く、溶解液で溶解する前に吸湿すると、変質して溶解液を注入しても完全な溶解状態が得られない問題があることが判明した。
【００１１】
上記のように凍結乾燥された試薬は湿気に弱く、このためキュベットの開口部のシールは完全なものではなくてはならない。しかし、シールにピンホールが発生することなどのシール不完全により、試薬が湿気を吸湿すると、アメ状のものとなり溶解できなくなる。万が一このような状態となったときには、溶解不良の試料液に、所定量の検体液を分注しても、その検体成分（ヘモグロビン）に対応した呈色変化を得ることができず、大きな分析誤差が発生して信頼性が低下する。
【００１２】
そこで、本発明は上記点に鑑み、試薬の溶解不良を簡易に検出して分析信頼性を高めるようにした小型の自動分析機器を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動分析機器は、乾燥状態の試薬を収容したキュベットへ溶解液を注入して試薬を溶解した後に、該キュベット内へ検体液を分注して前記試薬と検体液とを混合し、その呈色変化を測光して検体成分の分析を行う自動分析機器であって、前記キュベット内の試薬と検体液の呈色変化を透過測光する測光部を備え、前記測光部による初期測光により前記試薬の溶解不良を検出することを特徴とするものである。
【００１４】
前記測光部による初期測光に基づく初期吸光度が所定値以下であることより前記試薬の溶解不良を検出するのが好適である。
【００１５】
前記「吸光度」は、入射光強度を透過光強度で割った常用対数値であり、測光部にキュベットが介在せず測光がそのまま受光されたときの吸光度を１とし、キュベットが介在し、このキュベット部分を測定光が透過した際に、キュベットそのものおよび内部に収容した液体の光学濃度を表すもので、吸光度が１より大きくなるほど光学濃度が大きいものである。
【００１６】
そして、試薬が正しく溶解されたときの初期吸光度は、検体成分に関係なく所定値以上の略一定の値を示すことが判明しており、また、溶解不良が発生している場合には所定値以下の吸光度となるものであり、これに基づき、測光初期の初期吸光度が、正常に溶解されたときの吸光度と、溶解不良の場合の吸光度との間に設定した閾値以上であるか否かの判定によって、試薬の溶解不良を検出することが可能である。
【００１７】
この試薬の溶解不良を検出した場合には、使用者に警告を発して、再度試薬入りキュベットと該当する検体とをセットし直して、再分析を行うのが好適である。
【００１８】
なお、検体を分注した後でなくとも、前記キュベットへ溶解液を注入して試薬を溶解した直後で、検体を分注する前に前記測光部の測光により前記試薬の溶解不良を検出するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、測光部による初期測光により試薬の溶解不良を自動的に検出できるために、試薬の溶解不良に起因する大きな分析誤差の発生を未然に防止することができ、信頼性を高めることができる。特に、呈色度合いを測光するための測光部を使用して試薬の溶解不良の検出が行えるために、別途のセンサが不要で、装置が複雑となることなく小型化が図れ、操作の簡素化を得ることができる。
【００２０】
その際、初期測光に基づく初期吸光度が所定値以下であることより試薬の溶解不良を検出すると、正確な検出が行える。
【００２１】
一方、自動分析機器には予め内部に乾燥状態の試薬が収容されたキュベットを検体数に応じて搭載して分析するために、試薬の劣化を抑制でき、また、試薬の特性が安定しているため、精度管理が不要となり、試薬の管理が簡易で操作が簡素化でき、効率よく測定が行えるとともに、分析精度の維持に有利であり、検体数が少ない分析に適した小型化を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は一例の自動分析機器の概略機構を示す斜視図、図２はサンプルトレイの斜視図、図３は分析状態のサンプルトレイの概略断面図、図４はキュベット、検体容器およびノズルチップの斜視図、図５は開封機構によるキュベットの開封状態を示す断面図である。図６は、試薬の溶解状態と吸光度の関係を示すグラフである。
【００２３】
この自動分析機器１は、図４（ａ）に示すような乾燥試薬Ｒを封入した混合容器としての使い捨てのキュベット１１、同図（ｂ）のような検体液を収容する検体容器１２、同図（ｃ）のような液を吸引吐出する後述の吸引ノズル４１の先端に装着する使い捨てのノズルチップ１３を消耗品として使用する。
【００２４】
上記キュベット１１は透光性の樹脂により略角筒状に成形され、下部壁面が特に透明で測定光が透過する測定部１１ａに構成され、上部外周には外側に張り出して搭載穴に係止する鍔部１１ｂを備え、内部には便潜血分析の場合には金コロイド試薬による凍結乾燥試薬Ｒが収容され、上端開口部に金属箔によるシール１１ｃが溶着されて上記試薬Ｒが封入されてなる。なお、この試薬Ｒは分析時には溶解液が注入されて溶解される。また、検体容器１２は、上部外周に外側に張り出して搭載穴に係止する鍔部１２ａを備え、その内部には不図示の検体採取容器より採取した便検体を溶解保存した検体液が注入される。また、ノズルチップ１３はピペット状に形成され、上端開口に吸引ノズル４１の先端が嵌合されて装着され、吸引圧の導入で内部に液体を吸引収容し、吐出圧の導入でキュベット１１へ吐出する。
【００２５】
自動分析機器１は、装置本体２の前側平坦部に前記キュベット１１、検体容器１２、ノズルチップ１３を組にして複数（例えば１０組）搭載できる円形状のサンプルトレイ３と、昇降移動および旋回移動する吸引ノズル４１を有する分注器４と、サンプルトレイ３の内部に設置されキュベット１１内の試薬Ｒと検体液の呈色変化を透過測光するＬＥＤによる測光部５（図３参照）と、この測光部５の上方部位のサンプルトレイ３を覆う遮光カバー６と、この遮光カバー６に設置され前記キュベット１１のシール１１ｃを穿孔開封する開封機構７（図５参照）と、サンプルトレイ３の近傍に配置されたチップ廃却部８と、試薬Ｒの溶解液を収容した溶解液ボトル１４が搭載されるボトル搭載部９などを備えてなる。
【００２６】
上記装置本体２は、上部に設置された操作部２１と、サンプルトレイ３および分注器４などの分析機構を覆うフロントカバー２２と、下部に引出可能に設置されたチップ廃却ボックス２３を備える。
【００２７】
そして、便潜血分析の基本動作は、まず、検体液を収容した検体容器１２とキュベット１１とノズルチップ１３を組にしてサンプルトレイ３に搭載しスタートすると、検体分析を自動的に開始する。そして、最初に、キュベット１１のシール１１ｃを開封してから、分注器４により溶解液を溶解液ボトル１４より分注して試薬Ｒを溶解し、その後、検体容器１２より所定量の検体液をキュベット１１に分注し、攪拌する。次に、測定位置を通過する毎にその呈色変化を測光部５で測光し、初期値と所定時間後の呈色度合いから便潜血を求めるものであるが、この測光部５による初期測光により前記試薬Ｒの溶解不良を検出する。例えば、測光部５による初期測光に基づく初期吸光度が所定値（閾値）以下であることより試薬Ｒの溶解不良を検出する。
【００２８】
上記溶解不良の検出は、試薬Ｒが正しく溶解されたときの初期吸光度は、検体濃度に関係なく所定値以上の略一定の値を示し、溶解不良が発生している場合には所定値以下の吸光度となる特性に基づき行う。
【００２９】
つまり、図６に試薬の溶解状態に対応する吸光度と測光時間との関係を示す。特性Ａは、試薬Ｒが正常に溶解液に溶解し、これに検体成分（ヘモグロビン）を含まない検体液が分注された場合の吸光度変化を示し、その測光初期の初期吸光度ａは、例えば１．４より大きい値を示した。また、特性Ｂは、試薬Ｒが正常に溶解液に溶解し、これに検体成分（ヘモグロビン）を含む検体液が分注された場合の吸光度変化を示し、その測光初期の初期吸光度ｂは、上記特性Ａの初期吸光度ａと略同様の１．４より大きい値を示し、時間の経過に伴って低下した。一方、特性Ｃは、試薬Ｒが吸湿していて溶解不良が発生し、これに検体成分（ヘモグロビン）を含まない検体液が分注された場合の吸光度変化を示し、その測光初期の初期吸光度ｃは、例えば１近傍の低い値を示した。そして、上記初期吸光度ａ，ｂと初期吸光度ｃとの略中間の値（例えば１．２程度）に閾値ｓを設定し、測光初期の吸光度がこの閾値ｓ以下である場合を溶解不良が発生していると検出するものである。
【００３０】
また、上記特性Ｂにおいては、測光時間が経過すると、試薬と検体成分との呈色変化により、吸光度が低下する特性を示し、この変化を検出することで検体成分を分析するものであるが、測光開始より吸光度が上記閾値ｓを越えて低下するまでにはｔ時間（例えば９０秒程度）かかり、検体成分の量に関係なく初期吸光度の判定により溶解不良の検出が精度良く行える。
【００３１】
上記試料Ｒの溶解不良を検出した場合には、使用者に警告を発して、再度試薬入りキュベット１１と該当する検体容器１２とをセットし直して、再分析をスタートする。
【００３２】
次に、各部の構造を具体的に説明する。まず、サンプルトレイ３は、図２および図３にも示すように、正転方向および逆転方向に回転駆動される円盤状の回転テーブル３１と、その下部に回転しない温調ブロック３２と遮熱カバー３３を備える。
【００３３】
回転テーブル３１には、外周側に同心上に検体容器１２を保持する複数の円形搭載穴３４と、内周側に同心上にキュベット１１を保持する複数の矩形搭載穴３５と、円形搭載穴３４に隣接して外周側にノズルチップ１３を保持する筒状搭載部３６とが、円周を等分割して１０組設置されている。回転テーブル３１の下面中央には支持軸３７を備え、温調ブロック３２の中心部を貫通して旋回自在に支承されている。支持軸３７の下端部にはギヤ３８が固着され、不図示のタイミングベルトが掛けられて駆動モータにより回転駆動される。
【００３４】
温調ブロック３２はアルミニウム等の金属製で厚く大きな熱容量に形成され、底部にヒーター３９が設置されて所定温度に加熱調整され、上面には回転テーブル３１に搭載されたキュベット１１の下部が移動する円環状の凹部３２ａを有し、この凹部３２ａのエアの加熱によってキュベット１１を所定温度に加熱する。上記温調ブロック３２の底面および外周は樹脂製の遮熱カバー３３で覆われ、温調ブロック３２の保温効果を得るとともに、外周部に形成された環状空間３３ａに検体容器１２およびノズルチップ１３の下部が、回転テーブル３１の回転に伴って通るようになっている。
【００３５】
さらに、測光部５が上記温調ブロック３２の内部に設置されている。この測光部５は、凹部３２ａの内外周に、この凹部３２ａ内を移動するキュベット１１の測定部１１ａを挟むように、一方に設置されたＬＥＤによる発光素子５１と、これと対向して反対側に設置された受光素子５２を備えてなる。発光素子５１による所定波長（色）の測光が受光素子５２に向けて照射され、その受光量に応じた信号を出力するようになっている。便潜血分析においては、主波長と副波長の２波長の測光を行うものであって、上記発光素子５１と受光素子５２が２組設置されている。この２組の発光素子５１のＬＥＤは発光波長が異なり、回転テーブル３１のキュベット１１の搭載間隔（前記矩形搭載穴３５の開口間隔）のピッチに合わせて設置され、異なるキュベット１１が同時に２組の発光素子５１と受光素子５２の間に位置して測光が行えるもので、その都度呈色度合いを順次測光する。
【００３６】
上記測光部５を覆って外光の影響を遮断する遮光カバー６は、測光部５が設置されている範囲のサンプルトレイ３の上方部位に起伏可能に設置されている。その外周側部位が水平軸によって回動可能に支持され、サンプルトレイ３の中心部を覆う部分が持ち上がるようになっている。
【００３７】
また、前記遮光カバー６に設置された開封機構７は、キュベット１１の回転移動軌跡と吸引ノズル４１の旋回軌跡との交差位置に上下動可能に配置された開封ピン７１を備え、この開封ピン７１は遮光カバー６に突起状に配設されたピン設置部６１内に、図５に示すように設置されている。この開封ピン７１は軸部は丸棒状であるが、先端部７１ａは多面テーパ形状、例えば４面角錐状に形成されて、キュベット１１のシール１１ｃに穴をあけて開封する。また、上記開封ピン７１はスプリング７２によって上方に付勢され、分注器４の吸引ノズル４１の押し下げによって開封動作が行われる。
【００３８】
さらに、遮光カバー６の下面には開封後の開封ピン７１がシール１１ｃの開封穴に係合してキュベット１１を持ち上げるのを阻止するための開封時のキュベット押え６２を備えるとともに、遮光カバー６の側部には攪拌時のキュベット押え６３（図２参照）を備える。開封時のキュベット押え６２は、ピン設置部６１の下部に開封ピン７１が挿通する筒部の先端で構成され、その下端部がキュベット１１の上面縁部に当接可能で、該キュベット押え６２は開封ピン７１のガイドを兼ねる。攪拌時のキュベット押え６３は、ノズルチップ１３の先端が開封穴からキュベット１１内へ深く挿入され、シール１１ｃの開封穴に係合してキュベット１１を持ち上げるのを阻止するためのもので、遮光カバー６の側部に下方のキュベット１１の縁部の上方へ板状に突出して形成されている。
【００３９】
分注器４（図１）は、旋回アーム４２の先端下部に下方に向けて延びる棒状の吸引ノズル４１を備え、検体液および溶解液の分注、両液の攪拌混合を行う。旋回アーム４２は不図示のガイドロッドに沿って上下移動可能に支持され、このガイドロッドを保持する回転板が駆動モータから掛けられたタイミングベルトによって回転駆動される。これにより旋回アーム４２が旋回駆動されるとともに、旋回中心に設置された不図示の送りネジが旋回アーム４２に螺合され、この送りネジの回転駆動によって旋回アーム４２が上下移動するようになっている。
【００４０】
吸引ノズル４１の先端には、旋回アーム４２の下降移動によって上述したようなピペット状のノズルチップ１３が装着されるものであって、このノズルチップ１３内に検体液、溶解液を吸引し吐出するもので、使用後は、チップ廃却部８の係合溝にノズルチップ１３の上端を係合した状態で旋回アーム４２を上動させて嵌合を外し、下方の廃却ボックス２３内へ落下させて廃却する。チップ廃却部８は吸引ノズル４１の旋回軌跡上に配置されている。
【００４１】
吸引ノズル４１は先端部に開口する不図示のエア通路を有し、このエア通路には装置本体２内に設置された不図示のシリンジポンプからのエアパイプが接続されている。シリンジポンプは、注射器状のピストンを備えたエアポンプで、このシリンジの駆動によって生成された負圧または正圧（吸引・吐出圧）が吸引ノズル４１へ導入される。
【００４２】
また、自動分析機器１は、装置本体２に前記操作部２１に連係された不図示の制御ユニットを内蔵している。この制御ユニットは、前記サンプルトレイ３および分注器４の作動を制御し、測光部５の測光に基づき分析結果を演算するとともに、測光開始時に測光部５の発光素子５１と受光素子５２とによる測光でキュベット１１の吸光度を検出し、初期吸光度と閾値ｓと比較し、初期吸光度が閾値ｓ以下の場合に試薬Ｒの溶解不良が起きていると判定して、警告等を行う。
【００４３】
次いで、本実施形態の動作について説明する。まず、分析を行う前に、サンプルトレイ３に、各検体液を収容した検体容器１２を搭載すると共に、その組となる位置へキュベット１１およびノズルチップ１３を搭載し、さらに、溶解液ボトル１４をセットして、測定準備を行う。
【００４４】
その後、操作部２１のスタートボタンを操作して分析処理を開始する。初期時点で、サンプルトレイ３の回転テーブル３１を１回転させ、測光部５によってキュベット１１を検出し、搭載されたポジションの検体分析を順に開始する。
【００４５】
次に、回転テーブル３１を回転させて分析する検体容器１２に対応するキュベット１１を開封位置に停止させ、開封ピン７１を吸引ノズル４１により押し下げてシール１１ｃを開封する。次に、回転テーブル３１を回転させて吸引ノズル４１の旋回位置の下方にノズルチップ１３を移動させ、吸引ノズル４１に装着する。続いてキュベット１１を吸引ノズル４１の旋回位置の下方へ位置させるとともに、吸引ノズル４１を溶解液ボトル１４の位置へ旋回移動させてノズルチップ１３内に所定量の溶解液を吸引した後、キュベット１１上へ移動して開封穴よりキュベット１１内へ溶解液を注入し、試薬Ｒを溶解させる。
【００４６】
次に、回転テーブル３１を回転させて吸引ノズル４１の旋回位置の下方に検体容器１２を移動させ所定量の検体液をノズルチップ１３内に吸引した後、キュベット１１上へ移動してキュベット１１内へ検体液を分注し、さらにノズルチップ１３をキュベット１１内へ挿入して、キュベット１１内の液体をノズルチップ１３内へ吸引・吐出を繰り返して、試薬液と検体液との攪拌混合を行う。使用済みのノズルチップ１３はチップ廃却部８で吸引ノズル４１から外して下方に落下廃却する。
【００４７】
そして、試薬液と検体液とが混合されたキュベット１１は、温調ブロック３２によって所定温度に温調され、回転テーブル３１の回転により順次測光部５に移動され、透過光学濃度の測光がその都度行われる。その測光初期における初期測光に基づく初期吸光度が閾値ｓ以下である場合に試薬Ｒの溶解不良を検出する。上記測定を継続しつつ、次のキュベット１１の開封に続く一連の分析動作を同時に行う。上記測光に基づく分析結果を出力し、処理を終了する。
【００４８】
上記のような実施の形態では、凍結乾燥試薬Ｒを封入してなる使い捨てのキュベット１１が検体容器１２と同時にサンプルトレイ３に搭載され、溶解液ボトル１４より溶解液を注入して試薬Ｒを溶解し、検体液を分注・混合してから測定部５による透過測光で検体成分を分析する際に、測光初期の吸光度により溶解不良を正確に判定して検出するもので、シール不良等に起因する試薬Ｒの吸湿で溶解不良となっているのを自動的に検出でき、それによる分析不良の発生を未然に防ぐことができ、簡易な操作で自動分析が行え、検体数の少ない小型の分析機器に適したものである。
【００４９】
なお、前記キュベット１１に封入する試薬は、凍結乾燥されたもの、粉末状、顆粒状、錠剤などの乾燥状態のものが封入可能である。
【００５０】
また、試薬Ｒの溶解不良の検出は、前記キュベット１１へ溶解液を注入して試薬Ｒを溶解した直後で、検体を分注する前に前記測光部５で測光して検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態における自動分析機器の概略構成を示す斜視図
【図２】図１のサンプルトレイの斜視図
【図３】分析状態のサンプルトレイの概略断面図
【図４】キュベット、検体容器およびノズルチップの斜視図
【図５】開封機構によるキュベットの開封状態を示す断面図
【図６】試薬の溶解状態に対する吸光度と測光時間の関係を示すグラフ
【符号の説明】
１　　自動分析機器
２　　装置本体
３　　サンプルトレイ
４　　分注器
５　　測光部
６　　遮光カバー
７　　開封機構
８　　チップ廃却部
９　　ボトル搭載部
１１　　キュベット
Ｒ　　試薬
１２　　検体容器
１３　　ノズルチップ
２１　　操作部
３１　　回転テーブル
４１　　吸引ノズル
４２　　旋回アーム
５１　　発光素子（
５２　　受光素子

Claims (2)

1. 乾燥状態の試薬を収容したキュベットへ溶解液を注入して試薬を溶解した後に、該キュベット内へ検体液を分注して前記試薬と検体液とを混合し、その呈色変化を測光して検体成分の分析を行う自動分析機器であって、
   前記キュベット内の試薬と検体液の呈色変化を透過測光する測光部を備え、
   前記測光部による初期測光により前記試薬の溶解不良を検出することを特徴とする自動分析機器。
2. 前記測光部による初期測光に基づく初期吸光度が所定値以下であることより前記試薬の溶解不良を検出することを特徴とする請求項１に記載の自動分析機器。

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