JP2007093220A

JP2007093220A - 自動分析装置

Info

Publication number: JP2007093220A
Application number: JP2005279017A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Iijima; 昌彦飯島; Hiroyasu Uchida; 裕康内田; Masaaki Hanawa; 雅明塙; Masaharu Nishida; 正治西田
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】
極微量の試料，試薬を精度良く分注することができる分析装置を提供する。
【解決手段】
試料または試薬を吸引した後、洗浄機構において分注ノズル外表面の洗浄を行ってから、吐出動作を行う。これにより分注ノズルの外表面に余分に付着した液体を払拭し、本来分注するべき分注ノズル内の液体のみを吐出することができ、精度の良い分注が可能となる。払拭のための洗浄において、ノズル内に保持した試料または試薬の薄まりを防止する目的で、ノズル先端に空気層を介在させ、洗浄水を上方から吐出することを特徴とした分析装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を分注ノズルを用いて所定量分注する機構を備えた分析装置に係り、特に微量な試料または試薬の分析に好適な自動分析装置に関する。

液体を分注ノズルを用いて所定量分注する機構を備えた分析装置、特に試料と試薬を反応容器へ所定量分注，混合し、反応液の特性（例えば光学的な特性）を測定することにより目的成分の濃度を算出する自動分析装置では、高い精度での試料・試薬の分注が要求される。

特に近年では試料・試薬の消費量を減らし、患者の負担，分析コストの低減が求められているが、このような少ない液量での分析では、試料・試薬の分注量の誤差が測定結果に与える影響はより一層大きくなる。現在、一般的な自動分析装置では、１テストあたりに必要な最小反応液量は１００μＬ、必要な試料量は最小１.５μＬからとなっている。自動分析装置の試料または試薬の分注機構はノズルの先端を、採取する試料または試薬液に浸漬した後、ノズル内をシリンジ，ダイアフラム等により負圧にして液体を吸引している。ノズルの先端は、吸引した液体を吐出後に異種の液体と混じり合うことによる悪影響を避けるため洗浄されるように構成されるのが一般的である。このような技術が例えば特開２００５−２４９５８５号公開に記載されている。

特開２００５−２４９５８５号公報

しかし、上記吸引方法では、ノズルが液体に浸漬した際にノズル外表面に余分な試料または試薬が付着し、吐出時にこれらの余分な液体も分注してしまうおそれがある。特に、分注する試料が極微量の場合、分注ノズル外表面に余分に付着した試料は、吐出すべき量として指定した容量の約１０分の１もの量に達することがある。

分注ノズル内部に吸引する液体の量は、指定された分注シリンジの動作量に応じて精度良く調節される。これに比べ、分注ノズルの外表面に付着する液体の量は、分注ノズル先端の液体面からの浸漬深さや、液体の濡れ性，粘性等に左右され、この量を一定に調節するのは難しい。このことが、試料または試薬を精度良く分注する上での妨げとなっていた。

本発明は、分注ノズルの外表面に余分に試料または試薬が付着した場合でも、極微量な液体の分注動作を精度良く行うことが可能な自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。

被採取液体に浸漬する分注ノズルと、該分注ノズル内を負圧にする負圧発生手段と、を備えた分注手段を備えた自動分析装置であって、
前記分注ノズルを予め定めた軌道に沿って移動させる分注ノズル移動手段と、
前記軌道上に備えられた、前記分注ノズルを洗浄する分注ノズル洗浄手段と、
前記分注ノズルにより前記被採取液体を所定量吸引した後であって、該被採取液体を吐出する前に、前記分注ノズルを前記分注ノズル洗浄手段に位置付け、該分注ノズルを洗浄するように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする自動分析装置。

従来の自動分析装置においても、複数の異なる試料または試薬を連続分注する際、試料と試料の間、試薬と試薬との間で分注ノズル先端の洗浄を行っていた。したがって、これらの洗浄動作に用いる洗浄機構を吐出前の払拭動作に使用しても良い。これと同様、洗浄方法については、特別に新たな洗浄機構を必要とせず、洗浄水の吐出タイミング制御の変更のみで実施可能であることから、装置内流路の洗浄水を用いるのが好ましい。

ノズル先端の洗浄において、ノズル内部の試料または試薬の薄まりを防止する目的で、ノズル先端の上方から洗浄水が吹き出す構造をとっても良い。特に試料分注用のノズル先端は、反応容器の底面に接触してから吐出動作を行うため、ノズル先端が斜めにカットしてある場合がある。この場合、ノズル先端のカット面を洗浄水の吹き出し方向と逆向きに配置することで、ノズル内部の試料の薄まりを防止しても良い。あるいは、ノズル先端の洗浄に先立って、ノズル先端の内部に空気層を介在させることで、ノズル内の試料または試薬の薄まりを防止しても良い。

本発明によれば、極微量の試料または試薬を精度良く分注すること、極微量の試料，試薬を使用しての分析が可能となり、試料，試薬の消費量を削減することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。

図１は本発明を適用した自動分析装置の一実施形態を示すブロック図である。本発明が対象とする自動分析装置は、試料，試薬等の液体を分注ノズルを用いて所定量採取する機構を備えたものである。分注量がマイクロリットルオーダの微小量の場合に本発明は特に顕著な効果がある。以下では血液，尿等の生体サンプルの分析を行う臨床検査用自動分析装置を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

分析装置１は、試料ディスク２とその同心円状に配置された試料容器３，反応ディスク４とその同心円状に配置された反応容器５，試料分注機構６，試薬ディスク７とその同心円状に配置された種々の試薬が入った試薬容器８，試薬分注機構９，攪拌機構１０，光源１１，多波長光度計１２，Ａ／Ｄコンバータ１３，反応容器洗浄機構１４，分注ノズル洗浄機構１５を備える。

分析装置１による分析は以下の順に従い実施される。まず、試料分注機構６が、被分析試料を試料容器３から反応容器５へと分注する。次に、試薬分注機構９が、分析に使用する試薬を試薬容器８から反応容器５へと分注する。続いて、攪拌機構１０による混合液の攪拌を行う。光源１１から発生し、混合液の入った反応容器を透過した光は、多波長光度計１２により測定され、Ａ／Ｄコンバータ１３を介してインターフェイス１７に送信される。コンピュータ１８による演算の結果、得られた測定結果は、記憶手段１９に保存されるとともに、表示部２０に表示される。分注ノズル洗浄機構１５は、試料分注機構６、および試薬分注機構９が、試料または試薬の分注を行うごとに、分注ノズルの先端を洗浄する。また、反応後の反応容器５は、反応容器洗浄機構１４により洗浄され、次の反応に繰り返し使用される。これら分析装置の動作機構は、全て通信手段１６，インターフェイス１７を介してコンピュータ１８によって制御される。

図２は本発明を適用した分析装置における、一連の試料分注動作フローを示した図である。図示しないが、一連の試薬分注動作についても、同様の形態で本発明を適用することができる。以下、全ての試料分注に関する記述は、試薬分注に関しても同様に適用することが可能である。

まず、試料容器３に充填された試料２２の中に分注ノズル２１の先端部を浸漬した状態で分注ノズル内を図示しない負圧発生装置（シリンジ，ダイアフラム等）により負圧にすることで試料を分注ノズル内に吸引する。次に、ノズル内に試料を吸引した分注ノズル
２１を洗浄機構１５の内部へ移動させる。洗浄機構１５では、洗浄水２３により、分注ノズル２１の先端の外表面に余分に付着した試料を洗い流す。洗浄水２３は、流路２４によって接続された給水タンク２５から供給され、流路２４上の電磁弁２６によって吐出タイミングが制御される。分注ノズル２１の先端部の洗浄に使用された洗浄液２３は、廃液タンク２７へ蓄えられる。

最後に、外表面に余分に付着した試料を洗い流された分注ノズル２１が、反応容器５の内部へと移動する。分注ノズル２１の先端が反応容器５の底面に接触した後、試料２２の吐出動作を行い、反応容器５への試料２２の分注動作が完了する。この実施例では洗浄機構１５は試料ディスク２と反応ディスク４の間の分注ノズルの移動軌跡上に設けられ、吐出後の分注ノズル洗浄機構と兼用するようになっているが、吐出前の分注ノズルの洗浄のための専用洗浄機構を別に設けても良い。

図３は試料２２を吸引した後、試料２２から引き上げられた分注ノズル２１の先端の断面を示した模式図である。分注ノズル２１の内部は、装置内流路水３１で満たされている。分注ノズル２１の内面は、試料２２の吸引に先立って、装置内流路水３１の吐出動作により洗浄される。次に、分注ノズル内に若干量の空気を吸引し、分節空気層３２を形成する。続いて、試料２２を吸引することで、装置内流路水３１による試料２２の薄まりを防止する。

試料２２から引き上げられた分注ノズル２１の先端の外表面には、余分に付着した試料３３が存在する。この余分に付着した試料３３は、分注ノズル２１の先端部の、試料２２への突っ込みの深さや、試料２２の粘性，濡れ性等によって、その付着量にばらつきが生じる。余分に付着した試料３３が、反応容器での吐出動作の際に分注ノズル内部の試料
２２とともに分注された場合、精度の良い分注動作ができなくなる。

本発明は、量をコントロールすることが難しい分注ノズル外表面に付着する試料または試薬を払拭し、量をコントロールすることが容易な分注ノズル内部の試料または試薬のみを吐出することにより、精度の良い分注動作を可能とするものである。

図４は、本発明を適用した分析装置における、分注ノズル先端を洗浄する洗浄手段の一実施形態を示す図である。洗浄手段は、図２で示したように分注ノズル下方から噴出された洗浄水のプールの中を分注ノズルの先端が通過する形状をとっても良いし、図４のように、洗浄水による試料２２の薄まりを防止する目的で、洗浄水吐出ノズル３４の吐出口
３５を分注ノズル先端の上方に設け、吐出口３５から吐出した洗浄水によって、分注ノズルの外表面に余分に付着した試料３３を洗い流す構造としても良い。また、図５で示したように分注ノズル２１の先端に、前もって吸引した先端空気層３６を介在させ、その後に洗浄水２３の吐出を行うことで、試料２２の薄まりを防止しても良い。

試料を分注するノズルの場合、反応容器の底面に接触してから試料を吐出するため、ノズルの先端がカットしてあることが多い。この場合、図４，図５で示したようにノズル先端のカット面を洗浄水の吐出口３５と逆の向きに配置することが望ましい。

多くの自動分析装置では、複数の試料，複数の試薬の分注を連続して行うことから、それぞれの分注ノズルの洗浄機構が従来から備えられていた。本発明における分注ノズルの外表面の洗浄には、これらの洗浄機構を併用しても良い。この場合、特別に新たな洗浄機構を必要とせず、洗浄機構に接続された電磁弁の制御タイミングを変更するだけで精度の良い分注動作が可能となる。

分注ノズルの外表面に余分に付着した試料を払拭する手段は、上記のように従来から使用されている洗浄水を用いた洗浄機構でも良いし、分注ノズルの外表面に高圧の空気を噴き出すことにより、余分に付着した試料を払拭する構成としても良い。

試料または試薬の分注量が十分に多い場合、分注ノズルの外表面に余分に付着した液体の量の誤差による影響は相対的に小さくなる。この場合、吐出前に分注ノズル外表面の洗浄を行わなくても、比較的精度の良い分注が可能である。そこで、吐出前に分注ノズルの外表面の洗浄を行うか否かを、試料または試薬の分注量に応じて選択可能としても良い。これにより、吐出前の洗浄により消費する水量を節減することが可能となる。一定量以下の分注量では、必ず吐出前に洗浄を行うようにしても良いし、装置の表示部からユーザーによる選択が可能な構成としても良い。

以下、現在の自動分析装置において、最小である試料量１.５μＬを繰り返し分注する際の分注精度の変化を図６に示す。本発明を適用する前（分注ノズル外洗動作追加前）は、３０回繰り返し分注を行った際の変動係数（ＣＶ）は、１.０〜２.０％程度であった。しかしながら、本発明の適用により、３０回繰り返し分注時の変動係数(ＣＶ) は、０.５〜１.１％程度となり、飛躍的に精度を向上することができた。なお、図６にある系統Ａ，系統Ｂとは２つの分注ノズルＡ，Ｂを用いて並行して実験したことを示している。

また、同様に分注量による変動係数（ＣＶ）の変化を調べたところ、採取する試料量が５.０μＬより少ない分注動作に対し変動係数のばらつき低減効果が顕著であり、それ以上の分注動作ではあまり差異が見られないことがわかった。

すなわち、試料量が５.０μＬ未満の場合は、試料吐出前の分注ノズル外洗を実行し、それ以上の試料量の場合は外洗を実行しないように制御することにより分注精度の向上を維持しつつ、ノズル洗浄水の節約等の効果を期待できることがわかる。また、どの程度の試料量を境に分注ノズルの外洗を実行するか否かは、分注する液体の種類（試料が血清か，全血か，尿かなど、または試薬か），ノズル洗浄機構（洗浄水吐出ノズルの向き，洗浄水の量など）によって適宜変更することが望ましく、ユーザーがこの量を自由に設定できるようにしても良い。

本発明を適用した自動分析装置の、一実施形態を示した図である。本発明を適用した自動分析装置における、一連の試料分注動作フローを示す図である。試料または試薬を吸引し、液中から引き上げられた後の分注ノズル先端部の断面を拡大した図である。本発明を適用した自動分析装置における、分注ノズル先端を洗浄する洗浄手段の一実施形態を示す図である。図は、洗浄動作の開始前の状態を示す。分注ノズル先端を洗浄する洗浄手段の、他の実施形態を示す図である。図は、洗浄動作中の状態を示す。試料量１.５μＬを繰り返し分注する際の分注精度の変化を示す図。

符号の説明

１…分析装置、２…試料ディスク、３…試料容器、４…反応ディスク、５…反応容器、６…試料分注機構、７…試薬ディスク、８…試薬容器、９…試薬分注機構、１０…攪拌機構、１１…光源、１２…多波長光度計、１３…Ａ／Ｄコンバータ、１４…反応容器洗浄機構、１５…分注ノズル洗浄機構、１６…通信手段、１７…インターフェイス、１８…コンピュータ、１９…記憶手段、２０…表示部、２１…分注ノズル、２２…試料、２３…洗浄水、２４…流路、２５…給水タンク、２６…電磁弁、２７…廃液タンク、３１…装置内流路水、３２…分節空気層、３３…余分に付着した試料、３４…洗浄水吐出ノズル、３５…吐出口、３６…先端空気層。

Claims

被採取液体に浸漬する分注ノズルと、
該分注ノズル内を負圧にする負圧発生手段と、
を備えた分注手段を備えた自動分析装置であって、
前記分注ノズルを予め定めた軌道に沿って移動させる分注ノズル移動手段と、
前記軌道上に備えられた、前記分注ノズルを洗浄する分注ノズル洗浄手段と、
前記分注ノズルにより前記被採取液体を所定量吸引した後であって、該被採取液体を吐出する前に、前記分注ノズルを前記分注ノズル洗浄手段に位置付け、該分注ノズルを洗浄するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする自動分析装置。
請求項１記載の自動分析装置において、
前記分注ノズル洗浄手段は、被採取液体を吐出した後に該分注ノズルを洗浄する洗浄手段と兼用することを特徴とする自動分析装置。
請求項１または２記載の分析装置において、
前記分注ノズル洗浄手段は、前記分注ノズルの上方から洗浄水を流す洗浄水供給機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の自動分析装置であって、
前記制御手段は、
被採取液体の採取量が予め設定した量より多い場合は、前記分注ノズルを洗浄しないよう制御する機能を備えたことを特徴とする自動分析装置。
分注ノズルを被採取液体に浸漬した後、該分注ノズル内を負圧にして所定量の被採取液体を分注する分注方法において、
前記分注ノズルにより前記被採取液体を所定量吸引した後であって、該被採取液体を吐出する前に、前記分注ノズルを前記分注ノズルを洗浄するようにした被採取液体を分注する分注方法。