JP2007524081A - モジュール式試薬給送手段を使用することによって自動臨床アナライザの性能を向上させる方法 - Google Patents

Abstract

ただ１つの試薬保管領域を使用する構成で反応回転コンベヤ上の反応容器に利用できるキュベット・ポートの数が５０％であり、第２の構成で、付加的な試薬保管領域が使用され、反応回転コンベヤ上のキュベット・ポートの付加的なものが利用され、それによって、処理量を有意に増大させる自動臨床アナライザ。
【選択図】 図６

Description

本発明は、尿、血清、血漿、脳脊髄液などのような患者の生物学的流体を自動的に処理する方法および装置に関する。特に、本発明は、多数の異なった臨床評価分析を実施するようになっている臨床アナライザで患者サンプルの処理量をコスト効率良く増大させる改良方法を提供する。

患者の感染部、体液または膿瘍部のサンプルの分析測定によって患者の診断および治療に関連した種々タイプの検査を実施できる。このような患者サンプルは、代表的には、サンプル・バイアルに入れ、次いでバイアルから抽出し、特殊な反応容器または反応チューブ内で種々の試薬と混ぜ合わせてからインキュベートし、分析して患者の治療の助けとする。代表的な臨床化学分析においては、１つまたはそれ以上の分析試薬を、別々の時刻に、既知の濃度を有する液体サンプルに添加し、このサンプルと試薬の組み合わせを混合してインキュベートする。検査用測定、濁度または蛍光度または吸収度の読み取り等を行ってエンドポイント値または比率値を確定し、この値から周知の較正技術を使用して被検物質量を決定できる。

サンプルの化学的、免疫化学的、生物学的な検査のためには種々の公知の臨床アナライザが利用できるが、分析臨床技術は、今、作業をコスト効率良く改善させる必要に迫られている。評価分析処理量、追加の被検物質についての新しい評価分析、分析結果の精度および試薬消費量低減に関する要求が臨床検査室で高まっていることにより、必然的に、最新の自動臨床アナライザは、一般的により大型になり、より複雑になり、より高価になっている。したがって、臨床検査室は、機能向上の要求と設備投資を最小限に抑えたいという願望との間で板挟みになっている。特に、臨床検査室での応答時間を短縮する必要があるときには、通常、実施すべき評価分析と関係なくアナライザ処理量を増やすことで対処している。

自動アナライザの処理量を高く維持するための重要な一要因は、種々の異なった評価分析プロセスおよび信号測定段階を通じて複数のサンプルを迅速に処理する能力である。設備投資にこだわらなければ、新しいアナライザを購入して処理率を向上させることによって、処理量の増大を果すことができる。このような解決策は、一般的に検査室職員が受け入れることができないものであり、したがって、穏当な設備投資追加で処理量を増大させる能力を備えた新しい改良した臨床アナライザが求められている。設備投資に対する懸念を直接的に扱うことなく、この問題への別のアプローチが開発されている。

米国特許第５,４３４,０８３号では、反応ライン上にある反応容器の循環回数（サイクル数）に対応するように各検査項目についての分析時間を設定する回転反応容器列を使用している。反応容器更新装置が、サイクル数に従って各反応容器について選択的に制御される。したがって、短い反応時間でよい検査項目は、反応ラインのより少ないサイクル数で処理され、長い反応時間を要する検査項目は、より大きいサイクル数で処理される。

米国特許第５,５７６,２１５号では、スケジューラ・ルーチンによって創り出されたスケジュールに従って患者サンプルの評価分析を実施するのに使用される種々の装置が作動させられるようにアナライザを作動させている。スケジューラ・ルーチンは、各生物学的サンプルに対して装置によって実施される作業の間隔期間を手続き済み装填リストの関数として決定し、機器システム動作および決定した間隔期間をスケジュールに組み入れる。アナライザは、この創り出されたスケジュールに従ってアナライザ機器システムを作動させることによって生物学的サンプルの評価分析を実施する。

米国特許第５,８４６,４９１号では、評価分析リソースを多数の反応容器のうちの１つにこの容器についての時間サイクルの関数として割り当て、複数の所定の時間順序から選択されたある時間順序に従って反応容器を１つの評価分析リソースステーションから他のところへ直接移送する手段を有するアナライザ制御システムを使用することによって処理量を向上させている。

また、米国特許第５,９８５,６７２号は、同心的に位置決めされたインキュベート用および処理用の回転コンベアを用いて、サンプル中の被検物質についてサンプルで免疫評価分析を実行する際に使用するための前処理プログラムを用いることによって高スピード処理のニーズに対処している。単一の移送ステーションは、サンプルおよび試薬を収容する反応容器が回転コンベア間を移動することを可能にする。サンプルを処理回転コンベア上で分離、洗浄、および混合し、インキュベート回転コンベア上でインキュベートするので、処理がスピードアップされる。

自動化臨床アナライザにおける技術状況のこの考察から、処理効率の増大に向けて進められてきて、かなりの進歩があったが、必要とする設備投資を最小限とする単純な様式で処理量を増大させるようにした臨床アナライザについての対処されていないニーズがまだ残っていることは理解できる。特に、相対的に低いレベルの設備投資で増大した需要に対応して処理量を増大させることができる臨床アナライザについての対処されていないニーズが存在する。

本発明の主目的は、追加の試薬ソースの直接的で相対的に低コストの導入によって処理量を増大させることができる自動臨床を提供することにある。アナライザは、反応キュベットを収容する回転可能な評価分析反応回転コンベアを含み、この反応回転コンベアは一定方向に向かって段階的に回転する。段階的回転は、評価分析装置が反応キュベット内に収容された評価分析混合物の上で作動する間の停止時間によって分離される。本発明によって想定されるような臨床アナライザは、最初の試薬保管領域、並びにセンサ、試薬添加ステーション、混合ステーション、分離ステーション等のような複数の従来の評価分析作動ステーションを有する。臨床検査室の検査負荷が増大するにつれてアナライザの処理量を増大させるという課題は、評価分析を行うための能力が試薬リソースのようなオペレーティング・リソース（操業備品）の能力によって制限される最初の処理量レベルでアナライザを提供することによって達成される。もし、最初の処理量レベルを越えて臨床検査室の検査負荷が増加するときは、追加の評価分析試薬を提供できるように試薬リソースのようなオペレーティング・リソースの追加分を増分追加（incrementally adding）することによって達成される。

本発明は、本出願の一部をなす添付図面と関連して行った以下の詳細な説明からより完全に理解して貰えよう。
図１は、本発明が有効に使用され得る自動アナライザの概略平面図である。
図２は、図１のアナライザの一部拡大概略平面図である。
図３は、自動アリコート容器アレイ保管・取り扱いユニットの斜視図である。
図４は、アリコート容器アレイの斜視図である。
図５は、本発明が有効に使用され得る自動アナライザの概略平面図である。
図６は、第１の付加的な試薬リソースを備えた図１のアナライザの概略平面図である。
図７は、第２の付加的な試薬リソースを備えた図１のアナライザの概略平面図である。

図１は、図２と共に、本発明を有利に実行できる自動化学アナライザ１０の諸要素を概略的に示している。このアナライザ１０は、キュベット・ポート２０を形成した外側キュベット回転コンベヤ１４と、容器ポート２２を形成した内側キュベット回転コンベヤ１６とを支持している反応回転コンベヤ１２を含む。外側キュベット回転コンベヤ１４と内側キュベット回転コンベヤ１６は開放溝１８により分離されている。キュベット・ポート２０は、本発明の譲受人に譲渡された審査係属中の米国特許出願番号１０／６２３,４３６に開示されているような複数の反応キュベット２４を受け入れるようになっている。反応キュベットは、在来の臨床評価分析および免疫測定評価分析のための種々の試薬およびサンプル液を収容している。一方、容器ポート２２は、超高感度発光免疫測定専用の試薬を収容している複数の反応容器２５を受け入れるようになっている。反応回転コンベヤ１２は、一定方向に段階的に移動するように回転可能である。この段階的移動は一定の停止時間によって、分けてあり、この停止時間中、回転コンベヤ１２は静止状態に保たれ、センサ、試薬添加ステーション、混合ステーションなどのようなコンピュータ制御される評価分析操作装置１３が、必要に応じて、キュベット２４および反応容器２５内に収容されている評価分析混合物に作用する。

アナライザ１０は、イリノイ州ディアフィールドのDade Behring Inc.が販売しているDimension（登録商標）は臨床化学アナライザで使用されており、コンピュータ・ベースの電気機械制御プログラミングの分野で当業者によって、広く使用されているような機械語で書かれたコンピュータ・プログラムに基づいてコンピュータ１５により実行されるソフトウェアにより制御される。コンピュータ１５は、アナライザ１０内の種々の分析手段１７により行われる評価分析を実施するためのアプリケーション・ソフトウェア・プログラムも実行する。

温度制御される試薬保管領域２６が、本発明の譲受人に譲渡された審査係属中の米国特許出願番号０９／９４９,１３２に記載されているように、複数の細長い多区画試薬カートリッジ３０を格納しており、これらの試薬カートリッジは、必要に応じて所与の評価分析を実施するためにウェル３２内に試薬を収容している。

入力レーン３４Ａおよび出力レーン３４Ｂを有する双方向装入・送出サンプル・チューブ移送システム３６が、試験しようとしている検体液を収容し、サンプル・チューブ・ラック４２内に装着された個々の装入サンプル・チューブ４０を液体サンプル採取アーム４４のサンプル採取円弧内へ移送する。サンプル・チューブ４０に収容された検体液は、その上に取り付けられたバーコード記号を在来のバーコードリーダを用いて読み取ることにより識別され、項目の中でも特に患者の身元、実施されるべき検査、サンプル・アリコートをアナライザ１０内に保持すべきであるかどうか、またその場合にどのくらいの期間保持するかという諸点を決定する。また、サンプル・チューブ・ラック４２上にバーコード記号を設け、アナライザ１０全体にわたって据え付けた多数の在来のバーコードリーダを使用してサンプル・チューブ４０およびサンプル・チューブ・ラック４２の位置を確認、制御、追跡することもよく行われている。

サンプル採取アーム４４は、回転可能シャフト４８に装着された液体サンプル採取プローブ４６を支持しており、サンプル採取アーム４４の動きは、サンプル・チューブ移送システム３６および図３に示すようなアリコート容器アレイ移送システム５０を横切る円弧を描く。サンプル採取アーム４４は、サンプル・チューブ４０から液体サンプルを吸い込み、必要な評価分析を実施するのに必要なサンプルの量に応じて図４に示すようにアリコート容器アレイ５２の複数の容器５２Ｖのうちの１つまたはそれ以上にアリコート・サンプルを分配し、アナライザ１０によって、環境室３８内に保持されるべきサンプル・アリコートを提供するように作動可能である。

アリコート容器アレイ移送システム５０は、アリコート容器アレイ保管・分配モジュール５６と、反応回転コンベヤ１２に接近して設置したサンプル吸引・分配アーム５４の下方にある多数のアリコート容器アレイ・トラック５７内でアリコート容器アレイ５２を双方向に移動させるようになっている多数のリニア駆動モータ５８とを含む。サンプル吸引・分配アーム５４は、コンピュータ１５により制御され、在来の液体プローブ５４Ｐを使用して、トラック５７内のサンプル採取位置に位置した個々の容器５２Ｖから制御量のサンプルを吸引するようになっている。次いで、液体プローブ５４Ｐが分配位置に動かされ、ここにおいて、適量の吸引サンプルがキュベット・ポート２０にある１つまたはそれ以上のキュベット２４に分配され、１つまたはそれ以上の被検物質についてアナライザ１０が検査を行う。サンプルが反応キュベット２４に分配された後、在来の移送手段が、必要に応じて、アリコート容器アレイ移送システム５０、環境室３８、廃棄領域（図示せず）間でアリコート容器アレイ５２を動かす。

反応キュベット装填ステーション６８および反応容器装填ステーション６３が、それぞれ、外側キュベット回転コンベヤ１４および内側容器回転コンベヤ１６に接近して設置してあり、たとえば移動可能なロボットアーム６５を使用して、後に説明するように反応キュベット２４を横向きにキュベット・ポート２０に装填し、また、反応容器２５を容器ポート２２に装填するようになっている。操作に当たって、評価分析を最終的に行った使用済みのキュベット２４は、本発明の譲受人に譲渡された審査係属中の米国特許出願番号１０／６２３,３６０に開示されるように洗浄ステーション６７で洗浄、乾燥させられる。本発明の譲受人に譲渡された審査係属中の米国特許出願番号１０／３１８,８０４に開示されているような理由のために他の指示がない限り、以降の評価分析が清掃された使用済みのキュベット２４で行われる。キュベット取り出しステーション５９が、再び装填ステーション６８、６３に示すような移動可能なロボットアーム６５を使用してキュベット・ポート２０から使用不可な反応キュベット２４を取り出すようになっている。

図５に示すように、アナライザ１０は、第１の可動の在来型液体試薬プローブ６０Ｐ１を装着してあって試薬保管領域２６とキュベット・ポート２０との間で移動可能である第１の試薬吸引・分配アーム６０Ａを有し、第２の可動の在来型液体試薬プローブ６０Ｐ２を装着してあり、試薬保管領域２６とキュベット・ポート２０との間で移動可能である第２の試薬吸引・分配アーム６０Ｂを有する。プローブ６０Ｐ１、６０Ｐ２は、適切な試薬カートリッジ３０のウェル３２から指定の評価分析を行うのに必要な試薬を吸引するための在来型の機構を含む。次いで、プローブ６０Ｐ１、６０Ｐ２は、試薬（単数または複数）がキュベット・ポート２０の反応キュベット２４に分配される試薬分配位置に移動させられる。多数の試薬カートリッジ３０は、試薬保管領域２６内部の制御された環境条件で保管される。

本発明は、処理量制限となるオペレーティング・リソースが何であれ、装入評価分析需要が増大するにつれてたとえばモジュール式のやり方でこれらのリソースがアナライザ１０に増分追加されることになるようにアナライザ１０を最初に構成できるという発見に基づいている。アナライザ１０の処理量は、図５に示すように、試薬保管領域２６のような独立して作動させられる試薬保管領域の数に正比例する。特に、アナライザ１０の処理量は、以下のように表すことができる。

ここで、
Ｔ＝アナライザ１０が単位時間で完了できる評価分析の処理量（単位時間あたりの評価分析における処理量）、
Ｆ＝プローブ６０Ｐがカートリッジ３４内の試薬にアクセスすることができる回数、
Ｎ＝試薬保管領域２６のような独立した試薬保管領域の数、
Ａ＝１評価分析あたりの平均試薬添加回数。

この関係は、反応回転コンベヤ１２が、２.１秒の停止時間で分離された段階的な１.５秒の移動を使用して時計回り方向に回転するキュベット・ポート２０を有し、この停止時間中、試薬プローブ６０Ｐ１がカートリッジ３０から試薬を吸引することができ、同時に、プローブ６０Ｐ２がキュベット２４に試薬を分配しているか、および／または、洗浄ウェル（図示せず）内で清掃されているという本発明の１実施形態の例を考慮することによって説明できる。このような実施形態では、反応回転コンベヤ１２は、外側キュベット回転コンベヤ１４のキュベット・ポート２０内に１８４個のキュベット２４を有するような寸法となっている。表１は、この構成のアナライザ１０が３種類もの異なった試薬を有する評価分析を実施するのに必要とする試薬を備えている場合に得た処理量を示している。

本発明の鍵となる特徴は、アナライザ１０の処理量は、現存する試薬保管領域２６から独立して作動する付加的な試薬保管領域２７のみを加えることによってほぼ２倍にすることができ、同時に、反応容器２４について利用できるキュベット・ポート２０の使用も増大するという発見にある。明らかに、上記のアーム６０Ａ、６０Ｂに類似する付加的な試薬吸引・分配アーム６１Ａ、６１Ｂを設けて試薬保管領域２７とキュベット・ポート２０との間で試薬を移送することもできる。これは、図６および表２に示すように、付加的な試薬保管領域２７およびそれに関連したプローブを追加することによってアナライザ１０の処理量を有意に増大させる。図６において、吸引・分配アーム６０Ｂ、６１Ｂが、効率のためにプローブ６０Ｐ２、６１Ｐ２のための共通の移動機構を共有するものとして示してある。アナライザ１０の処理量を向上させるこの方法は、唯一の付加的な出費が、図６に示すように付加的な試薬保管領域２７およびそのプローブ６１Ｐ１、６１Ｐ２に関連したものとなるので、拡大しつつある臨床検査室にとって重要なコスト削減である。試薬保管領域２７およびそのプローブ６１Ｐ１、６１Ｐ２を据え付けるのにかかる出費はアナライザ１０の当初の出費の１０％未満であることが推定できる。

アナライザ１０の処理量をさらに増大させることさえ、図７に示すように、２つの現存する試薬保管領域２６、２７から独立して作動する第３の試薬保管領域２８の追加によって、これを達成できる。ここでも、反応容器２４のために利用できるキュベット・ポート２０の使用は増大する。これは、付加的な試薬保管領域２８を追加することによってアナライザ１０の処理量をさらに増大させる。上記のアーム６０Ａ、６０Ｂに類似したプローブ６２Ｐを有する少なくとも１つの試薬吸引・分配アーム６２も試薬保管領域２８、キュベット・ポート２０間で試薬を移送するように据え付ける。利用できるキュベット・ポート２０の総数が充分に活用されないようにアナライザ１０を初期構成し、その後、装入評価分析需要が増大するにつれてモジュール式リソース追加でアナライザ１０の処理量を増大させることによってアナライザ１０の処理量を高めるというこの方法は、拡大しつつある臨床検査室にとってコスト効率の点で有利である。ここで説明したこの特別な実施形態は、処理量制限となるオペレーティング・リソースが何であれ、装入評価分析需要が増大するにつれて、たとえばモジュール式のやり方で、これらのリソースがアナライザ１０に増分追加されることになるように臨床アナライザ１０を最初に設定できるという点で、本発明のより一般的な教示の実例となる。このような教示においては、スペースおよび他の評価分析操作装置（たとえば、図５に示すような装入・送出用サンプル・チューブ移送システム３６）もまた処理量制限リソースの追加に順応することが最初からできるようにアナライザ１０を元々設計し、構成することが重要である。

当業者にとって明らかなように、上記の方法は、試薬サーバの能力によってのみ評価分析を行う能力が制限される初期処理量レベルで処理量を同時に増大させるように臨床アナライザを作動させる。もし、臨床検査室の検査負荷が初期処理量レベルを超えた時は、追加の評価分析試薬を提供できるように別の試薬保管領域を追加することによって、評価分析を行う付加的な能力が達成される。これらの理由により、本発明は、本明細書で明示し、説明した実施形態に限定されることがなく、特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

本発明が有効に使用され得る自動アナライザの概略平面図である。 図１のアナライザの一部拡大概略平面図である。 自動アリコート容器アレイ保管・取り扱いユニットの斜視図である。 アリコート容器アレイの斜視図である。 本発明が有効に使用され得る自動アナライザの概略平面図である。 第１の付加的な試薬リソースを備えた図１のアナライザの概略平面図である。 第２の付加的な試薬リソースを備えた図１のアナライザの概略平面図である。

Claims (6)

1. 臨床アナライザの評価分析処理量を増大させる方法であって、アナライザ内のいずれかのオペレーティング・リソースが処理量制限となるとしても、装入評価分析需要が増大するにつれてこれらのリソースをアナライザに増分追加できるようにアナライザを最初に設定する上記方法。
2. 処理量が評価分析試薬リソースの利用可能性によって制限される、請求項１記載の方法。
3. 付加的な評価分析試薬リソースを、評価分析処理量が約５０％増大するように一回目の増分でアナライザに追加できる、請求項２記載の方法。
4. 付加的な評価分析試薬リソースを、評価分析処理量が、それぞれ、約５０％及び約３３％増大するように一回目及び二回目の増分でアナライザに追加できる、請求項２記載の方法。
5. 付加的な評価分析試薬リソースが、試薬保管領域と少なくとも１つの試薬吸引・分配アームとを含む、請求項２記載の方法。
6. アナライザが、さらに、処理量制限ではないオペレーティング・リソースも処理量制限リソースの追加に順応することが最初からできるように、最初に設定する、請求項１記載の方法。
   

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