JP2008203004A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
分析途中での試薬交換を、オペレータに負担をかけることなく、また、分析を停止することなく行うことで、スループットの向上を図るのに適した自動分析方法および装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
試薬移動機構を試薬分注器に対して移動させながら、前記試薬移動機構に置かれた試薬を前記試薬分注器により分注してその分注された試薬を試料と反応させ、その反応した試料を測定してその試料の指定された分析項目を分析する自動分析方法であって、試薬交換機構に試薬庫から試薬を運搬し、前記試薬交換機構を前記試薬移動機構と同期して移動させることで、同期中に試薬の交換を行うことを特徴とする自動分析方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、血液，尿等の生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置に係り、特に複数の試薬容器を保持する試薬容器保持機構を備えた自動分析装置に関する。

血液，尿等の生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置は、複数の分析項目の測定を可能とするため、分析項目に対応した複数の試薬を装置上に保管する試薬容器保管庫を備えるのが一般的である。試薬容器保管庫には、一日の分析に必要な試薬を保管するように装置管理者が管理するが、万一分析中に試薬不足が生じた場合は、分析を一旦中断して試薬を交換することになる。

一方で自動分析装置の分析項目数は増加しており、他項目の分析に対応するため、１つの試薬容器を小型化して、多くの試薬容器を搭載可能とすることも行われている。この場合、従来装置に比べ分析中に試薬が不足する可能性が大きくなるため、試薬を自動で試薬容器保管庫に追加できる機構を備えた自動分析装置が特許文献１に記載されている。

特開２００５−３７１７１号公報

特許文献１記載の自動分析装置では、分析中での試薬の追加が自動で可能であるが、試薬容器一時保管庫から試薬容器保管庫（試薬ディスク）へ試薬を移動させるためには、試薬ディスクを一時停止させる必要があり、そのためには分析も一時停止する必要があった。また、試薬ディスクは検体分注の停止後、既に分注した検体に対して全ての試薬分注が完了してから停止するため（そうでないと既に分注した検体の分析が完了できず無駄になる）、その間、操作者が待たされることになる。

しかし、自動分析装置の省スペース化，高処理能力化により、分析中の時間当りの試薬消費量が増加し、さらに、分析中の試薬移動機構は間断なく動作を行っているため、頻繁な試薬交換によって試薬移動機構を一時停止させることは、分析のスループットの低下を招く。このため、分析を停止することなく、また、猥雑な試薬交換を自動的に行いたいというニーズが高まっている。

本発明の目的は、分析を停止することなく自動的に試薬交換を行う機構を備えた自動分析装置を提供することにある。

上記目的を達成する為の本発明の構成は以下の通りである。

複数の試薬容器を載置するとともに、任意の試薬容器を試薬分注位置に移動させる機構を備えた試薬容器保持機構と、該試薬容器保持機構に載置された試薬容器の移動に同期して移動可能であり、かつ少なくとも１つの試薬容器を保持する試薬交換機構と、前記試薬容器交換機構に保持されている試薬容器を前記試薬容器保持機構に移動させる試薬容器移動機構と、を備えた自動分析装置。

試薬容器保持機構は、試薬分注位置に任意の試薬を移動できるように試薬容器を移動することができる機構を備えることが一般的である。試薬容器の移動方法としては、テーブル上に複数の試薬容器を載置し、複数の試薬容器を同時に移動させる機構を備えた、いわゆる試薬ディスクや、ベルトコンベア上に試薬容器を載置し、移動させる方法など種々の方法が適用可能である。要は複数の試薬容器を保持できるとともに、試薬分注位置に任意の試薬を移動できるようにできれば良い。「試薬容器の移動に同期して移動可能」の同期とは、移動速度をほぼ同じにすることで、試薬容器保持機構から試薬交換機構またはその逆方向に試薬容器を移動させることができるようにすることである。多少の速度差があっても試薬容器の移動ができる場合は同期していると考える。試薬容器移動機構は、ベルトコンベアで試薬容器を移動させる方法、爪のような押し出し機構で試薬容器を押し出す方法、マジックハンドで試薬容器をつかみ、移動させる機構などがあるが、試薬容器を移動させることができればどのような機構でも良い。

本発明の自動分析装置は、分析を途中で中断することなく、試薬を自動で分析装置に供給することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明装置の一実施例の構成図であって、検体試料の複数分析項目を測光方式によって分析する多項目化学分析装置の全体構成を示す概略図である。

図１において、試薬交換機構３３が第１試薬移動機構３１および第２試薬移動機構３２の中心部に設置されている。試薬を収容した多数の試薬容器２６が第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２に配列されている。分析中の試薬交換機構３３と試薬分注器２５と第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２の動作は、インターフェイス７を介して各機構部の動作制御および測定データの演算をするマイクロコンピュータ１によって制御される。図に示していないが、試薬交換機構３３は第２試薬移動機構３２の外周部や、第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２の上部または下部にあってもよい。

本実施例のように試薬移動機構の中心部に試薬交換機構を配置した場合、図２のように、試薬交換機構３３は、回転器１０１と昇降器１０２とスライド器１０３と結合器１０４を備えている。また、図３のように、第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２の上部に試薬投入機構４１と試薬排出機構４２と試薬廃棄機構３４が配置されている。

分析中は、検体を収容した多数の検体容器２１が検体移動機構２２に配列されている。検体分注器２４によって吸引された検体は、反応容器移動機構１９に配列された反応容器２０に吐出する。これに平行して、当該検体の分析目的とする試薬容器２６を試薬分注器２５の位置まで第１試薬移動機構３１または第２試薬移動機構３２を移動する。その後、試薬分注器２５によって試薬を吸引し、反応容器２０に吐出することで、化学反応を発生させる。

試薬投入ステップ１として、試薬投入機構４１に試薬容器２６を操作者または試薬供給装置が設置する。試薬投入機構４１は試薬容器２６が設置されたことを検知するか、操作者からの指示によって、試薬容器２６を一つずつ試薬交換機構３３に設置する。試薬容器２６に記憶媒体が添付されている場合、この間に試薬情報を読取り、試薬残液量の高さ登録をしておくとよい。図には示していないが、試薬投入機構４１は試薬の少ないものを優先的に投入できるようなランダムアクセス機構であるとよい。また、図には示していないが、試薬容器が一定形状でない場合には、試薬交換機構が扱いやすい直方体形状となるよう、試薬容器を梱包するパッケージがあってもよい。

試薬投入ステップ２として、試薬交換機構３３のスライド器１０３に試薬容器２６が設置されると、試薬交換機構３３は昇降器１０２で試薬容器２６と共に下降する。次に試薬容器の空き位置をマイクロコンピュータ１にて検索する。空き位置が第１試薬移動機構
３１で見つかった場合、回転器１０１を回転させ、第１試薬移動機構３１の空き位置と、スライド器１０３とが直線となるように位置合わせ制御を行う。次に、第１試薬移動機構３１と試薬交換機構３３の相対的な位置関係がずれないように結合器１０４を突出して結合し、同期移動を補助する。結合器１０４は円錐状であれば精度良く結合できる。しかし、第１試薬移動機構３１と試薬交換機構３３の相対的な位置関係が回転制御によって充分な精度で確保できるのであれば、結合器１０４は不要である。次に、スライド器１０３により試薬容器２６は第１試薬移動機構３１の空き位置へスライドさせる。この間、第１試薬移動機構３１は、検体の分析のため必要なら試薬容器２６を試薬分注器２５の位置へ移動させてもよい。その場合、試薬交換機構３３も、第１試薬移動機構３１と試薬交換機構３３の相対的な位置関係を保持しつつ移動する。これを同期移動と呼ぶ。試薬交換機構
３３のスライド動作が終了した時点で、結合器１０４を試薬交換機構３３の内部に引込み、試薬の投入を終了する。試薬の投入の終了後、試薬交換機構３３は昇降器１０２で上昇し、次の試薬投入を行う。

空き位置が第２試薬移動機構３２で見つかった場合、第１試薬移動機構３１のスライド器１０５とスライド器１０３とが直線となるように、回転器１０１を回転させて位置合わせ制御を行う。以降、試薬投入ステップ２と同様の動作を行い、試薬容器２６は第１試薬移動機構３１のスライド器１０５へスライドさせる。次に、第１試薬移動機構３１のスライド器１０５を第２試薬移動機構３２の空き位置とが直線となるように、第１試薬移動機構３１または第２試薬移動機構３２を回転させて位置合わせ制御を行う。次に、第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２の相対的な位置関係がずれないように第１試薬移動機構３１にある結合器を突出して結合し、同期移動を補助する。回転制御によって、第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２の相対的な位置関係が充分な精度で確保できるのであれば、結合器は不要である。次に、第１試薬移動機構３１のスライド器１０５にある試薬容器２６を第２試薬移動機構３１の空き位置へスライドさせる。この間、第１試薬移動機構３１または第２試薬移動機構３２は、検体の分析のため必要なら試薬容器２６を試薬分注器２５の位置へ移動させてもよい。その場合、第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２は同期移動する。第１試薬移動機構３１のスライド動作が終了した時点で、結合器を第１試薬移動機構３１の内部に引込み、試薬の投入を終了する。試薬の投入の終了後、試薬交換機構３３は昇降器１０２で上昇し、次の試薬投入を行う。

試薬排出ステップ１として、分析中に試薬残量が無くなるか、またはオペレータから排出指示の発生をマイクロコンピュータ１が検知し、第１試薬移動機構３１に設置された試薬容器２６の排出を行う場合、試薬交換機構３３は昇降器１０２で下降し、第１試薬移動機構３１の排出試薬容器が設置された位置とスライド器１０３とが直線となるように、回転器１０１を回転させて位置合わせ制御を行う。次に、第１試薬移動機構３１と試薬交換機構３３が物理的にずれないように結合器１０４を突出して同期移動を補助する。結合後、スライド器１０３により第１試薬移動機構３１の排出試薬容器を試薬交換機構３３へスライドさせる。この間、第１試薬移動機構３１は、検体の分析のため必要なら試薬容器
２６を試薬分注器２５の位置へ移動させてもよい。その場合、第１試薬移動機構３１と試薬交換機構３３は同期移動する。試薬交換機構３３のスライド動作が終了した時点で、結合器１０４を試薬交換機構３３の内部に引込む。

試薬排出ステップ２として、試薬交換機構３３は昇降器１０２で上昇し、回転器１０１により回転し、試薬排出機構４２へ試薬容器２６をスライドさせ、試薬の排出を終了する。また、空になった試薬容器と残量が残っている試薬容器とを分類し、空になった試薬容器は試薬廃棄機構３４へスライドさせてもよい。

分析中に試薬残量が無くなるか、またはオペレータから排出指示の発生をマイクロコンピュータ１が検知し、第２試薬移動機構３２に設置された試薬容器２６の排出を行う場合、第２試薬移動機構３２の排出試薬容器が設置された位置と第１試薬移動機構３１のスライド器１０５とが直線となるように第１試薬移動機構３１または第２試薬移動機構３２を回転させて位置合わせ制御を行う。次に、第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２が物理的にずれないように結合器を突出して同期移動を補助する。結合後、第２試薬移動機構３２の排出試薬容器を第１試薬移動機構３１へスライドさせる。この間、第１試薬移動機構３１または第２試薬移動機構３２は、検体の分析のため必要なら試薬容器２６を試薬分注器２５の位置へ移動させてもよい。その場合、第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２は同期移動する。次に、試薬交換機構３３は昇降器１０２で下降し、第１試薬移動機構３１の排出試薬容器が設置されたスライド器１０５とスライド器１０３とが直線となるように、回転器１０１を回転させて位置合わせ制御を行う。以降、排出ステップ１と同様の動作を行い、排出ステップ２と同様の動作を行うことで、試薬の排出を終了する。

実施例１ではモータ数を少なくするため試薬交換機構３３と２つの試薬移動機構３１，３２を回転体とし、各回転体の中心が同一軸となるように配置した。また、スペース効率を高めるため、試薬交換機構３３を中心に配置した。図に示していないが、同様に、試薬移動機構を３つ以上配置することもできる。また、図に示していないが、試薬交換機構
３３を第２試薬移動機構３２の外縁部に配置することもできる。この場合、第１試薬移動機構３１ではなく、第２試薬移動機構３２に、スライド位置を配置する必要がある。

また、図に示していないが、試薬交換機構３３を第１試薬移動機構３１と第２試薬移動機構３２の下部または上部に配置することで、試薬移動機構３１または試薬移動機構３２のスライド位置を無くすこともできる。

図５は、本発明装置の１実施例のうち、試薬移動機構と試薬交換機構の組み合わせを２つ備え、また各試薬交換機構との間で試薬を移動するブリッジ機構を備えた自動分析装置の上面図である。

図５において、第１試薬交換機構５３が第１試薬移動機構５１と第２試薬移動機構５２の中心部に設置されている。第２試薬交換機構５６が第３試薬移動機構５４および第４試薬移動機構５５の中心部に設置されている。第１試薬交換機構５３と第２試薬交換機構
５６との間にはブリッジ機構５７が配置されている。

試薬投入機構４１に試薬容器２６を操作者または試薬供給装置が設置する。試薬投入機構４１は試薬容器２６が設置されたことを検知するか、操作者からの指示によって、試薬容器２６を一つずつ第１試薬交換機構５３に設置する。マイクロコンピュータ１は、第１試薬移動機構５１と第２試薬移動機構５２に設置された全ての試薬容器２６の残量と、第３試薬移動機構５４と第４試薬移動機構５５に設置された全ての試薬容器２６の残量と、試薬投入機構４１に設置された全ての試薬容器２６の残量とを比較判断し、分析スループットが最適となるような試薬配分となるように試薬容器２６の設置位置を決定する。例えば、特定の項目を分析するための試薬の残量が等しくなるように決定する。この結果、第１試薬移動機構５１または第２試薬移動機構５２への設置が決まると、第１試薬交換機構５３を経由して第１試薬移動機構５１または第２試薬移動機構５２へ試薬容器２６を移動させる。あるいは、第３試薬移動機構５４または第４試薬移動機構５５への設置が決まると、第１試薬交換機構５３からブリッジ機構５７を経由して第２試薬交換機構５６へ試薬容器２６を移動させる。

また、分析スループットが最適となるような試薬配分とするためや、メンテナンスに必要な消耗品の使いまわしのため、あるいは操作者の指示に従うためなど、目的に応じて、第１試薬移動機構５１と第２試薬移動機構５２から、第３試薬移動機構５４と第４試薬移動機構５５へ、あるいは、第１試薬移動機構５１と第２試薬移動機構５２から第３試薬移動機構５４と第４試薬移動機構５５へ試薬容器２６を移動させることもできる。

実施例２では試薬投入機構４１と試薬排出機構４２を削減するため、ブリッジ機構５７を用いた装置構成を示した。図には示していないが、試薬移動機構と試薬交換機構との組み合わせを３つ以上備えた場合にも、ブリッジ機構５７で接続することで、試薬投入機構４１と試薬排出機構４２を削減できる。

また、図６において、第１試薬交換機構５３が第１試薬移動機構５１と第２試薬移動機構５２の中心部に設置されている。第２試薬交換機構５６が第３試薬移動機構５４および第４試薬移動機構５５の中心部に設置されている。第１試薬交換機構５３と第２試薬交換機構５６との間には試薬投入機構４１が配置されている。

この場合には、試薬投入機構４１に試薬容器２６を操作者または試薬供給装置が設置する。試薬投入機構４１は試薬容器２６が設置されたことを検知するか、操作者からの指示によって、マイクロコンピュータ１は、第１試薬移動機構５１と第２試薬移動機構５２に設置された全ての試薬容器２６の残量と、第３試薬移動機構５４と第４試薬移動機構５５に設置された全ての試薬容器２６の残量と、試薬投入機構４１に設置された全ての試薬容器２６の残量とを比較判断し、分析スループットが最適となるような試薬配分となるように試薬容器２６の設置位置を決定する。この結果、第１試薬移動機構５１または第２試薬移動機構５２への設置が決まると、第１試薬交換機構５３を経由して第１試薬移動機構
５１または第２試薬移動機構５２へ試薬容器２６を移動させる。あるいは、第３試薬移動機構５４または第４試薬移動機構５５への設置が決まると、第２試薬交換機構５６を経由して第３試薬移動機構５４または第４試薬移動機構５５へ試薬容器２６を移動させる。

以上に示すように、ブリッジ機構５７を削減することもできる。また、図には示していないが、試薬移動機構と試薬交換機構との組み合わせを３つ以上備えた場合にも、接続することができる。

本発明の一実施例の自動分析装置の全体構成を示す概略図である。 図１で使用する試薬交換機構の例を示す外観図である。 図１で使用する試薬交換機構と複数の試薬移動機構の例を示す上面図と断面図である。 図１で使用する試薬交換機構と試薬投入機構と試薬排出機構の例を示す上面図と断面図である。 図１で使用する複数の試薬交換機構と試薬投入機構と試薬排出機構とブリッジ機構の例を示す上面図である。 図１で使用する複数の試薬交換機構と試薬投入機構と試薬排出機構の例を示す上面図である。

符号の説明

１ マイクロコンピュータ
２ メモリエリア
３ ハードディスクドライブ
５ キーボード
６ ＣＲＴ（表示装置）
７ インターフェイス
１９ 反応容器移動機構
２０ 反応容器
２１ 検体容器
２２ 検体移動機構
２３ 検体バーコード読取器
２４ 検体分注器
２５ 試薬分注器
２６ 試薬容器
２８ 試薬バーコード読取器
２９ 液面検知器
３０ 検体容器高さ検知器
３１ 第１試薬移動機構（内周側）
３２ 第２試薬移動機構（外周側）
３３ 試薬交換機構
３４ 試薬廃棄機構
４１ 試薬投入機構
４２ 試薬排出機構
５１ 第１試薬移動機構（内周側）
５２ 第２試薬移動機構（外周側）
５３ 第１試薬交換機構
５４ 第３試薬移動機構（内周側）
５５ 第４試薬移動機構（外周側）
５６ 第２試薬交換機構
５７ ブリッジ機構
１０１ 試薬交換機構の回転器
１０２ 試薬交換機構の昇降器
１０３ 試薬交換機構のスライド器
１０４ 試薬交換機構の結合器
１０５ 第１試薬移動機構のスライド器

Claims (14)

1. 複数の試薬容器を載置するとともに、任意の試薬容器を試薬分注位置に移動させる機構を備えた試薬容器保持機構と、
   該試薬容器保持機構に載置された試薬容器の移動に同期して移動可能であり、かつ少なくとも１つの試薬容器を保持する試薬交換機構と、
   前記試薬容器交換機構に保持されている試薬容器を前記試薬容器保持機構に移動させる試薬容器移動機構と、
   を備えたことを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記試薬容器保持機構の試薬容器の移動が回転移動であり、
   前記試薬交換機構の移動も回転移動であることを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記試薬交換機構が試薬容器を上下方向に移動させる昇降器を備えたことを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１記載の自動分析装置において、
   更に試薬容器を保管する試薬庫を備え、前記試薬交換機構を介して該試薬庫と前記試薬容器保持機構との間で試薬容器を移動することを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項２記載の自動分析装置において、
   前記試薬容器保持機構の内側に、前記試薬交換機構を配置したことを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項２記載の自動分析装置において、
   前記試薬容器保持機構の外側に、前記試薬交換機構を配置したことを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項２記載の自動分析装置において、
   前記試薬容器保持機構の上部位置に、前記試薬交換機構を配置したことを特徴とする自動分析装置。
8. 請求項２記載の自動分析装置において、
   前記試薬容器保持機構の下部位置に、前記試薬交換機構を配置したことを特徴とする自動分析装置。
9. 請求項４記載の自動分析装置において、
   前記試薬庫を試薬投入部または試薬排出部または試薬廃棄部のいずれか１つ以上に分け、試薬容器が試薬交換機構に到達した際に、目的に応じて試薬交換機構が試薬容器の移動先を振り分け、所定の移動先へ試薬容器を移動することを特徴とする自動分析装置。
10. 請求項１記載の自動分析装置において、
    前記試薬容器保持機構と、前記試薬交換機構とを物理的に結合する結合器を備えたことを特徴とする自動分析装置。
11. 請求項１記載の自動分析装置において、
    前記試薬容器保持機構と、前記試薬交換機構の組み合わせを２つ以上備え、
    更に前記試薬交換機構の間で試薬容器を移動させるブリッジ機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
12. 請求項１１記載の自動分析装置において、
    試薬容器が最初の試薬交換機構に到達した際に、最初の試薬交換機構に接続された試薬容器保持機構に移動させるか、または前記ブリッジ機構を経由して他の試薬交換機構に移動させるかを、前記試薬容器保持機構の試薬容器保持状況と最初の試薬交換機構に到達した試薬容器の情報とに基づき判断し、最初の前記試薬交換機構が試薬容器の移動先を振り分ける振分機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
13. 請求項１１記載の自動分析装置において、
    いずれの前記試薬交換機構へ試薬容器を移動するかを選択できる試薬投入機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
14. 請求項１３記載の自動分析装置において、
    前記試薬投入機構がいずれの前記試薬交換機構へ試薬容器を移動させるかを、前記試薬移動機構の状況と試薬投入機構に到達した試薬容器の情報とに基づき判断し、目的に応じて試薬容器の移動先を振り分ける振分機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。

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