JP2010151709A

JP2010151709A - 自動分析装置

Info

Publication number: JP2010151709A
Application number: JP2008331825A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kusano; 和美草野; Hiroaki Ishizawa; 宏明石澤; Takamichi Mori; 高通森
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP5506189B2

Abstract

【課題】
血液，尿などの生体サンプルを所定量分注する分注装置において、サンプルの粘性などの物性に関わらず、正確に分注することができる液体分注装置を備えた自動分析装置を提供すること。
【解決手段】
試料を吸引するためのノズルと、圧力を発生させ試料を前記ノズル内に吸引或いは吐出する圧力源と、前記ノズルと前記圧力源をつなぐ管と、該管内の圧力を測定する圧力測定手段と、を備えた自動分析装置において、分注時の圧力変化を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された圧力変化を比較或いは計算する演算手段と、を備え、吸引動作中の圧力変化から前記演算手段を用いて演算し吐出量を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、血液，尿など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、特に所定量のサンプルを分注する分注装置を備えた自動分析装置に関するものである。

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とともに、高処理能力の要求も高い。高処理能力化を図るためには、高速な試料分注が必要とされる。

また、自動分析装置では粘性などの物性の異なる各種液体試料の分注を行う。例えば血清，血漿，尿，髄液あるいは様々な濃度で界面活性剤が添加されている試薬などである。また、装置校正用の標準試料は、その粘性が、精製水と同程度のものから、血清と同程度の比較的高いものまで多様化している。

粘性にかかわらず分注の正確性を確保するために、特許文献１のように粘性の自動検出はできないが、あらかじめ粘性に応じた吐出量を記憶させ吐出する手段がある。

また特許文献２のように、吸引開始前に微小体積を吸引して試料の粘性を演算し、吸引速度を可変させる手段がある。

特開平４−２９１１５９号公報特開２００３−８３８５１号公報

分注の高速化には、管摩擦損失を下げ短時間で吸引を完了させることが必要であるが、分注流路の大口径化により管摩擦損失を抑えた場合には分注精度が低下するという問題が生じてしまう。また、試料粘性が分注正確度に影響を及ぼすという問題がある。

特許文献１では、粘性の自動検出機能を持たないため分注する試料に対して、その試料の属性（粘性情報，吐出量情報）を設定する必要があり入力ミスなどのヒューマンエラーがおきえる。

特許文献２では、粘性に応じた吸引速度の最適化により正確性が確保される半面、高粘性試料では吸引速度を下げるために処理速度の低下は避けられない。

本発明は、試料の粘性に関わらず正確な分注を行い、かつ高速な分注装置を構成要素とする自動分析装置を提供することにある。

分注量と、あらかじめ記憶している余分吸引量を加えた試料を吸引し、吸引時の圧力信号から試料の粘性を演算し、粘性に応じて吐出量を可変させる。

本発明によれば、分注動作の高速化が可能となる。また試料の粘性などによる性質の差に無関係に、正確な分注が可能となるので、別種の試料に対して同一の検量線が使用できる。つまり、各種試料において同一項目を分析する場合、各々粘性など性質の類似した標準液で検量線を作成し、且つ、別個に測定していたものを一つの、検量線でしかも同時に分析できるようになり、操作者の手間を半減できる。

また、施設毎に性質の異なる標準液などを使用する場合があるが、本発明によれば、このような施設間差の原因の一つとして考えられている標準液の分注正確性つまり、検量線の施設間での相異を解消するのに貢献できる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１に本発明が実施される一般的な自動分析装置の概略を示す。

各部の機能は公知のものであるため、詳細についての記述は省略する。サンプリング機構１のサンプリングアーム２は上下すると共に回転し、サンプリングアーム２に取り付けられたサンプルプローブ３を用いて、左右に回転するサンプルディスク１０２に配置された試料容器１０１内の試料を吸引し、反応容器５へ吐出するように構成されている。本図からもわかるように試料容器１０１のサンプルディスク１０２上への配置はサンプルディスク１０２上へ直接配置する場合や試験管（図示は無い）上に試料容器１０１を載せる事も可能なユニバーサルな配置に対応可能な構造のものが一般的である。

回転自在な試薬ディスク１２５上には分析対象となる複数の分析項目に対応する試薬ボトル１１２が配置されている。可動アームに取り付けられた試薬分注プローブ１１０は、試薬ボトル１１２から反応容器５へ所定量の試薬を分注する。

サンプルプローブ３は、サンプル用分注ポンプ１０７の動作に伴ってサンプルの吸引動作、及び吐出動作を実行する。試薬分注プローブ１１０は、試薬用分注ポンプ１１１の動作に伴って試薬の吸引動作、及び吐出動作を実行する。各試料のために分析すべき分析項目は、キーボード１２１、又はＣＲＴ１１８の画面のような入力装置から入力される。この自動分析装置における各ユニットの動作はコンピュータ１０３により制御される。

サンプルディスク１０２の間欠回転に伴って試料容器１０１はサンプル吸引位置へ移送され、停止中の試料容器内にサンプルプローブ３降下される。その下降動作に伴ってサンプルプローブ３の先端が試料の液面に接触すると液面検出回路１５１から検出信号が出力され、それに基づいてコンピュータ１０３がサンプリングアーム２の駆動部の下降動作を停止するよう制御する。次にサンプルプローブ３内に所定量の試料を吸引した後、サンプルプローブ３は上死点まで上昇する。サンプルプローブ３が試料を所定量吸引している間は、サンプルプローブ３とサンプル用ポンプ１０７流路間の吸引動作中の流路内圧力変動を圧力センサー１５２からの信号を用い圧力検出回路１５３で監視し、吸引中の圧力変動に異常を発見した場合は所定量吸引されていない可能性が高いため、当該分析データに対しアラームを付加する。

次にサンプリングアーム２が水平方向に旋回し反応ディスク４上の反応容器５の位置でサンプルプローブ３を下降し反応容器５内へ保持していた試料を吐出する。試料が入った反応容器５が試薬添加位置まで移動された時に、該当する分析項目に対応した試薬が試薬分注プローブ１１０から添加される。サンプル、及び試薬の分注に伴って試料容器１０１内の試料、及び試薬ボトル１１２内の試薬の液面が検出される。試料、及び試薬が加えられた反応容器内の混合物は、攪拌器１１３により攪拌される。混合物が収納された反応容器が光度計１１５に移送され、各混合物の発光値、或いは吸光度が測定手段としての光電子増倍管、或いは光度計により測定される。発光信号あるいは受光信号は、Ａ／Ｄ変換器１１６を経由しインターフェース１０４を介してコンピュータ１０３に入り、分析項目の濃度が計算される。分析結果は、インターフェース１０４を介してプリンタ１１７に印字出力するか、又はＣＲＴ１１８に画面出力すると共に、メモリ１２２に格納される。測光が終了した反応容器５は、反応容器洗浄機構１１９の位置にて洗浄される。洗浄用ポンプ１２０は、反応容器へ洗浄水を供給すると共に、反応容器から廃液を排出する。図１の例では、サンプルディスク１０２に同心円状に３列の試料容器１０１がセットできるように３列の容器保持部が形成されており、サンプルプローブ３による試料吸引位置が各々の列に１個ずつ設定されている。

以上が自動分析装置の一般的な動作である。

次に図２を用いて分注系の詳細を説明する。

２０１は試験管であり試料が入っている。分注装置の主な構成物はノズル２０２，管２０３，圧力センサー２０４，増幅器２０５，アナログ−デジタル変換器２０６，ＣＰＵ２０７，モーターコントローラ２０８，モータードライバー２０９，モーター２１０，プランジャー２１１，シリンジ２１２からなる。ＣＰＵ２０７の指示によりモーターコントローラ２０８，モータードライバー２０９を介してモーター２１０によってプランジャー２１１を上下させてノズル２０２により試験管２０１中の試料を吸引する。また、圧力センサー２０４により管２０３内部の圧力変動をアナログ信号化して増幅器２０５で信号増幅しアナログ−デジタル変換器２０６でアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２０７で演算処理および記憶部２１３に記憶する。

次に本特許の実施例を説明する。

試料の吸引は、指定された分注量Ｖ０に、図３に示すあらかじめ記憶されているデータテーブルから、余分に吸引する量Ｖ１を加えた吸引量Ｖ２を吸引する。吸引時の圧力信号から粘性を算出する。図４は試料を吸引したときの圧力変化をグラフ化したものである。横軸は時間であり縦軸は圧力を示し、１mPa・ｓが水の粘性に相当する。この圧力信号から粘性を算出する。図５は粘性試料の分注量を測定したものである。水の分注量を基準として比を示している。実際に市販されているキャリブレータやコントロールでは粘性が９mPa・ｓを越えるものもある。

粘性の算出後、粘性に応じて試料を吐き戻すことで試料の無駄を抑える。吐き戻し量Ｖ３は、余分吸引量Ｖ１に補正係数αを乗じた量とし、データテーブルを参照し粘性から演算される。低粘性試料の場合は、時間内で正確に体積Ｖ２の吸引がなされているので、余分吸引量Ｖ１を全て吐き戻すことで試料のロスを発生させない。一般的には、試料の吸引後にシリンジ駆動部のギヤのがたによる吸引誤差を補正するためにバックラッシュ補正動作を行うが、この動作に吐き戻しをくみあわせても良い。

試料の吐出は、データテーブルから指定された分注量Ｖ０に対応する粘性と吐出補正量Ｖ４を参照して、吐出量Ｖ５を演算し吐出する。

なお、分注流路に充填されている液体の温度を測定し、粘性検出の演算に使用することでより精度を向上することが可能である。

一般的な自動分析装置概略図。本発明の分注流路構成を示した図。分注量補正データテーブルの例。粘性による試料吸引時の圧力波形。粘性による分注の正確度。

符号の説明

１サンプリング機構
２サンプリングアーム
３サンプルプローブ
４反応ディスク
５反応容器
１１，１４接続管
１２微量用分注ポンプ
１３電磁弁ａ
１５大容量用分注ポンプ
１６電磁弁ｂ
１０１試料容器
１０２サンプルディスク
１０３コンピュータ
１０４インターフェース
１０７サンプル用分注ポンプ
１１０試薬分注プローブ
１１１試薬用分注ポンプ
１１２試薬ボトル
１１３攪拌機構
１１４光源ランプ
１１５光度計
１１６Ａ／Ｄ変換器
１１７プリンタ
１１８ＣＲＴ
１１９反応容器洗浄機構
１２０洗浄用ポンプ
１２１キーボード
１２２メモリ
１２５試薬ディスク
１５１液面検出回路
１５２，２０４圧力センサー
１５３圧力検出回路
２０１試験管
２０２ノズル
２０３管
２０５増幅器
２０６アナログ−デジタル変換器
２０７ＣＰＵ
２０８モーターコントローラ
２０９モータードライバー
２１０モーター
２１１プランジャー
２１２シリンジ
２１３記憶部

Claims

試料を吸引するためのノズルと、
圧力を発生させ試料を前記ノズル内に吸引或いは吐出する圧力源と、
前記ノズルと前記圧力源をつなぐ管と、
該管内の圧力を測定する圧力測定手段と、
を備えた自動分析装置において、
分注時の圧力変化を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された圧力変化に基づいて吐出量を制御する制御手段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、
吸引動作中の圧力変化に応じて、
吸引した試料の一部を試料容器に吐き戻すことを特徴とする自動分析装置。