JP2010286243A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試薬の加温が必要な項目と、不要な項目とを測定可能である自動分析装置において、装置構成を複雑化させないため、試薬プローブを共用しようとすると、従来血液凝固分析装置では試薬プローブ内で試薬加温を実施しており、この方法を採用すると生化学項目では、厳しい試薬分注精度管理が求められるため、採用できない。
【解決手段】試薬分注プローブ先端に分注チップを取付け、試薬吸引後、分注チップごと加温可能な試薬加温機構へ設置して試薬加温を実施する。試薬加温中、試薬プローブは分注チップから取外し、別動作が可能であるため、処理能力が低下しない。もしくは、分注チップを事前に加温しておき、分注プローブに取付けてから試薬を吸引することで、試薬加温を実施する。試薬加温不要な項目は分注チップなしで分注する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、血液，尿等の生体サンプル成分の定性・定量分析を行う自動分析装置に係り、特に試薬の加温が必要である測定項目、例えば血液凝固検査等を実施可能な自動分析装置に関する。

血液凝固分析では、短時間で測定が終了してしまうため、保冷している試薬を、サンプルに添加する前に、反応温度に近い温度まで昇温させる昇温機構を備えることが一般的である。通常は、試薬流路を加温する機構を設けている。一方で、分析のランニングコスト低減のため、１つの分析に用いる試薬の量を少なくしたいというニーズがある。少ない試薬を精度良く分注したい場合、試薬流路を加温することは分注精度を低下させる可能性がある。試薬流路の加温により、流路内の空気層，試薬そのものの膨張が起こるため、膨張の程度を把握して制御する必要があるが、分注量が微量である場合は、その制御が難しくなるからである。

特許文献１には、分注プローブ内にヒーターを備え、試薬量に応じて、事前に設定しておいた目標温度の決定及び温度制御により、バラつきのない温度制御をする構造が記載されている。

特開２００８−７０３５５号公報

特許文献１記載の技術では、分注プローブを加温するため、前述のように、分注量が微量である場合は、分注精度が低下する懸念がある。

本発明の目的は、試薬を加温する機能を備えた自動分析装置であっても、簡単な構造で、かつ分注精度の高い試薬分注が可能な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ための本発明の構成は以下の通りである。

ノズル内圧力を変化させることにより、所定量の試薬を吸引する試薬分注機構と、前記ノズル先端に装着し、所定量の試薬を保持する分注チップと、所定量の試薬を保持した分注チップを保持し、加温する分注チップ加温機構と、を備えた自動分析装置。

より好ましい構成は以下の通りである。

分注チップ内の試薬、または分注チップ自身を加温可能な機構があり、この機構は加温を制御可能な検知部及び制御部を備えても良い。分注チップを脱着する際に、分注チップを固定して分注プローブを上昇させることで脱着可能な、分注チップ固定部があり、本機構は前後，上下，回転方向へ移動可能であっても良い。分注チップは先端が細くなっており、脱着時に先端から内部に充填した試薬が漏れにくい構造となっていても良い。また、装置が規定する最大量の試薬を吸引しても分注プローブ先端に試薬が触れない寸法となっていても良い。上下及び回転方向に可動な分注機構で精密な分注が可能である分注プローブと、シリンジポンプがあり、この分注プローブ先端に分注チップを装着した状態でも、分注チップを装着しなくても、分注が可能であっても良い。

分注機構構成を複雑化させることなく、ひとつの試薬分注機構で試薬加温可能な項目と、試薬加温不要で且つ、試薬分注精度管理が厳しい項目の試薬分注が可能となる。また、分注チップに試薬を吸引後、分注チップを分注チップ加温部へ設置し、試薬加温中に分注チップから分注プローブを分離することで、分注プローブは次の分注動作が可能であるため、試薬加温時間に縛られること無く、分注動作が可能であり、これにより処理能力が向上可能である。

一般的な生化学自動分析装置の概略図。 一般的な血液凝固自動分析装置の概略図。 試薬分注機構，試薬加温機構、及び周辺機構の概略図。 試薬加温、及び分注動作の説明図。 試薬分注機構，分注チップ加温機構、及び周辺機構の概略図。 分注チップ加温，試薬加温、及び分注動作の説明図。 分注チップ廃棄方法の説明図。

以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

図１は一般的な生化学自動分析装置の分注機構周辺部概略図を示す。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に取付けられたプローブ１０５を用いて、左右に回転するサンプルディスク１０２に配置されたサンプル容器１０１内の試料７を吸引し、反応容器１０６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（図示せず）上にサンプル容器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。

図１における自動分析装置の構成をさらに説明する。サンプル分注プローブ１０５は、サンプル用シリンジポンプ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、試薬用シリンジポンプ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。サンプル用シリンジポンプ１０７及び、試薬用シリンジポンプ１１１は微細な動作が可能であり、コンピュータ１０３により制御され、分注精度の厳しい管理が可能である。

各サンプル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サンプル容器１０１はサンプル吸引位置へ移送され、停止中のサンプル容器内にサンプル分注プローブ１０５が降下される。その下降動作に伴って分注プローブ１０５の先端がサンプル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が可動アーム２の駆動部の下降動作を停止するよう制御する。次に分注プローブ１０５内に所定量のサンプルを吸引した後、分注プローブ１０５は上死点まで上昇する。分注プローブ１０５がサンプルを所定量吸引している間は、分注プローブ１０５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１０９上の反応容器１０６の位置でサンプル分注プローブ１０５を下降し反応容器１０６内へ保持していたサンプルを吐出する。次にサンプルが入った反応容器１０６は試薬添加位置まで移動される。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のボトル１１２が配置されている。可動アームに取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１０６へ所定量の試薬を分注する。サンプル、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測定手段である光度計１１５位置へ移送され、光度計１１５により吸光度が測定される。測光信号は、Ａ／Ｄ変換器１１６を経由しインターフェイス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、インターフェイス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、メモリとしてのハードディスク１２２に格納される。測光が終了した反応容器１０６は、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、反応容器から廃棄を排出する。図１の例では、サンプルディスク１０２に同心円状に複数列のサンプル容器１０１がセットできるように複数列の容器保持部が形成されており、サンプル分注プローブ１０５によるサンプル吸引位置が各々の列に１個ずつ設定されている。

図２は一般的な血液凝固装置構成例の１つである。同様に、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２０１のサンプリングアーム２０２は上下すると共に回転し、サンプリングアーム２０２に取付けられたサンプル分注プローブ２０３を用いて、左右に回転するサンプルディスク２０４に配置されたサンプル容器２０５内の試料を吸引し、反応容器２０６へ吐出するように構成されている。サンプル分注プローブ２０３は、サンプル用シリンジポンプ２０７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。試薬分注機構２０８同様に試薬分注アーム２０９は上下すると共に回転し、試薬分注プローブ２１０は、左右に回転する試薬ディスク２１１に配置された試薬容器２１２内の試料を吸引し、反応容器２０６へ吐出するように構成されており、内部に試薬加温機構２１３が内蔵されている。試薬分注プローブ２１０は試薬用シリンジポンプ２１４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。反応容器２０６は反応容器供給部２１５にストックされ、反応容器供給部出口２１６から搬出される。搬出された反応容器２０６は回転する反応容器搬出機構２１７の反応容器保持部２１８にて保持され、回転移動し、検出部２１９の反応容器設置位置２２０へ設置される。次に測定の流れを説明する。まず、各サンプルのために分析すべき分析項目は、キーボード２２１、又はＣＲＴ２２２の画面のような入力装置から入力される。ユニットの動作は、コンピュータ２２３により制御される。サンプル分注機構２０１により、サンプルディスク２０４に配置されたサンプル容器２０５内の試料が吸引され、測定部２１９内の反応容器設置位置２２０へ配置された反応容器２０６へ分注される。次に試薬も同様に試薬分注機構２０８により試薬ディスク２１１に配置された試薬容器２１２より吸引され、試薬加温機構２１３により適温へ加温され、反応容器２０６へ分注される。この試薬吐出圧にて血液凝固反応が即時に開始される。光源２２４からの光を反応容器２０６へ照射し、散乱光をフォトダイオードなどの検出部２２５にて検出し、測光信号は、Ａ／Ｄ変換器２２６を経由しインターフェイス２２７を介してコンピュータ２２３に入り、凝固反応時間が計算される。結果は、インターフェイス２２７を介してプリンタ２２８に印字出力するか、又はＣＲＴ２２２に画面出力すると共に、メモリとしてのハードディスク２２９に格納される。測光が終了した反応容器２０６は反応容器保持部２１８により保持され、反応容器廃棄部２３０へ廃棄される。

図３は本発明における、試薬加温が必要である項目と、不要である項目とを測定可能な分析装置における、特に試薬加温に関わる機構の構成例の１つである。生化学分析部（図１参照），血液凝固分析部の一部（図２参照）、それぞれの図及び説明は、割愛する。

本発明における試薬分注機構及び、試薬加温機構を図３に従い説明する。試薬分注機構４００の試薬分注アーム４０１は上下及び円周方向に稼動し、分注プローブ４０２は試薬分注用シリンジポンプ４０３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。試薬分注用シリンジポンプ４０３は微細な動作が可能であり、コンピュータ（図示せず）より制御され、分注精度の厳しい管理が可能である。この分注プローブ４０２先端は分注チップ４０４が装着可能な構造であり、分注チップ４０４を装着した状態でも、装着しない状態でも試薬を吸引，吐出可能である。また分注チップ４０４を装着した際、分注チップ内４０４に試薬を分析装置で定める最大量を吸引しても、分注チップ４０４内で分注プローブ４０２先端が試薬に接することのない寸法となっている。分注チップ４０４は分注チップ供給部４０５にストックされており、分注チップ４０４装着時は、分注チップ４０４へ分注プローブ４０２を下降させて差込むことにより、分注チップ４０４を装着する。分注チップ４０４を分注プローブ４０２から取り外す際は、分注チップ固定機構４０６を動かし、分注チップ４０４の上部へ差し入れ、分注プローブ４０２を上昇させることで取り外す。（詳細は図４にて説明）試薬加温機構４０７は分注チップ設置位置４０８へ分注チップ４０４を設置することにより、分注チップ内の試薬を加温し、温度検知部４０９を備え、制御部４１０にて温度制御が可能である。

図４に試薬吸引動作から試薬分注動作、及び洗浄までの流れを示す。試薬分注機構４００の試薬分注アーム４０１及び分注プローブ４０２は分注チップ供給部４０５から分注チップ４０４を装着し、回転及び下降動作にて試薬ディスク２１１内の試薬容器２１２へ分注プローブ４０２を下降し、試薬分注用シリンジポンプ４０３を制御し、試薬を必要量吸引する。上昇，回転し、試薬加温機構４０７まで移動，下降し、分注チップ設置位置４０８へ分注チップ４０４を設置する。分注チップ固定機構４０６を図示のごとく、分注チップ４０４上部に差込み、分注プローブ４０２が上昇することで、分注チップ４０４を取り外す。尚、分注チップ４０４は分注プローブ４０２へ差込み、取外し動作時に先端から漏れないように、先端が細くなっており、漏れにくい形状となっている。さらに、図示のごとく分注チップ４０４を設置すると、分注チップ先端は底面４１１に接する構造になっており、上から前記の分注チップ固定機構４０６が下方へ分注チップ４０４を押して先端を封止し、二重に先端からも漏れを防止する構造となっている。分注チップ４０４内の試薬は分注チップ加温部４０７にて適温、例えば３７℃程度まで加温される。この試薬加温中は、分注プローブ４０２は他の動作が可能であるため、この時間を利用して、次の試薬の吸引、加温動作を実施してもよいし、または分注チップを装着せず、生化学項目の試薬分注作業を実施してもよい。

次に、試薬加温後、分注機構４００は再び分注チップ４０４を分注プローブ４０２へ装着するため、試薬加温機構４０７内の分注チップ４０４上部へ移動する。分注プローブ４０２は下降して、前記と同様に分注チップ４０４へ差込み装着する。この際、そのまま分注プローブを差込むと、発生する大気圧力により、分注チップ先端から試薬が漏れる可能性が考えられる。そこで漏れを防止するため、試薬分注機構４００に接続されている試薬分注用シリンジポンプ４０３を負圧側へ引くことにより、圧力を軽減し漏れを防止する。

再装着後、試薬分注機構４００は上昇，回転して、測定部２１９内の反応容器設置位置２２０にある反応容器２０６上まで移動し、下降し、必要量を分注する。

その後、分注機構４００は上昇，回転し、試薬加温機構４０７の分注チップ設置位置４０８へ移動，下降し、分注プローブ４０２内洗水吐出して、分注プローブ自身と、分注チップ設置位置４０８及び底面４１１とを洗浄する。同時に外洗水が吐出され、分注４０２プローブ外側も洗浄される。洗浄後、上昇，回転移動し、次の分注動作へ移る。尚、次の分注動作において同じ項目（試薬）の場合は、洗浄動作は実施されない。

図５に分注チップ加温部を備えた自動分析装置の構成の一例を示す。構成要素の機能，動作等は前記した実施例１とほぼ同じであるため割愛し、ここでは実施例１と異なる点のみ説明する。分注チップ４０４は分注チップ供給部４０５にストックされており、同時に適温に常時加温されている。また温度検知部４０９を備え、温度制御部４１０にて適温に制御可能である。本構成には、実施例１にて構成された試薬加温機構４０７は不要であるため、構成されない。

図６に分注チップを事前に加温する場合における試薬加温，試薬分注動作の流れを示す。

試薬分注機構４００の試薬分注アーム４０１及び分注プローブ４０２は分注チップ供給部４０５から既に適温へ加温された分注チップ４０４を装着し、回転及び下降動作にて試薬ディスク２１１内の試薬容器２１２へ分注プローブ４０２を下降し、試薬分注用シリンジポンプ４０３を制御し、試薬を必要量吸引する。この際、分注チップ４０４の熱伝導にて分注チップ内に吸引された試薬が加温される。

その後、実施例１と同様に試薬分注機構は４００上昇，回転して、測定部２１９内の反応容器設置位置２２０にある反応容器２０６上まで回転移動，下降し、必要量を分注する。分注後、試薬分注機構４００は上昇，回転し、分注プローブ洗浄機構（図示せず）へ回転移動及び下降し、分注プローブ及び分注チップの内外洗浄を実施する。洗浄後、上昇，回転移動し、次の分注動作へ移る。尚、次の分注動作において同じ項目（試薬）の場合は、洗浄動作は実施されない。洗浄後、分注機構４００は上昇，回転移動し、分注チップ供給部４０５の分注チップ設置部（分注チップ４０４と同位置）の空いている箇所へ分注チップを戻すため、下降する。分注チップ固定機構４０６を分注チップ上部へ差込み、分注機構４００を上昇させて、分注チップを取り外すと同時に、再び加温を開始する。

図７に分注チップがディスポーザブルなものである場合の、分注チップ廃棄動作、及び洗浄動作について説明する。実施例１のように分注動作まで終了後、分注機構４００は分注チップ廃棄容器４１２まで回転移動，下降する。分注チップ固定機構４０６を分注チップ４０４上部へ差込み、分注プローブ４０２を上昇させることにより、廃棄容器４１２内へ分注チップを廃棄する。その後、分注機構４００は上昇，回転し、試薬加温機構４０７の分注チップ設置位置４０８へ移動，下降し、分注プローブ４０２内洗水吐出して、分注プローブ自身と、分注チップ設置位置４０８、及び底面４１１と両方とを洗浄する。同時に外洗水が吐出され、分注プローブ４０２外側も洗浄される。洗浄後、上昇，回転移動し、次の分注動作へ移る。尚、次の分注動作において同じ項目（試薬）の場合は、分注チップ廃棄動作、及び洗浄動作は実施されない。

分注チップ加温部の温度制御の一例について述べる。分析装置に室温検知部があり、その検知部からの信号を制御部が受け、その情報を分注チップ加温部へフィードバックして、室温が高い時はヒーター温度を下げ、室温が低い時はヒーター温度を上げるようにフィードバック制御する。

尚、分注チップ加温部の加熱方法は、例えばアルミブロックをヒーターで加熱する構成でも、温風にて加温する構成でも、温水にて加温する構成でも、超音波による加温する構成であってもよい。

また、分注チップ加温部の温度制御は、所望の試薬温度に基づいて、温度制御を実施する。

１，２０１ サンプリング機構
２，２０２ サンプリングアーム
７ 試料
１０１，２０５ サンプル容器
１０２ サプルディスク
１０３，２２３ コンピュータ
１０４，２２７ インターフェイス
１０５，２０３ サンプル分注プローブ
１０６，２０６ 反応容器
１０７，２０７ サンプル用シリンジポンプ
１１０，２０８，２１０，４０２ 試薬分注プローブ
１１１，２１４，４０３ 試薬用シリンジポンプ
１１２，２１２ 試薬容器
１１３ 攪拌器
１１５ 光度計
１１６ Ａ／Ｄ変換器
１１７，２２８ プリンタ
１１８，２２２ ＣＲＴ
１１９ 洗浄機構
１２０ 洗浄用ポンプ
１２１，２２１ キーボード
１２２ ハードディスク
１２５，２１１ 試薬ディスク
１５１ 液面検出回路
１５２ 圧力センサ
１５３ 圧力検出回路
２０４ サンプルディスク
２０９，４０１ 試薬分注アーム
２１３ 分注チップ加温部
２１５ 反応容器供給機構
２１６ 反応容器供給部出口
２１７ 反応容器搬送機構
２１８ 反応容器保持部
２１９ 測定部
２２０ 反応容器設置位置
２２４ 光源
２２５ 検出部
２２６ Ａ／Ｄ変換器
２２９ ハードディスク
２３０ 反応容器廃棄部
４００ 試薬分注機構
４０４ 試薬分注チップ
４０５ 分注チップ供給部及び分注チップ加温部
４０６ 分注チップ固定機構
４０７ 試薬加温機構
４０８ 分注チップ設置部
４０９ 温度検知部
４１０ 温度制御部
４１１ 検知部底面
４１２ 試薬廃棄容器

Claims (7)

1. ノズル内圧力を変化させることにより、所定量の試薬を吸引する試薬分注機構と、
   前記ノズル先端に装着し、所定量の試薬を保持する分注チップと、
   所定量の試薬を保持した分注チップを保持し、加温する分注チップ加温機構と、
   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、
   前記分注チップ加温機構は、前記ノズルと前記分注チップを脱着する分注チップ脱着機構を備えた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、
   前記試薬分注機構は、前記ノズル内に試薬を吸引できる構造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、
   前記試薬分注機構は、前記分注チップ内に試薬を吸引し、該分注チップ内に試薬がある状態で、前記分注チップ加温機構に該分注チップを設置し、その後、該分注チップを前記ノズルから切り離し、該ノズル内に別の試薬を吸引して分注動作を継続するように制御する制御機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記分注チップ加温機構で保持している分注チップを前記ノズルに再度装着する際に、前記ノズル内圧力が負圧になるように前記試薬分注機構を制御する制御機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
6. ノズル内圧力を変化させることにより、所定量の試薬を吸引する試薬分注機構と、
   前記ノズル先端に装着し、所定量の試薬を保持する分注チップと、
   前記分注チップを保持し、加温する分注チップ加温機構と、
   を備え、前記分注チップ加温機構で加温した分注チップを前記ノズル先端に装着した後、所定量の試薬を該分注チップ内に吸引するよう前記試薬分注機構を制御する制御機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項１記載の自動分析装置において、
   室温に応じて前記分注チップ加温機構の加温を制御する制御機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。

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