JP2013148360A - 自動分析装置、分注機構および分注方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分注対象の液面の誤検出を抑制することができる自動分積装置、及びその分注機構ならびに分注方法を提供する。
【解決手段】分注ノズルにより溶液の分注を行う吸引位置と、吸引位置とは異なる位置に設けられた予備検出位置の何れか一方の位置において、分注ノズルを上方から液面方向に移動させて液面検出部により分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出したときの分注ノズルの先端と溶液の液面の間の静電容量に基づく液面検知信号と、その浸漬を検出したときの高さを保ちつつ分注ノズルの先端を他方の位置に移動したときの液面検知信号との両方の液面検知信号に基づいて、液面検出処理の正誤判断処理を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、血液や尿などの試料の定性・定量分析を行う自動分析装置、及びその分注機構ならびに分注方法に関する。

血液や尿などの試料（以下、検体と称する）の定性・定量分析を行う臨床検査の現場においては、検査の省力化や高速化のために、検体の前処理や搬送、分析などを自動で実施する自動分析装置が用いられている。このような自動分析装置では、試薬や検体などの溶液を反応容器に分注する分注機構が用いられており、分注ノズル先端の溶液への浸漬程度を調整することによって、ノズル外壁の汚染により生じる異なる検体間或いは試薬間での混入（所謂、クロスコンタミネーション）を抑制することが行われている。

このような分注機構に関する技術として、例えば、特許文献１（特開２０００−５５７１３号広報）には、吸引ノズルの先端に導電性のチップを装着し、チップと液面間の静電容量の変化を検出することにより、液面に対するノズル先端（チップ）の位置を検出するものが開示されている。

特開２０００−５５７１３号広報

しかしながら、上記従来技術には次のような問題点がある。

すなわち、分注機構の分注対象である試薬や検体などの溶液の液面には、意図しない泡（気泡）が生じてしまう場合がある。そして、このような溶液に対して上記従来技術の分注機構により分注処理を行う場合、気泡の表面と液面との区別が出来ないため、気泡の表面を液面として誤検出してしまうことが懸念される。この場合、分注ノズルの先端が吸引対象の液面に接触しない状態で吸引を行うことになり、試薬や検体の空吸いや気体吸い込みによって生じる分注量の誤差が分析結果に悪影響を与えることが懸念される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、分注対象の液面の誤検出を抑制することができる自動分積装置、及びその分注機構ならびに分注方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、容器内に収容された分注対象の溶液を分注する分注機構であって、上下方向及び水平方向に駆動可能に設けられ、前記溶液に先端を浸漬して吸引することにより前記溶液を分注する分注ノズルと、前記分注ノズルの先端と前記溶液の液面の間の静電容量に基づく液面検知信号を出力する検知信号出力部と、前記液面検知信号に基づいて前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出する液面検出処理を行う液面検出部と、前記容器内における水平方向の位置であって、前記分注ノズルにより溶液の分注を行う吸引位置と、前記吸引位置とは異なる位置に設けられた予備検出位置の何れか一方の位置において、前記分注ノズルを上方から液面方向に移動させて前記液面検出部により前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出したときの前記液面検知信号と、その浸漬を検出したときの高さを保ちつつ前記分注ノズルの先端を他方の位置に移動したときの前記液面検知信号との両方の液面検知信号に基づいて、前記液面検出処理の正誤判断処理を行う液面検出手段とを備えたものとする。

本発明によれば、分注対象の液面の誤検出を抑制することができ、試薬や検体の空吸いや気体吸い込みによって生じる分注量の誤差が分析結果に与える悪影響を抑制することができる。

第１の実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を示す図である。 サンプル分注機構及び試薬分注機構の基本構成を模式的に示す図である。 容器内に分注対象の溶液を収容した様子を示す図である。 正誤判定処理を含む分注処理の全体を示すフローチャートである。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が存在しない場合を示す平面図である。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が存在しない場合を示す平面図である。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が存在しない場合を示す平面図である。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が存在しない場合を示す側面図である。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が存在しない場合を示す側面図である。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が存在しない場合を示す側面図である。 分注処理における検知信号出力部からの出力である液面検知信号の一例を示す図である。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が生じた場合を示す側面図である。 分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が生じた場合を示す側面図である。 分注処理における検知信号出力部からの出力である液面検知信号の一例を示す図である。 第１の実施の形態の変形例における正誤判定処理を含む分注処理の全体を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の変形例における分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が生じた場合を示す側面図である。 第１の実施の形態の変形例における分注処理の流れを模式的に示す図であり、液面上に泡が生じた場合を示す側面図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を概略的に示す図である。

図１において、自動分析装置１００は、血液や尿などの生体サンプル（以下、検体と称する）を収容する複数のサンプル容器１が収納されたラック２と、ラック２を搬送するラック搬送ライン３と、試薬容器保管部であって検体の分析に用いる種々の試薬が収容された複数の試薬容器４が収納・保温され試薬ディスクカバー７により覆われた試薬容器ディスク５と、検体と試薬を混合するための複数の反応容器８が収納されたインキュベータディスク９と、回転駆動や上下駆動によりサンプル容器１からインキュベータディスク９の反応容器８に検体を分注するサンプル分注機構１０と、回転駆動や上下駆動により試薬容器４からインキュベータディスク９の反応容器８に試薬を分注する試薬分注機構１１と、回転駆動及び上下駆動により、インキュベータディスク９の反応容器８で混合された反応液を吸引するノズル１７と、ノズル１７で吸引された反応液の分析を行う検出部ユニット１８、自動分析装置１００全体の動作を制御する制御装置１９とを概略備えている。

制御装置１９は、後述する分注処理やその正誤判断処理等の各種制御を行う制御部１９ａと、情報や設定の入力を行う入力部１９ｂと、分析結果やその他の情報を表示する表示部１９ｃと、各種制御処理に用いるプログラムや設定値、分析結果等の情報を記憶する記憶部１９ｄを備えている。制御部１９ａは、種々の機能の一つとして、後述する検知信号出力部１０ａ，１１ａからの液面検知信号に基づいて分注ノズル２２の先端（つまり、下端の分注チップ２２ａ）の液面への浸漬を検出する液面検出処理を行う液面検出部としての機能を有している。

また、自動分析装置１００は、未使用である複数の反応容器８や分注チップ２２ａが収納された反応容器・分注チップ収納部１３、及び、その交換・補充用にスタンバイされた反応容器・分注チップ収納部１２と、使用済みの分注チップ２２ａ及び反応容器８を廃棄するための廃棄孔１５と、分注チップ２２ａ及び反応容器８を把持して搬送する搬送機構１６とを備えている。搬送機構１６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向（図示せず）に移動可能に設けられ、反応容器・分注チップ収納部１３に収納された反応容器８をインキュベータディスク９に搬送したり、使用済み反応容器８を廃棄孔１５に破棄したり、未使用の分注チップ２２ａをチップ装着位置１６ａに搬送したりする。

図２は、サンプル分注機構及び試薬分注機構の基本構成を模式的に示す図であり、図３は容器内に分注対象の溶液を収容した様子を示す図である。以降、溶液として検体を収容するサンプル容器を容器の一例として説明する。

図２において、サンプル分注機構１０及び試薬分注機構１１（以降、分注機構１０，１１と記載する）は、アーム２０と、アーム２０の一端に設けられ、サンプル容器１の検体１ａに浸漬して吸引する分注ノズル２２と、アーム２０の他端に接続され、アーム２０を回転駆動および上下駆動する駆動部２１と、分注ノズル２２の先端（下端）の検体１ａとの浸漬部分に設けられたディスポーザブルの分注チップ２２ａと接地された検体１ａの液面１ｂ（図３参照）との間の静電容量に基づく液面検知信号を制御装置１９に出力する検知信号出力部１０ａ，１１ａとを備えている。

ここで、本実施の形態における分注処理、及び分注処理中における正誤判定処理について説明する。

図４は、正誤判定処理を含む分注処理の全体を示すフローチャートであり、図５〜図１０，図１２，図１３は分注処理の全体の流れを模式的に示す図である。図５〜図７は、分注処理中のサンプル容器１と分注ノズル２２との位置関係を示す平面図であり、図８〜１０は側面図である。図５〜図１０は液面上に泡が存在しない場合、図１２及び図１３は液面上に泡が生じた場合を示している。また、図１１及び図１４は、分注処理における検知信号出力部１０ａからの出力（液面検知信号）の一例を示す図である。

制御装置１９の制御部１９ａは、まず、サンプル容器１内における水平方向の位置であって、分注ノズル２２により検体１ａの分注を行う吸引位置（図５、図８、図１２の位置）において、分注ノズル２２を上方から液面方向に移動（すなわち、下降）させる。ここでの吸引位置とは、分注ノズル２２による検体１ａの吸引を行うサンプル容器１内の位置であり、サンプル容器１の中央付近に設定されている。

このとき、液面検出部としての機能を有する制御部１９ａにより、検知信号出力部１０ａ，１１ａからの液面検知信号に基づいて分注ノズル２２の先端（つまり、下端の分注チップ２２ａ）の液面への浸漬（図９等の状態）を検出し、その位置（高さ）で分注ノズル２２の下降を停止する。

図１１及び図１４は、この分注ノズル２２の下降動作中における液面検知信号の変化の様子を示すものであり、図１１はサンプル容器１の中央付近の液面上に泡の無い状態、図１４はサンプル容器１の中央付近の液面上に泡の生じた状態をそれぞれ示している。

図１１及び図１４において、分注ノズル２２の下降動作の開始時点（時間０）では、液面検知信号はＳ１である。分注ノズル２２が下降してその先端（つまり、分注チップ２２ａ）が検体１の液面１ａに浸漬すると、静電容量の変化に伴って液面検知信号が急峻に変化してＳ２となる（時間ｔ１）。このとき、予め定めた閾値Ｔ１（Ｓ１＜Ｔ１＜Ｓ２）と液面検知信号を比較することにより、制御装置１９は、分注ノズル２２の先端の液面への浸漬を検出し、その位置（高さ）で分注ノズル２２の下降動作を停止する。なお、閾値Ｔ１は、実験結果等に基づいて予め求めた値である。

続いて、分注ノズル２２の液面１ｂへの浸漬を検出したときの高さを保ちつつ分注ノズル２２の先端を吸引位置とは異なる位置に設けられた予備検出位置（図６、図９、図１３の位置）に移動する。このとき、液面検出手段としての機能を有する制御部１９ａは正誤判定処理を行い、正誤判定処理の結果に基づいて、吸引位置での検体吸引を実行、或いは、該当検体に対する分注処理の中止とアラーム報知の処理を行う。

サンプル容器１の中央付近の液面上に泡の無い状態の場合（図１１参照）、分注ノズル２２を吸引位置から予備検査位置に移動させると（時間ｔ２）、液面検知信号の値は変化しない。したがって、制御装置１９は、吸引位置での液面検知信号（Ｓｉｇ．Ａ）と予備検査位置での液面検知信号（Ｓｉｇ．Ｂ）の差の絶対値（｜Ｓｉｇ．Ａ−Ｓｉｇ．Ｂ｜）と予め定めた閾値Ｔ２とを比較することにより、吸引位置に泡の無い状態であると判定する。その後、分注ノズル２２を吸引位置に移動し、検体１の吸引を行い、反応容器８への分注を行う。

また、サンプル容器１の中央付近の液面上に泡の生じた状態の場合（図１４参照）、分注ノズル２２を吸引位置から予備検査位置に移動させると（時間ｔ２）、液面検知信号の値が変化する。したがって、制御装置１９ａは、吸引位置での液面検知信号（Ｓｉｇ．Ａ）と予備検査位置での液面検知信号（Ｓｉｇ．Ｂ）の差の絶対値（｜Ｓｉｇ．Ａ−Ｓｉｇ．Ｂ｜）と予め定めた閾値Ｔ２とを比較することにより、吸引位置に泡の生じた状態であると判定する。その後、泡検出のアラームを表示部等に出力し、検体１の吸引を行わずに処理を終了する。

このような分注処理の詳細を図４のフローチャートを用いて説明する。

制御装置１９ａは、まず、分注ノズル２２を吸引位置（図５の位置）に移動する（ステップＳ１００）。次に、分注ノズル２２のサンプル容器１内への下降動作を開始し（ステップＳ１１０）、同時に、検知信号出力部１０ａ，１１ａからの液面検知信号（Ｓｉｇ．Ａ）の取得を行う（ステップＳ１２０）。続いて、液面検知浸透（Ｓｉｇ．Ａ）が予め定めた閾値Ｔ１よりも大きいかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＮＯの場合は、ノズル高さが予め定めた閾値Ｈ１以下であるかどうかを判定し（ステップＳ１３１）、判定結果がＹＥＳの場合は、異常下降であることを示すアラームを出力し（ステップ１３２）、該当検体に対する分注処理を終了する。また、ステップＳ１３１での判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１３０での判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ１１０，Ｓ１２０を繰り返す。

また、ステップＳ１３０での判定結果がＹＥＳの場合は、分注ノズル２２を予備検査位置に移動し（ステップＳ１４０）、液面検知信号（Ｓｉｇ．Ｂ）を取得する（ステップＳ１５０）。続いて、ステップＳ１２０で取得した液面検知信号（Ｓｉｇ．Ａ）とステップＳ１５０で取得した液面検知信号（Ｓｉｇ．Ｂ）との差の絶対値が予め定めた閾値Ｔ２よりも小さいかどうかを判定し（ステップＳ１６０）、判定結果がＹＥＳの場合は、分注ノズルを吸引位置に移動し（ステップＳ１７０）、検体吸引を実行し（ステップＳ１８０）、処理を終了する。また、ステップＳ１６０での判定結果がＮＯの場合は、泡検出のアラームを出力し（ステップＳ１６１）、該当検体に対する分注処理を終了する。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

血液や尿などの検体の定性・定量分析を行う自動分析装置では、試薬や検体などの溶液を反応容器に分注する分注機構が用いられており、分注ノズル先端の溶液への浸漬程度を調整することによって、ノズル外壁の汚染により生じる異なる検体間或いは試薬間でのクロスコンタミネーションを抑制することが行われている。このような分注機構に関する従来技術としては、例えば、吸引ノズルの先端に導電性のチップを装着し、チップと液面間の静電容量の変化を検出することにより、液面に対するノズル先端（チップ）の位置を検出するものがある。

しかしながら、上記従来技術においては次のような問題点があった。すなわち、分注機構の分注対象である試薬や検体などの溶液の液面には、意図しない気泡が生じてしまう場合がある。そして、このような溶液に対して上記従来技術の分注機構により分注処理を行う場合、気泡の表面と液面との区別が出来ないため、気泡の表面を液面として誤検出してしまうことが懸念される。この場合、分注ノズルの先端が吸引対象の液面に接触しない状態で吸引を行うことになり、試薬や検体の空吸いや気体吸い込みによって生じる分注量の誤差が分析結果に悪影響を与えることが懸念される。

これに対し、本実施の形態においては、容器内における水平方向の位置であって、分注ノズルにより溶液の分注を行う吸引位置と、吸引位置とは異なる位置に設けられた予備検出位置の何れか一方の位置において、分注ノズルを上方から液面方向に移動させて液面検出部により分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出したときの液面検知信号と、その浸漬を検出したときの高さを保ちつつ分注ノズルの先端を他方の位置に移動したときの液面検知信号との両方の液面検知信号に基づいて、液面検出処理の正誤判断処理を行うように構成したので、分注対象の液面の誤検出を抑制することができ、試薬や検体の空吸いや気体吸い込みによって生じる分注量の誤差が分析結果に与える悪影響を抑制することができる。

＜第１の実施の形態の変形例＞
本発明の第１の実施の形態の変形例を図１５〜図１７を参照しつつ説明する。第１の実施の形態においては、分注ノズルを分注位置に下降させた後に予備検査位置に移動するよう構成したのに対し、本変形例は、分注ノズルを予備検査位置に下降させた後に分注位置に移動するよう構成したものである。

図１５は、本変形例における正誤判定処理を含む分注処理の全体を示すフローチャートであり、図１６及び図１７は液面上に泡が生じた場合における分注処理の全体の流れを模式的に示す図である。図中、第１の実施の形態で示した構成と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本変形例における分注処理、及び分注処理中における正誤判定処理の詳細を図１５のフローチャートを用いて説明する。

制御装置１９ａは、まず、分注ノズル２２を予備検査位置（図１６の位置）に移動する（ステップＳ１００Ａ）。次に、分注ノズル２２のサンプル容器１内への下降動作を開始し（ステップＳ１１０）、同時に、検知信号出力部１０ａ，１１ａからの液面検知信号（Ｓｉｇ．Ａ）の取得を行う（ステップＳ１２０）。続いて、液面検知浸透（Ｓｉｇ．Ａ）が予め定めた閾値Ｔ１よりも大きいかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＮＯの場合は、ノズル高さが予め定めた閾値Ｈ１以下であるかどうかを判定し（ステップＳ１３１）、判定結果がＹＥＳの場合は、異常下降であることを示すアラームを出力し（ステップ１３２）、該当検体に対する分注処理を終了する。また、ステップＳ１３１での判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１３０での判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ１１０，Ｓ１２０を繰り返す。

また、ステップＳ１３０での判定結果がＹＥＳの場合は、分注ノズル２２を吸引位置（図１７の位置）に移動し（ステップＳ１４０Ａ）、液面検知信号（Ｓｉｇ．Ｂ）を取得する（ステップＳ１５０）。続いて、ステップＳ１２０で取得した液面検知信号（Ｓｉｇ．Ａ）とステップＳ１５０で取得した液面検知信号（Ｓｉｇ．Ｂ）との差の絶対値が予め定めた閾値Ｔ２よりも小さいかどうかを判定し（ステップＳ１６０）、判定結果がＹＥＳの場合は、検体吸引を実行し（ステップＳ１８０Ａ）、処理を終了する。また、ステップＳ１６０での判定結果がＮＯの場合は、泡検出のアラームを出力し（ステップＳ１６１）、該当検体に対する分注処理を終了する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

１ サンプル容器
２ ラック
３ ラック搬送ライン
４ 試薬容器
５ 試薬容器ディスク
７ 試薬ディスクカバー
８ 反応容器
９ インキュベータディスク
１０ サンプル分注機構
１０ａ 検知信号出力部
１１ 試薬分注機構
１１ａ 検知信号出力部
１２，１３ 反応容器・分注チップ収納部
１５ 廃棄孔
１６ 搬送機構
１７ ノズル
１８ 検出部ユニット
１９ 制御装置
２０ アーム
２２ 分注ノズル
２２ａ 分注チップ
１００ 自動分析装置

Claims (5)

1. 容器内に収容された分注対象の溶液を分注する分注機構であって、
   上下方向及び水平方向に駆動可能に設けられ、前記溶液に先端を浸漬して吸引することにより前記溶液を分注する分注ノズルと、
   前記分注ノズルの先端と前記溶液の液面の間の静電容量に基づく液面検知信号を出力する検知信号出力部と、
   前記液面検知信号に基づいて前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出する液面検出処理を行う液面検出部と、
   前記容器内における水平方向の位置であって、前記分注ノズルにより溶液の分注を行う吸引位置と、前記吸引位置とは異なる位置に設けられた予備検出位置の何れか一方の位置において、前記分注ノズルを上方から液面方向に移動させて前記液面検出部により前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出したときの前記液面検知信号と、その浸漬を検出したときの高さを保ちつつ前記分注ノズルの先端を他方の位置に移動したときの前記液面検知信号との両方の液面検知信号に基づいて、前記液面検出処理の正誤判断処理を行う液面検出手段と
   を備えたことを特徴とする分注機構。
2. 請求項１記載の分注機構において、
   前記液面検出手段は、前記吸引位置において、前記分注ノズルを上方から液面方向に移動させて前記液面検出部により前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出した後、その浸漬を検出したときの高さを保ちつつ前記分注ノズルの先端を前記予備検出位置に移動することにより、前記正誤判断処理を行うことを特徴とする分注機構。
3. 請求項１記載の分注機構において、
   前記液面検出手段は、前記予備検出位置において、前記分注ノズルを上方から液面方向に移動させて前記液面検出部により前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出した後、その浸漬を検出したときの高さを保ちつつ前記分注ノズルの先端を前記吸引位置に移動し、前記正誤判断処理を行うことを特徴とする分注機構。
4. 請求項１記載の分注機構を備えた自動分析装置。
5. 上下方向及び水平方向に駆動可能に設けられ、前記溶液に先端を浸漬して吸引することにより前記溶液を分注する分注ノズルと、前記分注ノズルの先端と前記溶液の液面の間の静電容量に基づく液面検知信号を出力する検知信号出力部と、前記液面検知信号に基づいて前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出する液面検出部とを有し、容器内に収容された分注対象の溶液を分注する分注機構の分注方法であって、
   前記容器内における水平方向の位置であって、前記分注ノズルにより溶液の分注を行う吸引位置と、前記吸引位置とは異なる位置に設けられた予備検出位置の何れか一方の位置において、前記分注ノズルを上方から液面方向に移動させて前記液面検出部により前記分注ノズルの先端の液面への浸漬を検出する手順と、
   その浸漬を検出したときの高さを保ちつつ前記分注ノズルの先端を他方の位置に移動する手順と、
   前記吸引位置と前記予備検出位置のそれぞれにおける前記液面検知信号に基づいて、前記液面検出処理の正誤判断処理を行う手順と
   を有することを特徴とする分注方法。

Images