JP2015010996A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】恒温水を所定の水位高さに維持し、反応槽内の水質を保ち、かつ、反応槽の壁に付着する気泡影響を少なくすることができる自動分析装置を提供する。【解決手段】自動分析装置において、導電試料が混合され、反応容器内の温度を一定に保つための恒温水１５を貯える反応槽６と、反応槽６内に水を補充する給水機構１７と、反応槽６内の恒温水の導電率を測定し、測定した導電率を予め設定された正常な導電率と比較して、恒温水１５の水位が予め設定された水位から低下したことを検出し、恒温水１５の水位が低下した場合に、給水機構１７を制御し、反応槽６内に水を補充させる水位検出制御部１６と、を備え、水位検出制御部１６は、測定した導電率を予め設定された正常な導電率と比較して、導電試料の濃度の異常を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、反応容器内の試料をある一定の温度に保つため、恒温水を用いて温度制御を行う自動分析装置に関し、特に、恒温水の液面を検出する検出部により恒温水の導電率を測定し、水位高さおよび恒温水の導電率を管理する技術に関するものである。

検体中の分析成分の定性・定量分析を短時間に精度よく実行可能な自動分析装置は、多量の検体を短時間で分析することが要求される検査センターや大病院を中心に普及している。

自動分析装置の原理は、測定対象の試料と試薬を混合し、化学反応した試料を、回析格子を用いた光度計を利用し、吸光度測定を実施する。検体と試薬の反応条件を一定にして測定精度を向上させるため、反応容器は一定温度に保持された恒温水に浸漬される構造を備えるものが一般的である。

反応槽内の恒温水は一定温度（例えば、３７℃前後）を保つためヒータ等で加熱しながら循環されている。特開２００９−２５１７４号公報（特許文献１）では、一定温度に維持されている水では細菌が発生する可能性があることから、自動分析装置内部の水を取得し、その取得した水の雑菌増殖を加速する培養および取得した水に含まれる細菌の量を検出することで水質維持を実施している。

また、上述している自動分析装置においては、２４時間を越えると反応槽の水が汚れる可能性があることから、自動分析装置の電源を投入する度に反応槽の水交換を行うのが一般的である。

そのことから、反応槽の恒温水が汚れていなくても、電源が投入される度に恒温水の交換を実施している。そのため、無駄に水の消費をしていること、水交換に時間を有し、速やかにオペレーションできない問題がある。そこで、特開平０９−３１８６３５号公報（特許文献２）では、反応容器と反応容器との間の隙間における恒温水の吸光度を光度計を用いて吸光度測定し、水質確認を実施している。元々、自動分析装置には搭載されている部品のみで水質確認ができ、かつ反応槽の水交換時期も明確になることから水の使用量が低減できるとされている。

特開２００９−２５１７４号公報 特開平０９−３１８６３５号公報

上述のように、自動分析装置の反応槽における恒温水の水質維持方法が提案されている。これらの提案では次のような問題がある。

特許文献１では、一定温度に維持されている水では細菌が発生する可能性があることから、自動分析装置内部の水を取得し、その取得した水の雑菌増殖を加速する培養および取得した水に含まれる細菌の量を検出することで水質維持を実施しているとあるが、水の雑菌増殖を加速させるための機構、水の細菌の量を検出するシステムを構築するには、装置規模が大きくなることや、その分の追加機構・システム分の費用がかかるという問題がある。

また、細菌を培養するまでには時間を有し、リアルタイム性がない。さらに、細菌を検出した際の対処方法は顧客もしくはサービスマンにより洗浄動作を実施することとなる。通常、自動分析装置では水を用いることから定期的に洗浄動作を推奨している。これは、細菌の増殖でノロなどが発生しデータに影響を与える可能性があるからである。

また、特許文献２では、反応容器と反応容器の間の隙間における恒温水の吸光度を光度計を用いて吸光度測定し、水質確認を実施している。反応容器間の隙間の吸光度測定は、光度計内にある光半導体素子の応答時間に左右され応答時間内の距離しか測定できない。

よって、多量の検体を短時間で分析することが要求される検査センターや大病院向けの処理能力が大きい自動分析装置では反応容器の実装密度が高いため測定は困難である。さらに、実装密度の高い反応容器であれば容器間の隙間が狭いことから気泡が隙間に付着する可能性がある。その場合、きちんとした吸光度測定を行うことができない。

そこで、本発明の目的は、恒温水の液面を検出する水位電極で恒温水の導電率を測定することにより、恒温水を所定の水位高さに維持することができ、恒温水の導電率を監視し、所定の導電率にすることにより、反応槽内の水質を保つことができる自動分析装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、代表的なものの概要は、試料と試薬を反応容器内で混合撹拌し、反応させて得られる反応溶液の光学的特性を測定する自動分析装置であって、導電試料が混合され、反応容器内の温度を一定に保つための恒温水を貯える反応槽と、反応槽内に水を補充する給水機構と、反応槽内の恒温水の導電率を測定し、測定した導電率を予め設定された正常な導電率と比較して、恒温水の水位が予め設定された水位から低下したことを検出し、恒温水の水位が低下した場合に、給水機構を制御し、反応槽内に水を補充させる水位検出制御部と、を備え、水位検出制御部は、測定した導電率を予め設定された正常な導電率と比較して、導電試料の濃度の異常を検出するものである。

また、水位検出制御部は、恒温水内の前記導電試料の濃度の異常を検出した場合に、導電試料の濃度が正常になるように反応槽内に前記導電試料を補充するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。

すなわち、反応槽内の液面を検出する水位電極により恒温水の導電率を監視し、ある所定の導電率の範囲になるよう水質を維持し、導電率を維持するための試薬の補充回数を記憶し、オペレータに反応槽内の水交換を促すことにより、ランニングコストを低減することができ、かつ、無駄な廃液も減少することから環境へのエコ活動の貢献にも繋がる。

本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の水位検出制御部の構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る自動分析装置における反応槽水質維持の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜自動分析装置の構成＞
図１および図２により、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の構成を示す構成図、図２は本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の水位検出制御部の構成を示す構成図である。

図１において、自動分析装置は、自動分析装置の各種操作を行う操作部１、試料容器２を保持する搬送ラック３、試料容器２内の試料を分注する試料分注機構４、反応容器５を保持する反応槽６、および試薬容器７を架設する試薬保冷庫８を備え、試薬保冷庫８には、試薬容器７内の試薬を分注するための蓋開口部９が設けられている。

また、自動分析装置は、試薬容器７内の試薬を分注する試薬分注機構１０、反応容器５内の試料および試薬を撹拌する撹拌機構１１、光源ランプ、回析格子、光検出器により構成される光度計１２、反応容器５を洗浄する洗浄機構１３、および反応槽６に設置された水位電極１４を備えている。

また、反応槽６内には、図２に示すように、反応容器５内の温度を一定に保つための恒温水１５を貯えている。また、水位電極１４は、図２に示すように、２本の電極で構成され、反応槽６内の恒温水１５内に設置されており、恒温水１５が所定の水位以下になった場合に、水位電極１４の下面が恒温水１５から離れる位置に固定されている。

また、水位電極１４は、水位検出制御部１６に接続され、水位検出制御部１６では、反応槽６内の恒温水１５が所定の水位であることを監視し、水位が低下した場合は、給水機構１７を制御して、恒温水を給水し、所定の水位を保つようになっている。また、反応槽６内の恒温水１５は、反応容器５内の試料と試薬の混合液が安定した反応過程を得るために所定の温度に保持されている。

また、水位検出制御部１６は、水位電極１４の電極間のインピーダンスを測定する信号増幅回路１８、信号増幅回路１８での測定結果に基づいて、恒温水１５の導電率を算出し、水位を監視する処理部１９を備えている。

＜自動分析装置の分析動作の概要＞
次に、図１および図２により、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の分析動作の概要について説明する。

自動分析装置は、試料と試薬を反応容器内で混合撹拌し、反応させて得られる反応溶液の光学的特性を測定するものであり、オペレーション準備として試薬保冷庫８に架設してある試薬容器７内の試薬残量を試薬分注機構１０にある試薬ノズルにて試薬液面を検出し、試薬残量を確認する。

反応槽６内は、反応容器５の試料を保温するために恒温水１５で満たされている。この恒温水１５は、試薬保冷庫８にあるアルカリ洗剤と純水の混合液を加温した水である。反応槽６に設置されている水位電極１４は、この恒温水の検出をしている。

従来の自動分析装置では、自動分析装置を立ち上げるたびに恒温水の交換を実施しないといけない。これは、恒温水の汚れ、反応槽６の汚れにより、測定データへの悪影響を低減するために水交換を実施している。

オペレータは、操作部１において、搬送ラック３に架設された試料容器２内の試料に対し測定項目を選択し依頼をする。試料分注機構４は、搬送ラック３が試料吸引ポジションに搬入した後に試料容器２内の試料を吸引し、反応容器５に吐出する。搬送ラック３は、依頼された測定項目分の試料を反応容器５に吐出した後に試料吸引ポジションから搬出される。

試薬分注機構１０は、依頼された測定項目の試薬容器７内の試薬を吸引し、試料を吐出した反応容器５内に吐出する。撹拌機構１１は、反応容器５に吐出された試料と試薬を撹拌棒で混合する。試料と試薬が混合された混合液は、光度計１２にて吸光度が測定される。吸光度の測定が終了した反応容器５内の混合液は、洗浄機構１３により、吸引され、かつ、洗浄液が反応容器５に吐出され、洗浄が実施される。

＜恒温水の監視＞
次に、図２により、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置における恒温水の監視について説明する。

反応槽６内の恒温水１５は、顧客設備から取水される純水と、例えば試薬分注機構１０から吐出されるアルカリ洗剤の混合液であり、ある所定の導電率を持った溶液である。

この反応槽６内の恒温水１５は、水位電極１４および水位検出制御部１６により、導電率が測定されており、導電率を測定することにより、所定の水位であることを監視している。これは、恒温水１５が経時的な蒸発により水位が低下し、水位電極１４の下面が恒温水１５に接触しなくなった場合には、導電率が測定できなくなるため、水位が低下したことが検出できる。

また、自動分析装置に使用される純水は、脱気水ではないため、反応槽６内の恒温水１５には気泡が含まれる。このため反応槽６の壁に、この気泡が付着したり、反応槽６内を浮遊するようなことがあると測定データに影響を与える可能性がある。

よって、恒温水１５は、界面活性剤などのアルカリ洗剤と純水を混合させ、気泡の付着低減を図っている。アルカリ洗剤と純水を混合させた恒温水１５は、アルカリ洗剤が導電試料のため、アルカリ洗剤の濃度により、恒温水１５の導電率が変化する。

このアルカリ洗剤と純水を混合させた恒温水１５において、アルカリ洗剤を気泡の影響を受けない濃度にした場合の導電率の範囲が予め測定されており、これを所定の導電率の範囲として設定している。恒温水１５の導電率を、この所定の導電率の範囲内にしないと、気泡の影響を受けてしまう可能性があることになる。

また、恒温水１５の水位が所定の水位から低下した場合には、導電率が測定できないか、または極端に低い導電率となるため、この所定の導電率の範囲内には入らず、恒温水１５の導電率が、所定の導電率の範囲に入っているか否かを判断することにより、恒温水１５の水位の監視と、アルカリ洗剤の濃度の監視の両方を行うことができる。

＜反応槽水質維持の処理＞
次に、図３により、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置における反応槽水質維持の処理について説明する。図３は本発明の一実施の形態に係る自動分析装置における反応槽水質維持の処理を示すフローチャートである。

自動分析装置に使用される純水は、完全な滅菌処理が施されたものではなく、かつ、自動分析装置の設置環境もクリーンルームみたいな厳重な部屋ではないため、反応槽６内の恒温水１５は、雑菌が入り汚れてしまう。そのため、水位検出制御部１６の処理部１９では、恒温水１５を交換するアルカリ洗剤の補充回数の情報（例えばＡ）を格納している。

まず、水位検出制御部１６により反応槽水質維持の処理を開始すると、純水および洗剤の補充回数を管理する補充回数ｎを０とし、洗剤の補充回数を管理する洗剤補充回数ａを０とする（ステップＳ１００）。そして、水位電極１４および水位検出制御部１６により、導電率を測定して、恒温水１５の液面測定を行う（ステップＳ１０１）。

そして、ステップＳ１０１で測定した導電率が所定の導電率の範囲に入っているか否かを判断し（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０２で所定の導電率の範囲に入っていると判断された場合は、恒温水１５の水位も、アルカリ洗剤の濃度も正常であるので、補充回数ｎを０にクリアして（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１に戻り、再度ある周期で導電率測定を実施し、反応槽６内の水位維持を図る。

また、ステップＳ１０２で、所定の導電率の範囲に入っていないと判断された場合は、補充回数ｎの値が何回かを判断し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０４で補充回数ｎの値が０と判断された場合は、恒温水１５が経時的な蒸発により水位が低下し、恒温水１５が水位電極１４に浸ってないと判断し、反応槽６内の水位を上げるため給水ポンプ・電磁弁などから構成される給水機構１７を制御し、純水を所定の水位以上になるように、予め設定された分量補充する（ステップＳ１０５）。

そして、補充回数ｎをｎ＋１として（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１に戻り、再度ある周期で導電率測定を実施する。恒温水１５の水位が低下し、導電率が測定できない場合であれば、ステップＳ１０５での純水のみの補充で導電率が所定の導電率の範囲に入るため、ステップＳ１０２で所定の導電率の範囲に入っていると判断され、ステップＳ１０３で補充回数ｎを０にクリアして、ステップＳ１０１に戻り、再度ある周期で導電率測定を実施し、反応槽６内の水位維持を図る。

しかし、ステップＳ１０５での純水の補充により、アルカリ洗剤の濃度が低下し、所定の導電率の範囲に入らなくなった場合は、再度ステップＳ１０２で所定の導電率の範囲に入っていないと判断され、この場合は、ステップＳ１０４で補充回数ｎの値が１と判断される。

そして、ステップＳ１０４で補充回数ｎの値が１と判断された場合は、洗剤補充回数ａが水位検出制御部１６の処理部１９に格納されたＡ未満か否かを判断する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０７で洗剤補充回数ａがＡ未満であると判断された場合は、アルカリ洗剤の濃度が所定の濃度になるように、アルカリ洗剤を補充し（ステップＳ１０８）、洗剤補充回数ａをａ＋１とし（ステップＳ１０９）、補充回数ｎをｎ＋１として（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１に戻り、再々度、導電率測定を実施する。

このアルカリ洗剤の補充は、例えば、試薬容器７の１つにアルカリ洗剤を入れておき、試薬分注機構１０により反応槽６内にアルカリ洗剤を分注することにより行う。アルカリ洗剤の補充は、これに限らず、給水機構１７により補給することも可能であり、その他反応槽６内にアルカリ洗剤を補充できる構成であれば、どのような構成であってもよい。

通常であれば、この状態で恒温水１５の水位は正常であり、アルカリ洗剤の濃度も正常となるので、恒温水１５の導電率は、所定の導電率の範囲に入るため、ステップＳ１０２で所定の導電率の範囲に入っていると判断され、ステップＳ１０３で補充回数ｎを０にクリアして、ステップＳ１０１に戻り、再度ある周期で導電率測定を実施し、反応槽６内の水位維持を図る。

しかし、ステップＳ１０８でのアルカリ洗剤の補充でも、所定の導電率の範囲に入らず、導電率測定が異常であった場合には、再度ステップＳ１０２で所定の導電率の範囲に入っていないと判断され、この場合は、ステップＳ１０４で補充回数ｎの値が２と判断される。

この場合では、所定の純水が補充されていない、もしくは、アルカリ洗剤が所定の分量を吐出できていない可能性がある。そこで、試薬分注機構１０や給水機構１７などのハード的な異常の可能性があることから、アラームを発生させ、オペレータに警告を発する（ステップＳ１１０）。

また、ステップＳ１０７で洗剤補充回数ａがＡ未満ではないと判断された場合は、アルカリ洗剤の補充回数が、予め設定された恒温水１５を交換するアルカリ洗剤の補充回数に達したため、反応槽６が汚れているか、または恒温水１５が汚れている可能性があるため、アラームを発生させ、オペレータに警告を発し（ステップＳ１１１）、反応槽６の清掃および水交換の指示を行う。

以上のように、本実施の形態では、反応槽６内の液面を検出する水位電極１４を配置し、水位電極１４と液面が接触している際の導電率を監視し、ある所定の導電率の範囲になるよう水質を維持し、導電率を維持するためのアルカリ洗剤の補充回数を記憶し、オペレータに反応槽６内の水交換を促すことにより、従来のように１日毎で水を交換する必要がなく、無駄な反応槽６内の水交換を実施することがなくなる。

これにより、ランニングコストを低減することができ、かつ、無駄な廃液も減少することから環境へのエコ活動の貢献にも繋がる。また、水質の導電率を監視し、維持することから、アルカリ洗剤の濃度が所定の範囲に保たれるため、反応槽６の壁や反応容器５への気泡付着の影響も減少され、データの信頼性向上に繋がる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１…操作部、２…試料容器、３…搬送ラック、４…試料分注機構、５…反応容器、６…反応槽、７…試薬容器、８…試薬保冷庫、９…蓋開口部、１０…試薬分注機構、１１…撹拌機構、１２…光度計、１３…洗浄機構、１４…水位電極、１５…恒温水、１６…水位検出制御部、１７…給水機構、１８…信号増幅回路、１９…処理部。

Claims (6)

1. 試料と試薬を反応容器内で混合撹拌し、反応させて得られる反応溶液の光学的特性を測定する自動分析装置であって、
   導電試料が混合され、前記反応容器内の温度を一定に保つための恒温水を貯える反応槽と、
   前記反応槽内に水を補充する給水機構と、
   前記反応槽内の前記恒温水の導電率を測定し、測定した前記導電率を予め設定された正常な導電率と比較して、前記恒温水の水位が予め設定された水位から低下したことを検出し、前記恒温水の水位が低下した場合に、前記給水機構を制御し、前記反応槽内に水を補充させる水位検出制御部と、
   を備え、
   前記水位検出制御部は、測定した前記導電率を予め設定された正常な導電率と比較して、前記導電試料の濃度の異常を検出する、自動分析装置。
2. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   前記水位検出制御部は、前記恒温水内の前記導電試料の濃度の異常を検出した場合に、前記導電試料の濃度が正常になるように前記反応槽内に前記導電試料を補充する、自動分析装置。
3. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記試薬を前記反応容器に分注する試薬分注機構を備え、
   前記水位検出制御部は、前記反応槽内への前記導電試料の補充を、前記試薬分注機構により前記反応槽内に前記導電試料を分注させることで行う、自動分析装置。
4. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記水位検出制御部は、前記反応槽内に前記導電試料を補充しても、前記導電試料の濃度の異常を検出した場合に、オペレータにハード的な異常の可能性がある旨の警告を発する、自動分析装置。
5. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記水位検出制御部は、前記反応槽内への前記導電試料の補充回数を管理し、前記補充回数が予め設定された回数以上になった場合に、オペレータに前記反応槽の清掃および前記恒温水の交換が必要の旨の警告を発する、自動分析装置。
6. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   前記反応槽内に設置された水位電極を備え、
   前記水位検出制御部は、前記水位電極からの信号に基づいて、前記恒温水の前記導電率を測定する、自動分析装置。

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