JP2015021944A

JP2015021944A - 自動分析装置

Info

Publication number: JP2015021944A
Application number: JP2013152862A
Authority: JP
Inventors: 友弘杉村; Tomohiro Sugimura; 小笠原　誠; Makoto Ogasawara; 誠小笠原
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: JP6176842B2

Abstract

【課題】混合液を短時間で均一に撹拌することができる自動分析装置を提供する。【解決手段】反応容器３内の混合液を振動又は回転の少なくともいずれか一つの動作により撹拌する撹拌子６０と、撹拌子６０を振動駆動する振動駆動部６２と、撹拌子６０を回転駆動する回転駆動部６３と、振動駆動部６２及び回転駆動部６３を制御する分析制御部２６と備え、分析制御部２６は、反応容器３内の混合液の量が所定の量以下である場合に撹拌子６０を回転させ、反応容器３内の混合液の量が所定の量よりも多い場合に撹拌子６０を振動させる、又は振動させながら及び回転させる。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、分析成分を含む試料との混合液を撹拌する自動分析装置に関する。

自動分析装置は生化学検査項目や免疫検査項目等を対象とし、試料に含まれる検査項目成分とその検査項目の試薬との反応によって生ずる色調や濁りの変化を光学的に測定することにより、試料に含まれる各検査項目成分の濃度や酵素の活性等で表される分析データを生成する。

この自動分析装置では、検査項目毎に設定された量の試料及び試薬を反応容器に分注し、反応容器内の試料及び試薬の混合液を撹拌子で撹拌してから測定する。そして、日常の検査では多数の試料及びこの試料に設定された多数の検査項目が高速で処理される。この高速処理に対応する撹拌方法として、撹拌子を振動させることにより、反応容器内の混合液が上下方向に流動して短時間に撹拌することができる。

特許第３１３５６０５号公報

しかしながら、撹拌子を振動させて混合液を撹拌する場合、反応容器内の混合液量が少ないと、振幅の最も大きい撹拌子の下端部から液面までの距離が短いため、図５に示すように、混合液が勢い余って上方へ飛散して均一に撹拌することができない問題がある。

実施形態は、上記問題点を解決するためになされたもので、混合液を短時間で均一に撹拌することができる自動分析装置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、実施形態の撹拌装置は、試料と試薬を反応容器内に分注し、前記反応容器内の混合液を測定する自動分析装置において、前記混合液を、振動又は回転の少なくともいずれか一つの動作により撹拌する板状の撹拌子と、前記撹拌子を振動駆動する振動駆動部と、前記撹拌子を回転駆動する回転駆動部とを備えたことを特徴とする。

実施形態に係る自動分析装置の構成を示すブロック図。実施形態に係る分析部の構成を示す斜視図。実施形態に係る第１撹拌部の構成を示す図。実施形態に係る混合液量に応じた撹拌動作の一例を示す図。背景技術に係る撹拌方法による混合液の飛び散りの一例を示す図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、実施形態に係る自動分析装置の構成を示したブロック図である。この自動分析装置１００は、標準試料や被検試料と試薬とを分注し、その混合液を測定して標準データや被検データを生成する分析部２４と、分析部２４の各分析ユニットを移動する移動機構部２５と、移動機構部２５等の制御を行う分析制御部２６と、分析部２４で生成された標準データや被検データを処理して検量データや分析データを生成するデータ処理部３０とを備えている。

また、自動分析装置１００は、データ処理部３０で生成された検量データや分析データを印刷出力や表示出力する出力部４０と、各検査項目の分析パラメータを設定するための入力等を行う操作部５０と、分析制御部２６、データ処理部３０及び出力部４０を統括して制御するシステム制御部５１とを備えている。

図２は、分析部２４の構成を示した斜視図である。この分析部２４は、標準試料や被検試料等の試料を収容する試料容器１７と、試料容器１７を保持するサンプルディスク５とを備えている。また、試料に含まれる各検査項目の成分と反応する成分を含有する試薬である例えば１試薬系及び２試薬系の第１試薬を収容する試薬容器６と、試薬容器６を回動可能に保持する試薬ラック１ａと、試薬ラック１ａに保持された試薬容器６を保冷する試薬庫１とを備えている。また、２試薬系の第１試薬と対をなす第２試薬を収容する試薬容器７と、試薬容器７を回動可能に保持する試薬ラック２ａと、試薬ラック２ａに保持された試薬容器７を保冷する試薬庫２とを備えている。また、円周上に配置された複数の反応容器３と、反応容器３を回転可能に保持する反応ディスク４とを備えている。

また、サンプルディスク５に保持された試料容器１７内の試料を検査項目毎に吸引して反応容器３内へ吐出する分注を行うサンプル分注プローブ１６と、サンプル分注プローブ１６を移動可能に保持するサンプル分注アーム１０とを備えている。また、試薬ラック１ａに保持された試薬容器６内の第１試薬を吸引して試料が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第１試薬分注プローブ１４と、第１試薬分注プローブ１４を移動可能に保持する第１試薬分注アーム８とを備えている。また、反応容器３内に吐出された試料と第１試薬の混合液を撹拌する第１撹拌部１８と、第１撹拌部１８を移動可能に保持する第１撹拌アーム１９とを備えている。

また、試薬ラック２ａに保持された試薬容器７内の第２試薬を吸引して第１試薬が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第２試薬分注プローブ１５と、第２試薬分注プローブ１５を移動可能に保持する第２試薬分注アーム９とを備えている。また、反応容器３内に吐出された試料、第１試薬及び第２試薬の混合液を撹拌する第２撹拌部２０と、第２撹拌部２０を移動可能に保持する第２撹拌アーム２１とを備えている。また、混合液を収容する反応容器３に光を照射して測定する測定部１３と、測定部１３で測定を終了した反応容器３内を洗浄する洗浄ノズル１２とを備えている。

そして、測定部１３は、回転移動する反応容器３に光を照射し、その照射により反応容器３内の標準試料を含む混合液や、被検試料を含む混合液を透過した光を検出する。そして、検出した信号に基づいて吸光度で表される標準データや被検データを生成してデータ処理部３０に出力する。

図１の移動機構部２５は、分析部２４のサンプルディスク５、試薬ラック１ａ及び試薬ラック２ａを夫々回動駆動して試料容器１７、試薬容器６及び試薬容器７を移動する。また、反応ディスク４を駆動して反応容器３を移動する。また、サンプル分注アーム１０、第１試薬分注アーム８、第２試薬分注アーム９、第１撹拌アーム１９、及び第２撹拌アーム２１を夫々上下及び回動駆動して、サンプル分注プローブ１６、第１試薬分注プローブ１４、第２試薬分注プローブ１５、第１撹拌部１８、及び第２撹拌部２０を移動する。また、洗浄ノズル１２を移動する。

分析制御部２６は、各検査項目の分析パラメータ等に基づいて、分析部２４の第１及び第２撹拌部１８，２０並びに移動機構部２５を制御する。そして、分析部２４の各分析ユニットを作動させる。

データ処理部３０は、分析部２４の測定部１３から出力された標準データや被検データを処理して各検査項目の検量データや分析データを生成する演算部３１と、演算部３１で生成された標準データや分析データを保存するデータ記憶部３２とを備えている。

演算部３１は、測定部１３から出力された標準データ及びこの標準データの標準試料に設定された標準値から、標準値と標準データの関係を表す検量データを生成して出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。また、測定部１３から出力された被検データから、この被検データに対応する検査項目の検量データを用いて濃度値や活性値として表される分析データを生成する。そして、生成した分析データを出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。

データ記憶部３２は、ハードディスク等のメモリデバイスを備え、演算部３１から出力された検量データを検査項目毎に保存する。また、演算部３１から出力された各検査項目の分析データを被検試料毎に保存する。

出力部４０は、データ処理部３０の演算部３１から出力された検量データや分析データを印刷出力する印刷部４１及び表示出力する表示部４２を備えている。そして、印刷部４１は、プリンタなどを備え、検量データや分析データを予め設定されたフォーマットに従って、プリンタ用紙などに印刷する。

表示部４２は、ＣＲＴや液晶パネルなどのモニタを備え、検量データや分析データを表示する。また、検査項目毎に反応容器３へ分注させる試料の量、第１試薬の量及び第２試薬の量や、第１試薬及び第２試薬の粘度等の分析パラメータを設定するための分析パラメータ設定画面を表示する。また、被検試料毎にこの被検試料を識別する氏名やＩＤ等の識別情報及び検査項目を設定するための検査項目設定画面を表示する。

操作部５０は、キーボード、マウス、ボタン、タッチキーパネルなどの入力デバイスを備え、検査項目毎に分析パラメータを設定するための入力を行う。また、被検試料毎に識別情報及び検査項目を設定するための入力を行う。

システム制御部５１は、ＣＰＵ及び記憶回路を備え、操作部５０からの操作により入力された各検査項目の分析パラメータの情報、被検試料毎の識別情報及び検査項目の情報等の入力情報を記憶回路に記憶した後、これらの入力情報に基づいて、分析制御部２６、データ処理部３０及び出力部４０を統括してシステム全体を制御する。

次に、図２及び図３を参照して、分析部２４の第１撹拌部１８の構成及び動作について詳細に説明する。なお、第２撹拌部２０は、第１撹拌部１８と同様に構成され、第１撹拌部１８と同様に動作するのでその説明を省略する。

図３は、第１撹拌部１８の構成の一例を示した図である。そして、図３（ａ）は第１撹拌部１８の側面図を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）の第１撹拌部１８の中心軸を回転軸として９０度回転した側面図を示している。

この第１撹拌部１８は、反応容器３内の試料と第１試薬の混合液を振動又は回転の少なくともいずれか一つの動作により撹拌する板状の撹拌子６０と、撹拌子６０を支持する円柱状の支持体６１と、撹拌子６０を振動駆動する振動駆動部６２と、撹拌子６０を回転駆動する回転駆動部６３と、撹拌子６０を振動駆動する駆動信号を伝達する伝達部６４とを備えている。

撹拌子６０は、第１撹拌アーム１９の下方に配置され、例えば鋼弾性板から形成された平板状のプレート６０１及びブレード６０２と、プレート６０１の下端部に固定された錘６０３とにより構成される。そして、プレート６０１は、上端部が支持体６１に支持され、振動駆動部６２により駆動されて矢印Ｌ１方向及びこのＬ１方向とは反対方向の矢印Ｌ２方向へ微小な振幅で振動する。

ブレード６０２は、プレート６０１の下側に位置し、上下方向に延びた細長い平板状をなしている。また、錘６０３は、プレート６０１の質量をブレード６０２の質量よりも大きくして、ブレード６０２の振幅を増幅するために設けられている。そして、プレート６０１の振動によりプレート６０１よりも大きな振幅で共振し、下端部が最大となる振幅で矢印Ｒ１方向及びＲ１方向とは反対方向の矢印Ｒ２方向に屈曲振動する。

振動駆動部６２は、撹拌子６０のプレート６０１の両面に接合された２つの圧電素子６２１と、撹拌子６０、支持体６１及び伝達部６４から離間して配置された駆動回路６２２とを備えている。そして、伝達部６４を介して伝達される駆動回路６２２からの駆動信号である、所定周波数の交流電圧を印加された圧電素子６２１が交互に同期して同じ方向に伸縮することにより、撹拌子６０を振動駆動する。

回転駆動部６３は、支持体６１に回転軸が連結されたモータ６３１及びこのモータ６３１を駆動する駆動回路６３２を備えている。モータ６３１は第１撹拌アーム１９上に支持され、下方に配置された支持体６１の上面及び底面の中心を通る中心軸上に回転軸が位置するように配置されている。そして、支持体６１及び撹拌子６０を回転駆動する。この回転駆動により、撹拌子６０は、矢印Ｒ３方向に回転する。

伝達部６４は、撹拌子６０を振動させる駆動信号を振動駆動部６２の圧電素子６２１に伝達するための、支持体６１上面にこの上面と中心を共有する同心円状に配置された２つのスリップリング６４１、及びこのスリップリング６４１に当接するように第１撹拌アーム１９に配置されたブラシ６４２を備えている。そして、ブラシ６４２に伝達される駆動信号をスリップリング６４１に伝達し、スリップリング６４１に伝達される駆動信号は、振動駆動部６２の圧電素子６２１に伝達される。

このように、伝達部６４を設けることにより、撹拌子６０が回転しているとき、撹拌子６０に配置された圧電素子６２１に駆動信号を伝達することができる。これにより、撹拌子６０を回転させながら振動させることができる。

なお、スリップリング６４１を第１撹拌アーム１９に配置し、スリップリング６４１に当接するようにブラシ６４２を支持体６１に配置する。そして、スリップリング６４１に伝達される駆動信号をブラシ６４２に伝達し、ブラシ６４２に伝達される駆動信号を圧電素子６２１に伝達するように実施してもよい。

以下、図１乃至図４を参照して、分析部２４の動作の一例を説明する。
分析部２４のサンプル分注プローブ１６は、検査項目Ａの分析パラメータとして設定された量の試料を反応容器３に分注する。また、第１試薬分注プローブ１４は、検査項目Ａの分析パラメータとして設定された量の第１試薬を、検査項目Ａの試料が分注された反応容器３に分注する。第１撹拌部１８は、検査項目Ａの試料及び第１試薬が分注された反応容器３が下方に停止したとき、下方向へ移動して撹拌子６０のブレード６０２が反応容器３内の混合液と接触する撹拌位置Ｔで停止する。

分析制御部２６は、検査項目Ａの分析パラメータとして設定された試料の量、第１試薬の量及び第１試薬の粘度の情報に基づいて、振動駆動部６２及び回転駆動部６３を制御する。そして、試料の量と第１試薬の量の合計量である混合液の量が予め設定された所定の量以下である場合、振動駆動部６２に振動駆動を停止させた状態で回転駆動部６３に回転駆動させ、図４（ａ）に示すように、撹拌子６０をＲ３方向へ回転させる。

このように、撹拌子６０を回転させることにより、反応容器３内の混合液を水平方向へ流動させて撹拌することができるため、混合液の上方への飛散を防ぐことができる。また、撹拌子６０を回転させることにより、上下方向への流動は減少するものの、混合液の量が所定の量以下であるため、反応容器３内の混合液を短時間で均一に撹拌することができる。

また、検査項目Ａの第１試薬が低粘度であり、混合液の量が所定の量よりも多い場合、回転駆動部６３に回転駆動を停止させた状態で振動駆動部６２に振動駆動させ、図４（ｂ）に示すように、撹拌子６０をＲ１方向及びＲ２方向へ振動させる。

このように、撹拌子６０を振動させることにより、反応容器３内の混合液を上下方向に流動させて撹拌することができるため、混合液の量が所定の量よりも多い場合に底面から液面までの距離が長くなる反応容器３内の混合液を、短時間で均一に撹拌することができる。

更に、検査項目Ａの第１試薬が低粘度よりも高い高粘度であり、混合液の量が所定の量よりも多い場合、回転駆動部６３及び振動駆動部６２に回転及び振動駆動させ、図４（ｃ）に示すように、撹拌子６０をＲ３方向へ回転させながら、Ｒ１方向及びＲ２方向へ振動させる。

このように、撹拌子６０を回転させながら振動させることにより、反応容器３内の混合液を水平方向に流動させながら上下方向に流動させて強力に撹拌することができるため、混合液の量が所定の量よりも多い場合に底面から液面までの距離が長くなり、粘度の高い反応容器３内の混合液を短時間で均一に撹拌することができる。

所定時間経過後、分析制御部２６は、撹拌駆動を停止させる。撹拌駆動が停止した後、第１撹拌部１８は、上方向へ移動して上停止位置で停止する。

以上述べた実施形態によれば、振動駆動部６２及び回転駆動部６３を設け、撹拌子６０に回転又は振動の少なくともいずれか一方の撹拌動作を行わせることができる。そして、混合液の量が所定の量以下である場合、撹拌子６０を回転させることにより、反応容器３内の混合液を水平方向へ流動させて撹拌することができるため、混合液の上方への飛散を防ぐことができる。これにより、上下方向への流動は減少するものの、混合液の量が所定の量以下であるため、反応容器３内の混合液を短時間で均一に撹拌することができる。

また、第１試薬が低粘度であり、混合液の量が所定の量よりも多い場合、撹拌子６０を振動させることにより、反応容器３内の混合液を上下方向に流動させて撹拌することができる。これにより、混合液の量が所定の量よりも多い場合に底面から液面までの距離が長くなる反応容器３内の混合液を、短時間で均一に撹拌することができる。

更に、第１試薬が高粘度であり、混合液の量が所定の量よりも多い場合、撹拌子６０を回転させながら振動させることにより、反応容器３内の混合液を水平方向に流動させながら上下方向に流動させて強力に撹拌することができる。これにより、混合液の量が所定の量よりも多い場合に底面から液面までの距離が長くなり、粘度の高い反応容器３内の混合液を短時間で均一に撹拌することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

３反応容器
１８第１撹拌部
１９第１撹拌アーム
２６分析制御部
６０撹拌子
６１支持体
６２振動駆動部
６３回転駆動部
６４伝達部
６０１プレート
６０２ブレード
６２１圧電素子
６３１モータ
６４１スリップリング
６４２ブラシ

Claims

試料と試薬を反応容器内に分注し、前記反応容器内の混合液を測定する自動分析装置において、
前記混合液を、振動又は回転の少なくともいずれか一つの動作により撹拌する板状の撹拌子と、
前記撹拌子を振動駆動する振動駆動部と、
前記撹拌子を回転駆動する回転駆動部とを
備えたことを特徴とする自動分析装置。
前記混合液の量に基づいて前記振動駆動部及び前記回転駆動部を制御する分析制御部を有し、
前記分析制御部は、前記混合液の量が所定の量以下である場合に前記撹拌子を回転させ、前記混合液の量が前記所定の量よりも多い場合に前記撹拌子を振動させる、又は回転させながら振動させることを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
前記回転駆動部は、アームに支持されたモータを駆動して前記アームの下方に配置された支持体及びこの支持体に支持された前記撹拌子を回転駆動し、
前記振動駆動部は、前記アーム又は前記支持体の一方に配置されたスリップリング及び他方に配置された前記スリップリングに当接するブラシを介して伝達される駆動信号により、前記撹拌子に配置された圧電素子を駆動して前記撹拌子を振動駆動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動分析装置。
前記撹拌子は、平板状のプレート及び前記混合液に接触するブレードにより構成され、
前記振動駆動部は、前記プレートに配置された圧電素子を駆動して前記プレートを振動させ、前記プレートの振動により共振させて前記ブレードを屈曲振動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動分析装置。