JP2016183945A - 自動分析装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ノズルの先端に付着している異物の種類を自動で判定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10への試料の吐出前に、試料分注ノズル20を撮影ユニット18により撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の試料分注ノズル20の撮影画像との比較により、試料分注ノズル20に付着した異物がフィブリン、あるいは分離剤であることを判定する画像判定ユニットを有する自動分析装置。
【選択図】図1

Description

本発明は、臨床検査に供される、生体試料中の特定成分の定性・定量分析を行う自動分析装置に関する。
患者の血液、尿等の生体試料中に含まれる成分を分析する臨床検査では、試料と試薬を反応させ、反応液の色の変化を吸光度変化として測定し、目的成分の定性・定量分析をする方式が一般的である。
近年、臨床検査では検査結果の妥当性を証明することが強く求められている。そのために、検査工程の自動化が普及した現在の臨床検査室では、検査に用いられる自動分析装置の測定プロセスが正しく実施されているかを自動でチェックすることが求められている。
特開2005−227103号公報
従来の自動分析装置においては、試料分注に関する動作として、試料容器内の試料の位置を検出するために、静電容量を用いた液面センサが用いられている。当該液面センサにより検出された位置で、試料分注ノズルを用いて、試料の吸引動作を行っている。
吸引動作においては、試料分注用シリンジと試料分注ユニット間に配置された圧力センサにより、圧力の変化を用いて、動作の異常有無を判定している。正常な吸引動作を行った場合には、反応容器に試料を吐出が行われる。
臨床検査に供される血液などの生体試料は、その試料の由来となる患者の病態は多様である。そのため、試料状態も多様である。
たとえば、透明で析出物の無い血清が試料となる場合もあるし、透析治療を受けている人の血清では、血清中にフィブリンが析出、浮遊している場合もある。
血清中にフィブリンが析出し、浮遊している試料から血清の吸引動作を行った場合、フィブリンがサンプルプローブ先端の外側に付着する場合がある。フィブリンがサンプルプローブ先端の外側に付着した状態で、試料の吐出動作を実施すると適切な量の試料を吐出できない。しかしながら、試料分注ノズルの外側に付着しているフィブリンを圧力で検出することは不可能である。
また、採血量が少ない検体の場合には、遠心分離後の血清層が十分得られない場合がある。その場合、サンプルブローブ先端に分離剤が付着する。しかしながら、試料分注ノズルの外側に付着している分離剤を圧力で検出することは不可能である。
また、自動分析装置の試料分注ノズルの状態はメンテナンス状態によって異なる。すなわち、適切に交換や洗浄が実施されている試料分注ノズルの先端には、血清成分の残留物(タンパク)は少ないが、交換や洗浄が適切に実施されていないと試料分注ノズルの先端には残留物が多くなる。交換や洗浄が適切に実施されていない試料分注ノズルで試料の吐出動作を実施すると、本来反応容器に吐出されるべき試料が、サンプロプローブの先端に付着してしまう場合がある。しかしながら、試料吐出後の試料分注ノズルの外側に付着している試料を圧力で検出することはできない。
一方、試料吐出量をチェックする方法としては、反応容器内に吐出された試料を撮影し、画像から判断する方法があるが、この場合、撮影ユニットの画像は恒温槽を充たす液体、たとえば水や不活化油を通して撮影される。そのため、微細な気泡が撮影画像に入り込み実用化は難しい。
ここで、引用文献1には、液体吐出前に、ノズルの先端付近の電子画像を撮像し、先端付近への液体の付着状態を認識して異常を検知し、液体付着状態が異常であればアラームを発生させることが開示されている。
しかし、ノズルの先端に付着している異物の種類を判定し、その後の洗浄動作を行うことは開示されておらず、装置の検査データの信頼性が十分に得られない。
本発明の目的は、試料吐出前に試料分注ノズル外側の付着した異物の有無を判定し、異物が付着している場合には、当該異物が「フィブリン様のもの」か、「分離剤様のもの」なのかを判別することで、オペレータに対処方法を指示することが可能な自動分析装置を提供することである。
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は以下の通りである。
試料と試薬を反応させる反応容器を搭載する反応ディスクと、反応容器へ試料を分注する試料分注ユニットと、前記試料分注ユニットを構成する試料分注ノズルを撮影する撮影ユニットと、前記撮影ユニットにより撮影した画像を記憶するデータ記憶部と、反応容器への試料の吐出前に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の前記試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルに付着した異物がフィブリン、あるいは分離剤であることを判定する画像判定ユニットを有する自動分析装置である。
本発明によれば、臨床検査に用いられる自動分析装置において、試料の吐出前の試料分注ノズルに付着した異物の種類がフィブリンであるか、分離剤であるかを判定することが可能となるため、検査データの信頼性が向上する。
本発明を適用した自動分析装置における構成図である。 本発明を適用した自動分析装置における試料分注ノズル動作フローの一例である。 正常時の試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態である。 フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態である。 分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態である。 試料分注ノズル外側が汚染されている場合の、試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態である。 試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像である。 試料を正常に吸引した後の試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像である。 フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像である。 分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像である。 試料吐出後に試料分注ノズルに持ち帰り試料が付着した場合の外試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像である。
以下、本発明にかかる実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を適用した自動分析装置における構成図の一例である。
本実施形態による自動分析装置は、操作部1、インタフェース3、分析部2で構成されている。そして、操作部1に内蔵された制御ユニット6により、インタフェース3を介して、分析部2の動作は制御される。操作部1の入力手段4において、測定したい項目の設定、測定のスタート等の測定に必要な情報の入力をすることができる。
分析部2において、試料8の測定を行うときには、液面検知ユニット23を内蔵した試料分注ユニット9が、必要な試料量を、試料8から吸引する。
ここで、試料分注ユニット9と試料分注シリンジ21の間に、圧力センサ22が配置される。この圧力センサ22により、試料を吸引する際の圧力の変化を測定し、動作の異常有無を判定し、正常な吸引動作を行ったと判定された場合、反応容器10に試料8を吐出する。
次に、本発明では、反応ディスク17に搭載された反応容器10に試料分注ノズル20から試料が吐出される。試料分注動作の停止位置上の試料分注ノズル20の軌道上を撮影するように撮影ユニット18が配置されており、吐出前に試料分注ノズル20の外側の状態を撮影ユニット18が撮影する。その後、試料分注ノズル20内の試料は、反応容器10に吐出される。
試料分注ノズル20は、試料吐出後に、再び前述の撮影ユニット18で撮影される。そして、撮影ユニット18で、撮影された画像は、画像判定ユニット19で、画像比較により、試料分注ノズル20の外側への異物の付着を判定する。データ記憶部7は、撮影ユニット18により撮影した画像を記憶する。
また、試薬分注ユニット14によって、必要な試薬が、試薬ディスク13に設置された試薬ボトル12から試薬分注ノズル15によって吸引され、既に試料8が吐出された反応容器10へ吐出され、撹拌機構16により、試料と試薬が撹拌される。当該反応容器10内の液体、すなわち、試料8と試薬の混合液の吸光度を測光ユニット11が測定し、操作部1に内蔵されたデータ演算ユニット5により、測定結果に換算される。
図2は、本発明を適用した自動分析装置における動作および処理フローの一例である。図2のステップ1において、試料分注ノズル20は、試料容器内の試料8を吸引する。次に、ステップ2において、試料8を吸引した試料分注ノズル20が反応容器10の上部へ移動する。ステップ3において、試料吐出前の試料分注ノズル20の外側を撮影ユニット18が撮影する。
ステップ3で撮影された画像は、まずステップ4で、試料分注ノズル20の外側に異物として繊維質であるフィブリンの付着の有無の判定処理が実施される。フィブリンが付着していると判定された場合(図2では、NGの場合)、ステップ11で試料分注ノズル20の外側にフィブリンが付着している旨のアラームを出力する。試料分注ノズル20の外側にフィブリンが付着していないと判定された場合(図2では、OKの場合)、ステップ5に進む。
ステップ5は、試料分注ノズル20の外側に異物として分離財の付着の有無の判定処理が実施される。分離剤が付着していると判定された場合(図2では、NGの場合)、ステップ12で分離剤が付着している旨のアラームを出力する。フィブリン付着のアラーム発生(ステップ11)または分離剤の付着アラーム発生(ステップ12)の場合、ステップ13において、試料分注ノズルの洗浄へ進む。なお、本実施例においては、フィブリンの試料分注ノズル20への付着の有無を判定するステップと、分離剤の試料分注ノズル20への付着の有無を判定するステップを別々に記載しているが、一つのステップで、フィブリンと分離剤の試料分注ノズル20への付着の有無を判定することもできる。
次に、ステップ14において、ノズル外側の撮影が実施される。ステップ14で撮影された画像情報に基づいて、ステップ15の異物除去判定が行われる。すなわち、画像判定ユニット19は、試料分注ノズルに付着したフィブリンまたは分離剤がステップ13の洗浄により除去されたか否かを判定する。判定の結果、異物が除去されていない場合(図2では、NGの場合)、試料分注ノズルに異物が付着していることを知らせるアラームを発生させる(ステップ18)。当該アラームへの対処として、オペレータは異物を除去するためのメンテナンス(ステップ19)を実施する。ステップ15の異物除去判定において、異物がないと判定された場合(図2では、OKの場合)、試料分注ノズルの洗浄(ステップ10)へ進み、その後、次検体の測定が進められる。
ステップ4において、フィブリンが試料分注ノズル20に付着しておらず、また、ステップ5において、分離剤が試料分注ノズル20に付着していないと判定された場合(図2では、OKの場合)、ステップ6において、反応容器内に試料が吐出される。試料8を吐出した試料分注ノズル20は、ステップ7の反応容器上部へ移動する。反応容器上部の試料分注ノズル20は、ステップ8において、試料分注ノズル20の外側が、撮影ユニット18により撮影される。
ステップ8で撮影された画像を用いて、ステップ9の試料付着有無の判定が実施される。ステップ9において、試料分注ノズル20に試料が付着していると判定された場合(図2では、NGの場合)、ステップ16において、アラームを発生させ、ステップ17の顧客によるメンテナンスを促す。ステップ9において、試料分注ノズル20に試料が付着していないと判定された場合(図2では、OKの場合)、ステップ10の試料分注ノズルの洗浄へ進み、その後、次検体の測定が進められる。
図3は、正常時の試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。
試料吐出前、反応容器10の上部で停止する試薬分注ノズル20の先端エリア36の状態(破線で囲まれた範囲)を撮影ユニット18が撮影する。図3の吐出前においては、試料分注ノズル20には、異物の付着などの異常はない。そして、正常に試料分注ノズル20から、反応容器10へ試料が吐出され、反応容器10内に吐出された試料34が残る。
試料吐出後、反応容器10の上部で停止する試薬分注ノズル20の状態を撮影ユニット18が撮影する。試料分注ノズル20には、試料8の付着などは認められない。
ここで、試料吐出前の反応容器10上部における試料分注ノズル20の停止位置と、試料吐出後の反応容器10上部における試料分注ノズル20の停止位置は同一である。すなわち、撮影ユニット18は試料の吐出前後で、同じ位置で試料分注ノズル20の外側を撮影することが可能となる。
図4は、フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。
前述の通り、試料吐出前、反応容器10の上部で停止する試薬分注ノズル20の様子を撮影ユニット18が撮影する。撮影ユニット18が撮影する範囲は、撮影エリア36である。試料分注ノズル20に、フィブリン37が付着している。この場合、反応容器10に試料8の吐出は行われず、図示しない洗浄ユニットにおいて、付着したフィブリン37を除去するための洗浄が行われる。ここで、フィブリン37は、フィブリン・モノマーが重合した繊維質の物質である。よって、通常は、図示しない洗浄ユニットによって自動での、水による洗浄を行えば、試薬分注ノズル20に付着したフィブリン37は除去することができる。
図5は、分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。
前述の通り、試料吐出前、反応容器10の上部で停止する試薬分注ノズル20の様子を撮影ユニット18が撮影する。撮影ユニット18が撮影する範囲は、撮影エリア36である。試料分注ノズル20に、分離剤38が付着している。この場合、反応容器10に試料8の吐出は行われず、図示しない洗浄ユニットにおいて、付着した分離剤38を除去するための洗浄が行われる。ここで、分離剤38は、採血した血液を、遠心分離により、血清と血餅に分離させる役割を担う物で、白色透明のゲル状の物質が通常は用いられている。分離剤38は、ゲル状の物質であるため、図示しない洗浄ユニットによって、水による洗浄を行っても、除去しきれないことがある。試薬分注ノズル20に付着した分離剤38を除去するには、図示しない洗浄ユニットによって自動での、水による洗浄と洗剤による洗浄、あるいは、オペレータによる手洗浄が必要になる場合もある。なお、分離剤38が除去できるのであれば、洗剤を使わなくても水による洗浄を行ってもよい。
但し、除去対象異物が異なるため、ステップ13での洗浄方法は、判定された異物の種類に応じて異なる方法を用いることが望ましい。上述のように、フィブリン37の方が除去し易いので、フィブリンであれば相対的に洗浄力の低い洗浄方法を採用し、分離剤38であれば相対的に洗浄力の高い洗浄方法を採用することが望ましい。洗浄力の低い洗浄方法としては水洗浄のみが挙げられ、洗浄力の高い洗浄方法としては水洗浄と洗剤による洗浄が挙げられる。なお、水洗浄であっても水圧を変えることで異なる洗浄力の洗浄方法とすることもできる。
図6は、試料分注ノズル外側が汚染されている場合の、試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。試料吐出前の試料分注ノズル20には、異物の付着などの異常はない。したがって、反応容器10に試料の吐出を行う。
試料吐出後、反応容器10の上部で停止する試薬分注ノズル20の状態を撮影ユニット18が撮影する。そこで、試料分注ノズル20の外側に、持ち帰り試料35が認められる。撮影ユニット18は、撮影エリア36を撮影するため、当該持ち帰り試料35を撮影できる。これは、試料分注ノズル20のメンテナンスが不足し、試料分注ノズル20の外側が汚染されている場合に、試料8を反応容器10に吐出しきれず、試料分注ノズル20に試料が付着し、試料を持ち帰る現象である。この場合、所定の必要な試料の量が反応容器内と吐出されず、精度の良い測定ができなくなる可能性がある。よって、この場合、装置は試料吐出量が不適切であったことを知らせるアラームを出力する(図2のステップ16)。
図3、図4、図5および図6において、撮影ユニット18で撮影された画像は、あらかじめ記憶している正常時の画像と比較され、図1で示す画像判定ユニット19により判定される。以下、図7〜図11を用いて、撮影ユニット18で撮影した画像の判定例を、説明する。
図7は、試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像である。撮影エリア36を拡大した場合には、36aと記している。同じく、試料分注ノズル20を拡大した場合には、20aと記している。この場合、試料の分注動作を行っていない状態、つまり、試料が試料分注ノズル20への付着が無い状態での、撮影画像となる。よって、この撮影画像を正常時の撮影画像として、あらかじめデータ記憶部7に記憶しておくことにより、画像判定ユニット19で、試料分注時の撮影画像と比較し、異常の有無の判定をすることが可能となる。
図8は、試料を正常に吸引した後の試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像の一例である。撮影エリア36を拡大した場合には、36aと記している。
この場合、試料分注ノズル20で、試料を吸引する際に、試料分注ノズル20の先端を一定量、試料に浸す必要があるため、拡大表示している試料分注ノズルの先端エリアには、試料が試料分注ノズルに薄く付着している。試料分注ノズル20の周囲1画素〜2画素程度が試料分注ノズル20に薄く付着した試料として表示されており、試料がほぼ均一に付着していることを示している。なお、撮影ユニット18の画素数(解像度)に応じて、試料分注ノズル20の周囲の正常な範囲の画素数が異なることは言うまでもない。この状態の撮影画像を正常時の画像として、あらかじめデータ記憶部7に記憶しておくことにより、画像判定ユニット19で、試料分注時の撮影画像と比較し、異常の有無の判定をすることもできる。
画像判定ユニット19は、この比較により試料分注ノズル20への異物の付着の有無を判定し、試料分注ノズル20への異物の付着があると判定した場合は、試料分注ノズル20へ付着した異物がフィブリン、または分離剤であることを知らせるアラームを出力する(ステップ11、12)。
図9は、フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像の一例である。
試料分注ノズルの先端エリア36aには、フィブリン37が付着したエリアが表示されている。前述の通り、図7あるいは、図8の正常時の撮影画像と、画像判定ユニット19で比較することにより、試料分注ノズル20へのフィブリン37の付着の有無を判定することができる。具体的には、フィブリン37は、繊維質であるため、細長い異物である。よって、本実施例の、画素数で規定するならば、正常時の撮影画像と差分比較して、一辺が1画素〜2画素、かつ一辺が3画素以上と細長い領域があった場合は、試料分注ノズル20にフィブリン37が付着していると判定することができる。さらに、フィブリン37は繊維質で、細長い物質であるため、撮影画像に閾値39を設定し、正常時の撮影画像と差分比較した比較画像の異物を示す領域が、閾値を超えた場合には、試料分注ノズル20に付着した異物がフィブリン37であると判定することもできる。なお、図9は、フィブリンが下方向に延びた例を示しているが、試料分注ノズル20へのフィブリン37の付着状態によっては、斜めや水平方向へフィブリン37が延びる場合もありうる、そのため、閾値39を鉛直方向に設けても良い。
図10は、分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像の一例である。
試料分注ノズルの先端エリア36aには、分離剤38が付着したエリアが表示されている。前述の通り、図7あるいは、図8の正常時の撮影画像と、画像判定ユニット19で比較することにより、試料分注ノズル20への分離剤38の付着の有無を判定することができる。具体的には、分離剤38は、ゲル状の物質であるため、試料分注ノズル20の先端に大量に付着する。よって、本実施例の、画素数で規定するならば、正常時の撮影画像と差分比較して、比較画像が広範囲に表示された場合は、試料分注ノズル20に分離剤38が付着していると判定することができる。
さらに、分離剤38は、ゲル状の物質であり、一方向に長く延びる特性はないため、撮影画像に閾値39を設定し、正常時の撮影画像と差分比較した比較画像の異物を示す領域が、閾値を超えない場合には、試料分注ノズル20に付着した異物が分離剤38であると判定することもできる。
図11は、試料吐出後に試料分注ノズルに持ち帰り試料が付着した場合の試料分注ノズル20の外側先端エリアを拡大した撮影画像の一例である。試料分注ノズルの先端エリア36aには、試料の吐出動作後に試料分注ノズル20に持ち帰り試料のエリアが表示されている。持ち帰り試料35は、試料分注ノズル20のメンテナンスが不足し、試料分注ノズル20の外側が汚染されている場合に、試料8を反応容器10に吐出しきれず、試料分注ノズル20に試料が付着し、試料分注ノズル20が持ち帰ってしまう試料である。前述の通り、図7あるいは、図8の正常時の撮影画像と、画像判定ユニット19で比較することにより、画像判定ユニット19は、試料分注ノズル20への持ち帰り試料35の付着の有無を判定することができる。具体的には、試料38は、血清であり、ある程度の粘性を有する液体試料であるため、試料分注ノズル20の先端に大量に付着する。よって、本実施例の、画素数で規定するならば、正常時の撮影画像と差分比較して、比較画像の異物を示す領域が広範囲に表示された場合は、試料分注ノズル20に持ち帰り試料35が付着していると判定することができる。
1 操作部
2 分析部
3 インタフェース
4 入力手段
5 データ演算ユニット
6 制御ユニット
7 データ記憶部
8 試料
9 試料分注ユニット
10 反応容器
11 測光ユニット
12 試薬ボトル
13 試薬ディスク
14 試薬分注ユニット
15 試薬分注ノズル
16 撹拌機構
17 反応ディスク
18 撮影ユニット
19 画像判定ユニット
20 試料分注ノズル
21 試料分注シリンジ
22 圧力センサ
23 液面検知ユニット
34 吐出された試料
35 持ち帰り試料
36 撮影エリア
37 フィブリン
38 分離剤
39 閾値

Claims (6)

  1. 試料と試薬を反応させる反応容器を搭載する反応ディスクと、
    反応容器へ試料を分注する試料分注ユニットと、
    前記試料分注ユニットを構成する試料分注ノズルを撮影する撮影ユニットと、
    前記撮影ユニットにより撮影した画像を記憶するデータ記憶部と、
    反応容器への試料の吐出前に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の前記試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルに付着した異物がフィブリン、あるいは分離剤であることを判定する画像判定ユニットを有する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、
    前記画像ユニットによる判定は、撮影画像に閾値を設け、
    正常時の撮影画像と比較した比較画像において異物を示す領域が、閾値を超えた場合には前記試料分注ノズルに付着した異物がフィブリン、前記異物を示す領域が、閾値を超えない場合には前記試料分注ノズルに付着した異物が分離剤であることを判定する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、
    前記画像判定ユニットは、前記比較により前記試料分注ノズルへの異物の付着の有無を判定し、前記試料分注ノズルへの異物の付着があると判定した場合は、前記試料分注ノズルへ付着した異物がフィブリン、または分離剤であることを知らせるアラームを出力することを特徴とする自動分析装置。
  4. 請求項3記載の自動分析装置において、
    前記アラームを出力した後に、前記試料分注ノズルへ付着した異物がフィブリンである場合には、前記試料分注ノズルに対し水洗浄を自動で行い、前記試料分注ノズルへ付着した異物が分離剤である場合には、前記試料分注ノズルに対し、水洗浄、あるいは水洗浄と洗剤による洗浄を自動で行うことを特徴とする自動分析装置。
  5. 請求項4記載の自動分析装置において、
    前記画像判定ユニットは、前記試料分注ノズルを自動で洗浄を行った後に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより再撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルに付着した異物が除去されたか否かを判定することを特徴とする自動分析装置。
  6. 請求項1記載の自動分析装置において、
    前記画像判定ユニットは、前記試料分注ノズルの反応容器への試料の吐出動作後に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルへ持ち帰り試料の付着の有無を判定することを特徴とする自動分析装置。
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