JP2022107065A - 自動分析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】検体の温度と、周囲環境の温度とに大きな差があっても、検体の液面高さを正確に検出することができる自動分析装置を実現する。【解決手段】温度センサ44により雰囲気温度を測定し、超音波センサ41の下にキャリブレーション基準位置42を移動する。キャリブレーション基準位置42からの受信波を用いて音速の補正を行い、検体容器17を超音波センサ41の下に移動し、検体容器高さ39及び検体液面38を測定する。温度センサ44によって検体37の温度測定を行い、検体37と雰囲気温度との差異が閾値以下か否かを判定し、閾値以下であれば、次の検体試料の移動へ遷移する。検体試料の温度と雰囲気温度に閾値以上の差異があれば、検体容器17内の音速を補正し、補正された音速により検体液面38までの距離を導出し、次の検体試料の移動へ遷移する。【選択図】図3
Description
本発明は、血液や尿等の生体試料の定量・定性分析を行う自動分析装置に関する。
臨床検査の分野では患者の血液や尿などの試料を大量かつ迅速に検査するため、試料中の特定成分の有無や成分量を自動で分析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、ランニングコストの低減のために、検査に要する試薬や検体等を微量化すること、また検体容器を小径化することが望まれている。液体を微量に分注する為には、分注時の検体容器の状態又は検体液面の状態を精度良く検知することが必要である。
特許文献1には超音波センサを用いて正確な距離測定を行うために液面の位置を精密測定する前に基準面を用いて温度補正を行う機構を備えており、液面検知の効率を向上させている。
特許文献1には予め距離が既知である基準物を有し、基準物までの超音波の往復時間を測定し、次に対象物の往復時間を測定することで超音波センサの温度補正を行っている。
しかし、この場合、自動分析装置の検体のように測定対象物の温度に差異が生じる場合、温度変化によって試験管中の音速が変化することにより実際の距離との間に微小な差異が生じてしまう。
つまり、自動分析装置においては、検体容器中の検体は、検体分注前に、保管の為、冷却される場合や、冷却されない場合がある。冷却されていた場合は、検体分注時に、検体と周囲温度とに大きな温度差が生じていることがある。
実際の液面と算出した液面までの距離とに差異が発生すると、検体試料の分注精度が低くなり、検体の分注時の空吸いや、キャリーオーバーをしてしまうリスクが高まってしまう。
特許文献1に記載の技術は、基準面が配置された環境の温度と、測定対象物の温度とがほぼ同一であることが、前提である。この為、特許文献1に記載の技術を自動分析装置の検体液面高さ測定に適用しようとしても、基準面が配置された環境の温度と、測定対象物の温度とに大きな差がある場合は、正確な温度補正を行うことはできず、検体の液面高さも正確に測定することはできない。
本発明の目的は、検体の温度と、周囲環境の温度とに大きな差があっても、液面高さを正確に検出することができる自動分析装置を実現することである。
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成される。
自動分装置において、検体と試薬とが収容される反応容器が配置される反応部と、前記検体容器に収容された検体を吸引し、前記反応容器に吐出する検体分注機構と、超音波センサと、温度センサと、前記反応部、前記検体分注機構、前記超音波センサ及び前記温度センサの動作を制御するとともに、前記反応容器に収容された前記検体を分析する制御部と、を備え、前記制御部は、前記超音波センサにより測定した、前記超音波センサと予め定めたキャリブレーション基準位置との距離と、前記温度センサにより測定した自動分析装置内の雰囲気温度と、前記超音波センサにより測定した前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離と、前記温度センサにより測定した前記検体容器の温度とに基いて、音速を補正し、補正した音速により前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離を算出する。
本発明によれば、検体の温度と、周囲環境の温度とに大きな差があっても、検体の液面高さを正確に検出することができる自動分析装置を実現することができる。
本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
本発明の自動分析装置の一実施例を、図1乃至図12を用いて説明する。
まず、自動分析装置の全体構成について図1を用いて説明する。図1は本実施例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。
本発明の実施例1が適用された自動分析装置の全体概略構成について説明する。
図1において、自動分析装置100は、検体搬送機構19と、試薬ディスク11と、反応容器2と、反応ディスク(反応部)1と、検体分注機構13、14と、試薬分注機構8、9と、撹拌機構5、6と、分光光度計4と、光源4aと、洗浄機構3と、洗浄槽15、16と、試薬用ポンプ20と、試料用ポンプ(検体用ポンプ)21と、洗浄用ポンプ22と、コンピュータ23とから概略構成されている。
検体搬送機構19は、分析対象の検体を収容した試料容器(検体容器)17を1つ以上搭載したラック(搬送部)18を搬送する。試薬ディスク11は、試料の分析に用いる試薬を収容した試薬ボトル12を複数周方向に並べて配置している。反応ディスク1は、試料と試薬とを混合して反応させる反応容器2を複数周方向に並べて配置している。
検体分注機構13、14は、検体搬送機構19により検体分注位置に搬送された検体容器17から反応容器2に検体を分注する。その詳細は後述する。試薬分注機構8、9は、試薬ボトル12から反応容器2に試薬を分注する。撹拌機構5、6は、反応容器2に分注された検体と試薬の混合液(反応液)を攪拌する。分光光度計4は、光源4aからの、反応容器2の反応液を介して得られる透過光を測定することにより、反応液の吸光度を測定する。
洗浄機構3は、使用済みの反応容器2を洗浄する。検体ノズル洗浄槽15、16は、検体分注機構13、14の稼動範囲に配置されており、検体ノズル13a、14aを洗浄水により洗浄する。
コンピュータ23は、記憶部231と制御部232を備える(図6に示す)。記憶部231は、半導体メモリ又はハードディスク等の記憶媒体である。制御部232はコントローラである。コンピュータ23は、自動分析装置100内の各機器・機構の動作を制御することで自動分析装置100の全体の動作を制御するとともに、試料中の所定の成分の濃度を求める演算処理を行い試料(検体)の分析を行う分析部でもある。
以上が自動分析装置100の全体的な構成である。なお、図1においては、図示の簡単のため、自動分析装置100を構成する各機構とコンピュータ23との接続は一部省略して示している。
上述のような自動分析装置100による検査試料の分析処理は、一般的に以下の順に従い実行される。
まず、検体搬送機構19によって反応ディスク1近くに搬送されたラック18の上に載置された検体容器17内の試料を、検体分注機構13、14の検体ノズル(検体分注プローブ)13a、14aにより反応ディスク1上の反応容器2へと分注する。次に、分析に使用する試薬を、試薬ディスク11上の試薬ボトル12から試薬分注機構8、9により先に検体を分注した反応容器2に対して分注する。続いて、撹拌機構5、6で反応容器2内の試料と試薬との混合液の撹拌を行う。
その後、光源4aから発生させた光を撹拌後の混合液の入った反応容器2を透過させ、透過光の光度を分光光度計4により測定する。分光光度計4により測定された光度を、A/Dコンバータ(図示省略)およびインターフェイス(図示省略)を介してコンピュータ23に送信する。そして、コンピュータ23によって演算を行い、血液や尿等の液体検体中の所定の成分の濃度を求め、結果を表示部(図示省略)等にて表示させるとともに、記憶部231(図6に示す)に記憶させる。
検体分注機構13、14は、水平方向への回転動作及び上下動作が可能なように構成されており、検体ノズル13a、14aを検体容器17に挿入して検体を吸引し、検体ノズル13a、14aを反応容器2に挿入して検体を吐出することにより、検体容器17から反応容器2への検体の分注を行う。
また、検体分注機構13、14は、検体ノズル13a、14aを反応容器2に挿入して検体(又は、反応液)を吸引し、他の反応容器2に吐出することにより、反応容器2間での検体(又は、反応液)の分注を行う。
また、検体分注機構13、14には、二次液面検知器28(図2に示す)が各々配置されている。この二次液面検知器28は、例えば、検体ノズル13a、14aの静電容量変化を検知して、試料ノズル13a、14aの先端部が液面等に接触したことを静電容量の変化により検知する。
次に、図2を用いて検体分注機構13、14の動作を詳細に説明する。図2は、検体分注機構13、14の概略構成図である。
図2において、検体を吸引する前には、試料用ポンプ21から電磁弁35、固定流路30、可撓チューブ29を介して検体ノズル13a、14aに至るまでの間の流路はシステム水36で満たされており、検体ノズル13a、14aの先端には分節空気として微量の空気が吸引されている。
固定流路30、可撓チューブ29は固定具31に固定され、固定具31は自動分析装置のベース33に固定された支持具32により支持されている。
水平機構26および回転機構25により分注アーム27の検体ノズル13a、14aが試料容器17の真上に来た後、上下機構24により分注アーム27が下降し、検体ノズル13a、14aの先端が検体容器17の中の検体に挿入される。このとき、二次液面検知器28により検体液面位置が検知され、検体ノズル13a、14aの先端が検体中に数mm浸漬して停止される。そして、シリンジポンプ34が吸引動作して、一定量の検体が検体ノズル13a、14aに吸引される。なお、二次液面検知器28は、静電容量検知器、圧力検知器等の既知の液面検知器である。配線等の詳細は省略して示している。
その後、上下機構24により検体ノズル13a、14aは上昇し、検体ノズル13a、14aはホームポジションで停止する。検体ノズル13a、14aのホームポジションは、検体容器17や反応容器2の上端側より高く、分注アーム27の回転動作が妨げられない高さとする。
検体ノズル13a、14aの上昇停止後、回転機構25により分注アーム27を回転させ、検体ノズル13a、14aを反応ディスク1上の位置に移動させる。
その後、上下機構24により分注アーム27を下降させ、検体ノズル13a、14aの先端を反応容器2内に挿入させ、シリンジポンプ34を吐出動作させ、検体ノズル13a、14aから試料を吐出させる。反応容器2内に一定量の検体を吐出した後、検体ノズル13a、14aは上下機構24により上昇し、検体ノズル13a、14aの洗浄槽(検体ノズル洗浄槽)15、16により検体ノズル13a、14aが洗浄され、次の分析に備える。
ここで、自動分析装置とは、人の血液や尿に由来する検体試料と、試薬を分注して混合攪拌し、反応から得られる工学的特性を自動で測定する装置である。
自動分析装置において、検体試料や試薬の分注精度を高め、クロスコンタミネーションを防止するために、検体試料または試薬の液面高さを検出し、分注の際に分注プローブ13a、14aの検体試料への突っ込み量を小さくし、分注プローブ13a、14aの先端に検体試料や試薬をできるだけ付着させないことが求められている。
検体試料の液面高さを検出する方法として、分注プローブ13a、14aの静電容量を用いて液面を検知する技術が一般的に知られているが、試料容器(検体容器)17や検体に帯電した静電気や浮遊容量の影響により、液面誤検知を引き起こしてしまうリスクがある。このリスクを減少させるために超音波センサによる液面前検知が有効な対策として提案されている。ここでいう超音波とは、20kHz以上の周波数の音波を指す。
本発明の一実施例においては、上記超音波センサによる一次液面検知機構40(図3に示す)を用いた一次液面検知と一次液面検知機構40のキャリブレーション方法について記述する。
図3は一次液面検知機構40の説明図であり、一次液面検知機構40の側面図である。図3に示した例は、ラック18に搭載された検体容器17の概要と検体容器17に保持された検体37の検体液面38の高さの例である。
図3において、一次液面検知機構40は、超音波センサ(液面高さ検知部)41を備え、検体37の検体液面38へ超音波の送信波を送信し、検体容器高さ39、また検体液面38からの受信波を受信する。受信した受信波と送信波との時間差により検体容器高さ39と検体液面38との距離をコンピュータ23が算出する(測定する)。
しかし、音速は原理上温度による影響を大きく受けるため、正確な距離測定を行うためには音速の補正を行う必要がある。そのため、一次液面検知機構40では液面の測定の前に予め超音波センサとの距離が既知なキャリブレーション面を有するキャリブレーション基準位置(キャリブレーション基準部)42を用いて音速の補正を行う必要がある。また、温度センサ44によって検体容器17の温度を測定し、検体17の温度が雰囲気温度と異なる場合はさらに検体容器17内部の音速補正を行う必要がある。
図4に示した一次液面検知機構40の動作フローチャートを用いて、液面の測定について説明する。液面検知が開始されると、まず、ステップS1にて、温度センサ44を用いて、雰囲気温度(自動分析装置100内の雰囲気温度)を測定する。次に、ステップS2において、超音波センサ41の下にキャリブレーション基準位置42のキャリブレーション基準面を移動する。キャリブレーション基準面については、超音波センサ41との距離が一定値であれば、ラック18の上面や容器グリッパ(図示せず)の機構部など別機能を兼ねた部位でも良い。
次に、ステップS3において、キャリブレーション基準位置42からの受信波を用いて音速の補正を行う。そして、ステップS4において、検体容器17を超音波センサ41の下に移動し、ステップS5で検体容器高さ39及び検体液面高さ38の測定を行う。
ここで、一次液面検知機構40の測定可能範囲を仮に直径2mmとし、検体搬送機構19は超音波センサ41の測定箇所において0.5mm刻みで水平方向へ移動する。0.5mm刻みごとの高さ情報を測定し、記憶部231へデータを格納することにより、検体容器と液面の高さを測定することができる。音波照射範囲は超音波センサの指向性及び超音波センサと測定対象物との距離に依存する。超音波センサの指向性が広く、センサと対象物との距離が大きくなるほど、音波の照射範囲は大きくなる。従って、音波照射範囲は1mm-数十mmの範囲で変えることが可能である。一次液面検知機構40の音波照射範囲が検体容器17の外径より大きく、検体容器高さ39と検体液面高さ38とキャリブレーション基準位置42の位置情報を同時に測定することが可能な場合、超音波センサ41の測定箇所においてステップS2~S5を同時に行い、一度に検体容器と液面の高さを測定することも可能である。
次に、ステップS6で温度センサ44によって検体37の温度測定(検体容器17の温度測定)を行い、検体37と雰囲気温度との差異が予め決められた閾値以下か否かを判定する。先に述べた差異が予め決められた閾値以下であれば、ステップ8に進み、当該検体の液面検知を終了し、次の検体容器の液面検知へ遷移する。
ステップS6で検体容器(試料)の温度と雰囲気温度に閾値以上の差異がある場合はステップ7に遷移し、検体容器17内の音速を補正し、補正された音速により検体液面38までの距離を導出し、液面高さを測定する。そして、ステップS8に進み当該検体容器の液面検知を終了する。
次に、図示していないが、検体容器(検体ラック18)を移動させて次の検体容器の液面検知を開始する。ここで、検体ラック18や検体容器17の形状に応じて、ステップS5で検体容器高さ39及び検体液面高さ38の測定を行う範囲と、高さ測定時の検体容器の移動速度は、予め記憶部321へ設定しておく。また、ステップ1の周囲温度の測定やステップ3の音速補正は、複数の検体容器で纏めて行うことも可能である。
つまり、ステップS6及びS7は、検体容器17の温度と雰囲気温度との差に基づいて、音速を補正し検体液面38までの距離を導出する。検体容器17の温度と雰囲気温度との差が閾値以下であれば、音速を0補正する。
上記ステップS2~S7の処理について、さらに詳細に説明する。
ステップS2にてラック18上面や容器グリッパ(図示せず)などのような、超音波センサ41との距離Lc(m)が既知であるキャリブレーション基準位置42を超音波センサ41の直下へ移動する。
次に、ステップS3で、超音波センサ41からキャリブレーション基準位置42までの音波を測定し、その時の基準時間をTc(s)とする。またこの時の音速をAcとする。この時、次式(1)が成立する。
Ac=2Lc/Tc ・・・(1)
上記式(1)をもとに音速Ac(m/s)をコンピュータ23にて計算し、制御部23内のメモリに保存する。
上記式(1)をもとに音速Ac(m/s)をコンピュータ23にて計算し、制御部23内のメモリに保存する。
その後、ステップS4、S5において、体容器17を格納したラック18を分注待機位置へ移動させながら、検体容器17の容器高さまでの距離L1(m)及びと検体液面までの距離L2(m)を測定する。
検体容器17の容器高さまでの距離L1(m)と検体液面までの距離L2(m)は、検体容器17からの反射波が返ってくるまでの時間をT1(s)、検体液面からの反射波が帰ってくる時間をT2(s)とすると、次式(2)、(3)の関係となる。
L1=AcT1/2=T1/Tc×Lc ・・・(2)
L2=T2/Tc×Lc ・・・(3)
Lc(m)、Tc(s)はすでに既知であり、T1、T2を測定することによって、目的物までの距離L1、L2を求めることができる。
L2=T2/Tc×Lc ・・・(3)
Lc(m)、Tc(s)はすでに既知であり、T1、T2を測定することによって、目的物までの距離L1、L2を求めることができる。
図5は、超音波センサ41から容器高さまでの距離L1と検体液面までの距離L2との関係についての説明図である。図5に示すように、超音波センサ41の下部端面からキャリブレーション基準位置42までの距離がLc、超音波センサ41の下部端面から検体容器高さ39までの距離がL1、超音波センサ41の下部端面から検体液面38までの距離がL2である。
試料容器(検体容器)17と周囲温度とに差異が生じない場合は、上記式(2)、(3)によって、超音波センサ41からの検体容器高さ39と検体液面38までの距離とを求めることができる。ただし、検体容器17と雰囲気温度とに一定値以上の差異がある場合は、超音波センサ41からの検体容器高さ39と検体液面38までの距離とを後の温度測定結果をもって更に補正を行う。
そして、ステップS6において、検体容器高さ39、検体液面38までの距離の測定時、検体容器17の温度を温度センサ44によって計測する。
雰囲気温度と検体容器17の温度が同一である場合、L1とL2に補正を施す必要は無いが、雰囲気温度と検体容器17の温度に閾値以上の差異がある場合、ステップS7において、検体容器17内の音速を補正する必要がある。
温度センサ44によって検体容器17の温度を測定した際の検体容器の温度をt1(°C)とすると、検体容器17内の音速A3は次式(4)となる。
A3=331.5+0.6t1・・・(4)
上記(4)式で算出した値によって容器高さL1から補正前の液面高さL2間の距離L3を補正する。容器高さから液面高さまでの距離をL3は、次式(5)となる。
上記(4)式で算出した値によって容器高さL1から補正前の液面高さL2間の距離L3を補正する。容器高さから液面高さまでの距離をL3は、次式(5)となる。
L3=L2-L1=Ac(T2-T1)/2 ・・・(5)
上記(5)式のAcを検体容器17内の音速A3に置換することによって、音速補正後の容器高さ39から液面高さ38までの距離L3’を次式(6)により求めることが出来る。
上記(5)式のAcを検体容器17内の音速A3に置換することによって、音速補正後の容器高さ39から液面高さ38までの距離L3’を次式(6)により求めることが出来る。
L3’=A3(T2-T1)/2 ・・・(6)
検体容器17内の音速補正後の超音波センサ41から容器液面高さ39までの距離L2’は次式(7)となる。
検体容器17内の音速補正後の超音波センサ41から容器液面高さ39までの距離L2’は次式(7)となる。
L2’=L1+L3’ ・・・(7)
図6は、ラック搬送から分注までの流れを示す図である。図6において、一次液面検知機構40により検体容器17の容器高さ39、液面38の液面高さが測定される。その後、検体容器17の容器高さ39の情報がコンピュータ23に送られる。コンピュータ23は記憶部231と制御部232を有し、この記憶部231には、予め検体容器種別(高さ)毎及び液面高さ毎に、検体分注機構13、14ごとの最適な動作パラメータが設定されたパラメータテーブル231PTが格納されている。コンピュータ23は、パラメータテーブル231PTを検索し、容器高さ39に応じた検体分注時の検体吸引機構動作パラメータを選択する。
図6は、ラック搬送から分注までの流れを示す図である。図6において、一次液面検知機構40により検体容器17の容器高さ39、液面38の液面高さが測定される。その後、検体容器17の容器高さ39の情報がコンピュータ23に送られる。コンピュータ23は記憶部231と制御部232を有し、この記憶部231には、予め検体容器種別(高さ)毎及び液面高さ毎に、検体分注機構13、14ごとの最適な動作パラメータが設定されたパラメータテーブル231PTが格納されている。コンピュータ23は、パラメータテーブル231PTを検索し、容器高さ39に応じた検体分注時の検体吸引機構動作パラメータを選択する。
ラック18は、検体搬送機構19によって検体吸引位置へ移動される。検体吸引位置では一次液面検知機構40によって測定された液面38の高さの情報をもとに、予め選択された最適な動作パラメータから液面検知時の動作を選択して検体分注機構13、14によって液面検知動作を実行し、次工程の分注動作に移行する。
ラック18内の全検体容器17の吸引動作が終了した後、ラック18はラック排出側の検体搬送機構19に移動し、排出される。
図7は検体容器17の説明図である。図7において、検体容器17には何通りかの形状のものが存在し、組み合わせて使用する場合もある。例えば、ラック18の上面に設置するカップタイプの検体容器17aや、ラック18の底に設置する試験管タイプの検体容器17b、17c、さらに検体容器17b、17cの上面に検体容器17aを設置して使用する場合等がある。
このように検体容器17には様々な形状と組み合わせた使用方法があるため、使う検体容器17の種類や装置運用の仕方によって、検体37の検体液面38の高さはまちまちになる。よって、一次液面検知機構40によって、液面高さを正確に把握することは分注の確度を上げるために重要となる。
図8は一次液面検知機構40のキャリブレーション補正を行う際のキャリブレーション基準位置42の位置を示す図である。
図8において、キャリブレーション基準位置42は、超音波照射範囲内に位置し、超音波センサ41との距離が既知であり高さ位置を特定値に調整した機構部位である必要がある。キャリブレーションを行うためにキャリブレーション基準位置42としての機構を設置してもよいが、上記の条件を満たしていれば別機能のための機構又は部位(例えば、自動分析装置のベース面)をキャリブレーション基準位置(キャリブレーション基準部)42として用いることも可能である。
例えば、搬送ラック18の上面部や、分注位置に設置される容器グリッパ45のアームの機構上部50、容器グリッパ45のガードカバー43などが考えられる。容器グリッパ45は、搬送ラック18上に搭載された試験管を2本のアームで挟み込んで垂直に矯正して固定する機構である。容器グリッパ45はアーム、ローラ47、アーム駆動モータ、アーム開閉状態を検出するセンサにて構成される。ただし、容器グリッパ45の上記アーム、アーム駆動モータ、アーム開閉状態を検出するセンサについては図示を省略する。
図9は、二次液面検知器28で液面検出された液面高さが期待値範囲外の場合、エラーまたはアラームを発生させる機構の動作フローチャートである。図9に示した動作フローはコンピュータ23により実行される。
図9において、ステップS10の分注動作の開始前に、一次液面検知機構40で液面検知を行い二次液面検知機構28での液面検知高さの期待値を設定する。液面検知高さの期待値は一次液面検知機構40で測定した液面高さに±0.5mm程の幅を持たせる。
その後、ステップS10において、検体吸引機構13、14によって分注動作開始を開始し、ステップS11にて分注アーム27の下降を行う。
ステップS12において、液面を検知するため、検知信号変化分が閾値以上か否かを判定し、二次液面検知機構28が検知した信号変化分が閾値以上となるまでアーム27を下降する。
ステップS12において、検知信号変化分が閾値以上であった場合、ノズル13a又は14aが検体37の液面に達したと判定する。そして、アーム27の下降高さ(下降距離)から算出される液面高さが液面第一検出器39の液面検知結果より算出された液面期待値の範囲内か否かを判定する。範囲内であった場合、ステップS14に進み、所定の位置でアーム27の下降を停止し、検体を吸引する。
ステップS13において、アーム27の高さから算出される液面高さが液面期待値範囲外だった場合、ステップS15に進み、制御部23の表示部等により検体分注エラーを発生させ、ステップS14にてアーム27の下降を停止する。
図9に示した動作により、検体容器17や検体37の帯電による、静電気放電の影響による液面誤検知や検体容器17や検体37の寄生容量の影響による液面誤検知を抑制することができる。
また、二次液面検知機構28が静電容量方式ではなく、圧力センサを用いた際にも同様の手順で液面検知を行うことができる。
図10は、検体液面38のフラット領域(水平領域)の測定についての説明図である。
図10において、検体容器17内の検体液面38は、表面張力によって曲面となる。そのため、検体液面38は検体容器17の縁に近い部分で水面が上昇する。以下、検体液面38の水平な領域をフラット領域、検体液面38の検体容器17の縁に近く水面が上昇している部分をメニスカス部とする。
検体ごとにこのフラット領域を測定することで、容器内検体液面38、もしくは容器側面の状態を把握することができる。フラット領域の測定について説明する。フラット領域の測定は検体37の搬送と同時に行う。一次液面検知機構40の測定可能範囲を仮に直径2mmとし、検体搬送機構19は超音波センサ41の測定箇所において0.5mm刻みで水平方向へ移動し、0.5mm刻みごとの検体液面高さ情報を測定し、制御部23へデータを格納する。
フラット領域は、測定された検体容器17内の検体液面高さデータから、検体液面高さが水平な部分、つまり液面高さの変化量が一定値以下、例えば0.2mm以下である部分とする。これにより、検体容器内の液面の水平領域の範囲を測定することができる。このフラット領域の範囲、すなわち液面の水平領域の範囲を用いて容器内の異常状態を把握することができる。
図11は、検体容器17の状態が通常と異なる場合にアラームを発生させる機能を説明する図である。
図11において、一次液面検知機構40によって検体容器17の液面検知を行う際、図10に示したような、液面が水平に近づくフラット領域(水平領域)を一次液面検知機構40によって検知する。これは、検体容器17の液面の一定領域の液面高さを測定することにより行うことができる。
検体容器17内に液滴が付着している場合、一次液面検知機構40により測定されるフラット領域の範囲、すなわち水平領域の範囲が通常より狭くなる。そこで、フラット領域の範囲の閾値を予め水平領域閾値として例えば検体容器17の内径の60%以上などと設定しておき、フラット領域の範囲、すなわち水平領域の範囲が水平領域閾値以下であれば検体容器17内異常(検体エラー)と判定し、アラームを発生させる。
このように、検体ごとに測定されるフラット領域の範囲を監視することによって、検体容器17に付着した液滴などに起因する液面誤検知を防ぐことができる。また、検体液面に泡が存在する場合も液面誤検知をしてしまう可能性があるが、その場合、気泡がない場合に比べ、液面のフラット領域に凹凸が生じる。そのため、液面のフラット領域のばらつき具合を測定することによって気泡の有無を検知することができる。液面のばらつき具合に関しては、フラット領域の液面高さ最大値と最小値の差分を算出し、閾値以上であればアラームを発生する方法や、フラット領域の液面高さの標準偏差を算出し、標準偏差が閾値以上である場合アラームを発生させる方法などが考えられる。
図12は、フラット領域の監視の動作フローチャートである。
図12のステップS20において、前述の通りフラット領域を測定し、ステップS21において、フラット領域の閾値(水平領域閾値)との比較を行う。そして、ステップS22に進み、フラット領域が閾値内か否かを判定し、閾値外となればステップS24にてエラーを発生させる。
ステップS22において、測定したフラット領域が閾値内であれば、続いてステップS23に進み、フラット領域のばらつきを算出する。フラット領域のばらつきを算出し、液面のばらつきが閾値以上であればエラーを発生させる。
次にステップS25に進み、算出したフラット領域のばらつきが閾値内か否かを判定する。フラット領域のばらつきが閾値内であれば、フラット領域の測定を終了する。フラット領域のばらつきが閾値外であれば、ステップS26に進み、エラーを発生させる。
図12に示した動作を行うことで、検体容器17に付着した液滴や、液面の泡による液面誤検知を抑制することができる。
また、フラット領域の情報を用いることで、分注時に検体ノズル13a、141aの先端を微調整し、検体容器17の縁からより離れた箇所で分注を行うことも可能だと考えられる。また、プローブではなく容器グリッパや検体搬送機構を用いて検体37の位置を微調整することによっても同様である。
以上のように、本発明によれば、検体の温度と、周囲環境の温度とに大きな差があっても、検体の液面高さを正確に検出することができる自動分析装置を実現することができる。
なお、上述した例においては、液面センサとして、超音波を用いる超音波センサを適用したが、超音波センサのみならず、例えば、光センサを用いた液面センサも本発明に適用可能である。
1・・・反応ディスク、2・・・反応容器、3・・・洗浄機構、4・・・分光光度計、4a・・・光源、5、6・・・撹拌機構、8、9・・・試薬分注機構、11・・・試薬ディスク、12・・・試薬ボトル、13、14・・・検体分注機構、13a、14a・・・検体ノズル(検体分注プローブ)、15、16・・・検体ノズル洗浄槽、17、17a、17b・・・試料容器(検体容器)、18・・・ラック(搬送部)、19・・・検体搬送機構、20・・・試薬用ポンプ、21・・・試料用ポンプ(検体用ポンプ)、22・・・洗浄用ポンプ、23・・・コンピュータ、24・・・上下機構、25・・・回転機構、26・・・水平機構、27・・・分注アーム、28・・・二次液面検知器、29・・・可撓チューブ、30・・・固定流路、31・・・固定具、32・・・支持具、33・・・ベース、34・・・シリンジポンプ、35・・・電磁弁、36・・・システム水、37・・・検体、38・・・検体液面、39・・検体容器高さ、40・・・一次液面検知機構、41・・・超音波センサ、42・・・キャリブレーション基準位置、43・・・ガードカバー、44・・・温度センサ、45・・・容器グリッパ、47・・・ローラ、50・・・アームの機構上部、231・・・記憶部、231PT・・・パラメータテーブル
232・・・制御部
232・・・制御部
Claims (6)
- 検体と試薬とが収容される反応容器が配置される反応部と、
前記検体容器に収容された検体を吸引し、前記反応容器に吐出する検体分注機構と、
超音波センサと、
温度センサと、
前記反応部、前記検体分注機構、前記超音波センサ及び前記温度センサの動作を制御するとともに、前記反応容器に収容された前記検体を分析する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記超音波センサにより測定した、前記超音波センサと予め定めたキャリブレーション基準位置との距離と、前記温度センサにより測定した自動分析装置内の雰囲気温度と、前記超音波センサにより測定した前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離と、前記温度センサにより測定した前記検体容器の温度とに基いて、音速を補正し、補正した音速により前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離を算出することを特徴とする自動分装置。 - 請求項1に記載の自動分析装置において、
前記制御部は、
前記超音波センサにより、前記超音波センサと予め定めたキャリブレーション基準位置との距離を測定し、前記温度センサにより測定した自動分析装置内の雰囲気温度に基づいて、音速を補正し、
前記超音波センサにより、前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離を測定し、前記温度センサにより、前記検体容器の温度を測定し、前記温度センサにより測定した自動分析装置内の雰囲気温度と前記検体容器の温度との差に基づいて、音速を補正し、補正した音速により前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離を算出することを特徴とする自動分装置。 - 請求項2に記載の自動分析装置において、
前記制御部は、前記算出した前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離に基づいて、前記検体分注機構により、前記検体容器に収容された検体を吸引し、前記反応容器に吐出させることを特徴とする自動分装置。 - 請求項3に記載の自動分析装置において、
前記検体分注機構は、前記検体容器から検体を吸引する検体ノズルを有し、前記制御部は、前記検体ノズルが前記検体容器に向かって下降し、前記検体容器内の検体液面に前記検体ノズルが達したか否かを判定し、前記検体ノズルの下降距離と前記算出した前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離とを比較して、検体分注エラーか否かを判定することを特徴とする自動分析装置。 - 請求項2に記載の自動分析装置において、
予め検体容器種別毎及び検体の液面距離毎に、前記検体分注機構の最適な動作パラメータが設定された記憶部を有し、前記制御部は前記パラメータテーブルから前記検体分注機構の動作パラメータを選択し、前記検体分注機構により、前記検体容器に収容された検体を吸引し、前記反応容器に吐出させることを特徴とする自動分装置。 - 請求項1に記載の自動分析装置において、
前記制御部は、前記超音波センサにより測定した前記超音波センサと前記検体容器に収容された検体の液面との距離を測定して前記検体の液面における水平領域の範囲を測定し、測定した水平領域の範囲が予め設定された水平領域閾値以下であれば、検体エラーと判定することを特徴とする自動分装置。
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