JP2561052B2 - 多項目自動分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多項目自動分析装
置に係り、特に反応容器内で試料の測定項目に応じて２
液以上の試薬を加えて反応させ、最終的に生成された反
応液を測光する多項目自動分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生体試料の生化学検査や免疫検査に用い
られるディスクリート方式の１ライン多項目自動分析装
置では、１つの反応ライン上の一連の反応容器に複数項
目を反応させるための試薬を各分析項目に応じて順次加
える。

【０００３】１ライン多項目自動分析装置の例として
は、例えば、特公昭59−22905 号が知られているが、こ
の装置は、反応ラインの近傍に試薬分注機構を２系統設
けて最初の試薬分注機構で反応容器に分析項目に応じた
第１試薬を加え、次の試薬分注機構で反応容器に分析項
目に応じた第２試薬を加えるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
それまでの１試薬につき１つの分注器を必要としていた
ものを２つだけの分注機構に減少させ、大幅な機構の簡
略化と分析装置の小形化を達成させた点で有効であっ
た。しかし、最近、さらに分析装置の小形化が要望され
るようになってきた。

【０００５】本発明の目的は、必要な試薬数が３液以上
の測定項目があっても、試薬容器列を移動して分注すべ
き試薬を選択する場合の試薬容器収納効率を高めること
ができ、試薬分注装置を一層簡略化できる多項目自動分
析装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の反応容
器が配列されており反応容器に試料を受け入れるための
停止と複数容器相当の移動を周期的に繰り返す反応容器
列移送体を備え、この反応容器列移送体上の反応容器内
で測定項目に応じた試料と試薬の反応を行わせ反応液を
測光する多項目自動分析装置において、多項目分析用の
複数試薬容器を配列した試薬容器移送体を設けて、分析
可能な測定項目の内で試薬必要数が最大の測定項目にお
ける必要試薬数よりも該試薬容器移送体上の試薬容器の
配列数を少なくし、所定の試薬添加位置に停止する反応
容器に、試薬容器移送体上の全試薬容器配列から該当測
定項目に必要な試薬を単一の可動ピペッティングプロー
ブによって分注する試薬分注装置を設けたことを特徴と
する。

【０００７】本発明の望ましい実施例では、反応容器列
移送体としての反応テーブルに対し、先のサイクルの試
料受入れ停止と次のサイクルの試料受入れ停止までの間
隔の間に、複数容器分の移送後であって試料受入れを伴
わない中途停止がもたらされるように反応容器列移送体
の移動（回動）を制御部により制御する。そして、反応
容器列移送体の試料受入れ停止時に２液以上の試薬が必
要な測定項目に関し、それらの２液以上の試薬の内の１
つを可動ピペッティングプローブにより反応容器に分注
する。反応容器列移送体の中途停止時には、所定の試薬
添加位置に停止される反応容器に２液以上の試薬の残り
の試薬のいずれかを分注する。例えば最大の試薬必要数
が３液であれば、２回の中途停止を利用して２つの試薬
が添加され、試料受入れ停止を利用して１つの試薬が添
加される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の望ましい実施例では、所
定数の透光性反応キュベットを架設したターンテーブル
方式の反応テーブルを１回転と１容器分（１反応キュベ
ット分）ずつ回転移動せしめるが、この１回転と１ピッ
チの回転途中において複数回（通常２〜３回）の停止期
間を設けたいわゆる分割回転を行わしめる。該各停止期
に１点の所定試薬吐出位置にそのサイクルにおいて第１
試薬，第２試薬さらには第３試薬などが添加されるべき
反応キュベットが停止するように制御せしめる。

【０００９】先の試料受入れ停止から次の試料受入れ停
止までの１サイクルの間に、反応容器列移送体としての
反応テーブルが複数回の中途停止を受けるが、この中途
停止の際に、ピペッティングプローブを有する単一系統
の試薬分注装置を動作させる。多項目分析に必要な複数
の試薬を配設した試薬テーブルの如き試薬容器移送体の
動作を制御して、所望の試薬をピペッティングプローブ
による吸入位置に停止させる。ピペッティングプローブ
は、試薬テーブル上の試薬吸入位置と反応テーブル上の
試薬吐出位置の間を移動する。反応テーブルの毎サイク
ル毎の分割回転時に必要な全ての反応キュベットの吸光
度を１サイクル間隔で測定する。

【００１０】図２に本発明に基づく自動分析装置の一実
施例の全体の外観図を示す。図１には同実施例装置の主
要部の構成を示す。本装置では、所定数（本例では４０
ケ）の透光性の角形硝子製反応容器６が回転式の反応テ
ーブル５に保持されている。測定項目に応じて第１試薬
から第３試薬まで準備された所定数（本例では最大４８
ケまで）の試薬容器３が回転式の試薬テーブル２に２列
に配置されている。つまり、分析可能な測定項目の内で
試薬必要数が最大のものは、この場合に３液であるが、
試薬容器移送体上の試薬容器の配列数は２列である。

【００１１】所定数の被測定試料（本例では４０ケ）と
標準試料（本例では２０ケ）とコントロール用試料（本
例では１０ケ）の容器１１が回転式のサンプルテーブル
１０に設置される。サンプルテーブル１０の定位置のサ
ンプル容器から入力検体情報に基づく所定量の各試料液
を試料用可動アームに保持されたプローブ内に吸入して
反応テーブル５の定位置の反応容器６に該試料を吐出す
る試料サンプリング機構８とマイクロシリンジ機構１５
がある。

【００１２】単一の試薬ピペッティング機構４とシリン
ジ機構１７によって各試薬を分注する。試薬テーブル２
は入力検体情報に基づいて回転しその停止位置が制御さ
れる。試薬テーブル２上の定位置（必ずしも一定点であ
る必要はなく試薬ピペティング機構４のプローブの移動
軌跡と試薬容器列の同心円との交点の複数点であり、本
例では内円と外円の２ケ所）の試薬容器３中から入力情
報に基づく所定量の試薬を吸入して反応テーブル５上の
一定位置にある反応容器６中に添加する。

【００１３】反応ラインの途中に撹拌機構９がある。こ
の他に反応テーブル５の回転時に光軸を横切る各反応容
器６の吸光度を入力情報に基づく所定の波長（１波長あ
るいは２波長の差）で測定する高速多波長光度計１３，
測定終了後の反応容器を洗浄する洗浄用ノズル機構１２
と洗浄用給排水ポンプ機構１６，サンプリング用シリン
ダ機構１５，ＬＯＧアンプ１８，Ａ／Ｄコンバータ１
９，各機構部の動作制御及びデータ処理用コンピュータ
１，出力用プリンタ２１，入出力表示用CRT20 ，入出力
用キーボード２３，プログラム及びデータメモリ用フロ
ッピーディスク機構２２，反応テーブル上の各反応容器
を一定温度に保持するための循環形恒温水槽１４，コン
ピュータ１と各機構系を接続するインターフェイス２
４，脱イオン水供給機構２５，排水用真空ポンプ２６な
どより構成される。

【００１４】本装置による測定の開始にあたっては、先
ずオペレータは必要に応じてコントロール用試料と標準
試料と被測定試料をサンプルテーブル１０の内円（最大
１０ケ）と中円（最大２０ケ）と外円（最大４０ケ）に
セットし、各試料液毎に測定する項目（本例では最大２
４項目まで）すなわち試料液毎の項目選択情報を入力す
る。また試薬テーブル２には２４項目の測定に必要な全
ての試薬（本例では４８種まで）をセットする。さらに
各測定項目毎の測定条件を入力する。

【００１５】入力され得る測定条件の例を表１，表２，
表３に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】表１〜表３に示すように、測定条件は、試
料の吸光度演算条件（表中のASSAYCODE）、試料の採取
量（表中のSAMPLE VOLUME)、第１，第２及び第３試薬の
分注条件（R1 VOL.,R2 VOL.,R3 VOL.）測定波長（WAVEL
ENGTH1,2）、標準液の濃度（RGT.BLK.CONC,STD.CONC)，
Ｋファクタ（FACTOR）、使用するコントロール液の種別
（CONTROL ID.NO.）等がキーボード２３から入力され、
入出力表示用CRT20の画面に表示される。

【００２０】試薬の分注条件としては、表１〜表３のよ
うな各試薬の分注量の他に、各々の試薬がセットされて
いる試薬テーブル上のポジション（本例では１〜４８の
整数で表わされる）を入力する。測定項目によって、入
力例の表１のように第１試薬のみを用いる１液法、表２
のように第１試薬と第２試薬を用いる２液法、表３のよ
うに第１，第２，第３試薬の全部を用いる３液法が可能
である。また入力例は示さないが、第１試薬と第３試薬
を用いる２液法（Ｒ２＝０）も可能である。すなわち、
第１試薬は全ての測定項目において使用されるが、第
２，第３試薬は必要に応じて分注量がゼロ入力になり、
この場合後述の試薬分注機構は分注動作を行わない。

【００２１】以上の準備が終了したら、オペレータは分
析装置をスタートさせる。装置がスタートする反応テー
ブル５とサンプルテーブル１０が回転し、最初に測定さ
れるべき試料液（標準、コントロールあるいは被検試
料）と最初に使用される清浄な反応容器が各々のテーブ
ルの所定位置に位置付けられる。この状態で試料ピペッ
ティング機構８とマイクロシリンジ機構１５によって該
試料の最初に測定されるべき測定項目に適応する量（表
１〜表３のSAMPLE VOL. ）が反応容器中に採取される。

【００２２】次いで反応テーブル５が反時計方向に後述
する所定の回転動作を行うが、最終的には１回転＋１ピ
ッチ分（１反応容器分）回転した位置で停止して、次の
サイクルの動作に移行する。すなわち各動作サイクル
（本例では１サイクルは２０秒、換言すれば１８０テス
ト／時間）の開始時毎に反応テーブルは１ピッチずつ反
時計方向に進行した位置で停止し、次の試料液（項目選
択情報に基づいて前サイクルと同一の試料の場合と次の
試料に変る場合がある）が左隣の反応容器に採取され
る。また反応テーブルの回転時には光軸を通過する全て
の反応容器の吸光度が測定される。換言すれば各サイク
ル毎に４０個の全ての反応容器の吸光度が、入力情報に
基づく各波長によって、測定される。

【００２３】さらに本実施例では、反応テーブルの回転
動作が工夫されている。すなわち反応テーブルが前述の
ように反時計方向に１回転と１ピッチ進行する間に、適
当なタイミングと適当な位置で３回の停止時を設けて、
試薬ピペッティング機構４とシリンジ機構１７，撹拌機
構９を連動させて各反応容器に必要なしたがって各測定
項目に必要な第１，第２，第３試薬を添加混合する。も
ちろん３回の停止時の内の１回は前述の各サイクルの開
始時すなわち試料の採取時と共通にすることが可能であ
る。

【００２４】すなわち前述した最初に使用されるべき単
一の反応容器に注目すれば、第１サイクル目の第１停止
時（前述の各サイクルの開始時に相当する）に特定反応
容器が図１中のＡの位置に停止し、前述の最初の試料の
最初の項目に対応する試料量が特定反応容器中に分取さ
れる。

【００２５】第２サイクルの第１停止時には特定反応容
器が１ピッチ分反時計方向に進行した定位置Ｂに停止
し、同時に該測定項目に対応する第１試薬が試薬テーブ
ル２の吸入位置（図中のＣの位置）に停止するように制
御される。この状態で試薬ピペッティング機構４とシリ
ンジ機構１７が動作して、第１試薬の一定量（入力値、
表１〜表３のＲ１ VOL.）が特定反応容器中に添加され
る。

【００２６】第３サイクル目の第１停止時には特定反応
容器の収容液が撹拌機構９によって撹拌される。第１試
薬添加から約３分後すなわち１２サイクル目の第３停止
時には特定反応容器が再び定位置Ｂに停止し、同時に試
薬テーブル２は最初の測定項目の第２試薬が定位置Ｃに
停止するように制御される。この状態で上述の試薬ピペ
ッティング機構４とシリンジ機構１７が動作し必要量の
第２試薬（入力値、Ｒ２ VOL.）が添加される。１３サ
イクル目の第３停止時は該反応容器が撹拌される。

【００２７】さらに約３分後すなわち２２サイクル目の
第２停止時には特定反応容器は三たび定位置Ｂに停止
し、同時にこの反応に必要な第３試薬が試薬テーブル２
上の定位置Ｃに停止され、前述のように第３試薬の必要
量（入力値、Ｒ３ VOL.）が添加される。２３サイクル
目の第２停止時には該容器が撹拌される。

【００２８】すなわち最初の１個の反応容器について見
れば１サイクル目で試料液が採取され、２０秒後の２サ
イクル目で第１試薬が、３分３５秒後の１２サイクル目
で第２試薬が、６分４５秒の２２サイクル目で第３試薬
が添加されて所定の反応が進行する。各サイクル毎に該
反応容器は多波長光度計の光軸を通過し、入力情報に従
って適当な波長で吸光度（あるいは２波長の吸光度差）
が測定され記憶される。最終的には３２サイクル目（第
１試薬添加後９分４０秒）まで測定が実施されると、３
３〜３６サイクル目の第１停止時には特定反応容器は洗
浄機構の下方の図１のＤ位置に停止し、洗浄される。洗
浄された容器は４１サイクル目の第１停止時には前述の
Ａの位置に停止し、４１番目の測定項目（必ずしも４１
番の試料の測定項目ではない）に対応する試料液が採取
される。

【００２９】実際には１サイクル毎の遅れをもって左回
りに隣接した２番目，３番目，……，４０番目の反応容
器に同様な試料の採取，対応する第１〜第３試薬の添加
と撹拌、３０サイクルに亙る吸光度測定がなされるわけ
で、本装置は全反応時間９分４５秒でかつ２０秒間隔で
任意の測定項目の処理（１８０テスト／時間）ができる
全自動装置である。

【００３０】なお、前述した各測定項目に対し入力され
た試料分注条件（表１〜表３）において第２試薬（Ｒ
２）、第３試薬（Ｒ３）の入力値が０の場合、これらの
項目に対応する反応容器が定位置Ｂに停止しても、ゼロ
入力情報に基づき試薬ピペッティング機構４が動作しな
いように制御されるため第２あるいは第３試薬が添加さ
れないで１液法（Ｒ１≠０，Ｒ２＝０，Ｒ３＝０），２
液法（Ｒ１≠０，Ｒ２≠０，Ｒ３＝０）になる。

【００３１】さらに、第２試薬が添加されず第３試薬が
添加される（Ｒ１≠０，Ｒ２＝０，Ｒ３≠０）添加時間
の異なる２液法が可能である。

【００３２】より詳細に説明するために、反応テーブル
５を中心とする動作を図３に示す。すなわち図３は前述
の如く装置がスタートしてからｎ＋１サイクル目からｎ
＋４サイクル目の動作を説明している。図の（Ａ−１）
はｎ＋１サイクル目の第１停止時の状態を示している。
この時サンプルテーブル上のｍ番目の試料液（１試料液
について複数項目を任意に測定するため通常ｍ＜ｎの関
係になっている）からｎ＋１番目の測定項目に対応する
試料液Ｓ_n+1 がピペッティングされ、分取位置の反応容
器（ｎ＋１）に採取される。

【００３３】同時に前のサイクルで試料Ｓ_n が採取され
た左隣の反応容器（ｎ）には対応する第１試薬Ｒ_1・nが
添加され、前々サイクルで第１試薬Ｒ_1・n-1が添加され
た容器（ｎ−１）は撹拌される。また３０サイクル以上
前に使用に供された反応容器すなわち３０サイクル（９
分４０秒）間に亙る所定の反応と測定が終了した容器
（ｎ−３０）〜（ｎ−３３）の４個の反応容器は前述の
ように洗浄機構下にあり、次回の使用に備えて洗浄され
る。すなわち洗浄機構（図の１２，１６）の機能は隣接
した４ケの反応容器の残存液体を吸引排出した後適量の
脱イオン水の充填と排出を繰返して使用済みの反応容器
を洗浄するものである。

【００３４】この第１停止時間は４秒であり、この間に
上記の試料液の採取、第１試薬の添加，撹拌，使用済み
容器の洗浄が同時並列的に実行される。

【００３５】第１停止時間が終了すると次いで反応テー
ブルは６秒間で反時計方向に（光軸を通過する２０個の
反応容器の吸光度を各々に適した波長で測定しながら）
半回転して図の（Ａ−２）に示す第２停止時の状態で２
秒間停止する。この２秒の第２停止時に２０サイクル前
に第１試薬が、１０サイクル前に必要に応じて（Ｒ２≠
０）第２試薬が既に添加され、所定の反応が進行中の反
応容器（ｎ−２０）に必要に応じて（Ｒ３≠０）第３試
薬が添加される。同時に前サイクルで第３試薬の添加さ
れた反応容器（ｎ−２１）が撹拌される。

【００３６】この第２停止時間が終了すると反応テーブ
ルは３秒間で光軸を通過する１０個の反応容器を分析項
目に応じた適当な波長で測定しながら反時計方向に１／
４回転し、図の（Ａ−３）に示す第３停止時の状態で２
秒間停止する。この第３停止時の２秒間に１０サイクル
前に既に第１試薬が添加され所定の反応が進行中の反応
容器（ｎ−１０）に必要に応じて（Ｒ２≠０）第２試薬
が添加される。同時に前サイクルで第２試薬が添加され
た反応容器（ｎ−１１）が撹拌される。

【００３７】この第３停止時が終了すると反応テーブル
は３秒で残りの１０ケの反応容器を各分析項目に適した
波長で測定しながら反時計方向に１／４回転して、この
ｎ＋１サイクル目の全行程を終了する。

【００３８】この状態が図の（Ｂ−１）で示され、次の
サイクルすなわちｎ＋２サイクル目の第１停止時（４秒
間）である。この時、ｎ＋２番目の測定項目に対応する
試料液が反応容器（ｎ＋２）に採取され、前サイクルで
試料が採取された反応容器（ｎ＋１）に第１試薬が添加
され、反応容器（ｎ）は撹拌され、反応容器（ｎ−２
９）〜（ｎ−３２）は洗浄される。図の（Ｃ−１)，(Ｄ
−１）は同じくｎ＋３サイクル目及びｎ＋４サイクル目
の第１停止時の状態を表示している。すなわちこのよう
な動作の連続によって１８０テスト／時間の処理速度で
各試料液毎に最大２０項目まで任意の測定が可能であ
り、かつ２０項目の測定は１液法、２種類の２液法，３
液法など従来にない汎用性の高い自動分析装置が構成さ
れる。

【００３９】また、試薬ピペッティング機構４のノズル
の内外は、１つの試薬の吸入，吐出を終了する毎に試薬
テーブル２の中心部に設けられた洗浄槽３０においてそ
の内外を脱イオン水で洗浄することによって各試薬間の
コンタミネーションを防止する機能を有する。また試料
ピペッティング機構４のノズルや撹拌機構９の撹拌棒も
同様に水洗される。

【００４０】一例として表１〜表３に示した測定条件に
従って総蛋白（ＴＰ）の１液法，グルタメート・オキザ
ロアセテート・トランスアミナーゼ（ＧＯＴ）の２液
法，ビリルビン（ＢＩＬ）の３液法を本装置で実測し
た。ＴＰはビューレット反応に基づく１液エンドポイン
ト法，ＧＯＴは紫外部（ＮＡＤＨ）吸収に基づく２液レ
ートアッセイ法，ＢＩＬはジェンドラシック・クレグフ
ォン法に基づく３液エンドポイント法である。また試料
は正常人プール血清である。各３０検体のランダム測定
による再現性の実測例の結果を表４に示した。本実施例
装置が従来の連続測定方式の機種に比較しても充分な精
密度を有することを示している。

【００４１】

【表４】

【００４２】上述の実施例では、必要試薬数が最大３液
まで可能であるが、試薬テーブル上に架設できる試薬数
を増し、反応テーブルの１サイクル間の停止時を４回
（例えば１／４回転する毎に停止）に設定し、これと試
薬分注機構及び試薬テーブルの回転及び停止位置及び撹
拌機構を適宜制御することによって１液法、添加時間の
異なる３種類の２液法と２種類の３液法及び４液法が可
能な自動分析装置で達成できる。もちろん同様に５液法
や６液法の試薬も可能であるが、現実の要求は少ない。

【００４３】上述の実施例による自動分析装置は、単一
の試薬ピペッティング機構と単一の試薬架設テーブルと
単一の反応テーブルと単一の試料ピペッティング機構と
試料テーブルが主要部分を構成する非常に単純な装置で
あるにもかかわらず、１液法から多液法（通常４液法ま
で）の測定系に自在に対応でき、しかも添加時間の異な
る２液〜４液法が可能であるなど従来にない汎用性を有
する。その反面で装置全体の信頼性を左右する試薬分注
系が単一であることは、装置の信頼性を著しく高めるの
みならず、装置の価格を著しく低減し得る。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、３液以上の試薬を必要
とする測定項目があっても、試薬容器移送体に形成する
試薬容器の列数を試薬最大必要数よりも少なくすること
により、試薬分注装置による試薬吸入位置を少なくでき
るから、試薬分注装置の構成を一層簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における機能を説明するため
の図。

【図２】図１の実施例の全体外観図。

【図３】図１の実施例の反応テーブルの動作を説明する
ための図。

【符号の説明】

２…試薬テーブル、３…試薬容器、４…試薬ピペッティ
ング機構、５…反応テーブル、６…反応容器、１０…サ
ンプルテーブル、１３…光度計、２０…ＣＲＴ、２３…
キーボード。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の反応容器が配列されており反応容器
   に試料を受け入れるための停止と複数容器相当の移動を
   周期的に繰り返す反応容器列移送体を備え、上記反応容
   器列移送体上の反応容器内で測定項目に応じた試料と試
   薬の反応を行わせ反応液を測光する多項目自動分析装置
   において、 多項目分析用の複数試薬容器を配列した試薬容器移送体
   を設けて、分析可能な測定項目の内で試薬必要数が最大
   の測定項目における必要試薬数よりも上記試薬容器移送
   体上の試薬容器の配列数を少なくし、 所定の試薬添加位置に停止する反応容器に、上記試薬容
   器移送体上の全試薬容器配列から該当測定項目に必要な
   試薬を単一の可動ピペッティングプローブによって分注
   する試薬分注装置を設けたことを特徴とする多項目自動
   分析装置。