JP3153377B2 - 生化学分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液、尿等の試料液に
含まれる所定の生化学物質との化学反応により光学濃度
変化を生じる試薬を含有する化学分析スライドに上記試
料液を点着して該化学分析スライドの光学濃度を測定す
ることにより、試料液中の所定の生化学物質の物質濃度
を求める生化学分析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、試料液の小滴を点着供給する
だけでこの試料液中に含まれている特定の化学成分また
は有形成分を定量分析することのできるドライタイプの
化学分析スライドが実用化されている。また、このよう
な化学分析スライドを用いて試料液中の化学成分等の定
量的な分析を行うには、試料液を化学分析スライドに点
着させた後、これをインキュベータ（恒温器）内で所定
時間恒温保持（インキュベーション）して呈色反応（色
素生成反応）させ、次いで試料液中の所定の生化学物質
と化学分析スライドに含まれる試薬との組み合わせによ
り予め選定された波長を含む測定用照射光をこの化学分
析スライドに照射してその光学濃度を測定し、この光学
濃度から、あらかじめ求めておいた光学濃度と所定の生
化学物質の物質濃度との対応を表わす検量線を用いて該
試料液中の所定の生化学物質の物質濃度を求めるように
構成された生化学分析装置が用いられる。

【０００３】また、この生化学分析装置においては、試
料液の点着のために、その点着手段は、まず点着用ノズ
ルの先端にノズルチップを装着し、該ノズルチップ内に
サンプル収容部のサンプルカップから試料液を吸引した
後に点着部に移動し、該点着部で化学分析スライドの試
薬層上に所定量の試料液を吐出して点着するものであ
る。また、使用後のノズルチップはチップ抜取り部で点
着用ノズルから外して廃却する一方、吸引系統の漏れを
検出するために、前記点着用ノズルの先端をリークチェ
ック部に押圧して圧力系統のリークチェックを行うよう
に構成することが考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記点着手
段によって試料液を点着するための各種動作を行う際
に、簡易な駆動機構によって確実に作動させるととも
に、信頼性が高くかつコンパクトな装置にすることが要
求される。

【０００５】また、前記点着手段の点着ノズルには、チ
ップ内に試料液を吸引し吐出するためのシリンジ機構等
が設置されているが、該シリンジ機構および点着ノズル
の圧力系統に漏れが生じていると、試料液の所定量の吸
引および吐出作動が正常に行えず、化学分析スライドへ
の試料液の点着量が規定量とならず測定精度が低下する
ことから、その圧力系統のリークチェックを行う必要が
ある。

【０００６】そこで本発明は上記事情に鑑み、点着手段
によって試料液を化学分析スライドに点着するためのリ
ークチェックを含む各種動作をコンパクトで簡易な駆動
機構によって確実に行って信頼性を確保するようにした
生化学分析装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の生化学分析装置は、点着手段における点着用ノ
ズルの先端にノズルチップを装着し、該ノズルチップ内
にサンプルカップから試料液を吸引した後に点着部に移
動し、該点着部で所定量の試料液を化学分析スライドの
試薬層上に点着し、この点着された化学分析スライドの
光学濃度を測定することにより前記試料液中の所定の生
化学物質の濃度を求める一方、使用後のノズルチップは
チップ抜取り部で点着用ノズルから外し、また、前記点
着手段の圧力系統をリークチェック部でリークチェック
を行うについて、前記点着手段は点着用ノズルを所定の
円弧で旋回駆動するとともに、該円弧上に未装着のノズ
ルチップ、サンプルカップ、点着部、チップ抜取り部、
リークチェック部を配設し、前記チップ抜取り部と前記
リークチェック部とを一体的とするガイド部材を形成
し、該ガイド部材の上面の凹部にはリークチェック用の
パッド部材を、該ガイド部材の下面には位置の調整を可
能とする突起状の揺動中心部を有してなるものである。

【０００８】

【０００９】

【作用および効果】上記のような生化学分析装置では、
点着手段を点着用ノズルが所定の円弧で旋回するように
駆動し、その円弧上に未装着のノズルチップ、サンプル
カップ、点着部、チップ抜取り部、リークチェック部を
配設することで、上記点着用ノズルは、まず、ノズルチ
ップの収納部に移動しノズルチップを装着してからサン
プルカップ上に移動し、ノズルチップ内にサンプルカッ
プから試料液を吸引した後に点着部に移動し、該点着部
で化学分析スライドの試薬層上に所定量の試料液を点着
し、この点着された化学分析スライドの光学濃度を測定
することにより前記試料液中の所定の生化学物質の濃度
を求めるものであり、一方、使用後のノズルチップはチ
ップ抜取り部に移動して点着用ノズルから外し、また測
定前には前記点着手段の圧力系統のリークチェックをリ
ークチェック部で行うものであり、点着手段の移動によ
るリークチェックを含む各種動作をコンパクトで簡易な
駆動機構によって確実に行うことができ、高い信頼性が
得られるものである。

【００１０】また、チップ抜取り部とリークチェック部
とを一体的とするガイド部材を形成したことで、部品点
数が低減しコンパクト化が図れる。さらに、ガイド部材
の上面の凹部にリークチェック用のパッド部材を配置し
たことで、点着用ノズルの先端を該パッド部材に押圧し
た状態で加圧することで簡易にリークチェックが行え、
パッド部材の固定が容易にできる。しかも、ガイド部材
の下面に位置の調整を可能とする突起状の揺動中心部を
有することで、ガイド部材はこれを中心として回転可能
であり、点着ノズルの旋回軌跡上にチップ抜取り部とパ
ッド部材が位置するように調整が容易にできる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１に一実施例の生化学分析装置の概略平面構成を
示している。

【００１２】生化学分析装置10は、未使用の化学分析ス
ライド11を収容するスライド待機部12と、化学分析スラ
イド11に順次血清、尿等の試料液を点着する点着部13
と、化学分析スライド11を収容して所定時間恒温保持す
るインキュベータ14とを備え、搬送手段15によって上記
スライド待機部12から順次化学分析スライド11を点着部
13に搬送する。この点着部13に位置する化学分析スライ
ド11に対し、点着手段16（サンプラ）の点着用ノズル91
を旋回駆動するとともに昇降作動し、該点着用ノズル91
の先端にノズルチップ25（図４参照）を装着してから該
ノズルチップ25内にサンプル収容部17のサンプルカップ
26から試料液を吸引して上記スライド11に所定量の点着
を行う。この点着された化学分析スライド11を前記搬送
手段15によってインキュベータ14の収納部55に挿入し、
このインキュベータ14で恒温保持した化学分析スライド
11の呈色度合（反射光学濃度）を測定手段18の測光ヘッ
ド27で測定し、さらに、測定後の化学分析スライド11を
前記搬送手段15によってインキュベータ14の中心側の廃
却孔56に落下排出するものである。

【００１３】前記点着手段16には、ノズルチップ25によ
る試料液の吸引吐出を行うシリンジ手段19が付設され、
圧力系統が点着用ノズル91に接続される一方、使用後の
ノズルチップ25はインキュベータ14の近傍に配設された
チップ抜取り部20で点着用ノズル91から外されて下方に
落下廃却される。また、測定前にはノズルチップ25を装
着していない状態で、前記点着用ノズル91の先端をリー
クチェック部21のパッド部材24に押圧し、その状態でシ
リンジ手段19を作動して加圧し圧力系統のリークチェッ
クが行われる。なお、化学分析スライド11は矩形状のマ
ウント内に試薬層が配設され、マウントの上下部分には
それぞれ点着孔、測光孔を有する。

【００１４】そして、前記点着手段16における点着アー
ム88の旋回に伴う点着用ノズル91先端の旋回軌跡Ａ上
に、サンプル収容部17に準備されたノズルチップ25およ
びサンプルカップ26、点着部13、チップ抜取り部20、リ
ークチェック部21が位置するように設定されている。

【００１５】各部の構造を説明すれば、まず、搬送手段
15は、その断面正面構造を図２に示すように、インキュ
ベータ14の中心に向けて直線状に延びる搬送台30が、そ
の前後端の脚部30a が下方の平板状の基台31に設置さ
れ、該搬送台30には略中央部に前記スライド待機部12
が、それよりインキュベータ14側に前記点着部13が配設
されている。

【００１６】上記スライド待機部12には、化学分析スラ
イド11を保持するスライドガイド32が形成されており、
このスライドガイド32に未使用の化学分析スライド11が
通常複数枚重ねられて保持される。上記スライドガイド
32は、前記搬送台30の搬送面と同一高さに最下端部の化
学分析スライド11が位置するように、該搬送台30の凹部
に装着され、最下端部の前面側には１枚の化学分析スラ
イド11のみが通過し得る開口32a が形成されている。ま
た、後面側には後述の挿入部材が挿通可能な開口が形成
され、底面には前記搬送台30に形成された後述のスリッ
ト30b に連通する溝32b が形成されている。なお、この
スライドガイド32には、化学分析スライド11を複数枚重
ねて収納したカートリッジをセットするようにしてもよ
い。

【００１７】上記スライド待機部12の前方の点着部13に
は、円形の開口33a が形成されたスライド押え33が設置
され、このスライド押え33が搬送台30の上方に固着され
たカバー34内に若干上下動可能に収容され、該カバー34
の上方に固着されたガラス板35にも点着用の開口35a が
形成されている。

【００１８】そして、化学分析スライド11の搬送は、前
記搬送台30上に載置されたプレート状の挿入部材36の前
進移動によって行われる。すなわち、前記搬送台30の中
央には前後方向に延びるスリット30b が形成され、該ス
リット30b 上に挿入部材36がスライド可能に載置され、
この挿入部材36の後端底部にスリット30b を通して下方
からブロック37が固定され、該ブロック37が上記スリッ
ト30b に沿って前後方向に摺動自在に設けられている。
また、前記スライドガイド32によるスライド待機部12よ
り後方の位置における搬送台30の上には、上記挿入部材
36を押さえる補助板38が配設され、該補助板38はカバー
39内に若干上下動可能に保持されている。

【００１９】また、前記ブロック37の下部にはスライダ
40が取り付けられ、このスライダ40は前記搬送台30に沿
って配設されたガイドロッド41によって前後方向に摺動
自在に支持されている。さらに、上記スライダ40には搬
送台30の前後に配設されたプーリ42,43 に巻き掛けられ
たベルト44の一部が固着されている。そして、後方のプ
ーリ43は搬送モータ45によって回転駆動され、上記スラ
イダ40と一体に移動するブロック37によって前記挿入部
材36が前後方向に移動操作され、その先端部によってス
ライドガイド32の下端部の化学分析スライド11の後端を
押して、該化学分析スライド11を直線状に点着部13から
インキュベータ14に搬送するものである。

【００２０】上記搬送モータ45の駆動によってスライド
ガイド32の下端の化学分析スライド11を点着部13に搬送
し、試料液が点着された化学分析スライド11をさらにイ
ンキュベータ14の収納部55に挿入し、さらに測定後の化
学分析スライド11をインキュベータ14の中心部の廃却孔
56に搬送するように、この搬送モータ45の駆動制御が行
われる。

【００２１】次に、インキュベータ14は、その断面正面
構造を図３に示すように、円盤状の回転部材50が下部中
心の回転筒51によってベアリング52を介して軸受部53に
対して回転自在に支持され、この回転部材50の上に上位
部材54が配設されている。上記上位部材54の底面は平坦
であり、回転部材50の上面には円周上に所定間隔で複数
（図示の場合６個）の凹部が形成されて両部材50,54 間
にスリット状空間による収納部55が形成され、この収納
部55の底面の高さは前記搬送手段15の搬送台30の搬送面
の高さと同一に設けられ、該搬送台30の先端部分に接近
して回転部材50の外周部分が位置している。

【００２２】また、前記回転筒51の内孔は測定後の化学
分析スライド11の廃却孔56に形成され、この廃却孔56の
径は前記化学分析スライド11が通過可能な寸法に設定さ
れ、また、上記回転部材50の中心部分には上記廃却孔56
に連通する開口50a が形成されている。そして、前記収
納部55の中心側部分は、該収納部55と同一高さで中心側
の開口50a に連通し、該収納部55に位置する化学分析ス
ライド11がそのまま中心側に移動すると上記廃却孔56に
落下するように構成されている。

【００２３】上記上位部材54には図示しない加熱手段が
配設され、その温度調整によって収納部55内の化学分析
スライド11を恒温保持する一方、該上位部材54には収納
部55に対応して化学分析スライド11のマウントを上から
押さえて試料液の蒸発防止を行う押え部材57が配設され
ている。上記上位部材54の上面にはカバー58が配設され
る一方、このインキュベータ14は上方および側方が上部
カバー59によって覆われ、底部が下部カバー60で覆われ
て遮光が行われる。

【００２４】さらに、前記回転部材50の化学分析スライ
ド11を収納する各収納部55の底面中央には測光用の開口
55a が形成され、該開口55a を通して下方に配設された
測光ヘッド27による化学分析スライド11の反射光学濃度
の測定が行われる。また、上記回転部材50には、前記収
納部55と同一円周上に濃度基準板用の収納部61（図１参
照）が形成され、この部分に前記測光ヘッド27の校正用
の白色と黒色の２つの濃度基準板62が設置されている。

【００２５】ここで、前記インキュベータ14の回転駆動
は、回転部材50を支持する回転筒51の外周部分にタイミ
ングベルト64が巻き掛けられ、このタイミングベルト64
が駆動モータ65の駆動プーリ66に対しても巻き掛けら
れ、該駆動モータ65の正逆回転駆動によって前記回転部
材50の往復回転駆動を行うように構成されている。そし
て、上記インキュベータ14の回転操作は、該インキュベ
ータ14の所定回転位置の下方に配設された測光ヘッド27
に対して、まず、白色基準板の濃度を検出し、続いて黒
色基準板の濃度を検出して校正を行った後に、順次収納
部55に挿入されている化学分析スライド11の呈色反応の
光学濃度の測定を行い、この一連の測定の後、逆回転し
て基準位置に復帰し、次のユニットの測定を行うよう
に、所定角度範囲内で往復回転駆動を行うように制御す
るものである。

【００２６】さらに、前記インキュベータ14の下方には
測定後の化学分析スライド11を回収する回収箱70が配設
されている。この回収箱70は、図５および図６にも示す
ように、前記回転筒51の中心の廃却孔56の下方に臨んで
収容室71が形成され、この回収箱70は他の各種機器の配
置との関係からその収容室71はインキュベータ14の中心
点Ｃに対して片方に広く形成されている。また、上記収
容室71の角部には、後述の点着手段16における試料液毎
に交換するノズルチップ25が落下される傾斜部72が形成
されている。この傾斜部72は、ノズルチップ25が落下さ
れるチップ抜取り部20の下方に位置し、その底面が落下
してくるノズルチップ25を倒して収容室71の中心側に案
内するように、収容室71側が低くなるような斜面（20〜
45°）に形成されている。

【００２７】また、上記収容室71の底部には前記廃却孔
56の中心から、収容室71の広くなっている部分とは反対
側にずれた位置に突起73が立設されている。この突起73
は先端が球状もしくは針状に形成され、廃却孔56から落
下してくる化学分析スライド11に接触してその落下方向
を変更して分散させる機能を有している。なお、回収箱
70には、収容室71の側壁に生化学分析装置10の外側ケー
ス部分と連続する飾り部材74が連接されている。

【００２８】次に、点着手段16は、その断面正面構造を
図４に示すように、前記基台31に設置された軸受部材80
に対してベアリング81を介して回転自在に回転基台82が
支持され、この回転基台82の上部にフランジ部材83が一
体に回転するように取り付けられている。上記フランジ
部材83の外周側の両側にはそれぞれガイドロッド84,84
が立設され、この両側のガイドロッド84,84 の上端部分
は連結部材85に固着されて、両ガイドロッド84,84 が上
下方向に平行に配設されている。また、上記連結部材85
の回転中心部分には上下方向に送りネジ86が配設され、
該送りネジ86の上端は上記連結部材85に回転自在に支承
され、下端部は前記フランジ部材83の中心部分に回転自
在に支承され、さらに先端部分はフランジ部材83から突
出してプーリ87が固着されている。さらに、前記両側の
ガイドロッド84,84 によって昇降移動自在に点着アーム
88の基端部が支持され、その支持部分の点着アーム88に
はガイドロッド84,84 が嵌挿されるスリーブ89が介装さ
れている。また、前記送りネジ86は上記点着アーム88を
貫通し、その貫通部分には送りネジ86に螺合するナット
部材90が設けられ、送りネジ86の回転に応じて点着アー
ム88が昇降作動するように構成されている。

【００２９】そして、上記点着アーム88の先端部分に
は、上下方向に貫通して試料液の吸引吐出を行う点着用
ノズル91が配設されている。この点着用ノズル91は軸部
分が上記点着アーム88に摺動自在に嵌挿され、スプリン
グ92によって下方に付勢されている。

【００３０】上記点着アーム88の旋回動作は、前記回転
基台82の外周部分にタイミングベルト94が係合され（図
１参照）、このタイミングベルト94が旋回用モータ95の
駆動プーリ96に巻き掛けられ（図１参照）、この旋回用
モータ95の正逆回転の駆動制御によって所定位置に旋回
移動される。また、点着アーム88の昇降移動すなわち送
りネジ86の回転駆動は、下端部のプーリ87と昇降用モー
タ97の駆動プーリ98との間に歯付ベルト99が掛けられ
（図１参照）、この昇降用モータ97の正逆回転の駆動制
御により所定高さに移動される。

【００３１】また、前記点着用ノズル91の先端にはＯリ
ングが配設され、この部分にピペット状のノズルチップ
25が着脱自在に装着される。未使用のノズルチップ25は
サンプル収容部17にセットされており、これを点着アー
ム88の下降移動によって点着用ノズル91の先端に嵌合保
持し、使用後は、チップ抜取り部20の係合溝22a にノズ
ルチップ25の上端を係合した状態での点着アーム88の上
動で嵌合を外し、チップ抜取り部20の基台31に開口され
たチップ廃却口23から下方の前記回収箱70に落下させて
廃却するものである。

【００３２】上記チップ抜取り部20とリークチェック部
21は、ガイド部材22に一体に形成されているものであ
り、該ガイド部材22の詳細構造を図７ないし図９に示
す。このガイド部材22は基台31に固定される基部22b か
ら上方に延びる筒状の起立部22cが一体成形され、起立
部22c の上端に前記チップ抜取り部20を構成する切欠き
形状の係合溝22a が設けられ、さらに、起立部22c の上
面には円形状の凹部22d が形成され、この凹部22d にパ
ッド部材24（ゴムパッド）が配設されて前記点着用ノズ
ル91の先端開口を押圧するリークチェック部21が形成さ
れている。また、前記ガイド部材22の底面には突起状の
揺動中心部22e が設けられ、この揺動中心部22e は前記
基台31の孔（図示せず）に挿入されて該ガイド部材22は
これを中心として回転可能であり、前記点着用ノズル91
の旋回軌跡Ａ上に係合溝22a とパッド部材23が位置する
ように調整可能な構造となっている。

【００３３】次に、前記ノズルチップ25内への試料液の
吸引と吐出を行う機構は、前記点着用ノズル91の中心部
には先端部に開口するエア通路101 が形成され、このエ
ア通路101 の上端部分には図示しないエアパイプが接続
される。このエアパイプの他端は、シリンジ手段19のシ
リンジ102 の上端部分に接続されるものであって、該シ
リンジ102 は注射器状のエアポンプで、柱状の支持部材
103 に止具104 によって筒部102aが固定支持され、この
筒部102aの内部に嵌挿されたピストンに連結されたロッ
ド先端の操作部102bが昇降部材105 に係合固定されてい
る。この昇降部材105 は上下方向に配設されたガイド軸
106 に沿って昇降移動するように支持され、その端部に
は上下のプーリ107,108 に掛けられたベルト109 が止着
されている。下方のプーリ108 にはシリンジモータ110
が連係され、その駆動によってプーリ108 を回転させて
ベルト109 を介して昇降部材105 を作動し、シリンジ10
2の操作によって吸引吐出を行うように構成されてい
る。

【００３４】そして、上記点着手段16により、ノズルチ
ップ25先端がサンプルカップ26内の試料液に浸漬された
状態でシリンジ102 のピストンを下降作動して吸引を行
い、点着部13に回動して化学分析スライド11に所定量の
点着を行うものである。また、前記点着用ノズル91の先
端を、ノズルチップ25の未装着状態でリークチェック部
21のパッド部材24に押圧して閉塞し、その状態でシリン
ジ手段19を作動して加圧し、その後の圧力低下の測定か
ら圧力系統のリークチェックを行う。

【００３５】上記のような実施例の生化学分析装置10で
は、点着手段16の点着用ノズル91はその駆動機構によっ
て円弧状の旋回軌跡Ａに沿って旋回作動されるとともに
昇降作動され、また、旋回軌跡Ａ上に沿って未装着のノ
ズルチップ25、サンプルカップ26、点着部13、チップ抜
取り部20、リークチェック部21を配設したことで、円盤
状のインキュベータ14および直線搬送の搬送手段15の配
置と相俟って、各機構を効率よくレイアウトし、コンパ
クトな生化学分析装置を得ているものである。

【００３６】なお、点着手段16の点着用ノズル91の旋回
軌跡上に複数のサンプルカップ26およびノズルチップ25
を並設するようにして処理効率を高めてもよく、また、
複数のサンプルカップ26およびノズルチップ25を保持し
たサンプルトレイを移動して順次取り出し位置に移動す
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の生化学分析装置の要部機構
の概略平面図

【図２】搬送手段の部分の断面正面図

【図３】インキュベータの部分の断面正面図

【図４】点着手段およびシリンジ手段の部分の断面正面
図

【図５】回収箱の平面図

【図６】同回収箱の側面図

【図７】チップ抜取り部およびリークチェック部に設置
するガイド部材の平面図

【図８】同ガイド部材の正面図

【図９】同ガイド部材の中央縦断面図

【符号の説明】

10 生化学分析装置 11 化学分析スライド 13 点着部 14 インキュベータ 16 点着手段 17 サンプル収容部 19 シリンジ手段 20 チップ抜取り部 21 リークチェック部 22 ガイド部材 22a 係合溝 24 パッド部材 25 ノズルチップ 26 サンプルカップ 70 回収箱 88 点着アーム 91 点着用ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点着手段における点着用ノズルの先端に
   ノズルチップを装着し、該ノズルチップ内にサンプルカ
   ップから試料液を吸引した後に点着部に移動し、該点着
   部で所定量の試料液を化学分析スライドの試薬層上に点
   着し、この点着された化学分析スライドの光学濃度を測
   定することにより前記試料液中の所定の生化学物質の濃
   度を求める一方、使用後のノズルチップはチップ抜取り
   部で点着用ノズルから外し、また、前記点着手段の圧力
   系統をリークチェック部でリークチェックを行うように
   した生化学分析装置において、 前記点着手段は点着用ノズルを所定の円弧で旋回駆動す
   るとともに、該円弧上に未装着のノズルチップ、サンプ
   ルカップ、点着部、チップ抜取り部、リークチェック部
   を配設し、 前記チップ抜取り部と前記リークチェック部とを一体的
   とするガイド部材を形成し、該ガイド部材の上面の凹部
   にはリークチェック用のパッド部材を、該ガイド部材の
   下面には位置の調整を可能とする突起状の揺動中心部を
   有したことを特徴とする生化学分析装置。