JP3164420B2 - 分析用液体の分注装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分析用液体の分注装置に
関するものであり、特に、血液や尿等の体液を医学的な
目的で検査する化学分析装置、あるいは、河川や上下水
道等の水質を検査する分析装置において、液体試料の分
取分配に利用される装置である。本発明は、特に、粘度
の高い試料や、血球等のゲル状の試料の分取分配に好適
に利用され、このような分取分配を行う際の装置の汚染
や不正確な分析結果を招く試料間のコンタミネーション
を防止する目的で使用される技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような化学分析装置において
は、分析装置自体の汚染や試料間のコンタミネーション
を防ぐために、試料を分取する際に試料と接触するプロ
ーブを多量の水で洗浄したり、それでも不十分な場合
は、洗剤あるいはある種の溶剤等を用いて洗浄するよう
にしていた。しかし、最近ウイルス性肝炎や、後天性免
疫不全症等の疾病は、体液試料を媒介して感染するもの
と判明したため、体液試料と接触する試料容器、反応容
器、試料の分取分配を行う試料プローブ等の汚染を原因
とする検査術者のこれらの疾病の院内感染が社会的問題
になってきている。

【０００３】これらの容器、プローブの殺菌処理につい
ては、化学反応を利用した分析装置内で実施できる方法
がおのずと限定されてしまい、現実的には分析装置にお
いて使用できる容易な殺菌処理方法はないといえる。従
来の装置のように、容器、プローブを洗浄するのみで、
感染の危険性を回避するには、膨大な量の洗浄水が必要
とされるため、通常は使用済みの容器やプローブ等を一
括して焼却する等の殺菌処理を施すようにしている。

【０００４】一方、試料間のコンタミネーションについ
ては、従来はほとんど問題視されていなかった。つま
り、今までの血液検査の主流であった臨床化学検査で
は、一般的に、同一の検査項目における測定値の最低値
と最高値の隔たりは大きくても百倍程度であった。これ
に対して、最近注目を集めている感染症の検査では、測
定値の最低値と最高値の隔たりが十万から百万倍あり、
このようなことは一般の検査室で容易に体験することが
できる。このように測定値の最低値と最高値に隔たりが
大きい検査項目について、従来の臨床化学検査装置を用
いて、従来と同様な方法で検査すると、試料間のコンタ
ミネーションによって偽陽性判定が著しく増大すること
は容易に予想できる。

【０００５】これらの不都合を解消する目的で、使い捨
てタイプの容器が開発されてきた。試料の分取分配装置
においても、分注プローブを使い捨てタイプにした装置
や、プローブを交換可能にして、使用済みのプローブを
自動分析機の外で洗浄できるようにした装置が開発され
ている。なお、従来の装置においては、分注チップは、
自動的に供給されずに、例えば、特開昭６２−２２７４
５２号公報にあるようなチップスタンドにセットされて
おり、チップ移送部がチップスタンドまで移動して、デ
ィスポーザブルタイプのチップを取るように構成したも
のが多い。一方、特開昭５３−１００２９０号公報にお
いて、本願人は、ピペット（チップ）を、ピペット収納
部から一個ずつピペット供給位置に送り出すピペット供
給装置を開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年は、検査検体の増
加、及び検査項目の増加により、検査数が大幅に伸びて
来ている。この検査数の伸びにつれて、分析機の処理能
力の向上が図られてきたが、処理能力の大きい大型の自
動試料分取分配装置では、ディスポーザブルタイプの分
注チップを利用したものは開発されていない。なぜな
ら、ノズルを洗浄する再使用方式の装置に対して、ディ
スポーザブルチップを用いた場合は、チップの装着、廃
棄といった作業工程が増えて、処理速度が落ちるという
問題があるためである。ここで試料の分取分配を無理に
高速で行うと、分注時間を十分に取ることができず、分
注精度が著しく損なわれてしまう。又、チップの交換が
適正に行なわれないと、分注精度がばらついたり、分注
不能となるおそれがあるため、分析結果の信頼性が低下
する。

【０００７】また、現在広く普及している中型の分析装
置の試料分取分配装置では、ディスポーザブルチップを
用いているが、チップを自動供給せずに、上述のチップ
ラックを使用している。したがって、チップ自体を動か
すことなくチップラックに収納されたチップをチップ移
送手段に装着するようにしているため、チップ移送手段
を複数箇所へ移動させる必要があり、この制御が複雑に
なる。更に、チップ移送手段の移動距離が長くなるた
め、処理速度も落ちてしまう。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】複数種類の分析
用液体を収容する液体収容部と、該液体収容部から分注
される分析用液体を収納する分注用容器と、前記分析用
液体を吸引吐出可能な先端部を有する吸排手段と、複数
の分注用チップを前記吸排手段の先端部に順次装着及び
脱却するチップ交換部と、前記分注用チップが装着され
た前記吸排手段を前記液体収容部と、前記分注用容器
と、前記チップ交換部とに移送する移送手段と、前記吸
排手段に装着されたチップ内に圧力伝達用液体を充填す
る液体充填手段とを具えることを特徴とするものであ
る。

【０００９】このように、本発明の分析用液体の分注装
置においては、ディスポーザブルチップを用いてはいる
が、チップ移送手段に装着されている分注用チップ内へ
圧力伝達媒速度の速い液体を充填するようにしているた
め、院内感染や試料間のコンタミネーションを防ぐと共
に、分析用液体の分取分配をより速く、かつ正確に行う
ことができる。

【００１０】また、本発明は好ましくは、前記チップ交
換部のチップ装着位置の下方に排水口を設けると共に、
前記液体充填手段から供給される圧力伝達用液体の供給
量を前記分注用チップの容量より多くなるように設定し
たことを特徴とするものである。

【００１１】このように、本発明の装置では、圧力伝達
用液体を分注用チップ内に十分に充填すると共に、チッ
プ装着位置近傍にチップ先端から漏れ出る圧力伝達媒体
を受ける排水口を設けるようにしているため、精度良く
分注を行うことができると共に、圧力伝達媒体が、装置
の電算部等にかかることがなく、故障その他の問題を防
ぐことができる。

【００１２】なお、本発明でいう分析用液体には、例え
ば血液、尿等の体液や細胞組織断片もしくはその溶解物
を含む溶液等の分析すべき検体試料、及び、例えば抗
体、抗原等の検体試料の分析に使用される各種試薬が挙
げられる。また、必要に応じて、共通の吸排手段によっ
てこれらの試料及び試薬を組み合わせて分注する場合も
含まれる。圧力伝達用液体とは、圧力に対して非弾性的
で、かつ分析に影響を及ぼさない種類の液体、例えば、
イオン交換水、純水、生理食塩水、緩衝液、オイル等が
挙げられる。チップの装着を検知する検知手段には、透
過光量、反射光量、静電容量、電気抵抗量、振動量、圧
力、重量等の変化を利用することができる。また、本明
細書中でいうチップ交換部とは、チップ移送部にチップ
を供給するチップ供給手段と、チップ移送部に保持され
ているチップを離脱させるチップ脱却手段とを具えるも
のとする。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の試料分取分配装置の一実施
例の全体の構成を示す斜視図である。図１に示すとお
り、本実施例の装置は、チップ収納部１、このチップ収
納部１に振動を与える振動部２、チップ供給部３、チッ
プ供給部３から供給されたチップを保持して試料分取分
配位置へ移送するチップ移送部４、複数個の試料容器５
を収納した試料容器用ラック６、複数の反応ウエルを具
える反応容器７、チップ移送部４に保持されたチップ内
に圧力伝達用液体（イオン交換水）を注入すると共に、
チップ内に所定量の試料を吸引させる試料用シリンジ
８、試料の分取分配を終えたチップを脱却させる脱却板
９、脱却したチップを廃棄する廃棄穴１０、チップに圧
力伝達用液体を注入する際にチップ先端から漏れた液体
を排水する排水口１１とを具える。

【００１４】チップ収納部１には、複数の溝１ａが一定
間隔で形成されており、この溝１ａ中に多数のディスポ
チップ１２が収納されている。溝１ａに収納されたディ
スポチップ１２は、図示しない送り出し手段によって、
チップ供給部３に向って送り出されるように構成されて
いる。

【００１５】チップ供給部３は、複数の凹部が一定間隔
で形成されたスプロケットベルト３ａを具えている。こ
の凹部の間隔は、チップ収納部１の溝１ａの間隔と同一
間隔になるように形成されていると共に、凹部中に溝１
ａに沿って送り出されてくるディスポチップ１２を受け
入れる小孔が形成されており、各ディスポチップ１２を
スプロケットベルト３ａ上に連続的に一定間隔で収容す
る。図２には、スプロケットベルト３ａ上の１個の凹部
にディスポチップ１２が保持されている状態が示されて
いる。図示しない駆動装置により、スプロケットベルト
３ａを矢印Ａの方向へ、凹部１個分のピッチで間欠的に
回動停止させることにより、チップ装置位置Ｂに順次デ
ィスポチップ１２が位置出しされる構成となっている。
また、スプロケットベルト３ａの駆動装置は図示しない
制御部により、回動数及び停止時間を変更できるように
設定されている。

【００１６】チップ移送部４は、ｘ軸方向に延在する第
１のガイド４ａ、このガイド４ａに沿ってｘ軸方向に移
動可能に装着されｙ軸方向に延在するアーム４ｂ、この
アーム４ｂをガイドとしてｙ軸方向に移動可能に装着さ
れた第２のガイド４ｃ、この第２のガイド４ｃにｚ軸方
向に移動可能に装着されたチップ保持部４ｄとで構成さ
れている。チップ保持部４ｄは、図示しない制御部及び
駆動部により、アーム４ｂを第１のガイド４ａ沿いに移
動させることによってｘ方向に、第２のガイド４ｃをア
ーム４ｂ沿いに移動させることによってｙ方向に、保持
部４ｄ自体を第２のガイド４ｂ沿いに移動させることに
よってｚ方向に移動可能に構成されている。

【００１７】図示しない駆動部を制御して、チップ保持
部４ｄをチップ装着位置Ｂの真上に移動させ、次いでチ
ップ保持部４ｄを静かに下降させて、ディスポチップ１
２を保持部４ｄに装着保持する。チップ保持部４ｄに
は、パイプ４ｅが取り付けられており、このパイプ４ｅ
の先端をディスポチップ１２の上側先端に挿入して、デ
ィスポチップ１２を確実に保持するようにする。なお、
パイプ４ｅの後端は、ディスポチップ１２内に圧力伝達
媒体を注入するシリンジ８に連結されている。次いでチ
ップ保持部４ｄを上昇させてディスポチップ１２をスプ
ロケットベルト３ａから抜き取る。この時、図３に示す
ようにイオン交換水タンク１４に連結されているポンプ
１３を作動させてイオン交換水をディスポチップ１２内
に充填する。この際にディスポチップ１２の先端から漏
れでたイオン交換水は、装着位置Ｂの先に設けた排水口
１１へ流れてここから排水される。

【００１８】イオン交換水が注入されたディスポチップ
１２を保持したチップ保持部４ｄを、チップ移送部４を
駆動して、試料ラック６に収納されている所定の試料容
器５の真上まで移送した後、ディスポチップ１２の先端
が試料容器５に収納されている試料に接触し、あらかじ
め設定された量だけチップ先端が試料内に潜るまでチッ
プ保持部４ｄを静かに下降させた後、シリンジ８を駆動
して所定量の試料をディスポチップ１２内に吸引する。
ディスポチップ１２の先端が試料に接触したか否かは、
従来から知られている方法で電気的に検知するようにす
る。あらかじめ光学的手法、あるいは超音波を用いるな
どして試料の量を測定し、その値を記憶しておいて、デ
ィスポチップ１２の先端が必要以上に試料中に潜ること
を防止するようにすることができる。

【００１９】このようにして、所定量の試料をディスポ
チップ１２内に分取した後、ディスポチップ１２をゆっ
くり上昇させて、試料容器５中の試料面より引き上げ
る。ついで、チップ移送部４を駆動させて、所定の反応
容器７の上にディスポチップ１２を移送し、反応容器７
に形成されている反応ウエル内に所定量の試料を分配す
る。試料の分配が終了した後、チップ脱却板９のある脱
却位置Ｃまで、ディスポチップ１２を移送する。チップ
脱却板９には、パイプ４ｅの径よりは大きいが、ディス
ポチップ１２の装着口の外形より短い切り欠き凹部９ａ
が水平方向に設けられており、ディスポチップ１２を下
降させて、この凹部９ａ内にチップ保持部４ｄのパイプ
４ｅ胴部を側方から挿入し、ついでチップ保持部４ｄを
静かに上昇させて、ディスポチップ１２を取り外す。取
り外されたディスポチップ１２は、チップ脱却位置Ｃの
下方に設けられた廃棄穴１０内に落ちて、装置内部に設
けた図示しない廃棄容器内に収容される。感染防止の目
的でこの廃棄容器内にあらかじめ殺菌効果のある化学薬
品を入れておくようにしても良い。

【００２０】チップの脱却を終えた後、チップ移送部４
ｄを再びチップ装着位置Ｂに戻して、次のディスポチッ
プ１２の装着を行う。このようにして、ディスポチップ
を用いて試料の分取分配を連続的に行うことにより、無
人で大量の試料の分取分配を行うことができる。

【００２１】図２は、チップ供給部３の構成を示す断面
図である。スプロケットベルト３ａはプーリ３ｂの回り
を回動しており、凹部に取り付けたディスポチップ１２
が順次装着位置Ｂへ送られてくる。装着位置Ｂにおいて
チップ移送部４のチップ保持部４ｄが下降してきて、装
着位置に存在するディスポチップ１２をピックアップす
る。プーリ３ｂの下方の装着位置Ｂの近傍には、反射型
光センサ１５が設けられており、ディスポチップ１２の
側面の一面あるいは一点を検出して、装着位置にディス
ポチップ１２が存在するか否かを検出するようにする。

【００２２】図３は、圧力伝達媒体としてのイオン交換
水の供給系の構成を示す図である。イオン交換タンク１
４に収納されているイオン交換水は、常時ポンプ１３に
より送り出されているが、イオン交換タンク１４とディ
スポチップ１２とを結ぶ供給路に電磁弁１６が設けられ
ており、通常は電磁弁１６を閉じた状態にしておいて、
イオン交換水がタンク１４内を循環するようにしてお
く。チップ移送部４により、装着位置Ｂの真上にチップ
保持部４ｂを移送し、上述した反射型光センサ１５によ
って検出した装着位置Ｂにディスポチップ１２が存在す
る旨の情報を受けて、保持部４ｂに設けたパイプ４ｅの
先端が装着位置Ｂにあるディスポチップ１２内に密接に
嵌合するまで保持部４ｂを下降せしめる。この時の保持
部４ｂの下降量は図示しないカウント機構でカウントさ
れており、保持部４ｂが下死点まで下降したと判断した
ときに、電磁弁１６に制御信号を送って、電磁弁１６を
解放して、保持部４ｂに装着したディスポチップ１２内
に所定の時間だけイオン交換水を供給する。ここで、電
磁弁１６の解放時間は、イオン交換水の供給量が、ディ
スポチップ１２内がイオン交換水で充たされ、更に余分
なイオン交換水がディスポチップ１２の先端から排出さ
れる程度の量になるように設定されている。ここで、余
分量のイオン交換水を排出するのは、ディスポチップ１
２中に完全にイオン交換水を満たすためであり、好まし
くは、ディスポチップ１２内部に気泡が生じることがな
いように、ある程度勢い良く吐出するようにすると良
い。このようにして、気泡を含む、気体を全く介在させ
ずに液体の定量的吸引および／または吐出動作を行うよ
うにしているため、ポンプ、シリンジ等によりもたらさ
れる圧力を極めて高精度にディスポチップ１２の先端に
伝達することができ、分注精度を向上させることができ
る。ディスポチップ１２の先端から排出された余分なイ
オン交換水は、ディスポチップの装着位置の下方に設け
た排水口１１を介して排水タンク１７に収容される。以
上の各動作は、光センサ１５の出力を受けて、図示しな
い制御部の制御の下に行われる。

【００２３】チップ保持部４ｂが下降し始める前、ある
いは下死点に到達する前に、装着位置にあるスプロケッ
トベルト３ａの凹部にディスポチップ１２が保持されて
いないときは、光センサ１５はＯＦＦしたままとなる。
この場合は、図示しない制御部でチップ移送部４に関す
る次の動作を一時中断し、警報を発してオペレータの処
置を促すか、好ましくは、スプロケットベルト３ａを継
続的にチップ保持用凹部を１個分移動させることによ
り、自動サーチするようにする。自動サーチする場合
は、スプロケットベルト３ａの移動を必要に応じて継続
させて、ディスポチップ１２を検知したときにスプロケ
ットベルト３ａを停止させるようにしても良い。自動サ
ーチによって、ディスポチップ１２が検知されたときチ
ップ移送部４の動作を復帰させる。

【００２４】このようにして、ディスポチップ１２をチ
ップ保持部４ｂに装着し、イオン交換水の充填を終える
と、チップ保持部４ｂが上昇して、スプロケットベルト
３ａからディスポチップ１２を離脱させて運んで行く。
このとき、制御部で再びセンサ１５の信号を読み取り、
装着位置にディスポチップ１２が存在しないことを確認
して、チップ移送部４の動作を続行させるようにする。

【００２５】不良チップによる径の不一致、あるいは、
チップ保持部４ｂが濡れているために生じる滑り等によ
って、チップ保持部４ｂが上昇したにもかかわらずディ
スポチップ１２がスプロケットベルト３ａから離脱しな
かった場合には、センサ１５は依然としてディスポチッ
プ１２を検知した状態にあるため、制御部はチップ移送
部４の動作を一時的に停止させる。この場合も、警報を
発してオペレータの処置を促すか、好ましくは上述の自
動サーチを行って、新しいディスポチップを装着位置Ｂ
に移送して、装着動作を繰り返すようにする。この場
合、一度装着を逃したディスポチップ１２に再度装着動
作を繰り返すようにしても良い。装着不可能なディスポ
チップについては、スプロケットベルト３ａの進行方向
に移動させ、図示しない把持アームあるいは押し上げ手
段等によって、不良チップをスプロケットベルト３ａか
ら取り除いて回収するのが好ましい。

【００２６】かくして、ディスポチップ１２の装着に成
功したら、制御部の制御に基づいてチップ保持部４ｂを
上昇させ、所定の試料容器５が配置されている試料分取
位置に移動させて、試料の吸引を行う。次いで、反応容
器７上の分注位置において、吸引した試料を反応ウエル
内に吐出して試料の分注を行い、最終的にチップ脱却位
置へディスポチップ１２を移送する。チップ保持部４ｂ
を脱却板９に設けた切り欠き凹部９ａへ横方向から侵入
させ、チップ保持部４ｂを上昇させてディスポチップ１
２を保持部４ｂから離脱させる。離脱したディスポチッ
プ１２及びチップ内のイオン交換水は、脱却位置下方に
設けた廃棄穴１０へ落下して回収される。

【００２７】図４に示すように、脱却板９の側面には、
ディスポチップ１２の離脱を確実に行うためのセンサ１
８が設けられている。すなわち、チップ保持部４ｂが脱
却板９の切り欠き凹部９ａに横方向から侵入したとき、
図示しない制御部でセンサ１８からの信号を読み取り、
ディスポチップ１２が確かに脱却位置Ｃにあることを確
かめたうえでチップ保持部４ｂを上昇させるようにす
る。この時、ディスポチップ１２の存在がセンサ１８で
検出されないときには、動作を停止させるかあるいは保
持部４ｂの侵入動作をやり直すかするようにする。

【００２８】なお、上述した実施例は本発明の装置を適
宜構成した一例にすぎず、特許請求の範囲を逸脱しない
程度に種々設計変更し得るものである。例えば、上述し
た実施例では、図２に示すように、装着位置Ｂに配置し
たセンサ１５は、スプロケットベルト３ａの小孔より下
方に懸垂しているディスポチップ１２の下部側面を検知
するように構成されているが、要するにスプロケットベ
ルト３ａにディスポチップ１２が保持されているか否か
さえ検知できれば良いので、ディスポチップ１２のどの
部分を検知するようにしても構わない。また、図３に示
すように、脱却位置Ｃに配置したセンサ１８は、パイプ
４ｅの侵入方向に対向する位置に取り付けられているの
で、このセンサ１８の感度を上げるか、あるいはフォー
カシング手段を採用するようにすれば、パイプ４ｅの侵
入の程度も監視することが可能となる。あるいは、パイ
プ４ｅの侵入方向と交差する方向から検知するようにす
れば、パイプ４ｅの侵入位置の適否を確認することがで
きる。また、センサの検知時期の変更ないし増減は必要
に応じて行うようにしても良い。

【００２９】さらに、ディスポチップ１２を交換するた
めの装着及び脱却は、上述した実施例のようにパイプ４
ｅの移動によらずに、例えば、ディスポチップ１２を把
持し得るアームを用いて交換するようにしてもよい。こ
の場合でも、本発明を適用することによって、ディスポ
チップの交換作業が確実に行われ、交換後の分注精度を
向上させることができる。

【００３０】

【発明の効果】このように、本発明の試料分取分配装置
によれば、分注チップを装着したときにチップ内に圧力
伝達の速い物質を充填するようにしているため、より速
く、正確に試料の分取分配動作を行うことができ、作業
能率の向上を図ることが可能となる。また圧力伝達媒体
の充填位置近傍に排水口を設けるようにしているため、
チップ先端から漏れた圧力伝達媒体はこの排水口から排
出され、機械の損傷が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の全体の構成を示す図であ
る。

【図２】 図１に示す装置のチップ供給部の構成を示す
断面図である。

【図３】 図１に示す装置のイオン交換水の供給系の構
成を示す図である。

【図４】 図１に示す装置のチップ脱却手段の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１ チップ収納部 １ａ 溝 ２ 振動部 ３ チップ供給部 ３ａ スプロケットベルト ３ｂ プーリ ４ チップ移送部 ４ａ ガイド ４ｂ アーム ４ｃ ガイド ４ｄ チップ ４ｅ パイプ ５ 試料容器 ６ 試料容器用ラック ７ 反応容器 ８ シリンジ ９ 脱却板 ９ａ 凹部 １０ 廃棄穴 １１ 排水口 １２ ディスポチップ １３ ポンプ １４ イオン交換水タンク １５、１８ 反射光センサ １６ 電磁弁 １７ 排水タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児島 敬次郎 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 巣山 尚久 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 藤田 康彦 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−184465（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−140472（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−135966（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類の分析用液体を収容する液体収
   容部と、該液体収容部から分注される分析用液体を収納
   する分注用容器と、前記分析用液体を吸引吐出可能な先
   端部を有する吸排手段と、複数の分注用チップを前記吸
   排手段の先端部に順次装着及び脱却するチップ交換部
   と、前記分注用チップが装着された前記吸排手段を前記
   液体収容部と、前記分注用容器と、前記チップ交換部と
   に移送する移送手段と、前記吸排手段に装着されたチッ
   プ内に圧力伝達用液体を充填する液体充填手段とを具え
   ることを特徴とする分析用液体の分注装置。
2. 【請求項２】 前記チップ交換部のチップ装着位置の下
   方に排水口を設けると共に、前記液体充填手段から供給
   される圧力伝達用液体の供給量を前記分注用チップの容
   量より多くなるように設定したことを特徴とする請求項
   １に記載の分析用液体の分注装置。