JP3418329B2 - 試料分注方法及び自動分析装置 - 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、試料分注方法及び
自動分析装置に係り、特に液体試料を自動分析装置によ
り分析する際に、分析すべき試料を希釈して分注するの
に好適な方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動分析装置は、血液や尿などの生体液
試料を反応ライン上の反応容器に分取して、その反応容
器内で試料と反応試薬とを反応させ、反応の結果生じた
反応液を例えば光学的に測定し試料中の分析項目を分析
する装置である。このような自動分析装置では、多数の
分析項目に応じて種々の反応試薬が用いられるため、検
査業務のランニングコストを低減できるように反応試薬
の使用量は極力少量であることが好ましい。反応試薬消
費量を減ずるための１つの方法は、希釈された試料を用
いて分析することである。つまり、希釈された試料中で
は同じ容量の場合に元の試料の絶体量が低減されるの
で、それに応じて添加されるべき反応試薬の量を減ずる
ことができる。

【０００３】特公平４−７９５６号公報は、多数の反応
容器が周回できるように配列された反応ライン上で試料
を希釈することを示している。すなわち、希釈が必要な
試料を分注プローブにより反応ライン上の空の反応容器
に加え、次いで希釈液を加えて希釈された試料を得る。
そして、その反応容器が周回されて試料分注位置の近く
に移送されたときに、希釈済み試料を分注プローブによ
り反応ライン上の別の反応容器に分注する。この分注さ
れた希釈試料は反応試薬と反応され、反応液が光度計に
より測光される。

【０００４】特開昭５８−８５１６８号公報は、反応ラ
インとは別個に専用の試料希釈ラインを設けて試料を希
釈することを示している。すなわち、分注プローブによ
り希釈専用ラインの容器に試料を分注した後、その容器
に分注プローブから希釈水を吐出して希釈試料を形成
し、希釈試料を希釈専用ラインから反応ライン上の反応
容器へ分注する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した特公平４−７
９５６号公報に記載された反応ライン上での希釈方法に
よれば、最初に希釈用反応容器に試料を分注したあと希
釈済みの試料を別の反応容器に分取するまでの間の希釈
サイクルの時間だけ反応が開始されずに待たなければな
らない。しかも、希釈用に反応ライン上の反応容器が使
用されるため、希釈を必要とする試料が多数存在する場
合には、反応に使用できる反応容器の数が減ぜられ、分
析装置としての処理能力が低下する。

【０００６】一方、特開昭５８−８５１６８号公報に記
載された専用希釈ラインを用いる希釈方法によれば、試
料希釈のための装置構成が複雑となり、分析装置が大型
になるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、試料の希釈のために反応
ライン上の反応容器を用いる必要がなく、専用の希釈ラ
インを設ける必要もなく試料を希釈できる試料分注方法
及び自動分析装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく試料分注
方法は、吸入すべき試料に接触する側に配置された管路
部と該管路部に連通された混合室とを有する分注プロー
ブを用い、この分注プローブが試料容器上に位置づけら
れている間に、上記混合室内に試料及び希釈液を流入
し、混合室内で希釈された試料を、上記管路部を通して
反応ライン上の反応容器に吐出することを特徴とする。

【０００９】また、本発明に基づく自動分析装置は、昇
降可能な分注プローブが、吸入すべき試料に接触する側
に配置された管路部と、該管路部に連通された混合室
と、該混合室に連通された希釈液通路とを具備し、上記
管路部を経て上記混合室内に試料容器からの試料を吸入
するのに伴い混合室内に希釈液通路から希釈液を流入せ
しめるように構成される。

【００１０】本発明の望ましい実施例では、管路部内に
非希釈試料を収容せしめると共に、混合室内に希釈液に
より希釈された試料を形成せしめ、管路内の非希釈試料
を希釈試料が不要な分析項目用の試料受入部に吐出した
後、混合室内の希釈された試料を反応容器に吐出する。
また、混合室に流入する試料の流量と上記混合室に流入
する希釈液の流量との比率を変更することにより試料の
希釈の程度を変える。さらに、試料及び希釈液が流入さ
れる混合室内の液を振動することにより試料と希釈液と
の混合を促進する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例としての自動分
析装置の概略構成を図１に示す。図１において、回転自
在なサンプルデイスク３０上には、血清の如き生体液試
料を収容した多数の試料容器２３が配列されている。ま
た、回転自在な試薬ディスク４０上には、各種の分析項
目に対応する多数の試薬液ボトル４６が置かれている。
サークル状に配列された多数の反応容器１８の列からな
る反応ライン６０は、反応ディスク６１上に形成されて
おり、間欠的に回転移送される。反応容器１８は所定温
度に保温される。光源６４からの光束は、反応ライン６
０上の反応容器を通過して多波長光度計６５に入射され
る。測光終了後の反応容器１８は、容器洗浄機構６７に
より洗浄され、新たな試料受け入れのために使用され
る。

【００１２】分注プローブ５０は、可動アーム３２に保
持されており、可動アームの昇降動作に伴って、サンプ
ルディスク３０上の試料吸入位置及び反応ライン６０上
の試料吐出位置１８ａにて、下降及び上昇が可能であ
る。可動アーム３２の旋回動作に伴って、分注プローブ
５０は、試料吸入位置から、プローブ洗浄槽１９及び電
解質分析部１７上を経て、試料吐出位置１８ａまでの旋
回範囲を往復移動し得る。

【００１３】後述するように、分注プローブ５０には、
第１シリンジポンプ２７及び第２シリンジポンプ２８が
接続される。電磁弁１５、２９は、対応するシリンジポ
ンプに純水を送る際に開状態になる。この実施例では、
純水が、試料を希釈するための希釈液及びプローブ洗浄
用の洗浄水として使用される。純水は、純水供給源、例
えば純水タンク（図示せず）から送水ポンプ１６によっ
て供給される。

【００１４】分注プローブ５０内の液に振動を付与する
手段としての超音波発振部１１は、図１のように、分注
プローブ５０とは別体に設けてあり、中央に貫通孔を有
する超音波発振部１１の貫通孔内をプローブが上下動し
て試料容器２３からの試料を採取する。つまり、別体に
設けた場合には、分注プローブ５０が昇降動作をする際
に超音波発振部は位置を変えない。これに対し、図２に
示すように、超音波発振部１１を分注プローブ５０と一
体的に設けた場合には、分注プローブ５０の昇降及び旋
回移動と共に超音波発振部１１も移動する。

【００１５】自動分析装置は、各機構部の動作を制御す
るための制御部（通常はマイクロコンピュータ）を有す
る。分注プローブの動作制御の場合、制御部は、分析装
置の操作部（画面表示手段及び操作キイを有する条件設
定部として機能する）からの指示に応じて、分注対象の
試料が分注プローブ５０内で希釈されるものか否かを判
別し、試料の吸入に伴って希釈するように指示されてい
る場合には、第１シリンジポンプ２７の吸引動作と第２
シリンジポンプ２８の吐出動作が同時に進行されるよう
に制御する。これに対し、試料の吸入に伴って希釈不要
と指示されている場合には、第１シリンジポンプ２７に
よる吸引動作だけを制御する。これにより分注プローブ
５０は、吐出位置１８ａに位置づけられている反応容器
１８に対し、希釈された試料又は非希釈試料を選択的に
分注することができる。

【００１６】希釈済み試料又は非希釈試料を受け入れた
反応容器１８は、反応ディスク６１により反時計方向に
回転移送され、反応試薬添加位置に停止したとき、試薬
ノズル４２から反応試薬が添加される。この場合、該当
反応容器の分析項目に対応する反応試薬のボトル４６
が、試薬ディスク４０の回転動作により前もって試薬吸
入位置に位置づけられており、試薬の分注アーム４４の
動作により試薬ノズル４２が下降し、ノズル内に反応試
薬を吸入しておく。試料と反応試薬が添加された反応容
器１８内の液は、撹拌装置４８により撹拌される。反応
液が形成された反応容器は、測光位置を通過する際に、
多波長光度計６５により吸光度が測定される。測光の終
了した反応容器は、容器洗浄機構６７により洗浄され
る。

【００１７】次に、図２を参照して、分注プローブ５０
の構成及び作用を説明する。図２の分注プローブ５０
は、図１の分析装置において使用される。図２では、超
音波発振部１１は、分注プローブに一体的に設けたもの
として示してある。

【００１８】分注プローブ５０は、それぞれがステンレ
ス鋼製の内管１及び外管４を具備する。内管１は、混合
室１３を構成する円筒状の部屋と、その混合室１３に連
通された管路部２１を有する。管路部２１は外管４の外
に突出されており、分注プローブ５０により吸入すべき
試料に接触する側、すなわち下端側に配置される。管路
部２１は、試料吸入用ノズルとして機能し、その内径は
混合室１３の内径より縮径されている。管路部２１と混
合室１３は絞り段差テーパ部を介して連通しており、こ
のテーパ部に１個又は２個以上の連通孔３を設ける。こ
の連通孔が混合室１３への希釈液流入口となる。

【００１９】外管４は、下端が封止されており、この外
管４と内管１との間に形成されるリング状の部屋が、分
注プローブ５０における希釈液通路５である。外管４の
上方管端は、屈曲可能な第２流路２６を介して第２シリ
ンジポンプ２８に接続される。一方、内管１の上端は、
屈曲可能な第１流路２５を介して第１シリンジポンプ２
７に接続される。

【００２０】第１シリンジポンプ２７は、シリンジ２に
対し進退するプランジャ９の動作により分注プローブ５
０における試料の吸排動作を行う。第２シリンジポンプ
２８は、シリンジ６に対するプランジャ１０の押し込み
動作により、混合室１３へ希釈液としての純水７を送り
込む。

【００２１】先行する試料に関する分注操作が終ったあ
との分注プローブ５０内の全通路は、純水で満たされて
いる。試料容器２３がサンプルディスク３０上の試料吸
入位置に位置づけられると、可動アーム３２により分注
プローブ５０が下降され、管路部２１の先端が試料容器
２３内の試料原液８の液面より僅かに下まで挿入され下
降停止する。次いで、第１シリンジポンプ２７のプラン
ジャ９を引き抜き、管路部２１を通して混合室１３内に
試料原液８を吸入させ、同時に、第２シリンジポンプ２
８のプランジャ１０を押し込み、希釈液通路５を通して
連通孔３から混合室１３内に純水を流入させる。このよ
うな試料原液と純水との同時合流により両液が混合さ
れ、混合室１３内で試料が希釈される。

【００２２】ここで、第２シリンジポンプ２８による送
液流量を、Ｄ（マイクロリットル／秒）とし、第１シリ
ンジポンプ２７による吸引流量を、Ｆ（マイクロリット
ル／秒）とすると、管路部２１を経て吸入される試料原
液の流量Ｓは、Ｓ＝Ｆ−Ｄ（マイクロリットル／秒）と
なる。この場合の試料の希釈倍率Ｍは、Ｍ＝（Ｄ＋Ｓ）
／Ｓ＝Ｆ／（Ｆ−Ｄ）となる。つまり、希釈倍率は、各
ポンプの流量を変更するように制御することによって変
えることができる。

【００２３】試料の希釈混合は、吸引流量Ｆが送液流量
Ｄよりも大きい場合に達成される。図３により、混合室
１３内での試料と希釈液の合流混合の様子を説明する。
管路部２１から混合室１３内に吸入された試料は、連通
孔が位置する混合室入口付近で円筒状の混合室の中央部
付近に沿って流れる。これに対し、連通孔３から混合室
１３内に流入した純水は、混合室入口付近で混合室の管
壁近くを流れる。

【００２４】合流位置の極力近くから適正な混合状態を
得るには、混合室１３の半径方向における試料の濃度勾
配をなくし、均一化する必要がある。濃度勾配をなくす
１つの方法は、混合室内の流れを乱流にすることであ
る。レイノルズ数が３０００以上になるように、混合室
の内径及び流速を設定することにより、管径方向の撹乱
速度が生じ、撹拌が促進される。

【００２５】図３の例では、連通孔３の近くに超音波発
振部１１の如き振動印可手段を配置することにより、両
液の一層の撹拌混合を促進させる。混合室１３内に試料
と希釈液を流しながら焦点位置２０に焦点を合わせて超
音波を与えると、混合室１３内の液が微少振動し試料が
希釈液と混じり合い、超音波発振部よりも下流側に半径
方向に濃度勾配のない希釈済み試料１２が形成させる。
両シリンジポンプ２７、２８の動作を停止させることに
より、試料吸入及び合流混合の工程が終わる。

【００２６】混合室１３における長さ方向（液の流れ方
向）の濃度勾配を決定する最大の要因は、上述した吸引
流量Ｆ及び送液流量Ｄである。しかし、混合室１３の下
流側、すなわち上端側における濃度勾配の発生も無視で
きない。混合室１３内への試料の吸入中及び吸入後に、
希釈済み試料が混合室１３内に存在するが、その液端
は、混合室内に試料吸入前に満たされていた純水と接す
るため、希釈済み試料１２が拡散により薄められる。

【００２７】試料吸入に伴う希釈済み試料の薄まりに関
し、図４及び図５を参照して説明する。図４では、希釈
済み試料１２と純水７との境界領域１４が、混合室内に
形成されることを示している。この境界領域の液は、試
料濃度が一定していないため、分析用試料として使用さ
れない。従って、混合室内の長さ方向における濃度不均
一領域を減少すれば、分析に使用できる希釈済み試料の
量を増すことができる。

【００２８】希釈済み試料と純水の間に空気層を介在さ
せることにより濃度不均一領域を少なくすることができ
るが、空気層は伸縮性が大であるため分注プローブ５０
からの試料吐出時の分注精度が低下するので、本実施例
では採用していない。

【００２９】第１及び第２シリンジポンプ２７、２８に
よる各流量は、制御部によりプランジャ９、１０の移動
速度を制御することにより両液の混合割合を調節でき
る。この機能を利用し、混合室内における境界領域に該
当する試料の濃度を、僅かに高めて拡散による薄まりと
相殺し、境界領域の大きさを低減する。すなわち、試料
の吸入開始時にのみ、その後よりも吸引流量Ｆを１〜３
％程度高くするか、あるいは、送液流量Ｄを僅かに小さ
くする。図５の曲線（ａ）は、試料の吸引開始から吸引
終了まで一定の吸引流量を維持した場合を示し、図５の
曲線（ｂ）は、試料の吸引直後のみ吸引流量を僅かに高
め、その後一定の吸引流量に戻した場合を示す。曲線
（ｂ）の場合は、均一濃度領域が拡張される。

【００３０】分注プローブ５０内への試料の吸入が終え
たときには、混合室内に希釈済み試料が形成されている
ことになるが、この時、管路部２１内には図３に示すよ
うに試料原液８が存在する。この管路部２１内の非希釈
試料は、希釈試料が不要な分析項目用の試料受入部へ吐
出して、それらの分析項目を分析させることができる。
そのような試料受入部が電解質分析部１７である場合に
は、非希釈試料がそこに分注され、ナトリウム、カリウ
ム、塩素等の各イオンの分析項目が測定される。又、試
料受入部が反応ライン６０上の反応容器１８である場合
には、非希釈試料が例えば免疫分析項目（特に低感度項
目）を測定するために試料吐出位置の反応容器に吐出さ
れる。

【００３１】分注プローブ５０が管路部２１内の非希釈
試料を分注した後、分注プローブはプローブ洗浄槽１９
上に移動し、残りの非希釈試料を排出すると共に、均一
希釈試料の部分が管路部２１の先端まで達する状態にす
る。この場合、連通孔から管路部２１の方へ純水が拡散
する恐れがあるので、第１シリンジポンプ２７のプラン
ジャ９の押し込み中に、第２シリンジポンプ２８のプラ
ンジャ１０を僅かずつ引き抜くことにより、混合室１３
内の希釈済み試料を希釈液通路５内に僅かに吸引して分
注すべき希釈済み試料の薄まりを防止する。

【００３２】その後、分注プローブ５０は試料吐出位置
１８ａ上に移動され、第１シリンジポンプ２７のプラン
ジャ９を押し込んで、所定量の希釈済み試料を反応容器
１８に吐出する。希釈済み試料は、複数の反応容器１８
に分配することもできる。希釈済み試料の分注を終えた
分注プローブ５０は、プローブ洗浄槽１９まで移動さ
れ、電磁弁１５及び２９を開状態にし、送水ポンプ１６
により送られる純水を、混合室１３を経て管路部２１か
ら吐出させることにより、プローブ内を洗浄する。プロ
ーブの管路部２１の外壁は、洗浄槽１９からの洗浄水に
より洗浄される。

【００３３】分注プローブ５０の洗浄の際に、図２にお
ける一体型の超音波発振部１１を動作させ、超音波によ
り洗浄効率を高める。分注プローブ内の液に振動を付与
する手段としては、超音波発振部の代わりに、機械的振
動をもたらす加振機を用いてもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、試料を分注する分注プ
ローブ内において試料が希釈されるので、反応ライン上
の反応容器を用いずに済み、希釈専用ラインを設けなく
てもよい。それ故、希釈が必要な多数の試料を、簡易な
構成でもって効率的に希釈分注できるという効果が奏さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である自動分析装置の概略構
成を示す図である。

【図２】分注プローブの動作を説明するための図であ
る。

【図３】混合室内での合流混合の状態を説明するための
図である。

【図４】長さ方向の濃度勾配を説明するための図であ
る。

【図５】希釈済み試料の拡散を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１：内管、 ２、６：シリンジ、 ３：連通孔、 ４：
外管、 ５：希釈液通路、 ９、１０：プランジャ、
１１：超音波発振部、 １３：混合室、 １７：電解質
分析部、 １８：反応容器、 ２１：管路部、 ２３：
試料容器、 ２７：第１シリンジポンプ、 ２８：第２
シリンジポンプ、 ３０：サンプルディスク、 ３２：
可動アーム、 ５０：分注プローブ、 ６０：反応ライ
ン、 ６５：多波長光度計。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降可能な分注プローブ内に試料容器から
   試料を吸入し吸入された試料を反応ライン上の反応容器
   に吐出する試料分注方法において、上記分注プローブと
   して、吸入すべき試料に接触する側に配置された管路部
   と該管路部に連通された混合室とを有するプローブを用
   い、上記分注プローブが上記試料容器上に位置づけられ
   ている間に上記混合室内に試料及び希釈液を流入させて
   上記管路部内には非希釈試料を収容せしめると共に上記
   混合室内には希釈液により希釈された試料を形成せし
   め、上記管路部内の非希釈試料を希釈試料が不要な分析
   項目用の試料受入部に吐出した後、上記混合室内の希釈
   された試料を上記反応容器に吐出することを特徴とする
   試料分注方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の試料分注方法において、上
   記混合室内に流入する試料の流量と上記混合室に流入す
   る希釈液の流量との比率を変更することにより試料の希
   釈の程度を変えることを特徴とする試料分注方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の試料分注方法において、上
   記試料及び希釈液が流入される上記混合室内の液を振動
   することにより試料と希釈液との混合を促進することを
   特徴とする試料分注方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の試料分注方法において、上
   記分注プローブによる試料の分注後に上記混合室及び上
   記管路部を通して洗浄液を吐出するときに、上記混合室
   内の洗浄液に振動を付与することを特徴とする試料分注
   方法。
5. 【請求項５】 試料を試料容器内から吸入して反応ライン
   上の反応容器に分注する昇降可能な分注プローブを備え
   た自動分析装置において、上記分注プローブは、吸入す
   べき試料に接触する側に配置された管路部と、該管路部
   に連通された混合室と、該混合室に連通された希釈液通
   路とを具備し、上記管路部を経て上記混合室内に上記試
   料容器からの試料を吸入するのに伴い上記混合室内に上
   記希釈液通路から希釈液を流入せしめるように構成した
   ことを特徴とする自動分析装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の自動分析装置において、上
   記混合室内の液に振動を付与する手段を設けたことを特
   徴とする自動分析装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の自動分析装置において、上
   記混合室を第１流路を介して第１のシリンジポンプに接
   続し、上記希釈液通路を第２流路を介して第２のシリン
   ジポンプに接続し、上記第１のシリンジポンプによる液
   体吸入流量と上記第２のシリンジポンプによる液体吐出
   流量との割合を制御部により制御するように構成したこ
   とを特徴とする自動分析装置。