JP4618001B2 - 自動化学分析装置 - Google Patents

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本発明は、生化学的分析、免疫学的分析などに用いる試薬分注その他の液体容器内の液体を所定量吸引・分注する際に、容器内の液体を少量かつ正確に吸引し、試料溶液に熱変成を与えないように分注できるようにした分注ヘッドおよび生化学分析装置に関する。
従来の微少な液量を制御する方法として、次の2つの提案がされている。第1は、密閉容器内の空気圧を調整し、細管から所定液量を供給するものである(例えば、特許文献1参照)。図6は、その液量操作装置の側面図である。図において、101は密閉容器、102は細管、103は配管、104は切替弁、105は制御装置、106は温度検出器、107は液体検出手段である。
試料液101aの所望量を供給口102aより供給する場合、まず、制御器105からの信号により切替弁104を操作して加圧空気源により配管103を介して空気室101bを加圧し、試料液101aを空気室101bの圧力により圧送し、細管2を経由して供給口2aに到達させ、液体検出手段7で液体を検出し、該検出信号を制御器5に送る。制御器5は該検出信号により、切替弁4の操作以後の時間遅れを求め、それと所望供給量を用いて演算を行い、空気室101bをさらに加圧すべき時間を決定し、流体検出手段107からの信号を受け取ってから、切替弁104を操作して負圧源もしくは大気圧源に切り替える。以上の操作により、試料液101aは、供給口102aにより所定量が供給される。
第2は、分注装置を用いて試料を送液するものである(例えば、特許文献2参照)。図7は、その自動化学分析装置の構成ブロック図である。図において、201は反応ライン、202は試薬トレイ、203は被検試薬トレイ、204はプローブ洗浄部、205はアーム、206は移動ブロック、207は分注装置である。
自動化学分析装置は、所定角度ずつ間欠移動するターンテーブル型の反応ライン201には複数の反応容器201aが環状に配列されている。この反応ライン201の一側方には、複数の試薬容器202aを配列した試薬トレイ202と、複数の被検試料容器203aを配列した被検試料トレイ203と、プロープ洗浄部204とが並設されている。これら反応ライン201,試薬トレイ202及び被検試料トレイ203,プローブ洗浄部204の上方にはアーム205が架け渡されており、このアーム205には図示しない駆動機構によりその長手方向に移動動作させる移動ブロック206が設けられている。また、移動ブロック206には分注装置207のサンプルプローブ7aが設けられている。分注装置207はプローブ207a,ポンプ207b,希釈水容器207c及び三方コック(図示しない),配管207e, 207f, 207gより構成されている。
特開平1−262474号公報(第3頁、図2) 特許2656281号公報(第2頁 図1)
しかしながら、従来の自動化学分析装置は、試薬や被検試料を送液するポンプから供給口までの距離が長く、配管内の圧力損失や配管の曲げ状態の変動等により、ポンプから供給口へ吐出するのに十分な圧力が伝達されず、供給試料の液量にばらつきが生じる等の問題が生じていた。
また、試薬や被検試薬を分注するポンプ、希釈水溶器や三方コックがアーム駆動用制御機器、反応ライン駆動用制御機器や分析装置等と一緒に装置下面に配置されているので、密集した状態で配線や配管がされており、メンテナンスが困難であるという問題が生じていた。
また、溶液の配管と電気配線が混在した状態となっており、溶液の配管からの液漏れなどによる電気配線または制御機器のショートの原因になるという問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、分注ヘッドを机上に配置し、試薬の供給口までの距離を最短にし、精度良い液量を得ることができる自動分析装置を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、検査項目に対応した複数種類の溶液が保持された試薬ラインと、被検査対象の溶液が保持された被検試薬ラインと、前記試薬ラインと前記被検試薬ラインとの溶液を混合する反応ラインと、昇降旋回するアーム先端に取り付けられたノズルからなる分注アームとをベース上面に配置し、前記反応ラインの溶液の濃度分析を行う分析ラインと、前記分析ラインを制御する分析ライン制御器と分析データを比較および格納するデータ処理部と、前記反応ラインの動作を制御する反応ライン制御器と、前記分注アームの動作を制御する分注アーム制御器と、前記被検試薬ラインの動作を制御する被検試薬ライン制御器と、分注ヘッドへ配管を介して送液する脱気水装置とを前記ベース下面に配置した自動化学分析装置において、
前記分注ヘッドは、分注アームの昇降駆動部送出口が上方を向くように装着され、前記分注ヘッドの送出口と前記ノズル間の配管が前記分注アームの第1の開口およびアームの第2の開口を通じて接続されものである。
請求項2に記載の発明は、前記脱気水装置から前記分注ヘッドへ送液する配管に配設する少なくとも1つの弁が前記ベース上に配置されたものである。
請求項3に記載の発明は、前記分注ヘッドの送出口と前記ノズル間の配管に配設する少なくとも1つの弁が前記アーム内に配置されたものである。
発明によると、分注ヘッドを分注アームに装着することにより、ノズルの試薬供給口までの距離を最短にすることができることから、精度良い液量を得ることができる。
また、本発明によると、分注ヘッドと弁をベース上に配置したことで、ベース下面に配置する器材を少なくできるとともに、液漏れの原因となる配管の連結部がなくなり、電気的なショートの問題が解決できるとともに、メンテナンス性が向上する。
また、本発明によると、配管がアームの動作に関係なく固定された形状でアーム内を通じてノズルに装着されることから、配管の曲げの影響による管路抵抗の変化が生じにくく、高精度な液量が得られる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の自動化学分析装置の構成ブロック図である。図において、1はベース、2は被検試薬ライン、3は反応ライン、4は分注アーム、5はアーム、6は分注ヘッド、7は弁、8は弁、9はノズル、10は配管、11は分析ライン、12は分析ライン制御器13はデータ処理部、14は反応ライン制御器、15は分注アーム制御器、16は脱気水装置、17は被検試薬ライン制御器である。
ベース1上面には、被検試薬ライン2、反応ライン3と、アーム5および分注ヘッド6を具備した昇降回転軸4が配置されている。また、ベース下面は、分析ライン11、分析ライン制御器12および分析結果を保存するデータ処理部と、各ラインを制御する反応ライン制御器14、分注アーム制御器15と被検試薬ライン制御器17と、分注ヘッドへ差動流体を供給する脱気水装置とから構成されている。
被検試薬ライン2および反応ライン3は、従来例の図7に示した反応ラインと同様に図示しない被検試薬容器を具備し、回転角度は反応ライン14および被検試薬ライン制御器17で制御され、ステッピングモータやサーボモータで駆動されている。
また、分注ヘッド6は分注アーム4に装着されている。分注ヘッド6と脱気水装置16間は配管10がベース1の図示しない開口を通って、ベース上に配置された弁7を介して給水口に接続されている。また、分注ヘッド6とノズル9間も配管10により弁8を介して接続されている。
次に分注ヘッド6および分注アーム4とアーム5の関係について図2を用いて説明する。分注アーム4は、モータからなる昇降駆動部41の回転をウォームギアとラックによる直動機構により昇降し、アーム5を旋回させる旋回駆動部42から構成されている。
また、アーム5には、弁8や図示しない液面検出センサの回路部等が配置され、先端にノズル9が取り付けられている。
また、分注ヘッド6は、ピストンタイプの送液装置であり、シリンジ62とシリンジ62の中に配置したプランジャー621を移動させる駆動装置61からなり、シリンジ62の先端には給水口63と送出口64が備えられ、給水口63は図示しない脱気水装置と配管10を介して接続されている。もう一方の送出口64は配管10に接続され、配管10は分注アーム4に形成された第1の開口43およびアーム5に形成された第2の開口44を通り、弁8を介してノズル9に接続されている。
本発明が特許文献1および特許文献2と異なる部分は、分注ヘッドを分注アームに装着することによりベース上面に配置した部分である。
ここでは、弁を2つの弁を用いて説明したが、図3に示すようなアーム内に配置した3方弁を用いても良い。シリンジには給水口と送出口を兼用したものを用いても良い。
また、分注ヘッドへ供給する水に脱気水を用いて説明したが、通常の水を用いても良く、その場合は脱気水装置が必要ない。また、設備に脱気水を精製する装置を有する場合はベース下面に配置する必要がない。さらに、本実施例には、特に説明に必要な機器のみを記載したものであり、実施例に記載していないが、洗浄槽、試薬ラインや、各ラインの温度制御する恒温層などを有していることは言うまでもない。
また、分注ヘッドからノズルへの配管が、第1の開口および第2の開口を通って接続されるように説明したが、かならずしも分注アームおよびアーム内を通る必要はなく、分注アームまたはアームの一方、もしくは分注アームとアームの外部からノズルに接続するようにしても良い。さらには図4に示すように、第1の開口を通り、一旦分注アームの外部に出て、もう一度アーム内を通じて弁に接続されるものでも良い。
次にその動作について説明する。図示しない自動化学分析コントローラからの指令により、以下のように動作する。
分注動作では、まず各被検試料の位置が自動化学分析コントローラより指示される。これに基き被検試料ライン2がアーム5に対応する所定位置に移動され、アーム5は被検試料ライン2の所定被検試料容器上に移動されて待機する。
次に、分注指示とともに各被検試料を所定の反応ライン3に数10nl〜数μl分注する。
次に、分析項目に応じた試薬位置の指示により試薬ラインが所定位置に移動される。そして、分注指示により試薬が所定の順序で反応ライン3に分注される。
次に、分析ライン11で比較判断される。まず、反応容器内の被検試料と試薬からなる反応液が分光計により分析され、分析値が算出される。そして、該分析項目の正常値範囲が読み出され、該分析値が正常値範囲内に含まれるか否かが判断される。
分注ヘッドからノズルの吐出口までの配管の長さの相違による吐出量の正確度と精密度で比較する。ここで、吐出量は1μlとした。実験では20回の吐出実験を行い、液量を評価した。正確度は20回の吐出量の平均値を平均吐出量とし、平均吐出量と設定値の割合から求めた。また、精密度は、標準偏差を平均吐出量で除した値で求めた。
分注ヘッドをベース下面に配置した場合(配管長:3m)は、正確度25%(平均吐出量0.8μl)、精密度10%であった。
次に分注ヘッドを分注アームに装着した場合(配管長:50cm)は、正確度1%(平均吐出量0.99μl)、精密度0.91%であった。
次に分注ヘッドをアームに配置した場合(配管長:10cm)は、正確度0.8%(平均吐出量0.992μl)、精密度0.7%であった。
このように、分注ヘッドを分注アームに装着し、ノズルの吐出口までの管路抵抗を低減することで、液量誤差が低減でき、高精度な液量制御が可能である。
また、分注ヘッドと弁をベース上に配置したことで、ベース下面に配置する器材を少なくできるとともに、液漏れの原因となる配管の連結部がなくなり、電気的なショートの問題が解決できるとともに、メンテナンス性が向上する。
図5は、分注ヘッド6および分注アーム4とアーム5の関係を示す側面図である。分注ヘッド6がアーム5の中にノズル65の送出口が横向きになるように配置されたものである。その他の構成については、実施例1と同様であるので説明を省略する。分注ヘッド6は、シリンジ62の先端には給水口と送出口を兼用したノズル65が備えられ、ノズル65は3方弁81に接続されており、3方弁は、脱気水装置からの配管とノズル9への配管が各々接続されている。
動作についても実施例1と同様であるので説明を省略する。
本実施例では、アーム内に3方弁を配置した構成を用いて説明したが、3方弁はベース上に配置されていれば良く、ベース上に固定または、分注アームに装着されていても良い。また、弁に3方弁を用いて説明したが、実施例1で説明したように弁を2つ用いても良い。
また、本実施例では、ピストンタイプのポンプを用いて分注ヘッドを構成して説明したがロータリ型やスクロール型でも良く、精度良く送液できるポンプであれば良い。
使用する溶液を生化学的分析、免疫学的分析などに用いる試薬から、半導体製造に関するレジスト、化学溶剤や接着剤にすることによって微少量の液量を制御する必要がある塗布作業という用途にも適用できる。
本発明の実施例を示す自動化学分析装置の構成ブロック図 本発明の分注ヘッドと分注アームを示す側断面図 本発明の分注ヘッドと弁間の配管を示す図 本発明の第2の分注ヘッドと弁間の配管を示す図 本発明の第2の実施例の分注ヘッドと分注アームを示す側断面図 第1の従来の流量操作装置の側面図 第2の従来の自動分析装置の構成ブロック図
符号の説明
1 ベース
2 被検試薬ライン
3 反応ライン
4 分注アーム
41 昇降駆動部
42 旋回駆動部
43 第1の開口
44 第2の開口
5 アーム
51 磁界検出素子
6 分注ヘッド
61 駆動装置
62 シリンジ
621 プランジャー
63 給水口
64 送出口
65 ノズル
7 弁
8 弁
81 3方弁
9 ノズル
10 配管
11 分析ライン
12 分析ライン制御器
13 データ処理部
14 反応ライン制御器
15 分注アーム制御器
16 脱気水装置
17 被検試薬ライン制御器
101 密閉容器
101a 試料液
101b 空気室
102 細管
102a 供給口
103 配管
104 切替弁
105 制御装置
106 温度検出器
107 液体検出手段
201 反応ライン
201a 反応容器
202 試薬トレイ
202a 試薬容器
203 被検試薬トレイ
204 プローブ洗浄部
205 アーム
206 移動ブロック
207 分注装置
207a プローブ
207b ポンプ
207c 希釈水溶器
207e 配管
207f 配管
207g 配管

Claims (4)

  1. 検査項目に対応した複数種類の溶液が保持された試薬ラインと、被検査対象の溶液が保持された被検試薬ラインと、前記試薬ラインと前記被検試薬ラインとの溶液を混合する反応ラインと、昇降旋回するアーム先端に取り付けられたノズルからなる分注アームとをベース上面に配置し、前記反応ラインの溶液の濃度分析を行う分析ラインと、前記分析ラインを制御する分析ライン制御器と分析データを比較および格納するデータ処理部と、前記反応ラインの動作を制御する反応ライン制御器と、前記分注アームの動作を制御する分注アーム制御器と、前記被検試薬ラインの動作を制御する被検試薬ライン制御器と、分注ヘッドへ配管を介して送液する脱気水装置とを前記ベース下面に配置した自動化学分析装置において、
    前記分注ヘッドは、分注アームの昇降駆動部送出口が上方を向くように装着され、前記分注ヘッドの送出口と前記ノズル間の配管が前記分注アームの第1の開口およびアームの第2の開口を通じて接続されたことを特徴とする自動化学分析装置。
  2. 前記脱気水装置から前記分注ヘッドへ送液する配管に配設する少なくとも1つの弁が前記ベース上に配置されたことを特徴とする請求項1 記載の自動化学分析装置。
  3. 前記分注ヘッドの送出口と前記ノズル間の配管に配設する少なくとも1つの弁が前記アーム内に配置されたことを特徴とする請求項1記載の自動化学分析装置。
  4. 前記弁に3方向弁が用いられたことを特徴とする請求項記載の自動化学分析装置。
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