JP4966875B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動分析装置に関し、特に、液体の表面に生じた泡を消泡し、かつ、分析試薬への影響を最小限に抑える機能を有する自動分析装置に関する。

血液や尿などの生体由来試料や、土壌や河川などの環境中に含まれる物質を測定する場合に、磁性粒子などの表面に試薬を固定し、試料中の測定対象のみを効率的に捕捉し、高感度分析を行うことが多い。例えば、血液を試料として血液中の抗原または抗体を測定する免疫分析では、抗原抗体反応を行う抗体あるいは抗原を磁性粒子に予め固定しておく。試料と磁性粒子を反応させ、試料内の測定対象である抗原または抗体を捕捉した後、磁性粒子を洗浄することにより試料中の余剰物質を洗い流す。この磁性粒子に色素あるいは標識酵素などを反応させることにより、捕捉された測定対象の有無や存在量を測定するものである。

このような磁性粒子を用いた測定を行う自動分析装置は、血液や尿などの生体サンプルをサンプルが収容された容器から反応容器へ分注し、更に試薬が収容された試薬容器から、生体サンプルが分注された反応容器へ試薬を分注し、サンプルと試薬の混合液の色の変化を光度計等の測定手段によって測定するものである。

サンプル，試薬共に分注動作の際には分注対象の液体内へ分注プローブの先端を浸漬させるが、その浸漬深さが大きいほどプローブ外壁への液体付着量が増し、異なるサンプル，試薬間でのコンタミネーションが大きくなる。そこで、分注プローブの浸漬深さを極力低減する為に、容器内の液体の液面を検出しプローブの先端が液面より僅かに下に達した位置でプローブの下降動作を停止させ、次いでプローブ内へ所定量の液体を吸引するように動作制御する手法が一般的に行われている。この場合、液面を正確に検知する技術が重要となる。液面を検知する技術としては、分注プローブと液体の間の静電容量変化を測定する方法，分注プローブ内の圧力変化を測定する方法等さまざまな方法が提案されている。

サンプル，試薬を分注する際には回りの空気を巻き込んで液面に泡が生じる場合がある。その場合、静電容量測定方式（分注プローブと液体が接触すると静電容量が大きく変化することを利用）では泡の表面に分注プローブが接触した時点で、その点を液面と誤認識し、所定量の試薬，サンプルが分注できない可能性があった。

特に磁性粒子は自重により沈降するため、自動分析装置に攪拌機能を備え付け、分注前に攪拌して磁性粒子が均等に分散し、分注できるような仕組みが必要となる。また、磁性粒子が試薬容器中あるいは反応容器中で速やかに沈降してしまい、分散もしくは反応の阻害となることを防ぐために、あるいは磁性粒子に固定した抗原あるいは抗体のような分子を保護するため、磁性粒子の含まれる試薬には界面活性剤や蛋白などを添加することも多い。このため、磁性粒子試薬などは特に液面に泡が発生しやすくなっている。

このため、試薬容器に入っている試薬の液面に泡が生じても、液面を検出できる手段を備えた自動分析装置が提案されてきた（下記特許文献参照）。特許文献１には、泡発生前および泡発生の初期段階での分注動作後の液面高さの推移を記憶しておき、該液面高さの推移を外挿して、泡が発生した場合でも、現在の液面を推定する機能を備えることを特徴とする自動分析装置が開示されている。
特開２００４−１７０２７９号公報 特開２００７−４６９９８号公報

上記特許文献１記載の技術により、液面検知センサは液面上方に存在する泡を液面と誤検知するため、分注ノズルが正しい位置まで降下せず、正しく分注できなくなるようなエラーを低減することは可能になるが、泡を消す発明のものではない。

また、液体の表面に生じた泡を消すための、シリコーン系やポリエーテル系などの消泡剤が、発売されている。しかし、これら消泡剤の添加は、場合によっては分析用試薬の劣化を促進したり、分析結果に悪影響を与えたりする場合があるので、好ましくない。

上記課題に鑑みて、本発明は、液体の表面に生じた泡を消泡し、かつ、分析試薬への影響を最小限に抑える機能を有する自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の自動分析装置は、制御部と、揮発性物質を収容する第１の試薬容器と、分析用試薬を収容する第２の試薬容器と、反応容器と、前記各容器間を移動可能で試薬や蒸気の吸引及び吐出が可能で液面検出機能を備え前記制御部により制御可能な分注プローブとを備えた自動分析装置において、前記分注プローブは、前記制御部の制御により、前記第１の試薬容器において揮発性物質の液面から一定距離離れた位置で揮発性物質の蒸気を吸引し、前記第２試薬容器に移動し、前記第２試薬容器において分析用試薬の泡よりも上部の位置で吸引した蒸気を吐出し、分析用試薬の液面検知を行い、分析用試薬を吸引し、前記反応容器に移動し、前記反応容器において吸引した分析用試薬を吐出することを特徴とする。

さらに本発明の自動分析装置は、前記揮発性物質が低級アルコールであることを特徴とする。さらに本発明の自動分析装置は、揮発性物質がケトンの中で分子量が小さいことにより揮発性のある物質である特徴とする。さらに本発明の自動分析装置は、前記第１の試薬容器が、前記第２の試薬容器が複数設置できる試薬保冷部に、分析用試薬と共に設置され、温度コントロールされていることを特徴とする。さらに本発明の自動分析装置は、前記分注用プローブのホームポジションは、前記第２の試薬容器上であることを特徴とする。

本発明によれば、自動分析装置において、液体の表面に生じた泡を消泡し、かつ、分析試薬への影響を最小限に抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。

以下は、本発明の揮発性物質の蒸気を泡に吹き付け、液面上方を消泡する装置および装置プロトコルを使用した実施例である。

図１は本発明の自動分析装置一実施形態の概略を示す平面図である。なお、本発明の自動分析装置は、制御機能（制御部）を有しており、これにより、以下に示すピペッタ１１６等の動作は自動で行えるものである。

ピペッタ１１６は液面検知機能が付加された分注プローブであり、分注プローブと液体との間の静電容量を検出し、液面に分注プローブが接触したときの静電容量の変化を利用して液面を検知することが可能となっている。試薬容器を複数設置できる試薬ディスク１１４は試薬保冷部にあり低温に保冷されており、測定用試薬や揮発性物質が設置されている。揮発性物質として、ここでは９９．５％エタノールを用いたが、エタノール以外のメタノールやプロパノールなどの低級アルコールでもよい。また、アセトンや酢酸エチルエステル等のケトンの中で分子量が小さいことにより揮発性のある低分子ケトンでも代用可能である。

ビーズ攪拌１１９は、試薬ディスク１１４上の磁性粒子試薬を分注前に攪拌し、磁性粒子を分散させるための機構である。この磁性粒子試薬は、沈殿し易い組成の試薬であり、且つ界面活性剤や蛋白を含有し泡立ち易い試薬となっている。この試薬を用い分析を行う場合は安定した分析結果を得るために、装置分析動作中に周期的に試薬を攪拌し試薬容器内の試薬濃度を均一化する必要が生じる。つまり結果として攪拌動作後に試薬容器内の液面検知を行い吸引するが、試薬液面上に攪拌に伴う泡が発生し、攪拌後は試薬液面上に泡の層が発生してしまう可能性があった。

経過テスト数の増加に伴い試薬液面上に攪拌動作による泡が生成され、最終的には数ｃｍ程度の泡の層を形成することになる。しかしながら液面検知時の試薬液体内へ分注プローブの先端の浸漬深さはコンタミネーションを極力防ぐ為に液面より僅かに下、具体的には２〜４ｍｍ程度試薬に浸漬した位置でプローブの下降動作を停止させ、次いでプローブ１１６内へ所定量の液体を吸引するように制御している。

この為、“理想的な試薬液面高さ”、つまり真の液面高さと“泡発生時の試薬液面高さ”に数ｍｍ以上、具体的には約５ｍｍ以上の相違が試薬液面上の泡により存在した場合は、前述液面検知動作での試薬での浸漬深さでは真の液面まで到達せず、真の液面から液体の試薬を吸引せず、真の液面の上に生成された泡の試薬を分注し、最終的に分析結果異常となる危険性を有していた。

このような試薬容器内に発生した気泡の悪影響を回避するために、消泡操作を分注前に行う。図２は、本発明の自動分析装置の消泡の一実施形態であるプロトコルを示す図である。図３は、本発明の自動分析装置の消泡の一実施形態を示す説明図である。エタノール１３１を有するエタノール容器１３０は、試薬ディスク１１４やピペッタ１１６のホームポジション下（１１７）にあってもよい。磁性粒子試薬１４１を有する磁性粒子試薬容器１４０は、試薬ディスク１１４に存在する。

まず装置の蓋開閉機構１１８により磁性粒子試薬容器１４０およびエタノール容器１３０の蓋を開ける（Ｓ１０１）。ビーズ攪拌１１９により磁性粒子試薬１４１を攪拌する（Ｓ１０２）が、試薬組成によってはこの時に泡が発生することがある。

ピペッタ１１６はエタノール容器１３０に移動し（Ｓ１０３）、エタノール１３１の液面Ａを検知して（Ｓ１０４）、規定値分（ｄ１ｃｍ）上昇する。上昇した位置Ｂでシリンジ１１２動作によりエタノール蒸気の吸引を行い（Ｓ１０５）、そのまま磁性粒子試薬容器１４０の磁性粒子試薬１４１上にピペッタ１１６を移動させる（Ｓ１０６）。

磁性粒子試薬１４１上では規定のエタノール蒸気吐出位置Ｅ（ｄ２）において吐出操作を行い、攪拌により発生した泡を消泡する。エタノール蒸気吐出位置Ｅ（ｄ２）は、泡から離れた位置であればよく、図３のように、容器入口近傍から吐出してもよい。消泡後にピペッタを下降させ、液面検知（Ｓ１０８）後、規定量（ｄ３ｃｍ）下降した位置で磁性粒子試薬の吸引を行う（Ｓ１０９）。

この後、ピペッタ１１６は、反応容器１５０へ移動（Ｓ１１０）し磁性粒子試薬を反応容器１５０に吐出し（Ｓ１１１）、ホームポジション１１７へ移動し（Ｓ１１２）ノズルを洗浄して（Ｓ１１３）一連の操作を終了させる。

図４は、本発明の自動分析装置で行う測定例を示すプロトコルを示す図である。この装置を用いて、図４に示す測定プロトコルに従い、ＨＢｓ−Ａｇ（Ｂ型肝炎表面抗原）の免疫測定を行った。検体としてヒト血清を用い、担体にはマウス由来の抗ＨＢｓモノクローナル抗体を結合させた磁性粒子（１００μｇ／ｍＬ）を用いた。磁性粒子試薬には０．１％ＢＳＡを含んでいる。サンプルディスク１１３上の検体５０μＬを反応容器フィーダー１２０よりフィードされたホームポジション１１７上の反応容器１５０にピペッタ１１６を用いて分注する。

ここに磁性粒子試薬２００μＬを加えるが、磁性粒子試薬は試薬ディスク１１４上に設置されており、分注前にはビーズ攪拌１１９により攪拌される。試薬ディスク１１４にはエタノールも設置されており、ピペッタ１１６は磁性粒子試薬分注前に、エタノール蒸気を吸引し、磁性粒子試薬の上方にこの蒸気を吹き付けてから磁性粒子試薬を吸引し、反応試薬に分注する（Ｓ２０１）。２液が分注された反応容器１５０は、グリッパ１０８によりインキュベータ１０９上に移され、３７℃にて１０分間インキュベーション（Ｓ２０２）した後、洗浄ユニット１０４により第１Ｂ／Ｆ分離（Ｓ２０３）を行った。

第一Ｂ／Ｆ分離（Ｓ２０３）後、試薬ディスク１１４に設置された酵素標識抗体３５０μＬを反応容器１５０に添加する（Ｓ２０４）。この酵素標識抗体にはアルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）により標識されたマウス由来の抗ＨＢｓモノクローナル抗体０．８μｇ／ｍＬが含まれている。反応容器内で担体とよく混合し、３７℃にて１０分間インキュベーションした（Ｓ２０５）後、第２Ｂ／Ｆ分離（Ｓ２０６）を行った。

最後に、基質１１５に設置されたＡＭＰＰＤ （３−（２’−ｓｐｉｒｏａｄａｍａｎｔａｎｅ）−４−ｍｅｔｈｏｘｙ−４−（３”−ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ−１，２−ｄｉｏｘｅｔａｎｅ ｄｉｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｔ ／ ３−（２’−スピロアダマンタン）−４−メトキシ−４−（３”−ホスホリルオキシ）フェニル−１，２−ジオキセタン・２ナトリウム塩）０．２ｍｇ／ｍＬを含む基質液２００μＬを反応容器に加え（Ｓ２０７）、３７℃にて５分間インキュベーションし、検出器１０５内で波長４７７ｎｍにて発光量を測定した（Ｓ２０８）。この時の発光量はアルカリホスファターゼにより分解されたＡＭＰＰＤ量に依存するため、発光量を血清中のＨＢｓ−Ａｇ量に換算することが可能である。

なお、エタノール容器および周辺温度を規定するとエタノールの安定した蒸気量が得られる。特許文献２の「化学分析装置及びそれに使用する試薬装置」に開示されているように、試薬容器の内径と高さの比を調節することにより、エタノールの蒸気量を調整することができる。また同じく特許文献２にあるように、試薬容器の開口端を試薬容器の内部断面より小さくする等、容器の形状を変更することも効果的である。ただし、エタノール蒸気による消泡はごく少量の蒸気でも効果があるため、蒸気量の規定を厳密に行う必要はない。

以上説明したように本発明によれば、試薬容器内の試薬液面上に泡、或いは泡の層が存在した場合、真の液面ではなく泡の層を検知してしまい、プローブの先端が液面に到達せずに分注してしまい、つまり液体の試薬ではなく泡の試薬を分注し、最終的に分析結果異常となる危険性を有していたが、本発明を実施することにより、前述試薬上の泡の層を消泡し、確実に試薬液面に到達し、期待量を定量吸引することができ、確実な吸引動作を行うことができ安定した分析結果を得ることができる。

本発明の自動分析装置の一実施形態の概略を示す平面図である。 本発明の自動分析装置の消泡の一実施形態であるプロトコルを示す図である。 本発明の自動分析装置の消泡の一実施形態を示す説明図である。 本発明の自動分析装置で行う測定例を示すプロトコルを示す図である。

符号の説明

１０４ 洗浄ユニット（２箇所）
１０５ 検出器
１０８ グリッパー
１０９ インキュベータ
１１２ シリンジ（装置下部）
１１３ サンプルディスク
１１４ 試薬ディスク
１１５ 基質
１１６ ピペッタ（分注プローブ）（２箇所）
１１７ ピペッタチップ（ホームポジション）
１１８ ふた開閉機構
１１９ ビーズ攪拌
１３０ エタノール容器
１３１ エタノール
１４０ 磁性粒子試薬容器
１４１ 磁性粒子試薬
１５０ 反応容器
Ａ エタノール液面
Ｂ エタノール蒸気吸引位置
Ｃ 磁性粒子試薬吸引位置
Ｄ 磁性粒子試薬液面
Ｅ エタノール蒸気吐出位置

Claims (5)

1. 制御部と、揮発性物質を収容する第１の試薬容器と、分析用試薬を収容する第２の試薬容器と、反応容器と、前記各容器間を移動可能で試薬や蒸気の吸引及び吐出が可能で液面検出機能を備え前記制御部により制御可能な分注プローブとを備えた自動分析装置において、
   前記分注プローブは、前記制御部の制御により、前記第１の試薬容器において揮発性物質の液面から一定距離離れた位置で揮発性物質の蒸気を吸引し、前記第２試薬容器に移動し、前記第２試薬容器において分析用試薬の泡よりも上部の位置で吸引した蒸気を吐出し、分析用試薬の液面検知を行い、分析用試薬を吸引し、前記反応容器に移動し、前記反応容器において吸引した分析用試薬を吐出することを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１に記載の自動分析装置おいて、
   前記揮発性物質が低級アルコールであることを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１に記載の自動分析装置おいて、
   揮発性物質がケトンの中で分子量が小さいことにより揮発性のある物質であることを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動分析装置において、
   前記第１の試薬容器が、前記第２の試薬容器が複数設置できる試薬保冷部に、分析用試薬と共に設置され、温度コントロールされていることを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動分析装置において、
   前記分注用プローブのホームポジションは、前記第２の試薬容器上であることを特徴とする自動分析装置。

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