JP5042197B2 - 化学分析装置 - Google Patents

Description

本発明は血液、尿等の生体サンプルの定性・定量分析、もしくは免疫反応分析を自動で行う化学分析装置の試薬、サンプルの分注システム、および試薬容器保管庫を使用した化学分析装置に係り、特に試薬容器キャップの開閉手段をコンパクトに収容可能で、かつ前記キャップの開閉タイミングを最適に設定しうる化学分析装置に関する。

従来の血液、尿等の分析を行う化学分析装置では、分析に使用する試薬を冷蔵保存する必要があり、そのために試薬保冷庫を備え、試薬保冷庫内の回転ディスク上に配置した試薬容器からピペッティング機構により検査項目に対応した試薬を吸引し反応容器に分注する。吸引時を除くと、試薬容器はそのキャップを閉鎖している。これは保管中の試薬蒸発を防止するためで、キャップはピペッティング機構による吸引動作のつど開放、閉鎖される必要がある。

従来方式のキャップ開閉機構では、例えば特許第２９５５６１３号特許公報（特許文献１）に記載のように、試薬保冷庫側面に開閉のための機構系を配置する必要がある。また上記方式では試薬容器が保冷庫の特定の位置にあるときのみ開閉操作が可能で、そのため試薬吸引位置とキャップ開閉位置とが異なっていることから、キャップを開放してから試薬吸引後に閉鎖するまでキャップは開放されたままの状態でおかれることになる。そのため試薬の蒸発防止が不十分であり、さらにキャップが開放されたままの試薬容器中への結露水の滴下などの問題があった。

特許第２９５５６１３号特許公報

上記従来例ではキャップ開閉機構のために余分な設置面積を必要とし、これが装置小型化の障害となっていた。また、ピペッティング機構による吸引位置と、キャップ開閉位置が異なっていることによりキャップ開放時間短縮に限界があり、そのため試薬蒸発量の増加、さらに試薬容器への結露水の滴下、混入などのリスクを有している。

本発明は、上記の課題に鑑み、検体を含む試薬の蒸発を抑制、および結露水の滴下、異物混入を防ぐことができる化学分析装置を提供することを目的とする。また、化学分析装置の小型コンパクト化を図ることを目的とする。

本発明は、試薬、もしくは検体を貯蔵する複数の試薬容器と、前記複数の試薬容器を保持する試薬容器保持部と、前記試薬と検体とを反応させる反応容器と、前記試薬容器保持部を任意の角度位置に回転させて停止させる容器保持部回転手段を有する化学分析装置において、前記試薬容器から前記試薬、もしくは前記検体を吸引して前記反応容器に分注するピペッティング機構と、前記ピペッティング機構の吸引分注に際し、前記複数の試薬容器に備わる個々のキャップを個別的に開閉するキャップ開閉機構を備えることを特徴とする。

また、本発明は、試薬、もしくは検体を貯蔵する複数の試薬容器と、前記複数の試薬容器を保持する試薬容器保持部と、前記試薬と検体とを反応させる反応容器と、前記試薬容器保持部を任意の角度位置に回転させて停止させる容器保持部回転手段と、前記試薬容器から前記試薬、もしくは前記検体を吸引して前記反応容器に分注するピペッティング機構を有する化学分析装置において、前記ピペッティング機構の吸引分注に際し、前記複数の試薬容器に備わる個々のキャップを個別的に開閉するキャップ開閉機構を備え、前記キャップ開閉機構が試薬容器保持部を上下から見た投影面内に置かれることを特徴とする。

本発明によれば、分注をする試薬容器のキャップを個別的に開閉するので、検体を含む試薬の蒸発を抑制、結露水の滴下、異物の混入を防ぐことが図られる。

また、キャップ開閉機構が試薬容器保持部を上下から見た投影面内に置かれるので、試薬容器保持部を脇に置くもの比べ、化学分析装置の小型コンパクト化が図られる。

本発明の実施例について説明する。

図１に示しているのは本発明における化学分析装置の平面構成図であり、検体中に含有される特定の化学成分、もしくは生体由来の含有物を定性、定量的に分析する機能を有している。図１にはキャップ開閉機構は図示していない。

以下図１に従って分析の工程を述べる。

まず、血液等の検体が封入された検体容器が搬送装置により自動、もしくはオペレータにより手動で検体容器保持位置１にセットされる。検体は希釈等の前処理後に反応容器保持部４において反応容器に分注される。

さらに試薬保冷庫２に保管されている反応用の試薬を、分析項目に応じてピペッティング機構３により反応容器に分注後、反応容器はインキュベータ５に移送される。インキュベータ５中では反応容器中の試薬、検体溶液は温度等の環境条件を制御され、さらに必要に応じて溶液の攪拌操作等を加えられることにより化学反応を促進させる。

試薬の分注とインキュベータにおける化学反応促進工程は、必要に応じて複数回繰り返される。インキュベータ５における化学反応処理終了後、反応容器は光学測定部６に移送され分光、吸光、もしくは蛍光による光量測定を行い、測定結果から検体中の成分分析を行う。

上記の分析工程において、反応に必要な試薬は試薬容器に分封され、図２ａおよび図２ｂに示すように各試薬容器は分析項目ごとに準備された試薬容器７を一列に配列して一体化した試薬容器組８としてまとめられ、試薬容器組ごとに試薬ディスク９上に配置される（図３）。

試薬容器保持部である試薬ディスク９には、試薬容器組８が放射状に多数配列されている。この試薬容器保持部である試薬ディスク９は試薬保冷庫内に回転可能に配置されている。試薬容器保持部は容器保持部回転手段により回転駆動される。実行中の分析項目に対応する試薬容器が所定の角度位置に位置するよう試薬ディスクを回転させ、ピペッティング機構により容器中の試薬が吸引される。

試薬容器は保管中の異物混入、および蒸発を防止するためにキャップにより閉鎖されており、ピペッティング機構による吸引分注時のみ開放される。

図４、図５ａおよび図５ｂにキャップを備える試薬容器の構成を示す。図４は試薬容器７の断面、図５ａおよび図５ｂはそれぞれ試薬容器のキャップ上面、および側面の断面である。

試薬容器７はその上部にキャップ部１０を有する。キャップ部１０は開閉レバー１０ａ、キャップ１０ｂ、回動支点１０ｃ、キャップホルダ１０ｄから構成される。開閉レバー１０ａとキャップ１０ｂは一体構造をなして回動支点１０ｃでシーソ作動回動可能に支持され、開閉レバー１０ａに押力を印加して押し下げることにより、キャップ１０ｂは跳ね上げられて試薬容器は開放状態となる。回動支点１０ｃに組み込まれたバネ機構１０ｅにより、キャップ１０ｂは閉鎖するように付勢されている。このため、開閉レバー１０ａにかかる押力が解除されるとキャップ８ｂは閉鎖位置に復帰する。

上記試薬容器のキャップ開閉機構、およびピペッティング機構の動作を示したものが図６ａ、及び図６ｂである。分注動作時、まずキャップ開閉機構の開閉ピン１１が保冷庫カバー１２に設けられた挿入口１３から降下し、開閉レバー１０ａを押し下げてキャップ１０ｂがハネ上げられて試薬容器７は開放状態となり（図５ｂ）、次いで試薬容器が開放状態のままで分注ノズル１４が容器内に挿入され、試薬が吸引される。

なお、保冷庫カバー１２は、試薬保冷庫２の一部で、試薬保冷庫２の蓋になっている。試薬容器７や試薬容器組８の入れ替えは保冷庫カバー１２を外して行う。挿入口１３は、分注ノズル出入口と開閉ピン出入口を含む。

吸引動作が終了し、分注ノズル１４が上方に退避した後、開閉ピン１１も上方に退避し、開閉レバー１０ａにかかる押力が解除されることによりキャップが閉じ、試薬容器は閉鎖状態となる。

このような構成をもつキャップ開閉機構は、ピペッティング機構の吸引分注作動に際し、複数の試薬容器に備わる個々のキャップを個別的に開閉するので、先の従来例で述べた複数の試薬容器に備わるキャップが一緒に開閉されるものとは違い、検体を含む試薬の蒸発を抑制したり、結露水の滴下、異物混入を防ぐことができる。

図７ａ、７ｂは、保冷庫カバー上の配置された挿入口１３を示す。

図７ａにおいて、薬容器保持部である試薬ディスク９に配置された試薬容器組８を示す。この試薬容器組８中に配置されている試薬容器口８−１〜８−５に対して、ピペッティング機構の回転移動分注アーム１５の先端に設けられている分注ノズル１４が、アクセス可能な位置に挿入口１３が配置されている必要がある。

すなわち、回転移動分注アーム１５は回転軸１５−１を回転中心として回転可能に構成されており、試薬ディスク９の回転により試薬容器口８−１〜８−５が位置可能である図７ａ、図７ｂ中の破線で示した同心円（試薬ディスク９の回転中心と同心な５本の点線円）と回転移動分注アーム１５の先端部が移動する円弧の軌道（一点鎖線）との交点１３−１〜１３−５が挿入口１３の位置となる。

図８ａ、図８ｂは、挿入口の形状を示す。

第１の実施形態である図８ａが示す挿入口１３に含まれる分注ノズル出入口１３ｂと開閉ピン出入口１３ａが一つに連なるように形成されている。第２の実施形態である図８ｂの方は、分注ノズル出入口１３ｂと開閉ピン出入口１３ａが隣接して分離している。分離することで挿入口（分注ノズル出入口１３ｂと開閉ピン出入口１３ａ）の開口面積を減らし、保冷庫への熱流入低減を図っている。

図６ｂ、図８ａ、図８ｂに示すように、分注ノズル出入口１３ｂと開閉ピン出入口１３ａを含む挿入口１３に分注ノズル１４、開閉ピン１１が同時に挿入する。ピペッティング機構の回転移動分注アーム１５の先端とキャップ開閉機構の先端は、接触干渉しない程度に近接するように配置構成になっている。

キャップ開閉機構の第１の実施形態に関し、図９〜図１１を引用して説明する。

キャップ開閉機構１６は、開閉ピンを上下方向に昇降する昇降機構部４０と、ガイドレール３０を有する。昇降機構部４０は、図１１に示すように、昇降基柱１９と、駆動プーリ２１ａ、従動プーリ２１ｂ、駆動プーリ２１ａと従動プーリ２１ｂで回る昇降ベルト２０、昇降ベルト２０に設けられ、前記開閉ピン１１を把持する把持部３１を有する。

水平移動機構部は昇降機構部４０の昇降基柱１９を支持して移動する移動台３２と、移動台３２の水平方向移動をガイドするガイドレール３０と、移動台３２に設けられ、ガイドレール３０を両側から挟持する駆動輪１７ａ、１７ｂおよび従動輪１８ａ、１８ｂを有する。ガイドレール３０は、円弧形状をしている。この円弧の中心は、ピペッティング機構の回転移動分注アーム１５の回転中心と同心になっている。

図９〜図１１には図示されていない保持基台部は、ガイドレール３０を化学分析装置のフレームに固定支持する。

このような構成をしたキャップ開閉機構１６の昇降機構部４０は保冷庫カバー１２上に配置されたガイドレール１５上を移動台３２に載って水平方向に行き来移動する。

水平方向の移動は、駆動輪１７ａ、１７ｂと、従動輪１８ａ、１８ｂでガイドレール１７を挟んでいるので、スムーズに安定的に行われる。これによりキャップ開閉機構１６は挿入口１３の配列に沿って移動することが可能で、単一のキャップ開閉機構により複数の試薬容器の開閉を個別的に対応できる。

キャップ開閉機構１６の昇降機構部４０は、把持部３１をもたれた開閉ピン１１が降下してキャップが開けられる。駆動プーリ２１の回転により昇降ベルト２０で運ばれる把持部３１がもつ開閉ピン１１は昇降基柱１９にガイドされて垂直に上下する。ピペッティング機構の回転移動分注アーム１５が先にもつ分注ノズルも垂直に上下するので、近接している開閉ピン１１に接触しない。

なお、図１１では駆動プーリ２１およびキャップ開閉機構の駆動輪、従動輪の各駆動機構の表示は省略している。

キャップ開閉機構１６は試薬容器保持部の上側にあって、昇降機構部４０の水平方向移動は、試薬容器保持部の周縁を越えない範囲内である。すなわち、キャップ開閉機構１６は試薬容器保持部、または試薬保冷庫を上下から見た投影面内に置かれ、昇降機構部４０の水平方向移動も投影面内で行われるので、先の従来例で述べたキャップ開閉機構が試薬容器保持部の脇に備えるものに比べ、化学分析装置の小型コンパクト化を図ることができる。

また、ガイドレール３０の円弧の中心とピペッティング機構の回転移動分注アーム１５の回転中心を同心としているので、分注ノズルと開閉ピン１１との軌道間隔は一定である。このため、接触干渉が生じない範囲で近づけることで、挿入口を小さくすることができ、熱流入の低減が図られる。

キャップ開閉機構の第２の実施形態に関し、図１２ａ〜１２ｃを引用して説明する。

キャップ開閉機構２２は、開閉ピン１１を上下方向に昇降する昇降機構部５０と、昇降機構部５０を支持して水平方向に移動させる水平移動機構部６０と、水平移動機構部６０を回動自在に支持する保持基台部２５を有する。

保持基台部２５は、複数本の支持棒２６を有する。この支持棒２６により、保持基台部２５は化学分析装置のフレームに固定支持される。

水平移動機構部６０は、保持基台部２５に回転自在に取り付けられた回転プーリ２３と、回転プーリ２３の回転軸に固定支持され、回転プーリ２３とともに水平方向に回転する水平移動機構台２７と、水平移動機構台２７に設けられ、水平方向に直線的に行き来移動する直線移動部としての平行移動ガイド２４を有する。この直線移動部（平行移動ガイド２４）に昇降機構部５０が支持される。

上記回転プーリ２３の回転中心と、試薬容器保持部である試薬ディスク９の回転中心は、同心上に位置している。つまり、水平移動機構部６０の回転中心と試薬容器保持部の回転中心が同心上に置かれている。

このような構成をもつ第２の実施形態のキャップ開閉機構２２は、回転プーリ２３の回転による水平移動機構部６０の水平方向回転と、直線移動部（平行移動ガイド２４）の水平方向の直線的な行き来移動との組み合わせにより、開閉ピン１１を縦横に運んで任意の挿入口１３に挿入することができる。

また、保冷庫カバー１２を外した場合には、試薬ディスク９を止めたままで、水平移動機構部６０の回転と直線移動部（平行移動ガイド２４）の直線移動により、任意の試薬容器のキャップを開閉することができる。

このキャップ開閉機構２２は、支持棒２６等のところを除き、大部分が試薬容器保持部ないし試薬保冷庫を上下から見た投影面内に置かれる。その上、水平移動機構部６０の回転中心と試薬容器保持部の回転中心が同心上に置かれ、かつ直線移動部の直線的な移動も上記投影面内に行われるので、先の従来例で述べたキャップ開閉機構が試薬容器保持部の脇に備えるものに比べ、化学分析装置の小型コンパクト化を図ることができる。

この第２の実施形態のキャップ開閉機構２２は、化学分析装置のフレームに固定支持したが、保冷庫カバーを剛性強化することで保冷庫カバーにキャップ開閉機構を固定することができる。

本発明の実施例に係るもので、化学分析装置の概略を示す平面図である。 本発明の実施例に係るもので、試薬容器、試薬容器組を示す上面図である。 本発明の実施例に係るもので、試薬容器、試薬容器組を示す側面断面図である。 本発明の実施例に係るもので、試薬ディスク上の試薬容器組の配置を示す平面図である。 本発明の実施例に係るもので、試薬容器の断面拡大図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ部を示す上面図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ部を示す側面断面図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップの開閉ピンを挿入する前の状態を示す図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップの開閉ピンを挿入したところを示す図である。 本発明の実施例に係るもので、試薬保管庫のカバーを外して試薬ディスクを上から見たところを示す図である。 本発明の実施例に係るもので、試薬保管庫の上側を行き来するピペッティング機構の回転移動分注アームの動きを示す図である。 本発明の実施例に係るもので、分注ノズル出入口と開閉ピン出入口が一つに連なるように形成され第１の実施形態を示す図である。 本発明の実施例に係るもので、分注ノズル出入口と開閉ピン出入口が隣接して並ぶ第２の実施形態を示す図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ開閉機構の第１の実施形態を示すところの平面図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ開閉機構の第１の実施形態を示すところの部分拡大平面図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ開閉機構の第１の実施形態を示すところの側面図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ開閉機構の第２の実施形態を示すところの側面図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ開閉機構の第２の実施形態を示すところの上面図である。 本発明の実施例に係るもので、キャップ開閉機構の第２の実施形態を示すところの上側から見た斜視図である。

符号の説明

１…検体容器保持位置
２…試薬保冷庫
３…ピペッティング機構
４…反応容器保持部
５…インキュベータ
６…光学測定部
７…試薬容器
８…試薬容器組
９…試薬ディスク（試薬容器保持部）
１０…キャップ部
１０ａ…開閉レバー
１０ｂ…キャップ
１０ｃ…支点
１０ｄ…キャップホルダ
１０ｅ…バネ機構
１１…開閉ピン
１２…保冷庫カバー
１３…挿入口
１４…分注ノズル
１５…ガイドレール
１６…キャップ開閉機構
１７ａ．１７ｂ…駆動輪
１８ａ．１８ｂ…従動輪
１９…昇降基柱
２０…昇降ベルト
２１…駆動プーリ
２２…キャップ開閉機構
２３…回転プーリ
２４…直線移動部（平行移動ガイド）
２５…保持基台部
４０…昇降機構部
３０…ガイドレール
５０…昇降機構部
６０…水平移動機構部
２６…支持棒
２７…水平移動機構台

Claims (7)

1. 試薬を貯蔵する複数の試薬容器と、
   前記複数の試薬容器を円周上に保持する試薬容器保持部と、
   前記試薬容器保持部を内側に置き、前記試薬容器を冷却した状態にする試薬保冷庫と、
   前記試薬と検体とを反応させる反応容器と、
   前記試薬容器保持部を前記試薬保冷庫の内部で任意の角度位置に回転させて停止させる容器保持部回転手段と、
   前記試薬容器から前記試薬を吸引して前記反応容器に分注するプローブを有するピペッティング機構、とを備えた化学分析装置において、
   前記ピペッティング機構を移動させるピペット駆動手段と、
   前記ピペッティング機構の吸引分注に際し、前記複数の試薬容器に備わる個々のキャッ
   プを個別的に開閉する押圧用の開閉ピンを有するキャップ開閉機構と、
   前記キャップ開閉機構を前記ピペッティング機構と独立に駆動させる手段であって、前記開閉ピンを上下方向に昇降する昇降機構部と、前記開閉ピンおよび前記昇降機構部を水平方向に移動させる水平移動機構部を有するキャップ開閉駆動手段と、を備え、
   前記キャップ開閉機構が試薬容器保持部を上下から見た投影面内であって前記試薬保冷庫の蓋の上方に位置し、前記蓋は前記開閉ピンおよび前記プローブが通過する穴部を有することを特徴とする化学分析装置。
2. 請求項１記載の化学分析装置において、
   前記水平移動機構部は、前記昇降機構部および前記開閉ピンを直線的に行き来移動する直線移動部と、
   前記直線移動部を支持して水平方向に回転する水平移動機構台を有することを特徴とす
   る化学分析装置。
3. 請求項２記載の化学分析装置において、
   前記水平移動機構台が回転する回転中心と、
   前記容器保持部回転手段が回転する回転中心を同心的に配置したことを特徴とする化学分析装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載された化学分析装置において、
   回動支点でシーソ作動自在に支持される前記キャップは、回動支点を挟んでキャップの
   反対側に延在する開閉レバーを有し、
   前記開閉ピンの降下で、前記開閉レバーを押し下げて前記キャップを開放させ、前記開
   閉ピンの上昇で、前記開閉レバーの押し下げを解除してキャップを閉鎖させることを特徴
   とする化学分析装置。
5. 請求項４に記載された化学分析装置において、
   前記キャップを閉鎖するように付勢するバネ機構を備え、
   前記開閉ピンの降下により前記キャップは前記バネ機構に抗して開放され、前記開閉ピ
   ンの上昇で、キャップはバネ機構に付勢されて閉鎖することを特徴とする化学分析装置。
6. 請求項１に記載された化学分析装置において、
   前記キャップ開閉機構を前記蓋の上方であって前記蓋と接触しない位置に固定するための固定手段を備えたことを特徴とする化学分析装置。
7. 請求項１に記載された化学分析装置において、
   前記試薬容器は、開口部、および当該開口部を閉栓するキャップを有し、内部に試薬を収容する複数の容器をひとまとめとしたものであり、
   前記蓋は試薬容器を構成する前記容器のキャップに対して前記開閉ピンが、開口部に対して前記プローブが、それぞれアクセス可能となる位置に複数の穴部を有することを特徴とする化学分析装置。

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