JP5284059B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検試料と試薬とを分注して撹拌し、被検試料に含まれる化学成分を分析する自動分析装置に関する。

自動分析装置は、被検試料と試薬とを分注してその混合液の反応を分析する装置である。生化学検査項目や免疫血清検査項目を測定項目とし、反応管に血清や尿等の被検試料と試薬とを分注する。そして、これらを撹拌して反応させた後、透過光を用いて色調や濁りの変化を測定することにより検体中の被測定物質の濃度や酵素の活性を測定する。

この自動分析装置では、被検試料毎に分析条件の設定により測定可能になった多数の検査項目の中から、検査に応じて選択された検査項目の測定が行われる。そして、この各種の測定対象である複数の被検試料が共通の一路上に載置され、それらがその一路上に配される試薬の分注、撹拌、測定、及び測定結果の出力の工程をタイムチャートに従って順番に巡る。載置された被検試料には、それぞれ測定項目が割り当てられており、その測定項目に応じた試薬が分注され、撹拌工程に回される。

具体的には、分注工程が行われる位置に各反応管を次々と一定時間停止させ、その間に各反応管内に被検試料及びその被検試料を測定する測定項目に対応する試薬を分注する。次に、撹拌工程が行われる位置に各反応管を次々と一定時間停止させ、その間に反応管内の被検試料及び試薬の混合液を撹拌する。次に、測定工程が行われる位置を各反応管を次々と通過させ、反応管内の混合液を測定する。分注に用いられたプローブ、撹拌に用いられた撹拌子、及び反応管は、一本の反応管或いは一被検試料に対する処理の終了毎に洗浄され、洗浄終了毎に繰り返し測定に使用される。

撹拌工程では、被検試料と試薬とを均一に反応させるために、被検試料と試薬とを十分に撹拌することが重要である。液体の撹拌方法としては、モータの回転軸に取り付けた撹拌子を反応管に挿入して液体中で回転させる方法がある（例えば、「特許文献１」参照）。また、根元にバイモルフ圧電体を取り付けた撹拌子を反応管に挿入して、液体中で撹拌子を振動させる方法がある（例えば、「特許文献２」参照。）。また、撹拌子に音波発生体を設けて、混合液中で音波を発生させて撹拌する方法も提案されている（特許文献３参照。）。

近年、自動分析装置は、その処理能力が飛躍的に進歩しつつある。更なる処理能力の向上のためには、分注、撹拌、測定、及び測定結果の出力の工程のうち、撹拌工程に要する時間の短縮を達成することが待望されている。しかし、複数の被検試料が順に各工程を巡る方式の自動分析装置では、共通のタイムチャートに従って各工程を巡る方式が望ましい。従って、いずれの測定項目においてもその撹拌時間は一定とし、その撹拌時間は、混合液が均一になる時間が一番遅い測定項目に合わせて決定せざるを得ない。

そのため、単に撹拌時間を短縮してしまうと、測定項目によっては混合液が十分に均一にならず、反応が不十分となり、測定精度が悪化してしまう場合がある。測定項目によって被検体試料や試薬の粘性や界面活性剤の含有量等の液特性が異なるため、被検試料と試薬とを均一に混合させるために要する時間が異なるからである。

特許第２８６２６３８号公報 特許第３１３５６０５号公報 特開２００５−２５７４０６号公報

この発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各種の測定項目で分析される複数の被検試料を共通のタイムチャートで順番に分注、撹拌、及び測定工程に導入させていく方式であっても、測定精度の悪化防止と撹拌時間の短縮を図ることのできる自動分析装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明に係る自動分析装置は、被検試料毎に各種の測定項目のうちの何れかを割り当てて、それら被検試料を順々に処理して分析する自動分析装置であって、複数の反応管が載置された搬送路を有し、複数の反応管を順に搬送する搬送手段と、前記搬送路上に位置し、前記反応管毎に一の被検試料を分注するとともに、分注した被検試料に割り当てられた測定項目に対応する種類の試薬を各種の液量で分注する分注プローブと、前記搬送路上に位置し、前記反応管内に挿入されて揺動する撹拌子及び交流電圧が印加されることで前記撹拌子を揺動させる圧電体を有する撹拌手段と、前記撹拌子の挿入及び揺動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記試薬の種類及び液量の組み合わせに応じて、前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを記憶する記憶手段と、前記分注される前記試薬の種類及び液量を前記被検試料毎に入力するための入力手段と、前記撹拌手段に搬送されてきた前記反応管内の被検試料に応じて、前記入力された前記試薬の種類及び液量に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記深さまで、前記撹拌子を前記反応管に挿入するアームと、前記撹拌手段に搬送されてきた被検試料に応じて、前記入力された前記試薬の種類及び液量に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記周波数及び前記電圧の前記交流電圧を前記圧電体に印加する印加手段と、含み、前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを、一つの前記反応管内の撹拌中に可変制御することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、請求項２記載の本発明に係る自動分析装置は、被検試料毎に各種の測定項目のうちの何れかを割り当てて、それら被検試料を順々に処理して分析する自動分析装置であって、複数の反応管が載置された搬送路を有し、複数の反応管を順に搬送する搬送手段と、前記搬送路上に位置し、前記反応管毎に一の被検試料を分注するとともに、分注した被検試料に割り当てられた測定項目に対応する種類の試薬を各種の液量で分注する分注プローブと、前記搬送路上に位置し、前記反応管内に挿入されて揺動する撹拌子及び交流電圧が印加されることで前記撹拌子を揺動させる圧電体を有する撹拌手段と、前記撹拌子の挿入及び揺動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、測定項目の種類に応じて、前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを記憶する記憶手段と、前記測定項目を前記被検試料毎に入力するための入力手段と、前記撹拌手段に搬送されてきた被検試料に応じて、前記入力された前記測定項目の種類に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記深さまで、前記撹拌子を前記反応管に挿入するアームと、前記撹拌手段に搬送されてきた被検試料に応じて、前記入力された前記測定項目の種類に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記周波数及び前記電圧の前記交流電圧を前記圧電体に印加する印加手段と、を含み、前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを、一つの前記反応管内の撹拌中に可変制御することを特徴とする。

前記制御手段は、前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを所定タイミングで切り替える時分割制御をするようにしてもよい（請求項３記載の発明に相当）。

前記制御手段は、前記交流電圧の周波数若しくは電圧、又はこれらの双方を時間的に可変させる変調制御をするようにしてもよい（請求項４記載の発明に相当）。

前記記憶手段は、前記切り替え前後の前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さをそれぞれ記憶し、前記制御手段は、前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを時間的に可変させるようにしてもよい（請求項５記載の発明に相当）。

本発明によれば、それぞれの測定対象を測定項目、又は試薬の種類及び液量に応じた撹拌態様で撹拌をすることができるため、どのような試薬を分注したとしてもその撹拌に要する時間を短縮することができる。従って、自動分析装置の処理時間が短縮する。さらに、撹拌工程を基準に確保していた搬送停止時間を決定していた場合には、自動分析装置１００の処理時間を飛躍的に短縮することができる。

以下、本発明に係る自動分析装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、自動分析装置１００の構成を示す図である。

自動分析装置１００は、被検試料と試薬とを分注してその混合液の反応を分析することにより、被検試料に含まれる化学成分を分析する装置である。被検試料は、分析対象であり、例えば血清や尿等である。試薬は、被検試料の成分を化学反応させる薬品である。試薬容器７は、この試薬を内容物として収容しておく器である。試薬容器７には、被検試料の測定項目に対して選択的に反応する各種の第１試薬や、第１試薬と対の各種の第２試薬が収容されている。

この試薬容器７は、円形状の試薬ラック１に環状に並んで収納されている。第１試薬の入った試薬容器７を収納した試薬ラック１は、試薬庫２に収納され、第２試薬の入った試薬容器７を収容した試薬ラック１は、試薬庫３に収納される。被検試料は、被検試料容器１７に複数収容される。この被検試料容器１７は、ディスクサンプラ６にセットされている。

試薬庫２の近傍には、第１試薬用分注プローブ１４が配置される。試薬庫３の近傍には、第２試薬用分注プローブ１５が配置される。ディスクサンプラ６の近傍には、被検試料用分注プローブ１６が配置される。第１試薬用分注プローブ１４は、試薬庫２上の所定吸引位置に存在する試薬容器７から１サイクル毎に第１試薬を吸引する。第２試薬用分注プローブ１５は、試薬庫３上の所定吸引位置に存在する試薬容器７から１サイクル毎に第２試薬を吸引する。被検試料用分注プローブ１６は、ディスクサンプラ６上の被検試料容器１７から被検試料を吸引する。

ディスクサンプラ６は、図示しない駆動装置によって１サイクル毎に制御された角度回転する。試薬ラック１は、各々図示しない駆動装置によって１サイクル毎に、そのサイクルに対応した角度だけ回動する。具体的には、ディスクサンプラ６が回転したことで被検試料用分注プローブ１６に吸引される被検試料の測定項目に使用される試薬の収容位置まで回動する。

また、第１試薬用分注プローブ１４、第２試薬用分注プローブ１５、及び被検試料用分注プローブ１６は、所謂ストローであり、図示しないポンプによって１サイクル毎に内部に負圧がかけられることで、第１試薬、第２試薬、及び被検試料を吸引する。

吸引された第１試薬、第２試薬、及び被検試料は、吐出されることで、所定位置に存在する反応管４に分注される。反応管４は、円形状の反応ディスク５に環状に並んで収納されている。反応ディスク５も、図示しない駆動装置によって１サイクル毎に所定角度ずつ回動する。即ち、この反応ディスク５は、回動することで、反応管４とこれに収容された被検試料を順に搬送していく搬送手段となる。

第１試薬用分注プローブ１４は、分注アーム８に支持され、第２試薬用分注プローブ１５は、分注アーム９に支持され、被検試料用分注プローブ１６は、分注アーム１０に支持される。分注アーム８、分注アーム９、及び分注アーム１０は、図示しない駆動装置によって回動及び上下動が可能となっており、第１試薬用分注プローブ１４、第２試薬用分注プローブ１５、及び被検試料用分注プローブ１６は、この分注アーム８、分注アーム９、及び分注アーム１０の回動及び上下動によって試薬容器７及び被検試料容器１７内に先端を突入させられ、内部の負圧により第１試薬、第２試薬、及び被検試料を吸引する。

反応ディスク５の外周囲には、撹拌ユニット１１と、測光ユニット１３と、洗浄ユニット１２が円周方向に沿って並べられている。撹拌ユニット１１は、１サイクル毎に、撹拌位置に停止した反応管４内における被検試料＋第１試薬や被検試料＋第１試薬＋第２試薬などの混合液を撹拌する。測光ユニット１３は、混合液を収容した反応管４を測光位置から測定する測定手段である。測光ユニット１３は、反応管４を挟んで配置される光源と受光部を有し、例えば、混合液の吸光度を測光する。洗浄ユニット１２は、洗浄・乾燥位置に停止した反応管４内の測定を終えた混合液を吸引すると共に、反応管４内を洗浄・乾燥する。

図２は、撹拌ユニット１１の構成を示す図である。

撹拌ユニット１１は、撹拌子１１０と圧電体１１１とを有する。撹拌子１１０は、板棒形状を有し、その長さ方向を反応管４の開口に向けて取り付けられており、撹拌源となる。圧電体１１１は、撹拌子１１０の根元側に取り付けられている。圧電体１１１は、振動面を撹拌子１１０の板面に接触させて取り付けられている。

圧電体１１１は、２個の圧電素子１１２，１１３を対向させて貼り合わせた構造を有する。圧電素子１１２，１１３は、圧電効果を有する素材で形成されている。この圧電素子１１２，１１３は、それぞれ電極対で挟み込まれており、電極対で挟み込まれた面が振動面となる。電極対は、貼り合わされた圧電素子１１２，１１３の外面側に同極の電極１１４ａが配置され、内面側に共通の電極１１４ｂが配置される。即ち、この圧電体１１１は、バイモルフ圧電体である。

このような撹拌ユニット１１において、撹拌子１１０は、アーム２０１により上下動可能に支持されている。上下とは、撹拌子１１０の延び方向、換言すると反応管４の開口に向けた方向である。アーム２０１は、図示しないギアモータを有しており、撹拌時には電源供給を受けて駆動し、撹拌子１１０の先端を反応管４の底から所定の高さＰ１まで下降させる。また、アーム２０１は、撹拌終了時には再び電源供給を受けて駆動し、撹拌子１１０の先端を反応管４から離脱させるまで上昇させる。

また、圧電体１１１には、発振器２０２が電極対を介して電気的に接続されている。発振器２０２は、各種周波数及び各種電圧の交流を出力する電気回路である。パルスを出力するようにしても良い。この発振器２０２は、出力側に制御電圧が印加される可変抵抗を有して当該制御電圧を変化させる等によって交流電圧の大きさ、換言すると振幅が可変となっている。また、この発振器２０２は、制御電圧が印加される可変容量ダイオードを有して当該制御電圧を変化させる等により交流電圧の周波数が可変となっている。発振器２０２の一端から延びるリード線は、圧電体１１１の両外の電極１１４ａに接続され、他端から延びるリード線は、圧電体１１１の内側の電極１１４ｂに接続されている。

発振器２０２から交流電圧が出力されると、圧電体１１１の圧電素子１１２，１１３は、圧電横効果により電極１１４ａと１１４ｂが向かい合う方向と直交する方向、即ち、撹拌子１１０の長さ方向に伸縮運動を繰り返す。上記リード線の取り付け方により、向かい合う圧電素子１１２と圧電素子１１３の伸縮運動の位相は交流電圧の位相のπだけずれることとなり、一方が伸張しているときには他方は収縮し、一方が収縮しているときは他方は伸張する。

従って、圧電体１１１の圧電素子１１２が伸張しているときには圧電素子１１３が収縮して圧電体１１１が圧電素子１１２側に反り、圧電素子１１２が収縮しているときは圧電素子１１３が伸張して圧電体１１１が圧電素子１１３側に反る。即ち、圧電体１１１は、交流電圧の印加を受けて屈曲振動する。圧電体１１１は、その振動により撹拌子１１０の根元を間欠的に押圧し、結果、撹拌子１１０は、根元を基点に連続的に振り運動、換言すると揺動する。この撹拌子１１０は、発振器２０２が圧電体１１１に印加した交流電圧の周波数及び電圧に応じた周波数及び振幅で揺動する。

アーム２０１が撹拌子１１０を反応管４内に挿入する深さ、発振器２０２が印加する交流電圧の周波数、及び電圧は、分析制御部２０により制御される。

図３は、この自動分析装置１００における制御系を示すブロック図である。

図３に示すように、自動分析装置１００の制御系１００ａは、入力部１８とシステム制御部１９と分析制御部２０とデータ処理部２２と出力部２３とを備えている。

入力部１８は、例えばＧＵＩ画面による操作の場合にはマウスやキーボードやタッチパネルとモニタとを含む。この入力部１８は、測定項目の登録に用いられ、測定項目毎の分析条件が予め入力される。具体的には、測定項目に対して、分注される第１試薬の種類及び液量、分注される第２試薬の種類及び液量等が入力される。この試薬の種類は、試薬の種類は、試薬メーカによっても区別される。また、この入力部１８は、被検試料に対する測定項目の割り当てに用いられ、ディスクサンプラ６の載置位置で特定される被検試料のそれぞれに対する測定項目の選択が入力される。即ち、実際にはディスクサンプラ６の載置位置に測定項目が関連づけられる。尚、測定項目は、上述のように試薬の種類及び液量をも特定するものであるから、この測定項目の入力は、分注する試薬の種類及び液量の入力と言い換えることもできる。但し、ディスクサンプラ６の載置位置で特定される被検試料のそれぞれに対して、直接、分注する試薬の種類及び液量を入力してもよい。

分析制御部２０は、試薬ラック１、試薬庫２，３、反応ディスク５、ディスクサンプラ６、分注アーム８、分注アーム９、分注アーム１０、撹拌ユニット１１、洗浄ユニット１２、及び測光ユニット１３で構成される分析部２１の測定動作の制御を行う。データ処理部２２は、例えば、演算制御装置等を含み構成され、分析部２１から出力された被検試料データを演算処理して検量線データや分析データを生成する。出力部２３は、例えばモニタ２３１やプリンタ２３２であり、データ処理部２２からの検量線データや分析データを出力する。システム制御部１９は、例えば演算制御装置を含み構成され、上述したこれらのユニットを統括して制御する。

さらに、分析制御部２０は、分析部２１の各ユニットの駆動機構である機構部と機構部を制御する制御部２０４とを備えている。撹拌ユニット１１に対しては、アーム２０１、発振器２０２、及び記憶部２０３を備えている。

制御部２０４は、機構部に所定のサイクル単位で信号を出力する。各機構部は、この信号の入力ごとに、試薬ラック１、試薬庫２，３、反応ディスク５、ディスクサンプラ６、分注アーム８、分注アーム９、分注アーム１０、撹拌ユニット１１、洗浄ユニット１２、及び測光ユニット１３を駆動する。

具体的には、制御部２０４は、反応ディスク５とディスクサンプラ６を１サイクル毎に所定角度ずつ回動させ、ディスクサンプラ６の被検試料吸引位置に存在する被検試料に対して選択された試薬を吸引位置に位置するように試薬ラック１を回動させる。

また、制御部２０４は、撹拌についての制御も行い、発振器２０２が印加する交流電圧の電圧及び周波数と、アーム２０１が挿入させる撹拌子１１０の深さを制御する。この撹拌の制御は、分注する試薬の種類及び液量に応じて行い、記憶部２０３に記憶されているデータベースが参照される。

図４は、記憶部２０３に記憶されているデータベースを示すデータ構造図である。

データベースには、試薬の種類を示す試薬情報３０１及び試薬の液量を示す液量情報３０２との各組み合わせに対して、制御パラメータが記憶されている。制御パラメータは、圧電体１１１に印加する交流電圧の大きさを示す電圧情報３０４、この交流電圧の周波数を示す周波数情報３０５、撹拌子１１０を挿入する深さを示す深さ情報３０６、及びこれらパラメータを可変させる方式を示す制御方式情報３０３である。深さは、反応管４の底から撹拌子１１０の先端までの距離で定義される。

このデータベースには、例えば、試薬情報３０１として「Ａ社○○○Ｒ１」なる試薬の種類とその試薬の液量情報３０２として「１００（μＬ）」なる液量とが組にして登録されており、これらに制御方式情報３０３として「固定」、電圧情報として「１０（Ｖ）」、周波数情報として「１００（Ｈｚ）」、深さ情報として「０．５（ｍｍ）」が対応づけて記憶されている。

尚、制御方式情報３０３としては、「固定」、「時分割」、「周波数変調」、「振幅変調」、「周波数・振幅変調」、「深さ可変」等の方式が存在する。「固定」は、撹拌処理中に交流電圧や撹拌子１１０を挿入する深さを不変とする制御方式である。「時分割」は、撹拌処理中に撹拌開始から一定時間が経過したタイミングで交流電圧及び撹拌子１１０を挿入する深さを変更する制御方式である。「周波数変調」は、撹拌処理中に撹拌開始から一定時間が経過したタイミングで交流電圧の周波数を変更する制御方式である。「振幅変調」は、撹拌処理中に撹拌開始から一定時間が経過したタイミングで交流電圧の大きさを変更する制御方式である。「周波数・振幅変調」は、撹拌処理中に撹拌開始から一定時間が経過したタイミングで交流電圧の周波数と大きさを変更する制御方式である。「深さ可変」は、撹拌処理中に撹拌開始から一定時間が経過したタイミングで撹拌子１１０を挿入する深さを変更する制御方式である。

制御方式情報３０３が「時分割」、「周波数変調」、「振幅変調」、「周波数・振幅変調」、又は「深さ可変」である場合には、データベースには、変更前後の電圧情報３０４、周波数情報３０５、深さ情報３０６が記録されている。

このデータベースは、予め実験上の結果として作成されている。図５は、各種試薬及び各種液量に対して各種撹拌態様で撹拌した場合の結果を示す表である。発明者は、鋭意研究の結果、図５に示すように、試薬の粘性の程度、界面活性剤の含有の有無、試薬の液量、圧電体１１１に印加する交流電圧の大きさ、周波数、及び撹拌子１１０を挿入する深さの違いによって、その撹拌性能に相違が生ずることを見出した。撹拌性能は、被検試料と試薬とが均一に混ざり合ったときに進む反応の進行度を表わした理想曲線からの乖離の程度を表現したものである。理想曲線は、被検試料と試薬の濃度及び環境温度を一定とし、縦軸を反応が完全に終了した場合の結果物の全量に対する生成割合、横軸を時間とした場合にプロットされる曲線である。乖離の程度は、図５においては、理想曲線にどれだけ近いかを「良好」、「可」、及び「不良」の３段階で表現している。

図５に示すように、試薬の粘性が高くなるにつれ、交流電圧の大きさ又は周波数を上げれば、撹拌性能が良くなるというわけではない。また、試薬に界面活性剤が含有している場合、交流電圧の大きさ又は周波数を上げれば、撹拌性能が良くなるというわけではない。また、試薬の液量が多くなるにつれ、交流電圧の大きさ又は周波数を上げれば、撹拌性能が良くなるというわけではない。さらに、撹拌子１１０を挿入する深さについても試薬の粘性、界面活性剤の有無、及び液量に応じてもその最適な箇所は様々である。例えば、周波数が高くなっても、撹拌子１１０の周囲が気相膜で覆われてしまえば、撹拌性能は落ちるからである。但し、図５に示す知見に基づき、圧電体１１１に印加する交流電圧の大きさ、周波数、及び撹拌子１１０の深さを、分注された試薬の粘性及び界面活性剤の有無、即ち試薬の種類、及び試薬の液量に応じて変更することで、撹拌性能が改善されることを示唆している。

データベースは、この図５に示す知見に基づき作成され、記憶部２０３に記憶される。制御部２０４は、撹拌ユニット１１が配されている位置に搬送されてきた反応管４に分注された試薬の種類及び液量に対する電圧情報３０４、周波数情報３０５、深さ情報３０６、及び制御方式情報３０３をデータベースから読み出し、これら制御パラメータに応じて撹拌ユニット１１を制御する。

具体的には、制御部２０４は、例えば可変抵抗の抵抗値を変化させて電源から供給される電圧を変化させる等により、電圧情報３０４で示された交流電圧を発振器２０２に印加させる。また、例えば、発振器２０２に含まれる可変容量ダイオードに印加する制御電圧を変化させる等により、周波数情報３０５で示された周波数の交流電圧を発振器２０２に印加させる。また、シーケンス制御等により、深さ情報３０６で示される深さまで撹拌子１１０が下降するまでアーム２０１を駆動させる。また、１サイクルタイムを計測するための図示しないクロック等から出力されるタイミング信号をカウントして、所定のカウント数に到達すると、制御方式情報３０３で示された方式に従い、交流電圧や撹拌子１１０の深さを、変更後の電圧情報３０４、周波数情報３０５、又は深さ情報３０６で示される値に変化させる。

分注された試薬の種類及び液量については、制御部２０４は、搬送されてきた反応管４に分注された被検試料に対して入力部１８を用いて割り当てられた試薬の種類及び液量を示す情報で特定する。撹拌ユニット１１の下に到達した反応ディスク上の載置位置に対して、入力部１８を用いた割り当て操作によって対応づけられた試薬の種類及び液量を示す情報で特定する。

制御部２０４は、第１試薬を分注した後の撹拌時には、入力により割り当てられた試薬の種類及び液量を示す情報に対応する電圧情報３０４、周波数情報３０５、深さ情報３０６、及び制御方式情報３０３をデータベースから読み出し、これら制御パラメータに応じて撹拌ユニット１１を制御する。また、制御部２０４は、第２試薬を分注した後の撹拌時には、入力により割り当てられた試薬の種類及び液量を示す情報に対応する電圧情報３０４、周波数情報３０５、深さ情報３０６、及び制御方式情報３０３をデータベースから読み出し、これら制御パラメータに応じて撹拌ユニット１１を制御する。

被検試料に対して入力部１８を用いて測定項目を示す情報が割り当てられている場合には、制御部２０４は、図６に示す測定項目の登録情報を参照して、試薬の種類及び液量を特定する。

図６に示すように、測定項目の登録によって、記憶部２０３には、測定項目を示す測定項目情報３０７と、この測定項目において用いられる第１試薬の種類と液量を示す第１試薬情報３０８とが関連づけた測定項目登録テーブルが記憶されている。又は第２試薬を更に加える場合には、この第２試薬の種類と液量を示す第２試薬情報３０９が更に関連づけられて記憶されている。

制御部２０４は、第１試薬を分注した後の撹拌時には、割り当てられた測定項目を示す測定項目情報３０７に関連づけられている第１試薬情報３０８が表わす試薬情報３０１及び液量情報３０２に対応する電圧情報３０４、周波数情報３０５、深さ情報３０６、及び制御方式情報３０３をデータベースから読み出し、これら制御パラメータに応じて撹拌ユニット１１を制御する。また、制御部２０４は、第２試薬を分注した後の撹拌時には、割り当てられた測定項目を示す測定項目情報３０７に関連づけられている第２試薬情報３０９が表わす試薬情報３０１及び液量情報３０２に対応する電圧情報３０４、周波数情報３０５、深さ情報３０６、及び制御方式情報３０３をデータベースから読み出し、これら制御パラメータに応じて撹拌ユニット１１を制御する。

尚、図７に示すように、測定項目登録テーブルを介さずとも、データベースにおいて直接的に測定項目情報３０７と、その測定項目情報３０７で示される第１試薬に対する制御パラメータと、その測定項目情報３０７で示される第２試薬に対する制御パラメータとを結びつけるようにしてもよい。

図８は、このような自動分析装置１００の撹拌制御を示すフローチャートである。

ここで、予め、一例として、測定項目Ｂが登録されたものとする。そして、この測定項目Ｂに対応する測定項目情報３０７に関連づけて、第１試薬の分注後に対する制御方式情報３０３として「周波数変調」、電圧情報３０４として「１５Ｖ」、周波数情報３０５として変更前が「１００Ｈｚ」、変更後が「１２０Ｈｚ」、深さ情報３０６として「０．５ｍｍ」がデータベースに記録されているものとする。また、反応ディスク５のＸ番目で特定される載置位置に被検試料Ａが載置され、測定項目Ｂが割り当てられたものとする。尚、第２試薬の分注後に対する制御パラメータについては説明を省略する。

まず、反応ディスク５上に被検試料が載置される（Ｓ０１）。システム制御部１９は、被検試料に対する測定項目の割り当て画面をモニタ２３１に表示し（Ｓ０２）、操作者により入力部１８を用いてその被検試料に対する測定項目が入力されると（Ｓ０３）、その被検試料に対する測定項目情報３０７を記憶部２０３に記憶させる（Ｓ０４）。

具体的には、被検試料Ａが載置されたＸ番目を示す載置位置情報に対しては、測定項目Ｂを示す測定項目情報３０７が関連づけられて記憶部２０３に記憶される。

反応ディスク５を所定角度ずつ回動させることにより、載置された被検試料が搬送され、撹拌ユニット１１の下で停止すると、制御部２０４は、その被検試料に対する測定項目情報３０７を記憶部２０３から読み出す（Ｓ０５）。そして、データベースを参照して、読み出した測定項目情報３０７の第１試薬分注後に対して関連づけられている制御方式情報３０３、電圧情報３０４、周波数情報３０５、及び深さ情報３０６を読み出す（Ｓ０６）。制御方式情報３０３が「固定」以外の場合は、変更前後の制御パラメータを読み出す。

具体的には、制御部２０４の制御により、次のサイクルタイムで撹拌ユニット１１の下に存在する反応ディスク５上の載置箇所をＸ−１番目からＸ番目に移動させると、制御部２０４は、Ｘ番目を示す載置位置情報に関連づけられて記憶されている「測定項目Ｂ」なる測定項目情報３０７を記憶部２０３から読み出す。そして、この測定項目Ｂを表わす測定項目情報３０７にデータベース上で関連づけられている「周波数変調」なる制御方式情報３０３、「１５Ｖ」なる電圧情報３０４、変更前が「１００Ｈｚ」なる周波数情報３０５、変更後が「１２０Ｈｚ」なる周波数情報３０５、及び「０．５ｍｍ」なる深さ情報３０６を読み出す。

各種の制御パラメータを読み出すと、制御部２０４は、アーム２０１を制御して撹拌子１１０を深さ情報３０６で示される深さまで下降させる（Ｓ０７）。

次に、制御部２０４は、発振器２０２を制御して電圧情報３０４で示される電圧の交流電圧を周波数情報３０５で示される周波数で圧電体１１１に印加させる（Ｓ０８）。そして、制御部２０４は、読み出した制御方式情報３０３に従って撹拌制御を変更していく（Ｓ０９）。

具体的には、アーム２０１の図示しないモータをシーケンス制御により駆動させる等して、撹拌子１１０の先端を反応管４の底から０．５ｍｍに位置させる。また、発振器２０２の可変抵抗の抵抗値を変更する等して、発振器２０２に１５Ｖの交流電圧を出力させる。また、発振器２０２の可変容量ダイオードに印加する制御電圧を変更する等して、発振器２０２に１００Ｈｚの交流電圧を出力させる。そして、発振器２０２に出力させている交流電圧を徐々に１２０Ｈｚに変更させていき、さらに１００Ｈｚまで徐々に変更していく。

１サイクルタイムが経過すると（Ｓ１０，Ｙｅｓ）、制御部２０４は、アーム２０１を制御して撹拌子１１０を反応管４から取り出させて（Ｓ１１）、当該反応管４に収納された内容液に対する撹拌を終了し、反応ディスク５を所定角度回動させる（Ｓ１２）。そして、ディスクサンプラ６に載置された全ての被検試料の分析が終了するまで（Ｓ１３，Ｙｅｓ）、撹拌ユニット１１の下に停止した新たな被検試料に対して、Ｓ０５〜Ｓ１１を繰り返し、Ｓ１２に移る。

図９は、このような自動分析装置１００の撹拌制御の具体例を示すタイムチャートである。

図９に示すように、ディスクサンプラ６には、任意の載置位置に被検試料Ａが載置され、その次の載置位置に被検試料Ｂが載置され、さらにその次の載置位置に被検試料Ｃが載置されている。そして、入力部１８を用いて、被検試料Ａには、測定項目Ａが割り当てられ、被検試料Ｂには、測定項目Ｂが割り当てられ、測定項目Ｃには、測定項目Ｃが割り当てられている。

このとき、まず、被検試料Ａが被検試料用分注プローブ１６の吸引位置まで搬送されて、被検試料Ａが反応ディスク５上の第Ｍ番目の反応管４に分注される。反応管４への分注へは、その次に被検試料Ｂが第Ｍ＋１番目の反応管４に分注される。また、その次に被検試料Ｃが第Ｍ＋２番目の反応管４に分注される。

被検試料Ａが分注された第Ｍ番目の反応管４が、第１試薬用分注プローブ１４の吐出位置に停止すると、測定項目Ａで登録されている第１試薬Ａ１がこのＭ番目の反応管４に、同じく測定項目Ａで登録されている液量だけ分注される。

第１試薬Ａ１が分注された後、第Ｍ番目の反応管４が撹拌位置で停止すると、制御部２０４は、Ｍ番目の反応管４に収容された被検試料Ａに対する測定項目Ａに関連づけられた「固定」なる制御方式情報３０３、「Ｖ１」なる電圧情報３０４、「Ｆ１」なる周波数情報３０５、及び「Ｐ１」なる深さ情報３０６をデータベースから読み出す。そして、アーム２０１を制御して撹拌子１１０の深さをＰ１まで下降させ、発振器２０２を制御して周波数Ｆ１及び電圧Ｖ１の交流電圧を１サイクルタイムの間印加させる。

次に、被検試料Ａが分注された第Ｍ番目の反応管４が、第２試薬用分注プローブ１５の吐出位置に停止すると、測定項目Ａで登録されている第２試薬Ａ２がこのＭ番目の反応管４に、同じく測定項目Ａで登録されている液量だけ分注される。

第２試薬Ａ２が分注された後、第Ｍ番目の反応管４が撹拌位置で停止すると、制御部２０４は、Ｍ番目の反応管４に収容された被検試料Ａに対する測定項目Ａに関連づけられた「時分割」なる制御方式情報３０３、変更前が「Ｖ１」で変更後が「Ｖ２」なる電圧情報３０４、変更前が「Ｆ１」で変更後が「Ｆ２」なる周波数情報３０５、及び「Ｐ１」なる深さ情報３０６をデータベースから読み出す。そして、アーム２０１を制御して撹拌子１１０の深さをＰ１まで下降させ、発振器２０２を制御して最初は周波数Ｆ１及び電圧Ｖ１の交流電圧を印加させる。所定タイミングが到達すると、制御部２０４は、発振器２０２を制御して１サイクルタイムの終了まで周波数Ｆ２及び電圧Ｖ２の交流電圧を印加させる。

次に、被検試料Ｂが分注された第Ｍ＋１番目の反応管４が、第１試薬用分注プローブ１４の吐出位置に停止する。そうすると、測定項目Ｂで登録されている第１試薬Ｂ１がこのＭ＋１番目の反応管４に、同じく測定項目Ｂで登録されている液量だけ分注される。

第１試薬Ｂ１が分注された後、第Ｍ番目の反応管４の次に、第Ｍ＋１番目の反応管４が撹拌位置で停止する。そうすると、制御部２０４は、Ｍ＋１番目の反応管４に収容された被検試料Ｂに対する測定項目Ｂに関連づけられた「周波数変調」なる制御方式情報３０３、「Ｖ１」なる電圧情報３０４、変更前が「Ｆ１」で変更後が「Ｆ２」なる周波数情報３０５、及び「Ｐ１」なる深さ情報３０６をデータベースから読み出す。そして、アーム２０１を制御して撹拌子１１０の深さをＰ１まで下降させ、発振器２０２を制御して最初は周波数Ｆ１及び電圧Ｖ１の交流電圧を印加させる。さらに、制御部２０４は、１サイクルタイムの間に、発振器２０２を制御して交流電圧を徐々に周波数Ｆ２に変更していき、それから徐々に周波数Ｆ１に戻していく。

次に、被検試料Ｂが分注された第Ｍ＋１番目の反応管４が、第２試薬用分注プローブ１５の吐出位置に停止すると、測定項目Ｂで登録されている第２試薬Ｂ２がこのＭ＋１番目の反応管４に、同じく測定項目Ｂで登録されている液量だけ分注される。

第２試薬Ａ２が分注された後、第Ｍ＋１番目の反応管４が撹拌位置で停止すると、制御部２０４は、Ｍ＋１番目の反応管４に収容された被検試料Ｂに対する測定項目Ｂに関連づけられた「振幅変調」なる制御方式情報３０３、変更前が「Ｖ１」で変更後が「Ｖ２」なる電圧情報３０４、「Ｆ１」なる周波数情報３０５、及び「Ｐ１」なる深さ情報３０６をデータベースから読み出す。そして、アーム２０１を制御して撹拌子１１０の深さをＰ１まで下降させ、発振器２０２を制御して最初は周波数Ｆ１及び電圧Ｖ１の交流電圧を印加させる。さらに、制御部２０４は、１サイクルタイムの間に、発振器２０２を制御して交流電圧の大きさを徐々に電圧Ｖ２に変更していき、それから徐々に電圧Ｖ１に戻していく。

次に、被検試料Ｃが分注された第Ｍ＋２番目の反応管４が、第１試薬用分注プローブ１４の吐出位置に停止する。そうすると、測定項目Ｃで登録されている第１試薬Ｃ１がこのＭ＋２番目の反応管４に、同じく測定項目Ｃで登録されている液量だけ分注される。

第１試薬Ｃ１が分注された後、第Ｍ＋１番目の反応管４の次に、第Ｍ＋２番目の反応管４が撹拌位置で停止する。そうすると、制御部２０４は、Ｍ＋２番目の反応管４に収容された被検試料Ｃに対する測定項目Ｃに関連づけられた「深さ可変」なる制御方式情報３０３、「Ｖ１」なる電圧情報３０４、「Ｆ１」なる周波数情報３０５、及び変更前が「Ｐ１」で変更後が「Ｐ２」なる深さ情報３０６をデータベースから読み出す。そして、アーム２０１を制御して最初は撹拌子１１０の深さをＰ１まで下降させ、発振器２０２を制御して周波数Ｆ１及び電圧Ｖ１の交流電圧を印加させる。さらに、制御部２０４は、１サイクルタイムの間に、アーム２０１を制御して撹拌子１１０の深さを徐々にＰ２に変更していき、それから徐々に深さＰ１に戻していく。

次に、被検試料Ｃが分注された第Ｍ＋２番目の反応管４が、第２試薬用分注プローブ１５の吐出位置に停止すると、測定項目Ｃで登録されている第２試薬Ｃ２がこのＭ＋２番目の反応管４に、同じく測定項目Ｃで登録されている液量だけ分注される。

第２試薬Ｃ２が分注された後、第Ｍ＋２番目の反応管４が撹拌位置で停止すると、制御部２０４は、Ｍ＋２番目の反応管４に収容された被検試料Ｃに対する測定項目Ｃに関連づけられた「周波数・振幅変調」なる制御方式情報３０３、変更前が「Ｖ１」で変更後が「Ｖ２」なる電圧情報３０４、変更前が「Ｆ１」で変更後が「Ｆ２」なる周波数情報３０５、及び「Ｐ１」なる深さ情報３０６をデータベースから読み出す。そして、アーム２０１を制御して撹拌子１１０の深さをＰ１まで下降させ、発振器２０２を制御して最初は周波数Ｆ１及び電圧Ｖ１の交流電圧を印加させる。さらに、制御部２０４は、１サイクルタイムの間に、発振器２０２を制御して交流電圧を周波数Ｆ２及び電圧Ｖ２に変更していき、それから徐々に周波数Ｆ１及び電圧Ｖ１に戻していく。

このように、本実施形態に係る自動分析装置１００によれば、測定対象である複数の被検試料が共通の一路上に載置され、それらがその一路上に配される試薬の分注、撹拌、測定、及び測定結果の出力の工程を共通のタイムチャートに従って順番に巡るシステムレイアウトを採っても、それぞれの測定対象を測定項目、又は試薬の種類及び液量に応じて最適な撹拌態様で撹拌をすることができるため、どのような試薬を分注したとしてもその撹拌に要する時間を短縮することができる。従って、自動分析装置１００の処理時間が短縮する。さらに、撹拌工程を基準に確保していた搬送停止時間を決定していた場合には、自動分析装置１００の処理時間を飛躍的に短縮することができる。

反応管４に収容した内容液、即ち被検試料と試薬の混合液の粘性や液量は、被検試料の粘性や液量によっても異なってくる。従って、被検試料の種類によっても撹拌態様を異ならせるようにしてもよい。この場合、データベースに被検試料の種類の項目も追加する。

図１０は、データベースの第３の態様を示すデータ構造図である。図１０に示すように、データベースには、被検試料の種類を示す被検試料情報３１０と被検試料の液量を示す液量情報３１１の項目が追加される。被検試料の種類は、例えば、尿や血清等である。このデータベースにおいて、制御部２０４は、撹拌ユニット１１の下に到達した反応管４内の試薬の種類や液量の他に、被検試料の種類を示す被検試料情報３１０と液量情報３１１を取得する。そして、被検試料情報３１０と液量情報３１１と試薬情報３０１と液量情報３０２との組み合わせに関連づけられた制御方式情報３０３、電圧情報３０４、周波数情報３０５、及び深さ情報３０６に従って、交流電圧と撹拌子１１０の深さを制御する。

この態様によれば、さらに撹拌時間を短縮することができると共に、測定精度の向上を図ることができる。

尚、本実施形態では、圧電体１１１により撹拌子１１０を揺動させることで反応管４内を撹拌させる例により説明したが、その他、混合液中で音波を発生させて撹拌する態様についても本発明を適用することが可能である。即ち、制御する撹拌源の深さは、超音波のフォーカス位置である。制御する周波数は、超音波の周波数であり、換言すると圧電体に印加するパルスの周波数である。制御する電圧は、圧電体に印加する電圧であり、換言すると制御する振幅は、超音波の振幅である。制御部２０４は、データベースを参照して発振器２０２を制御することで、超音波を反応管４内に送波する圧電体に印加する電圧及び周波数を試薬の種類及び液量又は測定項目毎に変更させ、またデータベースを参照して図示しない遅延回路を制御する等して、超音波のフォーカス位置を変更させるようにしてもよい。

自動分析装置の構成を示す図である。 撹拌ユニットの構成を示す図である。 自動分析装置における制御系を示すブロック図である。 データベースを示すデータ構造図である。 各種試薬及び各種液量に対して各種撹拌態様で撹拌した場合の結果を示す表である。 測定項目の登録テーブルを示す図である。 データベースの第２の態様を示すデータ構造図である。 自動分析装置の撹拌制御を示すフローチャートである。 自動分析装置の撹拌制御の具体例を示すタイムチャートである。 データベースの第３の態様を示すデータ構造図である。

符号の説明

１ 試薬ラック
２ 試薬庫
３ 試薬庫
４ 反応管
５ 反応ディスク
６ ディスクサンプラ
７ 試薬容器
８ 分注アーム
９ 分注アーム
１０ 分注アーム
１１ 撹拌ユニット
１１０ 撹拌子
１１１ 圧電体
１１２ 圧電素子
１１３ 圧電素子
１１４ａ 電極
１１４ｂ 電極
１２ 洗浄ユニット
１３ 測光ユニット
１４ 第１試薬用分注プローブ
１５ 第２試薬用分注プローブ
１６ 被検試料用分注プローブ
１７ 被検試料容器
１８ 入力部
１９ システム制御部
２０ 分析制御部
２０１ アーム
２０２ 発振器
２０３ 記憶部
２０４ 制御部
２１ 分析部
２２ データ処理部
２３ 出力部
２３１ モニタ
２３２ プリンタ
１００ 自動分析装置
１００ａ 制御系
３０１ 試薬情報
３０２ 液量情報
３０３ 制御方式情報
３０４ 電圧情報
３０５ 周波数情報
３０６ 深さ情報
３０７ 測定項目情報
３０８ 第１試薬情報
３０９ 第２試薬情報
３１０ 被検試料情報
３１１ 液量情報

Claims (5)

1. 被検試料毎に各種の測定項目のうちの何れかを割り当てて、それら被検試料を順々に処理して分析する自動分析装置であって、
   複数の反応管が載置された搬送路を有し、複数の反応管を順に搬送する搬送手段と、
   前記搬送路上に位置し、前記反応管毎に一の被検試料を分注するとともに、分注した被検試料に割り当てられた測定項目に対応する種類の試薬を各種の液量で分注する分注プローブと、
   前記搬送路上に位置し、前記反応管内に挿入されて揺動する撹拌子及び交流電圧が印加されることで前記撹拌子を揺動させる圧電体を有する撹拌手段と、
   前記撹拌子の挿入及び揺動を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記試薬の種類及び液量の組み合わせに応じて、前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを記憶する記憶手段と、
   前記分注される前記試薬の種類及び液量を前記被検試料毎に入力するための入力手段と、
   前記撹拌手段に搬送されてきた前記反応管内の被検試料に応じて、前記入力された前記試薬の種類及び液量に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記深さまで、前記撹拌子を前記反応管に挿入するアームと、
   前記撹拌手段に搬送されてきた被検試料に応じて、前記入力された前記試薬の種類及び液量に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記周波数及び前記電圧の前記交流電圧を前記圧電体に印加する印加手段と、
   を含み、
   前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを、一つの前記反応管内の撹拌中に可変制御することを特徴とする自動分析装置。
2. 被検試料毎に各種の測定項目のうちの何れかを割り当てて、それら被検試料を順々に処理して分析する自動分析装置であって、
   複数の反応管が載置された搬送路を有し、複数の反応管を順に搬送する搬送手段と、
   前記搬送路上に位置し、前記反応管毎に一の被検試料を分注するとともに、分注した被検試料に割り当てられた測定項目に対応する種類の試薬を各種の液量で分注する分注プローブと、
   前記搬送路上に位置し、前記反応管内に挿入されて揺動する撹拌子及び交流電圧が印加されることで前記撹拌子を揺動させる圧電体を有する撹拌手段と、
   前記撹拌子の挿入及び揺動を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   測定項目の種類に応じて、前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを記憶する記憶手段と、
   前記測定項目を前記被検試料毎に入力するための入力手段と、
   前記撹拌手段に搬送されてきた被検試料に応じて、前記入力された前記測定項目の種類に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記深さまで、前記撹拌子を前記反応管に挿入するアームと、
   前記撹拌手段に搬送されてきた被検試料に応じて、前記入力された前記測定項目の種類に基づいて前記記憶手段を参照して得られた前記周波数及び前記電圧の前記交流電圧を前記圧電体に印加する印加手段と、
   を含み、
   前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを、一つの前記反応管内の撹拌中に可変制御することを特徴とする自動分析装置。
3. 前記制御手段は、
   前記交流電圧の周波数、電圧、又は前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを所定タイミングで切り替える時分割制御をすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動分析装置。
4. 前記制御手段は、
   前記交流電圧の周波数若しくは電圧、又はこれらの双方を時間的に可変させる変調制御をすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動分析装置。
5. 前記記憶手段は、
   前記切り替え前後の前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さをそれぞれ記憶し、
   前記制御手段は、
   前記撹拌子を前記反応管に挿入する深さを時間的に可変させることを特徴とする請求項３記載の自動分析装置。

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