JP5337600B2 - 自動分析装置及び自動分析装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は血液，尿等の生体成分の定量あるいは定性分析を行う自動分析装置係り、特に検体，試薬等の分注シーケンス制御に関する。

臨床検査用自動分析装置は、全血，血漿，血清，尿、その他の体液等の検体（試料）に対して、検査技師や医師が指示した分析項目を自動的に分析する装置である。

近年、検査報告の迅速化が望まれており、自動分析装置の処理能力向上が進められている。更にランニングコスト削減の観点から分析に用いる試薬量の低減も求められている。

このような課題に対して、特許文献１は同一検体を複数の異なる容器に分注する際に、予め分注する分だけ多めの検体を検体分注プローブで吸引しておき、複数の容器間に連続的に分注することで、分注の間に行う検体分注プローブ洗浄動作を省き、検体分注に要する時間を短縮する技術が開示されている。

また、特許文献２には、複数の試薬分注プローブにより同一項目の分析を並列処理する発明が開示されている。

また、特許文献３には、検体を希釈することで相対的に検体の分注量を削減し、分析に必要な試薬量を削減する方法が開示されている。

特開２００７−２６３７５２号公報 特願昭６２−１１０８１９号公報 特開昭６０−１１０４２７号公報

処理効率の向上方法としては、例えば装置機構の動作サイクルを短くする方法が考えられる。しかし、単純に動作サイクルを短くすると、反応液の測光時間や分注プローブの洗浄時間，攪拌時間などが短くなるため、データ精度が低下する恐れがあり、データ精度を低下させないための各部機構の工夫が必要となっていた。

特許文献１では、検体分注機構において連続的に検体分注動作を行って検体分注の所要時間を削減しているが、試薬の分注も効率化しなければ装置全体の処理効率向上は図れない。

特許文献２は、分注機構の数を増やして処理効率の向上を狙っているが、装置が複雑化，大型化し、装置コストも高くならざるを得ない。

また、特許文献３にはランニングコスト低減のための試薬分注量の低減方法が開示されているが、試薬量を低減させるとトータルの反応液量も少なくなるため、測光のための光線を反応液に通すための領域の確保や、測光のための時間の確保が必要となる。

以上の課題を鑑みて本発明の目的は、装置の大型化を招くことなく、処理効率の良い自動分析装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、試薬や洗浄水などの消費量を低減して、ランニングコストの少ない自動分析装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の構成は以下のとおりである。

複数の反応容器を円周状に配置した反応ディスクと、前記反応ディスク上の任意の位置を検体吐出位置とし、当該検体吐出位置に位置付けられた反応容器に対して検体を吐出する検体分注機構と、前記反応ディスク上の所定の位置を試薬吐出位置とし、当該試薬吐出位置に位置付けられた反応容器に対して試薬を吐出する試薬分注機構と、を備えた自動分析装置であって、同じ分析項目が依頼された検体が、連続して前記試薬吐出位置に位置付けられるよう前記検体吐出位置を決定し、前記検体分注機構は吸引した検体を前記検体吐出位置に連続して吐出し、前記試薬分注機構は前記試薬吐出位置に連続して位置付けられた同じ分析項目が依頼された検体の数に応じた量の試薬をまとめて吸引し、前記試薬吐出位置に連続して吐出することを特徴とする自動分析装置。

連続して同一の検体又は試薬を吐出するシーケンスでは、検体分注プローブや試薬分注プローブの洗浄が必要なく、プローブ洗浄動作を省略できる。同一の検体又は同一の試薬を用いる分析項目の分注が集約されれば、吸引，吐出，攪拌，測光などの各部の動作時間は確保しつつ、分注に要する時間を短縮できるため、全体としての処理効率の高い装置を提供することができる。

また、同一の試薬を用いる分析項目が連続して試薬吐出位置に位置付けられるように、検体の吐出位置を制御することによって、試薬分注機構から連続して同一の試薬を吐出できる。従来の一回分に相等する試薬ダミー量で複数テスト分の試薬分注ができるため、試薬消費量を低減できる。

本発明によれば、装置の複雑化や大型化をまねくことなく、検体，試薬の双方の分注に要する時間が短縮され全体として処理能力の高い装置を提供できる。

また、１回テスト分に相当する試薬ダミー量で複数テスト分の試薬を分注できるため、試薬ダミー量ひいてはランニングコストを低減した自動分析装置を提供できる。

本発明における、自動分析装置の概略を示す図。 本発明の一実施例における、多関節タイプの検体分注機構を示す図。 本発明の一実施例において、各反応容器が第１試薬分注位置に到着する順序を示す図。 本発明の一実施例における、検体および試薬分注機構の分注動作シーケンスを示す図。 本発明の一実施例における、基本分注動作での検体の反応ディスクへの割付を示す図。 本発明の一実施例における、検体分注機構の集約分注動作シーケンスのフローチャートを示す図。 本発明の一実施例における、検体分注機構の集約分注動作シーケンスを示す図。 本発明の一実施例における、試薬分注機構の集約分注動作シーケンスを示す図。 本発明の一実施例における、集約分注動作での検体の反応ディスクへの割付を示す図。 本発明の一実施例における、基本分注動作と集約分注動作が混在する場合での検体の反応ディスクへの割付を示す図。

反応ディスクの円周上に複数配置された任意の反応容器に対し検体を分注できる検体分注機構により、複数の検体にわたる同一分析項目用の検体を検体分注プローブの洗浄を省略して、試薬分注位置に連続して位置付けられる反応容器に分注し、試薬分注機構が試薬分注プローブの洗浄を省略して、連続で同一項目の試薬を分注することで、検体分注時間の短縮，試薬分注時間の短縮，試薬ダミー量の低減を図ることができる。

図１に本発明を実施する自動分析装置の概略を示す。簡単のために、反応ディスク１０３に反応容器１０４が３９個あり、反応ディスク１０３の１サイクルの回転ピッチが反応容器１０４の２０個分である自動分析装置について考える。

検体ディスク１０１に配置された検体容器１０２に貼り付けられたバーコードラベル等の識別媒体を識別装置１１８により読み取ることで検体番号が認識される。識別装置１１８によって認識された検体番号は制御部１１５に伝達され、各検体に対し指示されている分析項目の種類等が、検体受付番号と対応させて操作部１１７から予め指示されている分析情報と照合され、その照合結果に基づいて分析順序が決定され、記憶部１１６に記憶されてその後の処理に利用される。

反応ディスク１０３上の任意の反応容器１０４に対し検体を分注できる検体分注機構１０５により、複数検体に渡る同一の分析項目を試薬分注前に予め分注配置することができる。本実施例において検体分注機構１０５は、アームが複数（図の場合は２つ）に分割されており、アームの回転中心が反応ディスク１０３の中心付近に配置され、分注ノズルを含むアームの先端部分が反応ディスク１０３の外側まで移動でき検体ディスク１０１の検体容器１０２から検体を分取できる形態、例えば図２に示すような多関節タイプの場合を示したが、アームの先端が移動できない形態であっても、検体を反応ディスクに分注する回転式の検体分注機構を追加で設ければよい。また、Ｘ−Ｙ−Ｚの移動軸を持った分注機構であってもよい。

図３は、そのとき使用される反応容器１０４が第１試薬分注位置に到着する順序を１から３９までの数字で示したものである。反応容器１０４に付された番号は各反応容器に特有の番号で、本実施例においては以後反応容器Ｎo.と呼ぶ。反応容器１０４に分注された検体は、第１試薬分注機構１０９により第１試薬ディスク１０６に保管されている試薬容器１０８内の第１試薬を第１試薬分注位置にて分注され、サンプルと試薬の混合液は第１攪拌位置に搬送され第１攪拌機構１１１により攪拌混合される。それから９サイクル後に第２試薬分注位置に搬送され、第２試薬分注機構１１０により第２試薬ディスク１０７に保管されている試薬容器１０８内の第２試薬が分注され、その後第２攪拌位置にて第２攪拌機構１１２により攪拌混合される。

その９サイクル後に反応は終了し、洗浄機構１１４により反応容器１０４内部は洗浄される。反応容器１０４内の反応液の吸光度は、各回転サイクル毎に反応容器１０４が光度計１１３の光軸を横切る瞬間に測光される。

図４に、依頼された分析項目を１項目ずつ別々で分析する場合の検体分注と試薬分注のシーケンスを示す。

１回の分注動作には大きく分けて、吸引動作，吐出位置までの移動動作，吐出動作，プローブ洗浄位置までの移動動作，プローブ洗浄，吸引位置までの移動動作がある。それぞれの動作には動作のために必要な時間とタイミングがある。本実施例においては、反応ディスクの１サイクル内にそれぞれ、「吸引動作＋吐出位置までの移動動作」，「吐出動作＋プローブ洗浄位置までの移動動作＋プローブ洗浄＋吸引位置までの移動動作」、を行うこととした。本実施例において、反応ディスクの１サイクルに要する時間２秒とすると、基本的な分注動作（吸引→移動→吐出→移動→洗浄→移動）に要する時間は２×２秒＝４秒となる。４秒の分注サイクルを持つ装置の処理能力は計算上３６００（秒／時）÷４（秒／テスト）＝９００（テスト／時）となる。

このときの分注動作を標準分注動作と称し、検体１に分析項目ａ，ｂ，ｃ、検体２に分析項目ｄ，ｅ、検体３にｆが依頼されている場合の反応容器への検体の割付を図５に示す。

分析項目は２試薬系または１試薬系で、２試薬系の場合、第１試薬分注の１０サイクル後に第２試薬が分注されるものとする。また、検体分注位置は所定の場所に固定されている。

検体分注プローブは検体１を一分析項目分吸引し、反応容器Ｎo.１の反応容器に移動したのち１−ａ分析用として吐出を行い、検体分注プローブ洗浄位置に移動して検体分注プローブの洗浄を行う。再び検体１を吸引すべく、検体１を収容した検体容器のアクセス位置に移動して同様の動作を１−ｂ分析，１−ｃ分析用に繰り返した後、検体２に対して２−ｄ分析，２−ｅ分析用の分注を行い、その後検体３に対して３−ｆ分析用に分注を行う。反応容器Ｎo.２，４，６，８…では検体分注プローブは検体吐出後のプローブ洗浄を行っているため、検体は分注されない。

次に、複数の検体にわたり同一の分析項目があった場合に、集約して試薬分注を行うための検体分注シーケンスのフローチャートを図６に示す。

集約分注において、検体分注機構１０５および試薬分注機構１０９，１１０といった装置構成により、まとめて分注可能な検体量や試薬量は分注機構の最大分注量によって制限されるが、本実施例では、検体分注機構１０５，試薬分注機構１０９，１１０ともに３テストまで分注可能とする。予め設定された最大集約数である３検体に対し、同じ分析項目があるかチェックする。３検体にわたり同項目がある場合、優先してスケジューリングする。３検体にわたる同項目のスケジューリング完了後に、２検体にわたり同項目があるかチェックし、２検体にわたる同項目がある場合、優先してスケジューリングする。２検体にわたる同じ項目をスケジューリング完了後に、単独項目をスケジューリングし、集約分注スケジューリングが完了する。

図７および図８に、集約分注を行う際の検体分注プローブ及び試薬分注プローブの基本的な分注動作のシーケンスを示す。

図７では、検体分注に関して、まず「検体吸引動作＋吐出位置までの移動動作」を行って、同一検体に依頼されている分析項目の数（本実施例では最大３項目）に相当する量の検体を吸引し、検体吐出位置まで検体分注プローブを移動させる。次のステップにて、検体を吐出し、次に検体を吐出する位置まで検体分注プローブを移動させ、以後この動作を所定回数繰り返す。

同一検体に対する最後の検体吐出時には、「吐出動作＋検体分注プローブ洗浄位置までの移動動作＋検体分注プローブ洗浄＋検体吸引位置までの移動動作」を行い、検体分注プローブの洗浄を行う。

図８には同様に、連続して試薬吐出動作を行う前に、「試薬吸引動作＋吐出位置までの移動動作」を行い、連続して試薬吐出位置に位置付けられる分析項目の数に対応する分（本実施例では最大３検体）に相当する量の試薬を吸引し、試薬分注位置まで試薬分注プローブを移動させる。

次に、試薬分注位置に位置付けられる、同一試薬を必要とする分析項目に対して連続して試薬吐出を行う。最後の試薬吐出終了時には「洗浄＋吸引位置までの移動」を行う。

上記の分注動作を集約分注動作と称する。

図９に検体１〜３に対し、それぞれ分析項目ａ，ｂ，ｃが依頼されている場合の反応容器への検体分注方法を示す。

検体分注プローブは検体１を３分析項目分吸引し、反応容器Ｎo.１，５，９へ、それぞれ１−ａ分析用，１−ｂ分析用，１−ｃ分析用に分注する。次に、検体２を３分析項目分吸引し、反応容器Ｎo.２，６，１０へ、それぞれ２−ａ分析用，２−ｂ分析用，２−ｃ分析用に分注する。次に、検体３を３項目分吸引し、反応容器Ｎo.３，７，１１へ、それぞれ３−ａ分析用，３−ｂ分析用，３−ｃ分析用に分注する。

同一検体を連続して分注する際には検体分注プローブの洗浄を行わないので、検体分注に要するシーケンスの時間を短縮できる。

また、上記のように検体を分注する反応容器Ｎo.を制御することによって、試薬吐出位置には反応容器Ｎo.１に分注された１−ａ，反応容器Ｎｏ.２に分注された２−ａ，反応容器Ｎo.３に分注された３−ａが順次試薬分注位置に位置付けられるため、試薬分注プローブは分析項目ａに使用される試薬を予め１−ａ，２−ａ，３−ａの分析に要するトータル量吸引しておき、連続して分注する。

同一試薬を連続して分注する際には試薬分注プローブの洗浄を行わないので、試薬分注に要するシーケンスの時間を短縮できる。

この場合は、最も効率よく集約できた場合で、処理した９テストに要した時間は１２（サイクル）×２（秒／サイクル）＝２４（秒）となり、１テスト当たりの必要時間は２４（秒）÷９（テスト）＝２.６６…（秒／テスト）となる。したがって、このときの装置の処理能力は３６００（秒／時）÷２.６６…（秒／テスト）＝１３５０（テスト／時）となり標準分注動作での処理能力に比べ１.５倍の処理能力向上が実現できる。

また、標準分注動作と集約分注動作が混在した場合として、検体１に分析項目ａ，ｂ，ｃ、検体２に分析項目ａ，ｃ、検体３に分析項目ｃが依頼されている場合の反応容器への検体分注状況を図１０に示す。

このとき、処理した６テストに要した時間は１０（サイクル）×２（秒／サイクル）＝２０（秒）となり、１テスト当たりの必要時間は２０（秒）÷６（テスト）＝３.３３…（秒／テスト）となる。このときの装置の処理能力は３６００（秒／時）÷３.３３…（秒／テスト）＝１０８１（テスト／時）となる。つまり、分析の依頼状況により本実施例のような装置の処理能力は９００〜１３５０（テスト／時）で変動することとなる。

１０１ 検体ディスク
１０２ 検体容器
１０３ 反応ディスク
１０４ 反応容器
１０５ 検体分注機構
１０６ 第１試薬ディスク
１０７ 第２試薬ディスク
１０８ 試薬容器
１０９ 第１試薬分注機構
１１０ 第２試薬分注機構
１１１ 第１攪拌機構
１１２ 第２攪拌機構
１１３ 光度計
１１４ 洗浄機構
１１５ 制御部
１１６ 記憶部
１１７ 操作部
１１９ 識別装置

Claims (7)

1. 複数の異なる分析項目を測定するための複数の反応容器を円周上に配置し、所定回転ピッチの回転駆動を行う一定時間を１サイクルとして、当該１サイクルでの回転駆動を繰り返す反応ディスクと、
   前記反応ディスク上の任意の位置を検体吐出位置とし、当該検体吐出位置に位置付けられた反応容器に対して検体を吐出する検体分注機構と、
   前記反応ディスク上の所定の位置を試薬吐出位置とし、当該試薬吐出位置に位置付けられた反応容器に対して試薬を吐出する試薬分注機構と、を備えた自動分析装置であって、
   第１の分析項目を分析するための第１の検体を第１の反応容器に吐出し、
   第２の分析項目を分析するための前記第１の検体を、前記第１の反応容器に対し連続して前記試薬吐出位置に位置付けられない位置の第２の反応容器に吐出し、
   その後、前記第１の分析項目を分析するための第２の検体を、前記第１の分析項目を分析するための前記第１の検体に対し連続して前記試薬吐出位置に位置付けられる位置の第３の反応容器に吐出することで、
   同じ分析項目が依頼された複数の検体が、連続して前記試薬吐出位置に位置付けられるよう前記検体吐出位置を制御し、
   前記第１と前記第２の反応容器への検体の吐出は、前記検体分注機構を洗浄することなく連続して行われ、かつ、前記第１と前記第２の反応容器への試薬の吐出は、前記試薬分注機構を洗浄することなく連続して行われることを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記試薬吐出位置に連続して位置付けられる同じ分析項目が依頼された検体の数に応じて前記試薬分注機構が吸引する試薬の量を決定する演算部と、を備えたことを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記検体分注機構は前記反応ディスクの反応容器列の円周内に配置され、前記検体分注機構を回転移動させる支持機構と、
   前記ノズルと前記支持機構とを連結し、少なくとも二つ以上の回転軸を持つアームと、
   を有することを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記検体分注機構は前記分注プローブを平面内の任意の反応容器に移送する水平方向移動機構と、
   前記分注プローブを垂直方向に移送する垂直方向移動機構と、を備えたことを特徴とする自動分析装置。
5. 複数の異なる分析項目を測定するための複数の反応容器を円周上に配置し、所定回転ピッチの回転駆動を行う一定時間を１サイクルとして、当該１サイクルでの回転駆動を繰り返す反応ディスクと、検体を吸引・吐出するノズルを備え前記反応ディスク上の任意の反応容器に検体を吐出する検体分注機構と、前記反応ディスク上の所定の位置を試薬吐出位置とし、当該試薬吐出位置に位置付けられた反応容器に対して試薬を吐出する試薬分注機構と、分析項目の分析順序を決定するスケジュール部と、を備えた自動分析装置であって、
   前記スケジュール部は予め定められた最大集約数（Ｎ≧２）に基づいて、最大集約数からＮ＝２となるまで順次１ずつ減算した集約数に基づいて同じ分析項目が依頼された検体を集約するステップと、
   前記ステップから分析順序を決定するステップと、
   決定した分析順序に基づいて前記検体分注機構の検体吐出位置を制御するステップと、
   を有し、
   前記検体を集約するステップで、第１の分析項目を分析するための第１の検体と、前記第１の分析項目を分析するための第２の検体とが集約され、
   前記第１の分析項目を分析するための第１の検体を第１の反応容器に吐出し、
   第２の分析項目を分析するための前記第１の検体を、前記第１の反応容器に対し連続して前記試薬吐出位置に位置付けられない位置の第２の反応容器に吐出し、
   その後、集約された前記第２の検体を、前記第１の分析項目を分析するための前記第１の検体に対し連続して前記試薬吐出位置に位置付けられる位置の第３の反応容器に吐出することで、
   同じ分析項目が依頼された複数の検体が、連続して前記試薬吐出位置に位置付けられるよう前記検体吐出位置を制御し、
   前記第１と前記第２の反応容器への検体の吐出は、前記検体分注機構を洗浄することなく連続して行われ、かつ、前記第１と前記第２の反応容器への試薬の吐出は、前記試薬分注機構を洗浄することなく連続して行われることを特徴とする自動分析装置の制御方法。
6. 請求項５記載の自動分析装置において、
   前記スケジュール部にて決定された分析順序に基づいて前記検体分注機構が吸引する検体の量、または前記試薬分注機構が吸引する試薬の量、の少なくともいずれかを決定することを特徴とする自動分析装置の制御方法。
7. 請求項５記載の自動分析装置において、
   前記試薬分注機構が試薬吐出後に異なる試薬を吸引する際には前記試薬プローブの洗浄動作を行い、
   当該試薬プローブの洗浄動作時に前記試薬吐出位置に位置付けられる反応容器には、予め検体の分注を行わないよう制御することを特徴とする自動分析装置の制御方法。

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