JP5587965B2 - 化学分析装置 - Google Patents

Description

本発明は生体中に含まれる微量物質の分析に好適な化学分析装置に関する。

血液，尿などの生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置では、サンプル中の分析対象成分と反応して反応液の色が変わる試薬を用いる分析（比色分析），分析対象成分と特異的に反応する物質に直接または間接的に標識体を付加し、標識体をカウントして分析する方法（免疫分析）などが実行される。このような自動分析装置では、サンプルと試薬を混合した後に、反応を促進するため、混合液を攪拌することが有効である。液体のサンプルと液体の試薬を反応させる場合は、反応容器中に攪拌棒などを挿入して攪拌することが一般的であるが、反応液の量が少ない場合は、攪拌棒を利用することができない場合もある。特許文献１，２には、反応容器中の反応液に空気を噴出して攪拌する技術が記載されている。

特開２００７−５１８６３号公報 特開平６−３９２６６号公報

攪拌棒を用いる攪拌では、攪拌の実行中に攪拌棒が反応液に浸漬され、回転するので攪拌されていることが容易に確認できるのに対し、空気を吹き付けて攪拌する機構を用いる場合は、攪拌が予期しただけ、行われているかどうかチェックすることが難しく、測定値に異常があった場合に、サンプルに異常があったのか、攪拌が不十分なため異常が発生したように見えるのかの切り分けが難しい。

本発明の目的は、空気噴出口から空気を噴出して反応液を攪拌する機構を備えた化学分析装置において、攪拌機構が正常に動作していることを確認できることで、分析結果に対する信頼性が高い化学分析装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は以下の通りである。

開口部を有する反応容器を複数設置する反応容器設置台と、前記反応容器にサンプルおよび試薬を分注する分注機構と、前記反応容器に上方から空気を噴出して、前記反応容器内のサンプルおよび試薬を攪拌させる空気噴出口と、前記反応容器内のサンプルと試薬の反応結果を検出する検出機構と、前記空気噴出口又は前記反応容器設置台を駆動して、前記空気噴出口と前記反応容器設置台との位置関係を変化させる駆動機構と、前記反応容器設置台上の、前記反応容器の設置位置の間に設けられた、圧力センサ，温度センサ，及び湿度センサのうちの少なくとも１つのセンサとを備え、前記少なくとも１つのセンサは、前記空気噴出口から空気を噴出しながら前記駆動機構で前記空気噴出口と前記反応容器設置台との位置関係を変化させて前記反応容器内のサンプル及び試薬を攪拌させる動作中、前記空気噴出口から噴出された空気の状態量を検出する。

特に、反応容器を設置する台に細孔と細孔につながる圧力センサを設け、攪拌動作の前後で空気を噴出させながら細孔上を噴出口が停止乃至移動させ、そのときのセンサからの出力値をモニタし、予め取得してある正常時の信号値と比較することが望ましい。

空気噴出口から空気を噴出して反応液を攪拌する機構を備えた化学分析装置において、攪拌機構が正常に動作していることを確認できることで、分析結果に対する信頼性が高い化学分析装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態における分析装置全体の概略図である。 本発明の一実施の形態におけるインキュベータ部の概略図である。 本発明の一実施の形態におけるインキュベータ部の概略図である。 本発明の一実施の形態におけるノズルや細孔の配置を示す概略図である。 本発明の一実施の形態における圧力検出手段からの出力例である。 本発明の一実施の形態におけるインキュベータ部の概略図である。 本発明の一実施形態における温度検出手段からの出力例である。 本発明の一実施形態における荷重センサからの出力例である。 本発明の一実施形態におけるインキュベータ部の概略図である。 本発明の一実施形態におけるノズルディスクとフラッシングディスクの配置を示す概略図である。 本発明の一参考の形態における化学分析装置の全体概略図である。 本発明の一参考の形態における洗浄機構の概略図である。 本発明の一参考の形態における洗浄動作のフローチャートである。 本発明の一参考の形態における反応容器洗浄を説明するための反応容器および吐出，吸引管の中心断面の概略図である。 本発明の一参考の形態における反応容器洗浄を説明するための反応容器および吐出，吸引管の中心断面の概略図である。 本発明の一参考の形態における反応容器洗浄を説明するための反応容器および吐出，吸引管の中心断面の概略図である。 図１１に示した洗浄場所の拡大図。 本発明の一参考の形態における洗浄時の反応容器と洗浄液の吐出管，吸引管，リンスチップおよび洗浄液流動の説明図であり、図１８（Ａ）は中心断面、図１８（Ｂ）は反応容器底面から見た図である。 本発明の参考の形態における洗浄時の反応容器中心断面の流速分布を示す。 本発明の他の参考形態を示す図。

以下、本発明の実施例及び参考例を図面に基づいて説明する。

図１〜図３を用いて、本分析装置の構成を説明する。図１は本化学分析装置の全体概略図、図２はインキュベータ部内部の斜視概略図、図３はインキュベータ部内部を横から見たときの様子を模式的に示したものである。

本化学分析装置は、図１に示すように、小型の反応容器１００を移動するためのキャリア１０１と、サンプル容器１１０を収納するサンプルディスク１１１と、試薬容器１２０を格納する試薬ディスク１２１と、サンプルおよび試薬をそれぞれの容器から反応容器１００に分注する分注機構１３０と、サンプルと試薬からなる反応液を攪拌するインキュベータ部１４０と、励起光照射器と蛍光発光強度検出器を含む光学検出機構１５０から構成されている。インキュベータ部１４０は、反応容器１００を設置する反応容器設置箇所１６０を設けた反応ディスク１６１と、圧縮空気を噴出するノズル１７０を設けたノズルディスク１７１と、インキュベータ部を囲う側壁１４２から構成されている。

図２に示すように、インキュベータ部１４０のノズルディスク１７１と反応ディスク１６１は円板状で、複数のノズル１７０と反応容器設置箇所１６０をその円周上に設けたものとなっている。ノズル１７０と反応容器設置箇所１６０は垂直方向に対応した位置に設けられており、反応容器１００はノズル１７０の下に設置されて圧縮空気があてられてサンプルと試薬を攪拌する。

図３に示すように、ノズルディスク１７１および反応ディスク１６１はそれぞれ駆動モータ２３１，２３２によって駆動される。ノズルディスク１７１には、ダストを取り除くためのフィルタ２０３を通してエアポンプ２０２から圧縮空気が供給されている。配管２０１の壁面には配管圧力センサ２０４が設けられている。反応ディスク１６１には複数の反応容器設置箇所１６０が設けられているが、そのうちの一つに細孔２４０が設けられ、細孔２４０端部には圧力検知手段としてダイヤフラム型の圧力センサ２４１が埋め込まれている。

これらの構成要素は、あらかじめ入力された分析項目情報に基づき、所定のタイミングで以下のように自動的に分析する。まず、分注機構１３０によってサンプルと試薬をそれぞれ反応容器１００に分注する。次に、反応容器１００を、反応ディスク１６１を回転しながらキャリア１０１を動かしてインキュベータ部開口部１４１からインキュベータ内に挿入し、所定の反応容器設置箇所（反応ディスク）１６１に設置し、反応容器上部に位置しているノズル１７０から圧縮空気を噴出する。噴出された圧縮空気は、サンプルと試薬からなる反応液の液面に衝突することで攪拌流動を生じ、サンプルと試薬が攪拌される。攪拌が終了した反応容器１００は再びキャリア１０１によってインキュベータ部１４０から取り出されて検出機構１５０の下に移動し、光学検出される。

この分析動作の前後に、イニシャライズと呼ばれる、装置内の各機構が正常に動作するかどうかの確認動作、および各機構の原点復帰動作が行われる。この中で、攪拌機構が正常に動作していることを保障するためのノズル異常検出動作を行う。このとき、図３のように反応容器設置箇所１６０は空である。図３のノズルには、仮に１番から５番までの番号が振ってある。

図４に、ノズルの移動と細孔などの位置関係を説明するために、ノズル位置を反応ディスクに投影したときの概略図を示す。本実施例では細孔２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃをノズルの回転方向３１０に対して垂直に３箇所設ける。点線８０２はノズル１７０が設けられているノズルディスク１７１上の円周を示している。各々の細孔には静圧センサ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃが繋がっており、信号３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃを出力している。細孔２４０ｂをノズル移動３１０の中心位置に設け、細孔２４１ａ，２４１ｃはそこから等距離だけ離して設ける。図４では、多数のノズル１７０のうち、２番，３番，４番、ノズルの位置１７０（２），１７０（３），１７０（４）を示している。また、以下に説明するように２番ノズルは正常位置からずれており、４番ノズルにはダスト３５０が付着している様子を示している。

図５に、圧力センサからの出力例を示す。横軸は時間、縦軸は圧力センサからの出力の信号強度である。図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ図４に示した３つの圧力センサからの出力３４１ａ，３４２ｂ，３４３ｃのものである。ノズル１７０から噴出された圧縮空気は反応ディスク１６１上で衝突噴流となる。衝突噴流の性質上、衝突面である反応ディスクでの圧力は、ノズル直下では高く、離れるにしたがって低下する。したがって、ノズル１７０から圧縮空気を噴射したままノズルディスク１７１を移動すると、細孔２４０直上をノズル１７０が通過するときに圧力は最大となり、その後は低下し、また次のノズルが通過するときに上昇するので、ノズル１番から５番までに対応して周期的な変動を示す。また、ノズル移動の直下に設けられた細孔２４０ｂに繋がるセンサ２４１ｂからの出力３４１ｂが最も大きく、出力３４１ａ，３４１ｃは対称性から同じ値で、小さい。攪拌機構が正常の場合、出力値は図５の実線４０１のように各ノズルで同一の値となる。

最大値はそれぞれＡ０，Ｂ０，Ｃ０である。以下、この値を正常値と呼ぶ。

ノズルの異常として、まず、１，２，３，５番ノズルは正常だが、４番ノズルは、図４に示したように、ダスト３５０が付着して目詰まりノズル１７０（４）となっている場合を説明する。このダスト３５０は、フィルタ２０３の網目寸法以下の小さいダストが経年変化により蓄積して形成された。図５では、このときの各センサの出力値を点線４１０で示す。４番ノズルに対応した出力値３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃはいずれも低下するため、最大値はそれぞれＡ１，Ｂ１，Ｃ１となる。また、出力プロファイルも鈍る。ノズルディスクには多数のノズルが設けられているため、他のノズルからの出力値は実線のまま殆ど変わらない。このように正常値と比較して異なる出力を示すことから、４番ノズルには目詰まり異常が発生したことがわかる。

次に、１，３，４，５番ノズルは正常だが、２番ノズルの位置が、図４の１７０（２）に示すようにずれてしまった場合を説明する。図５では、このときの各センサの出力値を一点破線４２０で示す。１，３，４，５番ノズルが通過したときの出力値３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃは、それぞれ正常値である実線４０１のままである。しかし、２番ノズルは図４の１７０（２）のようにセンサ２４１ａ側にずれているため、２番ノズルに対応する出力値の最大値はＡ２，Ｂ２，Ｃ２のように、出力３４１ａが最大で、出力３４１ｂ，３４１ｃの順に小さくなる。このように正常値と比較して異なる出力を示すことから、２番ノズルの位置がずれたことがわかる。このような位置ズレの検出は、ノズル単体の位置がずれたときのみならず、反応ディスクやノズルディスクの位置がずれた場合も同様に機能する。

攪拌の前後で圧力を測定した結果がこのようになった場合、これら２，４番ノズルを使った分析は他のノズルを用いた場合と異なった攪拌条件となっているため、２，４番ノズルを使った分析の結果は信頼性が低い。そこで、次からの分析にはこの２，４番ノズルを使用しないように装置動作プログラムを変更する。どの程度圧力が変わると攪拌性能が不十分となるのかを予め装置の性能として把握しておき、分析装置のプログラム中に正常値として記憶させ、出力値をこの値と自動比較すればよい。正常値は、高いサンプリング周波数による連続的プロファイルでも良いし、ノズルディスク駆動周波数と同期した低いサンプリング周波数で出力し、その中の最大，最小値などの離散的な値を用いてもよい。また、異常ノズルを使って攪拌された分析結果はユーザインタフェース上に表示し、ユーザから装置提供者にメンテナンスを依頼するようにすればよい。あるいは、ノズルの近くにＬＥＤランプを設けておき、ノズル異常が生じたときは点滅させても良い。このとき保守点検者は他のノズルは無視して異常ノズルのみを検査，清掃すれば良いので、メンテナンス性が良い。

図５の圧力センサ出力例で示したように、攪拌機構が正常に動作していれば出力値のピークなどは定まった時刻に検出される。もし時刻がずれている場合にはノズルディスク１７１を回転するモータ２３１の異常が考えられるので、これをメンテナンスすれば良い。

以上の異常検出動作は分析の前後に毎回行っても良いが、装置の立上げ，立下げ時のみでも良い。あるいは、配管静圧センサ２０４での値が異常値を示したときに行っても良い。

装置スペースの制約上、細孔２４０は反応容器設置箇所１６０に設けたが、複数設けられている反応容器設置箇所１６０の間に設けると、攪拌動作中に漏れ出てくる圧力を検出することも可能になる。また、本実施例では細孔２４０およびセンサ２４１を１つの反応容器設置箇所１６０に３つ設けたが、１つのみでもセンサ出力値の変化からノズルに生じる異常は検出できる。あるいは、全ての反応容器設置箇所１６０に設けノズルディスク１７１を移動しなくて済むので好ましい。また、本実施例ではノズルディスク１７１を回転して圧力を検出したが、反応ディスク１６１を回転しても同様の効果が得られる。

図６は、図３に示したものと同様にインキュベータ部内部の様子を模式的に示したものである。エアポンプ２０２とノズルディスク１７１を繋ぐ配管２０１の途中にヒータ５０１と加湿器５０２を設け、インキュベータ内の温度と湿度を一定にする。温度センサ５１０を、攪拌の障害とならない反応容器設置箇所１６０の間の隙間で、インキュベータ内部の中空に設ける。この温度センサ５１０は、攪拌中はインキュベータ内部の温度をモニタする。

攪拌動作の前後のイニシャライズ動作中に、全てのノズル１７０から圧縮空気を噴出しながらノズルディスク１７１を回転すると、各々のノズル１７０から噴出された圧縮空気が温度センサ５１０上を順次通過していく。このときの温度センサ５１０からの出力値の例を図７に示す。横軸は時間軸、縦軸は出力値であり、１番から５番までのノズルが通過する毎に一定の周期で増減を繰り返す。インキュベータ部１４０内部の温度がＴ１に保たれている場合でも、ノズルから噴出された直後の圧縮空気はヒータで加熱されたばかりなので、その温度はＴ１より高い。したがって、ノズルが正常であれば温度センサ５１０からの出力値は実線６０１のように最小値Ｔ１から最大値Ｔ２まで一定のパターンで増減を繰り返す。しかし、例えば４番のノズルで、先の実施例で図４を用いて説明したように、ダストが付着して目詰まりが生じた場合や、位置ずれなどの異常が生じた場合、破線６０２のように、最大値がＴ３になるなど増減のパターンが変化する。この変化を正常値と比較することにより、ノズル異常を検出できる。なお、温度センサではなく、湿度センサを用いても同様の効果が得られる。また、実施例１と同様に複数個のセンサを設けても、得られる情報量が増えて好ましい。また、全ての反応容器設置箇所１６０の間に設けても、さらに情報量が増えて好ましい。

一方、図６に示すように、ある反応容器設置箇所１６０には荷重センサ５２０が設けられており、その上に設置した反応容器１００にかかる荷重を検出できるようになっている。攪拌中に反応液に圧縮空気があてられると、反応容器には力が加わる。図８に、横軸を時間、縦軸を荷重センサ５２０からの出力としたときのグラフ例を示す。ノズルが正常であれば、荷重センサからの出力値は実線７０１のように最小値Ｗ１から最大値Ｗ２のように変化する。図４のように、ダストが付着してノズルに目詰まりが生じた場合やノズルに位置ズレが生じた場合は、破線７０２のように最大値がＷ３のように低下するなど、増減のパターンが変化する。したがって、攪拌の最中にノズル異常を検出できる。なお、本実施例では一箇所の反応容器設置箇所１６０に荷重センサ５２０を設けた例を示したが、全ての反応容器設置箇所１６０に設ければ全ての反応容器１００での攪拌状態をモニタできるので好ましい。

図９は、図３に示したものと同様に、インキュベータ部の内部の様子を模式的に示したものである。ノズルディスク１７１の中のノズル１７０近くに、フラッシングディスク８０１を設ける。フラッシングディスク８０１は、キー溝機構８１０の切り替えにより、モータ２３１が回転したときにノズルディスク１７１と一緒に駆動されるか、ノズルディスク１７１とは切り離されてインキュベータ内部で固定されるようになっている。

図１０に、反応ディスク１６１側からみたときの、ノズルディスク１７１と各々のノズル１７０，フラッシングディスク８０１などの位置関係を示す。図１０（Ａ）は攪拌時、図１０（Ｂ）はフラッシング時を示す。フラッシングディスク８０１は円板状であり、同一の円周８０２上に、フラッシング用貫通孔８５１が１つと、攪拌用貫通孔８１０が複数設けられている。攪拌時はフラッシングディスク８０１とノズルディスク１７１は一緒に回転し、ノズル１７０からの圧縮空気は各ノズルに対応した位置に設けられた攪拌用貫通孔８５０を通り抜け、反応液を攪拌する。

イニシャライズ動作の時に、ノズルに大流量を流すことで、ノズルに付着したダストなどを除去するフラッシングする。フラッシング時には、フラッシングディスク８０１はインキュベータ内で固定し、ノズルディスク１７１のみを回転する。このとき図９、および図１０（Ｂ）のように、１個のノズル８３０からの圧縮空気のみがフラッシング用貫通孔８５１を通じ噴出されるが、他のノズル１７０はフラッシングディスク８０１が大きな流体抵抗となって蓋をされている。そのため、エアポンプ２０２からの大流量を流す設定にしなくても、フラッシング貫通孔８５１を通過するノズル８３０のみは大流量の空気が通過するので、フラッシングできる。ノズルディスク１７１を回転すれば、全てのノズルがフラッシング用貫通孔８５１を通過するので、全てのノズルをフラッシングできる。

フラッシング孔８５１下の反応容器ディスクには、深孔８４０が設けられており、除去されたダストを収容できるようになっている。

フラッシング時には配管圧力センサ２０４の出力をモニタしておく。この場合、ノズル８３０に目詰まりが生じていると出力値が上昇するが、ダストなどが除去されると出力値が一定値まで戻るので、除去されたことが確認できる。

以上のようにすることで、ノズル目詰まりを解消できる。本実施例によれば、大流量ポンプを用いて全ノズルから一度に大流量を流す場合に比べて、低コストにフラッシングできる。また、他のノズルを閉塞する手段として、ノズル一つ一つにバルブを設ける場合に比べても、低コストにフラッシングできる。
［参考例１］

図１１は、本化学分析装置の全体概略図である。本化学分析装置は、サンプル容器１０１０を収納するサンプルディスク１０１１，小型の反応容器１１４０を設置する反応ディスク１１３１，サンプルを反応容器に分注する分注機構１０２０，反応容器を洗浄するための洗浄機構１０３０と洗浄機構を洗浄する洗浄槽１１１０，励起光照射器と蛍光発光強度検出器を含む光学検出機構１０４０から構成されている。反応ディスク１１３１は円板状で、複数の反応容器１１４０をその円周上に設けたものとなっている。これらの構成要素は、あらかじめ入力された分析項目情報に基づき所定のタイミングで以下のように自動的に動作する。まず、分注機構１０２０によってサンプルをサンプル容器１０１０から反応容器１１４０に分注すると、反応容器底面に設けられた反応領域で化学反応が始まる。反応が完了した反応容器は、反応ディスク１１３１が回転することによって洗浄機構１０３０近くの所定箇所に移動し、洗浄機構１０３０を下降して洗浄する。洗浄された反応容器は反応ディスクが回転することにより検出機構１０４０下に移動し、反応領域での反応結果が検出される。

図１２に、洗浄機構の概略図を示す。洗浄液を吐出，吸引するための吐出管１１０１と吸引管１１０２を設けた洗浄ヘッド１１０３を矢印１１０４，１１０５のように上下，回転移動する洗浄ヘッド動作機構１１０６と、吐出，吸引管の先端を洗浄するための洗浄槽１１１０を分析装置ベース１１１１に設けた構成となっている。吐出管１１０１には、洗浄液タンクおよび吐出ポンプからなる洗浄液供給機構１１２０が配管１１２１によって接続されている。同様に、洗浄液吸引管１１０２には吸引ポンプおよび廃液タンクからなる洗浄液吸引機構１１２２が配管１１２３によって接続されている。矢印１１２４は洗浄液の流動方向を示している。吐出，吸引管１１０１，１１０２の先端をするための洗浄槽１１１０には、洗浄管洗浄液１１１２を供給し廃棄するための、洗浄液タンクおよび吐出ポンプを備えた洗浄管洗浄液供給機構１１１３と、廃液タンクおよび吸引ポンプを備えた洗浄管廃液吸引機構１１１４が、配管１１１５，１１１６によって接続されている。矢印１１１７は洗浄管洗浄液の流動方向である。

図１３は、洗浄動作のフローチャートである。反応領域での反応が終ると（図１３のＳ０１）、まず反応ディスク１１３１が回転し、反応容器１１４０は洗浄位置に移動する（図１３のＳ０２）。次に、洗浄液吸引機構１１２１の中の吸引ポンプは作動しつつ（図１３のＳ０３）、洗浄ヘッド１１０３を降下すると（図１３のＳ０４）、吸引管１１０２の先端が反応液１１４１の液面１１５１に接した瞬間から反応液の吸引が始まる（図１３のＳ０５）。このように洗浄液の吸引器が先に動作していることにより、まず反応容器から反応液を排出することになるので、反応液が混ざったまま洗浄液を流動させる場合より洗浄効率が向上する。また、反応液が反応容器に満たされたまま洗浄管を浸漬すると、反応容器から反応液が溢れ出して分析装置を汚染し、分析装置の信頼性が低下する恐れがあるが、本参考例の場合には洗浄ヘッドが降下完了した時点で反応液は十分に吸引されているので、これを回避できる。洗浄ヘッド１１０３の降下が完了すると、吸引管１１０２からの吸引は継続したまま吐出管１１０１からの洗浄液の吐出が始まる（図１３のＳ０６，Ｓ０７）。

図１４に、このときの反応容器洗浄を説明するための、反応容器および吐出，吸引管の中心断面の概略図を示す。軸１４１０は反応容器中心での位置を示し、Ａ，Ｃは反応領域１１５０の両端、Ｂは反応領域の中心である。反応領域１１５０にかからないように、吐出管１１０１，吸引管１１０２はできるだけ反応容器１１４０両側壁に近づける。この状態のまま、洗浄液１４００を矢印１１２４のように吐出，吸引すると、反応領域１１５０には矢印１４０１ａ，１４０１ｂ，１４０１ｃ，１４０１ｄに示す洗浄液流動が生じる。このように、洗浄液を容器にいったん貯めてから吸引するのではなく、吐出しながら吸引することで、洗浄動作中は常に洗浄液の流動が反応容器底面に生じることになるので、十分に反応領域を洗浄できる。

図１９に、反応容器底面における中心軸での洗浄液流動の流速分布の例を示す。横軸が反応容器の位置、縦軸が流速である。反応領域に障害を与えない流速範囲はＶ１からＶ２の間であり、流速がＶ１以下になると洗浄不足になり、Ｖ２以上になると反応領域を剥離する恐れがある。本参考例の流速分布を図１９の実線１８０１で示す。吐出管１１０１下は吐出管先端と反応容器底面の間で作られる洗浄液流路断面が小さいため、流速１４０１ａは大きい。しかし、図１９の実線１８０１のように最大流速はＶ２以下となるため、反応領域に障害を与えない。一方、流速が最も低下するＢ点でもＶ１以上である。したがって、反応領域を十分に洗浄できる。なお、図１９では中心軸での流速分布を示しているが、反応容器底面全域で上記流速分布の範囲内であることを確認している（以下の参考例でも同様である）。

次に、規定量の洗浄液の吐出が終了して反応領域の洗浄が完了した後も吸引動作は継続され（図１３のＳ０８，Ｓ０９，Ｓ１０）、反応容器から洗浄液を吸引しきる。洗浄液が反応容器内に残留すると、残留液の液面で光学反射を生じて検出精度が低下する恐れがあるので、それを防止できる。

その後、洗浄ヘッド１１０３を上昇して吸引動作を終了し、反応ディスク１１３１を回転して反応容器１１４０を洗浄位置から取り除く（図１３のＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２）。同時に洗浄ヘッド１１０３を回転、降下して吐出管１１０１と吸引管１１０２の先端を洗浄槽１１１０に挿入し、洗浄液１１１２を洗浄槽内で流動させることにより洗浄し、全ての洗浄動作を終了する（図１３のＳ１２）。
［参考例２］

他の参考例を説明する。図１５は、図１４と同様に、洗浄時の反応容器および吐出，吸引管の中心断面の概略図を示す。本参考例では、相対的に吸引管の先端位置を吐出管より反応容器底面側になるようにしている。洗浄中に洗浄液が周囲に飛散しないように、吐出管先端高さは図１５のように反応容器開口部以下であることが好ましい。

洗浄動作は図１３に示すとおりである。まず図１２での洗浄ヘッド１１０３を降下すると、吸引管１１０２先端のみが反応液液面１１５１に接し、反応液１１４１を吸引し始める（図１３のＳ０４，Ｓ０５）。吐出管１１０１と吸引管１１０２の先端が同じ高さにある場合、吐出管１１０１先端も反応液１１４１に接するため吐出管が反応液に汚染されてしまうが、本参考例によればそれを回避できる。

次に、洗浄ヘッド降下が完了して洗浄液の吐出が始まると（図１３のＳ０６，Ｓ０７）、図１５のように反応容器１１４０の底面に洗浄液１４００の流動１５００ａ，１５００ｂ，１５００ｃ，１５００ｄが生じる。

ここで、参考例１において流量を増大すると、流速分布は図１９に示す点線１８０２のようになり、Ａ点での流速はＶ２を超えるＶ３となる。しかし、図１５のように吐出管先端が反応容器底面から離れている場合、吐出管からの流動１５０１は周囲の洗浄液との摩擦で流速が小さくなっていくので流動１５００ａの流速は小さくなる。この場合、流速分布は図１９の太点線１８０３のように最大値は低下し、Ｖ１からＶ２の範囲内になる。したがって、反応領域に障害を与えることなく十分に洗浄できる。

次に、洗浄液の吐出を終えて吸引のみを行う（図１３のＳ０８，Ｓ０９）。このとき、吐出管先端が反応容器底面近くにある場合、洗浄液が吐出管先端周囲に付着することにより洗浄液の吸い残しを生じやすい。本参考例では吐出管は底面から離れた位置にあるのでこの課題は発生せず、吸い残しは生じにくい。したがって、分析精度確保に寄与できる。
［参考例３］

図１２，図１３，図１６を用いて、他の参考例を説明する。図１６は、図１４と同様に、洗浄時の反応容器および吐出，吸引管の中心断面の概略図を示す。

本参考例では吐出管２本と吸引管１本を用い、反応領域１１５０の両側に吐出管１１０１を、反応領域１１５０中心に吸引管１１０２となるようにしている。

洗浄動作は図１３に示すとおりである。図１２で洗浄ヘッド１１０３の降下が完了して洗浄液の吐出が始まると（図１３のＳ０６，Ｓ０７）、図１６のように反応容器底面に洗浄液１４００の流動１６００ａ，１６００ｂ，１６００ｃが生じる。このときの流速分布を図１９の一点破線１８０４に示す。しかし、本参考例では洗浄液流動１６００ａ，１６００ｂ，１６００ｃのフローパスが、参考例１，２のように吐出管と吸引管を両端に設置した場合に比べ短くなるため、Ｂ点でも洗浄流速は大きい。なお、Ｂ点は両側からの吐出流が衝突する淀み点となるため、流速が低下する箇所が生じるが、Ｖ１からＶ２の範囲内である。したがって反応領域に障害を与えることなく十分に洗浄できる。逆にこれを利用すると、流量を下げて使用する洗浄液量を少なくし、ランニングコストを下げられる。このときの流速分布を図１９の太線の一点破線１８０５で示す。最大値はＶ５に低下したが、Ｖ１からＶ２の範囲内にある。したがって、反応領域に障害を与えることなく十分に洗浄できる。
［参考例４］

図１２，図１３，図１７，図１８を用いて他の参考例を説明する。図１７は図１１に示した洗浄場所の拡大図であり、図１８は洗浄時の反応容器と洗浄液の吐出管，吸引管，リンスチップおよび洗浄液流動の説明図であり、図１８（Ａ）は中心断面、図１８（Ｂ）は反応容器底面から見た図である。本参考例では、図１７に示すように、吐出管１１０１と吸引管１１０２の先端にリンスチップ１７０１と呼ぶ、反応容器１１４０に対して栓となるような構造物を装着している。

洗浄動作は図１３に示すとおりである。図１２に示した洗浄液吸引機構１１２１の中の洗浄液吸引器は作動しつつ（図１３のＳ０３）、洗浄ヘッド１１０３を反応容器１１４０中に降下すると（図１３のＳ０４）、リンスチップ１７０１の先端が反応液１１４１の液面１１５１に接した瞬間から反応液の吸引が始まる（図１３のＳ０５）。このように洗浄液の吸引器が先に動作していることにより、まず反応液を反応容器から排出することになるので、反応液が混ざったまま洗浄液を流動させる場合より洗浄効率が向上する。また、反応液が反応容器に満たされたままリンスチップを浸漬すると、反応容器から反応液が溢れ出して分析装置を汚染し、分析装置の信頼性が低下する恐れがあるが、本参考例の場合には洗浄ヘッドが降下完了した時点で反応液は十分に吸引されているので、これを回避できる。

次に、洗浄ヘッド１１０３の降下が完了したとき（図１３のＳ０６）、リンスチップ１７０１底面が反応領域１１５０に接触しないように、リンスチップ１７０１上部には反応容器１１４０上面と位置決めするツメ１７０２をつけておくことが好ましい。さらに、このツメ１７０２により反応容器１１４０開口部を塞ぐことになるので、洗浄中に反応液や洗浄液が反応容器１１４０から溢れ出すことを防ぐことができる。また、リンスチップ１５０１底面を反応容器１１４０底面に近づけることができるように、リンスチップ側面１７０３は反応容器１１４０側面に沿うような形状に切削されていることが好ましい。

次に洗浄液の吐出が始まると（図１３のＳ０６，Ｓ０７）、図１８のように洗浄液１４００の流動１７１０ａ，１７１０ｂ，１７１０ｃ，１７１０ｄ，１７１０ｅが生じる。参考例１，２，３のように吐出管と吸引管のみの場合、洗浄液の液面は動きが自由なので洗浄液の流路が規定しにくく、したがって洗浄液の流速が制御しにくい。本参考例のようにリンスチップを用いると、洗浄液流動の流路を反応容器底面とリンスチップの間で構造的に規定することができる。このとき、使用する洗浄液の液量を低減することが可能となり、ランニングコストの低減に寄与できる。なお、図１８（Ａ）のように吐出管１１０１側には拡大流路１７２０を設けると、洗浄液の流動は流速が大きい吐出流動１７２１から、流速が小さい流動１７１０ａ，１７１０ｂ，１７１０ｃのようになる。一方、吸引管１１０２側はリンスチップ１７０１と反応容器１１４０底面との間で断面の小さい流路１７３０を形成するようになっているため、流動１７１０ｄ，１７１０ｅの流速は大きい。このときの流速分布を図１９の太実線１８０６に示す。

実線１８０１に比較すると、流量を下げたので最大流速は低下したが、流路を規定することによりＢ，Ｃ点では大きくなっている。したがって、反応領域に障害を与えることなく十分に洗浄できる。

なお、リンスチップを洗浄管先端に装着した場合、洗浄管のみの場合に比べてリンスチップを反応液に浸漬するので、汚染抑止のために洗浄ヘッドの洗浄を十分に行わなければならない。この場合リンスチップは撥水性材質であるポリエチレンテレフタラートなどの素材でできていることが好ましい。

また、図２０に示すような側方流路タイプであっても良い。

これは、リンスチップ１７０１中に、吐出管１１０１および吸引管１１０２から側方に向かう側方流路１８１０，１８１１を形成。側方流路１８１０により、吐出管からの吐出液は、底面には直接衝突しない流れ１８０１を形成するため、コーティング試薬１１５０にダメージを与えにくくなり、検出精度が向上する。また、側方流路１８１０はマイクロチップ底面に向けて拡大する形状となっているため、洗浄液流れ１８０２，１８０３のように、側方からマイクロチップ底面に均等に流入するため洗浄性能が向上する。また、吸引時にも、側方流路１８１１により、洗浄液流れ１８０２のように収縮するように吸引されるため、均一な流れ場が形成されて洗浄性能が向上する。

１００ 反応容器
１６１ 反応ディスク
１７０ ノズル
１７１ ノズルディスク

Claims (5)

1. 開口部を有する反応容器を複数設置する反応容器設置台と、
   前記反応容器にサンプルおよび試薬を分注する分注機構と、
   前記反応容器に上方から空気を噴出して、前記反応容器内のサンプルおよび試薬を攪拌させる空気噴出口と、
   前記反応容器内のサンプルと試薬の反応結果を検出する検出機構と、
   前記空気噴出口又は前記反応容器設置台を駆動して、前記空気噴出口と前記反応容器設置台との位置関係を変化させる駆動機構と、
   前記反応容器設置台上の、前記反応容器の設置位置の間に設けられた、圧力センサ，温度センサ，及び湿度センサのうちの少なくとも１つのセンサとを備え、
   前記少なくとも１つのセンサは、前記空気噴出口から空気を噴出しながら前記駆動機構で前記空気噴出口と前記反応容器設置台との位置関係を変化させて前記反応容器内のサンプル及び試薬を攪拌させる動作中、前記空気噴出口から噴出された空気の状態量を検出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、
   前記少なくとも１つのセンサが検知した測定値を、予め記憶している閾値と比較する比較機構と、
   該比較機構が、予め記憶している閾値と測定値の間に予め設定した差異があることを検知した場合は、その旨を報知する報知機構と、を備えたことを特徴とする化学分析装置。
3. 請求項１記載の化学分析装置において、
   前記圧力センサが、前記反応容器設置台に設けた細孔を介して、該反応容器設置台の下に設けられていることを特徴とする化学分析装置。
4. 開口部を有する反応容器を複数設置する反応容器設置台と、
   前記反応容器にサンプルおよび試薬を分注する分注機構と、
   前記反応容器に上方から空気を噴出して、前記反応容器内のサンプルおよび試薬を攪拌させる空気噴出口と、
   前記反応容器内のサンプルと試薬の反応結果を検出する検出機構と、
   前記反応容器設置台上の、前記反応容器の設置位置に設けられた、前記反応容器の荷重測定器と、
   該荷重測定器に載せられた該反応容器内のサンプルおよび試薬を攪拌している間に該荷重測定器からの信号を取得し、予め取得してある信号値と比較する比較機構とを備えたことを特徴とする化学分析装置。
5. 請求項１記載の化学分析装置において、
   前記空気噴出口の詰まりを除去する除去機構を備えたことを特徴とする化学分析装置。

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