JP5921336B2 - 自動分析装置及び前処理装置 - Google Patents

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本発明は、反応容器撹拌機構を備えた自動分析装置及び前処理装置に関する。
分析対象物質の含まれる検体溶液と反応試薬とを反応容器に分注して反応させ、反応液を光学的に測定することによって分析を行う自動分析装置が知られており、その一例として、免疫分析装置がある。また、自動分析装置により検体を処理する前の処理を実施する前処理装置がある。
一般的な免疫分析装置では、複数の反応容器を設置して回動する反応テーブルを備えており、この反応テーブル上の反応容器のそれぞれに、検体溶液と反応試薬とを分注し、検体溶液と反応試薬とを反応させている。検体溶液中の分析対象物質である抗体または抗原と、分析対象物質に特異的に反応する抗原または抗体を発光標識化合物と結合させた試薬を反応容器内に分注し、反応容器内で接触させて反応させることで免疫複合体が形成される。
さらに、分析対象物質に応じた抗原または抗体を表面に結合させた磁性粒子を分注することで磁性粒子複合体が形成される。
一般に、反応容器内に分注した検体溶液や標識試薬などを十分に混和して反応を促進させるために、反応液の攪拌を実施する。例として、反応容器内に攪拌子を挿入し、攪拌子を回転あるいは振動させることにより反応液を攪拌する方式がある。
また、特許文献1には、反応容器を設置した反応容器保持部が回転駆動して反応容器内の反応液を攪拌する方式が開示されている。
また、前処理装置においては、上述したと同様な反応液撹拌機構が用いられる。
特開2011−19488号公報
ところで、自動分析装置による測定結果の信頼性向上に対するニーズは年々高まっており、自動分析装置の各分析プロセスに要求される精度も高まっている。
自動分析装置の測定精度を変動させる要因の一つとして、外部環境温度の変動がある。外部環境温度の変動は、恒温槽等の温度制御している機構部を除いて、装置本体および各種機構部の温度を変動させる要因となり、装置上の分析プロセスにも様々な影響を与える。
一例として、反応液を混和させる工程における反応液温度の変動が挙げられる。反応液攪拌工程では、反応容器内に分注された検体や発光標識および磁性粒子などが相互に反応する過程にあり、反応液温度の変動は反応結果に大きな影響を与える。
したがって、反応液攪拌工程は反応容器および反応液温度は所定の温度に制御することで安定した分析プロセスを実現することができる。
しかしながら、上述した撹拌子を用いて反応液を攪拌する場合は、反応液温度制御部を設置することは可能であるが、攪拌子を介した検体のキャリーオーバーや攪拌子洗浄時の洗浄液の持ち込みが反応液の希釈につながり、反応結果に影響を与える懸念がある。
また、特許文献1に記載された技術では、反応容器保持部が回転駆動する構造であるため、反応容器保持部に温度制御部を直接取り付けることは困難である。温度制御部を取り付けることができたとしても、反応容器保持部の重量が増加することで高速回転を実現することが困難となり、十分な撹拌性能が得られないことが考えられる。また、温度制御部に付随する電源や温度測定部のケーブル類の取り回しや、長期駆動時の配線の耐久性にも課題がある。
上記自動分析装置における課題は、前処理装置においても、同様に課題となっている。
本発明の目的は、簡単な構成でありながら、測定精度を損なうことなく所定の温度に保持可能な反応容器撹拌部を備えた自動分析装置及び前処理装置を実現することである。
上述した目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
自動分析装置又は前処理装置において、反応容器内の試薬と検体とを撹拌する反応容器撹拌機構であり、反応容器を設置する反応容器設置部と、この反応容器設置部を回転する回転部と、上記反応容器の温度を調節する温度調節部と、上記反応容器設置部と上記温度調節部との間に配置される軸受とを有する。
簡単な構成でありながら、測定精度を損なうことなく所定の温度に保持可能な反応容器撹拌部を備えた自動分析装置及び前処理装置を実現することができる。
本発明が適用される反応容器撹拌部を備える自動分析装置の全体概略構成図である。 本発明の第1の実施例である自動分析装置の反応容器撹拌機構の概略構成図である。 本発明の第1の実施例の変形例を示す図である。 異なる環境温度における温度調節部の設定温度の一例を示すグラフである。 本発明の第2の実施例である自動分析装置の反応容器撹拌機構の概略構成図である。 本発明の第3の実施例である自動分析装置の前処理装置の概略構成図である。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施例)
図1は、本発明が適用される反応容器撹拌部を備える自動分析装置の全体概略構成図である。
図1において、自動分析装置101は、検体容器搬送ライン114を備え、この検体容器搬送ライン114は、検体容器104を検体分注機構115の近傍の検体分注位置まで搬送する。検体容器104には血液や尿等の検体が収容される。
検体分注チップ・反応容器搬送機構106は、検体分注チップ・反応容器廃棄孔102、検体分注チップバッファ103、反応容器攪拌機構105、検体分注チップ・反応容器マガジン107、及び反応テーブル108の一部の範囲内をX、Y、Z軸の3軸方向に移動可能である。そして、検体分注チップ・反応容器搬送機構106は、検体分注チップ・反応容器マガジン107から反応容器211(図2に示す)を反応テーブル108へ、検体分注チップ(図示せず)を検体分注チップバッファ103へ移動させる。また、検体分注チップ・反応容器搬送機構106は、反応容器輸送部227(図2に示す)を備え、反応容器211を反応テーブル108から反応容器攪拌機構105に輸送する。また、反応容器輸送部227はえ、反応容器211を反応容器攪拌機構105から反応テーブル108に輸送する。なお、反応容器211は内径6mm程度、高さ30mm程度の円筒形状であり、容量は300μL程度である。
検体分注機構115は鉛直方向(紙面の表から裏及び裏から表方向)への昇降および自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行うことができる。検体分注機構115は検体分注チップが設置された検体分注チップバッファ103上部に移動して、検体分注チップを装着し、検体容器104の上部に移動して検体を吸引し、反応テーブル108の反応容器211上部に移動し、検体を吐出する。そして、検体分注機構115は、検体分注チップ・反応容器廃棄孔102の上部に移動して、検体分注チップを廃棄する。
反応テーブル108は、複数の反応容器211を保持可能であり、回転運動によって反応容器保持部212を円周上の所定の位置へ移動させる。反応テーブル108は直径30cm程度の円盤状の構造体であり、その円周部に沿って等間隔で反応容器保持部212が複数個設置される。
反応テーブル108の外周部にはテープヒータ131が取り付けられており、このテープヒータ131により反応テーブル108の温度を調節する。温度センサ(図示せず)は反応テーブル108の温度をモニタし、制御部141にモニタした温度を送信する。制御部141は温度センサから送信される温度に応じてテープヒータ131への出力を調節し、反応テーブル108を所定の温度に制御する。
試薬恒温機構111は、発光標識試薬や磁性粒子溶液、希釈液などを含む複数の試薬容器から構成される試薬を保持可能であり、蓋には複数の試薬吸引孔が開いている。
試薬分注機構109は鉛直方向(紙面の表から裏及び裏から表方向)への昇降および左右方向の移動が可能であり、試薬恒温機構111に配置された複数の試薬容器110のうちの所定の試薬容器110の上部に移動し、試薬吸引孔を通して所定量の試薬を吸引する。そして、試薬分注機構109は、反応テーブル108における所定の反応容器保持部212に保持された反応容器211の上部に移動し、試薬を反応容器211内に吐出する。試薬分注機構109は試薬分注後、移動経路上に配置された洗浄ポート135で洗浄される。
所定の分注・反応が完了した反応容器211は、反応容器移送部136により検出部113に移送され、分析が実施される。検体分注チップ・反応容器搬送機構106は分析後の反応容器211を検体分注チップ・反応容器廃棄孔102に移動して廃棄する。
また、上述した動作は、制御部141にて制御される。
以上の動作を複合及び反復することにより複数検体に対する複数項目の分析が効率的に実施される。
図2は、本発明の第1の実施例である自動分析装置の反応容器撹拌機構105の概略構成図である。
図2において、反応容器撹拌機構105は、反応容器211を設置して回転する回転部232と、回転部232の温度を調節する温度調節部223と、回転部232と温度調節部223との間に設置される軸受224と、温度調節部223の温度を監視する温度センサ225と、回転部232を回転させるモータ226と、環境温度を監視する環境温度センサ228と、温度調節部223の出力を制御する温度制御部229と、温度調整部223の外周に形成された断熱材233とを備える。
回転部232には、反応容器211を設置するための反応容器設置部235が形成されている。反応容器設置部235は反応容器211の外径よりも0.1mm程度大きい筒状の窪みにより形成される。反応容器設置部235の中心軸235cはモータ226の回転軸中心線226cに対して10度程度傾斜している。
反応容器211が回転部232の反応容器設置部235に設置された状態で回転部232が回転すると、反応容器211の反応液中に液流が起こり、反応容器211内の反応液が攪拌される。回転部232を回転させるモータ226としてはパルスモータやサーボモータが用いられる。モータの回転速度や回転時間を変更することで反応容器撹拌条件を変更することができる。モータの回転速度は、例えば0rpmから3000rpmの範囲で任意の条件に設定することができる。また、モータの回転時間については、例えば0秒から30秒の間で任意の時間を設定できる。上記のように、反応容器撹拌条件は分析対象やユーザ指定の条件に応じて変更することができる。
また、温度調節部223に用いられる器具の一例としては、ペルチェ素子やテープヒータが挙げられる。回転部232と温度調節部223とは軸受224を介して接しており、回転部232が回転しても温度調節部223は影響を受けることなく、回転部232の温度調節を実施できる。ここで、用いられる軸受224の種類としては、転がり軸受やすべり軸受、流体軸受などが挙げられる。中でも、金属製の軸受やカーボン製のしゅう動材料のものは熱伝導性が高いため、回転部の温度調節を実施するのに好適である。
温度調節部223の周囲に断熱材233を貼り付けることで外気温度の影響を低減でき、温度制御の精度が向上する。なお、断熱材233の一例としては、ポリウレタンなどの樹脂材料が挙げられる。温度センサ225は温度調節部223と軸受224の間に挿入される。温度センサ225として用いられる器具の一例としては、熱電対やサーミスタなどが挙げられる。軸受224および回転部232の温度測定値を基に、回転部232を所定の温度に、例えば28°Cに保持するように温度調節部223への出力を温度制御部229で調節する。温度制御部229は制御部141により制御される。
図3は、図2に示した例の変形例であり、温度調節部223と軸受224との間にヒートシンク234を形成した例である。他の構成は図2の例と同様の構成となっている。ヒートシンク234の材質としては、アルミニウムなどの金属板を使用することができる。この場合、温度センサ225で、ヒートシンク234である金属板の温度を測定して温度調節部223の出力を調節することができる。
図4は、異なる環境温度における温度調節部223の設定温度の一例を示すグラフである。図4の縦軸は、温度調節部223の設定温度を示し、横軸は環境温度を示している。図4に示すように、環境温度に反比例して設定温度は低くなるように設定されている。
環境温度の変化に応じて温度調節部223の設定温度を変えることで、環境温度の変化による温度調節精度の低下を抑制できる。図4に示した関係と環境温度センサ228の測定値とを基に温度調節部223の設定温度を算出し、温度制御部229で温度調節部223への出力を調節する。
反応液攪拌時の動作を図1、図2を参照して順に説明する。試薬および検体が分注された反応容器211が検体分注チップ・反応容器搬送機構106の反応容器輸送部227(図6に示す部材)により反応テーブル108から反応容器撹拌機構105の反応容器設置部235に設置される。
そして、モータ226が回転することにより、反応容器撹拌機構105の回転部232が回転し、反応容器211内の混合液が攪拌され、混和される。
反応容器攪拌が終了したら、反応容器211は、反応容器輸送部227により反応容器撹拌機構105から反応テーブル108に輸送される。反応容器攪拌実施中も反応容器撹拌機構105の温度調節が可能であるため、反応液攪拌時の反応液温度を所定の温度に保持することが可能となる。
そして、反応テーブル108が回転動作して、反応容器移送部136の近辺まで移動され、反応容器移送部136により、反応容器211が反応テーブル108から検出部113に移送される。
以上のように、本発明の第1の実施例によれば、反応容器211を収容し回転する回転部232を、軸受224を介して支持し、この軸受224の固定部を温度調整部223により温度調整することにより、軸受221及び回転部232を介して、反応容器211の温度を調整する構成となっている。
したがって、固定部である温度調節部223に温度センサ225を配置して、温度調節部223の温度を可能であり、簡単な構成でありながら、測定精度を損なうことなく所定の温度に保持可能な反応容器撹拌部を備えた自動分析装置を実現することができる。
(第2の実施例)
次に、本発明の第2の実施例である自動分析装置の反応容器撹拌機構について説明する。
図5は、本発明の第2の実施例である自動分析装置の反応容器撹拌機構105の概略構成図である。
図5において、反応容器撹拌機構105の回転部232の下面に軸受224および温度調節部223が配置される。軸受224および温度調節部223はこれらの中心に開口部が形成された構造をしており、その開口部をモータ226の回転軸が貫通する。
温度センサ225は、温度センサ225は温度調節部223と軸受224の間に挿入される。また、断熱材233は、回転部232の外周を包囲するように形成されている。
その他の構成は、上述した第1の実施例と同様な構成となっている。
本発明の第2の実施例においても、第1の実施例と同様な効果を得ることができる。
(第3の実施例)
次に、本発明の第3の実施例である前処理装置について説明する。この前処理装置は、例えば、分析装置により検体が分析される前の処理を実施する装置である。
図6は、本発明の第3の実施例であるた前処理装置の概略構成図である。
図6において、前処理装置は、反応液を分注するための反応容器211と、反応容器211を保持する反応容器保持部212と、反応容器保持部212を所定の温度に保持する恒温槽213と、恒温槽213の温度を監視する温度センサ214と、試薬の入った試薬容器215と、反応容器211に試薬を分注する試薬ノズル216と、試薬ノズルを保持するアーム230とを備える。
また、前処理装置は、試薬の分注を制御する試薬シリンジ217と、試薬ノズル216の洗浄を行う洗浄ポート218、検体の入った検体容器219と、検体を反応容器211に分注する検体ノズル220と、検体ノズルを保持するアーム231と、検体の分注を制御する検体シリンジ221と、反応容器211を設置して反応容器内の溶液を攪拌する反応容器撹拌機構105とを備える。
反応容器撹拌機構105は、反応容器211を設置して回転する回転部232と、回転部232の温度を調節する温度調節部223と、回転部232と温度調節部223との間に設置される軸受224と、温度調節部223の温度を監視する温度センサ225と、回転部232を回転させるモータ226と、環境温度を監視する環境温度センサ228と、温度調節部223の出力を制御する温度制御部229と、温度調整部223の外周に形成された断熱材233とを備える。
回転部232には、反応容器211を設置するための反応容器設置部235が形成されている。反応容器設置部235は反応容器211の外径よりも0.1mm程度大きい筒状の窪みにより形成される。反応容器設置部235の中心軸235cはモータ226の軸中心線226cに対して10度程度傾いている。
前処理装置は、さらに、反応容器211を反応容器保持部212と反応容器撹拌部222間で移設する反応容器輸送部227を備える。
恒温槽213には複数個の反応容器保持部212が等間隔で設置される。また、恒温槽213は、温度センサ214によって温度が測定され、所定の温度に保持されるように温度制御される。また、試薬容器215には発光標識試薬や磁性粒子溶液、希釈液などが収容され、検体容器219には血液や尿等の検体が収容される。
試薬ノズル216は鉛直方向への昇降および左右方向の移動が可能な試薬ノズルアーム230に取り付けられ、試薬を試薬容器215から吸引して反応容器211に吐出する。試薬ノズル216は、試薬分注後、その移動経路上に配置された洗浄ポート218で洗浄される。
検体ノズル220は、鉛直方向への昇降および自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行うアーム231を備える。検体分注時は、ディスポーザブルのチップを検体ノズル220の先端に装着し、検体容器219から吸引した検体を反応容器211内に吐出する。
反応容器211が回転部232に設置された状態で回転部232が回転すると、反応容器211内の液中に液流が起こり、反応容器211内の反応液が攪拌される。
反応液攪拌時の動作は、第1の実施例である自動分析装置と同様であるので詳細な説明は省略する。
また、反応容器撹拌機構105の構成、材料、動作についても、第1、第2の実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本発明の第3の実施例によれば、反応容器211を収容し回転する回転部232を、軸受224を介して支持し、この軸受224の固定部を温度調整部223により温度調整することにより、軸受221及び回転部232を介して、反応容器211の温度を調整する構成となっている。
したがって、固定部である温度調節部223に温度センサ225を配置して、温度調節部223の温度を可能であり、簡単な構成でありながら、測定精度を損なうことなく所定の温度に保持可能な反応容器撹拌部を備えた前処理装置を実現することができる。
なお、前処理装置における反応容器撹拌機構105は、第1の実施例における反応容器撹拌機構のみならず、第2の実施例における反応容器撹拌機構を用いることが可能である。
また、上述した実施例においては、反応容器設置部235の中心軸235cはモータ226の回転軸中心線226cに対して10度程度傾斜する構成としたが、中心軸235cと回転軸中心線226cとが互いに一致し、互いに傾かない構成とすることも可能である。
101・・・自動分析装置、 102・・・検体分注チップ・反応容器廃棄孔、 103・・・検体分注チップバッファ、 104・・・検体容器、 105・・・反応容器撹拌機構、 106・・・検体分注チップ・反応容器搬送機構、 107・・・検体分注チップ・反応容器マガジン、 108・・・反応テーブル、 109・・・試薬分注機構、 110・・・試薬容器、 111・・・試薬恒温機構、 113・・・検出部、 114・・・検体容器搬送ライン、 115・・・検体分注機構、 131・・・テープヒータ、 135・・・洗浄ポート、 136・・・反応容器移送部、 141・・・制御部、 211・・・反応容器、 212・・・反応容器保持部、 213・・・恒温槽、 214・・・温度センサ、 215・・・試薬容器、 216・・・試薬ノズル、 217・・・試薬シリンジ、 218・・・洗浄ポート、 219・・・検体容器、 220・・・検体ノズル、 221・・・検体シリンジ、 223・・・温度調節部、 224・・・軸受、 225・・・温度センサ、 226・・・モータ、 226c・・・モータの回転軸中心線、 227・・・反応容器輸送部、 228・・・環境温度センサ、 229・・・温度制御部、 230・・・アーム、 231・・・アーム、 232・・・回転部、 233・・・断熱材、 234・・・ヒートシンク、 235・・・反応容器設置部、 235c・・・反応容器設置部の中心軸

Claims (8)

  1. 試薬及び検体が分注される反応容器が配置される反応テーブルと、
    試薬及び検体が分注される反応容器を収容し、この反応容器内の試薬と検体とを撹拌する反応容器撹拌機構と、
    上記反応テーブルに配置された反応容器の上記反応容器撹拌機構への搬送及び上記反応容器撹拌機構に収容された反応容器の上記反応テーブルへの搬送を行う反応容器搬送機構と、
    上記反応容器撹拌機構により試薬と撹拌された検体を分析する検出部と、
    を備え、上記反応容器撹拌機構は、上記反応容器を設置する反応容器設置部と、この反応容器設置部を回転する回転部と、上記反応容器の温度を調節する温度調節部と、上記回転部と上記温度調節部との間に配置され、高熱伝導性の材料からなり、上記温度調整部の温度を上記回転部へ伝導する軸受と、上記軸受の温度を検出する軸受温度センサと、この軸受温度センサの温度検出結果に基づき上記温度調節部の温度を調節する温度制御部とを有し、上記反応容器撹拌機構の上記反応容器設置部の中心軸と、上記回転部の回転軸とは互いに傾斜してい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において、
    上記反応容器撹拌機構は、上記温度調節部の周囲に配置される断熱材と、この断熱材の周辺に配置され、環境温度を検出する環境温度センサとを有し、上記温度制御部は、上記環境温度センサが検出した温度に基づいて、上記温度調節部の温度を調節す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において、
    上記反応容器撹拌機構は、上記軸受と上記温度調節部との間に配置されるヒートシンクと、上記温度調節部の周囲に配置される断熱材と、この断熱材の周辺に配置され、環境温度を検出する環境温度センサとを有し、上記軸受温度センサは上記ヒートシンクに配置され、上記温度制御部は、上記環境温度センサが検出した温度に基づいて、上記温度調節部の温度を調節することを特徴とする自動分析装置。
  4. 請求項1に記載の自動分析装置において、
    上記反応容器撹拌機構は、上回転部の外周を包囲して配置される断熱材と、この断熱材の周辺に配置され、環境温度を検出する環境温度センサとを有し、上記軸受及び温度調整部は、上記回転部の底面部に配置され、上記環境温度センサが検出した温度に基づいて、上記温度調節部の温度を調節することを特徴とする自動分析装置。
  5. 試薬及び検体が分注される反応容器が配置される反応容器保持部と、
    試薬及び検体が分注される反応容器を収容し、この反応容器内の試薬と検体とを撹拌する反応容器撹拌機構と、
    上記反応容器保持部に配置された反応容器の上記反応容器撹拌機構への輸送及び上記反応容器撹拌機構に収容された反応容器の上記反応容器保持部への輸送を行う反応容器搬送機構と、
    を備え、上記反応容器撹拌機構は、上記反応容器を設置する反応容器設置部と、この反応容器設置部を回転する回転部と、上記反応容器の温度を調節する温度調節部と、上記回転部と上記温度調節部との間に配置され、高熱伝導性の材料からなり、上記温度調整部の温度を上記回転部へ伝導する軸受と、上記軸受の温度を検出する軸受温度センサと、この軸受温度センサの温度検出結果に基づき上記温度調節部の温度を調節する温度制御部とを有し、上記反応容器撹拌機構の上記反応容器設置部の中心軸と、上記回転部の回転軸とは互いに傾斜していることを特徴とする前処理装置。
  6. 請求項5に記載の前処理装置において、
    上記反応容器撹拌機構は、上記温度調節部の周囲に配置される断熱材と、この断熱材の周辺に配置され、環境温度を検出する環境温度センサとを有し、上記温度制御部は、上記環境温度センサが検出した温度に基づいて、上記軸受の温度を調節することを特徴とする前処理装置。
  7. 請求項5に記載の前処理装置において、
    上記反応容器撹拌機構は、上記軸受と上記温度調節部との間に配置されるヒートシンクと、上記温度調節部の周囲に配置される断熱材と、この断熱材の周辺に配置され、環境温度を検出する環境温度センサとを有し、上記軸受温度センサは上記ヒートシンクに配置され、上記温度制御部は、上記環境温度センサが検出した温度に基づいて、上記温度調節部の温度を調節することを特徴とする前処理装置。
  8. 請求項5に記載の前処理装置において、
    上記反応容器撹拌機構は、上回転部の外周を包囲して配置される断熱材と、この断熱材の周辺に配置され、環境温度を検出する環境温度センサとを有し、上記軸受及び温度調整部は、上記回転部の底面部に配置され、上記環境温度センサが検出した温度に基づいて、上記温度調節部の温度を調節することを特徴とする前処理装置
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