JP6004398B2 - 自動分析装置 - Google Patents

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Description

本発明は、血液や尿などの生体検体の定性・定量分析を行う自動分析装置に関する。
自動分析装置は、血液や尿などの生体検体に含まれる特定の成分に特異的に反応する試薬を添加・反応させ、反応液の吸光度や発光量を測定することにより、定性・定量分析を行うものである。
このような自動分析装置において用いる試薬は比較的高価なものが多く、分注が難しいことで試薬容器に最終的に残る試薬の量(デッドボリューム)が多くなることは、分析コストの増加に繋がる。
このようなデッドボリュームの増加の抑制に関する技術として、例えば特許文献1(特開2007−322241号公報)には、容器に充填された試薬を分注する試薬分注プローブと、試薬分注プローブ先端を試薬中に侵入させる駆動手段と、試薬の液面を検知する検知手段と、駆動手段及び検知手段から入力される信号に基づいて駆動手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、検知手段が液面を検知した後、試薬分注プローブが試薬中で停止するまでに駆動手段が要した駆動信号量と試薬の分注回数とに関する過去複数回のデータによって決まる関係式を求め、該関係式から算出した駆動信号量をもとに今回の予測試薬残量を算出し、該今回の予測試薬残量と前回の予測試薬残量との比較から試薬残量を決定して分注の停止制御を行う自動分析装置が開示されている。
特開2007−322241号公報
上記従来技術は、予測試薬残量から試薬残量を決定することにより試薬残量を正確に把握しようとするものである。したがって、試薬液面の揺れにより、試薬分注プローブの先端が空気中に露出した状態で吸引してしまうこと(空吸い)、或いは、試薬分注プローブの先端が試薬容器の底面に近接しすぎることによる試薬吸引量の精度の低下を回避するために、試薬分注プローブが試薬中に確実に浸漬し、かつ、試薬分注プローブの先端が底面に近接しないだけの試薬を試薬容器内に残す必要がある。しかしながら、試薬のデッドボリュームは分析コストに大きく関係しているため、デッドボリュームの増加の抑制に留まらず、さらなる削減が望まれている。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、試薬のデッドボリュームを抑制することができる自動分析装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、分析対象の検体を収容した検体容器から反応容器に前記検体を分注する検体分注機構と、前記検体の分析に用いる試薬を収容した複数の試薬容器を搭載して予め定めた軌道上を搬送する試薬ディスクと、前記試薬容器の試薬に分注プローブを浸漬させて吸引し、前記反応容器に吐出することによって、前記試薬容器から前記反応容器に前記試薬を分注する試薬分注機構と、前記試薬の状態に基づいて、前記試薬容器を搬送する処理と前記試薬を分注する処理とを含む試薬分注処理の処理速度を変更することにより、前記容器に収容された試薬の液面の揺れを低減する液面揺れ低減処理と、前記液面揺れ低減処理に基づいて、前記試薬の吸引における前記試薬分注プローブの前記試薬への浸漬量を変更する浸漬量制御処理とを行う制御部とを備えたものとする。
本発明によれば、試薬のデッドボリュームを抑制することができる。
一実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を示す概略図である。 一実施の形態における試薬分注処理を示すフローチャートである。 試薬の液面揺れが無い場合の試薬液面と試薬分注プローブの関係を模式的に示す図である。 試薬の液面揺れが有る場合の試薬液面と試薬分注プローブの関係の一例を模式的に示す図である。 試薬の液面揺れが有る場合の試薬液面と試薬分注プローブの関係の他の例を模式的に示す図である。 試薬ディスクと試薬分注機構の動作のタイミングチャートである。 変形例における試薬ディスクと試薬分注機構の動作のタイミングチャートである。
本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を概略的に示す図である。
図1において、自動分析装置は、検体搬送機構1、試薬ディスク2、反応ディスク3、検体分注機構4A,4B、試薬分注機構5A,5B、攪拌機構6A,6B、測光部7、洗浄機構8、及び、制御部9とから概略構成されている。
検体搬送機構1には、血液や尿などの分析対象試料(以下、検体と称する)が収容された複数の検体容器11を載置した検体容器ラック12が配置されており、検体容器ラック12を軌道に沿って搬送することにより、検体容器11の検体分注位置への搬送および分注位置からの回収を行っている。
試薬ディスク2には、検体の分析に用いる試薬が収容された複数の試薬ボトル21が周方向に並べて配置されている。試薬ディスク2は、図示しない回転駆動機構によって周方向に回転駆動されることにより、試薬容器21を周方向の軌道に沿って搬送し、試薬容器21の分注位置への搬送及び分注位置からの退避を行っている。
反応ディスク3は、検体と試薬の混合液(反応液)が収容される複数の反応容器(反応セル)31が周方向に並べて配置されている。反応ディスク3は、図示しない回転駆動機構によって周方向に回転駆動されることにより、反応容器31の検体分注位置への搬送および分注位置からの退避を行っている。
検体分注機構4A,4Bは、検体分注位置に搬送された検体容器11に収容された検体に検体プローブ(図示せず)を浸漬させて吸引し、反応容器31に吐出することにより分注する。
試薬分注機構5A,5Bは、試薬分注位置に搬送された試薬容器21に収容された試薬に試薬分注プローブ51(後の図2等参照)を浸漬させて吸引し、反応容器31に吐出することにより分注する。
攪拌機構6A,6Bは、反応容器31に分注された検体と試薬の混合液(反応液)を攪拌する。
測定部7は、反応ディスク3における反応容器31の搬送軌道に配置されており、反応容器31に収容された検体と試薬との反応液の透過光量を測定する。測定部7で検出された検出結果の透過光量は、図示しないA/D変換器等でディジタル変換されて、制御部9に送られる。
洗浄機構8は、測定の終了した試料(反応液)が収容された反応容器31の洗浄を行う。洗浄された反応容器31は次の検体の測定に使用される。
制御部9は、検体搬送機構1、試薬ディスク2、反応ディスク3、検体分注機構4A,4B、試薬分注機構5A,5B、攪拌機構6A,6B、測光部7、及び、洗浄機構8を含む自動分析装置全体の動作を制御することにより、測定対象の検体の分析処理を行うものであり、各種設定値や動作指示などの入力を行う入力部91と、設定画面や測定結果などを表示する表示部92と、設定値や測定結果などを記憶する記憶部93とを備えている。
制御部9は、分析処理の一工程として、試薬ディスク2の回転駆動機構を制御して試薬容器21を試薬分注位置に搬送し、試薬分注機構5A,5Bを制御して、試薬分注位置に搬送された試薬容器21に収容された試薬に試薬分注プローブ51(後の図3等参照)を浸漬させて吸引し、反応容器31に吐出する試薬分注処理を行う。
また、制御部9は、試薬分注処理においては、試薬容器21中の試薬の状態(本実施の形態では試薬の残量)に基づいて、試薬ディスク2により試薬容器21を搬送する処理と試薬分注機構4A,4Bにより試薬を分注する処理とを含む試薬分注処理の処理速度を変更することにより、容器に収容された試薬の液面の揺れを低減する液面揺れ低減処理(後述)と、液面揺れ低減処理に基づいて、試薬の吸引における試薬分注プローブ51の試薬22への浸漬量を変更する浸漬量制御処理(後述)とを行う。
図2は、本実施の形態における試薬分注処理を示すフローチャートである。
図2に示すように、試薬分注処理において制御部9は、まず、分注対象の試薬が収容された試薬容器21の試薬の残量(残試薬量)が予め定めて記憶部93に記憶した閾値(閾値1)よりも多いかどうかを判定し(ステップS100)、判定結果がYESの場合は、通常速度モード(後述)により所定数の試薬の分注処理を行い(ステップS200)、試薬分注処理を終了する。また、ステップS100での判定結果がNOの場合は、試薬の残量(残試薬量)が予め定めて記憶部93に記憶した閾値(閾値2)よりも多いかどうかを判定し(ステップS110)、判定結果がYESの場合は、低速度モード(後述)により所定数の試薬の分注処理を行い(ステップS111)、試薬分注処理を終了する。また、ステップS110での判定結果がNOの場合には、試薬分注処理を停止し(ステップS112)、試薬分注処理を終了する。
ここで、試薬分注機構5A,5Bによる試薬の反応容器31への分注について説明する。図3〜図5は、試薬分注機構5A,5Bの試薬分注プローブ51を試薬に浸漬して試薬吸引を行う場合の試薬容器21、試薬22、及び試薬分注プローブ51の位置関係を模式的に示す図である。
図3は、試薬容器21に収容された試薬22の液面23に動き(揺れ)が無い場合を示している。図2示すように、試薬22への試薬分注プローブ51の浸漬量(すなわち、液面23から試薬分注プローブ51の先端(下端)までの距離)をb、試薬分注プローブ51の先端から試薬容器21の底面までの距離をa、試薬容器21の底面積をAとすると、このときの試薬22の容量Vは、次の式(1)で表される。
V=A×(a+b) ・・・(1)
そして、上記式(1)において、試薬容器21の底面に試薬分注プローブ51の先端が接触しないように距離aをとり、かつ、試薬分注プローブ51の先端が試薬22の液面23よりも上方で空気を吸引することが無いように浸漬量bをとることにより、より試薬22のより正確な分注を行うことができる。
例えば、図4及び図5に示すように、揺れの無い液面23に対する試薬分注プローブ51の先端の位置を浸漬量b1とした状態で、液面23aのように距離c1の揺れが生じた場合を考える。
図4のように、距離c1が浸漬量b1を上回った場合には、試薬分注プローブ51の先端は空気中に出てしまって空気を吸引する可能性が高くなり、試薬の分注精度が低下してしまう。また、図5のすように、距離c1に対して浸漬量b1が十分に大きい場合には、試薬分注プローブ51の先端が空気中に出ることがなく、試薬の分注を精度良く行うことができる。
制御部9は、試薬容器21に収容された試薬の液面の揺れを低減する、言い換えると、液面の変動の距離c1を小さくする液面揺れ低減処理を実施した場合に、その液面揺れ低減処理の実施に基づいて、試薬の吸引における試薬分注プローブ51の試薬22への浸漬量b1を小さく変更する浸漬量制御処理を行う。
なお、通常時及び液面揺れ低減処理時の浸漬量bは、実験等から経験的に求められた値を用いる。具体的には、各場合において、試薬分注プローブ51の先端が試薬22の液面23(又は液面23a)よりも上方で空気を吸引することが無いように浸漬量bを決定する。つまり、液面揺れ低減処理により液面の変動の距離c1を小さくすることにより、浸漬量制御処理で試薬の吸引における試薬分注プローブ51の試薬22への浸漬量b1を有効に小さくすることができる。
また、試薬容器21の底面に試薬分注プローブ51の先端が接触しないような距離aは、試薬分注機構5A,5Bの駆動精度に依存し、試薬22の液面23(又は、液面23a)の揺れの有無に依存しないため、実験等から経験的に求めた値を用いる。
また、残試薬量に関する閾値1は、液面揺れ低減処理及び浸漬量制御処理の実行の有無によって、試薬の分注精度を保持するための十分な距離aと浸漬量bをとることができるかどうかが変わる残試薬量の境界を実験等から経験的に定めたものである。また、残試薬量に関する閾値2は、液面揺れ低減処理及び浸漬量制御処理の実行の有無によらず、試薬の分注精度を保持するための十分な距離aと浸漬量bをとることができない残試薬量の境界を実験等から経験的に定めたものである。
図6は、本実施の形態における検体分注処理及び試薬分注処理を示すタイミングチャートであり、上段側に通常速度モードの場合の試薬分注処理を、下段に低速度モードの場合の試薬分注処理をそれぞれ示している。図6においては、右側にいくに従って時間(t1〜t8)が経過する様子を示している。
まず、通常速度モードの検体分注処理及び試薬分注処理について説明する。
(時間:t1)
通常速度モードでは、まず、検体搬送機構1では検体容器11が検体分注位置で停止し、検体分注機構4A,4Bにより検体の吸引を行う。また、試薬ディスク2では試薬容器21が試薬分注位置で停止し、試薬分注機構5A,5Bにより第1試薬(R1)の吸引を行う。このとき、反応ディスク3は回転して反応容器31の搬送を行う。
(時間:t2)
反応ディスク3では、反応容器11が分注位置で停止し、検体分注機構4A,4Bによる検体の反応容器31への吐出と、試薬分注機構5A,5Bによる第1試薬(R1)の反応容器31への吐出とを行う。このとき、試薬ディスク2は回転して試薬容器21の搬送を行う。また、検体搬送機構1では、次の測定対象の検体を収容した検体容器11を搬送する。
(時間:t3)
試薬ディスク2では試薬容器21が試薬分注位置で停止し、試薬分注機構5A,5Bにより第2/第3試薬(R2/R3)の吸引を行う。このとき、反応ディスク3は回転して反応容器31の搬送を行う。
(時間:t4)
反応ディスク3では、反応容器11が分注位置で停止し、試薬分注機構5A,5Bによる第2/第3試薬(R2/R3)の反応容器31への吐出を行う。このとき、試薬ディスク2は回転して試薬容器21の搬送を行う。
(時間:t5〜t8)
2サイクル目以降についても、時間t1〜t4と同様の動作を行う。なお、検体及び試薬の反応容器への1回の分注(例えば、時間t1〜t4の動作)を1サイクルとする。
次に、低速度モードの検体分注処理及び試薬分注処理について説明する。
(時間:t1〜t2)
低速度モードでは、まず、検体搬送機構1では検体容器11が検体分注位置で停止する。また、試薬ディスク2では試薬容器21が試薬分注位置で停止する。このとき、反応ディスク3は回転して反応容器31の搬送を行う。
(時間:t3)
検体搬送機構1では検体容器11が検体分注位置で停止したままで、検体分注機構4A,4Bにより検体の吸引を行う。また、試薬ディスク2では試薬容器21が試薬分注位置で停止したままで、試薬分注機構5A,5Bの試薬分注プローブ51の浸漬量を小さくする浸漬量制御処理を行い第1試薬(R1)の吸引を行う。このとき、反応ディスク3は回転して反応容器31の搬送を行う。
(時間:t4)
反応ディスク3では、反応容器11が分注位置で停止し、検体分注機構4A,4Bによる検体の反応容器31への吐出と、試薬分注機構5A,5Bによる第1試薬(R1)の反応容器31への吐出とを行う。このとき、試薬ディスク2は回転して試薬容器21の搬送を行う。また、検体搬送機構1では、次の測定対象の検体を収容した検体容器11を搬送する。
(時間:t5〜t6)
試薬ディスク2では試薬容器21が試薬分注位置で停止する。このとき、反応ディスク3は回転して反応容器31の搬送を行う。
(時間:t7)
試薬ディスク2では試薬容器21が試薬分注位置で停止したままで、試薬分注機構5A,5Bの試薬分注プローブ51の浸漬量を小さくする浸漬量制御処理を行い第2/第3試薬(R2/R3)の吸引を行う。このとき、反応ディスク3は回転して反応容器31の搬送を行う。
(時間:t8)
反応ディスク3では、反応容器11が分注位置で停止し、試薬分注機構5A,5Bによる第2/第3試薬(R2/R3)の反応容器31への吐出を行う。このとき、試薬ディスク2は回転して試薬容器21の搬送を行う。
このように、低速度モードにおける試薬の分注時は、通常速度モードに比べて、試薬分注機構5A,5Bによる試薬の吸引直前の試薬ディスク2の停止時間が長くなっている。したがって、試薬分注プローブ51による試薬の吸引時において、試薬容器21の搬送による試薬液面の揺れが低減される。本実施の形態において、低速度モードの時間t1〜t3(又は、時間t5〜t7)は、容器に収容された試薬の液面の揺れを低減する液面揺れ低減処理を構成する。また、低速度モードにおける試薬の吸引では、試薬の吸引における試薬分注プローブ51の試薬22への浸漬量b1を小さく変更する浸漬量制御処理を実施する。
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
予測試薬残量から試薬残量を決定することにより試薬残量を正確に把握しようとする従来技術においては、試薬液面の揺れにより、試薬分注プローブの先端が空気中に露出した状態で吸引してしまうこと(空吸い)、或いは、試薬分注プローブの先端が試薬容器の底面に近接しすぎることによる試薬吸引量の精度の低下を回避するために、試薬分注プローブが試薬中に確実に浸漬し、かつ、試薬分注プローブの先端が底面に近接しないだけの試薬を試薬容器内に残す必要がある。しかしながら、試薬のデッドボリュームは分析コストに大きく関係しているため、デッドボリュームの増加の抑制に留まらず、さらなるデッドボリュームの削減が必要であった。
これに対して、本実施の形態においては、分析対象の検体を収容した検体容器から反応容器に前記検体を分注する検体分注機構と、前記検体の分析に用いる試薬を収容した複数の試薬容器を搭載して予め定めた軌道上を搬送する試薬ディスクと、前記試薬容器の試薬に分注プローブを浸漬させて吸引し、前記反応容器に吐出することによって、前記試薬容器から前記反応容器に前記試薬を分注する試薬分注機構と、前記試薬の状態に基づいて、前記試薬容器を搬送する処理と前記試薬を分注する処理とを含む試薬分注処理の処理速度を変更することにより、前記容器に収容された試薬の液面の揺れを低減する液面揺れ低減処理と、前記液面揺れ低減処理に基づいて、前記試薬の吸引における前記試薬分注プローブの前記試薬への浸漬量を変更する浸漬量制御処理とを行う制御部とを備えたので、試薬のデッドボリュームを抑制することができる。
なお、本実施の形態においては、1つの試薬ディスク2に第1試薬と第2/第3試薬とを搭載した場合を例示して説明したが、複数の試薬ディスク(第1試薬ディスク、第2試薬ディスクと称する)を搭載した自動分析装置において、第1試薬と第2/第3試薬とを異なる試薬ディスクに搭載する変形例も考えられる。
図7は、第1試薬と第2/第3試薬とを異なる試薬ディスクに搭載する変形例における検体分注処理及び試薬分注処理を示すタイミングチャートであり、上段側に通常速度モードの場合の試薬分注処理を、下段に低速度モードの場合の試薬分注処理をそれぞれ示している。図7においては、右側にいくに従って時間(t1〜t8)が経過する様子を示している。
まず、通常速度モードの検体分注処理及び試薬分注処理について説明する。
(時間:t1)
通常速度モードでは、まず、検体搬送機構では検体容器が検体分注位置で停止し、検体分注機構により検体の吸引を行う。また、第1及び第2試薬ディスクでは試薬容器が試薬分注位置で停止し、試薬分注機構により第1試薬(R1)及び第2/第3試薬(R2/R3)の吸引を行う。このとき、反応ディスクは回転して反応容器の搬送を行う。
(時間:t2)
反応ディスクでは、反応容器が分注位置で停止し、検体分注機構による検体の反応容器への吐出と、試薬分注機構による第1試薬(R1)及び第2試薬(R2/R3)の反応容器への吐出とを行う。このとき、試薬ディスクは回転して試薬容器の搬送を行う。また、検体搬送機構では、次の測定対象の検体を収容した検体容器を搬送する。
(時間:t3〜t4,t5〜6,t7〜t8)
2〜4サイクル目以降についても、時間t1〜t2と同様の動作を行う。なお、検体及び試薬の反応容器への1回の分注(例えば、時間t1〜t2の動作)を1サイクルとする。
次に、低速度モードの検体分注処理及び試薬分注処理について説明する。
(時間:t1〜t2)
低速度モードでは、まず、検体搬送機構では検体容器が検体分注位置で停止する。また、第1及び第2試薬ディスクでは試薬容器が試薬分注位置で停止する。このとき、反応ディスクは回転して反応容器の搬送を行う。
(時間:t3)
検体搬送機構では検体容器が検体分注位置で停止したままで、検体分注機構により検体の吸引を行う。また、第1及び第2試薬ディスクでは試薬容器が試薬分注位置で停止したままで、試薬分注機構の試薬分注プローブの浸漬量を小さくする浸漬量制御処理を行い第1試薬(R1)及び第2/第3試薬(R2/R3)の吸引を行う。このとき、反応ディスクは回転して反応容器の搬送を行う。
(時間:t4)
反応ディスクでは、反応容器が分注位置で停止し、検体分注機構による検体の反応容器への吐出と、試薬分注機構による第1試薬(R1)及び第2/第3試薬(R2/R3)の反応容器への吐出とを行う。このとき、試薬ディスクは回転して試薬容器の搬送を行う。また、検体搬送機構では、次の測定対象の検体を収容した検体容器を搬送する。
(時間:t5〜t8)
2サイクル目以降についても、時間t1〜t4と同様の動作を行う。なお、検体及び試薬の反応容器への1回の分注(例えば、時間t1〜t4の動作)を1サイクルとする。
以上のように構成した変形例においても、本発明の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態の液面揺れ低減処理においては、試薬分注機構による試薬吸引前の試薬ディスクの停止時間を延長することにより、試薬液面の揺れを低減するように構成したが、これに限られず、例えば、試薬ディスクの回転速度(試薬容器の搬送速度)を低減することにより試薬液面の揺れを低減するように構成しても良い。また、本実施の形態においては、液面揺れ低減処理の契機として、残試薬量を用いたが、これに限られず、試薬粘度を液面揺れ低減処理の契機とするよう構成しても良い。
1 検体搬送機構
2 試薬ディスク
3 反応ディスク
4A,4B 検体分注機構
5A,5B 試薬分注機構
6A,6B 攪拌機構
7 測定部
8 洗浄機構
9 制御部
11 検体容器
12 検体容器ラック
21 試薬容器
31 反応容器
91 入力部
92 表示部
93 記憶部

Claims (5)

  1. 分析対象の検体を収容した検体容器から反応容器に前記検体を分注する検体分注機構と、
    前記検体の分析に用いる試薬を収容した複数の試薬容器を搭載して予め定めた軌道上を搬送する試薬ディスクと、
    前記試薬容器の試薬に分注プローブを浸漬させて吸引し、前記反応容器に吐出することによって、前記試薬容器から前記反応容器に前記試薬を分注する試薬分注機構と、
    前記試薬の状態に基づいて、前記試薬容器を搬送する処理と前記試薬を分注する処理とを含む試薬分注処理の処理速度を変更することにより、前記容器に収容された試薬の液面の揺れを低減する液面揺れ低減処理と、前記液面揺れ低減処理に基づいて、前記試薬の吸引における前記試薬分注プローブの前記試薬への浸漬量を変更する浸漬量制御処理とを行う制御部と
    を備えた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、
    前記制御部は、前記試薬ディスクによる前記試薬容器の分注位置への搬送終了から、前記分注機構による前記試薬への分注プローブの浸漬開始までの時間を予め定めた基準値よりも長くすることにより、前記試薬の液面の揺れを低減する液面揺れ低減処理を行う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、
    前記制御部は、前記試薬ディスクによる前記試薬容器の分注位置への搬送速度を予め定めた速度よりも遅くすることにより、前記試薬の液面の揺れを低減する液面揺れ低減処理を行う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、
    前記制御部は、前記試薬の量が予め定めた量よりも少なくなった場合に、前記液面揺れ低減処理と浸漬量制御処理とを行うことを特徴とする自動分析装置。
  5. 請求項1記載の自動分析装置において、
    前記制御部は、前記試薬の粘度が予め定めた値よりも低い場合に、前記液面揺れ低減処理と浸漬量制御処理とを行うことを特徴とする自動分析装置。
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