JP6039475B2

JP6039475B2 - 検体分析装置

Info

Publication number: JP6039475B2
Application number: JP2013057905A
Authority: JP
Inventors: 美樹夫正村
Original assignee: Nihon Kohden Corp
Current assignee: Nihon Kohden Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014182067A

Description

この発明は、表面がシールにより封止された検体分析に用いるセルを有する試薬カートリッジを用いて検体の分析を行う検体分析装置に関するものである。

試薬カートリッジには、通常複数のセルが設けられており、各セルには分析に用いる試薬が入れられ、或いは空室だったりする。いずれにしても、セルの表面がシールにより封止されており、検体を吐出し或いは試薬を吸引するためには、シールに対する穿孔が必要である。

従来においては、検体を吐出し或いは試薬を吸引する作業の際に上記シールに対する穿孔を行っている。しかしながら、この手法によるとシールに穿孔された孔と吸引管との間は密となることが多く、試薬セル内の内圧が変動するため正確に吐出・吸引を行うことが難しいものであった。

上記に対する対策としてセルのシールに複数の孔を穿設したものが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この特許文献１に記載の装置では、試薬カートリッジにおけるセルが並んだ方向に複数か所の孔を穿設するものである。このため、セルの並び方向にセルを大きくする必要が生じ、セルが大型化しセル容量が増加せざるを得なかった。このため、セル容量が増加して充填する試薬の量も多くなり、コスト高となる不具合があった。また、試薬カートリッジを長くする必要があり、試薬カートリッジの大型化を招来し、試薬カートリッジを保管する保管スペースが大型となるばかりか、試薬カートリッジをセットする装置も大型化するという問題があった。

特開２００８−１４６３８号公報

本発明は、上記のような従来の検体分析装置の問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、検体の吐出や試薬吸引などの場合に正確に作業を行うことが可能な検体分析装置を提供することである。また、セルの容量が増加することがなく、充填する試薬を増加する必要がなく、コスト高となることがないようにすることを目的とする。更に、試薬カートリッジが大型化することなく、試薬カートリッジの保管スペースや装置の大型化が不要となる検体分析装置を提供することを目的とする。

本願に係る検体分析装置は、吸引管を垂直方向に上下移動させる第１の駆動手段と、表面がシールにより封止された検体分析に用いるセルを有する試薬カートリッジを保持するホルダを、第１の線分上をこの第１の線分の方向に往復運動させる第３の駆動手段と、前記吸引管を垂直方向と直交する平面において前記第１の線分と直交する第２の線分との交点を通るように回転させる第２の駆動手段と、前記回転の回転中心から前記交点まで延びる前記第２の線分を基準線として、前記吸引管と前記回転中心とを結ぶ線が前記基準線となす旋回角度が第１の角度となるように前記第２の駆動手段を制御すると共に、前記試薬カートリッジのセルが前記吸引管の直下に位置付けられるように前記第３の駆動手段を制御し、更に、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて圧抜孔を穿孔し、前記第２の駆動手段及び前記第３の駆動手段を制御して前記吸引管の直下位置を前記セルの前記圧抜孔と異なる位置に位置付け、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて作業孔を穿孔する制御手段とを具備したことを特徴とする。

本発明に係る検体分析装置では、制御手段は、前記旋回角度が第１の角度と異なる第２の角度となるように前記第２の駆動手段を制御すると共に、前記試薬カートリッジのセルが前記吸引管の直下に位置付けられるように前記第３の駆動手段を制御し、更に、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて圧抜孔とは異なる位置に作業孔を穿孔することを特徴とする。

本発明に係る検体分析装置では、制御部は、作業孔を穿孔する前に全てのセルにおいて圧抜孔を穿孔することを特徴とする。

本発明に係る検体分析装置は、作業孔をセルのシール表面中央位置に穿孔し、圧抜孔をセルのシール表面中央位置から外れた位置に穿孔することを特徴とする。

本発明に係る検体分析装置は、第２の角度がゼロ度の位置において作業孔を穿孔することを特徴とする。

本発明に係る検体分析装置では、圧抜孔を穿孔する際の吸引管によるセルへの侵入距離を、作業孔を穿孔する際の吸引管によるセルへの侵入距離よりも短くすることを特徴とする。

本発明に係る検体分析装置は、吸引管を垂直方向に上下移動させる第１の駆動手段と、前記吸引管を垂直方向と直交する平面において回転させる第２の駆動手段と、表面がシールにより封止された検体分析に用いるセルを有する試薬カートリッジを保持するホルダを、前記回転により前記吸引管が描く円弧に対する法線方向を往復運動させる第３の駆動手段と、前記回転の回転中心から延び前記法線に直交する線分を基準線として、前記吸引管と前記回転中心とを結ぶ線と前記基準線がなす旋回角度が第１の角度となるように前記第２の駆動手段を制御すると共に、前記試薬カートリッジのセルが前記吸引管の直下に位置付けられるように前記第３の駆動手段を制御し、更に、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて圧抜孔を穿孔する制御手段とを具備しているので、吸引管の回転と試薬カートリッジを保持するホルダの直線運動とが交差する位置において穿孔を行うことができ、試薬カートリッジの移動方向に交差する方向へ圧抜孔を設けることが可能である。このため、セルの容量が多くなることがなく、充填する試薬量を少なくできるので、コスト高となることがない。更に、試薬カートリッジが大型化することなく、試薬カートリッジの保管スペースや装置の大型化が不要となる

本発明に係る検体分析装置では、前記旋回角度が第１の角度と異なる第２の角度となるように前記第２の駆動手段を制御すると共に、前記試薬カートリッジのセルが前記吸引管の直下に位置付けられるように前記第３の駆動手段を制御し、更に、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて圧抜孔とは異なる位置に作業孔を穿孔するので、作業孔を穿孔するときには既に圧抜孔が存在し、セル内の内圧変動を生じることなく、検体の吐出や試薬吸引などの場合に正確に作業を行うことが可能となる。

本発明に係る検体分析装置の実施形態の要部を示す斜視図。本発明に係る検体分析装置の実施形態における圧抜孔の穿孔動作を示す要部平面図。本発明に係る検体分析装置の実施形態における作業孔の穿孔動作を示す要部平面図。本発明に係る検体分析装置の実施形態にセットされる試薬カートリッジを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図。本発明に係る検体分析装置の実施形態における動作を示すフローチャート。本発明に係る検体分析装置の実施形態における圧抜孔の穿孔動作を示す要部断面図。本発明に係る検体分析装置の実施形態における作業孔の穿孔動作を示す要部断面図。本発明に係る検体分析装置の実施形態にセットされる試薬カートリッジにおいて、圧抜孔及び作業孔の穿孔が行われた後の状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。

以下添付図面を参照して本発明に係る検体分析装置の実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本発明の実施形態に係る検体分析装置の要部の、斜視図が図１に示され、平面図が図２、図３に示されている。この検体分析装置には、検体や試薬の吸引・吐出を行うためのポンプなどに接続された吸引管１１が備えられている。この吸引管１１は、超弾性金属により構成することができる。

吸引管１１は、垂直方向に長い状態でアームやリニアブッシュなどにより保持されている。アームやリニアブッシュなどは、吸引管１１を保持した状態で上下移動される。この上下移動の駆動源は、第１の駆動手段としてのステッピングモータなどにより構成することができる。また、吸引管１１の上下移動した位置を検出するための幾つかのセンサが設けられている。

上記アームやリニアブッシュなどは、吸引管１１を保持した状態で垂直方向と直交する平面において回転される。このため、吸引管１１も上記平面において回転する。この回転の駆動源は、第２の駆動手段としてのステッピングモータなどにより構成することができる。吸引管１１の回転した位置を検出するための幾つかのセンサが設けられている。

検体分析装置には、上記回転により上記吸引管１１が描く円弧に対する法線方向（第１の線分の方向）に直線状に延びるスライドレール１２が設けられている。スライドレール１２上には、スライドレール１２において摺動するキャリア１３が設けられている。キャリア１３の上には試薬カートリッジ２０を収容保持するためのセルホルダ１４が載置され固定されている。セルホルダ１４にはリニアステッピングモータ１５が接続されている。このリニアステッピングモータ１５はスライドレール１２上でセルホルダ１４を往復運動させる第３の駆動手段として機能する。

キャリア１３には結合部材を介してセンサ板１６が設けられている。このセンサ板１６は、先端が鉤状に形成され、外側に突出した突起部１６Ａを備える。このセンサ板１６における突起部１６Ａを検出し、セルホルダ１４の位置検出を行うためのフォトセンサ１７、１８が、突起部１６Ａが通過する所定位置に設けられている。フォトセンサ１７はセルホルダ１４のイニシャル位置を検出するためのセンサである。フォトセンサ１８はセルホルダ１４に収納された試薬カートリッジ２０におけるセルに対するイジェクト位置を検出するためのセンサである。

試薬カートリッジ２０は、例えば、図４（ｂ）に示すように４槽のセル２１〜２４を備える。第１槽のセル２１、第２槽のセル２２、第３槽のセル２３、第４槽のセル２４は、試薬カートリッジ２０の長手方向に並べられて結合されており、それぞれの横幅（試薬カートリッジ２０の長手方向）の寸法がそれぞれの縦幅方向の寸法よりも短く形成されている。また図４（ａ）に示すように、第１槽のセル２１の横幅の寸法ｄ１と第４槽のセル２４の横幅の寸法ｄ４とは異なる。これに対応して、セルホルダ１４の第１槽のセル２１と第４槽のセル２４が収納される孔部の寸法が設定されているため、セルホルダ１４に試薬カートリッジ２０を収納する際に左右の向きの取り違えを防止することができる。

第１槽のセル２１、第２槽のセル２２、第３槽のセル２３には、それぞれ試薬が所要量入れられ、第４槽のセル２４は反応槽とされるため、空室とされる（図６、図７）。第１槽のセル２１、第２槽のセル２２、第３槽のセル２３、第４槽のセル２４は、表面がシール２５により封止されている。

上記試薬カートリッジ２０は、図１に示されるようにセルホルダ１４に収容される。セルホルダ１４の両側面には、少なくとも第１槽のセル２１、第２槽のセル２２、第３槽のセル２３、第４槽のセル２４に対応する位置に上下に２箇所ずつの孔１ａ、１ｂ、・・・、４ａ、４ｂが形成されている。図１では、一側面の孔１ａ、１ｂ、・・・、４ａ、４ｂが現れている。これらの孔１ａ、１ｂ、・・・、４ａ、４ｂの高さに対応して、表側面側には発光素子２８ａ、２８ｂが設けられ、裏側面側には受光素子２９ａ、２９ｂが設けられている。発光素子２８ａ、２８ｂから射出された光が上記孔１ａ、１ｂ、・・・、４ａ、４ｂを介してセル内を通過し受光素子２９ａ、２９ｂにおいて受光されたときの光電変換信号に基づいて、各セルにおける作業監視や測光による分析などが行われる。

スライドレール１２上において最先端側にセルホルダ１４が押し出されたイジェクト位置では、セルホルダ１４は、当該検体分析装置の筐体の図示しないドア近傍まで移動した状態となる。この状態において、オペレータはドアを開けて試薬カートリッジ２０をセルホルダ１４に収納保持させることができる。また、図２、図３の検体吸引位置Ｐは、当該検体分析装置の筐体の外側であり、吸引管１１の先端部が露出される位置である。この検体吸引位置Ｐでは、検体が入れられた検体容器をオペレータが持って筐体から露出した吸引管１１の先端を検体容器内に導き、検体の吸引を行わせることができる。

制御手段３０は、ＣＰＵなどにより構成することができる。この制御手段３０は、前述のセンサなどからの信号に基づき図５に示されるフローチャートにより各部を制御する。以下、このフローチャートを参照して動作を説明する。電源が投入されオペレータによりインジェクトキーが押されると、制御手段３０はリニアステッピングモータ１５を制御してセルホルダ１４を前方へ移動させインジェクト位置へ位置付けてドアを開閉する（Ｓ１１）。オペレータは未使用の試薬カートリッジ２０を用意し、当該検体分析装置のセルホルダ１４へセットし、ドアを閉成する。

上記ドアの閉成を検出して制御手段３０は、試薬カートリッジ２０がセットされたセルホルダ１４をイニシャル位置に移動させる（Ｓ１２）。次に、制御手段３０は、リニアステッピングモータ１５を制御してセルホルダ１４を圧抜孔位置へ移動し、ステッピングモータなどを制御して吸引管１１を回転させて圧抜孔位置の上方へ位置付ける（Ｓ１３）。次に、吸引管１１を下降させて一番目のセル（第１槽のセル２１）におけるシール２５に圧抜孔５１を穿設させる（Ｓ１４）。このとき、吸引管１１の先端は図６に示すように試薬まで到達しない距離まで下降させる。このように、圧抜孔を穿孔する際の吸引管１１によるセルへの侵入距離を、作業孔を穿孔する際の吸引管１１によるセルへの侵入距離よりも短くする。

この状態の平面図が図２に示されている。この状態では、回転の回転中心Ｏから延び回転円の法線（第１の線分）に直交する線分（第２の線分）を基準線Ｌとして、吸引管１１と上記回転中心Ｏとを結ぶ線Ｌ１と上記基準線Ｌがなす旋回角度αが第１の角度となるように回転駆動のステッピングモータ（第２の駆動手段）を制御する。また、図２では、検体吸引位置Ｐと上記回転中心Ｏとを結ぶ線分を基準として、この基準の線から回転した角度をθ１として表している。

ここでは、線Ｌ１が基準線Ｌと重なるとき、セルのシール２５表面中央位置に吸引管１１の先端により孔を穿孔できるようになっている。圧抜孔の穿孔の際には、線Ｌ１と基準線Ｌとが第１の角度である旋回角度αを有するように制御しており、圧抜孔はセルのシール表面中央位置から外れた位置に穿孔される。

次に、吸引管１１を上昇させて、セルホルダ１４を前方へ移動させて、二番目のセル（第２槽のセル２２）を圧抜孔の穿孔位置へ位置付け、吸引管１１を下降させて二番目のセル（第２槽のセル２２）におけるシール２５に圧抜孔５２を穿設させ、以下同様に全てのセルにおけるシール２５に圧抜孔５３，５４を穿設させる（Ｓ１５）。

全てのセルにおけるシール２５に圧抜孔５１〜５４を穿設し終わると、制御手段３０は、吸引管１１を上昇させて回転させて検体吸引位置Ｐに位置付け、ここで吸引管１１を下降させてその先端部を検体分析装置の筐体の外部へ露出させ、検体の吸引を行う（Ｓ１６）。即ち、検体が入れられた検体容器をオペレータが持ち、筐体から露出した吸引管１１の先端を検体容器内に導き、スイッチを操作して検体の吸引を行わせる。

検体の吸引が終了すると、制御手段３０は吸引管１１を上昇させて回転させて、吸引管１１と上記回転中心Ｏとを結ぶ線Ｌ１と上記基準線Ｌがなす旋回角度αが第２の角度となるように回転駆動のステッピングモータ（第２の駆動手段）を制御し、吸引管１１を作業孔穿孔位置へ位置付ける（Ｓ１７）。この第２の角度はゼロ度であり、図３に平面図が示される通りである。図３では、検体吸引位置Ｐと上記回転中心Ｏとを結ぶ線分を基準として、この基準の線から回転した角度をθ２として表している。

制御手段３０は上記の旋回角度αが第２の角度となると吸引管１１の回転を停止させ、吸引管１１を下降させて一番目のセル（第１槽のセル２１）におけるシール２５に作業孔４１を穿孔し（図３）、更に吸引管１１を試薬に漬かるまで図７に示すように下降させて検体を吐出させる（Ｓ１８）。これにより図３に示されるように、セルの中央位置に作業孔４１が穿孔され、作業が行われる。この作業孔４１の穿孔のときには、既に圧抜孔５１が穿設されており、セル内の圧力の変化がなく適切に検体の吐出を行うことができる。

更に、制御手段３０は吸引管１１により当該第１槽のセル２１内において吸引と吐出を行って攪拌させた後、混合液を吸引させて吸引管１１を上昇させ、第４槽のセル２４の中央が吸引管１１の直下に位置するようにセルホルダ１４を移動させて、吸引管１１を下降させて作業孔４１の穿孔を行い、反応槽に分注する（Ｓ１９）。第２槽のセル２２、第３槽のセル２３においても作業孔４２、４３の穿孔と、試薬の吸引を行い、第４槽に分注して混合液を吸引、吐出して攪拌させる。このときにも、既に圧抜孔５２、５３，５４が穿設されており、セル内の圧力の変化がなく適切に試薬の吸引と吐出を行うことができる。

反応槽において発光素子２８ａ、２８ｂ及び受光素子２９ａ、２９ｂを用いて測光による分析を行う（Ｓ２０）。

上記の処理により、圧抜孔５１〜５４と作業孔４１〜４４が図８に示されるように並んで穿孔される。即ち、圧抜孔５１〜５４は長手方向に一列に並んで穿孔され、また作業孔４１〜４４も長手方向に一列に並んで穿孔される。各セルに穿孔される作業孔と圧抜孔のペア（４１、５１）、（４２、５２）、（４３、５３）、（４４、５４）は長手方向（セルホルダ１４の移動方向）と直交する方向に並んで穿孔される。なお、上記では全てのセルにおいて圧抜孔を穿孔させる処理を先行したが、各セルにおいて作業孔を穿孔する前に圧抜孔を穿孔するようにしても良い。

以上の通り制御手段３０は、回転中心Ｏから延びセルホルダ１４の移動方向と一致する吸引管１１の回転による円の法線に直交する線分を基準線Ｌとして、吸引管１１と回転中心Ｏとを結ぶ線Ｌ１と上記基準線Ｌがなす旋回角度αが第１の角度となるように第２の駆動手段であるステッピングモータを制御する。また制御手段３０は、上記試薬カートリッジ２０のセルが上記吸引管１１の直下に位置付けられるように第３の駆動手段であるリニアステッピングモータ１５を制御し、更に、第１の駆動手段であるステッピングモータなどを制御して上記吸引管１１を下降させて圧抜孔を穿孔する。

また、制御手段３０は、上記旋回角度が第１の角度と異なる第２の角度となるように上記第２の駆動手段を制御すると共に、上記試薬カートリッジ２０のセルが上記吸引管１１の直下に位置付けられるように上記第３の駆動手段であるリニアステッピングモータ１５を制御し、更に、上記第１の駆動手段であるステッピングモータなどを制御して上記吸引管１１を下降させて圧抜孔とは異なる位置に作業孔を穿孔する。

このようにして、圧抜孔を設けることができ、検体の吐出や試薬吸引などの場合に正確に作業を行うことが可能となる。各セルに穿孔される作業孔と圧抜孔のペア（４１、５１）、（４２、５２）、（４３、５３）、（４４、５４）は長手方向（セルホルダ１４の移動方向）と直交する方向に並んで穿孔されるので、セルの容量が増加することがなく、充填する試薬量を少なくできるので、コスト高となることがない。更に、試薬カートリッジが大型化することなく、試薬カートリッジの保管スペースや装置の大型化が不要となる。

２１〜２４セル
４１〜４４作業孔
５１〜５４圧抜孔
１１吸引管
１２スライドレール
１３キャリア
１４セルホルダ
１５リニアステッピングモータ
１６センサ板
１７、１８フォトセンサ
２０試薬カートリッジ
３０制御手段

Claims

吸引管を垂直方向に上下移動させる第１の駆動手段と、
表面がシールにより封止された検体分析に用いるセルを有する試薬カートリッジを保持するホルダを、第１の線分上をこの第１の線分の方向に往復運動させる第３の駆動手段と、
前記吸引管を垂直方向と直交する平面において前記第１の線分と直交する第２の線分との交点を通るように回転させる第２の駆動手段と、
前記回転の回転中心から前記交点まで延びる前記第２の線分を基準線として、前記吸引管と前記回転中心とを結ぶ線が前記基準線となす旋回角度が第１の角度となるように前記第２の駆動手段を制御すると共に、前記試薬カートリッジのセルが前記吸引管の直下に位置付けられるように前記第３の駆動手段を制御し、更に、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて圧抜孔を穿孔し、前記第２の駆動手段及び前記第３の駆動手段を制御して前記吸引管の直下位置を前記セルの前記圧抜孔と異なる位置に位置付け、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて作業孔を穿孔する制御手段と
を具備したことを特徴とする検体分析装置。
前記制御手段は、前記旋回角度が前記第１の角度と異なる第２の角度となるように前記第２の駆動手段を制御すると共に、前記試薬カートリッジの前記セルが前記吸引管の直下に位置付けられるように前記第３の駆動手段を制御し、更に、前記第１の駆動手段を制御して前記吸引管を下降させて前記圧抜孔とは異なる位置に前記作業孔を穿孔することを特徴とする請求項１に記載の検体分析装置。
前記制御手段は、前記作業孔を穿孔する前に全てのセルにおいて前記圧抜孔を穿孔することを特徴とする請求項２に記載の検体分析装置。
前記作業孔を前記セルのシール表面中央位置に穿孔し、前記圧抜孔をセルのシール表面中央位置から外れた位置に穿孔することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検体分析装置。
前記第２の角度がゼロ度の位置において作業孔を穿孔することを特徴とする請求項２または３に記載の検体分析装置。
前記圧抜孔を穿孔する際の前記吸引管による前記セルへの侵入距離を、前記作業孔を穿孔する際の前記吸引管による前記セルへの侵入距離よりも短くすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検体分析装置。