JP6165432B2 - 自動分析装置 - Google Patents

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本発明の実施形態は、自動分析装置に関する。
自動分析装置は、血液などの検査試料と種々検査項目に対応する試薬とを混合することで得られる検査液を、例えば光学的に測定すること(測光)によって、検査項目に対応した検査試料の成分を分析する装置である。
自動分析装置は、環状の反応ラインに沿って一列に整列した検査容器の搬送に合わせて、検査試料の分注、試薬の分注、検査液の攪拌、測光、検査容器の洗浄を行う。
通常、自動分析装置では、分析の精度を高めるために、検査液の温度を一定に保つことが必要とされている。そのため、検査容器は恒温水中に浸漬されている。しかし、検査容器が恒温水中に浸漬されることによって検査容器表面に気泡や水垢などが付着してしまい、このことが測光の障害になってしまう。従来の自動分析装置では、検査容器表面の洗浄手段として、恒温水を収容している恒温槽の一部にワイパを設け、検査容器表面にワイパを圧接することで洗浄していた(特許文献1)。
特公平1−43268号公報
しかし、反応ラインの半径方向における幅が検査容器より大きい構造物が検査容器どうしの間に配置されている場合、特許文献1のような洗浄手段では、検査容器の表面にワイパが十分に圧接しないため、検査容器表面をうまく洗浄できない。また、構造物との干渉によるワイパの劣化も激しくなってしまう。
本発明が解決しようとする課題は、反応ラインの半径方向に対する幅が検査容器より大きい構造物が検査容器どうしの間に配置されている場合においても、効果的に検査容器の表面の洗浄が可能な自動分析装置を提供することである。
上記課題を解決するために、実施形態の自動分析装置は、サンプルを収容するための検査容器と、所定の経路に沿って整列した複数の前記検査容器を、前記所定の経路に沿って搬送する搬送手段と、前記サンプルの成分を光学的に測定するための光を照射する光源と、前記検査容器の外壁のうち、前記光源から照射された光が通過する測光領域に対して直接的に洗浄用の液体を放出する洗浄手段と、を備える。
本実施形態における自動分析装置の概観図。 本実施形態における自動分析装置のブロック図。 本実施形態における検査容器及び構造物の配列の平面図。 本実施形態における検査容器及び構造物の斜視図。 本実施形態における洗浄ユニット近傍の断面図。 本実施形態における洗浄ユニット近傍の平面図。 本実施形態における洗浄ユニット近傍の平面図2。 本実施形態における反応ディスク及び洗浄ユニットの動作のタイムチャート1。 本実施形態における反応ディスク及び洗浄ユニットの動作のタイムチャート2。 本実施形態における反応ディスク及び洗浄ユニットの動作のタイムチャート3。 本実施形態の変形例における洗浄ユニット近傍の断面図。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(実施例1)
図1及び図2は、本実施例に係る自動分析装置の外観図及びブロック図である。本実施例に係る自動分析装置は、反応ディスク5、サンプルディスク6、第一試薬庫2、第二試薬庫3、検査容器4、サンプルアーム10、サンプルプローブ16、サンプル容器17、第一試薬アーム8、第一試薬プローブ14、第一試薬容器7、第二試薬アーム9、第二試薬プローブ15、第二試薬容器27、撹拌機構11、測光機構13、洗浄機構12、分析機構制御部21、解析部22、表示部23、操作部24、洗浄ユニット28、恒温槽30を有する。
反応ディスク5は、脱気した恒温水の入った恒温槽30の中に、複数の検査容器4を環状に保持する。反応ディスク5は、分析機構制御部21からの指示に従って、既定の時間間隔で回動と停止とを交互に繰り返す。
サンプルディスク6は、反応ディスク5の近傍に位置する。サンプルディスク6は、検査試料を収容するためのサンプル容器17を保持する。サンプルディスク6は、分析機構制御部21からの指示に従って、分注対象の検査試料を収容したサンプル容器17をサンプル吸入位置に配置するように回動する。
第一試薬庫2は、反応ディスク5の近傍に位置する。第一試薬庫2は、検査試料の検査項目に選択的に反応する第一試薬を収容するための複数の第一試薬容器7を保持する。第一試薬庫2は、分析機構制御部21からの指示に従って、分注対象の第一試薬を収容した第一試薬容器7を第一試薬吸入位置に配置するように回動する。
第二試薬庫3は、反応ディスク5の近傍に位置する。第二試薬庫3は、第二試薬を収容するための複数の第二試薬容器27を保持する。第二試薬庫3は、分析機構制御部21からの指示に従って、分注対象の第二試薬を収容した第二試薬容器27を第二試薬吸入位置に配置するように回動する。
サンプルアーム10は、反応ディスク5とサンプルディスク6との間に位置する。サンプルアーム10は、自身の先端部にサンプルプローブ16を有する。また、サンプルアーム10は、サンプルプローブ16を有していない端部を軸として回動可能である。
サンプルアーム10は、サンプルプローブ16を上下動可能に支持する。分析機構制御部21は、サンプルプローブ16の上下動の移動量及びタイミングを制御する。また、分析機構制御部21は、検査試料の吸入と吐出の量及びタイミングを制御する。
サンプルプアーム10は、分析機構制御部21からの指示に従って、サンプルプローブ16がサンプルディスク6におけるサンプル吸入位置の直上と、反応ディスク5におけるサンプル吐出位置の直上との間を往復するように回動する。
サンプルプローブ16がサンプル吸入位置の直上に位置すると、サンプルプローブ16は下方向に移動する。サンプルプローブ16は、サンプル吸入位置のサンプル容器17から、図示しないポンプなどの吸引吐出機構を介して、分注対象の検査試料を吸入する。サンプルプローブ16は、検査試料の吸入後、上方向に移動する。その後、サンプルアーム10は、サンプルプローブ16がサンプル吐出位置の直上まで移動するように回動する。
サンプルプローブ16がサンプル吐出位置の直上に位置すると、サンプルプローブ16は下方向に移動する。サンプルプローブ16は、サンプル吐出位置の検査容器4に、サンプル吸入位置で吸入した検査試料を、図示しないポンプなどの吸引吐出機構を介して、吐出する。サンプルプローブ16は、検査試料の吐出後、上方向に移動する。その後、サンプルアーム10は、サンプルプローブ16がサンプル吸入位置の直上まで移動するように回動する。
第一試薬アーム8は、反応ディスク5の外周近傍に位置する。第一試薬アーム8は、自身の先端に第一試薬プローブ14を有する。また、第一試薬アーム8は、第一試薬プローブ14を有していない端部を軸として回動可能である。
第一試薬アーム8は、第一試薬プローブ14を上下動可能に支持する。分析機構制御部21は、第一試薬プローブ14の上下動の移動量及びタイミングを制御する。また、分析機構制御部21は、第一試薬の吸入と吐出の量及びタイミングを制御する。
第一試薬アーム8は、分析機構制御部21からの指示に従って、第一試薬プローブ14が第一試薬庫2における第一試薬吸入位置の直上と、反応ディスク5における第一試薬吐出位置直上との間を往復するように回動する。
第一試薬プローブ14が第一試薬吸入位置の直上に位置すると、第一試薬プローブ14は下方向に移動する。第一試薬プローブ14は、第一試薬吸入位置の第一試薬容器7から、図示しないポンプなどの吸引吐出機構を介して、第一試薬を吸入する。第一試薬プローブ14は、第一試薬の吸入後、上方向に移動する。その後、第一試薬アーム8は、第一試薬プローブ14が第一試薬吐出位置の直上まで移動するように回動する。
第一試薬プローブ14が第一試薬吐出位置の直上に位置すると、第一試薬吐出位置の検査容器4に、第一試薬吸入位置で吸入した検査試料を、図示しないポンプなどの吸引吐出機構を介して吐出する。その後、第一試薬アーム8は、第一試薬プローブ14が第一試薬吸入位置の直上まで移動するように回動する。
第二試薬アーム9は、反応ディスク5と第2試薬庫3との間に位置する。第二試薬アーム9は、自身の先端に第二試薬プローブ15を有する。また、第二試薬アーム9は、第二試薬プローブ15を有していない端部を軸として回動可能である。
第二試薬アーム9は、第二試薬プローブ15を上下動可能に支持する。分析機構制御部21は、第二試薬プローブ15の上下動の移動量及びタイミングを制御する。また、分析機構制御部21は、第二試薬の吸入と吐出の量及びタイミングを制御する。
第二試薬アーム9は、分析機構制御部21からの指示に従って、第二試薬プローブ15が第二試薬庫3における第二試薬吸入位置の直上と、反応ディスク5における第二試薬吐出位置の直上との間を往復するように回動する。
第二試薬プローブ15が第二試薬吸入位置の直上に位置すると、第二試薬プローブ15は下方向に移動する。第二試薬プローブ15は、第二試薬吸入位置の第二試薬容器27から、図示しないポンプなどの吸引吐出機構を介して、第二試薬を吸入する。第二試薬プローブ15は、第二試薬の吸入後、上方向に移動する。その後、第二試薬アーム9は、第二試薬プローブ15が第二試薬吐出位置の直上まで移動するように回動する。
第二試薬プローブ15が第二試薬吐出位置の直上に位置すると、第二試薬吐出位置の検査容器4に、第二試薬吸入位置で吸入した検査試料を、図示しないポンプなどの吸引吐出機構を介して吐出する。その後、第二試薬アーム9は、第二試薬プローブ15が第二試薬吸入位置の直上まで移動するように回動する。
以下、検査試料と試薬との混合液を検査液と呼ぶこととする。
撹拌機構11は、反応ディスク5の外周近傍に位置する。撹拌機構11は、攪拌子を自身の先端部に、上下動が可能なように保持する。また、攪拌子は、反応ディスク5の撹拌位置の直上に位置する。
攪拌機構11は、分析機構制御部21からの指示に従って動作する。未攪拌の検査液を収容している検査容器4が攪拌位置に移動した場合、攪拌子は下方向に移動し、検査液を攪拌する。攪拌後、攪拌子は上方向に移動し、元の位置で停止する。
測光機構13は、検出部25と光源26を有する。測光機構13は、反応ディスク5近傍に位置する。測光機構13は、分析機構制御部21からの指示に従って、検査容器4に対して、光源26より光を照射する。
検出部25は、検査容器4及び検査液を透過した光、検査容器4及び検査液によって反射した光、あるいは、検査容器4及び検査液によって散乱した光を検出する。検出部25は、検出した光の強度に応じた計測値を有するデータ(測光データ)を生成する。検出部25は測光データを、解析部22に送信する。
洗浄機構12は、反応ディスク5の外周近傍に位置する。洗浄機構12は、分析機構制御部21からの指示に従って、図示しない洗浄ノズルなどを介して、測光を終えた検査液の廃棄および検査容器4の内部の洗浄を行う。
分析機構制御部21は、操作部24からの指示に従って、反応ディスク5の回動、サンプルディスク6の回動、第一試薬庫2の回動、第二試薬庫3の回動、サンプルアーム10の回動と上下動、サンプルプローブ16の吸引と吐出、第一試薬アーム8の回動と上下動、第一試薬プローブ14の吸引と吐出、第二試薬アーム9の回動と上下動、第二試薬プローブ15の吸引と吐出、攪拌機構11の動作、測光機構13による測光、洗浄機構12の動作、洗浄ユニット28の動作(後述)を制御する。
解析部22は、検出部25から送信された測光データを受信し、解析用のアプリケーションソフトウェアなどを用いて解析データを作成する。また解析部22は、当該解析データを表示部23に送信する。
表示部23は、解析部22から受け取った解析データや、所定の操作画面を表示する。
操作部24は、オペレータが分析機構制御部21と解析部22に指示を行うための操作手段(マウスやトラックボール、キーボードなど)を有する。
図3は、本実施例における検査容器4及び構造物29の配列の平面図である。図3のように、本実施例では、反応容器4と構造物29とが、交互、且つ、環状に整列している。構造物29は、検査容器4の搬送経路の半径方向における幅が検査容器4より大きい。そのため、検査容器4と構造物29とが交互に整列した場合、検査容器4の搬送経路の半径方向において構造物29の方が検査容器4より突出する。
本実施形態において、構造物29は、例えば、本特許出願人が別途出願中の特願2012−192587に示す、磁石を意図している。検査容器4どうしの間に設置された磁石は、所定の磁場を発生する。この磁場の影響で、検査液中の磁性粒子及び当該磁性粒子に結合している分子と、検査液中のその他の分子とが分離し、当該磁性粒子に結合した分子のみを対象にした測定を行うことができる。
また、図3において、検出部25及び光源26、更に洗浄ユニット28の配置を示す。
測光による正確な分析結果を得るためには、測光を行う直前、即ち測光機構13の近傍において検査容器4の表面を洗浄する必要がある。しかし、あまりにも測光機構13に近い位置で検査容器4の洗浄を行うと、洗浄による水流や洗浄によって掃き出された汚れの影響によって、正確な分析結果を得られなくなる。したがって、洗浄ユニット28は、測光の直前に検査容器4の表面を洗浄できる位置であって、尚且つ、恒温槽30の水流の変化による測光への影響が小さい位置、例えば、図3におけるB−Bの範囲に配置するのが好ましい。
図4は、検査容器4及び構造物29の配列の一部の斜視図である。なお、図3以降の図面においては全て座標系を共有しているものとし、反応ディスクの中心方向をx方向、反応ディスク5の回動方向をy方向、反応ディスクの鉛直上方向をz方向とする。また、図4における破線内の領域は、図3における光源26から照射した光が通過する測光領域31である。
図5は、図3におけるA−Aを通る断面図である。本実施例における洗浄ユニット28は、図5に示すように、ノズル28aを有しており、検査容器4の表面を洗浄するために、恒温槽30に収容している恒温水と同様の恒温水を、図示しないポンプなどの水流調整手段を介して、図5の破線の矢印のように放出する。なお、恒温水の代わりに、より洗浄能力の高い洗浄液を放出しても良いが、十分に脱気することが必要である。オペレータは、操作部24及び分析機構制御部21を介して、放出のタイミング及び強弱を制御する。
図5に示すように、ノズル28aによる恒温水の放出軌道を図3のA−Aを通る断面(xz平面)に投影した場合、恒温水の放出軌道は、x方向に対して仰角である角度θ1を成している。一般的に気泡は、液体に対する比重の関係から、水面の方向(のz方向)に移動しやすいため、z方向の成分を有する力を気泡に加えた方が気泡の移動を促進しやすい。したがって、角度θ1を図5のような仰角にすると、気泡は測光領域31付近へ漂うことなく情報の水面方向へ移動するので、気泡の排除が容易になる。一方、当該放出軌道が伏角をなす場合、あるいは、水平方向を向いている場合(θ=0)においては、恒温槽30が収容している恒温水の水面が波立ちにくくなり、検査容器4に恒温水が入り込む可能性を低減できる。
図6は、本実施形態における洗浄ユニット28付近の平面図である。図6に示すように、ノズル28aによる恒温水の放出軌道を当該平面図(xy平面)に投影した場合、恒温水の放出軌道は、x方向に対して角度θ2を成している。このとき角度θ2は、図6のようにy方向とは逆の方向の成分を有しているため、ノズル28aから放出した恒温水が、回動する検査容器4と交差的に衝突することになる。この場合、検査容器4に衝突する恒温水の力は、ノズル28aが放出した力より強くなる。したがって、検査容器4を洗浄するのに所定の強さが必要である場合、ノズル28aは当該所定の強さより実質的に弱い力で恒温水を放出しても、恒温水は当該所定の強さで検査容器4に衝突することになるので、消費電力の低減することができる。また、恒温水の放出軌道がy方向とは逆の方向の成分を有している場合は、図6の下側の構造物29と検査容器4との間に堆積する汚れを特に取り除くことができる。
一方、恒温水の放出軌道がy方向の成分を有している場合は、y方向とは逆の方向の成分を有している場合とは逆に、図6の上側の構造物29と検査容器4との間に堆積する汚れを特に取り除くことができる。
また、恒温水の放出軌道がy方向の成分及びy方向と逆の方向の成分を有していない場合(θ2=0の場合)は、図6における上側及び下側の構造物29と検査容器4との間に均等に恒温水が当たるため、ムラ無く検査容器4及び構造物29を洗浄できる。
図7のように、恒温槽30の片方の壁面に複数のノズル28を設置しても良い。図7の場合では、y方向及びy方向とは逆の方向に強い洗浄力を発揮することができる。
図8、図9、図10は、反応ディスク5の動作に対する洗浄ユニット28の動作を示したタイムチャートである。図8、図9、図10において、T1はスタートアップ中(装置の起動及び動作確認状態)、T2は装置の待機中、T3は検査中に相当する。
10に示すように、本実施形態における洗浄ユニット28は、反応ディスク5の回動中及び停止中において、検査容器4に対して常に一定の恒温水を放出する。これによって、図10に示す仕様は、後述する図及び図の仕様に比べて検査容器4及び構造物29を洗浄する時間が長くなるため、高い洗浄力を発揮する。更に、図10に示す仕様は、図及び図の仕様のように恒温水の放出及び停止と、反応ディスク5の回動及び停止とを連動させる必要が無いため、単純な機構あるいは制御で実施可能であり、装置を小型化できる。
に示す仕様においては、反応ディスク5が回動しているときに洗浄ユニット28は恒温水を放出し、反応ディスク5が停止しているときに洗浄ユニット28は恒温水の放出を停止する。反応ディスク5が回動しているときに洗浄ユニット28が所定の位置に向かって恒温水を放出すると、洗浄の対象となる検査容器4が反応ディスク5の回動によって自動的に変わるため、洗浄効率は非常に高くなる。逆に、反応ディスク5が停止しているときに洗浄ユニット28が所定の位置に向かって恒温水を放出しても、常に同じ検査容器4あるいは構造物29に恒温水が当たり続けることになるため、洗浄効率は低くなる。図の仕様では、高い洗浄効率を有する場合にのみ洗浄ユニット28が恒温水を放出するので、図10の仕様に比べて、消費電力を低減できる。
に示す仕様においては、反応ディスク5が回動しているときに洗浄ユニット28は強く恒温水を放出し、反応ディスク5が停止しているときに洗浄ユニット28は弱く恒温水を放出する。反応ディスク5の回動中に恒温水を強く放出すると、検査容器4及び構造物29に付着していた汚れが洗浄ユニット28の周囲を浮遊することになる。このような状態において反応ディスク5の停止中に恒温水を弱く放出すると、浮遊している汚れを、検査容器4及び構造物29に押し当てることなく、洗浄ユニット28の周囲から退けることができる。この結果、再度恒温水を強く放出したときに、放出した恒温水によって一度検査容器4及び構造物29から出た汚れを検査容器4及び構造物29に再付着することを防ぐことができる。
及び図10のような仕様の場合、反応ディスク5の停止中に恒温水を当てる位置を変更することによって洗浄効果が向上する。例えば、T1及びT2の期間では測光が実施されないため、恒温水が当たることによって出た汚れが恒温槽30内を漂うことによる測光への影響を考慮する必要がない。したがって、T1及びT2の期間では、検査容器4と構造物29の恒温水を当てることで、検査容器4と構造物29の隙間に堆積しやすい汚れの排除を優先すると良い。逆に、T3の期間では測光が実施されているため、恒温水が当たることによって出た汚れが恒温槽30内を漂うことによる測光への影響を考慮する必要が十分にある。したがって、T3の期間では、測光の障害となる図4の測光領域31に恒温水を当て、測光領域31に付着した気泡や水垢を排除するだけに止める。
このように恒温水を当てる位置を変更する場合、洗浄ユニット28は、図5のように恒温槽30とノズル28aが一体になっているようなものではなく、図11のように外付けノズル28bを有していて、自身の配置を簡便に変更できるものであると良い。また、外付けノズル28bの先端の角度を可変にし、恒温水の放出角度を変更できるような機能を有していても良い。これらは自動あるいは手動で変更できるようにし、自動で変更を行う場合は、分析機構制御部21が洗浄ユニット28の位置や外付けノズル28bの角度を制御する。あるいは、反応ディスク5の停止位置を制御することで、洗浄ユニット28の配置を変更しなくともT1及びT2とT3とで恒温水が検査容器4や構造物29に当たる位置を変更することも可能である。
また、T1及びT2の期間においては、T1及びT2の期間では測光が実施されないため、恒温水が当たることによって出た汚れが恒温槽30内を漂うことによる測光への影響を考慮する必要がない。したがって、T1及びT2の期間においては、恒温水を強く放出すると良い。逆に、T3の期間においては、測光が実施されているため、恒温水が当たることによって出た汚れが恒温槽30内を漂うことによる測光への影響を考慮する必要が十分にある。したがって、T3の期間においては、恒温水を弱く放出すると良い。
このように、本実施形態では、検査容器4の搬送経路の半径方向における幅が検査容器4より大きい構造物29が検査容器4どうしの間に配置されている場合においても、検査容器4の十分な洗浄が可能である。また、検査容器4の洗浄に従来技術のようなワイパを用いていないため、構造物29との干渉によるワイパの劣化の問題を解消でき、尚且つ、反応ディスク5の回動精度への影響も小さくできる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
2・・・第一試薬庫
3・・・第二試薬庫
4・・・検査容器
5・・・反応ディスク
6・・・サンプルディスク
7・・・第一試薬容器
8・・・第一試薬アーム
9・・・第二試薬アーム
10・・・サンプルアーム
11・・・攪拌機構
12・・・洗浄機構
13・・・測光機構
14・・・第一試薬プローブ
15・・・第二試薬プローブ
16・・・サンプルプローブ
17・・・サンプル容器
21・・・分析機構制御部
22・・・解析部
23・・・表示部
24・・・操作部
25・・・検出部
26・・・光源
27・・・第二試薬容器
28・・・洗浄ユニット
28a・・・ノズル
28b・・・外付けノズル
29・・・構造物
30・・・恒温槽
31・・・測光領域

Claims (6)

  1. サンプルを収容するための検査容器と、
    所定の経路に沿って整列した複数の前記検査容器を、前記所定の経路に沿って搬送する搬送手段と、
    恒温に保持された液体を収容し、前記恒温に保持された液体中に前記搬送手段により搬送される検査容器が浸漬される恒温槽と、
    光源を有し、前記光源から光を照射して前記サンプルの成分を光学的に測定する測光機構と、
    前記液体中に浸漬されて搬送される検査容器の外壁の、前記光源から照射された光が通過する測光領域に対して直接的に、少なくとも前記検査容器の搬送中において洗浄用の液体を、前記検査容器表面の洗浄のために放出する洗浄手段と、
    を備え
    前記洗浄手段は、前記所定の経路上の、前記測光機構より前記搬送手段による搬送方向に沿って前の位置であって、前記測定の直前に前記検査容器の外壁を洗浄でき、かつ、前記恒温槽の水流の変化が前記測光機構による測定に与える影響が小さい位置に配置されている自動分析装置。
  2. 前記洗浄手段は、前記測光領域よりも下方に設けられ、仰角をつけて前記洗浄用の液体を放出する請求項1に記載の自動分析装置。
  3. 前記洗浄手段は、前記検査容器を搬送中以外の場合において前記洗浄用の液体の放出を中止する請求項又はに記載の自動分析装置。
  4. 前記洗浄手段は、前記検査容器の搬送中以外での前記洗浄用の液体の放出を、前記検査容器の搬送中での前記洗浄用の液体の放出よりも弱くする請求項又はに記載の自動分析装置。
  5. 前記洗浄手段は、前記検査容器が前記サンプルを収容している状態での前記洗浄用の液体の放出を、前記検査容器が前記サンプルを収容していない状態での前記洗浄用の液体の放出よりも弱くする請求項1又は2に記載の自動分析装置。
  6. 前記所定の経路は環状であり、前記所定の経路の半径方向における幅が前記検査容器より大きい構造物を前記検査容器どうしの間に配置し、
    前記構造物は、前記検査容器内に磁場を発生する磁石である請求項1乃至のうちいずれかひとつに記載の自動分析装置。
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