JP6491922B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、臨床検査に供される、生体試料中の特定成分の定性・定量分析を行う自動分析装置に関する。

患者の血液、尿等の生体試料中に含まれる成分を分析する臨床検査では、試料と試薬を反応させ、反応液の色の変化を吸光度変化として測定し、目的成分の定性・定量分析をする方式が一般的である。

近年、臨床検査では検査結果の妥当性を証明することが強く求められている。そのために、検査工程の自動化が普及した現在の臨床検査室では、検査に用いられる自動分析装置の測定プロセスが正しく実施されているかを自動でチェックすることが求められている。

特開２００５−２２７１０３号公報

従来の自動分析装置においては、試料分注に関する動作として、試料容器内の試料の位置を検出するために、静電容量を用いた液面センサが用いられている。当該液面センサにより検出された位置で、試料分注ノズルを用いて、試料の吸引動作を行っている。

吸引動作においては、試料分注用シリンジと試料分注ユニット間に配置された圧力センサにより、圧力の変化を用いて、動作の異常有無を判定している。正常な吸引動作を行った場合には、反応容器に試料を吐出が行われる。

臨床検査に供される血液などの生体試料は、その試料の由来となる患者の病態は多様である。そのため、試料状態も多様である。

たとえば、透明で析出物の無い血清が試料となる場合もあるし、透析治療を受けている人の血清では、血清中にフィブリンが析出、浮遊している場合もある。

血清中にフィブリンが析出し、浮遊している試料から血清の吸引動作を行った場合、フィブリンがサンプルプローブ先端の外側に付着する場合がある。フィブリンがサンプルプローブ先端の外側に付着した状態で、試料の吐出動作を実施すると適切な量の試料を吐出できない。しかしながら、試料分注ノズルの外側に付着しているフィブリンを圧力で検出することは不可能である。

また、採血量が少ない検体の場合には、遠心分離後の血清層が十分得られない場合がある。その場合、サンプルブローブ先端に分離剤が付着する。しかしながら、試料分注ノズルの外側に付着している分離剤を圧力で検出することは不可能である。

また、自動分析装置の試料分注ノズルの状態はメンテナンス状態によって異なる。すなわち、適切に交換や洗浄が実施されている試料分注ノズルの先端には、血清成分の残留物（タンパク）は少ないが、交換や洗浄が適切に実施されていないと試料分注ノズルの先端には残留物が多くなる。交換や洗浄が適切に実施されていない試料分注ノズルで試料の吐出動作を実施すると、本来反応容器に吐出されるべき試料が、サンプロプローブの先端に付着してしまう場合がある。しかしながら、試料吐出後の試料分注ノズルの外側に付着している試料を圧力で検出することはできない。

一方、試料吐出量をチェックする方法としては、反応容器内に吐出された試料を撮影し、画像から判断する方法があるが、この場合、撮影ユニットの画像は恒温槽を充たす液体、たとえば水や不活化油を通して撮影される。そのため、微細な気泡が撮影画像に入り込み実用化は難しい。

ここで、引用文献１には、液体吐出前に、ノズルの先端付近の電子画像を撮像し、先端付近への液体の付着状態を認識して異常を検知し、液体付着状態が異常であればアラームを発生させることが開示されている。

しかし、ノズルの先端に付着している異物の種類を判定し、その後の洗浄動作を行うことは開示されておらず、装置の検査データの信頼性が十分に得られない。

本発明の目的は、試料吐出前に試料分注ノズル外側の付着した異物の有無を判定し、異物が付着している場合には、当該異物が「フィブリン様のもの」か、「分離剤様のもの」なのかを判別することで、オペレータに対処方法を指示することが可能な自動分析装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は以下の通りである。

試料と試薬を反応させる反応容器を搭載する反応ディスクと、反応容器へ試料を分注する試料分注ユニットと、前記試料分注ユニットを構成する試料分注ノズルを撮影する撮影ユニットと、前記撮影ユニットにより撮影した画像を記憶するデータ記憶部と、反応容器への試料の吐出前に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の前記試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルに付着した異物がフィブリン、あるいは分離剤であることを判定する画像判定ユニットを有する自動分析装置である。

本発明によれば、臨床検査に用いられる自動分析装置において、試料の吐出前の試料分注ノズルに付着した異物の種類がフィブリンであるか、分離剤であるかを判定することが可能となるため、検査データの信頼性が向上する。

本発明を適用した自動分析装置における構成図である。 本発明を適用した自動分析装置における試料分注ノズル動作フローの一例である。 正常時の試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態である。 フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態である。 分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態である。 試料分注ノズル外側が汚染されている場合の、試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態である。 試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像である。 試料を正常に吸引した後の試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像である。 フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像である。 分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像である。 試料吐出後に試料分注ノズルに持ち帰り試料が付着した場合の外試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像である。

以下、本発明にかかる実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用した自動分析装置における構成図の一例である。

本実施形態による自動分析装置は、操作部１、インタフェース３、分析部２で構成されている。そして、操作部１に内蔵された制御ユニット６により、インタフェース３を介して、分析部２の動作は制御される。操作部１の入力手段４において、測定したい項目の設定、測定のスタート等の測定に必要な情報の入力をすることができる。

分析部２において、試料８の測定を行うときには、液面検知ユニット２３を内蔵した試料分注ユニット９が、必要な試料量を、試料８から吸引する。

ここで、試料分注ユニット９と試料分注シリンジ２１の間に、圧力センサ２２が配置される。この圧力センサ２２により、試料を吸引する際の圧力の変化を測定し、動作の異常有無を判定し、正常な吸引動作を行ったと判定された場合、反応容器１０に試料８を吐出する。

次に、本発明では、反応ディスク１７に搭載された反応容器１０に試料分注ノズル２０から試料が吐出される。試料分注動作の停止位置上の試料分注ノズル２０の軌道上を撮影するように撮影ユニット１８が配置されており、吐出前に試料分注ノズル２０の外側の状態を撮影ユニット１８が撮影する。その後、試料分注ノズル２０内の試料は、反応容器１０に吐出される。

試料分注ノズル２０は、試料吐出後に、再び前述の撮影ユニット１８で撮影される。そして、撮影ユニット１８で、撮影された画像は、画像判定ユニット１９で、画像比較により、試料分注ノズル２０の外側への異物の付着を判定する。データ記憶部７は、撮影ユニット１８により撮影した画像を記憶する。

また、試薬分注ユニット１４によって、必要な試薬が、試薬ディスク１３に設置された試薬ボトル１２から試薬分注ノズル１５によって吸引され、既に試料８が吐出された反応容器１０へ吐出され、撹拌機構１６により、試料と試薬が撹拌される。当該反応容器１０内の液体、すなわち、試料８と試薬の混合液の吸光度を測光ユニット１１が測定し、操作部１に内蔵されたデータ演算ユニット５により、測定結果に換算される。

図２は、本発明を適用した自動分析装置における動作および処理フローの一例である。図２のステップ１において、試料分注ノズル２０は、試料容器内の試料８を吸引する。次に、ステップ２において、試料８を吸引した試料分注ノズル２０が反応容器１０の上部へ移動する。ステップ３において、試料吐出前の試料分注ノズル２０の外側を撮影ユニット１８が撮影する。

ステップ３で撮影された画像は、まずステップ４で、試料分注ノズル２０の外側に異物として繊維質であるフィブリンの付着の有無の判定処理が実施される。フィブリンが付着していると判定された場合（図２では、ＮＧの場合）、ステップ１１で試料分注ノズル２０の外側にフィブリンが付着している旨のアラームを出力する。試料分注ノズル２０の外側にフィブリンが付着していないと判定された場合（図２では、ＯＫの場合）、ステップ５に進む。

ステップ５は、試料分注ノズル２０の外側に異物として分離財の付着の有無の判定処理が実施される。分離剤が付着していると判定された場合（図２では、ＮＧの場合）、ステップ１２で分離剤が付着している旨のアラームを出力する。フィブリン付着のアラーム発生（ステップ１１）または分離剤の付着アラーム発生（ステップ１２）の場合、ステップ１３において、試料分注ノズルの洗浄へ進む。なお、本実施例においては、フィブリンの試料分注ノズル２０への付着の有無を判定するステップと、分離剤の試料分注ノズル２０への付着の有無を判定するステップを別々に記載しているが、一つのステップで、フィブリンと分離剤の試料分注ノズル２０への付着の有無を判定することもできる。

次に、ステップ１４において、ノズル外側の撮影が実施される。ステップ１４で撮影された画像情報に基づいて、ステップ１５の異物除去判定が行われる。すなわち、画像判定ユニット１９は、試料分注ノズルに付着したフィブリンまたは分離剤がステップ１３の洗浄により除去されたか否かを判定する。判定の結果、異物が除去されていない場合（図２では、ＮＧの場合）、試料分注ノズルに異物が付着していることを知らせるアラームを発生させる（ステップ１８）。当該アラームへの対処として、オペレータは異物を除去するためのメンテナンス（ステップ１９）を実施する。ステップ１５の異物除去判定において、異物がないと判定された場合（図２では、ＯＫの場合）、試料分注ノズルの洗浄（ステップ１０）へ進み、その後、次検体の測定が進められる。

ステップ４において、フィブリンが試料分注ノズル２０に付着しておらず、また、ステップ５において、分離剤が試料分注ノズル２０に付着していないと判定された場合（図２では、ＯＫの場合）、ステップ６において、反応容器内に試料が吐出される。試料８を吐出した試料分注ノズル２０は、ステップ７の反応容器上部へ移動する。反応容器上部の試料分注ノズル２０は、ステップ８において、試料分注ノズル２０の外側が、撮影ユニット１８により撮影される。

ステップ８で撮影された画像を用いて、ステップ９の試料付着有無の判定が実施される。ステップ９において、試料分注ノズル２０に試料が付着していると判定された場合（図２では、ＮＧの場合）、ステップ１６において、アラームを発生させ、ステップ１７の顧客によるメンテナンスを促す。ステップ９において、試料分注ノズル２０に試料が付着していないと判定された場合（図２では、ＯＫの場合）、ステップ１０の試料分注ノズルの洗浄へ進み、その後、次検体の測定が進められる。

図３は、正常時の試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。

試料吐出前、反応容器１０の上部で停止する試薬分注ノズル２０の先端エリア３６の状態（破線で囲まれた範囲）を撮影ユニット１８が撮影する。図３の吐出前においては、試料分注ノズル２０には、異物の付着などの異常はない。そして、正常に試料分注ノズル２０から、反応容器１０へ試料が吐出され、反応容器１０内に吐出された試料３４が残る。

試料吐出後、反応容器１０の上部で停止する試薬分注ノズル２０の状態を撮影ユニット１８が撮影する。試料分注ノズル２０には、試料８の付着などは認められない。

ここで、試料吐出前の反応容器１０上部における試料分注ノズル２０の停止位置と、試料吐出後の反応容器１０上部における試料分注ノズル２０の停止位置は同一である。すなわち、撮影ユニット１８は試料の吐出前後で、同じ位置で試料分注ノズル２０の外側を撮影することが可能となる。

図４は、フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。

前述の通り、試料吐出前、反応容器１０の上部で停止する試薬分注ノズル２０の様子を撮影ユニット１８が撮影する。撮影ユニット１８が撮影する範囲は、撮影エリア３６である。試料分注ノズル２０に、フィブリン３７が付着している。この場合、反応容器１０に試料８の吐出は行われず、図示しない洗浄ユニットにおいて、付着したフィブリン３７を除去するための洗浄が行われる。ここで、フィブリン３７は、フィブリン・モノマーが重合した繊維質の物質である。よって、通常は、図示しない洗浄ユニットによって自動での、水による洗浄を行えば、試薬分注ノズル２０に付着したフィブリン３７は除去することができる。

図５は、分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の、試料吐出前の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。

前述の通り、試料吐出前、反応容器１０の上部で停止する試薬分注ノズル２０の様子を撮影ユニット１８が撮影する。撮影ユニット１８が撮影する範囲は、撮影エリア３６である。試料分注ノズル２０に、分離剤３８が付着している。この場合、反応容器１０に試料８の吐出は行われず、図示しない洗浄ユニットにおいて、付着した分離剤３８を除去するための洗浄が行われる。ここで、分離剤３８は、採血した血液を、遠心分離により、血清と血餅に分離させる役割を担う物で、白色透明のゲル状の物質が通常は用いられている。分離剤３８は、ゲル状の物質であるため、図示しない洗浄ユニットによって、水による洗浄を行っても、除去しきれないことがある。試薬分注ノズル２０に付着した分離剤３８を除去するには、図示しない洗浄ユニットによって自動での、水による洗浄と洗剤による洗浄、あるいは、オペレータによる手洗浄が必要になる場合もある。なお、分離剤３８が除去できるのであれば、洗剤を使わなくても水による洗浄を行ってもよい。

但し、除去対象異物が異なるため、ステップ１３での洗浄方法は、判定された異物の種類に応じて異なる方法を用いることが望ましい。上述のように、フィブリン３７の方が除去し易いので、フィブリンであれば相対的に洗浄力の低い洗浄方法を採用し、分離剤３８であれば相対的に洗浄力の高い洗浄方法を採用することが望ましい。洗浄力の低い洗浄方法としては水洗浄のみが挙げられ、洗浄力の高い洗浄方法としては水洗浄と洗剤による洗浄が挙げられる。なお、水洗浄であっても水圧を変えることで異なる洗浄力の洗浄方法とすることもできる。

図６は、試料分注ノズル外側が汚染されている場合の、試料吐出前後の試料分注ノズル外側の状態を示す図である。試料吐出前の試料分注ノズル２０には、異物の付着などの異常はない。したがって、反応容器１０に試料の吐出を行う。

試料吐出後、反応容器１０の上部で停止する試薬分注ノズル２０の状態を撮影ユニット１８が撮影する。そこで、試料分注ノズル２０の外側に、持ち帰り試料３５が認められる。撮影ユニット１８は、撮影エリア３６を撮影するため、当該持ち帰り試料３５を撮影できる。これは、試料分注ノズル２０のメンテナンスが不足し、試料分注ノズル２０の外側が汚染されている場合に、試料８を反応容器１０に吐出しきれず、試料分注ノズル２０に試料が付着し、試料を持ち帰る現象である。この場合、所定の必要な試料の量が反応容器内と吐出されず、精度の良い測定ができなくなる可能性がある。よって、この場合、装置は試料吐出量が不適切であったことを知らせるアラームを出力する（図２のステップ１６）。

図３、図４、図５および図６において、撮影ユニット１８で撮影された画像は、あらかじめ記憶している正常時の画像と比較され、図１で示す画像判定ユニット１９により判定される。以下、図7〜図１１を用いて、撮影ユニット１８で撮影した画像の判定例を、説明する。

図７は、試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像である。撮影エリア３６を拡大した場合には、３６ａと記している。同じく、試料分注ノズル２０を拡大した場合には、２０aと記している。この場合、試料の分注動作を行っていない状態、つまり、試料が試料分注ノズル２０への付着が無い状態での、撮影画像となる。よって、この撮影画像を正常時の撮影画像として、あらかじめデータ記憶部７に記憶しておくことにより、画像判定ユニット１９で、試料分注時の撮影画像と比較し、異常の有無の判定をすることが可能となる。

図８は、試料を正常に吸引した後の試料分注ノズルの外側先端エリアの撮影画像の一例である。撮影エリア３６を拡大した場合には、３６ａと記している。

この場合、試料分注ノズル２０で、試料を吸引する際に、試料分注ノズル２０の先端を一定量、試料に浸す必要があるため、拡大表示している試料分注ノズルの先端エリアには、試料が試料分注ノズルに薄く付着している。試料分注ノズル２０の周囲１画素〜２画素程度が試料分注ノズル２０に薄く付着した試料として表示されており、試料がほぼ均一に付着していることを示している。なお、撮影ユニット１８の画素数（解像度）に応じて、試料分注ノズル２０の周囲の正常な範囲の画素数が異なることは言うまでもない。この状態の撮影画像を正常時の画像として、あらかじめデータ記憶部７に記憶しておくことにより、画像判定ユニット１９で、試料分注時の撮影画像と比較し、異常の有無の判定をすることもできる。

画像判定ユニット１９は、この比較により試料分注ノズル２０への異物の付着の有無を判定し、試料分注ノズル２０への異物の付着があると判定した場合は、試料分注ノズル２０へ付着した異物がフィブリン、または分離剤であることを知らせるアラームを出力する（ステップ１１、１２）。

図９は、フィブリンが試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像の一例である。

試料分注ノズルの先端エリア３６ａには、フィブリン３７が付着したエリアが表示されている。前述の通り、図７あるいは、図８の正常時の撮影画像と、画像判定ユニット１９で比較することにより、試料分注ノズル２０へのフィブリン３７の付着の有無を判定することができる。具体的には、フィブリン３７は、繊維質であるため、細長い異物である。よって、本実施例の、画素数で規定するならば、正常時の撮影画像と差分比較して、一辺が１画素〜２画素、かつ一辺が３画素以上と細長い領域があった場合は、試料分注ノズル２０にフィブリン３７が付着していると判定することができる。さらに、フィブリン３７は繊維質で、細長い物質であるため、撮影画像に閾値３９を設定し、正常時の撮影画像と差分比較した比較画像の異物を示す領域が、閾値を超えた場合には、試料分注ノズル２０に付着した異物がフィブリン３７であると判定することもできる。なお、図９は、フィブリンが下方向に延びた例を示しているが、試料分注ノズル２０へのフィブリン３７の付着状態によっては、斜めや水平方向へフィブリン３７が延びる場合もありうる、そのため、閾値３９を鉛直方向に設けても良い。

図１０は、分離剤が試料分注ノズルに付着した場合の試料分注ノズルの外側先端エリアを拡大した撮影画像の一例である。

試料分注ノズルの先端エリア３６ａには、分離剤３８が付着したエリアが表示されている。前述の通り、図７あるいは、図８の正常時の撮影画像と、画像判定ユニット１９で比較することにより、試料分注ノズル２０への分離剤３８の付着の有無を判定することができる。具体的には、分離剤３８は、ゲル状の物質であるため、試料分注ノズル２０の先端に大量に付着する。よって、本実施例の、画素数で規定するならば、正常時の撮影画像と差分比較して、比較画像が広範囲に表示された場合は、試料分注ノズル２０に分離剤３８が付着していると判定することができる。

さらに、分離剤３８は、ゲル状の物質であり、一方向に長く延びる特性はないため、撮影画像に閾値３９を設定し、正常時の撮影画像と差分比較した比較画像の異物を示す領域が、閾値を超えない場合には、試料分注ノズル２０に付着した異物が分離剤３８であると判定することもできる。

図１１は、試料吐出後に試料分注ノズルに持ち帰り試料が付着した場合の試料分注ノズル２０の外側先端エリアを拡大した撮影画像の一例である。試料分注ノズルの先端エリア３６ａには、試料の吐出動作後に試料分注ノズル２０に持ち帰り試料のエリアが表示されている。持ち帰り試料３５は、試料分注ノズル２０のメンテナンスが不足し、試料分注ノズル２０の外側が汚染されている場合に、試料８を反応容器１０に吐出しきれず、試料分注ノズル２０に試料が付着し、試料分注ノズル２０が持ち帰ってしまう試料である。前述の通り、図７あるいは、図８の正常時の撮影画像と、画像判定ユニット１９で比較することにより、画像判定ユニット１９は、試料分注ノズル２０への持ち帰り試料３５の付着の有無を判定することができる。具体的には、試料３８は、血清であり、ある程度の粘性を有する液体試料であるため、試料分注ノズル２０の先端に大量に付着する。よって、本実施例の、画素数で規定するならば、正常時の撮影画像と差分比較して、比較画像の異物を示す領域が広範囲に表示された場合は、試料分注ノズル２０に持ち帰り試料３５が付着していると判定することができる。

１ 操作部
２ 分析部
３ インタフェース
４ 入力手段
５ データ演算ユニット
６ 制御ユニット
７ データ記憶部
８ 試料
９ 試料分注ユニット
１０ 反応容器
１１ 測光ユニット
１２ 試薬ボトル
１３ 試薬ディスク
１４ 試薬分注ユニット
１５ 試薬分注ノズル
１６ 撹拌機構
１７ 反応ディスク
１８ 撮影ユニット
１９ 画像判定ユニット
２０ 試料分注ノズル
２１ 試料分注シリンジ
２２ 圧力センサ
２３ 液面検知ユニット
３４ 吐出された試料
３５ 持ち帰り試料
３６ 撮影エリア
３７ フィブリン
３８ 分離剤
３９ 閾値

Claims (5)

1. 試料と試薬を反応させる反応容器を搭載する反応ディスクと、
   反応容器へ試料を分注する試料分注ユニットと、
   前記試料分注ユニットを構成する試料分注ノズルを撮影する撮影ユニットと、
   前記撮影ユニットにより撮影した画像を記憶するデータ記憶部と、
   反応容器への試料の吐出前に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより撮影し、
   当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の前記試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルに付着した異物がフィブリン、あるいは分離剤であることを判定する画像判定ユニットを有し、
   前記画像ユニットによる判定は、撮影画像に閾値を設け、
   正常時の撮影画像と比較した比較画像において異物を示す領域が、閾値を超えた場合には前記試料分注ノズルに付着した異物がフィブリン、前記異物を示す領域が、閾値を超えない場合には前記試料分注ノズルに付着した異物が分離剤であることを判定する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、
   前記画像判定ユニットは、前記比較により前記試料分注ノズルへの異物の付着の有無を判定し、前記試料分注ノズルへの異物の付着があると判定した場合は、前記試料分注ノズルへ付着した異物がフィブリンであることを知らせるアラーム、または分離剤であることを知らせるアラームを出力することを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項２記載の自動分析装置において、
   前記アラームを出力した後に、前記試料分注ノズルへ付着した異物がフィブリンである場合には、前記試料分注ノズルに対し水洗浄を自動で行い、前記試料分注ノズルへ付着した異物が分離剤である場合には、前記試料分注ノズルに対し、水洗浄、あるいは水洗浄と洗剤による洗浄を自動で行うことを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項３記載の自動分析装置において、
   前記画像判定ユニットは、前記試料分注ノズルを自動で洗浄を行った後に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより再撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルに付着した異物が除去されたか否かを判定する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、
   前記画像判定ユニットは、前記試料分注ノズルの反応容器への試料の吐出動作後に、前記試料分注ノズルを前記撮影ユニットにより撮影し、当該撮影画像とあらかじめ記憶してあった正常な分注動作時の試料分注ノズルの撮影画像との比較により、前記試料分注ノズルへ持ち帰り試料の付着の有無を判定することを特徴とする自動分析装置。