JP6711671B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医療用の自動分析装置に関する。

自動分析装置は、患者から採取された試料に試薬を混合して反応液を生成し、この反応液を分析する一連の処理を自動的に行う装置である。分析により反応液中の様々な成分の濃度や酵素活性などを示す分析データが得られる。数多くの検査項目に応じて多様な測定方法がある。例えば、反応液の特性を光学的に測定するための、光学法と称する方法が知られている。

反応液中の各種のイオン濃度を分析することは重要である。この種の検査項目は、反応液の電気的特性を測るためのプローブとして電極を用いることから、電極法と称する手法で実施される。

電極法によれば、反応液中の電極間の電位差を測定することで主に反応液の各種イオン濃度を計測することができる。電位差を正確に測るためにベース電位が重要である。ベース電位は、電極を校正液（参照溶液、あるいはリファレンスとも呼ばれる）と称する溶液に浸して、測定の都度校正される。

特開平６−２７３３７２ 特開２００３−２０７４８１号公報 特開２００５−０６２１２８号公報

校正液は再利用できないので、無くなれば校正液タンクごと交換される。その際に問題になるのがロットごとの品質のばらつきである。つまりロットが変わると校正液の濃度が変わり、補充の前後で校正液のベース電位が大きく増減することがある。このような現象を少しでも緩和するため、校正液の供給ライン（配管など）に残留する古い校正液を、タンクの交換のたびに十分に排出（パージ）する必要がある。交換後の新しい溶液は古い溶液と同じ配管壁に触れるので、タンクの交換後もしばらくは、新しい校正液を排出する必要がある。

既存の技術では、新旧校正液を規定量だけ排出することでロット違いの影響を少なくするようにしていた。これでは幾らかの校正液が無駄になるので、コストの負担が大きくなる。加えてパージ作業に要する時間も必要であり、測定結果が報告されるまでの期間が長くなるという不具合もある。校正液の供給ラインを複数設けて切り替えるようにしても良いが、装置の規模が大きくなるしコストも嵩む。このような不具合を解決できる技術が求められている。

目的は、構成簡易にして校正液の無用な消費を最小限に抑えることの可能な自動分析装置を提供することにある。

実施形態によれば、自動分析装置は、センサ、交換可能なタンク、供給ラインおよび制御回路を具備する。センサは、被検試料を含む反応液の電位を測る。タンクは、電位の基準値を与える校正液を貯留する。供給ラインは、タンクからセンサに校正液を供給する。制御回路は、検知機能、交換処理機能、測定機能および判定機能を備える。検知機能は、交換前のタンクが供給ラインから取り外され交換後のタンクが供給ラインに接続されたことを検知する。交換処理機能は、交換後のタンクが供給ラインに接続されたことが検知されると、供給ラインに残留する交換前のタンクからの校正液を交換後のタンクからの校正液でパージする処理を開始する。測定機能は。パージ中に、交換後のタンクからの校正液の電位をセンサにより繰り返し測定する。判定機能は、測定された電位に基づいて判定した時点にパージを終了させる。

図１は、実施形態に係る自動分析装置１の一例を示す斜視図である。 図２は、電極ユニット２１への校正液の供給ラインの一例を示す図である。 図３は、図１に示される制御回路３０の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、校正液タンク４０の交換手順を模式的に示す図である。 図５は、校正液の交換の前後での校正液の電位の変化の一例を示すグラフである。

図１は、実施形態に係る自動分析装置１の一例を示す斜視図である。自動分析装置１は、反応ディスク１１、ディスクサンプラ１２、第１試薬庫１３、第２試薬庫１４、サンプリングアーム１５、第１分注アーム１６、第２分注アーム１７、第１攪拌ユニット１８、第２攪拌ユニット１９、洗浄部２０、電極ユニット２１、測光ユニット２２、および、制御回路３０を備える。

複数の反応管２６が、反応ディスク１１の周囲に円周状に配置される。試料を収納する試料容器１２ａがディスクサンプラ１２に配置される。ディスクサンプラ１２は円盤状に形成され、その中心を軸として回転して所望の試料容器１２ａをサンプリングアーム１５による吸引位置に移動させる。

第１試薬庫１３は、複数の試薬ボトル１３ａを収納する第１試薬ラックを備える。試薬ボトル１３ａは、それぞれ試料の各種成分と反応する試薬を格納する。第２試薬庫１４も同様に、複数の試薬ボトル１４ａを収納する第２試薬ラックを備える。試薬ボトル１４ａは、それぞれ試料の各種成分と反応する試薬を格納する。

第１試薬庫１３、第２試薬庫１４、反応ディスク１１、およびディスクサンプラ１２は、それぞれ駆動装置により回転駆動される。測定に必要な試薬は、試薬ボトル１３ａ，１４ａから、第１分注アーム１６または第２分注アーム１７により反応管２６に分注される。

サンプリングアーム１５は、アーム１５ｂを備える。プローブ１５ｃがアーム１５ｂの端部に設けられる。プローブ１５ｃをディスクサンプラ１２の所望の吸引位置に移動させて支柱１５ａを下降させ、プローブ１５ｃを試料容器１２ａ内に降下させた状態で、試料が所定量吸引される。その後、支柱１５ａを上昇させてアーム１５ｂを反応ディスク１１側に回転させ、試料を所望の反応管２６内に吐出させる。

サンプリングアーム１５は、試料の吐出時も吸引時と同様に、所定の吐出位置で支柱１５ａを下降させることにより、反応管２６内にプローブ１５ｃを降下させて、プローブ１５ｃから試料を吐出する。また、プローブ１５ｃの根元部すなわちアーム１５ｂ側には、チューブが連結されており、このチューブはアーム１５ｂ内を通り、さらに支柱１５ａ内を通って、その他端は図示しないポンプに連結される。つまりサンプリングアーム１５は、第１分注アーム１６および第２分注アーム１７と共に、試料と試薬とを反応管２６に分注して反応液を生成する。

試料容器１２ａ内の試料は、サンプリングアーム１５のプローブ１５ｃにより、反応ディスク１１の反応管２６に分注される。試料と試薬とを分注された反応管２６は、反応ディスク１１の回動により攪拌位置まで移動する。そして攪拌ユニット１８，１９により試料と試薬とが攪拌されて反応液が生成される。

反応ディスク１１はその中心を軸として回転し、所望の反応管２６を第１分注アーム１６、第２分注アーム１７の試薬吐出位置に移動させる。第１試薬庫１３および第２試薬庫１４はともに円環状に形成されており、その中心を軸として回転する。第１試薬庫１３は所望の試薬ボトル１３ａを第１分注アーム１６の吸入位置に移動させる。同様に、第２試薬庫１４は所望の試薬ボトル１４ａを第２分注アーム１７の吸入位置に移動させる。

第１分注アーム１６は、アーム１６ｂを備える。プローブ１６ｃがアーム１６ｂの端部に設けられる。第１分注アームは、このプローブ１６ｃにより所望の試薬ボトル１３ａから試薬を吸引し、その試薬を所望の反応管２６に所定量だけ分注する。第２分注アーム１７は、アーム１７ｂを備える。プローブ１７ｃが、アーム１７ｂの端部に設けられる。第２分注アーム１７は、プローブ１７ｃにより所望の試薬ボトル１４ａから試薬を吸引し、その試薬を所望の反応管２６に所定量だけ分注する。

反応ディスク１１の回転により反応管２６が第１攪拌位置、第２攪拌位置に達すると、第１攪拌ユニット１８、第２攪拌ユニット１９は該当する反応管２６内に吐出された試料と試薬との反応液を攪拌子で攪拌する。さらに、反応ディスク１１の回転に伴い反応管２６が測光ユニット２２の位置に達すると、測光ユニット２２により、反応管２６内の反応液の成分が分光分析される。測光ユニット２２は、測光位置まで移動した反応管２６に光を照射して反応管２６内の反応液の吸光度変化を測定することにより、試料の成分分析を行う。

電極ユニット２１は、イオン選択性電極と参照電極とを備えるセンサである。電極ユニット２１は、測定位置まで移動した反応管２６内の反応液の電位を測定して、試料の電解質分析を行う。電極ユニット２１および測光ユニット２２は、制御回路３０の制御のもとで分析機構として機能する。分析の終了した反応管２６が洗浄部２０の位置に達すると、反応管２６内の反応液は排出される。その後、その反応管２６は洗浄部２０により洗浄される。

制御回路３０は、自動分析装置１各部を統括的に制御する。すなわち、制御回路３０は、自動分析装置１の各部の動作・処理を制御して、検体（試料）の分析や反応管の洗浄等に係る全ての処理を統括的に制御する。

図２は、電極ユニット２１への校正液の供給ラインの一例を示す図である。校正液は、校正液を貯留するディスポーザブルな校正液タンク４０から、供給ライン５０を経由して電極ユニット２１に供給される。供給ライン５０は、反応管２６の内部の温度を一定に保つための恒温槽１０を経由して配管される。これにより校正液の温度は、反応管２６内の反応液と同程度に保たれる。

図３は、図１に示される制御回路３０の一例を示す機能ブロック図である。制御回路３０は、表示回路５、入力インタフェース回路６および記憶回路７を備えるコンピュータであり、分析機構２および解析回路３に接続される。このうち分析機構２は、電極ユニット２１および測光ユニット２２を備える。

解析回路３は、測光ユニット２２からの電気信号を解析して反応液の光学的特性を解析する。また解析回路３は、電極ユニット２１からの電気信号を解析して反応液の電気的特性を解析する。

表示回路５は、例えばＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、及びプラズマディスプレイ等の表示デバイスを有する。表示回路５は、制御回路３０の制御に従って各種の情報を表示する。

入力インタフェース回路６は、オペレータからの入力機器を介した各種指令又は／及び情報入力を受け付ける。入力機器としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチボタン等の選択デバイス、あるいはキーボードやタッチスクリーン等の入力デバイスを利用可能である。入力インタフェース回路６は、受け付けた各種指令や情報入力を制御回路３０に通知する。

記憶回路７は、例えば磁気記録媒体、光学記録媒体、あるいは半導体メモリ等の、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体である。記憶回路７は、制御回路３０の検知機能３０ａ、交換処理機能３０ｂ、測定機能３０ｃ、および判定機能３０ｄを実現するためのプログラム、解析回路３の制御プログラム、分析機構２の制御プログラムなどを記憶する。

制御回路３０は、記憶回路７に記憶される制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って各部を制御する。制御回路３０は実施形態に係る新規な処理機能として、検知機能３０ａ、交換処理機能３０ｂ、測定機能３０ｃおよび判定機能３０ｄを備える。

検知機能３０ａは、交換前の校正液タンク４０が供給ライン５０から取り外され、新たな交換後の校正液タンク４０が供給ライン５０に接続されたことを検知する。

交換処理機能３０ｂは、検知機能３０ａにより新たな校正液タンク４０が供給ライン５０に接続されたことが検知されると、供給ライン５０に残留する古い校正液タンク４０からの校正液を、新しい校正液タンク４０からの校正液でパージする処理を開始する。

測定機能３０ｃは、パージ中に、交換後の校正液タンク４０からの校正液の電位を電極ユニット２１により繰り返し測定する。

判定機能３０ｄは、電極ユニット２１により測定された電位に基づいて、パージ処理を終了すべき時点、すなわちパージの終了タイミングを判定し、そのタイミングでパージを終了させる。

例えば判定機能３０ｄは、測定機能３０ｃにより測定された電位の時間に対する変化量が規定値以下になれば、パージの終了を決定する。また、判定機能３０ｄは、上記電位の時間に対する変化量が規定値以下になっても、パージの開始から既定時間が経過するまでの間はパージの終了の決定を保留する。

図４は、校正液タンク４０の交換手順を模式的に示す図である。電極ユニット２１は電極２３を備える。校正液および反応液は、電極ユニット２１において電極２３に達するまで吸引され、電極２３に触れた状態でその電位を測定される。
図４（ａ）に示されるように、交換前の校正液タンク４０に貯留される校正液が規定量以下になると、送液ポンプ７０が停止されたのち校正液タンク４０が取り外され、図４（ｂ）に示されるように、新たな校正液タンク４０が供給ライン５０に接続される。その直後の供給ライン５０内には新旧の校正液の混じり合った混合溶液６０が存在する。混合溶液６０の濃度は古い校正液の濃度と同じではなく、新しい校正液の濃度と等しくもない。よって混合溶液６０はベース電位の計測に使用できないので、図４（ｃ）のタンク交換完了に至るまでに完全にパージされる必要がある。しかしながら従来は混合溶液６０をどの程度排出すれば良いのかの判断が難しかった。この実施形態は、パージの終了を判定するのに有益な手法について開示する。

図５は、校正液の交換の前後での校正液の電位の変化の一例を示すグラフである。図５における符号２−ａは、校正液の参照電位の変化を示す。符号２−ｂは、タンク交換直後に電極ユニット２１より測定される校正液の電位の変化を示す。

混合溶液６０が電極ユニット２１に到着するまでに校正液タンク４０から供給される量は、校正液タンク４０から電極ユニット２１までの供給ライン５０内の体積Ｖで表される。送液ポンプ７０による単位時間（秒）毎の送液量をｄＶとすると、混合溶液６０が電極ユニット２１に到着するまでの時間はＶ／ｄＶとなる。

実施形態では、混合溶液６０が電極ユニット２１に到着する時間（Ｖ／ｄＶ）が経過した後に校正液交換完了の判定を開始する。この判定処理は、連続する２回のサンプリングで取得された電位の差Ｅｋ（ｋ＝１，２，３，４，５）が規定値Ｅｖ１以下となったとｋに、校正液タンク４０の交換作業の完了を判定する。

図５に示されるように、Ｅ５の計測時に（Ｅ５＜Ｅｖ１）が判明する。よって、このタイミングにて校正液タンク４０の交換作業の完了が判定される。また、校正液タンク４０の交換作業により次の試料の測定がペンディング状態となっている場合、上記２点間の電位の差が規定値Ｅｖ１以上であったとしても、Ｅｖ２未満となった時点で恒温槽１０への試料の分注を開始する。

図５に示されるように、Ｅ４の計測時に（Ｅ４＜Ｅｖ２）が判明するため、このタイミングを持って試料の試料恒温部への分注が開始できると判定される。この閾値Ｅｖ２は、例えば校正液濃度の許容誤差、または、試料の反応管２６への分注後に電極ユニット２１による測定が可能となるまでの時間などを用いることができる。

以上説明したようにこの実施形態では、校正液タンク４０の交換により供給ライン５０内の校正液をパージする際に、破棄される校正液の電位を測定し、電位の変化量が規定値以下になればパージ完了の判断基準とするようにした。これにより、確実に校正液の交換が完了したことを判定できるとともに、パージに要する校正液の消費を最小限にすることができる。しかも校正液の配管系統を冗長化する必要もない。さらには、パージ完了前に試料分析に係る前処理を開始し、測定のペンディング時間を短縮できる。つまり、次試料の測定が校正液の交換によりペンディングとなっている場合、校正液交換完了よりも前に試料の恒温作業を開始できる。すなわち、校正液の交換作業と次試料の恒温作業を並行して実施できるため、交換によるペンディング時間を短縮できる。

校正液のロット差が少ない場合には早期に交換判定がクリアされるため、校正液の無駄な排出が減少し、かつ交換完了までの時間が短縮される。また、校正液の交換完了を正確に判定できるので、校正液のロット差による影響を最小限にできる。

これらのことから、校正液タンクの交換に係る校正液の無用な消費を最小限に抑えることの可能な自動分析装置を提供することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図４において、校正液および反応液は電極２３まで吸引されるとして説明した。このほかにも、校正液および反応液を電極に流し込む形態の電極ユニットが知られている、本発明の実施形態はこの種の電極ユニットにも適用することが可能である。

また、図５に示される、校正液の電位測定の時間間隔は一定間隔でも、可変間隔でもよい。つまり測定機能３０ｃが、測定した校正液の電位に基づいて、電位の測定の繰り返し周期を変化させるようにしてもよい。また、測定機能３０ｃが、測定した電位の時間に対する変化量に基づいて、電位の測定の繰り返し周期を変化させるようにしてもよい。さらには、測定機能３０ｃが、パージの開始からの時間の経過とともに、電位の測定の繰り返し周期を短縮するようにしても良い。このようにすればパージに要する期間をさらに短縮できることが見込まれる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要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。この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。

１…自動分析装置、２…分析機構、３…解析回路、５…表示回路、６…入力インタフェース回路、７…記憶回路、１０…恒温槽、１１…反応ディスク、１２…ディスクサンプラ、１２ａ…試料容器、１３…試薬庫、１３ａ…試薬ボトル、１４…試薬庫、１４ａ…試薬ボトル、１５…サンプリングアーム、１５ａ…支柱、１５ｂ…アーム、１５ｃ…プローブ、１６…分注アーム、１６ｂ…アーム、１６ｃ…プローブ、１７…分注アーム、１７ｂ…アーム、１７ｃ…プローブ、１８…攪拌ユニット、１９…攪拌ユニット、２０…洗浄部、２１…電極ユニット、２２…測光ユニット、２３…電極、２６…反応管、３０…制御回路、３０ａ…検知機能、３０ｂ…交換処理機能、３０ｃ…測定機能、３０ｄ…判定機能、４０…校正液タンク、５０…供給ライン、６０…混合溶液、７０…送液ポンプ。

Claims (8)

1. 被検試料を含む反応液の電位を測るセンサと、
   前記電位の基準値を与える校正液を貯留する交換可能なタンクと、
   前記タンクから前記センサに前記校正液を供給する供給ラインと、
   制御回路とを具備し、
   前記制御回路は、
   前記交換前のタンクが前記供給ラインから取り外され前記交換後のタンクが当該供給ラインに接続されたことを検知する検知機能と、
   前記検知機能により前記交換後のタンクが前記供給ラインに接続されたことが検知されると、前記供給ラインに残留する交換前のタンクからの校正液を交換後のタンクからの校正液でパージする処理を開始する交換処理機能と、
   前記パージ中に、前記交換後のタンクからの校正液の電位を前記センサにより繰り返し測定する測定機能と、
   前記測定機能により測定された電位に基づいて判定した時点に前記パージを終了させる判定機能とを備える、自動分析装置。
2. 前記判定機能は、前記測定機能により測定された電位の時間に対する変化量が規定値以下になれば前記パージの終了を決定する、請求項１に記載の自動分析装置。
3. 前記判定機能は、前記変化量が前記規定値以下になっても、前記パージの開始から既定時間が経過するまで前記パージの終了の決定を保留する、請求項２に記載の自動分析装置。
4. 前記測定機能は、測定した前記電位に基づいて前記電位の測定の繰り返し周期を変化させる、請求項１に記載の自動分析装置。
5. 前記測定機能は、測定した前記電位の時間に対する変化量に基づいて前記電位の測定の繰り返し周期を変化させる、請求項１に記載の自動分析装置。
6. 前記測定機能は、前記パージの開始からの時間の経過とともに前記電位の測定の繰り返し周期を短縮する、請求項１に記載の自動分析装置。
7. さらに、前記反応液を収容する容器を保温する恒温部を具備し、
   前記交換処理機能は、前記保温された容器への前記反応液の注入を前記パージの完了する前に開始する、請求項１に記載の自動分析装置。
8. 前記供給ラインは、前記恒温部を経由して配管される、請求項７に記載の自動分析装置。

Images