JP6724598B2 - 多機能分注機構を備えた自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば血液、血清、血漿、尿等の試料中に含まれる微量成分を分析する自動分析装置に関するものであり、特に試料中の微量成分を免疫化学的または生化学的に分析するために、多機能な分注機構を搭載して小型化された自動分析装置に関するものである。

免疫化学検査や生化学検査の分野で用いられる自動分析装置には、試料や試薬の分注に吸引吐出を行う分注ノズルが使用され、その多くの場合は、使い捨ての着脱ピペットチップを使うものである。

近年、少量の試薬を比較的少ない測定回数または一回の測定で使い切るようにウエルに収容した試薬容器やカートリッジが使用されることも多く、その場合には、容器の開口部がアルミニウム箔やプラスチックフィルム等のシール材で封止される場合が多い。

前記のような試薬容器やカートリッジを使用する分析装置では、特許文献１に記載されるように、シール材を穿孔するために専用の穿孔手段を装備させることが考えられるが、小型化を図ろうとする自動分析装置において、封止シールを穿孔するための専用の手段を装備することは、部品の数を増すことになり、穿孔手段が占有する容積は小型化に不利となる。

また、特許文献２のように、分注ノズルに装着したピペットチップの先端でシール材を穿孔する装置が開示されているが、穿孔に使用したピペットチップが損傷した場合に、同じピペットチップでは正確な分注を行うことができず、またピペットチップを封止シールの穿孔だけに使用して廃棄することは、ピペットチップの使用量を増大させる問題がある。

特開２００５−０３７１７９号公報 特開２００８−０１４６３８号公報

本発明者らは、封止シール穿孔用の専用手段を装備せず、かつ試薬の間及び試薬と試料の間の汚染を発生させない自動分析装置を提供することを課題とした。

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。すなわち本発明は以下のとおりである。
（１）液体の吸引吐出を行う、上下移動及び水平移動が可能な、分注機構を備えた自動分析装置であって、ピペットチップを装着するための嵌合部及び封止シールを穿孔して開封するための尖頭部を設けた分注ノズルを、前記分注機構に備えた自動分析装置。
（２）液体試薬を収容した試薬容器の封止シールを穿孔して開封するときは前記分注ノズルに装着したピペットチップを用い、乾燥試薬を収容した試薬容器の封止シールを穿孔して開封するときは前記分注ノズルの前記尖頭部を用いるように、動作制御する制御部をさらに備えた（１）に記載の自動分析装置。
（３）前記封止シール上に試薬情報が付されている場合、前記試薬情報を読み取る情報読み取り装置をさらに備えた（１）又は（２）に記載の自動分析装置。
（４）検体を収容する検体容器をさらに備え、ピペットチップを交換することで、前記検体及び液体試薬を同一の前記分注ノズルで吸引吐出する（２）又は（３）に記載の自動分析装置。
（５）前記試薬容器を把持する把持手段をさらに備えた（１）〜（４）のいずれかに記載の自動分析装置。
（６）前記分注ノズル、前記情報読み取り装置及び前記把持手段を一体に移動できるように構成した複合ユニットを備えた（５）に記載の自動分析装置。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、例えば血液、血清、血漿、尿等の試料中に含まれる微量成分を分析する自動分析装置に関するものであり、特に試料中の微量成分を免疫化学的または生化学的に分析するために、多機能な分注機構を搭載して小型化された自動分析装置に関するものである。

本発明の自動分析装置は、液体の吸引吐出を行う、上下移動及び水平移動が可能な、分注機構を備えていることを特徴とする。

本発明において、分注機構は、ピペットチップを装着して液体の吸引吐出を行う分注ノズルを備えているが、その分注ノズルの先端部は、容器の封止シールを穿孔して開封するシールブレイカー機能を持った尖頭部をなしている。尖頭部は例えば、先端が尖った四角錐や三角錐の形状であり、その多角錐の稜線部は封止シールを破断できるような鋭角をなしていることが望ましい、また尖頭部は円錐状であってもよいが、その場合は先端が尖っており、穿孔する封止シールは多角錐の形状の時よりも、破断されやすい材質の際に使うことが望ましい。

本発明において、分注ノズルは、ピペットチップを装着して液体の吸引吐出を行うため、ピペットチップが密に嵌合する部分を有する。一般的な分注ノズルでは、最先端に吸引吐出をするための気体の出し入れを行う開口部を設けるが、本発明において、ノズルは先端部がシールブレイカー機能を持った尖頭部であるため、ノズルの最先端や多角錐の稜線部に開口部を設けると、シールブレイカーの機能が劣ったり、開口部にシール材が詰まったりする可能性があるので、開口部は鋭利な先端部や多角錐の稜線部を避け、かつピペットと密に嵌合する部分を避けた位置に設けてある。

本発明において、分注ノズルの尖頭部は、穿孔するシール材の硬度を考慮し、穿孔及び破断を繰り返しても摩耗や変形を起こしにくい硬質な材料、例えばステンレス等の金属や、硬質プラスチックが望ましい。

本発明における分注ノズルは、本来の機能である液体の吸引吐出を行うためにポンプに接続され、液体を吸引する位置及び吐出する位置で、上下に移動する昇降手段に取り付けられており、下降移動によって容器の封止シールを穿孔し破断して開封することができる。また、分注ノズルを備えた分注機構は、液体を吸引する位置から吐出する位置へ移動するための、Ｘ軸及び／又はＹ軸、あるいは旋回により水平移動する手段に搬送基台を介して取り付けられている。

また、本発明では、液体試薬を収容した試薬容器の封止シールを穿孔して開封するときは前記分注ノズルに装着したピペットチップを用い、乾燥試薬を収容した試薬容器の封止シールを穿孔して開封するときは前記分注ノズルの前記尖頭部を用いるように、動作制御する制御部をさらに備えていてもよい。

また、本発明では、前記封止シール上に試薬情報が付されている場合それを読み取る情報読み取り装置をさらに備えていてもよい。具体的な手段としては、試薬容器等に記載されたバーコード等の認識表示を読み取るコードリーダーまたはイメージセンサーが挙げられる。

また、本発明では、検体を収容する検体容器や前記試薬容器を把持する把持手段をさらに備えていても良く、ピペットチップを交換することで、検体及び液体試薬を同一の分注ノズルで吸引吐出することが可能となる。

一般的な自動分析装置では、前記把持手段及び前記情報読み取り装置は、分注機構とは独立した移動手段に設置されるが、本発明では、分注機構が取り付けられた搬送基台に、昇降手段を持った前記把持手段を取り付けることで、分注機構の水平移動手段を使って、容器を把持して運搬することができ、さらに同じ搬送基台に前記情報読み取り装置を取り付けることで、分注機構の水平移動手段を用いて、異なる位置に設置された、試料容器・反応容器・試薬容器・ピペットチップラックの少なくとも一つに記載または添付されたバーコード、二次元コード又は二次元図形の認識表示を読み取り、その情報を得ることができる。すなわち、前記分注ノズル、前記情報読み取り装置及び前記把持手段を一体に移動できるように構成した複合ユニットとしてもよい。

分注ノズルに、封止シールを穿孔するシールブレイカー機能を持たせたことで、専用の穿孔手段が不要となり装置の簡略化と容積の低減が図れる。また、複合ユニットとして、分注機構と同じ搬送基台に反応容器または試薬容器の把持手段及びコードリーダーまたはイメージセンサーを一緒に搭載し、同じ水平移動手段で移動することを可能にしたことにより、それぞれに単独の移動機構を設置する必要が無くなり、装置を小型化することが可能になる。

本発明における分注ノズルの一態様を示した図である。 ピペットチップを装着した本発明における分注ノズルの一態様を示した図である。 本発明における分注機構の一態様を示した図である。 本発明における複合ユニットの一態様を示した図である。 本発明の自動分析装置の一態様を示した図である。

以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。

［実施例１］
本発明の自動分析装置に搭載される分注機構に備わる分注ノズル１００を図１及び図２に示す。分注ノズル１００の尖頭部１０は、ステンレスからなる四角錐の形状をしており、その最先端は鋭利に尖っており稜線は鋭利な角度をなして、シールブレイカー機能を持った形状をしており容器の封止シールを穿孔し破断して開封することができる。また吸引吐出するための気体を出し入れする開口部１１は最先端及びピペットチップと密に嵌合する部分１２を避けた位置にあり、ピペットチップ１４を装着した状態（図２）で、ピペットチップの上部開口部は分注ノズルと密に嵌合するが、開口部１１を通って気体が出入りすることを妨げず、液体の吸引吐出が行え、又制御によりピペットチップ下先端で封止シールを穿孔して開封することができる。

分注ノズルの上端１３は吸引吐出のための気体を出し入れするためのポンプに連結する形状になっている。

［実施例２］
実施例１の分注ノズルを備えた分注機構２００を図３に示す。分注ノズル１００は駆動用モーター２１で動作する吸引吐出ポンプ２０に接続されており、吸引吐出ポンプ２０を含む分注ノズルは、昇降手段用モーター２３を持つ昇降手段２２と連結しており、昇降することができる。封止シールで封止した容器の上に分注ノズルが位置した状態で、下降することで、ノズルの尖頭部またはピペットチップを装着した状態でピペットチップの先端で封止シールを穿孔し開封ことができる。

［実施例３］
実施例２の分注機構２００を備えた複合ユニット３００を図４に示す。搬送基台３０には、分注機構２００と共に、昇降手段を持つ容器の把持手段３１及びコードリーダー３２が取り付けられており、搬送基台は水平移動手段３３に取り付けられて移動する。

［実施例４］
実施例３の複合ユニットを一式搭載した自動分析装置の概略を図５に示す。

自動分析装置の各機構は、制御部（図に示さず）に入力された検体の情報と測定項目に応じて、プログラムに従って分析工程が進行する。

第一搬送テーブル４０には、検体が入った容器４２が設置された検体ラック４１及び反応試薬を収容した測定容器（反応試薬容器）４４が設置された反応試薬容器トレイ４３が配置される。反応試薬容器４４には試薬収容部が二箇所あり、一方には磁性微粒子を担体として分析対象物質に結合する抗体が固定された固相試薬が緩衝液の塩成分や添加剤とともに凍結乾燥状態で収容され、他方には分析対象物質に結合する抗体が酵素標識された標識試薬が緩衝液の塩成分や添加剤ともに凍結乾燥状態で収容され、両試薬収容部ともにアルミニウム箔層とポリエチレン等の樹脂フィルム層を含む防湿用の封止シールで密封されている。

第二搬送テーブル５０には、酵素反応に供せられる基質試薬５１、装置の点検のための点検用試料５２、検体の前処理試薬５３が各々容器に入って設置される。基質試薬は二箇所の試薬収容部がある容器の、一方に液体の化学発光基質が、他方に液体のエンハンサー試薬が収容され、アルミニウム箔層とポリエチレン等の樹脂フィルム層を含む、試薬の蒸発を防ぐことが出来る封止シールで密封されている。点検用試料は、分析対象物質に対する陰性コントロールや陽性コントロールが容器に収容され、封止シールで密封されている。

さらに、第二搬送テーブルには、ピペットチップ５６を設置したピペットチップラック５５が配置され、基質試薬を測定容器に分注する前に予め加温しておく基質試薬加温部５４、使用済のピペットチップ及び使用済の測定容器を廃棄する廃棄口５７がある。

第一搬送テーブル及び第二搬送テーブル及び分注撹拌部６０は、測定工程中に必要とされたテーブル上の容器や機能部を、複合ユニットに備わった分注機構及び容器把持手段及びコードリーダーが、適宜その機能を実施できる位置にそれぞれ移動することができる。

制御部から、自動分析装置の運転開始が指示されると、コードリーダーは第一搬送テーブル及び第二搬送テーブル上の試薬類をスキャンして、各場所に設置された試薬の認識情報を読み取って、制御部に記憶する。

次に、容器把持手段３１は、基質試薬５１を基質試薬加温部５４に移動させ、分注ノズル１００はピペットチップ５６を装着して、基質試薬の封止シールを最初に化学発光基質、続いてエンハンサー試薬の順にピペットチップの先端で穿孔して開封し、分注ノズル１００は廃棄口上に移動し、装着したピペットチップを廃棄する。

測定開始の指示が成されると、コードリーダー３２は複合ユニットの水平移動手段３３と第一搬送テーブルの移動によって、目的の測定項目の測定容器の上方に移動し、測定容器の封止シールに印刷されたコードを読み取り、目的の測定項目用の反応試薬が入った測定容器であることを確認する。確認したら、容器把持手段３１は、測定容器を分注撹拌部６０に搬送し、分注ノズルの尖頭部で測定容器の二箇所の試薬収容部のシール材を穿孔して開封する。

分注ノズル１００はピペットチップ５６を装着し、分注水供給部５８で分注水を必要量吸引し、分注撹拌部６０で開封された測定容器の標識試薬に吐出し、撹拌手段６１は容器を撹拌し標識試薬を溶解する。分注ノズル１００は同じピペットチップで再度分注水を必要量吸引してから、分析対象の検体容器４２上に移動し、必要量の検体を吸引し、分注撹拌部６０で開封された測定容器の固相試薬に吐出し、撹拌手段は測定容器を撹拌し固相試薬を溶解する。分注撹拌部６０は反応条件温度で加温されており、検体が含まれる分注水で溶解された固相試薬は、検体中に測定対象物質が含まれる場合には抗原抗体反応が開始される。分注ノズルは廃棄口上に移動し、装着したピペットチップを廃棄する。

容器把持手段３１は、抗原抗体反応が開始した測定容器を把持して、反応部７０の反応温度に加温された反応テーブル７１の容器設置場所へ容器出入り口７２を通して設置する。

反応テーブル７１に設置された測定容器はテーブル上で反応に必要な時間インキュベートされた後、ＢＦ洗浄機構８０で固相の磁性微粒子が磁石で容器側面に集められた状態で、固相に結合しない成分は反応液と共に洗浄ノズル（図に示さず）で吸引排除される。ＢＦ洗浄機構で洗浄液の吐出、固相の収集、吸引排除、を繰り返した後、測定容器は反応テーブル７１で容器出入口７２に移動され、容器把持手段３１でいったん分注撹拌部６０に戻される。

分注機構２００は分注ノズル１００にピペットチップ５６を装着して、分注撹拌部６０に設置された測定容器に入った必要量の標識試薬を吸引して固相試薬側に吐出し、撹拌手段６１は測定容器を撹拌して、固相試薬の抗体と結合していた測定対象物質と標識試薬との抗原抗体反応が開始され、分注ノズル１００は廃棄口５７上に移動し、装着したピペットチップを廃棄する。

容器把持手段３１は、前記の反応が開始した測定容器を把持して、二度目となる反応部７０への搬送を行い、反応温度に加温された反応テーブル７１の容器設置場所へ容器出入り口７２を通して設置する。

反応テーブル７１に設置された測定容器はテーブル上で反応に必要な時間インキュベートされた後、ＢＦ洗浄機構８０で固相の磁性微粒子が磁石で容器側面に集められた状態で、固相試薬と測定対象物質と標識試薬からなる結合物を作らなかった成分は、反応液と共に洗浄ノズルで吸引排除される。ＢＦ洗浄機構８０で洗浄液の吐出、固相の収集、吸引廃除、を繰り返した後、測定容器は反応テーブルで容器出入口７１に移動され、容器把持手段でまた分注撹拌部に戻される。

分注機構２００は分注ノズルにピペットチップ５６を装着して、基質試薬加温部５４に設置された開封済みの容器から、必要量の化学発光基質を吸引し続いて必要量のエンハンサー試薬を同じピペットチップで吸引し、測定容器の固相が入った収容部に全量を吐出し、撹拌手段は測定容器を撹拌して、標識試薬の酵素反応が開始され、分注ノズルは廃棄口５７上に移動し、装着したピペットチップを廃棄する。

容器把持手段３１は、前記の反応が開始した測定容器を把持して、三度目となる反応部７０への搬送を行い、反応温度に加温された反応テーブル７１の容器設置場所へ容器出入り口７２を通して測定容器を設置する。

反応テーブル７１に設置された測定容器はテーブル上で反応に必要な時間インキュベートされた後、検出手段９０に移動され、発光値が測定され記憶部（図に示さず）に記憶される。

測定された発光値から、解析部（図に示さず）で測定対象物質の濃度が計算され、記憶部に記憶されるとともに、表示部（図に示さず）に表示される。

自動分析装置の点検用試料を測定する場合には、通常の検体４２の代わりに、点検用試料５２を測定するが、点検用試料はアルミニウム箔層とポリエチレン等の樹脂フィルム層を含む封止シール材で密封されており、この封止シールは、分注ノズル１００に装着したピペットチップの先端で穿孔して開封する。

検体を前処理してから測定する場合は、反応試薬容器トレイ４３に凍結乾燥状態の前処理用試薬を封入した前処理用容器を設置しておき、容器把持手段３１で前処理用容器を分注撹拌部６０に設置したのち分注ノズル尖頭部１０で穿孔して開封し、分注ノズル１００にピペットチップ５６を装着して、液体の前処理試薬５３と検体とを前記前処理容器に吐出し、必要に応じて反応部で前処理反応させた検体を試料として測定を行う。

１００：分注ノズル
１０：ノズルの尖頭部
１１：ノズル開口部
１２：ピペットチップとの嵌合部
１３：吸引吐出ポンプとの連結部
１４：ピペットチップ
２００：分注機構
２０：吸引吐出ポンプ
２１：吸引吐出ポンプ駆動用モーター
２２：分注ノズル本体の昇降手段
２３：分注ノズル本体の昇降手段用モーター
２４：試薬容器押え
３００：複合ユニット
３０：搬送基台
３１：容器把持手段
３２：コードリーダー
３３：水平移動手段
４００：自動分析装置
４０：第一搬送テーブル
４１：検体ラック
４２：検体容器
４３：反応試薬容器トレイ
４４：反応試薬を収容した測定容器
５０：第二搬送テーブル
５１：基質試薬
５２：点検用試料
５３：前処理試薬
５４：基質試薬加温部
５５：ピペットチップラック
５６：ピペットチップ
５７：廃棄口
５８：分注水供給部
６０：分注撹拌部
６１：撹拌手段
７０：反応部
７１：反応テーブル
７２：容器出入口
８０：ＢＦ洗浄機構
８１：ＢＦ洗浄ノズルの洗浄手段
９０：検出手段

Claims (5)

1. 液体の吸引吐出を行う、上下移動及び水平移動が可能な、分注機構を備えた自動分析装置であって、
   ピペットチップを装着するための嵌合部及び封止シールを穿孔して開封するための尖頭部を設けた分注ノズルを、前記分注機構に備え、
   液体試薬を収容した試薬容器の封止シールを穿孔して開封するときは前記分注ノズルに装着したピペットチップを用い、乾燥試薬を収容した試薬容器の封止シールを穿孔して開封するときは前記分注ノズルの前記尖頭部を用いるように、動作制御する制御部を備えた、自動分析装置。
2. 前記封止シール上に試薬情報が付されている場合、前記試薬情報を読み取る情報読み取り装置をさらに備えた請求項１に記載の自動分析装置。
3. 検体を収容する検体容器をさらに備え、ピペットチップを交換することで、前記検体及び液体試薬を同一の前記分注ノズルで吸引吐出する請求項１又は２に記載の自動分析装置。
4. 前記試薬容器を把持する把持手段をさらに備えた請求項１〜３のいずれかに記載の自動分析装置。
5. 前記分注ノズル、前記情報読み取り装置及び前記把持手段を一体に移動できるように構成した複合ユニットを備えた請求項４に記載の自動分析装置。

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