JP6971411B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は自動分析装置に関する。

血液や尿などの生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置の分野において、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は、試料と試薬とを反応させて試料中の目的成分の定性・定量分析を行う。この場合、試料と試薬とを反応させる反応容器に所定量の試料、試薬を供給するため、分注機構と称する液体供給機構を利用する。液体供給のため、シリンジを用いて液体を吸引するノズル内の圧力を負圧として、ノズル内に被吸引液を吸引した後、シリンジを用いてノズル内の圧力を正圧とすることで反応容器に所定量の液体を吐出する。

特許文献１には、分注ノズルと分注用シリンジとを繋ぐ配管に圧力センサを設け、圧力センサにより配管内の出力を測定し、その出力に基づいて、電磁弁、ギアポンプ、給水タンクのいずれかの異常を検知することが開示されている。また、特許文献２には、電磁弁の故障を電磁弁に動作センサを備えることで検知することが開示されている。

特開２０１４−２５８１２号公報 特開２０１５−１４９９０号公報

これら先行技術のように、圧力センサを装置に追加したり、電磁弁にセンサを備え付けたりすることは、装置原価を上昇させることにつながる。さらに、流路や電磁弁へのセンサの追加は、既存の装置構成に対して制御回路や流路を変更することになるため、適用可能な製品や適用範囲が限定されてしまう。

そこで、本発明では、自動分析装置に元々備えられている、試薬や洗浄試薬や測定対象などの液量を検知するセンサを流用することによって、流路系に関わる異常を検知することが可能な自動分析装置を提供する。

本発明の一実施の形態である自動分析装置は、液体を収容する容器の液量を測定するセンサと、流路系と、流路系から液体を排出する排液部と、流路系の分岐部に接続され、流路内の圧力を変化させるシリンジと、制御部とを有し、流路系は、容器から液体を吸引または吐出するノズルから分岐部に至る第１流路と、分岐部から排液部に至る第２流路とを有し、第１流路上には第１流路を開閉する第１電磁弁を備え、第２流路上には第２流路を開閉する第２電磁弁を備えており、制御部は、シリンジ、第１電磁弁及び第２電磁弁を動作させて、容器、排液部及び流路系において所定の吸引、吐出及び排出動作を実施し、センサにより測定される液量に基づいて、流路系の異常の有無を判断する。

本発明によれば、電磁弁の動作センサや流路系の圧力センサを実装せずに、容器内の液量を測定する既存のセンサを流用することで、電磁弁や圧力変化部の故障を含む流路の異常を検知できる。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

実施例１に係る自動分析装置の流路系。 流路系の異常検知を行うフローチャート。 流路系の異常個所を特定するフローチャート。 実施例２に係る免疫自動分析装置の流路系。 流路系の異常検知を行うフローチャート。 流路系の異常個所を特定するフローチャート。 実施例３に係るフロー型電解質濃度測定装置の流路系。 流路系の異常検知を行うフローチャート。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

実施例１は、液量を測定するセンサにより流路系に発生した異常を検知する自動分析装置１００である。

図１は、自動分析装置１００における各種液体を送液する流路系を概略的に示す図である。自動分析装置１００の流路系は、液体を収容する容器１０１と、容器１０１の液量を測定する液量センサ１０２と、流路内の圧力を変化させることで液体を吸引または吐出させるシリンジ１０３と、常時開（ノーマルオープン：通電時に流路を閉じる）の第１電磁弁１０４及び第２電磁弁１０５と、容器１０１から液体を吸引または吐出するノズル１１２と、ノズル１１２と第１電磁弁１０４とを繋ぐ流路１０６と、分岐部１０７と、分岐部１０７と第１電磁弁１０４を繋ぐ流路１２０と、第２電磁弁１０５と分岐部１０７とを繋ぐ流路１０９と、分岐部１０７とシリンジ１０３とを繋ぐ流路１１０と、第２電磁弁１０５と排液部１０８とを繋ぐ流路１１１とを有し、容器１０１中の液体を排液部１０８に送液することができる。

なお、ここでは容器１０１と排液部１０８とがほぼ同じ高さとされることで、ノズル１１２の先端の圧力と排液部１０８につながる流路１１１の先端の圧力とが等しくなり、電磁弁１０４，１０５を開いていても、シリンジ１０３により作用を加えなければ流路系では液体が流れないようにされている。このため、この例では第１電磁弁１０４、第２電磁弁１０５として常時開の電磁弁を用いている。しかし電磁弁の役割としては流路の流れを止めるか、流すかを制御できればよく、流路の構造によっては常時閉（ノーマルクローズ：通電時に流路を開く）でもよく、また弁の構造も問わない。ピンチバルブやダイヤフラムバルブ、非ダイヤフラムバルブなどでもよい。

第１流路１１３は、容器１０１から分岐部１０７までの、ノズル１１２、流路１０６、第１電磁弁１０４、流路１２０からなる流路をさすものとする。また、第２流路１１４は、排液部１０８から分岐部１０７までの、流路１０９、第２電磁弁１０５、流路１１１からなる流路をさすものとする。

制御部１１５は第１電磁弁１０４、第２電磁弁１０５、シリンジ１０３を制御する。また、ユーザとのインタフェースを構成する出力部１１７、入力部１１８を備える。例えば、入力部１１８はキーボードやマウスを含み、出力部１１７はディスプレイやプリンタを含んでいる。制御部１１５はさらに記憶部１１６を備え、例えば、液量センサ１０２の出力結果を保存する。

液量センサ１０２は、容器１０１の液量を測定できればよく、測定方法は静電容量式、電極式、光学式、超音波式、フロート式等任意であり、また重量センサであってもよい。液量センサ１０２は、元来、容器１０１に収容している液体が不足し、吸引量不足が発生しないように備えられているものである。液量センサ１０２が容器１０１中の液量が所定量以下になったことを検知すると、制御部１１５は分析動作を終了し、出力部１１７に液体の補充や容器１０１の交換を伝えるアラームを付与することにより、ユーザに液体の補充を促す。

また、排液部１０８は容器の形態などでもよく、液量センサ１０２を容器１０１に備える代わりに、排液部１０８に備える構成であってもよい。

なお、容器内の液体を流路に送る動作を吸引、流路内の不要な液体を取り除く（排液部１０８に送る）動作を排出、流路内の液体を容器に送る動作を吐出と呼ぶものとする。

図２は、自動分析装置１００において流路系の異常検知を行うフローチャートの例である。

まず、制御部１１５は液量センサ１０２によって容器１０１の液量Ａ０を測定する（ステップＳ２００）。ここで、液量センサ１０２が取得する情報は、容器１０１に備えられたセンサの種類によって異なる。例えば、液面検知センサであれば液面の高さ、重量センサであれば液体の重さとなる。制御部１１５は、液量センサ１０２の出力情報を、容器１０１の液量に換算し、記憶部１１６に保存する。また、予め容器１０１の液量が決まっていれば、ステップＳ２００を省略できる。この場合、制御部１１５は液量Ａ０として容器１０１の液量にあたる初期値を代入するのでもよい。

ついで、制御部１１５は、第１電磁弁１０４を開き、第２電磁弁１０５を閉じ、シリンジ１０３により負の圧力を流路内に発生させることで、ノズル１１２から容器１０１の液体を吸引し、第１流路１１３に液体を満たす（ステップＳ２０１）。

ついで、シリンジ１０３により負の圧力を流路にさらに発生させることにより、流路１１０内に液体を送る。さらに、第２電磁弁１０５を開き、第１電磁弁１０４を閉じた状態で、シリンジ１０３により正の圧力を流路内に発生させる。これにより、流路１１０内の液体を、第２流路１１４を経て排液部１０８に排出する（ステップＳ２０２）。

ついで、制御部１１５はステップＳ２０１とＳ２０２の動作を、所定の回数、実施したかを判断する（ステップＳ２０３）。所定の回数以下である場合は、制御部１１５はステップＳ２０１とＳ２０２の動作を繰り返す。ステップＳ２０１とＳ２０２の動作を所定回数実施することにより想定される容器１０１からの液体の吸引量の目標値をＢ１とする。

ついで、制御部１１５は液量センサ１０２によって容器１０１の液量Ａ１を測定する（ステップＳ２０４）。液量Ａ１は記憶部１１６に保存される。制御部１１５は、液量Ａ０から液量Ａ１を引いた液量Ａ３を計算する（ステップＳ２０５）。これは、ステップＳ２０１で容器１０１から吸引された実際の液量である。実際に吸引された液量Ａ３から目標の液量Ｂ１を引き、装置のばらつきや液量センサ１０２の計測ばらつき等を考慮して定めた閾値Ｃ１と比較する（ステップＳ２０６）。制御部１１５は、｜Ａ３−Ｂ１｜＜Ｃ１である場合、正常な吸引量であり、流路系は正常と判断する（ステップＳ２０７）。一方、｜Ａ３−Ｂ１｜≧Ｃ１である場合、すなわち実際に吸引された液量Ａ３が目標値Ｂ１と乖離がある場合、制御部１１５は流路系に異常が発生したと判断し（ステップＳ２０８）、出力部１１７にアラームを表示して（ステップＳ２０９）、流路系の異常検知を終了する。

なお、ステップＳ２０６における流路系の異常判断方法に上記に限られない。例えば、予め決められた閾値Ｃ２、Ｃ３を用いて、Ｃ２＜Ａ１＜Ｃ３であれば正常と判断してもよい。この場合、Ａ１≦Ｃ２または、Ｃ３≦Ａ１である場合には異常と判断する。

ここで、ステップＳ２０６で制御部１１５が流路系の異常に判断に使用する閾値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、例えば、予め定められた固定値であっても、統計量であってもよい。例えば、液量センサ１０２が液面センサであって、液量として液面高さを用いる場合、これまでの液面高さの測定値を元に算出される標準偏差の４倍といった定め方も可能である。また、異常の判断には、閾値による判別方法に限られるものではなく、ＭＴ（マハラノビス・タグチ）法や線形判別法などによる統計処理を用いてもよい。

自動分析装置１００の流路系に異常発生させる原因として、第１電磁弁１０４や第２電磁弁１０５の開閉故障、シリンジ１０３の故障、ノズル１１２や排液部１０８のつまり、第１流路１１３や第２流路１１４の液漏れなどが考えられる。いずれの故障が発生しても、正常な液量を容器１０１から排液部１０８に送液できなくなるため、自動分析装置の基本的な機能を保証できなくなる。上述したそれぞれの故障が発生した場合の影響を説明する。

まず、第１電磁弁１０４の故障とは、閉動作ができないということである。したがって、第１電磁弁１０４が開放状態のまま、ステップＳ２０２において、液体が容器１０１に逆流する。第２電磁弁１０５の故障も閉動作ができないことであるから、第２電磁弁１０５が開放状態のまま、ステップＳ２０１において、第２流路１１４から液体を吸引してしまうことになり、容器１０１から所定量の液体を吸引できない。

また、シリンジ１０３が故障した場合、ステップＳ２０１において所定量の液体を吸引することができない。排液部１０８のつまりは、ステップＳ２０２において第２流路１１４に過剰な圧力を発生させ、再度ステップＳ２０１で第１電磁弁１０４を開放する際に、容器１０１に液体が逆流する。このように流路系の異常は、最終的に容器１０１から吸引した液体の量に反映される。したがって、異常発生原因に関わらず、流路系の異常の判定が可能である。

なお、電磁弁が常時閉（ノーマルクローズ）の場合は、常時開の電磁弁とは逆に、故障すると流路を開放することができない。このため、第１電磁弁１０４の故障により、容器１０１からの吸引時に吸引量不足が発生することになる。同様に、第２電磁弁１０５の故障により、液体を排出できないため、第２流路１１４に正常以上の圧力が加わり、先に説明した排液部１０８のつまりの場合と同様に、再度第１電磁弁１０４を開放したときに、液体が容器１０１に逆流してしまう。このように、電磁弁が常時閉の場合であっても、図２のフローチャートにより流路系の異常が判断できる。

図３に流路系の異常箇所を特定するためのフローチャートの例を示す。図２のフローチャートで流路系に異常ありと判定された場合やユーザが流路系に関わるユニットの動作確認を行う場合に実施する。

まず、事前準備動作として、制御部１１５は、図２のフローチャートのステップＳ２０１とＳ２０２とを行い、第１流路１１３及び第２流路１１４に液体を満たす（ステップＳ３００）。

次いで、ステップＳ２００と同様に、容器１０１の液量Ａ３０を測定し、液量センサ１０２の出力情報を記憶部１１６に保存する（ステップＳ３０１）。

次いで、制御部１１５は、第１電磁弁１０４と第２電磁弁１０５とを開放した状態で、シリンジ１０３により正の圧力をかけることで、容器１０１に液体を逆流させるとともに、排液部１０８に液体を排出する（ステップＳ３０２）。先に述べたように、排液部１０８と吸引ノズル１１２とは同じ高さとされることで、大気圧の圧力差による液体の流れは発生しないようになっている。

次いで、制御部１１５は、ステップＳ２００と同様に、吐出後の容器１０１の液量Ａ３１を測定し、逆流前の液量Ａ３０を引くことで、逆流した液量（吐出量）Ａ３２を求め、記憶部１１６に保存する（ステップＳ３０３）。

次いで、制御部１１５は、実際に逆流した液量Ａ３２と、正常な状態で逆流が発生したとした場合の目標液量Ｂ３１との差を求め、装置のばらつきや液量センサ１０２の計測ばらつき等を考慮として定めた閾値Ｃ３１と比較する（ステップＳ３０４）。｜Ａ３２−Ｂ３１｜≧Ｃ３１である場合（目標値と実測値とに乖離が生じた場合）、電磁弁以外の故障、すなわちシリンジ１０３の故障に起因する圧力不足による吐出量不足か、第１流路１１３または第２流路１１４のつまりや液漏れと判断し（ステップＳ３１２）、出力部１１７にアラームを表示して測定を終了する（ステップＳ３１５）。また、｜Ａ３２−Ｂ３１｜＜Ｃ３１である場合、制御部１１５は正常な吐出と判断し、続いて電磁弁の異常判定を行う。

制御部１１５は、図２のフローチャートのステップＳ２０１と同様に、第２電磁弁１０５を閉じ、シリンジ１０３により容器１０１から液体を吸引する（ステップＳ３０５）。次いで、制御部１１５は、ステップＳ２００と同様に、吸引後の容器１０１の液量Ａ３３を測定し、吸引前の液量Ａ３１から引くことで、吸引した液量Ａ３４を求め、記憶部１１６に保存する（ステップＳ３０６）。

次いで、制御部１１５は、図２のフローチャートのステップＳ２０６と同様に、正常な状態で吸引された場合の目標液量Ｂ３２と、実際に吸引した液量Ａ３４との差を求め、閾値Ｃ３２と比較する（ステップＳ３０７）。｜Ａ３４−Ｂ３２｜≧Ｃ３２である場合（目標値と実測値とに乖離が生じた場合）、制御部１１５は第２電磁弁１０５の故障と判断し（ステップＳ３１３）、出力部１１７にアラームを表示して測定を終了する（ステップＳ３１５）。これは、ノーマルオープンの第２電磁弁１０５が故障すると、常に開放状態となり、意図せず第２流路１１４の液体もシリンジ１０３が吸引することになるためである。一方、｜Ａ３４−Ｂ３２｜＜Ｃ３２である場合、制御部１１５は、第２電磁弁１０５が正常と判断し、続いて第１電磁弁１０４の異常判定を行う。

制御部１１５は、図２のフローチャートのステップＳ２０２と同様に、第１電磁弁１０４を閉じ、シリンジ１０３により排液部１０８に液体を排出する（ステップＳ３０８）。次いで、制御部１１５は、ステップＳ２００と同様に、排液後の容器１０１の液量Ａ３５を測定し、排液前の液量Ａ３３を引くことで、変化した液量Ａ３６を求め、記憶部１１６に保存する（ステップＳ３０９）。正常に第１電磁弁１０４が閉じているならば、排液前後で容器１０１の液量は変わらないため、変化液量Ａ３６はほぼ０になる。

そこで、制御部１１５は各種ばらつきを考慮して定めた閾値Ｃ３３と、変化液量Ａ３６とを比較する（ステップＳ３１０）。｜Ａ３６｜≧Ｃ３３である場合は、容器１０１に意図せず吐出されていると考えられるため、制御部１１５は第１電磁弁１０４の故障と判断し（ステップＳ３１４）、出力部１１７にアラームを表示して測定を終了する（ステップＳ３１５）。また、｜Ａ３６｜＜Ｃ３３である場合、制御部１１５は、流路系は正常と判断し、動作を終了する（ステップＳ３１１）。

また、制御部１１５はステップＳ３００〜Ｓ３１１の動作回数ｉをカウントし、予め指定された回数ｎになるまで繰り返してもよい。繰り返し検査することで電磁弁の故障の検出精度を高めることができる。

また、それぞれの異常判断においては、閾値をさらに詳細に分類し、微小な変化量であれば液漏れ、相対的に大きな変化量であれば電磁弁の故障と判別する処理を追加しても良い。また、第１電磁弁１０４と第２電磁弁１０５とを開放し、シリンジ１０３を静止させた状態で、容器１０１の液量変化を測定して、液漏れを判断するステップを付加してもよい。

このように電磁弁の故障を含めた異常原因を特定することにより迅速な修理が可能になり、顧客先での装置の使用停止期間を短縮化でき、故障による臨床検査業務への影響を最小限に抑えられる。

実施例２は、液量を測定するセンサにより流路系に発生した異常を検知する、免疫測定法を用いた自動分析装置２００である。図中、実施例１で説明したものと同一の部材には同じ符号を付し説明を省略するものとする。

図４には、免疫自動分析装置２００のうち、免疫測定法が行われる検出部とそれに関連する構成を抽出して示している。免疫自動分析装置２００は、患者由来の血液や尿などの生体サンプル（以下、検体と称する）を測定する。

フローセル検出部２０１は、ノズル１１２で吸引した反応液、検出を補助する発光補助試薬または洗浄試薬が流れる流路２０２と、測定対象物質の発光の検出を行う検出器２１３とを備えている。反応容器２０３内では、抗原と抗体の反応を利用して、測定対象物質は磁性粒子及び発光物質により修飾された複合体を形成する。検出器２１３には、図示しない磁性粒子保持手段を設けており、磁性粒子保持手段は、検出器２１３に達した複合体をフローセル検出部２０１に保持・吸着する。そして、複合体の溶媒である反応液を除去し、発光補助試薬により、複合体に結合されている発光物質を誘起させ、検出器２１３で発光量を検出する。検出器２１３で検出された結果から、制御部１１５は測定対象物質の濃度を算出する。算出した測定対象物質の濃度は出力部１１７から出力する。フローセル検出部２０１で行われるこの一連の工程は、免疫測定法と呼ばれる。

自動分析装置２００は、反応容器２０３と、発光補助試薬容器２０４と、洗浄試薬容器２０５とをパルスモータによって上下方向や左右に移動できる容器交換機構２０６を備える。パルスモータの回転量は指令するパルス数によって決まり、モータの回転量は容器の移動距離に比例するため、正確な位置決めが可能である。ノズル１１２は移動することなく、容器交換機構２０６によって配置された容器内の液体を吸引することができる。

第１流路１１３は、容器２０５等から分岐部１０７までの、ノズル１１２、ノズル１１２と流路２０２とを繋ぐ流路１３０、流路２０２、流路２０２と第１電磁弁１０４とを繋ぐ流路１０６、第１電磁弁１０４、流路１２０からなる流路をさすものとする。また、第２流路１１４は、排液部１０８から分岐部１０７までの、流路１０９、第２電磁弁１０５、大気圧開放部２１７、流路１１１からなる流路をさすものとする。第２流路１１４に大気圧開放部２１７を備え、ノズル１１２と大気圧開放部２１７に作用する静水圧が一定となることにより、第１電磁弁１０４と第２電磁弁１０５の開放時にも流路に流体を保持することができる。

なお、洗浄試薬容器２０５には、流路２１２、電磁弁２０７、シリンジ２０８及び電磁弁２０９を含む分注機２１０により試薬供給ボトル２１１から洗浄試薬が洗浄試薬容器２０５に適宜供給される。図示していないが、発光補助試薬容器２０４にも、同様の構成で試薬が供給される。実施例２では第１電磁弁１０４と第２電磁弁１０５は、常時開（ノーマルオープン：通電時に流路を閉じる）のピンチバルブで、電磁弁２０７，２０９は常時閉のソレノイドバルブである。

図５は、自動分析装置２００において流路系の異常検知を行うフローチャートの例である。

測定の開始前の準備動作として、制御部１１５は、分注機２１０により発光補助試薬容器２０４に発光補助試薬を分注し、洗浄試薬容器２０５に洗浄試薬を、次の測定に必要な液量を分注する（ステップＳ５００）。

まず、容器交換機構２０６は反応容器２０３を回転および上下動作させることにより、ノズル１１２を反応容器２０３に挿入する。次に、第１電磁弁１０４を開き、第２電磁弁１０５を閉じ、シリンジ１０３により負の圧力を第１流路１１３内に発生させることで、ノズル１１２から反応容器２０３の反応液を吸引する（ステップＳ５０１）。図示していない磁性粒子保持手段により複合体の磁性粒子を吸着・保持することにより測定対象物を検出部２０１の流路２０２に保持する。

次いで、容器交換機構２０６により発光補助試薬容器２０４をノズル１１２が吸引可能な位置に設置し、発光補助試薬容器２０４の発光補助試薬を吸引する（ステップＳ５０２）。これにより、発光補助試薬を流路２０２内に吸引する。

次いで、検出部２０１において、反応液の未反応成分が除去され、発光補助試薬に置換されて測定対象物の複合体における発光標識の発光反応が誘起され、その発光を検出することにより、測定対象物を検出して定性・定量分析を行う（ステップＳ５０３）。フローセル検出部２０１では磁性粒子保持手段を開放することにより、磁性粒子を吸着・保持された複合体を発光補助試薬中に分散させる。第１電磁弁１０４を閉じ、第２電磁弁１０５を開き、シリンジ１０３を吐出に動作させる。これはシリンジのプランジャをホームポジションに戻し、再度吸引動作を可能にするためのものである。これに伴って、測定に使用した、反応液及び発光補助試薬の一部は、排液部１０８に排出される（ステップＳ５０４）。

次いで、容器交換機構２０６は洗浄試薬容器２０５をノズル１１２の下に移動させた後に、ノズル１１２に向けて上昇させる。ノズル１１２と平行に、先端が同じ高さに設置された液面検知センサ１０２ｂが洗浄試薬容器２０５の液面を検知したら、上昇を停止する。制御部１１５は、液面を検知したパルスモータの移動上限の位置までの残りのパルス数（以下、残パルス）から容器２０５の液量を算出し記憶部１１６に保存する。保存する物理量は、残パルスでも、移動パルスでもよく、液量を把握できる値であれば良い（ステップＳ５０５）。

制御部１１５は、洗浄試薬容器２０５の液量を基に流路系の状態を判断し（ステップＳ５０６）、装置ばらつきや計測ばらつきを考慮して定めた閾値の範囲外である場合には流路系に故障が発生したと判断し（ステップＳ５１４）、出力部１１７にアラームを表示して測定を終了する（ステップＳ５１５）。流路系の故障の判断手法の詳細は後述する。

次いで、制御部１１５は、第１電磁弁１０４を開き、第２電磁弁１０５を閉じた状態で、シリンジ１０３を吸引動作させる（ステップＳ５０７）。このとき、容器交換機構２０６により洗浄試薬容器２０５を上昇させることにより、ノズル１１２の先端が液面に常に浸っている状態を維持し、気泡の吸引を防ぐ。次いで、第１電磁弁１０４を閉じ、第２電磁弁１０５を開き、シリンジ１０３を吐出に動作させる（正の圧力を流路内に発生させる）。これにより、測定に使用した反応液及び発光補助試薬、及び洗浄試薬を排液部１０８に排出する（ステップＳ５０８）。

次いで、液面検知センサ１０２ｂは、ステップＳ５０５と同様に、発光補助試薬容器２０４の液面を測定し、結果を記憶部１１６に保存する。制御部１１５は、発光補助試薬容器２０４の液量を基に流路系の状態を判断し（ステップＳ５１０）、装置ばらつきや計測ばらつきを考慮して定めた閾値の範囲外である場合には流路系に故障が発生したと判断し（ステップＳ５１４）、出力部１１７にアラームを表示して測定を終了する（ステップＳ５１５）。流路系の故障の判断手法の詳細は後述する。

次いで、ステップＳ５０２と同様に発光補助試薬を吸引し、発光補助試薬を検出部２０１の流路２０２に満たす（ステップＳ５１１）。これは、次の測定に備えて検出部２０１に発光補助試薬を予め満たすことで、検出部２０１の流路２０２の電気化学的な条件を安定させるためである。

次いで、制御部１１５は、記憶部１１６に保存された発光補助試薬容器２０４と洗浄試薬容器２０５の液量をもとに、それぞれの容器に目標値まで発光補助試薬又は洗浄試薬を分注機２１０により分注する（ステップＳ５１２）。

そして、所定の回数の分析が終了するまでステップＳ５０１〜Ｓ５１２を繰り返す（ステップＳ５１３）。

このフローチャートでは、ステップ５０７及びステップ５１１における液体の吸引動作のために液面検知を行うとともに、この液面検知を利用して容器の液量を検出する（ステップＳ５０５，Ｓ５０９）。このため、１回の測定サイクル（ステップＳ５０１〜Ｓ５１２）において、液量を測定するのは洗浄試薬及び発光補助試薬に対してそれぞれ１回であるため、流路系の故障の判断は、１回前の測定サイクルでの測定結果と比較することによって行う。容器の液量を検出するためのみのステップを新たに追加しないことにより、自動分析装置のシーケンスの再定義が不要であり、かつ１サイクルに要する時間を伸びるのを防止することができる。一方、流路系の故障を検知できるのは、流路系の故障が発生した次の測定サイクルとなるため、制御部１１５は１サイクル前の測定結果に遡ってアラームを付与する。さらに、後述する故障箇所を特定するためのメンテナンス動作（図６のフローチャート）の実施をユーザに勧める。なお、アラームの出力後、自動的に図６のメンテナンス動作を実施するシステム構成としてもよい。

ステップＳ５０６及びステップＳ５１０における流路系の異常判定方法について説明する。流路系の故障が生じると容器の液量変化は次のようになる。第１電磁弁１０４が故障して常開放状態になった場合、シリンジ１０３が排液部１０８に液体を排出させる動作（ステップＳ５０４，Ｓ５０８）において、第１流路１１３に液体が逆流する。この結果、発光補助試薬容器２０４や洗浄試薬容器２０５の液量が、正常状態よりも増加することになる。また、第２電磁弁１０５が故障した場合、発光補助試薬や洗浄試薬を吸引する動作（ステップＳ５０５，Ｓ５０９）において、意図せず第２流路１１４に含まれる液体を吸引してしまう。その結果、第１流路１１３から指定量の液体を吸引できないため、発光補助試薬容器２０４や洗浄試薬容器２０５の液量において、正常状態と比べて吸引不足が発生する。また、シリンジ１０３の液漏れなどの故障により流路内の圧力が低下した際や、流路１１３につまりや漏れが発生した場合にもノズル１１２の吸引不足が発生するため、発光補助試薬容器２０４や洗浄試薬容器２０５の液量において、正常状態と比べて吸引不足が発生する。したがって、このような吸引不足を検出することで流路系の故障が判断できる。

流路系の異常の判断で用いる統計量は液量に関する値であればよく、残パルスや残パルスから計算された液量、センサの種類によっては液面の高さや液体の重量でもよい。また、流路系の異常の判断手法として、予め定めた固定の範囲（閾値）を用いた判定法だけでなく、前回の測定値との差分や、目標値と実測値との差分を閾値で判断する方法、記憶部に保存された過去の数値と比較して統計処理する手法などを採用することも可能である。例えば、閾値をこれまでの液面高さの測定値を元に算出される平均値と標準偏差の４倍を足し合わせた可変の閾値としてもよい。

なお、本フローチャートでは、洗浄試薬と発光補助試薬の両方で流路系の異常を検出するようにしている。検出回数を増やすことで検出精度を高めることができるためである。いずれか一方だけで行うようにしてもよい。

図６に流路系の異常箇所を特定するためのフローチャートの例を示す。図５のフローチャートで流路系に異常ありと判定された場合や分析動作開始前後に実施してもよい。

まず、制御部１１５は、分注機２１０によって空の洗浄試薬容器２０５に洗浄試薬を予め定められた量を分注する（ステップＳ６００）。なお、ここでは洗浄試薬容器２０５を例として説明するが、発光補助試薬容器２０４、さらにそれ以外の液体を保持できる容器であってもよい。このため、図６では、これらの容器を「容器＊」と表記した。次いで、液面検知センサ１０２ｂは、洗浄試薬容器２０５の液面を測定する。制御部１１５は、洗浄試薬容器２０５の液面すなわち分注量が正常か判断する（ステップＳ６０１）。分注量が閾値以下の場合、分注機２１０の故障、または洗浄試薬容器２０５の破損、または液面検知センサ１０２ｂの異常である判断し（ステップＳ６０９）、出力部１１７にアラームを表示して測定を終了する（ステップＳ６１３）。分注機２１０の電磁弁２０７と２０９は、常時閉のソレノイドバルブであるので故障時には開かない。従って、電磁弁２０７と電磁弁２０９の故障時には試薬供給ボトル２１１から正常な量を吸引できないため、洗浄試薬容器２０５の液量不足となる。また、洗浄試薬容器２０５の破損、または分注機２１０の流路２１２のつまりや液漏れ、シリンジ２０８の故障によっても、液量不足となる。

液面検知センサ１０２ｂが検出できる液量の変化は液面検知の時間分解能に依存する。液漏れのような微量な液量の変化を検出するには、液面検知の時間分解能を高める必要がある。通常、液面検知センサのサンプリング間隔は３msec程度であり、このサンプリング間隔を狭めるには、センサの制御基板を変更する必要がある。しかしながら、液面検知センサのサンプリング間隔を変えなくても、液面検知の時間分解能を高めることは可能である。すなわち、液面検知センサ１０２ｂのサンプリング周期と容器の液面への突込み速度により、液面検知センサにより容器の液量変化を検知する分解能、すなわち判別可能な液量が決まることを利用する。具体的には、通常の分析動作時（図５のフローチャート）では吸引ノズルを１８０mm/sec程度の速度で移動させているとすれば、メンテナンス動作時（図６のフローチャート）では、吸引ノズルの移動速度を１８mm/sec程度まで遅くする。これにより、液面検知センサ１０２ｂによる液量検出分解能を１０倍に向上させ、１０μｌの液量変化を判別でき、微量な液漏れでも検出できる。

図６におけるステップＳ６０２以降の処理は、図３のフローチャートのステップＳ３０２以降の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

実施例３は、液量を測定するセンサにより流路系に発生した異常を検知する、電解質濃度を測定する自動分析装置３００（図７）である。図中、実施例１または実施例２で説明したものと同一の部材には同じ符号を付し説明を省略するものとする。

フロー型電解質濃度測定装置３００では、分注ユニット３０１の分注ノズル３０３によって試験管（図示せず）内の１５μｌの検体を分取し、希釈槽３１３に吐き出す。分注ユニット３０１は駆動機構３０２とノズル３０３と液面検知センサ１０２ｂを有している。液面検知センサ１０２ｂは、分注ノズル３０３に電荷を帯電させて、ノズル３０３が液面に付着すると静電容量が変化することを利用した静電容量式センサである。自動分析装置の測定に用いられる血液は、血清とよばれる検体の上澄みの層を分注ノズル３０３に吸引させるため、分注ノズル３０３には液面を検知する静電容量式センサが必要とされる。

自動分析装置３００は、第１検出器３０４と第２検出器３０５とを備えている。第１検出器３０４は、塩素イオン電極、カリウムイオン電極、ナトリウムイオン電極の３種類の電極を構成するイオン選択性電極部であり、内部に流路３０６を備える。第２検出器３０５は比較電極であり、内部に流路３０７を備える。シリンジ１０３と常時閉の第２電磁弁３０８、第３電磁弁３０９及び第４電磁弁３１０を適宜動作させることで、第２検出器３０５の流路３０７に比較電極液ボトル３１１の比較電極液が導入される。分注機２１０は試薬供給ボトル２１１から内部標準液や希釈液を希釈槽３１３に補充する。第１検出器３０４の各イオン選択性電極と第２検出器３０５の比較電極との電位差（起電力）は、各流路に導入された液中の分析対象イオン濃度によって変化するため、その起電力を電位測定部３１４で測定し、イオン濃度を制御部１１５にて算出し、出力部１１７に出力する。

なお、第１電磁弁１０４はノーマルオープンのピンチバルブで、第２電磁弁３０８、第３電磁弁３０９、第４電磁弁３１０はノーマルクローズの電磁弁である。全ての電磁弁は流路の切替えや開閉を行うことができ、液を導入する方向やタイミングに従って適宜動作する。

本実施例では、分注ノズル３０３の検体の液面を測定する液面検知センサ１０２ｂを、希釈槽３１３の液面を測定するように流用することで、流路系に関わる不具合を検知する。このため、追加の装置を必要とすることなく、流路系の異常を検知する機能を実装することができる。なお、希釈槽３１３の液面を測定できれば、センサの種類は問わず、分注ノズル３０３の液面検知センサは電極式センサであってもよい。なお、分注ノズル３０３の液面検知センサ１０２ｂを流用することなく、希釈槽３１３に、その液量を測定する光式、超音波式、フロート式の液量センサを設けてもよい。また、希釈槽３１３の液量を測定するため希釈槽に重量センサを取り付けることでもよい。

図８に流路系の異常を検知するフローチャートの例を示す。フロー型電解質濃度測定装置３００で通常行われる電解質濃度測定動作とは異なっている。

まず、事前準備動作として、希釈槽３１３に分注機２１０によって、所定量の検体と希釈液とを分注する（ステップＳ８００）。次に、分注ノズル３０３の液面検知センサ１０２ｂにより希釈槽３１３の液量を測定する（ステップＳ８０１）。制御部１１５は、希釈槽３１３の液面すなわち分注量が正常か判断する（ステップＳ８０１）。正常か否かの判断方法は図６のフローチャートにおけるステップＳ６０１と同様である。希釈槽３１３の液量が少ない場合は、希釈槽３１３の破損、分注機２１０のシリンジ２０８、電磁弁２０７、電磁弁２０９の故障や、液面検知センサ１０２ｂの故障などが考えられる（ステップＳ８１１）。故障の場合はアラームを出力し、測定を終了する（ステップＳ８１５）。

次に、第１電磁弁１０４と第３電磁弁３０９を開き、第２電磁弁３０８と第４電磁弁３１０を閉じる。次に、シリンジ１０３が流路に負の圧力を加えることで、希釈槽３１３から第１検出器３０４の流路３０６に希釈検体を吸引する。その後、第３電磁弁３０９を閉じて第４電磁弁３１０を開いて、シリンジ１０３を吐出に動作させる。これはシリンジのプランジャをホームポジションに戻し、再度吸引動作を可能にするためのものである。（ステップＳ８０３）。

ここで、制御部１１５は、分注ノズル３０３の液面検知センサ１０２ｂにより吸引後の液量を測定する。ステップＳ８０４の吸引量の判別方法は図３のフローチャートのステップＳ３０７と同様な手法を用いる。ここで吸引された液量が少ない場合は、シリンジ１０３の故障や第３電磁弁３０９、第４電磁弁３１０の故障、流路１１３の液漏れやつまりなどと判断する（ステップＳ８１２）。故障の場合はアラームを出力し、測定を終了する（ステップＳ８１５）。

次に、第２電磁弁３０８と第３電磁弁３０９とを開き、第１電磁弁１０４と第４電磁弁３１０とを閉じる。次に、シリンジ１０３が流路に負の圧力を加えることで、比較電極液ボトル３１１内から第２検出器３０５の流路３０７に比較電極液を導入する（ステップＳ８０５）。

ここで、制御部１１５は、分注ノズル３０３の液面検知センサ１０２ｂにより希釈液の変化量を測定する（ステップＳ８０６）。ステップＳ８０７の変化量の判別方法は図３のフローチャートのステップＳ３１０と同様な手法を用いる。ここで液量が変化した場合は、第１電磁弁１０４の故障が考えられる（ステップＳ８１３）。

次に、第１電磁弁１０４と第２電磁弁３０８と第３電磁弁３０９を開き、第４電磁弁３１０を閉じ、シリンジ１０３は流路に正の圧力を加えることで、比較電極液ボトル３１１と希釈槽３１３に逆流を発生させる（ステップＳ８０８）。

次に、分注ノズル３０３の液面検知センサ１０２ｂによりに吐出後の希釈槽３１３の液量を測定する。ステップＳ８０９の吐出の判別方法は図３のフローチャートのステップＳ３０４と同様の手法を用いる（ステップＳ８０９）。ここで液量が増加した場合は、第２電磁弁３０８の故障が考えられる。以上のステップが正常に完了したら、流路系は正常であると判断し、測定を終了する（ステップＳ８１０）。

なお、本実施例においても実施例１の図２のフローチャートのように、故障を判定するための動作を分析処理時のフローチャートに追加してもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００，２００…自動分析装置、１０１…容器、１０２…液量センサ、１０２ｂ…液面検知センサ、１０３，２０８…シリンジ、１０４，１０５，２０７，２０９，３０８，３０９，３１０…電磁弁、１０６，１０９，１１０，１１１，１２０，２０２，２１２，３０６，３０７…流路、１０７…分岐部、１０８…排液部、１１２…ノズル、１１３…第１流路、１１４…第２流路、１１５…制御部、１１６…記憶部、１１７…出力部、１１８…入力部、２０１…フローセル検出部、２０３…反応容器、２０４…発光補助試薬容器、２０５…洗浄試薬容器、２０６…容器交換機構、２１０…分注機、２１１…試薬供給ボトル、２１３…検出器、２１７…大気圧開放部、３００…フロー型電解質濃度測定装置、３０１…分注ユニット、３０２…駆動機構、３０３…分注ノズル、３０４…第１検出器、３０５…第２検出器、３１１…比較電極液ボトル、３１３…希釈槽、３１４…電位測定部。

Claims (17)

1. 液体を収容する容器の液量を測定するセンサと、
   流路系と、
   前記流路系から液体を排出する排液部と、
   前記流路系の分岐部に接続され、流路内の圧力を変化させるシリンジと、
   制御部とを有し、
   前記流路系は、前記容器から液体を吸引または吐出するノズルから前記分岐部に至る第１流路と、前記分岐部から前記排液部に至る第２流路とを有し、前記第１流路上には前記第１流路を開閉する第１電磁弁を備え、前記第２流路上には前記第２流路を開閉する第２電磁弁を備えており、
   前記制御部は、前記シリンジ、前記第１電磁弁及び前記第２電磁弁を動作させて、前記容器、前記排液部及び前記流路系において所定の吸引、吐出及び排出動作を実施し、前記センサにより測定される液量に基づいて、前記流路系の異常の有無を判断する自動分析装置。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、予め定められた閾値と、前記所定の吸引、吐出及び排出動作後に前記センサにより測定した液量の差に基づいて、前記流路系の異常の有無を判断する自動分析装置。
3. 請求項１において、
   前記制御部は、前記所定の吸引、吐出及び排出動作前に前記センサにより測定した液量と、前記所定の吸引、吐出及び排出動作後に前記センサにより測定された液量との差に基づいて、前記流路系の異常の有無を判断する自動分析装置。
4. 請求項１において、
   出力部を有し、
   前記制御部は前記流路系に異常ありと判断した場合に、前記出力部にアラーム出力する自動分析装置。
5. 請求項１において、
   前記制御部は、前記第１流路及び前記第２流路に前記容器からの液体を満たした状態で前記第１電磁弁及び前記第２電磁弁を開放して前記シリンジに吐出動作を行わせることにより吐出動作を行い、前記センサにより測定した液量に基づき、前記流路系に含まれる流路のつまり、または前記シリンジの異常の有無を判断する自動分析装置。
6. 請求項５において、
   前記制御部は、前記流路系に含まれる流路及び前記シリンジが正常と判断される場合には、前記第２電磁弁を閉じて前記シリンジに吸引動作を行わせることにより前記容器に収容される液体の吸引動作を行い、前記センサにより測定した液量に基づき、前記第２電磁弁の異常の有無を判断する自動分析装置。
7. 請求項６において、
   前記制御部は、前記第２電磁弁が正常と判断される場合には、前記第１電磁弁を閉じて前記シリンジにより前記排液部への液体の排出動作を行い、前記センサにより測定した液量に基づき、前記第１電磁弁の異常の有無を判断する自動分析装置。
8. 反応液を収容する反応容器、洗浄試薬を収容する洗浄試薬容器、及び発光補助試薬を収容する発光補助試薬容器のいずれかの容器の液量を測定するセンサと、
   流路系と、
   前記流路系から液体を排出する排液部と、
   前記流路系の分岐部に接続され、流路内の圧力を変化させるシリンジと、
   制御部とを有し、
   前記流路系は、前記いずれかの容器から液体を吸引または吐出するノズルから前記分岐部に至る第１流路と、前記分岐部から前記排液部に至る第２流路とを有し、前記第１流路上には前記第１流路を開閉する第１電磁弁と前記ノズルと前記第１電磁弁との間にフローセル検出部とを備え、前記第２流路上には前記第２流路を開閉する第２電磁弁を備えており、
   前記制御部は、前記シリンジ、前記第１電磁弁及び前記第２電磁弁を動作させて、前記フローセル検出部による測定動作、前記洗浄試薬容器からの洗浄試薬の吸引動作、前記流路系に残る前記測定動作に使用した液体を前記排液部に排出する排出動作、前記発光補助試薬容器からの発光補助試薬の吸引動作を順に繰り返し行い、
   前記制御部は、第ｉ回目の前記測定動作後の前記洗浄試薬の吸引動作前に行う前記センサによる前記洗浄試薬容器の液量の第１の測定、及び前記第ｉ回目の前記測定動作後の前記発光補助試薬の吸引動作前に行う前記センサによる前記発光補助試薬容器の液量の第２の測定、の少なくともいずれか一方を行い、第（ｉ＋１）回目の前記測定動作後の前記洗浄試薬の吸引動作前に行う前記センサによる前記洗浄試薬容器の液量の第３の測定、及び前記第（ｉ＋１）回目の前記測定動作後の前記発光補助試薬の吸引動作前に行う前記センサによる前記発光補助試薬容器の液量の第４の測定、の少なくともいずれか一方を行い、
   前記制御部は、前記第１の測定結果及び前記第３の測定結果より算出される洗浄試薬量あるいは前記第２の測定結果及び前記第４の測定結果より算出される発光補助試薬量に基づき、前記流路系の異常の有無を判断する自動分析装置。
9. 請求項８において、
   前記制御部は、前記第１の測定結果及び前記第３の測定結果より算出される洗浄試薬量あるいは前記第２の測定結果及び前記第４の測定結果より算出される発光補助試薬量を予め定められた閾値と比較することにより、前記流路系の異常の有無を判断する自動分析装置。
10. 請求項８において、
    出力部を有し、
    前記制御部は前記流路系に異常ありと判断した場合に、前記第ｉ回目の前記フローセル検出部の測定結果に対して、前記出力部にアラーム出力する自動分析装置。
11. 請求項８において、
    前記制御部は、前記第１流路及び前記第２流路に前記いずれかの容器からの液体を満たした状態で前記第１電磁弁及び前記第２電磁弁を開放して前記シリンジに吐出動作を行わせ、前記センサにより測定した前記吐出動作前後の液量の差から算出される前記いずれかの容器への吐出量に基づき、前記流路系に含まれる流路のつまり、または前記シリンジの異常の有無を判断する自動分析装置。
12. 請求項１１において、
    前記制御部は、前記吐出量が正常と判断される場合には、前記第２電磁弁を閉じて前記シリンジに吸引動作を行わせることにより前記いずれかの容器に収容される液体の吸引動作を行い、前記センサにより測定した前記吸引動作前後の液量の差から算出される前記いずれかの容器からの液体の吸引量に基づき、前記第２電磁弁の異常の有無を判断する自動分析装置。
13. 請求項１２において、
    前記制御部は、前記第２電磁弁が正常と判断される場合には、前記第１電磁弁を閉じて前記シリンジに吐出動作を行わせることにより前記排液部への液体の排出動作を行い、前記センサにより測定した前記排出動作前後の液量の差から算出される前記いずれかの容器の液量の変化量に基づき、前記第１電磁弁の異常の有無を判断する自動分析装置。
14. 請求項１１〜１３のいずれか１項において、
    前記センサは液面検知センサであって、
    前記いずれかの容器の液面を検知するための吸引ノズルの前記液面への突入速度は分析動作時よりも遅く設定されている自動分析装置。
15. 希釈槽と、
    前記希釈槽の液面を検知する液面検知センサを備え、検体を前記希釈槽に分注する分注ユニットと、
    流路系と、
    前記流路系から液体を排出する排液部と、
    前記流路系の分岐部に接続され、流路内の圧力を変化させるシリンジと、
    制御部とを有し、
    前記流路系は、前記希釈槽から液体を吸引または吐出するノズルから前記分岐部に至る第１流路と、前記分岐部から比較電極液ボトルに至る第２流路とを有し、前記第１流路上には前記第１流路を開閉する第１電磁弁及び前記ノズルと前記第１電磁弁との間に第１検出器を備え、前記第２流路上には前記第２流路を開閉する第２電磁弁及び前記分岐部と前記第２電磁弁との間に第２検出器を備え、
    前記流路系の前記分岐部から前記排液部に至る流路には、前記分岐部と前記シリンジとの間に第３電磁弁を備え、前記シリンジと前記排液部との間に第４電磁弁を備え、
    前記制御部は、前記第１電磁弁及び前記第３電磁弁を開放し、前記第２電磁弁及び前記第４電磁弁を閉じて、前記シリンジに吸引動作を行わせることにより前記希釈槽に収容された希釈検体の第１の吸引動作を行った後、前記第３電磁弁を閉じ、前記第４電磁弁を開放して前記シリンジに第１の吐出動作を行わせ、前記分注ユニットの前記液面検知センサを用いて、前記第１の吸引動作及び前記第１の吐出動作の前後で前記希釈槽に収容された液体の液面を検出して算出される前記希釈検体の吸引量に基づき、流路のつまり、前記シリンジの異常、または前記第３電磁弁あるいは前記第４電磁弁の異常の有無を判断する自動分析装置。
16. 請求項１５において、
    前記制御部は、前記希釈検体の吸引量が正常である場合には、前記第２電磁弁及び前記第３電磁弁を開放し、前記第１電磁弁及び前記第４電磁弁を閉じて、前記シリンジに吸引動作を行わせることにより前記比較電極液ボトルに収容された比較電極液の第２の吸引動作を行い、前記分注ユニットの前記液面検知センサを用いて、前記第２の吸引動作の前後で前記希釈槽に収容された液体の液面を検出し、前記第２の吸引動作の前後の液面の変化量に基づき、前記第１電磁弁の異常の有無を判断する自動分析装置。
17. 請求項１６において、
    前記制御部は、前記第１電磁弁が正常と判断される場合には、前記第１電磁弁、前記第２電磁弁及び前記第３電磁弁を開放し、前記シリンジに第２の吐出動作を行わせ、前記分注ユニットの前記液面検知センサを用いて、前記第２の吐出動作の前後で前記希釈槽に収容された液体の液面を検出し、前記第２の吐出動作の前後の液面の変化量に基づき、前記第２電磁弁の異常の有無を判断する自動分析装置。

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