JP7195359B2 - 自動分析装置 - Google Patents
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Description
自動分析装置の測定方法は、試料中の分析対象成分と反応し、反応液の色が変わるような試薬を用いる分析法(比色分析)と、対象成分と直接あるいは間接的に特異的に結合する物質に標識体を付加した試薬を用い、標識体をカウントする分析法(免疫分析)に大別される。
自動分析装置におけるサイクルタイムの定義としては、一般的に一つの反応容器に測定用の試料を分注してから次の反応容器に試料を分注するまでの時間を指す。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図1に、本発明の一実施形態に係る自動分析装置の全体概略構成図を示す。図1に示すように自動分析装置100は、主として、試料を収容する複数の試料容器15を搭載するラック16、ラック16を所望の位置へ搬送する試料搬送機構17、反応容器2を周方向に沿って(円周状に)所定の間隔にて相互に離間するよう複数格納する反応ディスク1、種々の試薬を収容する試薬ボトル10を周方向に沿って(円周状に)複数格納する試薬ディスク9、試料容器15内の試料を反応容器2へ所定量分注する試料分注機構11、試薬ボトル10内の試薬を反応容器2へ所定量分注する試薬分注機構7、分注された試料と試薬を反応容器2内で攪拌し混合する攪拌機構5、反応容器2内の試料と試薬の混合物の反応過程及び反応後の反応液を測定する測定部4、測定が終了した後に反応容器2を洗浄する洗浄機構3、及びこれらの動作を制御するコントローラ21より構成される。
攪拌機構5は、例えば、先端に設けられた攪拌翼或いはへら状の棒(図示せず)を備え、攪拌翼或いはへら状の棒(図示せず)を反応容器2内の試料と試薬との混合液である反応液に浸潤させて回転することにより攪拌する。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
先ず、図3に示すように、コントローラ21は、入力部211、入力I/F212、計測値取得部213、試料分注機構制御部214、試薬分注機構制御部215、記憶部216、試料搬送機構制御部217、反応ディスク回転制御部218、攪拌機構制御部219、洗浄機構制御部220、分析項目濃度演算部221、出力部222、及び出力I/F223を備え、これらは、内部バス224を介して相互に接続されている。計測値取得部213、試料分注機構制御部214、試薬分注機構制御部215、試料搬送機構制御部217、反応ディスク回転制御部218、攪拌機構制御部219、洗浄機構制御部220、及び分析項目濃度演算部221は、例えば、図示しないCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサ、各種プログラムを格納するROM、演算過程のデータを一時的に格納するRAM、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、CPUなどのプロセッサがROMに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をRAM又は外部記憶装置に格納する。なお、本実施例では、説明の便宜上、計測値取得部213、試料分注機構制御部214、試薬分注機構制御部215、試料搬送機構制御部217、反応ディスク回転制御部218、攪拌機構制御部219、洗浄機構制御部220、及び分析項目濃度演算部221を、それぞれ異なる機能ブックにて示すが、これらのうち、任意の組み合わせの制御部としての機能ブロックとし、当該制御部が各機能を実現する複数のプログラムを実行するよう構成しても良い。
記憶部216は、上述の試料の種別、分析項目、分析項目に応じた試料及び試薬の分注量(液量)、反応ディスク回転制御部218により求められた1サイクルで移動する反応容器2の数A及びサイクル数B並びに回転数C、計測値取得部213によるAD変換及び/又は平滑化(ノイズ除去)等の処理後の吸光度の測定値に加え、予め設定された吸光度と分析項目の濃度値との関係を示す検量線を格納している。
試料分注機構制御部214は、記憶部216へアクセスし、試料の種別、分析項目、及び分析項目に応じた試料の分注量(液量)を読み出し、当該試料の分注量(液量)に対応するシリンジポンプのストローク量を、試料分注機構11に接続される試料用ポンプ18cに出力I/F223を介して制御信号(制御指令)として出力する。また、試料分注機構制御部214は、試料分注機構11を構成する試料ノズル11aを試料容器15へ円弧を描くよう動作させ所定量の試料を吸引させた後、反応容器2へ円弧を描くよう動作させ試料を吐出するよう制御する。
洗浄機構制御部220は、出力I/F223を介して洗浄機構3に接続される洗浄用ポンプ20及び真空ポンプ22へ駆動指令を制御信号として出力し、計測終了後の反応液を収容する反応容器2内の反応液を真空ポンプ22により吸い出すと共に、洗浄用ポンプ20により当該反応容器2を洗浄する。
また、図2の下図に示すように、サイクル[19](19サイクル目)以降の洗浄可能な反応容器(図中黒丸で示す)についても、5分割されたブロックの中に分かれて配置されることが分かる。具体的には、洗浄機構3による反応容器2の洗浄に2サイクル必要である場合を想定すると、図2の下図に示すように、第1ブロック中の相互に隣接するサイクル[21]及びサイクル[26]、第3ブロック中の相互に隣接するサイクル[23]及びサイクル[28]、第5ブロック中のサイクル[20]及びサイクル[25]、第2ブロック中の相互に隣接するサイクル[22]及びサイクル[27]、第4ブロック中の相互に隣接するサイクル[19]及びサイクル[24]の中から、レイアウトし易い位置に洗浄機構3を配置することが可能となる。すなわち、洗浄機構3による洗浄可能な相互に隣接する5サイクル飛びの2サイクルの反応容器の位置がB個所(5個所)にほぼ均等分散して現れることになるので、洗浄機構3の設置位置としてB個所(5個所)選択肢を得ることができるので、最適なレイアウト検討をする上で非常に有利となる。
なお、本実施例では図2の上図及び図4に示すように、反応容器2-1が23サイクル目で位置するサイクル[23]及び、反応容器2-1が28サイクル目で位置するサイクル[28]の位置に洗浄機構3を配置し、反応容器2-1の洗浄を行う場合を示している。
また、本実施例によれば、分析終了後の反応容器についてもBサイクル毎の反応容器が隣接して現れ、この洗浄可能な連続した反応容器の列が反応ディスク上のB個所にほぼ均等分散して現れることになるので、洗浄機構の設置位置としてB個所選択肢を得ることができるので、最適なレイアウト検討をする上で非常に有利となる。
記憶部216は、上述の試料の種別、分析項目、分析項目に応じた試料及び試薬の分注量(液量)、反応ディスク回転制御部218aにより求められた1サイクルで移動する反応容器2の数A(A=A1+A2)及びサイクル数B並びに回転数C、計測値取得部213によるAD変換及び/又は平滑化(ノイズ除去)等の処理後の吸光度の測定値に加え、予め設定された吸光度と分析項目の濃度値との関係を示す検量線を格納している。
試料分注機構制御部214は、記憶部216へアクセスし、試料の種別、分析項目、及び分析項目に応じた試料の分注量(液量)を読み出し、当該試料の分注量(液量)に対応するシリンジポンプのストローク量を、試料分注機構11に接続される試料用ポンプ18cに出力I/F223を介して制御信号(制御指令)として出力する。また、試料分注機構制御部214は、試料分注機構11を構成する試料ノズル11aを試料容器15へ円弧を描くよう動作させ所定量の試料を吸引させた後、反応容器2へ円弧を描くよう動作させ試料を吐出するよう制御する。
洗浄機構制御部220は、出力I/F223を介して洗浄機構3に接続される洗浄用ポンプ20及び真空ポンプ22へ駆動指令を制御信号として出力し、計測終了後の反応液を収容する反応容器2内の反応液を真空ポンプ22により吸い出すと共に、洗浄用ポンプ20により当該反応容器2を洗浄する。
図6では実施例1と同様に、反応ディスク1に周方向に沿って(円周状に)所定の間隔にて相互に離間するよう28個の反応容器2-1~2-28が格納されている。反応ディスク1は、矢印にて示すように、1サイクルで時計回りに反応容器2で17個分の回転と停止を繰り返し、5サイクルで反応容器2が17×5=85個分、すなわち、反応容器2の総数28個×3周+反応容器2を1個分=85個と、5サイクル後に反応ディスク1は3回転+反応容器2が1個分移動した位置で停止するという関係は同じとする。但し、図6に示す状態から自動分析装置100aは、反応ディスク1が時計回りに9個(A1)の反応容器分移動した後、一度停止し、この状態を図7に示す。その後、残りの8個(A2)の反応容器分移動および停止し、1サイクル分の動作を終える。
また、図7の下図に黒丸にて示すように、洗浄機構111は、サイクル[22]及びサイクル[27]、サイクル[19]及びサイクル[24]、サイクル[21]及びサイクル[26]、サイクル[23]及びサイクル[28]、サイクル[20]及びサイクル[25]の中から、レイアウトし易い位置に洗浄機構を配置することが可能となる。図7の上図では、洗浄機構111が洗浄位置63及び洗浄位置64に位置する(停止する)サイクル[22]の反応容器2-22及びサイクル[27]の反応容器2-23にアクセス可能なように配置された場合を示している。
記憶部216は、上述の試料の種別、分析項目、分析項目に応じた試料及び試薬の分注量(液量)、反応ディスク回転制御部218bにより求められた1サイクルで移動する反応容器2の数A(A=A1+A2+A3)及びサイクル数B並びに回転数C、計測値取得部213によるAD変換及び/又は平滑化(ノイズ除去)等の処理後の吸光度の測定値に加え、予め設定された吸光度と分析項目の濃度値との関係を示す検量線を格納している。
試料分注機構制御部214は、記憶部216へアクセスし、試料の種別、分析項目、及び分析項目に応じた試料の分注量(液量)を読み出し、当該試料の分注量(液量)に対応するシリンジポンプのストローク量を、試料分注機構11に接続される試料用ポンプ18cに出力I/F223を介して制御信号(制御指令)として出力する。また、試料分注機構制御部214は、試料分注機構11を構成する試料ノズル11aを試料容器15へ円弧を描くよう動作させ所定量の試料を吸引させた後、反応容器2へ円弧を描くよう動作させ試料を吐出するよう制御する。
洗浄機構制御部220は、出力I/F223を介して洗浄機構3,111,112に接続される洗浄用ポンプ20及び真空ポンプ22へ駆動指令を制御信号として出力し、計測終了後の反応液を収容する反応容器2内の反応液を真空ポンプ22により吸い出すと共に、洗浄用ポンプ20により当該反応容器2を洗浄する。
図9では実施例1と同様に、反応ディスク1に周方向に沿って(円周状に)所定の間隔にて相互に離間するよう28個の反応容器2-1~2-28が格納されている。反応ディスク1は、矢印にて示すように、1サイクルで時計回りに反応容器2で17個分の回転と停止を繰り返し、5サイクルで反応容器2が17×5=85個分、すなわち、反応容器2の総数28個×3周+反応容器2を1個分=85個と、5サイクル後に反応ディスク1は3回転+反応容器2が1個分移動した位置で停止するという関係は同じとする。但し、図9に示す状態から自動分析装置100bは、反応ディスク1が時計回りに9個(A1)の反応容器分移動した後、一度停止し、この状態を図10に示す。その後、反応ディスク1は時計回りに1個(A2)の反応容器分移動および停止し、この状態を図11に示す。更にその後、反応ディスク1は7個(A3)の反応容器分移動し停止することで、1サイクル分の動作を終える。図9に示すように、反応ディスク1上の反応容器2はサイクル[1]~サイクル[5]の反応容器停止位置を基準にB分割(5分割)され、それぞれ、サイクル[1]~サイクル[5]の反応容器からB=5サイクル飛びで反応容器2が時計方向に隣接して並んでおり、サイクル[1]から始まる第1ブロック101とし、サイクル[2]から始まる第2ブロック102、サイクル[3]から始まる第3ブロック103、サイクル[4]から始まる第4ブロック104、サイクル[5]から始まる第5ブロック105とする。
また、洗浄機構111は、第1ブロック101中のサイクル[21]及びサイクル[26]、第3ブロック103中のサイクル[23]及びサイクル[28]、第5ブロック105中のサイクル[20]及びサイクル[25]、第2ブロック102中のサイクル[22]及びサイクル[27]、第4ブロック104中のサイクル[19]及びサイクル[24]の中から、レイアウトし易い位置に洗浄機構を配置することが可能となる。図10では、洗浄機構111が洗浄位置63及び洗浄位置64に位置する(停止する)サイクル[22]の反応容器2-22及びサイクル[27]の反応容器2-23にアクセス可能なように配置された場合を示している。
試薬分注機構7はサイクル[1]の反応容器2-1が位置する(停止する)試薬吐出位置76の方が図10における第1試薬吐出位置71よりも第1試薬の吐出に都合が良い場合には、図10のタイミングではなく、図11の試薬吐出位置76に位置する(停止する)反応容器2-1に試薬ディスク9に格納される試薬ボトル10より試薬を吸引し、吸引した試薬を反応容器2-1へ吐出する構成としても良い。試料吐出位置41にはサイクル[7]の反応容器2-19が、試料吸引位置42にはサイクル[12]の反応容器2-20が、試料吸引位置41の反時計方向隣りの試料吸引位置48にはサイクルの反応容器2-19が位置する(停止する)。このことから図10の状態において、試料分注機構11が試料の吸引を行わない場合には、上記試料吐出位置41、試料吸引位置42、及び試料吸引位置48の3個所の何れかの位置から前処理済み試料を吸引、又は試料容器15から試料を吸引し、次のサイクルにおいて、試料分注機構11が試料吐出位置41で前処理済み試料又は試料容器15内の試料を吐出することが可能となる。
また、洗浄機構112は、第1ブロック101中のサイクル[21]及びサイクル[26]、第3ブロック103中のサイクル[23]及びサイクル[28]、第5ブロック105中のサイクル[20]及びサイクル[25]、第2ブロック102中のサイクル[22]及びサイクル[27]、第4ブロック104中のサイクル[19]及びサイクル[24]の中から、レイアウトし易い位置に洗浄機構112を配置することが可能となる。図11では洗浄機構112が洗浄位置65及び洗浄位置66に位置する(停止する)サイクル[22]の反応容器2-22及びサイクル[27]の反応容器2-23にアクセス可能なように配置された場合を示している。
本実施例では攪拌機構115を1台有する構成であることから、1個所のみで試料と試薬の混合物である反応液を攪拌する場合においても、測定時間とユニットレイアウトを最適化可能である。
2・・・反応容器
2-1~2-28・・・反応容器
3,111,112・・・洗浄機構
4・・・測定部4
5,115・・・攪拌機構
7・・・試薬分注機構
7a・・・試薬ノズル
9・・・試薬ディスク
10・・・試薬ボトル
11・・・試料分注機構
11a・・・試料ノズル
13,30,32・・・洗浄槽
15・・・試料容器
16・・・ラック
17・・・試料搬送機構
18a・・・試薬用ポンプ
18c・・・試料用ポンプ
20・・・洗浄用ポンプ
21,21a,21b・・・コントローラ
22・・・真空ポンプ
41・・・試料吐出位置
42,48・・・試料吸引位置
43,51,53,71・・・第1試薬吐出位置
44,52,54,72・・・第2試薬吐出位置
45,55・・・第1撹拌位置
46,56,57・・・第2攪拌位置
47,・・・吸光度測定位置
61,62,63,64,65,66・・・洗浄位置
73・・・第3試薬吐出位置
75・・・攪拌位置
76・・・試薬吐出位置
100,100a,100b・・・自動分析装置
101・・・第1ブロック
102・・・第2ブロック
103・・・第3ブロック
104・・・第4ブロック
105・・・第5ブロック
211・・・入力部
212・・・入力I/F
213・・・計測値取得部
214・・・試料分注機構制御部
215・・・試薬分注機構制御部
216・・・記憶部
217・・・試料搬送機構制御部
218,218a,218b・・・反応ディスク回転制御部
219・・・攪拌機構制御部
220・・・洗浄機構制御部
221・・・分析項目濃度演算部
222・・・出力部
223・・・出力I/F
224・・・内部バス
Claims (7)
- 分注された試料と試薬を収容し得る反応容器を、円周状に所定の間隔にて相互に離間するよう複数格納する反応ディスクと、
前記反応容器に所定量の試料を分注する試料分注機構と、
前記反応容器に所定量の試薬を分注する試薬分注機構と、
反応容器内の試料と試薬の混合物の反応過程及び/又は反応後の反応液を測定する測定部と、
前記反応ディスクにおいて隣接する2つの反応容器に対応する領域に配置され、測定後の反応容器を洗浄する洗浄機構と、
前記反応ディスクに格納される反応容器の数をN、B(B>2)サイクル後に前記反応ディスクがC(C>1)回転±1個の反応容器分移動し、1サイクルで移動する反応容器の数をA(N>A>N/B+1)としたとき、NとAは互いに素であり、BとCは互いに素であり、A×B=N×C±1の関係が成立するように、1サイクルで反応容器が周方向にA個分移動するよう前記反応ディスクを駆動制御するとともに、当該隣接する2つの反応容器を洗浄するように前記洗浄機構を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
当該1サイクルにおいて複数回に分けて前記反応ディスクの回転と停止を行うように、前記反応ディスクを駆動制御することを特徴とする自動分析装置。 - 請求項1に記載の自動分析装置において、
前記コントローラは、
1サイクルで移動する反応容器の数A(N>A>N/B+1)を、A=A1+A2として2分割し、当該1サイクルにおいて、反応容器を周方向にA1個分移動させて停止したのちに、反応容器を周方向にA2個分移動させて停止するように、前記反応ディスクを駆動制御することを特徴とする自動分析装置。 - 請求項1に記載の自動分析装置において、
前記コントローラは、
1サイクルで移動する反応容器の数A(N>A>N/B+1)を、A=A1+A2+A3として3分割し、当該1サイクルにおいて、反応容器を周方向にA1個分移動させて停止したのちに、反応容器を周方向にA2個分移動させて停止し、さらに、反応容器を周方向にA3個分移動させて停止するように、前記反応ディスクを駆動制御することを特徴とする自動分析装置。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の自動分析装置において、
前記反応容器に分注された試料と試薬を攪拌する攪拌機構を備え、
前記反応ディスクにおける前記試料分注機構による試料分注位置を基準として、前記反応ディスクが1サイクルで反応容器を周方向にA個分移動させる位置に、前記攪拌機構が配置されることを特徴とする自動分析装置。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の自動分析装置において、
前記コントローラは、
前記反応ディスクにおける前記試料分注機構による試料分注位置に対応する一の反応容器を基準として、前記反応ディスクが周方向にBサイクル移動するごとに、前記反応ディスクにおける前記一の反応容器の位置が、当該移動方向に沿って時計回りまたは反時計回りに一つずつ移動するように、前記反応ディスクを駆動制御することを特徴とする自動分析装置。 - 請求項2に記載の自動分析装置において、
前記試薬分注機構は、
前記反応ディスクにおける前記試料分注機構による試料分注位置に対応する一の反応容器を基準として、前記反応ディスクが反応容器を周方向にA1個分移動させて停止したとき、前記一の反応容器に試薬を分注可能に構成されていることを特徴とする自動分析装置。 - 請求項3に記載の自動分析装置において、
前記試薬分注機構は、
前記反応ディスクにおける前記試料分注機構による試料分注位置に対応する一の反応容器を基準として、前記反応ディスクが反応容器を周方向にA1個分移動させて停止したとき、前記一の反応容器に第1の試薬を分注可能であって、かつ、前記反応ディスクが反応容器を周方向にA2個分移動させて停止したとき、前記一の反応容器に第2の試薬を分注可能に構成されていることを特徴とする自動分析装置。
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