JP7379692B2 - 自動分析装置および反応容器の挿入方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動分析装置に関する。

自動分析装置は、患者から供される血液や尿等の検体に含まれる特定成分を分析する装置であり、病院や検査施設で用いられる。検体中の特定成分を分析するのに先立ち、インキュベータにおいて、検体と試薬を混合させた混合液を所定の温度、例えば人体温に近い３７℃付近で反応させる。

特許文献1には、テーパ形状の反応容器が挿入される孔近傍以外の箇所のインキュベータにポリエチレン製の断熱材を取り付けることが開示される。

国際公開第２０１８／１４７０２９号

しかしながら特許文献１では、インキュベータが有する孔に反応容器、特に円筒形状の反応容器を円滑に挿入することに対する配慮がなされていない。円筒形状の反応容器はテーパ形状の反応容器よりも分析に要する検体の液量を低減できるものの、インキュベータの孔へ挿入するときの抵抗が増す。挿入時の抵抗の増加は、インキュベータへの反応容器の搭載を不確実にし、自動分析装置の処理能力を低下させる場合がある。

そこで本発明は、インキュベータが有する孔に反応容器を円滑に挿入可能な自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、検体を分析する自動分析装置であって、前記検体と試薬との混合液を収容する反応容器が挿入される孔を有するインキュベータと、前記インキュベータに未使用の反応容器を移送し、前記孔に挿入する移送部と、を備え、前記孔の入り口には、自己潤滑性を有する部材である潤滑部材が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、インキュベータが有する孔に反応容器を円滑に挿入可能な自動分析装置を提供することができる。

生化学検査用の自動分析装置の一例の概略構成を示す平面図。 インキュベータの一例を示す斜視図。 反応容器が孔に挿入される様子を示す図。 図２のＡ－Ａ断面を示す図。 反応容器の一例を示す図。 潤滑部材の一例を示す図。 ガイド溝に突出部が嵌合する様子を示す図。 潤滑部材が取り付けられた箇所の拡大平面図。 図８のＤ－Ｄ断面を示す図。 潤滑部材が取り外されたインキュベータの一例を示す斜視図。 免疫学検査用の自動分析装置の一例の概略構成を示す平面図。

以下、添付図面に従って本発明に係る自動分析装置の好ましい実施例について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図１を用いて生化学検査用の自動分析装置１００の全体構成の一例を説明する。自動分析装置１００は、検体搬送路１０３、試薬ディスク１０４、移送部１０９、インキュベータ１０５、分光光度計１１５、制御部１１１を有する。以下、各部について説明する。なお図１の左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸、紙面と直交する方向である鉛直方向をＺ軸とする。

検体搬送路１０３は、検体を収容する複数の検体容器１０１が搭載される検体ラック１０２を検体分注部１０６がアクセス可能な位置へ搬送する。検体容器１０１に収容される検体はインキュベータ１０５に保持される反応容器１１４へ検体分注部１０６によって分注される。

移送部１０９は、トレーに配置される消耗品である反応容器１１４や分注用チップをグリッパにより把持して移送する。移送部１０９によってトレーからインキュベータ１０５へ移送される反応容器１１４は、検体と試薬との混合液の収容に用いられ、分析毎に交換される。すなわち移送部１０９は、未使用の反応容器１１４をインキュベータ１０５へ移送する。

試薬ディスク１０４には試薬を収容する複数の試薬容器１１２が保管される。試薬の劣化を軽減するために試薬ディスク１０４の内部は常温よりも低温に保たれる。また試薬ディスク１０４は試薬ディスクカバー１１３によって覆われる。なお図１では試薬容器１１２の配置例を表すために、試薬ディスクカバー１１３の一部のみが示される。試薬容器１１２に収容される試薬は、検体が分注された反応容器１１４へ試薬分注部１０７によって分注される。

インキュベータ１０５は、検体と試薬との混合液が収容される複数の反応容器１１４を保持するとともに、混合液を反応させるために所定の温度、例えば３７℃付近に保たれる。混合液は、所定の温度に保たれるインキュベータ１０５に反応容器１１４が保持される過程で所定の時間をかけて反応させられることによって、分析に用いられる反応液になる。

分光光度計１１５は、反応容器１１４に収容される反応液に含まれる特定成分を分析するために、反応液の吸光度を測定する。分光光度計１１５は、インキュベータ１０５に隣接して配置され、光源や分光素子、光検出器を有する。光源にはハロゲンランプが、分光素子には回折格子が、光検出器には光電子増倍管やフォトダイオード等が用いられる。光源から放射される光は分光素子によって測定波長に分光されてから反応容器１１４に収容される反応液へ照射され、反応液を透過した光の強度が光検出器によって検出される。ある波長λに関する吸光度Ａ_λは、反応液に照射された光の強度Ｉ_λ０と反応液を透過した光の強度Ｉ_λとを用いて次式によって算出される。

Ａ_λ＝ｌｏｇ（Ｉ_λ０／Ｉ_λ） … （式１）
また吸光度Ａ_λは、光路長Ｌと反応液に含まれる特定成分の濃度Ｃに比例するので、次式が成り立つ。

Ａ_λ＝ε・Ｌ・Ｃ … （式２）
ここでεは特定成分の種類毎に定められる比例定数である。すなわち反応液の透過光の強度Ｉ_λから算出される吸光度Ａ_λの値と光路長Ｌとから特定成分の濃度Ｃが算出される。

制御部１１１は、各部の動作を制御するとともに、分析に必要にデータの入力を受け付けたり、分析の結果を表示したり記憶したりする装置であり、例えばコンピュータである。

図２を用いてインキュベータ１０５の構成例について説明する。図２のインキュベータ１０５は、中心軸２００を回転軸として所定の時間が経過する毎に所定の角度で回転する円環形状である盤体２０１、ヒータ２０４、断熱材２０５を有する。以下、各部について説明する。なお盤体２０１の径方向をＲ軸、周方向をθ軸、中心軸２００と平行な方向である鉛直方向をＺ軸とする。

盤体２０１は反応容器１１４が挿入される複数の孔２０２を外周に沿って有する。なお図２では、図面を簡略化するため、一つの孔２０２のみが示される。孔２０２のそれぞれの入り口には自己潤滑性を有する部材である潤滑部材２０３が設けられる。自己潤滑性とは、その素材自身の摩擦係数が極めて小さいことを言う。潤滑部材２０３は、少なくとも盤体２０１の摩擦係数よりも小さい摩擦係数を有する材質であり、例えばＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro-Ethylene）やポリアセタール、超高分子ポリエチレン、モノマーキャストナイロン等である。孔２０２の入り口に潤滑部材２０３が設けられることにより、反応容器１１４を孔２０２へ円滑に挿入することができる。

図３に示すように、孔２０２に反応容器１１４が斜めに挿入された場合にも円滑な挿入が可能である。移送部１０９のグリッパは、孔２０２の開口部から所定距離だけ反応容器を深く押し込んでから把持を解除するのが望ましい。尚、グリッパは、反応容器１１４を孔２０２の真上から垂直に降ろすことが望ましいが、反応容器１１４を意図的に潤滑部材２０３に接触させてから把持を解除してもよい。

ヒータ２０４は、盤体２０１の側面外周を覆うように配置される帯状の発熱抵抗体であり、盤体２０１に設けられる図示されない温度計の測定値に基づいて供給電力が制御される。断熱材２０５は、ヒータ２０４の外周と盤体２０１の底面を覆うように配置される熱伝導率の比較的低い材質である。ヒータ２０４の加熱と断熱材２０５の断熱とにより盤体２０１が所定の温度に保たれ、孔２０２に挿入される反応容器１１４内の混合液の反応が進み、反応液が生成される。

インキュベータ１０５の側面には測光用孔２０６が設けられ、分光光度計１１５による反応液の吸光度の測定に用いられる。測光用孔２０６は、反応容器１１４が挿入される孔２０２毎に設けられても良いし、孔２０２の何個か置き、例えば孔２０２の一つ置きに設けられても良い。

図４を用いて、潤滑部材２０３が設けられる位置と、測光用孔２０６についてさらに説明する。潤滑部材２０３はＰＴＦＥ等の樹脂材であって熱伝導率が比較的低いので、盤体２０１から反応容器１１４への伝熱を阻害しないように孔２０２の入り口に配置される。特に反応容器１１４に収容される混合液への伝熱を阻害しないように、少なくとも混合液の液面よりも高い位置に設けられることが好ましい。

測光用孔２０６は、インキュベータ１０５の径方向に孔２０２を介して内周側と外周側とが通じるように設けられる。すなわち、光源から放射され分光素子によって分光された光がいずれか一方の測光用孔２０６を通じて反応容器１１４に収容される反応液に照射されるとともに、反応液を透過した光が他方の測光用孔２０６を通じて光検出器に検出される。

図５を用いて、反応容器１１４の一例について説明する。図５には、反応容器１１４をＲ方向から見た側面図と、側面図のＢ－Ｂ断面図が示される。図５の反応容器１１４は突出部５０１と二つの透光面５０２を有し、突出部５０１と透光面５０２が設けられる箇所以外は円筒形状である。すなわち反応容器１１４の大半は円筒形状である。
二つの透光面５０２は平行であり、一方は分光された光が入射する面であり、他方は反応液の透過光が通過する面である。孔２０２に挿入される反応容器１１４は、透光面５０２が測光用孔２０６と向き合うように配置されることが好ましい。透光面５０２が測光用孔２０６と向き合うように配置されたとき、二つの透光面５０２の間の距離が光路長Ｌとなる。

突出部５０１は反応容器１１４の側面から突出する部分であり、Ｚ軸と平行な反応容器１１４の中心軸の周りにおいて透光面５０２に対して所定の角度を有するように設けられる。例えば突出部５０１が透光面５０２と平行になるように、透光面５０２に対する突出部５０１の角度を０°にする。

ある光路長Ｌを確保するとき、テーパ形状の反応容器は鉛直軸と側面とのなす角度が小さくなるに連れて分析に要する検体の液量を低減でき、なす角度が０°、すなわち反応容器１１４が円筒形状のときに最小の液量になる。その一方で、なす角度が小さくなるに連れて、インキュベータ１０５が有する孔２０２へ反応容器１１４を挿入するときの抵抗が増す。挿入時の抵抗の増加は、インキュベータ１０５への反応容器１１４の搭載を不確実にし、自動分析装置１００の処理能力を低下させる場合がある。本実施例では、インキュベータ１０５が有する孔２０２の入り口に潤滑部材２０３が配置されるので、反応容器１１４が孔２０２へ円滑に挿入され、自動分析装置１００の処理能力を維持できる。

図６を用いて、潤滑部材２０３の一例について説明する。図６には、潤滑部材２０３をＺ方向から見た平面図と、平面図のＣ－Ｃ断面図と、潤滑部材２０３の斜視図が示される。図６の潤滑部材２０３は、反応容器１１４が通過する開口とともに、円筒部６０１、ツメ６０２、面取り部６０３、ガイド溝６０４を有する。

円筒部６０１は、潤滑部材２０３と孔２０２との位置合わせのために、孔２０２の上端に嵌め込まれる円筒形状を有する部分である。すなわち、円筒部６０１の外径は、孔２０２の上端の内径とほぼ一致する。

ツメ６０２は、自己潤滑性を有する潤滑部材２０３がインキュベータ１０５から脱落することを防止するために、インキュベータ１０５と噛み合う部分である。すなわち、反応容器１１４が潤滑部材２０３にわずかに触れただけでも、インキュベータ１０５に対して滑りやすい潤滑部材２０３は脱落する場合があるので、インキュベータ１０５とツメ６０２を噛み合わせることによって潤滑部材２０３の脱落を防止する。

面取り部６０３は、反応容器１１４が潤滑部材２０３に挿入されるときの抵抗を軽減するために、潤滑部材２０３の開口の縁に設けられ孔２０２の側が低い傾斜面である。なお自己潤滑性を有する潤滑部材２０３の摩擦係数は極めて小さいので、面取り部６０３は必ずしも設けられなくても良い。

次に、指向部について説明する。指向部とは、反応容器１１４の透光面５０２を所定の方向に向かせる機能を有する部位を示す。

指向部の一例としてのガイド溝６０４は、透光面５０２を測光用孔２０６と向き合わせる機能を有し、突出部５０１が嵌合する溝である。すなわち、透光面５０２に対する突出部５０１の角度が０°である場合、インキュベータ１０５の周方向に沿ってガイド溝６０４が設けられる。ガイド溝６０４はＹ溝形状となっており、ガイド溝６０４に対して突出部５０１が多少ずれていても、図７のようにＹ溝に沿うようにずれが補正され、反応容器１１４の位置決め精度が確保される。なお透光面５０２を測光用孔２０６の方向に向かせられるのであれば、指向部はガイド溝６０４に限定されない。例えば、ガイド溝６０４に相当する部位を凸形状とし、突出部５０１に相当する部位を凹形状としても良い。

図８と図９を用いて、潤滑部材２０３が取り付けられたインキュベータ１０５に挿入された反応容器１１４について説明する。なお反応容器１１４の透光面５０２に対する突出部５０１の角度は０°であり、潤滑部材２０３のガイド溝６０４はインキュベータ１０５の周方向に沿って設けられる。反応容器１１４の突出部５０１が潤滑部材２０３のガイド溝６０４に嵌合することにより、反応容器１１４の透光面５０２は測光用孔２０６と向き合い、分光光度計１１５の光路軸８０１と垂直になる。

図１０を用いて、潤滑部材２０３が取り外されたインキュベータ１０５の一例について説明する。図１０のインキュベータ１０５は、隣接する孔２０２の間に、周方向に沿う孔間溝１００１を有する。孔間溝１００１は潤滑部材２０３のガイド溝６０４と平行に設けられ、反応容器１１４の突出部５０１が嵌合する。反応容器１１４の突出部５０１がガイド溝６０４とともに孔間溝１００１にも嵌合することにより、突出部５０１の接触面積が増え、反応容器１１４が回転しづらくなり、透光面５０２を分光光度計１１５の光路軸８０１と垂直にし易くなる。また孔間溝１００１はインキュベータ１０５の盤体２０１と同心円状に設けられるので、加工が容易である。

以上説明したように、本実施例によれば、インキュベータ１０５が有する孔２０２の入り口に自己潤滑性を有する潤滑部材２０３が設けられるので、反応容器１１４は孔２０２に円滑に挿入される。このような円滑な挿入は、インキュベータ１０５への反応容器１１４の搭載を確実にするので、自動分析装置１００の処理能力が維持できる。

実施例１では、生化学検査用の自動分析装置１００について説明した。本実施例では、図１１に示す抗原抗体反応を利用する免疫学検査用の自動分析装置１００について説明する。なお実施例１との違いは、分析に係る構成であり、分光光度計１１５の代わりにプレウォッシュ部１０８と分析部１１０が設けられる点である。

プレウォッシュ部１０８は、分析に不要な成分を反応液から分離する装置である。本実施例では、抗体を付着させた磁性微粒子を含む試薬が用いられ、インキュベータ１０５における免疫反応によって検体中の被測定物質である抗原が磁性微粒子に付着する抗体と結合する。免疫反応後の反応液が収容される反応容器１１４は、プレウォッシュ部１０８に移送され、磁場の利用によって磁性微粒子に結合していない成分、すなわち分析に不要な成分が分離される。不要な成分が分離された反応容器１１４は、インキュベータ１０５に戻され、インキュベータ１０５の回転によって分析部１１０がアクセス可能な位置まで搬送された後、分析部１１０へ移送される。

分析部１１０は、移送された反応容器１１４に収容される不要な成分が分離された反応液を分析する。分析部１１０は、光源や分光素子、光検出器を有するとともに、分析の再現性を維持するために温度を調整する機能を有する。分析される反応液を収容する反応容器１１４はインキュベータ１０５から分析部１１０へ移送された後、分析部１１０によって分析される。

本実施例のインキュベータ１０５においても、孔２０２の入り口には自己潤滑性を有する潤滑部材２０３が設けられるので、反応容器１１４は孔２０２に円滑に挿入される。なお本実施例のインキュベータ１０５には測光用孔２０６はあってもなくても良い。

実施例１では、指向部としてのガイド溝６０４が一つのみの場合を説明した。本実施例では、ガイド溝６０４が複数の場合について説明する。

例えば、ガイド溝６０４が２つの場合は、突出部５０１も２つとしても良い。この場合、２点の嵌合位置を持つことで位置決め精度がより向上する。２つのガイド溝６０４及び突出部５０１は対向する位置にあっても良いし、任意の角度差でも良い。形状に関しても１つ目の突出部と２つ目の突出部は別形状としても良い。ガイド溝が２つに対して、突出部５０１は１つでも良く、ガイド溝６０４と突出部５０１の数は揃っていなくても良い。更に、ガイド溝６０４の数は突出部５０１以上であれば、孔２０２に設置できる範囲において、限定されるものではない。

以上、本発明の複数の実施例について説明した。本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形しても良い。例えば、インキュベータ１０５の形状は、図２に示されるような円環形状であっても良いし、反応容器１１４が直線状に配列される形状であっても良い。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。

１０１：検体容器、１０２：検体ラック、１０３：検体搬送路、１０４：試薬ディスク、１０５：インキュベータ、１０６：検体分注部、１０７：試薬分注部、１０８：プレウォッシュ部、１０９：移送部、１１０：分析部、１１１：制御部、１１２：試薬容器、１１３：試薬ディスクカバー、１１４：反応容器、１１５：分光光度計、２００：中心軸、２０１：盤体、２０２：孔、２０３：潤滑部材、２０４：ヒータ、２０５：断熱材、２０６：測光用孔、５０１：突出部、５０２：透光面、６０１：円筒部、６０２：ツメ、６０３：面取り部、６０４：ガイド溝、８０１：光路軸、１００１：孔間溝

Claims (8)

1. 検体と試薬との混合液が収容される反応容器が挿入される孔を有するインキュベータと、
   未使用の反応容器を前記インキュベータに移送し、前記孔に挿入する移送部と、を備え、
   前記孔の入り口には、自己潤滑性を有する部材である潤滑部材が設けられ、
   前記潤滑部材は、前記反応容器に収容される混合液の液面よりも高い位置に設けられることを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   前記反応容器は、分析用の光が透過する平坦な面である透光面を有し、
   前記潤滑部材は、前記透光面を所定の方向に向かせる指向部を有することを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項２に記載の自動分析装置であって、
   前記反応容器は、側面から突出する突出部をさらに有し、
   前記指向部は前記突出部と嵌合する溝であるガイド溝を有することを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項３に記載の自動分析装置であって、
   前記インキュベータは、前記ガイド溝と平行な溝を有することを特徴とする自動分析装置。
5. （削除）
6. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   前記潤滑部材の材質は、ＰＴＦＥ、ポリアセタール、超高分子ポリエチレン、モノマーキャストナイロンのうちのいずれかであることを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   前記潤滑部材は、前記インキュベータと噛み合うツメを有することを特徴とする自動分析装置。
8. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   前記潤滑部材は、前記孔の側が低い傾斜面である面取り部を有することを特徴とする自動分析装置。

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