JPH01138463A - 自動化学分析装置のサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、医療検査の分野で用いられる自動化学分析装
置におけるサンプリング方法の改良に関するものである
。

（従来の技術） 最近の医療診断においては、血液や尿等で代表される体
液の検査が欠かせない要素の−っとなっているか、これ
らの検査に際しては、恒温に保持された反応槽内を移動
する反応セル内に検査対象である反応用試料と試薬とを
分注し、所定の反応時間の経過後に反応セル内の被測定
液に測定光を入射せしめ、その透過光を光分析手段に導
いて被測定液に係る吸光度を測定するという方法を用い
る。この場合、検査作業の効率化や使い易さの向上を目
的として自動化学分析装置を無駄のない形で使用する合
理的な測定方式か用いられるようになって来た。

この方式は一般にランダムアクセス方式と呼ばれるもの
て、患者検体（サンプルとも云う　）毎にその検体の検
査に必要な項目のみを次々に分析して行くという方式で
ある。これは、 （１）試薬・検体等に無駄か生しない。

（２）依頼項目が多種に亘る場合でも１反応セルに空き
が生じないため装置の公称処理能力がそのまま実際の検
査テストの能力となる。

（３）検査項目数に関係なく一般に装置がシンプルな構
成となる。

という優れた特徴があるため、最近ではこの種の自動化
学分析装置が主流になって来ている。

而して、自動化学分析装置では、各行程の処理を行うの
に必要なそれぞれの最低時間というものかあるから、た
とえ優れた特徴を有するランダムアクセス方式の装置で
も完全なランダム性を保持しつつその処理を行うとすれ
ば、処理能力に自ら限界というものが出て来る。

例えばサンプリングの場合を例に採って説明すると、サ
ンプリングの場合には、分注ノズルへの血清吸引、該ノ
ズルの移動、血清の分注、該ノズルの移動、分注ノズル
内外の洗浄等の各行程があり、これらの行程を精度を落
さず且つ出来る限り短時間で行なおうとしても限界的に
見て７〜８秒の時間は必要である。しかも、この７〜８
秒の必要時間は、その範囲内では充分な洗浄を行えずク
ロスコンタミネーションの生ずる虞れを残した時間でも
あるので、より完全な洗浄効果を望む場合には更にその
分に係る時間が必要となる。

また、他の行程においてもそれぞれに相当な時間を必要
とするから、完全なランダム性を保持しつつ分析を実施
する場合には、現在のランダムアクセス方式の装置での
処理能力は数百テスト／時がその限界となってしまう。

しかしここの程度の処理能力では、−日に極めて多くの
検体を検査しなければならない大病院等では能力的な面
で不足するのが現状である。

一方、処理能力の面からだけ見ると、例えば、中級程度
の処理速度である１２圓テスト／時の処理能力を有する
ランダムアクセス方式の装置もあるが、これにはランダ
ム性に制限があって使い難い面があった。即ち、従来の
この種装置では、予め４項目単位で検査項目が組合せで
あるため、その組合せと異る検査依頼があった時には、
依頼対象以外の項目に係るテストサイクルが空きのテス
トサイクルとなり、その結果、このケースでは処理能力
が半減してしまうという問題を生じる。

そのため、ランダム性に制限がなく、且つ、１２００テ
スト／時程度の処理能力を持つランダムアクセス方式の
装置が望まれている。

（発明か解決しようとする問題点） さて、１２００テスト／時の処理能力を達成するには、
３秒毎に１テストの分析を行うことが前提となるが、短
時間にサンプリングやデスベンシング（試薬分注）等を
行い得る画期的な技術が提案されている訳てはないから
、前述したランダムアクセスの要求を満たしつつ、３秒
サイクル毎にサンプリング、デスベンシング、測光、反
応セルの洗浄を行うことは、従来の技術では実現不可能
である。従って、従来の行程動作をそのままにして処理
能力だけを高速化するには、各機能をパラレルに設定す
るしかないか、このようにすると、分析精度や装置の複
雑化、大きさの点で種々の問題か発生する。

例えば、サンプリング機能を２機能付与してパラレル動
作を実施させようとすると、分注量が数乃至数十壓立と
少ないケースでは、複数本のノズルの１ＩＪｆに器差か
生じて分析精度を維持することか困難になり、また、デ
スベンシングをランダムに且つパラレル動作をもって３
秒間に１同突行させようとすると、試薬分注のノズルが
３本以上必要となる等機構が著しく複雑化して、実用的
ではなくなると云ワた問題を生しる。また１分析項目毎
に分注ポンプや分注ノズルを備えた所謂項目固定の分注
システムで行うと、機構や分析作業が複雑化して保守・
点検が大変なものとなる。しかし、ランダムアクセス方
式の自動化学分析装置には前述のような優れた特徴があ
るため、構成が簡単で且つ例えば１２００テスト／時程
度の高速処理を実現し得るようなサンプリング方法の出
現が強く望まれていた。

本発明は、この事情に鑑みてなされたもので、構成の簡
単な１本ノズルの分注システムを用い、高速処理が可能
で且つ高い精度のサンプリングを可能ならしめる新規な
自動化学分析装置のサンプリング方法を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この目的を達成するための本発明の構成は、検体をサン
プルカップから分注ノズル内に吸引し該ノズルを反応セ
ル位置に移動して反応セル内に吐出するピペッテング方
式を採る自動化学分析装置のサンプリング方法において
、前記検体の吸引・吐出の１サイクルを実施する際に、
洗浄水または押出し水の充填された分注ノズル内に、空
気・タミーサンプル・空気・複数テスト分に応じた量の
検体の順序で吸引し、該検体を一度に複数個の反応セル
内に吐出するようにしたことにある。

（作　用） この構成に基く本発明の作用は、同一検体のテスト中は
分注ノズルの洗浄を行わずに次々と吸引・吐出サイクル
を実施することにより、ランダム性を維持しつつ実際の
処理能力が公称の処理能力により近付くようになしたこ
とにある。

（実施例） 以下、−度に２回分の検体をサンプル分注ノズル内に吸
引する例に基いて本発明の詳細な説明する。

第１図は円形反応ラインを備えたランダムアクセス自動
化学分析装置に本発明のサンプリング方法を実施した場
合の原理を示すブロックダイヤグラムで、この例は、３
秒サイクルで１２００テスト／時を実施する場合を示す
。図中１本発明に係る自動化学分析装置のサンプリング
装置ｒは、環状に整列された多数の反応セル１１を保持
した円形の反応ラインデスク１０と、該デスク１０の周
囲に適宜に配設されたサンプリングデスク２ｏ・サンプ
ルノズル洗浄部３０・第１試薬デスク４ｏ・第２試薬デ
スク５０・測光光学系６０・洗浄乾燥部７０及び中央制
御部８０とから構成される。

その中で、前記反応ラインデスク１０は、１サイクル毎
にその１秒間で１周（または半周）と１ピツチ回転し且
つ残りの２秒間は停止する運動を繰返して、１サイクル
毎に反応セル１１を１ピツチづつ回転方向へ進ませる。

そして、該デスク１０の周囲には左側りに適宜の間隔を
置いて、洗浄乾燥位置１２・サンプル分注位置１３・第
１試薬分注位置１４・第２試薬分注位置１５が設定され
る。

尚、前記洗浄乾燥位置１２は、その中に■・■・■・■
・■の各指定位置を備え、後述する洗浄乾燥部７０がこ
れらの位置を利用して反応セル１１群の洗浄・乾燥を行
う。

前記サンプリングデスク２０は回転可能に構成され、そ
の上面には検体毎のサンプルカップ２１が載置される。

そして、第２図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、該デス
ク２０と前記反応ラインデスク１０との間に旋回または
移動可能に設けられたサンプリングアーム２２を用い、
前記サンプル分注位置１３に位置するサンプルカップ２
１内の検体を順次に反応セル１１に分注し得るように構
成される。

この場合、該サンプリングアーム２２は適宜のサンプリ
ングアーム制御部２３によって制御されるように構成さ
れ、しかも、その先端には、適宜構造のサンプル分注ノ
ズル２４と洗浄ノズル２５とを備える。尚、サンプル分
注ノズル２４は、図示なき適宜の分注ポンプに接続され
該ポンプの作動により検体の吸引・吐出動作を行い、ま
た、洗浄ノズル２５は、第２図（Ｂ）に示すように、こ
の分注ノズル２４に対して斜めに並ぶような姿勢で取付
けられ、その吐出水がサンプル分注ノズル２４の先端に
注がれるように構成される。

前記サンプルノズル洗浄部３０は、前記サンプリングア
ーム２２の分注時の移動経路内の途中位置、即ち、前記
サンプル分注位置１３におけるサンプルカップ２１と分
注対象の反応セル１１との間の中間位置に設けられる。

前記第１及び第２の試薬デスク４０・５０はそれぞれ回
転可能に構成され、それらの上面には測定に必要な多種
類の試薬容器４１及び５１が載置され、前記第１及び第
２の試薬分注位置１４・１５において、第１試薬アーム
４２及び第２試薬アーム５２を用いて各々の試薬容器４
１・５１内の試薬をサンプル分注済みの反応セル１１内
に分注する。尚、４３及び５３で示すものは第１試薬ア
ーム制御部及び第２試薬アーム制御部で、対象とするそ
れぞれの試薬アーム４２・５２の作動を制御する。

而して、１本のノズルを用いてピペッティングする方式
の試薬分注では、充分に洗浄を行わない限り試薬相互の
クロスコンタミネーションが問題となる。しかし、中速
処理以上のランダムアクセスの自動分析装置になると、
洗浄時間を充分に取ることが出来ないケースもあるため
この問題を生じる虞れがある。そのため、本実施例で用
いる第１及び第２試薬分注ノズル４４・５４には、いず
れもｍ６図及び第７図に示すような特殊な構造を持つ専
用ノズルを採用する。これは１本出願人の出願に係る昭
和６２年５月２０日出願の特願昭６２−１２１１０７号
に記載されたものと同構造であるが、今、第１試薬分注
ノズル４４を例に採ってその概略構成を説明する。

第６図において第１試薬分注ノズル４４は、ノズル基体
４４ａと内部の適宜高さ位置に気液分離膜４５を備えた
複数個のノズル分離部４４ｂとから成る組合せ式分注ノ
ズルとして構成される。この場合、前記ノズル基体４４
ａは、その下端部が気密構造を有する下向きの開口部４
４ｃとして形成され、基体上端部に取付けた連接パイプ
４４ｄを介して適宜の分注ポンプ（図示せず）に連通ず
る。また、前記開口部４４ｃには、前記ノズル分離部４
４ｂの」一端をワンタッチ操作で結合し得る適宜のワン
タッチ装着機構（図示せず）を備えるものとする。

また、前記ノズル分離部４４ｂは、その上端部が前記開
口部４４ｃ内に嵌合し得る構造であって、前記ワンタッ
チ装着機構による結合に都合のよい構造に形成される。

更に、前記気液分離膜４５は、気体は透過可能であるが
液体は透過させないという機能を有する部材として、耐
薬品性のプラスチック材またはセラミックス材等のポー
ラス構造から成る膜で構成されるか、例えばテフロン（
商品名）のような疎水性のポーラス膜で０．１乃至１終
１のポアサイズのものが好適である。そして、その高さ
方向の設置位置は、各々のノズル分離部４４ｂか予定す
る吸引量に適合するように決定される。

そして、この組合せ式分注ノズル４４は、第７図示のよ
うに、適宜の支柱４６によって水平方向には旋回可能に
且つ上下方向には昇降可能に設けられた第１試薬アーム
４２上にノズル基体４４ａだけが取付けられるように、
且つ、各ノズル分離部４４ｂが各々の試薬容器４１内に
直立的に挿入されるように配置される。尚、ノズル分離
部４４ｂの数は、検査で用いられる試薬の種類に対応し
た数のものを用意する。

前記測光光学系６０は、測定光源６Ｉ・反応液透過光６
２を検出する検出部６３・該検出部６３からの出力を処
理するプリアンプ６４及び演算表示部６５とから成るそ
れ自体公知の構造を有し、反応液透過光６２の光路か前
記反応セル１１の環状列を横切る適宜の位置に設けられ
る。

前記洗浄乾燥部７０は、適宜の洗浄制御部７１及び乾燥
制御部７２を備え、前記洗浄乾燥位置１２の各指定位置
値）・■・■・■・■に位置する反応セル１１群に対し
て、それ自体公知の方法で洗浄及び乾燥を行う。

前記中央制御部８０は、このサンプリング装置１全体を
所定のモート及びシーケンスに従って制御するためのも
のである。

次に、このような構成から成る自動化学分析装置のサン
プリング装置ｌの作用を説明するが、先ず、この装置ｌ
での検体測定手順を説明する。

前述したように該サンプリング装置ｌの反応ラインデス
ク１０は、１秒間で１周または半周と１ピッチ回転し且
つ２秒間停止する連動を繰返すが、その停止した２秒の
間に、一方では、洗浄乾燥位置Ｉ２の各指定位置■・■
・■・■・■を利用して反応セル１１の洗浄・乾燥動作
を行い、他方では、これと並行してサンプルの分注動作
と試薬の分注動作とを、それぞれの設定位置１３・１４
・１５において実施する。この場合の各機能毎の動作は
以下の通りである。

［サンプリングの動作ｌ 前述したような３秒サイクルで１２００テスト／時の処
理速度をもってサンプリングを行うには、先ず、１回の
サンプリング動作で特定のサンプルカップ（例えば２１
ａ）から２テスト分の量の検体ａをサンプル分注ノズル
２４内に吸引する。

その要領は、第３図（Ａ）に示すように、予め洗浄水（
押出し水）１０１の充填されたサンプル分注ノズル２４
内に、先ず空気１０２を例えば１０．１吸引し、次に、
同図ＣＢ）に示すようにダミーサンプル１０３を５乃至
１０用文吸引する。これは、後で吸引する検査用の検体
ａが洗浄水によって希釈されないようにするためである
。その後、同図（Ｃ）に示すように、再び空気１０４を
１０用文と２テストに必要な量のサンプル１０５とを吸
引する。この場合、必要なサンプル量とは、実際に反応
セルｌｌ内に吐出される量と分注デッドボリューム量１
０６とを合算した量とする。

そして、このような要領で一度に吸引した２テスト分の
サンプル１０５を、６秒間で２個の反応セル（例えば１
ｌａ−１ｌｂ　）内に分注するが、２回目の分のサンプ
ル＋０５については、同図ＣＤ）に示すように、前述の
分注デッドボリューム量１０６の分が吐出されずに残る
ように分注する。

而して、同一検体ａによる所定項目数のテストを引続き
実施する場合には、この２テスト分吸引・吐出のサイク
ルを必要項目を満たす数だけ繰返して行う。この場合、
検査項目が奇数である時は以下のように実施する。即ち
、このケースでは、最終サンプリングの時に同時に３テ
スト分の検体ａを吸引し、先ず２回分を前述の要領でｌ
ｌａ・ｌｌｂの反応セル内に吐出する。そして、次のサ
イクルて第３の反応セル（例えばｌｌｃ　）がサンプル
分注位置１３に来た際に、最終テストの検体ａを該第３
反応セルｌｌｃ内に分注するようにする。

但し、同一検体ａを引続きサンプリングするケースでは
、使用済みのサンプル分注ノズル２４を洗浄せずにその
まま使用して吸引・吐出を行うが、この時には、前述の
分注デッドボリューム量１０６の分の吸引は必要なくな
るので、検体ａの吸引量は実際の吐出量だけで良いこと
になる。

さて、同一検体ａのテストが全て終了した時には、その
直後の３秒間を使って、使用済みの分注ノズル２４をサ
ンプルノズル洗浄部３０に移動して所定の洗浄を行う。

その要領は、第４図に示すように、サンプル分注ノズル
２４内部の洗浄は、該分注ノズル２４に充填された洗浄
水１０１を分注ポンプで押出して吐出させることにより
行い、分注ノズル２４の先端外部の洗浄は、斜めに並設
された洗浄ノズル２５からの吐出水１０７で行う。その
ため、本発明の方法では、分析作業が特定の検体ａから
次順位の検体すへ変わる度毎に１す、イクル（３秒間）
だけサンプルの分注動作が行われず、その間のサンブリ
ンクは空きサイクルとなって分析作業か中断される。

尚１前述のサンプリングに際し、数ＩＬＩという微量の
検体を精度良く且つ高速で分注するには、サンプリング
の途中において、サンプル分注ノズル２４の先端に付着
した微量のサンプルを、前述の洗浄ノズル２５からの若
干量の吐出水１０７により打ち落すようにすると良い。

そして、このようにして異る検体毎のテストを次々に続
けて行く。

［試薬の分注動作］ 本実施例における試薬の分注システムは、第１及び第２
の試薬アーム４２・５２とという２セツトから成るノズ
ルアームと、組合せ式分注ノズルとして構成された第１
及び第２の試薬分注ノズル４４・５４とを使用する特殊
な分注システムをもって、それぞれ３秒毎に反応セルｌ
ｌ内に分注される。

以下、第１試薬分注位置１４における試薬の分注動作を
例にして説明する。

先ず、専用のノズル分離部４４ｂをそれぞれの試薬容器
／Ｉｌ内に直立的に挿入して置く。

試薬の吸引に際しては、第１試薬アーム４２を対象とす
る試薬容器４１の位置に移動させ、その位置で該アーム
４２を下降さゼてアーム４２側のノズル基体４４ａと試
薬容器４１側のノズル分離部４４ｂとを結合し、第１試
薬分注ノズル４４を通常の分注ノズルの姿に完成させる
。そして、完成状態の第１試薬分注ノズル４４をもって
試薬容器４１から所定量の試薬を吸引した後、第１試薬
アーム４２を上昇させて目的とする反応セル１１の位置
に移動し、分注ノズル４４内の試薬を反応セル１１内に
分注する。

試薬分注を終了した後は、再び前記試薬容器４１の位置
に第１試薬アーム４２を移動させ、ノズル分離部４４ｂ
を試薬容器４１内に戻した後にこれをノズル基体４４ａ
から分離して、次の試薬吸引に備えるというものである
。この場合、専用ノズルであることから洗浄行程が不要
となるため、充分な精度を維持しつつ１本のノズルちり
６秒間で吸引・移動・吐出か可能となる。また、専用ノ
ズルを使用しているためクロスコンタミネーションの虞
れか全くなくなる。

このような構成であるから、図示例のサンプリンク方法
を用いて同一検体を２項目以上に亘ってテストする時に
は、第５図のテスト・モートに示すように、各検体の変
り日毎に１サイクル分の分析されない空きサイクル（図
のＸ記号踊分）が生しる。しかし乍ら、たとえ検体毎に
空きサイクルか生したとしても単位サイクル出りの所要
時間を大幅に短縮し得るのて、実際の医療検査、即ち、
中規模病院等における一日の処理対象の検体数か１００
以下、ｌ検体当りの検査項目数が平均１０項目前後であ
るという現状を考慮した場合には、装置としての稼動効
率を大幅に向上させ得る。

即ち、図示例のサンプリング方法を適用した時の自動化
学分析装置における処理能力（テスト／時　）は、 となるから、前述したように一日の処理対象の検体数か
１００であると仮定した場合には、公称処理能力１２０
０テスト／時を有する装置では、＝　１２００−１００
＝Ｉ　　Ｚｏ。

という高い稼動効率となる。

このような構成であるから、本発明のサンプリング方法
では、サンプリングに際して検体を高速で且つ精度良く
分注出来、しかも、検体の無駄が少なく、クロスコンタ
ミネーションも防止し得るという利点を生ずる。また、
サンプリングの途中て分注ノズルの先端に付着した検体
を洗浄水で打落すように構成した場合には、微量の検体
をも高速で精度良く分注することが可能となる。

以上一実施例について説明したか、本発明はこれに限定
されるものではなく、その要旨を変更せざる範囲内て、
種々に変形実施することか可能である。例えば図示実施
例では一度に２回分の検体を吸引する例を示したが、こ
れは代表例であって広く複数回分の場合に適用出来るも
のである。

［発明の効果］ 以上述べた通り本発明を用いる時は、構成の簡単な１本
ノズルの分注システムを用い、高速処理が可能て且つ高
い精度のサンブリンクを可能ならしめる新規な自動化学
分析装置のサンプリング方法を実現することか出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は円形反応ラインを備えたランダムアクセス式の
自動化学分析装置に本発明のサンプリング方法を実施し
た場合の原理を示すブロックダイヤグラム、第２図（Ａ
）及び（Ｂ）は本発明のサンプリンク方法の動作を説明
するための説明図で、（Ａ）　ｙｌは概略平面図を、（
Ｂ）　＄はその概略斜視図をそれぞれ示す。第３図（Ａ
）乃至（Ｄ）はサンプル吸引及び吐出時における分注ノ
ズル内の液構成を説明するための説明図て、（Ａ）　＠
は所定μの空気を吸引した時の状態を、（Ｂ）、、ｌは
空気とダミーサンプルとを吸引した後の状態を、（Ｃ）
　、ｌは引続き２テストに必要な分の量のサンプルを吸
引した後の状態を、（Ｅｌ）　Ｃは２テスト分のサンプ
ルを吐出した後の状態をそれぞれ示す。第４図はサンプ
ル分注ノズルの洗浄時の状態を示す説明図、第５図は本
発明のサンプリング方法を採用した自動化学分析装置の
テスト・モードを示すサイクル図、第６図は本実施例に
使用する試薬分注ノズルの一例を示す概略構成図、第７
図はその使用例を示す概略斜視図である。 １１−反応セル　　　　　　２１−サンプルカップ２２
−サンプリングアーム　２４−分注ノズル２５−洗浄ノ
ズル　　　３０−サンプルノズル洗浄部４１・５１−試
薬容器　　　　４２−第１試薬アーム４４・５４−第１
・第２試薬分注ノズル４４ａ−ノズル基体　　　　４４
ｂ−ノズル分離部４５−気液分離膜　　　　　６〇−測
光光学系７〇−洗浄乾燥部　　　　　１０１−洗浄水１
０２・１０４−空気　　　　　１０３−ダミーサンプル
１０５一検体（サンプル）１０７−吐出水１０６−分注
デッドボリューム量 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　近　　藤　　　　　猛第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）検体をサンプルカップから分注ノズル内に吸引し
   、該ノズルを反応セル位置に移動して反応セル内に吐出
   するピペッテング方式を採る自動化学分析装置のサンプ
   リング方法において、前記検体の吸引・吐出の１サイク
   ルを実施する際に、洗浄水または押出し水の充填された
   分注ノズル内に、空気・ダミーサンプル・空気・複数テ
   スト分に応じた量の検体の順序で吸引し、該検体を一度
   に複数個の反応セル内に吐出することを特徴とする自動
   化学分析装置のサンプリング方法。
2. （２）前記サンプリング方法は、同一検体を複数サイク
   ルに亘ってテストする際に、各サイクルで前記分注ノズ
   ルの洗浄を行わず、別検体のテストとの変り目において
   １テストサイクルを使って分注ノズルの洗浄を実施する
   ものである特許請求の範囲第１項に記載の自動化学分析
   装置のサンプリング方法。
3. （３）前記サンプリング方法は、前記分注ノズルの先端
   に付着した微量のサンプルを、サンプリング途中におい
   て別の洗浄ノズルからの吐出水により打ち落すものであ
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の自動化学
   分析装置のサンプリング方法。