JPH0354474A - 自動分析装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動分析装置に係り、特に液体試料分注時のキ
ャリオーバー，試料飛散防止に好適な分注装置に関する
。

〔従来の技術〕

現在、自動分析装置では，試料容器にて装置にセットさ
れた液体試料を、分注装置にて別箇所に設置されている
反応容器中に移送，分注し，前記反応容器中に、更に反
応試薬を分注し、一定時間反応させた後、光学的に被測
定項目の濃度を測定する方式を採用しているものが多い
。第１図に、自動分析装置の分析部構成の一例を示す。

第ｌ図に於て、分注アーム１の先端部には分注ノズル２
が設置されており、分注アーム１は、主軸３に固定され
ており、主軸３を支点として、上下、及び回転動作を行
う。又、前記分注アーム１と近接して、それぞれ個別に
回転動作を行う反応テーブル４，試料テーブル６，試薬
テーブル８が設置されている。反応テーブル４には複数
の反応容器５がセットされており、分注動作時、所定の
反応容器を回転動作により、分注ノズル２の回転軌跡上
の所定の分注位置へと移送する。又，分析すべき試料は
試料容器７内に互々分取され、試料テーブル６にセット
される。又、各項目の分析に必要な試薬を収納した試薬
容器９は試薬テーブル８にセットされる。上記試料容器
７，及び試薬容器９も、前記反応容器５と同様，各設置
テーブルの回転動作により、各々所定の分注位置に移送
される。又、各試料、及び試薬間のキャリオーバーを防
止するため、洗浄ユニット１０により分注ノズル２の洗
浄を行う。上記の各ユニットの動作により、所定の反応
容器中に、所定の試料、及び試薬が順次分注される。又
、各反応容器５は、図示していない恒温装置により一定
温度に保たれており、所定時間反応を行わせた後、図示
していない光度計により、被測定項目の濃度測定を行う
。

しかしながら，上記構威の自動分析装置では、分注ノズ
ル２を、液体試料、又は液体試薬中に一定量浸漬させ、
各試料，試薬の分注を行うため、分注ノズル２への試料
，試薬の付着に起因するキャリオーバー（汚染）が発生
し、且つ、分注ノズル２に付着した試料，試薬が、反応
容器５に移送される際飛散する。又、洗浄ユニット１０
では水等の洗浄液中にて洗浄を行うため、洗浄後、分注
ノズルに付着した洗浄液が試料容器７，試薬容器９中に
持込まれ，試料，試薬が薄められる。この様に、分注時
、分注ノズル２への液付着，飛散りは、装置の分析性能
を及び安全性を著しく低下させる要因となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの対策として、従来は、分注量の比較的少ない試
料の分注と、試薬分注とを互々別個の装置で行い、試料
／試薬間のキャリオーバーを防止し，且つ試料分注ノズ
ル径を可能な限り細くし、液付着量の低減を図っている
。しかしながら，分注装置の試料／試薬分離はそのまま
、装置全体の大形化，複雑化となり、小形装置への適用
は困難である．又，近年、分析項目は多岐に渡り、特に
免疫反応を用いたウイルス，ホルモン等希薄物質を高感
度で測定するため、試料量も従来の生化学測定に比べ大
量に用いるものも多く、分注量範囲の拡大が要求され、
且つ処理能力を保持するためには分注ノズルを細くする
事は困難な状況にある。

又特開昭６２−１８２６６５号に記載の様に分注ノズル
をデイスポーサブルチップ化する事により、項目間のキ
ャリオーバーを防止し、且つ洗浄工程を廃止する方法も
行われているが、上記チップの供給、及び廃棄処理機構
やチップ着脱機構が必要となり、装置の大形化，コスト
アップとなる。又、ランニングコストがアップする他、
チップ径が金属製ノズルに比べ太くなるため、試料容器
部には大きな開口部が必要となるが，試料の微量化、及
び試薬が高価なため，特に分析に長時間を要する免疫反
応を用いた装置では、試料・試薬の自然蒸発を極力減ら
すために上記開口部は可能な限り狭めたいとの要求ガ増
えており，デイスポチップでの対応は困難である。

この様に、現状では、小形（例えば卓上形自動分析装置
）、低価格な自動分析装置に適用可能な分注装置での，
液付着，飛散り対策は全く不十分であり、上記小形装置
に適用可能な，簡便，低価格な分注装置を提供するのが
本発明の目的である。

〔ｌｉａ！題を解決するための手段〕

前述の、液体の分注ノズルへの付着、あるいは分注ノズ
ルに付着した液の飛散りを防止するには、一連の分注動
作をゆっくり行えば良い。即ち、試料吸引のため、一定
長さだけ試料中に浸漬した分注ノズルを、速いスピード
で上昇させ、液面より抜くと、試料の粘性のため、分注
ノズル近傍領域の試料には上昇方向の速度が与えられ分
注ノズルと共に試料液表面を脱し、分注ノズルに付着し
たり、又液滴となってノズル先端に移動する。しかし、
ここで分注ノズルをゆっくりと上昇させると、試料の上
昇速度が小さいため、試料同士の結合力が大きいため、
分注ノズルが余程汚れていない限り、試料はほとんど付
着しない。又，付着液の飛散りについては、分注ノズル
の回転速度を遅くし、起動／停止時の加速度変化を小さ
くする事で防止する事が出来る。しかしながら、上記分
注速度は自動分析装置の処理能力（単位時間当りの分析
項目数）に直結しており、分注速度を上げ、分注に要す
る時間の短縮を図る事は処理能力アップには不可欠要素
であり，単純に分注動作を低速化する事は出来ない。

上記問題点は、分注装置の駆動源としてパルスモータ等
の制御可能なモータを用い，一連の分注動作は装置の処
理能力仕様を満足する様に設定し、その一連動作の内、
液付着、及び試料飛散に拘わる動作、即ち液中より分注
ノズルを抜く場合、及び試料吸引後，分注ノズルを反応
容器側へ移送させる場合の動作のみ、駆動モータの速度
パターンを切替え、低速動作を行わせる事により解決さ
れる。

〔作用〕

液体試料分注に伴う分注ノズルへの試料付着、及び飛敗
りは以下の様に発生する。

工）試料吸引後、分注ノズルを試料中より抜く際、分注
ノズルに付着し，且つ，反応容器への移送時に、上記付
着試料が飛散する。

２）分注ノズル洗浄後、洗浄液より分注ノズルを抜く際
，洗浄液が分注ノズルに付着し、更に試料吸引の為、試
料容器位置へ移送する際上記洗浄液が飛散したり、又、
飛散しないまま次の試料吸引過程で、分注ノズルと共に
試料中に挿入され，試料薄まりの原因となる。

この為、一連の分注動作の内、試料、及び洗浄液中より
分注ノズルを抜く場合、及び、試料分注後の、反応容器
への移送動作のみ低速で行わせる様、駆動モータの動作
パターンを切替える事により，前述の様に分注ノズルへ
の液付着，更には付着液の飛散を防止する事が出来、且
つ処理能力の低下なく、単一モータの制御である為、分
注装置の単純化，小形化が実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、図により詳細に説明する。

第ｌ図にて示した構戊を有する自動分析装置に於ける代
表的分注方式を第２図に示す。第１図にて試料テーブル
６と試薬テーブル８は同心円状に配置されており、試料
、及び試薬の分注は単一の分注装置にて兼用されている
。即ち、試料、及び試薬の分注は同一の分注装置で行う
事により，装置の小形化，簡略化を図っている。

一連の分注動作を第２図により説明する。尚，本図にて
分注アーム１は、図示していないピペツタ機構と、チュ
ーブ，切替弁等を介して接続されており，上記ピペツタ
機構により所定量の試料・試薬の吸引・吐出を行う。

分注動作に入る前、分注アームエは装置のリセット動作
等により，あらかじめ所定の位置（例えば洗浄装置上）
に位置決めされている。そして、分注動作が開始すると
，まず，所定の試料（試薬）工１を分注する為、分注位
置に位置決めされた試料容器（試薬容器）７上に回転移
送され（■）、試料容器７上に位置決めされる。次に、
試料吸引を行う為、分注ノズル２は下降し、試料ｌｌ中
に所定量浸漬される（■）。この時、分注ノズルの浸漬
量は、分注装置に付加されている液面検知機能により制
御する事が出来る。分注ノズル２が試料液中に侵潰され
ると、前述のピペツタ機構により所定量の試料工１が分
注ノズル２内に吸引され、この吸引動作の終了が確認さ
れると、分注ノズル２は上昇し，試料１１を離脱し、上
死点にて停止する（■）。次に、吸引した試料１１を反
応容器５内に分注する為、回転動作により、分注位置に
位置決めされた反応容器５上に移送される（■）。

所定の反応容器５上に位置決めされた分注ノズル２は、
吸引した試料１１を反応容器５内に吐出する為、下降し
、反応容器内の所定の位置まで下降し，停止する（■）
。分注ノズル２が反応容器内に所定量挿入されると、前
述のピペツタ機構により、吸引した試料の内、所定量だ
け反応容器内に吐出する。この吐出動作が終了すると、
分注ノズル２は再び上死点位置まで上昇する（■）６上
死点に移送された分注ノズル２は、分注ノズル２を洗浄
するために、回転動作により洗浄装置上に移送される（
■）。洗浄装置１０上に位置決めされた分注ノズル２は
下降し、洗浄装置１０内に所定量挿入される（■）。こ
の状態で洗浄装置１０に設置されているニツプル１２よ
り洗浄液１３が吐出され、分注ノズル２の外側を洗浄す
ると同時に分注ノズル２より洗浄液１３を吐出する事に
より、分注ノズル２内部をも洗浄する。所定時間，洗浄
を行った後、分注ノズル２は上死点位置まで上昇し（■
）、再び（ａ）〜（ｅ）の分注動作を繰返す事により、
試料，及び試薬の分注を順次行う。

上述の分注動作を実現する分注装置の一実施例の構成図
を第３図に示す。

分注ノズル２は分注アーム１の先端部に設置されており
、分注アーム１は、上下，回転動作可能な主軸３に固定
されている。主軸３はスプライン形状をなしており、リ
ニアガイド１６により，ガタつきなく保持されるｆｔＩ
造となっている。主軸３はリニアガイド１６とメタル軸
受工５によりべ−ス１４に取付けられており，更にリニ
アガイド１６は、ボールベアリング１７により保持され
、回転動作が可能となっている。すなわち、主軸３は、
リニアガイド１６とのかん合により、上下動作を行うと
同時に、回転運動については、ボールベアリング１７に
よりリニアガイド１６と一体となり回転を行う。又、主
軸３はスライダ１８と結合されており、このスライダ１
８には、図示していないリニア軸受が組込まれており、
これにより、主軸３と平行にベース１４に取付けられて
いるガイド軸１９に沿って上下動作が可能となっている
。

即ち、スライダ１８は、ガイド軸１９に保持され、主軸
３と平行運動を行う事が出来る。更にスライダ１８には
ラック２０が取付けられており、ピニオン２２を介し、
上下駆動用パルスモータ２１により、上下動作を与えら
れる。上下駆動用パルスモータ２１により、スライダ１
８に上下動作を行わせ，スライダ１８と主軸３を連動す
る事により、主軸３、そして分注アーム１を上下動作さ
せる。

又、リニアガイドｌ６には、ハウジング２５を介しプー
り２６が取付けられており、回転駆動用パルスモータ２
３とタイミングベルト２４により連結されている。即ち
、回転駆動用パルスモータ２３を駆動する事により、タ
イミングベルト２４を介し、リニアガイド１６に回転運
動を与え、リニアガイド１６と主軸３が回転方向に一体
運動する事により、分注アーム１に回転動作を与える事
が出来る。上記の様、第３図記載の分注機構では，上下
用、及び回転用２個のパルスモータを制御する事により
、分注アーム｛に回転、及び上下動作を個別に与える事
が出来る。

第４図、及び第５図には、バルスモー夕の駆動パルスレ
ートを示す。第４図には上下駆動用パルスモータ２ｌの
パルスレートを、第５図には回転駆動用パルスモータ２
３のパルスレートを示す。

本図にて，各パルスレートの左側が起動時のスローアッ
プ、右側が停止時のスローダウン状態を示す。例えば、
上下動作を高速度で行わせる場合は、第４図（ａ）のパ
ルスレートとなり、起動パルス数３　０　０ｐｐｓ（パ
ルス／ｓ）で起動し、１７００ｐｐｓまでの加速を２５
パルスで行わせる，この時の加速に関する時間は２５ｍ
Ｓである。上下動作の場合，液中に浸漬した分注ノズル
２をいかにゆっくり、そして静かに抜くかが重要であり
，（ｂ）に示す様に、上昇速度を１７００ｐｐｓから７
　０　０　ｐｐｓに下げる他，スローアンプパルス数を
２５パルスから５０パルスに増す事により、上昇時の加
速度の低下を図っている。又、上昇速度を７００ｐｐｓ
以下に下げた場合、パルスモータ２１より発生する振動
が急激に増し、この振動が分注ノズル２に伝わり、液の
付着，飛散を逆に増してしまうため、低速度値の限界は
，使用する分注装置固有の値となる． 上記高速動作，及び低速動作という２種の動作を分注ノ
ズル２に行わせるのに、プログラムソフトにて，上下，
及び回転用パルスモータ互々の駆動パルスレートをルー
チン動作内の動作内容に応じ、適宜書替える事により実
現している。即ち、上下用，回転用それぞれ単一の駆動
パルスモー夕のパルスレートを書替える事により複数の
動作パターンが可能となる。これにより，単一の分注装
置により、各動作に最適な動作パターンが選択可能とな
る。

第６図、及び第７図に分注装置の上下，回転動作につい
てのタイムチャートを示す。ここで，第６図には試料分
注時のタイムチャートを示し，第７図には試薬分注時の
タイムチャートを示す。図中の高速上昇，低速回転等の
指示は、第４図、及び第５図に記載したパルスレートの
内、高速用，低速用いずれのパルスレートで動作するか
を示す。

又、分注動作は、試料・試薬分注共に１サイクル１８秒
である。又、分析に於では血清等の生体試料に対し複数
の反応試薬を分注する場合がほとんどである為、１サイ
クルにて、試料の分注は１回行うのに対し、試薬分注は
２回行うよう設定されている。又、試薬に比べ、血清等
の試料は粘性ははるかに大きく、又、分注ノズル２や配
管系でつまり等を発生し易く、且つ感染の危険も大きい
ため、試料の吸引，吐出、及び分注ノズル２の洗浄に多
くの時間を要する。この為、試料と試薬の分注動作は全
く異なる場合が多く，第６図，第７図に示す様に異なる
タイムチャートで、それぞれ試料，試薬用分注装置を別
個に装備し、個別に分注動作を行う場合がほとんどであ
る。それに対し、本実施例では、あらかじめ、試料用，
試薬用という２種類のタイムチャートを用意し、且つ、
この２つのタイムチャートが１サイクル動作の始点、及
び終点にて、互々が矛盾無く継続できる様設定し、分注
すべき対象物に応じタイムチャート自体を選択，動作さ
せる事により、１台の分注装置にて、試料・試薬両方の
分注を行っている。次に第６図にて、試料分注動作を説
明する。動作内容は、第２図に記載したものと同一であ
るが、サイクルの最初に分注ノズル２の洗浄工程から入
っている。

まず，時刻０．１（Ｓ）にて初期位置から洗浄位置まで
高速回転移・動し、回転動作終了後、時刻０．５で洗浄
装置内に高速下降し、洗浄液にて分注ノズル２の内外周
の洗浄を行う。洗浄終了後、そのまま高速上昇させると
前述の様に水滴付着要因となるため、上昇パルスレート
を低速用に切替え、時刻８．７　にて低速上昇させる。

但し、この時、分注ノズル２は洗浄液中に浸漬した状態
で低速上昇させる必要がある。この為、洗浄装置は第２
図（Ｃ）に記載の通り、洗浄装置１０下部の廃液用穴径
を絞り、分注ノズル２から吐出される試料濃度の高い液
は直接排出するが，ニツプルから吐出される洗浄液は、
洗浄動作中、洗浄装置内にたまる構造となっている。又
、パルスレートの書替えには、書替えの時間が必要であ
り、本実施例では、書替え時，対象となるパルスモータ
の停止時間を０．５Ｓ以上確保している。洗浄装置は上
死点まで低速で上昇した後試料を吸引する為、試料吸引
位置まで回転移動するが、洗浄液飛散り防止の為、回転
動作は低速で行う。尚、この回転，及び洗浄装置から上
昇パルスレートは、いずれも洗浄時間中に低速に変更し
ている。時刻ｉｏ．ｏ　で試料容器７内に下降し、所定
量試料吸引後、再び時刻１３．０で低速上昇する。ここ
で、試料粘性等の原因により、吸引動作に比べ、実際に
分注ノズル２内への吸引に遅れが発生するため，吸引動
作終了〜上昇動作の間に静定時間を設けている。分注ノ
ズル２上昇後、反応容器５位置まで低速回転にて分注ノ
ズル２を移送する。ここで、反応容器位置での下降量が
、試料容器に比べ大きく、又、反応テーブル４の停止時
間の制限より、反応容器位置での下上動作は高速で行う
必要があるため、低速回転動作中に上下用パルスレート
を高速用に変更し、時刻１４．８　にて高速下降し，試
料吐出後高速上昇し、洗浄位置まで高速回転し、以下、
同様の動作を繰返す，試料吸引から試薬吸引に移る場合
、第６図の時刻↓８．０　から、第７図の時刻０に連結
される。ここで、試薬分注用タイムチャート移行直後の
回転動゛作は高速用であるため、試料吐出動作中に、回
転用パルスレートを高速用に変更しておく必要がある。

第７図に示す試薬分注タイムチャートでは、１サイクル
当り，２回の試薬分注が必要であり、試料分注時に比べ
時間的余裕が無いこと、又試薬粘性は小さく，且つ、本
実施例にて使用している試薬容器９では、試薬の自然蒸
発防止の為、容器開口部にシリコンゴムを貼付，密閉し
、試薬吸引時には、分注ノズル２を上記シリコンゴムを
貫通させる為、分注ノズル２上昇時．分注ノズル２に付
着した試薬はシリコンゴムにてぬぐい取られるため、試
料吸引時と異なり、試薬吸引時も全て高速にて動作して
いる。但し、洗浄後の上昇動作のみ、低速にて行ってい
る。この際、パルスレートの変更は洗浄動作中に行い、
次の試薬吸引の為の下降動作は高速にて行わせるため、
洗浄装置からの上昇終了〜試薬吸引時下降開始間でパル
スレートを高速に変更を行っている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、１台の分注装置にて、洗浄及び試料吸
引等、特定の動作のみ低速化する事によリ、装置の処理
能力を低下させず、試料・洗浄液の付着，飛散りを防止
する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動分析装置の構或図、第２図は代表的分注方
式を示す図、第３図は分注装置の構造図、第４図は分注
装置上下動作用パルスレートを示す図、第５図は分注装
置回転動作用パルスレートを示す図、第６図は試料分注
用タイムチャート、第７図は試薬分注用タイムチャート
である。 １・・・分注アーム、２・・・分注ノズル、４・・・反
応テーブル、５・・・反応容器、６・・・試料テーブル
，７・・・試１ 図 ２ 図 ク （ａ） （ｂ） （Ｃ） ３ 図 ４ 図 （ａ）高速動作時 （ｂ）低速動作時 弟 ５ 図 （ａ）高運動作時 （ｂ）低迂動作時 圓 ＋ 回 ←

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、分注ノズルにより液体試料を分取し、前記分注ノズ
   ルを試料容器、反応容器、洗浄ユニットなどの間を移送
   させる事により液体試料の分注を行う単一の自動分析装
   置の試料分注機構に於て、前記一連の繰返し動作の内、
   液体試料への分注ノズルの出入れ、試料の移送動作等、
   特定の動作のみを他の動作に比べ低速にて行うことを特
   徴とした分注方式。