JPH05180851A - 自動分析装置用微量検体のサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】検体を採取するためのシリンジ１とシリンジに
設けられたプランジャ２の上下駆動を行わせるパルスカ
ウントモター３，液面センサーを備えた検体サンプリン
グノズルとしてのサンプルプローブ４，この上下及び回
転駆動を行わせるためのサンプリングアーム５、サンプ
リングアームの回転と上下駆動を行わせるそれぞれのパ
ルスカウントモター６，７，駆動制御回路８，液量変換
機能９ａ，検体量自動判定機能９ｂ，減量率判定機能９
ｃなどを制御するマイクロコンピュータ１０，サンプル
カップ情報記憶素子１１ａ，サンプリング優先順位記憶
素子11ｂから成る。 【効果】効率よく有効的にサンプルを採取するため、微
量検体多項目同時分析でのサンプルカップ内検体量不足
による測定不能な検査項目を回避し、かつ、再検査のた
めに必要な操作時間を排除できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動分析装置に係り、特
に新生児や小児患者、あるいは実験用小動物（ラット，
マウス他）等における微量検体の分析に好適な検体のサ
ンプリング方法と自動分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動分析装置は多検体多項目を迅
速に、かつ、高精度で分析処理することができるため、
病院における生化学検査はもちろんの事、血清学検査、
製薬関連における研究機関での毒性試験など多目的に使
用されている。特に病院、検査センターなどでの使用
は、測定対象とする検体が患者検体であるが故に、分析
結果に対しての高信頼性が要求されていることは言うま
でもない。この分析結果に対するその信頼性は自動分析
装置の他に、検体の取扱とその管理、反応試薬の目的物
質に対する特異性なども大きく関与するがその比重はや
はり自動分析装置にあるといえる。そのため、従来の自
動分析装置においても製品化の度、新技術を搭載してよ
り信頼性向上を図ってきた事も良く知られた事実であ
る。そのため今日では検体量が少ない条件での分析が一
段と高まってきている。その代表的例が分析に必要とす
る十分な採血ができない新生児や小児患者あるいは薬物
の毒性試験に用いられる実験用小動物(ラット，マウス
他)でみられる微量検体での多項目同時分析である。新
生児や小児患者の場合、分析に用いることの出来る検体
量は数＋μｌ〜１００μｌ前後と言われている。また、
実験用小動物では１００μｌ前後の検体で１０項目前後
の検査を実施すると言われている。例えば、１００μｌ
前後の検体では一例として、表１に示す検査項目の中で
検査できる最大項目数は、用手法の５項目に対して自動
分析装置では１５項目行えることになる。

【０００３】

【表１】

【０００４】しかし、従来の自動分析装置には、検体サ
ンプリング機構に検体採取時の信頼性向上と、サンプリ
ング精度の維持を図るために液面検知の機能が設けられ
ていることで、分析パラメータで設定した検体量以外の
余分量、すなわち、検体ダミー量が不可欠とされてい
た。この検体ダミー量は、サンプルカップ底付近の径と
形状によっても異なるが一般的に良く知られた丸底カッ
プを用いた最も少ない自動分析装置でも５０μｌ前後で
ある。従って、上記、一例の検体量１００μｌにおいて
は当然、５０μｌ前後による分析が要求されるため、１
５項目の同時分析は不可能と成る。あらかじめ、サンプ
ルカップへの検体分注を定量的に把握すれば上記、項目
の中から優先すべく項目のみを測定することは、従来技
術でも項目依頼情報の入力によってその対処は容易に行
える。しかし、実際のルーチン分析では検体量をその都
度、定量してサンプルカップへ分注することは分析者へ
の負担が多く、かつ、多大の時間を費やすためこの操作
は皆無と言える。それ故に、微量検体の測定において多
項目同時分析を実施した場合、検体量不足によってどの
項目から測定不可能になったか分析結果を見て判断せざ
るを得なかった。このような、不都合を有した従来技術
の検体サンプリング方法を以下に説明する。その構成
は、検体採取用マイクロシリンジとサンプリングアーム
に取り付けられた液面センサーつきサンプルプローブか
ら成る、検体採取用シリンジの上下駆動およびサンプリ
ングアームの回転駆動はそれぞれパルスカウントモータ
によって行われ一連の制御は全てマイクロコンピュータ
で行われる。その動作原理は、検体の入った複数のサン
プルカップが適当な方法で検体サンプリング位置に順次
移送され停止する。一方、サンプリングアームに取り付
けられたサンプルプローブもその回転駆動によってサン
プルカップの上空に移行する。ここで、サンプリングア
ーム上下駆動パルスカウントモータへパルス信号が送ら
れアームは下降動作を開始し、のち、サンプルプローブ
の先端が検体液面に抵触したとき、検体有・無の存在が
確認され、かつ、サンプリングアーム下降パルス信号の
送信が停止される。次いで、検体採取用マイクロシリン
ジへ、あらかじめ分析パラメータから指定した分析項目
の検体量に応じたパルス信号がマイクロコンピュータか
ら送信され、検体採取用マイクロシリンジのプランジャ
ーが下降動作し適当量の検体を採取する。のち、サンプ
リングアームの上昇と回転移動によって反応容器への吐
出が行われていた。この様な動作原理における従来の液
面センサー付きサンプルプローブの作用は、検体サンプ
リング時の信頼性確保、すなわち、サンプルカップ内検
体の有・無の情報入手とサンプルプローブ先端の無意味
な検体液面下深さへ挿入することによって生じるプロー
ブ先端外壁への検体付着によるサンプリング精度の悪化
を防止するための手段に過ぎなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来の自動
分析装置における検体のサンプリング方法は新生児，小
児患者，実験用小動物検体などの微量検体の多項目同時
分析に対して、サンプルカップ内検体の定量的把握によ
る検体採取の方法に配慮が欠けていたため、カップ内検
体量不足の発生によってその検体の依頼項目全てが同時
分析できない臨床上重要な問題を抱えていた。

【０００６】本発明の目的は、微量検体の多項目同時分
析において、サンプルカップ内検体量不足による分析不
可能となる検査項目の出現を排除し、その検体の依頼項
目全てに対し分析結果の得られる最も有効的な微量検体
のサンプリング方法と自動分析装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の技術的手段を用いることにある。第
一手段として、サンプルカップ内検体の自動定量を図る
ためのカップ内液量情報（カップ底からの高さとその液
量の関係）記憶素子と各検体の最初の項目のサンプリン
グ時におけるサンプルプローブ液面検知までの下降パル
ス数からカップ底からの高さ情報に変換し、かつ、液量
に変換する液量変換機能を設ける。この機能には予め適
当な方法によって入力した検体ダミー量分の補正も考慮
されている。

【０００８】第二手段として、カップ内定量値がその検
体の分析で必要な検体総和量に対応できるか否かを判定
するための検体量判定機能を設ける。

【０００９】第三手段として、上記判定結果からカップ
内定量値＜必要検体総和量となった検体に対する依頼項
目全てを分析させるための新たなサンプリング量を算出
し得るサンプリング減量率計算機能を設ける。

【００１０】第四手段として、著しく減量率が高い場
合、又はある一定以上のレベルを超えたときはサンプリ
ング優先順位法を用いる。これは、予め分析パラメータ
に優先順位を付けておき、その順位にもとづいて分析を
行わせる。

【００１１】

【作用】本発明の検体サンプリング方法におけるその機
構は、図１に示すごとく検体採取用シリンジ１とシリン
ジに設けられたプランジャ２の上下駆動を行わせるパル
スカウントモター３，液面センサーを備えた検体サンプ
リングノズルとしてのサンプルプローブ４，この上下及
び回転駆動を行わせるためのサンプリングアーム５，サ
ンプリングアームの回転と上下駆動を行わせるそれぞれ
のパルスカウントモター６，７，駆動制御回路８，液量
変換機能９ａ，検体量自動判定機能９ｂ，減量率判定機
能９ｃなどを兼ね備えたマイクロコンピュータ１０から
成り基本的構成は従来技術と同様であるが、このサンプ
リング機構の動作過程における本発明の作用を以下に説
明する。即ち、検体の入った複数のサンプルカップ１０
ｃが適当な方法で検体サンプリング位置に順次移送され
停止すると、サンプリングアームに取付けられたサンプ
ルプローブもアームの回転駆動によってサンプルカップ
の上空に移行する。ここでサンプリングアーム上下駆動
用パルスカウントモターへパルス信号が送られ、アーム
は下降動作を開始し検体のサンプリングを順次行ってい
く。その際、サンプルカップ内の検体量を自動的に定量
するための第一手段、すなわち、あらかじめサンプルカ
ップ情報記憶素子にメモリした使用するカップ底からの
高さ及びその液量情報と、各検体の最初のサンプリング
時におけるサンプルプローブ液面検知までに送ったパル
ス数からカップ内検体量を自動定量する。例えば一般的
に良くしられた丸底カップを例とした場合、カップ底か
らの高さからとその液量の関係が表２のごとくメモリー
されていると、この情報を基にし仮に、サンプルカップ
底までのサンプルプローブ最大下降パルス数と液面検知
までの下降パルス数からもとめた両者の高低差さを５.
５mm とした場合、カップ内の検体量は１０８μｌとな
るがこの定量値はさらに、前述の検体ダミー量が自動補
正される。すなわちダミー量を仮に５０μｌとすると５
８μｌが定量値とされる。

【００１２】

【表２】

【００１３】次いで、定量値がその検体の依頼項目全て
の分析に必要な検体総和量に達しているか否かを第二手
段である検体量自動判定機能によって判断される。定量
値＞必要検体総和量と判断した場合は従来同様、分析パ
ラメータで指定した検体量でのサンプリングが行われ
る。しかし、定量値＜必要検体量と判断した場合は、第
三手段、すなわち、適当な一律のサンプル減量率が下記
数１で算出され分析パラメータで指定した検体量に乗じ
た新たなサンプリング量でその検体の最終依頼項目まで
サンプリングが行われることになる。依頼項目の中に装
置の保証している最少サンプリング量を指定した項目が
ある場合には、それら項目が必要とする検体量を減じた
サンプル減量率が算出されることにある。従って、上記
の保証最低サンプリング量指定項目は、従来同様、分析
パラメータ指定の検体量でサンプリングが行われる。

【００１４】

【数１】

【００１５】ここで Ａ：カップ内検体の定量値 Ｂ：装置が保証している最少サンプリング量 Ｃ：上記サンプリング量を指定した依頼項目数 Ｄ：必要検体総和量 Ｅ：サンプル減量率 この具体例を以下に説明する。すなわち、第一手段で自
動定量したサンプルカップ内検体量を前述の例で示した
検体ダミー量補正後の５８μｌとし、検体の依頼項目情
報をＴＰ，ＡＬＰ，ＢＩＬ，ＬＡＰ，ＡＬＢ，ＺＴＴ，
ＵＡ，ＧＰＴ，ＣＨＥ，ＬＤＨ，ＧＯＴの１１項目、か
つ、装置が保証している最少サンプリング量を３μｌと
仮定した場合、これら項目の分析に必要な検体総和量は
前述の表１から７５μｌとなる。従って、サンプル減量
率は上記数１から７７％が求め得られる。この値を乗じ
た量が各項目に対しての新たなサンプリング量となる。

【００１６】しかし、減量率を乗じた新たなサンプル量
には小数点以下桁数が算出されるため全て切捨ての条
件、すなわちＴＰの例で言えば３.８５μｌ(５μｌ×
０.７７)の結果に対して３μｌが新たなサンプリング量
として分析に用いられる。

【００１７】また、減量率を乗じたことによって分析装
置が保証している最少サンプリング量を割ってしまうこ
とも当然ありうる。そのための防御策として、減量率下
限値の自動設定が同時に行われる。それは、上記保証の
最少サンプリング量に応じて下記数２で決定される。

【００１８】

【数２】

【００１９】ここで Ｆ：分析装置が保証している最
少サンプリング量の次に設定できる最も少ないサンプリ
ング量 すなわち、Ｂ＝３μｌ，Ｆ＝４μｌとすると７５％が減
量率下限値として自動設定される。減量率下限値を超え
た最悪の状態においては次の第四手段、すなわち、適当
な方法によってサンプリング優先順位記憶素子に記憶さ
せた情報によって、減量率下限値を乗じたサンプリング
量で分析し測定不可能な分析項目の低減防止が図れるよ
うに配慮してある。このようにして採取された検体はそ
の後、反応容器へ吐出され通常に採取した検体と同様に
測定が実施されるが、測定結果の出力に際してはサンプ
ル量補正係数を乗じた結果と、分析パラメータで指定し
たサンプリング量に対しての減量率も同時に出力される
ことにある。よって本発明は微量ならびに小量検体にお
いて最も有効的方法と言える。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を示す自動分析装置
を図２にしめす。本装置には、検体を一定量採取するた
めの検体採取用シリンジ１とプランジャー２，プランジ
ャーの上下駆動を行わせるためのパルスカウントモター
３，サンプルカップから検体を吸引し反応容器へ吐出す
るための液面センサーを備えたサンプルプローブ４，サ
ンプルプローブの上下及び回転駆動を行わせるためのサ
ンプリングアーム５及びその駆動用パルスカウントモタ
ー６，７，駆動制御回路８、これら検体サンプリング機
構計全体の制御を行わせるための中央処理装置（マイク
ロコンピュター）１０から成り、かつ、複数の検体用サ
ンプルカップ１１ｂが架設できるサンプルディスク１２
が設けられており、連続して複数の検体を並べることが
できるように構成されている。又、反応テーブル１３、
その円周上に複数個の直接測光用反応容器１４を有し、
１サイクル毎に１回転＋１ピッチ（１反応容器分）の動
作，停止の制御が行われる。故に、１サイクル毎の停止
時に反応テーブル１３の直接測光用反応容器１４は１反
応容器分ずつ反時計方向に進行した位置で停止する。ま
た検体の採取は、検体採取用シリンジ１のプランジャー
２の下降動作によって検体サンプリングノズルとしての
サンプルプローブ４で吸引され、その移送もサンプルプ
ローブ４によって行われ、反応試薬の分注は分注器１
５，１６によって行われる。また、分光器は複数の検知
器を有する多波長光度計１７が用いられており、光源ラ
ンプ１８と相対し反応テーブル１３が回転状態にあると
き直接測光用反応容器１３の側が光源ランプ１８からの
光束１９を通過するように構成されている。光束１９の
位置と検体吐出２０の間には、反応容器洗浄機構２１が
配備されている。さらに、波長を選択するためのマルチ
プレクサ２２，対数変換増幅器２３，Ａ／Ｄ変換器２
４，プリンター２４，ＣＲＴ２６，第１及び第２反応試
薬などの機構部駆動回路２７，２８などから構成されて
おり、これらはいずれもインターフェス２９を経て中央
処理装置１０に接続されている。この中央処理装置は機
構系を含めた装置全体の制御と濃度演算などのデータ処
理を行うもので、マイクロコンピュターが使用されてい
る。上記構成での動作原理を以下に説明する。操作パネ
ル３０にあるスタートスイッチを押すとサンプルディス
ク１２が動作を開始し、かつ、直接測光用反応容器１４
は、反応テーブル１３の反時計方向の回転動作によって
順次反応容器洗浄機構２１で洗浄される。一方、サンプ
ルディスク１２にセットされたサンプルカップ１１ｂ中
の検体は、サンプルディスク１３の回転によって検体サ
ンプリング位置に移送され停止する。この状態において
サンプリングアーム５の回転と下降動作によってこのア
ームに取付けられたサンプルプローブ４が検体に挿入さ
れる。サンプルプローブ４の先端が、検体液面に抵触し
たことを中央処理装置（コンピュータ）１０が感知す
る。このとき、あらかじめサンプルカップ情報記憶素子
にメモリした使用するカップ底からの高さ及びその液量
情報と、各検体の最初のサンプリング時におけるサンプ
ルプローブ液面検知までに送ったパルス数から液量変換
器によってカップ内検体量が自動定量される。次いで、
検体量判定器によってカップ内定量値がその検体の分析
で必要な検体総和量に対応できるか否かを判定され、判
定結果からカップ内定量値＜必要検体総和量となった検
体に対しては、サンプリング減量率計算器によって依頼
項目全てを分析させるための新たなサンプリング量が算
出される。著しく減量率が高い場合、又はある一定以上
のレベルを超えたときは、あらかじめ分析項目に優先順
位を付けて記憶させたサンプリング優先順位記憶素子か
らの情報によってその順位にもとづいて、減量率下限値
を乗じたサンプリング量で分析が行われる。このような
採取した検体は、サンプリングアーム５の回転動作によ
ってサンプルプローブ４から直接測光用反応容器１４に
吐出される。のち、サンプルプローブ４の先端は洗浄槽
で洗浄され、次の検体サンプリングに備える。検体の入
った直接測光用反応容器１４が時間と共に第一試薬分注
機構３３，第二試薬分注機構３４がそれぞれ駆動し保冷
庫３５内の試薬３６を各試薬プローブ３７，３８が所定
量分取し上記反応容器１４に注入する。その後、各試薬
プローブの内外がプローブ洗浄槽で洗浄され次の試薬ピ
ペッテッグに備える。直接測光用反応容器１４が撹拌位
置に進行したとき撹拌機構３９が駆動し反応液の撹拌が
行われその数分後測光が終了する。測光終了後、用済み
と成った直接測光用反応容器１４は洗浄機構２１で洗浄
され新たな反応容器として使用される。測光終了した反
応液の吸光度は、中央処理装置（コンピュータ）１０で
演算処理されプリンター２５に出力されるが、この場
合、減量サンプリングを行って測定した検体の反応液の
吸光度に検体減量補正係数を乗じた結果を出力させ、更
に本来の分析パラメータで設定された検体量との百分率
も同時に出力し、分析者に提供される。

【００２１】

【発明の効果】本発明による検体のサンプリング方法を
有する自動分析装置を用いることにより、効率よく有効
的にサンプルを採取することができるため、微量検体多
項目同時分析でのサンプルカップ内検体量不足による測
定不能な検査項目を回避し、かつ、再検査のために必要
な操作時間を排除できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における微量検体サンプリング機構の基
本構成図である。

【図２】本発明における微量検体サンプリング機構を備
えた自動分析装置の一実施例を示した図である。

【符号の説明】 １…検体採取用シリンジ、２…プランジャー、３…プラ
ンジャー上下駆動用パルスカウントモータ、４…サンプ
ルプローブ、５…サンプリングアーム、６，７…サンプ
リングアーム上下及び回転駆動用パルスカウントモタ
ー、８…駆動制御回路、９ａ…液量変換器、９ｂ…検体
量自動判定器、９ｃ…減量率判定器、１０…マイクロコ
ンピュータ、１１ａ…サンプルカップ情報記憶素子、１
１ｂ…サンプリング優先順位記憶素子、１１ｃ…サンプ
ルカップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三巻 弘 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所計測器事業部内 (72)発明者 佐藤 剛 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所計測器事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプルディスクに保持した複数のサンプ
   ルカップから一定量の検体を採取する検体サンプリング
   機構と、検体中の目的物質と反応させるために必要な試
   薬を分注する試薬分注機構と、反応液の吸光度（又は吸
   光度変化量）を測定する複数の反応容器を保持した多波
   長光度計と、測定した吸光度を濃度変換する演算処理機
   能などから成る自動分析装置において、液面センサーを
   備えたサンプルプローブを用い、入力したサンプルカッ
   プ底からの高さ及びその液量情報と最初の検体採取時に
   おける液面検知までのサンプルプローブ下降パルス数か
   ら、サンプルカップ内検体量を自動定量ならびに表示
   し、かつ、この定量値とその検体の分析に必要とする検
   体総和量を比較判定し、その判定結果から検体採取量を
   自動減量し、依頼項目全てをサンプリングする検体サン
   プリング機構を設けたことを特徴とする自動分析装置用
   微量検体のサンプリング方法。