JPH0560769A - 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】 【目的】微量検体の分析を行うに際し、最も効率のよい
有効的な検体の採取と、そのサンプリング精度の維持を
図り、かつ、分析パラメータで設定した検体量以外に必
要とした検体ダミー量を皆無とする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。 【構成】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ータ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
を兼ねた（あるいは検体サンプリングノズルと液面セン
サーの高低差を無くした）サンプルプローブ４，サンプ
ルプローブの上下および回転駆動を行わせるためのサン
プリングアーム５およびその駆動用パルスカウントモー
タ６，７，駆動制御回路８，これら検体サンプリング機
構系全体の制御を行わせるための中央処理装置（マイク
ロコンピュータ）９，サンプルカップレベル記憶素子１
０ａから成る。

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、あるいはラット，マウスなど小動
物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】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出来るため、病院におけ
る生化学検査はもちろんの事、血清学検査さらには製薬
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
して高い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信頼性は自動分析装置の他に
検体の取扱いとその管理，反応試薬の目的物質に対する
その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言える。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ことも良く知られた事実である。そ
のために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
性試験に用いられているラット，マウスなどの実験用小
動物でみられる微量検体の分析ニーズである。新生児や
小児患者の場合、分析に用いることのできる検体として
の血清は数十μｌ〜１００μｌ前後と言われている。ま
た、実験用小動物では１００μｌ前後の血清で十項目前
後の検査を実施すると言われている。例えば、１００μ
ｌの血清は一例として表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】しかしながら、従来の自動分析装置は、検
体サンプリング機構に検体採取時の信頼性向上とピペテ
ィング精度の維持を図るために液面検知の機能が設けら
れていた。そのため、例えば上表のＢｉＬ測定の場合、
検体量は１０μｌであるが測定時には１０μｌ以外に約
１００μｌ前後の検体ダミー量が必要とされており、微
量検体の測定には不都合が生じていた。この不都合を有
する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検体吸引ノズルおよび
液面センサーを備えた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
れこれら一連の制御は全てマイクロコンピュータで行わ
れている。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サンプリングの回転駆動によ
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ータヘパルス信
号が送られ、アームは下降動作を開始し、のち、サンプ
ルプローブの検体吸引ノズル（陽極）と液面センサー
（陰極）の両先端が検体液面に接触したとき、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、検体採取用シリンジのパルスカウントモータヘ、あ
らかじめ分析パラメータから設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、検体採取用シリンジのプランジャーが下降し適当量
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吐出が行われていた。この
様な動作原理における従来技術は、液面センサー先端を
１mm程度検体液面下深さに挿入し、かつ、検体サンプリ
ングノズル先端と液面センサー先端のギャップ、すなわ
ち検体サンプリングノズル側を長くした液面センサーと
の高低差を１〜３mm程度設けていた。これらの理由は、
サンプルカップ底付近におけるサンプル不足検知領域接
点での検体採取の極限を考えての配慮であった。すなわ
ち、適当量の検体採取後、液面センサーがサンプル不足
検知領域の接点に到達した場合でも、検体サンプリング
ノズルが液面センサーから更に１mm下に挿入してあるこ
とで、極限時の検体採取でもサンプリング精度とその信
頼性が確保できることの判断によるものである。しかし
ながら、上記の高低差は、サンプルカップ底付近の径と
形状によっても異なるが、例えば、カップ底からの高さ
（Ｈ）が２mmのとき１８μｌ，Ｈ＝２.５→３２μｌ,Ｈ
＝３→４３μｌ，Ｈ＝３.５→５４μｌ，Ｈ＝４→６６
μｌ を有する良く知られた前述の丸底サンプルカップ
を用いて、検体採取量が最大２０μｌの自動分析装置で
最大量をサンプル不足検知領域接点での極限で採取する
とした場合、採取量以外に必要な検体ダミー量は、単純
計算では約２０〜４０μｌを必要とする。しかし、実際
の測定においては、機差間差その他の条件などを考慮
し、サンプリング精度とその信頼性を確保するために、
１００μｌ前後のダミー量を用いているのが実情であ
り、良く知られた事実である。微量検体の分析にとって
この様な検体ダミー量の必要性は大きな痛手であった。

【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、分析パラ
メータで設定した検体量以外に必要とする検体ダミー量
が多いため、新生児や小児患者、あるいは薬物の毒性試
験に用いられている実験用小動物検体など、分析ニーズ
の高い微量検体のサンプリングに対する配慮が欠けてい
たことで、上記検体の測定に十分対応できない臨床上重
要な問題を抱えていた。そのため、従来技術では、微量
検体の分析手法として、１）検体希釈によりサンプルカ
ップへの増量を図る。２）微量検体と同量の既知試料を
サンプルカップに分注しこれを微量検体の前後にセット
して測定するサンドイッチ方法。３）あらかじめ確認実
験による液面センサー検知情報無視の検体ダミー量把握
での測定。４）特殊サンプルカップ使用での測定。など
で行っていた。しかし、上記の１）項は希釈することで
検体の液性変化に伴う測定値への影響、特に良く知られ
ている胆道閉塞症の検査項目ＢｉＬは２〜４倍の低希釈
倍率でも原液での測定結果と比べると低値を示し、その
傾向は希釈倍率が高められるほどより低値を示すことで
分析精度の信頼性に欠けることが指摘されていた。ま
た、上記２）〜３）項についても推測的判断に過ぎず、
１）項と同様に分析精度の信頼性に欠ける問題の他に、
必要以外の時間と無駄な試薬を消費するなど迅速な測定
及び経済性にも欠ける問題が付随していた。すなわち本
発明の目的は、上記従来技術における問題の解決を図る
と共に、微量検体の分析において最も効率のよい有効的
な検体の採取と、そのサンプリング精度の維持を図り、
かつ、分析パラメータで設定した検体量以外に必要とし
た検体ダミー量を皆無とする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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
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、検体サンプリングノズル先端と液面セン
サー先端の高低差分から生じる検体ダミー量の皆無を図
るため、検体サンプリングノズル自体が液面センサーを
兼ねた（あるいは上記両先端の高低差を無くした）サン
プルプローブを用いる。

【０００７】第二手段として、サンプル不足検知領域接
点でのサンプリング精度の維持を図るため、自動分析装
置の持つ最大採取量が適用するサンプルカップ底からの
サンプル不足検知領域のどのレベルに達するかレベル情
報（高さ）として入力出来る様にし、かつ、この情報か
らプローブ先端をレベル分だけ検体液面下深さに挿入し
停止させる制御機能を設ける。

【０００８】第三手段として、サンプルカップの残検体
量が少なく検体採取中にサンプル不足検知の発生には、
検体採取用シリンジの吸引駆動を停止させる制御機能を
設けかつ、サンプル不足検知までに採取した検体量と分
析パラメータで設定した検体量からの希釈倍率補正係数
を算出する機能と、測定結果の出力に際しては、設定し
た検体量との百分率を同時出力する機能を設ける。

【０００９】

【作用】本発明の検体サンプリング機構は図１に示した
ように、検体採取用シリンジ１とシリンジに設けられた
プランジャー２の上下駆動を行わせるパルスカウントモ
ータ３，液面センサーを兼ね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，この上下および回転駆動
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
ウントモータ６，７，駆動制御回路８，検体サンプリン
グ機構全体を制御するマイクロコンピュータ９から成り
基本的構成は従来技術と同様であるが、この検体サンプ
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。すなわち、検体の入った複数のサンプルカップ
１０ｂ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り付けられた
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ータヘパルス信号が送られ、
アームは下降動作を開始し、その後、第一の作用となる
検体サンプリングノズル先端と液面センサー先端の高低
差から生じる検体ダミー量の皆無を図るために用いた、
液面センサーを兼ねた検体サンプリングノズルとしての
サンプルプローブ（あるいは両先端の高低差を無くした
サンプルプローブ）が検体液面に接触すると、サンプリ
ングアーム下降パルス信号の送信が停止され検体採取の
状態に入る。サンプルカップに十分な検体量がある場合
上記サンプルプローブの作用は従来技術と同様である
が、例えば、２０〜３０μｌ程度の微量検体（又は残検
体）においては、サンプルカップの底までプローブ先端
が挿入されるため両先端の高低差から生じた検体ダミー
量を皆無にすることが可能に成る。しかし、サンプルプ
ローブ先端を無意味に検体液面下深く挿入することはプ
ローブ先端外壁に検体付着が起こりサンプリング精度を
悪化させることになる。これを防御するのが第二手段の
作用である。すなわち、自動分析装置の持つ最大採取量
が、適用するサンプルカップ底からのサンプル不足検知
領域として、どのレベル(高さ)に達するかを入力した情
報１０ａに基づき、サンプルプローブ先端の検体液面接
触後さらにそのレベル分だけ検体液面下深さに挿入し停
止させることで、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御できその信頼性を得るこ
とが出来ることになる。次いで、検体採取用シリンジの
パルスカウントモータヘ、あらかじめ分析パラメータか
ら設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、検体採取用シリンジの
プランジャーが下降し適当量の検体を採取することにな
るが、サンプルカップ中の全量が自動分析装置の持つ最
大採取量を割っていた場合の検体採取には、第三の作用
が実施されることにある。すなわち、検体採取中に検体
がなくなりサンプル不足の検知が生じた場合には、その
検知信号によってマイクロコンピュータが検体採取用シ
リンジの駆動用パルスカウントモータへ送信していたパ
ルス信号を停止する機能が働く。この機能によってエア
ー吸引の防止が図れサンプリング精度の維持が図れるこ
とになる。また、この場合の採取量は、液面センサー作
用時までに送信したパルス数からマイクロコンピュータ
が換算し、かつ、分析パラメータで設定した検体量との
検体希釈倍率補正係数も算出することにある。この様に
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、検体希釈倍率補正係数を乗じた結果
と、分析パラメータで設定した検体量との百分率も同時
に出力されることにある。よって、本発明は微量検体に
おいて最も有効的方法と言える。

【００１０】

【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に示す。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ータ
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兼ねた（あるいは検体サンプリ
ングノズルと液面センサーの高低差を無くした）サンプ
ルプローブ４，サンプルプローブの上下および回転駆動
を行わせるためのサンプリングアーム５およびその駆動
用パルスカウントモータ６，７，駆動制御回路８，これ
ら検体サンプリング機構系全体の制御を行わせるための
中央処理装置（マイクロコンピュータ）９から成り、か
つ、複数の検体用サンプルカップ１０ｂができるサンプ
ルディスク１１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。また、反
応テーブル１２その円周上に複数個の直接測光用反応容
器１３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１２の直接測光用反応
容器１３は１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１４，１５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１６が用いられてお
り、光源ランプ１７と相対し反応テーブル１２が回転状
態にあるとき直接測光用反応容器１３の列が光源ランプ
１７からの光束１８を通過するように構成されている。
光束１８の位置と検体吐出１９の間には、反応容器洗浄
機構２０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２１や、対数変換増幅器２２，Ａ／
Ｄ変換器２３，プリンター２４，ＣＲＴ２５，第１及び
第２反応試薬などの機構部駆動回路２６，２７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ース２
８を経て中央処理装置９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、マイクロコンピュータが使
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２９にあるスタートスイッチを押すとサ
ンプルディスク１１が動作を開始し、かつ、直接測光用
反応容器１３は、反応テーブル１２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２０で洗浄される。
一方、サンプルディスク１１にセットされたサンプルカ
ップ１０ｂ中の検体は、サンプルディスク１１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り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のノズル
先端が、検体液面に接触したことを中央処理装置（コン
ピュータ）９が感知し、かつ、あらかじめ入力したサン
プルカップ１０ｂ底からのレベル情報１０ａに基づき両
先端をそのレベル分だけ検体液面下深さに挿入後、検体
サンプリング機構駆動制御回路８を介しパルスカウント
モータ６へのパルス送信を停止する制御が行われる。そ
の後、検体採取用シリンジ１のプランジャー２が下降動
作を開始し分析パラメータで設定した検体量が採取され
る。採取中に液面センサーを兼ねたサンプルプローブに
よってサンプル不足を検知するとこの検知信号によって
中央処理装置９、すなわち、マイクロコンピュータが検
体サンプリング機構駆動制御回路８を介し検体採取用シ
リンジのパルスカウントモータ３へパルス送信を停止す
る制御が行われる。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１３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１３が時間
と共に第１試薬添加位置３０さらには第２試薬添加位置
３１に移送されると、第１試薬分注機構３２，第２試薬
分注機構３３がそれぞれ駆動し保冷庫３４内の試薬３５
を各試薬プローブ３６，３７が所定量分取し上記反応容
器１３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ングに備え
る。直接測光用反応容器１３が撹拌位置に進行したとき
撹拌機構３８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、用済みとなった直接測光
用反応容器１３は洗浄機構２０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（マイクロコンピュータ）９で演算処理さ
れプリンター２４に出力されるが、検体採取中に液面セ
ンサーの作用によって採取停止の制御を受けた検体の反
応液の吸光度には検体希釈倍率補正係数を乗じた結果が
プリンター２４に出力され、かつ、分析パラメータで設
定した検体量との百分率も同時に出力され、分析者への
提供が行われる。

【００１１】

【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サンプルカップ
の形状に関与することなく種々の形状をしたサンプルカ
ップを任意に用いることができ、機差間差を考慮するこ
となく微量な検体を精度よく、かつ、効率良く有効的に
採取することができ、しかも、分析パラメータで設定し
た検体量以外の検体ダミー量を不用にすることのできる
効果が得られる。

【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ー
タ、８…駆動制御回路、９…マイクロコンピュータ、１
０ａ…サンプルカップレベル記憶素子、１０ｂ…サンプ
ルカップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大滝 智正 茨城県勝田市堀口字長久保832番地２ 日 立計測エンジニアリング株式会社内

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、個々の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に変換する
   演算処理機能などから成る自動分析装置において、液面
   センサーを兼ねた（あるいは検体サンプリングノズルと
   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サンプル不足検知領域のレ
   ベル情報によつて、サンプルプローブ先端を適当な検体
   液面下深さに制御し、かつ、検体吸引時におけるサンプ
   ル不足検知情報によつて、検体採取用シリンジの駆動を
   制御できる検体サンプリング機構を設けたことを特徴と
   した自動分析装置用微量検体のサンプリング方法。