JPH0875755A

JPH0875755A - 自動分析装置

Info

Publication number: JPH0875755A
Application number: JP21541394A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Takayama; 博子高山; Sukeo Takei; 亮穂武井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】試薬分注時の試薬の飛び散りを抑え、飛び散
りによる試薬分注量のばらつきを防ぎ、再現性の良い自
動分析装置を提供することを目的とする。【構成】本発明の自動分析装置は、分析条件の設定な
どシステム全体を制御する制御部と、サンプル容器１０
８と、反応セル１０９と、試薬容器１１０と、反応セル
１０９内にサンプルを分注するサンプリングプローブ１
０５と、反応セル１０９内に試薬を分注する第１、第２
試薬分注プローブ１０６、１０７と、分析条件に応じて
第１、第２試薬分注プローブ１０６、１０７の試薬分注
高さを算定する距離設定部２０４と、この算定手段の算
定結果に基づいて第１、第２試薬分注プローブ１０６、
１０７を鉛直方向に移動する移動機構２０３とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試薬の分注方式を改良
した自動分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体から採取した血清を試料（サンプ
ル）として用いこれに所定の試薬を反応させ、この反応
液内の特定成分の濃度を例えば比色法により測定して総
蛋白（ＴＰ）、尿酸（ＵＡ）、中性脂肪（ＴＧ）等の生
化学項目やウィルス等の免疫項目を分析する自動分析装
置が知られている。以下、従来の自動分析装置の一例に
ついて説明する。従来装置は、複数の反応セルが円周状
に載置された反応テーブル、サンプル容器が複数個配列
されたサンプルテーブル、複数個の試薬容器が配列され
たた試薬庫、サンプルを分注するサンプルプローブ、試
薬を分注する試薬プローブ、サンプルプローブの洗浄
槽、試薬プローブ用の洗浄槽、混合液を撹拌するための
撹拌槽、測定済の反応セルを洗浄するための洗浄機構、
反応セル内の反応状態を測定する比色計、全体のシステ
ムを制御する制御部によって構成される。このように構
成される装置を用いて、以下のように分析処理は行われ
る。まず第１試薬用の試薬プローブにより試薬庫の所望
の試薬容器から第１試薬を所定の反応セルに分注し、サ
ンプルプローブにより第１試薬が分注された反応セルに
サンプルを分注する。つづいて第２試薬用の試薬プロー
ブにより第１試薬及びサンプルが分注された反応セルに
第２試薬を分注する。そして比色計により制御部の指令
がある毎に反応セル内の液体を測光し特定成分の濃度の
分析を行う。なお、試薬プローブは、反応セル上部の一
定の試薬分注高さから反応セルに分注している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の自
動分析装置には以下の問題点がある。それは、従来の試
薬分注プローブは試薬分注高さが試薬の吐出スピード、
ノズル径、分注量、試薬液性などの分析条件に関わらず
一定であるため、分析条件によっては試薬が反応セルの
壁面などに飛び散り、反応に寄与する試薬量がばらつき
測定値の再現性が悪くなることがある、ということであ
る。高感度の要求される免疫項目の分析には特に不都合
を生じる。

【０００４】そこで本発明は、上記欠点を除去するもの
であり、試薬分注時の試薬の飛び散りを抑え、飛び散り
による試薬量のばらつきを防ぎ、再現性の良い自動分析
装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【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、分析条件を設定する設定器と、前記検体が
収納された少なくとも１つの検体容器と、前記試薬が収
納された少なくとも１つの試薬容器と、前記検体と前記
試薬が分注される複数の反応容器と、前記検体を所定の
反応容器に分注する検体分注手段と、先端から所望の前
記試薬容器内の前記試薬を吸引し、前記反応容器に前記
試薬を所定量分注する試薬分注手段と、前記設定器によ
り設定された分析条件に応じて前記試薬分注手段の試薬
分注高さを算定する算定手段と、この算定手段の算定結
果に基づいて前記試薬分注手段を移動する移動手段とを
備えるものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、設定器にて分析条件を設定
し、算定手段によりその分析条件に応じて試薬分注手段
の試薬分注高さを算定し、移動手段によりその算定結果
に基づいて試薬分注手段を移動した後試薬分注手段から
試薬を反応容器に分注することにより、試薬分注時の試
薬の飛び散りを抑えて反応に寄与する試薬量のばらつき
を防ぎ、測定再現性を向上することができる。

【０００７】

【実施例】以下本発明に係る実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明による自動分析装置の一実施例
を示す概略斜視図である。図１に示す実施例装置は、血
清等のサンプルが収納されたサンプル容器１０８が複数
個載置されたサンプラ１０１と、試薬が収納された試薬
容器１１０が複数個載置された第１試薬庫１０３、第２
試薬庫１０４と、サンプルと試薬が分注される反応セル
１０９が複数個載置された反応テーブル１０２と、その
他によって構成される。その他としては、反応セル１０
９にサンプルを分注するサンプルプリングプローブ１０
５、このサンプルプローブの洗浄槽１１１、反応セル１
０９に試薬を分注する第１試薬分注プローブ１０６、第
２試薬分注プローブ１０７、この第１、第２試薬分注プ
ローブ１０６、１０７用の洗浄槽（図示せず）、反応セ
ル１０９内のサンプルと試薬の混合液を撹拌する撹拌プ
ローブ１１２、試薬もしくはサンプルと試薬の混合液等
の呈色反応を測定する比色計１１３、測定済の反応セル
１０９を洗浄する洗浄ユニット１１４、システム全体を
制御する制御部（図示せず）によって構成される。

【０００８】サンプラ１０１は、複数のサンプル容器１
０８が円環状に載置されており、移動（回転）状態と停
止状態を繰り返し動作（以下、回転動作という。）する
ようになっている。反応テーブル１０２は、複数の反応
セル１０９が同一円周上に配列されており（以下、反応
セル列という。）、所定の時間毎に例えば１回転＋１ピ
ッチ（１反応セル）ずつ停止状態と移動（回転）状態を
繰り返すように動作する。この反応セル列の回りには適
当な位置に第１試薬分注プローブ１０６、比色計１１
３、サンプリングプローブ１０５、第２試薬分注プロー
ブ１０７、洗浄ユニット１１４、撹拌プローブ１１２が
配置されている。第１試薬庫１０３は、複数の試薬容器
１１０が反応セル列の内側に同心円状に配列されてお
り、反応セル列と独立に回転動作できるようになってい
る。この第１試薬庫１０３の試薬容器１１０には例えば
サンプルの予備反応のための試薬（以下、第１試薬とい
う。）が収納されている。第２試薬庫１０４は、複数の
試薬容器１１０がサンプラ１０１及び第１試薬庫１０３
と独立に設けられ、回転動作するようになっている。こ
の第２試薬庫１０４の試薬容器１１０には、例えばサン
プルの発色に寄与する試薬（以下、第２試薬という。）
が収納されている。また、第１、第２試薬庫１０３、１
０４の試薬容器１１０には、分析項目に応じて複数種の
試薬が個別に収納されている。

【０００９】サンプリングプローブ１０５は、先端のサ
ンプリングノズル１１５をサンプラ１０１の所定サンプ
ル容器１０８内に浸して微量のサンプルを吸引し、反応
テーブル１０２が停止状態にある時に、吸引したサンプ
ルを所定の反応セル１０９（試薬前分注の場合には第１
試薬が収納された反応セル１０９）に吐出することによ
りサンプルを分注するものである。第１試薬分注プロー
ブ１０６は、先端の試薬ノズル１１６を分析項目に応じ
て第１試薬庫１０３の所定の試薬容器１１０内に浸して
所定量の第１試薬を吸引し、反応テーブル１０２が停止
状態にあるときに、吸引した第１試薬を所定の反応セル
１０９に吐出することにより第１試薬を分注するもので
ある。第２試薬分注プローブ１０７は、先端の試薬ノズ
ル１１７を分析項目に応じて第２試薬庫１０４の所定の
試薬容器１１０内に浸して所定量の第２試薬を吸引し、
反応テーブル１０２が停止状態にあるときに、吸引した
第２試薬を所定の反応セル１０９に吐出することにより
第２試薬を分注するものである。

【００１０】撹拌プローブ１１２は、反応テーブル１０
２が停止状態にあるとき、撹拌子を反応セル１０９内の
混合液（第１試薬及びサンプルの混合液もしくは第１、
第２試薬、サンプルの混合液等）に浸して例えば振動に
より混合液を撹拌するものである。洗浄ユニット１１４
は、反応セル１０９に洗浄水を注入する洗浄ノズル１１
８、１１９と、洗浄水及び混合液を排液する排液ノズル
１２０と、洗浄、排液後に反応セル１０９に残った液体
を拭き取る拭き取り部１２１からなり、反応テーブル１
０２が停止状態にあるとき、これらを用いて洗浄、排
液、拭き取りを行い反応セル１０９内を洗浄するもので
ある。比色計１１３は、光源１２３と、複数の波長に分
光する回折格子を含み光束を形成する光学系１２４と、
その光束を各波長毎に受光する受光素子（フォトダイオ
ードアレイ）１２５と、図示せぬデータ処理部、記録部
によって構成され、反応セル１０９が光度計の光路を横
切る際に反応セル１０９内の液体の測光を行うものであ
る。また測光は、制御部からの指示がある毎に所定回数
行われる。制御部は、サンプルの分析項目に応じた所望
の試薬容器１１０の選択を行い、サンプル、第１、第２
試薬の分注量及び吐出スピード、各プローブ１０５、１
０６、１０７のノズル径等の分析条件の設定を行い、各
プローブ１０５、１０６、１０７の移動の制御を行うな
どシステム全体を所望のシーケンスで動かすものであ
る。

【００１１】次に、サンプリングプローブ１０５及び第
１、第２試薬分注プローブ１０６、１０７の具体的構成
例を、サンプリングプローブ１０５のノズル１１５、第
１、第２試薬分注プローブ１０６、１０７の試薬ノズル
１１６、１１７の構成およびその周辺部の構成をそれぞ
れほぼ同様にしたため、第１試薬分注プローブ１０６を
代表例として説明する。図２は、第１試薬分注プローブ
１０６の概略平面図である。第１試薬分注プローブ１０
６は、反応セル１０９に第１試薬を分注する試薬ノズル
１１６と、第１試薬分注プローブ１０６（試薬ノズル１
１６）が鉛直方向に昇降及び鉛直軸回りに回動するため
に上下に移動及び回転する軸部２０１と、試薬ノズル１
１６と軸部２０１を繋ぐアーム２０２と、制御部にて予
め設定された試薬の分注量、吐出スピード、ノズル径、
試薬液性などの分析条件に応じて試薬分注高さ（例えば
反応セル１０９底面から試薬ノズル１１６先端までの距
離）を算定する距離設定部２０４と、距離設定部２０４
の算定結果に基づいて軸部２０１を昇降させ且つ制御部
の指令により軸部２０１を回転させる移動機構２０３と
によって構成される。なお距離設定部２０４には、サン
プル、第１、第２試薬の分析条件（例えば分注量）と試
薬分注高さの最適距離（試薬等の飛び散りがほとんどな
い距離）の関係（パラメータ）を記憶したメモリを用い
る。また、移動機構２０３は距離測定部２０４の算定結
果に基づいて軸部２０１を昇降させ且つ制御部の指令に
より軸部２０１を回転させることにより第１試薬分注プ
ローブ１０６を上下に移動及び回動させる。

【００１２】以下、最適距離の算定方法の一例を説明す
る。反応セル１０９底面からの溶液の液面の高さをＹ
（ｍｍ）、液量をＸ（μｌ）、反応セル１０９の底面積
をＳ（ｍｍ² ）とすると、高さＹ（ｍｍ）と液量Ｘ（μ
ｌ）の関係を次の式で表すことができる。

【００１３】Ｙ＝Ｘ／Ｓこれにより、試薬分注高さＺ（ｍｍ）をＺ＝Ｙ＋ａ＝Ｘ／Ｓ＋ａと規定する。尚、ａは、試薬液面から試薬ノズル２０１
の先端までの距離（ｍｍ）であり、試薬を吐出する吐出
スピード、ノズル径、試薬液量（分注量）、試薬液性等
に応じて試薬の飛び散りが少ない値に設定される。具体
的に説明すると、一般に使用されている自動分析装置の
試薬ノズル径φ０．７ｍｍ、吐出スピード３００（μｌ
／ｓｅｃ）の試薬分注プローブから底面積３０ｍｍ² の
反応セル１０９に水３００（μｌ）を分注する場合の試
薬分注高さは、試薬の飛び散りを少なくするためにａが
１０（ｍｍ）以下に設定されたものが望ましい。また試
薬分注プローブの吐出スピードを５００（μｌ／ｓｅ
ｃ）に上昇させたり、試薬ノズル径をφ０．４（ｍｍ）
に細くする場合の試薬分注高さは、上記の場合に比べて
試薬の飛び散りが大きいのでａが５（ｍｍ）以下に設定
されるものが望ましい。

【００１４】また、液量Ｘは、第１試薬液量をＸ_R1、第
２試薬液量をＸ_R2、サンプルの液量をＸ_S とすると、第
１試薬用の試薬ノズル１１６の試薬分注高さを決める場
合には第１試薬液量Ｘ_R1を用い、第２試薬用の試薬ノズ
ル１１７の試薬分注高さを決める場合には第１試薬液
量、第２試薬液量、サンプル液量の総量（Ｘ_R1＋Ｘ_S ＋
Ｘ_R2）を用いる。以上のように吐出スピード、ノズル
径、試薬液性、分注量などの分析条件（ここでは、既に
分注された溶液の液量及びこれから分注する溶液の分注
量との総量）に応じて溶液を吐出するサンプルプローブ
１０５、第１、第２試薬分注プローブ１０６、１０７の
それぞれの分注高さを決定する。

【００１５】上記のように構成される実施例装置の作用
を説明する。術者は、サンプル中の測定したい測定成分
の分析項目、サンプルノズル１１５及び試薬ノズル１１
６、１１７の各ノズル径、各ノズルから吐出される溶液
の吐出スピード、第１、第２試薬及びサンプルの分注
量、試薬液性などの分析条件を制御部に設定する。分析
条件の設定が行われると、反応テーブル１０２は、制御
部からサンプル測定終了の指示があるまで所定の時間毎
に例えば１回転＋１ピッチ（反応セル）ずつ停止状態と
回転状態を繰り返すように動作を行う。反応テーブル１
０２が、この動作を継続している間に以下のことが行わ
れる。

【００１６】まず、第１試薬分注プローブ１０６は反応
セル１０９に第１試薬の分注を行う。この際、第１試薬
分注プローブ１０６と周辺のその他の構成は、以下のよ
うに動作する。制御部は距離設定部２０４に上記分析条
件の情報を出力する。距離設定部２０４では、その情報
に応じて所定のパラメータを選択し、第１試薬分注時の
第１試薬分注プローブ１０６の試薬分注高さを算定す
る。この算定結果は移動機構２０３に出力され、移動機
構２０３では算定結果及び制御部の指令に基づいて第１
試薬分注プローブ２０３を移動する。すなわち第１試薬
分注プローブ１０６は、以下のように動作する。第１試
薬分注プローブ１０６は、第１試薬庫１０３の所定の試
薬容器１１０上まで回動し、先端の試薬ノズル１１５が
試薬に浸されるまで鉛直方向に下降する。つづいて第１
試薬分注プローブ１０６は、分析条件に応じて所定量の
第１試薬を吸引した後、鉛直方向に上昇し第１試薬が分
注される所定の反応セル１０９上まで回転する。所定の
反応セル１０９上に至った第１試薬分注プローブ１０９
は、第１試薬のどびちりが最小限に抑えられる試薬分注
高さまで鉛直方向に下降し、吸引した第１試薬を反応セ
ル１０９内に吐出する。第１試薬を吐出した第１試薬分
注プローブ１０６は、鉛直方向に上昇し第１試薬庫１０
３上まで回動する。以後、制御部により分注終了の指示
があるまでこの第１試薬分注プローブ１０６はこの動作
を繰り返す。また、この第１試薬分注プローブ１０６を
用いて上記試薬と異なる試薬を分注するという指示、あ
るいは分注終了の指示があると、第１試薬分注プローブ
１０６は、適宜図示せぬ洗浄槽に移動し、洗浄槽にて先
端の試薬ノズル１１５の洗浄を行う。

【００１７】上記のように第１試薬分注プローブ１０６
により第１試薬の分注が行われると、サンプリングプロ
ーブ１０５は第１試薬分注プローブ１０６と同様の動作
で所望の反応セル１０９にサンプルの分注を行う。所望
の反応セル１０９にサンプルの分注が行われると、撹拌
プローブ１１２により反応セル１０９内の第１試薬とサ
ンプルの混合液の撹拌が行われる。この撹拌は、撹拌子
を混合液内に浸して例えば振動によって行われる。第１
試薬とサンプルの撹拌が行われると、第２試薬分注プロ
ーブ１０７により第２試薬の分注が行われる。この第２
試薬分注プローブ１０７による第２試薬の分注は、第１
試薬分注プローブ１０６と同様の動作で行われる。第２
試薬の分注が行われると、撹拌プローブ１１２により反
応セル１０９内の第１、第２試薬及びサンプルの混合液
の撹拌が行われる。このときの撹拌は、前記第１試薬及
びサンプルの混合液と同様の動作で行われる。第１、第
２試薬及びサンプルの混合液の撹拌が行われると、洗浄
ユニット１１４がその混合液を入れた反応セル１０９内
の洗浄を行う。この洗浄は、洗浄ノズル１１８、１１９
から洗浄水を注入した後、排液ノズル１２０により洗浄
水及び混合液の排液が行われ、拭き取り分１２１にて反
応セル１０９内に残った液体が拭き取られることで行わ
れる。

【００１８】このように第１試薬分注プローブ１０６に
よる第１試薬の分注後から反応セル１０９内の洗浄が行
われるまでに、比色計１１３は制御部から所定の指令が
あると反応セル１０９が光度計を通る瞬間の反応セル１
０９内の溶液の測光を行う。すなわち比色計１１３は、
第１試薬分注後からサンプル分注前まで、サンプルの分
注後から第２試薬分注前まで、第２試薬分注後に反応セ
ル１０９内に存在する溶液の測光を行う。データ処理部
はこの測光によって得られたデータ（例えば、吸光度デ
ータ）を所定の処理を行い記録部に記録する。そしてこ
の記録に基づいてサンプルの特定成分（生化学項目、免
疫項目）の分析が行われる。

【００１９】以上のように、試薬などの溶液を吐出する
際に、制御部にて予め設定された吐出スピード、ノズル
径、試薬液量（分注量）、試薬液性などの分析条件に応
じて分注高さを変えることにより溶液の飛び散りを最小
限に抑えることができ、従来と比べて再現性を良好にす
ることができる。

【００２０】ここで分析条件に応じて分注高さを切り替
えた場合と、従来のように分注高さが一定の場合につい
て比較検討した具体例を説明する。この実験では、反応
セル１０９を底面積３０（mm² ）の硝子セル、第１試薬
Ｒ１を２００ulの脱塩水、第２試薬Ｒ２を１００ulの６
０ppm オレンジＧ水溶液、サンプルＲＳを０ｕｌ、測定
波長を４７６nm、測定回数（反応セル１０９の数）を２
０、従来法の分注高さ（ここではノズル先端から反応セ
ル底面までの距離とする。）を５０．５（mm)、本法の
試薬液面から試薬ノズルの先端までの距離ａを５（mm）
とし、ノズル径、試薬吐出スピード３５０（μｌ／ｓｅ
ｃ）を従来法、本法とも同じに設定した。この条件によ
り本法の試薬分注高さは以下の通りになる。第１、第２
試薬分注時の距離をそれぞれＺ_R1、Ｚ_R2とすると、Ｚ_R1 ＝Ｘ_R1／Ｓ＋ａ＝２００／３０＋５＝１１．６（mm）Ｚ_R2 ＝（Ｘ_R1＋Ｘ_RS＋Ｘ_R2）／Ｓ＋ａ＝３００／３０＋５＝１５．０（mm）となる。図３は、上記条件下の従来法と本法の吸光度を
示すものである。横軸は測定に用いた反応セル１０９の
数を示し、縦軸は比色計１１３にて測光された吸光度デ
ータを示す。○、×はそれぞれ従来法、本法の結果をプ
ロットしたものである。図３に示すように従来法の測定
結果は、色のついた第２試薬の飛び散りによる低値、第
１試薬の飛び散りによる高値が見られ、ばらつきを表わ
す変動係数（標準偏差／平均値）Ｃv は０．７％とな
る。これに対し本法の測定結果は、第１、第２とも飛び
散りが最小限に抑えられているので安定しており、変動
係数Ｃv も０．３％と従来法と比較して小さくなる。こ
のようにサンプルノズル１１５、試薬ノズル１１６、１
１７を吐出量（分注量）に応じて分注高さをかえて分注
することにより、再現性が向上することが分かる。

【００２１】尚、本発明は以上説明した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨の範囲内においてあら
ゆる変形が可能である。例えば、上記実施例では距離設
定部の算定結果に基づいてプローブを鉛直方向に移動し
ていたが、反応セル１０９を上下動するように構成して
も良い。

【００２２】また、上記実施例では反応セル列の内側に
第１試薬庫１０３が配置され、反応テーブル１０２と独
立にサンプラ１０１及び第２試薬庫１０４が設けられて
いるが、試薬庫が反応セル列の内側に設けられるこの構
成に囚われなくとも良い。

【００２３】さらに、上記実施例では、試薬分注高さを
反応セル底面から試薬ノズル先端までの距離としたが、
分析条件に応じて試薬分注高さを切り替えるならば、反
応テーブル１０２底面から試薬ノズル先端までの距離な
ど基準をどの位置にとっても構わない。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、試
薬分注時の試薬の飛び散りを抑え反応に寄与する試薬量
のばらつきを防くことがでるため、測定再現性を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動分析装置の一実施例を示す概
略斜視図。

【図２】プローブの概略平面図。

【図３】本法と従来法による測定吸光度を表した図。

【符号の説明】

１０９反応セル、１１６試薬ノズル、２０１
軸部、２０２アーム、２０３移動機構、２０４
距離設定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分析条件を設定する設定器と、前記検体が収納された少なくとも１つの検体容器と、前記試薬が収納された少なくとも１つの試薬容器と、前記検体と前記試薬が分注される複数の反応容器と、前記検体を所定の反応容器に分注する検体分注手段と、
先端から所望の前記試薬容器内の前記試薬を吸引し、前
記反応容器に前記試薬を所定量分注する試薬分注手段
と、前記設定器により設定された分析条件に応じて前記試薬
分注手段の試薬分注高さを算定する算定手段と、この算定手段の算定結果に基づいて前記試薬分注手段を
移動する移動手段とを備える自動分析装置。
【請求項２】前記算定手段は、既に前記反応容器内に
分注された前記試薬の液量とこれから分注する前記試薬
の分注量との総和に応じて前記試薬分注高さを算定する
ことを特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
【請求項３】前記試薬分注高さは、前記反応容器底面
から前記試薬分注手段の先端までの距離であること特徴
とする請求項１または請求項２記載の自動分析装置。