JPS59182368A

JPS59182368A - 多項目自動分析装置の分注機構

Info

Publication number: JPS59182368A
Application number: JP5694983A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sagusa; 佐草　寿幸; Osamu Ono; 修大野; Takehide Sato; 左藤　猛英
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1984-10-17

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】〔発明の利用分野〕本発明は血清等の分析に用いる自動分析装置に係り、特
に、多項目自動分析装置の分圧機構に関するも、のであ
る。

〔発明の背景〕

液状の試料や試薬を分注する方法としては大別して２つ
の方法が現在使用されている。その１つは多数の７リン
ジ（分注器）を用いて行う方式であり、他はピペットを
用いて行う方式である。これらの分注方法は共に実用化
されているンノ５、夫々長所と短所をもっているので、
まず従来の例について説明することにする。

第１図は多数のシリンジを使用した従来のシリンジ式自
動分析装置のブロック図である。この方式は最も一般的
に使用されており、試薬の数だけシリンジを備え、各試
薬に対しては試薬瓶からシリンジ機構を介して吐出ノズ
ルまでの夫々専用の流路を設けている。スネークチェー
ンによって連結された多数の試料容器１は皿２上を多動
し、所定の採取位置に一旦停止する。この時コンピュー
タ２４よりの指令によってノズル保持具５が降下して採
取位置の試料容器１から所定量の試料液を試料ノズル４
で吸入し、反応ライン７０反応容器３中に吐出する。こ
のような吸入・吐出動作はやはりコンピュータ２４０指
令で作動するピペッタ２０によって行なわれる。なお、
この図では試薬瓶２２に収容した第１の試薬と共に吸入
した試料を反応容器３に吐出するようにしている。

また、この装置は複数個の試薬瓶２２からディスペンサ
２１を介して第２．第３の試薬を分注している。反応ラ
イン７上の反応容器３は恒温水循環器１０よりの温水を
流通させる恒温槽８中を移動するが、その間にノズル保
持具６に支持された試薬ノズル９を介して所定の位置で
第２．第３の試薬が添加される。このような試薬の添加
はコンピュータ２４の指令による複数のディスペンサ２
１の動作によって実施される。

反応ライン７の終りは攪拌器１１が設置してあり、これ
によって反応を促進終了させた被検液には光源１３の光
を透過させて測定する。即ち、被検液で一部吸収され次
光は多波長光度計１２の凹面回折格子１４によって分散
され、そのスペクトル結像面に設置した複数個の受光素
子１５によって輝線ｐ光量が検出される。この受光素子
１５の検出信号はＡ／Ｄ変換器２３でディジタル値に変
換されてコンピユー）２４に送られ、ここで試料中の成
分濃度を示す吸光度に換算されて陰極線管やプリンタ等
の出力装置２５に送られ表示される。

このようにして測定を終了した反応容器３は駆動モータ
１６で駆動される移動装置１９０反転端において測定ず
みの被検液を浩てる。空になって倒立した試料容器１は
洗浄器１７の噴水によって洗浄され、乾燥器１８の温風
によって乾燥されて反応ライン７の左端に戻り再使用さ
れる。

上記の如く構成された多数の分注器を有するピペッタ２
０やディスペンサ２１を備えている自動分析装置は、次
のような長所と短所をもっている。

（１）長所二分注機構系が単純で分注速度が大きく、す
べての分注器を検体情報に基づいて細かく制御できるの
で、多項目高速分析に適する。

（２）　　短所二分注器が多数必要で装置は大型になり
易い。また、試薬を交換する時は前の試薬がノズルや分
注器に残る。この試薬は廃棄しなければならないので損
失が大きい。

第２図は従来のピペッティング方式の自動分析装置のブ
ロック図で　第１図と同じ部分には同一符号を付しであ
る。この装置は多項目小数検体用に適するもので、第１
図の多数の分注器を用いるシリンジ方式に対してピペッ
ティング方式と呼ばれ、小数のシリンジを用いて次々に
異なる試薬を分注する方法を採用している。

次にその構成と動作の概略を説明する。多数の試料容器
ｌを同心円上に設置したサングラ−２８と、同心円上知
多数の反応容器３を設置した反応チー７’ル３０とは隣
接して設置され、コンピュータ２４の指令によって間欠
的に互いに関連して回転させられる。この２個のデープ
ルの側方にはサンプルノズル２９が設置されており、ピ
ペッタ２０ａの作動によって吸引と吐出の動作を反覆す
るが、その間にコンピュータ２４の指令によってサンプ
ルノズル２９は回動し、サンプラー２８上の試料容器１
中の試料の一定量を吸引して反応テーブル３０上の反応
容器３へ吐出する。分注動作終了後９図示されていない
洗浄装置によって試料ノズル４の内外は洗浄される。

反応テーブル３０は間欠的に所定角度だけ回動するが、
その間に試薬ノズル９を取り付けた１対の移動機構２７
が左右に移動し、保冷庫２６に収容されている試薬瓶２
２より所定量の試薬を採取して反応容器３へ添加するつ
この反応テーブル３０は恒温水循環器１０に接続さｎた
恒温槽８の中を回動するごとく構成されているので、所
定時間インキュベート（培養）し、最後罠攪拌器１１に
よって攪拌して反応を完結させる。

このような反応容器３が所定の測定位置に回動したとき
は、光源１３の光を透過させて多波長光度計１２に導入
する。多波長光度計１２は第１図の場合と同様に構成さ
れ、その出力信号はＡ／Ｄ変換器２３でディジタル化さ
れてコンピュータ２４に送られて処理され、出力装置２
５ａの記録紙上、出力装置２５ｂの陰極線管上に表示さ
れる。

ナオ、ピペッタ２０ｂが作動して試薬ノズル９が試薬を
吸入した後は、移動機構２７によって反応容器３及び洗
浄器１７間を移動させられ、反応容器３へ分圧した後は
洗浄器１７で洗浄される。

このビベツテング方式の自動分析装置には次のような長
所と短所がある。

（１）　　長所：試薬はピペッタ２０ｂが作動して必要
量だけ吸入し吐出するので、吸入した試薬の全量を反応
容器へ添加することが可能となり、全く無駄を生じない
。また、試薬ノズル９は洗浄器１７で容易に洗浄するこ
とができる。更に、回転円板式の反応テーブル３０を使
用しているので、装置全体を小形に構成できることであ
ろう（２）短所：試薬ノズル９が移動機構２７によって
試薬瓶２２９反応容器３及び洗浄器１７間をタイミング
良く往復動させる必要があるので、その移動機構２７等
が複雑となり、その動作に時間を要して分注処理速度が
低下する。また、１本の試薬ノズル９で各種の試薬を取
扱っているので、その間に洗浄操作を行っているが、ク
ロスコンタミネーションの恐れがある。更に、洗浄水と
各試薬のキャリーオーバーによる試薬濃度が低下する等
の問題点をもっている。特に、試薬間のクロスコンタミ
ネーションは試薬中の特定成分が金属ノズルに静電的又
は物理的に吸着されることによるもので、その解決は極
めて困難な問題でこの方式の最大の欠点となっている。

また、多項目自動分析装置に不可欠である項目選択機能
の点から言えば、第１図の装置では総ての分注器が検体
情報に基づいて制御されるのに対し、第２図の装置では
１〜２本の分注用の試薬ノズル９が試薬群を収容した保
冷庫２６上のどの位置で停止させるかを制御している。

したがって、第２図の装置では試薬ノズル９の各停止位
置を検出するために多数の検出手段を必要とするという
欠点ももっている。これらの欠点を改善したものが次に
示す装置である。

第３図は従来の他のスイッチバック式自動分析装置のブ
ロック図で第２図と同じ部分には同一符号を付しである
。これは第２図のピペッティング方式を基本とし、次の
点を改良したものである。

即ち、多流路切換弁３２に接続する多数のスイッチバッ
ク流路をピペッタ２０ｂに接続し、そのシリンジ機構に
よって吸入した一定量の試料を所定量の純水間に介在さ
せて反応容器３に分注するようにしている。

更に図によって説明すると、項目選択用の多流路切換弁
３２は同軸上で気密に回転する２つの部分３２ａ、３２
ｂよりなり、各通路は保冷庫２６中に収容した三方切換
弁３６を介して試薬瓶２２に接続されている。また、三
方切換弁３６の他方の口は反応容器３上に設置されてい
る試料ノズル９に接続されている。

多流路切換弁３２の中央の通路はシリンジ３３に連通し
、そのシリンダは給水弁３４を介して給水パイプ３９に
接続されている。このシリンジ３３のプランジャが制御
装置３５の出力によって上下すると、給水弁３４．給水
パイプ３９を介して蒸溜水を吸入し吐出する。この蒸溜
水は多流路切換弁３２を通って試薬採取・移送に使用さ
れる。

また、シリンジ３３ｃはサングリフグノズル２９に接続
され、吸入した一定量の蒸溜水層で試料容器１より吸入
した試料液を押出すようにして反応容器３内に吐出する
。なお、制御装置３５はコンピユータの機能と出力装置
の機能とを兼ね備えているもので、本装置の全動作はこ
れによって集中的に制御されている。

第４図は第３図の分注機構の系統図である。８個の三方
切換弁３６の一方のニップルは吸入チューブ４１を介し
て異なる試薬を収容した８個の試薬瓶２２に接続し、他
のニップルは吐出チューブ４２を介して反応容器３の真
上に開口している。

また、三方切換弁３６の共通ニップルは退避チューブ４
０を介して多流路切換弁３２の通路Ｑ、〜Ｑ８に夫々連
通している。多流路切換弁３２の中央通路Ｐはシリンジ
３３に連通し、これに嵌入しているプランジャはラック
ピニオン機構３７によって出入させられるが、その動作
は制御装置３５の出力で駆動されるパルスモータ３８に
よって実行される。なお、シリンジ３３は給水弁３４．
給水パイプ３９を介して蒸溜水槽に接続されている。

第４図は１流路８接点の項目選択用の多流路切換弁３２
を用い、そのＱ１〜Ｑ８の通路に連通する８個の三方切
換弁３６を有する８個のスイッチバック分注回路をもっ
ている。各三方切換弁３６に連通ずる吸入チューブ４１
．吐出チューブ４２の配管内容積は、シリンジ３３のフ
ルストローク容量でめる５００μｔに比較して十分小さ
く形成される。例えば、各試薬瓶２２より三方切換弁３
６１では０．５訪ΦＸ　５００ｗ＋のフッ素樹脂チュー
ブ（内容積９８μｔ）を用い、三方切換弁３６より吐出
チューブ４２を経て試薬ノズル９の先端までは０．５ｍ
Ｘ３００ｍのフッ素樹脂チューブ（内容積５９μｔ）を
用いている。

また、各三方切換弁３６より多流路切換弁３２までの退
避チューブ４０は、比較的大きな内径のフッ素樹脂チュ
ーブ１１１ＩＩＩΦＸ１０００囚（内容積７８５μｔ）
を用いている。これによって、シリンジ３３のフルスト
ローク５００μｔに相当する流路の部分は保冷庫２６内
に存在するようにして試薬等の変質をできるだけ防止し
ている。即ち、退避チューブ４０内に試薬を出入させる
スイッチバック方式を用いても差支えないように構成し
ている。なお、多流路切換弁３２の共通通路Ｐからシリ
ンジ３３までの容積及びシリンジ３３までの給水バイブ
３９の容積は任意であるが、１例として両方共１団ΦＸ
　５００　ｔａｘ　（容積３９３μｔ）としているうこのように構成された自動分析装置の動作は、自動洗浄
行程、ｉ！置換行程び分注測定行程に大別されるので、
これについて順次説明する。

（１）　　自動洗浄による準備行程装置を電源に接続した後三方切換弁３６は吐出側（第４
図の実線の方向）罠、多流路切換弁３２は中間点（流路
Ｑ１〜Ｑ８のいずれとも連通しない状態）に、給水弁３
４は開の状態にセットし、シリンジ３３のプランジャを
フルストローク下降させて蒸溜水を吸入する。次に、多
流路切換弁３２をＱｌに、給水弁３４を閉としてシリン
ジ３３のプランジャを十分上昇させて試薬ノズル９より
蒸溜水を吐出する。これを複数回実施して反応容器３と
共に試薬流路を洗浄する。

次に、多流路切換弁３２を順次に切換えて全流路につい
て上記操作を実施する。例えば、各流路について３回ず
つこの洗浄操作を行うと合計２４回実施されるがこの間
約５分間を要する。

（２）置換行程三方切換弁３６を破線で示す吸入側にセットし、多流路
切換弁３２を中間点に、給水弁３４を開として３００μ
ｔ分だけシリンジ３３のプランジャを下降させて蒸溜水
を吸入する。その後多流路切換弁３２を流路Ｑｌに連通
させ、給水弁３４を閉にセットしてプランジャをＺＯＯ
μｔだけ更に下降させる。これによって約１００μｔの
試薬が三方切換弁３６と９１間の退避チューブ４０中に
吸入されると共に試薬瓶２２ａの試薬と三方切換弁３６
ａとの間の流路は新試薬によって完全に置換される。

次に１三方切換弁３６ａを吐出側に切換え℃シリンジ３
３のグラ／ジャをフルストローク（５００μｔ）上昇さ
せ、退避チューブ４０から試薬ノズル９ａまでの間を完
全に蒸溜水で置換する。このような操作を各三方切換弁
３６を切換え乍ら８回実施すると約１．５分要する。

−ヒｉ己の２行程で約６．５分要するが、電源投入後制
呻装置３５０マイクロコンピュータの指令によって自動
的に実施される。即ち、この状態では吸入チューブ４１
には各試薬が満され、吐出チューブ４２および退避チュ
ーブ４０中には蒸溜水が満された状態となっている。

（３）分注と測定の行程上記の如く洗浄と置換が終了すると測定動作を開始し、
分注系は必要に応じて分注動作を行う。例えば或時点で
試薬瓶２２Ｈの試薬を反応容器３ａに分注添加するとき
は、三方切換弁３６ａを破線で示す吸入側に、多流路切
換弁３２を中間位置に、給水弁３４は開にセットする。

次にシリンジ３３のグランジャを２００μを分下降させ
て蒸溜水を吸入し、多流路切換弁３２をＱ、に、給水弁
３４を閉にセットしてからグランジャを更に１００μを
分下降させ退避チューブ４Ｏａ中に１００μｔの試薬を
吸入する。

このようにして三方切換弁３６ａを実線で示す吐出側に
セットしてシリンジ３３のプランジャを３００μｔ（上
死点まで）上昇させて吐出すると、試薬瓶２２ａ中の試
薬１００μｔがその両側に１００μｔの蒸溜水を伴って
吐出される。同様に順次三方切換弁３６と多流路切換弁
３２、シリンジ３３及び給水弁３４を設定操作すれば各
試薬瓶２２８〜２２ｈ中の試薬を反応容器３ａ〜３ｈ中
に３倍に希釈して分注されることになる。この分注行程
を自動的に実施させるには、三方切換弁３６は分析測定
周期に同期回動させ、給水弁３４は項目選択とは無関係
に半周期毎に開閉させるようにすればよい。なお、この
場合は試薬は３倍に希釈されるので、従来の３倍濃度に
調製した試薬を用いている。

さて、上記洗浄用の蒸溜水は普通は脱イオン水又は蒸溜
水を用いているが、これによって共通流路の洗浄を繰返
すと、シリンジ３３を始めとして共通流路に微細な気泡
が発生して次第に蓄積され、シリンジの吸入吐出動作時
にダンパー作用を及ぼずと共に、各試薬の添加量の再現
性が不良になるという致命的な欠点が発見された。これ
は供給される脱イオン水或いは蒸溜水が室温以下である
のに対して自動分析装置の内部は種々の電気部品等の放
熱によって４０Ｃ〜５０Ｃに上昇し、溶存していた空気
が気化することが原因となっている。

これを防止するために予め脱気した洗浄水を準備しても
空気との接触を完全に遮断して保存し送液することは現
実的には不可能である。空気の主成分である窒素及び酸
素の溶解度を第１表に参考として示す。例えば１０Ｃの
水は０．００２９２３重量％の空気を溶解している（窒
素と酸素の比率は略４：１で才）る）。

仮に水温が５０Ｃに上昇すると、空気の溶解度は０．０
０１５０４重量％まで減少し、その差０．００１４１９
重量％分の空気が気化することになる。この場合の洗浄
水の消費量が１０ｔ／時間と仮定すると、上記の気泡発
生量は約０．１４１９ｇ／時間となる。

これは５０ｔｒｌ気圧において１３１ｍｔ／時間の気泡
が連続的に発生することになる。

即ち、第４図の給水弁３４から多流路切換弁３２までの
共通流路内に１時間当り１３１ｍｔの気泡が発生するこ
とになり、その気泡が定常状態で連続的に毎洗浄毎に多
流路切換弁３２の廃液口Ｑｏから排出するならば悪影響
を与えない。しかし、実際には発生した気泡は極めて微
細で流路内壁に付着し、或程度大きな気泡になった時点
で洗浄水と共に流出する。したがって、ダンパー作用が
変化して試薬の分注精度が低下するという欠点を解決す
ることはできない。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来技術の欠点を解消し、洗浄水の供給路
内で発生する気泡による分析精度の低下を防止すること
ができる多項目自動分析装置の分注機構を提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、給水パイプに接続する分
離トラップに気体放出弁を取り付けてこの分離トラップ
に供給する洗浄水を加熱すると共に超音波振動を与え、
洗浄水中の溶存空気を放出するごとく構成したことにあ
る。

〔発明の実施例〕

第５図は本発明の一実施例である分注機構の系統図で、
第４図と同じ部分には同一符号を付しである。この場合
は給水パイプ３９に気液分離トラップ４３を接続すると
共に、この気液分離トラップ４３には気体放出弁４４を
設けたパイプと水槽４９の蛇管４８に連通するパイプと
を設けている。

また、水槽４９内にヒータ４５を設置すると共に、超音
波発振器４７の振動子４６を設定している。

このような構成の脱気系を付加した分注機構において、
加圧洗浄水（１０〜２０Ｃ）を水槽４９中の蛇管４８を
通過させると約５５Ｃに加温されるが、その間に２００
Ｗ、３０ＫＨ２の超音波振動を印加している。その結果
として発生した微小な気泡は分離トラップ４３の上部に
集まるので、気体放出弁４４を開いて適時放出させる。

なお、この気体放出弁４４は給水弁３４が開いている時
は閉じ、給水弁３４が閉じたときに間欠的に開弁するよ
うにしている。

蛇管４８の容積は洗浄水の消費量とヒータ４５の容量か
ら定まる適当な内容積をもっていることが必要で、洗浄
水消費量的１０ｔ／時、ヒータａＯＷの場合は内径１０
閣ΦＸ１０００能（約７８．５ｍｌ容積）としている。

次に従来の試薬分注器と本実施例の分注器との性能を第
２表に比較して示す。

即ち、再現性は３種の分注器共良好であり、試薬損失量
は小数検体の場合は゛ピペッティング式が優れているが
、多数検体の場合はスイッチバック式が最小□となる。

分注速度は本実施例のスイッチバック式が従来のシリン
ジ式に匹敵し、シリンジ１本当りで処理できる試薬数、
即ち、自動分析装置としての経済性はピペッティング式
と同様に優れている。また、スイッチバック式では試薬
間のコンタミネーションや洗浄水による希釈の欠点が解
決されている。

本実施例の分注器は、吸入した試薬を一旦退避チューブ
にスイッチパックさせた後希釈して反応容器に分注する
方法を用いているので、流路に付着した試薬は洗浄行程
で除去され試薬間のコンタミネーションは大幅に減少す
るし、各試薬毎に独立の流路を設けているので、クロス
コンタミネーションの恐れは生じない。また、試薬は３
倍に濃縮した。ものを使用しているので試薬瓶は小形と
なり装置全体を小形化できる。更に、洗浄水中の溶存空
気を放出させる加温と高周波振動印加手段を設けること
によって分析精度を大幅に向上させることができる等の
効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明の多項目自動分析装置の分注機構は、洗浄水供給
路に加温と加振できる水槽を設けて分離した気泡を適時
放出させるように構成することにより、分析性能を大幅
に向上させるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシリンジ式の自動分析装置のブロック図
、第２図は従来のピペッティング式の自動分析装置のブ
ロック図、第３図は従来のスイッチバック式自動分析装
置のブロック図、第４図は第３図の分注機構の系統図、
第５図は本発明の一実施例である分注機構の系統図であ
る。１・・・試料容器、２・・・皿、３・・・反応容器、４
・・・試料ノズル、５，６・・・ノズル保持具、７・・
・反応ライン、８・・・恒温槽、９・・・試薬ノズル、
１０・・・恒温槽循環器、１１・・・攪拌器、１２・・
・多波長光度計、１３・・・光源、１４・・・凹面回折
格子、１５・・・受光素子、１６・・・駆動モータ、１
７・・・洗浄器、１８・・・乾燥器、１９・・・移動装
置、２０・・・ピペッタ、２１・・・ディスペンサ、２
２・・・試薬瓶、２３・・・Ａ／Ｄ変換器、２４・・・
コンピュータ、２５・・・出力装置、２６・・・保冷庫
、２７・・・移動機構、２８・・・サンプラー、２９・
・・サンプルノズル、３０・・・反応テーブル、３１・
・・洗浄装置、３２・・・多流路切換弁、３３・・・シ
リンジ、３４・・・給水弁、３５・・・制御装置、３６
・・・三方切換弁、３７・・・ラックピニオン機Ｌ３８
・・・パルスモータ、３９・・・給水パイプ、４０・・
・退避チューブ、４１・−・吸入チューブ、４２・・・
吐出チューブ、４３・・・分離トラップ、４４・・・気
体放出弁、４５・・・ヒータ、４６・・・振動子、４７
・・・超音波発振器、４８・・・策　５（２１）ｔ】（＝ン反５先ン１１−ン）（

Claims

【特許請求の範囲】

１、洗浄用水源とシリンジのシリンダとに両端を連通し
て中間部に給水弁を設けた給水パイプと、上記シリンジ
の出口と中央部の共通流路とを連通ずると共に、周辺部
に複数本の退避チューブを接続した多流路切換弁と、上
記退避チューブの各他端に接続した共通ニップルを有す
る複数個の三方切換弁と、この三方切換弁の吸入ニップ
ルに接続しその先端を試薬中に挿入した吸入流路と、上
記三方切換弁の吐出ニップルに接続しその先端を反応容
器の真上に開口した吐出流路とを有し、上記シリンジの
吸入容量は上記吸入流路及び上記吐出流路の複数倍の容
量で上記退避チューブよりは少ない容量となるごとく構
成し、洗浄行程では上記吐出流路に上記退避チューブを
連通させ、上記シリンジの洗浄用水を吐出させて上記退
避チューブ及び上記吐出流路を洗浄し、置換行程では上
記三方切換弁及び上記シリンジを操作して上記吸入流路
に上記試薬を満し、分注行程では上記シリンジを操作し
て上記吸入流路に存在する上記試薬を上記退避チューブ
の上記三方切換弁に近接した場所に移行させた後、上記
三方切換弁を上記吐出流路に連通させて上記グランジャ
を押し、上記吸入流路の複数倍容量吐出させ、上記試薬
を上記試薬量以上の上記洗浄水で包囲し乍ら上記反応容
量に吐出させる多項目自動分析装置の分注機構において
、上記給水パイプに接続する分離トラップに気体放出弁
を取り付けると共に、この分離トラップに供給する洗浄
水を加熱して超音波振動を与え、上記洗浄水中の溶存気
体を放出させるごとく構成したことを特徴とする多項目
自動分析装置の分注機構。