JPWO2011086635A1 - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

空の反応容器にサンプルを吐出する際にサンプルプローブ先端を反応容器の底に接触させないで分注動作を行い、サンプルプローブと反応容器の長寿命化を図ると共に、安定した分注精度でサンプルの分注ができる自動分析装置を提供する。反応容器に分注時、サンプルプローブと反応容器底面に一定の隙間を設け、設定吐出量を一度に吐出するのではなく、設定吐出量を分割して吐出を行い、１回目の吐出で反応容器底面に吐出したサンプルが濡れ広がる時間を設け、サンプルが反応容器底面に濡れ広がった後に、２回目以降の吐出を行うことで、サンプルプローブへの持ち帰りのない、安定した分注精度でサンプルの分注ができることを可能とした。

Description

本発明は、血液，尿等の生体試料の成分の分析を自動的に実行する自動分析装置に係り、特に、試料容器や試薬容器から液体を採取して反応容器に分注する自動分析装置に関する。

自動分析装置において、正確な測定を行うためにサンプルや試薬（以下、簡略のために単にサンプルとのみ称す）は確実に反応容器底面に分注することが必須であり、サンプルの空分注、持ち帰りがあってはならない。従来のサンプルを反応容器に分注する分注機構では、サンプルプローブ先端を斜めにカットし、サンプルプローブを反応容器底面に押し付けた状態でサンプル用ポンプを介して分注することにより、確実に反応容器底面に分注を行っている。

また、特許文献１には、１０μＬ程度の微量分注を目的として、プローブ先端と容器底面との距離を最適に制御することで精度良い微量分注を達成する方法が開示されている。

特開２００３−３４４４２６号公報

上記従来技術には、以下の欠点がある。

まず、反応容器の底に斜めにカットされたサンプルプローブ先端を毎回接触させて試料を分注するため、サンプルプローブの先端や反応容器の底面がダメージを受け、分注精度低下につながることがある。特に最近はサンプル分注量が１μＬ以下と少ない量で分注精度を維持するためにサンプルプローブ先端径が細く尖がっており、反応容器の底やサンプルプローブ先端がダメージを受けやすい。安定した正確な分注を行うためには、反応容器の底やサンプルプローブ先端にダメージを与えずに、微量分注を実現することが必要である。

また、反応容器底面にサンプルプローブを押し付けた状態（しなっている状態）でサンプル分注動作を行うため、サンプル分注後にサンプルプローブが上昇すると、サンプルプローブ側面にサンプルが付着し、サンプルの持ち帰りにつながることがある。また、サンプルプローブが押し付けられた状態から上昇時に元の状態（しなりの無い状態）に戻ることによりサンプルプローブの振動がサンプルプローブ側面、カット先端部についたサンプルを反応容器側面へ飛散らせることがある。結果として設定分注量を分注していないことになる。

更に、特許文献１に開示された方法により、サンプルプローブ先端と反応容器底面との間に微小な隙間を設けて微量分注を行った場合であっても、サンプルの微量ゆえに反応容器底面に接触しても反応容器底面に確実に点着とまではいかず、結果としてサンプルプローブ先端に付着したまま持ち帰られることもあった。

上記問題は、微量分注になるほど影響が大きくなり、測定結果の信頼性に影響を及ぼすことが多い。本発明の目的は、サンプルプローブの先端や反応容器の底のダメージを与えず、且つ、サンプルプローブ側面へのサンプル付着をさせずに微量分注精度が維持できる自動分析装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。

液体を吸引・吐出するプローブと、前記プローブから吐出される液体を収容する容器と、前記プローブが吸引した液体を前記容器に吐出する際に、前記液体を複数回に分割して吐出をさせるシリンジ機構と、を備えた自動分析装置。

ここで、液体とはサンプルや試薬などを、容器とは反応分析部上の反応容器を意味する。

本発明によれば、サンプルプローブ先端を反応容器底面に接触させることなく、サンプル吐出動作が可能となる。サンプルプローブ先端と反応容器の底を接触させないので、プローブや反応容器にダメージを与えないので長寿命化が図ることができる。

また、隙間を設けて吐出する時に起こる、サンプルを反応容器底面に吐出したときに、設定吐出量を反応容器底面に吐出できずにサンプルプローブ側面に付着させて持ち帰ってしまうことによる分注精度の低下を、１回目の吐出で反応容器側面にサンプルを濡れ広がらせることで、防止することが可能となり信頼性の向上を図ることができる。

一般的な自動分析装置概略図。 サンプルプローブ側面付着のサンプル持ち帰り。 サンプル濡れ広がりの説明図。 ２段階吐出の吐出方法。 サンプルプローブに作製可能な液玉の大きさ。 液面検知及び圧力変化を使用した場合の吐出方法。 ３段階吐出の吐出方法。 吐出状態の説明図。 吐出量小の場合の圧力波形。 吐出量大の場合の圧力波形。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１に本発明が実施される一般的な自動分析装置の概略を示す。各部の機能は公知のものであるため、詳細についての記述は省略する。サンプリング機構１のサンプリングアーム２は上下すると共に回転し、サンプリングアーム２に取り付けられたサンプルプローブ３を用いて、左右に回転するサンプルディスク１０２に配置された試料容器１０１内の試料を吸引し、反応容器５へ分注するように構成されている。本図からもわかるように試料容器１０１のサンプルディスク１０２上への配置はサンプルディスク１０２上へ直接配置する場合や試験管（図示は無い）上に試料容器１０１を載せることも可能なユニバーサルな配置に対応可能な構造のものが一般的である。

回転自在な試薬ディスク１２５上には分析対象となる複数の分析項目に対応する試薬ボトル１１２が配置されている。可動アームに取り付けられた試薬分注プローブ１１０は、試薬ボトル１１２から反応容器５へ所定量の試薬を分注する。

サンプルプローブ３は、サンプル用シリンジポンプ１０７の動作に伴ってサンプルの吸引動作、及び分注動作を実行する。試薬分注プローブ１１０は、試薬用ポンプ１１１の動作に伴って試薬の吸引動作、及び分注動作を実行する。各試料のために分析すべき分析項目は、キーボード１２１、又はＣＲＴ１１８の画面のような入力装置から入力される。この自動分析装置における各ユニットの動作はコンピュータ１０３により制御される。

サンプルディスク１０２の間欠回転に伴って試料容器１０１はサンプル吸引位置へ移送され、停止中の試料容器内にサンプルプローブ３が降下される。その下降動作に伴ってサンプルプローブ３の先端が試料の液面に接触すると液面検出回路１５１から検出信号が出力され、それに基づいてコンピュータ１０３がサンプリングアーム２の駆動部の下降動作を停止するよう制御する。次にサンプルプローブ３内に所定量の試料を吸引した後、サンプルプローブ３は上死点まで上昇する。サンプルプローブ３が試料を所定量吸引している間は、サンプルプローブ３とサンプル用ポンプ１０７流路間の吸引動作中の流路内圧力変動を圧力センサ１５２からの信号を用い圧力検出回路１５３で監視し、吸引中の圧力変動に異常を発見した場合は所定量吸引されていない可能性が高いため、当該分析データに対しアラームを付加する。

次にサンプリングアーム２が水平方向に旋回し反応ディスク４上の反応容器５の位置でサンプルプローブ３を下降し反応容器５内へ保持していた試料を分注する。試料が入った反応容器５が試薬添加位置まで移動された時に、該当する分析項目に対応した試薬が試薬分注プローブ１１０から添加される。サンプル、及び試薬の分注に伴って試料容器１０１内の試料、及び試薬ボトル１１２内の試薬の液面が検出される。試料、及び試薬が加えられた反応容器内の混合物は、攪拌機構１１３により攪拌される。混合物が収納された反応容器が光度計１１５に移送され、各混合物の発光値、或いは吸光度が測定手段としての光電子増倍管、或いは光度計により測定される。発光信号或いは受光信号は、Ａ／Ｄ変換器１１６を経由しインターフェース１０４を介してコンピュータ１０３に入り、分析項目の濃度が計算される。分析結果は、インターフェース１０４を介してプリンタ１１７に印字出力するか、又はＣＲＴ１１８に画面出力すると共に、メモリ１２２に格納される。測光が終了した反応容器５は、反応容器洗浄機構１１９の位置にて洗浄される。洗浄用ポンプ１２０は、反応容器へ洗浄水を供給すると共に、反応容器から廃液を排出する。図１の例では、サンプルディスク１０２に同心円状に３列の試料容器１０１がセットできるように３列の容器保持部が形成されており、サンプルプローブ３による試料吸引位置が各々の列に１個ずつ設定されている。

以上が自動分析装置の一般的な動作である。

サンプルの分注精度向上を図るためには、サンプルプローブ３側面にサンプルを付着させずに吐出する必要がある。そのためには、反応容器底面２０１とサンプルプローブ３先端に微小な隙間２０２を設けて吐出し、吐出したサンプルがサンプルプローブ３側面にせり上がる前にサンプルプローブ３を上昇させる方法が考えられる。しかし、前記吐出方法にはサンプルを反応容器底面２０１に正確に点着できずに、吐出したはずのサンプルがサンプルプローブ３側面に移動してしまいサンプルを持ち帰ってしまうことがあった。

図２を用いて、サンプルプローブ３先端と反応容器底面２０１との間に微小な隙間２０２を設けて（図２（ａ））吐出する際に起こるサンプル持ち帰りについて説明する。平面上に存在している液滴（図３の状態）における界面張力のつりあいは、以下の数式が成り立つ。
（数式１）
γＣ＝γＣＳ＋γＳcosθ
図２（ａ）のように隙間２０２を設けた状態でサンプルを吐出した際（図２（ｂ））、反応容器底面２０１にサンプルが接触すると、反応容器底面２０１とサンプル間の界面構造が変化し、界面張力γＣＳが小さくなる。
（数式２）
cosθ＝（γＣ−γＣＳ）／γＳ
数式１の変形により数式２が成り立ち、γＣおよびγＳが一定であればγＣＳが小さくなるにつれてcosθは大きくなる。０°≦θ≦１８０°のため、cosθが大きくなると接触角θが小さくなりサンプルが反応容器底面２０１に濡れ広がることが分かる。このサンプルの濡れ広がりには、反応容器底面２０１とサンプル間の界面構造の変化による、界面エネルギーが低下する待ち時間を要する。この待ち時間は液体と反応容器底面２０１の表面の化学組成に依存するため、分注する液体の種類や、反応容器の材質，形状等によって最適な待ち時間は異なると考えられる。

仮に吐出したサンプルが反応容器底面２０１に濡れ広がる前にサンプルプローブ３を上昇させると、吐出されたサンプルが反応容器底面２０１に十分に馴染まず、図２（ｃ）のようにサンプルプローブ３側に残ってしまうことが考えられる。特に微量のサンプルを吐出する場合は、反応容器底面２０１に吐出されるサンプルの量よりも、サンプルプローブ３側面に残るサンプルの量が多く残ってしまうために、分注精度低下の原因につながりかねない。

上記問題に鑑み、本発明の実施形態の一つを図４に示す。図４（ａ）のようにサンプルプローブ３と反応容器底面２０１との間に微小な隙間２０２を開けた状態で１回目のサンプル吐出を行う（図４（ｂ））。このときの（１回目のサンプル吐出時）におけるサンプル吐出量は図５に示すサンプルプローブ３で保持可能な限界液玉保持高さ２０３から定まる分注量以下とし、サンプルプローブ３先端と反応容器底面２０１との隙間２０２の距離は、図５に示すサンプルプローブ３で保持可能な限界液玉保持高さ２０３（図５）以下となるよう制御する。仮に、１回目のサンプル吐出時にサンプルプローブ３先端で保持可能な限界液玉保持高さ２０３以上の大きさに相当する液体を吐出すると、サンプルプローブ３側面にサンプルがせり上がってしまうことがあり（図２（ｃ）のサンプルプローブ３側）、２回目以降のサンプル吐出時に反応容器底面２０１に対するサンプルの点着不良、サンプルプローブ３上昇時に反応容器５側面へのサンプル飛散などを生じ、分注精度に支障をきたすことがあるためである。

１回目の吐出量を前記限界液玉保持高さよりも少ない吐出量に設定した場合は、サンプルプローブ３先端に作られる実際の限界液玉保持高さ２０３は限界液球保持高さよりも小さくなるので、サンプルプローブ３先端と反応容器底面２０１の隙間２０２は、サンプルプローブ３先端に作られる実際の限界液玉保持高さ２０３の大きさに合わせて小さくなるように設定する必要がある。

図５や表１，表２に示すようにサンプルプローブ３先端の直径及びサンプル種類によってサンプルプローブ３先端で保持できる液玉２０４の大きさは異なってくる。例えば、表１の外径φ０.４mmのサンプルプローブ３を用いると、粘性等の性状が水相当のサンプルを吸引，吐出する場合には、サンプルプローブ３先端で保持可能な限界液玉保持高さが０.３mmなので、サンプルプローブ３先端と反応容器底面２０１の隙間２０２は０.３mm以下に制御しなければならないことがわかる。

サンプルの粘性は、予め定められた値を用いることもできるし、サンプルプローブにつながる流路の一部に圧力計１５２等を組込み、サンプルを吸引するときの圧力波形等からサンプルの粘性等に関する情報を得ることもできる。吸引したサンプルを、血清，尿，コントロール検体等に種類分けを行い、サンプル種別に合わせて最適な隙間２０２でサンプルプローブ３下降制御を行い、隙間２０２を制御させることも可能である。

ここで、外径φ０.４mmのサンプルプローブ３を使用し、必要吐出量を１μＬとした場合、サンプルプローブ３を反応容器底面２０１との隙間２０２を０.３mm以下で止めるように制御し、サンプル吐出を２回に分割して行う場合を考える。サンプル用ポンプ１０７からサンプルプローブ３のチューブ長の長さを１メートル、シリンジ用ポンプ１０７から押し出されるサンプルのサンプルプローブ３先端から吐出されるサンプルの吐出速度は１μＬ／ｓ〜５０μＬ／ｓとし、評価サンプルを水相当，血清相当とする。

１回目の吐出で０.０４μＬのサンプルを反応容器底面２０１に吐出をした場合、１回目の吐出後、図４（ｃ）のようにサンプルが反応容器底面２０１に十分に濡れ広がるまで、もしくはサンプルの濡れ広がりが始まるまで待ってから、残りのサンプル０.９６μＬを２回目の吐出として分注する。１回目の吐出で反応容器底面２０１にサンプルを十分に濡れ広がらせてから２回目の吐出を行っているので、図２（ｃ）のようにサンプルプローブ３側面にサンプルがせり上がることはない。ここで評価した条件下においてはサンプル水相当，血清相当共に、吐出速度５μＬ／ｓ〜２５μＬ／ｓにおいて、１回目の吐出動作終了後にサンプルが反応容器底面２０１に十分に濡れ広がるまでに必要な待ち時間は１０ｍｓ以上必要である。

２回目の吐出で隙間２０２を維持したまま吐出すると、図４（ｅ）のようにサンプルプローブ３側面と吐出したサンプルの接触面積が増加し、サンプルプローブ３側面へサンプルが付着してしまう。そのため、２回目の吐出では、図４（ｄ）のようにサンプルプローブ３を上昇させながら行い、サンプルプローブ３の側面にサンプルを付着させない吐出を行うことが望ましい。上記記載した吐出条件において、１回目に吐出し、濡れ広がるまでの待ち時間は１０ｍｓ以上必要としたが、実際の装置構成においては、サンプル用ポンプ１０７からサンプルプローブ３のチューブ長さ，吸引吐出するサンプルの種別，サンプルプローブ３先端からの吐出速度、等により、シリンジ用ポンプ１０７の吐出動作終了後からサンプルプローブ３内のサンプルが完全に停止するまでの時間等は装置構成により異なる。

従って、吐出したサンプルが反応容器底面２０１に濡れ広がる待ち時間は装置構成により異なる。

図６を用いて本発明の他の実施例を説明する。

図６（ａ）のように、１回目の吐出で予めサンプルプローブ３先端に液玉２０４がある状態でサンプルプローブ３を下降させると図６（ｂ）のように、サンプルプローブ３先端に保持した液玉２０４が反応容器底面２０１に接触する。液玉２０４が反応容器底面２０１に接触したときに変化する静電容量を液面検出回路１５１で検知してサンプルプローブ３の下降を停止させれば、サンプルプローブ３先端と反応容器底面２０１との距離を最適にすることが可能となる。その後、サンプルプローブ３先端に保持していたサンプルが図６（ｃ）のように反応容器底面２０１に十分に濡れ広がるまで、もしくはサンプルの濡れ広がりが始まるまで待ってから、２回目の吐出を行い、設定した吐出量までサンプル吐出を行う。２回目の吐出においては、図６（ｄ）のようにサンプルプローブ３を上昇させながら行うことによって、サンプルプローブ３側面へのサンプル付着を防ぐことができる。

液玉２０４と反応容器底面２０１との接触を検出する他の方法としては、反応容器底面２０１へのサンプルの広がりを圧力値変化から検知する方法がある。図６（ａ）のように、１回目の吐出で予めサンプルプローブ３先端に液玉２０４がある状態でサンプルプローブ３を下降させると図６（ｂ）のように予め作った液玉２０４が反応容器底面２０１に接触する。図６（ｂ）から図６（ｃ）の状態に変化する（液玉２０４が反応容器の底面２０１に濡れ広がる）とき、サンプルプローブ３流路内の圧力が変化するので、そのとき圧力変化をサンプルプローブ３流路上に配置してある圧力センサ１５２等で測定し、サンプルプローブ３の下降を停止させる。１回目の吐出でサンプルプローブ３先端に保持していたサンプルが図６（ｃ）のように反応容器底面２０１に十分に濡れ広がるまで、もしくはサンプルの濡れ広がりが始まるまで、ある一定の時間を設け２回目の吐出で設定吐出量まで吐出を行う。この場合も、図６（ｄ）のように２回目の吐出はサンプルプローブ３を上昇させながら行うことで、サンプルプローブ３の側面にサンプルを付着させない吐出が可能となる。

図８を用いて本発明の他の実施例を説明する。

本実施例の構成は、前実施例と同じく、サンプルプローブ３流路上に圧力センサ１５２を配置している。

サンプルプローブ３先端と、反応容器底面２０１との間の隙間２０２が小さくない場合に吐出を開始すると、液球２０４はまず図８（ａ）のようにサンプルプローブ３の下面に付着している。吐出を続けると、典型的には吐出量が表１または表２に示した体積を越えると図８（ｂ）のようにサンプルプローブ３の側面にせり上がる。更に吐出を続け、典型的には５マイクロリットルを越えると、図８（ｃ）に示したようにサンプルプローブ３の側面と下面を包んだ液滴形状となる。更に吐出を続けると、典型的には１５マイクロリットルを越えると、図８（ｄ）のように液滴は落下する。（ａ）から（ｄ）の条件と同じ量を吐出している状態で、隙間２０２が小さく液滴２０４が反応容器底面２０１に接触している場合は、それぞれ図８（ａ′）〜（ｄ′）のような液滴形状となる。また、隙間２０２がごく小さい場合は、図８（ｅ）のように閉塞が生じて液がサンプルプローブ３から吐出されない状態になる。

液滴の外部と内部の間には表面張力のためラプラス圧と呼ばれる圧力差が生じており、それは液体の表面張力の大きさと、表面形状の曲率で決定される。図８の（ａ）〜（ｄ），（ａ′）〜（ｄ′）のそれぞれの状態で、液滴表面の曲率が異なるので、圧力センサ１５２で圧力を測定することにより、どの状態であるかが判別可能である。また（ｅ）の状態は、液がサンプルプローブ３内で閉塞されているので圧力が高くなり、圧力センサ１５２での圧力測定により容易に判別ができる。

本実施例の動作は、サンプルプローブ３から一定量の液を吐出後、圧力センサ１５２で圧力を測定し、その結果に応じてその後の動作を変えるようにする。

どれだけの量を吐出してから圧力測定するか、および圧力測定してからどういう動作を選択するかでいくつかの方式が考えられる。

第１方式としては、図８（ａ）または（ａ′）となる吐出量で吐出を止めて、圧力を測定することである。圧力測定結果、（ａ）の状態と判断できる圧力であった場合は、サンプルプローブ３を下降して（ａ′）の状態にする。（ｅ）の状態と判断できる圧力であった場合は、サンプルプローブ３を上昇させて、（ａ′）の状態にする。（ａ′）の状態になってから２回目以降の吐出を開始し、設定した吐出量までサンプル吐出を行う。

本実施例の第１方式の場合、液滴がプローブ側面にせり上がる前に吐出を一旦止めて圧力を検出するので、静止した状態で圧力検知ができ、状態の判別が正確に行える。

また本実施例の第１方式の場合、（ａ）の状態と（ａ′）の状態の圧力の比較を行うので、液滴形状の曲率の違いが大きく、ラプラス圧の差が大きいので、高い信頼性で状態の判別ができる。

また本実施例の第１方式の場合、プローブ側面に液がせり上がる前に停止して液滴を反応容器底面に接触させるので、プローブ側面が濡れてしまうことによる分注量の変動を避けることが可能であり、高精度の分析が可能な自動分析装置を提供できる。

また本実施例の第１方式の場合、判別した結果に応じてプローブを下降または上昇するので、プローブと反応容器の隙間の大きさが変動しても吐出結果に影響せず、高い信頼性の分注により高精度の分析が可能な自動分析装置を提供できる。

また本実施例の第１方式の場合、プローブの高さの制御精度が低くても調整されるので、プローブの高さ制御の機構を簡略化でき、低コストの自動分析装置を提供できる。

本実施例の第２方式は、図８（ｂ）または（ｂ′）となる吐出量で吐出を止めて、圧力を測定する。圧力測定結果、（ｂ）の状態と判断できる圧力であった場合は、サンプルプローブ３を下降して（ｂ′）の状態にする。（ｅ）の状態と判断できる圧力であった場合は、サンプルプローブ３を上昇させて、（ｂ′）の状態にする。所定の吐出量が１回目の吐出量より多い場合は、その後２回目以降の吐出を行う。

図９は本条件で動作させた場合の圧力の測定結果の例である。液滴が接触している（ｂ′）の状態と、非接触の（ｂ）の状態では圧力に明確な差があり、判別が可能である。なお、（ｂ）または（ｂ′）となる吐出量を超えて、（ｃ）または（ｃ′）となる吐出量まで吐出した場合の圧力測定結果の例が図１０である。この場合、接触状態と非接触状態との圧力差は小さいので、判別は難しくなる。

本実施例の第２方式の場合も、吐出を一旦止めて圧力を検知するので、第１方式とほぼ同じ効果が得られる。

また、本実施例の第２方式の場合、（ｂ）の状態と（ｂ′）の状態の圧力の比較を行うので、液滴形状の曲率の違いが大きく、ラプラス圧の差が大きいので、高い信頼性で状態の判別ができる。

また、本方式の第２方式の場合は、第１方式と違い（ａ）の状態で一旦停止することはないので、分注に要する時間が短くて済み、高速で分析ができる自動分析装置が提供できる。

また、本実施例の第２方式の場合は、所定の吐出量が５マイクロリットル以上のように大きい場合に、一旦止めて圧力を検出するため、図１０のようにラプラス圧の差が小さい条件でなく、図９のようにラプラス圧の差が大きい条件で液滴が反応容器の底面に接触しているかどうかを判定できるので、信頼性の高い分注により高精度の分析ができる自動分析装置を提供できる。

さらに本実施例の第２方式では、所定の吐出量が多い場合に、一旦吐出を停止して圧力を測定するので、液滴が反応容器の底面に接触している状態を確認してから追加吐出をさせながらプローブを上昇させることができ、プローブ側面に液が付着する量を少なくし、高精度な分注が実現可能である。

また、本実施例の第２方式の場合、圧力測定により液滴が反応容器の底部に接触していないと判断した場合には、何らかの異常があると見なし、続く動作を停止させて警告を発するように制御することも可能である。

本実施例の第３方式としては、所定の吐出量を分割せずに吐出し、吐出後に圧力を測定して、液滴の状態を判別して、その結果に基づいた対応動作をさせることである。隙間２０２が適正であった場合は、吐出終了後の状態は所定の吐出量の大小により図８（ａ′）〜（ｄ′）のいずれかになる。隙間２０２が適正より大きかった場合は、図８（ａ）〜（ｄ）のいずれかになる。隙間２０２が小さ過ぎた場合は図８（ｅ）の状態になる。どの状態になっているかを圧力から判別し、対応動作をする。具体的な対応動作は、プローブの高さを制御して適性位置に移動することや、異常を警告して引き続く動作を取りやめることなどである。

本実施例の第３方式においても、圧力検知により液滴の状態を判別して対応できるので、プローブの高さに変動が生じても正しく分注ができ、高精度の分析装置が提供できる効果がある。

また本実施例の第３方式においては、吐出を分割せずに１回の吐出で行うので、分注に要する時間が短くて済み、高い処理能力の自動分析装置が提供可能である。

次に吐出設定量が多い場合における本発明の実施例を説明する。

上記方法で１回目の吐出を行い、反応容器底面２０１にサンプルを濡れ広がらせたあと、２回目の吐出でサンプルプローブ３を上昇させないで吐出を行うと、図７（ａ）のようにサンプルプローブ３側面と吐出したサンプルの接触面積が増加し、サンプルプローブ３を引き上げたときにサンプルプローブ３側面へのサンプル付着が増えてしまうことが考えられる。サンプルプローブ３側面へのサンプル付着を低減させるために、サンプルプローブ３を上昇させながら吐出することが有効であると上記で説明したが、サンプル吐出量が多い場合は、サンプルの粘性等によりサンプルの吐出速度が変化し、吐出設定量の全てを吐出するのに必要な時間とサンプルプローブ上昇時間の関係が不安定となる可能性があるためである。つまり、サンプルプローブ３を上昇させながら吐出をしても、吐出したサンプルの液面高さの上昇速度がサンプルプローブ上昇速度よりも遅いためにサンプルプローブ３先端からサンプルが飛散することや、サンプルプローブ上昇速度よりもサンプル液高さの上昇速度が早いためにサンプルプローブ３側面にサンプル付着してしまうことが考えられる。

この問題を解決する手段を、図７（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。図７（ｂ）のように１回目の吐出で反応容器底面２０１にサンプルを濡れ広がらせるまで待った後、図７（ｃ）のように２回目の吐出で、サンプルプローブ３を吐出させながら上昇させることでサンプルプローブ側面への付着は低減できる。反応容器の断面積が大きい場合などは、１回目の高さと同じ位置で２回目の吐出を行い、吐出終了後にサンプルプローブ３を上昇させても、２回目に吐出する設定量をサンプルプローブ側面にせり上がらない設定量にすることでサンプルプローブ側面への付着は低減できる。

２回目の吐出が終了してから、図７（ｄ）のように３回目の吐出で、さらにサンプルプローブ３を上昇させながら３回目の吐出動作を行う。

このように段階的にサンプルプローブを上昇させながら吐出を行うことで、吐出設定量が多い場合であってもサンプルプローブ３側面へのサンプル付着を低減でき、分注精度を向上させることができる。

本実施形態においても、サンプルを吸引するときにサンプルプローブ３の配管上に設置された圧力センサ１５２等でサンプルの粘性等を測定しておき、１回目の吐出で反応容器底面２０１にサンプルを濡れ広がらせた後、２回目の吐出でサンプルプローブ３を上昇させながら動作させるときに、サンプルプローブ３の上昇速度をサンプル種別によって変え、サンプルプローブ３側面にサンプルを付着させない方法も考えられる。

本実施例では、自動分析装置の一例として吐出動作を３回に分けて吐出する例としたが、本発明は吐出量に応じて吐出する回数を厳密に規定するものではなく、吐出量やサンプル種類によっては設定吐出量を何回かに分けて行っても良い。プローブやチップを使用してサンプルの微量分注を行い、分注精度を必要とする分野においては使用範囲が自動分析装置に制限されるものではない。

１ サンプリング機構
２ サンプリングアーム
３ サンプルプローブ
４ 反応ディスク
５ 反応容器
１０１ 試料容器
１０２ サンプルディスク
１０３ コンピュータ
１０４ インターフェース
１０７ サンプル用ポンプ
１１０ 試薬分注プローブ
１１１ 試薬用ポンプ
１１２ 試薬ボトル
１１３ 攪拌機構
１１５ 光度計
１１６ Ａ／Ｄ変換器
１１７ プリンタ
１１８ ＣＲＴ
１１９ 反応容器洗浄機構
１２０ 洗浄用ポンプ
１２１ キーボード
１２２ メモリ
１２５ 試薬ディスク
１５１ 液面検出回路
１５２ 圧力センサ
１５３ 圧力検出回路
２０１ 反応容器底面
２０２ 隙間
２０３ 限界液玉保持高さ
２０４ 液玉

Claims (11)

1. 液体を吐出するプローブと、
   前記プローブから吐出される液体を収容する容器と、
   前記液体を複数回に分割して前記プローブが吐出するよう制御するシリンジ機構と、
   複数回に分割した吐出のうち、最初の吐出時に前記プローブから吐出された試料が前記容器の底面と接触するよう、前記プローブ先端と前記容器の底面との距離を制御するプローブ駆動機構と、
   を備えたことを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記プローブ駆動機構は、前記最初の吐出後、次の吐出を開始するまでの間には前記プローブ先端と前記容器の底面との間の距離を一定に保つよう制御することを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記プローブ駆動機構は、少なくとも前記シリンジ機構が最後の吐出を行っている最中に、前記プローブを上昇させるよう制御することを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記シリンジ機構は、
   前記プローブ駆動機構が前記プローブの先端と前記容器の底面とが一定の距離を保った状態で液体を前記容器へ分注する第一の分注制御方法と、
   前記プローブ駆動機構が前記プローブを駆動させている状態で液体を前記容器へ分注する第二の分注制御方法と、
   を含む複数の制御方法を有することを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項４記載の自動分析装置において、
   前記第一の分注制御方法による分注の後に前記第二の分注制御方法による分注を行う場合には、前記プローブ駆動機構は、前記第一の分注制御方法による分注と、前記第二の分注制御方法による分注との間に待ち時間を設けることを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項４記載の自動分析装置において、
   前記シリンジ機構は、前記プローブ駆動機構が前記プローブ先端と前記容器の底面との間に一定の距離を設けて静止する前に所定量の液体を吐出して前記プローブ先端に液玉を作成する第三の分注制御方法を有し、
   前記プローブ先端の液玉が前記容器の底面に接触することによる前記プローブ先端と前記容器の底面との間の静電容量変化を検出する検出回路を備えたことを特徴とする自動分析装置。
7. 液体を吐出するプローブと、
   前記プローブから吐出される液体を収容する容器と、
   前記液体を１以上の複数回に分割して前記プローブが吐出するよう制御するシリンジ機構と、
   前記プローブと前記シリンジ機構とを連通する配管内の圧力を検知する圧力センサとを備え，
   複数回に分割した吐出のうち、最初の吐出後に前記圧力センサの検出値に基づいて，前記プローブの動作を制御することを特徴とする自動分析装置。
8. 請求項４記載の自動分析装置において、
   前記プローブと前記シリンジ機構とを連通する配管内の圧力を検知する圧力センサとを備え，
   前記プローブ駆動機構は、前記プローブが液体を吸引した際の前記圧力センサの検出値に基づいて、前記プローブの動作を制御することを特徴とする自動分析装置。
9. 請求項８記載の自動分析装置において、
   前記プローブ駆動機構は、前記圧力センサの検出値に基づいて、前記第一の分注制御方法における前記一定の距離もしくは分注する前記液体の量、前記第二の分注制御方法における前記プローブの上昇速度もしくは分注する前記液体の量、前記第三の分注制御方法における前記プローブ先端に生成する液玉の大きさ、の少なくともいずれかを制御することを特徴とする自動分析装置。
10. 液体を吐出するプローブと、
    前記プローブから吐出される液体を収容する容器と、を備えた自動分析装置の制御方法であって、
    前記プローブの先端と前記容器の底面とが一定の距離を保った状態で前記液体を分注する第一の分注制御方法と、
    前記プローブを駆動させている状態で前記液体を分注する第二の分注制御方法と、を有し、
    前記プローブから前記容器へ液体を分注する際には前記第一及び第二の分注制御方法を用いて複数回に分割した液体を段階的に分注することを特徴とする自動分析装置の制御方法。
11. 請求項１０記載の自動分析装置の制御方法において、
    前記第一の分注制御方法による分注の後に前記第二の分注制御方法による分注を行う場合には、前記第一の分注制御方法による分注と、前記第二の分注制御方法による分注との間に待ち時間を設けることを特徴とする自動分析装置の制御方法。

Images