JPWO2018055928A1 - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

限られたノズル洗浄時間と送液ポンプ圧の条件下で、洗浄時間を延長することなく効率的な洗浄効果を得ること。本発明ではノズル洗浄中の洗浄水流速を圧力変化機構、例えばシリンジを用いて瞬間的に変化させる。すなわち、洗浄開始後、電磁弁を開放し、ノズル内洗浄水の流れが発達した状態で、シリンジの吸引動作を瞬間的に一定量行い、ノズル流速を瞬間的に減速する。その直後に再度シリンジをホームポジションに押し戻して、ノズル内の流速を再び加速させる。速度分布を多様な状態に遷移させることにより洗浄効果の向上を得る。圧力変化機構による流速制御は、分注サイクルを阻害することなく実現でき、送液ポンプの圧力変更、洗浄時間の延長等を行うことなくノズルの洗浄効果を向上させることができる。

Description

本発明は、血液や尿などの多成分を含む生体試料中の目的成分の濃度又は活性値を測定する自動分析装置に係り、特に、試料，試薬などの液体を吸引するノズルと該ノズル内を洗浄する洗浄機構を備えた分注機構を備えた自動分析装置に関する。

自動分析装置は、血液、尿、髄液等の生体試料を分析する装置である。自動分析装置は試料用、試薬用ノズルが付いた分注機構を用いて、試料、試薬をそれぞれの保存容器から反応容器内へ分注し、試料試薬の混合液を攪拌した後、同反応液の色調変化を光度計により計測し、その計測したデータから、試料内の目的の物質を定量して結果を出力する機能を有する。自動分析装置において、試料や試薬のノズルは上記分注動作を繰り返し行うにあたり、試料、試薬間のキャリーオーバを避けるために、目的の試料、試薬を反応容器に吐出後、次の分注動作に備えてノズル内壁および外壁の洗浄を行う。

分注ノズルの内壁を洗浄する場合は、分注ノズルと接続された配管から洗浄水を流して、分注ノズル内に残存する検体あるいは試薬を洗い流すことが一般的である。また、分注ノズルの外壁を洗浄する場合は、分注ノズル周囲に配置した洗浄ノズルから洗浄水を吐出して、検体あるいは試薬を洗い流している。検体および試薬分注時の液体の移送と内壁洗浄時の液体の流路を同一の配管にすることで、容易にノズル内を洗浄することが可能である。

分注動作時において、ノズル外壁よりも内壁の方が、吸引時の汚染範囲が広いため、ノズル内壁の洗浄効率がキャリーオーバ量に対して大きく影響している。試料や試薬のキャリーオーバは臨床上問題の無い範囲になるよう設計しなければならない。近年、自動分析装置は低液量化が求められるとともに、様々な検査項目に対応するために、多種多様な試料、試薬を扱うことが求められる。また、大量に検体を扱う検査センターや患者数の多い病院では、検査の迅速性、正確性が求められる。装置のキャリーオーバ低減はこれらの要求を達成するために必須な因子となっている。

特開２０１１−３３４２０号公報

自動分析装置において、試料、試薬を分注するノズルは各分注動作ごとにキャリーオーバ量を臨床上問題の無い範囲まで低減できる程度の洗浄を行わなければならない。自動分析装置において高処理能力を実現しようとすると、各分注動作1サイクルごとの時間は短くなる傾向にあり、それに伴い設定できる洗浄時間も短くなる。自動分析装置はその定められた時間の中で、分析性能を確保するため、効率的な洗浄効果を得る必要がある。

自動分析装置に用いられるノズルは管状であり、その内部を送液ポンプから送られた洗浄液、例えば通常イオン交換水などが通過することでノズル内部の洗浄を行う。ノズルの内壁の洗浄効果を向上させるために、例えば、特許文献１のように洗浄時専用の送液流路を使用して洗浄時の流速を上げる方法などが取られる。しかし、装置やポンプに対する負荷、消費水量の観点から送液ポンプで送り出す洗浄液量には限りがある。それに加え、自動分析装置に用いるノズルは、分注機構の構成に合わせて、絞りや湾曲、チューブとの接合部など、ノズル内の流路形状が複雑に変化するものが用いられる。ノズル形状が変化する部分においては、洗浄液の流れの旋回や淀みなどを生じさせる流速の偏りが生じることで、局所的に汚れが残りやすい部位が存在する。送液量を増やして流速を速めるのみでは、上記の流れの偏りを解消することができず、洗浄効果向上に限界がある。効率良く洗浄を行うためには上記流速の偏りを解消する必要がある。

本発明の目的は、送液ポンプ圧の制限と洗浄時間の制限がある中で、ノズル内壁の汚れを効率良く落す手段を備えた自動分析装置を提供することにある。

前記課題を達成するための本発明の構成は以下の通りである。

試料を反応容器に分注する試料ノズルと、試薬を反応容器に分注する試薬ノズルと、試料と試薬を混合する反応容器を備えた反応ディスクと、前記試料ノズルと前記試薬ノズルのいずれかのノズル内の圧力を変化させる圧力変化機構と、前記ノズルに洗浄液を送り込む送液機構と、前記ノズル、前記圧力変化機構および前記送液機構を接続する配管と、前記圧力変化機構および前記送液機構を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記送液機構から洗浄液を前記ノズルに送り込むことで前記ノズルの内部を洗浄し、 前記コントローラは、前記ノズルの内部の洗浄時に、前記送液機構から送り込む洗浄液の流速を、前記圧力変化機構を制御することで減速させる自動分析装置である。

本発明によれば、装置のスループットを落とすことなく、洗浄液の送液ポンプなどの送液機構の圧力設定を変えずに洗浄能力を向上することができる。

試薬分注機構の概略図である。 ノズル内洗浄水における時間変化による速度分布変化の概略図である。 試薬ノズル形状および流速分布の概略図である。 ノズル特定部位の流速変化による洗浄水速度分布変化の概略図である。 試薬分注の一連のサイクルの概略図である。 本発明のシリンジ動作による洗浄水流速変化の例を示した図である。 開放量調整可能電磁弁を使用した本発明の実施形態の概略図である。 折れ曲がり機構を備えた本発明の実施形態の概略図である。 挟み込み機構を備えた本発明の実施形態の概略図である。 自動分析装置の概略構成図である。

以下、本発明を適用した自動分析装置について説明する。

図１０は、本発明が適用される自動分析装置の概略構成図である。図１０において、反応ディスク２０には反応容器１０が円周状に並んでいる。試薬ディスク２１の中には複数の試薬ボトル９を円周上に配置可能である。反応ディスク２０と試薬ディスク２１の間には試料容器を載せたラック２２を移動する試料搬送機構４２が設置されている。さらに、反応ディスク２０と試薬ディスク２１との間には、試薬分注機構２３、２４、２５、２６が設置されている。また、反応ディスク２０と試料搬送機構４２との間には、回転及び水平動及び上下動可能な試料分注機構２７、２８が設置されており、この試料分注機構２７，２８は試料分注ノズル（試料ノズルと略す）２７ａ、２８ａを備えている。試料ノズル２７ａ、２８ａには試料用ポンプ２９が接続されている。試料ノズル２７ａ、２８ａは回転軸を中心とした回転動作、水平移動レール上を移動する水平動作を行ない試料容器から反応容器１０への試料分注を行う。

反応ディスク２０の周囲には、洗浄機構３０、分光光度計３１、攪拌機構３２、３３、試薬ディスク２１、試料搬送機構４２が配置され、洗浄機構３０には洗浄用ポンプ３４が接続されている。試薬分注機構２３、２４、２５、２６、試料分注機構２７、２８、攪拌機構３２、３３の動作範囲上にノズル洗浄機構（洗浄槽）３５、３６、３７、３８、３９、４０がそれぞれ設置されている。試薬分注機構２３、２４、２５、２６には、試薬用の送液ポンプ６が接続されている。

試料容器には血液や尿等の検査試料が含まれ、ラック２２に載せられて試料搬送機構４２によって運ばれる。また、各機構はコントローラ４１に接続され、コントローラ４１によって動作制御される。また、コントローラ４１は、反応容器１０内の検査試料を分析する分析部としての機能を有する。

次に分析動作について説明する。試料分注機構２７は、ラック２２の試料容器から試料ノズル２７ａで試料を吸引し、反応容器１０に吐出する。また、試薬分注機構２３は、試薬ボトル９から試薬ノズルで試薬を吸引し、反応容器１０に吐出する。同一の反応容器に分注された試料と試薬は混合され、混合液は分光光度計で測光される。反応ディスク２０は回転と停止を１サイクル（例えば３．６秒）で行い、測定対象となる反応容器が分光光度計の前を通過する度に定期的に測光が行われる。一定時間経過後に分光光度計の測光結果に基づきコントローラ４１は試料中の目的成分の濃度又は活性値を算出する。このようにして分析が行われる。

次にノズル洗浄について説明する。試薬分注機構２３は、試薬ボトルから試薬ノズルを用いて反応容器１０に試薬を分注することを１サイクル（３．６秒）内で１回行い、これを繰り返す。分注後には異なる試薬を分注する可能性があるため洗浄槽３５に立ち寄って試薬ノズルは洗浄される。つまり、試薬ノズルは、試薬吸引、試薬吐出、ノズル洗浄、試薬吸引を順に繰り返し、試薬吸引から次の試薬吸引までを１サイクルとして駆動する。また、同様に試料ノズルは、試料吸引、試料吐出、ノズル洗浄、試料吸引を順に繰り返し、試料吸引から次の試料吸引までを１サイクルとして駆動する。

図１は本発明に使用する自動分析装置の分注機構の流路を中心とした概略図である。自動分析装置の分注機構には、試料用、試薬用が存在するが本発明に関する両者の構成は類似しているため、図１では分注機構の一例として試薬分注機構の概略を示す。

試薬分注機構は、試薬分注用ノズル１を備えており、試薬分注用ノズル１はノズルアームのカバー１２を通して装置内へ流路を引き回すためのチューブ２に接合部３を介して接合されている。チューブ２はノズル接合方向から、シリンジ４、電磁弁５を経由し送液機構である送液ポンプ６へと繋がる流路を構成する。シリンジのプランジャー７は、接続されたモーター８により駆動する。分注機構が目的の試薬を分注する際は、電磁弁５を閉めた状態を維持し、機構が試薬設置部へ移動した後、試薬分注用ノズル１が試薬ボトル９内試薬液面に到達したのを確認後、プランジャー７を吸引方向へ動作させ、試薬を試薬分注用ノズル１内部に引き込み、その後所定の吐出位置、例えば反応容器１０に移動した後、プランジャー７を吐出方向に移動させて試薬を吐出する。吐出完了後、分注機構は試薬分注用ノズル１をノズル洗浄機構１１の位置に移動して、洗浄動作を行う。洗浄動作は、電磁弁５を開放することで、送液ポンプの圧力が伝わり、流路を洗浄水が流れ、試薬分注用ノズル先端から排出されることで行う。

ここで、送液ポンプ６は試薬分注用ノズル１に洗浄水を送り込む機能を備え、送液ポンプ６の上流に配置されている洗浄水タンクから洗浄水を送り込む送液機構である。また、プランジャー７を備えたシリンジ４はノズル内の圧力を変化させる圧力変化機構である。また、チューブ２は試薬分注用ノズル１、シリンジ４および送液ポンプ６を接続する配管である。なお、コントローラ４１は、電磁弁５、送液ポンプ６、プランジャーのモーター８などを制御することができる。なお、以下、プランジャーの制御に対して単にシリンジの制御と言う場合があるが、シリンジの制御とはプランジャー７のモーター８の制御を意味する。

図２は洗浄動作中におけるノズル壁面１３内部の平均流速分布の時間変化を模式的に表している。電磁弁未開放時で流速vを持たない状態を図２,Ａとする。電磁弁が開放され、送液ポンプの圧力により送液が開始された直後(t=0)は、ノズル１３内部を流れる洗浄水は移動方向に一定速度で流れ始める(図２,Ｂ)。前記状態から徐々に内壁との摩擦等の影響を受け、壁面に近い位置ほど低速になり、中心に近いほど速くなっていく(図２,Ｃ)。時間の経過とともに前述の傾向はさらに大きくなっていくが、流れが十分に発達したところで平均流速分布の形状は一定となる(図２,Ｄ)。

一般的に流速が速くなるほど、洗浄効果は高まるとされているので、ノズル１３全体の単位時間当たりの平均的な洗浄力は、図２,Ｄの状態が最も高い。しかし、ノズル１３壁面付近を局所的に見ると、図２,Ｄはノズル１３内壁近傍で流速が落ちる領域が広範囲存在するのに対し、図２,Ｂ状態や図２,Ｃ状態は壁面付近の流速を比較的確保できている。図２,Ｂ状態や図２,Ｃ状態は壁面付近の流速の速度勾配が大きいため、壁面に付着している汚れをそぎ落とす力が強く、付着汚れを効率的に引き剥がすことができる。また、一定速の定常流では壁面付近は流速が遅いために流路の外に排出されるまでに時間がかかるが、速度変動を与えることで過渡的に壁面付近の流速を高くすることで、壁面付近の液中に含まれる汚れ成分を短時間で流路の外まで排出できる。すなわち、単に高速の流水で洗浄するだけでなく、図２,Ｂ状態や図２,Ｃ状態のような、管壁の洗浄に対して効率のよい成分を持たせることがノズル洗浄には重要である。

図３,Ａは自動分析装置のノズル形状の一例を示している。自動分析装置は、分注量設定の幅を確保しなければならないため、ノズル先端に絞り１４を設けていることが多い。絞り１４を設けることで、分注時の吐出精度を確保しつつ、吸引時のノズル容積を確保することができる。また、ノズルを機構内に収めるための湾曲部１５や装置内へ流路を引き回すためのチューブに接合する接合部１６などが設けられている。図３,Ａはノズル形状に一例を示しているだけであって、絞り、湾曲、接合部以外にも、ねじれ等の多様な形状変化を含む場合もあり、本発明はそのような形状に対しても有効である。

一般的に流速が速いほど洗浄効果が上がるとされるが、絞り１４がある部位では、図３,Ｂのように、縮流による旋回流が生じる。また図３,Ｃのように絞りに沿って流れが進むため、流速が速い場合、径が細くなる部位で流れが衝突し合い、淀みが生じる場合もある。また、図３,Ｄのように湾曲部では、流れのベクトルが急激に変化するため、遠心力等の影響により、湾曲外側で洗浄効果高いのに対し、相対的に内側で洗浄効果が低下する。

図３,Ｅにノズルとチューブ接合部の断面の一例を示す。ノズルとチューブは、樹脂などの接続部品により接合されるが、それぞれの部品で径が違う場合や部品公差により、各部品の間で流路形状の変化が生じる。この場合、より複雑な旋回流、淀みが生じる。

上記図３,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅの旋回流や淀みにより、ノズル内部の汚れがうまく排出されないことでキャリーオーバを生じさせる原因のひとつである。

本発明では上記、図２に示すノズル内洗浄水の時間遷移による流速分布の変化を利用した洗浄効率の向上や図３のようにノズル形状が変化する部位に対する効果的な洗浄方法を提供する。

洗浄時間の中で図２,Ｄに示すノズル全体の洗浄力が高い状態を形成しつつ、前述したように壁面付近の洗浄効率に特化した図２,Ｂ,Ｃの状態へ遷移し、再度図２,Ｄの状態へ移るタイミングを複数回持たせることで、ノズル壁面の平均流速を確保することができ、壁面付近に付着した汚れに対する洗浄力を瞬間的に向上することができる。

図２,Ｄ状態から図２,Ｂ,Ｃ状態に流速分布を遷移させるためには、流速を落とす必要がある。その一方で、流速を落としている時間が長すぎると、流量が低下し、洗浄時間全体における洗浄効果が十分得られなくなるため、図２,Ｂ,Ｃ状態への遷移はごく短時間であることが望ましい。すなわち、ノズル内壁を効率よく洗浄するためには、一定速での洗浄だけでなく、瞬間的な流速の減速が効果的である。

図３のようにノズル形状が変化し、流れの形状が変わる部位に対しても、前述の流速変化が有効である。電磁弁を開き、送液ポンプの圧力のみで洗浄水を押し出す場合、一定時間が経過すると、ノズル内の流速はほぼ一定速になる。流速が一定速である場合、図３, Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅに示すように特定の部位に旋回流、淀みが生じた状態で安定する。この淀みや旋回流に汚れが取り残される可能性があり、この流れを解消するためには、一定速で流れているノズル内の速度分布を乱すことが有効である。すなわち、ノズル内の流速を加減速させることが有効である。

図３の部位において、流速が変化した場合のイメージを図４に示す。流速が変化することにより，局所に生じている旋回流や淀みの程度，位置が変化するため，旋回流や淀みに疎外されて洗浄されない部分の壁面を剪断流にさらして洗浄することができる。また，旋回流や淀みに留まっている汚れ成分を主流に乗せて流し去ることができ、図３の各部位に対して洗浄効果を得ることができる。

以下、洗浄時間の中で、前述のノズル壁面に対する洗浄効果向上やノズルの絞り、湾曲、接続部などの洗浄力向上をノズル内洗浄水の流速変化により特定部位への洗浄力を高める効果を実現する方法の一例を記載する。本例では、流速コントロール機構として、分注時の吸引吐出に用いるシリンジを使用するが、電磁弁の開放時間、開放量のコントロールや流路内に絞りを配置し、その絞りの程度を可変するアクチュエータを備える方法や流路自体を折り曲げる機構、挟み込む機構などを備えることでも流路内の流速を変化させることができるため、シリンジを用いる場合と同様の効果を得ることができる。

図５に本実施例における試薬分注動作時の一連の流れを示す。試料分注に関しても、ノズル径やモーター、シリンジ分解能が異なるだけであって、基本的な動作の概念は同じである。分注サイクルは装置固有のものであるが、どのサイクルの装置においても本発明は適用できる。本発明では、試薬プローブの分注サイクルが３．６秒で構成されている自動分析装置を例にして説明する。試薬ノズルの形状は、図３で示すような形状となっており、先端部分に絞り、機構内部に湾曲、接続部が存在する。絞りから先端までの径は例えば直径０．８ｍｍ、絞りからポンプ方向は１．１ｍｍであるものとする。ノズルの先端から湾曲部までの長さは１６０ｍｍであり、湾曲部はＲ１５ｍｍでほぼ直角方向に湾曲する。試薬ノズルのサイクル内における最大吸引可能量は２００μＬとする。

例えば、装置が１５０μＬ分の試薬を吸引する場合の動作について本発明の適用例を説明する。分注サイクルにおいて、洗浄時間はサイクル全体のスケジューリングに依存するが、一般的には全体時間の２０％以上を洗浄時間に当てている。３．６秒であれば０．７２秒以上である。例えば、洗浄に使用する時間は０．９秒であるとする。図５を用いてノズルによる分注動作の例を説明すると、次の流れで分注動作が行われる。まず、試薬を吸引しに行く際、試薬の薄まりを防止するため５μＬエア吸引動作を行う(図５,Ａ)。その後、吸引位置にノズルが下降し、シリンジにより吸引動作を行う。この際、吐出用の１５０μＬに加え、ノズル内部の薄まりを防止するために２０μＬ分余分に試薬吸引を行う(図５,Ｂ)。この動作の直後に、バックラッシュ除去動作として、例えば、５μＬ分の吐出動作が入る。次に試薬吐出位置までノズルが移動し、シリンジを１５０μＬ分押し上げることで試薬吐出を行う(図５,Ｃ)。吐出動作後のノズル内部には吸引時に余分に吸った試薬量とバックラッシュ除去動作を差し引いた１５μＬ分の試薬が残っている。

次に、ノズルが洗浄位置まで移動した後、電磁弁を開放して洗浄水の吐出を行う(図５,Ｄ)。その後、ここでは０．０２秒経過した後に、電磁弁開放中にシリンジを吸引方向に動作させ、洗浄水の流速を減速方向に変化させる(図５,Ｅ)。ノズル内の試薬を引き込まないために且つ、流速が発達してから吸引動作を行うのが効果的であるため、図５,Ｅの吸引動作を実施する前には、必ず電磁弁開放後に待ち時間を設ける。この待ち時間は送液ポンプの圧力や、送液ポンプからノズル先端までの流路の長さに応じて設定する。もしくは、圧力センサーなどを用いて、ノズル内圧力が一定になったことを装置が判断するシステムを利用してもよい。著しく流路が長い場合を除き、流路長が５ｍ程度であれば、約３００ＫＰａの送液ポンプ圧で０．０２〜０．１秒程度の待ち時間があれば十分である。

図５,Ｅでは電磁弁が開放している状態であり、ノズル先端方向に圧力がかかっているため、シリンジ吸引動作はその圧力に逆らって流速を変化させられる程度の動作量と時間で行う必要がある。具体的には、洗浄時間全体の３０％以内の時間で、装置吸引量上限値の３０％以上を吸引するシリンジ動作でその効果が顕著に得られる。すなわち、流速が減速されている時間は、洗浄時間全体の３０％以内であることが望ましい。さらには、吸引動作量はできる限り大きい方が望ましい。本例で言えば、０．９秒が洗浄全体に使用する時間であるとすると、０．３秒以内の時間で最大吸引可能量は２００μＬの３０％である６０μＬ以上吸引するシリンジ動作を行う。例えば、前記条件を満たす動作として、３．６秒サイクルの中で、洗浄時間を０．９秒に設定している場合、その中で７０μＬ分のシリンジ吸引動作を０．２秒で行う。

この吸引動作により、流速を瞬間的に減速させ、前述した図２に示すような洗浄効果向上のメカニズムを得ることができ、さらに、流速変化により、図４,Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄのような流れの偏りに対して洗浄効果を得る。

前記は試薬ノズルでの条件であるが、試料ノズルに関して言えば、ノズルの径が試薬ノズルよりも小さいため、試薬分注機構と同じ時間条件で、シリンジ吸引量として１５％以上でも効果が得られる。前述のシリンジ吸引動作後、吐出動作を行う(図５,Ｆ)。通常、この吐出動作は次の分注動作のためにシリンジをホームポジションにリセットする動作であるが、この動作を図５,Ｅの吸引動作直後に高速且つ、前述のシリンジ吸引量と合わせてホームポジションに押し戻すことにより、吸引動作で低下させた流速を急激に加速させることができ、瞬間的に洗浄効果を高めることができる。前記動作は全洗浄時間の４０％以下の時間で、シリンジをホームポジションに戻すことが望ましい。例えば、０．９秒の洗浄時間の中で、４０％である０．３６秒以下である０．３秒使用して前記動作を行う。なお、ホームポジションではプランジャーが押し出され切った状態となるが試薬吐出した状態ではプランジャーが押し出され切った状態では無く、ある程度のホームポジションとの距離が残る。洗浄水の流速を減速させた直後の洗浄水の加速工程でこの距離を埋めるようにプランジャーの引き込み量よりも大きい距離（引き込み量に相当する体積よりも大きい体積）を押し出すことで加速の効果により洗浄効果を高める他、洗浄動作の一連の流れでホームポジションにシリンジを戻すことができる。

上記、シリンジ吸引、吐出動作における流速変化は、洗浄時間０．９秒間でノズル先端から吐出される洗浄水量が３０００μＬ／ｓeｃであるとすると、ノズル内の洗浄水の流速は図６に示すような関係になる。ここでの流速は、シリンジ吸引、吐出動作時間における平均の流速である。図５,Ｆのシリンジ吐出動作に関して言えば、吐出量を９０μLとしているが同時間内でできるだけ大きくシリンジを動作させた方が、流速の変化も大きくなる。図５,Ｆの動作量を確保する方法として、図５,Ｃの試薬吐出後に、エア吸引を行い、その吸引量分を図５,Ｆの吐出動作に加算することができる。また、図５,Ｆの動作後、再度シリンジを吸引し、次の分注動作に移ることにより、図５,Ｆの動作量に動作を前回洗浄後のシリンジ吸引量を上乗せすることでさらに流速変化を大きくすることができる。

図６はシリンジ図５の条件で洗浄した際の、各シリンジ動作中における平均流速値を算出したものである。本実施例によれば、シリンジ動作なしを標準とした場合、シリンジ吸引時に流速変動率−１２％、シリンジ吐出時に流速変動率＋１０％の流速変化があれば、洗浄効果が得られる。このように、夫々の流速変動率の絶対値の和は２０％以上となるようシリンジを制御することが望ましい。本条件を適用した場合、本発明を適用しない場合と比較して、約５０％程度キャリーオーバ量が低下する。

本実施例は、シリンジを流速制御機構として用いたが、図７に示すように開放量調整可能電磁弁１６を圧力変化機構として用いる方法や、図８に示すように流路チューブの折り曲げ機構１７や図９に示すチューブの挟み込み機構１８を圧力変化機構として設ける方法、または、図１の構成で、電磁弁５を洗浄時に瞬間的に開閉して流量を変化させる方法などにより、図５、図６の流速変化のタイミング、流速変化量を実現してもよい。

例えば、図８の折り曲げ機構１７は、洗浄開始時には図８,Ａ状態をとり、折り曲げ機構１７の稼動により図８,Ｂ状態のように流路を折り曲げ、抵抗を持たせることで、ノズル側の流速を瞬間的に低下させる。図８,Ｂ状態では折り曲げ部に旋回流や淀みが生じるが、汚れはこの部位まで到達しないため、洗浄に対しては問題とならない。

図９において言及すれば、挟み込み機構１８は、洗浄開始時には図９,Ａ状態となっており、図９,Ｂ状態をとり、チューブを挟み込み部で押し潰すことで、瞬間的に流速を低下させる。図９の機構においても、図８と同様に該稼動部に旋回流や淀みが生じるが、汚れはこの部位まで到達しないため、洗浄に対しては問題とならない。

本発明は、従来の送液ポンプ圧のまま、分注サイクルを阻害することなく、洗浄効果を向上させることができるため、特に高処理能力の自動分析装置に対して有効である。

以上、実施例について説明した。これまで説明した例では望ましい例を具体的に説明したが、少なくともコントローラ４１は、ノズルの内部の洗浄時に、送液ポンプから送り込む洗浄水の流速をシリンジなどの圧力変化機構を制御することで減速させることで本発明の効果が得られる。

また、さらに望ましくは、圧力変化機構はシリンジであって、コントローラは、シリンジのプランジャーを引き込む制御を行うことで、送液ポンプから送り込む洗浄水の流速を減速させることが望ましい。従来から備えられているシリンジを使用することができ新たな機構を設けることなく本発明の効果が得られるためである。

また、ノズルの内部の洗浄は分析中の１サイクル内で行う洗浄であることが望ましい。短時間での洗浄に適した洗浄方法であり、洗浄のために装置のスループットを低下させる必要がなくなるためである。但し、短時間で効果的な洗浄が必要な場合には分析以外のメンテナンス洗浄などのタイミングで適用することもできる。

また、コントローラ４１は、送液ポンプからの洗浄水の送り込みを開始してから完了するまでの３０％以下の時間、洗浄水の流速を減速させることが望ましい。減速による洗浄水量の低下により生じる、洗浄効果の低下を抑制しつつ、局所的に汚れの残りやすい部分や壁面に対して高い洗浄効果が得られるためである。例えば、洗浄水の送り込みの開始は電磁弁の開を基準とし完了は電磁弁の閉を基準とすることができる。

また、コントローラ４１は、洗浄水の流速を減速させている期間の平均流速を、圧力変化機構を駆動させない状態と比較して１０％以上低下するよう圧力変化機構を制御することが望ましい。低下量が１０％以上とすることで一旦生じた旋回流や淀みに溜まった汚れを効果的に外部に排出することができ洗浄効果が高まるためである。

また、コントローラ４１は、圧力変化機構により洗浄水の流速を減速させた直後に圧力変化機構により流速を加速させ、圧力変化機構を駆動させない状態と比較して、圧力変化機構により減速および加速させている期間の平均流速の変動率の絶対値の和が２０％以上となるように、コントローラ４１は、圧力変化機構を制御することが望ましい。変動率の振れ幅が大きい程、洗浄効果が高まるためである。

また、圧力変化機構はシリンジであって、コントローラ４１は、ノズルが液体を吸引できる量の上限の１５％以上を吸引できる体積分、プランジャーを引き込む制御をすることが望ましい。短時間の間にプランジャーの引き込む体積が大きい程、減速効果が大きくなり洗浄効果に寄与するためである。

また、コントローラ４１は、プランジャーを引き込む体積よりも大きい体積を押し出すことで洗浄水の流速を加速させることが望ましい。流速の加速効果より洗浄効果を高める他、洗浄動作の一連の流れでホームポジションにシリンジを戻すことができる。

また、圧力変化機構は、送液ポンプからノズルまでの開放量を調整可能な開放量調整可能電磁弁であって、コントローラ４１は、開放量を調整することで送液ポンプから送り込む洗浄水の流速を減速させることもできる。この場合には、従来のシリンジ動作を変更することなく今回の洗浄水の流速を減速させることができる。また、従来の電磁弁を開放量調整可能弁に置き換えるといった簡便な方法で高い洗浄効果が得られる。

また、圧力変化機構は、送液ポンプからノズルまでの流路を折り曲げる機構であって、コントローラ４１は、流路を折り曲げることで送液ポンプから送り込む洗浄水の流速を減速させることもできる。図８に示すように折り曲げることで流路抵抗を上げたり下げたりすることができ流速の減速が可能である。

また、圧力変化機構は、送液ポンプからノズルまでの流路を挟み込む機構であって、コントローラ４１は、流路を挟み込むことで送液ポンプから送り込む洗浄水の流速を低減させることもできる。図９に示すように挟み込むことで流路抵抗を上げたり下げたりすることができ流速の減速が可能である。

なお、様々な条件を示したが、これまで示した条件は適宜組み合わせることができる。また、洗浄液として洗浄水を例にして説明したが洗剤などの洗浄液を用いても同様の効果が得られる。

１．試薬分注用ノズル、２．チューブ、３．接続部、４.シリンジ、５．電磁弁、６．送液ポンプ、７．プランジャー、８．モーター、９．試薬ボトル、１０．反応容器、１１．ノズル洗浄機構、１２．カバー、１３．ノズル壁面、１４．絞り、１５．湾曲部、１６．接続部、１７．折り曲げ機構、１８．挟み込み機構、１９．開放量調整可能電磁弁

Claims (12)

1. 試料を反応容器に分注する試料ノズルと、
   試薬を反応容器に分注する試薬ノズルと、
   試料と試薬を混合する反応容器を備えた反応ディスクと、
   前記試料ノズルと前記試薬ノズルのいずれかのノズル内の圧力を変化させる圧力変化機構と、
   前記ノズルに洗浄液を送り込む送液機構と、
   前記ノズル、前記圧力変化機構および前記送液機構を接続する配管と、
   前記圧力変化機構および前記送液機構を制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、前記送液機構から洗浄液を前記ノズルに送り込むことで前記ノズルの内部を洗浄し、
   前記コントローラは、前記ノズルの内部の洗浄時に、前記送液機構から送り込む洗浄液の流速を、前記圧力変化機構を制御することで減速させる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、
   前記圧力変化機構は、シリンジであって、
   前記コントローラは、前記シリンジのプランジャーを引き込む制御を行うことで、前記送液機構から送り込む洗浄液の流速を減速させ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、
   前記ノズルの内部の洗浄は、分析中における１サイクル内で行う洗浄であることを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項２記載の自動分析装置において、
   前記ノズルの内部の洗浄は、分析中における１サイクル内で行う洗浄であることを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記コントローラは、前記送液機構からの洗浄液の送り込みを開始してから完了するまでの時間の３０％以下の時間、前記洗浄液の流速を減速させることを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項５記載の自動分析装置において、
   前記コントローラは、前記洗浄液の流速を減速させている期間の平均流速を、前記圧力変化機構を駆動させない状態と比較して１０％以上低下するよう前記圧力変化機構を制御することを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項６記載の自動分析装置において、
   前記コントローラは、前記圧力変化機構により洗浄液の流速を減速させた直後に前記圧力変化機構により流速を加速させ、
   前記圧力変化機構を駆動させない状態と比較して、前記圧力変化機構により減速および加速させている期間の平均流速の変動率の絶対値の和が２０％以上となるように、前記コントローラは、前記圧力変化機構を制御することを特徴とする自動分析装置。
8. 請求項７記載の自動分析装置において、
   前記圧力変化機構はシリンジであって、
   前記コントローラは、前記ノズルが試料又は試薬のいずれかの液体を吸引できる量の上限の１５％以上を吸引できる体積分、前記シリンジのプランジャーを引き込む制御を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、
   前記コントローラは、前記プランジャーを前記体積よりも押し出すことで洗浄液の流速を加速させることを特徴とする自動分析装置。
10. 請求項１記載の自動分析装置において、
    前記圧力変化機構は、前記送液機構から前記ノズルまでの開放量を調整可能な開放量調整可能電磁弁であって、前記コントローラは、前記開放量を調整することで前記送液機構から送り込む洗浄液の流速を減速させることを特徴とする自動分析装置。
11. 請求項１記載の自動分析装置において、
    前記圧力変化機構は、前記送液機構から前記ノズルまでの流路を折り曲げる機構であって、前記コントローラは、前記流路を折り曲げることで前記送液機構から送り込む洗浄液の流速を減速させることを特徴とする自動分析装置。
12. 請求項１記載の自動分析装置において、
    前記圧力変化機構は、前記送液機構から前記ノズルまでの流路を挟み込む機構であって、前記コントローラは、前記流路を挟み込むことで前記送液機構から送り込む洗浄液の流速を低減させることを特徴とする自動分析装置。

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