WO2013042404A1 - 自動分析装置 - Google Patents

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nozzle
sample nozzle
automatic analyzer
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晃啓 安居
中村　和弘
仁 時枝
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1009—Characterised by arrangements for controlling the aspiration or dispense of liquids
    • G01N35/1011—Control of the position or alignment of the transfer device
    • G—PHYSICS
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    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/2575—Volumetric liquid transfer

Definitions

  • the present invention relates to an automatic analyzer that performs quantitative or qualitative analysis of components such as blood and urine.
  • Automatic analyzers that perform quantitative or qualitative analysis of specific components contained in biological samples such as blood and urine are indispensable for current diagnosis due to reproducibility of analysis results and high processing speed. .
  • the measurement method of the automatic analyzer is a method that uses a reagent that reacts with the analyte in the sample and changes the color of the reaction solution (colorimetric analysis), and directly or indirectly specifically binds to the analyte. It is roughly classified into an analysis method (immunoassay) that uses a reagent in which a label is added to the substance to be counted and counts the label.
  • an analysis method immunoassay
  • a sample is mixed with a predetermined amount of reagent for analysis, but in recent years, an analysis apparatus capable of reducing the amount of reagent used for analysis has been demanded in accordance with a request for reduction in analysis cost.
  • the sample used for one analysis with the current automatic analyzer is of the order of one digit microliter, and at the same time, it is required to maintain high dispensing accuracy.
  • the nozzle is slowed down after the sample is discharged into the sample container until the nozzle is detached from the sample. This reduces the amount of sample adhering to the nozzle and improves the sample dispensing accuracy.
  • the nozzle is lowered to the vicinity of the bottom surface of the reaction vessel, in an actual apparatus, several hundred reaction vessels are installed in an annular shape, and it is possible to keep the height of all the bottom surfaces of these reaction vessels constant. Have difficulty. For this reason, it is general that the nozzle is supported by an elastic body and lowered so that the nozzle is in elastic contact with all reaction vessels, and it is necessary to operate the sample nozzle at a low speed including the distance of this elastic contact. . Therefore, the time required to remove the nozzle from the sample becomes longer.
  • the moving speed of the nozzle at low speed is 10 mm / s
  • the moving time is added by 0.1 s, which causes a reduction in processing capacity per unit time.
  • the nozzle when the nozzle rises from the elastic contact state (the nozzle is bent (deflected)) and returns to the original state (the nozzle is not bent), the nozzle vibrates and the sample attached to the side surface of the nozzle is removed. There is a possibility of scattering to the side of the reaction vessel.
  • the vibration of the sample probe accompanying the ascending operation may affect the dispensing accuracy.
  • the object of the present invention is to control the interval between the tip of the sample nozzle and the bottom of the reaction vessel for each sample dispensing regardless of individual differences in the reaction vessel and the sample nozzle, and to perform automatic analysis capable of suppressing the adhesion of the sample to the tip of the sample nozzle
  • the object is to realize a sample dispensing method in an automatic analyzer.
  • the configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
  • the sample nozzle is lowered into the reaction vessel, the sample nozzle is brought into elastic contact with the reaction vessel, and stopped by a stop position detector. After stopping the sample nozzle, the sample nozzle is raised to the elastic contact start point of the reaction vessel.
  • the stop position in the capacitance detector and the stop position detector is stored at the coordinate measurement position, and the difference between the stop positions is used.
  • the sample nozzle is moved at a low speed until the sample nozzle tip is detached from the sample, and after the sample is detached from the sample, the sample nozzle is moved at a high speed.
  • the sample nozzle when the sample is discharged into the reaction container regardless of individual differences between the reaction container and the sample nozzle, the sample nozzle is at the elastic contact start point with the reaction container bottom (the sample nozzle and the container bottom). The sample nozzle does not vibrate, and the sample can be discharged so as to spread reliably with respect to the bottom of the reaction vessel. Furthermore, after discharge, the sample nozzle can be detached from the sample with a minimum low-speed moving distance, and the moving time at low speed can be saved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer to which the present invention is applied. It is a schematic block diagram of the sample dispensing mechanism 11 in one Example of this invention. It is an internal block diagram of the controller 21 in one Example of this invention. It is explanatory drawing of the measuring method of the elastic contact moving distance 48 in one Example of this invention. It is explanatory drawing of the measuring method of the elastic contact moving distance 48 in one Example of this invention. It is a figure explaining the descent
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer to which the present invention is applied.
  • reaction vessels 2 are arranged in a circle on the reaction disk 1.
  • reagent disk 9 a plurality of reagent bottles 10 can be arranged on the circumference.
  • a sample transport mechanism 17 for moving a rack 16 on which a sample container 15 is placed is installed near the reaction disk 1.
  • Reagent dispensing mechanisms 7 and 8 are installed between the reaction disk 1 and the reagent disk 9.
  • a sample dispensing mechanism 11 that can be rotated and moved up and down is installed between the reaction disk 1 and the sample transport mechanism 17, and this sample dispensing mechanism 11 is a sample dispensing nozzle (abbreviated as a sample nozzle). 11a.
  • a sample pump 19 is connected to the sample nozzle 11a. The sample nozzle 11a moves while drawing an arc around the rotation axis, and dispenses the sample from the sample container 15 to the reaction container 2.
  • a cleaning mechanism 3 Around the reaction disk 1, a cleaning mechanism 3, a spectrophotometer 4, stirring mechanisms 5 and 6, a reagent disk 9 and a sample transport mechanism 17 are disposed, and a cleaning pump 20 is connected to the cleaning mechanism 3. Washing tanks 13, 30, 31, 32 and 33 are installed on the operation ranges of the reagent dispensing mechanisms 7 and 8, the sample dispensing mechanism 11, and the stirring mechanisms 5 and 6, respectively. A reagent pump 18 is connected to the reagent dispensing mechanisms 7 and 8.
  • the sample container 15 contains a test sample such as blood and is placed on the rack 16 and carried by the sample transport mechanism 17. Further, each mechanism is connected to the controller 21 and the operation is controlled by the controller 21. In addition, the controller 21 has a function as an analysis unit that analyzes the inspection sample in the reaction container 2.
  • a coordinate measuring table 47 is arranged in the vicinity of the washing tank 13.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the sample dispensing mechanism 11 in one embodiment of the present invention.
  • a sample dispensing mechanism 11 includes a sample nozzle 11a that sucks and discharges a sample, an arm 42 that holds the sample nozzle 11a, an elastic body 45 that elastically supports the sample nozzle 11a, and a sample nozzle 11a.
  • a capacitance detector 46 that detects a change in capacitance of the sample, a stop position detection plate 43 connected to the sample nozzle 11a, and a stop position detector installed on an arm 42 that detects the movement of the stop position detection plate 43. 44, and an up / down and rotating mechanism 41 for moving the arm 42 up and down and rotating.
  • the stop position detection plate 43 and the stop position detector 44 may be used both as an obstacle detection plate and an obstacle detector, or may be separate from each other.
  • FIG. 3 is an internal block diagram of the controller 21 in one embodiment of the present invention.
  • the controller 21 is supplied with the capacitance detection signal from the capacitance detector 46, and the sample nozzle 11a is in contact with the liquid surface or the object because the capacitance detection signal has changed by a predetermined value or more.
  • the contact determination unit 21a for determining the movement, the movement detection unit 21c to which the stop position detection signal is supplied from the stop position detector 44, the memory 21b, the signals from the contact determination unit 21a and the stop position detector 44, and the memory 21b.
  • An operation control unit 21d for controlling the stored data or the operation of the sample nozzle 11.
  • the controller 21 has a function of controlling the operation of other mechanisms such as the reaction disk 1.
  • the arm 42 and the sample nozzle 11 a are lowered toward the coordinate measurement table 47 by the vertical and rotation mechanisms 41, and when the tip of the sample nozzle 11 a comes into contact with the coordinate measurement table 47, As shown in (B), when the capacitance detector 46 detects a change in capacitance (arm drive distance da) and the contact determination unit 21a determines this, the operation control unit 21d determines that the arm 42 and the sample The lowering operation of the nozzle 11a is stopped. The stopped position is stored in the memory 21b.
  • the coordinate measurement table 47 is preferably made of a conductive material, for example, metal or conductive plastic.
  • a conductive material for example, metal or conductive plastic.
  • the coordinate measurement table 47 is made of a conductive material is that it is easy to detect a change in capacitance when it comes into contact.
  • the coordinate measurement table 47 is made of a material having a conductivity higher than at least the material used for the reaction vessel 2. It is desirable that Furthermore, it is desirable that the coordinate measurement table 47 be connected to the ground in order to easily detect a change in capacitance.
  • the arm 42 is further lowered from the state in which the tip end portion of the sample nozzle 11a is in contact with the coordinate measuring table 47 by the up and down and rotation mechanism 41, and the sample nozzle 11a is elastic. It descends while contacting, that is, receiving the elastic force of the elastic body 45.
  • the stop position detection plate 43 enters the detection region of the stop position detector 44
  • the signal of the stop position detector 44 changes as shown in FIG.
  • the movement detection unit 21c determines that, and the operation control unit 21d stops the lowering operation of the arm 42.
  • the position at this time is stored in the memory 21b. It is conceivable to use a sensor such as a photo interrupter as the stop position detector 44.
  • the operation control unit 21 d detects the stop position from the elastic contact moving distance 48 of the sample nozzle 11 a, that is, the state in which the sample nozzle 11 a is in contact with the coordinate measurement table 47. The distance until the plate 43 is detected by the stop position detector 44 is calculated. This distance is the difference between the stop position detected by the capacitance detector 46 and the stop position detected by the stop position detector 44, as shown in FIG. The calculated distance is stored in the memory 21b.
  • the elastic contact moving distance 48 including the variation in the dimensions of the sample nozzle 11a and the variation in the distance between the stop position detector 44 and the stop position detection plate 43 can be obtained. This is performed for each automatic analyzer. It is also performed after nozzle replacement or the like.
  • 6 and 7 are diagrams for explaining a method of lowering the sample nozzle 11a into the reaction vessel 2 in one embodiment of the present invention.
  • the sample nozzle 11a that has collected a sample from the sample container 15 is moved up and down by the rotation mechanism 41 to the upper position of the reaction container 2 and then descends toward the bottom of the reaction container 2 as shown in FIG. Since the solution in the reaction vessel 2 is measured by the spectrophotometer 4, the material is mainly glass or plastic having a high transmittance, and the capacitance detector 46 uses the sample nozzle 11 a and the bottom of the reaction vessel 2. It is difficult to determine contact.
  • the sample nozzle 11 a can be moved to the elastic contact start point with the bottom surface of the sample container 2 by raising the arm 42 by the elastic contact moving distance 48 described above. it can.
  • the tip position of the sample nozzle 11a is positioned at the elastic contact start point with the bottom surface of the sample container 2 regardless of the dimensional variation of all reaction containers 2 installed in the automatic analyzer. It becomes possible to control.
  • FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10 are diagrams illustrating a method of discharging a sample into the reaction vessel 2 in one embodiment of the present invention.
  • the sample pump 19 is operated by a command from the controller 21 to discharge the sample from the sample nozzle 11a. .
  • the sample nozzle 11a After the sample is discharged from the sample nozzle 11a, as shown in FIG. 9, the sample nozzle 11a has a sample separation distance 49 that separates from the discharge sample 50 on the bottom surface of the reaction vessel 2 at a low speed (for example, 10 mm) as shown in FIG. / S), the ascending operation (time t 2 to t 3 in FIG. 14).
  • the ascending operation time t 2 to t 3 in FIG. 14.
  • FIG. 9 shows the state of FIG.
  • the sample separation distance 49 may be determined by a detection signal from the capacitance detector 46 or the like, or may be a distance according to the sample height that can be calculated from the discharge amount of the sample.
  • the sample height that can be calculated from the discharge amount is used as the sample separation distance 49, only the change in wettability with respect to the sample on the bottom surface of the reaction vessel 2 due to dirt or scratches, or the influence of residual water after washing the reaction vessel 2
  • the sample nozzle 11a After moving the sample nozzle 11a by the sample separation distance (low speed moving distance) 49, as shown in FIGS. 10 and 14, the sample nozzle 11a is moved up and down at a high speed (for example, 12 mm / s) by the rotating mechanism 41 as shown in FIGS. Then, it completely leaves the reaction vessel 2.
  • a high speed for example, 12 mm / s
  • a constant speed of 12 mm / s be raised it can.
  • the sample is discharged from the sample nozzle 11a to the reaction vessel 2, and the sample nozzle 11a contacts the bottom surface of the reaction vessel 2 and the stop position detector 44 is stopped.
  • the detection can be performed after the arm 42 is moved upward by the contact movement distance from the state in which the detection plate 43 is detected.
  • the arm 42 is discharged while discharging the sample from the state shown in FIG. It can also be moved upward. Further, from the state shown in FIG. 7A, after the sample is first discharged, the arm 42 can be moved upward by the contact movement distance by the contact movement distance.
  • the sample nozzle 11a As described above, by operating the sample nozzle 11a as shown in FIGS. 4 to 10, 13, and 14, the sample is put into the reaction container 2 regardless of individual differences between the reaction container 2 and the sample nozzle 11a.
  • the sample nozzle 11 a When discharging, the sample nozzle 11 a is at an elastic contact start point with the bottom surface of the reaction vessel 2. For this reason, the sample nozzle 11a does not vibrate when the sample discharge is started, and the sample can be discharged so as to be surely wet and spread with respect to the bottom surface of the reaction vessel 2.
  • sample nozzle 11a can be separated from the sample with a minimum low-speed moving distance 49 after the sample is discharged into the reaction vessel 2, an improvement in cycle time can be expected.
  • This method is a method for obtaining the elastic contact moving distance 48 without using the coordinate measuring table 47.
  • the sample nozzle 11 a is lowered toward the reaction vessel 2 by the up and down and rotation mechanism 41.
  • the reaction vessel 2 there is a solution 53 discharged by the sample dispensing mechanism 11 or the dispensing mechanism 7 or 8 of the reagent dispensing mechanism.
  • the liquid height 51 of the solution 53 from the bottom surface of the reaction vessel 2 can be easily calculated from the discharge amount of any of the dispensing mechanisms 11, 7, 8 and the cross-sectional area of the reaction vessel 2.
  • the sample nozzle 11a lowered by the up / down and rotation mechanism 41 contacts the liquid surface of the solution 53, and as shown in FIG. 15B, the capacitance detector
  • the liquid level stop position (arm driving distance d 1 ) is stored in the memory 21 b of the controller 21.
  • the sample nozzle 11a is lowered while thrusting into the solution 53 in the reaction vessel 2 by the up / down and rotation mechanism 41, elastically contacts the bottom surface of the reaction vessel 2 ((A) in FIG. 12), and the arm 42 is further moved.
  • the stop position detector 44 stops when the stop position detector 44 detects the stop position detection plate 43 (FIG. 12B).
  • the stop position at that time is stored in the memory 21 b of the controller 21.
  • the stop position detector 44 is stopped by the stop position detection plate 43.
  • the movement distance 48 of the arm 42 that supports the sample nozzle 11a until it is detected is calculated and stored in the memory 21b.
  • the stop position detector 44 detects the stop position detection plate 43 after the tip of the sample nozzle 11a of the sample dispensing mechanism 11 contacts the liquid level in the reaction vessel 2.
  • the arm driving distance 52 of the arm 42 that supports the sample nozzle 11a until the calculation is calculated the liquid level height 51 in the reaction vessel 2 is subtracted from the calculated arm driving distance 52, and the movement distance 48 is calculated to calculate the memory 21b. Save to.
  • the sample nozzle 11a is moved toward the bottom surface of the reaction vessel 2, and the movement is stopped when the stop position detector 44 detects the stop position detection plate 43. From the position, the movement distance stored in the memory 21b is stopped. Move arm 42 upward by 48. Accordingly, the tip of the sample nozzle 11a is in contact with the bottom surface of the reaction vessel 2, and the sample nozzle 11a can be stopped in a state where bending (bending) of the sample nozzle 11a is suppressed.
  • the distance between the tip of the sample nozzle and the bottom of the reaction vessel can be controlled for each sample dispensing regardless of individual differences between the reaction vessel and the sample nozzle, and the automatic analyzer and automatic analysis that can suppress the adhesion of the sample to the tip of the sample nozzle A sample dispensing method in the apparatus can be realized.

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Abstract

　試料ノズルの先端と反応容器の底との間隔を反応容器や試料ノズルの個体差に関係なく制御でき試料ノズルへの試料付着を抑制可能な自動分析装置を実現する。試料分注機構の試料ノズル１１ａの先端が座標測定用台に接触してから停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知するまでのアーム４２の移動距離を算出しメモリに保存する。反応容器２の底面に向かって試料ノズル１１ａを移動させ、停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知した時点で移動を停止させ、その位置からメモリに保存された移動距離だけ、アーム４２を上方に移動させる。試料ノズル１１ａの先端を反応容器２の底面に接触させた状態であり、試料ノズル１１ａのしなり（撓み）を抑制した状態で試料ノズル１１ａを停止させることができる。

Description

自動分析装置
　本発明は、血液、尿等の成分を定量あるいは定性分析を行う自動分析装置に関する。
　血液、尿等の生体試料に含まれる特定成分の定量あるいは定性分析を行う自動分析装置は、分析結果の再現性、処理速度の高さ等から現在の診断には欠かせないものとなっている。
　自動分析装置の測定方法は、試料中の分析対象成分と反応し、反応液の色が変わるような試薬を用いる分析法(比色分析)と、対象成分と直接あるいは間接的に特異的に結合する物質に標識体を付加した試薬を用い、標識体をカウントする分析法(免疫分析)に大別される。
　いずれの分析法においても試料に所定量の試薬を混合して分析を行うが、近年、分析コストの削減要求に伴い、分析に使用する試薬の量を低減できる分析装置が求められている。現在の自動分析装置での1回の分析に使用する試料は１桁マイクロリットルのオーダーであり、同時に高い分注精度を維持することが求められる。
　１マイクロリットル程度の低分注量において、高い分注再現性を維持する方法として、特許文献１に記載の方法では、試料を試料容器内に吐出後、ノズルが試料から離脱するまでノズルを低速で動作させることでノズルに対する試料の付着量を低減させ、試料の分注精度を向上させている。
　また、特許文献２に記載の方法では、反応容器に試料を吐出する際に、反応容器底とサンプルプローブ先端の隙間を一定に保ち、試料を分注させながらサンプルプローブを上昇させることでサンプルプローブ側面へのサンプル付着を防止し、分注精度を向上させている。
特開２０１０－２７１２０３号公報 特開２０１０－１７５４１７号公報
　しかし、上記従来の技術には、以下の欠点がある。
　特許文献１に記載の技術では、装置の時間当たりの処理能力を落とさないために、ノズルを低速で移動させる距離を吐出した試料からノズルが離脱するまでとしているが、離脱に要するノズルの上昇距離については十分な言及がなされていない。
　また、ノズルを反応容器底面近傍に下降するとあるが、実際の装置においては、数百個の反応容器が環状に設置されており、これら反応容器の全ての底面の高さを一定に保つことは困難である。このため、ノズルを弾性体で支持し、ノズルが全ての反応容器で弾性接触するように下降させることが一般的であり、この弾性接触の距離も含めて試料ノズルを低速で動作させる必要がある。したがって、試料からノズルを離脱するに要する時間が長くなる。
　また、ノズルの長さにも個体差があり、ノズルの取り付け取り外し、交換によってノズル先端と反応容器の相対位置が変化してしまうため、基準位置に対して位置補正を行うか、弾性接触の距離を長くするかの対応が必要となり、後者は低速での移動距離がさらに長くなる。
　例えば、低速でのノズルの移動速度が１０ｍｍ／ｓであるとすると、移動距離が１ｍｍ増えれば移動時間が０．１ｓ加算されることになり、単位時間当たりの処理能力が落ちる原因となる。
　また、弾性接触状態（ノズルがしなっている（撓んでいる状態）からノズルが上昇し元の状態（ノズルにしなりが無い状態）に戻ると、ノズルが振動し、ノズル側面に付着したサンプルを反応容器側面へ飛散らせる可能性ある。
　また、特許文献２に記載の技術では、反応容器に試料を吐出する際に、反応容器底とサンプルプローブ先端の隙間を一定に保ち、試料を分注させながらサンプルプローブを上昇させることでサンプルプローブ側面へのサンプル付着を防止し、分注精度を向上させているが、上記の方法では、サンプルプローブとサンプル用ポンプの動作との同期を取らなければならず、制御が難しい。
　さらに、サンプルプローブから吐出した試料が反応容器底でどのように濡れ広がるかは、汚れや傷等による反応容器底の試料に対する濡れ性の変化や、反応容器洗浄後の残水の影響で変化するため、ノズル先端の反応容器底からの距離と、吐出した試料液面の反応容器底からの距離を同一に制御することは非常に困難である。
　また、試料を吐出しながらサンプルプローブが上昇動作を行うため、上昇動作に伴うサンプルプローブの振動が分注精度に影響を及ぼす可能性がある。
　本発明の目的は、試料ノズル先端と反応容器底との間隔を反応容器や試料ノズルの個体差に関係なく試料分注ごとに制御でき、試料ノズル先端への試料の付着を抑制可能な自動分析装置を及び自動分析装置における試料分注方法を実現することである。
　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。
反応容器に試料ノズルを下降させ、前記試料ノズルを前記反応容器と弾性接触させ、停止位置検知器で停止させる。前記試料ノズル停止後、前記試料ノズルを前記反応容器の弾性接触開始点まで上昇させる。試料の吐出の開始については、弾性接触開始点まで上昇した後に開始しても良いし、上昇前の段階で開始させても良い。後者の場合は、吐出時間が同じ場合には、前者に比べ、試料ノズルが障害物検出器で停止してから吐出完了するまでの時間を短くすることができる。
　前記弾性接触開始点への上昇距離については、座標測定位置において、静電容量検出器と停止位置検知器における停止位置を記憶し、上記停止位置の差分を用いる。
試料吐出後、試料から前記試料ノズル先端が離脱するまで前記試料ノズルを低速で移動させ、試料から離脱後、前記試料ノズルを高速で移動させる。
　本発明によれば、反応容器、試料ノズルの個体差に関係なく、試料を反応容器に吐出する際には、試料ノズルは反応容器底との弾性接触開始点にあるため(試料ノズルと容器底は接触状態にあるため)、試料ノズルは振動せず、また、試料は反応容器底に対して確実に濡れ広がるよう吐出可能である。さらに、吐出後、最小の低速移動距離で試料ノズルを試料からの離脱させることができ、低速での移動時間を節約できる。
本発明が適用される自動分析装置の概略構成図である。 本発明の一実施例における試料分注機構１１の概略構成図である。 本発明の一実施例におけるコントローラ２１の内部構成図である。 本発明の一実施例における弾性接触移動距離４８の測定方法の説明図である。 本発明の一実施例における弾性接触移動距離４８の測定方法の説明図である。 本発明の一実施例における反応容器２のへの試料ノズル１１ａの下降方法を説明する図である。 本発明の一実施例における反応容器２のへの試料ノズル１１ａの下降方法を説明する図である。 本発明の一実施例における、反応容器２のへの試料の吐出方法を説明する図である。 本発明の一実施例における、反応容器２のへの試料の吐出方法を説明する図である。 本発明の一実施例における、反応容器２のへの試料の吐出方法を説明する図である。 本発明の一実施例における弾性接触移動距離４８を求める他の方法の説明図である。 本発明の一実施例における弾性接触移動距離４８を求める他の方法の説明図である。 停止位置検知器及び静電容量検出器の出力信号とアーム駆動距離との関係を説明する図である。 アームの移動速度と時間との関係を説明する図である。 停止位置検知器及び静電容量検出器の出力信号とアーム駆動距離との関係を説明する図である。
　以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
　図１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１において、反応ディスク１には反応容器２が円周状に並んでいる。試薬ディスク９の中には複数の試薬ボトル１０が円周上に配置可能である。反応ディスク１の近くには試料容器１５を載せたラック１６を移動する試料搬送機構１７が設置されている。反応ディスク１と試薬ディスク９との間には試薬分注機構７、８が設置されている。
　また、反応ディスク１と試料搬送機構１７との間には、回転及び上下動可能な試料分注機構１１が設置されており、この試料分注機構１１は試料分注ノズル（試料ノズルと略す）１１ａを備えている。試料ノズル１１ａには試料用ポンプ１９が接続されている。試料ノズル１１ａは回転軸を中心に円弧を描きながら移動して試料容器１５から反応容器２への試料分注を行う。
　反応ディスク1の周囲には、洗浄機構３、分光光度計４、攪拌機構５、６、試薬ディスク９、試料搬送機構１７が配置され、洗浄機構３には洗浄用ポンプ２０が接続されている。試薬分注機構７、８、試料分注機構１１、攪拌機構５、６の動作範囲上に洗浄槽１３、３０、３１、３２、３３がそれぞれ設置されている。試薬分注機構７、８には、試薬用ポンプ１８が接続されている。
　試料容器１５には血液等の検査試料が含まれ、ラック１６に載せられて試料搬送機構１７によって運ばれる。また、各機構はコントローラ２１に接続され、コントローラ２１によって動作制御される。また、コントローラ２１は、反応容器２内の検査試料を分析する分析部としての機能を有する。
　洗浄槽１３の近辺には、座標測定用台４７が配置されている。
　図２は、本発明の一実施例における試料分注機構１１の概略構成図である。図２において、試料分注機構１１は、試料の吸引、吐出を行う試料ノズル１１ａと、試料ノズル１１ａを保持するアーム４２と、試料ノズル１１ａを弾性的に支持する弾性体４５と、試料ノズル１１ａの静電容量変化を検知する静電容量検出器４６と、試料ノズル１１ａに接続される停止位置検知板４３と、停止位置検知板４３の移動を検知するアーム４２に設置された停止位置検知器４４と、アーム４２を上下、回転動作させる上下、回転機構４１とを備える。停止位置検知板４３と停止位置検知器４４は障害物検知板、障害物検知器として兼用してもよいし、各々独立した別のものでもよい。
　図３は、本発明の一実施例におけるコントローラ２１の内部構成図である。図３において、コントローラ２１は、静電容量検出器４６からの静電容量検出信号が供給され、静電容量検出信号が一定値以上変化したことにより試料ノズル１１ａが液面又は物体に接触したことを判断する接触判断部２１ａと、停止位置検知器４４から停止位置検知信号が供給される移動検知部２１ｃと、メモリ２１ｂと、接触判断部２１ａ及び停止位置検知器４４からの信号とメモリ２１ｂに格納されたデータか試料ノズル１１の動作を制御する動作制御部２１ｄとを備える。なお、コントローラ２１は、反応ディスク１等の他の機構の動作を制御する機能を備えている。
　次に、図４、図５、図１３を参照して、本発明の一実施例における、弾性接触移動距離４８の測定方法について説明する。
　図４に示すように、上下、回転機構４１によりアーム４２と試料ノズル１１ａは、座標測定用台４７に向かって下降し、試料ノズル１１ａの先端が座標測定用台４７に接触すると、図１３の（Ｂ）に示すように、静電容量検出器４６が静電容量の変化を検出し（アーム駆動距離ｄａ）、これを接触判断部２１ａが判断すると、動作制御部２１ｄは、アーム４２と試料ノズル１１ａの下降動作を停止させる。動作停止した位置はメモリ２１ｂに格納される。
　なお、静電容量変化を測定するため、座標測定用台４７は導電性材料、例えば金属製、導電性プラスチック製であることが望ましい。座標測定用台４７を導電性材料とした理由は、接触した際に静電容量の変化が検知し易いためである。後述のように、静電容量検出器４６で反応容器２の底部との接触を判定することは難しいため、座標測定用台４７は、少なくとも反応容器２に用いられる材料よりも高い導電率の材料のものであることが望ましい。さらに、座標測定用台４７は、静電容量の変化を検知し易くするために、アースに接続されていることが望ましい。
　次に、図５の（Ａ）に示すように、上下、回転機構４１によりアーム４２は、試料ノズル１１ａの先端部が座標測定用台４７に接触した状態からさらに下降し、試料ノズル１１ａが弾性接触しながら、つまり、弾性体４５の弾性力を受けながら下降する。そして、図５の（Ｂ）に示すように、停止位置検知板４３が停止位置検知器４４の検知領域に入ると図１３の（Ａ）に示すように、停止位置検知器４４の信号が変化し（アーム駆動距離ｄｂ）、移動検知部２１ｃは、それを判断し、動作制御部２１ｄが、アーム４２の下降動作を停止させる。
　このときの位置はメモリ２１ｂに格納される。停止位置検知器４４としては、フォトインタラプタなどのセンサを使用することが考えられる。
　コントローラ２１のメモリ２１ｂに保存された停止位置情報から、動作制御部２１ｄは、試料ノズル１１ａの弾性接触移動距離４８、つまり、試料ノズル１１ａが座標測定用台４７に接触した状態から、停止位置検知板４３が停止位置検知器４４により検知されるまでの距離を算出する。この距離は、図１３に示すとおり、静電容量検出器４６により検出された停止位置と停止位置検知器４４により検知された停止位置との差である。算出した距離はメモリ２１ｂに格納される。
　上記の測定方法により、試料ノズル１１ａの寸法のバラツキと、停止位置検知器４４と停止位置検知板４３の距離のバラツキを含めた弾性接触移動距離４８を求めることができる。これは、個々の自動分析装置毎に行う。また、ノズルの交換等が行われた後にも行われる。
　図６、図７は本発明の一実施例における、反応容器２のへの試料ノズル１１ａの下降方法を説明する図である。
　試料容器１５より試料を採取した試料ノズル１１ａは、上下、回転機構４１により反応容器２の上方位置に移動された後、図６に示すように、反応容器２の底部に向かって下降する。反応容器２内の溶液は分光光度計４によって計測を行うため、その材質は透過率の高いガラスやプラスチックが主に用いられ、静電容量検出器４６で試料ノズル１１ａと反応容器２の底部と接触を判定することは難しい。
　そこで、試料ノズル１１ａが反応容器２の底部と接触した後、弾性接触し、その後、アーム４２が下降して、図７の（Ａ）に示すように、停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知したところでアーム４２を停止させる。
　次に、図７の（Ｂ）に示すように、上述した弾性接触移動距離４８だけアーム４２を上昇することで、試料ノズル１１ａを試料容器２の底面との弾性接触開始点に移動することができる。
　上記方法を取ることで、自動分析装置に設置された全反応容器２の寸法のバラツキに関係なく、試料ノズル１１ａの先端位置を試料容器２の底面との弾性接触開始点に位置するように動作制御することが可能となる。
　また、試料ノズル１１ａが弾性接触開始点に移動されることにより、試料ノズル１１ａのしなりが開放されても、反応容器2の底面と試料ノズル11aは接触状態にあるため、試料ノズル１１ａは振動しない。　
　図８、図９、図１０は、本発明の一実施例における、反応容器２のへの試料の吐出方法を説明する図である。
　図８に示すように、試料ノズル１１ａが、反応容器２の底面の弾性接触開始点に停止した状態で、コントローラ２１からの指令により試料用ポンプ１９が動作して試料ノズル１１ａから試料を吐出する。
　試料ノズル１１ａから試料を吐出した後、図９に示すように、試料ノズル１１ａは反応容器２の底面にある吐出試料５０から離脱する試料離脱距離４９を図１４に示すように低速（例えば、１０ｍｍ／ｓ）で上昇動作する（図１４の時間ｔ２からｔ３）。なお、図１４の時間ｔ０からｔ１までは、図７の（Ａ）に示す状態から図７の（Ｂ）に示す状態への移動を示し、図１４の時間ｔ１からｔ２までは、図８の状態を示している。
　ここで、試料離脱距離４９は静電容量検出器４６等の検出信号によって決定されるものであっても良いし、試料の吐出量から計算できる試料高さに応じた距離であっても良い。吐出量から計算できる試料高さを試料離脱距離４９として用いる場合には、汚れや傷等による反応容器２の底面の試料に対する濡れ性の変化や、反応容器２の洗浄後の残水の影響だけではなく、試料ノズル１１ａと試料の濡れ性も離脱距離に影響するため、吐出量から計算できる試料高さに対して、余分に移動量を加えることが望ましい。
　試料ノズル１１ａは試料離脱距離（低速移動距離）４９だけ移動後、コントローラ２１からの指令に従って、図１０、図１４に示すように、上下、回転機構４１により高速（例えば、１２ｍｍ／ｓ）で上昇し、反応容器２から完全に離脱する。試料ノズル１１ａの低速移動距離４９だけ移動した後は、例えば、図１４の時間ｔ３からｔ４までに１０ｍｍ／ｓから１２ｍｍ／ｓに加速した後、一定速度１２ｍｍ／ｓとして、上昇させることができる。
　なお、試料ノズル１１ａから反応容器２への試料の吐出は、図７の（Ａ）に示すように、試料ノズル１１ａが反応容器２の底面に接触し、かつ、停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知した状態から、接触移動距離だけアーム４２を上方に接触移動距離だけ移動させた後に行うこともできるし、図７の（Ａ）に示す状態から試料を吐出させながらアーム４２を上方に移動させることもできる。さらに、図７の（Ａ）に示す状態から、先に試料を吐出させた後に、接触移動距離だけアーム４２を上方に接触移動距離だけ移動させこともできる。
　以上のように、図４～図１０、図１３、図１４に示したように試料ノズル１１ａが動作することで、反応容器２、試料ノズル１１ａの個体差に関係なく、試料を反応容器２に吐出する際には、試料ノズル１１ａは反応容器２の底面との弾性接触開始点にある。このため、試料ノズル１１ａは、試料吐出開始時点で振動しておらず、試料は反応容器２の底面に対して確実に濡れ広がるよう吐出可能である。
　さらに、反応容器２への試料の吐出後、最小の低速移動距離４９で試料ノズル１１ａを試料から離脱させることができるため、サイクルタイムの向上が期待できる。
　図１１、図１２、図１５は本発明の一実施例における弾性接触移動距離４８を求める他の方法の説明図である。この方法は、座標測定用台４７を使用することなく弾性接触移動距離４８を求める方法である。
　図１１に示すように、上下、回転機構４１により試料ノズル１１ａは、反応容器２に向かって下降する。反応容器２の中には試料分注機構１１又は試薬分注機構７若しくは８のいずれかの分注機構によって吐出された溶液５３が存在する。
　溶液５３の反応容器２の底面からの液高さ５１は、いずれかの分注機構１１、７、８の吐出量と、反応容器２の断面積から容易に算出可能である。
　上下、回転機構４１によって下降した試料ノズル１１ａは、図１２の（Ｃ）に示すように、溶液５３の液面に接触し、それを図１５の（Ｂ）に示す通り、静電容量検出器４６で検出してコントローラ２１の指令により停止し、液面停止位置（アーム駆動距離ｄ１）をコントローラ２１のメモリ２１ｂに保存する。
　次に、上下、回転機構４１により試料ノズル１１ａは、反応容器２内の溶液５３内に突っ込みながら下降し、反応容器２の底面に弾性接触し（図１２の（Ａ））、さらにアーム４２が下降し、図１５の（Ａ）に示す通り、停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知することで停止する（図１２の（Ｂ））。そのときの停止位置（図１５の（Ｂ）のアーム駆動距離ｄ３）をコントローラ２１のメモリ２１ｂに保存する。
　コントローラ２１のメモリ２１ｂに保存されている停止位置情報と液高さ５１から、試料ノズル１１ａの弾性接触移動距離４８は、図１５の（Ｂ）の通り、静電容量検出器４６による停止位置（ｄ１）と停止位置検知器４４による停止位置（ｄ３）の差の絶対値（突っ込み距離）５２から、液高さ５１（ｄ２）の差をとった値となる。つまり、（アーム駆動距離５２）―（液面高さ５１）＝（弾性接触移動距離４８）となる。
　上記の方法を取ることで、座標測定用台４７のような特別な物を用意しなくても弾性接触移動距離４８を測定することが可能である。
　以上のように、本発明の一実施例によれば、試料分注機構１１の試料ノズル１１ａの先端が、座標測定用台４７に接触してから、停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知するまでの試料ノズル１１ａを支持するアーム４２の移動距離４８を算出し、メモリ２１ｂに保存する。座標測定用台４７を使用しない場合は、試料分注機構１１の試料ノズル１１ａの先端が、反応容器２内の液面に接触してから、停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知するまでの試料ノズル１１ａを支持するアーム４２のアーム駆動距離５２を算出し、算出したアーム駆動距離５２から反応容器２内の液面高さ５１を減算して、移動距離４８を算出しメモリ２１ｂに保存する。
　そして、反応容器２の底面に向かって試料ノズル１１ａを移動させ、停止位置検知器４４が停止位置検知板４３を検知した時点で移動を停止させ、その位置から、メモリ２１ｂに保存された移動距離４８だけ、アーム４２を上方に移動させる。これにより、試料ノズル１１ａの先端を反応容器２の底面に接触させた状態であり、試料ノズル１１ａのしなり（撓み）を抑制した状態で試料ノズル１１ａを停止させることができる。
　したがって、試料ノズル先端と反応容器底との間隔を反応容器や試料ノズルの個体差に関係なく試料分注ごとに制御でき、試料ノズル先端への試料の付着を抑制可能な自動分析装置及び自動分析装置における試料分注方法を実現することができる。
　１・・・反応ディスク、　２・・・反応容器、　３・・・洗浄機構、４・・・分光光度計、　５、６・・・攪拌機構、　７、８・・・試薬分注機構、　９・・・試薬ディスク、　１０・・・試薬ボトル、１１・・・試料分注機構、　１１ａ・・・試料ノズル、　１３・・・洗浄槽、　１５・・・試料容器、　１６・・・ラック、　１７・・・試料搬送機構、　１８・・・試薬用ポンプ、　１９・・・試料用ポンプ、　２０・・・洗浄用ポンプ、　２１・・・コントローラ、　２１ａ・・・接触判断部、　２１ｂ・・・メモリ、　２１ｃ・・・移動検知部、　２１ｄ・・・動作制御部、　３０～３３・・・洗浄槽、　４１・・・上下、回転機構　４２・・・アーム、　４３・・・停止位置検知板、　４４・・・停止位置検知器、　４５・・・弾性体、　４６・・・静電容量検出器、　４７・・・座標測定用台、　４８・・・弾性接触移動距離、　４９・・・試料離脱距離、　５０・・・吐出試料、　５１・・・液高さ、　５２・・・アーム駆動距離、　５３・・・溶液

Claims (13)

  1. 　試料を反応容器に分注する試料ノズル及びこの試料ノズルを弾性部材を介して支持する支持アームを有する分注機構と、上記支持アームを上下移動及び回転移動を制御するとともに反応容器内の試料を分析するコントローラとを備えた自動分析装置において、
    　上記分注機構に設置され、上記試料ノズルの静電容量変化を検出する静電容量検出器と、
    　上記試料ノズルに形成された検知部材と、
    　上記支持アームに設置され、上記検知部材を検知する停止位置検知器と、
    　を備え、上記コントローラは、上記静電容量検出器により、上記試料ノズルの静電容量が一定以上変化したときの上記支持アームの位置と、上記停止位置検知器が上記検知部材を検知したときの上記支持アームとの位置とに基づいて接触移動距離を算出して記憶し、上記試料ノズルを反応容器に向かって下方向に移動させて、上記停止位置検知器が上記検知部材を検知したとき、上記試料ノズルの下方向への移動を停止させ、上記接触移動距離だけ上記支持アームを上方向に移動させることを特徴とする自動分析装置。
  2. 　請求項１に記載の自動分析装置において、
    　座標測定用台を備え、上記コントローラは、上記試料ノズルを上記座標測定用台に向かって下降させ、上記静電容量検出器により、上記試料ノズルの静電容量が一定以上変化したときの上記支持アームの位置と、上記停止位置検知器が上記検知部材を検知したときの上記支持アームとの位置との差を算出し、算出した上記差を接触移動距離として記憶することを特徴とする自動分析装置。
  3. 　請求項１に記載の自動分析装置において、
    　上記コントローラは、上記反応容器の底に上記試料ノズルが接触した状態で試料を吐出させた後、上記試料ノズルの先端が上記反応容器の底から上記試料液面を離脱するまでの液面離脱距離における上記試料ノズルの移動速度が、上記試料ノズルの液面離脱後の上記試料ノズルの上昇移動速度よりも低速となるように動作制御することを特徴とする自動分析装置。
  4. 　請求項３に記載の自動分析装置において、
    　上記試料ノズルの先端が上記反応容器の底から上記試料液面を離脱するまでの液面離脱距離は、上記静電容量検出器により液面離脱を検知するまでの距離であることを特徴とする自動分析装置。
  5. 　請求項３に記載の自動分析装置において、
    　上記試料ノズルの先端が上記反応容器の底から上記試料液面を離脱するまでの液面離脱距離は、上記試料ノズルの上記反応容器への試料の吐出量に基づいて算出された距離であることを特徴とする自動分析装置。
  6. 　請求項１に記載の自動分析装置において、
    　上記コントローラは、液体が収容されている反応容器に向かって上記試料ノズルを下降させ、上記静電容量検出器により、上記分注ノズルの静電容量が一定以上変化したときの上記支持アームの位置と、上記停止位置検知器が上記検知部材を検知したときの上記支持アームとの位置との差を算出し、上記反応容器に収容された液体の高さを算出し、上記差から上記液体高さを減算した値を接触移動距離として記憶することを特徴とする自動分析装置。
  7. 　請求項１に記載の自動分析装置において、
    　上記コントローラは、上記静電容量検出器からの検出信号に基づいて上記試料ノズルが液面又は物体に接触したことを判断する接触判断部と、上記停止位置検知器により上記検知部材を検知したことを判断する移動検知部と、上記試料ノズルの先端位置及び上記接触移動距離が格納されるメモリと、上記接触移動距離を算出するとともに、上記分注機構の動作を制御する動作制御部とを有することを特徴とする自動分析装置。
  8. 　試料を反応容器に分注する試料ノズル及びこの試料ノズルを弾性部材を介して支持する支持アームを有する分注機構と、上記支持アームを上下移動及び回転移動を制御するとともに反応容器内の試料を分析するコントローラとを備えた自動分析装置における試料分注方法において、
    　上記試料ノズルの静電容量を検出し、検出した静電容量が一定以上変化したときの上記支持アームの位置と、上記試料ノズルに形成された検知部材が上記支持アームに設置された停止位置検知器により上記検知部材が検知されたときの上記支持アームとの位置とに基づいて接触移動距離を算出して記憶し、上記試料ノズルを反応容器に向かって下方向に移動させて、上記停止位置検知器が上記検知部材を検知したとき、上記試料ノズルの下方向への移動を停止させ、上記接触移動距離だけ上記支持アームを上方向に移動させることを特徴とする試料分注方法。
  9. 　請求項８に記載の自動分析装置における試料分注方法において、
    　上記自動分析装置は座標測定用台を備え、上記試料ノズルを上記座標測定用台に向かって下降させ、上記試料ノズルの静電容量が一定以上変化したときの上記支持アームの位置と、上記停止位置検知器が上記検知部材を検知したときの上記支持アームとの位置との差を算出し、算出した上記差を接触移動距離として記憶することを特徴とする試料分注方法。
  10. 　請求項８に記載の自動分析装置における試料分注方法において、
    　上記反応容器の底に上記試料ノズルが接触した状態で試料を吐出させた後、上記試料ノズルの先端が上記反応容器の底から上記試料液面を離脱するまでの液面離脱距離における上記試料ノズルの移動速度が、上記試料ノズルの液面離脱後の上記試料ノズルの上昇移動速度よりも低速となるように動作制御することを特徴とする試料分注方法。
  11. 　請求項１０に記載の自動分析装置における試料分注方法において、
    　上記試料ノズルの先端が上記反応容器の底から上記試料液面を離脱するまでの液面離脱距離は、上記静電容量検出器により液面離脱を検知するまでの距離であることを特徴とする試料分注方法。
  12. 　請求項１０に記載の自動分析装置において、
    　上記試料ノズルの先端が上記反応容器の底から上記試料液面を離脱するまでの液面離脱距離は、上記試料ノズルの上記反応容器への試料の吐出量に基づいて算出された距離であることを特徴とする自動分析装置。
  13. 　請求項８に記載の自動分析装置における試料分注方法において、
    　液体が収容されている反応容器に向かって上記試料ノズルを下降させ、上記分注ノズルの静電容量が一定以上変化したときの上記支持アームの位置と、上記停止位置検知器が上記検知部材を検知したときの上記支持アームとの位置との差を算出し、上記反応容器に収容された液体の高さを算出し、上記差から上記液体高さを減算した値を接触移動距離として記憶することを特徴とする試料分注方法。
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