JP5604551B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は血液等の成分を自動的に分析する自動分析装置に関する技術である。

近年、自動分析装置は、高速かつ多項目処理が必要とされている。また、設置面積の省力化や低価格化の要求から、部品点数の低減が必要とされている。

多項目処理を可能とする装置としては、例えば、試薬昇温が必要な項目である血液凝固分析と、昇温不要な項目である生化学分析とを行う構成が考えられる。

ここで、血液凝固分析用試薬は、保管時に２〜１０℃前後にて保冷しておき、反応前に３７℃程度に昇温して分析をしている。一般的には、例えば、特許文献１のように、試薬分注機構内にヒータが内蔵されており、１分注サイクル毎に試薬を吸引、昇温、吐出している。

一方、近年、特に生化学分析においては、ランニングコスト低減の観点から、試薬の微量化が進んでおり、試薬分注精度の厳しい管理が必要となっている。よって、分注精度を厳しく制御することが必要となる。

このように、試薬昇温が必要な血液凝固分析項目と、不要な生化学分析項目とでは試験方法等が異なることから、これらを同時に分析可能である装置構成とした場合、試薬分注機構をそれぞれ別に備えることが考えられる。

特開２００８−７０３５５号公報

しかしながら、試薬分注機構を項目毎に別に備えたのでは、装置構成の複雑化、コストアップが避けられない。

また、試薬分注機構を共用した場合には、常に試薬分注プローブ内で試薬昇温を実施すると、生化学分析時に、昇温により試薬が膨張するおそれがあり、微量分注精度の管理が困難となる。

さらに、特許文献１のように、試薬分注機構内にヒータを設けたのみでは、液量によってヒータの制御を変更しなければならない。そのため、分注機構内の試薬が目的温度に昇温し、安定するまでの一定時間を含めた分注サイクル時間をとらなければならない。

よって、部品点数を低減し、かつ安定した試薬昇温と微量分注の精度管理との双方を可能にするには、共通の試薬分注機構を使用しながら、試薬昇温する場合としない場合とが切替え可能であり、昇温する場合には再現性良く昇温できるようにすることが必要となる。

自動分析装置には上記様々な課題があるが、本発明の目的は、試薬の量に影響されずに再現性良く昇温可能であり、かつ、より安定した温度にて試薬の吐出を可能とした自動分析装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の自動分析装置は、第１の反応容器を保温する恒温槽と、前記第１の反応容器に収容された混合液を分析する第１の反応部と、第２の反応容器に収容された混合物を分析する第２の反応部と、前記第２の反応容器に試薬を分注する試薬分注機構と、前記試薬分注機構に備えられたヒータと、前記第２の反応容器が保持される反応容器供給部から、前記第２の反応部の所定の位置に、前記第２の反応容器を移送する反応容器移送機構と、測定が終了した前記第２の反応容器を廃棄する反応容器廃棄部と、を備え、前記試薬分注機構は、前記第１の反応容器で昇温された試薬を吸引し、前記ヒータで保温した試薬を前記第２の反応容器に吐出する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、試薬の量に影響されずに再現性良く昇温可能であり、かつ、より安定した温度にて試薬の吐出が可能となる。これにより、温度管理が容易になる。

本発明の一実施形態の自動分析装置の構成の概略を示す概略構成図である。 試薬昇温方法を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、試薬分注プローブの試薬吸引方法を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。

図１は、本発明の一実施形態の自動分析装置の構成の概略を示す概略構成図である。図１に示すように、自動分析装置１は、試薬昇温が不要な項目である生化学分析を行う第１の反応部１００と、試薬昇温が必要な項目である血液凝固分析を行う第２の反応部２００とを備えている。そして、これら反応部への分注を、１つの試薬分注機構３００で行うようになっている。また、上記両項目に共通して使用される制御系のユニットとして、コンピュータ４００、キーボード４０１、ＣＲＴ４０２、Ａ／Ｄ変換器４０３、インターフェイス４０４、プリンタ４０５、メモリ４０６を備えている。

生化学分析時に使用されるユニットとしては、第１の反応部１００の他、生化学分析用のサンプル分注機構１０１、サンプルディスク１０４、試薬ディスク１０７、サンプル用シリンジポンプ（サンプルシリンジ）１１０、光度計１１１、洗浄機構１１２、洗浄用シリンジポンプ（洗浄シリンジ）１１３等がある。

生化学分析時には、まず、生化学分析用のサンプル分注機構１０１のサンプル分注アーム１０２が、上下するとともに回転し、サンプル分注アーム１０２の先端に取り付けられたサンプル分注プローブ１０３を用いて、生化学分析用のサンプルディスク１０４に配置されたサンプル容器１０５のサンプル（試料）を吸引する。そして、第１の反応部１００に配置された生化学分析用の反応容器（試薬昇温が不要な項目用の反応容器）１０６に吐出する。

次に、試薬分注機構３００の試薬分注アーム３０１が、上下するとともに回転し、試薬分注アーム３０１の先端に取り付けられた試薬分注プローブ３０２を用いて、生化学分析用の試薬ディスク１０７に配置された試薬容器１０８から試薬を吸引し、反応容器１０６に吐出する。

第１の反応部１００およびサンプルディスク１０４は、いずれも左右双方に回転自在なディスク状のユニットである。第１の反応部１００は、恒温水供給装置１０９と接続され、この恒温水供給装置１０９から供給される恒温水により恒温槽として機能するようになっており、通常は反応容器１０６を３７℃程度に保温している。なお、サンプルディスク１０４は、サンプル容器１０５を直接配置する場合のみならず、試験管上に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となっている。

試薬ディスク１０７も、第１の反応部１００等と同様に、左右に回転自在なユニットであり、試薬容器１０８は、生化学分析において分析対象となる複数の分析項目に対応する試薬を、それぞれ保持している。

サンプル分注プローブ１０３は、サンプル用シリンジポンプ１１０の動作に伴ってサンプルの吸引動作および吐出動作を実行する。同様に、試薬分注プローブ３０２は、試薬用シリンジポンプ（試薬シリンジ）３０３の動作に伴って各動作を実行する。サンプル用シリンジポンプ１１０および試薬用シリンジポンプ３０３は、微細な動作が可能であり、コンピュータ４００により制御され、分注精度を微量な値まで厳しく管理できるようになっている。

各サンプルのために分析すべき項目の情報は、キーボード４０１やブラウン管（ＣＲＴ）４０２の画面のような入力装置から入力される。なお、これは血液凝固分析時も同様である。また、この自動分析装置１の各ユニットの動作は、インターフェイス４０４を介してコンピュータ４００により制御される。

生化学分析時の各ユニットの動作について、さらに詳しく説明する。まず、サンプルディスク１０４の間欠回転に伴ってサンプル容器１０５はサンプル吸引位置へ移送され、停止中のサンプル容器１０５内にサンプル分注プローブ１０３が下降する。その下降動作に伴ってサンプル分注プローブ１０３の先端がサンプルの液面に接触すると、図示しない液面検出回路から検出信号が出力され、その出力に基づいてコンピュータ４００がサンプル分注アーム１０２の駆動部に下降動作を停止するように制御する。

下降後、サンプル分注プローブ１０３内に所定量のサンプルを吸引すると、サンプル分注プローブ１０３は、上死点と呼ばれる上昇限界位置まで上昇する。ここで、サンプル分注プローブ１０３がサンプルを吸引している間は、サンプル分注プローブ１０３とサンプル用シリンジポンプ１１０の流路間の圧力変動を、図示しない圧力検査回路で監視する。そして、吸引中の圧力変動に異常を発見した場合には、所定量が吸引されていない可能性が高いため、それに基づく分析データに対してアラームを発生させる。

次に、サンプル分注アーム１０２が水平方向に旋回し、第１の反応部１００上の反応容器１０６の位置でサンプル分注プローブ１０３を下降させ、保持していたサンプルを反応容器１０６内へ吐出する。

サンプルが吐出された反応容器１０６は、試薬添加位置まで移動する。そして、試薬分注アーム３０１の取り付けられた試薬分注プローブ３０２のサンプル分注アーム１０２およびサンプル分注プローブ１０３とほぼ同様な吸引および吐出動作により、試薬容器１０８から反応容器１０６へ所定量の試薬を分注する。

サンプルおよび試薬が加えられた反応容器１０６内の混合物は攪拌され、測定手段である光度計１１１位置へ移送されて図示しない光源からの透過光の吸光度が測定される。この透過光の測光信号は、Ａ／Ｄ変換器４０３を経由し、さらにインターフェイス４０４を介してコンピュータ４００に入り、分析項目の濃度が計算される。計算された分析結果は、インターフェイス４０４を介してプリンタ４０５に印字出力あるいはブラウン管４０２に画面出力するとともに、メモリ４０６としてのハードディスクに格納される。なお、出力および格納については、血液凝固分析時も同様である。

最後に、測定が終了した反応容器１０６は、洗浄機構１１２の位置へ移送され、洗浄シリンジ１１３により混合液が排出されるとともに、洗浄水が供給されて洗浄される。

一方、血液凝固分析時に使用されるユニットとしては、第２の反応部２００の他、血液凝固分析用のサンプル分注機構２０１、サンプルディスク２０４、試薬ディスク２０７、サンプル用シリンジポンプ２１０、反応容器供給部２１１、反応容器移送機構２１３、光源２１５、検出器２１６、反応容器廃棄部２１７等がある。また、試薬分注機構３００については既に述べたが、それ以外の構成として、血液凝固分析時にのみ使用する試薬の保温手段であるヒータ３０４が内蔵されている。

血液凝固分析時には、血液凝固分析用のサンプル分注機構２０１のサンプル分注アーム２０２およびサンプル分注プローブ２０３が、生化学分析用のサンプル分注機構１０１等と同様な動作により、左右に回転する血液凝固分析用のサンプルディスク２０４に配置されたサンプル容器２０５のサンプルを吸引する。そして、第２の反応部２００に配置された反応容器（試薬昇温が必要な項目用の反応容器）２０６に吐出する。

次に、試薬分注機構３００の試薬分注アーム３０１および試薬分注プローブ３０２により、血液凝固分析用の試薬ディスク２０７に配置された試薬容器２０８から試薬を吸引し、第１の反応部１００の反応容器１０６に一旦吐出する。そして、再び吸引して第２の反応部２００の反応容器２０６へ吐出する。

ここで、サンプル分注プローブ２０３は、サンプル用シリンジポンプ２１０の動作に伴ってサンプルの吸引動作および吐出動作を実行する。

また、反応容器２０６は、反応容器供給部２１１に保持され、その容器搬出口２１２から搬出される。搬出された反応容器２０６は、左右に回転する反応容器移送機構２１３の容器把持部２１４にて把持され、回転移動し、第２の反応部２００の所定の位置に設置される。なお、図１では説明の都合上、第２の反応部２００は反応容器移送機構２１３等から離れた位置に描かれているが、実際には反応容器移送機構２１３の稼動範囲に位置している。

試薬が反応容器２０６に吐出されると、この試薬吐出圧にて血液凝固反応が即時に開始される。つまり、光源２１５からの光を反応容器２０６へ照射し、散乱光をフォトダイオードなどの検出器２１６にて検出する。検出された測光信号は、生化学分析時の測光信号と同様の経路でコンピュータ４００に入り、凝固反応時間が計算され、結果が出力および格納される。

測定が終了した反応容器２０６は、反応容器移送機構２１３により移送され、反応容器廃棄部２１７へ廃棄される。

つづいて、血液凝固分析時の試薬分注方法について説明する。図２は、試薬昇温方法を説明する説明図である。なお、図２では便宜上、説明に不要な部材は省略している。

図２に示すように、試薬分注機構３００より吸引され、第１の反応部１００の反応容器１０６に一旦吐出された血液凝固分析用の試薬は、一定時間放置され、第１の反応部１００により３７℃に昇温される。その後、試薬分注機構３００により再度吸引されて第２の反応部２００の反応容器２０６に吐出されるが、この再吸引から吐出までは、ヒータ３０４を稼動させて試薬を３７℃に保温しながら行われる。なお、第１の反応部１００の反応容器１０６には、希釈等を行う前処理液用の容器を含んでいてもよい。また、ヒータ３０４は、試薬が試薬容器２０８から吸引されて第１の反応部１００の反応容器１０６に吐出されるまでの間も稼動させてもよい。

このように、本発明の自動分析装置１では、血液凝固分析時に、恒温槽として機能する第１の反応部１００にて血液凝固分析用の試薬を昇温させるので、試薬の量に影響されずに再現性良く昇温可能となる。

また、試薬分注機構３００のヒータ３０４で保温しながら吸引吐出するため、より安定した温度にて試薬の吐出が可能となり、温度管理が容易になる。

さらに、１分注サイクル毎に試薬を吸引し、試薬分注機構内のヒータでのみ昇温させる方法と比較すると、ヒータへ与える熱量が少なくて済み、処理能力の向上を図ることができる。

さらに、生化学分析時には試薬分注機構３００のヒータ３０４を稼動させない一方、血液凝固分析時に稼動させることで、生化学分析時に要請される微量分注の精度が容易になる。したがって、試薬分注機構３００の共用が可能となり、部品点数の削減、省スペース化が図れる。

さらに、血液凝固分析単独の分析装置では、試薬の昇温のために恒温槽を設けた装置がなかったため、反応部が恒温槽としても機能する生化学分析のユニットと組み合わせたことにより、相乗的な効果が得られる。

つづいて、試薬分注機構３００の試薬分注プローブ３０２による試薬吸引方法を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、試薬分注プローブの試薬吸引方法を説明する説明図である。

まず、図３（ａ）に示すように、血液凝固分析用の試薬２１８を保温するヒータ３０４は、試薬分注プローブ３０２内に内蔵されており、その先端より上方から高さ方向所定域に亘って配置され、プローブ先端には配置されないようになっている。

これにより、プローブ先端が温まらない構造となるので、温まった試薬分注プローブ３０２を試薬容器２０８に挿入しても、試薬２１８が劣化する懸念が解消できる。

そして、試薬分注プローブ３０２は、試薬容器２０８へ下降して試薬２１８を吸引した後に上昇するが、その際には図３（ｂ）に示すように、試薬分注プローブ３０２の先端まで試薬２１８が充填されている。したがって、この状態のまま分注を行えば、先端のヒータ３０４が配置されていない部分の試薬２１８は保温されず、その部分とヒータ３０４に接している部分とで温度差が発生してしまい、目的温度での安定した保温が困難となる。

そこで、図３（ｃ）に示すように、試薬吸引後、試薬分注プローブ３０２の先端からプローブ内に空気を吸引することにより、試薬２１８の液面を上昇させ、試薬２１８全体がヒータ３０４に接する位置へ移動させる。

これにより、試薬全体が保温されて温度差の発生を低減し、より再現性良く温度を制御することが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を、実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、本実施の形態では、第１の反応部１００において試薬を３７℃に昇温しているが、これとは異なる温度への昇温が必要な項目が生じた場合には、その温度に昇温してもよい。

また、試薬を第２の反応部２００の反応容器２０６に吐出する際に目的温度となっているのであれば、第１の反応部１００のみで試薬を昇温させ、試薬分注機構３００では保温を行わないようにしてもよい。

本発明は、血液等の成分を自動的に分析する自動分析装置に利用可能である。

１ 自動分析装置
１００ 第１の反応部
１０１ （生化学分析用の）サンプル分注機構
１０２ サンプル分注アーム
１０３ サンプル分注プローブ
１０４ （生化学分析用の）サンプルディスク
１０５ サンプル容器
１０６ 反応容器（試薬昇温が不要な項目用の反応容器）
１０７ （生化学分析用の）試薬ディスク
１０８ 試薬容器
１０９ 恒温水供給装置
１１０ （生化学分析用の）サンプル用シリンジポンプ（サンプルシリンジ）
１１１ 光度計
１１２ 洗浄機構
１１３ 洗浄用シリンジポンプ（洗浄シリンジ）
２００ 第２の反応部
２０１ （血液凝固分析用の）サンプル分注機構
２０２ サンプル分注アーム
２０３ サンプル分注プローブ
２０４ （血液凝固分析用の）サンプルディスク
２０５ サンプル容器
２０６ 反応容器（試薬昇温が必要な項目用の反応容器）
２０７ （血液凝固分析用の）試薬ディスク
２０８ 試薬容器
２１０ （血液凝固分析用の）サンプル用シリンジポンプ（サンプルシリンジ）
２１１ 反応容器供給部
２１２ 容器搬出口
２１３ 反応容器移送機構
２１４ 容器把持部
２１５ 光源
２１６ 検出器
２１７ 反応容器廃棄部
２１８ （血液凝固分析用の）試薬
３００ 試薬分注機構
３０１ 試薬分注アーム
３０２ 試薬分注プローブ
３０３ 試薬用シリンジポンプ（試薬シリンジ）
３０４ ヒータ
４００ コンピュータ
４０１ キーボード
４０２ ブラウン管（ＣＲＴ）
４０３ Ａ／Ｄ変換器
４０４ インターフェイス
４０５ プリンタ
４０６ メモリ

Claims (3)

1. 第１の反応容器を保温する恒温槽と、
   前記第１の反応容器に収容された混合液を分析する第１の反応部と、
   第２の反応容器に収容された混合物を分析する第２の反応部と、
   前記第２の反応容器に試薬を分注する試薬分注機構と、
   前記試薬分注機構に備えられたヒータと、
   前記第２の反応容器が保持される反応容器供給部から、前記第２の反応部の所定の位置に、前記第２の反応容器を移送する反応容器移送機構と、
   測定が終了した前記第２の反応容器を廃棄する反応容器廃棄部と、を備え、
   前記試薬分注機構は、前記第１の反応容器で昇温された試薬を吸引し、前記ヒータで保温した前記昇温された試薬を前記第２の反応容器に吐出す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、
   前記反応容器移送機構は、測定が終了した前記第２の反応容器を前記反応容器廃棄部に移送することを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１又は２に記載の自動分析装置において、
   前記第１の反応部では透過光の吸光度が測定され、
   前記第２の反応部では光源から前記第２の反応容器に照射された光の散乱光が検出されることを特徴とする自動分析装置。

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