説明

反応容器,その製造方法,反応容器の製造装置、及び反応容器を備えた自動分析装置

【課題】
将来の極微量化された反応液量においても、気泡付着抑制と液残り低減を両立し安定した分析性能を保持した反応セル、その反応セルを用いた自動分析装置,反応セルの親水化処理方法を提供する。
【解決手段】
反応セルの内側に挿入する第1の電極と反応セルの底側に配置する第2の電極を備え、第1の電極と第2の電極との間に電圧を印加することで第1の電極と第2の電極間に放電を発生させることで、大きな気泡が付着しやすいセル底およびセル底四隅だけを部分的に親水化する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、血液,尿などの生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置に係り、特に、生体サンプルと試薬を反応させる反応容器、及びそれを備えた自動分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動分析装置の分野では、分析項目数の増大に伴い、単項目に割り振ることのできるサンプル量が少量化し、微量サンプルの分析がルーチン的に行われるようになってきた。サンプルが微量化できれば、1回当たりの分析に使用する試薬量を低減することができるので、分析コストが低減できる。また、分析に使用した廃液量も削減することができる。
【0003】
液量低減にあわせて反応容器(以下、反応セルと呼称する)の小型化が進んでいる。反応セルの小型化により、反応セル内を通過する測光面の面積も小さくなるが、その場合、従来の自動分析装置では問題にならなかった、反応液中の気泡の存在が問題となってきた。すなわち、測光のための光ビームが反応液中の気泡に当たると、光が乱反射されるため測光に悪影響を与え、場合によっては測定が出来なくなることが懸念された。
【0004】
この問題を解決するため、特許文献1では、反応容器の内面をオゾン処理を用いて親水化処理することが提案されている。
【0005】
また、特許文献2では、反応セル内の透光部分とその近傍のみ、濡れ性が良くなるよう表面処理を行う方法が提案されている。
【0006】
【特許文献1】特開2005−77263号公報
【特許文献2】特開2006−125897号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
透光部分とその近傍のみの親水化により、透光部分とその近傍の親水化された部分に付着する気泡は減少する。しかし反応セルの小型化に伴って、測光領域と非測光面あるいは反応セル底が近接した場合は、反応セル側面および底面に付着した気泡が光軸に干渉する可能性がある。
【0008】
本発明の目的は、反応セルが小型化しても反応液中の気泡により測定に影響が生じないような反応セル、及びそれを用いた自動分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するための手段は以下の通りである。
【0010】
反応セルの底面と側面の角部に親水化処理を施した反応セル。反応セルの底面と側面の角部に親水化処理を施すためのプラズマ放電電極構造を備えた親水化処理装置,親水化処理方法。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、将来の反応液量微量化の際にも、反応セル内面に気泡が付着することを防止でき信頼性の高い分析測光ができる。さらに反応液量微量化の際に懸念されるキャリーオーバの問題も同時に解決することができ、分析精度の向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
反応セルの内表面を親水化すると、気泡の付着は防止できるが、水が表面から離れにくくなる為、液残りが発生する可能性がある。反応セルの内表面の親水化する面積を小さくすることで、液残り量を少なくすることができると考えられるため、大きな気泡が付着しやすい箇所を親水化することが望ましい。
【0013】
セル内気泡付着低減の研究の過程で小さな気泡が付着しやすい面は透光面や側面などの平面部であり、大きな気泡が付着しやすい面はセル底およびセル底四隅であることがわかってきた。気泡は界面エネルギーが最小になる様に変形するが、平面部分に付着した場合より角部分に付着した方が気泡の表面積が小さくなり、角部分で安定するためであると考えられる。
【0014】
そこで、従来の透光面のみに限定した親水化ではなく、セル底面、特にセル底面と側面に挟まれた角部を積極的に親水化する。
【0015】
そのため、本発明においては、親水化プロセスにおいて、反応セルの内側に挿入する第1の電極と、反応セルの底側に配置する第2の電極と、第2の電極と一体構造をなす反応セルの外側に対向する第3の電極を備え、第1の電極と第2および第3の電極との間に電圧を印加することで第1の電極と第2および第3の電極間にプラズマ放電させる方法を用いる。
【0016】
反応セルの外側に対向する第3の電極だけでなく、反応セル底側にも第2の電極を設けることで、反応セル底面にも放電を発生させることができ、反応セル底面の親水化が可能となる。
【0017】
更に、反応セルの外側に対向する第3の電極の高さを下げたり、第3の電極を無くしたりすることで親水化する面積を小さくすることが可能である。
【0018】
さらに親水化する面積を小さくし液残り量を少なくしたい場合は、第2の電極をセル底中心部分とセル底四隅部分に突起を設けた形状とする、または第1の電極および第2の電極に局所的に絶縁体部品を取り付けた構造とする。
【0019】
放電現象は突起部分に向かって集中して発生するため、親水化する箇所を気泡が付着しやすいセル底およびセル底四隅のみに限定することができる。
【0020】
本発明の実施例を以下、図面を用いて説明する。
【実施例1】
【0021】
本実施形態に係る自動分析装置は、図1に示すように、主として、サンプルディスク1,試薬ディスク2,反応ディスク3,反応槽4,サンプリング機構5,ピペッティング機構6,攪拌機構7,測光機構8,洗浄機構9,表示部10,入力部11,記憶部12,制御部13を備えて構成されている。
【0022】
図1において、サンプルディスク1には、採取したサンプルが入れられた複数の試料容器16が、円形ディスク17の円周上に固定されて並べられており、円形ディスク17は、図示しないモータや回転軸等から構成される駆動機構により、位置決め可能に周方向回転する。
【0023】
また、図1において、試薬ディスク2には、サンプルと混合して反応させるための試薬が入れられた複数の試薬ボトル18が、円形ディスク19の円周上に固定されて並べられており、その周囲は、温度制御された保冷庫20になっている。また、円形ディスク19は、図示しないモータや回転軸等から構成される駆動機構により、位置決め可能に周方向回転する。
【0024】
また、図1において、反応ディスク3には、サンプルおよび試薬を入れるための反応容器21を保持した反応セルホルダ22が、複数取り付けられており、駆動機構23により、周方向回転と停止とを一定サイクルで繰り返して、反応セル21を間欠移送する。
【0025】
また、図1において、反応槽4は、反応セル21の移動軌跡に沿って設置され、サンプルと試薬の化学反応を促進するために、例えば、温度制御された恒温水により、反応セル21内の反応液を一定温度に制御する恒温槽である。反応セル21は反応槽4内を移動する。
【0026】
また、図1において、サンプリング機構5は、プローブ24と、支承軸25に取り付けられたアーム26と、支承軸25を回転中心にサンプルディスク1と反応ディスク3との間を往復可能にする駆動機構とを備えて構成され、予め定められたシーケンスに従って、サンプルディスク1の回転と共に定位置に移送されてくる試料容器16内のサンプルを、反応セル21に供給する。同様に、ピペッティング機構6は、プローブ27と、支承軸28に取り付けられたアーム29と、支承軸28を回転中心に試薬ディスク2と反応ディスク3との間を往復可能にする駆動機構とを備えて構成され、予め定められたシーケンスに従って、試薬ディスク2の回転と共に定位置に移送されてくる試薬ボトル18内の試薬を、反応セル21に供給する。なお、試料容器16および試薬ボトル18の各々には、異なる種類のサンプルおよび試薬が入れられており、必要量が反応セル21に供給される。
【0027】
また、図1において、攪拌機構7は、その位置(攪拌位置)に移送されてきた反応セル21の側面から音波を照射することで、反応セル21内のサンプルおよび試薬を撹拌して混合する非接触攪拌機構であり、攪拌位置で反応セル21の側面から音波を照射可能になる位置に固定した固定部30と、圧電素子を駆動する圧電素子ドライバ14と、攪拌機構コントローラ15とも含み構成される。攪拌機構コントローラ15は、制御部13に接続され、圧電素子ドライバ14を駆動すると共に、攪拌機構7全体を制御する。
【0028】
また、図1において、測光機構8は、図示していないが、光源と、光度計と、レンズと、測光信号処理部とを備えて構成され、反応セル21内の反応液の吸光度を測定するなど、サンプルの物性を光で測定する。洗浄機構9は、複数のノズル31と、その上下駆動機構32とを備えて構成され、反応セル21内の反応液を吸引し、洗浄液を吐き出し、その位置(洗浄位置)に移送されてきた反応セル21を洗浄する。
【0029】
また、図1において、表示部10は、分析項目や分析結果等の各種画面表示を行い、入力部11は、分析項目等の各種情報の入力を行う。また、記憶部12は、各機構を制御するための予め定めたシーケンス(プログラム)や分析項目等の各種情報を記憶している。
【0030】
本実施形態に係る自動分析装置は、上記に記載のほかに、シリンジやポンプ等を構成要素として持ち、それらも含め、全て、記憶部12に記憶されているシーケンスに従って、制御部13により制御される。
【0031】
以上のように構成された自動分析装置の動作について、以下に説明する。
【0032】
まず、洗浄機構9により洗浄された反応セル21が、反応ディスク3の駆動によって試料注入位置に移送されてくると、サンプルディスク1が回転し、サンプルが入った試料容器16をサンプリング位置に移送する。試薬ディスク2も、同様に、所望の試薬ボトル18をピペッティング位置へ移送する。
【0033】
続いて、サンプリング機構5が動作し、プローブ24を用いて、サンプリング位置に移送されてきた試料容器16から、試料注入位置に移送されてきた反応セル21へサンプルを注入する。サンプルが注入された反応セル21は、試薬注入位置に移送され、ピペッティング機構6の動作により、試薬ディスク2上のピペッティング位置に移送されてきた試薬ボトル18から、試薬注入位置に移送されてきた反応セル21へ試薬が注入される。
【0034】
その後、反応セル21は、攪拌位置に移送され、攪拌機構7により、サンプルおよび試薬の攪拌が行われる。
【0035】
攪拌が完了した反応液は、反応セル21が光源と光度計との間を通過する際に、測光機構8により吸光度が測定される。この測定は、数サイクル間行われ、測定が終了した反応容器21は、洗浄機構9により洗浄される。
【0036】
このような一連の動作が、各反応セル21に対して実行され、本実施形態に係る自動分析装置による分析が行われる。
【0037】
さて、反応セル21の製造方法において、本実施形態の特徴となる点について図2から図9を用いて説明する。本実施形態は成型された反応セル21に対する表面処理の製法に係る。
【0038】
図2に反応セル21の透光面36だけでなく底面を積極的に親水化した例を示す。
【0039】
反応セル21の内側に第1の電極33を挿入し、反応セル21の底側に第2の電極34を配置する。第2の電極34は反応セル外側に対向する第3の電極35と一体をなす構造になっている。第1の電極33を高圧電源の高圧側に接続し、第2の電極34および第3の電極35を接地する。第1の電極33と第2の電極34,第3の電極35との間に電圧を印加して、電極間に放電を発生させる。放電により生成した活性酸素種などの反応性の高いラジカルを利用して、反応セル底40および反応セル透光面36に対して親水性を付与する。
【0040】
反応セル底40をより積極的に親水化したい場合は、先端における水平断面が矩形形状をなす第1の電極44を用いても良い。
【0041】
安定した放電を得るために螺旋状の第1の電極43を用いたり、中空かつ開口部を有する第1の電極を用いて希ガスを導入したりしても良い。
【0042】
所望の領域以外が親水化され、品質にばらつきが生じるような場合は、中空かつ開口部を有する第1の電極を用いて、吸引装置などと接続しオゾンを排出したり、不活性ガスを導入したりすることで局所的な親水化を明確にしても良い。
【0043】
図3に示すように反応セル底40の外側に成型時に形成される突起38が存在したり、単純な平面形状でなかったりした場合、第2の電極34をこれらの形状に沿った形状にしても良い。
【0044】
キャリーオーバ量を少なくするため親水化する面積を小さくしたい場合は、図4のように反応セル外側に対向する第3の電極35の高さを測光範囲42の下端より低くしても良い。
【実施例2】
【0045】
図5に反応セル外側に対向する第3の電極35を無くした例を示す。
【0046】
反応セル21の内側に第1の電極33を挿入し、反応セル1の底側に配置する第2の電極34を配置する。第1の電極33を高圧電源の高圧側に接続し、第2の電極34を接地する。第1の電極33と第2の電極34との間に電圧を印加して、電極間に放電を発生させる。放電により生成した活性酸素種などの反応性の高いラジカルを利用して、反応セル底40を酸化し、セル底40のみに親水性を付与する。
【0047】
ただし、突起部分に集中して強く放電する性質上、反応セル底40の四隅部分に強く親水性が付与される。親水性を均一に付与したい場合は対向する第2の電極34を第1の電極33に対し十分に大きくし、平面部分のみに放電するようにする。
【0048】
また、突起部分に集中して強く放電する性質を逆に利用し、所望の部分に第2の電極34の角部分を配置することで意図的に一部分のみに親水性を付与することも可能である。
【0049】
図6に示すように反応セル底40の外側に成型時に形成される突起38が存在したり、単純な平面形状でなかったりした場合、第2の電極34をこれらの形状に沿った形状にしても良い。
【実施例3】
【0050】
図7に局所的な親水化を積極的に実施した例を示す。反応セル21の内側に第1の電極33を挿入し、反応セル21の底側に第2の電極45を配置する。第2の電極45の形状は突起状とし、第1の電極33先端と親水化したい箇所を結んだ直線の延長線上に配置する。第1の電極33を高圧電源の高圧側に接続し、反応セル21の底側に配置する第2の電極45を接地する。第1の電極33とセル底に配置した第2の電極45との間に電圧を印加して、電極間に放電を発生させる。放電により生成した活性酸素種などの反応性の高いラジカルを利用して、所望の領域に親水性を付与する。
【0051】
大きな気泡の付着のみを抑制したい場合は、第1の電極33先端と反応セル底40四隅を結んだ直線の延長線上に4つの突起状の第2の電極45を配置し、反応セル底40四隅のみを親水化すれば良い。
【0052】
反応セル底40の内面形状によっては、セル底40中心に大きな気泡が付着することがあるため、反応セル中心の底側にも突起状の第2の電極45を配置し、反応セル底中心の親水化を実施しても良い。
【実施例4】
【0053】
図8に局所的な親水化を積極的に実施した例を示す。反応セル21の内側に第1の電極33を挿入し、反応セル21の底側に第2の電極を配置する。第2の電極の形状は四角形状とし、四角形状の第2の電極46の角部分を第1の電極33先端と親水化したい箇所を結んだ直線の延長線上に配置する。第1の電極2を高圧電源の高圧側に接続し、セル底に配置する第2の電極46を接地する。第1の電極2とセル底に配置する第2の電極46との間に電圧を印加して、電極間に放電を発生させる。放電により生成した活性酸素種などの反応性の高いラジカルを利用して、親水性を付与する。
【0054】
大きな気泡の付着のみを抑制したい場合は、第1の電極33先端と反応セル底40四隅を結んだ直線の延長線上に4つの四角形状の第2の電極46の角部分を配置し、反応セル底40四隅のみを親水化すれば良い。
【0055】
反応セル底40の内面形状によっては、セル底40中心に大きな気泡が付着することがあるため、反応セル中心の底側に突起状の第2の電極45を配置し、反応セル底中心の親水化を実施しても良い。
【実施例5】
【0056】
図9に局所的な親水化を積極的に実施した例を示す。反応セル21の内側に第1の電極33を挿入し、反応セル21の底側に第2の電極47を配置する。第2の電極47は親水化したくない箇所に絶縁体部品41を覆った構造とする。第1の電極33を高圧電源の高圧側に接続し、対向する第2の電極41を接地する。第1の電極33と第2の電極41との間に電圧を印加して、電極間に放電を発生させる。放電により生成した活性酸素種などの反応性の高いラジカルを利用して、親水性を付与する。
【0057】
大きな気泡の付着のみを抑制したい場合は、第1の電極33先端と反応セル底40四隅を結んだ直線の延長線上の領域以外の領域を絶縁体で覆い、反応セル底40四隅のみを親水化すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明の実施形態に係る自動分析装置の構成を示す斜視図。
【図2】本発明の第1の実施例を示す電極構成図1。
【図3】本発明の第1の実施例を示す電極構成図2。
【図4】本発明の第1の実施例を示す電極構成図3。
【図5】本発明の第2の実施例を示す電極構成図1。
【図6】本発明の第2の実施例を示す電極構成図2。
【図7】本発明の第3の実施例を示す電極構成図。
【図8】本発明の第4の実施例を示す電極構成図。
【図9】本発明の第5の実施例を示す電極構成図。
【符号の説明】
【0059】
1 サンプルディスク
2 試薬ディスク
3 反応ディスク
4 反応槽
5 サンプリング機構
6 ピペッティング機構
7 攪拌機構
8 測光機構
9 洗浄機構
10 表示部
11 入力部
12 記憶部
13 制御部
14 圧電素子ドライバ
15 攪拌機構コントローラ
16 試料容器
17,19 円形ディスク
18 試薬ボトル
20 保冷庫
21 反応セル
22 反応セルホルダ
23 駆動機構
24,27 プローブ
25,28 支承軸
26,29 アーム
30 固定部
31 ノズル
32 上下駆動機構
33 第1の電極
34 セル底に配置する第2の電極
35 反応セルに対向する第3の電極
36 反応セル透光面
37 反応セル側面
38 反応セル底突起
39 反応セル底形状に沿った第2の電極形状
40 反応セル底
41 絶縁体部品
42 測光範囲
43 螺旋状の第1の電極
44 先端矩形状の第1の電極
45 突起状の第2の電極
46 四角形状の第2の電極
47 絶縁体で覆った構造の第2の電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自動分析装置用の反応セルの製造方法であって、
前記反応セルの内側に第1の電極を挿入するステップと、
前記反応セルの底側に配置した第2の電極と、該第2の電極と一体構造をなした前記反応セルの外側に対向する第3の電極との間に電圧を印加して第1の電極と、第2および第3の電極間にプラズマ放電を発生させるステップと、
を含むことを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項2】
請求項1記載の反応セルの製造方法において、
前記第2の電極が前記反応セルの底外側形状に沿った形状であることを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項3】
請求項1記載の反応セルの製造方法において、
前記第2の電極が、前記第1の電極の先端と親水化したい箇所を結んだ直線の延長線上に先端がある突起を備えたことを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項4】
請求項2記載の反応セルの製造方法において、
前記第2の電極が四角形状であり、四角形状の角部分を第1の電極と親水化したい箇所を結んだ直線の延長線上に備えたことを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項5】
請求項3記載の反応セルの製造方法において、
前記突起が反応セルの底面中心の略垂直下方に位置付けることを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項6】
請求項2記載の反応セルの製造方法において、
前記第1の電極または第2の電極を部分的に絶縁体部品で覆った状態で前記プラズマ放電を発生させることを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項7】
請求1〜6のいずれかに記載の反応セルの製造方法において、
前記第1の電極の少なくとも先端の水平断面が矩形形状であることを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項8】
請求項1〜6のいずれかに記載の反応セルの製造方法において、
前記第1の電極が螺旋状の突起を備えたことを特徴とする反応セルの製造方法。
【請求項9】
底面と側面の角部が親水化されていることを特徴とする自動分析装置用反応セル。
【請求項10】
底面から測光範囲の下端までの領域のみが親水化されていることを特徴とする自動分析装置用反応セル。
【請求項11】
底面のみが親水化されていることを特徴とする自動分析装置用反応セル。
【請求項12】
請求項9〜11のいずれかに記載の自動分析装置用反応セルを備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項13】
自動分析装置用の反応セルの製造装置であって、
前記反応セルの内側に挿入する第1の電極と、
前記反応セルの底側に配置した第2の電極と、
該第2の電極と一体構造をなす前記反応セルの外側に対向する第3の電極と、
第1の電極と、第2および第3の電極間にプラズマ放電を発生させるプラズマ放電発生装置と、
を備えたことを特徴とする反応セルの製造装置。
【請求項14】
請求項13記載の反応セルの製造装置において、
前記第2の電極が、前記第1の電極の先端と、前記反応セルの、親水化したい箇所を結んだ直線の延長線上に先端がある突起を備えたことを特徴とする反応セルの製造装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2009−257851(P2009−257851A)
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−105230(P2008−105230)
【出願日】平成20年4月15日(2008.4.15)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】