説明

自動分析装置

【課題】
極微量の試料,試薬を精度良く分注することができる分析装置を提供する。
【解決手段】
試料、または試薬を反応容器に吐出する際、分注ノズルを反応容器底面に対して垂直に降ろして吐出し、その後分注ノズルを上方向に上げた場合に、分注ノズル外壁に試料が残ってしまう現象を回避する目的で、分注ノズルの角度を可変にして反応容器内壁に分注ノズル先端を接触させ、試料、または試薬を正確に吐出することを特徴とした分析装置を提供する。

【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、特に液体試料を分注ノズルを用いて所定量分注する機構を備えた自動分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液体試料を分注ノズルを用いて所定量分注する機構を備えた分析装置、特に試料と試薬を反応容器へ所定量分注,混合し、液体の特性(例えば光学的な特性)を測定することにより目的成分の濃度を算出する自動分析装置では、高い精度での試料・試薬の分注が要求される。
【0003】
特に、近年では試料や試薬の消費量を減らすことによる分析コストの低減が求められているが、このような微量の分析では、試料や試薬の分注量の誤差が測定結果に与える影響は一層大きくなる。例えば、反応液量(試料+試薬の液量)が100μLの場合、1μLの誤差は1%の影響を与える。一方、反応液量が10μLの場合には、1μLの誤差は10%の影響を与える。特許文献1に記載されている自動分析装置の試料の分注機構は、分注ノズルに液面検知機能を保有し、分注ノズルの先端を、採取する試料または試薬液に浸漬した後、シリンジ等によりノズル内へ液体を吸引している。吸引した試料または試薬は、反応容器底面に分注ノズルを接触させ吐出する。
【0004】
【特許文献1】特開平4−194755号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
試料や試薬の分注量の誤差に関して、上記における自動分析装置の分注方法では、吐出液が反応容器内にたまり、分注ノズルの先端が吐出液に浸漬する場合がある。その結果、分注ノズルが反応容器から離れる際に、浸漬していた分注ノズル外壁に吐出液が付着する問題が発生する可能性がある。特に分注する試料が極微量の場合、分注ノズルの外壁に付着した試料は分注精度に悪影響を与える。
【0006】
分注ノズル内部に吸引され、反応容器内に吐出される液体の量は、分注シリンジの動作量により制御できる。これに対し、分注ノズルの外壁に付着する液体の量は、液体の濡れ性,粘性等に左右されるため、一定に制御することは難しい。このことが、特に少量の試料または試薬を精度良く分注する上での妨げとなっていた。
【0007】
本発明は、試料または試薬を少量であっても精度良く分注できる分注機構を備えた自動分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
液体を分注する分注ノズルと、該分注ノズルにより液体を分注する反応容器と、を備えた自動分析装置において、前記反応容器内に前記分注ノズルが入った後、該反応容器の内壁に前記分注ノズルの少なくとも先端が接触するよう該反応容器と該分注ノズルの相対位置を変化させる相対位置変化手段を備えた自動分析装置。
【0010】
相対位置の変化は、分注ノズルを傾けるか、あるいは反応容器を傾けることにより実行できる。分注ノズルは1つの容器に入った液体を別の容器に所定量移し替える動作であるが、一般的に分注ノズルを上記別の容器に移し替える場合は、分注ノズルを該別の容器の上方に移動させた後、降下させて分注ノズルを反応容器内に入るようにする。降下の時点で、分注ノズルと反応容器が接触するような相対関係にある場合、降下の際に分注ノズルが反応容器の入口に接触して分注ノズルが曲がってしまう可能性もある。そのため、本発明では分注ノズルが反応容器の所定位置まで降下した後に、分注ノズルまたは反応容器を傾斜させることにより、反応容器の内壁、好ましくは側壁に接触するように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、分注ノズルの外壁に試料または試薬が付着することを防止し、極微量の試料または試薬を精度良く分注することが可能である。その結果、極微量の試料,試薬を使用しての分析が可能となり、試料,試薬の消費量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
反応容器内に試料または試薬を吐出する際に、吐出液に分注ノズルが浸漬しないように反応容器の内壁に試料、または試薬を吐出する方法はいくつか考えられる。
【0013】
予め分注ノズルを反応容器底面の垂直方向に対して斜めに装着し、反応容器内壁に試料を吐出する方法も考えられる。しかし、分注ノズルを斜めに傾けたままノズルを上下に移動する場合、反応容器内壁に接触させることは、非常に高精度な位置精度が要求されるために現実的ではない。また、ノズルを斜めに装着したまま上下する場合、反応容器の開口部と深さとの比により、特に反応容器が深い場合、任意の高さで試料を吐出することは困難である。さらに、この場合は、任意の高さで吐出するために、あらかじめ斜めにする角度を吐出量に応じて変化させた後、容器内へノズルを上下させることになる。しかし、前述のように、反応容器内壁へ接触させるためには位置精度の問題から、分注ノズルを反応容器内壁から離れた状態で反応容器内へ挿入し、その後、分注ノズルを横方向に移動させて反応容器内壁へ接触させることになる。この場合、一連の分注動作は、1.分注ノズルの角度調整、2.下降、3.接触の3つの動作になり、本発明の1.分注ノズルの下降、2.角度調整の2つの動作よりも1動作多く、スループットを低下させる問題がある。
【0014】
また、反応容器内壁に対し、分注ノズル先端が斜めに接触する方法として、反応容器の底面を球状にすることも考えられる。しかし、底面形状および位置精度の問題から、任意の高さで反応容器内壁に分注ノズルを接触して試料を吐出するのは困難である。このような種々の課題を解決する手段を検討し、本発明に至った。
【0015】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【0016】
図1は本発明を適応した自動分析装置の一実施形態を示すブロック図である。本発明が対象とする自動分析装置は、試料,試薬等の液体を分注ノズルを用いて所定量採取する機構を備えたものである。分注量がマイクロリットルオーダーの極微小の場合に、本発明は特に顕著な効果がある。以下では血液,尿等の生体試料の分析を行う臨床検査用自動分析装置を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0017】
分析装置1は、試薬ディスク2とその同心円状に配置された試薬容器3,反応ディスク4とその同心円状に配置された反応容器5,試料分注機構6,試薬ディスク7と同心円状に配置された種々の試薬が入った試薬容器8,試薬分注機構9,攪拌機構10,光源11,多波長計12,A/Dコンバータ13,反応容器洗浄機構14,分注ノズル洗浄機構15を備える。
【0018】
分析装置1による分析は以下の順に従い実施される。まず、試料分注機構6が、被分析試料を試料容器3から反応容器5へと分注する。次に、試薬分注機構9が、分析に使用する試薬を試薬容器8から反応容器5へと分注する。続いて、攪拌機構10による混合液の攪拌を行う。光源11から発生し、混合液の入った反応容器を透過した光は、多波長光度計12により測定され、A/Dコンバータ13を介してインターフェイス17に送信される。コンピュータ18による演算の結果、得られた測定結果は、記憶手段19に保存されると共に、表示部20に表示される。分注ノズル洗浄機構15は、試料分注機構6、および試薬分注機構9が、試料または試薬の分注を行うごとに、分注ノズルの先端を洗浄する。また、反応後の反応容器5は、反応容器洗浄機構14によって洗浄され、次の反応に繰り返し使用される。これら分析装置の動作機構は、全て通信手段16,インターフェイス17を介してコンピュータ18によって制御される。
【0019】
図2は本発明を適用した自動分析装置における、一連の試料吐出フローを示す図である。試薬吐出動作についても、同様の形態で本発明を適用することができる。以下、全ての試料吐出に関する記述は、試薬吐出に関しても同様に適用することが可能である。
【0020】
まず、試料を分注した後の分注ノズル21が反応容器5の内部に垂直に下りてくる。次に分注ノズル21を傾け、分注ノズル21先端を反応容器5の内壁に接触させる。接触後、試料を吐出し、元の角度に分注ノズル21を戻し、反応容器5から引き上げる。反応容器5の内壁には吐出した試料22が残る。
【0021】
前記分注ノズルの角度を可変にする手段については、該分注ノズルの本体に取り付けたベルトレールと動力源とをベルトで連結することが望ましい。動力源がベルトを回転させ、反応容器の内壁に該分注ノズル先端が接触するまで分注ノズルの角度を可変にさせることを特徴とする。
【0022】
前記分注ノズルの断面形状に関して円形,多角形等の制限は設けない。
【0023】
前記分注ノズルに関しての先端形状の断面図を図3に示す。該分注ノズルの先端の形状は、先端が曲がったもの(図3a),平らなもの(図3b),斜めにカットしたもの(図3c,d),分注ノズルの側面をカットしたもの(図3e,f)などその形状に制限は設けない。分注ノズルを斜めに傾ける際、ノズル先端の形状が平らな場合は、ノズルの取り付け角度によらずノズルを傾けても良い。一方、ノズルを斜めにカットした形状では、カットした面と反応容器内壁が平行な場合、分注ノズルが反応容器内壁に接触したときに、吸引液吐出口を塞いでしまう可能性がある。したがって、分注ノズルを斜めにカットした場合は、分注ノズルを傾けた際にノズル先端のカット側面に対し水平(図4a)、またはカット先端方向(図4b)に反応容器の内壁が接触するようにノズルを取り付けても良い。
【0024】
ノズルを傾ける機構の動力源はモーターが一般的であり、ノズル上部に設置し、モーター軸の延長上にノズル角度の調整軸を設置するダイレクトドライブの機構が考えられる。その例を図5に示す。この構成は、ノズル角度調整のための機構を簡素化できる利点がある。一方、モーターというそれなりに重量のある部品が分注ノズル上部にあることから、分注機構を回転する際に慣性力が大きくなり、精密な動作制御が困難になる場合がある。この問題に対しては、ノズルを傾ける動力源であるモーターを分注機構の支柱側に設置することにより、解決することが可能である。この場合、モーター軸とノズル角度の調整軸とをベルト,ギア、またはクランクで連結することができる。その例を図6,図7に示す。
【0025】
図6は分注ノズル装置内部のベルト式ノズル傾斜機構を横方向から見た図である。試料分注機構6の内部には、分注ノズル21を接続したベルトレール27を持つ分注ノズル可動体24とベルトレール28を持つモーター26がベルト25で連結されており、モーター26の動力によって分注ノズル21の傾きが可変になる。
【0026】
また、ベルトレール27,ベルトレール28がギアであれば、ベルト25はギアベルトにしてもよい。
【0027】
図7は分注ノズル装置内部のクランク式ノズル傾斜機構を横方向から見た図である。試料分注機構6の内部には、ノズル傾斜支点29,クランク支柱接続部30を備えた分注ノズル21とノズル傾斜支点29,クランク支柱接続部32を持つクランクモーター33とがクランク支柱31で連結されており、クランクモーター33の動力によって分注ノズル21の傾きが可変になる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明を適用した自動分析装置の、一実施形態を示した図である。
【図2】本発明を適用した自動分析における、一連の試料吐出フローを示す図である。
【図3】本発明における、分注ノズル先端の形状の実施例を示した図である。
【図4】本発明における、反応容器側面と先端を斜めにカットした分注ノズルの接触位置の実施例を示した図である。
【図5】本発明における、分注ノズル装置内部の傾斜機構の別の実施例(モーター直結方式)を示した図である。
【図6】本発明における、分注ノズル装置内部のノズル傾斜機構の一実施形態を横方向から見た図である。
【図7】本発明における、分注ノズル装置内部の傾斜機構の別の実施例(クランク方式)を示した図である。
【符号の説明】
【0029】
1 分析装置
2 試料ディスク
3 試料容器
4 反応ディスク
5 反応容器
6 試料分注機構
7 試薬ディスク
8 試薬容器
9 試薬分注機構
10 攪拌機構
11 光源
12 多波長光度計
13 A/Dコンバータ
14 反応容器洗浄機構
15 分注ノズル洗浄機構
16 通信手段
17 インターフェイス
18 コンピュータ
19 記憶手段
20 表示部
21 分注ノズル
22 試料
23 吸引液吐出部
24 分注ノズル可動体
25 ベルト
26 モーター
27 ベルトレール(分注ノズル可動体側)
28 ベルトレール(モーター側)
29 ノズル傾斜支点
30 クランク支柱接続部(分注ノズル側)
31 クランク支柱
32 クランク支柱接続部(クランクモーター側)
33 クランクモーター
34 クランクモーター支点
35 分注ノズル可動モーター

【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を分注する分注ノズルと、
該分注ノズルにより液体を分注する反応容器と、
を備えた自動分析装置において、
前記反応容器内に前記分注ノズルが入った後、該反応容器の内壁に前記分注ノズルの少なくとも先端が接触するよう該反応容器と該分注ノズルの相対位置を変化させる相対位置変化手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項2】
液体を分注する分注ノズルと、
該分注ノズルにより液体を分注する反応容器と、
を備えた自動分析装置において、
前記反応容器内で前記分注ノズルが該反応容器内壁に接触するよう該反応容器の角度を可変にする可動手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項3】
液体を分注する分注ノズルと、
該分注ノズルにより液体を分注する反応容器と、
を備えた自動分析装置において、
前記反応容器内に前記分注ノズルが入った後、該分注ノズルが該反応容器内壁に接触するよう該反応容器を傾ける傾斜手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項4】
請求項2記載の自動分析装置において、
前記可動手段の駆動源を前記分注ノズルを支持する支持手段近傍に設置したことを特徴とする自動分析装置。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の自動分析装置において、
前記分注ノズルが、接触する反応容器内壁側に曲がっていることを特徴とする自動分析装置。
【請求項6】
請求項3に記載の自動分析装置において、
前記反応容器の予め指定した位置まで前記分注ノズルが降下した後に、前記傾斜手段により該分注ノズルの角度を可変にすることを特徴とする自動分析装置。
【請求項7】
請求項3記載の自動分析装置において、
前記分注ノズルが前記反応容器内の液体の液面に接触したことを検知した後に、前記傾斜手段により該分注ノズルの角度を変えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項8】
請求項1〜3のいずれかに記載の自動分析装置において、
前記反応容器の内壁が、反応容器の側面であることを特徴とする自動分析装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate


【公開番号】特開2009−145143(P2009−145143A)
【公開日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−321485(P2007−321485)
【出願日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【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)】