JP5220647B2 - 自動分析装置 - Google Patents

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Description

本発明は、血清や尿等の生体試料の定性・定量分析を行う自動分析装置に関する。
自動分析装置は、測定対象試料（例えば、血清や尿などの生体試料、或いは、それらと試薬との混合液）などの物性を測定することにより、その測定対象試料の分析を行うものである。
このような自動分析装置においては、一般的に、測定対象試料（例えば、測定対象の試料と試薬の混合液である反応液）をプローブを用いて吸引し、分析部まで搬送する。この場合、プローブ外壁に付着した反応液の他の吸引対象への持ち込み（クロスコンタミネーション）を抑制するという観点から反応液に対するプローブ先端の浸漬量が出来るだけ少なくなるように管理する必要があるが、そのためにはプローブに対する反応液の液面位置を検出する必要がある。
反応液の液面位置を検出する従来技術としては、プローブを電極として構成すると共に活電部として働かせ、接地された反応液容器（つまり、接地された反応液）との間の静電容量を検出し、その静電容量の変化を観察することによりプローブに対する反応液の液面位置を検出するものが知られている（特許文献１等参照）。
特開２００１−４６４２号公報
自動分析装置における分析精度の大幅な向上に伴い、分析結果に影響を与える種々の要因の分析結果への影響度合が大きくなっている。
上記従来技術においては、プローブに接続された流路によって反応液を分析部に搬送する構成の場合、液面検出用の回路からプローブ及び流路中の反応液を介して分析部に電気的変動（例えば、電気信号や電気的ノイズなど）が影響し、正確な分析結果が得られないことが懸念される。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、電気信号やノイズによる分析結果への影響を抑制する自動分析装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、測定対象の試料と試薬とを入れて反応させる反応容器と、前記反応容器から前記反応液を吸引するプローブと、前記プローブで吸引した反応液の特性を電気的方法により分析する分析部と、前記プローブと前記分析部とを接続し、前記プローブに吸引された反応液を前記分析部に搬送する搬送流路と、前記反応容器と前記プローブのそれぞれと信号線路により接続され、前記プローブと前記反応容器の間の電気的な信号から前記反応液中の液面位置を検出する検出手段と、前記分析部において電気的方法により前記反応液を分析する際に、前記検出手段から前記分析部への電気的変動の伝達を遮断する遮断手段とを備えたものとする。
本発明においては、電気信号やノイズによる分析結果への影響を抑制することができる。
本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の液面検出部の液面検出装置の構成を示す概略図である。 分析処理における自動分析装置の各部の動作を示すタイミングチャートである。 図３に示した時点ｔ１における自動分析装置の状態を示す概略図である。 図３に示した時点ｔ２における自動分析装置の状態を示す概略図である。 図３に示した時点ｔ３における自動分析装置の状態を示す概略図である。 図３に示した時点ｔ４における自動分析装置の状態を示す概略図である。 図３に示した時点ｔ５における自動分析装置の状態を示す概略図である。 図３に示した時点ｔ６における自動分析装置の状態を示す概略図である。
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を示す概略図である。
図１において、自動分析装置は、測定対象試料２（例えば、測定対象の試料と試薬とを混合した反応液）を反応させる反応容器１と、反応液（測定対象試料）２を分析する分析部６と、反応容器１から反応液２を吸引するプローブ４と、プローブ４により吸引された反応液２を分析部６に搬送する搬送部７０と、プローブ４に対する反応液２の液面位置を検出する液面検出部８０と、自動分析装置全体の動作を制御する制御部１２とを備えている。
反応容器１は、試薬と試料とを混合した反応液２を収容するものであり、制御部１２からの駆動信号に基づいて反応容器１を水平方向および垂直方向に駆動する駆動機構３を備えている。また、反応容器１は導電性の部材で形成され、後述する液面検出部８０の液面検出装置１３と伝送線１ａにより電気的に接続されている。
プローブ４は、反応容器１に収容された反応液２に浸漬されてその反応液２を吸引するものであり、制御部１２からの駆動信号に基づいてプローブ４を水平方向および垂直方向に駆動する駆動機構５を備えている。また、プローブ５は導電性の部材で形成され、後述する液面検出部８０の液面検出装置１３と伝送線４ａ，４ｂにより電気的に接続されている。但し、伝送線４ａ，４ｂ間の電気的接続は、後述するスイッチ１５により接続と切断が切り換えられる。
液面検出部８０は、伝送線１ａ及び伝送線４ａ，４ｂを介して得られる反応液２とプローブ４の間の電気的特性に基づいて、プローブ４に対する反応液２の液面位置を検出する液面検出装置１３と、伝送線４ａと伝送線４ｂの間に設けられ、伝送線４ａと伝送線４ｂの間の接続と切断を切り換えるスイッチ１５と、液面検出装置１３に電力を供給する電源１４とを備えている。
スイッチ１５は、開位置と閉位置の２つの位置を有している。スイッチ１５が開位置に切り換えられた場合（以下、開位置と記載する）は、伝送線４ａ，４ｂ間は電気的に遮断される。また、スイッチ１５が閉位置に切り換えられた場合（以下、閉位置と記載する）は、伝送線４ａ，４ｂ間は電気的に接続される。
ここで、図２を参照しつつ液面検出部８０の液面検出装置１３についてさらに説明する。図２は、液面検出部８０の液面検出装置１３の構成を示す概略図である。
図２において、液面検出装置１３は、反応容器１とプローブ４との間の電気的特性（例えば、静電容量、又は電気抵抗）の変化量を検出し電圧信号に変換して出力する変化量検出部１６と、反応液２の液面へのプローブ４の接触または浸漬を判定するための閾値を記憶する閾値記憶部１８と、変化量検出部１６からの電圧信号と閾値記憶部１８からの閾値とを比較し、その比較結果を液面検出信号として出力する比較部１７と、比較部１７からの比較結果（液面検出信号）を予め定めた形式に変換して制御部１２に出力する出力処理部１９とを備えている。
変化量検出部１６は、スイッチ１５が閉位置において、伝送線１ａ及び伝送線４ａ，４ｂを介して反応容器１に収容された反応液２の液面とプローブ４の間の電気的特性（例えば、静電容量、又は電気抵抗）の基準値からの変化量を検出し、その検出結果を電圧信号に変換して比較部１７に出力する。基準値としては、例えば、プローブ４の反応液２方向への移動開始直前の電気的特性が図示しない記憶部に予め記憶される。なお、スイッチ１５が開位置の場合は、伝送線４ａ，４ｂ間は電気的に遮断されるので、反応液２の液面とプローブ４の間の電気的特性、及びその変化は検出されない。
比較部１７は、特性検出部１６からの電圧信号と閾値記憶部１８からの閾値を比較し、反応液２の液面にプローブ４が接触または浸漬したと判定すると、その比較結果を液面検出信号として出力処理部１９に出力する。
以上のように、液面検出装置１３は、反応液２の液面へのプローブ４の接触または浸漬を検出することにより、プローブ４に対する反応液２の液面位置を検出する。
図１に戻る。
搬送部７０は、プローブ４と分析部６とを接続し、反応液２をプローブ４から接続部６に搬送する流路７ａと、シリンジ１０と、分析部６とシリンジ１０とを接続した流路７ｂとを備えている。
シリンジ１０は、そのシリンジ１０の内面に接触しながら往復運動するピストン１１と、制御部１２からの駆動信号に基づいてピストン１１を直線駆動する駆動機構（図示せず）が備えられている。以下、ピストン１１の駆動方向において、シリンジ１０の内部空間の容積が大きくなる駆動方向を吸引方向、小さくなる駆動方向を吐出方向と呼ぶ。プローブ４が反応液２に浸漬した状態において、ピストン１１が吸引方向に駆動されることにより、分析部６内の空気がシリンジ１０方向、つまり、流路７ｂ内に吸引され、これに伴って、反応液２がプローブ４及び流路７ａを介して分析部６に搬送される。また、ピストン１１が吐出方向に駆動されることにより、分析部６内の反応液２は流路７ａ及びプローブ４を介して吐出される。
分析部６は、反応液２の分析を行うものであり、例えば、所定のイオンを検出する１つ又は複数の電極８（図１においては簡単のため１つの電極８を代表して示す）と、基準電極（図示せず）の２つの電極を反応液に接触させ、その電極間に発生する電位（即ち、電位差）を測定することにより所定のイオンの濃度を測定するものである。分析部６は、電極８により取得した反応液２の分析結果（例えば、所定のイオン濃度）を伝送線８ａを介して制御部１２に出力する。
制御部１２は、自動分析装置全体の動作を制御するものであり、反応容器１及びプローブ４の位置、液面検出装置１３の動作、スイッチ１５の開閉位置、シリンジ１０のピストン１１の位置等を制御する。また、図示しない入力装置から入力されたパラメータや記憶部（図示せず）に記憶されたソフトウェアに基づいて試料の測定を行う分析処理を行う。
次に、本実施の形態における分析処理の手順について図３〜図９を参照しつつ説明する。
図３は分析処理における自動分析装置の動作を示すタイミングチャートである。図３において、横軸は時間を示している。図３（ａ）の縦軸は、反応容器１に収容された反応液２の液面とプローブ４の下側の先端との距離を示している。図３（ｂ）の縦軸は、スイッチ１５の開閉位置を示している。図３（ｃ）の縦軸は、液面検出部１３から制御部１２に送られる液面検出信号を示している。図３（ｄ）の縦軸は、プローブ４による反応液２の吸引状態、すなわち、シリンジ１０の動作状態を示している。図３（ｅ）の縦軸は、分析部６における反応液の分析動作を示している。
また、図４〜図９は図３に示した時点ｔ１〜ｔ６における自動分析装置の動作の様子を示す概略図である。
分析処理においては、まず、分析サイクルの開始時点ｓ１において開位置となっているスイッチ１５を、図３（ｂ）に示すように閉位置に切り換える。時点ｔ１においては、図４に示すようにスイッチ１５は閉位置となっている。
次に、反応液２の液面に対してプローブ４を近づけていき、図３（ｃ）に示すように液面検出装置１３から制御部１２に液面検出信号が出力された時点ｔ２においてプローブ４を停止する。時点ｔ２においては、図５に示すようにプローブ４が反応液２の液面に浸漬している。
次に、図３（ｂ）に示すように、閉位置となっているスイッチ１５を時点ｔ３において開位置に切り換える。時点ｔ３においては、図６に示すようにスイッチ１５は開位置に切り換えられている。
次に、プローブ４が反応液２の液面に浸漬している状態で、図３（ｄ）に示すように、時点ｔ４においてシリンジ１０のピストン１１を吸引方向に駆動する。時点ｔ４においては、図７に示すようにプローブ４を介して反応液２が吸引され、流路７ａを介して分析部６に搬送される。
次に、分析部６に反応液２が搬送されると、図３（ｅ）に示すように、分析部６による分析動作を開始する（図８参照）。その後、図３（ｅ）に示すように分析部６による分析動作を停止し、図３（ｄ）に示すようにシリンジ１０のピストン１１を吐出方向に駆動し、図３（ａ）に示すようにプローブ４を反応液２の液面から離間させ、図示しない洗浄機構によりプローブ４、搬送部７０、及び分析部６を洗浄する。
その後、図３（ｂ）に示すように、次の分析サイクルの開始時点ｓ２において開位置となっているスイッチ１５を時点ｔ６において閉位置に切り換える（図９参照）。
分析処理においては、分析サイクルの開始時点ｓ１から次の分析サイクルの開始時点ｓ２までの手順を、測定対象の試料（反応液２）の数だけ繰り返して分析を行う。
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
自動分析装置において、反応液の液面位置を検出する従来技術としては、プローブを電極として構成すると共に活電部として働かせ、接地された反応液容器（つまり、接地された反応液）との間の静電容量を検出し、その静電容量の変化を観察することによりプローブに対する反応液の液面位置を検出するものが知られている。このような構成の自動分析装置において、プローブに接続された流路によって反応液を分析部に搬送する構成を備える場合、電気的変動（例えば、液面検出に用いる電気信号や電気的ノイズなど）がプローブ及び流路中の反応液を介して分析部に影響し、正確な分析結果が得られないことが懸念される。これに対し、本実施の形態においては、液面検出装置１３とプローブ４を接続する伝送線４ａ，４ｂの接続状態を切り換えるスイッチ１５を備え、分析部６による反応液２の分析動作中に伝送線４ａと伝送線４ｂの間の電気的接続を切断するように構成したので、液面検出に用いる電気信号や電気的ノイズの分析結果への影響を抑制し、自動分析における分析結果の正確性を向上することができる。
また、本実施の形態においては、液面検出に用いる電気信号や電気的ノイズの分析結果への影響を抑制することができるので、液面検出における電気信号の影響を避けるために吸引及び吐出により分析部に反応液を搬送する構成とした自動分析装置においても、本実施の形態のように流路を１つにすることができるので、反応液の分析部への吐出量のばらつきを考慮する必要が無くなり、分析精度を向上することができる。
なお、上記実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態においては、プローブ４と液面検出装置１３とを接続する伝送線４ａ，４ｂ間に遮断手段としてのスイッチ１５を配置したが、スイッチ１５の配置位置はそれに限られず、液面検出に用いる電気信号や電気的ノイズの分析部６への伝達を遮断できる位置であれば、それ以外の位置であっても良い。例えば、反応容器１と液面検出装置１３の間の伝送線１ａにスイッチ１５を配置しても良い。この場合は、プローブ４を反応液２に浸漬した状態で分析部６による分析を行う構成において、液面検出装置１３から反応容器１及び反応液２を介して分析部６に伝達される電気信号やノイズを遮断することができる。
また、液面検出装置１３とその電源１４との間にスイッチ１５を配置しても良い。この場合は、液面検出装置１３の動作を停止させることができ、分析部６への伝達が懸念される電気信号やノイズの発生をもとから遮断することができる。
さらに、プローブ４と分析部６を接続する流路７ａに遮断手段として流路切換弁（又は、遮断弁）を配置しても良い。この場合は、流路７ａ内の反応液（測定対象試料）２を介して分析部６に伝達される電気信号やノイズを遮断することができる。
また、本実施の形態においては、反応容器１及びプローブ４を導電性の部材で形成するように構成したが、これに限られず、例えば、反応容器１及びプローブ４、或いは、どちらか一方を反応液２に浸漬する位置に電極を設けた構成とし、その電極を液面検出装置１３と電気的に接続するように構成しても良い。
さらにまた、本実施の形態においては、遮断手段としてスイッチ１５を用いたが、トランジスタを用いてスイッチとして動作する構成としても良い。
また、遮断手段は伝送線を電気的に遮断する構成としたが、使用状況や液面検出装置１３の構成によって、伝送線を接地する構成、又は所定の電源にプルアップする構成としても良い。
さらに、分析部６は電極８等により電極間に発生する電位差を測定することにより、測定対象物のイオン濃度を測定する構成としたが、その他の分析手法により測定対象物を測定するために、電極間に電圧等を印加する構成としても良い。その結果として発生した測定対象物の発光、或いは、発色を検出器刀により検出するわけだが、この場合においては、電極８等に印加される電圧等に対する電気信号やノイズの影響を抑制することができる。
１ 反応容器
１ａ 伝送線
２ 反応液
３ 駆動機構
４ プローブ
４ａ，４ｂ 伝送線
５ 駆動機構
６ 分析部
７ａ，７ｂ 流路
８ 電極
８ａ 伝送線
１０ シリンジ
１１ ピストン
１２ 制御部
１３ 液面検出装置
１４ 電源
１５ スイッチ
１６ 変化量検出部
１７ 比較部
１８ 閾値記憶部
１９ 出力処理部
７０ 搬送部
８０ 液面検出部

Claims (2)

  1. 測定対象の試料と試薬とを入れて反応させる反応容器と、
    前記反応容器から前記反応液を吸引するプローブと、
    前記プローブで吸引した反応液の特性を電気的方法により分析する分析部と、
    前記プローブと前記分析部とを接続し、前記プローブに吸引された反応液を前記分析部に搬送する搬送流路と、
    前記反応容器と前記プローブのそれぞれと信号線路により接続され、前記プローブと前記反応容器の間の電気的な信号から前記反応液中の液面位置を検出する検出手段と、
    前記分析部において電気的方法により前記反応液を分析する際に、前記検出手段から前記分析部への電気的変動の伝達を遮断する遮断手段と、
    前記分析部による反応液の分析中に、前記検出手段から前記分析部への電気的変動の伝達を遮断するように前記遮断手段を制御する制御手段とを備え、
    前記遮断手段は、前記検出手段と前記プローブを接続した信号線路に設けられ、該信号線路の電気的接続を遮断するスイッチを備えたことを特徴とする自動分析装置。
  2. 測定対象の試料と試薬とを入れて反応させる反応容器と、
    前記反応容器から前記反応液を吸引するプローブと、
    前記プローブで吸引した反応液の特性を電気的方法により分析する分析部と、
    前記プローブと前記分析部とを接続し、前記プローブに吸引された反応液を前記分析部に搬送する搬送流路と、
    前記反応容器と前記プローブのそれぞれと信号線路により接続され、前記プローブと前記反応容器の間の電気的な信号から前記反応液中の液面位置を検出する検出手段と、
    前記分析部において電気的方法により前記反応液を分析する際に、前記検出手段から前記分析部への電気的変動の伝達を遮断する遮断手段と、
    前記分析部による反応液の分析中に、前記検出手段から前記分析部への電気的変動の伝達を遮断するように前記遮断手段を制御する制御手段とを備え、
    前記遮断手段は、前記検出手段と前記反応容器を接続した信号線路に設けられ、該信号線路の電気的接続を遮断するスイッチを備えたことを特徴とする自動分析装置。
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