JP7281540B2 - 自動分析装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動分析装置に関する。
血液、尿等の生体サンプル中の特定成分の定性・定量分析を行う自動分析装置において、フローセルタイプの検出器を設置したものがある。フローセルタイプの検出器は、吸引ノズルを介して試料と試薬とを反応させた反応液をフローセル内に吸い込み、吸い込んだ反応液に含まれる特定の生体成分や化学物質等を検出器によって検出する。
フローセルタイプの検出器の吸引ノズルは、常時定位置に固定されていることが望ましい。吸引ノズルを回転あるいは上下移動させる機構を設けた場合、吸引ノズルを介して機構の振動がフローセルタイプの検出器の流路に伝わり、検出器の検出精度を低下させるおそれがある。また、吸引ノズルを回転あるいは上下移動させる分、フローセルまでの流路が長くなることにより、吸引に要するオーバーヘッドが大きくなり、分析サイクル時間が長くなるおそれがある。
特許文献1はフローセルタイプの検出器の吸引ノズルを固定した検出ユニットを有する自動分析装置を開示する。特許文献1では、反応液、反応補助液、洗浄液などの各種液体を保持する液体搬送機構を設けている。液体搬送機構はこれらの各種液体を保持する容器保持部材と、容器保持部材を回転または上下移動させる駆動機構とを有している。駆動機構は、容器保持部材を回転及び上下動させることで、検出器の固定された吸引ノズルに対して所定の液体が収容された容器に抜き挿し可能とする。
国際公開第2013/125536号
特許文献1の液体搬送機構の容器保持部材には、反応補助液を貯留する反応補助液容器、洗浄液を貯留する洗浄液容器、吸引ノズルを洗浄する洗浄槽などが配置される。これらに対応して、反応補助液を供給する反応補助液配管、洗浄液を供給する洗浄液配管が設けられ、これら配管は容器保持部材及び駆動機構によって保持されている。これにより、容器保持部材が回転あるいは上下移動しても、配管と対応する容器あるいは洗浄槽との位置関係は維持されている。
しかしながら、このように液体搬送機構の可動部分に各種液体を供給するための流路を内蔵させることは流路の取り回しを複雑にし、機構の複雑化、コストの上昇につながる。そこで、これらの流路を液体搬送機構に内蔵させるのではなく、容器保持部材の上方に固定することにした。すなわち、各種液体を供給するための配管及び吐出口についても常時固定し、液体搬送機構は吐出口に対して容器保持部材を回転あるいは上下移動することによって各種液体の供給を受けるものとする。
この構成では、液体搬送機構の構造を簡素化できる一方、洗浄槽の構造も簡素化されてしまい、例えば洗浄槽に複数の吐出口を設けるといったような、吸引ノズルを十分に洗浄するための機構を特別に設けることが難しくなる。簡素化された構造の洗浄槽においても吸引ノズルは適切に洗浄される必要がある。
本発明の一実施形態である自動分析装置は、フローセル検出器と、フローセル検出器と流路によって接続され、液体を吸引または吐出するノズルと、テーブル及びテーブルを回転動作あるいは上下動作させるテーブル駆動機構を備えたリザーバと、テーブル上に配置される洗浄槽とを有し、ノズルの位置は固定され、かつノズルを洗浄するための洗浄水を吐出する洗浄水吐出口は、ノズルの中心軸に対し垂直な平面に対して角度φで洗浄水を吐出させるように固定され、洗浄槽の側壁上部は、リザーバに設けられた排出口に対向する側において上部排出部とつながり、上部排出部と対向する側において洗浄槽の外部方向に張り出したヘラ形状部とつながり、ヘラ形状部は、ノズルの中心軸に対し垂直な平面に対して角度φよりも小さい角度θをなす傾斜部を有し、リザーバが、ノズルを洗浄槽に挿入してノズルを洗浄するノズル洗浄ポジションにある場合において、洗浄水吐出口から吐出される洗浄水は、ヘラ形状部によりノズルへガイドされる
簡易な洗浄機構においても、ノズルの洗浄を信頼性高く行う。
その他の課題と新規な特徴は、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。
自動分析装置の全体構成図。 フローセルタイプの検出器及び周辺機構の概略構成図。 リザーバ(一部)の斜視図。 吸引ノズルの洗浄動作を説明するための図。 吸引ノズルの洗浄動作を説明するための図。 吸引ノズルの洗浄動作を説明するための図。 吸引ノズルの洗浄動作を説明するための図。 吸引ノズルの洗浄動作を説明するための図。
図1に本実施形態による自動分析装置の全体構成を示す。
分析装置100には、ラック101を格納するラック搬送部120が接続されており、ラック搬送部120には自動分析装置の電源投入指示部121および電源切断指示部122が備わっている。電源投入指示部121及び電源切断指示部122はオペレータが入力可能なボタンである。なお、当該自動分析装置の各機構動作を制御する制御コンピュータ123の表示部に、電源投入または電源切断を指示する入力部を備えていても良い。ラック101には、サンプルを保持するサンプル容器102が架設されており、ラック101は、ラック搬送ライン117によって、サンプル分注ノズル103の近傍のサンプル分注位置まで移動させられる。インキュベータ104には複数の反応容器105が設置可能であり、回転運動により円周状に設置された反応容器105をそれぞれ所定位置まで移動させる。
搬送機構106は、X軸,Y軸,Z軸の3方向に移動可能であり、保持部材107、反応容器攪拌機構108、廃棄孔109、サンプル分注チップ装着位置110、インキュベータ104の所定箇所の範囲を移動し、サンプル分注チップまたは反応容器の搬送を行う。
保持部材107には、未使用の反応容器及びサンプル分注チップが複数設置されている。搬送機構106は、保持部材107の上方に移動し、下降して未使用の反応容器を把持した後上昇し、さらに、インキュベータ104の所定位置上方に移動し、下降して反応容器105を設置する。次に、搬送機構106は、保持部材107の上方に移動し、下降して未使用のサンプル分注チップを把持した後上昇し、サンプル分注チップ装着位置110の上方に移動し、下降してサンプル分注チップを設置する。
サンプル分注ノズル103は、回転移動及び上下移動が可能であり、サンプル分注チップ装着位置110の上方に回転移動した後、下降して、サンプル分注ノズル103の先端にサンプル分注チップを圧入して装着する。サンプル分注チップを装着したサンプル分注ノズル103は、ラック101に載置されたサンプル容器102の上方に移動した後、下降して、サンプル容器102に保持されたサンプルを所定量吸引する。サンプルを吸引したサンプル分注ノズル103は、インキュベータ104の上方に移動した後、下降して、インキュベータ104に保持された未使用の反応容器105に、サンプルを吐出する。サンプル吐出が終了すると、サンプル分注ノズル103は、廃棄孔109の上方に移動し、使用済みのサンプル分注チップを廃棄孔109から廃棄する。
試薬ディスク111には、複数の試薬容器118が設置されている。試薬ディスク111の上部には試薬ディスクカバー112が設けられ、試薬ディスク111内部は所定の温度に保温される。試薬ディスクカバー112の一部には、試薬ディスクカバー開口部113が設けられている。試薬分注ノズル114は回転移動と上下移動が可能であり、試薬ディスクカバー112の開口部113の上方に回転移動した後に下降し、試薬分注ノズル114の先端を所定の試薬容器内の試薬に浸漬して、所定量の試薬を吸引する。次いで、試薬分注ノズル114は上昇した後に、インキュベータ104の所定位置の上方に回転移動して、反応容器105に試薬を吐出する。
サンプルと試薬とが吐出された反応容器105は、インキュベータ104の回転によって所定位置に移動し、搬送機構106によって反応容器攪拌機構108へと搬送される。反応容器攪拌機構108は、反応容器に対して回転運動を加えることで反応容器内のサンプルと試薬とを攪拌し、混和する。攪拌の終了した反応容器105は搬送機構106によって、インキュベータ104の所定位置に戻される。
インキュベータ104と検出ユニット116との間で反応容器105を移載する反応容器搬送機構115は、インキュベータ104上の反応容器105を把持して上昇し、回転移動によって検出ユニット116に反応容器105を搬送する。反応容器105は検出ユニット116によって分析される。検出ユニット116において反応液の吸引された反応容器105は、反応容器搬送機構115によって再度インキュベータ104上に戻され、インキュベータ104の回転によって所定位置に移動する。搬送機構106は、インキュベータ104から吸引済みの反応容器の上方に移動し、下降して吸引済みの反応容器を把持した後上昇し、廃棄孔109の上方に移動し、廃棄孔から吸引済みの反応容器を廃棄する。
図2Aに検出ユニット116のフローセルタイプの検出器及びその周辺機構の概略構成を示す。検出ユニット116は、主要な構造として、各種液体を吸引あるいは吐出する吸引ノズル201、測定対象物を検出するためのフローセル検出器202、各種液体を吸引あるいは吐出するための圧力差を発生させるためのシリンジ203、シリンジ203に接続されるシステム水供給ポンプ204、液体等を排出するためのドレイン流路205、排出された液体を貯蔵し定期交換されるドレインタンク206を有し、これらは流路により接続されている。吸引ノズル201はフローセル検出器202の入口に接続され、フローセル検出器202の出口は、シリンジ203の接続される分岐部211に第1弁210を経由して接続される。分岐部211は第2弁214を経由してドレイン流路205に接続されるとともに、第2弁214とドレイン流路205との間には大気開放部217が設置されている。
吸引ノズル201は、常時定位置に固定されている。このため、吸引ノズル201の下方に、吸引ノズル201が吸引する各種液体の容器を吸引ノズル201の吸引位置に搬送するためのリザーバ230が設置されている。
リザーバ230は、テーブル231及びテーブル231を駆動して特定の位置に保持するテーブル駆動機構232を有する。テーブル駆動機構232は、テーブル231を、中心軸Cを中心に回転動作させ、あるいは上下動させる。テーブル231には、反応容器105、吸引ノズル201が吸引する液体(反応補助液等)を貯留する液体容器241、吸引ノズル201を洗浄する洗浄槽242などが配置されている。詳細は後述するが、液体容器241や洗浄槽242は液体をオーバーフローさせて排出するための排出部を有している。液体容器241や洗浄槽242の排出部からオーバーフローした液体は、排出口よりテーブル駆動機構232の中心軸Cに沿って設けられた流路233を通って排出される。
液体容器241や洗浄槽242に各種液体(例えば、希釈液、洗浄液、試薬、システム水等)を供給する供給口240は、固定位置に設けられる。図2には簡略化して示しているが、テーブル231は複数の液体容器241を配置できる。供給口240も複数設けられている。したがって、リザーバ230はテーブル駆動機構232によりテーブル231を駆動させ、特定の位置に保持することにより、液体容器241への各種液体の供給、吸引ノズル201による吸引あるいは吐出、吸引ノズル201の洗浄を行う。
図2Bにリザーバ230(一部)の斜視図を示す。テーブル231には反応容器保持部234が設けられ、反応容器105が載置されている。また、テーブル231には2つの液体容器241a,241b、洗浄槽242が配置されている。液体容器241及び洗浄槽242はいずれも樹脂製の容器であって、テーブル231の所定の位置に着脱可能に載置されている。さらに、テーブル231には特別洗浄液容器設置部235が設けられている。特別洗浄液は、メンテナンス時等においてフローセル検出器202等の洗浄に用いる洗浄液であって、特別洗浄液を使用するときに特別洗浄液容器を当該位置に載置することができる。
以下、図3~図7を用いて、吸引ノズル201の洗浄動作について説明する。
図3は、吸引ノズル201が反応容器105から反応液を吸引している状態を示している。反応容器105がテーブル231の反応容器保持部234に載置された状態で、リザーバ230はテーブル231を回転させて、反応容器105を吸引ノズル201の下部に搬送し、そのままテーブル231を上昇させて、吸引ノズル201を反応容器105に浸漬させる。図3はこの状態を示している。この状態で、シリンジ203を動作させることで、吸引ノズル201から反応液が吸引され、検出器に反応液が送液される。吸引ノズル201が反応液を吸引するとき、位置xまで反応液に接触する。そのため、吸引ノズル下端から位置xまでの高さh1の範囲まで洗浄する必要がある。
ここで、図3を用いて液体容器241、洗浄槽242からの排液を排出するリザーバの排出口周りの構造について補足しておく。上述したように液体容器241はそれぞれ排出部301を有しており、不要となった液体はオーバーフローさせることにより、排出部301から流路233に対して排出される。排出部301は液体容器241の側壁上部につながるように設けられている。オーバーフローされた排液の飛び散りを防止するために、排出部301に向かい合うように筒状部材302が設けられ、オーバーフローされた排液は筒状部材302をつたって流路233に流れ込むようになっている。洗浄槽242もほぼ同様の構造を有するが、洗浄槽242については後述する。
図4は、リザーバ230がテーブル231を回転させて、洗浄槽242を吸引ノズル201の下部に搬送した状態である。図4に、吸引ノズル201とともに洗浄槽242に洗浄水(システム水、純水)を放水する洗浄水吐出口411を示している。吸引ノズル201、洗浄水吐出口411のいずれも固定配置されており、両者の位置関係は変化しない。吸引ノズル201の中心軸に対し垂直な平面に対して、洗浄水が吸引ノズル201に吐出される角度をφとする。制御コンピュータは、洗浄水吐出口411より角度φにて洗浄水を吐出させつつ、リザーバ230により洗浄槽242を所定位置まで上昇させる。なお、洗浄水の吐出を開始させるタイミングは、テーブル231を上昇させた後であってもよいが、洗浄に要する時間を短縮するため、洗浄水が洗浄槽242を超えて飛び散らない限りにおいて、できるだけ早いタイミングで洗浄水の吐出を開始するようにしている。なお、洗浄水吐出口411から吐出される洗浄水は、理想的には位置wにおいて吸引ノズル201と交わる(すなわち、位置wは洗浄水吐出口411からノズルの中心軸に対し垂直な平面に対して角度φで延長した仮想線と吸引ノズル201との交点である)。吸引ノズル下端から位置wまでの高さを高さh2とする。
ここで、図4を用いて洗浄槽242の構造について説明する。洗浄槽242には、オーバーフローした洗浄水を排出する上部排出部401と、洗浄槽242の下部より洗浄水を排出する下部排出部402と、ヘラ形状部403とが設けられている。洗浄槽242の側壁上部は上部排出部401とつながっており、上部排出部401と対向する側において側壁上部はヘラ形状部403とつながっている。また、上部排出部401と同じ側の側壁下部に下部排出部402が設けられている。洗浄槽242がテーブル231に載置されたとき、上部排出部401は筒状部材302に向かい合うように位置する。ヘラ形状部403は、洗浄槽242の外部方向に向かって張り出すように設けられており、U字溝404を形成している(図中に図2Bの矢印の方向からみた洗浄槽242の側面図を示している)。U字溝404はV字溝であってもよい。
図5は、リザーバ230がノズル洗浄ポジションにある場合を示している。ここで、ノズル洗浄ポジションとは、テーブル231が、吸引ノズル201を洗浄槽242に挿入して吸引ノズル201を洗浄可能とするポジションをいうものとする。このとき、吸引ノズル201の中心軸に対して垂直な平面に対して、ヘラ形状部403の傾斜部が成す角度をθとし、ヘラ形状部403の傾斜部の延長線と吸引ノズル201との交点を位置yとする。吸引ノズル下端から位置yまでの高さを高さh3とする。ここで、角度θ<角度φであり、また高さh3>高さh1とされている。これにより、何らかの理由で洗浄水が吸引ノズル201に吐出される角度が本来の角度φより大きくなったとしても、洗浄水吐出口411より吐出された洗浄水がヘラ形状部403により吸引ノズル201へガイドされ、交点yで洗浄水があたることで、洗浄に必要な領域(高さh1)に確実に洗浄液を当てることが可能となる。また、図5に示されるように、リザーバ230がノズル洗浄ポジションにある場合においては、洗浄水吐出口411の鉛直下方に洗浄槽242のヘラ形状部403が位置するようになっている。
さらに、本実施例の洗浄槽の構造では、1方向からのみ吸引ノズル201に洗浄水を吐出することになるため、洗浄水吐出口411と反対側の面が洗浄しにくいという懸念がある。このため、本実施例の洗浄槽では吸引ノズル201を洗浄水に浸漬させて洗浄することを可能とする。この様子を図6に示す。図5の状態で洗浄水吐出口411より洗浄水を吐出し続けると、下部排出部402の内径d及び下部排出部402につながる傾斜底面601によって排水流量を調整された下部排出部402からは洗浄水を排水しきれなくなり、洗浄槽242内が洗浄水で満たされ、上部排出部401からオーバーフローする。リザーバ230がノズル洗浄ポジションにある場合における上部排出部401によって定まるオーバーフロー面zの吸引ノズル下端からの高さを高さh4とすると、高さh4>高さh1とされている。このように、洗浄水吐出口411から吐出される洗浄水の単位時間当たりの水量を、洗浄槽242にためられた洗浄水が上部排出部401からオーバーフローする水量とされ、吸引ノズル201を洗浄槽242にため込まれた洗浄水に一時的に浸漬させることにより、吸引ノズル201の洗浄水吐出口411と反対側の面も十分に洗浄することが可能となる。
図7を用いて吸引ノズル201の洗浄終了動作について説明する。装置のスループットを向上させるためには、洗浄時間を短縮することが好ましい。洗浄時間が短いと洗浄槽242中の洗浄水中に吸引ノズル201に付着していた反応液が未だ残留している可能性がある。そこで、テーブル231を下降させて、吸引ノズル201を洗浄槽242内に浸漬させた洗浄水から離す間においても、洗浄水吐出口411より洗浄水を吐出し続けることが望ましい。ここで、交点wの高さh2>高さh1とする。このように、吸引ノズル201が洗浄槽242のオーバーフロー面zを離脱するまで、洗浄水吐出口411より洗浄水を吐出し続けることにより、反応液が残留するリスクのない洗浄水で吸引ノズル201を洗浄し続けることができ、コンタミネーションのリスクをさらに低減することができる。
100:分析装置、101:ラック、102:サンプル容器、103:サンプル分注ノズル、104:インキュベータ、105:反応容器、106:搬送機構、107:保持部材、108:反応容器攪拌機構、109:廃棄孔、110:サンプル分注チップ装着位置、111:試薬ディスク、112:試薬ディスクカバー、113:試薬ディスクカバー開口部、114:試薬分注ノズル、115:反応容器搬送機構、116:検出ユニット、117:ラック搬送ライン、120:ラック搬送部、121:電源投入指示部、122:電源切断指示部、123:制御コンピュータ、201:吸引ノズル、202:フローセル検出器、203:シリンジ、204:システム水供給ポンプ、205:ドレイン流路、206:ドレインタンク、210:第1弁、211:分岐部、214:第2弁、217:大気開放部、230:リザーバ、231:テーブル、232:テーブル駆動機構、233:流路、240:供給口、234:反応容器保持部、235:特別洗浄液容器設置部、241:液体容器、242:洗浄槽、301:排出部、302:筒状部材、401:上部排出部、402:下部排出部、403:ヘラ形状部、404:U字溝、411:洗浄水吐出口、601:傾斜底面。

Claims (12)

  1. フローセル検出器と、
    前記フローセル検出器と流路によって接続され、液体を吸引または吐出するノズルと、
    テーブル及び前記テーブルを回転動作あるいは上下動作させるテーブル駆動機構を備えたリザーバと、
    前記テーブル上に配置される洗浄槽と、を有し、
    前記ノズルの位置は固定され、かつ前記ノズルを洗浄するための洗浄水を吐出する洗浄水吐出口は、前記ノズルの中心軸に対し垂直な平面に対して角度φで洗浄水を吐出させるように固定され、
    前記洗浄槽の側壁上部は、前記リザーバに設けられた排出口に対向する側において上部排出部とつながり、前記上部排出部と対向する側において前記洗浄槽の外部方向に張り出したヘラ形状部とつながり、
    前記ヘラ形状部は、前記ノズルの中心軸に対し垂直な平面に対して角度φよりも小さい角度θをなす傾斜部を有し、
    前記リザーバが、前記ノズルを前記洗浄槽に挿入して前記ノズルを洗浄するノズル洗浄ポジションにある場合において、前記洗浄水吐出口から吐出される洗浄水は、前記ヘラ形状部により前記ノズルへガイドされる自動分析装置。
  2. 請求項において、
    前記ヘラ形状部は前記傾斜部を底とするU字溝またはV字溝を有する自動分析装置。
  3. 請求項1において、
    前記洗浄槽の側壁下部に、前記リザーバに設けられた前記排出口に対向する側に設けられた下部排出部を有し、前記下部排出部につながる前記洗浄槽の底面は前記ノズルの中心軸に対し垂直な平面に対して傾斜している自動分析装置。
  4. 請求項において、
    前記洗浄水吐出口から吐出される洗浄水の単位時間あたりの水量は、前記洗浄槽にためられた洗浄水が前記上部排出部からオーバーフローする水量とされる自動分析装置。
  5. 請求項1において、
    前記リザーバが前記ノズル洗浄ポジションにある場合において、前記洗浄水吐出口の鉛直下方に前記洗浄槽の前記ヘラ形状部が位置する自動分析装置。
  6. 請求項1において、
    前記リザーバは反応容器保持部を備え、前記ノズルが前記反応容器保持部に載置された反応容器から反応液を吸引するときに前記反応液に接触する範囲が前記ノズルの下端から高さh1の範囲であるとした場合、
    前記洗浄水吐出口から前記ノズルの中心軸に対し垂直な平面に対して角度φで延長した仮想線と前記ノズルとの交点が前記ノズルの下端から高さh2にあるとすると、高さh2>高さh1である自動分析装置。
  7. 請求項において、
    前記リザーバは反応容器保持部を備え、前記ノズルが前記反応容器保持部に載置された反応容器から反応液を吸引するときに前記反応液に接触する範囲が前記ノズルの下端から高さh1の範囲であるとした場合、
    前記リザーバが前記ノズル洗浄ポジションにある場合において、前記ヘラ形状部の前記傾斜部の延長線と前記ノズルとの交点が前記ノズルの下端から高さh3にあるとすると、高さh3>高さh1である自動分析装置。
  8. 請求項において、
    前記リザーバは反応容器保持部を備え、前記ノズルが前記反応容器保持部に載置された反応容器から反応液を吸引するときに前記反応液に接触する範囲が前記ノズルの下端から高さh1の範囲であるとした場合、
    前記リザーバが前記ノズル洗浄ポジションにある場合において、前記洗浄槽のオーバーフロー面が前記ノズルの下端から高さh4にあるとすると、高さh4>高さh1である自動分析装置。
  9. 請求項1において、
    前記テーブル上に配置される液体容器を有し、
    前記液体容器に液体を供給する供給口は固定されており、前記リザーバは前記供給口にあわせて前記液体容器を移動させる自動分析装置。
  10. 請求項において、
    前記液体容器の側壁上部は、前記リザーバに設けられた前記排出口に対向する側において排出部につながる自動分析装置。
  11. 請求項10において、
    前記洗浄槽の前記上部排出部または前記液体容器の前記排出部からオーバーフローした排液は、前記排出口につながる流路から排出され、前記流路は前記テーブル駆動機構の中心軸に沿って設けられている自動分析装置。
  12. 請求項11において、
    前記リザーバの前記排出口に、前記洗浄槽の前記上部排出部及び前記液体容器の前記排出部と対向するように筒状部材を有する自動分析装置。
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