JP7433440B2

JP7433440B2 - 自動分析装置

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Publication number: JP7433440B2
Application number: JP2022538578A
Authority: JP
Inventors: 修吾岡部; 武徳大草
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2041-02-12
Also published as: CN115803637A; EP4187255A1; JPWO2022018895A1; US20230341432A1; WO2022018895A1

Description

本発明は、自動分析装置に関する。

自動分析装置は、血液や尿等の検体を試薬と反応させ、定量分析あるいは定性分析を自動的に実行する装置である。検体や試薬は、検体容器や試薬容器から分析用の反応容器へ分注ノズルによって分注される。分注ノズルは、検体用と試薬用とが設けられるものの、異なる検体や試薬に対して繰り返し使用されるので、分注する毎に洗浄水や圧縮空気の吹き付けによる洗浄・乾燥がなされ、清浄な状態に保たれる。ただし、洗浄後に圧縮空気を吹き付けるときに、分注ノズルに残存する洗浄水が自動分析装置内に飛散する場合がある。

特許文献１には、洗浄水を飛散させることなく分注ノズルを洗浄・乾燥するために、洗浄水や圧縮空気の分注ノズルへの吹き付けを行う洗浄槽において、分注ノズルが通過する上部開口よりも洗浄水を排出する下部開口を広くした自動分析装置が開示されている。

特開２０１３－１３４１４２号公報

しかしながら特許文献１では、洗浄・乾燥される分注ノズルを洗浄槽にて上下動させる必要がある。分注ノズルを上下動させるには、分注ノズルの移動方向を水平方向と鉛直方向の間で切り替える必要があり、洗浄・乾燥の工程に時間を要する。

そこで、本発明は、分注ノズルを洗浄槽にて上下動させることなく洗浄でき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、検体または試薬を分注する分注ノズルと、前記分注ノズルを洗浄するノズル洗浄槽を備える自動分析装置であって、前記ノズル洗浄槽は、前記分注ノズルに洗浄水を噴射する噴射部と、前記分注ノズルが出入りする開口を有し、前記開口は、前記ノズル洗浄槽の側面に、前記分注ノズルの水平面内での軌道に沿って設けられることを特徴とする。

本発明によれば、分注ノズルを洗浄槽にて上下動させることなく洗浄できる自動分析装置を提供することが可能となる。

自動分析装置の構成例を示す平面図。試薬分注部の一例を示す側面図。試薬分注部の配置の一例を示す平面図。ノズル洗浄槽の一例を示す平面図。ノズル洗浄槽の一例を示す側面図。ノズル洗浄槽の一例を示す図４ＡのＡ－Ａ矢視図。ノズル洗浄槽の他の例を示す図４ＡのＡ－Ａ矢視図。噴射部の変形例を示す平面図。噴射部の変形例を示す図６ＡのＥ－Ｅ矢視図。

以下、添付図面に従って本発明に係る自動分析装置の好ましい実施例について説明する。自動分析装置は、検体と試薬を反応させた反応液を用いて検体を分析する装置であり、例えば生化学自動分析装置、免疫自動分析装置や遺伝子自動分析装置等が挙げられる。また臨床検査に用いられる質量分析装置や血液の凝固時間を測定する凝固分析装置等も含まれる。さらに、質量分析装置や凝固分析装置等と生化学自動分析装置、免疫自動分析装置等との複合システム、またはこれらを応用した自動分析システムにも本発明は適用できる。

図１を用いて、本実施例の自動分析装置の全体構成の一例を説明する。自動分析装置は、検体搬送部１０２、試薬保管庫１０４、検体分注部１０５、試薬分注部１０６、反応促進部１０７、測定部１０８、制御部１１３を備える。以下、各部について説明する。なお、鉛直方向をＺ方向、水平面をＸＹ面とする。

検体搬送部１０２は、血液や尿等の検体が収容される検体容器１０１を検体吸引位置１１０まで搬送する。試薬保管庫１０４は、分析に使用される試薬を収容する試薬容器１０３を所定の温度範囲で保管する。

検体分注部１０５は、検体吸引位置１１０に搬送された検体容器１０１から反応促進部１０７に配置された反応容器へ検体を分注する。なお、検体が分注される反応容器と、検体の分注時に使用される分注チップとは消耗品保管部１１１に保管され、消耗品搬送部１１２によって所定の位置に搬送される。

試薬分注部１０６は、試薬保管庫１０４に保管される試薬容器１０３から反応促進部１０７に配置され検体が分注された反応容器へ試薬を分注する。試薬を分注した後、試薬分注部１０６は、ノズル洗浄槽１１４にて洗浄される。試薬分注部１０６の詳細については図２及び図３を用いて後述する。またノズル洗浄槽１１４の詳細については図４Ａ及び図４Ｂを用いて後述する。なお試薬容器１０３の中の試薬が磁気ビーズ等を含む場合、試薬の分注に先立ち、先端に攪拌用のパドルを有する攪拌部１１５が試薬を撹拌する。攪拌部１１５は、試薬を撹拌した後、パドル洗浄槽１１６にて洗浄される。

反応促進部１０７は、検体と試薬が分注された反応容器を所定の温度範囲に保つことにより、反応容器内の検体と試薬との反応を促進させ反応液を生成する。反応促進部１０７が円盤形状である場合、円盤の中心軸を回転軸として回転することにより、検体分注部１０５が検体を吐出する位置や試薬分注部１０６が試薬を吐出する位置へ反応容器を移動させる。反応液を収容する反応容器は、反応容器搬送部１０９によって反応促進部１０７から測定部１０８へ搬送される。

測定部１０８は、反応容器搬送部１０９によって搬送された反応容器の中の反応液に対して光学的あるいは電気的な測定を行う。例えば反応液の吸光度や、試薬が添加された反応液に電圧を印加したときの発光量、反応液中の粒子数、反応液が電極膜に接触したときの電流値や電圧値の変動等が測定される。吸光度や発光量の測定には光電子増倍管や光度計等の測光器が、粒子数の計測にはＣＣＤカメラ等の撮像素子が、電流値や電圧値の変動等の測定には電流計や電圧計がそれぞれ用いられる。

制御部１１３は、自動分析装置が備える各部を制御する装置であり、例えばコンピュータによって構成される。制御部１１３には入出力装置が接続され、入力装置、例えばキーボードやマウス、タッチパネル等を介して分析に必要なデータが入力されたり、出力装置、例えば液晶ディスプレイやタッチパネル等に分析結果が出力されたりする。

図２を用いて、試薬分注部１０６の一例について説明する。試薬分注部１０６は、駆動部２０８と、シャフト２０７、アーム２０９、分注ノズル２１０を備える。

駆動部２０８は、モータ等の駆動源を有し、駆動部２０８に接続されるシャフト２０７をＺ軸方向に昇降させたり、Ｚ軸周りで回転させたりする。シャフト２０７は円柱形状の棒であって、上端にはアーム２０９の一端が接続される。アーム２０９はシャフト２０７と分注ノズル２１０とをつなぐ部材であり、一端にシャフト２０７が、他端に分注ノズル２１０が接続される。

分注ノズル２１０は、試薬を吸引・吐出する細管である。分注ノズル２１０はアーム２０９を介してシャフト２０７に接続されるので、駆動部２０８によって昇降するシャフト２０７とともに上下動し、シャフト２０７の回転にともなって水平面であるＸＹ面内で円弧軌道を描く。

なおアーム２０９の中には、分注ノズル２１０の先端に接する液面を検知する液面センサ２１５が格納される。液面センサ２１５の検知信号に基づいて、分注ノズル２１０の上下動の停止位置が決められたり、試薬容器１０３の中の液量が計測されたりする。また分注ノズル２１０の先端の変位を抑制するため、アーム２０９の長さをより短くし剛性を高めることが望ましい。短いアーム２０９は、試薬分注部１０６の軽量化による動作の高速化とともに、動作時の専有スペースを縮小できる。

図３を用いて、試薬分注部１０６の配置の一例について説明する。前述のように試薬分注部１０６の分注ノズル２１０は、駆動部２０８がシャフト２０７を回転させることによって、点線で示される円弧軌道であるノズル軌道２０５を描く。

分注ノズル２１０はノズル軌道２０５において試薬を吸引・吐出するので、試薬が吸引される位置である試薬吸引口２０３ａ～２０３ｃ及び試薬が吐出される位置である試薬吐出位置２０１にノズル軌道２０５が重なるように、試薬分注部１０６は配置される。また分注ノズル２１０の移動距離がより短くなるように、反応促進部１０７と試薬保管庫１０４の間に試薬分注部１０６が配置されることが望ましい。さらに、分注ノズル２１０が洗浄される位置であるノズル洗浄位置２０２がノズル軌道２０５に重なるように、ノズル洗浄槽１１４が配置される。分注ノズル２１０の移動距離がより短くなるように、ノズル洗浄槽１１４も反応促進部１０７と試薬保管庫１０４の間に配置されることが望ましい。

図４Ａ及び図４Ｂを用いて、ノズル洗浄槽１１４の一例について説明する。ノズル洗浄槽１１４は、第一開口３０１と第二開口３０２及び第一噴射部３０３と第二噴射部３０４を有する。

第一開口３０１と第二開口３０２は、分注ノズル２１０がノズル軌道２０５に沿って移動するときに、ノズル洗浄槽１１４に出入りする開口であって、ノズル洗浄槽１１４の側面に設けられる。分注ノズル２１０が出入りする開口である第一開口３０１と第二開口３０２は、分注ノズル２１０の水平面内での軌道であるノズル軌道２０５に沿って設けられる。

第一噴射部３０３と第二噴射部３０４は、分注ノズル２１０の洗浄に用いられる洗浄水をノズル洗浄位置２０２に向けて噴射する。分注ノズル２１０を洗浄した洗浄水は、排水管３０６を介して自動分析装置の外へ排出される。第一噴射部３０３と第二噴射部３０４は互いに対向して配置されることが望ましい。第一噴射部３０３と第二噴射部３０４が対向配置されることにより、円筒形状である分注ノズル２１０の両側面に同時に洗浄水が噴射され、分注ノズル２１０の外壁全面が洗浄される。

第一噴射部３０３と第二噴射部３０４は、洗浄水を常に噴射し続けていても良いし、分注ノズル２１０がノズル洗浄位置２０２に達したときに洗浄水を噴射しても良い。洗浄水が噴射し続けられる場合は、分注ノズル２１０がノズル洗浄位置２０２に停止せずとも洗浄がなされるので、洗浄工程をより短縮できる。分注ノズル２１０がノズル洗浄位置２０２に達したときに洗浄水が噴射される場合は、分注ノズル２１０をノズル洗浄位置２０２に停止させる必要はあるものの洗浄水を節約できる。
また第一噴射部３０３と第二噴射部３０４から噴射される洗浄水の水圧の差異は、より小さいことが望ましい。水圧の差異が著しく大きいと水圧が低い側に水滴が残留しやすくなるのに対し、水圧の差異がより小さければ洗浄後の分注ノズル２１０に残留する水滴を低減できる。そのため、分注ノズル２１０をノズル洗浄位置２０２にて停止させることなく洗浄する場合は、ノズル軌道２０５に直交する方向から洗浄水が噴射されることが望ましい。なお、残留する水滴をより低減するために、分注ノズル２１０の外表面に撥水処理が施されても良い。

分注ノズル２１０に噴射された洗浄水は、ノズル洗浄槽１１４から飛散する場合ある。飛散した洗浄水には試薬等が含まれるので、飛散した水滴によって自動分析装置が汚染されると分析結果に悪影響を及ぼす。そこで、洗浄水の飛散を抑制するために、第一開口３０１や第二開口３０２の位置を第一噴射部３０３と第二噴射部３０４から遠ざけるための延伸部３１３や、ノズル軌道２０５の両側を覆う第一屋根３０９と第二屋根３１０が設けられても良い。

図４Ａ及び図４Ｂを用いて、延伸部３１３について説明する。延伸部３１３は第一開口３０１を第一噴射部３０３と第二噴射部３０４から遠ざけるために、ノズル軌道２０５に沿って伸びる壁面である。延伸部３１３がノズル軌道２０５に沿って伸びることにより、洗浄水の噴射方向と直交する方向、すなわち図４ＡにおけるＸ軸方向からの見込み幅Ｃを分注ノズル２１０が通過する開口の幅Ｂよりも狭くすることができる。見込み幅Ｃが開口の幅Ｂよりも狭くなることにより、ノズル洗浄位置２０２からＸ軸方向に直線的に飛散する水滴を抑制することができる。見込み幅Ｃはノズル軌道２０５の径が短くなるほど狭くなり、ノズル軌道２０５の径は、反応促進部１０７や試薬保管庫１０４、試薬分注部１０６の配置に依るので、三者の配置はノズル軌道２０５の径が短くなるように設定されることが望ましい。

また延伸部３１３の底面３１４は、ノズル洗浄槽１１４に向かって傾斜する傾斜面であることが望ましい。底面３１４が傾斜面であることにより、延伸部３１３に飛散した水滴はノズル洗浄槽１１４に向かって流れ、排水管３０６を介して排出される。なお図４Ａ及び図４Ｂに例示される延伸部３１３は、第一開口３０１の側だけでなく第二開口３０２の側に設けられても良い。

さらに開口の幅Ｂに相当する延伸部３１３の幅は、ノズル洗浄槽１１４の幅、すなわちＹ方向の長さよりも狭いことが望ましい。延伸部３１３の幅がノズル洗浄槽１１４の幅よりも狭いことにより、洗浄水はノズル洗浄槽１１４の外へ飛散しにくくなる。

図５Ａを用いて、第一屋根３０９と第二屋根３１０の一例について説明する。第一屋根３０９と第二屋根３１０は、第一噴射部３０３と第二噴射部３０４が洗浄水３０５を噴射する高さよりも高い位置に設けられる。洗浄水３０５が噴射される高さよりも高い位置であってノズル軌道２０５の両側に第一屋根３０９と第二屋根３１０が設けられることによって、分注ノズル２１０に噴射された洗浄水３０５の飛散が抑制される。

なお第一屋根３０９または第二屋根３１０から底部３１５までの距離Ｄはより長いことが望ましい。距離Ｄが長いほど、底部３１５から跳ね上がる水滴がノズル洗浄槽１１４の外へ飛散しにくくなる。また底部３１５は、排水管３０６に向かって傾斜することが望ましい。底部３１５が傾斜することによって、洗浄後の洗浄水は底部３１５に滞留せずに排水管３０６へ流れるので、底部３１５に滞留する洗浄水が跳ね上がらずに済む。

図５Ｂを用いて、第一屋根３０９と第二屋根３１０の他の例について説明する。図５Ｂに示される第一屋根３０９と第二屋根３１０の下面は、ノズル軌道２０５に近い側がノズル軌道２０５から遠い側よりも高い傾斜面である。第一屋根３０９と第二屋根３１０の下面に付着した水滴は、傾斜面に沿ってノズル洗浄槽１１４の内壁３１２の側へ流れるので、洗浄された分注ノズル２１０を汚さずに済む。

なお、図５Ａ及び図５Ｂに例示される第一屋根３０９と第二屋根３１０は、図４Ａに示されるようにノズル軌道２０５を覆うことなく設けられるので、分注ノズル２１０の水平移動を妨げない。またノズル洗浄槽１１４には、内壁洗浄部３０７とノズル退避部３０８がさらに設けられても良い。なお、内壁洗浄部３０７及びノズル退避部３０８は、仕切り壁３１１によって、第一噴射部３０３及び第二噴射部３０４から隔離されることが望ましい。仕切り壁３１１によって隔離されることにより、内壁洗浄部３０７及びノズル退避部３０８は飛散する水滴を避けて清浄な状態に保たれる。

内壁洗浄部３０７は、分注ノズル２１０の内壁を洗浄するための試薬が湧き出す容器である。内壁洗浄部３０７では、湧き出た試薬に先端を浸漬させた分注ノズル２１０によって、規定量の試薬が吸引される。そして試薬を吸引した分注ノズル２１０が排水管３０６へ試薬を吐出することで分注ノズル２１０の内壁の洗浄が完了する。

ノズル退避部３０８は、自動分析装置のメンテナンス時に分注ノズル２１０が格納される筒である。ノズル退避部３０８に分注ノズル２１０が格納されることにより、装置ユーザーやサービスマンが分注ノズル２１０に誤って接触し、分注ノズル２１０を破損させることを防止できる。

図６Ａ及び図６Ｂを用いて、第一噴射部３０３と第二噴射部３０４の変形例について説明する。図６Ａ及び図６Ｂに例示される第一噴射部３０３と第二噴射部３０４は、洗浄水をノズル軌道２０５の方向に広げて噴射する。具体的には、第一噴射部３０３と第二噴射部３０４は、複数の噴射口がノズル軌道２０５の方向、すなわち水平方向に並べられて構成されたり、鉛直方向の幅よりも水平方向の幅が広い形状の噴射口で構成されたりする。洗浄水がノズル軌道２０５の方向に広げられて噴射されることにより、水平方向に移動中の分注ノズル２１０をより効率的に洗浄することができる。なお分注ノズル２１０の両側面における水圧の差異をより小さくするため、ノズル軌道２０５に直交する方向から洗浄水が噴射されることが望ましい。

また第一噴射部３０３と第二噴射部３０４は、分注ノズル２１０が第一開口３０１又は第二開口３０２に近づくにつれて、より低い位置に洗浄水を噴射するようにしても良い。具体的には、図６Ｂに示されるように、第一開口３０１及び第二開口３０２から最も遠い位置である中央部における噴射口の位置が最高であり、第一開口３０１又は第二開口３０２に近づくにつれて噴射口の位置が下げられる。図６Ｂに例示される噴射口の配置であれば、分注ノズル２１０が第一開口３０１から第二開口３０２へ移動する場合でも、逆方向に移動する場合でも、分注ノズル２１０が出口に近づくにつれて、洗浄水がより低い位置に噴射される。

なお分注ノズル２１０の移動方向が第一開口３０１から第二開口３０２への一方向に限られるのであれば、第一開口３０１の側の噴射口の位置を最高にして、第二開口３０２に近づくにつれて噴射口の位置を下げても良い。また噴射口の位置の下げ方は、図６Ｂに例示されるような直線的なものに限定されず、曲線的なもの、例えば上に凸な円弧形状を噴射口が描くようなものであっても良い。

分注ノズル２１０が第一開口３０１又は第二開口３０２に近づくにつれて、洗浄水がより低い位置に噴射されることにより、水平方向に移動中の分注ノズル２１０をより効率的に洗浄できるとともに、分注ノズル２１０を乾燥させる時間を短縮できる。

以上、本発明の実施例について説明した。本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形しても良い。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。

１０１：検体容器、１０２：検体搬送部、１０３：試薬容器、１０４：試薬保管庫、１０５：検体分注部、１０６：試薬分注部、１０７：反応促進部、１０８：測定部、１０９：反応容器搬送部、１１０：検体吸引位置、１１１：消耗品保管部、１１２：消耗品搬送部、１１３：制御部、１１４：ノズル洗浄槽、１１５：攪拌部、１１６：パドル洗浄槽、２０１：試薬吐出位置、２０２：ノズル洗浄位置、２０３ａ～２０３ｃ：試薬吸引口、２０５：ノズル軌道、２０７：シャフト、２０８：駆動部、２０９：アーム、２１０：分注ノズル、２１５：液面センサ、３０１：第一開口、３０２：第二開口、３０３：第一噴射部、３０４：第二噴射部、３０５：洗浄水、３０６：排水管、３０７：内壁洗浄部、３０８：ノズル退避部、３０９：第一屋根、３１０：第二屋根、３１１：仕切り壁、３１２：内壁、３１３：延伸部、３１４：底面、３１５：底部

Claims

検体または試薬を分注する分注ノズルと、
前記分注ノズルを洗浄するノズル洗浄槽を備える自動分析装置であって、
前記ノズル洗浄槽は、前記分注ノズルに洗浄水を噴射する噴射部と、前記分注ノズルが出入りする開口を有し、
前記開口は、前記ノズル洗浄槽の側面に、前記分注ノズルの水平面内での軌道に沿って設けられ、
前記ノズル洗浄槽は、前記噴射部が前記洗浄水を噴射する高さよりも高い位置に設けられ、前記軌道の両側を覆う屋根をさらに有し、
前記屋根の下面は、前記軌道に近い側が前記軌道から遠い側よりも高い傾斜面であることを特徴とする自動分析装置。
検体または試薬を分注する分注ノズルと、
前記分注ノズルを洗浄するノズル洗浄槽を備える自動分析装置であって、
前記ノズル洗浄槽は、前記分注ノズルに洗浄水を噴射する噴射部と、前記分注ノズルが出入りする開口を有し、
前記開口は、前記ノズル洗浄槽の側面に、前記分注ノズルの水平面内での軌道に沿って設けられるとともに、前記軌道に沿って伸びる延伸部を有し、
前記延伸部の底面は、前記ノズル洗浄槽に向かって下降する傾斜面であることを特徴とする自動分析装置。
検体または試薬を分注する分注ノズルと、
前記分注ノズルを洗浄するノズル洗浄槽を備える自動分析装置であって、
前記ノズル洗浄槽は、前記分注ノズルに洗浄水を噴射する噴射部と、前記分注ノズルが出入りする開口を有し、
前記開口は、前記ノズル洗浄槽の側面に、前記分注ノズルの水平面内での軌道に沿って設けられるとともに、前記軌道に沿って伸びる延伸部を有し、
前記延伸部の幅は、前記ノズル洗浄槽の幅よりも狭いことを特徴とする自動分析装置。
検体または試薬を分注する分注ノズルと、
前記分注ノズルを洗浄するノズル洗浄槽を備える自動分析装置であって、
前記ノズル洗浄槽は、前記分注ノズルに洗浄水を噴射する噴射部と、前記分注ノズルが出入りする開口を有し、
前記開口は、前記ノズル洗浄槽の側面に、前記分注ノズルの水平面内での軌道に沿って設けられ、
前記噴射部は、前記軌道に直交する方向から前記洗浄水を前記軌道の方向に広げて噴射するとともに、前記分注ノズルが前記開口に近づくにつれて、前記洗浄水をより低い位置に噴射することを特徴とする自動分析装置。
請求項１に記載の自動分析装置であって、
前記軌道は円弧形状であることを特徴とする自動分析装置。
請求項１に記載の自動分析装置であって、
前記ノズル洗浄槽は、洗浄水が排出される排水管に向かって下降する底部を有することを特徴とする自動分析装置。
請求項２に記載の自動分析装置であって、
前記ノズル洗浄槽は、洗浄水が排出される排水管に向かって下降する底部を有することを特徴とする自動分析装置。