WO2006132209A1 - 自動分析装置 - Google Patents

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Isao Yamazaki
Ryuji Tao
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Hitachi High-Technologies Corporation
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    • G01N2035/1027—General features of the devices
    • G01N2035/1034—Transferring microquantities of liquid

Definitions

  • the reaction cell needs to contain a reaction solution (sample + reagent) larger than the luminous flux diameter of the photometer, and a certain amount or more of the sample Z reagent is required.
  • a reaction solution sample + reagent
  • it is necessary to increase the number of reaction cells.
  • the reaction cell requires a certain volume, which inevitably increases the size of the apparatus.
  • the droplet transport device is circular, the electrode arrays that form a plurality of analysis paths are aligned in the radial direction, and the electrode arrays that form the sample distribution mechanism and the reagent distribution mechanism are aligned in the circumferential direction. Good.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the main part of the sample port of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the drainage port 48 of the first embodiment.
  • the drainage port 48 protrudes upward from the analysis substrate 10 and has a hole therethrough. Furthermore, the drainage tube 47 penetrates the side force. There is space inside.
  • the discharged reagent enters the region sandwiched between the water-repellent films 62 and 66 as droplets 70, but suction force is generated by electro-etching on the control electrode 64 to which voltage is applied. Therefore, it is guided to the reagent reservoir 85 through the route 90.
  • the voltage application to the control electrode 64 on the path 90 is sequentially cut off, and only the reagent reservoir 85 is applied and the reagent is held on the reagent reservoir 85. .
  • An analysis of an item of a sample is performed as follows. [0056] The control device 12 selects one of the reagent reservoir 85 in which the first reagent used for the analysis is retained, the reagent reservoir 85 in which the second reagent is retained, and the empty analysis channel 80. .
  • the specimen droplet is conveyed to the selected analysis channel 80 by sequentially moving the electrode that is applied with voltage along the path in the sample channel 83. After collecting the required amount of sample, the sample remaining in the sample reservoir 86 is transported to the drain port 48 and discarded.
  • the photometer 50 is turned by the moving mechanism 51 at a speed of one rotation in 30 seconds.
  • light is applied to the droplets on al8, al9, and a20, and the amount of transmitted light of the selected wavelength is measured and transmitted to the controller 12.
  • the controller 12 calculates the absorbance. Periodic measurements are taken during the first reaction time.
  • a second reagent is prepared. Reagent reservoir 85 holding the second reagent is also applied to three electrodes that continue to the outer circumference, and a voltage higher than that applied to reagent reservoir 85 is applied, and the second electrode of the three electrodes is applied after a certain period of time.
  • the second reagent droplets are transported to the electrode al4 of the selected analysis channel 80 by sequentially moving the electrodes applying the voltage along the path passing through the second reagent channel 82.
  • analysis of an item of a sample is performed in one analysis channel 80, analysis of another sample or another item proceeds in parallel in another analysis channel 80.
  • the width of the relay electrode 88 is narrower than the width of the electrode forming the analysis flow path 80, so that the size of the analysis substrate 10 can be reduced, and the space-saving is reduced. An analysis device can be realized.
  • the measurement mechanism need not be a rotating photometer, and an LED as described above may be provided in each sample transport path.
  • the sample disk 20 and the reagent disk 41 are outside the analysis substrate 10, the specimen and reagent can be easily replaced and replenished even during operation.

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Abstract

　検体、試薬の機械的分注回数を減らし、複数の検体に対して必要な項目を選んで分析できる高速で自由度の高い自動分析装置を提供する。 　少なくとも一方の面に複数の電極が配置された２つの面を対向させて形成された液滴搬送デバイスと、液滴搬送デバイス内で検体液滴と試薬液滴を混合、反応、光学測定させる複数の分析経路（８０）と、検体液滴を複数の分析経路に分配可能な検体分配機構と、試薬液滴を複数の分析経路に分配可能な試薬分配機構と、検体と試薬の組み合わせを選択して分析経路に導くよう各機構を制御し、光学測定の結果から検体に含まれる成分の濃度を計算する制御装置（１２）を持つように構成する。

Description

明 細 書
自動分析装置
技術分野
[0001] 本発明は血液、尿等の生体成分の定性'定量分析を実行する自動分析装置に係り
、特に小型で、より多くの試薬を搭載でき、かつ時間あたりの処理能力の高い自動分 析装置に関する。
背景技術
[0002] 血液等の生体試料を自動的に分析し、結果を出力する自動分析装置は、患者数 の多い大病院、中小病院、医院力 検査を請け負い検査を行う検査センターなどに ぉ 、て効率良く分析を行うのになくてはならな 、装置になって 、る。
[0003] そのような自動分析装置は、コンパクトでより多種類の分析ができ、かつ処理速度 の高いものが望まれており、従来種々のものが提案されている。例えば特許文献 1に は複数の反応セルを円周上に配置し、回転可能な反応ディスクを用い、個々の反応 セルに検体、試薬をプローブで分注し、混合液の吸光度の変化を光度計で検出して 検体の特定成分の濃度を分析する装置が開示されている。
[0004] この方法では、全ての反応セルが反応ディスクの回転により光度計を通過して測光 されるので、必要な光度計は 1つのみであり、全てのセルに対して同一の条件でばら つきの小さい分析が可能である。また、検体、試薬の分注はどの反応セルに対しても 可能なので、必要な分析が自由な順番で実施することができ、処理能力の高い分析 が可能である。
[0005] しかし、この方法では、反応セルに光度計の光束径以上の反応液 (検体 +試薬）が 入っている必要があり、一定量以上の検体 Z試薬が必要である。また、処理速度を 大きくするためには反応セルの数を多くする必要がある力 一方で反応セルには一 定容積が必要であり、必然的に装置が大型化してしまうという問題があった。
[0006] これに対して非特許文献 1には、エレクトロウヱツチングと称する電極列の配置され た平板間に液滴を操作する技術を応用して、検体と試薬を反応させ LEDを用いた光 学系で反応液滴の吸光度を検出して 4種類の項目の濃度を分析した例が紹介され ている。エレクトロウエッチングによる液滴搬送技術は、小さな量の液滴を扱える、機 械的に動く機構が不要なので信頼性が高いなどの利点があり、小型で高処理能力の 分析装置を実現できる可能性がある。
[0007] 特許文献 1 :特開平 4 71184号公報
特干文献 1： Clinical diagnostics on human whole blooa、 plasma、 serum、 urine ^ sail va、 sweat、 and tears on a digital microfluidic platform μ TAS2003
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 非特許文献 1に記載の技術では、特定の項目の分析は可能であるが、複数の検体 に対して多種類の項目から必要な項目を選んで自動的に分析することができな 、。
[0009] 本発明の目的は、検体、試薬の機械的な分注回数を減らし、複数の検体に対して 必要な項目を選んで自動的に分析できる高速で自由度の高 ヽ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
[0010] 本発明の課題解決手段は次の通りである。
[0011] 少なくとも一方の面に複数の電極が配置された 2つの面を対向させて形成された液 滴搬送デバイスと、液滴搬送デバイス内で検体液滴と試薬液滴を混合、反応、光学 測定させる複数の分析経路と、検体液滴を複数の分析経路に分配可能な検体分配 機構と、試薬液滴を複数の分析経路に分配可能な試薬分配機構と、検体と試薬の 組み合わせを選択して分析経路に導くよう各機構を制御し、光学測定の結果から検 体に含まれる成分の濃度を計算する制御装置を持つように構成する。
[0012] より好ましくは以下のような構成である。
[0013] 所定間隔で対向させ、間隙に液体を保持する少なくとも 1対の板状部材を備えた液 体搬送機構であって、前記少なくとも 1対の板状部材の少なくとも一方に、液体を搬 送する方向に沿って複数の電極を所定間隔で配置した液体搬送路を複数備え、か っ該液体搬送路には、少なくとも放射状にサンプル液体を搬送するサンプル搬送路 と、該サンプル搬送路を横断し、複数の前記サンプル搬送路に試薬を供給する試薬 搬送路と、を備えた液体搬送機構と、前記サンプル搬送路に検体を供給する検体分 配機構と、前記試薬搬送路に試薬を供給する試薬分配機構と、前記液体搬送路中 での検体と試薬の反応を光学的に分析する測定機構と、を備えた自動分析装置。
[0014] 上記自動分析装置では、液滴の光学的性質を測定する光度計と、光度計を移動さ せる移動機構を持ち、光度計が複数の分析経路で光学測定できるように構成しても よい。
[0015] また、試薬庫が複数の試薬容器を円周上に搭載して回転可能な試薬ディスクであ り、試薬分注機構が試薬ディスク上の特定の位置の試薬容器から試薬を吸弓 Iして液 滴搬送デバイスの特定位置に吐出する試薬プローブであってもよい。
[0016] また、試薬プローブは複数回の分析に要する量の試薬を 1回で吸引して液滴搬送 デバイスに吐出してもよい。
[0017] また、液滴搬送デバイス内に試薬溜めがあり、試薬液滴は試薬溜めに保持された のち分析経路に搬送しても良い。
[0018] また、試薬溜めは複数回の分析に要する量の液滴を一体として保持し、試薬溜め に接続する分取経路にて 1回の分析に必要な量の液滴に分割してカゝら分析経路に 搬送しても良い。
[0019] また、試薬溜めは複数の液滴を保持し、順序を交換して分析経路に搬送可能に構 成されていてもよい。
[0020] また、試薬溜めは複数設置されており、それぞれの試薬溜めに保持される試薬は 同一の種類の試薬であってもよ 、。
[0021] また、個々の試薬溜めに保持される試薬の種類が固定されず、異なる種類の試薬 が共通の試薬溜めに保持されてもょ ヽ。
[0022] また、検体分注機構が検体容器から検体を吸引して液滴搬送デバイスの特定位置 に吐出する検体プローブであり、検体プローブは複数の分析に要する量の検体を 1 回で吸引してもよい。
[0023] また、液滴搬送デバイス内に検体溜めがあり、検体液滴は検体溜めに保持された のち分析経路に搬送してもよい。
[0024] また、検体溜めは複数回の分析に要する量の液滴を一体として保持し、検体溜め に接続する分取経路にて 1回の分析に必要な量の液滴に分割してカゝら分析経路に 搬送してちょい。
[0025] また、検体溜めは複数の液滴を保持し、順序を交換して分析経路に搬送可能に構 成されていても良い。
[0026] また、検体を異なる希釈率で希釈する希釈機構をもち、希釈された検体が液滴搬 送デバイスに供給されても良 ヽ。
[0027] また、検体分注機構が検体容器力 検体を吸引する検体プローブであり、液滴搬 送デバイスの検体吐出位置にて検体を希釈しても良い。
[0028] また、分析経路、検体分配機構および試薬分配機構はそれぞれ複数の電極列か らなっており、分析経路をなす電極列と検体分配機構および試薬分配機構をなす電 極列は交差しており、交差点を介して液滴がそれぞれの電極列間を移動してもよい。
[0029] また、複数の連続した電極に電圧を印加して一つの液滴を保持し、共通の電極列 上で異なる体積の液滴を搬送してもよ ヽ。
[0030] また、液滴搬送デバイスが円形であり、複数の分析経路をなす電極列が半径方向 に整列しており、検体分配機構および試薬分配機構をなす電極列は周方向に整列 してちよい。
[0031] また、複数の分析経路が円周上に配置されており、光度計が回転して光学測定し てもよい。
[0032] また、検体液滴を分析径路に分配する搬送経路、試薬液滴を分析経路に分配する 搬送経路のいずれかまたは両方の搬送経路が、複数の経路の中から選択可能であ つてもよい。
発明の効果
[0033] 検体、試薬の機械的な分注回数が少なぐかつ複数の検体に対して必要な項目を 選んで分析できる高速で自由度の高!ヽ自動分析装置を提供することが可能である。 図面の簡単な説明
[0034] [図 1]第 1実施例の分析装置の概略の構成を示す斜視図。
[図 2]第 1実施例の分析基板の要部を示す断面図。
[図 3]第 1実施例の分析基板の概略構成を示す上面図。
[図 4]第 1実施例の分析流路の要部を示す上面図。 [図 5]第 1実施例の試薬ポートおよび試薬溜め要部を示す上面図。
[図 6]第 1実施例の試薬ポートの要部を示す断面図。
[図 7]第 1実施例の排液ポートの要部を示す断面図。
[図 8]第 2実施例の分析装置の概略の構成を示す斜視図。
[図 9]第 2実施例の分析基板の概略構成を示す上面図。
[図 10]第 1実施例のサンプルポートの要部を示す断面図。
符号の説明
[0035] 10···分析基板、 12···制御装置、 13···表示装置、 20…サンプルディスク、 21···サ ンプル容器、 22···サンプルプローブ、 23···希釈液プローブ、 24…サンプルポート、 25…希釈ポート、 26…洗浄ポート、 30…第 1試薬プローブ、 31…第 1試薬ポート、 3 5…第 2試薬プローブ、 37···第 2試薬ポート、 40···試薬容器、 41···試薬ディスク、 42 …開閉機構、 43…スナップキャップ、 47···排液チューブ、 48···排液ポート、 50· "光 度計、 51···移動機構、 60…第 1基板、 61···共通電極、 62、 66、 68···撥水膜、 63 …第 2基板、 64···制御電極、 65···絶縁膜、 67…スぺーサ、 70···液滴、 71…オイル 、 73…廃液、 75…検体液、 76…希釈液、 80···分析流路、 81···排液流路、 82···第 2試薬流路、 83···サンプル流路、 8 "第1試薬流路、 85···試薬溜め、 86···サンプ ル溜め、 87···供給流路、 88···中継電極、 90、 91···経路
発明を実施するための最良の形態
[0036] 以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
[0037] (実施例 1)
図 1は本発明の第 1実施例の斜視図である。リング状の分析基板 10の中に試薬デ イスク 41、第 1試薬プローブ 30、第 2試薬プローブ 35が配置されている。分析基板 1 0の外側にはサンプルディスク 20、サンプルプローブ 22、移動機構 51に支持された 光度計 50、制御装置 12、表示装置 13が配置されている。試薬ディスク 41には複数 の試薬容器 40が搭載されて 、る。サンプルディスク 20には複数のサンプル容器 21 が搭載されている。第 1試薬プローブ 30、第 2試薬プローブ 35、サンプルプローブ 2 2はそれぞれ独立して上下動、回転が可能である。それぞれのプローブは図示しな いシリンジポンプに接続されている。プローブの移動経路に第 1試薬ポート 31、第 2 試薬ポート 37、サンプルポート 24、および洗浄ポート 26が配置されている。また、分 析基板
10には 4つの排液ポート 48が設けられ、それらには排液チューブ 47が接続されてい る。
[0038] 光度計 50は、広 、波長範囲の光を放射する光源と、回折格子と、複数の波長の光 を検出する検出器が内蔵されている。
[0039] 図 2は、第 1実施例の分析基板 10の断面を示す模式図である。分析基板 10は第 1 基板 60、第 2基板 63で構成されている。第 1基板 60の下面には、共通電極 61が構 成され、さらに撥水膜 62で覆われている。第 2基板 63の上面には複数の制御電極 6 4が配置され、その上を絶縁膜 65、撥水膜 66で覆われている。共通電極 61および 制御電極 64は図示しない配線で制御装置 12に接続している。第 1基板 60、共通電 極 61、撥水膜 62、第 2基板 63、制御電極 64、絶縁膜 65、撥水膜 66は全て光を透 過する材料でできている。分析基板 10の端面はスぺーサ 67で封止されており、第 1 基板 60と第 2基板 63の間は 0. 5mmの隙間をもって隔てられている。この隙間には、 水溶液と混じり合わないオイル 71が満たされ、水溶性の液滴 70が保持される。
[0040] 図 3は、第 1実施例の分析基板 10の上面図である。半径方向にのびた複数の分析 流路 80が円周状に多数並んでいる。分析流路 80に交差して、周方向に排液流路 8 1、第 2試薬流路 82、サンプル流路 83、第 1試薬流路 84が並んでいる。 84の内側に は、サンプルポート 24、複数のサンプル溜め 86、第 1試薬ポート 31、第 2試薬ポート 37、複数の試薬溜め 85、複数の排液ポート 48が配置され、更にその内側には周上 に供給流路 87が配置されている。図では省略してある力 試薬溜め 85は全周上に 1 00個程度配置されている。
[0041] 図 4は、第 1実施例の分析基板 10の一部の電極配置を示す上面図である。図で、 実線の四角い枠は、それぞれ制御電極 64を示す。分析流路 80は半径方向に並ん だ al力も a23まで 23個の電極で構成されている。本実施例の場合、個々の電極は 一辺が約 2. 8mmの正方形である。電極 al、 3、 a5、 al2は、隣の分析流路との間に 中継電極 88が配置され、周方向に搬送流路である第 1試薬流路 84、サンプル流路 83、第 2試薬流路 82、排液流路 81を形成している。中継電極 88の横幅は、分析流 路 80を形成している電極の横幅より小さい。また電極 al8、 al9、 a20の部分は測光 領域である。
[0042] 図 5は、第 1実施例の分析基板 10の別の一部の電極配置を示す上面図である。第 1試薬流路 84と同様に供給流路 87も周方向に並んだ電極列で構成される。第 1試 薬流路 84と供給流路 87の間に第 1試薬ポート 31が配置され、第 1試薬ポート 31から 供給流路 87まで電極が連なっている。供給流路 87から第 1試薬流路 84に連なる電 極列の途中に他の電極より大き 、電極の試薬溜め 85が配置されて 、る。本実施例 の場合、この電極は直径 14mmの円形である。
[0043] 図 6は、第 1実施例の第 1試薬ポート 31の構造を示す断面図である。第 1試薬ポー ト 31は分析基板 10から上に突き出て、穴が貫通している。内面には撥水膜 68が形 成されている。第 1試薬プローブ 30が第 1試薬ポート 31に挿入し、分析基板 10の内 部で液滴 70を吐出する構造を形成して 、る。
[0044] 第 2試薬ポート 37、サンプルポート 24も第 1試薬ポート 31と同様の構造をしている。
また、サンプル溜め 86も試薬溜め 85と同様の形状をしている。
[0045] 図 7は、第 1実施例の排液ポート 48の構造を示す断面図である。排液ポート 48は 分析基板 10から上に突き出て、穴が貫通している。更に側面力も排液チューブ 47が 貫入している。内部には空間がある。
[0046] 次に、第 1実施例の動作を説明する。
[0047] 試薬ディスク 41には、個々の分析項目に対応して第 1試薬と第 2試薬の 2種類の試 薬が試薬容器 40に入れられて搭載される。
[0048] ある項目の試薬の分析基板 10への分注は次のように行われる。その項目の第 1試 薬が入った試薬容器 40が第 1試薬プローブ 30の吸引位置に来るように 41を回転し 、第 1試薬プローブ 30で第 1試薬を 80マイクロリットル吸引する。第 1試薬プローブ 3 0は上昇、回転して、第 1試薬ポート 31に挿入される。挿入後、 80マイクロリットルの 試薬を吐出する。第 1試薬ポート 31からその試薬に対して選ばれた試薬溜め 85まで 接続する経路 90に沿い、試薬吐出と連動して制御電極 64に順次電圧が印加される 。吐出された試薬は液滴 70となって撥水膜 62、 66に挟まれた領域に入るが、電圧 が印加された制御電極 64の上ではエレクトロウエッチングによる吸引力が発生するた め、経路 90を通って試薬溜め 85に導かれる。第 1試薬プローブ 30からの吐出が終 了したら、経路 90上の制御電極 64への電圧印加を順次切断していき、試薬溜め 85 の印加だけを残して、試薬を試薬溜め 85上に保持する。
[0049] 第 2試薬に対しても第 1試薬の場合と同様の動作で、第 2試薬プローブ 35で試薬 容器 40から第 2試薬を 40マイクロリットル吸引し、第 2試薬ポート 37から吐出して、第
1試薬とは別に選ばれた試薬溜め 85まで搬送されて保持される。
[0050] 第 1試薬プローブ 30および第 2試薬プローブ 35はそれぞれ試薬吐出後、洗浄ポー ト 26に移動し、洗浄水でプローブ内面、外面を洗浄される。
[0051] 分析する全ての項目の第 1試薬および第 2試薬の分注が行われて、それぞれ異な る 85上に保持される。
[0052] 試薬の分析基板 10への分注は、動作開始時および、個々の試薬溜め 85に保持さ れている試薬の量が定められた量を下回った場合に実施される。
[0053] サンプルディスク 20にはキャリブレーションおよび精度管理用の濃度既知の検体、 被分析検体がサンプル容器 21に入れられて搭載される。
[0054] 検体の分析基板 10への分注は次のように行われる。目的の検体が入ったサンプル 容器 21がサンプルプローブ 22の吸引位置に来るようにサンプルディスク 20が回転し 、サンプルプローブ 22がサンプル容器 21から検体を吸引する。吸引量はその検体 で分析する全項目のテストに必要な量以上である。サンプルプローブ 22は上昇、回 転し、サンプルポート 24に挿入される。挿入後、吸引した検体を吐出する。サンプル プローブ 22からその検体に対応して選ばれたサンプル溜め 86まで接続する経路に 沿い、検体吐出と連動して制御電極 64に順次電圧が印加される。吐出された検体は 液滴 70となって撥水膜 62、 66に挟まれた部分に入る力 電圧が印加された制御電 極 64の上ではエレクトロウエッチングによる吸引力が発生するため、経路を通ってサ ンプル溜め 86まで導かれる。サンプルプローブ 22からの吐出が終了したら、経路上 の制御電極 64への電圧印加を順次切断して 、き、サンプル溜め 86の印加だけを残 して、検体をサンプル溜め 86上に保持する。サンプルプローブ 22は、分注後洗浄ポ ート 26に移動し、洗浄水でプローブ内面、外面を洗浄される。
[0055] ある検体のある項目の分析は次のように行われる。 [0056] 制御装置 12は、その分析に用いる第 1試薬が保持されている試薬溜め 85と、第 2 試薬が保持されている試薬溜め 85と、空き状態の分析流路 80を 1つ選択する。
[0057] 第 1試薬の保持されている試薬溜め 85から外周側に連続する 4つの電極に試薬溜 め 85に印加されているよりも高い電圧を印加する。一定時間後に 4つの電極のうち 2 番目の電極の印加を切断することにより、 3番目と 4番目の電極上に約 8マイクロリット ルの第 1試薬の液滴が形成される。試薬溜め 85から第 1試薬流路 84を通る経路 91 に沿って、電圧を印加している電極を順次移動することにより、第 1試薬の液滴は選 ばれた分析流路 80まで搬送される。
[0058] 検体は、サンプル溜め 86から外周側に連続する 3つの電極にサンプル溜め 86に 印加して 、るよりも高 、電圧を印加し、一定時間後に 3つの電極のうち 2番目の電極 の印加を切断することにより、 3番目の電極上に約 4マイクロリットルの検体液滴が形 成される。
[0059] この検体液滴は、サンプル流路 83を経路に沿って、電圧を印加して ヽる電極を順 次移動することによって、選ばれた分析流路 80まで搬送される。必要な量の検体を 分取後、サンプル溜め 86に残された検体は、排液ポート 48に搬送されて廃棄される
[0060] 分析流路 80で、まず検体液滴は alOに、第 1試薬液滴は a7、 a8に保持される。
[0061] 次に alOから印加電極を順次移動することで検体液滴を a20まで搬送する。続いて 、 a7、 a8の印加電極を順次移動することで第 1試薬液滴を al8、 al9まで搬送する。 ここで、検体と第 1試薬の液滴は合体し、第 1反応液となって 3つの電極 al8、 al 9、 a 20上に保持される。次に a 16から a23の間で電圧を印加している位置を往復移動す ることで、液滴は往復運動し、第 1反応液の液滴中の検体と第 1試薬は攪拌されて均 一になる。その後印加電極は al8、 al9、 a20に固定されて、第 1反応時間の 5分間 液滴は保持される。
[0062] 光度計 50は移動機構 51により 30秒で 1回転の速度で旋回する。分析流路 80上を 通過するとき、 al8、 al9、 a20上の液滴に光を照射し、選ばれた波長の透過光量を 測定し、制御装置 12に送信する。制御装置 12では吸光度を演算する。第 1反応時 間間、周期的に測定が行われる。 [0063] 第 1反応時間の間に、第 2試薬が準備される。第 2試薬の保持された試薬溜め 85 力も外周側に連続する 3つの電極に試薬溜め 85に印加されているよりも高い電圧を 印加し、一定時間後に 3つの電極のうち 2番目の電極の印加を切断することにより、 3 番目の電極上に約 4マイクロリットルの第 2試薬液滴を形成する。この第 2試薬液滴は 、第 2試薬流路 82を通る経路に沿って電圧を印カロしている電極を順次移動すること によって、選ばれた分析流路 80の電極 al4まで搬送される。
[0064] 第 1反応時間経過後、第 2試薬の液滴は、印加電極を al4から順次移動して al8に 搬送される。ここで第 2試薬は第 1反応液と合体し、第 2反応液となる。次に al6から a 23の間で電圧を印加している位置を往復移動することで、液滴は往復運動し、第 2 反応液は攪拌されて均一になる。その後印加電極は al8、 al9、 a20、 a21に固定さ れて、第 2反応時間の 5分間液滴は保持される。第 2反応時間の間も光度計による周 期的な測定が行われる。
[0065] 第 2反応時間の後、第 2反応液の液滴は排液流路 81を通る経路を通り、排液ポー ト 48まで搬送される。第 2反応液の液滴 70は撥水膜 62、 69との表面力により、排液 ポート 48の内部に入り込み、オイル 71との比重の違いで浮き上がる。浮き上がった 廃液 73は排液チューブ 47に吸引されて排出される。
[0066] 第 2反応時間の間に、次の分析のための検体と第 1試薬の液滴が電極 alOおよび a 7、 a8に待機し、分析が終了して第 2反応液を排出した後すぐに次の分析が開始す る。
[0067] ある検体のある項目の分析が、 1つの分析流路 80で行われている間に、別の検体 または別の項目の分析が、別の分析流路 80で並行して進められる。
[0068] 制御装置 12では、分析項目毎にキャリブレーション用の検体の分析で得られた吸 光度の変化と濃度との関係を導出し、キャリブレーションデータとして格納する。被分 析検体に対しては、キャリブレーションデータを用いて分析項目の濃度を演算し、表 示装置 13に送信して表示する。また、定期的に精度管理用の検体の分析を実施し、 その結果が所定の範囲に入らな 、場合は異常のアラームを表示装置 13に送信する
[0069] また、制御装置は装置全体の状態を監視する。メンテナンス時に個々の制御電極 6 4に電圧を印加し、共通電極 61との間の静電容量および電流を検出して異常であつ た場合にはその電極を記憶し、それを含む分析流路 80は分析に用いないよう制御 する。
[0070] 本実施例の場合は、複数の分析流路 80のそれぞれに検体液滴および試薬液滴を 供給する機能、液滴同士を混合する機能、検体、試薬やその混合物を搬送する機能 、混合物を反応させる機能をもつ領域が内蔵されていて、他の分析流路と同期せず に並列して実施可能なので、複数の分析を自由な分析流路 80で自由に開始、進行 、終了でき、複数の分析流路 80を空き時間を少なく活用することができ、単位時間当 たりの処理能力の高い分析装置が実現できる。
[0071] また、本実施例の場合は、分析基板は固定されて光度計が回転するように構成し ているので、いずれかの分析流路を測光している最中でも、液滴移動や混合、攪拌 などの動作を実施可能であり、処理能力の高い分析装置が実現できる。
[0072] また、複数の分析流路にお!、て液滴移動や混合、攪拌などの動作が並列で行える ため、それぞれの動作にかける時間を長くとることが可能であり、無理のない速度で 動作させることで、発熱や流れの乱れなどの悪影響を避けることができ、安定して、高 い精度の分析が可能である。
[0073] 更に液滴搬送、混合、攪拌を電極への電圧印加の制御だけでおこなうため、それ らの機能を多数の分析流路のそれぞれに内蔵しても機構が複雑化せず、単純な構 成で小型で信頼性の高 、分析装置が実現できる。
[0074] また、本実施例の場合は、検体および試薬が全ての分析流路 80に搬送可能であり 、どの分析流路でも任意の項目の分析が可能であり、効率がよぐ処理能力の高い 分析が可能である。
[0075] また、本実施例の場合は、複数の分析流路 80のそれぞれに検体、試薬やその混 合物を一時的に格納する機能をもつ領域が内蔵されているため、検体流路ゃ試薬 流路から分析流路 80に検体液滴、試薬液滴を供給するタイミングを分析の進行タイ ミングに合わせる必要がなぐ複数の分析流路に対する検体および試薬の供給を効 率よく行うことができ、処理能力の高い分析が可能である。
[0076] また、本実施例の場合、検体および試薬は分析基板の中で水溶液と反応しな!ヽォ ィルに包まれた状態であり、蒸発などによる変質が起こらないので、分析基板への供 給を分析実行のタイミングと合わせる必要がな 、。
[0077] また、本実施例では、全ての項目の分析がどの分析流路で行うこともでき、どの分 析流路でも自由なタイミングで分析を開始、進行させることが可能で、制御装置でど の分析流路を選択して実行するので、分析流路を効率的に利用して処理能力の高 い分析が可能である。
[0078] また、制御装置で分析流路を自由に選べるので、迅速な処理が必要な分析はサン プル溜めに近 、分析流路で行うように選ぶことで搬送時間を短くすることができ、分 析結果を短時間で出力することが可能である。
[0079] また、本実施例の場合は、光度計も全ての分析流路 80に対して共通のものを用い るため、どの流路でも同じ特性の分析が可能で、ばらつきの小さい高精度な分析が 可能である。
[0080] また、本実施例の場合は、光度計をスキャンして用いるため、光度計および検出電 気系が 1つですみ、低価格の分析装置が実現できる。
[0081] また、本実施例の場合は、全ての分析流路に対して同じ光度計を用いるため、キヤ リブレーシヨンは全部の分析流路で行う必要はなぐキャリブレーションに要する検体
、時間を節約し、ランニングコストを削減できる。
[0082] また、本実施例の場合は、反応時間の間は反応液滴は静止して!/、て、同一場所で 周期的な測定が行われるため、液滴の形状の変化や気泡などの条件の変化を受け にくぐ精度の高い分析が可能である。
[0083] また、本実施例の場合には、検体、試薬の液滴搬送、混合、攪拌が電極への電圧 印加の制御だけで行われるため、分析基板 10には機械的な動作がなぐ光度計 50 は停止することなく回転し、測光を行えるので、個々の測光の積分時間が長くとれ、ノ ィズの少な!/、高精度な分析が可能である。
[0084] また、本実施例の場合は、光度計の測光時間が長く取れるので、反応液の光路長 が短くても吸光度の分析が可能であり、検体量、試薬量が少なくランニングコストの小 さい分析装置が実現できる。
[0085] また、本実施例の場合は、分析基板、サンプルポート、試薬ポートの内面が全て撥 水膜でカバーされ、また内部を水溶液と溶解しな ヽオイルで満たして分析を実施す るので、検体、試薬の液滴は壁面と直接接触しないので、壁面が検体、試薬で汚染 されることなぐキャリーオーバのない高精度の分析が可能である。
[0086] また、本実施例の場合は、試薬容器 40から分析基板 10への試薬プローブでの分 注は 1度に 10回の分析に必要な量を行うので、試薬ディスクおよび試薬プローブの 動作回数は分析回数よりも少なくなり、低速の分注機構でも処理能力の高い分析装 置が実現できる。
[0087] また、本実施例の場合は、試薬ディスクと試薬プローブを用い、試薬プローブは洗 浄ポートで洗浄するので、異なる試薬を共通の分注機構で供給することができ、分注 機構による差のない高精度な分析が可能である。また分注機構の数が少なぐ低コス トで省スペースの分析装置が実現できる。
[0088] また、本実施例の場合は、試薬容器を試薬ディスクに搭載するので、試薬容器と分 析基板を配管で接続する必要がなぐ試薬交換が簡単に行うことが可能である。
[0089] また、本実施例の場合は、検体容器 21から分析基板 10へのサンプルプローブ 22 での分注は、複数分析分の量を 1回の動作で行うので、サンプルプローブ 22の動作 回数は分析回数よりも少なくなり、低速の分注機構でも処理能力の高い分析装置が 実現できる。
[0090] また、本実施例の場合は、試薬および検体をそれぞれ試薬溜め 85およびサンプル 溜め 86に保持した後一定量ずつ分取して分析流路に搬送するため、プローブで分 注した順序に制限されずに、任意の組み合わせで検体、試薬を反応させて分析を行 うことが可能であり、分析効率がよぐ処理能力の高い分析装置が実現可能である。
[0091] また、本実施例の場合は、分析流路内の個々の制御電極のサイズ力 マイクロリット ルの液滴を保持するサイズである。検体、第 1試薬、第 2試薬、第 1反応液、第 2反応 液の液滴の量はそれぞれ 4、 8、 4、 12、 16マイクロリットルであるため、それらは 1つ、 2つ、 1つ、 3つ、 4つの電極で保持される。このように 1つの制御電極に保持される量 の整数倍の複数の量の液滴を扱 ヽ、液滴を複数の電極に保持するように構成されて いるため、共通の経路で異なるサイズ、種類の液滴を搬送することができる。これによ り、検体、試薬、排液などの経路の配置を自由に設定することができ、装置の小型化 が可能になる。特に本実施例では、検体、試薬の供給用および排液用の流路を分 析流路と交差させて配置し、それぞれの間で自由に液滴が行き来できるように構成し ているため、全ての分析がどの分析流路でも実行可能であり、自由度が高ぐ効率の よい分析が可能である。
[0092] また、本実施例の場合は、サンプルポート、試薬ポートから選ばれた分析流路に液 滴を搬送する経路および分析流路から排液ポートに液滴を搬送する経路が他の分 析流路を通過するが、どこを通るかは複数の経路の中から選択することができる。こ れにより他の分析の妨げにならない経路を選択することができ、処理能力の高い分 析装置が実現できる。
[0093] さらに、本実施例の場合、それぞれの項目の分析がどの分析流路で行うこともでき 、搬送経路も複数の中から選択可能なため、不良の電極があってもそこを避けて分 祈が可能である。そのため、分析基板の一部に不良が生じても分析ができなくなるこ とは無ぐ装置の信頼性を高め、基板の交換頻度を少なくしてランニングコストを低減 することが可能である。
[0094] また、本実施例の場合は、分析流路 80上に検体液滴、試薬液滴の待機領域と、反 応領域が別にあり、反応領域の液滴を待機領域を通らずに排出することが可能であ るため、 1つの分析終了後、すぐに次の分析を実行することができ、効率がよぐ処理 能力の高い分析が可能である。
[0095] また、本実施例の場合は、分析基板 10が円形のため、光度計 50は回転運動で全 ての分析流路 80の測光を行うことができ、停止や方向転換の必要がないため時間の 無駄がなぐ信頼性の高い分析装置を実現できる。
[0096] また、本実施例の場合は、分析基板 10が円形であり、第 1試薬流路 84、サンプル 流路 83、第 2試薬流路 82が円周状に形成されているため、検体、試薬を全ての分析 流路 80に効率的に搬送できる。
[0097] また、本実施例の場合は、中継電極 88の幅が分析流路 80を形成している電極の 幅よりも狭いため、分析基板 10のサイズを小さくすることができ、省スペースの分析装 置を実現可能である。
[0098] なお、本実施例においては光度計 50は吸光度を測定するものであった力 散乱光 や蛍光を測定するものでもよい。さらにそれらの組み合わせでもよぐその場合には 分析できる項目の種類が増え、免疫分析なども同じ装置で実現できる利点がある。
[0099] また、本実施例においては 1つの光度計をスキャンしている力 2組以上の光度計 をスキャンしてもよ!/、。その場合は短い間隔で吸光度の変化を測定できる利点がある
[0100] また、本実施例においては分析基板は円板型の一体構造であるが、複数の扇型形 状の基板に分割して構成することも可能である。その場合別の基板に液滴が移動で きるように構成することも可能であるが、基板毎に独立して、オイルや液滴が移動しな いように構成することも可能である。そのときは、分割した基板ごとに検体ポート、試 薬ポート、排液ポートを持つようにする。この場合は、個々の基板が小さくてすむため に、基板製造の設備が小さくてすみ、低コストで製造可能である。また、基板交換や オイル交換が容易〖こできるメリットもある。
[0101] また、本実施例の場合は周方向の 4つの搬送流路はそれぞれ検体用、第 1試薬用 、第 2試薬用、排液用として同じ用途の液滴搬送に特ィ匕しているが、特化せずにどの 流路も選べるように使うこともできる。さらに、流路ごとに搬送方向を固定し、右回りの 流路、左回りの流路を設け、目的の搬送位置に早く到達できる流路を選ぶように制御 することも可能である。この場合はさらに効率がよぐ処理能力の高い分析装置が実 現できる。
[0102] なお、図 1では液体搬送機構はディスク状となっているが、各サンプル搬送路を横 断してサンプル供給路、試薬供給路が設けられ、かつサンプル供給路、試薬供給路 が閉じたループを作っていれば良い。すなわち、サンプル搬送路が放射状であれば 四角形状でも同様の効果を奏し得る。
[0103] また、測定機構は回転する光度計である必要はなぐ非特許文献 1に記載されて 、 るような LEDを各サンプル搬送路に設けても良い。
[0104] (実施例 2)
次に、本発明の第 2実施例を説明する。図 8は本発明の第 2実施例の斜視図、図 9 は分析基板 10の上面図、図 10はサンプルポート 24の部分を示す断面図である。第 1実施例との主な違いは、移動機構 51および光度計 50が分析基板 10の内側に配 置されていること、試薬ディスク 41、第 1試薬プローブ 30、第 2試薬プローブ 35が分 析基板 10の外側に配置されていること、サンプルポート 24に近接して希釈ポート 25 が設置されて ヽること、試薬ディスク 41に近接して開閉機構 42が設置されて ヽること 、試薬溜め 85およびサンプル溜め 86が無いことである。また、分析流路 80の配置は 図 4と同様であるが、第 1実施例の場合と異なり、電極 alが外周側、電極 a23が内周 側である。
[0105] サンプルポート 24に近接して設置されている希釈ポート 25は、サンプルポート 24と 同様に分析基板 10から上に突き出ており、希釈液プローブ 23が挿入される。希釈液 プローブ 23は図示しな ヽ希釈液ポンプに接続されており、量を制御して希釈液を吐 出することができる。
[0106] 試薬容器 40の開口部にはスナップキャップ 43が設けられており、開閉機構 42によ り開閉可能である。
[0107] 第 2実施例では、試薬は次のように分析基板 10に供給される。まず、開閉機構 42 でスナップキャップ 43を開く。次に試薬ディスク 41を回転して、吸引位置に試薬容器 40を移動する。第 1試薬の場合は第 1試薬プローブ 30で 80マイクロリットル吸引し、 第 1試薬ポート 31に吐出する。そのとき 8マイクロリットルずつ 10回に分けて断続的に 吐出し、それぞれの小さい液滴として第 1試薬流路 84に搬送する。液滴は分析で必 要とされるまで第 1試薬流路 84を周回する。第 2試薬の場合は、第 2試薬プローブ 35 で 40マイクロリットル吸引し、第 2試薬ポート 37に吐出する。そのとき 4マイクロリットル ずつ 10回に分けて断続的に吐出し、それぞれの小さい液滴として第 2試薬流路 82 に搬送する。液滴は分析で必要とされるまで第 2試薬流路 82を周回する。吸引が終 えた試薬容器 40は、開閉機構 42でスナップキャップ 43を閉じられる。
[0108] 検体は次のように分析基板 10に供給される。サンプルディスク 20が回転し、サンプ ルプローブ 22でサンプル容器 21から検体を吸引する。サンプルプローブ 22を移動 しサンプルポート 24に挿入する。吐出は、その検体で行われる分析数に再検査用の 予備数を加えた回数行われる。サンプルプローブ 22からの検体の吐出に先立ち、希 釈液プローブ 23から希釈液が吐出される。希釈液と検体の吐出量は、分析項目に 応じて決められた量になるよう、制御装置 12で制御される。サンプルプローブ 22から 吐出された検体液 75は、希釈液プローブ 23から吐出された希釈液 76に混合しなが らサンプル流路 83を経由し、選ばれた分析流路 80に搬送される。再検査用の予備 の液滴は、分析流路 80には入らず、サンプル流路 83を周回する。
[0109] 分析流路 80における分析の手順は第 1実施例と同じである。第 2反応時間が終え 、分析が終了したとき、制御装置 12は分析項目の濃度を計算し、結果が所定範囲か ら外れた場合は、再検査用の予備の液滴を用いて再検査を実施する。再検査が必 要ない場合は、再検査用の予備の液滴は排液ポート 48から排出される。
[0110] 本実施例の場合は、複数分析分の検体および試薬を分析基板 10に注入時に個 々の分析に要するサイズの液滴に分離し、搬送流路に供するので、大容量の液溜め が不要で、コンパクトな分析装置の実現が可能である。
[0111] また、本実施例の場合、検体および試薬をプローブから 1回の分注で必要な量を 吐出して液滴に分離するので、液滴の体積を精度よく制御することができ、高精度な 分析が可能である。
[0112] また、本実施例の場合は、試薬を大容量の液溜めに溜めておくことがないので、試 薬の無駄が少なぐランニングコストの小さい分析装置が実現できる。
[0113] また、本実施例の場合は、検体を希釈液の中に吐出して液滴に分離するので、粘 性などの特性の異なる検体でも希釈液により特性の差が緩和され、精度の高 、分注 が可能であり、高精度の分析が可能である。
[0114] さらに、希釈液の量と検体の量を液滴ごとに変化させることができるので、分析項目 に最適な希釈率を設定することができ、高精度な分析が可能である。
[0115] また、本実施例の場合、再検査用の検体を液滴としてサンプル流路 83上を周回さ せておき、再検査が必要なときにそれを用いて分析を実施するため、サンプルデイス ク 20上に再検査用のサンプル容器 21を残しておく必要がなぐサンプルディスク 20 の必要搭載数が少な!、ので、省スペースの分析装置が実現できる。
[0116] また、本実施例の場合は、複数回分の試薬を 1回で試薬容器カゝら吸引するため、 試薬容器 40から試薬を吸引した後開閉機構 42でスナップキャップ 43を閉じることが でき、試薬の蒸発や変質を防止することができ、ランニングコスト低減と分析精度向 上が可能である。 [0117] また、本実施例の場合は、光度計 50および移動機構 51が分析基板 10の内側にあ るため、移動機構 51の回転半径が小さくてすみ、小型で信頼性の高い分析装置が 実現できる。
[0118] また、本実施例の場合は、サンプルディスク 20および試薬ディスク 41が分析基板 1 0の外側にあるため、動作中でも容易に検体および試薬の交換、補充ができる。 産業上の利用可能性
[0119] 本発明は、上記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない 範囲で種々に変形して実施できる。

Claims

請求の範囲
[1] 所定間隔で対向させ、間隙に液体を保持する少なくとも 1対の板状部材を備えた液 体搬送機構であって、
前記少なくとも 1対の板状部材の少なくとも一方に、液体を搬送する方向に沿って 複数の電極を所定間隔で配置した液体搬送路を複数備え、
かつ該液体搬送路には、少なくとも放射状にサンプル液体を搬送するサンプル搬 送路 (83)と、
該サンプル搬送路を横断し、複数の前記サンプル搬送路に試薬を供給する試薬 搬送路 (82、 84)と、を備えた液体搬送機構と、
前記サンプル搬送路に検体を供給する検体分配機構と、
前記試薬搬送路に試薬を供給する試薬分配機構と、
前記液体搬送路中での検体と試薬の反応を光学的に分析する測定機構 (al8、 al 9、 a20)と、
を備えたことを特徴とする自動分析装置。
[2] 請求項 1記載の自動分析装置において、
前記液体搬送路には、更に前記サンプル搬送路（83)を横断し、複数の前記サン プル搬送路 (83)に検体を供給するサンプル流路を備えたことを特徴とする自動分 析装置。
[3] 請求項 2記載の自動分析装置において、
前記サンプル流路にそれぞれ異なる検体を供給する複数のサンプル供給機構と前 記試薬搬送路 (82、 84)にそれぞれ異なる試薬を供給する複数の試薬供給機構を 備えたことを特徴とする自動分析装置。
[4] 請求項 3記載の自動分析装置において、
前記サンプル供給機構、前記試薬供給機構には、それぞれ複数回分の分析が実 行可能な検体または試薬を一時的に蓄えるサンプル溜め（86)、または試薬溜め（8 5)を備えたことを特徴とする自動分析装置。
[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、
前記サンプル搬送路を横断し、複数の前記サンプル搬送路から分析が終了した反 応液を排出する廃液流路 (81)を備えたことを特徴とする自動分析装置。
[6] 請求項 5記載の自動分析装置において、
前記廃液流路から廃液を前記液体搬送機構外に取り出す廃液ポート (48)と、該廃 液ポートに挿入し廃液を吸引する廃液吸引機構を備えたことを特徴とする自動分析 装置。
[7] 請求項 1〜6のいずれかに記載の自動分析装置において、
前記測定機構は光源と、光源カゝら発せられ反応液を透過した光を受光する受光器 を備えた光度計 (50)であり、かつ該光度計と複数の前記サンプル搬送路の相対的 位置関係を変える相対的位置関係変更機構を備えたことを特徴とする自動分析装 置。
[8] 請求項 7記載の自動分析装置において、
前記相対的位置関係変更機構は前記光度計の移動機構であり、前記サンプル搬 送路の外周または内周を回転移動するものであることを特徴とする自動分析装置。
[9] 請求項 4記載の自動分析装置にお!、て、
前記試薬溜めは該試薬溜めに接続する試薬搬送路にて 1回の分析に必要な量の 液滴に分割してサンプル搬送路に搬送する液滴分割機構を備えたことを特徴とする 自動分析装置。
[10] 請求項 3記載の自動分析装置において、
前記サンプル供給機構は、検体容器から検体を吸引する検体プローブ (22)と、該 検体プローブを移動させる検体プローブ移動機構と、検体プローブを挿入するサン プルポート (24)を備えたことを特徴とする自動分析装置。
[11] 請求項 1〜10のいずれかに記載の自動分析装置において、
検体を希釈するための希釈液を供給する希釈液供給ポートを前記サンプルポート の近傍に備えたことを特徴とする自動分析装置。
[12] 所定間隔で対向させ、間隙に液体を保持する少なくとも一対の板状部材を備えた 液体搬送機構であって、
前記少なくとも一対の板状部材の少なくとも一方に、液体を搬送する方向に沿って 複数の電極を所定間隔で配置した液体搬送路を複数備え、 前記液体搬送路は、検体や試薬を供給する機能、検体、試薬やその混合物を搬 送する機能、検体、試薬やその混合物を一時的に格納する機能、検体と試薬の混合 物を反応させる機能、検体、試薬、その混合物、あるいは反応した混合物の特定物 質の濃度を測定する機能を有し、
複数の液体搬送路で、検体や試薬の供給、検体、試薬やその混合物の搬送、格 納、反応、測定が並列して、かつ非同期的に実行することを特徴とする自動分析装 置。
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