WO2023074358A1 - 自動分析装置及びその異常判定方法 - Google Patents

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WO2023074358A1
WO2023074358A1 PCT/JP2022/037922 JP2022037922W WO2023074358A1 WO 2023074358 A1 WO2023074358 A1 WO 2023074358A1 JP 2022037922 W JP2022037922 W JP 2022037922W WO 2023074358 A1 WO2023074358 A1 WO 2023074358A1
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stirring
unit
automatic analyzer
constant temperature
impedance
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PCT/JP2022/037922
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Inventor
大輝 浜田
宗 加藤
恒 薮谷
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations

Definitions

  • the present invention relates to an automatic analyzer and its abnormality determination method.
  • Patent Literature 1 discloses an automatic analyzer in which a plurality of electrodes that generate ultrasonic waves are arranged and the position of the liquid surface is detected from the difference in impedance measured by each electrode.
  • Patent Document 2 discloses an automatic analyzer that detects the presence or absence of a reaction liquid by measuring the impedance of a piezoelectric element in a stirring section.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable automatic analyzer and its abnormality determination method.
  • the automatic analyzer of the present invention comprises a stirring section for stirring a specimen and a reagent by irradiating a reaction container with ultrasonic waves, and a power amplifier for applying a voltage to a piezoelectric element of the stirring section.
  • an impedance measuring unit that measures the electrical impedance of the piezoelectric element of the stirring unit; an analysis unit that analyzes components of a reaction liquid of the sample and the reagent; the stirring unit, the power amplifier, the impedance measuring unit, and the analysis and a control unit for controlling a unit, comprising a plurality of the stirring units, wherein the control unit measures the electrical impedance of the plurality of stirring units by the impedance measurement unit, A connection state between the stirring section and the power amplifier or the impedance measuring section, or a tilt state of the automatic analyzer is determined.
  • the abnormality determination method of the present invention includes: a stirring unit for stirring a sample and a reagent by irradiating a reaction container with ultrasonic waves; a power amplifier for applying a voltage to a piezoelectric element of the stirring unit;
  • An abnormality determination method for an automatic analyzer comprising: an impedance measurement unit that measures the electrical impedance of an element; and an analysis unit that analyzes components of a reaction solution of the specimen and the reagent, Based on the electrical impedances measured by the impedance measuring section for at least two stirring sections, the connection state between the stirring section and the power amplifier or the impedance measuring section, or the tilt state of the automatic analyzer is determined.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer according to this embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a stirring section, a power amplifier connected thereto, and an impedance measuring section
  • FIG. 4 is a diagram showing details of the configuration of an impedance measurement circuit
  • FIG. 4 is a diagram showing the influence of standing waves between the reaction container and the piezoelectric element
  • 5 is a graph showing frequency characteristics of electrical impedance when liquid is present at the position of the split electrode and when liquid is not present.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a case where the stirring section is normally connected to the relay board;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a case where the stirring section is not normally connected to the relay board;
  • Part of the flowchart (first half) showing a method of determining whether the connector is correctly inserted into the stirring unit.
  • the remaining portion (second half) of the flow chart showing how to determine if the connector is correctly inserted into the stirrer.
  • Graph showing the liquid level height of constant temperature water in each stirring section.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer according to this embodiment.
  • the automatic analyzer includes a sample storage unit 101, a reagent storage unit 102, a reaction unit 103, stirring units 104 to 109, an analysis unit 110, a washing unit 111, and a sample dispensing mechanism. 113 and a reagent dispensing mechanism 115 .
  • the automatic analyzer further includes a control unit (host computer) composed of an electronic circuit and a storage device, and the control unit controls the operation of each unit and each mechanism. be done.
  • a control unit host computer
  • a sample container such as a test tube is stored in the sample storage unit 101, and a sample 112 is placed in the sample container.
  • the reaction section 103 is composed of a rotatable reaction disk, and reaction containers 114 (reaction cells) are arranged circumferentially on the reaction disk.
  • the reaction disk has a constant temperature bath that holds constant temperature water at a specified temperature, and the constant temperature water circulating in the constant temperature bath comes into contact with the reaction vessel 114, so that the reaction vessel 114 reaches a predetermined temperature. kept.
  • the specimen dispensing mechanism 113 aspirates the specimen 112 in the amount required for analysis from the specimen container, and discharges the aspirated specimen 112 into the reaction container 114 on the reaction section 103 .
  • the reagent dispensing mechanism 115 aspirates a required amount of reagent 116 for analysis from the reagent storage unit 102 and discharges the aspirated reagent 116 into the reaction container 114 .
  • a plurality of stirring sections 104 to 109 are arranged side by side on the outer peripheral side of the reaction disk, and stir the sample 112 and the reagent 116 discharged into the reaction container 114, respectively.
  • the analysis unit 110 analyzes the components of the reaction liquid of the specimen 112 and the reagent 116 in which the reaction has been accelerated by measuring the absorbance.
  • the cleaning unit 111 cleans the reaction container 114 for which the absorbance measurement has been completed.
  • the next specimen 112 is dispensed by the specimen dispensing mechanism 113 into the reaction container 114 washed by the washing section 111, and the same sequence is repeated thereafter.
  • the stirring units 104 to 109 irradiate the reaction container 114 with ultrasonic waves, and use vibration, acoustic flow, acoustic radiation pressure, and the like to achieve non-contact stirring of the specimen 112 and the reagent 116 .
  • the sample 112 and the reagent 116 are efficiently stirred, and high processing capacity is realized.
  • constant-temperature water is used as the liquid that mediates sound waves, but water other than constant-temperature water may be used, and liquids other than water may be used.
  • sound waves other than ultrasonic waves may be used.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a stirring section, a power amplifier connected thereto, and an impedance measuring section.
  • the stirrer 104 shows a vertical cross section along the radial direction of the sample storage unit 101, and the electrical circuit arranged on the host computer side with respect to the connector 201 has a schematic configuration. showing.
  • the stirring unit 104 will be described below as an example, the same applies to the stirring units 105 to 109 as well.
  • the stirring unit 104 includes a piezoelectric element 202 that generates ultrasonic waves, a jig 203 for attaching the piezoelectric element 202 to the thermostat 117, and reacts the ultrasonic waves transmitted through the reaction vessel 114 and the like.
  • a reflector 223 for reflecting light toward the container 114 and a connector 201 for electrically connecting the piezoelectric element 202 and the host computer are provided.
  • the piezoelectric element 202 includes split electrodes 204 and 209 provided on one side (air side) and in contact with the air, and a constant temperature water side provided on the other side (constant temperature water side) and in contact with the constant temperature water 208 . and an electrode 205 .
  • a part of the constant temperature water side electrode 205 is folded back along the lower end surface of the piezoelectric element 202 toward the air side surface.
  • the split electrodes 204 and 209 are split as a plurality of electrodes at different height positions. In this embodiment, an example in which 13 split electrodes are provided (only some of them are shown in FIG. 2 and the like) will be described, but the number of split electrodes is not limited to 13. The dimensions and shape of each split electrode can be individually designed arbitrarily. Only the th (bottom) split electrode 209 is formed slightly longer than the other split electrodes 204 . Each split electrode is connected to each pin of the connector 201 in a one-to-one manner.
  • the power amplifier 206 drives the piezoelectric element 202 by applying voltage to the split electrodes to generate ultrasonic waves.
  • the power amplifier 206 specifically includes a function generation circuit 210 that generates a drive waveform, a final amplifier circuit 211 that amplifies the waveform to desired power, and a piezoelectric element 211 that amplifies the waveform to desired power. and a current monitor 212 that measures the current flowing through 202 .
  • the current monitor 212 can be configured using, for example, electromagnetic coupling.
  • the impedance measurement circuit 207 measures the frequency characteristic of the electrical impedance of the piezoelectric element 202 (hereinafter sometimes abbreviated as “ImpS”).
  • the ImpS of the piezoelectric element 202 is represented, for example, by a set of ImpS applied to each split electrode (that is, ImpS between each split electrode 204, 209 and the constant temperature water electrode 205).
  • the power amplifier 206 is provided with a first interface section 221 that connects with the host computer, and the host computer controls the power amplifier 206 via this first interface section 221 .
  • the impedance measurement circuit 207 is provided with a second interface section 222 that connects with the host computer, and the host computer controls the impedance measurement circuit 207 via this second interface section 222 . Also, the impedance measurement circuit 207 transmits the ImpS measurement result to the host computer via the second interface section 222 .
  • the power amplifier 206 and the impedance measurement circuit 207 are connected to the stirring section 104 via the connector 201. Furthermore, a relay group 213 is arranged between the power amplifier 206 and the impedance measurement circuit 207 and the connector 201 .
  • the relay group 213 has a plurality of switches, and opening and closing of each switch is controlled by commands from the host computer. That is, the relay group 213 functions as a switching device that switches connections between the power amplifier 206 and the impedance measurement circuit 207 and the split electrodes 204 and 209 .
  • the host computer detects the liquid level position (liquid level height) in the reaction vessel 114 (a specific example of the detection method will be described later). Furthermore, the host computer selects one or more split electrodes 204 and 209 at appropriate positions according to the liquid surface position, and controls the relay group 213 to apply voltage to the selected split electrodes 204 and 209 . In this manner, the ultrasonic irradiation position to the reaction vessel 114 is adjusted.
  • a first switching circuit for switching whether the piezoelectric element 202 is connected to the power amplifier 206 or the piezoelectric element 202 is connected to the impedance measurement circuit 207.
  • a changeover switch 215 is installed.
  • a second switch 214 is installed between the impedance measuring circuit 207 and the connector 201 to switch between connecting the impedance measuring circuit 207 to the piezoelectric element 202 and connecting the impedance measuring circuit 207 to the ground.
  • the first changeover switch 215 is connected to the terminal 216 of the power amplifier 206, and the second changeover switch 214 is connected to the terminal 219 (finally connected to the ground 220).
  • the first changeover switch 215 is connected to the output terminal 217 of the impedance measurement circuit 207 and the second changeover switch 214 is connected to the input terminal 218 of the impedance measurement circuit 207 .
  • the host computer of this embodiment applies voltages to the divided electrodes 204 and 209 via the power amplifier 206 and measures ImpS of the piezoelectric element 202 via the impedance measurement circuit 207 .
  • the impedance measurement circuit 207 does not need to be configured independently from the host computer as shown in FIG. 2, and may be configured by a single electronic circuit in which the impedance measurement circuit 207 and the host computer are integrated.
  • FIG. 3 is a diagram showing the details of the configuration of the impedance measurement circuit 207.
  • a direct digital synthesizer Direct A Digital Synthesizer (hereinafter abbreviated as “DDS”) 301 generates a sinusoidal waveform voltage with an arbitrary frequency.
  • a sinusoidal voltage generated by the DDS 301 is amplified by the amplifier 302 and output from the output terminal 217 .
  • the output terminal 217 is connected to the split electrode 204 via the first selector switch 215 and the relay group 213 , and the split electrode 204 applies a sinusoidal waveform voltage to the piezoelectric element 202 .
  • DDS Direct A Digital Synthesizer
  • the magnitude of the applied voltage can be appropriately designed according to the characteristics of the piezoelectric element 202, etc.
  • the voltage is smaller than that during the stirring operation (for example, a voltage called a weak voltage).
  • the piezoelectric element 202 can be prevented from being damaged.
  • a current that flows through the piezoelectric element 202 when a voltage is applied flows into the input terminal 218 via the constant temperature water electrode 205 and the relay group 213 and is detected as a voltage value by the detection resistor 305 .
  • the voltage signal detected by the detection resistor 305 is further amplified by a logarithmic amplifier 307 (LogAmp) via an operational amplifier 306 that is linearly amplified with an appropriate gain.
  • a voltage applied to the piezoelectric element 202 from the output terminal 217 is input to a micro control unit (hereinafter abbreviated as “MCU”) 310 via wiring 308 .
  • MCU micro control unit
  • a voltage amplified by the logarithmic amplifier 307 is also input to the MCU 310 via the wiring 309 .
  • the resolution of the A/D converter built in the MCU 310 is about 8 to 10 bits, so the logarithmic amplifier 307 is used. If MCU 310 with a converter is employed, linear amplifiers may be used instead of logarithmic amplifiers.
  • the voltage signal input to the MCU 310 is A/D converted.
  • the MCU 310 sends a control signal 311 to the DDS 301 to sweep the frequency of the generated sine wave over a desired frequency range.
  • the frequency at this time, the applied voltage from the output terminal 217, and the measured voltage corresponding to the current flowing through the piezoelectric element 202 are stored in the memory within the MCU 310 and sent to the host computer via the second interface section 222 for ImpS measurement. sent as a result.
  • FIG. 4A shows an example of the results of measuring ImpS of the piezoelectric element 202 in air
  • FIG. 4B shows an example of the results of measuring ImpS with one side of the same piezoelectric element 202 in contact with constant temperature water.
  • the horizontal axis represents the drive frequency
  • the vertical axis represents the absolute value
  • the phase difference at resonant frequency 403 is approximately zero, which means the point at which piezoelectric element 202 changes from capacitive to inductive.
  • the piezoelectric element 202 vibrates more than when it is driven at other frequencies, and it is considered that the piezoelectric element 202 is in a resonance state in the thickness direction.
  • the resonance frequency 406 is almost the same as the resonance frequency 403.
  • of the electrical impedance at the resonance frequency in FIG. 4B that is, the minimum value 405 of the absolute value
  • the specific acoustic impedance of water is 3000 times or more that of air, and the higher the acoustic impedance, the higher the acoustic load, so the electrical impedance rises accordingly. That is, in the case of FIG. 4B, it is considered that the vibration of the surface of the piezoelectric element 202 on the side in contact with the constant temperature water propagates to the constant temperature water, and the ultrasonic wave is emitted from the surface of the piezoelectric element 202. .
  • FIG. 5 shows the effect of standing waves between the reaction container 114 and the piezoelectric element 202.
  • An ultrasonic wave generated by applying a voltage to the piezoelectric element 202 propagates through the constant temperature water 208 and propagates as a traveling wave 501 to the reaction vessel 114 .
  • the ultrasonic waves reaching the reaction container 114 are almost totally reflected by the inner surface 502 of the reaction container 114 when no liquid is present in the reaction container 114, and a reflected wave 503 is generated. That is, between the inner surface 502 of the reaction container 114 and the piezoelectric element 202, the traveling wave 501 and the reflected wave 503 are combined to generate the standing wave 504.
  • Ultrasonic waves have the property that they do not reflect inside a uniform substance, in other words, they reflect at material boundaries between different substances. Therefore, ultrasonic waves are almost totally reflected at material boundaries such as water and air that have greatly different acoustic impedances.
  • the ultrasonic waves reach the reaction vessel 114 via constant temperature water, which is liquid, so the magnitude of the standing wave 504 varies greatly depending on whether or not liquid exists in the reaction vessel 114 .
  • the effect of standing waves is reduced because the difference in acoustic impedance at material boundaries is small.
  • the difference in acoustic impedance at the material boundary increases, so the influence of the standing wave increases.
  • the ID numbers of the split electrodes 204 and 209 of the piezoelectric element 202 are set to 1, 2, .
  • FIG. 6 shows the frequency characteristics of electrical impedance with and without liquid present at the position of the split electrodes.
  • the horizontal axis is the frequency
  • the vertical axis is the absolute value of the electrical impedance.
  • the frequency characteristic Z(f) of the electrical impedance of a specific segmented electrode (eg, ID number 1) is measured.
  • the range of frequencies to be swept should be larger than the range of f1 and f2 used in the above (Equation 1).
  • the waveform is smoothed in the control section, and there are various smoothing methods such as a moving average method.
  • the frequency characteristic of the electrical impedance to which the smoothing filter is applied is Zflt(f), and the difference between Z(f) and Zflt(f) is quantified by performing definite integration as shown in (Equation 1). . That is, the difference between the frequency characteristics of the electrical impedance before and after the smoothing filter processing in the split electrodes is quantified, and the influence of the standing wave at the position of each split electrode is quantified by this difference.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between Esw and the ID number of each split electrode when different amounts of water (0 ⁇ L, 45 ⁇ L, 90 ⁇ L, 135 ⁇ L, 180 ⁇ L, 225 ⁇ L) are put into the reaction vessel 114.
  • Esw draws different curves depending on the amount of water present in reaction vessel 114 .
  • a predetermined threshold X is determined in advance according to the relationship between the Esw of each split electrode and the amount of water in the reaction vessel 114, and it is assumed that water does not exist at the height of the split electrode where the Esw exceeds the threshold X. , the height of the liquid level in the reaction container 114 can be detected.
  • the connection state between the stirring units 104 to 109 and the power amplifier 206 or the impedance measurement circuit 207 is determined based on whether or not the liquid in the reaction vessel 114 has been detected. It is.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a case where stirring units 104 and 105 are normally connected to relay boards 802 and 804, and
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a case where the device is not installed;
  • a relay board 802 provided with a relay group corresponding to the stirring section 104 is normally connected to the stirring section 104 via wiring 803 .
  • a relay board 804 provided with a relay group corresponding to the stirring section 105 is normally connected to the stirring section 105 via wiring 805 .
  • each connector 201 has the same shape, a wiring connection error or the like during device assembly may cause a relay board 802 provided with a group of relays corresponding to the stirring section 104 to be displaced via a wiring 803 as shown in FIG. Therefore, it may be connected to the stirring unit 105 by mistake.
  • the ultrasonic stirring operation set by the dispensing parameters and the like may not be performed during the desired stirring of the reaction vessel 114, and insufficient stirring may adversely affect the analysis results.
  • a strong voltage is applied even though the specimen 112 and the reagent 116 are not present, there is a possibility that the stirrer 104 may be damaged due to blank firing.
  • control unit uses the cleaning unit 111 to discharge pure water into a specific reaction container 114 (hereinafter, the reaction container is referred to as a reference cell 801). At this time, it is necessary to ensure that no liquid such as pure water, specimen, or reagent exists in the reaction container 114 other than the reference cell 801 .
  • control unit rotates the reaction disk 810 to move the reference cell 801 to the stirring position of the stirring unit 104 .
  • the control unit confirms the liquid level in the reference cell 801 by the method described above.
  • the connector 201 is not erroneously inserted and the relay board 802 and the stirring section 104 are correctly connected by the wiring 803, the liquid level can be detected.
  • the connector 201 is erroneously inserted, the liquid level is not detected.
  • the liquid level is similarly verified at the stirring positions of the stirring sections 105-109. If the height of pure water in the reference cell 801 can be determined without using all of the split electrodes, the determination may be performed using only some of the split electrodes. Further, the reference cell 801 may contain a liquid other than pure water. Furthermore, a method of detecting only the presence or absence of the liquid instead of the liquid level may be used.
  • FIGS. 10 and 11 are flowcharts showing a method of determining whether the connector 201 is correctly inserted into the stirring units 104 to 109.
  • FIG. 10 is a part (first half) and FIG. 11 is the remaining part. (Second half).
  • the control unit of the automatic analyzer starts an abnormality determination operation (step S101).
  • the controller checks the water level of the constant temperature bath 117 (step S102). The water level can be confirmed by using the water level sensor installed in the automatic analyzer, or by detecting the liquid level based on the ImpS measured by the impedance measurement circuit 207 as described above.
  • the control unit If the water level of the constant temperature bath 117 has not reached the predetermined level, the control unit outputs a system alarm and terminates the abnormality determination operation (step S103). On the other hand, if the constant temperature bath 117 has reached the predetermined water level, the control unit uses the cleaning unit 111 to discharge pure water into the reference cell 801 (step S104). Dispensing parameters for discharging pure water into the reference cell 801 are stored in the control unit. The amount of pure water discharged to the reference cell 801 can be arbitrarily set as long as it can be measured by each stirring unit.
  • control unit rotates the reaction disk 810 to a preset predetermined angle in order to move the reference cell 801 to the stirring position of the stirring unit 104 (step S105).
  • the reaction disk 810 is assumed to rotate counterclockwise.
  • the control unit attempts to derive Esw of the reference cell 801 using each divided electrode of the stirring unit 104 (step S106).
  • Esw is derived from all of the split electrodes (ID numbers 1 to 13) of the piezoelectric element 202, but Esw may be derived using only some of the split electrodes. If Esw cannot be derived due to incorrect insertion of the connector 201 or the like, the control unit outputs a system alarm and terminates the abnormality determination operation (step S107). On the other hand, if Esw can be derived, the control unit stores the derived Esw (step S108), and then determines whether or not Esw derivation has been completed in all stirring units (step S109). At this stage, derivation of Esw other than the stirring unit 104 has not been completed, so the process returns to step S105. Rotate to a set angle.
  • the control unit causes the Esw measured at the stirring positions of the stirring units 104 to 109 (assumed to be Esw1, Esw2, Esw3, Esw4, Esw5, and Esw6, respectively) to It is checked whether or not there is a value exceeding the value (threshold value Z) (step S110). If there is no stirring unit satisfying Esw>Z, the level of pure water in the reference cell 801 can be normally detected at the stirring positions of all the stirring units, so the abnormality determination operation ends normally. (step S111).
  • the control section outputs a system error (step S112), displays a stirring section where Esw>Z, and terminates the determination operation (step S113).
  • Example 2 the inclination state of the automatic analyzer is determined based on the liquid level height of the constant temperature water detected in each stirring section.
  • an automatic analyzer has its own weight biased, so the floor corresponding to the heavy portion of the installation location of the automatic analyzer may sink, causing the automatic analyzer to tilt. If the automatic analyzer is tilted, the height of the liquid level in the constant temperature bath 117 or the reaction container 114 varies depending on the location, and liquid leakage may occur or the stirring operation may not be performed according to the set parameters.
  • the liquid level of the constant temperature water at each location is detected depending on whether or not the plurality of divided electrodes 204 and 209 provided in the piezoelectric element 202 of each stirrer can detect the constant temperature water. If the constant temperature bath 117 is tilted, there is a possibility that the water level of the constant temperature water varies depending on the location. Therefore, the control unit of this embodiment detects the water level of the constant temperature water at several different locations, and determines the inclination of the constant temperature bath 117 based on whether the difference in water level at each location is within a certain range. judge.
  • FIG. 12 is a diagram showing the water level of the constant temperature water when judging the inclination of the constant temperature bath 117.
  • the water level of the constant temperature water is set to a level lower than that during the component analysis, for example, one-third the water level at the time of the component analysis.
  • the control unit derives Esw at this time using the divided electrodes 204 and 209 of the stirring units 104-109. Furthermore, the control unit compares the derived Esw with the threshold value X by the method described above, and detects the liquid level in each stirring unit.
  • FIG. 13 is a graph showing the liquid level height of constant temperature water in each stirring section.
  • the relationship between the position of the stirrer and the liquid level of constant temperature water can be approximated by a linear function. If the slope of the linear function is within a preset range, that is, if the lower limit ⁇ the slope of the linear function ⁇ the upper limit, the slope of the constant temperature bath 117 is within the tolerance. , is determined to be no problem. On the other hand, if the slope of the linear function is outside this range, that is, if the slope of the linear function ⁇ the lower limit value or the upper limit value ⁇ the slope of the linear function, the slope of the constant temperature bath 117 is outside the tolerance. part outputs a system alarm.
  • the abnormality detection described in Examples 1 and 2 is assumed to be performed at the time of installation of the automatic analyzer, at the time of replacement of the stirring unit, at the time of periodic maintenance, etc. It may be performed every time the analyzer is started up.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • each of the embodiments described above has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

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Abstract

本発明の目的は、信頼性の高い自動分析装置及びその異常判定方法を提供することにある。そのために、本発明は、反応容器へ超音波を照射することにより検体と試薬を攪拌する攪拌部と、前記攪拌部の圧電素子に電圧を印加する電力増幅器と、前記攪拌部の圧電素子の電気インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記検体と前記試薬の反応液の成分分析を行う分析部と、前記攪拌部、前記電力増幅器、前記インピーダンス測定部及び前記分析部を制御する制御部と、を備えた自動分析装置であって、前記攪拌部を複数有し、前記制御部は、複数の前記攪拌部について前記インピーダンス測定部で測定した電気インピータンスに基づき、前記攪拌部と前記電力増幅器若しくは前記インピーダンス測定部の接続状態、又は、自動分析装置の傾き状態、を判定する。

Description

自動分析装置及びその異常判定方法
　本発明は、自動分析装置及びその異常判定方法に関する。
　超音波を反応容器内の反応液に照射することで、反応液に含まれる検体及び試薬に流動を発生させ、検体と試薬を攪拌する技術が開発され、自動分析装置に既に実装されている。この超音波を用いた攪拌方式は、反応液を非接触で攪拌できるため、攪拌棒などを用いることによる検体及び試薬のキャリーオーバーや洗浄水の持込を回避できる。例えば、特許文献１には、超音波を発生させる電極を複数配置し、それぞれの電極で測定されるインピーダンスの差により、液面の位置を検出する自動分析装置が開示されている。また、特許文献２には、攪拌部の圧電素子のインピーダンスを測定することにより、反応液の有無を検知する自動分析装置が開示されている。
特開2007-40843号公報 特開2010-96638号公報
　自動分析装置の処理能力を向上させるために、複数の攪拌部を設け、同一形状のコネクタでホストコンピュータ側と接続する場合、コネクタの誤挿入により、各攪拌部への配線に異常を生じる可能性がある。意図していない組み合わせで各攪拌部とホストコンピュータ側とが接続されてしまうと、予め設定された攪拌パラメータと攪拌される反応液との関係に齟齬が生じ、十分な攪拌ができず、適切な分析結果を出力することができない。また、設置面の凹みなどにより自動分析装置が傾いている場合も、適切な分析結果を出力することができない。
　本発明の目的は、信頼性の高い自動分析装置及びその異常判定方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の自動分析装置は、反応容器へ超音波を照射することにより検体と試薬を攪拌する攪拌部と、前記攪拌部の圧電素子に電圧を印加する電力増幅器と、前記攪拌部の圧電素子の電気インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記検体と前記試薬の反応液の成分分析を行う分析部と、前記攪拌部、前記電力増幅器、前記インピーダンス測定部及び前記分析部を制御する制御部と、を備えた自動分析装置であって、前記攪拌部を複数有し、前記制御部は、複数の前記攪拌部について前記インピーダンス測定部で測定した電気インピータンスに基づき、前記攪拌部と前記電力増幅器若しくは前記インピーダンス測定部の接続状態、又は、自動分析装置の傾き状態、を判定する。
　また、本発明の異常判定方法は、反応容器へ超音波を照射することにより検体と試薬を攪拌する攪拌部と、前記攪拌部の圧電素子に電圧を印加する電力増幅器と、前記攪拌部の圧電素子の電気インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記検体と前記試薬の反応液の成分分析を行う分析部と、を備えた自動分析装置の異常判定方法であって、複数の前記攪拌部のうち少なくとも２以上の前記攪拌部について前記インピーダンス測定部で測定した電気インピータンスに基づき、前記攪拌部と前記電力増幅器若しくは前記インピーダンス測定部の接続状態、又は、自動分析装置の傾き状態、を判定する。
　本発明によれば、信頼性の高い自動分析装置及びその異常判定方法を提供することができる。
本実施形態に係る自動分析装置の概略構成図。 攪拌部と、これに接続される電力増幅器及びインピーダンス測定部の構成を示す図。 インピーダンス測定回路の構成の詳細を示す図。 空気中で圧電素子のＩｍｐＳを測定した結果の一例。 圧電素子の片側を恒温水に接触させた状態でＩｍｐＳを測定した結果の一例。 反応容器と圧電素子との間の定在波の影響を示す図。 分割電極の位置に液体が存在する場合と存在しない場合における、電気インピーダンスの周波数特性を示すグラフ。 反応容器内に異なる量の水を入れた場合における、Ｅｓｗと各分割電極のＩＤ番号との関係を示すグラフ。 攪拌部がリレー基板と正常に接続されている場合を示す概要図。 攪拌部がリレー基板と正常に接続されていない場合を示す概要図。 攪拌部に対してコネクタが正しく挿入されているかを判定する方法を示すフローチャートの一部（前半）。 攪拌部に対してコネクタが正しく挿入されているかを判定する方法を示すフローチャートの残りの一部（後半）。 恒温槽の傾きを判定するときの恒温水の水位を示す図。 各攪拌部における恒温水の液面高さを示すグラフ。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
　図１は、本実施形態に係る自動分析装置の概略構成図である。図１に示すように、自動分析装置は、検体格納部１０１と、試薬格納部１０２と、反応部１０３と、攪拌部１０４～１０９と、分析部１１０と、洗浄部１１１と、検体分注機構１１３と、試薬分注機構１１５と、を備える。また、図１では図示されていないが、自動分析装置は、さらに、電子回路や記憶装置により構成される制御部（ホストコンピュータ）を備えており、この制御部により各部及び各機構の動作が制御される。
　検体格納部１０１には、試験管等の検体容器が格納され、検体容器には検体１１２が入れられている。反応部１０３は、回転可能な反応ディスクで構成され、反応ディスク上の円周状に反応容器１１４（反応セル）が配置される。また、反応ディスクは、指定された温度の恒温水を保持する恒温槽を有しており、恒温槽内を循環する恒温水が反応容器１１４と接触することで、反応容器１１４が所定の温度に保たれている。検体分注機構１１３は、分析に必要な量の検体１１２を検体容器内から吸引し、吸引した検体１１２を反応部１０３上の反応容器１１４内に吐出する。試薬分注機構１１５は、分析に必要な量の試薬１１６を試薬格納部１０２から吸引し、吸引した試薬１１６を反応容器１１４内に吐出する。複数の攪拌部１０４～１０９は、反応ディスクの外周側に並べて設けられ、それぞれ反応容器１１４内に吐出された検体１１２及び試薬１１６を攪拌する。分析部１１０は、反応が促進された検体１１２と試薬１１６の反応液について、その吸光度を計測することにより成分分析する。洗浄部１１１は、吸光度の計測が終了した反応容器１１４を洗浄する。洗浄部１１１で洗浄された反応容器１１４には、次の検体１１２が検体分注機構１１３によって分注され、以降、同様のシーケンスが繰り返される。
　ここで、攪拌部１０４～１０９は、反応容器１１４へ超音波を照射し、振動、音響流動、音響放射圧等を利用して、検体１１２と試薬１１６の攪拌を非接触で実現する。複数の攪拌部を設けることで、検体１１２と試薬１１６の攪拌を効率的に行い、高い処理能力を実現している。なお、本実施形態では、音波を媒介する液体として、恒温水を用いるが、恒温水以外の水でも良いし、水以外の液体でも良い。また、検体１１２と試薬１１６に振動等が与えられるならば、超音波以外の音波であっても構わない。
　図２は、攪拌部と、これに接続される電力増幅器及びインピーダンス測定部の構成を示す図である。図２において、攪拌部１０４は、検体格納部１０１の径方向に沿った鉛直方向断面を示しており、コネクタ２０１に対してホストコンピュータ側に配置される電気的な回路は、模式的な構成を示している。以下では、攪拌部１０４を例に挙げて説明するが、攪拌部１０５～１０９についても、同様である。
　図２に示すように、攪拌部１０４は、超音波を発生させる圧電素子２０２と、圧電素子２０２を恒温槽１１７に取り付けるための治具２０３と、反応容器１１４等を透過してきた超音波を反応容器１１４に向けて反射させる反射板２２３と、圧電素子２０２とホストコンピュータ側とを電気的に接続するコネクタ２０１と、を備える。また、圧電素子２０２は、一方の面（空気側面）に設けられて空気と接触する分割電極２０４，２０９と、他方の面（恒温水側面）に設けられて恒温水２０８と接触する恒温水側電極２０５と、を有する。なお、恒温水側電極２０５の一部は、圧電素子２０２の下側の端面に沿って空気側面に折り返されている。
　分割電極２０４，２０９は、異なる高さ位置に複数の電極として分割されている。本実施形態では、１３個の分割電極を設けた例（図２等では一部のみを示す）について説明するが、分割電極の個数は１３個に限られない。各分割電極の寸法及び形状は、個別に任意に設計可能であるが、本実施形態では、上から１～１２番目の分割電極２０４はすべて同一形状（同一の幅及び長さ）であり、１３番目（一番下）の分割電極２０９だけが他の分割電極２０４より若干長く形成されている。各分割電極は、それぞれコネクタ２０１の各ピンに一対一で接続される。
　次に、ホストコンピュータ側の電気的な回路の構成について、説明する。まず、電力増幅器２０６は、分割電極に電圧を印加することにより、圧電素子２０２を駆動し、超音波を発生させるものである。この電力増幅器２０６は、図２に示すように、具体的には、駆動波形を発生させる関数発生回路２１０と、その波形を所望の電力に増幅する終段増幅回路２１１と、電圧印加時に圧電素子２０２に流れる電流を測定する電流モニタ２１２と、を備える。電流モニタ２１２は、例えば電磁的なカップリングを利用する構成とすることができる。一方、インピーダンス測定回路２０７は、圧電素子２０２の電気インピーダンスの周波数特性（以下「ＩｍｐＳ」と略記する場合がある）を測定するものである。圧電素子２０２のＩｍｐＳは、例えば、各分割電極にかかるＩｍｐＳ（すなわち、各分割電極２０４，２０９と恒温水側電極２０５との間におけるＩｍｐＳ）の集合によって表される。
　電力増幅器２０６には、ホストコンピュータと接続する第１インターフェース部２２１が設けられており、ホストコンピュータは、この第１インターフェース部２２１を介して電力増幅器２０６を制御する。同様に、インピーダンス測定回路２０７には、ホストコンピュータと接続する第２インターフェース部２２２が設けられており、ホストコンピュータは、この第２インターフェース部２２２を介してインピーダンス測定回路２０７を制御する。また、インピーダンス測定回路２０７は、第２インターフェース部２２２を介してＩｍｐＳの測定結果をホストコンピュータに送信する。
　ここで、電力増幅器２０６及びインピーダンス測定回路２０７は、コネクタ２０１を介して攪拌部１０４と接続されている。さらに、電力増幅器２０６及びインピーダンス測定回路２０７と、コネクタ２０１との間には、リレー群２１３が配置されている。リレー群２１３は、複数のスイッチを備え、ホストコンピュータからの指令で各スイッチの開閉が制御される。すなわち、リレー群２１３は、電力増幅器２０６及びインピーダンス測定回路２０７と、各分割電極２０４，２０９との接続を切り替えるスイッチ装置として機能する。
　ホストコンピュータは、反応容器１１４内の液体の液面位置（液面高さ）を検知する（検知方法の具体例は後述する）。さらに、ホストコンピュータは、液面位置に合わせて、適切な位置の分割電極２０４，２０９を１つ以上選択し、選択した分割電極２０４，２０９に電圧を印加するようリレー群２１３を制御する。このようにして、反応容器１１４への超音波の照射位置が調整される。
　また、電力増幅器２０６及びインピーダンス測定回路２０７と、リレー群２１３との間には、圧電素子２０２を電力増幅器２０６と接続するか、圧電素子２０２をインピーダンス測定回路２０７と接続するか、を切り替える第１切替スイッチ２１５が設置されている。さらに、インピーダンス測定回路２０７とコネクタ２０１との間には、インピーダンス測定回路２０７を圧電素子２０２と接続するか、インピーダンス測定回路２０７をグランドと接続するか、を切り替える第２切替スイッチ２１４が設置されている。例えば、攪拌動作時には、第１切替スイッチ２１５は電力増幅器２０６の端子２１６に接続され、第２切替スイッチ２１４は端子２１９に接続（最終的にグランド２２０に接続）される。一方、ＩｍｐＳ測定時には、第１切替スイッチ２１５はインピーダンス測定回路２０７の出力端子２１７に接続され、第２切替スイッチ２１４はインピーダンス測定回路２０７の入力端子２１８に接続される。
　このように、本実施形態のホストコンピュータは、電力増幅器２０６を介して各分割電極２０４，２０９に電圧を印加するとともに、インピーダンス測定回路２０７を介して圧電素子２０２のＩｍｐＳを測定する。なお、インピーダンス測定回路２０７は、図２に示すようにホストコンピュータから独立した構成とする必要はなく、インピーダンス測定回路２０７及びホストコンピュータが統合された単一の電子回路で構成されても良い。
　図３は、インピーダンス測定回路２０７の構成の詳細を示す図である。図３に示すインピーダンス測定回路２０７において、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザー（Direct
 Digital Synthesizer、以下「ＤＤＳ」と略記する）３０１は、任意の周波数の正弦波形電圧を発生させる。ＤＤＳ３０１で発生した正弦波形電圧は、アンプ３０２で増幅され、出力端子２１７から出力される。出力端子２１７は、第１切替スイッチ２１５及びリレー群２１３を介して分割電極２０４に接続されており、分割電極２０４によって、圧電素子２０２に正弦波形電圧が印加される。
　ここで、印加される電圧の大きさは、圧電素子２０２の特性等に応じて適宜設計可能であるが、ＩｍｐＳ測定時は、攪拌動作時と比べて小さい電圧（例えば、微弱電圧と呼ばれる電圧）にしておくと、圧電素子２０２の破損を防止できる。電圧印加時に圧電素子２０２に流れる電流は、恒温水側電極２０５及びリレー群２１３を介して入力端子２１８に流入し、検出抵抗３０５で電圧値として検出される。
　検出抵抗３０５で検出された電圧信号は、適切なゲインでリニアに増幅されるオペアンプ３０６を介して、対数増幅器３０７（ＬｏｇＡｍｐ）でさらに増幅される。出力端子２１７から圧電素子２０２に印加されている電圧は、配線３０８を介して、マイクロ・コントロール・ユニット（Micro Control Unit、以下「ＭＣＵ」と略記する）３１０に入力される。また、対数増幅器３０７で増幅された電圧も、配線３０９を介してＭＣＵ３１０に入力される。図３に示す実施形態では、ＭＣＵ３１０に内蔵されているＡ／Ｄ変換器の分解能が８～１０ビット程度を想定しているため、対数増幅器３０７を用いているが、より高分解能なＡ／Ｄ変換器を備えたＭＣＵ３１０を採用する場合には、対数増幅器ではなくリニア増幅器でも良い。
　ＭＣＵ３１０に入力された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換される。ＭＣＵ３１０は、ＤＤＳ３０１に制御信号３１１を送信し、発生させる正弦波の周波数を、所望の周波数範囲で掃引させる。このときの周波数と、出力端子２１７からの印加電圧と、圧電素子２０２を流れる電流に対応する測定電圧とは、ＭＣＵ３１０内のメモリに格納され、第２インターフェース部２２２を介してホストコンピュータにＩｍｐＳ測定結果として送信される。
　図４Ａは、空気中で圧電素子２０２のＩｍｐＳを測定した結果の一例を示し、図４Ｂは、同じ圧電素子２０２の片側を恒温水に接触させた状態でＩｍｐＳを測定した結果の一例を示す。なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、横軸は駆動周波数、縦軸は電気インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜である。
　図４Ａの第１プロファイル群４０１を参照すれば分かる通り、ＩｍｐＳの絶対値｜Ｚ｜が最小値４０２となる周波数が、圧電素子２０２の共振周波数４０３である。共振周波数４０３での位相差はほぼゼロであり、この共振周波数４０３は、圧電素子２０２が容量性から誘導性に変化する点を意味する。また、この共振周波数４０３では、圧電素子２０２が他の周波数で駆動されているときに比べ大きく振動し、圧電素子２０２の厚み方向での共振状態にあると考えられる。
　一方、図４Ｂの第２プロファイル群４０４は、図４Ａの第１プロファイル群４０１と比較すると、共振周波数４０６は、共振周波数４０３とほぼ変わらない。しかし、図４Ｂにおける共振周波数時の電気インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜、すなわち、第２プロファイル群４０４における電気インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜の最小値４０５は、第１プロファイル群４０１における電気インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜の最小値４０２に比べて高くなっている。
　ここで、空気に対する水の比音響インピーダンスは３０００倍以上であり、音響インピーダンスが高いと音響的な負荷が高くなるために、その分だけ電気インピーダンスが上昇する。つまり、図４Ｂの場合、恒温水に接触している側の圧電素子２０２の表面の振動が恒温水に伝搬し、超音波が圧電素子２０２の表面より照射される状態となっていると考えられる。
　図５は、反応容器１１４と圧電素子２０２間の定在波の影響について示している。圧電素子２０２に電圧を印加することで発生する超音波は、恒温水２０８を伝搬し、反応容器１１４まで進行波５０１として伝搬していく。反応容器１１４まで達した超音波は、反応容器１１４中に液体が存在しない場合、反応容器１１４の内表面５０２でほぼ全反射され、反射波５０３が発生する。すなわち、反応容器１１４の内表面５０２と、圧電素子２０２との間では、進行波５０１と反射波５０３が合成され、定在波５０４が発生する。
　超音波は、均一な物質内部では反射が起こらない性質、換言すると、異なる物質の材料境界では反射する性質を有する。したがって、水と空気のように音響インピーダンスが大きく異なる材料境界では、超音波はほぼ全反射される。本実施形態では、超音波が液体である恒温水を経由して反応容器１１４に至るので、定在波５０４の大きさは、反応容器１１４内に液体が存在するか否かによって大きく異なる。
　次に、定在波５０４の影響の大きさを利用して液面を検知する方法について説明する。反応容器１１４内に検体１１２又は試薬１１６が存在する場合、材料境界の音響インピーダンスの差異が僅かとなるため、定在波の影響は小さくなる。一方、反応容器１１４内に検体１１２又は試薬１１６が存在しない場合、材料境界の音響インピーダンスの差異が大きくなるため、定在波の影響は大きくなる。図５に示すように、圧電素子２０２の各分割電極２０４，２０９のＩＤ番号を上から順に１，２，…１３とするとともに、それぞれの電気インピーダンスを測定し、各分割電極２０４，２０９における定在波の影響の大きさを測定することによって、反応容器１１４内の液体高さを測定することができる。
　図６は、分割電極の位置に液体が存在する場合と存在しない場合における、電気インピーダンスの周波数特性を示す。横軸は周波数、縦軸は電気インピーダンスの絶対値である。反応容器１１４内に液体が存在しない高さの分割電極（例えばＩＤ番号１）で測定されるＩｍｐＳは、図６の点線６０１で示すように、定在波の影響により極点をいくつか有し、揺らぎが大きいことが分かる。一方で、反応容器１１４内に液体が存在する高さの分割電極（例えばＩＤ番号１３）で測定されるＩｍｐＳは、図６の実線６０２で示すように、極点の数が少なく、揺らぎが小さいことが分かる。
　このように定在波の影響の大小を、インピーダンス測定回路２０７で測定したＩｍｐＳの揺らぎの大きさから判定することにより、反応容器１１４内の液体の有無や液面の高さを検知できる。以下の（式１）は、ＩｍｐＳの揺らぎの大きさ（以下、Ｅｓｗと定義）を、定量的に導出する式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　Ｅｓｗを導出する具体的な手順としては、まず、特定の分割電極（例えばＩＤ番号１）の電気インピーダンスの周波数特性Ｚ(ｆ)を測定する。このとき、掃引する周波数の範囲は、上記（式１）で使用するｆ１とｆ２の範囲よりも大きければ良い。その後、制御部において、波形の平滑化が施されるが、平滑化の手段としては、例えば移動平均法など種々の方法がある。平滑化フィルタが施された電気インピーダンスの周波数特性をＺｆｌｔ（ｆ）とし、（式１）のように定積分が行われることで、Ｚ（ｆ）とＺｆｌｔ（ｆ）の差が数値化される。すなわち、分割電極における平滑化フィルタ処理前後の電気インピーダンスの周波数特性の差分が数値化され、この差分によって、各分割電極の位置における定在波の影響が数値化される。
　図７は、反応容器１１４内に異なる量（０μL、４５μL、９０μL、１３５μL、１８０μL、２２５μL）の水を入れた場合における、Ｅｓｗと各分割電極のＩＤ番号との関係を示すグラフである。図７から分かるように、反応容器１１４内に存在する水量によって、Ｅｓｗは異なるカーブを描く。ここで、各分割電極のＥｓｗと反応容器１１４内の水量との関係により所定の閾値Ｘを予め定め、Ｅｓｗが閾値Ｘを超える分割電極の高さには水が存在しないと見做すことにより、反応容器１１４内の液面の高さ検知することができる。
　以下では、電気インピーダンスに基づく自動分析装置の異常判定方法として、２つの実施例を挙げて説明する。
  実施例１は、反応容器１１４内の液体を検知できたか否かによって、攪拌部１０４～１０９と電力増幅器２０６又はインピーダンス測定回路２０７との接続状態、例えば、コネクタ２０１の誤挿入の有無を判定するものである。図８は、攪拌部１０４，１０５がリレー基板８０２，８０４と正常に接続されている場合を示す概要図であり、図９は、攪拌部１０４，１０５がリレー基板８０２，８０４と正常に接続されていない場合を示す概要図である。
　図８では、攪拌部１０４に対応するリレー群の設けられたリレー基板８０２が、配線８０３を介して、攪拌部１０４と正常に接続されている。同様に、攪拌部１０５に対応するリレー群の設けられたリレー基板８０４が、配線８０５を介して、攪拌部１０５と正常に接続されている。このように、各攪拌部と各リレー基板と各配線とが、正しい組合せで接続されているので、所望の攪拌動作を行うことができる。
　しかし、各コネクタ２０１が同一形状だと、装置組み立て時の配線接続ミスなどにより、例えば図９に示すように、攪拌部１０４に対応するリレー群の設けられたリレー基板８０２が、配線８０３を介して、攪拌部１０５と誤って接続されてしまうことがある。この場合、分注パラメータ等によって設定された超音波攪拌の動作が、所望の反応容器１１４の攪拌の際に行われず、不十分な攪拌によって分析結果に悪影響をもたらしてしまう可能性がある。また、検体１１２や試薬１１６が存在しないのにも関わらず強い電圧を印加してしまうことで、空打ちによる攪拌部１０４の破損など、を引き起こしてしまう可能性もある。
　このような不具合を回避するため、本実施例では、装置組み立てを行った際、攪拌部１０４～１０９とリレー基板８０２～８０９と間でコネクタ２０１の誤挿入が生じていないか判定を行うが、その判定方法の概要を説明する。
　最初に、制御部は、洗浄部１１１を用いて、特定の反応容器１１４（以下、当該反応容器を基準セル８０１と称する）に純水を吐出させる。このとき、基準セル８０１以外の反応容器１１４内には、純水や検体、試薬などの液体が存在しないようにしておく必要がある。
　次に、制御部は、反応ディスク８１０を回転させることで、基準セル８０１を攪拌部１０４の攪拌位置に移動させる。そして、制御部は、前述の方法により、基準セル８０１内の液面高さを確認する。このとき、コネクタ２０１の誤挿入がなく、リレー基板８０２と攪拌部１０４が配線８０３によって正しく接続されていれば、液面高さが検知される。一方で、コネクタ２０１の誤挿入が生じていれば、液面高さは検知されない。
　攪拌部１０４の攪拌位置にて液面高さの確認が行われた後、同様に、攪拌部１０５～１０９の攪拌位置においても液面高さの確認が行われる。なお、分割電極の全てを用いなくても基準セル８０１内の純水の高さを判定できる場合は、分割電極の一部のみで判定が行われても良い。また、基準セル８０１には、純水以外の液体を入れても良い。さらには、液面高さではなく、液体の有無のみを検知する方法であっても良い。
　前述した異常判定方法に関し、図１０及び図１１を用いて、より詳細に説明する。図１０及び図１１は、攪拌部１０４～１０９に対してコネクタ２０１が正しく挿入されているかを判定する方法を示すフローチャートであり、図１０はその一部（前半）、図１１は残りの一部（後半）である。
　まず、図１０に示すように、自動分析装置の制御部は、異常判定の動作開始する（ステップＳ１０１）。次に、制御部は、恒温槽１１７の水位を確認する（ステップＳ１０２）。水位の確認方法は、自動分析装置に搭載されている水位センサを利用する方法の他、前述したように、インピーダンス測定回路２０７で測定したＩｍｐＳに基づく液面検知の方法を利用しても良い。
　恒温槽１１７が予め定めた水位に達していない場合、制御部は、システムアラームを出力して異常判定の動作を終了する（ステップＳ１０３）。一方、恒温槽１１７が予め定めた水位に達していた場合、制御部は、洗浄部１１１を用いて、基準セル８０１内に純水を吐出する（ステップＳ１０４）。基準セル８０１内に純水を吐出するときの分注パラメータは、制御部に格納される。なお、基準セル８０１への純水の吐出量は、各攪拌部で測定できる範囲であれば、任意に設定することが可能である。
　次に、制御部は、攪拌部１０４の攪拌位置に基準セル８０１を移動させるため、反応ディスク８１０を予め設定された所定角度まで回転させる（ステップＳ１０５）。本実施例では、反応ディスク８１０は、反時計回りに回転するものとする。
　その後、制御部は、攪拌部１０４の各分割電極を用いて、基準セル８０１のＥｓｗの導出を試みる（ステップＳ１０６）。本実施例では、圧電素子２０２の分割電極（ＩＤ番号１～１３）全てにおいて、Ｅｓｗを導出することを前提としているが、一部の分割電極のみを用いてＥｓｗを導出しても良い。コネクタ２０１の誤挿入などにより、Ｅｓｗが導出不能であった場合、制御部は、システムアラームを出力して異常判定の動作を終了する（ステップＳ１０７）。一方、Ｅｓｗが導出可能であった場合、制御部は、導出したＥｓｗを格納（ステップＳ１０８）した上で、全ての攪拌部においてＥｓｗの導出が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。この段階では、攪拌部１０４以外のＥｓｗの導出が完了していないので、ステップＳ１０５に戻り、制御部は、次の攪拌部１０５の攪拌位置に基準セル８０１を移動させるため、反応ディスク８１０を予め設定された所定角度まで回転させる。
　以降、同様の動作を繰り返し、攪拌部１０４～１０９のＥｓｗの導出が完了すると、図１０の動作を終了し、図１１の動作に移行する。
　図１１の動作では、まず、制御部が、攪拌部１０４～１０９の攪拌位置で測定されたＥｓｗ（それぞれＥｓｗ１，Ｅｓｗ２，Ｅｓｗ３，Ｅｓｗ４，Ｅｓｗ５，Ｅｓｗ６とする）の中に、予め設定された所定値（閾値Ｚ）を超えるものが存在するか否かの確認を行う（ステップＳ１１０）。Ｅｓｗ＞Ｚとなる攪拌部が存在しない場合、全ての攪拌部の攪拌位置にて基準セル８０１内の純水の液面を正常に検知できたことになるため、異常判定の動作は、正常終了となる（ステップＳ１１１）。
　一方、Ｅｓｗ＞Ｚとなる攪拌部が存在する場合、当該攪拌部の攪拌位置にて、基準セル８０１内の純水の液面を正常に検知できていないため、コネクタ２０１を誤挿入している可能性がある。したがって、この場合、制御部は、システムエラーを出力して（ステップＳ１１２）、Ｅｓｗ＞Ｚとなる攪拌部を表示し、判定動作を終了する（ステップＳ１１３）。
  実施例２は、各攪拌部において検知された恒温水の液面高さによって、自動分析装置の傾き状態を判定するものである。一般に、自動分析装置には、自重の偏りが存在するため、自動分析装置の設置場所のうち、重い部分に対応する床面が沈み込み、自動分析装置に傾きが生じてしまう可能性がある。自動分析装置が傾くと、恒温槽１１７または反応容器１１４内の液面高さに場所による差異が生じ、液漏れが生じたり設定したパラメータ通りに攪拌動作を行えなかったりすることも考えられる。
　そこで、本実施例では、各攪拌部の圧電素子２０２が備える複数の分割電極２０４，２０９が恒温水を検知できたか否かによって、各場所での恒温水の液面高さを検知する。恒温槽１１７が傾いている場合、場所によって恒温水の水位にばらつきが生じている可能性がある。したがって、本実施例の制御部は、異なる幾つかの場所にて恒温水の水位を検知し、各場所での水位の差が一定以内にあるか否かに基づいて、恒温槽１１７の傾きを判定する。
　図１２は、恒温槽１１７の傾きを判定するときの恒温水の水位を示す図である。本実施例では、恒温槽１１７の傾き状態を判定する際、図１２に示すように、恒温水の水位を成分分析時よりも低い水位、例えば、成分分析時の３分の１の水位とする。そして、制御部は、このときのＥｓｗを、攪拌部１０４～１０９の各分割電極２０４，２０９を用いて導出する。さらに、制御部は、前述した方法により、導出したＥｓｗと閾値Ｘとを比較し、各攪拌部における液面高さを検知する。
　図１３は、各攪拌部における恒温水の液面高さを示すグラフである。図１３に示すように、攪拌部の位置と恒温水の液面高さとの関係は、一次関数で近似することができる。この一次関数の傾きが予め設定しておいた範囲内である場合、すなわち、下限値＜一次関数の傾き＜上限値となる場合、恒温槽１１７の傾きは裕度内にあるため、制御部は、問題なしと判定する。一方、一次関数の傾きがこの範囲外である場合、すなわち、一次関数の傾き＜下限値、又は、上限値＜一次関数の傾きの場合、恒温槽１１７の傾きは裕度外にあるため、制御部は、システムアラームを出力する。
　なお、実施例１及び実施例２で説明した異常検知は、自動分析装置の据付時、攪拌部の交換時、定期的に行われるメンテナンス時など、に行われることを想定しているが、自動分析装置を立ち上げる度に行われるようにしても良い。
　本発明は、前述の各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述の各実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１０１：検体格納部、１０２：試薬格納部、１０３：反応部、１０４～１０９：攪拌部、１１０：分析部、１１１：洗浄部、１１２：検体、１１３：検体分注機構、１１４：反応容器、１１５：試薬分注機構、１１６：試薬、１１７：恒温槽、２０１：コネクタ、２０２：圧電素子、２０３：治具、２０４：分割電極、２０５：恒温水側電極、２０６：電力増幅器、２０７：インピーダンス測定回路、２０８：恒温水、２０９：分割電極（下側）、２１０：関数発生回路、２１１：終段増幅回路、２１２：電流モニタ、２１３：リレー群、２１４：第２切替スイッチ、２１５：第１切替スイッチ、２１６：端子、２１７：出力端子、２１８：入力端子、２１９：端子、２２０：グランド、２２１：第１インターフェース部、２２２：第２インターフェース部、２２３：反射板、３０１：ＤＤＳ、３０２：アンプ、３０５：検出抵抗、３０６：オペアンプ、３０７：対数増幅器、３０８，３０９：配線、３１０：ＭＣＵ、３１１：制御信号、４０１：第１プロファイル群、４０２：（第１プロファイル群の）最小値、４０３：（第１プロファイル群の）共振周波数、４０４：第２プロファイル群、４０５：（第２プロファイル群の）最小値、４０６：（第２プロファイル群の）共振周波数、５０１：進行波、５０２：（反応容器の）内表面、５０３：反射波、５０４：定在波、６０１：点線、６０２：実線、８０１：基準セル、８０２：リレー基板、８０３：配線、８０４：リレー基板、８０５：配線、８０６～８０９：リレー基板、８１０：反応ディスク

Claims (8)

  1. 反応容器へ超音波を照射することにより検体と試薬を攪拌する攪拌部と、
    前記攪拌部の圧電素子に電圧を印加する電力増幅器と、
    前記攪拌部の圧電素子の電気インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
    前記検体と前記試薬の反応液の成分分析を行う分析部と、
    前記攪拌部、前記電力増幅器、前記インピーダンス測定部及び前記分析部を制御する制御部と、を備えた自動分析装置であって、
    前記攪拌部を複数有し、
    前記制御部は、複数の前記攪拌部について前記インピーダンス測定部で測定した電気インピータンスに基づき、前記攪拌部と前記電力増幅器若しくは前記インピーダンス測定部の接続状態、又は、自動分析装置の傾き状態、を判定する自動分析装置。
  2. 請求項１に記載の自動分析装置において、
    前記反応容器が円周状に配置されて回転可能な反応ディスクをさらに備え、
    前記制御部は、前記反応ディスクを回転させることで、純水が吐出された前記反応容器を各前記攪拌部の攪拌位置に移動させ、各前記攪拌部について純水を検知できたか否かによって、接続状態を判定する自動分析装置。
  3. 請求項２に記載の自動分析装置において、
    前記制御部は、前記インピーダンス測定部で測定した電気インピーダンスの周波数特性の揺らぎの大きさによって、前記純水の有無を検知する自動分析装置。
  4. 請求項３に記載の自動分析装置において、
    前記制御部は、前記揺らぎの大きさを導出できない前記攪拌部が存在する場合、または、前記揺らぎの大きさが所定値を超える前記攪拌部が存在する場合、アラームを出力する自動分析装置。
  5. 請求項１に記載の自動分析装置において、
    前記反応容器を所定の温度に保つ恒温水を保持する恒温槽をさらに備え、
    前記制御部は、各前記攪拌部において検知された前記恒温水の液面高さによって、前記恒温槽の傾き状態を判定する自動分析装置。
  6. 請求項５に記載の自動分析装置において、
    前記圧電素子は、異なる高さ位置に複数の電極を有し、
    前記制御部は、各前記電極が恒温水を検知できたか否かによって、前記恒温水の液面高さを検知する自動分析装置。
  7. 請求項５に記載の自動分析装置において、
    前記制御部が前記恒温槽の傾き状態を判定する時、前記恒温水の水位が成分分析時よりも低い自動分析装置。
  8. 反応容器へ超音波を照射することにより検体と試薬を攪拌する攪拌部と、
    前記攪拌部の圧電素子に電圧を印加する電力増幅器と、
    前記攪拌部の圧電素子の電気インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
    前記検体と前記試薬の反応液の成分分析を行う分析部と、を備えた自動分析装置の異常判定方法であって、
    複数の前記攪拌部のうち少なくとも２以上の前記攪拌部について前記インピーダンス測定部で測定した電気インピータンスに基づき、前記攪拌部と前記電力増幅器若しくは前記インピーダンス測定部の接続状態、又は、自動分析装置の傾き状態、を判定する異常判定方法。
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