(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
分析対象の試料が収容された試料容器から分注された試料と、分析に用いる試薬を収容した試薬容器から分注された試薬と、を混合する反応容器を配置した反応ディスクと、
前記試薬容器を搭載し、前記試薬容器から前記反応容器に試薬分注機構の試薬プローブによって前記試薬を分注する分注位置に搬送する試薬容器搬送部と、
前記試薬容器搬送部に搭載する前の試薬容器が配置される試薬容器配置部と、
前記試薬容器配置部から前記試薬容器搬送部に前記試薬容器を搬送する試薬器搬送機構と、
前記試薬容器配置部において、前記試薬容器の開口部を塞ぐキャップ部に、前記試薬分注機構の試薬プローブを挿入するための試薬プローブ挿入用の切り込みを導入するとともに、前記試薬容器の内部の試薬の液面を前記試薬プローブによる試薬の吸引を行う内側とその外側とで隔てる波立ち防止筒の外側の位置に前記試薬プローブ挿入用の切り込み以外に空気流入用の切り込みを導入するピアス機構と
を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0011】
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態を
図1〜
図17を参照しつつ詳細に説明する。
【0012】
図1は、自動分析装置の全体構成を概略的に示す図である。また、
図2は、オートローダ機構を試薬ディスクを含む周辺構成とともに抜き出して概略的に示す図である。
【0013】
図1において、自動分析装置100は、分析対象の血液や尿などの生体試料(以下、単に試料と称する)を収容した試料容器15と、1つ以上の試料容器15を搭載した試料ラック16と、試料ラック16を搬送する試料搬送機構17と、試料の分析に用いる試薬を収容した試薬容器10と、複数の試薬容器10を周方向に並べて搭載し、試薬容器10から反応容器2に試薬分注機構7,8によって試薬を分注する分注位置に搬送する試薬容器搬送部としての試薬ディスク9と、試薬ディスク9の上部に備え付けられ、試薬容器10を自動的に試薬ディスク9に搬送するオートローダ機構200と、試料と試薬とを混合して反応させる反応容器2と、複数の反応容器2を周方向に並べて配置した反応ディスク1と、試料搬送機構17により試料分注位置に搬送された試料容器15から反応容器2に試料を分注する試料分注機構11と、分注位置に搬送された試薬容器10から反応容器2に試薬を分注する試薬分注機構7,8と、反応容器2に分注された試料と試薬の混合液(反応液)を攪拌する攪拌機構5,6と、図示しない光源から反応容器2の反応液を介して得られる透過光を測定することにより、反応液の吸光度を測定する分光光度計4と、使用済みの反応容器2を洗浄する洗浄機構3と、自動分析装置100の全体の動作を制御する制御部21とから概略構成されている。試薬ディスク9は、図示しない試薬保冷庫内部に設置されており、試薬保冷庫内の試薬容器10の試薬を適正な温度で保存するために、試薬ディスク9とその上部に設置されるオートローダ機構200の間には図示しない試薬保冷庫カバーが備え付けられている。自動分析装置100における分析処理においては、分光光度計4が混合液(反応液)の吸光度を測定し、この吸光度から試薬に応じた分析項目の所定成分の濃度等などが算出される。
図1においては、図示の簡単のため、自動分析装置を構成する各機構と制御部21との接続を一部省略して示している。
【0014】
試料分注機構11は、その先端を下方に向けて配置された試料プローブ11aを有しており、試料プローブ11aには、試料用ポンプ19が接続されている。試料分注機構11は、水平方向への回転動作及び上下動作が可能なように構成されており、試料プローブ11aを試料容器15に挿入して試料を吸引し、試料プローブ11aを反応容器2に挿入して試料を吐出することにより、試料容器15からから反応容器2への試料の分注を行う。試料分注機構11の稼動範囲には、試料プローブ11aを洗浄液により洗浄する洗浄槽13が配置されている。
【0015】
試薬分注機構7,8は、その先端を下方に向けて配置された試薬プローブ7a,8aを有しており、試薬プローブ7a,8aには、試薬用ポンプ18が接続されている。試薬分注機構7,8は、水平方向への回転動作及び上下動作が可能なように構成されており、試薬プローブ7a,8aを試薬容器10のキャップ部401に設けられた試薬プローブ挿入用の切り込み401a(後述)に挿入して試薬を吸引し、試薬プローブ7a,8aを反応容器2に挿入して試薬を吐出することにより、試薬容器10からから反応容器2への試薬の分注を行う。試薬分注機構7,8の稼動範囲には、試薬プローブ7a,8aを洗浄液により洗浄する洗浄槽32,33が配置されている。
【0016】
攪拌機構5,6は、水平方向への回転動作及び上下動作が可能なように構成されており、反応容器2に挿入することにより試料と試薬の混合液(反応液)の攪拌を行う。攪拌機構5,6の稼動範囲には、攪拌機構5,6を洗浄液により洗浄する洗浄槽30,31が配置されている。
【0017】
洗浄機構3は、反応容器2に収容された液体を排出する手段と、反応容器2に洗浄液を供給する手段を有し、測定が終了した反応液を反応容器2から排出したあと、洗浄液によって反応容器2を洗浄する。洗浄機構3には洗浄用ポンプ20が接続されている。
【0018】
図2において、オートローダ機構200は、試薬容器配置部201に設置された試薬容器10を試薬ディスク9に自動的に搬入および搬出するものであって試薬ディスク9上部に配置されており、試薬ディスク9に搭載する前の試薬容器10が配置される試薬容器配置部201と、試薬容器配置部201から試薬ディスク9に試薬容器10を搬送する試薬容器搬送機構203と、試薬容器配置部201を搬送する試薬容器配置部搬送機構202と、試薬容器搬送機構203を水平方向に移動するための水平駆動モータ204と、試薬容器搬送機構203に配置されたピアス機構301(後述)の洗浄及び感想を行うニードル洗浄槽205及びニードル乾燥槽206とを備えており、支柱208によって試薬ディスク9の上部に支持された1枚の金属板207にこれらの各機構が取り付けられた構成となっている。
【0019】
試薬容器配置部201は、試薬ディスク9に搭載するための試薬容器10をオペレータが設置するためのものであり、複数の試薬容器10を直線状に複数配置可能な構成となっている。試薬容器配置部201は、試薬容器配置部搬送機構202に沿って水平方向(
図2中上下方向)に動作する。
【0020】
図3は、試薬容器搬送機構の構成を概略的に示す図である。
【0021】
図3において、試薬容器搬送機構203は、試薬容器配置部201に配置された試薬容器10を、試薬保冷庫カバーに取り付けられた開閉カバー210を介して試薬ディスク9に搬送するものであり、試薬容器配置部201に配置された試薬容器10に切り込みを導入するピアス機構301と、試薬容器10を把持するグリッパ機構302と、上部プーリ304及び下部プーリ305に巻装されたベルト306を駆動することにより、ベース307を介してベルト306に接続されたピアス機構301及びグリッパ機構302を上部プーリ304及びベルト306を介して上下方向に駆動する上下駆動モータ303とから概略構成されている。試薬容器搬送機構203は、水平駆動モータ204により水平方向(
図2中左右方向)に移動される。
【0022】
図6及び
図7は、ピアス機構の構造の一例を示す図であり、
図6は側面図、
図7はニードルを先端方向から見た図である。
【0023】
ピアス機構301は、試薬容器10及びそのキャップ部401に、試薬プローブ7a,8aを挿入するためのプローブ挿入用の切り込み及び空気流入用の切り込み10a(後の
図10参照)を導入するものであり、鋭く加工された先端部を下方に向けて突出して配置されたニードル308が設けられている。
【0024】
図6及び
図7に示すように、例えば、ニードル308は三角柱形状の基幹部308aと、その先の三角錐形状の先端部308bとから構成されている。なお、ニードル308は先端に近づくにつれて、断面積が小さくなる形状であればよく、
図6及び
図7に示した形状に限定されるものではない。すなわち、ニードル308は、プローブ挿入用の切り込みを導入する場合に先端部308bから基幹部308aまで(
図6中のH1の位置まで)ニードル308を突き刺すことで基幹部308aの断面積相当の切り込みを導入することができるとともに、空気流入用の切り込み10aを導入する場合に先端部308bのみ(
図6中のH2の位置まで)を突き刺して切り込みを導入することにより、プローブ挿入用の切り込みをよりも小さい空気流入用の切り込み10aを、短い時間で導入することができる。
【0025】
ここで、試薬容器10に導入される空気流入用の切り込み10aの大きさは、プローブ挿入用の切り込みよりも小さく構成する。なぜなら、プローブ挿入用の切り込みは試薬プローブ7a,8aを挿入可能となるだけの大きさが必要であるが、空気流入用の切り込み10aは試薬吸引時において空気の流入経路となればよいためであり、空気流入用の切り込み10aを小さくすることによって、切り込み導入にかかる時間を短くできる。
【0026】
図4及び
図5は、試薬容器の構造を概略的に示す図であり、
図4は上面図、
図5は
図4におけるC1−C1線縦断面図である。また、
図8及び
図9は、キャップ部の構造を概略的に示す図であり、
図8は上面図、
図9は
図8におけるC2−C2線縦断面図である。
【0027】
図4及び
図5において、試薬容器10は、上部に設けられた開口部を塞ぐキャップ部401と、試薬容器10の内部において開口部から底の近傍まで開口部から連続して延在するように配置された波立ち防止筒402とを有しており、その内部に試薬Raが貯留されている。波立ち防止筒402は、試薬容器10の開口部から試薬Ra内まで延在することにより、試薬Raの液面を波立ち防止筒402の内外で隔てており、波立ち防止筒402の外部で発生して試薬Raの液面を漂う泡等が波立ち防止筒402の内部の液面に侵入しないように構成されている。波立ち防止筒402の開口部付近には、泡立ち防止筒402の外部と試薬容器10の開口部とを連結する空気連結口402aが配置されており、波立ち防止筒402内外で空気は遮断されない構造となっている。キャップ部401の上部には、凹構造のプローブ挿入部401aが配置されており、ピアス機構301によって切り込みが導入されたキャップ部401のプローブ挿入部401aに試薬分注機構7,8の試薬プローブ7a,8aを挿入することにより、波立ち防止筒402内の位置で試薬の吸引を行う。
【0028】
図8及び
図9に示すように、キャップ部401は、試薬プローブ7a,8aを挿入するために切り込みを導入するプローブ挿入部401aの外周部に、空気流入用の切り込み10aを導入する上面部401bを有している。上面部401bは、その肉厚が他の部分に比べて薄く構成されており(肉薄処理)、ピアス機構301による切り込みの導入を易に行うことができる。なお、キャップ部401の上面部401bは、ゴム材質や耐薬品性のある軟らかい樹脂(例えばテフロン(登録商標)など)を用いる(材質変更処理)ことで切り込み動作をさらに容易に行うことができる。また、肉薄処理や材質変更処理をキャップ部401の上面部401bに施す場合、上面部401bにおけるプローブ挿入部401aの外周360度にわたって同様の処理を施すことが望ましい。すなわち、キャップはねじ切り部401cにより周方向に羅合して試薬容器10の開口部に装着されるため、キャップ部401の装着完了時のキャップ部401の方向を常に一定とすることができないが、周方向360度にわたって同様の処理を施すことで、空気流入用の切り込み10aを導入する際、常に肉薄処理および材質変更処理がなされた部分に対して切り込みを導入することが可能になる。
【0029】
図10は、試薬容器に導入されるプローブ挿入用の切り込みと空気流入用の切り込みの位置関係を示す図である。
【0030】
図10に示すように、試薬ディスク9の回転中心から、キャップ部401のプローブ挿入部401aに導入するプローブ挿入用の切り込みの位置までの距離をL1、空気流入用の切り込み10aの位置までの距離をL2とした場合、L2≦L1の関係が成り立つ位置に空気流入用の切り込み10aは導入される。なお、試薬容器10における空気流入用の切り込み10aの位置は、
図10に示した位置に限られず、L2≦L1の関係が成り立つ位置であれば、キャップ部401の上面部401bに空気流入用の切り込みを導入することができる。
【0031】
以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
【0032】
本実施の形態のオートローダ機構200は、オペレータが図示しないボタンを押下することで
図2中下方(手前側)に移動した試薬容器配置部201に、試薬ディスク9に搭載予定の試薬容器10を設置する。そして、再度ボタンを押下することにより試薬容器配置部201は
図2中上方(奥側)に移動し、試薬容器搬送機構203のピアス機構301の下方位置まで移動する。
【0033】
その後、試薬容器10のキャップ部401のプローブ挿入部401aの上方にピアス機構301が位置するように、試薬容器配置部201によって試薬容器10の位置が調整され、試薬容器搬送機構203の下降によってピアス機構301のニードル308が下降してキャップ部401にプローブ挿入用の切り込みが導入される。続いて、試薬容器10の空気流入用の切り込み10aを導入する位置の上方にピアス機構301が位置するように、試薬容器配置部201によって試薬容器10の位置が調整され、試薬容器搬送機構203の下降によってピアス機構301のニードル308が下降して試薬容器に空気流入用の切り込み10aが導入される。その後、ニードル308は、ニードル洗浄槽205で洗浄され、ニードル乾燥槽206で乾燥される。
【0034】
プローブ挿入用の切り込み及び空気流入用の切り込み10aの導入が終了した試薬容器10は、試薬容器配置部201によって試薬容器搬送機構203のグリッパ機構302による把持位置まで移動され、グリッパ機構302によって把持された状態で開閉カバー210を介して試薬ディスク9に搬送され搭載される。
【0035】
以上のように構成した本実施の形態の効果を
図11〜
図13を参照しつつ説明する。
【0036】
図11は、本実施の形態に係る試薬容器の試薬ディスクにおける移動中の様子を概略的に示す縦断面図である。また、
図12及び
図13は、従来技術の試薬容器における泡発生の様子を示す図である。
【0037】
従来、試薬容器を自動分析装置に設置する際にオペレータが試薬容器のキャップを開ける作業を必要としていたが、近年では試薬容器のキャップにニードルで僅かな切り込みを入れ、その切り込みに試薬プローブを挿入して試薬を吸引する方法も用いられており、試薬容器が閉栓された状態で試薬を分注することができるため、試薬と外気との接触を最小限にでき、試薬の安定性を長期に亘って向上することができる。
【0038】
しかしながら、
図12及び
図13に示すように、試薬容器10Aのキャップ部401にニードルで僅かな切り込みを入れて試薬プローブ7a,8aを挿入する場合、キャップ部401の切り込みから試薬プローブ7a,8aを挿入した状態で試薬を吸引すると、試薬の吸引時に瞬間的に試薬容器10A内が負圧となり、試薬プローブ7a,8aとキャップ部401の隙間から空気が流入する。キャップ部401の切り込み部には、試薬プローブ7a,8aを抜く際に付着した試薬が存在するため、試薬プローブ7a,8aと切り込み部の隙間から吸入する空気によって試薬が膨らむことでキャップ部401の切り込み部内に試薬の泡Baが発生してしまう。発生した泡Baは試薬容器10A内部に落下して試薬容器10Aの波立ち防止筒402内部に堆積するため、液面検知機能が泡を液面として誤検知してしまい、正確に試薬容量を管理できなくなる恐れがある。特に、試薬容器10Aに充填された試薬の量が多い場合や、試薬ディスク9の回転速度が速い場合には、試薬容器10A内の試薬が試薬ディスク9の回転に伴う遠心力によって大きく揺れ、キャップ部401およびキャップに導入された切り込みに試薬が付着する恐れがあり、空気の流入経路が遮断されて試薬吸引時の試薬容器10A内の圧力が低下し、試薬の泡Baが発生してしまうことが考えられる。
【0039】
これに対して本実施の形態においては、分析対象の試料が収容された試料容器15から分注された試料と、分析に用いる試薬を収容した試薬容器10から分注された試薬と、を混合する反応容器2を配置した反応ディスク1と、試薬容器10を搭載し、試薬容器10から反応容器2に試薬分注機構7,8の試薬プローブ7a,8aによって試薬を分注する分注位置に搬送する試薬容器搬送部としての試薬ディスク9と、試薬ディスク9に搭載する前の試薬容器10が配置される試薬容器配置部201と、試薬容器配置部201から試薬ディスク9に試薬容器10を搬送する試薬容器搬送機構203と、試薬容器配置部201において、試薬容器10の開口部を塞ぐキャップ部401に試薬分注機構7,8の試薬プローブ7a、8aを挿入するための試薬プローブ挿入用の切り込みを導入するとともに、試薬容器10の試薬プローブ挿入用の切り込み以外に空気流入用の切り込み10aを導入するピアス機構とを備えるように構成したので、試薬吸引時に空気流入用の切り込みを介して試薬容器10の内部に空気が流入し、試薬吸引時の試薬容器内の圧力低下に伴う試薬の泡の発生を抑制することができる。
【0040】
また、
図10に示すように、試薬容器10に収容する試薬の充填量を増加した場合、試薬容器10内の液面は高くなり、キャップ部401と液面との距離が近くなるため、試薬ディスク9の回転に伴う遠心力により、試薬容器10内の試薬が試薬容器10上面およびキャップ部401まで到達する可能性がある。試薬容器10は、試薬ディスク9への設置以降は試薬ディスク9の回転動作により移動する。このとき、試薬ディスク9の回転により、試薬容器10内の試薬Raは、遠心力により回転中心からみて外側に偏る。これにより、キャップ部401およびキャップ位置よりも回転中心から遠い位置にある試薬容器10上面は、試薬の付着のリスクが高い。
【0041】
これに対して本実施の形態においては、試薬ディスク9が回転した場合にも試薬が付着しない位置に空気流入用の切り込みを設けるように構成した。すなわち、試薬ディスク9の回転中心から、キャップ部401のプローブ挿入部401aに導入するプローブ挿入用の切り込みの位置までの距離をL1、空気流入用の切り込み10aの位置までの距離をL2とした場合、L2≦L1の関係が成り立つ位置に空気流入用の切り込み10aを導入するように構成したので、試薬の充填量が多い場合においても、試薬吸引時の試薬容器内の圧力低下に伴う試薬の泡の発生を抑制することができる。
【0042】
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態を
図14〜
図16を参照しつつ説明する。
【0043】
本実施の形態は、複数種類の試薬を収容した試薬容器を用いる場合を示すものである。
【0044】
図14は及び
図15は、本実施の形態に係る試薬容器の構造を概略的に示す図であり、
図14は上面図、
図15は
図14におけるC3−C3線縦断面図である。図中、第1の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0045】
図14及び
図15において、試薬容器10Bは、同様の形状を有する2つの試薬容器が連結した構造を有しており、それぞれ、上部に設けられた開口部を塞ぐキャップ部401と、試薬容器10Bの内部において開口部から底の近傍まで開口部から連続して延在するように配置された波立ち防止筒402とを有し、その内部に試薬Rb,Rcが貯留されている。波立ち防止筒402は、試薬容器10Bの開口部から試薬Rb,Rc内まで延在することにより、試薬Rb,Rcの液面を波立ち防止筒402の内外で隔てており、波立ち防止筒402の外部で発生して試薬Rb,Rcの液面を漂う泡等が波立ち防止筒402の内部の液面に侵入しないように構成されている。波立ち防止筒402の開口部付近には、泡立ち防止筒402の外部と試薬容器10Bの開口部とを連結する空気連結口402aが配置されており、波立ち防止筒402内外で空気は遮断されない構造となっている。キャップ部401の上部には、凹構造のプローブ挿入部401aが配置されており、ピアス機構301によって切り込みが導入されたキャップ部401のプローブ挿入部401aに試薬分注機構7,8の試薬プローブ7a,8aを挿入することにより、波立ち防止筒402内の位置で試薬の吸引を行う。
【0046】
図16は、本実施の形態に係る試薬容器に導入されるプローブ挿入用の切り込みと空気流入用の切り込みの位置関係を示す図である。
【0047】
図16に示すように、試薬ディスク9の回転中心から、キャップ部401のプローブ挿入部401aに導入するプローブ挿入用の切り込みの位置までの距離をL3,L5、空気流入用の切り込み10aの位置までの距離をL4,L6とした場合、試薬容器10Bを構成する複数の試薬容器のそれぞれにおいて、L3≦L4およびL5≦L6の関係が成り立つ位置に空気流入用の切り込み10aは導入される。なお、試薬容器10Bにおける空気流入用の切り込み10aの位置は、
図16に示した位置に限られず、L3≦L4およびL5≦L6の関係が成り立つ位置であれば、キャップ部401の上面部401bに空気流入用の切り込みを導入することができる。
【0048】
その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
【0049】
以上のように構成した本実施の形態においても第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0050】
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態を
図17及び
図18を参照しつつ説明する。
【0051】
本実施の形態は、試薬容器に試薬容器蓋を取り付けた場合を示すものである。
【0052】
図17及び
図18は、本実施の形態に係る試薬容器の構造を概略的に示す図であり、
図17は上面図、
図18は
図17におけるC4−C4線縦断面図である。また、
図19は、空気流入用の切り込みとピアスアクセス用貫通孔の内径の関係を示す図である。図中、第1の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0053】
図17及び
図18において、試薬容器10Cは、上部に設けられた開口部を塞ぐキャップ部401と、試薬容器10Cの内部において開口部から底の近傍まで開口部から連続して延在するように配置された波立ち防止筒402とを有し、その内部に試薬Rb,Rcが貯留されている。波立ち防止筒402は、試薬容器10Cの開口部から試薬Ra内まで延在することにより、試薬Raの液面を波立ち防止筒402の内外で隔てており、波立ち防止筒402の外部で発生して試薬Raの液面を漂う泡等が波立ち防止筒402の内部の液面に侵入しないように構成されている。波立ち防止筒402の開口部付近には、泡立ち防止筒402の外部と試薬容器10Cの開口部とを連結する空気連結口402aが配置されており、波立ち防止筒402内外で空気は遮断されない構造となっている。キャップ部401の上部には、凹構造のプローブ挿入部401aが配置されており、ピアス機構301によって切り込みが導入されたキャップ部401のプローブ挿入部401aに試薬分注機構7,8の試薬プローブ7a,8aを挿入することにより、波立ち防止筒402内の位置で試薬の吸引を行う。
【0054】
試薬容器10Cの上部には、キャップ部401の上面高さに沿うような上面形状を有し、かつ、試薬容器10Cの上面全体を覆うように試薬容器蓋403が配置されており、試薬容器蓋403によって試薬容器10Cの開口部およびキャップ部401による上方への凸形状が解消されて、試薬容器10Cの上部が平坦に形成される。
【0055】
試薬容器蓋403には、ピアス機構301が試薬容器10Cの試薬容器の貯留空間にアクセスして空気流入用の切り込みを導入するためのピアスアクセス用貫通孔403aが設けられている。ピアスアクセス用貫通孔403aは、試薬容器10Cの空気流入用の切り込み10aの導入部の真上に配置されており、ピアス機構301の外径をΦ1とし、ピアスアクセス用貫通孔403aの径をΦ2とした場合、Φ1<Φ2の関係が成り立つように形成されている(
図19参照)。
【0056】
その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
【0057】
以上のように構成した本実施の形態においても第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0058】
なお、本発明は上記した各実施の形態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、上記した実施の形態は本願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、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【0059】
例えば、上記実施の形態においては、試薬容器10を周方向に複数並べて配置するタイプの試薬ディスク9を例示して示したが、これに限られず、例えば、試薬容器10をX−Y方向(水平方向)に整列させて配置するタイプを用いてもよい。
【0060】
また、キャップ部401に対するプローブ挿入用の切り込みを導入するためのニードルと、試薬容器10に対する空気流入用の切り込みを導入するためのニードルを相対位置を固定して用い、プローブ挿入用の切り込みと空気流入用の切り込みとを同時に導入するように構成してもよい。この場合においては、切り込み導入動作を複数回に分けて実施する必要が無く、短時間で切り込み導入動作を完了できる。