特許 7595157 検体容器及び自動分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】検体容器及び自動分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/02 20060101AFI20241128BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20241128BHJP

   G01N 1/10 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01N35/02 A

G01N1/00 101

G01N1/10 N

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023522233

(86)(22)【出願日】2022-02-18

(86)【国際出願番号】 JP2022006602

(87)【国際公開番号】W WO2022244352

(87)【国際公開日】2022-11-24

【審査請求日】2023-11-06

(31)【優先権主張番号】P 2021083890

(32)【優先日】2021-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】和久井 章人

(72)【発明者】

【氏名】森 高通

(72)【発明者】

【氏名】滝澤 光

(72)【発明者】

【氏名】飯島 昌彦

(72)【発明者】

【氏名】寒河江 望

【審査官】川野 汐音

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２６０６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１８５１１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－１４２５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１４７２３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－１４０１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７８４８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３５／０２

Ｇ０１Ｎ ３５／０４

Ｇ０１Ｎ １／００

Ｇ０１Ｎ １／１０

Ｇ０１Ｎ ３３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検体を収容するとともに試験管に挿入される収容部と、
前記収容部の上端に設けられて前記試験管の開口端部に載せられるフランジ部を有する検体容器であって、
前記収容部は、筒形状である胴体部と、前記胴体部に連なりカップ形状である底部を有し、
前記底部は、前記胴体部から連なる内壁と中心軸とのなす角が２０度未満の勾配を有し、
前記フランジ部の下面には、同心円形状の段差が設けられ、
前記段差の高さは、０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲であることを特徴とする検体容器。

【請求項2】

請求項１に記載の検体容器であって、
前記段差の角部には面取りが施されないことを特徴とする検体容器。

【請求項3】

請求項１に記載の検体容器であって、
前記底部の外周には、円筒形状であって下面が平面形状である円筒部が設けられることを特徴とする検体容器。

【請求項4】

請求項１に記載の検体容器であって、
前記底部の深さＤは、デッドボリュームの前記検体の液面高さをＥとするとき、Ｄ＞Ｅであることを特徴とする検体容器。

【請求項5】

請求項１に記載の検体容器を含み、前記検体を分析する自動分析装置であって、
前記検体容器が前記試験管に対して水平方向に位置ずれしたときに、前記検体の分注に用いられる検体分注プローブを前記底部の内壁に接触させることにより、前記位置ずれを補正することを特徴とする自動分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動分析装置で分析される検体を収容する検体容器に関する。

【背景技術】

【0002】

自動分析装置は、血液や尿等の検体に含まれる特定成分を自動的に定性あるいは定量分析する装置である。自動分析装置では、検体が微量である場合、検体の採取に用いられた試験管の上に載せられる検体容器に検体を収容して扱うことがある。検体容器は試験管に比して吸引限界量であるデッドボリュームが小さく、微量な検体の扱いに適している。なお試験管の口径は複数種類あり、試験管の種類に応じて検体容器を用意することは手間がかかる。

【0003】

特許文献１には、口径の異なる複数種類の試験管に対応可能な検体容器が開示される。すなわち、検体を収容するとともに試験管に挿入される収容部と、収容部の上端に設けられ試験管の開口端部に載せられるフランジ部を有する検体容器において、試験管の種類に対応する同心円形状の複数の段差をフランジ部の下面に設けることが開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】意匠第１４９０７９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら特許文献１では、試験管の口径のばらつきに対する配慮が不十分である。試験管の外径は、例えばφ１３ｍｍの仕様に対してφ１０ｍｍからφ１３ｍｍの範囲でばらつき、それに応じて試験管の内径も同様にばらつくため、試験管の上に載せられる検体容器が試験管に対して水平方向に位置ずれすることがある。試験管に対する検体容器の位置ずれが大きいと、検体容器から検体を分注する検体分注プローブが検体容器の内壁に引っ掛かり、所定の高さまで下降できず、検体の分注精度を悪化させることがある。

【0006】

そこで本発明は、試験管の口径にばらつきがある場合であっても、高精度に検体を分注できる検体容器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために本発明は、検体を収容するとともに試験管に挿入される収容部と、前記収容部の上端に設けられて前記試験管の開口端部に載せられるフランジ部を有する検体容器であって、前記収容部は、筒形状である胴体部と、前記胴体部に連なりカップ形状である底部を有し、前記底部は、前記胴体部から連なる内壁と中心軸とのなす角が２０度未満の勾配を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、試験管の口径にばらつきがある場合であっても、高精度に検体を分注できる検体容器を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】自動分析装置の構成例を示す図。

【図2】検体容器の断面図。

【図3A】φ１６試験管に載せられた検体容器を示す図。

【図3B】φ１３試験管に載せられた検体容器を示す図。

【図4】検体ラックやφ１６試験管、φ１３試験管に載せられた検体容器を示す図。

【図5】検体容器の位置ずれを補正する動作について説明する図。

【図6】検体容器の底部の形状について説明する図。

【図7】検体容器の底部の形状について説明する図。

【図8】φ１６試験管に傾いた状態で載せられた検体容器を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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、血液や尿等の検体に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る。

【実施例1】

【0011】

図１を用いて、実施例１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、試薬ディスク１０４、検体分注部１０５、試薬分注部１０６、反応ディスク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。

【0012】

検体搬送部１０２は、血液や尿等の検体を収容し、検体ラック１０９に載置される試験管１０１を検体分注部１０５がアクセスできる位置まで搬送する。

【0013】

検体分注部１０５は、検体搬送部１０２によって搬送された試験管１０１から反応ディスク１０７に配置された反応容器１１１へ検体を分注する。検体の分注には、検体分注部１０５が備える検体分注プローブ１０５ａが用いられる。すなわち検体分注プローブ１０５ａは試験管１０１に挿入されて検体を吸引したのち、反応容器１１１へ移動して検体を吐出する。なお検体が微量である場合は、図２を用いて後述される検体容器２００に検体が移し替えられる。検体容器２００は試験管１０１の上に載せられて使用され、試験管１０１に比して吸引限界量であるデッドボリュームが小さいので、微量な検体の扱いに適する。

【0014】

反応ディスク１０７は、円周状に備えられる複数の反応容器１１１を所定の温度範囲に保温するとともに、検体が分注された反応容器１１１を試薬分注部１０６がアクセスできる位置まで搬送する。試薬ディスク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。

【0015】

試薬分注部１０６は、試薬ディスク１０４が保管する試薬容器１０３から検体が分注された反応容器１１１へ試薬を分注する。試薬の分注には、試薬分注部１０６が備える試薬分注プローブ１０６ａが用いられる。すなわち試薬分注プローブ１０６ａは試薬容器１０３に挿入されて試薬を吸引したのち、反応容器１１１へ移動して試薬を吐出する。

【0016】

検体と試薬が分注された反応容器１１１は、攪拌部１１２がアクセスできる位置まで反応ディスク１０７によって搬送される。攪拌部１１２は、反応容器１１１の中の検体と試薬を撹拌する。反応ディスク１０７による保温と攪拌部１１２による攪拌によって、反応容器１１１の中の検体と試薬の反応が促進し、反応液が生成される。反応ディスク１０７は、反応液が収容される反応容器１１１を測定部１０８へ搬送する。

【0017】

測定部１０８は、反応容器１１１に収容される反応液の物理特性、例えば発光量、散乱光量、透過光量、電流値、電圧値等を測定する。なお測定される物理特性はこれらに限定されない。測定部１０８によって測定された物理特性は制御部１１３へ送信される。

【0018】

制御部１１３は、測定部１０８から送信される物理特性を受信して分析結果を出力したり格納したりするとともに、自動分析装置が備える各部を制御する装置であり、例えばいわゆるコンピュータによって構成される。

【0019】

図２を用いて、検体容器２００について説明する。なお図２は、検体容器２００の中心軸２０５に沿う断面図である。検体容器２００は、中心軸２０５の周りの回転体であり、収容部２０１と、フランジ部２１０を有する。

【0020】

収容部２０１は、検体を収容するとともに試験管１０１に挿入され、筒形状の胴体部２０２と、胴体部２０２に連なるカップ形状の底部２０３を有する。胴体部２０２には、上端部から下端部に向かうに従って内径が小さくなるように、内壁に勾配が設けられてもよく、胴体部２０２の内壁と中心軸２０５とのなす角をθ２とする。なお胴体部２０２の厚さは略均一であるので、内壁に勾配が設けられる場合、外壁にも勾配が設けられる。

【0021】

底部２０３は、胴体部２０２に連なる内壁と中心軸２０５とのなす角θ１が２０度未満の勾配を有し、θ１＞θ２である。また底部２０３の外周には、円筒形状であって下面が平面形状である円筒部２０４が設けられても良い。円筒部２０４が設けられることにより、検体容器２００は自立可能になる。検体容器２００のデッドボリュームは底部２０３の内面形状によって定められ、デッドボリュームを大きくするには、底部の内径がより小さいことが好ましい。ただし、微量な検体を吸引するために、底部２０３の底面から１ｍｍ程度の高さまで検体分注プローブ１０５ａが挿入できることが好ましいので、その高さにおける底部２０３の内径は、検体分注プローブ１０５ａの外径よりも大きい。

【0022】

フランジ部２１０は、収容部２０１の上端に設けられて試験管１０１の開口端部に載せられ、第一側面２１１、第一下面２１２、第二側面２１３、第二下面２１４を有する。フランジ部２１０が第一下面２１２と第二下面２１４との間の段差を備えることによって、検体容器２００は異なる口径の試験管１０１に対応可能となる。

【0023】

図３Ａと図３Ｂを用いて、異なる口径の試験管１０１に載せられた検体容器２００について説明する。なお図３Ａには外径が１６ｍｍであるφ１６試験管１０１ａに載せられた検体容器２００が示され、図３Ｂには外径が１３ｍｍであるφ１３試験管１０１ｂに載せられた検体容器２００が示される。試験管１０１の外径は１６ｍｍや１３ｍｍに限定されない。

【0024】

検体容器２００がφ１６試験管１０１ａに載せられる場合、φ１６試験管１０１ａの開口端部には第一下面２１２が接触し、第二側面２１３とφ１６試験管１０１ａの内壁との距離によって検体容器２００の水平方向の位置ずれが制限される。なお検体容器２００がφ１６試験管１０１ａの中に落ちないように、第一側面２１１の外径はφ１６試験管１０１ａの内径よりも大きくされる。

【0025】

また検体容器２００がφ１３試験管１０１ｂに載せられる場合、φ１３試験管１０１ｂの開口端部には第二下面２１４が接触し、胴体部２０２の外壁とφ１３試験管１０１ｂの内壁との距離によって検体容器２００の水平方向の位置ずれが制限される。なお検体容器２００がφ１３試験管１０１ｂの中に落ちないように、第二側面２１３の外径はφ１３試験管１０１ｂの内径よりも大きくされる。

【0026】

なお検体容器２００は、試験管１０１に載せられるだけではなく、図４に例示されるように検体ラック１０９に載せられる場合もある。

【0027】

ところで試験管１０１の口径、すなわち外径と内径はメーカによってばらつくので、第二側面２１３や胴体部２０２の外壁と試験管１０１の内壁との距離もばらつき、その結果、検体容器２００が試験管１０１に対して水平方向に大きく位置ずれすることがある。検体容器２００の位置ずれが大きいと、検体分注プローブ１０５ａが底部２０３の内壁に引っ掛かり、所定の高さまで下降できず、検体の分注精度を悪化させることがある。実施例１では、適切な勾配を有する底部２０３の内壁に、適切な速度で下降する検体分注プローブ１０５ａを接触させることにより、検体容器２００の水平方向の位置ずれを補正する。すなわち底部２０３の内壁には２０度未満の勾配が設けられるので、検体分注プローブ１０５ａが底部２０３の内壁に接触することで生じる水平方向の推進力によって検体容器２００の水平方向の位置ずれが補正される。

【0028】

図５を用いて、検体容器２００の水平方向の位置ずれを補正する動作について説明する。（１）には、φ１６試験管１０１ａに対して水平方向の位置がずれた検体容器２００が示される。検体容器２００の位置ずれは、φ１６試験管１０１ａの内径と第二側面２１３の外径との差異によって制限される。次に（２）において、検体分注プローブ１０５ａが適切な速度で下降する過程で、底部２０３の内壁に接触することで、水平方向の推進力が生じる。（３）には、推進力によって、φ１６試験管１０１ａに対する水平方向の位置ずれが補正された検体容器２００が示される。検体容器２００の水平方向の位置ずれが補正されることにより、検体分注プローブ１０５ａは底部２０３の内壁に引っ掛からずに所定の高さまで下降可能となり、検体を高精度に分注できる。

【0029】

なお発明者らは、検体容器２００の試作・実験によって、底部２０３の内壁と中心軸２０５とのなす角θ１が２０度未満であることが好ましいことを見出した。すなわちθ１＜２０度であるとき、検体容器２００の位置ずれをより適切に補正できる。また図５では、φ１６試験管１０１ａに対する検体容器２００の位置ずれを補正する動作について説明したが、φ１３試験管１０１ｂに対する検体容器２００の位置ずれも、図５と同様の動作によって補正できる。

【0030】

図６を用いて、検体容器２００の位置ずれを補正可能な底部２０３の形状について説明する。検体分注プローブ１０５ａを底部２０３の内壁に接触させることによって検体容器２００の位置ずれを補正するには、検体分注プローブ１０５ａが胴体部２０２の内壁に接触しないこと、すなわち次式が成り立つことが好ましい。

【0031】

Ｂ＞Ａ＋Ｃ／２ …（式１）
ここで、Ａは検体容器２００の位置ずれ量、Ｂは底部２０３の上端部における半径、Ｃは検体分注プローブ１０５ａの外径である。

【0032】

図７を用いて、検体の吸引に適する底部２０３の形状について説明する。検体容器２００に収容される微量の検体、例えばデッドボリュームの検体を検体分注プローブ１０５ａに吸引させるには、検体分注プローブ１０５ａの先端が底部２０３から適度に離れていることが好ましい。例えばデッドボリュームの検体の液面高さＥから深さＦまで挿入された検体分注プローブ１０５ａの先端は、底部２０３の底面からΔ１以上の距離を有すること、すなわち次式が成り立つことが好ましい。Δ１は例えば１ｍｍである。

【0033】

Ｅ－Ｆ≧Δ１ …（式２）
また液面高さＥから深さＦまで挿入された検体分注プローブ１０５ａが底部２０３の内壁に接触しないように、次式が成り立つことが好ましい。

【0034】

Ｇ＞Ｃ …（式３）
ここで、Ｇは液面高さＥ－Ｆにおける底部２０３の内径である。

【0035】

さらに、検体分注プローブ１０５ａの先端が胴体部２０２と底部２０３との境目に引っ掛かることを避けるために、底部２０３の深さＤはデッドボリュームの検体の液面高さＥよりも深いこと、すなわち次式が成り立つことが好ましい。

【0036】

Ｄ＞Ｅ …（式４）
また検体容器２００は、図８に例示されるように、φ１６試験管１０１ａに傾いた状態で載せられる場合がある。検体容器２００が傾いた状態では、検体分注プローブ１０５ａは検体を正確に分注できない。

【0037】

実施例１では、検体容器２００を載せた試験管１０１が搬送される過程において、搬送路の凹凸に基づく振動によって、φ１６試験管１０１ａに対して検体容器２００が平行な状態、すなわち図３Ａに例示される状態になるようにする。すなわち、検体容器２００がφ１６試験管１０１ａの開口端部との接触点を支点として、振動によって振り子運動をすることにより、φ１６試験管１０１ａに対して傾いた状態から平行な状態へ遷移する。特にφ１６試験管１０１ａに挿入される収容部２０１は、上端の外径に比して下端の外径が小さいので、振り子運動に適している。

【0038】

なお発明者らは、検体容器２００の試作・実験によって、段差の外径、すなわち第二側面２１３の外径を底部２０３の外径で除した値が１．６以上であることが好ましいことを見出した。また発明者らは、試験管１０１の中心軸と検体容器２００の中心軸が一致しているとき、試験管１０１の内壁と底部２０３の外壁との隙間が２．３ｍｍ以上であることが好ましいことを、検体容器２００の試作・実験によって見出した。すなわち試験管１０１の内壁と底部２０３の外壁との間に適切な隙間が設けられることにより、検体容器２００が傾いた状態から平行な状態へ遷移する振り子運動が可能になる。なお底部２０３の外周に円筒部２０４が設けられる場合は、円筒部２０４の外壁と試験管１０１の内壁との間に適切な隙間が設けられる。

【0039】

また底部２０３の外径が収容部２０１の上端の外径よりも小さいことにより、検体容器２００を試験管１０１に挿入しやすくなるとともに、検体容器２００の挿入時に試験管１０１の中の空気が抜けやすくなる。空気が抜けにくい場合、検体容器２００は試験管１０１の中へゆっくりと落下しながら挿入されるので、検体容器２００の落下中に振動が加わると検体がこぼれる懸念があるものの、実施例１の検体容器２００ではそのような懸念が解消される。

【0040】

また検体容器２００の段差の角部２１５には面取りが施されないことが好ましい。角部２１５に面取りが施されていると、検体容器２００は振動によって平行な状態から傾いた状態に遷移しやすくなる。そこで、角部２１５に面取りを施さないことにより、試験管１０１に対して平行な状態である検体容器２００が、搬送路の凹凸に基づく振動によって傾いた状態に遷移しにくくする。

【0041】

また段差の高さ、すなわち第一下面２１２に対する第二下面の高さは、搬送路の凹凸の高さ以上であることが好ましい。段差の高さが凹凸の高さ以上であることにより、検体容器２００が振動によって平行な状態から傾いた状態に遷移することを抑制できる。なお検体容器２００を傾いた状態から平行な状態に遷移させるには、段差の高さはより低い方が好ましい。発明者らは、検体容器の試作・実験によって、段差の高さは０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲であることが好ましいことを見出した。すなわち段差の高さが０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲であるとき、検体容器２００は傾いた状態から平行な状態に遷移しやすく、平行な状態から傾いた状態に遷移しにくいので、検体容器２００を平行な状態に保つことができる。

【0042】

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。

【符号の説明】

【0043】

１０１：試験管、１０１ａ：φ１６試験管、１０１ｂ：φ１３試験管１０２：検体搬送部、１０３：試薬容器、１０４：試薬ディスク、１０５：検体分注部、１０５ａ：検体分注プローブ、１０６：試薬分注部、１０６ａ：試薬分注プローブ、１０７：反応ディスク、１０８：測定部、１０９：検体ラック、１１０：洗浄槽、１１１：反応容器、１１２：攪拌部、１１３：制御部、２００：検体容器、２０１：収容部、２０２：胴体部、２０３：底部、２０４：円筒部、２０５：中心軸、２１０：フランジ部、２１１：第一側面、２１２：第一下面、２１３：第二側面、２１４：第二下面、２１５：角部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】