JP5217332B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、血液、血清などの生体試料（検体）に含まれる微量成分を分析する自動分析装置に関する。

臨床診断などの分野では、被験者から採取した検体中に含まれる特定成分の存在や濃度を分析し、その結果から疫病などの診断を行うために自動分析装置が広く用いられている。これらの自動分析装置では、試薬入り反応容器に、検体と少量の希釈水とを注入したのちインキュベータテーブル上の反応工程に移行し、その後検出工程に移行するという測定プロトコルを採用するのが一般的である。

しかし、自動分析装置で使用する反応容器には大きさに制限があるので、あらかじめ検体をかなりの程度希釈しておく必要がある場合がある。また、正しい測定結果を得るために、検体を特殊な前処理試薬で化学処理しておく必要がある場合がある。

検体を希釈する場合、空の希釈用容器内に検体及び希釈液を注入したのち、当該希釈用容器内の希釈混合液を新たな検体と見なして、前記測定プロトコルに従い試薬入り反応容器に注入する。検体の前処理が必要な場合、空の前処理用容器内に検体及び前処理試薬を注入したのち、コンベア機能及び温調機能を備えた前処理反応用テーブルに前処理用容器を搬送して、その混合液を一定時間化学反応させるのが好ましい。そうして得られた前処理済み検体を新たな検体と見なして前記測定プロトコルに従い試薬入り反応容器に注入する。

検体を希釈する場合、空の希釈用容器内に検体及び希釈液を注入したのち試薬入り反応容器に注入する前に、希釈済み混合液を攪拌して均一化することが測定再現性及び正確性を高めるために好ましい。また、検体の前処理を行う場合、空の前処理用容器内に検体及び前処理試薬を注入したのち前処理反応用テーブルにこの前処理用容器を搬送する前あるいは前処理済み混合液を試薬入り反応容器に注入する前に、前処理用容器内の混合液を攪拌して均一化することが測定再現性及び正確性を高めるために好ましい。

この種の攪拌手段として、第１〜第３の方法が知られている。第１の方法は、分注ノズルにより、反応容器内の混合液を吸引及び排出して、混合液を攪拌するという方法である。第２の方法は、反応容器の上端部に設けられたフランジ部を把持機構で把持して、当該把持機構を揺動させることにより、反応容器内の混合液を攪拌するという方法である。第３の方法は、反応容器内に攪拌部材（例えば、攪拌フィン）を挿入して、当該攪拌部材を回転させることにより、混合液を攪拌するという方法である。

本明細書において、反応容器とは狭義においては化学分析に利用される免疫反応、生化学反応などの反応溶液を収容する容器を意味するが、広義には検体の前処理や希釈のために利用される容器を含んだ意味にも使用される。
特許第３７３３４３１号明細書

しかしながら、第１の方法では、反応容器内の混合液を吸引、排出するために反応容器の搬送動作および分注ノズル動作を停止させなければならないため、自動分析装置の処理速度を低下させるおそれがある。

また、第２の方法では、把持機構に把持させるのみでは、反応容器の姿勢が安定しないため、把持機構を揺動させた際に反応容器から試薬液が流出したり、把持機構から反応容器が外れて落下するおそれがある。また、把持機構を反応容器のフランジ部に正確に位置決めしなければならないため、位置決め制御が煩雑化するおそれがある。

さらに、第３の方法では、反応容器から退避した攪拌部材を次の反応容器に入れる前に、洗浄しなければならないため、大きなタイムロスにつながるおそれがある。また、攪拌部材を反応容器から引き抜く際に、周辺に混合液が飛散するおそれがある。

そこで、本願発明は、検体と希釈液、検体と前処理試薬などの混合物を迅速に均一化する機能を備えた自動分析装置を提供することを目的とする。また、攪拌の際の混合液の流出、飛散を防止しつつ混合物を攪拌する手段を備えた自動分析装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための、本願発明の自動分析装置は、試薬入りまたは空の容器を貯蔵元から搬送して載置する載置位置と、前記試薬入りまたは空の容器に少なくとも検体及び必要な前処理試薬または希釈液を注入する分注処理を行うための分注位置と、前処理が必要な場合に前記分注処理後の前記容器を前処理反応用テーブルに搬送する搬送部への受け渡し位置と、の間で移動可能な、前記容器を装着可能な容器装着ポートを設けた搬送ユニットと、前記容器装着ポートに振動を付与する加振手段であって、前記搬送ユニットに設けられることにより前記搬送ユニットとともに移動可能な前記加振手段と、を有することを特徴とする。

ここで、前記加振手段は、分注位置において、前記搬送ユニットに振動を付与してもよいし、容器受け渡し位置に容器を搬送する搬送途中で前記搬送ユニットに振動を付与してもよい。

本願発明によれば、分注処理の前工程及び後工程を結ぶ搬送路上の任意の場所で、容器の中の混合液の攪拌ができる。攪拌のための追加的な部材を導入して位置決めする必要がないので、部品点数の節約と制御機構の簡素化、攪拌工程の迅速化が図れる。攪拌の際の混合液の流出、飛散を防止することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は、自動分析装置の平面図である。ただし、本願発明と関連性が低い部分については省略して図示している。図２は、自動分析装置の機能ブロックである。なお、ＳＴＣレーン１上のメインレーンの分注位置が請求項１に記載の分注位置に相当する。ここで、STCレーンとは、希釈・前処理容器搬送レーンを意味する。

Ｙ軸方向に並設されたＳＴＣレーン１及びＲＴＣレーン２のうち前者には、容器搬送ユニット３がＸ軸方向に移動可能に設けられており、不図示の搬送アームからハイブリッドレーン上の載置位置まで搬送される容器Ａをメインレーン上の分注位置に移動させる。容器搬送ユニット３をＳＴＣレーン１に沿ってＸ軸方向に移動させるＳＴＣレーン駆動モータユニット５１には、パルスモータが組み込まれており、ＳＴＣレーン駆動モータユニット５１に対して電気的に接続されたＣＰＵ７０から出力される駆動信号に基づきパルスモータの駆動は制御される。

試薬入りの反応容器を搬送するためのＲＴＣレーン駆動モータユニット５２には、パルスモータが組み込まれており、ＲＴＣレーン駆動モータユニット５２に対して電気的に接続されたＣＰＵ７０から出力される駆動信号に基づきパルスモータの駆動は制御される。ここで、RTCレーンとは、容器搬送レーンを意味する。

容器搬送ユニット３は、容器搬送モータユニット５３に組み込まれたパルスモータから駆動力を受けて、ＳＴＣレーン１に沿ってＸ軸方向に移動する。容器搬送モータユニット５３はＣＰＵ７０に対して電気的に接続されており、ＣＰＵ７０から出力される駆動信号に基づきパルスモータの駆動が制御される。

ハイブリッドアーム４には、分注ノズル４ａとカップトランスファ４ｂが搭載されており、ハイブリッドアーム駆動モータユニット５４に組み込まれたパルスモータから駆動力を受けてＹ軸方向（つまり、一点鎖線で示すハイブリッドレーンに沿って移動する）及びＺ軸方向に移動する。ハイブリッドアーム駆動モータユニット５４はＣＰＵ７０に対して電気的に接続されており、ＣＰＵ７０から出力される駆動信号に基づきパルスモータの駆動が制御される。

分注ノズル４ａは、ＳＴＣレーン１上の載置位置に搬送された容器Ａ内に、不図示の試薬カローセルから分析に必要な各種試薬例えば検体前処理後に使用される中和剤や免疫反応試薬類を分注する機能を有する。カップトランスファ４ｂは容器Ａをインキュベータテーブル６に搬送する機能を有する。

メインアーム５には、分注ノズル５ａが搭載されており（カップトランスファ４ｂに対応する搬送手段はない）、メインアーム駆動モータユニット５５に組み込まれたパルスモータから駆動力を受けてＹ軸方向（つまり、一点鎖線で示すメインレーンに沿って移動する）及びＺ軸方向に移動する。メインアーム駆動モータユニット５５はＣＰＵ７０に対して電気的に接続されており、ＣＰＵ７０から出力される駆動信号に基づきパルスモータの駆動が制御される。

分注ノズル５ａは、サンプルエリアから検体を吸引採取して、ＳＴＣレーン１上に位置する希釈・前処理用の容器Ａに、またはＲＴＣレーン２上に位置する試薬入りの反応容器に、それぞれ分注する機能を有する。また、不図示の試薬カローセルから検体用希釈液または前処理試薬を吸引採取して、ＳＴＣレーン１上に位置する希釈・前処理用の容器Ａに分注したり、前処理済み検体を入れた容器Ａが分注位置に搬送されたときには、その中の前処理済み検体を吸引採取して、ＲＴＣレーン２上に待機している容器に分注する機能を有する。検体の前処理を行う場合、この容器Ａは、後述するように振動モータユニット８により加振された（攪拌された）後に、容器搬送ユニット３によりＳＴＣレーン１の下流に位置する容器受け渡し位置に搬送される。

容器受け渡し位置に搬送された容器Ａは、不図示のカップトランスファ（請求項１に記載の搬送部に相当）により前処理反応用テーブル７に搬送される。

前処理反応用テーブル７で所定時間（例えば１０分）旋回された後、容器Ａは、容器受け渡し位置及びＳＴＣレーン１上のメインレーンの分注位置を経て、ハイブリッドレーンと交わる載置位置に搬送され、前述のように分注ノズル４ａによって中和剤が容器Ａに添加される。その後、直ちに容器搬送ユニット３の加振手段によって容器Ａ内の混合液が攪拌され、容器Ａは再びＳＴＣレーン１上のメインレーンの分注位置に搬送される。

また、分注ノズル５ａは、前処理反応用テーブル７からＳＴＣレーン１上のメインレーンの分注位置まで搬送された容器Ａ内の混合液を吸引し、これをＲＴＣレーン２上のメインレーンの分注位置に待機している容器Ａ内に注入する。

次に、図３を参照して、容器搬送ユニット３及び振動モータユニット８の構成について詳細に説明する。ここで、図３は容器搬送ユニット３の概略図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が側面図である。説明に必要な内部構造については、一点鎖線により投影して図示している。

第１の振動伝達板３２のＸ軸方向一端部には、容器装着ポート３１が設けられており、この容器装着ポート３１には、容器Ａを装着するための凹部３１ａがＸ軸方向に二つ並設されている。

第１の振動伝達板３２のＸ軸方向他端部は、第２の振動伝達板３３のＸ軸方向一端部に連結ピン３５を介して固定されている。この連結ピン３５は、Ｙ軸方向に並んで二つ設けられている。

図３（ｂ）には、振動モータユニット８のモータ出力軸８１を点線で示しており、このモータ出力軸８１の外周にはＸＹ断面を円形に形成したカバー部材８２が組み付けられており、このカバー部材８２は、モータ出力軸８１と一体になって回転する。

第２の振動伝達板３３のＸ軸方向他端部には、カバー部材８２に対する干渉を回避するためのＵ字状の切欠部（不図示）が形成されている。

カバー部材８２のＺ軸方向一端部（モータ本体に対して遠い側の端部）には、モータの出力軸８１に対して偏芯した偏芯軸部材８３が設けられており、この偏芯軸部材８３は、モータ出力軸８１の回転動作に応じて、モータ出力軸８１の軸周りに偏芯回転する。

第３の振動伝達板３４の四隅には連結ピン３６が設けられており、これらの連結ピン３６を介して第２の振動伝達板３３及び第３の振動伝達板３４が連結されている。

第３の振動伝達板３４の平面視（Ｚ軸方向視）中央には、円形の回転用開口部３４ａが形成されており、この回転用開口部３４ａの中心軸は、振動モータユニット８のモータ出力軸８１に対して同軸上に設定されている。

回転用開口部３４ａの内径部の一部には、振動モータユニット８の偏芯軸部材８３が当接しており、回転用開口部３４ａの中心軸に対して偏芯軸部材８３の軸が偏芯している。

ガイド部材３８は、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に延びるガイド部材（例えばＬＭガイド（登録商標））を有しており、被ガイド部材３９は、このガイド部材３８に係合することにより、Ｙ軸方向及びＸ軸方向にガイドされる。Ｘ軸方向用のガイド部材３８は、固定板３７に固定されている。固定板３７は不図示のガイドによりＳＴＣレーン１に沿ってＸ軸上を直線移動する。

上述の構成において、振動モータユニット８を駆動してモータ出力軸８１を回転させると、偏芯軸部材８３が回転用開口部３４ａの内径部に当接しながらモータ出力軸８１の軸周りに偏芯回転して、第３の振動伝達板３４が振動する。第３の振動伝達板３４の振動は、連結ピン３６→第２の振動伝達板３３→連結ピン３５→第１の振動伝達板３２の順に伝達され、最後に容器装着ポート３１を振動させることができる。これにより、容器Ａに収容された混合液を攪拌することができる。

また、容器装着ポート３１に容器Ａを装着した状態で混合液を攪拌しているため、上述した第２の方法（把持機構で容器を把持する方法）よりも容器Ａの姿勢が安定し、液漏れなどの不具合を無くすことができる。さらに、容器搬送ユニット３を振動させる際に、小型の振動モータユニットが一つあれば足りるため、低コスト化及び軽量化を図ることができる。

またさらに、ガイド部材３８及び被ガイド部材３９の係合作用により、容器装着ポート３１、第１の振動伝達板３２、第２の振動伝達板３３及び第３の振動伝達板３４は、一つの剛体として、ＳＴＣレーン１に沿って直線運動することだけに拘束された固定板３７の動きとは独立に、水平面内（Ｘ軸及びＹ軸を含む平面内）で向きを変えることなく小さく旋回することとなる。いわば、水平円軌道上を通る並進運動である。振動モータユニット８の回転数の制御、偏芯軸部材の偏芯度の設計、載置する容器の形状と大きさ、容器Ａに入れる液体の量や粘性など、多くのパラメータが存在するが、本発明によれば容器Ａの姿勢が安定した再現性の高い振動状態が実現できる。したがって、前記パラメータを制御することにより攪拌の際の混合液の流出、飛散を的確に防止することができる。

次に、自動分析装置の動作について検体の前処理を行う場合を例にとって説明する。まず、容器ラック（不図示）上にマトリクス状に載置された希釈・前処理用の容器Ａおよび試薬入り反応容器を搬送アーム（不図示）によりそれぞれＳＴＣレーン１の容器装着ポート３１及びＲＴＣレーン２上に載置する。

装着ポート３１に装着された容器Ａは、容器搬送ユニット３により、メインレーンの分注位置に搬送される。次に、メインアーム５がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動して、装着ポート３１に装着された容器Ａ内に分注ノズル５ａにより検体及び前処理試薬が注入される。

次に、振動モータユニット８を駆動して、容器装着ポート３１を振動させる。これにより、容器装着ポート３１に装着された容器Ａが振動し、容器Ａ内の混合液を攪拌することができる。また、上述した第１の方法（混合液をノズルで吸引及び排出して攪拌する方法）、第３の方法（攪拌部材で攪拌する方法）よりも容器Ａの停止時間を短くできるため、自動分析装置の処理速度を速めることができる。

容器装着ポート３１への加振が終了すると、容器搬送ユニット３がＳＴＣレーン１の下流に搬送され、容器装着ポート３１に装着された容器Ａは、前処理反応用テーブル７に搬送される。

前処理反応用テーブル７に搬送された容器Ａは、約１０分間回転され、ＳＴＣレーン１の搬送方向下流に待機している容器搬送ユニット３により、容器受け渡し位置及びＳＴＣレーン１上のメインレーンの分注位置を経て、ハイブリッドレーンと交わる載置位置に搬送され、分注ノズル４ａによって中和剤が容器Ａに添加される。その後、ただちに容器搬送ユニット３の加振手段によって容器Ａ内の混合液が攪拌され、容器Ａは再びＳＴＣレーン１上のメインレーンの分注位置に搬送される。

次に、メインアーム５をＳＴＣレーン１の分注位置に移動させ、分注ノズル５ａにより前処理反応用テーブル７から搬送された容器Ａ内の混合液を吸引し、この混合液をＲＴＣレーン２のメインレーン上の分注位置に待機している別の反応容器Ａ内に注入する。

そして、ＲＴＣレーン２を搬送方向上流に移動させ、当該反応容器Ａをハイブリッドレーン上の分注位置に移動させ、ハイブリッドアーム４のカップトランスファ４ｂによりインキュベータテーブル６に搬送する。
（他の実施例）
上述の実施例では、容器搬送ユニット３の搬送動作を停止した状態で、容器Ａを振動させたが、容器搬送ユニット３をＳＴＣレーン１の下流に搬送させながら容器Ａを振動させてもよい。これにより、自動分析装置の処理速度をさらに向上させることができる。

上記実施形態は、請求項４に記載の「第１の位置と第２の位置との間で容器を移送する搬送手段を有する自動分析装置であって、移送可能な搬送ユニットと、前記搬送ユニットに振動を付与する加振手段とを有することを特徴とする自動分析装置」を具現化したものでもある。

ここで、第１の位置は、液体を分注する位置であっても、液体を分注した容器を移送する位置であってもよい。また、第２の位置は、液体を分注する位置であっても、何らかの光学的な測定を行う位置であっても、また他の装置に容器を移送する位置であってもよい。

さらに、容器は下記のものであってもよい。すなわち、空の容器に対して２種類以上の液体を分注してもよいし、凍結乾燥によって予め粉末状にした試薬を入れた容器に対して１種類の液体を分注してもよい。また、分注する液体は、必ずしも検体である必要はなく、単なる緩衝液であってもよいし、例えば２種類の試薬を粉末状にして入れてある容器であってもよい。

自動分析装置の平面図である。 自動分析装置の機能ブロック図である。 容器搬送ユニットの概略図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が側面図である。

符号の説明

１ ＳＴＣレーン（希釈・前処理容器搬送レーン）
２ ＲＴＣレーン（反応容器搬送レーン）
３ 容器搬送ユニット
４ ハイブリッドアーム
４ａ 分注ノズル
４ｂ カップトランスファ
５ メインアーム
５ａ 分注ノズル
６ インキュベータテーブル
７ 前処理反応用テーブル
８ 振動モータユニット
３１ 容器装着ポート
３２ 第１の振動伝達板
３３ 第２の振動伝達板
３４ 第３の振動伝達板
３４ａ 回転用開口部
３５ ３６ 連結ピン
３７ 固定板
３８ ガイド部材
３９ 被ガイド部材
５１ ＳＴＣレーン駆動モータユニット
５２ ＲＴＣレーン駆動モータユニット
５３ 容器搬送モータユニット
５４ ハイブリッドアーム駆動モータユニット
５５ メインアーム駆動モータユニット
７０ ＣＰＵ
８１ 出力軸
８２ カバー部材
８３ 偏芯軸部材

Claims (4)

1. 試薬入りまたは空の容器を貯蔵元から搬送して載置する載置位置と、前記試薬入りまたは空の容器に少なくとも検体及び必要な前処理試薬または希釈液を注入する分注処理を行うための分注位置と、前処理が必要な場合に前記分注処理後の前記容器を前処理反応用テーブルに搬送する搬送部への受け渡し位置と、の間で移動可能な、前記容器を装着可能な容器装着ポートを設けた搬送ユニットと、
   前記容器装着ポートに振動を付与する加振手段であって、前記搬送ユニットに設けられることにより前記搬送ユニットとともに移動可能な前記加振手段と、
   を有することを特徴とする自動分析装置。
2. 前記搬送ユニットに設けた容器装着ポートを水平面内で振動させるためのガイド部材を有することを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
3. 前記搬送ユニットは、前記装着ポートに装着した前記容器に振動を伝達する振動伝達板を有しており、前記振動伝達板には、前記加振手段の出力回転軸に対して偏芯した偏芯軸部材を係合させる係合穴部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動分析装置。
4. 前記係合穴部の中心軸は、前記加振手段の前記出力回転軸の同軸上に位置していることを特徴とする請求項３に記載の自動分析装置。

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