JPH0115029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生化学分析における多項目自動分析装
置に関し、特にその処理能力を向上させるように
した試料分注装置に関するものである。

血液等の生化学分析を行なう多項目自動分析装
置は、近年処理検体数の増加によつてますます大
型化している。従つて、このような多項目自動分
析装置では、分析の処理スピードを速くし、処理
能力を向上させるべく反応ラインを複数設けて、
試料容器から複数の反応ライン上の反応容器へ、
試料を同時に分注するようになつている。試料を
反応容器に同時に分注する装置として、例えば一
つの試料容器に複数の試料吸引ノズルを挿入して
各分析項目に必要な量の試料を夫々同時に吸引
し、各分析項目に対応した各々の反応容器に同時
に分注するものがある。しかしながら、このよう
な装置では試料容器に挿入するノズル数はノズル
の太さと試料容器の大きさによつて定まつてしま
う。また、ノズル数が増加すると、ノズル全てが
試料容器に挿入できなかつたり、ノズルが試料容
器の側壁に接触して試料容器をその保持台から持
ち上げてしまう等の問題があるため、試料容器に
一度に挿入できるノズル本数は４〜５本が限度で
ある。このため検体数の処理能力にも限度があ
る。

試料を複数の反応容器に同時分注する他の例と
しては第１図に示すようなものがある。並列する
複数の反応ライン１の側方に、一定の間隔をあけ
てチエイン連結した試料容器２が多数配置されて
おり、試料吸引位置の試料容器の上方に、試料を
吸引する複数のノズル３がノズルホルダ４に試料
容器の間隔と同一寸法で取付けられている。試料
の分注された試料容器が試料吸引位置にくると、
ノズルホルダ４を保持する支柱５を降下させて、
複数のノズル３を夫々試料容器２内の試料に浸漬
させ、所定量の試料を吸引し、支柱５を上昇させ
た後、ノズルホルダを矢印ａ方向に回転させ各ノ
ズルが対応する反応容器上に位置した時に、試料
を吐出して各反応容器内に試料の分注を行なつて
いる。分注後各ノズルは洗浄され、試料容器上に
戻つて１サイクルが終了する。この間に試料容器
と各反応ラインは１ピツチ分搬送される。また、
試料を複数の反応容器に同時分注するさらに他の
例としては、特開昭50−151592号公報に示される
ものがある。この公報によれば、第２図ａおよび
ｂに示すように、複数の反応ライン１の側方に、
一定間隔でチエイン連結された多数の試料容器２
を配置し、例えば２本のアーム８，９に夫々反応
ラインの数と同数のノズルが設けてある。このア
ーム８，９はレバー１０，１１，１２と共にリン
ク機構を構成しており、第２図ａで示すように試
料容器２より試料を吸引する際にはばね１３によ
りアーム８，９が閉じているが、第２図ｂで示す
ように、支点１４を中心としてアーム８，９が矢
印Ａ方向に回転され反応ラインとほぼ直交する際
には、アーム８に設けたベアリング１５とその固
定カム１６によりアーム９が、リンク１０，１
１，１２で構成されるリンク機構によりばね１３
に抗してアーム８と平行移動を行ない、夫々アー
ム８とアーム９とに設けられたノズルが反応ライ
ンの各反応容器上に位置するようになつている。
従つて第２図ａで示す試料吸引位置にある複数の
試料容器に夫々アーム８，９の二つのノズルを挿
入して試料を吸引した後、第２図ｂで示すように
アーム８，９を反応容器上に移動して、夫々の反
応ラインの二個の反応容器に試料を同時分注す
る。例えば第３図のように試料吸引位置の試料容
器を夫々Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとすれば、この
ような分注装置により、破線Ｃで示す範囲の反応
容器に同時に各試料を分注することができる。図
に示すように各反応ラインは２ピツチずつ進み、
試料容器は１ピツチずつ進むので、各反応容器に
分注されるべき試料は同一試料に関して階段状に
分注されることになる。このような第２図および
第３図に示す分注装置では、複数の試料容器から
同時に試料を吸引することにより試料容器内に挿
入するノズル数を少なくしながらも高い処理能力
を果している。しかし、同時に吸引する試料数が
増加するにつれてノズルを保持するノズルホルダ
やアームが長くなり、これらを回転させるスペー
スも大きくしなければならず、装置が大型化して
しまう欠点がある。一方、分析技術の進歩により
試料および試薬の微量化が進んでおり、この要求
に対処するため、反応容器を小型化して、同時に
吸引する試料容器の数に対してノズルホルダやア
ームの長さを抑えることが考えられる。しかし試
料容器は操作性の面から小型化できる限界がある
ため、試料容器の大きさとそれが並ぶ間隔が依然
として装置全体の大きさを制限し、小型化への障
害となつている。

また、試料液中にノズルを浸漬して所定量の試
料を吸引する際のノズルの挿入深さは、試料を吸
引すると試料容器中の試料の液面が降下するの
で、この液面降下量より少しだけ深くすることに
よりノズルが試料により汚される範囲を最少限に
とどめて、他試料とのコンタミネーシヨンを最少
限にし、分析精度の安定化を図つている。しか
し、複数のノズルをノズルホルダやアームに一体
的に設けた場合、各試料容器中の試料のレベルは
一定でないので、全てのノズルで常に所定量の試
料が吸引できるように、ノズルの挿入深さは試料
容器の底近くまでとり、最適値よりかなり深いも
のとしている。従つて必要以上にノズルが試料に
よつて汚されるためコンタミネーシヨンが増える
と共に、液面を検出してノズルを必要深さの分だ
け挿入する方式の試料分注装置に比べてノズル洗
浄装置が大型かつ複雑になつてしまう欠点があ
る。

さらにこのような装置では、例えば第３図に示
したようにある特定の試料について見ると分析項
目全ての分注が終了するまでには、少なくとも反
応ラインの数に相当する数のステツプ数が必要と
なり、その特定試料の分注位置は図のように階段
状となつている。このような装置の一定時間後の
測定は各反応ラインの搬送方向と垂直な方向の同
じ列の反応容器毎について行なうので、特定試料
についての全項目の測定が完了するまでには分注
時と同じステツプ数にわたる時間が必要となる。
測定結果の出力形式は種々の方式があるが、一般
的には試料に対する各分析項目がグループになつ
て出力される。そこでこの方法により測定結果を
出力する際、第２図および第３図で示した分注装
置では全項目の測定値が完了するまで長い時間待
たなければならないと共に、最後の測定値が得ら
れるまで先に測定された測定データを記憶する記
憶装置が必要となり装置が複雑になる欠点があ
る。

また、試料を複数の反応ラインの反応容器に分
注する装置としては、特公昭50−17876号公報に
記載されるものがある。この公報によれば第４図
に示すように、複数の分析項目に必要な試料をノ
ズル２０で一度で吸引し、分析項目に必要な量
を、各反応ライン２１の搬送方向と垂直な方向即
ち同列の反応容器２２に順番に分注するものであ
る。試料容器２３は回転可能な試料デイスク２４
の円周上に複数個収納されており、試料容器２３
を順次試料吸引位置に搬送する。各反応ライン２
１の搬送方向の一方に、試料デイスク２４を配置
する。ノズル２０はノズルホルダ２５に上下動可
能に固定され、さらにノズルホルダ２５はレール
２６上を図示しない駆動装置とワイヤ２７により
摺動するようになつている。またレール２６は支
点２８を介してピストンシリンダ組立体２９に枢
着され、ピストンシリンダ組立体２９は支点３０
を介して装置本体３１と回転自在に連結されてお
り、レール２６は破線で示すように回転してノズ
ル２０を、試料デイスク２４の試料吸引位置に移
動することができる。このような構成の分注装置
によれば、試料吸引位置に搬送される試料容器の
試料を、ノズル２０で各反応ラインの反応容器に
吐出する分量を一度に全て吸引し、レール２６を
実線で示す位置に戻してから各反応容器２２に分
析項目に応じた所定量の試料を順次に吐出する。
このようにノズル１本で各反応容器に試料を分注
する装置では、分注時間が多くかかるため処理能
力を高めることができない。さらに第５図に示す
ように１本のノズルで分注動作を多数回行なう
と、分注回数の増加につれて分注量が減少する
と共に、分注量の繰返し再現性の標準偏差SDが
上昇するため分注量にバラツキを生じて分析デー
タに悪影響を与える欠点がある。

本発明の目的は、上述した欠点を除去し、多項
目自動分析装置において試料を複数の反応容器へ
短時間に効率よく分注できるよう適切に構成した
試料分注装置を提供しようとするものである。

本発明はそれぞれ複数の分注ノズルを有する２
組の分注ノズル群と、これら２組のノズル群の
各々を同時に２個の試料容器の各々に対して挿脱
する機構と、前記ノズル群の各ノズルを夫々各反
応ラインの搬送方向に対して同一位置にある複数
の反応容器上に移送する２組の移送機構と、これ
ら移送機構の少なくとも一方を２個の試料容器の
間隔に応じて試料容器の搬送方向に移動させ、常
に各ノズル群が各試料容器上にあるようにするノ
ズル移送機構とを具え、２つの試料容器に夫々複
数のノズルを同時に挿入して試料を吸引し、複数
の反応容器に試料を分注するように構成したこと
を特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第６図は本発明による試料分注装置を適用した
多項目自動分析装置の一例の構成を示す外観斜視
図である。多項目自動分析装置４０の上面には反
応容器４１を同心円状に多数個収容するターンテ
ーブル４２があり図示しない駆動機構により矢印
方向に回転する。反応容器４１は同心円状に複数
の反応ラインを構成している。ターンテーブル４
２に対向して、試料容器４４を複数個収納するラ
ツク４５の搬送路４６を設け、この搬送路４６の
上流に送り側ラツク収納部４７を、下流に受け側
ラツク収納部４８を形成する。ラツク４５はその
側面に収容する複数試料容器の中心に対応する凹
部を有しており、図示しない搬送機構によりこの
凹部に突起を挿脱して試料吸引位置に先頭の試料
容器より順次に一つの試料容器を保持するように
なつている。

搬送路４６に対してほぼターンテーブル４２の
中心部の反対側に試料分注装置４９を配置する。
試料分注装置４９のノズル５０はチユーブ５１を
介して図示しない吸排装置に連結する。ターンテ
ーブル４２の下方に各種試料を収容する試料タン
ク５２を設け、試料分注装置４９の右方に配置し
た試薬ポンプ５３によりチユーブ５４を介して各
種試薬を反応容器４１内に吐出できるようにす
る。試薬分注装置４９の左方に比色計５５を設け
る。このような構成の多項目自動分析装置によれ
ば試料容器に試料を入れラツク４５をラツク収納
部４７にセツトし装置をスタートさせると、ラツ
ク４５は順次試料分注装置４９の試料吸引位置へ
搬送される。試料分注装置４９は試料容器４４の
試料を分析項目に応じて所定量だけ各反応容器４
１に分注する。試料を分注された反応容器には搬
送されて分析項目に応じた試薬が試薬ポンプ５１
により分注される。試料と試薬は撹拌部で撹拌さ
れ、かつ恒温状態で一定時間経過したところで比
色計５３によつて比色測定されてその結果を図示
しない出力装置に出力する。全試料の分注を行な
われたラツクはラツク収納部４８に送り出され
る。

第７図ａは第６図の試料分注装置の一例の構成
を示す横断面図であり、第７図ｂは第７図ａをＩ
―Ｉ線で切つて示す縦断面図である。試料分注装
置４９は４本のノズル５０を一つの試料容器に挿
入するよう構成され、夫々ブロツク５８，５９は
４本のノズルを有する。ノズルの水平方向の移動
は第７図に示すように、ブロツク５８は４本のノ
ズルがまとまつて試料容器上に位置する、試料の
吸引状態を示しており、ブロツク５９は各ノズル
が夫々反応容器４１上にあり試料の吐出状態を示
している。４本のノズル５０は一つの試料容器４
４に挿入しやすいよう夫々保持部６０，６１，６
２，６３の片隅にまとめて設ける。これら保持部
６０〜６３は吸引状態では互いに当接して１つの
組立体を構成する。また保持部６０〜６３は夫々
軸６４，６５，６６，６７を介してブロツク５
８，５９で保持する。軸６５，６７は中空であ
り、その内部に夫々軸６４，６６を摺動自在に配
置する。ブロツク５８，５９の内部に第７図ａの
紙面に垂直な方向にピニオン軸６８を設ける。ま
たブロツク５８，５９内の軸６４にラツクを設け
この部分の軸６５を切欠いて、ピニオン軸６８と
軸６４のラツクが噛み合うようにする。軸６４〜
６６の他端に夫々ストツパ７０，７１，７２，７
３を固着し、ストツパ７０を側方に延在させ、軸
６６に遊嵌する。さらに軸６６のストツパ７０と
ストツパ７３との間にストツパ７４を固着する。
軸６４の外側でストツパ７０とストツパ７１との
間にばね７５を挿入し、軸６６の外側でストツパ
７０とストツパ７４との間にばね７６を、ストツ
パ７４とストツパ７３との間にばね７７を挿入す
る。

ブロツク５８，５９は第７図ｂに示すように
夫々ガイド軸７８，７９に沿つて垂直方向に摺動
自在に支持されると共に、その側面に夫々ラツク
８０，８１を設け、夫々モータ８２，８３に連結
した夫々のギア８４，８５によつて上下動される
ようにする。モータ８６を分配器８７を介して２
本のフレキシブルチユーブ８８によりブロツク５
８，５９のピニオン軸６８に連結する。ブロツク
５８を上下に貫通するガイド軸７８の一端を中空
円筒形をしたスライダ８９に固着し、このスライ
ダを試料分注装置の架台９０に固定した水平軸９
１に摺動自在に嵌合する。ガイド軸７８の他端は
ナツト９２に固着し、このナツト９２をモータ９
３により架台９０に対して回転自在に、かつ、水
平に固定されたネジ軸と噛み合わせる。

このような構成の試料分注装置についてその動
作を説明する。ノズルの保持部６０〜６３を集合
させてノズル５０を吸引状態にし、モータ８２に
よりギア８４を回転してブロツク５８を降下さ
せ、ノズルを試料吸引位置の試料容器４４内に挿
入する。ブロツク５９のノズルが吸引状態にある
ときは、同様にモータ８３、ギア８５、ラツク８
１によりブロツク５９を上下動させてノズルを試
料容器に挿入することができる。ここで分注すべ
き所定量の試料を吸引する。分注すべき反応容器
が試料分注位置にきたところで、モータ８６を回
転してブロツク５８，５９のピニオン軸６８を回
転する。ピニオン軸６８は軸６４に設けたラツク
と噛み合つて保持部６０を最も外側の反応容器上
に移動させる。このため軸６８に固着したストツ
パ７０はばね７５を介してストツパ７１を押圧し
て軸６５、従つて保持部６１のノズルを最外側よ
り２番目の反応容器上に移送する。さらにストツ
パ７０は夫々ばね７６を介してストツパ７４を押
圧して軸６６を、また軸６６はばね７７を介して
ストツパ７３を押圧して軸６７を夫々押圧するの
で夫々保持部６２，６３も最外側より３番目、４
番目の反応容器上に移送される。このように各保
持部が反応容器上に移送されると、図示しない吸
排装置により試料を各反応容器内に吐出する。ま
た、ブロツク５８は、モータ９３を回転してナツ
ト９２を両矢印ｄ方向に移動させることによりガ
イド軸７８もスライダ８９に案内されて左右に移
動する。従つてブロツク５８とブロツク５９との
間の距離を所定の値に変化させることができる。
このように２つのブロツクに４本づつノズルを設
け各ブロツクのノズルを同時に試料容器に挿入で
きるようにしたので、ブロツク毎に試料の吸引と
分注を独立して行なうことができるる。

自動分析装置で分析される試料は一般試料だけ
でなく分析前または分析途中で装置のキヤリブレ
ーシヨンを行なうキヤリブレーシヨン用試料、分
析装置の分析精度を確認するための精度管理用の
試料、さらに一般試料とは別に緊急を要する試料
等の数種類の試料がある。分析装置はこれら数種
の試料を認識して分析結果をその試料に合つた形
で出力する必要がある。この試料認識方法には、
試料容器により直接認識する方法と、試料容器を
収容するラツクにより認識する方法がある。後者
の方法にも光学式、機械式、電磁的等の方法があ
り、信頼性の面から光学的または電磁的方法が採
用される場合が多い。

第８図ａおよびｂは第６図に示すラツクの一例
の構成を示す平面図および側面図であり、第９図
は第８図に示すラツクの端部を拡大して示す断面
図である。長方体のラツク４５に一定間隔ｌを置
いて６個の試料容器a₁〜a₆を収納する。ラツク４
５の先端９７と１番目の試料容器a₁との距離はｅ
であり、ラツク４５の後端と６番目の試料容器a₆
との距離はｆである。第９図に示すようにラツク
の先端部９７に５個の室９９を形成し、試料の種
類に応じてこの室９９に磁石１００を収容する。
磁石を設ける位置はラツクのどこでも良いが、ラ
ツクの形状を小型にするためラツクの先端部９７
に設けるのが望ましい。このような構成のラツク
によれば、磁石の位置の組合せにより試料の種類
を認識することができる。また試料容器毎に試料
レベルは異なることがある。図では試料容器a₁と
a₂との試料レベルがｈだけ異なつている。そこで
第７図に示したブロツク毎に液面検出機構を設
け、常にノズルが一定の挿入深さで試料に浸漬す
るようにしてもよい。このようなラツクからター
ンテーブル４２上の各反応容器への試料の分注
は、第１０図に示すようにラツクの搬送路４６に
沿つて送られるラツクが、試料吸引位置にきたと
き、第７図に示した試料分注装置４９によりター
ンテーブル４２上の各反応容器４１に試料を分注
する。第７図に示した試料分注装置において、固
定ブロツク５９のノズルの試料吸引位置に試料容
器a₃が位置出しされるように試料容器の搬送機構
を制御し、このとき可動のブロツク５８を移動さ
せてその吸引位置をとなりの試料容器a₄と一致さ
せることができる。第１０図では８項目同時分注
の場合であつて、ターンテーブル４２上には外周
円ピッチＰの間隔で４つの反応ラインが構成され
ている。各反応容器の番号をN_ijで表わす。添字
ｉは試料番号を表わし、ｊは項目番号を表わす。
図ではラツク１０１の試料a₃とa₄について夫々項
目番号が５〜８および１〜４の位置の反応容器に
ついて分注を行なつている。この分注の終了後タ
ーンテーブルはＡ方向に２ピツチ回動すると共
に、ラツク１０１はＢ方向に試料間隔ｌだけ移動
する。このように分注が進行し、ラツク１０１の
試料容器a₆とラツク１０２の試料容器a₁とが試料
吸引位置に搬送されてきたときこれらa₆とa₁との
間隔l₁（l₁＝ｅ＋ｆ）は通常ｌより大きいため試料
容器a₁は正確に試料吸引位置のノズルの下方に進
むことができない。ここでラツク先端の磁石１０
０を検出して図示しない制御装置により試料に応
じて第７図に示したブロツク５８を両矢印ｄ方向
に所定量移動して、この場合でもノズルが試料容
器a₁の上方に位置するようにする。これら試料容
器a₁，a₆の分注後、第７図のブロツク５８を元の
位置に戻してターンテーブル上の各反応容器に分
注する。従つて異なるラツクの試料容器より同時
に分注を行なうときに、試料の種類に応じて常に
ノズルを試料容器上に移動させることになる。

反応容器に分注された試料は試薬と撹拌され一
定時間反応が進行したところで、８項目について
同時に比色計５５に吸引され同時に測定され、図
示しない出力装置に出力される。

以上の説明から明らかなように本発明による試
料分注装置によれば、１つの試料容器に多数のノ
ズルを挿入し、複数の反応ライン上の搬送方向に
対して同一位置の各反応容器に同時に試料を分注
すると共に、試料容器に挿入する複数のノズル群
ごとにまとめて、他のノズル群との間隔を調整で
きるので以下のような効果がある。

(1) アームやノズルホルダで多数のノズルを保持
し、試料容器と反応容器との間でこれらアーム
やノズルホルダを回動させて試料の分注を行な
う試料分注装置に比べ装置全体を小型化できる
と共にノズル本数をさらに増加できるので処理
能力を向上することができる。

(2) １つの試料を同時に多項目の反応容器に分注
できるため、特定試料に対する多項目の分析結
果を同時に比色測定でき短時間で全測定結果を
得ることができると共に測定データの記憶装置
がいらない。

(3) １つの試料容器に挿入するノズル群は、個々
の試料容器ごとに挿入深さの量を制御すること
ができるので、コンタミネーシヨンを最少限に
押さえることができ分析精度を向上させること
ができる。

(4) 試料容器の間隔に応じて、ノズル群の間隔を
変えるので試料容器を収容するラツクの設計上
の自由度が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多項目自動分析装置の分注装置
の一例の構成を示す斜視図、第２図ａおよびｂは
従来の多項目自動分析装置の分注装置の他の例の
構成を示す線図、第３図は第２図に示す分注装置
による分注を説明するための線図、第４図は従来
の多項目自動分析装置の分注装置のさらに他の例
の構成を示す線図、第５図は、１本のノズルで複
数回試料の分注を行なう際の分注量とその繰返し
再現性の標準偏差を表わす特性線図、第６図は本
発明による試料分注装置を適用した多項目自動分
析装置の一例の構成を示す斜視図、第７図ａは第
６図の試料分注装置の一例の構成を示す横断面
図、第７図ｂは第７図ａをＩ―Ｉ線で切つて示す
縦断面図、第８図ａおよびｂは第６図に示すラツ
クの一例の構成を示す平面図および側面図、第９
図は第８図に示すラツクの端部を拡大して示す断
面図、第１０図は第９図に示すラツクと第７図に
示す試料分注装置とによる試料の分注を説明する
ための線図である。 ４０…多項目自動分析装置、４１…反応容器、
４２…ターンテーブル、４４…試料容器、４５…
ラツク、４９…試料分注装置、５０…ノズル、５
８，５９…ブロツク、６４，６５，６６，６７…
軸、６８…ピニオン軸、７０，７１，７２，７
３，７４…ストツパ、７５，７６，７７…ばね、
８２，８３，８６…モータ、１００…磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ複数の分注ノズルを有する２組の分
   注ノズル群と、 これら２組のノズル群の各々を同時に２個の試
   料容器の各々に対して挿脱する機構と、 前記ノズル群の各ノズルを夫々各反応ラインの
   搬送方向に対して同一位置にある複数の反応容器
   上に移送する２組の移送機構と、 これら移送機構の少なくとも一方を２個の試料
   容器の間隔に応じて試料容器の搬送方向に移動さ
   せ、常に各ノズル群が各試料容器上にあるように
   するノズル移動機構とを具え、２つの試料容器に
   夫々複数のノズルを同時に挿入して試料を吸引
   し、複数の反応容器に試料を分注するように構成
   したことを特徴とする試料分注装置。 ２ 前記試料容器を複数個のラツクに収容し、こ
   のラツクに前記試料容器間の間隔を知る手段を設
   け、この手段に応じて前記ノズル移動機構を制御
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の試料分注装置。