JPH09189704A - 自動化学分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】駆動液を用いないで試薬の微量高精度分注を実
現し、試薬の無駄をなくする。 【解決手段】試薬配管の一方に試薬容器及び試薬ポンプ
機構、他方に試薬ノズル及び液面測定系および液分離機
構をもち、液面測定系の信号に基づいてポンプ機構を逆
転して試薬の引き戻し過程で液分離機構を動作させて、
一定量の試薬を分注する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は試料に試薬を反応さ
せ、この反応液内の特定成分の濃度を測定する自動化学
分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体の血清等を試料として用い、これに
所望の試薬を反応させこの反応液内の特定成分の濃度を
比色法により測定して診断に供するようにしたディスク
リートタイプの自動化学分析装置が知られている。

【０００３】従来のディスクリートタイプの自動化学分
析装置は例えば特開平3−65654号にあるように図５に示
すように、複数の測光セル１２を円形のターンテーブル
１１上に配列し、ターンテーブル１１に近接して分光測
定器１３，洗浄器１４，試料ピぺッタ２１，試薬ノズル
３４が配置されている。試料ピぺッタ２１の動作範囲に
試料容器２２，洗浄器２３が配置されている。また試薬
ノズル３４に接続された切り替えバルブ３２には、シリ
ンジポンプ３１と試薬タンク３０がそれぞれ駆動液チュ
ーブ３３および試薬チューブ３５により接続されてい
る。

【０００４】この装置では、試料容器２２内の試料が一
定量試料ピぺッタ２１により吸引され、測光セル１２の
一つに一定量分注される。測光セル１２には試薬ノズル
３４を通して試薬タンク３０から試薬が一定量分注され
る。測光セル１２内で、試料と試薬が混合し、反応する
と、試薬の種類に応じて試料中の特定化学成分の濃度に
対応した色の変化が生じる。ターンテーブル１１が回転
し、分光測定器１３により測光セル１２内の試料と試薬
の混合液の吸光度を測定する。ターンテーブル１１は更
に回転し、洗浄器１４により測光セル１２の内部は洗浄
され、混合液は排出される。試料ピぺッタ２１の先端
は、洗浄器２３で洗浄され、引き続いて次の試料の分析
を行う。分光測定器１３の測定情報は分析装置１０内で
演算され、化学成分の濃度の情報として出力される。

【０００５】この場合、試薬の分注は次のように行われ
る。まず、切り替えバルブ３２は、駆動液チューブ３３
と試薬チューブ３５が連通する状態にされ、シリンジポ
ンプ３１で一定量吸引する。駆動液チューブ３３内には
駆動液が満たされているので、試薬チューブ３５を通し
て試薬が駆動液チューブ３３内に吸引される。次に切り
替えバルブ３２を切り替えて駆動液チューブ３３と試薬
ノズル３４が連通する状態にされる。この状態でシリン
ジポンプ３１を一定量吐出すると駆動液チューブ３３内
に貯えられていた試薬が駆動液に押し出されて試薬ノズ
ル３４から一定量吐出する。こうして正確に一定量の試
薬が試薬ノズル３４から測光セル１２に分注される。

【０００６】この従来の装置によれば、正確に一定量の
試薬と試料を混合して連続的に測定できるので、試料の
中に含まれる特定成分を精度よく連続的に分析すること
ができる。また、１回の測定で必要な量の試薬を吸引吐
出するので、試薬の無駄がなく、試薬消費量が小さくて
すむ。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、駆動
液を用いて試薬を分注するので、駆動液と試薬が混じる
ため、測光セルに分注される試薬の量に誤差が生じ、分
析の精度を低下する原因になった。また駆動液に混じっ
た試薬はチューブ内を拡散してシリンジポンプ３１に達
するため、シリンジポンプ３１の内部を侵して、装置の
寿命を低下させるという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、寿命が長く、高精度な分
析を可能にする試薬分注系を備えた自動分析装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、試薬容器から一定量の試薬を測光セル
に分注する試薬分注系と、一定量の被測定試料を測光セ
ルに分注する試料分注系と、測光セルを一定の速度で搬
送，停止状態を繰り返す搬送系と、搬送系の特定箇所に
設置されて測光セル内の液体の性質を測定する検出系
と、搬送系の特定箇所に設置されて測光セル内を洗浄す
る洗浄系と、検出系の出力信号を分析するアナライザを
備えた自動化学分析装置において、試薬分注系は、試薬
容器から測光セルの位置まで連続した試薬配管を含み、
試薬配管の途中に試薬の到達を検出する液面センサをも
ち、試薬配管の途中からエア供給部が設けられ、液面セ
ンサ信号に応答してエア供給部から気体を試薬配管内に
挿入する機能をもつ構造とした。

【００１０】また、前記試薬配管途中に逆転可能な試薬
ポンプを設け、試薬が前記液面センサを通過した後に試
薬ポンプを逆転させ、再び試薬が前記液面センサを通過
したタイミングにエア供給部から気体を試薬内に挿入す
る構造とした。また、前記試薬配管のエア供給部より下
流における内面が溌水性であるようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて説
明する。

【００１２】図１は本発明の第１実施例の斜視図であ
る。分析装置１０上のターンテーブル１１には、円周方
向にそって複数の測光セル１２が配置されている。ター
ンテーブル１１の周囲には洗浄器１４，分光測定器１
３，試料ピぺッタ２１，試薬ノズル３４が配置されてい
る。

【００１３】試薬ノズル３４には、試薬タンク３０から
試薬チューブ３５で結ばれており、試薬チューブ３５の
経路にはエアバルブ４２，液面センサ４３が配置されて
いる。さらにエアバルブ４２は、コンプレッサ４１とエ
アチューブ４５で結ばれている。また、試薬タンク３０
には、試薬ポンプ４０が付属している。これらの系は複
数並んでいる。試薬タンク３０は冷却してある。

【００１４】試料ピぺッタ２１は上下回転可能であり、
回転半径上に試料搬送器２４，洗浄器２３が設置されて
いる。試料搬送器２４には複数の試料容器２２がセット
可能である。

【００１５】また、分析装置１０には、表示器１５，操
作ボタン１６，出力器１７が付属している。

【００１６】第１実施例は次のように動作する。まず測
定したい複数の試料を試料容器２２に入れて試料搬送器
２４にセットし、分析装置１０にセットする。操作ボタ
ン１６を押して操作開始すると、試料容器２２が所定位
置に動き、最初の試料の入った試料容器２２に試料ピぺ
ッタ２１が降下し、一定量の試料を吸引して上昇，回転
して、測光セル１２の一つに試料を吐出する。試料ピぺ
ッタ２１は洗浄器２３の位置に移動して洗浄される。

【００１７】ターンテーブル１１が回転して、試料の入
った測光セル１２が試薬ノズル３４の位置に達し、試薬
ノズル３４から試薬が一定量供給される。試薬と試料は
混合，反応し、一定時間後に分光測定器１３の位置に達
して、光学的分析が行われる。光学的分析により試料中
の特定成分の濃度を求めた結果が表示器１５に表示さ
れ、出力器１７から出力される。

【００１８】測光セル１２は更に洗浄器１４の位置に進
んで、内容物を吸引され、洗浄される。

【００１９】試料搬送器２４は移動して複数の試料を分
析する。また複数の種類の試薬を用いて、複数項目の分
析を並列して行う。

【００２０】図２は第１実施例の試薬供給系の構造図で
ある。液面センサ４３は光源４４と対になっており、試
薬ノズル３４内の試薬の液面の通過を検出できる。試薬
ノズル３４の内面は溌水処理が施されている。液面セン
サ４３にはレベル検出回路５０，論理回路５１，ドライ
バ５２が接続されており、ドライバ５２にはアクチュエ
ータ６０，試薬ポンプ４０に接続されている。エアバル
ブ４２はエアチャンバ６２，アクチュエータ６０，弁６
１，通気管６３からなっており、コンプレッサ４１から
供給される圧縮空気をエアチャンバ６２に蓄えて、アク
チュエータ６０の動作で吐出を制御する。試薬ポンプ４
０はこの場合はしごきポンプであり、順方向および逆方
向に送ることが可能である。

【００２１】分岐部３６から液面センサ４３までの部分
の試薬チューブ３５は内径が１.５mmであり長さが３８m
mである。従ってその間の体積は３０マイクロリットル
である。通気管６３は内径が１mmであり、長さは１０mm
である。エアチャンバ６２の容積は１００マイクロリッ
トルである。

【００２２】図３は、第１実施例の試薬供給系の動作説
明図である。（ａ）まず、弁６１を閉じた状態で、試薬
ポンプ４０から試薬２７を送出する。（ｂ）試薬面の通
過を液面センサ４３が検知したら、試薬ポンプ４０を逆
回転させる。このときの試薬送り速度は順方向の送り速
度よりも小さい。（ｃ）再び試薬液面が液面センサ４３
の位置に到達したら、弁６１を開く。エアチャンバ６２
から加圧された空気が、通気管６３を通り分岐部３６よ
り挿入される。（ｄ）分岐部３６より出口側にあった部
分の試薬２７は試薬ノズル３４より噴出し、測光セル１
２に供給される。（ｅ）試薬ノズル３４の内側に残る液
滴が全て放出されるまで加圧空気を吐出する。

【００２３】装置の運転を休止する場合は、試薬ポンプ
４０を逆回転し、試薬チューブ３５内に残る試薬を試薬
タンク３０内に戻す。

【００２４】試薬タンク３０内の試薬がなくなった場合
には、試薬タンク３０と試薬ポンプ４０を組で新しいも
のに交換する。

【００２５】第１実施例の場合には、試薬流路内に他の
液体が介在しないために、試薬の薄まりがなく、試薬を
無駄なく用いることができる。また、試薬ノズル３４の
先端に近い部分で試薬の液面を検出し、その信号で試薬
を吐出するので、必ず試薬ノズル３４から液面センサ４
３の位置までの一定体積の試薬が吐出され、吐出体積の
精度が高い。また、分岐部３６からノズル先端までの長
さは短く、内面の濡れ面積は小さいうえに、加圧空気で
十分に吐出するため、内面に試薬が液滴として残って吐
出体積の誤差となる量は小さい。特にこの実施例ではノ
ズル内面に溌水処理が施してあるため、内面の濡れ量は
極小である。

【００２６】また、この実施例の場合は、弁６１は試薬
に接触しないために、試薬に侵されることなく、長寿命
である。

【００２７】また、図３（ａ）で、通気管６３に介在す
る空気部分は圧縮されているが、（ｂ）では試薬を吸引
しているために膨張しており、（ｃ）で弁６１を開く瞬
間の通気管６３内に存在する試薬の量は小さく、試薬分
注体積に与える影響は小さい。

【００２８】またこの実施例の場合は、試薬タンク３０
と試薬ノズル３４が試薬チューブ３５で隔てられてお
り、体積の大きい試薬タンク３０および試薬ポンプ４０
は試薬ノズル３４から離れた位置に設置できるので、測
光セル１２上に複数の試薬ノズル３４を近接して複数配
置することができ、複数の試薬を同時に供給することが
可能である。図１では二つの試薬系のみ図示している
が、実際には１０から２０程度の種類の試薬が用いられ
る。試薬の種類の数だけの試薬ノズル３４が測光セル１
２上に配置され、選択的に必要な試薬が供給される。ま
た、このとき典型的には１００ｍｌ以上の容量の試薬タ
ンク３０が用いられるため、それを１０個以上並べるた
めには、試薬チューブ３５の長さは長いものは３００mm
から1000mm以上になる。

【００２９】試薬チューブ３５が３００mm以上の長さに
なると、試薬ポンプ４０の動作が試薬の移動を伝達する
のに遅れ時間が生じるが、この実施例では、液面センサ
４３から試薬ノズル３４の間に小さな空間があるので、
液面センサ４３で試薬液面通過を検出して試薬ポンプ４
０を停止し逆回転させてから、試薬が実際に逆方向への
移動を開始するまでの間に通過してしまう分の試薬量は
試薬ノズル３４から出てしまうことはない。また、再び
液面センサ４３で試薬通過を検出し、弁６１を開いたと
きは、弁６１から試薬ノズル３４までの距離は短いので
遅れ時間なく試薬が吐出されるので、吐出体積の精度が
悪くなることはない。

【００３０】また、この実施例の場合は、試薬ポンプ４
０は定量精度は厳しくないので、低価格のものでよい。

【００３１】また、この実施例の場合は、装置を休止し
ている場合は試薬を冷却している試薬タンク３０内に戻
すので、試薬が劣化することがないので、試薬が無駄に
ならない。また、試薬チューブ３５の周囲は冷却する必
要がないので、大きな冷却装置が不要であり、装置の小
型化が図れる。

【００３２】また、この実施例の場合には、試薬タンク
３０と試薬ポンプ４０を組で交換するので、交換に要す
る時間が短くてすむ。また、試薬ポンプ４０が試薬によ
り劣化しても、適当な間隔で交換されることになるの
で、装置の長期間の信頼性が保たれる。

【００３３】また、この実施例の場合、１回に吐出する
試薬の体積に対し、エアチャンバ６２の体積が数倍にな
っているため、弁６１を開いたときにエアチャンバ６２
内の圧縮された十分な量の空気が短時間に吐出されて、
内壁面に付着する試薬を含めて迅速に吐出することがで
き、分析の必要時間の短縮も可能である。

【００３４】なお、この実施例で、液面センサ４３は光
学的なものでなく、電気化学的なものでもよい。また、
コンプレッサ４１の代わりに、ガスボンベ等の気体源を
用いてもよい。

【００３５】また、試薬ポンプ４０は、しごきポンプの
代わりに、図５に示すような、ベローズポンプでもよ
い。この場合は試薬ポンプ４０ｂはベローズ４７，アク
チュエータ４６，弁４８から構成されており、アクチュ
エータ４６の動作で試薬を試薬チューブ３５から送出，
吸引が可能である。

【００３６】この場合は、アクチュエータ４６は装置本
体に固定されており、試薬タンク３０を交換するとき
は、アクチュエータ４６を残して交換する。アクチュエ
ータ４６とベローズ４７は接触させておくだけなので、
迅速に交換ができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明では、駆動液を用いずに試薬を分
注するので、駆動液と試薬が混じるため、測光セルに分
注される試薬の量に誤差が生じることがなく、精度の高
い分析が可能である。試薬が弁に直接触れることがない
ので装置の寿命をのばすことができる。したがって、寿
命が長く、高精度な分析を可能にする試薬分注系を備え
た自動分析装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の自動化学分析装置の斜視図。

【図２】第１実施例の試薬供給系のブロック図。

【図３】第１実施例の動作の説明図。

【図４】第２実施例の試薬ポンプの説明図。

【図５】従来の自動分析装置の斜視図。

【符号の説明】

１０…分析装置、１１…ターンテーブル、１２…測光セ
ル、１３…分光測定器、１４，２３…洗浄器、１５…表
示器、１６…操作ボタン、１７…出力器、２１…試料ピ
ぺッタ、２２…試料容器、２４…試料搬送器、３０…試
薬タンク、３４…試薬ノズル、３５…試薬チューブ、４
０…試薬ポンプ、４１…コンプレッサ、４２…エアバル
ブ、４３…液面センサ、４５…エアチューブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試薬容器から一定量の試薬を測光セルに分
   注する試薬分注系と、一定量の被測定試料を測光セルに
   分注する試料分注系と、測光セルを一定の速度で搬送，
   停止状態を繰り返す搬送系と、搬送系の特定箇所に設置
   されて測光セル内の液体の性質を測定する検出系と、搬
   送系の特定箇所に設置されて測光セル内を洗浄する洗浄
   系と、検出系の出力信号を分析するアナライザを備えた
   自動化学分析装置において、前記試薬分注系は、前記試
   薬容器から測光セルの位置まで連続した試薬配管を含
   み、前記試薬配管の途中に試薬の到達を検出する液面セ
   ンサをもち、前記試薬配管の途中からエア供給部が設け
   られ、液面センサ信号に応答してエア供給部から気体を
   試薬配管内に挿入する機能をもつことを特徴とする自動
   化学分析装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記試薬配管途中に逆
   転可能な試薬ポンプを設け、前記試薬が前記液面センサ
   を通過した後に試薬ポンプを逆転させ、再び試薬が前記
   液面センサを通過したタイミングにエア供給部から気体
   を試薬内に挿入する自動化学分析装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記試薬配管
   のエア供給部より下流における内面が溌水性である自動
   化学分析装置。
4. 【請求項４】試薬容器から一定量の試薬を測光セルに分
   注する試薬分注系と、一定量の被測定試料を測光セルに
   分注する試料分注系と、測光セルを一定の速度で搬送，
   停止状態を繰り返す搬送系と、前記搬送系の特定箇所に
   設置されて測光セル内の液体の性質を測定する検出系
   と、前記搬送系の特定箇所に設置されて測光セル内を洗
   浄する洗浄系と、前記検出系の出力信号を分析するアナ
   ライザを備えた自動化学分析装置において、前記試薬分
   注系は、３００mm以上の試薬配管を含み、試薬配管の一
   方に試薬容器及び試薬ポンプ機構をもち、他方に試薬ノ
   ズル及び液量測定系および液分離機構をもち、液量測定
   系の信号に基づいてポンプ機構および液分離機構の動作
   を制御する機能をもち、試薬配管内には試薬以外の液体
   を介在させない自動化学分析装置。