JPS6020702B2 - 自動化学分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は液体試料を分析する自動化学分析装置に係り、
特にノズルを用いて複数の被検項目に対応する試料を採
取するサンプリング装置を備えた自動化学分析装置に関
する。 水質自動分析装置および生化学自動分析装置などには「
検査する液体試料をサンプラーにセットして、それをノ
ズル内に数量吸引し、ノズルを移動してから反応試薬と
共に試料を反応容器に供給するサンプリング装置が用い
られる。 従来はサンプリング機構を分析装置に一体に組込む方法
、あるいは別ユニット内の反応容器に試料を分注後分析
装置本体に移設して測定する方法が採用されていた。反
応ライン上で試料と試薬を反応せしめる反応容器の列を
移送するディスクリート方式の分析装置では、通常１つ
の被検項目に対応して１つのサンプリング用ノズルが設
けられ、被検項目数とノズルの数が対応している。 この種の従来装置ではサンプリングに際してノズル内に
試料液を吸入するとき、総ての被検項目に対応するノズ
ル群が一斉に試料容器内に挿入されるように構成されて
いた。このようなサンプリングの方法は能率的ではある
けれども、被検項目数が増大するほど機構が複雑化し、
サンプリング装置自体が大形になるという問題点があっ
た。従来装置におけるさらに重大な問題点は、総てのノ
ズルが一斉に試料に挿入されるために不要な検査項目に
対応した試料がノズルに吸入されてしまい、貴重な試料
を無駄に消費することが多かったという点である。本発
明の目的は「複数のノズルを有するにもかわらず、サン
プラあるいは反応ラインの保守点検が容易であり、必要
な彼検項目用試料を容易に選択的に採取し得る自動化学
分析装置を提供することにある。 本発明の特徴は「試料を収容した試料容器をサンプラの
試料吸入位置に移送する装暦、それぞれが別の被検項目
に対応する複数のノズルが並列に配列されたノズル列、
このノズル列がサンプラ上にある間にノズル列のいずれ
のノズルをも被検項目に応じて試料吸入位置上に位置づ
けるようにノズル列を移動することができ、しかもノズ
ル列を、試料吸入位置と、反応ライン上の試料吐出位置
と、上記試料吸入位置および上記試料吐出位置から離れ
た格納場所との間にも位置づけ得るように直線的に移動
する機構、およびノズル列が上記サンプラ上にあるとき
に指定された被検項目に対応するノズルだけを試料吸入
位置の試料容器内に降下させる降下装置を設けたことに
ある。 本発明の望ましい実施例では、可動体は四鞍ＩＪンク機
構で実質的に水平方向に往復運動され、非動作時には格
納室内に収納される。 ノズルは好ましくは上下に酒勤可能なノズルホルダーに
保持されており、それぞれのノズルホルダーには下降用
部材もし〈は昇降子に当綾する部分がある。可動体もし
くはノズル装置部において複数のノズルホルダーは等間
隔で並列に配列されており、その配列方向は可動体が往
復勤する方向と平行である。望ましい実施例では試料が
ノズル先端に吸入保持されて反応ラインの反応容器内に
吐出されるが、反応容器への試料の供給はこの吐出方式
だけに限定されるものではない。可動体上の各ノズルは
あらかじめ対応する被検項目の種類が定められており、
サンプリングしようとする試料に応じて必要な彼検項目
に対応するノズルだけが順次サンプラーのサンプリング
位置上に位置づけられ、サンプリング位置付近に西己設
された昇降子によって１本ずつ下降される。本発明に基
づく望ましい実施例では、次のような構成を備えている
。 ｛１） サンプリング動作をしていない時にはノズルを
装着した部分は自動分析装置本体に格納され、分析装置
の上面には突出部がない。 ■ 試料吸引位置、吐出位置、ノズル洗浄位置のそれぞ
れに移動する運動機構と試料吸引動作、ノズル洗浄動作
などのノズルを上下動する運動機構とは別に駆動される
。 これにより駆動機構の構造が簡単化される。｛３’ サ
ンプリングノズルを個々に上下動させ得るような下降用
部材を有する。 且つ多数項目の同時測定を可能にすべ〈サンプリング機
構は水平移動するように動作させる。｛４ー 用じ反応
ライン上に乗せる測定項目の種類を増大することを可能
にし、あるいはレィト測定と比色測定をミックス可能に
するためサンプリング機構２組を装備している。

【５） ノズル装着部のノズルホルダーを片持支持とし
、且つ支持点を中心として首振り動作をしないように、
四俵リンク方式を採用している。 ‘６’近似平行運動機構（サンプリング機構の水平移動
方式）は無負荷状態では必ず運動中の中心に近づくよう
に分力が働いて、サンプリング機構が反応ライン上に出
てくるため、該分力に対抗すべく例えばばねによる外力
を加えている。｛７）ノズル上下用昇降子の中より、ホ
ルダーピース間の中を大きくした。これにより昇降子の
上下動作の際には必ず１個のホルダーピースだけしか引
つかからず他のピースを動作させないので誤動作を防止
できる。本発明に基づく−実施例を第１図から第６図を
参照して詳細に述べる。 先ず第１図はサンプリング機構を取付けた自動化学分析
装置の全体外観図を示す。即ちサンプラーｌ内には液体
試料をのせた試料容器２が多数セットされており、装置
の右側に位置する操作パネル１３上のスタートボタン１
４を押すことによりサンプラーー内の試料容器２は１ス
テップずつ移送される。ここで試料容器２がサンプリン
グ位置すなわち試料吸入位置に来たことを検知機構で検
知すると装瞳内部の格納室７川こ格納されていたノズル
４を有するサンプリング機構３は装置の前面方向へ水平
に直線移動し始め、一旦フルストローク移動した後、所
定の試料吸引、試料吐出およびノズル洗浄の動作を行う
。装置の左右に横たわっており、一定温度に制御されて
いる反応ライン８にセットされた反応客器９の列、いわ
ゆるスネークチェーンにより移送され所定時間経過後、
光度計により測定される。その測定結果データはディジ
タルレコーダ１５にてプリントアウトされる。第２図は
サンプＩＪング機構３の動作を説明する図である。 即ち前述の如く操作パネル１３とサンプラーーからの情
報により、装置に内蔵のマイクロコンピュータが動作し
、格納室７０内に格納されるノズル装着部２５を有する
サンプリング機構３にサンプリング開始の指令が伝達さ
れる。ノズル装着部２５にはノズルが複数取りつけられ
ている。サンプリング機構３はコンピュータの指令に従
ってサンプラー１側に前進しストッパーにより停止する
。各ノズルは別々の被検項目‘こ対応するもので、それ
ぞれ試料吸孫器に運速されている。次に指定された特定
検査項目‘こ対応するノズル４が試料容器２の列上のサ
ンプリング位置７１に釆て停止し、直ちにサンプラー１
と反応ライン８の間に設けられたノズル下降用昇降子１
６が下降し始める。装着部２５にバネなどで摺敷可能に
とりつけられている複数のノズルホルダー１７の一つが
昇降子１６のＬ字腕によって下降せられ、第３図の試料
容器２内の二点鉄線の位置まで下がりノズル４は試料容
器２の試料中に挿入される。この状態で試料は図示しな
い吸引装置によってノズル内に所定量吸引され、試料を
保持したまま再び元の位置に上昇する。サンプリング機
構３が反応ライン８上に移動し、当該ノズルが吐出位置
７２にある反応容器９の真上に来、ノズル内の試料は後
続する試薬と共に反応容器９に吐出される。このとき試
料がノズル先端をぬらすため、吐出する試料の一部がノ
ズル先端に廻り込んだり、反応容器９外に飛び散ったり
して採取精度を悪くする場合があるため、吐出時にはノ
ズルを下降させて反応容器９内にノズル４を挿入すると
採取精度の向上に効果的である。第２図では下降装置も
しくは昇降子はノズルホルダーを吸入位置で下降させる
腕だけしか有していないが、第６図のようにサンプリン
グ位置７１で下降させる腕７３と吐出位置７２で下降さ
せる腕７４を昇降子１６に設けるとよい。 反応ライン８上でもノズル４を下げるようにプログラミ
ングすれば吐出時の採取精度は容易に向上することがで
きる。昇降子は上下にノズルホルダーをはさむ腕を有す
る２枚腕構造のものでもよい。また選択するノズル４に
応じて装着部２６は正確に位置決めすることができる。
この実施例のサンプリング機構３は１本の反応ライン８
で多数項目を連続して測定する方式、即ちシングルライ
ンマルチアナリシス方式であり、従来のマルチラインマ
ルチアナリシスの機能と同様の機能を発揮するものであ
る。 またノズル４の各々が上下に摺動するノズルホルダー１
７のそれぞれにとりつけられ個別動作するため、測定し
たい被検項目のノズル４だけを動作させることにより例
えば血清分析のような場合、肝機能、腎機能などの機能
別検査が試料の無駄なく行われ得る。ところで１列だけ
の必要な項目のノズル４全部に試料を吸引したり、また
吐出を行うと、ノズル群が順次動作するために吸引およ
び吐出時間が長くなり、一定速度で移送されている反応
ライン８の移送速度が遅くなり、測定するまで反応時間
差が出るなど不都合が出じてくる。これを無理なく有効
に動作させるために、ノズル４を１本ごと試料吸引、吐
出、洗浄を行わせると１サイクルの時間が長くなり従っ
て反応ライン８の移送速度が遅くなるため逆効果である
。この実施例ではこれら欠点を見直し、２本のノズル４
がベア−になって動作するようなタイミングとした。即
ちコンピュータからの指令信号により動作を始めると、
先づ指定された測定項目の複数個のノズルのうちの１本
が試料容器２上で止まり試料の吸引が行われる。 次に別のノズル４が試料容器２上で止まるべくサンプリ
ング機構３が動作して試料の吸引が行われる。２本のノ
ズルの試料吸引が終るとサンプリング機構３は反応ライ
ン８上に移動し、既に停止している反応容器９に、始め
に吸引したノズル４から試料と試薬が吐出される。 すぐに反応ライン８は１ピッチステップ移動し、次の反
応容器９が吐出位置に来ると２番目に吸引したノズル４
から試料と試薬が同時に吐出される。その後サンプリン
グ機構３は元の位置に戻り、２本のノズル４は同時に格
納室７０の下方にある洗浄室で洗浄され１サイクルの動
作を行う。このとき反応ライン８は更に１ステップ移動
して、新しい反応容器９が吐出位置７２に移送され、次
の分洋吐出を持っている。このようなサンプリング機構
３の２本ずつのノズル動作により反応ライン８の待ち時
間を最少にし〜１サイクル２ステップの動作を行なわせ
得る。 即ち比色測定としィト測定を交互に行なえるように、一
定周期内を異なった時間に分割して両者を組合せた能率
的な動作を行なわせるに最適なタイムチャートを得るこ
とができる。次に第４図および第５図を参照してサンプ
リング機構移動装置の詳細を説明する。 第亀図は外観図であり、固定フレーム１８は上部で両サ
イドが平行に曲げてあり「これにガイド榛亀９，２８が
平行して取付けてある。該ガイド榛亀翼，２８‘こはス
ライドカラー２１，２２が遊合するように挿入されてそ
の間に四後リンクを形成しているアーム２３，２４が横
方向にガタなく支えられている。該アーム２３，２４の
上端は複数のノズルが装着されるボックス２５に回転自
在に所定間隔で取付けられ、下端はボックス２５に対し
て直交方向に往復運動する可動フレーム２６１こ鞠２７
，２８を中心にして回転自在に取付けられている。アー
ム２３の上下のそれぞれの支点とアーム２４の上下のそ
れぞれの支点の距離ｇは第５図の運動図に示す如く同一
距離としている。アーム２４の中央より下の方には一端
をガイドピン２９に回転可能に取付けたレバー３０の他
端がピン３１を介して回転自在に取付けてある。該レバ
ー３川ま扇形ギャ−３２に固定されており「 また扇形
ギャー３２はモーター３３の出力軸に取付けられたピニ
オン３４と噛合っている。該モー夕３３は前述の固定フ
レーム１８に固定されている。前述の上下もしくは左右
に運動する可動フレーム２６は、固定フレーム翼８の下
部を曲げた部分と中央部を切込み曲げした部分に取付け
られたガイド棒３５，３６によって例えば上下方向に運
動可能な如く取付けられている。 前述の固定フレーム１８の背面にはＬ形板３７を介して
ノズル洗浄時に動作されるエアーシリンダー３８が取付
けられており、該エアーシリンダー３８のピストン軸に
は全てのノズルホルダー１７を下降し得る押え板３９が
固定されている。４０，４１はエアー配管である。 前述のボックス２５には個別作動可能な複数本のノズル
４がノズルホルダー】７に取付けられており、サンプラ
−１側に取付けた昇降子１６によって個別駆動、または
押え板３９によって全数駆動される。この例ではボック
ス２５と可勤フレーム２６は上下関係にあるが、これら
は水平関係でもよい。この場合ノズルの取付方向は変更
される。以上の構成によるサンプリング装置の動作を第
５図を参照し詳細に説明する。 今レバー３０の長さをａ、ピン３１から軸２７までの距
離をｂ、アーム２３の長さをｃ、レバ−３０の回転角度
をＱとするとｘ方向の分割精度（停止精度）はａ・Ｃ．
．……．．｛１｝Ｘ＝Ｔ「
ＳｍＱこの関係でｐ点の動きのｙ方向誤差（直線度）は ｙ＝ａＳ１ｎＱ−（Ｃ−ｂ）Ｊ・−（きｉｎＱ）２……
．・・｛２）で求められる。 今モータ３３が回転すると、ピニオン３４および扇形ギ
ャー３２を介して、レバー３Ｑが回転を始める。従って
レバー３０と固定のピン３１と係合しているアーム２３
，２４は軸２７を回転中心として上方円弧に矢印方向に
回転を始める。一方レバー３川よ下方円弧に同じく矢印
方向に回転するため、軸２７，２８を支えている可動ア
ーム２６は下降する。これらを相殺するようにアーム２
３，２４が中心線ｙまで移動したときのｙ方向の動きｆ
としバ一３０のｙ方向の動きを同じにすれば全くの平行
運動となる。更に回転すると可動アーム２６は再び上昇
し元の位置に戻ると同時に、ボックス２５は第５図のノ
ズルのイ，口，ハ，二，木，へが点線位置に直進するよ
うに水平移動する。その状態で試料容器２から試料のサ
ンプリングを行ない、その後後退して反応容器９内へ試
料の吐出を行った後、再び実線の位置まで戻ると、エア
ーシリンダ３８により押え板３９が下降してイ〜へのノ
ズルを洗浄槽内（図示せず）で洗浄し１サイクルの動作
を終了する。固定フレーム亀８と可動フレーム２６間に
取付けた引ばね４２は、装置停止時にサンプリング機構
の自重により、アーム２４，２５が中心線ｙの位置まで
移動しボックス２５が反応ライン８上に飛び出そうとす
るのを防止し、どの位置においてもバランスした状態に
維持する役目を果している。もちろん、可動フレームを
ボックス側へ引きつけるような手段は引ばねに限定され
るものではなく「押し上げる部材でもよい。上述の実施
例によってもたらされる効果を次に列拳する。 ｛１｝ サンプリング装置の構成を簡略化できるにもか
かわらず、自動分析装置本体の上面におけるノズル装着
部の移動面積を小さくでき、しかもノズルの移動距離を
大きくできる。 ｔ２｝ ノズルを取付けた装着部の形状も簡略化でき、
直線運動であるので、サンプリング機構装置全体を４・
型化できる。 ｛３｝ サンプラー上および反応ライン上に移動される
ノズルを移動する機構とノズルをサンプラーおよび反応
ライン上で下降させる機構を分離して設けたので、サン
プリング装置の構造を単純化できる。 それよりも故障も減少され、信頼性が向上される。■
サンプリング動作をしないときにはサンプリング機横の
ノズル装着部は装置の格納室内に格納されるため、ノズ
ル装着部にじやまされることなくサンプラーの状態およ
び反応ラインの状態点検を容易に行なえ、且つこれらを
着脱する場合、サンプリング機構を取り‘まずすことな
く容易に行える等保守点検が容易である。 ■ 多項目の特定項目をいくつか選択し同時測定を行う
場合でも、ノズルを個別に作動することができるため、
来のように同日字に全ノズルを作動させる方法に比べ、
試料の相互間の汚染を少なくでき、しかも無駄な試料を
吸引する必要もない。 更に全ノズルの同時挿入による試料の持ち上げに伴う採
取誤差をなくすことができ、測定精度を向上することが
できる。（６｝ 分析装置本体の上面に従来のサンプリ
ングタワーのような突出部分かないため、輸送梱包が容
易となり梱包費用を低減できる。 また輸送時の破損防止が可能となる。｛７｝ ノズル移
動に繰糸などを介して駆動する方法に比べこの実施例で
は金属による剛体連結機構を用いることができるので堅
牢でしかも長寿命化できる。 ■ サンプリング機構全体が剛体の組合せであり信頼性
が向上し、しかも構造簡単で調整が不要なため製作費が
格安となる。 側 近似平行運動を雛形すなわち装着部と可動フレーム
を上下関係に用いると原理上中心線ｙ方向にノズル装着
部が移動するが、引ばね４２を取付けることにより、装
着部をどの位置でもバランスして停止できるため駆動モ
ータにかかる負荷変動を最少にして安定した回転が可能
となり長寿命化をはかれる。 本発明では、複数の被検項目に対応した複数のノズルを
一連のノズル群としてサンプラーのサンプリング位置上
を通るように移動でき、しかも特定のノズルだけをサン
プリング位置において下降用部材によって試料容器内に
挿入し得るので、試料の無駄な消費をなくすことができ
るという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例の自動分析装置の外観
図、第２図は第１図の安部の構成を示す説明図、第３図
は実施例のサンプリング位鷹における動作を説明する状
態，図、第４図は第１図の実施例に採用したサンプリン
グ装置の移動千父子溝を示す説明図、第５図は第４図の
サンプリング装置の動作原理図、第６図はノズルを下降
させる昇降子の変形例を示す図である。 １・・・・・・サンプラー、２・・…・試料容器、３・
・・・・・サンプリング機構、４…・・・ノズル、８・
・・…反応ライン、９・・・・・・反応容器、１６・・
・・・・昇降子、１７・・・…ノズルホルダー、ＴＯ…
…格納室、７１……サンプリング位置、７２・・・・・
・吐出位置、７３，７４・・’・・・腕。 努／図 第２図 努３図 第４図 第Ｓ図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サンプラ上の試料容器内から複数のノズル内に試料
   を吸入し、吸入された試料を反応ライン上のそれぞれ対
   応する反応容器に供給し、これら反応容器内で試料と試
   薬を反応させてその反応に基づいて試料の被検項目を分
   析する自動化学分析装置において、試料を収容した試料
   容器を上記サンプラの試料吸入位置に移送する装置、そ
   れぞれが別の被検項目に対応する複数のノズルが並列に
   配列されたノズル列、上記ノズル列が上記サンプラ上に
   ある間に上記ノズル列のいずれのノズルをも被検項目に
   応じて上記試料吸入位置上に位置づけるように上記ノズ
   ル列を移動することができ、上記ノズル列を、上記試料
   吸入位置と、上記反応ライン上の試料吐出位置と、上記
   試料吸入位置および上記試料吐出位置から離れた格納場
   所との間にも位置づけ得るように直線的に移動する機構
   、および上記ノズル列が上記サンプラ上にあるときに指
   定された被検項目に対応するノズルだけを上記試料吸入
   位置の試料容器内に降下させる降下装置を設けたことを
   特徴とする自動化学分析装置。