JP2000105247A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、サンプル容器保持手段によっ
て配置されているサンプル容器の種類とサンプル液面の
概略位置を検出した検出信号を用いて、サンプル液面を
適正に液面検出することを可能にすることができる自動
分析装置を提供することにある。 【解決手段】本発明では、液面検出時のサンプル分注プ
ローブの下降動作制御値や液面検出判定時のノイズ許容
幅等の制御値を、各サンプル容器種類及び容器内のサン
プルの液面位置に対して最適な前記の動作制御値を設定
し、制御することにより実現可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動分析装置に係
わり、特に液面検出の機能を備えた分注プローブにより
液体を一方の容器から他方の容器へ分注する機構を備え
た自動分析装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来方法での自動分析装置では、分注対
象のサンプルが入ったサンプル容器は、サンプル容器保
持手段としてのサンプルディスク又はサンプルラックに
配置される。サンプル容器は、高さの種類の異なる物が
複数種類用いられる。また、小さなサンプル容器は、サ
ンプルディスク又はサンプルラックに直接配置すること
や他のサンプル容器又は補助保持具に載せてサンプルデ
ィスク又はサンプルラックに配置することもある。

【０００３】上記のことから分かるようにサンプル分注
プローブの液面到達までの移動距離は、サンプル容器の
種類とサンプル液面の位置によって異なる。サンプル分
注プローブ先端の液面浸漬量は分析性能上、極力低減さ
せることが必要であるが、上記の通り、サンプル容器内
の液面位置が不明なため、サンプル分注プローブを下降
させる際は、常にサンプル容器内の液面を検出して停止
できるよう下降させる必要がある。また、サンプル液面
の有無を判定する際のノイズ許容値は、許容時間が長い
ほど幅の広いノイズに対して無視することができるた
め、耐ノイズ性が向上する。

【０００４】しかし、許容時間を長くすると、サンプル
分注プローブがサンプル液面を検出した後も許容時間内
は停止せずに下降し続けるため、サンプル分注プローブ
先端の液面浸漬量が増加するため、分析性能上、悪影響
を及ぼす可能性がある。

【０００５】しかし、液面検出時の分注機構の動作制御
値は、上記の通り、サンプル容器内の液面位置が不明な
ため、サンプル容器の種類及びサンプル容器内の液面位
置に関わらず常に同じ動作制御値を使用すると共に、サ
ンプル分注プローブ先端の液面浸漬量を抑制するため、
ノイズ許容幅を狭く設定するのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式では、液面
検出動作中のサンプル容器とサンプル分注プローブ間の
静電気放電等による外乱ノイズ発生した時、発生するノ
イズ幅がノイズ許容値を越えて液面検知動作が適正に実
行されない可能性を有していた。

【０００７】本発明の目的は、サンプル容器保持手段に
よって配置されているサンプル容器の種類とサンプル液
面の概略位置を検出した検出信号を用いて、サンプル液
面を適正に液面検出することを可能にすることができる
自動分析装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、サンプル容器
種類とサンプル容器内液面の概略位置を検出した結果を
用いて、分注機構の分注動作時の動作制御値、つまり、
液面検出時のサンプル分注プローブの下降動作制御値や
液面検出判定時のノイズ許容幅等の制御値を、各サンプ
ル容器種類及び容器内のサンプルの液面位置に対して最
適な前記の動作制御値を設定し、制御することにより実
現可能となる。

【０００９】即ち、前記手段を備えることにより、分注
機構がサンプル容器保持手段に配置されているサンプル
容器内のサンプル液面検出時に、各サンプル容器の種類
及び容器内の液面位置に対応して分注機構の動作制御値
を最適化し、サンプル分注プローブ先端の液面浸漬量を
抑制する。又、サンプル容器とサンプル分注プローブ間
の静電気放電等の外乱ノイズに対するノイズ耐量を向上
させ、確実にサンプル容器内のサンプル液面の液面検出
することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に一般的な自動分析装置の分
注機構周辺部概略図を示す。

【００１１】サンプリング機構１上にあるサンプリング
アーム２は、上下すると共に回転する。サンプリングア
ーム２に取り付けられたサンプル分注プローブ１０５を
用いて、左右に回転するサンプルディスク１０２上に配
置されたサンプル容器１０１内のサンプル７をサンプル
分注プローブ１０５内に吸引し、反応容器１０６へ吐出
するように構成されている。

【００１２】本図からも分かるように、サンプル容器１
０１のサンプルディスク１０２への配置は、サンプルデ
ィスク１０２上に直接配置したり、試験管（図示なし）
上にサンプル容器１０１を載せた物を配置することも可
能なユニバーサルな配置に対応可能な構造の物が一般的
である。又、試験管の長さは、約５０mmから約１００mm
の物が通常使用される。

【００１３】図１における自動分析装置の構成を更に説
明する。

【００１４】サンプル容器１０１内のサンプル７を分注
する前に、サンプルディスク１０２外周上にあるバーコ
ードリーダ１５０で各サンプル容器１０１に付されてい
るサンプル情報を読み込みコンピュータ１０３が記憶す
る。

【００１５】既に読み込んだサンプル容器１０１のサン
プル情報を基に各サンプルの分析項目は、キーボード１
２１又は、ＣＲＴ１１８等の入力装置から入力される。
この自動分析装置における各ユニットの動作は、コンピ
ュータ１０３により制御される。

【００１６】サンプルディスク１０２の間欠回転に伴っ
て、サンプルディスク１０２上のサンプル容器１０１
は、サンプル吸引位置へ移送される。停止中のサンプル
容器１０１内にサンプル分注プローブ１０５が下降し、
その下降動作時にサンプル分注プローブ１０５の先端が
液面に接触すると、液面検出回路１５１から検出信号が
出力され、それに基づきコンピュータ１０３がサンプリ
ングアーム２の駆動部の下降動作を停止するように制御
する。

【００１７】次に、サンプル分注プローブ１０５は、サ
ンプル用シリンジポンプ１０７の動作によって、サンプ
ル分注プローブ１０５内に所定量のサンプル７を吸引し
た後、サンプル分注プローブ１０５が上死点まで上昇
し、サンプリングアーム２が水平方向に旋回して反応デ
ィスク１０９上の反応容器１０６の位置で停止する。サ
ンプル分注プローブ１０５を下降させて反応容器１０６
内へサンプル分注プローブ１０５内に保持していたサン
プル７を吐出する。サンプル７が入った反応容器１０６
が試薬添加位置まで移動する。

【００１８】回転自在な試薬ディスク１２５上には、分
析対象となる複数の分析項目に対応する試薬ボトル１１
２が配置されている。試薬分注機構３に取り付けられた
試薬分注プローブ１１０は、該当する分析項目に対応し
た試薬ボトル１１２内の試薬を試薬用シリンジポンプ１
１１の動作により試薬ボトル１１２から所定量を試薬分
注プローブ１１０内吸引し、反応容器１０６へ吐出す
る。

【００１９】サンプル７及び試薬が吐出された反応容器
１０６内の混合液は、撹拌器１１３により撹拌される。
反応容器列１０９の移送中に複数の反応容器１０６が光
源１１４からの光軸１４０を横切り、各反応容器内にあ
る混合液の吸光度、あるいは発光値が測定手段としての
光度計１１５により測定される。

【００２０】測定された吸光度信号又は発光値は、Ａ／
Ｄ変換器１１６を経由し、インターフェイス１０４を介
してコンピュータ１０３に入力されて分析項目の濃度計
算が行われる。

【００２１】分析結果は、インターフェイス１０４を介
してプリンタ１１７への印字出力又は、ＣＲＴ１１８へ
画面出力すると共に、メモリ１２２としてのハードディ
スクに格納される。

【００２２】次に、図２から図４を用いて、本発明が解
決すべき内容の具体例について説明する。

【００２３】図２は、サンプル分注プローブがサンプル
容器の分注位置において、上死点位置（Ａ）から下降開
始して試験管１３０内の液面位置（Ｃ）を検出するまで
の動作シーケンス図を示す。

【００２４】サンプル分注プローブ１０５は、上死点位
置（Ａ）から下降を開始し、試験管１３０の開口部付近
（Ｂ）を通過し、試験管１３０内のサンプル７の液面位
置（Ｃ）を液面検出回路１５１で検出し、検出した液面
検出信号を用い、液面位置（Ｃ）でサンプル分注プロー
ブ１０５を停止させる。

【００２５】サンプル分注プローブ１０５は、試験管１
３０内に収容されたサンプル７をサンプル分注プローブ
１０５内に吸引する分注用プローブとしての機能と、サ
ンプル容器内の液面を検出するための電気的な液面検出
用センサとしての機能を兼ねているものが殆とである。
よって、サンプル分注プローブ１０５の素材としては導
電性であることが要求され、ステンレス等の金属や導電
性プラスチック素材が用いられるのが周知である。

【００２６】したがって、図２に示すように、試験管１
３０内部に静電気が帯電している状態で、サンプル分注
プローブ１０５が下降して液面検出動作をした場合、サ
ンプル分注プローブ１０５は、前記の通り導電性である
ため、サンプル分注プローブ１０５と試験管１３０開口
部付近（Ｂ）の間で静電気放電が発生し、液面検知回路
１５１の検出信号には、図３のように外乱ノイズによる
液面誤検知信号が発生する。

【００２７】本現象は、図２の試験管１３０の開口部付
近（Ｂ）とサンプル分注プローブ１０５間での静電気放
電による外乱ノイズを示したが、帯電電圧が高い場合
は、試験管１３０開口部上部付近とサンプル分注プロー
ブ１０５間での静電気放電による外乱ノイズが発生する
可能性もある。

【００２８】図３は、前記の通り、静電気放電による外
乱ノイズが液面検出信号に重畳されて出力された状態を
示す。ノイズ幅は放電電圧に依存するが、一般的には、
数ｍｓ幅程度であるが、放電電圧によっては、十数ｍｓ
に達するノイズもごく希に発生する。

【００２９】図４は、従来の分注プローブ下降動作時の
動作制御値を示す。

【００３０】図４を用いて、従来の制御について、上下
駆動用アクチュエータとしてパルスモータを用いた場合
を例に取り説明する。

【００３１】制御値の一つとしてサンプル分注プローブ
１０５の上死点位置（Ａ）から下死点位置（Ｄ）までの
移動量、つまり総下降移動量が設定される。又、サンプ
ル分注プローブ１０５の起動及び停止時は、慣性モーメ
ントなどの機械的観点から起動時はスローアップ（Ｓ
Ｕ）、停止時はスローダウン（ＳＤ）制御する手法が用
いられ、低速時は３００pps 、高速時は３０００pps 程
度の制御値が通常用いられる。

【００３２】サンプル分注プローブ１０５の液面検出動
作時において、下降動作のスローアップ後は、下死点位
置（Ｄ）までのどこの位置に液面位置（Ｃ）が存在する
か未知であると共に、動作時間の短縮を図るため、高速
の一定速度で下降する制御値が用いられる。下降速度が
高速の場合、液面検出信号に対するノイズ許容値を２０
ｍｓ程度に設定すると、分注機構の上下駆動の分解能に
依るが、サンプル分注プローブ１０５の液面浸漬量は、
ノイズ許容値とスローダウンの合計で約１０mm程度とな
り、クロスコンタミネーションが増加して分析性能上問
題となる。このため、ノイズ許容値を５ｍｓ程度に設定
すると共に、スローダウン量もできる限り最小値を設定
して、サンプル分注プローブ１０５先端の液面浸漬量が
２mmから３mm程度に抑制した制御値が用いられる。

【００３３】しかし、前記の通り、試験管からの静電気
放電によるノイズ幅は数ｍｓから十数ｍｓある。よっ
て、従来の制御値では、試験管１３０開口部付近で前記
十数ｍｓの幅の広い外乱ノイズが発生すると、図４に示
すように液面位置（Ｂ）に到達しない位置（Ｂ′）にも
関わらず液面であると液面誤検出し、サンプル分注プロ
ーブ１０５の下降を停止する可能性があった。

【００３４】本発明では、前記の通り、サンプル容器１
０１に付されたサンプル情報の読み込みとサンプル容器
１０１の種類及びサンプル容器１０１内のサンプル液面
の概略位置を検出することを兼ねたバーコードリーダ１
５０が自動分析装置の一部として装置内に組み込まれて
いる。又、サンプルディスク１０２上に配置されている
サンプル容器１０１の種類とサンプル容器１０１内のサ
ンプル液面の概略位置は、液面検出動作が開始される以
前に検出され、本検出結果をコンピュータ103へ出力す
るように構成される。

【００３５】図６Ａを用いて、バーコードリーダによる
サンプル容器の種類及びサンプル容器内の液面概略位置
を検出する検出方法を示す。

【００３６】バーコードリーダ１５０は、従来の検体情
報が記載されているバーコード205を読み取る範囲に加
え、サンプル容器２０３ａの高さ方向の範囲について検
出を行う。本検出で得られた検出信号を用いて、サンプ
ル容器判定レベルを越えた領域部分、すなわち、サンプ
ル容器の高さを検出して、サンプル容器２０３ａの種類
を識別する。次に、同様の検出信号を用いて、サンプル
液量判定レベルを越えた領域部分、すなわち、サンプル
容器２０３ａ内に収容されているサンプル204a液量部分
の範囲を特定し、サンプル２０４ａの液面概略位置を識
別する。

【００３７】同様に、図６Ｂに示すような、形状のサン
プル容器２０３ｂについても上記と同様な検出を行い、
サンプル容器高さの検出とサンプル液量部分の範囲を特
定することにより、サンプル容器２０３ｂの種類とサン
プル容器２０３ｂ内の液面概略位置を検出することが可
能となる。

【００３８】図５は、本発明による分注プローブ下降時
の動作制御値を示す。

【００３９】図５を用いて本発明による制御を図４と同
様に上下駆動用アクチュエータとしてパルスモータを用
いた場合を例に取り説明する。

【００４０】本発明による制御法では、上記のように、
バーコードリーダ１５０の検出結果からサンプル容器１
０１の種類とサンプル容器１０１内液面の概略位置をサ
ンプル分注プローブ１０５が上死点位置から下降してサ
ンプル容器１０１内の液面検出動作をする前に、サンプ
ル分注プローブ１０５の液面検出動作の制御値を自動的
に認識することが可能となる。

【００４１】よって、自動的に設定された液面検出動作
制御値により、サンプル分注プローブ１０５は、サンプ
ル容器１０１内のサンプル液面の数mm手前でスローダウ
ンさせた後、低速の一定速度で下降する。よって、本制
御値では、液面検出信号は、必ず低速状態、つまり、単
位時間当たりの下降量が少ない状態で入力されるため、
サンプル分注プローブ１０５の液面に対する浸漬量を従
来の制御値と同じにした場合、ノイズ許容値を数十ｍｓ
から数百ｍｓと従来と比較して数十倍も長く設定するこ
とが可能となる。

【００４２】又、前記の静電気放電による幅の広い外乱
ノイズが発生してもノイズ許容値を越え、サンプル分注
プローブ１０５が液面位置に到達しない位置で液面とし
て誤検出をして停止することなく、確実にサンプル容器
１０１内の液面を検出することが可能となる。

【００４３】更に、従来は前記の機械的観点から、サン
プル分注プローブ１０５が液面を検出した後の高速動作
時の液面停止が不可能なため、低速動作へスローダウン
した後に停止していた。このため、スローダウン量は必
然的に必要となり、サンプル分注プローブ１０５先端の
液面浸漬量を抑制する上で困難な理由の一つとなってい
た。

【００４４】しかし、本発明でのサンプル分注プローブ
１０５の液面検出時の下降動作速度は、低速で且つ一定
な速度であるため、停止時の機械的制約を受けることが
なく、従来では不可能であったサンプル分注プローブ１
０５が液面検出した後、サンプル分注プローブ１０５の
下降動作を即停止させることが可能となる。よって、液
面検出後のサンプル分注プローブ１０５先端の液面浸漬
量をサンプル容器101の種類に対応した浸漬量に抑制す
ることが可能となるため、クロスコンタミネーションに
対しても有利となり、より安定した分析結果を得ること
が可能となる。又、前記の通り、従来のサンプル分注プ
ローブ１０５先端の液面浸漬量が３mm程度でも、サンプ
ル容器１０１が試験管１３０などの口径が広い場合、内
径がφ１７mm程度ある。よって、サンプル７を収容した
場合は液面の断面積が大きいため、最小検出液量は５０
０μｌ程度と大きな値になってしまう。しかし、サンプ
ル分注プローブ１０５先端の液面浸漬量を必要最小限に
設定することにより、従来では不可能であった試験管１
３０等の最小検出液量を大幅に低減することが可能とな
り、制御設定値によっては、最小検出液量が５０μｌ程
度と口径の広い試験管１３０でありながら、サンプル容
器１０１と同程度の最小検出液量の実現が可能となる。

【００４５】上述は、サンプリングアーム２の上下駆動
用アクチュエータとしてパルスモータを用いた場合を例
に取り説明したが、上下駆動用アクチュエータとしてエ
ンコード機能の付加されたモータ等を用いて構成して
も、上述と同等な機能を得ることが可能となる。

【００４６】次に、サンプル容器１０１内液面の概略位
置を検出した検出結果より、サンプル分注プローブ１０
５の上死点位置からの下降動作がスローダウンしてサン
プル容器１０１内のサンプル液面の数mm手前に至るまで
の位置では、液面検出回路１５１による液面検出を行わ
ず、低速の一定速度での下降と同期して液面検出を行う
ことにより、更に外乱ノイズに対する耐量を向上させる
ことが可能となる。又、前記バーコードリーダ１５０に
よって、サンプル容器１０１内の液面概略位置を検出す
る検出信号において、図６ｃに示すように、気泡判別レ
ベルを設定し、サンプル容器２０３ｃ内のサンプル液面
２０４ｃ付近の信号変化に対して本判定レベルを越えた
検出信号のあるサンプル２０４ｃは、サンプル２０４ｃ
の液面付近に気泡２１０があると識別する等の気泡がな
い信号変化と異なる信号の特徴を捕らえて気泡２１０の
有無を検出する。本検出方法を備えることにより、気泡
２１０の影響によって液面誤検知するサンプル容器２０
３ｃを液面検知前に判別し、気泡２１０のあるサンプル
容器２０３ｃであることをアラーム出力することが可能
となるため、更に信頼性の高い液面検出機能を備えた自
動分析装置を提供することが可能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したような本発明によれば、サ
ンプル容器内の液面検出動作に最適な制御値を自動的に
設定できるため、サンプル容器の種類及び容器内の液面
位置に対して液面検出時のサンプル分注プローブ先端の
液面浸漬量を最適な値に抑制できる。又、サンプル液面
検出時のサンプル容器からの静電気放電等の外乱ノイズ
に対するノイズ耐量を向上させて、確実なサンプル容器
内の液面検出が可能となる。

【００４８】したがって、ノイズ耐量が高く、安定、且
つ正確な液面検知機能を備えた自動分析装置を提供する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される自動分析装置の全体構成を
示す概略図。

【図２】静電気放電時の液面検出動作シーケンス図。

【図３】静電気放電時の液面検出信号波形図。

【図４】従来の液面検出制御値の特性を示す図。

【図５】本発明による液面検出制御値の特性を示す図。

【図６Ａ】本発明による容器及び液面概略位置識別方法
を示す側断面図。

【図６Ｂ】本発明による容器及び液面概略位置識別方法
を示す側断面図。

【図６Ｃ】本発明による液面付近の気泡判別方法を示す
図。

【符号の説明】

１…サンプル分注機構、２…サンプリングアーム、３…
試薬分注機構、７…サンプル、１０１…サンプル容器、
１０２…サンプルディスク、１０３…コンピュータ、１
０５…サンプル分注プローブ、１０６…反応容器、１０
７…サンプル用シリンジポンプ、１０９…反応容器列、
１１０…試薬分注プローブ、１１１…試薬用シリンジポ
ンプ、１１２…試薬容器、１１３…攪拌機構、１１４…
光源、１１５…光度計、１１６…Ａ／Ｄ変換機、１１７
…プリンタ、１１８…ＣＲＴ、１１９…洗浄機構、１２
１…キーボード、１２２…メモリ、１２５…試薬ディス
ク、１３０…試験管、１４０…光軸、１５０…バーコー
ドリーダ、１５１…液面検出回路、２００…検体情報検
出領域、２０１…サンプル容器高さ検出領域、２０２…
サンプル液量検出領域、２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ
…サンプル容器、２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ…サン
プル、２０５…バーコード、２０６…サンプル液面判別
レベル、２０７…サンプル容器判別レベル、２０８…気
泡検出信号、２０９…気泡判別レベル、２１０…気泡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 晃 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 Ｆターム(参考） 2F014 AB01 AB03 DA01 2G058 CB05 CD04 CE08 EA02 EA04 EA14 EB17 ED03 ED07 FA02 GA02 GB03 GB06 GB10 GC02 GD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプル容器内に収容されたサンプルの液
   面を検知する分注プローブが電気的に接続されている液
   面検出部と、前記液面検出部の電極を兼ねた前記分注プ
   ローブを用いて前記サンプル容器から反応容器へサンプ
   ルを分注する分注機構と、前記サンプル容器に付されて
   いる検体情報を識別する識別手段を備えた自動分析装置
   において、前記サンプル容器内のサンプルが分注処理を
   受ける前に、前記識別手段が得た識別検出信号を用い
   て、前記サンプル容器の種類と前記サンプル容器内の液
   面概略位置を認識し、前記液面検出部が前記サンプルの
   液面を検出する際に、前記識別手段からのサンプル容器
   種類及び液面概略位置情報に基づいて前記分注機構を制
   御する制御手段を備えたことを特徴とする自動分析装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動分析装置において、前
   記サンプル容器内の液面検出時に前記識別手段によって
   検出した前記サンプル容器内の液面高さ直前で減速し、
   前記分注プローブ先端の液面浸漬量を抑制することを特
   徴とする自動分析装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の自動分析装置において、前
   記サンプル容器内の液面検出時に前記識別手段によって
   検出した前記サンプル容器内の液面高さ直前で減速し、
   液面直前から液面検出部の液面検出機能を有効とする制
   御手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の自動分析装置において、前
   記識別手段で検出した検出信号を用いて、前記サンプル
   容器内のサンプル液面付近にある気泡の有無を判別す
   る。本判別情報を用いて、分注機構がサンプル容器内の
   液面検出前に、気泡による液面誤検知するサンプル容器
   を判別する手段を備えたことを特徴とする自動分析装
   置。