JP2018185145A - 自動分析装置および分注方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検体又は試薬容器の蓋の有無に関係なく、液面位置を高精度に検知し、検体や試薬の分注精度が向上可能な自動分析装置を実現する。【解決手段】ノズルが液面に向けて下降され、下降動作中に検出した静電容量がメモリに格納され、ノズルが設定された下降量だけ下降したと判断されると下降動作が停止される（ステップＳ１０〜Ｓ２０）。メモリに格納された試薬容器の蓋高さでの静電容量に基き液有無しが判断され、液有の場合は異常処理を行う（ステップＳ２０ｂ、Ｓ８０ａ）。ステップＳ２０ｂで液無と判断した場合は試薬の吸引動作が行われ、圧力センサの圧力値の判断処理及び静電容量値の判断処理が行われ、圧力波形により空吸い等の異常が無く、かつ、液面有と判断された場合のみ正常であると判断する（ステップＳ５０ａ）。ステップＳ５０ａで異常と判断した場合はアラーム発生等の異常処理を行う（ステップＳ８０）。【選択図】図１０

Description

本発明は、自動分析装置および分注方法に関する。

血液や尿などの成分を分析する自動分析装置は、反応容器内に分注された液体試料と試薬を化学反応させ、反応液にハロゲンランプなどにより光を照射して吸光度を測定し液体試料の成分を分析するものである。

検体や試薬を反応容器に分注するためにノズルを用いている。このノズルは検体や試薬容器内の液面を検出するためのプローブの機能を兼ねており、静電容量の変化を用いて液面検出する場合、このプローブは電極として機能する。

検体容器や試薬容器には蓋有りのものが使用されることがあるが、蓋に液体が付着している場合は、プロープが液体と接触し、蓋の部分を誤って液面と判定してしまう課題があることが判っている。この誤検出を防止するために、検出部の検出機能を停止させる停止範囲を決定し、吸引管が停止範囲を下回るまで検出部の検出機能を停止させる技術が公開されている（特許文献１）。

特開２００８―０４６０３３号公報

蓋付きの検体容器や試薬容器に対して分注動作を行う場合、構造強度の確保や製造コストの適正化等の都合で、シールド部位が無いストレート形状のノズルが用いられている。シールド部位が無い構造ではノズルのほぼ全長が電極として機能するため、蓋に付着した試料や試薬の液体にノズルが接触した時点で静電容量検出信号が液面を検出した場合と同等の検出レベルとなり、その後、ノズルが下降し、ノズル先端が容器内の液面と接触しても、信号レベルが十分に変化しない場合がある。上述したように、液面検出は、静電容量値の変化により行っているため、ノズルが液面と接触したとしても、静電容量の変化が無ければ液面に接触したと判断することはできない。

このため、検出部の検出機能を停止させる技術だけでは、上述したように、静電容量値の変化がほとんど無い場合は、信頼性の高い液面検出が行えないことがある。

そこで、蓋有り容器を使用する場合、静電容量検知に頼らない分注技術を利用している例がある。この例は、ノズルの吸引圧力信号を利用して、液の有無を判断する例であるが、試薬の残量を登録する際に、圧力信号を利用する都合上、試薬を消費する必要があったり、安全のために液面内に侵入する距離を深めに設定する必要があり、その分ノズルへの検体又は試薬付着量が多くなり洗浄時間を延長したりする等の制約事項が生じている。

一方で、試薬や検体の容器に対して蓋に内部の液体が確実に付着しない取扱いの運用を求めることは非常に困難である。

本発明の目的は、検体又は試薬容器の蓋の有無に関係なく、液面位置を高精度に検知し、検体や試薬の分注精度が向上可能な自動分析装置および液体分注方法を実現することである。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

自動分析装置において、反応容器が配置される反応機構と、上記反応機構に配置された反応容器内の試料を分析する分光器と、試薬または試料である液体を収容する液体容器から液体を吸引し、上記反応機構に配置された反応容器に吐出する液体分注ノズル、この液体分注ノズルの静電容量値を検出する静電容量検出機構、及び上記液体分注ノズル内の圧力を検出する圧力センサを有する液体分注機構と、上記反応機構、上記分光器、上記液体分注機構の動作を制御する制御部とを備える。

上記制御部は、上記液体分注ノズルの位置を判断するノズル位置判断部と、上記圧力センサからの圧力値を判断する圧力判断部と、上記静電容量検出機構により検出された静電容量から上記液体の液面を検知する液面検知部と、上記ノズル位置判断部、上記圧力判断部、及び上記液面検知部の判断に基づいて、上記液体分注機構の動作が正常か異常かを判断する正常異常判断部と、上記正常異常判断部の判断に基いて、上記液体分注機構の動作を指令する動作指令部とを有する。

また、自動分析装置における液体の分注方法において、試薬または試料である液体を吸引して吐出する液体分注ノズルを、液体を収容する液体容器に向けて下降動作させ、上記液体分注ノズルの位置をノズル位置判断部により判断するとともに、上記液体分注ノズルの静電容量値を検出し、検出した上記静電容量値に基づいて、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したと判断したときに、上記液体分注ノズルの下降動作を停止し、上記液体分注ノズルの位置が上記液体容器の高さであるときに、検出した上記静電容量値が、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したことを示していないときは、上記液体分注ノズルにより上記液体容器内の液体を吸引させ、上記液体分注ノズルの静電容量値を検出するとともに、上記液体分注ノズル内の圧力を検出し、検出した上記液体分注ノズルの静電容量値が、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に接触していることを示し、かつ、検出した上記液体分注ノズル内の圧力が、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に接触していることを示しているときは、上記液体分注ノズルを上方向に移動させる。

また、自動分析装置における液体の分注方法において、試薬または試料である液体を吸引して吐出する液体分注ノズルを、液体を収容する液体容器に向けて下降動作させ、上記液体分注ノズルの位置をノズル位置判断部により判断するとともに、上記液体分注ノズルの静電容量値を検出し、検出した上記静電容量値に基づいて、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したと判断したときに、上記液体分注ノズルの下降動作を停止し、上記液体分注ノズルの下降動作を停止した位置と、上記ノズル位置判断部により判断された上記液体分注ノズルの位置とを比較し、上記停止した位置が上記液体容器の高さより下方であるか否かを判断し、上記停止した位置が上記液体容器の高さより下方であると判断したときは、上記液体分注ノズルの静電容量値を検出し、検出した静電容量値に基づいて、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したと判断したときは、上記液体分注ノズルを上記ノズル上下駆動機構により上方向に移動させ、上記ノズル位置判断部により判断されたノズル位置に基づいて、ノズル下降量を演算し、上記液体容器内の液面高さを求め、液体残量をメモリに登録する。

検体又は試薬容器の蓋の有無に関係なく、液面位置を高精度に検知し、検体や試薬の分注精度が向上可能な自動分析装置および液体分注方法を実現することができる。

本発明の実施例１に係る自動分析装置の概略構成を示す図である。 ２種類の試薬容器の説明図である。 試薬分注機構の拡大図である。 制御部における分注機構の分注動作についての機能ブロック図である。 本発明とは異なる技術における蓋無し容器での試薬の残量登録動作フローチャートである。 本発明とは異なる技術における蓋有り容器での試薬の残量登録動作フローチャートである。 本発明の実施例１における試薬残留登録動作フローチャートである。 本発明とは異なる技術における蓋無し容器での試薬の吸引動作フローチャートである。 本発明とは異なる技術における蓋有り容器での試薬の吸引動作フローチャートである。 本発明の実施例２における試薬吸引動作フローチャートである。 シールド部位を有するノズルの場合における、蓋有試薬容器に向かって下降するときの静電容量値の変化を示すグラフである。 シールド部位が無いノズルの場合における、蓋有試薬容器に向かって下降するときの静電容量値の変化を示すグラフである。 静電容量による液面検知と圧力判定による空吸い検知とを組み合わせた判定論理の説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る自動分析装置の概略構成を示す図である。

自動分析装置は、液体試料（例えば、血液や尿などの検体である）が入った検体容器（試料容器）１１０を搬送する搬送ライン１０１およびラックロータ１０２、測定項目に応じた試薬容器１１３をセットする試薬ディスク１０３、液体試料と試薬を反応させる反応容器１１２およびその保持具でありかつ反応容器１１２を恒温に保つための反応槽１０４を有する反応ディスク（反応機構）１００、反応容器１１２中に分注された液体試料と添加された試薬の反応を安定させるために反応を攪拌する攪拌機構１０６、反応液の吸光度を測定する分光器１０７、反応容器１１２中の廃液の吸引および洗浄を行う洗浄機構１０８、ノズル外壁の洗浄を行うノズル洗浄機構１０９、液体試料や試薬を容器から一部採取（吸引（分注））し、反応容器１１２に吐出（分注）する試料又は試薬分注ノズル１１６ａ、１１６ｂ、試料の液面高さを検出するための静電容量検出機構１１７ａ、１１７ｂ、これらの機構の制御および分析結果の算出等を行う制御部１１５を備える。本願においては、ノズルの静電容量値とは、ノズルと自動分析装置の筐体（ＧＮＤ）との間の静電容量値とする。

検体容器１１０は検体ラック１１１に載せられ搬送ライン１０１で搬送される。なお、図１は、搬送ライン方式の自動分析装置の例であるが、本発明は、ディスク方式の自動分析装置にも適用できる。

また、自動分析装置は、ノズル１１６（１１６ａ、１１６ｂ）に液体試料、液体試薬の吸引及び吐出を行わせる分注機構１０５ａ、１０５ｂを備える。分注機構１０５（１０５ａ、１０５ｂ）は、ノズル１１６内に充填されたシステム水を移動させ、分節空気を介してノズル１１６に液体の吸引及び吐出を行わせる。分注機構１０５は、システム水を移動させるためのシリンジが含まれ、このシリンジの駆動により当該移動がなされる。また、分注機構１０５は、ノズル１１６の上下駆動及び回転駆動を行わせるモータなどの駆動機構も備えている。

次に、自動分析装置における試料の分析方法について、説明する。

自動分析装置では、液体試料である検体と試薬とを反応容器１１２に分注し反応容器１１２内で反応した反応液の吸光度変化を利用して検体の分析が行われる。まず、分析対象となる血液などの検体は、検体容器１１０に保持されており、この検体をノズル１１６で反応容器１１２に分注される。

一方、試薬は、試薬容器１１３に保持されており、この試薬を検体とは別のノズル１１６で反応容器１１２に分注される。そして、反応液の撹拌がなされ、反応液に対して光源から光を照射して、分光器１０７により、この光が受光される。受光した光から吸光度を算出して、制御部１１５は、吸光度変化から検体に含まれる所定項目の濃度を算出する。

以上の構成の自動分析装置における試薬登録方法を説明する。図２は、２種類の試薬容器の説明図であり、図３は、試薬分注機構１０５の拡大図である。

図２の（ａ）は、蓋なしの試薬容器２０３の断面図であり、図２の（ｂ）は蓋有り試薬容器２０４の断面図である。蓋有り試薬容器２０４の蓋２０４ａは、蓋の内側部分を下側に突出したコーン形状とし容器材質をポリプロピレン製等の撥水性および絶縁性を有する材料となっている。これにより、蓋２０４ａに付着した液が液膜として残らずに迅速に内壁との試薬から分離され、後述する図３の蓋の内側が濡れていない状態の試薬容器２０６の状況になりやすい構造となると考えられる。

次に、図３において、分注機構１０５は、静電容量検出機構１１７（１１７ａ、１１７ｂ）を備えており、この静電容量検出機構１１７は、ノズル１１６の静電容量を電圧に変換する回路を有し、静電容量が増加すると変換電圧も増加する構成となっている。また、静電容量検出機構１１７は、閾値を記憶しており、静電容量が閾値を上回ると液面検知信号を発行する。この閾値はノズル２０１が空中に位置しているときの静電容量に一定値を加えた電圧として設定される。例えば、ノズル２０１の高さ方向の最上限点に位置センサを配し、下降動作で最上限点位置センサを外れたタイミングでの静電容量の変換電圧に一定電圧を加算してサンプルホールドを行い閾値とする。

また、ノズル２０１と接続された配管には、配管内の圧力変化を観測するための圧力センサ２０２（分注機構１０５ａには圧力センサ２０２ａが備えられ、分注機構１０５ｂには圧力センサ２０２ｂが備えられる）が接続されており、ノズル２０１内の詰まり等の吸引状況のチェックや配管異常の監視を行う。

なお、図３には図示を省略したが、分注機構１０５には、ノズル１１６を上下動作させるノズル上下駆動機構１１８（図４に示す）が備えられている。

上述したように、試薬容器には、蓋有り容器２０３と蓋無し容器２０４の２種類が存在し、蓋有りの試薬容器２０３の場合は、自動分析装置内で予め針状の機構で蓋に穴を開ける動作が行われる。また、蓋有りの試薬容器２０４では、蓋の内側が試薬で濡れていない状態２０６と、蓋の内側が濡れていて試薬の本体部分２０５と電気的に導通している状態２０７との大きく２種類の状態が存在する。

図４は、制御部１１５における分注機構１０５の分注動作についての機能ブロック図である。なお、図４に示した機能ブロック図は、分注機構１０５の分注動作以外の機能については省略している。

図４において、制御部１１５は、静電容量検出機構１１７からの静電容量変換電圧値の変化からノズル１１６（２０１）が液面に達したか否かを検知する液面検出部１１５ａと、圧力センサ２０２からの圧力信号に基いてノズル１１６内の圧力変化を判断する圧力判断部１５ｃと、分注機構１０５が有するノズル上下駆動機構１１８からの駆動信号に基づいてノズルの位置を判断するノズル位置判断部１１５ｅとを備えている。

なお、ノズル位置判断部１１５ｅは、別箇設置された位置センサからの信号によりノズルの位置を判断するように構成することもできる。

制御部１１５は、さらに、各種のデータが格納されたメモリ１１５ｂと、液面検知部１１５ａ、圧力判断部１１５ｃ、ノズル位置判断部１１５ｅの判断結果等から、分注機構１０５の分注動作が正常に行われたか否かを判断する正常異常判断部１１５ｄを備える。

また、制御部１１５は、正常異常判断部１１５ｄの判断結果に従って、分注機構１０５の吸引吐出駆動機構１２０、ノズル上下駆動機構１１８に指令信号を供給する動作指令部１１５ｆを備える。

また、動作指令部１１５ｆは、表示部１１９に、異常発生等の表示を指令する。なお、表示部１１９は、図１においては、省略されている。

本発明の実施例１と、本発明とは異なる技術との比較のため、本発明とは異なる技術における蓋無し容器での試薬の残量登録動作について説明する。

図５は、本発明とは異なる技術における蓋無し容器２０３での試薬の残量登録動作フローチャートである。

（１）図５のステップＳ１において、ノズル２０１（１１６）は試薬容器２０３上に回転移動し、液面に向けて下降する。

（２）ステップＳ２において、ノズル２０１の下降中に静電容量変化が閾値を上回ると停止信号が発行され下降動作が停止する。

（３）ステップＳ３において、ノズル下降動作の停止後、液面検知信号の再確認が実施される。

（４）ステップＳ３において、液面検知信号が確認されない場合は、ステップＳ２における静電容量変化が泡等によるものとして、ステップＳ６に進み、アラームを発生する等の異常処理を行う。

（５）ステップＳ３において、液面検知信号が確認された場合は、試薬液面で正常に停止できたと見做し、ステップＳ４にて上限点に上昇し、ステップＳ５にて、下降動作量から液面高さを求めて試薬のテスト可能回数を登録する。

図５に示した動作例では、以下の特性を有する。

（ａ）液内へのノズルの侵入量が最小限にとどまる。

（ｂ）割れる泡に対しては異常処理判定が可能になる。

（ｃ）残量登録動作に伴う、試薬の消費は無い。

次に、本発明とは異なる技術における蓋有り容器での試薬の残量登録動作ついて説明する。

図６は、本発明とは異なる技術における蓋有り容器２０４での試薬の残量登録動作フローチャートである。

（１）図６のステップＳ１において、ノズル２０１は試薬容器２０３上に回転移動し、液内に向けて下降する。

（２）ステップＳ２ａにおいて、ノズル２０１は、規定位置まで下降した後に停止し、吸引動作が行われる。

（３）ステップＳ３ａにおいて、ノズル２０１内の圧力が確認され、吸引中の配管内圧力変動波形から空吸いが発生しているか否か、つまり、液の有無が判断される。

（４）ステップＳ３ａにおいて、液無と判断された場合は、ステップＳ６に進み、泡の発生もしくは充填量不足としてアラームを発生する等の異常処理を行う。

（５）ステップＳ３ａにおいて、液有と判断された場合は、ステップＳ４にて上限点に上昇し、ステップＳ５にて、試薬の充填量に応じた試薬のテスト可能回数（試薬残量）をメモリ１１５ｂに登録する。

図６に示した動作例では、以下の特性を有する。

（ａ）初期充填量や容器形状のばらつきを考慮することにより、液内へのノズルの侵入量が液面検知方式と比較して深くなる。

（ｂ）割れない泡に対しても異常処理判定が可能となる。

（ｃ）残量登録動作に伴い、試薬の消費が必要である。

（ｄ）吸引動作を実施する分、処理の時間が液面検知方式と比較して長くなる。

次に、本発明の実施例１における試薬残量登録動作について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施例１における試薬残留登録動作フローチャートである。

（１）ステップＳ１において、動作指令部１１５ｆからの指令により、ノズル１１６（２０１）が試薬容器２０３又は２０４上に回転移動して、ノズル上下駆動機構１１８により、ノズル１１６（２０１）が試薬容器に向かって下降する。

（２）ステップＳ２において、液面検知部１１５ａが液面検出機構１１７からの信号に基き、静電容量が変化したとした場合は、動作指令部１１５ｆは、液面検知部１１５ａからの液面検知信号により、ノズル上下駆動機構１１８の動作を停止させる。

（３）ステップ２ｂにおいて、ノズル位置判断部１１５ｅは、ノズル上下駆動機構の動作（履歴）等に基づいて、ノズルが停止した位置を判断する。

ノズル位置判断部１１５ｅが判断したノズルの停止位置（停止高さ）が、予めメモリ１１５ｂに格納されている試薬容器の蓋位置（蓋の高さ）であると正常異常判断部１１５ｄが判断した場合は、正常異常判断部１１５ｄは異常と判断し、ステップＳ６ｂに進み、異常処理が行われる。

上記異常処理と扱われた場合は、ステップＳ７に示す以下のリカバリー動作を行う。

（Ａ）該当試薬容器（異常と判断された試薬容器）の登録動作を後回しにして、再度登録動作を実施する。蓋に付着した試薬が一定時間経過後に落下し、蓋部分での静電容量変化量が低下することが期待されるからである。

（Ｂ）該当試薬容器は試薬登録不可である旨、表示部１１９の画面に表示する。

（Ｃ）蓋有り容器に対する試薬登録動作にて登録を行う。つまり、図６に示した動作と同様な動作により圧力センサ２０２で検出された圧力を圧力判断部１１５ｃが判断して試薬登録動作を行う。この場合、使用できない試薬量が増えたり、動作加速度を低下させたり等の処理の変更を伴う。

なお、上記の異常処理は組み合わせて実施することも有効な場合があると考えられる。

上述した３つの異常処理のうちの何れを実施するかは、オペレータ等の判断により予め決定することができる。

（４）ステップ２ｂにおいて、ノズル位置判断部１１５ｅが判断したノズルの停止位置（停止高さ）が、予めメモリ１１５ｂに格納されている試薬容器の蓋位置（蓋の高さ）より下方であると判断した場合は、ステップＳ３ｂに進む。ステップ３ｂにおいて、液面検知部１１５ａは、静電容量検出機構１１７からの静電容量値からノズルが液面に達しているか否を判断し、液面に達していない場合は、ステップ６ｃに進み、正常異常判断部１１５ｄは、泡影響での誤検知と判断し、動作指令部１１５ｆによりアラームが表示部１１９により表示される等の異常処理が行われる。

（５）ステップＳ３ｂにおいて、液面検知部１１５ａが、ノズルが液面に達していると判断した場合は、ステップＳ４にてノズルを上限点に上昇させ、ステップＳ５にて、ノズル位置判断部１１５ｅにより判断されたノズル位置に基づいて、ノズル下降量を演算し、試薬容器内の試薬の液面高さを求め、充填量に応じた試薬のテスト可能回数（試薬残量）をメモリ１１５ｂに登録する。

本発明の実施例１によれば、試薬容器の蓋の有無に関係なく、試薬残量登録動作にて、液面位置を高精度に検知し、試薬の分注精度が向上可能な自動分析装置および試薬分注方法（試薬登録方法）を実現することができる。

さらに、本発明の実施例１によれば、以下の特徴を有する。

（ａ）蓋有りの容器に対しても液内へのノズルの侵入量を最小限にとどめることができる。

（ｂ）割れる泡に対しても、異常処理判定が可能になる。

（ｃ）残量登録動作に伴う、試薬の消費が無い。

なお、本発明の実施例１においては、ノズルが試薬容器の蓋より下方で停止した際に、蓋の部分で静電容量が閾値付近まで増加していた場合は、試薬液面ではなく、周囲構造の影響による静電容量の増加の影響での液面誤検知の懸念があるため、閾値決定の際に、この増加分を考慮する必要がある。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２においては、自動分析装置の概略構成、分注機構１０５の概略構成、試薬容器２０３、２０４の構成、制御部１１５の概略機能ブロックは、実施例１と同様であるので、これらの図示及び詳細な説明は省略する。

実施例２は、本発明を試薬の吸引動作に適用した場合の例である。

本発明の実施例２と、本発明とは異なる技術との比較のため、本発明とは異なる技術における蓋無し容器での試薬の吸引動作について説明する。

図８は、本発明とは異なる技術における蓋無し容器２０３での試薬の吸引動作フローチャートである。

（１）図８のステップＳ１０において、ノズル２０１（１１６）は試薬容器２０３上に回転移動し、液面に向けて下降する。ノズル２０１の下降量は試薬の残量に応じて設定される。

（２）ステップＳ２０において、上記設定された下降量まで下降し、規定位置に達すると、下降動作が停止される。

（３）ステップＳ３０において、静電容量値が変化して液面を検知したか否かの液面ステータスを確認する。液面を検知していない場合は、液無と判断し、ステップＳ８０に進み、アラームを発生する等の異常処理を行う。

（４）ステップＳ３０において、液面を検知したと判断した場合は、ステップＳ４０に進み、試薬の吸引動作を行う。

（５）次に、ステップＳ５０において、静電容量値を検知して、その時点における液面ステータスを確認する。液面を検知していない場合は、ステップＳ８０に進み、アラームを発生する等の異常処理を行う。

（６）ステップＳ５０において、液面を検知した場合は、ステップＳ６０にて上限点に上昇し、ステップＳ７０にて、反応容器１１２上に回転移動する等の次の動作を行う。

図８に示した動作例では、以下の特性を有する。

（ａ）液面検知信号にて、空吸い有無のチェックを行っている。

（ｂ）消えない泡が無い限りは正確なチェックが行える。

（ｃ）分析動作中は試薬ディスク１０３が高速で回転動作を行うため試薬液揺れの静定時間との兼ね合いで、液面検知停止は行っていない。

次に、本発明とは異なる技術における蓋有り容器での試薬の吸引動作ついて説明する。

図９は、本発明とは異なる技術における蓋有り容器２０４での試薬の吸引動作フローチャートである。

（１）図９のステップＳ１０において、ノズル２０１（１１６）は試薬容器２０３上に回転移動し、液面に向けて下降する。ノズル２０１の下降量は試薬の残量に応じて設定される。

（２）ステップＳ２０ａにおいて、上記設定された下降量まで下降し、規定位置に達すると、下降動作が停止され、吸引動作が開始される。

（３）次に、ステップＳ３ａにおいて、ノズル２０１内の圧力が確認され、吸引中の配管内圧力変動波形から空吸いが発生しているか否か、つまり、液の有無が判断される。

（４）ステップＳ３ａにおいて、液無と判断された場合は、ステップＳ６に進み、泡の発生もしくは充填量不足としてアラームを発生する等の異常処理を行う。

（５）ステップＳ３ａにおいて、液有と判断された場合は、ステップＳ４にて上限点に上昇し、ステップＳ７０にて、反応容器１１２上に回転移動する等の次の動作を行う。

図９に示した動作例では、本動作では、以下の特性を有する。

（ａ）圧力信号にて、空吸い有無のチェックを行っている。

（ｂ）完全な空吸いの状況は検出可能だが、吸引途中からの空吸いなどケースにおいては、検出精度は高くない。

（ｃ）泡も検出が可能な場合がある。

なお、低分注量、高速動作に伴い、圧力での判定難易度が増していく傾向になると推定される。

次に、本発明の実施例２における試薬の吸引動作について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の実施例２における試薬吸引動作フローチャートである。

（１）図１０のステップＳ１０において、ノズル２０１（１１６）は試薬容器２０３又は２０４上に回転移動し、ノズル上下駆動機構１１８により液面に向けて下降される。ノズル２０１の下降量は、試薬容器の予めメモリ１１５ｂに格納されている液面高さ寸法に応じて設定される。

（２）次に、ステップＳ１０ａにおいて、ノズル２０１の下降動作中に、静電容量検出機構１１７が検出した静電容量は、液面検知部１１５ａを介してメモリ１１５ｂに格納される。検出された静電容量値は、ノズル位置判断部１１５ｅにより判断されたノズル位置に対応してメモリ１１５ｂに格納される。

（３）次に、ステップＳ１０ａからステップＳ２０に進み、ノズル位置判断部１１５ｅにより、ノズル２０１が上記設定された下降量だけ下降し、規定位置（液面高さ寸法）に達したと判断されると、下降動作が停止される。

（４）ステップＳ２０からステップＳ２０ｂに進み、メモリ１１５ｂに格納された、蓋有の試薬容器２０４の場合における蓋高さでの、静電容量検出器１１７からの検出信号に基いて、液有無しが判断される。

（５）ステップＳ２０ｂにおいて、正常異常判断部１１５ｄが液有と判断した場合は、ステップＳ８０ａに進み、図９に示した動作をステップＳ１０から実行するか、またはアラームを発生する等の異常処理を行う。

このステップＳ８０ａにおいて、図９に示した動作を実行するか、アラームを発生する等の異常処理を行うかの選択は、オペレータ等により予め設定することが可能である。

（６）ステップＳ２０ｂにおいて、正常異常判断部１１５ｄが液無と判断した場合は、ステップＳ４０に進み、吸引吐出駆動機構１２０により試薬の吸引動作が行われる。

（７）続いて、ステップＳ４０からステップＳ５０ａに進み、圧力判断部１１５ｃによる圧力センサ２０２からの圧力値の判断処理及び液面検知部１１５ａによる静電容量検出機構１１７による静電容量値の判断処理が行われる。

ステップＳ５０ａにおいては、圧力波形が圧力判断部１１５ｃにより判断され、空吸い等の異常が無く、かつ、液面検知部１１５ａにより、液面有と判断された場合のみ、正常であると正常異常判断部１１５ｄが判断する。

ステップＳ５０ａにて、正常異常判断部１１５ｄが異常と判断した場合は、ステップＳ８０に進み、アラームを発生する等の異常処理を行う。

（８）ステップＳ５０ａにおいて、正常異常判断部１１５ｄが正常であると判断した場合は、ステップＳ６０に進み、ノズル上下駆動機構１１８によりノズル２０１は上限点まで上昇動作が行われる。そして、ステップＳ７０にて、反応容器１１２上に回転移動する等の次の動作が行われる。

ここで、ステップＳ２０ｂにおいて、正常異常判断部１１５ｄが液有と判断した場合は、ステップＳ８０ａに進み、圧力による液面検知動作等の異常処理等を行う理由について説明する。

図１１は、シールド部位を有するノズルの場合における、蓋有試薬容器に向かって下降するときの静電容量値の変化を示すグラフである。図１１の縦軸は、ノズルの先端とＧＮＤ間の静電容量値を示し、横軸は、ノズル先端の下降位置を示す。この下降位置は、動作指令部１１５ｆからノズル上下駆動機構１１８に指令される下降パルス数に対応する。

図１１において、ノズルが試薬容器の蓋（キャップ）等に接触していない場合の静電容量値をＣ_０とすると、ノズルがキャップに接触した場合は（位置Ｐ１）、静電容量値Ｃ_１（＞Ｃ_０）となる。そして、ノズルが液面に接触した場合は（位置Ｐ２）、静電容量値Ｃ_２（＞Ｃ_１）となる。液面判定閾値はＣ_ｔであり、この液面判定値Ｃ_ｔは、静電容量量Ｃ_１とＣ_２との間に設定可能である。

このため、シールド部位を有するノズルの場合は、静電容量値の検出により、キャップに液体が付着していても、ノズルが液面に到達したことを判断することができる。

図１２は、シールド部位が無いノズルの場合における、蓋有試薬容器に向かって下降するときの静電容量値の変化を示すグラフである。図１２の縦軸は、図１１と同様に、ノズルの先端とＧＮＤ間の静電容量値を示し、横軸は、ノズル先端の下降位置を示す。この下降位置は、動作指令部１１５ｆからノズル上下駆動機構１１８に指令される下降パルス数に対応する。

図１２において、ノズルが試薬容器の蓋（キャップ）等に接触していない場合の静電容量値をＣ_０とすると、ノズルがキャップに接触した場合は（位置Ｐ１）、静電容量値が液面に到達したと同等のＣ_２になると考えられる。静電容量値Ｃ_２は、液面判定閾値Ｃ_ｔより大であり、ノズルが下降して液面に到達しても、静電容量値の検出では、ノズルの液面到達を検出することができない。

このため、シールド部位を有していないノズルの場合は、静電容量値の検出では、キャップに液体が付着した場合、ノズルが液面に到達したことを判断することが困難である。

そこで、本発明の実施例２においては、試薬容器の蓋高さにおける静電容量値を判断し、液体を検知した場合は、圧力による液面判定動作とするか、異常処理としている。

次に、ステップＳ５０ａにおいて、圧力波形の判断により、空吸い等の異常が無く、かつ、液面検知部１１５ａにより、液面有と判断された場合のみ、正常である判断することについて説明する。

図１３は、静電容量による液面検知と圧力判定による空吸い検知とを組み合わせた判定論理の説明図である。

図１３において、静電容量による液面検知なしで、圧力判定で空吸い無し（ＯＫ）と判定してしまう場合（図１３の（ａ））の原因は、静電容量による液面判定の判定異常が考えられる。また、圧力判定の動作により、静電容量が変化し、液面が無いのに液面ありと判断してしまう場合（図１３の（ｂ））があるが、この場合は、判定パラメータを適切に設定することにより回避可能である。

次に、静電容量による液面検知は有るが、圧力判定で空吸い（ＮＧ）と判定してしまう場合の原因は、泡の吸引を行った場合（図１３の（ｃ））と、圧力判定の誤りの場合（図１３の（ｄ））が考えられる。圧力判定誤りの場合は、異常と判断すべきであるが、圧力判定誤りを解消する余地がある場合も考えられるので、他のパターンでの異常とは区別するため、そのデータを出力し、かつ、フラグを付けておくことが考えられる。

本発明の実施例２においては、液面検知が有り、かつ、圧力判定で空吸い無と判定した場合のみ、正常と判定することとしている。

本発明の実施例２によれば、試薬容器の蓋の有無に関係なく、試薬吸引動作において、液面位置を高精度に検知し、試薬の分注精度が向上可能な自動分析装置及び試薬分注方法を実現することができる。

なお、本発明の実施例２において、液面検知信号と圧力信号の両方が利用可能な場合は、液面検知方式のみによる泡の誤検知や圧力信号方式のみによる途中からの空吸いの懸念をいずれも排除可能となる。

また、本実施例２は、自動分析装置における分析動作中の検体と試薬の両方に適用が可能であり、試薬の場合は試薬残量登録にも適用することができる。

（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３においては、自動分析装置の概略構成、分注機構１０５の概略構成、試薬容器２０３、２０４の構成、制御部１１５の概略機能ブロックは、実施例１と同様であるので、これらの図示及び詳細な説明は省略する。

本発明の実施例３は、上述した実施例１および２において、蓋有り容器２０４について、液面検知の利用可否判定の精度を向上させる例である。

まず、液面検出に関連する信号として、以下のα、β、γ（閾値Ｃ）、δを定義する。これらα、β、γ、δの単位は電圧とする。

α：容器の蓋の高さでの静電容量の変化量
β：容器の蓋から液面まで下降する際の周囲影響での静電容量の変化量
γ：閾値（Ｃ）
δ：最小液量での静電容量の変化量
試薬容器の蓋に液が付着しやすく、かつ付着した液での静電容量が大きい状況が頻繁に発生する構造の場合、実施例１においては判定がα＋β＞γとなってしまうために異常（ＮＧ）となるケースが頻発する。つまり、実施例１においては、図７のステップＳ２でノズル２０１が停止する液面信号は、静電容量が閾値γとなったか否かにより判断するが、ノズル２０１が液面に到達する以前の位置で閾値γより大となる場合があり、その後の静電容量値の確認で、泡の消滅等により、γ未満となり、異常と判断されてしまうケースが頻発すると考えられる。

上記ケースを回避するためには、閾値γを静電容量変化量によって変更することが考えられる。以下、本動作について説明する。

蓋有りの容器の場合、下降動作を２回に分けて行い、ノズル２０１による蓋の貫通が完了する高さまで一旦下降して停止し、その後、吸引位置まで下降する。この際、１度目の下降動作が完了した後の位置での静電容量値を基準として、回路内で閾値を生成することで、蓋に付着した液で構成された静電容量αも加味された状態で閾値が生成される。例えば、１度目の下降動作が完了した後の位置での静電容量値に予め定めた静電容量値を加算した値を閾値として設定し記憶する。

このとき、下降中の静電容量は、該閾値だけでなく、基準位置（１度目の下降動作が完了した後の位置）での静電容量との比較による監視も行う。これは、蓋に付着した液とノズルとの接触が２度目の下降中に外れるか否かを監視し、閾値の適正性を判定するためのものである。

本動作を実現するための構成としては、蓋の高さにも位置センサを配してこのセンサを外れたタイミングで閾値を生成する構成や、２度目の動作を開始するタイミングで閾値を生成するためのタイミング信号の発行等が考えられる。

また、別の手段としてはノズル２０１の高さと静電容量の電圧変換値との両方を記憶して、α、β、γ、δを演算処理して制御を行う手段も考えられる。

静電容量の変化が０〜５Ｖの電圧に変換され、静電容量が上昇すると電圧も上昇する関係だった場合、５Ｖ＞γ＋αの関係が成立していた場合に、蓋の位置よりもノズル２０１が下降した時点で、閾値γにαを加算する処理を行う。この場合、試薬容器中の液面に触れた時の全体としての変化量は、ほぼγ＋δとなるため、試薬容器中の液面に触れた時点でγ＋α＜α＋δとなり、液面を検出することができる。

実施例３を実施例１に適用した場合における動作フローチャートは、図７のステップＳ２が以下の動作に置き換えられる。

つまり、ステップＳ２において、ノズル２０１による蓋の貫通が完了する高さまで一旦下降して停止し、そのときの静電容量値をメモリ１１５ｂに格納し、動作指令部１１５ｆは、メモリ１１５ｂに格納された静電容量値に予め定めた静電容量値を加算し、閾値γとしてメモリ１１５ｂに格納し、その後、動作指令部１１５ｆの指令によりノズル上下駆動機構１１８が２度目の下降動作を開始し、静電容量値が、メモリ１１５ｂに格納された閾値γとなると、ノズル２０１の下降動作が停止される。

また、実施例３を実施例２に適用した場合における動作フローチャートは、図１０のステップ１０ａ、Ｓ２０が、以下の動作に置き換えられる。

つまり、ステップＳ１０ａにおいて、ノズル２０１による蓋の貫通が完了する高さまで一旦下降して停止し、そのときの静電容量値をメモリ１１５ｂに格納し、動作指令部１１５ｆは、メモリ１１５ｂに格納された静電容量値に予め定めた静電容量値を加算し、閾値γとしてメモリ１１５ｂに格納し、その後、動作指令部１１５ｆの指令によりノズル上下駆動機構１１８が２度目の下降動作を開始し（下降動作の再開）、静電容量値が、メモリ１１５ｂに格納された閾値γとなると、ステップＳ２０にてノズル２０１の下降動作が停止される。

以上説明した実施例３によれば、実施例１と同様な効果を得ることができる他、蓋に付着した液の影響を受けずに試薬本体の液面に触れた時点で閾値を超え、正確に液面を検出することが可能となる。

なお、閾値を変更する方法では、信号変化量が回路の電源電圧以内に抑える制約が発生する。これに対しては、閾値ではなく感度を変更する方法が有効となる。この場合は、回路のノイズとの関係が制約となる。閾値と感度のどちらを変更するのが良いかは回路環境により選択する。

一方で、本発明の成功判定のケースを増加させるための構造上の工夫も考えられる。本発明においては、上述したように、例えば、蓋の内側部分を下側に突出したコーン形状とし容器材質をポリプロピレン製等の撥水性および絶縁性を有する材料とすることで、付着した液が液膜として残らずに迅速に内壁との試薬から分離され、図３に示した蓋の内側が濡れていない状況になりやすい構造となると考えられる。

なお、上述した例は、本発明を試薬の分注動作に適用した場合の例であるが、試料（検体）を反応容器に分注する動作にも適用することができる。

また、試薬と試料を総称して液体と定義し、試薬容器と試料容器の両者を液体容器、試薬分注機構と試料分注機構の両者を液体分注機構、試薬分注ノズルと試料分注ノズルの両者を液体分注ノズルと総称することとする。

１００・・・反応ディスク（反応機構）、１０１・・・搬送ライン、１０２・・・ローター、１０３・・・試薬ディスク、１０４・・・反応槽、１０５・・・分注機構、１０６・・・攪拌機構、１０７・・・分光器、１０８・・・反応容器洗浄機構、１０９・・・ノズル洗浄機構、１１０・・・検体容器、１１１・・・検体ラック、１１２・・・反応容器、１１３・・・試薬容器、１１５・・・制御部、１１５ａ・・・液面検知部、１１５ｂ・・・メモリ、１１５ｃ・・・圧力判断部、１１５ｄ・・・正常異常判断部、１１５ｅ・・・ノズル位置判断部、１１５ｆ・・・動作指令部、１１６、２０１・・・ノズル、１１７・・・静電容量検出機構、１１８・・・ノズル上下駆動機構、１１９・・・表示部、１２０・・・吸引吐出駆動機構、２０２・・・圧力センサ、２０３・・・蓋無し試薬容器、２０４・・・蓋有り試薬容器、２０４ａ・・・蓋、２０５・・・試薬本体、２０６・・・蓋の内側が濡れていない状態の試薬容器、２０７・・・蓋の内側が濡れていて試薬本体と導通している状態の試薬容器

Claims (8)

1. 反応容器が配置される反応機構と、
   上記反応機構に配置された反応容器内の試料を分析する分光器と、
   試薬または試料である液体を収容する液体容器から液体を吸引し、上記反応機構に配置された反応容器に吐出する液体分注ノズル、この液体分注ノズルの静電容量値を検出する静電容量検出機構、及び上記液体分注ノズル内の圧力を検出する圧力センサを有する液体分注機構と、
   上記反応機構、上記分光器、上記液体分注機構の動作を制御する制御部と、
   を備え、上記制御部は、
   上記液体分注ノズルの位置を判断するノズル位置判断部と、
   上記圧力センサからの圧力値を判断する圧力判断部と、
   上記静電容量検出機構により検出された静電容量から上記液体の液面を検知する液面検知部と、
   上記ノズル位置判断部、上記圧力判断部、及び上記液面検知部の判断に基づいて、上記液体分注機構の動作が正常か異常かを判断する正常異常判断部と、
   上記正常異常判断部の判断に基いて、上記液体分注機構の動作を指令する動作指令部と、を有することを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   上記液体分注機構は、上記分注ノズルを上下方向に駆動するノズル上下駆動機構を有し、
   上記動作指令部は、上記液体分注機構の液体分注ノズルを上記液体容器内の液面に向けて下降動作するように上記ノズル上下駆動機構に指令し、上記液面検知部が液面を検知すると、上記ノズル上下駆動機構によるノズルの下降動作を停止させ、停止位置が正常か否かを上記正常異常判断部により判断させ、停止位置が正常と判断された場合には、上記液体分注ノズルによる液体吸引動作を開始させ、上記液体吸引動作終了後に、上記圧力判断部により判断された圧力値が正常であり、かつ上記液面検知部により液面が検知されたことを上記正常異常判断部が判断すると、上記ノズル上下駆動機構により、上記液体分注ノズルが上方向に移動するように指令することを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   上記制御部はメモリを有し、
   上記動作指令部は、上記液体分注機構の液体分注ノズルを上記液体容器内の液面に向けて下降動作するように上記ノズル上下駆動機構に指令し、上記ノズル位置判断部が、上記ノズルが上記液体容器の高さまで下降したと判断すると、上記液体分注ノズルの下降動作を停止させ、上記静電容量検出機構により検出された静電容量値と予め定めた静電容量値とを加算して、閾値として上記メモリに格納し、上記液体分注ノズルの下降動作を再開させ、上記静電量検出機構が、検出した静電容量が上記閾値となったとき、上記液面検知部が液面を検知したと判断することを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   上記液体容器は蓋を有し、上記蓋の内側部分は、上記液体容器の内部下側に突出したコーン形状であり、上記液体容器の材質はポリプロピレン製の撥水性および絶縁性の高い材料であることを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   上記制御部はメモリを有し、
   上記液体分注機構は、上記液体分注ノズルを上下方向に駆動するノズル上下駆動機構を有し、
   上記動作指令部は、上記液体分注機構の液体分注ノズルを上記液体容器内の液面に向けて下降動作するように上記ノズル上下駆動機構に指令し、上記液面検知部が液面を検知すると、上記ノズル上下駆動機構による液体分注ノズルの下降動作を停止させ、停止位置が正常か否かを上記正常異常判断部による判断させ、停止位置が正常と判断された場合には、上記液面検知部により液面を検知させ、液面が検知されたときは、上記液体分注ノズルを上記ノズル上下駆動機構により上方向に移動させ、上記ノズル位置判断部により判断された上記液体分注ノズルの停止位置に基づいて、ノズル下降量を演算し、上記液体容器内の液面高さを求め、液体残量を上記メモリに登録することを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項５に記載の自動分析装置において、
   上記動作指令部は、上記液体分注ノズルを上記液体容器内の液面に向けて下降動作するように上記ノズル上下駆動機構に指令した後、上記ノズル位置判断部が、上記液体分注ノズルが上記液体容器の高さまで下降した判断すると、上記液体分注ノズルの下降動作を停止させ、上記静電容量検出機構により検出された静電容量値と予め定めた静電容量値とを加算して、閾値として上記メモリに格納し、上記液体分注ノズルの下降動作を再開させ、上記静電量検出機構が、検出した静電容量が上記閾値となったとき、上記液面検知部が液面を検知したと判断することを特徴とする自動分析装置。
7. 自動分析装置における液体の分注方法において、
   試薬または試料である液体を吸引して吐出する液体分注ノズルを、液体を収容する液体容器に向けて下降動作させ、
   上記液体分注ノズルの位置をノズル位置判断部により判断するとともに、上記液体分注ノズルの静電容量値を検出し、
   検出した上記静電容量値に基づいて、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したと判断したときに、上記液体分注ノズルの下降動作を停止し、
   上記液体分注ノズルの位置が上記液体容器の高さであるときに、検出した上記静電容量値が、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したことを示していないときは、上記液体分注ノズルにより上記液体容器内の液体を吸引させ、
   上記液体分注ノズルの静電容量値を検出するとともに、上記液体分注ノズル内の圧力を検出し、
   検出した上記液体分注ノズルの静電容量値が、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に接触していることを示し、かつ、検出した上記液体分注ノズル内の圧力が、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に接触していることを示しているときは、上記液体分注ノズルを上方向に移動させることを特徴とする自動分析装置における液体分注方法。
8. 自動分析装置における液体の分注方法において、
   試薬または試料である液体を吸引して吐出する液体分注ノズルを、液体を収容する液体容器に向けて下降動作させ、
   上記液体分注ノズルの位置をノズル位置判断部により判断するとともに、上記液体分注ノズルの静電容量値を検出し、
   検出した上記静電容量値に基づいて、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したと判断したときに、上記液体分注ノズルの下降動作を停止し、
   上記液体分注ノズルの下降動作を停止した位置と、上記ノズル位置判断部により判断された上記液体分注ノズルの位置とを比較し、上記停止した位置が上記液体容器の高さより下方であるか否かを判断し、
   上記停止した位置が上記液体容器の高さより下方であると判断したときは、上記液体分注ノズルの静電容量値を検出し、検出した静電容量値に基づいて、上記液体分注ノズルが上記液体の液面に到達したと判断したときは、上記液体分注ノズルを上記ノズル上下駆動機構により上方向に移動させ、上記ノズル位置判断部により判断されたノズル位置に基づいて、ノズル下降量を演算し、上記液体容器内の液面高さを求め、液体残量をメモリに登録することを特徴とする自動分析装置における液体分注方法。

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