JP5260267B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液や尿などの生体試料を分析する自動分析装置に係り、特に検体中の目的成分を分析するための、検体サンプリング，試薬の添加，攪拌，インキュベーション，電気信号の計測などの一連の動作からなる測定シーケンスをもち、かつ前記測定シーケンスの開始タイミングを一定時間ずつずらし離散的に開始することにより複数の検査項目を逐次並行して分析する自動分析装置に関するものである。

血液や尿などの生体試料を試薬を用いて分析する装置においては、検体中の目的成分を分析するための、検体サンプリング，試薬の添加，攪拌，インキュベーション，電気信号の計測などの一連の動作からなる測定シーケンスをもち、かつ前記測定シーケンスの開始タイミングを一定時間ずつずらし離散的に開始することにより複数の検査項目を逐次並行して分析するのが一般的である。このような自動分析装置の一例を特許文献１に示す。

このシーケンスは自動分析装置の機種毎に通常一種類である。また、従来より試薬の添加タイミングや反応に要する時間（インキュベーション時間）の異なる複数の項目を測定する技術もあるが、これも試薬添加タイミングの数を最大数分，反応時間も最大時間分確保しておき、必要に応じて一部分省略する方式であるため、基本的には同一パターンの測定シーケンスを繰り返すものであった。したがって、これまで異なるパターンの測定シーケンスを一台の自動分析装置で実現する手段はなかった。

特開平５−１６４７６３号公報

近年、血液や尿などを分析する試薬の進歩とともに、各種健康診断や、緊急検査の多様化が進んでいる。このため、目的成分を分析するための測定シーケンスも複数開発されてきている。しかし、従来の自動分析装置は、原則として装置の機種ごとに一種類の測定シーケンスにしか対応していないため、異なる測定シーケンスの分析を行うためには別の装置を準備しなくてはならず、検査室の高コスト化、および装置の占有スペースの増大などの問題が発生する。

また、従来の分析装置は、一種類の測定シーケンスを繰り返し実行することにより、処理能力の最大化を狙っているため機構設備の配置の最適化を図っているのが通常である。このため、一台の分析装置で異なるシーケンスを逐次並行して動作させようとすると機構設備の重複使用や動作干渉が発生する。

逆に機構設備の重複使用や動作干渉の発生を避けるためには、一つの測定シーケンスが完全に終了してから他の測定シーケンスを開始する方式にすればよいが、この方式では装置の分析処理能力（スループット）が激減するため実用にならない。

本発明が解決しようとする課題は、一つの自動分析装置で異なる測定シーケンスを複数動作させることを可能とし、かつ機構設備の重複使用や動作干渉をさけるチェック機能を持ち、さらにこれらの機構設備に反応容器を搬送させるための搬送機構の動作方式を複数もたせ、必要に応じて切替えることによりスループットの低下を最小限に抑えた自動分析装置を提供することを目的としたものである。

一般的な自動分析装置では、反応容器搬送機構の回転動作，検体ピペッティング機構のサンプリング動作，攪拌機構の攪拌動作などの各機構設備の動作の組合せにより一種類の反応シーケンスを実行する。これを各機構毎の動作に着目すると一種類の固定の動作を繰り返しており、これらが組み合わさることにより、一種類の測定シーケンスが繰り返され、複数の検査が連続して実行されることになる。

本発明によって課題を解決する手段は、異なる測定シーケンスが必要な検査項目が発生した場合に、従来一種類に固定していた機構動作を変更するものである。

例えば円盤型の反応容器搬送機構をもち、反応容器をその円周上に設置するタイプの自動分析装置に適用できる。この場合、円盤型の反応容器搬送機構が回転することにより、その外側の適切な位置に固定された機構設備、例えば検体サンプリング機構や攪拌機構などの位置に反応容器を運ぶ。この回転動作は従来の自動分析装置では通常固定であり、この固定動作を繰り返すことにより複数の検査が連続して実行される。本発明では、異なる測定シーケンスで測定する項目が発生した場合のみその回転量や回転方向を通常と変えることにより、一台の装置で二種類以上の異なる測定シーケンスによる測定が実行可能となる。

ただし、自動分析装置は一種類の測定シーケンスを離散的に開始することを繰り返すことにより、処理能力の最大化を狙っているため機構設備の設置位置を最適な位置に固定している。このため異なる測定シーケンスが混在すると複数の検査項目間で、設備の使用が重複し、正しく分析できない恐れがある。これを解決するために、設備使用のチェック論理を搭載する。予定した測定シーケンスの開始前に設備使用のチェックを行い、重複が発生すると判断された場合には、その検査項目の測定開始を先送りすることにより、重複を避け、正しい分析が行える。

また、複数の検査項目依頼がある場合、設備の使用重複が発生しない項目を優先して開始させる論理を搭載することにより、効率的な分析を行うことができる。

従来の自動分析装置は、原則として装置の機種ごとに一種類の測定シーケンスにしか対応していないため、異なるシーケンスの分析を行うためには別の装置を準備しなくてはならず、検査室の高コスト化、および装置占有スペースの増大などの問題があった。

また、従来一台の分析装置で異なるシーケンスを並行して動作させようとすると、機構設備の重複使用や干渉が発生すために一つの測定シーケンスが完全に終了してから他の測定シーケンスを開始する必要があったが、この方式では分析処理能力（スループット）が激減するという問題があった。本発明によれば一台の自動分析装置で、異なる測定シーケンスを複数動作させることが可能となり、検査室の低コスト化、および装置占有スペースの減少などの効果が期待できる。

また、機構設備の重複使用や干渉をさけるチェック機能を持つとともに、さらにこれらの機構設備に反応容器を搬送させるための搬送機構の動作方式を複数もたせ必要に応じて切替えることにより、スループットの低下を最小限に抑えた自動分析装置を提供することが可能となる。

さらに、自動分析装置の製造者にとってのメリットとして、従来一種類の測定シーケンスにしか対応していなかった自動分析装置に対し、本発明を適用すれば、少ない労力とコストで、複数の測定シーケンスを一台で実現可能な装置に改造できる効果がある。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明装置の一実施例である。図１において１−１は円盤型の反応容器搬送機構であり、その円周上に反応容器設置ポジション１−２が配置されている。

１−３は設置ポジションに実際に設置された反応容器である。反応容器設置機構が回転することにより、反応容器を分析に必要な各機構の位置に運ぶ。１−４は検体ピペッティング機構であり、１−９の検体容器から検体を吸引して反応容器に吐出する。１−５は第１試薬ピペッティング機構であり、１−１０の第１試薬容器から試薬を吸引して反応容器に吐出する。同様に１−６は第２試薬ピペッティング機構であり、１−１１の第２試薬容器から試薬を吸引して反応容器に吐出する。１−７は攪拌機構である。反応容器内の検体と試薬を攪拌する。１−１の反応容器搬送機構は一定温度に保たれているため、反応容器が反応容器搬送機構上に設置されている間、容器内の混合液は一定温度で化学反応が進む。このプロセスをインキュベーションと呼ぶ。反応液は規定の時間インキュベーションが行われた後、１−８の反応液吸引機構が吸引し、１−１２の検出器に送られる。検出器では、反応液の発光量や吸光度などを電気信号に変換し、それを計測することで目的成分の定量を行う。

以上の一連の測定シーケンスの例として、異なるの二種類のパターン，測定シーケンスＡ，測定シーケンスＢをそれぞれ、１−１３，１−１４に示した。本発明では、このような二種類以上の異なるパターンの測定シーケンスを一台の装置で実現するものである。それを説明するに先立ち、まず一種類の測定シーケンス（測定シーケンスＡ）で分析を進める例を図２に示した。

一つの検査項目を分析するために一つの測定シーケンスを実行する。分析に必要な機構設備は一つずつしかないので、図２に示すように各検査項目に対応した測定シーケンスの開始時間を一定時間ずつずらすことにより、分析効率の最大化を図っている。この測定シーケンスが具体的にどのように機構動作と対応しているかを図３を用いて説明する。

３−１は反応容器搬送機構、３−３は反応容器設置ポジションとポジション番号である。一つのポジションに一つの検査項目が割り当てられる。例えばある検査項目がポジション１に割り当てられるとポジション１に反応容器を設置することにより、測定シーケンスを開始する。３−２は、反応容器搬送機構の一定時間毎の回転量と回転方向を示す。３−２に示すように、反応容器搬送機構が一定時間ごとに左回りに１ポジションずつ回転することにより、順次、検体ピペッティング機構による検体サンプリング、第１試薬ピペッティング機構による第１試薬添加，第２試薬ピペッティング機構による第２試薬添加，攪拌機構による攪拌，反応液吸引機構による反応液の吸引と電気信号の測定の各分析プロセスを実行し、一つの測定シーケンスを実現する。以下、ポジション２，３，…を使用して対応する検査項目の分析を順次進めていく。一つの測定シーケンスが終了すると反応容器は廃棄され、そのポジションの新たな検査項目のためのポジションとして使用される。

３−９に複数の検査項目を連続的に分析した場合の、一定時間毎に各機構設備の位置に反応容器搬送機構のどの番号のポジションが停止するかを示したものである。この図に示すように、一定時間ごとに１ポジション左回りという一種類の動作パターンで連続分析を実現できる。

次に、本発明の目的である二種類以上の測定シーケンス（測定シーケンスＡ，Ｂ）で分析を進める例を図４に示した。この例では、測定シーケンスＡとＢという異なる二つのシーケンスが混在する場合を示した。

本発明では、反応容器搬送機構の動作を複数パターン用意し、適宜これらを使い分けることでこれを実現する。図５に具体例を示す。反応容器搬送機構の動作パターンとして、１ポジション左回りという動作に加え、１ポジション右回り，３ポジション左回りの三種類のパターンを用意しておく。

一種類の測定シーケンスのみで分析が続く場合は従来どおり１ポジション左回りで動作させ、異なる種類のシーケンスを共存する場合は動作パターンを１ポジション右回り，３ポジション左回りのような別のパターンに変更することで異なる種類のシーケンスの共存を実現する。

次に、種類の異なる測定シーケンスを混在させたとき、分析に必要な機構設備の重複使用や干渉を避ける方式について説明する。

複数の検査項目を並行に処理する場合でも測定シーケンスのパターンが一種類の場合には、図２に示したように各検査項目の機構設備の使用タイミングが一定時間ずつずれるので、使用タイミングの重複がなく効率よく分析が進む。しかし、異なる測定シーケンスが混在すると検査項目間の機構設備使用タイミングが重なる場合が発生し、機構の衝突や分析の停止などの恐れがある。これをさけるため、二種類の異なる測定シーケンスを混在させたとき、検査項目間で機構設備の重複使用や干渉が起こるかどうかをチェックし、重複や干渉が起きない時間までシーケンスの開始を先送りする論理を搭載する。図６にその論理をフローチャートで示す。

まず、新しい検査項目の依頼が発生した場合、６−１で測定開始予定時刻ｔを現在時刻とする。

次にステップ６−２で既に分析中の検査項目があるかをチェックする。もしなければステップ６−９に進み開始予定の測定シーケンスを即時開始する。もしあればステップ６−３に進み分析中の検査項目と検体ピペッティング機構の使用タイミングが重なるかをチェックし、重なる場合はステップ６−８に進み、重ならない場合はステップ６−４に進む。

ステップ６−４で分析中の検査項目と第１試薬ピペッティング機構の使用タイミングが重なるかをチェックし、重なる場合はステップ６−８に進み、重ならない場合はステップ６−５に進む。

ステップ６−５で分析中の検査項目と第２試薬ピペッティング機構の使用タイミングが重なるかをチェックし、重なる場合はステップ６−８に進み、重ならない場合はステップ６−６に進む。

ステップ６−６で分析中の検査項目と攪拌機構の使用タイミングが重なるかをチェックし、重なる場合はステップ６−８に進み、重ならない場合はステップ６−７に進む。

ステップ６−７で分析中の検査項目と反応液吸引機構の使用タイミングが重なるかをチェックし、重なる場合はステップ６−８に進み、重ならない場合はステップ６−９に進む。

ステップ６−８では、現在の開始予定時刻では機構設備使用タイミングが重なると見なし、測定開始予定時刻ｔをｔ＋１とし、測定シーケンスの開始を先送りし、ステップ６−２に戻る。

ステップ６−９では測定開始予定時刻ｔで測定シーケンスを開始する。

次に図６の論理を適用し、重複や干渉が起きない時間までシーケンスの開始を先送りした例を図７に示す。図７は、検査１，検査２の分析中に新たな検査３を時刻ｔ１から開始しようとしていることを示す。

予定通りｔ１から開始しようとすると７−１に示す時間帯、すなわち第２試薬添加，攪拌，電気信号測定の各プロセスのタイミングが重なるため、第２試薬ピペッティング機構，攪拌機構，反応液吸引機構の使用が重複する。このとき前記の論理を適用すると、検査３の測定開始をｔ１からｔ２に先送りすることで、機構の使用の重複を避けることができる。

さらにこれから測定しようとする検査が複数ある場合には、ある時刻ｔで測定できないものは先送りにし、測定できるものから先に測定する論理を搭載する。

図８は図６に示した重複や干渉が起きない時間までシーケンスの開始を先送りする論理に、他に分析予定のある検査項目があるかのチェックを追加したものである。ステップ８−１で他に分析予定のある検査項目があるかをチェックし、あればステップ８−２で検査項目を新たな開始測定シーケンスとして始めから重複チェックをやり直す。なければステップ８−３で最初に分析しようとしていた検査項目の測定開始予定時刻ｔをｔ＋１とし、シーケンスの開始を先送りする。この論理を適用にすると測定可能な検査項目から優先的に分析開始されるため、より効率的な装置運用ができるようになる。

本発明実施の一形態である円盤型の反応容器搬送機構の回転によって分析を進める自動分析装置とそれを用いた測定シーケンスの一例を示す説明図である。 同一の測定シーケンスを離散的に開始させることによって複数の検査項目を連続、かつ同時並行的に分析する例を示す説明図である。 本発明実施の一形態である円盤型の反応容器搬送機構の回転によって分析を進める自動分析装置とそれを用いて、一種類の測定シーケンスを連続的に実行し、複数の検査項目の分析を行う例を示す説明図である。 二種類の異なる測定シーケンスを混在を離散的に開始させることによって複数の検査項目を連続かつ同時並行的に分析する例を示す説明図である。 本発明実施の一形態である円盤型の反応容器搬送機構の回転によって分析を進める自動分析装置とそれを用いて、二種類の異なる測定シーケンスを連続的に実行し、複数の検査項目の分析を行う例を示す説明図である。 二種類の異なる測定シーケンスを混在させたとき、分析に必要な機構設備の重複使用や干渉を避け、シーケンスの開始を先送りする論理を示したフローチャートである。 図６に示した論理を適用することにより、分析に必要な機構設備の重複使用や干渉が発生しない時間までシーケンスの開始を先送りする例を示した説明図である。 異なる測定シーケンスを用いた項目を二種類以上測定する予定があるとき、分析に必要な機構設備の重複使用や干渉が発生しない項目を優先して開始させる論理を示したフローチャートである。

符号の説明

１−１，３−１，５−１ 反応容器搬送機構
１−２ 反応容器設置ポジション
１−３ 反応容器
１−４ 検体ピペッティング分注機構
１−５，３−５，５−５ 第１試薬ピペッティング機構
１−６，３−６，５−６ 第２試薬ピペッティング機構
１−７，３−７，５−７ 攪拌機構
１−８，３−８，５−８ 反応液吸引機構
１−９ 検体容器
１−１０ 第１試薬容器
１−１１ 第２試薬容器
１−１２ 検出器
１−１３ 測定シーケンスＡ
１−１４ 測定シーケンスＢ
３−２，５−２ 反応容器搬送機構の回転方向と回転ポジション数
３−３，５−３ 反応容器設置ポジションと番号
３−４，５−４ 検体ピペッティング機構
３−９，５−９ 単位時間毎に各機構設備の位置に停止する反応容器設置ポジションの番号を示した図
５−１０ 異なる種類のシーケンスを共存させるために反応容器搬送機構の動作制御を変更し、回転方向や回転量で動作させる時間帯
７−１ 異なる測定シーケンスが混在したとき機構設備の使用が重なるタイミング

Claims (5)

1. 複数の反応容器を円周上に保持し回転搬送する容器搬送機構を備え、
   前記反応容器内に収容された検体および試薬を反応させて検体中の目的成分を分析する自動分析装置であって、
   前記反応容器内の検体に対して検体分注プロセス，試薬分注プロセス，攪拌プロセス，インキュベーションプロセス，電気信号の計測プロセス、の少なくとも一つのプロセスを含む一連の動作からなる測定シーケンスをもつ複数の検査項目を並行して分析し、
   測定シーケンスの測定開始タイミングを一定時間ずつずらして離散的に開始させることにより、測定シーケンス中のプロセスが異なる第一の測定シーケンスおよび第二の測定シーケンスの少なくとも二種類をランダムな順序と組み合せで動作可能とし、
   前記各プロセスを実施する際の前記容器搬送機構の搬送制御方式を複数有することにより、前記第一および第二の測定シーケンスを混在させた状態で逐次並行的に実施し、
   前記第一の測定シーケンスおよび前記第二の測定シーケンス中の一部の区間に実施されるプロセスが同一である場合、同一ではない区間において一方の測定シーケンスの前記反応容器の搬送制御方式を他方とは異なる方式とすることでタイミングを合わせ、前記一部の区間での機構制御動作を一種類に統一することを特徴とする自動分析装置。
   
2. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記第一の測定シーケンスおよび前記第二の測定シーケンスは、異なる長さのインキュベーションプロセスを含むことを特徴とする自動分析装置。
   
3. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記一部の区間には少なくとも測定プロセスを含み、
   前記第一の測定シーケンスおよび前記第二の測定シーケンスが混在して実施される場合であっても、前記測定プロセスは順次連続的に実施することを特徴とする自動分析装置。
   
4. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記第一の測定シーケンス及び前記第二の測定シーケンスを含む測定シーケンスを実施する際に、各測定シーケンスで使用する各種機構の重複使用および動作干渉の有無をチェックするチェック機構を有することを特徴とする自動分析装置。
   
5. 請求項４記載の自動分析装置において、
   必要な機構設備の重複使用や動作干渉が発生する場合は、開始予定の測定シーケンスを先送りし、重複使用や動作干渉が発生しない測定シーケンスを優先して開始する制御手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。

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