JP6941741B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動分析装置に関する。

自動分析装置において、分析項目の増大や患者負担軽減のため、検体（試料）を微量化する要求が高まっている。このため、分析に使用されず検体容器に残留する検体量（デッドボリューム）を少なくすべく、検体容器の小径化が進められている。小径化した検体容器に対して適切な分注を行うため、検体容器の停止位置と分注位置の適切な位置合わせが求められる。ここで、分注チップの下端部の画像に基づいて、分注チップの下端部とホルダ中心位置とのずれを検出する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開平１１−２８７８１２号公報

特許文献１によれば、分注チップを下方から撮像しているため、該チップに付着した液体が下に落ち、撮像機構が汚染する、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、撮像機構を汚染することなく、正確な分注位置制御を行う自動分析装置を提供することにある。

本発明の一態様の自動分析装置は、分注用のチップを保持するために該チップを貫通する穴を有するバッファと、チップが先端に取り付けられる分注用のプローブと、チップを撮像する撮像部と、穴を貫通することによりバッファに保持されているチップにプローブを押し付けることにより、チップをプローブに装着するよう制御するよう制御する制御部と、を備え、撮像部はチップを重力方向上側から下側に向けて撮像するように配置される。

本発明によれば、撮像機構を汚染することなく、正確な分注位置制御を行う自動分析装置を提供することができる。

自動分析装置の全体図。 分注位置制御のフロー図。 撮像部においてチップの一端を測定する様子を示す図。 チップを上から撮像した場合の画像を示す図。 位置ずれの補正方法を示す図。 チップの成型状態が曲がっている様子を示す図。 撮像部が鏡を介してチップを真上から撮像する様子を示す図。 撮像部が鏡を介してチップを真下から撮像する様子を示す図。 撮像部がチップの下方側面を撮像する様子を示す図。 撮像部がチップの斜め下方から撮像する様子を示す図。 撮像部が鏡を介してチップを斜め下方から撮像する様子を示す図。 チップの２つの側面位置と先端部の交点の関係を示す図。

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

図１は、自動分析装置の全体図である。自動分析装置は、検体容器１２４を載置する検体ラック１０１、検体容器１２４を挟持する容器挟持装置１２３、試薬入りの試薬容器１０２を複数保持する試薬保持部１０３、反応容器１０８や検体分注用の使い捨てチップ１０９（以下、チップ）を格納するマガジン（格納箱）１１０、複数の反応容器１０８を収納し該反応容器１０８内の検体及び試薬の反応を促進する反応部（インキュベータ）１１１、反応容器１０８を廃棄する容器廃棄部１１２、チップ１０９を廃棄するチップ廃棄部１１５、磁気分離機構１３０、検出部１２０、検出部１２０に搬送された反応容器１０８に対し試薬を吐出する試薬吐出部１２１、試薬容器１０２の蓋の開閉を行う容器蓋開閉部１０４、搬送されてきた検体ラック１０１から検体プローブ６０１を用いて検体の分取・分注を行う検体分注部１０５、試薬容器１０２から試薬プローブを用いて試薬の分取・分注を行う試薬分注部１０６、磁性粒子攪拌部１０７、検体分注のためにチップ１０９を一時保管するバッファ１１３、反応容器１０８を反応部１１１やバッファ１１３へ搬送する第１搬送機構１１４、バッファ１１３に近接して配置され検体分注部１０５を撮像する撮像部１２２、及び、反応容器１０８を反応部１１１と磁気分離機構１３０、検出部１２０、容器廃棄部１１２等の間で搬送する第２搬送機構１１７を備える。

磁気分離機構１３０は、磁気分離器１１６、不純物吸引部１１８、及び、洗浄液吐出部１１９を備える。不純物吸引部１１８は磁気分離器１１６に搬送された反応容器１０８内の不純物を含む液体を吸引し、洗浄液吐出部１１９は該反応容器１０８内へ洗浄液を吐出する。

尚、検体ラック１０１の搬送方法としては、検体ラック１０１をベルト上に設置して該ベルトにより搬送する方法、検体ラック１０１自身が回転して容器を搬送するディスクを用いる方法、搬送装置が検体を設置して回転により検体を搬送するディスクを用いる方法、検体ラック１０１を掴み動作や持ち上げ動作により移動させる方法等がある。

次に、自動分析装置の動作を説明する。まず、第１搬送機構１１４は、反応容器１０８をマガジン１１０から反応部１１１上へ搬送すると共に、チップ１０９をバッファ１１３へ搬送する。反応部１１１は回転し、搬送された反応容器１０８を試薬分注位置まで移動する。そして、試薬分注部１０６は、試薬保持部１０３から反応部１１１上の反応容器１０８に対して試薬を分注する。

再び反応部１１１は回転し、反応容器１０８を検体分注位置まで移動する。バッファ１１３のチップ１０９は、検体分注部１０５の上下動作により検体プローブ６０１へ装着される。検体分注部１０５は、検体ラック１０１上の検体容器１２４から検体を分取し、検体分注位置まで移動した反応容器１０８へ検体を分注する。分取の際、検体容器１２４は容器挟持装置１２３によって挟持される。使用されたチップ１０９は、検体分注部１０５の上下動作によって、検体分注部１０５から外され、チップ廃棄部１１５へ廃棄される。

検体と試薬の分注が終了した反応容器１０８は、反応部１１１で一定時間加温させた後、反応部１１１の回転により試薬分注位置まで移動される。次に、試薬分注部１０６は、試薬保持部１０３から磁性粒子を分取し、試薬分注位置にある反応容器１０８に分注する。更に、反応部１１１で一定時間加温された後、反応部１１１は回転し、第２搬送機構１１７は反応部１１１上の反応容器１０８を磁気分離器１１６へ搬送する。

磁気分離器１１６上では、反応容器１０８内の反応生成物を含んだ磁性成分と不純物を含む非磁性成分とが分離される。即ち、不純物吸引部１１８による吸引と洗浄液吐出部１１９による洗浄液の吐出を数回繰り返し、最終的に反応容器１０８内に反応生成物を含んだ磁性成分のみが残される。該反応容器１０８は、第２搬送機構１１７によって検出部１２０へ搬送される。その後、試薬吐出部１２１により検出のための試薬が反応容器１０８に対して吐出され、検出が行われる。検出が終了した反応容器１０８は、第２搬送機構１１７によって容器廃棄部１１５へ廃棄される。以後、前述した動作をその後の検体に対して繰り返す。

ここで、免疫自動分析装置では、キャリーオーバを防止し、分析性能を確保するためにチップ（消耗品）が用いられる。更なる分析の信頼性向上のためには各々の分析に用いられるチップ毎に、分注位置を制御することが望ましい。そこで、以下、チップを用いる免疫自動分析装置を一例として説明する。

図２は、分注位置制御のフロー図である。まず、撮像部１２２は、バッファ１１３に保持されているチップを撮像する（Ｓ２１）。撮像部１２２による測定は分析毎に実施してもよいし、その他のタイミングで実施してもよい。ここで、バッファ１１３とは、チップ１０９を保持するためにチップ１０９を貫通する穴を有する装着台である。次に、検体分注部１０５は、検体プローブ６０１をバッファ１１３のチップ１０９上方まで移動した後、下降動作により検体プローブ６０１をチップ１０９上端部の穴に挿入すると共に、バッファ１１３の内壁に押し付ける。これにより、チップ１０９は検体プローブ６０１に勘合する（Ｓ２２）。次に、撮像部１２２に接続される画像処理部３０１（補正部）は、取得画像に基づいて、チップ１０９の下端部（先端部）の中心位置と検体容器１２４の中心位置のずれ量を補正する（Ｓ２３）。次に、画像処理部３０１に接続される制御部３０２は、該ずれ量の補正値に基づいて、チップ１０９の下端部が検体容器１２４の中心位置の真上となるように、検体プローブ６０１の停止位置を制御する（Ｓ２４）。尚、チップ１０９と検体容器１２４中心位置との位置補正は検体プローブ６０１のみにより実施してもよいし、検体ラック１０１の搬送機構や容器挟持装置を組み合わせてもよい。そして、検体分注部１０５は、検体ラック１０１上の検体容器１２４から検体を分取する（Ｓ２５）。

ここで、チップ１０９の成型状態に問題がある場合（図６参照）、バラツキの要因の一つになり得るため、検体プローブ６０１とチップ１０９の正確な位置関係を検知する必要がある。一方、上述の通り、該位置関係を把握するためにチップ１０９を下方から撮像すると、撮像機構を汚染する、という課題が生じる。そこで、本実施例では、検体プローブ６０１とチップ１０９を勘合する前に、チップ１０９の真上に検体プローブ６０１が存在しない状態で、重力方向上側から下側に向かってチップ１０９を撮像する（図３参照）。

この方法は、検体プローブ６０１をチップ上端部の穴に挿入してバッファに押し付けた場合に、慣性によって、検体プローブ６０１の中心位置とチップ上端部の中心位置が一致することを利用している。即ち、検体プローブ６０１を撮像する必要はなく、チップ上端部の中心位置とチップ先端部の穴（以下、先端穴）の中心位置さえ分かればよい。

図４は、チップを上から撮像した場合の画像を示す図である。検体プローブ６０１を上側から撮像した画像では、検体プローブ６０１の中心位置と先端穴２０６の中心位置の比較を行うのは難しい。しかし、検体プローブ６０１が存在しない状態で、重力方向上側から下側に向けて撮像すると、チップ上端部の外周２０５と先端穴２０６は、各々の境界線が明確に映し出される（大きな円の中に小さな円が映し出される形となる）。こうして、外周２０５と先端穴２０６のずれ量を、検体プローブ６０１の中心位置と先端穴２０６の中心位置のずれ量とみなして補正値を取得することができる。

尚、汚染防止の観点だけを考慮すれば、この時点では、チップには液体が付着していないため、重力方向下側から上側に向かってチップ１０９を撮像することも考えられる。但し、上述の画像の明確性の観点や、自動分析装置におけるスペース確保の観点を考慮すると、チップ１０９の上方からの撮像が望ましい。

検体を分取した検体プローブ６０１は検体分注位置まで移動し、反応容器１０８へと分注する。この際の検体プローブ６０１と反応容器１０８の位置補正も、検体プローブ１０６と検体容器１２４の位置補正と同様である。検体分注部１０５は、反応容器１０８への分注が終了したチップ１０９をチップ廃棄部１１５上方へ移動し、上下動作により検体プローブ１０６からチップ１０９を外すことで、チップ１０９をチップ廃棄部１１５へ廃棄する。

図５は、位置ずれの補正方法を示す図である。検体分注部１０５により検体の吸引及び吐出が実施される各位置は、撮像部１２２による撮像結果に基づき、検体分注部１０５、又は、その他の機構により補正される。この補正は撮像部１２２によるチップ１０９の位置測定から得た情報を、単一又は複数の独立な自由度を持つ機構それぞれに補正値として与えることで実施される。

補正値を付与される機構が、特定の位置方向にしか自由度を持たない場合には、位置補正は機構の自由度方向にしか実施できない。一方、補正値が平面方向の複数の自由度を持つ場合には、その移動可能方向のそれぞれに補正値を与えることで、任意の平面上の位置にチップ先端位置を制御できる。また、補正値を異なる自由度を持つ複数の機構に分割して与えることでチップの先端位置を制御してもよい。

例えば、検体分注位置において、ｘ軸方向の自由度を持つ検体ラック搬送機構と、ｙ軸方向の自由度を持つ容器挟持装置と、回転方向の自由度を持つ検体分注部が存在する。チップ先端位置における補正量が各種機構の駆動量に比べて十分小さい場合には、検体分注位置において検体分注部はｘ軸方向の自由度を持つとみなすことができる。即ち、容器挟持装置にｙ軸方向の補正値を与え、検体ラック搬送機構と検体分注部にｘ軸方向の補正値を付与することで、チップ先端位置を適切な分注位置に制御できる。こうして、チップ１０９の成型状態が曲がっている場合（図６参照）にも、機構に補正値を付与することで検体分注の信頼性を向上することができる。

以下、配置のバリエーションを示す。図７は撮像部が鏡２０４を介してチップを真上から撮像する様子を示す図、図８は撮像部が鏡２０４を介してチップを真下から撮像する様子を示す図、図９は撮像部がチップの下方側面を撮像する様子を示す図、図１０は撮像部がチップの斜め下方から撮像する様子を示す図、図１１は撮像部が鏡２０４を介してチップを斜め下方から撮像する様子を示す図、である。自動分析装置のレイアウトに合わせて適切な配置を選択すればよい。尚、汚染防止の観点からは、鏡を介して下側から撮像することもできるため、図８〜１１ではそのような形態を示しているが、上記の通り、上側から撮像するのが望ましい。

又、補正値の取得のためには、撮像部１２２を複数設置し、検体分注部１０５又はチップ１０９を多方向から撮影することが望ましいが、撮像部１２２を一つのみ設置し、一次元の補正値のみを取得してもよい。又、撮像部１２２により検体分注部１０５とチップ１０９を直接撮影すると共に、鏡を設置し、鏡に写った像を撮影することにより補正値の取得に用いてもよい。これらの撮像部１２２による撮影は検体分注部１０５の移動中に実施してもよいし、検体分注部１０５が停止中に実施してもよい。

また、図示していないが、チップの下方側面を、センサを用いて測定してもよい。例えば、センサはステータスが切り替わるように設置され、検体分注部１０５の移動により、センサの検知結果が有となる位置と、検体分注部１０５を更に移動させた際に検知結果が有から無に切り替わる位置とを記憶し、その中央値を先端位置として定義し、補正値として使用してもよい。尚、センサとは、ある一定領域内において物質の存在の有無を判定するものであり、その種別や検出方法は限定されない。例えば、反射型や透過型の光電センサや超音波の反射を利用したもの、接触の有無により検知を実施するものでもよい。

画像解析処理は、撮像したチップ１０９の先端形状から先端位置を導出してもよいし、画像の色の分布や輝度の分布から先端位置を導出してもよい。例えば、図１２に示すようにチップ１０９の２つの側面位置と先端部の交点１２０１の中心位置を先端位置として導出してもよい。

上記実施例では、免疫分析装置を例として説明したが、生化学自動分析装置、臨床検査に用いる質量分析装置や血液の凝固時間を測定する凝固分析装置、これらの複合システム、又は、これらを応用した自動分析システムにも適用可能である。例えば、生化学自動分析装置のようにチップを用いない場合でも、分注機構は日々のメンテナンスにより、分注機構の先端位置が変化する可能性がある。よって、チップを用いない場合は、「チップ」を「分注プローブ」と置き換えて、本実施例を適用すればよい。

１０１：検体ラック、１０２：試薬容器、１０３：試薬保持部、１０４：容器蓋開閉機構、１０５：検体分注部、１０６：試薬分注部、１０７：磁性粒子攪拌機構、１０８：反応容器、１０９：チップ、１１０：格納箱、１１１：反応部、１１２：容器廃棄部、１１３：バッファ、１１４：第２搬送機構、１１５：チップ廃棄部、１１６：磁気分離器、１１７：第１搬送機構、１１８：不純物吸引機構、１１９：洗浄液吐出機構、１２０：検出部、１２１：試薬吐出機構、１２２：撮像部、１２３：容器挟持装置、１２４：検体容器

Claims (12)

1. 分注用のチップを複数格納するマガジンと、
   分注用のプローブと、
   前記プローブの先端に前記チップを装着するための装着台であり、該チップを保持するために該チップを貫通する第１穴を有するバッファと、
   前記チップを撮像する撮像部と、
   前記第１穴を貫通することにより前記バッファに保持されているチップに前記プローブを押し付けることにより、前記チップを前記プローブに装着するよう制御する制御部と、を備え、
   前記撮像部は、前記チップを重力方向上側から下側に向けて撮像するように配置され、
   前記チップの上端部の外周と該チップの先端穴のずれ量を、前記プローブの中心位置と該先端穴の中心位置のずれ量とみなせるように構成されている、自動分析装置。
2. 前記撮像部は、前記プローブが前記チップの真上に移動する前に、前記チップを撮像する、請求項１記載の自動分析装置。
3. 前記撮像部は、前記チップの真上に前記プローブが存在しない状態で、前記チップを撮像する、請求項１記載の自動分析装置。
4. 前記バッファの重力方向上側に鏡を備え、
   前記撮像部は、前記鏡を介して、前記チップを重力方向上側から下側に向けて撮像する、請求項１記載の自動分析装置。
5. 前記撮像部が撮像した画像に基づいて、前記チップと検体分注位置のずれを補正する補正部を備える、請求項１記載の自動分析装置。
6. 検体が収容された検体容器を所定位置まで搬送する搬送部を備え、
   前記プローブは、前記所定位置に搬送された検体容器から検体を吸引し、
   前記補正部は、前記搬送部に、該搬送部の搬送方向の補正値を付与する、請求項５記載の自動分析装置。
7. 前記プローブが前記検体容器から検体を吸引する場合に該検体容器を挟持する容器挟持装置を更に備え、
   前記搬送部は、水平面上のＸ軸方向に沿って移動し、
   前記容器挟持装置は、前記水平面上であり前記Ｘ軸方向と垂直なＹ軸方向に沿って前記検体容器を挟持し、
   前記補正部は、前記搬送部に前記Ｘ軸方向の補正値を付与し、前記容器挟持装置に前記Ｙ軸方向の補正値を付与する、請求項６記載の自動分析装置。
8. 前記プローブは、前記所定位置近傍の微小な領域において前記Ｘ軸方向に沿って移動するとみなせるように制御され、
   前記補正部は、前記プローブに前記Ｘ軸方向の補正値を付与する、請求項７記載の自動分析装置。
9. 分注用のチップを保持するために該チップを貫通する穴を有するバッファと、
   前記チップが先端に取り付けられる分注用のプローブと、
   前記チップを重力方向上側から下側に向けて撮像するように配置される撮像部と、
   前記穴を貫通することにより前記バッファに保持されているチップに前記プローブを押し付けることにより、前記チップを前記プローブに装着するよう制御する制御部と、
   前記撮像部が撮像した画像に基づいて、前記チップと検体分注位置のずれを補正する補正部と、を備える、自動分析装置。
10. 検体が収容された検体容器を所定位置まで搬送する搬送部を備え、
    前記プローブは、前記所定位置に搬送された検体容器から検体を吸引し、
    前記補正部は、前記搬送部に、該搬送部の搬送方向の補正値を付与する、請求項９記載の自動分析装置。
11. 前記プローブが前記検体容器から検体を吸引する場合に該検体容器を挟持する容器挟持装置を更に備え、
    前記搬送部は、水平面上のＸ軸方向に沿って移動し、
    前記容器挟持装置は、前記水平面上であり前記Ｘ軸方向と垂直なＹ軸方向に沿って前記検体容器を挟持し、
    前記補正部は、前記搬送部に前記Ｘ軸方向の補正値を付与し、前記容器挟持装置に前記Ｙ軸方向の補正値を付与する、請求項１０記載の自動分析装置。
12. 前記プローブは、前記所定位置近傍の微小な領域において前記Ｘ軸方向に沿って移動するとみなせるように制御され、
    前記補正部は、前記プローブに前記Ｘ軸方向の補正値を付与する、請求項１１記載の自動分析装置。

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