(57)【要約】【課題】  電極プローブの汚損による弊害を無くすこと。【解決手段】  実施形態によれば、自動分析装置は、第１電極および第２電極と、計測部と、計算部と、分析部とを備える。第１電極および第２電極は、試料を含む溶液を収容する非絶縁体の反応容器に接触して反応容器の位置を固定する。計測部は、第１電極、反応容器および第２電極を含む閉回路に電圧を印加して流れる電流の値を計測する。計算部は、計測された電流値に基づいて反応容器内の溶液の電気的特性を計算する。分析部は、計算された電気的特性に基づいて試料の化学的特性を分析する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を含む溶液を収容する非絶縁体の反応容器に接触して前記反応容器の位置を固定する第１電極および第２電極と、
前記第１電極、前記反応容器および前記第２電極を含む閉回路に電圧を印加して流れる電流の値を計測する計測部と、
前記計測された電流値に基づいて前記反応容器内の溶液の電気的特性を計算する計算部と、
前記計算された電気的特性に基づいて前記試料の化学的特性を分析する分析部とを具備する、自動分析装置。
【請求項２】
前記計算部は、前記溶液の抵抗値を計算し、
前記分析部は、前記計算された抵抗値に基づいて前記試料と試薬との反応状態を分析する、請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項３】
前記分析部は、前記計算された抵抗値に基づいて前記試料の凝固状態を分析する、請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項４】
さらに、前記電流値に基づいて前記反応容器の固定状態を判定する判定部を具備する、請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項５】
さらに、前記電流値に基づいて前記反応容器内の前記溶液の有無を判定する判定部を具備する、請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項６】
前記閉回路の途中に設けられ、前記反応容器を挟持するように前記第１電極および前記第２電極の少なくともいずれか一方を可動させる電磁石を備える、請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項７】
前記反応容器は導電性樹脂である、請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項８】
前記反応容器は、前記第１電極に接触する第１側面と、前記第２電極に接触する第２側面と、底面とを有し、
前記底面の導電性を、前記第１および第２側面よりも高くした、請求項１に記載の自動分析装置。
【請求項９】
前記計測部は、前記閉回路に交流電圧を印加する、請求項１に記載の自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医療用の自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動分析装置は、試料溶液を様々な手法で分析する。自動分析装置において用いられる分析手法としては、例えば試料と試薬との混合液の色調の変化を光学的に測定する手法が良く知られている。また、他の手法として、試料溶液の電気抵抗を測ることも有力な手法の一つであり（電気抵抗法）、この手法は主に血液の凝固反応を検査するのに用いられる。電気抵抗法では、凝固をもたらすフィブリノーゲンが析出するにつれ試料溶液の電気抵抗が変化するので、この変化を追跡すれば試料の状態を定量的に評価できる。
【０００３】
健康な人の血液は、おおよそ１０数秒程度で凝固する。対して、何らかの疾患を抱えていたり、血栓治療のため抗凝固剤を投与されていたりする人の血液は、凝固するまで２、３分程度かかる。甚だしい場合には凝固試薬と混合しても凝固しないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６７７４６７号公報
【特許文献２】特許第２８４５２４８号公報
【特許文献３】特許第３０９２３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気抵抗法は原理的にはシンプルなので、幅広く臨床応用される可能性がある。既存の自動分析装置は、電極プローブを試料溶液に浸して電圧を加え、流れた電流の値をモニタして電極間の電気抵抗を測定する。従って必然的に電極プローブが汚損されてしまい、測定のたびに電極プローブを洗浄しなくてはならない。洗浄が不十分だと試料間のキャリーオーバ（コンタミネーション）を生じ、検査結果に悪影響がもたらされる。
【０００６】
しかし、凝固した血液はゲル状になるので一旦付着すると簡単には落とせない。凝固検査用の反応容器が使い捨て（ディスポーザブル）であるのもこのような理由からである。電極プローブまでも使い捨てにするのはコストや装置構成などの観点から著しく不利であるし、ゲル化した試料による汚れを落とすことも難しい。このような問題を解決できる技術が要望されている。
【０００７】
目的は、電極プローブの汚損による弊害を無くした自動分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、自動分析装置は、第１電極および第２電極と、計測部と、計算部と、分析部とを備える。第１電極および第２電極は、試料を含む溶液を収容する非絶縁体の反応容器に接触して反応容器の位置を固定する。計測部は、第１電極、反応容器および第２電極を含む閉回路に電圧を印加して流れる電流の値を計測する。計算部は、計測された電流値に基づいて反応容器内の溶液の電気的特性を計算する。分析部は、計算された電気的特性に基づいて試料の化学的特性を分析する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る自動分析装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、計測部３の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、反応容器１００が計測部３にセットされた直後の状態を示す図である。
【図４】図４は、図３に示される状態からスイッチ６０がオンされた状態を示す図である。
【図５】図５は、図４に示される状態から反応容器１００に試料溶液が分注された状態を示す図である。
【図６】図６は、固定プレート３１，３２と試料溶液５０とが反応容器１００の壁面により常に隔てられることを説明するための図である。
【図７】図７は、既存の自動分析装置においてプローブが試料溶液に浸漬した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
血液凝固検査の多くは、例えば次の（１）〜（４）を目的として実施される。
【００１２】
（１）  手術前の止血機能の検査
これは、手術の際に出血が止まらないと困るので、手術の前に実施される検査である。
【００１３】
（２）  凝固因子を測る検査
これは、肝臓等の状態を示す健康バロメータを測るための検査である。
【００１４】
（３）  血栓を測る検査
これは、血管の詰りやすさの一因をなす線溶機能を測るための検査である。
【００１５】
（４）  血栓治療薬の効能確認
これは、例えば脳梗塞の既往歴のある患者に投与される血栓症治療薬の効果を測るための検査である。
【００１６】
凝固時間を計測するには、予め金属球を投入した反応管で血液と凝固試薬とを混合し、その金属球を電磁石等で振動させ、血液の凝固に伴って金属球の動きが鈍くなることを検知する手法がある（粘性の計測）。また、光の散乱や透過率が変化する状態を検知する手法がある（光学的特性の計測）。さらには、溶液の電気伝導度の変化を検知する方法がある（電気的特性の計測）。要するに、血液の凝固に伴って変化する何らかの物理量の時間的変化をトレースすることが、血液凝固検査の原理である。実施形態では、溶液の電気伝導度の変化を検知する技術について開示する。
【００１７】
ちなみに、血液の凝固時間を示す指標として、『出血時間』のほかに、肝臓機能によって止血時間が変化する『プロトロンビン時間（ＰＴ）』が知られている。プロトロンビンは血液凝固因子の一つであり、肝臓で産生される。患者の血漿に、組織トロンボプラスチンと塩化カルシウム混合液（カルシウムイオン）とを混入し、プロトロンビンが産出するまでの時間（血液の凝固時間）を計測すれば、肝機能の障害や異常を発見することができる。
【００１８】
プロトロンビン時間は、外因系・共通系の凝固機序を判定するスクリーニング検査に係わる指標として用いられ、その正常な基準値は約１０〜１２秒である。プロトロンビンの産生に１５秒以上がかかると何らかの肝機能障害（急性肝炎・肝硬変）の可能性が考えられる。心不全やビタミンＫ欠乏症のような血液凝固の障害によってもプロトロンビン時間は長くなる。さらに、脳梗塞や心疾患、高血圧の治療薬である抗凝固剤はビタミンＫの合成を阻害するので、これを服用している患者はプロトロンビン時間が長くなりやすい。
【００１９】
図１は、実施形態に係る自動分析装置の一例を示す図である。この自動分析装置は、計測部３、サンプルディスク８および試薬ラック１０を備える。また、試料溶液を収容（contain）可能な反応容器（cuvette）１００が、空の状態で反応容器装填ボックス１にあらかじめ複数、配列されている。
【００２０】
ここで、反応容器１００は非絶縁体である。つまりガラスなどの絶縁体ではないとする。しかし金属ほどの導電性は必要ない。つまり、反応容器１００は、収容する試料溶液と同程度の導電性を示す材料であればよい。好ましくは導電性樹脂であるとする。例えば炭素粉末を混入することで、樹脂材料に導電性を持たせることは容易である。ディスポーザブルな反応容器１００の製造工程で炭素粉末を混入すれば、簡単に非絶縁体の反応容器を得ることができる。なお導電性樹脂の多くは不透明であるが、電気抵抗法による測定の際には反応容器１００の透明度は特に問われない。
【００２１】
計測部３は、反応容器装填ボックス１から機構アームなどで移送された反応容器１００を一つずつ保持し、その位置を安定的に固定する。
【００２２】
サンプルディスク８は計測部３に隣接し、回転機構により回転駆動される。サンプルディスク８は、それぞれサンプル容器を保持可能なホルダ５を複数備える。計測部３とサンプルディスク８とからほぼ等距離の位置に、サンプル分注部６が配置される。サンプル分注部６は、旋回可能なサンプルプローブ７を有する。サンプルプローブ７はサンプル分注ポンプ１５に接続される。サンプルプローブ７は、サンプル分注ポンプ１５のポンプ作用によりサンプル容器から検体試料を吸引し、反応容器に分注する。
【００２３】
試薬ラック１０は計測部３に隣接し、試薬ディスク２２と、試薬ディスク２２を回転駆動する回転機構とを有する。試薬ディスク２２は、試薬容器（試薬ボトル）を保持可能なボトルホルダ１１を複数備える。試薬は、測定対象項目に特有の化学反応を起こすために、項目ごとに用意される。試薬はそれぞれ専用の試薬ボトルに入れられ、必要に応じて保冷機構（図示せず）により保冷される。
【００２４】
計測部３と試薬ディスク２２とからほぼ等距離の位置に、試薬分注部１２が配置される。試薬分注部１２は、旋回可能な試薬プローブ２３を有する。試薬プローブ２３は試薬分注ポンプ１７に接続される。試薬プローブ２３は試薬分注ポンプ１７のポンプ作用により試薬ボトルから試薬を吸引し、反応容器１００に分注する。検体試料と試薬との混合物は、必要に応じて、撹拌部１４により反応容器内で攪拌されて試料溶液となる。
【００２５】
コントローラ１８は、計測部３、サンプルディスク８の回転機構、試薬ラック１０の回転機構、サンプル分注ポンプ１５、試薬分注ポンプ１７および撹拌部１４を制御して、自動分析に係わる一連の手順を実行する。表示部２０は、各種の数値データやメッセージデータを表示する。操作部２１は、検査モードの設定などの様々な指令等を入力するために設けられる。
【００２６】
図２は、計測部３の一例を示す模式図である。図２において、一対の固定プレート３１，３２が、反応容器１００の幅よりも広い間隔で対向配置される。固定プレート３１は電源３００の正極に接続され、第１電極として機能する。固定プレート３２は電源３００の負極に接続され、第２電極として機能する。さらに電源３００の負極と固定プレート３２との間に、スイッチ６０およびアンペアメータ２００が直接に接続される。
【００２７】
固定プレート３１，３２はいずれも導電性の高い金属などの材料で形成され、その一部が、電源３００から延びる電線を巻いたコイルに挿入される。スイッチ６０がオンされると回路が閉じ、固定プレート３１，３２は電磁石として機能して互いに近づく方向に移動する。スイッチ６０がオフされると、固定プレート３１，３２はバネ機構（図示せず）などによる反力で元の位置に戻る。
【００２８】
さらに、固定プレート３１，３２は、過電流を制限するための負荷抵抗４０を介して接続される。負荷抵抗４０の抵抗値をＲ１とする。なお抵抗値Ｒ１は、負荷抵抗４０の抵抗値と、コイルを含む電線の抵抗値との合成値としてもよい。
【００２９】
図３〜図５は、反応容器１００が計測部３にセットされてからの状態を時系列的に示す図である。反応容器１００は、反応容器装填ボックス１から機構アーム等により１本ずつ取り出され、図３に示されるように開いた状態の固定プレート３１，３２の間にまで運ばれる。固定プレート３１，３２の間に反応容器１００がセットされると、スイッチ６０がオンされる。
【００３０】
図４に示されるように、スイッチ６０がオンされると固定プレート３１，３２が電磁石となって互いに引き合い、その間の反応容器１００に接触する。反応容器１００が正常にセットされていれば、反応容器１００は閉じた固定プレート３１，３２に挟み込まれてしっかりと位置固定される。このとき、固定プレート３１，３２と反応容器１００は、検査ごとに一定の面積で接する。
【００３１】
反応容器１００は導電性なので、固定プレート３１、反応容器１００および固定プレート３２を含む閉回路が形成される。電流は、電磁石回路としてのＲ１に流れると共に、固定プレート３１，３２にも流れ、さらに反応容器１００の底部と側面（壁面）にも流れる。反応容器１００の側面よりも底面が十分に厚ければ、底面の導電性は、固定プレート３１，３２に接触する側面よりも十分に高くなり、従って電流の多くは底面を流れることになる。
【００３２】
空の反応容器１００の抵抗値をＲ２とすると、負荷抵抗４０の抵抗値Ｒ１との並列合成抵抗が形成される。電源３００の電圧をＥ［Ｖ］とすると、アンペアメータ２００はＩ＝Ｅ・（Ｒ１・Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）［Ａ］の電流値Ｉを計測する。この電流値Ｉはコントローラ１８（図１）に通知される。
【００３３】
コントローラ１８は、アンペアメータ２００から通知された電流値に基づいて反応容器１００の固定状態を判定する、判定部としても機能する。
【００３４】
反応容器１００が空の状態での電流値Ｉは、反応容器１００がセットされるごとに一定値になることを期待される。反応容器１００が正しくセットされ固定された状態では固定プレート３１，３２と反応容器１００との接触面積が一定になると期待されるからである。仮に想定よりも電流値が小さければ、固定プレート３１，３２と反応容器１００とが正しく接触しておらず、位置ずれを起こしていたり、異物が挟まっていたりなどの状況が考えられる。電流そのものが検知されなければ、回路自体に異常の生じていることがわかるので、故障したままで測定の開始されることを防止することができる。
【００３５】
このようにコントローラ１８は、図４に示される状態での電流値Ｉに基づいて反応容器１００の固定状態を判定する。回路に異常がなく、反応容器１００も正しくセットされたと判定されると、反応容器１００に被検試料が投入される。
【００３６】
図５に示されるように、図４の状態に続いて反応容器１００に被検試料と試薬が分注され、混合された試料溶液５０が生成される。この状態に至ると試料溶液５０の抵抗値Ｒ３が新たに閉回路に加わり、全体としてＲ１、Ｒ２およびＲ３の並列合成抵抗が電圧Ｅにかかるようになる。図５においては、図４の状態よりも抵抗値が下がり、Ｉ＝Ｅ・（Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）［Ａ］の電流値Ｉが計測される。
【００３７】
コントローラ１８は、アンペアメータ２００から取得した電流値Ｉの変化をキャッチし、試料溶液５０の存在を知る。凝固反応が進むにつれて抵抗値Ｒ３が変化するので、電流値Ｉも変化する。アンペアメータ２００は反応の開始からの時間経過とともに繰り返し電流値Ｉをモニタし、その値をコントローラ１８に出力する。
【００３８】
計算部としてのコントローラ１８は、電流値Ｉに基づいて反応容器１００内の試料溶液５０の抵抗値Ｒ３を計算する。さらに、分析部としてのコントローラ１８は、計算された抵抗値Ｒ３に基づいて試料溶液の凝固特性を分析する。つまりコントローラ１８は、モニタされた電流値Ｉの変化の状態や変化点を判定し、その測定内容に応じた判断ロジックに基づいて分析結果を得る。例えば、電流の変化が急から暖になった時点を血液凝固時間と判断することができる。
【００３９】
スイッチ６０をオフすると、固定プレート３１，３２が反応容器壁から離れる。
【００４０】
反応容器１００の有無は、専用の位置検出センサを設けてもよいが、部品点数が増えるし、センサの設置場所も確保しなければならない。配線や回路も別途必要となる。これに対し上記構成であれば、元々、計測や反応容器１００の固定に必要なユニットの機能を流用することによって新たに増設する部品点数を減らすことができ、コスト低減やスペースの確保に有利となる。仮にセンサを設けるのであれば、チェック判定の精度を向上させるメリットを得られる。どちらを選ぶかは、装置の仕様に応じて適宜決めればよい。
【００４１】
以上説明したようにこの実施形態では、検査対象の試料溶液を電気抵抗法で分析する自動分析装置において、導電性樹脂の反応容器１００を使用する。この反応容器１００を固定プレート３１，３２で挟んで固定し、その状態で流れる電流を測定して電気抵抗値を求める。固定プレート３１，３２に接触する反応容器１００の側面厚みと底面厚みとの間に特有の関係を持たせて、正常時には一定の抵抗値を得られるようにする。この抵抗値の測定値に基づいて反応容器１００の固定状態や計測部３の状態、試料溶液５０の有無を判定する。さらに、この状態から試料溶液５０を反応容器１００に分注し、全体での抵抗値の変化をモニタすることで凝固反応の反応状態を判定するようにした。
【００４２】
このような構成であるから、固定プレート３１，３２が、固定装置と電極プローブとしての役割との両方を兼ねることになる。これにより双方を別々に設けるよりも構成要素を格段に少なくして、省サイズ化かつ構成の簡易化を促すことができる。
【００４３】
図６に示されるように、しかも一連の検査の過程において、電極プローブ（固定プレート３１，３２）が試料溶液５０に接触することがない。図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、固定プレート３１，３２と試料溶液５０とは反応容器１００の壁面により常に隔てられているからである。従って電極プローブが汚損することなく、洗浄する必要もなくなるので構成の更なる簡易化はもとより、コンタミネーションの防止など、数々の計り知れないメリットを得ることができる。
【００４４】
しかも反応容器１００は導電性を有し、交換されるので、電流値および抵抗値の測定精度が劣化することもない。このように、計測部３の動作確認、反応容器１００のセット状態の確認、試料溶液の有無の確認、および凝固状態の計測・分析を、アンペアメータ２００を用いた共通の計測回路でまとめて実施することが可能になる。
【００４５】
図７に示されるように既存の自動分析装置は、容器４００内の試料溶液に電極プローブを浸漬する必要があった。このため凝固反応試験を実施すると、ゲル状になった試料が電極プローブに付着してしまい、汚損した電極プローブの汚れを落とすことが非常に難しい。
【００４６】
これに対し実施形態によれば、電極プローブは汚れない。そもそも電極が試料溶液内に入ることがないので、洗浄も不要で、サンプル間のキャリーオーバの恐れもない。プローブを上下左右に動かすアームも不要になる。さらには、電流値のモニタを試薬の分注直後から開始することが容易になり、急激に進む反応にも十分に追従することが可能になる。
【００４７】
これらのことから実施形態によれば、電極プローブの汚損による弊害を無くすことが可能になる。そればかりか、装置構成の簡易化をはじめとする数多くのメリットも同時に得ることが可能になる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば説明を簡単にするために、実施形態では電源３００として直流電源を想定した。これに代えて、交流電源を用いることも可能である。このようにすれば試料溶液の電気分解の可能性を排除できる。ただし、電磁石の磁場の消失を防止するための機構を別途要する。また、抵抗値としてインピーダンスを計測する必要がある。
【００４９】
反応容器１００に印加される交流電圧を振動に変換して、例えば試料溶液５０を攪拌することが可能である。このようにすれば撹拌部１４を省略して構成の簡素化を促すことが可能である。
【００５０】
また、反応容器１００を固定プレート３１，３２で挟み込んで固定するようにした。これに代えて固定プレート３１，３２のいずれか一方だけを動かし、固定された壁に反応容器１００を押し付けるようにして反応容器１００を固定しても良い。
【００５１】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１…反応容器装填ボックス、３…計測部、５…ホルダ、６…サンプル分注部、７…サンプルプローブ、８…サンプルディスク、１０…試薬ラック、１１…ボトルホルダ、１２…試薬分注部、１４…撹拌部、１５…サンプル分注ポンプ、１７…試薬分注ポンプ、１８…コントローラ、２０…表示部、２１…操作部、２２…試薬ディスク、２３…試薬プローブ、３１…固定プレート、３２…固定プレート、４０…負荷抵抗、５０…試料溶液、６０…スイッチ、１００…反応容器、２００…アンペアメータ、３００…電源、４００…容器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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