(57)【要約】【課題】反応容器を用いた化学分析装置において、スループット数を増大し、かつ反応液量微量化に伴う反応容器小型化に好適な洗浄水，セルブランク水の吐出方式を提供する。【解決手段】洗浄水およびセルブランク水である吐出液を吐出する吐出ノズルを、反応容器壁面に向けて傾斜してあることで、吐出液を壁面に衝突して流下させることにより、セルブランク測定のノイズとなる気泡生成を防止しながら大流量で吐出し、スループット増大に寄与する。また、吐出ノズルを分析装置に固定することで反応容器との位置決めを容易にし、反応容器の小型化に寄与する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する複数の反応容器と、
該開口部を介してセルブランク水を吐出するノズルと、
を備えた自動分析装置において、
前記ノズルの吐出口は前記反応容器の側壁に向いており、かつ該吐出口から吐出されたセルブランク水は、該反応容器側壁に斜めに衝突した後、該側壁を伝わって流下することを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動分析装置において、
前記反応容器は中空の直方体であり、前記側壁は該反応容器上方から見て短辺，長辺を有し、前記ノズルの吐出口は短辺の側壁を向いていることを特徴とする自動分析装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動分析装置において、
前記ノズルは、自動分析装置の筺体に固定されていることを特徴とする自動分析装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の自動分析装置において、
前記複数の反応容器が円周上に相互の位置関係が固定されるように配置されており、中心を軸にして回転することにより一体で移動する反応ディスク機構を備え、前記円周上に反応容器中の廃液を吸引する廃液吸引機構と、反応容器中の液体の吸光度を測定する検出器が設けられており、
かつ前記廃液吸引機構と前記検出器の間に前記セルブランク水を吐出するノズルを備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の自動分析装置において、
前記セルブランク水の吐出液が衝突する反応容器側壁から吐出口までの長さをＷ、吐出が終わって液が完全に満たされたときの反応容器内の最終的な液面高さをＦ、反応容器底面からの前記吐出口の高さをＨ、吐出液が反応容器側面と衝突する点の反応容器底面からの高さをＳ、ノズル内径をＤ、ノズルの傾斜角度をθ、吐出流量をＱ、重力加速度をｇとしたときに、それらが、
【数１】
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を満たすことを特徴とする自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置に係り、特に洗浄することで繰り返し使用する反応容器を備えた自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応容器内で試料及び試薬を反応させ反応液を分析した後、反応容器を洗浄し再び試料及び試薬を反応容器内で反応させ分析する従来の化学分析装置として、例えば特許文献１に記載の化学分析装置が知られている。この装置は、試料及び試薬の混合−反応−測定にいたる基本サイクルが終了し、複数の反応容器を取り付けた移送機構が停止中に複数の洗浄用ノズルを取り付けたプレートが降下して反応容器内を洗浄し、一通りの工程の洗浄が終了するとプレートが上昇して、上記移送機構により反応容器の移送が行われて次の洗浄工程を繰り返す。
【０００３】
特許文献２には、反応容器が一列に配列された反応ライン上に洗浄器および吸光光度計が配置され、洗浄が終わった反応容器に一定容量の純水が供給されたのち、吸光光度計によってその反応容器の吸光度を測定することで、反応容器の汚れ，キズの有無などのチェック、あるいは吸光度の補正を行うための、所謂セルブランク値測定を行う自動分析装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６０３９８号公報
【特許文献２】特開平９−２９７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セルブランクの測定にあたっては、セルブランク水（純水などの透明な液体）中に気泡が存在しているとノイズとなり、吸光度のバックグランド値の誤差となる問題がある。従い、従来の自動分析装置では、セルブランク水を反応容器に吐出する場合は、気泡が生成しないよう、セルブランク水の吐出流量を小さくする、セルブランク水を吐出するためのノズルを反応容器の底面付近まで降下させるなどの対応を行っていた。しかし、これらの対応では、スループット数の低下が懸念される。
【０００６】
本発明の目的は、スループットを低下させることなく、安定したセルブランク測定が可能な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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明では、開口部を有する反応容器と、その開口部より反応容器洗浄水およびセルブランク水を吐出する細管と、セルブランク水の吸光度を測定する吸光光度計などの検出器と、前記洗浄水および測定が終わったセルブランク水である廃液を吸引する機構を備えた化学分析装置において、前記反応容器洗浄水あるいはセルブランク水である吐出液を前記反応容器壁面に斜めに衝突したのち前記反応容器壁面を伝わって流下することで解決される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スループットを低下させることなく、安定したセルブランク測定が可能な自動分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態における、化学分析装置全体の斜視概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態における、洗浄水およびセルブランク水吐出方式を説明する、反応容器を含む側方断面概略図である。
【図３】本発明の一実施の形態における、洗浄水およびセルブランク水吐出ノズルと反応容器の位置関係を説明する、反応容器を含む側方断面概略図である。
【図４】吐出液の流速と、吐出液が壁面に衝突したときに飛散する液滴の関係を実験的に求めたときの図。
【図５】従来例および本発明の一実施の形態における効果を説明するための、装置立上げ時の工程と、各工程に要する時間を示す概略図である。
【図６】洗浄水およびセルブランク水吐出方式を説明する、反応容器を含む側方断面概略図である。
【図７】本発明の一実施の形態における、洗浄水およびセルブランク水吐出方式を説明する、反応容器を含む正面断面概略図である。
【図８】本発明の一実施の形態における、洗浄水およびセルブランク水吐出方式を説明する、反応容器を含む側方断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
本化学分析装置は、図１に示すように、小型で矩形断面を有する反応容器１０１を格納する反応ディスク１０２，反応容器を一定温度に保つ恒温槽１５０サンプル容器１０４を収納するサンプルディスク１０３，試薬容器１０６を格納する試薬ディスク１０５，サンプル，試薬をそれぞれ反応容器１０１に分注するサンプル分注機構１０７，試薬分注機構１０８，反応容器１０１内のセルブランク値や反応液の反応過程及び反応後の吸光度などを測定する手段である検出器１１０，反応容器を洗浄する洗浄水吐出ノズル１２０，セルブランク水を吐出するセルブランク水吐出ノズル１３０，反応容器１０１から測定が終了した反応液やセルブランク水，反応容器の洗浄が終わった洗浄水をなどの廃液を吸引する吸引ノズル５０１を備えた廃液吸引機構１４０から構成される。反応ディスク１０２が装置上方から見て時計回りに回転することにより、各反応容器は、サンプル分注，試薬分注，検出，洗浄，セルブランク水吐出を行う所定の位置に移動し、順次、各動作が実行される。洗浄水吐出ノズル１２０は廃液吸引機構１４０とは別置にして、廃液吸引機構１４０と検出器１１０の間に設ける。
【００１２】
洗浄水あるいはセルブランク水を吐出する吐出ノズル２０１は、図２のように、反応容器１０１を浸漬した恒温水２１０を貯えた恒温槽１５０の外枠２８０に設けられたノズル治具２２０によって固定されている。吐出ノズル２０１は反応ディスク１０２中心部に向かって、鉛直方向から角度θだけ傾斜している。ノズル治具２２０は、吐出ノズル２０１，吐出口２４０を覆うガイドを兼ねている。反応容器１０１が所定の位置に来ると、チューブ２５０から吐出液２６０である洗浄水またはセルブランク水が供給され、傾斜した吐出ノズル２０１から反応容器１０１の壁面に向けて吐出される。吐出液２６０は反応容器１０１壁面に衝突したのち反応容器１０１壁面を流下しながら、充填液２７０として反応容器内に満たされる。
【００１３】
本実施例によれば、吐出ノズル２０１は上下動作することなく装置に固定されているので吐出工程に要する時間は短く、スループット数増大に寄与する。また、吐出液２６０として吐出ノズル２０１から吐出されたセルブランク水は反応容器側面に衝突することで流動エネルギを消散するため、大流量で吐出しても反応容器底面での流速２９０は低下し、セルブランク測定でノイズの原因となる気泡生成は抑止できる。セルブランク水の液容量は、セルブランク水を光軸が通過する液面の高さから決まり、装置によって決まった値となっている。同じ液容量でも流量を増大すれば短時間でセルブランク水吐出工程が完了するので、スループット数増大に寄与する。また、洗浄水およびセルブランク水吐出ノズル２０１と廃液吸引機構１４０は別置されているため、廃液吸引機構１４０では同時に多数のノズルを反応容器１０１底面まで降下せずに済むので位置決めが容易となり、反応容器１０１の小型化に寄与する。また、反応容器１０１は反応ディスク１０２により移動するが、吐出ノズル２０１は装置に固定されているため位置決めが容易となり、反応容器１０１の小型化に寄与する。
【００１４】
反応容器１０１の水平断面は短辺，長辺をもつ矩形である。吐出液２６０である洗浄水は、反応容器１０１の短辺側の壁面に吐出される。短辺側の壁面は吸光度測定のときに光軸２９２が通過する測定面であり、本実施例では、常に洗浄水が測定面を流下する流れ２９１，反応容器底面の流れ２９０，反応容器側面を上昇する流れ２９３が安定して生じるので、洗浄効率が向上する。また、セルブランク水吐出においても、洗浄水と同様に吐出される面を短辺側の壁面にすると、セルブランク水は反応容器底面で幅が狭く長い距離を流動するため底面での流速２９０は遅くなって気泡生成を抑止できるので、好ましい。
【００１５】
図３に、反応容器１０１と吐出ノズル２０１の位置関係を示す。吐出液２６０が衝突する反応容器１０１側面から吐出ノズル２０１の開口部２４０までの距離をＷ、吐出が終わって液が完全に充填されたときの充填液２７０の最終的な液面３０１の高さをＦ、反応容器１０１底面からの吐出ノズル開口部２４０までの高さをＨ、吐出液２６０が反応容器１０１側面と衝突する点の反応容器１０１底面からの高さをＳ、吐出ノズル２０１の内径をＤ、吐出ノズル２０１の傾斜角度をθ、吐出流量をＱとする。このとき、ＳがＦより低く吐出液２６０が充填液２７０の液面３０１にかかると液面３０１から気泡を巻き込むことになり、セルブランク測定においてノイズとなる恐れがあることから、セルブランク水吐出に不適である。また、洗浄水吐出において不必要に気泡が混入すると泡立ちが大きくなるが、泡立ちが大きすぎる場合開口部から外に溢れだす恐れがあり、不適である。これは、吐出液流量が小さく、吐出液２６０が反応容器１０１壁面に到達する前に充填液液面３０１に落下すると生じるので、吐出液２６０の平均流速をＶ、吐出液２６０が吐出ノズル２０１から吐出されてから反応容器１０１壁面に衝突するまでの時間をＴとすると、
【００１６】
【数１】
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であり、重力加速度をｇとすると、吐出液２６０が反応容器１０１壁面に到達するために満たすべき関係は、
【００１７】
【数２】
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で与えられることから、吐出液２６０が充填液液面３０１に落下せずに反応容器１０１壁面に到達する条件は、
【００１８】
【数３】
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である。一方、吐出流量が大きいと反応容器壁面に衝突したときに液が液滴となって飛散するが、これは装置信頼性を低くする恐れがある。図４に、吐出液の流速と、吐出液が壁面に衝突したときに飛散する液滴の関係を実験的に求めたときの図を示す。流速が遅いと液滴の飛散は生じなかったが、流速がＶｃを超えると飛散を生じるようになった。このＶｃは、
【００１９】
【数４】
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であった。したがって、吐出ノズル，反応容器，吐出液の満たすべき関係は、
【００２０】
【数５】
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となる。なお、Ｑが大きいと吐出液を送液する送液ポンプが大型化してしまうので、ＱはＱminの５倍の範囲であることが好ましい。
【００２１】
以上のような構成，動作による本実施例の効果の例を、図５を用いて説明する。本図は、装置立上げ時の工程と、各工程に要する時間を示す。まず、廃液吸引機構１４０によって反応容器を空にし、次に、反応容器を移動し（移動（１））、セルブランク水を吐出し、さらに反応容器を移動し（移動（２））、セルブランク測定を行い、その後、分析工程に入る。従来、セルブランク水吐出ノズルは廃液吸引機構とユニット化されていたので、移動（１）は反応ディスク１０２をほぼ一周させる工程であった。本実施例では、図１において反応ディスク１０２が装置の上方から見て一方向（ここでは時計回り）に回転するが、セルブランク水吐出ノズル１３０は廃液吸引機構１４０とは別置にして、廃液吸引機構１４０と検出器１１０の間に設けているので、この移動時間は短縮される。次のセルブランク水吐出工程においては、上述したようにセルブランク水は大流量で吐出されるので、時間短縮される。次の反応容器の移動（２）に要する時間も、先の移動時間と同様、短縮される。本実施例においては、移動（１）と移動（２）を合わせて反応ディスク１０２を一周する工程となる。このことにより、装置立上げからセルブランク測定までに時間短縮されることから、スループット数の増大に寄与できる。
【００２２】
次に、図６のように、吐出ノズル２０１の吐出口２４０を反応容器１０１に近づけた例を示す。
【００２３】
吐出ノズル２０１は反応ディスク１０２中心部に向かって、鉛直方向から角度θだけ傾斜させてノズル治具２２０に取り付けられている。ノズル治具２２０には、恒温槽外枠２８０から伸びる治具アーム４０１を設ける。反応ディスク１０２を取り外したいときは、回転軸４１０を中心に治具アーム４０１を手で回して吐出ノズル２０１を恒温槽１５０側に退避する。このとき、退避したことがわかる簡易なセンサ（図示しない）を回転軸４１０付近に設け、もし反応ディスク１０２を戻したときに吐出ノズル２０１を元の位置に戻さなかった場合、分析装置を制御するＰＣの画面（図示しない）などにアラームを出すようにすることで、ユーザに支障を与えない。他の構成，動作は図２の場合と同様である。
【００２４】
本実施例によれば、吐出ノズル２０１は反応容器１０１内に降下せずに装置に固定されているので吐出工程に要する時間は短く、分析装置スループット数の増大に寄与する。また、セルブランク水吐出ノズルから吐出されたセルブランク水は反応容器側面に衝突することで流動エネルギを消散するため、大流量で吐出しても反応容器底面での流速は低下する。セルブランク水を吐出する液容量は、セルブランク水を光軸が通過することが必要で、装置によって決まっている。したがって同じ液容量でも流量を増大すれば短時間でセルブランク水吐出工程が完了するので、スループット数増大に寄与できる。また、洗浄水吐出ノズル，セルブランク水吐出ノズルと廃液吸引機構は別置されているため、同時に多数のノズルを反応容器底面まで降下せずに済むので位置決めが容易となり、反応容器小型化に寄与する。また、反応容器は反応ディスクにより移動するが、吐出ノズル２０１は装置に固定されているため、位置決めが容易となっており、反応容器１０１小型化に好適である。さらに本実施例によれば、吐出ノズル２０１の位置は反応容器１０１壁面に近いので吐出ノズル２０１と反応容器１０１の位置決めは容易となり、反応容器１０１の小型化に寄与する。
【００２５】
次に、図７，図８のように、図１における洗浄水吐出ノズル１２０およびセルブランク水吐出ノズル１３０を廃液吸引機構１４０に組み込んで一体としたものである。図６は、一体化された廃液吸引機構１４０を化学分析装置正面から見た反応容器１０１の断面図である。図７は洗浄水吐出ノズルあるいはセルブランク水吐出ノズルを含む反応容器の側方から見た断面図であり、洗浄水吐出ノズルあるいはセルブランク水吐出ノズルは吐出ノズル２０１として示している。
【００２６】
本実施例は、図６のように、図１内の洗浄水吐出ノズル１２０，セルブランク水吐出ノズル１３０を廃液吸引機構１４０に取り付けている。反応液６０１を吸引する反応液吸引ノズル６１０，洗浄水６２０を吐出する洗浄水吐出ノズル１２０，充填された洗浄水を吸引する洗浄水吸引ノズル６２１，セルブランク水６３０を吐出するセルブランク水吐出ノズル６３１，充填されたセルブランク水６３０を吸引するセルブランク水吸引ノズル６３０をノズル治具２２０に収める。ノズル治具２２０は、図７のように、治具アーム４０１によって恒温槽外枠２８０に設けられた上下支持軸６４０に取り付けられ上下動作する。分析動作が行われている間は、各吸引ノズル６１０，６２１，６３１先端は反応容器１０１開口部上側に位置しているが、反応ディスク１０２が回転して反応容器群が所定位置に移動すると下降し、洗浄水，セルブランク水である吐出液２６０を吐出する。このとき吸引ノズル５０１は反応容器１０１底面まで近づいており、反応が終わった反応液６０１，洗浄を終えた洗浄水６２０，セルブランク測定が終わったセルブランク水６３０を吸引する。
【００２７】
吐出液２６０であるセルブランク水を吐出する吐出ノズル２０１は、図７のように、矩形断面を有する反応容器１０１の短辺側の壁面に対して角度θの傾斜をなしている。このことにより、吐出されたセルブランク水は反応容器側面に衝突して流動エネルギを失って反応容器１０１底面での流速が低下するため、気泡生成は抑止できる。したがって大流量での吐出が可能となり、スループット数増大に寄与する。また、洗浄水が測定面を流下する流れ２９１を生じ、洗浄効率が向上する。
【００２８】
本実施例の場合、吐出ノズルは上下動作するので、吐出するときの吐出口の位置は反応容器開口部下側になっていてもよい。本実施例によれば、吐出ノズルは吸引ノズルに比べて短く、反応容器開口部近くに留まっているため、反応容器底面まで挿入されないことから、洗浄ユニットと反応容器の位置決めは容易であり、反応容器小型化に寄与する。具体的な反応容器と吐出ノズルの位置関係は、式（５）を満たすことで、吐出液が充填液に落下せずに反応容器壁面に到達しないため、洗浄水およびセルブランク水吐出において気泡生成を抑止できて好ましく、かつ壁面に衝突したときに飛散しないため、装置信頼性の維持に寄与する。
【符号の説明】
【００２９】
１０１  反応容器
１０２  反応ディスク
１２０  洗浄水吐出ノズル
１３０  セルブランク水吐出ノズル
【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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【図８】
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