(57)【要約】      （修正有）【課題】分注装置のプローブに接する試薬あるいはサンプルの状態をインピーダンスを測定することによって判定可能な分注装置を提供する。【解決手段】試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部とを備え、プローブは、プローブの外壁表面に第一の電極１０２と、プローブの内壁表面に第二の電極１０１と、これらの電極の間に介在する非導電性物質１０３とを有し、測定部は、第一の電極及び前記第二の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、判定部は、測定されたインピーダンスによりプローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部とを備え、
前記プローブは、当該プローブの外壁表面に第一の電極と、当該プローブの内壁表面に第二の電極と、これらの電極の間に介在する非導電性物質とを有し、
前記測定部は、前記第一の電極及び前記第二の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、
前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部とを備え、
前記プローブは、当該プローブの内壁表面に第一の電極及び第二の電極と、これらの電極の間に介在する非導電性物質とを有し、
前記測定部は、前記第一の電極及び前記第二の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、
前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする分注装置。
【請求項３】
試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部と、容器内に格納した試薬あるいはサンプルと通電可能な第一の電極とを備え、
前記プローブは、当該プローブの内壁表面に第二の電極を有し、
前記測定部は、前記第一の電極及び前記第二の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、
前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする分注装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の分注装置において、
前記判定部は、前記測定されたインピーダンスがあらかじめ定めた所定値以下の場合に前記プローブが液面に接触したと判定することを特徴とする分注装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の分注装置において、
前記判定部は、前記測定されたインピーダンスの値に応じて前記プローブ内の液量を判定することを特徴とする分注装置。
【請求項６】
試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部とを備え、
前記プローブは、当該プローブの内壁表面の異なる高さに配置された複数の電極と、これらの電極の間に介在する非導電性物質とを有し、
前記測定部は、前記複数の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、
前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする分注装置。
【請求項７】
請求項６に記載の分注装置において、
前記判定部は、プローブの先端の電極と当該電極と隣り合う電極間の測定されたインピーダンスがあらかじめ定めた所定値以下の場合に前記プローブが液面に接触しているか判定することを特徴とする分注装置。
【請求項８】
請求項６に記載の分注装置において、
前記判定部は、隣り合う電極間同士のインピーダンス、又は、基準となる電極との間のインピーダンスによって前記プローブ内の液量を判定することを特徴とする分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液、尿等の生体サンプルの定性・定量測定を行うためのサンプルあるいは反応試薬を分注する分注装置に係り、特にイオン種を含んだ試薬あるいはサンプルを微量に分注する分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動分析装置は、血液、尿等の生体サンプル中の目的成分の濃度または、有無を測定するものである。用手法により検査技師が測定するのに比べ、分析速度、分析精度（再現性）が高いため、大病院、検査センターを中心に普及が進んでいる。その理由の一つとして、生化学的反応に必要なサンプルと試薬とを用手法と比較して高精度で自動分注可能な分注装置が用いられていることが挙げられる。特に所定量の試薬あるいはサンプルを捕捉する場合、それらのプローブ外壁への付着量のばらつきは、分注先容器、あるいは次回以降のサンプル容器への確率的な持ち込み、プローブ外壁洗浄不足などを引き起こし、分析再現性のばらつき量増大やサンプル間のクロスコンタミネーション増大を引き起こす。プローブ外壁への付着量とばらつきを最小限にするため、液面をセンサーによって検知しプローブの試薬あるいはサンプルへの突入量を制御する方法が知られている。分注プローブを液面検知するための電極とし、もう一方の電極を容器保持架台としこれらの電極間インピーダンスの変化により容器内の液面を検知する例が知られており、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開昭６２−２８９７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
試薬あるいはサンプルは表面張力を持つため液面に泡を発生させることがある。従来の技術ではプローブ内外が導電性物質で一体となっており、試薬やサンプル表面上の泡がプローブ上の任意の不特定箇所にわずかに接触した状態でのインピーダンスと、プローブ先端が液面接触している状態でのインピーダンスがほとんど変わらない。従って、泡があった場合、液面より高い位置でのあたかも容器内の液面を検知しているかのように誤検知してしまう。泡は内部に空気を含み、また容器の試薬あるいはサンプル液面から高い位置にあるため、所定量捕捉することが難しくなり、最悪の場合には試薬あるいはサンプルをほとんど捕捉しない空吸いが発生する。分注量が微量である場合、捕捉総液量に占める空気量の割合が高いため分析結果への影響は大きい。
【０００４】
また、試薬あるいはサンプル捕捉時には、捕捉する量に応じてプローブ内壁で試薬あるいはサンプルと接触する物理的な表面積が変化するが、この変化した表面積は、導電性物質で一体であるプローブの内外壁全周にわたる表面積に比べると小さく、インピーダンス変化に与える影響は少ない。したがって、インピーダンス変化からプローブが所定量捕捉したかどうか確認することは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、分注装置のプローブに接する試薬あるいはサンプルの状態をインピーダンスを測定することによって判定可能な分注装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の分注装置は、試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部とを備え、前記プローブは、当該プローブの外壁表面に第一の電極と、当該プローブの内壁表面に第二の電極と、これらの電極の間に介在する非導電性物質とを有し、前記測定部は、前記第一の電極及び前記第二の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする。
また、本発明の分注装置は、試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部とを備え、前記プローブは、当該プローブの内壁表面に第一の電極及び第二の電極と、これらの電極の間に介在する非導電性物質とを有し、前記測定部は、前記第一の電極及び前記第二の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする。
また、本発明の分注装置は、試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部と、容器内に格納した試薬あるいはサンプルと通電可能な第一の電極とを備え、前記プローブは、当該プローブの内壁表面に第二の電極を有し、前記測定部は、前記第一の電極及び前記第二の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明の分注装置は、判定部を有し、当該判定部は前記測定されたインピーダンスがあらかじめ定めた所定値以下の場合に前記プローブが液面に接触したと判定することを特徴とする。
さらに、本発明の分注装置は、判定部を有し、前記判定部は前記測定されたインピーダンスの値に応じて前記プローブ内の液量を判定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の分注装置は、試薬あるいはサンプルを捕捉し保持するプローブと、測定部と、判定部とを備え、前記プローブは、当該プローブの内壁表面の異なる高さに配置された複数の電極と、これらの電極の間に介在する非導電性物質とを有し、前記測定部は、前記複数の電極とそれぞれ接続され、これらの電極間のインピーダンスを測定し、前記判定部は、前記測定されたインピーダンスにより前記プローブに接する試薬あるいはサンプルの状態を判定することを特徴とする。
さらに、本発明の分注装置は、判定部を有し、当該判定部はプローブの先端の電極と当該電極と隣り合う電極間の測定されたインピーダンスがあらかじめ定めた所定値以下の場合に前記プローブが液面に接触しているか判定することを特徴とする分注装置。
さらに、本発明の分注装置は、判定部を有し、当該判定部は隣り合う電極間同士のインピーダンス、又は、基準となる電極との間のインピーダンスによって前記プローブ内の液量を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
分注装置のプローブに接する試薬あるいはサンプルの状態をインピーダンスを測定することにより判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１の実施形態の説明（液面検知時）図であり、プローブ等の断面形状を示している。プローブは（下側の）先端がするどくなっており、周りには壁を有し、これにより内部にはサンプルを捕捉しておく空間を有する。また、先端にはサンプルを捕捉するための孔を有している。図においては全体が円すい形状を逆にしたような形状である。そして、プローブの内壁面に電極１０１を有し、プローブの外壁面に電極１０２を有し、これらの間には非導電性物質１０３が介在している。
【００１２】
図１では、サンプルを分注する場合を示した。センサーのプローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２は、非導電性物質の基板上１０３に、導電性塗料および材料の貼付、導電性物質の蒸着あるいはスパッタリング等の表面処理方法により形成されている。非導電性の基板材料として、樹脂、セラミック、ガラス等が挙げられる。基板としてコスト面から樹脂を選択する場合は、粘性が導電性樹脂よりも低い（圧延性が高い）ためプローブ先端を肉薄にすることができ、導電性のプローブよりも液切れがよく分注正確性、再現性が高い分注プローブを製作できる。
【００１３】
これら電極１０１と電極１０２は、分注装置内に有する測定部と接続されて、当該測定部によりこれら電極間のインピーダンスが測定されるようになっている。そして、分注装置は測定されたインピーダンスにより判定する判定部を有する。これらは、電気的電子的なデバイスによって構成される。判定部による判定の結果は、分注装置内に有するもしくは、分注装置と接続される表示部に表示させることが可能となる。
【００１４】
図３は試薬あるいは容器１０５に収容されているサンプル１０４の捕捉時におけるインピーダンスの変化を時系列順に示したものである。液接触前、プローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２間は高いインピーダンス｜Ｚ０｜で絶縁されている。
【００１５】
サンプルの液面１０６にプローブが接触時には、プローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２がサンプル１０４によって液絡するためインピーダンスが｜Ｚ１｜に低下する。このインピーダンス｜Ｚ１｜の値あるいは変化分｜Ｚ０｜−｜Ｚ１｜をサンプル液面１０６と接触した状態として判定することができる。
【００１６】
サンプルの液面１０６上の泡１０７にプローブが接触時には、プローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２は液絡せずインピーダンスは｜Ｚ０｜であるか、あるいは液絡してもプローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２に介在する液量は少量のためインピーダンスが比較的高い｜Ｚ１’｜の状態にある。インピーダンス値によってサンプル液面とは判別可能である。試薬あるいはサンプルによってはプローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２が泡により介在する液量が微量であってもインピーダンスを劇的に減少させてしまうものがある場合、プローブ先端から数μｍ〜数ｍｍ（泡表面の液面からの高さ程度）の範囲には導電性を持たせないことによって泡を液面と誤検知する確率を減少させることが可能である。
【００１７】
判定部においてこれらのインピーダンスの違いにより液面の判定をすることができる。例えば、液面の判定の基準のインピーダンスを、泡接触時のインピーダンスである｜Ｚ１’｜より小さく、かつ、液接触時のインピーダンスである｜Ｚ１｜以上の範囲としておき、この基準インピーダンスより測定部で測定されるインピーダンスが小さくなったら液面に接触したと判定すれば、泡と誤検知することなく、液面の接触を正確に知ることができる。
【００１８】
図２はサンプル捕捉時を示したものである。サンプル捕捉開始からサンプル捕捉終了時におけるプローブ内に捕捉されるサンプル２０１の増加に伴い、プローブ内面電極１０１の液体と接触する表面積増加あるいはプローブ内面電極１０１の液体と接触していない表面積減少による容量成分の増加、およびプローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２間の導通部体積が増加することによる電気抵抗が減少する。
【００１９】
したがって、図３において捕捉開始から捕捉終了までプローブ内壁に存在する電極１０１と外壁に存在する電極１０２間のインピーダンスが、液量に応じた変化分減少し｜Ｚ２｜へ低下する。プローブへの捕捉量とインピーダンス変化量との間に相関があり、インピーダンス変化検知することによって捕捉量を推定可能となる。
【００２０】
すなわち判定部において、あらかじめプローブ捕捉時に測定されるインピーダンスに対するプローブ捕捉量のデータを有しておき、当該データにより測定部で検知したインピーダンスから捕捉量を推定することが可能となる。
【実施例２】
【００２１】
図４は、実施例２の分注装置の説明図であり、プローブの断面形状を示している。プローブは、非導電性物質の基板上４０３の内壁部に２つの電極４０１と４０２を有する構成である。電極４０１と４０２は、プローブ内壁の縦（高さ）方向に伸びるように装着されている。そして電極４０１と電極４０２の間は、非導電性物質を介している構成となっている。
【００２２】
図４において、センサーのプローブ内壁に存在する電極４０１と同じく内壁に存在する電極４０２は、非導電性物質の基板上４０３に、導電性塗料および材料の貼付、導電性物質の蒸着あるいはスパッタリング等の表面処理方法により形成してもよい。また、ＦＰＣ等配線をシートに形成させた後で筒状に形成してもよい。
【００２３】
これら電極４０１と電極４０２は、実施例１と同様に分注装置内に有する測定部と接続されて、当該測定部によりこれら電極間のインピーダンスが測定されるようになっている。そして、分注装置は測定されたインピーダンスにより判定する判定部を有する。これらは、電気的電子的なデバイスによって構成される。判定部による判定の結果は、分注装置内に有するもしくは、分注装置と接続される表示部に表示させることが可能となる。
【００２４】
電極４０１と電極４０２のインピーダンスも実施例１で説明した図３と同様の挙動を示す。よって、これらの電極によって、泡と液面の認定や、試薬あるいはサンプル捕捉時によるインピーダンス変化による捕捉量の推定が可能となる。
【実施例３】
【００２５】
図５は、実施例３の分注装置の説明図であり、プローブの断面形状を示している。プローブは、非導電性物質の基板上５０６の内壁部に複数の電極５０１〜５０６が異なる高さに並んでおり、これらの間は非導電性物質を介している構成となっている。
【００２６】
図５において、センサーのプローブ内壁に高さ方向に並んでいる電極５０１、電極５０２、電極５０３、電極５０４、電極５０５は、たがいに非導電性物基板５０６によって互いに高いインピーダンス｜Ｚ０｜で絶縁されており、非導電性物基板５０６上にて導電性塗料および材料の貼付、導電性物質の蒸着あるいはスパッタリング等の表面処理方法により形成されてもよいし、ＦＰＣ等配線をシートに形成させた後で筒状に形成してもよい。
【００２７】
これら電極５０１〜５０６は、それぞれ分注装置内に有する測定部と接続されて、当該測定部によりこれら電極間のインピーダンスが測定されるようになっている。そして、分注装置は測定されたインピーダンスにより判定する判定部を有する。これらは、電気的電子的なデバイスによって構成される。判定部による判定の結果は、分注装置内に有するもしくは、分注装置と接続される表示部に表示させることが可能となる。
【００２８】
サンプルがプローブに接触時には、プローブ先端側の電極である電極５０１と電極５０２がサンプルによって液絡するためインピーダンスが｜Ｚ１｜に低下する。このインピーダンス｜Ｚ１｜の値あるいは変化分｜Ｚ０｜−｜Ｚ１｜をサンプル液面と接触した状態として判定することができる。
【００２９】
泡にプローブが接触した時には、電極５０１と電極５０２は液絡せずインピーダンスは｜Ｚ０｜であるか、あるいは液絡しても電極５０１と電極５０２に介在する液量は少量のためインピーダンスが比較的高い｜Ｚ１’｜の状態にある。インピーダンス値によってサンプル液面とは判別可能である。
【００３０】
すなわち、判定部においてこれらのインピーダンスの違いにより液面の判定をすることができる。液面の判定の基準については実施例１で記載した基準が適用できる。
【００３１】
サンプル捕捉開始からサンプル捕捉終了時におけるプローブ内に捕捉されるサンプルの増加に伴い、液面の高さに応じてそれぞれ隣り合った高さにある電極間のインピーダンスが減少する。例えば、液面が電極５０２と電極５０３の間にある場合は、電極５０２と電極５０３間のインピーダンスは低下しているが、電極５０３と電極５０４間のインピーダンスは依然高いままである。この状態からプローブ内に捕捉されたサンプルの液面の高さを判別することが可能でありよって捕捉されサンプル量を推定することができる。
【００３２】
これは、隣り合う電極だけでなく、基準電極とのインピーダンスの違いによってもサンプル量の推定をできる。例えば、電極５０１を基準としておき、プローブ内に捕捉されるサンプルの増加をすれば電極５０１と電極５０２、電極５０１と電極５０３というようにこれらの間のインピーダンスは低下してくることになることを利用する。
【００３３】
判定部においては、隣り合う電極または基準電極とのインピーダンスが低下した場合の上側の電極に液面がある場合の捕捉量をあらかじめ設定しておき、当該インピーダンスが低下したした場合該当する捕捉量を算出することができる。
【００３４】
また、電極５０５をその高さ位置まで試薬あるいはサンプルを捕捉した場合に次回以降保持するサンプルを汚染する可能性のある液高さに設けることで、その状態を判別することが可能であるのでプローブの汚染を防止することができる。
【実施例４】
【００３５】
図６は、実施例４の分注装置の説明図である。プローブ内壁電極以外の電極をプローブ以外の場所へ設けたものである。プローブには内壁面のみに電極１０１を有し、この電極１０１に外壁側からは通電しないよう非導電性物質１０３を有している。一方、もう一つの電極６０１は容器１０５側に有する。電極６０１は容器１０５内サンプル１０４と通電可能に構成されている。
【００３６】
センサーのプローブ内壁に存在する電極１０１は、非導電性物質の基板上１０３に、導電性塗料および材料の貼付、導電性物質の蒸着あるいはスパッタリング等の表面処理方法により形成されている。非導電性の基板材料として、樹脂、セラミック、ガラス等が挙げられる。基板としてコスト面から樹脂を選択する場合は、粘性が導電性樹脂よりも低い（圧延性が高い）ためプローブ先端を肉薄にすることができ、導電性のプローブよりも液切れがよく分注正確性、再現性が高い分注プローブを製作できる。
【００３７】
これら電極１０１と電極６０１は、分注装置内に有する測定部と接続されて、当該測定部によりこれら電極間のインピーダンスが測定されるようになっている。そして、分注装置は測定されたインピーダンスにより、判定する判定部を有する。これらは、電気的電子的なデバイスによって構成される。判定部による判定の結果は、分注装置内に有するもしくは、分注装置と接続される表示部に表示させることが可能となる。
【００３８】
実施例１で説明した図３のインピーダンスの経時変化は本実施例でも同様の挙動が示され、試薬あるいは容器１０５に収容されているサンプル１０４の捕捉時におけるインピーダンスの変化を時系列順に示される。液接触前、プローブ内壁に存在する電極１０１と外部に存在する電極６０１は、は高いインピーダンス｜Ｚ０｜で絶縁されている。
【００３９】
サンプルの液面１０６にプローブが接触時には、プローブ内壁に存在する電極１０１と外部に存在する電極６０１がサンプル１０４によって液絡するためインピーダンスが｜Ｚ１｜に低下する。このインピーダンス｜Ｚ１｜の値あるいは変化分｜Ｚ０｜−｜Ｚ１｜をサンプル液面１０６と接触した状態として判定することができる。
【００４０】
サンプルの液面１０６上の泡１０７にプローブが接触時には、プローブ内壁に存在する電極１０１と外部に存在する電極６０１は液絡せずインピーダンスは｜Ｚ０｜であるか、あるいは液絡してもプローブ内壁に存在する電極１０１と外部に存在する電極６０１に介在する液量は少量かつ泡に含まれる空気相が存在するためインピーダンスが比較的高い｜Ｚ１’｜の状態にある。インピーダンス値によってサンプル液面とは判別可能である。
【００４１】
判定部により実施例１と同様の原理にて、測定部で測定された電極１０１と電極６０１の間のインピーダンスから泡と液面の認定や、捕捉開始から捕捉終了までプローブ内壁に存在する電極１０１と外部に存在する電極６０１間のインピーダンスの変化量に応じて捕捉量を推定することが可能となる。
【００４２】
このように、上記の実施例１〜４において、試薬やサンプル表面に泡があった場合でも誤検知することなく液面を検知することにより空吸いと分注量ばらつきを防止し、分注正確性、再現性を高めると共に、電気化学的手法により捕捉した量を推定し分注の信頼性を高めた分注装置とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１の分注装置の説明（液面検知時）図である。
【図２】本発明の分注装置の実施例１の説明（サンプル捕捉時）図である。
【図３】インピーダンスの経時変化の説明図である。
【図４】実施例２の分注装置の説明図である。
【図５】実施例３の分注装置の説明図である。
【図６】実施例４の分注装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０１    電極（内壁面）
１０２    電極（外壁面）
１０３    非導電性基板
１０４    サンプル
１０５    容器
１０６    液面
１０７    泡
２０１    捕捉サンプル
４０１    電極（内壁面）
４０２    電極（内壁面）
４０３    非導電性基板
５０１    電極１（内壁面）
５０２    電極２（内壁面）
５０３    電極３（内壁面）
５０４    電極４（内壁面）
５０５    電極５（内壁面）
５０６    非伝導性基板
６０１    電極（外部）
【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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