WO2002003078A1 - Procede et dispositif de distribution de liquide - Google Patents

Description

明 細 書

液体分注方法および装置

技術分野

本発明は液体分注方法および装置、特に自動分析装置において用いられるのに適した 液体分注方法および装置に関する。

背景技術

試薬および試料を反応容器に分注して互いに反応させ、その反応した反応液を測定す る自動分析装置では、試料および試薬を反応容器に分注する液体分注装置が備えられて いる。

この液体分注装置における液体の分注方法としては、多くの場合ステンレススチール で作られた分注ブローブを被分注液体である試料あるレヽは試薬に直接接触させて分注 し、その分注を終了した分注プローブを、被分注液体に接触した部分を洗浄した後繰り 返し使用する方法と、分注プロープの先端に分注チップを装着して分注を行い、その分 注を終了するごとに分注チップを取りかえる方法とがある。この分注チップを用いる方 法は、試料間、試薬間あるいは試料と試薬の間のキヤリーオーバ一を避けることができ る。測定濃度範囲が広い免疫項目の測定においては、試料間のキャリーオーバーが特に 問題になることから、 分注チップを用いる分注方法は試料の分注に多用される。

ところで、分注チップを用いて分注を行う際に、環境の温度や湿度が変化することに より分注量が変動することがある。これは、環境の温度や湿度によつて被分注液体の飽 和蒸気圧が変化し、その結果分注チップ内部の気相部分の蒸気圧が変化するため、分注 のためのシリンジの動作を一定に保持しても被分注液体吸引量が変動してしまうから である。 ·

通常、 分注チヅブの場合は、 ステンレス製の分注プローブの場合に比較して、 吸引す る被分注液体と分注チップまたは分注プローブ内の空気との接触面積が大きいため、吸 引動作中の被分注液体の蒸発による分注チップ内における空気の水蒸気圧の変化が大 きく、 環境の温度や湿度の変化を受けやすい。

これを解決する試みの例として、分注ノズル内に吸引された液体の高さをセンサで検 知し所定量の液体の吸引を行う方法が特開平 9— 2 8 8 1 1 2号公報に記載されてい る。

環境の温度や湿度による液体分注量変化の原因を考慮すると、外気の温度及び相対湿 度に関係なく、液体を吸引する分注チップ内の空気の水蒸気圧が一定となるようにすれ ば、 上記問題は解消されることになる。その方法として、被分注液体の分注前に、 分注 チップ内に、被分注液体と反応しない、水のような非反応性液体を導入する方法が考え られる。具体的には、分注チップ内に所定量の水を吸引し、 その水を分注チップ外に吐 出した後、 被分注液体を吸引する方法である。

しかし、実験によると、そのような方法では液体分注量の正確性および再現性が十分 でないことがわかった。

発明の開示

本発明の目的は液体分注量の、環境の温度や湿度の変化による影響を軽減するのに適 した液体分注方法および装置を提供することにある。

本発明によれば、非反応性液体が分注プローブに吸引され、その後分注プローブに空 気が初めに第 1の速度で、次いで第 1の速度よりも速い第 2の速度で吸引され、その後 被分注液体が分注プロ一ブに吸引される。その吸引された被分注液体はその後分注プロ ーブから吐出される。

前述のように、分注チップ内に所定量の水を吸引し、その水を分注チップ外に吐出し た後、分注されるべき液体を吸引する方法では、液体分注量の正確性および再現性が十 分でないことがわかった。これは、分注チヅプ内空気の相対湿度が低くかつ安定しない ことに起因すると考えられる。

そこで、分注チヅプ内に所定量の水を吸引した後、続けて空気をゆつくり吸引し、 その 後速く吸引することで、吸引した水を分注チップ内でミスト化または水滴化することに よって、水の蒸発が促進され、それによつて分注チップ内空気の相対湿度を効率よく高 めるとともに安定させることができ、その結果として液体分注量の、環境の温度や湿度 の変化による影響が軽減され得ることが本発明者による実験を通して見出された。本発 明はこのような本発明者による新しい事実にもとづくものである。 本発明の他の目的および特徴は図面を参照してなされる以下の説明から明らかとな るであろう。

図面の簡単な説明

第 1図は本発明による一実施例を示す液体分注装置の概要図である。

第 2図は被分注液体の分注チップ内への吸引前における分注プローブの動作フロー チャートである。

第 3図は本発明による液体分注装置が適用された自動分析装置の一実施例の概要図 である。

第 4図は第 3図の実施例における分注動作全体のフローチャートである。

第 5図は試料分注のフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

第 1図は本発明による液体分注装置の一実施例を示す。導電性分注プロ一ブ 1はその 先端に導電性分注チヅブ 2を有する。この分注プローブは使い捨てができるように着脱 可能である。分注プローブ 1はチューブ 3を介してシリンジ 4に接続されている。シリ ンジ 4はシリンジ駆動機構 1 1によつて駆動され、シリンジ駆動機構 1 1は制御部 7に よって制^!される。ポンプ 3 2は、液体分注装置の液体分注動作に先立つて、 シリンジ 4、チューブ 3および分注プローブ 1の内部を水で満たすようにその水を水タンク 1 3 から送液するもので、 その送液の場合はバルブ 3 1は開かれる。その水は、被分注液体 を分注チップ 2内に吸引したりその吸引した被分注液体を分注チップ 2から吐出した りするためにその被分注液体にシリンジ 4の動作を伝達する伝達媒体となるもので、こ の伝達媒体は図では符号 3 0で示されている。

分注プローブ 1はモータ 6により駆動される分注プローブ上下移動機構 5によって 上下方向に移動することができ、モー夕 6は制 ¾1部 7によって制御される。分注プロ一 ブ 1〖ま、分注チップ装着位置、被分注液体である試料および試薬の吸引および吐出位置 、ならびに分注チップ廃棄位置の間で水平移動をすることができ、 この水平移動も制 ¾1 部 7によって制御される。

■ 導電性材料で作られる容器収容体 3 3には被分注液体である試料あるレ、は試薬が入 れられる、ガラスまたはプラスチックのような非導電性材料で作られた液体容器 1 2が 収容されている。分注プローブ 1および容器収容体 3 3は静電容量測定部 9に接続され 、 該静電容量測定部には制御部 7に接続されている液面判定部 1 0が接続されている。 分注プロ一ブ 1が分注プローブ上下移動機構 5により下降し、導電性分注チヅプ 2が 液体容器 1 2中の被分注液体に接触すると、導電性分注プローブ 1と容器収容体 3 3と の間の静電容量が変化する。静電容量測定部 9はその静電容量を測定して液面判定部 1 0がその静電容量の変化を検出し、 液面検出信号として制御部 Ίに送る。

分注プローブ 1の下降動作停止後、シリンジ 4の動作により被分注液体が分注チヅプ 2内に吸引される。分注チヅプ 2内に吸引された被分注液体はその後シリンジ 4の動作 により分注チヅプ 2から吐出される。

被分注液体と反応しない水のような非反応性液体を収容する液体容器 8が備えられ、 分注チップ 2内には、被分注液体が吸引される前に分注チップ 2内の空気の相対湿度を 高めるために分注チヅプ 2内に液体容器 8から非反応性液体である水が吸引される。 第 2図は被分注液体の分注チヅプ 2内への吸引前における分注プローブ 1の動作フ ローを示す。 まず、 分注プローブ 1にはチヅプ装着位置（後述） において分注チップ 2 が装着される （ステヅプ 1 0 1 )。 分注チヅプ 2を有する分注プローブ 1は装置上に備 えられた液体容器 8上まで移動する （ステップ 1 0 2 )。 液体容器 8はチヅプ装着位置 の下に設置されるようにしてもよい。次に、分注プローブ上下移動機構 5により分注チ ヅブ 2の先端が液体容器 8内に下降する。この下降動作は被分注液体を吸引するときと 同様にして液面を検出するまで続けられ、液面検出したところで停止する（ステップ 1 0 3 )。

ここで、分注プローブ 1が先端に持っている分注チヅプ 2には、 シリンジ 4の動作に より、 液体容器 8内の非反応性液体である水を所定量吸引する （ステップ 1 0 4 )。 吸 引する水の量はたとえば 4 1とする。

水の吸引後、 分注プローブ 1は上昇し （ステップ 1 0 5 )、 空気をゆつくりと吸引す る （ステップ 1 0 6 )。 たとえば、 3 Ο lの空気を 3 0 l / sの速度で吸引する。 これにより、 分注チップ 2内に吸引した水は、 厚さ l mmに満たない程度の層となる。 なお、 吸引された水の上面の径は一例として 2 . 7 mmである。

弓 ίき続き、 空気を速く吸引する （ステップ 1 0 7 )。 たとえば、 5 0 1の空気を1 5 Ο z l / sの速度で吸引する。 これにより、分注チップ 2内に張った水の層ははじけ て水滴化しあるいはミスト化する。この過程を導入することで、分注チヅプ 2内に吸引 した水の蒸発が促進され、分注チップ 2内空気の相対湿度を効率よく高めかつ安定にす ることができる。

一定時間後（たとえば 2秒後） （ステップ 1 0 4 )、分注プローブ 1は液体吸引位置に 移動し、 液体容器 1 2内の被分注液体の吸引を行う。

これにより、分注チヅプ 2内での被分注液体の蒸発量は無視し得る程度の微量となり 、環境の温度や湿度の変化による影響を実質的に受けることなしに正確な量の液体分注 を行うことができる。

第 3図は本発明による液体分注装置が適用された自動分析装置の一実施例を示す。こ れは免疫分析を行うのに適した実施例である。複数の液体容器 2 0は試薬ディスク 2 1 上に円状に 3列に配列され、試薬ディスク 2 1はモー夕により回転される。複数個の反 応容器 2 2は恒温槽 2 3上に円状に配置され、 恒温槽 2 3はモ一夕により回転される。 この恒温槽 2 3の回転動作によつて反応容器 2 2は反応容器設置位置 2 4から試薬分 注位置 2 6、 試料分注位置 2 5及び反応液吸引位置 2 7へと移動される。

試薬分注プローブ 3 2は試薬吸引位置と試薬分注位置 2 6との間でモータにより移 動可能である。試薬分注位置は、外側列上の液体容器 2 0用分注位置 3 3、 中間列上の 液体容器 2 0用分注位置 3 3 bおよび内側列上の液体容器 2 0用分注位置 3 3 cから なる。

試料分注プローブ 1は試料吸引位置 2 9、試料分注位置 2 5、非反応性液体吸引位置 4 5、分注チヅブ装着位置 5 5および分注チヅプ廃棄位置 4 1間でモー夕により移動可 能である。非反応性液体吸引位置 4 5には第 1図に示されるような液体容器 8が配置さ れ、該容器は試料と反応しない水のような非反応性液体で満たされている。非反応性液 体吸引位置 4 5は分注チップ装着位置 5 5と一致させるようにしてもよい。この場合は、 非反応液を入れる液体容器 8は分注チップ装着位置 5 5の下方に設置される。 試料ラヅク 3 0は搬送ライン 3から引込線 5 1に引き込まれ、その試料ラヅクによつ て保持されて、試料吸引位置 2 9に位置づけられた液体容器 1 2中の試料を試料分注位 置 2 5にある反応容器 2 2に分注するときは、試料分注プローブ 1の先端に使い捨て分 注チヅプ 2が装着される。 この使い捨て分注チヅプ 2はもちろん着脱可能である。 シヅパ 3 4は反応液吸弓【位置 2 7、緩衝液吸引位置 3 5及びフローセル内部用洗浄位 置 3 6間でモータにより移動可能である。また、 シヅパ 3 4はチューブを介して検出ュ ニヅト 3 7内のフローセルまで反応液を送る機能をもっている。

分注チップ及ぴ反応容器移送機構 3 8は使い捨て分注チッブ 2を分注チップ保管ラ ヅク 3 9から分注チップ装着位置 5 5へ、また反応容器 2 2を反応容器保管ラヅク 4 0 から反応容器設置位置 2 4へと移送する。試薬分注プローブ 3 2及びシヅパ 3 4はそれ それの洗浄位置で自身のノズルを洗浄する （図示省略)。

なお、試料分注プローブ 1、試薬分注プローブ 3 2およびシヅパ 3 4は各々が移動し て停止する位置においてはそれそれ上下移動が可能である。

第 4図をも参照しながら動作を説明するに、分注チップおよび反応容器移送機構 3 8 は使い捨て分注チップ 2を分注チップ保管ラヅク 3 9から分注チヅプ装着位置 5 5へ、 また反応容器 2 2を反応容器保管ラック 4 0から反応容器設置位置 2 4へと移送する。 試料分注プローブ 1は分注チップ装着位置 5 5に移動され、ここで試料分注プローブ 1 の先端に使い捨て分注チヅプ 2が装着される （1 0 1 )。 分注チヅプ 2を有する試料分 注プローブ 1は非反応性液体吸引位置 4 5に移動し （ 1 0 2 )、 ここで分注プローブ 2 が液体容器 8内の非反応性液体である水の液面が検知されるまで下降し （1 0 3 )、 液 面が検出されたら水を吸引する （1 0 4 )。 その後、 試料分注プローブ 1は上昇し （1 0 4 )、 分注チヅブ 2に空気を、 速度を 2段階に変えて吸引する （1 0 6、 1 0 7 )。水 の吸引速度および吸引量ならびに空気の 2段階にわたる吸引速度および吸引量は第 1 図および第 2図に関連して説明したそれらと同じである。

反応容器設置位置 2 4に設置された反応容器 2 2は試薬吸引位置 2 6に移動される。 試薬分注プローブ 3 2は試薬分注位置 3 3 a、 3 3 bまたは 3 3 cに移動し、 ここで下 降してその中にある試薬を吸引した後上昇する。試薬分注プロ一ブ 3 2は吸引した試薬 を試薬分注位置 2 6に移動し、反応容器 2 2に吐出して上昇する。その反応容器 2 2は 試料分注位置 2 5に移動される。

—定時間待って （1 0 8 )、 試料分注プローブ 1の分注チヅプ 2への被分注液である 試料の分注が行われ （1 0 9 )、 その後試料分注プローブ 1は分注チヅプ廃棄位置 4 1 に移動し （1 1 0 )、 分注チヅプ 2を廃棄する。

分注ステヅプ 1 0 9を含めてこのステップ以降のステヅプを、第 5図をも参照してさ らに詳細に説明する。

試料分注プローブ 1は試料吸引位置 2 9に移動し （ 1 0 9 0 )、 その位置にある液体 容器 1 2中の被分注液体である試料の液面が検出されるまで下降して （1 0 9 1 )、 そ の試料を試料分注プローブ 1の先端に装着された分注チップ 2に吸引する（ 1 0 9 2 )。 試料分注プローブ 1をもとの高さまで上昇する （ 1 0 9 3 )。 試料分注プローブ 1は試 料分注位置 2 5に移動して （ 1 0 9 4 )、 所定量下降し （ 1 0 9 5 )、 試料分注位置 2 5 に移動された、 試薬が分注された反応容器 2 2に吐出する （ 1 0 9 6 )。 試料プローブ 1は再度下降して、試料分注位置 2 5にある反応容器 2 2内の試料および試薬の混合物 を、 その先端に有する分注チヅプ 2に再度吸引し （ 1 0 9 7 )、 そしてその吸引した混 合物を分注チップ 2から再吐出して （1 0 9 8 )、 もとの高さまで上昇する。 これによ り試料および試薬の攪拌が行われ、その反応が促進される。その後試料分注プローブ 1 は分注チヅプ廃棄位置 4 1に移動され （1 1 0 )、 ここでその先端の分注チヅプ 2が廃 棄される （1 1 1 )。

ステップ 1 0 8における一定時間は試料分注プローブ 1の分注チップ 2に空気を吸 入した後試料を吸引するまでの時間を意味し、この時間は第 1図および第 2図に関連し て説明した時間と同じである。

反応液を収容する反応容器 2 2は反応液吸引位置 2 7に移動され、ここでシヅパ 3 4 はその反応液を吸引し、更に緩衝液吸引位置 3 5に移動して緩衝液を吸引し、チューブ を介して検出ュニヅト 3 7内のフローセルに移す。フローセルに移された反応液につい ては化学発光測定が行われ、 免疫分析項目の分析結果が得られる。その後、 シッパ 3 4 はフローセル内部用洗浄位置 3 6に移動され、 フローセル内部用洗浄液を吸引して、 チ ュ一ブを介してフローセルに流し、 該フ口一セルを洗浄する。

第 3図の実施例では、使い捨て分注チヅプを試料分注プローブ先端に装着し、その分 注チップに、試料吸引に先立って非反応性液体を吸引するようにしたが、使い捨て分注 チヅプを試薬分注プローブ先端にも装着し、その分注チヅプにも、試薬吸引に先立って 非反応性液体を吸引するようにしてもよい。

第 1表は蒸発が起こりやすい、条件の厳しい室温 3 2 °C、湿度 2 0 %での液体分注の 正確性および再現性についての実験デ一夕を示す。

第 1表

比較例 1 比較例 2 本発明例

正確性 （％) 8 7 9 2 9 7

再現性 （％) 4 . 3 1 . 5 0 . 6

比較例 1は水を 5 0〃 1吸引し、吐出後試料を吸引した場合の例、比較例 2は水を 4 1吸引後、空気を 3 0 1吸引し、 2秒間待ってから試料を吸引した場合の例、本発 明例は水を 4 ζ 1吸引後、空気を 3 0〃 1 Z sの速度で 3 0〃 1 / s、次いで 1 5 0〃 1 / sの速度で 5 0 1吸引し、 2秒間待ってから試料を吸引した場合の例をそれそれ 示す。 ともに 1 0回ずつ分注した場合の例で、正確性は（実際に分注された試料量の平 均値 Z分注されるべき試料量） X 1 0 0を意味し、再現性は（実際に分注された試料量 の標準偏差 Z実際に分注された試料量の平均値） X 1 0 0を意味するものとする。 第 1表からは、分注の正確性は、比較例 1では 8 7 %、 比較例 2では 9 2 %であつた ものが、 本発明例では 9 7 %に改善されたことが明らかである。 また、分注の再現性は 、 比較例 1では 4 . 3 %、 比較例 2では 1 . 5 %であったものが、 本発明例では 0 . 6 %に改善されたことが明らかである。

分注チヅプを使用する分析では、反応容器に分注された試料および試薬の攪拌を行う 場合、 キャリーオーバーを避ける観点から異なる試料または試薬間で、同一の攪抨棒を 使用することは困難であるため、前述のように、試料および試薬を分注した同じ分注チ ップ内の試料および試薬を再吸引し吐出することがある。この場合、比較例 2の方法で は、試薬および試料の混合液に、分注チップ内に吸引した水が混入してしまうという不 具合があるが、本発明では、分注チヅプ内にミストが生じるかあるいは分注チップの上 端部分にごく小さな水滴が形成されるため、試薬および試料の混合液中に氷が実質的に 混入することがなく、 安定した再現性が得られる。

以上の説明から理解されるように、 本発明の実施例によれば、液体分注量の、環境の 温度や湿度の変化による影響が軽減される。

本発明の本質を逸脱することなしに多くの変更および変形がなされ得ることは自明 であるから、 本発明は記述した実施例に限定されるべきではないものとする。

Claims

請 求 の 範 囲

1 .分注プローブに被分注液体を吸引し、該吸引された被分注液体を前記分注プローブ から吐出する液体分注方法であって、前記分注プローブに非反応性液体を吸引すること

、その後前記分注プローブに空気を初めは第 1の速度で、次いで前記第 1の速度よりも 速い第 2の速度で吸引すること、その後前記分注プローブに前記被分注液体を吸引する ことを含む液体分注方法。

2 .前記披分注液体の吸引は前記第 2の速度での空気の吸引を終了してから予め定めら れた時間が存在することを特徴とする請求の範囲 1にもとづく液体分注方法。

3 .前記非反応性液体は氷からなり、前記被分注液体は試料からなるることを特徴とす る請求の範囲 2にもとづく液体分注方法。

4 .分注プローブがその先端に着脱可能に有する分注チヅプに被分注液体を吸引し、該 吸引された被分注液体を前記分注チップから吐出する液体分注方法であって、前記分注 チップに非反応性液体を吸引すること、その後前記分注チヅプに空気を初めは第 1の速 度で、次いで前記第 1の速度よりも速い第 2の速度で吸引すること、 その後前記分注チ ップに前記被分注液体を吸引することを含む液体分注方法。

5 .前記被分注液体の吸引は前記第 2の速度での空気の吸引を終了してから予め定めら れた時間が存在することを特徴とする請求の範囲 4にもとづく液体分注方法。

6 .前記非反応性液体は水からなり、前記被分注液体は試料からなるることを特徴とす る請求の範囲 5にもとづく液体分注方法。

7 .分注プローブに被分注液体を吸引し、該吸引された被分注液体を分注プローブから 吐出する液体分注方法であって、前記分注プローブに非反応性液体を吸引すること、そ の後前記吸引された液体をミスト化するように前記分注プローブに空気を吸引するこ と、つづいて一定時間後前記分注プローブに前記被分注液体を吸引することを含む液体 分注方法。

8 .前記非反応性液体は水からなり、前記被分注液体は試料からなることを特徴とする 請求の範囲 7にもとづく液体分注方法。

9 .分注プローブがその先端に有する分注チップに被分注液体を吸引し、該吸引された 被分注液体を前記分注チップから吐出する液体分注方法であって、前記分注チップに非 反応性液体を吸引すること、その後前記吸引された液体をミスト化または水滴化するよ うに前記分注チップに空気を吸引すること、続いて一定時間後前記分注チップに前記被 分注液体を吸引することを含む液体分注方法。

1 0 .前記非反応性液体は水からなり、前記被分注液体は試料からなることを特徴とす る請求の範囲 9にもとづく液体分注方法。

1 1 .分注チヅプを先端に着脱可能に有する分注プローブと、前記分注チップに被分注 液体を吸引し、該吸引した被分注液体を前記分注チップから吐出する手段とを含む液体 分注装置であって、前記被分注液体の吸引に先立って、前記分注チップに、非反応性液 体を吸引し、その後空気を第 1の速度で、次いで該第 1の速度よりも速い第 2の速度で 吸引する手段を含む液体分注装置。

1 2 .前記非反応性液体は水からなり、前記被分注液体は試料からなることを特徴とす る請求の範囲 1 1にもとづく液体分注装置。

1 3 .分注チップを先端に着脱可能に有する分注プローブと、前記分注チップに被分注 液体を吸引し、該吸引した被分注液体を前記分注チップから吐出する手段とを含む液体 分注装置であって、前記分注されるべき液体の吸引に先立って、前記分注チップに、非 反応性液体を吸引し、その後前記吸引した被分注液体をミスト化または水滴化するよう に空気を吸引する手段を含む液体分注装置。

1 4 .前記非反応性液体は水からなり、前記被分注液体は試料からなることを特徴とす る請求の範囲 1 3にもとづく液体分注装置。