JP4713401B2 - 攪拌装置およびそれを用いた自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は液体試料等を攪拌する攪拌装置及びそれを用いた自動分析装置に係り、特に攪拌動作の信頼性，安全性が高い攪拌装置、及びそれを用いた自動分析装置に関わる。

自動分析装置や化学実験装置等では、各種薬品の混合や沈殿物等の攪拌を目的とした様々な攪拌装置が存在する。例えば臨床検査用免疫分析装置においては、一般的に測定対象物をそれ以外の物質と分離するために磁性粒子が試薬のひとつとして用いられている。この磁性粒子は通常は緩衝液の中に混濁されており、長い時間放置しておくと比重差のため試薬容器の底部に沈降してしまう。そのため使用直前に分析装置上で攪拌を行い、緩衝液中に均一に分散させる必要があり、ここで攪拌装置が用いられている。

その攪拌方法にも接触式、非接触式に分かれ、目的，用途によって様々な方法が採られてきた。そのなかでも比較的一般的なものが、例えば特許文献１に記載されているような回転あるいは往復運動を行う攪拌棒を直接、被攪拌物内へ挿入し、攪拌を行うものである。

攪拌装置で使用する攪拌棒は、試薬が攪拌棒に付着して外へ運び出されて無駄に消費されてしまうことを低減するために出来るだけ表面積が小さいほうが好ましい。すなわち、細い方が好ましい。また、磁性粒子は試薬容器の底面に集まるため、攪拌棒の長さは試薬容器の高さ以上に長くして、攪拌子（へら）が試薬容器の底面部付近まで到達して攪拌を行うことが求められる。更に、試薬の蒸発を防ぐため一般的に試薬容器の入り口は狭いことが多いため、攪拌棒は出来るだけ真直度を保ち、試薬容器への挿入が容易であることが求められる。加えて、液体の攪拌状態を一定にするため、攪拌時のへらにかかる遠心力や、その他の何らかの外力を受けた場合でも変形が少ないことが求められる。

上記背景から自動分析装置における攪拌棒は細い径のステンレス棒を用いて先端にへら状の部分を設けた形状に製作されていることが多い。

特開平５−３０２９２８号公報

しかしながら細い径のステンレス棒の場合、たとえばユーザがメンテナンスのため清掃する際などに誤って力を加えてしまうと容易に変形する。すると試薬の蒸発を防ぐために試薬容器の入り口が狭いことから、攪拌棒が変形してしまうと入らなくなる。さらに、試薬容器の入り口に入ったとしても攪拌棒が曲がったままの状態で攪拌を行うと攪拌状態が不安定になり、磁性粒子が緩衝液中に均一に分散せず、１回の分注に含まれる磁性粒子の数に変動が生じ、ひいては分析結果に影響が出る可能性がある。

これを防ぐためのひとつの方法として、攪拌棒が曲がったことを検知するセンサを設けることを考える。具体的には光学センサを用いて画像処理により攪拌棒の状態を監視するシステムを想定する。この場合、光学センサを監視し画像処理するための機器ないし装置が必要となるため、システムの複雑化、およびコストの増大を招く。

また別の方法として、バネ材料を用いて攪拌棒を製作することを考える。この場合、通常のステンレス鋼よりも外力に対してのロバスト性が向上し変形しにくくなるが、製作時の寸法安定性が十分確保できなくなるなどの不都合が生じる。

本発明は、付着による試薬持ち出しが無視できる程度に細い径で、試薬容器の底面に十分に到達する長さを有し、かつ外力への変形に対し強い攪拌棒を備えた攪拌装置及びそれを用いた自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決するための本発明の構成は以下の通りである。

被混合物に浸漬し、被混合物を攪拌する攪拌棒と、該攪拌棒を駆動する駆動手段と、を備えた攪拌装置において、前記攪拌棒の少なくとも一部が、形状記憶合金からなる攪拌装置、及びそれを用いた自動分析装置。

攪拌棒の断面形状は円状，角状、などどのような形状でも良い。また太さも一定である必要は無く、駆動手段に近いほうは断面積が大きく、先端にいくほど断面積が小さくなっていても良い。攪拌棒の先端には攪拌効率を向上させるためのへらが設けられていることが好ましい。このへらは特に形状記憶合金である必要は無い。駆動手段はモータなどの電動機が一般的である。駆動手段を支持するための支持手段を備えることが好ましい。少なくとも一部とは、変形する可能性の高い先端部のみを形状記憶合金とし、駆動手段に近いほうはステンレスとして中間部で接合（かしめ等）したような構造の物でも良いということである。このような構造にすることで、攪拌棒の先端部のみを交換することが容易となる。もちろん、攪拌棒全体が形状記憶合金からなっていても良い。

付着による試薬持ち出しが無視できる程度に細い径で、試薬容器の底面に十分に到達する長さを有し、かつ外力への変形に対し強い攪拌棒を備えた攪拌装置及びそれを用いた自動分析装置を提供することができる。

一般に臨床検査用自動分析装置は、取り扱う対象物が血清や尿であることから、通常は常温で用いられる。したがって上記のように記憶した形状に復帰するための温度を常温以下に設定した形状記憶合金を用いた攪拌棒は、外力によって変形した際でも、周囲温度が記憶した形状に復帰するための温度より高いため、形状記憶効果により外力が加わる前の形状に復帰するので、細くかつ長い形状でありながら、変形のしない攪拌棒が実現できる。また、形状記憶合金は、超弾性特性を備えているものが多いため、多少外力が加わった程度では永久変形しないことも攪拌棒として望ましい特性となる。

以下、本発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明を用いた自動分析装置の平面図の一部である。１は分析用試薬を一定温度に保つ試薬保冷容器であり、ここでは円形状のものを例に示す。試薬保冷容器１は複数本の試薬容器２を円周上に配置することができる構造を持つ。また試薬保冷容器１はその中心軸３まわりにこれらの試薬容器２を任意位置から攪拌作業位置７へ移動させるための回転機構を持つ。

試薬保冷容器１の近傍に攪拌装置６、試薬あるいは検体等を分注する分注装置４を配置する。また攪拌装置６の近傍には攪拌機構部５を洗浄するための洗浄槽９を配置する。

攪拌装置６は攪拌作業位置７及び攪拌機構部洗浄位置８への移動機構を持ち、ここでは特に試薬保冷容器１とは別の回転軸１０を持った回転移動機構を例に取って説明する。攪拌装置６は、この回転軸１０によって攪拌機構部５を洗浄位置８から攪拌作業位置７へ移動させ、攪拌機構部５は試薬保冷容器１上の選択された試薬容器の攪拌を行う。試薬の攪拌作業を終了した攪拌機構部５は再び洗浄位置９へと移動し、試薬に汚染された攪拌機構部５を洗浄することにより、攪拌棒に付着した試薬を洗い落とすことで他の試薬への混入を防止している。１１は自動分析装置の操作部であり、検査項目の選択や、試料情報の入力，結果の表示などを行う。１２は攪拌装置６および攪拌機構部５などの制御部であり、一連の動作は該制御部が司る。図には示されていないが、試薬保冷容器１や分注装置４など他の機構についても同様の制御部が設けられている。

図２は本発明の攪拌棒１３が試薬容器２内にあり、静止している状態を示す図である。攪拌棒１３の先端１４は図中では簡単のため楕円で表現しているが、実際は攪拌時の緩衝液１５の流れ状態と底面に凝集してしまった磁性粒子１６を均一に分散させるのに十分な流速を発生するように考慮した形状であるとする。

図３は攪拌棒１３が試薬容器２内にあって回転している状態の図である。攪拌棒１３が、試薬容器２内へ侵入した後に一定速で回転して攪拌を行い、試薬容器底面に凝集していた磁性粒子１６を緩衝液１５中に均一に分散させる。

ここで、攪拌棒に外力が加わった場合を想定する。これはたとえばユーザがメンテナンスのため清掃する際などに誤って力を加えてしまう場合や、装置が何らかのトラブルで異常動作し、他の機構などに干渉してしまった場合が該当する。この場合、攪拌棒の材質が従来技術のようにステンレスであっても、また本発明のように形状記憶合金であっても、その外力の大きさに応じて変形する。

つづいて変形後に外力が取り除かれた状態、すなわちメンテナンス作業が完了したり、装置のトラブルが解消されたときを考える。従来技術のようにステンレスで製作された攪拌棒の場合は、その変形量がある一定以上大きく、材料の降伏点を越える応力を受けていると、変形したままとなってしまい、試薬容器の入り口が狭いことから、攪拌棒が変形してしまうと入らなくなったり、試薬容器の入り口に入ったとしても攪拌棒が曲がったままの状態で攪拌を行うと攪拌状態が不安定になり、磁性粒子が緩衝液中に均一に分散せず、１回の分注に含まれる磁性粒子の数に変動が生じ、ひいては分析結果に影響が出る可能性がある。

ところで、自動分析装置は取り扱う対象物が血清や尿であることから通常は常温で用いられる。これは血清や尿などの生体試料がヒトの体温付近で活発な反応性を示すことが影響しており、高温ではたんぱく質が変性する恐れがあり、逆に低温では試薬と試料との反応が進まないことに由来している。

ここで変形後に外力が取り除かれた状態での、本発明を用いた攪拌棒の場合を考える。すなわち攪拌棒の材質を従来技術のようにステンレスではなく、記憶した形状に復帰するための温度を常温以下に設定した形状記憶合金で製作した攪拌棒の場合は、外力がなくなれば周囲温度が記憶した形状に復帰するための温度より高いため、形状記憶効果により外力が加わる前の形状に復帰する。結果として、本発明による攪拌棒は外力が加わった場合でも変形しないため、細くかつ長い形状とすることが可能となり、ひいては試薬が攪拌棒に付着して外へ運び出されて無駄に消費されてしまうことを低減し、また磁性粒子の均一な拡散により安定した分析性能を得ることができる。

本発明の攪拌装置を使った自動分析装置の一部を省略して示す平面図。 攪拌棒が試薬容器内にあり、静止している状態を示す図。 攪拌棒が試薬容器内にあって回転している状態の図。

符号の説明

１…試薬保冷容器、２…試薬容器、３…試薬保冷容器の中心軸、４…分注装置、５…攪拌機構部、６…攪拌装置、７…攪拌作業位置、８…攪拌機構部洗浄位置、９…洗浄槽、
１０…攪拌装置の回転軸、１１…自動分析装置の操作部、１２…攪拌装置および攪拌機構部の制御部、１３…攪拌棒、１４…攪拌棒の先端、１５…緩衝液、１６…磁性粒子。

Claims (1)

1. 液体を収容する容器と、
   該容器に液体を吐出する分注手段と、
   該容器に収容された液体を攪拌する攪拌手段と、
   を備えた自動分析装置において、
   前記撹拌手段が、撹拌対象の液体に浸漬し該液体を攪拌する攪拌棒と、
   該攪拌棒を駆動する駆動手段と、を備え、かつ該攪拌棒の少なくとも一部が、形状記憶合金からなることを特徴とする自動分析装置。

Images