CN110291406B - 自动分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够通过简易的处理来判别是否发生了空抽吸的自动分析装置。本发明的自动分析装置通过计算出确定试样在分注探针的内部通过的路径中的实际填充有试样的部分的长度是否比正常抽吸时短的参数，来判定是否产生了空抽吸。

Description

自动分析装置

技术领域

本发明涉及一种分析试样的自动分析装置。

背景技术

自动分析装置是以下装置：通过使从被检查者采取到的尿、血液等样本与试剂混合并使之反应，来产生色调的变化，并由分光光度计测定该变化。

自动分析装置预先调整为使分注探针向试样的液面的下方移动来抽吸试样。因此，若误识别液面高度，则有无法抽吸正确的分量的试样(或者完全无法抽吸试样)的可能性。将这样的误动作称作空抽吸。例如在试样的液面发生了气泡的情况下，误将该气泡的表面识别为试样的液面，之后在该高度处实施抽吸，由此有产生空抽吸的可能性。

关于自动分析装置，下述专利文献1的课题为“实现不需要庞大的基准数据就能够高精度地检测由各种原因引起的分注异常从而能够进行可靠性较高的分析的自动分析装置。”，并且记载以下技术：“在样本探针15的前端浸渍于试样内的状态下，使柱塞66下降预定量来将试样抽吸到探针内。由压力传感器26检测抽吸动作中的压力变动，由AD变换器621进行数字变换并发送至信号处理器76。信号处理器76提取抽吸波形的特征变量的值，并计算距离正常群数据的统计距离D。比较统计距离D与阈值th，在统计距离D为阈值th以上的情况下，判定为抽吸有异常。在统计距离D比阈值th小的情况下，移至吐出动作。在吐出动作后，提取吐出波形的特征变量的值，并计算距离正常群数据的统计距离D。在统计距离D为已定的阈值th以上的情况下，判定为吐出有异常。”(参照说明书摘要)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-53868号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述专利文献1记载的技术中，计算抽吸试样时的压力波形的特征变量，并与正常波形的特征变量进行比较，由此判别是否是空抽吸。但是，该文献记载的技术也求得未必是判别是否是空抽吸所必需的特征变量，所以认为用于判别的运算负荷、所需时间有变多的倾向。

本发明是鉴于上述的课题而完成，其目的在于提供一种能够由简易的处理来判别是否发生了空抽吸的自动分析装置。

用于解决课题的方案

本发明的自动分析装置通过计算出确定试样在分注探针的内部通过的路径中的实际上填充有试样的部分的长度是否比正常抽吸时短的参数，来判定是否发生了空抽吸。

发明的效果如下。

由于本发明的自动分析装置使用与分注探针的内部的路径长度相关的参数来判别空抽吸，所以能够缩减为了判别而计算的参数。由此能够由更简易的处理来判别空抽吸，因而能够提高装置的成本效率、运算时间等。

附图说明

图1是实施方式1的自动分析装置100的简要结构图。

图2是示出样本探针15的周边结构的图。

图3是说明正常抽吸的压力波形与空抽吸的压力波形不同的机理的图。

图4是示出压力传感器所检测的冲击波的波形的曲线图。

图5是示出在反向动作的前后由压力传感器26检测到的压力波形的曲线图。

图6是实施方式3的自动分析装置100具备的样本探针15的侧视图。

图7是示出压力波形和峰值检测的例子的曲线图。

图8是示出测定出抽吸长度x与压力波形的极大值间隔之间的关系的结果的曲线图。

图9是示出近似式的一例的曲线图。

图10是示出关于式1的ω0的正常抽吸时与空抽吸时的不同的曲线图。

具体实施方式

＜实施方式1＞

图1是本发明的实施方式1的自动分析装置100的简要结构图。自动分析装置100具备样本盘12、第一试剂盘41、第二试剂盘42以及反应盘36。样本盘12能够搭载用于保持试样的样本容器10。第一试剂盘41和第二试剂盘42能够搭载用于保持试剂的试剂容器40。在反应盘36的圆周上配置有反应容器35。

自动分析装置100还具备样本探针15、第一试剂探针20、第二试剂探针21、搅拌装置30、容器清洗机构45、光源50、分光检测器51、计算机62、控制器60以及计时检测部61。

样本探针15将从样本容器10抽吸到的试样分注至反应容器35。第一试剂探针20将从第一试剂盘41内的试剂容器40抽吸到的试剂分注至反应容器35。第二试剂探针21将从第二试剂盘42内的试剂容器40抽吸到的试剂分注至反应容器35。搅拌装置30搅拌反应容器35内的液体。容器清洗机构45清洗反应容器35。光源50设置于反应盘36的内周附近，对反应容器35照射光。分光检测器51隔着反应容器35而设置于对面，检测光源50照射至试样的光。计算机62与分光检测器51连接，使用分光检测器51的检测结果来分析试样。控制器60控制自动分析装置100的整体动作。计时检测部61检测各驱动机构的动作开始/停止计时的检测，监视从动作开始/停止起的时间经过。

样本探针15通过分注流路24而与定量泵25连接。在分注流路24的中途设有压力传感器26。与样本探针15相同，第一试剂探针20和第二试剂探针21也连接有分注流路、定量泵、压力传感器，但对此在图1中未示出。

在样本容器10内放入血液等检查对象的试样，并放置于样本盘12。向控制器60输入对各个试样实施的分析的种类。将由样本探针15从样本容器10采取到的试样以恒定量分注至在反应盘36排列的反应容器35。由第一试剂探针20或者第二试剂探针21从设置于第一试剂盘41或者第二试剂盘42的试剂容器40向反应容器35分注恒定量的试剂，并由搅拌装置30进行搅拌。对于该试样以及试剂的分注量，按照每个分析的种类预先对控制器60进行设定。

反应盘36周期性地反复进行旋转停止。以反应容器35通过光源50之前的计时，分光检测器51测定光。在10分钟的反应时间内反复进行测光。之后，容器清洗机构45排出反应容器35内的反应液并进行清洗。在此期间，其它反应容器35使用其它的试样和试剂并行进行动作。计算机62使用分光检测器51计测到的数据来计算与分析的种类对应的成分的浓度，并将其结果显示于显示器。

图2是示出样本探针15的周边结构的图。第一试剂探针20和第二试剂探针21也具有相同的结构，因而，以下对样本探针15的周边结构进行说明。

定量泵25具有驱动机构67和柱塞66，并经由阀68而与泵69连接。定量泵25由控制器60控制，抽吸、吐出试样。定量泵25和样本探针15经由分注流路24连接。压力传感器26配置于柱塞66与样本探针15之间。

计时检测部61与控制器60连接，具有监视定量泵25的动作结束计时和从动作开始起的经过时间的功能。

压力传感器26与AD变换器621连接。在定量泵25停止后，并在经过了下述的时间的时刻，计时检测部61对AD变换器621指示以实施数字变换(同时输出时钟信号)。AD变换器621根据该指示，将从压力传感器26输出的模拟电压数据进行数字变换。

数据提取部622从AD变换器621接收压力波形的数字数据，并提交给异常判定部623。异常判定部623使用该数据来判定是否发生了空抽吸。AD变换器621、数据提取部622、异常判定部623例如能够作为计算机62的一部分来构成。

样本探针15具有未图示的移动机构。移动机构使样本探针15上下移动以及旋转，从而样本探针15能够移动至从样本容器10抽吸试样的位置，移动至能够向反应容器35吐出试样的位置。

在抽吸试样前，控制器60打开阀68，用从泵69供给的系统液79充满分注流路24和样本探针15的内部。接着，在样本探针15的前端位于空中的状态下，控制器60利用驱动机构67使柱塞66进行下降动作，并抽吸分段空气80。

接着，控制器60使样本探针15向样本容器10内下降，并在其前端浸渍于试样内的状态下，使柱塞66下降预定量来将试样抽吸到探针内。由此，将该试样抽吸到样本探针15内作为抽吸液81。第一试剂探针20和第二试剂探针21也实施相同的动作，但这些情况下的抽吸液81是试剂。

图3是说明正常抽吸的压力波形与空抽吸的压力波形不同的机理的图。在定量泵25停止后发生的冲击波以在流路内充满的系统液79以及抽吸液81作为介质而传播。从定量泵25发生的冲击波在流路内的充满液体的区域内传播，由空气层(液体的终端部)反射，再次通过压力传感器26，由阀68反射。冲击波一边衰减能量一边反复进行该流路内的往复。由于分段空气80的体积非常小，所以视为对压力传播没有影响。

将连接流路内的阀68与注射器的流路的长度设为L1，将从定量泵25至压力传感器26的距离设为L2，将从压力传感器26至样本探针15的流路的长度设为L3，将样本探针的长度设为L4，并将在抽吸结束时所保持的液体在吐嘴内的长度设为L5。在抽吸动作正常进行的情况下，L5＝L4，从阀68至液体前端的距离为(L1+L2+L3+L4)。在空抽吸的情况下，由于抽吸试样的量比正常抽吸少(或者完全未抽吸)，所以在样本探针15内充满液体的部分的长度L5比L4短。因此，冲击波的传播距离比正常抽吸时短。利用这样情况，能够判定是否发生了空抽吸。以下，具体地进行说明。

图4是示出压力传感器检测到的冲击波的波形的曲线图。实线示出正常抽吸时的压力波形，虚线示出空抽吸时的压力波形。压力传感器26例如输出检测到的压力作为电压值。图4示出将该电压值变换成压力值的曲线图。记述正常抽吸时的压力波形的数据例如能够预先储存于计算机62具备的存储部624。

在定量泵25进行抽吸动作的期间内，柱塞66下降，从样本探针15的前端抽吸试样。在抽吸期间内，样本探针15内的压力降低。

若结束抽吸试样，则定量泵25停止抽吸动作。若定量泵25停止动作，则最初显现陡峭的正的压力变动。该正的压力变动是在柱塞66停止下降的动作时发生的冲击波通过压力传感器26时检测到的。因此，对于从定量泵25停止抽吸动作后至检测到该正的压力变动为止的时间，若将冲击波的传播速度设为C时，在正常抽吸时/空抽吸时均约为L2/C。因此，该期间内的压力波形不适于判别正常抽吸和空抽吸。

在传播至空气层(液体的前端)的冲击波反射而再次通过压力传感器26时，压力波形成为第二次峰值。对于从定量泵25停止抽吸动作后至达到该第二次峰值为止的时间，在正常抽吸时为(L2+2×(L3+L4))/C，相对于此，在空抽吸时为(L2+2×(L3+L5))/C。第三次之后的峰值的到达时刻也相同，在正常抽吸时与空抽吸时之间产生差异。即、在正常抽吸时和空抽吸时，压力波形明确不同，因而异常判定部623能够利用这一情况来判别空抽吸。

对于从定量泵25产生的冲击波从定量泵25到达分注流路24与样本探针15之间的边界为止的距离，在正常抽吸时和空抽吸时均为L2+L3，所以该期间内的压力波形未必是判别空抽吸所必需的。因此，异常判定部623也可以仅使用从定量泵25停止抽吸动作后经过了(L2+L3)/C以后的压力值，来判别空抽吸。

由于显著地显现正常抽吸时的压力波形与空抽吸时的压力波形的不同是第二次以后的峰值，所以需要使用至少第二次峰值显现为止的压力值来判别空抽吸。因此，异常判定部623需要使用从定量泵25停止抽吸动作后经过(L2+2×(L3+L4))/C为止的压力值来判别空抽吸。为了具有余裕，也可以使用经过整数倍的(L2+2×(L3+L4))/C为止的压力值。

异常判定部623获取为了判别空抽吸而使用的数据的计时能够由计时检测部61控制。计时检测部61每隔预定的时钟周期对AD变换器621进行指示，以便在上述期间内从压力传感器26对压力值进行取样。数据提取部622根据需要将所获取到的数字数据变换成压力值，并提交给异常判定部623。

异常判定部623将冲击波假定为由下述式表示的衰减振动，使用所获取到的压力波形来推定下述式1的参数。式1中，ω0是衰减周期。

[式1]

对于正常抽吸时的压力波形，存储部624预先存储有记述上述式的各参数的数据。异常判定部623将推定出的各参数与正常抽吸时的该参数进行比较，若两者间的差值纳入预定阈值以内，则能够判定为正常地抽吸，若未纳入预定阈值以内，则能够判定为空抽吸定。可以仅比较任意一个参数，也可以将两个以上的参数例如应用于适当的评价式来评价两者间的差值。

异常判定部623将判定结果通知到控制器60。在判定为正常地抽吸的情况下，控制器60使试样从样本探针15向反应容器35吐出，分注下一个试样。在判定为空抽吸的情况下，控制器60中止吐出试样的动作，并在计算机62的画面上显示报警。另外，通过阀68的开闭来清洗样本探针15的内部。

＜实施方式2＞

在自动分析装置100中，为了抑制在样本探针15内保持的试样量的误差，在结束抽吸动作后，并在从试样提升样本探针15前，使柱塞66稍微向吐出侧动作。将该动作称作反向修正。在本发明的实施方式2中，对使用该反向修正时的压力波形来判别空抽吸的方法进行说明。

图5是示出在反向动作的前后由压力传感器26检测到的压力波形的曲线图。图5所示的压力波形与图4所示的抽吸动作中的压力波形连续。在结束抽吸动作后，定量泵25实施反向修正。若反向修正结束，则在停止柱塞66之后将样本探针15从试样提升。

在该期间，因柱塞66停止所产生的冲击波和伴随样本探针15上升而产生的惯性，在流路内引起压力变动。由于该压力变动与实施方式1不同，多个振动要因重叠，所以不会成为衰减振动。然而，在正常抽吸时和空抽吸时，在流路内充满的溶液量不同，因而产生由溶液量不同引起的差异。具体而言，在流路由液体充满的正常抽吸中，压力波形的振幅较小，而在由液体充满的区域较少的空抽吸中，振幅较大。异常判定部623利用这一情况来判别空抽吸。

若定量泵25从结束反向修正后经过L2/C，则显现第一次压力峰值。计时检测部61也可以以仅获取在此之后的压力波形的方式对AD变换器621进行指示。计时检测部61获取压力波形直至样本探针15上升结束。

异常判定部623计算压力波形的最大值与最小值之间的差值Pmax。异常判定部623在Pmax纳入预先决定的阈值以内的情况下判定为正常地抽吸，而未纳入预先决定的阈值以内的情况下判定为空抽吸。

＜实施方式3＞

图6是本发明的实施方式3的自动分析装置100具备的样本探针15的侧视图。在图4中说明的压力波形的不同中，尤其在着眼于达到第二次峰值的时刻来判别空抽吸的情况下，期望L4与L5的不同显著。因此，在本实施方式3中，使细管部16为细长。作为一例，细管部16是不锈钢制的管，内径为0.8毫米，长度为50毫米。x是抽吸有抽吸液81的长度。

图7是示出压力波形和峰值检测的例子的曲线图。将定量泵25停止了抽吸动作的时刻设为t0，将第一次压力极大值的时刻设为t1，将第一次压力极小值的时刻设为t2，将第二次压力极大值的时刻设为t3，并将第二次压力极小值的时刻设为t4。自动分析装置100将记述有正常抽吸时的上述时刻的数据预先保持于存储部624。异常判定部623将t1～t4与正常抽吸时的时刻进行比较，能够判别空抽吸。

图8是示出测定了抽吸长度x与压力波形的极大值间隔之间的关系的结果的曲线图。横轴表示抽吸长度x，纵轴表示图7中的t3－t1。如图8所示，若抽吸长度x大致为20mm以上，则正常抽吸时的t3－t1与空抽吸时的t3－t1显著不同，因而通过对此进行比较，能够判别空抽吸。正常抽吸时的t3－t1能够预先储存于存储部624。在两者的差值超过预先决定的阈值的情况下，能够判别为空抽吸。

在本实施方式3中，由于使细管部16为细长，所以即使是相同的抽吸量，也能够增大抽吸长度x。因此，如图8所示，正常抽吸时的t3－t1与空抽吸时的t3－t1之间的差值显著地显现，因而能够高精度地判别空抽吸。

在本实施方式3中，由于使用定量泵25停止抽吸动作后的压力峰值，所以不依赖定量泵25的驱动模式，都能够正确地识别正常抽吸时的压力波形与空抽吸时的压力波形之间的不同。并且，由于仅使用压力峰值间隔来判别空抽吸，所以能够抑制运算量。

在本实施方式3中，由于使用图7中的t3和t1，所以不必严密地确定该图中的其它时刻。例如从对定量泵25指示停止抽吸动作的时刻后开始获取压力值，之后能够将达到第二次极大值的时刻作为t3。

＜实施方式4＞

在实施方式1中，在将压力传感器26的计测结果与正常抽吸时的压力波形进行比较时，异常判定部623也能够通过近似式来近似计测结果，之后进行比较。例如，计时检测部61在压力波形的变动周期的期间输出至少五次以上的取样信号。异常判定部623以各样本点与式1之间的差值变得最小的方式使用例如利用了最小二乘法的曲线拟合法来求得式1的各参数(C、ζ、ω0、α、A)。

图9是示出近似式的一例的曲线图。近似式使用定量泵25停止抽吸动作的时刻t0以后的取样点进行计算，该近似式与相同期间内的实际的压力波形非常一致。

图10是示出关于式1的ω0的正常抽吸时与空抽吸时的不同的曲线图。横轴表示抽吸长度x，纵轴表示ω0。如图10所示，若抽吸长度x大致为20mm以上，则正常抽吸时的ω0与空抽吸时的ω0显著不同，因而通过对此进行比较，能够判别空抽吸。正常抽吸时的ω0能够预先储存于存储部624。在两者的差值超过预先决定的阈值的情况下，能够判别为空抽吸。

在本实施方式4中，近似式的参数为五个，相对于此，由于获取五点以上的压力波形的取样点，因而能够在曲线拟合法中正确地推定近似参数。通过进一步增加取样点，也能够抑制噪声的影响。

在本实施方式4中，由于仅使用在正常抽吸时与空抽吸时之间不同最显著的ω0来判别空抽吸，所以能够高精度地判别空抽吸。这是因为，对于式1中的其它参数而言，正常抽吸时与空抽吸时的不同以外的要因所产生的影响也较大。

＜关于本发明的变形例＞

本发明不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明，不限定于必须具备所说明的所有结构。另外，能够将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构，另外也能够在某实施方式的结构的基础上追加其它实施方式的结构。另外，能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。

在实施方式3中，在分析试样所需的分注量较小的情况下，通过抽吸比需要量多的抽吸液81，能够充分地较大地确保抽吸长度x。

在实施方式1中，对计算出式1的参数并评价所求出的参数来判别空抽吸的情况进行了说明。但也能够并用地，例如如专利文献1所记载那样，根据取样点计算特征变量，并将该特征变量与正常抽吸时进行比较，由此能够判别空抽吸。关于与本发明的方法的判别结果相比使哪一个优先，例如能够通过加权来决定。

在以上的实施方式中，对AD变换器621、数据提取部622、异常判定部623作为计算机62的一部分的情况进行了说明，但自动分析装置100主体也可以具备上述功能部。

AD变换器621、数据提取部622、异常判定部623也可以通过将其一部分例如在集成电路中设计等来以硬件的方式实现。另外，上述的各结构、功能等也可以通过由处理器解释、执行实现各个功能的程序来以软件的方式实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能够储存于存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive)等记录装置、IC卡、SD卡、DVD等记录介质。

符号的说明

10—样本容器，12—样本盘，15—样本探针，20—第一试剂探针，21—第二试剂探针，24—分注流路，25—定量泵，26—压力传感器，30—搅拌装置，35—反应容器，36—反应盘，40—试剂容器，41—第一试剂盘，42—第二试剂盘，45—容器清洗机构，50—光源，51—分光检测器，60—控制器，61—计时检测部，62—计算机，621—AD变换器，622—数据提取部，623—异常判定部，66—柱塞，67—驱动机构，68—阀，69—泵，79—系统液，80—分段空气，81—抽吸液。

Claims (7)

1.一种自动分析装置，是分析试样的自动分析装置，其特征在于，具备：

分注探针，其抽吸或吐出上述试样；

压力传感器，其计测上述分注探针的内部压力；

控制部，其控制上述分注探针的动作；以及

存储部，其存储正常波形参数，该正常波形参数表示在上述分注探针正常地抽吸上述试样结束后上述压力传感器计测的上述压力的波形，

上述分注探针具有填充上述试样的流路，

上述控制部获取上述分注探针抽吸上述试样结束后的上述压力传感器的计测结果，并且基于上述计测结果来确定表示上述压力的波形的计测结果参数，

上述控制部通过比较上述正常波形参数与上述计测结果参数来计算出确定填充于上述分注探针的内部的上述试样的沿上述流路的长度的参数，

上述控制部判定第一长度是否比第二长度短，上述第一长度是填充于上述分注探针的内部的上述试样的沿上述流路的长度，上述第二长度是正常地抽吸上述试样时填充于上述分注探针的内部的上述试样的沿上述流路的长度，

上述控制部在判定为上述第一长度比上述第二长度短的情况下，输出表示上述分注探针未正常地抽吸上述试样的意思的信号。

2.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

上述分注探针具有通过对填充于上述流路内的上述试样施加压力来抽吸或吐出上述试样的柱塞，

上述控制部在从上述流路内充满上述试样后至将上述分注探针从上述试样提升前的期间使上述柱塞以上述流路内的上述试样不会全部吐出的程度的距离朝向吐出上述试样的方向移动，

上述控制部在使上述柱塞移动上述距离后，分别获取一个以上的在将上述分注探针从上述试样提升的期间内的上述压力的极大值和极小值，上述控制部在上述极大值和上述极小值均在预定阈值的范围内的情况下判定为上述分注探针正常地抽吸了上述试样，在上述极大值和上述极小值的至少任一个在上述预定阈值的范围外的情况下，输出表示上述分注探针未正常地抽吸上述试样的意思的信号。

3.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

上述分注探针具有通过对上述流路施加压力来抽吸或吐出上述试样的柱塞，

上述压力传感器配置于上述分注探针的前端与上述柱塞之间，上述控制部获取从上述柱塞停止抽吸动作后至上述压力达到第二次极大值为止的第一时间作为上述计测结果参数，并且获取在上述分注探针正常地抽吸上述试样时从上述柱塞停止抽吸动作之后至上述压力达到第二次极大值为止的第二时间作为上述正常波形参数，

上述控制部在上述第一时间比上述第二时间短的情况下，输出表示上述分注探针未正常地抽吸上述试样的意思的信号。

4.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

上述分注探针具有用于填充上述试样以外的液体的第二流路，

上述控制部仅在数据获取开始时刻以后的期间获取上述压力传感器的计测结果，

上述数据获取开始时刻是从上述分注探针抽吸上述试样结束后经过了第一经过时间后的时刻，上述第一经过时间是上述压力所引起的振动波为了传播上述第二流路的长度所需的时间。

5.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

上述分注探针具有通过对上述流路施加压力来抽吸或吐出上述试样的柱塞，

上述控制部仅在数据获取结束时刻以前的期间获取上述压力传感器的计测结果，

上述数据获取结束时刻是从上述分注探针抽吸上述试样结束后经过了第二经过时间后的时刻，或者经过了整数倍的上述第二经过时间后的时刻，上述第二经过时间是上述压力所引起的振动波从上述柱塞到达至上述分注探针的前端而且从上述分注探针的前端反射并到达上述压力传感器所需的时间。

6.根据权利要求1所述的自动分析装置，其特征在于，

上述存储部记述有用于记述衰减振动的参数作为上述正常波形参数，

上述控制部确定记述上述压力的波形假定为衰减振动的情况下的该衰减振动的参数作为上述计测结果参数，使用上述确定的参数来实施上述判定。

7.根据权利要求6所述的自动分析装置，其特征在于，

上述存储部记述有衰减振动的周期作为上述正常波形参数，

上述控制部确定上述压力的波形假定为衰减振动的情况下的该衰减振动的周期作为上述计测结果参数，并基于上述确定的周期与记述有上述正常波形参数的周期之间的差值是否在预定阈值以内，来实施上述判定。