JP2009186331A - 自動分析装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】分析結果が出力されるまでの時間を短縮するとともに、測定条件のばらつきを抑制して信頼性を向上させることができる自動分析装置を提供する。
【解決手段】検体と試薬とを反応させ、この反応の結果に応じた凝集の有無を判定するための反応像を生じさせる担体が底部付近に充填された反応容器を複数保持した状態で回転することにより、反応容器内部の検体と試薬との混合物に当該反応容器の底部方向の成分を有する遠心力を加える回転ヘッドを複数備え、この複数の回転ヘッドは互いに独立に動作することとする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、検体と試薬との免疫学的凝集反応を用いて検体の分析する自動分析装置に関する。
従来、血漿、血球または血清などの検体を免疫学的に分析する分析装置においては、検査内容に対応した試薬を専用のカートリッジ内の反応容器で検体と混和して反応させ、必要に応じてインキュベーションを行った後、そのカートリッジを遠心器で遠心することによって生じる反応像から凝集の有無を判定している(例えば、特許文献1を参照)。
特開平11−108937号公報
しかしながら、上述した従来の分析装置の場合、カートリッジを遠心する際に使用する遠心器は、一つの円盤状のテーブルにカートリッジを並べて配置する構成を有しているため、遠心対象の全てのカートリッジに対して検体と試薬の分注が終わらなければインキュベーションや遠心動作に移行することができなかった。このため、検査するカートリッジの数が多い場合には、最初の判定結果が出るまでに多くの時間がかかってしまうという問題があった。
また、インキュベーションや遠心動作に移行するまでの時間が長いと、検体および試薬の分注を最初に行ったカートリッジと最後に行ったカートリッジとの間で分注してから遠心を行うまでの時間差が少なからず生じるため、測定条件にばらつきが生じてしまう恐れがあった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分析結果が出力されるまでの時間を短縮するとともに、測定条件のばらつきを抑制して信頼性を向上させることができる自動分析装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る自動分析装置は、検体と試薬との免疫学的凝集反応を用いて前記検体の分析を行う自動分析装置において、検体と試薬とを反応させ、この反応の結果に応じた凝集の有無を判定するための反応像を生じさせる担体が底部付近に充填された反応容器を複数保持した状態で回転することにより、前記反応容器内部の前記検体と前記試薬との反応液に当該反応容器の底部方向の成分を有する遠心力を加える回転ヘッドを複数備え、前記複数の回転ヘッドは互いに独立に動作することを特徴とする。
また、本発明に係る自動分析装置は、上記発明において、前記複数の回転ヘッドは、回転軸が同じであることを特徴とする。
また、本発明に係る自動分析装置は、上記発明において、前記複数の回転ヘッドの各々が最大で保持することができる前記反応容器の数は互いに等しいことを特徴とする。
また、本発明に係る自動分析装置は、上記発明において、前記複数の回転ヘッドは、各々が保持する前記反応容器内部の前記検体と前記試薬との反応液に対して互いに略等しい遠心力を加えることを特徴とする。
また、本発明に係る自動分析装置は、上記発明において、前記回転ヘッドは、複数の前記反応容器を一列に並べて一体化したカートリッジを保持するカートリッジ保持部を有することを特徴とする。
また、本発明に係る自動分析装置は、上記発明において、前記反応容器の底部に充填されている前記担体はゲルであることを特徴とする。
また、本発明に係る自動分析装置は、上記発明において、前記反応容器の底部に充填されている前記担体はガラスビーズであることを特徴とする。
本発明によれば、反応結果に応じた凝集の有無を判定するための反応像を生じさせる担体が底部付近に充填された反応容器を複数保持した状態で回転することにより、その反応容器内の検体と試薬との反応液に当該反応容器の底部方向の成分を有する遠心力を加える回転ヘッドを複数備え、各回転ヘッドが互いに独立に動作する構成としたため、同数の反応結果を判定する場合には、回転ヘッドを一つだけ有する従来の遠心器よりも小刻みに遠心を行うことができる。したがって、最初の判定結果が出るまでの時間を短縮することができる。また、個々の回転ヘッドが保持する反応容器の数を少なくすることができるため、一つの回転ヘッドが保持する全ての反応容器に対して検体と試薬を分注してからインキュベーションや遠心に移行するまでの時間を短くすることができ、測定条件のばらつきを抑制することができる。したがって、分析結果の信頼性を向上させることが可能となる。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以後、「実施の形態」と称する)を説明する。なお、以下の説明で参照する図面は模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。
図1は、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の構成を示す図である。同図に示す自動分析装置1は、検体(例えば、血漿、血球または血清など)に対して抗原抗体反応を生じさせ、その抗原抗体反応による凝集の有無を光学的に測定することによって反応結果を判定する装置である。
自動分析装置1は、検体容器、試薬容器、希釈液容器などの各種容器を保持するターンテーブル2と、細管状のプローブを用いて検体や試薬を分注する分注機構3と、分注機構3が有するプローブを洗浄するプローブ洗浄部4と、検体と希釈液とを混和させることによって検体を希釈する検体希釈部5と、検体および試薬を分注する未使用のカートリッジ201を複数貯蔵するカートリッジ貯蔵部6と、カートリッジ201を搭載可能であり、搭載したカートリッジ201に遠心力を加える遠心器7と、遠心器7の遠心動作によって生じた反応像を測定する測定部8と、測定部8による測定が終了したカートリッジ201を廃棄するカートリッジ廃棄部9と、カートリッジ201を移送するカートリッジ移送機構10と、検体の分析動作を含む自動分析装置1の各種動作を制御する制御部11と、測定部8の測定結果である反応像に基づいて反応結果の判定を行う判定部12と、検体や試薬に関する情報などの入力を受ける入力部13と、判定部12の判定結果を含む各種情報を出力する出力部14と、検体の情報を判定部12における判定結果と対応付けて記憶する記憶部15と、を備える。
分注機構3は、検体、試薬、希釈液の吸引および吐出を行う細管状のプローブ31と、プローブ31を保持するプローブ保持部32と、プローブ保持部32を図1のy軸方向およびz軸方向へ移動自在に支持するアーム33と、アーム33の基端部を図1のx軸方向へ移動自在に支持するアーム保持部34とを有する。プローブ31は、ターンテーブル2上の検体容器、試薬容器、希釈液容器にそれぞれ収容されている検体、試薬、希釈液を吸引するとともに、遠心器7が保持するカートリッジ201に希釈された検体や試薬を吐出する。プローブ31は、プローブ保持部32およびアーム33の動作により、プローブ洗浄部4や検体希釈部5にも到達可能である。なお、検体、試薬、希釈液の分注をそれぞれ別の分注機構によって行う構成としてもよい。
図2は、カートリッジ貯蔵部6が貯蔵するカートリッジ201の構成を示す斜視図である。同図に示すカートリッジ201は、カード状をなす本体部202と、本体部202の端部に開口を有する反応容器203と、本体部202の表面に貼付され、識別用のバーコードやロット番号、有効年月日等が印刷されているとともに、検体の情報や反応結果の記載欄を有するシール204とを有する。反応容器203は、略円筒形状をなし、検体と試薬とを反応させる反応槽203aと、反応槽203aの底部に連通して設けられ、反応の結果に応じた凝集の有無を判定するための反応像を生じさせる担体としてゲルまたはガラスビーズが充填され、検体と試薬との抗原抗体反応による反応液を遠心器7によって遠心したものを保持する分離槽203bとを有する。カートリッジ201は、半透明の樹脂を用いて形成されている。分離槽203bにおける凝集像は、測定部8によって測定される。
遠心器7は、円形表面を有して複数のカートリッジ201を保持し、回転によって各カートリッジ201に遠心力を加える内側回転ヘッド71と、内側回転ヘッド71の円形表面と同心で径が大きい円環状の表面を有し、内側回転ヘッド71と同数のカートリッジ201を保持し、回転によって各カートリッジ201に遠心力を加える外側回転ヘッド72とを有する。
図3は、遠心器7の内部構成を示す部分断面図である。内側回転ヘッド71は、カートリッジ201を保持して回転するテーブル711と、テーブル711の中心軸を通過する軸線方向に沿ってテーブル711を軸支する軸部712とを有する。
テーブル711は、カートリッジ201を保持するカートリッジ保持部73を収容する複数の孔部713を有する。孔部713は、テーブル711の中心軸に対して対称に配置されており、テーブル711の径方向と略平行な側面には、カートリッジ保持部73の長手方向の側面から延在する回転軸73aを取り付ける穴部が設けられている。図4は、テーブル711の上面であって孔部713の近傍の構成を示す斜視図である。
軸部712は、モータ74の回転軸に直接取り付けられており、モータ74の回転駆動によって回転し、テーブル711を回転させる。
内側回転ヘッド71に対しては、その上面を被覆する蓋部材715を装着可能である。したがって、蓋部材715を内側回転ヘッド71へ装着することにより、内側回転ヘッド71が保持するカートリッジ201を恒温状態に保つことができる。
外側回転ヘッド72は、カートリッジ201を保持して回転するテーブル721と、テーブル721の中心部を支持し、内側回転ヘッド71の軸部712を挿通可能な軸部722とを有する。
テーブル721は、カートリッジ保持部73を収容する複数の凹部723を有する。凹部723は、テーブル721の中心軸に対して対称に設けられている。凹部723の数は、内側回転ヘッド71のテーブル711が有する孔部713の数と同じである(図1では12個)。凹部723の側面であってテーブル721の径方向と略平行な側面には、カートリッジ保持部73の回転軸を取り付ける穴部が設けられている。軸部722の下端部には、モータ75の回転軸に取り付けられたプーリ76の回転を伝達する一連のベルト77を取り付けるベルト取付部724が形成されている。なお、内側回転ヘッド71の軸部712についても、一連のベルトを介してモータ74の回転を伝達する構成とすることができる。
外側回転ヘッド72に対しても、その上面を被覆する円環状の蓋部材725を装着可能である。したがって、蓋部材725を外側回転ヘッド72へ装着することにより、外側回転ヘッド72が保持するカートリッジ201を恒温状態に保つことができる。
モータ74、75は、モータ収容部78の内部に収容されている。モータ収容部78の上面には、外側回転ヘッド72の荷重を受けるベアリング79が設けられている。
以上の構成を有する遠心器7は、ハウジング16に収容されている。ハウジング16の内部には、温度調整用のヒータ17が設けられている。このため、蓋部材715を装着することにより、内側回転ヘッド71が有するカートリッジ201を所定の恒温状態に保つことができる。また、蓋部材725を装着することにより、外側回転ヘッド72が有するカートリッジ201を所定の恒温状態に保つことができる。このように、遠心器7では、内側回転ヘッド71と外側回転ヘッド72とを独立して恒温状態に保つことができる。
内側回転ヘッド71と外側回転ヘッド72は、同じ遠心力をカートリッジ201に加える。したがって、内側回転ヘッド71の回転の角速度と外側回転ヘッド72の回転の角速度は異なる。このような構成を有することにより、内側回転ヘッド71が遠心に要する時間と外側回転ヘッド72が遠心に要する時間とを同じにすることができる。
測定部8はCCDカメラ81を有し、カートリッジ移送機構10によって遠心器7から移送されてきたカートリッジ201の反応像を撮像して判定部12へ送信する。
カートリッジ移送機構10は、カートリッジ201を把持するカートリッジ把持部101と、カートリッジ把持部101を図1のx軸方向およびz軸方向へ移動自在に支持するアーム102と、アーム102の基端部を図1のy軸方向へ移動自在に支持するアーム保持部103とを有する。カートリッジ移送機構10は、カートリッジ貯蔵部6が収容するカートリッジ201の遠心器7への移送、遠心器7で遠心が終了したカートリッジ201の測定部8への移送、および測定部8で測定が終了したカートリッジ201のカートリッジ廃棄部9への移送を行う機能を有している。なお、アーム102は、図1のz軸方向で分注機構3のアーム33と干渉することがない位置に配置されている。
図5は、以上の構成を有する自動分析装置1が行う検体の分析の流れを示すフローチャートである。以下の説明において、検体、試薬、希釈液を収容する各種容器は、予めターンテーブル2に保持されているものとする。
まず、カートリッジ移送機構10がカートリッジ貯蔵部6で保持しているカートリッジ201を遠心器7のカートリッジ保持部73へ移送してセットする(ステップS1)。
続いて、分注機構3がターンテーブル2で保持している検体容器から検体を吸引し、遠心器7に保持されているカートリッジ201の反応容器203へ検体を順次分注する(ステップS2)。このステップS2において、分注機構3は、検体希釈部5で検体と希釈液とを混和し、この混和によって希釈された検体をカートリッジ201の反応容器203へ吐出する。分注機構3は、検体の分注が終了した後、プローブ洗浄部4でプローブ31を洗浄する。
この後、分注機構3は、ターンテーブル2で保持している試薬容器から所定の試薬を吸引し、遠心器7が保持しているカートリッジ201の反応容器203へ試薬を順次分注する(ステップS3)。
次に、検体および試薬が分注されたカートリッジ201を保持している回転ヘッド(内側回転ヘッド71または外側回転ヘッド72)を恒温状態で所定時間保持することによってインキュベーションを行う(ステップS4)。なお、分析項目によっては、インキュベーションが不要な場合もある。
続いて、インキュベーションが終了した回転ヘッドを回転させることによって遠心を行う(ステップS5)。図6は、遠心器7における遠心動作時の状態を示す部分断面図である。図6においては、内側回転ヘッド71が回転している状態を示している。内側回転ヘッド71に取り付けられたカートリッジ保持部73は、内側回転ヘッド71とともに回転する系で見た場合、遠心力によって軸714を回動中心として回動し、ほぼ真横を向いた状態を保つ。
遠心の結果、分離槽203bには検体と試薬の反応結果に応じた凝集の有無にしたがって異なる反応像が生じる。例えば、血液検査の場合には赤血球の凝集が起こりうるが、その凝集位置は検体と試薬の反応結果に応じて異なる。
カートリッジ移送機構10は、遠心後のカートリッジ201を測定部8まで移送し、測定部8のCCDカメラ81が撮像したカートリッジ201の反応像を用いて判定部12が反応結果を自動的に判定する(ステップS6)。
この後、カートリッジ移送機構10は、判定が終了したカートリッジ201を測定部8からカートリッジ廃棄部9へ移送して廃棄する(ステップS7)。
遠心器7による遠心が終了した全てのカートリッジ201に対する判定が終了していれば(ステップS8,Yes)、自動分析装置1は分析処理を終了する。一方、判定していないカートリッジ201が残っていれば(ステップS8,No)、ステップS6に戻って処理を繰り返す。
図7は、自動分析装置1が検体の分析に要する時間を示す図である。図7においては、内側回転ヘッド71と外側回転ヘッド72に対して収容可能な最大限のカートリッジを保持させた場合に要する時間を示している。以下の説明では、全てのカートリッジ201に対して同じ検査項目で検査するものとする。なお、図7においては、比較のため、遠心器7と同じ個数のカートリッジ201を収容可能な従来型の遠心器(一重の回転ヘッドを具備)を用いて分析を行った場合に要する時間をあわせて記載している。
遠心器7は、内側回転ヘッド71と外側回転ヘッド72とは独立に動作することができるため、自動分析装置1では、まず内側回転ヘッド71に対する検査を先に行う。ここで、内側回転ヘッド71が保持する全てのカートリッジ201に検体および試薬を分注する時間をそれぞれtSおよびtRとすると、内側回転ヘッド71が保持する全てのカートリッジ201に検体および試薬を分注するまでに時間tS+tRだけ要することとなる。この後、内側回転ヘッド71に蓋部材715を装着して恒温状態に保ちながら時間tIだけインキュベーションを行う。時間tIが経過した後、内側回転ヘッド71は遠心を開始する(図5を参照)。この遠心を行う時間をtCとする。内側回転ヘッド71の遠心が終了すると、カートリッジ201が一つずつ測定部8へ移送され、反応像の測定を通じて反応結果の判定が行われる。このようにして、内側回転ヘッド71が検体の分注を開始してから最初のカートリッジ201に対する判定結果が出力されるまでの時間(ターンアラウンドタイム)T1は、ほぼtS+tR+tI+tCである。
自動分析装置1は、外側回転ヘッド72における検査を、内側回転ヘッド71への検体および試薬の分注が終了した直後から開始する。すなわち、内側回転ヘッド71への分注処理を完了した分注機構3は、その直後から外側回転ヘッド72に対する検体および試薬の分注を開始する。遠心器7は、内側回転ヘッド71と外側回転ヘッド72とが同じ数のカートリッジ201を保持するため、外側回転ヘッド72が検体および試薬の分注に要する時間は、内側回転ヘッド71が検体および試薬の分注に要する時間tS+tRと等しい。この後、外側回転ヘッド72に対して蓋部材725を装着することにより、外側回転ヘッド72の内部を恒温状態に保持して時間tIだけインキュベーションを行う。インキュベーション後の遠心に要する時間tCおよび判定に要する時間tMも内側回転ヘッド71の場合とそれぞれ同じである。
以上の処理の結果、遠心器7が保持する全てのカートリッジ201に対して判定結果が出るまでの時間T2は、ほぼ2tS+2tR+tI+tC+tMである。なお、内側回転ヘッド71と外側回転ヘッド72の動作順序は逆でもかまわない。
次に、従来の遠心器を具備した自動分析装置が行う分析動作の所要時間を説明する。ここで使用する自動分析装置は、遠心器を除く構成が自動分析装置1とほぼ同じであると仮定する。この場合、従来の遠心器が保持するカートリッジ201に対して検体および試薬の分注にそれぞれ要する時間は、2tSおよび2tRである。また、インキュベーションおよび遠心の時間は、自動分析装置1の場合とそれぞれ同じである。したがって、従来の遠心器を具備した自動分析装置において、最初の判定結果が出るまでのターンアラウンドタイムT1'はほぼ2tS+2tR+tI+tCであり、遠心器7を用いた場合よりもtS+tRだけ遅い。また、判定に要する時間は内側回転ヘッド71と外側回転ヘッド72が判定に要する時間の総和2tMに等しいので、全てのカートリッジ201に対して判定結果が出るまでの時間T2'は2tS+2tR+tI+tC+2tMとなる。したがって、自動分析装置1よりもtMだけ余分に時間がかかることがわかる。
このように、自動分析装置1においては、結果が出力されるまでの時間を早くするとともに、検査時間の短縮化を図ることができる。また、複数のカートリッジ間におけるインキュベーションまでの待ち時間を抑えることができるため、測定条件のばらつきを抑えることができ、分析の信頼性を向上させることができる。
また、自動分析装置1においては、同じ数のカートリッジを一重の遠心器で保持する場合と比較して遠心器のスペースを節約することができるため、装置の小型化を実現することができる。
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、反応結果に応じた凝集の有無を判定するための反応像を生じさせる担体が底部付近に充填された反応容器を複数保持した状態で回転することにより、その反応容器内の前記検体と前記試薬との反応液に当該反応容器の底部方向の成分を有する遠心力を加える回転ヘッドを複数備え、各回転ヘッドが互いに独立に動作する構成としたため、同数の反応結果を判定する場合には、回転ヘッドを一つだけ有する従来の遠心器よりも小刻みに遠心を行うことができる。したがって、最初の判定結果が出るまでの時間を短縮することができる。また、個々の回転ヘッドが保持する反応容器の数を少なくすることができるため、一つの回転ヘッドが保持する全ての反応容器に対して検体と試薬を分注してからインキュベーションや遠心に移行するまでの時間を短くすることができ、測定条件のばらつきを抑制することができる。したがって、分析結果の信頼性を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態によれば、一つの回転ヘッドからなる遠心器を用いた場合よりも、全体としての分析時間を短縮することができる。したがって、検体の分析を効率よく行うことができる。
さらに、本実施の形態によれば、複数の回転ヘッドの回転軸が同じであるため、自動分析装置の省スペース化を図ることができる。
ここまで、本発明を実施するための最良の形態を説明してきたが、本発明は上述した一実施の形態によって限定されるべきものではない。例えば、遠心器を構成する回転ヘッドは二重よりも多い多重構造としてもよい。
また、上記一実施の形態においては、カラム凝集法を用いた分析を行うことを想定していたが、これ以外の遠心を必要とする免疫学的検査を行う場合であっても本発明は適用可能である。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の要部の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る自動分析装置に適用するカートリッジの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る自動分析装置が有する遠心器の要部の構成を示す部分断面図である。 カートリッジ保持部がカートリッジを保持した状態を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る自動分析装置が行う分析処理の概要を示すフローチャートである。 内側回転ヘッドが遠心動作を行っている状態を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る自動分析装置から得られる効果を説明する図である。
符号の説明
1 自動分析装置
2 ターンテーブル
3 分注機構
4 プローブ洗浄部
5 検体希釈部
6 カートリッジ貯蔵部
7 遠心器
8 測定部
9 カートリッジ廃棄部
10 カートリッジ移送機構
11 制御部
12 判定部
13 入力部
14 出力部
15 記憶部
16 ハウジング
17 ヒータ
31 プローブ
32 プローブ保持部
33 アーム
34 アーム保持部
71 内側回転ヘッド
72 外側回転ヘッド
73 カートリッジ保持部
73a 回転軸
74、75 モータ
76 プーリ
77 ベルト
78 モータ収容部
79 ベアリング
81 CCDカメラ
101 カートリッジ把持部
102 アーム
103 アーム保持部
201 カートリッジ
202 本体部
203 反応容器
203a 反応槽
203b 分離槽
205 シール
711、721 テーブル
711a 溝部
712、722 軸部
713 孔部
714 軸
715、725 蓋部材
723 凹部
724 ベルト取付部

Claims (7)

  1. 検体と試薬との免疫学的凝集反応を用いて前記検体の分析を行う自動分析装置において、
    検体と試薬とを反応させ、この反応の結果に応じた凝集の有無を判定するための反応像を生じさせる担体が底部付近に充填された反応容器を複数保持した状態で回転することにより、前記反応容器内部の前記検体と前記試薬との反応液に当該反応容器の底部方向の成分を有する遠心力を加える回転ヘッドを複数備え、
    前記複数の回転ヘッドは互いに独立に動作することを特徴とする自動分析装置。
  2. 前記複数の回転ヘッドは、回転軸が同じであることを特徴とする請求項1記載の自動分析装置。
  3. 前記複数の回転ヘッドの各々が最大で保持することができる前記反応容器の数は互いに等しいことを特徴とする請求項1または2記載の自動分析装置。
  4. 前記複数の回転ヘッドは、各々が保持する前記反応容器内部の前記検体と前記試薬との反応液に対して互いに略等しい遠心力を加えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の自動分析装置。
  5. 前記回転ヘッドは、
    複数の前記反応容器を一列に並べて一体化したカートリッジを保持するカートリッジ保持部を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の自動分析装置。
  6. 前記反応容器の底部に充填されている前記担体はゲルであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の自動分析装置。
  7. 前記反応容器の底部に充填されている前記担体はガラスビーズであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の自動分析装置。
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