JPH03285172A - 多重同心円形反応ライン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動分析装置における反応ラインに関し、特に
反応時間の長い分析、例えば免疫反応を用いた分析など
を扱う自動分析装置の反応ラインに関するものである。

（従来の技術） 反応時間の長い分析を行なわせる自動分析装置としては
ＥＩＡ装置などの免疫分析装置があるが、これが通常の
生化学自動分析装置と大きく異なる点はインキュベーシ
ョン時間（反応液を一定時間保持し反応の経過を待つ時
間）が極端に長いという点である。このため１例えば毎
時３００テストの測定能力で反応時間１時間ならば３０
０本という多数の反応管を必要とするため、初期のＥＩ
Ａ自動分析装置はインキュベータに持ち込まれた反応管
を固定したままにする方式（以下、これを固定式と呼ぶ
）が採用された。

自動分析装置の反応ラインの他の方式としては、反応管
を移動させながらインキュベーションを行なわせ処理も
施す方式（以下、これを移動式と呼ぶ）がある。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 固定式インキュベータと移動式インキュベータにはそれ
ぞれ一長一短がある。

固定式インキュベータは、多数の反応管を詰めて配列す
ることができるので、長時間の分析に向き、スペースフ
ァクタが良いという長所を備えているが、スタート点、
終了点といった概念がない（反応管がスタート点→終了
点の顔に進んでいかない）。そのため、反応管の自動供
給及び自動除去が困難であり、予め用意した数の反応管
を対象にしたバッチ分析だけが可能であるという短所も
備えている。また、固定式ではインキュベータにアクセ
スするのに反応管のＸ−Ｙ移送機構のような複雑な機構
を必要とする。

一方、移動式インキュベータでは反応管はスタート点か
ら終了点に向かって順次進むので、反応管の供給、除去
及び自動洗浄により連続分析が可能であり、ランダムア
クセスにも向いているという長所を備えている。しかし
、移動式では反応管を詰めて並べるのに不利であり、長
い反応時間で処理速度の大きい装置を構成するためには
、反応ラインが長くなり、スペースファクタの点で不利
であるという短所も備えている。また、移動式で長くな
った反応ラインを駆動するには多数のモータを要すると
いう短所もある。

本発明は移動式でありながら反応管を詰めて配列するこ
とができ、しかも能動方法の簡単化にも役立つ方式の反
応ラインを提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明では固定式インキュベータのように多数の反応管
を詰めて並べながら、しかも反応管を循環させることに
より反応ラインのスタート点及び終了点を有する移動式
のインキュベータを構成する。そのため、本発明の反応
ラインは、同心円状に多重に配列された反応管列を有す
るターンテーブルと、前記反応管列を一体として回転さ
せる即動機構と、前記複数の反応管列に共有され１時分
割に各反応管列に作用する少なくとも１つの処理部とを
備えている。

また１本発明では、反応の基本周期が前記ターンテーブ
ルの複数回の回転からなり、前記処理部はターンテーブ
ルの円周方向に沿った順序で作動し、１周の終了後に次
の列の円周方向に沿った順序で作動する。

（作用） 反応管を詰めて多重に並べたターンテーブルをインキュ
ベータとし、順次回転させることによりスタート点と終
了点が存在するようになる。ターンテーブルであれば、
ターンテーブルを回転させる駆動機構は１台のモータで
すむ。

処理部は反応管の各列に対して例えば首振り機構や直線
移動機構により時分割で作用することができ１反応管ラ
インが多重になっても処理部の数は増えない。

（実施例） 第１図は一実施例を表わす。

２はターンテーブルであり、矢印方向（図では時計方向
）に回転する。ターンテーブル２には反応管を保持する
穴２ａが開けられており１反応管はターンテーブル２の
円周に沿って例えば１周に６０本が保持され、そのよう
な反応管列が同心円状に５列に配列される。

ターンテーブル２の周囲にはターンテーブルの回転方向
に沿って処理部である反応管供給装置４゜検体分注装Ｗ
８、試薬分注装置１２、洗浄装置１６、発色液分注装置
１８、吸光度測定装置２０及び廃液吸引・反応管除去装
Ｍ２２が配置されている。

反応管供給袋Ｍ４では異なった測定項目に対応した抗原
又は抗体が固定化された反応管６がそれぞれの溝に配置
されている。各溝には押し捧４ａが設けられ、溝の先端
部には反応管取出し機構４ｂが溝の配列方向に移動可能
に設けられている。

反応管取出し機構４ｂはステッピングモータ４ｃとネジ
捧４ｄによって駆動され５反応管供給装置４とターンテ
ーブル２の反応管供給位置との間を移動する。測定項目
が選択されると、押し捧４ａによって対応する反応管６
が１個だけ押し出され。

反応管取出し機構４ｂによりターンテーブル２の反応管
供給位置に入れられる。

反応管６は例えばプラスチック製で使い捨て可能なもの
であり、複数個が折れやすい連結部で直線状につながっ
た状態で溝に配置されている。同じ溝に配置される反応
管は同一測定用に抗原又は抗体が固定化されている。

検体分注装Ｍ８では円周方向に沿って検体カップ１０が
配列された検体ターンテーブル８ａが設けられており、
首振り機構を備えた検体分注ノズル８ｂによりターンテ
ーブル８ａ上の検体がターンテーブル２上の所定の位置
の反応管に分注される。

試薬分注袋Ｗ１２でもターンテーブル式の装置が備えら
れており、試薬ターンテーブル１２の円周に沿って試薬
瓶１４が配置されており１首振り機構を備えた試薬分注
ノズル１２ｂによって所定の試薬が所定の位置の反応管
に分注される。

洗浄装置１６には首振り機構を備えた洗浄ノズルが設け
られ、所定の位置の反応管に洗浄液を供給しながら反応
液と洗浄後の洗浄液を排出していく。

発色液分注装置には首振り機構を備えた発色液分注ノズ
ル１８が設けられており、所定の位置の反応管に発色液
を分注する。

吸光度測定装置２０には首振り機構を備えた２波長フオ
トメータが設けられている。首振り機構の先端部にフォ
トメータが取りつけられ、所定の位置の反応管に光を透
過させて吸光度を測定する。

第１図に示された各処理部は一例であり、他の既知の処
理部に代えてもよい。

第２図にターンテーブル２の駆動機構の一例を示す。

フランジ２３を介してターンテーブル２に固定された円
筒部材２４が、基台２５に固定された円筒状の軸２６に
軸受２８で回転可能に支持されている。円筒部材２４に
はギア３ｏが設けられ、ギア３ｏがステッピングモータ
３４の回転軸に取りつけられたギア３２と噛み合ってい
る。これにより、ステッピングモータ３４でターンテー
ブル２が回転駆動される。

第２図に示されるように、ターンテーブル２で反応管を
保持する穴２ａは光透過による吸光度測定が可能なよう
に貫通した穴になっており、穴２ａ内には反応管６を保
持するための段差が設けられている。

第１図の実施例においては、ターンテーブル２が回転す
るのに伴って、各処理部が首振り機構又は移動機構によ
り同心円状に配列された５列の反応管列に対して時分割
で移行して処理を行なう。

各処理部の作動する順序には、ターンテーブル２の円周
方向に沿った順序で作動し、１周の終了後に次の列の円
周方向に沿った順序で作動する方式（以下これを直列方
式と呼ぶ）と、１つのターンテーブル位置で列の数の分
（この場合５列分）の処理を行ない、ターンテーブル２
が１ピッチ回転するごとに５列分の処理を行なう方式（
以下この方式を並列方式と呼ぶ）がある。

まず、直列方式について説明する。

第３図は直列方式の場合の各処理部の配置の一例を示し
ている。

一例として、ターンテーブル２は１５分で１回転するも
のとする。ターンテーブル２の５回転（＝７５分）が基
本周期となる。反応ラインは合計３００本の反応管から
なり、ターンテーブル２上では１周６０本で５重に配列
された同心円状の反応管列からなる。ターンテーブル２
は１５分で１回転、すなわち反応管６０本につき１回転
するので、反応管１本当たりの処理時間（１ステツプ）
は１５秒である。ターンテーブル２の周囲には。

反応管供給装置４の位置をスタート点とすると。

２分後の位置に検体分注装置８が配置され、３゜５分後
の位置に試薬分注装置１２が配置され、４回転目に訪れ
る５０分後の位置に洗浄装置１６が配置され、同じく４
回転目に訪れる５１分後の位置に発色液分注装置１８が
配置され、５回転目に訪れる７０分後の位置に吸光度測
定装置２０が配置され、同じく５回転目に訪れる７２分
後の位置に廃液吸引装置２２ａが配置され、同じく５回
転目に訪れる７４分後の位置に反応管除去装置２２ｂが
配置されている。

基本周期の間に各処理部が行なう動作を第４図に示す。

ただし、説明の便宜上、第４図では反応管の数を半数と
し、１周で３０本、５回転分て合計１５０本としである
が、１ステツプを３０秒とすることにより、基本周期は
第３図の３００本の場合と同じ７５分となる。第３図で
反応管に記入された番号は反応管番号を示しているが、
第４図で反応管に記入された番号は分析のステップを表
わしている。

同心円状の反応管列を外側からＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ。

Ｅ列と名付ける。第４図は基本周期である５回転分につ
いて１番から１５０番までの反応の全ステップがどのよ
うに割り当てられるかを示している。

最外側Ａ列については、１回転目にステップ１から３０
まで、２回転目にステップ３１から６０というように割
り当てられ、最後の５回転目がステップ１２１から１５
０となる。Ｂ列ではＡ列より１周分（ステップ数で３０
）だけ遅れて進むので、２回転目でステップ１から３０
，３回転目でステップ３１から６０となる。Ｂ列の１回
転目には前の基本周期の終わりの部分としてのステップ
１２１から１５０が現われている。Ｃ，Ｄ、Ｅ列も同様
に、順に３０ステツプずつ遅れた番号が割り当てられて
いる。

各処理部の動作について説明する。第４図で各処理部の
動作をＡ列についてのみ二重丸で囲んだステップ番号で
示しである。すなわち、Ａ列については、ステップ１で
反応管が反応ラインに供給され、ステップ５で検体分注
、ステップ８で試薬分注が行なわれる。２回転目と３回
転目は放置され、４回転目のステップ１０１で洗浄され
、ステップ１０３で発色液が分注される。最後の５回転
目ではステップ１４１で２波長フオトメータによる吸光
度が測定され、ステップ１４５で残液が吸引され、ステ
ップ１４９で反応ラインから反応管が除去される。

Ｂ列では２回転目から処理が始まり、Ａ列と同じ番号の
ステップがくると対応する処理が行なわれる。例えば２
回転目の最初のステップｌで反応管供給が行なわれる。

同様にＣ，、Ｄ、Ｅ列も順次３回転目、４回転目、５回
転目から処理が始まる。

以上は各列に注目して動作が述べられているが、次に特
定の処理部に注目して動作を述べる。例えば、反応管供
給装置４に注目すると、Ａ列のステップ１から３０まで
を処理した後、隣りのＢ列に移り、ステップ１から３０
を処理する。このように３０本ずつ処理しては順次Ａ列
→Ｂ列→・−・・・・Ｅ列→Ａ列と繰り返す。

また例えば、洗浄装置１６は、Ａ列については４回転目
の１０１ステツプ目からスタートする。

Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ列についてはそれぞれ５回転目、第２周
期の１＠転目、２回転目、３回転目となる。

二のように、洗浄、発色液分注、・・・・・・などは４
周。

５周遅れて順にずれて進むことになる。

なお、１つのステップの時間内に処理部は原則として反
応管列Ａ−Ｅの内のいずれか１つにだけ働けばよいので
、処理部の働きを極端に高速にする必要はない。ただし
、短時間に処理が終了するような処理部については、１
ステツプ内にＡ−Ｈの列に２つ（又はそれ以上に）作用
させることもできる０例えば、試薬分注機能として時間
的に高速なものが利用できれば、試薬分注の基本ステッ
プである第４図８番の位置の他、５週目の１２８番の位
置でも分注できるようにしておくことができる。これは
、例えば、後述する２ステツプ法では、４週目の１０３
番の位置で洗浄した後１次の周の８番を待たずに１周分
早く１２８番の位置で試薬を分注できることを意味する
。言いかえれば、８番と］２８番の２台の試薬分注機能
を備えたのと等価になり、より高度の機能を簡単な装置
で実現できる可能性を意味している。

第５図には並列方式の場合の各処理部の配置を示してい
る。

並列方式では基本周期７５分でターンテーブル２は１回
転する。ターンテーブル２は１分１５秒ごとに１／６０
回転するが、この１分１５秒の間に５列に並ぶ反応管５
個（例えば１〜５と番号付けされた位置の５個の反応管
）に１５秒ごとに処理部が順次作用し、その５列の反応
管に対する処理の終了後にターンテーブル２が１／６０
回転し、次の処理、例えば６〜１０番目の５本の反応管
に対して処理が行なわれる。このように、円周方向に対
して並列に処理が行なわれる。

直列方式と並列方式を比較すると、並列方式では基本周
期がターンテーブルの１回転に対して。

直列方式では実施例では５回転になるため、各処理部の
配置の自由度が大きくなる。

これまでの動作の説明では、ＥＩＡ分析の１ステツプ法
（このステップの意味は上記の反応のステップとは異な
り、ＥＩＡ法の分析法の名称である）を例にして説明し
ているが、反応時間の長い項目の測定や、ＥＩＡ法の２
ステツプ法に対しても基本周期を２倍又は３倍以上とす
ることにより対処することができる。原理的には整数倍
の時間の反応を行なわせることが可能である。例として
１ステツプ法（１基本周期を用いる分析）、１ステツプ
法（２基本周期を用いる分析）、２ステツプ法（２基本
周期を用いる分析）に対する反応時間は本実施例では次
のようになる。

１ステツプ法（１基本周期を用いる分析）抗原抗体反応
・・・・・４７分 発色反応　　・・・・・・１９分 １ステツプ法（２基本周期を用いる分析）抗原抗体反応
・・・・・・４７分＋７５分＝１２２分発色反応　　・
・・・・・１９分 ２ステツプ法（２基本周期を用いる分析）抗原抗体反応
　　・・・・・・４７分後洗浄標識抗体付加反応・・・
・・・４７分 発色反応　　　　・・・・・・１９分 （発明の効果） 本発明では多数の反応管を同心円状に詰めて並べること
により、反応時間の長い、かつ処理速度の大きい装置で
ありながら、ランダムアクセス化に有利な移動式インキ
ュベータを有する自動分析装置を実現することができる
。

反応ラインであるターンテーブル全体を１つの駆動源で
駆動できるので、チェーンなどを用いて反応管を直列に
並べて移動させる他の方式よりも構造が簡単で、かつス
ペースも小さくすることができる。

本発明の反応ラインを直列方式で用いると、処理部の作
用点を１局番から複数開目に分けて配置することができ
るので、処理部同志を極度に接近させて配置する必要が
なく、自由度が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す概略平面図、第２図は同実施例
のターンテーブル駈動機構を示す垂直断面図、第３図は
直列方式で用いる場合の処理部の配置を示す図、第４図
は直列方式の動作説明図。 第５図は並列方式の処理部の配置を示す図である。 ２・・・−・ターンテーブル、２ａ・旧・・反応管保持
穴。 ４・・・・・・反応管供給装置、６・・・・・・反応管
、８・・・・・・検体分注装置、８ｂ・・・・・・検体
分注ノズル、１２・・°試薬分注装置、１２ｂ・・・・
・・試薬分注ノズル、１６・・・・・・洗浄装置、１８
・・・・・・発色液分注装置、２０・・・・吸光度測定
装置、２２・・・・・・廃液吸引・反応管除去装置、３
４・・・・・ステッピングモータ。 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同心円状に多重に配列された反応管列を有するタ
   ーンテーブルと、前記反応管列を一体として回転させる
   駆動機構と、前記複数の反応管列に共有され、時分割に
   各反応管列に作用する少なくとも１つの処理部とを備え
   た多重同心円形反応ライン。
2. （２）反応の基本周期が前記ターンテーブルの複数回の
   回転からなり、前記処理部はターンテーブルの円周方向
   に沿った順序で作動し、１周の終了後に次の列の円周方
   向に沿った順序で作動する請求項１に記載の多重同心円
   形反応ライン。