JPH05503155A - 光学監視システム用の試料操作システム - 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】 光学監視システム用の試料操作システム関連出願の参照 本出願は、本出願の譲受人によって所有される下記の現在出願中で且つ同時係属 中の米国特許出願に係わり、これらの出願の開示内容が引例として本書に組み入 れられている。

（１）出願番号第０７／４４３．９５２号、５ｖｏｐｅ他、名称「マルチチャネ ル光学監視システム（ＪａＮｉｃｈｌｎａｅｌ、　０ｐｊｉｃｓｌ　１ｌｏｎｉ ｌｏ＋ｉｎｇ３７ｓ＋ｅｍ＋）Ｊ　、 （２）出願番号！　［１７／４４３．９５６号、Ｋｓ＋ｐ他、名称「キュベツト とキュベツト用の直線駆動機構（Ｃｎｗｅｌｔｅ　！ｏｄ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｄ＋ ｉｗｅＭｅｅｈｘｎｉ＋ｍ　Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）　Ｊ、（３）出願番号第０７／ ４４３．９５４号、Ｈｏｊ［ｉ＊ｎ他、名称「試薬配送プローブを清浄化するた めの装置と方法（Ａｐｐａｒｘｔａｓ　ａｎｄＭｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｃｌｅｘ ａｉｎｇ　Ｒｅｇｅｎｔ　ＤｅｌｉｙｅｒＹ　Ｐｒｏｂｅｓ）　Ｊ　。

発明の背景 本発明は、光学監視システム用の試料操作システムに係わり、更に特に、キュベ ツトが光学監視手段の光路内に置かれて０る時にそのキュベツトの反応ウェル（ ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｗｅｌｌｌ内の反応体積の光学的特性の変化を監視するため の光学監視手段を含む光学評価機器のための、自動化された試料操作システムに 係わる。

血漿のような患者の体液試料を試薬や他の添加剤と共にキュベツトの反応ウェル の中に自動的に配分し、その後でその反応が経時進行するのに応じたキュベツト の反応体積内の光学的特性の変化を監視するための検出器と光源との間の光路中 にキュベツトが動的に位置決めされる光学機器用の、自動化された試料操作シス テムが公知である。そうした機器は、血漿凝固時間の測定と血液凝固物質等の発 色アッセイとその関連の分析とを行うために、生化学の分野で有効である。

このタイプの光学評価システム内の自動試料操作システムは、Ｃ１１ｎｉｅｘｌ 　ｌｎ＋ｌｒｕｍｅｎｔ＋　Ｓｙ＋ｔｅｍ＋、Ｉｎｃによる出版物である“ＣＩ Ｓ　＠の「ＳｐｏＮｉｇｈｊ　Ｊ欄（Ｖｏｌａｔｅ　９．　ｎｏｃｂ！ｒ　５． １９８８年５月、　ｐｐ、１〜７）で、Ｎｅｌ＋ｏｎ　Ｌ、＾ｌｐｅ＋ｔ、Ｐｈ 、Ｄ　によって説明されている。＾ｌｐｅ＋ｔによって説明されたシステムは、 遠心分析の原理に基づき、そのシステムによって、患者血漿試料と試薬が回転子 の半径方向チャンバ内に自動的に分配される。これらのチャンバは、反応容器と 測光用キュベツトの両方として働く。

キュベツトは、固定された測光器の光路を介して回転する。光ビームが回転子の 下方から各キュベツトを照明し、その回転子の上方の検出器が、各キュベツトか らの光信号を逐次的に採取する。光学的データが、そのシステムのコンピュータ によって収集され且つ分析される。

このシステムでは、試料と試薬の自動分配が、試料プローブと試薬プローブを育 する単一のプローブアームによって行われる。運転開始時には、このプローブア ームが回転し、２０個の試料カップを収容する単一の試料トレー上の試料を吸引 する。これらの試料カップの１つは、校正用血漿又は正常貯蔵試料用に備えられ 、第２の試料カップは希釈剤用に備えられている。これは全部で１８個の試料の ための場所を残している。同様に回転子は２０個の反応容器を有する。試料の吸 引の後では、プローブアームが回転し、その吸引された試料に関してプログラム された試験のための試薬リザーバに到達し、そのリザーバから試薬を吸引する。

３つの試薬リザーバが備えられ、各々は約１５℃に維持された１つの試薬カップ を有する。その次にプローブアームが、回転子内の反応容器の上に位置決めされ 、その反応容器の中に前記試料と試薬の両方を分配する。洗浄プロセスの後では 、そのプローブアームは、当該の運転に関連する反応容器の全てが充填され終わ るまで、各々の反応容器の中に試料と試薬を配分するための７−ケンスを反復す る。その後ではその回転子が回転させられ、各々の半径方向通路内の反応物が、 回転子の外周に近接したチャンバへと遠心力によって放出され、そのチャンバ内 において、遠心力によって試料が測光器の光路を通過する。回転子が試料と試薬 を受け取った後の分析時間は、単一の試料が単独で試験されても、２つの試料が 試験されても、その回転子が試料で完全に満たされていても同一である。即ち１ ８個の試料までのバッチ全体が、単一の試料と同一の時間で分析される。

上記のシステムは、光学評価機器内での試料の操作に関しである程度の自動化と 適応性をもたらすが、依然として幾つかの欠点を有する。まず第一に、各々の遠 心プロセスで調製される血漿が、遠心分離された試験管から試料トレイの試料カ ップの中へ最初に移動させられなければならない。従来的にはそれが一般的であ るように、この遠心分離された試験管が、隔壁（ｓｅｐ＋ｎ＋＊ｌによって密封 された空の採取管である時には、この移動には、その隔壁を取り除くか、又はそ の隔壁に穴をあけて採取管内から必要量の血漿を吸引し、更にその吸引血漿を試 料トレーの試料カップ中に配分することが必要である。これは、試料トレイ内に 充填された各々の患者血漿試料毎に行われなければならない。しかしこのプロセ スは、患者試料とその移動プロセスを行う臨床作業員との両方に対して、汚染の 問題をもたらす。従って上記の移動プロセスを取り除くように、試料操作システ ムが設計されることが可能ならば好ましいだろう。それは無傷の隔壁を備えた、 患者血漿を収容する、空にされ且つ遠心分離された試験管から患者血漿を取り出 し、人間の関与無しにキュベツトの反応用ウェルに直接的に患者血漿試料を移動 し得る機構を組み込むことによるだろう。

上記のシステムの別の欠点は、その限られた処理能力である。

その回転子は２０個の反応容器しか含まず、患者試料に関しては、これらの反応 容器の内で最大限度１８個の反応容器しか使用できない。これに加えて、回転子 のどの１回の運転毎にも１つのタイプの試験しか行われ得ない。従って所与の１ 回の運転時には、使用可能な反応容器の幾つかが使用されないままで残る。更に 操作員は、各試料の識別と行われるべき試験との識別のために機器用のコンピュ ータをプログラムしなければならず、このことは分析時間全体を更に増加させる 。

上記のシステムの更に別の欠点は、このシステムには常駐の操作員の付添いが不 可欠であることである。このシステムが１回の運転毎に最大限度で１８個の患者 試料を試験するにすぎないが故に、行われる試験に応じて約３〜ｉｔ分の時間を 要するだろう各々の運転の終了時に、その試料トレイを新たな試料トレイと交換 し且つ次の運転のためにその機械を始動させるために、操作員が立ち会わなけれ ばならない。従って約１時間以上の無人自動化が可能であり、それによって操作 員に他の仕事を行う自由を与える、同等又はより高い患者試料処理能力を備えた 試料操作システムの所有が望ましい。

更に上記システムの別の欠点は、そのシステムが１回毎に比較的少ない数の試薬 しか収容できないことと、更には試薬だけが温度調節されるにすぎないことであ る。患者試料は分析直前まで低温に維持され、且つ分析時には患者試料が体温に まで上昇させられなければならぬ故に、患者試料に対する温度調節の欠如は、１ 回の試験毎に試験されることが可能な試料数に対して特宵の制限を与える。

発明の要約 従って本発明の目的は、高度の多目的性と適応性と確実な自動操作とを有する、 患者試料の高い処理能力を実現することが可能な、光学評価機器用の試料操作シ ステムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、当初の排気されである採取管の中に従来通り密封され ている患者試料がそのシステム内に装着される時点からの、光学評価機器用の試 料操作システムのための無人自動化を縄供することである。

上記の目的とその他の目的は、キュベツトが光学監視手段の光路内に置かれてい る時にそのキュベツトの反応ウェル内の反応体積の光学的特性の変化を監視する ための光路を有する光学監視手段を含む光学評価機器のための試料操作システム を介して本発明によって達成される。前記試料操作システムは、複数の反応ウェ ルを有する各キュベツトの複数の該キュベツトを収容するためのキュベツト収容 手段と、その各々の試薬容器が別々の試薬を含む複数の試薬容器と、その各々の 試料採取管が体液試料を収容し且つ試料の識別とその試料に対して行われるべき 試験の識別を可能にする光学読取り可能なコードを有する複数の試料採取管とを 収容するための、温度調節されたハウジングと、 各々１つの試料採取管の中に含まれる試料に対して行われるべき試験に関して光 学評価機器をプログラムするためで、且つ採取電番々によって示されるコードを 光学的に読取るための光学的走査手段を含む、プログラム作成ステーションと、 試料採取管から試料を吸引し且つその吸引試料を前記キュベツトの反応ウェルの 各々１つの中に配分するための機構を含む、試料挿入ステーシランと、 試薬ステージ３ンであって、選択された前記試薬容器から選択量の選択試薬を吸 引するためで、且つ反応ウェルで前記試薬及び前記試料が光学評価機器によって 監視されるべき光学的特性を呈する反応体積を形成するように、吸引試薬を、当 該の反応ウェル内における前記試料に関してプログラムされた試験に従ってキュ ベツトの反応ウェルの中に配分するための試薬操作機構を含む、該試薬ステーシ ョンと、 試料採取管を最初にプログラム作成ステーションへ、その次に試料挿入ステーシ ョンへと逐次的に搬送するための、第１の搬送装置と、 前記キュベツトを試料挿入ステーション及び試薬ステーションを通過させ、更に は個々の反応ウェル内の反応体積の光学的特性を監視することが可能な光学監視 装置へと搬送するための、東２の搬送手段とを含む。

本発明の好適実施例によれば、試料採取管は排気され且つ隔壁によって密封され る。更に、試料採取管から試料を吸引するための試料プローブによる接近を可能 にするために、各々の排気された試料採取管の隔壁に穿孔するための穿孔器が、 前記試料挿入ステージ式ンに備えられている。

本発明の別の側面によれば、温度調節された／％ウジングが、排気された試料採 取管の温度と試料容器の温度を４℃〜８℃の間に維持する。更に第２の搬送装置 は、キュベツトを案内するための直線軌道と、個別的の増分量で前記軌道に沿っ てキュベツトを周期的に動かすための駆動機構を含むことが好ましい。

この駆動機構は親ねじを含み、上記で引例として取り上げられたＫｘ＋ｐ他の出 願内容に説明されている仕方で直線軌道に沿ってキュベツトが駆動されるように 、親ねじに噛み合うようにキュベツトが各々に形作られることが好ましい。本発 明の更に別の側面によれば、キュベツト収容手段は、その収容手段からキュベツ トを取り出して直線軌道上にキュベツトを置くための装置を含む。これに加えて 、第１の搬送手段は、複数の試料採取管を各々が保持するための複数のシャツト ルと、プログラム作成ステージ叢ン及び試料挿入ステーションを通過させてシャ ツトルを移動させるための手段を含むことが好ましい。

本発明の更に別の側面によれば、上記の試料操作システムを使用して試料を操作 するための方法が提供される。

本発明の他の詳細と有利な特徴が、添付図面と付属クレームに関連して行われる 以下の説明から明らかになろう。

図面の簡単な説明 図１は、本発明による光学評価機器内の試料操作システムの概略平面図である。

図２は、図１の概略正面図である。

図３は、図１の右側の概略立面図である。

図４は、図１のキュベツト収容装置の右側の概略立面図である。

図５は、図１の試薬容器ブロックの平面図である。

図６は、図５のブロックの側面図である。

好適実施例の詳細な説明 図１では、本発明による試料操作システムを組み込んだ光学評価機器が示されて いる。この試料操作システムの主要要素は、キュベツト搬送機構１２に対して個 々にキュベツトを供給するためのキュベツト収容／装填機構１Ｇを含む。キュベ ツト搬送機構１２は、直線軌道１３に沿ってキュベツト５０を前進させて、試料 挿入ステーシコン１４と、複数の試薬挿入ステージタン１６、ｌｆｔ、２Ｇと、 光学監視ステーンヲン２２とを通過させ、最後にキュベツト廃棄処理ステーショ ン２４へそのキュベツトを送る。これに加えて試料操作システムは、シャツトル ２８によってプログラム作成ステーション３０を通過して試料挿入ステーション １４上に搬送される複数の排気されである採取管（図示されていない）を収容。

するための、冷却されたハウジング２６を含む。前記プログラム作成ステーンコ ン３０は、試験試料の識別と実施されるべき試験との識別を可能にする各々の排 気された採取管の側部に予め印刷されたバーコードを読取るためのバーコード読 取り機３２を含む。更に前記試料挿入ステーション１４は、以下でより詳細に説 明されるように、その試料挿入ステーション１４に位置したキュベツトの反応ウ ェル中に注入されるべき体液試料を吸引するために試料プローブ３６（図２参照 ）が試料採取管の中に下降されることを可能にするために、排気された採取管の 隔壁を穿孔するための穿孔器３４を含む。これに加えて冷却されたハウジング２ ６は、複数の試薬容器（図５と図６を参照）を収容する試薬チャンバ３６を取り 囲む。これらの試薬容器は、選択された試薬を吸引して各々の試薬挿入ステージ ３ン１６．１８．２０に位置した反応ウェルの中にその試薬を注入するために試 薬プローブ３８．４０．４２によって接近されることが可能である。本書で使用 される場合の術語「試薬」は、予めプログラムされた試験手順に従って患者試料 に対して行われる任意の所与の生化学試験のために必要とされる任意の試薬、希 釈剤、緩衝剤、活性化剤を含む。プローブ洗浄ステーンコン４４が、試料プロー ブ及び試薬プローブを各々の配分動作の後で洗浄するために備えられている。

図１〜図４では、キュベツト収容装置１０はカセットフレーム４６を含み、該フ レームは、図１ではそのフレーム４６の右側部と左側部に対して平行な縦列の形 にキュベツトがその中に配置されたキュベツトカセットを受ける。これらのカセ ットは、本出願の所有者に譲渡された現在出願中で同時係属中の米国特許出願束 ０７／４４３．９５６号（Ｋｔｒｐ他）に説明されているタイプのカセットが好 ましい。１つのそうしたキュベツト５０の平面図が、キュベツト搬送機構１２に 対する装填位置で示されている。親ねじ５４によって駆動されるブツシャアーム ５２が、キュベツト搬送機構１２の上にキュベツトを装填する。その軸５８がプ ーリ６０に連結されたモータ５６が、駆動ベルト６２を回転させ、この駆動ベル ト６２は親ねじ５４を駆動するためのプーリ６４を回転させる。固定された案内 棒５５が、ブツシャアーム５２に対して案内と追加の支持を与えるために一般的 な仕方で備えられている。キュベツト縦列がキュベツト搬送機構１２上に装填さ れ終わると、ブツシャアーム５２が引き込まされ、新たなキュベツト縦列が、ブ ツシャアーム５２と一直線になるようにカセット縦列駆動装置によって（図１で は）右向きに動かされる。カセット縦列駆動機構はプレート６６を含み、該プレ ートは、カセットフレーム４６の底部支持体７２の中のスロット７Ｇを通って延 びるフィンガ６８を備える。

長方形プレート（図示されていない）が、図１では右向きの方向にカセット縦列 を押すために、フィンガ６８とフレーム４６内の左端のカセット縦列（図示され ていない）との間に配置される。

プレート６６は、プーリ７８に連結された紬７６を有するモータ７４によって駆 動される。プーリ７８は、別のプーリ８２に連結された駆動ベルト８０を回転さ せ、プーリ８２は、そのねじ山がプレート６６に噛み合う親ねじ８４を回転させ る。固定された案内棒８６が、一般的な仕方でプレート６６を案内するために親 ねじ８４に平行に備えられている。　キュベツト搬送機構１２は親ねじ８８を含 む。この親ねじ８８はモータ９ｏによって駆動され、該モータは、親ねと８８に 連結されたプーリ９８を駆動するために結合されたベルト９６を回転させるため のプーリ９４に接続された輸９２を有する。各々のキュベツトには、親ねじ８８ のねじ山と同一のピッチ円錐角を育する、リブのような噛み合い手段が備えられ 、この噛み合い手段は、ブツシャアーム５２によって装填位置に置かれる時に親 ねじに噛み合う。キュベツト５０は、親ねじ８８に噛み合う装填位置で示されて いる。キュベツト５０によって示されるような４つの反応ウェルを有することが 望ましいこのタイプのキュベツトが、上記の同時係属中の特許出願第０７／４４ ３．９５６号（Ｋａ＋ｐ他）に開示されている。親ねじ８８と係合されると、光 学監視ステーションにおいて光学的に監視されるべき反応体積を生じさせるため の試料と試薬とを注入するために、キュベツトが、直線軌道１３に沿って、図１ では右向きの方向に本書で説明される通りの様々なステーションを通過して前進 させられる。キュベツト反応ウェルの内容物の温度を調節するためには、直線軌 道１３が温度調節されていることが望ましい。この目的のために直線軌道１３は 、反応ウェルの内容物の温度を約１５℃に維持するために、例えばベルチェ装置 （図示されていない）によって、図２に示される熱流絞り（ｈｅｔｌ　ｆｌｏｗ 　＋ｅｕ＋ｉｅ＋１ｏｎ）１５の左側において冷却される。熱流絞り１５の右側 では、その直線軌道１３は、反応ウェルの内容物の温度を体温に維持するべく直 線軌道の下側に付着させられた、抵抗熱テープ（ｒ！＋ｉ＋ｔ’ｉｖｅ　ｈｅａ ｔ　ｔａｐｅ）のような加熱要素１Ｔによって加熱される。ブツシャアーム５２ とプレート６６とキュベツト５０の各々に必要とされる漸進的移動をもたらすた めに、親ねじ５４．８４．８１１の各々を回転させるためのモータ５６．７４． ９０を制御するための制御信号が、当業者にはよく理解された仕方で光学評価機 器の中央制御装置（図示されていない）から受け取られる。

試料プローブ３６と試薬プローブ３８．４０．４２が、各々のモータアセンブリ １０ｇ　、１１０．１１２．１１４によって駆動される各々の親ねじ１００　、 １０２．１０４．１０６によって、水平方向の経路に沿って制御可能な形で動か される。試料プローブ３６と試薬プローブ３８．４０．４２を昇降させるための 垂直方向の動きは、対応する垂直方向モータ／ピニオンアセンブリ１２４．１２ ６　、！２８．１３０の各々によって駆動される垂直方向の歯車ラック１１６． １１８．１２０．１２２の各々によって引き起こされる。水平方向視ねじモータ １０８．１１０．１１２．１１４　と、垂直方向ラック／ピニオンモータ１２４ ．１２６．１２ｇ　、１３０が、バーコード読取り機３２によって読取られた所 与の試料採取管のバーコードから識別される試験手順に従って試料と試薬を吸引 し配分するための各プローブの水平方向と垂直方向の動きを制御するために、光 学機器制御装置（図示されていない）から受け取られる信号によって選択的に制 御される。プローブ２６．２８．３０．３２による試料及び試薬の吸引と配分は 、当業者に理解されている仕方で各プローブに連結された容積式ポンプによって 行われる。

冷却されたハウジング２６は、二重壁が付いた断熱エンクロージャ１３１　と、 シャツトル２８内に装填された試料採取管（図示されていない）の温度と試薬チ ャンバ３６内の試薬の温度を４℃〜８℃の温度に維持するためにハウジング２６ 内で冷却空気を循環させるための、好ましくはダクト付きタイプの冷却システム １３３とを有する。

図１に示される平面図によれば、冷却されたハウジング２６は、矢印１３５〜１ ３８によって示されるような時計回り方向に動かされるシャツトル２８の収容と 搬送のための、通路１４６．１４７によって各々が連結された左側チャンバ１３ ２と右側チャンバ１３４を有する。各々のンヤットル２８には、例えばＢｅｃｋ ｔｏｎ　Ｄｉｃｋｉｎｔｏｎ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ、　Ｎｅｗ　ＩｅｔｓＨ） によって製造され商標名Ｙｉ＋ｕｘｉｎｅ＋で販売されるようなタイプの排気さ れた試料採取管を複数保持するための手段が備えられている。シャツトル２８の 形状と、シャツトルを搬送するための機構が、例えば米国特許策３、イｉ８．Ｈ イ号（ＡｌｌｉＢＩｏｎｌ　に詳細に開示されテイル。

手短に言えば、各々のシャツトル２８は、その互いの対向端部に形成された相補 的なカム表面１４０　、１４２を有する。シャツトル２８は、各々のチャンバ１ ３２．１３４の中に横列の形で配置される。シャツトル２ＢＣ図２）底部上の歯 車軌道２９と噛み合う歯車を有する駆動機構（図示されていない）が、シャツト ルを通路１４６．１４７を通して反対方向に駆動する。シャツトル駆動機構は、 その前方のシャツトルを押すようにシャツトルを駆動し、カム表面が、Ａ１１ｉ Ｂｔｏｎへの上記引例特許に説明される仕方で横方向の移動を生じさせる。

試料と行われるべき試験とを識別するべくその排気されである採取管の側部上に 予め付与されたバーコードをバーコード読取り機３２が読取るプログラム作成ス テーション１０を、空の採取管が最初に通過させられるように、シャツトルが通 路１４６の中を次々と搬送される。バーコード読取り機３２によって読取られた 情報が、光学評価機器制御装置（図示されていない）に送り込まれる。該装置は 、キュベツト搬送機構１２によって各々の試料ステーションと試薬ステーション を通過して搬送されるキュベツトの反応ウェルを満たすための、試料プローブ及 び試薬プローブの連続的動きを制御する。

そのバーコードが読取られ終わった後に、その排気採取管が、その排気された採 取管を穿孔器３４と一直線に合わせるのに過不足のない距離だけ、シャツトルと シャトル駆動機構とによって動かされる。シャツトルの正確な位置決めは、その シャツトルが適正位置にある時を感知すべくシャツトル２８の基部内に備えられ た一定間隔を置いた複数の通路１５０（図２）の中を感知ビームを通過させる、 電気光学感知機構１４８（図１）によって行われる。

図３によれば穿孔器３４は、排気された採取管１５８の隔壁１５６を穿孔するた めの、従来の皮下注射針の先端とほぼ同一の角度に傾斜した鋭角先端１５４を有 する穿孔管１５２を含む。穿孔管１５２は、親ねじ１６２駆動用のモータ１６６ にベルト／プーリーシステム１６４によって連結された垂直方向親ねじ１６２に 係合する支持体１６Ｇ内に装着されている。親ねじ１６２の適切な動きと共に、 穿孔管１５２が、隔壁１５６を穿孔するように下降させられ、又は隔壁１５６か ら取り外される。保持機構１５９が管１５ｇを所定の場所に保持し、一方で穿孔 管１５２が挿入され且つ引き抜かれる。穿孔器３４はその頂部に、穿孔管１５２ と同中心的に一直線に合わされた開口１６８（図１）を有する。その結果として 、試料プローブ３６が穿孔管１５２と一直線に合わされる時には、排気された採 取管１５８から体液試料を吸引するためにその排気された採取管１５８中に試料 プローブを下降させるための通路が与えられる。

図５と図６には、試薬チャンバ３６がより詳細に示されている。

これらの図に示されるように、試薬容器支持プレート又は試薬容器支持トレイ１ ７０が、様々な容量の複数の試薬容器又は試薬カップを支持するために備えられ る。約１７２インチの厚さの試薬カバー１７６が、試薬容器支持プレート１７０ の上に置かれる。

試薬カバー１７６には、試薬容器１７２の各々１つの上に配置された試薬プロー ブ穴１７８が備えられている。これらのプローブ穴は、選択された１つの試薬容 器の中にプローブが下降させられることを可能にするために、試薬プローブ４Ｇ 、　４２の直径よりも僅かに大きい直径（約３ｍｍ　）を有する。試薬カバー１ ７６は、試薬プローブがプローブ穴１７８を通って試薬に接近することを可能に すると同時に、試薬容器１７２内の試薬の蒸発を阻止又は防止するための蒸発防 止カバーとして働く。これに加えて、蒸発防止カバーは、異なった温度区域間に 障壁を与えることによって急激な温度変化を防止する働きをする。多数の穴がそ の蒸発防止カバー内に有るにも係わらず、液体の蒸発を阻止又は防止するために 必要な曲折を与えるのに十分な深さである。試薬プローブ３８．４０．４２の水 平方向軌道と一直線であるように、試薬容器の上に、試薬カバーを正確に位置決 めするために、位置探知機ピン１８０が試薬カバー１７６に備えられていること が望ましい。

プローブ洗浄ステーション４４は、漂白剤のような清浄化溶液を収容するトラフ ２１０を有する。追加のトラフ２１２が、洗浄プロセス中にプローブからの廃棄 体液と洗浄溶液を受けるために備えられる。トラフ２１２には複数の上昇台２１ ４．２１６．２１８．２２０が備えられ、これらの上昇台の各々は凹形の溝を含 み、且つプローブから排出される体液及び清浄化溶液のためのデフレクタとして 働く。ブロー゛ブがその体液をキュベツト内の反応ウェルの中に配分した後に、 且つ場合に応じて試料又は試薬を吸引する位置にプローブが位置決めされる前に 、そのプローブは、清浄化溶液を吸引するためにトラフ２１０の上に位置決めさ れる。

その後でそのプローブが、対応するデフレクタの上に位置決めされ、そこでは例 えば水のような「呼び水」液体が、その「呼び水」液体に追われた清浄化溶液を デフレクタに排出して衝突させ、それによってプローブの外側を洗浄する噴水作 用を生じさせるために、強制的にそのプローブ内部を通過させられる。

廃棄溶液はトラフ２１２によって捉えられ、廃棄物出口（図示されていない）を 通して排出される。プローブ洗浄ステーション４４のより詳細な説明は、同時係 属中で現在出願中の米国特許出願第０７／４４３．９５４号（Ｈｏ！＋ｍａｎ他 ）に述べられている。

光学監視ステーション２２は、上記の同時係属中の米国特許出願東０７／４４３ ．９５２号（Ｓｖｏｐｅ他）で詳細に説明されるタイプのマルチチャネル光学監 視システムを有する。手短かに言えば図２と図３に示されるように、その光学監 視システムは、スリット（図示されていない）の中を光を通過させる広帯域光源 １８２を含む。平行光線束化レンズ１８４が光ビームを平行光線束化し、反射鏡 １８Ｂ　、１９Ｇ　、１９２によって折り曲げられる、小さく発散するビーム１ ８６を形成する。図２に概略的に示されるように、鏡１９２に続いて、その各々 が画定する対応する数のビームの光路又は光学チャネル１９４にビーム１８６を 分割するための、直線状に配列され且つ互いに所定間隔を置いた複数の開口を含 むマスク（図示されていない）が備えられている。光路又は光学チャネル１９４ は、キュベツト搬送機構［２の軌道に沿って直線方向に互いに一定の間隔を置い て配置されている。その結果として、キュベツト搬送機構１２がキュベツトをそ の直線経路に沿って増分漸進させるにつれて、キュベツトの各々の反応ウェルが チャネルからチャネルへと通過する。キュベツトの反応ウェルを通過する光ビー ムは、その光ビームを回折格子１９６に逐次的に送る回転ンヤッタ１９４を通過 させられる。その回折格子１９６では、光ビームが回折され、集束レンズ１９８ によって各々のフォトダイオードアレイ２００の上に集束させられる。それに続 いて、これらのフォトダイオードアレイ２００が、キュベツトの反応ウェル内に 収容された各々の反応体積によって透過される光ビームのスペクトル分布に対応 した電子信号を読取るために電子的に走査される。１つの特定の実施例では、光 学監視システムは２０個のチャネルを有し、その回転シャッタは、各々が５つの ビームから構成される各グループの中にビームを逐次的に通過させルヨうに働く 。その結果として、各々が５つのビームから構成される各グループから１つのビ ームだけが、１回毎に１つのフォトダイオードアレイの上に送られる。集束レン ズは、各々が５つのビームから構成される各グループ′を、各々に１つのフォト ダイオードアレイ２００の上に集束させるように働く。

ここで、試料走査システムの動作が、本発明の１つの特定実施例に関して説明さ れるだろう。本発明はこの特定実施例に限定されないということが理解される。

本発明による試料走査システムの動作は、親ねじ８８によってキュベツト５Ｇが ステーションからステーションへとそれに沿って前進させられる直線軌道１３上 を中心に行われる。そのシステムの基本的なタイミングと順序制御は、連続した 反応ウェルの間の距離に等しい距離だけ、キュベツトを直線軌道に沿って前進さ せることに基づいている。

先ず最初に操作員が、キュベツトのカセットをカセットフレーム４６の中に入れ ることによって、キュベツトを光学評価機器内に装填する。各々のカセットは例 えば１２０個のキュベツトを保持する。これらのキュベツトは、アーム５２によ って自動的にカセットから直線軌道１３上に移動させられ、この直線軌道上でキ ュベツトが親ねじ８８に係合する。各々のキュベツトが、４つの１７４インチ反 応用ウェルを有することが好ましい。親ねじ８８は、０．１秒内に０．２５イン チの変分量でキュベツトを動かすべく１５秒毎に駆動される。光学評価機器制御 装置が、親ねじと関係付けられたタイミングによって各キュベツトを監視する。

親ねじ８Ｂは、キュベツトを第１のステーションに、即ち標本挿入ステーション １４に前進させ、その標本挿入ステーションにおいては、試料プローブ３６と一 直線に合わされた反応ウェルに試料が配分される。２分後に、試料が充填された そのキュベツト反応ウェルが、行われるべき試験に応じて希釈剤又は試薬がその プローブにおいて加えられる第１の試薬配分プローブ３８に到着する。第２の試 薬プローブ４０が、活性化剤がそこで加えられることが可能な４分後の位置に位 置させられている。５分後には、試料等が入れられたそのキュベツト反応ウェル が第３の試薬プローブ４２に到達し、そこで試薬が加えられ、反応の監視が始め られる。その反応は、凝結の形成に応じた又は血小板染色買反応の進行に応じた 反応体積の光学的透過性の変化を測定する光学監視システム２２によって電気光 学的に監視される。そのキュベツトが直線軌道に沿って移動させられるにつれて 、光学監視が、２０の連続したステーションに亙って、即ち３００秒間に亙って 続く。その光学監視ステーションの後に、そのキュベツトは直線軌道を離れ、廃 棄物容器（図示されていない）に送られる。

患者血漿試料は、冷却されたハウジング２６の中に貯蔵される。

それは、血漿を得るために既に遠心分離され、且つ患者の身元確認と実行される べき試験手順を表すバーコードが付けられた、患者試料入手用の最初の空にされ である血液採取管の形である。

その排気されである試料採取管が、シャツトル２８のホルダーの中に入れられ、 シャツトル駆動機構によってバーコード読取り機へと送られる。各々の試料採取 管上のバーコードが、所与の試料と患者とを光学評価機器が自動的に相互関係付 けることを可能にするが故に、その排気された血液採取管は任意の順序で配列さ れることが可能である。更にバーコード読取り機３２によって読取られるバーコ ードは、試料プローブ３６によって吸引されるべき試料の量と、その試料によっ て満たされるべき反応ウェルの数と、試薬プローブ３８．４０．４２によって各 々の反応ウェル内に注入されるべき試薬／緩衝剤／添加剤／活性化剤の量及びタ イプとを決定するために、光学評価機器制御装置をプログラムする。プログラム 作成ステーション３ｏに続いて、試料採取管が穿孔器３４に進められる。この穿 孔器では、プログラムされた量の試料を吸引すべく試料プローブ３６が試料採取 管中に下降させられることを可能にするために、排気された試料採取管の隔壁が 穿孔管５２によって穿孔される。その次に試料プローブ３６は、その排気された 試料採取管から取り外され、試料挿入ステーション１４に位置した反応ウェルの 上へと水平方向に移動させられ、その反応ウェルの中に下降させられ、プログラ ムされた量の試料がその反応ウェルの中に注入される。その排気された試料採取 管は、試料吸引が完了した後の任意の時点では、冷却ハウジング２６から取り出 されることが可能である。しかしそれらの試料が低温に維持されているが故に、 それらの試料採取管は、そのンヤットルから直ちに取り外される必要無しに、別 の試験に使用するために保持される得る。試薬チャンバ３６は、様々な制御剤と 希釈剤と活性化剤と試薬とを収容する。このシステムの１つの実施例では、こう した材料の２２個までの容器が、試薬チャンバ内に収容されている。全ての容器 は約７℃の温度に維持され、試薬が配分される時に、必要に応じて試薬プローブ 内で試薬が加熱される。

全ての場合のポンプ作用は、各々１つのプローブに対して作用する形で連結され た容積式注射器ポンプで行われる。嬬動ポンプ使用の場合のようなポンプ配管の 操作は必要とされない。

試薬は、反応ウェルの試料と他の内容物との混合を促進する仕方で反応ウェル内 に配分される。その試薬の温度と体積は、光学評価機器の制御装置によって制御 される。

試薬容器内の試薬のレベルに対する且つ反応ウェルの内容物に対する試薬プロー ブの相対的高さを制御するために、体液レベル感知手段が使用されることが望ま しい。これはプローブ外側を最少量の試薬と接触させることを可能にする。一方 でこれは、キャリーオーバの可能性を低下させる。これに加えてレベル感知手段 が、キャリーオーバを最少化し且つ混合を最大化するために、配分中に体液レベ ル上方にプローブ高さを制御するために使用される。

本発明の詳細な説明は、様々な改変と変化と適応が行われることが可能である。

しかるにこうした改変と変化と適応は、付属クレームの同等物という意味及び範 囲内に含まれよう。

ＦＩＧ、３ ＦＩＧ　５ ＦＩＧ、　６ 国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．キュベットが光学監視手段の光路内に置かれている時に前記キュベットの反 応ウェル内の反応体積の光学的特性の変化を監視するための光路を有する光学監 視手段を含む光学評価機器のための試料操作システムであって、 複数の反応ウェルを有する各キュベットが複数の該キュベットを収容するための キュベット収容手段と、その各々の試薬容器が別々の試薬を含む複数の試薬容器 と、その各々の試料採取管が体液試料を含み且つ試料の識別及びその試料に対し て行われるべき試験の識別を可能にする光学的走査可能なコードを有する複数の 試料採取管とを収容するための、温度調節されたハウジングと、 各々１つの前記試料採取管の中に含まれる試料に対して行われるべき試験に関し て前記光学評価機器をプログラムするための、前記試料採取管各々によって示さ れるコードを読取るための光学的走査手段を含むプログラム作成ステーションと 、前記試料採取管から試料の一部分を吸引し且つその吸引された試料を前記キュ ベットの反応ウェルの中に配分するための手段を含む、試料挿入ステーションと 、 前記試薬容器から選択された量の選択された試薬を吸引するためで、且つ前記反 応ウェル内で前記試薬と前記試料とが前記光学評価機器によって監視されるべき 光学的特性を呈する反応体積を形成するように、前記吸引された試薬を、当該の 反応ウェル内における前記試料に関してプログラムされた試験に従って前記キュ ベットの反応ウェル中に配分するための試薬操作機構を含む、試薬ステーション と、 前記試料採取管を最初に前記プログラム作成ステーションへ、その次に前記試料 挿入ステーションへと逐次的に搬送するための、第１の搬送手段と、 前記キュベットを前記試料挿入ステーション及び前記試薬ステーションを通過さ せ、更には個々の反応ウェル内の反応体積の光学的特性を監視するための光学監 視手段へと逐次的に搬送するための、第２の搬送手段とを含む 試料操作システム。
2. ２．前記温度調節されたハウジングが、前記試料採取管及び前記試薬容器の温度 を４℃〜８℃の間に維持する請求項１に記載の試料操作システム。
3. ３．前記第２の搬送手段が、キュベットを案内するための軌道と、個別の増分量 で前記軌道に沿って前記キュベットを周期的に動かすための駆動手段とを含む請 求項１に記載の試料操作システム。
4. ４．前記キュベット収容手段が、その収容手段からキュベットを取り出して前記 軌道上に前記キュベットを置くための取り出し手段を含む請求項３に記載の試料 操作システム。
5. ５．前記軌道が直線軌道である請求項３に記載の試料操作システム。
6. ６．前記第２の搬送手段が親ねじを含み、また前記キュベットの各々が、前記キ ュベットの各々が前記直線軌道に沿って前記親ねじによって駆動されることが可 能であるように前記親ねじのねじ山に係合するための噛み合い手段を含む請求項 ５に記載の試料操作システム。
7. ７．前記第１の搬送手段が、複数の試料採取管を保持するための少なくとも１つ のシャットルと、前記プログラム作成ステーション及び前記試料挿入ステーショ ンを通過させて前記少なくとも１つのシャットルを移動させるための手段とを含 む請求項１に記載の試料操作システム。
8. ８．前記試料採取管が、その各々が隔壁によって真空密封された排気された試料 採取管であり、また前記試料挿入ステーションが、前記試料採取管の各々１つを 密封する前記隔壁を穿孔するための穿孔手段を含む請求項１に記載の試料操作シ ステム。
9. ９．前記試料吸引手段が中空の試料プローブを含み、また前記穿孔手段が、前記 試料採取管の各々１つの前記隔壁を穿孔するためで、且つ前記試料採取管から試 料の一部分を吸引するべく前記試料採取管の内部に前記試料プローブが接近する ことを可能にするための通路を生じさせるための、穿孔管を含む請求項８に記載 の試料操作システム。
10. １０．前記キュベットの反応ウェル内の反応体積を体温に加熱するための手段を 更に含む請求項１に記載の試料操作システム。
11. １１．前記第２の搬送手段が、前記キュベットがそれに沿って前進させられる直 線軌道を有し、また前記加熱手段が、前記直線軌道の一部分を加熱するための手 段を含み、さらに前記キュベット内の反応体積が前記直線軌道から伝達される熱 によって加熱される請求項１０に記載の試料操作システム。
12. １２．前記試薬操作手段が、試薬を吸引して配分するための試薬プローブを含み 、前記試薬ステーションが、前記試薬容器を覆うプレートを更に含み、また前記 プレートが、前記試薬容器内の試薬に前記試薬プローブが接近するための通路を 生じさせるために、前記試薬容器の各々と一直線に合わされたプローブ穴を含む 請求項１に記載の試料操作システム。
13. １３．前記プレート内の前記プローブ穴が前記試料プローブの直径よりも僅かに 大きい直径を有し、また前記プレートが、前記試薬容器からの試薬の蒸発を効果 的に防止し且つ前記試薬容器内の試薬の温度変化を阻止するのに十分な厚さを有 する請求項１２に記載の試料操作システム。
14. １４．前記試料操作システムが、前記キュベットの各々の反応ウェル内の反応体 積の光学的特性の変化を監視するための、少なくとも１つの光路を有する光学監 視手段と組合せを形成し、また前記第２の搬送手段が、前記光学監視手段の前記 少なくとも１つの光路の中に前記キュベットの反応ウェルを位置させるべく前記 キュベットを移動させる請求項１に記載の試料操作システム。
15. １５．前記光学監視手段が、光学的特性がそれに沿って監視される１つの光路を 各々が有する複数の光学チャネルを含み、前記光路は、前記キュベットが前記第 ２の搬送手段によって動かされる方向に対して横断方向に且つ連続して配置され ており、また前記第２の搬送手段が、反応体積が各々の光学チャネル内で光学的 に監視され得るように、前記反応ウェルを１つの光学チャネルからその次の光学 チャネルへと進ませるべく前記キュベットを移動させる請求項１４に記載の試料 操作システム。
16. １６．キユベットが光学監視手段の光路内に置かれている時に前記キュベットの 反応ウェル内の反応体積の光学的特性の変化を監視するための光路を有する光学 監視手段を含む光学評価機器のための試料操作方法であって、 複数の反応ウェルを有する各々のキュベットの複数の該キュベットを収容するこ とと、 その各々の試薬容器が別々の試薬を含む複数の試薬容器と、その各々の試料採取 管が体液試料を含み且つ試料の識別及びその試料に対して行われるべき試験の識 別を可能にする光学的走査可能なコードを有する複数の試料採取管とを、温度調 節されたハウジング内に収容することと、 プログラム作成ステーションに前記試料採取管を搬送することと、前記試料採取 管を識別するために、且つ各々１つの前記試料採取管の中に含まれる試料に対し て行われるべき試験に関して前記光学評価機器をプログラムするために、前記試 料採取管各々１つによって示されるコードを光学的に読取ることと、試料挿入ス テーションに前記キュベットを搬送することと、前記試料採取管の各々１つから 試料の一部分を吸引して且つその吸引された試料部分を前記キュベットの各々の 反応ウェルの中に配分するための試料挿入ステーションへ、前記プログラム作成 ステーションから試料採取管を搬送することと、試薬挿入ステーションに前記キ ュベットを搬送することと、前記試薬挿入ステーションにおいて、前記試薬容器 から選択された量の選択された試薬を吸引することと、更に、反応ウェルで前記 試薬と前記試料が前記光学評価機器によって監視されるべき光学的特性を呈する 反応体積を形成するように、その吸引した試薬を、各々の反応ウェル内における 前記試料に関してプログラムされた試験に従ってキュベットの各々の反応ウェル 中に配分することと、 前記キュベットの各々の反応ウェル内の反応体積の光学的特性の変化を光学的に 監視するための光学監視ステーションへ前記キュベットを搬送することとを含む 試料操作方法。
17. １７．前記プログラム作成ステーションと前記試料挿入ステーションとに前記試 料採取管を搬送する前記段階が、前記温度調節されたハウジングの範囲内に前記 試料採取管を搬送することを含む請求項１６に記載の方法。
18. １８．キュベットの搬送の前記段階が、前記キュベットを直線経路に沿って搬送 することを含む請求項１６に記載の方法。
19. １９．前記試料採取管及び前記試料容器を前記温度調節されたハウジング内に収 容する前記段階が、前記ハウジングの温度を４℃〜８℃の間に維持することを含 む請求項１６に記載の方法。
20. ２０．前記試料採取管が、隔壁によって各々が真空密封された排気されてある試 料採取管であり、前記試料挿入ステーションが、前記排気されてある試料採取管 の各々の前記隔壁を穿孔するための穿孔器を含み、前記方法が、試料が前記試料 採取置から吸引されるのを可能にするために、前記試料採取管の各々１つを密封 している前記隔壁を穿孔する段階を更に含む請求項１６に記載の方法。
21. ２１．前記光学監視ステーションが、光学的特性がそれに沿って監視される１つ の光路を各々が有する複数の光学チャネルを含み、また前記キュベットを搬送す る前記段階が、反応体積が各々の光学チャネル内で光学的に監視されることが可 能であるように、前記反応ウェルを移動させて１つの光学チャネルからその次の 光学チャネルへとキュベットを進ませることを含む請求項１６に記載の方法。