JPH0619321B2 - マイクロプレ−ト用吸光度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、主に免疫学的な手法等により生体物質の微量
を検出する生化学反応測定装置、詳しくは前記反応に依
存した変化を吸光度で検出する吸光度測定装置に関する
ものである。

（発明の背景） 従来、免疫学的な手法等により生体物質の微量を検出す
る生化学反応の測定においては、多数のサンプルを一括
処理する目的から、所謂マイクロプレートと呼ばれる検
査用器具が使用される場合が多い。このマイクロプレー
トは、マス目状に整列された多数のウェル（これらウェ
ルは各々生化学反応のための反応セルをなし、通常８列
×１２列の合計９６穴タイプのものが多く使用される）
を有するものであって、各ウェル内で生じた光学的に測
定可能な生化学反応測定するために用いられる。

光学的な測定の方法としては種々あるが、一般的には吸
光度測定の方法が多く用いられる。

この吸光度測定の方法は、光源からの光をレンズ等の光
学手段で集光または平行光とし、これを上方ないし下方
から前記ウェルへ照射し、透過光である出射光を再びレ
ンズ等の光学手段で集光した後光検出器に導き電気的に
信号処理して、吸光度情報を得るようにして使用される
ものである。

前記多数のウェルを有するマイクロプレートを用いる場
合には、該マイクロプレートとこれに対向される吸光度
測定用の光学手段のいずれかを固定し、マイクロプレー
ト又は光学手段を相対的にｘｙ走査させる、あるいはマ
イクロプレートのｘ列の数だけ吸光度測定用の光学手段
を配置し、マイクロプレート又は光学手段をｙ方向に走
査させる、方式とするものが知られている。

しかしながら前記前者の方式のものではｘｙ走査機構が
複雑となり易い他、平面的にかなりの広さが必要となっ
て装置が大型になりやすい等の難があり、また前記後者
のものでは、走査機構は比較的簡易なものとなるが、外
部からの光の十分な遮光を行なう構造の採用が繁雑であ
るという難がある。一般に測定誤差に関係するノイズの
影響は、蛍光度測定の場合に比べ吸光測定ではその度合
が小さいものであるが、外部光の影響は出来るだけ少な
い方が望ましいことは言うまでもない。

そしてマイクロプレートへの試料や試薬の注入、反応の
進行、吸光度測定という一連の操作を自動的に大量に処
理するための大掛かりな全自動化装置とは別に、試料，
試薬の注入や反応の進行を手作業で行なった後に、吸光
度測定のみを自動的に行なう操作容易でかつ小型な装置
が、例えば実験室規模での測定用装置として求められて
いる。

（発明の目的） 本発明は、以上の観点からなされたものであり、その目
的は、前記した整列された多数のウェルを有するマイク
ロプレートの吸光度測定の操作のみを、精度よくかつ迅
速に行なうことができるマイクロプレート用吸光度測定
装置を提供するところにある。

更に本発明は、マイクロプレートをキャリヤ上に載置
し，取出す操作と、測定動作の開始，終了とを連係させ
て、この極めて簡単な操作の他は自動的にに測定を行な
うことができる半自動化した装置を提供するところにあ
る。

また本発明は、コンパクトな構成で取扱い性に優れ、か
つ低価格なマイクロプレート用吸光度測定装置を提供す
るところにある。

（発明の概要） 而して、かかる目的の実現のためになされた本発明より
なるマイクロプレート用吸光度測定装置の特徴は、縦
列，横列に各複数のウェルがマス目状に配列されている
マイクロプレートを対象として、各ウェル内のサンプル
の吸光度を測定する吸光度測定装置であって、前記マイ
クロプレートの横列するウェルに各１個宛に対向する複
数の吸光度測定用光学手段が内部にに配置された箱構造
をなし、かつ前記マイクロプレートが水平方向に出入り
するための出入口が側面に設けられた遮光型のハウジン
グと、マイクロプレートが載置可能な上面を有すると共
に、前記ハウジングの出入口から外部に突出したプレー
ト載置，取出しのための第１の位置とハウジング内に搬
送限界位置として設定した第２の位置との間で前記マイ
クロプートをそのウェルの縦列方向に水平に往復動させ
るプレートキャリヤと、前記ハウジング内からプレート
キャリヤが第１の位置に突出すること連係してハウジン
グの前記出入口を開閉する遮光用開閉扉と、このプレー
トキャリヤの前記往復動のいずれか一方向の移動におい
ては該キャリヤ上のマイクロプレートの複数列のウェル
を吸光度測定位置に間欠移動により順次に対向停止さ
せ、 かついずれか他方向の移動においては連続送りさせるプ
レートキャリヤ往復動駆動装置と、前記マイクロプレー
トのプレートキャリヤへの載置により測定開始を検知す
るスイッチ手段、及びプレートキャリヤが前記第２の位
置に至ったことにより測定終了を検知するスイッチ手段
と、入力が前記各スイッチ手段に接続され、かつ出力が
前記往復動駆動装置および吸光度測定用光学手段に接続
されて、マイクロプレートの搬送と、この搬送時のプレ
ートキャリヤの間欠停止にに応じて順次の吸光度測定を
行わせる制御装置とを備えた構成をなすところにある。

本発明において使用される吸光度測定用の光学手段は、
マイクロプレートの搬送（走査）方向である前記ｘ方向
に対し直角な方向（ｙ方向）に関し該マイクロプレート
上のウェルの数だけ発光部，受光部が配置されているこ
とを条件とする他は、この種測定装置において従来より
使用されている種々の吸光度計をそのまま利用，応用し
て構成すればよいが、特に好ましい構成としては、１個
の光源からの光線を均等に配分して上記発光部を形成す
ることを可能とするように、一端が束ねられて他端が該
ウェルの数だけ分岐したもの、例えば光ファイバーライ
トガイドが採用される。

プレートキャリヤとしては、一般的には偏平な上方開放
型の箱型のものが好ましく採用されるが、特にこれに限
定されることなくプレート状，枠状等マイクロプレート
の載置搬送に適したものであれば適宜採用されて使用す
ることができる。

またプレートキャリヤを往復動させる往復動駆動装置
は、プレートキャリヤの搬送をガイドするレール，滑動
ロッド，ベルト等の案内機構と、往復動モータ，エアシ
リンダ装置，ソレノイド等々のものを用いて構成するこ
とができるが、モータを用いて構成する場合には往動時
の間欠停止位置を精度よく与えるためにステッピングモ
ータ等のものを選択することが好ましい。

前記プレートキャリヤへのマイクロプレートの載置，又
プレートキャリヤのハウジング内部の搬送限界位置への
到達を検知するスイッチ手段は、接触型，非接触型のい
ずれのものでもよく、プレートキャリヤへのマイクロプ
レートの載置を検出する第１スイッチと、プレートキャ
リヤのハウジング内部の搬送限界位置への到達を検知す
る第２スイッチとをそれぞれ独立に設けるのが普通であ
る。

プレートキャリヤの搬送（例えば往動時の間欠送りと復
動時の連続送り）を制御する制御装置は、通常はマイク
ロコンピュータ等の電子制御装置を用いて構成されるの
が普通であるが、特にこれに限定されるものではない。
この制御装置は、例えば、前記第１スイッチからの信号
入力によって吸光度測定の一連の動作を開始し、外部の
マイクロプレート載置位置からプレートキャリヤを搬送
開始させて、ｘ方向第１列目のウェルが吸光度測定位置
に至った時に一時的な停止，吸光度測定を行なわせ、再
び搬送，一時的な停止，吸光度測定をｘ方向の次列のウ
ェルから最終列のウェルまで順次行なわせ、更にプレー
トキャリヤのハウジング内部の搬送限界位置に至ったこ
とを第２スイッチで検出することでプレートキャリヤを
復動させる、というシーケンス動作を行なわせるもので
あればよい。また復動時に吸光度測定を行なわせるシー
ケンス動作の場合には、前記第２スイッチによってプレ
ートキャリヤがハウジング内部の搬送限界位置に到達し
たことが検出された時から、吸光度測定のための前記間
欠搬送を開始させるようにすればよい。またプレートキ
ャリヤは、非使用時にはハウジング内に収容させてお
き、適宜の装置使用開始スイッチ等を利用して必要時に
のみハウジング外部のマイクロプレート載置位置まで搬
出させるようにしてもよい。

かかる制御装置は、所定のプログラムが予め組込まれた
前記マイクロコンピュータを用いる場合の他、比較回
路，タイマー，各種論理回路等を組合せた電気回路を用
いて構成することもできる。

本発明におけるハウジングの構成は、内部に配置した吸
光度測定のための光学手段の測定精度を良好に得るため
に、プレートキャリヤの出入口は出来るだけ必要十分な
範囲で小さく制限されていることが好ましく、またプレ
ートキャリヤのハウジング内への搬入後に閉じる遮光用
の開閉扉が設けられる。ハウジングは金属製，プラスチ
ック製等の不透明体を用いて構成されることは言うまで
もない。

（発明の実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図〜第３図は、本発明よりなるマイクロプレート用
吸光度測定装置の一例の構成概要を示す図である。なお
第１図は装置の縦断側面図、第２図は同第１図のＡ−Ａ
の縦断面図、第３図は同第１図のＢ−Ｂの平断面図であ
る。

１は凹面鏡（反射笠）を具備した光源であって、光源１
からの光線はスリット２を通過した後、測定サンプルの
吸収波長の光線のみを透過することが可能な分光用フィ
ルター３によって単色光とされて、集束された光ファイ
バー端部４ａの端面に効率良く集光されるようになって
いる。４は光ファイバーであって、マイクロプレートの
１列のウェルの個数に等しい本数から構成され、それら
の端部４ｂは一列のウェルの頭上に各ウェルに対応する
ように等間隔で配列され、保持部材６に固定されて光線
出射口を構成する。すなわち光ファイバー４の一端は束
ねられて一本の光ファイバー端部４ａを形成し、端部４
ａへ導入された光線を均等に分岐して、第２図に示すよ
うにマイクロプレート２２の一列の各ウェル２３へ上方
から光線を同時に照射できるようになっている。

７ａは光ファイバー端部４ｂから出射された光線をウェ
ル内に結像するレンズ、７ｂは７ａに対向して配設され
てウェル内のサンプルの透過光を集光して光検出器１０
へ導くレンズであって、光ファイバー端部４ｂ、レンズ
７ａ、７ｂ、光検出器１０の一組は、それぞれ光軸２４
上に正確に一列に配設されていて、それらの光軸２４が
マイクロプレートの１列の各ウェルの中央をそれぞれ通
過するようになっている。

１１は光強度に比例した光検出器１０からの信号を増幅
する増幅回路、１３はＡ／Ｄ変換器、１２は増幅回路の
一つとＡ／Ｄ変換器１３とを図示しない電気的評価装置
の指示にしたがって電気的に結合することが可能なチャ
ンネル切り換え回路、１４は演算回路である。増幅器１
１、チャンネル切り換え回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、
演算回路１４は、電気的評価装置の一部を構成してい
る。ここで電気的評価装置とはＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ
を中心として構成され、動作制御、計測及び演算を行な
うことを目的とする回路をいう。

８はプレートキャリヤであって、外周部に縁を有する構
造で、その内部の広さはマイクロプレートのそれにちょ
うど等しい大きさになっていて、マイクロプレートをそ
の内部に保持できるようになっているとともに、その一
側は第３図に示すごとくベルト１７に固定されていて、
図示しないモーターの回転によってプーリー１６が矢印
の方向へ回転し、それにともなって平行に配設された２
本のスライドシャフト１５に沿って前後に往復動するこ
とが可能とされている。さらに、プレートキャリヤ８の
底面には、マイクロプレーンの各ウェルに対応する位置
に円形のスリット９を設け、マイクロプレートの透過光
が下方に通過できるようにするとともに、光検出器１０
への迷光の混入を防ぐようになっている。

１９は本体ハウジングであり、光を透過しない例えば金
属性の筐体として構成され、その一側には、前記プレー
トキャリヤ８の出入口 19aが形成されている。なお本例
のハウジング１９においては、該出入口１９ａを必要時
（マイクロプレートがハウジング内に搬入された後）
に、これを閉じる前面開閉扉２０が設けられており、不
図示のバネ等によって前記必要時に自動的に出入口を閉
じるようになっている。

なお本例では光ファイバー端部４ｂ、レンズ７ａ、７
ｂ、光検出器１０から構成される光学系を、その光軸２
４と前面開閉扉２０との距離がプレートキャリヤ８の長
さより大きくなるように配設していて、プレートキャリ
ヤ８が収納される場合その進行方向最前列のスリットの
中心が光軸２４上に達すると自動的に閉じるようにして
いる。

１８ａ及び１８ｂはマイクロスイッチであって、１８ａ
（第１スイッチ）は接触子をプレートキャリヤ８内部へ
向けその外縁部に取付けられていて、マイクロプレート
がプレートキャリヤにおかれると電気的に閉じるように
なっているとともに、そのバネ圧によってマイクロプレ
ートを固定及び保持するようになっている。

一方、１８ｂは（第２スイッチ）は本体ハウジング１９
内に取り付けられていて、プレートキャリヤがハウジン
グ内部に収納される場合、その進行方向最後列のスリッ
トの中心が光軸２４上にあるとき、接触子がプレートキ
ャリヤの進行方向最前部の外縁部に接触することによっ
て、電気的に閉じるようなっている。

２１は前面操作パネル面であって、不図示の電源スイッ
チとプレートキャリヤを外部に突出させる電気的評価装
置に連結した一つの押ボタン式スイッチ（図示せず）が
具備されている。

次に、上記構成のマイクロプレート用自動吸光度測定装
置の動作と作用を説明する。

前面操作パネル面２１上の電源スイッチをオンすると光
源１が点灯し、光線はスリット２を通過した後、分光用
フィルター３によって単色とされて、光ファイバー４の
端部４ａの端面光源に具備された凹面鏡の作用によって
集光される。第１スイッチ１８ｂが閉じた状態では、本
例ではプレートキャリヤ８は本体内にて停止していて、
本体前部に近い第一列目のスリットの中心が光軸２４上
にあるようにしている。そこで、光ファイバー４の端部
４ａに導入された光線は、マイクロプレートの一列のウ
ェルの個数に等しい数だけ分岐されて端部４ｂへ導か
れ、レンズ７ａ及びスリット８を通過後、レンズ７ｂに
よって検出器１０上に集光される。そして、電気的評価
装置がチャンネル切り換え回路１２を作動することによ
って、増幅器１１によって増幅された各光検出器１０の
出力信号を、Ａ／Ｄ変換器１３を通しての演算装置１４
へ取り入れ、演算結果を電気評価装置に記憶格納する、
このチャンネル切り換えに要する時間はは、一般的に数
μ秒程度まで短くすることが可能である。これの値は、
空の試料すなわち空気をサンプルとして置いたときの透
過率１００％に於ける各光検出器の出力信号であって、
試料の吸光度を計算する場合に利用される。前面操作パ
ネル面２１上の押しボタン式スイッチを押すと、電気的
評価装置がプーリー１６に直結した図示しないモーター
を回転させて、プレートキャリヤ８の一部が前面開閉扉
を押し開けて本体前面に突出する。そこで、ウェルにサ
ンプルの入ったマイクロプレートをプレートキャリヤ８
におくと、第１スイッチ 18aが閉じられ、電気的評価装
置がプーリー１６に直結したモーターを回転させ、プレ
ートキャリヤ８がマイクロプレートを本体内部へ搬入
し、第２スイッチ１８ｂの接触子がプレート置き台８の
外縁部に接触した位置で停止する。このとき、プレート
置き台の本体前方側の第一列目は光軸２４上にある。そ
こで、電気的評価装置がチャンネル切り換え回路１２を
作動することによって、増幅器１１によって増幅された
各光検出器１０の出力信号を、Ａ／Ｄ変換器１３を通し
て演算装置１４へ順序よく取り入れ、演算結果を電気的
評価装置に記憶格納する。

次に、電気的評価装置が、プーリー１６に直結したモー
ターを所定時間あるいは角度だけ回転させて、プレート
キャリヤ８をマイクロプレートの第２列目のウェルの中
心に光軸２４がくるように本体前方へ平行移動し、ふた
たび上記のように光検出器からの出力信号を電気的評価
装置に格納する。マイクロプレートのウェルの中心が光
軸２４上にくるように、プレート置き台８を一列ずつ間
欠的に平行移動しながら、チャンネル切り換え回路１１
によって各光検出器１０からの信号を順序よくし電気的
評価装置へ記憶格納し、この操作を最後列のウェルにつ
いて完了するまで続ける。この間、前面開閉蓋２０は閉
じていて、光が本体外から内部へ入り込むことはない。

以上のようにして電気的評価装置へ記憶格納された値か
ら、各ウェル内のサンプルの透過率及び吸光度が計算さ
れる。そして、電気的評価装置が、プーリー１６に直結
したモーターを回転させてマイクロプレートを保持した
プレートキャリヤ８を本体前面に搬出する。マイクロプ
レートをプレートキャリヤから取り出した後、次のマイ
クロプレートをプレートキャリヤ８におけば、上述の測
定が再び行われる。また操作パネル面の押しボタン式ス
イッチを押すことで、プレートキャリヤ８を本体ハウジ
ング内部へ搬入させて規定されている位置で停止して待
機させるようにしてもよい。

なお、上記実施例はこの発明の一例であって、これ以外
の変形実施も可能であることは言うまでもない。例え
ば、上記実施例では光線出射口をマイクロプレートの上
方にし、その下方に光検出器を配置してあるが、この逆
の配置も可能である。

第４図は電気的評価装置によって行なわれる上記一連の
動作シーケンスを示したフローチャートである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明よりなるマイク
ロプレート用吸光度測定装置によれば、一列状に配置し
た吸光度測定用の複数の光学手段に対し、マイクロプレ
ートを間欠的に搬送することで測定時の走査制御を行う
ことができ、しかも、測定開始と測定終了を検出する一
対のスイッチ手段と、往復駆動手段および測定光学手段
の駆動シーケンスを予めプログラムした制御回路とによ
り、ハウジングから突出したプレレートキャリヤの上に
マイクロプレートを載置するだけで自動的に所定の測定
動動作を開始させることができ、他方、測定終了後は元
の載置位置（取出し位置）に自動的に戻ったプレートキ
ャリヤからマイクロプレートを容易に取出すことができ
るという簡易な操作を実現できるという効果が得られ
る。

そしてこのようなマイクロプレートの載置と取出しとい
う簡易な操作以外は自動的にに動作する半自動化装置
を、プレートキャリヤに対するマイクロプレートの載置
と取出しの位置をハウジング側面の同じ場所とすること
で、小型で、設置場所の制約も少ない装置を提供でき、
特に比較的少数の測定を行なう用途に好適な測定装置と
して安価に提供できるという効果が得られる。

更に、本発明の吸光度測定装置は、前記のように簡単な
操作で使用できる半自動化した装置を実現しながら、ハ
ウジング内に外部光が侵入することによる測定誤差への
影響を可及的に低減できるという効果も得られる。すな
わち測定対象のマイクロプレートの出入りをハウジング
の側面に設けた１ケ所の出入口に限定し、しかもこの出
入口は開閉扉で閉じる構成を採用したからであり、これ
により精度が高く信頼性の高い測定が実現できるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなるマイクロプレート用吸光度
測定装置の構成概要一例を示す縦断側面図、第２図は第
１図Ａ−Ａ線の縦断面図、第３図は第２図Ｂ−Ｂ線の平
断面図、第４図は本例装置の動作シーケンスを説明する
フローチャートである。 １：光源、２：スリット ３：分光用フィルター ４：光ファイバー ４ａ：光ファイバー端部 ４ｂ：光ファイバー端部 ６：保持部材 ７ａ：レンズ、７ｂ：レンズ ８：プレートキャリヤ ９：スリット、１０：光検出器 １１：増幅器、１２：チャンネル切換回路 １３：A/D 変換器、１４：演算回路 １５：スライドシャフト １６：プーリー、１７：ベルト １８ａ：第１スイッチ、１８ｂ：第２スイッチ １９：ハウジング、２０：前面開閉扉 ２１：前面操作パネル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】縦列，横列に各複数のウェルがマス目状に
   配列されているマイクロプレートを対象として、各ウェ
   ル内のサンプルの吸光度を測定する吸光度測定装置であ
   って、 前記マイクロプレートの横列するウェルに各１個宛に対
   向する複数の吸光度測定用光学手段が内部に配置された
   箱構造をなし、かつ前記マイクロプレートが水平方向に
   出入りするための出入口が側面に設けられた遮光型のハ
   ウジングと、 マイクロプレートが載置可能な上面を有すると共に、前
   記ハウジングの出入口から外部に突出したプレート載
   置，取出しのための第１の位置と、ハウジング内に搬送
   限界位置として設定した第２の位置との間で前記マイク
   ロプレートをそのウェルの縦列方向に水平に往復動させ
   るプレートキャリヤと、 前記ハウジング内からプレートキャリヤが第１の位置に
   突出することに連係してハウジングの前記出入口を開閉
   する遮光用開閉扉と、 このプレートキャリアの前記往復動のいずれか一方向の
   移動においては該キャリヤ上のマイクロプレートの複数
   列のウェルを吸光度測定位置に間欠移動により順次に対
   向停止させ、かついずれか他方向の移動においては連続
   送りさせるプレートキャリヤ往復動駆動装置と、 前記マイクロプレートのプレートキャリヤへの載置によ
   り測定開始を検知するスイッチ手段、及びプレートキャ
   リヤが前記第２の位置に至ったことを検知するスイッチ
   手段と、 入力が前記各スイッチ手段に接続され、かつ出力が前記
   往復動駆動装置および吸光度測定用光学手段に接続され
   て、マイクロプレートの搬送と、この搬送時のプレート
   キャリヤの間欠停止に応じて順次の吸光度測定を行わせ
   る制御装置と、 を備えたことを特徴とするマイクロプレート用吸光度測
   定装置。