JPH0644003B2 - 分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化学分析などに使用する分析装置に係り，特に
抗原抗体反応における反応速度の測定などに好適な分析
装置に関する。

（従来の技術） 近年ラテツクス凝集反応を利用した抗原抗体反応による
分析が，病院の臨床検査室における血清検査などの分野
に使用されている。この分析はラテツクスと呼ばれる不
溶性で且反応に不活性な担体の微粒子に抗体または抗原
を担持させ，これに血清などサンプル中の抗原または抗
体を液体媒体中で混合，反応させ，反応にともなつて生
じるラテツクス粒子の凝集する状態を，溶液に入射した
光の散乱強度を直接測光するか，あるいは透過光の減少
を測光して，サンプル中の抗原または抗体の濃度の測定
を行なう分析方法である。測定法としては反応の終点ま
たは終点に近い１時点で測定するエンドポイント法と，
反応の時間的推移，すなわち反応速度を測定するレイト
アツセイ法がある。最近ではレイトアツセイ法の方が速
く分析でき，適用範囲も広いため多く用いられる傾向に
ある。

このような分析法においては， (1) ラテツクス試薬の添加による反応開始以後の分析
工程は，正確に制御された温度雰囲気の中で，正確なタ
イミングで行なう必要があること， (2) 再現性の良い反応をさせるため，ラテツクスとサ
ンプル液の撹拌は再現性のある方法で十分おこなわなけ
ればならないこと， (3) 反応速度の測定は微少な信号の変化を測定するの
で，高精度の光度計を用い，且分析に適した測定方法に
より行う必要があること， など分析条件や作業の正確さが要求される。

このため手作業による分析では精度のよい分析結果を得
ることが困難であるため，分析に適した自動分析装置が
必要となつているが，分析法の歴史が浅い関係もありこ
の分野の自動化はまだあまり発達していないのが現状で
ある。すなわち現在実用に供されている装置は何れも大
形の，サンプルの計量，稀釈から試薬添加，撹拌，測定
に至る全工程を自動化した，多数検体処理用の高級機で
あり，小形の普及形の製品化が遅れている。先に述べた
ような手分析では困難な作業を能率よく自動化した，小
規模施設や緊急検体処理などに適した少量検体処理用の
小形で簡便な装置の開発がのぞまれる。

現在臨床検査などにおいて免疫反応の測定や，生化学成
分の分析に使用されている自動分析装置による，一般的
な分析システムの模式図を第６図に示す。反応テーブル
６１には一連の反応容器６２が配列されている。Ａ点が
分析開始位置でありここで血清など，分析をおこなうサ
ンプルがオートサンプラー６３から一定量計算され反応
容器６２に分注され，同時に稀釈液，または二液法によ
る分析（二試薬を用いる分析）の場合は第一試薬が注入
される。反応容器は一定時間間隔で回動し試薬添加位置
Ｂ点において分注器６４により反応開始試薬が注入さ
れ，撹拌装置６５により撹拌され，反応が開始される。
撹拌の方法としては撹拌棒を反応容器に挿入し回転させ
て撹拌する方法が一般的に取られている。反応容器は次
のステツプで測光位置Ｃ点に移動しここで光度計６６に
より，反応容器に直接光をあて反応にともなうサンプル
溶液の濃度変化を測定する。測定終了した反応容器は反
応テーブルの回動につれ，洗浄位置Ｄ１点，Ｄ２点及び
Ｄ３点を順次通過する間に，洗浄装置６７により，上方
からノズルを昇降させて，先ず容器内のサンプルを抜き
とつた後，洗浄液の注入，吸引を数回繰りかえして洗浄
をおこなう。洗浄された容器は再び分析開始点Ａ点に回
動し後続する分析に使用される。分析はプログラムに従
つて行われ一定時間間隔でＡ点から順次分注される多数
のサンプルの分析が行われる。

（発明が解決しようとする問題点） 前記のような分析システムは多数検体処理用の装置とし
て普及しているが，少数検体処理用の小形の簡便な装置
を目的とした場合，個々の機能においてつぎのような問
題点がある。

(1) 自動洗浄機能は構造が複雑であるだけでなく多量
の水を供給しなければならないので小形機には適さな
い。

(2) 反応テーブル上で反応容器に直接光を照射して測
定する方式は，反応テーブルの回転による各反応容器の
停止位置精度が問題であり，その誤差の影響の少ない角
形の専用の容器が使用されており，丸形の使い捨て反応
容器の使用は困難である。

(3) 光度計による反応速度の測定と，後続のサンプル
の撹拌が同じテーブル上で行われるので，振動の影響を
うけないようにするため，光度計の測定時間が制限をう
ける。

(4) 少数検体用に反応テーブルのサイズが小さくなる
と，光度計を設置するペースが窮屈になり，また使用で
きる光度計の方式の選定などの自由度が少ない。

さらに， (5) 撹拌棒で撹拌する方式ではサンプル間のコンタミ
ネーシヨンの心配があり，また一検体毎に撹拌棒を洗浄
するための洗浄水の供給が必要となるという問題もあ
る。

本発明は，上記(1)乃至(4)の問題点を解決することを第
１の目的とし，さらに，上記(5)の問題点をも解決する
ことを第２の目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は，測定するサンプルを収容した複数の容器を配
列して一定時間間隔で回動するターンテーブル，該ター
ンテーブルの回動と同期して該ターンテーブル上の特定
位置にある容器に試薬を注入する機能，試薬が注入され
た容器内のサンプル液を撹拌する機能，該ターンテーブ
ルの上方に設けられた光度計及び試薬が注入され撹拌さ
れたサンプル液が収納されている容器を該ターンテーブ
ルの回動と同期して光度計の測光位置に突き上げる機能
を有してなる分析装置に関する。

本発明に係る分析装置は，反応の場としてターンテーブ
ルを使用し，これに，予め所定の濃度に希釈されたサン
プル液が収容された複数の容器が配列され，分析を開始
するとターンテーブルが一定時間間隔で一ステツプ毎に
回動し，配列された容器が順次各処理位置に移動され，
分析処理される。この容器は，円筒状の容器が好まし
く，さらに使い捨てできるものが好ましい。また，該容
器は，ターンテーブル上に配列された容器ホルダーに挿
入されるように構成されるのが好ましい。

また，容器はターンテーブル上で個々に回転可能なよう
に配列されるのが，後述の撹拌の点で好ましい。容器ホ
ルダーを使用する場合は，個々の容器ホルダーがターン
テーブル上で回転可能に構成されるのが，後述の撹拌の
点で好ましい。

ターンテーブルの回動により，容器はまず，試薬注入位
置に位置づけられ，ここで，試薬が注入され，反応が開
始される。この時点で容器内のサンプル液は撹拌され
る。この撹拌は，撹拌棒を用いて行う方法もあるが，こ
の場合は，コンタミネーシヨンの心配があり，また撹拌
棒の洗浄装置が必要になるため，容器を回転させること
によりサンプル液を撹拌するように構成されるのが好ま
しい。回転は，容器を正逆方向に交互に短い時間間隔で
複数回回転させるように構成するのが好ましい。この回
転は，容器ホルダーを使用する場合は，容器ホルダー自
体を回転させることにより行なうことができる。また，
回転は，タイミングベルトを接触させる方法等により行
なうことができる。

次いで，ターンテーブルの回動により，次のステツプに
進み，容器が測定位置に移動し，ターンテーブルの上方
に設けられた光度計の測光位置にさらに移動され，測光
される。容器の測光位置への移動は，突きあげ棒による
突き上げによつて行なうことができ，測光位置にて容器
が適当なホルダーにより受けとられ，保持される。

密度計による測光が終了した後，容器は，手動又は機械
的に抜き取るように構成することができるが，光度計自
体を２箇所の所定位置に停止するように往復可能に構成
し，第１の停止位置にて上記した容器の受け取りを行な
い，第２の停止位置にて測光終了後該容器を下方に放出
するように構成するのが，自動化及び装置の小型化の点
で好ましい。このとき，容器の下方への放出は，排出口
から回収容器に回収されるように構成され，容器の排出
後，光度計は第１の停止位置に戻るように構成される。

このような方法により，ターンテーブルに配列された容
器が順次測定に供される。

前記の光度計としては，散乱光強度測定装置，透過光測
定装置等が使用される。

光度計による測定波長は，近赤外領域の光ではサンプル
液の対流現象などにより，測定値が不安定になる可能性
があるので，この領域を避け，実質的に４００〜８００
ｍμの範囲内の光を用いて行なうのが好ましい。

前記の試薬としては，分析方法により種々のものが使用
できる。例えば，抗原−抗体反応による分析において
は，抗原又は抗体を含む溶液，抗原又は抗体を担持させ
た不溶性担体を含むラテツクス試薬等が使用され，酵素
反応を利用する分析においては，酵素を含む溶液等が使
用される。

また，分析方法としては，エンドポイント法，反応速度
測定等により行なうことができる。

なお，分析は，一定温度雰囲気中で行なわれるように配
慮するのが好ましい。

本発明に係る装置は，特に，抗原又は抗体を担持させた
不活性担体を使用した抗原−抗体反応によるサンプルの
抗体又は抗原の量を反応速度測定法により定量する場合
に，その特徴が特に発揮される。

以上のように構成される本発明の分析装置は，特に，次
の特長を有するように構成されたものである。

(1) 装置を簡便にし，且水の使用をなくするため，洗
浄機能を省略すると共に，サンプル分注機能も本体から
切りはなし，先に述べた分析上特に手作業では精度を出
すことが困難な，反応試薬の分注，撹拌から測定に至る
作業を中心に自動化したこと。

(2) 予めサンプルの分注，稀釈を行なつた容器を装置
にかけまた光度計はターンテーブルと別に設け，測定に
供される容器はこれに移して測定を行なうこと。さら
に，好ましくは測定終了後は自動的に放出することが可
能な方式としたこと。

(3) 撹拌方法としては，好ましくは容器又はこれを挿
入する容器ホルダーは，ターンテーブル上で個々に回転
可能な構造とし，外部から容器を容器ホルダーごと正逆
方向に交互に回転させて，サンプル液の撹拌を行なうこ
とができる方式としたこと。

（実施例） 本発明の実施例を第１〜５図により説明する。本実施例
は比較的少量の検体を能率よく処理出来る，ラテツクス
凝集反応など免疫反応の分析に使用する，分析装置の例
であつて第１図は該装置の平面図（ただし，外枠の表示
を省略した一部断面図），第２図は第１図のＡ−Ａ′断
面図及び第３図は該装置の左側面図（一部断面）であ
る。この装置では，検体は予め手作業または半自動の装
置を使用して計量，稀釈を行なつた後装置にかけ，その
後の分析および測定を自動的に行なうものである。

ターンテーブル１は，二段に構成され，このターンテー
ブル１に複数の容器ホルダー２が配列されている。測定
するサンプル液は透明な容器３に入れて，容器ホルダー
２に装着される。容器ホルダー２の数は装置の規模によ
り異なるが，本実施例においては１０本で構成されてい
る。第４図は容器ホルダー２がターンテーブル１に保持
された状態を示す一部欠切断面図である。容器ホルダー
２は円筒形の形状をなし，第４図に示すようにターンテ
ーブル１にボールベアリング４を介して回転可能なよう
に取りつけられている。容器ホルダー２の底部は容器３
を突きあげるための突きあげ棒５が通過可能なように開
孔されており，頭部には容器３を容器ホルダー２と共に
回転させるためのプーリー６を有する。また挿入された
容器３が容器ホルダー２と一体となつて回転するよう押
さえバネ７を備えている。ターンテーブル１はモーター
８により歯車９，１０を介して一定時間間隔で回動しタ
ーンテーブル１上の容器３を順次所定の位置に輸送す
る。その位置決めのため位置検知板１１，１２およびホ
トインタラプター１３，１４が設けられている。第５図
は位置検知板１１，１２およびホトインタラプター１
３，１４の関係を示す下方からの平面図（底面図）を示
す。位置検知板１１はモーターに取り付けられ，対角位
置に二つの検出孔１５，１６を有する。この検出孔１
５，１６をホトインタラプター１３が検知するようにな
つている。位置検知板１２はターンテーブル１と一体と
なつて回転する。検出孔１６をホトインタラプター１４
で検知することにより，回転の原点の位置決めを行な
い，検出孔１５，１６をホトインタラプター１３で検知
することにより反応テーブル１の停止位置を決定する。
この例では歯車９，１０の歯数比は前者／後者が１／５
になつており位置検知板１１の５回転で，位置検知板１
２が１回転する。すなわち位置検知板１１が１８０度回
転する毎にターンテーブル１は１ステツプ送られる。

試薬添加位置１８ではラテツクス試薬など反応開始試薬
の分注および撹拌を行なう。試薬は装置の外部に設けら
れた試薬容器１９に用意され，分注ポンプ２０により切
換え弁２１を介し，ノズル２２により容器３に注入さ
れ，注入と同時に撹拌が開始される。撹拌は撹拌棒を容
器に挿入して行なう方法が，従来一般に使用されている
が，撹拌棒を介してのコンタミネーシヨンの心配があ
り，また洗浄水を常時流しておかなければならない欠点
がある。このため，この例では外部から容器３を容器ホ
ルダー２と共に回動させる方法を採用している。すなわ
ちモーター２３によりプーリー２４，２５，６２を介
し，容器ホルダー２の頭部のプーリー６に接触して往復
動するベルト２６により容器３を短い時間間隔で，正逆
方向に交互に回転させる方法であり，これにより容器中
のサンプル液と試薬は十分撹拌混合される。回転条件は
任意に設定出来るが，具体例を示せば，回転数３０００
rpmで，正転０．５秒，逆転０．５秒の繰り返し１６回
程度で良好な撹拌がえられる。ベルト２６は試薬添加位
置１８の１ステツプ前の位置２７に於いても，容器ホル
ダー２に接触して回転させるようになつており，これに
より試薬添加前にサンプルと稀釈液の撹拌混合を再度充
分行ない，且温度平衡が完全にされる。

撹拌されながら反応が進行した反応液を収容する容器３
は，次のステツプで測定位置２８に回動する。ここでモ
ーター２９によりピニオン３０，ラツク３１を介して突
きあげ棒５が上昇し反応容器を底部から突きあげ，光度
計３２（光路枠を断面で示す。以下同じ）の測光ホルダ
ー３３に挿入する。測光ホルダー３３にはＶ溝３４で保
持されて測定すべき反応液を光度計３２の測光位置３６
に位置づける。光源３７から照射される光はレンズ３
８，３９，干渉フイルター４０により，測光に適した特
定波長域の収束光として容器３に入射され，反応液によ
る散乱光をレンズ４１で集光して検知器４２で検知する
と共に，直進する透過光をレンズ４３で集光して検知器
４４で検知して測定を行なう。測定波長としては，反応
液に温度影響をあたえる近赤外域の光をカツトし，４０
０ｍμ〜８００ｍμの範囲の光を使用する。光源３７に
は沃素タングステンランプなど，検知器４２，４４には
シリコンホトダイオードやホトマルチプライヤードなど
が用いられる。

光度計３２の支持板４５は１対の軸受４６，４７（これ
らは断面で示す），軸４８，４９，により回動するレバ
ー５０，５１により保持されており，１つのサンプルの
測定が終了すると，モーター５２が動作し光度計３２を
測定位置５３（第１図に示した位置）から排出位置５４
（波線で示した位置）に移動させる。このとき，押し板
５５により押えバネ３５が開かれ，測定済みの容器３は
排出口５６に落下し，回収容器５７に収納される。この
後，再び光度計３２は測光位置５３に復帰し，次の容器
３を受取る待機状態となる。

ターンテーブル１と光度計３２を収めた室内５８は一定
温度（通常３７℃）に制御されている。またターンテー
ブル１の上部に挿入口５９があり，測定に使用される容
器３はここからターンテーブル１上の容器ホルダー２に
挿入される。挿入口５９の内側には容器３が挿入された
ことを検知する容器検知器６０が設けられており，同時
に複数本装着する場合には一本入れるごとに，これを検
知して反応テーブルを自動的に１ステツプずつ回動し，
次の容器３を順次能率良く挿入することができる。

なお，第２図及び第３図には，外枠６１が表示されてい
る。容器３を装入してスタートスイツチを押すことによ
り分析が開始される。分析は一定時間間隔で１ステツプ
ずつターンテーブル１を回動させながら進行する。先づ
最初の容器３を試薬添加位置１８に停止させて反応開始
試薬の添加および撹拌，混合を行なう。次にターンテー
ブル１が回動し容器３は測定位置２８に送られ，ここで
突き上げられて光度計３２の測光位置３６に送られ測定
が行なわれる。この間つぎの容器３は試薬添加位置１８
に達し，試薬の分注および撹拌が行なわれる。以下同様
の手順で順次ターンテーブル１上の反応液の分析が行な
われる。ステツプ送りの時間間隔は最短１分間隔を基準
として，分析目的などにより随時可変できる。以上の手
順は，マイクロコンピユーター等により予め設定された
プログラムにより自動的に進行するようにできる。

測定は反応速度測定法（レイトアツセイ法）で行なわれ
る。すなわちサンプルの反応の進行にともなつて変化す
る，反応液による散乱光強度の時間的変化を測定するこ
とにより，サンプル中の目的成分の濃度を演算する。透
過光の測定は光源などによる入射光の変動の補償のため
に行なわれ，演算式として次式が用いられる。

ここで，Ｓは散乱光強度，Ｔは透過光強度及びＫは常数
を示す。

以上，実施例においては，光度計による測光は散乱光と
透過光を同時に測定する方式を例として説明したが，サ
ンプルの測定は散乱光単独または透過光単独で測定する
方法によつても実現できる。

また，前記実施例において，散乱光の測定は，入射光の
進行方向に対し直角方向への散乱光を受光する構成を示
したが，直進光を受光する透過光検知器の周辺に散乱光
検知器を配置し，サンプルからの前方への散乱光を受光
する構成を取つても良い。

さらに，実施例において，容器の装填はターンテーブル
の回動の合い間に手動で行なう方式となつているが，オ
ートサンプラー等を組合せて自動的に行なうことも可能
である。

（発明の効果） 本発明に係る分析装置は，少数の検体の分析にも適した
簡便で小型化が可能な分析装置であり，測光時にサンプ
ルを保持するテーブルの振動等の影響がなく，測光を効
率的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る分析装置の１例を示す平面図，第
２図は第１図のＡ−Ａ′断面図，第３図は第１図に示す
分析装置の左側面図，第４図は第１図の分析装置におけ
る反応容器ホルダーが反応テーブルに保持された状態を
示す一部欠切断面図，第５図は第１図に示す分析装置の
位置検知板１１，１２及びホトインタラプター１３，１
４の関係を示す底面図並びに第６図は従来の自動分析シ
ステムの模式図である。 符号の説明 １……ターンテーブル、２……容器ホルダー ３……容器、８……モーター 11，12……位置検知板、18……試薬添加位置 19……試薬容器、20……分注ポンプ 23……モーター、26……ベルト 28……測定位置、29……モーター 32……光度計、33……測光ホルダー 37……光源、42……散乱光検知器 44……透過光検知器、52……モーター 56……排出口、57……回収容器 58……室内、59…挿入口 60……容器検知器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川越 清孝 茨城県日立市東町４丁目13番１号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 木村 豊 茨城県勝田市大字東石川3517番地 コロナ 電気株式会社内 (72)発明者 柳生 修 茨城県勝田市大字東石川3517番地 コロナ 電気株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−146156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−155857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−70459（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−20834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−252268（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定するサンプルを収容した複数の容器を
   配列して一定時間間隔で回動するターンテーブル、該タ
   ーンテーブルの回動と同期して該ターンテーブル上の特
   定位置にある容器に試薬を注入する機能、試薬が注入さ
   れた容器内のサンプル液を攪拌する機能、該ターンテー
   ブルの上方に設けられた光度計及び試薬が注入され攪拌
   されたサンプル液が収納されている容器を該ターンテー
   ブルの回動と同期して光度計の測定位置に突き上げる機
   能を有してなる分析装置。
2. 【請求項２】光度計が散乱光強度測定装置である特許請
   求の範囲第１項記載の分析装置。
3. 【請求項３】光度計が散乱光強度及び透過光を測定する
   ことができる装置である特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の分析装置。
4. 【請求項４】光度計が２箇所の所定位置に停止するよう
   に往復動可能に設けられ、第１の停止位置にて試薬が注
   入され攪拌されたサンプル液が収納されている容器を測
   光位置に受け取り、第２の停止位置にて測光終了後該容
   器を下方に放出するように構成される特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第３項記載の分析装置。
5. 【請求項５】光度計の測光に使用される光が４００〜８
   ００ｍμの範囲内の波長の光である特許請求の範囲第１
   項、第２項、第３項又は第４項記載の分析装置。
6. 【請求項６】試薬が、抗体又は抗原を担持させた不活性
   担体粒子を含むラテックス試薬である特許請求の範囲第
   １項記載の分析装置。
7. 【請求項７】ターンテーブルに配置される容器が、ター
   ンテーブル上に配置された容器ホルダーに挿入されるよ
   うに構成される特許請求の範囲第１項記載の分析装置。
8. 【請求項８】試薬を注入した容器のサンプル液を攪拌す
   る機能が、容器を正逆方向に交互に回転させる機能を有
   するものである特許請求の範囲第１項記載の分析装置。
9. 【請求項９】試薬を注入した容器のサンプル液を攪拌す
   る機能が、容器が挿入されている容器ホルダーを正逆方
   向に交互に回転させる機能を有するものである特許請求
   の範囲第８項記載の分析装置。