JPH10153467A - 液体の容量を測定する方法及びそのための装置並びに反応容器の垂直位置を確認する方法 - Google Patents

液体の容量を測定する方法及びそのための装置並びに反応容器の垂直位置を確認する方法

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JPH10153467A
JPH10153467A JP9310616A JP31061697A JPH10153467A JP H10153467 A JPH10153467 A JP H10153467A JP 9310616 A JP9310616 A JP 9310616A JP 31061697 A JP31061697 A JP 31061697A JP H10153467 A JPH10153467 A JP H10153467A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローター上の各容器の空時及び充填時の高さ
を正確に測定する。 【解決手段】 可動支持体に前記容器を配置する工程;
前記容器が検出ステーションに位置するまで前記支持体
及び前記容器を移動する工程;前記検出ステーションに
おいてセンサーを用いて前記容器の底部内面の垂直位置
を検出する工程;前記支持体及び前記容器を液体添加ス
テーションへ移動する工程;前記液体添加ステーション
において前記容器にある体積の液体を添加し、前記液体
の最上部に気液界面を残す工程;前記容器が前記検出ス
テーションに戻るまで前記支持体及び前記容器を移動す
る工程;前記検出ステーションにおいて前記センサーを
用いて前記界面の垂直位置を検出する工程;並びに前記
底部内面及び前記界面の垂直位置の検出値を前記液体の
体積測定値へ変換する工程を含んで成る、寸法既知のカ
ップ形反応容器に添加された液体の体積を測定する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ある分析装置にお
いてローター上のカップ形容器の垂直位置を確認し、よ
って最終的にこのような容器に配置される液体の実際の
量を確定するための方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】湿式アッセイ用分析装置では、基準面か
ら空の容器の底部の高さを算出し、該容器を充填し、充
填後の容器の気液界面の高さを検出し、そしてその高さ
の差から容量を計算することによって容器内の液体の容
量を求める方法が知られている。この方法は、例えば、
米国特許第5,443,791号明細書の第8欄、第4
4〜47行に教示されており、そこでは非接触式の容量
検出法が採用されている。しかしながら、この場合で
は、「作業領域の一隅にある」ゲージブロック24(第
9欄、第3〜4行)が、空の容器の底部の高さを最初に
評価するための基準となっている。第11〜14行目
に、すべてのステーションは作業面及びゲージブロック
に対して正確に位置合わせされており、空の容器の底部
の高さに変動はまったくないとの仮定が可能であると記
載されている。
【0003】容器を搭載するためのローターを使用する
系では、上記の仮定が無効であると判明する場合があ
る。事実、米国特許第5,244,633号明細書に記
載の分析装置について教示されているもののようなツイ
ンローター式インキュベーターでは、空の容器の底部の
高さをローターが通過する単一の固定円周部位で検出す
る場合であっても、その高さが容器間で容易に変動しう
るほどに垂直方向のはみ出し(run-out) が大きく起こり
うる。このため、このような場合には、容器を充填した
後に単に液体の高さを検出するだけでは液体の容量の確
定にはまったくならない。かかる容量は、ある種のアッ
セイにとっては重要となる。例えば、正確且つ少量の容
積の洗浄液を必要とする洗浄/浸漬(soak)サイクルを含
むアッセイである。このような吸出し容量における許容
誤差が230μLに対して±10μLしかない場合、ロ
ーターの垂直方向のはみ出しによって該許容誤差の50
%に相当する±5μL程度の誤差が容易に発生しうる。
使用する容量が少ないほど、許容できる(possible)誤差
容量も少なくなる。これにより許容誤差の50%が使わ
れてしまうため、分析装置におけるその他のファクター
に対する誤差許容分が小さくなりすぎる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明がなさ
れる以前には、ローター上の各容器の空時及び充填時の
高さを、該ローターとは関わりのない固定されたいずれ
の基準部位とも無関係に、確認できることが求められて
いた。このことは特に、少量の液体で実施され、ひいて
は全体のコスト削減にとって好ましい場合の要求であっ
た。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、垂直方向
のはみ出しを受けやすいローター上に搭載された容器の
ための容量測定方法を発明した。より詳細には、本発明
の一側面によると、下記工程(a)〜(h)を含んで成
る、寸法既知のカップ形反応容器に添加された液体の容
量を測定する方法が提供される。 (a)可動支持体に前記容器を配置する工程; (b)前記容器が検出ステーションに位置するまで前記
支持体及び前記容器を移動する工程; (c)前記検出ステーションにおいてセンサーを用いて
前記容器の底部内面の垂直位置を検出する工程; (d)前記支持体及び前記容器を液体添加ステーション
へ移動する工程; (e)前記液体添加ステーションにおいてある容量の液
体を前記容器に添加し、前記液体の最上部に気液界面を
残す工程; (f)前記容器が前記検出ステーションに戻るまで前記
支持体及び前記容器を移動する工程; (g)前記検出ステーションにおいて前記センサーを用
いて前記界面の垂直位置を検出する工程;並びに (h)前記底部内面及び前記界面の垂直位置の検出値を
前記液体の容量測定値へ変換する工程。
【0006】本発明の別の側面によると、複数のカップ
形反応容器を搭載する開口部を内部に具備したローター
支持体;前記ローターの周辺部に配置された、洗浄ステ
ーションを含む複数のステーション;前記ローター及び
前記容器を前記ステーション間で回転させるモーター;
前記周辺部上のある位置に同様に配置されており、前記
洗浄ステーションとは独立しているセンサーであって、
前記容器の気固界面又は気液界面の高さを前記界面と接
触することなく検出するセンサー;前記センサーを枢動
させ前記ローター上の容器の上に位置せしめると共に該
容器内に下降せしめる工程;並びに前記センサーによっ
て検出された高さを記録すると共に前記高さを液体の容
量測定値に変換するためのコンピューターを含んで成
る、寸法既知のカップ形反応容器に添加された液体の容
量を測定するための装置が提供される。
【0007】本発明の別の側面によると、下記工程
(a)〜(f)を含んで成る、移動時に垂直偏差を受け
やすい可動支持体に間隔を置いて保持された複数の反応
容器の垂直位置を確認する方法が提供される。 (a)前記容器を、可動支持体において間隔を置いて保
持された複数の場所に配置する工程; (b)前記容器に添加された液体の処理に対して臨界的
なステーションの場所に前記容器の一つが位置するよう
に前記支持体を移動する工程; (c)前記容器の基準面に向けてノズルから加圧空気を
下方に放出させながら前記ノズルを前記基準面に向けて
移動させる工程; (d)工程(c)を行いながら、前記ノズル部の圧力を
監視し、圧力増大があればこれを検出する工程; (e)工程(d)において一定のしきい値を超える圧力
増大を検出した時点で、前記ノズルの移動を停止し且つ
前記ノズルの移動距離を前記容器の垂直位置の測定値と
して記録する工程;並びに (f)前記容器の各々について工程(b)〜工程(e)
を繰り返す工程。
【0008】詳細な説明 本発明を特定の好ましい実施態様との関連で説明する。
ここでは、反応容器はカップとし、可動支持体はロータ
ーとし、検出用の空気圧はポンプによるものとし、垂直
方向の高さを測定するためのローターに沿った臨界的ス
テーションはカップ洗浄ステーションとし、そして洗浄
プローブを検出プローブとしても使用する場合には空気
圧を逆止めボール弁によって洗浄液から保護する。さら
に、本発明は、カップ以外の容器;垂直方向のはみ出し
を受けやすい任意の種類の可動支持体;ポンプ以外の空
気圧源(例えば、絶えず一定の圧力がかかる源);カッ
プ洗浄ステーション以外の臨界的ステーションにおける
高さの検出;並びにボール弁以外の保護用逆止め弁を用
いたセンサー/洗浄プローブの組合せ、について適用す
ることもできる。上記のように、本発明は液体吸出し量
が少ない場合に特に有用である。本明細書中、「少ない
量」とは、250μL以下を意味するものとする。
【0009】図1を参照する。本発明は、キュベット充
填ステーション14から送り込まれるカップ又は容器C
を開口部70において支持する少なくとも一つのロータ
ー52又は54を使用するインキュベーター50を特徴
とする分析装置に利用することが好ましい。さらに、本
発明は、最も内側のローター54に関し、洗浄プローブ
78において又はこれに隣接して利用されることが最も
好ましく、以下、この態様について説明する。ローター
52及び54は、軸55の回りで、それぞれギア66及
び68によって駆動され、そして容器Cの中の試料の分
析における他の各種工程は別のステーション74、80
及びルミノメーター32において行われるが、これらに
ついては、例えば米国特許第5,244,633号明細
書にいずれも詳細に説明されている。
【0010】最も好ましい態様では、ローター54は図
2に示したものであって米国特許第5,456,883
号明細書に記載されているものでもあるが、各容器保持
用開口部70は対をなす放下用(dump)開口部82と交わ
り、これらは狭い通路83で連結されている。(明瞭化
のため、このような組合せの一つだけを標識する。) 開口部70及び82の各組は、隣接する組から、ほぼ水
平の上面56によって間隔が置かれている。この上面の
利用法については後述する。
【0011】本発明が解決すべき課題は、ギア68によ
って回転させられたときのローター54の垂直方向のは
み出し(run-out) である。このような垂直方向のはみ出
しは、二重矢印90が示すように、Z軸の垂直偏差を生
ぜしめる。この垂直方向のはみ出しは、ローター54の
円周部の回りに配置された特定の臨界的ステーションに
おいて重大な問題となるが、そのうちの容器洗浄プロー
ブ78は例示である。図3に示すように、容器Cが回転
(矢印100)してプローブ78の下方に位置すると、
その中に既に含まれている患者試料などの液体が、該プ
ローブが矢印104に沿って容器の中に下降した後にポ
ンプ102によって吸い出される。その後、洗浄水を溜
106から少なくとも1回供給し、そして正確ではない
分配工程において最終洗液を過剰レベル「A」まで分配
する。次いで、ポンプ102において微調整を用いて吸
出しにより既知の一定レベルBにし、インキュベーショ
ン期間に容器Cの内側で反応性複合体を浸漬するための
浸漬液を正確な容量(例えば、230μL)にする。
【0012】しかしながら、このような正確な容量は、
垂直方向のはみ出し(矢印90)がまったくないことを
仮定する。しかし、それは実情ではなく、プローブ78
の外面110をレベル「B」に位置させることは、予め
正確に求めた浸漬液容量を確実にするものではない。と
いうのは、容器Cの空時の高さがもはや予め求められな
いからである。
【0013】本発明によると、検出プローブ及び検出工
程を提供することによってこの補正を行う。すなわち、
開口部70にある間にローター内の各容器の空時又は
「風袋」の高さを、装置のセットアップ時に、ローター
が回転して臨界ステーション(この場合は容器洗浄ステ
ーション78)を通過する際に求める。これは、容器の
基準面を検出することによって行われる。その基準面
は、図3に示したように各容器の片側若しくは両側に隣
接した水平面56か、又は図4に示したように空の容器
Cそのものの底部、すなわち該容器と一致する表面かの
いずれかを含んで成る。すなわち、容器洗浄プローブ7
8には、空気圧源120と圧力変換器122が具備され
ており、これらは、空気流が矢印126の方向に流れる
ことはできるが、液体流が矢印126に逆行して源12
0や変換器122に戻ることのない逆止め弁124を介
して連結されている。プローブ78が表面56に向かい
下降(矢印79)していくと、該表面からの距離が最も
短くなるある地点で空気圧の増分が変換器122におけ
るしきい値を上回り、表面56の存在を既知の高さにお
いて指示し、分析装置のコンピューターに記録する。こ
の地点でプローブ78の下方への進行を停止させる。こ
の技法のより詳細は、例えば米国特許第4,794,0
85号明細書に、検出される表面が液面である場合につ
いて記載されている。示したように、容器Cのいずれの
側での表面56からの高さを使用してもよく、また両側
の平均値を使用してもよい。次いで、この過程を、次の
容器C(図示なし)がプローブ78に隣接した位置にく
るまでローター54を回転させ(矢印100)、そして
上記の風袋の高さ検出プロセスを繰り返すことによって
反復する。これを、ローター54の環全体におけるすべ
ての開口部70(図2)にあるすべての容器について行
う。ステーション78における垂直方向のはみ出し量9
0は前記開口部70の各々について変動しうるからであ
る。コンピューターは、このような位置の各々について
風袋の高さを記録し、垂直方向のはみ出し90とは無関
係に、残存する浸漬液の容量が等しくなるように先端部
面110が有効な位置Bにくるよう容器洗浄工程中にプ
ローブ78が延伸しなければならない深さを調整する。
【0014】別法として、図4に示したように、プロー
ブ78を空の容器Cの底部へ延ばして下ろすことにより
該容器の基準面を検出し、それ以外は先に図3について
説明した手順と同じようにしてもよい。
【0015】図5は、本発明のいくつかの特徴を例示す
るものである。一つは、容器洗浄プローブ78とは独立
した検出プローブを使用して、特に空の各容器の底部の
風袋の高さを測定することができる。上記のものと同等
な部分には同じ参照番号を付したが、これらには識別用
の添字「a」を付けた。この実施態様では、分析装置の
形状は、検出プローブが各容器において上下に移動して
出入りすることにより容器洗浄プローブに隣接して作業
するための十分な余地が設けられるような形状であるこ
とが認識される。
【0016】ここで図5を参照する。上記のように、ロ
ーター54aは容器C1 、C2 、・・・Cn を臨界ステ
ーション、好ましくはプローブ78aを使用する容器吸
出し/洗浄ステーションを通過して運搬する。しかしな
がら、この場合、プローブ78aには空気圧源や変換器
は何も接続されていない。代わりに、これらはセンサー
200に対して同様に(図示なし)接続されており、こ
れは垂直移動のために搭載されたプローブ78aと同
様、垂直移動(矢印202)のために搭載された単純な
管である。(使用されない時には、例えばセンサー20
0のためのモーター209及び適当な何らかのリンク仕
掛けのような常用の機構を介して、プローブ78a及び
センサー200が共に枢動し、ローター54aとの垂直
アラインメントから外れることが好ましい。)装置のセ
ットアップの際に該容器C1 、C2、・・・Cn のすべ
てについて空の容器の風袋の高さを検出するに十分な空
気をセンサー200から送り込み(矢印204)、特定
の容器を支持するローターの特定の部分についての垂直
方向のはみ出し効果をコンピューター(例えば、コンピ
ューター207)に記録する。プローブ78aに近接し
ているため、その後いずれの容器を移動させて(矢印2
05)洗浄(矢印206、例えば、図示では容器C1
しても、センサー200によって測定された風袋の高さ
を頼りにプローブ78aにより正確な浸漬容量を残存さ
せることが可能である。
【0017】図5のセンサーは、別の独立した用途を有
することもできる。すなわち、プローブ78aが、セン
サー200と同様、空気圧源及び変換器をさらに含むこ
とが可能である。各空気圧源及び各変換器は、互いに独
立したものであってもよいし、同じ空気圧源及び変換器
を両方に使用してもよい。いずれの場合でも、センサー
200の機能は、プローブ78aの各容器の吸出し、再
浸漬の性能を独立してチェックすることにある。このよ
うな場合、センサー200は、ローター円周部の回りの
プローブ78a(図示なし)の近くに位置する必要はな
い。このような手順では、センサー200は、図5につ
いて上記したように、装置のセットアップの際に空の各
容器の風袋の高さを測定する。次いで、図6を参照する
が、プローブ78aが吸い出しして浸漬容量(soak vol
ume)VS を残存させた後、関連する容器(ここでは
1 )をセンサー200の方に戻すように移動させ(矢
印210)、その後センサー200を移動して気液界面
を検出することにより存在する液体の高さを検出する。
最初に測定した風袋の高さを、検出したばかりの液体の
高さから引き算し、そして分析装置のコンピューターで
これらの高さの差をその容器C1 についての容量測定値
に変換する。但し、容器の寸法は既知であり、該コンピ
ューターに予め入力されている。次に、この求めた容量
測定値を分析装置について予め設定された「所定の」容
量と比較し、それがその所定の容量の許容変動範囲内で
あることを確かめる。もしも許容変動範囲内になけれ
ば、プローブ78aは適切に機能していないことを示す
ためにエラーフラッグを出す。
【0018】このような液体の高さを測定する場合に、
センサー200を使用し、同様に当該性能を有するプロ
ーブ78aを使用しない理由は、分析装置の部品(プロ
ーブ78a)の性能をテストするに当たり、確認すべき
当該部品を使用することによる手順は適切ではないから
である。
【0019】
【発明の効果】従って、本発明の有利な特徴は、ロータ
ー上の各容器の液体容量を、該ローターに予測できない
垂直方向のはみ出しが発生した場合であっても、正確に
確認できる点にある。本発明に関連する有利な特徴とし
て、このような容量を、その充填に使用されるプローブ
とは別に、そのプローブの信頼性をチェックするものと
して確認できる点が挙げられる。本発明のさらに有利な
特徴は、検出すべき表面には接触しないプローブ又はセ
ンサーを用いて容量が確認されるため、汚染の危険が免
れる点にある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が有用となる分析装置のインキュベータ
ーの部分分解等角図である。
【図2】図1の細部を示すために拡大した分解等角図で
ある。
【図3】本発明の一実施態様及びローターのセクション
における分解立面図である。
【図4】図3と同様の分解立面図である。但し、別の実
施態様である。
【図5】図4と同様の分解立面図である。但し、さらに
別の実施態様であって、その工程の序列を示すものであ
る。
【図6】図4と同様の分解立面図である。但し、さらに
別の実施態様であって、その工程の序列を示すものであ
る。
【符号の説明】
50…インキュベーター 52、54…ローター 56…水平上面 66、68…ギア 70…容器保持用開口部 78、78a…プローブ 102…ポンプ 120…空気圧源 122…圧力変換器 200…センサー 207…コンピューター 209…モーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド ドナルド ハイド アメリカ合衆国,ニューヨーク 14519, オンタリオ,プットナム ロード 2597

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記工程(a)〜(h)を含んで成る、
    寸法既知のカップ形反応容器に添加された液体の容量を
    測定する方法。 (a)可動支持体に前記容器を配置する工程; (b)前記容器が検出ステーションに位置するまで前記
    支持体及び前記容器を移動する工程; (c)前記検出ステーションにおいてセンサーを用いて
    前記容器の底部内面の垂直位置を検出する工程; (d)前記支持体及び前記容器を液体添加ステーション
    へ移動する工程; (e)前記液体添加ステーションにおいてある容量の液
    体を前記容器に添加し、前記液体の最上部に気液界面を
    残す工程; (f)前記容器が前記検出ステーションに戻るまで前記
    支持体及び前記容器を移動する工程; (g)前記検出ステーションにおいて前記センサーを用
    いて前記界面の垂直位置を検出する工程;並びに (h)前記底部内面及び前記界面の垂直位置の検出値を
    前記液体の容量測定値へ変換する工程。
  2. 【請求項2】 下記工程(a)〜(f)を含んで成る、
    移動時に垂直偏差を受けやすい可動支持体に間隔を置い
    て保持された複数の反応容器の垂直位置を確認する方
    法。 (a)前記容器を、可動支持体において間隔を置いて保
    持された複数の場所に配置する工程; (b)前記容器に添加された液体の処理に対して臨界的
    なステーションの場所に前記容器の一つが位置するよう
    に前記支持体を移動する工程; (c)前記容器の基準面に向けてノズルから加圧空気を
    下方に放出させながら前記ノズルを前記基準面に向けて
    移動させる工程; (d)工程(c)を行いながら、前記ノズル部の圧力を
    監視し、圧力増大があればこれを検出する工程; (e)工程(d)において一定のしきい値を超える圧力
    増大を検出した時点で、前記ノズルの移動を停止し且つ
    前記ノズルの移動距離を前記容器の垂直位置の測定値と
    して記録する工程;並びに (f)前記容器の各々について工程(b)〜工程(e)
    を繰り返す工程。
  3. 【請求項3】 複数のカップ形反応容器を搭載する開口
    部を内部に具備したローター支持体;前記ローターの周
    辺部に配置された、洗浄ステーションを含む複数のステ
    ーション;前記ローター及び前記容器を前記ステーショ
    ン間で回転させるモーター;前記周辺部上のある位置に
    同様に配置されており、前記洗浄ステーションとは独立
    しているセンサーであって、前記容器の気固界面又は気
    液界面の高さを前記界面と接触することなく検出するセ
    ンサー;前記センサーを枢動させ前記ローター上の容器
    の上に位置せしめると共に該容器内に下降せしめる工
    程;並びに前記センサーによって検出された高さを記録
    すると共に前記高さを液体の容量測定値に変換するため
    のコンピューターを含んで成る、寸法既知のカップ形反
    応容器に添加された液体の容量を測定するための装置。
JP31061697A 1996-11-13 1997-11-12 液体の容量を測定する方法及びそのための装置並びに反応容器の垂直位置を確認する方法 Expired - Fee Related JP4611462B2 (ja)

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