JP2002350307A - 化学分析装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】磁性粒子を含んだ試薬を用いる化学分析におい
て、試料と試薬との効率の高い混合ができ、又試料中の
特定成分と磁性粒子との結合体のより効率的な捕捉が出
来る化学分析装置とその方法を提供するにある。 【解決手段】開口部を有する反応容器１０７と、開口部
よりサンプル及び磁性粒子を含んだ試薬又は希釈液を供
給して反応容器内に被測定液を形成するサンプル・試薬
・希釈液供給手段１０５，１０６と、磁場発生手段１１
４と、反応中その反応容器の温度管理手段１０７と、反
応中あるいは反応が終了した前記被測定液の物性を計測
する計測手段と、反応容器内に音波を伝達する音波伝達
手段と音波発生手段とを有することを特徴とする化学分
析装置にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性粒子を含む試
薬を用いてサンプルを分析する新規な化学分析装置及び
その方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】サンプル中に含まれる特定成分を磁性粒
子に化学的に結合させ、適当な磁場を作用させることで
その成分のみを抽出し、さらにその抽出された結合体に
対して何らかの標識を修飾して計数することでサンプル
中に含まれる成分量を分析する化学分析装置が市販され
ている。

【０００３】現在市販されている上記の化学分析装置で
は複数のサンプルに対して複数の分析項目をユーザが指
定するだけで、これらの組み合わせから成る分析操作の
プロセスを自動的に処理する機能を有している。

【０００４】一つの分析操作はサンプル及び試薬の分
注、攪拌、磁場による吸着、そして計数といった基本的
な操作の組み合わせによって実施される。現在市販され
ている化学分析装置ではこれらの基本的な操作を担うユ
ニットを搭載しており、各ユニットをコンピュータでシ
ーケンス制御することで一つの分析操作を実現してい
る。各ユニットでは具体的に以下の動作をさせている。

【０００５】サンプル分注ユニット及び試薬分注ユニッ
トによってベッセル（反応容器）内にサンプル及び試薬
（磁性粒子を含んだもの。以下、第一試薬と呼ぶ）が分
注される。両者は攪拌ユニットによって混合され、サン
プル中の特定成分と磁性粒子が反応して化学的に結合さ
れる（以下この特定成分と磁性粒子の結合体を単に結合
体と呼ぶ）。このサンプル及び第一試薬の混合液中に生
成されて分散している結合体は磁場ユニットによってベ
ッセル壁へ吸着される。そして、残った混合液は吸引さ
れてもとのサンプルから特定成分を抽出する操作が完了
する。実際にはこの分離操作をより確実に行うため、洗
浄と呼ばれる操作が補助的に行われる。

【０００６】この洗浄とは、残りの混合液を吸引した段
階でさらに適当な希釈液を分注し、抽出された結合体を
攪拌して結合体に付着していた不要な残留成分を洗い落
とす操作である。この際にも洗浄された結合体は磁場ユ
ニットによってベッセル壁に吸着され、不要な残留成分
を含んだ希釈液は吸引される。このような洗浄操作を数
回繰り返すことで、サンプル中から特定成分が高純度で
抽出される。この洗浄操作でも分注ユニットや磁場ユニ
ットが用いられる。

【０００７】次にサンプルより抽出された特定成分と磁
性粒子の結合体に対して、標識成分を含んだ試薬（以
下、第二試薬と呼ぶ）を分注し両者を混合して、結合体
に標識を修飾させる。通常、第二試薬中には結合体に対
して十分な標識成分が含まれているので結合体に対して
修飾後余剰となった標識成分は先の抽出・洗浄操作と同
様な手続きで取り除かれる。上記の一連の操作によって
抽出されて標識が修飾された成分は計数ユニットにより
定量され、もとのサンプル量に対する特定成分の量が分
析されている。

【０００８】特開平8-146007号公報及び特開平10-30065
1号公報には反応容器の下部に音波発生手段を設け、試
料と試薬とを混合しる際のキャリーオーバーを防止する
こと、特開平9-325148号公報、特開平12-65833号公報、
特開平12-105236号公報、特開平12-111557号公報には試
料中の特定成分を磁性粒子に結合させた結合体を磁界発
生手段によって捕捉することが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年このような化学分
析装置では単位時間当たりのテスト数、すなわち分析処
理能力の向上が望まれている。分析処理能力を向上させ
る際に障害となるのが攪拌操作及び洗浄操作である。こ
れらのボトルネックを解消するために現在市販されてい
る化学分析装置では攪拌ユニット及び磁場ユニットを複
数個持たせ、それらへ適当に振り分けて処理させる場合
がある。

【００１０】図８は上述した化学分析装置の全体構成図
である。図８の例では、ボルテックスミキサ２台、磁場
ユニット２台、希釈液吐出・吸引ユニット１台の構成で
攪拌・洗浄ユニットを構成した例である。攪拌、磁性吸
引、及び洗浄を行う際、ベッセルは攪拌ユニット、磁場
ユニット及び希釈液吐出・吸引ユニットが設けられてい
る位置まで搬送されてそれらの操作が施される。このよ
うな操作を行うためベッセルは図中には示していないグ
リップアームによって各ユニット間を頻繁に移動する。
このように処理能力の向上の為に複数のユニットを設け
る構成は装置コストの増大をもたらすばかりでなく、グ
リップアームによる搬送といった複雑な機構も必要と
し、ますます装置コストの低減を困難にしている。

【００１１】また、反応の過程では、ベッセル内の液体
は温度管理され、インキュベータ内でインキュベーショ
ンされる。逆にいえば、そのような条件のもとで、最大
の性能が得られるように試薬メーカーは試薬を開発して
いる。しかし、攪拌や磁性粒子の吸着、洗浄などを行う
際にベッセルが各ユニットへ搬送されるとそのベッセル
内の温度管理は断絶されることになり、分析結果に悪影
響を及ぼす要因と成り得る。

【００１２】又、前述のいずれの公報にも試料と試薬と
の混合において、特定の攪拌と、試料中の特定成分と磁
性粒子との結合体を磁界発生手段によって捕捉すること
は示されていない。

【００１３】本発明の目的は、磁性粒子を含んだ試薬を
用いる化学分析において、試料と試薬との効率の高い混
合ができ、又試料中の特定成分と磁性粒子との結合体の
より効率的な捕捉が出来る化学分析装置とその方法を提
供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、開口部を有す
る反応容器と、前記開口部よりサンプル及び磁性粒子を
含んだ試薬又は希釈液を供給して前記反応容器内に被測
定液を形成するサンプル・試薬・希釈液供給手段と、磁
場発生手段と、反応中その反応容器の温度管理手段と、
反応中あるいは反応が終了した前記被測定液の物性を計
測する計測手段と、反応容器内に音波を伝達する音波伝
達手段と音波発生手段とを有することを特徴とする化学
分析装置にある。

【００１５】より具体的には、被測定液に音波を照射し
前記被測定液の入った前記反応容器の側面に配置し前記
被測定液に攪拌を与える音波発生手段と、前記攪拌され
た前記被測定液に磁場を印加させ前記サンプル中の特定
成分と磁性粒子との結合体を捕捉する磁場発生手段との
組み合せ、又前記被測定液を攪拌する攪拌手段と、前記
攪拌された前記被測定液に磁場を印加させ前記サンプル
中の特定成分と前記磁性粒子との結合体を前記反応容器
の側面に捕捉する磁場発生手段との組み合せ、更に上述
の両者の組み合わせからなるものである。

【００１６】音波発生手段を反応容器の側面に配置し前
記被測定液に攪拌を与えることは、音波の照射によって
暖められた液が上昇するのに逆らって反応容器の底面に
向かって流れる旋回流を形成させるので、より短時間で
均一な攪拌が得られる。又、音波の照射面積を大きくす
ることが出来る。

【００１７】磁場発生手段を反応容器の側面に配置し、
その側面で結合体を捕捉することにより不要液の吸引が
効率良く行う事が出来、洗浄の回数を減らすことができ
ること、精度の高い分析ができることにもなる。

【００１８】音波発生手段である音源とベッセルに接触
させてその音波をベッセル内に伝達させる音波伝達機構
とが設けられる。

【００１９】音波発生手段が弾性体によって支持されて
おり、反応容器が通過する際に接触する事によって音波
が伝達する経路を形成すること、音波を発生させる手段
が弾性体に能動的に位置を変化させる事が可能な移動機
構を設け、反応容器に接触させて音波が伝達する経路を
形成すること、容器を移動させる手段の動きに連動して
機械的に反応容器に接触して音波を伝達する経路を形成
することが好ましい。

【００２０】更に、本発明は、反応容器内のサンプル及
び磁性粒子を含んだ試薬又は希釈液を有する被測定液を
超音波照射によって攪拌しながら前記サンプル中の特定
成分と磁性粒子とを結合させる結合体形成工程と、該結
合体に磁場を印加し前記被測定液より前記結合体を分離
する分離工程と、該分離された前記結合体を前記希釈液
によって洗浄する洗浄工程と、該洗浄された前記結合体
に標識成分を含む試薬を加えて攪拌し前記結合体に前記
標識成分を修飾させる修飾工程と、該修飾された前記結
合体に磁場を印加し前記修飾された前記結合体を分離す
る分離工程と、前記修飾された前記結合体を前記希釈液
によって洗浄する洗浄工程と、該洗浄された前記結合体
に発光液を加え攪拌し前記標識成分を計測することによ
り前記特定成分を分析する工程を有することを特徴とす
る化学分析方法にある。

【００２１】又、本発明は、前記被測定液の入った反応
容器の側面に超音波を照射し前記被測定液に上面側から
底面側に流れる旋回流を与える攪拌を与えながら前記サ
ンプル中の特定成分と磁性粒子とを結合させる結合体形
成工程を有すること、又前述の結合体形成工程と、該結
合体に磁場を印加し前記結合体を前記反応容器の側面に
捕捉し前記被測定液より分離する分離工程とを有するこ
と、更にこれら両者の組み合わせの工程を有することを
特徴とするものである。

【００２２】前述のように、音波はその一部が弾性膜に
よって仕切られた室内の液体を用いて伝達させること、
音波を発生させる手段が弾性体によって支持されてお
り，反応容器が通過する際に接触する事によって音波が
伝達する経路を形成すること、音波を発生させる手段が
弾性体に能動的に位置を変化させることが可能な移動機
構を設け，反応容器に接触させて音波が伝達する経路を
形成すること、容器を移動させる手段の動きに連動して
機械的に反応容器に接触して音波を伝達する経路を形成
することが好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本実施例の
化学分析装置の構成を示す傾視図、図２は図１に示す化
学分析装置に装備されている攪拌ユニットの断面図、図
６（ａ）は磁性粒子の吸着を行うユニットの断面図であ
る。

【００２４】図１の本化学分析装置はサンプルを含んだ
サンプルカップ101、その複数のサンプルカップを格納
するサンプルディスク102、試薬ボトル104を格納する試
薬保冷庫103、サンプルを分注するサンプル分注ユニッ
ト106、試薬を分注する試薬分注ユニット105、サンプル
及び試薬を分注して反応を行わせるベッセル108を格納
し、ベッセル108内の温度を管理するインキュベータ10
7、図中にはその一部しか示されていないが、攪拌を行
う攪拌ユニット124、磁性粒子の吸着を行う吸着ユニッ
ト114、結合体の洗浄を行う際に希釈液を分注・吸引す
る分注・吸引機構115、標識が修飾された結合体の標識
を計数する計数ユニット112、ユーザとのインターフェ
ースや各ユニットの制御を行うコンソール113より構成
される。

【００２５】次に図１中の攪拌ユニット124の構成につ
いて図２を用いて説明する。攪拌ユニットはインキュベ
ータ107に埋め込まれるように設置されている。図２は
攪拌ユニット124が設置されている位置でのインキュベ
ータ直径方向の断面図である。円盤状のインキュベータ
には円周方向に溝202が掘られており、ベッセル125がそ
の溝に配列されている。ベッセル125の上部開口部には
フランジ201がついており、インキュベータと直径がほ
ぼ同等な円盤状のベッセルホルダ203に差し込まれて保
持されている。ベッセル125内に満たされたサンプル及
び試薬の反応系208を温度管理するため、溝202内は温度
管理された空気が循環している。その循環している空気
を密閉するためにインキュベータ107とベッセルホルダ2
03の隙間はパッキン204で封止されている。

【００２６】図２の例ではインキュベータ107側にこの
パッキン204が固定してあり、ベッセルホルダ203側には
接触させているだけなので、ベッセルホルダ203を回転
させることで、ベッセル125はインキュベータ107に円周
状に彫られた溝202の中を音源207と吸音素材209に設け
られた弾性膜205に接して移動することができる。攪拌
ユニット124はシリコンゴム等の弾性膜205とインキュベ
ータ107内部にくりぬかれた室206、その室206内に密閉
された液体210、室内に設置した音源207、音源207の反
対側に配置された吸音素材209から構成されている。音
源207と吸音素材209とは溝202内の空気の循環による温
度管理された温度管理手段の内部に設けられている。

【００２７】音源207はベッセル125の外部側面の中央部
に配置することにより音源207からの音波210によりサン
プルと試薬又は希釈液と磁性粒子とを有する液体に対し
て上面側から下面側に流れる旋回流211が形成され、よ
り効率的な攪拌が行われる。

【００２８】次に図１中の磁場ユニット114の構成につ
いて図６（ａ）を用いて説明する。磁場ユニット114も
攪拌ユニット同様インキュベータ107ー内部に埋め込ま
れるように設置されている。この磁場ユニット114の役
割はベッセル120内の反応系（サンプルと試薬の混合
物）603に分散する磁性粒子602を吸着することにあるた
め、ベッセル120の外部側面の中央部でその回転に対し
て内側と外側の両側に永久磁石601が設けられている。
また、図１に示すように、この磁場ユニットが設置して
ある位置には、洗浄用の希釈液の吐出/吸引ユニット115
が設置されており、この位置にあるベッセル120の上部
開口部より洗浄用の希釈液を吐出したり吸引したりする
ことが可能となっている。

【００２９】（動作の説明）以上のように構成された本
化学分析装置の動作について以下説明する。サンプル及
び試薬は予めユーザによって、サンプルディスク102、
試薬ディスク103にセットされているものとする。この
状態でまず、化学分析装置（以下、単に装置と呼ぶ）上
にセットされているサンプルと試薬の情報をユーザによ
ってコンソール113より登録する。これによって、装置
はどのサンプルがサンプルデイスク102上のどのサンプ
ルカップに存在するか、また、どの試薬が試薬ディスク
103上のどの試薬ボトル104に存在するかを認識する（実
際にはコンソール内のメモリ上に記録される）。

【００３０】次にユーザが希望する各サンプルの分析項
目をコンソール113より装置に対してオーダーすると、
コンソール内では先に登録したサンプルと試薬の情報を
参照して最も効率の良い分析プロセスを自動的に生成す
る。そのプロセスに従って、装置上の各ユニットを動作
させるための信号がコンソールより発行され、その信号
を受けて各ユニットは動作する。あるサンプルに対する
一つの項目を分析する分析操作の単位を単にテストと呼
ぶ。

【００３１】図７（ａ）は一つのテストにおいて行われ
る分析操作の流れの一例を示したものである。まず、ベ
ッセルに対してサンプルが分注され、その直後に磁性粒
子を含んだ第一試薬が分注される。そして両者は攪拌さ
れ化学的な反応が促進される。この段階で、サンプル中
に含まれている分析対象としている成分と磁性粒子が化
学的に結合されるため、磁場を作用させることでその分
析対象としている成分は分離させることが可能な状態と
なっている（以下、この対象成分と磁性粒子の化学的結
合体を単に結合体と呼ぶ）。本実施例では後に詳述する
手段で、ベッセルの側面に結合体を吸着させ、上述した
洗浄操作を２回実施して分離する結合体の純度を上げて
いる。

【００３２】次ぎに洗浄されたこの結合体を計数するた
めに標識物を修飾する操作を行う。それが図７（ａ）の
第二試薬分注以降から洗浄４までの操作に対応する。標
識成分を含んだ第二試薬を洗浄された結合体に分注し、
反応させる。そして第一試薬分注後と同じ操作で洗浄す
る。最後に発光液を分注して標識試薬を計数すること
で、もとのサンプル中に含まれていた成分が分析され
る。本実施例では一つのテストに４つの洗浄操作が入っ
ているが、これらは全て同じ操作である。

【００３３】ここで、図７（ｂ）、（ｃ）を用いて図７
（ａ）中の洗浄１〜４の洗浄操作の更に詳しい説明をす
る。上述したように洗浄操作はベッセル壁に吸着された
磁性体の純度を上げるために行う操作であり図７（ｂ）
に示すように不要液吸引、希釈液吐出、攪拌、磁性粒子
分離（吸着）より成る。図７（ｃ）は図７（ｂ）に示し
た操作を図示したものである。ベッセル壁に結合体が吸
着された状態から洗浄操作に入る。

【００３４】まず、不要液を吸引ノズルで吸引し、結合
体に付着している残留成分を希釈液中に洗い落とすため
に更に希釈液を分注ノズルより吐出して攪拌操作を実施
する。再び結合体を希釈液中から分離させて一つの洗浄
操作が完了する。本実施では第一、第二試薬分注後にこ
のような洗浄操作を２回ずつ実施することで結合体に付
着している残留成分を洗い落とし、分離される結合体の
純度を上げている。

【００３５】図７（ｃ）に示すように、不要液吸引に際
して結合体が反応容器の測面に捕捉されているので、吸
入管を反応容器の底面まで挿入して吸引出来るので不要
液を残留させることなく吸引できる。従って、洗浄にお
いてもより効率よく行うことが出来る。

【００３６】以上説明したように、本実施例では一つの
テストに攪拌操作が７回、結合体吸着（分離）操作が６
回行われている。これらの操作やその他図７に示した操
作が本実施例ではどのようにして実現されているかにつ
いて次ぎに説明する。

【００３７】図１のサンプルカップ101内のサンプルは
サンプル分注機構106より吸引され、インキュベータ107
に設置されたベッセル108に分注される。そして、イン
キュベータのベッセルホルダが119のよう回転して試薬
分注位置118までベッセルを搬送する。この位置で、保
冷庫103内の試薬ボトル104の試薬を吸引した試薬分注機
構105から118の位置にあるサンプルを含んだベッセルへ
試薬が分注される。さらに、ベッセルホルダは125の位
置までベッセルを搬送させ、攪拌ユニット124によって
分注されたベッセル内のサンプルと試薬を攪拌する。こ
の際、攪拌操作は以下の様にして実現される。

【００３８】図２（ｂ）は本実施例の攪拌ユニット図２
（ａ）を上からみた場合の図で、攪拌ユニットを構成す
る音源207、吸音材209、弾性膜205とベッセル125の相対
的な位置関係を示した図である。ベッセル125が搬送さ
れる経路上、横の両側から突き出す形で設けられた弾性
膜を横切るようにベッセルは移動していく。図２（ｂ）
の中段に示したようにベッセルが音源と吸音材の間を横
切る位置に差し掛かった時には図に示すように音波が伝
ぱする経路が形成される。このとき、ベッセル内の液面
付近で音源から吸音材に向けて音波を照射すれば、音響
流や音響放射圧の効果によってベッセル内の液体には図
２（ａ）中の図211のような旋回流が発生して攪拌・混
合が実現される。

【００３９】以上のようにして攪拌されたベッセル内の
液体は次に磁場ユニットが設けられている位置120に搬
送され、結合体分離操作が行われる。磁場ユニットでは
図６（ａ）に示すようにベッセルの外側に永久磁石が設
けられているため、この位置にベッセルを停止させるだ
けで、ベッセル内の結合体は図６（ａ）に示すようにベ
ッセル壁に吸着される。また、図１に示すようにこのベ
ッセルの位置120には吸引・吐出機構115が設けられてい
るため、この位置で不要液の吸引、希釈液の吐出が行わ
れる。

【００４０】以上説明したような攪拌ユニット、磁場に
よる吸着ユニットの動作を組み合わせることで、図７に
示した一テストで行われる攪拌、結合体分離（吸着）、
洗浄操作が可能となる。

【００４１】これらの操作を経て最終的に標識修飾され
た結合体は図１中インキュベータから計数ユニット112
へ分注されるサンプル123のように計数ユニット112へ吸
引されて計数される。この計数された情報112はコンソ
ール113へ伝送され、ユーザへ報告される。また、計数
された結合体は廃液111として計数ユニットから排出さ
れる。

【００４２】以上に示したように、本実施例では攪拌や
分離をインキュベータ内で行っているため、一テストの
間にベッセルは一度もインキュベータ外部に持ち出され
ず、常に温度管理が維持される。従って、図８に示した
典型的な従来の方法と比べ、化学反応の再現性や精度を
確保する点で有利である。また、ベッセルを搬送する手
段であるロボットアーム等が不要のため、装置コストを
抑えることも可能となる。

【００４３】（実施例２）図３は、音波をベッセル外部
より伝達して攪拌を実施する他の手段を示したものであ
る。図３では音源301と吸音材303にシリコンゴムなどで
成形した音響カップラよりなる音波伝達部材302を備え
つけてあり、その音響カップラをベッセルへ接触させて
音波伝達機構を形成する方法である。音響カップラより
なる音波伝達部材302を備えた音源301、吸音材303はイ
ンキュベータ107に対してバネ305によって弾性的に支持
されており。また、その姿勢は図３（ｂ）に示すように
回転することができるようになっている。図３（ｂ）は
図２（ｂ）同様ベッセルが本攪拌ユニットを通過する際
の様子を示した図である。通常音響カップラ302を備え
た音源301及び吸音材303は補助的なバネ304によって移
動してくるベッセルに対して開くような姿勢をしている
（図３（ｂ）−１）。そして図３（ｂ）−２のように音
源と吸音材の間を横切る位置で音響カップラ302はベッ
セルに密着する形でグリップし、音源と吸音材の間に音
波の伝達経路を形成する。この際に音源301から音波306
を照射することによって図２と同様にベッセル内の液体
に旋回流211を発生させ攪拌混合する。攪拌終了後、図
３（ｂ）−３のようにベッセルを移動させれば、補助的
なバネ304によって音響カップラを備えた音源と吸音材
は次ぎのベッセルを取り込むべく図３（ｂ）−１のよう
な姿勢に戻される。

【００４４】図２及び図３の実施例ではベッセルに対し
て音波の伝達経路を形成する際に能動的な機構を用いな
い手段であるが、アクチュエーターを用いる事によって
も同様な効果を得ることができる。

【００４５】図４は、音響カップラ302を備えた音源301
及び吸音材303をリニアモーターを用いたリニアアクチ
ュエーター401によって支持させた実施例の断面図であ
る。ベッセル125が図４（ｂ）−１に示すように音源301
と吸音材303の間に位置するときに図４（ｂ）−２のよ
うにアクチュエーターを作動させ、ベッセルをグリップ
することで音波の伝達経路を形成させる。この状態で音
波を発生させる事で図２、図３と同様にベッセル内の液
体が攪拌される。攪拌終了後には図４（ｂ）−３のよう
にアクチュエーターを動作させベッセルが移動可能な状
態にする。図２の実施例ではベッセルの移動経路上に弾
性膜が突き出した構成となっている。

【００４６】図５は、ベッセルが通過するときだけ弾性
膜が膨張してベッセルに接触させることができる実施例
の断面図である。図５の実施例では図２の実施例に対し
て蛇腹と液体の連通路502を設けられており、ベッセル
ホルダに設けたカム機構504によってレバー503を動かし
蛇腹を駆動している。図５（ａ）はベッセルが音源と吸
音材より紙面上やや奥に位置するときの状態で、図５
（ｂ）はちょうど音源と吸音材の間にあるときの状態で
ある。このとき、レバー503は蛇腹501を押すように動
き、連通路を通じて蛇腹内の液体は音源、吸音材が設置
されている室へ505のように押し出される。これによっ
て弾性膜205が膨張し、ベッセル125をグリップして音波
の伝達経路を形成する。このときに音波を照射すればベ
ッセル内の液体を攪拌することができる。

【００４７】図５（ｃ）は音源及び吸音材が設置されて
いる位置よりベッセルが紙面上やや手前に位置する場合
である。このとき、レバーは蛇腹を引くように動き、室
内の液体は506のように蛇腹内に吸い込まれるため膨張
していた弾性膜は収縮してベッセルは移動可能な状態と
なる。

【００４８】以上本発明における攪拌ユニットの実施例
の説明では音源として圧電セラミックを想定した図を用
いたが、特に音波を照射する機能を持つものであれば他
の手段でも同様な効果が得られることは言うまでもな
い。また、音源と対に吸音材209を用いているが、照射
する音波の強度によっては不要となる場合もある。照射
する強度は攪拌したい液量や装置のシーケンス上攪拌操
作に割り当てられている時間すなわち攪拌時間に依存す
る。反応液量や分析処理能力など分析装置の仕様に合わ
せて吸音材の必要性を検討することが好ましい。また、
吸音材まわりの要素は音源まわりの要素をベッセル125
に押しつけた際の補助的な支持としての役割も担ってい
る。従って、吸音材209を用いない場合にはベッセルホ
ルダ203の厚さを厚くしたり、ベッセルホルダ203と接す
るベッセル125の位置を工夫して、音源まわりの要素を
押しつけてもベッセルが逃げないように支持する必要が
ある。

【００４９】(実施例３)図６（ａ）以外の磁場による吸
着ユニット114について他の実施例を示す断面図であ
る。基本的に吸着ユニット114の機能はベッセル125外部
より磁場を発生させてベッセル内の結合体を吸着させる
ことである。図６（ａ）の実施例では永久磁石が設けら
れているため、吸着ユニット114が設けられている位置
に来たベッセルには全て磁場が作用される。図７に示し
た分析操作の流れをどのような装置のオペレーションで
実現するかにもよるが、このような受動的な吸着ユニッ
ト114が不都合な場合も起こり得る。例えば複数のサン
プルをバッチ的に処理していく場合。一つのサンプルを
処理する１サイクル中どうしても磁場ユニットが設けら
れている位置を通過させざるを得ない場合が想定され
る。このようなオペレーションを実施する場合には、吸
着ユニットは所望のタイミングで磁場を発生させ、それ
以外には磁場を発生させない機能が望ましい。このよう
な磁場による吸着ユニットを上述の受動的な吸着ユニッ
トに対して能動的な吸着ユニットと呼ぶことにする。能
動的な磁場による吸着ユニットとしてはいくつか考えら
れるが、図６（ｂ）の実施例では、永久磁石604にリニ
アアクチュエーター605を設けた例を示している。磁場
の強度は距離の２乗に反比例するため。磁場をベッセル
に作用させたい場合には磁石をベッセルへ接触させ、作
用させたくない場合には磁石をベッセルから離せばよ
い。このようにリニアアクチュエーター605を動作させ
ることで、ベッセルに作用する磁場を能動的に制御する
ことが可能となる。また、図６（ｃ）の実施例では図６
（ａ）の永久磁石601の代わりに電磁石606を用いてい
る。電磁石は電力を供給することで磁場の発生を制御で
きるため極めて簡素な構成で能動的な磁場による吸着ユ
ニットを構成することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上本発明によれば、磁性粒子を含んだ
試薬を用いる化学分析装置において、試料と試薬との効
率の高い混合ができ、又試料中の特定成分と磁性粒子と
の結合体のより効率的な捕捉が出来る化学分析装置とそ
の方法を提供することが出来る。更に、より簡素な構成
で攪拌と吸着の機能を実現し処理能力の向上が可能とな
る。また、反応過程におけるベッセル内の温度管理を断
絶させず、より良好な反応を行わせることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の化学分析装置の全体構成を示す傾視
図。

【図２】 本発明の音波による攪拌を示す攪拌ユニット
の断面図。

【図３】 本発明の音波による攪拌を示す他の攪拌ユニ
ットの断面図。

【図４】 本発明の音波による攪拌を示す他の攪拌ユニ
ットの断面図。

【図５】 本発明の音波による攪拌を示す他の攪拌ユニ
ットの断面図。

【図６】 本発明の磁場による吸着ユニットの構成を示
す断面図。

【図７】 本発明の化学分析装置の動作説明をする工程
図。

【図８】 従来の化学分析装置全体構成を示す傾視図。

【符号の説明】 101…サンプルカップ、102…サンプルディスク、103…
試薬保冷庫、104…試薬ボトル、105…試薬分注ユニッ
ト、106…サンプル分注ユニット、107…インキュベー
タ、108…ベッセルのサンプル分注位置、111…廃液、11
2…計数ユニット、113…コンソール、114…吸着ユニッ
ト、115…洗浄用希釈ユニット、117…サンプルカップの
サンプル吸引位置、118…ベッセルの試薬分注位置、11
9,121…インキュベータの回転方向、120…磁場ユニット
が設置されているベッセルの位置、122…分析結果の情
報、123…インキュベータから計数ユニットへ分注され
るサンプル、124…攪拌ユニット、125…攪拌ユニットが
設置されたあるベッセルの位置、201…ベッセルのフラ
ンジ、202…インキュベータ内部、203…ベッセルホル
ダ、204…パッキン、205…弾性膜、206…室、207、301
…音源、208…ベッセル内に満たされた液体、209,303,3
04…吸音材、210…音波、211…旋回流が発生する方向、
302…音波伝達媒体、305…支持ばね、306…補助支持ば
ね、401、605…リニアアクチュエーター、501…蛇腹、5
02…連通路、503…レバー、504…カム、505…室へ流入
する液体、506…室から流出する液体、601,604…永久磁
石、602…吸着された結合体、603…ベッセル内の液体、
606…電磁石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺山 孝男 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 斎藤 充弘 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 山崎 功夫 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Ｆターム(参考） 2G052 FB07 FB10

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口部を有する反応容器と、該反応容器に
   サンプル及び磁性粒子を含んだ試薬又は希釈液を有する
   被測定液を供給する被測定液供給手段と、前記被測定液
   に音波を照射し前記被測定液を攪拌する音波発生手段
   と、前記攪拌された前記被測定液に磁場を印加させ前記
   サンプル中の特定成分と磁性粒子との結合体を捕捉する
   磁場発生手段と、前記反応容器の温度を管理する温度管
   理手段と、前記被測定液の物性を計測する計測手段と、
   前記反応容器内に音波を照射する音波発生手段と前記音
   波を前記反応容器に伝達する音波伝達手段とを有するこ
   とを特徴とする化学分析装置。
2. 【請求項２】開口部を有する反応容器と、該反応容器に
   サンプル及び磁性粒子を含んだ試薬又は希釈液を有する
   被測定液を供給する被測定液供給手段と、前記反応容器
   の側面に配置し前記被測定液に音波を照射し前記被測定
   液を攪拌させる音波発生手段と、前記攪拌された前記被
   測定液に磁場を印加させ前記サンプル中の特定成分と磁
   性粒子との結合体を捕捉する磁場発生手段と、前記反応
   容器の温度を管理する温度管理手段と、前記被測定液の
   物性を計測する計測手段と、前記反応容器内に音波を照
   射する音波発生手段と、前記音波を前記反応容器に伝達
   する音波伝達手段とを有することを特徴とする化学分析
   装置。
3. 【請求項３】開口部を有する反応容器と、該反応容器に
   サンプル及び磁性粒子を含んだ試薬又は希釈液を有する
   被測定液を供給する被測定液供給手段と、前記被測定液
   を攪拌する攪拌手段と、前記攪拌された前記被測定液に
   磁場を印加させ前記サンプル中の特定成分と前記磁性粒
   子との結合体を前記反応容器の側面に捕捉させる磁場発
   生手段と、前記反応容器の温度を管理する温度管理手段
   と、前記被測定液の物性を計測する計測手段と、前記反
   応容器内に音波を照射する音波発生手段と、前記音波を
   前記反応容器に伝達する音波伝達手段とを有することを
   特徴とする化学分析装置。
4. 【請求項４】開口部を有する反応容器と、該反応容器に
   サンプル及び磁性粒子を含んだ試薬又は希釈液を有する
   被測定液を供給する被測定液供給手段と、前記反応容器
   の側面に配置し前記被測定液に音波を照射し前記被測定
   液を攪拌させる音波発生手段と、前記攪拌された前記被
   測定液に磁場を印加させ前記サンプル中の特定成分と前
   記磁性粒子との結合体を前記反応容器の側面に捕捉する
   磁場発生手段と、前記反応容器の温度を管理する温度管
   理手段と、前記被測定液の物性を計測する計測手段と、
   前記反応容器内に音波を照射する音波発生手段と、前記
   音波を前記反応容器に伝達する音波伝達手段とを有する
   ことを特徴とする化学分析装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記音
   波発生手段及び音波伝達手段が前記温度管理手段の内部
   に組み込まれている事を特徴とする化学分析装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記音
   波伝達手段が前記音波発生手段に設けられた弾性膜によ
   って仕切られた室と、該室内に充填され液体とを有し、
   該液体が前記音波発生手段に接しており、前記弾性膜が
   前記反応容器に接して前記音波を前記被測定液に伝達さ
   せることを特徴とする化学分析装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記磁
   場発生手段が、前記温度管理手段の内部に組み込まれて
   いることを特徴とする化学分析装置。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれかにおいて、前記反
   応容器内での反応が抗原抗体反応であることを特徴とす
   る化学分析装置。
9. 【請求項９】反応容器内のサンプル及び磁性粒子を含ん
   だ試薬又は希釈液を有する被測定液を超音波照射によっ
   て攪拌しながら前記サンプル中の特定成分と磁性粒子と
   を結合させる結合体形成工程と、該結合体に磁場を印加
   し前記被測定液より前記結合体を分離する分離工程と、
   該分離された前記結合体を前記希釈液によって洗浄する
   洗浄工程と、該洗浄された前記結合体に標識成分を含む
   試薬を加えて攪拌し前記結合体に前記標識成分を修飾さ
   せる修飾工程と、該修飾された前記結合体に磁場を印加
   し前記修飾された前記結合体を分離する分離工程と、前
   記修飾された前記結合体を前記希釈液によって洗浄する
   洗浄工程と、該洗浄された前記結合体に発光液を加え攪
   拌し前記標識成分を計測することにより前記特定成分を
   分析する工程を有することを特徴とする化学分析方法。
10. 【請求項１０】サンプル及び磁性粒子を含んだ試薬又は
    希釈液を有する被測定液の入った反応容器の側面に超音
    波を照射し前記被測定液に上面側から底面側に流れる旋
    回流を与える攪拌を与えながら前記サンプル中の特定成
    分と磁性粒子とを結合させる結合体形成工程を有するこ
    とを特徴とする化学分析方法。
11. 【請求項１１】反応容器内のサンプル及び磁性粒子を含
    んだ試薬又は希釈液を有する被測定液を攪拌しながら前
    記サンプル中の特定成分と磁性粒子とを結合させる結合
    体形成工程と、該結合体に磁場を印加し前記結合体を前
    記反応容器の側面に捕捉し前記被測定液より分離する分
    離工程とを有することを特徴とする化学分析方法。
12. 【請求項１２】反応容器内のサンプル及び磁性粒子を含
    んだ試薬又は希釈液を有する被測定液の入った反応容器
    の側面に超音波を照射し前記被測定液に上面側から底面
    側に流れる旋回流を与える攪拌を与えながら前記サンプ
    ル中の特定成分と磁性粒子とを結合させる結合体形成工
    程と、該結合体に磁場を印加し前記結合体を前記反応容
    器の側面に捕捉し前記被測定液より前記結合体を分離す
    る分離工程と、該分離された前記結合体を前記希釈液に
    よって洗浄する洗浄工程と、該洗浄された前記結合体に
    標識成分を含む試薬を加えて攪拌し前記結合体に前記標
    識成分を修飾させる修飾工程と、該修飾された前記結合
    体に磁場を印加し前記修飾された前記結合体を分離する
    分離工程と、前記修飾された前記結合体を前記希釈液に
    よって洗浄する洗浄工程と、該洗浄された前記結合体に
    発光液を加え前記標識成分を計測することにより前記特
    定成分を分析する工程を有することを特徴とする化学分
    析方法。