JP2007278886A

JP2007278886A - 反応容器、分析装置および分析方法

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Publication number: JP2007278886A
Application number: JP2006106471A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Ishii; 秀和石井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-25
Also published as: EP2006690A9; US20090029476A1; EP2006690A2; WO2007116838A1

Abstract

【課題】コンタミネーションの問題を招来することなく横断面積を狭小化することのできる反応容器、並びにこの反応容器を適用した分析装置および分析方法を提供すること。
【解決手段】一方の端部から他方の端部に亘る部位に一連の収容空間１１を有して成り、一方の端部から予め設定した閾値を下回る量の試薬Ｘおよび検体Ｙを分注した場合には表面張力の作用によってこれを収容空間１１に留める一方、一方の端部からエアを供給した場合に他方の端部から試薬Ｘおよび検体Ｙを外部に排出するようにしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、分注された試薬および検体から反応液を生成するための反応容器、並びに反応容器を適用した分析装置および分析方法に関するものである。

例えば、生化学血液分析装置では、反応容器の内部に血清等の検体および試薬をそれぞれ分注して反応液を生成し、この反応液を光学的に測定することにより分析が行われる。反応容器としては、有底の筒状を成すものが適用されている。この種の分析装置では、分析を行った後の反応容器を洗浄することにより、反応容器を繰り返し使用するようにしている。つまり、分析後の反応容器には、吸引ノズルによって反応液を吸引排出し、さらに洗浄液によって内部を洗浄した後、次の分析に供すべく新たな検体および試薬が分注されることになる。

ここで、反応容器を繰り返し使用する場合には、コンタミネーションが問題となる。すなわち、前回の分析に用いた検体や試薬、あるいは洗浄の際の水滴が反応容器に残留した状態で分析を行った場合、次の分析結果に多大な影響を及ぼすことになる。このため従来では、反応容器をポリオレフィン系の樹脂で形成する、あるいは反応容器の内面をポリオレフィン系の樹脂でコーティングし、反応容器の内面に水分が付着、残留するのを防止することにより、前回の分析に用いた検体や試薬、あるいは洗浄液が反応容器に残留する事態を防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３２３９８６号公報

ところで、昨今においては、微量の検体で分析を行う要求が高まっている。微量の検体で分析を行った場合には、被験者の肉体的な負担を軽減できるばかりでなく、試薬の少量化に伴って被験者の経済的な負担も軽減できるようになる。但し、単に分析に要する検体の量を減少させた場合には、反応容器の内部において反応液に所定の液柱高さを確保することができず、例えば上述した光学的な測定を実施することが困難となる。このため微量検体で分析を行うためには、反応容器の横断面積を狭小化することで反応液の液柱高さを確保することが考えられる。

しかしながら、横断面積を狭小化した場合には、反応容器の底部まで吸引ノズルを挿入することが困難となる。この結果、たとえ反応容器をポリオレフィン系の樹脂で形成する、あるいは反応容器の内面をポリオレフィン系の樹脂でコーティングした場合にも、吸引ノズルによる吸引が不十分となって分析後の反応液や洗浄後の洗浄液が反応容器の内部に残留し、コンタミネーションの問題を招来する虞れがある。

本発明は、上記実情に鑑みて、コンタミネーションの問題を招来することなく横断面積を狭小化することのできる反応容器、並びにこの反応容器を適用した分析装置および分析方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る反応容器は、一方の端部から他方の端部に亘る部位に一連の収容空間を有して成り、一方の端部から試薬および／または検体を分注した場合にはこれを収容空間に留める一方、外部から排出操作を行った場合には他方の端部から試薬および／または検体を外部に排出するように構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る反応容器は、上述した請求項１において、一方の端部から分注した試薬および／または検体が予め設定した閾値を下回る量である場合には表面張力の作用によって留まるように収容空間を構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る反応容器は、上述した請求項１において、収容空間の端部を密閉するためのシール部材を他方の端部に着脱可能に配設し、シール部材を装着した状態で一方の端部から試薬および／または検体の分注を行う一方、シール部材を除去した状態で排出操作を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る反応容器は、上述した請求項１において、内表面に親水性処理を施したことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る分析装置は、上述した請求項１〜４のいずれか一つに記載の反応容器を用いて検体の分析を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る分析方法は、上述した請求項１〜４のいずれか一つに記載の反応容器を適用し、一方の端部から分注した試薬および検体によって反応容器の内部に反応液を生成する一方、外部から排出操作を行うことにより分析後の反応液を他方の端部から反応容器の外部に排出することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る分析方法は、上述した請求項６において、反応容器の一方の端部から流体を供給することにより、流体とともに分析後の反応液を排出することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る分析方法は、上述した請求項６において、反応容器の他方の端部から尖形体を挿入することにより、尖形体を通じて分析後の反応液を排出することを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る分析方法は、上述した請求項６において、反応容器の他方の端部から吸収体を挿入することにより、吸収体を通じて分析後の反応液を排出することを特徴とする。

本発明によれば、一方の端部から吸引ノズルを挿入することなく外部からの排出操作によって試薬および／または検体を外部に排出するようにしているため、反応容器の横断面積を狭小化した場合であっても分析後の反応液や洗浄後の洗浄液が内部に残留する事態を防止することができ、コンタミネーションの問題を招来する虞れがない。この結果、微量検体での分析も可能となり、被験者の肉体的、経済的な負担を軽減できるようになる。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態である反応容器を示したものである。ここで例示する反応容器１０は、分析装置において分注された試薬Ｘおよび検体Ｙから反応液Ｚを生成するためのもので、中心部に収容空間１１を有した筒状に形成してある。より詳細に説明すると、横断面が全長に亘って一様の正方形状を成し、かつ収容空間１１の横断面も全長に亘って一様の正方形状を成しており、収容空間１１の周囲四辺が同じ肉厚となった角筒状の反応容器１０を例示している。反応容器１０の両端部は、収容空間１１を外部に連通させるためにいずれも開放してある。

反応容器１０の材質としては、形状を維持するだけの剛性を有し、かつ透光性を有したものであれば、ガラスや合成樹脂等、如何なるものであっても構わない。但し、少なくとも収容空間１１の内表面が親水性を呈するように構成することが好ましい。収容空間１１の内表面が親水性を有するように構成するには、反応容器１０の全体を親水性を有した材料によって構成する、あるいは任意の材料で反応容器１０を成形した後、収容空間１１の内表面に親水性処理を施せば良い。

収容空間１１の寸法は、反応容器１０を鉛直方向に沿って配置した状態で内部に試薬Ｘおよび／または検体Ｙを分注した場合にも、表面張力の作用によってこれを内部に留めることができるように設定してある。例えば、検体Ｙとして血清を分注するとともに、この血清を分析するために必要となる試薬Ｘを分注する場合、これらの分注総量を３０マイクロリットル以下とする条件下においては、収容空間１１の横断面を一辺３ｍｍ以下の正方形状に形成するようにしている。尚、収容空間１１の寸法は、分注する試薬Ｘおよび検体Ｙと反応容器１０の材質とによって適宜変更されるものであり、必ずしも上の条件に限らない。

一方、上述した反応容器１０を適用して分析を行う分析装置は、図２に示すように、分注・撹拌エリアＡ、分析エリアＢおよび洗浄エリアＣを備えるとともに、これらのエリアの間に反応容器１０を搬送するための搬送手段Ｄを備えている。

分注・撹拌エリアＡは、所定の分注位置に配置された反応容器１０の収容空間１１に試薬Ｘおよび検体Ｙを分注して反応液Ｚを生成するための領域であり、試薬分注ノズル１２および検体分注ノズル１３を備えている。試薬分注ノズル１２および検体分注ノズル１３は、それぞれノズル本体１２ａ，１３ａとノズル先端１２ｂ，１３ｂとを備えたもので、ノズル先端１２ｂ，１３ｂを鉛直下方に向けた状態でノズルアーム１２ｃ，１３ｃを介して支持軸１２ｄ，１３ｄに支持させてある。それぞれの支持軸１２ｄ，１３ｄは、図示せぬアクチュエータの駆動により鉛直方向に沿った自己の軸心回りに回転可能、かつ軸心に沿って上下方向に移動することが可能であり、試薬分注ノズル１２および検体分注ノズル１３を各支持軸１２ｄ，１３ｄの軸心回りに旋回させることができるとともに、上下方向に沿って移動させることができる。試薬分注ノズル１２は、分注位置に配置された反応容器１０と試薬Ｘを貯留した試薬容器１４とから等距離となる位置に支持軸１２ｄを備えており、支持軸１２ｄを適宜旋回／上下動させることにより、試薬容器１４の試薬Ｘを反応容器１０の収容空間１１に分注することが可能である。検体分注ノズル１３は、分注位置に配置された反応容器１０と検体Ｙを貯留した検体容器１５とから等距離となる位置に支持軸１３ｄを備えており、支持軸１３ｄを適宜旋回／上下動させることにより、検体容器１５に貯留された検体Ｙを反応容器１０の収容空間１１に分注することが可能である。尚、図には明示していないが、試薬分注ノズル１２および検体分注ノズル１３の各ノズル先端１２ｂ，１３ｂは、先端に向けて漸次寸法が小さくなるように中空テーパの四角錐状に構成してある。具体的には、先端部の横断面が１辺３ｍｍよりも小さい正方形状を成し、かつ基端部の横断面が１辺３ｍｍよりも大きい正方形状を成しており、反応容器１０に対して個々の先端部を収容空間１１に挿入した状態で嵌合することができるように試薬分注ノズル１２および検体分注ノズル１３を構成してある。

分析エリアＢは、所定の測光位置に配置された反応容器１０に対して側方から光を照射し、その透過光に基づいて反応液Ｚの分析を行うための領域であり、分注・撹拌エリアＡに隣設して設けてある。この分析エリアＢには、反応容器１０に対して光を照射するとともに、照射した光を受光するための光学系部品１６，１７が測光位置の反応容器１０に対応する態様で配設してある。

排出・洗浄エリアＣは、測光による分析を終了した後の反応容器１０を洗浄するための領域であり、分注・撹拌エリアＡおよび分析エリアＢの双方に隣設した位置に設けてある。この排出・洗浄エリアＣには、エア供給ノズル１８および洗浄液供給ノズル１９が設けてある。エア供給ノズル１８は、所定の洗浄位置に配置された反応容器１０の収容空間１１に対してエアを供給するためのもので、ノズル先端１８ａを鉛直下方に向けた状態で洗浄プレート２０に支持させてある。洗浄液供給ノズル１９は、洗浄位置に配置された反応容器１０の収容空間１１に対して洗浄液を供給するためのもので、ノズル先端１９ａを鉛直下方に向けた状態で洗浄プレート２０に支持させてある。洗浄プレート２０は、図示せぬアクチュエータの駆動により水平方向に沿って移動可能、かつ鉛直方向に沿って移動することが可能であり、適宜移動することにより洗浄位置に配置された反応容器１０の収容空間１１に対してエア供給ノズル１８および洗浄液供給ノズル１９を択一的に挿入することが可能である。尚、図には明示していないが、エア供給ノズル１８および洗浄液供給ノズル１９の各ノズル先端１８ａ，１９ａは、上述した試薬分注ノズル１２および検体分注ノズル１３と同様に、先端に向けて漸次寸法が小さくなるように中空テーパの四角錐状に構成してあり、反応容器１０に対して個々の先端部を収容空間１１に挿入した状態で嵌合することができる。

搬送手段Ｄは、上述した分注・撹拌エリアＡの分注位置、分析エリアＢの測光位置、排出・洗浄エリアＣの洗浄位置の間に鉛直方向に沿った姿勢の反応容器１０を順次循環搬送するものである。反応容器１０の搬送は、連続的なものではなく、分注位置、測光位置、洗浄位置でそれぞれの操作を行うことができるように間欠的なものであることが好ましい。

上記のような構成を有する分析装置としては、例えば所定の軸心を中心とした円弧状に複数の反応容器１０を保持することができる分析テーブルをその軸心回りに回転可能に配設することで搬送手段Ｄを構成し、この分析テーブルの周囲に分注・撹拌エリアＡ、分析エリアＢ、排出・洗浄エリアＣを順次構成すれば具現化することができる。

図３は、上記分析装置による検体Ｙの分析工程を順に示したものである。以下、この図３を参照しながら上述した分析装置の作用を説明することにより、併せて本発明の分析方法について詳述する。

まず、分析装置においては、搬送手段Ｄの駆動によって反応容器１０が分注位置に鉛直方向に沿って配置されると、支持軸１２ｄが適宜旋回／上下動し、図３（ａ）に示すように、試薬分注ノズル１２によって反応容器１０の収容空間１１にその上端部から予め設定した量の試薬Ｘが分注され、次いで図３（ｂ）に示すように、検体分注ノズル１３によって反応容器１０の収容空間１１に予め設定した量の検体Ｙが分注されることになる。分注される試薬Ｘおよび検体Ｙの総量は、３０マイクロリットルを下回るように設定してある。従って、反応容器１０に分注された試薬Ｘおよび検体Ｙは、表面張力の作用によって収容空間１１の内部に留まり、反応容器１０が鉛直方向に沿い、かつ下端部が開放した状態ではあるが、下端部からそのまま流出することはない。

反応容器１０に試薬Ｘおよび検体Ｙを分注した後においては、図３（ｃ）に示すように、検体分注ノズル１３を反応容器１０の上端部に嵌合させた状態で吸入／排出を繰り返し行うことにより試薬Ｘと検体Ｙとを撹拌し、反応容器１０の収容空間１１において反応液Ｚを生成する。

収容空間１１で反応液Ｚを生成した反応容器１０は、搬送手段Ｄの駆動によって測光位置に搬送されることになる。反応容器１０が測光位置に鉛直方向に沿って配置されると、図３（ｄ）に示すように、側方から光が照射され、その透過光に基づいて反応液Ｚの分析が行われる。

測光を終了した後の反応容器１０は、搬送手段Ｄの駆動によって洗浄位置に搬送されることになる。洗浄位置に反応容器１０が鉛直方向に沿って配置された後においては、洗浄プレート２０が適宜移動し、まず図３（ｅ）に示すように、エア供給ノズル１８のノズル先端１８ａが反応容器１０の上端部に嵌合した状態となり、収容空間１１に対してエアの供給が暫時継続される。この結果、反応容器１０の収容空間１１に存在していた反応液Ｚは、エアによって下端部から押し出されるように排出されることになる。

その後、エアの供給が停止すると、洗浄プレート２０が適宜移動することにより、図３（ｆ）に示すように、洗浄液供給ノズル１９のノズル先端１９ａが反応容器１０の上端部に嵌合した状態となり、収容空間１１に対して洗浄液Ｓの供給が暫時継続される。この結果、反応容器１０の収容空間１１が洗浄液Ｓによって洗浄されることになる。

洗浄液Ｓの供給が停止すると、しかる後、洗浄プレート２０が適宜移動することにより、図３（ｇ）に示すように、エア供給ノズル１８のノズル先端１８ａが反応容器１０の上端部に嵌合した状態となり、再び収容空間１１に対してエアの供給が暫時継続される。必要であれば、反応容器１０の収容空間１１に洗浄液Ｓを供給する工程およびエアを供給する工程を複数回繰り返すようにしても良い。この結果、反応容器１０の収容空間１１は、残存していた洗浄液Ｓがエアによって下端部から押し出され、洗浄液Ｓおよび反応液Ｚのいずれもが除去された状態となる。従って、その後の搬送手段Ｄの駆動によって反応容器１０が分注位置に搬送され、次の分析を行うべく試薬Ｘおよび検体Ｙが分注された場合にも、コンタミネーションの問題が招来される虞れがない。

しかも、収容空間１１に吸引ノズル等の吸引手段を挿入することなく、反応容器１０の上端部からエアおよび洗浄液Ｓを供給することによって分析後の反応液Ｚや洗浄後の洗浄液Ｓを排出するようにしているため、その横断面積を狭小化した場合であっても、収容空間１１に反応液Ｚおよび洗浄液Ｓが残留する事態を防止することが可能となる。従って、微量検体での分析も可能となり、被験者の肉体的、経済的な負担を軽減できるようになるばかりでなく、分析装置の小型化を図ることも可能となる。

尚、上述した実施の形態では、反応容器１０として角筒状を成すものを例示しているが、必ずしも角筒状である必要はなく、例えば円筒状に構成しても構わない。但し、円筒状の反応容器１０を適用する場合には、分析装置に設けた試薬分注ノズル１２、検体分注ノズル１３、エア供給ノズル１８および洗浄液供給ノズル１９の各ノズル先端１２ｂ，１３ｂ，１８ａ，１９ａを円錐状に構成し、反応容器１０に挿入した際に嵌合させることが好ましい。

また、上述した実施の形態では、反応容器１０の収容空間１１に試薬Ｘを分注した後に検体Ｙを分注して反応液Ｚを生成するようにしているが、分注する順番は必ずしもこれに限らず、検体Ｙ、試薬Ｘの順であっても良いし、両者を同時に分注するようにしても構わない。

さらに、上述した実施の形態では、反応容器１０に試薬Ｘおよび検体Ｙを分注した後、分注ノズル（１３）によって吸入／排出を繰り返し行うことにより試薬Ｘと検体Ｙとを撹拌するようにしているが、例えば反応容器１０に超音波振動を付与することによって撹拌することも可能である。

また、上述した実施の形態では、測光を終了した後の反応容器１０から反応液Ｚを排出する場合に反応容器１０の上端部からエアを供給するようにしているが、排出操作としては必ずしもエア供給に限らない。例えば測光を終了した後の反応容器１０にその上端部から直接洗浄液Ｓを供給することにより、この洗浄液Ｓとともに反応液Ｚを反応容器１０の下端部から押し出すようにしても良い。

図４および図５は、反応容器１０に対して行う排出操作の他の例を示したものである。図４に示す第１例では、反応容器１０の下端部から尖形体３０を挿入し、尖形体３０の先端部を反応液Ｚに接触させるようにしたものである。この場合、尖形体３０の先端部が反応液Ｚに接触した時点で表面張力の作用が解除され、尖形体３０の外表面を通じて反応液Ｚが反応容器１０の下端部から排出されることになる。尖形体３０としては、任意の材料からなるものであっても良いが、収容空間１１の内表面が呈する親水性に対して同等以上の親水性を有したものであることが好ましい。尖形体３０の外径寸法は、反応容器１０との干渉を防止すべく収容空間１１の内径寸法よりも小さく構成することが好ましい。

一方、図５に示す第２例では、反応容器１０の下端部から吸収体３５を挿入し、吸収体３５の先端部を反応液Ｚに接触させるようにしたものである。この場合、吸収体３５の先端部が反応液Ｚに接触した時点で反応液Ｚが順次吸収体３５に吸収されることになり、この吸収体３５の内部を通じて反応液Ｚが反応容器１０の下端部から排出されることになる。吸収体３５としては、反応液Ｚに対して良好な吸収性を呈するものであることが好ましく、例えばポリビニルアルコールフォームのスポンジを適用すれば良い。吸収体３５の外径寸法に関しても尖形体３０と同様に収容空間１１の内径寸法よりも小さく構成することが好ましい。

またさらに、上述した実施の形態では、表面張力の作用によって試薬Ｘおよび検体Ｙを収容空間１１の内部に留めるようにしているが、必ずしも表面張力の作用を利用する必要はない。例えば実施の形態で用いた反応容器１０に対して分注の総量が３０マイクロリットルを超える場合には、表面張力の作用によってこれを確実に収容空間１１の内部に留めておくことが困難となる。このような場合には、図６に示すように、反応容器１０の下方に位置する他端部にパッキン等のシール部材４０を着脱可能に装着し、シール部材４０を装着した状態で試薬Ｘおよび／または検体Ｙを分注するようにしても良い。

本発明の実施の形態である反応容器を概念的に示す斜視図である。図１に示した反応容器を適用する分析装置を示した概念図である。図２に示した分析装置において実施する分析工程を示した概念図である。図１に示した反応容器に対して行う排出操作の第１例を示す断面側面図である。図１に示した反応容器に対して行う排出操作の第２例を示す断面側面図である。図１に示した反応容器の他の使用態様例を示す断面側面図である。

符号の説明

１０反応容器
１１収容空間
１２試薬分注ノズル
１３検体分注ノズル
１２ａ，１３ａノズル本体
１２ｂ，１３ｂノズル先端
１２ｃ，１３ｃノズルアーム
１２ｄ，１３ｄ支持軸
１４試薬容器
１５検体容器
１６，１７光学系部品
１８エア供給ノズル
１９洗浄液供給ノズル
１８ａ，１９ａ各ノズル先端
２０洗浄プレート
３０尖形体
３５吸収体
４０シール部材
Ｃ排出・洗浄エリア
Ｄ搬送手段
Ｓ洗浄液
Ｘ試薬
Ｙ検体
Ｚ反応液

Claims

一方の端部から他方の端部に亘る部位に一連の収容空間を有して成り、一方の端部から試薬および／または検体を分注した場合にはこれを収容空間に留める一方、外部から排出操作を行った場合には他方の端部から試薬および／または検体を外部に排出するように構成したことを特徴とする反応容器。
一方の端部から分注した試薬および／または検体が予め設定した閾値を下回る量である場合には表面張力の作用によって留まるように収容空間を構成したことを特徴とする請求項１に記載の反応容器。
収容空間の端部を密閉するためのシール部材を他方の端部に着脱可能に配設し、シール部材を装着した状態で一方の端部から試薬および／または検体の分注を行う一方、シール部材を除去した状態で排出操作を行うことを特徴とする請求項１に記載の反応容器。
内表面に親水性処理を施したことを特徴とする請求項１に記載の反応容器。
請求項１〜４のいずれか一つに記載の反応容器を用いて検体の分析を行うことを特徴とする分析装置。
請求項１〜４のいずれか一つに記載の反応容器を適用し、一方の端部から分注した試薬および検体によって反応容器の内部に反応液を生成する一方、外部から排出操作を行うことにより分析後の反応液を他方の端部から反応容器の外部に排出することを特徴とする分析方法。
反応容器の一方の端部から流体を供給することにより、流体とともに分析後の反応液を排出することを特徴とする請求項６に記載の分析方法。
反応容器の他方の端部から尖形体を挿入することにより、尖形体を通じて分析後の反応液を排出することを特徴とする請求項６に記載の分析方法。
反応容器の他方の端部から吸収体を挿入することにより、吸収体を通じて分析後の反応液を排出することを特徴とする請求項６に記載の分析方法。