JP2014038094A - 反応容器 - Google Patents

Abstract

【課題】分析対象の液体を保持するために封入壁および開口を備え、柔軟な自動処理が可能であると同時に高品質の測定結果を得ることができる反応容器を提供する。
【解決手段】封入壁４は、少なくとも外表面が円形対称に設計された第１の部分１０と、透光性材料を用いて形成され且つ互いに対向して平行に配置された少なくとも２つの平面領域１４を有する第２の部分１２と、を含み、受容位置において反応容器の向きを調整する手段１２が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、分析対象の液体を保持するための封入壁および開口を有する反応容器に関する。さらに言えば、反応容器の空間的搬送のためのデバイスと、反応容器を受容するための受容位置と、光学分析システムと、を含む、サンプルの自動分析のための器具に関する。

今日、体液サンプルや生物学的サンプルの生理学的パラメータを測定するいくつかの検出および分析方法は、対応する器具において大量に自動的に実行される。このために、サンプル、試薬、および実際の検出反応にも適切である、キュベットとも称される容器が用いられる。当該容器は通常、分析対象の各液体を受容するための閉鎖した封入壁および任意に閉鎖可能な開口を含む。

現在の器具は、サンプルを用いた多様な検出反応および分析を実行することができる。このため、このような器具は通常、反応容器のための受容位置およびこの受容位置に関連付けられた分析システムを含む。連続的ないくつかの処理過程を含む複雑な反応プロセスでは、サンプル容器は概して、様々な添加ステーションおよび反応ステーションの一方または両方に繰り返し運ばれる。多様な試験を自動化して実行することを可能とするため、多くの場合、例えば搬送アーム、コンベアベルト、および回転可能なコンベアホイール等、容器の空間的搬送のためのいくつかのデバイスも必要となる。

特に、多軸搬送アームの場合、キュベットは、搬送アームの向きまたはアライメントに対していかなる条件ももたないことが求められる場合が多い。したがって容器は、搬送アームがいかなる方向からでも該容器を把持することができるように、一般的に回転対称のデザインを有する。この要求は概して、柔軟で、任意の、処理シーケンスに関して独立したシステムのための条件と相互に関連している。

このような自動実行分析器具において用いられる多くの分析システムは、光度測定および放射測定の少なくともいずれかの原理に基づいている。これらの方法によれば、追加の分離ステップを設定する必要なく、液体サンプル内分析物の定性的および定量的な検出が可能となる。

多くの場合、例えば分析物の濃度や活性などの臨床関連パラメータは、患者の体液のアリコート（aliquot）が、反応容器内で同時にまたは連続して１以上の試験試薬と混合され、その結果、生化学的反応が始まり、該分析混合物（assay mix）の光学特性に測定可能な変化が生じることによって測定される。光度測定は、吸収性および散乱性の少なくともいずれかである媒体を光束が通過する際の減衰を検査して使用する。トリガされる生化学的または生物物理学的な反応のタイプに応じて、異なる光度測定／放射測定方法が用いられ、これによって濁った液体分析混合物の測定が可能となる。

このためには、比濁法を使用することも可能であり、この場合、溶液つまり分散液：dispersion（懸濁液：suspension）を直接通過する光ビームの光減衰または吸収に基づいて、分散液（懸濁液）の濁度または光学密度が測定される。

上述のように、自動化に適しているべきであるとする、回転対称反応容器に関する要求が、不具合になることがわかっている。回転対称が故に球形にした表面は、光ビーム経路において追加的なレンズの働きをし、例えば吸収作用、回折作用、散乱作用、および反射作用の少なくともいずれかにあたる該レンズの撮像特性が、測定結果に重大な変化を引き起こしかねない。

個別のキュベットを用いる現在のシステムにおいて、幾何学的に等方性のキュベットを用いた場合の上述の不利益は容認されている。同一のキュベットで信号差測定のみが実行される限り、材料の影響および各エラー部分は、少なくとも大部分、補償することができる。しかしながら、絶対測定（absolute measurements）の場合、個々に利用される反応容器の影響が測定信号に大きく関与する。

単に反応容器の幾何学的形状によって生じるこれらの影響は、評価および解釈における誤解および問題を繰り返し生じさせ、測定結果の不正確な考察を招く。

以上の背景に鑑み、本発明の目的は、柔軟な自動処理と同時に、キュベット特性を排除することによる高品質の測定結果を、特に可能とする、サンプルの自動分析用の反応容器および器具を特定することにある。

本発明によれば、上記目的は、少なくとも外表面が実質的に円形対称に設計された第１の部分と、透光性材料を用いて形成され且つ互いに対向して平行に配置された少なくとも２つの平面領域を有する第２の部分と、を含む封入壁を特徴とした反応容器であって、受容位置において当反応容器の向きを調整する手段を有する反応容器、によって達成される。

本発明は、光ビーム経路に影響しないためには、対向平面の封入壁部分による相応の対称性を備えた横断壁が必要であるという考えから発展している。このような対称性を有するのと同時に円形および放射対称性を有するキュベットを作り出すためには、反応容器の異なる領域を形成しなければならない。すなわち、円形対称状に維持される、搬送システムに対応するための領域と、相応する複数の対称性を備えた、光学系において用いられる領域である。ただし、回転対称の結果として搬送システムに対する容器の向きに制約がなくなることは確実となるが、光学分析用光ビームの直交（垂直）入射には向き調整の必要があるので、受容位置において容器の向きを調整可能でなければならない。このために、反応容器は、受容位置において反応容器の向きを調整するために対応した手段を有する。

有利な態様において、受容位置において反応容器の向きを調整する手段は、反応容器底部におけるくぼみを含み、このくぼみは、受容位置に付設されて嵌合する回転可能ピンを受容するために設けられている。したがって、くぼみに対応する回転可能ピンは、受容位置において、挿入されるとスタンプの形態でくぼみに噛み合って保持される。反応容器の底部におけるくぼみまたは受容位置に付設された相補的なピンは、受容位置におけるピンとくぼみとの噛み合い連結によって反応容器に規定のアライメントを達成可能であれば、いかなる形状でもよい。一例として、回転可能ピンは、正方形、矩形、三角形、多角形、楕円形、ダイアモンド形、星形、または矢印形の断面を有し得る。該ピンの自動化された能動的な回転により、必要な程度まで、反応容器を光学分析のために正確な姿勢にもっていくことが可能となる。反応容器のアライメントは、透光性材料からなり互いに対向して平行に配置された、反応容器の第２の部分の２つの平面領域が、ビーム経路に対し直交して配置されるように、行われる。

代替的にまたは追加的に、受動的な位置決めシステムも使用され得る。この、受容位置において反応容器の向きを調整する手段は、案内溝を含み、この案内溝は、好適にはらせん状に延伸し、受容位置に付設された案内ウェブを保持するために設けられる。

別の代替的または追加的な有利な態様の場合、受容位置において反応容器の向きを調整する手段は、案内ウェブを含み、この案内ウェブは、らせん状に延伸し、受容位置に付設された案内溝に係合させるために設けられる。このような案内溝または案内ウェブは、本態様において、これらが案内位置で挿入されると、強制的な案内によってキュベットを予定の向きへと自動的に回転させるように、アレンジされている。

好適には、分析デバイスの光ビーム経路に入れられる第２の部分は、４つの平面領域を有し、そのうち２つずつが互いに対向すると共に平行に配置される。さらに、第２の部分には、四辺形の、より具体的には正方形の断面をもたせるのが有利である。当該態様では、ビーム経路に対し表面が直交するようにキュベットをアライメントするために、いかなる姿勢からでも最大で４５度の回転を行えれば良い。これによってアライメントが簡略化されるので、予定の姿勢への水平方向の案内およびキュベットの充分な保持に関して受動位置決めシステムで充分となる。

別の有利な態様において、第２の部分は、ｎ≧４すなわち６、８、１０、１２などのｎ個の偶数の平面領域を有し、そのうち２つずつの領域が互いに対向すると共に平行に配置されている。これによって必要な回転を減少させることができるが、ビーム経路に適した表面の幅は縮小する。

有利な態様において、反応容器の開口を囲む縁部は、反応容器の第１の部分の外表面から突出する。これによって、例えば搬送アーム等の搬送システムに対していかなる向きからでも確実な保持を提供するリムが提供される。

別の有利な態様では、反応容器全体が透光性材料で形成される。第２の部分におけるビーム経路にはいかなる場合も透光性材料が必要であるので、当該手法によれば、例えば射出成形を用いた、反応容器全体の一体的な、したがって最適且つ技術的に簡単な製造が可能となる。

サンプルの自動分析用の器具に関して、上記目的は、反応容器を保持する少なくとも１つの位置に、上記反応容器の向きを調整する少なくとも１つの手段を有し、この手段が、上記反応容器を、その互いに対向して平行に配置された２つの平面領域に対し、光学分析システムのビーム経路が直交して当たるように、調整するべく構成されていることにより、達成される。

好適には、反応容器の向きを調整する手段は、異形の回転可能ピンを含み、このピンは、反応容器の底部における嵌合くぼみに嵌まるように設けられる。

代替的または追加的な有利な態様において、反応容器の向きを調整する手段は、らせん状に延伸する案内ウェブを含み、この案内ウェブは、反応容器に存在するらせん状に延伸した案内溝と係合させるために設けられる。

別の代替的または追加的な態様では、反応容器の向きを調整する手段は、らせん状に延伸する案内溝を含み、この案内溝は、反応容器の第１の部分に存在するらせん状に延伸した案内ウェブを保持するために設けられる。

反応容器の向きを調整する手段は、ばね要素によって動作可能に取り付けられたピンを備えるのが有利である。これによって、第２の部分における反応容器のアライメントが可能となる。四辺形断面の場合、対応するピンが四辺形の角の部位に当接するように位置決めされることにより、反応容器が正確な姿勢となるまで、ばね力が反応容器に圧力を加える。

反応容器を搬送するデバイスは、機械式把持器を備えるのがよい。特にこのような把持器の場合、いかなる向きでもキュベットを把持することが可能でなければならないので、第１の部分における円形対称の形態が殊に有利である。

本発明によって得られる利点は、特に、アライメント手段と共に、反応容器において異なる対称性を有する第１および第２の部分を組み合わせることによって、自動化処理と干渉のない光学測定との双方に最適な反応容器を作り出せることにある。一つの要件として、本説明により両立させることのできる、異なった幾何学条件が必要である。必要な幾何学的条件は、適合ツールの提供およびポリマー整形（ポリマー射出成形）によって、標準的な製造方法において達成可能である。

反応容器の側面図。 反応容器および受容位置の一部の側面図。 反応容器および受容位置の一部の水平断面図。

本発明について、図面に基づいて更に詳細に説明する。

全ての図面において、同一の部分には同一の参照符号を付与している。

図１は反応容器１の側面図を示す。反応容器１は、概略棒状のデザインで、垂直軸２に対して種々の対称性を有する。反応容器１は中空であり、したがって液体サンプルおよび試薬を保持するのに適している。反応容器１の封入壁４は開口６を有し、開口６を通して液体サンプルおよび試薬を充填することができる。

軸方向において、反応容器１は、異なる対称性をもった複数の部分を有する。円形縁部８を有する開口６から始まり、これに続いて最初に、円形で対称の第１の部分１０が隣接している。その横断面は、最初に軸２に沿って円筒形で延伸し、次いでテーパー状となる。その円形対称性により、この第１の部分は、搬送アーム等のいかなるコンベアシステム（詳細には図示せず）によっても、向きを問わず把持するのに適している。コンベアアームの確実な保持のためまたは把持器の幾何学的形状に対して、縁部８は、その最外周の直径が、隣接した第１の部分１０よりも大きくなるように設計されている。この結果、縁部８は張り出しビード（bead）を形成し、これが第１の部分１０と共に、あらゆる方向から把持することのできる外周係合凹所を形成する。

軸方向において第１の部分１０と隣接して第２の部分１２があり、本実施形態の場合は、４部分からなる放射状の対称性を有する。すなわち第２の部分１２は、軸２を中心に４分の１ずつ回転させると、自身と重なり合う。封入壁４は、この第２の部分において２つ１組が対称の４つの平面領域１４を有し、これらの領域は軸方向で整列し、水平断面において正方形を形成する。キャップ状の底部１６が反応容器１の下方終端を形成し、軸方向において第２の部分１２に隣接する。底部１６は、軸２に関して回転対称のデザインを有する。

反応容器１全体は、射出成形を用いて（少なくとも部分１２において）透光性ポリマーからつくられる。したがって、平面領域１４を通して、反応容器１に収容された液体の低干渉光学分析が可能である。図１に示すように、領域１４の表面に直交するビーム経路１８が最適である。これによると、ビーム経路１８は光の屈折による影響を受けない。

反応容器１は、受容位置（図１には詳細に図示せず）に置かれているときに、通例では固定して配置された光学分析システムのビーム経路１８に対して、正確なアライメントを保つことができるように、図２に示すような、向きを調整する手段を有する。図２に関しては、図１と異なるところについてのみ説明する。

図２に係る実施形態において、向き調整手段は、第１の部分１０に設けられたほぼらせん状の案内溝２２として形成されている。案内溝２２は、受容位置において対応する案内ウェブ（図示せず）と係合する。これらは、下降プロセスの間に、受容位置における正確な向きへの自動で機械的に促進された回転を生じるように、設計されている。

あるいは、案内溝２２の代わりに、受容位置における案内溝（詳細には図示せず）に係合する案内ウェブを設けることもできる。他にも、受容位置の一部として、例えば電気モータにより軸２を中心として回転可能な、好適な向きを有するピン２４を配置する。このピンが、底部１６に形成されたくぼみに噛み合い、該噛み合い連結の結果、反応容器１は、ピン２４を回すことによって、任意に、そして特に、予定の向きへ、回転させることができる。

図３に、別の代替的な実施形態を示す。反応容器１は、軸２から見た方向における第２の部分１２の水平断面で示してある。矢印２９は反応容器１の回転を表し、０度、２２．５度、および４５度における複数の回転姿勢が概略的に重ねて示されている。

向きを調整する手段は、第２の部分１２それ自体が角を丸めた正方形に一致する断面をもつことによって、反応容器１自体に形成されている。受容位置には水平方向に配置された４つのピン３２があり、これらピン３２は、それぞれ１つのばね要素３０によって動作可能に取り付けられている。これらのピンは、軸２に関して、４つの部分からなる放射対称に配置され、そのばね要素のアライメントが、軸２を通り超す方向を指し示すようになっている。さらにピン３２は、反応容器１の予定の姿勢においてばね要素３０が最大の伸長となるようにアレンジされていて、反応容器１が予定の姿勢に対して回転した場合にのみ圧力が作用するようになっている。この結果、反応容器１は、ばね要素３０の圧力によって自動的に予定の姿勢へと回転する。

ピン２４およびピン３２はそれぞれ、反応容器１内の液体を分析するための器具の受容位置（詳細には図示せず）の構成要素である。当器具はさらに、光学分析システムと、反応容器１を把持して受容位置に投入するための搬送アームと、を含む。

代替的な実施形態（図示せず）において、第２の部分１２は、もっと高次の偶数の対称性、例えば６領域、８領域、または１２領域からなる対称性をもたせることも可能である。対称性は、２つの面平行領域１４が生成されるように偶数のものでなければならない。

１ 反応容器
２ 軸
４ 封入壁
６ 開口
８ 縁部（ビード、リム）
１０ 第１の部分
１２ 第２の部分
１４ 平面領域
１６ 底部
１８ ビーム経路
２２ ガイド溝
２４ ピン
２６ くぼみ
２９ 矢印
３０ ばね要素
３２ ピン

Claims (15)

1. 分析対象の液体を保持するために封入壁（４）および開口（６）を備えた反応容器（１）であって、
   前記封入壁（４）が、少なくとも外表面が円形対称に設計された第１の部分（１０）と、透光性材料を用いて形成され且つ互いに対向して平行に配置された少なくとも２つの平面領域（１４）を有する第２の部分（１２）と、を含み、
   受容位置において当該反応容器（１）の向きを調整する手段（１２，２２，２６）が設けられている、反応容器。
2. 前記受容位置において当該反応容器（１）の向きを調整する手段（１２，２２，２６）は、
   前記受容位置に付設されて嵌合する回転可能ピン（２４）を受容するために当該反応容器（１）の底部（１６）に設けられたくぼみ（２６）を含む、
   請求項１に記載の反応容器。
3. 前記受容位置において当該反応容器（１）の向きを調整する手段（１２，２２，２６）は、
   前記受容位置に付設された案内ウェブを保持するために設けられた、らせん状に延伸する案内溝（２２）を含む、
   請求項１または請求項２に記載の反応容器。
4. 前記受容位置において当該反応容器（１）の向きを調整する手段（１２，２２，３２）は、
   前記受容位置に付設された案内溝に係合させるために設けられた、らせん状に延伸する案内ウェブを含む、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の反応容器。
5. 前記第２の部分（１２）は、
   ４つの平面領域（１４）を有し、該領域のうち２つずつが互いに対向すると共に平行に配置されている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の反応容器。
6. 前記第２の部分（１２）が四辺形または正方形の断面をもつ、
   請求項５に記載の反応容器。
7. 前記第２の部分（１２）は、
   ｎ≧４であるｎ個の偶数の平面領域（１４）を有し、該領域のうち２つずつが互いに対向すると共に平行に配置されている、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の反応容器。
8. 当該反応容器（１）の前記開口（６）周囲の縁部（８）が、前記第１の部分（１０）の外表面から突出している、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の反応容器。
9. 当該反応容器（１）全体が透光性材料で形成されている、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の反応容器。
10. サンプルの自動分析用の器具であって、
    反応容器（１）の空間的搬送のためのデバイスと、
    反応容器（１）を受容する受容位置と、
    光学分析システムと、
    を含み、
    前記受容位置の少なくとも１つに、請求項１〜９のいずれか１項に記載の反応容器（１）について向きを調整する手段が少なくとも１つ設けられ、
    該向きを調整する手段が、前記互いに対向して平行に配置された２つの平面領域（１４）に対し、前記光学分析システムのビーム経路（１８）が直交して当たるように、前記反応容器（１）を調整するべく構成されている、
    器具。
11. 前記向きを調整する手段は、
    前記反応容器（１）の底部における嵌合くぼみ（２６）に嵌まるように設けられた異形の回転可能ピン（２４）を含む、
    請求項１０に記載の器具。
12. 前記向きを調整する手段は、
    前記反応容器（１）に存在するらせん状に延伸した案内溝（２２）と係合させるために設けられた、らせん状に延伸する案内ウェブを含む、
    請求項１０または請求項１１に記載の器具。
13. 前記向きを調整する手段は、
    前記反応容器（１）の第１の部分に存在するらせん状に延伸した案内ウェブを保持するために設けられた、らせん状に延伸する案内溝を含む、
    請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の器具。
14. 前記向きを調整する手段は、
    ばね要素（３０）によって動作可能に取り付けられたピン（３２）を含む、
    請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の器具。
15. 前記反応容器（１）を搬送するための前記デバイスが機械式把持器を備える、
    請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の器具。

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