JP2017227650A - 検体検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性粒子自体に由来する検査液の濁度あるいは吸光度を光学的に計測することによる検出対象分子を定量する検体検査装置において、高精度な検査結果を得ること。【解決手段】磁石４１は、検査容器３１に収容される、検体と磁性粒子とを含む検査液に対して磁場を印加する。測光機構は、光源２１０と検出器２２０とを有する。光源２１０は、検査液に向けて光を照射する。検出器２２０は、検査容器３１を挟んで光源２１０に対向する位置に設けられ検査液からの光を検出する。解析部は、磁石４１により検査容器３１内の検査液に磁束密度が空間的に略均一な前場が印加され検査液内に磁性粒子が空間的に略均一に分布している状態において検出器２２０により検出された光の強度に応じた測光データに基づいて検査液の吸光度と濁度とを算出する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、検体検査装置に関する。

免疫検査や検体検査において磁性粒子が利用されている。磁性粒子を利用することで検体に含まれる微量分子を選択的かつ高感度に検出することが可能となる。磁性粒子は、マグネタイト等の磁性材料に必要に応じて高分子材料を合わせて径数十ｎｍから数μｍ程度の微小粒子状に形成される。磁性粒子の表面は、特定の検出対象分子に直接又は間接にかつ特異的に結合できるように、抗体等で修飾されている。

特公昭６３−１８７１５７号公報 特開平１−１９３６４７号公報 特開平６−２１３９００号公報 特開平６−１６０４０１号公報 特開平７−３１８５５９号公報 ＷＯ２００８／００１８６８パンフレット 特開２００９−１６８６３６号公報

例えば、特許文献１には、磁性ラテックスを利用した抗原抗体反応の計測方法が開示されている。特許文献１の計測方法は、まず、磁性ラテックスに担持させた抗体と液体溶媒中に存在する抗原とを液体溶媒内において反応させる。反応後、液体溶媒に磁場を印加し、磁性ラテックスを回収する。次に、回収された磁性ラテックスに溶出液を添加し、磁性ラテックスに担持している抗体に反応している抗原を溶出する。その後、溶出液に磁場を印加することにより磁性ラテックスを集めて、溶出した抗原を含有している溶出液と磁性ラテックスとを分離する。そして、分離された溶出液に、抗体を担持した不溶性担体粒子を分注して反応させ、その反応混合物の凝集度合を光学的に計測する。

また、特許文献２には、抗原の計測方法が開示されている。特許文献２の計測方法は、まず、磁性体を含有する不溶性担体粒子と磁性体を含有しない不溶性担体粒子のそれぞれに抗体を担持させる。これら２種の粒子を液体中で抗原と反応させる。反応後、反応混合物に磁場を印加し、磁性体含有不溶性担体粒子を容器内の測光を遮らない位置に集める。
そして、液体中に浮遊する磁性体非含有不溶性担体粒子を吸光度又は散乱光で検知することにより、抗原を計測する。

以上の例に示されるように、外部に磁石等の磁場印加手段を設けて磁場を印加すれば、磁力によって磁性粒子を回収することができる。その結果、磁性粒子に結合した検出対象分子を、検体に含まれる雑多な不純物や未反応の余剰試薬等から分離することができる。
この作用により、検出対象分子を選択的かつ高感度に検出・定量することが可能になる。

磁性粒子を用いて検出対象分子を分離して検出・定量する分析装置として、磁場を印加する磁石等を組み込んだ装置が開発されている。

例えば、特許文献３においては磁石を利用した定量方法が開示されている。特許文献３の定量方法においては、検査容器の下部に磁石を設け、設けられた磁石から発生される磁力を利用して試料成分の一部の沈殿分離を行っている。沈殿試薬によって生成された沈殿物と磁性粒子とは、磁石によって検査容器の底面に捕捉され、上清と分離される。その後、沈殿物と磁性粒子とを除いた上清の分析が実施される。

また、特許文献４及び５には免疫化学的測定装置が開示されている。特許文献４及び５に係る免疫化学的測定装置は、回転テーブルの全周縁に亘って装着された検査容器の間に、着脱可能に可動磁石を設けている。可動磁石は、磁性粒子による検出対象の沈殿分離を実行する場合、検査容器の間に挿入され、沈殿分離を実行しない場合、検査容器の間から引出される。

一方、特許文献６には、磁性粒子を利用して検出対象分子を検出・定量する方法が開示されている。特許文献６に係る計測方法は、検体に含まれる検出対象分子に選択的に磁性粒子を結合させ、そこに磁力を付加して混合物の濁度を光学的に計測する。そして計測された濁度に基づいて検出対象分子の量を算出している。特許文献１や特許文献２において磁性粒子は抗体を分離する手段であって、光学的な計測そのものには直接関与していない。特許文献６に係る定量方法は、これらとは異なっている。すなわち、特許文献６に係る定量方法においては、検出対象分子を光学的に検出するために、磁性粒子そのものに由来する光学的性質を濁度として計測することができる。この方法によれば、検出対象分子を光学的に検出するための色素等の特殊試薬が不要であり、また分離・洗浄工程が簡略されているため、検査所要時間が短くなる。

このような、磁性粒子に由来する着色を光学的に検出する検査装置に磁場を形成する磁石を設ける例としては、特許文献６には、分光光度計用のセルの側面に小さなネオジム磁石を配置した構成が示されている。また、特許文献７には、検査装置の移動路であって、検査容器内の物体の除去位置の近傍を除くエリアに磁場形成手段が設けられた例が示されている。除去位置には洗浄機構が配置されている。この除去位置の近傍に磁場形成手段を設けないのは、磁性粒子が磁力によって検査容器壁面に固着することを防ぎ、洗浄を効率化させるためである。特許文献７には、他に、磁場形成手段が磁場内で互いに所定間隔毎に配列された例や、光路と略同じ高さで移動路の側壁に設けられた例が示されている。

特許文献１や特許文献２では、検査液に含まれる不純物や余剰試薬と検出対象分子とを分離することが磁性粒子を使用する主な目的である。この場合、磁場印加手段は、所定時間内にこの分離操作が終了するように検査液に対して十分な磁場強度と適当な磁場勾配を与えることができればよく、磁場印加手段の具体的な構造やその配置は様々なバリエーションが許される。具体的には、磁場印加手段として、例えば、適当な磁力を有する磁石を検査容器の側面や底面などに近接して配置し、分離対象の磁性粒子を容器壁面の狭い範囲に凝集させる。その結果、その後の不純物を除く洗浄工程が効率的になる。そのため、磁石は、検査容器の側面のうちの検査液との接触部分と略同一の大きさ、あるいは、より小さく形成される。同様に、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５においては、検査容器に面する磁石の一面の面積は、検査容器の側面のうちの検査液との接触面よりも小さい。磁性粒子によって検出対象分子を分離することが目的であれば、以上のような磁場印加手段で十分に目的を達成することが可能である。

しかし、特許文献６に開示されているような、検出対象分子に直接又は間接に結合した磁性粒子自体に由来する検査液の濁度あるいは吸光度を光学的に計測することによって検出対象分子を定量する定量方法では、上述したような従来の磁場印加手段では不十分である。

すなわち、検査容器に収納された検体や試薬に磁性粒子を注入した場合、これら検体や試薬間の反応を促進して再現性のよい検査結果を得るために、通常は磁性粒子の注入後速やかに所定の方法で検査液が攪拌される。攪拌直後において、検査液内の磁性粒子の濃度は、空間的に均一に分布している。ところが、従来の磁場印加手段によって、攪拌後の検査液に磁場を印加する場合、検査容器の底面の下に磁石を設置した場合でも、検査容器の側面に小さな磁石を設置した場合でも、検査液中の磁場分布が歪む。磁場分布の歪みに起因して、磁性粒子の濃度分布は、時間経過とともに空間的に不均一になる。磁性粒子の濃度分布不均一化は、特許文献６に開示されている定量方法において、吸光度や濁度の計測値のばらつきの原因となる。

磁性粒子の濃度が磁場によって不均一化した場合、より詳細には以下のような問題が起こる。

磁性粒子に由来する濁度あるいは吸光度を光学的に計測する場合、磁性粒子の濃度分布が不均一化すると、検査容器あるいは検査液における測光ビームの通過箇所に応じて計測結果が異なってしまう。また、検出対象が異なれば検査試薬や反応条件を変える必要があるため、検査項目によって検査液の液量が変わることがある。磁性粒子の濃度分布の不均一化は、磁性粒子の混合比率が一定であっても検査液の液量が変わるだけで計測結果に悪影響を及ぼしてしまう。そのため、計測条件や検査装置の構成が変更される毎に、適切な計測結果を得るために試薬や反応条件を設計し直す等、煩雑な手続きが必要である。これに伴い、検体検査装置の開発のコストが増加したり、検査時間が増加したりしてしまう。

また、磁性粒子と他の試薬や検体等とを磁場内で反応させる場合、磁性粒子の濃度分布が不均一化することに起因して、検査液中において反応が促進する領域と起こりにくい領域とが混在することになり、検査結果の再現性の低下やばらつき発生の要因になる。

さらに、検査容器のサイズや固定手段の製作公差により、検査液と磁場印加手段との相対的な位置関係にばらつきが生じ得るが、磁性粒子の濃度分布が不均一化する様な磁場を印加した場合、検査液と磁場印加手段との相対的な位置関係がずれることによって検査結果が検査容器毎にばらついてしまう。

特許文献６には、分光光度計用のセルの側面に小さなネオジム磁石を設置した構成が示されている。この例では、磁石の周縁部に向かうにつれて磁力線が外側に膨らんで磁束密度が低下するため、検査液中で磁石の端に近い領域に存在する磁性粒子は磁石の外側から内側に向かって移動する。そのため、検査液の濁度の時間変化曲線は、測光位置によって異なる結果が得られることになる。また、検査液の液量が異なれば磁石の外側から内側に向かって移動する磁性粒子数が変わるため、液量によっても検査結果が影響を受けると考えられる。

また、特許文献７には、検査容器の移動路に沿って検査容器の底面付近に磁場印加手段が設置された例が開示されている。この場合、検査液の底付近においては磁束密度が高いが、検査液の上に向かうに従って磁場は急激に減衰する。そのため、検査液の底に近い磁性粒子は速やかに検査容器の底面に引き付けられるのに対し、検査液上方の磁性粒子にはごく弱い磁力しか作用せず、検査容器の上下方向で磁性粒子の濃度が不均一化する。従って、測光位置や検査液の液量が変わった場合、計測結果が影響を受ける。また、特許文献７では、反応物を除去する洗浄機構があるエリアには磁場印加手段を設けておらず、このエリアで磁場分布が大きく歪むため、検査容器がこのエリアを通過した際、磁性粒子の濃度分布が複雑に変化するものと予測され、計測結果に悪影響を与えてしまう。

実施形態の目的は、磁性粒子自体に由来する検査液の濁度あるいは吸光度を光学的に計測することによって検出対象分子を定量する検体検査装置において、高精度な検査結果を得ることである。

本実施形態に係る検体検査装置は、検査容器に収容される、検体と磁性粒子とを含む検査液に印加される磁場を発生する磁場発生部と、前記検査液に向けて光を照射する光源と、前記検査容器を挟んで前記光源に対向する位置に設けられ前記検査液からの光を検出する検出器とを有する測光機構と、前記磁場発生部により前記検査容器内の前記検査液に磁束密度が空間的に略均一な前記磁場が印加され前記検査液内に前記磁性粒子が空間的に略均一に分布している状態において前記光検出器により検出された光の強度に応じた測光データに基づいて前記検査液の吸光度と濁度とを算出する解析部と、を具備する。

本実施形態に係る検体検査装置の構成を示す図。 図１の反応ディスクにおける検査容器と磁石との配列例を示す図。 図１の測光機構と検査容器と磁石との位置関係を模式的に示す図。 図３の検査容器と磁石とを重ねて示す図。 本実施形態に係る磁石から発生される磁場の磁力線の空間分布を模式的に示す図。 従来例に係る磁石から発生される磁場の磁力線の空間分布を模式的に示す図。 図１の反応ディスクにおける検査容器と磁石との他の配列例を示す図。 本実施形態の係る磁石と従来例に係る磁石とから発生される磁場の磁束密度のＸ方向に沿う分布を重ねて示すグラフを示す図。 本実施形態の係る磁石から発生される磁場が印加された検査液内における磁性粒子の濃度分布の時間変化を示すグラフを示す図。 従来例に係る磁石から発生される磁場が印加された検査液内における磁性粒子の濃度分布の時間変化を示すグラフを示す図。 検査容器がＸ方向に０．４ｍｍずれた場合における、本実施形態の係る磁石から発生される磁場が印加された検査液内における磁性粒子の濃度分布の時間変化を示すグラフを示す図。 検査容器がＸ方向に０．４ｍｍずれた場合における、従来例に係る磁石から発生される磁場が印加された検査液内における磁性粒子の濃度分布の時間変化を示すグラフを示す図。 正方形の磁石正面を有する磁石による磁場の計算結果を示すための図であり、正方形の磁石正面を有する磁石と検査容器との位置関係を示す図。 正方形の磁石正面を有する磁石による磁場の計算結果を示すための図であり、図１０Ａの磁石による磁束密度のＸ方向に関する空間分布を示すグラフを示す図。 長方形の磁石正面を有する磁石による磁場の計算結果を示すための図であり、長方形の磁石正面を有する磁石と検査容器との位置関係を示す図。 長方形の磁石正面を有する磁石による磁場の計算結果を示すための図であり、図１１Ａの磁石による磁束密度のＸ方向に関する空間分布を示すグラフを示す図。 本実施形態における吸光度の時間変化の予備計測試験において用いられた４段階の検査液の総液量毎の検体の液量、第１試薬の液量、第２試薬の液量、押水の液量、及び液高さの表を示す図。 検査容器の外底面への磁石Ａ（Ｘ方向長さ×Ｙ方向長さ×Ｚ方向長さ＝５×５×１ｍｍ（着磁は１ｍｍ方向）の配置例を示す図。 図１３Ａの配置における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図。 検査容器の検査液接触面に対向する外壁面への磁石Ａ（Ｘ方向長さ×Ｙ方向長さ×Ｚ方向長さ＝１×５×５ｍｍ）の配置例を示す図。 図１４Ａの配置における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図。 検査容器の検査液接触面に対向する外壁面への磁石Ｂ（Ｘ方向長さ×Ｙ方向長さ×Ｚ方向長さ＝１×５×１０ｍｍ）の配置例を示す図。 図１５Ａの配置における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図。 本実施形態に係る磁場印加モジュールの斜視図。 本実施形態に係る弓形プレートの斜視図。 本実施形態に係る幾何学的配置を有する磁石を利用した場合における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図。 本実施形態に係る磁石と検査容器との位置関係を示す図。 本実施形態に係る幾何学的配置を有する磁石を利用した場合における、測光位置Ａ及び測光位置Ｂでの吸光度の時間変化曲線を示すグラフを示す図。 比較例に係る幾何学的配置を有する磁石を利用した場合における、測光位置Ａ及び測光位置Ｂでの吸光度の時間変化曲線を示すグラフを示す図。 図２０の本実施形態に係る幾何学的配置と比較例に係る幾何学的配置とにおけるＸ方向に関する磁束密度のＸ＝０、Ｙ＝０でＺ方向に沿う分布を重ねて示すグラフを示す図。 本実施形態に係る２つの磁石の磁石正面が非平行に配置された場合における磁石の幾何学的配置を示す図。 本実施形態の応用例１に係る検体検査装置の反応ディスク周辺の模式的な平面図。 本実施形態の応用例２に係る検体検査装置の反応ディスク周辺の模式的な平面図。 変形例に係る磁石と強磁性体（鉄片）との配置例を模式的に示す図であり、検査容器をＹ方向から眺めた図。 図２５Ａの検査容器をＸ方向から眺めた図。 他の配置例に係る磁石と鉄片との配置例を模式的に示す図であり、検査容器を上方から眺めた図。 図２６Ａの検査容器をＹ方向から眺めた図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる検体検査装置を説明する。

図１は、本実施形態に係る検体検査装置の構成を示す図である。図１に示すように、検体検査装置１は、分析機構２、分析機構制御部３、解析部４、表示部５、操作部６、記憶部７、及びシステム制御部８を備える。

分析機構２は、分析機構制御部３による制御に従って作動する。分析機構２は、検体検査装置の筐体に設けられている。分析機構２は、例えば、図１に示すように、反応ディスク１１、サンプルディスク１３、第１試薬庫１５、第２試薬庫１７、サンプルアーム１９―１、サンプルプローブ２１―１、第１試薬アーム１９―２、第１試薬プローブ２１―２、第２試薬アーム１９―３、第２試薬プローブ２１―３、攪拌アーム２３、攪拌子２５、測光機構２７、及び洗浄機構２９を搭載する。

反応ディスク１１は、円周上に配列された複数の検査容器３１を保持する。反応ディスク１１は、既定の時間間隔で回動と停止とを交互に繰り返す。後述するように、反応ディスク１１には、各検査容器３１内の検査液に対して磁場を印加するための磁石が設けられている。サンプルディスク１３は、反応ディスク１１の近傍に配置されている。サンプルディスク１３は、検体が収容されたサンプル容器３３を保持する。サンプルディスク１３は、分注対象の検体が収容されたサンプル容器３３が検体吸入位置に配置されるように回動する。第１試薬庫１５は、検体の検査項目に選択的に反応する第１試薬が収容された複数の第１試薬容器３５を保持する。第１試薬庫１５は、分注対象の第１試薬が収容された第１試薬容器３５が第１試薬吸入位置に配置されるように回動する。第２試薬庫１７は、反応ディスク１１の近傍に配置される。第２試薬庫１７は、第１試薬に対応する第２試薬が収容された複数の第２試薬容器３７を保持する。第２試薬庫１７は、分注対象の第２試薬が収容された第２試薬容器３７が第２試薬吸入位置に配置されるように回動する。

本実施形態において、第１試薬または第２試薬として、検体に含まれる検査対象の分子に直接または間接に特異的に結合する磁性粒子を含む溶液が用いられる。磁性粒子を検査対象の分子が検体に微量に含まれる場合に用いると、検査対象の分子を高感度に定量分析することができる。

反応ディスク１１とサンプルディスク１３との間にはサンプルアーム１９―１が配置される。サンプルアーム１９―１の先端には、サンプルプローブ２１―１が取り付けられている。サンプルアーム１９―１は、サンプルプローブ２１―１を上下動可能に支持している。また、サンプルアーム１９―１は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能にサンプルプローブ２１―１を支持している。サンプルプローブ２１―１の回動軌跡は、サンプルディスク１３上のサンプル吸入位置や反応ディスク１１上のサンプル吐出位置を通過する。サンプルプローブ２１―１は、サンプルディスク１３上のサンプル吸入位置に配置されているサンプル容器３３から検体を吸入し、反応ディスク１１上の検体吐出位置に配置されている検査容器３１に検体を吐出する。

反応ディスク１１の外周近傍には第１試薬アーム１９―２が配置される。第１試薬アーム１９―２の先端には第１試薬プローブ２１―２が取り付けられている。第１試薬アーム１９―２は、第１試薬プローブ２１―２を上下動可能に支持する。また、第１試薬アーム１９―２は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能に第１試薬プローブ２１―２を支持している。第１試薬プローブ２１―２の回動軌跡は、第１試薬庫１５上の第１試薬吸入位置と反応ディスク１１上の第１試薬吐出位置とを通る。第１試薬プローブ２１―２は、第１試薬庫１５上の第１試薬吸入位置に配置されている第１試薬容器３５から第１試薬を吸入し、反応ディスク１１上の第１試薬吐出位置に配置されている検査容器３１に第１試薬を吐出する。

反応ディスク１１と第２試薬庫１７との間には第２試薬アーム１９―３が配置される。
第２試薬アーム１９―３の先端には第２試薬プローブ２１―３が取り付けられている。第２試薬アーム１９―３は、第２試薬プローブ２１―３を上下動可能に支持する。また、第２試薬アーム１９―３は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能に第２試薬プローブ２１―３を支持している。第２試薬プローブ２１―３の回動軌跡は、第２試薬庫１７上の第２試薬吸入位置と反応ディスク１１上の第２試薬吐出位置とを通る。第２試薬プローブ２１―３は、第２試薬庫１７上の第２試薬吸入位置に配置されている第２試薬容器３７から第２試薬を吸入し、反応ディスク１１上の第２試薬吐出位置に配置されている検査容器３１に第２試薬を吐出する。

反応ディスク１１の外周近傍には攪拌アーム２３が配置される。攪拌アーム２３の先端には攪拌子２５が取り付けられている。攪拌アーム２３は、攪拌子２５を上下動可能に支持する。また、攪拌アーム２３は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能に攪拌子２５を支持している。攪拌子２５は、反応ディスク１１上の攪拌位置に配置された検査容器３１内の検体と第１試薬との混合液、または、検体と第１試薬と第２試薬との混合液を攪拌する。以下、これら混合液を検査液と呼ぶことにする。

図１に示すように、反応ディスク１１近傍には、測光機構２７が設けられている。測光機構２７は、分析機構制御部３による制御に従って作動する。具体的には、測光機構２７は、光源２１０と検出器２２０とを有している。光源２１０は、反応ディスク１１内の測光位置にある検査容器３１内の検査液に向けて光を照射する。検出器２２０は、測光位置にある検査容器３１を挟んで光源に対向する位置に配置される。検出器２２０は、光源から照射され検査容器３１及び検査液を透過した光、検査容器３１及び検査液により反射された光、あるいは、検査容器３１及び検査液により散乱された光を検出する。検出器２２０は、検出された光の強度に応じた計測値を有するデータ（以下、測光データと呼ぶことにする。）を生成する。生成された測光データは、解析部４に供給される。

反応ディスク１１の外周には、洗浄機構２９が設けられている。洗浄機構２９は、分析機構制御部３による制御に従って作動する。具体的には、洗浄機構２９は、洗浄ノズルと乾燥ノズルとが取り付けられている。洗浄機構２９は、反応ディスク１１の洗浄位置にある検査容器３１を洗浄ノズルで洗浄し、乾燥ノズルで乾燥する。

分析機構制御部３は、システム制御部８による制御に従って分析機構２の各装置や機構を作動する。解析部４は、測光データに基づいて、磁性粒子に由来する検査液の吸光度を算出したり、算出された吸光度に基づいて濁度を算出したりする。また、解析部４は、算出された検査液の濁度や吸光度に基づいて検査項目に応じた検査対象の分子を定量分析する。表示部５は、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスを有する。表示部５は、解析部による解析結果を表示する。操作部６は、オペレータからの入力機器を介した各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチボタン等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。記憶部７は、検体検査装置１の動作プログラム等を記憶している。システム制御部８は、検体検査装置１の中枢として機能する。システム制御部８は、記憶部７から動作プログラムを読み出し、動作プログラムに従って各部３，４，５，７を制御する。

以下、本実施形態に係る検体検査装置１について詳細に説明する。

本実施形態に係る検体検査装置１は、検査容器３１内の検査液に対して磁場を印加するための磁石を有している。本実施形態に係る磁石は、検査容器３１内の検査液の全体に亘って磁場の磁束密度が略均一になるような幾何学的配置（ジオメトリ：geometry）を有している。

図２は、反応ディスク１１における検査容器３１と磁石４１との配列例を模式的に示す図である。図３は、測光機構２７と検査容器３１と磁石４１との位置関係を模式的に示す図である。測光機構２７の光源２１０と検出器２２０とは、検体検査装置１の筐体内部の所定位置に固定されている。光源２１０から検出器２２０に向けて光が照射される。ここで光の照射方向をＹ方向に規定する。光源２１０から検出器２２０までの光路上の所定位置に測光位置が設けられている。検査容器３１は、光源２１０からの光を測光位置で略直角に横切るように所定の時間間隔で反応ディスク１１により回動される。検査容器３１内の検査液は、測光位置を横切る毎に測光機構２７により光学計測される。ここで、検査容器３１の長軸Ａ１に沿う方向をＺ方向に規定し、Ｙ方向とＺ方向との両方に直交する方向をＸ方向に規定する。

光源２１０としては、ハロゲンランプやＬＥＤ（light-emitting diode）、あるいはレーザー発生器などを用いることができる。光源２１０から照射される光は、検査液の濁度あるいは吸光度を計測可能な波長帯域の光を含むものであることが好ましい。光源２１０がＬＥＤやレーザー発生器等の単色光源の場合、照射される単色光の波長が、磁性粒子の濁度あるいは吸光度を計測可能な波長帯域に含まれると良い。光源２１０がハロゲンランプ等の白色光源を用いる場合、磁性粒子の濁度あるいは吸光度の検出感度を上げるため、必要に応じて光学フィルターや分光器などの波長弁別器を検出器の前段に設けるとよい。
検出器２２０は、検査液の濁度あるいは吸光度を計測できる波長帯域の光を検出し、検出された光の強度を電気信号に変換する。具体的には、検出器２２０として、光電子増倍管やフォトダイオード、または、アレイ化された光電子増倍管やフォトダイオードが用いられる。検出のＳ／Ｎ比を良好にするため、必要に応じて光源２１０と検出器２２０との間に光学窓や集光器が配置されてもよい。

検査容器３１は、検査液を収容するための容器である。複数の検査容器３１が反応ディスク１１において円周状に所定のピッチで配列されている。検査容器３１の面のうちの少なくとも光の入射面と出射面とは、測光機構２７による光学計測が可能なように光学的に透明かつ平滑であると良い。また、検査容器３１は、検体や試薬、洗浄液等によって腐食したり汚染されたりしない材質で形成されるとよい。具体的には、検査容器３１は、光学ガラスや透明な樹脂等により形成されると良い。

磁石４１は、検査容器３１内の検査液に対して磁場を印加するために反応ディスク１１に設けられる。磁石４１は、検査容器３１内の検査液において磁場の磁束密度が略均一になるような幾何学的配置を有している。本実施形態において幾何学的配置とは、磁石４１のサイズ、形状、検査容器３１との相対的な位置関係、磁石４１間の相対的な位置関係を意味する。磁石４１は、光入射方向（Ｙ方向）に対して直交するＺ方向またはＸ方向に磁場が印加されるように、反応ディスク１１内の検査容器３１の近傍に配置される。例えば、図２及び図３に示すように、検査容器３１を左右に挟むように２つの磁石４１が配置される。この場合、２つの磁石４１は、Ｙ方向に水平に直交するＸ方向に沿って磁場を印加することができる。検査液に良好な磁場分布を有する磁場を印加するために、磁石の中心間を結ぶ線Ａ２が検査容器３１内の検査液を通るように一対の磁石４１が配置される。なお、磁石４１の配置はこれに限定されない。例えば、Ｙ方向に鉛直に直交するＺ方向に沿って磁場を印加するように、検査容器３１の上下を挟むように２つの磁石４１が配置されてもよい。

検査容器３１の上下に磁石４１を配置する場合に比して、検査容器３１の左右に磁石４１を配置する場合は、検査容器３１の上下方向への磁場の漏洩を低減することができる。
また、検査容器３１の左右に磁石４１を配置する場合、磁石４１を検査容器３１の上方に配置する必要がなく、検査容器３１の開口部近傍を常に開放できる。従って、検査容器３１への検体や試薬等の吐出を妨げることがなく、装置構成を簡便にすることができる。

本実施形態に係る磁石４１としては、既存の如何なるものも適用可能である。例えば、本実施形態に係る磁石４１として、フェライト磁石やアルニコ磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石を用いることが望ましい。検査容器３１を挟むように配置される一対の永久磁石は、Ｘ方向に磁場が印加されるように、ＳＮ対向で磁化される。
また、磁石４１として、永久磁石と他の磁性材料とを組み合わせたものも適用可能である。さらに、磁石４１は金属や合金、酸化物等の強磁性体を含んでも良い。この場合、一対の強磁性体の一部が検査容器３１をＸ方向またはＺ方向に挟んで対向される。一対の強磁性体の他の部分は、検査容器３１から離れた位置で永久磁石（あるいは電磁石）に接続される。このように一対の強磁性体と永久磁石とは、磁石４１（磁気回路）を構成する。検査容器３１をＸ方向に挟むように一対の強磁性体が配置された場合、Ｘ方向に沿って磁場が印加され、検査容器３１をＺ方向に挟むように一対の強磁性体が配置された場合、Ｚ方向に沿って磁場が印加される。さらに、磁石４１は電磁石を含んでも良い。この場合、上記の強磁性体と同様に、電磁石と永久磁石または他の磁性体とからなる磁石４１（磁気回路）が構成される。

上述のように、磁石４１は、検査容器３１内の検査液において磁場の磁束密度が略均一になるような幾何学的配置を有している。次に、この幾何学的配置について詳細に説明する。

図４は、検査容器３１と磁石４１とを重ねて示す図である。図４に示すように、磁石４１の面のうちの検査容器に対する面（以下、磁石正面）４１ｆは、横方向に幅ｗｍを有し、縦方向に長さｈｍを有しているとする。検査容器３１の磁石４１に対向する内壁のうちの検査液に接触する面（以下、検査液接触面）３１ｃは、横方向に幅ｗｓを有し、縦方向に長さｈｓを有しているとする。磁束密度の勾配を小さくし、磁束密度を検査液の全体に亘って平坦にするために、磁石４１は、磁石正面４１ｆの面積が検査液接触面３１ｃの面積よりも大きくなるように形成される。例えば、幅ｗｍが幅ｗｓよりも長く、かつ、長さｈｍが長さｈｓよりも長くなるように磁石４１が形成される。磁石正面４１ｆと検査液接触面３１ｃとを重ねた場合、磁石正面４１ｆが検査液接触面３１ｃを包含するように、磁石４１が検査容器３１に対して配置される。

検査液の液量は、検体や磁性粒子、その他の試薬の量によって変化したり、検査項目に応じて変化したりする。検査液は、検査容器３１に最小液量と最大液量との間の液量だけ収容される。なお、最大液量は、検体検査装置１に対して設定される液量であり、検査液の検査可能な最大の液量である。最小液量は、検体検査装置１に対して設定される液量であり、検査液の検査可能な最小の液量である。検査液の液量によって、磁石正面４１ｆの面積が検査液接触面３１ｃの面積よりも小さくなる場合を失くすため、幅ｗｓと高さｈｓとはそれぞれ、検査容器３１に最大液量の検査液が収容された場合の値に設定されると良い。

図５Ａ及び図５Ｂは、検査容器３１に対する大きさが異なる２つの磁石から発生される磁場の磁力線の分布を模式的に示す図である。図５Ａ及び図５Ｂは、検査容器３１を上方から眺めた図である。図５Ａは、本実施形態に係る磁石４１（磁石正面４１ｆが検査液接触面３１ｃよりも大きい磁石）からの磁力線の空間分布を示し、図５Ｂは、従来例に係る磁石４１０（磁石正面４１０ｆが検査液接触面３１ｃよりも小さい磁石４１０）からの磁力線の空間分布を示している。

磁石からの磁力線は、磁石の中央部に比して周辺部の方が空間的に歪む物理的性質を有している。一方、本実施形態に係る磁石４１は、磁石正面４１ｆが検査容器３１の検査液接触面３１ｃよりも大きくなるように形成され、従来例に係る磁石４１０は、磁石正面４１０ｆが検査液接触面３１ｃよりも小さい。従って、図５Ａの磁石４１からの磁場の磁束密度は、図５Ｂの磁石４１０からの磁場の磁束密度に比して、検査容器３１の検査液の全体に亘って空間的に略均一になる。磁石間の磁場の磁束密度の勾配をより小さくするため、各磁石は、検査容器に接近して設置されるとよい。

なお、図２に示すように、磁石４１と検査容器３１とは、例えば、反応ディスク１１において円周に沿って交互に配列される。各磁石４１は、検査容器３１に向けてＸ方向に着磁される。各磁石４１は、磁化の方向が反応ディスク１１上の全ての磁石４１について同一方向であると良い。なお、上記の説明において、磁石４１と検査容器３１とは円周に沿って交互に配列されるとした。しかしながら、検査容器３１が二つの磁石４１で挟むことが可能であれば、この配列に限定されない。図６は、反応ディスク１１における検査容器３１と磁石４１との他の配列例を模式的に示す図である。図６に示すように、各検査容器を二つの磁石４１で挟むために、一つの検査容器３１について２つの磁石４１が設けられても良い。この場合、検査容器３１を挟む２つの磁石４１を互いに平行に配置することができるため、磁束密度の空間分布の歪みを軽減することができる。

本発明者達は、磁石正面４１ｆが検査液接触面３１ｃよりも大きい磁石４１による効果を検証するためにシミュレーションを行った。以下にシミュレーションの各種条件を説明し、シミュレーションの結果について説明する。

検査液中の磁性粒子は、磁場による磁力や重力、検査液の浮力、検査液の粘性抵抗力等を受けて運動する。これらの作用を受けた磁性粒子の運動を定式化し、濃度分布が均一な初期状態から任意の時間経過後まで磁性粒子の位置を計算することによって、検査液中における磁性粒子の濃度分布変化を数値的に見積もることができる。磁性粒子の運動計算では、磁性粒子の径、磁性粒子における磁性体が占める比率、密度、比帯磁率、飽和磁化等の磁性粒子の物性値や検査液の密度、粘性係数がパラメータになる。これらパラメータは、文献値を参考にし、本発明者達が実際に磁場を印加して磁性粒子の濃度変化を計測した結果に整合するように定められた。通常の条件下において、検査液の中を移動する磁性粒子の運動に対する検査液のレイノルズ数Ｒｅは、Ｒｅ＜１である。すなわち、検査液の抵抗力は、ストークス則によって表される。また、検査液中の粒子の粒径が１μｍ程度あるので、シミュレーションにおいて、熱エネルギーや粒子間相互作用の影響を無視した。

検査液に対してＺ方向に磁場を印加する場合、磁力が重力に比べて十分大きければ、Ｚ方向に沿う磁性粒子の濃度分布は、Ｘ方向と同様に変化すると考えられる。簡単のため、シミュレーションに使用する磁場分布は、検査液に対してＸ方向に印加される磁場を想定し、Ｘ方向に沿う一次元の磁場分布であるとした。検査液を挟んで平板状の２つの磁石をＳＮ対向させて配置したとき、検査液内部におけるＸ方向の磁束密度分布は、近似的に座標Ｘの２次関数で表される。このシミュレーションにおいては、検査容器内の検査液はＸ方向に沿う幅を４ｍｍであるとした。また、検査容器内の検査液のＸ方向に関する中心は、Ｘ座標０とした。

図７は、本実施形態の係る磁石と従来例に係る磁石とから発生される磁場の磁束密度［Ｔ］のＸ方向に沿う分布を重ねて示すグラフを示す図である。図７の点線は、従来例の磁束密度［Ｔ］のＸ方向に沿う分布を示し、図７の実線は、本実施形態の磁束密度［Ｔ］のＸ方向に沿う分布を示す。なお従来例とは、磁石正面が検査液接触面よりも相対的に小さい場合であり、本実施形態とは、磁石正面が検査液接触面よりも相対的に大きい場合である。図７に示すように、本実施形態は、従来例に比して、Ｘ方向に沿う検査液の中央部分の磁束密度の凹みが小さい。また、本実施形態は、従来例に比して、全体的に磁束密度が大きい。このように、本実施形態に係る検体検査装置は、検査液接触面よりも相対的に大きい磁石正面を有する磁石を利用することにより、検査液接触面よりも相対的に小さい磁石正面を有する磁石を利用する場合に比して、光入射方向（Ｙ方向）に直交するＸ方向に沿って勾配が小さく、平坦な磁束密度を印加することができる。

図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態に係る磁石と従来例に係る磁石とから発生される磁場が印加された検査液内における磁性粒子の濃度分布の時間変化を示すグラフを個別に示す図である。図８Ａのグラフは本実施形態に係る濃度分布の時間変化を示し、図８Ｂのグラフは従来例に係る濃度分布の時間変化を示している。図８Ａ及び図８Ｂにおいて、初期状態では磁性粒子は検査液中において均一に分散しているものとする。検査液内における磁性粒子の濃度は、初期状態の濃度を用いて規格化している。濃度分布は３０秒間隔で計算され、各時間の濃度分布は異なる線種で示されている。磁力によって磁性粒子が検査容器の壁面に吸引されるため、時間経過と共に濃度が全体に低下していく。なお壁面に吸着された磁性粒子は計算に加味されていない。

図８Ｂに示すように、磁石正面が検査液接触面よりも相対的に小さい磁石により磁場を印加する従来例の場合、検査液の中央では内壁付近に比べて濃度の低下速度が遅く、そのため、磁性粒子の濃度分布が時間経過に伴って不均一になることが見出される。本発明者達は、磁場分布の磁束密度の勾配を変えて同様の計算を行った。その結果、磁束密度勾配が大きくなるほど磁性粒子の濃度分布は大きく不均一化することが見出された。磁性粒子に作用する磁力は、磁性粒子の位置における磁束密度と磁束密度勾配との積に比例する。
検査液中央では磁束密度と磁束密度勾配との両方が内壁近傍に比して小さいため、磁力は内壁近傍に比して検査液中央が小さい。従来例に係る磁場分布のような検査液中央の磁束密度が大きく凹んだ分布においては、検査液中央と検査容器の内壁付近とでこの磁力の差が大きくなるため、内壁付近の濃度低下が速く、濃度分布が不均一化してしまう。

図８Ａに示すように、磁石正面３１ｃが検査液接触面４１ｆよりも相対的に大きい磁石４１により磁場を印加する本実施形態の場合、検査液中央の磁束密度の低下量が小さい。
従来例の磁場分布と同程度の速さで磁性粒子が内壁に引き寄せられるようにするためには、磁束密度が高く勾配が小さい磁場を印加すればよい。これにより、検査液中央と検査容器３１の内壁付近との磁性粒子に作用する磁力の差が小さくなり、時間経過に伴う濃度の低下速度は検査液中の位置に依らず均一になる。図８Ａに示すように、検査液接触面３１ｃよりも大きい磁石正面４１ｆを有する磁石４１を利用することにより、時間経過に伴って全体的に濃度は低下するが、各時刻においてＸ方向に沿って濃度値を略一定にし、磁性粒子の濃度分布を検査液の全体に亘って略均一に保つことができる。

本発明者達は、磁性粒子の粒径、磁性粒子内に磁性体が占める比率、検査液の粘性係数等の物性値を変えて同様の計算を行った。これら物性値に応じて磁性粒子の濃度の時間変化度合いは変化したが、磁性粒子の濃度分布の均一性はこれらの物性値に応じて概ね変化しないことが見出された。すなわち、磁石正面４１ｆが検査液接触面３１ｃよりも相対的に大きい磁石４１を利用して磁場を検査液に印加することにより、磁性粒子の濃度分布の均一性が向上し、その結果、空間位置に応じた検査液の吸光度や濁度等の計測値のばらつきを低減することができる。

検査容器３１のサイズや設置位置のばらつきによって検査容器３１と磁石４１との相対的な位置関係がずれる場合がある。本発明者達は、検査容器３１と磁石４１との相対的な位置をＸ方向にずらした場合の磁性粒子の濃度分布の時間変化をシミュレーションした。

図９Ａ及び図９Ｂは、検査容器３１がＸ方向に０．４ｍｍずれた場合における、本実施形態の係る磁石４１と従来例に係る磁石とから発生される磁場が印加された検査液内における磁性粒子の濃度分布の時間変化を示すグラフを個別に示す図である。図９Ａのグラフは本実施形態に係る濃度分布の時間変化を示し、図９Ｂのグラフは従来例に係る濃度分布の時間変化を示している。図９Ｂに示すように、従来例に係る磁場分布においては、検査容器３１が磁場分布の中心から横にずれるにつれて、磁性粒子の濃度分布の不均一度合いはさらに増してしまう。その結果、従来例の場合、検査容器３１が磁場分布の中心から離れるにつれて、計測結果のばらつきが増大してしまう。これに対し、図９Ａに示すように、本実施形態に係る磁場分布においては、検査容器３１が磁場分布の中心から横にずれた場合であっても、磁性粒子の濃度分布の均一性を保つことができる。すなわち、磁石正面４１ｆが検査液接触面３１ｃよりも相対的に大きい磁石４１を利用する場合、磁石正面が検査液接触面よりも相対的に小さい磁石を利用する場合に比して、検査容器３１と磁石４１との相対的な位置ずれに起因する濃度分布の不均一性及びそれに伴う計測値のばらつきを低減することができる。

上述のように、磁性粒子に作用する磁力は、その位置における磁束密度と磁束密度勾配との積に比例する。従って、濃度分布の均一性を保つために磁束密度勾配を小さくするにつれて磁力が弱くなり、濃度変化速度が遅くなって検査時間が増大してしまう。検体検査を迅速に実施するためには、磁束密度を大きくすることが必要である。本発明者達は、磁束密度を変更させた場合の検査液内における磁性粒子の濃度分布をシミュレーションした。このシミュレーションにより、本発明者達は、対向する磁石の中央を通るＸ軸上の磁束密度［Ｔ］を０．１Ｔ以上にすることによってＸ軸上以外の領域でも十分磁束密度を高く保つことが可能になり、検査液内における磁性粒子の濃度分布の均一性を確保しつつ短い時間で濃度変化させることができることを見出した。従って本実施形態に係る磁石４１は、磁束密度［Ｔ］が０．１Ｔ以上である磁場を印加可能に構成及び配置されると良い。これにより本実施形態に係る検体検査装置１は、検査時間を短縮することが可能になる。

検査液に印加する磁場は、磁束密度と磁束密度勾配とを変更することによって様々な磁場分布をシミュレーションにより計算することができる。本発明者達は、磁束密度と磁束密度勾配とを変更しながら磁性粒子の濃度分布をシミュレーションした。シミュレーションの結果、本発明者達は、磁束密度の勾配が小さいほど濃度分布の均一性は高まり、逆に磁束密度の勾配が大きいほど磁性粒子の濃度分布は不均一性が高まるという傾向を確認した。また、シミュレーションにより、本発明者達は、対向する磁石の中央を通るＸ軸上の磁束密度の変動を０．０４Ｔ／ｍｍ以下にすることにより、Ｘ軸上以外の領域でも磁束密度の勾配を低減することができ、検査液中において濃度分布の均一性を高く保つことが可能になることを見出した。従って、本実施形態に係る磁石４１は、Ｘ方向に沿う磁束密度の変動［Ｔ／ｍｍ］が０．０４Ｔ／ｍｍ以下である磁場を印加可能に構成及び配置されると良い。これにより本実施形態に係る検体検査装置１は、磁性粒子の濃度分布の均一性を保ち、計測ばらつきを低減することができる。

次に磁石のサイズと形状との違いに応じた磁場分布の変化について説明する。本発明者達は、異なるサイズ及び形状を有する複数の磁石による磁場分布を計算した。磁石として角型ネオジム磁石（ネオマグ（株）、材質：Ｎ４８Ｍ、厚さ：３．０ｍｍ）を用い、この２個の角型ネオジム磁石を検査容器３１を挟むようにＳＮ対向させて設置した。角型ネオジム磁石間の距離は６ｍｍに設定した。検査容器３１として、Ｘ方向の幅が６ｍｍ、Ｙ方向の幅が７ｍｍである角型ガラスセルを用いた。また、ガラスセルのガラス厚さを１ｍｍとした。従って、ガラスセル内の検査液はＸ方向の幅が４ｍｍ、Ｙ方向の幅が５ｍｍである。

磁場分布の計算において磁石の磁石正面の形状は正方形と長方形とを採用した。図１０Ａ及び図１０Ｂは、正方形の磁石正面を有する磁石による磁場分布の計算結果を示す図である。図１０Ａは、正方形の磁石正面を有する磁石と検査容器との位置関係を示し、図１０Ｂは、図１０Ａの磁石による磁束密度のＸ方向に関する空間分布を示すグラフである。
図１０Ａに示すように、磁石正面のＺ方向に沿う長さをＳａとし、磁石正面のＹ方向に沿う長さをＳｂとしている。図１０Ｂのグラフには、長さＳａ及び長さＳｂが３、５、８、１０ｍｍの各々の場合における磁束密度を示している。図１０Ｂの磁束密度は、一対の角型ネオジム磁石の中央を貫く軸Ａ２上の磁束密度を示している。図１０Ｂに示すように、長さＳａ及びＳｂが短くなるにつれて、磁束密度は検査容器３１のＸ方向の中央部で大きく低下し、長さＳａ及びＳｂが長くなるにつれて磁束密度が均一に近くなる。上述のように、磁石の中心から周縁部に向かうにつれて磁場分布は歪む。一辺が３ｍｍの磁石の場合、検査液接触面が磁石正面よりも大きい。そのため、一辺が３ｍｍの磁石の場合、磁石の周縁部または周縁部の外側に面した検査液の領域では磁束密度が大きく低下してしまうため、磁性粒子の濃度分布は著しく不均一化する。これに対し、一辺が１０ｍｍの磁石では、例えば、検査液の高さを１０ｍｍよりも十分低くすれば、検査液接触面よりも磁石正面を大きくすることができる。このとき、Ａ２上だけでなく、他の領域でも磁束密度分布が平坦化されるため、時間経過に因らず磁性粒子の濃度分布を検査液の全体に亘って均一にすることができる。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、長方形の磁石正面を有する磁石による磁場分布のシミュレーション結果を示す図である。図１１Ａは、長方形の磁石正面を有する磁石と検査容器との位置関係を示し、図１１Ｂは、図１１Ａの磁石による磁束密度のＸ方向に関する空間分布を示すグラフである。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいては、磁石のＺ方向の長さＳａは２０ｍｍで共通とし、Ｙ方向の長さＳｂが３、５、８、１０ｍｍの各々の磁場分布を示している。図１１Ｂの磁束密度は、一対の角型ネオジム磁石の中央を貫く軸Ａ２上の磁束密度を示している。長さＳｂが短くなるにつれて軸Ａ２上の磁束密度は検査容器３１の中央部で大きく低下し、長さＳｂが長くなるにつれて軸Ａ２上の磁束密度が略均一になる。長さＳｂが３ｍｍの磁石のように、検査液接触面よりも磁石正面が小さい磁石を配置した場合、磁性粒子の濃度分布は大きく歪む。これに対し、例えば、長さＳｂが１０ｍｍの磁石のように、検査液接触面よりも磁石正面が大きい磁石を配置した場合、検査液の全体に亘って磁束密度が略均一になる。これに伴い、検査液接触面よりも磁石正面が大きい磁石を配置した場合、時間経過に因らず磁性粒子の濃度分布を検査液の全体に亘って均一にすることができる。

前述のように、磁性粒子の濃度分布が不均一であると、検査液の液量の変化に応じて検査液の吸光度や濁度等の計測結果が変化する。本発明者達は、磁石の幾何学的配置と検査液の液量とを変化させて吸光度を光学的に計測した。以下に、この吸光度計測について詳細に説明する。

この吸光度計測において、本発明者達は、検体および第１試薬としてダミーの緩衝液を用い、第２試薬としてチッソ（株）（マグナビート株式会社）の磁性粒子Ｔｈｅｒｍａ−Ｍａｘ（Ｒ）を緩衝液で希釈したものを用いた。３７℃の恒温槽に浸された検査容器３１に対して、まず検体と第１試薬とが吐出および攪拌され、次に第２試薬が吐出および攪拌された。磁性粒子Ｔｈｅｒｍａ−Ｍａｘ（Ｒ）は、低温の保管状態では粒子径１００ｎｍ程度であるが、温度上昇に伴い互いに凝集し、磁力により吸引されやすくなる。本発明者達は、磁性粒子を検査容器３１に吐出した後、検査液の吸光度を光学的に計測し、磁性粒子の濃度変化を計測した。

吸光度計測において、磁石の幾何学的配置として磁石のサイズと検査容器への磁石の設置位置とが考慮され、磁石のサイズとしては、１×５×５ｍｍ（正方形）と１×５×１０ｍｍ（長方形）とが採用された。磁石としては、角型ネオジム磁石が用いられた。本発明者達は、各磁石配置において検査液の総液量を変化させて吸光度の時間変化を計測した。
本計測において、検査液の総液量は、図１２に示す４段階に設定された。図１２は、４段階の検査液の総液量［μＬ］毎の検体の液量［μＬ］、第１試薬の液量［μＬ］、第２試薬の液量［μＬ］、押水の液量［μＬ］、及び液高さ［ｍｍ］を示している。図１２に示すように、検査液の総液量は、１１０μＬ、１６５μＬ、２２０μＬ、２７５μＬに設定された。各総液量において検査液中における磁性粒子の混合比率は一定に保たれている。
計測波長は４１６ｎｍに設定された。測光位置は、検査容器３１の内底面、すなわち、検査液の底面から２．５ｍｍの高さに設定された。検査容器３１の内壁の寸法はＸ方向×Ｙ方向＝４×５ｍｍである。各総液量における検査液の高さ（液高さ）は図１２に示す通りである。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、検査容器３１の外底面に磁石Ａ（Ｘ方向長さ×Ｙ方向長さ×Ｚ方向長さ＝５×５×１ｍｍ）が配置された場合における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図である。図１４Ａ及び図１４Ｂは、検査容器の検査液接触面に対向する外壁面に磁石Ａが配置された場合における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図である。図１５Ａ及び図１５Ｂは、検査容器の検査液接触面に対向する外壁面に磁石Ｂ（Ｘ方向長さ×Ｙ方向長さ×Ｚ方向長さ＝１×５×１０ｍｍ）が配置された場合における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図である。なお、この吸光度計測において本発明者達は、各幾何学的配置について磁石と検査容器との組合せを５組用意した。５組の組合せの各々について４つの総液量における吸光度が計測された。図１３Ｂ、図１４Ｂ、及び図１５Ｂに示す時間変化曲線は、５組の時間変化曲線の平均を示している。なお、同一の幾何学的配置における５組間では、時間変化曲線のばらつきが十分小さく、同一の幾何学的配置における５組間で有意な差異は無いということが見出された。一方、図１３Ｂ、図１４Ｂ、及び図１５Ｂに示すように、本発明者達は、総液量が異なる場合、時間変化曲線が有意に異なることを見出した。以下に各幾何学的配置における吸光度の時間変化について詳細に説明する。

図１３Ａに示すように、磁石Ａを検査容器３１の外底面に貼り付けた場合、時間経過に伴う吸光度の低下量が比較的少なく、また、検査液の液量が多いほど時間経過に伴う吸光度の低下量が少ない。この磁石が検査容器３１の外底面に貼り付けられているため、検査液中の磁性粒子は磁石に向かって下方に引き寄せられる。検査容器３１の外底面に磁石Ａが貼り付けられた場合、検査液の外底面から離れるにつれて磁場は急激に減衰する。これに伴い、検査容器３１の外底面から離れるにつれて、検査液中の磁束密度が減衰し、磁性粒子の移動速度が遅くなる。そのため、検査容器３１の外底面に磁石が貼り付けられた場合、検査容器３１の外壁面に磁石が貼り付けられた場合に比して、測光位置よりも上方にある磁性粒子が測光位置を通り過ぎて検査容器３１の外底面に到達するまでの時間が長く、吸光度の低下速度が遅い。また、検査液の総液量が増えるにつれて、測光位置の上方から下方へ移動する磁性粒子の数が増加する。換言すれば、総液量が増えるにつれて時間経過に伴う吸光度の低下量が小さくなる。

図１４Ａに示すように、磁石Ａを検査容器３１の検査液接触面に対応する外壁下部に貼り付けた場合も、図１３Ａと同様に、検査液の総液量が増すにつれて時間経過に伴う吸光度の低下量が減る。しかし、総液量が１１０μＬの場合、総液量が１６５μＬ以上の場合に比して、時間経過に伴って吸光度が急激に低下する。この理由は以下の通りである。総液量１１０μＬの場合、検査液の液面の高さが５．５ｍｍであり磁石Ａの上端の高さに略等しい。これに対し、総液量１６５μＬ以上の場合、検査液の液面の高さが８．３ｍｍであり磁石Ａの上端の高さよりも高い。すなわち、総液量１１０μＬの場合、測光位置より上方に存在する磁性粒子はごくわずかだが、総液量１６５μＬ以上の場合、測光位置より上方に磁性粒子が多く存在する。総液量１６５μＬ以上の場合、磁石Ａよりも上方に分布する磁性粒子が時間経過に伴って下方に移動する。そのため、総液量１６５μＬ以上の場合、測光位置における磁性粒子の濃度は、総液量１００μＬの場合に比べて大きくなる。
換言すれば、総液量１６５μＬ以上の場合、総液量１１０μＬの場合に比して、時間経過に伴う吸光度の低下量が小さくなる。

図１５Ａに示すように、磁石Ｂを検査容器３１の検査液接触面に貼り付けた場合、何れの総液量においても時間経過に伴って吸光度が急激に変化する。また、総液量１１０μＬと総液量１６５μＬとで時間変化曲線が略一致している。総液量１１０μＬの場合、検査液の高さは５．５ｍｍであり、総液量１６５μＬの場合、検査液の高さは８．３ｍｍである。すなわち、総液量１１０μＬと総液量１６５μＬとの場合、検査液の高さは磁石Ｂの高さよりも低い。従って、総液量１１０μＬと総液量１６５μＬとの場合、磁石Ｂよりも高い位置に磁性粒子が存在しえず、測光位置の上方から測光位置へ向けて磁性粒子が移動することがなく、結果的に総液量が異なるにもかかわらず吸光度が略同一である。すなわち、磁石Ｂの高さを検査液の高さよりも高くすることにより、測光位置の上方から測光位置へ向けて磁性粒子が移動することを防止し、総液量の変化に起因する吸光度のばらつきを低減することができる。

上述の予備計測試験結果を踏まえ、本発明者達は、検査容器３１内の検査液の全体に亘って磁束密度が均一な磁場を印加する磁石４１を備えた検体検査装置１を製作した。以下、本実施形態に係る検体検査装置１の詳細な構造について説明する。

本実施形態に係る検体検査装置１は、各検査容器３１に対して、上記の幾何学的配置を有する磁石４１を搭載する磁場印加モジュールを有している。

図１６は、磁場印加モジュール４３の斜視図である。図１６に示すように、磁場印加モジュール４３は、磁石４１とスペーサ４５とを有している。２つの磁石４１は、検査容器をＸ方向に沿って挟むようにＳＮ対向で配置されている。磁石４１は、永久磁石４１１と軟磁性板４１３とにより構成される。例えば、永久磁石４１１として、上述のようにネオジム磁石等が用いられる。永久磁石４１１と検査容器３１との間には、軟磁性板４１３が設けられている。典型的には、軟磁性板４１３は、永久磁石４１１の検査容器３１側の面に貼り付けられている。軟磁性板４１３は、軟磁性材料を板状に成形加工することにより形成される。軟磁性材料としては、鉄やニッケル、コバルト等の金属、パーマロイやスーパーマロイ等の合金、磁性ステンレスなどが用いられると良い。なお、上記において磁石４１は永久磁石４１１と軟磁性板４１３とにより構成されるとした。しかしながら、本実施形態は、これに限定されない。例えば、磁石４１は、永久磁石４１１の代わりに電磁石を有していても良い。

軟磁性板４１３は、永久磁石４１１から発生される磁場の均一度を向上させるために設けられる。以下、軟磁性板４１３による磁場の均一度の向上のメカニズムについて説明する。永久磁石４１１、特に希土類元素を含む永久磁石４１１は強い磁場強度を発生可能である。しかし、材質のばらつきや着磁のばらつきによって磁場分布が歪むことがある。磁場分布の歪みに起因して、磁性粒子の濃度分布が不均一になり、検査容器３１毎に計測値がばらついてしまう。軟磁性板４１３は、高い透磁率を有する軟磁性材料により形成される。永久磁石４１１から発生される磁束が軟磁性板４１３を通るように永久磁石４１１と検査容器３１との間に軟磁性板４１３を配置することによって、磁石４１の正面の磁束密度の均一性を向上させることができる。その結果、検査液中の磁場分布の歪みが低減させることができ、磁性粒子の濃度分布の不均一化や検査容器３１毎の計測結果のばらつきを低減することができる。磁石４１１の正面の磁束密度の均一性を高めるため、軟磁性板４１３と永久磁石４１１との互いに向き合う面は、略同一の面積を有するとよい。なお、軟磁性板４１３は、永久磁石４１１の検査容器３１とは逆側の面に設けられても良いし、永久磁石４１１の両面に設けられても良い。例えば、本実施形態においては、永久磁石４１１は材質がＮ４８Ｍ（信越化学製）で寸法はＸ方向長さ×Ｙ方向長さ×Ｚ方向長さ＝１．５×１０×２２ｍｍ（磁化はＸ方向）であり、軟磁性板４１３の寸法はＸ方向長さ×Ｙ方向長さ×Ｚ方向長さ＝０．３×１０×２２ｍｍであるとよい。軟磁性板４１３を永久磁石４１１の検査容器３１に向う面に貼り付けて磁石４１を形成した。

２つの磁石４１は、上記の幾何学的配置を有するようにスペーサ４５を介して結合される。具体的には、Ｘ方向に沿う磁石４１の間隔は、６．２ｍｍに設定される。すなわち、Ｘ方向に沿うスペーサ４５の幅は、Ｘ方向に沿う磁石４１の間隔と略同一な略６．２ｍｍである。スペーサ４５は、例えば、第１のスペーサ４５−１、第２のスペーサ４５−２、及び第３のスペーサ４５−３を有している。２つの磁石４１間を所定間隔に固定するために、２つの磁石４１は、第１のスペーサ４５−１、第２のスペーサ４５−２、及び第３のスペーサ４５−３を介して結合される。２つの磁石４１の上部には、検査容器３１を磁場印加モジュール４３に挿入可能な空間を形成するために、第１のスペーサ４５−１と第２のスペーサ４５−２とが結合される。２つの磁石４１の下部には、検査容器３１を載置可能な第３のスペーサ４５−３が結合される。磁石４１と各スペーサ４５とにより囲まれる空間に検査容器が収容される。各磁石４１の下端が第３のスペーサ４５−３の上面よりも下方に２ｍｍ突き出るように、２つの磁石４１が第３のスペーサ４５−３を介して結合される。この構造により、磁場印加モジュール４３に検査容器３１が挿入された場合、磁石４１の下端が検査容器１００の外底面から２ｍｍだけ下方に突き出る。またＹ方向の順方向及び逆方向に関して磁石が検査容器よりもそれぞれ１ｍｍ及び２ｍｍ外側に突き出るように、２つの磁石がスペーサを介して結合される。磁場印加モジュール４３は、弓形プレート４７に装着する際、円周状に配列するため、円周の内側に比べて外側ではより磁場が低下する傾向になる。そこで、スペーサのＹ方向の長さを４５−１では１ｍｍ、４５−２では２ｍｍとし、スペーサ４５−２が外周側になるように磁場印加モジュール４３を弓形プレートに装着する。これによって円周の外側での磁場の低下を抑え、Ｙ方向の磁場均一性を高めることができる。検査容器の底板の厚さが１ｍｍなので、検査容器３１の内底面から検査液の液面までの高さを略１９ｍｍ以下に収めることにより、検査液接触面よりも磁石正面を大きくすることができる。

反応ディスク１１は、円周状に配列された複数の弓形プレート４７を搭載している。図１７は、弓形プレート４７の斜視図である。図１７に示すように、各弓形プレート４７は、弓形状を有し、複数の磁場印加モジュール４３を着脱可能に保持する支持具である。弓形プレート４７が反応ディスク１１に収容可能なように、弓形プレート４７と反応ディスク１１との曲率は略同一に設定される。複数の磁場印加モジュール４３は、各弓形プレート４７において等間隔で配列される。例えば、各弓形プレート４７は、１５個の磁場印加モジュール４３を保持可能な構造を有している。光源２１０からの光が磁石４１間を通過可能なように、各磁場印加モジュール４３は、互いに磁石４１を向き合わせて配列される。

各弓形プレート４７は、具体的には、第１のプレート４７１と第２のプレート４７２とからなる。第１のプレート４７１は、検査容器３１の上方を支持する支持具であり、第２のプレート４７２は、検査容器３１の下方を支持する支持具である。第１のプレート４７１には、検査容器３１を磁場印加モジュール４３から出し入れするための開口４７１ａが形成されている。開口４７１ａの配列ピッチは、磁場印加モジュール４３の配列ピッチと略同一に設定される。第１のプレート４７１と第２のプレート４７２とは、複数の検査容器３１を上下方向から挟んだ状態で固定される。磁場印加モジュール４３が弓形プレート４７に装着された状態で、弓形プレート４７は反応ディスク１１に収容される。これにより、磁場印加モジュール４３を反応ディスク１１内で固定することができる。磁場印加モジュール４３が反応ディスク１１内で固定されることにより、磁場印加モジュール４３の位置ずれに伴う計測値のばらつきを低減することができる。

なお前述の説明において、磁場印加モジュール４３は、弓形プレート４７に装着されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。磁場印加モジュール４３が反応ディスク１１に直接的に固定可能であれば、磁場印加モジュール４３を弓形プレート４７に装着せずに、直接的に反応ディスク１１内に配置してもよい。

本発明者達は、一個の弓形プレート４７に保持される１５本の検査容器３１の各々について吸光度を光学的に計測した。吸光度の計測は、図１２の４段階の検査液の総液量について行われた。吸光度計測は、検査容器３１毎に３回実施された。弓形プレート４７の両端に保持される２本の検査容器では、残り１３本の検査容器に比べて計測値が異なった。
弓形プレート４７の両端以外の残りの１３本の検査容器については、計測毎の計測値のばらつきや検査容器３１間のばらつきは許容範囲に収まった。

図１８は、本実施形態に係る幾何学的配置を有する磁石４１を利用した場合における、図１２の検査液総液量毎の吸光度の時間変化曲線を示す図である。なお、図１８の時間変化曲線は、弓形プレート４７の両端以外の残りの１３本の検査容器についての計測値の平均である。図１８に示すように、本実施形態に係る幾何学的配置を有する磁石４１を利用した場合、総液量の違いによらず吸光度の時間変化曲線が略一致する。図１３、図１４、及び図１５の場合に比して、図１８の場合、検査液の液量の変化に伴う吸光度のばらつきが低減されている。すなわち、検査液接触面３１ｃよりも磁石正面４１ｆが相対的に大きい場合、検査液接触面３１ｃよりも磁石正面４１ｆが相対的に小さい場合に比して、検査液中における磁性粒子の濃度分布を均一にし、検査液の液量の違いに由来する吸光度のばらつきを低減することができる。

前述のように、測光位置における磁束密度は、磁石との相対的な位置関係に従って変化する。本発明者達は、測光位置の変化に応じた磁束密度の変化を低減可能な磁石４１の幾何学的配置を見出した。以下、この幾何学的配置について詳細に説明する。

図１９は、磁石４１と測光位置との位置関係を示す図である。図１９に示すように、測光位置は、検査容器３１内の検査液に光が通るような高さに設定される。検査容器３１のＸ方向に関する両側には、２つの磁石４１が配置されている。２つの磁石４１は、距離間隔ｄを空けて配置される。また、測光位置のＺ方向に関する中心と磁石４１の下端との高さの差は、ｈに設定される。磁石４１は、磁束密度を空間的に略均一にするため、検査液接触面３１ｃよりも大きい磁石正面４１ｆを有する。典型的には、磁石正面４１ｆは、Ｚ方向に長い長方形を有している。さらに、測光位置における磁束密度を低減するため、磁石４１は、ｄ≦ｈを満たすような幾何学的配置を有すると良い。この理由は、以下の通りである。

Ｚ方向に長い２つの磁石４１を対向させて配置した場合、２つの磁石４１の間の領域に形成される磁場分布は、磁石間の距離ｄに対して磁石のＺ方向に関する長さＳａの方が長くなるにつれて、磁石４１のＺ方向に関する中央部近傍の磁束密度はＺ方向に関して略平坦になる。磁石４１のＺ方向に関する両端部近傍においては、磁力線が磁石４１の外側に向かって散逸するため、磁束密度は低下する。ゆえに、この磁石４１間に検査容器３１を設置した場合、磁石４１の下端近傍の磁束密度低下の影響を受けずに磁性粒子の濃度分布の均一性を確保するためには、検査容器３１の外底面を磁石の下端よりも高い位置に設置する必要がある。物理的に、磁石の下端からの高さが距離ｄ程度までの領域では磁束密度が低下する。すなわち、高さｈが距離ｄ以上となるように磁石４１と検査容器３１とを設置すれば、検査液内の測光位置付近においては上下方向（Ｚ方向）に沿って磁束密度勾配がほとんど生じない。このように磁石の幾何学的配置を設定することによって、検査液内の測光位置付近における磁性粒子の濃度分布の不均一化を防止することができる。

測光位置は、検体検査装置１の設定に応じて異なる場合がある。従って、磁石４１の設置時においては、構造的に測光可能な最も低い測光位置（以下、最低測光位置）と磁石４１の下端との高さの差をｈとして、ｄ≦ｈの関係を満たすように磁石４１を設置すると良い。この場合、測光位置が最低測光位置よりも高い位置に変更されたとしてもｄ≦ｈの関係は保たれるため、測光位置の変更が計測結果に及ぼす影響を最低限に抑えることができる。

本発明者達は、ｄ≦ｈの関係を満たす場合と満たさない場合との吸光度を計測した。以下、この計測結果について説明する。

図２０Ａ及び図２０Ｂは、測光位置Ａ及び測光位置Ｂでの吸光度の時間変化曲線を示すグラフを、本実施形態に係る幾何学的配置を有する磁石と比較例に係る幾何学的配置を有する磁石とを利用した場合とで個別に示す図である。図２０Ａは、本実施形態に係る幾何学的配置を有する磁石を利用した場合における測光位置Ａ及び測光位置Ｂでの吸光度の時間変化曲線を示し、図２０Ｂは、比較例に係る幾何学的配置を有する磁石を利用した場合における測光位置Ａ及び測光位置Ｂでの吸光度の時間変化曲線を示している。図２０Ａと図２０Ｂとにおいて、検査液の総液量は２２０μＬに設定され、検査液内の各溶液の液量は図１２に従って設定された。図２０Ａ及び図２０Ｂの時間変化曲線は、弓形プレート４７内の１５本の検査容器３１のうちの両端以外の１３本の検査容器３１の時間変化曲線の平均である。なお、計測値の検査容器３１間のばらつきは許容範囲に収まっている。

まず、図２０Ｂにおける比較例に係る幾何学的配置について説明する。磁石の永久磁石として、信越化学製のネオジム磁石を用いた。このネオジム磁石は、材質がＮ４８Ｍであり、寸法が２２×１０×１．５ｍｍであり、磁化方向がＸ方向（ネオジム磁石の厚さ方向）であり、Ｎｉでメッキされている。また軟磁性板として、材質ＳＵＳ４３０、寸法２２×１０×０．３ｍｍを用いた。検査容器３１の側壁の厚さは１．０ｍｍである。磁石間の距離ｄは、６．２ｍｍに設定された。磁石の下端が検査容器３１の外底面よりも２ｍｍ下方に位置するように磁石が配置された。測光位置Ａは、検査容器３１の検査液接触面の下端から２．５ｍｍ上方に設定された。測光位置Ａの場合、高さｈは５．５ｍｍとなる。測光位置Ａとの比較のため測光位置Ａよりも２．７ｍｍ上方に測光位置Ｂが設定された。すなわち、測光位置Ｂの場合、高さｈは８．２ｍｍである。従って、図２０Ｂの場合、測光位置Ａはｄ＞ｈであり、測光位置Ｂはｄ≦ｈである。

図２０Ｂに示すように、比較例に係る幾何学的配置の場合、測光位置Ａと測光位置Ｂとで時間変化曲線がわずかにずれる。測光位置Ａに関する時間変化曲線は測光位置Ｂに関する時間変化曲線よりも時間経過に伴う吸光度の低下量が大きい。同一の測光位置において計測終了時点での吸光度の検査容器３１間のばらつきは標準偏差で０．００３５程度であり、異なる測光位置での平均吸光度の差は０．０３１５であった。すなわち、異なる測光位置での平均吸光度の差は、検査容器３１間のばらつきよりも一桁程度大きく、有意な差といえる。以上の結果から、本発明者達は、比較例に係る幾何学的配置では測光位置の違いが計測結果に影響を及ぼしていることを見出した。

次に、図２０Ａにおける本実施形態に係る幾何学的配置について説明する。永久磁石４１１としては、信越化学製のネオジム磁石（材質Ｎ４８Ｍ）を用いた。永久磁石は、寸法が２４×１０×１．５ｍｍであり、磁化方向がＸ方向（ネオジム磁石の厚さ方向）であり、Ｎｉでメッキされている。また、軟磁性板４１３としては、材質ＳＵＳ４３０、寸法２４×１０×０．３ｍｍを用いた。従来例と同様に、検査容器３１の側壁の厚さは１．０ｍｍであり、磁石４１間の距離ｄは、６．２ｍｍに設定された。本実施形態に係る幾何学的配置においては、磁石４１の下端が検査容器３１の外底面よりも４ｍｍ下方に位置するように磁石４１が配置された。測光位置Ａは、検査容器３１の検査液接触面の下端から２．５ｍｍ上方に設定された。測光位置Ａの場合、高さｈは７．５ｍｍである。測光位置Ｂは、測光位置Ａよりも２．７ｍｍ上方に設定された。すなわち、測光位置Ｂの場合、高さｈは１０．２ｍｍである。従って、図２０Ａの場合、測光位置Ａと測光位置Ｂとの両方においてｄ≦ｈである。

図２０Ａに示すように、本実施形態に係る幾何学的配置の場合、測光位置Ａに係る吸光度の時間変化曲線と測光位置Ｂに係る吸光度の時間変化曲線とは略一致している。同一の測光位置での吸光度の検査容器間のばらつきは、異なる測光位置での平均吸光度の差とほぼ同程度である。すなわち、本実施形態に係る幾何学的配置の場合、異なる測光位置において時間変化曲線に有意な差はない。上記の計測結果から、ｄ≦ｈを満たすような幾何学的配置を有する磁石を利用することによって、測光位置を変更することに伴う計測結果のばらつきを防止できることが実証された。従って、ｄ≦ｈを満たすような幾何学的配置を有する磁石４１を利用することによって、装置構成に依存せずに安定した計測結果を得ることができる。

なお、比較例に係る幾何学的配置において、測光位置Ａと測光位置Ｂとで時間変化曲線が異なるのは、測光位置Ａと測光位置Ｂとの磁場環境が異なるためと考えられる。本発明者達は、Ｘ方向に関する磁束密度のＺ方向に沿う分布を磁場解析によって計算した。

図２１は、比較例に係る幾何学的配置（磁石の下端が検査容器の外底面よりも下方に２ｍｍ突出）と本実施形態に係る幾何学的配置（磁石の下端が検査容器の外底面よりも下方に４ｍｍ突出）とにおけるＸ方向に関する磁束密度のＺ方向に沿う位置変化曲線を示す図である。図２１において、Ｚ＝０が検査容器３１の内底面、すなわち、検査液の下端に対応し、検査液の上側でＺが正の値を取るようにＺ軸の座標を設定した。測光位置ＡはＺ＝２．５、測光位置ＢはＺ＝５．２に相当する。図２１に示すように、比較例においては、検査液の底近くの領域から−Ｚ方向に向けて磁束密度の低下が開始している。従って、検査液内の底近くの領域の磁束密度勾配は、それより＋Ｚ方向の領域における磁束密度勾配に比して大きくなる。そのため、測光位置Ａの場合、測光位置Ｂに比して、磁性粒子が迅速に磁石に引き寄せられ、その結果、時間経過に応じた吸光度の低下量が大きくなる。このような測光位置に応じた吸光度の時間変化のばらつきを低減するためには、検査液の下端付近での磁束密度低下を抑制し、Ｚ方向に沿って平坦な磁場密度を有する領域を増やせばよい。このためには、ｄ≦ｈを満たすような幾何学的配置を設定すればよい。図２１に示すように、本実施形態に係る幾何学的配置においては、磁場分布が平坦な領域がＺ＝０まで伸びており、明らかに検査液の下端付近での磁場分布の平坦性が向上している。

なお、図２に示すように、磁石４１と検査容器３１とを円周に沿って交互に配列する場合、検査容器３１を挟む一対の磁石４１を平行に配置できない場合がある。この場合、図２２に示すように、磁石間距離ｄがＹ方向の位置に応じて異なってしまう。この場合、検査液を通る複数のＹ方向位置での磁石間距離のうちの最大の磁石間距離が距離ｄに設定されるとよい。例えば、検査容器３１の内側面のうちのＸ方向に平行する面３１ｘに接する直線Ｌｘを考える。この直線Ｌｘと各磁石４１の磁石正面４１ｆとの交点Ｐ１、Ｐ２間の距離が距離ｄに設定されるとよい。また、上述のように、高さｈは最低測光位置と磁石４１の下端との間の距離に設定されるとよい。このように設定された距離ｄと高さｈとがｄ≦ｈを満たすような幾何学的配置で磁石４１が設けられることにより、測光位置の違いによる計測値のばらつきを抑制することができる。

本実施形態に係る検体検査装置１は、反応ディスク１１、磁石４１、及び測光機構２７を備えている。反応ディスク１１は、検体と磁性粒子とを含む検査液のための検査容器３１を収容する。磁石４１は、検査容器３１内の検査液に対して磁場を印加する。測光機構２７は、光源２１０と検出器２２０とを有する。光源２１０は、検査容器３１内の検査液に向けて光を照射する。検出器２２０は、検査容器３１を挟んで光源２１０に対向する位置に設けられ、検査液からの光を検出する。磁石４１は、検査容器３１内における検査液において磁場の磁束密度が略均一となるような幾何学的配置を有する。具体的には、磁石４１としては、磁石正面４１ｆが検査容器３１の検査液接触面３１ｃよりも大きいものが利用される。また、測光位置と磁石４１の下端との間の高さの差ｈが磁石間距離ｄよりも大きくなるように磁石４１が配置される。

前述の構成により、検査液中の磁性粒子の濃度分布を均一に保ったまま、磁石４１による磁力により検査液から磁性粒子を分離することができる。その結果、検査液の液量や測光位置の変化による計測値のばらつきを低減することができ、計測結果に及ぼす影響を抑制することができる。従って、本実施形態に係る検体検査装置１は、高精度の検査結果を得ることができる。また、検体検査装置１の開発コストを低減することができる。また、検査容器３１のサイズや固定位置等の製作公差によって異なる検査容器３１間で検査液と磁石４１との相対的な位置関係がばらついたとしても、異なる検査容器３１間の検査結果のばらつきを低減することができる。

次に、本実施形態に係る検体検査装置の応用例について説明する。

［応用例１］
上記の実施形態に係る検体検査装置１は、磁石４１からの磁場が検査容器３１に対して常に印加される構成であった。この場合、磁性粒子が検査容器３１に吐出された直後から、磁性粒子が磁石４１により検査容器３１の内壁に引き寄せられる。このため、磁性粒子と計測対象の微量分子との反応効率が十分でない場合がある。また、洗浄機構２９により検査容器３１を洗浄する際、磁石４１により磁性粒子が検査容器３１の内壁に引き寄せられているため、検査容器３１から磁性粒子を洗い流しづらい。

応用例１に係る検体検査装置１は、検査容器３１に対する磁場の印加及び不印加を切替え可能な構成を有している。図２３は、応用例１に係る検体検査装置１の反応ディスク１１周辺の模式的な平面図である。図２３に示すように、応用例１に係る検体検査装置１は、ステージ上の反応ディスク１１の外部に着脱機構５１を搭載している。なお図２３において、攪拌機構２３や洗浄機構２９等の他の機構は省略している。

着脱機構５１は、反応ディスク１１上の着脱位置Ｐａに配置された検査容器３１を反応ディスク１１に対して着脱可能な構成を有している。着脱機構５１は、分析機構制御部３からの制御に従って着脱機構５１を作動する駆動装置を内蔵している。具体的には、着脱機構５１は、分析機構制御部３からの制御に従って、検査容器３１を磁場から退避させるために反応ディスク１１から検査容器３１を取り外したり、検査容器３１に磁場を印加するために検査容器３１を反応ディスク１１に取り付けたりする。より詳細には、着脱機構５１は、分析機構制御部３による制御に従って、着脱位置Ｐａに配置された検査容器３１を反応ディスク１１外の退避位置Ｐｂに移動させる。また、分析機構制御部３による制御に従って、退避位置Ｐｂに配置された検査容器３１を着脱位置Ｐａに移動させる。着脱機構５１による検査容器３１の移動手段は、検査容器３１を移動可能であれば如何なる手段でもよい。着脱機構５１は、一本の検査容器３１を着脱可能であってもよいし、図２３に示すように、複数本の検査容器３１を着脱可能であってもよい。複数本の検査容器３１を着脱可能な場合、着脱機構５１は、複数の検査容器をまとめて移動させてもよいし、個別に移動させてもよい。

なお、着脱機構５１による着脱対象は、検査容器３１のみに限定されない。例えば、着脱機構５１は、検査容器３１の代わりに磁石４１を着脱させてもよい。この場合、磁場を印加させない検査容器３１を挟む一対の磁石４１が着脱機構５１により着脱される。また、検査容器３１と磁石４１とをまとめて着脱させてもよい。

磁石４１を反応ディスク１１上の着脱位置Ｐａから移動する場合、移動した磁石４１の周囲に配置された目的外の検査容器３１に印加される磁場の磁束密度が変動してしまう。
この結果、目的外の検査容器３１内の磁性粒子の濃度分布が不均一になってしまい、計測結果に悪影響を及ぼしてしまう場合がある。従って、着脱機構５１による着脱対象は、磁石４１よりは検査容器３１の方が望ましい。

また上記の説明において、検体検査装置１は、検査容器３１への磁場の印加と不印加とを切替えるために、検査容器３１や磁石４１を機械的に移動可能な着脱機構５１を搭載するとした。しかしながら、本実施形態に係る磁場の印加と不印加との切り替え手段は、これに限定されない。例えば、磁石４１が電磁石により構成される場合、検体検査装置１１は、磁場の印加と不印加との切り替え手段として、電流制御装置を搭載するとよい。電流制御装置は、分析機構制御部３からの制御に従って、電磁石への電流供給を制御する。例えば、電流制御装置は、目的の検査容器３１への磁場印加を停止するために、目的の検査容器３１を挟む一対の電磁石への電流供給を停止する。一方、目的の検査容器３１への磁場印加を開始するために、電流制御装置は、目的の検査容器３１を挟む一対の電磁石への電流供給を開始する。

上記説明の通り、応用例１に係る検体検査装置１は、目的の検査容器３１への磁場の印加と不印加とを切替える手段を搭載している。これにより、検査容器３１に磁性粒子を吐出した後に、この検査容器３１への磁場の印加を停止することにより、磁性粒子と計測対象の微量分子との反応を促進させることができる。また、洗浄対象の検査容器３１への磁場の印加を停止することにより、この検査容器の洗浄を高精度に行うことができる。

［応用例２］
図２４は、応用例２に係る検体検査装置１の反応ディスク１１周辺の模式的な平面図である。図２４に示すように、応用例２に係る検体検査装置１は、反応ディスク１１の外部に脱離機構５３と装着機構５５と搬送機構５７とを搭載している。

脱離機構５３は、反応ディスク１１上の脱離位置Ｐｃに配置された検査容器３１を反応ディスク１１から取り外し可能な構成を有している。脱離機構５３は、分析機構制御部３からの制御に従って脱離機構５３を作動する駆動装置を内蔵している。具体的には、脱離機構５３は、分析機構制御部３からの制御に従って、検査容器３１を磁場から退避させるために脱離位置Ｐｃから検査容器を取り外し、磁石４１からの磁場の影響を無視可能な位置に配置された退避位置Ｐｄに配置する。退避位置Ｐｄは、搬送機構５７上に設けられる。

装着機構５５は、搬送機構５７上の待機位置Ｐｅに配置された検査容器３１を、反応ディスク１１上の装着位置Ｐｆに取り付け可能な構成を有している。装着機構５５は、分析機構制御部３からの制御に従って装着機構５５を作動する駆動装置を内蔵している。具体的には、装着機構５５は、分析機構制御部３からの制御に従って、検査容器３１を磁場に印加させるために、待機位置Ｐｅに配置された検査容器３１を装着位置Ｐｆに配置する。
待機位置Ｐｅは、磁石４１からの磁場の影響を無視可能な位置に配置されている。

搬送機構５７は、ステージ上の反応ディスク１１の外部であって、磁石４１からの磁場の影響を無視可能な位置に設置されている。搬送機構５７は、退避位置Ｐｄに配置された検査容器３１を待機位置Ｐｅまで搬送可能な構成を有している。搬送機構５７は、分析機構制御部３からの制御に従って、搬送機構５７を作動する駆動装置を内蔵している。具体的には、搬送機構５７は、分析機構制御部３からの制御に従って、一定の時間間隔で移動と停止とを繰り返し、退避位置Ｐｄから待機位置Ｐｅまで検査容器３１を間欠的に搬送させる。搬送機構５７としては、例えば、ベルトコンベヤにより実現される。搬送機構５７上の退避位置Ｐｄと待機位置Ｐｅとの間には退避位置Ｐｄ側から順番に洗浄位置Ｐｇと攪拌位置Ｐｈとが設けられる。

洗浄機構２９は、分析機構制御部３からの制御に従って、搬送機構５７上の洗浄位置Ｐｇに配置された検査容器３１を洗浄液で洗浄する。攪拌機構２３は、分析機構制御部３からの制御に従って、搬送機構５７上の攪拌位置Ｐｈに配置された検査容器３１内の検体と磁性粒子とを攪拌子２５で攪拌する。

次に、応用例２に係る分析機構制御部３による動作例を説明する。分析機構制御部３は、操作部６を介して計測対象の微量分子の定量処理の開始指示がなされることを契機として、応用例２に係る処理を開始する。まず、検査容器３１が磁石４１による磁場から退避された状態において、計測対象の微量分子を含む検体と磁性粒子を含む試薬とが検査容器３１内に吐出される。検体と磁性粒子とは、例えば、搬送機構５７上で吐出される。検体と磁性粒子とが吐出された検査容器３１は、搬送機構５７により移動と停止とを繰り返しながら攪拌位置Ｐｈに搬送される。攪拌位置Ｐｈに配置されると検査容器３１内の検体と磁性粒子とが、攪拌機構２３により攪拌子２５で攪拌される。攪拌後の検査容器３１は、搬送機構５７により待機位置Ｐｅに搬送される。待機位置Ｐｅに配置さると検査容器３１は、装着機構５５により反応ディスク１１上の装着位置Ｐｆに取り付けられる。反応ディスク１１に取り付けられることにより、検査容器３１は、磁石４１から磁場が印加される。上述のように、磁石４１は、磁束密度が略均一になるような幾何学的配置を有している。従って、検査容器３１内の検査液において磁性粒子の濃度分布が空間的に略均一なまま変化する。装着位置Ｐｆに取り付けられた検査容器３１は、反応ディスク１１により回動と停止とを繰り返しながら既定回数だけ反応ディスク１１上の測光位置を横切る。検査容器３１が測光位置を横切る毎に測光機構２７により、検査容器３１内の検査液に対して光学計測が行われる。既定回数の光学計測後、検査容器３１は、反応ディスク１１により回動と停止とを繰り返しながら反応ディスク１１上の脱離位置Ｐｃに配置される。脱離位置Ｐｃに配置された検査容器３１は、脱離機構５３により反応ディスク１１から搬送機構５７上の退避位置Ｐｄに移動される。反応ディスク１１から取り外されることにより検査容器３１には、磁石４１からの磁場から退避される。退避位置Ｐｄに配置された検査容器３１は、搬送機構５７により移動と停止とを繰り返しながら洗浄位置Ｐｇに搬送される。洗浄位置Ｐｇに配置された検査容器３１は、洗浄機構２９により洗浄液で洗浄される。

これにより分析機構制御部３による検査容器３１に対する一回の定量処理が終了される。分析機構制御部３は、上述の処理を各検査容器に対して並列的に繰り返し実行する。これにより、複数の検査容器３１に対して並列的に計測対象の微量分子の定量処理を実行することができる。

上述のように、磁場から脱離した状態で検査容器３１に磁性粒子が吐出され、攪拌される。従って、検体に含まれる微量分子と磁性粒子との反応効率が向上し、微量分子の検出感度を高めることが可能になる。上記の幾何学的配置を有する磁石４１による磁場の下で光学計測を実行することで、磁性粒子の濃度分布の均一性を確保した状態で吸光度や濁度等の計測値の時間変化を計測でき、液量や測光位置に依存せず、ばらつきの少ない計測結果を得ることができる。磁場から脱離した状態で検査容器３１を洗浄することによって、磁性粒子の洗浄効率を向上させて試薬類のキャリーオーバーを防ぐことができる。また、定量処理における一連の工程の間、磁石４１の幾何学的配置は変化しないため、検査容器３１の着脱は、反応ディスク１１に装着されている他の検査容器３１に印加される磁場に影響を与えることはない。

［変形例］
ここで、本実施形態の変形例に係る検体検査装置について説明する。上記の実施形態に係る検体検査装置は、磁石正面４１ｆが検査液接触面３１ｃよりも大きい磁石４１を搭載することにより、検査液における磁場の磁束密度を空間的に略均一にするとした。変形例に係る検体検査装置は、検査液に印加する磁場を発生する磁石の他に、検査液における磁場の空間的均一性を高めるための強磁性体を搭載する。以下、変形例に係る検体検査装置について説明する。なお以下の説明において、上記実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図２５Ａは、変形例に係る磁石６１と強磁性体６３との配置例を模式的に示す図であり、検査容器３１をＹ方向から眺めた図である。図２５Ｂは、図２５Ａの検査容器３１をＸ方向から眺めた図である。なお図２５Ｂにおいては、簡単のため、磁力線の図示を省略している。図２５Ａと図２５Ｂとに示すように、検査容器３１をＸ方向に関して挟むように二つの磁石６１−１と磁石６１−２とが配置される。磁石６１−１はＮ極に帯磁され、磁石６１−２はＳ極に帯磁されているとする。磁石６１−１から磁石６１−２への磁力線は、Ｘ軸に沿って直進するのが理想である。測光機構２７の光源２１０からの光は、Ｙ軸に沿って進行する。ここで、検査容器３１の４側面のうちの光路に直交する２面を光路面と呼び、光路に平行する２面を非光路面と呼ぶことにする。すなわち、二つの磁石６１−１と磁石６１−２とは、検査容器３１の非光路面側に設けられている。以下、磁石６１−１と６１−２とを区別しない場合、単に磁石６１と表記する。

各磁石６１は、従来例に係る磁石と略同一の大きさを有している。すなわち、磁石６１の磁石正面の大きさは、検査液接触面の大きさよりも大きくない。従って磁石６１から発生される磁場の磁力線は、検査容器３１の周辺部において大きく歪む。換言すれば、磁石６１から発生される磁場の磁場密度は、検査容器３１の中央部に比して周辺部の方が著しく劣化する。

変形例においては、磁束密度の空間的均一性を高めるための強磁性体６３が検査容器３１の周囲に配置される。強磁性体６３は、磁石６１から発生される磁場の磁力線を吸い寄せる物性を有している。強磁性体６３としては、磁化率が比較的大きい如何なる物質であっても適用可能である。例えば、強磁性体６３としては鉄の塊（以下、鉄片と呼ぶ）が用いられると良い。鉄片６３の配置場所や大きさ、形状、個数等の幾何学的配置は、磁石６１から発生される磁場の磁束密度の空間的均一性が高まるように決定される。鉄片６３の幾何学的配置は、シミュレーション等により最適に決定されると良い。

例えば、図２５Ａや図２５Ｂにおいて鉄片６３は、検査容器３１の底面側に設けられている。これにより、磁石６１−１から磁石６１−２へのＸ軸方向に関する磁力線を略直線にすることができる。なお鉄片６３の配置箇所は、特に限定されず、検査容器３１の底面側以外にも、光路面側、非光路面側、及び開口側の何れに配置されても良い。しかし、測光機構２７の光源２１０からの光を遮断してしまう。従って鉄片６３を光路面側に配置する場合、光源２１０からの光が検出器２２０に到達できるように、鉄片６３の配置場所や大きさ、形状、個数等の幾何学的配置が決定されると良い。例えば、光の光路に交わることがないように、光路面側において光路を挟んで上側と下側との各々に鉄片６３−１，６３−２が配置されても良いし、光を通過させるための貫通孔が設けられても良い。

次に、図２６Ａと図２６Ｂとを参照しながら鉄片６５の他の配置例を説明する。図２６Ａは、他の配置例に係る磁石６１と鉄片６５との配置例を模式的に示す図であり、検査容器３１を上方から眺めた図である。図２６Ｂは、図２６Ａの検査容器３１をＹ方向から眺めた図である。図２６Ａと図２６Ｂとに示すように鉄片６５は、磁石６１から発生された磁場の磁力線が磁石６１と鉄片６５とを介して閉回路を形成するような幾何学的配置を有している。具体的には、鉄片６５は、磁石６１−１と磁石６１−２との両方に接触し、検査容器３１の磁石配置面と底面とを囲むように配置される。閉回路の場合、図２５Ａ及び図２５Ｂの非閉回路の場合に比して、磁石６１から外部への漏れ磁場を低減することができる。従って、鉄片６５により閉回路を形成することにより、磁束密度の空間的均一性をさらに高めることができる。

なお、図２６Ａ及び図２６Ｂにおいて、鉄片６５は検査容器３１の磁石配置面と底面とを囲むように設けられるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、鉄片６５は、検査容器３１の４側面（磁石配置面及び磁石非配置面）と底面とを囲むように設けられても良い。この場合、測光機構２７の光源２１０からの光を遮断することがないよう、上記の通り、鉄片の幾何学的配置が決定されると良い。

かくして、変形例によれば、磁石を大きくすることなく、磁石からの磁場の磁束密度を空間的に略均一にすることができる。また、当該変形例の場合、磁石を大きくする場合に比して、磁石の製造コストや廃棄コスト等を低減することができる。

なお上記の鉄片の幾何学的配置例は一例に過ぎない。磁石６１からの磁場の磁束密度の空間的均一性を高めることが可能であれば、鉄片の幾何学的配置は任意に決定可能である。例えば、鉄片は、検査容器３１の開口を塞ぐように、検査容器３１の上部に設けられても良い。この場合、検査容器３１への試料等の分注時や洗浄時等において鉄片が検査容器３１の上部から退避されると良い。

また、磁束密度の空間的均一性を更に高めるため、鉄片に光路のための切欠き等を設けることなく検査容器の周囲を鉄片で囲っても良い。この場合、測光機構２７による検査液の光学計測は、反応ディスク１１ではなく上記の搬送機構５７で行われると良い。この場合、搬送機構５７に測光機構２７が設けられる。そして、光学計測対象の検査液を収容する検査容器３１が反応ディスク１１から搬送機構５７に移動され、搬送機構５７において測光機構２７により当該検査液が光学計測されると良い。これにより、磁束密度の空間的均一性を更に高めることができる。

［総論］
本実施形態に係る検体検査装置は、反応ディスク１１、磁場発生部、及び測光機構２７を備えている。反応ディスク１１は、検体と磁性粒子とを含む検査液のための検査容器３１を収容する。磁場発生部は、検査容器３１内の検査液に対して印加される磁場を発生する。測光機構２７は、光源２１０と検出器２２０とを有する。光源２１０は、検査容器３１内の検査液に向けて光を照射する。検出器２２０は、検査容器３１を挟んで光源２１０に対向する位置に設けられ、検査液からの光を検出する。磁場発生部は、検査容器３１内における検査液において磁場の磁束密度が略均一となるような幾何学的配置を有する。具体的には、磁場発生部は、２つのタイプに大別される。第１のタイプの磁場発生部は、磁石４１を有する。磁石４１は、検査容器３１内における検査液において磁場の磁束密度が略均一となるような幾何学的配置を有する。磁石４１としては、磁石正面４１ｆが検査容器３１の検査液接触面３１ｃよりも大きいものが利用される。また、測光位置と磁石４１の下端との間の高さの差ｈが磁石間距離ｄよりも大きくなるように磁石４１が配置される。第２のタイプの磁場発生部は、磁石６１と強磁性体６３又は強磁性体６５とを有する。
磁石６１は、検査液に印加される磁場を発生し、強磁性体６３又は強磁性体６５は、検査容器３１内における検査液において磁場の磁束密度が略均一となるような幾何学的配置を有する。

前述の構成により、検査液中の磁性粒子の濃度分布を均一に保ったまま、磁石４１又は磁石６１による磁力により検査液から磁性粒子を分離することができる。その結果、検査液の液量や測光位置の変化による計測値のばらつきを低減することができ、計測結果に及ぼす影響を抑制することができる。従って、本実施形態に係る検体検査装置１は、高精度の検査結果を得ることができる。また、検体検査装置１の開発コストを低減することができる。また、検査容器３１のサイズや固定位置等の製作公差によって異なる検査容器３１間で検査液と磁石４１又は磁石６１との相対的な位置関係がばらついたとしても、異なる検査容器３１間の検査結果のばらつきを低減することができる。

かくして、本実施形態によれば、磁性粒子自体に由来する検査液の濁度あるいは吸光度を光学的に計測することによる検出対象分子を定量する検体検査装置において、高精度な検査結果を得ることが実現する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…検体検査装置、２…分析機構、３…分析機構制御部、４…解析部、５…表示部、６…操作部、７…記憶部、８…システム制御部、１１…反応ディスク、１３…サンプルディスク、１５…第１試薬庫、１７…第２試薬庫、１９―１…サンプルアーム、１９―２…第１試薬アーム、１９―３…第２試薬アーム、２１―１…サンプルプローブ、２１―２…第１試薬プローブ、２１―３…第２試薬プローブ、２３…攪拌アーム、２５…攪拌子、２７…測光機構、２９…洗浄機構、３１…検査容器、３１ｃ…検査液接触面、４１…磁石、６１…磁石、６３…強磁性体（鉄片）、６５…強磁性体（鉄片）、２１０…光源、２２０…検出器。

Claims (6)

1. 検査容器に収容される、検体と磁性粒子とを含む検査液に印加される磁場を発生する磁場発生部と、
   前記検査液に向けて光を照射する光源と、前記検査容器を挟んで前記光源に対向する位置に設けられ前記検査液からの光を検出する検出器とを有する測光機構と、
   前記磁場発生部により前記検査容器内の前記検査液に磁束密度が空間的に略均一な前記磁場が印加され前記検査液内に前記磁性粒子が空間的に略均一に分布している状態において前記光検出器により検出された光の強度に応じた測光データに基づいて前記検査液の吸光度と濁度とを算出する解析部と、
   を具備する検体検査装置。
2. 前記第１の磁石および前記第２の磁石は、永久磁石と軟磁性材料から形成される軟磁性体とにより構成される、請求項１記載の検体検査装置。
3. 前記軟磁性体は、前記永久磁石の前記検査容器側または前記検査容器の逆側に配置される、請求項２記載の検体検査装置。
4. 前記検査容器は、強磁性を有する材料を含まない、請求項１記載の検体検査装置。
5. 前記磁場発生部は、
   前記検査液に印加される磁場を発生するための磁石と、
   前記磁石から発生される磁場の磁束密度を空間的に略均一にするための強磁性体と、を有する、
   請求項１記載の検体検査装置。
6. 前記磁石は、前記検査容器を挟むように対向して配置される第１の磁石と第２の磁石とを含み、
   前記強磁性体は、前記第１の磁石から前記第２の磁石への磁力線が略直線になるように、前記検査容器の周囲に配置される、
   請求項５記載の検体検査装置。