JP2761385B2 - 免疫凝集測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、抗原抗体反応により生じる不溶性担体の凝
集塊を個々に粒子計数することにより、抗原または抗体
の定量を行う免疫凝集測定装置に関する。

〔従来の技術〕

癌の診断や経過観察のため、α−フェトプロテイン
（AFP）、癌胎児性抗原（CEA）等の腫瘍マーカの測定は
今日重要となって来ている。

抗原抗体反応を利用した免疫測定装置として、ラジオ
イムノアッセイ（RIA）法やエンザイムイムノアッセイ
（EIA）法を用いたものがある。両者ともよく知られて
いるように、高感度に測定できるものの、RIA法では放
射性物質を使用するため廃棄物処理がわずらわしい、EI
A法では測定に長時間を要する、という問題があった。

そこで上記の問題を解決するため、抗原抗体反応を利
用したラテックス凝集反応に伴う凝集度を粒子計数法に
より測定し、抗原または抗体の定量をする装置、例えば
免疫凝集測定装置PAMIA−10（商品名）が考え出され
た。

この装置では、測定すべき抗原あるいは抗体が含まれ
ている検体と、その検体中の抗原あるいは抗体と特異的
に反応する抗体あるいは抗原が結合させられたラテック
ス粒子を含む試薬とを混合させることにより、抗原抗体
反応が生じラテックス粒子が検体中の抗原あるいは抗体
を媒介として相互に凝集しラテックス凝集塊が形成され
る。このラテックス凝集塊をフローセルに導入し光を照
射して、凝集塊を含む粒子個々の散乱光を計測し弁別す
ることにより得られる未凝集粒子の数と凝集粒子の数と
から凝集度を算出し、さらに検体中の抗原あるいは抗体
の濃度に換算される。このようにして検体中の目的とす
る抗原あるいは抗体の定量が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の免疫凝集測定装置には次のような課題があっ
た。

（ａ）今日の、検査すべき腫瘍マーカの激増により、検
体試料、試薬等の使用量が増大し、その削減が切望され
ている。

（ｂ）単位時間当りの処理能力の倍増も切望されてい
る。

（ｃ）動作部分が狭い空間で効率よく正確かつ安全に作
動すること、すなわち操作性の向上も望まれていた。

（ｄ）凝集反応の安定促進のための攪拌は、回転子を反
応容器内で回転させて行っていたので、長期的に回転子
が摩耗してそのバランスが崩れ回転子の攪拌能力が低下
する恐れがあった。

〔課題を解決するための手段〕

前述の如き諸課題を解決するため、本発明は、測定す
べき抗原あるいは抗体を含む検体と、その抗原あるいは
抗体と特異的に反応する抗体あるいは抗原を結合させた
不溶性担体を含む試薬とを混合させることにより、抗原
抗体反応が生じ不溶性担体が検体中の抗原あるいは抗体
を媒介として相互に凝集し、その凝集塊を検出部に導入
することにより粒子の電気的差異または光学的差異に基
づく信号が発せられ、その信号を粒子計数手段により計
測して不溶性担体の凝集度を数値化し変換することによ
り、検体に含まれている抗原あるいは抗体の量を測定す
る免疫凝集測定装置において、 複数の緩衝液容器52が恒温状態を保ちながら装着され
た正逆回転可能な緩衝液テーブル50と、 複数の試薬容器92が恒温状態を保ちながら装着された
正逆回転可能な試薬テーブル90と、 複数の反応容器12が恒温状態を保ちながら保持された
正逆回転可能であり且つ振盪運動可能な反応テーブル10
と、 検体容器202が装着されたラック200が移動する移送部
210と、移送部210に接続されラック200を移送部210に供
給する発送部204と、移送部210に接続されラック200を
移送部210から回収する回収部234と、 緩衝液テーブル50上の緩衝液容器52から緩衝液を分取
し上記反応テーブル10上の反応容器12に分注する第１の
分取・分注装置100と、検体容器202から検体を分取し上
記反応テーブル10上の反応容器12に分注する第２の分取
・分注装置140と、試薬テーブル90上の試薬容器92から
試薬を分取し上記反応テーブル10上の反応容器12に分注
する第３の分散・分注装置142と、緩衝液、検体、試薬
が混合され不溶性担体の凝集反応が生じた反応液を上記
反応テーブル10上の反応容器12から分取し検出部164に
通ずる試料チャンバ162に分注する第４の分取・分注装
置146と、反応容器12に残留した反応液を排出し洗浄す
る洗浄装置150と、を包含する免疫凝集測定装置を提供
することを特色とするものである。

〔作用〕

上記免疫凝集測定装置は、ラック移動装置により所定
の位置に移送された検体容器に対して分取・分注装置10
0により所定の緩衝液容器52から緩衝液が分取され、反
応容器12に分注され、分取・分注装置140により検体容
器202から検体が分取されて上記反応容器12に分注され
る。さらに、分取・分注装置142により所定の試薬容器9
2から試薬が分取されて上記反応容器12に分注される。
緩衝液、検体、試薬が反応容器12内に順次注入され混合
される際、反応テーブルは全体として振盪を続ける。こ
の時、反応容器12は恒温状態に保たれ均一に振盪攪拌さ
れるので、緩衝液、検体、試薬の混合液すなわち反応液
は、反応容器12内で安定して抗原抗体反応が促進され不
溶性担体の凝集塊が生成される。

所定時間後、分取・分注手段146により反応容器12か
ら反応液が分取され、試料チャンバ162に分注される。

試料チャンバ162に分注された反応液は、検出部164に
移送され不溶性担体が検出部をシースフローとして通過
する際に電気的または光学的特性上の差異に基づいて信
号が発生される。この信号を計測することにより得られ
る未凝集担体の個数、凝集担体の個数等のデータを用い
て不溶性担体の凝集度が数値化される。この凝集度の値
を変換することにより、検体中に含まれている測定すべ
き抗原あるいは抗体の定量を行うことができる。

〔実施例〕

図面を参照しながら本発明の免疫凝集測定装置の一実
施例を説明する。

第１図は本発明による免疫凝集測定装置の一実施例の
平面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面図、第2a
図は第２図におけるＢ−Ｂ線より見た拡大部分上面図、
第３図は分取・分注装置の一実施例の側面図、第４図は
洗浄装置の一実施例の要部の側面図、第4a図は第４図の
円Ａの部分拡大図である。

第１図，第２図によれば、10は軸14とともに正逆回転
可能な円板状の反応テールである。反応テーブル10は上
テーブル11と下テーブル13からなり、上テーブル11と下
テーブル13により反応容器12の突縁12aがはさまれた状
態で、48個の反応容器12が反応テーブル10に等角度間隔
に保持されて配置されている。

50は軸54とともに正逆回転可能な円板状の緩衝液テー
ブルである。このテーブル50は上テーブル51と下テーブ
ル53とからなり、等角度間隔に６個の緩衝液容器52が着
脱可能に装着されている。緩衝液は検体中に含まれる抗
原あるいは抗体を特異的に測定する際に、測定誤差の原
因となる非特異反応を抑制し特異反応を引き出すための
ものである。

90は緩衝液テーブル50と同様であるが稍小形化され
た、正逆回転可能な円板状の試薬テーブルであり、等角
度間隔に６個の試薬容器92が着脱可能に装着されてい
る。試薬には検体中に含まれる測定すべき抗原あるいは
抗体と特異的に反応する抗体あるいは抗原を周囲に結合
させた不溶性抗体、例えば直径約0.75μｍのラテックス
粒子が含有されている。

反応容器12は反応テーブル10の下部に設けられた恒温
部20により例えば43〜47℃に保温されている。熱伝導率
の高い例えばアルミニウム製である恒温部20には反応容
器12を囲うように溝22が設けられている。恒温部20には
温度検知用のセンサ28が埋め込まれ、恒温部20の外周に
は温度制御可能なヒータ26が密着して取り付けられ、さ
らに恒温部20の周囲は熱伝導率の低い、例えばポリウレ
タン樹脂製の断熱材24で覆われている。また、反応テー
ブル10の上テーブル、下テーブル13も熱伝導率の低い、
例えば合成樹脂製であり、このため恒温部20は周囲温度
にかかわらず一定温度に保温され、反応容器12も一定温
度に保温される。

反応テーブル10の回転軸14はベアリング15a,15bを介
して複数の保持具30に回転自在に支持され、ベルト17に
より保持具30に取り付けられたモータ（図示せず）と連
結されている。反応テーブル10の中心部は、固定具18に
より軸14に取り付けられ支持具16により保持具30に支持
されている。反応テーブル10は保持具30に対して軸14を
中心にして正逆回転可能である。さらに、各保持具30に
はベアリング35a、35bを介して各軸34が回転自在に支持
され、各軸34はベアリング33a,33bを介して基板38に回
転自在に支持された軸32に対して偏心して連接されてい
る。軸32は、ベルト41a,41bによりモータ42と連結され
ている。よってモータ42が回転すれば軸32,34も回転し
保持具30は基板38に対して振盪運動を行い反応テーブル
10も振盪される。

なお、軸34には、反応テーブル10、保持具30の振盪時
に発生する、重心の移動による振動をキャンセルするた
め、バランサ36が取り付けられている。

緩衝液容器52は緩衝液テーブル50の下部に設けられた
恒温部60により、例えば10〜15℃に保冷される。緩衝液
テーブル50に近接配置されている試薬テーブル90も同様
の構成であり、このため、試薬容器92も同様に保冷され
る。

緩衝液テーブル50の回転軸54は、ベアリング55a,55b
を介して基板70に回転自在に支持され、ベルト73により
モータ74と連結されている。緩衝液容器の恒温化のため
に、ペルチェ効果を利用した温度制御可能な冷却素子66
をはさみ熱伝導率の良い例えばアルミニウム製の恒温部
60と放熱器68がそれぞれ冷却素子66と熱的に密接して配
置され、これらは全体として支持具72により基板70に支
持されている。恒温部60には温度検知用のセンサ（図示
せず）が設けられている。軸54に取り付けられた支持具
56は、恒温部60と良好な伝熱性を保ちながら回転するこ
とができ、さらに支持具56と下テーブル53が熱的に密接
するように支持具56の上に支持具56と共に回転移動させ
られる緩衝液テーブル50が乗せられている。

支持具56、下テーブル53は共に熱伝導率の良い例えば
アルミニウム製であり、上テーブル51および緩衝液テー
ブル50の周囲に設けられた筒状のケース62は熱伝導率の
低い合成樹脂製であり、さらにケース62および恒温部60
の外周は熱伝導率の低い例えばポリウレタン樹脂製の断
熱材64で覆われている。かくして緩衝液テーブル50、緩
衝液容器52は良好に保冷される。上テーブル51には取手
58が取り付けられ、容易に緩衝液テーブル50を取りはず
し持ち運びでき、緩衝液容器の交換時等に便利ならしめ
てある。

次に、それぞれがほぼ同様の構成を有する分取・分注
装置100,140,142,144,146について説明する。第３図は
分取・分注装置100の一実施例の側面図である。ガイド1
19,120を介して保持具118,122に回転および摺動自在に
支持された軸116にアーム112が直交して取り付けられ、
アーム112の先端にピペット102が通常状態では軸116と
平行になるように保持具104に取り付けられ、この保持
具104はスプリング108により負荷が与えられてアーム11
2に軸106を介して回転可能に支持されている。ピペット
102先端部は分取・分注の精度を上げるために外径およ
び内径を細くすることが好ましい。ピペット102には、
液の吸引、吐出を行うためのシリンジ（図示せず）が接
続される。

アーム112には保持具104を検知するためのセンサ114
が取り付けられている。通常、保持具104はスプリング1
08に押されてセンサ114の近傍に位置している。しか
し、保持具104は、ピペット102の下降時に異物が当る
と、スプリング108の力に逆って軸軸106を中心に回転さ
せられセンサ114から離れるので、センサ114によりその
異常を検知することができる。この時ただちに軸116が
上昇させられピペット102も上昇させられるので、ピペ
ット102の破損を防ぐことができる。また、ピペット102
には導体113が接続されており、後述の検知回路310によ
りピペット102が容器内の液面に接触したか否かを検知
することができる。かくして、液面の高さが異っていて
も確実に液面を検知することができるので、分取あるい
は分注を確実ならしめるに有益である。

第３図に明らかなように、ベアリング125を介してガ
イド119に回転可能に取り付けられた回転部材124と、ベ
アリング127a,127bを介してガイド120に回転可能に取り
付けられた回転部材126とは、連結具128により互いに連
結されている。軸116には連結具128のガイド130が固定
して取り付けられている。回転部材126はベルト129によ
りモータ138と連結されている。従って、モータ138が回
転すれば回転部材126、連結具128が回転し、連結具128
とともにガイド130も回転させられる。ガイド130は軸11
6に固定して取り付けられているので軸116も回転させら
れ、これに応じてアーム112、ピペット102が回転させら
れる。

軸116には軸方向の動きが規制され軸の回りには回転
可能に取り付けられたベアリング133a,133bを介して連
動部材132が取り付けられ、これにベルト固定部134′で
固定されたベルト134によりモータ136と連結されてい
る。よってモータ136が回転すれば連動部材132は上下に
移動でき、この連動部材132は軸方向には軸116に固定し
て取り付けられているので、軸116も軸方向に上下に移
動し、この結果アーム112、ピペット102も上下に移動可
能となる。かくしてアーム112、ピペット102は軸116の
軸方向に往復直線運動が可能で、かつ軸116を中心とし
た正逆回転運動が可能の構造となっていることがわか
る。

第５図は前述の液面検知回路の概略図である。ピペッ
ト102に接続された導体113には例えば10KΩ程度の抵抗
Ｒが接続された例えば2MHz程度の高周波発振器300と帯
域通過フィルタ302が接続されており、フィルタ302の出
力側に検波器304、微分器306、比較器308が直列に接続
されている。緩衝液容器52は接地された金属面上に載置
されており、ピペット102先端が緩衝液容器52内の液面
に接するか否かによりピペット102ー接地面間の電気容
量Ｃが変化する。よって、抵抗Ｒと容量Ｃにより形成さ
れたRC形積分回路の出力すなわちフィルタ302の入力側
には容量Ｃに応じた振幅の高周波信号が得られる。この
高周波信号を所定の帯域通過フィルタ302に通すことに
より、振幅の容量Ｃへの依存性を顕著にすることができ
る。この高周波信号は検波器304により検波することに
より、直流信号に変換され、さらにこの直流信号は微分
器306により直流信号のレベル変化がとらえられ、比較
器308により所定値と比較されてピペット102が液面に接
触したか否かが検知されるのである。

次に、洗浄装置150について説明する。第４図は洗浄
装置150の一実施例の要部の側面図である。軸260は駆動
源（図示せず）により往復直線運動可能な軸であり、軸
260にアーム262が直交して取り付けられている。アーム
262の先端には保持具276,278が取り付けられ、軸260と
平行になるようにピペットが挿通されている。保持具27
6の内側には保持具278とピペット264の凸部268とにはさ
まれたスプリング280が設けられている。よって軸260の
下降時にピペット264に物が当ると凸部268がガス280の
弾力に逆ってスプリング280を圧縮するので無理なく、
ピペット264は当った物に密接した状態で停止すること
ができる。軸260が上昇しピペットに加えられている力
が解除されるとピペット264はスプリング280の作用によ
り下降状態に戻る。ピペット264の上端は廃液回収部に
通じる排出口269となっている。ピペット264の下端は吸
入口265であり小さな切り欠き267が設けられていて、吸
入口265が反応容器12の底に当接した状態でも切り欠き2
67から液を吸引することができる。ピペット264の外周
に形成される隙間272と通じるように供給口であるニッ
プル274が設けられた洗浄部270がピペット264のネジ部2
66に取り付けられている。ニップル274から洗浄液が供
給されると、隙間272を通ってピペット264の外周から洗
浄液が吐出される。洗浄装置150には同様の構成でアー
ム262に複数本のピペットを取り付け、隣接する複数の
反応容器12を同時に洗浄することができる。

次に検体容器202の動きについて第１図を参照しなが
ら説明する。検体容器202はラック200に５個ずつ装着さ
れる。ラック200は個々に持ち運びできるので検体容器
の装着の際便利である。用いられる検体試料は例えばヒ
トの血清である。

ラック200は発送部204に横向きに縦一列にセットされ
る。発送部204にある全てのラック200はラック移動装置
206によりいっせいに第１図において紙面上方に向って
移動される。先頭のラックがセンサ208に近接すること
により検知されるとラック移動装置206は停止する。

先頭のラックは第１図において左方に移動しているベ
ルト213に乗り移送部210を左方に移動される。ラック移
動装置214に取り付けられたストッパ218に移動してきた
ラック200が接触すると、ラックを停止させるととも
に、先にゴム材221が取り付けられたアーム220が回転し
後ろからラックを押圧する。ラックがセンサ224a,224b
に接近することによりラックの存在が検知される。スト
ッパ218とアーム220の間に保持されたラックはガイド21
6に沿ってラック移動装置214により第１図において右か
ら左方向に検体容器１個分ずつこま送りされ、センサ22
2a,222bにより検体容器の有無が確認されながら順次、
分取・分注手段140により一定量の検体が分取される。
ラックには５個の検体容器装着部分にそれぞれ１個ずつ
計５個の貫通孔が設けられ、検体容器がセンサ222a,222
bを通過することにより検体容器の有無が確認される。

５検体分の分取が終了すると、ストッパ218、アーム2
20とも初期位置に戻りラックに対する規制がとかれラッ
クは移送部210を左方向に移送される。ラック200がセン
サ232に近接することにより検知されると、ラック移動
装置230により回収部234に押し入れられる。その後、ラ
ック移動装置230は元の位置に戻る。

ラック回収部234に収容されるラック200がセンサ236
a,236bを遮断することにより検知されると、さらにラッ
ク200を回収部234に収容させることはできない。

次に、第１図および第６図〜第８図を参照しながら免
疫凝集測定装置の動作フローについて説明する。第６図
〜第８図はそれぞれ分取・分注装置100,140,142,144,14
6、検出部164、洗浄装置150周辺の流体回路の概略図で
ある。

分取・分注装置100が動作してピペット102が緩衝液テ
ーブル50の所定位置の緩衝液容器内の緩衝液液面に接触
すると液面検知機能によりピペット102の下降が止ま
り、ピペット102に接続されたシリンジC₁のピストンが
下降することにより一定量例えば80μｌの緩衝液がピペ
ット102から吸引される。この時弁V₁は閉じた状態にあ
る。次に、分取・分注装置100が上昇、回転、下降し、
ピペット102が反応テーブルの所定位置の反応容器内に
配置されると、シリンジC₁のピストンが上昇し先程吸引
した緩衝液が分注される。分注終了時にピペット先端と
液面が接触するようにすれば先端に雫が付着したままに
ならないので分注精度が向上する。その後、分取・分注
装置100は上昇、回転、下降し、ピペット102が洗浄槽10
1内に配置される。弁V₁が開けられて洗浄液供給源から
洗浄液が供給されピペット102先端から排出されるの
で、ピペット102内壁が洗浄される。また、ピペット102
外壁は、弁V₂を開放することにより洗浄槽101中央部か
ら洗浄液がピペット102に当るように噴出されるので洗
い流されて洗浄される。この後、弁V₁は閉じられる。ピ
ペット102外壁および先端に付着した洗浄液は弁V₃が開
けられることにより洗浄槽上部から空気がピペット102
に当るように噴出されるので吹き飛ばされ除去される。
洗浄中は弁V₄が開けられ、洗浄液、空気は廃液回収部に
回収される。シリンジC₁のピストンをさらに微少量降下
させておけばピストン102先端部に空気層を形成するこ
とができるので、緩衝液は洗浄液とは遮断された状態で
分取・分注が行える。

さて、分取・分注装置100により所定位置の反応容器1
2に緩衝液が分注されると、分取・分注装置100の上記洗
浄工程を待つことなく反応テーブル10が反応容器９個分
反時計方向に回転し、前もって分取・分注装置140によ
りラックの所定位置の検体容器202から一定量例えば10
μｌ分取された検体が、先程分注された緩衝液の入った
反応容器12に分注され、両者は混合される。分取・分注
装置140の分取・分注動作はシリンジC₂を用いて分取・
分注装置100と同様になされ洗浄は洗浄槽141を使って同
様になされる。同様に分取・分注装置140の洗浄工程を
待つことなく反応テーブル10が反応容器10個分時計方向
に回転する。このように反応テーブル10が正反転をくり
返しながら待ち時間なく効率的に次々と新しい反応容器
に緩衝液と検体が混合され、反応容器12が１個ずつ時計
方向に送られていく。

次に、分取・分注装置142により試薬テーブル90の所
定位置の試薬容器92から一定量、例えば10μｌの試薬
が、緩衝液、検体の混合された所定位置の反応容器12に
分注されることにより、緩衝液、検体、試薬の３者の混
合される。分取・分注装置142の動作はシリンジC₃を用
いて分取・分注装置100と同様になされ、洗浄は洗浄槽1
43を使って同様になされる。なお、検体の分注時、試薬
の分注時に、分取・分注装置140,142の各ピペットを反
応容器12内の各液面に接したまたは浸した状態で検体あ
るいは試薬を分注し同時に反応テーブル10を振盪攪拌さ
せれば、分注精度良くある程度の混合効果が生じる。さ
らに、反応容器12は前述のように43〜47℃に保温されて
いる。反応テーブル10は正逆回転時以外、一定回転で振
盪攪拌されるので反応容器12内の緩衝液、検体、試薬の
混合液からなる反応液はたとえ100μｌの微量であって
も時間の経過とともに反応容器内で均一にかつ反応容器
ごとにばらつきなく攪拌され、抗原抗体反応によるラテ
ックス凝集反応が安定して促進されることになる。さら
に反応容器中に使用しないため回転子の摩耗の恐れがな
いので、長期にわたりその安定した振盪攪拌作用が保証
される。反応テーブル10の振盪攪拌の回転直径、回転数
は大きければ大きい程攪拌力は強くなるが、強くなり過
ぎると逆にラテックス凝集反応の進行を妨げる作用をお
よぼすので、例えば反応容器12の内径が8mm、反応液液
量が100μｌであれば、振盪攪拌の回転直径は２〜5mm、
回転数は400〜1000rpmが適当であり、好適には通常それ
ぞれ3mm、600rpmが良い。

分取・分注装置144,146はそれぞれある反応液につい
ての第１回目の測定（T₁測定）用、第２回目の測定（T₂
測定）用の分取・分注装置であり、それぞれのピペット
はそれぞれ洗浄槽145,147で洗浄される。分取・分注装
置144,146のピペットには分取・分注を行うピペット選
択用の弁V₅、反応液の分取・分注用のシリンジC₄、希釈
液流路切換え用の弁V₆、逆流止め弁V₇、希釈液分注用の
シリンジC₅が接続されている。弁V₆を希釈液供給源側に
切り換え、シリンジC₅のピストンを下降させると、シリ
ンジC₅内に一定量の希釈液が蓄えられ、また弁V₆をピペ
ット側に切り換えシリンジC₅内のピストンを上昇させる
と、一定量の希釈液がいずれかのピペットから分注され
る。弁V₅をいずれかのピペット側に切り換えてシリンジ
C₄のピストンを下降または上昇させると、選択されたピ
ペットから反応液の分取または分注ができる。反応液の
分注時に同時に希釈液も分注させれば、反応液の希釈が
行われる。弁V₇は弁V₆の切り換え時に生じる圧力ショッ
クをやわらげる働きをする。

分取・分注装置144が切換えられた状態で、この分取
・分注装置144により反応テーブルの所定位置の反応容
器12から反応液が一定量例えば30μｌ分取され試薬の混
合から一定時間例えば24秒後試料チャンバ160に1mlの希
釈液とともに分注される。なお、その前にシリンジC₅に
より0.5mlの希釈液のみが試料チャンバ160に分注されて
いるので、30μｌの反応液は0.5mlと1mlの希釈液にはさ
まれるようにして効果的に試料チャンバ160内で51倍に
希釈混合される。これは検体から見れば510倍の希釈と
なる。この希釈試料はT₁測定用である。

残りの70μｌの反応液は、弁V₅が切り換えられ分取・
分注装置146により試料の混合から一定時間例えば14分3
6秒後に同様にして、試料チャンバ162内でT₂測定用の51
倍に希釈された反応液の希釈試料が作製される。なお、
希釈液の代りにシース液を使って希釈を行うことも可能
である。

第７図は、ラテックス凝集塊を検出するための検出部
であるフローセル164周辺の流体回路の概略図である。
分取・分注装置144により試料チャンバ160内に作製され
たT₁測定用の1530μｌの希釈試料は、弁V₈，V₁₅が開放
されることにより流路に充満され、その後弁V₈，V₁₅は
閉じられる。次に弁V₁₇が開けられる。シリンジC₆のピ
ストンが一定速度で上昇することにより希釈済み試料が
ノズル166から一定流速で押し出され、この時弁V₁₆が開
けられるとシース液がフローセル上側面部の供給口167
から一定圧で供給される。かくして希釈試料は、フロー
セル164中央をシース液によってさや状に囲まれた細流
となって流れる。この細流にスポット状の光が照射され
粒子個々の散乱光が光学的に検出される。

第９図は光学的検出装置の平面図である。発光素子16
8から発せられる、例えば波長780nmのレーザ光をレンズ
172,174,176により集光し、フローセル164中央部分にス
ポット状に照射させる。遮光板180により透過光が遮断
され、前方散乱光のみがレンズ178により集光され受光
素子170に照射され光電変換される。迷光は遮光板182に
より遮断され、前方散乱光の検出感度が向上される。

フローセル164において粒子の検出中はシリンジC₆は
希釈試料をノズル166から押し出しこの間弁V₁₆，V₁₇は
開いている。弁V₈は閉じているので、時間を有効に使い
試料チャンバ160の洗浄を行う。弁V₁₀を開けることによ
り試料チャンバ160内に残留している希釈試料は排出さ
れる。弁V₁₂を開けることにより試料チャンバ160上部か
ら洗浄液を供給し内壁を洗浄し排出する。再度洗浄液を
供給し一部を弁V₁₀を通じて排出し洗浄する。シリンジC
₆が所定量の希釈試料を押し出してしまえばシリンジC₆
は停止し、供給口167からシース液のみ供給され弁V₁₇を
通り排出されるのでフローセル164内部が洗浄され、弁V
₁₆，V₁₇が閉じられる。弁V₈，V₁₅が開けられることによ
り試料チャンバ160の洗浄液が排出され先程測定用の試
料を充満した流路を洗い流して洗浄する。次に弁V₈を閉
じ弁V₁₀を開けて試料チャンバ160内の洗浄液を完全に排
出するとともに、弁V₁₄を開けさらに洗浄する。次に弁V
₁₅，V₁₆が開けられてシース液が供給口167に供給されノ
ズル166を逆流して排出される。こうしてノズル166の洗
浄が行われる。なお、第７図において洗浄液の代りにシ
ース液を用いて洗浄を行うことも可能である。

T₂測定用の希釈試料は分取・分注装置146により同様
に試料チャンバ162内に作製され、弁T₈，T₁₀の代りにそ
れぞれ弁T₉，T₁₁が機能して同様に測定、洗浄が行われ
る。

第10図は測定回路の概略図である。184は受光素子170
を含む、例えば実願昭62−197153号に記載された高速応
答可能な光電変換器であり、粒子の大きさに応じた大き
さの電気信号が得られる。高速の光電変換器を用いれば
フローセル164中に粒子を従来より速く流すことができ
るのでより測定時間の短縮を図ることができる。この粒
子信号は増幅器186にて増幅されA/D変換器188により個
々の粒子信号の波高値がA/D変換される。このA/D変換さ
れたデータは記憶されて粒子計数の終了後、第11図に示
す粒度分布図として表示される。解析手段190におい
て、例えば、ノズルと未凝集ラテックス粒子F₁を弁別す
るレベルL₁、未凝集ラテックス粒子F₁と２個凝集ラテッ
クス粒子F₂を弁別するレベルL₂を設定することにより、
レベルL₁以上の大きさの粒子の数（未凝集ラテックス粒
子の数Ｍと凝集ラテックス粒子の数Ｐの和）、レベルL₂
以上の大きさの粒子の数（凝集ラテックス粒子の数ｐ）
を算出し、凝集度ＹをＹ＝P/（Ｍ＋Ｐ）を用いて数値化
することができる。凝集度Ｙを数値化するためには、こ
の式によらないで他の方法によって凝集度Ｙを定義し、
その定義に従って凝集度Ｙを数値化することができ、こ
れには例えば特開昭60−111963号公報や特開昭60−2435
65号公報に記載された方法がある。解析手段190により
得られた凝集度Ｙは、濃度変換手段192により濃度に変
換され出力装置194に出力される。第12図は既知濃度の
キャリブレータを用いて濃度とその時の凝集度Ｙとの関
係を表わした検量線図の一例である。この検量線図にT₂
測定において得られた凝集度Ｙの値をあてはめることに
より、凝集度から濃度を求めることができる。ただし、
検体に含まれる所定の抗原の濃度が高過ぎる所謂過剰域
（プロゾーン）においてはラテックス凝集反応が抑制さ
れる傾向がみられる。第13図はこのような抑制現象を示
す濃度−凝集度曲線である。250,252は、それぞれT₂測
定時、T₁測定時における濃度ー凝集度曲線である。T₂測
定時の濃度一凝集度曲線250は低濃度領域においては抗
原濃度が高くなれば凝集度も高くなるが、プロゾーンに
おいては抗原濃度が高くなればなる程凝集度が低くなる
現象が見られる。従って単に凝集度の値から濃度を一意
的に求めることはできない。そこで、T₂測定において得
られた凝集度がプロゾーンにおいて得られた凝集度では
ないことを検体ごとに確認しておく必要がある。このた
め、例えば、T₂測定以前の適当な時期にT₁測定を行い、
この時得られた凝集度の値が抗原の濃度が高くなると凝
集度が高くなる場合に注目するのである。すなわち、T₁
測定の凝集度（曲線252）の値をプロゾーンの下限濃度
に対応するT₁測定の凝集度ｐを判定値として比較しｐを
越えた場合にはプロゾーン領域であると判定することが
できる。

以上のように、分取・分注装置144により調製された
試料は、第１回目の測定（T₁測定）に用い、分取・分注
装置146により調製された試料は第２回目の測定（T₂測
定）に用いることにして、前述したプロゾーンの内外の
判定を行うのである。

測定が終了した不用な反応液が残留したままの反応容
器12は５本のピペットを有する洗浄装置150に到達す
る。第８図は、洗浄装置150周辺の流体回路の概略図で
ある。軸260が下降すれば５本のピペットは同時に下降
し反応容器12の底に当接することができる。反応液はそ
れぞれのピペットにより切り欠き267が設けられた吸入
口265から吸引され、排出口269から廃液回収部へ排出さ
れる。洗浄液がポンプ158から洗浄部270に供給されピペ
ットの外周から吐出されることによりピペット外壁、反
応容器内壁が洗浄される。この洗浄液は再びピペットに
より吸引、排出される。これをくり返すことで１本のピ
ペットにつき２回洗浄される。軸260、５本のピペット2
64が上昇し反応テーブル10が回転する。反応容器12が時
計方向に１個分ずつ移動するごとに同様の洗浄が行われ
る。こうして、１個の反応容器は４本のピペットにより
連続して計８回の洗浄が行われ、反応液は完全除去され
る。５本目のピペットには洗浄部が設けられていないの
で洗浄液は供給されず吸引のみ行われ、これにより最終
的に反応容器12内の液体は完全に除去される。本発明に
よれば、反応容器12内には従来のような回転子がないの
で、反応容器の洗浄は容易で確実となり、回転子に付着
するかたちで洗浄液が残留しない。かくして、次の検体
の測定に悪影響を及ぼすことがない。また、前述した振
盪攪拌による反応促進効果、反応状態の長期安定性によ
り、抗原ー抗体反応に関連した高精度の各種測定を可能
にする。

さらに、１回の測定では検体試料中の一つの物質の分
量を定量することができるだけであるが、緩衝液テーブ
ル50、試薬テーブル90には複数の容器が装着できるの
で、測定すべき物質の種類に合わせて複数の緩衝液容器
52、試薬92を装着し、測定項目を予め設定しておけば複
数の物質または、多項目の測定結果を随時得ることがで
きる。測定可能な抗原としては、α−フェトプロティン
（AFP）、癌胎児性抗原（CEA）、フェリチン（FRN）、
β₂−ミクログロブリン’（β₂−ｍ）等がある。本発明
装置により、それぞれ２〜1000〔ng/ml〕、１〜250〔ng
/ml〕、２〜1000〔ng/ml〕、255〜10200〔ng/ml〕の濃
度範囲において測定の直線性が保たれることが判明し
た。

また、従来の分取・分注装置は、緩衝液用と検体用、
T₁測定用とT₂測定用、がそれぞれ兼用であったが、本発
明においてはすべて独立させたので洗浄時等に発生する
待ち時間をなくすために各動作を互いに時間的に重複し
ながら行わせることができ、このため単位時間当りの検
体処理能力が格段に向上し、新規な免疫凝集測定装置と
して１時間当り150検体もの処理が可能となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の免疫凝集測定装置は次
のような顕著な効果を有するものである。

（ａ）抗原抗体反応の促進と安定化のための攪拌を振盪
攪拌により行うので、従来の半分の反応液量であっても
安定して凝集反応が促進され、また反応容器ごとにばら
つきなく均一に攪拌振盪することができる。これに応じ
て、測定に必要な緩衝液、検体、試薬の分量をそれぞれ
半分にすることができた。

（ｂ）反応液の攪拌に回転子を用いないので、回転子が
容器面の摩耗の恐れがなくなり、反応容器内部が全体と
して均一かつ良好な攪拌が保証でき、正確な測定の実現
と再現性の高い装置を実現した。また、反応容器も完全
に洗浄でき、より高感度に安定した測定結果が得られる
ようになった。

（ｃ）緩衝液、検体、試薬、反応液の分取・分注装置を
それぞれ独立させて専用に設けたので、各分取・分注動
作を待ち時間少なく極めて効率的に実行することがで
き、これによって検体処理能力が格段に向上した。

（ｄ）ラックは検体容器を装着してこのラックを発送部
に並置するだけで順次測定されるので検体容器の操作が
し易くなった。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明による免疫凝集測定装置の一実施例を示
し、第１図はその概略の平面図、第２図は第１図におけ
るＡ−Ａ線断面図、第2a図はＢ−Ｂ線より見た部分拡大
上面図、第３図は第１図における分取・分注装置の一実
施例の側面図、第４図は洗浄装置の要部の側面図、第4a
図はピペットの先端部の拡大破断側面図、第５図は液面
検知回路の基本構成図、第６図は分取・分注装置周辺の
流体回路の概略図、第７図は検出部周辺の流体回路の概
略図、第８図は洗浄装置周辺の流体回路の概略図、第９
図は光学的検出部の平面図、第10図は測定回路の基本構
成図、第11図は凝集度に応じた粒度分布図、第12図は検
量線図、第13図は抗原濃度−凝集曲線である。 図中符号： 10…反応テーブル 11,51…上テーブル 12…反応容器 13,53…下テーブル 14,32,34,54,106,116,260…軸 15a,15b,33a,33b,35a,35b,55a,55b,125,127a,127b,133a
…ベアリング 16,40,56,72…支持具 17,41a,41b,73,129,134…ベルト 18…固定具 20,60…恒温部 22…溝 24,64…断熱材 26…ヒータ（温度制御素子） 28,114…センサ 30,104,118,122…保持具 36…バランサ 38,70…基板 42,74,136…モータ（駆動源） 50…緩衝液テーブル 52…緩衝液容器 58…取手 62…ケース 66…冷却素子（温度制御素子） 68…放熱器 100,140,142,144,146…分取・分注装置 102,264…ピペット 108…スプリング 110…チューブ 112,220,262…アーム 113…導体 119,120,130…ガイド 124,126…回転部材 128…連結具 132…連動具 101,141,143,145,147…洗浄槽 150…洗浄装置 158…ポンプ 160,162…試料チャンバ 164…フローセル（検出部） 166…ノズル、167…供給口 168…発光素子 170…受光素子 172,174,176,178…レンズ 180,182…遮光板 184…光電変換器 186…増幅器 188…A/D変換器 190…解析手段 192…濃度変換手段 194…出力装置 200…ラック 202…検体容器 204…発送部 206,212,214,230…ラック移動装置 208,222a,222b,224a,224b,232,236a,236b…センサ 210…ラック移送部 213…ベルト 216…ガイド 218…ストッパ 221…ゴム材 234…回収部 265…吸入口 266…ネジ部 268…凸部、267…切り欠き 269…排出口 270…洗浄部 272…隙間 274…ニップル（供給口） 276,278…保持具 280…スプリング 300…発振器 302…フィルタ 304…検波器 306…微分器 308…比較器 310…液面検知回路 Ｒ…抵抗 Ｃ…容量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 俊宏 兵庫県神戸市兵庫区大開通６丁目３番17 号 東亜医用電子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−120060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−29952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−49259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−44855（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−40168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−154860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−171266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−111452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−7829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−79838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−195275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−218818（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−5265（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−141855（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−176946（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−107553（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−141557（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検体と、検体中の測定すべき抗原あるいは
   抗体と特異的に反応する抗体あるいは抗原を結合させた
   不溶性担体を含む試薬とを混合し、反応させることによ
   り、不溶性担体を相互に凝集せしめ、その不溶性担体の
   凝集塊を含む反応液を粒子検出部に導入し粒子を個々に
   計測することにより検体中の抗原あるいは抗体を自動的
   に測定する、免疫凝集測定装置において、 回転軸14を有し、検体及び試薬類を入れ混合する反応容
   器12を環状に複数配置して保持するテーブル11,13と、 回転軸14を回転自在に支持する保持具30と、 回転伝達手段17を介して回転軸14を正逆に回転させる駆
   動源と、 保持具30を回転自在に支持する複数の回転軸34と、 偏心して各回転軸34に連設された回転軸32と、 回転伝達手段41aを介して回転軸32を回転させる駆動源4
   2と、 反応容器12に近接して設けられた恒温部20と、 からなり、 反応容器内の検体と試薬類との混合液である反応液を恒
   温状態に保ちながら、反応容器12を保持するテーブル1
   1,13を回転軸14を中心として間歇的に正逆回転させると
   ともに、その回転の合間に回転軸32と回転軸34の中心の
   隔たりを半径とする振盪運動をさせる、反応テーブル10
   を備え、 反応テーブル10には、その振盪時に発生する振動をキャ
   ンセルするため、振盪用の回転軸34に回転軸32の中心に
   対し回転軸34の中心位置とは反対側に常に重心を有する
   バランサ36が取り付けられており、 駆動源42は回転伝達手段41aを介して一方の回転軸32を
   回転させ、 この一方の回転軸32の回転を他方の回転軸32に回転方向
   を同じくして伝達する回転伝達手段41bを備えたこと、
   を特徴とする免疫凝集測定装置。
2. 【請求項２】検体と、検体中の測定すべき抗原あるいは
   抗体と特異的に反応する抗体あるいは抗原を結合させた
   不溶性担体を含む試薬とを混合し、反応させることによ
   り、不溶性担体を相互に凝集せしめ、その不溶性担体の
   凝集塊を含む反応液を粒子検出部に導入し粒子を個々に
   計測することにより検体中の抗原あるいは抗体を自動的
   に測定する、免疫凝集測定装置において、 複数の容器52,92を装着するテーブル51,53と、 回転軸54を有し、上記テーブル51,52を載置する支持具5
   6と、 回転伝達手段73を介して回転軸54を正逆に回転させる駆
   動源74と、 容器52に近接して設けられた恒温部60と、 からなり、 容器52内の液を恒温状態に保ちながら容器52を回転軸54
   を中心に正逆回転にさせる、緩衝液用の第１のテーブル
   50及び試薬液用の第２のテーブル90と、 回転軸14を有し、検体及び試薬類を入れ混合する反応容
   器12を環状に複数配置して保持するテーブル11,13と、 回転軸14を回転自在に支持する保持具30と、 回転伝達手段17を介して回転軸14を正逆に回転させる駆
   動源と、 保持具30を回転自在に支持する複数の回転軸34と、 偏心して各回転軸34に連設された回転軸32と、 回転伝達手段41aを介して回転軸32を回転させる駆動源4
   2と、 反応容器12に近接して設けられた恒温部20と、 からなり、 反応容器12内の検体と試薬類との混合液である反応液を
   恒温状態に保ちながり、反応容器12を保持するテーブル
   11,12を、回転軸14を中心に間歇的に正逆回転させると
   ともに、その回転の合間に回転軸32と回転軸34の中心の
   隔たりを半径とした振盪運動をさせる、反応液用の第３
   のテーブル10と、 複数の検体容器202を装着するラック200と、 測定前のラック200を複数収容する発送部204と、 測定後のラック200を複数収容する回収部234と、 発送部204と回収部234とを相互接続して発送部204から
   回収部234にラック200を順次移送する移送部210と、 粒子検出部に通じる試料チャンバ160、162と、 一端部に反応液を吸排するピペット102が他端部に軸116
   がそれぞれ下向きに垂直に取り付けられたアーム112
   と、 軸116を正逆に回転させる駆動源138と、 軸116を上下に移動させる駆動源136と、 アーム112の上下移動及び正逆回転により所定位置の容
   器から液を分取し所定位置の容器に分注する、第１、第
   ２、第３、第４、第５の分取分注手段100,140,142,144,
   146と、 第１の分取分注手段100は所定位置の緩衝液容器52から
   緩衝液を分取し所定位置の反応容器12に分注し、第２の
   分取分注手段140は所定位置の検体容器52から検体を分
   取し所定位置の反応容器12に分注し、第３の分取分注手
   段142は所定位置の試薬容器92から試薬を分取し所定位
   置の反応容器12に分注し、第４、第５の分取分注手段14
   4,146は所定位置の反応容器から検体及び試薬類の混合
   液である反応液を分取し試料チャンバ160,162に分注す
   るものであることと、 一端部に液を吸引するピペット264が、他端部に軸260が
   それぞれ下向きに垂直に取り付けられたアーム262と、 ピペット264の吸入口265を上方に設けられた洗浄液供給
   口274と、 一端部にピペット264を下向きに取り付けたアーム262
   と、 軸260を上下に移動させる駆動源と、 反応容器12内に洗浄液を供給し外部へ排出する洗浄手段
   150と、 を備え、さらに、 反応テーブル10の振盪時に発生する振動をキャンセルす
   るため、振盪用の回転軸34に回転軸32の中心に対し回転
   軸34の中心位置とは反対側に常に重心を有するバランサ
   36が取り付けられており、 駆動源42は回転伝達手段41aを介して一方の回転軸32を
   回転させ、 この一方の回転軸32の回転を他方の回転軸32に回転方向
   を同じくして伝達する回転伝達手段41bを備えたこと、
   を特徴とする免疫凝集測定装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲１又は２記載の免疫凝集測
   定装置において、 反応テーブル10の恒温部に、全反応容器12が隙間を有し
   てはまる凹状の溝22が設けられた良熱伝導性材20と、良
   熱伝導性材20の溝22以外の部分に熱的に密着して取り付
   けられた温度制御可能なヒータ26と、温度制御可能なヒ
   ータ26及び良熱伝導性材20の溝22以外の部分を覆う断熱
   材28と、 を備えたことを特徴とする免疫凝集測定装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲１又は２記載の免疫凝集測
   定装置において、 上記分取分注手段が、 ピペット102を垂下し一端が回転軸106によりアームに回
   転可能に支持される保持具104と、 保持具104に下向きの力をかけるスプリング108と、 スプリング108の力に逆らって保持具104が上方に向かっ
   て回転したことを検知するセンサ114と、 回転軸116に回転自在に取り付けられた回転部材124,126
   と、 回転部材124,126に回転軸116と平行に取り付けられた円
   柱状部材128と、 一端部で円柱状部材128を挟み他端部で軸116に固定して
   取り付けられた都材130と、 回転軸116に軸方向には移動せず軸回には回転自在に取
   り付けられた部材132と、 を備え、駆動源138により回転部材124,126を正逆回転さ
   せることにより回転軸116を正逆に回転させ、駆動源136
   により部材132を上下移動させることにより軸116を上下
   に移動させるようにしてなり、 さらに、 ピペット102が導電性材からなり、 ピペット102と接地面間のインピーダンス変化を検出す
   る検出回路310と、を有し、これによってインピーダン
   ス変化に基づき容器内の液面を検知すること、を特徴と
   する免疫凝集測定装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲１又は２記載の免疫凝集測
   定装置において、 上記洗浄手段が、 アーム262の一端部に設けられたピペット264を挿通する
   保持具276,278と、 保持具276,278内でピペット264の凸部268と係合しピペ
   ット268を下向きに付勢するスプリング280と、 ピペット264の外周との間に隙間272を有してピペット26
   4に取り付けられ洗浄液供給口274が上記隙間272に通ず
   るように設けられた洗浄部270と、 を備え、 さらに、ピペット264の吸入口265に、ピペット264の先
   端が容器の底に当綾した際、そこから液を吸引するため
   の切欠267を有し、 洗浄液は隙間272から容器内に吐出され、容器内の液が
   ピペット264の切欠267から吸引又は排出されるようにし
   たこと、を特徴とする免疫凝集測定装置。