JP4814797B2

JP4814797B2 - 遠心分離装置およびこれを備えた分析装置

Info

Publication number: JP4814797B2
Application number: JP2006543154A
Authority: JP
Inventors: 幸浩須川; 行雄東五十川
Original assignee: Arkray Inc
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: CN101048232A; EP1820573A4; EP1820573A1; EP1820573B1; CN101048232B; US20070248492A1; US7942800B2; JPWO2006046537A1; WO2006046537A1

Description

本発明は、遠心分離装置およびこれを備えた分析装置に関する。

血液の検査を行う場合には、通常、血液中の赤血球や白血球の数（濃度）の他、グルコース、アルブミン、カルシウムなどの種々の成分の濃度測定が行われる。これらの成分濃度などの測定は、光学的な手法により行われている。より具体的には、所定の試薬を含浸した試験片の試薬パッドに対して試料を点着するとともに、そのときの呈色反応を試薬パッドに照射された光の反射光の状態から把握することにより行われる。この場合、血球数には個人差があるため、血球成分以外の成分の濃度測定を行う場合には、血球成分による測定誤差を回避する必要がある。このため、全血を遠心分離して血球成分を沈殿させた後に上澄み液を採取し、これを試料として試薬パッドに点着して測定が行われている。

このような測定を自動的に行うべく、遠心分離装置を内蔵した分析装置が提案されている（たとえば特許文献１）。この文献に記載された分析装置の遠心分離装置は、容器をロータに装着して遠心分離を行うものである。この遠心分離装置においては、容器を回転させたときに、容器の内部に気流が生じ、それによって容器に保持された液体が蒸発する。容器に保持された液体が蒸発した場合には、液量（液体中の被検知成分の濃度）が変化して測定誤差が生じる。そのため、液体の蒸発を抑制するために、容器としては蓋付きのものが使用されることがある。

しかしながら、蓋付きの容器は、蓋が必要なだけ部品点数が多くなって材料コストが高くなり、また容器に蓋を取り付ける必要があるために製造時の作業性が悪い。また、容器の蓋は、容器の内部の液体の蒸発を抑制するものであるため、蓋の開口径は、ピペット装置のノズルを挿入できる範囲で、できるだけ小さく設定することが望まれる。そのため、ピペット装置を用いて遠心分離液の採取を行う場合には、容器に対してノズルを確実に挿入するために、蓋の開口の位置を精度良く位置決めする必要が生じる。その結果、装置構成が複雑化し、製造コストが増大する。
国際公開第０２／０１６０４３号パンフレット

本発明は、コスト的に有利に遠心分離操作を行うことができる技術を提供することを目的としている。

本発明の第１の側面においては、上部開口が設けられた１以上の容器を揺動可能に支持し、かつ上記１以上の容器に遠心力を作用させるために回転させられるロータを備え、上記ロータは、上記１以上の容器に収容された分離対象液が、上記ロータを回転させたときに、蒸発するのを抑制するための蒸発抑制手段を備えている、遠心分離装置であって、上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに、上記上部開口の正面に位置するように上記ロータに設けた起立壁を有していることを特徴とする、遠心分離装置が提供される。

本発明の第２の側面においては、試料に含まれる固体成分を液体成分から分離するための遠心分離装置を備え、かつ試料に含まれる１以上の成分を分析するための分析装置であって、上記遠心分離装置は、上部開口が設けられた１以上の容器を揺動可能に支持し、かつ上記１以上の容器に遠心力を作用させるために回転させられるロータを備え、上記ロータは、上記１以上の容器に収容された分離対象液が、上記ロータを回転させたときに、蒸発するのを抑制するための蒸発抑制手段を備えており、かつ、上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに、上記上部開口の正面に位置するように上記ロータに設けた起立壁を有している、分析装置が提供される。

起立壁は、たとえばロータに一体的に形成される。起立壁は、ロータの半径方向に移動可能に形成してもよい。この場合の起立壁は、たとえばロータを回転させたときに遠心力によって上記半径方向における外方側に移動するように構成される。

蒸発抑制手段は、たとえばロータを回転させて１以上の容器を回動させたときに、容器の上部開口の周辺に位置する周壁を有するものとして構成することもできる。周壁は、起立壁の上部から、ロータの半径方向の外方側に向けて延出する上壁を含んでいる。周壁は、上壁よりも下方に位置し、かつ起立壁から、ロータの半径方向の外方側に向けて延出する下壁をさらに含んでいてもよい。もちろん、上壁および下壁は、必ずしも起立壁と一体的に形成する必要はない。

蒸発抑制手段は、ロータを回転させて容器を回動させたときに上部開口の周辺に位置し、かつ上方に向けて突出した一対の側壁をさらに有するものとされる。一対の側壁は、たとえば起立壁の両端に繋がっている。各側壁は、たとえば１以上の容器を支持させるときに、容器の回動軸を係合させるための係合部を有するものとされる。

ロータは、たとえば１つの容器を支持できるように構成されているとともに、容器を支持させていない状態において当該ロータの回転軸心に対して重心が偏心している一方、収容空間内に予め設定された量の分離対象液を保持させた状態でロータを所定の回転数で回転させて容器を所定角度まで回動させたときに、ロータおよび容器の全体としての重心が上記回転軸心上に位置するように構成される。

図１ないし図４に示した分析装置１は、試験片２Ａ，２Ｂを用いて血液における特定成分の濃度分析を行うように構成されたものであり、筐体３、試験片載置台４、遠心分離装置５、位置決め機構６、ピペット装置７、および測光機構８を有している。

図１に良く表れているように、筐体３は、分析装置１の外観形状を規定するとともに、各種の要素を収容するためのものであり、前面側に設けられた開口３０を有している。この開口３０は、扉体３１によって開放状態と閉鎖状態とが選択されるようになされている。開口３０が開放された状態では、筐体３の内部と外部とが連通し、試験片載置台４および遠心分離装置５の筐体３の内部に収容される状態と、それらの大部分が筐体３の外部に露出する状態と、が選択可能とされている（図２参照）。

筐体３には、上面の右方側に各種の操作ボタン３２およびディスプレイ３３が設けられ、左方の奥側に記録紙排出口３４が設けられている。各種操作ボタン３２は、測定条件を設定し、あるいは分析装置１の動作を規定するためのものである。ディスプレイ３３は、測定結果や操作ボタン３２の操作結果などを表示するものである。

図１および図２に示したように、試験片載置台４は、試験片２Ａ，２Ｂを載置するためのものであり、第１スリット４１および複数（本実施形態では６個）の第２スリット４２を有している。

第１スリット４１は、筐体３のＤ１，Ｄ２方向に延びるとともに多成分測定用の試験片２Ａを保持するためのものである。多成分測定用の試験片２Ａは、短冊状の基材２０Ａの長手方向に並ぶようにして複数（本実施形態では５個）の試薬パッド２１Ａが設けられたものである。各試薬パッド２１Ａのそれぞれは、たとえばグルコース、アルブミン、カルシウムなどの特定成分と反応して呈色する試薬を担持させたものである。

一方、第２スリット４２は、筐体３のＤ３，Ｄ４方向に延びるとともに単一成分測定用の試験片２Ｂを保持するためのものである。単一成分測定用の試験片２Ｂは、短冊状の基材２０Ｂに１つの試薬パッド２１Ｂが設けられたものである。試薬パッド２１Ｂは、たとえばグルコース、アルブミン、カルシウムなどの特定成分と反応して呈色する試薬を担持させたものである。

試験片載置台４は、公知の機構により筐体３に対してＤ３，Ｄ４方向に移動可能とされている。すなわち、試験片載置台４は、試験片２Ａ，２Ｂを保持させ、あるいは取り除く場合に筐体３の外部に第１および第２スリット４１，４２が露出した状態とされる一方で、各試薬パッド２１Ａ，２１Ｂの測光を行う場合に筐体３の内部に第１および第２スリット４１，４２が収容された状態とされる。

図３および図４に示したように、遠心分離装置５は、容器９に保持させた血液から固体成分（たとえば血球成分）を分離するためのものである。この遠心分離装置５は、ケーシング５０およびロータ５１を備えている。

ケーシング５０は、各種の要素を収容し、それらを一体的に移動させるためのものであり、テーブル３５上を公知の駆動機構３６によりＤ３，Ｄ４方向に往復移動可能とされている。ケーシング５０は、Ｄ３，Ｄ４方向に往復移動可能とされることにより、遠心分離装置５（ロータ５１）が筐体３の前方において露出した状態と、遠心分離装置５（ロータ５１）が筐体３の内部に収容された状態とを選択することができる（図２参照）。駆動機構３６としては、たとえばラック＆ピニオン機構を採用することができる。駆動機構３６としてラック＆ピニオン機構を採用する場合には、ケーシング５０に一体化されたピニオンギア（図示略）がケーシング５０内に配置されたモータ５２により回転駆動され、このピニオンギアがラック（図示略）と噛み合うことによりケーシング５０が往復駆動される。

ケーシング５０は、上壁５０Ａに設けられた貫通孔５０ａを有している。この貫通孔５０ａは、ロータ５１の回転を許容し、かつロータ５１に対する容器９の着脱を許容するためのものである。上壁５０Ａにはさらに、図１および２に示したようにピペット装置７（図３および図４参照）に装着させるチップ７０を保持するためのチップセット部５３が設けられている。

図３および図４に示したように、ケーシング５０の内部には、貫通孔５０ａの直下に位置するようにモータ５４が配置されている。モータ５４は、ロータ５１に回転力を付与するためのものであり、その回転軸５４Ａがロータ５１の底壁５１Ａに軸支されている。これにより、モータ５４の回転出力は、回転軸５４Ａを介してロータ５１に伝達され、ロータ５１が回転駆動される。

図３から図６に示したように、ロータ５１は、容器９に収容された血液に遠心力を作用させるためのものであり、容器保持部５５、凸部５６、被検出部５７、および係止穴５８を有している。容器９としては、収容空間９０Ａおよび上部開口９０Ｂを有する容器本体９０と、容器本体９０の上部において、側方に突出する１対の軸部９１と、各軸部９１の端部に設けられたストッパ部９２と、を有するものが使用される。

容器保持部５５は、容器９を保持するためのものであり、支持壁５５Ａおよび収容空間５５Ｂを有している。

支持壁５５Ａは、容器９を支持するとともに、ロータ５１を回転させたときの容器９の周りの気流を規制するためのものである。この支持壁５５Ａは、２つの側壁５５Ａａ、奥壁５５Ａｂ、上壁５５Ａｃおよび下壁５５Ａｄを有しており、全体がロータ５１の上面から上方に向けて突出している。２つの側壁５５Ａａは、奥壁５５Ａｂの両端に繋がっているとともに、互いに一定間隔隔てて設けられている。各側壁５５Ａａは、容器９の軸部９１を係止するための切欠５５Ａｅを有している。切欠５５Ａｅに軸部９１を係止させた状態では、容器９の周囲が２つの側壁５５Ａａおよび奥壁５５Ａｂによって囲まれるとともに、容器９が軸部９１を中心として揺動可能とされている。奥壁５５Ａｂは、ロータ５１を回転させたときに容器９における上部開口９０Ｂの正面に位置させるためのものである。上壁５５Ａｃおよび下壁５５Ａｄは、ロータ５１を回転させたときに容器９における上部開口９０Ｂの周辺に位置させるためのものである。上壁５５Ａｃは、奥壁５５Ａｂの上端からロータ５１の半径方向の外方側に向けて延出しているとともに、２つの側壁５５Ａａの間を繋ぐように形成されている。一方、下壁５５Ａｄは、上壁５５Ａｃよりも下方位置において、奥壁５５Ａｂからロータ５１の半径方向の外方側に向けて延出しているとともに、２つの側壁５５Ａａの間を繋ぐように形成されている。この下壁５５Ａｄは、円弧状の切欠５５Ａｆを有している。この切欠５５Ａｆは、容器９の軸部９１を切欠５５Ａｅに係止させたときに、下壁５５Ａｄが容器９と干渉しないようにするものである。この切欠５５Ａｆにより、容器９は、適切な姿勢で吊支される。

収容空間５５Ｂは、支持壁５５Ａの各切欠５５Ａｅに容器９の軸部９１を係止させた状態の容器９を収容するとともに、容器９の揺動を許容するためのものであり、ロータ５１の半径方向の外方に向けて開放している。この収容空間５５Ｂは、支持壁５５Ａおよびロータ５１に設けられた孔部よって規定されている。

容器保持部５５に保持された容器９は、ロータ５１を回転させて遠心力を作用させることにより、上方に向けて回動することができる。このとき、図５に示したように、容器９の上部開口９０Ｂの前方には、支持壁５５Ａの奥壁５５Ａｂが位置するため、上部開口９０Ｂを介しての容器９の内部への気体の流入を抑制することができる。また、容器９における上部開口９０Ｂの周辺には、支持壁５５Ａにおける２つの側壁５５Ａａ、上壁５５Ａｃおよび下壁５５Ａｄが位置するため、このことによっても、容器９の内部に気体が流入することを抑制することができる。

凸部５６は、目的量の血液を保持した容器９を容器保持部５５に保持させた状態でロータ５１を所定の回転数で回転させたときに、ロータ５１および容器９の全体での重心が、ロータ５１の回転軸上に位置するようにバランスをとるためのものである。

係止穴５８は、図３に示したように、後述する位置決め機構６を構成するものであり、位置決め機構６のストッパ部材６１のピン６８を挿入させ、ロータ５１を位置固定するために利用されるものである。この係止穴５８は、ロータ５１の回転軸からオフセットした位置において上下方向に貫通しているとともに、ストッパ部材６１の挿入を容易ならしめるために下部が広口となっている。

図６に示したように、被検出部５７は、ロータ５１における係合穴５８の位置を検出するために利用するものであり、ロータ５１の底壁５１Ａに設けられている。この被検出部５７は、第１被検出部５７Ａおよび第２被検出部５７Ｂを含んでいる。第１被検出部５７Ａは、全体が一様な反射率を有するものであり、一様な幅を有する円弧状に形成されている。一方、第２被検出部５７Ｂは、ロータ５１の回転方向に並んだ複数の線条部５７Ｂａを含んでおり、係止穴５８に隣接した部分に設けられている。すなわち、第２被検出部５７Ｂを検出することにより、係止穴５８の位置を特定することができる。また、係止穴５８の位置を特定することにより、容器保持部５５を検出することもできる。第１および第２被検出部５７Ａ，５７Ｂは、たとえば黒色塗料を印刷あるいは塗布することにより同時に形成することができる。このような被検出部５７は、被検出部を凹凸として形成する場合のように、被検出部５７の形状がロータ５１の重心バランスに影響を与えることは少ない。そのため、被検出部５７を設けることによって、ロータ５１の設計が困難となることもない。

位置決め機構６は、遠心分離操作の終了後に容器９を定位置に位置させるためのものであり、上述したロータ５１の係止穴５８の他、検知手段６０、テーブル３５の一対のレール３５Ａおよびストッパ部材６１を含んでいる。

図７に示したように、検知手段６０は、ロータ５１の底壁５１Ａに光を照射したときの反射光から被検出部５７における第２被検出部５７Ｂを検知することによって、ロータ５１における係止穴５８ひいては容器保持部５５の位置を特定するのに利用されるものである。この検知手段６０は、反射型フォトセンサ６２およびローパスフィルタ６３を備えており、ロータ５１の底壁５１Ａに対向するように配置されている。より具体的には、検知手段６０は、遠心分離装置５のケーシング５０の内部に固定されたガイドフィン５９の上面５９Ａに配置されている。

反射型フォトセンサ６２は、光源部６４および受光部６５を有している。光源部６４は、ロータ５１の底壁５１Ａに光を照射するためのものであり、たとえばＬＥＤ素子を含むものとして構成される。光源部６４は、第２被検出部５７Ｂに対して、各線条部５７Ｂａの幅および複数の線条部５７Ｂａの間隔よりもスポット径が大きく、第２被検出部５７Ｂの全体の寸法よりもスポット径の小さな光を照射可能とされる。このような光源部６４の機能は、光源部６４の種類および光源部６４とロータ５１の底壁５１Ａまでの距離を選択することにより達成される。受光部６５は、ロータ５１の底壁５１Ａを反射した光を受光するためのものであり、たとえばフォトダイオード素子を含むものとして構成される。一方、ローパスフィルタ６３は、受光部６５から出力される電気信号のうち、高周波成分を除去するためのものであり、受光部６５の出力部６５Ａに接続されている。

検知手段６０においては、図８を参照すれば分かるように、第１被検出部５７Ａに光源部６４からの光が照射されているときには受光部６５での受光量が最も小さくなる一方で、第１および第２被検出部５７Ａ、５７Ｂ以外の部分からの光が照射されているときには受光部６５での受光量が最も大きくなる。そして、第２被検出部５７Ｂに光源部６４からの光が照射されているときには、中間レベルの受光量となる。そのため、ロータ５１を図６のＤ５方向に回転させた場合には、受光部６５からの出力は、ハイレベル→中間レベル→ローレベルが繰り返される。また、受光部６５の出力部６５Ａは、ローパスフィルタ６３に接続されているので、第２被検出部５７Ｂに光を照射したときに、受光部６５において高周波な信号が出力されたとしても（図８の仮想線参照）、ローパスフィルタ６３において中間レベルの信号に変換される。したがって、検知手段６０においては、ローパスフィルタ６３からの出力を、ローレベル、ハイレベル、あるいは中間レベルとして区別して認識することができ、それらのレベルのうちの中間レベルの信号を確認することにより、第２被検出部５７Ｂを検出することができる。

検知手段６０はさらに、ロータ５１の回転数を検知する役割をも有している。検知手段６０における回転数の検知は、たとえばローパスフィルタ６３からの出力が、ローレベルからハイレベルに変化する時点（図８の符号Ｔ）をカウントすることにより行うことができる。

このような検知手段６０は、電気的あるいは磁気的手法により被検出部を検出する方法に比べて構成が簡易であり、またコスト的に有利に構築することができる。また、上述の検知手段６０では、ロータ５１を回転させるための手段として、積極的にパルスモータを使用する必要もなく、この点において装置の小型化を達成することが容易となる。

図３に示したように、一対のガイドレール３５Ａは、後述する位置決め機構６におけるストッパ部材６１を移動させるためのものである。各ガイドレール３５Ａは、上方に向けて突出したものであり、高さの異なる２つの平坦面３５Ａａ，３５Ａｂと、これらの平坦面３５Ａａ，３５Ａｂの間を繋ぐ傾斜面３５Ａｃと、を有している。

図９および図１０に示したように、ストッパ部材６１は、ロータ５１の位置を固定するときに利用されるものであり、上下方向に移動可能とされている。このストッパ部材６１は、支持部６６、ローラ６７、およびピン６８を有している。

支持部６６は、遠心分離装置５におけるケーシング５０の底壁５０Ｂに設けられた貫通孔５０ｂを介して、ケーシング５０から突出している。

ローラ６７は、テーブル３５におけるガイドレール３５Ａの平坦面３５Ａａ，３５Ａｂおよび傾斜面３５Ａｃ上をストッパ部材６１が移動できるようにするためのものであり、支持部６６に回転可能に固定されている。

ピン６８は、ロータ５１の位置を固定するときに、ロータ５１の係止穴５８に挿入するためのものであり、支持部６６から上方に向けて突出している。このピン６８は、上部がケーシング５０内に固定されたガイドフィン５９の貫通孔５９Ｂに挿通されている一方で、下部がケーシング５０における底壁５０Ｂの貫通孔５０ｂに挿通されており、各貫通孔５０ｂ，５９Ｂに対して相対的に上下動可能とされている。ガイドフィン５９と支持部６６との間には、コイルバネ６９が配置されている。このため、支持部６６は、下方に向けて付勢され、各ローラ６７がガイドレール３５Ａに当接されている。

このストッパ部材６１は、上述のように、ピン６８がケーシング５０およびガイドフィン５９の貫通孔５０ｂ，５９Ｂに挿通された状態で各ローラ６７がガイドレール３５Ａに当接するように下方側に付勢されている。そのため、ケーシング５０が移動した場合には、ローラ６７がガイドレール３５Ａ上を回転しつつ、ケーシング５０とともに移動する。そして、ガイドレール３５Ａにおけるローラ６７が移動する部位の高さに応じて、ピン６８の位置が上下動する。たとえば、図１０の右側から左側に向けてストッパ部材６１が移動した場合、つまりローラ６７がガイドレール３５Ａ上を平坦面３５Ａｂ→傾斜面３５Ａｃ→平坦面３５Ａａといった経路を辿って移動した場合には、ローラ６７が傾斜面３５Ａｃを登っていく際にピン６８が上動する。これとは逆の経路を辿る場合には、傾斜面３５Ａｃを下る際にピン６８が下動する。このように、ピン６８ひいてはストッパ部材６１はケーシング５０の移動に伴って上下動可能とされており、ピン６８の上端位置は、ローラ６７が低位の平坦面３５Ａｂ上に位置する場合にはロータ５１の底面よりも低く、ローラ６７が高位の平坦面３５Ａａ上に位置する場合にはロータ５１の底面よりも高くなるような範囲で上下可能とされている。

ここで、ロータ５１の係止穴５８は、被検出部５７の第２被検出部５７Ｂが検知手段６０の反射型フォトセンサ６２に対向したときに、ピン６８の上方に位置するように設けられている。そのため、ピン６８の上方に係止穴５８が位置する状態でピン６８を上動させれば、係止穴５８内にピン６８の先端部が挿入され、ロータ５１がロックされて、その回転が制限される。このとき、係止穴５８の下部のほうが広口とされているから、係止穴６８へのピン６８の挿入が比較的簡易に、しかも確実に行える。

図３および図４に示したように、ピペット装置７は、遠心分離後における容器９内の分離上澄み液（血漿）を採取し、これを試験片２Ａ，２Ｂの試薬パッド２１Ａ，２１Ｂに点着するためのものであり、上下方向および水平方向に移動可能とされている。このピペット装置７は、チップ７０が装着されるノズル部７１を有しており、外部からの動力によりノズル部７１から空気を吸引する状態と、ノズル部７１内の空気を排出する状態とを選択可能とされている。したがって、ノズル部７１にチップ７０を装着するとともにノズル部７１内の空気を排出した状態で液体内にチップ７０の先端を差し込み、ノズル部７１内に空気を吸引する状態とすれば、チップ７０内に液体が吸引される。この状態からノズル部７１内の空気を排出すれば、チップ７０内に保持された液体が吐出される。

図２および図４に示した測光機構８は、試験片２Ａ，２Ｂの試薬パッド２１Ａ，２１Ｂに光を照射する一方で、試薬パッド２１Ａ，２１Ｂからの反射光を受光するためのものである。この測光機構８は、図外の発光要素および受光要素を有している。発光要素は試験片２Ａ，２Ｂの試薬パッド２１Ａ，２１Ｂに対して光を照射するためのものであり、たとえばＬＥＤランプなどにより構成されている。一方、受光要素は、試薬パッド２１Ａ，２１Ｂからの反射光を受光するためのものであり、たとえばフォトダイオードにより構成されている。

次に、分析装置１を用いた血液分析動作について説明する。

分析装置１を用いて血液の分析を行う場合、まず血液を遠心分離して試料の調整を行う。血液の遠心分離は、血液を保持させた容器９をロータ５１に支持させた後に、ロータ５１を回転させることにより行われる。

ロータ５１への容器９のセットは、筐体３の扉体３１を開けて遠心分離装置５を筐体３の手前側に位置させた状態で行われる。この状態は、たとえば扉体３１を開けた後、所定の操作ボタン３２を押下することにより自動的に達成される。すなわち、ユーザのボタン操作によって、駆動機構３６が作動し、遠心分離装置５が筐体３の外部に突出した状態とされる。また、扉体３１を開けることにより、自動的に遠心分離装置５が移動するように構成することもでき、遠心分離装置５を移動させるときに、試験片載置台４が自動的に移動するように構成してもよい。次いで、ロータ５１における側壁５５Ａａの切欠５５Ａeに容器９の軸部９１を係止することにより、ロータ５１に容器９がセットされる。このとき、容器９は、下壁５５Ａｄに切欠５５Ａｆが設けられていることから、下壁５５Ａｄに邪魔されることなく、ロータ５１の支持壁５５Ａに対して垂直状態で支持される。

一方、ロータ５１の回転は、筐体３の内部に遠心分離装置５を収容させた状態において行われる。この状態は、たとえばユーザが所定の操作ボタン３２を押下することにより達成される。ロータ５１へ容器９をセットした状態で遠心分離装置５を筐体３の内部に収容された場合には、たとえば所定の操作ボタン３２を押下することにより、ロータ５１が回転させられる。また、扉体３１を閉めることにより、ユーザのボタン操作に依らずに、自動的にロータ５１が回転するようにしてもよい。ロータ５１を回転させた場合には、容器９に遠心力が作用し、容器９が軸部９１を中心として回動して水平状態となる。この水平状態では、容器９は、支持壁５５Ａによって囲まれた状態とされるとともに、容器９に収容された血液に対して容器９の底側に向けた遠心力が作用させられる。遠心力が作用させられた血液は、固体成分（血球成分）と血漿（上澄み液）に分離される。なお、ロータ５１の回転数は、たとえば８０００〜９０００ｒｐｍ（１５００〜２０００Ｇ）とされる。

このようにしてロータ５１を回転させた状態では、遠心力の作用により、ロータ５１の中心から外方に向けた気流が生じる。上述したように、水平状態の容器９は、上部開口９０Ｂおよびその周辺が支持壁５５Ａ（２つの側壁５５Ａａ、奥壁５５Ａｂ、上壁５５Ａｃおよび下壁５５Ａｄ）によって囲まれている。このため、容器９の周りにおいては、支持壁５５Ａに沿った気流が生じ、容器９の上部開口９０Ｂに気体が流入するのが抑制される。その結果、遠心分離操作によって、容器９に保持された試料が蒸発するのを抑制することができ、試料の濃度が不当に変化してしまうことを抑制することができる。また、容器９の内部への気体の流入の抑制は、ロータ５１の構成要素である支持壁５５Ａによって達成されている。そのため、容器９の内部への気体の流入を抑制するために、容器９に蓋を設け、あるいは容器９や蓋の開口径を積極的に小さく設定する必要はない。その結果、蓋がない分だけ容器の部品点数が少なくなるために、容器９を製造する際の作業性が向上するとともに材料コストを低減することができる。その上、容器９の上部開口９０Ｂを相対的に大きく設定することが可能であるため、ピペット装置７によって容器９の内部の液体を採取するための位置決めは、容器に蓋を設ける場合などに比べてラフでよくなる。これにより、分析装置１の装置構成を簡略化でき、製造コストを抑制することが可能となる。

血液分析操作においては、血液の遠心分離操作に前後して、試験片載置台４に試験片２Ａ，２Ｂをセットする。試験片２Ａ，２Ｂのセットは、試験片載置台４を筐体３の手前側に移動させ、第１スリット４１および第２スリット４２のそれぞれを露出させた状態で行われる。この状態は、たとえば遠心分離装置５の場合と同様に、所定の操作ボタン３２を押下することにより、あるいは扉体３１を開けることにより自動的に達成される。また、試験片載置台４に試験片２Ａ，２Ｂをセットした場合には、試験片載置台４を筐体３の内部に移動させた後に、扉体３１が閉められる。試験片載置台４の筐体３の内部への移動は、遠心分離装置５の場合と同様にして行われる。

試験片載置台４にセットすべき試験片２Ａ，２Ｂは、測定すべき特定成分の種類に応じて選択される。先にも触れたように、複数の特定成分の測定を行う場合には、図２に良く表れているような多成分測定用の試験片２Ａが試験片載置台４における第１スリット４１にセットされる。一方、多成分測定用の試験片２Ａでは対応できない特定成分について、あるいは多成分測定用の試験片２Ａにおいて測定可能な特定成分のうちの１つの特定成分についてのみ測定を行う場合には、単一成分測定用の試験片２Ｂが第２スリット４２に個別にセットされる。

なお、本実施形態では、多成分測定用の試験片２Ａのみをセットして測定を行うものとして以下の説明を行うこととする。また、容器９や試験片２Ａのセットに前後して、遠心分離装置５のチップセット部５３にチップ７０をセットしておく。

以上のようにして血液の遠心分離および試験片２Ａのセットが完了した場合には、特定成分の濃度が自動的に測定される。分析装置１における測定は、試薬パッド２１Ａに上澄み液（血漿）を点着した後に、試薬パッド２１Ａの呈色状態を光学的手法により測定することにより行われる。

試薬パッド２１Ａに対する上澄み液の点着は、ロータ５１の容器保持部５５（係止穴５８）が目的とする位置となるようにロータ５１の回転を停止させる一方で、ロータ５１の位置を先の位置に固定した状態で行われる。目的位置へのロータ５１の固定は、位置決め機構６を利用して行われる。この位置決め機構６を利用したロータ５１の固定は、検知手段６０により被検出部５７における第２被検出部５７Ｂを検出するステップ、ロータ５１を位置合わせするステップ、およびロータ５１を固定するステップを含んでいる。

第２被検出部５７Ｂを検出するステップは、ロータ５１を少しずつ間欠的に回転させ、あるいは低速回転させた状態で、ロータ５１の底壁５１Ａに対して連続的に光を照射したときの反射光に基づいて行われる。すなわち、ロータ５１の底壁５１Ａに対して検知手段６０における反射型フォトセンサ６２の光源部６４の光を照射した場合には、光が照射された部位に応じて、反射型フォトセンサ６２の受光部６５（ローパスフィルタ６３）から、ハイレベル、ローレベル、あるいは中間レベルの信号が出力される。そして、第２被検出部５７Ｂに対応する部分に光を照射した場合には、中間レベルの信号が出力される。そのため、検知手段６０において中間レベルの信号が出力されたことを確認することにより、第２被検出部５７Ｂを検出することができる。

ロータ５１を位置合わせするステップは、第２被検出部５７Ｂに光が照射されている状態（検知手段６０において中間レベルの信号が確認されている状態）にロータ５１を停止させることにより行われる。ここで、第２被検出部５７Ｂを光源部６４に対向させた状態では、係止穴５８がピン６８の上方に位置している。

ロータ５１の固定は、ストッパ部材６１のピン６８を、ロータ５１の係止穴５８に挿入することにより行われる。すなわち、第２被検出部５７Ｂを光源部６４に対向させた状態では、係止穴５８がピン６８の上方に位置しているため、ピン６８を上動させることにより、係止穴５８にピン６８が挿入される。係止穴５８に対するピン６８の挿入は、遠心分離装置５（ケーシング５０）を駆動機構３６によってＤ３方向に移動させることにより行われる。すなわち、Ｄ３方向にケーシング５０を移動させた場合には、ケーシング５０とともにストッパ部材６１も移動し、ストッパ部材６１のローラ６７がガイドレール３５Ａ上を移動する。ガイドレール３５Ａの上面は低位の平坦面３５Ａｂ、傾斜面３５Ａｃ、高位の平坦面３５Ａａと変化するが、これに伴ってストッパ部材６１が上動する。そして、係止穴５８がピン６８の上方に位置しているため、ストッパ部材６１が上動すると、そのピン６８の先端部が係止穴５８に挿入される。これにより、ロータ５１がロックされてその回転が制限され、容器９は目的とする部位に位置した状態とされる。

試薬パッド２１Ａに対する上澄み液の点着は、ピペット装置７のノズル部７１にチップ７０を装着した後、血漿の吸引および吐出を、測定すべき試薬パッド２１Ａの数に応じた回数繰り返すことにより行われる。また、血漿の吸引を一回とし、血漿の吐出を複数回行ってもよい。

チップ７０の装着は、遠心分離装置５のケーシング５０に設けられたチップセット部５３の上方に、ピペット装置７を移動させた後にさらにピペット装置７を下動させ、チップ７０内にノズル部７１を挿入することにより自動的に行われる。

血漿の吸引は、外部動力によりノズル部７１内の空気を排出した状態として、ピペット装置７を容器９の上方に移動させた後にピペット装置７を下動させてチップ７０を上澄み液（血漿）中に挿入し、外部動力によりノズル部７１内の空気を吸引することにより行われる。そうすれば、チップ７０内に負圧が発生して上澄み液が吸引され、チップ７０内に血漿が保持される。

一方、血漿の吐出は、ピペット装置７を目的とする試薬パッド２１Ａ上に移動させた後に、外部動力によりノズル部７１内の空気を再び排出することにより行われる。試薬パッド２１Ａに血漿を点着すれば、試薬パッド２１Ａに含浸された試薬と血漿内の特定成分とが反応し、特定成分の濃度に応じて試薬が呈色する。

試薬パッド２１Ａの呈色状態の測光は、測光機構８を利用して行われる。この測光機構８においては、Ｄ１方向に移動させつつ試薬パッド２１Ａに対して光を照射し、そのときの反射光が受光される。そして、各試薬パッド２１Ａに対応する測光機構８から出力に応じて各試薬パッド２１Ａの呈色の程度、ひいては血漿に含まれる特定成分の濃度が演算される。

本発明は、上述した実施に形態において採用された構成には限定されない。遠心分離装置におけるロータとしては、たとえば図１１および図１２に示したような構成を採用することもできる。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示したように、ロータ５１′は、支持壁５５Ａ′の構成が先に説明した分析装置１のロータ５１（図５および図６参照）とは異なっている。支持壁５５Ａ′は、２つの側壁５５Ａａ′および奥壁５５Ａｂ′を有しており、各側壁５５Ａａ′に対して、奥壁５５Ａｂ′がロータ５１′の半径方向に移動可能とされている。各側壁５５Ａａ′は、切欠５５Ａｄ′および溝部５５Ａｅ′を有している。切欠５５Ａｄ′は、容器９の軸部９１を係止するためのものである。溝部５５Ａｅ′は、奥壁５５Ａｂ′の移動をガイドするためのものであり、ロータ５１′の略半径方向に延びている。奥壁５５Ａｂ′は、各側壁５５Ａａ′の溝部５５Ａｅ′に係合させるための２つの凸部５５Ａｆ′を有しているとともに、ロータ５１′に設けられたフィン５５Ａｇ′に対してコイルバネ５５Ａｈ′を介して接続されている。奥壁５５Ａｂ′は、ロータ５１′を回転させていない状態においては、容器９から一定距離離間した部位に位置している。一方、図１２Ａおよび図１２Ｂに示したように、ロータ５１′を目的とする回転数で回転させた場合には、奥壁５５Ａｂ′に遠心力が作用する。これにより、奥壁５５Ａｂ′は、コイルバネ５５Ａｈ′を伸長させつつ側壁５５Ａａ′の溝部５５Ａｅ′にガイドされつつロータ５１′の外方に向けて移動する。その結果、容器９の上部開口９０Ｂは、奥壁５５Ａｂ′によって塞がれ、容器９の内部にはロータ５１′を回転させているときに空気が流入することはない。

図１１および図１２に示したロータ５１′においては、ロータ５１′を回転させたときに、容器９における上部開口９０Ｂの周辺に位置するように上壁を設けてもよい。この上壁は、奥壁５５Ａｂ′の上部からロータ５１′の半径方向の外方側に向けて延出し、あるいは２つの側壁５５Ａａ′の間を橋渡すものとして構成することもできる。

本発明に係る分析装置の一例を示す全体斜視図である。図１の分析装置の内部構成を示す平面図である。図２のIII−III線に沿った断面図である。図２のIV−IV線に沿った断面図である。図１に示した分析装置における遠心分離装置のロータおよび容器を示す全体斜視図である。図５に示したロータを裏面側から見た全体斜視図である。分析装置における検知手段を示す模式図である。図７に示した検知手段における受光部からの出力例を示すグラフである。遠心分離装置のストッパ部材の全体側面図である。ストッパ部材の動作を説明するための全体正面図である。図１１Ａはロータの他の例を示す底面図であり、図１１Ｂはその断面図である。図１２Ａは図１１Ａおよび図１１Ｂに示したロータの動作を説明するための底面図であり、図１２Ｂはその断面図である。

Claims

上部開口が設けられた１以上の容器を揺動可能に支持し、かつ上記１以上の容器に遠心力を作用させるために回転させられるロータを備え、上記ロータは、上記１以上の容器に収容された分離対象液が、上記ロータを回転させたときに、蒸発するのを抑制するための蒸発抑制手段を備えている、遠心分離装置であって、
上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに、上記上部開口の正面に位置するように上記ロータに設けた起立壁を有している、遠心分離装置。
上記起立壁は、上記ロータに一体的に形成されている、請求項１に記載の遠心分離装置。
上記起立壁は、上記ロータの半径方向に移動可能とされている、請求項１に記載の遠心分離装置。
上記起立壁は、上記ロータを回転させたときに遠心力によって上記半径方向における外方側に移動するように構成されている、請求項３に記載の遠心分離装置。
上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに、上記上部開口の周辺に位置する周壁をさらに有している、請求項１に記載の遠心分離装置。
上記周壁は、上記起立壁の上部から、上記ロータの半径方向の外方側に向けて延出する上壁を含んでいる、請求項５に記載の遠心分離装置。
上記周壁は、上記上壁よりも下方に位置し、かつ上記起立壁から、上記ロータの半径方向の外方側に向けて延出する下壁を含んでいる、請求項６に記載の遠心分離装置。
上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに上記上部開口の周辺に位置し、かつ上方に向けて突出した一対の側壁をさらに有している、請求項１に記載の遠心分離装置。
上記一対の側壁は、上記起立壁の両端に繋がっている、請求項８に記載の遠心分離装置。
上記各側壁は、上記１以上の容器を支持させるときに、上記容器の回動軸を係合させるための係合部を有している、請求項８に記載の遠心分離装置。
上記ロータは、１つの容器を支持できるように構成されているとともに、上記容器を支持させていない状態において当該ロータの回転軸心に対して重心が偏心している一方、上記収容空間内に予め設定された量の分離対象液を保持させた状態で上記ロータを所定の回転数で回転させて上記容器を所定角度まで回動させたときに、上記ロータおよび上記容器の全体としての重心が上記回転軸心上に位置するように構成されている、請求項１に記載の遠心分離装置。
試料に含まれる固体成分を液体成分から分離するための遠心分離装置を備え、かつ試料に含まれる１以上の成分を分析するための分析装置であって、
上記遠心分離装置は、上部開口が設けられた１以上の容器を揺動可能に支持し、かつ上記１以上の容器に遠心力を作用させるために回転させられるロータを備え、上記ロータは、上記１以上の容器に収容された分離対象液が、上記ロータを回転させたときに、蒸発するのを抑制するための蒸発抑制手段を備えており、かつ、
上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに、上記上部開口の正面に位置するように上記ロータに設けた起立壁を有している、分析装置。
上記起立壁は、上記ロータに一体的に形成されている、請求項１２に記載の分析装置。
上記起立壁は、上記ロータの半径方向に移動可能とされている、請求項１２に記載の分析装置。
上記起立壁は、上記ロータを回転させたときに遠心力によって上記半径方向における外方側に移動するように構成されている、請求項１４に記載の分析装置。
上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに、上記上部開口の周辺に位置する周壁をさらに有している、請求項１２に記載の分析装置。
上記周壁は、上記起立壁の上部から、上記ロータの半径方向の外方側に向けて延出する上壁を含んでいる、請求項１６に記載の分析装置。
上記周壁は、上記上壁よりも下方に位置し、かつ上記起立壁から、上記ロータの半径方向の外方側に向けて延出する下壁を含んでいる、請求項１７に記載の分析装置。
上記蒸発抑制手段は、上記ロータを回転させて上記１以上の容器を回動させたときに、上記上部開口の周辺に位置し、かつ上方に向けて突出した一対の側壁をさらに有している、請求項１２に記載の分析装置。
上記一対の側壁は、上記起立壁の両端に繋がっている、請求項１９に記載の分析装置。
上記各側壁は、上記１以上の容器を支持させるときに、上記容器の回動軸を係合させるための係合部を有している、請求項２０に記載の分析装置。
上記ロータは、１つの容器を支持できるように構成されているとともに、上記容器を支持させていない状態において当該ロータの回転軸心に対して重心が偏心している一方、上記収容空間内に予め設定された量の分離対象液を保持させた状態で上記ロータを所定の回転数で回転させて上記容器を所定角度まで回動させたときに、上記ロータおよび上記容器の全体としての重心が上記回転軸心上に位置するように構成されている、請求項１２に記載の分析装置。