JP5982764B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、血清、血漿、尿といった生体試料中に含まれる特定成分を分析する自動分析装置に係る。特に本発明は、比較的長い処理時間を要する免疫測定においても高い処理能力を発揮可能な自動分析装置に係る。

複数の反応容器（測定容器を兼ねる場合もある）を、エンドレスな搬送経路を有する搬送系（コンベア系）に並べて、順次測定する形式の自動分析装置が、臨床検査の領域で従来から広く用いられている。臨床検査の領域で用いる自動分析装置に求められる性能としては、第１に広範な測定濃度域にわたる検査結果の信頼性であり、第２に処理速度すなわち時間当たりの処理量（スループット）である。前記自動分析装置の搬送系が、搬送経路に沿って直列的に配された処理ユニットに、複数のワーク（反応容器に相当）を順次搬送するワーク処理系である場合、一般にスループットを向上させるためには、個々の処理ユニットの処理速度をいかに高めるか、また複数のワークを同時に処理する構成をいかに工夫するかが重要である。

個々の処理ユニットの処理速度については、律速過程となる処理ユニットを特定し、その処理ユニットの処理速度の向上に努める必要がある。複数のワークを同時に処理する方法としては、例えば複数の反応容器を載置可能な回転式反応テーブルに、スループット時間（出力のサイクルタイム）ごとに反応容器を一つずつ搬入し、所定の反応時間が経過した反応容器を順次搬出するという方法が広く採用されている。前記方法によれば、［免疫反応時間÷サイクルタイム］で計算される個数分以上の反応容器を載置可能な反応テーブルを用意する必要がある。また、処理ユニットのうち分注装置、反応ライン（反応処理部）、洗浄装置および検出部を２系統並設することによって処理能力を向上させた装置構成も開示されている（例えば特許文献１参照）。なお、ここでいうサイクルタイムとは、周期的動作を行なう、各処理ユニットまたは自動分析装置全体の周期を表す。

自動分析装置を制御するために、通常、処理ユニット間の同期的動作を周期的にとらえて、処理サイクルの集合であるタイムチャートを作成する。通常、サイクルタイムは、自動分析装置が検査結果を周期的に出力する周期、すなわちスループット時間と一致する。ただし、サイクルタイムの取り扱い方（定義の仕方）によってはスループット時間の整数倍または整数分の一と一致する場合もある。

自動分析装置の処理速度を向上させるためにはサイクルタイムを短縮する必要がある。例えば処理速度が１時間当たり２４０テストの場合、サイクルタイムはその逆数に相当する１５秒となり、当該サイクルタイムの間に各処理ユニットが同期的に作動し、最終工程で一つの検査結果を出力する。

各処理ユニットの処理内容によっては、一連の処理が、設定したサイクルタイムに収まらない場合がある。例えば、免疫反応のためのインキュベーションのように１テスト当たり１０分間程度の時間を要する処理については、前述したように複数の反応容器を同時に温調処理可能な反応テーブルを用いることで、１０秒から数十秒のサイクルタイムを単位とした動作制御が可能である。反応テーブルが回転式の場合、通常、サイクルタイムごとに例えば１ピッチ回動し、停止した所定の回動箇所で反応容器の搬出・搬入が行なわれる。

一方、免疫測定操作において、固相試薬に結合した成分（Ｂｏｕｎｄ）と液相遊離成分（Ｆｒｅｅ）との分離（以下、Ｂ／Ｆ分離とよぶ）は、その成否が免疫測定の測定感度に影響するため、相当の処理時間を要する工程である。免疫反応速度を高めることを目的に、固相担体として懸濁性の磁性微粒子を使用する場合、Ｂ／Ｆ分離用磁石による、前記磁性微粒子が、分散懸濁状態から反応容器の内壁面局所に捕集される（集磁状態）までの移行時間（捕集時間）は１５秒以上かかることが推測される。その理由として、前記磁性微粒子が懸濁性を保つためには、比重の重い磁性成分含量をあまり高くすることができないからである。当該場合においても、処理速度を低下させないために、サイクルタイムは１５秒に設定し、後続する処理サイクルにおいて、捕集箇所を変えた磁性微粒子の捕集を継続するようにタイムチャートを設定することが考えられる。しかしながら、反応テーブル上でＢ／Ｆ分離を実施する場合、処理サイクルが一つ進むたびに、反応テーブル上の反応容器は異なる位置に搬送されるため、その間に、直前の処理サイクルで捕集した磁性微粒子が磁石の影響下から離れて再分散するため、捕集効率が低下する。すなわち、サイクルタイムを１５秒に設定すればスループットは高く維持できるが、微粒子捕集のための処理プロセス数を増加すると結果報告までの時間は増加する。また、捕集時間が例えば２０秒かかる場合、２サイクル分（計３０秒）のサイクルタイムを使用して捕集が達成できたとしても、他の処理ユニットのサイクルタイムも３０秒となるので、むだな待ち時間が多くなりスループットが低下する。磁性微粒子の捕集時間に合わせてサイクルタイムを２０秒とする場合も、その分だけスループットが低下する。

特開平３−２７９８６３号公報

本発明は、自動分析装置のサイクルタイムを増大させる要因となる処理工程が存在する場合でも、処理速度（スループット）を低下させない構成を有する自動分析装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、検査結果の信頼性を確保しつつ、処理能力を低下させない構成を有する自動分析装置を提供することを目的とする。より具体的には、サイクルタイムを増大させる要因となりがちなＢ／Ｆ分離を含む反応処理工程が存在する場合でも、処理能力を高く保つ自動分析装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、自動分析装置を構成する各処理ユニットのサイクルタイムについて検討を重ねた結果、本発明を完成した。

すなわち本発明の第一の態様は、
反応容器を供給する供給手段と、
反応容器に収容した溶液を反応させる第１から第ｎ（ｎは２以上）の反応手段と、
前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を第１から第ｎの反応手段へそれぞれ搬送可能な第１から第ｎの搬送手段と、
第１から第ｎの搬送手段に載置した反応容器に液体を分注可能な分注手段と、
第１から第ｎの反応手段で反応させた反応容器に収容した溶液からの測定信号を検出する検出手段と、
を備えた自動分析装置であって、
前記供給手段、前記分注手段および前記検出手段による周期的動作を、反応容器あたりＴ秒のサイクルタイムで実施し、
第１から第ｎの反応手段および第１から第ｎの搬送手段による周期的動作を、反応容器あたりｎＴ秒のサイクルタイムで実施する、
前記自動分析装置である。

また本発明の第二の態様は、第１から第ｎの反応手段および第１から第ｎの搬送手段による周期的動作を、それぞれＴ秒の位相差で実施する、前記第一の態様に記載の自動分析装置である。

また本発明の第三の態様は、
反応容器を供給する供給手段と、
反応容器に収容した溶液を反応させる第１および第２の反応手段と、
前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を第１の反応手段へ搬送可能な第１の搬送手段と、
前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を第２の反応手段へ搬送可能な第２の搬送手段と、
第１または第２の搬送手段に載置した反応容器に、液体を分注可能な分注手段と、
第１または第２の反応手段で反応させた、反応容器に収容した溶液からの測定信号を検出する検出手段と、
を備えた自動分析装置であって、
前記供給手段、前記分注手段および前記検出手段による周期的動作を、反応容器あたりＴ秒のサイクルタイムで実施し、
第１および第２の反応手段、ならびに第１および第２の搬送手段による周期的動作を、反応容器あたり２Ｔ秒のサイクルタイムで実施し、
第１の反応手段および第１の搬送手段による周期的動作と、第２の反応手段および第２の搬送手段による周期的動作とを、Ｔ秒の位相差で交互に実施する、
前記自動分析装置である。

また本発明の第四の態様は、
各反応手段による反応容器に収容した溶液の反応が、抗原抗体反応を利用した反応であり、
反応容器に固相を含んだ溶液を収容しており、かつ
各反応手段に、前記固相と結合した試料中の成分（Ｂｏｕｎｄ）と前記固相と結合していない試料中の成分（Ｆｒｅｅ）とを分離する、Ｂ／Ｆ（Ｂｏｕｎｄ／Ｆｒｅｅ）分離部をさらに設けた、
前記第一から第三のいずれかの態様に記載の自動分析装置である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の自動分析装置における供給手段とは、反応容器を後述する搬送手段に供給する手段である。なお、反応容器を収納した収納部を設けてもよい。また、前記搬送手段に供給するまでの供給経路上に、反応容器に収容した試薬を封入するためのシールに付されたコード（例えば、ドットコード、バーコード、二次元コードなど）を識別する読み取り部や、前記シールを破開する破開部を設けてもよく、前記搬送手段への反応容器の供給を間欠的に動作させることで、前記搬送手段に至るまでに、前記読み取り部によるコードの読み取り、および前記破開部によるシール破開が可能である。

本発明の自動分析装置における反応手段は、後述する搬送手段より搬送された反応容器を複数載置でき、かつ前記反応容器を一定温度に保持可能な反応テーブルを設けた手段である。なお前記反応テーブルの移送経路上に、前記反応容器に収容した溶液の反応処理に必要な、中間試薬の供給部をさらに設けてもよい。また、前記反応手段による反応容器に収容した溶液の反応が抗原抗体反応を利用した反応であり、かつ前記反応容器に固相を含んだ溶液を収容している場合、前記固相と結合した試料中の成分（Ｂｏｕｎｄ）と液相中にある前記固相と結合していない試料中の成分（Ｆｒｅｅ）とを分離するＢ／Ｆ（Ｂｏｕｎｄ／Ｆｒｅｅ）分離部を、前記反応テーブルの移送経路上にさらに設けてもよい。

本発明の自動分析装置における搬送手段は、前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を反応手段へ搬送可能な手段である。なお、前記搬送手段が、前記反応手段で反応させた溶液を収容した反応容器を受け入れ、後述の検出手段に搬送する機能を有していてもよい。また、前記搬送手段に、検出のための発光基質を分注可能な基質分注部や、載置した反応容器を撹拌可能な撹拌部などを、搬送経路上に設けてもよい。

本発明の自動分析装置における分注手段は、前記搬送手段に載置した反応容器に、試料、試薬、希釈液（水など）といった液体を分注可能な手段である。なお、本発明の自動分析装置は、反応手段および搬送手段は複数備えているが、分注手段は、その分注精度が検査結果に直接影響するので、分注精度に係る機械差の問題を回避するため、少なくとも試料を分注するための分注手段は共通した１つの手段とするのが好ましい。

本発明の自動分析装置における検出手段は、前記反応手段で反応させた、反応容器に収容した溶液からの測定信号を検出する手段であり、公知の分光学的検出手段や電気化学的検出手段が使用できる。なお、本発明の自動分析装置は、反応手段および搬送手段は複数備えているが、検出手段は、その検出精度が検査結果に直接影響するので、検出精度に係る機械差の問題を回避するため、分注手段と同様、共通した１つの手段とするのが好ましい。

本発明の自動分析装置のうち、供給手段による反応容器の供給は、読み取り部や破開部を供給経路上に設けたとしても比較的短時間で供給動作を行なうことができる。分注手段による液体の吸引／吐出動作（分注操作）ともに数秒以内に終了するため、供給手段と同様、比較的短時間に分注操作を行なうことができる。また、検出手段による反応容器に収容した溶液からの測定信号の検出も、検出器筐体のシャッタの開閉、反応容器の搬入・搬出および検出器筐体内の反応容器の搬送を伴うことがあるが、各動作は短時間で終了するため、全体としては比較的短時間に行なうことができる。一方、反応手段による反応容器に収容した溶液の反応は、連続した長めの時間（例えば１０分間程度）を要する。

そこで、本発明の自動分析装置は、比較的動作時間の短い、供給手段による反応容器の供給、分注手段による液体の分注、および検出手段による反応容器に収容した溶液からの測定信号の検出を、反応容器あたりＴ秒のサイクルタイムで実施する一方、連続した長めの処理時間を要する反応手段および搬送手段についてはそれぞれｎ（ｎは２以上）個ずつ設けて反応容器あたりｎＴ秒のサイクルタイムで稼働している。本発明の自動分析装置に設ける反応手段および搬送手段は、２以上あればよく、多く設けるほど処理速度を向上させることができる。しかしながら、反応手段および搬送手段を多く設けると、自動分析装置自体の大型化につながることから、反応手段および搬送手段の設置組数は、好ましくは２組、多くても３組となる。

本発明の自動分析装置において、第１の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第１の搬送手段による反応容器の搬送と、第ｎの反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第ｎの搬送手段による反応容器の搬送とを同時に作動させる、並列処理を行なうと、供給手段の各搬送手段への供給および各搬送手段から検出手段への搬送をそれぞれ同時に行なうこととなり、これは一つの供給手段および一つの検出手段を前提とする限り不可能である。そのため、第１の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第１の搬送手段による反応容器の搬送と、第ｎの反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第ｎの搬送手段による反応容器の搬送との間に、時間差（位相差）を設けると好ましい。さらに、第１から第ｎの反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理、および第１から第ｎの搬送手段による反応容器の搬送を、それぞれＴ秒の位相差で実施すると特に好ましい。

特に好ましい態様の一例として、本発明の自動分析装置が、二つの反応手段と二つの搬送手段とを備えた装置であって、供給手段による反応容器の供給、分注手段による液体の分注、および検出手段による検出を１５秒のサイクルタイムで行ない、反応手段および搬送手段のサイクルタイムを３０秒（１５秒×２）で行ない、第１の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第１の搬送手段による反応容器の搬送と、第２の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第２の搬送手段による反応容器の搬送との間に、１５秒の位相差を設けた装置があげられる。特に好ましい態様の別の例として、本発明の自動分析装置が、３つの反応手段と３つの搬送手段とを備えた装置であって、供給手段による反応容器の供給、分注手段による液体の分注、および検出手段による検出を１０秒のサイクルタイムで行ない、反応手段および搬送手段のサイクルタイムを３０秒（１０秒×３）で行ない、第１の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第１の搬送手段による反応容器の搬送と、第２の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第２の搬送手段による反応容器の搬送との間、ならびに第２の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第２の搬送手段による反応容器の搬送と、第３の反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理および第３の搬送手段による反応容器の搬送との間に、それぞれ１０秒の位相差を設けた装置があげられる。

本発明の自動分析装置に備える複数の反応手段において、反応手段に設ける反応テーブルに載置可能な反応容器数、Ｂ／Ｆ分離部の設置数やその配置、中間試薬供給部の有無などは、同一構成、同一機能を有するものが通常である。しかしながら、例えば、反応テーブルやＢ／Ｆ分離部の機械差が問題となる場合は、各反応手段に異なる検査項目を割り当て、当該検査項目の測定に適した構成を設けてもよく、その場合は、結果として各反応手段の構成や機能が異なることになる。

本発明の自動分析装置は、
反応容器を供給する供給手段と、
反応容器に収容した溶液を反応させる第１から第ｎ（ｎは２以上）の反応手段と、
前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を第１から第ｎの反応手段へそれぞれ搬送可能な第１から第ｎの搬送手段と、
第１から第ｎの搬送手段に載置した反応容器に液体を分注可能な分注手段と、
第１から第ｎの反応手段で反応させた反応容器に収容した溶液からの測定信号を検出する検出手段と、
を備えた自動分析装置であって、
前記供給手段、前記分注手段および前記検出手段による周期的動作を、反応容器あたりＴ秒のサイクルタイムで実施し、
第１から第ｎの反応手段および第１から第ｎの搬送手段による周期的動作を、反応容器あたりｎＴ秒のサイクルタイムで実施する、
ことを特徴としている。前記自動分析装置は、供給手段によりＴ秒のサイクルタイムで供給される反応容器が、第１の搬送手段、第２の搬送手段、（・・・第ｎの搬送手段、）の順に一定（好ましくはＴ秒）の位相差をもって載置される一方、各搬送手段はｎＴ秒のサイクルタイムで搬送手段による反応手段への反応容器の搬送、反応手段による反応容器に収容した溶液の反応処理、前記搬送手段による前記反応手段で反応させた反応容器の検出手段への搬送を行なうため、実質的には、Ｔ秒のサイクルタイムで検出手段による反応容器に収容した溶液からの測定信号の検出が可能となる。よって、反応手段がＢ／Ｆ分離操作や試薬分注操作などサイクルタイムを増大させる要因となり得る工程を含んであったとしても、全体では処理能力を高く維持することが可能である。また、本発明の自動分析装置において、高い処理精度が要求される検出手段および分注手段は、それぞれ共通の１つの手段で行なっているため、処理能力が高く、検査結果の信頼性も確保できる。

本発明の自動分析装置の一態様を示す。 本発明の自動分析装置を制御するタイムチャートの一態様を示す。 本発明の自動分析装置に備える反応手段の一態様を示す。

以下、図面に基づき本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の自動分析装置の一態様を図１に示す。図１は、各種処理ユニットから構成された、抗原抗体反応を利用した測定（２ステップサンドイッチ法）を実施するための装置をブロック図の形で示している。また、図１に示す装置を用いて前記測定を行なうときの、タイムチャート（時間の経過図）の一態様を図２に示す。

まず、図１に示す自動分析装置の構成および前記装置を用いた測定の手順を概説する。図１に示す装置は、
免疫測定前の反応容器を収納する反応容器収納部１１と、反応容器収納部１１に収納された反応容器をＬ０の位置まで移送する反応容器移送部１２と、を設けた反応容器供給手段１０と、
反応容器をＬ１の位置、Ｌ２の位置、Ｌ３の位置またはＬ４の位置に搬送可能な反応容器搬送部２１と、Ｌ４の位置で基質を分注する基質分注部２２と、を設けた反応容器搬送分注手段２０と、
Ｌ５の位置で反応容器を受け入れ／受け渡しを行ない、試料と試薬との反応および未反応成分の分離／洗浄を行なう反応手段３０と、
Ｌ６の位置に載置された反応容器から発する光を検出する検出手段４０と、
分注水および試料をＬ２の位置で反応容器に分注可能な分注手段５０と、
Ｌ０の位置、Ｌ１の位置またはＬ６の位置にある反応容器を把持し、Ｌ１の位置、Ｌ６の位置または容器廃棄部７０に搬送可能な把持手段６１と、
Ｌ３の位置またはＬ５の位置にある反応容器を把持し、Ｌ５の位置またはＬ３の位置に搬送可能な把持手段６２と、
を備えている。なお、反応容器搬送分注手段２０、反応手段３０および把持手段６２はそれぞれ２系列（以下、Ａ系列・Ｂ系列）備えている（基質分注部２２は共通）。

反応容器収納部１１には固相試薬をシールで封入した反応容器（不図示）が収納されており、前記収納部に収納された反応容器は、反応容器移送部１２によりＬ０の位置まで移送される。反応容器移送部１２のうち反応容器の移送経路上には、反応容器のシールに付されたコードを識別するコード識別部１３と、反応容器のシールを破開するシール破開部１４を設けており、Ｌ０の位置まで移送される間に反応容器の識別およびシール破開を行なう。Ｌ０の位置まで移送された反応容器は、把持手段６１で反応容器を把持し持ち上げ、反応容器搬送部２１ａ（Ａ系列）・２１ｂ（Ｂ系列）のＬ１ａの位置（Ａ系列）またはＬ１ｂの位置（Ｂ系列）に交互に載置する。

Ｌ１ａの位置（Ａ系列）またはＬ１ｂの位置（Ｂ系列）に載置された反応容器は、反応容器搬送部２１ａ（Ａ系列）・２１ｂ（Ｂ系列）によりＬ２ａの位置（Ａ系列）またはＬ２ｂの位置（Ｂ系列）まで搬送され、分注手段５０により分注水および試料を分注する。分注手段５０は、吸排機構（不図示）に接続された可動のノズルヘッド（不図示）を設けた分注アーム５１を備えており、分注アーム５１が有するノズルヘッドに、ブロック矢印で表す軌道下に設けたピペットチップ供給部５２でピペットチップを装着し、分注水供給部５３および試料供給部５４から分注水および試料をそれぞれ分注して、分注位置（Ｌ２ａの位置またはＬ２ｂの位置）にある反応容器に分注水および試料を分注することができる。ここで分注水とは、検査項目に共通の希釈水または緩衝液であって、所定量を試料に加えることで試料の液性や粘性を均一にし、測定結果を安定させるための水性液体をいう。反応容器搬送部２１ａ（Ａ系列）・２１ｂ（Ｂ系列）のうち反応容器の移送経路上（Ｌ２の位置からＬ３の位置までの間）には、反応容器を載置したラックごと振動撹拌可能な撹拌部２３ａ（Ａ系列）・２３ｂ（Ｂ系列）を設けており、前記撹拌部により、分注水および試料が分注された反応容器内の液体、および後述の基質がさらに分注された反応容器内の液体をただちに均一混合することができる。

反応容器搬送部２１ａ（Ａ系列）・２１ｂ（Ｂ系列）によりＬ３ａの位置（Ａ系列）またはＬ３ｂの位置（Ｂ系列）まで搬送された反応容器は、把持手段６２ａ（Ａ系列）・６２ｂ（Ｂ系列）で反応容器を把持し持ち上げ、反応手段３０ａ（Ａ系列）・３０ｂ（Ｂ系列）のＬ５ａの位置（Ａ系列）またはＬ５ｂの位置（Ｂ系列）に載置する。反応手段３０には、試料と固相試薬との１次反応部３１、固相試薬に結合した特定の試料成分（Ｂｏｕｎｄ）と液体中の試料（Ｆｒｅｅ）との分離洗浄（以下、第１Ｂ／Ｆ分離）部３２、検出用ラベル試薬を含んだ中間試薬の分注部３３、撹拌部３４、目的の試料成分が結合した固相試薬と中間試薬との２次反応部３５、試料成分を介して固相試薬に結合した中間試薬（Ｂｏｕｎｄ）と液体中の中間試薬（Ｆｒｅｅ）との分離・洗浄（以下、第２Ｂ／Ｆ分離）部３６を設けており、Ｌ５ａの位置（Ａ系列）またはＬ５ｂの位置（Ｂ系列）で受け入れた反応容器を所定の時間的位相差をもって、１次反応部３１、第１Ｂ／Ｆ分離部３２、中間試薬分注部３３、撹拌部３４、２次反応部３５、第２Ｂ／Ｆ分離部３６の順に搬送し反応処理を実行する。第２Ｂ／Ｆ分離終了後の反応容器は、Ｌ５ａの位置（Ａ系列）またはＬ５ｂの位置（Ｂ系列）で把持手段６２ａ（Ａ系列）・６２ｂ（Ｂ系列）に受け渡し、反応容器をＬ３ａの位置（Ａ系列）またはＬ３ｂの位置（Ｂ系列）に載置する。

Ｌ３ａの位置（Ａ系列）またはＬ３ｂの位置（Ｂ系列）に載置された反応容器は、反応容器搬送部２１ａ（Ａ系列）・２１ｂ（Ｂ系列）により、基質分注部２２を設けた、Ｌ４ａの位置（Ａ系列）またはＬ４ｂの位置（Ｂ系列）まで搬送され、酵素免疫測定用の基質液が分注器により分注される。基質液が分注された反応容器は、反応容器搬送部２１ａ（Ａ系列）・２１ｂ（Ｂ系列）により、撹拌部２３ａ（Ａ系列）・２３ｂ（Ｂ系列）を設けた位置まで搬送され、所定時間、振動撹拌後、Ｌ１ａの位置（Ａ系列）またはＬ１ｂの位置（Ｂ系列）まで搬送される。Ｌ１ａの位置（Ａ系列）またはＬ１ｂの位置（Ｂ系列）には、それまでＡ系列・Ｂ系列で並行処理された反応液すなわち測定液を含む反応容器が、所定の時間的位相差をもって交互に搬送される。把持手段６１は、Ｌ１ａの位置（Ａ系列）およびＬ１ｂの位置（Ｂ系列）にある反応容器を交互に把持し持ち上げ、Ｌ６の位置に載置する。Ｌ６の位置に載置された反応容器は、検出手段４０により反応容器に収容した溶液から発する光を検出後、把持手段６１により容器廃棄部７０まで搬送される。

次に、図２に示すタイムチャートを用いて、本発明の自動分析装置における、各手段による処理サイクルの内容および時間的同期関係を詳細に説明する。図２に示すタイムチャートは、横軸に各処理ユニットを、縦軸に３０秒の時間軸を、それぞれ配している。図２に示すタイムチャートのうち、左側４カラムすなわち反応容器移送部１２、把持手段６１、分注アーム５１および検出手段４０の処理サイクル（サイクルタイム）はそれぞれ１５秒であり、中央から右のカラムすなわち反応容器搬送部２１ａ・２１ｂ、把持手段６２ａ・６２ｂ、反応手段３０ａ・３０ｂの処理サイクル（サイクルタイム）はそれぞれ３０秒である。なお、図２に示すタイムチャートには、原則として、処理ユニット相互の時間的同期関係を記述するために必要なイベントのみを記載している。また、図２に示すタイムチャートでは１秒刻みで処理内容を記載しているが、実際にはより細かい刻み方（例えば０．１秒刻みや０．５秒刻み）で時間制御を行なってもよい。

操作手順に従い、図２に示すタイムチャート（図１に示す装置を用いた試料分析）の内容を説明する。

（１）反応容器移送部１２
Ｔ＝０から１秒までの間に反応容器収納部１１から反応容器移送部１２上の位置Ｌ０まで搬送された反応容器は、Ｔ＝１から２秒までの間に把持手段６１により把持される。後続の反応容器を位置Ｌ０まで搬送する同様のイベントがＴ＝１５から１６秒までの間に行なわれ、Ｔ＝１６から１７秒までの間に把持手段６１により把持される。すなわち、反応容器移送部１２の処理サイクルは１５秒で制御される。

（２）把持手段６１（その１）
把持手段６１は、Ｔ＝１から２秒までの間に反応容器を把持し、Ｔ＝２から３秒までの間に反応容器搬送部２１ａ上の位置Ｌ１ａに載置する。一方、Ｔ＝１６から１７秒までの間に把持した反応容器は、Ｔ＝１７から１８秒までの間に反応容器搬送部２１ｂ上の位置Ｌ１ｂに載置する。反応容器の載置位置がＬ１ａとＬ１ｂの交互になるものの、把持手段６１の処理サイクルは１５秒で制御される。なお、把持手段６１の処理内容には、前述した反応容器移送部１２から反応容器搬送部２１への把持・載置の他に、反応および基質分注が終了した反応容器を検出手段６０に把持・載置する処理、および検出を終えた反応容器を容器廃棄部７０に把持移送する処理が含まれるが、これらのタイミングについては後述する。

（３）分注アーム５１
分注アーム５１は、Ｔ＝０から２秒までの間にピペットチップ供給部５２でピペットチップを装着し、Ｔ＝３から５秒までの間にピペットチップの濡れ状態を整え（図２では「チップリンス」と表記）、Ｔ＝５から７秒までの間に分注水供給部５３で分注水を吸引する。続いて、分注アーム５１はノズルヘッドを試料供給部５４まで移動し、Ｔ＝８から１０秒までの間に分注水に加えて試料をピペットチップ内に吸引・保持する。その後、分注アーム５１はＴ＝１０から１１秒までの間にノズルヘッドを反応容器搬送部２１ａ上の分注位置Ｌ２ａに移動し、Ｔ＝１１から１２秒までの間に吸引した試料および分注水を分注位置Ｌ２ａにある反応容器に分注する。ノズルヘッドに装着されたピペットチップは、その後Ｔ＝１３から１４秒までの間にピペットチップ廃棄部（図１には不図示）に廃棄される。一方、Ｔ＝１５から３０秒までの間の処理内容は、試料（および分注水）の分注先が、反応容器搬送部２１ｂ上の分注位置Ｌ２ｂにある反応容器であること以外は、前述した処理と同様である。すなわち、分注アーム５１を要部とする分注手段５０は１５秒の処理サイクルで制御される。

（４）反応容器搬送部２１（その１）
図２に示す反応容器搬送部２１のタイムチャートには、
（Ａ）新しい反応容器の受け入れから試料（および分注水）分注までの工程と、
（Ｂ）撹拌を経て反応手段３０に搬送するまでの工程と、
（Ｃ）反応手段３０による反応終了後、反応手段３０より受け入れた反応容器を検出手段４０へ搬送するまでの工程と、
が異なる位相状態において共存している状態で記載されている。

まず、２系列ある反応容器搬送部２１のうちの片側２１ａについて説明する。把持手段６１によりＴ＝２から３秒までの間に反応容器搬送部２１ａ上の位置Ｌ１ａで受け入れた反応容器は、Ｔ＝４から５秒までの間に分注位置Ｌ２ａまで搬送される。その後、（３）分注アーム５１で述べたように、Ｔ＝１１から１２秒までの間に試料（および分注水）が反応容器内に分注される。分注された反応容器は、反応容器搬送部２１ａにより、Ｔ＝１６から１７秒までの間に撹拌部２３ａの位置まで搬送され、Ｔ＝１７から２１秒までの間に振動撹拌される。撹拌が終了してから約１０秒後、動作を表すタイムチャートは次のサイクルに移行する。前記次のサイクルのＴ＝１から２秒までの間に、撹拌終了後の反応容器は反応容器搬送部２１ａにより反応手段３０へ搬出する位置Ｌ３ａに搬送され、Ｌ３ａの位置にある反応容器はＴ＝２から３秒までの間に把持手段６２ａにより把持され、反応手段３０上の受け入れ位置Ｌ５ａに載置される。

一方、もう片側の反応容器搬送部２１ｂは、Ｔ＝１７から１８秒までの間に把持手段６１により把持された反応容器を位置Ｌ１ｂで受け入れ、前述した反応容器搬送部２１ａについて記述したタイミングから１５秒ずつ位相がずれたタイミング、すなわちＴ＝１９から２０秒までの間に分注位置Ｌ２ｂに搬送、Ｔ＝２６から２７秒までの間に試料（および分注水）分注、次のサイクルのＴ＝１から２秒までの間に撹拌部２３ｂの位置に搬送、次のサイクルのＴ＝２から６秒までの間に振動撹拌、次のサイクルのＴ＝１６から１７秒までの間に位置Ｌ３ｂに搬送、Ｔ＝１７から１８秒までの間に把持手段６２ｂによる把持および受け入れ位置Ｌ５ｂへの載置、が行なわれる。なお、反応容器搬送部２１の他の処理内容については後述する。

（５）反応手段３０
本発明の自動分析装置に備える反応手段３０の具体的な態様の一例を図３に示す。図３に示す反応手段３０は、周縁部に反応容器保持座を２０個（ＡからＴ）有した回転テーブルを設けている。なお、図１に示す自動分析装置は図３に示す反応手段３０を二つ備えている。

図３に示す反応手段に設けた回転テーブルにある反応容器保持座のうち、反応容器搬送部２１のＬ３の位置に載置された反応容器を受け入れる（または反応容器をＬ３の位置へ受け渡す）位置Ｌ５に位置する反応容器保持座をＡとし、それ以降は反時計回りにＢ、Ｃ、Ｄの順に反応容器保持座の記号を割り振っている。反応手段３０には、第１Ｂ／Ｆ分離および第２Ｂ／Ｆ分離のための２基のＢ／Ｆ分離ユニット３７ａ・３７ｂを設けている。なお、第１Ｂ／Ｆ分離にはＢ／Ｆ分離ユニット３７ａを使用し、第２Ｂ／Ｆ分離には２基のＢ／Ｆ分離ユニット３７ａ・３７ｂを使用する。さらに各Ｂ／Ｆ分離ユニットには反応容器中の磁性微粒子を集磁するための磁石３８、およびノズル洗浄するための洗浄槽３９ａ・３９ｂを設けている（洗浄用ノズルを支えるアーム（図３には不図示）およびその動作軌道を扇形線で示している）。Ｂ／Ｆ分離ユニット３７ａは反応容器保持座Ｂ・Ｃに位置する反応容器に対してＢ／Ｆ分離を行ない、Ｂ／Ｆ分離ユニット３７ｂは反応容器保持座Ｌ・Ｎに位置する反応容器に対してＢ／Ｆ分離を行なう。なお、反応容器保持座Ｅ・Ｍの位置にも磁石を設けているが、その理由はＢ／Ｆ分離におけるノズル吸排動作前に予備集磁するためである。磁性微粒子を集磁・捕集するには比較的長時間を要する。例えば３０秒の処理サイクル中に微粒子の捕集操作および反応液／洗浄液のノズル吸排動作とを収めることが困難な場合は、Ｂ／Ｆ分離の一つ手前の処理サイクルを使って微粒子の捕集を早めに開始する、すなわち予備集磁を行なう構成が必要となる。

図３に示す反応手段において、回転テーブルの回転に要する時間は３０秒の処理サイクルのうちの約１秒間である。それ以外の時間は停止しており、その間に第１Ｂ／Ｆ分離および第２Ｂ／Ｆ分離が行なわれる。なお、中間試薬の分注も反応手段内で行なうが、それ自体は１秒程度で終了する簡単な工程であり、他の処理ユニットとの時間的同期関係を考慮する必要がないので図２には記載していない。Ｔ＝２から３秒までの間に反応手段３０上の容器受け渡し位置Ｌ５に受け入れた反応容器は、Ｂ／Ｆ分離に要する時間を含めた合計１０分程度の反応時間を経て、Ｔ＝２８から２９秒までの間のタイミングで反応容器搬送部２１上の位置Ｌ３に受け渡す。

図３に示す反応手段を用いた第１Ｂ／Ｆ分離および第２Ｂ／Ｆ分離の動作タイミングについて、図２に示すタイムチャートを用いて説明する。なお、図３に示す反応手段に設けた回転テーブルは、１処理サイクル（３０秒）ごとに反時計回りに９ピッチ回転して停止する。

反応容器保持座Ａの位置に受け入れた反応容器は、約４分後（８処理サイクル後）に反応容器保持座Ｍの位置まで移送され、第１Ｂ／Ｆ分離を行なう。まず、Ｍの位置で予備集磁処理を約２８秒間行なう（図２ではＭの位置での集磁状態の期間を縦の両端矢印で示している）。その後、次の処理サイクルで反応容器を反応容器保持座Ｍの位置からＢの位置に移送し、Ｂの位置にて再び約２７秒間集磁操作を行ないつつ、前記操作中Ｔ＝８から２０秒までの間に、ノズルによる試料を含む反応液の吸引と、３回の洗浄液吐出／吸引操作を行なう（図２ではＢの位置でのノズル吸引状態を逆三角形、ノズル吐出状態を三角形でそれぞれ示し、前記逆三角形／三角形の高さで吸引／吐出時間を示す）。

第１Ｂ／Ｆ分離後の反応容器は、次の処理サイクルで反応容器保持座Ｋの位置（中間試薬分注部３３）に移送され、検出用ラベル試薬を含んだ中間試薬が分注される。中間試薬分注後の反応容器は、約３分後（６処理サイクル後）に反応容器保持座Ｅの位置まで移送され、第２Ｂ／Ｆ分離を行なう。まず、Ｅの位置で予備集磁処理を約２７秒間行なう（図２ではＥの位置での集磁状態の期間を縦の両端矢印で示している）。その後、次の処理サイクルで反応容器を反応容器保持座Ｅの位置からＮの位置に移送し、Ｎの位置にて再び約２８秒間の集磁操作を行ないつつ、前記操作中Ｔ＝３から１３秒までの間に、ノズルによる中間試薬を含む反応液の吸引と、２回の洗浄液吐出／吸引操作を行ない、最後に洗浄液吐出操作を１回行なう（図２ではＮの位置でのノズル吸引状態を逆三角形、ノズル吐出状態を三角形でそれぞれ示し、前記逆三角形／三角形の高さで吸引／吐出時間を示す）。その後、次の処理サイクルで反応容器を反応容器保持座Ｎの位置からＣの位置に移送する。Ｃの位置では、集磁操作を行ないつつＴ＝２．６から４．２秒までの間で反応液の吸引を行なった後、磁石３８を移動することで集磁操作を解除し、洗浄液を約１．２秒間吐出する。前記操作により、磁性微粒子は反応容器中の液体全体にわたって分散した状態となる（以下、完全分散とよぶ）（図２ではＣの位置でのノズル吸引状態を逆三角形、ノズル吐出状態を三角形、完全分散の操作を灰色三角形でそれぞれ示し、前記逆三角形／三角形の高さで吸引／吐出時間を示す）。完全分散後、Ｔ＝６から２８秒までの間、磁石３８を移動させることで再び集磁状態を維持する。集磁状態を解除する前の１．６秒間で反応液を吸引した後、Ｔ＝２８から２９．２秒までの間で集磁状態を解除し、洗浄液を吐出する（２回目の完全分散）。その後、次の処理サイクルで反応容器を反応容器保持座Ｃの位置からＬの位置に移送し、約２８秒間の集磁操作を行ないつつＴ＝２４から２９秒までの間で洗浄液の吸引／吐出／吸引操作を行ない、第２Ｂ／Ｆ分離を終了する。

図１に示す自動分析装置のように、反応手段を二つ備えている場合、もう一方の反応手段の処理サイクルは、Ｔ＝１７から１８秒までの間に、反応容器搬送部２１のＬ３の位置に載置された反応容器を受け入れる位置Ｌ５に反応容器を載置し、前述した動作タイミングにより合計１０分程度の反応時間（第１Ｂ／Ｆ分離および第２Ｂ／Ｆ分離を含む）を行ない、Ｔ＝１３から１４秒までの間に、Ｌ５の位置に載置された反応容器を反応容器搬送部２１のＬ３の位置へ受け渡す。なお、第１Ｂ／Ｆ分離、第２Ｂ／Ｆ分離の処理内容は、１５秒の位相差を有する以外は前述した動作タイミングと同様である。

前述したように、第２Ｂ／Ｆ分離では完全分散の動作を２回行なう。これは、中間試薬に含まれるラベル試薬が非特異的に固相微粒子に吸着することを防止するためである。分析目的成分に結合していないラベル試薬がわずかでも反応容器中に残っていると、免疫測定の検出限界に直接悪影響を及ぼす。また、完全分散の後Ｂ／Ｆ分離のために液相を吸引する際、誤って微粒子を吸引してしまうと分析の測定感度が低下する。このため、完全分散の後は、とくに集磁操作に十分な時間をかける必要がある。本例では、１回目の完全分散後の集磁時間に約２２秒、２回目の完全分散後の集磁時間に約２８秒、それぞれ要している。

（６）反応容器搬送部２１（その２）
反応手段３０ａにより反応処理を終えた反応容器は、Ｔ＝０から１秒までの間に把持手段６２ａにより反応容器搬送部２１ａ上にある位置Ｌ３ａに載置される。その後、Ｔ＝１４から１５秒までの間にＬ４ａの位置にある基質分注部２２にて基質が分注される。その後、撹拌部の位置まで搬送し、約４秒間振動撹拌後、Ｔ＝２１から２２秒までの間にＬ１ａの位置まで搬送し、Ｔ＝２３から２４秒までの間に把持手段６１により検出手段４０中の容器受け入れ／受け渡し位置Ｌ６に載置する。

一方、反応手段３０ｂにより反応処理を終えた反応容器は、Ｔ＝１５から１６秒までの間に、把持手段６２ｂにより反応容器搬送部２１ｂ上にある位置Ｌ３ｂに載置される。その後、Ｔ＝２９から３０秒までの間にＬ４ｂの位置にある基質分注部２２にて基質が分注される。その後、撹拌部の位置まで搬送し、約４秒間振動撹拌後、Ｔ＝６から７秒までの間にＬ１ｂの位置まで搬送し、Ｔ＝７から８秒までの間に把持手段６１により検出手段４０中の容器受け入れ／受け渡し位置Ｌ６に載置する。

すなわち、検出手段４０への搬出位置Ｌ１ａおよびＬ１ｂには、それまでに並行処理されてきた反応液すなわち測定液を含む反応容器が１５秒の位相差をもって交互に搬送される。把持手段６１は、位置Ｌ１ａからの反応容器と位置Ｌ１ｂからの反応容器を交互に検出手段４０の容器受け入れ／受け渡し位置Ｌ６へ把持移送することになる。

（７）検出手段４０
検出手段４０は、Ｔ＝２２から２３秒までの間に容器受け入れ／受け渡し位置Ｌ６の位置に設けたシャッタを開け、Ｔ＝２３から２４秒までの間に把持手段６１により移送された反応容器を受け入れる。次に、Ｔ＝２５から２６秒までの間に測定を終了した別の反応容器をＬ６から搬出し、Ｔ＝２６から２７秒までの間にシャッタを閉じる。反応容器からの測光のタイミングについては、検出部の処理サイクル１５秒のうちＬ６の位置に設けたシャッタが開く前（例えばＴ＝２０から２１秒までの間）に設定することができる。

一方、検出手段４０は、前述の反応容器と１５秒位相がずれた、Ｔ＝７から８秒までの間に容器受け入れ／受け渡し位置Ｌ６の位置に設けたシャッタを開け、Ｔ＝８から９秒までの間に把持手段６１により移送された反応容器搬送部２１ｂのＬ１ｂの位置にある反応容器を受け入れる。他の動作タイミングも１５秒位相がずれた状態となっており、検出部は実質的に処理サイクル１５秒となっている。

（８）把持手段６１（その２）
把持手段６１は、Ｔ＝２５から２６秒までの間に、検出手段４０より測定終了後の反応容器をＬ６の位置で把持し、Ｔ＝２６から２７秒までの間で前記反応容器を容器廃棄部７０まで移送する。位相が１５秒ずれた、Ｔ＝１０から１２秒までの間のＬ６の位置からの容器持ち上げおよび容器廃棄の処理も同様に行なわれる。

以上、処理サイクルが１５秒の反応容器供給部１１、把持手段６１、分注手段５０、検出手段４０、に対して処理サイクルが３０秒の反応容器搬送部２１、把持手段６２、反応手段３０を２系列備え、各系列の反応処理を１５秒の位相差で行なうことで、１５秒間隔での測定を可能にしている。

１０：反応容器供給手段
１１：反応容器収納部
１２：反応容器移送部
１３：コード識別部
１４：シール破開部
２０：反応容器搬送分注手段
２１：反応容器搬送部
２２：基質分注部
２３：撹拌部
３０：反応手段
３１：１次反応部
３２：第１Ｂ／Ｆ分離部
３３：中間試薬分注部
３４：撹拌部
３５：２次反応部
３６：第２Ｂ／Ｆ分離部
３７：Ｂ／Ｆ分離ユニット
３８：磁石
３９：洗浄槽
４０：検出手段
５０：分注手段
５１：分注アーム
５２：ピペットチップ供給部
５３：分注水供給部
５４：試料供給部
６１、６２：把持手段
７０：容器廃棄部

Claims (4)

1. 反応容器を供給する供給手段と、
   反応容器に収容した溶液を反応させる第１から第ｎ（ｎは２以上）の反応手段と、
   前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を第１から第ｎの反応手段へそれぞれ搬送可能な第１から第ｎの搬送手段と、
   第１から第ｎの搬送手段に載置した反応容器に液体を分注可能な分注手段と、
   第１から第ｎの反応手段で反応させた反応容器に収容した溶液からの測定信号を検出する検出手段と、
   を備えた自動分析装置であって、
   前記供給手段、前記第１からの第ｎの反応手段、前記第１から第ｎの搬送手段、前記分注手段および前記検出手段による動作はそれぞれ所定のサイクルタイムで実施され、かつ
   前記供給手段、前記分注手段および前記検出手段によるそれぞれの周期的動作を、反応容器あたりＴ秒のサイクルタイムで実施し、
   第１から第ｎの反応手段および第１から第ｎの搬送手段によるそれぞれの周期的動作を、反応容器あたりｎＴ秒のサイクルタイムで実施する、
   前記自動分析装置。
2. 第１から第ｎの反応手段および第１から第ｎの搬送手段によるそれぞれの周期的動作を、それぞれＴ秒の位相差で実施する、請求項１に記載の自動分析装置。
3. 反応容器を供給する供給手段と、
   反応容器に収容した溶液を反応させる第１および第２の反応手段と、
   前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を第１の反応手段へ搬送可能な第１の搬送手段と、
   前記供給手段から供給された反応容器を受け入れ、前記反応容器を第２の反応手段へ搬送可能な第２の搬送手段と、
   第１または第２の搬送手段に載置した反応容器に、液体を分注可能な分注手段と、
   第１または第２の反応手段で反応させた、反応容器に収容した溶液からの測定信号を検出する検出手段と、
   を備えた自動分析装置であって、
   前記供給手段、前記第１および第２の反応手段、前記第１の搬送手段、前記第２の搬送手段、前記分注手段および前記検出手段による動作はそれぞれ所定のサイクルタイムで実施され、かつ前記供給手段、前記分注手段および前記検出手段によるそれぞれの周期的動作を、反応容器あたりＴ秒のサイクルタイムで実施し、
   第１および第２の反応手段、ならびに第１および第２の搬送手段によるそれぞれの周期的動作を、反応容器あたり２Ｔ秒のサイクルタイムで実施し、
   第１の反応手段および第１の搬送手段による周期的動作と、第２の反応手段および第２の搬送手段による周期的動作とを、それぞれＴ秒の位相差で交互に実施する、
   前記自動分析装置。
4. 各反応手段による反応容器に収容した溶液の反応が、抗原抗体反応を利用した反応であり、
   反応容器に固相を含んだ溶液を収容しており、かつ
   各反応手段に、前記固相と結合した試料中の成分（Ｂｏｕｎｄ）と前記固相と結合していない試料中の成分（Ｆｒｅｅ）とを分離する、Ｂ／Ｆ（Ｂｏｕｎｄ／Ｆｒｅｅ）分離部をさらに設けた、
   請求項１から３のいずれかに記載の自動分析装置。

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