JPH0225754A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、医学の研究や病院における診断に使用する化
学分析装置に係り、特に抗原抗体反応など免疫学的測定
に適した自動分析装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、医学の研究や病院における診断に、抗原抗体反応
に基づ（免疫学的測定が盛んに用いられるようになり、
その手法としてマイクロプレートを使用する分析法が普
及してきた。

マイクロプレートは、底面がＵ字形または平面の透光面
を有する。内容積数１００ｕｌ程度のカップ状の小孔（
以下、ウェルと称する）を縦横のマトリックス状に配列
し、一体成型した合成樹脂性の成型品で、ウェルの数と
大きさは各種あり、例えば、縦８穴、横１２穴、合計９
６穴のものなどが多く用いられている。分析法としては
ウェルの内壁に特定の抗原または抗体を同相化しておき
、これにサンプルを加えてサンプルの抗体または抗原を
反応させ固相にトラップしたのち、さらに酵素標識抗体
を加えて結合させ、その酵素活性を測定するなどの方法
がとられる。

測定に使用する装置としては１反応の終了したマイクロ
プレートのサンプル液の濃度を吸光度や蛍光強度により
測定するマイクロプレートリーダーが広く使用されてい
る。また５反応工程を自動化したものでは、試薬分注用
のオートダイリュータ−や、Ｂ／Ｆ分雛（反応により結
合した抗体と遊離している抗体の分離）のための洗浄工
程を自動化したオートウオッシャ−など、それぞれ単一
の作業を自動化した装置が提供されている。しかし、反
応工程から測定にいたる１分析工程の全部または主要部
分を連続して自動化した装置はまだ製品化されておらず
、分析法の発達や検体数の増加にともないより便利な自
動機の出現が望まれている。

ところで、現在医学関係でもつとも自動化が進んでいる
のは生化学検査の分野である。この分野ではディスクリ
ート方式の自動分析装置が大勢を占めいちじるしく普及
している。その方式の殆どは、反応容器をベルトコンベ
アやターンテーブルに配列した反応ラインを恒温雰囲気
中で、一定時間間隔で走行させ、ライン上に配置された
サンプリング、試薬分注、撹はん、測光などの各処理ス
テーションを通過させて、順次分析を進行させる方式に
なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述のような方式は、分析時間も短く処理工程
も比較的簡単で、共通化しやすい生化学自動分析装置に
は適しているが、免疫反応用としては適していない。免
疫反応においては処理工程が複雑で分析に時間のかかる
ものが多く１反応工程も複数ステップ（２−４）にわた
るものもあり、Ｂ／Ｆのためのウェルの洗浄など、同一
処理機能を繰り返し使用する場合も多い。このため反応
ラインは定位置に固定するか、または巡回させてインキ
ュベーションのスペースを大きくしないよう限定すると
ともに、試薬分注、Ｂ／Ｆ分離洗浄、測定などの処理機
能はプログラムに応じて随時任意のウェルの処理が出来
るフレキシブルな機能が必要である。

また、反応を完全に行なわせるため撹はんを十分行なう
必要がある。従来の生化学自動分析装置などでは一般に
撹はん棒を反応容器に挿入して撹はんする方法が行なわ
れている。しかし免疫測定においては測定範囲が３〜４
桁に及ぶものも多くキャリーオーバーは完全に防止しな
ければならない； このため外部から容器ごと撹はんする方法が必要で、且
つ、マイクロプレートが複数のウェルを一体成型したも
のであるため、プレート全体を振動させ多数のウェルを
同時に撹はん出来る方法が望ましい。

本発明の目的は、マイクロプレートの特徴を生かした簡
単な構造で抗原抗体反応による免疫反応など、分析に時
間がかかり工程が複雑で多様性のある分析にフレキシブ
ルに対応できる自動分析装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

以上のように問題点を解決するためにとられた本発明の
自動分析装置の主たる構成は、多数の反応容器の列を、
縦横のマトリックス状に保持する反応容器テーブルと、
反応容器に試薬を分注する試薬分注装置と、反応容器に
洗浄液を注入、＃Ｉｌ：出して、該反応容器の洗浄を行
なう洗浄装置と１反応容器内のサンプル液の光学的特性
を測定する光度計と、前記試薬分注装置の分注ノズル、
前記洗浄装置の吸排ノズル、及び前記光度計を一体の支
持台に搭載して反応テーブル上をＸ＠Ｙ軸方向に移動す
る駆動装置と、前記反応テーブルに特定の周波数の振動
を加えることにより、該反応テーブル上の全反応容器内
のサンプル液の撹はんを同時に行なう撹はん装置、及び
反応温度を一定に保つための温度制御装置とからなるこ
とを特徴とするものである。

すなわち、本発明の自動分析Ｊｉｌｉｆは、（１）分析
を行なうマイクロプレートは一定の温度雰囲気中に固定
された反応テーブル上に配置し、試薬分注ノズル、洗浄
ノズル、光度計などの各処理機能は、ｘｌＩｉｌｋＹ軸
方向に走行可能な一体の支持台に設置しプログラムの指
令に応じ随時任意のウェルの位置に位置づけて、それぞ
れの処理ができる方式としたことに、 （２）反応テーブルに特定周波数の振動を加えテーブル
上のマイクロプレートの全検体の撹はんを同時に行なう
方式としたこと、また、反応テーブルを振動させる具体
的な方法として、テーブルを可撓性の支持体で支え、テ
ーブルとテーブルに近接した固定された支持体とに互い
に対向させて設けた一対の電磁石の一方に直流電流を、
一方に交流電流を流すことにより振動を生じせしめる方
式としたこと、 によって所期の目的の達成を可能としたものである。

〔作用〕

本発明の自動分析装置においては、予めサンプルを分注
したマイクロプレートを装置の反応テーブルに載せ、そ
れ以後の分析を自動的に行う。分析に使用するマイクロ
プレートは一列ごとに分離出来るよう一体成型された、
分ｉｌＩ！組み込み形の単位マイクロプレート（以下、
単位プレートと称する）を用いる。このため分析する検
体数に応じて装置にかける単位プレートの数を増減する
ことができる。分析は単位プレート−個を単位として進
める。プログラムは１〜２分程度の時間を１サイクルと
し、１サイクル中に分析に必要な、試薬分注、洗浄、測
定などの処理機能を、それぞれの処理が必要な分析進度
の異なる単位プレートの各ウェルの位置に順次位置づけ
てそれぞれの処理を行なう。例えば分析を開始する単位
プレートに試薬を分注したのち１分析工程の進んだ別の
単位プレートの洗浄を行ない、さらに分析工程の進んで
いる単位プレートの測定を行なうなど、進度にともない
必要な処理を行ないながら分析を進める。また、この間
インキュベーションのためのサンプル液の撹はんは、先
にのべたように反応テーブルを振動させ反応テーブル上
の全検体を撹はんする方法により随時行なうことができ
る。本発明による自動分析装置は以上のような方式によ
り、簡単な構造で、工程の複雑な免疫反応の分析にフレ
キシブルに対応できるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図〜第４図は、それぞれ、本発明の自動分析装置の
一実施例の構造を示す。第１図は平面図、第２図は正面
図、第３図及び第４図は側面図を示している。

この実施例の自動分析装置においては、マイクロプレー
ト１の各ウェル２に予め分析する検体を分注しておき反
応テーブル３に載せる。マイクロプレート１としては分
離組み込み形の単位プレート４を使用し枠５に組み込ん
で装置にかける。ウェル２の数は図面では簡略化して、
縦６穴、横１０列に表現されているが、実用例では８穴
の単位プレートを最大３０本合計２４０検体までかける
ことができる。

反応テーブル３は恒温雰囲気中（通常３７℃）に保たれ
た室内において、堅牢なベース６に設けられた防振ゴム
材など可撓性の支持体７により支えられている。また反
応テーブル３には左右の側面に電磁石８，８′を設ける
と共に、ベース６に固定された支持体９に電磁石１０．
１０’　を、電磁石８，８′とそれぞれの磁石が近接し
て対向するように設け、１！磁石の片側に直流電流を流
しておき、片側に特定周波数の交流電流を流すことによ
り、反応テーブル３を振動させ、テーブル上のマイクロ
プレートに載せられた全検体の撹はんを行なうことがで
きる。撹はん条件は装置の構造により異なるが、本実施
例の場合は周波数３０Ｈｚ、振幅１．２〜１．５ｍｍで
良好な結果が得られた。

Ｘステージ１１はモーター１２により、ラック１３と噛
み合うピニオン１４を回転させることによりガイド軸１
５．１５’　にそって横方向に移動する。またＹ軸ステ
ージ１６はモーター１７によりランク１８と噛み合うピ
ニオン１９を回転させることにより、Ｘ軸ステージ１１
に設けられたガイド軸２０．２０’　にそって縦方向に
移動する。

ステージ１６には試薬分注ノズル群２１，２２゜ウェル
洗浄ノズル群２３．光度計２４が搭載されておりステー
ジを移送することにより各機能を反応テーブル上のプレ
ートの各ウェル上に位置せしめ、それぞれの処理を行な
わせることができる。

試薬分注ノズル群２１．２２は、２グループに別れてそ
れぞれ複数本設けられており、各ノズルに一対一で対応
して設けられた試薬分注ポンプ群２５に連結して、試薬
リザーバー群２６からそれぞれが受は持つ特定の試薬を
一定量分注する。ウェル洗浄ノズル群２３は単位プレー
ト−個のウェル２を同時に洗浄できるよう、ウェル２の
数に対応させて複数組（本実施例の場合８組）設けられ
。

各組はそれぞれ長さの異なる３本のノズルで構成されて
いる。モーター２７を動作させると歯車２８と噛み合う
ラック２９によりウェル洗浄ノズル群２３を保持するア
ーム３０が降下し各ノズルを対応するウェル２内に浸漬
させる。各組３本のノズル中、中間の長さのノズル３１
はポンプ３２に連結し洗浄液槽３３から洗浄液をウェル
２に注入する。一番長いノズル３４はその先端がウェル
２の底面に近接する位置まで降下して、真空ポンプ３５
によりウェル２内の液体を廃液槽３６に排出する。この
ような洗浄液の注入、排出を数回繰り返すことによりウ
ェル２の洗浄が行なわれる。

一番短いノズル３７は洗浄液のオーバーフロー防止用に
設けられている。すなわち、真空ポンプ３８、廃液槽３
９に連結しており、ノズルの先端レベルまで上昇した洗
浄液を廃液槽に排出する。

光度計２４は本実施例では吸光光度計を使用し、光源４
０の光を集光レンズ系４１を経由してウェル２のサンプ
ル液に上方から入射させ、下方に設けた検知器４２によ
り測定する。波長選択フィルターは複数個、波長切替え
円盤４３に配列され。

モーター４４により回転させ、同期信号をとることによ
り所望の波長による測定が出来る。また２つのフィルタ
ーの信号をとることにより２波長測光も可能な方式にな
っている。

分析は装置に組み込まれたマイクロコンピュータに設定
したプログラムにより、一定の時間間隔例えば９０秒を
１サイクルとし、縦一列すなわち単位プレート１個のウ
ェル２を同時処理しながら進行させる。１サイクルの間
には分析の進度に応じ任意の単位プレート４の各ウェル
２に、特定の試薬分注ノズルを順次位置づけて試薬を分
注する作業、進度の異なる他の単位プレート４の各ウェ
ル２の洗浄を行なう作業、さらに進度の異なる単位プレ
ート４の各ウェル２に光度計を順次位置づけて測定を行
なう作業を行なうことが出来るようになっている。この
ため複雑な抗原抗体反応の測定にフレキシブルに対応で
きる。

つぎに、−例としてＨＢｓ抗源０測定例につき説明する
。この例は、モノクロナル抗体を同相化したマイクロプ
レートにＨＢｓ抗原を有するサンプル１００ｕｌと酵素
標識抗体５０ｕ　ｌを加え。

サンドイツチ法（サンプルの抗原をモノクロナル抗体と
酵素標識抗体でサンドインチ状に挟んで結合させる分析
法）により３０分間反応させたのち。

Ｂ／Ｆ分離洗浄を行ない、さらに酵素気質を５゜ｕｌを
加えて１５分間発色反応させ、その酵素活性を吸光度で
測定してサンプルの抗原量を求める方法である。

以上の分析を本実施例の装置を用い、単位プレー）−３
０本、検体数２４０検体について行なう場合の例を第５
図に示す。同図の縦軸には作業内容、横軸にはプログラ
ムを進めるサイクル数がとってあり、捧グラフで分析進
度にともない各サイクル中に行なわれる作業内容を示し
である。分析は予めサンプルを分注したマイクロプレー
トを装置にかけ、分析開始スイッチを押すことにより開
始される。まず酵素標識抗体が第一サイクルにおいて一
番目の単位プレートに分注され、以後サイクルごとに二
番目以下の単位プレートに分注し、３０サイクルで３０
本の単位プレート全部の分注が終了する０分注の終了し
た単位プレートから抗原抗体反応のためのインキュベー
ションが開始される。

反応時間は３０分（２０サイクル相当）で、この聞咎サ
イクルごとに間欠的に撹はんが行なわれる。

第２１サイクル目には一番目の単位プレート反応が終わ
り、Ｂ／Ｆ分離洗浄作業が開始され、第２２サイクルで
は発色試薬として酵素基質の分注が始まる。以下棒グラ
フに示す作業を行ないながら分析を進行し約６５サイク
ルで全てのサンプルの分析が終了する。分析所要時間は
１００分弱であり、この間に３０本の単位マイクロプレ
ート、すなわち２４０検体の分析ができる。

以上本発明の実施例として予めサンプルを分注したマイ
クロプレートを装置にかけ、その後の分析作業を自動で
行なう装置について説明したが、本装置にオートサンプ
ラーを組み合わせることにより、サンプル波の分注を含
めた全分析工程を自動化した装置に発展させることがで
きる。

また本実施例では測定に使用する光度計は吸光光度計を
用い、測定例はエンドポイント法を説明したが、測定法
にはレイトアッセイ法を用いる場合もあり、また光度計
として蛍光光度計を使用する場合もある。蛍光光度計の
場合はウェルの上方から励起光を入射させウェルの斜め
下方向あるいは斜め上方向に放射する蛍光を測定するな
どの方法がとられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、マイクロプレートの特
徴を生かした簡単な構造で抗原抗体反応による免疫反応
など、分析に時間がかかり工程が複雑で多様性のある分
析にフレキシブルに対応出来る装置を提供するもので、
産業上の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動分析装置の一実施例の構造を示す
平面図、第２図は同じく正面図、第３図は同じく左側面
図、第４図は同じく右側面図、第５図は本発明の自動分
析装置の一実施例を用いた分析例の分析工程の説明図で
ある。 １・・・マイクロプレート、２・・・ウェル、３・・・
反応テーブル、４・・・単位マイクロプレート、８，８
′・・・電磁石、１０．１０’・・・電磁石、１１・・
・Ｘ軸ステージ、１６・・・Ｙ軸ステージ、２１．２２
・・・試薬分注ノズル群、２３・・・ウェル洗浄ノズル
群、２４・・・光度計、２５・・・試薬分注ポンプ群、
２６・・・試薬リザーバー群、３２・・・ポンプ、３３
・・・洗浄液槽、３５．３８・・・真空ポンプ、３６．
３９・・・廃液槽、４３・・・波長切換え円盤。 第１０ 杢２−凹 ４−Ｑ−：’ｕ　３片５ 本３日 高４凹 ′３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の反応容器の列を、縦横のマトリックス状に保
   持する反応テーブルと、反応容器に試薬を分注する試薬
   分注装置と、反応容器に洗浄液を注入、排出して、該反
   応容器の洗浄を行なう洗浄装置と、反応容器内のサンプ
   ル液の光学的特性を測定する光度計と、前記試薬分注装
   置の分注ノズル、前記洗浄装置の吸排ノズル、及び前記
   光度計を一体の支持台に搭載して前記反応テーブル上を
   Ｘ軸Ｙ軸方向に移動する駆動装置と、前記反応テーブル
   に特定の周波数の振動を加えることにより、該反応テー
   ブル上の全反応容器内のサンプル液の撹はんを同時に行
   なう攪はん装置、及び反応温度を一定に保つための温度
   制御装置とからなることを特徴とする自動分析装置。 ２、前記反応テーブルは可撓性の支持体で支持され、該
   反応テーブルと、これに近接して固定した該支持体とに
   、一方は直流電流を、他方は特定の周波数の交流電流を
   流す、たがいに対向する一対の電磁石が設けられ、前記
   反応テーブルを振動させて反応容器の撹はんを行なう特
   許請求の範囲第１項記載の自動分析装置。 ３、前記自動分析装置において、さらにオートサンプラ
   を組み合わせ、サンプル液の分注を含めた全分析工程を
   自動化した特許請求の範囲第１項又は第２項記載の自動
   分析装置。