JPH0317102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酵素免疫測定を自動的に行なう方法
及び装置に係り、特に、分析システム中に待機部
とでもいうべき反応ゾーンを設け、反応時間等分
析処理プロセスが異なる複数の項目の並行的測定
や、試料を挿入していない空白部分を後発の試料
で充たすことによる処理速度の大幅な増大等を可
能にする方法及び装置に関する。

近来、臨床検査分野において抗原抗体反応と酵
素反応を利用した酵素免疫測定方法（EIA法）に
よる分析測定が普及しつつある。現在一般に行な
われているEIA法は測定操作が複雑で時間を要す
る等検査者に多大な負担をかけ、また能率が悪い
欠点がある。

即ち、現在一般に行なわれているEIAの測定プ
ロセスは、抗体（又は抗原）を固定化する対象に
よりチユーブ法とビーズ法など、反応の仕方によ
りサンドイツチ法と競合法などがあるが、チユー
ブ法のサンドイツチ法を例にとると次の如くな
る。まず、内面に抗体（又は抗原）を固定化し
た容器（チユーブ）に試料（被検液）を入れて接
触・反応させ（一次反応）、反応終了後Ｂ−Ｆ
分離のため洗浄し、酵素標識試薬を加えて反応
させ（二次反応）、再度洗浄し、基質試薬を
加えて酵素反応（三次反応）を行なわせ、反応
停止試薬を加え、酵素反応により発色した液を
光学的に測定し、検量線から試料中の抗原（又は
抗体）の量を求めるという手順を要する。また各
反応は、測定項目にもよるが夫々数時間にわたる
根気のいる作業である。

そこで、検査者の負担を省くために、近時EIA
測定を自動的に行なう装置が２，３開発されてい
る（特開昭57−174662、特開昭56−147067等）。
しかし、これらの装置は上記手順をそのまま踏襲
し、容器（試験管、試料セル）を順次収納順に移
動させ、移動の途中において各処理及び反応をな
さしめるものである。

従つて、これら従来の装置では試料を受け入れ
た順に分析処理して行くので、多数の検体を単一
の項目につき同一の分析処理工程に従つて順次自
動分析するには適しているが、反応時間等工程が
異なる複数の項目を測定するには、その都度分析
処理の手順や反応時間を項目に適合するように、
装置を調整する必要がある。また、場合によつて
は後から供与する試料の方が反応時間等の分析工
程の違いから先に測定を終了するタイミングにあ
るにもかかわらず、順序を変えることができず先
行のものから１つずつ測定していくため、先行の
ものが終了した後でなければ測定できず、多項目
測定は時間ばかり要し効率が非常に悪い。

また、従来技術は試料を装置の入口から出口ま
で一定の方式（速度）で送るものであり、しかも
反応時間等分析処理に必要な時間は項目や試料に
よつて決つているため、送りの速度を速くすると
試料が移動する距離が長くなり装置が大型化す
る。そこで、従来は試料の移送速度は実際に試料
を供与できる速度に比して遅い速度に設計され、
試料分注機構はその速度に合わせて試料を装置に
導入するものであつた。そのため、同一の分析処
理工程に従うものであつても、途中に試料を供与
しない空白部分が存在した場合、装置全体として
は試料を受け入れる空白部分（余剰能力）がある
にもかかわらずしかもそれらの空白部分を埋める
に充分な速さで試料を供与できるにもかかわら
ず、装置の試料導入機序に従つて順次処理が進行
するので、後からではそれらの空白部を利用する
ことは不可能であり、この場合も前述同様非常に
効率の悪い処理速度の低いものとなる。

そこで本発明者等は上記諸欠点を解消しEIAの
自動測定の高効率化を図るため種々研究した結
果、洗浄や各種試薬の分注及び測定といつた処理
（以下「測定」を「処理」に含めて説明する）に
要する時間は、各段階における反応に要する時間
に比べて著しく短かいことに着目し本発明を完成
させたものである。即ち、一つの試料について各
種の反応が行なわれている間は各処理部は空いて
いるので、この空き時間に他の試料の処理を行な
わせることにより効率化を図るものである。

そのために、システムを分析処理工程と反応工
程に分け、分析処理工程を洗浄、分注、更には容
器中の担体（ビーズの場合）や液体の移転、及び
測定の各プロセスに分け、測定項目が同一でも異
なつていても、いずれかの処理が必要なタイミン
グの早い順に、処理が必要な試料容器を順次当該
処理工程に供与する方式を採用した。なお、この
タイミングは一次反応のスタート時即ち接触開始
時が決まれば測定項目毎に自動的に定められる。
また、洗浄、試薬分注、測定等の各装置は、多項
目の並行分析ができるよう多機能化させた。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図及び第２図は、チユーブ法とサンドイツ
チ法の組み合せに基づくEIA自動測定装置の１例
を示すもので、反応ゾーンとしての反応ロータ７
の周囲に、試料希釈分注装置５、洗浄装置１０、
試薬分注装置１１及び測定装置１２を配設し、各
装置の作動を制御し各種の記憶・演算を行なう制
御装置８、表示記録装置１３等を備えてなる。ま
た、試料を受け入れて反応を行なわせる容器とし
ては、本例では、その集合体（複数個の組）とし
て第３図の如き反応ラツク１を用い、該反応ラツ
ク１に設けた複数の反応孔４（図では14個）の１
つ１つが各容器の役目を果す。もつとも、個々の
独立した容器をラツク等の支持体に組み込む形式
のものを用いてもかまわない。尚、上記各反応孔
４の内面には抗体（又は抗原）が固定されてお
り、測定項目（固定化された物質に対応する）が
ラツクに表示されているが、この固定化や表示は
測定に際して操作者が行なつてもよい。

次に本発明装置によるEIA測定手順を１本の反
応ラツクの分析処理プロセスに沿つて説明する。
まず、試料をターンテーブル２上の各サンプルカ
ツプ３にマニユアル操作で注入する。反応ラツク
１を試料希釈分注装置５にセツトし、操作部６の
キー６ａにより項目名、試料数、検体番号等を登
録する。新しく登録された反応ラツク１の洗浄、
各種試薬の分注、測定のタイミングが、既に反応
ロータ７上で分析処理中の各ラツクの処理タイミ
ングとも重らないスタート時間が制御装置８で選
択され、反応部（反応ゾーン）が受け付けOKで
あれば反応ロータの利用可能な反応ラツク収容溝
９が呼び出され、自動的に試料が希釈されて反応
ラツクの各反応孔４……へ分注された後、反応ロ
ータの収容溝９に自動的に引き込まれる。この
際、試料が反応孔４に添加された一次反応のスタ
ート時間（接触開始時間）は、該反応ラツク１を
収容した溝番号、測定項目名、試料数、検体番号
等とともに制御装置８に記憶される。尚、試料希
釈分注装置５から反応ロータ７への反応ラツク１
の移動機構は種々なものが採用しうるが、本例で
は第４図の如き機構を用いている。即ち、反応ラ
ツク移送ベルト１４に固定された嵌合ピン組立体
１５とギヤ１７に接続されたモータ１８に、制御
装置８から「反応ラツクを移送せよ」という信号
が入ると、嵌合ピン１６が回転して反応ラツク１
の切欠き部１９と嵌合し、次いでモータ１８が回
転して移送ベルト１４が反応ラツク１を反応ロー
タ７の収容溝９へ移送する。移送が完了すると、
モータ１８は一旦停止してピン１６が切欠き部１
９から外れ、モータ１８が逆転して移送ベルト１
４は元の位置まで戻り、ピン１６も元の状態に戻
つて次の反応ラツク挿入に備えて待機する。

反応ゾーンで、所定の一次反応の反応時間が経
過すると、反応ロータ７が回転して該反応ラツク
１を洗浄装置１０に移送する。この際反応ラツク
１は反応ロータ７から自動的に洗浄位置に引き込
まれ、所定の洗浄が行なわれる。洗浄用ノズル１
０ａ……の数は、反応孔４の数と同数だけ並列し
ており、各反応孔４……に洗浄液の注入・排出を
行なう。洗浄後、反応ラツクは自動的に反応ロー
タ上の元の位置へ戻る。

次に反応ロータ７が回転し、該反応ラツク１を
試薬分注装置１１へ移送する。反応ラツク１は分
注位置へ自動的に引き込まれ、酵素標識試薬が所
定量分注される。酵素標識試薬分注用ノズル１１
ａ……は測定項目毎に、各１本ずつ並列に用意さ
れており、どのノズルが作動するかは制御装置８
の指令で自動的に決まる。試薬の添加は、該ノズ
ル１１ａ下を反応ラツク１を移動して行くときに
各反応孔４……に対して順次行なわれる。試薬分
注後、反応ラツク１は自動的にロータ上の元の位
置に戻る。尚、反応ロータ７と洗浄装置１０、試
薬分注装置１１間の反応ラツクの移動も試料希釈
分注装置５の場合と同様の機構で行なわれる。そ
して、洗浄装置１０では移送完了後、試薬分注装
置１１では移送されている時に行なわれるが、後
者の場合間欠移動方式を採つてもよい。そして、
いずれの場合も、所定の処理が完了するとモータ
が逆転し、反応ラツク１を反応ロータ７の元の収
容溝へ移送して停止する。嵌合ピン１６は回転
し、ラツクの切欠き部１９から外れ、元の位置に
戻つて次の移送に備える。

さて、この酵素標識試薬による反応（二次反
応）の反応時間が経過すると、反応ラツク１は前
述と同様洗浄工程に供される。次いで反応ロータ
７が回転し、反応ラツク１を再び試薬分注装置１
１に移送する。反応ラツク１は分注位置へ自動的
に引き込まれ、今度は酵素基質試薬が各反応孔４
……に分注される。酵素基質試薬分注用ノズル１
１ｂは、各測定項目に対して共通に一種の酵素を
標識酵素として用いている場合、１本のノズルで
各項目に共用できる。試薬の添加は前述と同様に
して行なわれる。試薬分注後、反応ラツク１は自
動的に反応ロータ上の元の位置に戻る。

酵素反応（三次反応）の反応時間が経過する
と、反応ラツク１はまた試薬分注装置１１に移送
される。反応ラツク１は分注位置へ自動的に引き
込まれ、今回は反応停止試薬が分注される。反応
停止試薬分注用ノズル１１ｃもまた各測定項目に
対して一種の酵素を用いた場合１本のノズルで共
用できる。試薬の添加は前述と同様にして行なわ
れる。試薬分注後、反応ラツク１は自動的に反応
ロータ上の元の位置に戻る。

続いて反応ロータ７が回転し、反応ラツク１を
測定装置１２へ移送する。この移送も、制御装置
８からの信号により、上述と同様にして反応ラツ
ク１が移送される。測定は、１チヤンネルの垂直
測光方式で、測光部を反応ラツク１が通過する
際、各反応孔４……の吸光度が順次１つずつ測定
される。垂直測光法で測定するため、測定装置の
移送ベルトは光束が通過できる構造になつてい
る。

測定が終了した反応ラツク１はそのまま移動を
続け、測定装置１２を通過して外部に排出され
る。測定された吸光度値は、標準液を用いるなど
して作成された各項目毎の検量線より対応する濃
度値等に換算され、表示記録装置１３に示され
る。

以上は本発明装置の作動原理を、１本の反応ラ
ツクの測定プロセスに従つて説明したが、実際に
は反応ラツク１は複数用いられ、場合によつては
測定項目が２つ乃至それ以上のこともある。従つ
て、各ラツクの処理タイミングを一括して時系列
で並べ、洗浄、試薬分注、測定のいずれかの処理
を要するタイミングにある反応ラツクが、該当す
る処理装置で処理され、以後も順次処理が必要な
反応ラツクが呼び出されて処理が施こされるとい
つたやり方で、各ラツクの分析処理が進行する。

そして、この分析処理がトラブルなく進行する
ためには、ある処理工程に２つ以上の反応ラツク
が同時に供されないようにする必要がある。そこ
で本例では、ある反応ラツク１が、洗浄、試薬分
注、測定のいずれかの処理を受けている時には、
他の反応ラツクはこれらの処理のいずれをも施こ
すタイミングにないよう制御装置８で制御する方
式を採つている。換言すれば、新たな反応ラツク
を登録したときに反応部より受け入れOKの指示
が出るのは、各反応ラツクを一括して、洗浄、試
薬分注、測定の各処理が必要なタイミングを、処
理の内容にかかわらず処理タイミングとして時系
列で整理し、一つの処理タイミングに複数の反応
ラツクがかかわることがないようなスタート時間
が選択できたときであるとしている。

以上は、本発明方法及び装置について一つの好
適な実施例について説明したものであるが、その
他多くの変形例が考えられる。

まず前記例は、チユーブ法とサンドイツチ法の
組合せに係るが、ビーズ法や競合法にも応用が可
能である。但しビーズ法の場合にはビーズの投入
や、他の容器への移動のための装置などが必要に
なる。そして、これらの各装置も洗浄装置１０等
と同様反応ロータ７の周囲に適宜配置するとよ
い。一方競合法の場合はこのままでも利用できる
が、酵素標識試薬を試料と同時に分注する場合に
は酵素標識試薬分注用ノズル１１ａが試料希釈分
注装置５に設けられる。

次に前記例では、各反応ラツク１は、１つの反
応ラツクがいずれかの処理を受けている場合、他
の反応ラツクは反応ゾーンに待機しているよう制
御されているが、これを同一の処理工程は重複し
ないが、他の処理は同時並行的に行なわれてもよ
いように当初の反応スタート時間を制御してもよ
い。但しこの場合、処理中に反応ロータ７が回転
してもよいよう反応ラツク１が完全に反応ロータ
外にくるようにする必要がある。更に、反応ラツ
ク１は各処理を受けた後必らずしも元の位置へ戻
さなくてもよい。ただ、この場合、各反応ラツク
１の位置を常に記憶仕直す必要がある。

また、試料希釈分注装置５、試薬分注装置１０
には、夫々の分注ノズルと並列して各分注プロセ
スの後に各反応孔４……内の液を混合撹拌するた
めの空気吹込みノズルを設けるとか、反応ラツク
引込み機構を第５図に示す如く可逆回転するエン
ドレスベルト１４′とプツシヤー１６′からなるコ
ンパクトなものにするとか、各段階での洗浄や各
種試薬の分注を施こす処理部を共通にせずに従来
技術の如く別個に配するとか、測定部において垂
直測光の代りに側方から測光するとか、透過光の
ほか散乱光、蛍光分析などの手段を用い或は別途
反応液をフローセル等に吸引し光学的測定を行な
うなどの変形を施こすことができる。更に、反応
が長時間にわたるため反応部を例えば37℃に温度
調整るとか、１つの試料を２個の反応孔４を用い
て測定し両者の平均値を以つてその試料の測定値
とするとか、反応ラツク１の測光窓１ａは例えば
第６図ａ，ｂの如く周囲と擦れない構造とするこ
となどにより、測定値の精度を向上させることが
できる。

次に第７図及び第８図は夫々異なる反応台の例
を示す。まず第７図のものは反応台７′が一軸方
向に移動する板状のもので、その上面の溝（図示
略）にタイミングをはかりながら試料希釈分注装
置５から送り込まれる反応ラツク１は、反応台
７′の矢印方向の移動により各処理装置１０，１
１，１２に順次供される。また第８図において
は、この反応台７′を３個に分割し、夫々の反応
台７a′，７b′，７c′が各処理装置１０，１１，１
２間を移動して反応ラツク１の分析処理を行なわ
せるものである。この場合、隣り合う反応台７
a′，７b′，７c′が互いに移動を妨げないように
夫々二軸方向に移動できるようにするとよい。

以上の各実施例は、各処理装置１０，１１，１
２を反応台７，７′の周囲に配設したものである
が、これらの各装置は反応台の上方に配置するよ
うにしてもよい。第９図はその１例を示すもので
あるが、この場合板状の反応台７′を二軸方向に
移動できるようにしておき、処理が必要なタイミ
ングにある任意の反応ラツク１をその処理を行な
う装置の下方にくるようにすると、各処理装置１
０，１１，１２でのラツク移動機構が不要にな
る。尚、この方式もビーズ法に応用できることは
いうまでもない。

更に、前記の各方式において、反応容器は複数
個組み合わせたもの（例えば反応ラツク）として
説明したが、個々の反応容器を１個ずつ処理する
こともできる。但しこの場合、特に反応台の周囲
に各処理装置を配するものにあつては、個々の反
応容器を取出し易い構造にする必要がある。ま
た、前記各例では各処理装置は位置固定であつた
が、これらを移動させるようにしてもよい。

以上詳述した如く本発明方法は酵素免疫測定に
際し、複数の容器或は複数の容器の組を反応ゾー
ンに順次受け入れてプールしておき、いずれかの
処理が必要なタイミングにある容器あるいは容器
の組を一次反応開始の順序に関係なく夫々の処理
工程に供することもできるものである。従つて、
試料を供与しない空白部が先にあつた場合でも、
その空白部を有効に利用することができ、処理速
度が大きく改善される。また、複数の項目の同時
並行的な測定が容易確実に行なえるので装置の有
効利用が図られ、検体数がまとまるのを待つ必要
もなく迅速な測定が行なえる。

また本発明装置は、試料の送り込み速さが処理
タイミングの空を待つ以外何ら制限を受けないの
で送り込みに要する手間と時間が大幅に節約され
るとともに、測定項目が異なる検体でも試料及び
反応ラツクや容器をセツトし、装置に項目名や試
料数等を登録しておくだけで、全く自動的に連続
して迅速な測定を行なうことができる。しかも、
操作者は測定項目が変わるたびごとに装置を調整
するという煩わしさから解放され、手順処理のプ
ロセスが少ないので操作ミスの入り込む可能性が
軽減され操作者の精神的肉体的な負担を大幅に減
少させ且つ正確さを向上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置のブロツクダイヤグラム、
第２図は同じく要部の概略斜視図、第３図は反応
ラツクの１例を示す斜視図、第４図は反応ラツク
移動機構の１例を示す斜視図、第５図は同じく反
応ラツク移動機構の他の例を示す側面図、第６図
ａ，ｂは夫々異なる反応ラツクの断面図、第７図
乃至第９図は他の実施例を示す概略図である。 １……反応ラツク、４……反応孔、５……試料
希釈分注装置、６……操作部、７……反応ロー
タ、７′，７a′，７b′，７c′……反応台、８……制
御装置、１０……洗浄装置、１１……試薬分注装
置、１２……測定装置、１３……表示記録装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酵素免疫測定において、一次反応開始の順序
   に従つて或いはその順序に関係なく各処理及び測
   定工程に直接引き出すことができるように、複数
   の容器或いは複数の容器の組を反応ゾーンである
   ターンテーブル上に受け入れてプールし、１つの
   試料について各種の反応が行なわれている間に、
   他の試料の処理を行なうものであつて、試料はタ
   ーンテーブル上で少なくとも２種の反応を行な
   い、該複数の容器或いは複数の容器の組は少なく
   とも２回は反応ゾーンから入出することを特徴と
   する酵素免疫自動測定方法。 ２ 被検液中の特定成分と特異的に反応する物質
   と、被検液とを容器内で接触・反応させたのち、
   各段階における担体の洗浄、容器内への各種試薬
   の分注と反応及び反応液の光学的測定を行なう装
   置において、一次反応開始後の容器或は容器の組
   を複数組収納する反応ゾーンであるターンテーブ
   ルの周囲に、該ターンテーブルから１組ずつの容
   器或は容器の組を順次受け入れて処理を施こす洗
   浄装置、分注装置及び測定装置を夫々配置すると
   ともに、容器或は容器の組をターンテーブルから
   各処理装置に引き出す移動装置を反応台近傍に設
   け、且つ少なくとも同一の処理工程に複数の容器
   或は容器の組がかかわらぬよう一次反応開始時を
   選定し、１つの試料について各種の反応が行なわ
   れている間に、他の試料の処理を行ない、試料は
   ターンテーブル上で少なくとも２種の反応を行な
   い、且つ該複数の容器或いは複数の容器の組を少
   なくとも２回はターンテーブルから入出するよう
   にその作動を制御する制御装置を備えていること
   を特徴とする酵素免疫自動測定装置。 ３ 被検液中の特定成分と特異的に反応する物質
   と、被検液とを容器内で接触・反応させたのち、
   各段階における担体の洗浄、容器内への各種試薬
   の分注と反応及び反応液の光学的測定を行なう装
   置において、一次反応開始後の容器或は容器の組
   を複数組収納する反応ゾーンであるターンテーブ
   ルの上方に、該ターンテーブルから１組ずつの容
   器或は容器の組を順次受け入れて処理を施こす洗
   浄装置、分注装置及び測定装置を夫々配置すると
   ともに、容器或は容器の組をターンテーブルから
   各処理装置に引き出す移動装置を反応台近傍に設
   け、且つ少なくとも同一の処理工程に複数の容器
   或は容器の組がかかわらぬよう一次反応開始時を
   選定し、１つの試料について各種の反応が行なわ
   れている間に、他の試料の処理を行ない、試料は
   ターンテーブル上で少なくとも２種の反応を行な
   い、且つ該複数の容器或いは複数の容器の組を少
   なくとも２回はターンテーブルから入出するよう
   にその作動を制御する制御装置を備えていること
   を特徴とする酵素免疫自動測定装置。