JPH0394828A - 反応容器着脱装置および固相と液相との反応装置 - Google Patents

反応容器着脱装置および固相と液相との反応装置

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JPH0394828A
JPH0394828A JP1229700A JP22970089A JPH0394828A JP H0394828 A JPH0394828 A JP H0394828A JP 1229700 A JP1229700 A JP 1229700A JP 22970089 A JP22970089 A JP 22970089A JP H0394828 A JPH0394828 A JP H0394828A
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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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、内壁面に結合された固相と反応する液相を収
納する管状の反応容器を反応装置に着脱する反応容器着
脱装置、および反応容器の内壁面（結合して存在する固
相の反応性物質と、反応容器中の液相に存在する反応性
物質とを効率よく反応させるために用いられる固相と液
相との反応装置に関し、特に、免疫反応、酵素反応また
はＤＮＡブローブを用いる反応等の促進に用いるのに適
している反応容器着脱装置および固相と液相との反応装
置に関する。
く従来の技術〉 液体中に微量に存在する物質や生体に投与した薬物もし
くは尿中濃度などを測定する手段として、抗原抗体反応
を利用した免疫学的測定方法が用いられている。
このような反応を行うにあたり、抗体等の反応性物質を
不溶化するための担体として容器状のものの内壁面を使
用すると都合がよい。　例えばプラスチック試験管は不
溶化のための担体と反応容器とを兼ねることができるの
で取扱いが便利であり、好んで用いられている。　しか
し、このような内壁面に反応性物質を不溶化して有する
反応容器で従来行なわれてきた反応方法、すなわち、試
験管等の反応容器を直立させて静置して反応させる方法
（静置法）を行う場合、前記反応容器内壁面の内、反応
に利用できる内壁面は、反応容器内の試料液の量により
限定されてしまい、またその表面に結合させつる前記反
応性物質の量も利用できる表面積により規定されてしま
うため、従来の静置法において用いられる他の担体、例
えばプラスチップビーズ、濾紙、セルロース微粒子等と
同様は、前記試料液の量に対して前記反応性物質の量を
多量とすることができず、反応に長時間を有するという
欠点がある。
この欠点を克服した短時間で十分な反応を行わせること
のできる反応装置として、本出願人は、反応容器を傾け
た状態でこの反応容器の軸を中心として回転（自転）さ
せるようにしたもの（特公昭６１−６１８５７号公報）
、あるいは反応容器を傾けた状態でこの反応容器の軸を
中心として回転（自転）させながら公転させて自動送り
するようにしたもの（特開昭５８−６１４６９号公報）
などの傾斜回転法を用いる反応装置を提案した。　これ
らはいずれも、反応容器を傾けた状態でこの反応容器の
軸を中心として回転（自転）させれば、容器内壁面に対
して容器内の液相が広い面積で接触しながら移動して、
容器内での反応が促進されることを利用したもので、十
分な効果をあげることができるものである。
また、上記公報に開示された反応装置においては、反応
容器の前記反応装置への装着は、手で行うことが前提と
なっており、自動装置については何ら開示されていない
． このため、本出願人は、特開昭６１ １１４７３１号公報および特開昭６１ １１４７３２号公報において、前記反応容器を傾斜回転
（自転）させる位置から起立させる起立装置を提案した
。　この起立装置は、様々な免疫学的な測定操作、特に
反応操作において、反応促進のための傾斜回転工程の前
後の工程、例えば洗浄操作などを容易かつ有利に行うた
めに反応容器を起立させた状態に保持するものである。
く発明が解決しようとする課題〉 しかし、上述のような本出願人が提案した固相と液相と
の反応装置は、反応促進の効果は充分に得られるものの
、いずれも１つ１つの反応容器を各々その軸を中心とし
て回転、すなわち自転させなければならないので、構造
が非常に複雑となり、反応装置が高価なものとなる欠点
があった．　また、装置に対する反応容器の着脱操作が
はなはだ面倒で、煩雑なものとなる欠点があった。
また、特公昭６１−６１８５７号公報において提案した
反応装置においては、反応容器Ａの回転力をホルダ１あ
るいはベルト１０９と反応容器との間の摩擦力社よって
得るものであり，特開昭５８−６１４６９号公報に提案
した反応装置においても、反応容器Ａを支持するホルダ
１の回転力をモータ６により駆動される回転板３との間
の摩擦力によって得ている。　このため、反応容器の外
壁面が誤って、内容液、水などで濡れたり、使用環境に
よっては、雰囲気中の水分が凝縮して前記外壁面に付着
したりすると摩擦力は急激に低下するため、所定の反応
時間中に所要の回転が得られず、測定が不正確となるも
のが生じる恐れがあった。　このように摩擦を用いて力
を伝達する際に、どのような条件下でもすべりを完全に
なくすことは困難であるため、特に免疫反応などを利用
する免疫学的測定方法では反応条件を均一にしなければ
ならないにもかかわらず、すべての反応容器の反応条件
（特に、攪拌条件、反応容器の回転数）を全く同一とす
ることができていない恐れがあった。
また、反応装置に対する反応容器の着脱操作がはなはだ
面倒で、煩雑なものとなる欠点があった。
一方、多数の反応容器における反応の反応条件を同一と
し、また、熟練者でなくても、同一条件での測定を可能
とするためには、前記反応装置への反応容器への着脱を
自動化し、測定を自動化するのが好ましいが、従来の反
応装置においては、反応容器の着脱をｔ’Ｊｌ−かつ自
動的に行い得るものがなかった。　特開昭６１１１４７
３１号公報などに開示されている起立装置では、反応容
器を反応装置位置に挾持して装着するものではないので
、装着時に前記反応容器に付加される力が一様とはなら
ず、なめらかな装着ができず、内容液がこぼれたり、誤
って反応容器を壊したりする恐れがあり、特に、固定手
段がある場合などには、安全、正確かつ確定に装着およ
び脱離することができなかった。
本発明の第１の目的は、上記従来技術の問題点を解消し
、一端が開口し、内壁面に結合された固相と反応する液
相を収納する管状の反応容器を壊すことなく、その内容
液をこぼすことなく、安全、正確かつ確実に反応装置の
装着位置になめらかに装着することのできる反応容器着
脱装置を提供することにある． また、本発明の第２の目的は、反応容器の内壁面に結合
して存在する固相の反応性物質と液相に存在する反応性
物質とを、簡単な構造で従来に劣らず効率よく反応促進
することができ、複数の反応容器の反応条件を熟練者で
なくとも均一とすることができる固相と液相との反応装
置を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、上記第２の目的は加えて
、反応容器の着脱操作が安全、容易かつ確実な固相と液
相との反応装置を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、
一端に開口を有する内壁面に結合された固相と反応する
液相を収納する管状の反応容器を前記開口部を上側に向
けた状態で、水平方向に対し所定角度傾斜した反応装置
の反応容器装着位置は着脱するための反応容器着脱装置
であって、 前記傾斜方向と直角をなす向きの軸を中心にして前記反
応容器装着位置の上下に回動する下側アームと、前記下
側アームを回動させるための第１偏心カムと、この第１
偏心カムを回転駆動する第１駆動源と、前記下側アーム
との間に前記反応容器を挾持するために前記下側アーム
と同軸に回動する上側アームと、この上側アームを回動
させるための第２偏心カムと、この第２偏心カムを回転
駆動する第２駆動源とを備え、前記反応容器装着位置よ
り上方におい て、 前記開口を上方に向けた状態で前記反応容器を一体とな
って挾持する前記上側アームおよび下側アームを、前記
第１偏心カムおよび第２偏心カムの所定方向への回転に
より、回動させて前記反応容器を前記反応容器装着位置
に装着した後、前記第１および第２偏心カムのさらなる
回転により前記反応容器から離隔させるとともに、 前記第１偏心カムおよび第２偏心カムの逆方向への回転
により前記上側アームおよび下側アームを回動させて前
記反応容器を挾持して前記装着位置から脱離させるよう
構成したことを特徴とする反応容器着脱装置を提供する
ものである。
また、本発明の第２の態様は、水平方向に対して所定角
度傾いた軸線を中心として回転自在に設けられた回転体
と、 該回転体を前記軸線回りに回転させる回転駆動手段と、 内壁面に結合された固相と反応する液相を収納する管状
の反応容器を前記回転体に着脱自在に固定するために、
前記回転体の外縁部に付設された反応容器固定手段とを
有することを特徴とする固相と液相との反応装置を提供
するものである。
また、本発明の第３の態様は、水平方向に対して傾いた
軸線を中心として回転自在に設けられた回転体と、 該回転体を前記軸線回りに回転させる回転駆動手段と、 内壁面に結合された固相と反応する液相を収納する管状
の反応容器を前記回転体に着脱自在に固定するために、
前記回転体の外縁部に付設された反応容器固定手段と、 前記回転体の上部において前記軸線と直角をなす向きの
軸を中心にして前記反応容器の前記反応容器固定手段に
よる固定位置の上下に、回動する下側アーム、前記下側
アームを回動させるための第１偏心カム、この第１偏心
カムを回転する第１駆動源、前記下側アームとの間に前
記反応容器を挾持するために前記下側アームと同軸に回
動する上側アーム、この上側アームを回動させるための
第２偏心カムおよびこの第２偏心カムを回転する第２駆
動源を備え、前記反応容器を挾持する上側アームおよび
下側アームを前記第１偏心カムおよび第２偏心カムの所
定方向の回転により回動させて前記反応容器を前記反応
容器固定手段に装着するとともに、前記第１および第２
偏心カムの逆方向の回転により上側アームおよび下側ア
ームを回動させて前記反応容器を挾持して前記反応容器
固定手段から脱離させる反応容器着脱装置とを有するこ
とを特徴とする固相と液相との反応装置を提供するもの
である。
本発明の第１および第３の態様において、前記下側アー
ムは、その回勅中心軸に対して略半円弧状アーム部を有
するものであるのが好ましい。
本発明の第２および第３の態様において、前記軸線の傾
斜角度が５度ないし３０度であるのが好ましい。
また、前記回転体が円盤であり、その半径をｒ１回転角
速度をω、軸線と水平線とのなす角度をθ、重力の加速
度をｇとしたときに、ｒω’　ｃｏｓθくｇの関係が満
足されるのが好ましい。
また、前記反応容器固定手段が、反応容器をその両側部
から弾性力によって挟み付ける構造であるのが好ましい
。
また、前記回転体が恒温室内に設けられているのが好ま
しい。
〈発明の作用〉 本発明の反応容器着脱装置は、装着時には、一端が開口
し、内壁面に結合された固相と反応する液相な収納する
管状の反応容器を第１偏心カムの作動下すなわち所定方
向への回転下に上側アームおよび下側アームにより前記
開口を上方に向けた状態で挾持して水平方向に対して所
定角度傾斜した反応装置の反応容器装着位置まで移動し
、第１および第２偏心カムの作動下に前記上側アームお
よび下側アームにより前記装着位置に確実かつ正確に装
着し、第１および第２偏心カムのさらなる回転じよりそ
れぞれ上側アームおよび下側アームを前記反応容器から
離すとともに、前記反応容器を前記反応装置に装着して
所定時間、所定回数回転して前記反応容器内の固相と液
相とを十分反応させた後、前記反応容器の回転を停止し
、第１および第２偏心カムの作動下、すなわち逆方向へ
の回転下に前記反応容器をその装着位置から上側アーム
および下側アームにより挾持して脱離させる。
従って、免疫学的測定操作において、特に反応操作の前
後の工程から前記反応容器の傾斜回転のために前記反応
容器を安全、正確かつ確実に前記反応容器装着位置に着
脱することができる。
ここでは、前記反応容器の着脱に２つの偏心カムを用い
るので、すなわち前記反応容器のその装着位置への装着
に第１および第２偏心カムによる上側アーム、および下
側アームによる挾持装着を用いるので、特に、前記装着
位置に弾性構造などの固定手段が設けられている場合に
も、装着のためのモータなどの駆動源のオーバーランな
どが起っても、前記反応容器を破壊したり、内部に収納
する内容液をこぼすことがない。
また、本発明の固相と液相との反応装置は、前記反応容
器が反応容器固定手段によってその外縁部に固定された
回転体を、水平方向に対して所定角度傾斜した軸線を中
心として回転させると、前記反応容器は、傾いた状態で
回転（公転）する．　そして、回転体が１回転する間に
、反応容器は重力方向に対して１回転し、すなわち１回
公転するとともに１回自転し、それによって、反応容器
内の試料液は反応容器の内壁面全周に順次接触する。
従って、前記回転体の回転を正確に制御することにより
、前記反応容器の回転をすべりやむらのない正確なもの
とすることができるので、複数の反応容器を同時に用い
る場合においても、前記反応容器内の固相と液相との反
応条件（回転条件、攪拌条件）を全く同一のものとする
ことができる。
また、前記反応容器固定手段に対する前記反応容器の取
り付けおよび取り外しを、上述の反応容器着脱装置によ
って行う反応装置では、前記反応装置の着脱を簡単、確
実かつなめらかに行うことができるとともに、制御手段
によって、その着脱動作を回転体の回転動作に連動して
自動的に行うこともできるので、反応操作ひいては測定
操作の自動化をも可能なものとすることができる。　そ
して、前記回転体を恒温室内に収容しておけば、前記反
応容器内での反応を所定の一定温度で安定して行うこと
ができる。
く実施例〉 本発明に係る反応容器着脱装置および固相と液相との反
応装置を添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説
明する。
第１図は、本発明の反応容器着脱装置を適用した固相と
液相との反応装置の側面断面図である。
同図に示す反応容器着脱装置付固相と液相との反応装置
く以下、自動着脱反応装置という）１００は、本発明の
第３の態様に係る反応装置であって、本発明の第１の態
様に係る反応容器着脱装置３０および本発明の第２の態
様に係る固相と液相との反応装置４０とを有する。
まず、反応装置４０について説明する。
図中、１は架台であり、水平方向に対して例えば１０度
傾斜して固定されている。　架台１に固定された軸受２
には、回転軸３が水平方向に対して１０度傾斜した向き
に回転自在に支えられている．　なお、本発明において
この傾斜角は、反応容器５０内に入れられた試料液５１
がこぼれず、反応容器５０の内壁面に広く接触する角度
であればよく、２度ないし８０度程度の範囲で使用可能
であり、５度ないし３０度の範囲が最も好ましい。　ま
た、台４１の角度を変える等の手段によって、傾斜角を
調整可能にしてもよい。
反応容器５０は、第１図に示されるように、前端側だけ
が開口した管状、例えば円筒状であり、その首部分が、
ホルダ１５と係合するように絞られた形状に形成されて
いる。　そして反応容器５０の内壁面には抗体等の反応
性物質が結合され、反応容器５０の内部には試料液５１
が入れられている。
回転軸３の先端には、フランジ４およびキー５を介して
、回転円盤６が回転軸３に対して直角にねじ止め固定さ
れている。　ここで回転円盤６は、本発明の回転体を構
成する。　一方、回転軸３の他端側は、減速機７を介し
て駆動モータ８に連結されている。　ここで駆動モータ
８は本発明の回転駆動手段を構成する。　したがって、
駆動モータ８を回転させることにより、回転円盤６が回
転軸３を中心にして回転する。　この回転速度は、例え
ば６０ｒｐｍである。　あまり遅いと反応速度が遅くな
り、逆にあまり速すぎると、遠心力によって反応容器５
０内での試料液５１の動きがにぶくなって反応速度が遅
くなってしまう。
本反応装置４０は、回転円盤６の外縁部に固定された反
応容器５０が、回転軸３を中心に公転することにより、
反応容器５ｏ内の試料液５１が重力方向に移動して、反
応容器５ｏの内壁と接しながら撹拌され、反応が促進さ
れるようになっている．　その反応が促進される最適の
条件は、反応容器５０の回転（１公転にょる１自転、以
下これを公転と呼ぶ）による固相と液相の相対速度差が
、抗原と抗体の結合を破壊しない範囲内で最大となる所
であり、この条件は、試料液５１の粘度、表面張力、回
転による遠心力などにより異なるものであり、反応に寄
与する抗原と抗体およびこのどちらかを含む試料液５１
に応じて適宜定めればよい。
本反応装置４０が所定の反応促進効果を得るための実用
的範囲を遠心力で規定すると、第７図に示されるように
、回転円盤６の半径ｒ（正確には、回転円盤６の軸線か
ら反応容器５０までの距Ｉｌｌ）、回転軸３の傾斜角度
θ、および回転円盤６の回転角速度ωの関係が以下の条
件となった場合となる。　即ち、回転円盤６が回転軸３
を中心として回転している場合に、反応容器５０内の試
料液５１が受ける遠心力は、試料液５１の質量をｍとす
ると、第７図に示されるように、 ｆ＝ｍｒω２ であり、ｆの垂直の向の分力ｆ１は ｆ＋　＝ｍｒω”　ｃｏｓθ となる． ここで、ｆ，が試料液５１の重力ｍｇ以上に大きくなる
と、反応容器５０内の試料液５１が遠心力方向に押し付
けられてしまい、反応容器５０の内壁と最大限に接触で
きなくなって、反応促進効果は低下する． したがって、本反応装置４０が所定の反応促進効果を得
るための条件は、 ｆ．＝ｍｒω２ｃｏｓθ＜ｍｇ ｆ　１　／　ｍ　”　１”　（１３　’　Ｃ　Ｏ　Ｓθ
くｇとなる。
回転円盤６の後側には、回転円盤６とほぼ同じ外径を有
するドーナツ状の環状盤１０が、ステ−１１を介して、
回転円盤６に一定の間隔をあけて固定されている。　ス
テ−１１は等間隔に少なくとも３個以上設けられている
。
第１図に示す例では、回転円盤６と環状盤１０とにより
反応容器５０をその外縁部に着脱自在に固定することの
できる本発明の回転体を構成することができるが、本発
明はこれに限定されるわけではなく、前記回転体の外縁
部に設けられる反応容器固定手段の構造に応じ、１枚の
回転円盤から構成してもよいし、複数の円盤、環状盤か
ら構成されたものであってもよい． 回転円盤６の外縁部には、第２図および第３図にも示さ
れるように、反応容器５０が通る幅のＵ字形の溝１２が
、等間隔で多数（例えば６度間隔に６０カ所）形戒ざれ
ている。　溝１２は回転円盤６の外方に向かって開口し
ている。　また、環状盤１０の前面には、各溝１２と溝
１２との間の位置に合わせて、′ｓ３図に示されるよう
に、小さな円柱状の突起１３が突設されている。　そし
て、第３図に示されるように、隣りあう突起１３の間に
、反応容器ＳＯの底部側面を置くことができる。　した
がって、各溝１２と突起１３とによって、反応容器５０
を受けることができる。　すなわち各溝１２と突起１３
は本発明の反応容器装着位置を規定する。
回転円盤６の前面には、略Ｖ字状に形威されたホルダ１
５が、溝１２毎に付設されている。　即ち、各ホルダ１
５の基端側は回転円盤６にねじ止め固定され、ホルダ１
５の先端側の内壁面は反応容器５０の首部分を締めつけ
る形状の円弧状に形成されている。
このホルダ１５は、肉厚が薄く、弾性に富んだ合成樹脂
材料またはばね性のある金属材料などで形威されている
．　　したがって、第２図の矢印Ａに示されるように、
反応容器５ｏを外方からホルダ１５に押し込むと、反応
容器５ｏはホルダ１５に確実かつ堅固に挟まれる。　そ
の結果、反応容器５０は、ホルダ１５との間ですべりを
生じることがないので、その容器の軸を中心として、回
転しない状態で回転円盤６に固定される．　また、矢印
Ａと反対に、ホルダ１５を外方に押し出せば、反応容器
５ｏはホルダ１５から外される。
一方、環状盤１０の外周には、各突起１３の外方に、ば
ね性のある例えばステンレス鋼線材からなるピン１６が
植設されている。　　し　たがって、第３図の矢印Ｂに
示されるように、反応容器５０を外方から２木のビン１
６の間に押し込むと、反応容器５０は２本のビン１６を
押し開いてその内側に入り込み、突起１３との間に挟ま
れて固定される。　そして、ビン１６は弾性力により元
の直線状態に戻る。　反応容器５０を矢印Ｂと反対に外
方に押し出せば、反応容器５０はビン１６を再び押し開
いて外方に取り出される。
ここで、ホルダ１５および２本の突起１３、１３と２木
のビン１６、１６は、本発明の反応容器固定手段を構戒
するが、木発明はこれに限定ざれるわけではなく、反応
容器５０が回転体を構成する回転円盤６および環状盤１
０に着脱自在かつすべらないように堅固に固定できるも
のであればどのようなものでもよい。　また、本発明の
反応容器固定手段は、前記回転体に応じて適宜選択する
ことができる。
このようにして本実施例では、例えば、最大６０本の反
応容器５０を、回転軸３と平行の方向に、回転円盤６の
外縁部に固定することができ、また、自由に取り外すこ
とができる。
ここで、回転体を構戒する回転円盤６および環状盤１０
の外縁に設けられる反応容器固定手段の数は、上述の例
では、６０個必要となるが、本発明はこれに限定されず
、回転円盤６の半径、反応容器５０の寸法、前記固定手
段の寸法、例えば、ホルダ１５、突起１３、ビン１６の
寸法と配置に応じて適宜定めればよい。
この反応容器５０を固定して回転する回転円盤６と環状
盤１０とは、断熱性の高いケース２１ｌＩ：よって囲ま
れた恒温室２０内に収容されているのが好ましい。　こ
こで２２は、恒温室２０内の気温を例えば１５℃ないし
４０℃の範囲の任意の温度に保つための、公知の恒温装
置である。　反応容器５０を回転して内容液である試料
液５１を攪拌する間、恒温室２０内で均一な温度に保つ
ことにより、反応温度を均一とし、複数の反応容器５０
における反応条件を同一のものとすることができる。
本発明の第２の態様に係る反応装置４ｏは、基本的には
以上のように構成されるものであり、開口５０ａを上方
に向け所定角度傾いた状態で回転円盤６の外縁部に堅固
に取り付けられた反応容器５０は、回転円盤６の１回転
（公転）によりずれることなく１回転（自転）するので
、連続もしくは断続的に所定時間、所定速度で所定回回
転させる際に、複数の反応容器５０を同時もしくは所定
時間間隔で回転攪拌させたとしても、全ての反応容器５
０の反応条件を同一にすることができる。
次に、本発明の第１の態様に係る反応容器着脱装置３０
について説明する。
第１図に示すように反応容器着脱装置３０は、基本的に
反応容器５０を挾持して移動し、反応容器装着位置に着
脱する下側アーム３１および上側アーム３２と、下側ア
ーム３１を駆動する第１偏心カム３５と、上側アーム３
２を駆動する第２偏心カム３６と、これらの第１および
第２偏心カム３５、３６をそれぞれ回転駆動する第１お
よび第２カム駆動モータ３７、３８と、下側アーム３１
と上側アーム３２とをそれぞれ所定の方向に付勢する付
勢手段であるスプリング４２、４３とを有する。
第１図に示す反応容器着脱装置３０は、ホルダ１５に対
して反応容器５０の着脱を行うために、回転円盤６に近
接して設けられた反応容器着脱装置であり、第４図にも
示されるように、下側アーム３１は反応容器５０を下方
から押し上げ、上側アーム３２は反応容器５０を上側か
ら支えている．　ここで、上側アーム３２は、反応容器
５０を他の操作工程との間で授受する際に、反応容器５
０の授受が確実に行われるように、反応容器５０の底部
５０ｂを支持する支持部３２ａを有するのが好ましい。
第１図は示されるように、下側アーム３１は、その回動
中心軸３３に対して略半円弧状のアーム部３１ａを有し
ており、その先端部分は後方から恒温室２０内に入り、
環状盤１０の内側を通って、反応容器５０の下側に至っ
ている。　　また上側アーム３２は、下側アーム３１と
同軸を中心にして、下側アーム３１とは独立して回動す
る。　　３４は、上側アーム３２に一体にねじ止め固定
された平板である。
下側アーム３１はビン３１ｂと架台１に固定された支持
板（図示せず）との間に取り付けられたスプリング４２
により、上側アーム３２は回転中心軸３３の周囲に取り
付けられたコイルスプリング４３によりともに反時計回
り（第１図の矢印Ｃ）方向に付勢されている。　本発明
においては、スプリング４２、４３は、特に制限はなく
、その取付位置およびその形状は限定されるものではな
い。　そして、下側アーム３１は、側方に突設された円
柱状のビン３１ｂを介して第１の偏心カム３５によって
駆動され、上側アーム３２は、平板３４を介して、第２
の偏心カム３６によって駆動される．反応容器着脱装置
３０は、反応容器５０の装着時においては、第５図に示
すように、下側アーム３１および上側アーム３２が第１
カム駆勅モータ３７の駆動による第１偏心カム３５の矢
印Ｄ方向への回転によって、付勢手段４２、４３の付勢
に抗って時計回りに大きく回動した状態で、下側アーム
３１と上側アーム３２との問に形威される隙間に反応容
器５０が挾持される．　　この時反応容器５０は上側ア
ーム３２の付勢手段４３による反時計方向の付勢力と下
側アーム３１のカム３５による駆動回転力により確実に
挾持されつつ、全体として下側アーム３１の動きに従っ
て反時計方向に回動する。
カム３５が始点Ｐ，と対向する最遠位置またはその付近
で停止したとき、反応容器５０の装着、脱着が行われる
。
カム駆動モータ３７の逆方向駆動による第１偏心カム３
５の反時計方向への回転によって、反応容器５０を挾持
する下側アーム３１および上側アーム３２は、ともに反
時計方向に付勢されているために、第１偏心カム３５の
カムプロフィールに従ってなめらかに回動し、反応容器
５０を本発明の反応容器装着位置に設けられたホルダ１
５および２本の突起１３、１３と２木のビン１６、１６
からなる反応容器固定手段に固定的に装着する。　ここ
で、第２図および第３図に示すように、まず、回転円盤
６の溝１２に下側アーム３１および上側アーム３２が挾
持したまま反応容器５０を装入し、第１偏心カム３５の
さらなる回転により、下側アーム３１が下降するに従っ
て上側アーム３２の付努手段４３による付勢力は反応容
器５０に付加される。　この結果、第６図に示すように
反応容器５０はホルダｌ５の弾性力およびビン１６、１
６の弾性力に打ち克って、ホルダ１５および２木の突起
１３、１３と２本のピン１６、１６からなる固定手段に
ゆっくりなめらかにしかも確実かつ堅固に固定される。
　この固定時には、平板３４が第６図に示すように第２
偏心カム３６の始点Ｐ，からほぼ最近位置付近に当接し
ているため、上側アーム３１による反応容器５０への必
要以上の押圧力が加わることがない。　第１偏心カム３
５の回転により下側アーム３１が十分に下降すると、第
２カム駆勅モータ３８による第２偏心カム３６の第６図
の矢印Ｅ方向への回転駆動によって平板３４に固着され
た上側アーム３２は第２偏心カム３６の始点Ｐ２から最
近位置をすぎたカムプロフィールに従って平板３４すな
わち上側アーム３２を押圧するため、反応容器５０から
離れて、第６図に示す位置から、第１図に示す位置まで
上昇する。
また、平板３４はカム３６に対してカム３６の始点Ｐ２
から最近位置で当接させずに、第５図にＣで示すような
最近位置の手前の位置Ｘでカム３６に当接して、カム３
６のＥ方向への回転により上側アーム３２を時計方向に
回動させるようにしてもよい。　これによれば付勢手段
４３の付勢力が上側アーム３２を介して反応容器５０に
かかる力を緩和して伝達することができ、反応容器の不
慮の損壊から、保護することができる。
一方、所定回数の回転攪拌の後、反応容器５０を反応容
器固定手段であるホルダ１５およびピン１６、１６から
脱離させる際には、前記とは逆の回転操作が行われる。
　第１図に示す位置にある下側アーム３１および上側ア
ーム３２は、モータ３７、３８の逆の回転による第１お
よび第２偏心カム３５、３６の逆回転によってまず上側
アーム３２が時計回りに回動して、第６図に示す状態と
なり、次いで下側アーム３１の反時計方向の回動により
反応容器５０を確実かつ堅固に挾持するとともに、なめ
らかにホルダ１５および２本のビン１６、１６から脱離
させ、第５図に示すように反応容器５０を起立させ、次
の操作工程に移す。
上述の例では、下側・アーム３１および３２は、反時計
方向、第１図の矢印Ｃ方向に付勢され、時計方向の駆動
力を第１および第２偏心カム３５、３６の回転により得
ているが、本発明はこれに限定されず、カムプロフィー
ルに応じ、付勢方向はいずれかであってもよい。　また
、本発明においては、反応容器５０を挾持した状態の下
側アーム３１および上側アーム３２の回動を、第１偏心
カム３５の回転により行い、装着後および取り外しのた
めの挾持を行うための上側アーム３２の回動を第２　｛
Ｊｉｉ心カム３６により行っているけれども、本発明に
おける第１および第２偏心カム３５、３６の働きは、こ
れに限定されるわけではなく、反応容器５０の押し付け
を第２偏心カムで行うなど、カムプロフィールに応じて
、任意に選択することができる。　また装着および脱離
に同方向または１つのカムだけ逆方向に回転させてもよ
い。
本発明の第１の態様に係る反応容器着脱装置は、基本的
には以上のように構戊されるものであるが、本発明の反
応容器着脱装置は、第１図に示すような反応装置４０に
適用されるばかりでなく、特公昭６１−６１８５７号公
報、特開昭６１−１１４７３１号公報および同６１−１
　１　４７３２号公報などに開示された反応装置のよう
に傾斜した反応容器装着位置に上方から装着可能な反応
装置には好適に適用できる。
本発明の第３の態様に係る自動着脱反応装置１００は、
上述の反応装置４０および上述の反応容器着脱装置３０
を有するものであるが、反応装置４０の回転円盤６と反
応容器着脱装置３０の第１および第２偏心カム３５、３
６との回転を連動して制御するための制御部を有するの
が好ましい。　第１図において、３９は、回転円盤６駆
動用の駆動モータ８と第１および第２偏心カム駆動モー
タ３７、３８の動作を連動して制御する制御部であり、
例えばマイクロプロセッサ（図示せず）などを含んでい
る。
本発明に係る自動着脱反応装置１００は、基本的には以
上のように構成されるものであり、上述の実施例装置１
００の動作について説明する。
反応容器５０をホルダ１５にセットするためには、まず
第５図に示されるように、第１の偏心カム３５を矢印Ｄ
方向に支点Ｐ１から最遠地点またはその付近でピン３１
ｂと接触するように回転させたところで止めておく。　
こ　れによって、ピン３１ｂを介して下側アーム３１が
大きく時計回り方向に回転して、それに押されて上側ア
ーム３２も回動する。　そして、下側アーム３１と上側
アーム３２との間に生じる隙間に、上方から前操作工程
から送られてくる反応容器５０を自動的にあるいは手動
的に差し込む。
次に、第１の偏心カム３５をＤ方向と反対方向に回転さ
せる。　すると、スプリング４２、４３の付勢力によっ
て、下側アーム３１と上側アーム３２とが、反応容器５
０を挟んだ状態で反時計方向に回転し、第６図に示され
るように、反応容器５０は回転円盤６の溝１２に入り、
そこでホルダｌ５に挟み付けられて回転円盤６に固定さ
れる。　上側アーム３２は、環状盤１０にぶつかる直前
で、平板３４がカム３６に当接して止まり、下側アーム
３１は、上述したようなカム３５の作動によりさらに回
転をして、反応容器５０から完全に離れる。
最後に、第６図に示されるように、第２の偏心カム３６
を矢印Ｅ方向に回転させると、平板３４がカム３６に押
されて、上側アーム３２が時計回り方向に回転し、反応
容器５０から離れる。
反応容器５０を回転円盤６に固定したら、回転円盤６を
所定の速度で所定時間回転させる。　すると、反応容器
５０は回転円盤６の周辺に固定された状態で公転をし、
回転円盤６が１回転する間に、反応容器５０は、水平に
対して軸線が１０度傾いた状態を保ったまま、重力方向
に対して１回転する。　したがって、反応容器５０内に
収容されている試料液５１が、反応容器５０の内壁全周
に順次接触して、内壁面に結合された抗体などの反応性
物質と反応をする。
回転円盤６を所定時間回転させたら、反応容器５０を装
着したホルダ１５の位置、例えば第８図に示すＡ１の位
置から、回転円盤６への反応容器５０の装着本数がｎ木
であれば（　３　６　０　／　ｎ　）　’　　例えば６
０木であれば６゜進めて、隣りの第８図に示すＡ２の位
置において、Ａ２の位置が上述した反応容器着脱位置と
なるよう回転円盤６の回転を止め、反応容器５０があれ
ば、反応容器５０を、上述した取り付けと逆の動作によ
って取り外し、なければ、逆に反応容器着脱装置３０に
より新しい反応容器５０を装着する。
反応容器５０の装置後は上述と同様に所定時間回転させ
、以後、６゜進んだ位置で停止、なければ新しい反応容
器５０の装着（あれば脱１！Ｉ）　　所定時間の回転と
いう工程を繰り返す。
こうして、装着（又は脱Ｉ１ｌ）一回転−６゜進んで停
止一次の装着（または脱Ｉ１！）という工程を６０回繰
り返し、再び反応容器の着脱位置に回転円盤６のＡ１の
位置が来ると、ここには、始めに装着した反応容器５０
が装着されているので、この反応容器５０を反応容器着
脱装置３０により脱離して、起立させ、次の操作工程に
送る。
このようにして、複数の反応容器５０が、反応装置４０
に装着され、回転攪拌されるが、これら複数の反応容器
５０は、すべることがないので、すべて、所定時間、所
定回数の回転攪拌が行われており、全く同一の反応条件
下に反応させられたものとなる。
ここで、回転開始から６゜進んで停止するまでの連続回
転の時間および回転数（回転速度）は、全体の回転攪拌
時間、すなわち反応時間に応じて適宜定めればよい．　
例えば、全反応時間をＴ分とする時、着脱に必要な時間
をｔ分、反応容器５０の本数をｎ木とするとき、１回の
連続回転時間は（　Ｔ　／　ｎ　）　−　ｔ分とすれば
よい。
本発明においては、このようにして、反応容器５０はホ
ルダ１５に対して自動的に取り付けおよび取り外しする
ことができるので、反応容器５０の反応条件の均一化お
よび反応ひいては測定の自動化ができる。
上述の例においては、着脱一回転一停止を繰り返し行う
際に、隣りのホルダ１５の位置に停止するように構成し
ているけれども、任意の個数毎に停止するようにしても
よいし、回転円盤６に設けられたホルダ１５の一部を使
って、着脱一回転一停止の回数を減らし、１回当りの連
続回転時間を増してもよい。
なお、反応度を判定するために、試料液５１の吸光度を
測定する吸光度測定装置を本装置内に併設してもよい。
上記実施例装置１００においては、回転円盤６の回転動
作と、着脱装置３０による反応容器５０の着脱動作とが
、連動して制御されるのが好ましい。
く実験例〉 次に、上記実施例装置１００による反応促進を従来の自
転式の装置と比較した実験結果について説明をする。
酵素免疫測定法の測定試薬として黄体形成ホルモンを用
い、既知の低、中および高濃度の検体との免疫反応を上
記実施例の公転式装置と従来の自転式装置とで行った。
　反応度の測定は公知の吸光度測定器によって吸光度を
測定することにより行った。
公転式装置１００の駆動は、１５秒間の回転時間と、反
応容器の着脱用の停止時間５秒間の間欠駆動とした。
ａ）時間対反応度特性 傾斜角１０度、回転数３０ｒｐｍの条件で、２０分間の
反応度を比較した。
その結果は、第９図に示されるとおり、本発明の公転式
（実線）の方が従来の自転式（破線）より僅かに劣るも
のの、その差は数パーセント程度でしかなかった。
ｂ）回転数対反応度特性 傾斜角１０度、反応時間２０分の条件で回転数Ｏないし
９０ｒｐｍの範囲での反応度を比較した。
その結果は、第１０図に示されるように、本発明の公転
式（実線）と従来の自転式（破線〉とで免疫反応を促進
する最適回転数が異なるが、最適の回転数どうしで比較
した場合、やはりＩＯ％以内の差しか生じなかった。
Ｃ）角度特性対反応特性 反応時間２０分、回転数３０ｒｐｍの条件で傾斜角１０
度ないし３０度の範囲での反応速度を比較した。
その結果は、第１１図に示されるように、本発明の公転
式（実線）と従来の自転式（破線）との間に有意差は生
じなかった。
以上の結果から明らかなように、本発明の反応装置は、
反応容器５０を回転円盤６に固定して、回転円盤６の１
回転により反応容器５ｏの１回転を行い、反応促進を行
うものであり、簡単な構造であるにもかかわらず、従来
の反応容器５０の軸と中心として回転（自転）させて反
応促進するものに比べて反応度において全く遜色のない
ものであった．　なお、本発明においては、反応条件の
ばらつきは極めて小さいものであった。
〈発明の効果〉 以上、詳述したように、本発明の第１の態様の反応容器
着脱装置によれば、一端が開口し、内壁面に結合された
固相と反応する液相を収納する管状の反応容器を２つの
カムを用いて反応装置の反応容器装着位置に着脱するの
で、着脱がなめらかであり、前記反応容器を安全、正確
かつ確実に着脱することができる。　例え、前記装着位
置に、弾性構造の反応容器固定手段が設けられていても
、また着脱のための駆動モータのオーバーランなどが起
っても、前記反応容器を破壊したり、内容液をこぼした
りすることがない。
また、本発明の第２の態様の固相と液相との反応装置に
よれば、反応容器を公転させることにより従来の自転式
の固相と液相との反応装置に劣らない反応促進をするこ
とができ、しかも従来のように１つ１つの反応容器を自
転手段を特別に設けて自転させる必要がなく、反応容器
を回転円盤に固定するだけでよいので、構造が簡単で、
装置にかかるコストを大幅に低減して、広く一般に利用
することができるとともに、複数の反応容器を次々に本
発明の反応装置において反応させる場合にも、前記反応
容器の回転にすべりなどが生じないので、全ての反応容
器の回転条件、すなわち反応条件を同一のものとするこ
とができる。
また、本発明の第３の態様に係る固相と液相との反応装
置によれば、上記効果に加えて、円盤状回転体の外縁部
に外方から上記反応容器着脱装置により前記反応容器を
着脱するので、その着脱が非常に容易である。　そして
、前記反応容器は、反応容器固定手段の弾性力によって
挟みつけられて前記回転体に固定されるので、着脱が安
全、容易かつ確実であり、前記反応容器着脱装置によっ
て、自動的に反応容器の取り付けおよび取り外しを容易
に行うことができる。　さらに、本発明装置によれば、
反応の自動化ひいては測定の自動化を行う際にも好適に
通用できる．
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る反応容器着脱装置を有する固相
と液相との反応装置の一実施例の側面断面図である。 第２図は、第１図に示す反応装置の矢視ＩＩによる部分
正面図である。 第３図は、第１図に示す反応装置の部分拡大斜視図であ
る。 第４図は、第１図に示す反応装置の部分斜視図である。 第５図および第６図は、第１図に示す反応容器着脱装置
の異なる動作状態の部分側面断面図である． 第７図および第８図は、本発明に係る固相と液相との反
応装置の一実施例の動作説明図である。 第９図ないし第１１図は、反応実験の結果を示すグラフ
である。 符号の説明 ３・・・回転軸、 ６・・・回転円盤、 ８・・・駆動モータ、 １０・・・環状盤、 １２・・・溝、 １５・・・ホルダ、 ２０・・・恒温室、 ３０・・・反応容器着脱装置、 ３１・・・下側アーム、 ３２・・・上側アーム、 ３５・・・第１偏心カム、 ３６・・・Ｎ２偏心カム、 ３７、３８・・・カム駆動モータ、 ４０・・・反応装置、 ５０・・・反応容器、 ５１・・・試料液、 １００・・・反応装置（自動着脱反応装置）Ｆ　Ｉ　Ｇ
．　２ ＦＩＧ，４ Ｆ　Ｉ　Ｇ，　３ Ｆ　Ｉ　Ｇ，　７ ＦＩＧ．８ ＦＩＧ．１０ 回 転妹 （ｒｐｍ） ＦＩＧ．９ 時 間 （８） ＦＩＧ．１１ 一丁頃 ４＋ ｆ’ｌｃ−＞ 手続′Ｐ南正書（自発）

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一端に開口を有する内壁面に結合された固相と反
    応する液相を収納する管状の反応容器を前記開口部を上
    側に向けた状態で、水平方向に対し所定角度傾斜した反
    応装置の反応容器装着位置に着脱するための反応容器着
    脱装置であって、 前記傾斜方向と直角をなす向きの軸を中心にして前記反
    応容器装着位置の上下に回動する下側アームと、前記下
    側アームを回動させるための第１偏心カムと、この第１
    偏心カムを回転駆動する第１駆動源と、前記下側アーム
    との間に前記反応容器を挟持するために前記下側アーム
    と同軸に回動する上側アームと、この上側アームを回動
    させるための第２偏心カムと、この第２偏心カムを回転
    駆動する第２駆動源とを備え、 前記反応容器装着位置より上方において、前記開口を上
    方に向けた状態で前記反応容器を一体となって挟持する
    前記上側アームおよび下側アームを、前記第１偏心カム
    および第２偏心カムの所定方向への回転により、回動さ
    せて前記反応容器を前記反応容器装着位置に装着した後
    、前記第１および第２偏心カムのさらなる回転により前
    記反応容器から離隔させるとともに、 前記第１偏心カムおよび第２偏心カムの逆方向への回転
    により前記上側アームおよび下側アームを回動させて前
    記反応容器を挟持して前記装着位置から脱離させるよう
    構成したことを特徴とする反応容器着脱装置。
  2. （２）前記下側アームは、その回動中心軸に対して略半
    円弧状アーム部を有するものである請求項１に記載の反
    応容器着脱装置。
  3. （３）水平方向に対して所定角度傾いた軸線を中心とし
    て回転自在に設けられた回転体と、該回転体を前記軸線
    回りに回転させる回転駆動手段と、 内壁面に結合された固相と反応する液相を収納する管状
    の反応容器を前記回転体に着脱自在に固定するために、
    前記回転体の外縁部に付設された反応容器固定手段とを
    有することを特徴とする固相と液相との反応装置。
  4. （４）前記軸線の傾斜角度が５度ないし３０度である請
    求項３に記載の固相と液相との反応装置。
  5. （５）前記回転体が円盤であり、その半径をに、回転角
    速度をω、前記軸線と水平線とのなす角度をθ、重力の
    加速度をｇとしたときに、ｒω＾２ｃｏｓθ＜ｇの関係
    が満足される請求項３または４に記載の固相と液相との
    反応装置。
  6. （６）前記反応容器固定手段が、反応容器をその両側部
    から弾性力によって挟み付ける構造である請求項３ない
    し５のいずれかに記載の固相と液相との反応装置。
  7. （７）前記回転体が恒温室内に設けられている請求項３
    ないし６のいずれかに記載の固相と液相との反応装置。
  8. （８）水平方向に対して傾いた軸線を中心として回転自
    在に設けられた回転体と、 該回転体を前記軸線回りに回転させる回転駆動手段と、 内壁面に結合された固相と反応する液相を収納する管状
    の反応容器を前記回転体に着脱自在に固定するために、
    前記回転体の外縁部に付設された反応容器固定手段と、 前記回転体の上部において前記軸線と直角をなす向きの
    軸を中心にして前記反応容器の前記反応容器固定手段に
    よる固定位置の上下に、回動する下側アーム、前記下側
    アームを回動させるための第１偏心カム、この第１偏心
    カムを回転する第１駆動源、前記下側アームとの間に前
    記反応容器を挟持するために前記下側アームと同軸に回
    動する上側アーム、この上側アームを回動させるための
    第２偏心カムおよびこの第２偏心カムを回転する第２駆
    動源を備え、前記反応容器を挾持する上側アームおよび
    下側アームを前記第１偏心カムおよび第２偏心カムの所
    定方向の回転により回動させて前記反応容器を前記反応
    容器固定手段に装着するとともに、前記第１および第２
    偏心カムの逆方向の回転により上側アームおよび下側ア
    ームを回動させて前記反応容器を挟持して前記反応容器
    固定手段から脱離させる反応容器着脱装置とを有するこ
    とを特徴とする固相と液相との反応装置。
  9. （９）前記軸線の傾斜角度が５度ないし３０度である請
    求項８に記載の固相と液相との反応装置。
  10. （１０）前記回転体が円盤であり、その半径をｒ、回転
    角速度をω、前記軸線と水平線とのなす角度をθ、重力
    の加速度をｇとしたときに、ｒω＾２ｃｏｓθ＜ｇの関
    係が満足される請求項８または９に記載の固相と液相と
    の反応装置。
  11. （１１）前記反応容器固定手段が、反応容器をその両側
    部から弾性力によって挟み付ける構造である請求項８な
    いし１０のいずれかに記載の固相と液相との反応装置。
  12. （１２）前記下側アームは、その回動中心軸に対して略
    半円弧状アーム部を有するものである請求項８ないし１
    １のいずれかに記載の固相と液相との反応装置。
  13. （１３）上記回転体が恒温室内に設けられている請求項
    ８ないし１２のいずれかに記載の固相と液相との反応装
    置。
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