JPH0577984B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は液体処理装置、及び流体試料の分析
のための装置に関するものであつて、血液のよう
な生物学的流体の成分の分析のための装置に特に
適用することができる。

発明の背景及び従来技術 臨床医学的分析装置は、吸収、光散乱、及び／
又は螢光のような技術による、動態分析及び終点
分析を含む種種の分析を行うのに有効である。多
くの化学分析は関連の化学反応が温度に敏感であ
るので制御された安定な温度で行われなければな
らない。例えば、通常の臨床医学的分析装置にお
いては、生の又は希釈した試料が分析のための一
つ以上の反応物と混合され、そしてその結果生じ
る混合物は定温領域において維持されて所望の分
析温度、例えば、試料物質及び試薬物質が通常蓄
積される温度よりも相当に高い温度である37℃に
される。遠心形の臨床医学的分析装置は一般に、
隔置された細長い半径方向に延びたキユベツトの
遠心配列体を備えた多キユベツト回転体組立を利
用しており、このキユベツトのそれぞれには、し
ばしば血液又はその他の生物学的流体である第１
反応物を最初に保持するための内側室と、一つ以
上の異なつた反応物を最初に保持するための外側
室とがある。この二つの室は分割構造物で分離さ
れており、反応物は混合、反応、及びその後の分
析のために遠心力によつてキユベツトの外方端に
ある分析領域に転送される。典型的には少量の試
料（２〜20マイクロリツトル）が内側室に装てん
され且つ約200マイクロリツトルまでの量の反応
物が外側室に装てんされる。装てん後、各回転体
はこの回転体及びこれの幾つかのキユベツトにお
ける反応物を分析温度に平衡させるために通常定
温状態におかれ、そしてこのような室温状態の後
回転体の内容物が分析される。代表的な分析順序
においては、回転体組立はまず100rpmで回転さ
せられ、次に反応物を内側室から転送するために
約１秒間約4000rpmに加速され、次に試料及び反
応物を混合するために制動され、そして次に分析
のために分析速度（典型的には500〜1000rpm）
まで上げられる。

そのような分割装置は普通、血液、血しよう又
は血清成分のような生物学的流体の分析に使用さ
れて、グルコース、コレステロール、クレアチニ
ン、総たん白質、カルシウム、りん、酵素などに
対する吸収度様式の分析、及びグルコース、胆汁
酸、フエニトイン、フエオフイリン
（pheophylline）、ゲンタマイシンなどに対する螢
光又は光散乱様式の分析を行う。

発明の要約 この発明の一態様に従つて、試料物質が適当な
蓄積温度で蓄積される第１領域、及び第１領域の
温度よりも高い、制御され且つ安定化された温度
に維持される第２領域を備えた分析装置が与えら
れる。分析キユベツトが第２領域にあり、又ある
量の試料物質を装てんのための第１領域から第２
領域における分析キユベツトへ転送するために転
送機構が設けられている。この転送機構はプロー
ブ移送キヤリツジに取り付けられた液体処理プロ
ーブ、及び移送キヤリツジを第１領域と第２領域
との間で移動するための駆動機構を備えている。
移送キヤリツジは液体処理プローブに接続された
蓄積室、この蓄積室と熱交換関係にある熱エネル
ギー供給装置、及び移送キヤリツジによつて所有
された熱センサ装置を備えている。熱センサに応
答する装置は移送キヤリツジに熱エネルギーを供
給して蓄積室を第２領域とほぼ同じ温度に維持す
る。望ましくは、光学式、導電式又は静電容量式
のような適当な形式の液体センサ装置が、プロー
ブの先端部と蓄積室との間の領域における液体の
存在を検出するために移送キヤリツジによつて所
有される。液体計量供給装置が移送キヤリツジに
接続されており、又、駆動機構及び計量供給装置
を動作させて分析のための所定量の試料物質をプ
ローブ及び蓄積室に引き入れ且つこの所定量のも
のを温度平衡状態において第２領域における分析
キユベツトに供給するようにするために制御装置
が設けられている。

採択実施例においては、移送キヤリツジは、液
体処理プローブが一端に固定取付けされている金
属製片持ちアームの形態をした熱的質量体、金属
製アームに埋め込まれた温度センサ、及び片持ち
アームの長さに沿つてそれを直接的熱伝達関係に
おいて配置された加熱装置を含む熱エネルギー供
給装置を備えている。蓄積室は金属製アームにコ
イル状に埋め込まれた細長い管形導管である。

特定の実施例においては、試料物質及び試薬物
質が第１領域に蓄積され、二つのプローブがキヤ
リツジに取り付けられ、移送キヤリツジが各プロ
ーブに一つずつ接続された二つの蓄積室を備えて
おり、そして制御装置が駆動機構及び計量供給装
置を動作させて所定量の試料物質及び試薬物質を
プローブ経由で蓄積室に引き入れ且つこの所定量
の試料物質及び試薬物質を温度平衡状態において
第２領域における分析キユベツトに供給するよう
にする。分析場所、並びに分析キユベツトを順
次、このキユベツトが試料物質及び試薬物質を装
てんされる装てん場所に移送し、次に試料物質及
び試薬物質の測光分析のための分析場所に移送す
るための移送機構と共に、複数の分析キユベツト
が第２領域にある。

別の実施態様に従えば、液体処理プローブは、
移送キヤリツジにおいて、ねじ部分及びこれの一
端におけるテーパ付きの肩部を備えた貫通溝に固
定された金属管である。締付け装置は、ねじ円筒
部及びこのねじ円筒部を軸方向に貫通した通路で
あつてねじ円筒部における軸方向に延びた指状部
分の円周配列によつて部分的に規定されている通
路を備えた締付け部材からなつていて、各指状部
分にはこれの一端にテーパ面がある。金属管を締
付け部材胴体における軸方向に延びた通路に通し
て締付け部材をねじにより貫通通路に固定する
と、指状部分のテーパ付きの端面がテーパ付きの
肩部と接触して指状部分を内方へ移動させて金属
管を支持部材に締め付ける。この配列はプローブ
先端部を精密な整列関係において配置するための
各プローブの個別の調整を容易にする。

この発明の別の態様に従つて、誘電材料の管形
部材からなつていてこれの対立する側に導電性板
状素子を備えており、この管における流体の関数
として変化するキヤパシタンス値を持つた電気コ
ンデンサを形成している液体センサ装置が設けら
れている。特定の実施例では、この管形部材は移
送キヤリツジにおける蓄積室とプローブ先端部と
の間の直列流路に接続されている。キヤパシタン
ス値を監視してプローブ及び蓄積室における流体
の性質の表示を与えるようにするための装置は、
コンデンサを循環的に充電したり放電させたりし
てコンデンサの充電（又は放電）率を監視し、管
形部材における流体の種類の表示を与えるように
するための装置からなつている。

採択実施例では、管形部材は円筒形態のもので
あり且つコンデンサ板状素子は管形部材の対立す
る側にめつきされた細長い電極であつて、各電極
は約90゜の角度広がりを持つている。可変周波数
発振器がコンデンサを繰り返して充放電させるた
めのコンデンサ充電制御回路に接続されており、
又発振器の周波数を調整して特定の流体がコンデ
ンサの充電（又は放電）率の関数として、従つて
管における流体の誘電（及び／又は導電率）特性
の関数として同定され得るようにするための装置
が設けられている。センサ管は直線又はその他の
形状のものでよく、種種の液体検出用途に使用す
ることができる。特定の実施例においては、その
ような二つの検出装置が移送キヤリツジの片持ア
ームにおいてプローブ入口と蓄積室との間に取り
付けられている。この実施例においては、長い熱
時定数の材料からなる多キユベツト分析組立体が
使用されており、少ない（１立方センチメートル
未満）、精密な、操作員選択による量の試料液体
及び試薬液体が同時に（蓄積室を経由して）供給
容器から分析キユベツトに約１秒の時間で転送さ
れるが、この時間はこれらの試料液体及び試薬液
体が分析温度に熱平衡するのに十分であり、従つ
て更なる熱平衡時間は実質上必要とされない。こ
の実施例では、臨床医学的分析装置は遠心形のも
のであつて、隔置された細長い半径方向に延びた
複数の室キユベツトの円周配列を備えた多キユベ
ツト回転体を使用しており、それぞれの室キユベ
ツトには第１反応物（しばしば血液又はその他の
生物学的流体の試料）を最初に保持するための内
側室と、一つ以上の異なつた反応物を最初に保持
するための外側室とがある。回転体が装てんされ
た後、それらの反応物は混合、反応、及び測光又
はその他の適当な分析技術によるその後の分析の
ために遠心力によつてキユベツトの外側端部にあ
る分析領域に転送される。

この発明の採択実施例は、試料及び試薬が同時
にプローブ及びセンサ管を通して熱交換器アーム
における直列接続の蓄積室にそれぞれ引き入れら
れ、ここで試料液体及び試薬液体の温度が比較的
低い蓄積温度からこれより相当に高い分析温度ま
で急速に高められ、従つて吸引された試料液体及
び試薬液体が移送アームの試料場所及び試薬場所
から装てん場所への移動のほぼ１秒間の間に分析
温度に急速に平衡させられ、装てん場所において
ピペツト採取量の試料及び試薬が熱平衡の分析キ
ユベツトへ分配されるようになつている分析装置
を与える。反応組成物がキユベツトに分配された
ときにはキユベツト及び組成物が熱平衡状態にあ
るので、熱平衡のための定温保持期間は必要とさ
れず、従つて操作員指定のキユベツトの充てんが
完了するやいなや装てんキユベツトの分析を開始
することができる。試料液体又は試薬液体が蓄積
室に適当に引き入れられていないことを試料セン
サ又は試薬センサが知らせると、充てん順序が終
了されるか又は指定し直され、吸引された物質が
洗い流され、そして分析装置が自動的に次の転送
順序を開始する。

この発明のその他の特徴及び利点は特定実施例
についての次の説明が図面と関連して進むにつれ
て理解されるであろう。

特定実施例の説明 第１図ないし第３図について述べると、そこに
図示された分析装置は遠心形のものであつて、分
析区画１２及び試料／試薬蓄積区画１４を備えて
おり、これらは熱絶縁壁１６によつて分離され且
つ１８で線図的に示された熱絶縁壁によつて取り
囲まれている。分析区画１２では、1984年３月31
日出願の係属中の同時出願の米国特許出願第
615644号、発明の名称「遠心分析装置回転体
（CENTRIFOGAL ANALYZEIR ROTORS）」
に示された形式の分析回転体２０の積重ねが配置
されている。この米国特許出願の開示事項をここ
に援用する。分析区画１２における回転体２０
は、この出願と同時に出願された係属中の同時出
願の米国特許出願第706072号、発明の名称「分析
装置（ANALYSIS SYSTEM）」に相当詳細に
記載されているように区画１２を通る温度安定化
空気の循環流によつて25゜，30゜又は37℃（±0.3
℃）の使用者指定の正確な分析温度に維持され
る。この米国特許出願の開示事項もこの出願に援
用する。蓄積区画１４は温度安定化空気の同様に
循環する流れによつて分析区画よりも相当に低い
温度、例えば14〜15℃（±２℃）に維持される。

分析回転体２０の供給品は分析区画１２におい
て供給塔２２に隔置積重ね式で蓄えられる。各回
転体２０は39個の分析キユベツト２４の円周方向
の配列を備えていて、各キユベツトには二つの装
てんポート２６，２８がある。回転体２０は長い
熱時定数の紫外線透過性プラスチツクでできてい
るので、供給塔２２における積重ねの下方の回転
体は分析区画１２の温度と平衡している。区画１
２には又、図示されていないステツプモータによ
つて位置指定される位置指定可能な回転体支持台
３２が配置される装てん場所３０、直流駆動機構
（図示されていない）によつて回転駆動される回
転体支持台３６のある分析場所３４、固定回転体
支持台４０のある留置場所３８、使用済み回転体
が受け止められる受止め柱４４のある放棄スタツ
ク４２、回転体２０を取り上げたり放したりする
一対の関節のあるアームを備えたキヤリパ組立体
４８を含む、回転体２０を場所から場所へ移送す
るための移送機構４６がある。この移送及び回転
体処理装置の更なる詳細事項はこの出願と同時に
出願された係属中の米国特許出願第706073号、発
明の名称「キユベツト処理（CUVETTE
HANDLING）」を参照すればよい。この米国特
許出願の開示事項もこの出願に援用する。

蓄積区画１４には、（それぞれ20ミリリツトル
の容量の）20個の試薬容器５２の配列体が配置さ
れ且つ位置指定用モータ（図示されていない）に
よつて試薬場所５４を通過して移動される試薬台
５０、及び44個の４分の１ミリリツトル試料カツ
プ５８を保持し且つ位置指定機構（図示されてい
ない）によつて試料場所６０を通過して移動され
る移送リング５６が配置されている。隔離室６２
は、フランジ６４が分離壁１６に着座し且つ室６
２が試薬場所５４及び試料場所６０の上方に広が
つている（第１図に示されたような）動作位置
と、室６２が分析区画１２内へ引つ込んでいて操
作員が蓄積区画１４内の試薬台５０及び試料リン
グ５６に接近することのできる引込み位置との間
で移動可能である。

隔離室６２内には移動可能に転送アーム機構７
０が取り付けられており、この機構はその前端に
ピペツト管７２，７４を備え、且つ1984年４月12
日出願された係属中の同時出願の米国特許出願第
599509号、発明の名称「液体処理（LIQUID
HANDLING）」に示された形式の駆動機構を備
えている。この米国特許出願もこの出願に援用す
る。この駆動機構は、試薬場所５４、試料場所６
０分離壁１６に配置された洗浄場所７６、及び、
ピペツト管７２，７４の先端部がキユベツト装て
んポート２６，２８と整列する装てん場所３０の
間で転送アーム７０を移動させるためのものであ
る。

希釈剤（蒸溜水）がタンク８０に蓄えられてお
り、このタンクは三方弁８６，８８を通して計量
供給ポンプ８２，８４に接続されている。試料計
量供給ポンプ８２は100マイクロリツトルの容積
を持つており且つ試薬計量供給ポンプ８４は250
マイクロリツトルの容積を持つていて、各計量供
給ポンプは精密ステツプモータ９０によつて駆動
されるピストンを備えている。計量供給ポンプ８
２は管系９２及び片持アーム７０を通してプロー
ブ７２に接続され且つ計量供給ポンプ８４は管系
９４及びアーム７０を通してプローブ７４に接続
されている。

試薬、試料、洗浄及び装てんの各場所の更なる
詳細事項は第２図及び第３図を参照して理解する
ことができる。隔離室６２は、その底壁９８にお
ける一連の５個の開口ポート９６、すなわち洗浄
場所７６と整列した開口９６Ｗ（２個）、試料場所
６０と整列した開口９６Ｓ、試薬場所５４と整列
した開口９６Ｒ及び試薬容器５２の乾燥穴９７と
整列した開口９６Ｘを備えている。転送アーム７
０は隔離室６２内で移動され、プローブ７２，７
４は第５図に示された駆動機構によつて各開口９
６を通して挿入される。洗浄場所７６にはピペツ
ト管７２，７４の先端部を受けるための二つの円
筒形穴９３があり、各試薬容器５２にはポート９
５及び吸込み穴９７があり、又各試料カツプ５８
にはポート９９がある。

ピペツト転送組立体７０の更なる詳細事項は第
４図及び第５図を参照して理解することができ
る。ピペツト転送組立体は、約12.5センチメート
ルの長さ、約2.3センチメートルの幅、及びその
前端における約1/2センチメートルの寸法まで変化
する厚さを持つたアルミニウム鋳造アーム１００
を備えている。その後端における垂下部分１０２
はボルト１０６及びダウエルピンによつて直立駆
動部材１０４に固定されている。この駆動機構は
前記の係属中の同時出願の米国特許出願第599509
号に示された形式のものであつて、支持枠１０
８、ステツプモータ駆動式親ねじ１１０、及び案
内軸１１２を備えている。駆動部材１０４は、ピ
ボツト回転軸を規定するピボツト軸１１４によつ
て支持具１０８に枢軸回転可能に取り付けられて
いる。駆動部材１０４のカム従節開口１１８は、
ステツプモータ（図示されていない）によつて回
転駆動される軸１２２に取り付けられたカム１２
０と共働して、移送キヤリツジ組立体７０を第５
図に示された実線位置と破線位置との間で約11゜
の角度持ち上げる。

24オームのシリコン絶縁形ヒータ１３０はアル
ミニウム製アーム１００の下面に接着され且つリ
ード線１３２により端子ブロツク１３４に接続さ
れており、この端子ブロツクは、固定具１３８，
１４０によつてアーム１００に固定された支持板
１３６に取り付けられている。鋳物１００にはソ
ケツト１４２（第５図）が形成されていて、これ
は、隔離がい子１４６によつて板１３６に固定さ
れたサーミスタ１４４（YSI 44032精密サーミス
タ−25℃において30000オームの抵抗値）を受け
ている。板１３６には又、電圧調整器１４８、減
結合及び電力供給コンデンサ１５０，１５１、銅
シールド１５８によつて分離された液体センサ回
路１５２，１５４、並びに液体センサ組立体１６
０が取り付けられている。鋳物１００の前端に固
定具１６２（第６図）によつて固定されているの
は、ピペツト管７２，７４を締め付けるコレツト
ボルト１６６を受けている支持ブロツク１６４で
ある。

アルミニウム製アーム１００内には試料室コイ
ル１７０及び試薬室コイル１７２が鋳造されてお
り、これらのそれぞれは19番の太さの薄肉ステン
レス鋼の管で形成されている。第７図及び第８図
に示されたように、試料室コイル１７０は１回巻
きの形態のものであつて、入口１７４から傾斜渡
り部１７５及び平行部分１７６，１７８，１８０
に沿つて出口１８２まで延びており、約100マイ
クロリツトル容積の室を与えている。試薬室コイ
ル１７２は、第９図及び第１０図に示されたよう
に、２回巻きの形態のものであつて、入口１８４
から、平行部分１８６，１８８，１９０，１９２
及び１９４を含む二つの巻回部を経て出口１９６
まで延びていて約250マイクロリツトル容積の室
を与えている。試料及び試薬コイル１７０，１７
２は窒素で清められ、折り曲げられ、アルミニウ
ム本体１００における鋳造のための鋳型内に配置
されたスペーサ部材１９８によつて第１１図及び
第１２図に示されたように平行に隔置されて固定
されており、これによつて生じる鋳物組立体の詳
細事項は第１４図ないし第１６図に示されてい
る。

ピペツト支持組立体の更なる詳細事項は第６
図、第１７図及び第１８図の参照により理解する
ことができよう。各ピペツト管７２，７４は3.7
センチメートルの長さの21番の太さの薄肉ステン
レス鋼の管（約0.8mm外径）である。二つの穴が
コレツトブロツク１６４を貫通していて、各穴の
下方部分はコレツトボルト１６６を受けるように
ねじが切られ且つ45度カム面２００を備えてお
り、又その穴の上方部分は拡大円筒体２０２にな
つていて、これにはタイゴン管（Tygon tube）
２０４が小直径の中間肩部２０６に当たつて着座
している。コレツトボルト１６６は、第１８図に
示されたように、六角形の頭部２０８、それぞれ
45゜端面部２１５を持つた隔置されて軸方向に延
びた指状部２１４を規定する軸方向に延びた溝穴
２１２を備えたねじ円筒部２１０、及び貫通穴２
１６を備えており、この貫通穴には第１７図に示
されたようにステンレス鋼のピペツト管が配置さ
れてこれの上方端がタイゴン管２０４へと延びて
いる。各ピペツト管７２，７４はピペツト支持組
立体の幾つかの部品の寸法公差を補償するために
約0.3センチメートルの範囲にわたつて垂直方向
に調整することができる。コレツトボルト１６６
を締め付けると面２００及び２１５が接触して指
状部２１４が内側に曲がり、ピペツト管が確実に
固定される。コネクタ管２０４の上方端はセンサ
組立体１６０の共働する突出した金属スリーブ２
１８に受け止められている。

液体センサ組立体１６０の更なる詳細事項は第
１７図及び第１９図ないし第２２図を参照して理
解することができる。この検出組立体は管形試料
液体センサ２３２及び管形試薬液体センサ２３４
を支持する成形ウレタンハウジング２３０を備え
ている。各液体センサは第１９図ないし第２１図
に示された形態のものであつて、半径約１センチ
メートルの半円に形成された、コーニング
（Corning）8870、コーニング8940又はキンブル
（Kimble）R6のような適当なガラスの管２３６
からなつていて、これの各端部にはステンレス鋼
のスリーブ２１８が接着されている。試料液体セ
ンサ２３２に対する管２３６Ｓは外径が約1/2ミリ
メートル、内径が約〓ミリメートルであつて約
1.5マイクロリツトルの容積を規定している。試
薬液体センサ２３４に対する管２３６Ｒは外径が
約〓ミリメートルであり且つやや小さ目の肉厚を
持つていて、約６マイクロリツトルの室容積を規
定している。各管２３６の半円形部分に沿つてそ
れの対立した側に銀電極板２４０，２４２（デユ
ポン（Du Pont）7713シルバーインク）が形成さ
れており、これらはそれぞれ第２１図に示された
ように約90゜の角度広がりを持つている。コンデ
ンサ板２４０はめつきされた円筒形リード取付部
分２４４から約２センチメートルの管長に沿つて
延びて、それの他端２４６がコンデンサ電極２４
２のためのめつきされたリード取付円筒体２４８
から約〓ミリメートル隔置されており、電極２４
２の他端２５０は同様にリード取付円筒体２４４
から約〓ミリメートル隔置されている。第１７図
及び第２２図に示されたように、リード２５２
（AWG40番）は取付円筒体２４４から、ウレタ
ンハウジング２３０（第１７図及び第２２図）か
ら突出しているコネクタ２５４まで延びており、
又同様のリード２５６は取付円筒体２４８からコ
ネクタピン２５８まで延びている。コネクタピン
２５４Ｓ及び２５８Ｓは支持板１３６を通して試
料センサ回路１５２への接続を与え、またリード
２５４Ｒ及び２５８Ｒは試薬センサ回路１５４へ
の同様の接続を与えている。

制御回路部の様子は第２３図を参照して理解す
ることができる。コネクタ１３４を通してシステ
ム制御器２７０の回路２６８に加えられたサーミ
スタ１４４からの温度信号に応答して、回路２６
８はコネクタ１３４を通して線２７２上の出力を
発生してヒータ１３０を生かしてアルミニウム製
ピペツトアームを実質上分析区画１２の温度に維
持する。制御回路部は又縦続接続のシフトレジス
タ２７４，２７６、及びデイジタル・アナログ変
換器２７８，２８０を備えている。制御器２７０
の回路２８２は緩衡増幅器２８６を通してシフト
レジスタ２７４に加えられる線２８４上の直列デ
ータ列信号を発生し、緩衡増幅器２９０を通して
供給された線２８８上のクロツク信号に応答して
２９直列データ列はレジスタ２７４及び線２９２
を通して縦続接続のシフトレジスタ２７６にシフ
トされてシフトレジスタ２７４，２７６にデイジ
タル値をロードする。これらのデイジタル値は線
２９４によりデイジタル・アナログ変換器２７８
に加えられる試料値、及び線２９６によりデイジ
タル・アナログ変換器２８０に加えられる試薬値
を指定する。

変換器２７８は増幅器２９８及びコネクタ１３
４を通して試料回路１５２の入力３００に加える
ためのアナログ出力を与え、又デイジタル・アナ
ログ変換器２８０によつて発生された試薬制御信
号は増幅器２９８Ｒ及びコネクタ１３４を通して
試薬回路１５４の入力３００Ｒとして加えられ
る。試料センサコンデンサ２３２はコネクタ２５
４Ｓ，２５８Ｓを通して回路１５２に接続され且
つ試薬センサコンデンサ２３２Ｒはコネクタ２５
４Ｒ，２５８Ｒを通して回路１５４に接続されて
いる。回路１５２は緩衡増幅器３０４を通して制
御器２７０の試料表示回路部３０６に加えられる
線３０２Ｓ上の出力を与え、又回路１５４は増幅
器３０８を通して制御器２７０の試薬表示回路部
３１０に加えられる端子３０２Ｒにおける出力を
与え、そして回路３０６，３１０は回路２８２に
出力を与えて回路１５２，１５４に加えられる試
料及び試薬信号を調整することができる。

試料センサ回路部の更なる詳細事項は、試料セ
ンサ混成集積回路１５２（試薬センサ混成集積回
路１５４も同じである）を示す第２４図の概略図
を参照して理解することができる。この回路部は
線３２２上の非対称方形波出力を発生する電圧制
御発振器３２０を備えており、線３２２上の方形
波出力の低レベル部分の接続時間はデイジタル・
アナログ変換器２７８によつて入力端子３００に
加えられるアナログ電圧の関数として変化するこ
とができる。線３２２上の方形波出力は反転比較
器３２４及び３２６を通してセンサ回路部３３０
に加えられるが、この回路部には演算増幅器３３
６の入力３３４と出力３３８との間にダイオード
３３２と並列にコンデンサ２３２が接続されてお
り、演算増幅器３３６の入力３３４における電圧
は抵抗３４０，３４２の分割器回路網によつて制
御される。

線３２２上の発振器３２０の出力が低くなる
と、ダイオード３２６は順方向バイアスを受けて
ダイオード３２８に逆方向バイアスを与える。コ
ンデンサ２３２は抵抗３４４を通してそのキヤパ
シタンスに比例した率で充電され、従つて（線３
３８上の）演算増幅器３３６の出力はコンデンサ
２３２の値に反比例した率で（抵抗３４０，３４
２の分割器回路網により与えられる電圧によつて
決定される）約19.6ボルトの電圧から下降する。

線３３８上の出力電圧は比較器３４６に加えら
れるが、この比較器は抵抗３４８及び３５０の分
割器回路網によつて確立されたしきい値を持つて
おり、従つて出力３３８の電圧がこのしきい値よ
り下に低下すると、比較器３４４はラツチ３５６
のデータ入力３５４を規定する線３５２上の出力
を発生する。

線３２２上の発振器３２０の出力が高くなる
と、遷移電圧がレベル転換回路３５８を通してク
ロツクパルスとしてラツチ３５６に加えられて端
子３５４におけるフリツプフロツプデータ入力が
液体情報を更新する線３０２上の出力として線３
０２により制御器２７０に加えられる。発振器３
２０からの高レベル出力は又インバータ３２４を
通して加えられてダイオード３２６に逆方向バイ
アスを与えて、ダイオード３２８が順方向のバイ
アスを受けるようにし且つコンデンサ２３２に対
する放電電流路を確立し、そしてコンデンサが放
電すると演算増幅器出力３３８における電圧が増
大して、ついにはダイオード３３２が順方向バイ
アスを受けるようになるが、これにより約３３８
における出力電圧が約19.8ボルトに制限されて、
各充電サイクルの開始時におけるセンサコンデン
サ２３２の初期状態が再確立される。

この回路部はこのようにしてコンデンサ２３３
の管２３６における流体の連続監視を与え、緩衡
増幅器３０４，３０８を通して制御器２７０に信
号を与える。このシステムは変換器２７８，２８
０によつて与えられる固定アナログ値を確立する
（従つて特定の種類に対して各コンデンサ管内の
流体を監視する一定性形の測定）ことができ、又
このシステムはアナログ値を変えて、各転送サイ
クル中に管に引き入れられた流体の種類を決定す
ること（定量形の測定）ができる。

試料コンデンサ２３２は、それの管２２０Ｓが
空気で満たされたときには約２ピコフアラドの
値、それの管２２０Ｓが希釈液で満たされたとき
には約4.2ピコフアラドの値、それの管２２０Ｓ
が血清で満たされたときには5.5ピコフアラドの
値を持つており、又試薬コンデンサ２３４は、そ
れの管２２０Ｒが空気で満たされたときには約
3.5マイクロフアラドのキヤパシタンス値、それ
の管２２０Ｓが希釈液で満たされたときには約
7.7ピコフアラドの値、それの管が試薬で満たさ
れたときには約9.5ピコフアラドの値を持つてい
る。このように各センサコンデンサのキヤパシタ
ンス値は（場合に応じて）試料液体又は試薬液体
がそれの管２２０内にあるときには相当に増大す
る。これらのキヤパシタンス値は、コンデンサ２
３２，２３４が電圧制御発振器３２０からの負の
遷移電圧に応答して充電される率を測定すること
によつて（毎秒１万回を越える率で）繰り返して
監視される。発振器３２０からの方形波出力の周
波数は制御器２７０によつてシフトレジスタ２７
４，２７６及びデイジタル・アナログ変換器２７
８，２８０を通して指定され且つ変更されて、セ
ンサ管２２０Ｓ及び２２０Ｒにおける流体の種類
を示す、比較器３４６からラツチ３５６へのトリ
ガ出力を与えるように選択された充電持続時間値
を与えるようになる。

システム動作の際、駆動機構１１０がアーム１
００を試薬及び試料場所５４，６０に配置し、且
つ駆動機構１２２がプローブ先端部をこれらの場
所において容器５２，５８中に挿入する。液体処
理装置ポンプ８２及び８４は試料及び試薬を同時
にピペツト７２，７４及び二つのコンデンサセン
サ管２２０Ｓ，２２０Ｒを通してアルミニウム製
アーム１００における直列接続の蓄積室１７２，
１７４中にそれぞれ引き入れ、ここで試料液体及
び試薬液体の温度は区画１４の比較的低い蓄積温
度から分析区画１２の相当に高い操作員選択温度
（25，30又は37℃）まで急速に増大して吸引試料
及び試薬の両液体は試料及び試薬場所６０及び５
４から装てん場所３０への移送アーム７０の移動
の約１秒の持続時間中に分析温度に急速に平衡さ
せられ、装てん場所３０において、ピペツトで取
られた容積の試料及び試薬が分析区画１２の平衡
温度にある分析キユベツト２４中に分配される。
キユベツト２４及び反応組成物はそれゆえ、組成
物がキユベツト中に分配されたときに分析温度に
ある（平衡のための定温放置時間は必要とされな
い）ので、移送キヤリパ４８は操作員指定のキユ
ベツト領域の充てんが完了するやいなや装てんさ
れた分析回転体を装てん場所３０から分析場所３
４へ移動することができる。試料又は試薬センサ
回路１５４又は１５６が制御器２７０に、試料液
体又は試薬液体が蓄積室に適当に引き入れられて
いないことを知らせると、制御器２７０が装てん
順序を終了させるか又は指定し直し、吸引材料が
洗浄場所７６へ分配され、ピペツト７２，７４が
洗い流されて、次の転送順序が自動的に開始され
る。

これまでこの発明の特定の実施例を図示し且つ
説明してきたが、技術に通じた者には種種の変更
例が明らかであり、従つてこの発明は開示された
実施例又はこれの詳細事項に限定されるべきもの
ではなく、この発明の精神及び範囲内においてそ
れらから離れることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による遠心分析器システムの
諸部分を示す一部透視図による線図である。第２
図は第１図に示された分析器の分析区画及び蓄積
区画の各一部分を示す上部平面図である。第３図
は第２図の線３−３に沿つて取られた断面図であ
る。第４図は分析器の転送アーム組立体の上部平
面図である。第５図は転送アーム組立体及びこれ
の駆動機構の諸部分の側部立面図である。第６図
は転送組立体の正面図である。第７図は試料蓄積
室コイルの上部平面図である。第８図は第７図に
示された試料蓄積室コイルの側部立面図である。
第９図は試薬蓄積室コイルの上部平面図である。
第１０図は第９図に示された試薬蓄積コイルの側
部立面図である。第１１図は隔置して積み重ねら
れた試料及び試薬蓄積コイルの上面図である。第
１２図は隔置して積み重ねられた試料及び試薬蓄
積コイルの側部立面図である。第１３図は第１１
図の上面図に示された積み重ねられたコイルの端
面図である。第１４図は第５図の線１４−１４に
沿つて取られた転送アームを通る断面図である。
第１５図は第１４図の線１５−１５に沿つて取ら
れた転送アーム鋳物の断面図である。第１６図は
第１５図の線１６−１６に沿つて取られた断面図
である。第１７図は第６図の線１７−１７に沿つ
て取られた断面図である。第１８図は締付けボル
トの断面図である。第１９図は試料センサ管の側
部立面図である。第２０図は第１７図に示された
センサ管の底面図である。第２１図は第２０図の
線２１−２１に沿つて取られた断面図である。第
２２図は第１７図の線２２−２２に沿つて取られ
たセンサ組立体の底面図である。第２３図は転送
組立体と関係した制御回路部の構成図である。第
２４図は液体センサ回路部の概略図である。 これらの図面において、１２は分析区画、１４
は蓄積区画、２０は分析回転体、２４は分析キユ
ペツト、５２は試薬容器、７０は転送アーム機
構、７２，７４はピペツト管、８２，８４は計量
供給ポンプ、８６，８８は三方弁、１００はアル
ミニウム製鋳造アーム、１１０はステツプモータ
駆動式親ねじ、１０４は駆動部材、１３０はヒー
タ、１４４はサーミスタ、１５２，１５４は液体
センサ回路、１７０は試料室コイル、１７２は試
薬室コイルを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料物質が適当な蓄積温度で蓄積されるよう
   に構成された第１領域１４、 分析キユベツト２０が適当な分析温度で配置さ
   れるように構成された第２領域１２、 ある量の試料物質を装填のための前記の第１領
   域から前記の第２の領域における前記の分析キユ
   ベツトへ転送するための転送機構７０であつて、
   液体処理プローブ７２を含む転送機構７０、 流体処理プローブ７２が取り付けられているプ
   ローブ移送キヤリツジ１００であつて、前記の液
   体処理プローブに接続された蓄積室１７０、この
   蓄積室と熱交換関係にある熱エネルギ供給装置１
   ３０、及び前記の移送キヤリツジによつて担持さ
   れた熱センサ装置１４４を備えているプローブ移
   送キヤリツジ１００、 前記の移送キヤリツジを前記の第１領域と第２
   領域との間で移動するための駆動機構１０４、 前記の熱センサ１４４に応答して熱エネルギを
   前記の熱エネルギ供給装置に供給することのでき
   る装置１５２、 前記の移送キヤリツジに接続された液体計量供
   給装置８２、並びに 前記の駆動機構及び計量供給装置を動作させて
   所定量の分析用試料物質を前記のプローブ及び前
   記の蓄積室へ引き入れ且つこの所定量のものを熱
   平衡状態において前記の第２領域における前記の
   分析キユベツトに供給するようにする制御装置８
   ６、によつて特徴付けられ、更に、 前記の移送キヤリツジが、熱伝導性材料の本体
   を持つた片持ちアーム構造物１００を備えてい
   て、前記の蓄積室１７０の構造物が前記の本体に
   埋め込まれ、前記の液体処理プローブ７２が前記
   の片持ちアーム構造物の一端に固定取り付けされ
   ており、 前記の温度センサ１４４が前記の本体に埋め込
   まれ、前記の熱エネルギ供給装置が前記の本体と
   直接熱接触して前記の片持ちアーム１００の長さ
   に沿つて配置された加熱装置１３０を備えている
   分析装置。 ２ 前記の第１領域１４に試薬物質５２を蓄積す
   るための装置、及び前記のキヤリツジに取り付け
   られた第２液体処理プローブ７４を更に備えてお
   り、前記の移送キヤリツジが前記の第２液体処理
   プローブ７４に接続された第２蓄積室１７２を備
   えており、前記の制御装置８６，８８が前記の駆
   動機構及び計量供給装置８２，８４を動作させて
   所定量の試料物質及び試薬物質を前記のプローブ
   経由で前記の蓄積室１７０，１７２へ引き入れ且
   つ前記の所定量の試料物質及び試薬物質を温度平
   衡状態において前記の第２領域１２における前記
   の分析キユベツト２０に供給するようにする、特
   許請求の範囲第１項に記載の分析装置。 ３ 前記のプローブの先端部を隔置整列させて支
   持して前記の所定量の試料物質及び試薬物質の前
   記のプローブ７２，７４経由での前記の蓄積室１
   ７０，１７２への同時引き入れを可能にする装置
   １６４を備えている、特許請求の範囲第２項に記
   載の分析装置。 ４ 前記の液体処理プローブ７２，７４がそれぞ
   れ細長い金属管であり、且つ前記の片持ちアーム
   １００におけるこれの前記の一端にあるプローブ
   支持部分１６４が設けられており、この支持部分
   が前記の金属管を受けるための２つの貫通溝及び
   共働する管締め付け装置１６６を備えていて前記
   の支持部分における前記のそれぞれの細長い金属
   管の軸方向位置が軸方向に調整され得るようにな
   つている、特許請求の範囲第３項に記載の分析装
   置。 ５ 前記のそれぞれの貫通溝がねじ部分及びこの
   ねじ部分の一端におけるテーパの付いた肩部２０
   ６を備えており、且つ前記の各締め付け装置が、
   ねじ円筒部２１０のある締め付け部材１６６、前
   記のねじ円筒部を軸方向に貫通した通路２１６、
   前記のねじ円筒部における軸方向延長の溝穴２１
   ２、及び前記のねじ円筒部の一端におけるテーパ
   面２１５を備えていて、前記のねじ円筒部が前記
   の貫通溝の前記ねじ部分内にあるときに前記のテ
   ーパ面が前記のテーパの付いた肩部と接触して前
   記の溝穴のあるねじ円筒部部分２１４を内方へ移
   動させて前記の金属管７２，７４を前記の支持部
   材１６４に締め付けるようになつている、特許請
   求の範囲第４項に記載の分析装置。 ６ 前記の各蓄積室１７０，１７２が、前記の本
   体内に配置され且つ前記の計量供給装置８２，８
   ４と前記の液体処理プローブ７２，７４との間に
   接続された細長い管形導管である、特許請求の範
   囲第５項に記載の分析装置。 ７ 前記の本体における前記の各管形蓄積室１７
   ０，１７２が平面状コイルの形状をしており、且
   つ前記の蓄積室の平面状コイルが平行に隔置され
   て配置されており、且つ前記の加熱装置１３０が
   前記の片持ちアーム本体１００の床面に固定され
   ている、特許請求の範囲第６項に記載の分析装
   置。 ８ 前記の第２領域１２における複数の分析キユ
   ベツト２４、分析場所３４、並びに分析キユベツ
   トをキユベツト２４が試料物質及び試薬物質を装
   填される前記の装填場所３０から試料物質及び試
   薬物質の混合物の分析のための前記の分析場所へ
   順次移送するための前記の第２領域における移送
   機構４６を備えている、特許請求の範囲第２項に
   記載の分析装置。 ９ 前記のプローブ７２の先端部と前記の蓄積室
   １７０との間の領域における液体の存在を検出す
   るための前記の移送キヤリツジ１００によつて所
   有された液体センサ装置１６０を備えている、特
   許請求の範囲第１項に記載の分析装置。 １０ 前記の液体センサが、前記のプローブ７２
   と前記の蓄積室１７０との間の流路に接続された
   誘電材料の管形部材２３６、前記の管２３６の対
   立する側に配置されていてキヤパシタンス値が前
   記の管における流体の関数として変化する電気コ
   ンデンサ２３２を形成している導電性コンデンサ
   板素子、並びに前記のセンサのキヤパシタンス値
   を監視して前記のプローブ及び蓄積室における流
   体の性質の表示を与えるようにするための装置２
   ７０を備えている、特許請求の範囲第９項に記載
   の分析装置。