JPH0583298B2 - - Google Patents

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JPH0583298B2
JPH0583298B2 JP1229700A JP22970089A JPH0583298B2 JP H0583298 B2 JPH0583298 B2 JP H0583298B2 JP 1229700 A JP1229700 A JP 1229700A JP 22970089 A JP22970089 A JP 22970089A JP H0583298 B2 JPH0583298 B2 JP H0583298B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ＜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
に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プ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。
＜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
スチツ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
面に結合させう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
チツクビーズ、濾紙、セルロース微粒子等と同様
に、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
うことが前提となつており、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。
＜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つた。
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つた。
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
摩擦力によつて得るものであり、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つ
て得ている。このため、反応容器の外壁面が誤つ
て、内容液、水などで濡れたり、使用環境によつ
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つた。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つた。
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つ
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、
反応容器の着脱を簡単かつ自動的に行い得るもの
がなかつた。特開昭61−114731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、誤つ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つ
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、その内溶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
に加えて、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。
＜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
に着脱するための反応容器着脱装置であつて、 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
一体となつ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
ｒ、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、rω2cosθ
＜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つ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
液相を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
回転に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。
従つて、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
つても、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つてその外縁
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、それによつて、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。
従つて、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
器着脱装置によつ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、制御手段によつて、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。
＜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（以下、自動着脱反応装置という）１０
０は、本発明の第３の態様に係る反応装置であつ
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４
１の角度を変える等の手段によつて、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。したがつて、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、遠心力によつて反応
容器５０内での試料液５１の動きがにぶくなつて
反応速度が遅くなつてしまう。
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５０内の試料液５１が重
力方向に移動して、反応容器５０の内壁と接しな
がら攪拌され、反応が促進されるようになつてい
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公転による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までの距離）、
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つた場合とな
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 f1＝mrω2cosθ となる。
ここで、f1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つて、反応促進効果
は低下する。
したがつて、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、 f1＝mrω2cosθ＜mg f1／ｍ＝rω2cosθ＜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、ステー
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。ステー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
されたものであつてもよい。
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）形成されている。溝１２は回転円盤６
の外方に向かつて開口している。また、環状盤１
０の前面には、各溝１２と溝１２との間の位置に
合わせて、第３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５０の底部側面を置くことができる。した
がつて、各溝１２と突起１３とによつて、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字状に形成された
ホルダ１５が、溝１２毎に付設されている。即
ち、各ホルダ１５の基端側は回転円盤６にめじ止
め固定され、ホルダ１５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
形成されている。したがつて、第２図の矢印Ａに
示されるように、反応容器５０を外方からホルダ
１５に押し込むと、反応容器５０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５
０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５０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。したがつて、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本のピン１６の間に押し込むと、反応
容器５０は２本のピン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、ピン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はピン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１３，１
３と２本のピン１６，１６は、本発明の反応容器
固定手段を構成するが、本発明はこれに限定され
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１０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、回転体を構成する回転円盤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、ピン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２１に
よつて囲まれた恒温室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４０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５０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３２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図に示されるように、下側アーム３１は、
その回転中心軸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の内側を通つ
て、反応容器５０の下側に至つている。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はピン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
た円柱状のピン３１ｂを介して第１の偏心カム３
５によつて駆動され、上側アーム３２は、平板３
４を介して、第２の偏心カム３６によつて駆動さ
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カム駆動モータ
３７の駆動による第１偏心カム３５の矢印Ｄ方向
への回転によつて、付勢手段４２，４３の付勢に
抗つ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との間に形成される隙
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の動きに従つて反時計方向に
回動する。
カム３５が始点P1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３５の反時計方向への回転によつて、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のカムプロフイールに
従つ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１５およ
び２本の突起１３，１３と２本のピン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が下降するに従つて上側アーム３
２の付勢手段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１５の弾性力およびピン１６、
１６の弾性力に打ち克つて、ホルダ１５および２
本の突起１３，１３と２本のピン１６，１６から
なる固定手段にゆつ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
P2からほぼ最近位置付近に当接しているため、
上側アーム３２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３５
の回転により下側アーム３１が十分に下降する
と、第２カム駆動モータ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つて
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
ロフイールに従つて平板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で示すように最近位置の手前の位置Ｘでカム３
６に当接して、カム３６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３
７，３８の逆の回転による第１および第２偏心カ
ム３５，３６の逆回転によつてまず上側アーム３
２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本のピン１
６，１６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、次に操作工程に移す。
上述の例では、下側アーム３１および上側アー
ム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、カムプロフイールに応じ、
付勢方向はいずれかであつてもよい。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３
２の回動を第２偏心カム３６により行つているけ
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、カムプロフイールに応じて、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成されるものであ
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61−114732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１
００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３５，３６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ツサ（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１００の動作について説明する。
反応容器５０をホルダ１５にセツトするために
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３１ｂと接触するように回転さ
せたところで止めておく。これによつて、ピン３
１ｂ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
は主動的に差し込む。
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
付勢力によつて、下側アーム３１と上側アーム３
２とが、反応容器５０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５
０は回転円盤６の溝１２に入り、そこでホルダ１
５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
いた状態を保つたまま、重力方向に対して１回転
する。したがつて、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本であれば（360／ｎ）°、
例えば60本であれば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
容器装着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つて取り外し、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の装着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（あれば脱離）、所定
時間の回転という工程を繰り返す。
こうして、装着（又は脱離）−回転−6°進んで
停止−次の装着（または脱離）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本とするとき、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−回転−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の一部を使つて、着脱−回転−
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。
＜実施例＞ 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、中および高密度の検体と
の免疫反応を上記実施例の公転式装置と従来の自
転式装置とで行つた。反応度の測定は公知の吸光
度測定器によつて吸光度を測定することにより行
つた。
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
でしかなかつた。
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０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10％以内
の差しか生じなかつた。
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つた。
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５０の１回転
を行い、反応速度を行うものであり、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
あつた。なお、本発明のおいては、反応条件のば
らつきは極めて小さいものであつた。
＜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
が起つても、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つて挟みつけられて
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つ
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
行う際にも好適に適用できる。
【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……
第２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）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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つて、 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
    なつ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。 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 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 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 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、rω2cosθ＜
    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 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つ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 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 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。 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 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、rω2cosθ
    ＜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 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つ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 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１１のいずれかに記載の固相と液相との
    反応装置。 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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