JPH0820449B2 - 免疫学的自動分析方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は表面に抗原または抗体を固相化した担体を用
いて抗原抗体反応に基づく免疫学的反応を利用する分析
技術、特に担体をエアの吸引を利用して担体容器から反
応容器へ搬送したり、反応容器から廃棄容器へ搬送する
ための免疫学的自動分析方法および装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 超微量の生体成分を分析するのに抗原抗体反応を利用
した免疫分析法が広く用いられており、例えば特開昭59
−135367号公報に開示されている。この分析方法では、
所定位置に配置された担体容器からサンプル中の分析す
べき抗原または抗体と特異的に抗原抗体反応を起こす抗
体または抗原を表面に固定したビーズ状の担体を反応容
器に投入し、この反応容器にサンプルを分注して１次抗
原抗体反応を起こさせて被検物質を担体に結合させた後
洗浄を行なってＢ−Ｆ分離を行い、次に酵素標識試薬を
分注して２次抗原抗体反応を起こさせた後、再び洗浄を
行ってＢ−Ｆ分離を行い、最後に基質を加えて発色さ
せ、これを比色測定してサンプル中の被検物質を定量す
るようにしている。

このような免疫分析を自動的に行うためには、多数の
担体を収納した担体容器から担体を取出して反応容器に
投入する必要があるが、本出願人はこの担体投入装置に
ついても種々の提案を行っている。例えば実開昭59−11
7867号公報には、開閉自在のアームによって担体を搬送
する装置が開示されており、また実開昭59−117966号公
報には、 シャッタ機構により重力を利用して担体を１個ずつ反応
容器へ搬送する装置が開示され、また実開昭59−117965
号公報には吸引ノズルを用いて担体を搬送する装置が開
示されている。本発明はこの吸引ノズルを用いる担体搬
送装置に関するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の担体搬送装置の内、開閉自在のアーム
を有するものは機構的にきわめて複雑になるとともに担
体を確実に把持することが難しい欠点がある。また、重
力を利用するものは、シャッタの機構が複雑になるとも
に担体容器やシャッタを反応容器の上方に配置する必要
があるため設計の自由が少ないという欠点もある。

一方、吸引ノズルを用いるものは機構が簡単で動作が
確実であるため有利であるが、以下のような欠点を有し
ている。表面に抗原または抗体を固相化した担体を容器
に収納する際、固相化した抗原または抗体を安定な状態
に保つためには、抗体を緩衝液中に浸漬するのが望まし
い。この場合、吸引ノズルで担体をノズル先端に吸引し
ようとするとき、担体が先端に吸引されないと緩衝液が
吸引されることになり担体容器中の緩衝液がなくなって
しまい、担体容器内に残存する担体が使用不能となって
しまう欠点がある。このような欠点を除去するために吸
引ノズルからの吸引を一定時間に限定し、多量の緩衝液
を吸引しないようにすることも考えられるが、この場合
には吸引ノズル先端に担体が吸引把持されないまま分析
が遂行される恐れがあり、誤った分析結果が生ずる欠点
がある。さらにこのような欠点を除去するために、吸引
ノズルの先端に担体が吸引把持されているか否かを、例
えば光電的に検出することも考えられるが、それだけ構
成が複雑となる欠点がある。

したがって、本発明の目的は、多数の担体を収納した
担体容器から担体を１個ずつ確実に吸引ノズルに吸引把
持して反応容器に投入することができる免疫学的自動分
析方法および装置を提供するものである。さらに、本発
明の目的は担体容器から担体を１個ずつ担体投入位置ま
で搬送するに際して吸引ノズル先端に担体が吸引把持さ
れたか否かを検知し、吸引ノズル先端に担体が吸引され
ないときでも担体容器内の緩衝液を大量に吸引すること
がないように構成した免疫学的自動分析装置を提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の免疫学的自動分析方法は、第１の容器内に収
容された液中の担体を、所定の取り出し地点で吸引ノズ
ルにより選択的に吸引保持するとともに、所定の担体落
下地点で第２の容器に投入して免疫学的な自動分析を行
うに当たり、 前記取り出し地点に位置する第１の容器の液中に吸引
ノズルを侵入させる工程と、 前記吸引ノズルに担体を吸引保持するための吸引圧力
を、前記取り出し地点で前記吸引ノズルが液中に侵入し
ている第１の時刻から継続的に供給する工程と、 前記第１の時刻から所定時間後の第２の時刻までの
間、前記吸引ノズルの吸引中に生じる圧力値を検出する
第１の検出工程と、 次いで、前記吸引ノズルを前記担体取り出し地点から
所定の担体落下地点の上方へ移動させる工程と、 前記第２の時刻から所定時間後であって、前記吸引ノ
ズルが前記担体落下地点に位置する第３の時刻におい
て、前記吸引ノズルに供給した吸引圧力を解放して担体
を第２の容器へ落下させる工程と、 前記吸引ノズルの移動動作が前記第２の時刻から第３
の時刻まで継続される間、前記吸引ノズルが担体を保持
するために生じる吸引圧力値を検出する第２の検出工程
と、 前記第１および第２の検出工程において前記吸引ノズ
ルが担体を保持しているか否かを、前記吸引ノズルが液
体または空気のいずれかを吸引したときの圧力状態に基
づいて判断する工程と、 担体の搬送動作の異常に応じた制御を行う工程とを具
えたことを特徴とするものである。

ここで、判断工程は、第１の検出工程において吸引ノ
ズルが担体を保持していないと判断した場合には、前記
制御工程が、第１の容器内の液体を吸引しないように前
記ノズル内の圧力を解除するように構成するのが好まし
い。

また、本発明の免疫学的自動分析装置は、第１の容器
内に収容された液中の担体を、所定の取り出し地点で吸
引ノズルにより選択的に吸引保持するとともに、所定の
担体落下地点で第２の容器に投入して免疫学的な自動分
析を行う免疫学的自動分析装置において、 複数の第１容器の内の１個を所定の担体取り出し地点
に向けて位置出しするための容器搬送手段と、 前記担体取り出し地点に搬送された第１容器から担体
を吸引保持するための吸引ノズルと、 この吸引ノズルに吸引圧力を供給する圧力供給手段
と、 前記吸引ノズルを、第１容器の液中に向けて上下動さ
せるとともに、前記担体取り出し地点と所定の担体落下
地点との間で移動させるためのノズル移動手段と、 前記圧力供給手段およびノズル移動手段を制御する制
御手段と、 前記制御手段と接続し、前記吸引ノズルによる担体の
取り出しから落下までの動作中に生じる圧力値を検出す
る圧力センサとを具え、 前記制御手段が、前記吸引ノズルが液体または空気の
いずれかを吸引したときの圧力状態に基づいて前記吸引
ノズルによる担体の搬送動作の異常を判断するととも
に、該異常に応じた制御を行うように構成したことを特
徴とするものである。

次に、第１図は本発明の方法および装置の概念図であ
る。表面に所定の抗原または抗体を固定した多数の担体
１を螺旋状の通路に沿って収納すると共に緩衝液を収容
した担体容器２に担体を１個ずつ取出すための担体取出
口2aを設ける。吸引ノズル３は昇降可能に配置されてい
るとともに担体容器２の担体取出口2aの上方の位置と反
応容器４の上方の位置との間を移動できるように配置さ
れている。この吸引ノズル３はバッファタンク５および
バルブ６を経て減圧タンク７に連結され、この減圧タン
クには減圧ポンプ８を連結する。バッファタンク５の上
部には圧力センサ９を配置する。この圧力センサ９の出
力信号を制御部10に供給し、制御部はこの出力信号に応
じてバルブ６およびポンプ８の動作を制御する。

［作用］ 先ず吸引ノズル３を担体容器２の担体取出口2aの上方
に位置させた後、降下させ、その先端を担体取出口2a内
に進入させる。この時まではバッファタンク５内は大気
圧（760mmHg）であり、圧力センサ９の出力も第２図に
示すように大気圧を示す値となっている。次に時刻t₀で
バルブ６の流路6aと6cとを連通させると、予めポンプ８
により減圧状態にされている減圧タンク７の負圧がバル
ブ６およびバッファタンク５を経て吸引ノズル３に作用
する。これによりバッファタンク５の圧力は低下し、圧
力センサ９の出力は急激に減少する。この際、吸引ノズ
ル３の先端に担体１が吸引把持されるとバッファタンク
５内の圧力はさらに低下し、ほぼ減圧タンク７の圧力で
ある300mmHgに等しくなる。したがって圧力センサ９の
出力は第２図の曲線Ａで示すようになる。これに対し、
担体が吸引ノズル３の先端に吸引把持されない場合に
は、緩衝液が吸引されるため、バッファタンク５の圧力
は低下せず、反対に増加することになる。すなわち、こ
の場合には圧力センサ９の出力は第２図の曲線Ｂで示す
ように変化する。従って、例えば350mmHgに相当する基
準レベルＲを設定し、圧力センサ９の出力をこの基準レ
ベルＲと比較することにより吸引ノズル３の先端に担体
１が吸引把持されたか否かを迅速に検出することができ
る。

ここで時刻t₁において圧力センサ９の出力が基準レベ
ルＲよりも低下したときには吸引ノズル先端に担体が吸
引把持されたと判定し、時刻t₂においてバルブ６を閉じ
る。しかし吸引ノズル３内の圧力は300mmHgのままであ
る。一方、時刻t₁において圧力センサ９の出力が基準レ
ベルＲに達しないときには直ちにバルブ６を閉じ、吸引
ノズル内の圧力を大気圧に戻して緩衝液を吸引しないよ
うにする。

担体１が吸引ノズル３の先端に吸引把持されたと判断
されたときには、吸引ノズル３を上昇させ、次に反応容
器４の上方位置に移動させる。この搬送の間、圧力セン
サ９によってバッファタンク５の圧力をモニタする。こ
の搬送の間に圧力センサ９の出力が急激に増大し、大気
圧となった場合には搬送中に担体が吸引ノズル先端から
脱落したと判断し、この担体を用いる分析についてはそ
れ以後の動作を行わないようにしたり、分析結果を出力
しないようにする。一方、この搬送中圧力センサ９の出
力が急激に増大しないときには、担体１は吸引ノズル３
から脱落していないと判断し、時刻t₃においてバルブ６
の流路6aと6cとを連通させる。この流路6cは大気に解放
されているためバッファタンク５内の圧力は大気圧まで
上昇する。これにより担体１を吸引ノズル３に吸引把持
する力が消滅し、担体は反応容器４内に落下することに
なる。

上述したように、本発明においては、圧力センサ９に
よりバッファタンク５内の圧力を検知し、担体の吸引ノ
ズル３への吸引把持を確認しながら担体を搬送すること
ができるので、担体１を１個ずつ確実に担体容器２から
反応容器４へ搬送することができるとともに担体１が吸
引ノズル３に吸引されない場合でも緩衝液を担体容器２
から吸引排出する恐れはなくなる。

［実施例］ 第３図はこの発明の担体搬送装置を具える免疫学的自
動分析装置の一実施例を示す線図的平面図である。この
実施例ではそれぞれ異なる抗体または抗原を酵素で標識
した８種類の酵素標識試薬を用い、１つの反応ラインで
３項目の被検物質をサンドイッチ法により分析する。装
置本体11の上面には、サンプル装填部12,反応部13,試薬
収納部14,表示部15および入出力部16を設け、内部に各
部の動作を制御する制御ユニットや各種廃液容器、圧力
源等を設ける。

サンプル装填部12には、サンプル供給ユニット17を設
ける。サンプル供給ユニット17は、サンプルを収容する
複数のサンプル容器18を保持するスネークチェーン19を
有し、これをスプロケット20により矢印方向に移送する
ことにより複数のサンプル容器18を所定のサンプル吸引
位置を経て順次搬送するよう構成する。

反応部13には、反応容器搬送ユニット21,担体ユニッ
ト22,サンプル分注ユニット23,担体投入ユニット24,担
体排出ユニット25,試薬分注ユニット26,洗浄ユニット，
攪拌ユニット，測光ユニット等を設ける。

反応容器搬送ユニット21は、大口部および小口部を有
する72個の反応容器27を同一円周上に等間隔に保持する
ターンテーブル28を有し、これを矢印方向に所定のピッ
チ（例えば15秒）で間欠的に回動させるよう構成する。
なお、反応容器27は恒温槽に浸漬させ、この恒温槽には
恒温液供給部29から恒温液を供給し得るよう構成する。

担体ユニット22は、ターンテーブル28と同軸で、ター
ンテーブル28よりも径が小さく、かつ独立して両矢印で
示す両方向に選択的に回転可能なトレイ31を有する。こ
のトレイ31にはそれぞれ異なる抗体または抗原を固定化
した担体32を収納する８個のカセット33を同一円周上に
等間隔に保持し、サンプル中の分析すべき被検物質に対
応するカセットを所定の担体取出位置に位置決めするよ
う構成する。なお、各カセット33において、担体32は螺
旋状に積層収納し、底部において上方に開放して設けた
取出口から担体32を１個ずつ取出し得るよう構成する。

サンプル分注ユニット23は、回動および昇降可能なア
ーム34と、このアーム34の回動先端部に設けた分注ノズ
ル35とを有し、サンプル供給ユニット17のサンプル吸引
位置にあるサンプル容器18から分析項目数に応じて順次
所定量のサンプルを分注ノズル35を経て吸引し、これを
反応容器搬送ユニット21の所定のサンプル分注位置にお
いて分析項目数に応じた順次の反応容器27に分注するよ
う構成する。なお、あるサンプルの分注後、次のサンプ
ルの分注に先立って、分注ノズル35の内外壁を洗浄槽36
において洗浄するようにする。

担体投入ユニット24は、回動および昇降可能なアーム
37と、このアーム37の回動先端部に設けた吸引ノズル38
とを有し、担体ユニット22の担体取出位置に位置決めさ
れた被検物質に対応するカセット33から吸引ノズル38に
よりその先端に担体32を吸引保持し、これを反応容器搬
送ユニット21の所定の担体投入位置にある反応容器27に
投入すると共に、ある担体の投入後次の担体の投入に先
立って洗浄槽39において吸引ノズル38を洗浄するよう構
成する。

担体排出ユニット25は、担体投入ユニット24と同様、
回動および昇降可能なアーム41と、その回動先端部に設
けた吸引ノズル42とを有し、反応容器搬送ユニット21の
所定の担体排出位置にある分析の終了した反応容器27内
の担体を吸引ノズル42によりその先端に吸引保持し、こ
れを排出槽43に排出すると共に、該排出槽43において吸
引ノズル42を洗浄するよう構成する。

また、試薬分注ユニット26は、回動および昇降可能な
２本のアーム45,46と、その各々の回動先端部に設けた
分注ノズル47,48とを有し、被検物質に応じて後述する
試薬ユニットの所定の試薬吸引位置に位置決めされる各
種の試薬容器から、所定の試薬すなわち緩衝液、酵素標
識試薬および発色試薬を選択的に吸引して、これを反応
容器搬送ユニット21の所定の試薬分注位置にある反応容
器27に分注するよう構成する。この実施例では酵素標識
試薬と発色試薬とのコンタミを防止するため、分注ノズ
ル47によって緩衝液および酵素標識試薬を選択的に分注
し、分注ノズル48によって発色試薬を分注すると共に、
被検物質間における試薬のコンタミを防止するため、各
分注ノズルの内外壁を試薬の分注に先立って共通の洗浄
槽49において洗浄するよう構成する。

なお、サンプル分注ユニット23および試薬分注ユニッ
ト26を構成するアームは共通の駆動源によって駆動する
よう構成すると共に、担体投入ユニット24および担体排
出ユニット25を構成するアームも同様に共通の駆動源に
よって駆動するよう構成する。

試薬収納部14には、保冷庫に収容して試薬ユニット51
を設ける。この試薬ユニット51は、両矢印で示す方向に
回動可能なディスク52を有し、このディスク52に８種の
分析項目に応じた複数の試薬容器を保持して、所定のタ
イミングで被検物質に応じた試薬容器を所定の試薬吸引
位置に位置決めするよう構成する。この実施例では、デ
ィスク52の同一円周上に分析項目に対応する緩衝液を収
容する緩衝液容器53および酵素標識試薬を収容する標識
試薬容器54をそれぞれ８個、同一分析項目に対応するも
のを近接して交互に等間隔に保持すると共に、その内側
で各分析項目に対応する試薬容器に近接して同心円状
に、発色試薬を収容する発色試薬容器55を８個等間隔に
保持する。

また、表示部15には分析結果を表示したり、入出力部
16で入力されたデータ等を表示するためのCRT57を設
け、入出力部16には分析結果をプリントアウトするため
のプリンタ58および分析に必要な所要のデータ等を入力
するためのキーボード59を設ける。

反応ラインを構成するターンテーブル28の側方にさら
に洗浄ユニット60を設け、反応容器27に対して洗浄液の
注入排出を行ない、Ｂ−Ｆ分離や反応容器の洗浄などを
行なうようにする。

本発明の担体搬送装置によれば、担体カセット33から
担体32を１個ずつ吸引ノズル38の先端に吸引保持して反
応容器27へ確実に投入することができ、この際カセット
33内の緩衝液を吸引する恐れはない。また、分析後、担
体32を反応容器27から排出する際にも第１図に示した担
体搬送装置と同様の装置を用いて担体を確実に排出する
ことができる。ただし、この場合には反応容器27内の反
応液はすでに比色計へ排出されているので反応容器内に
残存していない。したがって吸引ノズル42の先端に担体
32が吸引把持されない場合には空気を吸引することにな
るが、この状態も圧力センサにより十分正確に検知する
ことができる。

上述したように、吸引ノズルの先端に吸引保持した担
体を反応容器に落下させたり、担体排出槽43へ落下させ
たりするのは、吸引ノズルの負圧を大気圧へ釈放するこ
とにより行なうようにしたが、この落下を一層確実に行
なうために、吸引ノズルに陽圧を作用させたり、または
担体を担体落とし板に当てて落とすようにすることもで
きる。すなわち第４図に示すように、Ｕ字状反応容器27
の大口部27aの上方に落とし板61を固定配置し、先端に
担体32を吸引保持した吸引ノズル38を矢印Ａで示す方向
に移動させると、担体32は落とし板61に当たり吸引ノズ
ル38から落下し、反応容器27内に確実に投入されること
になる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、吸引ノズルが液体ま
たは空気のいずれかを吸引したときの圧力状態に基づい
て吸引ノズルによる担体の搬送動作の異常が常時確実に
判断される構成であるから、吸引ノズル先端に担体が吸
引把持されたか否か、搬送中担体が吸引ノズル先端から
落下したか否かなどを正確に検知することができ、担体
を１個ずつ確実に搬送することができる。また、担体容
器中において担体が緩衝液中に浸漬されている場合、吸
引ノズル先端に担体が吸引保持されないときでも緩衝液
を吸引してしまうことがないので、担体容器中に残存す
る担体が使用不能となることを有効に防止することがで
きる。さらに、吸引ノズルの圧力を感知する圧力センサ
を設けるという簡単な構成であるので安価に実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示す線図、 第２図は同じくその動作を説明するための吸引ノズル内
の圧力の変化を示すグラフ、 第３図は本発明の免疫学的自動分析装置の一例の構成を
示す線図的平面図、 第４図は吸引ノズル先端に吸引保持された担体を反応容
器へ落とす機構の一例を示す線図的断面図である。 １…担体、２…担体容器 2a…担体取出口、３…吸引ノズル ４…反応容器、５…バッファタンク ６…バルブ、７…減圧タンク ８…減圧ポンプ、９…圧力センサ 10…制御部、24…担体投入ユニット 25…担体排出ユニット、32…担体 33…担体カセット、37,41…アーム 38,42…吸引ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−117965（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の容器内に収容された液中の担体を、
   所定の取り出し地点で吸引ノズルにより選択的に吸引保
   持するとともに、所定の担体落下地点で第２の容器に投
   入して免疫学的な自動分析を行うに当たり、 前記取り出し地点に位置する第１の容器の液中に吸引ノ
   ズルを侵入させる工程と、 前記吸引ノズルに担体を吸引保持するための吸引圧力
   を、前記取り出し地点で前記吸引ノズルが液中に侵入し
   ている第１の時刻から継続的に供給する工程と、 前記第１の時刻から所定時間後の第２の時刻までの間、
   前記吸引ノズルの吸引中に生じる圧力値を検出する第１
   の検出工程と、 次いで、前記吸引ノズルを前記担体取り出し地点から所
   定の担体落下地点の上方へ移動させる工程と、 前記第２の時刻から所定時間後であって、前記吸引ノズ
   ルが前記担体落下地点に位置する第３の時刻において、
   前記吸引ノズルに供給した吸引圧力を解放して担体を第
   ２の容器へ落下させる工程と、 前記吸引ノズルの移動動作が前記第２の時刻から第３の
   時刻まで継続される間、前記吸引ノズルが担体を保持す
   るために生じる吸引圧力値を検出する第２の検出工程
   と、 前記第１および第２の検出工程において前記吸引ノズル
   が担体を保持しているか否かを、前記吸引ノズルが液体
   または空気のいずれかを吸引したときの圧力状態に基づ
   いて判断する工程と、 担体の搬送動作の異常に応じた制御を行う工程とを具え
   たことを特徴とする免疫学的自動分析方法。
2. 【請求項２】前記判断工程が、第１の検出工程において
   吸引ノズルが担体を保持していないと判断した場合に
   は、前記制御工程が、第１の容器内の液体を吸引しない
   ように前記ノズル内の圧力を解除するように構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１に記載の免疫学的自動
   分析方法。
3. 【請求項３】第１の容器内に収容された液中の担体を、
   所定の取り出し地点で吸引ノズルにより選択的に吸引保
   持するとともに、所定の担体落下地点で第２の容器に投
   入して免疫学的な自動分析を行う免疫学的自動分析装置
   において、 複数の第１容器の内の１個を所定の担体取り出し地点に
   向けて位置出しするための容器搬送手段と、 前記担体取り出し地点に搬送された第１容器から担体を
   吸引保持するための吸引ノズルと、 この吸引ノズルに吸引圧力を供給する圧力供給手段と、 前記吸引ノズルを、第１容器の液中に向けて上下動させ
   るとともに、前記担体取り出し地点と所定の担体落下地
   点との間で移動させるためのノズル移動手段と、 前記圧力供給手段およびノズル移動手段を制御する制御
   手段と、 前記制御手段と接続し、前記吸引ノズルによる担体の取
   り出しから落下までの動作中に生じる圧力値を検出する
   圧力センサとを具え、 前記制御手段が、前記吸引ノズルが液体または空気のい
   ずれかを吸引したときの圧力状態に基づいて前記吸引ノ
   ズルによる担体の搬送動作の異常を判断するとともに、
   該異常に応じた制御を行うように構成したことを特徴と
   する免疫学的自動分析装置。