JPS61114732A - 化学反応装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は化学反応全行を簡易かつ効率良く行なうための
新規な反応装置に関し、さらには各工程の操作全自動的
に行なうのに最も適当な装置に関するもので、たとえば
、バイオテクノロジー、生化学等広く化学工業の分野に
おいて利用されるものであるばかりでなく微生物を含む
生物化学の研死、あるいは臨床検査など多数の試験全効
率的に行なうために好適（用いられる。

（ロ）従来の技術 化学反応の種類は多数あるが、いかなる化学反応におい
ても、その反応が行なわれる条件すなわち温度、圧力、
時間、光または攪拌などが反応結果におよぼす影響は極
めて大きい。このうち攪拌は化学反応の速度および質に
与える影響が犬であるので大小の化学反応装置において
種々の攪拌方式が考案されている。大容量の化学反応装
置においてはタンク内に通常プロペラ型の攪拌装置ｔを
設置しその形状、回転数の変化などにより、最も有利な
反応条件ｔ−理論的または経験的に設定する。しかしな
がら反応容器が小型になるにつれてプロペラなどの攪拌
装置の設置が困難となる。ま友微生物の培養などの場合
には多数の反応容器をまとめて同時に振盪培養すること
で攪拌を簡易化している。

（／−Ｉ発明が解決しようとする問題点しかしながら従
来技術における前項で述べたような攪拌方式は反応容器
が小型になるにつれて各反応容器間の攪拌の均一性が低
下するという欠点がある。

また近年、棟々の化学反応、特に酵素反応あるいは免疫
反応全利用し梅々の病気の診断が広く行なわれるように
なったが、これらの試料は主として患者の血液であり一
定量の血液から多数の項目の試験を行なわなければなら
ないため、−項目あたりに使用できる血液の量は次第に
少なくなっている。このため反応容器は次第に小を化さ
れてきている。しかしながらこのような小型の化学反応
全行なう際の良い攪拌方式が提供されていないため反応
容器を単に静置して反応の進行を待つ必要がある。この
ため反応全始め【から判定結果を得るまでに数時間また
は数日の日数を要するという欠点がある。

さらに癌その他多くの疾病の診断などのためにラジオア
イソトープまたは酵素を利用した免疫反応全利用するこ
とが多いが、その理由はこの反応が感度、信頼性ともに
他の方法に比して格段に優れているからである。また診
断の対象となる物質の血液中の含有量を正確に測定する
ことによって病気の有無、さらには病状が把握されるの
で測定の精度と信頼性は近年益々重視されつつある。こ
の方法においては固定化抗体全便用する場合が多く、固
定化の担体としては棟々のプラスチック、無機物などの
微粒子や大型のビーズが用いられ、さらに反応容器の底
部近くの内面が用いられることもある。一般に化学反応
では反応にかかわる各成分は均−系の溶液に溶けていて
自由に運動している。これがさらに攪拌などで各成分の
衝突の機会が増大さｎ化学反応が進行する。しかしなが
ら化学反応にかかわる成分のうちいずれかが不溶性の物
質の表面に固定化している場合は各成分の衝突が強い制
約を受けるので化学反応の速度は著しく低下する。この
ような場合、反応の進行を促進する手段として攪拌が重
要な意味を持っている。

しかしながらこのような反応でしかも小型で多数の反応
容器を用いて同時にまたは連続して反応を行なう際に生
ずる上記のような欠点を解決する手段は未だ見いだされ
ていない。

に）問題点全解決する友めの手段 本発明者らは前項において述べたごとぎ従来技術におけ
る問題点ｔ−屏決するため檎々研究を重ねた結果、特に
小型反応容器にあってはこれを傾斜回転方式とすること
が反応の精度を保ちかつ反応速度上着しく向上すること
ができることを見いだした。

本発明は、本発明者らのこの知見にもとすいてなされた
ものである。しかし、本発明者らは既に類似の傾斜回転
装置を数種類考案している。

まず円筒状の反応容器の直径と近似の直径を有する多数
（ｎ個）のローラーを一定の傾斜角度で近接して並列し
、隣接する２本のローラー上に各１本の反応容器（合計
ｎ−１個）ｆｔ置き各ローラーを同方向に等速で回転さ
せることによって反応容器を回転させる装置（Ａ方式）
全考案した（特開昭５８−５６６５１）。次に自由回転
するローラーを上方に等間隔で多数備え几チェーン２個
を並列し、一方のチェーンの隣接する２個のローラーが
反応容器の上方全文え、他方のチェーンの相応する位置
にある隣接する２個のローラーが反応容器の下方を支え
ることにより前記Ａ方式におけるローラーと同様多数の
反応容器全傾斜して支えた状態に置き、上方からベルト
で反応容器を押えベルトｔ−走行させることによって反
応容器に回転を与え、さらに一定時間間隔でチェーン金
駆動させることにより反応容器のピッチ送りｔ−するよ
うにした装置（Ｂ方式）（特開昭５８−３６６３１　）
および各反応容器を一定速度で傾斜回転している円筒内
に挿入して回転きせる装置またはこれに準する方式（Ｃ
方式）（特開昭５８−６１４６９）などを考案した。一
般に化学反応全行なうには反応開始時あるいは途中で被
検検体、試薬などの分取、注入あるいは添加、反応容器
の洗浄、および反応の進行度合いの測定のためのサンプ
リングなどのプロセス中における操作が必要である。前
記方式のうちＡ方式は機構は簡単であり回転は確実に行
なわれるが、さらにこの化学反応を半自動または全自動
の装置に発展させるため、各反応容器を１ピッチずつ横
に移動させる装置を付加することが困難であるという欠
点を有する。

Ｂ方式はピッチ送りは司能であるが各反応容器を上方か
らベルトで押えているため反応開始時に反応容器を供給
する手動あるいは自動のホッパ一部分の設置、あるいは
取り出し部分の設置が困難である。さらには容器内の洗
浄あるいは反応液の交換などの操作を自動化するのに都
合の良いようにするため、所望の位置にある反応容器を
直立させる機構全設置することが困難であるという欠点
を有する。Ｃ方式はＡ方式と同様にピッチ送りを考えず
に、手操作で作業するには適しているがピッチ送りを考
える場合その機構は、たとえば傾斜させた円盤に直交す
る中心輪金中心とする同心円上に等間隔で配列され円盤
に直交する軸を中心に回転する円筒ホルダーを取りつげ
、さらに円盤が一定時間に１ピッチずつ回転してピッチ
送り金するようなターンテーブル方式など複雑な機構と
なる。またプロセス操作を直立で行ないたい場合、その
都度反応容器を円筒ホルダーから取り出さないと直立さ
せることができないためざらに複雑な機構全付加しなげ
ればならない欠点を有する。

本発明の化学反応装置は従来のいずれの方式によるより
も簡単な機構でしかも反応途中における試料の注入、洗
浄、サンプルの採取などの装置を組み合わせ、それらを
あらかじめ設定させたプログラムに合わせて連動させ、
多数の異なったサンプルに対して同一の化学反応を連続
して自動的に行なうのに最も適した化学反応装置である
。

本発明に係わる化学反応装置は次のごとき構成よりなる
。すなわち水平面に対して一定の傾斜角を有する平面内
に中心軸があり、該平面の傾斜角と同一の角度で開口部
を上方に向けて互いに近接し、同一の高さを保ちながら
整列する多数の円筒状の反応容器を、その位置および傾
斜角度を保たせ九まま一定の回転数で回転させながら各
反応容器の内部で化学反応を行なわせる友めに、各反応
容器の下面を下部より支えながら、各反応容器の中心軸
に直交する方向に駆動装置により連続して走行するよう
に構成された単数または複数で同一方向に等速で走行す
る無端の反応容器回転用のベルトと、該ベルトに接する
ことなく設置され、歯の方向が各反応容器の中心軸に直
角またはそれに近い角度をなして上方を向き、隣接する
歯間に反応容器を収納することによって反応容器に定位
置を保たせるために各歯間の空隙が反応容器の直径より
やや広く作られた櫛状の保持枠金有し、さらに保持枠は
各反応容器の上端部に２個、下端部に２個を有し、上端
の１個と下端の１個の組み合わせをＡ、Ａ’とし、上端
の他の１個と下端の他の１個の組み合わせをＢ、Ｂ’と
し、そのうちの１組Ａ、Ａ’は昇降運動を同期的に行な
い、他の１組Ｂ％Ｂ′は昇降運動とベルトの走行方向に
平行する前後運動を同期的に行ない、前記２組が同湾し
て交互に運動することによってベルト上の各反応容器を
ベルトに平行して１ピッチずつ移動させる反応容器搬送
装置と、反応容器の底部を支えるｔめの合金性すること
全特徴とする化学反応装置である。好ましくは傾斜した
状態の前記反応容器内に試薬を注入する注入装置、傾斜
しｔ状態の前記反応容器内の反応液全除去し、該反応容
器内を洗浄するための洗浄装置、密封した前記反応容器
を使用したとき、傾・斜し光状態の該反応容器全開封す
る開封装置、傾斜した状態の前記反応容器内の反応ｇｔ
−抜き取る採取装置、前記反応容器内の反応液の光学的
濃度全測定する測定装置および前記反応容器の外表面に
あらかじめ入力さｎ−ｙｔ−情報を光学的またＶｉ電磁
気的に読み取る読み取り装置を備えた化学反応装置であ
る。

さらに、本発明は前記反応容器を下面より支えつつまた
は上方よりつまみあげるなどの方式で開口部を上にして
立ち上がらせる起立装置を１箇所または２箇所以上備え
たことを特徴とする化学反応装置である。好ましくは起
立した前記反応容器内に試薬を注入する注入装置、起立
した前記反応容器内の反応液を除去し、該反応容器内を
洗浄する九めの洗浄装置、密封した前記反応容器を使用
したとき、起立した該反応容器を開封する開封装置、起
立した前記反・応答器内の反応液を抜き取る採取装置、
前記反応容器内の反応液の光学的濃度全測定する測定装
置および前記反応容器の外表面にあらかじめ入力された
情報を光学的または電磁気的に読み取る読み取り装置を
備えた化学反応装置である。

（ホ）作用 次に、本発明に係わる化学反応装置における個々の技術
手段のそれぞれの作用について説明する。

本発明者らは単に走行するベルト上に反応容器を置き、
各反応容器がベルトの走行方向に移動しないよう櫛状の
障害物装置くだけで反応容器はベルト上を全く滑ること
がなく、ベルトの走行速度に同調し九回転を行なうこと
を見いだした。す々わちこのような間車な機構でも反応
容器は全く滑ることなく回転し、反応容器の上方に押え
ベルトなどを設置し、これを下方のベルトと反対方向に
走行させるなどの複雑な機構を設けることは全く必要の
ないことが判明した。

回転の確実性は反応容器にマーク全施しその回転数全目
測することで明らかにされた。その結果全第１表に示す
。

第１表　ベル）ＣＩ走行連庇と反応容器の回転数各反応
容器間の回転数には第１表に示したごとく多少のばらつ
きがみられるが、これは反応容器の直径のばらつぎに起
因するものであり回転数は直径に逆比例することがわか
った。すなわちこのばらつきはベルトと反応容器との滑
りによるものではなく、必要に応じて反応容器の直径の
精度範囲上長くすることによりさらに回転数の均一化を
はかることができる。このように反応容器がベルトの走
行に応じて滑ることなく回転することは一見当然の事の
ように考えらｎるが、この方法全採用することにより、
装置が著しく簡易なものとなり反応容器の立ち上がり機
構などを所望の場所に設置できるようになった。試料の
注入、洗浄、サンプルの採取などのプロセス操作は、反
応容器全傾斜したままの状態でも行なうことができるが
反応容器を起立した状態で操作を行ないたい場合、所望
の場所にある各立ち上がり機構を同期的に動かせば単数
または複数の反応容器全同時に直立させることカテきる
ので前記の操作を行なわせるノズルなどは、ベルトの走
行方向に平行して水平の上下動可能なバーの上の所望の
位置に取りつけられ同期的に上下運動を繰り返し、その
間各々のノズルなどは各別個の操作を同時に行なうよう
にすることができる。

本発明の化学反応装置はこのように回転機構が他のいず
ｎの装置よりも簡単であり、簡易なピッチ送り機構を付
加することもでき、ざらにこれらの機構は上方に障害物
がないように作られているため、下から押し上げて起こ
す方式または上からつまんで起こす方式で順次ピッチ送
りされてくる反応容器をプロセス操作を行ないたい場所
で簡単な機構で起立させることができる。

（へ）実施例 本発明に係わる化学反応装置の実施例を次に示す。この
実施例は一実施例であって各種の設計変更のもとに実施
することができる。

先ず図面に基づいて説明する。

第１図は実施例の化学反応装置全体を表わし、第２図は
第１図の装置のベルト走行方向に直交する断面を表わす
説明図である。

多数の反応容器Ｚは駆動軸１に連結された櫛状保持枠２
（Ａ、Ａ’）および駆動軸５に連結された櫛状保持枠４
（Ｂ、Ｂ’）により並列して一定の位置間隔で保持され
底部を支える台５により支えられる。減速器付きモータ
ー６によりシャフト７およびプーリー８．９を介して動
力を与えられたベルト１０．１１は一定方向に走行しな
がら反応容器Ｚの下面に接触し反応容器Ｚに一定の回転
を与える。反応容器Ｚの水平面に対する角度（θ）は＠
置を支える台５の底面１２に付したネジ１３の操作によ
り変えることができる。反応容器Ｚの回転速度はベルト
１０．１１０走行速度によって決まるのでモーター６の
減速比、または回転数を調節することで調節することが
できる。

上記断面図で示す装置は、水平面に対して一定の傾斜角
を有する平面内に中心軸があり、該平面の傾斜角と同一
の角度で開口部を上方に向ゆて互いに近接し、同一の高
さを保ちながら整列する多数の円筒状の反応容器を、そ
の位置および傾斜角度を保たせたまま一定の回転数で回
転させながら各反応容器内部で化学反応を行なわせるた
めに、各反応容器全回転させるためのもので、保持さｎ
る反応容器Ｚの傾斜角は試薬および被検検体の節約、反
応効率上昇の効果を得るために水平から４５度の間で反
応容器より液がこぼれない範囲であれば良く、一般に５
−２０度にすることにより好結果會得ている（第４表参
照）。反応容器Ｚの回転数は１０−１５゜ｒｐｍが好ま
しい。この回転数が１　Ｏｒｐｍより遅くなると、反応
溶液中の液の攪拌効果が悪くなり、反対に１５Ｏｒｐｍ
！−り速くなると、高分子物質が機械°的な衝撃により
不活化さ几たり、液が反応容器と共に回転してしまうた
め壁面に宿って流下しないなどの現象を起こし、攪拌効
率が悪くなるために効果は低下する（第４表参照）。

第３図は反応容器Ｚの中心軸に直交する断面１［わす説
明図である。

多数の反応容器Ｚは駆動軸１に連結された櫛状保持枠２
（Ａ、Ａ’）および駆動軸５に連結された櫛状保持枠４
（Ｂ、Ｂ’）により並列して一定の位置間隔で保持され
る。プーリー８．９を介して一定方向に走行する無端ベ
ルト１０．１１は反応容器Ｚの下面に接触し反応容器Ｚ
に一定の回転全与える。この無端ベルト１０．１１は各
反応容器Ｚの下面を支えながら、各反応容器Ｚの中心軸
に直交する方向に駆動装置により連続して同一方向に等
速で走行するように構成され、かつ反応容器Ｚの下面に
接触しながら摩擦により反応容器Ｚを回転させることが
できればよく、ポリウレタン、クロロプレンなどの材質
のベルトｔ−用いることができる。ベルト１０．１１の
速度は減速器付きモーターとプーリー等を使用すること
により任意に調節することができる。この際、ベルトに
はタイミングベルト、ブーＩＪ−にはベルトに相応する
タイミングブーＩＪ−を使用することによりベルト１０
．１１の走行速産金さらに一定にすることができる。

櫛状の保持枠２．４はベルト１０．１１に接しない範囲
で各反応容器Ｚの上方および下方にわたって設置され、
歯の方向が各反応容器Ｚの中心軸に直角またはそれに近
い角度でベルト面より上方に突き出し、隣接する歯間の
空隙が反応容器Ｚの直径よりやや広く作られているため
反応容器Ｚ上歯間に挟んで定位置全保ちながらベルト１
０．１１０走行によって反応容器Ｚを回転させるのに都
合の良い形態をなしている。なお櫛の歯間の溝の底部は
反応容器Ｚの下面に接触しないよう常時ベルト１０．１
１の上面より下方にあることが肝要である。保持枠２．
４の材料は、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属、
テフロン、塩化ビニルなどのプラスチックの板を複数使
用することもできるが、これ全多数重ね合わせた単数の
巾のある形状のものでもよい。

好ましくは歯の部分の摩擦係数がベルトより小さい材質
が望ましい。歯の数は反応容器Ｚの数に合わせて設定で
きるが操作性の点から２０−２００本が望ましい。

第４図は反応容器ｚｔ−傾斜回転させながら一定方向に
１ピッチずつ移動させる機構の説明図である。

多数の反応容器Ｚは２個を１組とした２組の櫛状保持枠
２（Ａ、Ａ’）、４（Ｂ、Ｂ’）により並列して一定の
位置間隔で保持される（第４図−■）。

次に保持枠２が下方へ移動し、反応容器Ｚは保持枠４に
よりて保持される（第４図−■）。次に保持枠４が反応
容器２を保持したまま右方向へ１ピッチ移動する（第４
図−■）。次に保持枠２が上方へ移動して反応容器Ｚｉ
保持枠２．４の両方で保持する（第４図−■）。次に保
持枠４が下方へ移動し、反応容６ｚは保持枠２によって
保持され（第４図−■）、保持枠４が左方向へ１ピッチ
移動しく第４図−■）、上方へ移動することで元に戻る
（第４図−Ｉ）。この状態で反応容器Ｚは保持枠２．４
の両方で保持される。この動作音一定の時間間隔で連続
して繰り返すことにより反応容器Ｚを順次自動的に右方
向へ１ピッチずつ送ることができる。要するに、反応容
器ｚ６ピッチ送りするためには、保持枠２．４は各反応
容器Ｚの上端部に２個、下端部に２個設置され、上端の
１個と下端の１個の組み合わせをＡ、Ａ’とし、上端の
他の１個と下端の他の１個の組み合わせＩＢ％Ｂ′とし
、七のうちの１組Ａ、　Ａ’が昇降運動を同期的に行な
い、他の１組Ｂ、　Ｂ’が昇降運動とベルト１０．１１
の走行方向に平行する前後運動を交互に同期的に行ない
、２組が同調して運動することに工つてベルト１０．１
１（第５図）上の各反応容器Ｚ？ベベルＩＱ、１１に平
行して１゛ピッチずつ移動させることができる。また保
持枠２．４は各反応容器Ｚの上端部と下端部に１個ずつ
、さらに中央部に反応容器Ｚｔ−支え得る巾をもって１
個設置され上記方式と同様に昇降運動と前後運動の組み
合わせで各反応容器Ｚｔ″１ピクチずつ移動させること
もできる。１ピッチずつ反応容器ｚｌ自動送りする時間
間隔は任意に設定できる。

第５図は昇降運動を行なう櫛状保持枠２（Ａ％Ａ’）を
駆動させる機構の説明図である。

駆動軸１に連結された従動板１４は固定されたメタル１
６によって保持されたシャフト１５に連＠されバネ１７
により下方向に引っ張られている。定常時はシャフト１
８に連結したカム１９が最上位にあるため従動板１４お
よび駆動軸１に連結された櫛状保持枠２（Ａ、Ａ’）は
（第４図−■）のごとく最上位にある。次にシャフト１
８が１８０度回転することによってカム１９は最下位の
状態となり櫛状保持枠２はノ（ネ１７により最下位に下
降する（第４図−■）。シャフト１８はさらに１８０度
回転することによシ再び最上位に戻る。

第６図は昇降運動とベルト１０．１１の走行方向に平行
して前後運動全行なう櫛状保持枠４（Ｂ、Ｂ’）を駆動
させる機構の説明図である。

駆動軸３に連結され友従動板２０はノくネ２１により右
方向に、バネ２２により下方向に引っ張られている。さ
らに従動板２０はシャフト２５に連結した２個のカム２
４が最上位にあるため従動板２０および駆動軸５に連結
された櫛状保持枠４（Ｂ％Ｂ’）は最上位にあり、ま九
シャフト２５に連結されたカム２６が最も左寄りの位置
上とる友め櫛状保持枠４は定常状態すなわち（第４図−
１）の位置にある。次にシャフト２５が１８０度回転す
ることによりカム２６は最も右寄りの位置をとり、従動
板２０はノ（ネ２１の力により右へ移動し従動板２０お
よび駆動軸５に連結した櫛状保持枠４は右へ移動しく第
４図−■）の位置となる。次にシャフト２３が１８０度
回転しカム２４は最下位の状態になるため従動板２０は
バネ２２の力により最下位に下降し駆動軸５に連結され
た櫛状保持枠４も最下位に下降しく第４図−■）の状態
となる。次にシャフト２５が１８０度回転することによ
り櫛状保持枠４は（第４図−■）の状態となる。次にシ
ャフト２３が１８０度回転することにより櫛状保持枠４
は上昇しく第４図−１）に戻り定常状態となる。

第７図は所定位置で傾斜した反応容器Ｚｉ起立させる機
構の説明図である。

ホルダー２７はアーム２８七介してシャフト２９に連結
した回転板５０と一体となっている。

ホルダー５１はメタル５２に連結したアーム５３と一体
となっている。メタル５２はシャツ）２９ｆｊ！：中心
とじて自由に回転できる構造となっている。アーム３３
はバネ５４によって下方に引っばられストッパー５５に
より第７図−Ｉの定位置を保っている。シャフト２９が
時計方向に回転することにより、回転板５０、ア−ム２
８七介しホルダー２７は爪３６と同時に上昇し反応容器
ｚ６押し上げ、中途で反応容器Ｚをホルダー２７および
３に爪５６で挟むようにしてさらに回転し反応容器Ｚが
直立した第７図−■の状態でシャフト２９の回転が停止
する。次にシャフト２９が時計回りと反対方向に回転す
ることによって可逆的な動作がおこり反応容器Ｚは元の
位置第７図−Ｉの状態に戻る。第７図−ｍ、■はホルダ
ー２７が反応容器Ｚの上端部を押し上げ、ホルター−５
１と爪３６で挟んで起立させる機構である。第７図−■
はホルダー２７および３１が反応容器Ｚｔ−挟んでいる
状態金示す。

このように、第７図に示す反応容器起立機構は、反応容
器Ｚを下部よりアーム２８で反応容器Ｚの重心の周辺ま
たは上端部を支えなからこｆｌ、全起立させるものであ
る。しかし、反応容器Ｚの起立手段はこれに限られるも
のではなく反応容器Ｚの上部よりアーム５３を降し、ア
ーム３５の反応容器Ｚに接する部分に挟み装置を付ける
か、この部分で真空により反応容器Ｚを吸いつけて反応
容器Ｚ１ｒ：起立させることもできる。

反応容器Ｚの底部を支える台５（第２図）は、反応容器
Ｚが下方へ滑り落ちなければよく、金属でもプラスチッ
クでもよい。

第８図は免疫反応測定法に必要な工程のブロックダイア
グラムと本発明の説明図である。

第８図において、あらかじめ酵素結合抗体を包含し、内
壁に抗体を結合した反応容器Ｚが収納されている反応容
器供給装置３７より反応容器Ｚが順次供給され最初の反
応容器Ｚがａの位置に達した時、第７図の起立装置によ
り直立する。検体ターンテーブルより被検検体を分取し
た検体分取注入装置により一定量の検体が反応容器Ｚの
中に緩衝液と共に注入される。次に起立装置が定位置に
戻り反ろ容器Ｚはベルト１０．１１上で回転しながら順
次下流方向に移動しその間に免疫反応が行なわれる。櫛
状の保持枠２．４による搬送装置により一定時間間隔で
右方向へ１ピッチずつ移動し、順次後続の反応容器Ｚに
同様な起立、注入操作が行表われる。最初の反応容器Ｚ
がｂの位置まで達したとぎｂの位置の起立装置により再
び直立する。洗浄装置により反応後の内容液は吸引で廃
棄される。次いで洗浄液が注入され、注入、吸引除去の
、操作が繰り返される。次に酵素に対する基質液が分注
装置により反応容器Ｚ内に注入される。次いでｂの位置
の起立装置が定位置に戻り反応容器Ｚは酵素反応を行な
いながらＣの位＃まで移動し再びＣの位置の起立装置に
よって直立し、反応停止液が分注装置によシ反応容器Ｚ
内に添加される。この反応容器Ｚ内の液を分光光度計に
ょシ測定し、さらに反応容器Ｚの外壁に付された反応に
必要な情報を光学的に読み取ることにより被検検体中の
抗原濃度を知ることができる。この操作はＣの位置で直
立した反応容器Ｚ内の液を吸引装置により吸引しフロー
セル方式で吸光度を測定する方法でも良いし、Ｃの位置
の反応容器Ｚを取り出し反応容器Ｚに反応液が入ったま
ま分光光度計で測定することもできる。前記フローセル
に反応液が吸引され不用となった反応容器ＺがＣの定位
置に戻ることによりベルト１０．１１上に戻されピッチ
送り機構によｐｄ部分で排除されｅ方向に落下する。起
立装置の位置は免疫反応に要する時間全搬送装置のピッ
チ送シの時間で除した数に相当する駒数をとってｂの位
置を決めれば良い。またＣの位置の決定も同様な方法で
行なうことができる。

反応容器内に試薬全注入する注入装置は、ラジオイムノ
アッセイのような微量分析で用いられるものと同等の精
度をもち、厳密に一定量を分取し、反応容器内に注入で
きるものであれば良い。被検検体または試薬の希釈が必
要であれば、適切な量の希釈液で希釈することが可能な
、いわゆる希釈分注装置音用いることができる。

これらの分注装置は一般に使用されているものをそのま
ま用いることができ、所定の位置に１個または２個以上
設置される。

反応容器内の反応液を除去し、該反応容器内を洗浄する
ための洗浄装置は、洗浄′ｒＬを反応容器内に注入する
機構と反応容器内の液を除去する機構が一体となってい
ることが望ましい。たとえばシリンダー全周いた分注器
と減圧することにより吸引する装置の組み合わせ、シリ
ンダーを用いた分注器を２台用い、−万全注入、他方を
吸引除去用として用いる組み合わせ、水流ポンプにより
注入し、液量をタイマーと電磁弁で制御する分注装置と
減圧により吸引除去する装置を組み合わせた機構音用い
ることができる。

密封した反応容器全使用したとき、該反応器全開封する
開封装置は栓がアルミシールの場合はプラスチックある
いは金属製でその先端でシールを破り反応容器の直径に
近い穴をあげることができるような形状、たとえば円錐
や多角錐などのものが用いられる。栓がゴム製の場合は
、栓に細い管を突き刺し、そこから反応容器の中に空気
を吹き込んでゴム栓を内圧により自動的に反応容器から
外す装置などが用いられる。

反応容器内の反応液を抜き取る採取装置は、反応容器内
部の溶液金吸い出す目的に用いられ、一般にしごきポン
プ、シリンダーあるいは減圧ポンプが用いられる。吸い
出す液量はタイマーやシリンダー容量あるいは流量計に
より調節される。

反応容器内の反応液の光学的濃度を測定する測定装置は
通常用いられている分光光度計や螢光光度計などが使用
可能でありフロ一方式でもディスクリート方式でも良い
。

反応容器の外表面にあらかじめ入力さ几た情報を光学的
または電磁気的に読み取る読み取シ装置は反応容器外壁
に付された光学的マークによる情報、たとえば反応容器
中にあらかじめ組み込んだ試薬や試薬の反応性に関する
情報を読み取る友めの装置である。光学的マークの読み
取り法としては、たとえばバーコードリーダーのように
、光の反射率や透過率の違いを利用し７’？［式や、コ
ンピューターによる画像処理方式で行なっても良い。

さらに、反応容器を櫛状保持枠の所定の位置に順次供給
する装置、あるいは被検検体を反応容器中に順次自動的
に分注するために検体を並べておくターンテーブルを設
置して被検検体の分取注入機構の動きに連動するように
しておけば一層便利なものとなる。コンビエータ−七組
み込んで装置全体の動きの制御、故障の発見、分光光度
計より出力される情報の演算に用いることも有効である
。本発明の装置の制御には有接点あるいは無接点のリレ
ー、シーケンサ−あルイハコンピューターなどが用いら
れる。コノ他得られたデータを出力するプリンターやデ
ィスプレイ、故障やその他の異常を告知するための警報
装＃金偏えることもできる。

〔試験例〕

本発明の実施について行なった試験結果金策２表および
第６衣として示す。

第２表はＣａｒｃｉｎｏ　ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ　ａｎｔ
ｉｇｅｎ　（ＣＥＡ）の酵素免疫測定法全行なう際、傾
斜回転法を用いた場合の効果を示したものである。

第　　２　　表 傾斜回転法が反応に及ぼす効果 直立、静置　　　　　　　　　　　　１００傾斜角度１
０度１回転数５Ｏｒｐｍ　　　　　　３１３傾斜角度１
０度、回転数２４Ｏｒｐｍ　　　　　　１５９内径１２
Ｗ１１の試験管に抗ＣＥＡ抗体を固定化した直径６圏の
ポリスチレン球をいＢ　１０　ｎｇ／ｍｌの濃度のＣＥ
Ａｉ含む検体α１ｍｌおよび酵素標識抗ＣＥＡ抗体０４
ｍ１を加え傾斜角度９０度（直立）、回転数０（静置）
の条件と傾斜角度１０度、回転数６０および２４０　ｒ
ｐｍの条件とで免疫反応を２５℃で２０分間行なりた。

ＣＥＡｉ介して固定化した抗体に結合した酵素標識抗体
のｔを測る友め固定化さルなかった標識抗体を洗浄によ
り除去し、次に酵素に対する基質である過酸化水素と発
色剤としてのオルトフェニレンジアミン金加え、鳳−条
件で１０分間の酵素反応を行なった。酵素はパーオキシ
ダーゼが使われているのでこれが過酸化水素を活性化し
オルトフェニレンジアミンを発色させる。表には直立し
て回転を行なわなかった場合の発色強度ヲ１００として
示した。直立して回転を行なわなかった場合に比して３
０ｒｐｍの場合五１倍、２４０　ｒｐｍの場合１．６倍
の効果が得られた。

第３表は、ライノウィルスのウィルス増殖についてした
傾斜回転の効果を示したものである。

第　　３　　表 上清１ｍｌ中のラインウィルス３型の力価回転培養　　
　　　　１０８・３ 静地培養　　　　　　１０７・１ プラスチック試験管（１６ｘ１２５ｙｍ）にオノ〜イオ
ＨｅＬａ細胞１　ｘ　１０’／ｍｌ　ｔ−浮遊させた１
０％ウシ胎児血清添加イーグル・ベイサル培地３ｍ１ｉ
加え、傾斜角度１０度、回転数３Ｏｒｐｍの装置上で、
６７℃、５日間回転培養し友。上清を捨てｔ後、ライノ
ウィルス３型１０’・’　５０％組織培養感染力価（Ｔ
　ＣＩ　Ｄｓｏ）　’！：含むイーグル・ペイサル培地
ＣＬ５ｍｌ會加えて１時間、さらに同培地２−５ｍ１ｇ
加えて３日間同様にして回転培養し友。上清を集め、上
清中のウィルスのＴＣＩＤ、＝５→ルネーらの方法（Ｈ
ｌＬ、Ｔｏｒｎｅｙ　ｅｔ　ａｌ、、　Ａｎｔｉｍｉｃ
ｒｏｂｉａｌＡｇｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｏｔｈｅ
ｒａｐｙ　２２．６５５−６５８（１９８２））に従っ
て測定した。また、プラスチック製ルー瓶（２５ＣＪ）
に、同様にオノ・イオＨｅＬａ細胞５ｘ１０’　７１０
ｍｌを植え、３日間静地培養した後、培地をライノウィ
ルス５型１０５・０ＴＣＩＤ５゜を含む培地０．５ｍｌ
に替え１時間、さらに同培地９．５ｍ１ｉ加えて６日間
静地培養した後、上清を集め、前述と同様にして上清中
のウィルスのＴＣＩＤ、ｏ′ｔ−測定した。表に示すよ
うに、静地培養に比し回転培養で１０倍以上効果的なウ
ィルス増殖が認められた。

〔実験例〕

第４表は、本発明における反応容器の傾斜角度と回転数
が反応におよぼす影響を示したものである。

第　　４　　表 角度と回転数が反応に及ぼす影響 ９０度静置の場合全１００とした発色強度の相対値すな
わち、我はα−フ二ヒトプロティンＡＦＰ　）の酵素免
疫測定法を行なう際に、傾斜回転の効果を各種の傾斜角
度および回転速度について比較し几実験結果である。内
径９１１１１１の円筒状の反応容器の底部内面に抗ＡＦ
Ｐ抗体を固定化し、２０　ｎｇ／ｍｌの濃度のＡＦＰを
含む検体α０５ｍ１および酵素標識抗ＡＦＰ抗体α２０
　ｍｌ　ｆ加え、傾斜角度を９０度（直立）、６０度、
３０度、１０度および回転′ｉ９．を０（静置）５．６
０．６０．１２０．２４０ｒｐｍで免疫反応を２５℃で
２０分間行なった。ＡＦＰを介して固定化した抗体に結
合した酵素標識抗体の量を測るため固定化されなかった
標識抗体全洗浄により除去し、次に酵素に対する基質で
ある過酸化水素と発色剤としてのオルトフェニレンジア
ミンを加え、同一条件で１０分間の酵素反応全行なった
。酵素はパーオキシダーゼが使われているのでこれが過
酸化水素を活性化しオルトフェニレンジアミンを発色さ
せる。表には直立して回転全行なわなかった場合の発色
強度を１００として示した。各反応条件のうち角度１０
度−５０度および回転数Ｓａ−１２Ｏｒｐｍの間が最も
発色が強く、直立して回転を行なわなかった場合に比し
て約４倍の効果が得ら几たことを示している。また槙々
の角度において速すぎる回転数はかえって反応を阻害し
ていることが判明し友。このことは免疫反応で行なう際
、高分子物質が機械的な衝撃により不活化されるなどの
現象？起こしたり、回転が速すぎて反応の効率が低下す
るためと思われる。

（ト）発明の効果 本発明は、前述のごとく構成されたことによシ次のごと
ぎ従来技術に期待できなかった顕著な効果を奏すること
となった。

に　多数の小型反応容器を簡易にかつ効率よく傾斜させ
ながら同時に回転させることができ、各反応容器は一定
の傾斜でゆっくりと一定の速度で回転しているので攪拌
が部分的にまたは瞬間的に強すぎたり弱すぎたシするこ
とがなく反応容器内における化学反応の進行全極めて均
一円滑に行なうことができる。直立法と比べ傾斜回転法
は免疫反応において第２表および第４茨に示す効果を、
ライノウィルスの増殖において第５樅に示す効果を得る
ことができる。

Ｚ　多数の反応容器上傾斜回転させながら搬送すること
ができるので各種の反応試験を連続的に行なうことがで
きる。

五　傾斜した状態ですべてのプロセス操ｆ’ｆ”ｋ行な
うことも可能であるが必要により起立操作全行なう方が
有利と考えられる場合は任意の場所に起立装置全施設す
ることができる。九とえば第８図のｂの位置における洗
浄操作などは起立して行なった方が洗浄液の完全な排除
が容易であり後続する酵素反応におよばず悪影響を防ぐ
ことができる。

４、　光度計等の測定装置を連動させることにより、反
応経過のモニターや反応結果の判定が自動的にできる。

＆　光学的ま友は電磁気的読み取り装置を備えることに
より、反応容器に書き込まれた情報、たとえば測定項目
や試薬の反応性に関する情報を読み取ることができるの
で、測定項目の取り違いや反応容器ごとに情報を入力す
るなどの繁雑さがなくなる。

＆　以上の慎能を備えることにより、免疫反応、酵素反
応等の化学反応全行なうのに最も適した装置となる。ま
た、自動化されており多数の反応を迅速に正確に連続し
て行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の化学反応全行全示す斜視図、 第２図はベルト走行方向に直交する面に沿って切断し九
第１図の装置の断面口、 第３図は反応容器の中心軸に直交する面に分って切断し
た第１図の装置の断面口、 第４図は櫛状保持枠による反応容器のピッチ送りプロセ
スを示す図、 第５図および第６歯は２個の櫛状保持枠の送り機構を夫
々示す概略囚、 第７図は反応容器の起立機構を示す図、第８図は第１図
の装置を使用した免疫反応測定プロセスを示す図である
。 図中、 ２．４・・・・・・・・・櫛状保持枠 ５・・・・・・・・・・・一台 １０．１１　　・・・ベルト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水平面に対して一定の傾斜角を有する平面内に中心
   軸があり、該平面の傾斜角と同一の角度で開口部を上方
   に向けて互いに近接し、同一の高さを保ちながら整列す
   る多数の円筒状の反応容器を、その位置および傾斜角度
   を保たせたまま一定の回転数で回転させながら各反応容
   器の内部で化学反応を行なわせるために、各反応容器の
   下面を下部より支えながら、各反応容器の中心軸に直交
   する方向に駆動装置により連続して走行するように構成
   された単数または複数で同一方向に等速で走行する無端
   の反応容器回転用のベルトと、該ベルトに接することな
   く設置され、歯の方向が各反応容器の中心軸に直角また
   はそれに近い角度をなして上方を向き、隣接する歯間に
   反応容器を収納することによって反応容器に定位置を保
   たせるために各歯間の空隙が反応容器の直径よりやや広
   く作られた櫛状の保持枠と、反応容器の底部を支えるた
   めの台を有することを特徴とする化学反応装置。 ２、水平面に対して一定の傾斜角を有する平面内に中心
   軸があり、該平面の傾斜角と同一の角度で開口部を上方
   に向けて互いに近接し、同一の高さを保ちながら整列す
   る多数の円筒状の反応容器を、その位置および傾斜角度
   を保たせたまま一定の回転数で回転させながら各反応容
   器の内部で化学反応を行なわせるために、各反応容器の
   下面を下部より支えながら、各反応容器の中心軸に直交
   する方向に駆動装置により連続して走行するように構成
   された単数または複数で同一方向に等速で走行する無端
   の反応容器回転用のベルトと、該ベルトに接することな
   く設置され、歯の方向が各反応容器の中心軸に直角また
   はそれに近い角度をなして上方を向き、隣接する歯間に
   反応容器を収納することによって反応容器に定位置を保
   たせるために各歯間の空隙が反応容器の直径よりやや広
   く作られた櫛状の保持枠を有し、さらに保持枠は各反応
   容器の上端部に２個、下端部に２個を有し、上端の１個
   と下端の１個の組み合わせをＡ、Ａ′とし、上端の他の
   １個と下端の他の１個の組み合わせをＢ、Ｂ′とし、そ
   のうちの１組Ａ、Ａ′は昇降運動を同期的に行ない、他
   の１組Ｂ、Ｂ′は昇降運動とベルトの走行方向に平行す
   る前後運動を同期的に行ない、前記２組が同調して交互
   に運動することによってベルト上の各反応容器をベルト
   に平行して１ピッチずつ移動させる反応容器搬送装置と
   、反応容器の底部を支えるための台を有することを特徴
   とする化学反応装置。 ３、傾斜した状態の前記反応容器内に試薬を注入する注
   入装置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の化学反応装置。 ４、傾斜した状態の前記反応容器内の反応液を除去し、
   該反応容器内を洗浄するための洗浄装置を備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項のうちい
   ずれか１項記載の化学反応装置。 ５、密封した前記反応容器を使用したとき、傾斜した状
   態の該反応容器を開封する開封装置を備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項ないし第４項のうちいずれ
   か１項記載の化学反応装置。 ６、傾斜した状態の前記反応容器内の反応液を抜き取る
   採取装置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項ないし第５項記載のうちいずれか１項記載の化学反応
   装置。 ７、前記反応容器内の反応液の光学的濃度を測定する測
   定装置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   ないし第６項のうちいずれか１項記載の化学反応装置。 ８、前記反応容器の外表面にあらかじめ入力された情報
   を光学的または電磁気的に読み取る読み取り装置を備え
   たことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第７項
   のうちいずれか１項記載の化学反応装置。 ９、水平面に対して一定の傾斜角を有する平面内に中心
   軸があり、該平面の傾斜角と同一の角度で開口部を上方
   に向けて互いに近接し、同一の高さを保ちながら整列す
   る多数の円筒状の反応容器を、その位置および傾斜角度
   を保たせたまま一定の回転数で回転させながら各反応容
   器の内部で化学反応を行なわせるために、各反応容器の
   下面を下部より支えながら、各反応容器の中心軸に直交
   する方向に駆動装置により連続して走行するように構成
   された単数または複数で同一方向に等速で走行する無端
   の反応容器回転用のベルトと、該ベルトに接することな
   く設置され、歯の方向が各反応容器の中心軸に直角また
   はそれに近い角度をなして上方を向き、隣接する歯間に
   反応容器を収納することによって反応容器に定位置を保
   たせるために各歯間の空隙が反応容器の直径よりやや広
   く作られた櫛状の保持枠を有し、さらに保持枠は各反応
   容器の上端部に２個、下端部に２個を有し、上端の１個
   と下端の１個の組み合わせをＡ、Ａ′とし、上端の他の
   １個と下端の他の１個の組み合わせをＢ、Ｂ′とし、そ
   のうちの１組Ａ、Ａ′は昇降運動を同期的に行ない、他
   の１組Ｂ、Ｂ′は昇降運動とベルトの走行方向に平行す
   る前後運動を同期的に行ない、前記２組が同調して交互
   に運動することによってベルト上の各反応容器をベルト
   に平行して１ピッチずつ移動させる反応容器搬送装置と
   、前記反応容器を下面より支えつつ開口部を上にして立
   ち上がらせる起立装置を１箇所または２箇所以上備え、
   かつ反応容器の底部を支えるための台を有することを特
   徴とする化学反応装置。 １０、起立した前記反応容器内に試薬を注入する注入装
   置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
   の化学反応装置。 １１、起立した前記反応容器内の反応液を除去し、該反
   応容器内を洗浄するための洗浄装置を備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第９項または第１０項のうちいず
   れか１項記載の化学反応装置。 １２、密封した前記反応容器を使用したとき、起立した
   該反応容器を開封する開封装置を備えたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第９項ないし第１１項のうちいずれか
   １項記載の化学反応装置。 １３、起立した前記反応容器内の反応液を抜き取る採取
   装置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第９項な
   いし第１２項記載のうちいずれか１項記載の化学反応装
   置。 １４、前記反応容器内の反応液の光学的濃度を測定する
   測定装置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第９
   項ないし第１５項のうちいずれか１項記載の化学反応装
   置。 １５、前記反応容器の外表面にあらかじめ入力された情
   報を光学的または電磁気的に読み取る読み取り装置を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第９項ないし第１
   ４項のうちいずれか１項記載の化学反応装置。