JPS6375641A

JPS6375641A - 分析装置

Info

Publication number: JPS6375641A
Application number: JP62229937A
Authority: JP
Inventors: ウイリアム・アンドリュー・ロマナウスカス
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1988-04-06
Also published as: US4756883A; EP0262497A1

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】［産業上の利用分野］本発明は液体試料分析用遠心！！ｉ置に関する。

ここに記載する発明はＷ、　Ａ　、　ＲＯｍ　ａ　ｎ　
ａ　Ｕｓｋｕｓにより′″分析装置″の名称で、１９８
６年９月１６日に出願された米国特許出願番号第９０８
，０４６号に記載されている発明に関係している。

［従来の技術及びその問題点コ１個又は複数の液体試料を試薬を携えたローターに入れ
て分析を行なう多くの自動装置が知られている。ロータ
ーの回転により、試薬の置かれたセルに向って分析すべ
き液体の移動が行われる。

反応が行われたセル内での光学的特性の変化（例えば不
透明度、光吸収度、色度、反射屈折率等の変化）が測定
される。このようにして、１ＷＡ又は准数の試料の分析
を可能とする１連の測定値が得られる。

事実、古い装置では、共通の支持体に直列に又は多段に
装着されたセル（試料セル、試薬セル、反応セル）が用
いたられ、この場合、試料が適当な手段、例えば重力に
より１つのセルから次のセルへと移動させられていた。

このようにして、色々な試薬及び連続した反応セルを用
いることが出来る。次に、これらの支持体を１個のロー
ターの上に放射状に配置し、液体（試料あるいは試薬も
含む）の移動に遠心力を用いることが提案されたが、個
々の支持体は独立したままであった。

ローターは、その上に、１個又は複数の放射状に並べら
れた１連のセルを持つ１連の支持体が置かれるものと考
えられていた（例えばＢ、Ｍａｎｎｈｅｉｌ！ｌの欧州
出願番号方００５２７６９号参照）。又分離された支持
体の無いローターも用いられたが、この場合分離された
放射状のセルが続く共通の中央入口が導入された（例え
ば、米国特許第３．７４４゜９７５及び３，７９８，４
５９号参照）。しかし、これらの装置の多くはしばしば
、使用看が不均一な為、その測定値は芳しいものではな
かった。　　、このような遠心分析器の１・つの形態に
於いては、小さなプラスデック装備い捨てローターの周
辺に設けられた小さな使い捨てセルの中に乾燥した試薬
が入れられている。このセルは光学的に透明な上及び底
意を持っている。予め調整された試料（主に血漿又は尿
の如き体液）がローターの中央に設けられた受は皿に入
れられる。試薬との反応は多くの場合時間によっている
ので、この体液は希望するときまでは試薬に到着しては
ならない。

遠心力によって、周辺の分析用セルに体液が移動する。

この、移動を完成する為に、ローターが加速されて、体
液がセル及び試薬に向って遠心力で外に投げ出される。

始走の時間の掛、色度の変化を光学的に読取り、試験結
果が決定される。多くのセル（別々の分析を行なう為に
各々異なった試薬が入っている）が各ローターに百かれ
るので、１つのコンパクトなユニットで比較的短時間の
内に体液の完全分析が行われる。

３．３，５５５，２８４　、及び４，３８７，１６４　
＠に記載されている。これらはいずれも所期の目的は満
足しているが、これらのローターは、単一の試料で多く
の試験を正確に行なうことの出来る小さな使い捨てのロ
ーターの必要とする条件を満足していない。

この型の使い捨てのローターがＧｕｉｇａｎの１連の特
許に記載されている。この特許で代表的なものは米国特
許出願番号筒６２９．７４９号１９８４年７月２日出願
）及び米国特許第４，１５４，７９３号である。これら
のローターは２個１組の皿状の堅いプラスチック類のも
ので、互いに組合わされて１個の閉ざされたローターを
形成する。下の皿はローター回転軸に装着する為の中央
ハブを持ち、１個の中央部は皿を有する１個の平らな皿
と、その中に形成される複数の周辺セルとを含んでいる
。各セルは、各セルの区域を形成する立上がった放射状
のリッジにより、隣のセルから分離されている。厚さが
毛細管状の寸法の放射状の溝が、下の皿に設けられた中
央部は皿から、各セルの放射状の内部の中央に伸びてい
る。

上の皿は平らな下面を有し、これが下の皿の放射状のリ
ッジ及び周辺に密封され、上記の閉ざされたローターを
形成する。このようにしてローターは、その各々が各セ
ルを中央の溝に繋げる毛細管状のスリットを有する複数
の小さな区域を形成する。このローターは使い捨てのユ
ニットで、中央部は皿に保持された上の皿の中央部に開
けられた開孔部を経て患者の試料が受は入れられる。遠
心力を掛けると、この試料が遠心力と毛細管現象との複
合作用により選択的に各区域に追いやられ、各セルを充
填する。空気は下の皿に設けられた溝を通って各・セル
から外に逃げる。

Ｇｕｉｇａｎの設計に固有な問題の１つは色々な化学物
質、色々な希釈液又は色々な液体を必要とすることで、
従って１個より多い中央部は皿を必要とする。代表的に
は中央部は皿に１つのバッフルが設けられている。この
バッフルが無いと全てのセルが同じ圧力になってしまう
。この中央の受は皿に置かれたパターフルにより、バッ
フルの先端に最も近いセルが、加速度のせいで、最初に
充填される傾向がある。又、遠心力により中央部は皿か
ら出て行こうとする液体で溝が一杯になる傾向があるの
で、全てのセルを完全に満たすことはしばしば困難なこ
とがある。この結果充填度が異なり、中央部は皿から個
々のセルを液体で完全に満たすことが困難となる。

［問題を解決するための手段］従来技術の遠心分析装置に関するこれらの多くの問題が
本出願人の発明による装置によって解決されるが、この
装置は従来の装置を改善したもので、１個のローターと
、１個の回転軸と、１個の中央部は皿と、及び複数の周
辺セルとを有し、この各セルが、光学的測定の為の２つ
の壁を有し、中央部は皿と流体連絡し、試薬を保持する
如くに用いられ、又、このローターが回転するときの前
及び後ろ壁を有している。本出願人の改善により、セル
と中央部は皿との流体連絡が、セル及び中央部は皿との
間に設けられた各セルの入口オリフィスによって行なわ
れ、各セルが出口オリフィスを有し、中央部は皿とセル
の１点で連絡し、回転軸からこの１点までの半径方向の
距離が入口オリフィスまでの距離より遠くにある如くに
なっている。

へロオ゛リフイスはセルの後ろ壁に接して置かれ、出口
オリフィスはセルの前壁に接して置かれている。このこ
とにより、中央部は皿からの流体がセルからの空気の流
出によって妨げられること無くセルを完全に充填するこ
とが可能となる。各入口オリフィスは、放射状に内側に
向って中央部は皿の中に延びる１つの通路を形成する隔
をによって設けられ、このことにより、隣合った隔壁が
、中央部は皿に延びる各セルの窪みを形成する。オリフ
ィスは毛細管状の寸法をしており、疎水性の表面を持ち
、充Ｉａ後セルに液体を保持し、又早過ぎる充填を防ぐ
。各オリフィスはセルの最上部に設けられ、中央部は皿
に入れられた液体が邪魔しないようにする。

ローターは好ましくは上及び下半部を含み、下半部が、
セルと中央受は皿とを形成する垂直な間仕切りを有し、
上記間仕切りに形成された溝と、１方の隔壁と、他方の
塁の下面とで上記オリフィスが部分的に設けられる。上
記ローターは上記中央受は皿を２つに分けるバッフルを
含んでいる。

この配置により、各セルは、中央受は皿の流体又は液体
に妨げられること無く、完全に、正確に月つ迅速に充填
される。出口オリフィスには流体が入らず、一方、セル
は液体で満たされる。このようにして、セル内の空気の
圧縮は出口オリフィスでの圧力降下に限られ、このオリ
フィスでの圧力降下は、空気だけで充填されている為比
較的に低い。上記窪みはセルへの流量を計量しながら送
り込み、同時充填を可能とする。

［実施例］第１及び２図に、本発明により作られた小さなプラスデ
ック類の使い捨てのローターの形をした遠心分析装置が
示されている。ここに用いられるプラスデックは、比較
的に堅い材料で、又体液の分析に用いられる主な試薬と
反応しないと言う条件に適うものならば適当なものでよ
い。この条件に適うプラスチックには次の如きものがあ
る、即ち、好ましくはポリメタクリル酸メヂル、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、及びアイオノマーレジン（
１ｏｎｏｎ＋ｅｒ　ｒｅｓｉｎ　）である。これらのプ
ラスチックは好ましくは加熱によってシール可能、又は
超音波接合技術によって但しこの場合は適当な接着剤を
用いてシール可能なものである。

、ローター１０は２つのプラスチック部品、即ち下半部
１２と上半部１４とによって形成されている。上半部１
４は蓋を形成し、下半部１２は中央受けａ１８と複数の
周辺セル２０とを形成している。各々のセル２０は２つ
の平らな好ましくは平行な光学壁２２を備えている。好
ましくはこれらの壁はセルを形成する上及び下壁である
。各セル２０は又、ローターが時計方向に回転して液体
に作用しこれを中央受は皿１８からセル２０に運ぶとき
の前壁２４及び後ろ壁２６とを持っている。入口２８が
各セルに設けられ、セルの後ろ壁２６側のセルの上部に
位置している。同様に、出口即ち空気流出口３０が各セ
ルの前壁２４の上部に設けられる。方形の場合、各セル
は側壁２４及び２６と、外周壁２７と、及び内周壁２９
とによって形成される。この替わりにセルの形を円筒形
にしてもよい。

出口３０は中央受は皿１８に向って放射状に内向きに延
び、隔壁３８の上表面に形成された溝３６によって規定
され、この溝が中央受は皿１８に向って放射状に内向き
に延び、遠心回転の間試料流体がこれを越えた点にまで
上昇する。この出口３０は溝３６及びローターの上半部
１４の下面により完全に境界が限定される。はぼ各セル
の前壁２４の位置に置かれ、隣合うセルを隔てる隔壁３
８が各セルの窪み３４を規定している。各隔壁３８の上
部で、半径方向の内側の部分に符号４１で示ず如くノツ
チが付けられ、窪み３４と流体連絡が若干出来るように
なっている。

又、中央受は皿１８の深さは板１９によって制限され、
試料流体がほとんど窪み３４に流れ出るようになってい
る。

ローターの下半部１２は、回転の為のローター駆動軸に
ローターを装着する為の円筒形の装着品を備えている。

又１つの中央バッフル４２が中央受は皿１８を過って延
び、これを隔離された２つのセクションに分け、異なっ
た漿液又は同じ漿液の異なった希釈液を収容する。この
２つのセクションへの出入はローターの上半部１４に作
られたボー１−４４によって行われる。ローターそのも
のは好ましξは、多くのプラスチックの場合”に於ける
如く、疎水性の材料で形成される。そうでない場合は、
公知の方法でこれを処理し、漿液と接触する表面を疎水
性にする。特に重要なのは、出口オリフィス３０及び入
口オリフィス２８の表面が、後述の如く、疎水性である
ことである。

分析を行なうとき、６帥の試薬、好ましくはタブレット
状にしたもの、が各々のセル２０の中に置かれる。分析
すべき試料流体く漿液）がピペット又は適当な道具によ
ってボート４４を介して装入される。装入する場合、試
料流体は一定量に限られ、＃１４６　　第２図）で示す
如く、漿液がセルの入口オリフィス２８又は出口溝３６
のレベルに達しないようにしなければならない。このこ
とにより試料と試薬は隔離されている。分析を行なう為
に、入口オリフィス２８が各セルの後ろ壁の上になるよ
うにして（時計方向の回転の場合）、ローターを１つの
方向に回転させる。このことにより液体試料のレベルが
半径方向から向きを変えられ、線４８によって示す如く
、このレベルが半径方向に内側に延びず、流体が隔壁３
８の溝３６を通りセルに全く入って行かないようにする
。ローターを形成するプラスチック自体又はその表面が
疎水性である故に、毛細管状の入口オリフィス２８の直
径、液体の表面張力、及び表面の湿り程度によりセルを
充填するのに若干の圧力が必要となる。同様に、出口オ
リフィス３０も流体の流れに対して抵抗を示す。従って
ウィッキング（ｗｉｃｋｉｎｇ）は問題で無く、流体は
若干の力を掛けない限りセル２０に出入りすることが出
来ない。

ローターの回転速度が十分に上がり、遠心圧力が生じ、
流体が毛細管状の入口オリフィス２８を通過出来るよう
になると、流れが各窪みから、それに繋がるセル２０に
向って動き始める。この流れはコリオリの効果（ｃｏｒ
ｉｏｌｉｓ　ｅｒｒｅｃｔ　）によりセル２０の後ろ壁
２６に沿って走る。空気は従って出口３０に向って静か
に追出され、溝３６及び蓋１４によって形成された毛細
管を通って、液体圧に何等妨げられること無く、ロータ
ーの中央部に逃げ出すことが出来る。従来技術によるロ
ーターではしばしばこの逃げ出しが妨げられる。窪み３
４は各セルへの流量を測定しながら送る働きをなし、こ
のことにより、隔壁４２の如きものは必要とするが、全
てのセルを同時に充填することが保証される。充填後、
ローターが止まったとき、オリフィス２８及び３０の毛
細管の疎水性の表面により、この流体はセルの中に詰ま
って残っている。

この設計の特別の利点は、試料の流体が各窪みに捕えら
れており、ローターの加速している間、加速抵抗が生じ
たり、又バッフルに向って飛散してバッフルに直接接す
るセルのみが早期に充填される傾向が比較的に少ないこ
とである。この特徴により、各セルの中の空気がセルに
入ろうとする流れに対向すること無しに比較的容易に逃
げることが出来ると言う事実と共に、正確に同時に全て
のセルを完全に充填することが出来、従ってこの種の従
来技術によるローターの欠点の多くを克服した比較的に
有利なローターが提供される。セル内での空気の圧縮は
実際的には出口オリフィスの毛細管状の満３６内での比
較的に低い圧力降下に限られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により作られたローターの１部を切り取
って示す平面図、第２図は第１図の線２−２に沿うローターの断面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体試料分析用遠心装置で、１個の回転軸を有す
る１個のローターと、１個の中央受け皿と及び複数の周
辺のセルとを含み、上記各セルが、光学的測定に用いる
壁を２面有し、試薬を保持する為に用いられ、上記中央
受け皿と流体連絡しており、又この装置が回転軸の回り
を回転するときの前壁と後ろ壁とを有するものに於いて
、上記セルと中央受け皿との間に配置された各セルの入口
オリフィスによって、上記流体連絡が行われ、又、上記各セルが上記セル内の１点で上記中央受け皿と連絡
する出口オリフィスを有し、回転軸からの上記１点の半
径方向の距離が入口オリフィスまでの距離より大きい、ことを特徴とする液体試料分析用遠心装置。
（２）上記入口オリフィスが上記セルの後ろ壁に接して
設けられている、特許請求の範囲第１項に記載の液体試
料分析用遠心装置。
（３）上記各出口オリフィスが上記セルの前壁に接して
設けられている、特許請求の範囲第２項に記載の液体試
料分析用遠心装置。
（４）上記各出口オリフィスが、部分的に、放射状に内
側に向つて中央受け皿の中に延びる１つの通路を形成す
る１つの隔壁によつて設けられ、このことにより、隣合
った隔壁が各セルの為の分離された窪みを形成し、これ
が中央受け皿に延びて上記中央受け皿内での液体の回転
を減らす如くにした、特許請求の範囲第３項に記載の液
体試料分析用遠心装置。
（５）上記オリフィスが毛細管状の寸法をしており、充
填後の液体を上記セル内に保持する如くにした、特許請
求の範囲第４項に記載の液体試料分析用遠心装置。
（６）上記オリフィスが各セルの最上部に設けられてい
る、特許請求の範囲第５項に記載の液体試料分析用遠心
装置。
（７）上記オリフィスが疎水性の表面をしている、特許
請求の範囲第５項に記載の液体試料分析用遠心装置。
（８）上記ローターが、上及び下半部を含み、上記上半
部が蓋を形成し、上記下半部が上記セルを限定する垂直
の間仕切りを有し、上記オリフィスが上記間仕切り及び
隔壁に設けられた溝と、上記蓋の下面とによって形成さ
れている、特許請求の範囲第５項に記載の液体試料分析
用遠心装置。
（９）上記各出口オリフィスが上記セルの前壁に接して
設けられている、特許請求の範囲第１項に記載の液体試
料分析用遠心装置。
（１０）上記各出口オリフィスが、部分的に、放射状に
内側に向って中央受け皿の中に延びる１つの通路を形成
する１つの隔壁によって設けられ、このことにより、隣
合った隔壁が上記各セルの為の分離された窪みを形成し
、中央受け皿に延びて上記中央受け皿内での液体の回転
を減らす如くにした、特許請求の範囲第９項に記載の液
体試料分析用遠心装置。
（１１）上記ローターが上及び下半部を含み、上記上半
部が蓋を形成し、上記下半部が上記セルを限定する垂直
の間仕切りを有し、上記オリフィスが上記間仕切り及び
隔壁に設けられた溝と、及び上記蓋の下面とによって形
成されている、特許請求の範囲第１０項に記載の液体試
料分析用遠心装置。