(57)【要約】  被検試料と試薬とを混合して反応させ、その反応状態を透過光により測定する試薬収容・測定カートリッジであって、光路長の異なる複数の透過光測定用チャンバを備えたことを特徴とする試薬収容・測定カートリッジを提供する。
2012036296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検試料と試薬とを混合して反応させ、その反応状態を透過光により測定する試薬収容・測定カートリッジであって、
光路長の異なる複数の透過光測定用チャンバを備えたことを特徴とする試薬収容・測定カートリッジ。
【請求項２】
被検試料を収容する試料収容チャンバ、ピペットチップを収容するチップ収容チャンバ、及びシール破砕ツールを収容したツール収容チャンバをさらに備えた請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
被検試料と試薬との混合から測定結果の出力に至るまでの動作手順に関する情報が記録された識別子をさらに備えた請求項１又は２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
複数の前記透過光測定用チャンバから、最も測定効果の高いチャンバを指定する試薬情報の表示手段を備えた請求項１から３のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項５】
複数の前記透過光測定用チャンバのうちの少なくとも１つが、前記試薬又は被検試料の容器として兼用される請求項１から４のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記透過光測定用チャンバが３４０〜８００ｎｍの範囲において７０％以上の透過率を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記透過光測定用チャンバが環状ポリオレフィン製のものであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項８】
複数の前記透過光測定用チャンバのうちの少なくとも１つに試薬を予め収容し密閉したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記試料収容チャンバ、チップ収容チャンバ及びツール収容チャンバ並びに前記識別子のうち少なくとも識別子がシールにより被覆されたことを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記試料収容チャンバ、チップ収容チャンバ及びツール収容チャンバ並びに前記識別子がシールにより被覆されたことを特徴とする請求項９に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載のカートリッジが装填される自動分析装置であって、ピペットチップを先端に装着し、該ピペットチップ内に前記被検試料を吸引及び吐出して試薬チャンバに分注するノズルと、
前記被検試料と試薬との混合物に光を投射するための光源と、
前記光源からの光を、前記混合物を通して受光する検出器と、
を有し、前記分注ノズル、光源及び検出器が一体として移動可能な同一ユニットに装着されていることを特徴とする前記自動分析装置。
【請求項１２】
前記光源からの光の波長-強度分布を調整するフィルタを前記同一ユニットにさらに備えた、請求項１１に記載の自動分析装置。
【請求項１３】
光源と検出器とを結ぶ光軸上に、分注ノズルによる吸引及び吐出部分を位置させることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の自動分析装置。
【請求項１４】
前記検出器が受光した光を分光し、かつ分光された各波長帯の光強度を独立して計測する機構を有することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の自動分析装置。
【請求項１５】
前記混合物に投射する光の波長が３４０ｎｍ〜８００ｎｍであることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の自動分析装置。
【請求項１６】
請求項３から１０のいずれかに記載のカートリッジから前記動作手順を読み取る機構を備えたことを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の自動分析装置。
【請求項１７】
被検試料と試薬とを処理するためのツールを収容したチャンバ、及び/又は前記被検試料と試薬との処理に供するためのチャンバ若しくはウェル、並びに前記処理の手順に関する情報が記録された識別子を備えたカートリッジであって、少なくとも前記識別子がシールで被覆された前記カートリッジ。
【請求項１８】
前記チャンバ、ウェル及び識別子がシールで被覆された請求項１７に記載のカートリッジ。
【請求項１９】
請求項３から８のいずれかに記載のカートリッジにおいて少なくとも識別子をシールで被覆することを特徴とする前記カートリッジのシーリング方法。
【請求項２０】
被検試料と試薬とを処理するためのツールを収容したチャンバ、及び/又は前記被検試料と試薬との処理に供するためのチャンバ若しくはウェル、並びに前記処理の手順に関する情報が記録された識別子を備えたカートリッジにおいて少なくとも当該識別子をシールで被覆することを特徴とする前記カートリッジのシーリング方法。
【請求項２１】
前記チャンバ、ウェル及び識別子をシールで被覆することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１から１０のいずれかに記載のカートリッジを、請求項１１から１６のいずれかに記載の自動分析装置に供してカートリッジに含まれる被検試料を測定することを特徴とする被検試料の自動分析方法。
【請求項２３】
請求項１７又は１８に記載のカートリッジを、被検試料測定用自動分析装置に供して当該カートリッジに含まれる被検試料を測定することを特徴とする被検試料の自動分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸光度又は濁度が測定されるサンプルを収容するカートリッジ及びこのカートリッジが装填されてサンプルを測光し吸光度又は濁度を分析する自動分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されているように、試料中に含まれるターゲット物質について分析する自動分析装置が普及しつつある。この文献に開示された自動分析装置では、被検試料と試薬とを用いて調製された測定サンプルに光を照射し、測定サンプルを透過した光に基づいて測定サンプルに含まれる便潜血などのターゲット物質について分析する。【０００３】
特許文献１に記載された発明では、自動分析装置にセットされたキュベット（混合容器）内で測定サンプルが調整され、キュベットの測定部を測光することにより測定サンプルの吸光度又は濁度を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、自動分析装置には複数のキュベットをセットすることができるものの、全てのキュベットは同じ形態を有しており、したがって全てのキュベットについて測定サンプルの光路長が一定となる。このため、検体の濃度が高すぎる場合などでは、検体の濃度を調整したうえで、試薬を用いて測定サンプルを作製しなければならず、検体中に含まれるターゲット物質の分析に時間を要することがあった。また、キュベットの材質によっては所定波長の光が透過しにくくなり、測定精度が低下することがあった。【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、検体の濃度が高すぎる場合でもその調整をすることなく分析時間の短時間化を図ることができ、かつ測定精度の高い自動分析装置及びそのカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は以下の通り提供される。
（１）本発明は、被検試料と試薬とを混合して反応させ、その反応状態を透過光により測定する試薬収容・測定カートリッジであって、
光路長の異なる複数の透過光測定用チャンバを備えたことを特徴とする試薬収容・測定カートリッジである。【０００８】
本発明のカートリッジは、被検試料を収容する試料収容チャンバ、ピペットチップを収容するチップ収容チャンバ、及びシール破砕ツールを収容するツール収容チャンバをさらに備えたものとすることができる。また、本発明のカートリッジは、被検試料と試薬との混合から測定結果の出力に至るまでの動作手順に関する情報が記録された識別子をさらに備えたものであることが好ましい。さらに本発明のカートリッジは、複数の前記透過光測定用チャンバから、最も測定効果の高いチャンバを指定する試薬情報の表示手段を備えたものでもよい。また、本発明のカートリッジにおいて、複数の前記透過光測定用チャンバのうちの少なくとも１つは、前記試薬又は被検試料の容器として兼用することができる。【０００９】
ここで、本発明のカートリッジにおいて、前記透過光測定用チャンバは、例えば環状ポリオレフィン製のものであり、３４０〜８００ｎｍの範囲において７０％以上の透過率を有することが好ましい。さらに、本発明のカートリッジは、複数の前記透過光測定用チャンバのうちの少なくとも１つに試薬を予め収容し密閉したことを特徴とする。【００１０】
さらに、本発明のカートリッジは、前記試料収容チャンバ、チップ収容チャンバ及びツール収容チャンバ並びに前記識別子のうち少なくとも識別子がシールにより被覆されたことを特徴とし、前記試料収容チャンバ、チップ収容チャンバ及びツール収容チャンバ並びに前記識別子がシールにより被覆されたことが好ましい。
（２）さらに、本発明は、前記カートリッジが装填される自動分析装置であって、ピペットチップを先端に装着し、該ピペットチップ内に前記被検試料を吸引及び吐出して試薬チャンバに分注するノズルと、
前記被検試料と試薬との混合物に光を投射するための光源と、
前記光源からの光を、前記混合物を通して受光する検出器と、
を有し、前記分注ノズル、光源及び検出器が一体として移動可能な同一ユニットに装着されていることを特徴とする前記自動分析装置である。【００１１】
本発明の自動分析装置は、前記光源からの光の波長-強度分布を調整するフィルタを前記同一ユニットにさらに備えることができる。また、本発明の自動分析装置は、光源と検出器とを結ぶ光軸上に、分注ノズルによる吸引及び吐出部分を位置させることを特徴とする。【００１２】
さらに、本発明の自動分析装置は、前記検出器が受光した光を分光し、かつ分光された各波長帯の光強度を独立して計測する機構を有することができる。また、前記混合物に投射する光の波長は、３４０ｎｍ〜８００ｎｍであることが好ましい。さらに、本発明の自動分析装置は、前記カートリッジから前記動作手順を読み取る機構を備えたものとすることができる。
（３）さらに、本発明は、 被検試料と試薬とを処理するためのツールを収容したチャンバ、及び/又は前記被検試料と試薬との処理に供するためのチャンバ若しくはウェル、並びに前記処理の手順に関する情報が記録された識別子を備えたカートリッジであって、少なくとも前記識別子がシールで被覆された前記カートリッジを提供する。この場合、前記チャンバ、ウェル及び識別子がシールで被覆されたものであることが好ましい。
（４）さらに、本発明は、前記（１）又は（２）に記載のカートリッジ（識別子が被覆されていないカートリッジ）において少なくとも前記識別子をシールで被覆することを特徴とするカートリッジのシーリング方法である。【００１３】
本発明においては、前記チャンバ、ウェル及び識別子のいずれもシールで被覆することが好ましい。
（５）さらに、本発明は、前記（１）に記載のカートリッジを、前記（２）に記載の自動分析装置に供してカートリッジに含まれる被検試料を測定することを特徴とする被検試料の自動分析方法である。また、本発明は、前記（３）に記載のカートリッジを、被検試料測定用自動分析装置に供して当該カートリッジに含まれる被検試料を測定することを特徴とする被検試料の自動分析方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、利便性の高い自動分析装置及びそのカートリッジを提供することができる。また、本発明の自動分析装置によれば、被検試料と試薬との混合から測定までを全自動で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明のカートリッジを表面側から観察した外観斜視図である。
【図１Ｂ】本発明のカートリッジの試料収容チャンバ、チップ収容チャンバ及びツール収容チャンバ並びに識別子をシールにより被覆し、一部を剥離させた態様を示す外観斜視図である。
【図１Ｃ】本発明のカートリッジのチップ収容チャンバ及びツール収容チャンバ並びに識別子をシールにより被覆した態様及びシールを剥離させた態様を示す外観斜視図である。
【図１Ｄ】本発明のカートリッジの試料収容ウェル及び識別子をシールにより被覆し、一部を剥離させた態様及び全部を剥離させた態様を示す外観斜視図である。
【図１Ｅ】本発明のカートリッジのチップ収容チャンバ及びツール収容チャンバ並びに識別子をシールにより被覆した態様、及びシールを剥離させた態様を示す外観斜視図である。
【図２】図１Ａのカートリッジを底面側から観察した外観斜視図である。
【図３】測定チャンバが１つである実施例に係る本発明のカートリッジを底面側から観察した外観斜視図である。
【図４】測定チャンバが複数である実施例に係る本発明のカートリッジを底面側から観察した外観斜視図である。
【図５】チャンバの配列方向に沿ったカートリッジの縦断面図である。
【図６】チャンバの配列方向と直交する方向に沿ったカートリッジの縦断面図である。
【図７】本発明のカートリッジが装填される自動分析装置を示す外観斜視図である。
【図８】図７の一部を拡大した外観斜視図である。
【図９】図７に示された自動分析装置の機能ブロック図である。
【図１０】図７に示された自動分析装置の動作を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、被検試料と試薬とを混合して反応させ、その反応状態を透過光により測定するための試薬を収容し、また反応状態を測定するためのカートリッジである。このカートリッジは、光路長の異なる複数の透過光測定用チャンバを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、被検試料と試薬とが混合されてなる混合物が収容されて測光に供するための少なくとも１つの測定チャンバを備えたカートリッジであって、前記いずれかの測定チャンバが、当該測定チャンバが備えられたカートリッジにおける他の測定チャンバ又は当該他のカートリッジにおける測定チャンバとは相異なる光路長を有していることを特徴とするカートリッジに関する。
【００１８】
また、本発明は、前記カートリッジが装填される自動分析装置であって、ピペットチップを先端に装着し、該ピペットチップ内に前記被検試料を吸引して試薬チャンバに分注する分注ノズルと、前記混合物に光を投射するための光源と、前記光源からの光を、前記混合物を通して受光する検出器と、を有することを特徴とする自動分析装置に関する。
【００１９】
さらに、本発明は、被検試料と試薬とを処理するためのツールを収容したチャンバ、及び/又は前記被検試料と試薬との処理に供するためのチャンバ若しくはウェル、並びに前記処理の手順に関する情報が記録された識別子を備えたカートリッジであって、少なくとも前記識別子がシールで被覆（シーリングともいう）された前記カートリッジである。
【００２０】
さらに、本発明は、本発明のカートリッジ（識別子が被覆されていないもの）において少なくともカートリッジに備えられている識別子をシールで被覆することを特徴とする前記カートリッジのシーリング方法である。
【００２１】
ここで、チャンバー及び/又はウェル並びに識別子を備え少なくとも当該識別子がシールで被覆されたカートリッジを、試薬と試料とを反応させて試料を測定するための自動システムに搭載する形態を考える。識別子は、自動システムによる処理の開始から終了までの手順などが記録されたものであるため、そのシールが識別子を被覆したままであるときは、システムは識別子の情報を認識することができない。このため、被覆したシールを剥がして識別子を露出する必要がある。その結果、システム駆動前に識別子読み取り機構が識別子を認知することができれば、シールが剥がされたことの確認となる。すなわち、システムが識別子を認知したことをもって、シールを除去したことを確認することができる。
【００２２】
本発明のカートリッジ及び分析装置について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１Ａ、図２に示すように、本発明のカートリッジ４は、カートリッジ本体４ａを有する。
【００２４】
カートリッジ本体４ａは、試薬を収容するための少なくとも１つの試薬収容チャンバを備える。本発明によれば被検試料を収容する試料収容チャンバと試薬を収容する試薬収容チャンバとのうち少なくともどちらか一方を、透過光を測定するためのチャンバとして兼用することができ、この実施例では、試薬収容チャンバが透過光測定用のチャンバとなる。
【００２５】
図１Ａ及び図２は、３つの試薬収容チャンバ３１〜３３を備えた態様のカートリッジ本体を示してある。同図において、試薬収容チャンバ３１〜３３は、それぞれが、その配列方向（図１Ａ中で略左右方向）と直交する方向に長い開口３１ａ〜３３ａを有するとともに、それぞれの開口の周辺部から垂直に立ち下がる壁によって凹状に形成され、その最下部に測定部３１Ａ〜３３Ａを有している。測定部３１Ａ〜３３Ａは、試薬収容チャンバ３１〜３３が後述する自動分析装置に装填されて、被検試料と試薬との混合物における反応状態が測光されるとき、試薬収容チャンバ３１〜３３の配列方向と直交する光路方向の長さ（光路長）がそれぞれ異なる形状となっている。同図では、試薬収容チャンバ３３の測定部３３Ａの横断面が開口３１ａと略同じ大きさとなっており、以下、試薬収容チャンバ３２，３１となるにしたがって測定部３２Ａ、３１Ａの横断面が順に小さくなっている。すなわち、ある試薬チャンバの光路長は、他の試薬チャンバの光路長と相異なっている。これにより、カートリッジ４を自動分析装置に装填し、測光する際には、試薬収容チャンバ３１〜３３は、それぞれの光路長が相異なることとなる。なお、試薬収容チャンバ３２，３３の壁は、測定部３２Ａ，３３Ａに向けて傾斜している。
【００２６】
カートリッジ本体４ａは、被検試料を収容する試料収容チャンバ２６、及び被検試料を吸引して当該試料を試薬チャンバに入れて混合する分注用のピペットチップを収容したチップ収容チャンバ２２が形成されている。
【００２７】
本発明においては、試薬チャンバ内の試薬が劣化するのを防止し、かつ試薬が外部に漏れるのを防止するために試薬収容チャンバ３１〜３３の開口３１ａ〜３３ａを密閉する密閉シール４ｂを備えることができる。密閉シール４ｂを備えたときは、密閉シール４ｂを破砕するためのシール破砕ツールを収容したツール収容チャンバ２４をさらに備えることができる。
【００２８】
また本発明においては、試料収容チャンバ２６、チップ収容チャンバ２２及びツール収容チャンバ２４、並びに識別子２９のうち、少なくとも識別子２９を覆うための被覆シール、好ましくは試料収容チャンバ２６、チップ収容チャンバ２２及びツール収容チャンバ２４、並びに識別子２９の全てを覆うための被覆シール４ｃを貼付してシーリングすることができる（図１Ｂ）。これにより、各チャンバ及びその収容物並びに識別子を、これらが露出することによる事故、例えば輸送時や操作時における外部からの衝撃や不純物（ごみなど）の付着から防護するとともに、反転などによりカートリッジ本体４ａからカートリッジに収容されたチップやツールが脱落することを防止することができる。特に、試料収容チャンバ２６内に試料を収容して検査機関などに輸送する際には、被覆シール４ｃで覆うことが効果的である。被覆シール４ｃの材料は特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム製シール、高分子製シールなどが挙げられ、さらには密閉シール４ｂと同じ材料であってもよい。被覆シールが高分子製の場合、後述するカートリッジの材料となるものを用いることも可能である。
【００２９】
なお、識別子２９は、被検試料と試薬との混合から測定結果の出力に至るまでの一連の動作手順に関する情報が記録された記録部である（詳細は後述する）。
【００３０】
図１Ｂは、試料収容チャンバ２６、チップ収容チャンバ２２及びツール収容チャンバ２４、並びに識別子２９を１枚の被覆シールで被覆した態様を示す図である。被覆シール４ｃをカートリッジ本体４ａに貼付する位置はシールの各辺の端であるが、４辺全部を貼付してもよく、対向する２辺を貼付してもよい。また、シールは、各チャンバや識別子を個々に覆ってもよく、１枚のシールで全体を覆ってもよい。また、各チャンバを１枚のシールで覆い、識別子を他のシールで覆うこともできる。図１Ｂは、１枚の被覆シール４ｃで各チャンバ側の１辺と識別子側の１辺の２辺を貼付し、識別子側のシールの端を剥離させた態様を示す。
【００３１】
また本発明においては、図１Ａに示すカートリッジの形態に限らず、他の形態のカートリッジについても、被検試料と試薬との混合から測定結果の出力に至るまでの一連の動作手順に関する情報が記録された識別子を備えることができ、少なくとも当該識別子を被覆シールで覆うことができる。本発明においては、図１Ａ及びＢのほか、図１Ｃ〜Ｅに示すように、生体関連物質抽出や核酸増幅に供するためのチャンバ及び/又はウェルを備えたカートリッジに識別子を付与してシーリングすることができる。
【００３２】
例えば図１Ｃは、核酸やタンパク質などの生体関連物質その他の被検試料を、磁性粒子を利用して抽出する際に使われるチップを備えたカートリッジである。図１Cにおいて、(a1)はカートリッジのチップを１枚のシールで被覆した態様を示す図であり、(b1)は被覆シールを剥がした図、(c1)は収容部に収容されたチップを示す断面図である。カートリッジのチャンバに収容されたチップは、左側から磁性粒子による処理用の長チップ、試料処理用の短チップ、試料抽出用の短チップ、そしてシール破砕ツールを備えている。シール破砕ツールは、チップの開口を密封した密閉シール（例えばラミネートシール）を破砕するためのツールである。シールを剥がして識別子が露出すると、識別子の読み取り機構により、識別子に記録された情報が読み取られ、ピペットチップを備えたノズルによりハンドリングが開始される。なお、磁性粒子による処理用のチップは、例えばWO99/47267号公報、WO2008/088065号公報、特許第3115501号公報などに記載されている。
【００３３】
また、図１Ｄは、被検試料（例えばＤＮＡやタンパク質）の抽出、あるいは被検試料の検出などに使用するためのカートリッジを示す図である。図１Ｄにおいて、(a2)は、識別子とウェルとを別々に被覆シールで被覆したカートリッジにおいて識別子を覆っていた被覆シールを剥がして識別子を露出させたときの図であり、(b2)は被覆シールを全て剥がしたときの図であり、(c2)はカートリッジに備えられたウェルの断面を示す図である。図１Dに示すウェルは、各種試薬ウェル、例えば、検体を収容するウェル、検体からＤＮＡを抽出するための抽出試薬などが予め収容されたウェル、バッファが収容されたウェル、抽出されたＤＮＡを洗浄するための洗浄液が収容されたウェル、ＤＮＡを回収するための溶出液が収容されたウェル、ピペットチップを洗浄するための洗浄液が収容されたウェル、凍結乾燥されたマスターミクスチャが収容されたウェル、標識化されたＤＮＡを蛍光検出させる場合に用いられる基質液が収容されたウェル等のほか、さらに加熱処理用ウェル等として利用することができ、これらのウェルは、単独で、あるいは上記内容物を適宜組み合わせて配列させて一体化されている。各ウェルの開口及び識別子は例えば被覆シールによって被覆され、使用前に雑菌等がウェル内に侵入しないようにされているとともに、識別子の露出を防いでいる。被覆シールを剥がして識別子が露出すると、識別子の読み取り機構により、識別子に記録された情報が読み取られ、ピペットチップを備えたノズルによりハンドリングが開始される。このようなカートリッジを利用する測定システム（測定装置）は、例えばWO2010/074265号公報に記載されている。
【００３４】
さらに、本発明においては、測定に供される検体の中から夾雑物を予め除去する前処理に用いるための前処理用カートリッジにも識別子を付与して被覆シールで被覆することができる。「前処理カートリッジ」としては、磁性粒子や基質液を予めウェル又はチャンバに収容したカートリッジなどが挙げられる。このような前処理カートリッジ、及び当該カートリッジを利用する測定システム（測定装置）も、WO2010/074265号公報に記載されている。
【００３５】
さらに、本発明においては、PCRなど核酸増幅用の試薬が収納されたウェル及びハンドリング用チップが収納されたチャンバを備えたカートリッジ（図１Ｅ）に、識別子を付与することができる。図１Ｅにおいて、(a3)は、PCRのハンドリングに使用する核酸溶出用チップを収容するチャンバ、アルミニウムラミネートシールを破砕するためのツールを収容するチャンバ、及びPCRチューブキャップを収容するチャンバを被覆シールで被覆した図であり、このシールにより識別子も覆われている。(b3)は被覆シールを剥がした図であり、(c3)は各チャンバに収容されたチップを示した断面図である。このようなカートリッジを利用するPCRシステム（測定装置）は、例えばWO01/011364号公報などに記載されている。なお、アルミニウムラミネートシールは、ウェル内の内容物を密閉するために用いられ、被覆シールとは別に使用することもできる。アルミニウムラミネートシール等でウェル内の内容物を密閉したときは、図１Ａにおいて説明したのと同様に、シール破砕ツールによりシールが破砕される。
【００３６】
以下、説明の便宜上、本明細書では図１Ａに示すカートリッジを例に使用態様を説明する。もちろん、図１C〜Eに示すカートリッジの使用態様は公知であり、当業者は上記公報などの記載に基づいて実施することができる。従って、本発明においては、図１Ｃ〜Ｅに示すカートリッジを、被検試料測定用自動分析装置に供して当該カートリッジに含まれる被検試料を測定することを特徴とする被検試料の自動分析方法も提供する。
【００３７】
図Ａ１及び２に示したように、試薬チャンバを複数備えたときは、試薬チャンバは容量及び測定部の光路長が異なる第１、第２、第３試薬収容チャンバ３１、３２、３３とすることができる。上記では第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３を備えたカートリッジを例示したが、チャンバの個数はこれに限らない。例えば、図３に示すように、１つの試薬チャンバ１３０を備えるものであってもよい。この場合の試薬チャンバは、他のカートリッジ（図示しない）に備えられた測定チャンバの光路長と相異なるものとすることができる。また、図４に示すように、それぞれが光路長の異なる第１〜第５試薬収容チャンバ１１１〜１１５を備えたカートリッジなどとしてもよい。尤も、複数の試薬収容チャンバのすべての光路長を異ならせることなく、同じ光路長を有するものがあってもよい。
【００３８】
試薬収容チャンバが１つのときは、試薬と被検試料との混合、及び測光をこのチャンバを用いて行なう。また、試薬収容チャンバが複数のときはいずれか１つを任意に選択して測光チャンバとして使用することができる。
【００３９】
本発明のカートリッジの一態様として、これらの各チャンバは、図１Ａ及び図２に示すように、長手方向（図中、略左右方向）の一端（図１Ａ中で左側）から他端（同じく右側）に向かって、試料収容チャンバ２６、チップ収容チャンバ２２、ツール収容チャンバ２４、第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３の順に配列されている。但し、本発明のカートリッジは上記配列の順序に限定されるものではなく、処理工程などの目的に応じて任意に配列順序を変えることができる。
【００４０】
カートリッジ本体４ａは、プレパックされている試薬（例えば緩衝液や基質等）、第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３のうち最も測定効果の高い試薬収容チャンバを指定するための試薬情報などを示す表示部（表示手段）３０（図１Ａ参照）を有していてもよく、ユーザはこの表示部３０の記載を基にしてどのような試薬が収容されたカートリッジ４なのかを認識することができる。
【００４１】
また、表示部３０の横の領域には、カートリッジ４が後述する自動分析装置に装填されたときに、自動分析装置がカートリッジ４を識別するための識別子２９を設けることもできる。識別子２９としては、例えば、ＱＲコード（登録商標）やバーコードなどイメージセンサで識別できるものでもよいし、ＲＦＩＤなど無線で識別できるものでもよい。この識別子２９は、例えば、被検試料と試薬との混合から分析及び結果の出力に至るまで、自動分析装置の一連の動作手順に関する情報を記録している。これにより、動作手順に関する情報をカートリッジから読み取ることが可能である。
【００４２】
動作手順に関する情報としては、例えば、カートリッジの用途、分析対象、各チャンバのレイアウト、試薬収容チャンバに収容した試薬の種類やその使用順序、試料と試薬との混合時間やポンピング回数、カートリッジの光透過性に関する特性など、カートリッジのスペック情報が挙げられる。カートリッジ４をより細かく識別したい場合には、識別子２９に記憶させるスペック情報の内容を増やせばよい。
図５は、チャンバの配列方向に沿ったカートリッジの縦断面図である。同図に示すように、カートリッジ本体４ａに形成された第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３には、試料収容チャンバ２６に収容された試料と混合されて測定サンプルを調製するための試薬が収容される。各試薬収容チャンバ３１〜３３の開口３１ａ〜３３ａの周囲及び開口３１ａ〜３３ａ間には高さがほぼ同一である隆起部２８が形成されており、この隆起部２８の表面に密閉シール４ｂが貼り付けられることで第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３が密閉される。密閉シール４ｂは、すべての開口３１ａ〜３３ａを図１に示すように１枚で覆うものであってもよいし、それぞれの開口３１ａ〜３３ａを個別に覆うものでもよい。これと同様に、被覆シール４ｃを貼付して、試料収容チャンバ２６、チップ収容チャンバ２２及びツール収容チャンバ２４を覆うことができる。被覆シール４ｃは、自動分析装置に装填する際にユーザによって手動で剥離して取り除くことができる。
【００４３】
図６に示すように、各試薬収容チャンバ３１〜３３では、試料収容チャンバ２６に収容された試料が混合されて測定サンプル（被検試料と試薬との混合物）が調製され、調製された測定サンプルに吸光度を測定するための光が照射される。
【００４４】
例えば、被検試料と第一の試薬を混合して混合物1を得て、この混合物１に第二の試薬を混合して混合物２を得、さらに混合物２に第三の試薬を混合して測定サンプルを得る場合など、被検試料と試薬との混合及びその反応を３段階で行なう場合は、図５、図６に示すように３つの試薬収容チャンバが備えられたカートリッジを用いる。そして、吸光度を測定する場合は、測定サンプルを含有するチャンバ、すなわち最終的に試料と試薬との混合処理を行なったチャンバに光を照射して測光する。測光にあたっては、被検試料や試薬の性質によって最適な光路長があるので、測光に最も適した光路長を有するチャンバを測定チャンバとし、その測定チャンバ内で試料と試薬との混合を行なって測光するとよい。
【００４５】
もちろん、被検試料と試薬との混合が２回以下であっても、その混合回数を超える数（３つ）以上の試薬収容チャンバを備えたカートリッジを用いることができる。この場合は、例えば３個の試薬収容チャンバが備えられたカートリッジを用いて２回の試薬と試料との混合を行なって測定サンプルを調製したときに、測定サンプルを含有する試薬収容チャンバを用いて測光することもできるし、他の残りの１つの試薬収容チャンバ（空のチャンバ）を測光専用チャンバとして用いることもできる。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、第１試薬収容チャンバ３１の測定部３１Ａは、チャンバ外からチャンバ３１の内側へ光を通す入射部３１ｂと、チャンバ３１の内側からチャンバ外へ光を通す出射部３１ｃが形成されている。入射部３１ａの内壁と出射部３１ｃの内壁との間は距離ｄ１だけ離間しており、これにより第１試薬収容チャンバ３１は、同チャンバ内で調製される測定サンプルに対して光路長ｄ１を提供することとなる。
【００４７】
同様に、図６（ｂ）に示すように、第２試薬収容チャンバ３２の測定部３２Ａは、チャンバ外からチャンバ３２の内側へ光を通す入射部３２ｂと、チャンバ３２の内側からチャンバ外へ光を通す出射部３２ｃを備えている。入射部３２ａの内壁と出射部３２ｃの内壁との間は距離ｄ２だけ離間しており、第２試薬収容チャンバ３２は、同チャンバ内で調製される測定サンプルに対して光路長ｄ１よりも長い光路長ｄ２を提供する。
【００４８】
同様に、図６（ｃ）に示すように、第３試薬収容チャンバ３３の測定部３３Ａは、チャンバ外からチャンバ３３の内側へ光を通す入射部３３ｂと、チャンバ３３の内側からチャンバ外へ光を通す出射部３３ｃを備えている。入射部３３ａの内壁と出射部３３ｃの内壁との間は距離ｄ３だけ離間しており、第３試薬収容チャンバ３３は、同チャンバ内で調製される測定サンプルに対して光路長ｄ２よりも長い光路長ｄ３を提供する。
【００４９】
このように光路長が異なるように試薬収容部が形状加工された測定チャンバを用意することで、被検試料や試薬の性質によって最適な光路長を有するチャンバを測定チャンバとすることができるので、測定目的に応じて試薬の収容、混合処理及び測光を行なうことができる。
【００５０】
本発明において使用されるカートリッジは高分子材料製であり、カートリッジ本体４ａは、例えば、透明な高分子材料など光透過性に優れた材料によって一体形成されていることが好ましい。測定チャンバの光透過性は、例えば３４０〜８００ｎｍの範囲において７０％以上の透過率を有する。
【００５１】
この高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、エチレン−α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルサルホン、環状ポリオレフィン、ポリサルホン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂、アクリル樹脂、などが挙げられるが、環状ポリオレフィンを用いることが特に好ましい。
【００５２】
環状オレフィンモノマーを用いた単独重合体又は共重合体の製造には、様々な添加剤を使用することができる。
【００５３】
環状ポリオレフィンを構成するモノマーとしては、例えば、単環式オレフィンモノマーや、二環以上の多環式オレフィンモノマーが挙げられる。
【００５４】
さらに、環状ポリオレフィンとしては、環状オレフィンモノマーの開環重合体及び該開環重合体の水素添加物、さらには環状オレフィンモノマーの付加重合体及び環状オレフィンモノマーと共重合可能なその他のモノマーとの付加共重合体などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、環状オレフィンモノマーの開環重合体の水素添加物が好ましい。また、低吸着性の重合体が得られることから、炭化水素のみからなる環状オレフィンモノマーが好ましい。
【００５５】
環状オレフィンモノマーとしては、特に限定されるものではないが、ノルボルネン系モノマー及び単環式環状オレフィンモノマーなどが挙げられる。ノルボルネン系モノマーとしては、モノマー構造中にノルボルネン構造に由来する単位を有するモノマーであればよい。
【００５６】
また、これらノルボルネン系モノマーは炭素数１〜３の炭化水素基を有していてもよい。単環式環状オレフィンモノマーとしては、具体的に、シクロヘキセン、シクロヘプテン及びシクロオクテンなどが挙げられる。これら環状オレフィンモノマーは、単独で又は２種以上を用いることができる。
環状オレフィンモノマーの開環重合体は、環状オレフィンモノマーを、公知の開環重合触媒の存在下でメタセシス反応により重合して得られるものである。また、環状オレフィンモノマーの開環重合体の水素添加物は、開環重合体を公知の水素化触媒により水素化することにより得られるものである。
【００５７】
また、環状オレフィンモノマーと付加共重合可能なその他のモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセンなどの炭素数２〜２０のα−オレフィンが挙げられる。これらα−オレフィンは１種又は２種以上使用することができる。
【００５８】
環状オレフィンモノマーの付加（共）重合体は、公知のチタン、ジルコニウム化合物と有機アルミニウム化合物とからなる触媒を用いて重合することにより得ることができる。
【００５９】
環状オレフィンの単独重合体や共重合体の製造に使用される単環オレフィンモノマーとしては、例えば、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、シクロオクテンなどの単環オレフィンモノマーや、１〜３個のメチル基、エチル基、などの低級アルキル基を有する低級アルキル誘導体、アクリレート誘導体などが挙げられる。
【００６０】
多環式オレフィンモノマーとしては、例えば、ジシクロペンタジエン、２，３−ジヒドロシクロペンタジエン、ビシクロ［２，２，１］−ヘプト−２−エン（ノルボルネン）及びその誘導体、トリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３，７−ジエン（ジシクロペンタジエン）、７，８−ベンゾトリシクロ［４，３，０，１２，５］デカ−３−エン（メタノテトラヒドロフルオレン）、テトラシクロ［４，４，０，１２，５，１７，１０］ドデカ−３−エン（テトラシクロドデセン）、トリシクロ［４，３，０，１２，５］−３−デセン及びその誘導体、テトラシクロ［４，４，０，１２，５］−３−ウンデセン及びその誘導体、テトラシクロ［４，４，０，１２，５，１７，１０］−３−ドデセン及びその誘導体、ペンタシクロ［６，５，１、１３，６，０２，７，０９，１３］−４−ペンタデセン及びその誘導体、ペンタシクロ［７，４，０、１２，５，０，０８，１３，１９，１２］−３−ペンタデセン及びその誘導体、ヘキサシクロ［６，６，１，１３，６、１１０，１３，０２，７，０９，１４］−４−ヘプタデセン及びその誘導体、などが挙げられる。
【００６１】
ノルボルネンの誘導体としては、例えば、５−メチル−ビシクロ［２，２，１］−ヘプト−２−エン、５−メトキシ−ビシクロ［２，２，１］−ヘプト−２−エン、５−エチリデン−ビシクロ［２，２，１］−ヘプト−２−エン、５−フェニル−ビシクロ［２，２，１］−ヘプト−２−エン、６−メトキシカルボニル−ビシクロ［２，２，１］−ヘプト−２−エンなどが挙げられる。
【００６２】
トリシクロ〔４，３，０，１２，５〕−３−デセンの誘導体としては、２−メチル−トリシクロ〔４，３，０，１２，５〕−３−デセン、５−メチル−トリシクロ〔４，３，０，１２，５〕−３−デセンなどが挙げられる。テトラシクロ〔４，４，０，１２，５〕−３−ウンデセンの誘導体としては、１０−メチル−テトラシクロ〔４，４，０，１２，５〕−３−ウンデセンなどが挙げられる。
【００６３】
テトラシクロ〔４，４，０，１２，５，１７，１０〕−３−ドデセンの誘導体としては、８−エチリデン−テトラシクロ〔４，４，０，１２，５，１７，１０〕−３−ドデセン、８−メチル−テトラシクロ〔４，４，０，１２，５，１７，１０〕−３−ドデセン、９−メチル−８−メトキシカルボニル−テトラシクロ〔４，４，０，１２，５，１７，１０〕−３−ドデセン、５，１０−ジメチル−テトラシクロ〔４，４，０，１２，５，１７，１０〕−３−ドデセンなどが挙げられる。
【００６４】
ヘキサシクロ〔６，６，１，１３，６，１１０，１３，０２，７，０９，１４〕−４−ヘプタデセンの誘導体としては、１２−メチル−ヘキサシクロ〔６，６，１，１３，６，１１０，１３，０２，７，０９，１４〕−４−ヘプタデセン、１，６−ジメチル−ヘキサシクロ〔６，６，１，１３，６，１１０，１３，０２，７，０９，１４〕−４−ヘプタデセンなどが挙げられる。
【００６５】
環状ポリオレフィンの一つの例は、環状オレフィンモノマーの少なくとも１種又は環状オレフィンモノマーの少なくとも１種と他のモノマー（例えば、エチレン、プロピレン、４−メチルペンテン−１、シクロペンテン、シクロオクテン、ブタジエン、イソプレン、スチレンなど）の少なくとも１種との単独重合体又は共重合体であり、この単独重合体又は共重合体は、上記のモノマーを、例えば、触媒として炭化水素溶媒に可溶のバナジウム化合物などと有機アルミニウム化合物などからなる公知の触媒を用いて重合することによって得ることができる。
【００６６】
環状ポリオレフィンの他の例は、上記モノマーの単独開環重合体又は共重合体であり、触媒として、例えば、（１）ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、白金などの白金族金属のハロゲン化物、硝酸塩などと還元剤とからなる触媒、（２）チタン、モリブデン、タングステンなどの遷移金属の化合物と有機アルミニウム化合物、有機スズ化合物などの周期律表Ｉ〜IV族金属の有機金属化合物からなる触媒などの公知の触媒を用いて上記のモノマーを単独重合又は共重合させることによって得ることができる。
【００６７】
上記で得られる単独重合体又は共重合体が不飽和結合を有している場合には、この単独重合体又は共重合体を公知の水素化触媒を用いて水素添加する。水素添加触媒としては、例えば、（１）チタン、コバルト、ニッケルなどの有機酸塩とリチウム、アルミニウムなどの有機金属化合物からなるチーグラー型の均一触媒、（２）パラジウム、ルテニウムなどの白金族金属をカーボン、アルミナなどの担体に担持させた担持触媒、（３）上記白金族金属の錯体触媒などが挙げられる。
【００６８】
なお、上記の水素添加単独重合体又は共重合体には、重合性二重結合を有する置換基を有していてもよい二環以上の多環式飽和炭化水素化合物の単独開環重合体又は共重合体が含まれる。
【００６９】
このような多環式飽和炭化水素化合物としては、例えば、トリシクロ〔４，３，０，１２，５〕−デカン、ビス（アリルオキシカルボキシ）−トリシクロ〔４，３，０，１２，５〕−デカン、ビス（メタクリルオキシ）−トリシクロ〔４，３，０，１２，５〕−デカン、ビス（アクリルオキシ）−トリシクロ〔４，３，０，１２，５〕−デカンなどが挙げられる。
【００７０】
なお、本発明のカートリッジは、カートリッジ本体を複数の異なる層を有する積層構造としてもよい。例えば、本発明のカートリッジでは、環状オレフィンモノマーと、エチレンなど他のモノマーとの共重合体を第１層とし、環状オレフィンモノマーのみを重合した環状ポリオレフィンを第２層としてカートリッジ本体を形成してもよい。
【００７１】
カートリッジ本体を積層構造とする場合は、例えば、ダブルインジェクション法によって形成するとよい。
【００７２】
次に本発明のカートリッジが装填される自動分析装置について説明する。
【００７３】
図７は、自動分析装置の外観を示す斜視図であり、４つのカートリッジが装填された態様を示す図である。
【００７４】
図７に示す実施例において、自動分析装置５２は、その装置本体５３が、筐体５６と、筐体５６に装着され本発明に係るカートリッジ４が装填されるカートリッジトレイ５８と、カートリッジトレイ５８の長手方向に沿って移動可能に設けられたマルチユニット６４とを備えている。筐体５６は、マルチユニット６４の移動をガイドするため水平に固定された移動ガイド６５を備える。
【００７５】
マルチユニット６４は、図８に示すように、測定サンプルを調製する調製機構３６、測定サンプルに光を投射して測定サンプルを透過した透過光を測光する測光機構３７、移動制御装置６２などが一体にユニット化されてなる。すなわち、マルチユニット６４は、分注ノズル、光源、フィルタ及び検出器が一体として移動可能な同一ユニットに装着されている。調製機構３６は、ピペットチップを先端に装着し、該ピペットチップ内にカートリッジの試料収容チャンバ２６に収容された被検試料を吸引して試薬チャンバに分注するノズル４５、ノズル４５の吸引と排出とをコントロールするポンプ、ノズル４５を鉛直方向で移動制御するためのノズルガイドなどを備える（ポンプとノズルガイドは、図示を省略する）。マルチユニット６４は、移動制御装置６２により、移動ガイド６５に沿ってＸ方向へ自在に移動することができ、ノズル４５を各チャンバ上に配置することができる。
【００７６】
測光機構３７は、光源４７、受光部（検出器）４９を備え、光源４７からの光の波長-強度分布を調整するフィルタ４８を備えることもできる。受光部４９は、測定サンプルを透過した光を分光する分光素子、分光素子によって分光された分光光を受光する後述する受光センサなどを備える。
【００７７】
光源４７は、受光部４９と対向配置されるが、光源４７と受光部４９との間にフィルタ４８を介することが好ましい。測光時には、測定サンプルを含む試薬収容チャンバ（入射部３１ｂ〜３３ｂのいずれか）に光を投射する。光源４７としては、例えば、タングステンランプやハロゲンランプなどのフィラメント型電球や発光ダイオードなどを利用することができる。光源４７からの光は、フィルタ４８によって、例えば、３４０〜８００ｎｍ、好ましくは３４０ｎｍ〜７００ｎｍの波長（スペクトル）を有する光を測定サンプルに投射できるように波長−強度分布が調整される。「波長-強度分布」とは、様々な波長が混在した光源からの光について、それぞれの波長成分ごとに光の強度を示すものであり光のスペクトルのことである。このフィルタ４８を備えることにより光源４７からの光のスペクトルを調整することができる。スペクトル調整の態様としては、例えば、光源４７からの光のスペクトル分布を均一にする、特定領域の波長光について強めるあるいは弱める、必要のない波長領域の光についてカットする、などがある。
【００７８】
また、受光部４９は、測光時に試薬収容チャンバ３１〜３３の出射部３１ｃ〜３３ｃと対向し出射部３１ｃ〜３３ｃからの光を受けることができる。受光部４９に受光された光は分光素子によって分光され、分光光は後述する受光センサによって受光される。
【００７９】
測光機構３７は、カートリッジトレイ５８に装填されるカートリッジ４の試薬収容チャンバ３１〜３３における測定部３１Ａ〜３３Ａが、光源４７から受光部４９へ形成された光路Ｐ上に存在するよう、カートリッジトレイ５８との位置関係が定められている。また、ノズル４５は、その移動方向Ｚの延長上に、光源４７から受光部４９へ形成された光路Ｐが存在するように、ノズル４５が測光機構３７に対して配置が定められている（図８）。ノズル、光源、フィルタ及び検出器が一体となっていると、光源と検出器とを結ぶ光軸上に分注ノズルの吸引及び吐出部位を位置させることができ、これらは同一軸線上で試薬と試料との混合などのノズルによるハンドリング（吸引及び吐出）及び測光を行うことができる。これにより、ノズル４５が被検試料を分注して測定サンプルを調製した後、マルチユニット６４をＸ方向に移動することなく、ただちに測光を開始することができ、また、ノズル４５によるハンドリングを行っている間に測光を同時に行うことも可能である。
【００８０】
カートリッジトレイ５８は複数のカートリッジ４を一列又は複数列に保持して筐体５６内に装着することができる。図７は、１列に４つのカートリッジ４を設けた例を示すが、カートリッジの数は４つに限定されるものではないし、２列以上の任意の複数列であってもよい。ノズル４５は装置本体５３に備えられた移動ガイド６５によってカートリッジ４の配列方向で自在に移動することができる。カートリッジトレイ５８に複数のカートリッジ４が保持されることによって、異なるカートリッジによる複数の分析を連続して行うことができる。分析は、１試料について複数の測定項目を実施することもできるし、同じ測定項目について複数の被験者由来の試料を実施することもできる。なお、被検試料の測定項目は、例えば、ラテックス凝集法を用いた免疫学的試験項目、ＮＡＤやＮＡＤＨなどの生化学的試験項目、あるいはＧＯＴ、ＧＰＴなどの臨床的試験項目、あるいは汚水又は大気中の成分（ＮＯや水銀など）などの環境的試験項目などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８１】
ノズル４５には、試料や試薬を吸引／排出するためのピペットチップ１７のほか、密封シール４ｂを破砕するためのシール破砕ツール１８を装着することができ、これらピペットチップ１７やシール破砕ツール１８の脱着は、後述する装置本体２のチップマウント制御部によって適宜実行される。
【００８２】
測光機構３７は、光源４７、光源からの光に含まれる熱線や不要な波長領域の光をカット及び可視領域の光の波長-強度分布を調整するフィルタ４８、受光部４９などを備えており、各カートリッジ４に備えられた第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３の入射部３１ｂ〜３３ｂのうちのいずれか１つに吸光度測定用の光を投射するとともに、光が投射された入射部と対面する出射部３１ｃ〜３３ｃから出射される光を測光する。受光部４９は、測定サンプルを透過した光を分光する分光素子、分光素子によって分光された分光光を受光する後述する受光センサなどを備える。
【００８３】
光源４７は、好ましくはフィルタ４８を介して受光部４９と対向配置され、測光時に試薬収容チャンバ３１〜３３の入射部３１ｂ〜３３ｂのいずれかに光を入射する。また、受光部４９は試薬収容チャンバ３１〜３３のうち投光された入射部に対応する出射部と対向し、出射部３１ｃ〜３３ｃのいずれかからの光を受けることができる。
【００８４】
分析装置５２は受光部４９からの測定強度信号に基づいて試料中のターゲット物質について分析することができる。このように、調製機構３６と測光機構３７とを一体化することにより、測定サンプルの調製から測光までを連続的に実行することができるとともに、調製機構３６と測光機構３７とを一体化してチャンバの配列方向に動かすことができるため、これらの駆動機構を共用することができ、自動分析装置をコンパクト化することができる。
【００８５】
図９に示すように、装置本体５３には、中央制御部６８、チップ位置制御部６９、チップマウント制御部７０、ポンピング制御部７２、計時部７４、ＲＡＭ７６、ＲＯＭ７８、表示パネル８０、操作インターフェース８２、分析部８５、駆動制御部８７、信号処理部９０、点灯制御部９２、読み取り部９３などを備える。
【００８６】
読み取り部９３は、カートリッジ４の識別子２９に記憶されたスペック情報を読み取る。識別子２９として例えばＱＲコード（登録商標）などの二次元バーコードを用いる場合は、読み取り部９３にはこれに対応してイメージセンサを備える。イメージセンサは二次元バーコードのパターンに基づき画像信号を形成し、読み取り部９３はこの画像信号を基にスペック情報を形成して中央制御部６８に送出する。
【００８７】
カートリッジ４のタイプ別に二次元バーコードを付与することにより、カートリッジ４のタイプごとに異なるスペック情報が読み取り部９３から出力され、これによりカートリッジ４ごとに異なる態様で処理を行うことが可能となる。
【００８８】
ＲＯＭ７８には自動分析装置５２の各種制御プログラムや、読み取り部９３からのスペック情報又はユーザのマニュアル操作に基づいて読み出される処理プログラム７８ａが格納されている。処理プログラム７８ａは、例えば、ユーザのマニュアル操作によって入力された情報や自動的に読み取られたスペック情報に対応して別個の処理プログラムが読み出されるように予め複数用意され、これら複数の処理プログラム７８ａはデータテーブルとしてＲＯＭ７８に格納される。例えば、試薬収容チャンバを１個備えたカートリッジ、２個備えたカートリッジ、３個備えたカートリッジ、４個備えたカートリッジ、５個備えたカートリッジに対してそれぞれ別の処理プログラムを割り当て、更に分析対象がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで各々別の処理プログラムを割り当てるために、ＲＯＭ７８は処理態様の異なる２５個の処理プログラムを格納することができる。
【００８９】
このように、ＲＯＭ７８が、スペック情報に基づき該当する適切な処理プログラムを読み出すためのデータテーブルを備えたことで、スペック情報に応じて異なる処理プログラム７８ａを適宜ＲＯＭ７８から読み出して使用することができる。これにより、スペックの異なるカートリッジ４別に決め細やかな処理を実施することができる。処理プログラム７８ａには自動分析装置５２の各部の基本的な動作命令が組み込まれており、この処理プログラム７８ａに基づいて自動分析装置５２が作動することでカートリッジ４の処理を適切に実行することができる。
【００９０】
また、ユーザが操作インターフェース８２を通して選択した動作モードに応じてＲＯＭ７８から制御プログラムがＲＡＭ７６に展開され、中央制御部６８はこのＲＡＭ７６に展開された制御プログラムを基にして自動分析装置５２の各部をコントロールしている。
【００９１】
ユーザがマニュアル操作で透過光測定用のチャンバを指定するときは、この操作インターフェース８２を介して行う。カートリッジ４の表示部３０（図１参照）にはプレパックされている試薬に関する情報などが表示されており、ユーザはこの表示内容に基づき操作インターフェース８２を操作して被検試料の分析に必要な情報を入力することができる。
【００９２】
表示パネル８０はユーザに対して提示する必要のある項目を表示する。例えば、検体と試薬との混合時のポンピング回数、ポンピング時の流速の緩急、吸込量及び排出量、ピペットチップ１７の移動速度の緩急、カートリッジ４の識別子２９から読み出された各種情報などが表示パネル８０に表示され、ユーザはこの表示で確認することができる。もし各種設定内容を変更したい場合は、操作インターフェース８２の操作を通して変更することができる。
【００９３】
計時部７４は、ＲＯＭ７８から読み出されたプログラムに応じて時間のカウントを行う。時間のカウントは、例えば、ポンピングを行うときや、検体を試薬と混合して測定サンプルを調製するときなどに行われ、これにより、検体と試薬との反応時間など、各工程の所要時間が正確にカウントされる。
【００９４】
チップマウント制御部７０は、ノズル４５へのピペットチップ１７又はシール破砕ツール１８の装着と、ノズル４５に装着されたピペットチップ１７又はシール破砕ツール１８の脱着を行う。チップマウント制御部６５はピペットチップ１７やシール破砕ツール１８を把持し、ノズルが鉛直方向に沿って上昇するとき把持されたピペットチップ１７やシール破砕ツール１８がノズル４５から脱着される。
【００９５】
ノズル４５は、各チャンバの配列方向に移動することで新たなピペットチップ１７やシール破砕ツール１８を収納したチャンバの上方に配置される。移動完了後、ノズル４５が鉛直方向に沿って下降することでピペットチップ１７やシール破砕ツール１８が新たにノズル４５に装着される。
【００９６】
ポンピング制御部７２は、ポンプ１００及び圧力センサ１０２を備え、ノズル４５及びこのノズル４５に装着されたピペットチップ１７を介して行われる液体の吸込と排出とを制御する。ポンプ１００は、シリンダ状に形成されたハウジングとこのハウジングに移動自在に嵌合されるピストン、このピストンを駆動させるモータとを備え、ハウジング内はノズルの開口と連通している。ピストンの動きは、例えばサーボモータによって制御され、サーボモータの駆動はポンピング制御部７２からの駆動制御信号によって制御されている。ピストンが作動するとノズル４５の開口を通して液体の吸込又は排出が可能となる。
【００９７】
ノズル４５の開口内には圧力を検知する圧力センサ１０２を設けてもよく、圧力センサ１０２はポンピング制御部７２に圧力信号を送出する。ポンピング制御部７２はこの圧力センサ１０２からの圧力信号を基にして圧力をモニタリングしている。このような構成により、例えば、ピペットチップ１７の先端部がウェル内の検体に浸漬した際、ポンピング制御部７２によって検知された圧力が予め定められた閾値を上回り、これに応じてサーボモータに駆動制御信号が送出される。検体の吸込時及び排出時も圧力センサ１０２からは常時、ポンピング制御部７２に圧力信号が送出され、これによりポンピング制御部７２は高い精度でサーボモータの駆動をコントロールすることができ、検体の吸圧や排圧の高低をモニタリングし、これにより予め定められた範囲内で吸込／排出が実行されているかを管理することができる。
【００９８】
駆動制御部８７は、移動ガイド６５に沿ってノズル４５を移動させるためのアクチュエータを制御しており、中央制御部６８からの指令を受けてアクチュエータの駆動を制御する。アクチュエータとしては、例えはステッピングモータやサーボモータを使用でき、これによりノズル４５の位置を移動ガイド６５の延在する方向で精密に制御することができる。
【００９９】
測光機構３７（図８参照）は光源４７を備えており、点灯制御部９２はこの光源４７の点灯／消灯を制御する。
【０１００】
測光機構３７に備えられた受光センサ１０５は、分光素子によって分光された測定サンプルからの透過光を受けて測定強度信号を出力する。受光センサ１０５としては半導体で形成されたセンサや光電子増倍管などを用いることができる。分光素子は測定サンプルからの透過光を、例えば１２の波長領域に分けることができ、受光センサ１０５は、１２領域に分けられた透過光のそれぞれの波長領域の分光光を受光できるように別個に独立して１２個設けられている。従って、測光機構３７は、分光された各波長帯の光強度を独立して計測することができる。分光光を受けたそれぞれの受光センサ１０５は受けた分光光に応じてアナログな測定強度信号を出力する。なお、半導体のセンサとして、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどを用いることにより受光部４９のサイズを小さくすることができる。また、上記では分光素子によって透過光を１２の波長領域に分けたが、分割の数はもちろんこれに限らず必要に応じて適宜変更してよい。
【０１０１】
信号処理部９０は、各受光センサ１０５ごとに設けられ、アンプ（増幅器）やＡ／Ｄ変換回路を備える。受光センサ１０５からのアナログな測定強度信号は信号処理部９０に送出され、アンプで増幅される。増幅された測定強度信号はＡ／Ｄ変換回路でデジタル化されそれぞれの分光光に関する測定強度データが形成される。形成された測定強度データは分析部８５に送出される。
【０１０２】
分析部８５は、信号処理部９０で形成された測定強度データに基づいて吸光度や濁度を算出して測定サンプルを分析する。測定サンプルの分析としては、例えば、測定サンプル中に含まれるターゲット物質の量を算出する定量などが挙げられる。
【０１０３】
ターゲット物質について定量する場合では、分析部８５は、測定強度データに基づき各波長帯における分光光の強度を算出し、算出された分光光の強度を例えば検量線に照らし合わせてターゲット物質の量を精密に演算することができる。
【０１０４】
分析部８５は検体中に含まれる生体物質を検査する生化学検査も行うことができるが、分析対象はもちろんこれに限らず下水など光透過性を有する液体であれば何でもよい。
【０１０５】
次に、本願発明に係るカートリッジ及び自動分析装置を用いた分析手法の一例について図１０を用いて説明する。ユーザによって試料収容チャンバ２６に例えば検体が収容された複数のカートリッジ４が自動分析装置５２に装填されると、まず第１のカートリッジ４に付された識別子２９に記録された識別情報が読み込まれる。識別子２９には、被検試料と試薬との混合から分析及び結果の出力に至るまでの自動分析装置の一連の動作手順に関する情報が記憶されており、中央制御部６８は、この識別子２９の情報に基づきＲＯＭ７８からカートリッジ４の処理プログラム７８ａを読み出し、読み出された処理プログラム７８ａをＲＡＭ７６に展開して第１の分析を開始する。
【０１０６】
ユーザの選択した分析内容に応じて、カートリッジ４に収容された試薬の中から分析で使用される試薬が選択される。試薬の選択後、ノズル４５にシール破砕ツール１８を装着するため、マルチユニット６４が移動ガイド６５に沿って駆動される。
【０１０７】
また、カートリッジ４の表示部３０には、透過光の測光に使用される最も測定効果の高いチャンバを指定するための試薬に関する情報が表示されており、ユーザはこの表示部３０に表示された試薬情報に基づいてマニュアル操作で透過光測定用のチャンバを指定してもよい。
【０１０８】
シール破砕ツール１８が装着されたノズル４５が、選択された試薬を収容する試薬収容チャンバ上に向けて移動されて、密閉シール４ｂがシール破砕ツール１８によって破砕される。
【０１０９】
密閉シール破砕後、シール破砕ツール１８はノズル４５から脱着され、代わりにピペットチップ１７が装着される。チップ装着後、制御部６０は、試料を収容した試料収容チャンバ上にノズル４５が位置するようにマルチユニット６４を移動ガイド６５に沿って移動させ、マルチユニット６４の位置決め後、ノズル４５が試料収容チャンバに向けて下降し試料を吸引する。
【０１１０】
試料の吸引後、ノズル４５が上昇しマルチユニット６４が移動ガイド６５に沿って移動する。処理プログラム７８ａに従って、試薬が収容された複数の試薬収容チャンバの中から今回使用する試薬が収容された試薬収容チャンバが選択され、この選択された試薬収容チャンバに向けてマルチユニット６４が移動する。
【０１１１】
選択された試薬収容チャンバの上にノズル４５が位置するようにマルチユニット６４が配置された後、ノズル４５が下降してノズル４５に吸引された試料が試薬収容チャンバ内に排出され混合される。試薬と試料との混合はポンピングを行うことで実行できる。このように、試料と試薬とが混合された測定サンプルが試薬収容チャンバ内に調製される。
【０１１２】
測定サンプルの調製後、光源４７が点灯制御されて試薬収容チャンバに収容された測定サンプルに光が投射される。測定サンプルを透過した光は分光素子によって分光され、分光光は測光機構３７によって測光される。信号処理部９０は、測光機構３７の受光センサ１０５から送出された測定強度信号に基づき測定強度データを形成し、分析部８５は測定強度データに基づき測定サンプル中のターゲット物質の吸光度や濁度について分析する。
【０１１３】
複数のカートリッジ４が連なっている場合、第１のカートリッジ４における分析が終了した後、マルチユニット６４が、例えば、第１のカートリッジ４の隣に装填された第２のカートリッジ４側に移動して第２の分析が開始される。
【０１１４】
第２の分析が開始されると、第２のカートリッジ４の識別子２９が読み込まれ処理プログラム７８ａがＲＯＭ７８から読み出される。分析内容に応じてカートリッジ４に収容された試薬の中から第２の分析で使用される試薬が選択される。シール破砕ツール１８が装着されたノズル４５によって密閉シール４ｂが破砕された後、ノズル４５にはシール破砕ツール１８に代えてピペットチップ１７が装着される。
【０１１５】
マルチユニット６４は第１のカートリッジ４の試料収容チャンバ２６に向けて移動を開始し、ノズル４５が試料収容チャンバ２６の上に位置するようにマルチユニット６４が配置される。
【０１１６】
ノズル４５が試料収容チャンバ２６内の試料を吸引した後、今回使用される試薬収容チャンバに向けてマルチユニット６４が移動し、試料と試薬が混合された測定サンプルが試薬収容チャンバ内に調製される。
【０１１７】
測定サンプルの調製後、光源４７が点灯制御されて試薬収容チャンバに収容された測定サンプルに吸光度測定用の光が投射される。測定サンプルを透過した光は分光されて測光機構３７によって測光され、測光の結果に基づいて測定サンプル中のターゲット物質が分析される。
【０１１８】
以上の第１、第２カートリッジ４の連続処理からもわかるように、自動分析装置５２がノズル４５を有する調製機構３６と、光源４７、フィルタ４８、及び受光部４９を有する測光機構３７とが一体化されたマルチユニット６４を備えたことにより、マルチユニット６４が測定サンプルを収容したチャンバの配列方向に移動しながらそれぞれの測定サンプルの調製から測光までを実行でき、複数のカートリッジ４を連続的に処理できるより設置スペースの小さな自動分析装置５２を提供することができる。
【０１１９】
また、本発明のカートリッジ４によれば、それぞれ光路長ｄ１〜ｄ３を有する第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３の中から使用するチャンバを選択することで測光に使用する光路長を選択することができる。これにより適切な光路長を用いて測定サンプルを分析することができる。
【０１２０】
また、同一の測定サンプルで異なる光路長ｄ１〜ｄ３を有する第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３を用いて吸光度を測定することで濃度などの分析範囲の拡大、濃度が高い試料の分析、試料使用量の低減、より高精度な分析などが可能となる。
【０１２１】
また、異なる光路長を有する第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３の全てを使用することにより、例えば検量線の作成や測光装置の較正などを行うこともできる。
【０１２２】
例えば検量線の作成では、まず、ユーザは濃度が既に知られている標準試料を準備する。
【０１２３】
準備された標準試料を、カートリッジ４の試料収容チャンバ２６に収容し、カートリッジ４を自動分析装置５２にセットする。
【０１２４】
カートリッジ４のセット後、自動分析装置５２は測定サンプルの調製を開始する。第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３には、例えば同量のバッファが予め収容されており、これら第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３にそれぞれ同量ずつ試料が混合され第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３内に標準溶液が調製される。
【０１２５】
第１〜第３試薬収容チャンバ３１〜３３内に標準溶液が調製された後、各チャンバ３１〜３３の入射部３１ｂ〜３３ｂに順に吸光度測定用の光が投射される。
【０１２６】
各チャンバ３１〜３３に収容された標準溶液を透過し出射部３１ｃ〜３３ｃから出射される光がそれぞれ測光され、吸光度が演算される。
【０１２７】
このとき、ランベルト・ベールの法則で知られるように「Ｅ＝ｅｃｌ」（Ｅ：吸光度，ｅ：モル吸光係数，ｃ：モル濃度，Ｉ：光路長）の関係が成立し、算出された吸光度は各チャンバ３１〜３３内の光吸収物質の濃度、各チャンバ３１〜３３の光路長ｄ１〜ｄ３に比例する。
【０１２８】
これを基礎としてＲＯＭ７８には予め検量線作成用のプログラムが格納されており、中央制御部６８は、調製された標準溶液について複数の光路長でそれぞれ測光する。吸光度の算出後、中央制御部６８は、それぞれの吸光度を、濃度の異なる複数の標準溶液を同一の光路長を有するキュベットを用いて測定した場合の吸光度に換算する。この換算された吸光度及び標準溶液の濃度から検量線を作成することができる。
【０１２９】
以上のように、検量線を作成する場合、通常は濃度の異なる複数の標準溶液の測定が必要なところ、光路長の異なる複数のチャンバを備えた本発明のカートリッジを用いることにより、自動分析装置で調製された単一濃度の標準溶液で検量線を作成することができ、利便性を高めることができる。
【０１３０】
また、試料を分析する場合、吸光度が分析可能な範囲内であれば問題ないが、吸光度が分析範囲から外れてしまう高濃度試料などを測定する場合は、最短の光路長を有するサンプル収容チャンバを用いて測光することで試料を希釈せずに測定できる。
【０１３１】
また、各試薬収容チャンバにブランク溶液を予め収容しておくことにより、自動分析装置に搭載された測光装置を較正することもできる。
【０１３２】
試料として、例えば貴重な試料を使用するとき、より精度の高い定量を行うために、測定サンプルの測光を行う前に、測光装置の較正を行うことがある。
【０１３３】
本発明のカートリッジによれば、光路長の異なる複数のチャンバを有しており、各チャンバにブランク溶液をプレパックしておくことで、光路長の異なる複数のチャンバを用いてブランク溶液の吸光度が測定され、この測定値に基づいて、測光値の補正など測光装置について較正することができる。
【０１３４】
なお、上記の実施形態では、光路長の異なる複数の各チャンバが直線状に配列されたカートリッジを例示したが、光路長の異なる複数のチャンバは弧状やサークル上に配列してもよい。このように各チャンバ配列したカートリッジとしても測光機構のより正確な較正や、より正確な検量線の作成ができる。
【符号の説明】
【０１３５】
４  カートリッジ
４ａ  カートリッジ本体
３１  第１試薬収容チャンバ（透過光測定用チャンバ）
３１ｂ  入射部
３１ｃ  出射部
３２  第２試薬収容チャンバ（透過光測定用チャンバ）
３２ｂ  入射部
３２ｃ  出射部
３３  第３試薬収容チャンバ（透過光測定用チャンバ）
３３ｂ  入射部
３３ｃ  出射部
３６  調製機構
３７  測光機構
４５  ノズル
４７  光源
４８  フィルタ
４９  受光部
５２  自動分析装置
５３  装置本体
５８  カートリッジトレイ
６４  マルチユニット
６８  中央制御部
７８  ＲＯＭ
８５  分析部
９３  読み取り部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2012036296.tif 000014
【図９】
2012036296.tif 000015
【図１０】
2012036296.tif 000016
【国際調査報告】
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2012036296.tif 000018
2012036296.tif 000019
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2012036296.tif 000022
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