(57)【要約】【課題】結合物質が固定された反応容器の内壁面に被検物質を固定した状態で、反応容器内の液面を変動させず、かつ被検物質を剥離することなく反応容器内を置換洗浄する。【解決手段】反応容器５１内に先端部１０ａが挿入可能に支持され、先端部１０ａから洗浄液２１を吐出吸引する吐出吸引部材１０と、先端部１０ａに設けられ、反応容器５１内の溶液２２を第１の流量で吸い込む吸入口１１ａと、先端部１０ａに設けられ、洗浄液２１を前記第１の流量で反応容器５１内へ吐出する吐出口１２ａとを有し、反応容器５１内の溶液２２を洗浄液２１により置換洗浄する免疫測定装置。吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの開口面積を調整して反応容器５１内の流れ７１、７１の流速を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗原又は抗体と抗原抗体反応をする結合物質が内壁面に固定された反応容器内に、検体溶液を注入する免疫測定装置において、
前記反応容器内の溶液を第１の流量で吸い込む吸入口と、
洗浄液を前記第１の流量で前記反応容器内へ吐出する吐出口とを有し、
前記反応容器内の前記溶液を前記洗浄液により置換洗浄することを特徴とする免疫測定装置。
【請求項２】
前記吸入口は、円管状の吸入管を含み構成され、
前記吸入管の側面から前記吸入管内へ貫入され、先端が前記吐出口として開口する吐出管とを有し、
前記吐出口が、前記吸入口の中に開口することを特徴とする請求項１記載の免疫測定装置。
【請求項３】
先端が前記吸入口として開口する円管状の吸入管と、
前記吸入管内を前記円管の軸に沿って貫通する吐出管と、
前記吸入管内に設けられ、前記吐出管の外側をスパイラル状に巻き込み前記吐出管を前記吸入管内に支持するコイルばねとを有することを特徴とする請求項１記載の免疫測定装置。
【請求項４】
前端に吸込口及び後端に送出口が設けられたシリンジと、
前記シリンジ内を２分するピストンと、
前記ピストンを貫通するねじ穴に螺合し、前記シリンジ内に前記シリンジの軸に平行に配置されたねじ棒と、
前記ねじ棒を回転駆動して、前記ねじ棒の回転により前記ピストンを前記に移動させる回転駆動部とを有する送液ポンプを更に備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の免疫測定装置。
【請求項５】
両端が閉塞され、長軸方向に伸縮自在な第１部材及び第２部材と、
前記第１部材の固定された前端の近傍に設けられた吸込口と、
前記第２部材の固定された後端の近傍に設けられた送出口と、
前面に前記第１部材の後端が固定され、後面に前記第２筒部材の前端が固定された移動板と、
前記移動板を前記長軸に平行に移動させる移動板駆動部とを有する送液ポンプを備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の免疫測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体溶液中の抗体又は抗原を反応容器の内壁面に固定された結合物質と抗原抗体反応を起こさせてその内壁面に固定し、検体中の抗体又は抗原を検出、測定する免疫測定装置に関し、とくに、反応容器内の溶液を置換洗浄することができる免疫測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
抗原抗体反応を利用した免疫測定（イムノアッセイ：ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ）装置は、微量の蛋白質、例えば体液中の抗体、抗原又は蛋白質の検出及び定量に広く用いられている。とくに、被検物質と抗原抗体反応を起こす結合物質が内壁面に固定された反応容器を用いるイライザ（ＩＬＩＳＡ）法は、測定が簡便な免疫測定法として近年は広く利用されている。
【０００３】
このように結合物質又は被検物質を反応容器の壁面に固定する免疫測定装置では、反応容器内に検体溶液を注いで結合物質と被検物質との抗原抗体反応を起こさせ、内壁面に結合物質と結合した被検物質を固定した後、反応容器内に残る検体溶液を捨て去る工程を必要とする。この残留検体溶液を捨て去る工程は、従来、ピペットを用いて人手で反応容器内の溶液を吸い取り、続いてピペットを用いて洗浄液を反応容器内に注入することで、反応容器内の溶液を洗浄液により置換し洗浄していた。
【０００４】
免疫測定装置では、かかる反応容器の置換洗浄工程が複数回なされることも多い。例えば、サンドイッチ法においては、上述の検体溶液の置換洗浄の他に、標識物質を反応させた後になされる標識物質を含む溶液の置換洗浄がある。さらに、多数の反応容器を用いて分析が行われることも多く、この場合は多数の反応容器を置換洗浄する必要がありピペットを用いて人手で作業するのは煩雑である。
【０００５】
測定に使用した反応容器を免疫測定後に自動的に洗浄する免疫測定装置が開発されている。（例えば、特許文献１参照）。  
【０００６】
この免疫測定装置は、自動昇降するピペットの上部外側面に洗浄液を供給し、洗浄液をピペット上部からピペット外側面を伝わせて反応容器内に供給する。他方、反応容器内の溶液は、ピペット先端に設けられた吸入口からピペット内に吸い込まれ、ピペット上端から排出される。これにより、反応容器内の溶液を洗浄液により置換し、反応容器を洗浄することができる。
【特許文献１】特許第２７６１３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ピペットを用いて人手で置換洗浄を行うのでは、反応容器内壁にピペットが接触して、反応容器内壁に固定されている結合物質、被検物質あるいは標識物質を剥離してしまう危険がある。また、反応容器内の溶液を吸い取ったとき、反応容器内壁に固定されたこれらの物質が空気に暴露されて変質する危険もある。このような剥離又は変質を生ずると分析精度が劣化してしまう。
【０００８】
また、洗浄液をピペット上部の外側面に吐出して、その外側面を伝わらせて反応容器内に流下させる免疫測定装置の洗浄機構を測定工程途中の反応容器の置換洗浄に用いたのでは、洗浄液の流下速度の制御が難しく、洗浄液の流下により反応容器内壁面に固定された結合物質、被検物質あるいは標識物質を剥離する危険がある。さらに、この免疫測定装置ではピペットの先端が反応容器の底面に接触するので、底面に固定された物質を剥離する危険が高い。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の構成は、測定すべき抗原又は抗体と抗原抗体反応をする結合物質が内壁面に固定された反応容器内に、前記測定すべき抗原又は抗体を含む検体溶液を注入して前  記反応容器の内壁面に前記測定すべき抗原又は抗体を固定させる免疫測定装置において、前記反応容器内に先端部が挿入可能に支持され、前記先端部から液体を吐出吸引する吐出吸引部材と、前記吐出吸引部材の前記先端部に設けられ、前記反応容器内の溶液を第１の流量で吸い込む吸入口と、前記吐出吸引部材の前記先端部に設けられ、洗浄液を前記第１の流量で前記反応容器内へ吐出する吐出口とを有し、前記反応容器内の前記溶液を前記洗浄液により置換洗浄することを特徴とする免疫測定装置として構成する。
【００１０】
また、第１の構成において、前記吸入口に対する前記吐出口の開口面積の比を、前記吸入口近傍の流速及び前記吐出口近傍の流速が所望の流速となるように選択することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記吸入口から前記反応容器の内壁面までの距離を、前記吸入口へ吸い込むまれる流れの前記内壁面近傍の流速が第１の所望値となるように選択し、かつ、前記吐出口から前記反応容器の内壁面までの距離を、前記吐出口から吐出される流れの前記内壁面近傍の流速が第２の所望値となるように選択することもできる。
【００１２】
本発明の第２の構成は、前端に吸込口及び後端に送出口が設けられたシリンジと、前記シリンジ内を２分するピストンと、前記ピストンを貫通するねじ穴に螺合し、前記シリンジ内に前記シリンジの軸に平行に配置されたねじ棒と、前記ねじ棒を回転駆動して、前記ねじ棒の回転により前記ピストンを前後に移動させる回転駆動部とを有する送液ポンプを備えたことを特徴とする本発明の第１の構成に係る免疫測定装置として構成する。
【００１３】
本発明の第３の構成は、両端が閉塞され、長軸方向に伸縮自在な第１部材及び第２部材と、前記第１部材の固定された前端の近傍に設けられた吸込口と、前記第２部材の固定された後端の近傍に設けられた送出口と、前面に前記第１部材の後端が固定され、後面に前記第２部材の前端が固定された移動板と、前記移動板を前記長軸に平行に移動させる移動板駆動部とを有する送液ポンプを備えたことを特徴とする本発明の第１の構成に係る免疫測定装置として構成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る免疫測定装置によれば、時間当たりの吸込流量と吐出流量を同じで、かつ、反応容器内の溶液を吸い込む吸入口と反応容器内へ洗浄液を吐出する吐出口との開口面積比を吸入口及び吐出口近傍の流速が洗浄に適切な所望値になるように選択される。このため、反応容器内の液面の変動が小さく、かつ、反応容器内壁面に固定した物質の剥離がない適切な流速による置換洗浄がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１実施形態は、サンドイッチイムノアッセイを用いたイライザ法による免疫測定装置に関する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態免疫測定装置の洗浄機構断面図であり、洗浄機構の主要な構成を表している。図２は本発明の第１実施形態反応容器断面図であり、容器基板に形成された反応容器を表している。図３は、本発明の第１実施形態吐出吸引部材断面図であり、図１中の円内に示す吐出吸引部材の先端部の構造を表している。
【００１７】
図１を参照して、本第１実施形態の免疫測定装置は、装置の基台１０１上に保持台１０５が設けられ、その保持台１０５上に容器基板５０が水平に載置される。なお、保持台１０５にはＸＹテーブル機構及び震盪機構が組み込まれ、載置された容器基板５０を水平面内で移動し、また載置された容器基板５０を震盪することができる。容器基板５０の上面には窪みが形成されており、この窪みが反応容器５１を構成する。
【００１８】
保持台１０５の外側の基台１０１上に、垂設された回転軸１０２ａを、垂直軸廻りに回転させ、かつ垂直に昇降させる昇降回転機構１０２が設けられている。回転軸１０２ａには水平に伸びるアーム１０３が固定されている。従って、アーム１０３は、昇降回転機構１０２により駆動され、基台１０１上を回転移動及び上下移動する。
【００１９】
保持台１０５上に載置された容器基板５０の上方に、吐出吸引部材１０がアーム１０３に固定されて保持される。吐出吸引部材１０は後端（図１の上端）にそれぞれチューブ３１、３２が接続された、吐出管１１及び吸入管１２（図３参照）を構成する２本の管状部材を有する。この管状部材は、アーム１０３の先端部の下面に固定された抑え板１０４に設けられた貫通孔に嵌合してアーム１０３に固定される。なお、アーム１０３先端部の抑え板１０４直上にチューブ３１、３２を嵌挿する貫通孔１０３ａ、１０３ｂが設けられ、アーム１０３上面に延在するチューブ３１、３２は、この貫通孔１０３ａ、１０３ｂを貫通して吐出吸引部１０を構成する管状部材上端に接続される。
【００２０】
チューブ３１、３２の後端（吐出吸引部１０に接続する端とは反対側の端）は、それぞれ後述する液送ポンプ１１０の送出口１２５及び吸込口１２４に接続されており、チューブ３１には吐出吸引部１０へ向けて洗浄液２１が送液され、チューブ２２からは吐出吸引部１０を通して溶液２２が吸引される。
【００２１】
図２を参照して、容器基板５０は、マイクロタイタープレートを構成し、例えばポリスチレン等のプラスチック板からなり、上面に例えば円柱状の窪みからなる反応容器５１が形成されている。反応容器５１は、直径４〜６ｍｍ、高さ４〜６ｍｍのものが多く用いられ、通常は容器基板５０上面に行列状に配置される。ここでは、例えば直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状の反応容器５１が、１０行２０列に配列された容器基板５０を用いた。また、容器基板５０はプラスチックの他、金属、又はガラス製（石英ガラスを含む。）とすることもできる。
【００２２】
図３を参照して、吐出吸引部材１０は、垂直に保持された管状部材からなる吸入管１２と、吸入管１２に斜交して貫入する管状部材からなる吐出管１１とを有する。吐出管１１及び吸入管１２の上端（後端）には、それぞれチューブ３１及びチューブ３２が接続される。吐出管１１の下端（先端）は、チューブ３１から液送された液体（洗浄液２１）を吐出する吐出口１１ａとなっている。また、吸入管１２の下端（先端）は、液体を吸入する吸入口１２ａとなっており、吸入口１２ａから吸入された液体はチューブ３２へ通り排出される。これら吸入口１２ａ及び吐出口１１ａは、ほぼ同一平面内に配置される。また、吐出口１１ａは、吸入口１２ａ内に、例えば吸入口１２ａとほぼ同心円をなすように配置される。
【００２３】
なお、吐出管１１ａは、例えば先端が内径０．３ｍｍ、外形０．５ｍｍ、後端が内径３ｍｍ、外形５ｍｍの漏斗状の形状を有するポリプロピレン管とすることができる。かかる吐出管１１ａとして、市販されているピペットの先端用部材を用いることができる。また、吸入管１２は、例えば内径２．５ｍｍ、外形３．０ｍｍのシリコンゴムチューブを用いることができる。シリコンゴムチューブの吸入管１２は、管壁に設けた開口に吐出管を差し込むことで開口が機密に保たれるので、容易に図３を参照して説明した吐出吸引部材１０を製造することがてきる。
【００２４】
図１〜図３を参照して、吐出吸引部材１０は、アーム１０３の回転により測定及び作業の邪魔にならない位置から容器基板５０上方に持ち込まれる。そして、アーム１０３の上下駆動により降下され、その先端部１０ａが反応容器５１の内部に挿入される。保持台１０５のＸＹテーブル機構は、反応容器５１を先端部１０ａの直下に位置決めするために用いられる。
【００２５】
その結果、先端部１０に形成されている吐出口１１ａ及び吸入口１２ａは反応容器５１内の溶液２２中に浸される。そして、吐出口１１ａから反応容器５１内の溶液２２中に洗浄液２１が吐出され、同時に吸入口１２から反応容器内の溶液２２が吸入される。従って、洗浄液２１による反応容器５１内の溶液２２の置換洗浄がなされる。
【００２６】
上述した洗浄機構を具えた第１実施形態に係る免疫測定装置の使用方法を、免疫測定工程を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図４は本発明の第１実施形態免疫測定断面工程図であり、サンドイッチイムノアッセイによる免疫測定工程を表している。
【００２８】
図４（ａ）を参照して、本第１実施形態の免疫測定工程では、まず、反応容器５１内壁面５１ａに結合物質６１として抗体（以下、「抗体６１」とも記載する。）を固定したマイクロタイタープレートを準備する。
【００２９】
次いで、被検物質６２とされる抗原６２（以下、「抗原６２」とも記載する。）及び競合物質６３である競合抗原（以下、「競合抗原６３」とも記載する。）を含む緩衝液からなる検体溶液２２を、手動または自動で反応容器５１内に分注し、反応容器５１を震盪させて抗原抗体反応を起こさせる。この競合物質６３は、被検物質６２に対して競合的に結合物質６１と抗原抗体反応する。これにより、被検物質６２が全ての結合物質６１に付着することで生ずる検出曲線（濃度に対する検出感度を表す曲線）の飽和が避けられ、測定限界を向上させることができる。もちろん、必要がなければ競合物質６３を使用しなくてもよい。
【００３０】
次いで、図４（ｂ）を参照して、反応容器５１を震盪した後静置して抗原抗体反応を起こさせ、反応容器５１の内壁面５１ａに固定されている結合物質６１（抗体６１）に、被検物質６２及び競合物質６３を固定する。その結果、溶液２２と接触した結合物質６１は、被検物質６２が結合した結合物質６１ａと、競合物質６３が結合した結合物質６１ｂに変換される。静置後の反応容器５１内の溶液２２中には、未反応の被検物質６２及び競合物質６３が多数存在している。
【００３１】
次いで、図４（ｃ）を参照して、反応容器５１内の溶液２２を洗浄液２１に置換する置換洗浄を行う。
【００３２】
図５は、本発明の第１実施形態反応容器内の流れを示す断面図であり、置換洗浄工程における反応容器５１内の流れを表している。
【００３３】
図４（ｃ）に示す置換洗浄工程は、図１及び図５を参照して、まず、アーム１０３を回転して吐出吸引部材１０を保持台１０５上方に持ち来し、ＸＹテーブル機構を用いて吐出吸収部材１０の先端部１０ａを応容器５１直上に位置決めする。次いで、吐出吸引部材１０を降下して、吐出吸引部材１０の先端部１０ａを反応容器５１内の溶液２２中に浸漬させる。この吐出吸引部材１０の昇降はアームの昇降によりなされ、吐出吸引部材１０の先端部１０ａが反応容器５１内の底面５１ａ−１及び側壁面５１ａ−２から所定の距離をおいて保持されるように制御される。なお、昇降は昇降回転機構１０２により制御され、反応容器５１の選択及び反応容器５１内での水平面内位置の制御は主に保持台１０５によりなされる。
【００３４】
次いで、洗浄液２１が吐出管１１に供給され、吐出吸引部材１０の先端部１０ａに開口する吐出口１１ａから洗浄液２１が反応容器５１内の溶液２２中に吐出される。同時に、吸入管１２後端から溶液２２が吸引され、吐出吸引部材１０の先端部１０ａに開口する吸入口１２ａから反応容器５１内の溶液２２が吸入管１２へ吸い込まれて排出される。このとき、吐出流量と吸入流量は同量とする。
【００３５】
この置換洗浄工程において、吐出口１１ａから吐出される洗浄液２１により、反応容器５１内には吐出口１１ａから反応容器５１の底面５１ａ−１に向かい、さらに底面５１ａ−１に沿って反応容器５１の側壁面５１ａ−２へ向かった後、側壁面５１ａ−２に沿って上昇する流れ７１が形成される。一方、吸入口１２ａへ吸入される溶液２２により、溶液２２の上方から吸入口１２ａが開口する反応容器５１の中央底部に向かう流れ７２が形成される。
【００３６】
吐出口１１ａから反応容器５１の底面５１ａ−１に向かう流れ７１が速すぎると、反応容器５１の底面５１ａ−１及び側壁面５１ａ−２に固定されている被検物質６２、競合物質６３又は結合物質６１が剥離してしまう。逆に流れ７１が遅すぎると、反応容器５１の内壁面５１ａに未反応のまま付着している余分な被検物質６２及び競合物質６３を洗い流すことができず、洗浄が不完全になってしまう。従って、流れ７１を、適切な流速になるように、例えば実験に基づき決定しなければならない。
【００３７】
一方、吸入口１２ａから吸入される流れ７２は、速すぎると反応容器５１の内壁面５１ａに固定された物質６１、６２、６３を剥離する他、流れ７１を乱して流れ７１による洗浄を不完全なものにしてしまう。逆に遅いと、置換時間が長くなってしまう。従って、流れ７２も適切な速度になるように、例えば実験により決定する必要がある。
【００３８】
吐出口１１ａから吐出される洗浄液２１の流量は、吸入口１２ａへ吸入される溶液２２の流量と同一である。従って、この置換洗浄工程中は、反応容器５１内の液体（溶液２２）の量は変わらず、液面（溶液２２の液面）の高さは変動しない。
【００３９】
一方、吐出口１１ａの開口面積は、吸入口１２ａの開口面積より小さい。このため、吐出口１１ａから反応容器５１底面５１ａ−１へ向かう流れ７１の流速は、吸入口１２ａへ吸入される流れ７２の流速より速い。これらの流速は、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの開口面積と、吐出及び吸入される流量とにより決定されので、これら開口面積及び流量を調整することで容易に制御することができる。このように、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの開口面積は互いに異なるものとすることで、例えば、吐出口１１ａの開口面積を小さくすることで、吐出の流速を速くし洗浄を確実にすることもできる。なお、必要ならば、開口面積を同一とすることもできる。
【００４０】
図６は、本発明の第１実施形態流速の口径依存性を示す図であり、吐出口１１ａ又は吸入口１２ａの開口口径（直径）をパラメータとして、吐出口１１ａ又は吸入口１２ａにおける流速を流量との関係で表したものである。なお、図６中の直線Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ口径が１．０ｍｍ、０．８ｍｍ及び０．６ｍｍのときの流速を表し、直線Ｄ及びＥはそれぞれ図３を参照して説明した本第１実施形態の吐出吸引部材１０の吐出口１１ａ及び吸入口１２ａにおける流速を表している。
【００４１】
図６中の直線Ａ〜Ｅを参照して、流速は流量に比例している。その比例係数は開口面積、即ち口径の２乗に反比例する。従って、一定流量の下では、流速は口径の２乗に反比例する。
【００４２】
図６を参照して、流量が同じであっても、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの開口面積を変えることで、それぞれの開口における流速を任意に制御することができる。例えば、流量を４ｍＬ／分としたとき、直線Ａ及び直線Ｃを参照して、吐出口１１ａ又は吸入口１２ａの開口の直径を１．０ｍｍから０．６ｍｍに変えることで、その開口における流速を８３ｍｍ／秒から２３３ｍｍ／秒に変化させることができる。
【００４３】
また、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａにおける流速比は、任意の流量に対して常に吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの開口面積比に等しい。従って、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａにおける適切な流速が実験等により明らかにされている場合、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの開口面積比をその適切な流速の比とし、さらに流量を選択することでそれらの流速を適切な値に設定することができる。
【００４４】
例えば、図３に示す吐出吸引部材１０では、内径２．５ｍｍの吸入口１２ａの内部に外径０．５ｍｍの吐出管１１が貫入されており，吸入口１２ａの開口面積は４．７１ｍｍ2 である。また、内径０．３ｍｍの吐出口１１ａの開口面積は０．０７１ｍｍ2 であるから、開口面積比は６７であり、吐出口１１ａの流速は吸入口１２ａの流速の６７倍になる。
【００４５】
ここで、吐出口１１ａの流速を例えば２００ｍｍ／秒以下に制限するには、図６中の直線Ｄを参照して、流量が０．８５ｍＬ／分以下でなければならない。このとき、吸入口１２ａの流速は図６中の直線Ｅを参照して、３ｍｍ／秒以下と算出される。
【００４６】
吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの適切な流速は、抗原抗体反応の強さ及び固定された物質の剥離強度の他、溶液２２及び洗浄液２１の粘度、反応容器５１の内壁面５１ａから吐出口１１ａ及び吸入口１２ａまでの距離、吐出する方向等に依存する。このため、既述したように適切な流速を実験により求めることが望ましい。
【００４７】
本第１実施形態では、実験結果に基づき、吐出口１１ａの流速を５０ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒とした。２００ｍｍ／秒を超えると反応容器５１の内壁面５１ａに固定した物質が剥離することがある。５０ｍｍ／秒未満では内壁面５１ａに付着した除去されるべき物質が残留することがある。より剥離を起こさずかつ確実に洗浄するという観点からは、吐出口１１ａでの流速を１００ｍｍ／秒〜１５０ｍｍ／秒とすることが望ましい。
【００４８】
なお、吐出口１１ａのかかる範囲の流速に対して、吸入口１２ａにおける流速は３ｍｍ／秒〜０．７５ｍｍ／秒であり、乱流や停留を生ずることなく洗浄置換に適切な流れのパターンが形成される。また、このときの流量は０．８５ｍＬ／分〜０．２１ｍＬ／分であり、この流量で吸入すると容器内の溶液２２が５秒〜２０秒で吸入される。従って、洗浄時間を適切な範囲に収めることができる。
【００４９】
次いで、図４（ｃ）を参照して、上述した反応容器５１内の溶液２２の置換洗浄工程により、反応容器５１内は洗浄液２１により置換される。このとき、反応容器５１の内壁面５１ａには、被検物質６２又は競合物質６３のいずれかが結合した結合物質６１ａ、６１ｂが固定されている。
【００５０】
置換洗浄工程の終了後、アーム１０３を上昇し、回転して、吐出吸引部材１０を初期位置に収容する。
【００５１】
次いで、図４（ｄ）を参照して、反応容器５１内に被検物質６２と選択的に抗原抗体反応をする標識物質６４、例えば蛍光体を付加した識別抗体６４を投入する。そして、反応容器５１内の洗浄液を標識物質６４を含む溶液２２とする。
【００５２】
通常、標識物質６４の投入による反応容器５１内の液体の体積変化は小さく、体積変化による液面変動を考慮する必要は少ない。しかし、この体積変化が大きい場合又は標識物質６４を含む溶液２２により洗浄液を置換する場合は、上述した置換洗浄工程と同様の方法を用いて、反応容器５１内の洗浄液２１を標識物質６４を含む溶液２２により置換することもできる。なお、この場合、溶液２２に代えて反応容器５１内にある置換後の洗浄液２１とし、洗浄液２１に代えて標識物質６４を含む溶液２２とする。これにより、液面変動を回避することができる。
【００５３】
次いで、反応容器５１を震盪した後静置する。標識物質６４は被検物質６２と選択的に抗原抗体反応を起こすので、被検物質６２と結合した結合物質６１ａは、被検物質６２を標識物質６４と結合物質６１ａにより挟むサンドイッチ構造を形成する。他方、標識物質６４は競合物質６３と抗原抗体反応を起こさないので、競合物質６３と結合した結合物質６１ｂは変化せずそのままの状態で残される。
【００５４】
次いで、図４（ｅ）を参照して、反応容器５１内の識別物質６４を含む溶液２２を洗浄液２１に置換する置換洗浄を行う。
【００５５】
この置換洗浄工程は、既述の図４（ｃ）を参照して説明した置換洗浄工程と同様にしてなされる。その結果、図４（ｅ）を参照して、反応容器５１内は洗浄液２１により置換される。その反応容器５１の内壁面には、識別物質６４／被検物質６２／結合物質６１ａのサンドイッチ構造を有する結合体、及び、競合物質６３／結合物質６１ｂの結合体が固定されて残される。なお、溶液２１、２２に接触することがない反応容器５１の内壁面５１ａ上部には、未反応の結合物質６１が固定されている。
【００５６】
次いで、反応容器５１に例えば紫外線を照射して識別標識６４を励起し、識別標識６４の蛍光を測定する。この蛍光の光量に基づき識別標識６４の量、即ち検体中の被検物質６２濃度を算出する。
【００５７】
上述した本発明の第１実施形態では、被検物質６２として抗原を用いたが、被検物質６２が抗体であってもよい。この場合、結合物質６１、競合物質６３及び識別物質６４として抗原が用いられる。
【００５８】
次に、第１実施形態で洗浄液２１及び溶液２２の液送に用いた液送ポンプを説明する。
【００５９】
図７は本発明の第１実施形態送液ポンプ断面図であり、洗浄液２１及び溶液２２をそれぞれ等流量で送出及び吸入する液送ポンプ１１０の構造の概念を表している。
【００６０】
図7 を参照して、液送ポンプ１１０は、基台１０１上に固定されたシリンジ１２１を有し、さらに、シリンジ１２１内を移動するピストン１２２を駆動するためのモータ１２９が基台１０１上に固設されている。なお、液送ポンプが固定される基台１０１は、免疫測定装置の基台１０１であってもよく、またそれとは別の基台であってもよい。
【００６１】
シリンジ１２１内に、シリンジ１２１の中心軸に平行に、ねじ棒１２３がシリンジ１２１の中心軸廻りに回動自在に設けられている。また、ねじ棒１２３に螺合し、シリンジ１２１内を前室１２１ａと後室１２１ｂとに２分するピストン１２２が設けられる。
【００６２】
ピストン１２２は、ねじ棒１２３の回動により駆動され、シリンジ１２１の中心軸に沿ってシリンジ１２１内を前後方向に移動する。なお、前室１２１ａのある側をシリンジ１２１の前方とし、後室１２１ｂのある側をシリンジ１２１の後方とした。また、ピストン１２２は、前室１２１ａ内の液体と後室１２１ｂ内の液体とが混合しないように、ピストン１２２の外周がシリンジ１２１の円筒内面に密接して摺動するように移動される。
【００６３】
シリンジ１２１前方及び後方の端面、即ち前端１２１ｃ及び後端１２１ｄは、シリンジ１２１端面を塞ぐ板状部材から構成される。シリンジ１２１の前端１２１ｃ及び後端１２１ｄには軸受１２６が設けられ、この軸受１２６にねじ棒１２３の回転軸１２７が嵌合している。ねじ棒１２３の回転軸１２７は、シリンジ１２１後端１２１ｄの軸受１２６を貫通し、回転継ぎ手１２８を介してモーター回転軸１２９ａに結合される。
【００６４】
シリンジ１２１の前方に前室１２１ａに開口する吸込口１２４が設けられ、シリンジ１２１の後方に後室１２１ｂに開口する送出口１２５が設けられる。吸込口１２４は、図1 を参照して、チューブ３２を介して吐出吸引部材１０の吸入管１１に連結されている。また、この送出口１２５は、図1 を参照して、チューブ３１を介して吐出吸引引部材１０の吐出管１１に連結される。
【００６５】
上記の液送ポンプ１１０の動作を以下に説明する。
【００６６】
まず、吐出吸引部材１０の先端部１０ａを大気中に開放した状態で、ピストン１２２をシリンジ１２１後端１２１ｂまで移動する。このピストン１２２の移動は、例えはモーター１２９を正回転して、ねじ棒１２３を正回転させることでなされる。
【００６７】
次いで、吐出吸引部材１０の先端部１０ａを容器に保存された洗浄液中に浸漬し、この状態でピストン１２２をシリンジ１２１前端１２１ｃ方向へ、例えば前端１２１ｃまで移動する。これにより、シリンジ１２１の後室１２１ｂ内に洗浄液が吸入される。このピストン１２２の移動は、例えはモーター１２９を逆回転して、ねじ棒１２３を逆回転させることでなされる。
【００６８】
次いで、吐出吸引部材１０の先端部１０ａを置換洗浄されるべき反応容器５１内の溶液２２中に浸漬する。この状態で、ピストン１２２をシリンジ１２１後端１２１ｂ方向へ向けて一定の所定速度で移動する。この移動は、モーター１２９を所定の一定速度で正回転させることでなされる。このピストン１２２の後端１２１ｂ方向への移動により、送出口１２５から後室１２１ｂ内の洗浄液２１が吐出管１１を通り反応容器５１内へ送出され、同時に、吸込口１２４から反応容器５１内の溶液２２が前室１２１ａ内へ吸入される。従って、反応容器５１内の溶液２２が洗浄液２１により置換洗浄される。
【００６９】
この送液ポンプでは、ピストン１２２移動により前室１２１ａ及び後室１２１ｂの全容積は変化しない。このため、シリンジ１２１内をピストン１２２が移動する際の前室１２１ａ及び後室１２１ｂの単位時間当たりの容積変化量は、常に同一である。従って、送出される洗浄液２１の流量は常に吸入される溶液２２の流量に等しい。また、ピストン１２２の移動速度が所定の一定速度とされることから、送出される洗浄液２１及び吸入される溶液２２の流量は、常に一定の所定量となる。流量は、シリンジ１２１内径及びねじ棒１２３のピッチを考慮して、モータ１２９の回転速度を制御することで調整される。この流量の所定量は、既に説明したように適切な洗浄がなされるように例えば実験によりあるいは洗浄時間を考慮して決定される。
【００７０】
本第１実施形態において、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａにおける適切な流速、及び流量は、反応容器５１の形状、大きさにより異なる。本第１実施形態の送液ポンプでは、流量の制御はモーター１２９の回転速度によりなされる。回転速度の制御は、容易に精密かつ広範囲になすことができる。このため、流量を精密に制御することができ、かつ流量の制御範囲を容易に大きくすることがてきる。
【００７１】
上述したように、本第１実施形態では、反応容器５１内への洗浄液２１の吐出流量と反応容器内からの溶液２２の吸入流量とが等しい。このため、反応容器５１内の液面変動が回避されるので、反応容器５１の内壁面５１ａに固定された物質（結合物質６１、被検物質６２、競合物質６３及び標識物質）が液面変動により大気に暴露されて生ずる変質を防止することができる。また、吐出流量及び吸入流量が同一であるにも拘わらず、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａの開口面積を調整することで、吐出口１１ａ及び吸入口１２ａから吐出又は吸入される流速を洗浄に適切な流速に設定することができる。このため、反応容器５１の内壁面５１ａに固定された物質を剥離することなく、かつ、適切な洗浄を適切な時間内でなすことができる。
【００７２】
本発明の第２実施形態は、第１実施形態の免疫測定装置に用いられる別の送液ポンプ１１１に関する。
【００７３】
図８は本発明の第２実施形態送液ポンプ断面図であり、送液ポンプ１１１の主要な構成を表している。
【００７４】
図８を参照して、本第２実施形態の液送ポンプは、基台１０１上に、基台１０１に垂直に立設された互いに平行な 2枚の支持板１３５と、支持板１３５間に設けられた第１部材１３１及び第２部材１３２と、支持板１３５間に設けられたねじ棒１２３と、ねじ棒１２３を回転駆動するモータ１２９とを有する。なお、本第２実施形態の第１及び第２部材１３１、１３２は、筒状の部材を形成するので、以下「第１筒部材１３１」及び「第２筒部材１３２」とも記載する。このとき、筒の中心軸が長軸をなす。
【００７５】
ねじ棒１２３は、ねじ棒１２３の回転軸１２７廻りに回動自在に設けられ、第１実施形態と同様の手段によりモータ１２９により回転駆動される。
【００７６】
ねじ棒１２３に、ねじ棒１２３に螺合してねじ棒１２３の回転により回転軸１２７に沿って前後に移動する移動部材１３４が設けられ、移動部材１３４には、支持板１３５と平行に保持された移動板１３３が固定されている。従って、移動板１３３は移動部材１３４とともに常に支持板１３５に平行に保持されて移動する。なお、図８の左方を前、右方を後とした。
【００７７】
第１筒部材１３１及び第２筒部材１３２は、長軸方向に伸縮自在な筒状部材からなり、例えば側面に蛇腹を用いた円筒状のフレキシブルチューブを用いて構成される。なお、必ずしも円筒状である必要はない。
【００７８】
第１筒部材１３１は移動板１３３と前方の支持板１３５との間に設けられ、第２筒部材１３２は移動板１３３と後方の支持板１３５との間に設けられる。これら第１及び第２筒部材は１３１、１３２は、例えば共通の長軸を有するように互いの前後に設けることができる。なお、ねじ棒１２３は、第１及び第２筒部材１３１、１３２の外部にこれらの長軸に平行に設けられる。
【００７９】
第１筒部材１３１の前端は、前方の支持板１３５後面に平行に固定された前板１３１ａにより密閉され、後端は、移動板１３３により密閉される。第２筒部材１３２の後端は、後方の支持板１３５前面に平行に固定された後板１３２ａにより密閉され、前端は、移動板１３３により密閉される。そして、第１筒部材１３１の前端に、前板１３１ａ及び支持板１３５を貫通して第１筒部材１３１内に開口する吸込口１２４が設けられ、第２筒部材１３２の後端に、後板１３２ａ及び支持板１３５を貫通して第２筒部材１３２内に開口する送出口１２５が設けられる。
【００８０】
モーター１２９によりねじ棒１２３が正逆いずれかに回転駆動されると、移動部材１３４がねじ棒１２３に沿って前又は後（図８の紙面左右）に移動し、移動部材１３４に固定された移動板１３３が前又は後に移動する。このとき、移動板１３３は、常に支持板１３５に平行に、即ち、前板１３１ａと後板１３２ａとに平行の状態を保持したまま移動する。従って、第１筒部材１31及び第２筒部材１３２の前後の端面は、移動板１３３の移動中も常に平行に保持される。
【００８１】
移動板１３３を前方から後方へ移動すると、第１円筒部材１３１は伸張して内部容積が増加する。その結果、吸込口１２４から溶液２２が第１円筒部材１３１内に吸入される。同時に、第２円筒部材１３２は短縮して内部容積が減少する結果、第２円筒部材１３２内の洗浄液２１が送出口１２５から送出される。
【００８２】
移動板１３３の移動中も、第１及び第２円筒部材１３１、１３２の両端面は常に平行に保持され、かつ、移動板１３３の移動は第１及び第２円筒部材１３１、１３２の端面を同一速度で移動させるから、第１及び第２円筒部材１３１、１３２の内容積の変化速度は常に同一である。従って、吸込口１２４から吸入される溶液２２と、送出口１２５から送出口される洗浄液２１は、常に同一流量となる。
【００８３】
本第２実施形態の液送ポンプ１１１の使用方法は、上述の第１実施形態の液送ポンプ１１０と同様であるから、説明を省略する。
【００８４】
上述したように、本第２実施形態の送液ポンプ１１１は、第１実施形態の送液ポンプ１１０と同様に、送出流量と吸入流量とが常に同一の状態で動作する。従って、第１実施形態の免疫測定装置に用いることで、反応容器５１内の液面変動が効果的に抑制される。
【００８５】
本発明の第3 実施形態は、スパイラル状の流れに沿って溶液を吸入する吐出吸引部材１０に関する。
【００８６】
図９は本発明の第３実施形態吐出吸引部材構造説明図であり、大容量の反応容器５１の置換洗浄に適した吐出吸引部材１０の先端の構造を表している。なお、図９（ａ）は断面図、図9 （ｂ）は先端部１０ａを下方から見た平面図である。
【００８７】
図９を参照して、本第3 実施形態の吐出吸引部材１０の先端は、太いプラスチックチューブ、例えば内径６ｍｍ〜７ｍｍのシリコン又はプロピレンからなる吸入管１２の略中心軸に沿って、細いプラスチックチューブ、例えば内径１ｍｍ、外径２ｍｍのテフロン（登録商標）からなる吐出管１１が設けられている。
【００８８】
この吐出管１１の外壁と吸入管１２の内壁の間に、吐出管１１にスパイラル状に巻きつく例えは直径１．５ｍｍのプラスチック製のコイルばね３３が設けられている。吐出管１１は、このコイルばね３３により、吸入管１２のほぼ中心軸に支持される。吐出管１１及び吸入管１２の下端は、ほぼ同一面内にあり、それぞれ吐出口１１ａ及び吸入口１２ａが開口する。
【００８９】
吸入管１２の上端は例えはテフロン製の上栓３５により密閉される。吐出管１１は上栓３５のほぼ中央を貫通し密嵌して支持され、送液ポンプ１１０から送液される洗浄液２１をその先端（下端）の吐出口１１ａから吐出する。さらに、上栓３５を貫通して吸入官１２内に開口する管３４が設けらる。吸入口１２ａから吐出管１２内に吸入され溶液２２は、この管３４の一端（上端）に接続されたチューブ３２（図１参照）を介して送液ポンプ１１０へ吸引される。
【００９０】
本第３実施形態は、吐出吸引部１０を除き第１実施形態と同様であり、吐出及び吸入流量を同じとし、かつ吐出口１１ａ及び吸入口１２ａでの流速を制御することができるという同様の作用効果を奏する。他方、本第３実施形態では、太い吸入管１２であっても吐出口１１ａを確実に吸入口１２ａのほぼ中心に保持することができる。このため、例えば、直径２０ｍｍ〜４０ｍｍ、高さ１０〜２０ｍｍという大きな反応容器５１が用いられる場合、洗浄時間を短縮するために太い吸入管１２を用いても、吐出口１１ａの位置が正確に固定されるので、確実な洗浄が可能となる。さらに、吸収される溶液２２は、コイルばね３３に沿ってスパイラル状に流れる。このため、反応容器５１内の流れが渦巻き状になり急激な吸引による急な流れが緩和されるので、急速な流れによる反応容器５１の内壁面５１ａに固定された物質６１〜６４の剥離が防止される。
【００９１】
本発明の第4 実施形態は、吐出吸引部材１０の先端部１０ａに複数の吸入口１２ａを有する免疫測定装置に関する。
【００９２】
図１０は本発明の第４実施形態吐出吸引部材構造説明図であり、吐出吸引部材１０の先端部１０ａの構造を表している。なお、図１０（ａ）は断面図、図１０（ｂ）は先端部１０ａを下方から見た平面図である。
【００９３】
図１０を参照して、第４実施形態の吐出吸引部材１０の先端は、上端が上栓３７により、下端が下栓３６により密閉された例えば内径３．５ｍｍのテフロン製の管からなる吸入管１２を有する。上栓３７及び下栓３６は、例えばテフロン製とされる。
【００９４】
さらに、上栓３７及び下栓３６を貫通し、吸入管１２の中心線を通る例えば内径０．３ｍｍのガラス又はテフロン製の管からなる吐出管１１が設けられる。吐出管１１の下端は、下栓３６の下面近くに開口する吐出口１１ａを構成する。吐出管１１の上端には、チューブ３１（図1 参照）が接続され、洗浄液２１が送液される。上栓３７には、さらに上端に溶液２２を吸入するチューブ３２（図1 参照）が接続された管３４、例えばガラス管３４が貫通しており、吸入管１２内の溶液２２は管３４を介してチューブ３２へ吸引される。
【００９５】
下栓３６には、下栓３６を貫通する例えば直径０．３ｍｍの吸入口１２ａが、吐出口１１ａを中心として例えば同心円に配置されている。吸入口１２ａは、複数個、例えば３個配置される。なお、吸引口１２ａの個数及び直径は、流速及び流量を適切にするように定められる。
【００９６】
本第４実施形態では、吸入口１２ａを複数設けるため、吸入口１２ａの開口面積を広範に変更することがてきる。
【００９７】
本発明の第5 実施形態は、吐出吸引部材１０の先端部１０ａに複数の吸入口を有する別の免疫測定装置に関する。
【００９８】
図１１は本発明の第５実施形態吐出吸引部材構造説明図であり、吐出吸引部材１０の先端部１０ａの構造を表している。なお、図１１（ａ）は断面図、図１１（ｂ）は先端部１０ａを下方から見た平面図である。
【００９９】
図１１を参照して、第５実施形態の吐出吸引部材１０の先端は、上下端が半球状に密閉された円筒形の吸入管１２を有し、吸入管１２の中心線を上下に貫通する吐出管１１が設けられている。吸入管１２は例えば外径３．５ｍｍのガラス製であり、吐出管１１は例えば内径０．３ｍのガラス管とする。吸入管１２の上部に開口する管３４が設けられ、管３４の上端に接続するチューブ３２（図１参照）を介して、吸入管１２内の溶液２２が吸入される。
【０１００】
吐出管１１の先端は吸入管１２の中心下端に開口して、吐出口１１ａを構成する。吐出口１１ａは、吸入管１２の先端外面に開口してもよく、また、先端外面から下方へ突出して開口することもできる。
【０１０１】
吸入管１２の下端半球面の吐出口１１ａを中心とする同心円の回転対称位置に、例えば直径０．３ｍｍの複数の吸入口１２ａが例えは５個開設される。
【０１０２】
本第５実施形態の吐出吸引部材１０は、第４実施形態と同様の作用・効果を奏する他、吸入口１２ａが吐出口１１ａから離れた位置に鉛直から斜め方向に開口しており、吸入される溶液２２の流れを吐出により生ずる流れから分離するため、反応容器５１内全体を澱みなく隈なく循環する流れを形成することができる。このため、置換洗浄が確実になされる。
【０１０３】
本発明の第６実施形態は、吐出口１１ａと吸入口１２ａとの間に落差を設けた吐出吸引部材１０を有する免疫測定装置に関する。
【０１０４】
図１２は本発明の第６実施形態吐出吸引部材構造説明図であり、吐出吸引部材１０の先端部１０ａの構造を表している。なお、図１１（ａ）は断面図、図１１（ｂ）は先端部１０ａを下方から見た平面図である。
【０１０５】
図１２を参照して、本第６実施形態では、先細の漏斗状の形状を有する例えばポリプロピレン製の管状部材からなる吐出管１１及び吸入管１２が、接着材１３により接合されている。吐出管１１及び吸入管１２の位置は、互いの位置関係が固定されていればよく、接着材１３による接合に代えて、機械的な手段により互いを固定してもよい。
【０１０６】
吐出管１１の先端に開口する吐出口１１ａが、吸入管１２の先端に開口する吸入口１２ａより高い位置（上方に）に位置するように、吐出管１１及び吸入管１２は接合される。例えば、吐出管１１及び吸入管１２は、ともに先端（下端）で内径１ｍｍ、外径１．５ｍｍ、後端（上端）で内径３ｍｍ、外径５．０ｍｍの先細の漏斗状に加工されたプラスチック、例えば第１実施形態の吐出管１１に用いられたポリプロピレン製の管状部材を用いることができる。
【０１０７】
本第６実施形態では、吐出口１１ａが吸入口１２ａより高さｈだけ高い位置に設けられる。このため、吐出口１１ａから吐出された洗浄液２１が作る流れ７１の流速を、高さｈを調整することで反応容器５１の内壁面５１ａ近傍で適切な速度になるように制御することができる。従って、流速の制御範囲が広がるので、より確実な置換洗浄が可能となる。なお、吐出口１１ａと吸入口１２ａとの開口面積は同一であっても、高さｈによる流速の制御が可能である。また、吐出口１１ａと吸入口１２ａとの開口面積を異なるものとすることで、さらに流速の制御範囲を拡大することもできる。
【０１０８】
上述した本発明の第１〜第６実施形態の吐出管１１及び吸入管１２を構成する材料は、かかる形状に加工することができかつ免疫測定の妨害とならない材料であればよく、上述した材料に限定されず他の材料を用いてもよい。
【０１０９】
また、本発明の第１〜第６実施形態における吐出管１１と吸入管１２と入れ換える、即ち、第１〜第６実施形態の吐出口１１ａから溶液２２を吸入み、吸入口１２ａから洗浄液２１を吐出するようにすることもできる。これにより、溶液２２の吸入の流速を、洗浄液２１の吐出の流速に比べて大幅に遅くすることができる。また、反応容器５１内の流れを変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１実施形態免疫測定装置の洗浄機構断面図
【図２】本発明の第１実施形態反応容器断面図
【図３】本発明の第１実施形態吐出吸引部材断面図
【図４】本発明の第１実施形態免疫測定工程断面図
【図５】本発明の第１実施形態反応容器内の流れを示す断面図
【図６】本発明の第１実施形態流速の口径依存性を示す図
【図７】本発明の第１実施形態送液ポンプ断面図
【図８】本発明の第２実施形態送液ポンプ断面図
【図９】本発明の第３実施形態吐出吸引部材構造説明図
【図１０】本発明の第４実施形態吐出吸引部材構造説明図
【図１１】本発明の第５実施形態吐出吸引部材構造説明図
【図１２】本発明の第６実施形態吐出吸引部材構造説明図
【符号の説明】
【０１１１】
１０  吐出吸引部材
１０ａ  先端部
１１  吐出管
１１ａ  吐出口
１２  吸入管
１２ａ  吸入口
１３  接着材
２１  洗浄液
２２  溶液
３１、３２  チューブ
３３  コイルばね
３４  管
３５、３７  上栓
３６  下栓
５０  容器基板
５１  反応容器
５１ａ  内壁面
５１ａ−１  底面
５１ａ−２  側壁面
６１：６１ａ、６１ｂ  結合物質（抗体）
６２  被検物質（抗原）
６３  競合物質（競合抗原）
６４  標識物質（標識抗体）
７１、７２  流れ
１０１  基台
１０２  昇降回転機構
１０２ａ  回転軸
１０３  アーム
１０３ａ、１０３ｂ  貫通孔
１０４  抑え板
１０５  保持台
１１０、１１１  送液ポンプ
１２１  シリンジ
１２１ａ  前室
１２１ｂ  後室
１２１ｃ  前端
１２１ｄ  後端
１２２  ピストン
１２３  ねじ棒
１２４  吸込口  
１２５  送出口
１２６  軸受
１２７  回転軸
１２８  継ぎ手
１２９  モーター
１２９ａ  モーター回転軸
１３０  台座
１３１  第１部材（第１筒部材）
１３１ａ  前板
１３２  第２部材（第２筒部材）
１３２ａ  後板
１３３  移動板
１３４  移動部材
１３５  支持板
【図１】
2009192386.tif 000003
【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】
2009192386.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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