JPH07181188A - 分析装置 - Google Patents

分析装置

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JPH07181188A
JPH07181188A JP6221895A JP22189594A JPH07181188A JP H07181188 A JPH07181188 A JP H07181188A JP 6221895 A JP6221895 A JP 6221895A JP 22189594 A JP22189594 A JP 22189594A JP H07181188 A JPH07181188 A JP H07181188A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 反応容器の充填レベルが異なっていても、懸
濁液中の磁性微粒子を急速に分離でき、また懸濁液中の
磁性微粒子をまとまった状態に分離できる、磁性微粒子
分離用の分析装置を提供すること。 【構成】 懸濁液から磁性微粒子を分離する分離装置を
備え、分離装置は懸濁液を入れた反応容器（８）が間に
配置される２つの磁石（４１、４２）を備えている。磁
性微粒子（２７）をさらに迅速且つ完全に分離するため
に、磁石（４１、４２）は反応容器（８）に対し互いに
直径方向に相対して位置し、また磁石（４１、４２）の
磁極軸（４７）と反応容器（８）の縦軸線（４８）が鋭
角（α）をなしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応容器内の懸濁液か
ら磁性微粒子を分離する装置を備えた分析装置に係る。
この装置は、例えば、自動ＤＮＡ検出や自動免疫分析を
行なう分析装置の洗浄ステーションに使用するのに適し
ているが、これら用途に限定されるわけではない。
【０００２】
【従来の技術】免疫分析を含む多くの分析方法では、固
相を液相から分離し、さらにこれを洗浄しなくてはなら
ない。固相を洗浄するために、固相の入った反応容器内
に所定量の緩衝溶液をピペット注入し、固相を緩衝溶液
に懸濁させる。次いで、固相と液相は分離される。液相
は吸い上げて（吸引）取り除かれ、新たに洗浄工程が始
められる。通常、一連の洗浄サイクルが実行される。各
洗浄サイクルには、懸濁処理、分離および吸引工程が含
まれている。
【０００３】磁性微粒子を固相として使用する場合、永
久磁石による分離方法は原理的には周知である。永久磁
石は微粒子を反応容器の壁に吸着し、壁に保持する働き
をする。
【０００４】欧州特許出願EP 0 136 126は、固相免疫分
析に用いる分離装置について記載している。磁性粒子の
入った反応容器の底端部は２つの永久磁石の間に配置さ
れる。磁化軸は反応容器の壁に直角である。従って、漂
遊磁界は減少する。
【０００５】国際出願 WO 92/05443は、磁性粒子の入っ
た反応容器が列状に配置されている、磁性微粒子の分離
装置について記載している。反応容器の列の間には磁石
ブロックが配置されている。反応容器は、２つの磁石が
反応容器に対し直径方向に相対するようにして、磁石ブ
ロックの間に配置されている。磁石は交番極性を備え、
磁化軸は平行に延びている。分離した粒子は反応容器の
片側にだけ集まっている。
【０００６】独国公開明細書DE 31 02 029は、側部に配
置した永久磁石を用いて、懸濁液から強磁性粒子を分離
する装置について記載している。磁石は反応容器の一方
の側にだけ配置されている。磁石は容器の形状に合った
形をしており、容器の縦軸線に対し鋭角をなしている。
磁化軸は容器の壁に対し直角である。
【０００７】免疫検査に際し、必要とする試薬を添加し
た後の反応容器内のレベルは一定である必要はない。例
えば、共役の溶液を添加した後の反応容器内のレベルが
洗浄緩衝溶液の添加後のレベルより低くなることがあ
る。US-PS 4 895 650 から周知の分析方法では、これら
のレベル差は考慮されることがない。
【０００８】周知の磁性微粒子分離装置は、液相からす
べての微粒子を分離するのに比較的長時間を必要とする
欠点がある。とりわけ処理量が多い場合、分離には非常
な長時間を要する。
【０００９】欧州特許出願EP-317 286には磁性微粒子の
急速分離装置が記載されている。この装置の反応容器は
４つの永久磁石（磁石１、２、３および４）により取り
囲まれている。これら磁石は反応容器の周囲に沿って等
しく分散配置されている。磁石１、３の磁界の方向は、
磁石２、４の磁界の方向に対し１８０度回転させてあ
る。この装置構成によれば、分離速度を所望の程度まで
高めるのに比較的多数の永久磁石を使用しなくてはなら
ない欠点がある。また、こうした装置構成をとると、セ
ル移動の可能性を大幅に制約することになる。
【００１０】本発明の目的は、反応容器の充填レベルが
異なっていても、懸濁液中の磁性微粒子を急速に分離で
きる、磁性微粒子分離装置を備えた分析装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、懸濁液中の磁性微粒
子をまとまった状態に分離できる、磁性微粒子分離用の
分析装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記問
題点は以下の構成要素を備えた分析装置により解決され
る。すなわち、磁性微粒子の懸濁液を入れた反応容器を
収容する少なくとも１つの収容ステーションを有し、当
該収容ステーションは磁性微粒子を分離する分離装置を
備え、この分離装置が間に反応容器の配置される２つの
磁石を有している分析装置にして、磁石は反応容器に対
し直径方向に相対して設けられ、磁石の磁極軸と反応容
器の縦軸線が鋭角をなしていることを特徴としている。
【００１２】好ましくは、磁石の磁極軸と反応容器の縦
軸線は４５度の角度をなしている。磁石はホルダにより
連結され、このホルダには反応容器の底の入り込む溝が
形成されている。
【００１３】磁石は、懸濁液を入れておく反応容器に対
し、磁石の磁極軸が懸濁液の表面付近または反応容器の
底付近で交差するように配置することができる。懸濁液
の表面は、洗浄緩衝溶液を添加した後の反応容器の充填
レベルである。本発明によれば、反応容器収容ステーシ
ョンは洗浄装置に設けたステーションである。しかしな
がら、本発明における分離装置は、固相を液相から分離
する形式の分析装置のあらゆる収容ステーションに使用
することができる。
【００１４】洗浄装置は、好ましくは、円形回転ロータ
マガジンと、再懸濁／吸引装置を支持したホルダとを備
えている。ロータマガジンの周囲に等しく分散した６つ
の処理ステーションは、洗浄装置に配置しておくと都合
がよい。しかしながら、処理ステーションについては他
の配置構成も取ることができる。洗浄装置は、液相から
固体を分離する磁石構造体を備えた処理ステーション
と、磁石構造体を備えていない懸濁用の処理ステーショ
ンを装備することができる。各々の磁石構造体は、間に
反応容器の配置される２対の磁石から構成しておくと都
合がよい。それぞれの磁石構造体は２つの収容ステーシ
ョンを備えている。収容ステーションの磁石は、円形ロ
ータマガジンの直径方向に半径に沿って配置することが
できる。各対の収容ステーションは、磁石の配置された
半径が、例えば、２０度の鋭角をなすように隣接させる
ことができる。
【００１５】
【作用】本発明の主要な利点は、磁極軸を懸濁液の表面
付近で交差させる特殊な整合構造により、瞑想磁界も磁
性微粒子の分離に利用するように総磁力界の磁力線を管
理したことにある。反応容器に最大レベルまで充填が行
なわれても、懸濁液表面に漂う磁性微粒子は総磁力界の
影響下にあり、磁性微粒子を懸濁液から速やかに且つ完
全に分離することができる。磁性微粒子を分離した後、
反応容器の両側の壁に沈着する微粒子の上限は、試験中
における試薬または洗浄溶液の添加の際の液体レベルよ
りも常に低い位置にある。
【００１６】磁極軸が反応容器の底付近で交差するよう
に整合させておけば、懸濁状態の磁性微粒子は反応容器
下側部分の両側の壁に密集した状態に分離することがで
きる。この実施形態は、ハイレベルの磁性要素を含む磁
性微粒子を分離するのに適している。またこの実施形態
は、引き続いて添加される液体を一層強く攪拌するのに
も利用することができる。
【００１７】本発明に係る分析装置によれば、サンプル
の大量処理を行なうことができる。すなわち、できるだ
け小さな装置手段を用いた所定サイズのプラント設備に
より、充分な信頼性の下で、単位時間あたり非常に多数
のサンプルを処理することができる。
【００１８】洗浄ステーションにおける分離工程は、処
理における時間的要素に大きく影響する。本発明によれ
ば、この時間要素は以下のようにして短縮される。 ａ）収容ステーションは、反応容器に対し直径方向に相
対して配置され磁極軸が特殊な整合関係にある２つの永
久磁石を備えている。 ｂ）多数の反応容器を同時に分離工程に供する。 ｃ）反応容器は段階的に再懸濁工程または吸引工程に送
られる。 すべての処理ステーションのサイクル時間は、時間ロス
をなくすために互いに調節される。以下、添付図面に沿
って本発明の実施例を説明する。
【００１９】
【実施例】図面は、参考例として、自動的に固相免疫検
査を行なう分析装置を示している。固相は磁性微粒子か
らなり、永久磁石により固相と液相は分離される。この
分離により、微粒子は反応容器の直径方向に相対する２
つの壁部分に堆積する。
【００２０】図１は、磁性微粒子の懸濁液の入った反応
容器の収容ステーションを示している。ステーションは
磁性微粒子を分離する分離装置を備えている。この分離
装置は間に反応容器の配置される２つの磁石４１、４２
を備えている。これら磁石４１、４２は反応容器８に対
し直径方向に相対して位置し、磁石４１、４２の磁極軸
４７と反応容器８の縦軸線４８は鋭角（α）をなしてい
る。角度（α）は４５度である。
【００２１】磁石４１、４２はホルダ３８により連結さ
れている。このホルダには反応容器８の底１９の入り込
む溝３７が形成されている。磁石４１、４２とホルダ３
８は、ロータマガジン１８の収容ステーションを構成す
る要素である。
【００２２】磁石４１、４２の上縁４６は懸濁液面５１
の下側に位置している。懸濁液面にて磁石４１、４２の
磁極軸４７は交差する。磁性微粒子２７は、反応容器８
の内側の磁石４１、４２に最も近い、直径方向に相対す
る２つの壁部分２８に堆積する。堆積物は局部的な特定
の位置に形成されるため、試験中に反応容器への充填レ
ベルが変化しても、液体のレベルは常に堆積物２７より
上方にある。従って、再懸濁処理を確実に行なうことが
できる。
【００２３】図２は、磁石４１、４２を本発明に則り違
った形態で配置した場合に生じる、磁界の影響を受けて
反応容器８の内壁２８に沈着した磁性微粒子の堆積物２
７を示している。個々の磁石の磁力線は概略的に示され
ている。磁極軸４７と反応容器８の縦軸線４８の間の角
度（α）は４５度である。
【００２４】図３は、円形回転ロータマガジン１８に放
射状に配置した６つの処理ステーション２１〜２６を示
している。処理ステーション２１〜２４は液相から固体
を分離するのに用いられる。ステーション２５では吸引
が行なわれ、ステーション２６で再懸濁処理される。ス
テーション２１〜２５は磁性微粒子を分離する装置を装
備している。ステーション２１〜２５の各々は、２対の
磁石からなる磁石構造体３９を備えている。これら磁石
構造体には２つの形態（磁石４１、４２を備えた図１に
示すものと、磁石６１、６２を備えた図８に示すもの）
が考えられる。磁石４１、４２は、円形ロータマガジン
１８の直径方向に鋭角（β）をなし半径に沿って配置さ
れている。角度（β）は２０度である。反応容器８は、
磁石４１、４２の間にあって、磁石ホルダ３８の溝３７
内に配置されている。磁石構造体３９は６０度で角度で
間隔をあけられている。
【００２５】図４は、処理ステーション２１〜２６を示
す、ロータマガジン１８の全体斜視図である。この図か
ら明らかなように、反応容器８の縦軸線４８はロータの
回転軸に平行に延びている。反応容器８の底１９は磁石
ホルダ３８の溝３７の上方に位置している。ロータ１８
の縁領域の共有ピッチ円に沿って６組、計１２本の反応
容器８が配置されている。それぞれの組は他の組から６
０度の角度で間隔をあけられている。
【００２６】図５は、反応容器８の装填された分離装置
をステーション２２から２６にかけて見た断面図であ
る。反応容器８の縦軸線はロータの回転軸に平行に延び
ている。処理ステーション２２は磁石４１、４２を備え
ているが、ステーション２６には磁石はない。ステーシ
ョン２６は磁性微粒子を再懸濁させるための場所であ
る。ロータマガジン１８は、歯付きベルト駆動体４４と
マグネットホルダ３８に装着したシャフト４３を介して
駆動モータ４５に連結されている。
【００２７】モータ４５は周期的に作動させ、各々の反
応容器８を処理工程に必要とする該当処理ステーション
に静止させるようにできる。それぞれの搬送周期におい
て、モータマガジンは３０度にわたり回転する。どのス
テーションでも磁石の配置は常に同じであるため、磁性
微粒子は反応容器内壁の同一箇所に集まる。
【００２８】図６は、ロータマガジン１８と、再懸濁／
吸引装置を装備したホルダ３１を備えた本発明における
洗浄装置１１を示し、また処理ステーション２１〜２６
を概略的に表わしている。ステーション２５、２６にお
ける吸引／再懸濁装置はホルダ３１に固定され、細管チ
ューブ３２を通じて供給システム（ポンプ、貯蔵容器
等）に連結されている。ホルダ３１は２つのアームを持
つレバーからなり、注出ノズル２９はレバーの一方の端
部３３に配置され、また中空吸引針３５は反対側のレバ
ーアーム３４に配置されている。レバーアームは回転軸
３６を中心として枢動可能であり、上下させることがで
きる。この調節動作は、図６に矢印Pf１、Pf２で示して
ある。角度調節量、注出／吸引エレメント間の距離およ
びホルダの相対するレバー端部における各エレメントの
配置構成は互いに適合するように調整され、処理に用い
る注出エレメント２９を処理ステーション２６に位置す
る反応容器８に整合さすことができる。また吸引針３５
も、処理ステーション２５に位置する容器８に整合さす
ことができる。作業位置から外れたエレメントはドレン
容器上に移動している。
【００２９】図７は、本発明における分析装置、例え
ば、ＤＮＡ検出を行なう装置の全体図である。装置１
は、前述したＤＮＡ検出を行なう手段、すなわち図示の
実施例では、振動テーブル５上に設置した試薬を保管す
る２つのラック３、４、使捨て試薬容器８を保持する３
つのラック７、温度制御培養器９、洗浄装置１１および
光度計１２を備えている。
【００３０】サンプル、試薬および試薬容器は搬送ヘッ
ド１３により搬送される。この搬送ヘッドはｘ−ｙ座標
系を移動可能であり、ｚ方向に移動可能なピペット装置
１４と反応容器グリッパ１５を備えている。洗浄装置の
装填は搬送装置１３のグリッパ１５を介して行なうこと
ができる。
【００３１】制御パネル１６および／またはバーコード
リーダ１７を介して処理パラメータを入力することがで
きる。ＣＰＵはすべてのプロセスを統一的に管理する。
【００３２】図８は、図１と同様に、磁性微粒子の懸濁
液を入れた反応容器の収容ステーションを示している。
このステーションは磁性微粒子を分離する分離装置を備
えている。この分離装置は間に反応容器の配置される２
つの磁石６１、６２を備えている。図１と異なる点は、
図１に示す磁石４１、４２を１８０度回転させてあるこ
とにある。磁石６１、６２のＮ極とＳ極は、反応容器８
の底付近にあって反応容器８に対し直径方向に相対して
配置されている。磁石６１、６２の磁極軸６７および反
応容器８の縦軸線は鋭角（α）をなし、反応容器８の底
の付近で交差している。磁石６１、６２はホルダ３８に
より連結されている。このホルダには反応容器８の底１
９の入り込む溝３７が形成されている。磁性微粒子２７
は反応容器８の内側の直径方向に相対する２つの壁部分
２８に集中して堆積する。集中する箇所は反応容器の底
１９の付近にくるようにされる。磁石６１、６２とホル
ダ３８は、ロータマガジン１８の収容ステーションを構
成する要素である。
【００３３】図９は、磁石６１、６２を本発明に則り違
った形態で配置した場合に生じる、磁界の影響を受けて
反応容器８の内壁２８に沈着した磁性微粒子の堆積物２
７を示している。個々の磁石の磁力線は概略的に示され
ている。磁極軸６７と反応容器８の縦軸線４８の間の角
度（α）は４５度である。
【００３４】前述した２種類の磁石の配置例、すなわち
図１に示す磁石の配置構造と図２に示す磁石の配置構造
は組み合わせて使用することができる。これら磁石の配
置構造に、磁石４１、４２、６１、６２を用いる特殊な
使い方をしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による分離装置と磁石構造体を備えた収
容ステーションの断面図。
【図２】磁界の影響力下にある反応容器を示す説明図。
【図３】円形ロータマガジンの処理ステーションの放射
状配置構造を示す平面図。
【図４】ロータマガジンの全体図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った分離装置の断面図。
【図６】洗浄装置の全体図。
【図７】分析装置の全体斜視図。
【図８】磁界の影響力下にある反応容器を示す説明図。
【図９】本発明による分離装置と磁石構造体を備えた収
容ステーションの断面図。
【符号の説明】
３、４ ラック ５ 振動テーブル ７ ラック ８ 反応容器 １１ 洗浄装置 １２ 光度計 １３ 搬送ヘッド １４ ピペット装置 １５ 反応容器グリッパ １６ 制御パネル １７ バーコードリーダ １８ ロータマガジン １９ 反応容器の底 ２１〜２６ ６つの処理ステーション ２７ 磁性微粒子の堆積物 ２８ 反応容器の内壁 ２９ 注出ノズル ３１ ホルダ ３２ 細管チューブ ３３ レバーの一方の端部 ３４ 反対側のレバーアーム ３５ 中空吸引針 ３６ レバーアームの回転軸 ３７ ホルダに形成した溝 ３８ 磁石ホルダ ３９ 磁石構造体 ４１、４２ 磁石 ４３ シャフト ４４ 歯付き駆動体 ４５ 駆動モータ ４６ 磁石の上縁 ４７ 磁極軸 ４８ 反応容器の縦軸線 ５１ 懸濁液面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 33/553

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁性微粒子の懸濁液を入れた反応容器を
    収容する少なくとも１つの収容ステーションを有し、当
    該収容ステーションは磁性微粒子を分離する分離装置を
    備え、この分離装置が間に反応容器の配置される２つの
    磁石を有している分析装置にして、磁石は反応容器に対
    し直径方向に相対して設けられ、磁石の磁極軸と反応容
    器の縦軸線が鋭角をなしていることを特徴とする分析装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された分析装置におい
    て、鋭角が４５度であることを特徴とする分析装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載された分析装置におい
    て、磁石はホルダにより連結され、このホルダには反応
    容器の底の入り込む溝が形成されていることを特徴とす
    る分析装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載された分析装置におい
    て、磁石は、懸濁液を入れておく反応容器に対し、磁石
    の上側表面が懸濁液の表面よりも低く位置し、磁石の磁
    極軸が懸濁液表面で交差するように配置されていること
    を特徴とする分析装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載された分析装置におい
    て、磁石は、懸濁液を入れておく反応容器に対し、磁石
    のＮ極とＳ極が反応容器の底付近に位置し、磁石の磁極
    軸が反応容器の底付近で交差するように配置されている
    ことを特徴とする分析装置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載された分析装置におい
    て、反応容器を保持するｎ個のステーションが円形ロー
    タマガジン上に放射状に配置され、ｎが１から２０の間
    の整数であることを特徴とする分析装置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載された分析装置におい
    て、ロータマガジンは洗浄装置の一部であり、液相から
    固体を分離する処理ステーション、吸引を行なう少なく
    とも１つの処理ステーション、および懸濁処理用の少な
    くとも１つの処理ステーションを備え、これらステーシ
    ョンが、請求項４または５に記載の磁性微粒子の分離装
    置を持つ収容ステーションを備えていることを特徴とす
    る分析装置。
  8. 【請求項８】 請求項６または７に記載された分析装置
    において、処理ステーションにおける収容ステーション
    が一対の磁石を備え、これら磁石は、円形ロータマガジ
    ンの直径に対し、鋭角をなす半径に沿って配置されてい
    ることを特徴とする分析装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載された分析装置におい
    て、角度が２０度であることを特徴とする分析装置。
  10. 【請求項１０】 請求項６から９の何れか１つに記載さ
    れた分析装置において、ロータマガジンは歯付きベルト
    駆動体と磁石ホルダに装着したシャフトにより駆動モー
    タに連結され、駆動モータは反応容器がそれぞれの処理
    ステーションで静止するよう周期的に作動させることを
    特徴とする分析装置。
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