JPH01167666A - 免疫反応測定に用いるｂ／ｆ分離装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、免疫反応の測定に用いるＢ／Ｆ（バウンド／
フリー）分離装置に関するものである。

（従来の技術） 微量な生理活性物質等の検出測定を行なうための免疫学
的な方法として、例えば競争法あるいはサンドイツチ法
等が知られている。

これらの方法にあっては、抗原抗体反応を反応室内で行
なわせ、この抗原抗体反応複合体を形成するコンジュゲ
ートを標識する例えば酵素により、基質に与えられる変
化を光学的に検出するなどの方式のものが知られており
、この方式では、基質注入の前に抗原抗体反応複合体を
形成したコンジュゲートのみを反応室内に残し、該複合
体を形成していないコンジュゲートは反応室内から除去
する必要がある。

このための操作を一般にＢ／Ｆ分離といい、通常はこの
Ｂ／Ｆ分離のためには、抗原抗体反応複合体を形成する
抗原あるいは抗体を反応室内の不溶性担体に予め固定し
ておくことで行なうのが普通である。

例えば上記抗原あるいは抗体を固定した不溶性担体とし
ての粒状物を反応室内に填加しておき、液の吸引排出管
と洗浄液の吐出管からなる例えば二重管構造のノズルを
該反応室に挿入させて所定の液吸引・吐出を行なわせる
ことで上記Ｂ／Ｆ分離の操作が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のＢ／Ｆ分離においては、測定精度の問題
から、 イ、拒体表面に担持されている抗原抗体反応複合体が剥
離する等の悪影響がないこと、ロ６反応室内の反応液、
洗浄液等をＢ／Ｆ分離・に際して必要十分に吸引排出で
きること、ハ、Ｂ／Ｆ分離の操作に際して抗原抗体反応
複合体を担持している担体を反応室から排出しないこと
、 等のことが重要とされる。

しかし上記した二重管構造のノズルを反応室に挿入させ
る方式のＢ／Ｆ分離操作では、該ノズルの挿入時に粒状
担体にノズル下端が接触して、該粒状担体の表面に固定
されている抗原抗体反応複合体が剥離されたりする虞れ
があり、これが測定精度に悪影響を及ぼすことが考えら
れていた。このためにノズルの下端に軟質のフィルタ等
を取り付けるなどにより、担体表面からの複合体の剥離
を防止する工夫も考えられているが、この場合には、フ
ィルタの取り付けに伴う装置のコストアップとか、該フ
ィルタの点検等の作業も考慮する必要を生ずる難がある
だけでなく、ノズルの下動位置が粒状担体の直径分だけ
反応室の底部から上の位置で制限され、吸引効果がその
分制約されるという問題があった。これらの点は機械的
な機構構成上からすれば小さな問題であるが、生理活性
物質の定量測定という対象にあってはこれが測定精度に
影響することは必ずしも無視できず、装置の改善の要求
にもつながっている。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、
その目的は、粒状担体を填加した反応室を対象としたＢ
／Ｆ分離の操作を、該担体表面の抗原抗体反応複合体の
剥離を招くことなく好適に実現することのできるＢ／Ｆ
分離装置を提供することにある。

また本発明の他の目的は、洗浄効率を高めなり／Ｆ分離
の操作を可能としたＢ／Ｆ分離装置を提供するところに
ある。

而して、かかる目的の実現のためになされた本発明より
なる免疫反応測定に用いるＢ／Ｆ分離装置の特徴は、抗
原抗体反応生成物である複合体の担持表面を提供する粒
状担体の填加された反応室内に対し、Ｂ／Ｆ分離のため
に液を吸引・吐出する装置であって、液吸引・吐出のた
めのそれぞれの開口を下端部に有した二重管構造をなし
ていると共に、上方から上記反応室内の底部まで下動さ
れるように設けられたノズルと、反応室内に対して液を
吸引・吐出する吸引・吐出駆動手段と、該反応室内に対
しての吸引・吐出の液量を制御する液吸引・吐出制御手
段とを備え、上記ノズルは、反応室の内周壁との間で上
記粒状担体が存在できる遊、度を提供する径方向寸法を
もつように設けられ、上記液吸引・吐出制御手段は、反
応室内底部へのノズル下動時に上記粒状担体を該ノズル
下方から側方へ退避させるのに十分な液吐出流を生じさ
せる第１の制御部と、ノズルが反応セル底部に下動され
た位置で液の吸引・吐出を繰返し行なわせる第２の制御
部とを有するところにある。

以下本発明の詳細な説明する。

上記構成においてノズルが二重管構造をなしているとは
、第４図に示しているような外管。

内管形式のもの、第６図に示したように中央の管の周囲
に周方向に独立した複数の管を配置した形式のもの、第
７図に示したように２木の管を並列させた形式のもの、
あるいは管の下端に必要に応じて硬質、軟質のフィルタ
を固着させた形式のもの、等々の管構造のものを例示す
ることができ、要するに液の吸引排出と洗浄液の吐出を
行なう二つの異なる作用の管が組合せて形成されるもの
であればよいが、特に（１）吐出管が洗浄液の反応室へ
の十分な液供給のために吸引管開口部の先端までに至っ
ていること、（２）吸引管開口部先端には、反応液、洗
浄液の吸引時に反応室内の粒状担体が該吸引管の管路内
に入り込むことを防止するのに適した構造−例えば多硬
質フィルタが取付けられあるいは粒状担体が通行不能な
液流通用の切欠性が形成されている構造−をなしている
こと、等の構成が好ましく採用される。

また上記ノズルは反応液、洗浄液に対し化学的に安定で
あり、かつ免疫反応等の生化学反応に対して測定誤差を
生じさせるような物質の溶出がない化学的に不活性な材
質のものを使用して構成することができ、具体的にはス
テンレス等の金属材料、ベークライト、四フッ化エチレ
ン等の樹脂、ガラス等を好ましい材料として例示するこ
とができる。

ノズルの反応室に対する寸法関係は、該ノズルの径方向
周囲と反応室の内壁の間で粒状担体が遊度をもって存在
できる余裕があればよいが、具体的には、使用される反
応室の内径（特に底部の径寸法）、粒状担体の大きさ９
個数。

形状、性質、等に応じて設定される。ノズルおよび反応
室の形状は直筒状である他、長さ方向に径寸法が変化す
るテーバ付きの形状のものであっても特に制限されるも
のではない。

反応室を構成する容器は、通常免疫反応に用いられるも
のを使用することができ、例えば試験管、カップ等の円
柱型空所を提供するものが使用される場合が多い。

抗原抗体反応生成物である複合体を担持する粒状担体に
は、−膜内にはビーズ（球形）の形状の数ｍｍ程度の大
きさのものが好ましく採用される。複数の担体が互いに
衝突等することに伴なう表面固定の複合体の剥離等の悪
影響が、ビーズの形状のものでは比較的少ないからであ
る。

この粒状担体を構成する材質は、合成樹脂等、生化学的
反応に用いられる化学的に不活性　。

な物質であれば特に制限されない。

以上のような反応室、ノズルおよび粒状担体の代表的な
組合せ構成の一例としては、例えば上方に向かって開口
した底円直径８ｍｍ、開口部直径１２ｍｍの概ね円柱状
空所をもつ反応室の内部に、粒状担体として洗浄液と概
ね同比重の１．５１１１ｆｆｌのビーズを填加し、外管
外径が５ｍａ＋未満の第４図に示した内管、外管型の二
重管構造のノズルを反応室の中央に下動させる構成のも
のを例示することができる。

本発明においてノズルを反応室の底部まで下動させ、Ｂ
／Ｆ分離操作の終了後に該ノズルを上方の初期位置に上
動復帰させるための駆動手段としては、パルスモータ等
を用いたカム機構、油圧又はエアシリンダ等で駆動させ
る装置、・更にはラックピニオン、ランジェント・スク
リュ一方式等の装置を用いることができる。また反応室
を固定ノズルに対して上下動させる方式であっても両者
は相対的な関係にあるのみで差支えない。

本発明の液吸引・吐出駆動手段は、例えば液吸引排出径
路および液吐出径路にそれぞれ開閉バルブを介設し、液
吸引のための負圧の反応室への作用を該開閉バルブによ
りオン／オフし、また正圧を受けた洗浄液の反応室への
流通を該開閉バルブによりオン／オフさせる形式のもの
として構成することができる。

本発明における上記した液吸引・吐出制御手段は、反応
室内底部までノズルを下動させる際に、上記粒状担体が
該ノズル下端と反応室の底部の間で挾まれることがない
ようにノズル直下から側方へ退避させるのに十分な液吐
出流をノズル下端から吐出させる制御段階（以下「ノズ
ル下動時の液吸引・吐出制御」という）と、ノズルが反
応室底部にまで下動された位置では、液の吸引・吐出を
逐次繰返して行なわせる制御段１１１（以下「洗浄時の
液吸引・吐出制御」という）とを区分して行なわせるよ
うになっている。

前者の「ノズル下動時の液吸引・吐出制御」にあっては
、上述の如く粒状担体が該ノズル下端と反応室の底部の
間で挾まれることがないようにノズル直下から側方へ退
避させるに足る液吐出を行なうが、これは（液の吐出量
）−（液の吸引排出量）の差として、反応室からの液の
あふれ出しを生ずることがない範囲で予め設定される。

例えば反応室の容量が十分に大きい場合には液の吸引排
出をせずに液の吐出のみを行なうこともできるし、ノズ
ル下端が反応室底部の粒状担体に接触する直前までは液
吸引排出を行ない、その後は液の吐出のみを行ないよう
にしてもよい。粒状担体をノズル直下から退避させるの
に十分な液流の大きさは、粒状担体の形状、比重９反応
室の容量９寸法等に応じて装置毎に決められる。

上記後者の「洗浄時の液吸引・吐出制御」にあっては、
−膜内には反応室内部の液の吸引排出、次いで洗浄液の
吐出、を複数回繰返して行ない最終的には液の吸引排出
を行なつて操作を終了する。

これらの液吸引・吐出の制御手段は、例えば液吸引排出
径路および液吐出径路にそれぞれ介設した上述の開閉バ
ルブを、所定のシーケンスをプログラムしたコンピュー
タからの指令により開閉制御する形式で具体的に構成さ
れるが、特にこのような手段のものに限定されるもので
はない。

（作　　用） 本発明は前記の構成をなすことによって、免疫反応であ
る抗原抗体反応により粒状担体の表面で形成されれた固
定複合体の標識（例えば酵素）と、複合体を形成してい
ない遊離の同様の標識とを、ノズルが粒状担体の表面に
対して圧力的に接触するなどの係合状態を招くことなく
Ｂ／Ｆ分離操作を行なうことができる。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

図面第１図において、１は概ね円柱状の空所を反応室と
して提供する反応カップであり、内部には例えば表面に
抗体が担持固定された粒状担体２が填加されていて、所
定の抗原抗体反応により生成された例えば酵素で標識さ
れた複合体が該粒状担体２の表面に形成される。

３は第４図で詳細に示された構造を有する内管、外管型
の二重管構造のノズルであり、支持台４により下方に垂
下された状態で固定支持されている。本例のノズルは、
第４図で示されているように内管３１と外管３２の下端
が同一レベルとなるように設けられていて、外管３ｚの
下端周縁部には、粒状担体２が通過できない程度の切欠
３３が形成されている。

ノズル３の支持台４は、モータ５により駆動されるカム
機構等からなるノズル上下動機構６に支持されていて、
該ノズル下端が反応カップ１の上方に位置された初期状
態から、所定のタイミングで該反応カップ１内にその底
部に実質的に接触する位置まで下動される。この下動に
よりＢ／Ｆ分離操作を行なった後は初期位置に上動復帰
され、次の反応カップに対するＢ／Ｆ分離操作のための
準備状態として待機される。なお第１図はノズル３が反
応カップ１内に下動挿入された途中の状態を示している
。

なおノズルの反応カップ底部への密着をよくするために
、該ノズルを支持台４に対して上方に移動可能としかつ
弱いバネで下方に押圧させる機構をノズル３の支持台４
との間に設けておくことも好ましい構成である。

上記二重管構造のノズル３は、内管３１が洗浄液の吐出
用の管をなし、、外管３２が液吸引排出用の管をなして
いる。そしてこの洗浄液の吐出用の内管は、該ノズルの
上端に接続された洗浄液吐出配管７から途中チエツクバ
ルブ８を介して線上記ポンプ９に接続され、この洗浄液
ポンプ９は、洗浄液タンクｌＯから洗浄液を吸引し、上
記チエツクバルブ８を切換えて該洗浄液をノズル３の内
管３１に供給するようになっている。

１１は洗浄液ポンプ６を駆動させるモータである。すな
わち洗浄液の吐出はチエツクバルブ８の切換えにより行
なわれる。なお洗浄液ポンプ９の弁の移動位置はセンサ
１２により検出されてホームポジションを基準として弁
の穆動量が調節されるようになっている。

ノズル３の外管３２は該ノズル上端に接続された故吸引
排出配管１３から途中開閉バルブ１４を介して液排出系
に接続され、トラップ装置１５から外部に排出されるよ
うになっている。このトラップ装置１５にはエアポンプ
１６から常時負圧が供給されていて、上記開閉バルブ１
４の開閉切換えによりノズル外管３２からの液吸引排出
が行なわれるようになっている。

１７は上記ノズル上下動機構６により上下動されるノズ
ル３の位置を検出するためのセンサである。

１８は以上述べた各駆動部分の動作を所定のシーケンス
に従って駆動制御するための制御回路（マイクロコンビ
エータ）であり、ノズル３が初期位置から反応カップ１
内に下動され、底部に至った後必要回数の洗浄を行ない
初期位置に復帰する一連の動作は例えば第３図のフロー
チャートにより説明され、その時の動作変化の状態は第
２図により代表的に示される。

すなわち初期位置にあるノズル３を、まず反応カップ１
内の粒状担体２に接触はしないが近接する位置まで下動
させながら、外管３２を通して液の排出を行なう（第２
図中のＡの移行状態）。

次に更にノズル３の下動を行なうと共に、上記液の吸引
は停止し、反対に所定の流速での洗浄液の吐出を内管３
１を通して行なわせる（第２図中のＢの移行状態）、こ
の洗浄液の吐出によりノズル直下に位置していた粒状担
体２は吐出液流でノズルの側方（反応カップの内周壁）
に寄せられ、したがりて下動するノズル３は粒状担体２
を挟み込むことなく該反応カップ１の底部まで至る（第
２図中のＣの移行状態）。

以上により上述した「ノズル下動時の液吸引・吐出制御
」が終了し、次に引き続いて「洗浄時の液吸引・吐出制
御」が繰返して行なわれる。

この「洗浄時の液吸引・吐出制御」は、ノズル外管３２
からの洗浄液の吸引排出と、ノズル内管３１からの洗浄
液の吐出との逐次繰返しにより行なわれ、必要回数の洗
浄の後、最終的に洗浄液の吸引排出で終了する。そして
この後ノズル３は初期位置に上動復帰される（第２図中
のＤの移行状態）。

実施例 以上の第１図ないし第４図の構成のＢ／Ｆ分離装置を用
いて実際にＢ／Ｆ分離操作を３回行なって、その際の担
体と分離できず反応カップに残留した液体量を測定した
結果を下記表に示した。

また比較のために、ノズル３を粒状担体の直径分の高さ
位置で下動を停止させて洗浄を繰返し行なつた場合の、
担体と分離できず反応カップに残留した液体量を測定し
た結果を同様に下記表に示した。

測定に用いた装置 反応カップの寸法　底部直径　　８１ 開口部直径　１２ａ＋ｍ 中空高さ　　２ｃｍ 粒状担体（球形）　直径　　　１．５１１１比重　　　
１．１ｇ／ｃ＋ａ” 個数　　　　１０個 測定の条件 液吸引の圧力（ポンプ）６１２■■Ｈｇ液吐出量　　　
　　　　　　　６５０μＡ液吐出時間　　　　　　　　
　１　、１７　ｓ　ｅ’ｃ以上の結果から明らかである
ように、本例のＢ／Ｆ分離装置によれば、 ■液の吸引効果が向上し、洗浄効率が向上する。

■担体が吸引径路に接近するのを防止できる。

このため上記洗浄効率の向上が得られるだけでなく、担
体表面上の抗原抗体反応生成物である複合体が、該担体
から剥離等する不具合が好適に防止される効果がある。

■ノズル構成が比較的簡単なものとできる効果がある。

等の効果が得られる。

なお本発明は上記した実施例の構成に限定されるもので
はなく種々の変更した態様で袖することが可能であるこ
とは言うまでもない。例えば第５図ないし第６図に示し
た形状の二重管構造のノズルを用いることによりても上
記実施例と同様に優れた効果を得ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、免疫学的に微量な生理活性物質等を検
出する操作において、 イ、担体表面に坦持されている抗原抗体反応複合物が剥
離する等の悪影響がない、 口１反応室内の反応液、洗浄液等をＢ／Ｆ分離に際して
必要十分に吸引排出できる、 ハ、Ｂ／Ｆ分離の操作に際して抗原抗体複合体を坦持し
ている担体を反応室から排出することがない、 という効果が得られ、最終的な洗浄液の吸引排出も、反
応室の底部にノズル下端が位置されているために実質的
に完全に排出することができるという効果があり、これ
ら洗浄液の残留により考えられる測定精度への悪影響が
解消されるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなる免疫反応測定に用いるＢ／
Ｆ分離装置の全体構成の概要−例を示した図、第２図は
ノズルが反応室内に挿入されて液の吸引排出、吐出を行
なう状態を説明するための図、第３図は液吸引・排出を
行なうための制御系の動作を示したフローチャート、第
４図〜第７図は各々ノズルの構成例を示した図であり、
第４図〜第７図の各（ａ）図はこれらノズルの外観斜視
図、第４図および第５図の各（ｂ）　　図はそごの断面
図、第６図および第７図の各（ｂ）図はその底面図であ
る。 １：反応カップ　　　２：粒状担体 ３：ノズル　　　　　３１：内管 ３２：外管　　　　　　３３：切欠 ４：支持台　　　　　５；モータ ６：ノズル駆動機構　７：洗浄液吐出用配管８：チエツ
クバルブ　９：洗浄液ポンプ１０：洗浄液タンク　　１
１：モータ １２：センサ　　　　　１３：液吸引排出用配管１４：
開閉バルブ　　　１５ニドラップ装置１６：エアポンプ
　　　１７：センサ １８：制御回路 賄１図 嬬３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 抗原抗体反応生成物である複合体の坦持表面を提供する
   粒状担体の填加された反応室内に対し、Ｂ／Ｆ分離のた
   めに液を吸引・吐出する装置であって、 液吸引・吐出のためのそれぞれの開口を下端部に有した
   二重管構造をなしていると共に、上方から上記反応室内
   の底部まで下動されるように設けられたノズルと、反応
   室内に対して液を吸引・吐出する吸引・吐出駆動手段と
   、該吸引・吐出の液量を制御する液吸引・吐出制御手段
   とを備え、上記ノズルは、反応室の内周壁との間で上記
   粒状担体が存在できる遊度を提供する径方向寸法をもつ
   ように設けられ、上記液吸引・吐出制御手段は、反応室
   内底部へのノズル下動時に上記粒状担体を該ノズル下方
   から側方へ退避させるのに十分な液吐出流を生じさせる
   第１の制御部と、ノズルが反応室底部に下動された位置
   で液の吸引・吐出を繰返し行なわせる第２の制御部とを
   有するものであることを特徴とする免疫反応測定に用い
   るＢ／Ｆ分離装置。