JPH02236454A - 自動免疫測定装置 - 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〕 本発明は固相試薬を使った免疫反応により血清や尿等の
試料中に含まれる成分を測定する免疫測定装置に係わり
、特に発光試薬を試料に注入するようにした自動免疫測
定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

酵素免疫測定法は、酵素活性をマーカーとして抗原抗体
反応の程度を知り、これから抗原または抗体の量を定量
する方法であって、酵素標識抗原（または抗体）と非標
識抗原（または抗体）とが抗体（または抗原）に対して
競合しないサンドイッチ法や、酵素標識抗原（または抗
体）と非標識抗原（または抗体）とを競合させることに
よってその非標識抗原量を求める競合反応法、その他種
々の方法がある。

第４図はサンドイッチ法による測定原理を説明するため
の図、第５図は競合法による測定原理を説明するための
図であり、６１は固相担体、６２は抗体、６３は被測定
抗原、６４は標識物質、６５は標識抗体、６Ｂは基質、
６７は生成物を示す。

サンドイッチ法は、第４図に示すように、■　まず、固
相担体６１の表面に物理的な吸着や化学反応を利用した
結合により抗体６２を固相状態にしておき、これに被測
定抗原６３を含むサンプルを加える。

■　その結果、サンプル中にはいろいろな爽雑成分があ
るものの、抗体６２と抗原６３とか特異的に反応し（第
１反応）、被測定抗原６３が固相化抗体６２に結合する
ので、その後、洗浄を行うことによりサンプル中の爽雑
成分を廃棄する。

■　次に、酵素を標識θ４として結合させた酵素標識抗
体６５を添加する。

■　その結果、抗原抗体反応（第２反応）が起こり、固
相化抗体６２に結合している抗原６３の上に酵素標識抗
体６５が結合する。この場合、酵素標識抗体６５は、過
剰に添加されるので、抗原８３と抗体６５が結合して生
じた結合型の部分（ｂｏｕｎｄ　，　　以下Ｂと記す）
と結合していない遊離型の部分（ｆｒｅｅ１　　以下Ｆ
と記す）ができる。

■　そこで、洗浄を行うことによって遊離型の部分（ｆ
ｒｅｅ，　　Ｆ）の過剰酵素標識抗体を廃棄する。

つまり、Ｂ／Ｆ分離を行う。

■　次に酵素反応を行う。このときの酵素活性は、結合
型の部分の酵素標識抗体の量によって決まるので、その
酵素標識抗体量は固相化抗体に結合した抗原量、すなわ
ち被測定抗原量を表すことになる。

競合反応法は、第５図に示すように、 ■　抗体を固相化しておき、被測定抗原及び被測定抗原
と同じ抗原に標識を結合させた標識抗原を添加する。

■　その結果、抗原抗体反応が起こり、被測定抗原及び
標識抗原がそれぞれの量の割合に応じて固相化抗体に結
合する。

■、■　次に、サンドイッチ法と同様にＢ／Ｆ分離を行
い、酵素反応を行う。このときの酵素活性は、結合型の
部分の酵素標識抗体の量によって決まるので、添加した
標識抗原量から検量線を使って被測定抗原量を求めるこ
とができる。

上記の方法は、いずれも所謂分離法であり、これに対し
てＢ／Ｆ分離を行わない非分離法もある。

非分離法は測定時間が早く操作が簡単であるが、測定感
度が低い等の欠点がある。それに比べて分離法は、測定
感度は高いが操作が非常に複雑且つ面倒であり、自動化
が難しく従来はほとんどの場合手作業で行われていた。

上記の免疫測定を自動化する場合は、ポリスチレンボー
ルまたはガラスビーズ等の固相に抗体または抗原を固定
して固相化したものが固相試薬として用いられている。

この固相試薬は、不安定であるため、通常は保存液を溝
たした容器の中に入れておき、酵素免疫測定を行うとき
に容器の中から固相試薬を１つずつ反応検出容器に移し
、サンプルの分注、標識試薬の分注、Ｂ／Ｆ分離、洗浄
を行って、しかる後、結合型の部分を検出器へ移すよう
にしている。

ところで、酵素反応を利用して測定する場合には、例え
ば色素液を形成し、比色計により色の濃さを測定して反
応を検出するものがあるが、検出感度が低いため、免疫
反応生成物に発光試薬を注入してその化学発光を検出す
ることが行われている。そして、化学発光の検出には、
連続的に反応生成物を流して計測するフローセルタイプ
と試験管等を利用して試験管単位で測定するバッチ式測
定タイプのものがあり、化学発光における光量が微弱で
あるため、いずれのタイプのものでも発光反応液の部位
にフォトマルチプライヤ等の検出素子を近接設置するこ
とにより発光検出を行っている。

〔発明が解決すべき課題〕

このような化学発光を検出する自動免疫測定において、
最終的なＢ／Ｆ分離拳洗浄の後、固相試薬にそのまま直
接発光試薬を注入して発光検出を行うと、検出される発
光光量が低くなったり、検出される発光光量が一定にな
らないことがある。

即ち、安定してデータが収集できないという問題点があ
った。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、化学発光
を利用する免疫反応を測定する自動免疫測定装置におい
て、発光反応の安定性を保持し、安定な発光光量が得ら
れ、データを安定的に収集することができる自動免疫測
定装置に関するものである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、反応管内の免疫反応生成物に発光
試薬を注入して化学発光させることにより免疫反応を測
定する自動免疫測定装置において、発光試薬を反応管に
注入する前段に発光補助試薬を注入する手段を設けるこ
とを特徴とする。

〔作用〕

本発明の自動免疫測定装置は、発光試薬を反応管に注入
する前に所定の発光捕助試薬を注入することにより、発
光試薬注入前に発光に係る化学反応のコンディションを
整えることができ、更に微粒子状の固相試薬を液中に均
一に分散させることができるので、発光試薬を注入した
際の発光反応を安定且つスムーズに起こさせることがで
き、データの安定性を保持することができる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明に係る自動免疫測定装置の１実施例構成
を示す図、第２図は本発明に係る自動免疫測定装置に使
用されるカートリッジの１実施例を示す図である。図中
、１は反応ターンテーブル、２はカートリッジターンテ
ーブル、３は試薬ターンテーブル、４はサンプルターン
テーブル、５はサンプルカップ、６はディスボチップ、
７〜９はアーム機構、１０は検出器、１１はダスト、１
２は制御処理郎、２１はカートリッジ本体、２２はフィ
ルター　２３は固相試薬、２４は排出孔、２５は開口部
、２６はアルミキャップ、２７はオリメ、２８は先喘部
を示す。

第１図において、カートリッジターンテーブル２は、第
２図に示すような使い捨てのカートリッジ（反応検出容
器）を格納して回転ずるテーブルであり、取り外し可能
な１０個のカセットで構成しそれぞれのカセットに３０
個のカートリッジを格納できるようにした例を示してい
る。これによると、各区分には同じ固相化抗体のカート
リッジを格納するので、１０項目分のカートリッジを用
意することができる。試薬ターンテーブル３は、標識抗
体の試薬ボトル及びその分注のためのディスボチップを
格納して回転するテーブルであり、１０種類、すなわち
１０項目分の試薬ボトルを格納できるようにした例を示
している。サンプルタ−７＋−ブル４は，サンプルを収
納したサンプルカップ５及びサンプルを分注するディス
ボチップ６を格納して回転するテーブルであり、各サン
プルカップ５に対応してその内側に２個のディスボチッ
プ８を格納できるようにした例を示している。

反応ターンテーブル１は、カートリッジターンテーブル
２のカートリッジがセットされ１ポジションずつ回転し
ながら、先に説明したようにサンプルの分注、標識抗体
の添加、振動による攪拌反応、洗浄等を行うものである
。アーム機構７〜９は、反応ターンテーブル１とカート
リッジターンテーブル２、試薬ターンテーブル３、サン
プルターンテーブル４との間でカートリッジの挿脱、試
薬やサンプルの分注を行うための機構であり、それぞれ
の軌跡を示したのが円ａＸｂｓ　　ｃである。また、検
出器１０は、友応後のカートリッジに発光試薬を注入し
て発光量を検出するものであり、ダスト１１は、発光量
検出後のカートリッジを廃棄するところである。

本発明に係る自動免疫測定装置に使用されるカートリッ
ジは、第２図に示すようにカートリッジ本体２ｌが筒状
をなし、固相試薬２３を入れ、その下にフィルター２２
を設けたものであり、さらに、フィルター２２の下に細
い排出孔２４が途中まで設けられ、上端の開口郎２５が
アルミキャップ２６で塞がれたものである。固相試薬２
３は、数十μｍφ程度の顆粒の表面に抗体を固定したも
のであり、固相試薬２３の抗体や抗原は、蛋白質である
ため分解しやすいので、防腐剤や一定のｐＨを保つため
の緩衝液等からなる保存液に浸されている。

また、排出孔２４を設けた部分には、切り込まれたオリ
メ２７があって、そのオリメ２７において先端部２８を
折り曲げることによってカートリッジ本体２１から容易
に取り除くことができ、排出孔２４を貫通させることが
できる。排出孔２４は、極めて細い径で形成し、また、
フィルター２２が配置されているので、カートリッジを
使用するに際して、先端部２８がカートリッジ本体２１
から取り除かれた状態においても、分注されたサンプル
や試薬、洗浄水等が排出孔２４から容易に排出されず、
上端の開口部２５から加圧空気を供給することにより、
或いは排出孔２４から吸引することにより排出されるよ
うにしている。

したがって、カートリッジは、上端がアルミキャップ２
６により、下端が先端部２８により完全に密封された状
態でフィルター２２上に固相試薬２３が保存され、カー
トリッジターンテーブル２に格納されている。そして、
このカートリッジをアーム機構７によりカートリッジタ
ーンテーブル２から反応ターンテーブル１に移送すると
きに、ダスト１１において先端部２８を取り除き、反応
ターンテーブル１の次のポジシ日ンにおいて保存液を吐
き出し、洗浄を行うようにしている。

次に本発明に係る自動免疫測定装置の流系を基に動作を
説明する。

第３図は全体の流系図であり、３１はドレインタンク、
３２はコンプレッサー　３３はインアウト切り替えパル
ブ、３４〜３７、５１と５３はポンプ、３８〜４１はタ
ンク、４２は３方ジョイント、４３は抵抗管、４４はプ
レヒーター　４５、５２と５４はバルブ、４Ｂはミキサ
ーを示す。

流系は、第３図に示すように２９ボジシｌンの反応ター
ンテーブル１において、ポジシ．冫■を基点とし、サン
プルや試薬の分注、洗浄等の流系が接続されている。基
点のポジシロン■で、始めにカートリッジを反応ターン
テーブルにセットし、この反応ターンテーブルを予め定
められた２種類のポジション数ずつ交互に回転させる。

反応後のカートリッジは検出器１０に移される。

まず、第３図において反応ターンテーブル１に接続され
る各流系を説明する。

ドレイタンク３１は、反応ターンテーブル１の各カート
リッジから廃棄された保存液、洗浄液を収容するための
ものであり、反応ターンテーブル１の各ポジシ日ンの下
方に環状に設けたドレイン路に接続される。コンプレッ
サ３２は、保存液の廃棄やその直後の洗ｔｌ、Ｂ／Ｆ分
離での洗浄、ディスポチップの先端に残ったサンプルや
試薬の廃棄、洗浄のために加圧空気を供給するものであ
る。

タンク３８は発光補助試薬、タンク３９と４０は、発光
試薬をそれぞれ収容するためのものであり、インアウト
切り替えバルブ３３とポンプ３４〜３７は、発光補助試
薬、希釈液、発光試薬を送るためのものである。希釈液
及び洗浄液には、タンク４１に収納された緩衝液が用い
られる。この緩衝液としては免疫反応を促進させる界面
活性剤や糖等の混合液が用いられる。これらの注入方法
の詳細については後述する。

洗浄工程では、バルブ４５が選択的に開閉され、緩衝液
が夕冫ク４１から抵抗管４３、プレヒータ４４、バルブ
４５を通してそれぞれのポジシ冒ン■、［相］、Ｏのカ
ートリッノに注入される。そして次に、エアバルブが選
択的に開閉され、コンプレッサ３２からエアバルプを通
してそれぞれのボジシθン■、ｏ，６のカートリッジに
加圧空気が供給される。通常の洗浄では、洗浄液（緩衝
液）の注入、加圧空気による廃棄が４回行われる。

ボジシーン■では、サンドイッチ法と競合反応法が適用
できるように、サンプルの分注流系と標識抗体試薬の分
注流系が接続されるが、これらは、それぞれサンプルカ
ップ或いは試薬ボトルから専。用のディスポチップを使
って吸入、分注している。

この場合、先端にサンプル或いは試薬が残留するので、
それらを加圧空気により吹き出すように加圧空気の流系
が接続されている。それが、サンプル分注系ではパルブ
５２の流系であり、ディスポチップの先端をサンプルタ
ーンテーブル４のサンプルカップの中に挿入し、サンプ
リングボンプ５１によりサンプルを吸引しボジシロン■
のカートリッジに分注した後にこの流系に切り替えられ
る。

同様に、試薬を分注する場合にも、ディスボチップの先
端を試薬ターンテーブル３の試薬ボトルの中に挿入し、
試薬ボンプ５３により吸入、分注した後にバルブ５４に
より加圧空気の流系に切り替えられる。また、内圧が上
がると吸引量が安定しなくなるので、大気開放用のバル
ブも設けられている。

次に、反応ターンテーブル１のポジションの回転に沿っ
て説明する。

ボジシぼン■でアーム機横７が動作してカートリッジタ
ーンテーブル２から新しいカートリッジを搬送し先端部
を取り除いてセットする。

ポジシ日ン■に新しいカートリッジをセットするときに
第２図に示す先端部２８をカートリッジから取り除いて
も、それだけでは中の保存液が廃棄されないので、ボジ
シジン■でカートリッジの上端開口部から加圧空気を送
りカートリッジの中の保存液を廃棄する。

次のボジシ縛ン■で洗浄バルブをカートリッジの上端開
口郎にセットして洗浄液と加圧空気を交互に例えば４回
繰り返し送ることによって洗浄を行う。

続いてボジン１ン■で、希釈液を添加する。これは、血
液や血清、尿等を直接注入すると、種々の成分が免疫反
応に邪魔をする場合があるので、免疫反応を起こしやす
くするものである。

そして、ボジシリン■でサンプリングカップからディス
ポチップでサンプルを吸引し、カートリッジに分注する
。

その後は、１ポジションずつ回転する毎に振動を与え攪
拌することにより免疫反応（第１反応）を促進させ、ポ
ジション＠で給水、加圧空気による排水を４回繰り返し
洗浄を行うことによって、先に説明したＢ／Ｆ分離を行
う。

ここでＢ／Ｆ分離後の動作について詳し《説明すると、
まず，ボジンσン［相］から２０ボジシロン順方向へ回
転させ、一旦ポジション■で止めて／くッファとして希
釈液（緩衝液）を注入し、さらに１ｏボジシロン順方向
へ回転させて前回より１ポジシｅン先のボジシｇン■ま
で進める。ここで振動による攪拌を行った後、同様に２
０ポジション順方向へ回転させて一旦ボジシロン■で止
めて標識抗体の分注を行う。希釈液は、ブレヒートして
反応温度を安定化し、免疫反応を円滑に行い促進させる
作用があると共に次の標識試薬を分注した場合に攪拌効
果を高める。これがサンドイツチ法の場合の操作である
。

すなわち、１０ポジションのピッチを回転させる操作と
２０ポジションのピッチを回転させる操作を交互に行う
ことにより、前回のボジン１冫から１ポジンヨンずつ進
めるようにする。このようにするので、サンドイッチ法
でもサンプルの分注のボジシ日ン■で標識試薬の分注を
行う装置構成を採用することができる。その結果、ボジ
シ『ン■で同時にサンプルと標識抗原の分注を行うよう
に回転操作を制御することによって競合反応法の場合も
同様に同じ流系により免疫測定を行うことができる。

その後、ポジシ１ンＯまで第１反応と同様に１０ボジシ
１ンのピッチと２０ボジシ１ンのピッチにより交互に回
転させながら振動を与えて攪拌することにより免疫反応
（第２反応）を促進させ、ボジシ日冫Ｏで再び洗沖によ
るＢ／Ｆ分離を行う。

そして、ボジシ日ン０で発光を強めるための発光補助試
薬を添加し、始めのボジシ１ン■で検出器１０にカート
リッジを移す。検出器１０では、カートリッジに発光試
薬を添加した直後に発光量を測定する。

上記の動作において、例えばポジシ１冫■に１２秒間静
止してから順方向に２０ポジションのピッチで回転して
ポジシ日冫Ｏで１２秒間静止し、次にボジシ日ン■まで
１０ボジシ■ンピッチで回転して、２４秒間かけてボジ
シ日ン■からボジシぼン■・・・と１ポジシ日ンずつ進
めると、ボジシ日ン■においては、１２秒間でまずカー
トリッジを検出器】０に移し、新しいカートリッジをカ
ートリッジターンテーブル２から持ってきてセットする
ことになる。この場合には、第１反応に約３分、第２反
応に約５分を要し、全体として１０分前後で１サンプル
の免疫反応測定を行うことができ、凡そ１５０テス｝／
ｈｒの測定速度を実現することができる。

なお、１サンプルで複数項目の測定を行う場合には、ポ
ジシ１ン■において、それぞれの測定項目に対応した固
相試薬のカートリッジがカートリッジターンテーブルに
セットされ、それらのカートリッジに同じサンプルが分
注され、さらに測定項目に対応した試薬が分注される。

そして、検出器１０で発光量が測定されて終了となる。

再度測定が必要な場合には、残りのディスボチップを使
ってサンプルの分注を行う。そのために、第１図のサン
プルターンテーブルにおいて各サンプル対応に２個のデ
ィスボチップを格納している。再測定は、測定値が予め
設定された籟囲を著しく逸脱したような異常値を示す場
合だけでなく、一次スクリーニングとして予め測定項目
毎に判定値が与えられ、その判定結果から次の測定項目
が設定されている場合等がある。例えば血清肝炎の検査
において、まず、ＨＢＳ抗原の検査を行い、その結果で
陽性となった場合にＨＢＥやＨＢＳ抗原の検査を行う如
きである。また、使い捨てのデイスボチップを用いてい
る理由は、免疫分析の場合には非常に幅が広く、従来の
ピペットでは完全な洗浄ができないためである。

次に、発光試薬の注入方法について詳細に説明する。

前述したように、タンク３８は発光補助試薬、タンク３
９と４０は、発光試薬をそれぞれ収容しており、インア
ウト切り替えバルブ３３とポンプ３４〜３７を介して発
光補助試薬、希釈液、発光試薬を送っている。希釈液及
び洗浄液には、タンク４１に収納された緩衝液が用いら
れる。この緩衝液としては免疫反応を促進させる界面活
性剤や糖等の混合液が用いられる。夕冫ク４１は、密閉
構造にしてコンプレッサ３２から加圧空気を供給して圧
力を加えることによって送液するように構成しており、
洗浄液は抵抗管４３、プレヒータ４４、バルブ４５を通
し安定した所定の温度と流量になるように制御すること
によって反応をしやすくし反応の安定化を図っている。

同様に発光試薬においても、ミキサー４６にヒーターを
付加することによって発光反応時の温度の安定化を図る
こともできる。

ところで発光試薬は、標識物質によって異なるが、例え
ばアクリジニウム（Ａｃｒｌｄｌｎｌｕｍ）の場合には
過酸化水素とアルカリの混合液、ルミノール（　１，　
Ｂ１ｎｏｌ）の場合には過酸化水素とＦｅイオンの混合
液、ジオキセトン（　１　．２−［）　ｌｏｘｅｔｏｏ
ｅ）の場合には過酸化水素と蛍光物質との混合液が用い
られるが、これらは短時間で反応してしまうので、発光
検出の直前において、それぞれのボトルから３方ジョイ
ント４２、ミキサー４６を通して同時に注入している。

このように検出を行う直前において発光試薬を混合する
ので、発光試薬は安定した状態で保持することができる
。

また、発光補助試薬としては、標識物質が前記したアク
リジニウムの場合、希塩酸等の塩酸酸性液を使用するこ
とができる。即ち、発光試薬を注入したときに酸性のＰ
ＨコンディシＳノに整えておくことにより、アクリジニ
ウムの発光反応を確実に起こさせると同時に、微粒子状
の固相試薬を発光補助試薬の液中に均一に分散させるこ
とによりアクリジニウムと発光試薬との接触をスムーズ
に実現し、両方の効果が相まって安定したデータ収集が
行えるようにしている。

なお、上記実施例では反応ターンテーブル１のポジシ１
冫Ｏにて発光補助試薬を分注するものについて説明して
きたが、発光補助試薬の分注は、要するに発光試薬をカ
ートリッジに分注する前であればよいのであるから、こ
れに限定されるものではない。即ち、カートリッジを前
記ポジシＩンＯから検出器１０に移す途中に別途ボート
を設け、そこで発光補助試薬を注入してもよいし、また
、検出器１０に移した後に検出器内で発光試薬の分注に
先がけて発光補助試薬を分注するようにしてもよい。そ
していずれの場合にも、固相試薬を発光補助試薬の液中
に均一に分散させるという目的からは、発光補助試薬を
注入した後、カートリッジを撹拌するとよいことは言う
までもない。

また、上記実施例では２つの試薬の混合について説明し
たが、１試薬であっても、また３試薬以上であってもよ
い。また、同一カートリッジ内に２種以上の試料が存在
し、それらを別々に検出するために別々な分注ノズルを
用意し、各試薬を時間差をおいて注入することにより各
個別に検出することもできる。

さらに１種の測定対象物とその他の存在するバックグラ
ウンドがある場合に、第１の発光試薬の分注を行って予
め目的物質以外のバックグラウンド物質を発光させた後
、第２の試薬を分注し、目的発光物質の発光を検出する
こともでき、このことによりバックグラウンドを除去す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、発光試薬を反応管に注入
する前に所定の発光補助試薬を注入することにより、発
光試薬注入前に発光に係る化学的反応のコンディンロン
を整えることができると共に、微粒子状の固相試薬を液
中に均一に分散させて標識物質と発光試薬との接触をス
ムーズに起こさせる準備を整えることができるので、発
光試薬を注入した際の発光反応を確実且つスムーズに起
こさせることができ、安定したデータの収集が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動免疫測定装置の１実施例構成
を示す図、第２図は本発明に係る自動免疫測定装置に使
用されるカートリッジの１実施例を示す図、第３図は全
体の流系図、第４図はサンドイッチ法による測定原理を
説明するための図、第５図は競合法による測定原理を説
明するための図である。 １・・・反応ターンテーブル、２・・・カートリッジタ
一ンテーブル、３・・・試薬ターンテーブル、４・・・
サンプルターンテーブル、５・・・サンプルカップ、６
・・・ディスボチップ、７〜９・・・アーム機構、１０
・・・検出器、１１・・・ダスト、１２・・・制御処理
部、２１・・・カートリッジ本体、２２・・・フィルタ
ー　２３・・・固相試薬、２４・・・排出孔、２５・・
・開口部、２６・・・アルミキャップ、２７・・・オリ
メ、２８・・・先喘部。 出　　願　　人　　日本電子株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応管内の免疫反応生成物に発光試薬を注入して
   化学発光させることにより免疫反応を測定する自動免疫
   測定装置において、発光試薬を反応管に注入する前段に
   発光補助試薬を注入する手段を設けることを特徴とする
   自動免疫測定装置。