JPH0623767B2 - 液体試料の分析方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体試料の分析方法とその装置に関し、詳しく
はディスク上で液体試料と反応性物質（試薬）の反応お
よび反応生成物の性質の測定を行なうことにより、設
備，操作を著しく単純化することができ、しかも高精度
な測定結果が得られる分析方法とその装置に関する。

〔従来技術および発明が解決すべき課題〕

近年、例えば血液中の血清のような液体試料を種々の試
薬と反応させ、その中に微量含まれるホルモン，ビタミ
ン，新型ウィルスあるいは免疫性物質を検出し、各種疾
病、特にガンやエイズなどの早期発見に資することが望
まれている。しかしながら、従来の抗原抗体反応を利用
した免疫性物質の測定法は紙（フィルム）に試薬を含浸
させ、これに液体試料（血液，尿等）を塗布して反応さ
せ、その色の変化から判断するドライフィルム法は簡便
な測定法ではあるが、精度の高い分析が行なえないとい
う欠点がある。一方、大規模で複雑な装置を用いる分析
方法としては、例えば特開昭６１−１９３０７２号公報
に記載された自動式化学装置を用いる方法があり、回転
可能なディスクの半径方向に流体拘束手段を有する溝状
の反応帯を形成し、この反応帯に試薬を付着させてお
き、該ディスクに液体試料を供給して遠心力により半径
方向に移動させ、試薬と反応せしめ、反応生成物を適当
なプローブで取り出してゲルにおける電気泳動のような
他の処理を行ない、ＤＮＡ配列決定等の必要な性質の分
析を行なっている。

また、特公昭５４−３６８７９号公報には液体材料を分
析するための方法および装置が示されている。この方法
は回転可能なディスクの半径方向に複数のキャビティを
設け、ここで液体試料と試薬を反応させ、さらに得られ
た反応生成物を液相分離媒体を有するクロマトカラムに
移動させて分離し、このカラムを通過した反応生成物を
管で受け、この管を取り外して内容物の放射線量等を測
定することによって必要な性質の分析を行なっている。

これらの分析方法では、回転可能なディスクを用いて液
体試料と試薬の反応を行なっているため、反応は効率よ
く行なわれているが、反応生成物の性質の測定は、反応
生成物をディスクの外に取り出して別の測定手段を用い
て行なっており、装置の大規模化，複雑化が不可避であ
り、しかも測定方法も繁雑となり、分析に長時間を要し
ている。

また、特開昭５９−１９３３５９号公報には免疫学的自
動分析装置が示されており、この装置による測定方法は
Ｕ字管中にサンプルを分注し、この中に抗原抗体反応を
生じさせる抗原（抗体）を固定したビーズ状担体を投入
して反応させ、この反応液を外に取り出して比色計など
により測定するものである。したがって、この方法によ
る分析方法も担体の移動，洗浄，分離等複雑な機構が必
要であり、その手順も非常に繁雑であるという問題があ
った。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を
進めた結果、ディスク上で液体試料と試薬の反応を行な
い、さらに得られた反応生成物の性質の測定をも行なう
ことが出来る装置を用いることにより、設備，操作を著
しく単純化することができ、しかも高精度で測定するこ
とができることを見い出し、この知見に基いて本発明を
完成するに到った。

すなわち本発明は、回転可能なディスク上の半径方向に
形成した複数の流路のうち、少なくとも１つの流路の外
周部に反応性物質を固定し、前記流路の内周部に液体試
料を導入し、前記ディスクを回転させ前記液体試料を遠
心力により流動せしめて前記反応性物質と反応させた
後、得られた反応生成物の性質をディスク上で測定する
ことを特徴とする液体試料の分析方法を提供するととも
に、(A)上面の半径方向に複数の流路が形成されている
とともに、前記流路のうち少なくとも１つの流路の外周
部に反応性物質が固定されているディスク，(B)前記デ
ィスクの回転手段，(C)前記流路の内周部に液体試料を
供給する手段，(D)前記ディスク上において、反応生成
物の性質を測定する手段および(E)これらの制御手段か
らなることを特徴とする液体試料の分析装置を提供する
ものである。

以下、本発明を図面を参照することにより説明する。第
１図は本発明を実施する場合に好適な装置の一態様を示
す概略図である。

図中、符号１はディスクであり、その上面には第２図に
示すように半径方向に複数の流路２が溝状に設けられて
いる。この流路２の断面形状（半径方向断面）としては
種々のものが考えられ、例えば第３図(イ)〜(ホ) に示す
如き形状のものが用いられる。第３図(イ)〜(ホ) は流路
２の断面形状を示すディスクの一部切欠部であり、図の
左方にディスクの中心がある。第３図(イ)は単純な溝状
の流路を示し、第３図(ロ)は液体試料滴下部を有するも
のを示し、第３図(ハ)は所定間隔で深溝部を設けたもの
を示し、第３図(ニ)は第３図(ハ)の深溝部に段差を付けた
ものを示し、第３図(ホ)は溝状の流路の途中に凸部を設
けたものを示している。これらの中でも特に第３図
（イ）に示す形状のものが好ましい。

また、第２図(a)においては半径方向の流路2 として直
線状の流路を示したが第２図(b)(イ),(ロ)に示したような
折れ曲がり流路や曲線流路であってもよい。このように
することにより、液体試料や洗浄液の遠心力による流動
（移動）が容易となり、流路間の液体の混合を防止でき
る。さらに流路２は第２図(b)(ハ)のようなものであって
もよい。

これらの個々の流路２の巾，長さは特に制限はないが血
清分析などには通常、巾が１〜１０mm，長さが５０〜１
００mm，深さ０．１〜２mmのものが用いられる。なお、
このディスクの材質は特に制限はないが、例えば、ポリ
カーボネート，アクリル，ポリスチレンなどの樹脂の射
出成形品が好適であり、試料，試薬の種類に応じて表面
処理をしたものを用いてもよい。これらの複数の流路２
のうち少なくとも１つの流路の外周部、すなわちディス
ク外周に近い部分に反応性物質３が固定されている。

ここで反応性物質３としては、例えば免疫活性物質が用
いられ、この免疫活性物質が後述する液体試料と反応す
る。通常、反応生成物の性質の測定を容易ならしめるた
め、この反応性物質３（第一試薬）とともに、ラベル
（標識）化した抗原（第二試薬）を流路２の内周部すな
わちディスク内周に近い部分に塗布しておく。ここでラ
ベル化抗原は、フルオレセイン，ロダミン類等公知の螢
光物質でラベル化したものを用いることが好ましい。こ
のようなラベル化抗原（第二試薬）を用いる場合、前記
反応性物質３（第一試薬）としては、液体試料およびラ
ベル化抗原（第二試薬）と特異的に反応する抗体を用い
る。

なお、反応性物質３のディスク上面の流路２内への固定
化は、種々の方法によって行なうことができるが、例え
ば流路２内に直接塗布したり流路２内に吸着剤を被覆し
た後、反応性物質３を供給して吸着せしめるなどの方法
によって行なうことができる。

さらに、好ましくはディスク１の外周部外方には廃液処
理手段４が設けられている。排液処理手段４としては、
例えばディスク１の外周部外方に周状の堰を設けてお
き、これと適当な排液収容部とを組合わせたものを用い
ればよい。

次に、図中の符号５はディスク１の回転手段であって、
公知のディスク回転装置を用いることができる。このデ
ィスクの回転手段５としては３，０００rpm 位迄安定し
て回転しうるものが好ましい。

また、本発明においては、流路２の内周部に液体試料を
供給する手段６が備えられている。

この液体試料を供給手段６は、液体試料，試薬等の必要
量（μ単位）を流路の所定位置に供給できるものなら
ばよく、通常位置制御機構付きのディスペンサーなどが
用いられる。

本発明において、分析される液体試料としては種々のも
のが挙げられるが、全血血液，血清，尿，体液などの液
体試料の分析に特に有効である。なお、全血血液を用い
て分析を行なう場合には、ディスク１上に膜フィルター
（図示せず）を設けておき、この膜フィルターを用いて
血球と血清を分離し、血清を用いればよい。また、予め
遠心分離器を用いて血球を除去した血清を用いてもよ
い。

さらに本発明においては、ディスク１上において反応生
成物の性質を測定する手段７が備えられている。この反
応生成物の性質の測定手段７は公知のものを適宜用いれ
ばよい。例えば、第二試薬として螢光物質でラベル化し
たラベル化抗原を用いるフルオロイムノアッセイ法を適
用する場合、得られた反応生成物は螢光分析により定量
されるので、公知の螢光分析測定装置を用いればよい。

また、比色計を用いて反応生成物を濃度変化により定量
化してもよい。

この反応生成物の測定手段７は、ディスク１上の外周部
に備えられるが、必要に応じて移動可能な構造としてお
くこともできる。

最後に、本発明においては上記の手段を自動化して反応
から測定までの操作を迅速に、かつ精度良く行なうため
に制御手段８を用いる。特に、ディスク上の流路が多い
場合には、精密な制御手段が必須である。このような制
御手段としては前記したような操作が有機的に行なえる
ものであれば特に制限はなく、公知の制御装置を適宜用
いればよい。

次に、本発明の分析方法について説明すると、まず少な
くとも１つの流路２の外周部に反応性成物質３を固定す
る。ここで前記した如く、反応性物質３（第一試薬）と
ともに、ラベル化抗原（第二試薬）を用いることにより
反応生成物の測定を容易ならしめることができる。した
がって、このラベル化抗原を流路２の内周部に塗布して
おくことが好ましい。このラベル化抗原としては、放射
性同位元素，酵素，螢光物質などによりラベル化された
ものが用いられる。

一方、流路２の内周部に液体試料を、液体試料供給手段
６を用いて供給する。上記ラベル化抗原（第二試薬）を
用いる場合には、液体試料を該ラベル化抗原の塗布され
ている箇所より内周に供給する。次いでディスク１を、
ディスク回転手段５を用いて回転させ、液体試料を遠心
力によって流動せしめて、ラベル化抗原を塗布している
場合はこのラベル化抗原と溶解混合する。十分に混合し
たならば、ディスク１の回転数を上げ、この溶解混合物
をディスク１の外周部へ移動させてこの外周部に固定さ
れている反応性物質３（固定化抗体）と抗原−抗体反応
を行なう。

血液，尿あるいは体液中の微量成分の定量に適した免疫
分析法は特定の抗原と抗体との間に起こる抗原−抗体反
応を用いたもので、通常抗原標識として放射性同位元
素，酵素，螢光物質などを用いるが、反応による濃度変
化を光学的に読み取り定量する方法もある。

上記の如く反応させた後、必要により洗浄液を流し未反
応物などを含む反応液の一部をディスク外周部外方に設
けられている排液手段４を用いて排除する。具体的には
ディスク１の回転数をさらに上げ、不要な液をディスク
流路端部の堰を越えさせ排液収容部に送り込めばよい。

次いで、残留した反応生成物についてディスク１上にお
いて、必要とする性質を測定手段７を用いて測定する。
例えば螢光物質でラベル化したラベル化抗原を用いた場
合、残留した反応生成物の螢光光度を測定して液体試料
の抗原量を算出することができる。

また、上記のラベル化抗原を用いない場合は、比色計の
如き測定手段を用いて反応による濃度変化により定量化
すればよい。

もし、上記液体試料が抗体を含むものであるならば、前
述のラベル化抗原（第二試薬）をラベル化抗体とし、固
定化抗体（第一試薬）を固定化抗原とすることによって
測定することが可能である。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例１ 第１図に示す如き分析装置を用いて液体試料の分析を行
なった。

この分析装置におけるディスク１は直径２００mm，厚さ
２mmのポリカーボネート製のものであり、その上面に第
３図(ホ)に示す如き流路２（溝の深さ１．０mm，巾４m
m，溝の長さ８０mm）を円周上等間隔に１８本有するも
のを用いた。

この反応の模式図を第４図に示す。

まず、ロダミンＢにより螢光標識化した癌胎児性抗原
（ＣＥＡ）を流路２の内周部（以下、ゾーンＩとい
う。）に塗布し、また流路２の外周部（以下、ゾーンII
という。）に反応性物質３（液体試料の抗原および前記
標識化抗原と特異的に反応する抗体を物理的吸着法によ
り流路に固定した。

まず、ゾーンＩの最内側に、液体試料として血清0.2 ml
（１０％水溶液）を滴下し、ディスク１を回転させ、
血清とゾーンＩに塗布されている螢光標識化抗原と溶解
混合した。次いで、ディスクの回転数を上げゾーンＩの
溶解混合物をゾーンIIへ移動し、ゾーンIIでは流路上に
固定化した反応性物質３と混合され抗原−抗体反応が行
なわれた。反応終了後、ゾーンＩに洗浄液（純水）を導
入し、再びディスクを回転させ、ゾーンＩおよびゾーン
IIを洗浄し、未反応抗原を流出した。その後、ゾーンII
に残留した、抗体と反応した抗原を螢光光度計により定
量し、ＣＥＡが５０×１０^-9ｇ／ｍｌ血清であることが
測定された。

〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、ディスク上で液体試料と試薬の
反応および反応後の測定まで行なうため、操作性にすぐ
れ、しかも精度が良いので、少量の試料で十分であり、
自動化，連続化が容易である。

また、本発明の装置によれば設備を小型化することがで
き、しかも操作性にすぐれたものとすることができる。

さらに、デイスクの溝の（流路）の形状を変えることに
より種々の検査，分析ができ、溝（流路）の数を増やす
ことにより、各種の分析を同時に行なうことも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による分析装置の一態様を示す概略図で
ある。第２図は(a),(b) はディスク上の流路形状例と断
面図である。第３図(イ)〜(ホ) は流路の断面形状を示す
ディスクの一部切欠図である。第４図は実施例における
反応の模式図である。 １……ティスク，２……流路，３……反応性物質， ４……排液手段，５……ディスクの回転手段， ６……液体試料供給手段，７……反応生成物の測定手
段， ８……制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能なディスク上の半径方向に形成し
   た複数の流路のうち、少なくとも１つの流路の外周部に
   反応性物質を固定し、前記流路の内周部に液体試料を導
   入し、前記ディスクを回転させ前記液体試料を遠心力に
   より流動せしめて前記反応性物質と反応させた後、得ら
   れた反応生成物の性質をディスク上で測定することを特
   徴とする液体試料の分析方法。
2. 【請求項２】(A)上面の半径方向に複数の流路が形成さ
   れているとともに、前記流路のうち少なくとも１つの流
   路の外周部に反応性物質が固定されているディスク，
   (B)前記ディスクの回転手段，(C)前記流路の内周部に液
   体試料を供給する手段，(D)前記ディスク上において、
   反応生成物の性質を測定する手段および(E)これらの制
   御手段からなることを特徴とする液体試料の分析装置。