JPH08136543A - 免疫分析方法およびその分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、固相上に結合した免疫複合物に含ま
れる標識物質の化学発光を利用する免疫分析を確実に実
現できる分析装置を提供するものである。 【構成】分析装置は、標識を発光させるためのフローセ
ル１９と、発光を測定する光検出器２２と、マグネット
６が固定され傾斜面５ａを有するホルダ５をアーム３に
よって回動させる手段と、マグネット６の位置決めをす
るための傾斜面１４ｂを設けた受け入れ穴を有するセン
ベース１４と、フローセル１９へ反応生成物含有流体を
導入するシリンジを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、免疫分析方法および免
疫分析装置に係り、特に化学発光性標識を用いて試料中
の被検成分を求める免疫分析方法および免疫分析装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】抗原抗体反応を利用する免疫分析におい
て、固相として磁性粒子を用いる例として特公昭62−50
784 号がある。この先行技術では、試料を管路内に導入
して流通させながら磁性粒子と標識抗体を作用させ、磁
性粒子に試料中の抗原と標識を結合する。次いで、管路
内の途中に設けた磁気トラップの場所にて液の流れに逆
って磁性粒子を捕捉し液相と固相を分離する。その後、
磁性粒子を磁気トラップから開放し磁性粒子が下流を流
れている間に計数器によって固相上の標識からの放射能
を測定する。磁気トラップには電磁石を用いている。

【０００３】一方、免疫分析のために標識として化学発
光物質を用いる例が、特表昭64−500146号公報に記載さ
れている。その代表的な物質はルテニウムビピリジルＲ
ｕ(bpy)₃の如きルテニウム含有化合物である。この先行
技術には、化学発光物質からなる標識を被検成分に結合
する免疫反応によって免疫複合体を形成し、この免疫複
合体を含む液に電気化学的エネルギーを与えることによ
って標識を化学発光させることが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の特公昭62−5078
4 号の構成に、特表昭64−500146号に示されたような化
学発光性標識を適用した場合、標識が結合している固相
が流れている状態で発光させなければならないため、発
光効率が悪く、十分な測定感度が得られない。

【０００５】そこで、発明者らは、作用電極と対極を有
している発光室に固相を磁力によって捕捉し、固相を発
光室内に留めた状態で固相上の標識に電気化学的エネル
ギーを与えて発光させることを試みた。ところが、磁場
印加手段として電磁石を用いた場合には固相を捕捉する
のに充分な磁束密度が得られ難いばかりでなく、残留磁
場の影響があることが判明した。また、発光室に磁場を
与えたまま標識を発光させた場合に、光検出器としての
光電子増倍管の検出効率が磁界によって低下することが
判明した。

【０００６】本発明の目的は、固相を発光室に確実に留
めることができ、かつ磁場の影響を受けずに固相上の標
識の発光を検出できるようにすることにある。

【０００７】本発明の他の目的は、発光室に対する位置
づけの再現性が良好に保たれるように磁石を接近させる
ことができるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく免疫分析
方法は、容器内で磁性粒子からなる固相上に試料中の被
検成分と化学発光性標識との免疫複合物を形成せしめ、
固相上の標識に基づく発光を測定する免疫分析方法にお
いて、作用電極および対極を有する発光室に永久磁石を
接近させている状態で、容器からの反応生成物含有液を
発光室に通過せしめ、磁力によって含有液内の固相を発
光室内に留まらせること、および永久磁石を発光室から
遠ざかるように退避させた後、作用電極と上記対極の間
に電圧を印加することにより上記固相が留まっている発
光室内で固相上の標識を発光せしめることを含む。

【０００９】本発明に基づく免疫分析装置は、試料中の
被検成分と化学発光性標識との結合物を磁性粒子からな
る固相上に形成せしめる反応が進められる反応容器と、
作用電極および対極が配置された発光室と、発光室に近
接配置された光検出器と、反応容器からの反応生成物含
有液が発光室を通るように上記含有液を移送する液体導
入装置と、その含有液が発光室を通る際に該含有液内の
固相が捕捉されるように発光室に磁場を印加する永久磁
石と、固相の捕捉時には発光室に永久磁石を近接するよ
うに位置づけ、作用電極と対極間への電圧印加時には光
検出器への磁場の影響をなくすように永久磁石を移動す
る磁石移動装置とを備えたものである。

【００１０】

【作用】生体液を試料とし、容器内の免疫反応により試
料中に含まれる特定の抗原の如き被検成分を磁性粒子か
らなる固相に結合し、その被検成分に標識抗体を結合す
る。これにより固相上に標識が付された免疫複合物が形
成される。試料中の反応生成物を含む流体が、磁場が印
加されている発光室を通るように導入されると、反応の
未結合試薬を含む液体は発光室を通過するが、磁性粒子
からなる固相は永久磁石の磁力により発光室内に留めら
れる。これにより固相と液相のＢ／Ｆ分離が発光室にて
なされる。固相を構成する多数の磁性粒子は、免疫複合
物が結合されているものと結合されていないものを有す
るが、その免疫複合物は化学発光性標識を含んでいる。

【００１１】次いで、永久磁石を発光室から離し磁界が
光検出器に及ばないようにして、発光室内の作用電極と
対極の間に電圧を印加すると、標識に電気化学的エネル
ギーが与えられ発光する。この発光は発光室に近接配置
されている光検出器によって測定される。発光量は固相
上の標識の量に対応するので、試料中に含まれていた被
検成分の量と相関関係を有する。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３を参照して説
明する。

【００１３】図１の反応容器２５内にて、まず試料中の
被検成分である特定の抗原と固相としての磁性粒子の所
定量が免疫反応される。固相表面には特定抗原に結合可
能な抗体が接合されているので、抗原が固相上に結合さ
れる。次いで反応容器２５に化学発光性標識を持つ抗体
試薬を加え、次の免疫反応を進める。この標識抗体は特
定抗原と結合されるので、固相上には標識を持った免疫
複合物が形成される。このような免疫反応の後、吸引ノ
ズル２４を反応容器２５内に挿入し、シリンジ２７の働
きによって反応生成物含有の流体を、発光室として機能
するフローセル１９を通るように吸入する。これに伴っ
て、未反応試薬等を含む液相はフローセル１９より下流
に流れ去るが、磁性粒子からなる固相はフローセル１９
内に磁束密度が１.５ テスラの永久磁石からなるマグネ
ット６の磁力によって留められる。この状態で吸引ノズ
ルから緩衝液を吸入してフローセル１９内を洗浄する。
この緩衝液内には標識物質の励起を誘引するトリプロピ
ルアミン（ＴＰＡ）が含まれている。化学発光性標識物
質としては、ルテニウム（II）トリスビピリジルが好適
である。

【００１４】フローセル１９上には、光検出器としての
光電子増倍管２２が固定設置されている。誘引物質を含
む緩衝液がフローセル１９を満たしている状態で、作用
電極と対極の間に電圧を印加すると、フローセル１９内
に留められている固相上の標識に電気化学的エネルギー
が与えられ、標識が発光する。マグネット６は可動アー
ム３により移動され、必要に応じてフローセル１９に接
近されるが、磁性粒子を捕捉する際の作用電極１６とマ
グネット６との位置決め誤差は、０.０５mm 以下になる
よう構成されている。マグネット６の磁極面とフローセ
ル１９内の作用電極１６との距離はセル構成部材を隔て
て０.５mm になるように設定される。標識を発光させる
ときには、マグネット６がアーム３により移動される。

【００１５】永久磁石からなるマグネットを移動する機
構について説明する。ステッピングモータ１が駆動手段
として用いられ、その回転出力軸１ａには軸方向に延長
された支軸２ａを持つフランジ２がねじ１ｂによって固
定されている。フランジ２から延長された支軸２ａに
は、傾斜面５ａを備えたストッパーを有するホルダ５が
一体になっているアーム３を挟みボールベアリング９が
取り付けられている。アーム３に一体になっているホル
ダ５にはマグネット６が、取り付けられている。またフ
ランジ２の支軸２ａ側とアーム３との間に引きばね４が
掛けられており、さらにフランジ２の支軸２ａ側の他方
にはピン７がフランジ２の面に対し垂直に固定されてい
る。このピン７はアーム３の穴８に通されている。さら
にフランジ２とアーム３との間に掛けられている引きば
ね４の作用により、ピン７はアーム３に設けられている
穴８の右端に位置する。また支軸２ａにはブッシュ１０
が取り付けられ、ボールベアリング９の内輪に接触して
いる。さらに支軸２ａには押しばね１１，抜止め用ワッ
シャー１２，ねじ１３が取り付けられている。

【００１６】次にフローセルの構成を説明する。フロー
セル１９は、発光室に対してマグネット６を位置決めす
るための傾斜面を備えたマグネット受入用穴を有するセ
ルベース１４と、光を通す透明なプラスチックのカバー
１４ａを有している。セルベース１４とカバー１４ａは
スペーサ１５を介して一体化され、そのスペーサの中央
付近に、導入された複合体を含む反応液が流れるフロー
チャンバー１８が形成されている（図３）。またフロー
チャンバー１８は上から見て紡錘形をしており、フロー
チャンバー１８の端部の一方は流路入口１８ａに、他方
の端部は流路出口１８ｂに位置し導管３１に接続されて
いる。またフローチャンバー１８の紡錘形の最大幅部中
央下面には作用電極１６が露出するよう配置され作用電
極１６の両側の同一平面上には２個の対極１７が対称な
形で露出するように配置されている。作用電極１６及び
対極１７はセルベース１４の外に延出し、電源２３に接
続されている。

【００１７】フローセル１９の上にはカバー１４ａを介
して光電子増倍管２２が取り付けられ、その外囲にシー
ルド管２１を収納したＰＭＴケース２０が設置され、検
出部を形成している。

【００１８】マグネット駆動部とフローセル１９は、マ
グネット駆動部のアーム３を作用電極１６の方へ回動さ
せたとき、マグネット６の上面が作用電極１６に対して
平行になるよう設置され、その位置においてホルダ５の
ストッパーの円錐用傾斜面５ａとセルベース１４の位置
決め穴の傾斜面１４ｄがはめあわさるようにセルベース
１４が基板プレート２９に固定されている。

【００１９】このように構成されたマグネット駆動機構
の動作を説明する。図１には、アーム３の回動端におけ
る２つの停止状態が実線と二点鎖線で示されている。実
線は磁性粒子捕捉位置，二点鎖線は退避位置に対応して
いる。先ず、初期状態においてはアーム３が退避位置に
ある。次にフローセル１９の作用電極１６上に磁性粒子
を捕捉する場合は、突起部３２がセンサー３０を横切る
位置を基準に退避位置から捕捉位置までの角度に対応し
たパルス数より若干余分なパルス数をステッピングモー
タ１に与える。これに伴いフランジ２とアーム３に掛け
られている引きばね４の作用によりフランジ２とアーム
３は同時に時計方向に作用電極１６に接近するよう回動
する。アーム３は、ボールベアリング９の内輪をブッシ
ュ１０を介し押しばね１１で押し付けているのでガタな
く回動ができ、ホルダ５に設けられた傾斜面５ａが、セ
ルベース１４のマグネット用位置決め穴の傾斜面１４ｂ
と接触することによりマグネット６の上面と作用電極１
６との距離および中心位置が決まる。さらにステッピン
グモータ１の余分なパルス数分の回転は、フランジ２と
アーム３の間に掛けられている引きばね４が伸びること
によって吸収されるので、マグネット６の作用電極１６
に対する位置決めが維持される。その状態において、免
疫複合体を含む反応液や電気的化学発光を誘引する試薬
等の液体を、電磁弁２６を開弁し電磁弁２８を閉弁した
状態でシリンジ２７を動作させることにより、ノズル２
４を通してフローセル１９のフローチャンバー１８内に
吸引し、測定成分と標識物質の結合した磁性粒子を作用
電極１６表面に捕捉する。次にステッピングモータ１を
反時計方向に回転することで、アーム３を退避位置まで
逆回動させる。この動作によりマグネット６は光電子増
倍管２２に対し磁力が及ばない初期状態の位置に戻る。
次いで作用電極１６と対極１７から構成されている電極
間に電圧を印加することにより捕捉した複合体に化学反
応を起こさせ、発光した量を光電子増倍管２２で測定す
る。測定後に、マグネット６が退避位置にある状態で吸
引ノズル２４から洗浄液を吸引し、フローセル１９内に
あった磁性粒子を洗い流す。以後は以上の動作をその後
の試料に対して繰り返す。

【００２０】上述した実施例によれば、マグネットが固
着されたホルダをフローセルの位置決め穴に設けてある
傾斜面にはめあわせること、該ホルダが一体になってい
るアームをガタなく回動させることにより、マグネット
をフローセルの電極に対し位置決めを行うので、マグネ
ットの位置決めが、精度良く再現できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、固相を磁力により発光
室内に確実に留めることができ、かつ標識の発光時には
光検出器に磁場の影響を及ぼすことを排除できるので、
化学発光を利用した免疫分析を高い測定精度で実行でき
る効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である免疫分析装置の概略構
成図である。

【図２】図１の実施例におけるマグネット駆動機構の上
視図である。

【図３】図１の実施例におけるフローセル内のフローチ
ャンバー付近の構成を説明するための上視図である。

【符号の説明】

１…ステッピングモータ、３…アーム、４…引はばね、
５…ホルダ、６…マグネット、９…ボールベアリング、
１４…セルベース、１５…スペーサ、１６…作用電極、
１７…対極、１８…フローチャンバー、１９…フローセ
ル、２２…光電子増倍管、２４…ノズル、２７…シリン
ジ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内で磁性粒子からなる固相上に試料中
   の被検成分と化学発光性標識との免疫複合物を形成せし
   め、上記標識に基づく発光を測定する免疫分析方法にお
   いて、作用電極および対極を有する発光室に永久磁石を
   接近させている状態で、上記容器からの反応生成物含有
   液を上記発光室に通過せしめ、磁力によって上記含有液
   内の固相を上記発光室内に留まらせること、および上記
   永久磁石を上記発光室から遠ざかるように退避させた
   後、上記作用電極と上記対極の間に電圧を印加すること
   により上記固相が留まっている上記発光室内で上記固相
   上の上記標識を発光せしめること、を特徴とする免疫分
   析方法。
2. 【請求項２】試料中の被検成分と化学発光性標識との結
   合物を磁性粒子からなる固相上に形成せしめる反応が進
   められる反応容器と、作用電極および対極が配置された
   発光室と、上記発光室に近接配置された光検出器と、上
   記反応容器からの反応生成物含有液が上記発光室を通る
   ように上記含有液を移送する液体導入装置と、上記含有
   液が上記発光室を通る際に上記含有液内の固相が捕捉さ
   れるように上記発光室に磁場を印加する永久磁石と、上
   記固相の捕捉時には上記発光室に上記永久磁石を近接す
   るように位置づけ、上記作用電極と上記対極間への電圧
   印加時には上記光検出器への磁場の影響をなくすように
   上記永久磁石を移動する磁石移動装置とを備えたことを
   特徴とする免疫分析装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の免疫分析装置において、上
   記磁石移動装置は傾斜面を有する磁石保持部を回動せし
   めるアームを備えており、上記発光室を構成している部
   材が上記傾斜面に適合する受け入れ部を備えていること
   を特徴とする免疫分析装置。