説明

免疫測定方法及び免疫測定装置

【課題】ノズルを用いずに検査溶液内の反応複合体を短時間で集合させることのできる免疫測定方法及び免疫測定装置を提供する。
【解決手段】容器内において発光標識、磁性体、および被分析物質を反応させて反応複合体を作製する反応工程と、第1磁界発生部を容器が通過し、反応複合体を捕捉する第1反応複合体捕捉工程と、第1反応複合体捕捉工程の後に第2磁界発生部で反応複合体を捕捉する第2反応複合体捕捉工程と、第2反応複合体捕捉工程の後に被分析物質を測定する測定工程と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、免疫測定方法及び免疫測定装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から知られている抗原抗体反応を利用した免疫測定方法として、蛍光免疫測定方法がある(特許文献1)。この測定方法では、まず、検査容器内で抗体を結合した蛍光体と抗原(被分析物質)を反応させ、該反応物に抗体を結合した磁気粒子を添加反応して反応複合体を作製する。その後、前記反応複合体に光を照射した時に発する蛍光強度を測定して、被分析物質の量を測定する。被分析物質の測定においては、磁石で集めた反応複合体にレーザ光を照射し、反応複合体の蛍光体から発生する蛍光強度を検出する。蛍光強度は被分析物質の量に比例することを利用し、検出された蛍光強度から被分析物質を定量測定する。
【0003】
また、磁石で磁気粒子を集合させる時間を短縮する手法が提案されている。特許文献2では、撹拌吸引ノズルから液体または気体を検査容器内に吐出し、検査容器底部に存在していた磁性ビーズを吹き上げることで、磁石によって作られる磁場を通過する反応複合体の数を増加せしめ、検査溶液内の磁気粒子を短時間で磁石で集合させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平5−249114号公報
【特許文献2】特開2001−116752号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の蛍光免疫測定では、反応複合体が磁石による磁力の及ぶ領域に入った場合に、磁石に引き付けられる。この反応複合体が磁石に引き付けられる力は、反応複合体を構成する磁気粒子に含まれる磁性物質の量、つまり磁性物質の体積に比例する。
【0006】
一方、反応複合体が溶液から受ける粘性抵抗は、反応複合体と溶液の接触面積つまり、反応複合体の表面積に比例する。通常反応複合体は小さく体積も小さいため、磁石の近傍でも、磁石によって引き付けられる力よりも粘性抵抗が大きくなってしまう。
【0007】
従って、この検査容器内の磁気粒子を磁石で集めるには、非常に時間がかかるという問題がある。
【0008】
また、特許文献2のような手法では、ノズルを検体に入れているため、連続して検体の測定を行う場合ノズルの洗浄が必要になるという問題がある。
【0009】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ノズルを用いずに検査溶液内の反応複合体を短時間で集合させることのできる免疫測定方法及び免疫測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る免疫測定方法は、容器内において発光標識、磁性体、および被分析物質を反応させて反応複合体を作製する反応工程と、第1磁界発生部を容器が通過し、反応複合体を捕捉する第1反応複合体捕捉工程と、第1反応複合体捕捉工程の後に第2磁界発生部で反応複合体を捕捉する第2反応複合体捕捉工程と、第2反応複合体捕捉工程の後に被分析物質を測定する測定工程と、を備えることを特徴としている。
【0011】
本発明に係る免疫測定方法において、第1反応複合体捕捉工程は、第1磁界発生部を容器が通過する磁場通過工程と、反応複合体の通過方向に関して磁力線分布が変化する磁界変化工程と、を備えることが好ましい。
【0012】
本発明に係る免疫測定方法において、第1反応複合体捕捉工程は、容器が通過方向に沿った方向を中心として回転しながら、第1磁界発生部を通過することが好ましい。
【0013】
また、本発明に係る免疫測定装置は、発光標識、磁性体、および被分析物質から生成した反応複合体の入った検査容器と、第1磁界発生部と、第2磁界発生部と、被分析物質を測定する測定手段と、を備えることを特徴としている。
【0014】
本発明に係る免疫測定装置において、第1磁界発生部は、検査容器を取り囲むように磁石が周上に配置されていることが好ましい。
【0015】
本発明に係る免疫測定装置において、第1磁界発生部は、隣り合う磁石がそれぞれ異なる極となるように配置されていることが好ましい。
【0016】
本発明に係る免疫測定装置において、第1磁界発生部は、複数の磁石が略等間隔に配置されていることが好ましい。
【0017】
本発明に係る免疫測定装置において、第1磁界発生部で作成された磁力線分布は、反応複合体の通過方向に関して変化していることが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る免疫測定方法及び免疫測定装置は、ノズルを用いずに検査溶液内の反応複合体を短時間で集めることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第1実施形態に係る免疫測定装置の構成を示す上面図であって、一部をブロック図で示す図である。
【図2】(a)は抗体が結合された発光標識を模式的に示す図、(b)は被分析物質としての抗原を模式的に示す図、(c)は抗体が結合された磁気粒子を模式的に示す図、(d)はこれらから生成される反応複合体155を模式的に示す図である。
【図3】第1磁界発生部の構成を示す斜視図である。
【図4】検査容器の通過領域、並びに、第1磁界発生部及び第2磁界発生部の位置関係を示す断面図である。
【図5】第1磁界発生部を構成する磁石の磁極の配置例を示す平面図である。
【図6】(a)は第2実施形態に係る免疫測定装置の第1磁界発生部の構成を示す斜視図、(b)は第1磁界発生部の構成を示す平面図、(c)は(a)のVIC−VIC線における断面図、(d)は(a)のVID−VID線における断面図である。
【図7】(a)は第3実施形態に係る免疫測定装置の第1磁界発生部の構成を示す斜視図、(b)は位置VIIAで強い磁場が発生した状態を示す図、(c)は、(b)とは異なる位置VIIBで強い磁場が発生した状態を示す図、(d)は、(b)、(c)とは異なる位置VIICで強い磁場が発生した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下に、本発明に係る免疫測定方法及び免疫測定装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0021】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る免疫測定装置の構成を示す上面図であって、一部をブロック図で示す図である。図1では、第2磁界発生部よりも上方に位置する第1磁界発生部の図示を省略している。
免疫測定装置100は、検査容器110と、第1磁界発生部120と、第2磁界発生部130と、測定手段と、を備える。
【0022】
検査容器110には、発光標識、磁性体、および被分析物質から生成した反応複合体が収容される。検査容器110は、マイクロリットルからミリリットル程度の試料を収納できるプラスチック製の容器が好ましく、例えばエッペンドルフチューブやマイクロチューブを用いることができる。検査容器110の材質は、磁力を通すものであれば良く、ガラス製等であってもかまわない。
【0023】
図2は、抗体151、発光標識152、被分析物質としての抗原153、磁性体としての磁気粒子154、及び、反応複合体155を模式的に示す図であって、(a)は抗体151が結合された発光標識152を示し、(b)は被分析物質としての抗原153を示し、(c)は抗体151が結合された磁気粒子154を示し、(d)はこれらが抗原抗体反応して生成された反応複合体155を示している。
【0024】
図2(a)、(c)、(d)における、略Y字形状の物体が抗体151であり、抗体151は、図2(b)に示す、被分析物質としての抗原153と特異的に抗原抗体反応する。
【0025】
発光標識152は、光照射によって蛍光もしくはラマン散乱光等を発する。発光標識152としては、例えば、蛍光マイクロビーズ、量子ドット、SERSナノタグを用いる。
【0026】
蛍光マイクロビーズとしては、例えば、488nmの光で励起し、515nmから660nmの蛍光を発するプローブ(フローサイトメトリーアラインメントビーズ)(Molecular Probes社製)を用いることができる。
【0027】
SERSナノタグとは、光照射によって強いラマン散乱光を発する直径数10nm〜数100nmの大きさを持つビーズである。例えば、米国特許第7192778号明細書には、800〜1800cm−1のラマン散乱光の発光が開示されており、波長633nmの励起光(レーザ光)を照射すると波長670nm〜710nmのラマン散乱光が発生する例がある。SERSナノタグの構造は、例えば、約60nmのラマン活性レポーター分子を付着させた金ナノ粒子をポリマー、ガラスまたは任意の他の誘電性材料を含む被包シェルでシールドした構造である。ここで、「SERS」は、Surface Enhanced Raman Scatteringの略称である。
【0028】
また、発光標識は、化学的に安定であること、光源部141の波長で発光可能な吸収帯を有すること、発光標識と磁気粒子との非特異的な吸着が無い材質であることが望ましい。
【0029】
磁性体としての磁気粒子154は、可磁化物質(Fe)が一様に分布したポリスチレン製のコアを親水性ポリマーで被った直径数100nm〜数μmの大きさを持つビーズであり、例えば、ダイナビーズ(商標)(ダイナル社製)を用いることができる。
【0030】
図3は、第1磁界発生部120の構成を示す斜視図である。第1磁界発生部120は、検査容器通過領域121を取り囲むように配置した4個の磁石122からなる。これらの磁石122は、強い磁力を有する磁石(例えばネオジウム磁石、電磁石)を用いることが好ましく、検査容器通過領域121を円筒形状としたときに、その中心軸の周りの周上に等角度間隔に配置すると良い。なお、第1磁界発生部120を構成する磁石の数は任意に設定することができ、1〜3個又は5個以上であってもよい。
【0031】
図4は、検査容器110の通過領域、並びに、第1磁界発生部120及び第2磁界発生部130の位置関係を示す断面図である。
第1磁界発生部120は、検査容器110が通過する経路のうち、検査容器110と第2磁界発生部130とが互いに対向する位置よりも上流側に配置される。したがって、検査容器110は、第1磁界発生部120の検査容器通過領域121内を通過した後に第2磁界発生部130に対向する位置に到達する。
磁石の内側には、第1磁界発生部120によって磁場が形成されている。
【0032】
図5は、第1磁界発生部120を構成する磁石122の磁極の配置例を示す平面図である。
図5に示すように、第1磁界発生部120においては、隣り合う磁石において検査容器通過領域121の中心軸側に向く磁極が互いに異なるように、4つの磁石122が順に配置されている。一般に、磁力線は、N極から出てS極に入り、互いに交差したり、重なることがない。したがって、図5のように、互いに異なる磁極が検査容器通過領域121の中心を向いて隣り合うように磁石122を並べると、隣り合う磁石の間で磁力線123が形成され、検査容器110を横切る磁力線123の本数が多くなる。このように磁力線123を形成すると、反応複合体155は磁力線123に沿って引き付けられるため、第1磁界発生部120で、多くの反応複合体155を集めることができる。これにより、反応複合体155はさらに凝集して大粒径となり、凝集していない場合に比べて表面抵抗の影響を受けにくくなる。従って、検査容器110が第2磁界発生部130に至って測定部に配置されると、反応複合体155を短時間で第2磁界発生部130に集めることが可能となる。
【0033】
第2磁界発生部130は、検査容器110内の反応複合体を所定位置に集めるように配置される。この所定位置は、検査容器110を検査容器保持部131に保持された位置であり、測定手段によって、反応複合体に所定の光を照射するとともに、反応複合体からの光を検出する位置である。また、第2磁界発生部130には、例えばネオジウム磁石や電磁石のような、比較的強力な磁力を有する磁石を用いることが好ましい。
【0034】
測定手段は、検査容器110に光を照射するための入射光学系としての光源部141と、検査容器110内の反応複合体からの光を検出するための検出光学系としての光検出部142と、演算部143と、を有する。
【0035】
光源部141には、例えばレーザ、レーザダイオード、LEDを用いることができる。光検出部142には、例えば、分光器、光電子増倍管、フォトダイオード、フォトンカウンティングを用いることができる。反応複合体からの光の検出において、励起光の除去が必要ならば、干渉フィルタを光検出部142の前に入れて、励起光の影響を除くことが好ましい。
【0036】
光検出部142では、反応複合体155の発光標識152および磁気粒子154からの光信号が測定される。光検出部142の出力は、データ処理用コンピュータの演算部143に入力され、データの蓄積・解析に利用される。
【0037】
光源部141から発せられた光は、励起光照射用のレンズ144によって検査容器110の測定領域に励起光を集光される。このレンズ144としては、開口数(NA)の大きいものが好ましい。NAが大きいと、光源スポット径を10〜100um程度と小さく設定できるからである。すなわち、第2磁界発生部130によって、反応複合体を所定の狭い領域に集合させるため、光源部141からの光は狭い領域に照射される。
【0038】
一方、反応していない発光標識152からの発光は、バックグラウンドノイズになる。従って、励起光照射用のレンズ144のNAが大きい場合、反応複合体155を構成する発光標識152のみ効率よく励起できるとともに、磁気粒子と結合していない未反応の発光標識152の励起を抑制することができる。
【0039】
反応複合体155から発せられた蛍光もしくはラマン散乱光等は、信号検出用のレンズ145によって集められ、光検出部142で集光する。このレンズ145としては、開口数(NA)の大きいものが好ましい。NAが大きいと、反応複合体155から発せられた蛍光もしくは、ラマン散乱光等を効率よく集光することができる。励起光の除去が必要ならば、干渉フィルタを検出器の前に入れて、励起光の影響を除くことも可能である。
【0040】
ここで、第2磁界発生部130の先端位置と、励起光照射用のレンズの144の焦点位置と、信号検出用のレンズ145の焦点位置と、は略一致している。
以上の構成においては、第2磁界発生部130の先端には、磁気粒子154の磁力と第2磁界発生部130が発生する磁界との作用により、検査容器110内の反応複合体155及び磁気粒子154が集められる。
【0041】
つづいて、第1実施形態に係る免疫測定方法について説明する。
第1実施形態の免疫測定方法は、反応工程と、第1反応複合体捕捉工程と、第2反応複合体捕捉工程と、測定工程と、を備える。
【0042】
まず、反応工程においては、検査容器110内において発光標識152、磁気粒子154、および、抗原153を反応させて反応複合体155を作製する。
【0043】
反応工程の終了後、反応複合体155が入った検査容器110は、第1磁界発生部120によって検査容器通過領域121に形成された磁場勾配を通過した後に、測定部に搬送される(第1反応複合体捕捉工程)。第1反応複合体捕捉工程では、検査容器110が第1磁界発生部120で作られた磁場内に入ると、この磁場による磁力線に沿って、磁気粒子154を含む反応複合体155が集まる。さらに、検査容器110が第1磁界発生部120を通過していくにつれて、反応複合体155は磁場で集められ、反応複合体155の集合体は徐々に大きくなる。
【0044】
つづいて、第2反応複合体捕捉工程においては、検査容器110が検査容器保持部131に保持されて測定のための所定位置の測定部に配置されると、第2磁界発生部130によって作られる磁場によって、検査容器110内の磁気粒子154を含む反応複合体155は第2磁界発生部130近傍に集合する。このとき、反応複合体155は第1反応複合体捕捉工程によって凝集して大粒径となっている。よって、反応複合体155が凝集していない場合に比べて、表面抵抗の影響を受けにくくなっている。このため、検査容器110が測定部に配置されると、反応複合体155は短時間で第2磁界発生部130側に集めることができる。
【0045】
(第2実施形態)
図6(a)は第2実施形態に係る免疫測定装置の第1磁界発生部220の構成を示す斜視図、(b)は第1磁界発生部220の構成を示す平面図、(c)は(a)のVIC−VIC線における断面図、(d)は(a)のVID−VID線における断面図である。
第2実施形態に係る免疫測定装置においては、第1磁界発生部220の構成が第1実施形態に係る第1磁界発生部120と異なる。その他の構成は第1実施形態に係る免疫測定装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【0046】
図6(a)、(b)に示すように、第1磁界発生部220は、略円筒形状の検査容器通過領域221の中心軸の周りに螺旋状に配置された複数の磁石222を備える。これら複数の磁石22は、隣り合う磁石において検査容器通過領域221の中心軸側に向く磁極が互いに異なるように配置されている。
【0047】
磁石222をこのように螺旋状に配置すると、図6(c)、(d)に示すように、第1磁界発生部220の場所によって検査容器110を横切る磁力線分布は変化する。そのため、第1反応複合体捕捉工程において、反応複合体155は磁力線に沿って凝集するだけでなく、検査容器110が検査容器通過領域221内を移動して磁力線分布が変化するのに合わせて動くことにより、検査容器110内の別の場所にある反応複合体155とも結合することが可能となり、さらに大粒径になる。従って、検査容器110が測定部に配置されると、反応複合体155は短時間で第2磁界発生部130に集めることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
【0048】
(第3実施形態)
図7(a)は第3実施形態に係る免疫測定装置の第1磁界発生部320の構成を示す斜視図、(b)は第1磁界発生部320の構成を示す平面図であって位置VIIAで強い磁場が発生した状態を示す図、(c)は第1磁界発生部320の構成を示す平面図であって、(b)とは異なる位置VIIBで強い磁場が発生した状態を示す図、(d)は第1磁界発生部320の構成を示す平面図であって、(b)、(c)とは異なる位置VIICで強い磁場が発生した状態を示す図である。
【0049】
第3実施形態に係る免疫測定装置においては、第1磁界発生部320の構成が第1実施形態に係る第1磁界発生部120と異なる。その他の構成は第1実施形態に係る免疫測定装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【0050】
図7に示すように、第1磁界発生部320は、略円筒形状の検査容器通過領域321の中心軸の周りに配置された複数の電磁石322を備える。各電磁石322には、不図示の制御部により、位相のずれた交流電流を印加する。
【0051】
第1磁界発生部320では、各電磁石322に交流電流を流すことにより、第1磁界発生部120内で発生する磁化強度は時間的に変化する。例えば、図7(a)に示す時点では磁場が強いのはVIIAの位置であり、図7(b)に示す別の時点では磁場が強いのはVIIBの位置であり、図7(c)に示す、さらに別の時点では磁場が強いのはVIIICの位置となる。
【0052】
このように、位相のずれた交流電流を各電磁石322に印加して磁場が強い位置を移動させることにより、検査容器110内で別の位置にある反応複合体155を互いに結合させることができ、さらに大粒径の反応複合体155になる。従って、検査容器110が測定部に配置されると、反応複合体155は短時間で第2磁界発生部130に集めることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
【0053】
次に、上述の実施形態の変形例について説明する。
第1実施形態において、検査容器110を回転させながら移動させると、シンプルな装置構成でありながら、検査容器110内で別の位置にある反応複合体155を互いに結合させることができるため、大粒径の反応複合体155を生成することが可能となる。
【0054】
第2実施形態において、検査容器110を回転させながら移動させると、シンプルな装置構成でありながら、検査容器110内で別の位置にある反応複合体155を互いに結合させることができるため、大粒径の反応複合体155を生成することが可能となる。さらに、磁石222の配置方向(螺旋の方向)と、検査容器110の回転方向は反対であることが好ましい。これにより、検査容器110内における反応複合体155の回転速度を上げることができ、短時間で大粒径の反応複合体155を生成することができる。
【0055】
各実施形態において、検査容器110を運搬する部材には磁化しない材料(例えばステンレス)を用いることが好ましい。磁化しない材料を用いるため、第1及び第2反応複合体捕捉工程における検査容器110の搬送が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【0056】
以上のように、本発明に係る免疫測定装置及び免疫測定方法は、検査容器内の反応複合体を短時間で集合させることが必要な免疫測定に有用である。
【符号の説明】
【0057】
100 免疫測定装置
110 検査容器
120 第1磁界発生部
121 検査容器通過領域
122 磁石
123 磁力線
130 第2磁界発生部
131 検査容器保持部
141 光源部
142 光検出部
143 演算部
144、145 レンズ
151 抗体
152 発光標識
153 抗原
154 磁気粒子
155 反応複合体
220 第1磁界発生部
221 検査容器通過領域
222 磁石
320 第1磁界発生部
321 検査容器通過領域
322 電磁石

【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器内において発光標識、磁性体、および被分析物質を反応させて反応複合体を作製する反応工程と、
第1磁界発生部を前記容器が通過し、前記反応複合体を捕捉する第1反応複合体捕捉工程と、
前記第1反応複合体捕捉工程の後に第2磁界発生部で前記反応複合体を捕捉する第2反応複合体捕捉工程と、
前記第2反応複合体捕捉工程の後に前記被分析物質を測定する測定工程と、
を備えることを特徴とする免疫測定方法。
【請求項2】
前記第1反応複合体捕捉工程は、
前記第1磁界発生部を前記容器が通過する磁場通過工程と、
前記反応複合体の通過方向に関して磁力線分布が変化する磁界変化工程と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の免疫測定方法。
【請求項3】
前記第1反応複合体捕捉工程は、
前記容器が通過方向に沿った方向を中心として回転しながら、前記第1磁界発生部を通過することを特徴とする請求項1に記載の免疫測定方法。
【請求項4】
発光標識、磁性体、および被分析物質から生成した反応複合体の入った検査容器と、
第1磁界発生部と、
第2磁界発生部と、
被分析物質を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする免疫測定装置。
【請求項5】
前記第1磁界発生部は、前記検査容器を取り囲むように磁石が周上に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の免疫測定装置。
【請求項6】
前記第1磁界発生部は、隣り合う磁石がそれぞれ異なる極となるように配置されていることを特徴とする請求項5に記載の免疫測定装置。
【請求項7】
前記第1磁界発生部は、複数の磁石が略等間隔に配置されていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の免疫測定装置。
【請求項8】
前記第1磁界発生部で作成された磁力線分布は、前記反応複合体の通過方向に関して変化していることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の免疫測定装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate


【公開番号】特開2010−286297(P2010−286297A)
【公開日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−139003(P2009−139003)
【出願日】平成21年6月10日(2009.6.10)
【出願人】(510005889)ベックマン コールター, インコーポレイテッド (174)
【Fターム(参考)】