JP3816742B2

JP3816742B2 - Sample analysis apparatus and method

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Publication number: JP3816742B2
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Inventors: 功夫山崎
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Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2006-08-30
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料分析装置に係わり、特に、臨床検査の分野で利用されるほか、食品検査や医学、生命科学の基礎等で用いられる抗原−抗体反応を利用した分析に適した試料分析装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
血清または尿のような生体液を分析し、この生体液内の抗体と抗原、あるいは抗原抗体免疫複合物の存在を検出し、その定量を行うことはよく知られており、このような方法は一般に免疫分析と呼ばれている。
【０００３】
この免疫分析の１つの共通の方法は、制限した量の抗原と２種の抗体との間に生ずる結合反応を使うことである。これらの両抗体は抗原と結合することができ、例えば、一方の抗体に標識をつけて両抗体を抗原を媒介として結合し、結合した標識付き抗体の比率を計測することにより存在する抗原の量がわかる。
【０００４】
具体的な手法の１つは、特開平８−１４６００２号公報に記載されている。このなかで、第１抗体は固相として磁性粒子の表面に固定化されており、第２抗体には標識物質が結合されて液相に溶融している。
【０００５】
生体液由来試料を第１抗体が固定化された磁性粒子と混合し、抗原−抗体反応を生じさせると、試料に含まれる抗原が第１抗体を介して磁性粒子に結合する。さらに第２抗体を反応させると、第２抗体が抗原、第１抗体を介して磁性粒子に結合する。結合する第２抗体の量は、試料に含まれる抗原の量に依存して増減する。
【０００６】
フローセル入り口に接続しているシッパープローブを反応混合液に挿入して、フローセル出口に接続するシリンジポンプを吸引することで、反応混合物を磁場のかかるフローセルに流動すると、磁性粒子が磁場により捕捉される。磁場は磁石をフローセルに近接することで与える。
【０００７】
シッパープローブを緩衝液容器に移動して吸引することでフローセルに緩衝液を流すと、磁性粒子はフローセルに残されたまま、反応混合物の液相はフローセル外に流し去られる。
【０００８】
標識物質は、電気的に化学ルミネッセンスを発生する物質である。磁場を除去した後、フローセルの流路内に電場をかけると、磁性粒子に結合した標識物質が発光する。そして、発光の強度を検出することにより、試料中の抗原の量を分析する。その後、フローセルから磁石を遠ざけ、シッパープローブを洗浄液ボトルに差し替えて吸引することで、磁性粒子をフローセルから除去する。
【０００９】
上述した従来例の場合には、混合物から液相を除去した場所で電場を与えて発光量を検出するため、磁性粒子のロスがない。また、磁性粒子に磁界を作用させて混合物の液相と分離するために、磁性粒子の粒径を小さくし、反応速度を増大させることができる。また、フローセルに洗浄液を流して磁性粒子を流し去るので、連続して複数の試料の分析を行うことができる。
【００１０】
また、上述した従来例の場合は、試料の吸引と、緩衝液、洗浄液の吸引とを、流量を正確に制御できるシリンジポンプを用いているため、試料・試薬の量の誤差が小さく、精度の高い分析ができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような欠点がある。すなわち、シリンジポンプはパルスモータ等の正確に移動量を制御可能なモータで駆動されるが、パルスモータ（シリンジポンプ駆動手段）は回転が滑らかでないために吸引が滑らかに行えず、フローセル内に脈動を発生する。
【００１２】
磁性粒子をフローセル内で磁場により捕捉する過程およびフローセルに緩衝液を流す過程において大きな脈動が発生していると、磁性粒子の一部はフローセル内に停止せずに流出してしまう。そのために、発光の強度が小さく測られ、検出の感度が低くなってしまう。
それを避けるために、流路内に脈動吸収要素を設けると、シリンジの動作により生じる吸引がシッパプローブまで伝わる時間が長くなり、反応生成物を吸引する量の正確性が失われ、検出の再現性が悪くなる。
【００１３】
本発明の目的は、動作が滑らかではないシリンジポンプ駆動手段を用いても、感度が高く、再現性の良い分析が可能な試料分析装置及び方法を実現することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）流体の入り口と出口をもつフローセルと、このフローセル内の所定領域の磁界を強磁界と弱磁界とに切り替える磁界発生機構と、上記フローセルの入り口に連通し、特定物質の濃度に応じて発光量の変化する発光物質を付着した磁性粒子を懸濁した試料を吸引する流体吸引手段と、上記フローセルの出口に連通しフローセルの吸引量を制御可能なポンプと、上記フローセルの所定領域にて流体からの発光量を検出する検出器と、上記ポンプ、磁界発生機構及び検出器の動作を制御するコントローラとを有する試料分析装置において、上記フローセルの出口とポンプとの間の流路にバルブを通して接続され、上記コントローラにより動作制御されてフローセル内の流体の振動を制御する、圧縮性の流体を閉じ込めた空気室を備える。
【００１７】
（２）流体の入り口と出口をもつフローセルと、このフローセル内の所定領域の磁界を強磁界と弱磁界とに切り替える磁界発生機構と、上記フローセルの入り口に連通し、特定物質の濃度に応じて発光量の変化する発光物質を付着した磁性粒子を懸濁した試料を吸引する流体吸引手段と、上記フローセルの出口に連通しフローセルの吸引量を制御可能なポンプと、上記フローセルの所定領域にて流体からの発光量を検出する検出器と、上記ポンプ、磁界発生機構及び検出器の動作を制御するコントローラとを有する試料分析装置において、上記フローセルの出口に接続された流路から分岐した第 1 の流路を介して接続される第 1 のポンプと、上記フローセルの出口に接続された流路から分岐した第２の流路を介して接続される第２のポンプと、上記第１の流路に配置される第１のバルブと、上記第２の流路に配置される第２のバルブとを備え、第１のバルブを閉として第２のバルブを開として第２のポンプでフローセル出口の流体を吸引し、第１のバルブを開として第２のバルブを閉として第１のポンプでフローセル出口の流体を吸引して、第１のポンプと第２のポンプとを交互にフローセル出口からの流体を吸引し、第１のポンプの動作期間中に、上記流体と共に空気を第１のポンプと第１のバルブとの間の流路に吸引し、吸引した空気により、上記フローセル内の流体の振動を制御し、上記第１のポンプと第１のバルブとの間の流路の振動制御能力と上記第２のポンプと第２のバルブとの間の流路の振動制御能力とが互いに異なる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態である試料分析装置の概略構成図である。図１において、フローセル１１は、チューブ３５およびチューブ３６を通して、ピペッタ２７及びポンプ２３と流体的に接続されている。ピペッタ（流体吸引手段）２７はアーム２８に移動可能に設置されており、懸濁液容器３０、緩衝液容器３１、洗浄液容器３２が、その移動範囲に設置される。また、チューブ３５の経路には、熱交換器４１が設けられている。
【００２３】
また、バルブ４３は、フローセル１１とポンプ２３との間のチューブ３６に設けられている。ポンプ２３はパルスモータで構成され、コントローラ４０からの指令信号により正確な量の吸引、吐出が可能である。さらに、チューブ３６は、バルブ４３からポンプ２３に至る経路とは別に分岐してバルブ２５を介して廃液容器３３に配管されている。
【００２４】
さらに、チューブ３６は、バルブ４３からポンプ２３に至る経路及びバルブ４３からバルブ２５を介して廃液容器３３に至る経路とは、別に分岐してバルブ４６、エアチューブ４８、バルブ４７（振動制御手段）を介して廃液容器３３に配管されている。エアチューブ４８は内径が２ミリメートルで容積が８０マイクロリットル以上あり、先端が廃液容器３３に挿入されている。
【００２５】
また、フローセル１１の内部には流路１８が貫通しており、流路１８の側面に対向電極１４、作動電極１５が設置してある。フローセル１１の上には、光センサ１３がケース１２に覆われて設置されている。また、フローセル１１の上部は透明な材料で作られている。
【００２６】
モータ２１にはレバー２２が接続されており、このレバー２２には磁石２０が支持されている。そして、磁石２０がフローセル１１の下部に近接するようにモータ２１により駆動することができる。アーム２８、光センサ１３、モータ２１、ポンプ２３およびバルブ２５、４３、４６、４７はコントローラ４０に接続されている。
【００２７】
また、ピペッタ２７は洗浄機構３７により洗浄される構成となっている。また、５５は反応ユニットであり、５６はガイドである。
【００２８】
流路１８の断面は長方形であり、この例の場合は、磁石２０に対向する方向に測った厚さが０．５ｍｍであり、幅が５ｍｍである。また、作動電極１５は流体の流れ方向に５ｍｍの幅がある。磁石２０は一辺が５ｍｍの立方体形状の永久磁石である。
【００２９】
反応ユニット５５で処理された懸濁液が入った懸濁液容器３０がガイド５６により所定位置に設置される。反応ユニット５５には分析対象となる複数種類の試料と、複数種類の試薬を選択的に組み合わせて反応させ、反応生成物を懸濁液容器３０に入れてガイド５６で順次、所定位置に送る機能がある。
【００３０】
ここで、分析対象となる試料とは、血清や尿のような生体液由来試料である。試料が血清の場合、分析されるべき成分はたとえば抗原、ペプチドホルモン、ステロイドホルモン、薬剤、又はウイルス抗体、あるいは各種の腫瘍マーカー、抗体、又は抗原・抗体複合物、又は、単一蛋白質である。
【００３１】
ここでは、特定成分は例えば、ＴＳＨ（甲状腺ホルモン）であるとする。反応ユニット５５内で行われる前処理過程では分析対象となる試料が、ビーズ溶液、第１試薬、第２試薬、緩衝液と混合して、一定温度（３７℃）で一定時間反応させられる。ここでは、分析対象となる試料は５０μｌ、第１試薬は５０μｌ、第２試薬は５０μｌ、緩衝液は１００μｌ用いられる。
【００３２】
また、ビーズ溶液とは、粒子状磁性物質をポリスチレンなどのマトリックスに埋め込んだ磁性粒子(比重１．４、平均粒径２．８μｍ）を緩衝液中に分散させてなる溶液であり、マトリックスの表面にはビオチンと結合可能なストレプトアビジンが結合されている。
【００３３】
また、磁性物質は、例えば、鉄、酸化鉄、ニッケル、コバルト、酸化クロムなどの磁気吸引物質であればよく、マトリックス自体はポリスチレンの他に多くの合成及び天然の重合性物質(たとえばセルロース、ポリエステルなど)の中から選ばれてもよい。
【００３４】
第１試薬は磁性粒子を試料中の特定成分ＴＳＨと結合させる物質が含まれており、これには末端をビオチン処理したＴＳＨ抗体が含まれる。第２試薬には電気化学反応により発光を生じる標識物質をラベルし、かつ試料中の特定成分と結合する物質が含まれている。すなわち、第２試薬には末端をビオチン処理し、かつ励起により化学発光を生じる標識物質、ここではルテニウム（ＩＩ）トリス（ビピリジル）を結合したＴＳＨ抗体を含む。
【００３５】
第１試薬及び第２試薬は分析されるべき特定の成分の種類によって異なり、例えば、免疫グロブリン、抗原、抗体又はその他の生物学的物質が使用される。
【００３６】
緩衝液容器３１には、標識物質の電気的な化学発光を誘引する物質を含む緩衝液が収容されている。具体的には、緩衝液容器３１に収容されている緩衝液は電圧印加後による還元後、標識化合物の励起を誘引する物質、例えばトリプロピルアミン（ＴＰＡ）を含む、ｐＨが７．４前後のものである。洗浄液容器３２には洗浄液が収容されている。
【００３７】
また、熱交換器４１はチューブ３５を通して流れる液体の温度を予め定めた温度となるように制御する働きをする。
【００３８】
チューブ３５、チューブ３６およびフローセル１１内の流路１８には予め緩衝液が満たされている。そして、エアチューブ４８には予め空気が満たされている。
【００３９】
次に、本発明の第１の実施形態の動作を説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による試料分析装置の１サイクルの分析における動作を示すタイムチャートである。図２において、１サイクルは、懸濁液吸引期間、粒子捕捉期間、ＢＦ分離期間、検出期間、洗浄期間、リセット期間、予備吸引期間からなっている。
【００４０】
反応ユニット５５で処理されて懸濁液を収容した懸濁液容器３０が所定位置にセットされたところから１サイクルが開始する。
図１及び図２において、懸濁液吸引期間では、まず、コントローラ４０からの指令信号によりモータ２１が回転し、磁石２０がフローセル１１の下部に接触する位置に移動する（フローセル１１の下部の磁界は弱磁界から強磁界に切り替えられる）。
【００４１】
この場合、バルブ４３は開き、バルブ２５、４６、４７は閉じた状態に設定される。そして、アーム２８がコントローラ４０からの指令信号により動作し、ピペッタ２７を懸濁液容器３０内に挿入する。
【００４２】
続いて、コントローラ４０からの信号で、ポンプ２３が一定量の吸引動作をする。すると、チューブ３５、３６内の緩衝液体に吸引されて懸濁液容器３０内の懸濁液がピペッタ２７を経由してチューブ３５内に入る。この状態でポンプ２３を停止し、アーム２８を動作してピペッタ２７を洗浄機構３７を経て緩衝液容器３１に挿入する。
【００４３】
ピペッタ２７の先端部は洗浄機構３７を通過する時に洗浄される。
以上が懸濁液吸引期間である。
【００４４】
懸濁液吸引期間終了後の粒子捕捉期間には、コントローラ４０からの指令信号により、バルブ４６が開けられ、ポンプ２３は一定速度で吸引する。その間にチューブ３５内に存在した懸濁液は流路１８を通過する。流路内には磁石２０からの磁界が発生しているために、懸濁液に含まれる磁性粒子は磁石に向かって吸引され、作動電極１５の表面に捕捉される。
【００４５】
続いて、ＢＦ分離期間にはポンプ２３を粒子捕捉期間よりも速い速度で吸引する。そして、緩衝液容器３１から緩衝液が吸引され、流路１８内を通過する。その際、磁性粒子は作動電極１５上に保持されたままで残され、液体成分のみが流路１８から流し去られる。磁性粒子に結合している抗体（Ｂ）と結合せずに液体成分に溶けている抗体（Ｆ）が分離される。
【００４６】
次に、ＢＦ分離期間に続く検出期間には、モータ２１が回転して磁石２０がフローセル１１から遠ざけられる。続いて、コントローラ４０からの信号で作動電極１５と対抗電極１４との間に電圧が印加される。その時に作動電極１５上の磁性粒子から発光が生じるが、その発光の強度を光センサ１３で検出し、信号としてコントローラ４０に送る。一定時間経過後、電圧を除去する。検出期間の間にアーム２８を動作してピペッタ２７を洗浄機構３７を経由して洗浄液容器３２に挿入する。バルブ４３を閉じ、バルブ４７を開いてポンプ２３を一旦吐出動作後に吸引動作を行う。それにより、エアチューブ４８に満たされていた空気が排出され、再び一定量の空気がエアチューブ４８に満たされる。
【００４７】
次に、洗浄期間には、バルブ４６、４７を閉じ、バルブ４３を開いてポンプ２３を吸引する事により、洗浄液を流路１８内を通過させる。この時は磁界が遠ざかっているために磁性粒子は作動電極１５上に保持されず、緩衝液とともに流し去られる。
【００４８】
続いて、リセット期間にはバルブ４３を閉じ、バルブ２５を開いてポンプ２３を吐出動作させる。ポンプ２３内の液は、バルブ２５を介して廃液容器３３に排出される。そして、予備吸引期間に緩衝液を吸引し、チューブ３５、フローセル流路１８、バイパス流路内に緩衝液を満たす。
【００４９】
予備吸引期間後、次のサイクルが実行可能となる。コントローラ４０は検出期間に光センサ１３から受け取った信号を演算して、分析対象の試料中の特定成分の濃度を算出し、出力する。
本発明の第１の実施形態の場合には、粒子捕捉期間およびＢＦ分離期間にバルブ４６を開け、チューブ３６とエアチューブ４８とを連通させている。流路内に含まれる空気体積は流体に対してキャパシタンスとして作用し、圧縮、膨張により流体振動を弱める。それにより、ポンプ２３で発生する流体振動がエアチューブ４８内の空気の圧縮、膨張により弱められるので、フローセル流路１８内で磁性粒子が流体振動により流されてしまうことを阻止することができる。
【００５０】
図３は、流路内の空気体積（キャパシタンス）を変化させて、発光量の信号強度の変化を測定したグラフであり、縦軸が信号強度を示し、横軸がキャパシタンスを示す。
【００５１】
図３に示すように、空気体積が８０マイクロリットル以下の場合は、磁性粒子が流出してしまっているために信号強度が低いが、空気体積が８０マイクロリットル以上の場合は、流体振動が十分に減衰されるために磁性粒子が流出せず、信号強度が一定になることがわかる。
【００５２】
エアチューブ４８の容積は８０マイクロリットル以上とすることができ、十分なキャパシタンス効果があり、高い信号強度を得ることができるので、感度の高い分析が可能である。
【００５３】
また、８０マイクロリットル以上の空気量では、キャパシタンスが変化しても信号強度が変化しない安定な条件なので、試料の粘性や液の温度などの変化に対しても影響を受け難く、再現性が高く高信頼性の分析が可能である。
【００５４】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、動作が滑らかではないシリンジポンプ駆動手段を用いても、感度が高く、再現性の良い分析が可能な試料分析装置及び方法を実現することである。
【００５５】
なお、磁性粒子が流されにくいために、粒子捕捉期間やＢＦ分離期間の吸引速度を上げることができ、１サイクルに要する時間を短縮することで一定時間に多くの分析が可能な高速な分析装置を実現可能である。
また、本発明の第１の実施形態の場合には、懸濁液吸引期間にバルブ４６を閉じておくため、ポンプ２３の動作がピペッタ２７まで伝わるまでの時間遅れにエアチューブ４８内の空気が影響することがなく、吸引期間内に確実に吸引動作が終了し、正確な量の懸濁液を吸引することが可能であり、正確な分析が可能である。
また、本発明の第１の実施形態の場合には、洗浄期間にバルブ４６を閉じているので、ポンプ２３で発生する流体振動がフローセル流路１８内に伝わり、磁性粒子を流れやすくするので、磁性粒子が効果的に排出され、短い時間での洗浄が可能であり、１サイクルに要する時間を短縮することで一定時間に分析できる数が多い高速な分析装置を実現可能である。また、次のサイクルに残されてしまう粒子のキャリーオーバの少ない、高感度な分析装置を実現することができる。
また、本発明の第１の実施形態の場合には、エアチューブ４８内の空気を分析サイクル中に一旦排出して、再び一定量の空気を吸引するので、空気の量が一定に保たれ、常に同一のキャパシタンス効果が得られるので、再現性の高い分析が可能である。
また、本発明の第１の実施形態の場合は、ポンプ２３から発生する流体振動を減衰させることができるので、ポンプ２３は振動が小さい高価なポンプを用いる必要がなく、低価格な分析装置を実現することができる。
【００５６】
なお、本発明の第１の実施形態では、第１試薬で特異成分と結合する物質として抗体を用いているが、抗体の代わりに特異核酸を用いることができる。特異核酸は特定の標的核酸と結合する性質があり、分析対象となる試料中の標的核酸と結合する。また、第２試薬中には電気化学反応により発光を生じる標識物質をラベルしかつ試料中の特定成分と結合する物質が含まれている。この場合、血清や尿などの生体液由来試料中の特定の配列を有する核酸の存在を非常に高い感度で検出することが可能である。
また、本発明の第１の実施形態において、バルブ２５とその下流の流路を省いた構成も可能である。その場合、リセット期間にバルブ４６、４７を開き、ポンプ２３内の液体をエアチューブ４８を通して排出する。その後、一定量の空気をエアチューブ４８に吸引すればよい。
図４は、本発明の第２の実施形態である試料分析装置の概略構成図である。この第２の実施形態と第１の実施形態との主な相違点は、チューブ３６が２つに分岐しており、一方は、第１の実施形態と同様に、バルブ４３を介してポンプ２３に接続され、他方はバルブ４４を介してポンプ２９に接続される点である。
【００５７】
また、この第２の実施形態では、第１の実施形態におけるバルブ４６、４７、エアーチューブ４８、バルブ４７から廃液容器３３に至るチューブは省略されている。そして、バルブ４４からポンプ２９に至る経路とは別に、バルブ４５を介して液廃容器３３に至る経路が設けられている。
【００５８】
この第２の実施形態において、懸濁液吸引期間および洗浄期間の前半では、バルブ４３を開いてバルブ４４を閉じ、ポンプ２３で液を吸引する。粒子捕捉期間、ＢＦ分離期間、洗浄期間の後半、および予備吸引期間は、バルブ４４を開いてバルブ４３を閉じ、ポンプ２９を用いて液を吸引する。洗浄期間にはピペッタ２７から洗浄液と併せて空気を吸引する。ポンプ２９とポンプ２３とは、液の吸引に使われていない期間を利用してリセット動作を行う。
この第２の実施形態の場合は、洗浄期間に洗浄液と一緒に吸引した空気が、洗浄期間の後半にバルブ４４を通してポンプ２９のある流路側にのみ入り、ポンプ２３の流路側にはほとんど空気が入らない。ポンプ２９側は空気が多く入った高キャパシタンスとなり、ポンプ２３側は低キャパシタンスとなる。
【００５９】
粒子捕捉期間およびＢＦ分離期間には高キャパシタンスなポンプ２９側で吸引するため、ポンプ２９から発生する流体振動が減衰し、フローセル流路１８内の磁性粒子が流出することがなく、高感度な分析が可能である。
【００６０】
一方、懸濁液吸引期間および洗浄期間は、ポンプ２３から発生する流体振動の減衰は少ない。洗浄期間は、洗浄効果が向上するため、流体振動があった方が、むしろ好ましい。
【００６１】
したがって、一定の洗浄効果を確保しつつ、流体振動が減衰し、フローセル流路１８内の磁性粒子が流出することがなく、高感度な分析が可能である。
また、この第２の実施形態の場合には、２つのポンプ２３、２９を用いてそれぞれを別個に動作させ、一方が吸引動作をしている間に他方をリセット動作させることができるので、リセットのための時間を省くことが可能であり、１サイクルに要する時間を短縮することで一定時間に多くの分析が可能な高速な分析装置を実現することが可能である。
また、この第２の実施形態の場合は、ポンプ２３は吸引量の正確性が高いことが必要だが、振動は大きくても構わない。ポンプ２９は振動は小さいことが必要だが、吸引量の正確性は要求されない。したがって、ポンプ２３とポンプ２９とにそれぞれに適した性能のポンプを用いることで、低価格でしかも高性能な分析が可能な分析装置を実現することができる。
【００６２】
なお、この第２の実施形態において、ポンプ２３と２９とで、空気の吸入量を変えて、正確性が必要な場合は、空気吸入量が小のものを用い、脈動を抑制したい場合には、空気吸入量が大のものを用いるように制御することも可能である。図５は、本発明の第３の実施形態である試料分析装置の主要部分の構成図である。なお、他の構成は、図１の例と同様となっているので、図示及び詳細な説明は省略する。この図５の例と図１の例との相違点は、エアチューブ４８を設けず、代わりに、バルブ４６を介してバルブ４３が設けられた経路に接続される減衰室５８が設けられている点である。
【００６３】
この減衰室５８の壁面は、可撓性の材料でできており、弾性的に撓むことによって流体振動を吸収する。バルブ４６は粒子捕捉期間ならびにＢＦ分離期間のみ開となり、他の期間は閉じている。
この第３の実施形態では、キャパシタンスとして空気を用いずに減衰室５８の弾性変形を用いているため、周囲温度などによらずに一定のキャパシタンス効果が得られ、再現性の高い分析が可能である。
また、この第３の実施形態では、キャパシタンスに空気を用いていないために、サイクル中に空気を入れ替える必要がなく、１サイクルに要する時間を短縮することで一定時間に多くの分析が可能な高速な分析装置を実現することができる。
【００６４】
図６は本発明の第４の実施形態である試料分析装置の主要部分の構成図である。なお、他の構成は、図１の例と同様となっているので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００６５】
この図６の例と図５の例との相違点は、減衰室５８の代わりに整調管５９を用いている点である。整調管５９は一定長さの管であり、端面で反射して返ってくる振動が特定波長の流体振動成分を効果的に減衰するように構成されている。
この第４の実施形態の場合は、流体振動の減衰がキャパシタンスでなく整調管５９で行われるため、ポンプ２３の吸引動作がピペッタ２７に伝わるのに要する時間に遅れ時間を発生させない。したがって、試料の吸引の体積を精度よく行うことができる。
また、この第４の実施形態の場合は、特定の波長の流体振動を効果的に減衰することができるので、ポンプ２３を構成するパルスモータのパルスレートを、粒子捕捉期間およびＢＦ分離期間に、整調管５９の減衰周波数と一致するように制御することで、効果的に流体振動を減衰させ、磁性粒子が流出することのない、感度の高い分析が可能になる。
【００６６】
さらに、この第４の実施形態においては、洗浄期間にはポンプ２３のパルスレートを整調管５９が減衰しない周波数とすることで、大きな流体振動をフローセル流路１８内に伝え、粒子洗浄を効果的に行って、キャリーオーバの少ない高感度な分析が可能である。
図７は本発明の第５の実施形態である試料分析装置の主要部分の構成図である。なお、他の構成は、図１の例と同様となっているので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００６７】
また、この第５の実施形態の場合、図５及び図６に示した例と異なり、流体振動を減衰させるための減衰室や整調管等の要素は用いずに、ポンプ２３には低脈動のポンプを用い、チューブ３６の途中に揺動器６０が接続されている。
【００６８】
この揺動器６０は洗浄期間に動作するように制御される。つまり、洗浄期間以外は、揺動器６０は動作させず、低脈動のポンプにより、流体の脈動の少ない吸引吐出動作が行われ、洗浄期間においては、揺動器６０が動作され、流体に積極的に脈動を与えるようにコントローラ４０により制御される。
この第５の実施形態の場合には、ポンプ２３から発生する流体振動が小さいために、粒子捕捉期間およびＢＦ分離期間に粒子がフローセル流路１８から流出せず、高感度な分析が可能である。
また、この第５の実施形態の場合には、洗浄期間に揺動器６０から制御された周波数、大きさの流体振動が発生され、フローセル流路１８に伝わるため、粒子を効果的に流出させ、キャリーオーバの小さい高感度な分析が可能である。
【００６９】
本発明の第６の実施形態としては、第５の実施形態における揺動器６０を、叙述した第１〜第４の実施形態に追加するものがある。つまり、第１の実施形態においては、バルブ４３とフローセル１１との間のチューブ３６に揺動器６０を設置する。そして、洗浄期間以外には、揺動器６０は動作させず、洗浄期間にのみ動作させる。これにより、洗浄期間は積極的に脈動を発生させ、洗浄効果を向上させることができる。
【００７０】
また、第２の実施形態の場合は、チューブ３６のバルブ４４への分岐点とバルブ４３との間に揺動器６０を設置し、洗浄期間にのみ動作させることにより、洗浄効果を向上させることができる。
【００７１】
また、第３及び第４の実施形態の場合は、バルブ４３とフローセル１１との間のチューブ３６に揺動器６０を設置する。そして、洗浄期間以外には、揺動器６０は動作させず、洗浄期間にのみ動作させる。これにより、洗浄期間は積極的に脈動を発生させ、洗浄効果を向上させることができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、懸濁液を吸引するときはポンプ動作に対する遅れ時間の小さい状態で正確な量を吸引し、磁性粒子をフローセル流路内に捕捉、ＢＦ分離を行うときはポンプによる流体振動を減衰した滑らかな流動で磁性粒子の流出を防ぐ事ができるので、動作が滑らかではないシリンジポンプ駆動手段を用いても、感度が高く、再現性の良い分析が可能な試料分析装置及び方法を実現することができる。
【００７３】
また、洗浄期間においては、ポンプによる流体振動を減衰させず、脈動を利用して洗浄効果を向上せるように構成すれば、動作が滑らかではないシリンジポンプ駆動手段を用いても、感度が高く再現性の良い分析が可能であるとともに、流体振動による洗浄効果も確保可能な試料分析装置及び方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である試料分析装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による試料分析装置の１サイクルの分析における動作を示すタイムチャートである。
【図３】流路内の空気体積を変化させて、発光量の信号強度の変化を測定したグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態である試料分析装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態である試料分析装置の主要部分の概略構成図である。
【図６】本発明の第４の実施形態である試料分析装置の主要部分の概略構成図である。
【図７】本発明の第５の実施形態である試料分析装置の主要部分の概略構成図である。
【符号の説明】
１１フローセル
１２ケース
１３光センサ
１４対向電極
１５作動電極
１８フローセル流路
２０磁石
２１モータ
２２レバー
２３ポンプ
２５バルブ
２７ピペッタ
２８アーム
２９ポンプ
３０懸濁液容器
３１緩衝液容器
３２洗浄液容器
３３廃液容器
３５、３６チューブ
３７洗浄機構
４０コントローラ
４１熱交換器
４３、４４バルブ
４５、４６バルブ
４７バルブ
４８エアチューブ
５５反応ユニット
５６ガイド
５８減衰室
５９整調管
６０揺動器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample analyzer, and more particularly to a sample analyzer suitable for analysis using an antigen-antibody reaction, which is used in the field of clinical testing, as well as used in food testing, medicine, life science, and the like. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
It is well known to analyze biological fluids such as serum or urine, detect the presence of antibodies and antigens in this biological fluid, or antigen-antibody immune complexes, and quantify them. Generally called immunoassay.
[0003]
One common method of this immunoassay is to use a binding reaction that occurs between a limited amount of antigen and two antibodies. Both these antibodies can bind to the antigen, for example, the amount of antigen present by labeling one antibody, binding both antibodies via the antigen, and measuring the ratio of bound labeled antibody. I understand.
[0004]
One specific method is described in JP-A-8-146002. Among these, the first antibody is immobilized on the surface of the magnetic particle as a solid phase, and a labeling substance is bound to the second antibody and melted in the liquid phase.
[0005]
When a sample derived from a biological fluid is mixed with magnetic particles to which the first antibody is immobilized and an antigen-antibody reaction is caused, the antigen contained in the sample is bound to the magnetic particles via the first antibody. When the second antibody is further reacted, the second antibody binds to the magnetic particles via the antigen and the first antibody. The amount of second antibody that binds increases or decreases depending on the amount of antigen contained in the sample.
[0006]
By inserting a sipper probe connected to the flow cell inlet into the reaction mixture and aspirating a syringe pump connected to the flow cell outlet, the magnetic particles are captured by the magnetic field when the reaction mixture flows into the flow cell where a magnetic field is applied. . The magnetic field is applied by bringing the magnet close to the flow cell.
[0007]
When the buffer solution is caused to flow through the flow cell by moving the sipper probe to the buffer solution container and sucked, the liquid phase of the reaction mixture is allowed to flow out of the flow cell while the magnetic particles remain in the flow cell.
[0008]
The labeling substance is a substance that generates chemiluminescence electrically. After the magnetic field is removed, when an electric field is applied to the flow channel of the flow cell, the labeling substance bound to the magnetic particles emits light. Then, the amount of antigen in the sample is analyzed by detecting the intensity of luminescence. Thereafter, the magnetic particles are removed from the flow cell by moving the magnet away from the flow cell and replacing the sipper probe with a washing liquid bottle and sucking it.
[0009]
In the case of the above-described conventional example, there is no loss of magnetic particles because the amount of luminescence is detected by applying an electric field at the place where the liquid phase is removed from the mixture. Further, since the magnetic particles are separated from the liquid phase of the mixture by applying a magnetic field to the magnetic particles, the particle size of the magnetic particles can be reduced and the reaction rate can be increased. Moreover, since a washing | cleaning liquid is poured into a flow cell and a magnetic particle is poured away, a several sample can be analyzed continuously.
[0010]
In the case of the above-described conventional example, since the syringe pump capable of accurately controlling the flow rate of the sample suction and the buffer solution and the cleaning solution is used, the error in the amount of the sample / reagent is small and the accuracy is high. High analysis is possible.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following drawbacks. In other words, the syringe pump is driven by a motor that can accurately control the amount of movement, such as a pulse motor, but the pulse motor (syringe pump drive means) cannot rotate smoothly because it does not rotate smoothly, and pulsates in the flow cell. Is generated.
[0012]
If a large pulsation is generated in the process of capturing the magnetic particles in the flow cell by the magnetic field and in the process of flowing the buffer solution in the flow cell, a part of the magnetic particles flows out without stopping in the flow cell. For this reason, the intensity of light emission is measured small, and the detection sensitivity is low.
In order to avoid this, if a pulsation absorbing element is provided in the flow path, the time taken for the suction generated by the operation of the syringe to travel to the sipper probe becomes longer, the accuracy of the amount of the reaction product sucked is lost, and the detection is reproduced. Sexuality gets worse.
[0013]
An object of the present invention is to realize a sample analysis apparatus and method capable of performing analysis with high sensitivity and good reproducibility even when using a syringe pump driving means whose operation is not smooth.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
  (1) A flow cell having a fluid inlet and outlet, a magnetic field generating mechanism for switching a magnetic field in a predetermined region in the flow cell between a strong magnetic field and a weak magnetic field, and an inlet of the flow cell, depending on the concentration of a specific substance A fluid suction means for sucking a sample in which magnetic particles adhering to a luminescent substance that changes in light emission amount are suspended; a pump that communicates with the outlet of the flow cell and that can control the suction amount of the flow cell; and a predetermined region of the flow cell. In a sample analyzer having a detector for detecting the amount of light emitted from a fluid and a controller for controlling the operation of the pump, the magnetic field generation mechanism, and the detector, a valve is passed through a flow path between the outlet of the flow cell and the pump. Connected and controlled by the controller to control the vibration of the fluid in the flow cell, An air chamber containing a compressible fluidIs provided.
[0017]
  (2)A flow cell having a fluid inlet and outlet, a magnetic field generation mechanism that switches a magnetic field in a predetermined region in the flow cell between a strong magnetic field and a weak magnetic field, and an inlet of the flow cell that emits light according to the concentration of a specific substance. Fluid suction means for sucking a sample in which magnetic particles adhering to a changing luminescent substance are suspended, a pump communicating with the outlet of the flow cell and capable of controlling the suction amount of the flow cell, and a fluid from a fluid in a predetermined region of the flow cell. In a sample analyzer having a detector that detects the amount of luminescence, and a controller that controls the operation of the pump, the magnetic field generation mechanism, and the detector, a first branch branched from a flow path connected to the outlet of the flow cell. 1 Connected through the flow path of 1 A second pump connected via a second flow path branched from the flow path connected to the outlet of the flow cell, a first valve disposed in the first flow path, A second valve disposed in the second flow path, the first valve is closed, the second valve is opened, the fluid at the flow cell outlet is sucked by the second pump, and the first valve is Open the second valve and close the first valve to suck the fluid at the outlet of the flow cell. The first pump and the second pump alternately suck the fluid from the outlet of the flow cell. During operation, air together with the fluid is sucked into the flow path between the first pump and the first valve, and the vibration of the fluid in the flow cell is controlled by the sucked air, and the first pump The vibration control capability of the flow path between the first valve and the second valve Flop and the flow path between the second valveVibration control ability is different from each other.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sample analyzer according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the flow cell 11 is fluidly connected to the pipetter 27 and the pump 23 through a tube 35 and a tube 36. The pipetter (fluid suction means) 27 is movably installed on the arm 28, and the suspension container 30, the buffer solution container 31, and the cleaning solution container 32 are installed in the movement range. A heat exchanger 41 is provided in the path of the tube 35.
[0023]
The valve 43 is provided in the tube 36 between the flow cell 11 and the pump 23. The pump 23 is constituted by a pulse motor, and an accurate amount of suction and discharge can be performed by a command signal from the controller 40. Further, the tube 36 is branched separately from the path from the valve 43 to the pump 23, and is connected to the waste liquid container 33 via the valve 25.
[0024]
Further, the tube 36 is branched separately from the route from the valve 43 to the pump 23 and the route from the valve 43 to the waste liquid container 33 via the valve 25, and the valve 46, the air tube 48, and the valve 47 (vibration control means). Is connected to the waste liquid container 33. The air tube 48 has an inner diameter of 2 millimeters and a volume of 80 microliters or more, and the tip is inserted into the waste liquid container 33.
[0025]
A flow path 18 passes through the flow cell 11, and a counter electrode 14 and a working electrode 15 are provided on the side surface of the flow path 18. On the flow cell 11, an optical sensor 13 is installed so as to be covered with a case 12. The upper part of the flow cell 11 is made of a transparent material.
[0026]
A lever 22 is connected to the motor 21, and a magnet 20 is supported on the lever 22. The magnet 20 can be driven by the motor 21 so as to be close to the lower part of the flow cell 11. The arm 28, the optical sensor 13, the motor 21, the pump 23, and the valves 25, 43, 46, and 47 are connected to the controller 40.
[0027]
The pipetter 27 is configured to be cleaned by a cleaning mechanism 37. 55 is a reaction unit, and 56 is a guide.
[0028]
The cross section of the channel 18 is rectangular, and in this example, the thickness measured in the direction facing the magnet 20 is 0.5 mm and the width is 5 mm. The working electrode 15 has a width of 5 mm in the fluid flow direction. The magnet 20 is a cubic permanent magnet having a side of 5 mm.
[0029]
The suspension container 30 containing the suspension processed in the reaction unit 55 is set at a predetermined position by the guide 56. The reaction unit 55 has a function of selectively combining a plurality of types of samples to be analyzed and a plurality of types of reagents, allowing the reaction products to enter the suspension container 30 and sequentially sending them to a predetermined position with a guide 56. There is.
[0030]
Here, the sample to be analyzed is a sample derived from a biological fluid such as serum or urine. When the sample is serum, the component to be analyzed is, for example, an antigen, peptide hormone, steroid hormone, drug, or virus antibody, or various tumor markers, antibodies, antigen / antibody complexes, or a single protein.
[0031]
Here, it is assumed that the specific component is, for example, TSH (thyroid hormone). In the pretreatment process performed in the reaction unit 55, the sample to be analyzed is mixed with the bead solution, the first reagent, the second reagent, and the buffer solution, and reacted at a constant temperature (37 ° C.) for a fixed time. Here, the sample to be analyzed is 50 μl, the first reagent is 50 μl, the second reagent is 50 μl, and the buffer is 100 μl.
[0032]
The bead solution is a solution in which magnetic particles (specific gravity 1.4, average particle size 2.8 μm) in which a particulate magnetic substance is embedded in a matrix such as polystyrene are dispersed in a buffer solution. Is bound with streptavidin capable of binding to biotin.
[0033]
Further, the magnetic material may be a magnetic attraction material such as iron, iron oxide, nickel, cobalt, chromium oxide, and the matrix itself is made of many synthetic and natural polymerizable materials (for example, cellulose, polyester, etc.) in addition to polystyrene. Etc.).
[0034]
The first reagent contains a substance that binds magnetic particles to a specific component TSH in the sample, and this includes a TSH antibody whose end is treated with biotin. The second reagent includes a substance that labels a labeling substance that emits light by an electrochemical reaction and binds to a specific component in the sample. That is, the second reagent contains a TSH antibody to which a terminal substance is treated with biotin and generates chemiluminescence upon excitation, in this case, ruthenium (II) tris (bipyridyl).
[0035]
The first and second reagents vary depending on the type of specific component to be analyzed, and for example, immunoglobulins, antigens, antibodies or other biological materials are used.
[0036]
The buffer container 31 contains a buffer solution containing a substance that induces electrochemiluminescence of the labeling substance. Specifically, the buffer contained in the buffer container 31 contains a substance that induces excitation of the labeled compound after reduction after voltage application, for example, tripropylamine (TPA), and has a pH of around 7.4. Is. A cleaning liquid is stored in the cleaning liquid container 32.
[0037]
Further, the heat exchanger 41 functions to control the temperature of the liquid flowing through the tube 35 so as to become a predetermined temperature.
[0038]
The tube 35, the tube 36, and the flow path 18 in the flow cell 11 are filled with a buffer solution in advance. The air tube 48 is filled with air in advance.
[0039]
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a time chart showing an operation in one cycle analysis of the sample analyzer according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, one cycle includes a suspension suction period, a particle trapping period, a BF separation period, a detection period, a cleaning period, a reset period, and a preliminary suction period.
[0040]
One cycle starts when the suspension container 30 treated with the reaction unit 55 and containing the suspension is set at a predetermined position.
1 and 2, in the suspension suction period, first, the motor 21 is rotated by a command signal from the controller 40, and the magnet 20 moves to a position where it contacts the lower part of the flow cell 11 (the magnetic field in the lower part of the flow cell 11). Can be switched from a weak magnetic field to a strong magnetic field).
[0041]
In this case, the valve 43 is opened, and the valves 25, 46 and 47 are set in a closed state. Then, the arm 28 is operated by a command signal from the controller 40 and the pipetter 27 is inserted into the suspension container 30.
[0042]
Subsequently, in response to a signal from the controller 40, the pump 23 performs a certain amount of suction operation. Then, the suspension liquid in the suspension container 30 is sucked into the buffer liquid in the tubes 35 and 36 and enters the tube 35 via the pipetter 27. In this state, the pump 23 is stopped, the arm 28 is operated, and the pipetter 27 is inserted into the buffer container 31 through the cleaning mechanism 37.
[0043]
The tip of the pipetter 27 is cleaned when it passes through the cleaning mechanism 37.
The above is the suspension suction period.
[0044]
During the particle trapping period after the suspension suction period ends, the valve 46 is opened by the command signal from the controller 40, and the pump 23 sucks at a constant speed. Meanwhile, the suspension present in the tube 35 passes through the flow path 18. Since the magnetic field from the magnet 20 is generated in the flow path, the magnetic particles contained in the suspension are attracted toward the magnet and captured on the surface of the working electrode 15.
[0045]
Subsequently, during the BF separation period, the pump 23 is sucked at a speed faster than the particle trapping period. Then, the buffer solution is sucked from the buffer solution container 31 and passes through the flow path 18. At that time, the magnetic particles remain while being held on the working electrode 15, and only the liquid component is washed away from the flow path 18. The antibody (F) dissolved in the liquid component without being bound to the antibody (B) bound to the magnetic particles is separated.
[0046]
Next, in the detection period following the BF separation period, the motor 21 rotates and the magnet 20 is moved away from the flow cell 11. Subsequently, a voltage is applied between the working electrode 15 and the counter electrode 14 by a signal from the controller 40. At that time, light is emitted from the magnetic particles on the working electrode 15. The intensity of the light is detected by the optical sensor 13 and sent to the controller 40 as a signal. After a certain time has elapsed, the voltage is removed. During the detection period, the arm 28 is operated to insert the pipetter 27 into the cleaning liquid container 32 via the cleaning mechanism 37. The valve 43 is closed, the valve 47 is opened, and the suction operation is performed after the pump 23 is once discharged. Thereby, the air filled in the air tube 48 is discharged, and a certain amount of air is filled in the air tube 48 again.
[0047]
Next, during the cleaning period, the valves 46 and 47 are closed, the valve 43 is opened, and the pump 23 is sucked to pass the cleaning liquid through the flow path 18. At this time, since the magnetic field is moving away, the magnetic particles are not held on the working electrode 15 but are washed away together with the buffer solution.
[0048]
Subsequently, during the reset period, the valve 43 is closed, the valve 25 is opened, and the pump 23 is discharged. The liquid in the pump 23 is discharged to the waste liquid container 33 through the valve 25. Then, the buffer solution is sucked during the preliminary suction period, and the tube 35, the flow cell channel 18 and the bypass channel are filled with the buffer solution.
[0049]
After the preliminary suction period, the next cycle can be executed. The controller 40 calculates the signal received from the optical sensor 13 during the detection period, and calculates and outputs the concentration of the specific component in the sample to be analyzed.
In the case of the first embodiment of the present invention, the valve 46 is opened during the particle trapping period and the BF separation period, and the tube 36 and the air tube 48 are communicated. The air volume contained in the flow path acts as a capacitance to the fluid, and weakens the fluid vibration by compression and expansion. Thereby, since the fluid vibration generated in the pump 23 is weakened by the compression and expansion of the air in the air tube 48, the magnetic particles can be prevented from flowing in the flow cell channel 18 due to the fluid vibration.
[0050]
FIG. 3 is a graph in which the change in the signal intensity of the light emission amount is measured by changing the air volume (capacitance) in the flow path, where the vertical axis indicates the signal intensity and the horizontal axis indicates the capacitance.
[0051]
As shown in FIG. 3, when the air volume is 80 microliters or less, the magnetic signal has flown out and the signal strength is low. However, when the air volume is 80 microliters or more, the fluid vibration is sufficient. It can be seen that the magnetic intensity does not flow out due to the attenuation, and the signal intensity is constant.
[0052]
Since the volume of the air tube 48 can be 80 microliters or more, and there is a sufficient capacitance effect and a high signal intensity can be obtained, a highly sensitive analysis is possible.
[0053]
In addition, when the air volume is 80 microliters or more, the signal intensity does not change even if the capacitance changes, so the signal strength does not change. Therefore, it is hardly affected by changes in the viscosity of the sample and the temperature of the liquid, and the reproducibility is high. Highly reliable analysis is possible.
[0054]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to realize a sample analysis apparatus and method capable of performing analysis with high sensitivity and good reproducibility even when using a syringe pump driving means that is not smoothly operated. It is to be.
[0055]
In addition, since magnetic particles are difficult to flow, a high-speed analyzer that can increase the suction speed during the particle capture period and the BF separation period, and can perform many analyzes in a fixed time by reducing the time required for one cycle. Is feasible.
In the case of the first embodiment of the present invention, the valve 46 is closed during the suspension suction period, so that the air in the air tube 48 is delayed until the operation of the pump 23 is transmitted to the pipetter 27. There is no influence, and the suction operation is reliably completed within the suction period, so that an accurate amount of the suspension can be sucked and accurate analysis is possible.
In the case of the first embodiment of the present invention, since the valve 46 is closed during the cleaning period, the fluid vibration generated by the pump 23 is transmitted into the flow cell flow path 18 to facilitate the flow of magnetic particles. Magnetic particles are effectively discharged, and cleaning in a short time is possible. By reducing the time required for one cycle, a high-speed analysis device having a large number that can be analyzed in a fixed time can be realized. In addition, it is possible to realize a highly sensitive analyzer with little carryover of particles left in the next cycle.
In the case of the first embodiment of the present invention, the air in the air tube 48 is once discharged during the analysis cycle, and a constant amount of air is sucked again, so that the amount of air is kept constant, Since the same capacitance effect is always obtained, analysis with high reproducibility is possible.
In the case of the first embodiment of the present invention, since the fluid vibration generated from the pump 23 can be damped, it is not necessary to use an expensive pump with small vibration, and a low-priced analyzer can be used. Can be realized.
[0056]
In the first embodiment of the present invention, an antibody is used as a substance that binds to a specific component with the first reagent, but a specific nucleic acid can be used instead of the antibody. The specific nucleic acid has a property of binding to a specific target nucleic acid, and binds to the target nucleic acid in the sample to be analyzed. The second reagent contains a substance that labels a labeling substance that emits light by an electrochemical reaction and binds to a specific component in the sample. In this case, the presence of a nucleic acid having a specific sequence in a sample derived from a biological fluid such as serum or urine can be detected with very high sensitivity.
In the first embodiment of the present invention, a configuration in which the valve 25 and the downstream flow path are omitted is also possible. In that case, the valves 46 and 47 are opened during the reset period, and the liquid in the pump 23 is discharged through the air tube 48. Thereafter, a certain amount of air may be sucked into the air tube 48.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a sample analyzer according to the second embodiment of the present invention. The main difference between the second embodiment and the first embodiment is that the tube 36 is branched into two, and one of them is the pump 23 via the valve 43 as in the first embodiment. The other point is connected to the pump 29 via the valve 44.
[0057]
In the second embodiment, the valves 46 and 47, the air tube 48, and the tube from the valve 47 to the waste liquid container 33 in the first embodiment are omitted. In addition to the path from the valve 44 to the pump 29, a path to the liquid waste container 33 is provided via the valve 45.
[0058]
In the second embodiment, in the first half of the suspension suction period and the washing period, the valve 43 is opened and the valve 44 is closed, and the liquid is sucked by the pump 23. During the particle trapping period, the BF separation period, the latter half of the cleaning period, and the preliminary suction period, the valve 44 is opened and the valve 43 is closed, and the pump 29 is used to suck the liquid. During the cleaning period, air is sucked from the pipettor 27 together with the cleaning liquid. The pump 29 and the pump 23 perform a reset operation using a period not used for liquid suction.
In the case of this second embodiment, the air sucked together with the cleaning liquid during the cleaning period enters only the flow path side where the pump 29 is located through the valve 44 in the latter half of the cleaning period, and almost no air is present on the flow path side of the pump 23. not enter. The pump 29 side has a high capacitance containing a lot of air, and the pump 23 side has a low capacitance.
[0059]
Since the suction is performed on the high capacitance pump 29 side during the particle capturing period and the BF separation period, the fluid vibration generated from the pump 29 is attenuated, and the magnetic particles in the flow cell channel 18 do not flow out. Is possible.
[0060]
On the other hand, the fluid vibration generated from the pump 23 is less attenuated during the suspension suction period and the washing period. In the cleaning period, since the cleaning effect is improved, it is preferable that there is fluid vibration.
[0061]
Therefore, while ensuring a certain cleaning effect, fluid vibration is attenuated, magnetic particles in the flow cell channel 18 do not flow out, and highly sensitive analysis is possible.
In the case of the second embodiment, the two pumps 23 and 29 can be operated separately, and the other can be reset while the other is performing a suction operation. Therefore, it is possible to realize a high-speed analyzer capable of performing many analyzes in a fixed time by reducing the time required for one cycle.
Further, in the case of the second embodiment, the pump 23 needs to have a high suction amount accuracy, but the vibration may be large. The pump 29 needs to have a small vibration, but the accuracy of the suction amount is not required. Therefore, by using pumps having performances suitable for the pump 23 and the pump 29, it is possible to realize an analysis apparatus that can perform high-performance analysis at low cost.
[0062]
In the second embodiment, if the pump 23 and 29 change the amount of air sucked and accuracy is required, use a small amount of air sucked to suppress pulsation. It is also possible to control the air intake amount to be large. FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of a sample analyzer according to the third embodiment of the present invention. Other configurations are the same as those in the example of FIG. 1, and thus illustration and detailed description thereof are omitted. The difference between the example of FIG. 5 and the example of FIG. 1 is that the air tube 48 is not provided, but instead, an attenuation chamber 58 connected to the path provided with the valve 43 via the valve 46 is provided. Is a point.
[0063]
The wall surface of the damping chamber 58 is made of a flexible material and absorbs fluid vibrations by being elastically bent. The valve 46 is opened only during the particle trapping period and the BF separation period, and is closed during the other periods.
In the third embodiment, since the elastic deformation of the attenuation chamber 58 is used without using air as the capacitance, a constant capacitance effect can be obtained regardless of the ambient temperature, and analysis with high reproducibility is possible. is there.
Further, in the third embodiment, since air is not used for the capacitance, it is not necessary to replace air during the cycle, and a high speed capable of performing many analyzes in a fixed time by reducing the time required for one cycle. A simple analyzer can be realized.
[0064]
FIG. 6 is a configuration diagram of a main part of a sample analyzer according to the fourth embodiment of the present invention. Other configurations are the same as those in the example of FIG. 1, and thus illustration and detailed description thereof are omitted.
[0065]
The difference between the example of FIG. 6 and the example of FIG. 5 is that a pacing tube 59 is used instead of the attenuation chamber 58. The pacing tube 59 is a tube of a certain length, and is configured such that vibrations reflected and returned from the end face effectively attenuate a fluid vibration component of a specific wavelength.
In the case of the fourth embodiment, since the fluid vibration is attenuated not by the capacitance but by the pacing tube 59, no delay time is generated in the time required for the suction operation of the pump 23 to be transmitted to the pipetter 27. Therefore, the volume of sample suction can be accurately performed.
Further, in the case of the fourth embodiment, fluid vibration of a specific wavelength can be effectively attenuated, so that the pulse rate of the pulse motor constituting the pump 23 is set to the particle capturing period and the BF separation period. By controlling so as to match the attenuation frequency of the pacing tube 59, it is possible to effectively attenuate the fluid vibration and to perform a highly sensitive analysis without causing the magnetic particles to flow out.
[0066]
Furthermore, in the fourth embodiment, during the cleaning period, the pulse rate of the pump 23 is set to a frequency at which the pacing tube 59 does not attenuate, thereby transmitting a large fluid vibration into the flow cell channel 18 and effectively cleaning the particles. Therefore, it is possible to perform highly sensitive analysis with little carryover.
FIG. 7 is a configuration diagram of a main part of a sample analyzer which is a fifth embodiment of the present invention. Other configurations are the same as those in the example of FIG. 1, and thus illustration and detailed description thereof are omitted.
[0067]
In the case of the fifth embodiment, unlike the examples shown in FIGS. 5 and 6, the pump 23 has a low pulsation without using elements such as a damping chamber and a pacing tube for damping fluid vibration. A rocker 60 is connected to the middle of the tube 36 using a pump.
[0068]
The oscillator 60 is controlled to operate during the cleaning period. That is, the oscillator 60 is not operated except during the cleaning period, and a suction / discharge operation with less fluid pulsation is performed by the low pulsation pump. During the cleaning period, the oscillator 60 is operated and positively acts on the fluid. It is controlled by the controller 40 so as to give pulsation.
In the case of the fifth embodiment, since the fluid vibration generated from the pump 23 is small, particles do not flow out of the flow cell channel 18 during the particle capturing period and the BF separation period, and highly sensitive analysis is possible. .
Further, in the case of the fifth embodiment, fluid vibration having a frequency and magnitude controlled from the oscillator 60 is generated during the cleaning period and is transmitted to the flow cell flow path 18 so that the particles can be effectively discharged. Highly sensitive analysis with small carryover is possible.
[0069]
As a sixth embodiment of the present invention, there is one in which the oscillator 60 in the fifth embodiment is added to the first to fourth embodiments described. That is, in the first embodiment, the rocker 60 is installed in the tube 36 between the valve 43 and the flow cell 11. The oscillator 60 is not operated except during the cleaning period, and is operated only during the cleaning period. Thereby, pulsation can be actively generated during the cleaning period, and the cleaning effect can be improved.
[0070]
Further, in the case of the second embodiment, the cleaning effect is improved by installing the oscillator 60 between the branch point of the tube 36 to the valve 44 and the valve 43 and operating it only during the cleaning period. Can do.
[0071]
In the case of the third and fourth embodiments, the oscillator 60 is installed in the tube 36 between the valve 43 and the flow cell 11. The oscillator 60 is not operated except during the cleaning period, and is operated only during the cleaning period. Thereby, pulsation can be actively generated during the cleaning period, and the cleaning effect can be improved.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a suspension is aspirated, an accurate amount is aspirated with a small delay time with respect to the pump operation, the magnetic particles are captured in the flow cell channel, and BF separation is performed. In some cases, the flow of magnetic particles can be prevented by the smooth flow that attenuates the fluid vibration caused by the pump, so that even a syringe pump drive means that does not operate smoothly can be used for highly sensitive and reproducible analysis. A sample analysis apparatus and method can be realized.
[0073]
Also, during the cleaning period, if it is configured to improve the cleaning effect using pulsation without attenuating the fluid vibration caused by the pump, it is highly reproducible even with a syringe pump drive means that does not operate smoothly. It is possible to realize a sample analysis apparatus and method capable of performing a good analysis and securing a cleaning effect by fluid vibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sample analyzer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time chart showing an operation in one cycle analysis of the sample analyzer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph obtained by measuring a change in signal intensity of a light emission amount by changing an air volume in a flow path.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a sample analyzer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a main part of a sample analyzer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part of a sample analyzer according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a main part of a sample analyzer according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Flow cell
12 cases
13 Optical sensor
14 Counter electrode
15 Working electrode
18 Flow cell flow path
20 magnets
21 Motor
22 Lever
23 Pump
25 Valve
27 Pipetta
28 arms
29 Pump
30 Suspension container
31 Buffer container
32 Cleaning liquid container
33 Waste liquid container
35, 36 tubes
37 Cleaning mechanism
40 controller
41 heat exchanger
43, 44 Valve
45, 46 Valve
47 Valve
48 Air tube
55 reaction units
56 Guide
58 Damping chamber
59 pacing tube
60 Oscillator

Claims

A flow cell having a fluid inlet and outlet, a magnetic field generation mechanism that switches a magnetic field in a predetermined region in the flow cell between a strong magnetic field and a weak magnetic field, and an inlet of the flow cell that emits light according to the concentration of a specific substance. Fluid suction means for sucking a sample in which magnetic particles adhering to a changing luminescent substance are suspended, a pump communicating with the outlet of the flow cell and capable of controlling the suction amount of the flow cell, and a fluid from a fluid in a predetermined region of the flow cell In a sample analyzer having a detector that detects the amount of luminescence, and a controller that controls the operation of the pump, the magnetic field generation mechanism, and the detector,
A flow path between the outlet of the flow cell and the pump is connected through a valve, and is provided with an air chamber containing a compressible fluid that is controlled by the controller to control the vibration of the fluid in the flow cell. Sample analyzer.

A flow cell having a fluid inlet and outlet, a magnetic field generation mechanism that switches a magnetic field in a predetermined region in the flow cell between a strong magnetic field and a weak magnetic field, and an inlet of the flow cell that emits light according to the concentration of a specific substance. Fluid suction means for sucking a sample in which magnetic particles adhering to a changing luminescent substance are suspended, a pump communicating with the outlet of the flow cell and capable of controlling the suction amount of the flow cell, and a fluid from a fluid in a predetermined region of the flow cell In a sample analyzer having a detector that detects the amount of luminescence, and a controller that controls the operation of the pump, the magnetic field generation mechanism, and the detector,
A first pump connected via a first flow path branched from the flow path connected to the outlet of the flow cell ;
A second pump connected via a second flow path branched from the flow path connected to the outlet of the flow cell;
A first valve disposed in the first flow path;
A second valve disposed in the second flow path;
The first valve is closed, the second valve is opened, the fluid at the outlet of the flow cell is sucked by the second pump, the first valve is opened, the second valve is closed, and the flow cell is closed by the first pump. Aspirating the fluid at the outlet and alternately aspirating the fluid from the outlet of the flow cell between the first pump and the second pump;
During the operation period of the first pump, air is sucked into the flow path between the first pump and the first valve together with the fluid, and the vibration of the fluid in the flow cell is controlled by the sucked air, The vibration control capability of the flow path between the first pump and the first valve is different from the vibration control capability of the flow path between the second pump and the second valve. Sample analyzer.