CN102066934A - 使用磁性粒子的分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用了磁性粒子的分析装置，该分析装置可以在短时间去除阻碍物质，缩短分析时间。反应容器127中的预清洗液里的磁性粒子3通过配置在反应容器127外部附近的磁铁4而凝聚。反应容器127通过容器旋转齿轮驱动电机9而反复旋转，从而对凝聚的磁性粒子3赋予振荡。根据此振动，因磁场而密集的磁性粒子的相对位置被移动，从而能够从磁性粒子中去除磁性粒子凝聚体内包含的阻碍物质等。

Description

使用磁性粒子的分析装置
技术领域
本发明涉及将磁性粒子作为固相使用的免疫分析装置或基因分析装置等使用磁性粒子的分析装置，尤其涉及适宜于磁性粒子和溶液的分离的使用磁性粒子的分析装置。
背景技术
通过免疫学性特异性结合以高灵敏度检测目标物质的方法有：使用放射性同位元素作为标记物质的RIA(放射免疫测定)，使用酶的EIA(酶免疫测定)，使用化学发光物质的ECLIA(电化学发光免疫测定)等。就这些分析方法而言，为了高灵敏度地检测极微量的目标物质，一般采用如下的方法：对具有特异性亲和性的抗原或抗体进行固相化，通过免疫学性特异性结合，使目标物质结合到固相，将含目标物质以外物质从液相中选择性分离(B/F分离)而离析精制后检测。对于使用B/F分离的分析方法而言，使固相从液相中分离时，有进行离心分离方法、将磁性体或含磁性体的玻璃或树脂微粒作为固相使用而进行磁分离的方法(例如，参照专利文献1)。其中，对于使用含磁性体微粒作为固相的B/F分离而言，为了提高分析精度可以考虑若干方法。
第一方法是，促进目标物质和固相的特异性结合，要点是增加每固相重量的表面积，以增加液相中目标物质和固相表面的接触效率。一般使用把磁性体化学镀金在树脂上的比重小的磁性粒子，为了激发微粒在溶液中由布朗运动产生的运动性而提高分散性，采用微米至亚微米粒径的粒子。
第二方法是，在B/F分离时提高固相从溶液中的分离回收效率。一般使用永久磁铁，考虑到作用于溶液中磁性粒子的磁场强度的提高，配置磁铁和反应容器。只是，像上述分散性好的微粒意味着很难从溶液中分离回收，因此需要长时间的分离回收时间。
第三方法是，对于残留或非特异性地吸附在磁性粒子表面、磁性粒子凝聚体内部、磁性粒子与容器或磁铁之间等的，对下阶段的阻碍物质进行去除。一般而言，使暂且回收的磁性粒子再分散到洗涤液等溶液中，将上述阻碍物质溶离或稀释于溶液中而去除。
作为上述第三方法，具体有，根据搅拌具或空气压变动，混合含磁性粒子的溶液，使磁性粒子再分散的方法(例如，参照专利文献2)；使反应容器旋转而使含磁性粒子的溶液流动的方法(例如，参照专利文献3)；使配置在反应容器周围的多个磁铁相互作用，由此反复磁性粒子的再分散和再回收的方法(例如，参照专利文献4)。
现有技术文献
专利文献1：特公平4-45579号公报
专利文献2：特开平10-123136号公报
专利文献3：特开平2-161358号公报
专利文献4：特开2006-112824号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，专利文献2～4所述的方法是，使磁性粒子再分散于溶液中的方法，即需要从溶液中再回收磁性粒子。如上所述，对B/F分离而言，为了提高分析精度的分散性好的磁性粒子意味着很难从溶液中分离回收，而且需要长时间的磁性粒子的再回收时间，存在分析时间变长的问题。
本发明的目的在于提供使用磁性粒子的分析装置，其可以在短时间去除阻碍物质，缩短分析时间。
解决问题的手段
(1)为了完成上述目的，本发明提供使用了磁性粒子的分析装置，其具有：保持将分散有磁性粒子的反应液予以收纳的反应容器，且加温到指定温度的恒温箱；在该恒温箱中经过指定反应时间后吸引反应液，检测与所述磁性粒子结合的目标物质的检测部，并且具有在不会使所述磁性粒子再分散的磁场范围内，使磁铁和所述反应容器的相对位置变动的变动单元。
根据其相关结构，可以在短时间去除阻碍物质的同时，缩短分析时间。
(2)上述(1)中，优选所述变动单元是，在使所述磁性粒子在溶液中凝聚的状态下对所述磁性粒子赋予振动的振动发生单元。
(3)上述(2)中，优选具有配置在将凝聚有磁性粒子的预清洗液予以收纳的反应容器附近的磁铁，并且所述振动发生单元是反复转动所述反应容器的驱动单元。
(4)上述(2)中，优选所述检测部具有流通分散有所述磁性粒子的电化学反应液的电化学反应流通池、配置在该电化学反应流通池附近的磁铁，所述振动发生单元是使所述磁铁往复运动的驱动单元。
发明效果
根据本发明，可以在短时间除去阻碍物质，缩短分析时间。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的全体结构的系统结构图。
图2是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的第1阻碍物质去除机构结构的系统结构图。
图3是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的第1阻碍物质去除机构的操作说明图。
图4是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的第2阻碍物质去除机构结构的系统结构图。
具体实施方式
以下，利用图1～图3，说明本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的结构以及操作。
首先，利用图1说明本实施方式中使用磁性粒子的分析装置的全体结构。在这里，以免疫分析装置为例进行说明。
图1是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的全体结构的系统结构图。
在免疫分析装置100中，输送架122上架设有装有样品的样品容器103。输送架122根据样品输送线117向箭头方向A移动，把样品容器103输送至样品分注移液管121附近位置。
恒温箱盘107中，设置有多个反应容器127。恒温箱盘107可以旋转，可以将设置在圆周方向的反应容器127各自移动到指定位置。
样品分注管尖、反应容器输送机构105是可以向X轴、Y轴、Z轴该3轴方向移动的机构。样品分注管尖、反应容器输送机构105在X-Y平面上，能够在2个样品分注管尖、反应容器站124、125，反应液搅拌机构104，样品分注管尖、反应容器废弃孔101，样品分注管尖缓冲器102的上部及恒温箱盘107的一部分上部范围内可以移动。而且，样品分注管尖、反应容器输送机构105能够在此移动范围内可以向Z轴方向上下移动。
样品分注管尖、反应容器站124、125中，各自设置有多个未使用的反应容器和多个未使用的样品分注管尖。样品分注管尖、反应容器输送机构105在X-Y平面内，向样品分注管尖、反应容器站124、125上方移动，向Z轴方向下降，抓住未使用的反应容器后上升。此外，在X-Y平面内，向恒温箱盘107上方移动，向Z轴方向下降，把反应容器设置在恒温箱盘107的反应容器载置位置。
另外，样品分注管尖、反应容器输送机构105在X-Y平面内向样品分注管尖、反应容器站124、125上方移动，向Z轴方向下降，抓住未使用的样品分注管尖后上升，此外，X-Y平面内向样品分注管尖缓冲器102上方移动，向Z轴方向下降，把样品分注管尖设置在样品分注管尖缓冲器102上。
样品分注移液管121可以转动及上下移动。样品分注移液管121在样品分注管尖缓冲器102上方转动移动后下降，在其前端安装样品分注管尖。安装有样品分注管尖的样品分注移液管121，向被载置在输送架122上的样品容器103上方移动后下降，吸引指定量保持在样品容器103中的样品。吸引了样品的样品分注移液管121，向恒温箱盘107上方移动后下降，把样品分注到保持在恒温箱盘107上的未使用的反应容器127中。对同一样品进行多个项目的分析时，样品分注移液管121将反复如下操作：使用相同的样品分注管尖，重新吸引被保持在样品容器103中的样品，把样品分注到被保持在恒温箱盘107上的未使用的反应容器内。对同一样品的分注结束时，样品分注移液管121向样品分注管尖、反应容器废弃孔101上方移动，从废弃孔废弃用完的样品分注管尖。
试剂盘114中，设置有被保持在多个试剂容器中的试剂。试剂盘114的上部设有盖子129，该试剂盘114内部为保冷库。盖子129的一部分设有开口部129A。试剂分注移液管112可以转动及上下移动。试剂分注移液管112，向试剂盘114的盖子129的开口部129A的上方移动，吸引指定量指定试剂，移动到恒温箱盘107的上方，将试剂分注到分注有样品的反应容器127中。
分注有样品和试剂的反应容器127，转动至样品分注管尖、反应容器输送机构105的X-Y平面的移动范围内。样品分注管尖、反应容器输送机构105，向Z轴方向下降，抓住分注有样品和试剂的反应容器127后移动，将反应容器设置在反应液搅拌机构104。反应液搅拌机构104，通过对于反应容器施加旋转运动，搅拌反应容器内的样品和试剂。结束了搅拌的反应容器，通过样品分注管尖、反应容器输送机构105，返回到恒温箱盘107。恒温箱盘107内部被保持恒温。
恒温箱盘107周围，设置有2个反应液吸引喷嘴115A、115B。样品和试剂搅拌结束后，在恒温箱盘107经过指定的反应时间，反应容器内的反应液通过反应液吸引喷嘴115A、115B被吸引。被反应液吸引喷嘴115A吸引的反应液，在检测部116A中被检测。此外，被反应液吸引喷嘴115B吸引的反应液，在检测部116B中被检测。检测部116A和检测部116B是相同结构的检测部，具备有2个检测部是为了缩短检测时间，提高吞吐量(throughput)。
通过转动恒温箱盘107，吸引有反应液的反应容器移动至样品分注管尖、反应容器输送机构105的移动范围内。样品分注管尖、反应容器输送机构105，从恒温箱盘107去掉使用完的反应容器，向样品分注管尖、反应容器废弃孔101的反应容器废弃孔废弃。
预清洗站109只使用于指定的分析项目。对于有些分析项目而言，阻碍物质的影响大而有必要尽可能去除阻碍物质。对于这样的分析项目，使用预清洗站109。样品和试剂搅拌结束后，在恒温箱盘107经过指定的反应时间，反应容器就根据预清洗输送机构108而移动到预清洗站109中。预清洗站109附近设有预清洗液吐出喷嘴110和预清洗液用反应液吸引喷嘴111。
使磁铁接近反应容器，凝聚反应液中的磁性粒子，在保持于容器内壁的状态下，预清洗液用反应液吸引喷嘴111从被移动至预清洗站109的反应容器内吸引反应液。吸引反应液的同时，也吸引阻碍物质。其结果，反应容器内残留磁性粒子(珠)。之后，预清洗液吐出喷嘴110向反应容器内吐出预清洗液。作为预清洗液，例如，使用缓冲液。如果预清洗结束，则使磁铁远离反应容器，搅拌反应容器内的液体而再分散后，预清洗输送机构108就将反应容器返回到恒温箱盘107。然后，反应容器内的液体(磁性粒子+预清洗液)被反应液吸引喷嘴115A、115B吸引，被检测部116A、116B检测。
其次，使用图2及图3，说明本实施方式中使用磁性粒子的分析装置中的第1阻碍物质去除机构。
图2是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分子装置的去除第1阻碍物质机构结构的系统结构图。图3是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的去除第1阻碍物质机构的操作说明图。这里，在图2及图3中，与图1相同的符号表示相同的部分。
第1阻碍物质去除机构设置在图1所示的预清洗站109。
正如图1说明，反应容器127根据预清洗输送机构108被移动到预清洗站109。反应容器127内部的溶液2中，存在分散状态的磁性粒子3。溶液2中包括，测定对象物质以及用于使测定对象物质和磁性粒子特异性结合的抗体等，即对于反应液，测定对象物质和磁性粒子通过抗体等形成复合体。另一方面，不形成复合体的未反应物质有可能变成对下阶段反应的阻碍物质。因此，为了从其他未反应物质中离析精制测定对象物质和磁性粒子的复合体，进行B/F分离操作。
就控制部20而言，通过磁铁驱动电机5使磁铁4密接在反应容器127，包含于反应液中的磁性粒子3就由磁力被回收到磁铁4密接的反应容器127内壁。
此状态下，通过溶液吸引喷嘴驱动电机16使预清洗用反应液吸引喷嘴111位于反应容器127的上部中央，随后把预清洗用反应液吸引喷嘴111的顶端下降至容器底部。然后，根据溶液吸引泵18吸引反应液，通过溶液吸引配管17送液到吸引溶液罐19。据此，反应容器127的内部只残留磁性粒子3。然后，根据溶液吸引喷嘴驱动电机16，把预清洗用反应液吸引喷嘴111返回初始位置。
接着，根据溶液供给喷嘴驱动电机11，使预清洗液吐出喷嘴110位于反应容器127的上部中央，进而，将预清洗液吐出喷嘴110的顶端下降到容器底部。然后，根据溶液供给泵13从预清洗液供给罐14通过溶液供给配管12把预清洗液从溶液供给喷嘴吐出。作为此预清洗液，使用缓冲液等，起到洗涤液的作用。洗涤液可以稀释或溶离磁性粒子的凝聚体内部或表面以及容器内部残留的阻碍物质。而且，根据溶液供给喷嘴驱动电机11，把预清洗液吐出喷嘴110返回到初始位置。
接着，与反应容器127外壁密接的容器旋转齿轮8根据容器旋转齿轮驱动电机9反复旋转，使反应容器127向容器旋转方向24反复旋转。据此，如图3所示，磁性粒子3因磁力方向21的磁力和摩擦方向22的摩擦力，向磁性粒子运动方向23反复运动。这时，通过磁铁4赋予磁性粒子3的磁场强度为磁性粒子3对预清洗液不会再分散的磁场强度范围。因此，磁性粒子3，不进行再分散而变动容器内壁面上的相对位置。磁性粒子3呈球状。因磁场而密集的磁性粒子之间有些微的间隙，这间隙中附着阻碍物质。对于此状态，通过变动磁性粒子3在容器内壁面上的相对位置，即，通过对磁性粒子3施加振动，因磁场而密集的磁性粒子3的相对位置移动，磁性粒子间的间隙发生变化，因此磁性粒子凝聚体内包含的阻碍物质、磁性粒子和容器或磁铁之间残留的阻碍物质及非特异性地吸附在磁性粒子的阻碍物质，就可以有效地溶离或稀释在洗涤液中。即，使反应容器反复旋转的电机9，起到对磁性粒子的凝聚体的振动单元的作用，并把不需要的阻碍物质从磁性粒子中去除。然后，停止容器旋转齿轮的反复旋转，使容器的反复旋转停止。
之后，根据溶液吸引泵18吸引预清洗液，通过溶液吸引配管17，送液到吸引溶液罐19。然后，通过溶液吸引喷嘴驱动电机16，将预清洗用反应液吸引喷嘴111返回到初始位置。
其次，通过溶液供给喷嘴驱动电机11，使预清洗液吐出喷嘴110位于反应容器127的上部中央，接着使预清洗液吐出喷嘴110的顶端下降到容器底部。根据溶液供给泵13从预清洗液供给罐14，通过溶液供给配管12，将预清洗液从预清洗液吐出喷嘴110吐出。
并且，按照需要，可以反复进行反应容器的反复旋转、预清洗液的吸引和预清洗液的供给。
之后，控制部20，根据搅拌台驱动用电机7驱动搅拌台6。搅拌台6，通过在保持反应容器127上部的状态下使反应容器127的下部在圆周方向旋转，使反应容器127做偏心圆运动，从而分散反应容器内部的磁性粒子。
并且，作为通过磁场来变动凝聚在反应容器127内壁的磁性粒子3的相对位置的手段，还有这样的手段：通过磁铁驱动电机5，在保持使磁铁4密接在反应容器127的状态下，沿着反应容器127的外壁反复上下或转动。另外，还有这样的手段：根据预清洗输送机构108抓住反应容器127，在保持磁铁4密接反应容器127的状态下，使反应容器127反复上下或转动。
以往，根据磁性粒子的再分散、再回收去除阻碍物质时，对于分散性好的磁性粒子很难从溶液中分离回收，因此需要长时间的磁性粒子的再回收时间。为此，去除阻碍物质所需时间例如为30秒程度。相对于此，在本实施方式中，在反应液的吸引、预清洗液的吐出、预清洗液的吸引、之后的预清洗液的吐出时，磁性粒子是被磁铁凝聚的状态，而不进行磁性粒子的再分散、再回收，所以去除阻碍物质所需时间可以缩短到例如10秒程度。另一方面，对凝聚的磁性粒子，可以通过反复旋转反应容器，施加振动，还能够有效去除残留在凝聚的磁性粒子间隙的阻碍物质。
正如上述说明，根据本实施方式，对使用磁性粒子作为固相的B/F分离，在不进行磁性粒子的再分散、再回收的条件下，就能够有效去除磁性粒子凝聚体内包含的阻碍物质、磁性粒子和容器或磁铁之间残留的阻碍物质、以及非特异性地吸附于磁性粒子的阻碍物质，从而实现提高分析精度和缩短分析时间。
其次，利用图4，说明本实施方式中使用磁性粒子的分析装置的第2的阻碍物质去除机构。
图4是表示本发明一实施方式中使用磁性粒子的分析装置的去除第2阻碍物质机构结构的系统结构图。这里，在图4中，与图1相同的符号是表示相同的部分。
第2阻碍物质去除机构设在图1所示检测部116上。检测部116具备电化学发光检测流通池。电化学发光是指金属螯合物等电化学发光物质因电极反应被激发而发光的现象。利用此电化学发光来检测抗原或抗体等微量物质。
对于图1所示的被保持在恒温箱盘107的反应容器127，经过指定反应时间的时点上，溶液2中包含分散状态的磁性粒子3。溶液2中包括测定对象物质、以及用于使测定对象物质和磁性粒子特异性结合的抗体等，即对于反应液，测定对象物质和磁性粒子通过抗体等形成复合体。另一方面，不形成复合体的未反应物质有可能变成对下阶段反应的阻碍物质。因此，为了将测定对象物质和磁性粒子的复合体从其他未反应物质中离析精制，进行B/F分离操作。首先，控制部20，根据溶液吸引喷嘴驱动电机16A使反应液吸引喷嘴115位于反应容器127的上部中央，接着使反应液吸引喷嘴115的顶端下降到容器底部。然后，根据溶液吸引泵18A吸引反应液，通过溶液吸引配管17A将吸引溶液送液到电化学反应流通池26内部。
接着，控制部20，根据磁铁驱动电机5将磁铁4密接在电化学反应流通池26的下面，把通过电化学反应流通池26的反应液中的磁性粒子，用磁力吸附在一对反应电极27的内、下侧的反应电极的表面。
接着，通过溶液吸引喷嘴驱动电机16A，使反应液吸引喷嘴115浸渍在电化学反应液25中，并且根据溶液吸引泵18A吸引反应液，通过溶液吸引配管17A送液至电化学反应流通池26的内部。那时，控制部20，通过磁铁驱动电机5A，将磁铁4A在密接在电化学反应流通池下面的情况下，在与流体平行的方向(图中箭头C方向)反复运动。据此，在不会使磁性粒子再分散的磁场范围，使电化学反应流通池内的反应电极表面的相对位置发生变动。此时，通过磁铁4A对磁性粒子赋予振动的磁场强度为，不会使磁性粒子再分散的磁场强度范围。因此，磁性粒子不会再分散，使对容器内壁面上的相对位置变动。即，通过对磁性粒子施加振动，因磁场而密集的磁性粒子的相对位置被移动，磁性粒子间的间隙发生变化，因此磁性粒子凝聚体内包含的阻碍物质、磁性粒子和容器或磁铁之间残留的阻碍物质及非特异性吸附在磁性粒子的阻碍物质，可以有效地溶离或稀释在洗涤液中。即，使磁铁4A反复运动的电机5A，起到对磁性粒子的凝聚体的振动单元的作用，把不需要的阻碍物质从磁性粒子中去除。
如果阻碍物质的去除结束，则停止溶液吸引泵18A，使溶液静止。而且，根据磁铁驱动电机5A，从电化学反应流通池26的下面挪开磁铁4A。
接着，控制部20，在反应电极27上施加电压而诱发电化学发光反应。此发光量通过设置在电化学反应流通池26外部的发光检测器28测定。
正如上述说明，根据本实施方式，对使用磁性粒子作为固相的B/F分离，在不进行磁性粒子的再分散、再回收的情况下，就能有效去除磁性粒子凝聚体内包含的阻碍物质、磁性粒子和容器或磁铁之间隙残留的阻碍物质及非特异性吸附于磁性粒子的阻碍物质，从而实现提高分析精度和缩短分析时间。
附图标记说明
1为容器，2为溶液，3为磁性粒子，4、4A为磁铁，5、5A为磁铁驱动电机，6为搅拌台，7为搅拌台驱动电机，8为容器旋转齿轮，9为容器旋转齿轮驱动电机，10为溶液供给喷嘴，11为溶液供给喷嘴驱动电机，12为溶液供给配管，13为溶液供给泵，14为预清洗液罐，15为溶液吸引喷嘴，16、16A为溶液吸引喷嘴驱动电机，17、17A为溶液吸引配管，18、18A为溶液吸引泵，19、19A为吸引溶液罐，20为控制部，25为电化学反应液，26为电化学反应流通池，27为反应电极，28为发光检测器，100为免疫分析装置，103为样品容器，105为样品分注管尖、反应容器输送机构，107为恒温箱盘，108为预清洗输送机构，109为预清洗站，112为试剂分注移液管，114为试剂盘，115为反应液吸引喷嘴，116为检测部，121为样品分注移液管，124为样品分注管尖站，125为反应容器站，127为反应容器。

Claims (6)

1.一种使用磁性粒子的分析装置，其特征在于，具有：保持将分散有磁性粒子的反应液予以收纳的反应容器，且加温到指定温度的恒温箱；在该恒温箱中经过指定反应时间后吸引反应液，检测与所述磁性粒子结合的目标物质的检测部，
具有：在不会使所述磁性粒子再分散的磁场范围内，使磁铁和所述反应容器的相对位置变动的变动单元。
2.根据权利要求1所述的使用磁性粒子的分析装置，其特征在于，
所述变动单元是，在使所述磁性粒子在溶液中凝聚的状态下对所述磁性粒子赋予振动的振动发生单元。
3.根据权利要求2所述的使用磁性粒子的分析装置，其特征在于，
具有配置在将凝聚有所述磁性粒子的磁性粒子分散用溶液予以收纳的反应容器附近的磁铁，
所述振动发生单元是使所述反应容器反复转动的驱动单元。
4.根据权利要求2所述的使用磁性粒子的分析装置，其特征在于，
具有配置在将凝聚有所述磁性粒子的磁性粒子分散用溶液予以收纳的反应容器附近的磁铁，
所述振动发生单元是使所述磁铁反复上下或转动的驱动单元。
5.根据权利要求2所述的使用磁性粒子的分析装置，其特征在于，
具有：配置在将凝聚有所述磁性粒子的磁性粒子分散用溶液予以收纳的反应容器附近的磁铁；用于使反应容器从恒温箱移开以及向恒温箱移动的反应容器移动机构，
所述振动发生单元是通过所述反应容器移动机构使反应容器反复上下或转动的驱动单元。
6.根据权利要求2所述的使用磁性粒子的分析装置，其特征在于，
所述检测部具有：流通分散有所述磁性粒子的反应溶液的流路中检测部、配置在该流路中检测部附近的磁铁，
所述振动发生单元是使所述磁铁往复运动的驱动单元。
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