JP2000206122A - 複数の試料を分析する分析装置及び分析方法 - Google Patents

複数の試料を分析する分析装置及び分析方法

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JP2000206122A JP1439A JP2000001439A JP2000206122A JP 2000206122 A JP2000206122 A JP 2000206122A JP 1439 A JP1439 A JP 1439A JP 2000001439 A JP2000001439 A JP 2000001439A JP 2000206122 A JP2000206122 A JP 2000206122A
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ラバト、アドルフゼン
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Bayer Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 免疫学的検定分析試験パッケージの発光区分
により放出される光子を測定するルミノメータの読みに
誤差を生じさせる光学的キャリオーバーを防止すること
にある。 【解決手段】 各試料Sは、それぞれ複数の液体区分、
空気区分及び光子を放出する試薬区分Rを含む液体試験
パッケージを流通させる流体導管30と、この流体導管
30に沿って位置し前記液体試験パッケージのうちの少
なくとも1つの前記試薬区分により放出する光子を検出
する第1のルミノメータ65と、流体導管30に沿って
位置し前記液体試験パッケージのうちの前記少なくとも
1つ以外の試薬区分Rにより放出する光子を検出する第
2のルミノメータ80と、流体導管30内で第1及び第
2のルミノメータの間に含めた消滅領域50とを包含す
る。前記液体試験パッケージのうちの前記少なくとも1
つの試薬区分R及び緩衡液区分を消滅領域50内で相互
に混合し光/光子生成反応が実質的に止まるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の人間生物学的試
料液体(human biologicalsampl
e liquid)の自動化学分析に適合したカプセル
化学飼料液体分析システム(capsule chem
istry sample liquid analy
sis system)、ことにこのようなシステムに
おいて即時免疫学的検定分析(stat immuno
assay analysis)を行う方法及び装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】本願の譲受人の所有になり本説明に参照
した米国特許第5,268,147号('147号特
許)及び同第5,399,497号('497号特許)
の各明細書には、液体試験パッケージの適当に構成した
流れから成る反復する可逆的双方向流れによって作動し
1つ又は複数の試料液体分析手段により、この流れ内の
各試験パッケージの試料の反復した精密に調時した分析
のできるようにしたカプセル化学試料液体分析システム
について記載してある。前記各液体試験パッケージは、
試料、試薬又は緩衝液(buffer)のような液体と
空気との交互の各区分(segment)から成る。'
147号特許及び'497号特許の各明細書に記載して
あるように、このシステムは一般に、このシステム内の
反応及び分析のために逐次の液体試験パッケージを計量
するように作用する試料液体試験パッケージ計量供給手
段と、このようにして計量し供給した液体試験パッケー
ジとこのシステムを経て双方向に変位させるように作用
する可逆方向試料液体試験パッケージ変位手段と、前記
試験パッケージ計量供給手段及び試験パッケージ変位手
段に協働して作用しこのシステムの逐次の液体試験パッ
ケージ供給及び双方向機能を生ずる試験パッケージ移送
手段と、このようにして供給し変位させた試験パッケー
ジを分析する試験パッケージ反応分析手段と、この反応
分析手段に作動的に協働し逐次の試料液体試験パッケー
ジ分析結果を検出し定量する検出手段とを包含する。
【0003】このようなシステムは、複数種類の、人間
生物学的試料液体の自動臨床分析を行うのにとくに適合
し、よく知られているいわゆる免疫学的検定分析を含む
種種の特殊な分析を行うように構成することができる。
免疫学的検定分析を行うように構成した前記した従来の
システムの例を後述の図1に示してある。
【0004】'147号特許及び'497号特許の各明細
書に記載してあるようにこのシステムは一般に、複数の
試験パッケージを生成しこれ等の試験パッケージを図1
に示した分析管路30内に逐次に挿入することにより作
用する。分析管路30は、透明なテフロン又は類似の材
料で作ったたわみ性導管により構成するのがよい。本願
の譲受人の所有になり本説明に参照した米国特許願09
/111,162号明細書には、サービス環状管15に
連結した吸引プローブ10と、液体供給源20と、吸引
ポンプ25と、移送環状管35と、シャー弁40とを備
えた図1に示した装置が分析のために液体試験パッケー
ジを生成し引続いて分析管路30内に挿入することので
きる状態を詳細に示してある。従って本説明ではこのこ
とは反復しては述べない。
【0005】分析管路30内への挿入後に、液体試験パ
ッケージは、図1に示した流れポンプ46の作用により
分析管路30内で最終的に適当な試験パッケージ反応、
分析及び検出手段を過ぎ前後に反復して双方向に流れ
る。行う分析の種類に従って、分析管路30に沿い特定
の装置を配置し反応、分析及び検出手段を備えるように
する。図1に示すように免疫学的検定分析を行うのに適
当な構造は、消滅領域(vanish zone)50
と、第1、第2及び第3の気泡検出器55と、第1及び
第2の磁石60と、ルミノメータ(luminomet
er)65とを備える。これ等の部品の機能性は後述の
ように又'147号特許及び'497号特許の各明細書に
記載してある。
【0006】磁気粒子に基づくいわゆるサンドイッチ形
不均一免疫学的検定分析に適当な試験パッケージが図2
に示す通りであることは当業者には明らかである。とく
にこの試験パッケージは、6個の液体区分(liqui
d segment)すなわち磁気粒子懸濁液MPと、
試料と第1及び第2の試薬との混合物S/R/R
と、第1の洗浄液(wash)Wと、第2の洗浄液
と、第3の試薬及び第4の試薬の組合わせR/R
と、マーカ染料(marker dye)Dとから成
る。図2に示すようにこれ等の各液体区分は空気区分
(air segment)により互いに隔離される。
付加的な適当な免疫学的検定分析プロトコル(prot
ocol)と従って付加的な免疫学的検定分析試験パッ
ケージとにはたとえば8個の液体区分を含む試験パッケ
ージの存在することが当業者には明らかである。さらに
図2に示した試験パッケージと共に図3に示した後述の
試験パッケージは第1の液体区分として付加的な緩衝液
区分を含む。
【0007】当業者には明らかなように図2に示した試
験パッケージを利用する典型的なサンドイッチ形免疫学
的検定分析では試料Sは分析プロトコルにより定められ
るように特定の一定時限にわたり試験パッケージ内の第
1及び第2の試薬R及びR と反応させることができ
る。次いで磁気粒子を磁気粒子懸濁液MPからS/R
/R区分内に移行する。この場合これ等は分析プロト
コルにより定まるように付加的な特定時間にわたり混合
させることができる。次いでこれ等の磁気粒子は、S/
/R区分から隔離され、洗浄液W及びW内に
移行して洗浄され、又第3及び第4の試薬の組合せR
/Rに移行しこの組合せと反応する。磁気粒子と第3
及び第4の試薬の組合せR/Rとの間の反応によ
り、試料S内の検体濃度に比例する放出光子の形の検出
できるレスポンスを生ずる。光子を放出するR/R
区分は一般に発光区分と呼ばれる。前記したようにこの
ような免疫学的検定分析を行う適当な装置は、図1に示
され第1及び第2の磁石60と第1、第2及び第3の気
泡検出器55とルミノメータ65とを備える。第1の磁
石60は特定の時間後に磁気粒子をS/R/R区分
内に移送するのに使われ、第2の磁石60は磁気粒子を
S/R/R区分から洗浄液区分W及びW 内に最
終的にR/R区分内に移送するのに使う。ルミノメ
ータ65は、磁気粒子を含む区分R/Rから放出さ
れる光子を検出し測定するのに使う。気泡検出器55
は、空気及び液体の各区分の流動流れ内の空気区分及び
液体区分の間の境界面を検知することができ、すなわち
分析管路30内の試験パッケージ流の流れを追跡するの
に使う。気泡検出器55は当業界にはよく知られ、その
例は本願の譲受人の所有になり本説明に参照した米国特
許第5,466,946号及び米国特許願08/99
5,738号の各明細書に記載してある。
【0008】前記したサンドイッチ形免疫学的検定分析
では各反応及び種種の洗浄が完了するのにかかる時間す
なわち分析することのできる発光区分を生成するのにか
かる時間は、典型的には比較的長くたとえば約20分で
ある。しかしはるかに短い時間周期(time per
iod)内で特定の試料Sに対し分析結果の得られるこ
とが望ましい場合が多い。図3に示した試験パッケージ
を利用するいわゆる即時免疫学的検定分析が一層迅速に
分析結果を生ずるために開発されている。図2及び図3
を比較することにより明らかなように、従来の免疫学的
検定分析試験パッケージすなわち非即時免疫学的検定分
析試験パッケージと即時免疫学的検定分析試験パッケー
ジとは即時免疫学的検定分析に対し、試験パッケージを
生成するときに磁気粒子懸濁液MPを試料S、試薬R
及び試薬Rから空気区分により隔離するのでなくてこ
れ等区分と一緒に吸引する点が異なっている。すなわち
即時免疫学的検定分析では試験パッケージを生成すると
すぐに免疫化学反応(immunochemical
reaction)が始動し、従って試験パッケージを
生成した後はるかに早く測定を行うことができる。
【0009】当業者には明らかなように図1に示したよ
うなシステムにこのような即時免疫学的検定分析パッケ
ージを使うように、分析管路30に沿い付加的なハード
ウェアとくに少なくとも1個の付加的な磁石及び付加的
なルミノメータを分析管路30内に試験パッケージを挿
入する点に比較的近い位置に挿入する必要がある。しか
しこのような構造と即時免疫学的検定分析の使用とによ
り著しい問題が生ずる。とくに当業者には明らかなよう
に図3に示したような即時免疫学的検定分析試験パッケ
ージを他の普通の免疫学的検定分析試験パッケージと共
に分析管路30内に挿入しようとする場合には、即時免
疫学的検定分析試験パッケージが分析管路30内にある
時限にわたりこの分析管路30内に同時に2つの発光区
分が存在する。分析管路30内の同時に2つの発光区分
の存在により、1つの発光区分すなわち即時免疫学的検
定分析発光区分から光子が得られる。この発光区分は、
分析管路30を経て伝送され、従来の免疫学的検定分析
試験パッケージの発光区分により放出される光子を測定
するルミノメータ65の検出器内に散乱させる。光学的
キャリオーバー(optical carryove
r)として知られるこの現象は多くの場合にルミノメー
タ65により得られる読みに誤差を生ずる。
【0010】
【発明の要約】本発明の一態様では分析プロトコルに従
って複数の試料を分析する分析装置を提供する。この装
置では、各試料はそれぞれ複数の液体区分及び空気区分
から成り分析プロトコルの少なくとも一部分中に光子を
放出する試薬区分を含む液体試験パッケージ内に含ま
れ、これ等の液体試験パッケージのうちの少なくとも1
つの、消滅気泡により前記試薬区分から隔離した緩衝液
区分を含む。
【0011】本発明装置は、液体試験パッケージを流通
させる流体導管と、この流体導管に沿って位置し前記液
体試験パッケージのうちの少なくとも1つの試薬区分に
より放出する光子を検出する第1のルミノメータと、前
記流体導管に沿って位置し前記の液体試験パッケージの
うちの前記少なくとも1つ以外の液体試験パッケージの
試薬区分により放出する光子を検出する第2のルミノメ
ータと、前記流体導管内で前記の第1及び第2のルミノ
メータの間に含まれ、前記液体試験パッケージのうちの
前記の少なくとも1つの前記試薬区分、及び緩衝液区分
を消滅領域内部で相互に混合する消滅領域とを包含す
る。
【0012】さらに本発明の別の態様によれば、試薬区
分は高いpHレベルを必要とする光発生反応によって光
子を放出し、緩衝液区分は低いpHレベルを持ち、そし
て緩衝液区分及び試薬区分を消滅領域で混合するときは
光発生反応が実質的に止まる。本発明のなお別の態様に
よれば各液体試験パッケージは磁気粒子を含む区分を備
える。この態様による装置はさらに、第1のルミノメー
タの前方の場所で流体導管に沿って位置させた磁石を備
える。この磁石は、液体試験パッケージのうちの少なく
とも1つの磁気粒子をこれ等の液体試験パッケージのう
ちの少なくとも1つの各液体区分の間に移送するように
してある。本発明のさらに別の態様によれば本装置は、
各液体試験パッケージの液体区分及び空気区分の間の境
界面を検出するように磁石の前方の場所で流体導管に沿
って位置させた気泡検出器を備える。
【0013】本発明のなお別の態様によれば分析プロト
コルにより複数の試料を分析する方法が得られる。この
方法では各試料は試薬区分を含む複数の液体区分及び空
気区分から成る液体試験パッケージ内に含める。又この
プロトコルの少なくとも一部分中に試薬区分が光子を放
出する。液体試験パッケージのうちの少なくとも1個の
パッケージは、空気区分により試薬区分から隔離した緩
衝液区分を備える。本方法は、液体試験パッケージを流
体導管内に挿入し、前記液体試験パッケージを前記流体
導管に沿って位置させた第1のルミノメータを過ぎて流
動させ前記液体試験パッケージのうちの少なくとも1つ
の試薬区分により放出する光子を検出し、これ等の光子
を検出した後前記液体試験パッケージのうちの少なくと
も1つの試薬区分及び緩衝液区分を混合し、前記液体試
験パッケージを前記流体導管に沿って位置させた第2の
ルミノメータを過ぎて流動させ前記液体試験パッケージ
のうちの少なくとも1つ以外の液体試験パッケージの試
薬区分により放出する光子を検出する各工程から成る。
【0014】さらに本発明の特徴及び利点は、同様な部
品に同様な参照数字を付した添付図面による本発明の以
下の詳細な説明から明らかである。
【0015】
【実施例】図4には本発明の一態様による即時免疫学的
検定分析を行うのに適当な液体試験パッケージを示して
ある。図4に示すように即時免疫学的検定分析液体試験
パッケージは6個の液体区分すなわち磁気粒子懸濁液と
試料と第1及び第2の試薬との混合物S/R/R
MPと、第1洗浄液Wと、第2洗浄液Wと、第3試
薬及び第4試薬の配合物R/Rと、消光剤(que
ncher)Qと、マーカ染料(marker dy
e)Dとを含む。消光剤区分Qは、pH7.0の1モル
・トリス(Molar Tris)のような低いpHを
持つ緩衡液から成る。図4に明らかなように消光剤区分
Qと第3及び第4の試薬区分R/Rとは消滅気泡V
Bと呼ばれる特定の種類の空気区分により互いに隔離し
てある。消滅気泡VBの意義についてはなお詳しく後述
する。図4に示すようにその他全部の液体区分は、図2
及び図3に示した従来の技術について述べたような空気
区分により互いに隔離する。
【0016】図5には、図4に示した液体試験パッケー
ジを使い即時免疫学的検定分析を行うように構成した本
発明の1実施例によるカプセル化学試料液体分析システ
ムを線図的に示してある。図5に示すようにこのシステ
ムは、消滅領域(vanish zone)50の前方
で分析管路30に沿って位置させた気泡検出器70、磁
石75、気泡検出器78及びルミノメータ80と、前記
した各気泡検出器55,各磁石60及びルミノメータ6
5とを備える。磁石75は、シャー弁40から4.5な
いし7.0minの範囲にある距離に、すなわち前記し
たようにしてとくに'147号特許及び'497号特許と
米国特許願09/111,162号との各明細書に記載
してあるようにして各液体区分がシャー弁40から移動
するのに4.5ないし7.0minかかる距離に分析管
路30に沿って位置させるのがよい。さらに消滅領域5
0は、シャー弁40から約10分の距離に分析管路30
に沿って位置させるのがよい。
【0017】すなわち試料に対する免疫学的検定分析結
果が比較的短い時間内でありすなわち図2に示した液体
試験パッケージを使って得られるより短い時間内で得ら
れることが望ましいときは、図4に示した液体試験パッ
ケージが生成され分析管路30内に挿入することができ
る。前記したように、磁気粒子懸濁液が図4に示した液
体試験パッケージの生成中に試料S、第1試薬R及び
第2試薬Rと共に吸引されるから、免疫化学反応が直
ちに始まり、そしてとくに磁気粒子へのサンドイッチ構
造の捕捉が直ちに始まる。磁気粒子懸濁液MP中の磁気
粒子は、分析プロトコルにより定まる所定の時間周期
(time period)にわたり試料Sと第1及び
第2の試薬R及びRとに反応させ次いで磁石75に
より試料Sと第1及び第2の試薬R及びRとから隔
離される。本発明の好適な実施例では磁気粒子は、分析
管路30内に挿入された後4.5ないし7.0minだ
け試料Sと第1及び第2の試薬R及びRとから隔離
される。次いで磁気粒子は磁石75により洗浄液区分W
及びW内にそして最終的に第3及び第4の試薬R
/Rから成る区分内に移送される。前記したように第
3及び第4の試薬と磁気粒子との間の反応により試料S
内の検体濃度に比例する光子の放出が生じすなわち発光
区分が生成する。放出光子は図5に示したルミノメータ
80により検出し測定する。気泡検出器70は、図4に
示した液体試験パッケージの液体区分及び空気区分間の
境界面を検知して前記した移送が適当な時間に行われる
ようにするのに使う。同様に気泡検出器78は、液体区
分及び空気区分間の境界面を検知して放出光子を適当な
時間に測定できるようにするのに使う。
【0018】前記したように発光区分を図2に示した従
来の免疫学的検定分析試験パッケージにより生成した付
加的な発光区分と共に分析管路30内に滞留させると、
即時免疫学的検定分析発光区分からの光学的キャリオー
バーが従来の免疫学的検定分析試験パッケージから生成
する発光区分に対しルミノメータ65により行われる測
定に悪影響を及ぼすようである。すなわちこの問題を補
正するように、図5に示したシステムは消滅領域50を
備える。'147号及び'497号の各特許明細書に詳細
に記載してあるように消滅領域50は分析管路30の拡
大部分から成る。この拡大部分は消滅気泡(vanis
h bubble)VBと協働して作用しこの消滅気泡
の各側の液体区分及び消滅気泡が消滅領域50に入ると
きにこれ等の液体区分の混合を生じさせる。すなわち、
図4に示すように即時免疫学的検定分析発光区分すなわ
ち消滅気泡VBにより互いに隔離した磁気粒子含有R
/R 区分及び消光剤区分Qがルミノメータ80によ
り適当な読みを得た後或る時間で消滅領域50に入ると
きは、発光区分及び消光剤区分Qは相互に混合する。発
光区分に光子を放出させるルミネセンス反応は高いpH
レベルを必要とする。発光区分が低pHの緩衡液と混合
するときは、光子を放出させる直後の不安定な反応は低
いpHにより安定化して光/光子の放出が測定された9
9.99%だけ減少する。すなわち発光区分が消光剤区
分Qを含む低pHの緩衡液と混合するときは、ルミネセ
ンス反応すなわち光/光子生成反応が実質的に止まり又
発光区分が光子の放出を有効に停止することにより、ル
ミノメータ65によって行われる測定に影響を及ぼす光
学的キャリオーバのおそれをなくす。従って短い持続時
間すなわち即時の免疫学的検定分析でも長い持続時間す
なわち普通の免疫学的検定分析でも、一方が他方に悪影
響を及ぼさないで分析法が同じ分析管路30で行われ
る。
【0019】本発明は限定するわけでなく例示のために
述べた前記実施例以外でも実施できるのは当業者には明
らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】免疫学的検定分析を行うように構成した従来の
カプセル化学試料液体分析システムの配置図である。
【図2】磁気粒子に基づく不均一免疫学的検定分析を行
うのに適当な従来の液体試薬パッケージの線図である。
【図3】即時免疫学的検定分析を行うのに適当な従来の
試験液体パッケージの線図である。
【図4】即時免疫学的検定分析を行うのに適当な本発明
の一態様による液体試験パッケージの線図である。
【図5】図4に示した液体試験パッケージを使い即時免
疫学的検定分析を行うように構成した本発明の1実施例
によるカプセル化学試料液体分析システムの配置図であ
る。
【符号の説明】
R試薬区分 VB消滅気泡 30流体導管(分析管路) 50消滅領域 65第1のルミノメータ 80第2のルミノメータ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の液体区分及び空気区分から成り、
    試薬区分を含む液体試験パッケージ内にそれぞれ含まれ
    た複数の試料を、分析プロトコルに従って分析する分析
    装置であって、前記試薬区分が、前記分析プロトコルの
    少なくとも一部分中に光子を放出し、前記液体試験パッ
    ケージのうちの少なくとも1つが、消滅気泡により前記
    試薬区分から隔離した緩衝液区分を含むようにして成る
    分析装置において、 前記液体試験パッケージを流通させる流体導管と、 前記液体試験パッケージのうちの前記少なくとも1つの
    前記試薬区分により放出される光子を検出するために、
    前記流体導管に沿って位置させた第1のルミノメータ
    と、 前記液体試験パッケージのうちの前記少なくとも1つ以
    外の前記液体試験パッケージの前記試薬区分により放出
    される光子を検出するために、前記流体導管に沿って位
    置させた第2のルミノメータと、 前記流体導管内で前記第1及び第2のルミノメータの間
    に含まれた消滅領域であって、前記液体試験パッケージ
    のうちの前記少なくとも1つの前記試薬区分及び緩衝液
    区分が前記消滅領域内部で相互に混合するようにして成
    る消滅領域と、を包含する分析装置。
  2. 【請求項2】 前記試薬区分が、高いpHレベルを必要
    とする光生成反応の結果として前記光子を放出し、前記
    緩衝液区分が低いpHレベルを持ち、前記緩衝液区分及
    び試薬区分が、前記消滅領域で互いに混合されるとき
    は、前記光生成反応が実質的に停止するようにした請求
    項1の分析装置。
  3. 【請求項3】 前記各液体試験パッケージに磁気粒子を
    持つ区分を含ませ、さらに前記流体導管に沿い前記第1
    ルミノメータの前方の場所に位置させた磁石を備え、こ
    の磁石が、前記液体試験パッケージのうちの前記少なく
    とも1つの前記磁気粒子を前記液体試験パッケージのう
    ちの前記少なくとも1つの各液体区分間に移送するのに
    適するようにした請求項1の分析装置。
  4. 【請求項4】 前記流体導管に沿い、前記磁石の前方の
    場所に位置させた第1の気泡検出器と、前記流体導管に
    沿い、前記磁石と前記第1のルミノメータとの間の場所
    に位置させた第2の気泡検出器とをさらに備え、前記第
    1及び第2の気泡検出器が、前記液体試験パッケージの
    前記液体区分と前記空気区分との間の境界面を検出する
    ようにした請求項3の分析装置。
  5. 【請求項5】 それぞれ複数の液体区分及び空気区分か
    ら成り、試薬区分を含む液体試験パッケージ内にそれぞ
    れ含まれた複数の試料を、分析プロトコルに従って分析
    する分析方法であって、前記試薬区分が、前記分析プロ
    トコルの少なくとも一部分中に光子を放出し、前記液体
    試験パッケージのうちの少なくとも1つに空気区分によ
    り前記試薬区分から隔離した緩衝液区分を含めて成る分
    析方法において、 前記液体試験パッケージを流体導管内に挿入する段階
    と、 前記液体試験パッケージを、前記流体導管に沿って位置
    させた第1のルミノメータを過ぎて流動させ、前記液体
    試験パッケージのうちの前記少なくとも1つの前記試薬
    区分により放出される光子を検出する段階と、 前記光子を検出した後に、前記液体試験パッケージのう
    ちの前記少なくとも1つの前記の試薬区分及び緩衝液区
    分を互いに混合する段階と、 前記液体試験パッケージを、前記流体導管に沿って位置
    させた第2のルミノメータを過ぎて流動させ、前記液体
    試験パッケージのうちの前記の少なくとも1つ以外の前
    記液体試験パッケージの前記試薬区分により放出される
    光子を検出する段階と、から成る分析方法。
  6. 【請求項6】 前記試薬区分が、高いpHレベルを必要
    とする光生成反応の結果として前記光子を放出し、前記
    緩衝液区分が低いpHレベルを持ち、前記混合する段階
    がさらに、前記光生成反応を実質的に停止することを含
    む請求項5の分析方法。
  7. 【請求項7】 前記各液体試験パッケージが、磁気粒子
    を持つ区分を含み、さらに、前記液体試験パッケージの
    うちの前記少なくとも1つの前記試薬区分により放出さ
    れる光子を検出する前記段階に先だって前記液体試験パ
    ッケージのうちの前記少なくとも1つの前記磁気粒子
    を、前記液体試験パッケージのうちの前記少なくとも1
    つの各液体区分の間に移送することを含む請求項5の分
    析方法。
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