JP2005134268A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
チップ形状の高さに比して底面積の大きい平板状の反応測定容器を用いる抗原，抗体反応あるいは遺伝子検出法において、試薬と試料の反応を促進させ再現性の良好な測定を可能とする分析装置を提供すること。
【解決手段】
平板状の反応容器と、該反応容器を複数個載置し、かつ該反応容器の相対位置を移動可能な反応容器移動機構と、該反応容器移動機構上の反応容器に試料または試薬を分注可能な分注機構と、少なくとも分析動作時には、前記反応容器移動機構上の反応容器を定常的に移動させるように、該反応容器移動機構を制御する制御機構と、を備えた分析装置。
【選択図】図３

Description

本発明は平板状の反応容器中で試料と試薬を混合・反応させる機構を備えた分析装置に係り、特に反応容器を複数個載置可能なターンテーブルを備えた分析装置に関する。

生体サンプル中の特定抗原，抗体あるいは遺伝子の定性・定量分析においてはプラスチック，ガラス等からなる平板（チップと称される）を反応面として用いることがある。例えば平板上に予め試薬を付着させておき、試料を添加して反応させる。抗原，抗体反応においては抗原，抗体、また、遺伝子検出法においてはＤＮＡ断片を標識物質と結合させ、プローブあるいはトレーサとして用いる。

このような反応チップに関しては例えば特許文献１に記載されているようなものがある。

特許文献１記載の技術は異なるＤＮＡフラグメントをチップ上に設け、被測定試料をチップ上に導入して、どのフラグメントでハイブリダイズが生じているかを測定するものである。

特開２００３−１２１４４１号公報

特許文献１記載の技術ではチップ上に導入した被測定試料を反応促進のためにどのようにして攪拌するかについては開示がないが、通常のチップを用いた測定では試料を滴下するか、あるいはチップに試料導入口を設け、試料を圧送する方法がとられていると考えられる。このような方法では、試料によっては反応が促進されず、検出感度が低くなる懸念があった。

本発明は、チップ形状の高さに比して底面積の大きい平板状の反応測定容器を用いる抗原，抗体反応あるいは核酸検出法において、試薬と試料の反応を促進させ再現性の良好な測定を可能とする分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。

平板状の反応容器と、該反応容器を複数個載置し、かつ該反応容器の相対位置を移動可能な反応容器移動機構と、該反応容器移動機構上の反応容器に試料または試薬を分注可能な分注機構と、少なくとも分析動作時には、前記反応容器移動機構上の反応容器を定常的に移動させるように、該反応容器移動機構を制御する制御機構と、を備えた分析装置。

平板状とは高さに比べて底面積の大きな容器のことを総称しているものである。好ましくは、反応容器は底面積１平方センチメートル以上，１００平方センチメートル以下，高さ１センチメートル以下であり、上面が開放された凹形状であるが、これに限定されるものではない。また容器上方からみた形状も四角形である必要は無く、真円，楕円でも良いし多角形でも良い。試料容器を移動させるだけで試料と試薬が攪拌される効果が生じることが反応容器が平板状であることのメリットである。試験管等の円筒形で底面積に対し高さが大きい容器に反応液が多量にある場合、単に反応容器を移動させるだけでは攪拌効果は生じないため、本発明のように定常的に反応容器を移動させるように構成しても本発明と同様の効果は得られない。定常的に移動させるとは常に決められた速度で移動し続けることの他に、移動しては一時停止し、再び移動することを繰り返すことが有効である。反応容器が停止し、再び移動を開始するときに、反応容器内には逆方向の加速度がかかる。この正逆両方向の加速度が攪拌を促進する効果がある。停止、移動は決められたサイクルで行い、停止の際に反応容器への試料の供給が完了するようなスケジュールを組むことが望ましい。移動速度は、反応容器の停止，移動時に攪拌効果が最も大きくなるような加速度が得られ、かつ反応容器内の試料が反応容器から飛び出さないような観点から選ぶ。最適な移動速度は反応容器の大きさ等に依存するが目安としては角速度４０度／秒程度が目安になる。いうまでもないがこれにより本発明の範囲が限定されるものではない。

（１）本発明によれば、チップ形状の高さに比して底面の大きい反応測定容器を用いる抗原，抗体反応あるいは遺伝子検出法において、複数の容器の定常的な容器の移動を行うことにより、結果的に均一の振とうをチップに与え、チップ間での液攪拌効果が大きく異なることなく、再現性の良好な測定がなされる。
（２）本発明によれば、チップ形状の高さに比して底面の大きい反応測定容器を用いる抗原，抗体反応あるいは遺伝子検出法において、簡易な装置を提供するものである。試料，試薬あるいは希釈液の混合は、混合攪拌用のシステムを要することなく、チップへの試料，試薬，希釈液あるいは洗浄液の吸引分注のための移動に要するディスクあるいはベルトの移動をもって混合あるいは攪拌がなされる。
（３）本発明の目的は、チップの底面と高さを規定し、混合攪拌の効率が充分確保されるとともに、測定に際してはチップ壁面が測定の妨害にならず、また、チップ壁面より試料，試薬，希釈液あるいは洗浄液がこぼれることなく、簡易かつ安全に反応測定がなされるバイオマーカ測定用チップが提供される。

従来の自動分析装置においては、反応容器が載置された架台の移動により反応容器の移動はなされるものの、この動作により試料，試薬あるいは反応液の攪拌混合は期待されない。これは反応容器と反応液高さがその底面積に比べ大きいからであると考えられる。従い、従来は反応容器中の液体を強制的に攪拌することが行われており、専用の攪拌器が設けられていた。攪拌の方法としてはボルテックス，超音波，ピペッティングの繰り返し、あるいは攪拌棒による攪拌等がある。このような攪拌のためのシステムは、機器装置コストを引き上げるものになる。

本発明者らは攪拌機構を必要としない分析装置について鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。すなわち、平板状の反応容器を用い、反応容器を停止と移動を交互に定常的に行うことにより、十分な攪拌効果が得られることを見出した。

また、本発明者らは、反応容器の停止と移動とを交互に行うことにより、迅速かつ再現性の高い測定がなされることを見出した。

以下、本発明の実施例を図１から図６を用いて説明する。なお、実施例では試料として核酸，抗原，抗体等の生体試料を用いているが、本発明は試料と試薬とを反応させ、その反応の測定可能な分析装置であれば適用可能であることは言うまでもない。

図１に示す凹形状のプラスチック製チップを作製する。左側円で示されるものは、抗原，抗体反応あるいは核酸ハイブリダイゼーションのなされる個所（スポット）であり、必ずしもチップ底面との境界がチップにあることを示すものではない。

本発明の反応容器形状はその底面積に比べ容器高さが小さい平板状であれば程度の差はあるが本発明の効果を奏する。より好ましい容器形状としては、図２のＸ，Ｙ，Ｚが以下の関係を備えることが望ましい。

底面の長さの最大値（square root（Ｘ^２＋Ｙ^２））＞＝Ｚ×２
を満たす。

図３にチップ洗浄装置とチップ測定装置のシステム概要を示す。チップは、チップ洗浄装置にて、抗原，抗体反応あるいは核酸ハイブリダイゼーションを行う。その後、チップ測定装置にてスポットの分析測定を行う。分析測定データはＰＣに表示されるか、データ解析がなされる。

図４にシステム反応部の概要を示す。チップは洗浄装置回転ディスクに搭載され、反応プロトコールに従い抗体液，洗浄液あるいは廃液を分注吸引するノズルの位置に移動される。

図５にチップ搭載ディスクの模式図を示す。複数のチップが搭載可能である。

図６にターンテーブル回転の時間チャートの例を示す。

洗浄液１および洗浄液に２は、洗浄液１および２の吐出吸引を行う。

試料，抗体液の分注は３０秒ごとに行う。３０秒ごとのターンテーブルの回転停止が起こる。

搭載されたチップの全数での洗浄液２の処理が終了するまで、３０秒後とのターンテーブルの回転停止が繰り返される。ただし、動作，停止がすべて一定間隔である必要はなく、液分注吸引ともあわせ各々の操作に好ましい時間を設定すればよい。

回転の始動，停止と回転速度は液こぼれがない範囲で急か早いものが良い。

回転方向は装置の制限によるもので、正方向，逆方向のいずれでもよい。これにより間歇的かつ定常的なターンテーブルの動作がなされる。最適な回転速度はターンテーブルの半径にもよるが、例えば角速度４０°／秒程度が目安となる。

抗原，抗体反応を用いたアルファフェトプロテイン（ＡＦＰ）測定例を示す。

チップに約２mm径のスポットを作製し、０.１Ｍ炭酸緩衝液（ｐＨ９.６）で５マイクロ（μ）ｇ／ｍＬに稀釈した抗ヒトＡＦＰ抗体（日本バイオテスト研究所製）を２μＬ分注し、４℃一夜静置コーティングを行う。その後、０.０５％Tween２０加生理食塩水で洗浄した後、１％ＢＳＡ(ウシ血清アルブミン)，２％シュクロース加炭酸緩衝液(ｐＨ９.１)２００μＬを加え、３７℃にて静置する。１時間後、０.０５％Tween２０（シグマ製）加生理食塩水で洗浄し、１％ＢＳＡ加生理食塩水にて、ヒトＡＦＰ標準品（ＤＡＣＯ
Immunoglobulins 製）を１０倍段階稀釈し、その２００μＬをチップに加える。装置に搭載し、１時間連続的に振とうあるいは１０チップ分反応液の分注吸引，洗浄のみを行いその他の時間の静置後、０.０５％Tween２０加生理食塩水で洗浄する。その後、ビオチン標識抗ＡＦＰ抗体（ＤＡＣＯ Immunoglobulins製）を１％ＢＳＡ加生理食塩水にて１μｇ／ｍＬに稀釈し、その２００μＬを各チップに分注し、装置にて１時間振とう、あるいは静置させる。その後、０.０５％Tween２０加生理食塩水で洗浄し、ストレプトアビジン標識蛍光色素の２００μＬをチップに分注する。

室温にて３０分静置後、０.０５％Tween２０加生理食塩水で洗浄した。プレートをキセノンランプ光源蛍光測定装置（日立ハイテクノロジーズ）にて発光量を計測する。

図７に、チップ２０枚にそれぞれヒトＡＦＰ標準品およびビオチン標識抗ＡＦＰ抗体を分注し、各々１０枚ずつを振とうあるいは静置したとの検量線を示す。縦軸に発光量
（signal intensity）、横軸にヒトＡＦＰ標準品濃度を示す。各測定濃度（ｎ＝１０）での平均値（mean）をプロットし、その標準偏差（ＳＤ）を棒軸に示す。

連続的にチップ振とうさせた場合において、検量線範囲が大きく広がり、かつ、各々の測定濃度でのＳＤが小さいことが判明する。

図７の左図 チップを連続的に振とうさせた場合のＡＦＰ検量線
図７の右図 チップ１０枚分反応液の分注吸引，洗浄のみを行いその他の時間は静置した場合のＡＦＰ検量線

チップ形状容器概要。 チップ形状容器概要。 チップ形状容器による装置の模式図。 洗浄装置流路ブロック図。 ディスクターンターブル概要。 ターンテーブル動作の時間チャート概図。 ＡＦＰ検量線。

Claims (5)

1. 平板状の反応容器と、
   該反応容器を複数個載置し、かつ該反応容器の相対位置を移動可能な反応容器移動機構と、
   該反応容器移動機構上の反応容器に試料または試薬を分注可能な分注機構と、
   少なくとも分析動作時には、前記反応容器移動機構上の反応容器を定常的に移動させるように、該反応容器移動機構を制御する制御機構と、
   を備えたことを特徴とする分析装置。
2. 平板状の反応容器と、
   該反応容器を複数個載置し、かつ該反応容器の相対位置を移動可能な反応容器移動機構と、
   該反応容器移動機構上の反応容器に試料または試薬を分注可能な分注機構と、
   前記反応容器移動機構上の反応容器の少なくとも１つに前記分注機構から試料または試薬が分注された場合は、前記反応容器移動機構上の他の反応容器に試料が分注されたかどうかに係らず、前記反応容器移動機構上の反応容器を定常的に移動させるように、該反応容器移動機構を制御する制御機構と、
   を備えたことを特徴とする分析装置。
3. 請求項１または２記載の反応容器は底面積１平方センチメートル以上，１００平方センチメートル以下，高さ１センチメートル以下であり、上面が開放された凹形状であることを特徴とする分析装置。
4. 請求項１または２記載の反応容器移動機構は円板の円周上に複数個の前記反応容器を列状に配置し、該円板を回転駆動させる機構を備えたものであることを特徴とする分析装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の分析装置であって、更に前記反応容器移動機構上の反応容器に洗浄液を供給する洗浄液供給機構，反応容器中の洗浄液を吸引する洗浄液吸引機構を備えたことを特徴とする分析装置。
   

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