JP2938918B2 - 磁気微粒子の粒度測定方法 - Google Patents

磁気微粒子の粒度測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気微粒子の粒度測定方法及びそれを利用
する抗原又は抗体の濃度測定方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、懸濁液中の微粒子の粒度測定は、ミクロンサイ
ズを超える微粒子の場合には沈降法、慣性法等が用いら
れているが、サブミクロンサイズの微粒子の場合には光
散乱法が用いられており、レーザー光等を照射したとき
の光散乱の角度及び散乱光の強度を光学的に測定する方
法等が知られている。
また、従来、液体試料中の抗原又は抗体の濃度を測定
する代表的な方法としては、レーザーネフェロメトリ
ー、ラテックス比濁法、エンザイムイムノアッセイ、ラ
ジオイムノアッセイ等が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、前記の微粒子の濃度測定方法は、試料液中に
他の共存物質が存在して光の吸収、散乱が起こる場合に
は正確な測定を行うことができず、測定の感度、精度と
も大幅に低下するという問題がある。そのため、測定用
の試料の調製には、そのような共存物質を予め除去する
必要があった。また、微粒子表面の凹凸によって光散乱
の状態が変わるため測定結果が影響を受けるという欠点
もあった。
また、前記の抗原又は抗体の濃度測定方法には、光学
的測定では前記同様に共存物質の影響を受けること、エ
ンザイムイムノアッセイでは酵素活性の安定性という困
難な要求があること、そしてラジオイムノアッセイでは
放射性物質を用いる危険性が伴うという問題があった。
そこで、本発明の課題は、共存物質が試料液中に共存
していても何らそれらに影響されず、しかも粒子表面の
凹凸などの表面状態による測定誤差が少ない。高感度、
高精度の測定を行うことができる磁気微粒子の粒度測定
方法を提供することにある。
本発明の別の課題は、前記の従来の抗原又は抗体の濃
度測定方法の問題を解決し、特に数来の免疫測定におい
ては分離する必要があった血球等の共存物質を分離せず
に、その存在のままで抗原又は抗体の濃度を測定するこ
とができる方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、磁気微粒子の粒度測定において、試料
に磁場を印加後その印加を停止した際の残留磁場の測定
から、前記の課題を解決できることを見出した。
本発明は、第一に、前記の数来の微粒子の粒度測定法
を有する問題点を解決するものとして、磁気微粒子の懸
濁液に磁場を印加して一定方向に配向処理し、次に磁場
の印加を停止し、次に配向処理を行った同じ場所で前記
磁気微粒子の残留磁束密度を測定することからなる磁気
微粒子の粒度測定方法を提供するものである。
本発明の方法に供される磁気微粒子を含む懸濁液にお
いては、一般に、当初、個々の磁気微粒子は無秩序に分
散しているため、懸濁液全体が有する磁束密度はほとん
ど零である。磁場の印加による一定方向に配向処理され
ると磁束密度は最大になるが、磁場の印加を停止すると
磁気微粒子の配向は次第にくずれ、無秩序化の方向に向
かう。この配向の無秩序化に伴って懸濁液が有する残留
磁束密度が減衰する。また、配向の無秩序化は磁気微粒
子の熱運動やゆらぎのために起こるので、その速度は磁
気微粒子の粒度が小さいほど速く、粒度が大きいほど遅
く。即ち、磁気微粒子の粒度と懸濁液の残留磁束密度と
間には相関関係が存在するのであり、本発明の粒度測定
法はこれを利用して磁気微粒子の粒度を測定するもので
ある。
本発明の方法において残留磁束密度の測定は、例え
ば、フラックスゲート型磁束計、SQUID等の磁束計によ
って測定される。
本発明の方法により測定できる磁気微粒子は、磁束を
有する微粒子であれば特に限定されないが、単磁区構造
でないものは一旦着磁処理を知して磁性を一定方向に配
向させる必要がある。本発明の方法を適用することがで
きる磁気微粒子としては、例えば、Fe3O4,γ−Fe2O3,Co
−γ−Fe2O3,(NiCuZn)O・Fe2O3,(CuZn)O・Fe2O3,
(Mn・Zn)O・Fe2O3,(NiZn)O・Fe2O3,SrO・6Fe2O3,
BaO・6Fe2O3,SiO2で被覆したFe3O4(粒径約200Å)〔En
zyme Microb.Technol.,vol.2,p.2〜10(1980)参照〕、
各種の高分子材料(ナイロン、ポリアクリルアミド、タ
ンパク質等)とフェライトとの複合微粒子、磁性金属微
粒子等を挙げることができる。
懸濁液の液体媒体は特に限定されず、例えば、水、ア
ルコール類、ベンゼン、トルエン等の有機溶媒、これら
の混合溶液があげられる。
本発明の方法は、特に粒径50Å〜5000Åの磁気微粒子
の粒度測定に適する。
本発明の粒度測定方法においては、まず、磁気微粒子
が分散された懸濁液に一定方向の磁場を印加して、磁気
微粒子のスピンを一定方向に配向させる。印加される磁
場の強度は、通常、100ガウス程度でよく、磁場の印加
時間は、通常、1〜10分間程度でよい。配向させる方向
は特に限定されないが、一般には磁束計のコイルから生
じる磁束の方向でよい。この配向処理は、例えばSQUID
を用いる場合には、磁束計(ピックアップコイル)の周
囲に設けられているソレノイドコイルで行うことができ
る。
配向処理を所定の時間行ったのち磁場の印加を停止す
る。これにより懸濁液の残留磁束密度は初め急速に減衰
し、次いで緩やかに減衰するというパターンを示す。懸
濁液の残留密度は、一般に、磁場を印加する前に懸濁液
が有していた磁束密度を基準とし、それとの差として定
義される。この残留密度の評価方法としては、種々可能
であり、例えば、次の方法を採用することができる。
(A)磁場の印加停止後から一定時間経過後の残留磁束
密度を測定する。この場合、一般に、印加停止直後又は
停止後10分以内の時間経過後が適当である。
(B)磁場の印加停止後の一定時間内の残留磁束密度を
測定し、時間に対する積分値を求める。
こうして求められる、種々の既知の粒度に対する残留
磁束密度の関係を、例えば、検量線で表して両者の相関
関係を知ることにより、未知の試料に含まれる磁気微粒
子の粒度を測定することができる。
本発明は、上記の磁気微粒子の粒度測定方法を利用す
る、前記従来の抗原又は抗体の濃度測定方法の問題点を
解決した方法をも提供する。
即ち、本発明は、抗原又は抗体を含有する液体試料
に、前記抗原又抗体と特異的に結合する抗体又は抗原を
固定化した磁気微粒子を懸濁して抗原抗体反応を起こさ
せて磁気微粒子を凝集させ、生じた凝集体を含む懸濁液
に磁場を印加して配向処理し、次に磁場の印加を停止
し、次に配向処理を行った同じ場所で前記磁気微粒子の
粒度を測定する工程を有する液体試料中の抗原又は抗体
の濃度測定方法を提供するものである。
この方法において、抗原又は抗体の固定化に用いる磁
気微粒子の材料は、特に限定されず、前述したものを例
示することができる。この方法の場合、磁気微粒子の粒
径は、一般に、50〜500Åの範囲が好ましく、100〜300
Åの範囲がより好ましい。
上記の材料及び粒径を有するものの中でも特に好まし
いものとして、SiO2で被覆した粒径約200ÅのFe3O4
子、及び粒径200〜300Åのγ−Fe2O3粒子を挙げること
ができる。さらに、このような好ましい磁気微粒子とし
て、走磁性細菌から得られる磁鉄鉱(Fe3O4)からなる
微粒子(粒径約500Å)が挙げられる。前記走磁性細菌
は、例えば特開昭62−61599号に開示された方法および
採取器により淡水又は海水から容易に採取することがで
きる。
この濃度測定方法に用いられる抗原又は抗体を固定化
した磁気微粒子は、上記の磁気微粒子に所要の抗原又は
抗体を固定化することにより製造することができる。抗
原又は抗体の磁気微粒子への固定化は、抗原又は抗体の
固定化技術として公知の方法により行うことができ、例
えば、シランカップリング剤、ブドウ状球菌より得られ
るプロテインAを磁気微粒子に被膜させ、そして抗体を
結合させる方法等を用いて行う。
磁気微粒子に固定される抗体又は抗原の種類は、被測
定対象である特定の抗原又は抗体に対して抗体又は抗原
の関係にあるものであり、試料液中の抗原又は抗体に応
じて選択される。かかる抗原又は抗体の例としては次の
ものを挙げることができる。
抗原類:IgG、IgA、IgM、IgE、アルブミン、HCG、AF
P、カルジオライピン抗原、血液型物質、コンカナバリ
ンA、DNT、プロスタグランジン、CRP、HBs、ヒト成長
ホルモン、ステロイドホルモン、CEA、IgD等。
抗体類:抗アルブミン抗体、抗HCG抗体、抗IgG抗体、
抗IgA抗体、抗IgM抗体、抗IgE抗体、抗IgD抗体、抗AFP
抗体、抗DNT抗体、抗プロスタグランジン抗体、抗ヒト
凝固ファクター抗体、抗CRP抗体、抗HBs抗体、抗ヒト成
長ホルモン抗体、抗ステロイドホルモン抗体、およびこ
れらを含む、血清、並びにモノクローナル抗体。
懸濁液に用いられる分散媒は、例えば、水性媒体が一
般的である。
本発明の測定法を実施する際には抗原又は抗体を固定
化した磁気微粒子を、例えば、特開昭63−90766号公報
に開示の懸濁液、即ち、抗原又は抗体が固定化されてい
る粒径50〜500Åの磁気微粒子が、該磁気微粒子1mg当り
5ml以上の、界面活性剤濃度0.5重量%以上の等張塩水溶
液中に分散してなる懸濁液として予め調整しておき、試
料液に添加することもできる。かかる懸濁液は、安定性
が高く保存性が良好であるので便利である。等張塩水溶
液としては、例えば、0.9%NaCl水溶液、0.025Mしょ糖
水溶液を使用することができ、また、これに添加する界
面活性剤としては、Tween 80、−COOH、COO-などの基を
有する界面活性剤等が挙げられる。等張塩水溶液中の界
面活性剤濃度は、0.5重量%以上であることが必要で、
好ましくは、1.0〜5.0重量%である。
この方法において、試料液に磁気微粒子を分散させる
には、例えば超音波を利用することができる。試料の懸
濁液中への分散処理により試料液中に存在した抗体又は
抗原は磁気微粒子上に固定化されている抗原又は抗体に
結合し、抗原−抗体−磁気微粒子からなる三元結合体を
生成する。これらの結合体は、抗原−抗体反応の進行に
より隣接する結合体同士で凝集し、凝集体を生成する。
このとき、特開昭63−90766号公報に記載のように試料
液に磁界を適用してもよく、これにより凝集体の生成を
促進することができる。
得られる凝集体の粒度は、試料液中の抗原又は抗体の
濃度と相関関係があるので、前述の粒度測定法の応用に
より抗原又は抗体の濃度を知ることができる。具体的に
は、既知の抗原又は抗体の濃度に対する残留磁束密度の
関係を、例えば、検量線として求め、これに基づいて未
知濃度の抗原又は抗体の試料を測定することができる。
〔実施例〕
実施例1 粒径150Åの酸化鉄からなる磁気微粒子の懸濁液(1mg
/ml)を30kOeで着磁後放置することで凝集させ、それぞ
れ平均粒径0.15,2.1,15.5,85.0,120.2μm5種の磁気微粒
子懸濁液を用意した。これら磁気微粒子懸濁液に電磁石
を用いて200G程度の磁場を2分間印加し、磁気微粒子が
フラットゲート磁束計の検出コイルを直交するように配
向させた後、磁場の印加を停止した。この間の磁気微粒
子の磁束密度を測定したところ、図1に示す結果が得ら
れた。この結果から、残留磁束密度を、磁場印加前の磁
束密度を基準とし、磁場印加停止から10秒後の磁束密度
との差として評価した。各粒径に対する残留磁束密度を
プロットしたところ、図2に示す検量線が得られた。
実施例2 抗ヒトIgGを固定化した粒径150Åの磁気微粒子を、Tw
een 80を0.6%で含む生理食塩水に1mg/mlの濃度で懸濁
し、30kOeで着磁後ヒトIgGをそれぞれ1,10,100,1000μm
g/mlの濃度となるように加え超音波分散し、4種の懸濁
液を調製した。その後200ガウス、パルス幅0.5秒の交番
磁場を5分間印加しながら抗原抗体反応を行い、磁気微
粒子の凝集体を得た。そして交番磁場を停止後、フラッ
トゲート磁束敬での磁束密度の測定に供した。
磁気微粒子懸濁液の初期磁束密度を測定した後、電磁
石を用いて200ガウスの磁場を2分間印加し、磁気微粒
子が磁束計検出コイルに直交するように配向させた。磁
場の印加をを停止した後、磁束密度を測定し、実施例1
と同様にして残留磁束密度を評価した。実施例1で得
た、図2の検量線を利用して、ヒトIgGの各農度に対す
る残留磁束密度を求めたところ、図3を示す結果が得ら
れた。この結果は、光学的に凝集体の粒度を測定した場
合に得られた結果と良好な一致を示した。
〔発明の効果〕
従来、懸濁液中の磁気微粒子の粒度の測定は光学的に
行われていたが、本発明の磁気微粒子の粒度測定方法に
よれば、光学的には測定ができない高濃度領域や他の共
存物質の存在下においても何ら影響されずに磁気微粒子
の粒度を短時間で測定できる。この方法は、種々の測定
に応用可能である。特に、本発明により提供される抗原
又は抗体の濃度測定方法は、血球等の共存物質の存在下
においても何ら影響されずに抗原抵抗体反応による磁気
微粒子の粒度を短時間で測定できる、酵素を使用しない
ためその安定性が問題とならず、また放射性物質を使用
しないので安全性が高い等の点で有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で測定された磁束密度の変化を表
し、図2は、同じく磁気微粒子の粒度と残留磁束密度の
関係を示し、図3は、実施例にで得られた抗原濃度と残
留磁束密度の関係を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 15/02 G01N 33/543 G01N 33/553

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気微粒子の懸濁液に磁場を印加して一定
    方向に配向処理し、次の磁場の印加を停止し、次に配向
    処理を行った同じ場所で前記磁気微粒子の残留磁束密度
    を測定する工程を有する磁気微粒子の粒度測定方法。
  2. 【請求項2】抗原又は抗体を含有する液体試料に、前記
    抗原又は抗体と特異的に結合する抗体又は抗原を固定化
    した磁気微粒子を懸濁して抗原抗体反応を起こさせて磁
    気微粒子を凝集させ、生じた凝集体を含む懸濁液に磁場
    を印加して配向処理し、次に磁場の印加を停止し、次に
    配向処理を行った同じ場所で前記凝集体の残留磁束密度
    を測定することにより前記凝集体の粒度を測定する工程
    を有する液体試料中の抗原又は抗体の濃度測定方法。
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