JP3062347B2

JP3062347B2 - 分析装置

Info

Publication number: JP3062347B2
Application number: JP4131990A
Authority: JP
Inventors: 敏一大西; 秀人高山; 松臣西村; 健宮崎; 和實田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 2000-07-10
Anticipated expiration: 2015-07-10
Also published as: JPH05302930A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体試料中に含有され
る分析対象物、特に核酸等の生体関連の微量物質を試薬
を用いて分析する分析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、核酸や免疫的に活性な抗原やその
他生体関連の微量物質の分析には、種々の方法や装置が
用いられている。これらの分析に際して、微量物質と選
択的に結合する試薬をフィルタやラテックス粒子、ガラ
スビーズ等の固体材料に存在させ、検査試料液から固体
材料上に微量物質を結合させ、得られた結合体を放射性
的、光学的に検出する方法が知られている。具体的に
は、「検査と技術vol6 NO.7 1988年」によれば、ＲＩＡ
（放射性免疫測定法）、ＥＩＡ（酵素免疫測定法）、Ｆ
ＩＡ（蛍光免疫測定法）等が挙げられる。

【０００３】これらの方法では、酵素活性の検出、放射
線量の検出、吸収、発光等の光学的検出のために放射性
同位元素や、色素、更には酵素で標識された試薬によっ
て結合体を標識することが行われる。一般にこれらの方
法では、固体材料上の試薬と結合しなかった余剰の検査
試料や標識試薬を固体材料から除去する洗浄工程、所謂
Ｂ／Ｆ分離が必要とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｂ／Ｆ分離の工程は、
例えばカップ容器中に固体材料がある場合に、洗浄液の
注入の他に吸引も行わなければならず、装置構成も複雑
となり、また処理時間も要するという欠点がある。

【０００５】一方、フィルタ等の固体材料である場合
も、洗浄液を滴下し洗浄液がフィルタを通過するために
処理時間を要するという欠点がある。また、減圧を利用
して、より早く洗浄液がフィルタを通過させることも可
能であるが、減圧用の装置構成が複雑となるという欠点
がある。

【０００６】また、これらの分析方法、分析装置では、
１つの検査項目に対してしか検査できない場合が多い。
例えば、固体材料がフィルタ、ビーズの場合には、検査
項目のそれぞれに対して試薬が異なるフィルタ、ビーズ
を用いて、繰り返し測定を行わなければならず、検査に
時間が掛かるという欠点がある。

【０００７】本発明の目的は、装置構成が簡単で、しか
も複数の検査項目の分析が高感度で実施でき、更に分析
に要する時間の短縮も可能な分析装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る分析装置は、試料液中の分析対象物と
結合する試薬部領域を表面に有する磁性粒子と、回転面
上に前記磁性粒子の保持が可能な回転部材と、少なくと
も試料液を含む１種類以上の液体を前記回転面上に供給
する手段と、前記回転面の裏面から磁界を与える手段
と、前記回転部材の回転数及びその保持時間並びに前記
磁界の印加強度及び印加時間を制御する手段と、前記磁
性粒子の表面の変化を光学的に検出する光学的検知手段
とから成ることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上述の構成を有する分析装置は、試料液中の分
析対象物と結合する試薬部領域を表面に有する磁性粒子
が存在する回転部材を用い、少なくとも試料液を含む液
体に対して、試料液を回転部材上に供給して回転部材の
回転数を制御し、磁性粒子の表面の変化を光学的に検出
することにより分析対象物の分析を行う。

【００１０】

【実施例】図１は本発明に係る分析方法の原理的説明図
である。図１(a)に示すように、円盤形状の回転基板１
の上面に分析対象物と結合する試薬部領域２が設けられ
ている。回転基板１の下面の回転軸３とモータ４の回転
軸５は接合部６で連結されている。試料液、標識試薬液
等の液体Ｓは、ディスペンサ７によって回転基板１の試
薬部領域２に必要量滴下される。この液体Ｓの滴下の
量、時期及びモータ４の回転速度、回転時間は図示しな
いコントローラによって制御されている。そして、図１
(b)に示すように光源８により試薬部領域２に光を照射
し、光検出器９により試薬部領域２からの蛍光等を検出
する。

【００１１】回転基板１の材質としては、ガラス、合成
樹脂材、金属等の従来から公知の素材及びこれらの複合
材料等を用いることができるが、回転基板１を試薬部領
域２の種類に応じて接合部６で交換する場合に、軽量で
低コストで生産できる合成樹脂材料が好ましい。試薬部
領域２は分析対象物と結合する試薬から成り、この試薬
は回転基板１の上面に直接存在していてもよいし、一
度、フィルム、ガラスやポリマの微粒子等の中間媒体に
担持させた後に、これらを回転基板１上に配置してもよ
い。これらの試薬と回転基板１や中間媒体との結合は、
物理的な吸着或いは化学結合基を導入することにより、
共有結合の化学的結合の何れでも可能である。また、試
薬部領域２には水系の液体Ｓが滴下されるので、回転基
板１及び中間媒体は親水性を有するとが好ましい。

【００１２】本発明において、試薬部領域２の試薬とし
ては、試薬液中の分析対象物に対して特異的な結合を示
すものが好ましい。例えば、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ抗体
等が挙げられる。特に、ＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩｇＥ等の免
疫グロブリン：補体、ＣＲＰ、フエリチン、α１マイク
ログロブリン、β２マイクログロブリン等の血漿蛋白及
びそれらの抗体：α−フエトプロテイン、癌胎児性抗原
（ＣＥＡ）、前立腺性酸性ホスフアターゼ（ＰＡＰ）、
ＣＡ−１９−９、ＣＡ−１２５等の腫瘍マーカ及びそれ
らの抗体：黄体化ホルモン（ＬＨ）、卵胞刺激ホルモン
（ＦＳＨ）、ヒト繊毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）、エ
ストロゲン、インスリン等のホルモン類及びそれらの抗
体：ＨＢＶ関連抗原（ＨＢｓ、ＨＢｅ、ＨＢｃ）、ＨＩ
Ｖ、ＡＴＬ等ウイルス感染関連物質及びそれらの抗体：
ジフテリア菌、ボツリヌス菌、マイコプラズマ、梅毒ト
レポネーマ等のバクテリア類及びそれらの抗体：トキソ
プラズマ、トリコモナ・スリーシユマニア、トリパノゾ
ーマ、マラリア原虫等の原虫類及びそれらの抗体：フエ
ニトイン、フエノバルビタール等の抗てんかん薬、キニ
ジン、ジゴキシニン等の心血管薬、テオフイリン等の抗
喘息薬、クロラムフエニコール、ゲンタマイシン等の抗
生物質等の薬物類及びそれらの抗体：その他酵素、菌体
外毒素及びそれらの抗体等があり、検体中の被測定物質
と抗原−抗体反応等、生物学的特異性を起こす物質が、
検体の種類に応じて適宜選択されて使用される。

【００１３】ディスペンサ７は回転基板１上に滴下され
る試料液、標識試薬液、洗浄液等の種類に応じて使い分
けられている。必要に応じて、先端部のディスペンサチ
ップは使い捨てのピペットであってもよい。光源８はキ
セノンランプ、ハロゲンランプ、ダングステンランプ、
ＬＥＤ等のノンコヒーレントな光源や、レーザー光のよ
うなコヒーレントな光源でもよい。光検出器９には、フ
ォトマル、フォトダイオード、フォトセル等を用いるこ
とができる。

【００１４】回転基板１を好ましくは１００ｒｐｍ以下
の低速で回転させた状態で、ディスペンサ７によって試
料液を滴下し、回転基板１上の試薬部領域２の全面が試
料液で浸されるようにする。次に、回転基板１を静止さ
せて一定時間保ち、試料液中の分析対象物と試薬部領域
２の試薬とを結合させる。この際に、回転基板１の温度
を制御し、結合反応を促進させることも可能である。望
ましい温度としては、結合反応の種類により異なるが、
５℃〜１００℃、更に好ましくは２０℃〜６０℃であ
る。一般に、結合反応に要する時間は、使用する試薬部
領域２の試薬、分析対象物、ｐＨ、温度等により異な
り、例えば免疫反応の場合は数分程度、ＤＮＡのハイブ
リダイゼーションの場合は数時間程度である。従って、
結合に要する時間ができるだけ短くなるように、これら
の条件を選択することが好ましい。

【００１５】続いて、回転基板１を高速で回転し、試薬
部領域２上の余剰の試料液を遠心力で飛散させ除去す
る。次に、再度回転基板１を停止させた状態で分析対象
物と結合し、蛍光色素により標識された試薬液をディス
ペンサ７により回転基板１上に滴下し、前述の試料液と
同様に結合反応、除去を繰り返す。同様に、ディスペン
サ７により水を回転基板１上に滴下し、余剰の試料液、
試薬液を除去する。水による洗浄の工程は、必要に応じ
て複数回繰り返してもよい。

【００１６】以上の結果、試料液中に分析対象物が存在
すれば、回転基板１上の試薬部領域２に分析対象物を介
して、標識試薬が結合した複合体が得られる。得られた
複合体の存在は、光源８及び光検出器９によって標識試
薬からの蛍光の有無によって検出することができる。更
に、分析対象物の濃度が既知である標準試料液により蛍
光強度の検量線を求めておけば、未知試料液中の分析対
象物の定量も可能である。

【００１７】図２は本発明の前提となる第１の例の分析
装置の回転基板１の構成図である。直径２０ｍｍ、ポリ
スチレン製の回転基板１の片面は平板状であり、この上
面に分析対象物と結合する試薬部領域２として、ヒトＣ
ＲＰ抗体（ＩｇＧ分画）が設けられている。一方、回転
基板１の他方の面は回転軸３を有し、この回転軸３にモ
ータ４の回転軸５を挿入することにより、モータ４と結
合されている。

【００１８】図３はこの第１の実施例を使用した分析装
置の構成図を示し、モータ４は回転基板１が接合されて
いる部分以外は遮蔽板１０によって覆われている。ま
た、回転基板１及び遮蔽に覆われているモータ４自体も
遮蔽板１１により覆われ、遮蔽板１１内は空調からの一
定温度の空気がファン１２によって供給され、温度セン
サ１３からの信号で空調からの空気の温度や供給量を制
御することにより、所望の温度とすることができるよう
にされている。一方、遮蔽板１１の回転基板１の上方に
当る部分には開放部が設けられ、この開放部はシャッタ
１４によって開閉可能となっている。また、遮蔽板１１
の最下部には排水口１５が設けられている。

【００１９】図４は分析対象物を含む試料液や標識試薬
液、洗浄液を回転基板１上に滴下する場合の説明図であ
る。ディスペンサ７の先端部は着脱可能な合成樹脂成形
体のディスペンサチップ１６から成り、液体の吸引、排
出を行い、液体の種類に応じてディスペンサチップ１６
を交換することにより、複数の液体間のコンタミネーシ
ョンをなくしている。また、ディスペンサ７は回転基板
１の上方部と、滴下される液体が存在する容器１７の間
を移動することができる。

【００２０】図５は回転基板１上の試薬部領域２の蛍光
強度を測定する場合の説明図である。２本の光ファイバ
１８、１９は保持材２０によって４５°の角度で保持さ
れており、保持材２０は回転基板１の試薬部領域２上に
移動自在に設置されている。光ファイバ１８にはＡｒ⁺
レーザー光（波長４８８ｎｍ）が導かれ、試薬部領域２
上に照射される。試薬部領域２からの蛍光及びレーザー
光の散乱光は、光ファイバ１９によって受光され、レー
ザー光の散乱光を除去するフィルタを通し、蛍光のみと
した後に図示しない光電子増倍管に入射し検出される。

【００２１】回転基板１には予め試薬部領域中の試薬と
して、ヒトＣＲＰ抗体（ＩｇＧ分画）を物理的に吸着さ
れたものを作成し、回転基板１をモータ４の回転軸５上
にセットする。次に、モータ４の回転数を２０ｒｐｍと
し、ディスペンサ７によって分析対象物を含む試料液を
１ｍリットル滴下し、滴下後にモータ４の回転を停止し
て、ディスペンサ７を回転基板１の上方から移動した後
に、シャッタ１４を閉じ、回転基板１の周囲の温度を３
７℃に保持し２０分間放置する。次に、モータ４の回転
数を５００ｒｐｍとして３０秒間回転させ、回転基板１
上の余剰の試料液を飛散させる。飛散した試料液は遮蔽
板１１によって受け止められ、排水口１５を通り外部に
排出される。

【００２２】次に、モータ４の回転数を２０ｒｐｍとし
て、ディスペンサ７によって蛍光標識試薬、ＦＩＴＣ標
識ヒトＣＲＰ抗体（ＩｇＧ分画）が０．２ｍｇ／ｍリッ
トルの濃度になるように、ｐＨ７．２のリン酸塩緩衡液
一生理食塩水（以下ＰＢＳと云う）に溶解した試薬１ｍ
リットルを、試料液と同様に滴下〜除去までの工程を繰
り返し行う。次に、モータ４の回転数を２０ｒｐｍと
し、洗浄液（ＰＢＳ）を５ｍリットル滴下し、更にモー
タ４の回転数を５００ｒｐｍに上昇させて、洗浄液を回
転基板１上から飛散させる。洗浄液を用いたこの工程を
３度繰り返し洗浄を行い、最後に光ファイバ１８、１９
から成る光検出部を回転基板１上の試薬部領域に移動
し、Ａｒ⁺レーザー光を照射したところ試薬部領域２か
らの蛍光が得られた。

【００２３】図６は本発明の前提となる第２の例におけ
る回転基板が載るステンレス製のステージ２５の構成図
である。図６(a)はステージ２５を上から見た構成図で
あり、中央部に凸嵌め合い２６が形成されている。ま
た、周辺部には出入が可能なピン２７が形成されてい
る。一方、図６(b)はステージ２５を横から見た構成図
であり、ステージ２５中には加熱ヒータ２８が内蔵さ
れ、取り出しローラ電極２９により、外部から電力が供
給される。また、ステージ２５の温度は温度センサ１３
により検出され、この値によりヒータ２８の供給電力を
制御することで、ステージ２５の温度を制御することが
できる。

【００２４】図７は第２の例の分析装置のガラス製の回
転基板３１の構成図である。図７(a)はステージ２５に
載る時のガラス製の回転基板３１を横から見た構成図で
あり、回転基板３１の上部には試薬部領域２が形成さ
れ、側面にはピン用切り溝３２が形成され、底面には凹
嵌め合い３３が形成されている。図７(b)は回転基板３
１がステージ２５上に載置した場合の構成図であり、ピ
ン２７と嵌め合い２６、３３の支えにより、ステージ２
５の回転に応じて、回転基板３１も回転する。また、ス
テージ２５からの熱伝導により、回転基板３１を加熱す
ることができる。

【００２５】図８は回転基板３１を用いた場合の説明図
であり、回転基板３１及びステージ２５を回転基板１の
代りに用いた以外は第１の例と同様の装置である。

【００２６】この分析装置を用いて、β２−マイクログ
ロブリンの分析を行う場合には、回転基板３１上の試薬
部領域２としてヒトβ２−マイクログロブリン抗体を固
定化したものを用いる。回転基板３１をステージ２５上
にセットした後に、回転基板３１の回転数を２０ｒｐｍ
にし、デイスペンサ７により分析対象物を含む試料液を
１ｍリットル滴下してモータ４を停止する。温度センサ
１３を基に、ステージ２５の温度を３７℃にして１０分
間保持する。

【００２７】次に、回転基板３１の回転数を５００ｒｐ
ｍとし１分間回転させ、回転基板３１上の試料液を周辺
に飛散させて除去する。続いて、第１の例と同様にＰＢ
Ｓによる洗浄を１回行う。続いて、回転基板３１の回転
数を２０ｒｐｍ、アルカリ性ホスファターゼを酵素標識
したヒトβ２−マイクログロブリン抗体（ボリクローナ
ル抗体ＩｇＧ分画）１ｍリットル（濃度０．２ｍｇ／ｍ
リットル）を滴下して、回転基板３１を停止し３７℃で
１５分間保持する。

【００２８】更に、第１の例と同様にＰＢＳで洗浄を２
回行う。洗浄後に回転基板３１の回転数を２０ｒｐｍに
し、４−メチルウンベリフェリルりん酸（４−ＭＵＰ）
を含有する基質液１ｍリットルを滴下する。回転基板３
１を停止した後に、生成する４−メチルウンベリフェロ
ン（４−ＭＵ）の量を第１の例と同様に、光ファイバ１
８、１９から成る光学的検知手段を用いて測定したとこ
ろ、試薬部領域２から蛍光が得られた。

【００２９】図９は本発明の前提となる第３の例の回転
容器の構成図である。凹面形状を有する回転容器３５の
上面に分析対象物と結合する試薬部領域２が設けられ、
回転容器３５の下面の回転軸３とモータ４の回転軸５は
接合部６で連結されている。また、ディスペンサ７によ
って試料液、標識試薬液等の液体Ｓは回転容器３５の試
薬部領域２に必要量滴下される。液体Ｓの滴下の量、時
期及びモータ４の回転速度、回転時間は図示しないコン
トローラによって制御され、この場合に回転基板１の代
りに回転容器３５を使用した他は第１の例と同様にして
実験を行ったところ、試薬部領域２から蛍光が得られ
た。

【００３０】回転容器３５の材質としては、第１の例の
回転基板１と同様に、ガラス、合成樹脂材、金属等の公
知の素材、及びこれらの複合材料等を用いることができ
るが、回転容器３５を試薬部領域２の種類に応じて接合
部６で交換する場合を考慮すると、軽量で低コストで生
産できる合成樹脂材料が好ましい。回転容器３５の形状
は図１０(a)、(b)に示すように、(1)液体Ｓを保持可能
な凹部を有し、(2)回転により回転容器３５外へ液体Ｓ
の飛散が可能であれば、特に制限されることはない。

【００３１】従って、回転容器３５は図１１(a)に示す
ような極めて平板に近い形状、又は図１１(b)に示すよ
うに漏斗状のものまで使用可能である。また、回転容器
３５の内部の凹部は球面、円錐面等の種々の形状が可能
で、回転容器３５の回転軸５に対称でもよいし、非対称
でもよい。

【００３２】第１、第２の例のように、平板状の回転基
板１、３１上に液体を供給しても撹拌が十分に行われ
ず、結合反応や洗浄に時間が掛かったり、十分な分析が
できない場合があったが、第３の例では回転基板の代り
に回転容器３５を用いることにより、撹拌を十分に行う
ことができる。

【００３３】図１２は本発明の前提となる第４の例の回
転基板の構成図である。円盤状の回転基板４０の上面の
試薬部領域２は回転軸３を中心とする６つの扇形の領域
に分割され、それぞれに異なる分析対象物と結合する６
種の試薬が存在し、複数の領域２Ａ〜２Ｆが形成されて
いる。また、領域２Ａの弧の一部に設けられた切り込み
４１は、後述する光学検出の位置決定に使用される。

【００３４】図１３(a)に示すように、回転基板４０の
下面の回転軸３とステッピングモータ４２の回転軸３は
接合部６で連結されており、ディスペンサ７によって試
料液、標識試薬液等の液体Ｓは、回転基板４０の試薬部
領域２上に必要量滴下することができる。液体Ｓの滴下
の量、時期及びステッピングモータ４２の回転数、回転
時間は、図示しないコントローラによって制御される。

【００３５】図１３(b)において、光源８により１つの
領域にのみ光を照射し、光検出器９により、この試薬部
領域２の領域からの蛍光等を検出することができる。光
束が照射される試薬部領域２の選択は、反射型光電セン
サ４３が回転基板４０の周端に設けられた切り込み４１
を検出し、その位置を基準としてステッピングモータ４
２によって任意の角度に回転基板４０を回転させて行
う。

【００３６】回転基板４０の上面の試薬部領域２の分割
の方法には種々の方法があり、例えば前述した扇形のセ
クタ状に分割する方法の他に、図１４に示すように回転
軸を中心とした同心円状に分割する方法、又は図１５に
示すようにセクタ状と同心円状を併用した方法も考えら
れる。また、光学的検出手段としては、試薬部領域２か
らの蛍光、化学発光等の発光、吸光度、散乱強度等が挙
げられる。

【００３７】また、回転基板４０上で光学的な検出を行
う試薬部領域２を選択する方法は、回転基板４０の上面
の試薬部領域２がどのように分割配置されているかに依
存する。セクタ状の場合には、前述したような基準位置
からの回転基板４０の回転角を検知する方法が挙げら
れ、一方、同心円状の場合は図１６に示すように、回転
軸３から光学的に検出される領域までの距離ｒを検知す
る方法が挙げられる。

【００３８】回転基板として、図１７に示すように直径
２０ｍｍのポリスチレン製の回転基板４０の上面をマス
ク材により順次に覆い、試薬部領域２のセクタ状の領域
２ａ〜２ｃにそれぞれ以下の３種類の抗体を物理的に吸
着させ実験を行った。

【００３９】領域２ａ・・・ヒトＣＲＰ抗体（ＩｇＧ分
画）領域２ｂ・・・ヒトβ２ −マウクログロブリン抗体
（ＩｇＧ分画）領域２ｃ・・・ヒトα−フェトプロテイン抗体（ＩｇＧ
分画）

【００４０】３種の抗体のそれぞれの蛍光標識試薬とし
て、ＦＩＴＣ標識ヒトＣＲＰ抗体（ＩｇＧ分画）、ＦＩ
ＴＣ標識ヒトβ２ −マウクログロブリン抗体（ＩｇＧ
分画）、ＦＩＴＣ標識ヒトα−フェトプロテイン抗体
（ＩｇＧ分画）が、それぞれ０．２ｍｇ／ｍリットルの
濃度になるように、ｐＨ７．２のＰＢＳに溶解させた混
合液を用いた他は、第１の例と同様の実験を行い、最後
に回転基板４０を回転させ、図１３に示すように反射型
光電センサ４３からの信号により回転基板４０を停止
し、試薬部領域２ａからの蛍光強度を検出した。次に、
ステッピングモータ４２を制御して回転基板４０を反時
計方向に１２０°回転させ、領域２ｂから蛍光強度を、
更に１２０°回転させて領域２ｃから蛍光強度を検出し
た。

【００４１】この第４の例のように、回転基板４０上に
複数の試薬部領域２を設けることにより、１個の回転基
板４０で複数の検査項目の分析が可能となり、分析時間
の短縮及び装置の低コスト化、省力化が可能となる。

【００４２】図１８は本発明の前提となる第５の例の回
転セル４５の構成図である。上部に開放部を有する円筒
状の筐体４６の開放部の下には、分析対象物と結合する
試薬部領域２が設けられている。また、試薬部領域２の
周りには障壁４７が回転中心から同心円状に形成されて
いる。また、回転セル４７の下面の回転軸３と図示しな
いモータ４の回転軸５は接合部６で連結されている。

【００４３】図１９(a)に示すようにディスペンサ７に
よって、試料液、標識試薬液等の液体Ｓが試薬部領域２
に必要量滴下される。このとき、液体Ｓが障壁４７内に
留まる程度に回転セル４７を回転させれば、液体Ｓを撹
拌させることができる。図１９(b)は回転セル４７を回
転させ、遠心力により液体Ｓを障壁４７からその外側に
移動させる様子を示している。また、図１９(c)は光源
８により試薬部領域２に光を照射し、光検出器９により
試薬部領域２の吸光度や、試薬部領域２からの蛍光等の
発光を検出する場合の説明図である。

【００４４】回転セル４７の材質としては、ガラス、合
成樹脂、金属等の従来から公知の素材、及びこれらの複
合材料を用いることができるが、回転セル４７を試薬部
領域２の種類に応じて接合部６で交換する場合には、軽
量で低コストで生産できる合成樹脂材料が好ましい。

【００４５】回転セル４５の形状は回転の遠心力により
液体Ｓの飛散が可能であれば特に限定されるものではな
く、平板状のものや凹部を有する容器状のものでもよ
く、例えば図２０(a)〜(c)に示すようなものを使用する
こともできる。一方、障壁４７の形状としては、図２１
(a)のような形状よりも図２１(b)、(c)のように回転中
心から外側に向かってスロープ状となっているもののほ
うが、飛散できずに障壁４７内に残る液体Ｓの量が少な
いので好ましい。

【００４６】本例では、回転セル４５の周端部に筐体４
６の側面を設け、遠心力により飛散され、障壁４７の領
域外に移された液体Ｓが回転セル４５の外側に出ないよ
うにしている。このような回転セル４５を用いることに
より、廃液の処理は分析終了後に回転セル４５と共に廃
棄すればよく、分析装置内に特に廃液回収の構成を必要
としなくなる。また、障壁４７の外側の領域には、必要
に応じて高分子吸収材を存在させることも可能である。

【００４７】図２２(a)は回転セル４５を使用した場合
の側方から見た説明図であり、図２２(b)は上方から見
た説明図である。回転セル４７の下面には接合部６によ
ってモータ４が接合されており、回転セル４７やモータ
４は遮蔽板１１によって覆われ、遮蔽板１１内は空調か
らの一定温度の空気がファン１２によって供給され、温
度センサ１３からの信号により空調からの空気の温度や
供給量を制御することによって、所望の温度とすること
ができるようになっている。一方、回転セル４７の上方
に当る遮蔽板１１の部分には開放部が設けられ、この開
放部はシャッタ１４によって開閉可能となっている。ま
た、遮蔽板１１には回転セル４７に液体Ｓを供給する液
体供給手段と試薬部領域２からの蛍光やその吸光度を検
出する光検出手段が設けられている。

【００４８】ここで、液体供給手段はディスペンサ用ア
ーム４８と、その先端に取り付けられたディスペンサ７
とから成り、ディスペンサ７はディスペンサ用アーム４
８により回転セル４７の中心と、図示しない洗浄液等の
液体容器間を移動する構成となっている。光検出手段は
２本の光ファイバ１８、１９と保持材２０とから成り、
光ファイバ１８、１９は保持材２０によって保持され、
回転セル４７の試薬部領域２上に移動可能に設置されて
いる。光ファイバ１８には光源８が接続され、Ａｒ⁺レ
ーザー光が試薬部領域２上に照射される。試薬部領域２
からの蛍光及びレーザー散乱光は光ファイバ１９によっ
て受光され、光検出器９に入射する。

【００４９】ここで、回転セル４７として図１８と同様
の構成で、回転セル４５の半径２０ｍｍ、全体の厚さ１
５ｍｍ、また回転中心から半径５ｍｍの円上に高さ５ｍ
ｍの障壁４７を設けたものを用い、試薬部領域２として
ヒトＣＲＰ抗体（ＩｇＧ分画）を物理的に吸着させたも
のを用いて、次の実験を行った。

【００５０】即ち、回転セル４７をセットした後に、回
転セル４７を停止させた状態でディスペンサ７により、
試薬液０．５ｍリットルを試薬部領域２内に滴下する。
次に、シャッタ１４を閉じ回転セル４７を回転数２０ｒ
ｐｍ、温度３７℃で２０分間撹拌する。このとき、試薬
液は障壁４７内に留まっているが、その後に回転数を１
０００ｒｐｍとし、試料液を障壁４７の領域内からその
外側の領域に飛散させる。

【００５１】続いて、回転セル４７の回転を停止させた
後に、ＦＩＴＣ標識ヒトＣＲＰ抗体（ＩｇＧ分画）が
０．２ｍｇ／ｍリットルの濃度となるように、ｐＨ７．
２のＰＢＳに溶解させた試薬液０．５ｍリットルを、試
料液と同様に滴下〜飛散までの工程を繰り返して行う。
次に、ＰＢＳ０．５ｍリットルによる洗浄を同様に３度
繰り返して行う。最後に、回転セル４５を停止して２本
の光ファイバ１８、１９を試薬部領域２上に移動させ、
Ａｒ⁺レーザー光を照射し、その散乱光をフィルタでカ
ットした後に、検出器１０で蛍光を検出した。

【００５２】この第５の例のように、回転セル４５を用
いたことにより、分析により生ずる廃液の回収処理を容
易に行うことができ、また装置に廃液処理のための構成
が不要となるため装置構成が簡単となり、廃液による装
置の汚染、廃液からの水の蒸発による装置内の温度増加
による悪影響をなくすことができる。

【００５３】図２３は本発明に係る実施例の構成図であ
る。図９に示すような回転容器３５の上面に、分析対象
物と結合する試薬を表面に有する磁性粒子５１が載置さ
れており、この回転容器３５の下面の回転軸３とモータ
４の回転軸５は接合部６で連結されている。ディスペン
サ７によって試料液、指標試薬液等の液体Ｓは、回転容
器３５の磁性粒子５１に必要量滴下される。液体Ｓの滴
下の量、時期及びモータ４の回転速度、回転時間は図示
しないコントローラによって制御される。また、回転容
器３５の下面には電磁石５２が設けられ、回転容器３５
に磁界を印加することができ、磁性粒子５１はこの磁界
により回転容器３５上に保持されている。

【００５４】電磁石５２により磁界を印加し、磁性粒子
５１が回転容器３５上に保持された状態で回転容器３５
を回転させ、遠心力により液体Ｓのみを飛散させること
ができ、図２４(a)はこの場合の回転容器３５から液体
Ｓのみを除去する様子を示している。その後に図２４
(b)に示すように、光源８によって磁性粒子５１に光を
照射し、光検出器９により磁性粒子５１からの蛍光等を
検出することができる。

【００５５】回転容器３５に磁界を印加する手段として
は、図２３に示すように電磁石５２を用い、磁界の有
無、強度を電磁石５２に流す電流により制御することが
可能である。なお、永久磁石を使用して回転容器３５と
の距離により磁界強度を制御することもできるが、装置
の構成上、電磁石５２を用いたほうが有利である。ま
た、磁界を印加する領域は回転容器３５の全面又は一部
でもよい。

【００５６】液体Ｓを磁性粒子５１が存在する回転容器
３５上に滴下した際に、磁界を印加しない状態で、液体
Ｓが回転容器３５内に留まる程度に回転容器３５を回転
させれば、磁性粒子５１と液体Ｓとを十分に撹拌させる
ことができる。更に、図２５に示すように電磁石５２を
更に多数個配置し、磁界を与える時間を相互にずらすこ
とにより、磁性粒子５１を回転容器３５上で移動させる
こともできる。これにより、回転による撹拌と併用して
撹拌効率を高めることができる。

【００５７】回転容器３５の材質としては、ガラス、合
成樹脂材、磁界に影響を与えないアルミニウム、銅等の
金属や、従来公知の素材、及びこれらの複合材料等を用
いることができる。特に、使用する磁性粒子５１を回転
容器３５中に予め存在させておき、分析対象物に応じて
回転容器３５を着脱させる場合は、軽量で低コストで生
産できる合成樹脂材料が好ましい。一方、回転容器３５
の形状は磁性粒子５１、及び液体Ｓの保持が可能であ
り、しかも回転による遠心力で液体Ｓの飛散が可能な形
状であればどのような形状でもよく、図２３に示したよ
うな凹面を有する形状でもよいし、或いは漏斗状でもよ
い。また、磁性粒子５１、液体Ｓの保持量は少なくなる
が、平板状のものでもよい。

【００５８】なお磁性粒子５１には、マグネタイト、フ
ェライト等の化合物磁性体、鉄、コバルト等の金属磁性
体の微粒子、又はこれらの磁性体と例えばスチレン等の
ポリマとの複合材から成る微粒子を用いることができ
る。磁性粒子５１の大きさは、１ｍｍ〜０．１μｍ径、
好ましくは５００μｍ〜０．２μｍ径である。この磁性
粒子５１の表面には、分析対象物と結合する試薬が結合
されており、この結合は物理的な吸着、或いは磁性粒子
５１の表面に化学結合基を導入することにより、共有結
合等の化学結合の何れでも可能である。また、磁性粒子
５１の表面は、水系の液体が滴下されるので親水性であ
ることが好ましい。

【００５９】図２６は使用状態の説明図である。回転容
器３５、モータ４、電磁石５２は遮蔽板１１によって覆
われ、この中は空調からの一定温度の空気がファン１２
によって供給され、温度センサ１３からの信号で空調か
らの空気の温度や供給量を制御することにより、所望の
温度とされている。一方、磁性粒子５１が存在する回転
容器３５の上方に当る遮蔽板１１の部分には開放部が設
けられ、シャッタ１４によって開閉可能となっている。
また、遮蔽板１１には回転容器３５に液体Ｓを供給する
ディスペンサ７から成る液体供給手段と、磁性粒子５１
からの蛍光やその吸光度を検出する光ファイバ１８、１
９等から成る光検出手段が設けられている。また遮蔽板
１１の最下部には排水口１５が設けられている。

【００６０】回転容器３５として半径４５ｍｍの球面状
の凹部を有し半径４０ｍｍのポリスチレン製回転容器を
用い、磁性粒子５１として１μｍ径のマグネタイトを含
有するラテックス粒子の表面に、ヒトＣＲＰ抗体（Ｉｇ
Ｇ分画）を物理的に吸着させたものを用いて、次の実験
を行った。

【００６１】即ち、磁性粒子５１を２００ｍｇ有する回
転容器３５をモータ４の回転軸５上にセットした後に、
回転容器３５を停止させた状態でディスペンサ７により
試料液１ｍリットルを滴下する。次に、分析装置のシャ
ッタ１４を閉じた後に、回転容器３５の回転数２０ｒｐ
ｍ、温度３７℃で１７分間撹拌させる。この時、試料液
は回転容器３５内に留まっており、続いて電磁石５２に
電流を流し、回転容器３５に磁界を印加した状態で回転
容器３５の回転数を２０００ｒｐｍとし、試料液のみを
回転容器３５上から飛散させる。飛散された試料液は排
水口１５から外部に排出される。

【００６２】次に、回転容器３５の回転を停止させた後
に、ＦＩＴＣ標識ヒトＣＲＰ抗体（ＩｇＧ分画）が０．
２ｍｇ／ｍリットルの濃度となるように、ｐＨ７．２の
ＰＢＳに溶解させた試薬液１ｍリットルを、試料液と同
様に滴下〜飛散までの工程を繰り返して行う。続いて、
１ｍリットルのＰＢＳによる洗浄を同様に３度繰り返し
て行う。最後に、磁界を印加した状態で回転容器３５を
停止させて光学検出手段の保持材２０によって、２本の
光ファイバ１８、１９を磁界により保持された磁性粒子
５１上に移動し、Ａｒ⁺レーザー光を照射し、Ａｒ⁺レー
ザー光の散乱光をフィルタでカットした後に、磁性粒子
５１からの蛍光を検出した。

【００６３】上述した先の実施例のように、回転基板上
に試薬部領域２を設けた場合には、結合する試薬の量が
少なくなってしまい検出感度が低いという欠点がある
が、磁性粒子５１のような浮遊する粒子を用いることに
より十分な撹拌が実施でき、結合する試薬の量を増加さ
せることができ、検出感度を高くすることが可能とな
る。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る分析装
置は、回転する回転部材を用いることにより、装置構成
が簡単でしかも複数の検査項目の分析が高感度で可能で
あり、また分析に要する時間も短縮でき、更には装置の
低コスト化、省力化にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】原理的説明図である。

【図２】本発明の前提となる第１の例の回転基板の構成
図である。

【図３】第１の例の構成図である。

【図４】液を回転基板上に滴下する場合の説明図であ
る。

【図５】蛍光強度を測定する場合の説明図である。

【図６】本発明の前提となる第２の例のステージの構成
図である。

【図７】第２の例の回転基板の構成図である。

【図８】使用状態の説明図である。

【図９】本発明の前提となる第３の例の回転容器の構成
図である。

【図１０】回転容器を回転させた場合の説明図である。

【図１１】回転容器の説明図である。

【図１２】本発明の前提となる第４の例の回転基板の構
成図である。

【図１３】使用状態の説明図である。

【図１４】回転基板の構成図である。

【図１５】回転基板の構成図である。

【図１６】使用状態の説明図である。

【図１７】回転基板の構成図である。

【図１８】本発明の前提となる第５の例の回転セルの構
成図である。

【図１９】使用状態の説明図である。

【図２０】回転セルの構成図である。

【図２１】障壁の構成図である。

【図２２】使用状態の説明図である。

【図２３】本発明の実施例の構成図である。

【図２４】使用状態の説明図である。

【図２５】回転容器の構成図である。

【図２６】使用状態の説明図である。

【符号の説明】

１、３１、４０回転基板２試薬部領域３，５回転軸４モータ６接合部７ディスペンサ８光源９光検出器１０、１１遮蔽板１３温度センサ１７液体容器１８、１９光ファイバ２８ヒータ３５回転容器４２ステッピングモータ４３反射型光電センサ４５回転セル４６筐体４７障壁５１磁性粒子５２電磁石

フロントページの続き (72)発明者宮崎健東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者田中和實東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平２−269938（ＪＰ，Ａ) 特開平２−232563（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−85428（ＪＰ，Ａ) 特開平３−225278（ＪＰ，Ａ) 特開平２−269969（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10 G01N 33/543 531

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】試料液中の分析対象物と結合する試薬部
領域を表面に有する磁性粒子と、回転面上に前記磁性粒
子の保持が可能な回転部材と、少なくとも試料液を含む
１種類以上の液体を前記回転面上に供給する手段と、前
記回転面の裏面から磁界を与える手段と、前記回転部材
の回転数及びその保持時間並びに前記磁界の印加強度及
び印加時間を制御する手段と、前記磁性粒子の表面の変
化を光学的に検出する光学的検知手段とから成ることを
特徴とする分析装置。
【請求項２】前記磁性粒子の位置の制御を前記回転部
材の下方に設けた磁界発生手段により行うようにした請
求項１に記載の分析装置。