JPH01109263A

JPH01109263A - レーザ磁気免疫測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JPH01109263A
Application number: JP26748187A
Authority: JP
Inventors: Koichi Fujiwara; 幸一藤原; Hiromichi Mizutani; 水谷　裕迪; Hiroko Mizutani; 弘子水谷
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1989-04-26
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07111430B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は抗原抗体反応を利用したレーザ免疫測定方法お
よび測定装置に関する。さらに詳しくは、極めて微ｍの
検体から特定の抗体または抗原を検出可能なレーザ免疫
測定方法および測定装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

エイズ、成人Ｔｌｌ胞白血病等の新型ウィルス性疾病、
ならびに各種癌の早期検査法として、抗原抗体反応を利
用した免疫測定法の開発が現在世界的規模で進められて
いる。これは、抗原であるウィルス等が生体に侵入した
場合に形成される抗体が、上記抗原と特異的に反応する
性質（抗原抗体反応）を利用して、抗体または抗原その
ものを検出しようとするものである。このための微量免
疫測定法として、従来からＲＩＡ（ラジオイムノアッセ
イ）、ＥＩＡ（１’ｌｌ素イムノアツセイ）、ＦＩＡ（
蛍光イムノアッセイ）等が実用化されてきた。

これらの方法は、アイソトープ、酵素、蛍光体で標識さ
れた抗原または抗体を用い、これと特異的に反応する抗
体または抗原の有無を検出するものである。　。

このうちＲＩＡは、抗原抗体反応に寄与した検体の母を
、標識化されたアイソトープの放射線量を測定すること
により窓口するものであり、現在のところ、ピコグラム
程度の超微量測定が唯一可能な方法である。しかし、Ｒ
ＩＡは放射性物質を取り扱わなければならないため、特
殊設備が必要であり、半減期や廃棄物処理等の点から、
使用時期、場所等の制約があった。また、酵素、蛍光体
を用いる方法では、発色や、発光を用いて抗原抗体反応
の有無を確認するものであるため、測定が半定量的であ
り、検出限界もナノグラム程度であった。従って、ＲＩ
Ａと同程度の検出感度を有し使用上の制限のない免疫測
定方法が求められていた。

抗原抗体反応の有無の検出にレーザ光を用いる方法とし
ては、肝臓癌の検出を目的として、プラスチックの微粒
子にＡＦＰ　（アルファ・フェト・ブ０ティン）に対す
る抗体をつけ、抗原抗体反応に基づく該プラスチック同
士の凝集により生じた質量変化を、レーザー光の散乱ま
たは透過状態の変化から調べる方法が発表されている。

この方法では、検出感度は１０”ａであり、従来のレー
ザー光を用いた方法の百倍以上とされているが、ＲＩＡ
の感度の百分の一以下である。この方法は、水溶液中で
の抗原抗体のブラウン運動の変化を利用しているため、
測定に際しては、検体を含む水溶液の温度制御を精密に
行う必要があり、気温や振動等の外界の影響を受は易い
欠点があった。

また、従来のレーザ光の散乱測定は、検体が分散してい
る水溶液の一部分のみを照射するため、本質的に検出感
度向上には限界があり、多口の検体が必要であった。

このような事情から、従来よりＲＩＡに匹敵する検出感
度並びに精度を有し、実施上の制限のない免疫測定方法
及び測定装置の開発が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第１の発明に従うと、所定の抗原あるいは抗体
に磁性体微粒子を標識として付加した磁性体標識体と、
検体たる抗体あるいは抗原とを抗原抗体反応させる第１
工程と、該第１工程後の磁性体標識体と検体との複合体
である磁性体標識検体複合体を含む溶液に磁界を作用さ
せて該磁性体標識検体複合体を１点に濃縮させる第２の
工程とを少なくとも含む、レーザ磁気免疫測定方法にお
いて、検体容器上の固定されたレーザ光照射位置に該濃縮点を
誘導することによって、該磁性体標識検体複合体の存在
する濃縮点からの信号と該磁性体標識検体複合体の存在
しない非濃縮点からの信号の差分を検出することを特徴
とするレーザ磁気免疫測定方法が提供される。

また、本発明の第１の発明の一つの変形例に従うと、前
記第２工程が上方に開口を右する検体容器を用いて行わ
れ、該検体容器の主力に置かれた磁石と該磁石に対向し
て該検体容器の水面真上に置かれた磁石片によって磁性
体標識体の濃縮がなされ、かつ該磁極片を移動すること
によって該濃縮点の誘導がなされる。

さらに、本発明の第１の発明の別の変形例に従うと、前
記第２工程がｉｔ管状の検体容器を用いて行われ、磁界
の最大点に向かって磁界が増大するように構成されてい
る磁石により磁性体標識体の濃縮がなされ、かつ該磁石
を移動することによって該濃縮点の誘導がなされる。

前記検出工程において該検体からの出射光として、散乱
光、透過光、反射光、干渉光および回折光のいずれを選
んでもよい。

本発明の第２の発明に従うと、磁性体微粒子によって標
識された検体を収容する検体容器と、磁性体標識検体を
濃縮する傾斜磁場発生装置と、レーザ光源を該検体容器
の固定された位置に導く入射光学系と、検体容器上のレ
ーザ光照射位置からのレーザ散乱あるいは透過あるいは
反射あるいは干渉光あるいは回折光を受光する光学系と
、を少なくとも含むレーザ磁気免疫測定装置であって、
該傾斜磁場発生装置が前記レーザ光照射位置とレーザ光
非照射位置に濃縮した前記磁性体ｔ！２識検体を誘導す
るための可動機構を具備してなることを特徴とするレー
ザ磁気免疫測定装置が提供される。

本発明の第２の発明の好ましい変形例に従うと前記傾斜
磁場発生装置が、永久磁石又は電磁石と、該永久磁石又
は電磁石に対向して前記検体容器を挟むように設置され
た磁極片とから構成されている。

また、本発明の第２の発明の別の変形例に従うと、前記
検体容器または前記永久磁石又は電磁石と、前記磁極片
のいずれかが、水平面内で移動するように構成されてい
る。

磁性体標識検体複合体を外部磁力により溶液内部で駆動
する方法を採った場合、溶液の粘性抵抗のため外部磁力
への追従は自ずから限度がある。

従って、Ｓ／Ｎ比を向上させる目的で、該磁性体標識検
体複合体からの出射光あるいは透過あるいは反射あるい
は干渉光を繰り返し加蓉・平均化処理する場合、測定時
間がかかる問題があったが、本発明においては磁性体標
識検体複合体からの信号に妨害となる検体以外からのバ
ックグランド雑音を排除し得るので、短ｒＩ間で高Ｓ／
Ｎ比の測定が可能となる。

なお、本発明に用いられる磁性微粒子が放射線あるいは
毒性等の問題を有しないことはいうまでもなく、これを
利用することに格別の＆＋１約はない。

また、磁性体微粒子には、マグネタイトやγ−フェライ
ト等の各種化合物磁性体あるいは鉄、コバルト等の金属
磁性体専科々の材料によるものがあり、検体に対して安
定な標識物質を容易に選択することができる。

本発明では、標識物質が磁性体であることを利用して、
ＷＡ識物質、検体あるいは抗原抗体複合物質を磁力によ
って選択的に操作することが出来る。

即ち、未反応の磁性体標識体を検体から分離除去したり
、磁性標識体との抗原抗体複合体を特定の位置に誘導し
あるいは濃縮することが容易である。

これら本発明によれば、同じレーザ光を利用しながら、
ＡＦＰを利用した方法の限弄を突破す°ることが出来る
。また、このような構成は、甲に検出感度の向上に寄与
するのみならず測定の自動化をも極めて容易にする。

以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述するが
、以下に示すものは本発明の一実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲を何等制限するものではない。

〔実施例１〕第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明のレーザ磁気免疫測
定方法の一例を説明するためのもので、図中符号１は検
体容器、２は磁性体標識検体複合体、３はｌａ磁極片４
は永久磁石、５はレーザ光源、６はＮＤフィルタ、７は
入射光、８は散乱光束、９はスリット、１０は集光レン
ズ、１１は光電子増倍管である。

そして、上方に開口を有する板状の検体容器１内には、
検体と磁性体標識体との間で抗原抗体反応を行なった後
の磁性体標識検体複合体２が収容されている。この例の
検体容器１は永久磁石４の上に直接又は台を介して水平
に載置されており、検体容器１の真上には磁性体標識検
体複合体を誘導・濃縮するための磁極片３が水平方向移
動可能に配設されている。この磁極片３はその下端部分
が鋭利な形状となっていることから、永久磁石４から出
た磁束がＶａＩｆＩ片３の下端に集中するようになって
いる。従って、該磁極片３直下の水面の磁界が最も高く
、この部分に磁性体標識検体複合体２が濃縮される。

このような磁極片３と永久磁石４とは傾斜磁界発生装置
３を構成している。なお、永久磁石の代わりに、先に本
発明者らが出願した特願昭６２−１５２７９１に記載の
電磁石を用いることも勿論できる。

また、検体容器１の上方には、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ
光源５と該光！１１５から出射されるレーザ光の光量を
調節するＮＤフィルタ６とが磁極片３に関し一方の側に
適当な入射角度を成すように設置されており、ＮＤフィ
ルタ６を通ったレーザ光は入射光７として常に特定位置
に照射されるようになっている。また他方の側には入射
光７の検体容器１における散乱光束８を受光するための
受光系が検体容器１に対して固定されて配設されている
。

この受光系はスリット９と集光レンズ１０と光電子増倍
管１１とから構成されている。なお、散乱光が微弱であ
る場合にはフォト力ウンティングヤの電子増倍管を用い
るのがよい。

この例において、レーザ光源５からのレーザ光は、ＮＤ
フィルタ６によりその光量を調節され、入射光７として
検体容器１の開口内の特定位置に照射される。この照射
に際し、照射位置には第１図（ａ）に示すように予め磁
極片３により磁性体標識検体複合体２を誘導・濃縮して
おく。そして、濃縮された磁性体標識検体複合体２に照
射した入射光７は散乱光束８として受光系に受光される
。

次に、第１図（ｂ）に示ずように磁極片３を水平方向（
特に図面では右方向）に移動させる。この磁極片３の移
動に伴って磁極片３により濃縮された磁性体４！Ａ識検
体複合体２も同方向に誘導される。これにより、上記照
射位置には磁性体標識検体複合体２が存在しなくなるか
ら、受光系にはバックグランドからの散乱光が受光され
る。

これら２種類の散乱光は受光系の光電子増倍管１１によ
り検知され両者の出射光信号の差分が公　　・知の手段
により検出される。

したがって、本発明の方法は、検体からの散乱光と、バ
ックグランドからの散乱光をそれぞれ、静的に測定し、
バックグランドを補正することによって、検出感度を改
善するものである。例えば、検体及びバックグランド測
定を各々５秒間行い、それらの測定値の平均値を比較す
ることによってなされる。勿論、本発明者らが先に発明
した、同期検出の方法を、本発明の場合でも適用できる
。

この場合は、前記磁極片移動機構により、濃縮位置を繰
り返し移動させればよいが、本発明の方が測定時間の短
縮に有利である。

（実施例２）第２図は本発明のレーザ磁気免疫測定装置の一例を示す
もので図中符号１００は移動台、１０１は案内ガイド、
１０２はスクリュー、１０３は土−タ、１０４は油圧移
動機構、１０５は油圧チ″ユープ、１０６は支持台、１
０７は＠厩架台である。

非磁性体からなる移動台１００の上部には板状の検体容
器１が固定され、移動台１００の内部には永久磁石４が
配設されている。このような移動台１００は装置架台１
０７上に設けられた移動機構により水平方向移動自在と
されている。この移！ＩＩ機構はモータ１０３、スクリ
ュー１０２、案内ガイド１０１から構成されている。ま
た、装置架台１０７上には、柱状の支持台１０６が立設
されており、この支持台１０６の上部には磁極片３の水
平方向への移動を行なう油圧移動機構１０４と油圧チュ
ーブ１０５などからなる移動機構が設けられている。そ
して、この磁極片３の移動方向と、移動台１００、すな
わち検体容器１の移動方向とは水面内において互いに直
交とされている。

そして、検体容Ｐ！ｉ１の上方には実施例１と同様にレ
ーザ光源５などからなる送光系と光電子増倍管１１など
からなる受光系とが設Ｇｊられている。

このような構成の測定装置によれば、２種類の移ｖＪ機
構により磁性体標識検体複合体２の濃縮位置を迅速にか
つ精度よ（移動さけてレーザ光照射位置から外すことが
できるので、濃縮位置からの信号と非濃縮位置からの信
号との差分を正確に検出できる。また、移動台１００の
移ｖＪ機構を利用すれば、多くのサンプルに対する測定
を順次連続的に行なうこともできる。

なお、前記磁極片３の移動機構は本実施例の油圧に限ら
れるものではなく、移動緻が入射光線の径よりも十分大
きく取れるならば、どの様な機構でも適用できる。

また、本実施例では磁性体標識検体複合体からの散乱光
を検出する方法を例示したが、磁性体標識検体複合体か
らの出射光、例えば反射光、干渉光、あるいは回折光を
検出する場合も勿論適用できる。これら磁性体標識検体
複合体からの出射光は受光光学系の配置及び該出射光の
受光に適した受光器の取り替えで！！Ｉｌｌに変更でき
る。

本発明のレーザ磁気免疫測定装置を用いた場合、磁性超
微粒子を標識したインフルエンザウィルスの検出を試み
た結果、従来の酵素免疫測定法（ＥＩＡ）の場合、１億
個Ｐｉ！度ウィルスが存在しなければ検出できなかった
のに対して、本発明の方法では１０個程度のウィルスで
も検出することが明らかになった。

〔実施例３〕第３図（ａ）　、　（ｂ）は本発明のレーザ磁気免疫測
定方法の他の例を説明するためのもので、図中符号４ａ
、４ｂは一対の永久磁石、１２は透過光、１３はフォト
ダイオードである。

この例の検体容器１は、透明な内径２ｍ程度の有底円筒
状のもので、このものはその軸方向が鉛直となるように
立設されている。そして、この検体容器１を挟んで対峙
する一対の永久磁石４ａ。

４ｂは共に対向部分が鋭利な形状とされ、このような形
状の対向部分間に磁束が集中するようになっている。ま
た、これら永久磁石４ａ、４ｂは、鉛直方向に同時に移
動可能とされている。

また、検体容器１を挟んで一方の側にはレーザ光源５と
ＮＤフィ゛ルタ６が配設され、他方の側にはＮＤフィル
タ６を通過した入射光７の透過光１２を検知するための
フォトダイオード１３が配設されている。

この例では、まずレーザ光照射位置に永久磁石４ａ、４
ｂによる磁性体標識検体複合体２の濃縮位置を合わせる
。そして、このときに得られた透過光１２をフォトダイ
オード１３により検知する。

次いで、永久磁石４ａ、４ｂを鉛直方向（この例では下
方向）に移動させて上記濃縮位置を下方向に誘導する。

これにより、レーザ光照射位置には磁性体標識検体複合
体２が存在しなくなるから、このときにフォトダイオー
ド１３に検知される透過光はバックグランド光となる。

そして、２種類の透過光からフォトダイオード１３など
によりその差分が検出される。

なお、磁性体標識検体複合体の粒子の径が大きくなると
透過光の一部が回折するため、透過光の代りに回折光を
検出することがＳ／Ｎ比の改善に効果的である。また、
透過光の他に、散乱光を検出してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述のように、本発明に従うレーザ磁気免疫測定方
法及び装置によれば、標識物質として磁性徴粒子を用い
た場合に最も特徴を発揮でき、極めて短時間のうちにＲ
ＩＡ法に匹敵する超高感度な抗原抗体反応検査を実施出
来る。従って、従来は限定された施設でＲＩＡ法によら
なければ実施できなかった精密な測定を、一般的な環境
で広〈実施することが可能となる。例えば集団検診等の
ような一般的な状況で、各種のウィルス、癌等のスクリ
ーニング検査等の精密な測定が広〈実施できれば、癌あ
るいはウィルス性疾患等の中期診断が可能となり、有効
な早期治療を的確に実施することが可能となる。また、
本発明に従うレーザ磁気免疫測定方法及び装置は、抗原
抗体反応のみに止まらず、従来ＲＩＡ法が適用されてい
たペプチドホルモン等の穫々のホルモンあるいは種々の
酵素、ビタミン、薬剤などの測定にも応用することも可
能である。このように、本発明が医学・医療の分野で果
たす効果は計り知れない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明のレーザ磁気免疫測
定装置の一例を説明するためのもので、第１図（ａ）は
レーザ光源からのレーザ光線により磁性体標識検体複合
体を照射する状態を示す概略斜視図、第１図（ｂ）は照
射位置から磁性体標識検体複合体を移動させた状態を示
す概略斜視図、第２図は本発明のレーザ磁気免疫測定装
置の一例を示す概略構成図、第３１Ｎ（ａ）　、　（ｂ
）は本発明のレーザ磁気免疫測定装置の他の例を説明す
るためのもので、レーザ光源からのレーザ光線により磁
性体標識検体複合体を照射する状態を示す概略斜視図、
第３図（ｂ）は照射位置から磁性体標識検体複合体を移
動させた状態を示す概略斜視図である。１・・・検体容器、２・・・磁性体標識検体複合体、３
・・・磁極片、４・・・永久磁石、４ａ、４ｂ・・・傾斜磁界発生装置、５・・・レーザ光源、６・・・ＮＤフィルタ、７・・・
入射光線、８・・・・・・散乱光束、９・・・スリット
、１０・・・集光レンズ、１１・・・光電子増信管、１２・・・透過光線または回折光線、１３・・・フォトダイオード、１００・・・移動台、１０１・・・案内ガイド、１０２
−・・スクリュー、１０３・・・モータ、１０４・・・
油圧移動機構、１０５・・・油圧チューブ、１０６・・
・支持台、１０７・・・装釘架台。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の抗原あるいは抗体に磁性体微粒子を標識と
して付加した磁性体標識体と、検体たる抗体あるいは抗
原とを抗原抗体反応させる第１工程と、該第１工程後の
磁性体標識体と検体との複合体である磁性体標識検体複
合体を含む溶液に磁界を作用させて該磁性体標識検体複
合体を１点に濃縮させる第２の工程とを少なくとも含む
、レーザ磁気免疫測定方法において、検体容器上の固定されたレーザ光照射位置に該濃縮点を
誘導することによって、該磁性体標識検体複合体の存在
する濃縮点からの信号と該磁性体標識検体複合体の存在
しない非濃縮点からの信号の差分を検出することを特徴
とするレーザ磁気免疫測定方法。
（２）前記第２工程が上方に開口を有する検体容器を用
いて行われ、該検体容器の下方に置かれた磁石と該磁石
に対向して該検体容器の水面真上に置かれた磁極片によ
って磁性体標識体の濃縮がなされ、かつ該磁極片を移動
することによって該濃縮点の誘導がなされることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ磁気免疫測定
方法。
（３）前記第２工程が細管状の検体容器を用いて行われ
、磁界の最大点に向かって磁界が増大するように構成さ
れている磁石により磁性体標識体の濃縮がなされ、かつ
該磁極片を移動することによつて該濃縮点の誘導がなさ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレー
ザ磁気免疫測定方法。
（４）前記検出工程が該検体からの散乱光又は透過光又
は反射光又は干渉光又は回折光を検出することによりな
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
ーザ磁気免疫測定方法。
（５）磁性体超微粒子によつて標識された検体を収容す
る検体容器と、磁性体標識体を濃縮する傾斜磁場発生装
置と、レーザ光源を該検体容器の固定された位置に導く
入射光学系と、検体容器上のレーザ光照射板からのレー
ザ散乱あるいは透過あるいは反射あるいは干渉光あるい
は回折光を受光する光学系と、を少なくとも含むレーザ
磁気免疫測定装置であって、該傾斜磁場発生装置が前記レーザ光照射板とレーザ光非
照射位置に濃縮した磁性体標識検体複合体を誘導するた
めの可動機構を具備してなることを特徴とするレーザ磁
気免疫測定装置。
（６）前記傾斜磁場発生装置が、永久磁石又は電磁石と
、該永久磁石又は電磁石に対向して前記検体容器を挟む
ように設置された磁極片とから構成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第５項記載のレーザ磁気免疫測
定装置。
（７）前記検体容器または前記永久磁石又は電磁石と、
前記磁極片のいずれかが、水平面内で移動可能とされた
ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のレーザ磁
気免疫測定装置。