JPH0460446A - フローセル装置 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、液体の定量または定性対象物質またはその定
量または定性対象物質と試薬との反応により生成する液
体試料を定量または定性するストップフロ一方式または
フローインジェクション方式のフローシステムに用いる
フローセル装置に関するものである。

Ｂ９発明の概要 本発明は、生物発光分析または化学発光分析に用いられ
るフローセル装置において、不透明な材質からなるシリ
ンダの開口部にパツキンと透明板とスペーサとを介して
、前記シリンダ内に不透明な材質からなるフランジを液
密に嵌合し、このフランジと透明板との間に形成される
フローセル間隙部に連通ずるように少なくとも３個の流
通孔をフランジに設けることにより、少なくとも２個の
流通路を通して測定対象物と測定試薬をのフローセル間
隙部で混合できるようにしたもので、これにより混合直
後の最も反応の活発な状態を測定することか可能となる
。

Ｃ０従来の技術 生物発光分析または化学発光分析は、定量対象物質また
は定量対象物質と試薬との反応により生成する物質の発
光量から定量分析する方法である。

この分析方法は、液体の定量対象物質またはその定量対
象物質と試薬との反応により生成する液体試料を、フロ
ーセル装置に滞留または連続的に流しながら定量するス
トップトフロ一方式またはフローインジェクション方式
が採用されている。

例えば、上記のフローインジェクション方式においては
、測定に影響を及ぼさないキャリア液をポンプ等で送液
しながらフローセル装置を通して廃液槽へ連続的に流し
、測定対象物をインジェクションバルブを介してシステ
ム内に導入し、その測定対象物質が光学的特性を示すと
きは、フローセル装置を通過するときにその光情報を検
出器で計測し、測定対象物質と試薬との反応により光学
的特性を示すときは、その反応液がフローセル装置を通
過するときにその光情報を検出器で計測するようになり
いる。

従来のフローセル装置は、幅広い波長領域の光情報、特
に長波長の光情報に適用可能にするために、石英ガラス
製のものが一般的に用いられている。

しかし、市販されている石英ガラス製のフローセル装置
には、下記の述べる問題点がある。

（１）入手するのに時間がかかるばかりでなく、非常に
高価である。

（２）フローシステムの測定装置において、フローセル
装置を通過する流速やフローセル装置の流量および検出
器に対峙したフローセル装置の検出表面積が感度や精度
を大きく左右する。そこで、測定対象物質が非常に貴重
で微量な量を定量したいときに、フローセル装置の液量
や検出器に対峙したフローセル装置の検出表面積を可変
することが望ましいが、従来のフローセル装置では不可
能であった。

（３）光は距離の二乗に反比例して減衰するため、フロ
ーセル装置と検出器の間の距離はできる限り接近した構
造が望ましい。ところが、従来のフローセル装置は外光
が入射してノイズとならないように、ガラス製のフロー
セル装置を暗箱のような密閉構造物の中に入れる必要が
あるため、フローセル装置と検出器の間の距離を接近さ
せることに限界があり、検出精度を向上させることがで
きなかった。

そこで、本願出願人は上述した問題点を解決すべき種々
検討した結果、フローセル装置の周枠体を反透明なもの
としてフローセル装置と検出器との間の距離を短くシ、
フローセル装置内の液量や流速を可変設定可能にできる
ようにした高精度なフローセル装置を特願平１−２６４
６０号明細書にて提案した。

Ｄ１発明が解決しようとする課題 従来技術に述べたフローセル装置を用いた測定装置では
、第６図に示すようにフローセル装置６１の直前で流通
路６２．６３により送液される測定対象物と測定試薬を
三方弁６４で混合し、その反応混合液をフローセル装置
６１に導入し、その光情報を検出器６５で計測する方法
をとっているため、フローセル装置６１内で測定対象物
と測定試薬を混合することができなかった。

例えば、測定対象物（アデノシン三りん酸）と測定試薬
（ルシフェリン／ルシフェラーゼ）との反応により生ず
る生物発光現象は、第７図に示すような発光パターンと
なる。第７図において、発光量は測定対象物と測定試薬
との混合直後に急激に増加して最大値に達し、その後徐
々に減少して行く。したがって、従来のフローセル装置
では、測定対象物に測定試薬を混合した反応混合液がフ
ローセル装置６１に導かれるまでに所定の時間Ｔを要す
るため、最も反応が活発な状態を測定することができず
、測定の感度の向上の妨げとなっていた。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、混合直
後の最も反応の活発な状態を測定し得る高感度のフロー
セル装置を提供することを目的とする。

８０課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、内径より小さな径
の開口部を有する不透明な材質からなるシリンダと、こ
のシリンダの開口部にパツキンを介して液密に配設され
る透明板と、この透明板に液体の流量調節と検出器に対
峙した検出表面積を設定するための孔を有するスペーサ
を介して前記シリンダ内に液密に嵌合される不透明な材
質からなるフランジと、このフランジに貫通して設けら
れ前記スペーサの孔に連通ずる少なくとも３個の流通孔
と、これらの流通孔に液密に連結される送液管およびの
排液管によりフローセル装置を構成する。

Ｆ１作用 測定対象物および測定試薬は少なくとも２個の流通孔に
連結された送液管を通してフローセル間隙部内に導かれ
、このフローセル間隙部で測定対象物と測定試薬は混合
されて生物発光反応が起こる。発光反応した反応混合液
は、瞬時に透明板を介して検出器により計測され、その
後反応混合液は他の流通孔に連結された排液管を通し排
出される。すなわち、測定対象物と測定試薬をフローセ
ル間隙部で混合することで、混合直後の最も反応の活発
な状態を検出器で計測することが可能となる。

Ｇ、実施例 以下、本発明を第１図ないし第４図に示す一実施例に基
づいて説明する。第１図は本発明を適用したＡＴＰ　（
アデノシン三りん酸）測定装置の概略的な構成を示すブ
ロック結線図、第２図は本発明に係るフローセル装置の
一実施例を示す分解斜視図、第３図は同実施例の正面図
、第４図は第３図Ａ−Ａ線で切断し矢印方向に見た断面
図である。

まず、本発明に係るフローセル装置の説明に先立って、
第１図に示すＡＴＰ測定装置のフローシステムについて
説明する。本図において、■は生体細胞を含む試料に抽
出試薬および希釈液を適量添加して得た抽出混合液を収
容する試験管である。

この試験管１はターンテーブル等の移動装置により測定
順に測定用ノズル２の直下位置まで移送される。

３は洗浄液を貯蔵する洗浄液タンクであり、４は蒸留水
等のキャリアー液を貯蔵するキャリアー液タンクである
。これらのタンク３．４には、洗浄液用シリンジ５．キ
ャリアー液用シリンジ６が三方バルブ７．８を介して連
結されている。三方バルブ７は洗浄液流通路９ａと９ｂ
を連結し、また洗浄液流通路９ｂと９ｃを連結するよう
に切り換える。三方バルブ８はキャリアー液流通路１０
ａと１０ｂを連結し、またキャリアー液流通路１０ｂと
１０ｃを連結するように切り換える。これらの洗浄液流
通路９ａとキャリアー液流通路１０ａには、三方バルブ
１１を介してサンプルループ１２が連結されている。三
方バルブ１１は洗浄液流通路９ａとサンプルループ１２
を連結し、またキャリアー液流通路１０ａとサンプルル
ープ１２を連結するように切り換える。

上記測定用ノズル２とサンプルループ１２には、三方バ
ルブ１３を介してフローセル装Ｗ１４が連結されている
。三方バルブ１３はサンプルループ１２と測定系流通路
１５ａを連結し、またサンプルループ１２と測定系流通
路１５ｂを連結するように切り換える。

１６はルシフェリンおよびルシフェラーゼ等の発光試薬
を貯蔵する発光試薬タンクである。このタンク１６には
、発光試薬用シリンジ１７が三方バルブ１８を介して連
結されている。三方バルブ１８は発光試薬流通路１９ａ
と１９ｂを連結し、発光試薬流通路１９ｂと１９ｃを連
結するように切り換える。発光試薬流通路１９ａはフロ
ーセル装置１４に連結される。

２０は上記測定系流通路１５ａまたはフローセル装置１
４の廃液流通路２１を通して排出される洗浄液またはキ
ャリアー液等の廃液を収容する廃液タンクである。

次に、上記ＡＴＰ測定装置の測定プロセスについて説明
する。まず、三方バルブ７を洗浄液流通路９ａと９ｂ側
に、三方バルブ１１を洗浄液流通路９ａとサンプルルー
プ１２側に、三方バルブ１３をサンプルループ１２と測
定系流通路１５ａ側にそれぞれ切り換えて、試験管１内
の抽出混合液を洗浄液用シリンジ５で三方バルブ７．１
１の間に導かれるまで吸引する。続いて、三方バルブ１
１をキャリアー液流通路１０ａとサンプルループ１２側
に、三方バルブ１３をサンプルループ１２と測定系流通
路１５ｂ側に切り換えて、サンプルループ１２内の抽出
混合液をキャリアー液用シリンジ６でフローセル装置１
４まで導入する。

このようにして、試験管１内の抽出混合液が測定ノズル
２により分取されてフローセル装置１４内に導入される
と、三方バルブ１８が発光試薬流通路１９ａと１９ｂ側
に切り換わり、フローセル装置１４内に発光試薬用シリ
ンジ１７内の発光試薬が所定量注入される。ここで抽出
混合液と発光試薬が混合されて生物発光反応が起こる。

発光反応した反応混合液の光情報は、フローセル装置１
４の直前の位置に設置された検出器により計測される。

この計測が終了すると、フローセル装置１４内の反応混
合液は廃液流通路２１を通して廃液タンク２０へ排出さ
れる。

前記フローセル装置１４は第２図ないし第４図に示すよ
うに構成されている。これらの図において、３１は不透
明な材質からなるシリンダで、このシリンダ３１は小さ
な内径と大きな内径を有する筒部３１ａと、この筒部３
１ａの一方端内周縁に一体に形成され最小内径より小さ
な開口部３１ｂを有する鍔部３１ｃと、筒部３１ａの他
方端外周縁に一体に形成され検出器の枠体に固定するた
めの鍔部３１ｄからなり、筒部３１ａの大なる内径の内
周壁面に雌ねじ３１ｅが形成されている。

前記シリンダ３１の鍔部３１ｃにＯリング等のパツキン
３２を介して、石英ガラスや高分子物質等の透明板３３
を液密に配設する。さらに、透明板３３に液体の流量調
節および検出器に対峙した検出表面積を設定するための
孔を有する耐薬性に優れたスペーサ３４を介して、小径
部３５ａと大径部３５ｂとを一体に形成した不透明な材
質からなるフランジ３５を筒部３１ａに液密に嵌合させ
る。これにより、透明板３３．スペーサ３４およびフラ
ンジ３５間に測定対象物と測定試薬を混合するフローセ
ル間隙部３６が形成される。

このフランジ３５には、前記フローセル間隙部３６に連
通ずるように３個の流通孔３７ａ〜３７Ｃと、これらの
流通孔３７ａ〜３７ｃと連通する取り付は孔３８ａ〜３
８ｃ　（３８ｂは図示されず）が形成されている。取り
付は孔３８ａ〜３８ｃには、ジヨイント３９ａ〜３９ｃ
を介して測定対象物である抽出混合液を送液する送液管
として測定系流通路１５ｂ、測定試薬である発光試薬を
送液する送液管として発光試薬流通路１９ａ、廃液を排
出する排液管として廃液流通路２１が液密に連結される
。

前記シリンダ３１の雌ねじ３１ｅに雄ねじ４０ａを形成
した円筒状の押さえ具４０を螺合し、フランジ３５、ス
ペーサ３４．透明板３３．パツキン３２をシリンダ３１
の鍔部３１ｃに圧接させて液密に保持する。

このように構成したフローセル装置によれば、抽出混合
液は測定系流通路１５ｂおよび流通孔３７ａを通してフ
ローセル間隙部３６内に導かれ、発光試薬は発光試薬流
通路１９ａおよび流通孔３７ｂを通してフローセル間隙
部３６内に導かれる。

このフローセル間隙部３６で抽出混合液と発光試薬は混
合されて生物発光反応が起こる。発光反応した反応混合
液は、瞬時に透明板３３を介して検出器により計測され
、その後反応混合液は流通孔３７ｃおよび廃液流通路２
１を通して廃液タンク２０へ収容される。なお、抽出混
合液と発光試薬の混合が良く行われるようにするために
は、流通孔３７ｃが上になるようにフローセル装置１４
を検出器の枠体に取り付ける必要がある。

従って、このような構成によれば、測定対象物と測定試
薬とをフローセル装置１４のフローセル間隙部３６で混
合することができるので、混合直後の最も反応の活発な
状態を測定することが可能となり、測定感度および精度
が著しく向上する。

また、スペーサ３４の孔の開口面積および厚さを適宜設
定することにより、フローセル間隙部３６内の反応混合
液の流量の調節と検出器に対峙した透孔窓の検出表面積
を任意に可変することができる。すなわち、光の量を測
定する光電子倍増管等の検出器では、その中心部分が最
も感度が良いため、反応混合液が微量の場合には第５図
に示すようにスペーサ３４′の孔を小さくして検出器の
中心に対峙させることにより、微量の反応混合液の光情
報を効率良く測定することができ、測定感度を向上させ
ることができる。しかも、測定対象物の種類に応じて反
応に最適な量と測定試薬の混合比率か得られるように、
スペーサ３４の厚みを調節してフローセル間隙部３６内
の容積を任意に可変することにより、最も最適な測定条
件で測定することが可能となり、測定精度を向上させる
ことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
要旨を変更しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。

Ｈ９発明の効果 以上に詳述した本発明のフローセル装置によれば、不透
明な材質からなるシリンダの開口部にパツキンと透明板
とスペーサとを介して、前記シリンダ内に不透明な材質
からなるフランジを液密に嵌合し、このフランジと透明
板との間に形成されるフローセル間隙部に連通ずるよう
に少なくとも３個の流通孔をフランジに設けることで、
測定対象物と測定試薬をフローセル間隙部で混合し、そ
の混合直後の最も反応の活発な状態を検出器で測定する
ことができ、測定感度および精度を著しく向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したＡＴＰ　（アデノシン三りん
酸）測定装置の概略的な構成を示すブロック結線図、第
２図は本発明に係るフローセル装置の一実施例を示す分
解斜視図、第３図は同実施例の正面図、第４図は第３図
Ａ−Ａ線で切断し矢印方向に見た断面図、第５図は同実
施例に使用されるスペーサの変形例を示す平面図、第６
図は従来のフローセル装置を採用した測定プロセスを説
明するための説明図、第７図は生物発光現象における時
間と発光量との関係を示すグラフである。 ■・・・試験管、２・・・測定ノズル、３・・・洗浄液
タンク、４・・・キャリアー液タンク、５・・・洗浄液
用シリンジ、６・・・キャリア一液相シリンジ、７，８
，１１．１３．１８・・・三方バルブ、９ａ〜９ｃ・・
・洗浄液流通路、１０ａ〜１０ｃ・・・キャリアー液流
通路、１２・・・サンプルループ、１４・・・フローセ
ル装置、１５ａ、１５ｂ・・・測定系流通路、１６・・
・発光試薬タンク、１７・・・発光試薬用シリンジ、１
９ａ〜１９ｃ・・・発光試薬流通路、２０・・・廃液タ
ンク、２１・・廃液流通路、３１・・・シリンダ、３１
ａ・・・筒部、３　ｌ　ｂ−・・開口部、３１ｃ、３１
ｄ・・・鍔部、３１ｅ・・・雌ねじ、３２・・・パツキ
ン、３３・・・透明板、３４・・・スペーサ、３５・・
・フランジ、３５ａ・・・小径部、３５ｂ・・・大径部
、３６・・・フローセル間隙部、３７ａ〜３７ｃ・・・
流通孔、３８ａ〜３８ｃ・・・取り付け３９８〜３９Ｃ
・・・ジヨイント、 ４０・・・押さえ ０ａ・・・雄ねじ。 外１名 ＡＴＰＩ“１支般１の７０ッフ国 （本格ｌｌ８） フローセル族１ 剣光免シ先ｉ鉢 免党誹：ｔＪｊｊｉ侍 歴痕ヲＵ昏 Ａ 口 第 図 Ａ−Ａ線罰１１］Ｉ！ｌｌ （本社ＩＩ口） 第 図 主物尤υ見幕に’Ｊ−５＋する時間とａｔ乙の関ＩＬ口
（ｃｏｕｎｔｓ／５ｅｃ１ 時 間 ［５ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内径より小さな径の開口部を有する不透明な材質
   からなるシリンダと、 このシリンダの開口部にパッキンを介して液密に配設さ
   れる透明板と、 この透明板に液体の流量調節と検出器に対峙した検出表
   面積を設定するための孔を有するスペーサを介して前記
   シリンダ内に液密に嵌合される不透明な材質からなるフ
   ランジと、 このフランジに貫通して設けられ前記スペーサの孔に連
   通する少なくとも３個の流通孔と、これらの流通孔に液
   密に連結される送液管および排液管とを具備したことを
   特徴とするフローセル装置。