JPH06300696A - 検体試験装置および測定方法 - Google Patents

検体試験装置および測定方法

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JPH06300696A
JPH06300696A JP6048153A JP4815394A JPH06300696A JP H06300696 A JPH06300696 A JP H06300696A JP 6048153 A JP6048153 A JP 6048153A JP 4815394 A JP4815394 A JP 4815394A JP H06300696 A JPH06300696 A JP H06300696A
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reaction
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reaction vessel
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JP6048153A
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Scott C Lewis
シー ルイス スコット
R Pabst Stefan
アール パブスト ステファン
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Ciba Corning Diagnosys Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の試薬を1つのチャンバに導入し、検出
システムが複数の異なるスペクトル範囲の発光光を同時
に検出する方法を提供する。 【構成】 反応容器中に1つの検体試料を配し、この反
応容器中に、検体試料とは化学発光反応を行なうが、互
いには反応しないように選択した複数の試薬を導入す
る。反応容器の周りに配した複数の異なる検出器によ
り、反応容器からの発光を同時に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は検体試験装置およびより
詳しくはルミノメータ(luminometer )に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来技術で知られているように、血液試
料のような検体試料を試験するのに用いるシステムは、
例えば、1つの試薬をチャンバ(chamber )中の試料に
加える。試薬は試料と反応して、この試料に光を放射さ
せるか、またはさらなる処理により光を放出する検出可
能な生成物を形成させる。試料の成分の存在により、放
出される光の対応スペクトル分布が得られる。さらに、
検体試料およびそれに添加される試薬により、発生した
ルミネセンス(luminescence)が所定のスペクトル範囲
に生じる。発光はスペクトルフィルタを通じて送り込ま
れ、その後光電子増倍管および検出器に伝達される。従
って、検体試料の種類、試薬の種類および生じたスペク
トルの表示を認識することにより、検体試料中における
特定物質の存在を測定できる。検体中の他の成分を試験
するために別のチャンバ中で異なる試薬による別の試験
を行うこともできる。
【0003】しかしながら、ある用途においては、複数
の試薬を1つのチャンバに導入し、検出システムが複数
の異なるスペクトル範囲の発光を同時に検出するシステ
ムを提供することが望まれることもある。
【0004】
【発明の構成】本発明は、中にチャンバを有するハウジ
ング、検体試料を保持する、前記ハウジング中に配され
た反応容器、複数の試薬を前記反応容器に導入する、前
記反応容器中に配された分配アッセンブリ、および前記
ハウジングに連結された複数の検出器からなる、発光を
検出する検体試験装置であって、前記試薬を前記検体試
料に添加して前記反応容器内で化学発光反応を開始さ
せ、その結果前記試料に存在する複数の検体成分または
物質各々に独立して対応した強度で、対応する複数の所
定のスペクトル範囲の光エネルギが放出され、前記検出
器の一部を、前記ハウジング内に貫通させて配置して前
記反応容器に対して露出させ、それによって検出器のそ
れぞれが複数の所定のスペクトル範囲のうち1つの範囲
の発光の一部を検出することを特徴とする検体試験装置
を提供する。
【0005】また、本発明は、中にチャンバを形成する
ように連結した上面領域、底面領域および側面壁領域を
有するハウジング、反応容器が前記チャンバ中に配され
るように前記ハウジングの上面にある穴を通じて配され
る反応容器、複数の試薬を前記反応容器に導入する、該
反応容器に配された分配アッセンブリ、および発光を検
出する複数の検出器からなる検体試験装置であって、前
記試薬を前記検体試料に添加して前記反応容器内で反応
を開始させ、その結果対応する複数の所定のスペクトル
範囲にある光エネルギが放出され、前記検出器のそれぞ
れを前記ハウジングの前記側壁領域に設けられた対応す
る穴を通して配置して、前記反応容器に対して露出させ
ることを特徴とする検体試験装置を提供する。
【0006】さらにまた、本発明は、反応容器中に1つ
の検体試料を配し、該反応容器中に、前記試料とは化学
発光反応するが互いには反応しないように選択した複数
の試薬を導入し、前記反応容器の周りに配された複数の
独立した検出器で前記反応器からの発光を同時に検出す
る各工程からなる検体試料の組成物を測定する方法を提
供する。
【0007】さらにまた、本発明は、化学発光反応に対
応して試料中の複数の成分または物質の存在を同時に検
出する方法であって、該方法が、中に検体試料を有する
反応容器に複数の試薬を同時に導入し、前記試薬が前記
検体試料に添加されることにより、前記反応容器内で化
学発光反応を開始させて、前記試料に存在する複数の検
体成分各々に独立して対応した強度で対応する複数の所
定のスペクトル範囲にある光エネルギを放出させ、各々
が複数の所定のスペクトル範囲のうちの1つにある化学
発光を検出する複数の検出器により前記化学発光を検出
する各工程からなることを特徴とする方法を提供する。
【0008】従って本発明によると、特別に改造したチ
ャンバ中で少なくとも2つの試薬を同一の検体試料に添
加し、複数の検出器を用いて検体の1つ以上の物質との
反応により生じる異なるスペクトル範囲の化学発光を同
時に検出することにより、検体分析の性能を高める。試
薬は、試料物質と反応し、実質的に重複しない発光信号
を提供するようにさらに処理する。この信号は、検出器
により感知され別に処理して検体試料の成分または物質
を決定するようにしてもよい。
【0009】従って本発明によると、試験装置はチャン
バを有するハウジングを含む。反応容器は、ハウジング
の上面領域にある穴を通して配置され、チャンバ中の所
定の位置に保持される。複数の検出器アッセンブリがハ
ウジングの周りに配され、そのような検出器アッセンブ
リの1つ1つは、反応容器が検出器アッセンブリに露出
されるように、ハウジングの対応する側壁領域に設けら
れた対応穴を通して配置される。この特有の配置によ
り、複数のスペクトル範囲にある生じた発光を有する検
体試料の1つ以上の物質を検出できるルミノメータを提
供する。反応容器は、例えば、キュベットまたは試験管
として設けてもよい。反応容器に検体試料および複数の
発光試薬または接合試薬(conjugate reagent )を導入
してもよい。試薬は、試料とは相互作用するが互いには
相互作用しないように選択する。試薬は試料と反応し、
さらなる処理により、その試料から複数の異なるスペク
トル範囲の光を放出する生成物が得られる。検出器アッ
センブリは、例えば、光電子増倍管(PMT)を含んで
もよい。複数のPMTのそれぞれは、反応容器中に生じ
た化学発光フラッシュに対する応答を示す。複数のPM
Tの第1のPMTは、第1のスペクトル範囲の光放出に
応答し、複数のPMTの第2のPMTは、第2のスペク
トル範囲の光放出に実質的に同時に応答する。従って、
ルミノメータは、1回の試験で、少なくとも2つの異な
るスペクトル範囲の光放出を検出し得る。分配管を通じ
てハウジングに連結した液体注入システムを有する試験
装置もまた提供し、従って、液体コントロール能力を有
する試験装置を提供する。液体注入システムを用いて、
酸および/または塩基の液体を反応容器に導入すること
もできる。従って、酸および/または塩基の液体を導入
できるように用意した容器をハウジング中に配してもよ
く、また液体注入システムを用いて必要な種類と量の液
体を反応容器に導入してもよい。さらに、プロセッサを
液体注入システムに接続して、液体注入システムにより
反応容器に導入する液体の量とタイミングをコントロー
ルしてもよい。さらに、プロセッサにより、試験装置に
おいて試験を行なうタイミングをコントロールしてもよ
い。
【0010】試験装置にはまた、容器を検出アッセンブ
リに進め、発光フラッシュ後に装置から取り出す自動手
段を設けてもよい。
【0011】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
【0012】いくつかの図面を通じて同様の参照番号を
有する同様の要素が示されている図1−4を参照する。
ルミノメータアッセンブリ10は、底面領域12a 、側壁領
域12b 、12c 、12d 、12e および上面領域12f を有する
主要ハウジング12を含む。ハウジング12は、反応が行わ
れるチャンバ13を設けるように、連続部分を有する、底
面、側壁および上面領域からなる。複数の光電子増倍管
アッセンブリがハウジング12の側壁領域に配され、ここ
に示したそのような一組の光電子増倍管アッセンブリ14
a 、14b はハウジング12の対面する側壁領域12b 、12d
に配されている。
【0013】光電子増倍管アッセンブリ14a 、14b のそ
れぞれは、従来の光電子増倍管および従来の増幅器/弁
別器台が配されているアルミニウムハウジング15を含
む。光電子増倍管(PMT)は、制限するものではない
が、サイドオン(side-on )光電陰極、エンドオン(en
d-on)光電陰極、またはサイドオンおよびエンドオン光
電陰極両方の組合せを有する種類として用意してもよ
い。光電子増倍管アッセンブリ14a 、14b 中に配された
PMTは好ましくは、検出および/または評価する化学
発光化合物の発光の波長範囲に最適なスペクトル選択性
を有するように選択すればよい。
【0014】アルミニウムハウジング15は、中に石英窓
15b が設けられた前端部品(nosepiece )15a を含む。
あるいは、石英窓に加えて、またはそれに代えてその中
にフィルタ(図示せず)が配された前端部品15a を用意
し、従って、対応PMTアッセンブリの性能を最適とし
てもよい。そのようなフィルタを好ましくは光電陰極と
反応容器の間に配し、好ましくは、所定のスペクトル範
囲にある化学発光放出が選択的に通過するフィルタ特性
を有するフィルタを用いる。従って、好ましくは帯域
(bandpass)フィルタ特性を有するフィルタを用いる。
しかしながら、低域、高域、ストップバンド(stopban
d)、または当業者によく知られている他のフィルタ特
性を有するフィルタを用いてもよい。
【0015】500 ナノメーター(nm)未満の波長を有
する光に対して比較的低い挿入損(insertion loss)を
与えるフィルタ特性を有するフィルタを用いてもよい。
例えば、コリオン社により製造され、部品番号P70−
450または部品番号LS−500として認識される種
類の1つとして、そのようなフィルタ特性を有するフィ
ルタを用いてもよい。
【0016】あるいは、500 ナノメーター(nm)より
大きな波長を有する光に対して比較的低い挿入損を与え
るフィルタ特性を有するフィルタを用いてもよい。例え
ば、コリオン社により製造され、部品番号LL−500
として認識される種類として、そのようなフィルタ特性
を有するフィルタを用いてもよい。従って、2つの別個
のスペクトルの同時の発光が、別個の適切にフィルタリ
ングしたPMTにより、別々に検出できる。
【0017】スペクトル透過率の重複は、検出器と対応
する化学発光化合物との間の「漏話(crosstalk )」の
源であるので、スペクトル透過率におけるスペクトルの
重複を最小にするように選択したフィルタ特性を有する
フィルタを用いるべきである。しかしながら、スペクト
ル透過率においてスペクトルの重複が全くない化学発光
化合物の組を用い、従って、漏話が最小量となるシステ
ムを提供すること、または適切にスペクトル重複を補正
することが最も望ましい。
【0018】反応容器16は、ハウジング12の上面領域12
d を通じて配され、容器16の向かい合っている側が対応
する光電子増倍管アッセンブリ14a 、14b の1つに露出
されるように、チャンバ13中に設けられている。反応容
器16は、例えば、キュベットまたは試験管もしくは当業
者によく知られている他のいかなる容器として用意して
もよい。反応容器16中に導入する試薬は、この明細書と
同日に出願し、参照文献としてここに包含する、同時系
属特許出願に記載した種類のものでもよい。
【0019】主要ハウジング12の側壁領域12b 、12d
は、それらを通じてカウンタボアを有するように用意す
る。オーリング18をカウンタボアのそれぞれの縁に配
し、PMTアッセンブリ14a 、14b を、前端部品15a が
ハウジング12中に延びるように、オーリング18a 、18b
の対応する1つに対してカウンタボア内に所定の力で配
する。オーリング18は、光がPMTアッセンブリ14a 、
14b とハウジング12との間の接点から漏れるのを防ぎ、
従ってチャンバキャビティ13にとどく外部の光量を最小
にする。各PMTアッセンブリ14a 、14b は、対応クラ
ンプ20により適性位置に保持してもよい。クランプ20の
それぞれを、PMTアッセンブリ14a 、14bの対応する
1つの周囲の周りに配し、しっかりと締める。
【0020】上面覆いアッセンブリ22を反応容器16の第
1の端部を覆うように主要ハウジング12上に配する。上
面覆いアッセンブリ22を、反応容器16の所定の位置にあ
るプローブアッセンブリ28と連結し整合させ、反応容器
16を主要チャンバ13に挿入し、取り出す開口部を設け
る。
【0021】以下の図5に関して、プローブアッセンブ
リ28をより詳細に記載する。上面覆いアッセンブリ22を
プローブアッセンブリ28に連結し、このプローブアッセ
ンブリ28を反応容器16中に配して、少なくとも1つの分
配プローブ30を反応容器16中に最終の液体の高さより上
の所定の高さに位置せしめればよい。
【0022】上面覆いアッセンブリ22(図1には閉じた
位置で示し、図2には開いた位置で示す)は覆いボディ
22a および覆い板22b を含む。上面覆いアッセンブリ22
はピンによりシャフト24(図2)に確実に連結されてい
る。シャフト24は2つの直線軸受26(図3)に沿って作
動し、従って、シャフト24は半径方向と回転方向の両方
向に移動できる。
【0023】表面に所定の長さと所定の幅を有する軸上
溝25を有するシャフト24をここに用いている。シャフト
24の一端で、溝25は90度回転し、所定の距離だけシャフ
ト24の円周に沿った方向にある通路を追従する。ここで
その距離は90度の回転に対応する。ピン(図示せず)を
位置27(図4)で主要ハウジング12に連結してもよい。
ピンは溝25内に配され、従って溝の長さにより定められ
た軸方向のシャフトの機械作動範囲(mechanical trave
l )を制限する。ピンはまた、溝25の円周長さにより定
められた円周方向のシャフト24の機械作動範囲も制限す
る。従って、溝とピンの組合せにより、反応容器16がチ
ャンバ13に容易に挿入され、そこから取り出せるように
選択した所定の移動量を有するプローブアッセンブリ28
と上面覆いアッセンブリ22が得られる。
【0024】測定誤差を減少するために、周囲の光が反
応、従って反応容器に入射するのを遮蔽することが望ま
しい。従って、光機密チャンバ13としてチャンバ13を設
けることが望ましい。
【0025】上面覆いアッセンブリ22と主要ハウジング
12の間を光密閉とするために、中に溝を有する第1の表
面を有する主要ハウジング12を用いる。そのような溝
は、実質的に反応チャンバ13の周囲を囲む領域と模様で
ハウジングの表面に設けられている。対応リップ23を、
覆い22を閉じた位置に配するときに光が閉じ込められる
領域を与える溝として設けるように、リップ23を上面覆
いアッセンブリ22に設けてもよい。上面覆いアッンブリ
22を閉じた位置に配する場合、アッセンブリは主要ハウ
ジング12に光機密シールを構成する。PMTアッセンブ
リ14a 、14b をハウジング穴内にオーリング18と接触し
て配し、上面覆いアッセンブリ22をハウジング12上で閉
じた位置に配する場合、光はチャンバ13に侵入できず、
従ってチャンバ13は光機密チャンバとして用意される。
【0026】ここで図5を参照する。プローブアッセン
ブリ28は、好ましくは上面覆いボディ22a の開口部(図
2)に軽く押し込まれ、覆い板22b (図2)により適所
に保持されるプローブボディ28a を含む。プローブボデ
ィ28a は上面覆いボディ22a(図2)の突出した区域(s
houlder area )に定まって位置し、従ってプローブ30
の適切な方向と位置を確定する。
【0027】プローブボディ28a の一部を除去して、プ
ローブアッセンブリ28がさらに複数の分配プローブ30を
含むことを明らかにする。各分配プローブ30を案内管28
b および分配管28c より作成する。例えば、プローブボ
ディ28a に押し込まれたステンレススチール管として案
内管28b を設け、管28c を所定の位置に確保してもよ
い。管28c は酸および塩基溶液のための分配口の機能を
果たし、従って、プラスチック、テフロン(TM)よう
な誘電材料、または当業者によく知られた他のいかなる
誘電または非誘電材料から作成してもよい。対応案内管
28b の内径よりやや大きい外径有する管28c を用いて、
管28b と管28c の間のわずかな締まりばめを設け、所定
の位置に管28c を確実に保持する。
【0028】再度図1−4を参照する。システム10はさ
らに、反応容器アッセンブリ31と、主要ハウジング12に
連結して、チャンバ13を光機密環境に保持し、システム
10の操作中にPMTアッセンブリ14a 、14b が損傷する
のを防ぐように機能する覆いセンサアッセンブリ32を含
む。
【0029】反応容器センサアッセンブリ31は、容器が
チャンバ13中に配されていることを確認する表示を示
す。反応容器センサアッセンブリ31は、センサ34、反応
容器センサフラッグ36、およびスプリング38を含む。反
応容器センサフラッグ36は2つの機能を有する。
【0030】第1の機能は、チャンバ13中の反応容器16
を中心に位置させるのを補助する。チャンバ13内の反応
容器16を中心に位置させて、各PMT14、14b からの反
応容器16の対応する側面までの距離を等しくすることが
望ましい。例えば、球形ソケットを備えている第1の端
部を有する反応容器センサフラッグ36を設けることによ
り、反応容器16を中心に位置させてもよい。ソケットの
球形半径は、反応容器16の第2の端部16b の球形半径に
対応するように選択してもよい。
【0031】フラッグ36の第2の機能は、反応容器16が
チャンバ13中に挿入され、上面覆い22が適切に閉じられ
たときに、センサ34を遮ることにある。センサフラッグ
36は、容器16が適切にセンサフラッグ36上に位置すると
きにセンサを遮る。センサフラッグ36は、上方へのスプ
リング力を容器16に及ぼすスプリング38の上方に位置し
ている。この構成により、反応容器16が主要ボディ12か
ら押し出される。上面覆いアッセンブリ22が主要ボディ
12上に下げられたときに、上面覆いアッセンブリ22が下
方への力を反応容器16に及ぼす。同様に、反応容器16
は、スプリング力に対してセンサフラッグ36を下に押し
下げる。センサフラッグ36の底が光学センサ34の通路に
押し下げられ、センサの光学路を遮る。その結果、光学
センサ34は、反応容器がチャンバ13中に適切に位置する
ことを示す信号を発信する。
【0032】覆いセンサアッセンブリ32は、ハウジング
12の正面に配されるスプリング装填ラッチ40に連結さ
れ、覆い22が確実に閉じているか否かを感知する。覆い
センサアッセンブリ32は、容器16がチャンバ13内にある
ときに光学スイッチにより活性化されるスプリング装填
フラッグを含む。センサ32が活性化されると、第1のL
EDが点灯する。このセンサは、容器が配されていない
ときに酸または塩基がチャンバに分配されるのを防ぐ補
助をするようにしてもよい。
【0033】シャフト42が配されているハウジングの正
面の窪みを介して、ラッチ40が機能する。ラッチ40は2
つの機能を果たす。第1に、ラッチ40は閉じた位置に上
面覆い22を保持し、容器16を下に押し、反応容器センサ
31を稼働させる。第2には、ラッチ40は、覆い22が閉じ
た位置にあって光学的シールを達成した後のみに、覆い
センサ32を稼働させる機構を有する。覆いセンサ32は、
PMTアッセンブリ14a 、14b への電力をコントロール
する電気論理回路リレー(図示せず)およびLED42に
連結してもよい。従って、センサ32が開いた位置にある
ときには、PMTアッセンブリ14a 、14b には電圧が加
わらない。従って、センサはPMTアッセンブリ14a 、
14b が過剰の光にさらされるのを防ぐ補助をする。さら
に、センサアッセンブリ31および32は、電力が加えられ
る間にPMTアッセンブリ14a 、14b が光に不注意にさ
らされるのを防ぐ。これによって、アッセンブリ14a 、
14b の配置時間が低減される。
【0034】覆いセンサアッセンブリ32は、覆いセンサ
シャフト42b の第1の端部の上方に配されたノブ42c を
含む。例えば、止めネジ等の手段によりノブ42a を覆い
センサシャフト42b に固定してもよい。オペレータはこ
のノブ42a を簡単に握ってセンサアッセンブリ32を使用
することもできる。その外面に設けられた所定の深さの
溝を有する一組のボールベアリング42c は、覆いセンサ
スイングシャフト42dに連結している。覆いセンサア
ッセンブリ32はさらに、覆いセンサシャフト42dの第
2の端部の周りに配された光学センサ43を含む。覆いセ
ンサシャフト42b は覆いセンサスイングシャフト42d に
圧入されている。従って、覆いセンサスイングシャフト
42d は、覆いセンサスイングシャフト42d の軸の周りを
回転してもよい。
【0035】図4から明確に分かるように、覆いセンサ
シャフト42b が垂直位置に配されるときに(すなわち、
プローブ30の縦軸に平行な縦軸を有する位置)、ノブ42
は、覆い22が開かれ、キャビティ13従って反応容器16お
よび駆動されるPMTアッセンブリ14a 、14b が周囲の
光に露出されるのを防ぐ。さらに、シャフト42b が垂直
位置に噛み合う場合、覆いセンサシャフト42b の第2の
端部が光学センサ43を遮り、従って上面覆い22が適切に
閉じた状態にあることを示す信号を発する。センサ43が
遮られる場合、電力をPMTアッセンブリ14a 、14b に
加えてもよい。覆いセンサシャフト42b が、ノブ42a が
覆い22から離れるように回転する場合、ノブ42a は上面
覆いアッセンブリ22を解放し、上面覆いアッセンブリ22
が開かれる。
【0036】覆いセンサシャフト42b およびノブ42a
が、シャフト42b が上面覆いアッセンブリ22を十分に妨
げとならないような距離までいったん移動すると、光学
センサ43は非閉塞状態となる。すなわち、光学センサ43
はいかなる妨げも検出しない。このような状態となる
と、PMT14a 、14b から電力が除去され、従ってシス
テム10の操作は停止する。
【0037】ハウジング12上には、概して46と称する3
つの発光ダイオード(LED)46a、46b および46c が
配されている。LED46a は反応容器センサ34と連結し
ている。従って、容器16がチャンバ13中に配され、覆い
22が閉じた位置に配されるときに、LED46a に電力が
加えられ、LEDが、反応容器がチャンバ13中にあるこ
とを示す光を放出する。
【0038】第2のLED42b は覆いセンサ32と連結し
ている。スプリング装填ラッチ40が垂直位置に位置する
場合、従ってラッチ40を閉じている場合、LED46b に
電力が加えられ、覆い22が閉じた位置に配されたことを
示す光を放出する。
【0039】反応容器と覆いセンサLED46a 、46b の
両方が活性化している場合には、LED46c は、システ
ム10が適切に準備されて試験を行なうことを示す光を放
出する。
【0040】図6について以下に詳しく記載するよう
に、いったん試験を終了すると、容器16はチャンバ13か
ら取り出すべきである。試験が終了するとすぐに、覆い
22が開いていないか、容器16がチャンバ13から取り出さ
れていない場合、保護回路によりシステム10の操作が妨
げられる。
【0041】ここで図6を参照する。試験装置48は、図
1−4について上述したルミノメータアッセンブリ10と
同様のルミノメータアッセンブリ10′、およびプロセッ
サ、アナログ論理回路、デジタル論理回路または当業者
によく知られている他の手段として用意することもでき
る保護回路を含む。保護回路は、PMTアッセンブリ14
a ′、14b ′に電力を供給する電源51に接続されてい
る。保護回路49はまた、センサ32′、34′に接続されて
おり、所定の条件が満たされなければ試験装置48が操作
されないようにコントロールしている。
【0042】各センサ32′、34′は、対応する信号路7
1、72の1つの信号路を通ってセンサ信号(すなわち、
覆い22が開いて、反応容器16がチャンバ13から取り出さ
れたかを示す信号)を保護回路49に送信する。必要条件
について試験するために、保護回路49はセンサ信号を分
析し、その分析結果に応じた保護信号を送信する。セン
サ32′、34′が、覆い22(図2)が開いていないこと、
または容器16(図2)がチャンバ13(図2)から取り出
されていないことのいずれかを示す場合、保護信号によ
りシステム10′の操作が停止される。これには、液体
(すなわち、塩基溶液)を1つの容器16に二度加えるの
を防ぐ必要がある。従って、保護回路により2回の試験
が同一の容器16に行なわれるのを防ぐようにしてもよ
い。
【0043】試験装置48はさらに液体注入システム50を
含む。液体注入システム50は、ここに示す2つのポンプ
52、54のような複数のポンプを含んでもよい。ポンプの
作動中、ポンプのそれぞれは、最初に180 度回転して、
同数の液体容器60、62の対応する容器から液体を吸引
し、もう180 度回転して、吸引した溶液を同数の複数の
プローブ64、66を通じて反応容器16に分配する。ポンプ
は、それぞれの容器60、62から液体酸および塩基溶液の
ような液体を吸引し、プローブ64、66を通じてその液体
を分配してもよい(図6)。プローブ64、66は、移行な
く直径がわずかに変化するだけの管の内径のみに液体を
接触させる連続管として用意してもよい。プローブ64、
66は、プローブ30が液体を反応容器16の中央に供給する
ように好ましくは配されるプローブ30の同様な管に接続
してもよい(図6)。
【0044】ポンプ52、54は、1ストローク当たり約30
0 マイクロリットル(ul)の液体を送り込む固定スト
ロークポンプとして用意してもよい。そのようなポンプ
は、例えば、米国特許第4,539,854 号および米国特許出
願第665,196 号(3/4/1991出願)に記載された種類のポ
ンプとして用意してもよい。この特許および特許出願は
両者とも、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参照文献
として含む。あるいは、当業者によく知られた種類のい
かなるポンプを用いてもよい。
【0045】各ポンプ52、54は、例えばステパーモータ
(stepper motor )として用意できる対応モータ56、57
に接続して、駆動してもよい。モータ56、57が運転する
速度は、コントローラ68により使用者がプログラムでき
るようにしてもよく、従って、オペレータは、各モータ
56、57および結果としてポンプ52、54を運転する適切な
速度を選択してもよい。コントローラは例えばプロセッ
サとして用意してもよく、または酸の分配操作と塩基の
分配操作との間の予選択した遅延時間を与えるのに使用
してもよい。
【0046】PMTアッセンブリ14a ′、14b ′を、シ
ングルPMTシステムとして知られている成分濃度情報
をルミネセンスを利用して提供するプロセッサ70a 、70
b にそれぞれ接続する。
【0047】結合パートナーと反応して接合試薬または
ルミネセント試薬を形成し、本発明の実施に利用できる
代表的な化合物を図7のAから図8のNに示す。
【0048】以下の省略形を本発明の開示に用いる: 1. ABAC: 核間(angular )ベンズ[a]
アクリジニウム化合物 2. AFAC: 芳香族環溶成(aromatic ring
fused )アクリジニウム化合物 3. EtO: エトキシ 4. DMAE: ジメチルアクリジニウムエステ
ル 5. DIPAE: ジイソプロピルアクリジニウム
エステル 6. LBAC: 鎖状ベンズ[b]アクリジニウ
ム化合物 7. LEAC: 長期発光(longer emission )
アクリジニウム化合物 8. LEAE: 長期発光アクリジニウムエステ
ル 9. MeO: メトキシ 10. NSE: N−スルホエチル 11. NSP: N−スルホプロピル 12. PCT: 漏話百分率(percent cross ta
lk) 13. PMP: 常磁性粒子 14. QAE: 第四アンモニウムエトキシ 15. RLU: 相対光単位(relative light u
nit ) 本発明のある実施態様において、以下の化合物を発光試
薬として利用している。
【0049】
【化1】
【0050】ここでWは炭素であり、あるいは、C7
W、C9 またはC10は−N=であってもよく;またはW
を省き、C7 をC9 に結合させ、C7 、C9 、またはC
10は−O−、−S−、−NH−、または−NR−であっ
てもよい;Yは、必要に応じて20までの炭素原子を含有
する、ハロゲン化または非ハロゲン化の側鎖または直鎖
アルキル、または下記の化学式の多置換アリル部分を含
む:
【0051】
【化2】
【0052】R1 は必要に応じて20までのヘテロ原子を
含有するアルキル、アルケニル、アルキニルまたはアラ
ルキルを含む;R2 、R3 、R9 およびR10は、水素、
置換または非置換アリル(ArRまたはAr)、ハロゲ
ン化物、アミノ、ヒドロキシル、ニトロ、スルホネー
ト、−R、−CN、−COOH、−SCN、−R、−O
R、−SR、−SSR、−C(O)R、−C(O)O
R、−C(O)NHR、または−NHC(O)Rから選
択される同一の群または異なる群のものである;R2
1-4 で1つまたは多数の置換基を含む;R3 はC7
W、C9 またはC10で1つまたは多数の置換基を含む;
2 はまた、ヘテロ原子を有するまたは有さない溶成芳
香環であってもよい;A−は対イオンである;Xは、窒
素、酸素または硫黄を含むヘテロ原子であり、Xが酸素
または硫黄のときにZが省かれ、Xが窒素のときにZが
−SO2 −Y′であり、そしてY′がYと等しい場合、
YとY′の置換基は同一である必要はない;R4 および
8 はアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ
ル、アルキルチオールまたはアミドを含む、R5 および
7 は上述したR3 、R9 およびR10のいずれかであ
る;R6 =−R11−R12、R11は、必要条件ではない
が、必要に応じて、20までのヘテロ原子を任意に含有す
る、側鎖または直鎖アルキル、置換または非置換アリル
またはアラルキルである;そしてR12は、出発基(leav
ing group )、または出発基もしくは−Q−R−Nu、
−Q−R(I)n Nu、−Q−Nu、−R−Nu、また
は−Nuにより結合する求電子官能基を含み、ここでn
は少なくとも1であり、Nuは求核基であり、Qは官能
結合であり、Iはイオンまたはイオン化基である;R5
とR6 、およびR6 とR7 は相互に交換可能である;R
は必要に応じて20までのヘテロ原子を含有するアルキ
ル、アルケニル、アルキニル、アリルまたはアラルキル
を含む。
【0053】接合体(conjugate )の調製 本発明の化学発光(chemiluminecsent)化合物におい
て、どの結合部位が選択されるかに依存して、好ましく
はR6 位置で、AFAC標識は、水性媒質または有機媒
質中の特定の結合パートナー、配位子、またはハプテン
と直接反応し得る。
【0054】化学発光化合物の別の位置も、結合パート
ナーと反応して接合体を形成する結合部位を有してもよ
いことは理解されよう。
【0055】化学発光標識は、適切な出発基(leaving
group )、または物質と結合させるスペーサにより直接
結合または連結して試験検定に利用する接合体を形成す
るような反応基に容易に転化される官能基または出発基
により結合する求電子官能基を含む。LEAE−抗−T
SH接合体を調製する実施例を以下に示す。
【0056】LEAE−抗−TSH接合体の調製 1.36mlの0.1 Mリン酸塩緩衝液、pH8.0 中の単クロ
ーン性抗−TSH抗体の溶液(2mg、0.013 uモル)
を、1時間に亘りチャンバ温で240 ulのアセトニトリ
ル中のLEAE−NHSの溶液(43ug、0.067 uモ
ル)で処理した。0.5 mlの0.1 Mリン酸塩緩衝液、p
H8.0 中のリシンの溶液(10mg)を加えることによ
り、接合反応を停止させた。反応混合物を、充填済みの
セファデックスG−25カラム(1×20cm)を通過さ
せることにより、LEAE−接合抗−TSHを精製し、
10mMのリン酸塩、pH8で溶出した。ISCO UV
検出器によりこの溶出物を280 nmでモニタした。最初
の溶媒容量ピークが溶出したときに、所望の接合体を集
積した。
【0057】オリゴヌクレオチド接合体の調製 ポリヌクレオチドに発光標識の結合パーティー、ハプテ
ン、または配位子を接合する方法が、ヨーロッパ特許公
開第0 537 994 号(10/16/91に出願した米国特許出願第
775,399 号を優先権とする)に記載されており、この特
許は譲渡され、ここに参照文献として包含するものであ
る。
【0058】光発光スペクトル LBACおよび参照アクリジニウムエステルの光発光ス
ペクトルを、米国、カリフォルニア州、バーバンクの写
真研究所(コルモーゲン社の部門)の高速スペクトル走
査システム(FSSS)により測定した。実験は暗チャ
ンバ内で行なった。各試料を1mg/ml以上の濃度で
HPLC級のアセトニトリルに溶解させ、同一の溶媒で
希釈して明示した濃度の試料溶液を調製した。典型的な
測定には、核間ベンズ[a]アクリジニウムエステル
(2mg)を除いて、各化合物は10から100 ugで、13
×100 mmのホウケイ酸塩試験管中に含有された0.5 m
lのアセトニトリル中に別々に、もしくはともに混合し
て用いた。試験管を試験管ラックに配し、適切な高さに
掲げた。FSSS光学ヘッドを近接した距離で試験管の
正面に配し、レンズの焦点を試験管中の液体に合わせ
た。最初に、0.1 NのHNO3 および0.1 %のH2 2
を含有するフラッシング試薬(flashing reagent)#1
(チバコーニングダイアグナスティックス)0.35mlで
試料溶液を処理した。次いでチャンバ内を暗くし、0.25
NのNaOHおよび0.2 %のアーカッド(ARQUAD)を含
有するフラッシング試薬#2(チバコーニングダイアグ
ナスティックス)0.35mlを反応混合物にただちに加え
た。譲渡され、ここに参照文献として包含する米国特許
第4,927,769 号を参照のこと。試薬#2の添加後瞬時に
発せられた光を、試薬#2を加える前の分割秒(split
second)から開始して30秒間に亘り記録した2−MeO
−LEAE−イミデート(imidate )を除いて4秒間に
亘りFSSSにより記録した。様々な測定の結果を表I
に要約する。
【0059】
【表1】
【0060】記録した発光スペクトルを、図9A−9
E、図10A−10F、図11G−11J、および図1
2A−12Dに示す。図9A−9E、図10A−10
F、および図11G−11Jは、アクリジニウム環系を
含む化学発光化合物およびベンズアクリジニウム環系を
含む化学発光化合物の個々の発光スペクトルを示してい
る。アクリジニウムエステルとLBACの間の最大発光
の差は、80から128 nmの範囲に亘ることが分かった
が、一方アクリジニウムエステルとABACの間の差は
約8から14nmであった。図12A−12Dに示すよう
に、アクリジニウムエステルとLBACが試験管中で混
合され、同時に発光した場合には、生じた組合せ発光ス
ペクトル(combined emission spedtra )は、これら2
つの群の化学発光の発光信号が非干渉の性質であること
を示す、理想的に足し合わされたスペクトルプロファイ
ルを示した。これらのデータは、利用する計測器および
その計測器の構成部品、特にフィルタに依存して変化し
てもよいことが理解されよう。不変のままであった元の
構成スペクトルの主要部分は、実際に重複しないもので
あった。これらの重要な物理特性は、試験試料中の少な
くとも2つの物質を検出および/または定量する試験検
定、特に多数の分析物を検出および/または定量する臨
床診断検定に用いられる2つ以上のサブクラスの化学発
光化合物にとって必要な条件を満たしている。好ましい
方法において、検定法の1つの成分として、ベンズアク
リジニウム化合物、特に詳しくは、N−アルキル化ベン
ズアクリジニウム化合物を用いる。
【0061】光発光効率:約320 から650 nmの波長域
範囲を有するBG−38フィルタを装着したバーソルド
ルミノメータ(MLA−I)(チバコーニングダイアグ
ノスティック社)を用いて、20から97%の伝達効率で、
LBAC、ABAC、およびDMAE−Bzの光発光効
率を測定した(図9、パネルA)。別のフィルタをルミ
ノメータに組み込んで、伝達効率の範囲を広げてもよ
い。
【0062】各試料をアセトニトリル溶液中で1mg/
mlに調製し、続いてアセトニトリルで10ug/mlま
で希釈し、さらに、0.15MのNaCl、0.1 %のBS
A、0.05%のNaN3 を含有する10mMのリン酸塩緩衝
液、pH8中で1ng/ml、0.1 ng/mlおよび0.
01ng/mlの溶液を調製した。
【0063】光発光効率を測定するために、フラッシン
グ試薬#1および#2それぞれを続けて0.35mlずつ注
入することにより、25ulのブランク(緩衝液マトリッ
クス)または各試料を発光させた。光発光を2秒間集積
し、2回の測定の平均として算出した結果を表IIに示
す。
【0064】
【表2】
【0065】表IIに示したデータから、LBACの光発
光効率は、ベンズアクリジニウム核およびフェノキシ基
の置換基に依存して、DMAE−Bzの光発光効率の0.
21から1.39倍の範囲内であった。これらの測定は2秒の
信号集積に基づき、個々の化合物の発光速度論(flashi
ng kinetics )、例えば、いくつかの化合物は大部分の
信号を放出するのに2秒より長くかかる、光電子増倍管
の感度、およびスペクトル範囲の異なる点での光学フィ
ルタの伝達効率を考慮しなかったことに注意すべきであ
る。しかしながら、異性体ABACの極めて低い光発光
効率の点から見て、これらの発見はまったく予期せぬこ
とであった。この水準の光発光効率のために、LEAC
は、多数分析物検定を含む、感受性結合検定に有用であ
る。
【0066】光発光についての速度論(kinetics)研究 異なる置換基のフェノキシ部分、アクリジニウム核およ
びベンズアクリジニウム核への電子効果および/または
立体効果(steric effect )により、DMAEアナロ
グ、ABACおよびLEACの全てが同一条件下で同一
の発光速度(flashing rate )を有するわけではないこ
とが予測された。言い換えれば、2秒の信号集積時間内
では、異なる化合物は、放出可能な信号の合計に対して
異なる百分率を放出することが予測された。化合物を発
光させて、異なる長さの時間に亘り集積した信号の全て
を10秒の長さに亘り集積した信号に対して標準化するこ
とにより、10秒までの期間に亘る時間の経過についての
研究を行なってこれらの百分率を求めた。結果を表III
に要約する。
【0067】
【表3】
【0068】表III のデータにより示されるように、特
に0.5 秒と1秒の間隔において、発光速度論は、異なる
DMAEアナログ、ABACおよびLEACについて広
く変化する。放出百分率についてのこれらのデータは、
化学発光化合物を用いた様々な検定の発展のために化合
物の光発光効率を比較するのに用いるべきである。
【0069】相互に干渉しない光発光:上述したように
光発光のスペクトルが明確な相互非干渉特性を示すが、
複合タンパク質の形状にあるDMAEおよびLEAはま
た、登録された組合せ相対光単位(RLU)の減少も増
加もないことにより示されるように、閃光中の光発光に
おいて相互作用がないことを示す。
【0070】以下のように試験を行なった:DMAE−
抗−TSHおよびLEAE−抗−TSHを、0.15MのN
aCl、0.1 %のBSA、0.05%のNaN3 を有するリ
ン酸塩緩衝液(pH8)10mM中に2つの濃度で希釈し
たが、これは、その溶液が前述したように装備したバー
ソルドルミノメータを用いて同様な方法により発光した
ときに、25ulの溶液がそれぞれ約200,000 および1,00
0,000 RLUとなるように希釈を行なった。各試料(25
ul)の光発光を別々に測定し、次いでそれぞれ同容量
の試料を混合し、再度測定した。単独の試料測定におい
て、追加に等量の緩衝液を加えて混合した試料の測定と
同一の試料容量を維持した。この試験の結果を表IVに要
約する。
【0071】
【表4】
【0072】表IVの結果により、2つのトレーサの異な
る発光スペクトルは、光発光において互いにまったく干
渉しないことが分かった。この特徴により、これらのト
レーサが多数分析物結合検定(multi-analyte binding
assay )に利用できることが確認できる。好ましい方法
のLEAEは、N−アルキル化ベンズアクリジニウム化
合物である。
【0073】接合体LBACの安定性:LBAC−抗−
TSH接合体を調製し、水性媒質中での安定性について
試験した。DMAE−抗−TSH接合体もまた並行して
試験した。様々なpHで(0.1%のBSAを含有するク
エン酸塩−リン酸塩緩衝液を用いた)温度を関数とした
化学発光活性度の保持について、7日間に亘りモニタし
た。適切な濃度(0.8 −1.4 ×106 RLU/25ul)の
上述した接合体を、二組の異なる緩衝液(pH7.4 、8.
0 、8.5 、および9.0 )中に配した。一組を対照として
4−8℃に保持し、一方もう一組を37℃に設定した。緩
衝した試料(25ul)を上述したように定期的に発光さ
せた。結果を表Vに要約する。
【0074】
【表5】
【0075】表Vに要約した安定性の研究により、オル
ト置換のフェノキシ環への安定化効果は、アクリジニウ
ムエステルのクラスにも適応されるだけでなく、市販の
結合検定産物に要求されるような長期の熱ストレス条件
下のpH8辺りでの水性媒質中の化学発光活性度を保持
することについて、ほぼ同程度に一連のLBACにも効
果が見られる。pH8での非−オルト−置換アクリジニ
ウムエステル接合体の安定性データが顕著な対照として
記載されている。非−オルト−置換LEACもおそらく
水性媒質中で乏しい安定性しか有さない。
【0076】結合検定における信号対雑音:LEAE−
抗−TSHをTSH検定におけるトレーサとして用い
た。信号対雑音(S/N)比を測定することにより、性
能を評価した。DMAE−抗−TSHの性能も並べて比
較した。検定は以下のように構成した:100 マイクロリ
ットルの上述した接合体のいずれかを、100 マイクロリ
ットルのTSH標準物(MA、ミッドフィールド、チバ
コーニングダイアグノスティックス社)により、チャン
バ温で2時間に亘り培養した。0、0.5 、1.0 、16また
は100 uIu/mlのTSHのいずれかを含有する5つ
の標準物について、培養は別々に行なった。ヒツジ抗−
TSH(チバコーニングダイアグノスティックス社)に
固定化されたマジック(登録商標)磁気粒子500 ulを
上述した混合物に加え、次いでチャンバ温で30分間放置
することにより、2回目の培養を行なった。
【0077】溶液から粒子を磁気的に分離し、その溶液
にデカンテーションを行ない、次いで500 ulの水を加
えることにより最初に洗浄を行ない、その後もう1度磁
気分離を行なった。洗浄した粒子を100 ulの水中に懸
濁させた。上述した方法に従って、発光と計数を行なっ
た。TSHを含有するTSH標準の計数にゼロTSH基
準の比率を用いて、結果を表VIに示す。
【0078】
【表6】
【0079】表VIに示した結果により、LEAE接合体
を免疫学的検定方式に利用して容量−応答曲線が得ら
れ、従って、検定を有用なものにできることが分かっ
た。
【0080】二重分析物同時免疫学的検定: 装置の使用:DPLのハードウェアを説明するのに用い
た二重−PMTルミノメータ(DPL)のある実施態様
は、少なくとも2つの光電子増倍管(PMT)アッセン
ブリ、フラッシング試薬#2の注入ポンプ、および使捨
てキュベットを保持するために設計した立方体型光機密
チャンバを含む。チャンバの2つの対面する側では、2
つの管状PMT管を、キュベット内で生じる2つの異な
るスペクトル範囲の光がPMTアッセンブリにより個々
に記録できるように、別々に備え付けた。キュベット保
持チャンバの上面はヒンジ構造となっており、キュベッ
トを手動で挿入して取り出すことができる。さらに、上
面はまた、キュベットにフラッシング試薬#2を注入す
ることを目的として備え付けた固定プローブを有する。
各PMTアッセンブリ内において、光学フィルタを特定
のスペクトル範囲に選択し、キュベットとPMT管の間
に挿入する。
【0081】DPLの別の実施態様および配置を、試験
試料中の2つ以上の化学発光化合物または接合体の半自
動および自動検出のために設計してもよい。自動分析器
の構成物としてのルミノメータが上述したヨーロッパ特
許公開番号第0 502 638 号に記載されている。
【0082】適切な波長を遮断する光学フィルタを複数
選択することは、2つ以上の発光光スペクトルの識別に
必要不可欠である。
【0083】この種のフィルタは、業者から容易に得ら
れ、積層により変更したり、接合体のスペクトル信号の
検出および/または定量のためのPMTアッセンブリに
組み込むように特別に製造してもよい。フィルタを注意
深く選択することにより、発光信号を認識する能力を高
め、適切な修正により、発光が重複する多数の信号を識
別できるようにしてもよい。
【0084】以下に開示するように、同時LH/FSH
二重免疫学的検定を行なうために、長波長域フィルタ
(long pass filter)(MA、ホリストン、コリオンの
P/NLL−500)および短波長域フィルタ(short
pass filter )(コリオンのP/N P70−450)
を、一組のトレーサ、LEAE−抗−LHおよびDMA
E−抗−FSHから発せられた光の2つの異なるスペク
トル範囲に適合するように選択した。これらのトレーサ
は、それぞれLEAE−抗−TSHおよびDMAE−抗
−TSHについて上述したのと同様な方法で調製した。
2つのフィルタの透過率曲線を図13のパネルBおよび
Cに示す。光学フィルタを選択する際には、最大信号透
過率および最小信号漏話の必要条件を考慮すべきであ
る。より望ましい透過率プロファイルおよび遮断を有す
る光学フィルタを選択して、トレーサから発せられた光
の透過率を最大にしてもよく、および/または前述した
ような漏話百分率(PCT)を改良するために特定の化
学発光化合物の発光スペクトル範囲と良好に適合させて
もよい。DMAEおよびLEAEトレーサの組の測定の
ための長波長域フィルタと適合する短波長域フィルタと
してのフィルタP70−450は、例えばコリオンの積
層CS550/CS600フィルタ(図13、パネル
D)と代替することが好ましいことが分かった。このフ
ィルタを使用した結果、DMAEトレーサの記録RLU
が2倍以上も増加しただけでなく、表VIIに示すよう
に、漏話百分率も著しく改良された。さらに、いっそう
長い発光最大値を有する多くのLEAE誘導体、例えば
2−MeO−LEAEを用いるときに、PCTをさらに
減少させるためには、フィルタLL−500よりもLL
−520(図14E)のような長波長域フィルタを選択
したほうがよい。
【0085】一般的にパラメータの設定、発光の実行と
記録、使用するフィルタおよび利用する化学発光化合物
の関数として以下に記載するような信号補正、およびデ
ータの表示の基本機能を含むシステムをコントロールす
るために、適切なソフトウェアを含むパーソナルコンピ
ュータ装置を利用して、DPLに接続する。
【0086】漏話百分率(PCT)の測定:上述したよ
うに、DPLの2つのPMTアッセンブリに備えられた
2つの光学フィルタは、2つの異なるスペクトル範囲の
発光光を透過させるように意図したものである:長波長
域フィルタは、LEAEトレーサからの長波長の発光に
適合したものであり、短波長域フィルタはDMAEトレ
ーサからの短波長の発光に適合したものである。しかし
ながら、図10、11および12に示したように、透過
率曲線と交差試験対(cross-matching pair )の発光ス
ペクトルとの間のわずかな重複のために、一方のトレー
サにより発せられた信号は、この信号を検出するように
意図した第1のPMTにより検出されるだけでなく、他
方のトレーサを検出するように意図した第2のPMTに
よってもわずかに検出され得る。そして、その逆もまた
同様である。一方のトレーサの信号のその部分は第2の
PMTにより記録され得るが、2つのトレーサが同一管
中で同時に発光したときに、みかけのRLUを補正して
各PMTアッセンブリにより検出される各トレーサの純
粋な信号を得るように、それらのトレーサを二重分析物
免疫学的検定に使用する前に各トレーサについて百分率
でその部分を別々に定量しなければならない。
【0087】表VII はいくつかのトレーサの組について
測定したPCTを示す。以下に記載する同時のLH/F
SH二重分析物検定において、抗−FSH−DMAEお
よび抗−LH−LEAEを用いた。発光最大値が大きく
離れたアクリジニウム化合物とベンズアクリジニウム化
合物を選択し、光学フィルタを適切に選択したことによ
り、多分析物検定に理想の最小PCTが実現できること
を説明するために、他のトレーサの組を含んだ。それぞ
れの場合において、第2のPMTからの微小信号を第1
のPMTからの主要信号で割り、その結果に100 %をか
けることにより、PCTを得た。
【0088】試料の濃度を、第1の信号が25ulの試料
当たり100,000 から1,500,000 RLUの範囲に入るよう
に、適当に選択した。25ulの第1のトレーサ溶液、30
0 ulのフラッシング試薬#1をピペットを用いて連続
してキュベットに測り取り、精製した溶液を簡単に混ぜ
合わせ、このキュベットをPMTハウジングに挿入し、
キーボードを操作して300 ulのフラッシング試薬#2
を注入することにより試料を発光させて、各測定を行な
った。
【0089】
【表7】
【0090】広域のRLUに亘りPCTが不変であるこ
とが、多分析物検定信号補正には重要である。表VIII
は、積層CS550/CS600フィルタとLL520
フィルタを、それぞれ短波長域信号と長波長域信号を通
過させるのに用いた場合、抗体−TSH−DMAEにつ
いてのPCTは、10,000から7,000,000 計数のRLU範
囲もしくはそれより広い範囲に亘り0.16%の標準偏差で
2.96%の平均値を有し、一方抗−CKMB−LEAEに
ついてのPCTは、50,000から7,000,000 計数のRLU
範囲もしくはそれより広い範囲に亘り0.23%の標準偏差
で4.79%の平均値を有することを示している。
【0091】
【表8】
【0092】二重トレーサ測定における漏話によりみか
けのRLUを補正するための等式 DMAEおよびLEAEの誘導体またはトレーサを混合
し、同時に発光させる場合、観察した長波長域信号と短
波長域信号は以下のように分類できる:
【0093】
【数1】
【0094】S(s)およびS(l)がそれぞれ観察し
た短波長域信号と長波長域信号である場合、S(DMA
E)およびS(LEAE)は、それぞれ観察した短波長
域信号と長波長域信号におけるDMAEおよびLEAE
による信号部分である。それらの信号もまた補正DMA
E信号および補正LEAE信号と称する。S′(LEA
E)およびS′(DMAE)は、それぞれDMAEおよ
びLEAE漏話による長波長域信号と短波長域信号の部
分である。b1およびb2は、それぞれDMAEトレー
サおよびLEAEトレーサの存在しない場合の検定成分
とシステムのノイズによる混合信号である。
【0095】PCT(以下にk1およびk2により示
す)はどの特定のDMAEトレーサおよびLEAEトレ
ーサにも一定であるので、以下の関係式が成立する:
【0096】
【数2】
【0097】k1およびk2は、それぞれSMAEトレ
ーサおよびLEAEトレーサのPCTである。
【0098】式(4)を式(1)に代入すると:
【0099】
【数3】
【0100】式(5)を式(3)に、式(3)を式
(2)に代入すると:
【0101】
【数4】
【0102】これを整理すると:
【0103】
【数5】
【0104】式(5)および(6)により、それぞれD
MAEトレーサによる補正短波長域信号およびLEAE
トレーサにより長波長域信号が得られる。同時のLH/
FSH二重分析物検定を行なう実行可能性を示すことを
目的として、混合マトリックスおよびシステムのノイ
ズ、b1およびb2の測定は重要ではないことが分かっ
た。従って、以下の二重分析物検定の実施例において
は、それらのノイズは両者とも信号補正に0の値を設定
した。
【0105】黄体化ホルモン(LH)および卵胞刺激ホ
ルモン(FSH)の同時免疫学的検定:本発明の目的の
1つは、2つの異なる化学発光標識または接合体を用い
ることにより、1つの試料中の2つ以上の物質または分
析物を同時に検出および/または定量する方法を提供す
ることにある。
【0106】ある実施態様において、検定システムはD
MAE標識FSH抗体およびLEAE標識LH抗体を利
用する。以下の実施例は、1つの化学発光トレーサを検
定システム中に導入することにより各分析物を単独の分
析物として検定する場合、または2つの化学発光トレー
サを用いる二重分析物システムにおいて各分析物を単独
の分析物として検定する場合、LHおよびFSH標準曲
線と試料の回収率(sample recovery )は実験誤差の範
囲内では同一であることを示している。実施例はさら
に、対応する結合パートナー、例えば抗体が得られる2
つの物質の同時検定において一組のDMAEおよびLE
ACから調製したトレーサが利用できることを示してい
る。
【0107】実施例15.二重分析物免疫学的検定シス
テムを用いた単一FSH検定:トレーサの選択により単
一または二重分析物検定として検定が行なえるように、
マジックライトFSHキットの成分およびプロトコル
(チバコーニングダイアグノスティックス)を改良し
た。抗−FSH抗体に結合した常磁性粒子(PMP)お
よび抗−LH抗体に結合したPMPからなる固相を、マ
ジックライトFSHキットの固相から緩衝液希釈物を除
去し、マジックライトLHキットの固相(チバコーニン
グダイアグノスティックス)中にこれらの粒子を懸濁さ
せることにより調製した。キットトレーサ、抗−FSH
−DMAEを、マジックライトLHキットトレーサ緩衝
液により1:2に希釈した。目盛定めのための標準物
は、FSHおよびLHの両方を含有した。既知の濃度の
精製ヒトFSHおよびヒトLHをウマ血清ベースプール
(basepool)中に加えることにより標準物を調製した。
公称標準値は0、0.9 、2.2 、4.4 、8.8 、21.9、43.
8、87.5、140.0 、201.0 mIu/mlのFSHであっ
た。公称LH濃度は、0、1.0 、2.5 、5.0 、10.0、2
5.0、50.0、100.0 、160.0 、230.0 mIu/mlのL
Hであった。精製ヒトFSHおよびヒトLHの両者の様
々な濃度のヒト血清プールを加えることにより、分析の
試料を調製した。さらに、ヒトFSHおよびヒトLHを
含有する血清ベースの多成分キャリブレータを試料とし
て用いた。
【0108】検定を行なうために、50ulの各標準また
は試料および200 ulの希釈FSHトレーサをうず流混
合して(vortex mixed)室温で30分間に亘り培養した。
500ulの結合抗−FSH/抗−LH固相を加え、うず
流混合し、室温で30分間に亘り培養した。マジックライ
トラック(チバコーニングダイアグノスティックス)中
で反応した固相を磁気的に3分間に亘り分離し(ヨーロ
ッパ特許第136126号を参照のこと)、上澄液をデカンタ
ーに移した。次に、反応させた固相を1.0 mlの蒸留水
で洗浄し、3分間に亘り分離した。上澄液をデカンター
に移して、100ulの上流水を加えた。各試料を手動で
キュベットに移し、上述したDPL上で5秒間計測し
た。短波長透過(DMAE)チャンネルから得た結果
(RLU)を用いて、各試料におけるFSH濃度を計算
した。スプラインデータ整理ルーチン(spline data re
duction routine )による10点目盛定めを使用して、濃
度を計算した。各標準と試料を三重に検定した。この検
定のRLUおよび%CVCを、FSH単一分析物検定と
いう項目の表IXに示す。FSH試料回収率を、FSH単
一分析物検定という項目の表Xに示す。%B/Bmax
対log FSH濃度として示したFSH標準曲線をF
SH単一分析物検定として示した図17に示す。
【0109】実施例16.二重分析物免疫学的検定シス
テムを用いた単一LH検定 実施例15に記載した固相試薬、標準、および試料を用
いてLH検定を行なった。抗−FSH−DMAEトレー
サを、マジックライトFSHキットトレーサ希釈物で
1:2に希釈した抗−LH−LEAEトレーサと置き換
えた。長波長透過(LEAE)チャンネルから得たRL
Uの結果を用いてLH試料濃度を計算したことを除いて
は、実施例13に記載した検定方法論をこの検定に適応
した。
【0110】1.0 mIu/mlのLH標準を除外した、
実施例15に記載した9の標準を用いて検定の目盛を定
めた。LH単一分析物検定という項目で、この検定の結
果を表XIおよび表XII に記載した。標準曲線をLH単一
分析物検定として示した図18に示す。
【0111】実施例17.二重分析物免疫学的検定シス
テムを用いた同時LH/FSH検定:実施例15および
16に記載した固相試薬、標準、および試料を用いて1
つの試験管中で二重標識LH/FSH検定を行なった。
トレーサは、マジックライトFSHキットトレーサ、す
なわち抗−LH−LEAEトレーサ中で1:2に希釈し
た抗−FSH−DMAEからなる。検定方法論は、実施
例15に記載したものど同一であった。濃度の計算の前
に、各チャンネルからの元のRLUを漏話について数学
的に補正した。これらの補正RLUから生じた補正RL
Uりおよび濃度を表IXからXII に示し、二重分析物検定
として示す。表X−XII におけるt検定により、単一分
析物検定対二重分析物検定についての平均試料回収率を
比較する。FSHおよびLH標準曲線を図17および1
8に示し、それぞれFSHおよびLH二重分析物検定と
して示す。
【0112】検定および検定方式 本発明は化学発光化合物に関し、より詳しくは、試験試
料中の2つ以上の物質を同時に検出するための2つ以上
の化学発光接合体を使用する使用方法に関するものであ
る。この開示には、そのような検定に、ベンズアクリジ
ニウム化合物、および好ましくはN−アルキル化ベンズ
アクリジニウム化合物を使用することが教示されてい
る。
【0113】試験物質は試験試料中で検出および/また
は定量したいいかなる成分または分析物を含み、制限さ
れるものではないが、単一の構造の2つ以上、例えば核
酸配列または染色体、ゲノムまたは分子の異なる座の2
つ以上を含み、この場合、成分または分析物は、適切な
検定方法がそれに対して構成できる核酸、タンパク質、
配位子、ハプテンまたは他の材料のような生物学上の源
または工業上の源であってもよい。試験試料および/ま
たは物質を前処理して試験法により検定可能にする必要
があってもよいことが理解されよう。検出すべき試験物
質および量によって、例えば、検出のための化学発光標
識の使用のためではなく、感受性に関することのため
に、行なえる検定の種類が制限されるかもしれない。様
々な内標準または対照を検出および/または定量のため
の試験試料に加えて、検定の性能を評価してもよい。免
疫学的検定により例証した診断検定、ハイブリタイゼー
ション検定および増幅検定では、その方式に化学発光標
識をますます多く含むようになっている。そのような検
定の設計および方式は当業者によく知られており、技術
文献および特許文献に広く発表されている。例えば、検
定方式は、反応生成物または非反応試薬を分離して、検
出および/または定量のための移送管(transfer tube
)へ移すことを必要としてもよい。そのような分離技
術は競合検定、固相検定のために、または干渉を制限す
るのに有用であろう。
【0114】本発明のある実施態様において、2つ以上
の化学発光接合対を増幅検定における標識として利用す
る。代表的な増幅検定は、制限すべきではないが、ポリ
メラーラゼチェーンリアクション(PCR)、組換えR
NAの自己触媒複製およびミディバリアント(midivari
ant )DNAまたはRNAの増幅を含む。本出願人に譲
渡され、ここに参照文献として包含するヨーロッパ特許
公開第481 704 号(米国特許出願598,269 号(10/16/9
0)を優先権とする)を参照のこと。技術文献および特
許文献に教示されたような方法を、化学発光標識、特に
関心のある標的配列の検出のための2つ以上の化学発光
標識を含有するように適応してもよい。多数標識方法
(multi-label method)を用いることの利点は、複数の
標的配列または1つ以上の標的配列および内標準を検出
および/または定量することにある。そのような方法の
実施例は、1つ以上の標的配列を含有すると思われる試
験試料を調製すること、その標的配列を増幅すること、
それぞれが標的配列と関連するような少なくとも2つの
化学発光接合体を調製すること、および少なくとも2つ
の化学発光接合体の発光により増幅した標的配列を同時
に検出および/または定量することを含む。本方法の別
の工程において、内参照、対照または対照システムを検
定に加えて、検定性能および結果を確認してもよい。内
参照は、標的配列と同様に増幅してもよい。
【0115】そのような検定のために化学発光標識を使
用することにより、本発明の有用性が説明できる。
【0116】本発明の化学発光化合物は市販のためのキ
ットの形態にパッケージするように適応できる。これら
キットの化学発光標識は、試験試料中で検出しようとす
る物質に特異的な適切な物質または材料に接合してもよ
い。適切な官能基を、様々な検定および他の用途に使用
するための化学発光化合物に加えてもよい。本発明の方
法を利用してもよい検定の実施例は、限定するものでは
ないが、少なくとも2つの異なる特異性の抗体を含む検
定;少なくとも2つの抗原を含む検定、少なくとも1つ
の抗原および少なくとも1つの抗体を含む検定;および
癌、感染病、遺伝的異常、遺伝的気質、遺伝的評価を示
す分子および医薬治療をモニタする分子の検定を含む。
【0117】この開示により、本発明の範囲と材料から
逸脱することなく、様々な他の変更が当業者にとっては
明確であり、容易に行なえることが理解されよう。しか
しながら、請求の範囲はここに述べた記載を制限するも
のではなく、本発明に属する特許性を有する新規事項の
すべてを包含するものとして構成したことを意図する。
この請求の範囲は、本発明に関する同等物として当業者
にみなされる全ての特徴を含む。ここに記載した実施例
は説明を意図するものであり、制限を意図するものでは
ないことに注意されたい。
【0118】
【表9】
【0119】
【表10】
【0120】
【表11】
【0121】
【表12】
【図面の簡単な説明】
【図1】ルミノメータアッセンブリの上面図
【図2】図1の線1A−1Aについてのルミノメータの
断面図
【図3】図1の線1B−1Bについてのルミノメータの
断面図
【図4】図1の線1C−1Cについてのルミノメータの
側面図
【図5】図1のルミノメータに用いた種類のプローブア
ッセンブリの部分断面図
【図6】液体注入システムを有するルミノメータアッセ
ンブリのブロック流れ図
【図7】代表的なアクリジウニムエステル、ABAC、
およびLBACの構造式
【図8】代表的なアクリジウニムエステル、ABAC、
およびLBACの構造式
【図9】アクリジニウムエステルおよびABACの発光
スペクトルを示すグラフ
【図10】LBACの発光スペクトルを示すグラフ
【図11】LBACの発光スペクトルを示すグラフ
【図12】アクリジニウムエステルとLBACの混合物
の発光スペクトルを示すグラフ
【図13】様々な光学フィルタの透過率曲線
【図14】様々な光学フィルタの透過率曲線
【図15】光学フィルタ(コリオンLL500)の透過
率曲線とDMAE−Bzの発光スペクトルとの間の重複
区域を示すグラフ
【図16】光学フィルタ(コリオンP70−450)の
透過率曲線とLEAE−Bzの発光スペクトルとの間の
重複区域を示すグラフ
【図17】二重PMTルミノメータで読み取ったFSH
標準曲線検定を示すグラフ
【図18】二重PMTルミノメータで読み取ったLH標
準曲線検定を示すグラフ
【符号の説明】
10 ルミノメータアッセンブリ 12、15 ハウジング 13 チャンバ 14 光電子増倍管アッセンブリ 16 反応容器 18 オーリング 20 クランプ 22 上面覆いアッセンブリ 24 シャフト 26 軸受 28 プローブアッセンブリ 30、64、66 分配プローブ 32、34、43 センサ 36 フラッグ 38 スプリング 40 ラッチ 46 LED 48 試験装置 49 保護回路 50 液体注入システム 51 電源 52、54 ポンプ 56、57 モータ 68 コントローラ 70 プロセッサ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中にチャンバを有するハウジング、 検体試料を保持する、前記ハウジング中に配された反応
    容器、 複数の試薬を前記反応容器に導入する、前記反応容器中
    に配された分配アッセンブリ、および前記ハウジングに
    連結された複数の検出器からなる、発光を検出する検体
    試験装置であって、 前記試薬を前記検体試料に添加して前記反応容器内で化
    学発光反応を開始させ、その結果前記試料に存在する複
    数の検体成分または物質各々に独立して対応した強度
    で、対応する複数の所定のスペクトル範囲の光エネルギ
    が放出され、 前記検出器の一部を、前記ハウジング内に貫通させて配
    置して前記反応容器に対して露出させ、それによって検
    出器のそれぞれが複数の所定のスペクトル範囲のうち1
    つの範囲の発光の一部を検出することを特徴とする検体
    試験装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の検出器のそれぞれに接続され
    た処理回路をさらに含み、 前記検出器のそれぞれが前記処理回路に検出信号を送り
    込み、 前記処理回路が送り込まれた前記検出信号のそれぞれを
    評価して、前記複数の所定のスペクトル範囲のそれぞれ
    において検出された発光に基づいて特定の検体成分の存
    在に関するデータを提供することを特徴とする請求項1
    記載の検体試験装置。
  3. 【請求項3】 前記分配アッセンブリが、それぞれ前記
    反応容器に液体を分配する複数の分配プローブを含み、 前記複数の試薬の少なくとも1つを前記複数の分配プロ
    ーブの1つを通じて前記反応容器に分配することを特徴
    とする請求項2記載の検体試験装置。
  4. 【請求項4】 前記複数の試薬および前記複数の検出器
    が同じ数だけ用いられることを特徴とする請求項3記載
    の検体試験装置。
  5. 【請求項5】 複数の液体容器、 同数の送り込みライン、および同数のポンプからなる液
    体注入システムを含み、 前記送り込みラインのそれぞれが前記液体容器の1つと
    前記複数の分配プローブの対応する1つとの間を連結
    し、前記ポンプのそれぞれが前記液体容器の1つと対応
    する送り込みラインとの間を連結し、前記ポンプのそれ
    ぞれが前記容器のそれぞれから液体を吸引し、該液体を
    対応する送り込みラインと分配プローブを通じて前記反
    応容器に分配することを特徴とする請求項4記載の検体
    試験装置。
  6. 【請求項6】 前記液体容器と同数のフィルタを含み、
    該フィルタのそれぞれを前記反応容器と前記検出器の対
    応する1つとの間に配し、各フィルタに所定のフィルタ
    特性を与えて対応する検出器にフィルタリングされた信
    号を供給することを特徴とする請求項5記載の検体試験
    装置。
  7. 【請求項7】 前記反応容器が前記ハウジング内の所定
    の位置に配されていることを示す、前記ハウジング中に
    配された第1のセンサを含むことを特徴とする請求項6
    記載の検体試験装置。
  8. 【請求項8】 前記検出器が前記反応容器の周りで直径
    方向に対向する組になって配されることを特徴とする請
    求項7記載の検体試験装置。
  9. 【請求項9】 中にチャンバを形成するように連結した
    上面領域、底面領域および側面壁領域を有するハウジン
    グ、 反応容器が前記チャンバ中に配されるように前記ハウジ
    ングの上面にある穴を通じて配される反応容器、 複数の試薬を前記反応容器に導入する、該反応容器に配
    された分配アッセンブリ、および発光を検出する複数の
    検出器からなる検体試験装置であって、 前記試薬を前記検体試料に添加して前記反応容器内で反
    応を開始させ、その結果対応する複数の所定のスペクト
    ル範囲にある光エネルギが放出され、 前記検出器のそれぞれを前記ハウジングの前記側壁領域
    に設けられた対応する穴を通して配置して、前記反応容
    器に対して露出させることを特徴とする検体試験装置。
  10. 【請求項10】 前記反応容器と前記検出器の対応する
    1つとの間に配された前記検出器と同数のフィルタを含
    み、該フィルタのそれぞれに所定のフィルタ特性を与え
    て、フィルタリングした信号を対応する検出器に供給す
    ることを特徴とする請求項9記載の検体試験装置。
  11. 【請求項11】 前記ハウジングの上面の穴を覆って配
    され、前記プローブアッセンブリに連結した上面覆いア
    ッセンブリを含み、該上面覆いアッセンブリが前記反応
    容器の所定の位置に前記プローブアッセンブリを保持
    し、 前記分配アッセンブリが複数の分配プローブを含み、該
    複数の分配プローブのそれぞれが前記複数の試薬の1つ
    を分配することを特徴とする請求項10記載の検体試験
    装置。
  12. 【請求項12】 前記検出器が前記反応容器の周りで直
    径方向に対向する組になって配されることを特徴とする
    請求項11載の検体試験装置。
  13. 【請求項13】 前記検出器のそれぞれが光電子増倍管
    からなることを特徴とする請求項12記載の検体試験装
    置。
  14. 【請求項14】 前記反応容器中に配された第1の端
    部、および第2の端部を有する分配プローブ、および容
    器から液体を吸引し、吸引した該液体を前記プローブを
    通じて前記反応容器に分配する、前記分配プローブの第
    2の端部に連結された排出部分を有するポンプを含むこ
    とを特徴とする請求項10記載の検体試験装置。
  15. 【請求項15】 前記分配プローブが複数の分配プロー
    ブの第1のプローブであり、前記ポンプが前記プローブ
    と同数のポンプの第1のポンプであり、前記ポンプのそ
    れぞれが前記複数の分配プローブのそれぞれの第2の端
    部に連結した排出部分を有し、前記ポンプのそれぞれが
    複数の容器の1つから液体を吸引し、吸引した液体を前
    記プローブを通して前記反応容器に分配することを特徴
    とする請求項14記載の検体試験装置。
  16. 【請求項16】 前記チャンバの所定の位置に前記反応
    容器が存在することを感知する、前記ハウジング上に配
    され前記反応容器に連結した第1のセンサ、および前記
    上面覆いアッセンブリが開いた位置にあるか閉じた位置
    にあるかを感知する、前記ハウジング上に配され前記上
    面覆いアッセンブリに連結した第2のセンサを含むこと
    を特徴とする請求項10記載の検体試験装置。
  17. 【請求項17】 前記試験装置中で第1の試験を行って
    完了した後、 (a) 前記覆いが開いており、前記反応容器が取り除かれ
    ている状態、 (b) 前記覆いが開いており、前記反応容器が取り除かれ
    てない状態、および (c) 前記覆いが開いていない状態、 のいずれの状態にあるかを検出し表示する検出回路を含
    み、 状態(b) および(c) にあることが分かった場合、前記検
    出回路が前記検体試験装置の操作を停止させることを特
    徴とする請求項16記載の検体試験装置。
  18. 【請求項18】 反応容器中に1つの検体試料を配し、 該反応容器中に、前記試料とは化学発光反応するが互い
    には反応しないように選択した複数の試薬を導入し、 前記反応容器の周りに配された複数の独立した検出器で
    前記反応器からの発光を同時に検出する各工程からなる
    検体試料の組成物を測定する方法。
  19. 【請求項19】 前記検出器と同数のフィルタで前記反
    応容器からの発光をフィルタリングする工程を含み、前
    記フィルタのそれぞれが所定のスペクトル範囲のフィル
    タ特性を有することを特徴とする請求項18記載の方
    法。
  20. 【請求項20】 前記フィルタリング工程を前記検出工
    程の前に完了することを特徴とする請求項19記載の方
    法。
  21. 【請求項21】 化学発光反応に対応して試料中の複数
    の成分または物質の存在を同時に検出する方法であっ
    て、該方法が、 中に検体試料を有する反応容器に複数の試薬を同時に導
    入し、前記試薬が前記検体試料に添加されることによ
    り、前記反応容器内で化学発光反応を開始させて、前記
    試料に存在する複数の検体成分各々に独立して対応した
    強度で対応する複数の所定のスペクトル範囲にある光エ
    ネルギを放出させ、各々が複数の所定のスペクトル範囲
    のうちの1つにある化学発光を検出する複数の検出器に
    より前記化学発光を検出する各工程からなることを特徴
    とする方法。
  22. 【請求項22】 前記検出工程が、前記検出器のそれぞ
    れにおいて、複数の所定のスペクトル範囲の1つにある
    前記化学発光を独立に検出する工程を含むことを特徴と
    する請求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記検出器のそれぞれから処理回路に
    信号を送り込み、 該処理回路において送り込まれた前記検出信号のそれぞ
    れを評価して、前記複数の所定のスペクトル範囲にある
    前記検出した発光に基づいて特定の検体成分を測定する
    各工程を含むことを特徴とする請求項22記載の方法。
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