JPS60125562A - フロ−インジエクシヨン式分析方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、流路中に設けた分析カラムにサンプルおよび
試薬を流し、抗原抗体反応を利用してサンプル中の所定
の抗原または抗体を分析するフローインジェクション式
分析方法の改良に関し、特にこの種の分析方法における
高速化と分析カラムの分析能力の高感度化を図るように
した分析方法に関する。

（従来技術） 分析カラムを用いてたとえば抗原抗体反応を利用するこ
とによりサンプルを分析するようにしたフローインジェ
クション式の分析方法においては、サンプルおよび試薬
を流路内に分注した後、分析カラムまで輸送しなければ
ならない。この輸送の際、サンプルおよび試薬ゾーンの
両端は、注入容器から分析カラムにいたる流路内で緩衝
液中に分散し、時間についてなだらかに変化づる濃度分
布となって分析カラムに達する。

第１図は、その分散に基づく分析カラム内のサンプルの
ｓｋｉ変化を示づ。縦軸はザンプル園度（Ｓ）、横軸は
時間〔（〕である。ｔｓは分析カラム内にサンプルゾー
ンの先端が到達した時刻であり、ｔｐは分析カラム内の
サンプルの濃度がピークに達した時刻である。またｔｅ
は分析カラム内からサンプルゾーンの終端が脱する時刻
を示す。この時のサンプルゾーンの輸送速度（Ｖ）は、
第２図のように時間〔［〕に対して一定であり、この時
間（１）は第１図の横軸の（１）に対応している。

このような従来のこの種の分析装置における欠点は、サ
ンプルあるいは試薬ゾーンの先端および後端が緩衝液中
に分散して分析カラムに到達しあるいは流出するため、
分析カラム内で反応最適濃度Ｓｏに達するまでに時間が
かがることである。

また、前記サンプル等のゾーンの前後両端の分散により
分析カラム通過時の反応最適濃度ｓｏの時間幅ＴＯが狭
くなり、これが分析感度の低下につながっていることで
ある。さらに、分析カラム内に存在するサンプルの濃度
が抗原抗体反応を起こすのに必要な最適温度Ｓｏ以上に
達している時間幅Ｔ、ｏに対して、その濃度の達するま
での時間および注入から当該分析カラムに到達するまで
の所要時間が長く、それがサンプル測定の高速化を妨げ
ていることである。

サンプル測定を高感度化する従来方法として、分析カラ
ム内に到達したサンプルまたは試薬を、そのままその分
析カラム内に所定の一定時間滞留させる方法もあるが、
この方法では１回の分析に使用するサンプルおよび試薬
の全部を分析カラム内に滞留させる必要があるため、分
析カラムが大形化するばかりではなく、サンプル測定の
高速化は達成し得ない等の難点がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、分析カラムを用いてサンプルを分析す
るようにした従来の７０−インジェクション式分析方法
においる前述の如き欠点および難点を解消し得て、しが
も分析カラムを大形化することなく分析測定を高感度、
高速化し得るこの種の分析方法を提供しようと４るもの
である。

（発明の概要） 本発明の７０−インジェクション式分析方法は、分析カ
ラムを用いてサンプルを分析づるようにしたフローイン
ジェクション式分析法において、少な（とも分析カラム
内にサンプルおよび／または試薬が存在しない期間は、
流路中のサンプルおよび／または試薬を高速輸送し、分
析カラム内にそれらサンプルおよび／または試薬が到達
し流出するまでの期間は、当該分析カラム内のサンプル
および／または試薬の輸送速度を低速とすることを特徴
とし、これによりサンプルおよび／または試薬の単なる
移送のための時間を短縮するとともに、分析カラム内に
おけるそれらの反応に必要な濃度での存在時間を長くし
、もって分析感度の向上と分析測定の高速化を達成する
ものである。

（実施例） 第３図は本願人の開発に係わるフローインジェクション
式免疫学的分析装置に本発明を実施した実施例の一例の
構成図である。分析カラム１は、分析１べき抗原（抗体
）に対する抗体（抗原）を結合させたゲルを有し、その
入口は三方切換バルブ２を経て開放した注入口３ａを有
する注入容器３の底面に連結してあり、その三方切換バ
ルブ２を切り換えることにより直接にポンプ４を経て排
液タンク５に連結可能となっている。出口は三方切換バ
ルブ６、検出部７およびポンプ４を経て排６を切り換え
ることにより解離液８を収容する解離液タンク９に連結
し得るようになっている。注入容器３は、その適当な位
置においてパイプ１ｏを経て緩衝液１１を収容する緩衝
液タンク丁２の底部に連結してあり緩衝液１１を注入容
器３内に導いている。この緩衝液タンク１２にはその適
当な位置に流出口１２ａを有し、これにより該タンク１
２内の緩衝液１１の液面レベルおよび注入容器３にお１
プる液面レベルを流出口１２ａの位置にほぼ□一定に制
御している。なお、流出口１２ａは補助タンク１３に連
結されており、この補助タンク１３内の緩衝液はポンプ
１４によって緩衝液タンク１２内に導き得るようになっ
ている。

勺ンプルカツプ１５内のシンプル１６、第１の試薬タン
ク１７内の試薬１８および第２の試薬タンク１９内の試
薬２０は、それぞれシリンジポンプ２１．２２および２
３により制御部２４の制御の下に、注入容器３の注入口
３ａから、注入容器３のパイプ１ｏを連結した位置より
も下方の部分（図において斜線を施した部分）に選釈的
に所宇韻汁λ博゛＾土らＬ−オスなお、サンプル１６お
よび試薬１８．２０を注入容器３の斜線部分に有効に注
入させるために、好適にはサンプル１６および試薬１８
．２０に、抗原抗体反応および他の反応に影響を及ぼさ
ない範囲で種々のタンパク質や糖類を添加して、それら
の比重を緩衝液１１の比重よりも重くし、各シリンジポ
ンプのノズルを斜線部分まで侵入させて注入するように
する。

一方、制御部２４は、各シリンジポンプ２１．２２゜２
３の駆動制御に関連して、それぞれのシリンジポンプ２
１．２２．２３が注入容器３内にサンプル１６あるいは
試薬１８．２０等を注入し終えた時点のタイミングを有
づるポンプ可変開始信号を発生するように構成しである
。また、前記ポンプ４は、そのポンプ可変開始信号によ
り作動するポンプ可変制御器２５からの回転制御信号に
よって、回転速度が自動制御される構成となっている。

なお、ポンプ４としては、回転速度に対し吸排量がほぼ
直線比例するローラポンプを用いるのが好適である。

このような構成において、まず、ポンプ４を作動させて
緩衝液１１を三方切換バルブ２、分析カラム１、三方切
換バルブ６および検出部７を経て排液タンク５に流しな
がら、サンプル１６をシリンジポンプ２１により、注入
容器３の注入口３ａがら斜線部分に所定量注入する。こ
の注入動作が終了した時点で、制御部２４がらポンプ可
変開始信号が発生してポンプ可変制御器２５に加わり、
ローラポンプ４を高速回転する。

すなわち、ポンプ可変制御器２５は、前記ポンプ可変開
始信号のタイミングによってたとえば、第４図に示した
如く時間口〕に対してローラポンプ４によるサンプルゾ
ーンの輸送速度を変化させる特性の回転制御信号を発生
するように構成されている。図示の例では、９ンプルが
注入容器３に注入された直後に制御部２４がら発生ずる
ポンプ可変開始信号によって、第２図に示した従来方法
における一定速度の輸送速度を得る場合に比べ、極めて
早い速度ｖ１の輸送速度で、１ノーンプルゾーンの先端
が分析カラム１内に到達づる時点ｔｓまでそのサンプル
ゾーンを高速輸送し、その時点ｔｓ以後サンプルゾーン
の後端が分析カラム１内を流出覆るまでの期間Ｔ１の輸
送速度を、たとえば第１図に示しＩＣ従来の分析カラム
１内の時間に対するサンプル濃度の変化にほぼ反比例づ
るように制御した場合の分析カラム１内のサンプル輸送
速度を示している。

このような時間的に変化り−る輸送速度を得るには、は
ぼその輸送速度特性に対応した波形のポンプ制御信号を
ポンプ可変制御器２５から発生さけ、このポンプ制御信
号によりローラポンプ４の回転を制御づればよい。

ローラポンプ４をこのように制御することによって、注
入容器３に注入されたサンプルは、高速度で分析カラム
１内に入り、分析カラム１内のサンプル濃度は、急激に
上昇して、短時間で抗原抗体反応に必要な濃度ＳＯに達
する。この状態を第５図に示１−０しかしてサンプルゾ
ーンが分析カラム１内に到達した時点ｔｓ以降は、第１
図の濃度変化にほぼ反比例した速度でサンプルゾーンが
移動するので、分析カラム１内を流出し終わる時点ｔｅ
までの輸送速度が低下する。そのため、反応に必要な濃
度のサンプルが分析ノコラム１内に滞在する期間Ｔ２は
、第１図により説明した従来の一定速度によるり°ンプ
ル輸送速度の場合よりも長時間となり、十分な抗原抗体
反応時間が得られるので、分析感度は従来方法のものよ
りも大きく上界することになる。このようにして分析カ
ラム１をサンプルゾーンが通過した後は、再びローラポ
ンプ４を高速回転して高速輸送し、検出部７を経て排液
タンク５に排出する。なお、第４図および第５図のｔｓ
、　ｔｐ、　ｔｅの各時点は、第１図のそれに対応した
時点を示している。

つぎに試薬１８をシリンジポンプ２２により、同様に注
入容器３の注入口３ａから斜線部分に所定量注入してサ
ンプルの場合と同様に分析カラム１内に高速輸送した後
、たとえば第４図のように輸送速度を制御して抗原抗体
反応を行なわけた後排出する。その後、酵素基質２０と
しての試薬をシリンジポンプ２３により、同様に注入容
器３の注入口３ａから斜線部分に所定量注入して高速輸
送し、分析カラム内の輸送速度を同様に制御した後、そ
の反応液の吸光度を検出部７において所定の波長の光を
用いて測定する。

つぎに、三方切換バルブ２および６を切換えてポンプ４
により解離液８を三方切換バ・ルブ６、分析カラム１お
よび三方切換バルブ２を経て排液タンク５に流すことに
より、抗原抗体反応を解離させるとともに、分析カラム
１を含む流路内に抗原抗体反応とは無関係に非特異的に
吸着した標識酵素の活性を失活させて分析カラム１を再
生し、っぎのサンプルの分析にそなえればよい。

なお、その場合解離液８の分析カラム１への輸送に際し
て、高速輸送づるようにすれば、分析カラム１の再生に
要する時間をも短縮し得ることは勿論である。

なお、上記の実施例においては、ローラポンプ４の回転
制御信号を、各シリンジポンプ２１．２２゜２３の制御
に関連して制御部２４から発生させたポンプ可変開始信
号のタイミングで、ポンプ可変制御器から発生させるよ
うにしているが、その回転制御信号発生のタイミングを
中央制御装置で制御するようにしても手操作により行な
うようにしてもよい。

分析カラム内におけるサンプルや試薬の輸送速度を低下
さゼ、それらの濃度にほぼ反比例して高くするよう制御
するにあたっては、必ずしも第４図のような連続的に変
化する輸送速度とする必要はなく、たとえば第６図に示
した折線状あるいは第７図に示した段階状に輸送速度を
制御するようにしてもよく、要は、濃度が低い期間は短
時間に所要濃度に達するようにし、ＩＩ麿が高い期間は
、輸送速度を下げるようにして、分析カラム内における
サンプルなどの時間に対する濃度分布における所定濃度
レベル以上の期間が実質上可及的に長くなるように制御
すればよい。

また、そのためにポンプ４を制御するためのポンプ制御
信号のタイミング等については、本発明方法を適用すべ
き分析装置の構成および規模等に応じ、たとえば実験的
にめた最適なタイミングおよび特性を得てこの特性に基
づきタイミング等を決定するのが実際的である。

（発明の効果） 本発明の対象とする分析装置において、分析カラム１内
のサンプル１１１度の変化は、サンプル注入量、輸送速
度、フローラインの形状を変化させない限り一定であり
、また分析カラム１内において抗原抗体反応を起こさせ
るためには、ある程度の反応最適時間が必要であること
から、従来方法では、サンプルや試薬等の輸送速度は、
分析カラム１内の抗原抗体反応時間により制限されしか
もサンプルゾーンの前後端が分散するため、測定速度や
分析感度に制限をうけていた。

これに対し以上詳細に説明したように発明方法では、流
路中のサンプルあるいは薬液ゾーンを、分析カラム内以
外で高速輸送し、分析カラム内ではサンプルあるいは薬
液濃度にほぼ反比例する輸送速度となるように輸送速度
を制御するものであるから、分析時間を短縮し得るばか
りではなく、分析カラム内における濃度変化の特性も、
立上りおよび立下りが急峻となり、抗原抗体反応に必要
な十分な時間について、所定の濃度を保持し得るように
なるので、従来のような一定速麿で分析カラム内にサン
プルおよび試薬を輸送する方法に比べて、分析感度が大
きく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の分析装置における分析カラム内の時間
に対するサンプルの１１１度変化の説明図、第２図は、
従来装置における分析カラムを含むフローライン内の時
間に対するサンプルゾーンの輸送速度の説明図、 第３図は、本願人の開発に係わるフローインジェクショ
ン式免疫学的分析装置に本発明の方法を適用した実施例
の一例の構成図、 第４図は、第３図の実施例における分析カラムを含むフ
ローライン内の時間に対する勺ンプルゾーンの輸送速度
特性の一例の説明図、 第５図は、第３図の実施例における分析カラム内の時間
に対するサンプル濃度変化の説明図、第６図および第７
図は、本発明における分析カラム内のサンプル等の輸送
速度特性の各変形例の説明図である。 １・・・分析カラム　２．６・・・三方切換バルブ３・
・・注入容器　４・・・ローラポンプ５・・・排液タン
ク　１・・・検出部 ９・・・解離液タンク　１２・・・緩衝液タンク１５・
・・サンプル容器　１７．２０・・・試薬タンク２１、
２２．２３・・・シリンジポンプ２４・・・制御部　２
５・・・ポンプ可変制御器。 特許出願人　オリンパス光学工業株式会社第１図 第２図 時間Ｃ１） 第３図 第４図 第５図 時間〔）〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、分析カラムを用いてサンプルを分析するようにした
   フローインジェクション式分析法において、少なくとも
   分析カラム内にサンプルおよび／または試薬が存在しな
   い期間は、流路中のサンプルおよび／または試薬を高速
   輸送し、分析カラム内にそれらサンプルおよび／または
   試薬が到達し流出するまでの期間は、当該分析カラム内
   のサンプルおよび／または試薬の輸送速度を低速とする
   ことを特徴とするフローインジェクション式分析方法。