JPS63302367A - 磁気免疫測定方法および測定装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は抗原抗体反応を利用した免疫測定方法及び測定
装置に関するしのであり、微量の検体から特定の抗体又
は抗原を高感度かつ簡便に検出可能な免疫測定方法及び
免疫測定装置に関するものである。

「従来の技術」 後天性免疫不全症候群、成人Ｔ細胞白血病等のような新
型ウィルス性疾病、あるいは各種ガンの早期検査法とし
て、抗原抗体反応を利用した免疫測定方法の開発が、現
在、世界的規模で推進されている。

従来から知られている免疫測定法としては、ラジオイム
ノアッセイ（以下、ＲＩＡ法と記す）、酵素イムノアッ
セイ（以下、ＥＩＡと記す）、蛍光イムノアッセイ法等
が既に実用化されている。これらの方法は、それぞれア
イソトープ、酵素、蛍光物質を標識として付加した抗原
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方法である。

ＲＩＡは、標識化されたアイソトープの放射線量を測定
することにより抗原抗体反応に寄与した検体量を定量す
るものであり、ピコグラム程度の超微量測定が可能な現
在唯一の方法である。

しかしながら、この方法は放射性物質を利用するので、
特殊設備を必要とし、また、半減期等による標識効果の
減衰等を考慮しなければならないので、実施には大きな
制約がある。更に、放射性廃棄物処理が社会問題となっ
ている現状を考慮すると、その実施は自ずと制限される
。

一方、酵素、蛍光体を標識として用いる方法は、抗原抗
体反応に寄与した検体量を、発色や発光を観測すること
により検出する方法である。ＥＩＡは検出感度は低いも
のの、ＲＩＡ法の如き実施上の制約はないため、最近急
激に普及しつつある。

しかしながら、発色あるいは発光を精密に定量にするた
めには、検査に長時間を要する欠点があった。

また、ポリスチレン等のラテックス粒子の凝集を利用し
た簡便な免疫検査方法も開発されつつあるが、ＢＩＡ法
に比べ検出感度は劣っている。このように、検査の自動
化の要請が近年とみに高まっており、より検出感度が高
く、検査時間の短い、簡便な免疫測定法が求められてい
た。

［発明が解決しようとする問題点」 このような要求に対し、本発明者らは先に磁性超微粒子
を標識に用い、検体の磁化を測定する５ＱＵＩＤ免疫測
定法（特願昭６ｌ−２３５７７４）を廃案じた。この測
定方法は、磁性超微粒子を標識として用い、特定の、又
は未知の抗原又は抗体にこの標識を付けて磁性体標識体
とし、一方、検体としての抗体又は抗原を既知の固相化
された抗原又は抗体と抗原抗体反応させ、又は検体とし
ての抗体又は抗原を直接固相化し、前記磁性体標識体と
抗原抗体反応を起こさせる。その後未反応の前記磁性体
標識体を除去する。この場合に前記検体が、前記磁性体
標識化と特定の抗原抗体反応を起こす抗原又は抗体であ
る場合には、磁性体標識体は検体より除去されず残存す
る。この検体中の磁性体標識体の有無及び存在量を、超
伝導磁束量子干渉計（ＳＱＵＩＤ）により検体の磁化を
測定することができるＲＩＡ法と同等以上の超高感度な
方法である。

ところが、この方法では、上記ＳＱＵ　Ｉ　Ｄ素子を液
体ヘリウム温度に冷却する必要があり、そのため測定装
置が高価であった。

そこで、本発明の目的は、ＢＩＡと同等程度の検出感度
を存し、検査の自動化を容易でかつ簡便、迅速に行なえ
る免疫測定方法及び測定装置を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 すなわち、本発明の第１の発明によるならば、磁性微粒
子を抗原抗体反応の標識体として用いる磁気免疫測定方
法であって、支持体に固定された抗原抗体反応後の複数
個の検体の検出を、該支持体を回転又は往復駆動するこ
とにより、磁性体検出器を用いて繰り返し行ない、信号
対雑音比を向上させることを特徴とする磁気免疫測定方
法が提供される。

第１の発明の好ましい態様に従うと、前記支持体上の複
数個の検体の識別は、前記検体と対応する前記支持体上
の複数個のマーカのいずれかを順次選択しマーカ検出器
により得られた信号を同期信号として用いるか、もしく
は該支持体上の１つのマーカを目印として、前記磁性体
検出器の出力信号の時間差を利用することにより容易に
行うことが出来る。また、前記支持体上に固定された既
知濃度の磁性微粒子を含有する標準試料を未知の前記検
体と同時に前記磁性体検出器により検出することにより
定量性を高めることが出来る。さらに、前記磁性微粒子
は、本発明特有の方法として、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｍｎ−
Ｚｎフェライト、Ｆｅ基非晶質合金等の高透磁率材料を
用いることが出来る。

なお、先に本発明者らが発明した、残留磁束密度の大き
い、磁気記録材料に用いられるマグネタイトやγ−フェ
ライト等の化合物磁性体、鉄、コバルト等金属磁性体も
勿論用いることが出来る。

また、本発明の第２の発明に従うと、抗原抗体反応後の
検体およびマーカを支持または保有する支持体と、該支
持体を回転または往復駆動する機構と、前記磁性微粒子
を検出するための磁性体検出器と、前記マーカを検出す
るためのマーカ検出器と、前記磁性体検出器により検出
された信号を、前記マーカ検出器の出力信号を基準にし
て、繰り返し蓄積し、信号対雑音比を改善するための電
子回路部とを具備し、前記支持体、前記支持体回転・往
復機構、前記マーカ検出器等の装置構成オ科が非磁性体
から成ることを特徴とする磁気免疫測定装置が提供され
る。

第２の発明の好ましい態様に従うと、前記磁性体検出器
は永久磁石を内装又は外装し、該永久磁石から放散され
た磁石が前記検体中の磁性微粒子によって乱される際の
磁束変化を検出するよう構成されている。

「作用」 以上のように本発明の磁気免疫測定方法は、抗原抗体反
応の標識体として磁性微粒子を用いて、該磁性微粒子を
磁性体検出器で検出する際に、マーカ検出器の出力信号
をトリガーにし、磁性体検出器の出力信号を蓄積するた
め、雑音は平均化され、検体からの微弱信号のみ加算さ
れる方法であるから、検出感度が従来の方法よりも約２
桁改善される。そして、磁性微粒子には、いわゆる硬質
磁性材料や半硬質磁性材料のみならず残留磁化の小さい
軟質磁性材料も用いることが可能になるため、広範囲の
磁性材料のなかから検体に適したものが標識体として選
択できる。

更に、本発明の磁気免疫測定装置は、前記磁性微粒子の
磁化の有無に関わらず、磁性体検出器に内装又は外装さ
れた永久磁石の磁束の乱れを検出する乙のであるから、
曲性のように種々の磁性微粒子が適用できるものである
。また、前記マーカ検出器は検体に対応したマーカを選
択する機構を具備することが出来るから複数個の検体を
連続的に選別できる。そして、主要部品が非磁性体で構
成されているから、検体の測定に悪影響を及ぼすことが
ない。従って、患者の診断を簡単な装置で迅速に行うこ
とが出来る利点がある。

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
の技術的範囲を回答制限するものではない。

「実施例」 （実施例１） 第１図は本発明の磁気免疫測定方法の第１実施例を説明
するための概略図であって、１は磁性体検出ヘッド、２
は板ばね、３は試料支持ディスク、１１から１４は調整
済みの検体、２１から２４は該試料支持ディスクに設け
られたピンホール、３１から３４は発光素子、４１から
４４は受光老子である。

前記検体１１−１４は前記試料支持ディスク３の同一円
周上に４箇所固定されており、該磁性体検出ヘッド１は
該検体に密着するように該板ばね２で調整されている。

前記発光素子群３１〜３４と前記受光素子群−４１〜４
４は前記試料支持ディスク３を挾んで、該試料支持ディ
スクの半径方向に該素子群が対向して配列されている。

前記の各ピンホール２１〜２４は前記の各検体を前記の
発光素子群と受光素子群により識別するためのものであ
り、例えば、ピンホール２１は発光素子３１と受光素子
４１を結ぶ線が該試料支持ディスク３と交差する該試料
支持ディスク３の円周上で、かつ、該検体１１と該ディ
スク３の回転中心とを結ぶ点に設けられている。該ピン
ホール２１が該試料支持ディスク３の中心に近く、続い
て２２．２３．２４のピンホールの順序になっている。

この様な構成になっているから、検体１１の信号は、該
試料支持ディスク３を回転した状態で、発光素子３１〜
３４を点灯し、前記磁性体検出器ｌの出力信号の内、該
発光素子３１〜３４からの光を受光素子４１で受光する
周期に同期した信号成分のみを選択的に取り出すことに
よって得られる。

第２図は前述の構成からなる磁気免疫測定方法の測定例
であって、磁性体検出ヘッドｌの出力波形、並びに、受
光素子４１〜４４の出力パルスを示すグラフである。検
体１１は受光素子４１の出力パルスと同じタイミングで
測定されるので、複数個の検体は容易に識別できる。受
光素子４１の出力パルスをトリガーとして各検体１１〜
１４に対応した信号蓄積回路のゲートを開き、各検体ｌ
ｌ〜１４からの信号をそれぞれ加算することにより、検
出感度を約２桁改善することができた。

（実施例２） 第３図は本発明の磁気免疫測定方法の第２実施例を説明
するための図であって、試料支持ディスク３並びに検体
、マーカの配置関係の１列を示すものである。この例で
は、既知濃度の磁性体微粒子を含有する標準試料を基準
にして、複数個の検体ａ＝ｅが中心角５０度で半径方向
に配置されている。試料支持ディスク３は反射率の低い
透明アクリル樹脂を用い、マーカは該試料支持ディスク
３上に反射率の高いアルミ箔を標準試料の位置に張り付
けた。本実施例ではマーカ検出器として反射型のフォト
インタラプタを用いた。また、磁性体検出器には磁気抵
抗素子を用いた。

第４図は測定の一例であり、磁性体検出器の出力信号波
形並びにマーカからのトリガーパルスを示すグラフであ
る。検体ａ”−ｅは一定の時間ｔの間隔で出力されるの
で標準試料を基準に識別することが出来る。更に、標準
試料波形のｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋを基準に採れば未
知の検体を定量することが出来る。

（実施例３） 第５図は本発明の磁気免疫測定方法の第１実施例を示す
概略構成図であって、４は前記試料ディスクを取り付け
る軸、５は軸受け、６は軸受けを支える支持体、７は台
、８．８′はプーリ、９はベルト、ＩＯはモータ、４５
は発光素子３１〜３４及び受光素子４！〜４４から成る
マーカ検出器である。検体１１−１４は試料支持ディス
ク３の裏面に固定され、モータ１０．プーリ８′、ベル
ト９、プーリ８、により回転され、固定された磁性体検
出器ｌ及びマーカ検出器４５により測定される。磁性体
検出器１には永久磁石を内蔵した磁気抵抗素子を用いた
。モータを除いて、本発明装置構成材料は総て非磁性体
を使用した。その理由は、磁性体検出ヘッドの周りに磁
性体があった場合、該磁性体検出器の永久磁石がつくる
磁界が装置構成材料によって乱され、検体中の微量な磁
性微粒子の検出に悪影響を及ぼすためである。前記また
検出器４５は水平面内で回転移動できるようになってお
り、前記試料ディスク３の交換を容易にしている。

第５図には示さなかったが、該マーカ検出器５により得
られた信号をトリガー信号として、検体からの繰り返し
信号を加算後、平均化する電子回路部が設けられている
。

なお、マーカ検出器４５に反射型のフォトインクラブタ
を用いて、前記磁性体検出器ｌと同じ側に該マーカ検出
器４５を固定すれば、前述の回転移動機構は不用である
。

第６図は第５図に示した磁気免疫測定装置により得られ
た、検体からの信号波形の１例である。

第６図（ａ）はデータ処理前の前記磁性体検出器からの
出力波形であって、（イ）〜（ニ）は該磁性体検出器と
試料ディスクのギャップ（ここではへラドギャップと略
記する）を種々変えている。ヘッドギャップが大きくな
るほど検体からのスパイク状信号強度は低下し、該ギャ
ップが５ｍｍでは検体からの信号は雑音に完全に埋もれ
てしまっている。

第６図（ｂ）は（ニ）の信号を前記マーカ検出器の信号
をトリガーにして、１２８回加算処理した後の信号波形
を示す。本発明の信号処理により検出感度は約２桁改善
できた。

（実施例４） 第７図は本発明の磁気免疫測定装置の第２実施例を示す
概略構成図であって、５０〜５３は支持体３を往復駆動
するためのピンチローラ、＋０１は磁性体検出器に用い
られる外装型永久磁石である。この例では検体１１、マ
ーカ２Ｉ等が帯状の支持体３に固定されている。該支持
体３はピンチローラ５０．５１により磁性体検出器に誘
導され、かつピンチローラ５０〜５３によって繰り返し
往復運動される。この例の磁性体検出器は前記永久磁石
１０１と磁気抵抗素子１′が該支持体３を挾むように構
成されている。外装型の磁性体検出器を用いた利点は、
磁気抵抗素子１′側に針状の高透磁率材料を用いること
により、該永久磁石の磁束を効率的に該磁気抵抗素子１
′に集め、感度及び分解能を高めることが出来る点にあ
る。

なお、第７図には示さなかったが、該マーカ検出器によ
り得られた信号をトリガー信号として、検体からの繰り
返し信号を加算後、平均化する電子回路部が設けられて
いる。

検体の標識用磁性微粒子として、残留磁化のないＮｉ−
Ｆｅ合合金粒粒子Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｆｅ基非晶質
合金等の高透磁率材料と残留磁化が・１０ｅｍｕのＦｅ
３Ｏ４を比較検討した結果、検出感度はほぼ同等のＩｘ
ｌＯ”””が得られた。

「発明の効果」 以上詳述のように、本発明に従う磁気免疫測定方法およ
び測定装置は、マーカ信号を利用して、複数個の検体を
一括して磁性体検出器により繰り返し検出し、信号成分
のみを選択的に加算・平均化処理するものであるから、
検出感度の向上のみならず、検体の識別、定量が容易で
ある。

また、検体の標識用磁性微粒子として、残留磁化の少な
い磁性材料も用いことが出来るので、標識用磁性微粒子
の種類が著しく豊富になる。従って、種々のウィルス、
抗原、抗体の標識の際、標識用磁性微粒子の制限が著し
く緩和される。

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早期診断が可能
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。本発明は、特に検査の自動化に適した、高感度な
方法であるので、スクリーニング検査等に最適である。

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図は本発明の磁気免疫測定方法の第１実施例を説明
するための概略図、第２図は前述の構成からなる磁気免
疫測定方法による測定例を示すグラフ、第３図は本発明
の磁気免疫測定方法の第２実施例を説明するための概略
図、第４図は磁性体検出器の出力信号波形並びにマーカ
からのトリガーパルスの１例を示すグラフ、第５図は本
発明の磁気免疫測定装置の第１実施例を示す概略構成図
、第６図は本発明装置により得られた、検体からの信号
波形の１例であって、第６図（ａ）はデータ処理前の前
記磁性体検出器からの出力波形、第６図（ｂ）は（ニ）
の信号を前記マーカ検出器の信号をトリガーにして、１
２８回加算処理した後の信号波形、第７図は本発明の磁
気免疫測定装置の第２実施例を示す概略構成図である。 ｌ、１′　・・・・・磁性体検出ヘット、２・・・・・
・仮ばね、 ３・・・・・；試料支持ディスク、 ４・・・・・・試料ディスクを取り付ける軸、５・・・
・・・軸受け、 ６・・・・・・軸受けを支える支持体、７・・・・・・
台、 ８．８′　・・・・・・プーリ、 ９・・・・・・ベルト、 １０・・・モータ、 １１〜１４・・・・・・調整済みの検体、２１〜２４・
・・・・・試料支持ディスクに設けられたマーカ用ピン
ホール、 ３１〜３４・・・・・・発光素子、 ４１〜４４・・・・・・受光素子、 ４５・・・・・・発光素子３１〜３４及び受光素子４１
〜４４から成るマーカ検出器、 ５０〜５３・・・・・・支持体３を往復駆動するための
ピンチローラ、 １０１・・・・・・磁性体検出器に用いられる外装型永
久磁石。 第１図 ■　ヘッド昏プア０．５ｍｍ ■ヘッドＸ〜ツブ　１ｍｍ （Ｇ）　　臆セＶ本ト十支出７番 出力し庭１を多 デゝｑ悲週り白　　　　　第６ 時間 （１））　　　楯槓テゝクガ１浬Ａ変 図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性微粒子を抗原抗体反応の標識体として用いる
   磁気免疫測定方法であって、支持体に固定された抗原抗
   体反応後の複数個の検体の検出を、該支持体を回転又は
   往復駆動することにより、磁性体検出器を用いて繰り返
   し行ない、信号対雑音比を向上させることを特徴とする
   磁気免疫測定方法。
2. （２）前記支持体上に複数個固定された抗原抗体反応後
   の検体を、前記検体と対応する前記支持体上の複数個の
   マーカのいずれかを順次選択しマーカ検出器により得ら
   れた信号を同期信号として、識別することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の磁気免疫測定方法。
3. （３）前記支持体上に定められた間隔で複数個固定され
   た抗原抗体反応後の検体を、該支持体上の１つのマーカ
   を目印として、前記磁性体検出器の出力信号の時間差に
   より識別することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の磁気免疫測定方法。
4. （４）前記支持体上に既知濃度の磁性微粒子を含有する
   標準試料を固定し、この標準試料を未知の前記検体と同
   時に前記磁性体検出器により検出することにより定量性
   を高めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   磁気免疫測定方法。
5. （５）前記磁性微粒子がＮｉ−Ｆｅ合金、Ｍｎ−Ｚｎフ
   ェライト、Ｆｅ基非晶質合金等の高透磁率材料である特
   許請求の範囲第１項記載の磁気免疫測定方法。
6. （６）抗原抗体反応後の検体およびマーカを支持または
   保有する支持体と、該支持体を回転または往復駆動する
   機構と、前記磁性微粒子を検出するための磁性体検出器
   と、前記マーカを検出するためのマーカ検出器と、前記
   磁性体検出器により検出された信号を、前記マーカ検出
   器の出力信号を基準にして、繰り返し蓄積し、信号対雑
   音比を改善するための電子回路部と、を有し、前記支持
   体、前記支持体回転・往復機構、前記マーカ検出器等の
   装置形成材料が非磁性体から成ることを特徴とする磁気
   免疫測定装置。
7. （７）前記磁性体検出器が永久磁石を内装又は外装し、
   該永久磁石から放散された磁束が前記検体中の磁性微粒
   子によって乱される際の磁束変化を検出するよう構成さ
   れた特許請求の範囲第６項記載の磁気免疫測定装置。