JPS63315952A - レ−ザ磁気免疫測定装置 - 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装置に関す
るものである。更に詳述するならば、本発明は極めて微
量の検体から特定の抗体または抗原を定量的に検出ｉ１
能なレーザ磁気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１細胞白血病等のような新
へ１！ウイルス性疾病、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。

従来から知られる一次反応を利用した微量免疫測定法と
しては、ラジオイムノアッセイ（以下、ＲＩＡ法と記す
）、酸素イムノアッセイ（ＥｊＡ）、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。

＋＜　Ｉ　Ａ法は、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ちした検体ｉ
１を定ら）　ｉＩるものであり、ピコグラム程度の超微
量測定がｔｌ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Ｑ等を考慮
しなければならないので、実施には大さな制約がある。

史に、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
体反応に寄ちした検体量を、発色や発光を観測Ｊること
により検出する方法であり、ＲＩＡ法の如き実施−Ｆの
制約はない。しかしながら、発色あるいは発光を精密に
定：・ｄすることは困難であり、検出限界はリノグラム
程度である。

また、レーザ光を利用し一〇抗原抗体反応の有無を検出
する方法として、主に肝臓病の検出を目的として開発さ
れたＡＦＰ（アルファ・フエトプ［」ティン）を利用し
た方法がある。

この方法は、ΔＦ　Ｐに対する抗体をプラスチック微粒
子に付加し、抗原抗体反応によってプラスチック粒子が
凝集して生じる質量変化から調べる方法であり、１０　
　９の検出感度を達成している。これは、従来のレーザ
ー光を用いた方法の６倍以上の感度であるが、ＲＩＡ法
に比較すると百分の一以トに過ぎない。史に、この方法
が水溶液中における抗原抗体複合物のブラウン運動の変
化を利用しているために、抗体を含む水溶液の温度、揺
乱の影響あるいは水溶液に混在する不純物粒子の影響を
極め（受は易く、これ以上に検出感度を高めることは原
理的に望外のものぐある。

上記のように、士、記の免疫測定法においては、高い検
出感度をｆｉ　するＲ　Ｉ　Ａ法は、放射性物質を使用
するために、その実施についてｔよ多くの制約があり１
、一方、実施の容易な酵素イムノアッセイ法、蛍光イム
ノアラレイ法簀は感度が低く、精密な定量的測定ができ
なかった。

そこで、本発明者ら（よ、上記の欠点を除去した免疫測
定法として、特願昭６１−２２４５６７号［レーザ磁気
免疫測定法１を促供した。

この方法では、まず、磁性超微粒子を４！Ａ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イ・
１けて磁性体標識体と１−る。次に、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ｔよ抗原を直接固相
化し、前記磁性体標識体と抗ＩＪハ抗体反応を起こさせ
る。その模未反応の前記磁性体標識体を除去した後に、
検体を液相中に分散させる。この場合に前記検体が、前
記１０竹休標識体ど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、検体を含む液相中に腎１性体標
識体が残存し、それら以外の場合には、液相中には磁性
体標識体は存在しない。よっ（、液相中のは１性体標識
体のイｊ無及び存在量を知ることにより検体の特定及び
定＋７３が可能となる。磁性体標識体の有無及び存在量
は、液相中に分散した検体によるレーザー光の散乱、透
過光の強度賽化を測定づることにより知ることができる
。

この方法にＪ、れば、ＲＩ　Ａ　ｔｌ、に匹斂りる検出
感度ｊｌＱびに精度を有しながら実施上の制限がないと
いう利点がある。

また史に、本発明者らは、上記の測定法をより具体化し
たレーザー気免疫測定方法及び装置を特願昭６１−２５
２／１２７号で提供した。この出願ら係るレーザ磁気免
疫測定装置は、上記の磁性体標識体の濃縮と検体の散乱
光制御を、永久磁石を用いて機械的になＪか、あるい４
ま複数個配列した電磁石等を用いることによりなすよう
にしたものである。

また、本発明者らは、上記の測定法（特願昭６１−２２
４５６７号）をより具体化したレーザ磁気免疫測定方法
及び装置として特願昭６２−２２０６２号も提供しくい
る。この出願に係るレーザ磁気免疫測定装置も、磁性超
微粒子を標識した検体の濃縮と磁性体標識体からの散乱
光制御を一般の電磁石、または永久磁石により行うよう
にしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明では、上記のレーザ磁気免疫測定装置が抱える次
の点を問題としている。

すなわち、特願１ｔ１６１　２５２４２７弓の装置にお
いて【ま、永久磁りを用いる１械的方法では機構が複雑
になり、電磁石を用いる方法では該電磁乙の構造が強ノ
Ｊな磁場を発生させるのに適していないものであるため
磁界を用いた磁性体標識体の局部濃縮に長時間を要Ｊる
欠点があった。また、特願昭６２−２２０６２弓の装置
においＣら、一般の°電磁石、または永久磁石を使用す
るため、局部的に強磁界を発生させるのが困九であった
。例えば、検体の濃縮のためには検体容器表面」−に高
勾配磁界を発生させる必要があるが、電磁石の磁心径を
小さくすると該磁心内の磁束が飽和する矛清があった。

したがって、検体のｌＩＪ縮に長時間を要づる欠点があ
った。

そこで本発明は、構成が簡単で、検体の局部濃縮を短時
間で行うことができるレーザ磁気免疫測定装置を提供す
ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、磁性超微粒子により標識された検体を収容す
る上方に開口を有する検査容器と、レーザ光を前記検査
容器の表面へ導くレーザ光源と、前記検体によるレーザ
光の散乱光を受光する受光系と、この受光系の出力を処
理Ｊる電子回路部と、前記検査容器の表面直上に磁性体
標識検体を濃縮する濃縮機構と、濃縮後の磁性体標識検
体を周期的に駆動する駆動機構とを具備しくなり、前記
濃縮機構と駆動機構とが、電磁石と該電磁石の磁心に対
向して前記検査容器を挟むように設・置された磁極片と
、前記゛電磁石を励磁する直流°、を源と間欠パルス電
源とから構成され、前記電子回路部が、間欠パルスに周
１［１１１，、、た散乱光のみを選択的に検出し、かつ
該散乱光信号を繰り返し加専・平均化処理づるように４
１４成されていることを特徴とするものである。

本発明の好ましい態様に従うと、前記電磁？−＋の１ａ
心並びに前記磁極片は残ｄ（磁化の小さな高透磁率Ｈ料
Ｃ構成され、前記検査容器の開口水面直上に別状の先端
部を有する該磁極片が設置され、前記レーザ光源が該ｔ
ａ極片直下の磯検査容器の水面を照射り”るように取り
（ＮＪけられている。

五だ、前記電源は定められた時間大きな直流を連続的に
出力した後、周期が０．Ｏｂ　１１２から２０１１ｚの
範囲内の間欠パルスであって、かつＯＣＡＣレノトの内
パルスを出力するように制御されている。

さらに、に１記検査８器または前記−ｆｌｉｔ石と前記
磁１４（７のいずれかが、水平面内で移動する機構が具
備されている。

〔実施例〕

以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述りるが
、以トに示すしのは本発明の一実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲を同等制限するものでｔよない。

第１図は本発明の一実施例を説明する、レーザ磁気免疫
測定装置の概略構成図である。

１は検査容器、２は該検査容器中の検体収容部、３は゛
、１磁石、４は該゛電磁石の磁心、５は磁極片、６はレ
ーザ光源、７はレーザ大川光軸、８は散乱光検出軸、９
１よスリット、１０は集光レンズ、１１は光電子増ｆＦ
５管、１２は該ｔａ権片保持部品、１３は該検査容器の
移動用案内ｊな、１４（よ該電磁石支持台、１００は：
１ｆ子回路部である。

前記検査容器１の検体収容部２は上方に開［］シでＪ３
す、この検体収容部２には、例えば抗原抗体反応後の磁
性体標識検体が収容され一ζいる。検査容器１並びに検
体の調整方法は先に本発明者らが発明した特願昭６２−
２２０６３号に記載の検査容器並びに検体の調整方法が
好ましい。検査容器１は案内溝１３に沿って水平面内で
一方向に移動−Ｃきるから、複数の検体の測定が同一容
器で連続して行うことが出来る。

前記電磁石磁心４及び磁極片５は残留磁化の少ない高透
磁率材料が好ましく、例えば純度の高い純鉄が推奨され
る。該電ｍｈ磁心４の径は検査容器１の検体収容部２の
口径よりも充分大きく、かつ、磁極片５の径は検査容器
１の検体収容部２の口径よりも充分小さいことが必須で
ある。例えば、検体収容部２の口径が１０＃ｌの場合、
磁心４及びｔａ磁極片の直径はそれぞれ、５０ａ＋ｍ、
２ｓである。

ざらに、１ａＪ４ｉ片５は磁心４に対向する側の先端が
針状等鋭利であることが好ましい。該磁極片５は（社捗
片保持部品１２にネジ止めされ、該ｔａ極ハ５と検査容
：と４１との間隙が調整０■能である。

レーザ人射光軸７は検査容器１の水面に対して３０爪、
散乱光検出１Ｉｔ１１８　Ｇま該水面に対しくｌｊ度の
角度に設定されている。スリット９及び集光レンズ１０
はｔａ磁極片の直下にδ；］縮された検体からの散乱光
のみを光電７増（Ｅ５管１１に導くために使用され工い
る。これらのスリット９、レンズ１０、光電子増倍管１
１はレーリ゛光の散乱光を受光する受光系を構成してい
る。散乱光検出軸８は妨害となるレーザ照射ビームの水
面からの反（ト）光を避ｔプるように設定され、好まし
くはレー）ア人射光’Ｉ’ｌｌ！　７が散乱光検出軸８
よりも低角度である。電子回路部１００は光電子増倍管
１１の出力を処理するものである。

第２図は本発明の５Ａ置の動作原理を説明する図′Ｃあ
って、１５は直流゛電源、１６は間欠パルス電源、２０
は磁性体標識検体である。（ａ）は調整済みの検体が検
体収容部２に入れられた直後の状態、（ｂ）は電磁石３
が直流電源１５と接続され、直流励磁された状態、（Ｃ
）は電磁石３が間欠パルス電源１６と接続され、励磁さ
れた状態、（ｄ）は非励磁状態、にお１プる前記磁性体
標識検体の分散状態を模式的に示している。

工程（ａ）では電磁石３は非励磁であるから、検体は容
器中で一様に分布しでいる。工程（ｂ）　′Ｃ−は検査
容器１の直上に置かれた１ａＫＡ片５に電磁石３の磁界
が集中するため、磁性体標識検体２０は磁極片５の直下
の水面に濃縮される。従って、磁極片５の先端が鋭利で
あるほど濃縮は局部的になる。

工程（Ｃ）　、工程（ｄ）は磁極片５の直ドに濃縮され
た検体を間欠パルス励磁し、該検体からのレーザ散乱光
を検出する工程である。間欠パルス電源１６を非励磁状
態にすると、濃縮されていた検体は溶液中をブラウン運
動のため拡散する。従って、周期的にｆｉ電磁石を間欠
励ｖｉｉｉすると該検体は励磁周期と同！す１して濃縮
と拡散を繰り返すことになる。

なお、非励磁状態の際に、速やかな検体の拡散を生じさ
せるためには電磁石３の磁心４並びにｖＡ磁極片に残留
磁化がないことが肝讐である。検体の拡散は・１【力が
作用するため、主として、上方に向かうから、前述のよ
うに、レーザ入射光軸７は低角度に設定し、検体収容部
２の水面近傍のみを照射する方が該検体からの散乱光強
度変化は大きくなる。

この装置では、上記のように濃縮後の磁性体標識検体を
周期的に駆動する。そして、前記検体からの散乱光は光
電子増倍管１１によって受光される。光電子増倍管１１
の出力は電子回路部１００に供給され、電子回路部１０
０は、間欠パルスに回期した散乱光のみを選択的に検出
し、かつ該散乱光信８を繰り返し加口・平均化処理する
。検体からの散乱光の検出１ま、間欠パルス周波数に同
期した変動分のみを繰り返し蓄積し平均化処理を（ｊう
方法を取れば、外乱あるい（よバックグランドのｌｆｉ
’ｆｆを極めて有効に除去ぐきる。間欠パルス周波数（
ま０．０！ｉ　１１１から２０１１２の範囲が適当であ
る。０゜０５１１Ｚ以下では測定に長時間を要すること
、２０ｔｌｚ以上ぐは検体が追従しないためである。ま
た１、該パルスは波高ｔｆｆ１が直流励磁電流値より小
であっ（、ＤＣ；４７ｔツトがないことか好ましい。し
かして、この装置によれば、ピコグラム台の極微ｊｉａ
ｉの磁性体ｒ　９Ｊ体を検出することができる。

なお、上記の実施例においｔ’　ｆま検査容器１を水１
１１面内で移動できるように構成したが、この構成に代
えて検査容器に対して電磁石と磁極片を水平面内で移動
させるように構成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によるレーザ磁気免疫測定装置は、電磁イｉとこ
れに対向りる磁極片を用いる構成ぐあるから、構成が簡
単で、局部的に高勾配磁界を発生させることがぐきる。

したがって、抗原抗体反応後の調整済みの検体を極めて
λＵ時間に局部的に濃縮づることかできる。

また、磁極片ａ゛トに濃縮された検体は、間欠パルス磁
界により、１下に移動するため、低角度でレーザを検体
に入ＩＴることにより、検体からの散乱光強度変化を大
きくすることが出来る。

また、レーザ敗乱光測定の際、間欠パルス周期に同期し
た散乱光の検出方法に加えて、検体からの散乱光信シ；
を繰り返し加尊・１Ｊ−拘止処理を行うことにより、測
定感度と測定の再現性を郭しく向上ＩＪることができる
。この間欠パルスにｌｉｊ］　ｌ！ＩＩ　ｌ、た散乱光
を選択的に測定した場合は、外界の影響、パックグシン
ドの散乱の除去等を極め°（有効に行うことができるの
で、さらに検出感度の向１が図られる。

これら本発明の特徴的な構成によつ（、同じレーザ光散
乱測定を利用ｔ〕ながら、八１０１つを利用した７’Ｊ
法の限界を突破することができる。また、このような特
徴は、単に検出感度の向上に寄与Ｊるのみならず測定の
自動化をも橋めて容易にする。

標識体として用いる磁性超微粒子Ｃよ、放ＯＡ￥Ａある
いは重性の点では問題なく、検体に対して安定なしのを
容易に人手できる。この発明に従うレーザ磁気免疫測定
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神々のホルモンあ
るいは種々の酵素、ビタミン、薬剤などの測定にも応用
することが可能である。

従って、従来（ま限定された施設でＲ［方法によらなけ
れば実施できなかった精密な測定を、一般的な環境Ｃ広
〈実施することがＩＪ能となる。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９ｉｌ１診断が可能となり、有効な１
４期治療を的確に実施することが可能となる。このよう
に、本発明が医学・医療の分野で果たＪ効果は図り知れ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するレーザ磁気免疫測
定装置の概略構成図、第２図（ａ）〜（ｄ）（，１本発
明の装「ｔの動作原理を説明する図であって、同図（ａ
）は調整済みの検体が検体収容部２に入れられた直後の
状態を示１図、同図（ｂ）は電磁石３が直流電源１５と
接続され、直流励磁された状態を承す図、同図（Ｃ）は
゛市磁イ〜ｊが間欠パルス電源１６と接続され、励磁さ
れた状態を示す図、同図（ｄ）＆よ非励磁状態おける磁
性体標識検体の分散状態を模式的に示す図である。 １・・・・・・検査容器、３・・・・・・電磁石、４・
・・・・・磁心、５・・・・・・ｆｌＩｉ極片、６・・
・・・・レー會ア光源、９・・・・・・スリット（受光
系）、 １０・・・・・・集光レンズ（受光系）、１１・・・・
・・光電子増ｆ８管（受光系）、１５・・・・・・直流
’ｉｉ源、１６・・・・・・間欠パルス電源、２０・・
・・・・磁性体標識検体、１００・・・・・・電子回路
部。 出願人　　日本′市信゛Ｍ話株式会社 ７・二？・、 代理人　　弁理士　志　賀　正　武ご″パへ＼　　、　
” 第２図（ａ） ２０；イヨご巨′１つ（イシトレＲ呻４第２図（ｄ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性超微粒子により標識された検体を収容する上
   方に開口を有する検査容器と、レーザ光を前記検査容器
   の表面へ導くレーザ光源と、前記検体によるレーザ光の
   散乱光を受光する受光系と、この受光系の出力を処理す
   る電子回路部と、前記検査容器の表面直下に磁性体標識
   検体を濃縮する濃縮機構と、濃縮後の磁性体標識検体を
   周期的に駆動する駆動機構とを具備してなり、前記濃縮
   機構と駆動機構とが、電磁石と該電磁石の磁心に対向し
   て前記検査容器を挟むように設置された磁極片と、前記
   電磁石を励磁する直流電源と間欠パルス電源とから構成
   され、前記電子回路部が、間欠パルスに同期した散乱光
   のみを選択的に検出し、かつ該散乱光信号を繰り返し加
   算・平均化処理するように構成されていることを特徴と
   するレーザ磁気免疫測定装置。
2. （２）前記電磁石の磁心並びに前記磁極片は残留磁化の
   小さな高透磁率材料で構成され、前記検査容器の開口水
   面直上に針状の先端部を有する該磁極片が設置され、前
   記レーザ光源が該磁極片直下の該検査容器の水面を照射
   するように取り付けられてい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装置。
3. （３）前記電源は定められた時間大きな直流を連続的に
   出力した後、周期が０．０５Ｈｚから２０Ｈｚの範囲内
   の間欠パルスであって、かつＤＣオフセットのないパル
   スを出力するように制御されてい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装置。
4. （４）前記検査容器または前記電磁石と前記磁極片のい
   ずれかが、水平面内で移動す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装置。