WO2022054751A1 - 検体処理装置及び方法 - Google Patents
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- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
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- G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
Definitions
- the present disclosure relates to a sample processing apparatus and method (Sample processing apparatus and method), and particularly to an operation of magnetic particles.
- the sample processing device is a device that processes samples such as blood and urine taken out from a living body.
- Examples of the sample processing device include a reagent processing device, a biochemical analyzer, an immunoassay device, and the like.
- the immunoassay device will be described.
- the immunoassay device is a device that detects a specific substance (antigen or antibody) in a sample by using an immune reaction (specifically, an antigen-antibody reaction) or measures the amount of a specific substance in the sample.
- an immune reaction specifically, an antigen-antibody reaction
- a reagent containing magnetic particles is usually used.
- Each magnetic particle functions as a solid phase, that is, a substance to be bound (for example, an antibody or an antigen) that specifically binds to a specific substance is immobilized on the surface thereof.
- the sample and the magnetic particle reagent Prior to the immune reaction, the sample and the magnetic particle reagent are mixed in the reaction vessel. After the immune reaction, the magnet is brought closer to the side surface of the reaction vessel and a magnetic force is applied to the magnetic particles in the reaction vessel. As a result, a state in which magnetic particles are captured is formed on the inner surface of the reaction vessel. B (Bound) / F (Free) separation is performed on the contents in the reaction vessel in the trapped state of the magnetic particles. Specifically, after the residual liquid after the immune reaction is aspirated and removed, the washing liquid is supplied into the reaction vessel, and then the washing liquid is sucked and removed from the reaction vessel. If necessary, such cleaning steps are performed multiple times. When it is necessary to agitate the magnetic particles in the cleaning liquid during the B / F separation process, the magnetic force is mechanically applied to the reaction vessel while maintaining the magnetic force or temporarily eliminating the magnetic force. Vibration is applied.
- Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for capturing magnetic particles in a nozzle (specifically, a nozzle tip) by a magnetic force.
- the magnetic particles are trapped at a relatively high position in the nozzle.
- a magnetic force source such as a magnet
- the magnetic particles can be collected on the inner surface of the nozzle by using the magnetic force generated by the magnetic force source. That is, a group of magnetic particles (hereinafter referred to as a magnetic particle agglomerate) can be formed on the inner surface of the nozzle. Then, B / F separation can be performed.
- the inner surface of the nozzle is usually a vertical surface or a slope that spreads in the vertical direction
- the magnetic particle agglomerate spreads in the vertical direction. That is, it becomes a band.
- a treatment liquid such as a reagent
- An object of the present disclosure is to suppress the vertical spread of the magnetic particle agglomerates when the magnetic particle agglomerates are formed on the inner surface of the nozzle by using the magnetic force.
- an object of the present disclosure is to realize a technique capable of manipulating the morphology of magnetic particle agglomerates when forming magnetic particle agglomerates on the inner surface of a nozzle by utilizing magnetic force.
- the sample processing apparatus has a nozzle that houses a magnetic particle liquid containing magnetic particles that bind a specific substance in a sample, and exerts a magnetic force on the magnetic particles from the lower side of the nozzle, whereby the magnetic particles are exerted. It is characterized by including a magnetic system that causes magnetic particle agglomerates in the lower part of the internal space of the nozzle.
- a magnetic force is applied to the magnetic particles from the lower side of the nozzle.
- a magnetic particle agglomerate is generated in the lower part of the internal space of the nozzle, and a magnetic force is applied to the magnetic particle agglomerate from the side of the nozzle to a stationary position on the inner surface of the hollow container from the lower part. It is characterized by moving the magnetic particle agglomerates.
- FIG. 1 It is a block diagram which shows the immunoassay apparatus which concerns on embodiment. It is a figure which shows the B / F separation applied to the contents in a cuvette. It is a figure which shows the suction of the magnetic particle liquid by a nozzle tip. It is a figure which shows the sample processing method which concerns on embodiment, and specifically is a figure which shows the process (A)-step (D). It is a figure which shows the sample processing method which concerns on embodiment, and specifically is a figure which shows the process (E)-step (H). It is a figure which shows the comparative example. It is a flowchart which shows a part of the operation of the immunoassay apparatus which concerns on embodiment.
- the sample processing apparatus includes a nozzle and a magnetic system.
- the nozzle is a member that houses a magnetic particle liquid containing magnetic particles that bind a specific substance in a sample.
- the magnetic system exerts a magnetic force on the magnetic particles from underneath the nozzle, thereby producing magnetic particle agglomerates in the lower part of the internal space of the nozzle.
- the lower part of the internal space of the nozzle is usually a narrow part or a narrowed part.
- a magnetic force is applied from the lower side of the nozzle, magnetic particles gather in the lower part of the internal space, and magnetic particle aggregates are generated.
- the vertical spread of the magnetic particle aggregate is suppressed, or the vertical width thereof is minimized.
- the magnetic particle aggregate may be moved by utilizing the action of the magnetic force. In the process of migration, the magnetic particle agglomerates do not spread significantly or are unlikely to spread.
- the lower part of the internal space of the nozzle is used as a formwork for the magnetic particle agglomerates.
- An opening for ejection or suction is formed at the lower end of the nozzle tip.
- the magnitude of the magnetic force is determined so that magnetic particles or droplets do not flow out from the opening.
- an air cap may be formed under the magnetic particle aggregate.
- the nozzle that houses the magnetic particle liquid is a nozzle tip that is detachably attached to the nozzle base.
- the concept of sample processing can include various processes including sample measurement, analysis, manipulation, and the like.
- the magnetic system includes a magnetic force source and a moving mechanism.
- the moving mechanism is a mechanism that changes the relative positional relationship between the magnetic force source and the nozzle.
- the moving mechanism provides a magnetic force source below the nozzle to generate magnetic particle agglomerates at the bottom.
- the magnetic force source may be moved with respect to the nozzle, or the nozzle may be moved with respect to the magnetic force source. You may move both.
- the moving mechanism relatively moves the magnetic force source from the lower side of the nozzle to the side of the nozzle.
- the magnetic force source moves, the magnetic particle agglomerates slide up from the bottom along the inner surface of the nozzle and stay at the anchored position on the inner surface. With the magnetic particle agglomerates remaining in the anchored position, a liquid passage is generated adjacent to the magnetic particle agglomerates. Conversely, the movement and positioning of the magnetic particle agglomerates are performed so as to secure the liquid passage.
- the nozzle discharges the residual liquid contained in the internal space in a state where the magnetic particle agglomerates remain at the anchoring position. In that case, the residual liquid flows through the liquid passage. Subsequently, in the nozzle, the liquid taken in from the outside flows through the liquid passage.
- a gap is generated between the lower end of the magnetic particle agglomerate remaining at the anchored position and the lower end of the nozzle. According to this configuration, it is possible to prevent or reduce the inadvertent outflow of a part of the magnetic particle agglomerates.
- the magnetic force source includes a first magnetic force source and a second magnetic force source.
- the moving mechanism includes a first holding mechanism that holds the first magnetic force source and a second holding mechanism that holds the second magnetic force source.
- the first holding mechanism and the second holding mechanism provide a first magnetic force source and a second magnetic force source under the nozzle. After that, the first holding mechanism and the second holding mechanism move the first magnetic force source to the side of one side of the nozzle and the second magnetic force source to the side of the other side of the nozzle.
- the stop position is a stop position on one side and a stop position on the other side on the inner surface of the nozzle.
- the first magnetic particle aggregate moves to the anchoring position on one side.
- the second magnetic particle aggregate moves to the anchoring position on the other side.
- the first magnetic particle aggregate and the second magnetic particle aggregate are formed at the anchoring position on one side and the anchoring position on the other side on the inner surface of the nozzle.
- the gap between them functions as a liquid passage.
- the first magnetic force source has a first magnetic force pair.
- the first magnetic pole pair is composed of adjacent N poles and S poles.
- the second magnetic force source has a second magnetic force pair.
- the second magnetic pole pair is composed of adjacent N poles and S poles.
- the N pole on one side and the S pole on the other side face each other, and the S pole on one side and the N on the other side.
- the poles face each other.
- the first magnetic force source has a first magnetic pole set.
- the first magnetic pole set is composed of a plurality of N poles and a plurality of S poles arranged two-dimensionally in a staggered manner.
- the second magnetic force source has a second magnetic pole set.
- the second magnetic pole set is composed of a plurality of N poles and a plurality of S poles arranged two-dimensionally in a staggered manner.
- the magnetic flux density can be further increased by each magnetic flux set.
- Those magnetic poles are arranged two-dimensionally.
- first magnetic pole set and the second magnetic pole set are provided on both sides of the nozzle so as to face each other, each N pole on one side and each S pole on the other side face each other, and each S pole on one side and the other.
- Each N pole on the side faces each other.
- the first holding mechanism and the second holding mechanism have a function of directing the magnetic pole surface of the first magnetic force source and the magnetic pole surface of the second magnetic force source upward. Further, the first holding mechanism and the second holding mechanism have a function of making the magnetic pole surfaces of the first magnetic force source and the magnetic pole surfaces of the second magnetic force source face each other with the nozzles in between. According to this configuration, the magnetic particle agglomerates can be formed and moved by the first holding mechanism and the second holding mechanism.
- the sample processing method includes an aggregate forming step and an aggregate moving step.
- a magnetic force is applied to the magnetic particles from the lower side of the nozzle in a state where the magnetic particle liquid containing the magnetic particles for binding a specific substance in the sample is contained in the nozzle.
- magnetic particle aggregates are formed in the lower part of the internal space of the nozzle.
- a magnetic force is applied to the magnetic particles from the side of the nozzle.
- the magnetic particle agglomerates move from the lower part to the anchoring position on the inner surface of the nozzle.
- the magnetic particles can be treated with a small amount of treatment liquid.
- magnetic particle aggregates may be formed in the lower part of a hollow container such as a nozzle.
- FIG. 1 shows an immunoassay device 10 according to the embodiment.
- the immunoassay device 10 uses an antigen-antibody reaction to detect a specific substance (for example, an antibody or an antigen) in a sample, or measures the amount of a specific substance in the sample.
- the immunoassay device 10 is a kind of sample processing device.
- the sample is a biological specimen such as blood or urine collected from the human body.
- a fully automatic immunoassay device according to a chemiluminescent enzyme immunoassay (CLEIA) can be mentioned.
- the immunoassay device 10 includes a rack transfer mechanism 12, a reagent cold storage 14, a nozzle transfer mechanism 18, a cuvette B / F separation section 26, a nozzle B / F separation section 32, a measurement unit 34, a control unit 36, and the like. ..
- the rack transport mechanism 12 is a mechanism for transporting a plurality of sample racks.
- Each sample rack is a member that holds a plurality of sample containers. Specimens are contained in individual sample containers.
- the reagent cold storage 14 is a facility for accommodating a plurality of reagent bottles and controlling the temperature thereof.
- the plurality of reagent bottles include a bottle 16 containing a magnetic particle reagent.
- Magnetic particle reagents include magnetic particles.
- the body of each magnetic particle is composed of a magnetic material and functions as a solid phase.
- a bound substance for example, an antigen or an antibody
- a bound substance that specifically binds to a specific substance (for example, an antibody or an antigen) in a sample is immobilized on the surface of the main body.
- the substance to be bound is also called a molecular probe.
- the average particle size of the magnetic particles is, for example, in the range of 0.1 ⁇ m to 1 mm.
- the numerical values described in the specification of the present application are merely examples.
- the nozzle transfer mechanism 18 is a mechanism for transporting the nozzle 20.
- the nozzle 20 is a nozzle for sucking the magnetic particle liquid after the reaction from a cuvette (reaction vessel) described later and then processing the magnetic particles contained in the sucked magnetic particle liquid.
- the magnetic particle liquid includes a sample solution (residual liquid) containing a residual sample in addition to the magnetic particles.
- the nozzle 20 is composed of a nozzle base and a nozzle tip.
- the nozzle tip is a disposable member that is detachably attached to a metal nozzle base.
- a plurality of nozzle tips having different capacities may be prepared, and the nozzle tip to be actually used may be selected from the nozzle tips.
- a nozzle tip for 2 ⁇ l, a nozzle tip for 20 ⁇ l, a nozzle tip for 200 ⁇ l, a nozzle tip for 1000 ⁇ l, a nozzle tip for 5000 ⁇ l, and the like may be prepared.
- Various nozzle tips other than the dispensing nozzle tip can be used.
- the nozzle tip is made of a transparent non-magnetic material, for example, a synthetic resin (PP, PMMA, PC, etc.).
- the immunoassay device 10 is provided with a nozzle for sucking and discharging a sample, a nozzle for sucking and discharging a reagent, a nozzle for discharging a cleaning liquid, and the like, but their illustrations are omitted. There is.
- the cuvette B / F separation section 26 is provided with a cuvette magnet portion 24 and a transport mechanism 22 for transporting the cuvette magnet portion 24.
- B / F separation is performed on the cuvette contents after the immune response.
- the transport mechanism 22 positions the cuvette magnet portion 24 with respect to the cuvette.
- the residual liquid in the cuvette is suction-removed, and then the injection of the cleaning liquid into the cuvette and the suction removal of the cleaning liquid from the cuvette are repeatedly executed. If it becomes necessary to agitate the magnetic particles during the B / F separation, mechanical vibrations are transmitted to the cuvette.
- the cuvette magnet portion 24 may be temporarily moved away from the cuvette.
- the nozzle B / F separation section 32 is provided with a nozzle magnet portion 30 and a transport mechanism 28 for transporting the nozzle magnet portion 30.
- the nozzle magnet portion 30 and the transport mechanism 28 function as a magnetic system (magnetic means).
- the transport mechanism 28 functions as a transport system (moving means).
- B / F separation is performed on the contents in the nozzle (specifically, the nozzle tip).
- the transport mechanism 28 transports and positions the nozzle magnet portion 30.
- the nozzle magnet portion 30 is provided below the nozzle, and then the nozzle magnet portion 30 is conveyed from below the nozzle to the side (horizontal side) of the nozzle.
- the nozzle magnet portion 30 reaches a predetermined position on the side of the nozzle, the transfer of the nozzle magnet portion 30 is stopped. After that, the state in which the nozzle magnet portion 30 is positioned at a predetermined position close to the nozzle is maintained.
- a magnetic particle agglomerate is formed in the lower part in the nozzle 20, and then the magnetic particle agglomerate moves from the lower part to a stationary position along the inner surface of the nozzle 20. After that, the magnetic particle agglomerates stay in the anchored position.
- the residual liquid in the nozzle 20 is discharged while the magnetic particle agglomerates are captured, that is, magnetically attracted. This corresponds to B / F separation. Then, in the embodiment, the dissociative (cleavable) reagent described in detail later is sucked into the nozzle 20.
- a cleaning step may be performed between the discharge of the residual liquid and the suction of the reagent. In the cleaning step, suction and discharge of the cleaning liquid may be repeated.
- the stirring step may be carried out after the reagent is sucked. In the stirring step, the discharge and suction of the contents containing the reagent may be repeated. In the process, the magnetic action may be maintained or the magnetic action may be temporarily released. Stirring by periodic movement of the nozzle 20 or stirring by transmitting mechanical vibration to the nozzle 20 is also conceivable. It is desirable to adopt a stirring method that does not cause droplets to fall from the nozzle 20.
- the measuring unit 34 measures the liquid to be detected that has undergone a series of treatments.
- the liquid to be detected taken out from the nozzle 20 is irradiated with laser light, and the fluorescence generated by the laser beam is detected.
- a microchip microchemical chip, microfluidic chip
- the labeling substance can be quantified from the fluorescence intensity or the number of pulses, that is, a specific substance in the sample can be quantified.
- a photodissociative reagent that promotes cleavage of the photocleavable linker by irradiation with light is used.
- Reagents that cause dissociation by enzymes are also known, and such dissociative reagents may be used.
- a detection reagent other than the above-mentioned dissociative reagent may be sucked.
- Various known detection methods can be used to quantify the labeling substance.
- the immunoassay device 10 comprises a reaction table that functions as a reaction section.
- a plurality of holes arranged in a ring shape are formed on the reaction table, and a cuvette is inserted into each hole.
- B / F separation sections 26 are provided at a plurality of locations on the reaction table.
- the temperature of the individual cuvettes is maintained at a predetermined temperature.
- the predetermined temperature is a temperature suitable for an immune reaction, for example, 37 ° C.
- the first immune reaction step, the second immune reaction step, and the detection reaction step are sequentially executed.
- a magnetic particle reagent is used, and a specific substance in the sample binds to the first bound substance (first probe molecule) immobilized on the magnetic particles.
- a labeling reagent in which a labeling substance such as a fluorescent substance is bound to the second bound substance (second probe molecule) is used. As a result, the labeling substance binds to a specific substance.
- the first probe molecule in the magnetic particle reagent is immobilized on the magnetic particle via a photocleavable linker, or the labeling substance in the labeling reagent is attached to the second probe molecule via the photocleavable linker. It is combined.
- a photodissociating reagent that promotes cleavage of the photocleavable linker is used.
- a photodissociation reaction occurs in the nozzle 20. That is, dissociation occurs at any point between the solid phase and the labeling substance.
- the action of a photodissociable reagent causes dissociation at the binding site between the solid phase and the first probe molecule.
- the action of the photodissociating reagent causes dissociation at the binding site between the labeling substance and the second probe molecule.
- a dissociative reagent that causes dissociation by an enzyme may be used instead of the photodissociative reagent.
- the cuvette B / F separation section 26 functions after the first immune reaction step and after the second immune reaction step.
- the nozzle B / F separation section 32 functions after the detection reaction step, specifically after the photodissociation reaction step.
- the immunoassay device 10 shown in FIG. 1 can correspond to various methods. These methods may include methods in which only the cuvette B / F separation section 26 works, and methods in which only the nozzle B / F separation section 32 works.
- the control unit 36 controls the operation of each configuration included in the immunoassay device 10.
- the control unit 36 includes, for example, a processor that executes a program and processes data.
- the processor is, for example, a CPU.
- the control unit 36 exchanges data with and from the host system via the communication line 38.
- the configuration of the immunoassay device 10 shown in FIG. 1 is an example.
- the nozzle B / F separation section 32 may be mounted on another sample processing device. It is also conceivable to apply the magnetic particle operation according to the embodiment to a hollow container other than the nozzle 20.
- FIG. 2 shows an example of a cuvette B / F separation section 26.
- (A) in FIG. 2 shows the non-operating state of the transport mechanism 22, and
- (B) in FIG. 2 shows the operating state of the transport mechanism 22.
- the magnet portion 24 is composed of two magnets (permanent magnets) 44 and 46. They are held by the transport mechanism 22, and their positions are changed by the transport mechanism 22. In the illustrated configuration example, the two magnets 44 and 46 can move only in the vertical direction, respectively.
- the cuvette 40 contains the magnetic particle solution 42 after the immune reaction.
- the magnetic particle liquid 42 is composed of the magnetic particles 42A and the residual liquid 42B. A specific substance in the sample is specifically bound to each magnetic particle 42A.
- the residual liquid 42B corresponds to the sample and reagent solution remaining after the immune reaction.
- magnets 44 and 46 are arranged on one side and the other side of the cuvette 40. Due to the action of the magnetic force generated by the magnets 44 and 46, the magnetic particles are attracted toward the magnets 44 and 46, and two magnetic particle groups are generated. Specifically, the first magnetic particle agglomerate 48 is generated on one side of the inner surface of the cuvette 40, and the second magnetic particle agglomerate 50 is generated on the other side of the inner surface of the cuvette 40.
- the inner surface (inner surface) of the cuvette 40 is close to a cylindrical surface, which is a vertical surface extending in the vertical direction. Normally, the first magnetic particle agglomerates 48 and the second magnetic particle agglomerates 50 each spread in the vertical direction, and their respective morphologies are band-shaped.
- the residual liquid 42B is sucked and removed while the first magnetic particle aggregate 48 and the second magnetic particle aggregate 50 are captured by the magnetic force.
- the cleaning liquid is injected into the cuvette 40, and the cleaning liquid is sucked and removed. Such a cleaning process is repeated as many times as necessary (see reference numeral 52). If agitation is required during the cleaning process, mechanical vibrations are applied to the cuvette 40. At that time, the magnet portion 24 may be kept away from the cuvette.
- FIG. 3 shows the suction of the magnetic particle liquid 52 by the nozzle tip 54.
- A in FIG. 3 shows a cuvette 40 containing the magnetic particle solution 52 after the immune reaction.
- the magnetic particle liquid 52 is composed of the magnetic particles 52A and the residual liquid 52B.
- B in FIG. 3 shows a state in which the magnetic particle liquid 52 is housed in the nozzle tip 54.
- the nozzle tip 54 is a member that is detachably attached to the nozzle base.
- the nozzle tip 54 is replaced for each sample.
- the nozzle tip 54 and the nozzle base form a nozzle to be conveyed.
- the magnetic particle liquid 52, the nozzle tip 54, and the like are exaggerated.
- the nozzle tip 54 corresponds to the nozzle 20 shown in FIG.
- the dispensing pump 55 is connected to the nozzle base to which the nozzle tip 54 is mounted via a piping tube.
- the nozzle transport mechanism 18 is a mechanism for transporting nozzles.
- a syringe pump may be used as the dispensing pump 55.
- the pressure transfer medium filled in the piping tube is air or a cleaning solution.
- FIG. 4 and 5 show a sample processing method according to an embodiment.
- FIG. 4 shows steps (A) to (D), and
- FIG. 5 shows steps (E) to (H).
- the magnetic particle liquid 52 is sucked into the nozzle tip 54 as described above.
- the magnetic particle liquid 52 is composed of the magnetic particles 52A and the residual liquid 52B.
- the magnet portion 30 as a magnetic force source is arranged below the nozzle tip 54, specifically, directly below and close to the nozzle tip 54.
- the magnet portion 30 is composed of, for example, one or a plurality of permanent magnets.
- the internal space of the nozzle tip 54 includes the lower portion 54A, and an opening 54B is formed at the lower end of the nozzle tip 54.
- the opening 54B functions as a suction opening and a discharge opening.
- the lower portion 54A is a small diameter portion, that is, has a narrowed shape. Magnetic particles are densely packed there, and agglomerates or columnar magnetic particle aggregates 56 are formed. Seen from the magnetic particles, the lower 54A acts as a mold or agglomerate space. The vertical width of the magnetic particle agglomerates 56 naturally decreases. Surface tension is working at the opening 54B, and magnetic particles and droplets do not fall. In other words, the arrangement and magnetic action of the magnet portion 30 are determined so that such a problem does not occur, and the material constituting the nozzle tip 54 and the size of the opening 54B are determined. If there is a possibility that magnetic particles or droplets may fall, a shutter described later may be provided.
- the horizontal distance between the surface of the nozzle tip and the surface of the magnet portion (magnetic pole surface) is, for example, in the range of several tens of ⁇ m to several mm.
- the magnet portion 30 is conveyed from the lower side of the nozzle tip 54 to the side of the nozzle tip 54 by the action of the transfer mechanism 28. As a result, the magnet portion 30 is positioned at a predetermined position on the side of the nozzle tip 54.
- the predetermined position is a non-contact and close position to the lower portion of the nozzle tip 54.
- Examples of the form of the motion path of the magnet portion 30 include an L-shaped form, a J-shaped form, and an arc shape.
- the magnet portion 30 has a magnetic pole surface on which magnetic lines of force are emitted or entered. In the process of movement of the magnet portion 30, the posture of the magnet portion 30 may be changed so that the magnetic pole surface always faces the magnetic particle aggregate 56 moving in the nozzle tip 54.
- the magnetic particle agglomerates after moving to the anchoring position on the inner surface of the nozzle tip 54 are indicated by reference numeral 57.
- the vertical width of the magnetic particle agglomerates 57 may be slightly wider than the vertical width of the initial magnetic particle agglomerates 56. However, the vertical width of the magnetic particle agglomerates 57 does not go through the step (B) of forming the magnetic particle agglomerates 56 in the lower portion 54A when the magnet portion 30 is arranged on the side of the nozzle tip 54 from the beginning. ), which is considerably smaller.
- a constant gap 58 is formed between the lower end level of the magnetic particle aggregate 57 and the lower end level of the nozzle tip 54 (opening 54B level).
- the gap 58 reduces the possibility of a portion of the magnetic particle agglomerates 57 flowing out.
- the magnetic particle agglomerate 57 remains on one side of the inner surface thereof.
- a passage 59 as a gap is formed between the other side of the inner surface and the magnetic particle agglomerate 57 (that is, on the back surface side of the magnetic particle agglomerate 57).
- the magnetic particle agglomerates 57 are moved or the anchoring position of the magnetic particle agglomerates 57 is determined so that such a passage 59 is secured.
- the magnet portion 30 has an upward posture in the step (B), and the magnet portion 30 has a sideways posture in the step (C).
- the magnet portion 30 may be slightly obliquely upward depending on the inclination angle of the outer surface of the nozzle tip 54.
- the inclination angle of the outer side surface is small, and such a posture can be regarded as one aspect of the sideways posture.
- the residual liquid 52B in the nozzle tip 54 is discharged. In that case, the residual liquid 52B flows down through the passage 59. At that time, the captured state of the magnetic particle aggregate 57, that is, the magnetic attraction state is maintained.
- the step (D) corresponds to the B / F separation step or corresponds to the main part of the B / F separation step.
- a cleaning step is carried out following the step (D).
- the cleaning liquid is sucked into the nozzle tip 54, and then the cleaning liquid is discharged from the nozzle tip 54.
- the capture mode of the magnetic particle agglomerates 57 may be temporarily released, if necessary.
- the pressure in the nozzle tip 54 may be repeatedly reduced and increased to periodically move the contents of the nozzle tip 54 up and down.
- the suction and discharge of the cleaning liquid by the nozzle tip 54 may be repeated in the captured state or temporarily released from the captured state.
- the dissociative reagent 62 is sucked by the nozzle tip 54 (see reference numeral 64).
- the dissociative action of the dissociative reagent 62 is activated by irradiation with ultraviolet rays.
- the dissociative reagent 62 When the dissociative reagent 62 is sucked, the spread of the magnetic particle aggregate 57 in the vertical direction is suppressed, and the amount of the dissociative reagent 64 to be sucked can be minimized. This can reduce the amount of dissociative reagent 64 used. At the same time, the concentration of the substance to be detected in the liquid to be detected can be increased.
- the step (E) is executed, the magnetic force generated by the magnet portion 30 is maintained.
- the magnet portion 30 is in the retracted state, that is, the magnetic force attraction is temporarily stopped.
- Magnetic particles 57A are suspended in the dissociative reagent 62. In that state, stirring is performed, and subsequently, the magnetic particles 57A are irradiated with ultraviolet rays.
- Stirring may be performed by repeating ejection and suction of the contents of the nozzle tip 54, or stirring may be performed by periodically moving the contents up and down in the nozzle tip 54.
- the contents may be agitated by the horizontal circular motion of the nozzle tip 54 or the like. In any case, stirring is carried out so as not to cause a problem such as dropping of droplets.
- Stirring may be performed while maintaining the magnetic force of the magnet portion 30.
- a modified example of irradiating ultraviolet rays while maintaining the magnetic force action can be considered. By irradiating with ultraviolet rays, the substance to be detected (labeled substance) is separated from the magnetic particles which are the solid phase. The substance to be detected is taken into the liquid in the nozzle tip 54.
- the magnet portion 30 is rearranged at a position close to the nozzle tip 54.
- the magnetic particle aggregate 57B is formed again.
- the magnet portion 30 may be first arranged under the nozzle tip 54, and the magnet portion 30 may be moved to the side of the nozzle tip 54.
- a gap 65 is formed between the lower end level of the magnetic particle aggregate 57B and the lower end level of the nozzle tip 54.
- the liquid in the nozzle tip 54 that is, the liquid containing the substance to be detected is discharged as the liquid to be detected while the capture state of the magnetic particle aggregate 57B by the magnet portion 30 is maintained.
- the discharge destination include a microchip and the like.
- the width of the magnetic particle aggregate 57 in the vertical direction is relatively small, and the amount of the reagent to be sucked can be minimized.
- the concentration of the substance to be detected in the discharged liquid to be detected can be increased. Further, since the outflow of the magnetic particles is prevented in the above step (H), it is possible to avoid causing various problems due to the outflowing magnetic particles.
- FIG. 6 shows a comparative example.
- the magnetic particle liquid 52 is housed in the nozzle tip 54.
- the magnet portion 70 is simply provided for measuring the nozzle tip 54 without going through the step of providing the magnet portion 70 on the lower side of the nozzle tip 54, magnetic particles gather on the inner surface of the nozzle tip 54 to form a group.
- the group spreads widely in the vertical direction. In the case of sucking the reagent after discharging the residual liquid while maintaining the capture of the population, it is necessary to suck a relatively large amount of the reagent in order to immerse the entire population with the reagent.
- the magnetic particle agglomerates whose spread in the vertical direction is suppressed can be formed on the inner surface of the nozzle tip, the amount of the reagent can be reduced when the reagent is treated. As a result, the concentration of the substance to be detected in the liquid to be detected can be increased.
- the operation content includes the sample processing method described above.
- the magnetic particle reagent (first reagent) is injected into the cuvette.
- the sample is injected into the cuvette.
- the contents of the cuvette are agitated.
- the temperature of the entire cuvette is maintained at a predetermined temperature, and the first reaction step (first immune reaction step) is carried out.
- Reference numeral 76 is a part corresponding to B / F separation.
- the magnetic particles are magnetically attracted by using the magnet portion, that is, a captured state of the magnetic particles is formed. Then, in S20, the residual liquid in the cuvette is sucked and removed.
- the cleaning liquid buffer liquid
- S24 the cleaning liquid in the cuvette is sucked and removed. Stirring may be performed between the injection and removal of the cleaning solution.
- the cleaning step including S22 and S24 is carried out m times. m is an integer of 1 or more.
- the capture state of the magnetic particles is released by moving the magnet portion away from the cuvette.
- a labeling reagent (second reagent) is injected into the cuvette.
- the contents of the cuvette are agitated.
- the temperature of the entire cuvette is maintained at a predetermined temperature, and the second reaction step (second immune reaction step) is carried out.
- Reference numeral 78 is a part corresponding to B / F separation.
- S34 a capture state of magnetic particles is formed.
- S36 the residual liquid in the cuvette is sucked and removed.
- S38 the cleaning liquid is injected into the cuvette, and in S40, the cleaning liquid in the cuvette is sucked and removed. Stirring may be performed between the injection and removal of the cleaning solution.
- the cleaning step including S38 and S40 is carried out n times. n is an integer of 1 or more.
- the capture state of the magnetic particles is released by moving the magnet portion away from the cuvette.
- a solution for example, a cleaning liquid
- stirring is performed in S46 in order to generate a magnetic particle liquid to be stored in the nozzle tip.
- the magnetic particle liquid in the cuvette is housed in the nozzle tip.
- Reference numeral 80 is a portion corresponding to B / F separation.
- a magnet portion as a magnetic force source is arranged below the nozzle tip. This produces a magnetic particle agglomerate in the lower part of the nozzle tip.
- the magnet portion is conveyed from the lower side of the nozzle tip to the side. As a result, a state in which the magnetic particle agglomerates are captured is formed at the retention position on the inner surface of the nozzle tip.
- the residual liquid is discharged from the inside of the nozzle tip while the capture state is maintained.
- the dissociative reagent is sucked into the nozzle tip.
- stirring is performed on the contents of the nozzle tip.
- the nozzle tip is irradiated with ultraviolet rays. As a result, the substance to be detected is separated from each magnetic particle. In S64, the capture state is temporarily eliminated.
- Reference numeral 81 is a portion corresponding to B / F separation.
- the magnet portion in S66, the magnet portion is arranged on the lower side of the nozzle tip. As a result, a magnetic particle agglomerate is formed in the lower part of the nozzle tip.
- the magnet portion is conveyed from the lower side of the nozzle tip to the side. As a result, the magnetic particle agglomerates move from the lower part along the inner surface in the nozzle tip and are positioned at the anchoring position on the inner surface.
- the liquid to be detected is ejected from the nozzle tip in the trapped state of the magnetic particle agglomerates.
- the liquid to be detected is irradiated with a laser beam, and the fluorescence generated by the laser beam is measured.
- the capture state is released. At the same time or thereafter, the nozzle tip is discarded.
- the first embodiment of the magnetic system (magnetic means) will be described with reference to FIGS. 9 to 15.
- the nozzle 106 is composed of a nozzle base 108 and a nozzle tip 110.
- the nozzle base 108 is made of metal.
- the magnetic system is composed of a magnet unit 112 and a transport mechanism 114.
- the magnet portion 112 is composed of a first magnet portion 116 and a second magnet portion 118.
- the transport mechanism 114 is composed of a first transport mechanism 120 and a second transport mechanism 122.
- the magnetic system is composed of the first magnetic system 111A and the second magnetic system 111B.
- the first magnetic system 111A is composed of the first magnet portion 116 and the first transport mechanism 120
- the second magnetic system 111B is composed of the second magnet portion 118 and the second transport mechanism 122.
- the first magnet portion 116 is composed of two permanent magnets, the end face of one permanent magnet corresponds to the S pole, and the end face of the other permanent magnet corresponds to the N pole.
- the first magnetic pole surface (first magnetic pole pair) is formed by the two end faces. In FIG. 9, the first magnetic pole surface faces upward.
- the second magnet portion 118 is also composed of two permanent magnets, the end face of one permanent magnet corresponds to the N pole, and the end face of the other permanent magnet corresponds to the S pole.
- a second magnetic pole surface (second magnetic pole pair) is formed by the two end faces. In FIG. 9, the second magnetic pole surface faces upward. In the two magnetic pole surfaces, the magnetic flux density is increased at the boundary between the adjacent N pole and S pole. In FIG.
- the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface are arranged upward and in the first horizontal direction, respectively.
- the two N poles and the two S poles are arranged alternately in the first horizontal direction and the second horizontal direction orthogonal to the first horizontal direction.
- the first transport mechanism 120 is composed of a first pedestal 124 provided with a first magnet portion 116 and a first arm 125 supporting the first pedestal 124.
- the first pedestal 124 is rotatably provided with respect to the upper end of the first arm 125.
- the rotation drive mechanism is not shown.
- the second transport mechanism 122 is composed of a second pedestal 126 having a second magnet portion 118 and a second arm 127 for supporting the second pedestal 126.
- the second pedestal 126 is rotatably provided with respect to the upper end of the second arm 127.
- the rotation drive mechanism is not shown.
- the first magnet portion 116 and the second magnet portion 118 are connected in the horizontal direction as shown in FIG.
- the magnet portion 112, which is a connecting body, is arranged upward at a position directly below the nozzle tip 110.
- FIG. 10 shows an enlarged view of the magnet portion 112.
- the magnet portion 112 is composed of four permanent magnets, that is, two permanent magnets with the S pole facing upward and two permanent magnets with the N pole facing upward. The two N poles and the two S poles are staggered in two dimensions.
- the center of the magnet portion 112 is indicated by reference numeral 130.
- the magnet portion 112 is arranged so that the center 130 is located directly below the nozzle tip 110. Magnetic particles gather at the lower part of the nozzle tip 110 due to magnetic force and gravity, thereby forming a magnetic particle agglomerate 132.
- FIG. 11 and 12 show the operation of the magnetic system according to the first embodiment.
- the state shown in FIG. 11 arises from the state shown in FIG. That is, the first magnetic system 111A and the second magnetic system 111B move horizontally in a direction away from each other. After that, the state shown in FIG. 12 occurs. That is, in the first magnetic system 111A, after undergoing a constant ascending motion, the first pedestal 124 rotates around the rotation axis 134, whereby the first magnet portion 116 is in a lateral posture. Similarly, in the second magnetic system 111B, after undergoing a constant ascending motion, the second pedestal 126 rotates around the rotation axis 136, whereby the second magnet portion 118 is in a sideways posture.
- the magnetic pole surface 116A of the first magnet portion 116 and the magnetic pole surface 118A of the second magnet portion 118 face each other with the nozzle tip 110 in between.
- the N pole on one side of the nozzle tip 110 and the S pole on the other side of the nozzle tip 110 face each other, and the S pole on one side of the nozzle tip 110 and the other side of the nozzle tip 110. It faces the north pole in.
- the magnetic pole surface 116A and the magnetic pole surface 118A face each other, and a gap 134 is formed between them.
- the tip portion of the nozzle tip 110 is inserted into the gap 134.
- the magnetic pole surface 116A is provided on one side of the nozzle tip 110
- the magnetic pole surface 118A is provided on the other side of the nozzle tip 110.
- the first magnetic particle agglomerate 136A is generated on one side of the inner surface
- the second magnetic particle agglomerate 136B is generated on the other side of the inner side surface. Both have a strip-shaped morphology, but their width in the vertical direction is suppressed.
- the nozzle 106 may be moved with respect to the magnet portion 112.
- the horizontal motion of the nozzle 106 is indicated by reference numeral 140, and the vertical motion of the nozzle 106 is indicated by reference numeral 138.
- both the nozzle and the magnetic system may be moved.
- FIG. 15 illustrates the state at the time of discharging the liquid to be detected in the first embodiment.
- the first magnet portion 116 and the second magnet portion 118 are arranged on both sides of the tip portion of the nozzle tip 110 in the nozzle 106. As a result, the first magnetic particle agglomerate and the second magnetic particle agglomerate are formed in the lower part of the nozzle tip 110.
- the microchip 142 has a plate-shaped main body 144, and a microchannel 150 is formed in the main body 144.
- An inlet opening 152 is formed at one end of the micro flow path 150, and an outlet opening 154 is formed at the other end.
- the main body 144 has a narrow convex portion 146 in which an entrance opening 152 is formed.
- the liquid to be detected is discharged from the nozzle tip 110 to the inlet opening 152 in a state where the first magnetic particle agglomerate and the second magnetic particle agglomerate are formed in the nozzle tip 110.
- a convex portion 146 is inserted between the first magnet portion 116 and the second magnet portion 118 so that such ejection can be performed. Prior to the insertion, the distance between the first magnet portion 116 and the second magnet portion 118 may be widened.
- the liquid to be detected introduced from the inlet opening 152 is introduced into the microchannel. After that, the liquid to be detected is irradiated with a laser beam, and the fluorescence generated by the laser beam is detected.
- the liquid to be detected may be discharged to another container such as a well.
- FIG. 16 shows a first modification.
- the magnetic particle liquid 162 is housed in the nozzle tip 160.
- the magnetic particles contained therein are gathered at the lower part of the nozzle tip 160 by the magnetic action of the magnet portion 166, and the magnetic particle aggregate 164 is formed.
- an air cap 168 as an air layer is formed in the tip portion of the nozzle tip 160, specifically, under the magnetic particle agglomerates 164.
- the air cap 168 effectively prevents the magnetic particle liquid and the magnetic particles from flowing down.
- the air cap 168 can be easily formed by making the pressure in the nozzle tip slightly negative.
- FIG. 17 shows a second modification.
- a shutter 172 is provided between the lower end of the nozzle tip 160 and the magnet portion 166.
- the drive mechanism 174 causes the shutter 172 to move forward or backward.
- the shutter 172 actually functions as a saucer for droplets. That is, when a droplet falls from the nozzle tip, the droplet is captured by the shutter 172, and contamination of the magnet portion 166 or the like due to the drop of the droplet is prevented.
- the shutter may function while the nozzle tip 160 is moving.
- FIG. 18 shows a third modification.
- the magnet portion scans from above to below along the nozzle tip 160 in order to efficiently collect the magnetic particles in the lower part of the nozzle tip 160 without leakage. (See reference numerals 166A, 166B, 166C). In the process, the orientation of the magnet portion may be changed.
- FIG. 19 and 20 show the magnetic system according to the second embodiment.
- the magnetic system has an upward aspect (first aspect)
- the magnetic system has an opposite aspect (second aspect).
- the magnetic system is composed of a first magnetic system 180A and a second magnetic system structure 180B.
- Their configurations are basically the same as those of the first embodiment shown in FIG. 9 and the like, but the configurations of the two magnet portions are different.
- the first magnetic system 180A has a first magnet unit 182, and the second magnetic system 180B has a second magnet unit 184.
- the first magnet portion 182 has a first magnetic pole surface 186
- the second magnet portion 184 has a second magnetic pole surface 188.
- the first magnetic pole surface 186 corresponds to a magnetic pole set composed of two N poles and two S poles
- the second magnetic pole surface 188 also corresponds to a magnetic pole set composed of two N poles and two S poles.
- two N poles and two S poles are alternately arranged two-dimensionally
- the second magnetic pole surface 188 the two N poles and the two S poles are also arranged. They are arranged in two dimensions in a staggered manner. With this configuration, it is possible to further increase the magnetic flux density on the lower side of the nozzle tip.
- the first magnetic pole surface 186 and the second magnetic pole surface 188 are lined up upward, and the polarities of the first magnetic pole surface 186 and the second magnetic pole surface 188 are staggered as a whole. That is, the north and south poles are alternately arranged in both the first horizontal direction, which is the arrangement direction of the first magnetic system 180A and the second magnetic system 180B, and the second horizontal direction orthogonal to the first horizontal direction. ..
- magnetic particle agglomerates are formed in the lower part of the nozzle tip 110.
- the first magnetic system 180A and the second magnetic system 180B are in a bent state, respectively.
- a first magnet portion 182 is provided on one side of the nozzle tip 110, and a second magnet portion 184 is provided on the other side of the nozzle tip 110.
- the first magnetic pole surface 186 of the first magnet portion 182 and the second magnetic pole surface 188 of the second magnet portion 184 face each other, and a convex portion 146 of the microchip 142 is provided between them, and a nozzle tip 110 is provided.
- a lower part is provided.
- two strip-shaped magnetic particle aggregates are formed on the inner surface of the nozzle tip 110.
- each N pole provided on one side of the nozzle tip 110 and each S pole provided on the other side of the nozzle tip 110 face each other, and each S pole provided on one side of the nozzle tip 110 Each N pole provided on the other side of the nozzle tip 110 faces each other. Also in the second aspect, the magnetic flux density can be further increased on the lower side of the nozzle tip.
- a relatively large amount of the first reagent and the second reagent can be used to carry out the first immune reaction step and the second immune reaction step, while a small amount of the dissociative reagent is used. Can promote the dissociation reaction. With the latter, the concentration of the substance to be detected in the liquid to be detected can be increased.
- an electromagnet may be used instead of the permanent magnet.
- the technique according to the embodiment may be applied to a nozzle or a hollow container other than the nozzle tip.
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Abstract
磁性粒子液を収容したノズルチップ(54)の下側に磁石部(30)が配置される。これにより、ノズルチップ(54)の内部空間の下部に磁性粒子凝集体(56)が形成される。続いて、磁石部(30)がノズルチップ(54)の側方に配置されると、磁性粒子凝集体(56)が内面に沿って上昇する。その後、ノズルチップ54内の残液が吐出される。
Description
本開示は、検体処理装置及び方法(Sample processing apparatus and method)に関し、特に、磁性粒子(Magnetic particles)の操作に関する。
検体処理装置は、生体から取り出された血液、尿等の検体を処理する装置である。検体処理装置として、試薬処理装置、生化学分析装置、免疫測定装置等が挙げられる。以下、免疫測定装置について説明する。
免疫測定装置は、免疫反応(具体的には抗原抗体反応)を利用して、検体中の特定の物質(抗原又は抗体)を検出し、あるいは、検体中の特定の物質の量を測定する装置である。免疫測定装置においては、通常、磁性粒子を含む試薬(磁性粒子試薬)が利用される。個々の磁性粒子は固相として機能し、すなわち、その表面には、特定の物質に特異的に結合する被結合物質(例えば抗体又は抗原)が固定化されている。
免疫反応に先立って、反応容器内において検体と磁性粒子試薬が混合される。免疫反応後に、反応容器の側面に対して磁石が近付けられ、反応容器内の磁性粒子に対して磁力が及ぼされる。これにより、反応容器の内面上に磁性粒子を捕獲した状態が形成される。磁性粒子の捕獲状態において、反応容器内の内容物に対してB(Bound)/F(Free)分離が実施される。具体的には、免疫反応後の残液が吸引除去された上で、反応容器内へ洗浄液が供給され、その後に、反応容器から洗浄液が吸引及び除去される。必要に応じて、そのような洗浄工程が複数回実施される。B/F分離の実施過程で、洗浄液中での磁性粒子の撹拌が必要となる場合、磁力を維持した状態で、又は、磁力を一時的に消失させた状態で、反応容器に対して機械的振動が加えられる。
以下の特許文献1及び特許文献2には、ノズル(具体的にはノズルチップ)内の磁性粒子を磁力により捕獲する技術が開示されている。磁性粒子は、ノズル内における比較的に高い位置に捕獲されている。
ノズル内の液体中に磁性粒子が分散している状態において、ノズルの横隣にマグネット等の磁力源を配置すれば、磁力源による磁力を利用してノズルの内面上に磁性粒子を集めることができ、つまり、ノズルの内面上に磁性粒子の集団(以下、磁性粒子凝集体という。)を形成し得る。その上で、B/F分離を実施し得る。
ノズルの内面は、通常、上下方向に広がる垂直面又は斜面であるため、ノズルの横隣から及ぶ磁力により、その内面上に磁性粒子凝集体を形成すると、その磁性粒子凝集体が上下方向に広がり、すなわち、帯状となる。上下方向に広がった磁性粒子凝集体の全部を試薬等の処理液で満たした上で、磁性粒子凝集体を処理するためには、ノズル内に比較的に多量の処理液を入れる必要がある。逆に言えば、ノズル内の磁性粒子凝集体を少量の処理液で処理するためには、磁性粒子凝集体の上下方向の広がりを抑えておく必要がある。
本開示の目的は、磁力を利用してノズルの内面上に磁性粒子凝集体を形成する場合において、磁性粒子凝集体の上下方向の広がりを抑えることにある。あるいは、本開示の目的は、磁力を利用してノズルの内面上に磁性粒子凝集体を形成する場合において、磁性粒子凝集体の形態を操作し得る技術を実現することにある。
本開示に係る検体処理装置は、検体中の特定の物質を結合させる磁性粒子を含む磁性粒子液を収容するノズルと、前記ノズルの下側から前記磁性粒子に対して磁力を及ぼし、これにより前記ノズルが有する内部空間の下部に磁性粒子凝集体を生じさせる磁気システムと、を含むことを特徴とする。
本開示に係る検体処理方法は、検体中の特定の物質を結合させる磁性粒子を含む磁性粒子液がノズル内に含まれている状態において、前記ノズルの下側から前記磁性粒子に対して磁力を及ぼし、前記ノズルが有する内部空間の下部に磁性粒子凝集体を生じさせ、前記ノズルの側方から前記磁性粒子凝集体に対して磁力を及ぼし、前記下部から前記中空容器の内面上の停留位置へ前記磁性粒子凝集体を移動させる、ことを特徴とする。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
(1)実施形態の概要
実施形態に係る検体処理装置は、ノズル、及び、磁気システムを含む。ノズルは、検体中の特定の物質を結合させる磁性粒子を含む磁性粒子液を収容する部材である。磁気システムは、ノズルの下側から磁性粒子に対して磁力を及ぼし、これにより、ノズルが有する内部空間の下部に磁性粒子凝集体を生じさせる。
実施形態に係る検体処理装置は、ノズル、及び、磁気システムを含む。ノズルは、検体中の特定の物質を結合させる磁性粒子を含む磁性粒子液を収容する部材である。磁気システムは、ノズルの下側から磁性粒子に対して磁力を及ぼし、これにより、ノズルが有する内部空間の下部に磁性粒子凝集体を生じさせる。
ノズルが有する内部空間の下部は、通常、狭い部分又は絞られた部分である。ノズルの下側から磁力を及ぼすと、内部空間の下部に磁性粒子が集まり、磁性粒子凝集体が生じる。その際、磁性粒子凝集体の上下方向の広がりは抑制され、あるいは、その上下方向の幅が最小化される。その後、磁力の作用を利用して磁性粒子凝集体を移動させてもよい。移動の過程で、磁性粒子凝集体が大きく広がってしまうことはなく又はその可能性は小さい。このように、上記構成は、ノズルの内部空間の下部を、磁性粒子凝集体の型枠として利用するものである。
ノズルチップの下端には、吐出用又は吸引用の開口が形成されている。開口から磁性粒子又は液滴の流出が生じないように、磁力の大きさが定められる。下部内において、磁性粒子凝集体の下側にエアキャップが形成されてもよい。実施形態において、磁性粒子液を収容するノズルは、ノズル基部に着脱可能に装着されるノズルチップである。検体の処理の概念には、検体の測定、分析、操作等を含む様々な処理が含まれ得る。
実施形態において、磁気システムは、磁力源と、移動機構と、を含む。移動機構は、磁力源とノズルとの間の相対的な位置関係を変更する機構である。移動機構は、下部に磁性粒子凝集体を生じさせるためにノズルの下側に磁力源を設ける。ノズルに対して磁力源を移動させてもよいし、磁力源に対してノズルを移動させてもよい。両方を移動させてもよい。
実施形態において、移動機構はノズルの下側からノズルの側方へ磁力源を相対的に移動させる。磁力源の移動に伴って、磁性粒子凝集体が、下部からノズル内面に沿って滑り上がり、内面上の停留位置に留まる。磁性粒子凝集体が停留位置に留まっている状態で、磁性粒子凝集体に隣接して液体通路が生じる。逆に言えば、液体通路を確保できるように磁性粒子凝集体の移動及び位置決めが行われる。
実施形態において、ノズルは、停留位置に磁性粒子凝集体が留まっている状態において内部空間に収容されている残液を吐出する。その場合、液体通路を残液が流れる。続いて、ノズル内において、外部から取り込まれた液体が液体通路を流れる。
実施形態において、停留位置に留まっている磁性粒子凝集体の下端とノズルの下端との間に隙間が生じる。この構成によれば、磁性粒子凝集体の一部が不用意に流出してしまうことを防止又は軽減できる。
実施形態において、磁力源は、第1磁力源と、第2磁力源と、を含む。移動機構は、第1磁力源を保持した第1保持機構と、第2磁力源を保持した第2保持機構と、を含む。第1保持機構及び第2保持機構は、ノズルの下側に第1磁力源及び第2磁力源を設ける。その後、第1保持機構及び第2保持機構は、ノズルの一方側の側方へ第1磁力源を移動させると共に、ノズルの他方側の側方へ第2磁力源を移動させる。停留位置は、ノズルの内面における一方側の停留位置及び他方側の停留位置である。磁性粒子凝集体の内で第1磁性粒子凝集体が一方側の停留位置へ移動する。磁性粒子凝集体の内で第2磁性粒子凝集体が他方側の停留位置へ移動する。
上記構成によれば、ノズルの内面上の一方側の停留位置及び他方側の停留位置に、第1磁性粒子凝集体及び第2磁性粒子凝集体が形成される。それらの間つまり隙間が液体通路として機能する。
実施形態において、第1磁力源は、第1磁極ペアを有する。第1磁極ペアは、隣接するN極及びS極により構成される。第2磁力源は、第2磁極ペアを有する。第2磁極ペアは、隣接するN極及びS極により構成される。N極とS極を隣り合わせることにより、それらの境界付近で、磁束密度を高められる。ノズルの下側に、第1磁極ペア及び第2磁極ペアが上向きで並べられる場合、2つのN極及び2つのS極が第1水平方向及び第2水平方向のいずれにおいても互い違いになるように、4つの磁極が二次元配列される。ノズルの両側に、第1磁極ペア及び第2磁極ペアが互いに対向した状態で設けられる場合、一方側のN極と他方側のS極とが互いに向き合い、一方側のS極と他方側のN極とが互いに向き合う。
実施形態において、第1磁力源は、第1磁極集合を有する。第1磁極集合は、互い違いに二次元配列された複数のN極及び複数のS極により構成される。第2磁力源は、第2磁極集合を有する。第2磁極集合は、互い違いに二次元配列された複数のN極及び複数のS極により構成される。各磁極集合により、磁束密度をより高められる。ノズルの下側に、第1磁極集合及び第2磁極集合が上向きで並べられる場合、複数のN極及び複数のS極が第1水平方向及び第2水平方向のいずれにおいても互い違いになるように、それらの磁極が二次元配列される。ノズルの両側に、第1磁極集合及び第2磁極集合が互いに対向した状態で設けられる場合、一方側の各N極と他方側の各S極とが互いに向き合い、一方側の各S極と他方側の各N極とが互いに向き合う。
実施形態において、第1保持機構及び第2保持機構は、第1磁力源の磁極面及び第2磁力源の磁極面を上方へ向かせる機能を有する。また、第1保持機構及び第2保持機構は、第1磁力源の磁極面及び第2磁力源の磁極面を、ノズルを間において、互いに対向させる機能を有する。この構成によれば、第1保持機構及び第2保持機構により、磁性粒子凝集体の形成及び移動を行える。
実施形態に係る検体処理方法は、凝集体形成工程、及び、凝集体移動工程を含む。凝集体形成工程では、検体中の特定の物質を結合させる磁性粒子を含む磁性粒子液がノズル内に収容されている状態において、ノズルの下側から磁性粒子に対して磁力が及ぼされる。これにより、ノズルが有する内部空間の下部に磁性粒子凝集体が形成される。凝集体移動工程では、ノズルの側方から磁性粒子に対して磁力が及ぼされる。これにより、下部からノズルの内面上の停留位置へ磁性粒子凝集体が移動する。内部空間において磁性粒子凝集体の上端が比較的に低い位置にあれば、少量の処理液で磁性粒子を処理することが可能となる。他の目的又は他の用途から、ノズル等の中空容器の下部に磁性粒子凝集体が形成されてもよい。
(2)実施形態の詳細
図1には、実施形態に係る免疫測定装置10が示されている。免疫測定装置10は、抗原抗体反応を利用して、検体中における特定の物質(例えば抗体又は抗原)を検出し、あるいは、検体中における特定の物質の量を測定するものである。免疫測定装置10は、検体処理装置の一種である。検体は、人体から採取された血液、尿等の生体試料(Biological specimen)である。免疫測定装置10の一例として、化学発光酵素免疫測定法(CLEIA:Chemiluminescent Enzyme Immunoassay)に従う全自動免疫測定装置が挙げられる。
図1には、実施形態に係る免疫測定装置10が示されている。免疫測定装置10は、抗原抗体反応を利用して、検体中における特定の物質(例えば抗体又は抗原)を検出し、あるいは、検体中における特定の物質の量を測定するものである。免疫測定装置10は、検体処理装置の一種である。検体は、人体から採取された血液、尿等の生体試料(Biological specimen)である。免疫測定装置10の一例として、化学発光酵素免疫測定法(CLEIA:Chemiluminescent Enzyme Immunoassay)に従う全自動免疫測定装置が挙げられる。
図1においては、免疫測定装置10に備わっている多くの構成の内で、幾つかの構成が例示されている。免疫測定装置10は、ラック搬送機構12、試薬保冷庫14、ノズル搬送機構18、キュベット用B/F分離セクション26、ノズル用B/F分離セクション32、測定部34、制御部36、等を有する。
ラック搬送機構12は、複数の検体ラックを搬送する機構である。個々の検体ラックは、複数の検体容器を保持した部材である。個々の検体容器内には検体が収容されている。試薬保冷庫14は、複数の試薬ボトルを収容し、その温度を管理する設備である。複数の試薬ボトル内には、磁性粒子試薬を収容したボトル16が含まれる。
磁性粒子試薬には磁性粒子が含まれる。個々の磁性粒子の本体は磁性材料で構成され、固相として機能する。本体の表面には、検体中の特定の物質(例えば抗体又は抗原)に対して特異的に結合する被結合物質(例えば抗原又は抗体)が固定されている。被結合物質は分子プローブとも称される。磁性粒子の平均粒径は、例えば、0.1μm~1mmの範囲内にある。本願明細書に記載する数値はいずれも例示に過ぎないものである。
ノズル搬送機構18は、ノズル20を搬送する機構である。例えば、ノズル20は、後述するキュベット(反応容器)から反応後の磁性粒子液を吸引した上で、吸引された磁性粒子液に含まれる磁性粒子を処理するためのノズルである。磁性粒子液には、磁性粒子の他、残留検体を含む検体溶液(残液)が含まれる。
後述するように、ノズル20は、実施形態において、ノズル基部及びノズルチップにより構成される。ノズルチップは、金属製のノズル基部に着脱可能に装着されるディスポーザブル部材である。収容量の異なる複数のノズルチップを用意しておき、その中から実際に使用するノズルチップが選択されてもよい。例えば、2μl用ノズルチップ、20μl用ノズルチップ、200μl用ノズルチップ、1000μ用ノズルチップ、5000μl用ノズルチップ、等を用意しておいてもよい。分注用ノズルチップ以外の様々なノズルチップが利用され得る。ノズルチップは、透明性を有する非磁性材料、例えば、合成樹脂(PP,PMMA,PC等)により構成される。
免疫測定装置10には、上記ノズル20以外に、検体を吸引及び吐出するノズル、試薬を吸引及び吐出するノズル、洗浄液を吐出するノズル、等が設けられているが、それらの図示は省略されている。
キュベット用B/F分離セクション26には、キュベット用磁石部24及びそれを搬送する搬送機構22が設けられている。キュベット用B/F分離セクション26においては、免疫反応後のキュベット内容物に対してB/F分離が実行される。その際において、搬送機構22は、キュベット用磁石部24をキュベットに対して位置決める。B/F分離に際しては、キュベット内の残液が吸引除去され、続いて、キュベット内への洗浄液の注入及びキュベット内からの洗浄液の吸引除去が繰り返し実行される。B/F分離の途中で、磁性粒子を撹拌する必要が生じた場合、キュベットに対して機械的振動が伝達される。その際、キュベット用磁石部24がキュベットから一時的に遠ざけられてもよい。
ノズル用B/F分離セクション32には、ノズル用磁石部30及びそれを搬送する搬送機構28が設けられている。ノズル用磁石部30及び搬送機構28は、磁気システム(磁気手段)として機能する。搬送機構28は、搬送システム(移動手段)として機能する。ノズル用B/F分離セクション32においては、ノズル(具体的には、ノズルチップ)内の内容物に対してB/F分離が実行される。
その際において、搬送機構28は、ノズル用磁石部30の搬送及び位置決めを行う。典型的には、まず、ノズルの下方にノズル用磁石部30が設けられ、続いて、ノズル用磁石部30がノズルの下方からノズルの側方(横隣)へ搬送される。ノズル用磁石部30がノズルの側方の所定位置に到達した時点で、ノズル用磁石部30の搬送が停止される。その後、ノズルに近接する所定位置にノズル用磁石部30を位置決めた状態が維持される。
そのような一連の磁石部移動過程において、最初に、ノズル20内の下部に磁性粒子凝集体が形成され、続いて、磁性粒子凝集体が下部からノズル20の内面に沿って停留位置まで移動し、その後、磁性粒子凝集体が停留位置に留まる。
磁性粒子凝集体が捕獲つまり磁気吸引されている状態において、ノズル20内の残液が吐出される。これはB/F分離に相当する。その後、実施形態では、後に詳述する解離性(開裂性)試薬がノズル20内に吸引される。残液吐出と試薬吸引との間において、洗浄工程が実施されてもよい。洗浄工程において、洗浄液の吸引及び吐出が繰り返されてもよい。試薬吸引後に撹拌工程が実施されてもよい。撹拌工程において、試薬を含む内容物の吐出及び吸引が繰り返されてもよい。その過程で、磁気作用が維持されてもよいし、磁気作用が一時的に解除されてもよい。ノズル20の周期的な運動による撹拌やノズル20に対して機械的な振動を伝えることによる撹拌も考えられる。ノズル20からの液滴の落下を生じさせない撹拌方式を採用するのが望ましい。
測定部34においては、一連の処理を経た被検出液に対して測定が行われる。例えば、ノズル20内から取り出された被検出液に対してレーザー光が照射され、それにより生じる蛍光が検出される。その場合、後述するように、微量の被検出液が流れるマイクロ流路を備えたマイクロチップ(マイクロ化学チップ、マイクロ流体チップ)が利用されてもよい。蛍光の強度又はパルス数から、標識物質の定量を行え、つまり、検体内の特定の物質の定量を行える。なお、実施形態においては、解離性試薬として、光の照射により光開裂性リンカーの開裂を促進する光解離性試薬が用いられている。酵素により解離を生じさせる試薬も知られており、そのような解離性試薬が用いられてもよい。ノズルに吸引される試薬として、上記の解離性試薬以外の検出用試薬が吸引されてもよい。標識物質の定量に当たっては、様々な公知の検出法を利用し得る。
図1には示されていないが、免疫測定装置10は、反応セクションとして機能する反応テーブルを備える。反応テーブルには、環状に配列された複数の孔が形成されており、各孔にキュベットが差し込まれる。反応テーブルにおける複数の箇所にそれぞれB/F分離セクション26が設けられている。反応テーブル上において、個々のキュベットの温度は、所定の温度に維持される。所定の温度は、免疫反応に適する温度であり、例えば、37℃である。
例えば、いわゆるサンドイッチ法が適用される場合、第1免疫反応工程、第2免疫反応工程、及び、検出用反応工程が順次実行される。第1免疫反応工程では、磁性粒子試薬が用いられ、磁性粒子に固定化された第1被結合物質(第1プローブ分子)に対して検体中の特定の物質が結合する。第2免疫反応工程では、第2被結合物質(第2プローブ分子)に蛍光物質等の標識物質が結合した標識試薬が用いられる。これにより、特定の物質に対して標識物質が結合する。より詳しくは、磁性粒子試薬中の第1プローブ分子が光開裂性リンカーを介して磁性粒子に固定されており、あるいは、標識試薬中の標識物質が光開裂性リンカーを介して第2プローブ分子に結合している。検出用反応工程では、光開裂性リンカーの開裂を促進する光解離性試薬が用いられる。ノズル20に対して特定の波長の光を照射することにより、ノズル20内で光解離反応が生じる。すなわち、固相と標識物質の間のいずれかの箇所での解離が生じる。例えば、光解離性試薬の作用により、固相と第1プローブ分子の間の結合部位での解離が引き起こされる。あるいは、光解離性試薬の作用により、標識物質と第2プローブ分子の間の結合部位での解離が引き起こされる。なお、上記のように、光解離性試薬の代わりに、酵素により解離を生じさせる解離性試薬が用いられてもよい。
キュベット用B/F分離セクション26は、第1免疫反応工程後及び第2免疫反応工程後において機能する。ノズル用B/F分離セクション32は、検出用反応工程後、具体的には光解離反応工程後において機能する。もっとも、図1に示されている免疫測定装置10は、様々なメソッドに対応し得るものである。それらのメソッドには、キュベット用B/F分離セクション26のみが機能するメソッド、及び、ノズル用B/F分離セクション32のみが機能するメソッドが含まれ得る。
制御部36は、免疫測定装置10に含まれる個々の構成の動作を制御する。制御部36は、例えば、プログラムを実行し、データを処理するプロセッサを含む。プロセッサは、例えば、CPUである。制御部36は、通信ライン38を介して、上位システムとの間でデータの授受を行う。図1に示されている免疫測定装置10の構成は例示である。ノズル用B/F分離セクション32を、他の検体処理装置に搭載してもよい。ノズル20以外の中空容器に対して実施形態に係る磁性粒子操作を適用することも考えられる。
図2には、キュベット用B/F分離セクション26の一例が示されている。図2中の(A)は、搬送機構22の非作動状態を示しており、図2中の(B)は搬送機構22の作動状態を示している。
磁石部24は、図示の例では、2つの磁石(永久磁石)44,46により構成されている。それらは、搬送機構22に保持されており、それらの位置は搬送機構22により変更される。図示の構成例では、2つの磁石44,46は、それぞれ上下方向にのみ運動可能である。
(A)で示すように、キュベット40には、免疫反応後の磁性粒子液42が含まれる。磁性粒子液42は、磁性粒子42A及び残液42Bからなる。個々の磁性粒子42Aには、検体内の特定の物質が特異的に結合している。残液42Bは、免疫反応後に残った検体及び試薬溶液に相当する。
(B)で示すように、キュベット40の一方側の側方及び他方側の側方に、磁石44,46が配置されている。磁石44,46により生じる磁力の作用により、磁性粒子が磁石44,46の方へ引き寄せられ、2つの磁性粒子集団が生じる。具体的には、キュベット40の内面の一方側に第1磁性粒子凝集体48が生じ、キュベット40の内面の他方側に第2磁性粒子凝集体50が生じる。キュベット40の内面(内側面)は、円筒面に近く、それは上下方向に広がった垂直面である。通常、第1磁性粒子凝集体48及び第2磁性粒子凝集体50はそれぞれ上下方向に広がり、それぞれの形態は帯状となる。
免疫反応後のB/F分離においては、第1磁性粒子凝集体48及び第2磁性粒子凝集体50が磁力により捕獲されている状態で、残液42Bが吸引除去される。その後、キュベット40内へ洗浄液が注入され、その洗浄液が吸引除去される。そのような洗浄過程が必要回数、繰り返し実行される(符号52を参照)。洗浄過程において、撹拌の必要があれば、キュベット40に対して機械的な振動が加えられる。その際、磁石部24がキュベットから遠ざけられてもよい。
図3には、ノズルチップ54による磁性粒子液52の吸引が示されている。図3中の(A)は、免疫反応後の磁性粒子液52を収容しているキュベット40を示している。磁性粒子液52は、磁性粒子52A及び残液52Bにより構成される。図3中の(B)は、ノズルチップ54内に磁性粒子液52が収容された状態を示している。ノズルチップ54はノズル基部に対して着脱可能に装着される部材である。ノズルチップ54は検体ごとに交換される。ノズルチップ54及びノズル基部により搬送対象としてのノズルが構成される。なお、図3においては、磁性粒子液52、ノズルチップ54等が誇張表現されている。ノズルチップ54は、図1に示したノズル20に相当する。
図3において、ノズルチップ54が装着されたノズル基部に対して、配管チューブを介して、分注ポンプ55が接続されている。ノズル搬送機構18は、ノズルを搬送する機構である。なお、分注ポンプ55としてシリンジポンプが利用されてもよい。配管チューブに満たされる圧力伝達媒体は、空気又は洗浄液である。
図4及び図5には、実施形態に係る検体処理方法が示されている。図4には、工程(A)~工程(D)が示されており、図5には、工程(E)~工程(H)が示されている。
図4に示す工程(A)において、上記のように、ノズルチップ54内に磁性粒子液52が吸引される。磁性粒子液52は、磁性粒子52A及び残液52Bにより構成される。工程(B)において、搬送機構28の作用により、ノズルチップ54の下側に、具体的にはノズルチップ54の直下且つ近接位置に、磁力源としての磁石部30が配置される。磁石部30は例えば1個又は複数個の永久磁石により構成される。
ノズルチップ54の内部空間には下部54Aが含まれ、ノズルチップ54の下端には開口54Bが形成されている。開口54Bは吸引開口及び吐出開口として機能する。ノズルチップ54の下側へ磁石部30を配置することにより、重力作用と共に、磁石部30による磁力作用がノズルチップ54内の個々の磁性粒子に及び、下部54Aに磁性粒子が集まり、磁性粒子凝集体56が生じる。
下部54Aは細径部であり、すなわち絞られた形態を有する。そこに磁性粒子が密集し、塊状又は柱状の磁性粒子凝集体56が生じる。磁性粒子から見て、下部54Aは鋳型又は凝集空間として働く。磁性粒子凝集体56の上下方向の幅は自然に小さくなる。開口54Bにおいては表面張力が働いており、磁性粒子や液滴の落下は生じない。換言すれば、そのような問題が生じないように、磁石部30の配置及び磁気作用が定められ、また、ノズルチップ54を構成する材料及び開口54Bのサイズが定められる。磁性粒子や液滴の落下の可能性が認められる場合、後述するシャッタを設けてもよい。ノズルチップ表面と磁石部の表面(磁極面)との間の水平距離は、例えば、数十μm~数mmの範囲内である。
続いて、工程(C)において、搬送機構28の作用により、磁石部30がノズルチップ54の下側からノズルチップ54の側方へ搬送される。これにより、磁石部30が、ノズルチップ54の側方における所定位置に位置決められる。所定位置は、ノズルチップ54における下側部分に、非接触で近接した位置である。磁石部30の運動経路の形態として、L字形態、J字形態又は円弧形態が挙げられる。
磁石部30は、磁力線が出る又は入る磁極面を有する。磁石部30の運動の過程で、ノズルチップ54内を移動する磁性粒子凝集体56に対して磁極面が常に正対するように、磁石部30の姿勢が変更されてもよい。
ノズルチップ54の内面上の停留位置へ移動した後の磁性粒子凝集体が符号57で示されている。磁性粒子凝集体57の上下方向の幅は、当初の磁性粒子凝集体56の上下方向の幅よりも若干ながら広がり得る。しかし、磁性粒子凝集体57の上下方向の幅は、ノズルチップ54の側方に磁石部30を最初から配置した場合(下部54Aに磁性粒子凝集体56を形成する工程(B)を経由しない場合)に比べて、かなり小さくなる。
磁性粒子凝集体57の下端レベルとノズルチップ54の下端レベル(開口54Bレベル)の間には、一定のギャップ58が生じている。ギャップ58により、磁性粒子凝集体57の一部の流出等の可能性が低減されている。
ノズルチップ54内において、その内面の一方側に磁性粒子凝集体57が留まっている。内面の他方側と磁性粒子凝集体57との間には(つまり磁性粒子凝集体57の背面側には)、隙間としての通路59が生じている。逆に言えば、そのような通路59が確保されるように、磁性粒子凝集体57の移動が行われ、あるいは、磁性粒子凝集体57の停留位置が定められる。
なお、工程(B)において磁石部30は上向き姿勢を有し、工程(C)において磁石部30は横向き姿勢を有する。工程(C)において、ノズルチップ54の外側面の傾斜角度に応じて、磁石部30を若干ながら斜め上向きにしてもよい。外側面の傾斜角度は僅かであり、そのような姿勢も横向き姿勢の一態様と捉えられる。
工程(D)において、ノズルチップ54内の残液52Bが吐出される。その場合、通路59を介して残液52Bが流下する。その際、磁性粒子凝集体57の捕獲状態つまり磁気吸引状態は維持される。工程(D)は、B/F分離工程に相当し又はB/F分離工程の主要部に相当する。
必要に応じて、工程(D)に続いて洗浄工程が実施される。その際には、ノズルチップ54内に洗浄液が吸引され、その後、ノズルチップ54から洗浄液が吐出される。洗浄液の吸引後、必要に応じて、磁性粒子凝集体57の捕獲様態が一時的に解除されてもよい。ノズルチップ54内の圧力の減少及び増加を繰り返し、ノズルチップ54の内容物を上下に周期的に運動させてもよい。捕獲状態のまま又は捕獲状態を一時的に解除して、ノズルチップ54による洗浄液の吸引及び吐出を繰り返してもよい。
図5に示す工程(E)では、ノズルチップ54からの残液の吐出後、ノズルチップ54により解離性試薬62が吸引される(符号64を参照)。解離性試薬62による解離作用は、紫外線の照射により、活性化される。
解離性試薬62の吸引に際し、磁性粒子凝集体57の上下方向の広がりは抑制されており、吸引する解離性試薬64の量を最小化し得る。これにより、解離性試薬64の使用量を削減し得る。同時に、被検出液における検出対象物質の濃度を高められる。なお、工程(E)の実行時には、磁石部30による磁力が維持される。
工程(F)においては、磁石部30が退避状態におかれ、つまり磁力吸引が一時的に停止されている。解離性試薬62中に磁性粒子57Aが浮遊している。その状態において、撹拌が実施され、続いて、磁性粒子57Aに対して紫外線が照射される。
ノズルチップ54の内容物の吐出と吸引を繰り返すことにより、撹拌が行われてもよいし、ノズルチップ54内で内容物を上下に周期的に運動させることにより撹拌が行われてもよい。その他、ノズルチップ54の水平円運動等により内容物の撹拌が行われてもよい。いずれにしても、液滴落下等の問題が生じないよう撹拌が実施される。磁石部30による磁力を維持したまま、撹拌が実施されてもよい。磁力作用を維持したまま、紫外線を照射する変形例も考えられ得る。紫外線の照射により、固相である磁性粒子から被検出物質(標識物質)が離脱する。被検出物質はノズルチップ54内の液体に取り込まれる。
続いて、工程(G)では、ノズルチップ54に近接した位置に磁石部30が再び配置される。これにより磁性粒子凝集体57Bが再び形成される。その場合、最初にノズルチップ54の下側に磁石部30を配置し、磁石部30をノズルチップ54の側方へ移動させてもよい。磁性粒子凝集体57Bの下端レベルとノズルチップ54の下端レベルとの間にはギャップ65が生じている。
工程(H)では、磁石部30による磁性粒子凝集体57Bの捕獲状態が維持されつつ、ノズルチップ54内の液体、つまり被検出物質を含む液体が被検出液体として吐出される。吐出先としてマイクロチップ等が挙げられる。
上記工程(E)において、磁性粒子凝集体57の上下方向の幅は比較的に小さく、吸引する試薬の量を必要最小限にすることが可能である。その結果、上記工程(H)において、吐出される被検出液における被検出物質の濃度を高められる。また、上記工程(H)において、磁性粒子の流出が防止されるので、流出した磁性粒子に起因して各種の問題が生じることを回避できる。
図6には、比較例が示されている。ノズルチップ54内には磁性粒子液52が収容されている。ノズルチップ54の下側に磁石部70を設ける工程を経ずに、ノズルチップ54の測方に磁石部70を単に設けた場合、ノズルチップ54の内面上に磁性粒子が集まって集団を形成するものの、その集団は上下方向に大きく広がる。集団の捕獲を維持したまま残液を吐出した上で、試薬を吸引する場合において、集団全体を試薬で浸漬するためには、比較的に大量の試薬を吸引する必要がある。これに対し、上記実施形態によれば、ノズルチップの内面上に、上下方向の広がりが抑えられた磁性粒子凝集体を形成できるので、それを試薬処理する場合に、試薬の量を少なくできる。これにより、被検出液中の被検出物質の濃度を高められる。
図7及び図8には、実施形態に係る免疫測定装置の動作がフローチャートとして示されている。その動作内容には上述した検体処理方法が含まれる。
S10では、キュベット内に磁性粒子試薬(第1試薬)が注入される。S12では、キュベット内に検体が注入される。S14では、キュベットの内容物が撹拌される。S16では、キュベット全体の温度が所定温度に維持され、第1反応工程(第1免疫反応工程)が実施される。
符号76はB/F分離に相当する部分である。S18では、磁石部を利用して磁性粒子が磁気吸引され、つまり磁性粒子の捕獲状態が形成される。その上で、S20では、キュベット内の残液が吸引除去される。S22では、キュベット内に洗浄液(バッファ液)が注入され、S24では、キュベット内の洗浄液が吸引除去される。洗浄液の注入と除去の間において撹拌が実施されてもよい。S22及びS24からなる洗浄工程がm回実施される。mは1以上の整数である。S26では、磁石部をキュベットから遠ざけることにより、磁性粒子の捕獲状態が解除される。
S28では、キュベット内に標識試薬(第2試薬)が注入される。S30では、キュベットの内容物が撹拌される。S32では、キュベット全体の温度が所定温度に維持され、第2反応工程(第2免疫反応工程)が実施される。
符号78はB/F分離に相当する部分である。S34では、磁性粒子の捕獲状態が形成される。S36では、キュベット内の残液が吸引除去される。S38では、キュベット内に洗浄液が注入され、S40では、キュベット内の洗浄液が吸引除去される。洗浄液の注入と除去の間において撹拌が実施されてもよい。S38及びS40からなる洗浄工程がn回実施される。nは1以上の整数である。S42では、磁石部をキュベットから遠ざけることにより、磁性粒子の捕獲状態が解除される。
図示された動作例では、ノズルチップ内へ収容する磁性粒子液を生成するため、S44でキュベット内に溶液(例えば洗浄液)が注入され、S46では撹拌が実施されている。S38において、キュベット内へ最後の洗浄液が注入された後、その吸引を行わないことにより、S44(及びS46)を省略し得る。
図8に示すS50では、キュベット内の磁性粒子液がノズルチップ内に収容される。符号80はB/F分離に相当する部分である。S52では、ノズルチップの下側に磁力源としての磁石部が配置される。これにより、ノズルチップ内の下部に磁性粒子凝集体が生じる。S54では、磁石部がノズルチップの下側から側方へ搬送される。これにより、ノズルチップの内面上の滞留位置に磁性粒子凝集体を捕獲した状態が形成される。S56では、捕獲状態が維持されつつ、ノズルチップ内から残液が吐出される。
S58では、ノズルチップ内に解離性試薬が吸引される。S62では、ノズルチップの内容物に対して撹拌が実施される。その上で、S64において、ノズルチップに対して紫外線が照射される。これにより、各磁性粒子から被検出物質が離脱する。S64では、捕獲状態が一時的に解消される。
符号81は、B/F分離に相当する部分である。図示の例では、S66において、ノズルチップの下側に磁石部が配置される。これにより、ノズルチップの下部に磁性粒子凝集体が形成される。S68では、磁石部がノズルチップの下側から側方へ搬送される。これにより、磁性粒子凝集体がノズルチップ内において下部から内面に沿って移動し内面上の停留位置に位置決められる。S70では、磁性粒子凝集体の捕獲状態において、ノズルチップから被検出液体が吐出される。S74では、被検出液体に対してレーザー光が照射され、それにより生じる蛍光が測定される。S72では、捕獲状態が解除される。それと同時に又はその後に、ノズルチップが廃棄される。
図9~図15を用いて磁気システム(磁気手段)の第1実施例を説明する。ノズル106は、ノズル基部108及びノズルチップ110により構成される。ノズル基部108は金属により構成される。
磁気システムは、磁石部112及び搬送機構114により構成される。磁石部112は、具体的には、第1磁石部116及び第2磁石部118により構成される。搬送機構114は、具体的には、第1搬送機構120及び第2搬送機構122により構成される。
見方を変えると、磁気システムは、第1磁気システム111A及び第2磁気システム111Bにより構成される。第1磁気システム111Aは、第1磁石部116及び第1搬送機構120により構成され、第2磁気システム111Bは、第2磁石部118及び第2搬送機構122により構成される。
第1磁石部116は、2つの永久磁石により構成され、一方の永久磁石の端面がS極に相当し、他方の永久磁石の端面がN極に相当する。2つの端面により第1磁極面(第1磁極ペア)が構成される。図9において、第1磁極面は上方を向いている。第2磁石部118も、2つの永久磁石により構成され、一方の永久磁石の端面がN極に相当し、他方の永久磁石の端面がS極に相当する。2つの端面により第2磁極面(第2磁極ペア)が構成される。図9において、第2磁極面は上方を向いている。2つの磁極面において、隣り合うN極とS極の境界で磁束密度が高められる。なお、図9において、第1磁極面及び第2磁極面はそれぞれ上向きで第1水平方向に並んでいる。その状態において、2つのN極及び2つのS極が第1水平方向及びそれに直交する第2水平方向において互い違いに配列されている。
第1搬送機構120は、第1磁石部116を備えた第1台座124及び第1台座124を支持する第1アーム125により構成される。第1アーム125の上端部に対して第1台座124が回転可能に設けられている。回転駆動機構については図示されていない。第2搬送機構122は、第2磁石部118を備えた第2台座126及び第2台座126を支持する第2アーム127により構成される。第2アーム127の上端部に対して第2台座126が回転可能に設けられている。上記同様に、回転駆動機構については図示されていない。
実施例においては、ノズルチップ110内の下部に磁性粒子凝集体を形成する際に、図9に示すように、第1磁石部116及び第2磁石部118が水平方向に連結される。連結体である磁石部112がノズルチップ110の直下位置に、上向きで配置される。
図10には、磁石部112の拡大図が示されている。磁石部112は、4つの永久磁石で構成され、つまり、S極を上方に向けた2個の永久磁石及びN極を上方に向けた2個の永久磁石により構成される。2つのN極及び2つのS極は互い違いに二次元配列されている。磁石部112の中心が符号130で示されている。ノズルチップ110の直下に中心130が位置するように磁石部112が配置される。ノズルチップ110の下部には、磁力及び重力により磁性粒子が集合し、これにより磁性粒子凝集体132が生じている。
図11及び図12には、第1実施例に係る磁気システムの動作が示されている。図9に示した状態から図11に示す状態が生じる。すなわち、第1磁気システム111A及び第2磁気システム111Bが互いに離れる方向へ水平運動する。その後、図12に示す状態が生じる。すなわち、第1磁気システム111Aにおいては、一定の上昇運動を経た上で、回転軸134回りにおいて第1台座124が回転運動し、これにより第1磁石部116が横向き姿勢となる。同様に、第2磁気システム111Bにおいては、一定の上昇運動を経た上で、回転軸136回りにおいて第2台座126が回転運動し、これにより第2磁石部118が横向き姿勢となる。
第1磁石部116及び第2磁石部118が横向き姿勢となった状態では、第1磁石部116の磁極面116A及び第2磁石部118の磁極面118Aがノズルチップ110を間において互いに対向する。具体的には、ノズルチップ110の一方側にあるN極とノズルチップ110の他方側にあるS極とが対向し、且つ、ノズルチップ110の一方側にあるS極とノズルチップ110の他方側にあるN極とが対向する。
図13において、上記のように磁極面116A及び磁極面118Aは互いに対向しており、それらの間に隙間134が生じている。隙間134にはノズルチップ110の先端部分が差し込まれている。言い換えれば、ノズルチップ110の一方側に磁極面116Aが設けられ、ノズルチップ110の他方側に磁極面118Aが設けられている。ノズルチップ110の内部において、内面の一方側には第1磁性粒子凝集体136Aが生じており、内側面の他方側には第2磁性粒子凝集体136Bが生じている。いずれも、帯状の形態を有しているが、その上下方向の幅は抑えられている。
図14に示されているように、磁石部112に対してノズル106を運動させてもよい。ノズル106の水平運動が符号140で示されており、ノズル106の垂直運動が符号138で示されている。もちろん、ノズル及び磁気システムの両方を運動させてもよい。
図15には、第1実施例における被検出液の吐出時の様子が例示されている。ノズル106におけるノズルチップ110の先端部の両側に、第1磁石部116及び第2磁石部118が配置されている。これにより、ノズルチップ110内の下部に第1磁性粒子凝集体及び第2磁性粒子凝集体が形成されている。
マイクロチップ142は板状の本体144を有し、本体144にはマイクロ流路150が形成されている。マイクロ流路150の一端には入口開口152が形成され、その他端には出口開口154が形成されている。本体144は、幅の狭い凸部146を有し、そこに入口開口152が形成されている。
ノズルチップ110内に第1磁性粒子凝集体及び第2磁性粒子凝集体が形成されている状態で、ノズルチップ110から入口開口152へ被検出液が吐出される。そのような吐出を行えるように、凸部146が第1磁石部116及び第2磁石部118の間に差し込まれる。その差し込みに先立って、第1磁石部116及び第2磁石部118の間の間隔が広げられてもよい。
入口開口152から導入された被検出液はマイクロ流路に導入される。その後、被検出液に対してレーザー光が照射され、それにより生じる蛍光が検出される。被検出液がウエル等の他の容器に吐出されてもよい。
図16には、第1変形例が示されている。ノズルチップ160の中には磁性粒子液162が収容されている。そこに含まれる磁性粒子は磁石部166の磁気作用によりノズルチップ160の下部に集合し、磁性粒子凝集体164が形成されている。磁性粒子凝集体164の形成前又は形成後に、ノズルチップ160の先端部内に、具体的には磁性粒子凝集体164の下側に、空気層としてのエアキャップ168が形成される。エアキャップ168により、磁性粒子液や磁性粒子の流下が効果的に防止される。エアキャップ168は、ノズルチップ内の圧力を若干陰圧にすることにより、容易に形成し得る。
図17には、第2変形例が示されている。ノズルチップ160の下端と磁石部166との間にシャッタ172が設けられている。駆動機構174によりシャッタ172が前進運動し又は後退運動する。シャッタ172は実際には液滴の受け皿として機能する。すなわち、ノズルチップから液滴が落下した場合、シャッタ172により液滴が捕獲され、液滴落下による磁石部166等の汚染が防止される。ノズルチップ160の移動中において、シャッタを機能させてもよい。
図18には、第3変形例が示されている。ノズルチップ160内に磁性粒子液162が収容されている状態において、ノズルチップ160の下部に磁性粒子を漏れなく効率的に捕集するため、磁石部がノズルチップ160に沿って上方から下方へ走査される(符号166A,166B,166Cを参照)。その過程で、磁石部の向きが変更されてもよい。
図19及び図20には、第2実施例に係る磁気システムが示されている。図19において、磁気システムは、上向き態様(第1態様)を有し、図20において、磁気システムは、対向した態様(第2態様)を有している。
図19において、磁気システムは、第1磁気システム180A及び第2磁気システム構180Bにより構成される。それらの構成は、基本的には、図9等に示した第1実施例と同じであるが、2つの磁石部の構成が異なっている。
第1磁気システム180Aは第1磁石部182を有し、第2磁気システム180Bは第2磁石部184を有する。第1磁石部182は第1磁極面186を有し、第2磁石部184は第2磁極面188を有する。第1磁極面186は2つのN極及び2つのS極により構成された磁極集合に相当し、第2磁極面188も2つのN極及び2つのS極により構成された磁極集合に相当する。具体的には、第1磁極面186においては、2つのN極と2つのS極が互い違いに二次元配列されており、第2磁極面188においても、2つのN極と2つのS極が互い違いに二次元配列されている。この構成により、ノズルチップの下側において、磁束密度をより高めることが可能となる。
図19においては、第1磁極面186及び第2磁極面188は上向きで並んでおり、それら全体としても極性の互い違いが生じている。すなわち、第1磁気システム180A及び第2磁気システム180Bの並び方向である第1水平方向、及び、それに直交する第2水平方向のいずれの方向においても、N極とS極が交互に並んでいる。図示されてはいないが、ノズルチップ110の下部に磁性粒子凝集体が生じている。
図20には、第1磁気システム180A及び第2磁気システム180Bがそれぞれ屈曲状態となっている。ノズルチップ110の一方側には第1磁石部182が設けられ、ノズルチップ110の他方側には第2磁石部184が設けられている。第1磁石部182の第1磁極面186と第2磁石部184の第2磁極面188は対向しており、それらの間に、マイクロチップ142の凸部146が設けられ、また、ノズルチップ110の下側部分が設けられている。図示されてはいないが、ノズルチップ110の内面上に、帯状の2つの磁性粒子凝集体が形成されている。
図20において、ノズルチップ110の一方側に設けられた各N極とノズルチップ110の他方側に設けられた各S極とが対向し、ノズルチップ110の一方側に設けられた各S極とノズルチップ110の他方側に設けられた各N極とが対向している。第2態様においても、ノズルチップの下側において、磁束密度をより高められる。
上記の実施形態によれば、比較的に多量の第1試薬及び第2試薬を利用して第1免疫反応工程及び第2免疫反応工程を実施でき、その一方、少量の解離性試薬を利用して解離反応を促進できる。後者により、被検出液中の被検出物質の濃度を高められる。上記実施形態において、永久磁石に代えて電磁石が利用されてもよい。ノズルチップ以外のノズル又は中空容器に対して実施形態に係る技術が適用されてもよい。
Claims (11)
- 検体中の特定の物質を結合させる磁性粒子を含む磁性粒子液を収容するノズルと、
前記ノズルの下側から前記磁性粒子に対して磁力を及ぼし、これにより前記ノズルが有する内部空間の下部に磁性粒子凝集体を生じさせる磁気システムと、
を含むことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項1記載の検体処理装置において、
前記ノズルは、ノズル基部に着脱可能に装着されるノズルチップである、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項1記載の検体処理装置において、
前記磁気システムは、
磁力源と、
前記磁力源と前記ノズルとの間の相対的な位置関係を変更する移動機構と、
を含み、
前記移動機構は、前記下部に前記磁性粒子凝集体を生じさせるために前記ノズルの下側に前記磁力源を設ける、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項3記載の検体処理装置において、
前記移動機構は前記ノズルの下側から前記ノズルの側方へ前記磁力源を相対的に移動させ、
前記磁力源の相対的な移動に伴って、前記磁性粒子凝集体が、前記下部から前記ノズルの内面に沿って滑り上がり、前記内面上の停留位置に留まる、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項4記載の検体処理装置において、
前記ノズルは、前記停留位置に前記磁性粒子凝集体が留まっている状態において、前記内部空間に収容されている残液を吐出する、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項4記載の検体処理装置において、
前記停留位置に留まっている前記磁性粒子凝集体の下端と前記ノズルの下端との間に隙間が生じる、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項4記載の検体処理装置において、
前記磁力源は、第1磁力源と、第2磁力源と、を含み、
前記移動機構は、前記第1磁力源を保持した第1保持機構と、前記第2磁力源を保持した第2保持機構と、を含み、
前記第1保持機構及び前記第2保持機構は、前記ノズルの下側に前記第1磁力源及び前記第2磁力源を設け、その後、前記ノズルの一方側の側方へ前記第1磁力源を移動させると共に前記ノズルの他方側の側方へ前記第2磁力源を移動させ、
前記停留位置は前記ノズルの内面における一方側の停留位置及び他方側の停留位置であり、
前記磁性粒子凝集体の内で第1磁性粒子凝集体が前記一方側の停留位置へ移動し、前記磁性粒子凝集体の内で第2磁性粒子凝集体が前記他方側の停留位置へ移動する、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項7記載の検体処理装置において、
前記第1磁力源は、第1磁極ペアを有し、
前記第1磁極ペアは、隣接するN極及びS極により構成され、
前記第2磁力源は、第2磁極ペアを有し、
前記第2磁極ペアは、隣接するN極及びS極により構成される、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項7記載の検体処理装置において、
前記第1磁力源は、第1磁極集合を有し、
前記第1磁極集合は、互い違いに二次元配列された複数のN極及び複数のS極により構成され、
前記第2磁力源は、第2磁極集合を有し、
前記第2磁極集合は、互い違いに二次元配列された複数のN極及び複数のS極により構成される、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 請求項7記載の検体処理装置において、
前記第1保持機構及び前記第2保持機構は、前記第1磁力源の磁極面及び前記第2磁力源の磁極面を上方へ向かせる機能と、前記第1磁力源の磁極面及び前記第2磁力源の磁極面を、前記ノズルを間において、互いに対向させる機能と、を有する、
ことを特徴とする検体処理装置。 - 検体中の特定の物質を結合させる磁性粒子を含む磁性粒子液がノズル内に収容されている状態において、前記ノズルの下側から前記磁性粒子に対して磁力を及ぼし、前記ノズルが有する内部空間の下部に磁性粒子凝集体を生じさせ、
前記ノズルの側方から前記磁性粒子凝集体に対して磁力を及ぼし、前記下部から前記ノズルの内面上の停留位置へ前記磁性粒子凝集体を移動させる、
ことを特徴とする検体処理方法。
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