(57)【要約】      （修正有）【課題】フローセルの作用極上に均一な液体の流れを形成することで測定の再現性を向上した自動分析装置を提供する。【解決手段】標識物質が結合された磁性粒子を含む流体を吸引するノズル８と、ノズル８から吸引された流体が流れるフローチャンバー１４と、フローチャンバー１４内に配置される作用極１および対極２と、を備えたフローセル１７と、標識物質が結合された磁性粒子を作用極１上に捕捉するための磁場を発生させる磁気トラップ手段７と、作用極１に対して電圧を印加する電圧印加手段と、電圧印加手段による電圧印加に伴い標識物質から発生する発光を検出する光検出素子と、を備えた自動分析装置において、作用極１は環状の形状であり、環状の作用極１の略中央に形成された流路入口９から標識物質が結合された磁性粒子を含む流体がフローチャンバー１４内に吸引される。【選択図】図２
2018040700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路入口と流路出口を有するベース、所定の波長の光を透過する部材からなるカバー、および前記ベースと前記カバーの間に所定の間隔を形成するスペーサにより形成され、
前記ベースに固定された対極と、            
平面状に形成され、前記流路入口を囲むように配置されるように前記ベースに固定された作用極と、を備えたフローセル。
【請求項２】
請求項１記載のフローセルにおいて、
前記作用極は中心に穴部を有する平面あるいは複数の作用極を穴部の周方向に配置した構成である、フローセル
【請求項３】
請求項１記載のフローセルにおいて、
前記流路入口に着脱可能に装着されたノズルを備えた、フローセル。
【請求項４】
請求項１記載のフローセルにおいて、
前記対極は中心に穴部を有する平面状に形成された、フローセル。
【請求項５】
請求項１記載のフローセルにおいて、
前記ベースは前記作用極が固定された領域の外周側に円周上に形成された凹部を有する、フローセル。
【請求項６】
請求項５記載のフローセルにおいて、
前記凹部の一部に、流路出口が形成されている、フローセル。
【請求項７】
請求項５記載のフローセルにおいて、
前記対極は前記凹部の内部に露出するように配置されている、フローセル。
【請求項８】
請求項７記載のフローセルにおいて、
前記対極を複数備え、
それぞれの対極は作用極との距離が略等しく、前記流路入口と各対極がなす角度が略等しくなる位置に配置されている、フローセル。
【請求項９】
請求項７記載のフローセルにおいて、
前記対極徒の距離よりも前記作用極との距離が近い位置に配置された参照極を有する、フローセル。
【請求項１０】
請求項１記載のフローセルにおいて、
前記対極または前記参照極は前記ベースに対して着脱可能に固定されている、フローセル。
【請求項１１】
請求項１記載のフローセルにおいて、
反応に用いる液体または参照極の洗浄に用いる液体を前記流路内に導入する導入口を有する、フローセル。
【請求項１２】
請求項１記載のフローセルにおいて、
前記ベースの下部に固定された磁気トラップ手段を有する、フローセル。
【請求項１３】
請求項１２記載のフローセルにおいて、
前記磁気トラップ手段は、円筒状の電磁鋼板と、当該電磁鋼板に磁力を与える磁場発生手段を有する、フローセル。
【請求項１４】
中心に流路入口を有するベース、所定の波長の光を透過する部材からなるカバー、および前記ベースと前記カバーの間に所定の間隔を形成するスペーサにより形成される流路と、
中心に穴部を有する平板形状からなり、前記流路の内部に露出し、かつ、前記穴部の中心が前記流路入口上に位置づけられるように前記ベース上に固定された作用極と、
前記流路入口に設けられ、反応液を前記フローセル内に吸引するノズルと、
前記作用極に対して磁場を発生させる磁気トラップ手段と、
前記作用極に対して電圧を印加する電圧印加手段と、
前記フローセルの流路内から生じる光を、前記カバーを介して検出する検出器と、
前記フローセル内に反応液を吸引する際に磁場を印加し、前記検出器による検出の際には磁場を印加しないように、前記磁気トラップ手段を制御する制御部と、を備えた自動分析装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の自動分析装置において、
前記磁気トラップ手段は、作用電極の下方に設けられた円筒状の電磁鋼板と、前記電磁鋼板に磁力を与える磁場発生手段と、を備える自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性粒子を使用する分析装置に係わり、抗原（ａｎｔｉｇｅｎ）と抗体（ａｎｔｉｂｏｄｙ）の反応を利用する免疫分析（ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、磁性粒子を用いた免疫分析装置の一例が記載されている。抗体をコーティングした磁性粒子および発光標識が結合した抗体を含む試薬と、分析の目的とする物質（抗原）を含む試料を反応容器にて混合させる。抗原−抗体反応に従い、磁性粒子表面の抗体と発光標識が結合した抗体により、分析の目的物質は磁性粒子表面に捕捉・固定化され、免疫複合体が形成される。作製された免疫複合体を含む試料液を、作用極と対極を流路内部に露出して配置したフローセルに流すと同時に、フローセル外壁に永久磁石を接触させて作用電極上に磁場を作用させる。すると免疫複合体中の磁性粒子が磁場の影響を受けて作用電極上に捕捉され、液相がフローセルから流出する。反応溶液がフローセル内を通過した後、発光誘導物質を含む緩衝液にてフローセル内を置換する。その後、永久磁石をフローセルから離脱させたのち、作用極と対極の間に電圧を印加すると、作用極上の免疫複合体が発光する。その発光を光電子増倍管などの光検出器を用いて検出することで、発光量から試料中の目的物質濃度を定量できる。
【０００３】
また、特許文献２には別方式の電気化学測定装置であって、いわゆる回転電極を備えた装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４６００２号公報
【特許文献２】特開２００８−２６１７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
反応溶液中の免疫複合体を作用極上に効率的かつ均一に捕捉することは、検出感度や測定の再現性を高める上で重要である。そのため、フローセル内、特に作用極近傍の流体の流れを均一化することが重要となる。特許文献２に記載されている回転電極方式は電極上に強制的に液の流れを発生させるため、電極上の流体の流れを均一化することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているようなフローセル式の検出器を有する自動分析装置に回転電極を直接的に適用するのは困難である。例えば、フローセル内部に回転部を入れ込むことによりフローセル機体が破損する危険性や、また密閉性の確保が困難になる。また、磁性粒子を用いる免疫分析装置では、磁性粒子を安定的に作用極上に捕捉する必要があるが、回転する平板上に安定的に磁性粒子を捕捉する方法について、特許文献２には何らの示唆、開示はない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みて成し遂げられたものであり、フローセルの作用極上に均一な液体の流れを形成した状態で、磁性粒子を捕捉することで測定の再現性を向上した自動分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
【０００９】
すなわち、流路入口と流路出口を有するベース、所定の波長の光を透過する部材からなるカバー、および前記ベースと前記カバーの間に所定の間隔を形成するスペーサにより形成される流路と、前記ベースに固定された対極と、中心に穴部を持った平面状に形成され、当該穴部の中心が前記流路入口上に位置付けられるように前記ベースに固定された作用極と、を備えているフローセル型検出器である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フローセル型検出器を利用した分析装置において、フローセル内に配置された作用極上の流体の流れを均一化することにより、再現性の高い測定結果を得ることが出来る。上記以外の課題、構成及び効果は以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例における自動分析装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例におけるフローセルおよび磁気トラップ手段の縦断面図である。
【図３】図１におけるI−I線断面図である。
【図４】図１におけるII−II線断面図である。
【図５】図１におけるIII−III線断面図である。
【図６】図１に示す磁気トラップ手段７によって、作用極１近傍に形成される磁界を示した模式図である。
【図７】本発明の一実施例の変形例を示す、フローセルおよび磁気トラップ手段の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。  
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例における自動分析装置の概略構成を示す図である。
【００１４】
本発明における自動分析装置は、測定する反応液を保持する反応液ハンドリング部、フローセル１７からなる検出部、フローセルに対して液体を送液する送液部、そして各部位の動作を制御する制御部からなる。
【００１５】
まず検出部について説明する。検出部は主にフローセル１７、電圧印加手段３８、磁気トラップ手段７、光電子増倍管１９からなる。フローセル１７の中央にはノズル８が接続されることで、流路入口９が形成される。フローセル１７の外周部底面には複数の流路出口１０が形成されている。流路出口１０は、ニップルを介して第二流路２１と接続されている。更に、フローセル１７の外周部側面には、後述する洗浄液及び発光誘導体を含む緩衝液をフローチャンバー内に導入するための導入口１８が形成されている。導入口１８は、ニップルを介して第一流路２０と接続されている。
【００１６】
さらにフローセル１７内には、作用極、対極及び参照極が配置されている。これらの作用極、対極、参照極は、リード線３５，３６、３７を介して、電圧印加手段３８に接続されている。電圧印加手段は適切なタイミングで各電極に電圧を印加し、作用極上に捕捉された免疫複合体に後述の発光現象を起こさせる。フローセル１７のその他の詳細な構造は後述する。
【００１７】
磁気トラップ手段７はフローセル１７の下方に設置されている。磁気トラップ手段７は、ノズル８を通じてフローセル１７内に導入された試料液中に含まれる磁性粒子をフローセル内に捕捉する。
【００１８】
光電子増倍管１９はフローセル１７の上方に配置されている。光電子倍増管１９はフローセル１７内で発生した光を計測するものである。光電子倍増管１９の上方にはソケットが取付けられ、このソケットを介して光電子倍増管１９の検出信号が制御装置４２に送られ、光強度が計測される。
【００１９】
なお、図示されていないが、当該自動分析装置はフローセル１７を略水平に固定するためのフローセル取り付け部を有する。
【００２０】
次に反応液保持部について説明する。反応液ハンドリング部は、反応液を収容した反応溶液ボトル３０と、廃液ボトル３２をその上に保持する反応液ボトル保持部４３、反応液ボトル保持部４３を水平・垂直方向に移動させるモータ３３、モータ３３よりなる。なお、反応液ボトル保持部４３の上には更に別の試薬ボトルを保持可能としても良い。例えば後述する緩衝液ボトル２８や洗浄液ボトル２９を保持するようにしても良い。
【００２１】
次に送液部について説明する。送液部は、流路入口９および流路出口１０を介してフローセル１７内に反応液の導入・排出を制御するシリンジポンプ２７、フローセル１７内に緩衝液ボトルや洗浄液ボトル内の液体の導入・排出を制御するシリンジポンプ２６、廃液を収容する廃液ボトル３１、それらの構成を接続した流路２０，２１、各流路のオンオフを制御するピンチ弁からなる。
【００２２】
次に制御部４２について説明する。制御部４２は反応液ハンドリング部のモータ３３、検出部の光電子増倍管１９、電圧印加手段３８、シリンジ２６，２７の動作を制御する。また各ピンチ弁のオンオフ切換えについても制御する。さらに制御部４２は一般的に、ユーザが検出部での測定結果を確認するための測定結果画面を表示する表示装置と、指示を入力する入力装置を備えていることが望ましい。
【００２３】
次に、上記のように構成した本実施例の免疫分析装置の動作を説明する。
【００２４】
免疫分析装置で分析対象とする成分（分析対象物）は、試料が血清の場合、抗原、ペプチドホルモン、ステロイドホルモン、薬剤、ウィルス抗体、各種の腫瘍マーカー、抗体、抗体複合物、単一タンパク質などである。
【００２５】
固相として使用する磁性粒子の表面には、抗体が固定されている。磁性粒子は、例えば鉄、酸化鉄、ニッケル、コバルト、酸化クロム等の磁気吸引物質の粉末をマトリクス内にうめ込んで形成されており、このマトリクス自体は、多くの合成及び天然の重合性物質（たとえばセルロース、ポリエステル、ポリスチレン、シリカ、デキストラン、アルブミン等）からなる広い範囲の物質からなる。
【００２６】
免疫反応によって分析対象物（抗原）及び発光標識物質を含む免疫複合体が、磁性粒子上に結合される。この免疫複合体は、反応混合物中の他の共存物質とともに懸濁液の形でフローセルに導入される。
【００２７】
以下では、一例として、ＴＳＨ（甲状腺刺激ホルモン）を含む血清、尿等の生体液由来の試料を分析する場合を説明する。試料５０μｌと、緩衝液中に分散させた磁性粒子溶液５０μｌと、末端をビオチン処理したＴＳＨ抗体を含む試薬５０μｌと、末端をビオチン処理し、かつ励起により化学発光を生じる前記の標識物質を結合させたＴＳＨ抗体を含む試薬５０μｌと、発光誘導物質を含むｐＨ７．４前後の緩衝液５０μｌとが、所定の順番に従って分注、混合され、反応液ボトル３０に注入される。  
反応液ボトル３０は例えば図示しないインキュベータや恒温槽等で一定温度（この実施例では３７℃）に保温され、適切なタイミングで図示しない振動装置により撹拌されることにより反応を進行させる。一定時間（この実施例では１５分間）保温と撹拌を継続することにより、磁性粒子、試料中のＴＳＨ、及び２種のＴＳＨ抗体が結合した反応生成物を含む懸濁液が反応液ボトル３０に生成される。
【００２８】
反応が終了した反応液ボトルはモータ３３により、水平方向および垂直方向への移動がコントロールされる反応液ボトル保持部４３に移載される。移載する際には、例えば反応容器の外壁を複数のアームで掴んだ状態で任意の場所へ移動するロボットアーム等を用いる。
【００２９】
次に反応液ボトル３０内の懸濁液をフローセル１７内に導入するため、モータ３３を駆動して反応液ボトル３０の開口部を流路入口９の直下位置に水平移動させた後、上方に移動させることにより、流路入口９の先端に配置されるノズル８を反応液ボトル３０内の懸濁液に挿入する。
【００３０】
次に、制御部４２は、第一ピンチ弁２２及び第四ピンチ弁２５を閉じ、第三ピンチ弁２４を開けた状態に制御する。同時に、磁気トラップ手段７を制御してフローセル１７内に磁界を発生させる。この状態で、シリンジポンプ２７により反応液ボトル３０内の前記反応生成物を含む２５０μｌの懸濁液のうち１２０μｌの懸濁液をノズル内に吸引する。その後にモータ３３を駆動して反応液ボトル３０を下方に移動させることによりノズル８の先端部を懸濁液の外に出し、その後再びシリンジポンプ２７により吸引動作を行う。この吸引により１２０μｌの懸濁液がフローセル１７内に導入される。このとき、懸濁液がフローセル１７内に線速度５０ｍｍ／ｓで導入されるようにシリンジ１１の操作を制御する。
【００３１】
磁気トラップ手段によって局部的に形成される磁場により、反応生成物（免疫複合体）と未反応の磁性粒子のみが作用極１上に捕捉され、その他の液相は流路出口１０から第二流路２１を通り、シリンジポンプ２７へと吸引される。このようにして、１４０μｌの懸濁液に含まれていた全ての反応生成物をフローチャンバー１４内に集められＢ／Ｆ分離が行われる。
【００３２】
次に、第三ピンチ弁２４を閉じ、第四ピンチ弁２５を開けた状態で、シリンジポンプ２７を押し出し動作することにより、シリンジポンプ２７内の液相を廃液ボトル３１に排出する。
【００３３】
次に、コントローラー３３を駆動して廃液ボトル３２を流路入口９の位置に水平移動させた後、上方に移動させることにより、流路入口９の先端に配置されるノズル８を廃液ボトル３２内に配置する。第五ピンチ弁４０を閉じ、第二ピンチ弁２３を開いた状態において、プローブ３４は、発光誘導体を含む緩衝液が貯留されるボトル２８上に水平移動した後、下方に移動することにより、緩衝液ボトル２８内に挿入される。次にシリンジポンプ２６を稼動し、緩衝液ボトル２８内の緩衝液３０ｍｌをシリンジポンプ２６に吸引する。
【００３４】
第一ピンチ弁２２及び第五ピンチ弁４０を開き、第二ピンチ弁２３を閉じた状態において、シリンジポンプ２６を稼動することにより、第一流路２０および導入口１８を経て、緩衝液をフローセル１７内に導入、充填する。過剰の緩衝液は、ノズル８から廃液タンク３２に排出される。この緩衝液の導入により、フローチャンバー１４内に残存していた未反応の試薬が洗い流され、狭雑物は廃液ボトルに排出される。測定対象物である免疫複合体のみが作用極上に捕捉された状態となり、Ｂ／Ｆ分離が完了する。
【００３５】
以上の操作によりフローセル１７内は、反応生成物と未反応の磁性粒子が捕捉されており、それらの周囲が、標識物質の励起を誘引するために用いられるトリプロピルアミン（ＴＰＡ）を含む緩衝液によって満たされた状態となる。上記工程終了の後、フローセル１７に対して定められたシーケンスに基づいた電圧を電圧印加手段３８により印加し、下記の反応を行わせる。
１）ＴＰＡ→ＴＰＡ＋  ＋ｅ−
２）ＴＰＡ＋  →ＴＰＡ＊  ＋Ｈ＋
３）Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋→Ｒｕ（ｂｐｙ）３３＋＋ｅ−
４）Ｒｕ（ｂｐｙ）３３＋＋ＴＰＡ＊  →Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＊
５）Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＊  →Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＋ｐｈｏｔｏｎ（６２０ｎｍ）
すなわち、電圧の印加により緩衝液中のＴＰＡが還元され、反応生成物中の標識物質であるＲｕ（ｂｐｙ）３２＋が発光する。この反応によって発生した光は、フローセル１７の上方に設けられた光電子倍増管１９の光電面に導入されてその発光量が計測され、ＴＳＨ濃度既知のコントロール物質を測定した際の発光量と比較して試料中のＴＳＨ濃度が算出される。
【００３６】
上記反応工程に際して、作用極１上に磁性粒子と結合してなる反応生成物を捕捉する目的で、配置した磁気トラップ手段７は、光電子増倍管の増倍効率に対する磁界の影響を少なくするため、電圧の印加による電気化学的反応により発光を行わせる直前に、作用極１近傍の磁界をなくすように制御される。
【００３７】
発光反応終了後、フローセル１７内の洗浄を行う。まず、第一ピンチ弁２２および第四ピンチ弁２５を閉じ、第三ピンチ弁２４を開けた状態で、シリンジポンプ２７を稼動することにより、フローセル１７内の緩衝液および磁性粒子をシリンジポンプ２７内に吸引する。
【００３８】
次に、第三ピンチ弁２４を閉じ、第四ピンチ弁２５を明けた状態で、シリンジポンプ２７を稼動することにより、シリンジポンプ２７内の廃液を、廃液タンク３１に排出する。その後、第五ピンチ弁４０を閉じ、第二ピンチ弁２３を開いた状態において、プローブ３４は、洗浄液が貯留されるボトル２９上に水平移動した後、下方に移動することにより、洗浄液ボトル２９内に挿入される。次にシリンジポンプ２６稼動し、洗浄液ボトル２９内の洗浄液３０ｍｌをシリンジポンプ２６に吸引する。
【００３９】
第一ピンチ弁２２及び第五ピンチ弁４０を開き、第二ピンチ弁２３を閉じた状態において、シリンジポンプ２６を稼動することにより、第一流路２０および導入口１８を経て、洗浄液をフローセル１７内に導入、充填され、フローセル１７内に残留した反応終了後の緩衝液、反応生成物及び未反応の磁性粒子が洗い流される。この操作にて一試料に対するＴＳＨの測定が完了する。
【００４０】
なお、緩衝液および洗浄液はプローブ３４を介してフローセル１７内に導入される構成について説明したが、緩衝液ボトル２８および洗浄液ボトル２９が反応液ボトル保持部４３に設置可能な場合、反応液と同様にノズル８を介してフローセル１７内に導入しても良い。
【００４１】
次に、図２を用いて本発明のフローセル構造の例を説明する。図２は本発明のフローセルの垂直断面図である。
【００４２】
本実施例におけるフローセル１７は、上面を覆うカバー１１、底面を構成するセルベース１５、カバーとセルベースの間隔を規定するスペーサ１３、カバーとセルベースを一体に固定するセルホルダー１２により形成される流路と、流路内に配置された作用極１、対極２、参照極３、ノズル８、流路入口９、流路出口１０、洗浄液及び緩衝液導入口１８等からなる。
【００４３】
カバー１１は、非導電性かつ透明な材料である。フローセル内で発光する所定の波長の光を透過すれば良く、必ずしも透明な材料である必要はない。一例として厚さ４ｍｍ、有効直径４０ｍｍの円板状のアクリル樹脂である。
【００４４】
セルベース１５は、試料中の蛋白成分などによる汚れの付着しにくさ、及び洗浄液などによる劣化を極力防止するため、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリエーテルエーテル樹脂、及びアクリル樹脂等の電気非導電性物質が用いられる。本実施例においては一例としてポリエーテルエーテル樹脂を用いた。セルベース１５の水平面内の形状はカバー１１と略同形状の円形状を有する。円形状の中心には流路入口９が形成されている。流路入口１０の直径は約１ｍｍである。流路入口９には着脱可能なノズル８が接続されている。またセルベース１５の外周部底面には流路出口１０が形成され、排出ボトル３１へ連通した第二流路２１が接続されている。なお、本実施例においてはノズル８をフローセル１７に対して着脱可能とするように、ノズル８の外壁にネジ構造を設けている。ノズル８をフローセル１７と分離可能とすることにより、フローセル１７のみを交換することが可能となる。
【００４５】
流路入口９に近い内周側には、ノズルから流入された液体が均一に流れるように、滑らかな上面を持った内周部４４が形成されている。内周部の上面には作用極１（作用電極）が設置されている。本実施例では内周部は水平に構成されているが、滑らかな平面を有していればよく、例えば滑らかな傾斜面により形成されていても良い。流路入口９から遠い外周部には、円周方向に溝が形成されており、溝の底面には液体を外部に流出するための流路出口１０が形成されている。
【００４６】
カバー１１とセルベース１５は、スペーサ１３によって一定の間隔を保って離れた状態で固定されている。スペーサ１３は、例えばオーリングなどの環状構造体であり、フッ素樹脂、ブチルゴム、シリコンゴム等からなる。セルカバー１１およびセルベース１５は、スペーサ１３を介して、セルホルダー１２によって固定・一体化され、フローセル１７の機体を形成する。先に述べたようなセルベースの形状により、外周部では内周部と比較して、カバー１１とセルベース１５により厚みのある空間が形成される。一例として、カバー１１とセルベース１５の距離は、作用極１が配置される内周部領域において最小０．２ｍｍ、流路出口が配置される外周部領域（溝部）において最大２０ｍｍである。カバー１１とセルベース１５との距離が、環状の作用極１が配される内周部領域に対し、外周部の溝部領域の方が大きくなるように設計することにより、溝部の側壁に対極２や参照極３を設置する空間を確保するとともに、電極のレイアウトの自由度が向上する。また、対極２を溝部に設置することにより、作用極上で発生した光を対極２で遮蔽することなく、光電子増倍管で測定することが可能となる。
【００４７】
作用極１は、中心に穴部を有する平板形状を有する。作用極１の形状は、円形状や多角形状を採用することが出来るが、フローセル１７内に流入した液体の放射状の液流に適合する円形状が好ましい。作用極１の穴径は、後述する磁気トラップ手段７の実装性を考慮し、約８ｍｍ以上が好ましい。また作用極１の面積は約２０から１００ｍｍ２とすることにより、作用極１上に磁性粒子を均一に捕捉できる。約２０ｍｍ２以下では、磁性粒子の積層が発生しやすくなり、発光量の低下に繋がる。また、約１００ｍｍ２以上では、磁性粒子が捕捉されない領域が増加し、当該領域からの不要発光(バックグラウンド発光)が増加することにより、感度の低下に繋がる。一例として本実施例では、作用極１は白金によりなり、穴の径は約８ｍｍ、平板の外径は約１２ｍｍの環状に形成されており、面積は約６３ｍｍ２である。対極２は、チタンからなる直径１０ｍｍのネジに対し、フローチャンバー１４内で接液する部分に、めっきにより白金を成膜して形成したものである。本実施例では後述する図３に示すように、３つの対極２を、流路入口９と各対極２が成す角度が１２０度となるように設置されている。
【００４８】
参照極３は、銀−塩化銀電極を使用し、セルベース１５の外周側壁において、２つの対極２の中間位置に設置されている。
【００４９】
なお、本実施例では外周部を溝により構成したが、この構成は必須ではなく、外周部は内周部と滑らかに接続された平面により構成されていても良い。例えば内周部から外周部にかけて傾斜した斜面で構成された場合も、外周部側に流路出口、対極、参照極を配置することが可能である。
【００５０】
図３は、図２のI−I線断面図である。環状の作用極１とセルベース１５は、各々の中心軸が、中央の流路入口９の中心軸と略一致するような配置を取る。つまり、作用極１に設けられた穴部とセルベース１５に設けられた流路入口の位置が一致するように配置する。これにより、フローセル１７の対称性が向上し、作用極１の円周方向における流体の流れの均一化に寄与する。
【００５１】
ノズル８を介して流路入口９からフローセル１７内に磁性粒子を含む流体が導入されると、流体はカバー１１の下面に衝突し、作用極１上を放射状に広がる流れを形成する。作用極１の形状を流体の流れに合わせた環状とすることにより、作用極１上に均一な流体の流れを形成することができ、磁性粒子の均一な捕捉に寄与する。
【００５２】
図４は、図２のII−II線断面図である。対極２および参照極３は、セルベース１５外壁側面からフローチャンバー１４内に向けて挿入し、ネジ止めすることで設置する。対極２および参照極３をねじ式に挿入できる構造とすることにより、各電極の設置、交換が容易となり、作業性が向上する。
【００５３】
対極２を複数設置する場合は、作用極１と対極２の間に電圧印加した際に発生する電界分布を均一化するため、対極２の設置位置は、作用極１との距離が略等しく、流路入口９と各対極２が成す角度が略等しくなる位置が好ましい。一つの対極２を使用する場合は、環状の形状とした対極２を、フローチャンバー１４内に設置することで実現できる。参照極３の設置位置は、溶液抵抗に基づく電圧低下を避けるために、作用極１にできるだけ近いことが望ましい。また、作用極１の電圧を正確に制御するために、参照極３と対極２との間の距離よりも、参照極３と作用極１との間の距離が近くなるように、参照極３を設置することが望ましい。
【００５４】
作用極１及び対極２の材料は、例えば、金、白金、パラジウム、タングステン、イリジウム、ニッケル及びそれらの合金や炭素材料などである。また、作用極１及び対極２は、例えばチタンなどの母材に、前記材料をめっき、スパッタリング等で成膜したものを使用しても良い。
【００５５】
セルベース１５外壁側面には、洗浄液及び発光誘導体を含む緩衝液をフローチャンバー内に導入するための導入口１８が形成されている。発光誘導体を含む緩衝液は、磁性粒子を作用極１上に捕捉した後に、導入口１８を介してフローチャンバー１４内に導入される。フローチャンバー１４が緩衝液で満たされると、作用極１に電圧を印加して発光測定が行われる。洗浄液は、発光測定が終了した後に導入口１８を介してフローチャンバー１４内に導入され、フローチャンバー１４内の洗浄が実施され、作用極１上の磁性粒子は流路出口１０から排出される。
【００５６】
図５は、図２のIII−III線断面図であり、本発明の磁気トラップ手段７を示している。
【００５７】
磁気トラップ手段７は、作用極の位置・形状に対応して、作用極１の直下に適切な磁場を形成できるよう、セルベース１５の外壁下部に設置される。本実施例において磁気トラップ手段７は径の異なる２つの筒状の電磁鋼板４及び５と電磁石６からなる。
【００５８】
本実施例における電磁鋼板４は、作用極１近傍において厚さ約１ｍｍで外径約１３ｍｍの筒形状を有し、電磁鋼板５は、作用極１近傍において厚さ約１ｍｍで外径約８ｍｍの筒形状を有する。この電磁鋼板４および５は、受け入れ部１６において、作用極１５の表面に対して１ｍｍ離れた距離に置かれる。電磁鋼板４及び５の下方には４つの電磁石６が等間隔に設置され、電磁鋼板４側にＮ極、電磁鋼板５側にＳ極となるように配置され、磁束密度は０．８５Ｔを有している。
【００５９】
電磁鋼板４及び５の管径は、図２に示されるように、作用極１近傍では、各々環状の作用極１の内径及び外径に対応しており、各々の中心軸が、中央の流路入口９の中心軸と略一致するように配置される。更に、フローセル１７から離れた場所における電磁鋼板４及び５の管径は、作用極１近傍部に対し、大きくなるように設計されている。このように設計することで、電磁鋼板４及び５の間に設置する電磁石６の大きさや、個数の選択を広げることが出来る。
【００６０】
電磁石６は、２つの管状の電磁鋼板４及び５の間に設置され、電磁石６の励磁、消磁の切り替えにより、電磁鋼板を通じて作用極１近傍に発生する磁場を制御する。電磁石６の代わりに永久磁石を使用する場合は、永久磁石を電磁鋼板に接触させるか、離すかによって制御することができる。電磁石６は、電磁鋼板から発生する磁界を均一化するために、上下左右均等な位置に設置することが望ましい。
【００６１】
本実施例においては、作用極１近傍の磁束密度を０．５〜３Ｔとし、また作用極面との距離を０．５〜３ｍｍまで近接させることができるように電磁鋼板４および５を配置することにより、流路入口９を通ってフローチャンバー１４内を流れてくる懸濁液中の反応生成物に対し局部的に最適な磁界を与えることができるため、懸濁液中のより多くの反応生成物を再現性よく、より均一かつ広範囲な分布をもって捕捉することが可能となる。
【００６２】
セルベース１５の外壁下部には電磁鋼板４及び５の受け入れ部１６が形成されている。受け入れ部１６は、例えば電磁鋼板４及び５の板厚、形状に合わせた溝である。受け入れ部１６の形成により、電磁鋼板４及び５の位置あわせを容易に、再現良く実施することが可能となり、測定の再現性にも寄与する。
【００６３】
図６は磁気トラップ手段７により形成される、作用極１近傍の磁界を示した模式図である。
【００６４】
電磁石６を励磁することにより、電磁鋼板の先端では電磁鋼板４から電磁鋼板５に向かう磁界が発生し、作用極１上では概ね水平方向の磁場を形成することができる。これのより、作用極１上に運ばれてきた磁性粒子を均一に捕捉する事が可能となる。以上の構造をもつフローセル１７により、血清、尿等の生体液試料中の特定成分を、より迅速かつ簡便な方法で高感度かつ再現性よく分析することが可能となる。
【００６５】
以上の操作及びフローセル１７を用いて発光測定を実施した。比較例として、作用極１の中心の位置を、流路入口９の位置に対して１ｍｍずらしたフローセルを用いて、同様に測定した結果、比較例に対し実施例１は測定値の再現性が向上した。比較例では、流路入口９からフローチャンバー１４内に流体が導入された際に形成される放射状に広がる流れに対し、作用極１の設置位置が中心からずれることにより、対称性が失われる。対称性が失われることにより、作用極１上の液流の流れが不均一になり、再現性が悪化したと考える。一方、実施例１では、作用極１は、中心軸が、流路入口９の中心軸と略一致するような配置を取ることで、液流に対する対称性が保たれ、測定の再現性が向上したと考える。
【実施例２】
【００６６】
図７に基づき本発明の実施例２について説明する。
【００６７】
図７に示すフローセルは、セルベース１５の外壁底面において、電磁鋼板４及び５が固定体３９を介して、セルベース１５に固定化されていることを除き、実施例１と同様の構成をとっている。固定体３９は、電磁鋼板４および５をセルベースに固定化する目的が達せられれば良く、特に限定されるものではないが、例えばエポキシ樹脂が挙げられる。実施例１と同様に測定を実施した結果、実施例１と比較し、更に測定の再現性が向上した。
【００６８】
これは、実施例１では、装置動作時に発生する僅かな振動により、電磁鋼板４および５の位置が僅かにずれることで、作用極に対する磁界の均一性が悪化しためと考えられる。一方、実施例２では、電磁鋼板４および５をセルベースに固定化することにより、装置動作時の僅かな振動による位置ずれを抑制することにより、再現性が向上したと考える。
【符号の説明】
【００６９】
１    作用極
２    対極
３    参照極
４    電磁鋼板
５    電磁鋼板
６    電磁石
７    磁気トラップ手段
８    ノズル
９    流路入口
１０  流路出口
１１  カバー
１２  セルホルダー
１３  スペーサ
１４  フローチャンバー
１５  セルベース
１６  受け入れ部
１７  フローセル
１８  洗浄液及び緩衝液導入口
１９  光電子増倍管
２０  第一流路
２１  第二流路
２２  第一ピンチ弁
２３  第二ピンチ弁
２４  第三ピンチ弁
２５  第四ピンチ弁
２６  シリンジポンプ
２７  シリンジポンプ
２８  発光誘導体を含む緩衝液ボトル
２９  洗浄液ボトル
３０  反応溶液ボトル
３１  廃液ボトル
３２  廃液ボトル
３３  コントローラー
３４  プローブ
３５  リード線（作用極）
３６  リード線（対極）
３７  リード線（参照極）
３８  電圧印加手段
３９  固定体
４０  第五ピンチ弁
４１  反応容器保持部
４２  制御部
４３  反応液ボトル保持部
４４  内周部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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