(57)【要約】【課題】  免疫学的な分析方法に磁性粒子の捕集を適用する分析装置の、磁性粒子を非磁性粒子と分離する磁気分離器及びそれを用いた分析装置において、反応容器内で混合液から測定対象物と磁性粒子などが結合した反応生成物とそれ以外の非磁性成分を短時間に効率よく分離させること。【解決手段】  磁性粒子が浮遊した液体を保持する反応容器の外側に、複数の磁石と磁性体が交互に積層した、各磁石の向かい合った面の磁極が同極である磁石複合体を配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子を含む液体試料を収容する反応容器を支持する反応容器支持手段と、
該反応容器支持手段に該反応容器が設置された際に、該反応容器の外側に、複数の層状の磁石と、該磁石に挟まれた層状の磁性体とからなり、該磁石の対向する面の磁極が同極である磁石複合体を配置する磁石配置手段と、
を備えたことを特徴とする磁気分離器。
【請求項２】
請求項１記載の磁気分離器において、
前記磁性体は強磁性体であることを特徴とする磁気分離器。
【請求項３】
請求項１記載の磁気分離器において、
前記磁石複合体は、前記反応容器を挿入可能な筒状の穴が前記磁石の層に対しほぼ直交する方向に設けられていることを特徴とする磁気分離器。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気分離器と、
該磁気分離器に載置される反応容器に試料を分注する分注機構と、
該反応容器内で分離された磁性粒子に結合している標識体を検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は容器中に浮遊する磁性粒子を捕集する磁気分離器およびそれを用いた分析装置に係り、特に従来のものに比べ捕集効率の高い磁気分離器およびそれを用いた分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体中に分散させた磁性粒子に磁場をかけて捕集する装置は各種分析に用いられているが、以下では血液等の生体サンプル中の抗原，抗体の有無およびその量を測定する免疫分析装置を例にして従来の技術を説明する。
【０００３】
免疫学的な分析の一手法として、分析過程で、磁性粒子を試料中の測定対象物と結合させる抗体と、標識物質を含む標識抗体とを反応容器中で抗原抗体反応を行わせ、試料中の測定対象物と磁性粒子および標識抗体が結合した反応生成物を磁気分離手段により非磁性成分と分離する方法が知られている。
【０００４】
この方法は例えば反応容器の外側に配置した磁石もしくは磁石複合体により反応容器中の溶媒に浮遊している磁性粒子を容器壁の内側に吸引させ、その間に容器壁に吸引しなかった溶媒、非磁性粒子を洗い流すことにより磁性粒子と非磁性体を分離するというものである(Bond／Free分離  Ｂ／Ｆ分離と呼称される）。
【０００５】
従来の技術としては特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００６】
特許文献１には、コロイド状磁性材料を分離するために、反応容器の外側に４個の磁石がおおむね等間隔に、一方の隣り合う磁極が同極、他方の隣り合う磁極は異極であり、かつ対向する磁極は異極という配置をしていて、また、隣り合う異極の磁石同士を反応容器と反対側で磁性体を用いて連結する構造が記載されている。また、特許文献２には別の磁石配置を備えた磁気分離器が記載されている。更に磁石の配置に関してはこれら以外にも種々の方式が提案されているが、磁石の配置と浮遊している磁性粒子の捕集効率の関係をシミュレートするのが現実的に困難なことから、いずれも実験的な知見に基づいて提案されていると思われる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２８２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−５３５５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
免疫学的な分析方法に磁性粒子の捕集を適用する場合は、反応容器中の液体に分散／浮遊している磁性粒子を捕集するわけであるが、単純に磁場強度を大きい磁石を使えば捕集効率が向上するわけではない。磁石の近傍の容器壁付近に浮遊する磁性粒子、磁石から最も遠い位置にある容器の中心付近に浮遊する粒子などをまんべんなく捕集するための磁場分布をどのように設定すれば良いかについての理論は現在のところ明確になっていない。
【０００９】
一方で、免疫学的な分析方法では分析時間の短縮化が求められており、Ｂ／Ｆ分離時間の短縮が望まれている。本発明の目的は、反応容器内の磁性粒子を、従来の技術よりもより短時間で捕集することのできる磁気分離器およびそれを用いた分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。
【００１１】
磁性粒子を含む液体試料を収容する反応容器を載置する反応容器支持手段と、該反応容器支持手段に該反応容器が設置された際に、該反応容器の外側に、複数の層状の磁石と、該磁石に挟まれた層状の磁性体とからなり、該磁石の対向する面の磁極が同極である磁石複合体を配置できる磁気分離器。また、該磁気分離器を備えた分析装置。
【００１２】
免疫学的な分析手法に適用される磁性粒子は一般的に磁気ビーズと称される、直径が
μｍオーダの球状粒子であるが、ここではそのようなものに限定されず、磁気を帯びた粒子であればどのようなものであっても良い。反応容器はガラス、プラスチック等からなる試験管状の容器が一般的であるが、液体試料を保持できるものであればどのような形状のものであっても良い。反応容器の外側とは、反応容器内の磁性粒子により強い磁場が与えられるように反応容器に接して設けられることが望ましいが、数mm〜数cmの間隔があってもかまわない。層状の磁石，層状の磁性体の層状とは、厚さ数mm〜数cmの板状部材である。
【発明の効果】
【００１３】
磁性粒子を含む液体を収容する反応容器の内側壁に反応生成物を短時間に効率よく吸着させる磁気分離器を提供することができる。これを用いた分析装置は従来に比べ測定時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の磁気分離器は、試料と、磁性粒子と、この磁性粒子を前記試料中の測定対象物と結合させる抗体と、標識物質を含む標識抗体とを反応容器内もしくは管内で混合し抗原抗体反応を行わせ、試料中の測定対象物を磁性粒子および標識物質が結合した反応性生物を含む混合液を磁気分離手段により反応生成物と磁気的に補足されなかった非磁性成分を分離するための磁気分離器を備えた自動分析装置において有効に利用される。前記混合液に含まれる試料中には、分析精度低下の要因となる不純物が含まれる。そのため、磁気分離手段により反応生成物と不純物を含む非磁性成分を分離して、不純物を含む非磁性成分を除去した後に、検出器で反応性生物量を定量することにより、分析精度を向上できる。
【００１５】
ここでは、試料と磁性粒子と試料中の測定対象物に結合する抗体と標識物質を含む標識抗体との抗原抗体反応を段付き円筒状の反応容器にて行う方法を前提に、以下本発明の実施例を示す。
【００１６】
図１に本発明の磁気分離器の基本構成を示す平面図を、図２に図１の磁気分離器の断面図を示す。本実施例で示す磁気分離器では、反応容器１内の混合液中の反応生成物を磁気によって反応容器１の内側壁に効率よく捕捉するため、反応容器１を覆うように磁石複合体２を配置する。磁石複合体２は複数の磁石２ａと磁性体２ｂが交互に積層しており、各磁石の向かい合った面の磁極は同極という構成をしている。また、本実施例では１個の磁石複合体２によって反応容器を覆っているが、２個以上で覆っても構わない。反応容器１は、段付き面が乗る穴をあけた保持部材３により保持される。
【００１７】
また、図３で示すように、磁石複合体２に上下移動させる駆動手段を設けることにより、反応容器１に対して磁性複合体２を上下移動４させることにより、磁気分離器を広く応用することができる。
【００１８】
例えば、一度反応容器１に磁石複合体２を接触あるいは接近させると、反応容器１内側壁に磁性粒子を含む反応生成物が補足される。その状態で、反応容器１の内側壁に補足されなかった不純物を含む非磁性成分を、吸引用ノズルで吸引除去できる。磁石複合体２を充分に離して洗浄液を分注すると、反応生成物は反応容器１内側壁から離れやすくなり、反応生成物全体に洗浄液が行き渡り、前記の吸引のみでは除去しきれなかった反応生成物に付着していた不純物を剥離できる。再び磁石複合体２を反応容器１に接触あるいは接近させると、反応容器１内側壁に磁性粒子を含む反応生成物が補足され、さらに前記と同様に吸引用ノズルにて不純物を含んだ洗浄液を吸引除去できる。以上の操作を繰り返すことで反応生成物の洗浄効果が高まり、より高精度な分析結果が得られる。なお洗浄液を分注した後に、反応生成物の結合が壊れない程度の攪拌作業を実施すれば、さらなる洗浄効果の向上が期待できる。従って、反応容器１に対して磁石複合体２を移動させる駆動手段を設けることは、特に磁性粒子を含む反応生成物の繰り返し洗浄を効果的に実施でき、非常に有用である。
【００１９】
ここで、本実施例における磁気分離器の有用性確認のため、本実施例および従来の磁気分離器一例について、磁性粒子捕集時間および捕集効率を比較した。
【００２０】
従来の磁気分離器例は図４のような構成となり、４個の磁石５を反応容器１の周囲に放射状等間隔で磁石の向きを反応容器１の中心に向け、一方の隣り合う磁極が同極、他方の隣り合う磁極は異極であり、かつ対向する磁極は異極という配置をしていて、また、隣り合う異極の磁石同士を反応容器と反対側で強磁性体６を用いて連結した。本実施例は、図１および図２で示すような構成となり、４個の磁石２ａと３個の磁性体を交互に積層させ、各磁石の向かい合った面が同極になるようなリング形状の磁石複合体２を反応容器１のまわりに配置した。構成要素の寸法は、丸底円柱形状の反応容器１の外径は６mm、高さは２６mm、リング形状の磁石複合体２の高さは７.５mm、内径は６mm、外径は１５mmとし、磁石２ａの厚さは１.５mm 、磁性体２ｂの厚さは０.５mmで、磁石５は、高さ７.５mm、幅５mm、奥行７mm（７.５×５mmの面が反応容器に接している）、磁性体６の高さは７.５mm、厚さは４mmとし、磁石複合体２の内面および磁石５と反応容器１は接触している。本実施例にて使用した反応容器１はポリプロピレン製の容器、磁石２ａおよび磁石５は、ネオジウム系（信越化学コードＮ４５相当品）のマグネット材、磁性体２ｂおよび磁性体６は、ＳＳ４００相当（一般構造用圧延鋼材相当品）の強磁性体である。また、磁性粒子数の測定にはベックマンコールター社のMultisizer３を用い、磁性粒子溶液としては、Roche・Diagnostics社製Elecsys用ＴＳＨ試薬中のＭＰ液（以下、ＭＰ液とする）を用いた。
【００２１】
つぎに磁性粒子捕集時間および捕集効率の測定手順について述べる。まず、充分に攪拌したＭＰ液１５０μＬを分注した反応容器１を反応容器保持部材３に設置し、２秒，３秒,５秒,８秒経過後に、吸引ノズルにてＭＰ液を反応容器より吸引させた後、残液に１５０μＬのMultisizer３用の希釈液アイソトンＩＩ＿ｐｃをピペッタにて分注，攪拌する。さらに攪拌後の溶液３０μＬを１０ｍＬのMultisizer３用の希釈液アイソトンＩＩ＿ｐｃで希釈した溶液５００μＬの磁性粒子数を測定した。また、リファレンスとして充分に攪拌したＭＰ液３０μＬを１０ｍＬのMultisizer３用の希釈液アイソトンＩＩ＿ｐｃで希釈した溶液５００μＬの磁性粒子数も測定した。本測定は、図１および図２に示す本実施例での磁気分離器および図４に示す従来の磁気分離器の各々について、各捕集時間にて５重測定を行った。またリファレンスでの磁性粒子数に対する各測定条件での平均値の比を磁性粒子回収率として計算した。
【００２２】
表１に本実施例での磁気分離器および従来の磁気分離器での、捕集時間２秒，３秒，５秒，８秒での磁性粒子回収率を示す。
【００２３】
【表１】
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従来の磁気分離器では、９５％以上の磁性粒子回収率の達成には５秒の捕集時間が必要だったのに対し、本発明での磁気分離器では３秒の捕集時間で済むことが判った。
【００２４】
ここで、免疫自動分析装置への本実施例の磁気分離器適用事例を示す。免疫自動分析装置は、図５の下側を前部とし、試料を載せるサンプルラック１０，免疫反応に必要な試薬および磁性粒子の入った蓋付き試薬容器１１ａを収納する試薬ディスク１１，蓋付き試薬容器１１ａの蓋の開閉を行う容器開閉機構１２，試料の分取・分注を行う試料分注機構
１３，蓋付き試薬容器１１ａから試薬および磁性粒子の分取・分注を行う試薬分注機構
１４，蓋付き試薬容器１１ａの磁性粒子を攪拌する磁性粒子攪拌機構１５，反応に用いる反応容器１６ａ（以下ベッセルと呼ぶ）および試料の分取・分注に用いる分注チップ16ｂが収納されているマガジン１６，ベッセル１６ａ内の試料および試薬の反応を行う温度制御が可能な反応槽１７、そして、ベッセル１６ａを反応槽１７，ベッセル廃棄部１８へ、分注チップ１６ｂを、試料分注のため一時保管するバッファ１９へ搬送する搬送機構２０，試料の分注に用いた分注チップ１６ｂを廃棄するチップ廃棄部２１，反応槽１７から磁気分離器２２に、あるいは磁気分離器２２から反応槽１７にベッセル１６ａを搬送する搬送機構２３，磁気分離器２２に搬送されたベッセル１６ａ内の不純物を含む液体を吸引する不純物吸引機構２４，磁気分離器２２に搬送されたベッセル１６ａ内へ洗浄液を吐出する洗浄液吐出機構２５，反応槽１７から検出部２６に、あるいは検出部２６から反応槽
１７へベッセル１６ａを搬送する搬送機構２７，検出部２６に搬送されたベッセル１６ａに対して検出用の試薬を吐出する試薬吐出機構２８などから構成される。
【００２５】
次に標準的な動作の説明をする。まず、ベッセル１６ａが搬送機構２０によって、マガジン１６から反応槽１７へ、また分注チップ１６ｂがバッファ１９へ搬送される。反応槽１７は回転し、搬送されたベッセル１６ａが試薬分注位置まで移動する。試薬分注機構
１４により、試薬ディスク１１から反応槽１７上のベッセル１６ａへ試薬が分注される。再び反応槽１７は回転し、ベッセル１６ａが試料分注位置まで移動する。バッファ１９へ搬送されたチップ１６ｂは、試料分注機構１３の上下動によりチップ保持部へ装着され、サンプルラック１０から試料を分取し、試料分注位置まで移動したベッセル１６ａへ分注される。使用された分注チップ１６ｂは、試料分注機構１３の上下動作によって、チップ廃棄部２１へ廃棄される。試料と試薬の分注が終了したベッセル１６ａは、反応槽１７で一定時間反応を待った後、反応槽１７の回転により試薬分注位置まで移動し、試薬分注機構１４によって、試薬ディスク１１から、磁性粒子が分取・分注される。さらに反応槽
１７で一定時間反応を待った後、反応槽１７は回転し、搬送機構２３によって反応槽１７上のベッセル１６ａが磁気分離器２２へ搬送される。磁気分離器２２上では、ベッセル
１６ａ内の反応生成物を含んだ磁性成分と不純物を含む非磁性成分を分離するために、不純物吸引機構２４による吸引と洗浄液吐出機構２５による洗浄液の吐出を繰り返し、最終的にベッセル１６ａないに反応生成物を含んだ磁性成分のみを残して、搬送機構２３によって反応槽１７にベッセル１６ａが戻される。反応槽１７は回転し、搬送機構２７によって検出部２６へベッセル１６ａが搬送された後、試薬吐出機構２８により検出のための試薬がベッセル１６ａに対して吐出され検出が行われる。検出が終了したベッセル１６ａは、搬送機構２７により反応槽１７へ戻され、反応槽１７は回転し、搬送機構２０によって廃棄部１８へ廃棄される。以降、前述した動作をその後の試料に対して繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の磁気分離器の簡単な構成を示す平面図。
【図２】図１に示した磁気分離器の断面図。
【図３】磁石複合体の駆動手段を備えた磁気分離器の実施例の図。
【図４】従来技術での磁気分離器の簡単な構成を示す平面図および断面図。
【図５】本発明の磁気分離器を適用した免疫自動分析装置の平面図。
【符号の説明】
【００２７】
１，１６ａ  反応容器
２  磁石複合体
２ａ，５  磁石
２ｂ，６  磁性体
３  保持部材
４  上下移動
１０  サンプルラック
１１  試薬ディスク
１１ａ  蓋付き試薬容器
１２  容器蓋開閉手段
１３  試料分注機構
１４  試薬分注機構
１５  磁性粒子攪拌機構
１６  マガジン
１６ｂ  分注チップ
１７  反応槽
１８  反応容器廃棄部
１９  バッファ
２０，２３，２７  搬送機構
２１  チップ廃棄部
２２  磁気分離器
２４  不純物吸引機構
２５  洗浄液吐出機構
２６  検出部
２８  試薬吐出機構
【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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