(57)【要約】【課題】対象物を捕捉する反射体を利用した超音波分析の技術を提供する。【解決手段】振動子１６は、溶液内のマイクロバブルからの反射エコーと破砕による衝撃波を受信する。バリアブルバンドパス回路２２は、受信信号４６からマイクロバブルの衝撃波に対応した特定の周波数帯域の信号を抽出する。これにより反射エコーの成分が除去され、さらに、弁別回路２４によって、一定波高値以上の信号が選別され、選別した信号に対応するパルス５０を出力する。そして、計数回路２６によってパルス５０の数がカウントされる。これにより、マイクロバブルの衝撃波に対応した特定の周波数帯域の強い信号の数がカウントされる。そのカウント値は、衝撃波の数すなわちマイクロバブルの数と一致する。そして、計測されたマイクロバブルの数から、マイクロバブルによって捕捉された対象物の量が計測される。【選択図】図１
2007218771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受波する振動子と、
振動子へ送信信号を供給する送信部と、
振動子から受信信号を取得する受信部と、
を有し、
対象物を捕捉するための物質が修飾された反射体に対して超音波を送受波することにより、対象物を分析するための受信信号を取得する、
ことを特徴とする超音波分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波分析装置において、
前記反射体は、対象物を捕捉するための物質が表面に修飾されたバブルであり、
前記振動子は、バブルを含む液体を収容した容器内に超音波を送受波する、
ことを特徴とする超音波分析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波分析装置において、
前記振動子は、前記バブルを含む液体を吸引することにより容器として機能する分注ノズル内に超音波を送受波する、
ことを特徴とする超音波分析装置。
【請求項４】
請求項２に記載の超音波分析装置において、
前記バブルを含む液体を収容した容器と前記振動子との間に設けられるバッグをさらに有し、
バッグ内に超音波伝達媒体が充填されてその超音波伝達媒体を介して超音波が送受波される、
ことを特徴とする超音波分析装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波分析装置において、
前記バッグは、超音波伝達媒体が充填されて膨らむことにより前記容器を固定し、超音波伝達媒体が排出されて縮むことにより前記容器を開放する、
ことを特徴とする超音波分析装置。
【請求項６】
請求項２に記載の超音波分析装置において、
前記バブルを含む液体を容器内で攪拌させる攪拌部をさらに有し、
当該液体を容器内で攪拌させることにより、対象物を捕捉した捕捉バブルとそれ以外のバブルとを容器内で分離させる、
ことを特徴とする超音波分析装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波分析装置において、
前記攪拌部は、前記バブルを含む液体を収容した容器内で回転子を回転させることにより液体を攪拌する、
ことを特徴とする超音波分析装置。
【請求項８】
対象物を捕捉するための物質が表面に修飾されたバブルと対象物とを混合し、
前記バブルに対して超音波を送受波して受信信号を取得し、
前記受信信号に基づいてバブルの分量を求め、
前記バブルの分量に基づいて対象物の分量を求める、
ことを特徴とする超音波分析方法。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波分析方法において、
超音波によって前記バブルを破裂させることにより衝撃波を発生させ、
取得した受信信号に含まれる衝撃波成分に基づいてバブルの分量を求める、
ことを特徴とする超音波分析方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の超音波分析方法において、
対象物を捕捉した捕捉バブルとそれ以外のバブルとを分離させ、
前記捕捉バブルの分量とそれ以外のバブルの分量のうちの少なくとも一方の分量に基づいて対象物の分量を求める、
ことを特徴とする超音波分析方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の超音波分析方法において、
前記捕捉バブルとそれ以外のバブルを含んだ液体を容器内で攪拌することにより、捕捉バブルとそれ以外のバブルとを容器内で分離させる、
ことを特徴とする超音波分析方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の超音波分析方法において、
前記捕捉バブルとそれ以外のバブルのうちの一方のバブルを固相に吸着させることにより、捕捉バブルとそれ以外のバブルとを分離させる、
ことを特徴とする超音波分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を捕捉する反射体を利用した超音波分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロバブルは、液体中に注入された微細な気泡を意味している。このマイクロバブルは、様々な優れた特性を備えているため、多くの分野で利用されている。例えば、医療分野への応用として、マイクロバブルが超音波の好適な反射体となることから、超音波画像を取得する際の血管造影剤として利用されている（特許文献１，２など参照）。また、バイオテクノロジーの分野では、マイクロバブルが破壊される時に発生する衝撃波が細胞膜に小さな穴を開けることにより、それを利用して核酸などを細胞中に挿入する技術が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７２７３４号公報
【特許文献２】特開２００３−１０２７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、マイクロバブルの表面にたんぱく質（抗原、抗体など）や核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡなど）を標識する技術が注目を集めている。例えば、マイクロバブルの表面に分子を修飾し、血管内などでマイクロバブルを対象細胞に捕捉させ、そのマイクロバブルを介して、血管内の対象細胞の量や血管内における対象細胞の分布などを診断する技術である。
【０００５】
このような状況のもと、本願の発明者は、対象物を捕捉するマイクロバブルなどの反射体と超音波技術とを融合させた新しい技術について研究を重ねてきた。
【０００６】
本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、対象物を捕捉する反射体を利用した超音波分析の技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波分析装置は、超音波を送受波する振動子と、振動子へ送信信号を供給する送信部と、振動子から受信信号を取得する受信部と、を有し、対象物を捕捉するための物質が修飾された反射体に対して超音波を送受波することにより、対象物を分析するための受信信号を取得することを特徴とする。
【０００８】
望ましい態様において、前記反射体は、対象物を捕捉するための物質が表面に修飾されたバブルであり、前記振動子は、バブルを含む液体を収容した容器内に超音波を送受波する、ことを特徴とする。望ましい態様において、前記振動子は、前記バブルを含む液体を吸引することにより容器として機能する分注ノズル内に超音波を送受波する、ことを特徴とする。
【０００９】
望ましい態様において、前記超音波分析装置は前記バブルを含む液体を収容した容器と前記振動子との間に設けられるバッグをさらに有し、バッグ内に超音波伝達媒体が充填されてその超音波伝達媒体を介して超音波が送受波される、ことを特徴とする。望ましい態様において、前記バッグは、超音波伝達媒体が充填されて膨らむことにより前記容器を固定し、超音波伝達媒体が排出されて縮むことにより前記容器を開放する、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましい態様において、前記超音波分析装置は前記バブルを含む液体を容器内で攪拌させる攪拌部をさらに有し、当該液体を容器内で攪拌させることにより、対象物を捕捉した捕捉バブルとそれ以外のバブルとを容器内で分離させる、ことを特徴とする。望ましい態様において、前記攪拌部は、前記バブルを含む液体を収容した容器内で回転子を回転させることにより液体を攪拌する、ことを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波分析方法は、対象物を捕捉するための物質が表面に修飾されたバブルと対象物とを混合し、前記バブルに対して超音波を送受波して受信信号を取得し、前記受信信号に基づいてバブルの分量を求め、前記バブルの分量に基づいて対象物の分量を求める、ことを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記超音波分析方法は、超音波によって前記バブルを破裂させることにより衝撃波を発生させ、取得した受信信号に含まれる衝撃波成分に基づいてバブルの分量を求める、ことを特徴とする。望ましい態様において、前記超音波分析方法は、対象物を捕捉した捕捉バブルとそれ以外のバブルとを分離させ、前記捕捉バブルの分量とそれ以外のバブルの分量のうちの少なくとも一方の分量に基づいて対象物の分量を求める、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記超音波分析方法は、前記捕捉バブルとそれ以外のバブルを含んだ液体を容器内で攪拌することにより、捕捉バブルとそれ以外のバブルとを容器内で分離させる、ことを特徴とする。望ましい態様において、前記超音波分析方法は、前記捕捉バブルとそれ以外のバブルのうちの一方のバブルを固相に吸着させることにより、捕捉バブルとそれ以外のバブルとを分離させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、対象物を捕捉する反射体を利用した超音波分析が実現される。例えば、反射体の一例であるマイクロバブルに対して超音波を送受波して受信信号を取得し、取得した受信信号に基づいて、マイクロバブルによって捕捉された特定の対象物の分量などを求めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１６】
図１には、本発明に係る超音波分析装置の好適な実施形態が示されており、図１は、その主要部の機能ブロック図である。図１に示す超音波分析装置は、マイクロバブルに対して超音波を送受波することによって超音波分析を行う装置である。
【００１７】
信号発生器１０は、例えば中心周波数が２ＭＨｚで３〜５波長の送信駆動信号４０を生成して送信ビームフォーマ１２へ出力する。送信ビームフォーマ１２は、マイクロバブルを含んだ溶液内のどの位置に超音波を照射するかを制御する。つまり、送信ビームフォーマ１２は、振動子１６に含まれる図示しない複数の振動素子を制御して送信ビームを形成し、また、形成した送信ビームを必要に応じて電子的に走査する。送信アンプ１４は、振動子１６が溶液内のマイクロバブルを破砕するのに十分な強度(例えば、数１０〜数１００ｍＷ／ｃ程度)の超音波を発生するように増幅された送信信号４２を出力する。
【００１８】
振動子１６は、溶液に超音波を照射するとともに、溶液内のマイクロバブルからの反射エコーと破砕による衝撃波を受信する。受信された反射エコーは、その強度も比較的小さく、また高調波成分も小さい信号である。それに対して、衝撃波はその強度が高く、広い周波数成分を含んだ(パルス幅が狭い)信号である。受信された受信信号４４は、受信アンプ１８で増幅される。
【００１９】
受信ビームフォーマ２０は、溶液内のどの位置からの超音波を受信するかを制御する。つまり、受信ビームフォーマ２０は、振動子１６に含まれる複数の振動素子から得られる受信信号４４を整相加算処理して受信ビームを形成する。これにより、受信ビームフォーマ２０から整相加算後の受信信号４６が出力される。
【００２０】
バリアブルバンドパス回路２２は、受信信号４６からマイクロバブルの衝撃波に対応した特定の周波数帯域の信号を抽出する。例えば、中心周波数が４ＭＨｚ、バンド幅２ＭＨｚの特定信号４８が抽出され、これにより反射エコーの成分が除去される。さらに、弁別回路２４によって、一定波高値以上の信号が選別され、選別した信号に対応するパルス５０を出力する。そして、計数回路２６によってパルス５０の数がカウントされる。これにより、マイクロバブルの衝撃波に対応した特定の周波数帯域の強い信号の数がカウントされる。そのカウント値は、衝撃波の数すなわちマイクロバブルの数と一致する。測定されたマイクロバブルの数はメイン制御部３０に出力される。
【００２１】
なお、受信ビームフォーマ２０から出力される整相加算後の受信信号４６をＦＦＴ回路２８においてＦＦＴ処理して、その高い周波数成分のパワーをもとめることで、マイクロバブルの量を測定することもできる。
【００２２】
また、衝撃波に換えてマイクロバブルからの反射エコーを利用して、あるいは、衝撃波と反射エコーの両方を利用して、マイクロバブルの量を測定してもよい。
【００２３】
以上のようにして、マイクロバブルの数（量）が計測される。そして、計測されたマイクロバブルの数から、マイクロバブルによって捕捉された対象物の量が計測される。対象物の量の計測については後に詳述することとし、その前に、超音波分析装置の全体構成について説明する。
【００２４】
図２は、本発明に係る超音波分析装置の好適な実施形態を示す全体斜視図である。本発明に係る超音波分析装置は、分注装置をベースとして、分注装置に超音波診断装置の機能の一部を取り込むことによって実現することができる。図２には、分注装置をベースとした超音波分析装置１が示されている。
【００２５】
超音波分析装置１は、基台となるベッド３と、ベッド３の後部に立設されたコラム５とを備えている。コラム５の前面の両端部には一対のアーム部材９が取り付けられている。アーム部材９は、一端がコラム５に取り付けられ、他端が、ベッド３の上面から立ち上がった支持部材７で支持されている。
【００２６】
Ｙ軸アーム１１は、アーム部材９に取り付けられた案内レール９ａに沿ってＹ軸方向へ移動可能に設けられている。クイル１３は、Ｙ軸アーム１１に取り付けられた案内レール１１ａに沿ってＸ軸方向へ移動可能に設けられている。さらに、分注ヘッド１５が、クイル１３に設けられた案内レール１３ａに沿ってＺ軸方向へ移動可能に設けられている。クイル１３、Ｙ軸アーム１１、分注ヘッド１５のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動は、図示しないＸ軸モータ、Ｙ軸モータ、Ｚ軸モータなどからなる各軸方向の移動手段により行われ、その移動は、ＣＰＵやプログラムメモリなどを備えたメイン制御部（図１の符合３０）からの移動指令に基づいて行われる。
【００２７】
分注ヘッド１５は、その下方にノズル１７を有しており、ノズル１７の先端部には、所望の液体を吸引吐出するノズルチップ１９が着脱可能に装着される。ノズルチップ１９は合成樹脂材料などで形成され、その先端部が先細り形状になっている。また、コラム５の前面には、ピストン型ポンプやシリンジポンプなどで構成される分注ポンプ２１が設けられている。分注ポンプ２１と分注ヘッド１５のノズル１７は配管２３で接続され、分注ポンプ２１の駆動によりノズル１７およびノズルチップ１９内の圧力を増減させ、ノズルチップ１９に所望の液体を吸引して吐出できるよう構成されている。配管２３は、可撓性材料で形成されており、その長さはノズルチップ１９が分注動作の全範囲内で移動しても分注ポンプ２１と分注ヘッド１５のノズル１７との接続関係を維持できる長さとなっている。分注ポンプ２１の駆動は、メイン制御部（図１の符合３０）からの駆動指令に基づいて行われる。
【００２８】
ベッド３の上面にはテーブル２５が載置されている。テーブル２５の上面には、複数の試験管２７を立設状態で保持して収納する試験管ラック２９が取り付けられている。試験管２７には、例えば、検体や試薬が収容されている。また、テーブル２５の中央部には、複数の試験管３１を収納する試験管ラック３３が取り付けられている。さらに、テーブル２５の上面には、複数のウェル３５ａが設けられたマイクロプレート３５や、ノズルチップ１９を複数個収容可能なノズルチップラック３７が取り付けられている。なお、図示しない取り外し機構によってノズル１７から取り外された使用済みのノズルチップ１９は、ノズルチップボックス３９へ破棄、収容される。
【００２９】
図２に示す超音波分析装置１は、マイクロバブルを含む液体を吸引したノズルチップ１９に対して、あるいは、ノズルチップ１９によってマイクロバブルを含む液体が注入された容器に対して、超音波を送受波する。そのため、超音波分析装置１は、超音波を送受波する超音波アプリケータ１０１を備えている。
【００３０】
超音波アプリケータ１０１は、テーブル２５の上面に載置され、枠体１０３と枠体１０３の内側の中空部に取り付けられたバッグ１０７を備えている。枠体１０３は、その内周側に振動子（図１の符号１６）を備えている。また、バッグ１０７は、その内部に、超音波伝達媒体として機能する水などのカップリング剤が充填される。水などのカップリング剤は、タンク１０９に貯留されている。ここで、超音波アプリケータ１０１の構成と機能について詳述する。
【００３１】
図３は、超音波アプリケータ１０１の構成と機能を説明するための図である。図３（Ａ）に示すように、超音波アプリケータ１０１は、略円筒形状の枠体１０３と、枠体１０３の内側の中空部に取り付けられた略円筒形状のバッグ１０７を備えている。バッグ１０７は、その内部に、水などのカップリング剤が充填される。水などのカップリング剤は、枠体１０３に設けられた供給口を介してタンク（図２の符号１０９）からバッグ１０７内に供給され、また、枠体１０３に設けられた排出口を介してバッグ１０７内からタンクへ排出される。
【００３２】
バッグ１０７の内側の中空部１０５には、マイクロバブルを含む液体を吸引したノズルチップ１９またはマイクロバブルを含む液体が注入された容器が挿入される。そして、枠体１０３の内周側に設けられる図示しない振動子が、バッグ１０７を介して、ノズルチップ１９や容器に対して超音波を送受波する。つまり、バッグ１０７に充填される水などのカップリング剤が超音波伝達媒体として機能する。さらに、バッグ１０７は、ノズルチップ１９や容器を固定、開放する機能を備えている。
【００３３】
図３（Ｂ）に示すように、バッグ１０７内に水などが充填されていない縮んだ状態で内側の中空部１０５が大きくなり、一方、図３（Ｃ）に示すように、バッグ１０７内に水などが充填されて膨らんだ状態で内側の中空部１０５が小さくなる。このため、中空部１０５にノズルチップ１９や容器が挿入された状態でバッグ１０７内にカップリング剤が充填されることにより、バッグ１０７によってノズルチップ１９や容器が固定され、その状態で超音波の送受波が行われる。また、中空部１０５からノズルチップ１９や容器を取り出す際には、バッグ１０７内からカップリング剤が排出されることにより、ノズルチップ１９や容器が開放される。
【００３４】
このように、バッグ１０７は、ノズルチップ１９や容器を固定、開放する機能を備えている。なお、バッグ１０７によってノズルチップ１９や容器が固定された状態で、バッグ１０７内のカップリング剤の温度を制御することにより、ノズルチップ１９や容器内の試薬の温度を制御してもよい。
【００３５】
図４は、超音波アプリケータが備える振動子１６を説明するための図である。振動子１６は、略円筒形状の枠体（図２，３の符号１０３）の内周側面に沿って設けられる。そのため、振動子１６は、全体として円筒形状となっている。
【００３６】
図４（Ａ）は、円筒の底面に平行な切断面による振動子１６の断面図である。図４（Ａ）に示すように、振動子１６は、４つの振動素子ブロック１６ａ〜１６ｄによって、全体としての断面が円形に形成されている。図４（Ｂ）は、各振動素子ブロック１６ａ〜１６ｄの斜視図である。各振動素子ブロック１６ａ〜１６ｄは、複数の振動素子１６０で形成されている。複数の振動素子１６０は、円筒の側面に沿って配置されている。例えば、円筒の円周方向に沿って７個、円筒の高さ方向に沿って１０個が配置されて合計７０個の振動素子１６０によって各振動素子ブロック１６ａ〜１６ｄが形成される。
【００３７】
このように、振動子１６は、複数の振動素子１６０（例えば、７０個×４ブロック＝２８０個の振動素子）によって、全体として円筒形状に形成される。そして、各振動素子１６０から発せられる超音波が送信ビームフォーマ（図１の符号１２）によって制御され、また、各振動素子１６０の受信信号が受信ビームフォーマ（図１の符号２０）によって整相加算処理される。これにより、振動子１６は、円筒の内側に向かって超音波ビームを形成し、さらに、形成した超音波ビームを走査することができる。例えば、円筒の中心軸を通る超音波ビームを形成し、その超音波ビームを円筒の中心軸を回転軸として円筒の円周方向に回転させる。また、超音波ビームを円筒の中心軸に沿って平行移動させてもよいし、円筒の径方向に沿って平行移動させるなどの走査態様を実現してもよい。
【００３８】
本実施形態の超音波分析装置の構成と機能は以上のとおりである。そこで、次に、本実施形態の超音波分析装置による分析方法について説明する。まず、マイクロバブルによる対象物の捕捉について説明する。
【００３９】
図５は、マイクロバブルによる対象物の捕捉の原理を説明するための図であり、抗体が修飾されたマイクロバブルとそれによって捕捉される対象物である抗原を示した模式図である。
【００４０】
マイクロバブル（microbubbles）５００は液体中に注入された「微細な気泡」を意味し
、様々な優れた特性をもつため多くの分野で利用されている。特に最近になりマイクロバブル５００の表面にタンパク質（抗原、抗体）や核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）を標識する技術が開発されている。本発明においても、対象物を捕捉するための物質をマイクロバブル５００の表面に修飾する技術が利用されている。図５には、その一例として、マイクロバブル５００の表面に抗体５１０を修飾した実施形態が示されている。
【００４１】
マイクロバブル５００は、例えば、親水基と疎水基でできた高分子であり、疎水基が内側に集まって気泡を包み込み、そして、親水基が外側に集まってバブルの表面を形成している。さらに本実施形態では、マイクロバブル５００の表面に抗体５１０が修飾されている（図５の符号５００´参照）。
【００４２】
本実施形態では、抗体５１０が修飾されたマイクロバブル５００´を含んだ検出試薬とサンプル（検体）とを反応させる。この時、マイクロバブル５００´表面の抗体５１０は、検体中の目的の抗原５２０と特異的に結合する。図５において、マイクロバブル５００ａは、バブル表面の抗体５１０の全てが検体中の抗原５２０と結合したバブルを示している。なお、例えばマイクロバブル５００の個数と検体中の目的の抗原５２０の個数との数量関係によって、バブルの中には、表面の抗体５１０の一部が検体中の目的の抗原５２０と結合しないバブルも存在し得る。
【００４３】
図５に示す実施形態では、表面の抗体５１０の全てが検体中の抗原５２０と結合したマイクロバブル５００ａと、それ以外のバブルとを分離識別するために、固相５３０に抗原５２０´が固定されている。これにより、検体中に浮遊する抗原５２０と未反応の抗体５１０をもつマイクロバブル５００ｂが、固相５３０に固定された抗原５２０´と反応して固相５３０に吸着し、これにより、マイクロバブル５００ａとマイクロバブル５００ｂが分離される。
【００４４】
次に、図５の捕捉の原理を利用した、本発明に係る超音波分析装置による超音波分析方法について説明する。
【００４５】
図６は、本発明に係る超音波分析方法の好適な実施形態を説明するための図であり、図６には、図１および図２の超音波分析装置を利用した超音波分析方法のフローチャートが示されている。以下、フローチャートの各ステップごとにその処理内容を説明する。なお、以下の説明において、図１および図２に示した部分にはそれらの符号を利用する。
【００４６】
まず、分注ヘッド１５が、ＸＹＺ方向の移動機構によって、超音波分析装置のワークエリアを移動し、ノズルチップラック３７に収容されたノズルチップ１９を装着する（Ｓ６０１）。その後、目的の抗原を捕捉するためにその表面に抗体が修飾されたマイクロバブルを含んだ試薬を試験管２７から吸引し、マイクロプレート３５の各ウェル３５ａに分注する（Ｓ６０２）。
【００４７】
次にノズルチップ１９を交換し（Ｓ６０３）、試験管３１から検体(例えば全血)を ノズルチップ１９内に吸引し、マイクロプレート３５へ分注し（Ｓ６０４）、そして、マイクロプレート３５内でマイクロバブルを含んだ試薬と混合、撹拌する（Ｓ６０５）。これにより反応が開始される。さらに反応を促進させるために、例えば、摂氏３７度程度の温度をかけてインキュベーションを行う（Ｓ６０６）。その後、マイクロプレート３５内で反応させた試薬は、再びノズルチップ１９内に吸引され、ノズルチップ１９が超音波アプリケータ１０１内に挿入される（Ｓ６０７）。
【００４８】
なお、マイクロプレート３５内には、目的の抗原が固定された固相が設けられている。そのため、未反応の抗体をもつマイクロバブルは、その抗体が固相の抗原と結合し、固相に吸着する（図５参照）。従って、再びノズルチップ１９内に試薬を吸引すると、ノズルチップ１９内には、固相に吸着していないマイクロバブル、すなわち最初の抗原抗体反応で全ての抗体が反応したマイクロバブル（図５の符号５００ａに対応したバブル）が吸引されることになる。
【００４９】
そして、超音波アプリケータ１０１内にノズルチップ１９が挿入された状態でバッグ１０７内に水が充填されてノズルチップ１９とバッグ１０７が密着して、ノズルチップ１９が固定される（Ｓ６０８）。こうして、超音波アプリケータ１０１は、バッグ１０７を介して、ノズルチップ１９内に超音波を送波して試薬に超音波エネルギーを供給し、超音波作用によってマイクロバブルを破裂させる（Ｓ６０９）。さらにマイクロバブルの破裂によって発生する衝撃波を観測し、ノズルチップ１９内のマイクロバブルの量に比例した目的の抗原の量を計数する（Ｓ６１０）。
【００５０】
抗原量の計数の終了後、バッグ１０７内から水を排出してノズルチップ１９を取り出す。次にチップ内の試薬を廃液し、取り外し機構によってノズルチップ１９をノズル１７から外し、ノズルチップボックス３９へ廃棄する（Ｓ６１１）。新たな試薬について抗原量を計測する場合には、Ｓ６０３に戻り、記述した一連の処理を再度実行する。
【００５１】
ノズルチップ１９内のマイクロバブルの量は、検体中の抗原の量によって変化するので、吸引された試薬に超音波を照射してマイクロバブルを破砕し、その時発生する衝撃波の量、個数を計測すれば、検体中の抗原の量を検出することができる。マイクロバブルが発生する衝撃波は、その強度が高いことから、例えば図１に示した信号処理の原理により弁別回路２４において１つのバブルからの信号を検出することが可能であり、非常に高感度の検出が可能となる。
【００５２】
なお、図６の実施形態では、固相に固定された抗原を利用してマイクロバブルを分離識別している。これに換えて、以下に説明する装置や方法でマイクロバブルの分離識別を行うことも可能である。
【００５３】
図７は、液体を容器内で攪拌させてマイクロバブルを分離識別する超音波分析装置を説明するための図であり、図７には、その超音波分析装置の超音波アプリケータ１０１周辺の構成が示されている。なお、図７に示す装置は、図示した構成以外の部分については、図２に示す装置構成と同じであり、また、図１に示した各機能を備えている。
【００５４】
図７に示す装置では、超音波アプリケータ１０１内に検出容器７００が挿入されている。そして、バッグ１０７内に水が充填されて検出容器７００が固定されている。
【００５５】
検出容器７００内には、ノズルチップ（図２の符号１９）からマイクロバブルを含んだ試薬と検体(例えば全血)とを混合した液体が注入されている。検出容器７００は、図示されていない検出容器移動機構で、スターラー７２０の上に置かれる。このスターラー７２０は、例えば、磁気作用を利用して検出容器７００内の回転子７１０を回転させる。これにより、検出容器７００内の液体が攪拌されて回転渦を発生する。液体内のマイクロバブルは、対象物である抗原を捕捉したか否かによってその重さが異なる。そのため、液体が攪拌されることにより、液体で重さに応じたマイクロバブルの分布が発生し、その分布を超音波アプリケータ１０１で観測する。
【００５６】
図８は、図７に示した超音波分析装置を利用した超音波分析方法を説明するための図である。検出容器７００内の液体が攪拌されて回転渦が発生すると、その液体に含まれるマイクロバブルは、その重さに応じて偏った分布を示す。つまり、抗原を捕捉していない比較的軽いバブル５００Ｌは、液体の上方に移動して回転渦の中心付近に集められる。
【００５７】
図８（Ａ）には、軽いバブル５００Ｌが回転渦の中心付近に集められている様子を示している。このように、軽いバブル５００Ｌは、液体の上方に移動するため、超音波アプリケータ１０１によって液体の高さ方向の中央付近に超音波が送受波されると、超音波は、軽いバブル５００Ｌに衝突せずに液体内を伝播する。
【００５８】
そのため、図８（ａ）に示すように、超音波の受信信号を取得すると、液体内から比較的小さい振幅のみが観測され、そして検出容器７００の壁面に対応した部分において大きな振幅が観測される。
【００５９】
これに対し、抗原を捕捉した比較的重いバブル５００Ｈは、攪拌によって液体内の全域に分散される。図８（Ｂ）はその様子を示しており、重いバブル５００Ｈは、液体の高さ方向の中央付近に存在する。従って、超音波アプリケータ１０１によって液体の高さ方向の中央付近に超音波が送受波されると、超音波は、重いバブル５００Ｈに衝突しながら液体内を伝播する。
【００６０】
そのため、図８（ｂ）に示すように、超音波の受信信号を取得すると、液体内からも比較的大きい振幅が観測される。つまり、重いバブル５００Ｈからの反射エコーや重いバブル５００Ｈが破裂したことによる衝撃波成分が観測される。なお、検出容器７００の壁面に対応した部分においてさらに大きな振幅が観測される。
【００６１】
図８（ａ）と図８（ｂ）との比較から明らかなように、液体を攪拌して軽いバブル５００Ｌと重いバブル５００Ｈとを分離することにより、受信信号の強度（振幅）から、対象物である抗原を捕捉した重いバブル５００Ｈを識別することが可能になる。この方法を利用することにより、検出容器７００内でマイクロバブルと目的の抗原を反応させて攪拌するのみでマイクロバブルの分離が可能になり、ノズルチップの交換や洗浄などの処理を必要としない簡潔で短時間の分析が可能となる。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態により、定量性、安全性、検出感度、簡便性に優れた分析方法及び装置が提供される。また、目的の抗原（分子）をマイクロバブルで捕捉し、マイクロバブルが破砕するときに発生する衝撃波を観測することで、感度に優れ分析方法及び装置が提供される。また、カップリング剤を充填するバッグを超音波アプリケータに設けたことにより、超音波を効果的に照射及び受信することができ、安定して高感度な分析が達成される。さらに、バッグに注入するカップリング剤の温度を制御することで、容器内の温度を制御することができ、反応の促進が可能となり、分析時間、感度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る超音波分析装置の主要部を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る超音波分析装置の好適な実施形態を示す全体斜視図である。
【図３】超音波アプリケータの構成と機能を説明するための図である。
【図４】超音波アプリケータが備える振動子１６を説明するための図である。
【図５】マイクロバブルによる対象物の捕捉の原理を説明するための図である。
【図６】本発明に係る超音波分析方法の好適な実施形態を説明するための図である。
【図７】攪拌によりマイクロバブルを分離識別する装置を説明するための図である。
【図８】攪拌によりマイクロバブルを分離識別する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  超音波アプリケータ、１０３  枠体、１０７  バッグ、１６０  振動素子、５００  マイクロバブル、５１０  抗体、５２０  抗原。
【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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【図８】
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