(57)【要約】【課題】ウェルプレートでの抗原抗体反応を短時間に行うことができる生体試料分析装置を提供する。【解決手段】生体サンプルを格納するための複数の穴が配列された容器に装着するための磁界発生ユニットと、前記磁界発生ユニットに磁界発生のための電力を供給するための磁界制御部とを備え、前記磁界発生ユニットは、前記磁界制御部からの電力が与えられたときに磁界を発生する複数の磁界発生部を有しており、磁界発生部は、前記磁界ユニットを前記容器に装着する時に前記穴の近傍に位置するように前記磁界ユニットに配置されている生体試料分析装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体サンプルを格納するための複数の穴が配列された容器に装着するための磁界発生ユニットと、
前記磁界発生ユニットに磁界発生のための電力を供給するための磁界制御部とを備えた生体試料分析装置。
【請求項２】
前記磁界発生ユニットは、前記磁界制御部からの電力が与えられたときに磁界を発生する複数の磁界発生部を有する請求項１に記載の生体試料分析装置。
【請求項３】
磁界発生部は、前記磁界ユニットを前記容器に装着する時に前記穴の近傍に位置するように前記磁界ユニットに配置されている請求項２に記載の生体試料分析装置。
【請求項４】
前記磁界発生部は対になって前記穴の近傍に位置しおり、且つ前記穴を中心に互いに反対の位置にあるように配置されている請求項３に記載の生体試料分析装置。
【請求項５】
前記磁界制御部は、前記対になった磁界発生部の各々の磁界発生部に交互に磁界を発生するように電力を供給する請求項４に記載の生体試料分析装置。
【請求項６】
前記磁界発生ユニットは、金属コアを持つ複数のソレノイドを並列に配置して各々のソレノイド巻き線を直列配線した磁界発生部がフレームに梯子状に配置されている請求項３に記載の生体試料分析装置。
【請求項７】
前記磁界制御部は、
電力を供給するための電圧印加部と、
前記電圧印加部の出力を切り替えるための第１のリレーと、
前記第１のリレーの一方の出力に接続された第２のリレーと、
前記第２のリレーの一方の出力を前記直列接続したソレノイドの一端に他方の出力を前記直列接続したソレノイドの他端に接続した請求項６に記載の生体試料分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体試料の免疫分析を行う為の生体試料分析装置に関するものである。
【０００２】
より詳細には、生体試料分析装置の生体試料の含まれるサンプルを攪拌する技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
免疫分析の代表的なものとしてＥＬＩＳＡ法がある。一般的なＥＬＩＳＡ法では抗体−抗原反応を用いたサンドイッチ法が実施される。サンドイッチ法は特定の抗原と特異的に結合するように作製された抗体と、測定のための標識剤を標識した抗体が用いられる。標識剤は測定原理の種類によって異なる。電気化学発光法であればルテニウム錯体、アクリジニウム誘導体など、発色法であればペルオキシダーゼやアルカリホスフォターゼなどが標識剤として用いられる。
【０００４】
ＥＬＩＳＡ法を用いた電気化学発光法では、試料の濃度に依存した光学的シグナルを得ることができる。濃度未知の試料の濃度を定量するためには、さらに、未知の試料と同様の容器内および測定プロトコルで、複数の濃度の異なる濃度既知の試料の光学的シグナルを得る。その結果より光学的シグナルと濃度の相関を表す検量線を作成し、その検量線上に濃度未知の試料の光学的シグナルを照らし合わせることにより、濃度を定量する手段がとられている。
【０００５】
ＥＬＩＳＡ法の一般的な手順としては、まず抗体を物理化学的な吸着反応により、反応場に固相化させる。過剰な抗体を洗浄の後、次に不必要な物理化学吸着による抗原や標識抗体などの物理化学的な吸着を抑えるため、ブロッキングと呼ばれる操作を行う。実際には、スキムミルク、牛血清アルブミンやゼラチンといった蛋白質の中から、用いた抗原、抗体の反応に影響を及ぼさない蛋白質溶液で抗体が結合している部分以外を覆うように吸着させる。このように準備された反応場に対して抗原を含む溶液（一般的にはこれが試料と呼ばれる）を加え抗原抗体反応を起こさせる。次に標識剤を標識した抗体溶液を分注し反応場−抗体−抗原−標識抗体の複合体を形成し、種々の測定法を用いて測定することで試料である抗原の量を測定する。
【０００６】
ＥＬＩＳＡ法で用いられる反応場としては、ウェルプレート、チューブ、磁気ビーズなどの種類がある。これらの測定容器の中で、一度に多くの試料を分析する際には、９６ウェルプレートや３８４ウェルプレートが使用されている。また、磁気ビーズはチューブやウェルプレートと併用することで小さな空間で反応場の面積を稼ぐことができる上、反応場である磁気ビーズが磁気を帯びているため、ＢＦ分離が従来よりも容易で、広く用いられている。
【０００７】
従来の生体試料分析装置は、サンプル中の抗原を測定する為に、磁気ビーズ上に固定化した抗体に抗原を結合させる（抗原抗体反応）。感度良く測定するためには、抗体に対して、より多くの抗原を結合させなければならない。そのため、チューブと磁気ビーズを用いた免疫測定の場合、磁気ビーズと抗原の入った蓋付きチューブを回転させることにより、チューブ内の磁気ビーズを攪拌していた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−６４８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、容器がウェルプレートの場合には、容器に蓋がなく、磁気ビーズを機械的に攪拌することができない。そのため、９０分程度、ウェルプレートを静置して抗原抗体反応を行う必要が有った。そのため、抗原抗体反応を短時間に行うことができない、という課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ウェルプレートでの抗原抗体反応を短時間に行うことができる生体試料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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体試料分析装置は、生体サンプルを格納するための複数の穴が配列された容器に装着するための磁界発生ユニットと、前記磁界発生ユニットに磁界発生のための電力を供給するための磁界制御部とを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の生体試料分析装置によれば、ウェルプレートのように、容器に蓋がない場合でも、磁気ビーズを攪拌し、反応時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の生体試料分析装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における生体試料分析装置の全体図を示す。図１において、本発明の第１の実施の形態における生体試料分析装置は、磁界発生ユニット１０１、容器１０２、磁界制御部１０３、コード１０４から構成されている。磁界発生ユニット１０１は、外部からの指示で磁界を発生することができる。容器１０２は、一度に多検体を保持することのできるサンプル容器で、Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ（以下、ＰＳと称す）などの樹脂材料を用いており、外形寸法は、横１２５ｍｍ×縦８５ｍｍである。磁界制御部１０３は、ユーザからの入力に応じて、磁界発生ユニット１０１に指示を出力し、磁界発生ユニット１０１に磁界を発生させることができる。コード１０４は、磁界発生ユニット１０１と磁界制御部１０３を電気的に接続する導線である。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施の形態における磁界発生ユニット１０１の構成を示す。図２において、磁界発生ユニット１０１は、第１の磁界発生部２０１、第２の磁界発生部２０２、第３の磁界発生部２０３、第４の磁界発生部２０４、第５の磁界発生部２０５、第６の磁界発生部２０６、第７の磁界発生部２０７、第８の磁界発生部２０８、第９の磁界発生部２０９、第１０の磁界発生部２１０、第１１の磁界発生部２１１、第１２の磁界発生部２１２、第１３の磁界発生部２１３、フレーム２１４、およびコード１０４から構成されている。第１の磁界発生部２０１は、内部に磁界発生機構を有しており、外部からの指示で磁界を発生することができる。第２〜１３の磁界発生部も同様の構成になっている。
フレーム２１４は、太さは高さが５ｍｍ、横幅２ｍｍ程度の矩形形状の枠で、第１〜１３の磁界発生部を保持している。コード１０４は、２本の導線からなり、第１〜１３の磁界発生部と磁界制御部１０３を電気的に接続している。このとき、各磁界発生部を別の配線を用いて事前に束ねてコード１０４の数を減らしてもよい。
図３は、本発明の第１の実施の形態における磁界発生ユニット１０１の第１の磁界発生部の構成を示す。図３において、第１の磁界発生部は、ソレノイド部３０１、外壁３０２から構成されている。ソレノイド部３０１は、導線３０３が巻きつけられた金属棒３０４であり、並列に配置されそのそれぞれが一本の導線３０３で繋がっている。導線には直径０．２ｍｍのエナメル線を用いる。導線３０３を巻きつける金属棒３０４としては、比透磁率の高い鉄を用いる。鉄芯の長さは７ｍｍで、巻き数は３０回である。磁界発生制御部１０３からソレノイド部３０１に５０ｍＡ以上の電流を流すことで、磁気ビーズを引き寄せることができる。外壁３０２は、アクリルなどのプラスチックを材料とした厚み０．５ｍｍ程度の薄い板でソレノイド部３０１を囲ったものである。第２〜１３の磁界発生部も同様の構成になっている。また、金属棒３０４は、その一端にねじが切られており、外壁３０２へ埋め込まれて固定されている。
【００１４】
図４は、本発明の第１の実施の形態における磁界制御部の構成図である。図４において、磁界制御部１０３は、電圧印加部４０１、第１のリレー４０２、第２のリレー４０３、第１の切替部４０４、第２の切替部４０５、第１の接点４０６、第２の接点４０７、第３の接点４０８、第４の接点４０９から構成されている。電圧印加部４０１は、外部からの指示で任意の電圧を出力できる。第１のリレー４０２および第２のリレー４０３は、それぞれ、第１の切替部４０４、第２の切替部４０５を有している。第１の切替部４０４および第２の切替部４０５は、それぞれ、第１の接点４０６と第２の接点４０７、第３の接点４０８と第４の接点４０９を切替えることができる。ここで、第１の接点と第２の切替え部は電気的に接続されている。図４のコード１０４は、第１〜１３の磁界発生部にそれぞれ接続されている。ここで、第３の接点４０８は、第１〜第１３の磁界発生部のうち、奇数の磁界発生部に接続されており、第４の接点４０９は、第１〜第１３の磁界発生部のうち、偶数の磁界発生部に接続されている。このように、磁界制御部１０３は、電圧のＯＮ／ＯＦＦの切替えとともに、電圧印加する磁界発生部を奇数／偶数で切替えることができる構成になっている。
【００１５】
図５は、本発明の第１の実施の形態における容器１０２の構成を示す。図５において、容器１０２は、ウェル５０１、磁界発生ユニット用スペース５０２、リブ５０３から構成されている。ウェル５０１は、容器１０２に設けられた内径６ｍｍ、高さ７ｍｍの穴で、この中に磁気ビーズを入れ、各種反応を行う。ウェル５０１の厚みは１ｍｍである。ウェル５０１は、容器１０２に縦８列、横１２列の計９６個、設けられている。
磁界発生ユニット用スペース５０２は、容器１０２に設けられた空間で、少なくとも各ウェル５０１の片端に設けられている。リブ５０３は、容器１０２上に設けられた厚み１ｍｍ程度の板で、ウェル５０１の強度を補強するための補強材である。材料は容器同様、プラスチックである。
【００１６】
図６は、本発明の第１の実施の形態における磁界発生ユニット１０１と容器１０２の組み合わせを示す。図６のように、攪拌操作を行う際は、磁界発生ユニット１０１を容器１０２の磁界発生ユニット用スペース５０２に挿入する。この際、磁気発生ユニット１０１は容器１０２に設けられた磁気発生ユニット用スペース５０２に挿入することで、ウェル５０１の両端近傍に磁気発生部を配置することができる。
【００１７】
図７は、本発明の第１の実施の形態における磁気を用いた攪拌原理を示す。図７において、磁界発生ユニット１０１と容器１０２が組み合わさったときの、ウェル５０１（１×１列）と第１の磁界発生部２０１および第２の磁界発生部２０２を示したものである。図７のように、磁界発生ユニット１０１と容器１０２が組み合わさったとき、ウェル５０１の両端近傍に第１の磁気発生部２０１および第２の磁気発生部２０２が配置される。
【００１８】
ウェル５０１の中には、抗体７０１が固定化された磁気ビーズ７０２と、測定対象である抗原７０３が液中に存在する。ここで、抗体７０１は抗原７０３と特異的に結合する（抗原抗体反応）。磁気攪拌を行う場合、まず、（ａ）のように第１の磁気発生部２０１の磁界発生部をＯＮにして（このとき、第２の磁気発生部２０２はＯＦＦになっている）、液中の磁気ビーズ７０２を第１の磁気発生部２０１の方向へ引き寄せる。次に（ｂ）のように、第１の磁気発生部２０１をＯＦＦにすると同時に、第２の磁気発生部２０２をＯＮにする。すると、第１の磁気発生部２０１へ引き寄せられていた磁気ビーズ７０２が第２の磁気発生部へ移動する。この移動の際、磁気ビーズ７０２上に固定化された抗体７０１と液中の抗原７０３が効果的に遭遇する。上述した第１の磁気発生部２０１と第２の磁気発生部２０２のＯＮ−ＯＦＦ操作を繰り返し行うことで、抗原抗体反応が高効率に起こる。２〜１２列目のウェル５０１についても同様の操作を行うことで、各ウェルで高効率の抗原抗体反応が得られる。
【００１９】
次に、本願発明の生体試料分析装置の有用性を検証するために、本願発明の生体試料分析装置を用いて、抗原抗体反応時に攪拌せず静置した場合（比較例）と、磁気を用いて攪拌した場合（実施例）で免疫測定を行った結果を示す。測定対象物として、濃度１００ｎｇ／ｍｌのＴＮＦ−αを使用した。ＴＮＦ−αは、白血球から放出されるサイトカインの一種で生体防御機能上重要な働きをする。ＴＮＦ−αは、炎症マーカとして知られている。磁気ビーズに固定化する抗体は、ＴＮＦ−αに特異的に結合するＴＮＦ−α抗体を用いた。磁気ビーズは、ＶＥＲＩＴＵＳ社製Ｄｙｎａｂｅａｄｓ・Ｍ−４５０を使用した。検出は、ルテニウム錯体を用いた電気化学発光法マイクロテックニチオン社製の電気化学発光装置を用いた。電極チップとして、ガラス基板にφ７ｍｍの金電極を１５０ｎｍ成膜したものを使用した。ガラスとの密着性を向上させるための、密着層として、チタンを５０ｎｍ成膜した。さらに、電極チップにφ７．５の穴があいたシリコンシートを貼り付けた。
【００２０】
以下に実験プロトコルを示す。まず、磁気ビーズを洗浄液で洗浄した。次に、磁気ビーズの入った洗浄液にＴＮＦ−α抗体を分注し、３７℃で３０分静置した。次に、１％ＢＳＡを溶かしたＰＢＳ溶液（１０ｍＭ、ｐＨ７．４）を分注し、３７℃で２４時間静置した。次に、洗浄液を用いて磁気ビーズを洗浄した。次に、非特異吸着を抑制するために、ブロッキング剤として、３％ＢＳＡを溶かしたＰＢＳ溶液（１０ｍＭ、ｐＨ７．４）を分注した。次に、洗浄液を用いて磁気ビーズを洗浄した。次に、１００ｎｇ／ｍｌのＴＮＦ−αを分注し、静置したものと磁気攪拌したものをそれぞれ３０℃で１５分間および９０分間、抗原抗体反応を行った。次に、洗浄液を用いて磁気ビーズを洗浄した。次に、Ｂｉｏｔｉｎ標識反応抗体を分注する。次に、洗浄液を用いて磁気ビーズを洗浄した。次に、Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ標識ルテニウム錯体を分注し、３０℃で３０分静置した。次に、洗浄液を用いて磁気ビーズを洗浄した。次に、検出電極上に磁気ビーズ溶液を滴下し、ホットプレートにより６５℃で５分間、焼付けた。最後に検出電極を電気化学発光装置に搭載し、電解液を滴下後、電気化学発光測定を行った。発光量の測定は、フォトマルチプライヤーでのカウント値で評価した。印加電圧は１．３Ｖで行った。
【００２１】
表１は、本願発明の生体試料分析装置を用いて、抗原抗体反応時に、実施例と比較例との免疫測定を行った結果を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示した実験結果より、実施例の反応時間が１５分のときのカウント値は、比較例の反応時間９０分のカウント値と同等以上であった。すなわち、本発明の生体試料分析装置によれば、ウェルプレートのように、容器に蓋がない場合でも、磁気ビーズを攪拌し、反応時間を短縮することができることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明にかかる生体試料分析装置は、ウェルプレートのように、容器に蓋がない場合でも、磁気ビーズを攪拌し、反応時間を短縮することができ、高速測定可能な免疫分析装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における生体試料分析装置の全体図
【図２】本発明の実施の形態１における磁界発生ユニットの構成図
【図３】本発明の実施の形態１における磁界発生ユニットの第１の磁界発生部の構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態における磁界制御部の構成図
【図５】本発明の実施の形態１における容器の構成図
【図６】本発明の実施の形態１における磁界発生ユニットと容器の組み合わせを示す図
【図７】本発明の実施の形態１における磁気を用いた攪拌原理を示す図
【符号の説明】
【００２６】
１０１  磁界発生ユニット
１０２  容器
１０３  磁界制御部
１０４  コード
２０１  第１の磁界発生部
２０２  第２の磁界発生部
２０３  第３の磁界発生部
２０４  第４の磁界発生部
２０５  第５の磁界発生部
２０６  第６の磁界発生部
２０７  第７の磁界発生部
２０８  第８の磁界発生部
２０９  第９の磁界発生部
２１０  第１０の磁界発生部
２１１  第１１の磁界発生部
２１２  第１２の磁界発生部
２１３  第１３の磁界発生部
２１４  フレーム
３０１  ソレノイド部
３０２  外壁
３０３  導線
３０４  金属棒
４０１  電圧印加部
４０２  第１のリレー
４０３  第２のリレー
４０４  第１の切替部
４０５  第２の切替部
４０６  第１の接点
４０７  第２の接点
４０８  第３の接点
４０９  第４の接点
５０１  ウェル
５０２  磁界発生ユニット用スペース
５０３  リブ
７０１  抗体
７０２  磁気ビーズ
７０３  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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