JP6506094B2 - 被検物質の検出方法および検体分析装置 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本実施形態による被検物質の検出方法の概要について説明する。
図3は、本実施形態の検体分析装置500の概要を示す。検体分析装置500は、検体中の被検物質の存在の有無や、検体中の被検物質の濃度を決定できる。検体分析装置500は、小型であり、たとえば医師が患者を診察する診察室のデスク上に設置可能なサイズである。本実施形態では、検体分析装置500のサイズは、たとえば、設置面積で150cm2〜300cm2程度である。検体分析装置500は、たとえば、検体分析カートリッジ100が挿入されるスロットを有し、スロットに挿入された検体分析カートリッジ100が装置内のセット部550にセットされる。検体分析装置500は、セット部550にセットされた検体分析カートリッジ100に対して分析処理を行う。
図4は、本実施形態の検体分析カートリッジ100の具体的な構成例を示す。検体分析カートリッジ100は、使い捨て可能なカートリッジであってよい。その場合、検体分析カートリッジ100はパッケージに収納された状態で保管され、パッケージから取り出されて使用される。
図5は、検体分析装置500の構成例を示す。検体分析装置500は、ヒートブロック510、永久磁石520、プランジャ530、検出部540およびセット部550を含む。セット部550は、検体分析カートリッジ100を保持する。セット部550は、検体分析カートリッジ100を保持することが可能であれば、どのような構造でもよい。
図6を参照して、アッセイ(分析方法)の概要を説明する。
図7は、本実施形態の検体分析装置500および検体分析カートリッジ100を用いて、上記のアッセイ法を実施する場合の動作例を示す。動作説明において、検体分析カートリッジ100の構成については図4を参照するものとする。検体分析装置500については図5を参照する。
図8は、検体分析カートリッジ100の液体収容部110の構成例を示す。液体収容部110は、たとえば、カートリッジ本体100aに一体形成された凹状部としてよい。
図10は、液体反応部112の構成例を示す。検体分析カートリッジ100は、血球分離部120から流入した検体と、R1試薬とを検体流路140上で混合し、液体反応部112に排出する。
図12(A)に示されるように、第3液体収容部113は、磁力によって移送された磁性粒子191と試薬とを反応させる液体収容部の上流側または下流側に配置される。液体収容部の上流側および下流側の両方に第3液体収容部113を配置してもよい。なお、ここでいう上位流側および下流側は、磁性粒子191の移送方向を意味するものであり、液体が流れる方向ではない。液体収容部の上流側または下流側に、複数の第3液体収容部113を配置してもよい。たとえば、第3液体収容部113aおよび第3液体収容部113bが第2液体収容部114の上流側にあり、第3液体収容部113cが第2液体収容部114の下流側にある。
第2液体収容部114には、第3液体収容部113と同様の構成を採用できる。第2液体収容部114に液体貯留部211を設けることにより、磁性粒子191を分散させるR3試薬の液量を増大させられるので、反応効率を向上できる。第4液体収容部115も同様である。
本実施形態において、検体分析装置500は、液体収容部110間で通路部116の気相空間を介して磁性粒子191を移送する。液体収容部110間で磁性粒子191を移送する過程で、液体に含まれる抗体、抗原等が磁性粒子191に付着し、アッセイ法に必要な反応が進行する。このため、磁性粒子191の移動により液体収容部110に収容された液体が他の液体収容部110に収容された液体に混入することが抑止される。
ここで、隣接する液体収容部間での磁性粒子191の移送について説明する。図14に示した構成例では、磁性粒子191は、移送方向の上流側の第1液体収容部111からスタートして、液体反応部112、第3液体収容部113a、第3液体収容部113b、第2液体収容部114、第3液体収容部113c、第4液体収容部115の順で磁力によって移送される。
永久磁石520による攪拌動作について説明する。撹拌動作としては、たとえば、磁性粒子191に作用させる磁力の向きまたは強さを周期的に変化させることにより、液体中で磁性粒子191を分散させるようにする。図15は、液体反応部112において、磁性粒子191と抗原−抗体反応体とを反応させるための攪拌動作を示す。
図17は、本実施形態のエアチャンバ130の構成例を示す。
検体分析カートリッジ100は、流路上での液体混合を促進する流路構造を有する。
次に、検体流路140の構成について説明する。検体分析カートリッジ100は、被検物質190を含む検体と試薬との混合液を液体反応部112に移送するための検体流路140を含む。図18は、検体流路の模式図である。検体流路140では、エアチャンバ130aにより、検体と試薬との混合液を検体流路140内で空圧によって攪拌し、液体反応部112に移送する。これにより、検体流路140中で、検体と試薬との混合液を攪拌できるので、被検物質190と試薬とを十分に反応させた状態で、混合液を液体反応部112に供給できる。
図19は、混合液流路150の模式図である。混合液流路150は、通路部116と検出槽170との間の領域に形成され、通路部116と検出槽170とを接続している。混合液流路150は、たとえば、分散部分151と、第1部分152と、第2部分153とを含んでいる。混合液流路150は、被検物質190、磁性粒子191および標識物質192を含む複合体190cを、R4試薬である緩衝液中に分散させる構造を有する。混合液流路150では、エアチャンバ130bにより、複合体190cを担持する磁性粒子191と緩衝液との混合液が検出槽170に移送される。これにより、磁力によって凝集した状態で移送された磁性粒子191を緩衝液中で分散させ、緩衝液中で分散したまま検出槽170に移送できるので、検出槽170での被検物質190の検出を容易に行える。
図21〜図25は、混合液流路150に関する他の構成例を示す。図21に示すように、混合液流路150の第1部分152は、混合液流路150が延びる方向に垂直な断面積が、混合液流路150が延びる方向において異なるように形成されてもよい。これにより、混合液流路150を蛇行する形状に形成する場合と異なり、混合液流路150をコンパクトに形成しつつ、複合体190cとR4試薬との混合液を混合液流路150内で効率よく撹拌できる。
図26は、R5流路160の構成例を示す。R5流路160は、たとえば、R5試薬槽161と、第1部分162と、第2部分163とを含んでいる。
検出槽170は、被検物質190(R5試薬と反応した複合体190c)に対して、光学的な測定をするための測定領域を提供する。図27および図28の構成例に示すように、検出槽170は、たとえば、液体配置部171と、流れ制御壁172と、段差173と、外部領域174と、空気経路175とを含んでいる。
検体分析装置500の各部の構成について説明する。図29は、検体分析装置500の構成例を示す。図29の構成例では、セット部550がヒートブロック510に一体化されている例を示す。セット部550とヒートブロック510とは、別個に設けられていてもよい。
本実施形態では、バルブ部131を閉塞した状態でエアチャンバ130を作動させることにより液体の移送を行う。そのため、エアチャンバ130用のプランジャ530とバルブ部131用のプランジャ530とは、個別に上下移動するように構成すればよい。図30の構成例のように、複数のプランジャ530が一括で上下移動するように構成されてもよい。その場合、プランジャ530を上下方向に移動させるための機構を簡素化して装置を小型化できる。
本実施形態では、検体分析装置500は、検体分析カートリッジ100内の検体や試薬を、アッセイ法で要求される温度に調節する。検体分析装置500は、ヒートブロック510により、検体分析カートリッジ100内の検体や試薬の温度を調節する。ヒートブロック510は、たとえば図示しない電力供給により発熱する電熱線などにより、温度調節を行う。加熱のみならず冷却が必要な場合、ヒートブロック510にはたとえばペルチェ素子などの熱電素子が用いられる。
Claims (27)
- 検体が供給された検体分析カートリッジを用いて検体に含まれる被検物質を検出する被検物質の検出方法であって、
前記検体分析カートリッジは、気相空間がある通路部と、前記通路部に沿って配置され、開口部を通じて前記通路部と連通する複数の液体収容部と、を備え、前記複数の液体収容部は、被検物質を担持させるための磁性粒子を含む第1液体を収容するように構成された第1液体収容部と、前記被検物質に結合可能な標識物質を含む第2液体を収容するように構成された第2液体収容部とを含み、
磁力源を用いて、前記磁性粒子を、前記通路部の気相空間を介して前記複数の液体収容部に順次移送することにより、前記磁性粒子に被検物質と標識物質との複合体を担持させ、前記複合体の標識物質に基づいて被検物質を検出し、
前記磁力源により前記磁性粒子を捕集した状態で前記磁力源を移動させることによって、前記磁性粒子を前記磁力源の移動に沿って前記液体収容部の液体中から前記気相空間に移送する、被検物質の検出方法。 - 前記通路部は、前記検体分析カートリッジの上面に近接して配置される、請求項1に記載の被検物質の検出方法。
- 前記開口部は前記液体収容部の上部に形成される、請求項1または2に記載の被検物質の検出方法。
- 前記液体収容部に収容される液体は、前記開口部の上部の前記通路部にもある、請求項3に記載の被検物質の検出方法。
- 前記検体分析カートリッジの上方から磁力源を前記通路部に沿って移動させることで、前記磁性粒子を移送する、請求項2に記載の被検物質の検出方法。
- 前記液体収容部内で前記磁性粒子を上下方向に移動させる工程を含む、請求項1に記載の被検物質の検出方法。
- 前記液体収容部の上方及び下方に交互に磁力源を近づけることで、前記液体収容部内で前記磁性粒子を上下方向に移動させる、請求項6に記載の被検物質の検出方法。
- 前記検体分析カートリッジが、前記磁性粒子と前記被検物質とを反応させるための液体反応部をさらに備え、
前記検体分析カートリッジに供給された検体中の前記被検物質と、前記第1液体収容部から前記通路部の気相空間を介して前記液体反応部に移送された前記磁性粒子とを反応させることにより、前記被検物質を前記磁性粒子に担持させる、請求項1に記載の被検物質の検出方法。 - 前記被検物質を含む前記検体と試薬との混合液を検体流路内で空圧によって攪拌し、前記混合液を前記液体反応部に吐出する、請求項8に記載の被検物質の検出方法。
- 前記複数の液体収容部は、洗浄液を収容するための第3液体収容部を含み、
前記被検物質と結合した前記磁性粒子が、前記通路部の気相空間を介して前記第3液体収容部に移送されることにより、前記磁性粒子に付着した不要物質が前記洗浄液中に分散される、請求項1に記載の被検物質の検出方法。 - 前記複数の液体収容部は、洗浄液を収容するための第3液体収容部を含み、
前記被検物質と結合した前記磁性粒子が、前記第3液体収容部から隣接する前記第2液体収容部に前記通路部の気相空間を介して移送されることにより、前記磁性粒子に被検物質と標識物質との複合体が担持される、請求項1に記載の被検物質の検出方法。 - 前記複数の液体収容部は、前記第2液体収容部と隣接する複数の前記第3液体収容部を含み、
前記磁性粒子を、上流側の前記第3液体収容部、前記第2液体収容部、下流側の前記第3液体収容部の順で前記通路部の気相空間を介して順次移送する、請求項11に記載の被検物質の検出方法。 - 前記複数の液体収容部は、緩衝液を収容するための第4液体収容部を含み、
被検物質と標識物質との複合体を担持する前記磁性粒子が前記通路部の気相空間を介して前記第4液体収容部に移送されることにより、前記複合体を担持する前記磁性粒子が緩衝液中に分散される、請求項12に記載の被検物質の検出方法。 - 前記検体分析カートリッジが、前記標識物質と基質とを反応させるための検出槽をさらに備え、
前記第4液体収容部に収容された前記複合体と緩衝液との混合液が、混合液流路を介して前記検出槽に移送される、請求項13に記載の被検物質の検出方法。 - 前記液体収容部の底部内表面の面積は、前記開口部の開口面積よりも大きい、請求項1に記載の被検物質の検出方法。
- 前記検体分析カートリッジは、前記通路部および前記複数の液体収容部を覆う被覆部を備え、
前記磁力源を移動させることによって、前記被覆部の表面に沿って、前記磁性粒子を前記液体収容部の液体中から前記気相空間に移送し、前記気相空間から他の前記液体収容部の液体中へ移送する、請求項1に記載の被検物質の検出方法。 - 前記磁力源を移動させることによって、前記磁性粒子を、前記液体収容部において前記被覆部の表面に配置された液体中から前記被覆部の表面に沿って前記気相空間に移送する、請求項16に記載の被検物質の検出方法。
- 前記磁力源を移動させることによって、前記磁性粒子を、疎水性を有する前記被覆部の表面に沿って液体中から前記気相空間に移送する、請求項17に記載の被検物質の検出方法。
- 検体分析カートリッジに供給された検体に含まれる被検物質の分析を行う検体分析装置であって、
気相空間がある通路部と、前記通路部に沿って配置され、開口部を通じて前記通路部と連通する複数の液体収容部と、前記通路部および前記複数の液体収容部を覆う被覆部と、を備え、前記複数の液体収容部が、被検物質を担持させるための磁性粒子を含む第1液体を収容するように構成される第1液体収容部と、前記被検物質に結合可能な標識物質を含む第2液体を収容するように構成される第2液体収容部と、を含む検体分析カートリッジをセットするセット部と、
前記セット部にセットされた前記検体分析カートリッジ中の前記磁性粒子に磁力を作用させて、前記磁性粒子を前記複数の液体収容部間で移送するための磁力源と、
前記磁性粒子に担持させた被検物質と標識物質との複合体の標識物質に基づいて前記被検物質を検出するための検出部とを備え、
前記磁力源は、前記磁性粒子の移送時に、前記セット部にセットされた前記検体分析カートリッジの近傍を移動することにより前記磁性粒子を捕集した状態で前記磁力源の移動に沿って移動させて、前記磁性粒子を前記被覆部の表面に配置された液体中から前記被覆部の表面に沿って前記気相空間に移送するように構成されている、検体分析装置。 - 前記磁力源は、永久磁石である、請求項19に記載の検体分析装置。
- 前記セット部にセットされた前記検体分析カートリッジに対して前記磁力源を相対移動させるための移動機構部をさらに備える、請求項19または20に記載の検体分析装置。
- 前記移動機構部は、前記セット部にセットされた前記検体分析カートリッジの前記液体収容部に対して上下方向に前記磁力源を相対移動させる、請求項21に記載の検体分析装置。
- 前記磁力源は、前記セット部にセットされた前記検体分析カートリッジの上方及び下方に備えられ、
前記移動機構部は、前記上方に備えられた磁力源と前記下方に備えられた磁力源とを交互に前記セット部にセットされた前記検体分析カートリッジの前記液体収容部に近づける、請求項22に記載の検体分析装置。 - 前記開口部は前記液体収容部の上部に形成されている、請求項19に記載の検体分析装置。
- 前記液体収容部に収容される液体は、前記開口部の上部の前記通路部にもある、請求項24に記載の検体分析装置。
- 前記磁力源は、前記被覆部の表面に沿って、前記磁性粒子を前記液体収容部の液体中から前記気相空間に移送し、前記気相空間から他の前記液体収容部の液体中へ移送する、請求項19に記載の検体分析装置。
- 前記磁力源は、前記磁性粒子を、疎水性を有する前記被覆部の表面に沿って液体中から前記気相空間に移送する、請求項19に記載の検体分析装置。
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