JP2001318101A - カートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】免疫測定に必要な試薬が一つのカートリッジに
封入されており、装置による測定の完全自動化を実施す
る際に、外部からの洗浄液導入を不要とする。 【解決手段】免疫凝集反応を行う反応槽と、前記免疫凝
集反応に用いる全ての試薬を独立して充填するための複
数の格納槽とを有し、さらに洗浄液を格納槽へ封入した
カートリッジである。当該洗浄液は、ピペットチップの
内壁を洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検体中に存在する
微量成分を自動的に定量する自動免疫測定装置に組み込
んで用いるカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒトの血液等の体液中の微量成分を定量
することにより、病気の診断や治療に役立たせようとす
るいわゆる診断薬の分野において、従来から、種々の特
異選択的反応が利用されている。このような特異選択的
反応は、血液等の体液を検体とし、この中に存在する疾
病マーカー等の微量成分の量を測定することを目的とす
るものであり、例えば、抗原抗体反応等が挙げられる。
また、このような抗原抗体反応を利用することにより、
いわゆる免疫測定法等が行われている。

【０００３】このような免疫測定法のなかでも、免疫凝
集反応を利用した測定方法は、操作が簡易な測定法とし
て汎用されている。この測定方法は、検体中の測定対象
物に対して特異選択的反応性を有する物質（抗体又は抗
原等）と測定対象物が直接に凝集塊を生じる免疫比濁法
と、検体中の測定対象物に対して特異選択的反応性を有
する物質をラテックス微粒子の如き担体の表面に担持さ
せておき、しかる後にこの微粒子を含有する液と検体液
とを接触させることにより、特異選択的反応を生じせし
めて凝集塊を生じさせるラテックス凝集法があり、いず
れも凝集塊により変化する吸光度を測定するものであ
る。

【０００４】近年、この分野での改良が進み、現在では
免疫測定法の工程のすべてを自動的に行う自動測定装置
が盛んになってきている。

【０００５】特開平６３−２８１０５３号公報には、繊
維状のマトリックスを有する反応ウェル、試料ウェル等
の複数のウェルを有する容器を用いて行う固相法による
自動免疫測定法が開示されている。しかしながら、この
方法においては、使用するカートリッジのほかに、免疫
測定に必要な試薬を供給する装置が必須であり、測定対
象となる物質の変更に伴って供給試薬を変更する必要と
なり、自動化のための装置の構成が複雑になる問題があ
った。

【０００６】特開平４−２１８７７５号公報には、複数
の開口を有し、少なくとも開口のひとつが固相を有する
容器を用いた自動免疫測定法が開示されている。しかし
ながらこの技術は、本来的に固相が磁性粒子である技術
に関するものであり、汎用性に乏しい欠点があるうえ、
必ずしも操作性が良好なものではなかった。

【０００７】特開平１１−３１６２２６号公報には、反
応を行う反応槽と、試薬が充填された複数の格納槽とを
有し、酵素標識免疫測定法や放射免疫測定法に用いられ
る抗体感作担体を含み、格納槽の内部に必要な試薬のす
べてを溶液状にして充填してなるカートリッジが開示さ
れている。しかしながらこのカートリッジは、全ての試
薬をパック化しているにもかかわらず、洗浄液のみは外
部から供給するものであり、必ずしも操作性が良好なも
のではなかった。

【０００８】従来の方法はいずれも、複数のウェルを有
する容器を用いる免疫測定法であり、測定の自動化を目
的としたものである。しかしながら、これらの方法は、
容器中に測定に必要な試薬を一部しか保有していない
か、全く保有していないため、容器とは別に、測定に必
要な試薬を別途用意する必要があり、自動化にあたって
も装置の構成が複雑になる等の問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
に鑑み、自動測定装置に組み込むためのカートリッジで
あって、一検体につき完全一カートリッジ方式で測定を
簡便に行うことのできるカートリッジを提供することを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、免疫反応を行
う反応槽と、前記免疫反応に用いる試薬を充填するため
の複数の格納槽とを有し、検体中に存在する微量成分を
自動的に定量する自動測定装置に組み込んで用いるカー
トリッジであって、前記自動測定は、前記検体中の微量
成分との特異的反応性を有する免疫学的物質を用いて行
う免疫反応と、該免疫反応に基づく凝集塊に対する光学
的測定とからなるものであり、前記反応槽は、その内部
に前記免疫学的物質を有するものであり、前記複数の格
納槽は、その内部に、独立して、前記免疫反応に必要な
試薬のすべてを充填してなるものであることを特徴とす
るカートリッジである。以下に本発明を詳述する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、検体中に存在する微量
成分を自動的に定量する自動測定装置に組み込んで用い
るカートリッジである。上記カートリッジ全体の形状
は、反応槽と複数の格納槽とを有していれば特に限定さ
れず、例えば、反応槽と複数の格納槽とが並列的に並ん
で存在する舟型のもの等が挙げられる（図１参照）。

【００１２】上記カートリッジの大きさは特に限定され
ないが、自動測定装置に組み込んで用いるためには、よ
り小型であることが好ましく、例えば、長さ１〜１０ｃ
ｍ、高さ０．５〜５ｃｍ、厚さ０．３〜３ｃｍ程度のも
の等が挙げられる。

【００１３】上記反応槽と複数の格納槽の大きさや形状
は、後述するような反応及び試薬の格納を行うことがで
きるウェル状のものであれば特に限定されないが、例え
ば、直径１〜１０ｍｍ程度の円筒型のものや直方体型の
もの等が好ましい。これらは、上記カートリッジを穿つ
ようにして構成することができる。ウェル自体の形状
は、円筒状でも角柱状でもよく、底面は円弧状でも角状
でもよい。本発明においては、ウェルにおいて進行する
特異的反応をウェル外から光学的に観察するため、該ウ
ェルの側面の少なくとも一部分に該当するカートリッジ
部分が光透過性物質で形成されていることが望ましい。

【００１４】上記光透過性物質で形成されているウェル
は、光学測定における測光セルに相当するが、使用前に
試薬が充填されている複数の格納槽で兼ねても良い。

【００１５】上記カートリッジの反応槽と格納槽とは、
異物の混入を避けるためには、その上部をシールされて
いることが好ましく、このようなシールとしては、例え
ば、アルミニウム箔や高分子フィルム等を、例えば、ホ
ットメルト型接着剤でカートリッジ上部表面に接着させ
たもの等が挙げられる。アルミニウム箔によるシール
は、自動測定装置に備えられたシールブレイカー等によ
り容易に破られることができ、かつ密封性も良好である
ことから好ましい。

【００１６】上記カートリッジの素材としては、反応槽
中で行われる特異的反応を阻害する物質で無いことを除
いて特に限定されないが、例えば、ポリスチレン樹脂、
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の、安価で成
形の容易なもの等が挙げられる。例えば、透明なポリス
チレン樹脂だと直接分光高度計で吸光度を測定できるよ
うにすることができる。

【００１７】また、一連の反応並びに測定が終了した際
に発生する液体（廃液）を、廃棄するための廃棄槽を設
けることができる。このような廃棄槽を設けることによ
り、測定作業の後始末を簡単に行うことができる。廃棄
槽は、上記複数の格納槽のうち、測定作業中に空になる
格納槽を流用するもので良く、もちろん別に単独に設け
ても良い。

【００１８】また、本発明のカートリッジは、検体液が
入ったキュベットをドッキングする機構を有しても良
い。通常、自動測定装置へはカートリッジとは別に、遠
心分離等の前処理が終了した検体液が入ったキュベット
容器もセッティングされる。そうして、測定装置は検体
容器から検体液を採取し、カートリッジ内での反応へ供
する。本発明の如き機構を有すると、自動測定装置内の
スペースを有効利用することが出来、装置の小型化が期
待できる。

【００１９】上記検体とは、例えば、ヒトの血液等の体
液等が挙げられる。検体中の微量成分とは、免疫学的に
定量測定することによりヒトの病気の診断・治療に役立
てることができるものであり、例えば、肝炎ウイルス、
リウマチ因子、Ｃ反応性蛋白、溶血性連鎖球菌毒素、各
種酵素等といった、疾病マーカーが挙げられる。

【００２０】さて、本発明のカートリッジは、その内部
において、免疫反応を励起させることにより凝集塊を生
じせしめ、その凝集塊に対する光学的変化を読みとるこ
とで検体中の微量成分を測定するものである。

【００２１】上記免疫学的物質としては、上記微量成分
との特異的免疫反応性を有するものであれば特に限定さ
れず、例えば、上に例示した微量成分の抗体等が挙げら
れ、これらの抗体はモノクローナル抗体であってもポリ
クローナル抗体であってもよく、さらに抗体の分解物で
あってもよい。

【００２２】免疫学的物質は、担体を必要としない場合
と、担体に担持されて反応に供する場合を適宜選択する
ことができる。担体を用いる場合、本発明においては、
上記担体は上記反応槽の内部に存在する。上記担体は、
固体であることが好ましく、より好ましくは、微粒子状
のビーズであり、更に好ましくは、ポリスチレン製のラ
テックスビーズである（以下、上記免疫学的物質を担持
した担体を、感作担体として呼称することもある）。担
体上へ免疫学的物質を担持させた場合、免疫凝集法を原
理とした特異反応をさせることで当該担体同士を凝集さ
せる。

【００２３】担体となる上記ラテックス微粒子の大きさ
としては、免疫凝集法にて汎用される、例えばポリスチ
レンにポリエチレンをグラフト共重合させた平均粒径
０．０１〜５μｍのラテックス微粒子が好ましく、より
好ましくは直径０．１〜０．７μｍである。

【００２４】上記ラテックス微粒子に上記免疫学的物質
を担持させる（感作させる）方法としては特に限定され
ず、例えば、従来公知の物理吸着法又は化学結合法等が
使用できる。

【００２５】本発明のカートリッジの複数の格納槽は、
その内部に、独立して、免疫比濁法に関して必要な試薬
のすべてが溶液状にして充填されている。上記「独立し
て」とは、複数の格納槽のそれぞれに、一つずつ別個の
試薬が充填されていてもよく、一つの格納槽に複数の試
薬が充填されていてもよく、更には、何も充填されてい
ない格納槽が存在していてもよいことを意味する。「溶
液状」とは、一部の試薬が凍結乾燥品としてパックされ
ており、使用時に、同じく充填されている緩衝液等で溶
液化されることも包含される。

【００２６】そうして、上記複数の格納槽には、特異選
択的反応及び標識物質との反応に必要な試薬のすべてが
充填されており、上記格納槽内に存在する試薬のみによ
って一連の免疫反応を完結させることができる点に本発
明の要旨がある。

【００２７】このようにカートリッジ化することで試薬
の無駄がなくなり、測定対象が変更されるたびに試薬を
調製する必要性もなくなる。すなわち、測定対象物質を
決定すると同時に、用いるカートリッジを決定すればよ
く、例えば、Ｃ反応性蛋白用カートリッジ、リウマチ因
子用カートリッジというように、測定対象物質ごとにカ
ートリッジを独立して作製し、適用することができるの
で、試薬混同に基づく測定誤認が皆無となる。

【００２８】もちろん、一つのカートリッジ内の複数の
格納槽のそれぞれに、例えばＣ反応性蛋白測定用とリウ
マチ因子測定用の試薬を独立して封入することで、複数
項目を同時に測定することも可能である。その場合、自
動測定装置側における演算回路を書き込み自由にしてお
き、測定シークエンスを自在に変更できるようにすれば
よい。

【００２９】本発明のカートリッジの反応槽には、適切
な方法により、検体液が導入される。例えば、本発明の
カートリッジへ直接に手技により検体を導入してから測
定装置へキュベットをセットしても良く、検体液が入っ
たキュベットを装置側へセットしても良く、先述のよう
に、本発明のカートリッジへ検体液が入ったキュベット
をドッキングさせても良い。上記検体液は、既に上述し
たようにヒトの血液等である。

【００３０】上記検体液中に存在する微量成分は、上記
免疫学的物質、又は上記免疫学的物質を担持した担体
（ラテックスビーズ）と接することにより、上記反応槽
内において、免疫反応を生じる。免疫反応を生じること
で、例えばビーズ間の凝集が開始され、光学的測定に供
することができる。

【００３１】上記免疫反応を良好に進行させるために
は、上記検体液の他、上記反応槽内にラテックスビーズ
等を懸濁するための緩衝液を導入することが好ましい。
本発明においては、上記緩衝液は、反応に必要な試薬と
して、上記格納槽内に充填させておく。上記緩衝液とし
ては特に限定されず、通常抗原抗体反応等に用いられる
緩衝液を用いることができ、例えば、０．１％牛血清ア
ルブミン含有リン酸緩衝液等が挙げられる。

【００３２】上記懸濁用緩衝液の他、全血試料を検体と
する場合には、血球成分を破壊するための溶血剤入り緩
衝液（ラテックス懸濁用緩衝液と区別するために、以下
希釈液と呼称することもある）を格納槽内に充填してお
くこともできる。溶血剤の種類としては、サポニンが好
ましく使用できる。

【００３３】全血試料を検体とする場合、赤血球中に含
まれるヘモグロビンのために、測定結果に誤差を生じる
可能性が高い。そのため、ヘモグロビンを定量測定する
ための試薬を充填する格納槽を用意し、検体測定時と同
時にヘモグロビン濃度を算出し、得られたヘモグロビン
濃度を用いてヘマトクリット値を算出し、検体測定値を
補正することもできる。

【００３４】上記特異選択的反応が終了し、光学的測定
が終了した後、上記検体液と上記緩衝液との残留混合物
は、例えば、アスピレーター等により反応槽外に廃液と
して排除される。廃液は、先述のように、廃棄槽に廃棄
される。

【００３５】本発明においては、上記格納槽内に充填す
る試薬（複数種類）は、それぞれ溶液状である。溶液状
としているために、格納槽から反応槽への導入が、ピペ
ットによる単一の操作で簡便に行うことができる。

【００３６】溶液を吸引・吐出するためのピペットは、
コンタミネーションを防止するために、ピペット内部を
洗浄液等により洗浄されることが好ましい。該洗浄液に
ついては、本発明のカートリッジのいずれかの場所に納
めた実施形態とすることが可能であり、本発明の特徴と
する。

【００３７】免疫測定における未反応成分を洗浄するた
めの作業、いわゆるＢ／Ｆ分離に必要とされる洗浄液
は、大量であることが通常であり、かつ、測定対象とな
る微量成分の種類によって変える必要がない物質である
ので、カートリッジ内に納めることなく、自動測定装置
の一部の装置から供給されることが通常とされる。

【００３８】しかし、本発明のカートリッジは免疫凝集
反応用であり、免疫凝集反応にはＢ／Ｆ分離を必要とし
ない。故に大量の洗浄液を必要とせず、ピペット洗浄用
の洗浄液のみに特化することで、洗浄液をもカートリッ
ジ内に封じることに成功したのである。

【００３９】上記洗浄液としては上記免疫凝集反応に影
響を与えないものであれば特に限定されず、例えば、生
理食塩水、脱イオン水等が挙げられる。

【００４０】本発明においては、上記ラテックス懸濁
液、溶血用希釈液、洗浄液の各液状試薬を格納槽に入れ
る際に、それぞれを別の格納槽に充填することが好まし
い。

【００４１】上記格納槽の数は、溶液状試薬の数、操作
性及び簡便性により適宜決めることができるが、通常、
２〜１０個、より好ましくは、３〜８個である。各格納
槽への充填例として、図２に示す。図のように、空の格
納槽を用意し、測定する検体を入れる場所や検体を希釈
するために使用することもできる。

【００４２】

【実施例】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図２は本発明のカートリッジの構成を示す一例であ
る。本発明を実施するにあたり使用するカートリッジ
は、セル（Ａ、Ｂ、Ｃ）と、ウェル（１〜６）を有す
る。セルとは測光を行うための反応槽であり、ウェルと
は格納槽を意味する。

【００４３】これらのセル・ウェルの他に、カートリッ
ジ使用前はピペッティング作業を行うための使い捨てピ
ペットチップを包含する槽であり、使用後は廃棄槽にな
る槽を有する。

【００４４】また、使用者がカートリッジへ検体を直接
に注入する際に用いる検体槽と、汎用の小型チューブ等
に入った検体をチューブごとカートリッジへセットする
ためのキュベットを有する。カートリッジ付属の検体槽
と、検体チューブ間の変更は任意であり、装置側へシー
クエンス変更を指示することで容易に達成できる。

【００４５】カートリッジの使用前では、検体槽とウェ
ル１とセルＡＢＣと廃棄槽は空である。ウェル２にはヘ
モグロビン補正を行うためのヘモグロビン測定試薬が、
ウェル３には溶血用希釈液（サポニン含有生理食塩水）
が、ウェル４には緩衝液が、ウェル５にはチップ洗浄液
（蒸留水）が、ウェル６にはラテックス懸濁液が、それ
ぞれ充填封入されている。項目により試薬種類が変化す
るため、余分のセル・ウェルの位置関係は変化する。

【００４６】カートリッジの検体槽へ検体である全血を
注入し、カートリッジを装置へセットすると、次のよう
な測定手順が自動的に行われる。

【００４７】装置内のシールブレイカー兼用のピペット
ノズルの鋭利な先端部により、カートリッジのラミネー
トシールが破られた後、装置側のピペットノズルと、カ
ートリッジに包含されているピペットチップがドッキン
グする。

【００４８】次に、ピペット動作により、ウェル３から
ウェル１へ生理食塩水９５μｌ×２回、合計１９０μｌ
の分注が行われる。

【００４９】次に、ウェル４からセルＢへ緩衝液が８４
μｌ分注される。

【００５０】次に、ウェル２からセルＡへ、ヘモグロビ
ン測定試薬が７７μｌ×２回、合計１５４μｌの分注で
行われる。

【００５１】次に、ウェル３に残った生理食塩水で１１
０μｌの吸引吐出が２回行われたあと、ウェル５の蒸留
水５０μｌが廃棄槽へ移送されることによりチップが洗
浄される。

【００５２】次に、検体槽の検体１０μｌがウェル１に
分注され、１１０μｌでの吸引吐出が５回行われ、攪拌
・混合・希釈が行われる。

【００５３】ウェル３に残った生理食塩水で１１０μｌ
の吸引吐出が２回行われたあと、ウェル５の蒸留水５０
μｌが廃棄槽へ移送されることによりチップが洗浄され
る。

【００５４】次に、ウェル１の希釈検体２８μｌがセル
Ａに分注され、１１０μｌでの吸引吐出が５回行われ、
攪拌・混合される。このとき吸光度変化が検出され、ヘ
モグロビン濃度が測定される。得られたヘモグロビン濃
度からヘマトクリット値を算出する。

【００５５】一方、ウェル４に残った緩衝液で１１０μ
ｌの吸引吐出が２回行われたあと、ウェル５の蒸留水５
０μｌが廃棄槽へ移送されることによりチップが洗浄さ
れる。

【００５６】次に、ウェル１の希釈検体４８μｌがセル
Ｂに分注され、８５μｌでの吸引吐出が５回行われ、攪
拌・混合される。ウェル５に残った蒸留水で１１０μｌ
の吸引吐出が２回行われたあと、ウェル５の蒸留水１１
０μｌが廃棄槽へ移送されることによりチップが洗浄さ
れる。

【００５７】次に、ウェル６のラテックス液２８．２μ
ｌがセルＢに分注され、１１０μｌでの吸引吐出が３回
行われ、攪拌・混合される。このとき吸光度変化が検出
され、目的とする成分濃度が測定される。

【００５８】最後に、得られた成分濃度と、同時に得ら
れたヘマトクリット値から、成分濃度の補正が行われ
る。

【００５９】以上に説明したそれぞれの操作を、装置側
により自動化することで、連続して検体を測定する自動
測定法を実施することが可能である。ピペット操作を装
置側により自動化する方法及び装置の構成は、測定の目
的、カートリッジの形状等に合わせて自由に変更するこ
とができ、特に制限はない。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、洗浄液をも含めた、測
定に必要な試薬が一つのカートリッジに封入されている
ため、装置による測定の自動化が実施しやすく、一つの
測定対象物質に対して、一つのカートリッジですべて対
応することができ、従って試薬の無駄がなくなり、試薬
管理が極めて簡便で容易となり、簡便で迅速な測定が可
能となり、臨床検査の分野に大きな貢献をする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカートリッジの一実施形態を示す斜視
図である。

【図２】本発明のカートリッジの一実施形態を示す断面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 浩正 京都府京都市南区東九条西明田町57番地 株式会社京都第一科学内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 免疫反応を行う反応槽と、前記免疫反応
   に用いる試薬を充填するための複数の格納槽とを有し、
   検体中に存在する微量成分を自動的に定量する自動測定
   装置に組み込んで用いるカートリッジであって、前記自
   動測定は、前記検体中の微量成分との特異的反応性を有
   する免疫学的物質を用いて行う免疫反応と、該免疫反応
   に基づく凝集塊に対する光学的測定とからなるものであ
   り、前記反応槽は、その内部に前記免疫学的物質を有す
   るものであり、前記複数の格納槽は、その内部に、独立
   して、前記免疫反応に必要な試薬のすべてを充填してな
   るものであることを特徴とするカートリッジ。
2. 【請求項２】 必要な試薬の全てが溶液状で充填されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載のカートリッジ。
3. 【請求項３】 必要な試薬の一部が凍結乾燥品で充填さ
   れ、使用時に溶液状へ戻される特許請求の範囲第１項に
   記載のカートリッジ。
4. 【請求項４】 前記複数の格納槽は、光学的測定用の測
   光セルを兼ねていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載のカートリッジ。
5. 【請求項５】 さらに、反応が終了した廃液を廃棄する
   ための廃棄槽を有する、特許請求の範囲第１または４項
   に記載のカートリッジ。
6. 【請求項６】 廃棄槽は、使用済みの格納槽を流用する
   ものである、特許請求の範囲第５項に記載のカートリッ
   ジ。
7. 【請求項７】 さらに、検体の入ったキュベットをドッ
   キングすることができる、特許請求の範囲第１項に記載
   のカートリッジ。
8. 【請求項８】 前記免疫学的物質は担体表面に担持され
   ている、特許請求の範囲第１項に記載のカートリッジ。
9. 【請求項９】 担体は、直径０．１〜０．７μｍのラテ
   ックス微粒子である特許請求の範囲第８項に記載のカー
   トリッジ。