JP2004132820A

JP2004132820A - 分析装置及び分析方法

Info

Publication number: JP2004132820A
Application number: JP2002297225A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ito; 伊東　哲; Hiroya Shimizu; 清水　博弥; Akihiko Kato; 加藤　明彦; Takeshi Sawazaki; 澤崎　毅; Akira Yo; 楊　明; Kazumi Uchiyama; 内山　一美
Original assignee: DKK TOA Corp; Tama TLO Co Ltd
Current assignee: DKK TOA Corp; Tama TLO Co Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】反応固相である固体粒子の流出を防ぎつつ液の流出を効果的に行うことができ、正確かつ迅速に測定対象成分を分析することが可能な分析装置、及び分析方法を提供すること。
【解決手段】液体流入口と液体流出口を有すると共に、内部に固体粒子を収納する反応室を備える分析装置であって、前記液体流出口の下流側に、固体粒子を堰き止める流出側堰部を設け、該流出側堰部が、液体を通過させる複数の開口を有することを特徴とする分析装置。前記分析装置を用いる分析方法であって、前記固体粒子に、試料液中の測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固定化し、該固定化した測定対象成分又は複合体を光分析することを特徴とする分析方法。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体粒子を内部に収納する反応室を備えた分析装置、及び該分析装置を用いる分析方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境汚染を引き起こす化合物を、効率的に測定する分析の必要性が高まってきている。例えば、深刻な環境汚染を引き起こすダイオキシン類を発生させるおそれのある事業所に対して、ダイオキシン類特別措置法によるダイオキシン類の測定が義務付けられている。現在、ダイオキシン類の測定は、高分解能のガスクロマトグラフと質量分析計を組み合わせたＧＣ−ＭＳ分析システムによる分析が公定基準になっている。しかし、この装置は大型で、約１億円と非常に高価であり、分析は特定の機関の整備された実験室で、習熟した技術者の手で行わなければならない。また、夾雑物を多く含む分析試料から測定阻害物質を除去して測定サンプルを調整した後ＧＣ−ＭＳで分析を行う必要があるため、結果を得るまでに通常数週間という長い時間を要している。従って、迅速に低コストでダイオキシン類を測定する分析装置及び分析方法が望まれている。
【０００３】
上述のような状況の中で、ダイオキシン類の簡易分析法として、生化学的検出法が注目を集めている。ダイオキシンの生化学的検出法には、ダイオキシン類の毒性発現メカニズムを利用したバイオアッセイと、特定のダイオキシン類異性体を検出する免疫測定法がある。生物学的検出法の特徴は、迅速に、かつ低コストで分析可能な点であり、また、包括的にダイオキシン類を捕らえることができるため、画期的な方法であるといえる。
【０００４】
一方、近年、分析化学の分野では、マイクロ化技術（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ、以下本明細書では、ＭＥＭＳと記載する。）の研究が急速に進歩しており、分析計のマイクロ化（μ−ＴＡＳ；Ｍｉｃｒｏ　Ｔｏｔａｌ　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ，あるいはＬａｂｏｎ　ａ　ｃｈｉｐなどと呼ばれている。）の動きがタンパク質、遺伝子、生化学などの分析分野に波及し、研究が進められている。
【０００５】
そこで、ダイオキシン類の生物学的検出法とＭＥＭＳ技術を融合させ、簡易、迅速、かつ安価に測定の行える、バイオＭＥＭＳ分析システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
すなわち、生化学的検出方法としては、バイオアッセイ、具体的にはエー・エイチ受容体（Ａｒｙｌ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ。以下、Ａｈ受容体と記載する。）バインディングアッセイを選択し、分析装置としてマイクロチップを用いて分析する試みが行われている。このとき、マイクロチップの反応槽に、反応固相としてビーズのような固体粒子を導入することにより、抗体を固定する表面積を大きくし、より高感度の分析が可能となっている。
【０００６】
図５〜６に、非特許文献１に示されている、上述のような分析装置の模式図を示す。図５は、平面模式図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ線を含む要部断面図である。
【０００７】
分析装置８０は、素材が石英ガラスであり、図５及び６に示すように、炭酸ガスレーザー加工により、深さ２００μｍの反応槽８１、液体流入路８７、液体流出路８８が形成されている。また、ＩＣＰエッチング（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａエッチング；以下本明細書ではＩＣＰエッチングという。）により深さ１０μｍの堰部８２が形成されている。なお、ＩＣＰエッチングとは、気体イオンを基板表面に衝突させ、基板表面の構成分子を除去する表面加工法であり、ガラスやシリコン基板のマイクロ加工に有効な方法として知られている。また、液体流入路８７の上流端には液体注入口８３が、液体流出路８８の下流端には液体排出口８４が、それぞれ設けられている。さらに、反応槽８１には、固体粒子挿入口８５及び固体粒子排出口８６が、それぞれ設けられている。
【０００８】
この分析装置８０においては、反応固相となる固体粒子８９は、固体粒子挿入口８５から反応槽８１に挿入、収納され、反応及び測定終了時には固体粒子排出口８６から排出される。試料液、試薬液及び洗浄液は、液体注入口８３から注入され、液体流入路８７から反応槽８１に導入され、堰部８２、液体流出路８８を経て、液体排出口８４から排出される。このように液体を導入及び排出する際、固体粒子８９の直径（１０〜５００μｍ程度）よりも浅く形成されている堰部８２が設けられているため、液体は堰部８２を通過するが、固体粒子８９は堰き止められる。従って、固体粒子８９が反応槽８１から流出されるのを防ぐことができる。
【０００９】
この分析装置８０を用いる分析方法としては、固体粒子上に固定化された測定対象成分の複合体を、反応槽８１において光分析する方法が採用されている。具体的には、測定対象成分を複合化した複合体を固体粒子上に固定化した後、発光試薬と反応させ、これにより発色した複合体を光分析する。
【００１０】
【非特許文献１】
「ＢｉｏＭＥＭＳを利用した煙道中のダイオキシン測定システムの開発、成果報告書（初年度）」、新エネルギー・産業技術総合開発機構、平成１４年３月
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような分析装置８０を用いる場合、試料液や、試薬液、洗浄水等を流す場合に、反応槽８１と堰部８２の開口部８２ａとが反応槽８１の上側でのみ連通しているため、反応槽８１の底部、特に堰部８２付近の底部で流れが悪くなりやすい。従って、試料液や試薬液が反応槽８１に均一に分布せず、固体粒子８９上での反応にばらつきが生じたり、また、洗浄水を流しても洗浄が十分に行われず試料や試薬が滞留してしまったりすることがあり、測定対象成分の正確な分析に支障をきたすことがあった。
【００１２】
また、消耗品である固体粒子８９は、液体排出口８４から液体注入口８３の方向に洗浄水を流して固体粒子排出口８６から取り出すことができるが、反応槽８１底部の流れが悪いため、反応槽８１の底部の固体粒子８９が取り出しにくいという問題点があった。
【００１３】
また、固体粒子８９に固定化した測定対象成分又は複合体と発色試薬液とを反応させ、これにより発色した発色試薬液を測定しようとすると、発色試薬液中に分散している固体粒子８９が、発色試薬液の測定を阻害することがあった。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、反応固相である固体粒子の流出を防ぎつつ液の流出を効果的に行うことができ、正確かつ迅速に測定対象成分を分析することが可能な分析装置、及び分析方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、内部に固体粒子を収納する反応室を備える分析装置において、該反応室から液体を流出させる液体流出口の下流部に、固体粒子を堰き止める堰部を設けること、及び該堰部が、液体を通過させる複数の開口を有することによって、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
すなわち、本発明の第一発明は、液体流入口と液体流出口を有すると共に、内部に固体粒子を収納する反応室を備える分析装置であって、前記液体流出口の下流側に、固体粒子を堰き止める流出側堰部を設け、該流出側堰部が、液体を通過させる複数の開口を有することを特徴とする分析装置である。
【００１７】
第一発明の分析装置によれば、流出側堰部が、液体を通過させる複数の開口を有し、その結果、複数の液体流通路が確保されているため、上記分析装置８０のように単一の開口部のみを有する場合と比較して、反応室内の液流を均一化することができる。従って、試料液、試薬液、及び洗浄水等の液体が反応室の底面、特に前記液体流出口付近の底面に滞留することを効果的に防ぐことができる。また、液体を通過させる開口を複数としたことにより、単一の開口の場合より、開口の総断面積をより大きくすることができるため、液体の移送をより効率的に行うことができる。
【００１８】
第一発明の分析装置において、流出側堰部の複数の開口は、流れ方向に沿って深さ方向に形成されたスリットであることが好ましい。このとき、スリットの幅を固体粒子の直径よりも小さくすることによって、固体粒子の流出をせき止めることができる。このようなスリットは、表面からの加工により容易に製造することができるため好ましい。
【００１９】
また、前記スリットの深さは、反応室の深さと略同一であることが好ましい。
スリットの深さが反応室の深さと略同一であると、試料液、試薬液、及び洗浄水等の液体が反応室の底面、特に前記液体流出口付近の底面に滞留することをより効果的に防ぐことができるため好ましい。
【００２０】
第一発明の分析装置において、反応室には、固体粒子を流入及び／又は流出させる固体粒子流入流出口を設けることが好ましい。この場合、消耗品である固体粒子の導入及び排出を簡便に行うことができ、交換作業を容易に行うことができる。
【００２１】
第一発明の分析装置においては、液体流入口の上流側に、固体粒子を堰き止め、かつ液体を通過させる流入側堰部を設けることが好ましい。このような固体粒子の流出を防ぐことのできる構造としては、開閉バルブや、流出側堰部と同様の構成を採用することができる。
【００２２】
また、流出側堰部の下流側に、液体流出口から流出側堰部を経て流出する液体を光分析するための測定室を備えることが好ましい。測定室を備えることにより、発色試薬液を固体粒子から分離して光分析することができる。
【００２３】
本発明の第二の発明は、前記分析装置を用いる分析方法であって、前記固体粒子に、試料液中の測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固定化し、該固定化した測定対象成分又は複合体を光分析することを特徴とする分析方法である。
【００２４】
本発明の第三の発明は、前記分析装置を用いる分析方法であって、前記固体粒子に、試料液中の測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固定化し、該固定化した測定対象成分又は複合体と発色試薬液とを反応させ、これにより発色した該発色試薬液を光分析することを特徴とする分析方法である。
【００２５】
第二、第三発明の分析方法によれば、第一発明の分析装置を用いているので、正確かつ迅速に分析を行うことができる。
【００２６】
第三発明の分析方法において、流出側堰部の下流側に、液体流出口から流出側堰部を経て流出する液体を光分析するための測定室を備えた本発明の分析装置を用いることが好ましい。すなわち、本発明の第四発明は、上記測定室を備えた本発明の分析装置を用いる分析方法であって、固体粒子に、試料液中の測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固定化し、該固体粒子に固定化した測定対象成分又は複合体と発色試薬液とを反応させ、これにより発色した該発色試薬液を、前記測定室で光分析することを特徴とする分析方法である。第四発明の分析方法によれば、測定室で光分析することにより、固体粒子に阻害されることなく測定を行うことができる。
【００２７】
第二〜第四発明の分析方法において、光分析は、蛍光分析、化学発光分析、吸光分析、又は反射分析であることが好ましい。
【００２８】
また、第二〜第四発明の分析方法においては、測定対象成分がダイオキシン類であることが好ましい。この場合、ダイオキシン類又はその複合体をを固体粒子上に固定化して、測定することができる。
ここでダイオキシン類とは、４乃至８の塩素原子で置換されたジベンゾパラジオキサンと４乃至８の塩素原子で置換されたジベンゾフランとをいう。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。なお、この実施形態は本発明の要旨を説明するためのものであり、特に限定のない限り本発明を限定するものではない。
【００３０】
図１〜２は、本発明の分析装置の一実施形態を示したもので、図１は平面模式図、図２は分解斜視図、図３（ａ）は図１中のＡ−Ａ線を含む要部断面図であり、同様に、図３（ｂ）はＢ−Ｂ線、図３（ｃ）はＣ−Ｃ線を含む要部断面図である。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態の分析装置１は、略平面板状の基板２に蓋３が積層され、これらが陽極接合により一体化されて概略構成されており、全体の形状は略板状となっている。
【００３２】
基板２としては、シリコン製や石英ガラスの平板が用いられ、好ましくはシリコン基板が用いられる。
蓋３の素材としては、パイレックス（登録商標）ガラスや、石英ガラスが用いられ、好ましくは、パイレックスガラスが用いられる。
ここで、基板２としてシリコン基材、蓋３としてパイレックスガラスを用いる組み合わせが、陽極接合により容易に一体化できるため好ましい。
【００３３】
基板２には、エッチング加工が施され、複数の線状の溝が形成されている。すなわち、図１に示すように、断面矩形の溝が直線状に形成され反応室４となっており、多数の固体粒子Ｐが収納されるようになっている。反応室４の上流側には、直線状の断面矩形の溝が斜めに連続して形成され、固体粒子流路２１となっている。そして、反応室４と固体粒子流路２１との間が、反応室４の固体粒子流入流出口１１となっている。また、反応室４の下流側には、流出側堰部５が直線状に連続して設けられている。流出側堰部５には、図３（ｂ）に示すように、流れ方向に沿って、深さが反応室４の深さｄと略同一で、各幅が固体粒子Ｐの直径より細幅である断面矩形のスリットが、反応室４の幅ｗ全体に略均等に多数形成されている。そして、反応室４と流出側堰部５との間が、反応室４の液体流出口１３となっている。流出側堰部５の下流側には、反応室４と略同一断面の直線状の矩形の溝が形成され測定室６となっている。また、測定室６の下流端に接続して細線状の矩形の溝が形成され、液体排出路２３となっている。
一方、反応室４の上流側には、流入側堰部７が斜めに連続して設けられている。そして、反応室４と流入側堰部７との間が、反応室４の液体流入口１２となっている。流入側堰部７は、前記流出側堰部５と同様に、流れ方向に沿って、深さが反応室４の深さｄと略同一で、各幅が固体粒子Ｐの直径より細幅である断面矩形のスリットが多数形成されている。また、流入側堰部７の上流側に直線状に連続して断面矩形の溝が細線状に形成され、液体流入路２２となっている。液体流路２２の断面は、流入側堰部７の断面と略同一とされている。
【００３４】
図２に示すように、蓋３には、表面から裏面に貫通する孔３１ａ，３２ａ，３３ａが形成されている。孔３１ａは基板２の固体粒子流路２１の上流端２１ａと、孔３２ａは液体流入路２２の上流端２２ａと、孔３３ａは液体排出路２３の下流端２３ｂと、それぞれ連通している。
【００３５】
蓋３の孔３１ａの上には、配管接続用のグラスファイバーチューブジョイント３１ｂが接着されて、固体粒子流路２１の上流端２１ａに連通した固体粒子導入排出口３１が形成されている。同様にして、孔３２ａ，３３ａの上にもグラスファイバーチューブジョイント３２ｂ，３３ｂがそれぞれ接着されて、液体注入口３２及び液体排出口３３が形成されている。
【００３６】
基板２の厚さは、好ましくは、２００〜１０００μｍ、さらに、４００〜５００μｍ程度が好ましい。蓋３の厚さは、好ましくは、２００〜１０００μｍ、さらに、４００〜５００μｍ程度が好ましい。
また、反応室４及び測定室６の幅ｗは、好ましくは、５０〜２０００μｍ、さらに好ましくは、５００〜１０００μｍである。反応室４及び測定室６の深さｄは、好ましくは、１０〜５００μｍ、さらに好ましくは、４０〜１５０μｍである。固体粒子流路２１、液体流入路２２及び液体排出路２３の幅は、好ましくは、５０〜２０００μｍ、さらに好ましくは、５００〜１０００μｍである。上記範囲より幅ｗ及び／又は深さｄ及び／又は各流路幅が大であると、必要となる試料液及び試薬液の量が多くなり、マイクロ化の効果が少なくなるため好ましくない。また、上記範囲より幅ｗ及び／又は深さｄ及び／又は各流路幅が小であると、収納される固体粒子量が少なくなり、反応固相の表面積が少なくなるため好ましくない。
【００３７】
流出側堰部５及び流入側堰部７のスリット幅は、反応固相として用いる固体粒子の直径よりも小さければよく、この構造により固体粒子の流出をせき止めることができる。
流出側堰部５及び流入側堰部７の長さは、任意であるが、０．５〜５ｍｍが好ましく、さらに、１〜２ｍｍであることが好ましい。
【００３８】
本実施形態の分析装置１の外形は、例えば、３．０ｃｍ×１．８ｃｍ×厚み１・０ｍｍの板状であるが、形状や寸法はこれに限定されず任意であり、この他に、例えば、柔軟なフィルム状（シート状、リボン状などを含む。以下同様）、チューブ状、その他複雑な形状の成型物などであり得る。しかし、成形しやすさの点から、板状であることが好ましい。
【００３９】
本発明に用いる固体粒子Ｐとしては、公知のものを使用することができるが、試料液中の測定対象成分又は測定対象成分を複合化した複合体を個体粒子上に固定化するための試薬が、固体粒子表面にあらかじめコーティングされているものが好ましい。例えば、表面にアビジンのような反応試薬を固定化したものを使用することが好ましい。固体粒子の直径は、好ましくは１０〜１０００μｍ、さらに１０〜１００μｍが好ましい。１０００μｍより大きいと、反応固相としての表面積が不十分となり、１０μｍより小さいと、固体粒子を堰き止めるための堰部の製造が困難となり、また堰部で十分にせき止めることができす、反応室からビーズが流出してしまうことがあるからである。
【００４０】
次に本実施形態の分析装置１の製造方法を説明する。
まず、シリコン製の基板２（例えば、厚さ４７０μｍ）に、ＩＣＰエッチングにより反応室４、測定室６、固体粒子流路２１、液体流入路２２、液体排出路２３となるべき溝（例えば、幅５００μｍ）、及び流出側堰部５、流入側堰部７となる部分に、流れ方向に沿って、深さが反応室の深さと同じであるスリットを形成する。
【００４１】
一方、基板２と平面形状が同一であるパイレックスガラス製の蓋３（例えば、厚さ５００μｍ）に、表面から裏面に貫通する孔を穿つ加工を施す。すなわち、基板２と蓋３を積層させたときに、固体粒子流路２１の上流端２１ａに相当する位置に孔３１ａを、液体流入路２２の上流端２２ａに相当する位置に孔３２ａを、液体排出路２３の下流端２３ｂに相当する位置に孔３３ａを、それぞれサンドブラストで加工する。孔３１ａ，３２ａ，３３ａのそれぞれの上にグラスファイバーチューブジョイント３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを接合する。
【００４２】
最後に、上記のように別々に加工が施された基板２と蓋３を積層させ、陽極接合により一体化させる。これによって、反応室４、流出側堰部５、測定室６、流入側堰部７、固体粒子流路２１、液体流入路２２、液体排出路２３がそれぞれ形成される。また、固体粒子流路２１の上流端２１ａに連通した固体粒子導入導出口３１、液体流入路２２の上流端２２ａに連通した液体注入口３２、液体排出路２３の下流端２３ｂに連通した液体排出口３３が形成される。以上のようにして、分析装置１が製造される。
【００４３】
次に、本実施形態の分析装置１を用いる分析方法を、図を用いて説明する。
図４は、本発明の分析方法に好適に用いられる分析システムの一実施形態を示したものである。
【００４４】
本実施形態の分析システム１００は、分析装置１と、分析装置１の固体粒子導入排出口３１に接続された固体粒子導入排出手段４０と、分析装置１の液体注入口３２に接続された液体導入手段５０と、分析装置１の反応室又は測定室を光分析するための光分析手段６０と、分析装置１の液体排出口３３に接続された洗浄手段７０とを備えており、光分析手段６０以外の各手段は液体を送液可能な配管によって接続されている。
【００４５】
固体粒子導入排出手段４０は、固体粒子導入手段４１と、固体粒子排出槽４２とから構成されており、それぞれが切替バルブ４３に接続され、切替バルブ４３を介して分析装置１の固体粒子導入排出口３１に接続されている。
【００４６】
液体導入手段５０は、試料導入手段５１と試薬導入手段５２とキャリア液槽５３と液体混合送液手段５４とから構成されている。試料導入手段５１、試薬導入手段５２、及びキャリア液槽５３は、液体混合送液手段５４に接続され、液体混合送液手段５４から切替バルブ５５を経て、分析装置１の液体注入口３２に接続されている。試薬導入手段５２は、用いられる試薬ごとに複数が、５２ａ，５２ｂ，５３ｃのように設けられており、それぞれが液体混合送液手段５４に接続されている。この試薬導入手段５２は１つでもよいし、複数でもよく、複数の場合、４つ以上でもよい。
【００４７】
光分析手段６０は、分析装置１の反応室４で固体粒子上に固定化された測定対象成分又は複合体を光分析するか、反応室４内の発色試薬液を測定するか、又は測定室６内の発色試薬液を測定することができるように設置されている。光分析手段としては任意の手段を用いることができるが、光分析が、蛍光分析、化学発光分析、吸光分析、又は反射光分析である手段を用いることが好ましい。
【００４８】
洗浄手段７０は、洗浄液導入手段７１と廃液槽７２とから構成されている。洗浄液導入手段７１は切替バルブ７３から切替バルブ７４を経て、分析装置１の液体排出口３３に接続されている。廃液槽７２は、切替バルブ７４に接続されている。また、切替バルブ７３と切替バルブ５５は、配管によって接続されている。
【００４９】
次に、本実施形態の分析システム１００を用いた分析方法の、第一の実施形態について、図２と図４を参照しつつ説明する。
まず、反応固相となる固体粒子Ｐを分析装置１内の反応室４に収納する。そのために、予め、固体粒子Ｐを固体粒子導入手段４１内に収納しておく。そして、最初に切替バルブ４３を固体粒子導入手段４１と接続する方向に切り替えてから、固体粒子Ｐを固体粒子導入手段４１から分析装置１の固体粒子導入排出口３１に導入する。固体粒子導入排出口３１に導入された固体粒子Ｐは固体粒子流路２１を経て、固体粒子流入流出口１１から反応室４に導入され収納される。このとき、反応室４の液体流出口１３の下流側に流出側堰部５、及び液体流入口１２の上流側に流入側堰部７が設けられているため、固体粒子が反応室４から流出することを防ぐことができる。
【００５０】
次に、試料液及び試薬液を反応室４に導入する。そのために、予め試料液を試料導入手段５１に、試薬液を試薬導入手段５２に、水等のキャリア液をキャリア液槽５３にそれぞれ配する。このとき、試薬のうち発色試薬を試薬導入手段５２ｃに配しておく。そして、まず、切替バルブ５５により液体混合送液手段５４と液体注入口３２を接続した後、液体混合送液手段５４を作動させてキャリア液を流すと共に、試料導入手段５１により液体混合送液手段５４に試料液を注入する。これにより、試料液がキャリア液と共に切替バルブ５５、液体注入口３２、液体流入路２２、上流側堰部７を経て、反応室４に導入される。同様にして、試薬導入手段５２ａ，５２ｂから試薬液を液体混合送液手段５４に注入し、キャリア液とともに反応室４に導入する。
【００５１】
このとき、試料液と試薬液を反応室４に導入する順序は、任意でよいが、試料中の測定対象成分、及びその分析のための反応機構に応じた順序とすることが好ましい。また、液体混合送液手段５４によって試料液と試薬液を混合し、試料試薬混合液としてから、反応室４に導入することもできる。試薬液は、試料中の測定対象成分、及びその分析のための反応に応じて選ばれるものであり、１種でもよいし、複数でもよい。
反応室４に導入された試料液及び試薬液は、そのまま反応室４を通過させて液体排出口３３、切替バルブ７４を経て、廃液槽７４へ排出してもよいが、反応に一定の時間を要する場合は、所定の時間液体の流出を止めて反応を行うか、液体混合送液手段５４の流量を調整して反応を行う。
【００５２】
試料液と試薬液を順次導入する場合は、各反応が終了するごとに反応室４内を洗浄することが好ましい。洗浄によって、余剰の試料液や試薬液を除くことができ、次段階の反応を阻害することを防ぐと共に、定量性を確保することができるからである。
洗浄操作は、キャリア液槽５３からキャリアのみを、上述のように反応室内に導入して液体流出口１３から流出させることによって行うこともできるし、洗浄液を、洗浄液導入手段７１から切替バルブ７３，５５を経て、液体注入口３２から分析装置１内に導入し、液体排出口３３、切替バルブ７４を経て廃液槽７２に流出させることにより洗浄を行ってもよい。洗浄液としては、純水、リン酸緩衝液、トリス緩衝液等が好ましく用いられるが、純水が特に好ましく用いられる。
【００５３】
上述のようにして反応室４に導入された試料液中の測定対象成分は、固体粒子上にあらかじめコーティングされた試薬と反応して、固体粒子上に固定化される。または、固定化された後、続いて試薬液中の試薬と反応し、固体粒子上で複合体が形成される。または、試料液と試薬液が混合された状態で複合体を形成し、この複合体が固体粒子上に固定化される。さらに、最初に試薬液中の試薬が固体粒子上に固定化された後、試料液中の測定対象成分と反応して、固体粒子上に複合体が形成される場合もある。すなわち、試料液中の測定対象成分に適した反応を選択し、該反応に適した試薬を使用することにより、測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固体粒子上に固定化するのである。
【００５４】
次いで、試薬導入手段５２ｃから、発色試薬を上記と同様にして反応室４に導入する。導入された発色試薬は、固体粒子上に固定化された測定対象成分又はこれを複合化した複合体と反応して、測定対象成分が変化し発色を有するようになるか、発色を有する複合体を形成する。なお、本実施形態では発色試薬を最後に導入したが、測定対象成分によっては、発色試薬を試料液や他の試薬液よりも先に導入してもよい。
【００５５】
以上のようにして、反応室４に収納されている固体粒子上に固定化された、測定対象成分又はこれを複合化した複合体の発色を光分析手段６０によって分析する。
【００５６】
次いで、分析終了後、反応室に収納されている固体粒子を排出する。固体粒子を排出するには、まず、切替バルブ４３を固体粒子排出槽４２に接続してから、洗浄液導入手段７１から切替バルブ７３，７４を経て、洗浄液を分析装置１に導入し、逆洗浄を行う。反応室４内に導入された洗浄液は、固体粒子を押し流すが、このとき、流出側堰部５及び流入側堰部７が設けられているため、押し流された固体粒子は、固体粒子流入流出路１１から固体粒子流路２１へ移動する。さらに洗浄液を流しつづけることにより、固体粒子は、固体粒子導入排出口３１から分析装置１外へ排出され、切替バルブ４３を経て固体粒子排出槽４２に収納される。
固体粒子は繰り返して使用することも可能であるが、分析終了ごとに交換することが好ましい。本実施形態の分析システム１００を用いると、固体粒子の交換を容易に行うことができる。
【００５７】
最後に、分析装置１内を洗浄する。そのためには、洗浄液を、洗浄液導入手段７１から切替バルブ７３，５５を経て、液体注入口３２から分析装置１内に導入し、液体排出口３３、切替バルブ７４を経て廃液槽７２に流出させることにより洗浄を行う。
【００５８】
次に、分析システム１００を用いた分析方法の第二の実施形態について説明する。
本実施形態の分析方法においては、反応に使用する発色試薬が、前記第一実施形態の分析方法の場合と異なる。その他、以下に特に記載しない事項については、第一実施形態の分析方法と同様に行う。
【００５９】
すなわち、本実施形態の分析方法では、固定化した測定対象成分又はこれを複合化した複合体と発色試薬液を反応させると、発色試薬液が発色するような反応機構及び発色試薬を選択して用いる。このような発色試薬液を予め試薬導入手段５２ｃに配しておき、これを反応室４内に導入し、固定化させた測定対象成分又はこれを複合化させた複合体と反応させる。次いで、これによって発色した発色試薬液を、反応室４内で光分析手段６０により光分析を行う。
【００６０】
次に、分析システム１００を用いた分析方法の第三の実施形態について説明する。
本実施形態の分析方法においては、反応に使用する発色試薬、及び測定室６内で発色試薬液を光分析する点が、前記第一実施形態の分析方法の場合と異なる。
その他、以下に特に記載しない事項については、第一実施形態の分析方法と同様に行う。
【００６１】
本実施形態の分析方法では、前記第二実施形態の分析方法と同様に、固定化した測定対象成分又はこれを複合化した複合体と発色試薬液を反応させると、発色試薬液が発色するような、反応機構及び発色試薬を選択して用いる。このような発色試薬液を予め試薬導入手段５２ｃに配しておき、これを反応室４内に導入し、固定化させた測定対象成分又はこれを複合化させた複合体と反応させる。次いで、これによって発色した発色試薬液を、反応室４の液体流出口１３から流出させ、流出側堰部５を経て、測定室６に導入し、測定室６内で発色試薬液を光分析手段６０によって光分析する。
【００６２】
以上のように、分析装置１に流出側堰部５及び流入側堰部７を設けることによって、固体粒子Ｐが反応室４から流出するのを防ぐことができる。また、流出側堰部５及び流入側堰部７をスリット状の構造にし、かつスリットの深さを反応室４の深さと同じにすることによって、反応室４の底部に試料液、試薬液、洗浄水が滞留するのを防ぐことができる。従って、分析装置１を用いる分析方法においては、固体粒子上の反応にばらつきが生じることを防ぐことができ、かつ洗浄を十分に行うことができるため、測定対象成分の正確な分析を行うことができる。
さらに、固体粒子流入流出口１１を設けることにより固体粒Ｐの交換を容易に行うことができる。
このような分析装置及び分析方法は、固体粒子Ｐを反応固相とする種々の分析に適応させることができ、特に免疫反応等を用いるバイオアッセイに好適に用いることができる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、流出側堰部５は、流れ方向に沿って深さ方向に形成されたスリット状の構造を採用したが、固体粒子Ｐを堰き止める事ができ、液体を通過させる複数の開口を有するものであれば、これに限られず任意のものを用いることができる。例えば、流れ方向に沿って水平方向に形成されたスリット、流れ方向に沿って複数の細孔が設けられた構造、網状の構造等を採用してもよい。いずれの場合も、複数の開口は、反応室４の液体流出口１３全面に対向して均等に設けられていることが好ましい。
流入側堰部７としては、開閉バルブや、固体粒子Ｐの直径よりも堰部の深さを小さくした構造等も採用することができるが、前記流出側堰部と同様の構造であることが好ましい。
【００６４】
また、本実施形態では、液体流入口１２の上流側に流入側堰部７を設け、さらにその上流側に液体流入路２２及び液体注入口３２をそれぞれ１つ設けたが、液体流入路２２及び液体注入口３２は複数設けられていてもよい。逆洗浄により排出された洗浄液を排出する流路及び排出口が別途設けられていてもよい。
同様に、固体粒子流路２１及び固体粒子導入排出口３１をそれぞれ１つ設けたが、複数設けられていてもよい。固体粒子を導入する流路及び導入口と、排出する流路及び排出口とがそれぞれ別個に設けられていてもよい。
また、反応室の下流部には、液体排出路及び液体排出口を各１つ設けたが、液体排出路及び液体排出口は複数設けられていてもよい。洗浄液の導入口及び導入路が別途設けられていてもよい。
【００６５】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例では、分析装置１及びそれを含む分析システム１００を用いて、ダイオキシン類の測定を行った。測定方法としては、免疫定量法の一種であるＡｈイムノアッセイを採用した。各実施例の説明に先立ち、Ａｈイムノアッセイの概略を記載する。
【００６６】
ダイオキシンの毒性発現メカニズムには、Ａｈ受容体とエーエイチ・レセプター・ニュクリアー・トランスロケーター（Ａｈ　Ｒｅｃｅｐｔｏｒ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｏｒ。以下、ＡＲＮＴと記載する。）と呼ばれるタンパク質が関与している。ダイオキシン類は、Ａｈ受容体及びＡＲＮＴと結合、変形し、複合体を形成する。この複合体は、Ａｈ受容体に結合する部位を持つＤＮＡ断片（以下、ＤＲＥと記載する。）と結合する性質を持つ。ＤＲＥは、アビジンでコーティングされた固体粒子上に固定化されるようになっており、注入されたダイオキシン類がＡｈ受容体を介して固定化されることになる。続いて、この複合体に特異的に反応する一次抗体、さらに、発色反応を起こさせる２次抗体を添加し結合させる。さらに、発色試薬を添加すると、Ａｈ受容体に結合したダイオキシン類の量に応じた発色が起きるので、その発色を光分析する。
【００６７】
（実施例１）
本実施例では、試料液として、１ｐｇのベンツ−ａ−ピレン（Ｂｅｎｚｏ（ａ）ｐｙｒｅｎｅ）を含む水溶液を用いた。ベンツ−ａ−ピレンは、ダイオキシン類測定の代替物質である。
本実施例に用いた分析装置１としては、外形が縦３．５ｃｍ、横１．８ｃｍ、厚さ１．０ｍｍの板状の形状をしており、反応室４の幅が１０００μｍ、深さ１００μｍ、流出側堰部５に幅３０μｍ、のスリットが２０個設けられている分析装置を用いた。
以下の手順で分析を行った。カッコ内には、各工程に要した時間を示す。
（１）分析装置１の反応室４に、表面にアビジンをコートした固体粒子（昭和電工社製、粒子径：４０μｍ、材質：ポリスチレン）を５０００個導入した。（１分）
（２）試料液と、Ａｈ受容体と、ＡＲＮＴと、ＤＲＥとを反応室４内に導入し、複合体を形成させ、アビジンに結合させた。（６分）
（３）過剰な試薬を洗浄した。（５分）
（４）１次抗体としてＡＢ１抗体（クボタ社製、商品名：Ａｈイムノアッセイキット）の１０μｇ／ｍｌを５μｌ反応室４に導入した。（３分）
（５）過剰な一次抗体を洗浄した。（５分）
（６）２次抗体としてペルオキシダーゼ（以下、ＨＲＰと記載する。）（クボタ社製、商品名：Ａｈイムノアッセイキット）の１０μｇ／ｍｌを５μｌ反応室４に導入した。（２分）
（７）過剰な２次抗体を洗浄した。（５分）
（８）発色試薬としてチラミド（Ｔｙｒａｍｉｄ）（モレキュラープローブ社製、商品名：アンプレックスレッド）の１０^−７Ｍを５μｌ反応室４に導入し、固体粒子表面上に固定化されたダイオキシン類の複合体を発色させた。そして、ラソス社製アルゴンレーザー装置を用いて、固体粒子表面に蛍光励起レーザーを照射し、蛍光を測定した。（３分）
このように分析を行った結果、検出に用いたフォトマルの出力として、ゼロ点が２ｍＶであったのに対して、試料液では８．０ｍＶの出力が得られた。
分析に要した時間は合計で３０分であり、従来の市販のキットによる分析が６時間を要するのに比較して１０分の１に短縮することができた。
【００６８】
（実施例２）
本実施例では、ダイオキシン類の測定代替物質として、フロランテン（Ｂｅｎｚｏ（ｂ）ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅ）を１ｐｇ含有する水溶液を試料液とした他は、実施例１と同様にして測定を行った。検出に用いたフォトマルの出力として、ゼロ点が２ｍＶであったのに対して、試料液では７．２ｍＶの出力が得られた。
【００６９】
（実施例３）
本実施例では、ダイオキシン類の測定代替物質として、α−ナフトフラボン（α−ｎａｐｈｔｆｌａｖｏｎｅ）を１ｐｇ含有する水溶液を試料液とした他は、実施例１と同様にして測定を行った。検出に用いたフォトマルの出力として、ゼロ点が２ｍＶであったのに対して、試料液では７．８ｍＶの出力が得られた。
【００７０】
（実施例４）
本実施例では、試料液として、１ｐｇのベンツ−ａ−ピレン（Ｂｅｎｚｏ（ａ）ｐｙｒｅｎｅ）を含む水溶液を用いた。分析装置１としては、実施例１と同じものを用いた。
以下の手順で分析を行った。カッコ内には、各工程に要した時間を示す。
（１）分析装置１の反応室４に、表面にアビジンをコートした固体粒子（昭和電工社製、粒子径：４０μｍ、材質：ポリスチレン）を５０００個導入した。（１分）
（２）試料液と、Ａｈ受容体と、ＡＲＮＴと、ＤＲＥとを反応室４内に導入し、複合体を形成させ、アビジンに結合させた。（６分）
（３）過剰な試薬を洗浄した。（５分）
（４）１次抗体としてＡＢ１抗体（クボタ社製、商品名：Ａｈイムノアッセイキット）の１０μｇ／ｍｌを５μｌ反応室４に導入した。（３分）
（５）過剰な一次抗体を洗浄した。（５分）
（６）２次抗体としてアルカリフォスファターゼ（以下、ＡＬＰと記載する。）（クボタ社製、商品名：Ａｈイムノアッセイキット）の１０μｇ／ｍｌを５μｌ反応室４に導入した。（２分）
（７）過剰な２次抗体を洗浄した。（５分）
（８）発色試薬としてリン酸フルオレセイン（以下、ＦＤＰと記載する。）（関東化学社製、商品名：蛍光検出キット）の１０^−７Ｍを５μｌ反応室４に導入した。固体粒子上にダイオキシン類との複合体として固定化されたＡＬＰが、発色試薬であるＦＤＰを加水分解することにより、発色試薬液が発色した。この発色した発色試薬液を反応室４から流出させ測定室６にて蛍光励起レーザーを照射し、蛍光を測定した。（３分）
このように分析を行った結果、検出に用いたフォトマルの出力として、ゼロ点が２．０ｍＶであったのに対して、試料液では７．２ｍＶの出力が得られた。
分析に要した時間は合計で３０分であり、従来の市販のキットによる分析が６時間を要するのに比較して１０分の１に短縮することができた。
【００７１】
（実施例５）
本実施例では、ダイオキシン類の測定代替物質として、フロランテン（Ｂｅｎｚｏ（ｂ）ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅ）を１ｐｇ含有する水溶液を試料液とした他は、実施例４と同様にして測定を行った。検出に用いたフォトマルの出力として、ゼロ点が２．０ｍＶであったのに対して、試料液では７．４ｍＶの出力が得られた。
【００７２】
（実施例６）
本実施例では、ダイオキシン類の測定代替物質として、α−ナフトフラボン（α−ｎａｐｈｔｆｌａｖｏｎｅ）を１ｐｇ含有する水溶液を試料液とした他は、実施例４と同様にして測定を行った。検出に用いたフォトマルの出力として、ゼロ点が２．０ｍＶであったのに対して、試料液では７．３ｍＶの出力が得られた。
【００７３】
実施例１〜６に示したように、反応室４及び測定室６のいずれで光分析を行う場合も、高感度に検出することが可能であった。また、分析時間を従来のキットに比較して格段に短縮することができた。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分析装置及び分析方法によれば、反応固相である固体粒子が反応室から流出することを防ぐことができ、反応室での反応及び測定対象成分の測定を効率的に行うことができる。また、試料液、試薬液、及び洗浄水等の液体が反応室の底面に滞留することを効果的に防ぐことができ、測定対象成分を正確に分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる分析装置の一実施形態の平面模式図である。
【図２】図１に示す分析装置の分解模式図である。
【図３】図１に示す分析装置の要部縦断面図である。
【図４】本発明にかかる分析装置を用いる分析システムの一実施形態を示す模式図である。
【図５】非特許文献１に示された分析装置の平面模式図である。
【図６】図５に示された分析装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１　　分析装置
２　　基板
３　　蓋
４　　反応室
５　　流出側堰部
６　　測定室
７　　流入側堰部
２１　　固体粒子流路
２２　　液体流路
２３　　液体排出路
３１　　固体粒子導入排出口
３２　　液体注入口
３３　　液体排出口
１００　　分析システム
４０　　固体粒子導入排出手段
５０　　液体導入手段
６０　　光分析手段
７０　　洗浄手段

Claims

液体流入口と液体流出口を有すると共に、内部に固体粒子を収納する反応室を備える分析装置であって、前記液体流出口の下流側に、固体粒子を堰き止める流出側堰部を設け、該流出側堰部が、液体を通過させる複数の開口を有することを特徴とする分析装置。
前記流出側堰部の複数の開口が、流れ方向に沿って深さ方向に形成されたスリットであることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
前記スリットの深さが前記反応室の深さと略同一であることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
前記反応室に、固体粒子を流入及び／又は流出させる固体粒子流入流出口を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の分析装置。
前記液体流入口の上流側に、固体粒子を堰き止め、かつ液体を通過させる流入側堰部を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の分析装置。
前記流出側堰部の下流側に、前記液体流出口から該流出側堰部を経て流出される液体を光分析するための測定室を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の分析装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の分析装置を用いる分析方法であって、前記固体粒子に、試料液中の測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固定化し、該固定化した測定対象成分又は複合体を光分析することを特徴とする分析方法。
請求項１乃至６のいずれかに記載の分析装置を用いる分析方法であって、前記固体粒子に、試料液中の測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固定化し、該固定化した測定対象成分又は複合体と発色試薬液とを反応させ、これにより発色した該発色試薬液を光分析することを特徴とする分析方法。
請求項６に記載の分析装置を用いる分析方法であって、前記固体粒子に、試料液中の測定対象成分又はこれを複合化した複合体を固定化し、該固体粒子に固定化した測定対象成分又は複合体と発色試薬液とを反応させ、これにより発色した該発色試薬液を、前記測定室で光分析することを特徴とする分析方法。
光分析が、蛍光分析、化学発光分析、吸光分析、又は反射光分析であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の分析方法。
測定対象成分がダイオキシン類であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の分析方法。