被檢測體用取樣元件、被檢測體處理裝置及其處理方法
2023-09-22 02:28:25
專利名稱：被檢測體用取樣元件、被檢測體處理裝置及其處理方法
技術領域：
本發明涉及為對包含在被檢測體中的物質進行分析而對所述被檢測體實施簡易處理用的元件，以及使用所述元件的被檢測體處理方法。因此，本發明主要屬於臨床醫學檢查技術領域。
背景技術：
近年來，隨著分析技術、解析技術和檢查技術的進步，已經可以對各種各樣的物質進行測定。特別是在臨床醫學檢查技術領域中，可以利用依據諸如生物化學反應、酶反應或免疫反應等的特異反應開發出的測定原理，對位於反映病態的體液中的物質實施測定。伴隨該情況，為了能夠實現對更多的被檢測體實施更多項目的測定(多被檢測體多項目測定)的目的，還開發出了各種各樣的大型自動化裝置。如果採用這種自動化裝置，不僅可以提高構成裝置用的部件的性能，而且還可以通過提高這種裝置所採用的反應試劑的性能，實現高靈敏度、高精度的測定。
目前在諸如綜合醫院等的大型醫院的中央臨床醫學檢查中心設置有這類大型自動化裝置，而且在這些中心處每天會對送來的各種各樣的被檢測體實施檢查。一般來說，使用自動化裝置實施測定的被檢測體需要進行預處理，進而根據需要進行諸如稀釋等的操作，隨後才能開始實施測定。如果舉例來說，對於實施血液檢查的場合，就需要進行血球和血漿分離用的預處理。因此，工作在中央臨床醫學檢查中心的檢查裝置使用者需要具有最低限度的專門技術。
在近期，被稱為床邊檢測(POCT)的技術正在臨床醫學檢查技術領域引起越來越多的重視。床邊檢測技術(POCT)基於與在上述中央臨床醫學檢查中心處所進行的檢查相反的思路，以縮短由被檢測體的獲取至得到檢查結果的時間，通過簡易方式實施迅速測定為第一目的。因此，床邊檢測技術(POCT)需要的是簡易的測定原理，以及小型且具有良好可載持性和操作性的測定裝置。隨著近年來技術研究的進展，已經開發出以諸如血糖檢測器等為代表的、可實施簡單測定的小型測定設備。
這種床邊檢測技術(POCT)的效果在於除了可以迅速獲得測定結果進而可以迅速實施正確診斷之外，還包括可以降低檢查所需要的費用，減少諸如血液等被檢測體的數量進而減輕被檢測者的負擔，以及減少感染性廢棄物的數量等。目前，臨床醫學檢查技術正在迅速向床邊檢測技術(POCT)轉移，並且已經開發出具有所需要形式的、與床邊檢測技術(POCT)相對應的測定設備。
與床邊檢測技術(POCT)相對應的測定設備，除了如上所述的、以血糖檢測器為代表的、利用酶電極反應的酶檢測器之外，還包括以妊娠診斷試劑藥劑為代表的、利用免疫抗原抗體反應的定性免疫檢測器等。在最近，定量免疫檢測器也已經開發出來，並且已經商品化。上述任何的儀器均依靠簡易測定原理的建立，伴隨它的活體成分的固相化技術、檢測器設備化技術和檢測器系統化技術的進步。而且，針對如上所述的中央臨床醫學檢查中心所具有的大型自動化裝置進行的小型化技術，也正在不斷開發之中。
對被檢測體實施的檢查操作，通常由(1)被檢測體的獲取，(2)被檢測體的處理，(3)朝向測定(反應)系統的被檢測體導入，(4)被檢測體的稀釋，(5)試劑的導入，(6)反應，(7)未反應物的去除，(8)檢測，以及(9)對被檢測體中的物質實施的測定這九個工序構成。在大型自動化裝置中，對其主要的工序(3)～(9)實現了自動化，並且可以實施多被檢測體多項目的測定工作。
然而對於工序(1)和工序(2)，比如由血液中分離出血球的操作，去除雜質物質等的工序，無法實現自動化。因此，這些工序佔用了大部分檢查時間，構成迅速獲得檢測結果的障礙。對被檢測體的處理需要專門的技術，並不是任何人均可以完成的操作。而且，對於包含有高濃度蛋白質的被檢測體還需要實施稀釋操作，雖然具有可以使其一部分實現自動化的裝置，然而裝置的組成複雜，作為床邊檢測技術(POCT)使用時成本比較高。因此，即使已經意識到今後床邊檢測技術(POCT)在臨床醫學檢查中佔據著重要位置，並且可以通過諸如微全分析技術(μ-TAS)等技術使大型自動化裝置小型化，仍將存在有如何實施被檢測體預處理工序的問題。
如果舉例來說，對於諸如血糖檢測器等的床邊檢測(POCT)適用裝置，可以不必要求工序(2)，並且可以在工序(1)之後，被檢測體流經檢測器系統的過程中，在短時間裡完成工序(3)～(8)。對於為妊娠診斷藥劑的場合，也可以按類似方式實施。然而，所有床邊檢測(POCT)適用裝置並不限於獲取檢測器系統，對於工序(1)和(2)，在某些時候還包括工序(3)和(4)，仍存在有需要實施手工操作等諸多問題。換句話說就是，目前大部分的床邊檢測(POCT)適用裝置，只不過僅僅對於工序(4)～(9)能按簡易的方式實施(參見專利文獻1)。
專利文獻1日本特開平6-160388號公報發明概述鑑於以上的以往技術，本發明的目的在於提供可以適用於自動化小型裝置或者床邊檢測(POCT)適用裝置的，使工序(1)～(3)、工序(4)或(5)可以按簡易方式實施良好操作的被檢測體用取樣元件，以及使用這種元件的被檢測體處理裝置和被檢測體處理方法。
為了能夠實現上述目的，本發明提供被檢測體用取樣元件，其特徵在於具有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域。
優選，所述第一區域通過毛細管現象對所述被檢測體實施保持。
還優選，所述的力學作用是通過磁場變化實現的。
還優選，通過所述第二區域的運動，使所述第一區域放出所述被檢測體。
優選，由所述被檢測體用取樣元件保持與包含在所述被檢測體中的物質反應的試劑a1和/或破壞包含在所述被檢測體中的細胞用的試劑b1。
優選，所述試劑a1為酶、抗原、抗體、受體或核酸。
還優選，所述物質為蛋白質、激素、抗體、酶、抗原或核酸。
優選，所述試劑b1為無機鹽或表面活性劑。
還優選，所述細胞為紅血球、白血球或血小板。
優選，由被所述試劑b1破壞的所述細胞中放出的成分為蛋白質、糖化蛋白質、磷酸化蛋白質、激素、類脂物、抗體、酶、抗原、受體、抑制劑、DNA或RNA。
本發明還提供被檢測體處理裝置，其特徵在於具有包括有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域的被檢測體用取樣元件；導入所述取樣元件用的反應單元(セル)；向位於所述反應單元內的所述取樣元件施加力學作用的機構；以及對位於所述反應單元內的反應實施測定用的光學測定系統。
優選，在這種被檢測體處理裝置中，所述施加力學作用的機構為通過磁力向所述取樣元件施加力學作用的磁場變化裝置。
還優選，所述光學測定系統為光散射分光光度計、螢光分光光度計、光吸收光度計或發射分光光度計。
本發明還提供被檢測體處理方法，其特徵在於包括(a)使用包括有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域的被檢測體用取樣元件，對被檢測體實施定量獲取和保持用的工序；(b)將保持有所述被檢測體的所述取樣元件導入至反應系統用的工序；(c)通過由所述反應系統之外施加的力學作用，使所述取樣元件運動，由所述取樣元件放出所述被檢測體，並且邊攪拌邊使所述被檢測體和所述反應系統均勻混合用的工序。
優選，在所述工序(a)之前，所述取樣元件載持有與包含在所述被檢測體處的物質反應的試劑a1和/或對包含在所述被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b1。
還優選，作為這種被檢測體處理方法中使用的所述試劑a1，為酶、抗原、抗體、受體或核酸。
還優選，所述物質為蛋白質、激素、抗體、酶、抗原或核酸。
優選，所述試劑b1為無機鹽或表面活性劑。
優選，所述細胞為紅血球、白血球或血小板。
優選，由被所述試劑b1破壞的所述細胞中放出的成分為蛋白質、糖化蛋白質、磷酸化蛋白質、激素、類脂物、抗體、酶、抗原、受體、抑制劑、DNA或RNA。
還優選，所述反應系統包括緩衝液體，含有與包含在所述被檢測體處的物質反應的試劑a2的液體，或含有對包含在所述被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b2的液體。
優選，在所述工序(c)中，在對所述被檢測體和所述反應系統邊攪拌邊進行均勻混合的同時，所述試劑a2與包含在所述被檢測體中的物質反應，和/或所述試劑b2對包含在所述被檢測體中的細胞實施破壞。
如果採用本發明的被檢測體用取樣元件，或是採用使用這種元件的被檢測體處理裝置和被檢測體處理方法，則可以在分析、解析和檢查過程中，通過簡易方式對被檢測體實施取樣和預處理，從而可以有助於簡單而迅速地實施測定的床邊檢測(POCT)適用裝置的開發。
附圖的簡要說明
圖1為本發明的取樣元件的外形斜視圖；圖2為表示沿圖1中箭頭X所示方向觀看到的取樣元件的圖；圖3為表示沿圖1中箭頭Y所示方向觀看到的取樣元件的圖；圖4為本發明的另一種取樣元件的外形斜視圖；圖5為表示沿圖4中箭頭X所示方向觀看到的取樣元件的圖；圖6為表示沿圖4中箭頭Y所示方向觀看到的取樣元件的圖；圖7為表示使用本發明的取樣元件的被檢測體處理方法的工序的圖；圖8為表示使用本發明的被檢測體處理裝置的被檢測體處理方法的工序的圖；圖9為表示由圖8所示的處理裝置40的前端部分處，對取樣元件50實施離合時的圖；圖10為表示使用本發明的另一種被檢測體處理裝置的被檢測體處理方法的工序的圖；圖11為表示本發明的被檢測體處理裝置的組成的外形側面圖；圖12為圖11所示的被檢測體處理裝置的外形頂視圖；圖13為表示對本發明實施例的吸收光譜和比較實例的吸收光譜進行對比的曲線圖；圖14為作為本發明實施例表示的稀釋系列的曲線圖；圖15為作為本發明實施例的溶血反應測定結果的曲線圖；圖16為作為本發明的實施例的人類血清白蛋白質測定結果的曲線圖。
標號的說明1 取樣元件11、21 毛細管12、22 第一磁性體13、24 粘接帶
23 玻璃纖維濾紙30 被檢測體31、63a 反應單元32 第二磁性體33、63b 液體34 混合液體40、60 處理裝置43 注射器43a 活塞43b 液體44 鋁製密封部件46 反應單元50 取樣元件51 第一磁性體52 毛細管53 部件62 蓋70 反應單元71 施加力學作用的機構72 光源73 光度計74 大體平行光束75 控制裝置實施發明的最佳實施方式本發明的被檢測體用取樣元件的特徵在於具有對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域。而且優選，所述第一區域還可以通過毛細管現象對所述被檢測體實施保持；所述的力學作用是通過磁場變化實現的。
因此，作為本發明的被檢測體用取樣元件的具體構成形式，比如，具有可對被檢測體實施定量獲取和保持用的毛細管，以及與該毛細管相接設置的第一磁性體。換句話說就是，對於這種場合，所述第一區域與毛細管相對應，所述第二區域與第一磁性體相對應，本發明的被檢測體用取樣元件的特徵在於其由毛細管和磁性體(材料)構成。
如果採用這種被檢測體用取樣元件，可以如後所述，通過諸如由外部利用磁場產生的力學作用而使第二磁性體運動的方式，使所述第一磁性體與所述毛細管同時運動，進而在離心力等的作用下，使所述被檢測體從所述毛細管中放出，並且一邊實施攪拌一邊對所述被檢測體和位於所述毛細管的外部的液態系統實施混合。
在這裡，所使用的毛細管可以為所謂的小毛細管(毛管)或大毛細管(キヤピラリ-)，即可以產生毛細管現象程度大小的細管，以及由兩個以上的平板等按照具有可以產生毛細管現象程度的間隙的方式疊層構成的複合體等。如果舉例來說，還可以採用由細纖維捻合而成的絲線作為縱絲和橫絲，進而對其實施編織而形成的布等，通過使纖維自身或纖維之間的間隙呈可以出現毛細管現象程度的方式，而用作為毛細管。換句話說就是，凡是能夠產生毛細管現象的均是本發明所稱的毛細管。
毛細管現象是一種在固體與液體的界面間達到平衡狀態之後，使它們具有一定形狀和面積的現象，它與液體的表面張力、固體相對於液體的溼潤性，以及毛細管的直徑這三個主要因素相關。下面以水在玻璃管內的上升現象為例，對這三個主要因素與毛細管現象間的關係進行簡單說明。在水分子之間會受到分子間力(凝聚力)的作用，而位於水面處的水分子與空氣相接觸，所以僅受到朝向水中方向的張拉力。作用於水面分子的這種力被稱為表面張力，所以水的表面通常會傾向形成為球形。
當將諸如細玻璃管等的毛細管垂直設置在處於這種狀態的水中時，作用於水分子的分子間力(凝聚力)，小於作用於玻璃管與水分子之間的力(附著力和溼潤力)，所以水將靠近玻璃管壁而上升，並且將一直上升移動至所述附著力與上升的水重量達到平衡的位置處。另外，由於玻璃管越細，上升至一定位置處的水的重量就越輕，故為了達到與附著力平衡則水將移動至更高的位置處。因此，構成毛細管的材料以具有親水性為好。
可以通過對諸如水垂直進入至由與構成毛細管的材料相同的材料構成的平板等處時，所擴散的程度實施測定的方式，容易地獲知溼潤的尺度。換句話說就是，所擴散達到的範圍越大，材料的溼潤性就越好。如果具體的講就是，可以採用諸如玻璃、石英或鐵等材料構成毛細管。在本發明中，毛細管所要求的功能為可以將被檢測體定量取樣導入並保持在毛細管內。換句話說就是，可以在實施被檢測體的各種各樣分析的系列操作過程中，實施取樣操作。
磁性體為具有在磁場中被磁化的性質(磁性)的物質，即可以為與物質自身與所具有的磁場產生相互作用的物質。各種物質相對於磁場將表現出某些的反應，因此可以被區分為沿磁場方向具有比較強吸引力的強磁性體，具有比較弱吸引力的常磁性體，表現為弱排斥性的反磁性體等。本發明所使用的磁性體，特別指的是強磁性體或常磁性體，如果舉例來說，可以為能夠被磁鐵等吸引的鐵等的金屬材料。本發明中的第一磁性體和第二磁性體具有相互吸引的性質。
特別需要指出的是，第一磁性體所必需的功能，除了可以被諸如磁鐵等的第二磁性體吸引之外，還可以相應於第二磁性體的運動而產生某些運動。如果舉例來說，兩者之間的關係必須是這樣的，當第二磁性體產生旋轉運動時，第一磁性體也產生旋轉運動，當第二磁性體產生振幅振動運動時，第一磁性體也產生振幅振動運動，以及當第二磁性體產生旋轉運動時，第一磁性體產生簡諧運動等。因此，第一磁性體的重量和尺寸等，必須使其能夠在第二磁性體的作用下產生相應運動。
本發明的取樣元件是由毛細管和第一磁性體整體形成的。因此，隨著第一磁性體的運動，毛細管自身也將產生運動。如果舉例來說，使兩者形成為一個整體的方法，例如可以為通過諸如粘接帶等的粘性材料，將毛細管和第一磁性體卷繞在一起的方法，通過諸如特氟隆等氟類樹脂製作的薄膜等材料，將毛細管和第一磁性體包繞在一起的方法，以及採用具有磁性的材料形成毛細管本身的方法等。不論採用哪種方法，重要的是要使其按照在第一磁性體的運動作用下，由第一磁性體至毛細管可以產生不脫離的隨動運動的方式構成為整體，而構成為整體的具體形式並不僅限於上述形式。
圖1為本發明的取樣元件用的外形斜視圖。如圖1所示，本發明的取樣元件1具有毛細管11和第一磁性體12，並且通過諸如粘接帶13構成為一個整體。作為參考，還在圖2中示出了沿圖1中箭頭X所示方向觀看到的取樣元件，在圖3中示出了沿圖1中箭頭Y所示方向觀看到的取樣元件。
在這樣構成的本發明的取樣元件1中，還可以載持第一試劑。如果舉例來說，載持的具體形式可以為使第一磁性體進一步與第二毛細管形成為一體，並且在該第二毛細管中載持處於溶液狀態或乾燥狀態的第一試劑的方法，在取樣元件處形成皿形部分，並且在該部分處載持處於乾燥狀態的第一試劑的方法，以及滲透·載持第一試劑的玻璃纖維濾紙或纖維素濾紙等的載體，與取樣元件形成為一體的方法等。不論採用哪種形式，均需要按照第一試劑不會灑落的形式實施載持，而且載持第一試劑的區域不處於密封狀態，而是曝露在外部。
圖4為本發明的另一種取樣元件用的外形斜視圖。如圖4所示，本發明的取樣元件2具有毛細管21和第一磁性體22，並且通過諸如粘接帶24構成為一個整體。而且，在毛細管21與第一磁性體22之間，還以形成為一個整體的形式保持滲透·載持有第一試劑的玻璃纖維濾紙23。作為參考，還在圖5中示出了沿圖4中箭頭X所示方向觀看到的取樣元件，在圖6中示出了沿圖4中箭頭Y所示方向觀看到的取樣元件。
對於所載持的第一試劑，例舉有能夠與包含在被檢測體中的物質產生反應的試劑a1，比如，試劑a1為酶、抗原、抗體、受體或核酸等。
如果舉例來說，酶為諸如葡萄糖氧化酶等，它們與被檢測體中的葡萄糖產生特異反應。
如果舉例來說，抗原可以為能夠與主要存在於被檢測體中的抗體產生特異反應的蛋白質等。而且，存在於被檢測體中的抗體可以為諸如HCV抗體、HIV抗體等。
如果舉例來說，抗體為多克隆抗體，單克隆抗體，嵌合(キメラ)抗體，抗原結合片段(Fab)抗體，F(ab)2抗體，或是Fv抗體等，可以由存在於所述被檢測體中的抗原製得。存在於被檢測體中的抗原為蛋白質、糖化蛋白質、磷酸化蛋白質或輔抗原等。
如果舉例來說，受體可為與包含在被檢測體中的類固醇，甲狀腺激素，維生素，肽激素，增殖因子，細胞因子或兒茶酚胺等的具有生理活性的物質產生特異反應的物質。
如果舉例來說，核酸為DNA或RNA等的可構成遺傳因子的物質。
因此，包含在所述被檢測體中的物質為蛋白質、激素、抗體、酶、抗原或核酸等。
如果舉例來說，蛋白質為由諸如白蛋白、球蛋白、肌紅蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、組蛋白和魚精蛋白等20種的胺基酸中的至少一種構成的蛋白質，作為感染症指標的C反應性蛋白質(CPR)，血清澱粉樣蛋白(SAA)，作為腫瘤指標的癌胚抗原(CEA)，α-胎蛋白(AFP)，糖鏈抗原19-9(CA19-9)，糖化血紅蛋白(HbAlc)，作為諸如糖白蛋白等的糖與蛋白質的複合體的各種糖化蛋白質，在蛋白質的絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸殘基的羥基處與磷酸進行酯結合而獲得的各種磷酸化蛋白質，以及作為諸如高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)等的類脂物與蛋白質的複合體的各種脂蛋白質等。
如果舉例來說，激素為諸如人類絨毛膜促性腺激素(hCG)，黃體生成激素(LH)，三碘甲狀腺激素(T3)，甲狀腺素(T4)，促甲狀腺激素(TSH)，以及胰島素等。
如果舉例來說，酶為諸如穀草轉氨酶(GOT)，鹼性磷酸酶(ALP)，谷丙轉氨酶(GPT)，乳酸脫氫酶(LDH)，亮氨酸氨基轉肽酶(LAP)，γ-穀氨醯轉肽酶(γ-GTP)，膽鹼酯酶(ChE)，酸性磷酸酶(ACP)，以及前列腺酸性磷酸酯酶(PAP)等。
如果舉例來說，抗體為諸如HCV抗體、HIV抗體和免疫球蛋白(IgE)等，抗原可以為諸如病毒和細菌等。
如果舉例來說，核酸為諸如SNPS，DNA和RNA等。
而且，所載持的第一試劑，還可以為破壞包含在所述被檢測體中的細胞用的試劑b1。如果舉例來說，這種試劑b1為無機鹽或表面活性劑等。無機鹽改變細胞內外的浸透壓力，使細胞收縮或膨脹而促進細胞的破壞。表面活性劑通過破壞作為細胞成分的蛋白質的親水性和疏水性間的平衡的方式，促進細胞的破壞。
如果舉例來說，無機鹽為諸如氯化鈉，氯化鉀，氟化鈉，硫氰化鈉，以及硫氰化鉀等，表面活性劑為蔗糖月桂酸脂，油酸鈉，以及十二烷基硫酸鈉(SDS)等。
如果舉例來說，被試劑b1實施破壞的細胞為血液中的紅血球、白血球和血小板等。對於這種場合，其目的是為了使位於紅血球、白血球或血小板內部的物質與位於細胞外部的液態系統實施混合或溶解。
如果舉例來說，由破壞後的細胞放出的成分為蛋白質、糖化蛋白質、磷酸化蛋白質、激素、類脂物、抗體、酶、抗原、受體、抑制劑、DNA和RNA等。
而且，還可以在本發明的取樣元件中，同時載持有與包含在被檢測體中的物質實施反應用的試劑a1和破壞包含在被檢測體中的細胞用的試劑b1。在這時，與包含在所述被檢測體中的物質實施反應用的試劑a1和破壞包含在所述被檢測體中的細胞用的試劑b1之間不應該出現相互影響，而且這種組合可以由使用者在不損害本發明技術效果的範圍內適當的選擇。
在這裡，本發明的取樣元件的使用目的在於簡單且迅速地對被檢測體實施取樣，並且簡單且迅速地將被檢測體放出至反應系統(液態系統)中。因此，本發明還涉及到使用這種取樣元件的被檢測體處理裝置，以及被檢測體處理方法。在這裡所稱的被檢測體處理方法，包括使被檢測體在預定液態系統中的混合、溶解、稀釋操作等工序。
本發明的被檢測體處理裝置的特徵在於具有所述的被檢測體用取樣元件；導入所述取樣元件用的反應單元；向位於所述反應單元內的所述取樣元件施加力學作用的機構；以及對位於所述反應單元內的反應實施測定用的光學測定系統。
而且，所述施加力學作用的機構可以為通過磁力向所述取樣元件施加力學作用的磁場變化裝置，如果舉例來說，可以採用如後所述的磁性攪拌器。
而且，所述光學測定系統可以採用光散射分光光度計、螢光分光光度計、光吸收分光光度計或發射分光光度計等。
本發明的使用這種被檢測體用取樣元件的被檢測體處理方法可以通過如上所述的被檢測體處理裝置實施，如果具體的講就是，該方法包括(a)使用包括有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域的被檢測體用取樣元件，對液體實施定量獲取和保持用的工序；(b)將保持有所述被檢測體的所述取樣元件導入至反應系統用的工序；(c)通過由所述反應系統之外施加的力學作用，使所述取樣元件運動，由所述取樣元件放出所述被檢測體，同時邊實施攪拌邊對所述被檢測體和所述反應系統進行均勻混合用的工序。
優選，在所述工序(a)之前，所述取樣元件載持有與包含在所述被檢測體處的物質反應的試劑a1和/或對包含在所述被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b1。
此外，在所述工序(c)中，可以在對所述被檢測體和所述反應系統邊實施攪拌邊進行均勻混合的同時，使所述試劑a1與包含在所述被檢測體處的物質反應，和/或用所述試劑b1對包含在所述被檢測體處的細胞實施破壞。
下面以在實施有機合成反應和固體溶解時使用的攪拌棒，與玻璃制毛細管(玻璃管)形成為一體的取樣元件的場合為例，對本發明的被檢測體處理方法進行說明。
首先，使被檢測體定量上升並保持(取樣)在玻璃管內，使取樣元件與作為對象的液態系統(反應系統)相互接觸(優選是實施浸泡)。
接著，使用諸如磁性攪拌器等的裝置，由液態系統之外對位於液態系統之內的攪拌棒(第一磁性體)實施旋轉運動。通過這種旋轉運動，使保持在玻璃管之內的被檢測體放出至液態系統內，進而使所述被檢測體與液體實施均勻的混合或者溶解。而且，第二磁性體設置在攪拌器中。
由於玻璃管與攪拌棒形成為一體，所以在攪拌棒的旋轉運動作用下，玻璃管也將成為整體地旋轉運動。因此，保持在玻璃管之內的被檢測體將在離心力的作用下，放出至液體中，進而通過攪拌被均勻混合。
取樣元件的形狀並不僅限於棒形，只要具有能夠在液體內隨著位於液體之外的第二磁性體(比如說磁鐵)的運動而運動，進而可以放出被檢測體並使其與整個液態系統均勻混合、攪拌的重量和尺寸即可。而且，位於液態系統之外的第二磁性體的運動，並不僅限於如上所述的攪拌器的旋轉運動，如果舉例來說，還可以為振幅運動或簡諧運動。重要的是應該能夠實現可以高效率地將保持在取樣元件處的被檢測體放出至液體中，進而與液體實施均勻混合的運動。
因此，本發明的取樣元件具有「對被檢測體實施取樣的功能」、「將被檢測體放出至液體中的功能」和「對被檢測體和液體實施均勻混合以實現均勻化的功能」這三項重要功能。「取樣」指利用毛細管現象，將被檢測體定量採取、保持在毛細管之內，「放出」指將保持在毛細管之內的被檢測體放出至液體之中。另外，「均勻化」指對被檢測體和液體實施均勻混合，以便使包含在被檢測體中的物質按一定濃度存在於所獲得的混合物的各個部分中。
而且，本發明的被檢測體處理方法，也可以被稱為被檢測體均勻混合方法，其特徵在於包括利用毛細管現象，使被檢測體定量注入至取樣元件的毛細管中的工序；在位於液態系統之外的磁力作用下，使注入有被檢測體的所述取樣元件在液體中運動的工序；以及在所述運動過程中，使所述毛細管內的被檢測體均勻混合在液體中的工序。
如果採用本發明提供的被檢測體處理方法，可以簡單地對包含的被檢測體中的物質實施稀釋操作。如果舉例來說，通過所述方法，可以對以高濃度形式存在於血液中的紅血球內部的血紅蛋白實施簡單的稀釋操作。而且，如果在液體中包含有與被檢測體中的物質實施反應用的試劑，則可以在對被檢測體實施均勻溶解之後，立刻開始對被檢測體中的物質實施分析用的反應操作。
在這裡，使用在本發明的被檢測體處理方法中的液體，可以包含有緩衝液體，包含與包含在被檢測體中的物質實施反應用的試劑a2的溶液，或包含對包含在被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b2的溶液。
如果舉例來說，緩衝液體可以為諸如磷酸緩衝液體，tris緩衝液體，或是碳酸緩衝液體等。
而且，與包含在被檢測體中的物質實施反應用的試劑a2，可以採用如上所述的、作為與包含在被檢測體中的物質實施反應用的試劑a1所舉例的各種試劑，對包含在被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b2，可以採用如上所述的、作為對包含在被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b1所舉例的各種試劑。
對於在本發明的取樣元件中還載持第一試劑的場合，還可以在取樣元件的運動過程中，向液體中放出第一試劑。這時，所放出的第一試劑，為與包含在所述被檢測體處的物質實施反應用的試劑a1，有時在所述被檢測體中的物質與所述試劑a1實施均勻混合的過程中，可以同時實施反應。
適用於本發明的被檢測體均勻混合方法的被檢測體，例如為各種體液，如果更具體的講就是，例如為血液、尿液、唾液、淚液和汗液等。
在本發明的被檢測體均勻混合過程中實施的反應，為諸如酶反應、免疫反應、雜交反應、溶血反應或溶菌反立等。
下面參考附圖，對本發明的被檢測體用取樣元件和使用攪拌器實施的均勻混合方法進行說明。
圖7為表示使用本發明的取樣元件的被檢測體處理方法的工序的圖。在這裡是對使用圖1所示的取樣元件1的場合進行的說明，並且省略了粘接帶13。首先可以如圖7(a)所示，使取樣元件1與被檢測體30相接觸，利用毛細管現象，將被檢測體30導入至毛細管11處。採用這種方式，可以如圖7(b)所示，將被檢測體30保持在取樣元件1的毛細管11中。
隨後，可以將這種取樣元件1導入至包含有液體系統33的反應單元31(反應系統)之內，而且在反應單元31的底面外側處，還設置有由諸如構成攪拌器的、作為第二磁性體的磁鐵32。通過使第二磁性體32轉動的方式，使取樣元件1在液體中進行旋轉運動，以通過離心力的作用，使保持在毛細管11中的被檢測體放出至液體33之中(參見圖7(c))。而且，可以在取樣元件1的旋轉運動過程中實施攪拌，使兩者均勻混合。包含在取樣元件1的毛細管11中的被檢測體30，將與液體33相互混合，在這時，在反應單元31中將存在有混合液體(或者溶解液體)34(參見圖7(d))。
為了能夠實施使用所述取樣元件的被檢測體處理方法，本發明還提供所述被檢測體用取樣元件用的處理裝置。這種處理裝置的特徵在於具有以可離合形式安裝著的、包括有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域的被檢測體用取樣元件；並且可以將保持有所述被檢測體的所述取樣元件導入至反應系統中。
而且優選，所述處理裝置具有可保持構成所述反應系統的液態系統的、將所述液態系統與所述取樣元件一併導入至所述反應系統用的機構。
所述液態系統可以為緩衝液體，包含與包含在被檢測體中的物質反應的試劑a，的溶液，或包含對包含在被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b2的溶液。
圖8表示使用本發明的取樣元件和處理裝置的被檢測體處理方法的工序。如圖8(a)所示，本發明的處理裝置40，可以包含有具有活塞43a並保持著液體43b的注射器43，以及將液體43b保持在注射器43內部處用的、設置在注射器43的底部處的鋁製密封部件44。而且，在注射器43的前端部部分處，還安裝本發明的取樣元件1。
對於使用這種處理裝置40的場合，可以如圖8(a)所示，預先將被檢測體30保持在取樣元件1的毛細管11中，隨後如圖8(b)所示，按壓注射器43中的活塞43a，將取樣元件1與液體43b一併導入至反應單元46之內。隨後如圖8(c)所示，將保持著被檢測體30的取樣元件1和包含有液體43b的反應單元46，設置在諸如攪拌器之上，使取樣元件1轉動，使被檢測體30放出，一邊實施攪拌，一邊使其與液體43b實施均勻混合。
在這裡，當圖8所示的處理裝置40的特徵在於滿足以下幾點，具有類似於注射器的形狀；對與被檢測體相混合的液體43b實施封裝；將以可離合方式安裝的取樣元件1設置在前端部處；按壓活塞43a時，排出取樣元件1，並使鋁製密封部件44破壞，進而使液體43b流出。呈注射器形狀的部分由諸如塑料等製作，優選一次性使用的材料。
而且，鋁製密封部件44的功能為以不使液體43b洩露的方式保持著液體43b，並且可以在外力作用下對其實施簡單破壞。因此，也可以不使用鋁製密封部件44，而是採用具有上述功能的、容易實施破壞的其他材料。
圖9表示由圖8所示的處理裝置40的前端部分處，對取樣元件50實施離合狀態。圖9為處理裝置40的前端部分處的放大圖。
如圖9所示，部件53可以由芯型部件53b，以及包繞著芯型部件53b且可以上下移動的筒型部件53a構成。此場合的取樣元件50處的第一磁性體51呈筒型，並且呈插入形式由芯型部件53b保持。當筒型部件53a向下移動時，所保持的取樣元件50受到筒型部件53a的按壓，使其與芯型部件53b脫開。
下面根據圖8和圖9，對處理裝置40的功能進行集中描述，使用這種附裝有取樣元件1的處理裝置40，首先如圖8所示，將被檢測體30導入至取樣元件1的毛細管11處。隨後，通過將注射器43上的活塞43a按壓至反應單元46之內的方式，通過如圖9所示的離合功能，將取樣元件1導入至反應單元46處，同時利用活塞43a的前端部破壞鋁製密封部件44，將液體43b一併導入至反應單元46之內。然後，再實施如圖7(c)和圖7(d)所示的操作。
下面對使用本發明的另一種處理裝置的被檢測體處理方法進行說明。如圖10(a)所示，在這種處理裝置60中，保持液體63b用的反應單元63a，是通過取樣元件1實施密封的。被檢測體保持在取樣元件1的毛細管11中(圖中未示出)。
處理裝置60如圖10(b)所示，還具有蓋62，而且該蓋62具有可以使取樣元件1沿箭頭Z所示的方向落入反應單元63a之內的機構。通過沿垂直方向向下按壓蓋62的方式，將取樣元件1導入至反應單元63a之內。因此，對於如圖8至圖10所示的任何一種場合，均可以簡單地實施取樣、液體導入和均勻混合的操作。
下面參考圖11和圖12，對使用上述的被檢測體用取樣元件的、本發明的被檢測體處理裝置的一個實施形式進行說明。圖11為表示本發明的被檢測體處理裝置的部分剖開的圖。這種被檢測體處理裝置具有導入所述取樣元件的反應單元70，位於反應單元70之中的、向所述取樣元件施加力學作用的機構(比如說磁性攪拌器)71，以及對反應單元70之內的反應實施測定用的光學測定系統。而且，這種光學測定系統具有光源72和光度計(檢測器)73，在反應單元70之內導入有圖中未示出的、本發明的取樣元件。
反應單元70由諸如透明石英等構成，由光源72出射的大體平行光束(比如，雷射)74，照射至反應單元70之內的液態系統處。比如，首先將預定的試劑(液態系統)導入至反應單元70之內，隨後再將具有毛細管(第一區域)和磁性體(第二區域)的、在毛細管中保持有被檢測體的取樣元件，導入至反應單元70之內。再後，在施加力學作用的機構71的力學作用下使取樣元件旋轉，使被檢測體從毛細管(第一區域)中放出至反應單元70內。
比如，如果被檢測體與試劑間的反應可以使反應單元70之內的液態系統白濁化，則通過光度計73對該液態系統反應前後的散射光束76的強度等實施的測定，可以對被檢測體與試劑間的反應是否結束，或是對被檢測體實施定性或定量分析，以對被檢測體實施適當處理。而且，這種被檢測體處理裝置可以通過控制裝置75實施適當控制。
下面參考實施例，對使用本發明的取樣元件的被檢測體處理方法進行詳細說明，然而本發明並不僅限於此。
實施例《實施例1》在本實施例中，首先製作圖1所示的、本發明的取樣元件。採用玻璃管(アズワン株式會社製造的EM マイ スタ-ミニキヤツプス)作為毛細管11，使用攪拌器(アズワン株式會社製造的ラボラン轉動元件)作為第一磁性體12。通過利用粘接帶13將玻璃管和攪拌器卷繞形成為一體的方式，製作出具有圖1所示的結構的、本發明的取樣元件。而且，玻璃管的容量為5ul，攪拌器的尺寸為25mm×φ8mm。
《實施例2～6與比較實例1》
在這些實施例中，使用按照實施例1製作出的取樣元件，按照圖7所示的順序實施本發明的被檢測體處理方法，並且對被檢測體的稀釋效果進行分析。
首先，按照與實施例1相同的方式製作本發明的取樣元件。為了能夠利用吸收光譜，對被檢測體在液體中的混合、溶解狀態進行觀察，還在1ml的蒸餾水中溶解有色素(和光純藥(株)製造的BRILLIANT GREEN)20mg，製備出濃度為20mg/ml的被檢測體(BG溶液)。
當被檢測體注入至取樣元件中的5ul玻璃管內之後，將該取樣元件1放入至包含有5ml蒸餾水的燒杯之中，並立刻通過攪拌器(KOIKE PRECISIONINSTRUMENT社製造的MIGHTY MAGNETIC STIRRER MODEL-16)實施攪拌。在進行一分鐘的攪拌之後，由燒杯內的液體中取出1ml，實施吸收光譜的測定。其結果如圖13中的曲線a所示(實施例2)。
另一方面，象在先技術實例那樣，利用吸移管機構(ギルソン社製造)獲取與實施例2相同的被檢測體5ul，放入至位於燒杯中利用攪拌器實施攪拌的5ml水溶液中，進行一分鐘的攪拌。隨後，由燒杯內的液體中取出1ml，實施吸收光譜的測定。其結果如圖13中的曲線b所示(比較實例1)。
如圖13所示，採用使用本發明的取樣元件的被檢測體處理方法，也可以象在先技術那樣對被檢測體實施均勻的混合，因此本發明提供了一種簡易的被檢測體處理方法。
下面，按照與實施例1相同的方式製作取樣元件，並且對被檢測體的稀釋效果進行分析。使用容量為1μl、3ul、5μl或10ul的玻璃管(アズワン株式會社製造的EMマイ スタ-ミニキヤツプス)，以及攪拌棒(25mm×φ8mm)，製作出容量為1μl、3μl、5μl或10ul的四種取樣元件。將與實施例2相同的被檢測體，注入至這四種取樣元件中，分別導入至接納於燒杯中的5ml水溶液中，利用攪拌器實施攪拌和稀釋。隨後，由燒杯內的液體中取出1ml，實施吸收光譜的測定。其結果如圖14所示(實施例3～6)。正如圖14所示，採用使用本發明的取樣元件的被檢測體處理方法，可以製作成系列的被檢測體稀釋溶液。
《實施例7～11》在這些實施例中，製作出具有圖4所示的結構的、載持有氯化鉀的取樣元件，進行血液的溶血分析。
製備出浸入在0.1％、0.5％、1％、5％或10％的氯化鉀溶液中並實施過凍結乾燥處理的玻璃纖維濾紙23(ワツトマン社製造的F075-14，10mm×30mm)，配置在作為毛細管21的、容量為3ul的玻璃管與作為第一磁性體22的攪拌棒之間，利用粘接帶24實施卷繞，製作出載持有氯化鉀的五種取樣元件。
向其中注入1ml的全血，在進行三分鐘的攪拌之後，通過離心分離方式實施血球分離。使用SLS-Hb測定設備(和光純藥(株)製造)，對所獲得的血漿中的球蛋白濃度實施測定。其結果如圖15所示。由圖15中可知，採用載持有氯化鉀的取樣元件，將可以對血液的溶血現象實施控制。
《實施例12》在本實施例中，使用具有圖1所示的結構的、本發明的取樣元件，進行人類血清白蛋白的測定。
按照與實施例1相同的方式，製作包含有作為毛細管的、容量為3ul的玻璃管的取樣元件。採用濃度為0g/、0.005g/l、0.015g/l、0.046g/l、0.23g/l、0.46g/l、1.5g/l或4.6g/l的人類血清白蛋白作為被檢測體。
在向所述取樣元件中注入有3ul的人類血清白蛋白之後，將取樣元件放入在1ml的、包含有兔抗人類白蛋白抗體和鼠抗人類白蛋白抗體的緩衝液體(50mMMOPS，4％PEG，pH7.4)中，在進行三分鐘的攪拌之後，對散射強度(測定波長為670nm)實施測定。其結果如圖16所示。如圖16所示，使用本發明的取樣元件，可以對人類血清白蛋白實施測定。而且，本發明還適用於人類血清白蛋白之外的測定項目。
工業上的可應用性本發明的被檢測體用取樣元件、被檢測體處理裝置和被檢測體處理方法，可以良好地適用於諸如尿液檢查、妊娠檢查、血液檢查、免疫血清檢查、內分泌功能檢查、病毒檢查、細菌檢查等的各種項目檢查。
權利要求
1.被檢測體用取樣元件，其特徵在於具有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域。
2.如權利要求1所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於所述第一區域通過毛細管現象對所述被檢測體實施保持。
3.如權利要求1所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於所述的力學作用是通過磁場變化實現的。
4.如權利要求1所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於通過所述第二區域的運動，使所述第一區域放出所述被檢測體。
5.如權利要求1所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於其保持有與包含在所述被檢測體中的物質反應的試劑a1和/或破壞包含在所述被檢測體中的細胞用的試劑b1。
6.如權利要求5所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於所述試劑a1為酶、抗原、抗體、受體或核酸。
7.如權利要求5所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於所述物質為蛋白質、激素、抗體、酶、抗原或核酸。
8.如權利要求5所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於所述試劑b1為無機鹽或表面活性劑。
9.如權利要求5所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於所述細胞為紅血球、白血球或血小板。
10.如權利要求5所述的被檢測體用取樣元件，其特徵在於由被所述試劑b1破壞的所述細胞中放出的成分為蛋白質、糖化蛋白質、磷酸化蛋白質、激素、類脂物、抗體、酶、抗原、受體、抑制劑、DNA或PNA。
11.被檢測體處理裝置，其特徵在於具有包括有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域的被檢測體用取樣元件；導入所述取樣元件用的反應單元；向位於所述反應單元內的所述取樣元件施加力學作用的機構；以及對位於所述反應單元內的反應實施測定用的光學測定系統。
12.如權利要求11所述的被檢測體處理裝置，其特徵在於所述施加力學作用的機構為通過磁力向所述取樣元件施加力學作用的磁場變化裝置。
13.如權利要求11所述的被檢測體處理裝置，其特徵在於所述光學測定系統為光散射分光光度計、螢光分光光度計、光吸收分光光度計或發射分光光度計。
14.被檢測體處理方法，其特徵在於包括(a)使用包括有對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域的被檢測體用取樣元件，對液體實施定量獲取和保持用的工序；(b)將保持有所述被檢測體的所述取樣元件導入至反應系統用的工序；(c)通過由所述反應系統之外施加的力學作用，使所述取樣元件運動，由所述取樣元件放出所述被檢測體，並邊攪拌邊使所述被檢測體和所述反應系統混合的工序。
15.如權利要求14所述的被檢測體處理方法，其特徵在於在所述工序(a)之前，使所述取樣元件載持有與包含在所述被檢測體處的物質反應的試劑a1和/或對包含在所述被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b1。
16.如權利要求15所述的被檢測體處理方法，其特徵在於所述試劑a1為酶、抗原、抗體、受體或核酸。
17.如權利要求15所述的被檢測體處理方法，其特徵在於所述物質為蛋白質、激素、抗體、酶、抗原或核酸。
18.如權利要求15所述的被檢測體處理方法，其特徵在於所述試劑b1為無機鹽或表面活性劑。
19.如權利要求15所述的被檢測體處理方法，其特徵在於所述細胞為紅血球、白血球或血小板。
20.如權利要求15所述的被檢測體處理方法，其特徵在於由被所述試劑b1破壞的所述細胞中放出的成分為蛋白質、糖化蛋白質、磷酸化蛋白質、激素、類脂物、抗體、酶、抗原、受體、抑制劑、DNA或RNA。
21.如權利要求14所述的被檢測體處理方法，其特徵在於所述反應系統為緩衝液體、含有與包含在所述被檢測體處的物質反應的試劑a2的溶液，或含有對包含在所述被檢測體處的細胞實施破壞的試劑b2的溶液。
22.如權利要求14所述的被檢測體處理方法，其特徵在於在所述工序(c)中，在邊攪拌邊使所述被檢測體和所述反應系統混合的同時，使所述試劑a2與包含在所述被檢測體處的物質實施反應，和/或所述試劑b2對包含在所述被檢測體處的細胞實施破壞。
全文摘要
本發明提供在實施被檢測體的檢查過程中，簡化特別多採用手工作業進行的，被檢測體的獲取、被檢測體的處理、向測定(反應)系統實施被檢測體的導入和被檢測體的稀釋等的所有預處理工序，從而提高使用大型自動化裝置和床邊檢測(POCT)適用裝置的檢查可操作性的技術。本發明的取樣元件的特徵在於具有可對被檢測體定量取樣獲得並實施暫時保持用的第一區域，以及為使第一區域運動而承受由外部施加的力學作用的第二區域。
文檔編號G01N35/04GK1497255SQ03127288
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月30日 優先權日2002年10月2日
發明者北脅文久, 河村達朗, 朗 申請人:松下電器產業株式會社