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JPH07111428B2 - Laser magnetic immunoassay method and measuring apparatus - Google Patents
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JPH07111428B2 - Laser magnetic immunoassay method and measuring apparatus - Google Patents

Laser magnetic immunoassay method and measuring apparatus

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JPH07111428B2
JPH07111428B2 JP26431987A JP26431987A JPH07111428B2 JP H07111428 B2 JPH07111428 B2 JP H07111428B2 JP 26431987 A JP26431987 A JP 26431987A JP 26431987 A JP26431987 A JP 26431987A JP H07111428 B2 JPH07111428 B2 JP H07111428B2
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magnetic
laser
sample container
light
sample
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幸一 藤原
裕迪 水谷
弘子 水谷
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は抗原抗体反応を利用したレーザ免疫測定方法お
よび測定装置に関する。さらに詳しくは、極めて微量の
検体から特定の抗体または抗原を検出可能なレーザ免疫
測定方法および測定装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser immunoassay method and measuring apparatus utilizing an antigen-antibody reaction. More specifically, the present invention relates to a laser immunoassay method and a measuring apparatus capable of detecting a specific antibody or antigen from an extremely small amount of sample.

〔従来技術とその問題点〕 エイズ、成人T細胞白血病等の新型ウイルス性疾病、な
らびに各種癌の早期検査法として、抗原抗体反応を利用
した免疫測定法の開発が現在世界的規模で進められてい
る。これは、抗原であるウイルス等が生体に侵入した場
合に形成される抗体が、上記抗原と特異的に反応する性
質(抗原抗体反応)を利用して、抗体または抗原そのも
のを検出しようとするものである。このための微量免疫
測定法として、従来からRIA(ラジオイムノアッセ
イ)、EIA(酵素イムノアッセイ)、FIA(蛍光イムノア
ッセイ)等が実用化されてきた。これらの方法は、アイ
ソトープ、酵素、蛍光体で標識された抗原または抗体を
用い、これと特異的に反応する抗体または抗原の有無を
検出するものである。
[Prior art and its problems] Development of an immunoassay utilizing an antigen-antibody reaction is currently in progress on a global scale as an early test method for AIDS, new types of viral diseases such as adult T-cell leukemia, and various cancers. There is. This is to detect an antibody or the antigen itself by utilizing the property that an antibody formed when a virus or the like which is an antigen invades a living body, specifically reacts with the above antigen (antigen-antibody reaction). Is. As a microimmunoassay method for this purpose, RIA (radioimmunoassay), EIA (enzyme immunoassay), FIA (fluorescent immunoassay) and the like have been put into practical use. These methods use an antigen or antibody labeled with an isotope, an enzyme, or a fluorophore, and detect the presence or absence of the antibody or antigen that specifically reacts with this.

このうちRIAは、抗原抗体反応に寄与した検体の量を、
標識化されたアイソトープの放射線量を測定することに
より定量するものであり、現在のところ、ピコグラム程
度の超微量測定が唯一可能な方法である。しかし、RIA
は放射性物質を取り扱わなければならないため、特殊設
備が必要であり、半減期や廃棄物処理等の点から、使用
時期、場所等の制約があった。また、酵素、蛍光体を用
いる方法では、発色や、発光を用いて抗原抗体反応の有
無を確認するものであるため、測定が半定量的であり、
検出限界もナノグラム程度であった。従って、RIAと同
程度の検出感度を有し使用上の制限のない免疫測定方法
が求められていた。
Of these, RIA is the amount of the sample that contributed to the antigen-antibody reaction,
It is quantified by measuring the radiation dose of the labeled isotope, and at present, the only possible method is ultra-trace measurement on the picogram level. But the RIA
Since radioactive materials must be handled, special equipment is required, and there are restrictions on the time of use, location, etc. from the viewpoint of half-life and waste disposal. Further, in the method using an enzyme or a fluorescent substance, since the presence or absence of an antigen-antibody reaction is confirmed using color development or luminescence, the measurement is semi-quantitative,
The detection limit was also about nanogram. Therefore, there has been a demand for an immunoassay method that has the same detection sensitivity as RIA and is not limited in use.

抗原抗体反応の有無の検出にレーザ光を用いる方法とし
ては、肝臓癌の検出を目的として、プラスチックの微粒
子にAFP(アルファ・フェト・プロテイン)に対する抗
体をつけ、抗原抗体反応に基づく該プラスチック同士の
凝集により生じた質量変化を、レーザー光の散乱または
透過状態の変化から調べる方法が発表されている。この
方法では、検出感度は10-10gであり、従来のレーザー
光を用いた方法の百倍以上とされているが、RIAの感度
の百分の一以下である。この方法は、水溶液中での抗原
抗体のブラウン運動の変化を利用しているため、測定に
際しては、検体を含む水溶液の温度制御を精密に行う必
要があり、気温や振動等の外界の影響を受け易い欠点が
あった。
As a method of using laser light to detect the presence or absence of an antigen-antibody reaction, for the purpose of detecting liver cancer, an antibody against AFP (alpha-fetoprotein) is attached to fine particles of plastic, and the plastics are separated from each other based on the antigen-antibody reaction. A method for investigating the change in mass caused by aggregation from changes in the scattering or transmission state of laser light has been published. In this method, the detection sensitivity is 10 −10 g, which is 100 times or more that of the conventional method using laser light, but is less than 1/100 of the sensitivity of RIA. Since this method uses changes in Brownian motion of antigen-antibody in an aqueous solution, it is necessary to precisely control the temperature of the aqueous solution containing the sample during measurement, and to avoid the influence of the external environment such as temperature and vibration. There was a drawback that it was easily received.

また、従来のレーザ光の散乱測定は、検体が分散してい
る水溶液の一部分のみを照射するため、本質的に検出感
度向上には限界があり、多量の検体が必要であった。
Further, in the conventional laser light scattering measurement, since only a part of the aqueous solution in which the sample is dispersed is irradiated, there is a limit to the improvement of the detection sensitivity, and a large amount of sample is required.

このような事情から、従来よりRIAに匹敵する検出感度
並びに精度を有し、実施上の制限のない免疫測定方法及
び測定装置の開発が望まれていた。
Under such circumstances, it has been desired to develop an immunoassay method and an assay device which have detection sensitivity and accuracy comparable to those of RIA and have no practical limitation.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の第1の発明に従うと、所定の抗原あるいは抗体
に磁性体微粒子を標識として付加した磁性体標識体と、
磁性たる抗体あるいは抗原とを抗原抗体反応させる第1
工程と、該第1工程後の磁性体標識体と検体との複合体
である磁性体標識検体複合体を含む溶液に磁界を作用さ
せて該磁性体標識検体複合体を定められた位置に誘導・
濃縮させる第2の工程とを少なくとも含む、レーザ磁気
免疫測定方法において、磁性体標識検体複合体の存在す
る前記濃縮位置と、該磁性体標識検体複合体が存在しな
い溶液部の非濃縮位置にレーザ光を同時あるいは時系列
的に照射し、受光した該濃縮位置からの出射光と該非濃
縮位置からの出射光との差分を検出することを特徴とす
るレーザ磁気免疫測定方法が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a magnetic substance-labeled substance obtained by adding magnetic fine particles to a predetermined antigen or antibody as a label,
1st reaction between a magnetic antibody or an antigen and an antigen-antibody reaction
A magnetic field is applied to a solution containing a magnetic substance-labeled analyte complex, which is a complex of the magnetic substance-labeled substance and the analyte after the step and the first step, to induce the magnetic substance-labeled analyte complex to a predetermined position.・
In a laser magnetic immunoassay method including at least a second step of concentrating, a laser is provided at the concentration position where the magnetic substance-labeled analyte complex exists and the non-concentration position of the solution portion where the magnetic substance-labeled analyte complex does not exist. A laser magnetic immunoassay method is provided, which comprises irradiating light simultaneously or in time series and detecting a difference between the received light from the concentrated position and the received light from the non-concentrated position.

また、本発明の第1の発明の一つの変形例に従うと、前
記第2工程が上方に開口を有する検体容器を用いて行わ
れ、該検体容器の下方に置かれた磁石と該磁石に対向し
て該検体容器の水面真上に置かれた磁石片によって誘導
・濃縮がなされ、前記検出工程が該磁極片真下の水面
と、該磁極片近傍の水面を同時あるいは時系列的に照射
することによって行われる。
According to a modification of the first aspect of the present invention, the second step is performed by using a sample container having an opening at the upper side, and the magnet placed below the sample container and the magnet facing each other. Then, the magnet piece placed directly above the water surface of the sample container induces and concentrates, and the detecting step irradiates the water surface immediately below the magnetic pole piece and the water surface near the magnetic pole piece simultaneously or in time series. Done by

さらに、本発明の第1の発明の別の変形例に従うと、前
記第2工程が細管状の検体容器を用いて行われ、該検体
容器の定められた1点の磁界が最大であって、該磁界の
最大点に向かって磁界が増大するように構成されている
磁石により誘導・濃縮がなされ、磁界が最大になる該検
体容器部と、その近傍の該検体容器を同時あるいは時系
列的に照射することによって行われる。
Furthermore, according to another modification of the first aspect of the present invention, the second step is performed using a thin tubular sample container, and the magnetic field at one defined point of the sample container is maximum, The sample container part in which the magnetic field is maximized and guided and concentrated by a magnet configured so that the magnetic field increases toward the maximum point of the magnetic field, and the sample container in the vicinity thereof are simultaneously or time-sequentially. It is performed by irradiating.

前記検出工程において該検体からの出射光として、散乱
光、透過光、反射光、干渉光および回折光のいずれを選
んでもよい。
In the detection step, any of scattered light, transmitted light, reflected light, interference light and diffracted light may be selected as the light emitted from the sample.

また、前記検出工程において、レーザ光を2つに分解す
ることにより同時照射を行なうことができる。
Further, in the detection step, simultaneous irradiation can be performed by decomposing the laser light into two.

さらに、前記検出工程において、レーザ光を前記濃縮位
置と非濃縮位置の間で走査することにより時系列的照射
を行なうこともできる。
Furthermore, in the detection step, time-sequential irradiation can be performed by scanning the laser light between the concentrated position and the non-concentrated position.

レーザ光を2分割する場合も走査する場合も、従来光学
測定でよく用いられている2ビーム法による検出感度向
上が可能である。すなわち、光源のゆらぎ、空気中の散
乱物あるいは溶液中の不純物等による検体と無関係な信
号雑音が除去できる。
It is possible to improve the detection sensitivity by the two-beam method, which is often used in the conventional optical measurement, regardless of whether the laser beam is divided into two or scanned. That is, signal noise unrelated to the sample due to fluctuations in the light source, scattered substances in the air, impurities in the solution, and the like can be removed.

この場合、レーザの走査周波数に同期した出射光を選択
的に検出することによって検体の定量を行なえば検出感
度を向上させることができる。
In this case, the detection sensitivity can be improved by quantifying the sample by selectively detecting the emitted light synchronized with the scanning frequency of the laser.

本発明の第2の発明に従うと、磁性体微粒子によって標
識された検体を収容する検体容器と、該検体容器内の1
点に磁性体標識検体複合体を誘導・濃縮する機構と、レ
ーザ光線を該検体容器内の該磁性体標識体が誘導・濃縮
された1点と、その1点以外の計2箇所に導くための機
構を有する入射光学系と、その検体容器内の前記2箇所
からのレーザ散乱あるいは透過あるいは反射あるいは干
渉光あるいは回折光を受光する光学系と、を少なくとも
含むレーザ磁気免疫測定装置であって、傾斜磁場発生装
置と、ビームスプリッターあるいは偏向器を具備してな
ることを特徴とするレーザ磁気免疫測定装置が提供され
る。
According to a second aspect of the present invention, a sample container containing a sample labeled with magnetic fine particles, and a sample container
A mechanism for guiding / concentrating the magnetic substance-labeled sample complex to a point, and guiding the laser beam to one point where the magnetic substance-labeled body is guided / concentrated in the sample container, and to a total of two points other than the one point. A laser magnetic immunoassay apparatus including at least an incident optical system having a mechanism of (1) and an optical system for receiving laser scattered, transmitted or reflected, or interference light or diffracted light from the two locations in the specimen container, Provided is a laser magnetic immunoassay device comprising a gradient magnetic field generator and a beam splitter or a deflector.

この際、ビームスプリッタ又はレーザ光線を空間操作す
る偏向器は、レーザ光源と検体容器の間に設置すること
が望ましい。
At this time, it is desirable that the beam splitter or the deflector for spatially manipulating the laser beam is installed between the laser light source and the specimen container.

本発明の第2の発明の好ましい変形例に従うと傾斜磁場
発生装置が、永久磁石又は電磁石と、該永久磁石又は電
磁石に対向して前記検体容器を挟むように設置された磁
極片とから構成されている。
According to a preferred modification of the second aspect of the present invention, the gradient magnetic field generating device includes a permanent magnet or an electromagnet, and magnetic pole pieces arranged so as to sandwich the sample container so as to face the permanent magnet or the electromagnet. ing.

また、本発明の第2の発明の別の変形例に従うと、前記
検体容器または前記永久磁石又は電磁石と、前記磁極片
のいずれかが、水平面内で移動可能となるように構成さ
れている。
According to another modification of the second aspect of the present invention, any one of the sample container, the permanent magnet or the electromagnet, and the magnetic pole piece is configured to be movable in a horizontal plane.

磁性体標識検体複合体を外部磁力により溶液内部で駆動
する方法を採った場合、溶液の粘性抵抗のため外部磁力
への追従は自ずから限度がある。従って、S/N比を向上
させる目的で、該磁性体標識検体複合体からの出射光あ
るいは透過あるいは反射あるいは干渉光を繰返し加算・
平均化処理する場合、測定時間がかかる問題があった
が、本発明においては磁性体標識検体複合体からの信号
に妨害となる検体以外からのバックグラウンド雑音を排
除し得るので、短時間で高S/N比の測定が可能となる。
When the method of driving the magnetic substance-labeled analyte complex inside the solution by the external magnetic force is adopted, the follow-up to the external magnetic force is naturally limited due to the viscous resistance of the solution. Therefore, in order to improve the S / N ratio, the light emitted from the magnetic substance-labeled analyte complex, transmitted light, reflected light, or interference light is repeatedly added.
When the averaging process was performed, there was a problem that the measurement time was long, but in the present invention, background noise from other than the sample that interferes with the signal from the magnetic substance-labeled sample complex can be eliminated, so that it can be performed in a short time. It is possible to measure the S / N ratio.

なお、本発明に用いられる磁性微粒子が放射線あるいは
毒性等の問題を有しないことはいうまでもなく、これを
利用することに格別の制約はない。また、磁性体微粒子
には、マグネタイトやγ−フェライト等の各種化合物磁
性体あるいは鉄、コバルト等の金属磁性体等種々の材料
によるものがあり、検体に対して安定な標識物質を容易
に選択することができる。
Needless to say, the magnetic fine particles used in the present invention do not have a problem such as radiation or toxicity, and there is no particular limitation in using them. The magnetic fine particles include various compound magnetic materials such as magnetite and γ-ferrite, and metal magnetic materials such as iron and cobalt, and easily select a stable labeling substance for a sample. be able to.

本発明では、標識物質が磁性体であることを利用して、
標識物質、検体あるいは抗原抗体複合物質を磁力によっ
て選択的に操作することが出来る。即ち、未反応の磁性
体標識体を検体から分離除去したり、磁性標識体との抗
原抗体複合体を特定の位置に誘導しあるいは濃縮するこ
とが容易である。
In the present invention, utilizing that the labeling substance is a magnetic substance,
The labeling substance, specimen or antigen-antibody complex substance can be selectively manipulated by magnetic force. That is, it is easy to separate and remove the unreacted magnetic substance-labeled substance from the sample, and to guide or concentrate the antigen-antibody complex with the magnetic substance-labeled substance to a specific position.

これら本発明によれば、同じレーザ光を利用しながら、
AFPを利用した方法の限界を突破することが出来る。ま
た、このような構成は、単に検出感度の向上に寄与する
のみならず測定の自動化をも極めて容易にする。
According to these inventions, while using the same laser light,
The limit of the method using AFP can be exceeded. In addition, such a configuration not only contributes to an improvement in detection sensitivity but also makes it extremely easy to automate the measurement.

以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述する
が、以下に示すものは本発明の一実施例に過ぎず、本発
明の技術的範囲を何等制限するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the following is merely an example of the present invention and does not limit the technical scope of the present invention.

〔実施例1〕 第1図は本発明のレーザ磁気免疫測定装置の一例を示す
ものである。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows an example of a laser magnetic immunoassay device of the present invention.

図中符号1は検体容器、2は磁性体標識検体複合体、3
は傾斜磁界発生装置、4はレーザ光源、5はビームスプ
リッタ、6a及び6bは分割レーザ光線、7a及び7bは透過光
または回折光、8a及び8bはNDフィルタ、9a及び9bはフォ
トダイオード、10a及び10bは散乱光束、11a及び11bはス
リット、12a及び12bは集光レンズ、13a及び13bは光電子
増倍管、14a及び14bは電子回路である。
In the figure, reference numeral 1 is a sample container, 2 is a magnetic substance-labeled sample complex, 3
Is a gradient magnetic field generator, 4 is a laser light source, 5 is a beam splitter, 6a and 6b are split laser beams, 7a and 7b are transmitted or diffracted light, 8a and 8b are ND filters, 9a and 9b are photodiodes, 10a and 10b is a scattered light flux, 11a and 11b are slits, 12a and 12b are condenser lenses, 13a and 13b are photomultiplier tubes, and 14a and 14b are electronic circuits.

垂直に配設された透明ガラスからなるシリンダ状の検体
容器1には、検体と磁性体標識体との間で抗原抗体反応
を行なった後の磁性体標識検体複合体2が収容されてい
る。検体の調製方法には、先に本発明者らが出願した特
願昭61−224567、61−254164に記載の方法を適用でき
る。傾斜磁界発生装置3は鋭利な先端形状をもつ一対の
希土類磁石3a,3aを前記検体容器を挟むように、対向し
て設置してなるものである。該磁石3a,3aの先端部の検
体容器側面の磁界が最も高いために、磁性体標識検体複
合体2はこの位置に誘導・濃縮される。なお、磁界発生
装置には、先に本発明者らが出願した特願昭62−152791
に記載の電磁石を用いることもできる。
A cylindrical sample container 1 made of transparent glass that is vertically arranged contains a magnetic substance-labeled sample complex 2 after an antigen-antibody reaction has occurred between the sample and the magnetic substance label. The method described in Japanese Patent Application Nos. 61-224567 and 61-254164 previously filed by the present inventors can be applied to the method for preparing a sample. The gradient magnetic field generator 3 comprises a pair of rare earth magnets 3a, 3a each having a sharp tip shape, facing each other so as to sandwich the sample container. Since the magnetic field on the side of the sample container at the tip of the magnets 3a, 3a is the highest, the magnetic substance-labeled sample complex 2 is guided and concentrated at this position. Incidentally, the magnetic field generator includes a Japanese Patent Application No. 62-152791 filed previously by the present inventors.
It is also possible to use the electromagnet described in.

また、検体容器1の側方には、He−Neレーザ光源4と該
光源4から出射されるレーザ光を二つに分割するビーム
スプリッタ5とが検体容器1に関し一方の側に適当な入
射角度を成すように設置されており、他方の側にはそれ
ぞれの分割レーザ光6a,6bに対応する透過光または回折
光を検知するためのフォトダイオード9a,9bが配設され
ている。又、別の位置にはスリット11a,11bと集光レン
ズ12a,12bと光電子増倍管13a,13bとから成る散乱光に対
する二つの受光系がそれぞれ分割された入射光に対して
配置されている。散乱光受光系は好ましくは入射系に対
して直角の散乱光を受光できるように配置されている。
二つのフォトダイオード9a,9bおよび光電子増倍管13a,1
3bは得られた出射信号の処理をするための電子回路14b,
14aにそれぞれ接続されている。
A He-Ne laser light source 4 and a beam splitter 5 for splitting the laser light emitted from the light source 4 into two are provided on one side of the sample container 1 with an appropriate incident angle on one side of the sample container 1. And photodiodes 9a and 9b for detecting transmitted light or diffracted light corresponding to the respective split laser beams 6a and 6b are disposed on the other side. Further, at another position, two light receiving systems for the scattered light, which are composed of the slits 11a and 11b, the condenser lenses 12a and 12b, and the photomultiplier tubes 13a and 13b, are arranged for the respective divided incident lights. . The scattered light receiving system is preferably arranged so that it can receive scattered light at a right angle to the incident system.
Two photodiodes 9a, 9b and photomultiplier tube 13a, 1
3b is an electronic circuit 14b for processing the obtained outgoing signal,
14a respectively.

レーザ光源4からのレーザ光は、ビームスプリッタ5を
経て二つに分割されそれぞれ検体容器1の管壁を通して
磁性体標識検体複合体を含有する液体に入射される。な
お、入射光はシリンダ状の検体容器1の軸方向に直角に
入射されるのが好ましい。一方の分割レーザ光6aは傾斜
磁界発生装置3により吸い寄せられて検体容器1内の最
大磁界点の近傍に集合した磁性体標識検体複合体の存在
する濃縮位置を通過して透過光または回折光として出射
される。また、他方の分割レーザ光6bは磁性体標識検体
複合体の存在しない非濃縮位置を通過して透過光または
回折光として出射される。これらの出射光はNDフィルタ
8a,8bで適当に減光調節された後、フォトダイオード9a,
9bで受光され、電子回路14bによって信号の差分が検出
される。
The laser light from the laser light source 4 is divided into two via the beam splitter 5 and is incident on the liquid containing the magnetic substance-labeled analyte complex through the tube wall of the analyte container 1. The incident light is preferably incident at right angles to the axial direction of the cylindrical sample container 1. One of the divided laser beams 6a is attracted by the gradient magnetic field generator 3 and passes through the concentration position where the magnetic substance-labeled sample complex existing in the vicinity of the maximum magnetic field point in the sample container 1 and passes as transmitted light or diffracted light. Is emitted. The other split laser beam 6b passes through a non-concentrating position where the magnetic substance-labeled analyte complex does not exist and is emitted as transmitted light or diffracted light. These emitted lights are ND filters
After the dimming is adjusted appropriately by 8a, 8b, the photodiode 9a,
The light is received by 9b, and the difference between the signals is detected by the electronic circuit 14b.

また、磁性体標識検体複合体の粒径が大きい場合、分割
レーザ光線6aは回折されるので、回折光線を検出する方
法を用いることもできる。さらに、透過光、回折光を検
出する方法の他に、前記濃縮位置及び非濃縮位置からの
散乱光を用いることもできる。散乱光測定の場合は、一
方の分割レーザ光線6aは濃縮位置で散乱され、他方の分
割レーザ光線6bは非濃縮位置で散乱されてそれぞれ散乱
光束10a,10bとして出射され、これら散乱光束10a,10bス
リット11a,11b及び集光レンズ12a,12bによって光電子増
倍管13a,13bに導かれ、電子回路14aによって信号の差分
が検出される。
Further, when the particle size of the magnetic substance-labeled analyte complex is large, the split laser beam 6a is diffracted, so that a method of detecting the diffracted light beam can also be used. Furthermore, in addition to the method of detecting transmitted light and diffracted light, scattered light from the concentrated position and the non-concentrated position can be used. In the case of scattered light measurement, one split laser beam 6a is scattered at the concentrated position, the other split laser beam 6b is scattered at the non-concentrated position and emitted as scattered light beams 10a, 10b, respectively, these scattered light beams 10a, 10b. The slits 11a and 11b and the condenser lenses 12a and 12b guide the photomultiplier tubes 13a and 13b, and the electronic circuit 14a detects the difference between the signals.

なお、レーザ光源としては、He−Neに限られるものでは
なく、He−Cdレーザのように波長の短いものを用いれ
ば、磁性体標識検体複合体が小さなものの検出には感度
が向上するため、特に有効である。
Incidentally, the laser light source is not limited to He-Ne, but if a short wavelength such as He-Cd laser is used, the sensitivity is improved in the detection of a small magnetic substance-labeled analyte complex, Especially effective.

本実施例ではピコグラムオーダーの極微量な検体を瞬時
に検出することかできた。
In the present embodiment, it was possible to instantaneously detect a very small amount of sample on the order of picogram.

〔実施例2〕 第2図は本発明のレーザ磁気免疫測定装置の他の例を示
すものである。
Embodiment 2 FIG. 2 shows another example of the laser magnetic immunoassay device of the present invention.

3aは電磁石、3bは磁極片、8はNDフィルタ、9はフォト
ダイオード、10は散乱光束、11はスリット、12は集光レ
ンズ、13は光電子増倍管、15は偏向器である。
3a is an electromagnet, 3b is a pole piece, 8 is an ND filter, 9 is a photodiode, 10 is a scattered light beam, 11 is a slit, 12 is a condenser lens, 13 is a photomultiplier tube, and 15 is a deflector.

上方に開口を有する検体容器1内には磁性体標識検体複
合体2が収容されている。そしてこの検体容器1は電磁
石(または永久磁石)3aの上に直接または台を介して水
平方向移動可能に載置されており、検体容器1の真上に
は磁性体標識検体複合体2を誘導・濃縮するための磁極
片3cが載置されている。この磁極片3cはその先端が鋭利
な形状となっていることから、上記電磁石3bからでた磁
束が磁極片3bの先端に集中するようになっている。従っ
て、該磁極片3b真下の水面の磁界が最も高く、この部分
に磁性体標識検体複合体2が濃縮される。
A magnetic substance-labeled sample complex 2 is contained in a sample container 1 having an opening at the top. The sample container 1 is placed on the electromagnet (or permanent magnet) 3a so as to be movable in the horizontal direction directly or via a table, and a magnetic substance-labeled sample complex 2 is guided directly above the sample container 1. The magnetic pole piece 3c for concentration is placed. Since the tip of the pole piece 3c has a sharp shape, the magnetic flux from the electromagnet 3b is concentrated on the tip of the pole piece 3b. Therefore, the magnetic field on the water surface directly under the magnetic pole piece 3b is the highest, and the magnetic substance-labeled analyte complex 2 is concentrated in this portion.

上記のような磁極片3cと上記電磁石3bとは傾斜磁界発生
装置3を構成している。なお、この装置3は、この例に
限定されることなく、電磁石の代わりに例えば希土類磁
石を用いた構成であってもよい。
The magnetic pole piece 3c and the electromagnet 3b as described above constitute the gradient magnetic field generator 3. The device 3 is not limited to this example, and may have a configuration using, for example, a rare earth magnet instead of the electromagnet.

また、検体容器1の上方には、例えばHe−Neレーザ光源
4と該光源4から出射されるレーザ光6a,6bの方向を変
えるTeO2を用いた音響光学素子からなる偏向器15とが磁
極片3cに関し一方の側に適当な入射角度を成すように設
置されており、他方の側には反射光、干渉光、または回
折光を検知するためのフォトダイオード9が配置されて
いる。又、別の位置には散乱光に対するスリット11と集
光レンズ12と光電子増倍管13とからなる受光系が配置さ
れている。なお、散乱光が微弱である場合は、フォトカ
ウンティング型の光電子増倍管を用いるのがよい。
Further, above the sample container 1, for example, a He-Ne laser light source 4 and a deflector 15 composed of an acousto-optic device using TeO 2 that changes the direction of the laser beams 6a and 6b emitted from the light source 4 are magnetic poles. The piece 3c is installed on one side so as to form an appropriate incident angle, and the photodiode 9 for detecting reflected light, interference light, or diffracted light is arranged on the other side. Further, a light receiving system including a slit 11, a condenser lens 12, and a photomultiplier tube 13 for scattered light is arranged at another position. When the scattered light is weak, a photocounting type photomultiplier tube is preferably used.

レーザ光源4からの入射光6a,6bは偏向器15を経て検体
容器1の液面に対してそれぞれ30°の角度で磁極片3cの
真下またはその近傍の水面に入射せしめられ、磁極片3c
により吸い寄せられて水面近傍に集合した磁性体標識検
体複合体2の存在する領域で散乱光、反射光、干渉光ま
たは回折光として出射される。これら出射光はフォトダ
イオード9または光電子増倍管13で検知される。この場
合、レーザ光は偏向器15により偏向されて液面上を走査
され磁性体標識検体複合体2の密に集合した濃縮位置と
磁性体標識検体複合体2が存在しない非濃縮位置との間
を経時的に照射するとによって、該濃縮位置と非濃縮位
置からの出射光信号はそれぞれフォトダイオード9また
は光電子増倍管13により検知された該濃縮位置からの信
号と該非濃縮位置からの信号との差分が公知の手段によ
り検出される。なお、反射光、干渉光を検出する方法の
他に、散乱光を検出する方法も適用できる。この場合
は、濃縮された磁性体標識検体複合体及び磁性体標識検
体複合体の存在しない水面からの反射光を時系列的に1
台の光電子増倍管13によって検出する方法が適用でき
る。
Incident lights 6a and 6b from the laser light source 4 are made to pass through the deflector 15 and are made incident on the water surface immediately below or in the vicinity of the magnetic pole piece 3c at an angle of 30 ° with respect to the liquid surface of the sample container 1, respectively.
Are emitted as scattered light, reflected light, interference light, or diffracted light in the region where the magnetic substance-labeled sample complex 2 that has been attracted by and gathered near the water surface exists. These emitted lights are detected by the photodiode 9 or the photomultiplier tube 13. In this case, the laser beam is deflected by the deflector 15 and scanned on the liquid surface between the concentrated position where the magnetic substance-labeled sample complex 2 is densely packed and the non-concentrated position where the magnetic substance-labeled sample complex 2 does not exist. By irradiating the light with time, the output light signals from the concentration position and the non-concentration position are respectively divided into the signal from the concentration position and the signal from the non-concentration position detected by the photodiode 9 or the photomultiplier tube 13. The difference is detected by known means. In addition to the method of detecting reflected light and interference light, a method of detecting scattered light can be applied. In this case, the concentrated magnetic substance-labeled analyte complex and the reflected light from the water surface where the magnetic substance-labeled analyte complex does not exist are time-series.
A method of detecting with the photomultiplier tube 13 of the table can be applied.

実施例1と同様に、本実施例においてもピコグラムオー
ダーの極微量な検体を1秒以内の瞬時に検出することか
できた。
As in the case of Example 1, it was possible to detect an extremely small amount of picogram-order sample in an instant within 1 second in this Example as well.

この例のレーザ磁気免疫測定装置を用いて、磁性超微粒
子を標識したインフルエンザウイルスの検出を試みた結
果、従来の酵素免疫測定法(EIA)の場合、1億個程度
ウイルスが存在しなければ検出できなかったのに対し
て、本発明の方法では10個程度のウイルスでも検出する
ことが明らかになった。
As a result of trying to detect influenza virus labeled with magnetic ultrafine particles by using the laser magnetic immunoassay device of this example, in the case of the conventional enzyme immunoassay (EIA), it was detected unless about 100 million viruses were present. While it was not possible, it became clear that the method of the present invention can detect even about 10 viruses.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述のように、本発明に従うレーザ磁気免疫測定方
法及び装置によれば、標識物質として磁性微粒子を用い
た場合に最も特徴を発揮でき、極めて短時間のうちにRI
A法に匹敵する超高感度な抗原抗体反応検査を実施出来
る。従って、従来は限定された施設でRIA法によらなけ
れば実施できなかった精密な測定を、一般的な環状で広
く実施することが可能となる。例えば集団検診等のよう
な一般的な状況で、各種のウイルス、癌等のスクリーニ
ング検査等の精密な測定が広く実施できれば、癌あるい
はウイルス性疾患等の早期診断が可能となり、有効な早
期治療を的確に実施することが可能となる。また、本発
明に従うレーザ磁気免疫測定方法及び装置は、抗原抗体
反応のみに止まらず、従来RIA法が適用されていたペプ
チドホルモン等の種々のホルモンあるいは種々の酵素、
ビタミン、薬剤などの測定にも応用することも可能であ
る。このように、本発明が医学・医療の分野で果たすこ
とは計り知れない。
As described above in detail, according to the laser magnetic immunoassay method and apparatus according to the present invention, the most characteristic can be exhibited when the magnetic fine particles are used as the labeling substance, and the RI in a very short time.
Ultrasensitive antigen-antibody reaction test comparable to method A can be performed. Therefore, it becomes possible to widely perform accurate measurement in a general ring, which could not be performed by the RIA method in limited facilities in the past. For example, in a general situation such as mass screening, if accurate measurement such as screening tests for various viruses and cancer can be widely carried out, early diagnosis of cancer or viral diseases etc. becomes possible and effective early treatment is possible. It becomes possible to carry out accurately. Further, the laser magnetic immunoassay method and device according to the present invention is not limited to only the antigen-antibody reaction, various hormones such as peptide hormones or the like that the RIA method has been conventionally applied, or various enzymes,
It can also be applied to the measurement of vitamins and drugs. As described above, the present invention is immeasurable in the medical and medical fields.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明のレーザ磁気免疫測定装置の一例を示
す概略構成図、第2図は、本発明のレーザ磁気免疫測定
装置の他の例を示す概略構成図である。 1……検体容器、2……磁性体標識検体複合体、3……
傾斜磁界発生装置、4……レーザ光源、5……ビームス
プリッタ、6a及び6b……分割レーザ線、7a及び7b……透
過光または回折光、8a及び8b……NDフィルタ、9a及び9b
……フォトダイオード、10a及び10b……散乱光束、11a
及び11b……スリット、12a及び12b……集光レンズ、13a
及び13b……光電子増倍管、14a及び14b……電子回路、1
5……偏向器。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the laser magnetic immunoassay device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another example of the laser magnetic immunoassay device of the present invention. 1 ... Sample container, 2 ... Magnetic substance-labeled sample complex, 3 ...
Gradient magnetic field generator, 4 ... Laser light source, 5 ... Beam splitter, 6a and 6b ... Split laser lines, 7a and 7b ... Transmitted or diffracted light, 8a and 8b ... ND filter, 9a and 9b
...... Photodiodes, 10a and 10b ...... Scattered luminous flux, 11a
And 11b ... Slit, 12a and 12b ... Condensing lens, 13a
And 13b ... photomultiplier tube, 14a and 14b ... electronic circuit, 1
5 Deflector.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の抗原あるいは抗体に磁性体微粒子を
標識として付加した磁性体標識体と、検体たる抗体ある
いは抗原とを抗原抗体反応させる第1工程と、該第1工
程後の磁性体標識体と検体との複合体である磁性体標識
検体複合体を含む溶液に磁界を作用させて該磁性体標識
検体複合体を定められた位置に誘導・濃縮させる第2の
工程とを少なくとも含む、レーザ磁気免疫測定方法にお
いて、 磁性体標識検体複合体の存在する前記濃縮位置と、該磁
性体標識検体複合体が存在しない溶液部の非濃縮位置に
レーザ光を同時あるいは時系列的に照射し、受光した該
濃縮位置からの出射光と該非濃縮位置からの出射光との
差分を検出することを特徴とするレーザ磁気免疫測定方
法。
1. A first step in which a magnetic substance-labeled substance obtained by adding magnetic fine particles as a label to a predetermined antigen or antibody, and an antibody or an antigen as a specimen are subjected to an antigen-antibody reaction, and a magnetic substance label after the first step. A second step of causing a magnetic field to act on a solution containing a magnetic substance-labeled sample complex, which is a complex of a body and a sample, to induce / concentrate the magnetic substance-labeled sample complex at a predetermined position. In the laser magnetic immunoassay method, the concentrated position where the magnetic substance-labeled sample complex is present, and the non-concentrated position of the solution portion where the magnetic substance-labeled sample complex is not present are irradiated with laser light simultaneously or in time series, A laser magnetic immunoassay method characterized by detecting the difference between the received light emitted from the concentrated position and the emitted light from the non-concentrated position.
【請求項2】前記第2工程が上方に開口を有する検体容
器を用いて行われ、該検体容器の下方に置かれた磁石と
該磁石に対向して該検体容器の水面真上に置かれた磁極
片によって誘導・濃縮がなされ、前記検出工程が該磁極
片真下の液面と、該磁極片近傍の液面を同時あるいは時
系列的に照射することによって行われることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のレーザ磁気免疫測定方
法。
2. The second step is carried out using a sample container having an opening at the top, and the magnet is placed below the sample container and is placed directly above the water surface of the sample container so as to face the magnet. Induction / concentration is performed by the magnetic pole piece, and the detection step is performed by irradiating the liquid surface immediately below the magnetic pole piece and the liquid surface near the magnetic pole piece simultaneously or in time series. 2. The method for laser magnetic immunoassay according to claim 1.
【請求項3】前記第2工程が細管状の検体容器を用いて
行われ、該検体容器の定められた1点の磁界が最大であ
って、該磁界の最大点に向かって磁界が増大するように
構成されている磁石により誘導・濃縮がなされ、磁界が
最大になる該検体容器部と、その近傍の該検体容器を同
時あるいは時系列的に照射することによって行われるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ磁気
免疫測定方法。
3. The second step is carried out using a thin tubular sample container, and the magnetic field at one defined point of the sample container is maximum, and the magnetic field increases toward the maximum point of the magnetic field. Patent is characterized in that it is performed by irradiating the sample container part in which the magnetic field is maximized and the sample container in the vicinity thereof simultaneously or in time series, which is induced / concentrated by the magnet configured as described above. The laser magnetic immunoassay method according to claim 1.
【請求項4】前記検出工程が該検出体からの散乱光又は
透過光又は反射光又は干渉光又は回折光を検出すること
によりなされることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のレーザ磁気免疫測定方法。
4. The laser according to claim 1, wherein the detecting step is performed by detecting scattered light, transmitted light, reflected light, interference light or diffracted light from the detection body. Magnetic immunoassay method.
【請求項5】前記検出工程において、レーザ光を2つに
分割することにより同時照射がなされることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のレーザ磁気免疫測定方
法。
5. The laser magnetic immunoassay method according to claim 1, wherein in the detection step, simultaneous irradiation is performed by dividing the laser light into two.
【請求項6】前記検出工程において、レーザ光線を前記
濃縮位置と非濃縮位置の間で走査することにより時系列
的照射がなされることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のレーザ磁気免疫測定方法。
6. The method according to claim 1, wherein in the detecting step, time-sequential irradiation is performed by scanning a laser beam between the concentrated position and the non-concentrated position.
Laser magnetic immunoassay method according to the item.
【請求項7】前記検出工程において、検体の定量がレー
ザ光の走査周波数に同期した信号を選択的に検出するこ
とによってなされることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のレーザ磁気免疫測定方法。
7. The laser magnetic immunoassay according to claim 1, wherein in the detecting step, the quantification of the sample is performed by selectively detecting a signal synchronized with the scanning frequency of laser light. Measuring method.
【請求項8】磁性体超微粒子によって標識された検体を
収容する検体容器と、該検体容器内の1点に磁性体標識
体を誘導・濃縮する機構と、レーザ光線を該検体容器内
の該磁性体標識体が誘導・濃縮された1点と前記1点以
外の計2箇所に導くための機構を有する入射光学系と、
該検体容器内の前記2箇所からの出射光を受光する光学
系と、を少なくとも含むレーザ磁気免疫測定装置であっ
て、 傾斜磁場発生装置と、ビームスプリッターあるいは偏向
器を具備してなることを特徴とするレーザ磁気免疫測定
装置。
8. A sample container for containing a sample labeled with magnetic ultrafine particles, a mechanism for inducing and concentrating a magnetic substance-labeled substance at one point in the sample container, and a laser beam in the sample container. An incident optical system having a mechanism for guiding a magnetic substance label to one point where it is guided and concentrated and a total of two points other than the one point,
A laser magnetic immunoassay apparatus including at least an optical system for receiving light emitted from the two locations inside the specimen container, comprising a gradient magnetic field generator and a beam splitter or a deflector. And a laser magnetic immunoassay device.
【請求項9】該レーザ光源と該検体容器の間にビームス
プリッタを設置したことを特徴とする特許請求の範囲第
8項記載のレーザ磁気免疫測定装置。
9. The laser magnetic immunoassay apparatus according to claim 8, wherein a beam splitter is installed between the laser light source and the sample container.
【請求項10】該レーザ光源と該検体容器の間にレーザ
光線を空間操作する偏向器を設置したことを特徴とする
特許請求の範囲第8項記載のレーザ磁気免疫測定装置。
10. The laser magnetic immunoassay apparatus according to claim 8, further comprising a deflector installed between the laser light source and the specimen container for spatially operating a laser beam.
【請求項11】前記傾斜磁場発生装置が、永久磁石又は
電磁石と、該永久磁石又は電磁石に対向して前記検体容
器を挟むように設置された磁極片とから構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第8項ないし第10項の
いずれかに記載のレーザ磁気免疫測定装置。
11. The gradient magnetic field generating device comprises a permanent magnet or an electromagnet, and a magnetic pole piece installed so as to sandwich the sample container so as to face the permanent magnet or the electromagnet. The laser magnetic immunoassay device according to any one of claims 8 to 10.
【請求項12】前記検体容器または前記永久磁石又は電
磁石と、前記磁極片のいずれかが、水平面内で移動可能
とされたことを特徴とする特許請求の範囲第8項ないし
第10項のいずれかに記載のレーザ磁気免疫測定装置。
12. The sample container, the permanent magnet or electromagnet, and any one of the magnetic pole pieces are movable in a horizontal plane, according to any one of claims 8 to 10. 2. A laser magnetic immunoassay device according to claim 2.
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