專利名稱：自動分析裝置用分注噴嘴及搭載該分注噴嘴的自動分析裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及自動分析裝置用分注噴嘴以及搭載該分注噴嘴的自動分析裝置。
背景技術：
在醫療診斷用的臨床檢查中，進行血液、尿等生物體檢體中的蛋白、糖、脂質、酶、激素、無機離子、疾病標志物等的生物化學分析、免疫學分析。由于臨床檢查中需要對多個檢查項目可靠度高并且高速地進行處理，因此將其大部分用自動分析裝置來執行。作為自動分析裝置，已知例如，通過將在血清等檢體中混合所希望的試劑進行反應后的反應溶液作為分析對象，測定其吸光度，從而進行生物化學分析的生物化學分析裝置。這種生物化學分析裝置具備收納檢體、試劑的容器；注入檢體和試劑的反應室；具備將檢體和試劑自動注入至反應室的分注噴嘴的分注機構；具有混合反應室內的檢體和試劑的攪拌棒的自動攪拌機構；計測反應中或反應結束后檢體的吸光度的機構；將計測結束后的反應溶液吸取、 排出，并洗滌反應室的自動洗滌機構等(例如專利文獻I)。這樣的自動分析裝置通常通過分注噴嘴連續地分注多個檢體和試劑。例如，檢體分注噴嘴從采血管等收納檢體的容器分取規定量的檢體，在使試劑進行反應的反應室中排出檢體。試劑分注噴嘴將從收納試劑的容器分取的規定量的試劑排出至反應室中。此時，如果殘留在分注噴嘴表面上的被分注液體的成分混入至下一被分注液體中，則有時會對測定結果帶來影響。將這種情況稱為遺留(carryover)。遺留的問題與近年來自動分析裝置領域中的檢體和試劑的微量化的要求密切相關。隨著分析項目數的增大，I個分析項目中可以分出的檢體量減少。也有時檢體本身貴重且不能大量地準備，也有對高靈敏度的要求。此外，隨著分析內容高度化，一般而言試劑變得昂貴，從成本方面出發也有對試劑微量化的要求。由于對這樣的檢體和試劑的微量化的要求的提高，因而分注噴嘴的細徑化進展，管的外徑變為0. 5_左右。噴嘴直徑的微小化使被分注的溶液的表面積相對于體積的比例增大。因此，控制物質對分注噴嘴表面的吸附并降低遺留的重要性增加。此外，在從同一容器采集用于生物化學項目和測定濃度范圍寬的免疫項目的分析的檢體進行測定的情況下，要求盡可能地減少由分注噴嘴導致的檢體間的遺留。為了減少遺留，以往通過包含純水、表面活性劑的洗滌劑來實施洗滌(專利文獻
2)。還已知通過活性氧使附著的檢體殘渣失活這樣的方法(專利文獻3)。使用能夠用完扔掉的一次性噴嘴(一次性末端)的方法作為針對遺留的解決方法之一也是已知的。另外，吸附于表面上的化學物質的定量、組成解析中廣泛使用XPS(X射線光電子分光法)等，例如對于自組織化膜等的單分子膜的組成、化學種類的定量進行解析(非專利文獻1、2)。同樣地，殘存于表面上的蛋白質的定量也能夠通過XPS進行定量(非專利文獻3)。現有技術文獻
專利文獻專利文獻I :日本特許第1706358號公報專利文獻2 :日本特開2007 - 85930號公報專利文獻3 :日本特許第3330579號公報非專利文獻非專利文獻I :Chemical Reviews, 96, pp. 1533-1554(1996)非專利文獻2 Journal of the American Chemical Society,115,pp.10714-10721(1993)非專利文獻3:The Journal of Physical Chemistry B, 107, pp. 6766-6 773 (2003)
發明內容
發明要解決的課題通過包含純水、表面活性劑的洗滌劑進行的洗滌有時難以洗滌以蛋白質為代表的生物體高分子。通過活性氧使附著的檢體殘渣失活的方法中由于失活的檢體殘渣沉積于表面上，因此不能經受長期的使用。此外，對于一次性噴嘴，從強度、加工精度的觀點出發，難以形成微細的結構。此外，一次性噴嘴的使用還有產生大量的廢棄物，增大環境負荷這樣的問題。本發明的目的是提供不使用一次性噴嘴而提高了表面的潔凈度、實現了遺留的減少的自動分析裝置的檢體分注噴嘴，以及使用該檢體分注噴嘴的自動分析裝置。用于解決課題的方法避免遺留的必要性高的分析項目，分析成分為蛋白質等生物體高分子的情況多。因此，為了減少遺留，抑制蛋白質等生物體高分子殘存于分注噴嘴的表面上成為解決策略。本發明中，因此將抑制檢體等生物體分子的非特異吸附的分子固定化在噴嘴表面上。此外，在上述分子的固定化時，利用了對表面的化學吸附、特別是共價結合。此時，只要可以將抑制非特異吸附的分子固定化在噴嘴的最表面上，則不限定噴嘴的材質。通過使聚乙二醇(PEG)衍生物化學吸附在分注噴嘴表面上，進行被覆，從而抑制蛋白質等來源于生物體的高分子的吸附，解決了上述課題。這里，所謂化學吸附，意味著以共價結合、離子結合等化學結合為原因的、吸附熱為20 lOOkcal/mol左右的在固體表面的吸附方式。與吸附熱通常為lOkcal/mol以下的以范德華力作為結合力的物理吸附不同。聚乙二醇衍生物為親水性的，通過其的立體斥力來抑制蛋白質等生物體高分子的吸附。PEG衍生物抑制蛋白質吸附的效果最高。這是因為，一般而言，如果將非離子性的水溶性高分子涂布在材料表面上，則物質表面的親水性提高同時還可抑制表面電荷。此外，除了這樣的性質以外，PEG可以說完全沒有毒性，這在臨床應用上也是重要的。從需要的環氧乙烷(一 C2H4O -)基的數目為2以上和用于分子排列的分子間相互作用充分這樣的要求出發，期望PEG衍生物的分子量為100以上。此外，相反地，如果分子間的立體斥力過大，則PEG衍生物對表面的吸附量降低。因此，期望PEG衍生物的分子量為20000以下。被覆的PEG衍生物的化學結構不需要為單一的，也可以為混合物。本發明的自動分析裝置具有分別收納檢體的多個檢體容器；分別收納試劑的多個試劑容器；注入檢體和試劑的多個反應室；具備檢體分注噴嘴并將檢體容器中的檢體分注至反應室中的檢體分注機構；以及具備試劑分注噴嘴并將試劑容器中的試劑分注至反應室中的試劑分注機構，檢體分注噴嘴在表面上具有氧化娃層，相對于該氧化娃層，化學吸附有下述通式所示的具有聚乙二醇的硅衍生物，Si — R1 — (OCH2CH2)n -O-R2(n為2以上的正整數，R1為烴基，R2為H或CH3)。此外，本發明的自動分析裝置用分注噴嘴的制造方法包括以下工序 (a)使用濺射或藥液涂布以及干燥，在分注噴嘴的表面上形成氧化硅層的工序；(b)對在分注噴嘴的表面上形成的氧化硅層進行洗滌的工序；(C)將洗滌后的分注噴嘴浸潰在下述通式所示的具有硅烷醇基前體的聚乙二醇衍生物的溶液中的工序；R1R2R3Si -R4- (OCH2CH2)n -O-R5(R1, R2, R3為硅的取代基，R4為烴基，R5為H或CH3, n為2以上的正整數)(d)將分注噴嘴的處理后的表面用溶劑進行洗滌的工序；(e)將洗滌后的所述分注噴嘴的表面進行干燥的工序。發明的效果根據本發明，可以抑制蛋白質等生物體高分子對分注噴嘴的吸附。因此，能夠減少分注動作時的遺留，自動分析裝置的分析可靠性提高。此外，由此促進檢體、試劑的微量化，對于自動分析裝置的運行成本降低也作出貢獻。
圖I為分注噴嘴的概略圖。圖2為分注噴嘴的截面圖。圖3為工藝流程。圖4為顯示XPS的結果的圖。圖5為顯示XPS的結果的圖。圖6為顯示自動分析裝置的構成例的圖。圖7為液面檢測的示意圖。圖8為液面檢測的示意圖。圖9為液面檢測的示意圖。圖10為液面檢測的示意圖。圖11為顯示具有進行表面處理的機構的自動分析裝置的構成例的圖。
具體實施例方式圖I顯示分注噴嘴的概略圖。分注噴嘴主體部101廣泛使用作為耐腐蝕性高、力口工性好的材料的不銹鋼。然而，噴嘴的材料不限于不銹鋼，只要是樹脂例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、玻璃、其它金屬材料(金、鉬、銅)、陶瓷即可。這里顯示不銹鋼的分注噴嘴的例子。分注噴嘴在角102處彎曲，與吸取、排出機構連接。在檢體、試劑的吸取時，在中空部103中吸取規定量。在分注時，分注噴嘴的外面也被檢體、試劑浸潰。因此，作為聚乙二醇(PEG)衍生物進行化學吸附并被覆的區域，在具有中空部103的分注噴嘴的情況下為內面、外面和端部105，而且與分注噴嘴分注檢體或試劑時浸潰在檢體或試劑中的區域104相比充分地大。作為使PEG衍生物對分注噴嘴的表面進行化學吸附的方法，有使用下述通式(I)所示那樣的在單末端具有硅烷醇基前體的PEG衍生物的方法。通式(I)那樣的分子通常被稱為硅烷偶聯劑，可以通過表面羥基和化學結合將分子固定化。通過這樣地使用不對稱的分子，可以在分注噴嘴的表面上整齊地以單分子膜的形式固定化。在兩末端為硅烷醇基前體的情況下，有時通過兩末端在表面固定化聚乙二醇鏈，失去運動的自由度，不能發揮本來具有的抑制非特異吸附的效果，因此不優選。R1R2R3Si -R4- (OCH2CH2)n 一 0 — Rf (I)R1, R2, R3為硅(Si)的取代基。一般而言，包含甲氧基(MeO)、乙氧基(EtO)、丙氧基(PrO)等醚基、或氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘⑴等鹵素，選自其中的基團為硅的取代基。通過水解而轉化成硅烷醇基，與固體表面的羥基結合。R4為烴基。R5從親水性的觀點出發 適合為H或CH3。n為2以上的正整數。硅烷醇(SiOH)基與氧化硅(SiO2)的親和性高。玻璃一般具有SiOH基、SiO2層。由此，通過用玻璃制作分注噴嘴，可以直接將硅烷偶聯劑固定化。或者，在以玻璃以外作為材料的分注噴嘴的情況下，通過在噴嘴表面上預先設置氧化硅層、玻璃層等，可以實現與硅烷偶聯劑的化學吸附、共價結合。如前所述，基于加工性的良好、耐蝕性等觀點，自動分析裝置的分注噴嘴廣泛使用不銹鋼。因此，實施方式中顯示在不銹鋼的最表面上預先設置有氧化硅層的例子。然而，也能夠在不銹鋼表面上形成羥基，以其作為反應位點而將硅烷偶聯劑直接固定化。將這樣處理后的分注噴嘴的圖I中用虛線表示的位置處的處理部截面圖示于圖2中。分注噴嘴111為主體部，由不銹鋼等構成。SiO2層112是在噴嘴111上通過濺射或CVD成膜或藥液(SOG :Spin On Glass，涂布玻璃)的涂布干燥而形成的。PEG衍生物層113對3102層112進行化學結合，發揮抑制蛋白質等生物體高分子吸附的作用。分注噴嘴具備中空部114。對所形成的SiO2層通過醇、酸進行洗滌。然后，在單末端具有硅烷醇基前體的PEG衍生物的溶液中浸潰充分的時間。對于這樣處理后的表面，由Cls (碳Is)的XPS的測定結果確認了來源于乙二醇鏈的碳一氧的單鍵(C - 0)的存在。對于本發明的噴嘴，顯示了僅在噴嘴外壁形成有SiO2層，在其最表面形成有PEG衍生物層的例子。另外，在噴嘴內壁也可以同樣地形成SiO2層和PEG衍生物層。吸附的抑制效果的驗證通過用XPS測定蛋白質的吸附量來實施。具體而言，由Nls (氮Is) XPS的峰面積來估算BSA (牛血清白蛋白)的吸附量。BSA適合作為占血清蛋白質的約50 65%的血清白蛋白的模型。對于進行了上述表面處理的基板，在進行了 BSA的吸附實驗后，也確認了 Nls的峰面積在檢測限度以下，確認了與以往的不銹鋼、相對于不銹鋼形成有SiO2層的情況有顯著的差異。在用分注噴嘴來檢測液面時，廣泛使用以其靜電容量的變化作為指標的電計測法。因此，即使在不銹鋼制分注噴嘴表面上形成有絕緣性的SiO2薄膜層及其表面的有機膜層，也可以檢測液面檢測的靜電容量變化。另外，在距離檢測出液面的高度位置為3_左右下側噴嘴停止，作為吸取液體的設定。本發明中，SiO2層的厚度為約10nm，可以容易地檢測靜電容量的變化。在對噴嘴表面施加某種機械破壞的情況下，有時在噴嘴表面上形成的SiO2層形成裂紋、傷痕。通過以靜電容量的變化的形式檢測出該氧化硅層的裂紋、傷痕，從而可以搭載通知噴嘴表面的定期維護實施時間的傳感器。此外，上述表面處理法中，由于可以簡便地使PEG衍生物化學吸附，因此還能夠將使PEG衍生物化學吸附的機構并入至自動分析裝置中。如果使用本發明的分注噴嘴，則對于將對檢體間的污染更敏感的免疫分析裝置與生物化學自動分析裝置進行合并也是有用的。接下來，通過實施例詳細地說明本發明，但本發明不限于下述實施例。<實驗例>首先，為了提高解析的可靠性，使用平面基板進行效果的驗證。所用的基板為在最表面層具有IOnm厚度的氧化娃(SiO2)層的SUS基板。基板的大小為IOmmX IOmmX 0. 5mm,用于效果的驗證的測定面使用IOmmX IOmm的面。(吸附有PEG衍生物的基板的制作)將實驗的工藝流程示于圖3中。工序I.在SUS表面上形成SiO2層。首先，為了除去不銹鋼(SUS)表面上殘存的油脂，用堿性的溶劑進行脫脂。然后，使用以氧氣(。2)作為反應性氣體、以Ar作為放電氣體的DC磁控管濺射裝置來濺射Si JiO2的成膜條件如下所述。箱室內的到達真空度為5X10_5托，加熱器設定溫度為423K。其結果是，SiO2的成膜速度為0. 2nm/秒。這樣在SUS表面上形成了 IOnm的SiO2層。另外，不通過派射而通過藥液(S0G :Spin On Glass,涂布玻璃)的涂布干燥,也可以形成SiO2層。工序2.對工序I中形成的SiO2層進行洗滌。具體而言，將基板在乙醇中超聲波洗滌15分鐘。在該狀態下，通過協和接口科學制Drop Master 500測定相對于水的接觸角。在基板表面上利用注射器滴加純水0. 5 y L，由3點法測定從著滴起I秒后的靜態接觸角。其結果是，基板的接觸角為10±1°。由此，確認了表面為潔凈的。工序3.在包含聚乙二醇衍生物的溶液中浸潰。具體而言，將直到工序2為止進行了潔凈化處理后的基板通過2 —甲氧基聚亞乙基氧丙基三甲氧基硅烷(2- [METHOXY (POLYETHYLENEOXY) PROPYL] TRIMETHOXYSILANE)進行硅烷偶聯處理。調整2-甲氧基聚亞乙基氧丙基三甲氧基硅烷的3mM甲苯溶液，向其中滴加濃鹽酸(約35%)使濃度為0.8mL/L，進行攪拌。在這樣調整的硅烷偶聯劑的溶液中浸潰由工序2調整的基板30分鐘。2—甲氧基聚亞乙基氧丙基三甲氧基硅烷(2-[METHOXY(POLYETHYLENEOXY)PROPYL] TRIMETHOXYSILANE)包含分子量460 590的2 —甲氧基聚亞乙基氧丙基三甲氧基硅烷，具備乙二醇鏈6 9單元。這里，2 —甲氧基聚亞乙基氧丙基三甲氧基硅烷的化學式如下所示。(CH3O)3Si - C3H6 - (OCH2CH2) 6_9 — OCH3…(2)工序4.洗滌和干燥將基板從溶液中提升，用甲苯洗滌I次，用乙醇洗滌2次后，進行水洗2次，在水中超聲波洗滌2分鐘。然后，用氮氣吹掃進行干燥。以下，將這樣制作的基板也稱為PEG溶液 浸潰基板。為了驗證本發明的表面處理的效果，準備以下的2塊基板作為參照用。
(參照基板I.形成有SiO2膜的SUS基板的制作)首先，說明第I塊參照基板的處理步驟。采用上述工序I的方法，通過濺射在不銹鋼基板上形成SiO2膜。使該SiO2層的膜厚為10nm。接下來，將該板在乙醇中超聲波洗滌15分鐘。通過與上述同樣的方法測定該狀態下相對于水的接觸角。其結果是，基板的相對于水的接觸角為10±1°。由此，確認了表面為潔凈的。將該形成有SiO2膜的基板作為參照基板I。(參照基板2.不銹鋼基板的制作)準備不銹鋼基板作為第2塊參照基板，用l%NaOH水溶液超聲波洗滌15分鐘，然后，用乙醇進行超聲波洗滌15分鐘。將該進行了洗滌后的不銹鋼基板作為參照基板2。BSA吸附試駘生物體高分子的吸附抑制效果的驗證通過BSA(牛血清白蛋白)的吸附試驗來進行。首先，準備BSA的2. 5g/L溶液。作為溶劑，使用Dulbecco’s磷酸緩沖溶液。在制成的溶液中浸潰準備好的基板30分鐘。將基板提升后，首先，用Dulbecco’s磷酸緩沖溶液進行充分地洗滌。接著，用純水進行充分地洗滌。最后，通過氮氣吹掃使其干燥。對于這樣地進行了 BSA的吸附試驗后的3塊基板進行XPS測定，定量分析表面組成。XPS的測定采用PHI社制QuanteraSXM進行。作為X射線源，使用單色化Al (1486. 6eV)。將檢測區域設為①IOOii m，將取出角設為45°。通過寬掃描(結合能(Biding Energy) 0 1275eV,能量步長I. OeV)測定得到的結果是，由參照基板2檢測到Fe (鐵)和Cr (鉻)。由PEG溶液浸潰基板和參照基板I檢測到硅(Si)和氧(O)。由此，確認了形成有SiO2的薄膜的2塊基板中，表面均被氧化硅涂布。為了研究碳的結合狀態，通過Cls (碳Is)的窄掃描，以能量步長0. IeV測定結合能為278eV 296eV的范圍。比較BSA吸附試驗后的結果。將PEG溶液浸潰基板和參照基板I的測定結果示于圖4中。PEG溶液浸潰基板的測定結果以虛線310表示。箭頭311的范圍為C— C、C— H鍵的檢測范圍，箭頭312的范圍為C 一 0鍵的檢測范圍，箭頭313的范圍為C = 0、0 = C —0、0)3鍵的檢測范圍。此外,箭頭314的范圍為來源于玻璃的鉀2p的峰。如圖4所示,除了C 一 C、C 一 H鍵的峰以外，較強觀測到歸屬于C 一 0鍵的峰。這反映了來源于分子內的乙二醇鏈的C 一 0鍵。另一方面，參照基板I的測定結果以實線315表示。箭頭316的范圍為C 一 C、C-H鍵的檢測范圍，箭頭317的范圍為C 一 0鍵的檢測范圍，箭頭318的范圍為C = O、0=C — O、CO3鍵的檢測范圍。此外，箭頭319的范圍為來源于玻璃的鉀2p的峰。由圖可知，對于PEG溶液浸潰基板，在箭頭312的范圍內被檢測到的C 一 0鍵與僅形成有SiO2膜的參照基板I相比充分地大。因此，可以確認在PEG溶液浸潰基板中PEG衍生物被整齊地固定化。接下來，對每塊基板的BSA吸附量比較進行說明。對于BSA對不銹鋼表面的吸附，能夠通過XPS利用與BSA中的氮原子(N)對應的Nls峰進行定量分析。這里Nls峰歸屬于BSA中包含的胺、酰胺。因此，本實施例中，通過Nls量來定量BSA對每塊基板的相對吸附 量，對抑制蛋白質對基板表面吸附的效果進行了驗證。將結果示于圖5中。細線321為PEG溶液浸潰基板的光譜，粗線322為參照基板I的光譜，虛線323為參照基板2的光譜。在吸附有BSA的具有SiO2層的基板(參照基板I)的表面和不銹鋼基板(參照基板2)的表面上，觀察到在結合能400eV附近具有峰的對稱形的Nls的峰。Nls的峰面積的解析通過從395eV至405eV引直線扣除背景來進行。將由各元素的峰面積求出的Nls的表面元素濃度(原子％)示于表I中。表I中，將浸潰在2 —甲氧基聚亞乙基氧丙基三甲氧基硅烷溶液中的基板設為PEG溶液浸潰基板，將僅具有SiO2的參照基板I設為Si02/SUS基板，將參照基板2設為不銹鋼基板。[表 I]
權利要求
1.一種自動分析裝置，其特征在于，具有 分別收納檢體的多個檢體容器； 分別收納試劑的多個試劑容器； 注入檢體和試劑的多個反應室； 具備檢體分注噴嘴并將所述檢體容器中的檢體分注至所述反應室中的檢體分注機構；以及 具備試劑分注噴嘴并將所述試劑容器中的試劑分注至所述反應室中的試劑分注機構，所述檢體分注噴嘴在表面上具有氧化硅層，相對于該氧化硅層，化學吸附有下述通式所示的具有聚こニ醇的硅衍生物，Si-R1- (OCH2CH2)n -O-R2 n為2以上的正整數，R1為烴基，R2為H或CH3。
2.根據權利要求I所述的自動分析裝置，其特征在于，具備測定所述檢體分注噴嘴與所述反應室之間的靜電容量的単元；基于所述靜電容量的變化來檢測所述檢體分注噴嘴表面的氧化硅層的異常的機構；以及檢測到異常時對其進行顯示的指示器。
3.根據權利要求I所述的自動分析裝置，其特征在于，化學吸附有所述聚こニ醇衍生物的所述檢體分注噴嘴的區域比分注動作時所述檢體分注噴嘴被浸潰在檢體中的區域大。
4.根據權利要求I所述的自動分析裝置，其特征在于，具備使所述聚こニ醇衍生物對所述檢體分注噴嘴進行化學吸附處理的機構。
5.根據權利要求I所述的自動分析裝置，其特征在于，所述聚こニ醇衍生物為2—甲氧基聚亞こ基氧硅烷衍生物。
6.一種自動分析裝置用分注噴嘴的制造方法，其是用于將檢體容器中的檢體分注至反應室中的自動分析裝置用分注噴嘴的制造方法，其特征在于，包括以下エ序 使用濺射或藥液涂布以及干燥，在分注噴嘴的表面上形成氧化硅層的エ序； 對在所述分注噴嘴的表面上形成的氧化硅層進行洗滌的エ序； 將洗滌后的所述分注噴嘴浸潰在下述通式所示的具有硅烷醇基前體的聚こニ醇衍生物的溶液中的エ序， R1R2R3Si -R4- (OCH2CH2)n -O-R5 H R3為硅的取代基，R4為烴基，R5為H或CH3, n為2以上的正整數； 將所述分注噴嘴的處理后的表面用溶劑進行洗滌的エ序；以及 將所述洗滌后的所述分注噴嘴的表面進行干燥的エ序。
全文摘要
本發明涉及分析尿、血液等檢體的自動分析裝置，分析測定值不受由反復使用的分注噴嘴帶來的遺留的影響。通過用化學吸附的聚乙二醇衍生物被覆分注噴嘴表面，從而形成抑制生物體高分子吸附的分子層，降低由分注噴嘴帶來的遺留。
文檔編號G01N35/10GK102652263SQ201080055689
公開日2012年8月29日 申請日期2010年11月26日 優先權日2009年12月11日
發明者谷口伸一, 野島彰纮 申請人:株式會社日立高新技術