DE4013588C2 - Vorrichtung zum Nachweis der immunologischen Agglutination - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 zum Nachweis der immunologischen Agglutination.

Vorrichtungen zum Nachweis einer immunologischen Agglutination sind beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 57-79454, 59-98709 und 60-135748 sowie der japanischen Gebrauchsmusterschrift 61-454479 bekannt.

Gemäß der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 61-45479 wird ein Bild, das auf einer umgekehrten, konischen, geneigten Unterseite eines Reaktionsbehälters, der durch eine Punktlichtquelle beleuchtet ist, gebildet wurde, durch eine Linse auf eine Bildfläche projiziert. Ein lichtempfangendes Element ist vorgesehen zum Empfang des auf der abbildenden Fläche gebildeten Lichtbildes. Das Empfangselement wird durch eine Abtastvorrichtung abgetastet und das Bild wird in ein elektrisches Signal mit Zeitablauf in Übereinstimmung mit der Intensität des Lichtbildes und entlang der Abtastrichtung umgewandelt. Das lichtempfangende Element ist mit einer einfallenden Öffnung bzw. Blende versehen, welche im allgemeinen gleich oder kleiner als das Bild des Agglutinationsmusters ist, das auf dem allgemeinen, zentralen Teil der Bodenfläche des Reaktionsbehälters gebildet wird, wenn ein nicht-agglutinierter Zustand vorliegt. Ein Verstell- bzw. Verschiebemechanismus ist erforderlich, um zu veranlassen, daß die Abtastlinie den untersten Teil des Reaktionsbehälters passiert. Daher ist die Konstruktion notwendigerweise kompliziert. Auch muß ein Schlitz, der die Einfallsöffnung des lichtempfangenden Elements bildet, hinsichtlich seiner Öffnungsdimension, Form, usw. eingestellt werden, da die Größe der nach der Reaktion gebildeten Agglutinationskörper davon abhängt, ob ein starker oder schwacher Grad der immunologischen Agglutination für die Testprobe vorliegt. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß viel Zeit und Arbeit zur Durchführung solcher Einstellungsarbeiten erforderlich ist.

In dem Stand der Technik, wie er in der erwähnten japanischen Offenlegungsschrift 57-79454 beschrieben ist, wird ebenfalls eine Technik zum gleichzeitigen Zusammenlaufen eines Lichtstrahls bzw. -bündels, der auf eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen strahlt, zu einem einzigen, lichtempfangenden Teil durch eine einzige Linse angewandt (gemeinsames optisches System). Demgemäß werden unter Bezugnahme auf Fig. 11 die Bilder der Agglutinationsmuster, welche auf den Bodenflächen einer Vielzahl von Reaktionsbehältern gebildet werden, durch eine einzige Linse 101 auf ein zweidimensionales, lichtempfangendes Element 100 projiziert und abgebildet, das größer ist als die Dimension des Reaktionsbehälters 25 einer Mikroplatte 26, die als Agglutinationsprüfplatte verwendet wird, um die Agglutinationsmuster zu bestimmen. Wenn die Agglutinationsmuster durch dieses Verfahren bestimmt werden, hat dies den Nachteil, daß ein Bild, das auf den peripheren Teil projiziert wird, verzerrt und defokussiert wird und eine korrekte Bestimmung nicht zu erhalten ist. Auch werden die Lichtstrahlen, welche auf gegenseitig benachbarte Reaktionsbehälter gestrahlt werden, leicht gegenseitig durch unregelmäßige Reflexionen beeinträchtigt, die durch die Gestaltung der Reaktionsgefäße verursacht werden, usw. Außerdem wird in diesem Fall die Brennweite der Linsen lang. Infolgedessen ist der gesamte Apparat notwendigerweise beträchtlich groß.

Gemäß dem Stand der Technik, wie er in der oben erwähnten japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-98709 beschrieben ist, wird eine Mikroplatte mit darauf gebildeten Reaktionsbehältern einheitlich durch Licht beleuchtet, das aus einer Fixpunktlichtquelle durch eine Beleuchtungslinse (in diesem Fall wird eine kostspielige Kollimatorlinse verwendet) und eine Streu- bzw. Mattscheibe (Lichtstreuplatte) hindurch ausgestrahlt wird, und ein Bild auf einer konischen Grundfläche jedes Reaktionsbehälters auf eine lichtempfangende Fläche oder photoempfindliche Fläche eines beweglichen, lichtempfangenden Elements durch eine bilderzeugende Linse abgebildet. Infolgedessen ist die Stellungsbeziehung zwischen der Lichtquelle und dem lichtempfangenden Element instabil, und es ist ein sehr genauer Stellungsmechanismus erforderlich, um die richtigen relativen Stellungen zu ermöglichen. Infolgedessen ist die Konstruktion notwendigerweise kompliziert.

Nach dem Stand der Technik, wie er in der oben erwähnten japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-135748 beschrieben ist, ist eine Technik vorgesehen zur intermittierenden Verlagerung der Mikroplatte, auf der die Reaktionsbehälter gebildet sind. Dies ist geeignet für Reaktionen einer starken Agglutinationskombinierungskraft, jedoch nicht für eine Reaktion mit schwacher Agglutinierungsvereinigungskraft.

Eine weitere Vorrichtung zum Nachweis der immunologischen Agglutination ist aus der EP 65 409 A2 bekannt, gegenüber der sich die Ansprüche 1 und 7 im Oberbegriff abgrenzen. Diese Vorrichtung weist eine Prüfplatte mit in einem Gittermuster angeordneten Reaktionsgefäßen auf, wobei die einzelnen Reaktionsgefäße eine konische Bodenfläche besitzen. Diese Reaktionsgefäße werden mit einem Laserstrahl mit Hilfe eines Spiegelablenksystems reihenweise abgetastet. Nachdem eine Reihe abgetastet wurde, wird die gesamte Prüfplatte um eine Reihe verschoben.

In der DE 32 46 873 C2 wird ein ähnlich arbeitendes Analysegerät offenbart, bei dem das reihenweise Abtasten der Reaktionsgefäße mit Hilfe einer Halterung durchgeführt wird, die eine optische Sende- und Empfangseinheit aufweist und entlang der zu untersuchenden Reihe verschiebbar ist. Die gesamte Prüfplatte liegt dabei auf einem Förderband und wird nach jeder reihenweisen Abtastung um eine Reihe nach vorne bewegt. Eine weitere dazu sehr ähnliche Vorrichtung ist aus der FR 24 88 691 bekannt, die auch mit einer feststehenden Lichtquelle Reaktionsgefäße einzeln abtastet. Hierbei haben jedoch die Reaktionsgefäße einen ebenen Boden, der durch ein optisches System, das sich auf der Lichtdurchgangsseite der Prüfplatte befindet, mit den Reaktionsgefäßen abgetastet wird. Die Prüfplatte wird nach jedem Meßvorgang verschoben, so daß das nächste Reaktionsgefäß vom Lichtstrahl erfaßt wird, wobei die Verschiebung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung ausgeführt wird.

In der DE 32 46 274 C2 ist eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von Blutprobengefäßen zu einem Analysegerät beschrieben. Diese Zuführvorrichtung führt eine Vielzahl von Prüfplatten auf engem Raum gleichmäßig dem Analysegerät zu. Das Analysegerät selbst, das eine immunologische Agglutinationsreaktion nachweisen soll, ist im Bezug auf das optische Abtastsystem nicht näher beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und das Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 so auszubilden, daß ein schnelles und sicheres Abtasten der Reaktionsgefäße möglich ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7 gelöst.

Mit dem einfachen Aufbau des Rahmens, der die Leuchtdiodenreihe, die Linsenanordnung und die Reihe von Photodetektoren trägt, die durch ein CCD-Element ausgelesen werden, wird in einem Arbeitsschritt wenigstens eine gesamte Reihe von Reaktionsgefäßen ausgelesen, um dann den Rahmen um eine Reihe zu verschieben. Die Dauer einer Abtastung einer gesamten Prüfplatte besteht praktisch nur aus der Verschiebezeit des Rahmens, zu der die Abtastzeit einer einzelnen Reihe vernachlässigbar klein ist, denn die einzelnen Photodetektoren werden quasi gleichzeitig ausgelesen.

Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, das Verfahren so auszuführen, daß die Prüfplatte beim Abtasten nicht bewegt wird, so daß das Agglutinationsmuster nicht durch eine schnelle Bewegung zerstört wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der folgenden Beschreibung wird ein Test zur Bestimmung eines ABO-Bluttypsystems vom Menschen als Beispiel eines immunologischen Agglutinationsverfahrens verwendet.

Im allgemeinen können, wenn Menschen in Übereinstimmung mit dem ABO-Bluttypsystem klassifiziert werden, alle in vier Bluttypen eingeteilt werden; Typ A, Typ B, Typ AB und Typ 0.

Um jeden Bluttyp durch diesen Bluttypenbestimmungstest zu identifizieren, wird von Patienten oder den zu testenden Personen gesammeltes Blut gewöhnlich zunächst in Erythrozyten und Blutserum mittels Zentrifugieren getrennt.

Wenn die Erythrozyten und das Blutserum der oben erwähnten vier Bluttypen vermischt werden, so tritt ein Agglutinationsphänomen teilweise auf, wobei die Erythrozyten und das Blutserum gegenseitig verkleben, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist. Dadurch ist es möglich, jeden der Bluttypen zu identifizieren.

Tabelle 1

Agglutinationsreaktion mittels Vermischen von Erythrozyten und Blutserum

In der obigen Tabelle bedeutet X, daß keine Agglutination auftrat, und 0 bedeutet, daß eine Agglutination auftrat.

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, sind die Erythrozyten vom Typ 0 verschieden von den Erythrozyten vom Typ A, Typ B und Typ AB, während die Erythrozyten vom Typ AB der Natur der Erythrozyten sowohl von Typ A als auch Typ B entsprechen.

Bei dieser Ausführungsform werden zwei Probenflüssigkeiten hergestellt, indem Verdünnungslösungen in die diesbezüglichen Erythrozyten jeder Blutgruppe eingebracht werden. Der Bluttyp einer zu testenden Probe wird identifiziert, indem ein Anti-A-Blutgruppenserum (Blutserum Typ B) und ein Anti-B-Blutgruppenserum (Blutserum Typ A) als Identifikationslösungen in jede von ihnen hinzugefügt wird.

Im Falle, daß der Bluttyp der zu testenden Person der Typ A ist, ist eine Blutprobe, welche durch Zugabe von Anti-A-Blutserum agglutiniert wird, jedoch durch Zugabe von Anti-B-Blutserum nicht agglutiniert wird, vom Typ A. Eine Blutprobe, welche durch Zugabe von Anti-A-Blutserum nicht agglutiniert wird, jedoch durch Zugabe von Anti-B-Blutserum agglutiniert wird, ist vom Typ B. Es kann bestimmt werden, daß eine Blutprobe, welche sowohl durch Anti-A- als auch Anti-B-Blutserum agglutiniert wird, vom Typ AB ist und eine Blutprobe, welche sowohl vom Anti-A- als auch Anti-B-Blutserum nicht agglutiniert wird, ist vom Typ 0.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt, der die Konstruktion der ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der lichtempfangenden Einheiten von Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Draufsicht, welche ein Beispiel einer tatsächlichen Anordnung der lichtempfangenden Einheiten von Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Mikroplatte von Fig. 1;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Gesamtheit des Apparats zum Nachweis der immunologischen Aggregationsreaktion gemäß der Ausführungsform von Fig. 1;

Fig. 6 ist eine Ansicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 5;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des CCD-Sensors, der bei der Ausführungsform der Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 8 ist eine Draufsicht und zeigt ein Stadium, worin zwei der CCD-Sensoren der Fig. 7 in Serie verbunden sind;

Fig. 9 ist eine erläuternde Draufsicht der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 10 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise von Fig. 1 und

Fig. 11 ist eine erläuternde Ansicht einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik.

Detaillierte Beschreibung

In der folgenden Beschreibung bedeutet hinsichtlich der Reaktionsgefäße 1a der Ausdruck "Reihe" (row) eine Folge von Reaktionsgefäßen, die eines hinter dem anderen angeordnet sind und in der Richtung ausgerichtet sind, wie sich die Platte 17 bewegt, wie durch den Doppelpfeil A in Fig. 5 gezeigt. Der Ausdruck "Zeile" (line) bedeutet eine Gruppe von Reaktionsgefäßen, die nebeneinander angeordnet sind, d. h. in einer Linie liegen, die sich senkrecht zur Richtung erstreckt, wie sie durch den Pfeil A in Fig. 5 angezeigt ist. Der Ausdruck "Matrix oder Gittermuster" soll sich auf eine Anordnung der Reaktionsgefäße in gleichen Abständen, senkrecht, reihen- und zeilenbildenden Vierecken beziehen.

Eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 10 beschrieben.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform umfaßt eine Mikroplatte 1, welche als Agglutinationsprüfplatte arbeitet. Die Mikroplatte bzw. Prüfplatte 1 besteht aus einem lichtdurchlässigen Substrat 1b, auf dem eine Anzahl von Reaktionsgefäßen 1a mit umgekehrten, kegelförmigen Böden in einer Matrix oder einem Gittermuster angeordnet ist (vergl. Fig. 3 und 4). Lichtaussendende Dioden bzw. Fotodioden 2A, die als lichtaussendende Mittel verwendet werden, sind auf der einen Seite (Oberseite, wie in Fig. 1) der Mikroplatte 1 angeordnet. Jede Diode 2A ist senkrecht nach einem der Reaktionsgefäße 1a ausgerichtet. Ein erster CCD-Sensor 3A, der als Festbildaufnahmesensor zur Darstellung der lichtaufnehmenden Mittel verwendet wird, ist auf der anderen Seite (Unterseite in Fig. 1) der Mikroplatte 1 angeordnet.

Zwischen den Fotodioden 2A und der Mikroplatte 1 sind Streuplatten 31A, 31B parallel zur Mikroplatte 1 und in vorbestimmten Abständen davon angeordnet. Aufgrund der vorstehenden Anordnung wird das Licht auf die Mikroplatte in Form von im allgemeinen parallelen Strahlen gestrahlt. Kondensorlinsen 4 sind zwischen der Mikroplatte 1 und dem Primär-CCD-Sensor 3A angeordnet. Die Kondensorlinsen 4 sind derart angeordnet, daß eine Kondensorlinse 4 für jedes der Reaktionsgefäße 1a vorgesehen ist.

Insbesondere sind Gruppen von Kondensorlinsen 4 in den Linsenhaltern 5 montiert, deren äußeres Aussehen in Fig. 2 gezeigt ist. Jeder Linsenhalter 5 hat eine Vielzahl von Löchern 5a (vier Löcher in dieser Ausführungsform). Jedes Loch 5a ist vertikal zu einem der Reaktionsgefäße 1a und seiner zugeordneten Diode 2A ausgerichtet. Die Löcher 5a sind räumlich nebeneinander in dem gleichen Abstand eingeteilt wie der Abstand zwischen den benachbarten Reaktionsgefäßen 1a in seitlicher Richtung beträgt, d. h. eine Richtung senkrecht zur Richtung, in der die Platte 17 sich bewegt, wie durch den Pfeil A angezeigt ist. Jede der Kondensorlinsen 4 ist an der Seitenwand des zugehörigen Lochs 5a befestigt. Der Primär-CCD-Sensor 3A wird in dem unteren Teil des Linsenhalters 5 derart festgehalten, daß er unterhalb von den Kondensorlinsen 4 in einem vorbestimmten Abstand, im allgemeinen dem gleichen Abstand wie die Brennweite der Kondensorlinsen 4, angeordnet ist. Der Primär-CCD-Sensor 3A ist parallel zu der Mikroplatte 1. Aufgrund der vorstehenden Anordnung in dieser Durchführungsform werden Abbildungen der Agglutinationsmuster, die auf den Bodenflächen der vier Reaktionsgefäße 1a gebildet sind, wobei die Gefäße in einer Matrix oder Gittermuster auf der Mikroplatte 1 angeordnet sind, durch Ausstrahlen von Licht von den lichtaussendenden Dioden 2A auf dem Primär-CCD-Sensor 3A durch die Kondensorlinsen 4 gebildet. Auf diese Weise können Abbildungen der Agglutinationsmuster, die auf der Bodenfläche der vier Reaktionsgefäße 1a gebildet wurden, gleichzeitig durch den Primär-CCD-Sensor 3A festgestellt werden. Weiterhin wird in diesem Fall aufgrund der Tatsache, daß die Kondensorlinsen 4 in einem der Löcher 5a in dem Linsenhalter 5 gehalten werden, jede Linse 4 kaum durch das Licht, welches durch das benachbarte Reaktionsgefäß 1a übertragen wird, beeinträchtigt.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt jede lichtempfangende Einheit 10 einen Primär-CCD-Sensor 3A, vier Kondensorlinsen 4 und einen Linsenhalter 5.

Die Reaktionsgefäße 1a sind auf der Mikroplatte 1 in einer Matrix oder Gittermuster angeordnet, die bei dieser Ausführungsform aus acht Reihen besteht, welche in zwei Gruppen eingeteilt sind, nämlich die oberen vier Reihen und die unteren vier Reihen, wie in Fig. 4 aufgezeigt ist. Die Mikroplatte 1 befindet sich auf einer horizontalen Platte 11, die aus einem lichtdurchlässigen (transparenten) Glied hergestellt ist, was einen Teil eines Apparats 20 zum Nachweis der immunologischen Agglutination darstellt, gezeigt in Fig. 5. Wie in Fig. 3 angegeben, ist eine der lichtempfangenden Einheiten 10 mit einer Gruppe der vier Reihen der Reaktionsgefäße 1a verbunden, und die andere lichtempfangende Einheit 10 ist mit der anderen Gruppe der vier Reihen der Reaktionsgefäße 1a verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist eine lichtempfangende Einheit 10 der Länge nach versetzt (in Richtung des Pfeils A) von der anderen Einheit mit einer Entfernung, die gleich dem Zweifachen des Abstandes zwischen zwei benachbarten Zeilen ist.

Der Apparat 20 zum Nachweis der immunologischen Agglutination (Fig. 5) umfaßt die horizontale Platte 11 und ein Paar Stützglieder 12A, 12B, welche die horizontale Platte 11 von unten an den entgegengesetzten Längsenden der Platte 11 tragen. Eine Verbindungsplatte 12C befindet sich zwischen den unteren Enden der Stützglieder 12A und 12B, um beide zu verbinden und zu fixieren. Weiterhin befindet sich ein Führungsschaft 13 zwischen den Stützgliedern 12A und 12B in Längsrichtung der horizontalen Platte 11, wie in Fig. 6 gezeigt. Weiterhin ist ein Schaft 14 zwischen den Stützgliedern 12A und 12B vorgesehen. Der Schaft 14 hat die Form eines Außengewindes einer Kugelumlaufspindel entlang der gesamten Länge derselben. Der Schaft 14 ist parallel mit dem Führungsschaft 13 und wird zur Rotation auf den Teilen 12A und 12B gestützt.

Ein Kasten 15, der in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist auf den beiden Schäften 13 und 14 beweglich montiert, um darauf eine Hin- und Herbewegung in Längsrichtung durchzuführen. Der Kasten 15 hat ein erstes Loch 15a mit einem Durchmesser, der fast der gleiche ist wie derjenige des Schafts 13, und ein zweites Loch 15b mit einem Durchmesser, der fast der gleiche ist wie derjenige des Schaftes 14. Auch enthält der Kasten 15 darin den Hohlschrauben- bzw. Schraubenmutterteil (nicht gezeigt) einer Kugelumlaufspindelvorrichtung. Die Rotation des Schaftes 14 veranlaßt den Kasten 15, in Längsrichtung infolge der Wirkung der Gewindespindel mit Kugelmutter zu wandern. Der Schaft 13 führt eine derartige Längsbewegung des Kastens 15.

Eine bewegliche Platte 16 ist an der oberen Fläche des Kastens 15 befestigt, um die lichtempfangenden Teile 10 darauf zu montieren. Die Platte 16 ist parallel zu der horizontalen Platte 11 angeordnet. An der oberen Fläche der beweglichen Platte 16 sind Stützplatten 18A und 18B vorgesehen zur Stützung der gegenüberliegenden Enden einer oberen Platte 17. Die lichtaussendenden Dioden 2A und die Platten 31A und 31B sind an der unteren Fläche der oberen Platte 17 befestigt. Die Dioden 2A sind senkrecht zur beweglichen Platte 16. Eine LED-Diodensteuereinheit 8 zum Ansteuern der lichtaussendenden Dioden 2A ist auf der unteren Fläche der Platte 17 montiert.

Auf der oberen Fläche der beweglichen Platte 16 ist ein Substrat 19 derart fixiert, daß es parallel mit der beweglichen Platte 16 ist. Auf diesem Substrat 19 ist eine CCD-Steuereinheit 9 zum Betreiben des Primär-CCD-Sensors 3A montiert.

Weiterhin sind die beiden lichtempfangenden Einheiten 10, welche die vorerwähnte Konstruktion haben, auf der oberen Fläche der beweglichen Platte 16 in der Anordnung gemäß Fig. 2 und 3 angeordnet. Die lichtempfangenden Einheiten 10 sind parallel und in Längsrichtung versetzt voneinander in der Richtung, die durch den Pfeil A, wie oben erwähnt, angegeben ist. Die benachbarten Enden der lichtempfangenden Einheiten 10 überschneiden einander. Die lichtempfangenden Einheiten 10, 10 sind durch ein Verbindungsglied 10A, gezeigt in den Fig. 2 und 3, miteinander verbunden. Die vier Löcher 5a jeder Einheit 10 sind voneinander mit einem Abstand entfernt, der gleich dem Abstand zwischen den benachbarten Reaktionsgefäßen 1a in einer gegebenen Zeile ist.

Jenseits der Stützglieder 12A ist ein Motor 21 angeordnet, um den Schaft 14 durch ein nicht dargestelltes Getriebe rotieren zu lassen. Aufgrund der obigen Anordnung in dieser Ausführungsform werden, wenn der Motor 21 betrieben wird, die bewegliche untere Platte 16 und die obere Platte 17 integral (gemeinsam) wechselweise als eine Einheit in der Richtung, die durch den Pfeil A in Fig. 5 angegeben ist, zusammen bewegt, so daß die lichtempfangenden Einheiten 10 sich der Länge nach entlang der Reihen der Reaktionsgefäße 1a, die in einer Matrix oder Gittermuster auf der Mikroplatte 1 angeordnet sind, bewegen. Die horizontale Platte 11 und die Mikroplatte 1 bleiben während der Bewegung der oberen und unteren Platten 16 und 17 feststehend.

Als Primär-CCD-Sensor 3A wird in dieser Ausführungsform ein Primär-CCD-Sensor für allgemeine Zwecke, gezeigt in Fig. 7, verwendet. Der Primär-CCD-Sensor 3A ist mit einer Vielzahl von photoelektrischen Umwandlungselementen als optische Sensoren versehen, die in einer einzigen Reihe auf ihrer lichtaufnehmenden Seite angeordnet sind. Aufgrund der vorstehenden Anordnung werden die Lichtbilder der Agglutinationsmuster, die auf den Bodenflächen der Reaktionsgefäße 1a gebildet wurden, in kleine Teile aufgeteilt durch die Vielzahl der photoelektrischen Umwandlungselemente und werden in ein elektrisches Signal umgewandelt durch die diesbezüglichen photoelektrischen Umwandlungselemente in Übereinstimmung mit der Intensität des Lichts. Bei dieser Ausführungsform wird dieses elektrische Signal zu einer nicht dargestellten Zentraleinheit bzw. Zentralrechner CPU (central processing unit) gesandt durch einen nicht dargestellten A/D(Analog/Digital)-Umwandler, und die CPU (Zentraleinheit bzw. Zentralrechner) bestimmt das Agglutinationsmuster.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des die immunologische Agglutination nachweisenden Apparats, wie vorstehend erwähnt, beschrieben.

Wenn der Motor 21 schrittweise angetrieben wird, werden die beweglichen Platten 16 und 17 schrittweise in einem Stück bewegt, so daß die lichtempfangenden Einheiten 10, gezeigt in Fig. 2, entlang ihrer zusammengefaßten Gruppen von vier Reihen der Reaktionsgefäße 1A in der Richtung, die durch den Pfeil A angezeigt ist, bewegt werden, bis die lichtempfangenden Einheiten 10 vertikal mit den entsprechenden Zeilen der Reaktionsgefäße 1a, wie in Fig. 3 gezeigt, ausgerichtet werden. Dann wird Licht von den lichtaussendenden Dioden 2A auf die Mikroplatte 1 durch die lichtstreuenden Platten 31A und 31B gestrahlt, und die betreffenden Lichtbilder der Agglutinationsmuster, gebildet auf den Bodenflächen der acht Reaktionsgefäße 1a, die vertikal mit den lichtempfangenden Einheiten 10 ausgerichtet sind, werden auf den Primär-CCD-Sensoren 3A durch die betreffenden Kondensorlinsen 4 abgebildet. Ausgangssignale von den Primär-CCD-Sensoren 3A und 3A werden zu der nicht dargestellten CPU durch den A/D-Umwandler (nicht dargestellt) gesandt. Die CPU bestimmt die Entfernung, in die sich die bewegliche Platte 16 bewegt hat, bezogen auf die Dauer der Rotation des Motors 21, und bestimmt, welche Reaktionsbehälter getestet werden. Die Agglutinationsmuster der getesteten Körper in den betreffenden Reaktionsbehältern 1a werden automatisch bestimmt.

Ein Beispiel einer solchen Bestimmung wird im folgenden beschrieben.

Bei der oben erwähnten Bestimmung des AB0-Bluttypsystems werden Massen von Erythrozyten, kombiniert miteinander durch Blutserum, wenn eine Agglutinationsreaktion stattgefunden hat, einheitlich auf den konischen Bodenflächen der Reaktionsbehälter 1a wie Schneeflocken angesammelt. Wenn die Agglutinationsreaktion nicht stattgefunden hat, so setzen sich die Erythrozyten in einem wechselseitig gestreuten Zustand und ohne Vereinigung mit dem Blutserum ab. Wenn die Erythrozyten die konische Bodenfläche erreichen, fallen sie entlang der geneigten Fläche hinunter und werden in dem mittleren Teil der Bodenfläche angesammelt und angehäuft.

Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Bodenfläche des Reaktionsgefäßes 1a.

In diesem Beispiel beträgt der Radius der Bodenfläche des Reaktionsgefäßes 1a 6 mm, die Tiefe des geneigten Teils ist 1,5 mm, der Neigungswinkel ist 30°, und die Teilchen sind agglutiniert und gleichmäßig auf der konischen Bodenfläche angehäuft. Ein solches gleichmäßig angehäuftes Muster kann erhalten werden, wenn beispielsweise in dem Bestimmungstest des AB0-Bluttypsystems ein Testkörper vom Typ A (Erythrozytenschwemmlösung) mit einem Anti-A-Blutgruppenserum (Typ B Blutserum) vermischt und natürlich ausgefällt wird. Dies ist der Fall, weil die Erythrozyten miteinander durch das Blutserum vereinigt werden, es ist selten, daß die Teilchen an der geneigten Fläche gegen die Mitte hinuntergleiten, und daher sind die Teilchen im allgemeinen auf der Bodenfläche einheitlich angehäuft. Wenn ein solches einheitlich angehäuftes Muster genauer beobachtet wird, sind die Teilchen stark angehäuft an der Stelle A in dem mittleren, untersten Teil, während nur eine verhältnismäßig dünne Schicht von Teilchen an dem Ort C nahe am Seitenteil der geneigten Wand angehäuft sind. An einem dazwischen gelegenen Ort B ändert sich die Dicke im allgemeinen kontinuierlich. In diesem Fall hat die Menge des durchgelassenen Lichts einen minimalen Wert am Ort A und steigt allmählich, wenn man gegen den peripheren Teil von Ort A weggeht, und hat dann einen maximalen Wert am Ort C. Demgemäß wird, in dem Maße sich die Ausgangsleistung des Primär-CCD-Sensors 3A entsprechend ändert, durch CPU bestimmt, daß es ein einheitlich angehäuftes Muster ist (das Blut des Testkörpers ist hier Typ A).

Wie vorstehend beschrieben, sind gemäß einer ersten Ausführungsform die beiden lichtempfangenden Einheiten 10, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, durch das Bindeglied 10A derart miteinander verbunden, daß sie sich teilweise in seitlicher Richtung überschneiden und eine sog. "kurbelförmige Anordnung" bilden, und die Primär-CCD-Sensoren 3A, welche auf den Bodenteilchen der betreffenden, lichtempfangenden Einheiten 10 montiert sind, sind entlang einer Gruppe von vier Reaktionsgefäßen in verschiedenen Zeilen der Reaktionsgefäße 1a angeordnet, welche in einer Matrix oder Gittermuster auf der Mikroplatte 1 vorhanden sind. Infolgedessen können, selbst wenn ein CCD-Sensor für allgemeine Zwecke verwendet wird, solche Probleme wie das Auftreten von nicht bestimmbaren Teilen P und Q an den Enden zwischen den benachbarten Allzweck-CCD-Sensoren gelöst werden, wenn, wie in Fig. 8 gezeigt, zwei oder mehr CCD-Sensoren in Reihe in ausgerichteter Weise angeordnet sind. Ferner können die Bilder der Agglutinationsmuster, welche auf der Bodenfläche der Reaktionsgefäße 1a, angeordnet in einer Matrix oder Gittermuster auf der Mikroplatte 1, gebildet wurden, zu acht gleichzeitig nachgewiesen werden, d. h. die Bilder, angeordnet in zwei Gruppen jeweils von vier Bildern, können gleichzeitig nachgewiesen werden. Als Ergebnis kann die Agglutinationsreaktion der Testkörper in allen Reaktionsgefäßen 1a auf der Mikroplatte 1 lediglich durch Scannen in einer Richtung festgestellt werden, d. h. Bewegung der Platten 16, 17 in einer Richtung von einem Längsende der Mikroplatte 1 zu dem anderen Längsende. Daher ergibt sich der Vorteil, daß die Zeit, welche für den Test erforderlich ist, außerordentlich reduziert werden kann im Vergleich mit einem zweiwegigen Scannen entlang sowohl der Zeilen als auch der Reihen. Weiterhin werden die lichtaussendenden Dioden 2A und die Primär-CCD-Sensoren 3A in einem Stück gehalten durch den Rahmen, der die Platten 16, 17, 18A und 18B umfaßt und als Einheit bewegt wird. Infolgedessen ist es ein weiterer Vorteil, daß die Stellungsbeziehung zwischen den Dioden und Sensoren fixiert ist, um die Genauigkeit des Tests zu erleichtern. Darüber hinaus kann das Antriebssystem vereinfacht werden, da nur eine Bewegung in einer Richtung erforderlich ist.

Da eine komplizierte Stellungssteuerung nicht erforderlich ist, kann der Einstellmechanismus vereinfacht oder weggelassen werden, wodurch es möglich wird, daß der Apparat in diesem Ausmaß miniaturisiert wird. Außerdem werden aufgrund der Tatsache, daß die Mikroplatte 1 auf der Platte 11 fixiert ist und sich nicht bewegt, die agglutinierten und in den Reaktionsgefäßen 1a angehäuften Teilchen nicht gestört oder durch Vibration verteilt usw., und die Ergebnisse der Agglutination können stabil gehalten werden.

Obzwar bei dieser Ausführungsform ein Primär-CCD-Sensor als fester Bildaufnahmesensor verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf diesen beschränkt, und ein Sekundär-CCD-Sensor usw. kann verwendet werden. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform zwar als Beispiel ein Fall gewählt, worin der Primär-CCD-Sensor vier Agglutinationsbilder als eine Gruppe projiziert, so kann jedoch die Anzahl der zu projizierenden Agglutinationsbilder nach Wunsch erfolgen, je nach der Größe des CCD-Sensors, der verwendet wird.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.

In dieser zweiten Ausführungsform sind vier lichtempfangende Einheiten 10 vorgesehen. Diese lichtempfangenden Einheiten 10 sind entlang vier verschiedener Zeilen der Reaktionsgefäße 1a der Mikroplatte 1 derart angeordnet, daß die benachbarten Enden der lichtempfangenden Einheiten 10, 10 sich teilweise seitlich überschneiden, wie in Fig. 9 gezeigt. Solche lichtempfangenden Einheiten 10 sind durch Verbindungsglieder 10A, wie bei der ersten Ausführungsform, verbunden und sind auf der beweglichen Platte 16 montiert. Der Rest der Konstruktion ist der gleiche wie der bei der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform.

Wenn die Erfindung in dieser Weise durchgeführt wird, kann die gleiche Funktion und Wirkung wie diejenige der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform erzielt werden. Zusätzlich kann die Gesamtzahl der Bewegungen der beweglichen Platte 16 reduziert werden. Als Ergebnis kann die für den Test erforderliche Zeit erheblich verkürzt werden.

Gemäß der Erfindung werden die lichtaussendenden Mittel und die lichtempfangenden Mittel in einem Stück durch die Montage- bzw. Einbaumittel gehalten und als eine Einheit bewegt. Infolgedessen kann, da die Stellungsbeziehung zwischen den beiden fixiert und eine komplizierte Einstellungskontrolle nicht erforderlich ist, der Einstellmechanismus vereinfacht oder weggelassen werden. Als Ergebnis kann der gesamte Apparat miniaturisiert werden. Weiterhin werden, da die Agglutinationsprüfplatte fixiert ist, die agglutinierten und in dem Reaktionsgefäß angehäuften Teilchen nicht durch die Vibration durcheinandergewirbelt usw., das Ergebnis der Reaktion kann stabil gehalten werden, und die Agglutinationsmuster der Testkörper in dem Reaktionsgefäß können mit viel höherer Genauigkeit festgestellt werden.

Erfindungsgemäß kann, wenn ein Primär-CCD-Sensor für allgemeine Zwecke als Festbildaufnahmeelement verwendet wird, ein Reihenteil der Agglutinationsreaktion der Testkörper in den Reaktionsgefäßen, die in einer Matrix oder Gittermuster vorhanden sind, zu einer Zeit nachgewiesen werden und alle auf der Platte zu testenden Körper können durch nur eine Bewegung in einer Richtung getestet werden. Dadurch kann die Nachweisgeschwindigkeit erhöht werden ohne Verzicht auf die Zuverlässigkeit der Testergebnisse, und die Kosten können erheblich gesenkt werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann auf diese Weise ein ausgezeichneter Apparat zum Nachweis der immunologischen Agglutination geschaffen werden.

Die Bezeichnung CCD, wie vorstehend verwendet, bedeutet Charge Coupled Device oder Photoelementanordnung, die von Mr. Boyle und seinen Mitarbeitern der USA Bell Laboratory 1970 erfunden ist und die ein Halbleiterfunktionselement ist.

Die vorliegende Erfindung steht in enger Beziehung in der Offenlegungsschrift DE 40 13 586 A1.

Claims (7)

1. Vorrichtung zu Nachweis der immunologischen Agglutination, umfassend
eine Prüfplatte mit in einem Gittermuster (Reihen und Spalten) angeordneten Reaktionsgefäßen, die eine umgekehrte Kegelform haben, Lichtaussendemittel, die auf einer Seite dieser Prüfplatte angebracht sind, Linsen und lichtempfangende Mittel, die auf der gegenüberliegenden Seite dieser Prüfplatte angebracht sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtaussendemittel eine Diodenreihe (2A) umfassen,
daß die lichtempfangenden Mittel eine Reihe von Fotodetektoren (3A) umfassen, die von einem CCD-Element ausgelesen werden, und
daß die Fotodiodenreihe (2A) und die Reihe von Fotodetektoren (3A) an einem längs der Spalten hin und her bewegbaren Rahmen angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Reihen von Fotodetektoren (3A) längs der Reihen oder Spalten des Gittermusters derart angeordnet sind, daß sie sich teilweise seitlich überschneiden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihe von Fotodetektoren (3A) und mehrere Reihen von gegenüber angeordneten Fotodioden (2A) jeweils zueinander parallel angeordnet vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Reaktionsgefäß jeweils eine Linse und eine Fotodiode (2A) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodioden (2A) in einer ersten horizontalen Ebene liegen, die Reaktionsgefäße (1A) in einer zweiten horizontalen Ebene liegen und die Linsen (4) in einer dritten horizontalen Ebene liegen, wobei die erste, zweite und dritte Ebene parallel und voneinander vertikal räumlich getrennt und die Anordnung der Fotodetektoren (3A) planar und horizontal mit einem vertikalen Abstand zur dritten Ebene ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (4) in einem lichtundurchlässigen Linsenhalter montiert sind.

7. Verfahren zum Nachweis für immunologische Agglutination mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem einzelne Reihen der in einem Gittermuster angeordneten Reaktionsgefäße (1A) in einem Arbeitsschritt abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfplatte bei dem gesamten Abtastvorgang nicht bewegt wird, und
daß der Rahmen mit der zeilenweise abtastenden Vorrichtung längs der Spalten schrittweise um die Länge, die dem Abstand zwischen zwei Reihen entspricht, bewegt wird, wobei bei jedem Arbeitsschritt eine Reihe von Reaktionsgefäßen (1A) abgetastet wird.