JP2005043350A - 免疫比濁計測方法及び計測装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 希釈などの操作無しに、計測濃度域を拡大する。
【解決手段】 濁度変化の過渡現象を観察し、濁度の極大値または極小値を検出し、これら極大値または極小値を示す時間と、濁度、ならびに極大値および/または極小値から被検液の濃度を決定する。
【選択図】図1

Description

本発明は、被検液中に溶解している抗原、特に尿中のアルブミンの濃度を計測する免疫比濁計測方法、および計測装置に関する。
従来の抗原の計測方式としては、被検液に含まれる抗原に特異的に結合する抗体を混合し、抗原抗体反応により抗原抗体複合物を生成させて前記被検液を混濁させ、その濁度から抗原濃度を求める方法がある。ここで、濁度は、前記被検液に光を照射し、溶液中で発生した散乱光または溶液を透過した透過光を検出することで計測することができる。ただし、濁度が大きくなると散乱光強度は大きくなるが、透過光強度は小さくなる。
この計測方式では、図17に示すように、抗原のモル濃度に比べて抗体のモル濃度が大きい領域からほぼ等しい領域、すなわち抗体過剰域A〜Bから当量域Cで計測が行われていた。一方、図17のA〜Bの領域においては抗原濃度に応じて濁度が増加するが、Cの領域においては濁度の抗原濃度に対する変化量が小さくなる。また、抗原過剰域Dにおいては抗原濃度が増加するにつれて濁度が低下する(プロゾーン現象)。したがって、抗原濃度を計測するには、図17のA〜Bの領域で検量線を作成し、これに基づいて濁度の計測値から算出していた。
このように、計測は、抗原濃度が抗体過剰域A〜Bから当量域Cにある場合に行う必要があるため、抗体濃度を大きくする必要があった。この場合、低濃度域での感度が犠牲にされることがあった。また、実際に抗原濃度が抗原過剰域Dにないこと、即ち図17のDの領域でないことを確認するため、被検液を希釈したり、抗体を追加添加する動作を行っていた。抗原濃度がDの領域にあり得る被検液の場合、濁度の計測値から、2つの濃度が算出され得る。そのため、抗原濃度が、Dの領域にないことを確認する必要があるのである(例えば特許文献1および2)。
特開2004−045384号公報 国際公開第02/052265号パンフレット
本発明は、免疫比濁計測方法において上記の問題を解決し、低濃度域の感度を犠牲にすることなく、計測できる被検液の濃度域を拡大することを目的とする。また、抗原濃度が抗原過剰域にないこと、即ち図17のDの領域でないことを確認するため、被検液を希釈したり、抗体を追加的に添加する動作を不要とする免疫比濁計測方法を提供することを目的とする。
本発明に係る免疫比濁計測方法においては、まず、分析対象物である抗原を含む被検液に、前記分析対象物と特異結合反応する抗体を含む試薬を混合して混合液を得る。このとき、特異結合反応によって抗原抗体複合体が生成し、これに起因して前記被検液の濁度が上昇することになる。
そこで、得られた前記混合液の濁度を離散的に複数回または連続的に計測し、得られた濁度の計測値と混合後の経過時間との関係を求める。そして、前記関係に基づき、前記計測値の極大値または極小値であるSpeakを検出し、前記Speakを示す経過時間Tpeakを求める。
これらの工程を行うことによって前記濁度の変化を調べ、当該変化に基づいて前記被検液にプロゾーン現象が発生するか否かを確認し、プロゾーン現象の有無によって前記分析対象物の濃度を決定することができる。
前記工程(2)においては散乱光によって前記濁度を計測し、前記工程(4)においては極大値を検出するのが好ましい。
また、前記Speakと前記Tpeakとの関係より、前記分析対象物の濃度を決定することが好ましい。
前記混合後に時間Tが経過した時点の前記濁度の計測値S(T)と、前記経過時間Tpeakとの関係より、前記分析対象物の濃度を決定することが好ましい。ただし、この場合、T>Tpeakを満たすのが好ましい。
また、前記混合後時間tが経過した時点の前記濁度の計測値S(T)の微分値dS(T)/dTを算出し、前記微分値の極性が反転する時点を前記Tpeakとしこの時点の計測値S(T)をSpeakとすることによって、Speakを検出するとともに前記Speakを示す前記Tpeakを求めることが好ましい。
また、前記Tpeakが所定値T0以下であるとき、前記被検液中の前記分析対象物の濃度が所定値C0以上と判定することが好ましい。
また、前記分析対象物がヒト血清アルブミンであることが好ましい。
また、前記抗体がモノクローナル抗体であり、前記試薬中に前記モノクローナル抗体が2種類以上含まれており、前記2種以上のモノクローナル抗体が、それぞれヒト血清アルブミンの異なる部位と特異結合することが好ましい。
また、前記被検液が尿であることが好ましい。
さらに、本発明は、上記免疫比濁計測方法を実施するための免疫比濁計測装置に関する。
この免疫比濁計測装置は、前記被検液に光を照射する光源と、前記光が前記被検液を透過するように前記被検液を保持するサンプルセルと、前記被検液を透過した透過光を検知する光センサ1および/または前記光が前記被検液中を伝搬する際に発生した散乱光を検知するための光センサ2と、前記サンプルセルにおいて前記被検液と前記抗体を含んだ試薬とを混合する混合機と、前記混合機を制御し、前記光センサ1および/または前記光センサ2の出力信号を解析するコンピューターとを備える。
そして、前記被検液と前記試薬との混合後の前記光センサ1および/または前記光センサ2の出力信号より、前記被検液中の抗原濃度を計測する。
また、本発明に係る別の免疫比濁計測装置は、前記被検液に光を照射する光源と、前記光が前記被検液を透過するように前記被検液を保持するサンプルセルと、前記被検液を透過した透過光を検知する光センサ1および/または前記光が前記被検液中を伝搬する際に発生した散乱光を検知する光センサ2と、前記光センサ1および/または前記光センサ2の出力信号を微分する微分器1および/または微分器2と、前記サンプルセルにおいて前記被検液と前記抗体を含んだ試薬とを混合する混合機と、前記混合機を制御し、前記光センサ1、前記光センサ2、前記微分器1および/または前記微分器2の出力信号を解析するコンピューターとを備える。
そして、前記被検液と前記試薬との混合後の前記光センサ1および/もしくは前記光センサ2の出力信号、または前記微分器1および/または前記微分器2の出力信号より、前記被検液中の抗原濃度を計測する。
なお、前記混合機は省略してもよい。
本発明によれば、希釈等の操作を行うことなく、計測できる被検溶液の抗原濃度域を拡大することができ、その実用的効果は大きく、計測および検査の効率化と省力化が可能になる。
まず、本発明の課題を生み出した従来の免疫比濁方法について説明する。図1および2に示す装置を用いた免疫比濁計測方法の実施方法を示す。図1は、従来例および本発明の溶液濃度の計測方法に使用する装置の概略構成を示す上面図である。図2は図1における光学系を示す側面図である。図1および2に示すサンプルセル1は、上部に開放された開口部を有する直方体状のアルミ製の容器で構成されている。
そして、サンプルセル1には、光路の両端に光学窓としてガラス板がはめ込まれている。被検液がサンプルセル1内に保持された状態で、光が被検液中を透過することができる。このサンプルセル1における光の伝搬方向の距離、即ち光学窓間の距離は、Aで示し、光の伝搬方向に対して垂直方向の距離をBで示した。ここでは、A=0.75cm、B=0.4cmの場合を説明する。
注入口2は、図1に示したようにサンプルセル1の光学窓がない側面に配置され、その内径(直径)は0.1cmである。図2に示すように、この注入口2の断面の中心はサンプルセル1の底面から距離x、光学窓から距離zに位置している。
矢印10で示される試薬の注入方向は、光学窓と平行で、後述する略平行光4の光軸と垂直である。このように配置することで、注入口2の断面の中心から注入方向へ伸びる注入軸と略平行光4の光軸とが、前記サンプルセルの溶液中で交点を有する。ここでは、x=0.15cm、z=0.1cmの場合を示す。
この装置は光源である半導体レーザモジュール3を具備し、波長780nm、強度3.0mW、ビーム直径0.12cmの略平行光4を投射している。この略平行光4の光軸はサンプルセル1の底面と平行で、底面から距離0.4cmに位置している。したがって、光軸と注入口2は、底面から同じ高さに位置している。
光センサ5は、被検液中を略平行光4が伝搬する際に発生した散乱光11を検知する。また、ポンプは、試薬液を注入口2より、サンプルセル中の被検液に注入し、コンピューター7は光センサ5の出力信号を解析し、ポンプの制御もする。
また、図1においては、符号8で、注入口2より試薬溶液が注入された時に発生する渦を模式的に示した。符号9は、被検液の液面を示し、この液面の最下部がサンプルセル1の底面より高さhに位置する。
このサンプルセル1は内壁の角にrを有する。すなわち、角部が厳密には直角でないため、h=0.8cmの時、約0.23mlの液体を保持している。なお、本発明では、液面9の最下部に接する面を液面と定義する。この定義に基づくと、本実施の形態では、注入方向が、液面に対して平行になる。
本装置を用いて、尿を被検液として尿中ヒト血清アルブミン濃度を計測する手順を以下に説明する。
まず、ヒト血清アルブミン濃度が0.03mg/dl以下と確認された尿を溶媒として用い、この溶媒にヒト血清アルブミンを添加し、濃度=1mg/dl、3mg/dl、5mg/dl、10mg/dl、15mg/dl、20mg/dl、30mg/dl、50mg/dl、および100mg/dlの被検液を調製する。
つぎに、中性反応系を構成するために、0.05Mモプスおよび4重量%ポリエチレングリコール6000を用いてモプス緩衝液を調製し、pHは7.4とする。
さらに、ウサギ由来のポリクローナルヒトアルブミン抗体を、0.05Mモプス水溶液(pH7.4)に溶解し、抗体濃度が2.5mg/dlの試薬(抗体水溶液)を調製する。
そして、ヒト血清アルブミン濃度が0mg/dl(溶媒として用いた尿(ヒト血清アルブミンを添加していないので、実質的にヒト血清アルブミン濃度はゼロとみなせる)被検液9μlをサンプルセル1へ導入する。さらに、モプス緩衝液145μlをサンプルセル1へ導入し攪拌する。
ここで、コンピューター7は、光センサ5の出力信号の記録を開始する。開始以降の、光センサ5の出力信号の時間変化を図18に示す。図18において、横軸は、出力信号の記録開始後の経過時間を示し、縦軸は光センサ5の出力信号(SC90と記載)を示す。なお、被検液中で発生した散乱光のうち、略平行光4の伝搬方向に対して90度の方向へ伝搬する散乱光を光センサ5が検出しているため、「SC90」と記載する。
5秒経過した時点で、コンピューター7がピペッタまたはポンプなどの混合機6を制御して、注入口2より試薬(抗体水溶液)40μlをサンプルセル1へ約3秒間で注入する。
なお、図18で、試薬の混合を開始する5秒経過時点から3秒以上の期間は、混合された試薬の流束そのものが略平行光4の光路に侵入するため、透過光の強度および伝搬方向が乱れ、光センサ5の出力信号は激しく変化する。このように出力信号が変化している領域をハッチングで示す。
同様にし、ヒト血清アルブミン濃度が1mg/dl、3mg/dl、5mg/dl、10mg/dl、15mg/dl、20mg/dl、30mg/dl、50mg/dl、および100mg/dlの被検液を計測する。
このうち、ヒト血清アルブミン濃度が3mg/dl、10mg/dl、および100mg/dlの被検液に対する光センサ5の出力信号の時間変化をそれぞれ図19〜21に示す。これらの図においても、図18と同様に、光センサ5の出力信号が激しく変化する領域をハッチングで示す。
図18〜21からわかるように、300秒経過すると、濁度を示す光センサ5の出力信号は飽和している。そこで、これらの被検液に対する300秒経過時点の光センサ5の出力信号を濁度として縦軸に示し、被検液の濃度を横軸に示したグラフが図22である。
図22から、濃度が0〜30mg/dlの領域が図17のA〜Bの領域に相当し、濃度が50mg/dlの領域が領域Cに相当し、濃度が100mg/dl付近の領域が領域Dに相当していることがわかる。
図22の場合、濃度が0〜30mg/dlの濁度で検量線を作成し、濃度を定量することができる。
しかし、被検液の濃度が約50mg/dl以上である場合は、被検液と試薬を混合して一定時間経過後の濁度からのみでは、プロゾーン現象によって、濃度を一意的に決定できないことがある。例えば、濁度(300秒経過時点の光センサ5の出力信号)が7.5の場合には、被検液の濃度は約20mg/dlであるか、50〜100mg/dlであるかが区別できない。
したがって、被検液のヒト血清アルブミン濃度が50mg/dl以下であることを、何らかの方法で別途確認する必要がある。換言すると、上記計測方法で計測できる被検液の濃度域は、50mg/dl以下に制限されていた。
これに対し、本発明は、免疫比濁計測方法において上記の問題を解決し、低濃度域の感度を犠牲にすることなく、計測できる被検液の濃度域を拡大することを目的とする。また、抗原濃度が抗原過剰域にないこと、即ち図17のDの領域にないことを確認するため、被検液を希釈したり、抗体を追加的に添加する動作を不要とする免疫比濁計測方法を提供する。
具体的には、本発明に係る免疫比濁計測方法では、(1)分析対象物である抗原を含む被検液を試薬と混合して混合液を得る工程、(2)得られた前記混合液の濁度を、離散的に複数回または連続的に計測する工程、(3)得られた濁度の計測値と混合後の経過時間との関係を求める工程、(4)前記関係に基づき、前記計測値の極大値または極小値であるSpeakを検出し、前記Speakを示す前記経過時間Tpeakを求める工程を行うことによって、プロゾーン現象による上記問題を回避する。
実施の形態1
本実施の形態は、ヒト血清アルブミンと特異結合するモノクローナル抗体を用いて、尿を被検液として、尿中のアルブミンを計測した例を示す。
免疫比濁法の場合、抗原抗体反応により抗原と抗体が凝集する必要がある。即ち、抗原と抗体が結合し、この結合物が抗体分子よって架橋して大きな粒子(抗原抗体複合物)が生成される必要がある。したがって、抗原と結合する結合部位が互いに異なる抗体が少なくとも2種類必要である。
また、抗原抗体複合物の粒径は、前記計測値が極大値または最小値を示す程度の大きさであることが必要であり、種々の条件によって異なるが、例えば約25μm以上であることが好ましい。
これにより、免疫比濁法の場合、一般的には、ポリクローナル抗体が使用されている。ただし、結合部位が互いに異なるモノクローナル抗体を複数混合して試薬とした場合でも、抗原と抗体が凝集し、抗原抗体複合物が生成され、免疫比濁法により抗原濃度を計測できることがわかった。さらに、被検液と、結合部位が互いに異なる複数にモノクローナル抗体を含有した試薬を混合し、この濁度の過渡現象を観察しこれを分析することで、計測濃度域を拡大することができた。
以下に、図1〜22を用いて具体的な例を示す。図1および2は従来の技術について上述したものと全く同一であり、同様に動作する。本実施の形態においては、本装置を用い、尿を被検液として尿中ヒト血清アルブミン濃度を計測した。
まず、従来の技術と同様にヒト血清アルブミン濃度が0.03mg/dl以下と確認された尿を溶媒として用い、当該溶媒にヒト血清アルブミンを添加して、濃度が3mg/dl、5mg/dl、10mg/dl、30mg/dl、50mg/dl,100mg/dl、150mg/dl、250mg/dl、300mg/dl、および500mg/dlの被検液を調製した。
つぎに、従来の技術と同様にして、中性反応系を構成するための緩衝液の構成にはモプスを使用し、その濃度および緩衝液のpHには一般的によく用いられるものを採用した。0.05Mモプスおよび4重量%ポリエチレングリコール6000を含み、pH7.4のモプス緩衝液を調製した。
さらに、ヒト血清アルブミンの互いに異なる結合部位と特異結合するマウス由来のモノクローナル抗体を3種類(AHSA1、AHSA2、AHSA3)準備した。AHSA1、AHSA2、AHSA3としては、それぞれ独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター受託番号FERM BP−8308号、FERM BP−8309号およびFERM BP−7938号で示される細胞株により産生されるモノクローナル抗体である。
これら3種類のモノクローナル抗体を、モル比で1:1:8(=AHSA1のモル濃度:AHSA2のモル濃度:AHSA3のモル濃度)になるように、上記モプス緩衝液に溶解し、試薬(抗体水溶液)を調製した。3種類の抗体の合計濃度は2.4mg/dlになった。
そして、従来の技術と同様に、ヒト血清アルブミン濃度が0mg/dl(溶媒として用いた尿(ヒト血清アルブミンを添加していないためその濃度は実質的にゼロとみなせる))、3mg/dl、5mg/dl、10mg/dl、30mg/dl、50mg/dl、100mg/dl、150mg/dl、250mg/dl、300mg/dl、および500mg/dlの被検液9μlをサンプルセル1へ導入し、さらに、上記試薬145μlをサンプルセル1へ導入して攪拌した。
ここで、コンピューター7は、光センサ5の出力信号の記録を開始させた。開始以降の、光センサ5の出力信号の時間変化を図3〜13に示した。図3〜13において、横軸は、出力信号の記録開始後の経過時間を示し、縦軸は光センサ5の出力信号(SC90と記載)を示す。5秒経過した時点で、コンピューター7が混合機6を制御して、注入口2より試薬(抗体水溶液)40μlをサンプルセル1へ約3秒で注入した。
なお、図3〜13で、試薬の混合を開始する5秒経過時点から3秒以上の期間は、混合された試薬の流束そのものが略平行光4の光路に侵入したため、透過光の強度及び伝搬方向が乱れ、光センサ5の出力信号は激しく変化した。この変化している領域をハッチングで示した。
濃度が0mg/dlおよび3mg/dlの被検液についての試薬混合後の経過時間と光センサ5の出力信号との関係を示す図3および4においては、従来の技術についての図18〜21と場合と同様に、出力信号は単調に増加し、300秒経過すると飽和して一定値に至る。
しかし、これらとは異なり、濃度が5mg/dl、10mg/dl、30mg/dl、50mg/dl、100mg/dl、150mg/dl、250mg/dl、300mg/dl、および500mg/dlの被検液についての図5〜13では、試薬混合後、光センサ5の出力信号は、一旦急激に増加し極大値を示し、その後単調に減少し、300秒経過すると飽和し一定値に至る。
ここで、濃度が0mg/dl、3mg/dl、5mg/dl、10mg/dl、30mg/dl、50mg/dl、100mg/dl、150mg/dl、250mg/dl、300mg/dl、および500mg/dlの被検液に対する300秒経過時点の光センサ5の出力信号を濁度として縦軸に示し、被検液の濃度を横軸に示したグラフが図14である。図14から、濃度が0〜50mg/dlの領域が、図17のA〜Bの領域に相当し、濃度が100mg/dlの領域が領域Cに相当し、濃度が150mg/dl以上の領域が領域Dに相当することがわかる。
図14の場合、濃度が0〜50mg/dlの濁度で検量線を作成し、濃度を定量することができる。しかし、被検液の濃度が約100mg/dl以上である場合は、プロゾーン現象により、濃度を決定できないことがあり得る。例えば、濁度(300秒経過時点の光センサ5の出力信号)が2.4の場合、被検液の濃度は約30mg/dlであるか、150〜250mg/dlであるかが区別できない。したがって、被検液のヒト血清アルブミン濃度が100mg/dl以下であることを、何らかの方法で別途確認する必要がある。言い換えると、上記した計測方法で、計測できる被検液の濃度域は、100mg/dl以下に制限されている。
このように、従来の技術と同様に、被検液と試薬を混合し一定時間経過後の濁度(図14)からのみでは、プロゾーン現象により、濃度を一意的に決定できないことがあった。これにより、計測できる被検液の濃度域が制限されていた。
そこで、被検液と試薬を混合後の濁度の過渡現象を、次のように分析した。まず、図5〜13における各被検液の濃度を横軸に、濁度の極大値(Speak)を縦軸に示し図15を作成した。
次に、本極大値を示す経過時間(Tpeak)を横軸に、濁度の極大値(Speak)を縦軸に示し、図16を作成した。図16において、各点の横の数字は濃度(mg/dl)を示す。図16から、濃度が高くなるに従って、極大値を示す経過時間(Tpeak)が短くなり、濃度が100mg/dl以上になると、約18秒に漸近することがわかった。
図14に加え、この図16を利用すると、計測できる被検液の濃度域を拡大できることがわかった。例えば、濁度(300秒経過時点の光センサ5の出力信号)が2.4の場合、図14のみからでは、被検液の濃度は約30mg/dlであるか、150〜250mg/dlであるかが区別できないが、図16を併用するとこれらを区別でき濃度を決定できる。即ち、このときの極大値を示す経過時間(Tpeak)が、約35秒であれば濃度は30mg/dlと判定でき、極大値を示す経過時間(Tpeak)が、約18秒であれば150〜250mg/dlであると判定できる。このように、被検液と試薬を混合し一定時間経過後の濁度(図14)と、極大値を示す経過時間(Tpeak)との関係から、濃度を一意的に決定できる。これにより、本実施の形態で示した例では、計測できる被検液の濃度域を〜500mg/dlまで拡大することに成功した。
上記のように、濁度の計測値の極大値(Speak)と、極大値を示す経過時間(Tpeak)との関係を求め、混合後所定時間Tが経過した時点の濁度の計測値S(T)と、経過時間Tpeakとの関係より、被検液の濃度を決定することができた。
ただし、濃度が0mg/dlおよび3mg/dlのような低濃度の場合は、濁度の計測値の極大値が存在しない。この場合は、抗体過剰域である図17のA〜B領域とみなせるので、所定時間Tが経過した時点の濁度の計測値S(T)のみで、濃度を一意的に決定できる。
ここで、所要時間Tは、T>Tpeakを満たすことが好ましい。このようにすると、再現性を向上させることができる。さらに、Tは、Sが飽和する時間であるのが好ましい。一方、T<Tpeakであってもよい。この場合は、より短い計測時間で濃度を決定することができる。
なお、本実施の形態では、濁度を散乱光で検出する場合を示したが、濁度を透過光で検出してもよい。ただし、この場合は、濁度は透過光強度と逆相で変化することから、透過光強度の極小値をSpeakとして、さらに極小値を示す経過時間をTpeakとして判定すれば、同様の効果が得られる。
さらに、散乱光および透過光とを双方検出し、これらの結果をお互い参照し、計測信頼性を向上させても良い。
実施の形態2
本発明の第2の実施の形態について図15を用いて説明する。本実施の形態は、図15と図16を用いて濃度を決定する例である。
例えば、濁度の極大値が5.5の場合、図15のみからでは、被検液の濃度は約30mg/dlであるか、150〜250mg/dlであるかが区別できないが、図16を併用するとこれらを区別でき濃度を決定することができる。すなわち、このときの極大値を示す経過時間(Tpeak)が約35秒であれば、濃度は30mg/dlと判定でき、極大値を示す経過時間(Tpeak)が、約18秒であれば、150〜250mg/dlであると判定できる。
このように、被検液と試薬を混合して、濁度の極大値(Speak)(図15)と、極大値を示す経過時間(Tpeak)との関係から、濃度を一意的に決定できる。これにより、本実施の形態で示した例では、計測できる被検液の濃度域を〜500mg/dlまで拡大することに成功した。
本実施の形態では、濁度の極大値を検出した時点で、濃度を決定できるので、実施の形態1より、計測の高速化に有利である。ただし、極大値が存在しない低濃度の場合は、所定時間経過後の濁度で決定する。このように、本実施の形態と実施の形態1を併用すると効果が大きい。
実施の形態3
本発明の第3の実施の形態について図16を用いて説明する。図16からわかるように、極大値を示す経過時間(Tpeak)が所定値T0(図16の場合T0≒18秒)以上のときは、Tpeakのみから濃度を一意的に決定できる。したがって、経過時間(Tpeak)が所定値T0以下のときは、濃度を所定値C0(図16の場合C0は100mg/dl)と判定し、所定値T0以上のときは、図16から読み取れるTpeakに応じた濃度と判定することができる。本実施の形態も、濁度の極大値を検出した時点で、濃度を決定できるので、実施の形態1より、計測の高速化に有利である。
ただし、極大値が存在しない低濃度の場合は、所定時間経過後の濁度で決定する。このように、本実施の形態と実施の形態1を併用すると効果が大きい。
実施の形態4
本発明の第4の実施の形態について図23を用いて説明する。図23は、本発明において用いることのできる免疫比濁計測装置の別の実施の形態である。図23において、符号1〜11で示される構成要素は、図1の符号1〜11で示される構成要素と同じものである。12は、光センサ5の出力信号を微分する微分器で、その出力信号はコンピューター7によって分析される。この装置は、微分器12の出力信号の符号が反転した時点を極大値とするため、より高精度かつ高速に極大値を認識できる。
以上のように、本実施の形態によれば、より微小な極大値を高速に認識できるので、低濃度の被検液の濃度を高速に決定できる。
なお、上記したような、SC90と表記した散乱光強度に相当する光センサ5の出力信号が極大値を示す条件は、抗体と抗原が特異結合することによって生成された抗原抗体複合物の粒径が所定より大きくなることである。
これは、散乱光強度は、散乱光の伝搬方向によって変化することと関連がある。すなわち、溶液中に浮遊する粒子の粒径が、励起光(略平行光4に相当)の波長に対して十分小さい場合(波長の1/20以下)は、散乱光強度の分布はその伝搬方向には依存しない。
しかし、粒径が大きくなるに従って、前方散乱光(励起光の伝搬方向との角度が90度以下)の強度が大きくなる。また、抗原抗体複合物の粒径が大きくなることは、粒子濃度は小さくなることを意味する。
これらから、抗原抗体反応の進行に従って抗原抗体複合物が成長すると、一旦は、SC90は増加するが、更に抗原抗体複合物が成長し粒径が大きくなると、前方散乱光強度は増加による反動と、粒子濃度が小さくなる影響により、SC90は低下する。即ち、極大値が現れる。
この現象を図24を用いて説明する。図24の左側の縦軸は、溶液中で発生した散乱光のうち、略平行光4の伝搬方向に対して45度の方向へ伝搬する散乱光強度に相当する。
これは、図1の光センサ5を、溶液中で発生した散乱光のうち、略平行光4の伝搬方向に対して45度の方向へ伝搬する散乱光を検出するように配置した場合の光センサ5の出力信号である。これをSC45と記載する。アルブミン濃度が10mg/dlの場合のSC45を点線で示した。
一方、その際のSC90の信号を実線で示した(図6相当)。これら、点線および実線の測定条件は図6の場合と同じである。ただし、SC45の縦軸の絶対値は、図6の場合と対応せず、任意値である。図24から明かなように、300秒間、SC45は、増加しつづけており、抗原抗体複合物が成長していることを示している。
また、このように、SC90が極大値を示す一例の粒径は、図1の装置で、上記した抗体の組合せの場合、およそ25μm以上のときであった。
なお、上記実施の形態3においては、図16に示すSC90のピークと経過時間との関係を表すグラフを用いたが、図25に示すように、Tpeakと濃度との関係を表すグラフを用いても、Tpeakのみから濃度を一意的に求めることも可能である。
本発明に係る免疫比濁計測方法は尿検査等に好適に利用することができる。
本発明において用いることのできる免疫比濁計測装置の一実施の形態の概略上面図である。 図1に示す免疫比濁計測装置の概略側面図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 実施の形態1における光センサ5の出力信号の時間変化を示す図である。 300秒経過時点の光センサ5の出力信号を濁度として縦軸に示し、被検液の濃度を横軸に示したグラフである。 図5〜13における各被検液の濃度を横軸に、濁度の極大値(Speak)を縦軸に示したグラフである。 極大値を示す経過時間(Tpeak)を横軸に、濁度の極大値(Speak)を縦軸に示したグラフである。 抗原濃度と濁度との関係を示すグラフである。 光センサ5の出力信号の時間変化を示すグラフである。 光センサ5の出力信号の時間変化を示すグラフである。 光センサ5の出力信号の時間変化を示すグラフである。 光センサ5の出力信号の時間変化を示すグラフである。 300秒経過時点の光センサ5の出力信号を濁度として縦軸に示し、被検液の濃度を横軸に示したグラフである。 本発明において用いることのできる免疫比濁計測装置の別の実施の形態の概略上面図である。 時間に対するSC45(点線)およびSC90(実線)の変化を示すグラフである。 peakと濃度との関係を表すグラフである。
符号の説明
1 サンプルセル
2 注入口
3 半導体レーザモジュール
4 略平行光
5 光センサ
6 混合機
7 コンピューター
8 液体の流束方向を示す矢印
9 液面
10 液体の注入方向を示す矢印
11 散乱光
12 微分器

Claims (12)

  1. 分析対象物である抗原を含む被検液と、前記分析対象物と特異結合反応する抗体を含む試薬とを混合し、前記特異結合反応により生じた抗原抗体複合物に由来して発生した濁度に関する信号を検出することによって前記分析対象物を定性または定量する免疫比濁計測方法であって、
    (1)前記被検液および前記試薬を混合して混合液を得る工程、
    (2)得られた前記混合液の濁度を、離散的に複数回または連続的に計測する工程、
    (3)得られた濁度の計測値と混合後の経過時間との関係を求める工程、ならびに
    (4)前記関係に基づいて、前記計測値の極大値または極小値であるSpeakを検出し、前記Speakを示す経過時間Tpeakを求める工程を含むことを特徴とする免疫比濁計測方法。
  2. 前記工程(2)において散乱光によって前記濁度を計測し、前記工程(4)において極大値を検出する請求項1記載の免疫比濁計測方法。
  3. 前記Speakと前記Tpeakとの関係より、前記分析対象物の濃度を決定する請求項1記載の免疫比濁計測方法。
  4. 前記混合後に時間Tが経過した時点の前記濁度の計測値S(T)と、前記経過時間Tpeakとの関係より、前記分析対象物の濃度を決定する請求項1記載の免疫比濁計測方法。
  5. T>Tpeakを満たす請求項4記載の免疫比濁計測方法。
  6. 前記混合後に時間Tが経過した時点の前記濁度の計測値S(T)の微分値dS(T)/dTを算出し、前記微分値の極性が反転する時点を前記Tpeakとしこの時点の計測値S(T)をSpeakとすることによって、Speakを検出するとともに前記Speakを示す前記Tpeakを求める請求項1記載の免疫比濁計測方法。
  7. 前記Tpeakが所定値T0以下であるとき、前記被検液中の前記分析対象物の濃度が所定値C0以上と判定する請求項1記載の免疫比濁計測方法。
  8. 前記分析対象物がヒト血清アルブミンである請求項1〜7のいずれかに記載の免疫比濁計測方法。
  9. 前記抗体がモノクローナル抗体であり、前記試薬中に前記モノクローナル抗体が2種類以上含まれており、前記2種以上のモノクローナル抗体が、それぞれヒト血清アルブミンの異なる部位と特異結合する請求項8記載の免疫比濁計測方法。
  10. 前記被検液が尿である請求項9記載の免疫比濁計測方法。
  11. 前記被検液に光を照射する光源と、
    前記光が前記被検液を透過するように前記被検液を保持し、前記被検液と抗体を含んだ試薬とが混合されるサンプルセルと、
    前記被検液を透過した透過光を検知する光センサ1および/または前記光が前記被検液 中を伝搬する際に発生した散乱光を検知するための光センサ2と、
    前記光センサ1および/または前記光センサ2の出力信号を解析するコンピューターとを備え、
    前記被検液と前記試薬との混合後の前記光センサ1および/または前記光センサ2の出力信号より、前記被検液中の抗原濃度を計測することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の免疫比濁計測方法を実施するための免疫比濁計測装置。
  12. 前記被検液に光を照射する光源と、
    前記光が前記被検液を透過するように前記被検液を保持し、前記被検液と前記抗体を含んだ試薬とが混合されるサンプルセルと、
    前記被検液を透過した透過光を検知する光センサ1および/または前記光が前記被検液中を伝搬する際に発生した散乱光を検知する光センサ2と、
    前記光センサ1および/または前記光センサ2の出力信号を微分する微分器1および/または微分器2と、
    前記光センサ1、前記光センサ2、前記微分器1および/または前記微分器2の出力信号を解析するコンピューターとを備え、
    前記被検液と前記試薬との混合後の前記微分器1および/または前記微分器2の出力信号より、前記被検液中の抗原濃度を計測することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の免疫比濁計測方法を実施するための免疫比濁計測装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013160768A (ja) * 2012-02-06 2013-08-19 Ortho-Clinical Diagnostics Inc アッセイ法のレンジを拡大するための多重時間窓
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WO2022042706A1 (zh) * 2020-08-28 2022-03-03 深圳市帝迈生物技术有限公司 判断产生钩状效应的方法、免疫分析方法以及装置

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