JP2517102B2 - 免疫測定装置の発光光量検出方法 - Google Patents

免疫測定装置の発光光量検出方法

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JP2517102B2 JP1058439A JP5843989A JP2517102B2 JP 2517102 B2 JP2517102 B2 JP 2517102B2 JP 1058439 A JP1058439 A JP 1058439A JP 5843989 A JP5843989 A JP 5843989A JP 2517102 B2 JP2517102 B2 JP 2517102B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は免疫反応により生ずる化学発光を検出する免
疫測定装置の発光光量検出方法に関するものである。
〔従来の技術〕 一般に、免疫測定として酵素免疫測定法が使用されて
いる。この酵素免疫測定法は、酵素活性をマーカーとし
て抗原抗体反応の程度を知り、これから抗原または抗体
の量を定量する方法であって、酵素標識抗原(または抗
体)と非標識抗原(または抗体)とが抗体(または抗
原)に対して競合しないサンドイッチ法や、酵素標識抗
原(または抗体)と非標識抗原(または抗体)とを競合
させることによってその非標識抗原量を求める競合反応
法、その他種々の方法がある。
第4図はサンドイッチ法による測定原理を説明するた
めの図、第5図は競合法による測定原理を説明するため
の図であり、61は固相担体、62は抗体、63は被測定抗
原、64は標識物質、65は標識抗体、66は基質、67は生成
物を示す。
サンドイッチ法は、第4図に示すように、 まず、固相担体61の表面に物理的な吸着や化学反応
を利用した結合により抗体62を固相状態にしておき、こ
れを被測定抗原63を含むサンプルを加える。
その結果、サンプル中にはいろいろな爽雑成分があ
るものの、抗体62と抗原63とが特異的に反応し(第1反
応)、被測定抗原63が固相化抗体62に結合するので、そ
の後、洗浄を行うことによりサンプル中の爽雑成分を廃
棄する。
次に、酵素を標識64として結合させた酵素標識抗体
65を添加する。
その結果、抗原抗体反応(第2反応)が起こり、固
相化抗体62に結合している抗原63の上に酵素標識抗体65
が結合する。この場合、酵素標識抗体65は、過剰に添加
されるので、抗原63と抗体65が結合して生じた結合型の
部分(bound、以下Bと記す)と結合していない遊離型
の部分(free、以下Fと記す)ができる。
そこで、洗浄を行うことによって遊離型の部分Fの
過剰酵素標識抗体を廃棄する。つまり、B/F分離を行
う。
次に酵素反応を行う。このときの酵素活性は、結合
型の部分の酵素標識抗体の量によって決まるので、その
酵素標識抗体量は固相化抗体に結合した抗原量、すなわ
ち被測定抗原量を表すことになる。
競合反応法は、第5図に示すように、 抗体を固相化しておき、被測定抗原及び被測定抗原
と同じ抗原に標識を結合させた標識抗原を添加する。
その結果、抗原抗体反応が起こり、被測定抗原及び
標識抗原がそれぞれの量の割合に応じて固相化抗体に結
合する。
、 次に、サンドイッチ法と同様にB/F分離を行
い、酵素反応を行う。このときの酵素活性は、結合型の
部分の酵素標識抗体の量によって決まるので、添加した
標識抗原量から検量線を使って被測定抗原量を求めるこ
とができる。
上記の方法は、いずれも所謂分離法であり、これに対
してB/F分離を行わない非分離法もある。非分離法は測
定時間が早く操作が簡単であるが、測定感度が低い等の
欠点がある。それに比べて分離法は、測定感度は高いが
操作が非常に複雑且つ面倒であり、自動化が難しく従来
はほとんどの場合手作業で行われていた。
上記の免疫測定を自動化する場合は、ポリスチレンボ
ールまたはガラスビーズ等の固相に抗体または抗原を固
定して固相化したものが固相試薬として用いられてい
る。この固相試薬は、不安定であるため、通常は保存液
を満たした容器の中に入れておき、酵素免疫測定を行う
ときに容器の中から固相試薬を1つずつ反応検出容器に
移し、サンプルの分注、標識試薬の分注、B/F分離、洗
浄を行って、しかる後、結合型の部分を検出器へ移すよ
うにしている。
ところで、酵素反応を利用して測定する場合には、例
えば色素液を形成し、比色計により色の濃さを測定して
反応を検出するものがあるが、検出感度が低いため、免
疫反応に伴う化学発光を検出することが行われている。
化学発光の検出には、連続的に反応生成物を流して計
測するフローセルタイプと試験管等を利用して試験管単
位で測定するバッチ式測定タイプのものがあるが、化学
発光における光量が微弱であるため、いずれのタイプの
ものでも発光反応液の部位にフォトマルチプライヤ等の
検出素子を近接設置することにより発光検出を行ってい
た。
〔発明が解決すべき課題〕
しかしながら、例えば、バッチ式測定タイプの場合
に、B/F分離・洗浄を行った後反応管を発光検出器に挿
入すると、発光試薬を注入する前にもある程度の発光が
検出される。この発光は、発光試薬の注入とは関係なく
発生するものであるから、目的とする発光種からの発光
ではなく、別の種々の化学的要因によって発生するもの
である。このようなバックグランド発光は、反応管に発
光試薬を注入して免疫反応に伴う化学発光の検出を行っ
ている間にも発生しているものであるが、当然のことな
がら所望の発光検出に対してはノイズとなるものであ
り、とりわけ、免疫反応に伴う化学発光が前述したよう
に極めて微弱であるため、微量のノイズでも検出精度に
重大な影響を及ぼすものである。ところが、このような
バックグランド発光に対しては従来全く配慮がなされて
おらず、精度の高い発光検出が行えないという問題があ
った。
本発明は上記の課題を解決するものであって、検出し
た発光光量からバックグランド発光による発光光量の影
響を除去して、精度の高い発光光量検出が可能な免疫測
定装置の発光光量検出方法を提供することを目的とする
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
そのために本発明の免疫測定装置の発光光量検出方法
は、内面に反射材が塗布された積分球に試料が入った反
応管を挿入し、発光試薬を注入しない状態でバックグラ
ンド発光の発光光量を検出し、その後、反応管内に発光
試薬を注入して発光光量を検出し、反応管に発光試薬を
注入して検出した発光光量からバックグランド発光の発
光光量を減算して発光種による発光光量を求めることを
特徴とする。
〔作用〕
本発明は、バックグランド発光は発光試薬を注入する
前にも生じ、そのバックグランド発光の発光光量は略同
一であるか、あるいは略一定の微小な減衰率で減衰する
ものであることに着目し、バックグランド発光の発光光
量を発光試薬を注入する前に検出しておき、その検出値
を発光試薬注入後に検出した免疫反応に伴う発光検出を
行った際の全体の発光光量から減算するようにしたの
で、いかなる場合にもバックグランド発光の影響のない
高精度の検出を行うことが可能である。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の発光光量検出方法を適用して好適な
発光検出器の一構成例を示す図で、図中、100は容器、1
01は積分球、103は遮光板、105は反応管、107は発光反
応物、109は蓋、111は支持部材、113は分注ピペット、1
15は送液ポンプ、117は発光試薬、119はフォトマルチプ
ライヤである。
図において、容器100内には積分球101が配置され、そ
の中に支持部材111により反応管105が支持されており、
容器上部は蓋109により密閉し、容器を暗箱にするよう
にしている。反応管105内には分注ピペット113が連通
し、送液ポンプ115により発光試薬117が注入できるよう
になっており、発光試薬を反応管105内に注入すること
により試料と混合させて発光反応物107が生成される。
また、作業性を向上させるために蓋109と分注ピペット1
13とは一体にしてワッタッチ動作で蓋と分注ピペットを
セットしたり、取り外したりすることができるようにし
ている。
積分球101の内面はアクリル系の樹脂、酸化マグネシ
アの粉末等の反射材が塗布され、ほぼ100%の反射率に
なるように形成され、積分球101からの光はフォトマル
チプライヤ119で検出される。また、積分球101内には遮
光板103が配置されて発光反応物107からの直接光がフォ
トマルチプライヤ119に入射しないように構成されてい
る。もちろん遮光板103も反射率がほぼ100%になるよう
に表面に反射材が塗布されている。
このような構成において、所定の免疫反応を行って得
られた試料を入れた反応管105を積分球101内に設置し、
分注ピペット113を通して発光試薬117を注入すると発光
反応物107が生成されて化学発光が生ずる。この化学発
光は四方八方に放射される。積分球の内面は反射材が塗
布してあるため、全ての化学発光はここで反射され、理
想的には無限回の反射を繰り返し、完全に方向性が無く
なった形でフォトマルチプライヤ119で検出される。し
たがって、反応管の中での発光位置あるいは反応管自身
の位置、反応管の管壁等に多少の傷がある等により反応
管からの光の出射の形態が多少変化しても、積分球によ
り完全に平滑化され、その影響を受けずに検出すること
ができる。
このように、積分球は光を無限回反射して無方向性に
する作用をし、その結果直接光を検出するのに比べ感度
は落ちるものの発光位置のずれ等の影響を完全に無くす
ことが可能であり、安定したデータの収集を行うことを
可能となる。
次に、このようなバッチ式の発光検出器における本発
明の発光光量検出方法を、第2図に基づいて説明する。
第2図に示す曲線D(t)はフォトマルチプライヤ11
9からの検出信号を模式的に表したものである。すなわ
ち、反応管105を積分球101内に挿入した時点からある発
光検出値が現れ、略一定値を保つか、あるいは時間の経
過とともに略一定の微小な減衰率で減少していく。そし
て発光試薬を注入するとその時点から免疫反応に伴う化
学発光がはじまり、発光検出値も増加する。この化学発
光はあるピーク値の過ぎて減少し、再びバックグランド
の発光光量にまで低下する。
ここで図中の時点Ssから発光検出を開始し、時点Se
終了したとすると、前述したように、その検出光量の中
には発光試薬の注入とは無関係に生じているバックグラ
ンド光の光量までもが含まれてしまう。そこで本発明で
は、この免疫反応に伴う発光検出を行っている期間(す
なわち時点Ssから時点Seまでの間)のバックグランド光
量を、当該発光検出の前後のバックグランド光量の実測
値に基づいて演出し、この演算値を前記期間の発光光量
検出値から減算するようにしている。
バックグランド発光の光量は、例えば、反応管を積分
球に挿入してから発光試薬を注入するまでの間(検出開
始時点Ssが発光試薬注入時点より先行する場合には当該
時点Ssまでの間)に測定すればよいが、バックグランド
光量が多少なりとも減衰傾向を示す場合には、なるべく
発光試薬注入時点、または検出開始時点Ssに近い方がよ
い。
いま、第2図の時点Nsから時点Neまでの期間でバック
グランド発光光量を検出した場合について、所望の発光
種のみによる発光光量Rの求め方を以下に説明する。
まず、期間中Ns〜Neにおける発光光量Bは、 従って、単位時間当りのバックグランド発光光量ΔB
は、 ただし、ΔTn=Ne−Ns 一方、発光検出期間Ss〜Seにおける全体の発光光量S
は、 また、同期間Ss〜Seにおけるバックグランド発光光量
Nは、上記(2)式より、 ただし、ΔTs=Se−Ss 従って、求める発光光量、即ち目的とする発光種から
の発光光量Rは、 によって求めることができる。
ここで、上記ΔTsやΔTnの時間幅は適当に選定するこ
とができるが、ΔTsは9sec以内、またΔTnは5sec以内に
設定するとよい。
なお、以上の説明ではバックグランド発光光量の検出
期間Ns〜Neを反応管挿入から発光検出開始時点Ssまでの
間に設けた場合について説明してきたが、当該期間Ns
Neは発光検出終了時点Seから反応管取り出しまでの間に
設けてもよい。
また、バックグランド発光光量の検出期間Ns〜Neを発
光検出期間Ss〜Seの前後にそれぞれ設け、両方の検出値
の平均をとって発光検出期間Ss〜Seのバックグランド発
光光量を求めるようにすれば、バックグランド発光光量
が時間とともに減衰するような場合でもより一層高精度
に発光光量Rを求めることができる。
さらには、上記発光光量Rの値だけを出力させるので
はなく、全体の発光光量Sの値やバックグランド発光光
量Nの値も同時に出力するようにすれば、より一層詳細
なデータ収集を行うことができる。
また、バックグランド発光光量Nの値については通常
想定される範囲が存在するので、あらかじめ想定される
上限・下限値と上記(4)式で求められたNの値を比較
することにより、検出系の異常を検知することもでき
る。すなわち、発光光量SやRの値はサンプルによって
種々の値を取りうるため、それらの値が何か特異的なも
のであったとしても、それが真にサンプルの情報による
ものなのか検出系の異常によるものなのかは一概に判断
することはできない。これに対して、バックグランド発
光光量Nの値については、サンプルの種類が同じならば
ある程度標準的な値の範囲を経験等によって得ることが
できる。したがって、このバックグランド発光光量Nの
値を監視パラメータに選定することにより、検出系の異
常を判定することが可能となる。その場合、バックグラ
ンド発光光量Nの値が異常と判断されたときに警報を出
すようにすれば、より一層正確な測定を効率よく行うこ
とができる。
なお、第1図の発光検出器の実施例では球形の積分を
用いたものについて示したが、積分球を用いない発光検
出器についても本発明を適用できることは言うまでもな
い。また、積分球を用いる場合についても必ずしも球形
である必要はなく、箱型、円筒型等他の形状のものでも
よく、また遮光板を使わなくても一定程度安定な測定が
できる。遮光板を使わない場合には直接光の入射がある
ため、発光位置の変化等の影響を受ける反面、測定量が
増加し、S/N比を改善するという効果がある。また、本
発明の発光検出は、反応管を用いたバッチ式に限らず、
フロー式タイプのものに適用しても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。
第3図は本発明を適用して好適な発光検出器の他の実
施例を示す図で、蓋109と分注ピペット113とを一体に
し、2本のねじ131、133により容器に取り付けるように
したものである。
第1図の実施例においては、蓋109を容器上部に載置
するのみであったが、本実施例ではさらに蓋を容器にね
じ止めして反応管を固定し、反応管の位置の変化を防止
することができる [発明の効果] 以上のように本発明によれば、バックグランド発光の
発光光量を発光試薬の注入前に検出し、この検出値を発
光試薬注入後に検出した免疫反応に伴う発光検出を行っ
た際の全体の発光光量から減算するようにしているの
で、いかなる場合にもバックグランド発光の影響のない
高精度の検出を行うことが可能となる。
また、バックグランド発光の発光光量を実測している
ため、当該発光光量を標準的な値と比較して検出系の異
常等を判定することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用して好適な発光検出器の一実施例
構成を示す図、第2図は本発明の発光光量検出方法を説
明するための図、第3図は本発明を適用して好適な発光
検出器の他の実施例構成を示す図、第4図はサンドイッ
チ法により測定原理を説明するための図、第5図は競合
法による測定原理を説明するための図である。 100……容器、101……積分球、103……遮光板、105……
反応管、107……発光反応物、109……蓋、111……支持
部材、113……分注ピペット、115……送液ポンプ、117
……発光試薬、119……フォトマルチプライヤー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−2565(JP,A) 特開 昭61−241639(JP,A) 特開 昭59−187264(JP,A) 特開 昭56−154662(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内面に反射材が塗布された積分球に試料が
    入った反応管を挿入し、発光試薬を注入しない状態でバ
    ックグランド発光の発光光量を検出し、 その後、反応管内に発光試薬を注入して発光光量を検出
    し、 反応管に発光試薬を注入して検出した発光光量からバッ
    クグランド発光の発光光量を減算して発光種による発光
    光量を求める ことを特徴とする免疫測定装置の発光光量検出方法。
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