JP2675895B2 - 検体処理方法及び検体測定方法及び検体測定装置 - Google Patents

検体処理方法及び検体測定方法及び検体測定装置

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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、抗原抗体反応等の特異的結合の作用によっ
て担体の凝集反応を生じさせることにより、検体内の目
的物質を測定する検体処理及び検体測定の分野に関す
る。
[従来の技術] 従来、目的とする目的物質と特異的に結合する反応、
例えば抗原抗体反応を利用して、検体中の目的物質を精
度良く測定する方法が知られている。これは目的物質で
ある特定抗原と特異的に結合するモノクローナル抗体等
の物質を、ラテツクス粒子等の担体粒子の表面に感作し
たものを含む所定濃度の試薬を作成し、この試薬を血清
等の検体と混合して抗原抗体反応により担体粒子同志を
結合凝集させ、一定温度で十分凝集反応が行なわれる時
間(通常は20〜30分程度)の放置、所謂インキュベーシ
ョンを行なう。その後に、主に光学的な手法で前記担体
の凝集状態を測定することで血清中の目的抗原を定性的
又は定量的に測定するものである。これは一般に粒子イ
ムノアツセイ法と呼ばれて広く知られており、例えば特
開昭53−24015号、特開昭54−108693号、特開昭54−108
694号、特開昭54−108695、特開昭54−109494号、特開
昭55−159157号、特開昭62−81567号等に詳細に記載さ
れている。
[発明が解決しようとしている課題] しかしながら上記従来例では、インキュベーションの
際、担体が凝集して凝集塊を形成する過程で、担体同志
の接触は、担体自身のブラウン運動によるところが大き
く、特に担体の濃度が低い場合は非効率的で時間がかか
ってしまう問題点があった。
[発明の概要] 本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、簡略
な方法で効果的に凝集反応効率を高める手法の提供を目
的とする。
この目的を達成するための本発明の概要は、目的抗原
等の目的物質に特異的に反応する抗体等の物質を感作さ
せた担体を含む試薬を作成し、これを検体と混合して混
合物を作成して前記担体の凝集反応を起こさせ、この混
合物に対して強度勾配を有する光を照射し、所謂光トラ
ツプ現象によって液中の担体を光照射位置近傍に集中さ
せて部分的濃度を高め、担体の凝集反応効率を高めるこ
とを特徴とするものである。
[実施例] 本発明の実施例の説明にあたり、まず本発明の基本原
理について第1図を用いて説明する。
一般に第1図(a)に示すように液体中に非常に微小
な微粒子が分散して存在するときに、液体中にガウス分
布を有するレーザ光のような、強度勾配を有する光束を
用いてビームウエストを形成すると、第1図(b)に示
す如く、レーザ光の光圧による求心力が働き、浮遊微粒
子がビームウエスト中心近傍に集まる現象が知られてい
る。これは一般に光トラツプと呼ばれ、流体中の微粒子
を特定の場所に移動させたり、あるいは集合させるのに
有用な手法である。本発明はこの光トラツプの現象を利
用して、担体微粒子をビームウエスト部分に集中させて
粒子密度を高め、それによって凝集反応を促進させ、測
定速度共に測定感度を高めることを基本原理とするもの
である。
次に本発明の実施例の装置を図面を用いて詳細に説明
する。第2図は本発明の第1実施例の構成図であり、同
図において、1は強度勾配を有する照射光を発生する光
源で、本実施例においては安価で小型な半導体レーザを
用いる。2は光源1からの光を平行光束にするコリメー
タレンズ、3は光路中に斜設されるビームスプリツタで
ある。ビームスプリツタ3で分岐された光束の一方は集
光レンズ11で集光されて、光検出器12にて光強度が検出
される。制御演算回路20では光検出器12で得られる光源
1から発する光強度の実出力をモニタし、実出力が設定
強度となるように光源1の発光量を制御する。又、ビー
ムスプリツタ3で分岐されるもう一方の光束は、集光レ
ンズ4で集光され、反応セル31内の被検部5に強度勾配
を有するビームウエストを形成する。反応セル31は透光
性のガラスやプラスチツク等の材質から成り、内部には
反応検体が封入される構造となっている。反応セル31の
通過方向には遮光性の光ストツパ6が配置され、反応セ
ル31内を通過する透過光をカツトする。そしてストツパ
6の作用により、被検部5にて反応検体中に浮遊する物
質によって生じた散乱光のみが集光レンズ21により集光
されて光検出器22に入射し、その検出出力は制御演算回
路20に取込まれる構成となっている。
ここで反応セル31内に封入する反応検体は、直径0.3
μm程度の多数のラテツクス粒子の表面に、目的とする
特定光源と特異的に結合するモノクローナル抗体を感作
したものを有する所定濃度の試薬を用意し、これと検体
(血液成分、尿、だ液等の体液が一般的である)ことを
混合して作成したものである。より詳しくは前記公報に
記載されているのでここでは詳細な説明は省略する。
反応セル31内の被検部5に強度勾配を有するビームウ
エストを形成すると、前記光トラツプの現象により、ビ
ームウエスト中心付近にラテツクス粒子が多数集まって
ラツツクス粒子の存在密度が高くなり、部分的濃度が高
くなる。するとラテツクス粒子同志が接触する確率が高
くなり、血清中の目的抗原を介してのラテツクス粒子同
志の凝集がより促進されることになる。こうして検体中
に目的とする抗原が存在した場合には、ラテツクス粒子
同志が結合して2〜5個程度から成る凝集塊を多数形成
する。又、目的抗原が存在しない場合には当然凝集塊は
形成されない。
なお使用するラテツクス粒子のサイズが小さいほど凝
集塊を形成しやすくなるが、サイズが小さすぎると測定
光波長との関係で光学的な測定が困難となってしまう。
本実施例においては0.3μmと設定したが、0.1μm〜2.
0μm程度が好適である。
従来は、このラテツクス凝集反応を起こすのに、ブラ
ウン運動、撹拌等の偶発的な現象を利用していたため、
ラテツクス粒子同志の接触回数は非常に少なく、結果と
して十分なラテツクス凝集反応を終了させるには20分〜
30分程度に渡るインキュベーシヨンを必要とした。これ
に対して本実施例においては、上記のように光トラツプ
の現象を利用してラテツクス粒子をビームウエスト中心
付近に集中させ、ラテツクス凝集反応を促進させるよう
にしているので、インキュベーシヨンに要する時間を短
縮することができる。それと共に、全体的なラテツクス
粒子の濃度が低くても、光トラツプにより部分的濃度を
高めて凝集反応を起こさせているので、測定感度が高く
なる効果もある。
こうして一定時間に渡って光を照射し続けてラテツク
スの凝集塊反応の促進を行なった後に、制御演算回路20
の指令により、前記レーザ光を遮断するかあるいは強度
を弱めると、これに応じて光トラツプの力が弱まり、ビ
ームウエスト付近に集中していたラテツクス粒子は、ブ
ラウン運動等の作用のために徐々に液体中の全体に分散
する。この時、抗原抗体反応により形成されたラテツク
ス凝集塊は塊を形成したまま分散する。又、ここで撹拌
手段や加振手段を設けて、反応セル31内の液体を撹拌や
加振し、分散をより短時間で効率的に行なわせるように
すれば一層効果的である。
次に、インキユベーシヨンの完了した検体中のラテツ
クス凝集反応の度合を測定するものであるが、その測定
手段の働きを説明する。第2図において、凝集状態を測
定するための照明光は、光源1より発射されるレーザ光
の強度を変更したものである。制御演算回路20におい
て、レーザ光の強度を、ラテツクス粒子の分布を測定す
るには十分であり、且つ光トラツプによりラテツクスの
凝集塊を形成するには至らない程度の強度に設定する。
ここでレーザ光により照明されたラテツクス粒子によ
って、その凝集状態に応じて特有の散乱光を生じる。散
乱光の内、光路直進方向に発する前方散乱光を、集光レ
ンズ21によって光検出器22に集光し、その検出強度によ
ってラテツクス凝集反応の度合を表わすデータが得られ
る。この出力は制御演算回路20に送られ、データ解析の
演算が行なわれる。より詳細なデータ解析法について
は、例えば特開昭54−109494号等に記載される。
なお測定法の別法として、レーザ光の強度を弱め、光
トラツプの力が弱くなってから、上記公報に示されるよ
うに、複数回に渡って所定時間経過する毎に光検出器22
の出力を取込んだり、あるいは連続的に光検出器22の出
力信号を検出して動力学的にデータ解析するようにして
も良い。
こうして得られた測定結果を、既知の濃度の目的抗原
を測定することにより予め得られた検量線とを比較する
ことにより目的抗原の濃度を求めることができる。
なお、ラテツクス粒子や、検体である血清はそれ自体
が特有の散乱光特性を持つために、ラテツクス粒子単独
の、又、血清単独の、更にはラテスクス凝集反応が起こ
る以前のラテツクス粒子と血清の混合液の散乱光特性を
予め測定したデータをリファレンスとしてメモリに記憶
しており、それらをノイズ成分として実際の測定値から
差し引くようになっている。このリファレンスは光トラ
ツプを開始する前に本装置によって測定しても良いし、
予めデータベースとして記憶されたデータの中から測定
対象物に合わせて引き出すようにしても良い。
さて、次に本発明の第2実施例について説明する。第
3図は第2実施例の装置構成図であり、先の第2図と同
一の符号は同一又は同等の部材を表わす。
同図において、41は測定用の照明光を発生する測定光
源であり、先の光源1からのレーザ光とは異なる波長の
光を発生する。小型化のためには光源1はLEDやSLD、あ
るいは半導体レーザ等が好適であるが、勿論これに限定
されるものではない。42は測定光源41から発射された照
明光を平行光束にするためのコリメータレンズ、43は反
応セル31を広範囲に渡って照明するための集光レンズ、
44はダイクロイツクミラーである。又、45は光源1から
のレーザ光の波長を遮断し、測定光源41からの光の波長
を選択的に通過させる特性を有するバンドパスフイルタ
である。
第2図の実施例では前方散乱光を検出したが、本実施
例では集光レンズ23、光検出器24によって、反応セル31
から側方方向に発する側方散乱光を検出する。本実施例
では側方方向は照射光光軸に対して90度方向に設定した
が、90度には限らず任意の角度を選択することができ
る。
次に上記構成の動作について説明する。先の第2図の
実施例と同様に、光源1からのレーザ光は反応セル31内
の被検部5に光エネルギ密度が高いビームウエストを形
成し、一定時間後、ラテツクス凝集反応が十分に行なわ
れた後に、光源1の光発生を停止する。なお、光源1か
ら照射されるレーザ光によって散乱光が生じるが、バン
ドパスフイルタ45の作用により、その波長の光は光検出
器24には入射しないようになっている。
又、同時に測定光源41も点灯しており、測定用の照明
光を反応セル31内に広い範囲に渡って照明する。この
時、ラテツクス粒子によって生じる散乱光の内、側方方
向に発する側方散乱光は、集光レンズ23、バンドパスフ
イルタ45を経て光検出器24にて強度検出される。なおこ
の時、測定光源41から照射される光は反応セル31内にビ
ームウエストを形成することがないので、光トラツプ現
象は起きず、照射強度は散乱光を検知するのに適した値
に自由に設定することが可能になる。又、測定光源41の
光の波長は自由に選択することができるため、所定粒径
のラテツクス粒子によって散乱光を効果的に発生させ得
る波長域を選択できる。
本実施例においては、光源1からのレーザ光を照射す
る前の凝集反応が完了する前の時点で、光検出器24の出
力すなわち光源41からの測定光による散乱光を検出する
ようになっており、これをリファレンスデータとして取
込む。そしてその後、光検出器24の出力を時系列的に制
御演算回路20に取込み、得られた複数のデータから解析
の演算を行なう。
本実施例によれば、光トラツプ用の光源と測定用の光
源を別々にして、測定用の光による散乱光のみを波長選
択して検出するようになっているので、全ての過程にお
いて測定すべき散乱光を検出することができ、より詳細
な解析が可能となる。
次に本発明の第3実施例として、フローサイトメトリ
技術を用いて凝集状態の測定を行なう実施例を説明す
る。これは前処理として先の第1図に示す方法によるイ
ンキユベーシヨンを行ない、得られた反応後の混合物を
第4図に示すように、シースフロー原理によって混合物
のラテツクス粒子を1個あるいは1塊ずつに分離して細
い管内を流し、個々の粒子に対して光を照射して、発生
する散乱光や透過光あるいは蛍光等を測定することでラ
テツクスの凝集状態を測定する。この測定法の詳細は、
例えば特開昭60−111963号、特開平1−207663号等に記
載される。この方法によれば、先の実施例の如く複数個
の担体を同時に光照射して全体の凝集傾向を検出する方
法に較べて、個々の凝集を検出するため、より詳細な凝
集状態が判別でき、精度の高い測定が行なえる。更に特
開平1−207663号の方法によれば、異なる種類の抗原を
一度の測定で判別することができるため、測定効率が更
に高まる。又、光学的な方法によらず、電気インピーダ
ンスの変化を検出して通過する個々の粒子のサイズを測
定する、所謂クールター測定法によって個々の粒子の凝
集状態を測定するようにしても良い。
なお、本発明において凝集状態に測定する方法として
は、上記実施例のような散乱光の測定には限らず、特開
昭58−187860号、特開昭58−96251号に記載されるよう
な濁度の変化すなわち透過率や吸光度の変化の検出によ
る測定、更には特開昭59−187264号に示されるような積
分球を用いた測定、更には光のゆらぎを利用した測定、
光音響を利用した測定等、様々な測定法が使用可能であ
る。
[発明の効果] 以上本発明によれば、簡略な方法で効果的に凝集反応
効率を高めることができる。これによって測定速度の向
上と共に測定感度の向上もはかれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光トラツプ現象の説明図、 第2図は本発明の第1実施例の構成図、 第3図は本発明の第2実施例の構成図、 第4図は本発明の第3実施例の構成図、 であり、図中の主な符号は、 1、41……光源、 12、22、24……光検出器、 3……ビームスプリツタ、 6……光ストツパ、 20……制御演算回路、 31……測定セル、 44……ダイクロイツクミラー、 45……バンドパスフイルタ、

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】目的物質に特異的に反応する物質を感作さ
    せた担体を、前記目的物質が含まれる検体と混合して混
    合物を作成する工程、 前記混合物に対して強度勾配を有する光を照射し、その
    光圧により前記担体を光照射位置近傍に集中させること
    によって、前記担体の凝集反応効率を高める工程、 を有することを特徴とする検体処理方法。
  2. 【請求項2】目的物質に特異的に反応する物質を感作さ
    せた担体を、前記目的物質が含まれる検体と混合して混
    合物を作成する工程、 前記混合物に対して強度勾配を有する光を照射し、その
    光圧により前記担体を光照射位置近傍に集中させること
    によって、前記担体の凝集反応効率を高める工程、 前記混合物中の担体の凝集状態を検出して、目的物質の
    定性的あるいは定量的な測定を行なう工程、 を有することを特徴とする検体測定方法。
  3. 【請求項3】目的物質に特異的に反応する物質を感作さ
    せる担体を、前記目的物質が含まれる検体と混合して作
    成した混合物を入れる測定セル、 前記測定セル中の所定位置に強度勾配を有する光を照射
    して、照射位置付近に前記担体を集中させ、凝集反応効
    率を高める光照射手段、 前記測定セル中の担体の凝集状態を検出する検出手段 前記検出手段の検出位置に基づいて、目的物質の定性的
    あるいは定量的な測定を行なう演算手段、 を有することを特徴とする検体測定装置。
  4. 【請求項4】前記検出手段は、光学的な検出手段を有す
    る請求項3記載の検体測定装置。
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