JP2751316B2 - 免疫学的凝集反応検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は免疫学的凝集反応検出装置に係り、とくに、
血球粒子の凝集反応パターンからの各種の血液型の判定
や、抗原・抗体の検出用として好適な免疫学的凝集反応
検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、医療分野においては、血球粒子、ラテック
ス粒子および炭素粒子の凝集パターンを判別して、血液
中の種々の成分（例えば、血液型、各種抗体、各種蛋白
等）やビールス等を検出分析することが広く行われてい
る。

この種の粒子凝集パターンを検出する免疫学的凝集反
応検出装置は、従来より多く研究開発され、実用に供さ
れている。

第10図にこの種の装置の従来例を示す。

この第10図に示す従来例は、底面が円錐状に形成され
た多数の反応容器51aをマトリックス状に配列形成した
透光性の基板51bから成るマイクロプレート51と、この
マイクロプレート51を介して上方に配設された発光ダイ
オード52A,52A,……と、下方に配設された一次元CCDセ
ンサ53Aとを備えている。

前記発光ダイオード52A,52A,……とマイクロプレート
51との間には、散光板61が当該マイクロプレート51に平
行に配設されている。このため、マイクロプレート51に
ほぼ均一な拡散光が照射されるようになっている。一
方、マイクロプレート51と一次元CCDセンサ53Aとの間に
は、各反応容器51aに対応して各一つづつ集光レンズ54
が配設されている。これらの集光レンズ54,54,……は、
一次元CCDセンサ53Aを底部に装備するレンズホルダー55
に保持されている。

これについて詳述すると、このレンズホルダー55に
は、その長手方向に沿って隣接する反応容器51a,51a相
互間の距離に等しい間隔に複数の孔55a,55a,……が穿設
されており、この各孔55aの周壁部に、各集光レンズ54
が固定されている。このレンズホルダー55の底部には、
前述した一次元CCDセンサ53Aが、集光レンズ54,54,……
から下方に一定の距離即ち当該集光レンズ54の焦点距離
とほぼ同じ距離だけ隔てて且つマイクロプレート51に平
行に保持されている。この第10図において、符号58はLE
D駆動用のLEDドライバ回路を示し、符号59は一次元CCD
センサ駆動用のCCDドライバ回路を示す。

発光ダイオード52A,52A,……からの照射光によりマイ
クロプレート51にマトリックス状に配設され形成された
四つの反応容器51a,51a……の底面に形成される凝集パ
ターンの各々の像が、集光レンズ54を介して一次元CCD
センサ53A上に結像するようになっており、一次元CCDセ
ンサ53Aの受光部（感光部）が各反応容器51aの中央に位
置するようにレンズホルダー55を移動させることによ
り、４つの反応容器51a,51a……の底面に形成される凝
集パターンの像が一度に検出可能な構造となっている。

所謂ABO式血液型の判定方法は、各血液型の各々の赤
血球に希釈液を注入した二つのサンプル液を作り、それ
ぞれに判定液としての抗Ａ血清（Ｂ型血清）及び抗Ｂ血
清（Ａ型血清）を滴下する手法によって被検査体の血液
型を判別するものである。そして、被検者の血液型がＡ
型で抗Ａ血清を加えて凝集したが抗Ｂ血清では凝集しな
かった試料血液はＡ型であり、抗Ａ血清では凝集しなか
ったが抗Ｂ血清で凝集したものはＢ型である。抗A,抗Ｂ
血清の双方で凝集したものは、AB型であり、抗A,抗Ｂ血
清の双方で凝集しなかったものはＯ型であると判定され
る。

この場合、凝集反応が起こると互いに血清を介して結
合した血球粒子の塊は反応容器51aの円錐形底面に雪の
ように一様に堆積する。第12図は、凝集が起こって血球
粒子の塊が一様に堆積した場合の反応容器51aの底面の
拡大図である。

この一様堆積パターンを詳細に観察すると中央の最下
部Ａ点には相当厚く堆積しているのに対し、周辺部Ｃ点
ではそれに比べてややうすく堆積しており、それらの間
の中間部Ｂ点ではほぼ連続的に厚さが変化している。こ
の場合、光の透過量はＡ点で最小値をとり、Ａ点から周
辺部に向かって徐々に増加しＣ点付近で最大となる。

一方、凝集反応が起こらない場合は血球粒子は互いに
血清を介さずに離散したまま沈降し円錐形底面に達する
とその斜面を転がり落ち底面中央部に集合して集積パタ
ーンを形成する。

第11図（１），（２）および（３）は、反応容器51a
の底面に形成される凝集パターンの代表的なものに対応
する一次元CCDセンサ53Aの出力を示す。第11図（１）は
前述した集積パターンに対応する場合を示す。第11図
（２）は第12図に示した一様堆積パターンに対応する場
合を示し、第11図（３）は反応容器内に何もない空の状
態の底面のパターンに対応する場合を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例においては、反応容器51a底面を均一に照
明するので、第13図に示すように反応容器51a底面に到
達する光量は中心部が最大になり周辺部に光量不足が生
じ、また、第14図（１）ないし（２）に示すように集光
レンズ54の入射角により透過率に相違が生じ、更には、
レンズの開口率，焦点距離の制約等により、一次元CCD
センサに投影されるパターン像は、本来的に中心部が明
るく，周辺に行くに従って暗くなる。このため、一次元
CCDセンサ53Aの読み取り精度は中心部が高く，周辺部が
低いものとなっている。しかしながら、実際には、第15
図に示すように、光の屈折現象により反応容器51a底面
中心部に影（光の到達しない部分）が発生し、この影が
第11図（３）のセンサ出力波形に示す中央部のノイズＮ
として検出され、空の状態と非凝集時の集積パターン等
が誤って判定されることがあり、これがため、粒子凝集
パターンの高精度な検出が困難であるという不都合があ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善
し、とくに、反応容器の底面先端部に発生する光の屈折
現象の影響を抑制して高精度な粒子凝集パターンの検出
を可能にした免疫学的凝集反応検出装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、底面の少なくとも一部を傾斜面とした一
又は二以上の反応容器を基板に形成した凝集反応検査用
プレートと、この凝集反応検査用プレートを介して一方
の側に配設された発光手段と、他方の側に配設された受
光手段とを備え、発光手段からの照射光により反応容器
の底面に形成される凝集パターンの各々の像をレンズを
介して受光手段上に結像せしめて電気的手法により前記
凝集パターンを検出するようになっている。そして、発
光手段と凝集反応検査用プレートとの間に、この凝集反
応検査用プレートの各反応容器の中心部に対向して減光
部が形成された光学フィルタを介装するという構成を採
っている。これによって、前述した目的を達成しようと
するものである。

〔発明の第１実施例〕 以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第８図に基
づいて説明する。

この第１図に示す実施例は、底面が円錐状に形成され
た多数の反応容器1aをマトリックス状に配列形成した
（第６図参照）透光性の基板1bから成る凝集反応検査用
プレートとしてのマイクロプレート１と、このマイクロ
プレート１を介して一方の側（第１図の上方）に配設さ
れた発光手段としての発光ダイオード2A,2A,……と、他
方の側（第１図の下方）に配設された受光手段としての
一次元CCDセンサ3Aとを備えている。

前記発光ダイオード2A,2A,……とマイクロプレート１
との間には、散光板31と光学フィルタ６とが当該マイク
ロプレート１に平行に且つ一定の間隔で配設されてい
る。光学フィルタ６には、第１図に示すように、マイク
ロプレート１に形成された反応容器1a,1a,……のそれぞ
れの中心部に対向して減光部6a,6a,……が形成されてい
る。

一方、マイクロプレート１と一次元CCDセンサ3Aとの
間には、前記各反応容器1aに対応して集光レンズ４が各
一つ配設されている。

この集光レンズ４は実際には、第２図に示す外観を有
するレンズホルダー５に保持されている。具体的には、
このレンズホルダー５には、その長手方向に沿って隣接
する前記反応容器1a,1a相互間の距離に等しい間隔に複
数の孔（本実施例では４つ）5a,5a,……が穿設されてお
り、この各孔5aの周壁部に、各集光レンズ４が固定され
ている。このレンズホルダー５の底部には、前述した一
次元CCDセンサ3Aが、集光レンズ４から下方に一定の距
離，即ち，当該集光レンズ４の焦点距離とほぼ同じ距離
だけ隔てて且つ前記マイクロプレート１に平行に保持さ
れている。

本実施例では、上述した一次元CCDセンサ3A,4つの集
光レンズ4,4,……及びレンズホルダー５とによって受光
ユニット10が構成されている。

前記マイクロプレート１は、第６図に示すように８行
12列のマトリックス状に反応容器1a,1a,……が配列形成
されている。このマイクロプレート１は、第４図に示す
免疫学的凝集反応検出装置20の一部を構成する水平板11
の上に載置されるようになっている。この水平板11のマ
イクロプレート１が載置される部分は図示しない開口部
が形成され、この開口部がマイクロプレート１により閉
塞されるようになっている。

免疫学的凝集反応検出装置20は、水平板11と，この水
平板11を下方から支持する一方の支持部材12Aと，他方
の支持部材12Bとを備えている。この内、支持部材12A,1
2B間には、これら両者を連結し固定する補強板12Cが、
架設されている。また、支持部材12A,12B間には、第５
図に示すように前記水平板11の長手方向に沿ってガイド
シャフト13が架設されている。更に、支持部材12A,12B
間には、ボールネジの雄ネジがその全長に亘って形成さ
れた別のシャフト14が、ガイドシャフト13に平行に配設
され、回転自在に装備されている。

一方、これらの両シャフト13,14には、第４図ないし
第５図に示すボックス15が当該両シャフト13,14に沿っ
て往復移動可能に装備されている。具体的には、ボック
ス15には、シャフト13の直径とほぼ同程度の直径を有す
る孔15aおよびシャフト14の直径とほぼ同程度の直径を
有する孔15bが設けられている。また、このボックス15
の内部には、前述した雄ネジに図示しないボールを介し
て対向する図示しない雌ネジが形成されたボールネジの
雌ネジ部が内蔵されている。

前記ボックス15の上面には、前述した受光ユニット10
を搭載するための可動板16が、前記水平板11に平行に配
設され、固定されている。この可動板16の上面には、前
述した発光ダイオード2A,2A,……がその下面に固定され
た上板17を両端で支持する支持板18A,18Bが、当該可動
板16に直交して固定されている。前記上板17の下面に
は、前述した散光板31,及び光学フィルタ６が一体的に
保持されている。また、上板17の下面には、IC等で構成
される前述した発光ダイオード2A,2A,……駆動用のLED
ドライバ回路８が設けられている。

また、可動板16の上面には、当該可動板16と平行に配
設された基板19が固定されている。

この基板19には、IC等で構成される一次元CCDセンサ3
A駆動用のCCDドライバ回路９が搭載されている。

更に、可動板16の上面には、前述した構成の受光ユニ
ット10が二つ、それぞれの長手方向の一部が相互に重複
する状態で且つ前記マイクロプレート１にマトリックス
状に配設された反応容器1a,1a,……の縦列に沿って配置
されている。これらの受光ユニット10,10は、実際に
は、第２図に示す連結部材10Aにて連結されている。こ
の場合、各受光ユニット10は、それぞれの長手方向に沿
って隣接する反応容器1a,1a相互間の距離に等しい間隔
で穿設された４つの孔5a,5a,……が、反応容器1a,1aと
一致するようになっている。

前記支持部材12Aの外方には前述したシャフト14に図
示しないギヤ機構を介して回転力を付勢するモータ21が
装備されている。このため、本実施例では、モータ21が
駆動されると、可動板16,上板17が、水平板11およびマ
イクロプレート１を上下から挟んだ状態で一体的に、第
６図の矢印Ｐ方向即ちマイクロプレート１にマトリック
ス状に配設された反応容器1a,1a,……の横列に沿って往
復移動するようになっている。

次に、上述のように構成された免疫学的凝集反応検出
装置20の動作について説明する。

モータ21が駆動されると可動板16が移動を始め、図示
しない位置決め手段が図示しないCPUに制御され、第２
図に示す受光ユニット10,10が、マイクロプレート１に
形成された反応容器1a,1a,……の任意縦列下方に移動設
定されると、発光ダイオード2A,2A,……からの光が散光
板31及び光学フィルタ６を介してマイクロプレート１に
照射され、発光ダイオード2A,2A,……からの照射光によ
り受光ユニット10の上方に位置する合計八つの反応容器
1a,1a……の底面に形成される凝集パターンの各々の像
が、各集光レンズ４を介して一次元CCDセンサ3A,3A上に
結像する。ここで、本実施例では、発光ダイオード2A,2
A,……からの照射光は光学フィルタ６の減光部6aを通過
するため、第３図（２）に示すように、各反応容器1aの
底面へ到達する光量は、中心部が周辺に比べて少なくな
っている。また、第７図（１）に示すように、反応容器
1a底面の中心部の光の屈折により先端に影が生じるが、
前述したように中心部より周辺部への到達光量が大きい
ため周辺部の光が乱反射して先端の影は弱くなる。この
結果、反応容器1aが空の状態におけるセンサ出力は、同
図（２）に示すようになる。この図において、点線は前
述した従来例のセンサ出力を示す。

第８図（１），（２）および（３）は、本実施例にお
ける反応容器1aの底面の凝集パターンの代表的なものに
対応する一次元CCDセンサ3Aの出力を示す。第８図
（１）は凝集結合反応が行われず、沈降した粒子が傾斜
底面を転がり落ちて中心付近に集積した集積パターンに
相当する場合のセンサ出力を示す。第８図（２）は前述
した第12図に示した一様堆積パターンに相当する場合を
示し、第８図（３）は第７図（２）に示した反応容器内
に何もない空の状態に相当する場合を示す。

そして、一次元CCDセンサ3A,3Aからの出力信号が図示
しないA/D変換器を介して図示しないCPUに送られ、該CP
Uでは、可動板16の移動量をモータの送り量（回転量）
から求めてどの列の反応容器を検査中かを算出し、それ
ぞれの反応容器内の被検体の凝集パターンを自動的に判
定するようになっている。

以上説明したように本第１実施例によると、散光板31
とマイクロプレート１との間に、このマイクロプレート
１の各反応容器1aの中心部に対向して減光部6aが形成さ
れた光学フィルタ６を介装したことから、各反応容器1a
底面に対する照明を中心部でやや暗く，周辺部でやや明
るくなるよう設定することができ、反応容器1a底面の先
端に光の屈折により生じる影の影響を抑制することがで
き、これにより検査精度の向上を図ることができるとい
う利点がある。また、発光ダイオード2A,2A……と一次
元CCDセンサ3A,3Aとが一体的に移動する構造となってい
るので、これら両者の位置関係が固定化しているのでこ
の点においても、検査精度の一層の向上を図ることが出
来る。更に、マイクロプレート１が固定となっているた
め、反応容器1a中で凝集し、堆積した粒子が振動等で拡
散されることがなく、反応結果を安定に保持できるとい
う利点をも有している。

〔発明の第２実施例〕 次に、本発明の第２実施例を第９図に基づいて説明す
る。

ここで、前述した第１実施例と同様の構成部材につい
ては同一の符号を用いるものとする。

この第２実施例は、前述した第１実施例における可動
板16上に受光ユニット10が鉛直線に対し角θだけ傾けて
設置され、これに対応して発光ダイオード2A,2A,……が
鉛直線に対し角θだけ傾けて装備されるとともに、発光
ダイオード2aと受光ユニット10に装備された集光レンズ
４の中心とを結ぶ線に直交して散光板31と光学フィルタ
６とが装備されている。このため、本第２実施例では反
応容器中心を避けて凝集パターンの検出を行い得る構成
となっている。その他の構成は、前述した第１実施例と
ほぼ同一になっている。

このように構成しても前述した第１実施例とほぼ一の
作用効果を得られる他、反応容器中心を避けて凝集パタ
ーンの検出を行うことから反応容器先端に生じる光の屈
折により生じる影の影響を殆ど受けることがないので、
一層高精度な粒子凝集パターンの判定ができるという利
点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると、発光手段と凝集
反応検査用プレートとの間に、この凝集反応検査用プレ
ートの各反応容器の中心部に対向して減光部が形成され
た光学フィルタを介装したことから、当該光学フィルタ
の作用により、反応容器底面に対する照明を中心部をや
や暗く、周辺部をやや明るく設定することができ、これ
により反応容器先端の形状に起因する光の屈折等の影響
を抑制することができ、これにより粒子凝集パターンの
判定精度を有効に向上せしめることができるという従来
にない優れた免疫学的凝集反応検出装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す概念図、第２
図は第１図の受光ユニットを示す外観斜視図、第３図は
（１）は、第１図の光学フィルタを示す説明図、第３図
（２）は同図（１）の光学フィルタの減光作用を示す説
明図、第４図は第１図の実施例に係る免疫学的凝集反応
検出装置の全体を示す斜視図、第５図は第４図のＶ−Ｖ
線に沿って見た状態を示す図、第６図はマイクロプレー
トを示す斜視図、第７図（１）は第１図の反応容器先端
部に生じる光の屈折現象による影の影響を光学フィルタ
６の減光作用により抑制する状態を説明するための図、
第７図（２）は同図（１）に対応する空の状態における
一次元CCDセンサの出力を示す線図、第８図（１）ない
し（３）は第１図の実施例における代表的凝集パターン
に対応する一次元CCDセンサの出力波形を示す線図、第
９図は本発明の第２実施例の構成を示す概念図、第10図
ないし第15図は従来例を示す説明図である。 １……凝集反応検査用プレートとしてのマイクロプレー
ト、1a……反応容器、2A……発光手段としての発光ダイ
オード、3A……受光手段としての一次元CCDセンサ、６
……光学フィルタ、6a……減光部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−102157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−2561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−95702（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−196231（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底面の少なくとも一部を傾斜面とした一又
   は二以上の反応容器を基板に形成した凝集反応検査用プ
   レートと、この凝集反応検査用プレートを介して一方の
   側に配設された発光手段と、他方の側に配設された受光
   手段とを備え、 前記発光手段からの照射光により前記反応容器の底面に
   形成される凝集パターンの各々の像をレンズを介して前
   記受光手段上に結像せしめて電気的手法により前記凝集
   パターンを検出する免疫学的凝集反応検出装置におい
   て、 前記発光手段と凝集反応検査用プレートとの間に、この
   凝集反応検査用プレートの各反応容器の中心部に対向し
   て減光部が形成された光学フィルタを介装したことを特
   徴とする免疫学的凝集反応検出装置。