JPH02116734A - 免疫学的凝集反応検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（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は広く行われている
。

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。この免疫学的凝集反応検出装置としては、例え
ば特開昭５７−７９４５４号公報、特開昭５９−９８７
０９号公報、および実公昭６１−４５４７９号公報等に
示されるものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例の実公昭６１−４５４７９号
公報記載のものにあっては、点光源により照明される反
応容器の円錐形の傾斜底面に形成される像をレンズによ
り結像面に投影する。そして、この結像面に形成され且
つ走査装置により走査された像を受けその走査方向に沿
いつつ光の強弱に応じて経時的に電気信号に変換する受
光素子が、非凝集の場合に反応容器の底面の中央部に形
成される凝集パターンの像に対してほぼ等しいかそれよ
りも小さい入射開口を備えていることから、その走査線
が前記反応容器の最下部を通過せしめるための位置決め
機構等が必要であり必然的に構成が複雑になるという不
都合があった。また受光素子の入射開口を成すスリット
は、検査項目としての免疫学的凝集反応の強弱度合いに
より反応後に生成される凝集体の大きさが変化するため
、その開口面積、形状等を調整しなければならず、手間
が掛かるという不都合があった。

また、上記従来例の特開昭５７−７９４５４号公報記載
のものにあっては、複数の反応容器に照射された光束を
ひとつのレンズ（共通の光学系）により同時にひとつの
受光部へ集束させる手法が採られている。このため、例
えば、第９図に示すように凝集反応検査用プレートとし
てマイクロプレート２６の反応容器２５の面積よりも大
きい二次元受光素子１００上に一つのレンズ１０１によ
り複数の反応容器の底面に形成される凝集パターンの像
を投影し結像し、これにより凝集パターンを判別する場
合、周辺部に投影された像が歪んで惚けてしまうので正
確な判別が出来ないという不都合を有している。また、
相互に隣接する反応容器に照射される光束は反応容器の
形状等による乱反射によって互いに影響され易く、更に
、この場合、レンズの焦点距離が長くなり必然的に装置
全体が大型化してしまうという不都合をも有している。

上記従来例の特開昭５９−９８７０９号公報記載のもの
にあっては、固定された点光源から放射される光により
照明用レンズ（この場合は高価なコリメータレンズが用
いられている）および拡散板（散光板）を介して反応容
器が形成されたマイクロプレートを一様に照明し、各反
応容器の円錐底面の像を結像レンズにより、移動する受
光素子の受光面上に結像させる構成となっている。この
ため、光源と受光素子との位置関係が不安定であり、こ
れら両者の相対的位置決めを行うための高精度な位置決
め機構等が必要であり必然的に構成が複雑になるという
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、装置全体の小型化を図ることが出来るととも
に、反応容器内の検体の凝集パターンを一層高精度に検
出することが可能な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多数
の反応容器を基板にマトリックス状に配列形成した凝集
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
り前記多数の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７て、前記発光手段と受光手段を一体
的に保持する保持手段を設け、この保持手段が前記マ）
　ＩＪフックス状配列された反応容器の縦列若しくは横
列に沿って往復移動可能になっている、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。

〔発明の実施例〕

本実施例では、免疫学的凝集反応の一例としてヒトのＡ
ＢＯ式血液型の判定検査を例に採る。

一般に、ＡＢＯ式の血液型でヒトを分類すると、すべて
のヒトはＡ型、Ｂ型、ＡＢ型、０型の４つに分類できる
。

この血液型判定検査で各血液型を判別するためには、通
常最初に、被検者から採取した血液を遠心分離して赤血
球と血清とに分離する。

そして、上記４つの血液型の各々の赤血球と血清とを混
合すると、下記の表１に示すように赤血球と血清とが互
いにくっつきあう凝集現象が一部でおこる。これにより
上記各血液型の判別をしようとするものである。

（表１・赤血球と血清との混合による凝集反応）上記表
１における×は非凝集、○は凝集の反応があったことを
示す。

上記表１かられかるように、０型の赤血球はＡ型、Ｂ型
、ＡＢ型の赤血球の性質とは異なり、ＡＢ型の赤血球は
Ａ型、Ｂ型それぞれの赤血球の性質を併せ持っていると
いえる。

本実施例では、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。

この場合、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７！！
Ｅ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０型であると判定できる。

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。

この実施例は、第３図に示す底面が円誰状に形成された
多数の反応容器１ａをマトリックス状に配列形成した（
第５．６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３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３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３１Ａ、３１Ｂ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。このため、本実施例では、マイクロプレート１
にほぼ均一な平行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−つ配設されている。

これを更に詳述すると、前記集光レンズ４，４゜・・・
・・・は、実際には第４図に示す外観を有するレンズホ
ルダー５の内部に保持されている。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、ｌａ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。このため、本実施例では、発
光ダイオード２Ａ、２Ａ、・・・・・・からの照射光に
より前記マイクロプレート１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ｌａ、ｌａ・・・・・・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４を介して一次元ＣＣＤセンサ３Ａ上に結像するよう
になっており、４つの反応容器１ａ、ｌａ・・・・・・
の底面に形成される凝集ハターンの像が、−次元ＣＣＤ
センサ３Ａにより一度に検出可能な構造となっている。

また、この場合、レンズホルダー５に形成された路孔５
ａ、５ａ・・・・・・内に集光レンズ４が各−つ保持さ
れた構造となっているので、隣接する反応容器１ａを透
過した光の影響を殆ど受けないようになっている。

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・ント１０が構成されている。

前記マイクロプレートｌには、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。

ｌａ、・・・・・・が配列形成され、実際には第１図に
示す免疫学的凝集反応検出装置２０の一部を成す透光性
部材から成る水平板１１の上に載置されて用いられる。

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、１２Ｂ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１
２Ａ、１２Ｂ間には、第２図に示すように前記水平板１
１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１図ない
し第２図に示すボックス１５が当該両シャフ）１３．１
４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１
０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２
Ａ、２Ａ、・・・・・・がその下面に固定された上板１
７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
の支持板１８Ａ、１８Ｂ間には、前述した散光板３１Ａ
、３１Ｂが一体的に保持されている。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ドライ八回へ８（
第３図参照）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３Ａ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ｌａ、ｌａ、・・・・・・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４図
ないし第５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は第５図に示すように
配置され、それぞれの長手方向に沿って隣接する反応容
器１ａ、ｌａ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、ｌ
ａ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２
１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．支持板１８Ａ、１８
Ｂ、および上板１７とによって構成される保持手段とし
ての口字型ユニット３０が、水平板１１およびマイクロ
プレートｌを囲んだ状態で一体的に、第１図の矢印Ａ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、ｌａ、・・・・・・の横列に沿って往
復移動するようになっている。

前記−次元ＣＣＤセンサ３Ａは、本実施例では第７図に
示す一次元汎用ＣＣＤセンサが使用されている。当該−
次元ＣＣＤセンサ３Ａは、その受光面に複数の光センサ
としての光電変換素子が一列に配置されており、これに
より、反応容器１ａ。

ｌａ、・・・・・・の底面に形成される凝集パターンの
像が複数の光電変換素子によって細分化され、光の強弱
度合いに応じてぞれぞれの光電変換素子により電気信号
に変換される。本実施例では、この電気信号が第３図に
示すＡ／Ｄ変換器２３を介してＣＰＵ２２に送られ、該
ＣＰＵ２２がその凝集パターンを判定するようになって
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ＣＰＵ２２の制御により口字
型ユニット３０が移動を始め、第２図に示す受光ユニッ
）１０．１０が、マイクロプレート１に形成された反応
容器１ａ、ｌａ、・・・・・・の任意縦列下方（第５図
に示す相互に一行隔てた状態）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３１Ａ、３１Ｂ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へつの反応容器ｌａ、ｌ
ａ・・・・・・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３
Ａ、３Ａ上に結像する。この−次元ＣＣＤセンサ３Ａ、
３Ａからの出力信号がＡ／Ｄ変換器２３を介してＣＰＵ
２２に送られ、該ＣＰＵ２２では、口字型ユニット３０
の移動量から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。

以下、この場合の判定の一例を説明する。

上述したＡＢＯ式血液型の判定方法では、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１ａの円錐形底面に雪のように一様に堆積する。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堆積する。

第８図は反応容器１ａの底面の拡大図である。

これは、反応容器１ａの底面の半径が６ミリ。

傾斜部分の深さを１．５　ミリ、傾斜角度が３０°であ
って、円錐状の底面に粒子が凝集して一様に堆積した状
態を示している。このような−様堆積パターンは、例え
ばＡＢＯ式の血液型判定検査においてはＡ型の検体（赤
血球浮遊液）に抗Ａ血清（Ｂ型血清）を加えて自然沈降
させたときに得られる。すなわち、この場合には赤血球
同士が血清によって互いに結合するので傾斜面を転がり
落ちることが少なく底面にほぼ一様に堆積されるもので
ある。この−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ずく堆積しており、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０点付近で最大となる
。このため、−次元ＣＣＤセンサ３Ａの出力もこれに対
応して変化するので、ＣＰＵ２３では一様堆積パターン
である（ここでは、検体の血液がＡ型である）と判定す
る。

以上説明したように本実施例によると、第４図ないし第
５図に示すように受光ユニット１０を二つそれぞれの長
手方向の一部が相互に重複する状態で連結部材１０Ａに
て連結し、所謂クランク状に形成し、各受光ユニット１
０の底部に装備された一次元ＣＣＤセンサ３Ａをマイク
ロプレートｌにマトリックス状に配設された反応容器１
ａ、１ａ、・・・・・・の縦列に沿って配置したことか
ら、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、ｌａ、・・・・・・の底面に形成される
凝集パターンの像を、−度に８個同時に検出する、即ち
疑似的に一列同時に検出することが出来る。これがため
、一方向の走査のみでマイクロプレート１の全ての反応
容器ｌａ内の検体の凝集反応を検出することが出来、縦
横二方向走査の場合と比較して検査時間を著しく短縮す
ることが出来るという利点がある。更に、発光ダイオー
ド２Ａ、２Ａ・・・・・・と−次元ＣＣＤセンサ３Ａ、
３Ａとが口字型ユニット３０により一体的に保持されて
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検査精度を向上せしめることが出
来、送り機構が一方向のみのもので十分なので駆動シス
テムを簡易化出来、複雑な位置制御を必要としないので
位置決め機構を簡易化若しくは省略することが出来、そ
の分装置全体の小型化を図ることが出来るという利点が
ある。更にまた、マイクロプレート１が固定となってい
るため、反応容器ｌａ中に凝集し、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する
ことが出来、口字型ユニット３０に各センサ。

ドライブ回路他を搭載しているため、口字型ユニット３
０と外部固定部とのインターフェースを簡易化出来ると
いう利点をも有している。

尚、本実施例では固体撮像センサとして一次元ＣＣＤセ
ンサを用いたが、本発明は必ずしもこれに限定されず二
次元ＣＣＤセンサ等を使用してもよい。更に、本実施例
では、−次元ＣＣＤセンサが４つの凝集像を一括して投
影する場合を例示したが、使用するＣＣＤセンサの大き
さに応じて任意に投影する凝集像の数を設定してもよい
。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され機能するのでこれによる
と、発光手段と受光手段とが保持手段により一体的に保
持されて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複雑な位置制御を必要と
しないので位置決め機構を簡易化若しくは省略すること
が出来、その分装置全体の小型化を図ることが出来、凝
集反応検査用プレートが固定となっているため、反応容
器中に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することが出来、反応容器
内の検体の凝集パターンを一層高精度に検出することが
出来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図は本発明の一実施例を示す全体斜視図、第２図は
第１図の■−■線に沿って見た状態を示す図、第３図は
第１図の構成を示す説明図、第４図は第３図の受光ユニ
ットの外観を示す斜視図、第５図は第３図の受光ユニッ
トの実際の配置の一例を示す図、第６図は第１図のマイ
クロプレートを示す斜視図、第７図は第１図の実施例で
使用するＣＣＤセンサの一例を示す斜視図、第８図は第
１図の実施例動作説明のだめの図、第９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、３０・・・・
・・保持手段としての口字型ユニット。 特許出願人　　鈴木自動車工業株式会社代理人　弁理士
　　　高　　橋　　　勇ｆｂ 第 図 第 ろ 図 第４ 図 第 図 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、底面の少なくとも一部を傾斜面とした多数の反
   応容器を基板にマトリックス状に配列形成した凝集反応
   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
   り前記多数の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、 前記発光手段と受光手段を一体的に保持する保持手段を
   設け、この保持手段が前記マトリックス状に配列された
   反応容器の縦列若しくは横列に沿って往復移動可能にな
   っていることを特徴とした免疫学的凝集反応検出装置。