JPH02116735A - 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６０−１３５
７４８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１１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２５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６０−１３５７４８号公報記載のも
のにあっては、反応容器が形成されたマイクロプレート
の方を間欠的に移送する手法が採用されているので、凝
集結合力の強い反応に対しては適するが、凝集結合力の
弱い反応に対しては不向きなものとなっている。

〔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、検出結果に対する信鯨性を減することな（検
出速度の向上を図ることが出来るとともに、コストを低
減せしめ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。そして、受光手段を、少なくとも二つの前
記反応容器の底面に形成される凝集パターンの像を一度
に検出可能な固体撮像センサを複数用いて構成するとと
もに、これらの固体撮像センサを、隣接する固体撮像セ
ンサの長手方向の一部が相互に重複する状態で前記マト
リックス状に配設された凝集反応検査用プレートの縦方
向若しくは横方向に沿って配置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］ 本実施例では、免疫学的Ｕｆｆｉ反応の一例としてヒト
のＡＢＯ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１−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）ここで
、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１０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３，４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
た受光手段を構成する固体撮像センサとしての一次元Ｃ
ＣＤ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２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、この路孔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パターンの像が、−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に形成された各孔５
ａ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ット１０が構成されている。

前記マイクロプレート１には、第４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５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１−３６　ｉ７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、　　１２８間には、第６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５図ない
し第６図に示すボックス１５が当該側シャフ）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を搭載するだめの可動板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１５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
１６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（反１７の
下面には、前述した散光板３１Ａ、３１Ｂ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２図
ないし第３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３図に示すように
配置され、それぞれの長手方向にに沿って隣接する反応
容器１ａ、ｌａ用用量間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、ｌａ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イ１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５図の矢印Ａ方向部ちマイクロプレー
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−列に配置されており、これに
より、反応容器１ａｌａ、・・・・・・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
電気信号が図示しないＡ／Ｄ変換器を介して図示しない
ＣＰＵに送られ、ｇｌｃｐｕ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５０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、ｌａ、・・・・・・
の任意縦列下方（第３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１ａ、ｌａ・・・・
・・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。この−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ＣＰＵ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１０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弐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
同士が皿゛漬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、ＣＰＵ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第１実施例によると、第２図ない
し第３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１０
Ａにて連結し、所謂クランク状に形成し、各受光ユニッ
ト１０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１にマトリックス状に配設された反応容
器１ａ。

ｌａ、・・・・・・の縦列に沿って配置したことから、
汎用ＣＣＤセンサを用いた場合にあっても、第８図に示
ず汎用ＣＣＤセンサを直列に配置した場合に隣接する汎
用ＣＣＤセンサ相互間の端縁に検出不能部Ｐ、Ｑが発生
するという問題点を解決することが出来るとともに、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の全ての反応界ＷＷｌ
ａ内の検体の凝集反応を検出することが出来、位置決め
精度を向上せしめることが出来、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
ことが出来るという利点がある。更にまた、マイクロプ
レートｌが固定となっているため、反応容器１ａ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でき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
。

〔発明の第２実施例〕 本発明の第２実施例を第９図を参照して説明する。

この第２実施例は、前記受光ユニット１０を四つ設け、
これらを第１０図のように隣接する受光ユニット１０．
１０がその長手方向を一部重複させた状態で且つマイク
ロプレート１の反応容器１ａの樅列に沿って配置し、前
述し、た第１実施例と同様に連結部材１０Ａで連結した
ものを、可動板１６上に搭載したものである。その他の
構成は、前述した第１実施例と同様になっている。

このように構成しても、前述した第１実施例と同様の作
用効果を得られる他、可動板１６の移動量を小さくする
ことが出来、これがため一つのマイクロプレートに対す
る検査時間を一層短縮できるという利点がある。

〔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、固体撮像素子として汎用の一次元ＣＣＤセンサを
用いた場合であっても、マトリックス状に配設された反
応容器内の検体の凝集反応を、−度に一列分検出するこ
とが出来、一方向の移動のみでプレート上のすべての被
検査体を検査することが出来、これにより検出結果に対
する信頼性を残することなく検出速度の向上を図ること
が出来、コストを著しく低減せしめ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。

第１０図は第１図の動作説明のための図、第１１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・・・・・
・固体Ｉ最像センサとしての一次元ＣＣＤセンサ。

【図面の簡単な説明】

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、 前記受光手段を、少なくとも二つの前記反応容器の底面
   に形成される凝集パターンの像を一度に検出可能な固体
   撮像センサを複数用いて構成するとともに、 これらの固体撮像センサを、隣接する固体撮像センサの
   長手方向の一部が相互に重複する状態で前記マトリック
   ス状に配設された凝集反応検査用プレートの縦方向若し
   くは横方向に沿って配置したことを特徴とする免疫学的
   凝集反応検出装置。