JPH02118453A - 光音響免疫分析方法及び装置 - 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〕 本発明は光音響免疫分析方法及び装置に係り、特に、試
料の個体差や症例等による測定誤差を排除するのに好適
な光音響免疫分析方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

強度の高い光を試料に照射すると、試料はその光エネル
ギを受けて温度が上昇する。そこで、光の強度を変調し
て試料に照射すると、試料の温度はその変調の度合いに
応じて上下することになる。

光照射を受けた領域の試料温度の上下は、試料の種類に
より異なるので、逆に、照射光の変調度合いに対し試料
温度がどの様に変化するかを検出することでその試料の
性質を知ることができる。

この光音響分光法を利用し、試料中である免疫反応が進
むか否かを？ｌＩＱ定する場合、抗原等に感作させた微
粒子１例えば直径が０．２ミクロン程度のポリスチレン
の微粒子を試料中に入れ、もしその免疫反応が起きれば
生成されるであろう前記微粒子の凝集体の大きさと実質
的に同じ長さの波長を持つ光を強度変調してその試料に
照射する。そして、試料温度の上下変動を、例えば温度
変動に起因して生じる音響波を圧電素子等で検出する。

免疫反応が起こり凝集体が生成されている場合には、検
出信号は特異的な値を示すので、その凝集体の存在つま
り免疫反応の有無を知ることができる。

尚、従来の光音響免疫分祈装置に関連するものとして、
特開昭６３−４４１．４９号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えば血清等の様な生体物質を試料として光音響免疫分
析方法で分析する場合、試料中には免疫反応生成物以外
にアルブミンなど様々な容存性物質が存在する。光音響
分光法は非常に高感度なため、この様な容存物質も検出
してしまい、これが検出ノイズになって本来の免疫反応
生成物質の検出信号が埋もれてしまうことがある。また
、例えは、尿を試料とし尿中のホルモン等の免疫学的分
析をする場合、尿の吸光係数つまり尿の色が変わると、
光音響分光法での検出結果が異なってしまうこともある
。

上述したアルブミン等の容存物質や尿の吸光係数等は、
個人差やその人の症例、併発症等により大きく変動する
ものである。従って、高感度な光音響免疫分析法を使用
して精度良く免疫反応生成物質の定量を行おうとする場
合、ノイズに対し細心の注意を払う必要がある。

本発明の目的は、試料の個体差や症例、併発症等を考慮
せずに精度良く光音響分光法での免疫反応生成物質の分
析を可能にする光音響免疫分析方法及び装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、被検査対象の試料を２つに分けて試料Ａ、
試料Ｂとし、試料Ａに抗体や抗原等を感作させた微粒子
Ｃを添加しく添加した試料を試料Ａ′という。）、他方
の試料Ｂには抗体や抗原等を感作させない微粒子Ｃ′を
添加しく添加した試料を試料Ｂ′という。）、両試料Ａ
’、Ｂ’での光音響信号強度検出値を求め、両検出値の
差信号を免疫反応生成物質の検出値とすることで、達成
される。

〔作　用〕

同一材質、同一粒径の微粒子Ｑ、Ｇ’が添加された試料
Ａ’、Ｂ’を比較すると、試料Ａ′では免疫反応が進み
、試料Ｂ′では免疫反応は起きない。

従って、試料Ａ′中のみに免疫反応物質が生成されてそ
の凝集体ができ、試料Ｂ′中にはできない。

容存物質の感度や吸光係数は個体差や症例等によって異
なるが、元々同一試料を分けた試料Ａ、　８間では同じ
である。このため、試料Ａ’、　Ｂ’間でもこれらは同
じ値を示し、異なるのは免疫反応生成物質だけとなる。

従って、試料Ａ’、　Ｂ’の検出値の差信号は、免疫反
応生成物質のみに依存した値となる。

〔従来の技術〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）、　（ｂ）は１本発明の一実施例に係る光
音響免疫分析方法の原理説明図である。検査対象試料の
一例である血清を２つに分けて血清Ａ、Ｂとする。血清
Ｂには、第１図（ｂ）に示す様に、ポリスチレンのよう
な合成樹脂製の微粒子（ラテックス粒子）２を、抗原や
抗体等に感作させない状態で添加して血清Ｂ′にする。

この血清Ｂ′中には、未感作粒子２の他、抗原４や容存
物質５２粒子状物質６が存在する。この血清Ｂ′では、
免疫物質の凝集体は生成されない。

他方の血清Ａに抗原や抗体等を感作させた感作ラテツク
ス粒子１を添加した血清Ａ′の状態を第１図（、）に示
す。感作ラテツクス粒子１は、ラテックス粒子２の表面
に抗体３が付着してできている。この感作ラテツクス粒
子１を血清Ａに添加すると、感作ラテツクス粒子１が抗
原４を介して凝集し、凝集体７が生成される。その他の
容部物質５や粒子状物質６は変化しない。この容部物質
５や粒子状物質６の濃度は個人差があり、また同一人で
もその症例や併発症により大きく異なる。従って、第１
図（ａ）に示す血清Ａ′のみを光音響分光法で検査する
と、僅かな量しか存在しない凝集体７の検出信号は、容
部物質５や粒子状物質６の存在により生ずるノイズによ
って埋もれてしまう。

しかし、血清Ａ′中の容部物質５や粒子状物質６の濃度
は、同一試料である血清Ｂを使用した血清Ｂ′でも同じ
はずである。このため、血清Ｂ′を光音響分光法で調べ
た結果をバックグラウンドとし、この検出値と血清Ａ′
の検出値の差を取れば、血清Ａ′中の凝集体７による検
出値のみを取り出すことができる。

第２図は、本発明の第１実施例に係る光音響免疫分祈装
置のブロック構成図である。光音響免疫分祈装置は、２
つの反応容器１１．１２を備えている。

各反応容器１１．１２から夫々内容物の移送を受けるセ
ル１３．１４は夫々圧電素子でなる検出器を備えている
。これらの検出器は、光の照射を受けたとき内容物から
出力される光音響信号に応じた電気信号１５．１６を出
力する。各セル１３．１４からの検出信号１５．１６は
、ロックインアンプ１７に入力される。

ロックインアンプ１７は差動入力でなり、信号１５の強
度から信号１６の強度を差し引いた値を信号処理袋ｇｔ
１８に出力する。信号処理装置１８では、検量線を作成
したり、検量線をもとに未知濃度試料の抗原濃度を算出
するなどのデータ処理を行う。半導体レーザ装置１９．
２０は、レーザ駆動電源２１．２２からの駆動電流値を
変調することで、照射レーザ光の強度を１８０Ｈｚの矩
形波に変調し、この変調励起光２３．２４を各セル１３
．１４に照射する。これらの変調励起光２３．２４の波
長は、第１図（ａ）に示す凝集体７の径に実質的に一致
するように図示しない波長変換器などで調整しである。

上述した構成の光音響免疫分祈装置を使用して第１図で
説明した血清の検査をする場合について説明する。まず
、被検査試料である血清を２つに分けて血清Ａ、Ｂとす
る。一方の血清Ａを反応容器１１に入れると共に、抗原
等に感作させた粒子と免疫反応に必要な種々の試薬とを
入れる。他方の血清Ｂは、反応容器１１に入れた抗原感
作粒子と同一材質同一径の粒子で抗原等に感作させてい
ない粒子と１反応容器１１に入れた試薬と同じ試薬とを
同量だけ反応容器１２に入れる。そして、この２つの反
応容器１１．１２を同じ環境下に置き同一の反応条件下
で免疫反応を進行させる。免疫反応を進めた後、次にこ
れら反応容器１１．１２の内容物つまり反応試料Ａ’、
　Ｂ’を夫々セル１３．１４内に移送し、各セル１３．
１４に変調励起光２３．２４を照射する。

セル１３内に含まれる反応試料Ａ′中の粒子状物質、第
１図で説明した凝集体７．容存物質５２粒子状物質６は
、照射された変調励起光２３を吸収して夫々光音響信号
を発生する。上記凝集体７の大きさに対し照射光２３の
波長を実質的に同じに設定しであるため、凝集体７から
の光音響信号は他の粒子状物質からの光音響信号より強
度が高く、その強度は凝集体７の６度に比例する。しか
し、他の粒子状物質５，６の濃度は個人差や症例等でそ
の濃度が大きく違っているので、その濃度が高い場合に
は、他の粒子状物質からの光音響信号強度つまりバック
グラウンド値が相対的に甚く且つ変動した値となり、凝
集体７からの光音響信号がこの中に埋もれてしまう。

しかるに、本実施例では、上述したバックグラウンド値
のみの大きさを、セル１４内の反応試料Ｂ′に変調励起
光２４を照射することで求めている。

つまり、セル１４内の内容物は、セル１３の内容物に対
し免疫反応による凝集体７を除いたものに相当し、セル
１４から検出される光音響信号は、セル１３から検出さ
れる信号のうちのバックグラウンド値に相当する。そこ
で、ロックインアンプ１７でセル１３、１４の検出信号
の差信号を取ることで、凝集体７のみに起因する光音響
信号の検出信号を取り出し、これを増幅して信号処理装
置１８に出力する。

これにより、信頼性の高い検査結果を得ることがロエ能
となる。

第３図は、上述した光音響免疫分祈装置を使用して、α
−フェトプロティン（α−ＦＴ）の定量実験を行った結
果を示すグラフである。α−ＦＴが既知である数人の血
清をとり、これに更にα−ＦＴを添加し、Ｌｏｎｇ／ｍ
Ｑ刻みで１０〜６０ｎｇ　／　ｎ＋Ｑの６つの試料を調
整した。これら６つの試料は、個人差によりバックグラ
ウンド値がバラバラである。

従って、各試料の光音響信号の検出強度は、第３図の線
Ｉに示す様にバラツキ、正しいα−ＦＴ量を与えない。

しかし、第２図の光音響免疫分祈装置を使用すると、バ
ックグラウンドの補正ができるので、第３図の線■に示
すように、Ｎ度良くα−［２１社を定量できる。

第４図は、本発明の第２実施例に係る光音響免疫分祈装
置のブロック構成図である。第２図で説明した第１実施
例の光音響免疫分祈装置では、免疫反応を起こした試料
と免疫反応を起こさない試料とに同時に変調励起光を照
射して両セルからの光音響信号を得たが、本実施例では
、セル１３を１つのみ設け、試料Ａ′と試料Ｂ′を順に
検査するようにしである。つまり、まず試料Ａ′を４方
バルブ２６によりセル１３に移送し、変調励起光２３を
照射してその光音響信号強度をロックインアンプ１７で
求め、信号処理装置１８はこの値をメモリに格納してお
く。次にセル１３内の内容物を排出し、バルブ２６によ
りタンク２５から純水をセル１３内に導入してセル１３
を洗浄し、洗浄水を排出した後、バルブ２６によって反
応容器１２内の反応試料Ｂ′をセル１３内に導入する。

そして、再び変調励起光２３をセル１３に照射して得た
光音響信号の強度をロックインアンプ１７で測定し、こ
れを信号処理装置１８に出力する。信号処理装置１８は
、メモリに格納した試料Ａ′の光音響信号の強度データ
と今回求めた試料Ｂ’の光音響信号の強度データとの差
を求め、この差に基づく検出結果を出力する。

この第２実施例に係る光音響免疫分祈装置でも第１実施
例と同様の効果が得られる。

前述した第１実施例に係る光音響免疫分祈装置では、反
応容器１１．１２とセル１３．１４とを別体としたが、
反応容器１１とセル１３とを同一物とし、反応容器１２
とセル１４とを同一物としてもよい。例えば。

第５図に示すように、石英板３０と圧電素子板３１とで
セル１３．１４を作製し、セル１３に試料Ａと抗原感作
粒子と試薬を入れ、セル１４に試料Ｂと抗原未感作粒子
と試薬を入れて、両セル１３．１４を同一条件下におい
て反応を進ませ、しかる後にセル１３．１４に変調励起
光２３．２４を照射し、圧電素子板３１の電極端子３２
に現れる電気信号をロックインアンプで測定するように
しても良い。

このように、反応容器とセルを兼用させることで、装置
の小型化を図ることができる。

尚、上述した実施例では、微粒子として人工のポリスチ
レン微粒子を使用したが、他の種類の合成樹脂製微粒子
でも、また天然の微粒子を使用することもできる。また
、照射する光としてレーザ光を使用したが、レーザ光に
限らず、強度が充分であれば普通の白色光を使用しても
よい。

〔発明の効果〕 本発明によれば、個体差や症例等で成分が異なる試料を
被検査試料とした場合でも、免疫反応生成物質を精度良
く分析でき、測定結果の信頼性が向上するという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の原理説明図、第２図
は本発明の第１実施例に係る光音響免疫分祈装置のブロ
ック構成図、第３図は第２図に示す光音１響免疫分析装
置によりα−フェトプロティンの量を検量した結果を示
すグラフ、第４図は本発明の第２実施例に係る光音響免
疫分祈装置のブロック構成図、第５図は別の光音響免疫
分祈装置で使用するセルの斜視図である。 １・・・抗原感作粒子、２・・抗原未感作粒子、３・・
・抗体、４・・・抗原、５・・・８存性物質、６・・・
粒子状物質、７・・・疑集体、ｔｉ、　１２・・・反応
容器、　１３．１４・・・セル、１５．１６・・・検出
信号、１７・・・ロックインアンプ、１８・・信号処理
装置、１９．２０・・半導体レーザ装置、２１．２２・
レーザ駆ｖＪ電源、２３．２４・・・変調励起光（照射
光）、３０・・・石英板、３１・・・圧電素子板、３２
・・・電極。 代理人弁理士　　秋　本　正　実 ■− 慮度（、牙／司） フェｌ−Ｖ°ロチ１ンθ旅量欣 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、抗原あるいは抗体等を感作させた微粒子を試料に添
   加し、試料中に免疫学的反応により生成される前記微粒
   子の凝集体を光音響分光法で検出する光音響免疫分析方
   法において、同一試料を２つに分け、一方の試料に抗原
   あるいは抗体等に感作させない微粒子を添加してその光
   音響信号の強度を求めバックグラウンド補正値とし、他
   方の試料に抗原あるいは抗体等に感作させた微粒子を添
   加して光音響信号の強度を求め、該強度を前記バックグ
   ラウンド補正値で補正した値を免疫学的反応物質の検出
   値とすることを特徴とする光音響免疫分析方法。 ２、抗原あるいは抗体等を感作させた微粒子を試料に添
   加しその免疫学的反応により生成された前記微粒子の凝
   集体を光音響分光法で検出する光音響免疫分析装置にお
   いて、抗原あるいは抗体等を感作させた微粒子と試料の
   一部とを一緒に入れる第１反応容器と、該試料の他部と
   抗原あるいは抗体等を感作させない微粒子とを一緒に入
   れる第２反応容器と、第１反応容器の内容物の移送を受
   けてこれを収容保持し光照射時に該内容物から出力され
   る光音響信号の強度に応じた検出信号を出力する第１セ
   ルと、第２反応容器の内容物の移送を受けてこれを収容
   保持し光照射時に該内容物から出力される光音響信号の
   強度に応じた検出信号を出力する第２セルと、前記凝集
   体の大きさに実質的に一致する波長の光を発生しその強
   度を変調した光を前記第１、第２セルに照射する光照射
   手段と、第２セルの検出信号をバックグラウンド補正値
   として第１セルの検出信号を処理する信号処理装置とを
   備えることを特徴とする光音響免疫分祈装置。 ３、請求項２において、第１反応容器及び第２反応容器
   の代わりに、第１セルが第１反応容器の機能を兼用し、
   第２セルが第２反応容器の機能を兼用することを特徴と
   する光音響免疫分析装置。 ４、請求項２において、第１セルと第２セルの代わりに
   １つのセルを用い、第１あるいは第２反応容器の一方の
   内容物を該セルに移送して光音響信号を測定した後、該
   セル中の内容物を除き他方の反応容器の内容物をこのセ
   ルに移送して光音響信号を測定することを特徴とする光
   音響免疫分析装置。