JPH046465A

JPH046465A - 検体処理方法及び検体測定方法及び検体測定装置

Info

Publication number: JPH046465A
Application number: JP10932890A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ito; 勇二伊藤; Yoshiyuki Azumaya; 良行東家; Atsushi Saito; 斉藤　厚志; Tatsuya Yamazaki; 達也山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1992-01-10
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2675895B2

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、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しさせることにより、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。

［ｆ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
えは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。こねは目的物質であ
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、ラテッ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、一定温度下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、主に光学的な手法て前記
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
子イムノアッセイ法と呼ばれて広く知られており、例え
は特開昭５３−２４０１５号、特開昭５４−１０８６９
３号、特開昭５４−１０８６９４号、特開昭５４−１０
８６９５　、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。

［発明か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
てしまう問題点かあった。

［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ン去の提イ共を
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
て部分的濃度を凡め、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］本発明の詳細な説明にあたり、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
微粒子か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
いてビームウェストを形成すると、第１図（ｂ）に示す
如く、レーザ光の光圧による求心力か働き、浮遊微粒子
がビームウェスト中心近傍に集まる現象か知られている
。これは一般に光トラップと呼はね、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。本発明はこの先］・ラップの現象を利
用して、担体微粒子をヒームウエスト部分に集中させて
粒子音度を高め、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、木実施例においては安価て小型な半導体レーザを用
いる。２は光ｉｆ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ッタであ
る。

ビームスプリッタ３て分岐された光束の一方は集光レン
ズ１１て集光されて、光検出器１２にて光強度か検出さ
れる。制御演算回路２０ては光検出器１２て得られる光
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
ームスプリッタ３て分岐されるもう一方の光束は、集光
レンズ４て集光され、反応セル３１内の被検部５に強度
勾配を有するビームウェストを形成する。反応セル３１
は透光性のガラスやプラスチック等の材質から成り、内
部には反応検体か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ッパ６か配置され
、反応セル３１内を通過する透過光をカットする。そし
てストッパ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した散乱光のみか集光レンズ２
１により集光されて光検出器２２に入射し、その検出圧
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．
３μｍ程度の多数のラテックス粒子の表面に、目的とす
る特定抗原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）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ては詳細な説明は省略する。

反応セル３】内の被検部５に強度勾配を有するビームウ
ェストを形成すると、前記光トラップの現象により、ヒ
ームウエスト中心付近にラテックス粒子が多数集まって
ラテックス粒子の存在密度か高くなり、部分的濃度か高
くなる。するとラテックス粒子同志か接触する確率か高
くなり、血清中の目的抗原を介してのラテックス粒子同
志の凝集かより促進されることになる。こうして検体中
に目的とする抗原か存在した場合には、ラテックス粒子
同志か結合して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。

なお使用するラテックス粒子のサイズか小さいほとＭ集
塊を形成しやすくなるが、サイズが小さすきると測定光
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、０１μｍ〜
２．０μｍ程度が好適である。

従来は、このラテックス凝集反応を起てずのに、ブラウ
ン運動、攪拌等の偶発的な現象を利用していたため、ラ
テックス粒子同志の接触回数は非常に少なく、結果とし
て十分なラテッ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ョンを必要とした。こ
れに対して本実施例においては、上記のように光トラッ
プの現象を利用してラテックス粒子をヒームウエスト中
心付近に集中させ、ラテックス凝集反応を促進させるよ
うにしているので、インキュベーションに要する時間を
短縮することができる。そわと共に、全体的なラテック
ス粒子の濃度が低くても、光トラッ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ックス
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ップの力が弱まり、ビ
ームウェスト付近に集中していたラテックス粒子は、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ックス凝集
塊は塊を形成したまま分散する。又、ここで攪拌手段や
加振手段を設けて、反応セル３１内の液体を攪拌や加振
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、インキュベーションの完了した検体中のラテック
ス凝集反応の度合を測定するのであるか、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
るだめの照明光は、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、ラテックス粒子の分布を測定するに
は十分てあり、且つ光トラップによりラテックスの凝集
塊を形成するには至らない程度の強度に設定する。

ここてレーザ光により照明されたラテックス粒子によっ
て、その凝集状態に応し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
よってラテックス凝集反応の度合を表わすデータか得ら
れる。この出力は制御演算回路２０に送られ、データ解
析の演算か行なわれる。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
ラップの力か弱くなってから、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、ラテックス粒子や、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、ラテックス粒子単独の、
又、血清単独の、更にはラテックス凝集反応が起こる以
前のラテッ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
引くようになフている。このリファレンスは光トラップ
を開始する前に本装首によって測定しても良いし、予め
データヘ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−又は同等の部材を表わす。

同図において、４１は測定用の明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ＳＬ
Ｄ、あるいは半導体レーザ等が好適であるが、勿論これ
に限定されるものてはない。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はダイクロイックミラーである。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
るバントパスフィルタである。

第２図の実施例では前方散乱光を検出したか、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
施例ては側方方向は照射光光軸に対して９０度方向に設
定したか、９０度には限らず任意の角度を選択すること
かできる。

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に光エネルキ密度が高いビームウェストを形
成し、一定時間後、ラテックス凝集反応か十分に行なわ
れた後に、光源１の光発生を停止する。なお、光ｆＡ１
から照射されるレーザ光によって散乱光が生しるが、バ
ントパスフィルタ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、ラテックス粒子によって生しる散乱光の内、側方方
向に発する側方散乱光は、集光レンズ２３、バントパス
フィルタ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内にビームウェストを形成することかないので、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か可能になる。又、測
定光源４】の光の波長は自由に選択することかできるた
め、所定粒径のラテッ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
前の凝集反応か完了する前の時点て、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。

本実施例によれは、光トラツプ用の光源と１ｉｊｌｌ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て、全ての過
程において測定すべき散乱光を検出することかでき、よ
り詳細な解析か可能となる。

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
ュベーションを行ない、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中の
ラテックス粒子を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
ッ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１−２０７６
６３号等に記載される。この方法によれは、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へて、個々の凝集を検出するため、
より詳細な凝集状態か判別でき、精度の高い測定か行な
える。更に特開平１、−２０７６６３号の方法によれは
、異なる種類の抗原を度の測定で判別することかできる
ため、測定効率か更に高まる。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を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す、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５９−１．８７２６
４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］以上本発明によれは、簡略な方法で効果的に凝集反応効
率を高めることかてきる。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・・・・ヒームスプリツタ、６・・・・光ストッパ、２０・・・・制御演算回路、３１・・・・測定セル、４４・・・・ダイクロイックミラー４５・・・・バントパスフィルタ、（ｂ）第２冒ｔ？。東ヲ配

Claims

【特許請求の範囲】

（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）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）目的物質に特異的に反応する物質を感作させた担
体を、前記目的物質か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値に基づいて、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）前記凝集状態の検出は光学的な測定により行なう
請求項（２）又は（３）記載の検体測定方法又は検体測
定装置。