JPH0466873A - Method of processing and measuring specimen and apparatus for measuring the same - Google Patents
Method of processing and measuring specimen and apparatus for measuring the sameInfo
- Publication number
- JPH0466873A JPH0466873A JP17884390A JP17884390A JPH0466873A JP H0466873 A JPH0466873 A JP H0466873A JP 17884390 A JP17884390 A JP 17884390A JP 17884390 A JP17884390 A JP 17884390A JP H0466873 A JPH0466873 A JP H0466873A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixture
- light
- carrier
- reaction
- light irradiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 24
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 23
- 239000013076 target substance Substances 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 3
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 abstract description 47
- 229920000126 latex Polymers 0.000 abstract description 47
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 45
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 16
- 230000004520 agglutination Effects 0.000 abstract description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 10
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 10
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 6
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 6
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 6
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 5
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 5
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 5
- 238000000651 laser trapping Methods 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 101000741289 Homo sapiens Calreticulin-3 Proteins 0.000 description 1
- 101000969621 Homo sapiens Monocarboxylate transporter 12 Proteins 0.000 description 1
- 102100021444 Monocarboxylate transporter 12 Human genes 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 1
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
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
質を測定する検体測定の分野に関する。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for measuring a target substance in a specimen by causing an agglutination reaction of a carrier by the action of specific binding such as an antigen-antibody reaction. Regarding the field.
[従来の技術]
従来、目的とする目的物質と特異的に結合する反応、例
えば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。これは目的物質であ
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士を結
合凝集させ、一定温度下で十分凝集反応か行なわれる時
間(通常は20〜30分程度)程度置、所謂インキュベ
ーションを行ない、その後に、主に光学的な手法で前記
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号公報、特開昭54−108
693号公報、特開昭54−108594号公報、特開
昭54−108[i95号公報、特開昭54−1094
94号公報、特開昭55−159157号公報、特開昭
52−81567号公報等に詳細に記載されている。[Prior Art] Conventionally, methods have been known for accurately measuring a target substance in a specimen by utilizing a reaction that specifically binds to the target substance, such as an antigen-antibody reaction. This involves preparing a reagent with a predetermined concentration that contains a substance such as a monoclonal antibody that specifically binds to a specific antigen, which is the target substance, sensitized on the surface of carrier particles such as latex particles, and then applying this reagent to serum etc. The carrier particles are mixed with a specimen to cause binding and aggregation between the carrier particles through an antigen-antibody reaction, and so-called incubation is performed at a constant temperature for a sufficient period of time for the agglutination reaction to occur (usually about 20 to 30 minutes). By measuring the aggregation state of the carrier using an optical method, the target antigen in serum can be qualitatively or quantitatively measured. This is generally called the particle immunoassay method and is widely known.
693, JP 54-108594, JP 54-108 [i95, JP 54-1094]
It is described in detail in JP-A No. 94, JP-A-55-159157, JP-A-52-81567, etc.
しかしなから上記従来例ては、インキュベーションの際
、担体が硬集して凝集塊を形成する過程で、担体同士の
接触は、担体自身のブラウン運動によるところが大きく
、特に担体の濃度か低い場合は非効率的で時間がかかっ
てしまう問題点があった。However, in the above-mentioned conventional example, during incubation, during the process in which the carriers harden and form aggregates, the contact between the carriers is largely due to the Brownian motion of the carriers themselves, especially when the carrier concentration is low. There was a problem that it was inefficient and time consuming.
そこで本願出願人は先に特願平2−109328号にお
いて、光トラツプ現象を利用して担体の凝集を促進する
方法を提案した。Therefore, the applicant of the present application previously proposed in Japanese Patent Application No. 2-109328 a method of promoting aggregation of carriers by utilizing the optical trapping phenomenon.
本発明は上記方法に更なる改良を加え、簡略な方法で更
に効果的に凝集反応を促進させることを目的とするもの
である。The object of the present invention is to further improve the above method and to promote the aggregation reaction more effectively in a simple manner.
[目的を達成するための手段]
この目的を達成する本発明の概要は、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混合物を作成する工程と、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誼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と、前記混合
物への光照射位置を相対的に変化させる工程と、前記凝
集反応の終了した混合物中の担体の凝集状態を検出して
目的物質の測定を行なう工程を有することを特徴とする
。[Means for achieving the object] The outline of the present invention for achieving this object is to mix a carrier sensitized with a substance that specifically reacts with a target substance with a sample containing the target substance to form a mixture. a step of irradiating the mixture with light having an intensity gradient and concentrating the carrier in the vicinity of the light irradiation position by the light pressure, thereby increasing the aggregation reaction efficiency of the carrier; The method is characterized by comprising a step of relatively changing the light irradiation position on the carrier, and a step of measuring the target substance by detecting the aggregation state of the carrier in the mixture after the aggregation reaction.
[実施例コ
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。[Example] In explaining the present invention in detail, the basic principle of the present invention will first be explained using FIG. 1.
一般に第1図(a)に示すように液体中に非常に微小な
微粒子が分散して存在するとき、この液体中に例えばカ
ラス分布を有するレーザ光の如く非常に光強度か大きく
て且つ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
による求心力が働き、浮遊微粒子がビームウェスト中心
近傍に集まる現象が知られている。これは一般に光トラ
ップと呼ばれ、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
明はこの光トラップの現象を利用して、担体微粒子をビ
ームウェスト部分に集中させて粒子密度を高め、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。Generally, as shown in Figure 1(a), when very small particles are dispersed in a liquid, the liquid has a very large light intensity and an intensity gradient, such as a laser beam with a crow's distribution. It is known that when a beam waist is formed using a light beam having , as shown in FIG. 1(b), a centripetal force due to the optical pressure of the laser beam acts, causing floating particles to gather near the center of the beam waist. This is generally called an optical trap, and is a useful method for moving or aggregating particles in a fluid to a specific location. The basic principle of the present invention is to utilize this optical trap phenomenon to concentrate carrier particles at the beam waist to increase particle density, thereby promoting aggregation reactions and increasing measurement speed and measurement sensitivity. It is something to do.
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図は本発明の第一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
トラップのための光源で、本実施例においては波長10
64 n m %出力80mWのNd3+レーザ(YA
Gレーザ)を用いる。Next, an apparatus according to an embodiment of the present invention will be explained in detail using the drawings. FIG. 2 is a block diagram of the first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a light source for an optical trap that generates irradiation light with an intensity gradient, and in this embodiment, the wavelength is 10.
64 nm% Nd3+ laser (YA
G laser) is used.
なお使用できる光源はNd”レーザに限定されるもので
はないが、可視波長域以下ののレーザ光を使用すると微
粒子が破壊される畏れがあるので赤外域の光源を使用す
ることが好ましい。2は濃度フィルタ、3はビームエキ
スパンダ、4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4で分岐された光束の一方は集
光レンズ6で集光されて、光検出器7にて光強度が検出
される。不図示の制御回路では光検出器7で得られる光
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。Note that the light source that can be used is not limited to the Nd'' laser, but it is preferable to use a light source in the infrared region because if a laser beam in the visible wavelength range or below is used, the particles may be destroyed. A density filter, 3 a beam expander, and 4 a beam splitter installed obliquely in the optical path.One of the beams split by the beam splitter 4 is condensed by a condenser lens 6 and sent to a photodetector 7. Light intensity is detected.A control circuit (not shown) monitors the actual output of the light intensity emitted from the light source 1 obtained by the photodetector 7, and controls the amount of light emitted from the light source 1 so that the actual output becomes the set intensity. .
また、又、ビームスプリッタ4て分岐されるもう一方の
光束は、ダイクロイックミラー5、対物レンズ13に至
る。対物レンズ13は高い開口数(NA)を持つ液浸形
対物レンズであり、本実施例においてはNA=1.25
である。対物レンズ13を通過したレーザ光は、液浸オ
イル12を経て、反応セル31内の被検部に強度勾配を
有する直径0.8μm程度の微小なビームウェスト11
を形成する。反応セル31は透光性のカラスやフラスチ
ツ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。Further, the other beam split by the beam splitter 4 reaches the dichroic mirror 5 and the objective lens 13. The objective lens 13 is an immersion type objective lens with a high numerical aperture (NA), and in this example, NA=1.25.
It is. The laser beam that has passed through the objective lens 13 passes through the immersion oil 12, and then passes through the small beam waist 11 with a diameter of about 0.8 μm, which has an intensity gradient in the test area within the reaction cell 31.
form. The reaction cell 31 is made of a transparent material such as glass or plastic, and has a structure in which a reaction sample is sealed.
ここで反応セル31内に封入する反応検体は、直径0.
5μm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では詳細な説明は省略する。Here, the reaction specimen sealed in the reaction cell 31 has a diameter of 0.
A reagent with a predetermined concentration containing a monoclonal antibody that specifically binds to a specific antigen of interest is prepared on the surface of a large number of latex particles of approximately 5 μm in size, and this and a sample (blood components, urine, saliva, etc.) are prepared. It is made by mixing body fluids such as More details are described in the above publication, so a detailed explanation will be omitted here.
更に凝集反応を広範囲に渡って起こさせるため、ダイク
ロイックミラー5には揺動機構41か設けられ、又、反
応セル31には振動機構42が設けられている。揺動機
構41はダイクロイックミラー5を揺動させることで反
応セル31でのビームウェスト11を一次元的に走査し
、振動機構42は該走査と略直交方向に一次元的に反応
セル31を振動させる。こうしてビームウェスト11と
反応セル31内に封入されている反応検体との位置関係
を二次元的に相対変化させることができる。Furthermore, in order to cause the aggregation reaction to occur over a wide range, the dichroic mirror 5 is provided with a swing mechanism 41, and the reaction cell 31 is provided with a vibration mechanism 42. The swing mechanism 41 one-dimensionally scans the beam waist 11 in the reaction cell 31 by swinging the dichroic mirror 5, and the vibration mechanism 42 one-dimensionally vibrates the reaction cell 31 in a direction substantially perpendicular to the scanning. let In this way, the relative positional relationship between the beam waist 11 and the reaction sample sealed in the reaction cell 31 can be changed two-dimensionally.
なお、振動機構42あるいは揺動機構41のどちらか一
方を二次元振動させ得るようにして、反応セル31を照
射光軸と直交する平面上で二次元的に加振するようにし
ても良い。又、ビームウェスト11の二次元走査に同期
して前記Nd’+レーザ光を一定周期で点灯、消灯を繰
り返すことにより、実質的に複数の固定位置に光トラッ
プのための光照射を行なうようにしても良い。Note that either the vibration mechanism 42 or the rocking mechanism 41 may be made to vibrate two-dimensionally, so that the reaction cell 31 is vibrated two-dimensionally on a plane orthogonal to the irradiation optical axis. In addition, by repeating turning on and off the Nd'+ laser beam at regular intervals in synchronization with the two-dimensional scanning of the beam waist 11, light irradiation for optical trapping is performed at substantially a plurality of fixed positions. It's okay.
反応セル31内の被検部に強度勾配を有するビームウェ
スト11を形成すると、前記光トラップの現象により、
ビームウェ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が高くなり、部分的濃度が
高くなる。するとラテックス粒子同士が接触する確率が
高くなり、血清中の目的抗原を介してのラテックス粒子
同士の凝集が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が存在した場合には、ラテックス粒
子同士が結合して2〜5個程度から成る凝集塊を多数形
成する。又、目的抗原か存在しない場合には当然凝集塊
は形成されない。本実施例ではビームウェスト11を反
応セル31内に封入されている反応検体内で二次元に移
動させるため、ビームの移動範囲に存在するより広範囲
なラテックス粒子に光照射され、ビームウェストの軌跡
上にあるより多数のラテックス粒子を光トラップによっ
て集めることかできる。When the beam waist 11 having an intensity gradient is formed in the test area in the reaction cell 31, due to the optical trap phenomenon,
A large number of latex particles gather near the center of the beam waist, increasing the density of latex particles and increasing the local concentration. This increases the probability that the latex particles will come into contact with each other, and aggregation of the latex particles with each other via the target antigen in the serum will be further promoted. In this way, when the target antigen is present in the specimen, latex particles bind to each other to form a large number of aggregates each consisting of about 2 to 5 latex particles. Furthermore, if the target antigen is not present, no aggregate will naturally be formed. In this embodiment, since the beam waist 11 is moved two-dimensionally within the reaction sample enclosed in the reaction cell 31, a wider range of latex particles existing within the beam movement range is irradiated with light, and the trajectory of the beam waist is A larger number of latex particles can be collected by optical traps.
従来は、このラテックス凝集反応を起こすのに、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
テックス粒子同士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二次元移動あるい
は複数位置に照射されるビームウェスト付近に集中させ
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。それと共に、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、測定感度か高くなる効果もある
。Conventionally, accidental phenomena such as Brownian motion and stirring were used to cause this latex aggregation reaction, so the number of times the latex particles came into contact with each other was very small, and as a result, it was not enough to complete the latex aggregation reaction. 20 minutes~
Incubation for about 30 minutes was required. In contrast, in this embodiment, as described above, the phenomenon of optical trapping is used to move latex particles two-dimensionally or to concentrate them near the waist of a beam that is irradiated to multiple positions, thereby promoting the latex aggregation reaction. Therefore, the time required for incubation can be shortened. In addition, even if the overall concentration of latex particles is low, the optical trap increases the local concentration and causes an agglutination reaction, which has the effect of increasing measurement sensitivity.
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、制御回路の指令に
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、これに応して光トラップの力か弱まり、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、前記加振手段42あ
るいは別個に設けた攪拌手段によって、反応セル31内
の液体の加振や攪拌を行ない、分散をより短時間で効率
的に行なわせるようにすれは層効果的である。After continuing to irradiate the light for a certain period of time to promote the latex agglomerate reaction, the control circuit blocks the laser light or weakens its intensity, and accordingly the light traps. As the force weakens, the latex particles that were concentrated near the beam waist gradually disperse throughout the liquid due to Brownian motion and other effects. At this time, the latex aggregate formed by the antigen-antibody reaction is dispersed while remaining agglomerated. Furthermore, it is effective to vibrate and stir the liquid in the reaction cell 31 using the vibration excitation means 42 or a separately provided stirring means so that the dispersion can be carried out more efficiently in a shorter time. .
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。Next, the function of the measuring means for measuring the degree of latex agglutination reaction in a specimen after completion of incubation will be explained.
第1図において図示されていない照明光学系によって波
長400nm〜800nmの可視光によって広範囲に照
明されたラテックス粒子の像は対物レンズ13によって
集光され、再ひダイクロイックミラー5に至る。ダイク
ロイックミラー5は波長11064nのレーザ光を反射
し、可視光を透過する特性を有するため、前記ラテック
ス粒子の可視像は透過し、バントパスフィルタ14、接
眼レンズ15を経て受光素子アレイである二次元撮像素
子16(以下rCCDJと称する)上に結像する。An image of latex particles illuminated over a wide area with visible light having a wavelength of 400 nm to 800 nm by an illumination optical system (not shown in FIG. 1) is focused by an objective lens 13 and reaches the dichroic mirror 5 again. Since the dichroic mirror 5 has the property of reflecting laser light with a wavelength of 11064n and transmitting visible light, the visible image of the latex particles is transmitted through the band pass filter 14 and the eyepiece lens 15, and then sent to the light receiving element array. An image is formed on a dimensional image sensor 16 (hereinafter referred to as rCCDJ).
CCD16て得られた複数枚の画像信号はフレームメモ
リ17及びVTR19に取込まれ、それぞれデジタル及
びアナログの画像情報として記憶される。画像処理装置
18ではフレームメモリ17の内容を基に解析のための
画像処理を行ない、この結果はCRT20又は不図示の
プリンタに出力する。又、VTR19の画像もCRT2
0に出力することが可能となっている。なお、−旦VT
R19に全て撮影し、後にこれを再生した出力信号をA
/D変換してフレームメモリ17に記憶させることもて
きる。こうすることにより、最小限のフレームメモリ容
量で、様々な時点での画像を繰り返し解析することがで
きる。A plurality of image signals obtained by the CCD 16 are taken into a frame memory 17 and a VTR 19, and stored as digital and analog image information, respectively. The image processing device 18 performs image processing for analysis based on the contents of the frame memory 17, and outputs the results to a CRT 20 or a printer (not shown). In addition, the image of VTR19 is also CRT2
It is possible to output to 0. In addition, -dan VT
All images were taken on R19, and the output signal that was later played back is A.
It is also possible to perform /D conversion and store it in the frame memory 17. By doing so, images at various points in time can be repeatedly analyzed with a minimum frame memory capacity.
なお、本実施例では二次元の受光素子アレイを用いて検
体の画像を撮像したが、−次元の受光素子アレイを用い
、反応セルと受光素子アレイを相対的に移動させること
によって実質的に二次元の画像情報を検出するようにし
ても良い。In this example, a two-dimensional photodetector array was used to capture an image of the specimen. It is also possible to detect dimensional image information.
さて、前記画像処理装置18は主に以下の3つの画像処
理機能を備えている。これらの機能は操作者により適宜
選択される。Now, the image processing device 18 mainly has the following three image processing functions. These functions are appropriately selected by the operator.
第1の画像処理機能は、2枚の同一画像を位置をずらし
て画像同士の積を演算する機能、すなわち画像の自己相
関を計算する機能である。The first image processing function is a function of shifting the positions of two identical images and calculating the product of the images, that is, a function of calculating the autocorrelation of the images.
般に2枚の同一画像のずれ量を(α、β)とするとき、
画像の二次元自己相関関数はψ(α。Generally, when the amount of deviation between two identical images is (α, β),
The two-dimensional autocorrelation function of the image is ψ(α.
β)は、
ψ(α、β) = i!’:: f (x+a 、 y
+β) f (x、y) dx dyて定義される。β) is ψ(α, β) = i! ':: f (x+a, y
+β) f (x, y) dx dy.
画像上に単一径の多数の粒子が乱雑に存在する場合、相
関関数は距wiF♂+6 =oのとき最大になり1、
rll−コー11−の増大と共に減少するexp(−a
+8 /ζ)の形で表わされる。When many particles of a single diameter exist randomly on an image, the correlation function becomes maximum when the distance wiF♂+6 = o, and 1,
exp(-a
+8/ζ).
ζは相関距離と呼ばれ、粒径を表わすパラメータとなる
。ラテックス粒子が凝集していない場合、ζはラテック
ス粒子径に相当する所定値ζ1となり、α2+β2=ζ
1′の時、相関関数は1 / eとなる。ところか、ラ
テックス凝集反応によってラテックス粒子同士が結合し
ている場合には、実質上ラテックス粒子径が大きくなっ
たと見なせるため、相関距離ζ2は所定値ζ、よりも大
きな値となる。ζ is called a correlation distance and is a parameter representing the particle size. When latex particles are not aggregated, ζ is a predetermined value ζ1 corresponding to the latex particle diameter, and α2+β2=ζ
When 1', the correlation function becomes 1/e. On the other hand, if the latex particles are bonded to each other by the latex aggregation reaction, it can be considered that the latex particle diameter has substantially increased, so the correlation distance ζ2 becomes a value larger than the predetermined value ζ.
この関係を表わしたものが第5図であり、実線Aはラテ
ックス凝集反応か生じていない時のもの、−点錯線Bは
ラテックス凝集反応か生じている時の相関関数を示して
いる。図から明らかなように、相関関数か1 / eと
なる相関即動ζを求めるか、あるいは一定距1m(α、
β)移動したときの相関関数の値を求めることによって
、ラテックス凝集反応の度合を調べることができる。This relationship is shown in FIG. 5, where the solid line A shows the correlation function when no latex aggregation reaction is occurring, and the dashed line B shows the correlation function when the latex agglutination reaction is occurring. As is clear from the figure, either the correlation function or the correlation immediate motion ζ that is 1/e can be found, or the constant distance 1m (α,
β) By determining the value of the correlation function when moving, the degree of latex agglutination reaction can be investigated.
具体的には光トラップによりラテックス粒子の凝集塊を
形成し、レーザ光の強度を弱めてからか所に集中してい
たラテックス粒子が十分に分散した時点での画像を一枚
取込み、取込んだ画像をある閾値を基準にして二値化す
る。そして同一の2枚の二値化画像を位置をずらしなか
ら画像同志の積を演算し自己相関を得るものである。Specifically, an agglomerate of latex particles was formed using an optical trap, the intensity of the laser beam was weakened, and a single image was captured and captured at the point when the latex particles that had been concentrated in one place were sufficiently dispersed. Binarize the image based on a certain threshold. Then, the autocorrelation is obtained by shifting the positions of two identical binarized images and calculating the product of the images.
第2の画像処理機能は、時間と共に変化して行く異なる
画像同志の積を演算する機能、すなわち経時変化する画
像同士の相互相関を計算する機能である。The second image processing function is a function of calculating the product of different images that change over time, that is, a function that calculates the cross-correlation between images that change over time.
時間tをパラメータとする相互相関関数ψ(1)は、
ψ(t) = SL f(x、y、T+t) f(
x、y、T)dx dyで定義される。The cross-correlation function ψ(1) with time t as a parameter is ψ(t) = SL f(x, y, T+t) f(
x, y, T) dx dy.
画像上に単一径の粒子が多数存在し、その位置がブラウ
ン運動等により確率的に変動する場合、相関関数は時間
1=0のとき最大になり、tの増大と共に減少するex
p(−t/τ)の形で表わされる。τは相関時間と呼ば
れ、やはり粒径を表わすパラメータとなる。第5図にそ
の関係を示す。When there are many particles with a single diameter on an image, and their positions fluctuate stochastically due to Brownian motion, the correlation function is maximum at time 1 = 0, and decreases as t increases.
It is expressed in the form p(-t/τ). τ is called the correlation time and is also a parameter representing the particle size. Figure 5 shows the relationship.
具体的には前記レーザ光を弱めて光トラップを解き、一
定時間経過し、ラテックスが十分に分散した時点で、一
定時間の間隔で2枚の画像を取込み、両画像の相関関数
を計算することにより、ラテックス凝集状態の度合を測
定することかできる。但しこの場合、相関時間では同時
にブラウン運動等による位置変動の度合にも依存するた
め、反応セルの温度管理を行なうことが望ましい。Specifically, the laser beam is weakened to release the optical trap, and after a certain period of time has elapsed and the latex is sufficiently dispersed, two images are captured at a certain time interval, and a correlation function between both images is calculated. Accordingly, the degree of latex agglomeration can be measured. However, in this case, since the correlation time also depends on the degree of positional fluctuation due to Brownian motion, etc., it is desirable to control the temperature of the reaction cell.
又、温度に応して画像を取込む時間間隔を変更するよう
にすれば更に好ましい。Furthermore, it is more preferable to change the time interval at which images are captured depending on the temperature.
第3の画像IA埋種機能、輪郭抽出の技法を応用したも
のである。前記第2の画像処理機能と同様に、前記レー
ザ光の強度を弱めてラテックスの光トラップを解き、所
定時間経過の後、ラテックスか十分に分散した時点て、
−枚の画像を取込み、取込んだ画像を所定の闇値によっ
て二値化し、値化された画像から画像処理によって輪郭
線を抽出する。該輪郭線は円に近似されるか、円の半径
はラテックスの半径として既知であるから、近似は容易
に行なうことができる。この時ラテックス粒子よりも小
さい輪郭線については画像のノイズとして除去する。ラ
テックス凝集反応が生してしλるときは、ラテックス粒
子よりも大きい輪郭線か生しるか、この場合は複数の円
の重なり合わせとして処理する。こうして前記画像処理
の結果得られる輪郭内の面積や形状等を統計的に処理す
ることで画像内のラテックス粒子の数、ラテックス凝集
反応により互いに結合しているラテックス粒子の数、及
び両者の割合等か求まり、ラテックス凝集反応の度合を
測定することかできる。This is an application of the third image IA filling function and contour extraction technique. Similar to the second image processing function, the intensity of the laser beam is weakened to release the optical trap of the latex, and after a predetermined period of time, when the latex is sufficiently dispersed,
- Capture two images, binarize the captured images using a predetermined darkness value, and extract contour lines from the binarized images by image processing. Since the contour line is approximated to a circle, or the radius of the circle is known as the radius of the latex, the approximation can be easily made. At this time, contour lines smaller than the latex particles are removed as image noise. When a latex aggregation reaction occurs, a contour line larger than the latex particles is generated, or in this case, it is treated as a plurality of overlapping circles. In this way, by statistically processing the area, shape, etc. within the contour obtained as a result of the image processing, the number of latex particles in the image, the number of latex particles bonded to each other by latex aggregation reaction, and the ratio of both, etc. can be determined and the degree of latex agglutination reaction can be measured.
なお上記では、ラテックス粒子よりも大きい輪郭線に対
して複数の円で近似する方法を示したか、近似せずに単
にラテックス凝集塊として紹識する方法もある。この場
合、画像処理のアルゴリズムが非常に簡単になるため処
理速度が向上するメリット力ぐある。ざらに輪郭線を抽
出する方法として二値化法を示したが、他の方法として
画像を微分しエツジ強調処理することによって輪郭線を
得る方法を採用しても良い。Note that in the above, a method of approximating a contour line larger than a latex particle with a plurality of circles has been shown, or there is also a method of simply introducing it as a latex agglomerate without approximating it. In this case, the image processing algorithm becomes very simple, which has the advantage of increasing processing speed. Although the binarization method is shown as a method for roughly extracting the contour, another method may be adopted in which the contour is obtained by differentiating the image and performing edge enhancement processing.
又、上記の実施例の内、第1、第3の画像処理機能では
、説明を簡略化するため、使用する画像は、前記レーザ
光の強度を弱め一定時間経過した時点で取込んだ一枚で
あるとしたが、−枚に限定する必要はなく、連続的又は
間欠的に測定することで、測定結果の経時的変化を捕ら
え、測定の信頼性を更に向上させることも可能である。In addition, in the first and third image processing functions of the above embodiments, in order to simplify the explanation, the image used is one image captured after a certain period of time has elapsed while the intensity of the laser beam is weakened. However, it is not necessary to limit the number of sheets to -, and by measuring continuously or intermittently, it is also possible to capture changes in the measurement results over time and further improve the reliability of the measurement.
同様に前記第2の画像処理機能においても、複数の画像
を時系列に連続して取込み、各画像間の相互相関を計算
するようにすれは、より正確な測定が可能となる。Similarly, in the second image processing function, more accurate measurements can be made by continuously capturing a plurality of images in time series and calculating the cross-correlation between each image.
又、自己相関、相互相関を計算する際、必ずしも二値画
像を用いる必要はなく、CCDて取込んだ多値画像を用
いて相関関数の演算を行なっても良い。Further, when calculating autocorrelation and cross-correlation, it is not necessary to use a binary image, and a multivalued image captured by a CCD may be used to calculate the correlation function.
[発明の効果]
以上本発明によれは、光トラツプ現象を利用して凝集反
応効率を高める際に、検体に対する光照射位置を相対変
化させることで、より広範囲で光トラツプ現象を起こし
、これにより凝集反応をより一層促進させることができ
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, when increasing the agglutination reaction efficiency by utilizing the optical trapping phenomenon, by relatively changing the light irradiation position with respect to the specimen, the optical trapping phenomenon is caused over a wider range, and thereby The aggregation reaction can be further promoted.
第1図は光トラツプ現象の説明図、
第2図は本発明の実施例の構成図、
第3図は自己相関関数を示すグラフ図、であり、図中の
主な符号は、
1・・・・Nd”レーザ
3・・・・ビームエキスパンダ
11・・・・ビームウエスト
12・・・・ン夜漫オイル
13・・・・対物レンズ
14・・・・バンドパスフィルタ
16・・・・CCD
17・・・・フレームメモリ
18・・・・画像処理装置
19・・・・VTR
20・・・・CRT
31・・・・測定セル
41・・・・揺動機構、
42・・・・加振機構、
第2図
ち、(η) ら2(で、)
距M、(時間)Fig. 1 is an explanatory diagram of the optical trap phenomenon, Fig. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a graph diagram showing an autocorrelation function. ... Nd" laser 3 ... Beam expander 11 ... Beam waist 12 ... Night oil 13 ... Objective lens 14 ... Bandpass filter 16 ... CCD 17... Frame memory 18... Image processing device 19... VTR 20... CRT 31... Measurement cell 41... Rocking mechanism, 42... Vibration Mechanism, Figure 2, (η) et al.2 (at,) Distance M, (time)
Claims (4)
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、 前記混合物への光照射位置を相対的に変化させる工程、 を有することを特徴とする検体処理方法。(1) A step of creating a mixture by mixing a carrier sensitized with a substance that specifically reacts with the target substance with a sample containing the target substance, and irradiating the mixture with light having an intensity gradient. , a step of increasing the aggregation reaction efficiency of the carrier by concentrating the carrier near the light irradiation position by the light pressure, and a step of relatively changing the light irradiation position of the mixture. Specimen processing method.
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、 前記混合物への光照射位置を相対的に変化させる工程、 前記凝集反応の終了した混合物中の担体の凝集状態を検
出して目的物質の測定を行なう工程、 を有することを特徴とする検体測定方法。(2) A step of creating a mixture by mixing a carrier sensitized with a substance that specifically reacts with the target substance with a sample containing the target substance, and irradiating the mixture with light having an intensity gradient. , a step of increasing the efficiency of the aggregation reaction of the carrier by concentrating the carrier near the light irradiation position using the light pressure; a step of relatively changing the light irradiation position of the mixture; and a step of relatively changing the light irradiation position of the mixture; A method for measuring a specimen, comprising the step of measuring a target substance by detecting an agglomerated state of a carrier therein.
体を、前記目的物質が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、前記測定セル中の混合物に強
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
定セル中の混合物への光照射位置を相対的に変化させる
手段、 前記凝集反応の終了した混合物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測定を行な
う解析手段、 を有することを特徴とする検体測定装置。(3) A measurement cell containing a mixture prepared by mixing a carrier sensitized with a substance that specifically reacts with the target substance with a sample containing the target substance, the mixture in the measurement cell having an intensity gradient. Light irradiation means for irradiating light to concentrate the carrier near the irradiation position and increasing the aggregation reaction efficiency; means for relatively changing the light irradiation position on the mixture in the measurement cell; A specimen measuring device comprising: a detection means for detecting an aggregation state of a carrier in a mixture; and an analysis means for measuring a target substance based on a detection value of the detection means.
レイにより画像検出する請求項(2)記載の検体測定方
法または請求項(3)記載の検体測定装置。(4) The method for measuring an analyte according to claim 2 or the apparatus for measuring an analyte according to claim 3, wherein the aggregation state is detected by image-detecting the reaction mixture using a light-receiving element array.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17884390A JPH0466873A (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Method of processing and measuring specimen and apparatus for measuring the same |
US07/687,627 US5198369A (en) | 1990-04-25 | 1991-04-19 | Sample measuring method using agglomeration reaction of microcarriers |
DE69117572T DE69117572T2 (en) | 1990-04-25 | 1991-04-24 | Method and device for generating and determining an agglomeration reaction in a liquid sample |
EP91106608A EP0455125B1 (en) | 1990-04-25 | 1991-04-24 | Method and apparatus for generating and detecting an agglomeration reaction in a liquid sample |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17884390A JPH0466873A (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Method of processing and measuring specimen and apparatus for measuring the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0466873A true JPH0466873A (en) | 1992-03-03 |
Family
ID=16055641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17884390A Pending JPH0466873A (en) | 1990-04-25 | 1990-07-06 | Method of processing and measuring specimen and apparatus for measuring the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0466873A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0276881A (en) * | 1985-10-23 | 1990-03-16 | Toyo Hatsuka Kogyo Kk | Porphin derivative |
JP2012519862A (en) * | 2009-03-12 | 2012-08-30 | アールエスピー システムズ アクティーゼルスカブ | Optical probe for in vivo measurement of optical signals |
JP2014145773A (en) * | 2014-04-03 | 2014-08-14 | Rsp Systems As | Optical probe for vivo measuring optical signal |
WO2014192937A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | 公立大学法人大阪府立大学 | Target-substance detection apparatus and method |
WO2015170758A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | 公立大学法人大阪府立大学 | Accumulation device and accumulation method, manufacturing device for microscopic object accumulation structural body, microscopic organism accumulation and elimination device, detection-substance detection device, separation-substance separation device, and introduction-substance introduction device |
JP2018036228A (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 | Gas image sensor device, gas imaging measuring instrument, and gas imaging measuring system |
WO2021040021A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 公立大学法人大阪 | Detection method for substance to be detected and detection system for substance to be detected |
WO2023210798A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | 公立大学法人大阪 | Microbe accumulation method and accumulation system |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP17884390A patent/JPH0466873A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0276881A (en) * | 1985-10-23 | 1990-03-16 | Toyo Hatsuka Kogyo Kk | Porphin derivative |
JP2012519862A (en) * | 2009-03-12 | 2012-08-30 | アールエスピー システムズ アクティーゼルスカブ | Optical probe for in vivo measurement of optical signals |
US9658440B2 (en) | 2009-03-12 | 2017-05-23 | Rsp Systems A/S | Optical probe for measuring light signals in vivo |
WO2014192937A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | 公立大学法人大阪府立大学 | Target-substance detection apparatus and method |
JPWO2014192937A1 (en) * | 2013-05-30 | 2017-02-23 | 公立大学法人大阪府立大学 | Apparatus and method for detecting a substance to be detected |
US9903861B2 (en) | 2013-05-30 | 2018-02-27 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Device and method for detecting an analyte |
JP2014145773A (en) * | 2014-04-03 | 2014-08-14 | Rsp Systems As | Optical probe for vivo measuring optical signal |
WO2015170758A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | 公立大学法人大阪府立大学 | Accumulation device and accumulation method, manufacturing device for microscopic object accumulation structural body, microscopic organism accumulation and elimination device, detection-substance detection device, separation-substance separation device, and introduction-substance introduction device |
JPWO2015170758A1 (en) * | 2014-05-08 | 2017-06-01 | 公立大学法人大阪府立大学 | Accumulation apparatus and accumulation method, apparatus for manufacturing minute object integrated structure, accumulation / removal apparatus for microorganisms, detection apparatus for target substance, separation apparatus for target substance, and introduction apparatus for target substance |
JP2018036228A (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 | Gas image sensor device, gas imaging measuring instrument, and gas imaging measuring system |
WO2021040021A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 公立大学法人大阪 | Detection method for substance to be detected and detection system for substance to be detected |
WO2023210798A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | 公立大学法人大阪 | Microbe accumulation method and accumulation system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0455125B1 (en) | Method and apparatus for generating and detecting an agglomeration reaction in a liquid sample | |
JPH0734012B2 (en) | Flow image cytometer | |
JPS6222428B2 (en) | ||
US4452759A (en) | Immunological agglutination pattern detection device | |
IL46675A (en) | Process and device for measuring antigen-antibody reactions | |
JPH0466873A (en) | Method of processing and measuring specimen and apparatus for measuring the same | |
JP4959330B2 (en) | Method and device for detecting very small amounts of particles | |
JP2675895B2 (en) | Sample processing method, sample measuring method, and sample measuring device | |
JP2001194303A (en) | Device for analyzing diffusion motion of fluorescent molecule | |
JPH0436637A (en) | Method and instrument for measuring sample | |
JP2006275905A (en) | Fluorescence analyzing method | |
JPH02170053A (en) | Method and device for detecting microorganism | |
JP2008241686A (en) | Target detector and target detection method | |
EP1679516A1 (en) | Method of immunoreaction measurement and, for use therein, reagent, kit and optical cell | |
US20030013083A1 (en) | Particle analysis as a detection system for particle-enhanced assays | |
JPS6349178B2 (en) | ||
JP6414205B2 (en) | Surface plasmon enhanced fluorescence measuring apparatus and surface plasmon enhanced fluorescence measuring method | |
JPH04106470A (en) | Particulate immune measurement method and apparatus | |
JPH0145862B2 (en) | ||
JPH04249761A (en) | Apparatus for inspecting foreign matter | |
JPH03221837A (en) | Method and device for measuring body to be tested | |
JPH0574020B2 (en) | ||
JPH0718879B2 (en) | Specimen test method | |
JPH01313737A (en) | Inspection device for body to be inspected | |
JPH01141581A (en) | Cell grinding device |