JPH05288752A - 検体測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 担体粒子の凝集反応によって免疫学的活性物
質の検出を行う装置において、凝集反応を促進させる機
能を有し、高精度の測定を可能にする。 【構成】 特定物質と特異的に結合する物質を担持させ
た担体粒子と検体との反応液を載せる対向電極１ｂ、１
ｃを有する基板１ａと、対向電極１ｂ、１ｃに交流やパ
ルス等の変動する電圧を印加する手段とを備え、対向電
極１ｂ、１ｃに電圧を与えることによって基板１ａ上の
反応液中の担体粒子の凝集反応を促進させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検体中の免疫学的活性
物質を定性的及び定量的に検出する検体測定装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】特定の抗体、或いは抗原と特異的に結合
する抗原や、抗体等の所謂免疫学的活性物質を検体中か
ら検出する方法としては、ラテックス粒子、ガラス粒
子、セラミック粒子、カオリン、カーボンブラック、赤
血球等の動物血液成分等のコロイド粒子等の担体粒子に
免疫学的活性物質を感作させ、その担体粒子を液体媒体
中で検体と反応させて、反応液中の担体粒子の凝集状態
を検者が肉眼で観察、確認することにより感作させた物
質と特異的に結合する物質を検出する定性的方法がよく
知られている。

【０００３】更に定量的検出装置としては、反応液を透
明な検査容器に注入し白色光等を照射して、その透過
光、散乱光等の強度の時間的変化から免疫学的活性物質
を定量的に検出する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、凝集条件を一定にしかつ再現性を保つ
ことが難しい。凝集状態を肉眼で判断する場合には、定
量性に乏しい検出しかできず、検出結果の精度、信頼性
を欠いている。その上、凝集促進のために反応液を機械
的に振動させているので、装置の機構が複雑となり大型
化する問題点がある。また、透過光、散乱光等の強度の
時間的変化から定量的に検出する方法は、定量精度が向
上するものの、反応後に２以上の時点で凝集状態を測定
する必要があるため、検査時間が長くなるという欠点を
有している。

【０００５】本発明の目的は、簡素な構造で、短時間で
検体中の物質の高精度な定性的及び定量的検出が可能な
検体測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る検体測定装置は、特定物質と特異的に
結合する物質を担持させた担体粒子と検体との反応液中
における該担体粒子の凝集の程度により、検体中の前記
特定物質の測定を行う検体測定装置において、前記反応
液を載せる基板と、該基板に設け該基板面方向に電界を
印加するための対向電極と、該対向電極に変動する電圧
を印加する手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【作用】上述の構成を有する検体測定装置は、基板に反
応液を載せた状態で、対向電極に交流電圧又は直流電圧
を印加して反応液の凝集反応を促進させ、凝集の程度に
応じて生ずる基板上での担体粒子の分布や移動を検出す
ることにより、検体中の免疫学的活性物質の存在を定性
的及び定量的に検出する。

【０００８】

【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は第１の実施例の構成図を示し、水平に設け
られたこのサンプルプレート１の上方の光軸上に、半導
体レーザー光源２、コリメータレンズ３が配置され、サ
ンプルプレート１の下方の光軸上には、レンズ４、フォ
トダイオード、一次元ＣＣＤ等の光電素子５が配置され
ている。なお、サンプルプレート１の位置はレンズ４の
前側焦点面に一致し、光電素子５の位置はその後側焦点
面に一致するように調整されている。

【０００９】一方、制御用にコントローラ６が設けられ
ており、このコントローラ６の出力はレーザードライバ
７を介して半導体レーザー光源２に接続され、またコン
トローラ６の出力は交流発振器８を介すと共に、直接的
にも増幅器９に接続されている。更に、コントローラ６
の出力は光電素子ドライバ１０を介して光電素子５に接
続され、光電素子５の出力は波形処理回路１１、Ａ／Ｄ
変換器１２を介してコントローラ６に接続されている。
更に、コントローラ６の出力はディスプレイ１３、キー
ボード１４、プリンタ１５、ディスクメモリ１６、コン
トローラ６内部のＲＯＭ、ＲＡＭとは別に設けられたＲ
ＯＭ１７、ＲＡＭ１８にも接続されている。

【００１０】図２はサンプルプレート１の斜視図であ
る。サンプルプレート１のガラス等の透明部材の基板１
ａ上に対向電極１ｂと１ｃが配置されている。基板１ａ
上に不透明の不溶性微粒子にモノクローナル抗体等の免
疫学的活性物質を担持させた担体粒子と、検出すべき目
的物質を液体媒体中で反応させた反応液を載置して測定
する。そして、対向電極１ｂと１ｃは増幅器９に接続さ
れており、増幅器９で増幅した周期的に変動する交流電
圧が対向電極１ｂと１ｃに印加される。

【００１１】図３は図２のサンプルプレート１と異なる
構成を持つサンプルプレート１’の例を示している。図
３において、２枚の透明部材の基板１ａと１ａ’は或る
一定の間隙をおいて積層されている。基板１ａと１ａ’
間の端部には対向電極１ｂ’と１ｃ’が挟設されてお
り、この構造を持つサンプルプレート１’では、反応液
を基板１ａと１ａ’間に注入して測定を行う。

【００１２】図２と図３において、対向電極１ｂと１ｃ
間の領域の大きさは、照明レーザービームの径１０ｍｍ
φよりも大きく、１辺が１２ｍｍ程度の正方形である。

【００１３】装置全体の制御方法を図１において説明す
る。キーボード１４の操作によって測定開始信号がコン
トローラ６に入力されると、キーボード１４、ディスク
メモリ１６、ＲＯＭ１７、ＲＡＭ１８の何れかより、検
出対象の検体と、使用した担体粒子の情報として担体粒
子の粒子径、帯電状態、屈折率、吸収率等の光学的性
質、濃度と、印加電圧の情報として最適交流周波数、電
圧振幅、印加時間等のテーブルと、サンプルプレート１
の情報として電極１ｂ、１ｃ間の構造、基板材質、抵
抗、静電容量、共振周波数等のデータがコントローラ６
に入力され、これらの情報から最適な測定条件が決定さ
れる。そして、この測定条件に従った交流電圧の周波
数、振幅、印加時間等に基づいて、コントローラ６が発
振器８、増幅器９を制御してその交流電圧を対向電極１
ｂ、１ｃ間に印加し、一方ではレーザードライバ７を制
御して最適なレーザー光量を、更には光電素子ドライバ
１０を制御して光電素子５の感度を調節する。

【００１４】サンプルプレート１又は１’を経た透過光
が光電素子５上で結像し、時系列電気信号に変換され
る。時系列電気信号が波形処理回路１１で補正等を受
け、Ａ／Ｄ変換器１２を経てコントローラ６に取り込ま
れる。更に、コントローラ６が入力された電気信号を解
析する。その結果はディスプレイ１３、プリンタ１５、
ディスクメモリ１６、ＲＡＭ１８等に出力され、検体中
の免疫学的活性物質の定量的及び定性的検出結果が得ら
れる。なお、通信機能を用いて外部とデータの受送信を
してもよい。

【００１５】波形処理回路１１では、光電素子５からの
出力に対してサンプルホールド、フィルタリング、必要
に応じて光電素子５の感度補正、暗出力補正、光学系の
シェーディング補正を行っている。コントローラ６でＡ
／Ｄ変換器１２からの出力データを検査して、必要に応
じて半導体レーザー光源２のレーザー光量、光電素子５
の露光時間を変更して再測定を行うようにしておくとよ
く、コントローラ６と増幅器９との間に別のＤ／Ａ変換
器を接続してもよい。

【００１６】この実施例においては、担体粒子として
１．０μｍφのラテックス粒子を使用し、その表面に免
疫学的活性物質を感作させ、水を主体とする液体媒体中
に分散させた試薬と検体とを混合した反応液を使用す
る。このラテックス粒子はカチオン、アニオン何れかの
イオン性を粒子表面に持つものを用いる。この反応液を
サンプルプレート１の基板１ａ上又は基板１ａ、１ａ’
に注入した状態で、対向電極１ｂ、１ｃ間又は１ｂ’、
１ｃ’間に交流電圧を印加すると、反応液中のイオン性
物質、例えばイオン性を表面に持ったラテックス粒子が
正に帯電しているため、印加される交流電圧に応じて振
動し、その結果、担体粒子の凝集反応が促進される。し
かも、交流電圧及びその印加時間を一定にしておけば、
反応液の凝集条件をほぼ一定に揃えることができる。な
お、印加する電圧は時間と共に変動する電圧であればよ
く、例えば交流電圧の代りにパルス電圧を印加するよう
にしてもよい。

【００１７】半導体レーザー光源２からの光束はコリメ
ータレンズ３によって平行光とされた後にサンプルプレ
ート１又は１’に照射され、レンズ４の前側焦点面にサ
ンプルプレート１又は１’が配置され、後側焦点面に光
電素子５が配置されているので、その透過光束はレンズ
４によって光電素子５上に結像する。光電素子５上の像
によってサンプルプレート１の対向電極１ｂ、１ｃ間又
は１ｂ’、１ｃ’間の検出領域の透過光量が検出され
る。

【００１８】図４はサンプルプレート１の対向電極１
ｂ、１ｃと凝集粒子群Ｇの状態の説明図である。図４
(a) は反応液が注入されていない状態の対向電極１ｂ、
１ｃを示し、検出領域Ｄは透明状態であり、大きな光量
が光電素子５によって検出される。

【００１９】このサンプルプレート１上の試薬に検体を
注入すると、検体注入直後には凝集が進行していない。
しかし、図４(b) に示すように実際にはサンプルプレー
ト１上には、１．０μｍφ程度の担体粒子が分散してい
て、これによってレーザービームが散乱されるから、低
いレベルのホワイトノイズが重畳されるので、反応液を
注入する以前よりも稍々検出光量は低下している。

【００２０】次に、対向電極１ｂ、１ｃ間に、コントロ
ーラ６の指令により発振器８によって増幅器９を介しゼ
ロクロスの正弦波の交流電界を印加させると、担体粒子
は正に帯電しているために反応液Ｌが振動されて凝集が
進行する。図４(c) は一定時間反応液Ｌを振動して凝集
を進行させた後に、対向電極１ｂに負電圧、対向電極１
ｃに正電圧を印加して、凝集粒子群Ｇを対向電極１ｂに
引き寄せた状態を示している。この状態では、不透明な
凝集粒子群Ｇは対向電極１ｂに一様に引き寄せられるの
で、対向電極１ｂ、１ｃ間の検出領域Ｄには担体粒子が
なく、検出光量は大きくなる。

【００２１】更に、凝集担体粒子は凝集の程度により、
印加電圧に対する移動度が異なるため、担体粒子を対向
電極１ｂ、１ｃ間の検出領域Ｄに分散させることができ
る。図４(c) の状態から印加電圧を零にし、電圧の極性
を反転させ電極１ｂが正電圧、電極１ｃが負電圧になる
ように、電極１ｂにおける電圧値を零から徐々に上昇さ
せると、或る電圧値で凝集の程度に応じて凝集粒子群Ｇ
が電極１ｂから電極１ｃへ移動を始める。図４(d) に示
すように、凝集粒子群Ｇが検出領域Ｄを通過する際に入
射光が散乱されるので、検出される透過光量は図４(c)
の状態よりも大きく低下する。

【００２２】このように、凝集粒子群Ｇの分布と凝集の
程度により検出される透過光量が異なり、また検出領域
Ｄを通過する凝集体の凝集の程度は印加電圧値で制御で
きる。従って、凝集粒子の分布、凝集の程度は、印加電
圧及び光量変化で知ることができる。図５は対向電極１
ｂと１ｃに印加する電圧波形と、光電素子５により検出
する光量を示した１例である。例えば透過光量が変化し
た或る時間間隔Δｔにおける印加電圧ΔＶにより凝集の
程度や分布を評価できる。

【００２３】なお測定方法としては、サンプルプレート
１又は１’を一定時間、一定条件で振動後に測定する方
法の他に、振動及び凝集時間間隔を細分割して、その都
度測定を繰り返し、時間変化、疑似過渡応答を測定して
もよい。後者の方法においては、凝集過程に特徴のある
免疫学的活性物質の検出に対応することが可能になる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る検体測
定装置は、凝集促集のために、反応液を、対向電極の印
加電圧によって振動させているので、装置の構造が簡単
になる。更に印加電圧によって、凝集反応の条件及び凝
集担体粒子の分布が一定に備えることができるため、短
時間に検体中の物質の高精度な定性的又は定量的検出が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成図である。

【図２】サンプルプレートの斜視図である。

【図３】サンプルプレートの斜視図である。

【図４】サンプルプレート上の凝集粒子群の説明図であ
る。

【図５】対向電極間の印加電圧波形と検出光量変化のタ
イムチャート図である。

【符号の説明】

１、１’ サンプルプレート １ａ、１ａ’基板 １ｂ、１ｂ’、１ｃ、１ｃ’ 対向電極 ２ 半導体レーザー光源 ５ 光電素子 ８ 発振器 １１ 波形処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 健 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 田中 和實 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 星 宏明 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定物質と特異的に結合する物質を担持
   させた担体粒子と検体との反応液中における該担体粒子
   の凝集の程度により、検体中の前記特定物質の測定を行
   う検体測定装置において、前記反応液を載せる基板と、
   該基板に設け該基板面方向に電界を印加するための対向
   電極と、該対向電極に変動する電圧を印加する手段とを
   備えたことを特徴とする検体測定装置。
2. 【請求項２】 前記対向電極間の検出領域の透過光量変
   化を検出するための検出手段を備えた請求項１に記載の
   検体測定装置。