JPH063448B2 - 抗原抗体反応検出方法及びその装置 - Google Patents
抗原抗体反応検出方法及びその装置Info
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- JPH063448B2 JPH063448B2 JP62079086A JP7908687A JPH063448B2 JP H063448 B2 JPH063448 B2 JP H063448B2 JP 62079086 A JP62079086 A JP 62079086A JP 7908687 A JP7908687 A JP 7908687A JP H063448 B2 JPH063448 B2 JP H063448B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は免疫検査に用いる好適な抗原抗体反応検出の法
及びその装置に関する。
及びその装置に関する。
（従来の技術） 従来免疫検査は極めて多種類の方式が用いられている。
その中の主な方式について以下説明する。
その中の主な方式について以下説明する。
(a)沈降法：重層法、毛細管法、試験管法、免疫拡散法
等の定性的手段と、定量沈降法、レーザネフェロメトリ
ー、定量的免疫拡散法等の定量的手法の２法がある。最
も基本的かつ古典的手法であるが、反応に長時間を要す
る上、専門家が観察して判定する必要があり、自動化に
適さない。測定の対象は高分子蛋白抗原に限定される。
等の定性的手段と、定量沈降法、レーザネフェロメトリ
ー、定量的免疫拡散法等の定量的手法の２法がある。最
も基本的かつ古典的手法であるが、反応に長時間を要す
る上、専門家が観察して判定する必要があり、自動化に
適さない。測定の対象は高分子蛋白抗原に限定される。
(b)溶血、溶菌法：赤血球や細菌等の細胞性抗原と抗体
結合生成物を感作新鮮血に含まれる補体を用いて溶血、
溶菌することにより定性、定量を行なう方法である。こ
の方法によれば比較的敏感な検査が可能であるが、高価
な試薬と手作業に頼るプロセスが多く、最終判定も顕微
鏡観察又は吸光度測定によるため自動化は困難である。
結合生成物を感作新鮮血に含まれる補体を用いて溶血、
溶菌することにより定性、定量を行なう方法である。こ
の方法によれば比較的敏感な検査が可能であるが、高価
な試薬と手作業に頼るプロセスが多く、最終判定も顕微
鏡観察又は吸光度測定によるため自動化は困難である。
(c)凝集法：赤血球・細菌凝集法、抗グロブリン試験
（クームス法）、受身赤血球凝集法（ＰＨＡ、ＨＡ）、
免疫粘着法（ＩＡ）がある。この方式は、細胞性抗原に
対しては抗体に依って橋わたし結合させることにより、
又、高分子蛋白抗原に対しては、粒子性の物質にあらか
じめ吸着させて抗体結合反応によって、夫々凝集、沈降
させ、観察によって判定するものである。この方式は沈
降法よりも感度が高く、微量の抗体検出に最も多く用い
られ、又、細胞性、高分子蛋白両抗原の微量定量に最も
多く用いられる。しかし、この方式は、手作業のプロセ
スが大半を占め、長時間の専門家による作業が必要であ
る。
（クームス法）、受身赤血球凝集法（ＰＨＡ、ＨＡ）、
免疫粘着法（ＩＡ）がある。この方式は、細胞性抗原に
対しては抗体に依って橋わたし結合させることにより、
又、高分子蛋白抗原に対しては、粒子性の物質にあらか
じめ吸着させて抗体結合反応によって、夫々凝集、沈降
させ、観察によって判定するものである。この方式は沈
降法よりも感度が高く、微量の抗体検出に最も多く用い
られ、又、細胞性、高分子蛋白両抗原の微量定量に最も
多く用いられる。しかし、この方式は、手作業のプロセ
スが大半を占め、長時間の専門家による作業が必要であ
る。
(d)受身皮膚アナフィラキシー（ＰＣＡ）法：これは、
正常生体皮内に抗体を注入して予め皮内細胞を感作状態
にしておき、対応する抗原と色素を静注して感作部位の
発色を皮外により観察する方法である。ＩｇＧ、ＩｇＥ
等の抗体に対しては優れた方法であり、高感度でもある
が、ラット、マウス等の動物を用いる点で臨床に不向き
な面がある。
正常生体皮内に抗体を注入して予め皮内細胞を感作状態
にしておき、対応する抗原と色素を静注して感作部位の
発色を皮外により観察する方法である。ＩｇＧ、ＩｇＥ
等の抗体に対しては優れた方法であり、高感度でもある
が、ラット、マウス等の動物を用いる点で臨床に不向き
な面がある。
(e)標識抗体法：免疫蛍光法、酵素免疫法がある。この
方法は、ラジオイムノアッセイ等の抗体に標識を付け、
抗原抗体反応の特異性を利用するもので、抗原物質の定
量を微量に行なうことができるものである。しかし、こ
の方法によれば、抗原物質の分離、精製に長時間の手作
業を要し、更に高価で高感度の光度計が必要となる。
方法は、ラジオイムノアッセイ等の抗体に標識を付け、
抗原抗体反応の特異性を利用するもので、抗原物質の定
量を微量に行なうことができるものである。しかし、こ
の方法によれば、抗原物質の分離、精製に長時間の手作
業を要し、更に高価で高感度の光度計が必要となる。
（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来の免疫検査の各方式は、多くの生物
化学的プロセスを要し、長時間の前処理、煩雑な手作
業、多種類の高価な試薬及び計測装置が必要であった。
化学的プロセスを要し、長時間の前処理、煩雑な手作
業、多種類の高価な試薬及び計測装置が必要であった。
本発明はこのような従来方式の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、専門的知識の無い人
でも簡単にかつ短時間に免疫検査を行なうことができる
ようにすることである。
なされたものであり、その目的は、専門的知識の無い人
でも簡単にかつ短時間に免疫検査を行なうことができる
ようにすることである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明では、振動子の表面に所定の抗原又は抗体を固定
し、採取した血液中にその振動子を浸漬することにより
その表面に抗原抗体反応を生じさせた後、その振動子を
減衰振動させ、その減衰振動持続時間に基づいて前記振
動子に付着した抗体または抗原の量を求めるようにし
た。
し、採取した血液中にその振動子を浸漬することにより
その表面に抗原抗体反応を生じさせた後、その振動子を
減衰振動させ、その減衰振動持続時間に基づいて前記振
動子に付着した抗体または抗原の量を求めるようにし
た。
（作用） 本発明方法において、採取した血液中に振動子を浸漬す
るとその表面に抗原抗体反応が生じて抗体又は抗原が付
着する。このため、振動子の振動運動は抗原抗体反応の
後、その付着した抗体又は抗原の影響を受ける。このと
き振動子の減衰振動持続時間を検出すれば、その抗原抗
体反応によって振動子に付着した抗体又は抗原の量を求
めることができる。
るとその表面に抗原抗体反応が生じて抗体又は抗原が付
着する。このため、振動子の振動運動は抗原抗体反応の
後、その付着した抗体又は抗原の影響を受ける。このと
き振動子の減衰振動持続時間を検出すれば、その抗原抗
体反応によって振動子に付着した抗体又は抗原の量を求
めることができる。
（実施例） まず、本実施例の原理的説明を行なう。
調和振動子に対し、速さに比例する抵抗がつけ加わった
場合、振動は減衰し、ある時間後に停止するはずであ
る。振動子の位置をｘとすると、速さはｄｘ／ｄｔ、速
さに比例する抵抗をＲとすると、抵抗Ｒの向きは速さｄ
ｘ／ｄｔと反対である。振動子の質量をｍとして比例定
数をｋ（＞０）とすると、抵抗Ｒは次式で表わされる。
場合、振動は減衰し、ある時間後に停止するはずであ
る。振動子の位置をｘとすると、速さはｄｘ／ｄｔ、速
さに比例する抵抗をＲとすると、抵抗Ｒの向きは速さｄ
ｘ／ｄｔと反対である。振動子の質量をｍとして比例定
数をｋ（＞０）とすると、抵抗Ｒは次式で表わされる。
Ｒ＝−２km（ｄｘ／ｄｔ） 復元力を−ｍω2ｘとすると、振動子の運動方程式は次
式で表わされる。
式で表わされる。
ｍ（ｄ2ｘ／ｄｔ2）＝−ｍω2ｘ−２ｍｋ・（ｄｘ／ｄ
ｔ）…(1) 従って （ｄ2ｘ／ｄｔ2）＋２ｋ（ｄｘ／ｄｔ）＋ω2ｘ＝０…
(2) ここでｋ2−ω2＜０（抵抗が極めて小さいとき）ω2−
ｋ2＝ω′2とおき(2)式を解くと、 ｘ＝αｅ-ktｃｏｓ（ω′ｔ＋β）…(3) （但し、α、βは定数） (3)式は第２図に示すように、振動子がＸ＝αｅ-ktとｘ
＝−αｅ-ktとの２つの曲線に挟まれて次第に減衰して
いく状態を示している。この減衰振動の過程において、
振動子の振幅がある定められた値ｘ0からある定められ
た値ｘｎ（ｘ0＞ｘｎ）に変化するのに要した時間Ｔ
は、ｘ0のときの時刻をｔ0、ｘｎのときの時刻をｔｎと
すると Ｔ＝ｔｎ−ｔ0…(4) で表わされる。
ｔ）…(1) 従って （ｄ2ｘ／ｄｔ2）＋２ｋ（ｄｘ／ｄｔ）＋ω2ｘ＝０…
(2) ここでｋ2−ω2＜０（抵抗が極めて小さいとき）ω2−
ｋ2＝ω′2とおき(2)式を解くと、 ｘ＝αｅ-ktｃｏｓ（ω′ｔ＋β）…(3) （但し、α、βは定数） (3)式は第２図に示すように、振動子がＸ＝αｅ-ktとｘ
＝−αｅ-ktとの２つの曲線に挟まれて次第に減衰して
いく状態を示している。この減衰振動の過程において、
振動子の振幅がある定められた値ｘ0からある定められ
た値ｘｎ（ｘ0＞ｘｎ）に変化するのに要した時間Ｔ
は、ｘ0のときの時刻をｔ0、ｘｎのときの時刻をｔｎと
すると Ｔ＝ｔｎ−ｔ0…(4) で表わされる。
ｘ0、ｘｎ夫々はｘ＞ｏの部分の包絡線ｘ＝αｅ-ktの上
にあるから、次式で表わされる。
にあるから、次式で表わされる。
ｘｎ＝αｅ-ktn…(5) ｘ0＝αｅ-kt0…(6) (5)、(6)式の対数をとり、整理すると、 ｔｎ＝（−１／ｋ）・ｌｎ（ｘｎ／α）…(7) ｔ0＝（−１／ｋ）・ｌｎ（ｘ0／α）…(8) (7)、(8)式を(4)式に代入従って生理すると、 Ｔ＝（−１／ｋ）・ｌｎ（ｘｎ／ｘ0）…(9) ここで、振動子を半径ａの球とし、その質量をｍ、振動
子が受ける流体の粘性をηとすると、ｋは次のように表
わされる。
子が受ける流体の粘性をηとすると、ｋは次のように表
わされる。
ｋ＝３πａη／ｍ…(10) そして、振動子の密度をρとすれば、(10)式は、次のよ
うになる。
うになる。
ｋ＝３πａη／｛(4/3π）ａ3・ρ｝ ＝９η／（４ａ2ρ）……(11) ｜Ｔ｜＝｛４ａ2ρ／（９η）｝・ｌｎ（ｘｎ／ｘ0）…
…(12) (11)式を(9)式に代入すると、 (12)式から解るように、ρ、η、ｘｎ ｘ0は定数であ
るから、減衰時間Ｔは振動子の半径ａの２乗に比例す
る。従って、Ｔを計測することによって、ａを求めるこ
とができ、ａを求めることによって、振動子の質量を求
めることができる。
…(12) (11)式を(9)式に代入すると、 (12)式から解るように、ρ、η、ｘｎ ｘ0は定数であ
るから、減衰時間Ｔは振動子の半径ａの２乗に比例す
る。従って、Ｔを計測することによって、ａを求めるこ
とができ、ａを求めることによって、振動子の質量を求
めることができる。
本実施例は以上の原理に基づくもので、まず、第３図
(i)に示すような半径ａ0の球の振動子の表面に、所定の
抗原又は抗体を固定する。そして、その振動子を被検者
から採取した血液に浸漬する。このとき、その振動子の
表面には所定の抗原又は抗体に対応する抗体又は抗原が
付着して第２図(ii)に示すように半径が増加してａ1と
なる。この状態でその振動子に減衰振動を起させる。そ
して、減衰時間Ｔ1を計測すると(12)式より ｜Ｔ1｜＝｛４ａ1 2ρ／（９η）｝・ｌｎ（ｘｎ／ｘ0） これよりａ1を求めることができ、体積の増分ΔＶを求
めることができる。すなわち、 ΔＶ＝４／３π（ａ1 3−ａ0 3）…(14) ここで、抗原抗体反応の結果物の平均密度をρ′とする
とその質量の増分Δｍは次式で表わされる。
(i)に示すような半径ａ0の球の振動子の表面に、所定の
抗原又は抗体を固定する。そして、その振動子を被検者
から採取した血液に浸漬する。このとき、その振動子の
表面には所定の抗原又は抗体に対応する抗体又は抗原が
付着して第２図(ii)に示すように半径が増加してａ1と
なる。この状態でその振動子に減衰振動を起させる。そ
して、減衰時間Ｔ1を計測すると(12)式より ｜Ｔ1｜＝｛４ａ1 2ρ／（９η）｝・ｌｎ（ｘｎ／ｘ0） これよりａ1を求めることができ、体積の増分ΔＶを求
めることができる。すなわち、 ΔＶ＝４／３π（ａ1 3−ａ0 3）…(14) ここで、抗原抗体反応の結果物の平均密度をρ′とする
とその質量の増分Δｍは次式で表わされる。
Δｍ＝４／３π（ａ1 3−ａ0 3）ρ′…(15) このようにして、抗原、抗体反応の結果物の質量を求め
ることができる。
ることができる。
以上は、振動子を減衰振動させ、その減衰時間と振動子
の半径との関係から振動子に付着した抗原抗体反応の結
果物の質量を求める方法である。このように抗原抗体反
応を測定するにおいて、振動子の表面に抗原抗体反応の
結果物を付着させ、その振動子の振動運動の変化からそ
の結果物の質量を求める方法は種々考えられるが、上記
の方法を採った理由を以下説明する。
の半径との関係から振動子に付着した抗原抗体反応の結
果物の質量を求める方法である。このように抗原抗体反
応を測定するにおいて、振動子の表面に抗原抗体反応の
結果物を付着させ、その振動子の振動運動の変化からそ
の結果物の質量を求める方法は種々考えられるが、上記
の方法を採った理由を以下説明する。
抗原抗体反応の測定において必要な感度 第４図に従来の測定法と感度を示す。この図に示すよう
にＲＩＡ法が最も感度が良く、10-18kg/ｍまで有感で
ある。このオーダーを測定できるならば、感度において
は従来のいずれの方法にも劣らないことになる。
にＲＩＡ法が最も感度が良く、10-18kg/ｍまで有感で
ある。このオーダーを測定できるならば、感度において
は従来のいずれの方法にも劣らないことになる。
振動数と質量との関係 (a)振動子が弦の場合、角振動数ωは、 σ；弦の線密度 Ｔ；弦の張力 Ｌ；弦の長さ (b)振動子が棒の場合、角振動数ωは、 σ；棒の剛体密度 Ｅ；棒のヤング率 Ｌ；棒の長さ (16)、(17)式より、弦、棒の振動数は夫々線密度、剛体
密度の−1/2上に比例するので、抗原抗体反応の結果物
が振動子に付着する量が10-18のオーダーの場合、振動
子に生ずる見かけの容積変化が質量の変化と同じである
としても、振動数は高々−1/18乗倍未満の変化しかしな
い。このレベルの振動数変化を計測することは、技術的
に困難である。従って振動数変化の検出による結合抗原
（又は抗体）量の定量は困難である。
密度の−1/2上に比例するので、抗原抗体反応の結果物
が振動子に付着する量が10-18のオーダーの場合、振動
子に生ずる見かけの容積変化が質量の変化と同じである
としても、振動数は高々−1/18乗倍未満の変化しかしな
い。このレベルの振動数変化を計測することは、技術的
に困難である。従って振動数変化の検出による結合抗原
（又は抗体）量の定量は困難である。
振動子の減衰振動の周期と質量との関係 減衰振動の周期Ｔは(3)式より、 (10)式よりｋ＝３πａη／ｍ 例えばη＝10-3Ｎ・ｓｅｃ／ｍ2、ａ＝10-3ｍ、ｍ＝10
-3kgとすると、ω2＝106以上の場合、ω2≫ｋ2となりｋ
2／ω2→０となる。よって(19)式は Ｔ≒２π／ω…(20) となって空中における減衰周期と同じとなり、質量が10
-18kg増加しても周期に影響が現われない。
-3kgとすると、ω2＝106以上の場合、ω2≫ｋ2となりｋ
2／ω2→０となる。よって(19)式は Ｔ≒２π／ω…(20) となって空中における減衰周期と同じとなり、質量が10
-18kg増加しても周期に影響が現われない。
振動子の減衰振動の振幅変化と質量との関係(3)式を
ｔで微分すると、 ｄｘ／ｄｔ＝αｅ-kt｛−ｋcos（ω′ｔ＋β）−ω′sin（ω′ｔ＋β）｝ ここでｋ＝ａsinｂ、ω′＝ａcosｂとなるようなａ，ｂ
を選ぶならば、 ｄｘ／ｄｔ＝−αａｅ-ktsin（ω′ｔ＋β＋ｂ） ｄｘ／ｄｔ＝０となるのはω′＋ｔｎ＋β＋ｂ＝ｎπの
ときのｔｎである。
ｔで微分すると、 ｄｘ／ｄｔ＝αｅ-kt｛−ｋcos（ω′ｔ＋β）−ω′sin（ω′ｔ＋β）｝ ここでｋ＝ａsinｂ、ω′＝ａcosｂとなるようなａ，ｂ
を選ぶならば、 ｄｘ／ｄｔ＝−αａｅ-ktsin（ω′ｔ＋β＋ｂ） ｄｘ／ｄｔ＝０となるのはω′＋ｔｎ＋β＋ｂ＝ｎπの
ときのｔｎである。
従って｜ｘ｜の極大となる時点は一定間隔で現われ、そ
れは周期の1/2に等しい。
れは周期の1/2に等しい。
又、ｔｎにおける極大値ｘｎは、 ｘｎ＝αｅ-ktncos（ｎπ−ｂ） これから１周期、即ち２π／ω′だけ後の時刻ｔn+2に
おける最大値ｘn+2と上記ｘｎとの比を求めると、 なり、時間と無関係の定数となる。これは振幅が一定の
割合で減少していくことを示している。
おける最大値ｘn+2と上記ｘｎとの比を求めると、 なり、時間と無関係の定数となる。これは振幅が一定の
割合で減少していくことを示している。
ここで対数減衰率Λは(21)式より 即ち、振幅は１周期毎に１／ｅΛに減少する。
減衰振動の周期Ｔは、 ω2≫ｋ2であるから、Ｔは抵抗のないときの周期Ｔ
0（＝２π／ω）に等しい。
0（＝２π／ω）に等しい。
従って、(22)、(23)式より Λ＝ｋＴ≒ｋＴ0…(24) (11)式よりｋ＝９η／（４ａ2ρ）であるから Λ≒９ηＴ0／４ρａ2…(25) 10-18kgの抗体（又は抗原）の容積は、平均比重を２kg/
m3と仮定すれば(1/2)×10-18＝５×10-19m3となる。こ
れが半径ａの振動子球面（球表面積４πａ2）に均一に
結合すると仮定すると、結合抗原（又は抗体）層の平均
厚さｈは、ｈ＝５×10-19／（４πａ2）ｍである。一
方、振動子半径ａ(m)は実用上10-4≦ａ≦10-2の範囲に
あるので、振動子半径ａと結合層の平均厚さｈとの関係
は下表のようになる。
m3と仮定すれば(1/2)×10-18＝５×10-19m3となる。こ
れが半径ａの振動子球面（球表面積４πａ2）に均一に
結合すると仮定すると、結合抗原（又は抗体）層の平均
厚さｈは、ｈ＝５×10-19／（４πａ2）ｍである。一
方、振動子半径ａ(m)は実用上10-4≦ａ≦10-2の範囲に
あるので、振動子半径ａと結合層の平均厚さｈとの関係
は下表のようになる。
ここでａ＝10-4ｈ＝４×10-12なる条件でΛの変動を比
べると、９ηＴ0／（４ρ）＝Ｋ（定数）として(25)式
より、 Λａ−Λa+h＝Ｋ／ａ2−Ｋ／（ａ＋ｈ）2 ＝Ｋ（２ａｈ＋ｈ2）／（ａ4＋２ａ3ｈ＋ａ2ｈ2） ここで、ｈ2項は10-24となって十分に小さいのでｈ2項
を省略すると、 Λａ−Λa+h＝Ｋ・２ｈ／（ａ3＋２ａ2ｈ） ＝Ｋ・２／｛（ａ3／ｈ）＋２ａ2｝ ここでａ3／ｈと２ａ2の大きさを比較すると、 ａ3／ｈ＝10-12／10-12＝100 ２ａ2＝２×10-8 よって、（ａ3／ｈ）≫２ａ2であるから、 ａ2項を省略すると、 Λａ−Λa+h≒Ｋ（２ｈ／ａ3） ＝Ｋ×２×４×10-12×1012 ＝８Ｋ 即ち、厚みが４×10-12ｍ増加すると、振動子の振幅は
１周期当りｅ-8K変化する。
べると、９ηＴ0／（４ρ）＝Ｋ（定数）として(25)式
より、 Λａ−Λa+h＝Ｋ／ａ2−Ｋ／（ａ＋ｈ）2 ＝Ｋ（２ａｈ＋ｈ2）／（ａ4＋２ａ3ｈ＋ａ2ｈ2） ここで、ｈ2項は10-24となって十分に小さいのでｈ2項
を省略すると、 Λａ−Λa+h＝Ｋ・２ｈ／（ａ3＋２ａ2ｈ） ＝Ｋ・２／｛（ａ3／ｈ）＋２ａ2｝ ここでａ3／ｈと２ａ2の大きさを比較すると、 ａ3／ｈ＝10-12／10-12＝100 ２ａ2＝２×10-8 よって、（ａ3／ｈ）≫２ａ2であるから、 ａ2項を省略すると、 Λａ−Λa+h≒Ｋ（２ｈ／ａ3） ＝Ｋ×２×４×10-12×1012 ＝８Ｋ 即ち、厚みが４×10-12ｍ増加すると、振動子の振幅は
１周期当りｅ-8K変化する。
従って、振動子の減衰振動の振幅変化を検出することに
よって10-18kg／ｍのオーダーの抗原（又は抗体）の
定量を行うことができる。
よって10-18kg／ｍのオーダーの抗原（又は抗体）の
定量を行うことができる。
次に、本発明を更に具体的に説明する。
第１図は本発明の方法が適用される装置のブロック図で
ある。図中１は採取した血液を収容する容器、２は検出
用の振動子、３は参照用の振動子である。振動子２の表
面は、血液と反応し難い物質で被覆され、その被覆面に
抗原（又は抗体）が固定化されている。振動子３の表面
は、血液と反応し難い物質で被覆されており、材質、形
状、寸法は検出振動子２と同じである。振動子２（振動
子３についても同様である）は具体的には第５図に示す
ように一般の水晶発振器の水晶振動子と同様電源200に
より駆動される様になっている。振動子２は棒状の部分
201と球状の部分202とから成り、棒状の部分201が電極2
03,204で挟持されている。そしてスイッチ205がオンに
されると振動子２は図の矢印方向の往復運動をするよう
になる。電源200は、この振動子２が空気中で調和振動
子として動作するように電極203,204に電圧を与える。
これらの回路は第１図には示されていない。再び第１図
について説明すると、振動子保持手段４は、容器１に所
定量の血液が収容されたときに振動子２及び振動子３の
夫々の球状の部分202をその血液に浸漬する位置に保持
する。５はデータ検出手段であり、振動子２，３が減衰
振動をしているときにその振幅データを検出するもので
ある。具体的にはデータ検出手段５は第５図に示した回
路から電気的にそのデータを検出するような構成とされ
ている。
ある。図中１は採取した血液を収容する容器、２は検出
用の振動子、３は参照用の振動子である。振動子２の表
面は、血液と反応し難い物質で被覆され、その被覆面に
抗原（又は抗体）が固定化されている。振動子３の表面
は、血液と反応し難い物質で被覆されており、材質、形
状、寸法は検出振動子２と同じである。振動子２（振動
子３についても同様である）は具体的には第５図に示す
ように一般の水晶発振器の水晶振動子と同様電源200に
より駆動される様になっている。振動子２は棒状の部分
201と球状の部分202とから成り、棒状の部分201が電極2
03,204で挟持されている。そしてスイッチ205がオンに
されると振動子２は図の矢印方向の往復運動をするよう
になる。電源200は、この振動子２が空気中で調和振動
子として動作するように電極203,204に電圧を与える。
これらの回路は第１図には示されていない。再び第１図
について説明すると、振動子保持手段４は、容器１に所
定量の血液が収容されたときに振動子２及び振動子３の
夫々の球状の部分202をその血液に浸漬する位置に保持
する。５はデータ検出手段であり、振動子２，３が減衰
振動をしているときにその振幅データを検出するもので
ある。具体的にはデータ検出手段５は第５図に示した回
路から電気的にそのデータを検出するような構成とされ
ている。
６は制御記録装置である。この制御記録装置６はデータ
検出手段５の出力データを処理し、その結果を記録する
と共にデータ検出手段５を制御する装置である。制御記
録装置６は、この装置全体を総括制御するＣＰＵ７、こ
のＣＰＵ７にバス８を介して接続されたＲＯＭ９、ＲＡ
Ｍ10、入力インタフェース11、出力インタフェース12、
データ検出手段５の出力データをＡ／Ｄ変換して入力イ
ンタフェース11に出力するＡ／Ｄ変換器13、入力インタ
フェース11に接続されたキーボード14、出力インタフェ
ース12に接続されたプリンタ15及び表示器16から成る。
ＣＰＵ７はＲＯＭ９に格納されたプログラムに従って動
作し、このＲＯＭ９に格納されているプログラムには第
６図に示すようなプログラムが含まれている。この第６
図に示すステップ105,110,111が抗原抗体反応の結果、
振動子２に付着した抗体又は抗原の量を計算して求める
計算手段に相当し、第６図に示すステップ112及び第１
図に示すプリンタ15及び表示器16が表示手段に相当す
る。
検出手段５の出力データを処理し、その結果を記録する
と共にデータ検出手段５を制御する装置である。制御記
録装置６は、この装置全体を総括制御するＣＰＵ７、こ
のＣＰＵ７にバス８を介して接続されたＲＯＭ９、ＲＡ
Ｍ10、入力インタフェース11、出力インタフェース12、
データ検出手段５の出力データをＡ／Ｄ変換して入力イ
ンタフェース11に出力するＡ／Ｄ変換器13、入力インタ
フェース11に接続されたキーボード14、出力インタフェ
ース12に接続されたプリンタ15及び表示器16から成る。
ＣＰＵ７はＲＯＭ９に格納されたプログラムに従って動
作し、このＲＯＭ９に格納されているプログラムには第
６図に示すようなプログラムが含まれている。この第６
図に示すステップ105,110,111が抗原抗体反応の結果、
振動子２に付着した抗体又は抗原の量を計算して求める
計算手段に相当し、第６図に示すステップ112及び第１
図に示すプリンタ15及び表示器16が表示手段に相当す
る。
第７図に制御記録装置６の外観を示す。
第１図に示した容器１、振動子２，３、振動子保持手段
４及びデータ検出手段５から成る部分を更に詳細に示す
と第８図の様になる。容器１は検査槽20と恒温槽21とか
ら成る。検査槽20の開口部は、ホルダ22で閉塞される。
このホルダ22が第１図に示した振動子保持手段４に相当
するものである。すなわちホルダ22は、その内側表面か
ら２つの振動子２，３を突出させた状態にしてこれらを
保持するものである。ホルダ22の内部には第１図に示し
たデータ検出手段５が設けられている（図示せず）。ま
た、ホルダ22には、検査槽20内の温度及びPHを検出する
センサ23が突設されている。センサ23はサーミスタ温度
センサとPH検出用ガラス電極並びに同銀、塩化銀電極で
構成され、表面は血液と反応し難い物質で被覆されてい
る。データ検出手段５の出力データ及びセンサ23の検出
信号は、ホルダ22に設けられているコネクタ24、信号ケ
ーブル25を介して第１図に示した制御記録装置６に至る
ようにされている。更にまた、ホルダ22は検査槽20の内
部と外部とを連通する空気抜き孔26と血液注入孔27とを
有している。血液注入孔27には栓28が設けられている。
恒温槽21は貫通孔30を有するしきり板31によって上部と
下部とに分けられており、下部にはヒータ３２及び攪拌
器が設けられている。恒温槽21の内部は保温性に富む液
体（例えばエチレングリコール）で満たされている。34
は振盪器である。振盪器34は、恒温槽21及び検査槽20に
振動を与えるものである。35はヒータ32、攪拌器33及び
振盪器34を夫々駆動する駆動部である。この駆動部35は
制御ケーブル36、コネクタ37を介して与えられる信号に
より制御されるものである。この制御ケーブル36は第１
図には示していないが出力インタフェース12に接続され
るものとする。
４及びデータ検出手段５から成る部分を更に詳細に示す
と第８図の様になる。容器１は検査槽20と恒温槽21とか
ら成る。検査槽20の開口部は、ホルダ22で閉塞される。
このホルダ22が第１図に示した振動子保持手段４に相当
するものである。すなわちホルダ22は、その内側表面か
ら２つの振動子２，３を突出させた状態にしてこれらを
保持するものである。ホルダ22の内部には第１図に示し
たデータ検出手段５が設けられている（図示せず）。ま
た、ホルダ22には、検査槽20内の温度及びPHを検出する
センサ23が突設されている。センサ23はサーミスタ温度
センサとPH検出用ガラス電極並びに同銀、塩化銀電極で
構成され、表面は血液と反応し難い物質で被覆されてい
る。データ検出手段５の出力データ及びセンサ23の検出
信号は、ホルダ22に設けられているコネクタ24、信号ケ
ーブル25を介して第１図に示した制御記録装置６に至る
ようにされている。更にまた、ホルダ22は検査槽20の内
部と外部とを連通する空気抜き孔26と血液注入孔27とを
有している。血液注入孔27には栓28が設けられている。
恒温槽21は貫通孔30を有するしきり板31によって上部と
下部とに分けられており、下部にはヒータ３２及び攪拌
器が設けられている。恒温槽21の内部は保温性に富む液
体（例えばエチレングリコール）で満たされている。34
は振盪器である。振盪器34は、恒温槽21及び検査槽20に
振動を与えるものである。35はヒータ32、攪拌器33及び
振盪器34を夫々駆動する駆動部である。この駆動部35は
制御ケーブル36、コネクタ37を介して与えられる信号に
より制御されるものである。この制御ケーブル36は第１
図には示していないが出力インタフェース12に接続され
るものとする。
次に、このように構成された装置を用いた本発明方法を
第６図のフローチャートを参照して説明する。
第６図のフローチャートを参照して説明する。
まず、検査者は、盲検のため検体血液と同じPHの希釈液
を、栓28を外した状態にして血液注入孔27より注入し、
その液が空気抜き孔26からあふれる状態となると注入を
停止し、栓28を閉じる。
を、栓28を外した状態にして血液注入孔27より注入し、
その液が空気抜き孔26からあふれる状態となると注入を
停止し、栓28を閉じる。
次に検査者はキーボード14に予め設定してある駆動キー
を押す。ＣＰＵ７は、ステップ101でこの駆動キーが押
されたと判断すると、ステップ102において、第８図に
示した駆動部35を制御する。即ちＣＰＵ７は予めＲＡＭ
10に格納されているデータ及びセンサ23から得たデータ
に基づいて検査槽20内の希釈液を所定の温度となるよう
に攪拌器33、ヒータ32及び振盪器34を駆動制御する。そ
してＣＰＵ７はステップ103で、振動子２，３に減衰振
動を生じさせ、それらの振幅データをＲＡＭ10に格納す
る。
を押す。ＣＰＵ７は、ステップ101でこの駆動キーが押
されたと判断すると、ステップ102において、第８図に
示した駆動部35を制御する。即ちＣＰＵ７は予めＲＡＭ
10に格納されているデータ及びセンサ23から得たデータ
に基づいて検査槽20内の希釈液を所定の温度となるよう
に攪拌器33、ヒータ32及び振盪器34を駆動制御する。そ
してＣＰＵ７はステップ103で、振動子２，３に減衰振
動を生じさせ、それらの振幅データをＲＡＭ10に格納す
る。
次に検査者はキーボード14に予め設定してある盲検キー
を押す。ＣＰＵ７は、ステップ104でこの盲検キーが押
されたと判断すると、ステップ105に進む。ステップ105
でＣＰＵ７は、ＲＡＭ10に記憶した振幅データに基づい
て、振動子２，３夫々についての第２図にＴで示したよ
うな減衰時間ＴＳ０、ＲＳ０を演算して求め、これらの
値をＲＡＭ10に格納する。
を押す。ＣＰＵ７は、ステップ104でこの盲検キーが押
されたと判断すると、ステップ105に進む。ステップ105
でＣＰＵ７は、ＲＡＭ10に記憶した振幅データに基づい
て、振動子２，３夫々についての第２図にＴで示したよ
うな減衰時間ＴＳ０、ＲＳ０を演算して求め、これらの
値をＲＡＭ10に格納する。
次に検査者はホルダ22を検査槽20から外し、希釈液を排
出した後、検査槽20内における残余の液をガーゼ等で拭
きとり、検体血液をその検査槽20に満たす。この場合に
おいても検査者は希釈液を注入した場合と同様、その検
体血液が空気抜き孔26からあふれるようになるまで満た
す。
出した後、検査槽20内における残余の液をガーゼ等で拭
きとり、検体血液をその検査槽20に満たす。この場合に
おいても検査者は希釈液を注入した場合と同様、その検
体血液が空気抜き孔26からあふれるようになるまで満た
す。
次に検査者は上記の駆動キーを押す。このためＣＰＵ７
は上記のステップ101,102,103と同様の処理をステップ1
06,107,108で行なう。
は上記のステップ101,102,103と同様の処理をステップ1
06,107,108で行なう。
次に検査者はキーボード14に予め設定してある計測キー
を押す。ＣＰＵ７はステップ109でこの計測キーが押さ
れたと判断すると、ステップ110に進む。ステップ110で
ＣＰＵ７は、ＲＡＭ10に記憶した振幅データに基づい
て、振動子２，３夫々についての第２図のＴで示したよ
うな減衰時間ＴＳ、ＴＲを演算して求め、これらの値を
ＲＡＭ10に格納する。次にＣＰＵ７はステップ111にお
いて、ＲＡＭ10に格納されているデータＴＳ０，
ＴＲ０，ＴＳ，ＴＲから振動子２の表面に付着した抗体
（または抗原）の質量Δｍを計算して求める。この計算
は次の原理に基づくものである。データＳ０，ＴＲ０，
ＴＳ，ＴＲは下記の表の如く定義されている。
を押す。ＣＰＵ７はステップ109でこの計測キーが押さ
れたと判断すると、ステップ110に進む。ステップ110で
ＣＰＵ７は、ＲＡＭ10に記憶した振幅データに基づい
て、振動子２，３夫々についての第２図のＴで示したよ
うな減衰時間ＴＳ、ＴＲを演算して求め、これらの値を
ＲＡＭ10に格納する。次にＣＰＵ７はステップ111にお
いて、ＲＡＭ10に格納されているデータＴＳ０，
ＴＲ０，ＴＳ，ＴＲから振動子２の表面に付着した抗体
（または抗原）の質量Δｍを計算して求める。この計算
は次の原理に基づくものである。データＳ０，ＴＲ０，
ＴＳ，ＴＲは下記の表の如く定義されている。
｜ＴＲ０−ＴＳ０｜は、血液成分が含まれていない 希釈液中での両振動子２，３間に生じる減衰時間の差異
（盲検誤差）であり、｜ＴＲ−ＴＳ｜は、血液成分が含
まれる希釈液中での両振動子２，３間に抗原抗体反応の
結果生じる減衰時間の変動である。この場合、両振動子
２，３は盲検時と同じものであるので、この中には｜Ｔ
Ｒ０−ＴＳ０｜の成分が含まれていると見なすことがで
きる。このため求める抗原抗体反応のみによる減衰時間
の変動ΔＴは次式で与えられる。
（盲検誤差）であり、｜ＴＲ−ＴＳ｜は、血液成分が含
まれる希釈液中での両振動子２，３間に抗原抗体反応の
結果生じる減衰時間の変動である。この場合、両振動子
２，３は盲検時と同じものであるので、この中には｜Ｔ
Ｒ０−ＴＳ０｜の成分が含まれていると見なすことがで
きる。このため求める抗原抗体反応のみによる減衰時間
の変動ΔＴは次式で与えられる。
ΔＴ＝｜ＴＲ−ＴＳ｜−｜ＴＲ０−ＴＳ０｜…(26) 尚、計測時に抗原抗体反応に依らない吸着等の現象によ
り両振動子２，３に付着する血液成分の結果はＴＲとＴ
Ｓに対して同等と見なすことができるから、｜ＴＲ−Ｔ
Ｓ｜の減算でこれらは消去される。
り両振動子２，３に付着する血液成分の結果はＴＲとＴ
Ｓに対して同等と見なすことができるから、｜ＴＲ−Ｔ
Ｓ｜の減算でこれらは消去される。
減衰時間Ｔと振動子の半径ａとの関係は(12)式で示した
ように Ｔ＝Ｃ・ａ2…(27) （但しＣは定数） である。何も付着していないもとの振動子２の半径をａ
０、抗原抗体反応によって表面に抗体（又は抗原）が付
着した後の振動子２の半径ａＳとすると、(27)より、 Ｔ0＝Ｃ・ａ0 2…(28) Ｔ0＋ΔＴ＝Ｃ・ａS 2…(28) （但しＴ0はもとの振動子２は減衰振動したときの減衰
時間） (28)，(29)式の両辺を差し引くと、 ΔＴ＝Ｃ（ａS 2−ａ0 2）…(30) となる。ΔＴは計測によって得ることができ、ａ０は既
知であるからａＳを求めることができる。従って、振動
子２の付着物の体積は(14)式と同様にして求めることが
できる。
ように Ｔ＝Ｃ・ａ2…(27) （但しＣは定数） である。何も付着していないもとの振動子２の半径をａ
０、抗原抗体反応によって表面に抗体（又は抗原）が付
着した後の振動子２の半径ａＳとすると、(27)より、 Ｔ0＝Ｃ・ａ0 2…(28) Ｔ0＋ΔＴ＝Ｃ・ａS 2…(28) （但しＴ0はもとの振動子２は減衰振動したときの減衰
時間） (28)，(29)式の両辺を差し引くと、 ΔＴ＝Ｃ（ａS 2−ａ0 2）…(30) となる。ΔＴは計測によって得ることができ、ａ０は既
知であるからａＳを求めることができる。従って、振動
子２の付着物の体積は(14)式と同様にして求めることが
できる。
ΔＶ＝４／３π（ａS 3−ａ0 3）…(31) そして(15)式と同様にしてその質量Δｍを求めることが
できる。
できる。
Δｍ＝４／３π（ａS 3−ａ0 3）ρ′…(32) ＣＰＵ７はステップ112において、上記のようにして求
めた質量Δｍを表示器16に表示させると共にプリンタ15
によってプリントアウトする。
めた質量Δｍを表示器16に表示させると共にプリンタ15
によってプリントアウトする。
この実施例によれば、参照振動子を用いているので、測
定誤差が極めて小さく、正確な測定を行なうことができ
る。また、(32)式で求めたΔｍに対し、センサ23から得
られる温度、PHに基づく補正を行なうようにすれば、よ
り一層正確な測定値が得られる。
定誤差が極めて小さく、正確な測定を行なうことができ
る。また、(32)式で求めたΔｍに対し、センサ23から得
られる温度、PHに基づく補正を行なうようにすれば、よ
り一層正確な測定値が得られる。
上記例においては振動子２，３は球状としたが、この形
状には限定されず、例えば円柱、円錘、角錘、角柱、及
びこれらの組合せであっても良い。また振動子２，３の
材質は、半導体（有機、無機）水晶、造岩鉱物、ガラ
ス、人造鉱物、合成樹脂、セラミックス等であっても良
い。更に検査槽20の内面形状は、円筒、角筒、円錘、角
錘のいずれであっても良い。
状には限定されず、例えば円柱、円錘、角錘、角柱、及
びこれらの組合せであっても良い。また振動子２，３の
材質は、半導体（有機、無機）水晶、造岩鉱物、ガラ
ス、人造鉱物、合成樹脂、セラミックス等であっても良
い。更に検査槽20の内面形状は、円筒、角筒、円錘、角
錘のいずれであっても良い。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば血液中に含まれる
抗体（または抗原）の量を10-18kg/ｍ程度のレベルま
で極めて簡単にかつ迅速に測定することができる。即ち
本発明によれば、血液の前処理は殆んど行なう必要がな
く、検査の為の複雑な物理、化学的プロセスを要する処
理も不要であるため飛躍的に人手の削減、試薬、器具及
び装置の省略化を図ることができ、又、専門家でなくと
も検査を容易に行なうことができ、臨床免疫検査を大幅
に普及させることができる。
抗体（または抗原）の量を10-18kg/ｍ程度のレベルま
で極めて簡単にかつ迅速に測定することができる。即ち
本発明によれば、血液の前処理は殆んど行なう必要がな
く、検査の為の複雑な物理、化学的プロセスを要する処
理も不要であるため飛躍的に人手の削減、試薬、器具及
び装置の省略化を図ることができ、又、専門家でなくと
も検査を容易に行なうことができ、臨床免疫検査を大幅
に普及させることができる。
第１図は本発明方法が適用される装置のブロック図、第
２図は本発明に用いられる振動子の振動の説明図、第３
図は本発明に用いられる振動子の半径の変化を示す図、
第４図は従来の抗原抗体反応の検査方法の計測可能な濃
度範囲を説明する図、第５図は本発明方法が適用される
装置の振動子の駆動回路図、第６図は第１図に示した装
置の動作説明をするためのフローチャート、第７図は第
１図に示した制御記録装置の外観図、第８図は第１図に
示した装置の一部の詳細図である。 １…容器、２，３…振動子 ４…振動子保持手段、５…データ検出手段 ６…制御記録装置（計算手段及び表示手段）
２図は本発明に用いられる振動子の振動の説明図、第３
図は本発明に用いられる振動子の半径の変化を示す図、
第４図は従来の抗原抗体反応の検査方法の計測可能な濃
度範囲を説明する図、第５図は本発明方法が適用される
装置の振動子の駆動回路図、第６図は第１図に示した装
置の動作説明をするためのフローチャート、第７図は第
１図に示した制御記録装置の外観図、第８図は第１図に
示した装置の一部の詳細図である。 １…容器、２，３…振動子 ４…振動子保持手段、５…データ検出手段 ６…制御記録装置（計算手段及び表示手段）
Claims (2)
- 【請求項１】振動子の表面に所定の抗原又は抗体を固定
し、採取した血液中に前記振動子を浸漬することにより
その表面に抗原抗体反応を生じさせた後、前記振動子を
減衰振動させ、その減衰振動持続時間に基づいて前記振
動子に付着した抗体又は抗原の量を求める抗原抗体反応
検出方法。 - 【請求項２】採取した血液を収容する容器と、その表面
に所定の抗原又は抗体が固定される振動子と、この振動
子が振動し得るように保持すると供に前記容器中に血液
が収容されたときにその血液中に前記振動子を浸漬する
ように保持する振動子保持手段と、前記振動子が減衰振
動を行なったときにその減衰振動持続時間を検出する持
続時間検出手段と、この持続時間検出手段が検出した持
続時間に基づいて前記振動子に付着した抗体又は抗原の
量を計算して求める計算手段と、この計算手段の計算結
果を表示する表示手段とを具備する抗原抗体反応検出装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62079086A JPH063448B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 抗原抗体反応検出方法及びその装置 |
| US07/243,296 US5001053A (en) | 1987-03-31 | 1988-09-12 | Method and apparatus for measuring the product of an antigen-antibody reaction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62079086A JPH063448B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 抗原抗体反応検出方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243877A JPS63243877A (ja) | 1988-10-11 |
| JPH063448B2 true JPH063448B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=13680072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62079086A Expired - Lifetime JPH063448B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 抗原抗体反応検出方法及びその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5001053A (ja) |
| JP (1) | JPH063448B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5380490A (en) * | 1991-01-18 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for measuring a test specimen |
| WO1994028417A1 (en) * | 1993-06-01 | 1994-12-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Analyte-responsive ktp composition and method |
| US5728583A (en) * | 1993-11-11 | 1998-03-17 | Jeol, Ltd. | Determination of abnormal part of blood functions |
| US5705399A (en) * | 1994-05-20 | 1998-01-06 | The Cooper Union For Advancement Of Science And Art | Sensor and method for detecting predetermined chemical species in solution |
| US6118124A (en) * | 1996-01-18 | 2000-09-12 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Electromagnetic and nuclear radiation detector using micromechanical sensors |
| US5814525A (en) * | 1996-01-25 | 1998-09-29 | Sandia Corporation | Piezoelectric biosensor with a ladder polymer substrate coating |
| US6033852A (en) * | 1996-09-27 | 2000-03-07 | University Of Maine | Monolithic piezoelectric sensor (MPS) for sensing chemical, biochemical and physical measurands |
| US6016686A (en) * | 1998-03-16 | 2000-01-25 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Micromechanical potentiometric sensors |
| US6167748B1 (en) | 1998-08-31 | 2001-01-02 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Capacitively readout multi-element sensor array with common-mode cancellation |
| US6289717B1 (en) | 1999-03-30 | 2001-09-18 | U. T. Battelle, Llc | Micromechanical antibody sensor |
| CA2376325A1 (en) * | 1999-08-19 | 2001-03-01 | Yang Zhao | Apparatus and method for visually identifying micro-forces with a palette of cantilever array blocks |
| US7148017B1 (en) * | 2000-07-12 | 2006-12-12 | Cornell Research Foundation, Inc. | High sensitivity mechanical resonant sensor |
| AT410737B (de) * | 2001-05-31 | 2003-07-25 | Avl List Gmbh | Piezoelektrisches resonatorelement der kristallographischen punktgruppe 32 |
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