JPS61180141A - Quantitative analyzing method of protein by immunodiffusion - Google Patents

Quantitative analyzing method of protein by immunodiffusion

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JPS61180141A
JPS61180141A JP60156185A JP15618585A JPS61180141A JP S61180141 A JPS61180141 A JP S61180141A JP 60156185 A JP60156185 A JP 60156185A JP 15618585 A JP15618585 A JP 15618585A JP S61180141 A JPS61180141 A JP S61180141A
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protein
sedimentation zone
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sample
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、混合液中に存在する蛋白の定量分析技術、特
に試料の量が微量である場合における定量分析方法に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a technique for quantitative analysis of proteins present in a liquid mixture, and particularly to a method for quantitative analysis when the amount of sample is minute.

近年、健康及び疾病に関して蛋白の果たす役割に関する
知識が急速に発展するに及び血清、を髄液、細胞抽出液
等の液の蛋白を迅速かつ比較的経済的に定量測定する必
要性が一般に高まっている。
In recent years, with the rapid development of knowledge regarding the role that proteins play in health and disease, there has been a general need to rapidly and relatively economically quantitatively measure proteins in fluids such as serum, spinal fluid, and cell extracts. There is.

このような液中の蛋白は、特定の蛋白に対して特異的な
抗体によって起こる各蛋白の沈降を利用した免疫化学的
方法によって同定(定性分析)されることが多い。この
ような特定の抗体は生体中に異種蛋白く抗原)が侵入し
て刺激することによっで産生きれる。抗血清は、このよ
うな既知の抗体の混合物である。ある蛋白試料を生体外
で、このような抗血清と反応させ、その結果得られる沈
降の存否を観察すると、試料の中にある蛋白の種類につ
いての有力な手がかりをつかむことができる。
Proteins in such liquids are often identified (qualitative analysis) by an immunochemical method that utilizes precipitation of each protein caused by antibodies specific to a particular protein. These specific antibodies can be produced when foreign proteins (antigens) invade and stimulate the body. Antisera are mixtures of such known antibodies. By reacting a protein sample with such an antiserum in vitro and observing the presence or absence of precipitate as a result, it is possible to obtain powerful clues about the type of protein present in the sample.

本発明の主目的は従来率なる定性的手段と考えられてい
た免疫拡散法においで、抗原溶液中に存在する一種また
は多種の蛋白の濃度の定量値を求めることである。
The main purpose of the present invention is to determine the quantitative value of the concentration of one or more types of proteins present in an antigen solution in the immunodiffusion method, which has conventionally been considered to be a purely qualitative method.

本発明は、特定の蛋白に対して特異的な抗体を含む抗体
源と抗原試料とで免疫拡散を行って、抗原試料中の蛋白
濃度を測定する方法である。即ち、通常、蛋白と抗体は
初めに反応物質を含んでいない支持体中で相互に拡散し
、接触反応を起こして有限長さを持つ沈降ゾーンを少な
くとも一個形成し、これを定量的に測定するためにその
ゾーンの内外にわたって分布している2次元配列の各位
置を光学的に走査し、各位置における沈降物濃度に相当
する電気信号を発生させ、上記蛋白濃度によって特性的
に異なるゾーンのパラメータを、その信号から電気的に
誘導する。そして、その結果を、一方で既知量の上記蛋
白を含んでいる対照抗原溶液について、試料の場合と同
様な免疫拡散を行って得られた対照ゾーンから求めたい
くつかのパラメータ対照値と比較する方法である。
The present invention is a method for measuring the protein concentration in an antigen sample by performing immunodiffusion with an antigen sample and an antibody source containing an antibody specific to a specific protein. That is, normally, proteins and antibodies first diffuse into each other in a support that does not contain a reactant, and a contact reaction occurs to form at least one sedimentation zone with a finite length, which is quantitatively measured. In order to do this, each position in a two-dimensional array distributed inside and outside the zone is optically scanned, an electrical signal corresponding to the sediment concentration at each position is generated, and the parameters of the zone that vary characteristically depending on the protein concentration are determined. is electrically induced from that signal. The results are then compared with several parameter control values determined from a control zone obtained by performing the same immunodiffusion as in the sample on a control antigen solution containing a known amount of the above-mentioned proteins. It's a method.

上記の実験結果及びその結果に関する計算は、必要に応
じてマニュアルに行うこともできるし、また光学的及び
電気的走査装置を用いて、半自動でデータを求めること
もできる。また必要なデータ処理は、適当な容量の汎用
コンピュータによって全自動で行うこともできる。
The above experimental results and calculations regarding the results can be performed manually, if desired, or the data can be obtained semi-automatically using optical and electrical scanning devices. The necessary data processing can also be performed fully automatically by a general-purpose computer of appropriate capacity.

前述した本発明において、最初の抗原の混合物中の各種
蛋白は、初めに、各種蛋白間の特性の相異に比例して一
方向に移動させることによって一部を分画しておく。こ
のような選択的移動は、例えば、簡単な拡散や、電気泳
動、或いは、クロマトグラフィのような更に複雑な方法
によっても行なうことができるが、その後の免疫拡散に
よって形成される沈降ゾーンは、いずれの方法で分画さ
れた場合にも、基本的に変らない。例えば電気泳動の場
合、異なった蛋白間の泳動易動度の差によって各蛋白は
電界方向に沿って、易動度の差に応じて移動分布する。
In the present invention described above, various proteins in the initial mixture of antigens are first fractionated by moving in one direction in proportion to the differences in properties between the various proteins. Such selective transfer can be achieved, for example, by simple diffusion, electrophoresis, or even more complex methods such as chromatography, but the sedimentation zone formed by subsequent immunodiffusion is It remains basically unchanged even when fractionated by different methods. For example, in the case of electrophoresis, each protein moves and distributes along the direction of an electric field depending on the difference in mobility due to the difference in migration mobility between different proteins.

このような初期分画を行った後に、蛋白は異った方向に
移動して抗血清と接触し、一般にはアガールやアガロー
スのような適当な支持体中で相互拡散を行うことによっ
てその結果基本的な直線的分布を形成する。各蛋白の沈
降ゾーンは一般に完全に分離し、明らかに弁別される。
After such an initial fractionation, the proteins migrate in different directions and come into contact with the antiserum, generally resulting in basic separation by interdiffusion in a suitable support such as agar or agarose. form a linear distribution. The precipitation zones for each protein are generally completely separated and clearly differentiated.

もしも抗原と抗体が、初めの拡散方向を横切る方向に沿
って、ある限られた長さの沈降ゾーンを形成するような
形で、相互に拡散するようにすることができれば、別個
の蛋白がいくつもある場合でも、初期分画のステップを
経ずに、各沈降ゾーンを分離させることができる。異っ
た蛋白、あるいはまた抗体の拡散易動度には、元来、こ
のような沈降ゾーンをはっきり弁別するのに足るだけの
充分な差がある。ゾーンのオーバラップは一部に限られ
ているから、ゾーンのエンドポイントは、はっきりと弁
別することができる。本発明による定量法は、そのよう
な形式の免疫拡散に応用するのに適した方法である。
If antigen and antibody can be made to diffuse into each other in such a way that they form a sedimentation zone of some finite length along a direction transverse to their initial direction of diffusion, how many distinct proteins can be separated? In some cases, each sedimentation zone can be separated without going through an initial fractionation step. There are sufficient differences in the diffusive mobilities of different proteins, or alternatively antibodies, to permit a clear distinction between such sedimentation zones. Since the zones have limited overlap, the endpoints of the zones can be clearly distinguished. The quantitative method according to the present invention is suitable for application to such types of immunodiffusion.

同様に、免疫拡散を行うために抗豫と抗体を穴の中に入
れて、抗原と抗体が相互に移動する速度を高めるために
電気免疫拡散のような方法で電場をかけた場合でも、そ
の結果形成される沈降ゾーンは電界をかけなかった場合
と同じ基本形を保っている。またもし、免疫電気泳動に
おいて免疫拡散のステップが、適当な電場によって加速
された場合も、上記と同様である。従って、本明細書に
おける免疫拡散なる語は、加速電場を伴う場合と、伴わ
ない場合の双方を意味している。
Similarly, if you put anti-Yu and antibodies in a hole to perform immunodiffusion and apply an electric field in a manner such as electrical immunodiffusion to increase the speed at which the antigen and antibody move toward each other, The resulting sedimentation zone maintains the same basic shape as it would have without the electric field applied. The same applies if the immunodiffusion step in immunoelectrophoresis is accelerated by an appropriate electric field. Therefore, the term immunodiffusion in this specification refers to both cases with and without an accelerating electric field.

以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する
が、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものでは
ない。
Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, but these examples are not intended to limit the scope of the present invention.

免疫電気泳動は定性法として良く知られており、それを
行うために多種の装置が発表されているがいずれも大同
小異である。本発明においては、電気泳動と、それに続
く拡散と免疫反応は、通常、光学的に透明な板の上に乗
ぜられた数分の1ミリメータから数ミリメータの厚さの
単層ゲルの中で行なわれる。支持媒体としては今日一般
に用いられている、pH約8.6でイオン強度が約0.
1のバルビタール緩衝液で飽和させたアガロースが用い
られる。そして試料は、ゲル層に切り込まれた穴とか、
ゲル層をキャリアに乗せる時にモールドして作られた穴
の中に入れられる。
Immunoelectrophoresis is well known as a qualitative method, and a variety of devices have been published to perform it, but all of them are largely the same and have minor differences. In the present invention, electrophoresis and subsequent diffusion and immunoreaction are typically performed in a monolayer gel, from a fraction of a millimeter to several millimeters thick, mounted on an optically transparent plate. It will be done. Support media commonly used today are those with a pH of about 8.6 and an ionic strength of about 0.
Agarose saturated with 1 barbital buffer is used. The sample is a hole cut into the gel layer,
It is inserted into the hole made by molding when the gel layer is placed on the carrier.

第1図にはプレート20が図示してあり、その上に電気
泳動の方向と平行に延びる軸25に沿った抗体溝24と
、その両側に等間隔で配置された円形の抗原穴21と2
2がある。穴の配置によって、2種の別個の溶液又は同
種の溶液の2つの試料は、各プレートの上で同じ抗体溶
液に向って同時に移動する。各プレートの上で2つの抗
原穴の外側に更に2つの抗体溝を追加し、更にその外側
に2つの抗原穴を追加して、プレートの容量を倍加させ
てもよい。同様にして、パターンのオーバーラツプを防
ぐために、穴21と22から電気泳動の方向に沿って充
分に離れた所に、抗原穴を追加してもよい。
FIG. 1 shows a plate 20, on which is formed an antibody groove 24 along an axis 25 extending parallel to the direction of electrophoresis, and circular antigen holes 21 and 2 equidistantly spaced on either side of the antibody groove 24.
There are 2. Depending on the arrangement of the holes, two separate solutions or two samples of the same solution will move simultaneously towards the same antibody solution on each plate. Two additional antibody grooves may be added outside of the two antigen holes on each plate, and two additional antigen holes may be added outside of the two antigen holes to double the capacity of the plate. Similarly, additional antigen holes may be added at a sufficient distance along the direction of electrophoresis from holes 21 and 22 to prevent pattern overlap.

第1図Aの陰影部26と28は、穴21と22の中に入
れられて矢印23の方向に一定時間電気泳動を行った後
の一対の同種の試料中にある4種の蛋白a。
Shaded areas 26 and 28 in FIG. 1A represent four types of proteins a in a pair of samples of the same type after being placed in holes 21 and 22 and subjected to electrophoresis in the direction of arrow 23 for a certain period of time.

b、c及びdの代表的な分布を近似的に示したものであ
る。通常、すべての蛋白は、液体媒質中では同じ方向に
移動するが、溶媒自体が純電荷を運ぶ性質を持っている
ため、結果としてゲルの流れやゲルに対して電気浸透を
引き起す。従って蛋白は穴に対して両方向に移動する。
This is an approximate representation of typical distributions of b, c, and d. Normally, all proteins move in the same direction in a liquid medium, but the solvent itself has the property of carrying a net charge, resulting in gel flow and electroosmosis. Proteins therefore move in both directions relative to the hole.

電気泳動が終ると、溝24に抗体が入れられ、第1図A
のa、b、c、及びdの蛋白とそれに対応する抗体との
相互拡散によって沈降ゾーンが形成される。第1図のB
、C,Dは、代表的なゾーン出現の各段階を示している
After electrophoresis is completed, the antibody is placed in the groove 24, and as shown in FIG.
A sedimentation zone is formed by interdiffusion of proteins a, b, c, and d with their corresponding antibodies. B in Figure 1
, C, and D show each stage of typical zone appearance.

関係のない抗原の沈降アークは、それぞれの抗体と反応
して別個に形成されるが、充分に接近してくると第1図
りのように交差し、免疫化学的に関係のある沈降アーク
同志は連続した反応線として融合する。第1図C及びD
における沈降ゾーンd′は、第1図Aにおける領域dが
、実は2つの別個の蛋白を含んでおり、同じ電気泳動易
動度を持っている2つの蛋白であっても、別個の沈降ゾ
ーンを形成する事実を例示している。ゾーンdとd′は
、2つの異った蛋白が穴21に入れられて、初期の電気
泳動のステップを経ないで免疫拡散を適用されたと考え
ることもできる。夫々のゾーンエンドがはっきり分れて
いる理由は、各蛋白酸いは抗体の拡散率が異っているた
めである。いずれの場合にも、このような各ゾーンは以
下に述べる方法を用いると別々に分析することができる
Precipitating arcs of unrelated antigens react with each antibody and form separately, but when they come close enough, they intersect as shown in the first diagram, and immunochemically related precipitation arcs form Fuse as a continuous reaction line. Figure 1 C and D
The sedimentation zone d' in Figure 1A actually contains two separate proteins, and even if the two proteins have the same electrophoretic mobility, they will form separate sedimentation zones. It illustrates the facts that form. Zones d and d' can also be thought of as two different proteins placed in the wells 21 and subjected to immunodiffusion without going through an initial electrophoresis step. The reason why each zone end is clearly separated is because the diffusion rate of each protein acid or antibody is different. In either case, each such zone can be analyzed separately using the methods described below.

本発明によると、免疫電気泳動による沈降ゾーンを、直
接定量的に測定することができる。このような測定によ
ってプレート上で目的とする蛋白の各沈降ゾーンの特定
の特徴的な物理的な配置を決めることができるし、それ
とともに光学的方法によって光強度の測定を行うことも
できる。いずれの方法に対しても、時間的要素が加えら
れており、これが観測データの重要な要素となっている
According to the present invention, the sedimentation zone by immunoelectrophoresis can be measured directly and quantitatively. Such measurements allow the determination of the specific characteristic physical arrangement of each precipitation zone of the protein of interest on the plate, as well as measurements of light intensity by optical methods. Both methods add a temporal element, which is an important element of observational data.

しかし、インキュベーションを平衡に達するまで行って
、安定したゾーンの形成を待つのであれば、このような
時間を測定しても無意味である。
However, such time measurements are meaningless if the incubation is allowed to reach equilibrium and wait for the formation of a stable zone.

スライド20の上での位置測定は、例えば低倍率の顕微
鏡で行うことができる。第2図に図示されているように
、光源ランプ36と黒のベルベットのような吸光性の暗
視野34を持つ光源箱30の可変開口部32の上にプレ
ート20が置いである。顕微鏡40には対物レンズ41
、接眼レンズ42及び焦点面に照準用の十字線43がつ
いている。光源箱30の上にはダブルスライド機構45
が載置されており、詳細に図示してないがねじによる駆
動装置46と正確な目盛が施されていて、その上に乗せ
られている顕微鏡の位置を2つの座標軸に対して正確に
読み取ることができるようになっている。この図では分
り易くするために1つの座標軸についてのみ示しである
。通常は第1図Aに示されているように、X軸を電気泳
動の方向、つまり抗体溝と平行に定め、座標軸の原点を
軸25の上か、その近くに定めると便利である。
Position measurement on the slide 20 can be performed, for example, with a low magnification microscope. As shown in FIG. 2, a plate 20 rests over a variable aperture 32 of a light source box 30 having a light source lamp 36 and a dark field 34 of light absorbing material such as black velvet. The microscope 40 has an objective lens 41
, a crosshair 43 for sighting is attached to the eyepiece lens 42 and the focal plane. A double slide mechanism 45 is installed on the light source box 30.
Although not shown in detail, it is equipped with a screw drive device 46 and accurate scales, which allows the position of the microscope placed on it to be accurately read with respect to the two coordinate axes. is now possible. In this figure, only one coordinate axis is shown for clarity. It is usually convenient to place the X-axis in the direction of electrophoresis, ie, parallel to the antibody groove, and to place the origin of the coordinate axes on or near axis 25, as shown in FIG. 1A.

光の濃淡の測定のために、顕微鏡には斜めになっている
光束分割用のハーフミラ−48が設けてあリ、光の一部
を接眼部に送り、他の部分でダイヤフラム52の上で実
像を結ばせている。ダイヤフラム52は、プレート20
の上で十字線43に一致している範囲からの光のみを、
感光トランスジューサ50に送る。トランスジューサ5
0は増幅回路54とメータ56に電気的に接続されてい
る。メータ56の代りに直接銀で見てマニュアルに記録
してもよいし指令信号に応じて、自動的に光の強弱を記
録するようなプリント回路やAD変換器を接続させても
よい。第2図においては、例えば暗視野照明の代りに、
直接照明とか、ゾーンからの反射光を直接測定できるよ
うな上からの照明等、種々の変更が可能である。完全な
自動測定を行うための方法及び装置の実施例を以下に説
明する。
In order to measure the density of light, the microscope is equipped with a diagonal half mirror 48 for splitting the light beam, which sends part of the light to the eyepiece and sends the other part onto the diaphragm 52. It brings together the real image. The diaphragm 52 is connected to the plate 20
Only the light from the range that matches the crosshair 43 on the
to a photosensitive transducer 50. transducer 5
0 is electrically connected to the amplifier circuit 54 and the meter 56. Instead of the meter 56, it may be possible to directly view the light using a silver screen and record it manually, or it may be possible to connect a printed circuit or an AD converter that automatically records the intensity of the light in response to a command signal. In FIG. 2, for example, instead of dark field illumination,
Various modifications are possible, such as direct illumination or overhead illumination where the reflected light from the zone can be measured directly. Examples of methods and apparatus for performing fully automated measurements are described below.

第3図はゾーンが出現した際に、本発明によってゾーン
の位置測定を行うために、定められた沈降ゾーンのある
特徴を図示したものである。y−y訃 における水平の
線61は免疫電気泳動スライドの抗体溝の端である。座
標(Xe 、 Ye )及び(Xf 、 Yf )にお
ける点E及びFは展延するゾーン60の左及び右のエン
ドポイントである。
FIG. 3 illustrates certain features of the sedimentation zone defined for locating the zone according to the present invention as it appears. The horizontal line 61 at y-y is the edge of the antibody groove on the immunoelectrophoresis slide. Points E and F at coordinates (Xe, Ye) and (Xf, Yf) are the left and right end points of the extending zone 60.

ゾーンエンドポイントE及びFの他に、各ゾーンの中で
何個績かの中間点を測定する方がよい。
In addition to zone end points E and F, it is better to measure several midpoints within each zone.

第3図において座標On、Ya )における1点Gはこ
のような点の例である。
In FIG. 3, a point G at the coordinates On, Ya) is an example of such a point.

ゾーンはy方向にある幅を持っているので、Gのような
各中間点のy座標は、抗体溝に最も近い前縁63、ゾー
ンの後縁65、或いはゾーンの中で、光の強度の最も強
い部分も含めて、1個所或いはそれ以上の点64を定め
ると便利である。
Since the zone has a certain width in the y-direction, the y-coordinate of each intermediate point, such as It is convenient to define one or more points 64, including the strongest point.

インキュベーション時間の経過に伴って、ゾーンが出現
すると、点E、F及びGの絶対及び相対位置が変化する
。時間の関数として、第4図に例示されているXeとX
fの値は代表的な蛋白濃度を表わしている。このような
未知の溶液の位置値を同じ時間で既知の濃度の蛋白によ
って得られた対照値と比較することによって、直接蛋白
濃度を測定することもできる。しかし、このような初期
の測定結果からパラメータとして有効であると考えられ
る1つか或いはそれ以上の関数を誘導すれば、通常更に
信頼性の高い正確な結果が得られる。
As the incubation time progresses, the absolute and relative positions of points E, F and G change as zones emerge. As a function of time, Xe and
The value of f represents a typical protein concentration. Direct protein concentration can also be determined by comparing the position value of such an unknown solution to a control value obtained with a known concentration of protein at the same time. However, more reliable and accurate results are usually obtained if one or more functions considered to be useful as parameters are derived from these initial measurements.

本発明で用いられる沈降ゾーンの重要なパラメータの1
つは座標の差(Xf −Xe )であり、それは特定の
測定時間における沈降ゾーンの最さLである。第4図が
表わすデータとして、第5図にインキュベーション時間
に対するこのパラメータの変化を示しである。
One of the important parameters of the settling zone used in the present invention
One is the coordinate difference (Xf - Xe), which is the maximum L of the sedimentation zone at a particular measurement time. As the data represented in FIG. 4, FIG. 5 shows changes in this parameter with respect to incubation time.

ゾーン長し以外の位置パラメータは、ゾーンが出現する
につれて計算することができる。例えば、ゾーンの曲率
と、その曲率のゾーンの長さに沿っての変化は、有効な
パラメータであって異常蛋白に関する情報を与えてくれ
る(後記参照)。ゾーン全体にわたって大体の曲率の測
定、或いはゾーンの特定の一部についての測定は、ゾー
ンの軸に沿った3つの相関点のX及びy座標を比較する
ことによって比較的簡単に求められる。ゾーンの曲率に
ついて更に正確な値を求めるには、ゾーンの軸がy−r
(x)で表わされるような曲線にほぼ一致しなければな
らない。ここでf(x)は適当なXの関数を表わしてい
る。従って曲率半径Rは、一般式 で与えられる。ここでy′とy〃はXに対するVの一次
及び二次の導関数である。
Location parameters other than zone length can be calculated as zones emerge. For example, the curvature of the zone and the variation of that curvature along the length of the zone are useful parameters that provide information about abnormal proteins (see below). Approximate curvature measurements over the entire zone, or measurements on specific portions of the zone, are relatively easily determined by comparing the x and y coordinates of three correlated points along the axis of the zone. To obtain a more accurate value for the curvature of the zone, the axis of the zone should be y-r.
It must approximately match the curve represented by (x). Here, f(x) represents an appropriate function of X. Therefore, the radius of curvature R is given by the general formula. where y' and y are the first and second derivatives of V with respect to X.

カーブに合う適当な関数例として、y軸に平行な軸を持
つ放物線がある。このような放物線は下の公式のいずれ
でも表わされる。
An example of a suitable function to fit a curve is a parabola with an axis parallel to the y-axis. Such a parabola can be expressed by any of the formulas below.

y−a6+alx+a2x2−−−・・−(2a)y 
−A (x−8)2+C・−・−・・−(2b )ここ
でA−a 2 、 B−−a I/2a 2 、 C−
a 。
y−a6+alx+a2x2−−・・−(2a)y
-A (x-8)2+C・-・-・・-(2b) where A-a 2 , B--a I/2a 2 , C-
a.

−at2/4a2である。-at2/4a2.

式(2a)及び(2b)の中の定数の値は、ゾーンの軸
の上の任意の3点の座標から求めることができるし、或
いはこれらの点の任意の個所について最小二乗法、或い
は、その他の既知の方法で求めることができる。放物線
の対称軸はX −3であり、軸上のカーブはX軸からC
だけ離れている。
The values of the constants in equations (2a) and (2b) can be determined from the coordinates of any three points on the axis of the zone, or by the least squares method for any of these points, or It can be determined by other known methods. The axis of symmetry of a parabola is X −3, and the curve on the axis is from the X axis to C
is far away.

式(1)を用いて曲率半径Rは次のように表わされる。The radius of curvature R is expressed as follows using equation (1).

この半径は対称軸の個所で最大値Roとなり、(3)式
は、 Ro=2A            ・・・(卸となる
This radius becomes the maximum value Ro at the point of the axis of symmetry, and formula (3) becomes Ro=2A...(whole).

ゾーンの軸の最低3ケ所から誘導された上の値は、本発
明のパラメータとして使用することができる。
The above values derived from at least three of the zone axes can be used as parameters for the present invention.

本発明によって蛋白濃度を測定するためのその他の有力
なパラメータはゾーンの初出現時間TOである。この時
間を直接観察によって求めることは困難である。本発明
の一例によって、初出現時間を高い信頼性と再現性で求
めることが可能である。
Another important parameter for measuring protein concentration according to the invention is the time of first appearance of the zone TO. It is difficult to determine this time by direct observation. An example of the present invention allows the first appearance time to be determined with high reliability and reproducibility.

第4図及び第5図において、実線は実際の実験から求め
た値をプロットしたものである。これらの図にはまた、
実線を時間の少ない方向に向って延長(外挿)した値が
示されている。この延長は破線で示しである。第4図で
延長線が交わる点66はゾーンの長さがOであった点を
表わしている。
In FIGS. 4 and 5, the solid lines are plots of values obtained from actual experiments. These figures also include
The value obtained by extending (extrapolating) the solid line in the direction of less time is shown. This extension is indicated by a dashed line. In FIG. 4, the point 66 where the extension lines intersect represents the point where the length of the zone was O.

第5図の延長(外挿)線は点67で時間軸と交わり、同
様にTOを求めることができる。このような延長(外挿
)によって沈降ゾーンの初出現時間を実際的に正確に求
めることができる。TOを定めるためのこの方法は、プ
レートを連続的に常時観察する必要がないので有利な方
法である。
The extension (extrapolation) line in FIG. 5 intersects the time axis at point 67, and TO can be similarly determined. Such an extension (extrapolation) allows the time of first appearance of the sedimentation zone to be determined with practical accuracy. This method for determining TO is advantageous because it does not require constant continuous observation of the plate.

次にゾーンの光学的濃度(輝度)の定量的測定について
説明する。単なる輝度の読み取りだけでは、蛋白濃度を
実用的に測定することはできない。
Next, quantitative measurement of the optical density (brightness) of the zone will be explained. Protein concentration cannot be practically measured by simply reading the brightness.

その理由は、ゾーンの形とゾーン形成速度が変化して、
ゾーンが大きくなるにつれて、輝度が変化するからであ
る。
The reason is that the shape of the zone and the rate of zone formation change,
This is because the brightness changes as the zone becomes larger.

一方これらの要素の変化は、適切に選ばれたいくつかの
場所において一連の輝度の読み取りを行い、それを輝度
パラメータを求めるために総合的に処理することによっ
て、大幅に補償することができる。その方法は、沈降ゾ
ーンを横切る直線に沿って等間隔で輝度を測ることであ
り、通常Xの特定の値においてy方向に行われる。この
ような一連の読み取りでは、ゾーンの両側で数個所の輝
度値を求めることが望ましい。このようなオフセット値
を平均して、バックグラウンド強度を求め、ゾーンの中
における輝度値から、バックグラウンド値を差引くのに
用いられる。その結果、修正された輝度値は集計され、
特定のXの値においてゾーンを横切るラインに沿った輝
度のリニアインテグラルを求めることができる。このよ
うなリニアインテンシテイサム(直線輝度総計)lxは
、正規の再現可能な方法においてインキュベーション時
間の増加と共に増加し、その値はどの所定時間において
も、広い範囲の実験条件にわたって反応する蛋白の濃度
と共に増加する傾向を持つことを見出した。
On the other hand, variations in these factors can be compensated to a large extent by taking a series of brightness readings at several appropriately chosen locations and processing them collectively to determine the brightness parameters. The method is to measure the brightness at equal intervals along a straight line across the sedimentation zone, usually in the y direction at a particular value of x. In such a series of readings, it is desirable to determine brightness values at several locations on both sides of the zone. These offset values are averaged to determine the background intensity, which is used to subtract the background value from the luminance value within the zone. As a result, the corrected luminance values are aggregated and
A linear integral of brightness along a line across the zone at a particular value of X can be determined. Such a linear intensity sum, lx, increases with increasing incubation time in a regular and reproducible manner, and its value varies with the concentration of reacting protein at any given time over a wide range of experimental conditions. It was found that there is a tendency to increase with

このクロスゾーン走査によって観察される輝度の変化を
プロットした代表例が第9図に示されている。2つのカ
ーブは以下に述べる半自動の装置でプロットされ、沈降
ゾーンが抗体溝に最も近い点X(+においてy方向に走
査されたものである。
A typical example of a plot of changes in brightness observed by this cross-zone scanning is shown in FIG. The two curves were plotted with the semi-automatic apparatus described below, scanned in the y direction at the point X(+) where the sedimentation zone was closest to the antibody groove.

第9図において、ビーク74と17は第1図と同様なプ
レートにおいて2つの抗原穴に入れられたものと同じ蛋
白の試料によって抗体溝の両側にできたゾーンによるも
のである。75と16の2つの小さなビークは抗体溝の
夫々の縁によるものであり、その溝から、ゾーンの特定
の点までの距離りを測るのに都合の良い対照となってい
る。前記のように定義したパラメータixは、本質的に
は、例えば第9図のビーク74又は77め下の面積に相
当するものである。
In FIG. 9, beaks 74 and 17 are due to zones created on either side of the antibody groove by samples of the same protein placed in the two antigen wells in a plate similar to FIG. The two small beaks at 75 and 16 are due to the respective edges of the antibody groove and provide convenient controls for measuring the distance from the groove to a particular point in the zone. The parameter ix defined above essentially corresponds to the area under the beak 74 or 77 in FIG. 9, for example.

第9図の2つのビーク74と77は人血清アルブミンの
同じ試料によって作られたものである。それらは、イン
キュベーション時間が2時間(実線のカー170)の時
と、4時間(破線のカー772)の時との沈降ゾーンの
成長の様子を代表的に示している。この2組の測定の間
に、ゾーンの位置は大変安定していることがわかるが、
各ビークの下の面積は顕著に増加している。ビーク74
と77のカーブは図をわかりやすくするために縦方向に
適当な距離だけずらしであるので、その不一致について
は問題にする必要はない。
The two beaks 74 and 77 in Figure 9 were produced by the same sample of human serum albumin. They representatively show the growth of the sedimentation zone when the incubation time is 2 hours (solid line Kerr 170) and 4 hours (dashed line Kerr 772). It can be seen that the position of the zone is very stable between these two sets of measurements;
The area under each beak has increased noticeably. beak 74
The curves 77 and 77 are shifted by an appropriate distance in the vertical direction to make the diagram easier to understand, so there is no need to worry about the discrepancy.

第10図は種々の濃度の蛋白で作られたプレートを、同
じインキュベーション時間でy方向に走査したものにつ
いてプロットしである。グラフによってAからCに蛋白
arIXが増加するにつれて、各ピークの面積が増加し
、またゾーン全体が抗体溝の方に移動している様子が明
らかに読み取れる。
FIG. 10 is a plot of plates made with various concentrations of protein scanned in the y direction at the same incubation time. The graph clearly shows that as the protein arIX increases from A to C, the area of each peak increases, and the entire zone moves toward the antibody groove.

パラメータ【Xが蛋白濃度の決定に極めて有用であるこ
とから、このようなリニアインテンシテイサムを数個の
Xの値について求め、それを集計又は平均し、多数の輝
度パラメータにより求める方法によると結果は更に向上
する。その代表的な方法はリニアインテンシテイサムを
xg及びその両側で適当な間隔を置いて選ばれたいくか
の点について求めることである。予め等間隔に定められ
た何点かのインテンシテイサムを平均又は集計すると実
験誤差を減らして全体としての蛋白濃度測定の精度を向
上させることができる。
Since the parameter [X is extremely useful in determining protein concentration, such a linear intensity sum is obtained for several values of will further improve. A typical method is to find the linear intensity sum at xg and a number of points chosen at appropriate intervals on both sides of xg. By averaging or aggregating the intensity sums at several points predetermined at equal intervals, experimental errors can be reduced and the accuracy of protein concentration measurement as a whole can be improved.

その他、前述の方法において、沈降ゾーンの長さが増加
するにつれて、リニアサムの計算等に含まれるリニアサ
ムの数は、プレートを走査する度に増加する。そのため
の方法の一例はXgにおけるリニアインテンシテイサム
を定めてからXgの両側においてリニアインテンシテイ
サムの値が、ある閾値以下になるまで測定を続けること
である。
Additionally, in the method described above, as the length of the settling zone increases, the number of linear sums included in the linear sum calculation etc. increases each time the plate is scanned. An example of a method for this purpose is to determine the linear intensity sum at Xg and then continue measuring until the linear intensity sum values on both sides of Xg become equal to or less than a certain threshold value.

すべてのリニアインテンシテイサムの総和は、パラメー
タ12  (トータルインテンシテイサム)となり、こ
れは本質的には、沈降ゾーンを走査した時の輝度の積分
である。この近似値は機器の分解能の許す範囲内で測定
を行う度毎に×及びVの変化分を小刻みにすることによ
って希望通りに向上させられる。rzQ幅は広い範囲の
実験条件にわたって、蛋白濃度の関数として、特に激し
く変動する。その理由は濃度が増加するにつれて、X。
The sum of all linear intensity sums is parameter 12 (total intensity sum), which is essentially the integral of the brightness as scanned through the sedimentation zone. This approximation can be improved as desired by incrementing the changes in x and V with each measurement to the extent that the resolution of the instrument allows. The rzQ width varies particularly strongly as a function of protein concentration over a wide range of experimental conditions. The reason is that as the concentration increases,

■両方の寸法が増加し、またゾーンの平均輝度も増加す
る傾向を持つからである。蛋白濃度に対するこの強い依
存性のゆえにリニアインテンシテイの総和であるパラメ
ータIzは濃度測定のための判定条件として、特に効果
的である。
■This is because both dimensions increase and the average brightness of the zone also tends to increase. Because of this strong dependence on protein concentration, the parameter Iz, which is the sum of linear intensities, is particularly effective as a criterion for concentration measurements.

分析される試料について、1つかそれ以上のパラメータ
を求めるための実験値が得られると、これらの値は、各
蛋白の標準値を適当に組合せた値と比較される。これら
の標準値は既知量の目的の蛋白を含む一連の溶液を用い
て、測定と同じ条件下で作られたものである。このよう
な標準値の組合せを得るために、このような標準蛋白溶
液を用いて標準操作を行い、各プレートの対応する点で
、インキュベーションの進行につれて、引続いて測定を
行う。標準操作は、すべての条件をできるだけその標準
が適用されるべき測定操作と同じ状態で行うことが望ま
しい。事実、対照値は、各測定操作に対して個々に対応
する独特なものであることが望ましい。しかし日常の測
定において前回の測定で対照曲線の勾配が既知であるよ
うな場合には、1回の標準操作で充分なこともある。
Once experimental values for one or more parameters have been obtained for the sample being analyzed, these values are compared to an appropriate combination of standard values for each protein. These standards were made using a series of solutions containing known amounts of the protein of interest under the same conditions as the measurements. In order to obtain such a combination of standard values, standard procedures are carried out using such standard protein solutions and subsequent measurements are taken at corresponding points on each plate as the incubation progresses. It is desirable that the standard operation be performed under all conditions as similar as possible to the measurement operation to which the standard is to be applied. In fact, it is desirable that the control value is unique and corresponds individually to each measurement operation. However, in routine measurements where the slope of the control curve is known from a previous measurement, one standard operation may be sufficient.

希望するパラメータの標準値は、各濃度について、この
ような標準操作を数回行って導出される。
Standard values for desired parameters are derived by performing several such standard operations for each concentration.

こうして測定されたパラメータの標準値は、従って、濃
度と時間の双方の関数であると考えられる。
The standard values of the parameters thus measured are therefore considered to be a function of both concentration and time.

個々のリニアインテンシテイサムlxを別々に考える場
合には、全部を測定するために、Xの値の明細が必要に
なる。
When considering each linear intensity sum lx separately, a specification of the value of X is required in order to measure them all.

パラメータとしてゾーンの初出現時間を用いると、標準
値TOが変数としての時間を含まないという利点がある
。即ち、これまでに述べた方法でTOを決めるには、あ
る特定の時間で、何回かにわたって測定をしなければな
らない。しかしこれらの測定によって一旦7’oが定ま
ってしまうと、各測定値は不要になってしまう。こうし
て、T。
Using the first appearance time of the zone as a parameter has the advantage that the standard value TO does not include time as a variable. That is, in order to determine TO using the method described above, measurements must be made several times at a specific time. However, once 7'o is determined by these measurements, each measurement value becomes unnecessary. Thus, T.

の値は、蛋白濃度の関数としてプロットされ、1つの標
準曲線を得ることができる。このような曲線は第6図に
図示されている。これは第4図及び第5図に関して述べ
た外挿法によって、各濃度についての値を求めることに
よって作られたものである。第6図の曲線によって、未
知の蛋白のTOがわかりさえすれば濃度値を直接読み取
ることができる。
The values of can be plotted as a function of protein concentration to yield one standard curve. Such a curve is illustrated in FIG. This was created by determining the values for each concentration using the extrapolation method described in connection with FIGS. 4 and 5. From the curve in FIG. 6, the concentration value can be directly read as long as the TO of the unknown protein is known.

例えば、L、lx、rzのようなパラメータの場合、標
準曲線を作ることは、より間接的になる。
For example, for parameters like L, lx, rz, creating a standard curve becomes more indirect.

これらの値は、測定が行なわれた時間に関係しているの
で、対照標準は時間の範囲をカバーするように作られな
ければならない。すべての濃度に対して同時にデータを
測ることは困難である。従って各測定値は測定の時間に
関連を持たせて、各蛋白濃度の最終的な標準値を時間の
関数として別々の曲線にプロットする。
These values are related to the time at which the measurements were taken, so the reference standards must be made to cover a range of time. It is difficult to measure data for all concentrations simultaneously. Each measurement is therefore related to the time of measurement so that the final standard value for each protein concentration is plotted as a function of time on a separate curve.

第7図はこのようなグループの代表例であって、3つの
m度に対するパラメータの標準値が時間軸に対してプロ
ットされている。これらの曲線を、L=○の方向に延長
したものがToの標準値を与え、それによって第6図の
Toがプロットされ、或いは第6図と比較するためのT
(18)実験値を与えることができる。第7図には、任
意の時間tl。
FIG. 7 is a representative example of such a group, in which standard values of parameters for three m degrees are plotted against the time axis. Extending these curves in the direction of L=○ gives the standard value of To, from which To can be plotted in Figure 6, or T for comparison with Figure 6.
(18) Experimental values can be given. In FIG. 7, an arbitrary time tl is shown.

t2及びt3で垂直な線が引いである。これらのLの合
価は濃度の関数の別々の曲線として再プロットすること
ができる。その結果得られた一組の曲線の組合せは、そ
れぞれの時間に対して、蛋白濃度の関数としてのしを示
している。この組合せは第8図に示されており、実験値
を比較する際には第7図の時間に対するプロットよりは
、便利である。
A vertical line is drawn at t2 and t3. These combined values of L can be replotted as separate curves as a function of concentration. The resulting set of curve combinations shows the growth as a function of protein concentration for each time. This combination is shown in FIG. 8 and is more convenient than the plot versus time of FIG. 7 when comparing experimental values.

他のパラメータの実験値と比較すべき標準値は、パラメ
ータLについて述べたのと同様の方法で得ることができ
る。
Standard values to be compared with experimental values for other parameters can be obtained in a similar manner as described for parameter L.

トータルインテンシテイサムlzを、ゾーンの形成中に
連続的に測定すると、時間と共に直線的に増加すること
がわかっている。この直線的な特性は第11図に示して
あり、これはイムノグロブリン蛋白の既知量を含む4つ
の溶液についてIzと時間との関係をプロットしたもの
である。イムノグロブリンのtSa値はここに述べられ
る一般的な方法によってゾーンの位置の2次元の組合せ
を自動的に測定した値から適当にプログラムされた汎用
コンピュータを用いて誘導したものである。第11図に
示す各点はもとは自動的にプロットされたもので、直線
はコンピュータによって得られた各点に一致させたもの
である。この図は目盛を変更するためにマニュアルで再
プロットしたものである。
The total intensity sum lz is measured continuously during the formation of the zone and is found to increase linearly with time. This linear characteristic is illustrated in Figure 11, which plots Iz versus time for four solutions containing known amounts of immunoglobulin protein. Immunoglobulin tSa values are derived using an appropriately programmed general-purpose computer from automatic measurements of two-dimensional combinations of zone positions by the general method described herein. The points shown in FIG. 11 were originally plotted automatically, and the straight lines were matched to the points obtained by the computer. This figure was replotted manually to change the scale.

第11図に示す直線的関係は、パラメータIzの実測値
に対応する蛋ia1度を読み取ることができるような標
準または対照を予めプロットするのに役立つ。この−例
として2,4時B(o、i日)に対する濃度の函数とし
て、lzの値が第11図から誘導され、第12図に線7
0で示されている。lzの時間に対する直線的な依存性
は時間の微分dIz/dtまたはizの時間に対する変
化率が一定であることを示している。従って、それは時
間に依存しないので実用上有利なパラメータである。第
12図の曲線72はそのパラメータの蛋白濃度の関数と
しての代表的な例であり、各点は第11図の曲線の1つ
の勾配を示している。パラメータTOと第6図について
既に説明した通り、第12図の曲線72のような1つの
曲線はパラメータdlZ/dtの対照曲線として有用で
ある。
The linear relationship shown in FIG. 11 serves to pre-plot a standard or control against which the ΑΑΑ corresponding to the measured value of the parameter Iz can be read. For this example, the value of lz as a function of the concentration for 2,4 o'clock B(o, i day) is derived from FIG. 11, and the line 7 is shown in FIG.
It is indicated by 0. The linear dependence of lz on time indicates that the rate of change of the time differential dIz/dt or iz with respect to time is constant. Therefore, it is a practically advantageous parameter because it is time-independent. Curve 72 in FIG. 12 is a representative example of that parameter as a function of protein concentration, with each point representing the slope of one of the curves in FIG. As previously discussed with respect to the parameter TO and FIG. 6, a curve, such as curve 72 of FIG. 12, is useful as a control curve for the parameter dlZ/dt.

本発明の他の特徴は、正確度を改善することにあり特に
測定しようとする試料中の目的の蛋白の一種又はそれ以
上の濃度が比較的低い場合に有効である。そのような場
合には試料溶液にそのような蛋白の既知量を整数化でい
くつか補足することが望ましい。そして、その溶液と既
知量の蛋白を含む標準とを並行して測定操作を行うので
ある。
Another feature of the present invention is that it improves accuracy, particularly when the concentration of one or more proteins of interest in the sample to be measured is relatively low. In such cases, it is desirable to supplement the sample solution with several known amounts of such proteins by converting them into integers. Measurement operations are then performed in parallel with this solution and a standard containing a known amount of protein.

夫々の溶液に対して所要のパラメータを求めるための値
が必要であれば、時間に対して上に述べた補間によりす
べての時間について求めることができる。正規の標準に
ついて得られたパラメータ値Pを第13図のカーフ80
に示すように通常の方法で蛋白濃度に対してプロットす
る。同様にもとの抗原試料及び既知量の蛋白を加えた一
部に対するPの値を各点り、t、j及びkに対して、あ
たかもその溶液が追加された蛋白だけしか含んでいなか
ったようにプロットされる。従って、もとの試料に対す
る値りは、濃度が(18)位置にプロットされる。これ
らの点を通って曲線81が引かれる。
If values are needed to determine the required parameters for each solution, they can be determined for all times by the interpolation described above for time. The parameter value P obtained for the regular standard is expressed as kerf 80 in FIG.
Plot against protein concentration in the usual way as shown. Similarly, score the value of P for the original antigen sample and a portion to which a known amount of protein was added, and for t, j, and k, calculate as if the solution contained only the added protein. It is plotted as follows. Therefore, the value for the original sample is plotted at the concentration (18) position. A curve 81 is drawn through these points.

このデータの処理例では、もとの試料の蛋白濃度は数種
の方法で計算することができ、いずれも基本的には同じ
値を与えてくれるはずである。こうして希望する数種の
方法を用いて計算し、結果の平均を採ればよい。
In this data processing example, the protein concentration of the original sample can be calculated in several ways, all of which should give essentially the same value. In this way, calculations can be made using several desired methods, and the results can be averaged.

まず、hから水平に延長して曲線80とh′で交わる直
線はchで示されている値の濃度を示す。
First, a straight line extending horizontally from h and intersecting the curve 80 at h' indicates the density of the value indicated by ch.

これは先に述べた一般の比較法に相当する。更に同様に
して、i、j及びkから、直線80に交わるように引い
た延長線は、i→1′、j→j′及びk −+k ’ 
の直線の長さに応じて濃度を与えてくれ、それらの長さ
は、論理的にはすべて同じである。
This corresponds to the general comparative method mentioned earlier. Furthermore, in the same way, extension lines drawn from i, j and k to intersect the straight line 80 are i→1', j→j' and k -+k'
gives the concentration according to the length of the straight lines, and their lengths are logically all the same.

もしhにおけるPの値が何らかの理由、例えば観察した
ゾーンが不明瞭なために不確実である場合には、4つの
すべての間隔の平均によって、信頼できる値を得ること
ができる。
If the value of P at h is uncertain for some reason, e.g. because the observed zone is unclear, a reliable value can be obtained by averaging over all four intervals.

もう1つの方法は、hにおける測定の不正確を改善でき
るばかりでなく、もとの試料中の蛋白のS度が、測定可
能な沈降線を形成するのに必要な限界値以下であるよう
な場合にも、値を求めることができるという利点を持っ
ている。後者の場合、曲線81の上の蛋白は得られた点
i、J及びハを結んで得られ、更にP軸の方に延長(外
挿)され、hにおけるPを決める。このように曲線81
を延長する際に曲線80はガイドとして役に立つ。例え
ば第13図の曲線80は、それが点i、j及びkを表わ
すようになるまで全体として左に移動させたものである
。こうして移動させた曲線80とP軸との交点は点りの
値を与え、それから濃度chを求めることができる。ま
た曲線81を横軸の負側−Chまで延長すると、濃度値
chに合致する濃度を直接読み取ることができる。
Another method not only can improve the measurement inaccuracy in It also has the advantage of being able to determine the value. In the latter case, the protein on curve 81 is obtained by connecting the obtained points i, J and c, and is further extended (extrapolated) towards the P axis to determine P at h. In this way, curve 81
Curve 80 serves as a guide in extending . For example, curve 80 in FIG. 13 has been moved generally to the left until it represents points i, j, and k. The intersection of the thus-moved curve 80 and the P axis gives a point value, from which the density ch can be determined. Furthermore, if the curve 81 is extended to the negative side of the horizontal axis -Ch, the density that matches the density value ch can be directly read.

上に述べた補足された標準線81による方法は、実験用
及び対照用として、同じ溶液が使えるという大きな利点
を持っている。特にその試料が特定の病気の患者の人血
清である場合には、この利点によって標準線を延長する
ことによるいかなる小さな誤差も解消することができる
6種々の量の蛋白を補足した試料の数を増やすことによ
って、第13図に示しである3点のみならず、数個所で
測定を行うことによって、この外挿の信頼性はほとんど
無制限に向上させることができ、含まれる測定誤差につ
いての正しい認識を得ることができる。
The supplemented standard line 81 method described above has the great advantage that the same solution can be used for experimental and control purposes. This advantage can eliminate any small errors caused by extending the standard line, especially if the sample is human serum from a patient with a particular disease. The reliability of this extrapolation can be increased almost unlimitedly by making measurements at several locations rather than just the three points shown in Figure 13, and a correct knowledge of the measurement errors involved can be obtained. can be obtained.

本発明はまた、抗原試料中のある種の蛋白の異常を自動
的に検出することができる。例えば正常及び異常ガンマ
グロブリンは両者の間で、通常、電気泳動易動度の範囲
に僅かの差を持っていて、しかも同じ抗体と反応し、異
常な沈降ゾーンを形成して一般にゾーンの長さに沿って
非対称に分布する沈降を形成する。このような異常性は
、インテンシテイパラメータlxの測定値を、例えばX
の異なった値と比較して検出することができる。
The present invention can also automatically detect certain protein abnormalities in antigen samples. For example, normal and abnormal gamma globulins usually have small differences in their electrophoretic mobility ranges, yet react with the same antibodies, form abnormal sedimentation zones, and are generally short in length. form asymmetrically distributed sediments along the Such an anomaly causes the measured value of the intensity parameter lx to change, for example, to
can be detected by comparing different values of .

非対称性とかその他のこのような値の異常性を観察する
ことによって異常が発生していることを知ることができ
る。そしてこの異常性は、もしXのある値において数個
の独立した測定が行われ、また測定誤差を計算した結果
が統計的に顕著な変化を示したら異常の存在が示された
ことになる。
By observing asymmetry or other abnormalities in such values, it is possible to know that an abnormality has occurred. The existence of this abnormality is indicated if several independent measurements are performed at a certain value of X and the results of calculating the measurement error show a statistically significant change.

この方法は目的とする異常に対して、異なった応答をす
るようなパラメータについて、実測で得られた値を比較
するという一般的な方法の特別なケースであると考えら
れる。このような挙動を示すある種のパラメータに対し
ては、夫々のパラメータの測定値に相当する蛋白濃度値
を比較する方が、パラメータ値自体を直接比較するより
も効果的である。例えば異常ガンマグロブリンの存在に
よって上述のようにゾーンに沿って起る輝度の異常分布
は、通常の場合よりもゾーンの出現を速め、その結果と
して濃度の計算値が高くなるが、一方トータルインテン
シティパラメータ12は、正常及び異常蛋白に対してほ
ぼ等濃度値を示す傾向にある。このようにしてTOによ
って得られる濃度値と、I2によって得られる濃度値の
間の顕著な不一致が、異常蛋白の存在を表示する。
This method is considered to be a special case of the general method of comparing actually measured values of parameters that respond differently to a target abnormality. For certain parameters that exhibit such behavior, it is more effective to compare protein concentration values corresponding to the measured values of each parameter than to directly compare the parameter values themselves. For example, the abnormal distribution of brightness along the zone caused by the presence of abnormal gamma globulins, as described above, causes the zone to appear faster than in the normal case, resulting in a higher calculated concentration, whereas the total intensity Parameter 12 tends to show approximately equal concentration values for normal and abnormal proteins. A significant discrepancy between the concentration values obtained by TO and I2 thus indicates the presence of an abnormal protein.

異常蛋白の存在に対して、鋭敏に応答するその他のパラ
メータは、ゾーンの軸方向の曲率である。
Another parameter sensitively responsive to the presence of abnormal proteins is the axial curvature of the zone.

異常の存在によって、ゾーンの長さ方向に沿った曲率は
、異常に且つ非対称に変化する傾向があり一方全体とし
ての曲率は正常以下になる傾向がある。
Due to the presence of anomalies, the curvature along the length of the zone tends to vary abnormally and asymmetrically, while the overall curvature tends to be below normal.

例えば上述の輝度、又は、位置パラメータのように、2
つ或いはそれ以上のパラメータの特異な関数から成る多
価パラメータを用いると更に有利である。例えばゾーン
の長さしと輝度パラメータの合計は、測定誤差を適当に
考慮に入れると、個々の成分を1つずつ使用するよりは
信頼性の高い結果を与えてくれるような新しいパラメー
タになる。
For example, like the above-mentioned brightness or position parameter, 2
It is further advantageous to use multivalued parameters consisting of a singular function of one or more parameters. For example, the sum of the zone length and brightness parameters becomes a new parameter that, taking proper account of measurement errors, gives more reliable results than using the individual components one by one.

その他に2つのパラメータの導関数もパラメータとして
有利であり、一方は蛋白濃度の増加に伴って増加し、一
方は低下する。こうしてこれらのパラメータの商とか、
差を用いると、それらを個々に用いるよりも、濃度に対
して鋭い依存性を持つパラメータを得ることができる。
Also of interest are the derivatives of two other parameters, one increasing and one decreasing with increasing protein concentration. In this way, the quotient of these parameters,
Using the differences, parameters can be obtained that have a sharper dependence on concentration than using them individually.

ゾーンの初出現時間TOは、蛋白濃度に対して逆の関係
を持っている例であり、特にこのような商を求める際に
利用できる。x軸の任意に希望する値XOにおける抗体
溝とゾーンとの距離もまた、蛋白濃度と逆の関係を持っ
ており、このような商もパラメータとして用いられる。
The first appearance time TO of the zone is an example of an inverse relationship to the protein concentration, and can be used particularly when determining such a quotient. The distance between the antibody groove and the zone at any desired value XO on the x-axis is also inversely related to the protein concentration, and such a quotient is also used as a parameter.

一般的には、濃度に直接依存するパラメータを、濃度に
逆依存するパラメータで割算しその結果の多価パラメー
タが、濃度に対して逆依存でなく、直接依存となるよう
にする方がよい。
In general, it is better to divide a parameter that directly depends on concentration by a parameter that is inversely dependent on concentration so that the resulting multivalent parameter depends directly on concentration rather than inversely. .

未知の試料について、実測によって定められた多価パラ
メータに対して比較のために適した対照値は、既に述べ
たように、各成分のパラメータの対照値から導出するこ
とができる。
For an unknown sample, reference values suitable for comparison with multivalent parameters determined by actual measurements can be derived from the reference values of the parameters of each component, as described above.

既述の如く、位置及び輝度の測定やパラメータの誘導は
、直接観察やマニュアルな方法で行うことができるが、
本発明の特徴として、これらの操作は特に一部又は全体
を自動化するのに適しているということである。
As mentioned above, measurement of position and brightness and derivation of parameters can be performed by direct observation or manual methods.
A feature of the invention is that these operations are particularly suitable for automation in part or in whole.

本発明に必要な測定を行うについて、特に便利で有効な
方法は、スライドを光学的に走査する方法であって、テ
レビカメラのように、電荷結合型走査装置又は、それと
同等な方法で走査範囲の2次元の組合せの見かけ上の輝
度を表わすようなビデオ信号を得る方法である。各エレ
メントの信号は一般にデジタル変換され、プレート上の
位置に対応する×及びy座標、或いは測定時間と共に電
気的に記憶される。このような位置全体の信号の組合せ
又は、特定の位置の信号は、その後のデータ処理に際し
て、呼び出すことができる。またスライド上の像のいか
なる部分でもCRT又はそれに相当するような方法で、
走査中又はその後を問わず表示することができる。走査
や映像の記憶、再生や像の特定の点をデジタル信号とし
て抽出するシステムは、エレクトロニクス技術では既知
の方法であり、この要求に合うような形で購入すること
ができる。
A particularly convenient and effective method for making the measurements required for the present invention is to optically scan the slide, using a charge-coupled scanning device, such as a television camera, or an equivalent method to scan the scanning range. This is a method of obtaining a video signal that represents the apparent brightness of a two-dimensional combination of The signal of each element is generally digitally converted and stored electrically along with the x and y coordinates corresponding to the position on the plate or the measurement time. The combination of signals for all such locations or the signals for a particular location can be retrieved for subsequent data processing. Also, any part of the image on the slide may be exposed to a CRT or equivalent method.
It can be displayed during or after scanning. Systems for scanning, storing images, reproducing and extracting specific points of an image as digital signals are known in electronics technology and can be purchased in a way that suits this requirement.

第14図は、このような装置の一例を図示するもので、
テレビカメラ90はレンズ91によってカメラの感光面
、モニタCRT 92、走査コントロール装置94及び
汎用コンピュータ100にプレート20の像を結ばせる
。レンズ91の調整によってプレート20は任意の倍率
で像を作ることができる。プレートの任意の位置を中心
にもってくるためには、例えば第2図の光源箱30のよ
うな照明付の支持台の上でプレートの位置を変えたりカ
メラ回路で従来の電子的なバイアス制御を行ってもよい
FIG. 14 illustrates an example of such a device.
A television camera 90 focuses an image of the plate 20 through a lens 91 onto the camera's photosensitive surface, a monitor CRT 92, a scanning controller 94, and a general purpose computer 100. By adjusting the lens 91, the plate 20 can create an image at any magnification. In order to center the plate at an arbitrary position, for example, it is necessary to change the position of the plate on an illuminated support such as the light source box 30 in FIG. 2, or to use conventional electronic bias control using a camera circuit. You may go.

特に、もし走査装置としてモニターCRTに同期した走
査機構を用いることができるならば、スクリーン上での
両座標軸方向の動きが連続的に等しいような細かいステ
ップで機構を駆動することができる。像は面積要素に分
割され、例えば×とy座標によって識別される。マニュ
アル又は竿自動操作のために、モニター表示器には通常
カーソルがついており、電子的に作られた輝点が、各走
査毎にスクリーン上で面積要素からビデオ信号が抽出さ
れている位置を示す。オペレータのためにマニュアルで
コントロールできるスイッチがあり、目で見ながらカー
ソルを自由に動かすことができる。装置はまた、デジタ
ルなコマンドアドレスによるX及びy座標の値に応じて
、カーソルを直接希望の点に合わせることもできる。こ
のような信号はマニュアルでも、又は汎用コンピュータ
によるプログラムからでも得ることができる。
In particular, if a scanning mechanism synchronized with the monitor CRT can be used as the scanning device, it is possible to drive the mechanism in fine steps such that the movement in both coordinate axes on the screen is continuous and equal. The image is divided into area elements, identified, for example, by x and y coordinates. For manual or automated operation, the monitor display usually has a cursor, and an electronically generated bright spot indicates the position on the screen from which the video signal is extracted from the area element for each scan. . There is a manual control switch for the operator, who can freely move the cursor visually. The device can also position the cursor directly on the desired point according to the values of the X and y coordinates by means of a digital command address. Such signals can be obtained manually or from a general purpose computer program.

第14図に例示されるようにカウンタ102はクロック
103からのパルスを計数し、分岐線104に連続的に
X座標を表わすデジタル信号を与える。回路106はラ
イン1(17にその信号に応じてX座標の最小単位毎の
アナログのステップ状電圧を発生させる。分割回路10
8はx軸方向のビームの走査計数を行ない分岐Ii!1
09に各掃引毎にy座標を表わすデジタル信号を与える
。回路110はこの計数に応じて、y座標の最小単位毎
のアナログのステンプ状電圧を、ライン111に送り出
す。ライン1(17と111のステップ電圧は、カメラ
90とCRT92のX及びy方向の走査を制御し、両者
の同期状態を保つ。カメラ90からのビデオ信号は、ラ
イン112を経てモニターCRT 92に送られ、スク
リーン面でスライド2oの11度の変化を再現する。
As illustrated in FIG. 14, a counter 102 counts pulses from a clock 103 and continuously provides a digital signal representing the X coordinate to a branch line 104. The circuit 106 generates an analog step voltage for each minimum unit of the X coordinate on the line 1 (17) according to the signal.
8 performs scanning counting of the beam in the x-axis direction and branches Ii! 1
09 is given a digital signal representing the y coordinate for each sweep. In response to this count, the circuit 110 sends out an analog steep voltage for each minimum unit of the y-coordinate to the line 111. Step voltages on lines 1 (17 and 111 control the scanning of camera 90 and CRT 92 in the and reproduces the 11 degree change of slide 2o on the screen surface.

選択回路118は通常X及びYカウンタから成っており
、119で示される操作桿を手動で動かすと、1個又は
何個かのパルスを計数して上下にカウントアツプ又はカ
ウントダウンする。その結果のデジタル信号は測定対象
となっている場所の×及びy座標を表わし、レジスタ1
17に記憶される。比較回路114は、レジスタ117
からの特定の測定対象位置の座標とライン104と10
9から走査ビームの×及びy座標を常に比較する。走査
スポットが記憶されていた位置(アドレス)に来ると、
通常各走査について1回ずつ、比較回路114からスイ
ッチング回路120に動作信号が送られる。こうしてレ
ジスタ 125はそのライン123にスライド上の特定
された測定点を走査した時の輝度に相当するデジタル信
号を受ける。回路114からの動作信号はカーソルコン
トロール回路126にも送られ、ビデオ信号に輝度変調
パルスを重畳して、127で示されるように、モニター
スクリーン上で選択された点を識別させる。
The selection circuit 118 typically consists of an X and Y counter, which counts up or down by counting one or more pulses when the control stick shown at 119 is manually moved. The resulting digital signal represents the x and y coordinates of the location being measured and registers 1
17. Comparison circuit 114 includes register 117
Coordinates of a specific measurement target position and lines 104 and 10 from
Constantly compare the x and y coordinates of the scanning beam from 9 onwards. When the scanning spot comes to the memorized position (address),
An operating signal is sent from comparison circuit 114 to switching circuit 120, typically once for each scan. Register 125 thus receives on its line 123 a digital signal corresponding to the brightness when scanning the identified measurement point on the slide. The motion signal from circuit 114 is also sent to cursor control circuit 126, which superimposes an intensity modulation pulse on the video signal to identify the selected point on the monitor screen, as shown at 127.

レジスタ125はまたライン115と116からX及び
y座標信号を受け、また時間回路128によって作られ
た連続的な時間信号を受ける。これらの信号は全てレジ
シタ125に蓄えられ、ライン129からのマニュアル
コントロール、又はライン130からのコンピュータコ
ントロールによる読取り信号に応じコンピュータ100
に送られる。
Register 125 also receives the X and Y coordinate signals from lines 115 and 116 and also receives the continuous time signal produced by time circuit 128. All of these signals are stored in register 125 and are read by computer 100 under manual control on line 129 or under computer control on line 130.
sent to.

コンピュータ100は測定点を個々に識別し、またどの
ようなプログラムの要求にも応じてプレート20のスポ
ットの入力情報を受は入れる。このような測定方法は、
回路的には選択回路118、レジスタ117及び比較回
路114と似ており、選択回路118は測定点の動きの
方向を選択的に指示したり、必要な位置のデジタルアド
レスを指示する電気信号に従って動作する。このような
装置を2つ作るよりも、第14図に示すように、スイッ
チ133がマニュアルからオートマチックの方に切替え
られると、操作桿119は切り離されて、選択回路11
8は分岐線132を経てコンピュータ 100によって
コントロールされる。コンピュータ 100によるこの
ようなコントロールをするために、既に述べたようにコ
ンピュータ 100には位置や輝度の測定や、一般のパ
ラメータ誘導のプログラムが組み込まれている。
Computer 100 individually identifies measurement points and accepts input information for spots on plate 20 as required by any program. This measurement method is
The circuit is similar to the selection circuit 118, the register 117, and the comparison circuit 114, and the selection circuit 118 operates according to an electrical signal that selectively indicates the direction of movement of the measurement point or indicates the digital address of the required position. do. Rather than creating two such devices, as shown in FIG.
8 is controlled by computer 100 via branch line 132. In order to perform such control by the computer 100, as described above, the computer 100 has built-in programs for measuring position and brightness and for guiding general parameters.

ゾーンを自動的に走査するために、プレートはインキュ
ベーションチャンバから適当に照明されて、正確に定め
られた走査位置に移される方がよい。特に光学走査装置
が電荷結合装置のように軽量でコンパクトな場合には、
例えば免疫拡散や免疫電気泳動のプレートが並んでいる
上で2次元方向に動くことのできるプラットホーム上に
走査装置を取付ける方が望ましい。このようにすると、
走査装置を用いて抗原や抗体を穴や溝に入れる目的にも
使用することができる。その目的でデジタル信号でコン
トロールできるピペットが走査装置から少し外れたとこ
ろに取付けである。走査装置からのビデオ信号は、コン
ピュータに送られ、コンピュータは個々の穴の形を識別
したり、自動読取りによる識別ができるようにプログラ
ムされている。走査装置のピペットを取付【才だプラッ
トホームがコンピュータコントロールによってプレート
の上を動き、走査軸が、ある定められた抗原穴の上に正
しく来た時に停止することができる。それからプラット
ホームは、ピペットが丁度穴の上に来るように定められ
たある距離だけ移動し、一定曲の試料が正しく穴の中に
注入される。
In order to scan the zones automatically, the plate should be suitably illuminated and transferred from the incubation chamber to a precisely defined scanning position. Especially when the optical scanning device is lightweight and compact, such as a charge-coupled device.
For example, it is preferable to mount the scanning device on a platform that can move in two dimensions over which immunodiffusion or immunoelectrophoresis plates are lined up. In this way,
It can also be used to place antigens or antibodies into holes or grooves using a scanning device. For this purpose, a pipette that can be controlled by digital signals is mounted slightly outside the scanning device. The video signal from the scanning device is sent to a computer that is programmed to identify the shape of each hole and to allow automatic reading. Attach the scanner pipette and the platform can be moved over the plate by computer control and stopped when the scanning axis is correctly positioned over a certain defined antigen hole. The platform is then moved a predetermined distance such that the pipette is just over the hole and a constant curve of the sample is properly injected into the hole.

こうして各操作毎に適当にとベットを洗いながら全ての
穴の中に抗原溶液が注入されると、電気泳動が始まる。
When the antigen solution is injected into all the holes while washing the bed appropriately after each operation, electrophoresis begins.

同様にして電気泳動が終った後で、或いは電気泳動を行
わない場合には抗原穴に抗原を入れた直後に、このB置
によって抗体溝に抗体が入れられる。一定時間の拡散の
後に同じ走査装置が、プレートの組合せの上に沈降ゾー
ンの上を動いて走査を行う。
Similarly, after electrophoresis is completed, or if electrophoresis is not performed, immediately after the antigen is placed in the antigen hole, the antibody is placed in the antibody groove by this B position. After a period of diffusion, the same scanning device moves over the settling zone over the plate combination to perform the scan.

走査装置の走査能力はまた、穴に試料を注入する前にも
発揮される。コンピュータは抗原穴と抗体溝の相対位置
を測定するようにプログラムされており、プレートの中
で穴や溝の相対位置や寸法の正しくないものを記憶して
いる。そして規格から大きく外れたものは、試料注入の
段階で排除され、規格から僅かにずれたものについては
、最終的にパラメータを誘導する段階で、自動的に補正
される。
The scanning capability of the scanning device is also exercised prior to injecting the sample into the hole. The computer is programmed to measure the relative positions of the antigen holes and antibody grooves, and remembers any incorrect relative positions or dimensions of holes or grooves in the plate. Those that deviate greatly from the standard are eliminated at the sample injection stage, and those that slightly deviate from the standard are automatically corrected at the final parameter derivation stage.

最初のゾーンの走査過程は、ゾーンの形成が予想される
区域の上で特定のXの値と、一定の間隔で移動するyの
値によって、連続的に測定されるアドレスからのビデオ
信号を得るために、コンピュータによってコントロール
される段階である。
The initial zone scanning process obtains a video signal from an address that is continuously measured by a specific X value and a Y value moving at regular intervals over the area where the zone is expected to form. This is a stage controlled by a computer.

レジスタ125から受は入れたビデオ輝度値は、各測定
点毎に×、y及び【がデータとして記憶される。このよ
うな各々のy走査が終ると、×座標は一定間隔だけ移動
し、同様にy走査が行なわれて結果が記録され、目的の
全区域をカバーするまでこれをくり返す。測定された各
輝度値は通常前回に測定され、記憶された値と比較され
る。もし測定された輝度がバックグラウンド領域の閾値
以上であれば沈降ゾーンの存在を示すように定められて
いる。また各々のy走査についても、ゾーンを横切る時
の最高輝度が定められ記憶されていて、等間隔な真の値
に対する一連のyの値から、ゾーンの軸が確定される。
The video brightness value received from the register 125 is stored as data in x, y, and [for each measurement point. At the end of each such y-scan, the x-coordinate is moved a fixed distance and a similar y-scan is performed, the results recorded, and so on until the entire area of interest has been covered. Each measured brightness value is typically compared to a previously measured and stored value. It is determined that if the measured brightness is above a background region threshold, it indicates the presence of a sedimentation zone. Also, for each y-scan, the maximum brightness across the zone is determined and stored, and the axis of the zone is determined from a series of y values for equally spaced true values.

各ゾーンのエンドポイントはXの各方向において、輝度
の最高点くピーク)が認められるような×の最端値によ
って認識される。更に精密な位置測定が必要な場合には
エンドポイント付近の一定区域で、x、yの間隔を更に
細かくして走査するようプログラムされる。
The end point of each zone is recognized by the extreme value of x such that the highest brightness peak is recognized in each direction of x. If more precise position measurement is required, a certain area near the endpoint is programmed to be scanned at even finer x and y intervals.

このように位置し、記録された実際の沈降ゾーンに対し
て記録されたデータに直接数学的な処理、を施し、y方
向にゾーンを横切る各走査に対して、上述のインテンシ
テイサムパラメータixを得る。
For each scan across the zone in the y direction, we apply the intensity sum parameter ix, described above, directly to the data recorded for the actual sedimentation zone located and recorded. obtain.

そしてこれらの6値の総和を求めるとそのゾーンに対す
るトータルインテンシテイパラメータIzになる。ゾー
ンエンドのxll[を引き算するとパラメータLになる
。その他のパラメータは要求に応じて適当な計算によっ
て求められる。
Then, the sum of these six values becomes the total intensity parameter Iz for that zone. Subtracting xll[ of the zone end yields the parameter L. Other parameters may be determined by appropriate calculations as required.

上記の測定は、1つ又はそれ以上の未知の試料とそれに
関する上記のいくつかの標準溶液を含み、未知の試料に
ついての判定が完全にできるようなプレートの1セツト
について単位測定として行うのが望ましい。このような
プレートのセットの各走査の後にコンピュータは、沈降
ゾーン″が見つかった各蛋白の濃度を導出する。もしも
既に述べたように、多数の標準測定が含まれている場合
は、考えられる測定濃度は各々計算された濃度値につい
て求められる。コンピュータによってこのような計算を
行うことは既知である。試料の中に各蛋白の濃度から、
いくつかの独立した測定を行うことができる。一般には
異なったいくつかのパラメータを参考にして予想される
誤差に従って重みづけをして平均を求める。
The above measurements should be carried out as a unit measurement on a set of plates containing one or more unknown samples and their associated several standard solutions, such that a complete determination of the unknown samples can be made. desirable. After each scan of a set of such plates, the computer derives the concentration of each protein for which a "sedimentation zone" is found. If, as already mentioned, a large number of standard measurements are included, then the possible measurements The concentration is determined for each calculated concentration value. It is known to perform such calculations by computer. From the concentration of each protein in the sample,
Several independent measurements can be made. Generally, several different parameters are referenced and weighted according to the expected error to calculate the average.

もし、その平均値に対する誤差の計算値が、測定中の試
料に対して一定の範囲内に収まれば、それ以上他の測定
を行う必要はない。コンピュータはそれによって一般の
プリントアウトか最終結果の記録をしたりプログラムに
必要なできるだけ多くのオリジナルデータの収集を行う
。例えば、解析を依頼した医師がすべてのデータを磁気
テープなどに入れて将来の参考のために要求することも
できる。また免疫拡散を行ったプレートの写真を、モニ
ターCRTを通して、又は直接にでも撮ることができる
。通常、蛋白の濃度が高くない場合には、1サイクルの
走査で、対象とする蛋白の濃度を決めるのは良くない。
If the calculated value of the error with respect to the average value falls within a certain range for the sample being measured, there is no need to perform any other measurements. The computer thereby performs general printouts or recording of the final results and collects as much original data as necessary for the program. For example, a doctor requesting an analysis can request that all data be stored on a magnetic tape for future reference. In addition, a photograph of the plate subjected to immunodiffusion can be taken either through a monitor CRT or directly. Normally, if the concentration of the protein is not high, it is not good to determine the concentration of the target protein with one cycle of scanning.

ある時間、即ち数分から1時間或いはそれ以上の時間、
インキュベーションを追加した後、上記の走査をくり返
し、測定用のプレートと、それに対応する標準用プレー
トが走査される。コンピュータは通常前回の走査ではゾ
ーンがなかった所に現われる新しいゾーンを探したり、
また前回に沈降ゾーンが見つかって記録されている区域
を走査し、前回の記録からゾーンの動きや拡大の程度を
探索するようにプログラムされている。こうして、コン
ピュータは走査の度毎にデータ処理を続ける。
a period of time, from a few minutes to an hour or more,
After additional incubation, the above scanning is repeated, and the measurement plate and its corresponding standard plate are scanned. The computer usually looks for new zones that appear where no zones were present in the previous scan, or
It is also programmed to scan areas where subsidence zones have previously been found and recorded, looking for movement or extent of zone expansion since previous recordings. Thus, the computer continues to process data with each scan.

時には別個の蛋白による2つの沈降ゾーンが極めて接近
し、正常に沈降が形成されたものが最後に交差すること
がある。免疫電気泳動によって作られたゾーンでは、こ
のようなゾーンの交差を予測するようにプログラムされ
ており、いつ交差が起るかを予測して、種々のパラメー
タを誘導する過程で適当な補正を行う。
Sometimes two precipitation zones of distinct proteins come so close that a normally formed precipitate intersects at the end. The zones created by immunoelectrophoresis are programmed to predict crossings of such zones, predict when crossings will occur, and make appropriate corrections in the process of inducing various parameters. .

測定中の蛋白が交差するような種類のものであれば、第
1図Bのように各プレートがゾーン出現の早期で、まだ
交差が起る前に走査される。そしてゾーンの軸とエンド
ポイントは確実に定位される。コンピュータは正規の各
走査の一部としても、実際の交差をチェックできるよう
にプログラムされている。例えば、各ゾーンの軸の測定
点の(X。
If the protein being measured is of the type that crosses over, each plate is scanned early in the appearance of the zone, before cross-over has occurred, as shown in FIG. 1B. The axis and end points of the zone are then reliably localized. The computer is also programmed to check for actual intersections as part of each regular scan. For example, (X) of the measurement point of the axis of each zone.

y)座標を、隣りのゾーンのそれらと比較することによ
って、交差を示す特定の閾値での座標の一致を求める。
y) Determine the coincidence of coordinates at a certain threshold indicating intersection by comparing the coordinates with those of neighboring zones.

走査にはすべて、交差の可能性のチェックも含まれてい
る。例えばコンピュータはすべてのエンドポイントを実
測値以上に延長し、隣りのゾーンの延長されたエンドポ
イントと比較する。このような軸の延長は各エンドポイ
ント付近で軸の勾配方向へ、リニアに延長するという簡
単な方法をとっている。または、観察されたゾーン軸を
、放物線、又は他の曲線に一致させて正しく延長するよ
うにしてもよい。
All scans also include a check for possible intersections. For example, the computer extends all endpoints beyond their actual measurements and compares them to the extended endpoints of adjacent zones. The axis is simply extended in the direction of the slope of the axis near each end point. Alternatively, the observed zone axis may be aligned with a parabola or other curved line to properly extend it.

ゾーンの交差は、また、ゾーンの軸の勾配の変化率を計
算することによっても検出できる。或いは、ゾーンに沿
った一連の点によって軸の曲率半径を計算して検出する
こともできる。これらの関数のなめらかな普通の変化か
ら何か躍び離れた値が出ればゾーンは2つか或いはそれ
以上の交差区域を含むことを示す。
Intersections of zones can also be detected by calculating the rate of change of the slope of the zones' axes. Alternatively, the radius of curvature of the axis can be calculated and detected by a series of points along the zone. Any deviation from the smooth normal variation of these functions indicates that the zone contains two or more intersecting areas.

実際の交差がゾーンの半分に及ぶ時でも、交差区域内で
観測した輝度値を、交差していない残り半分で観測した
輝度値で置換することによって、充分に正確な補正を行
うことができる。このような免疫電気泳動によるゾーン
の2点間の対応は、抗体溝に最も近い点XΩを中心とし
て、その両側にXの等しい値の間隔の所で求められ、ま
た直接免疫拡散を行ったゾーンに対しては、ゾーン軸の
両側について、yの等しい値の間隔の所で求められる。
Even when the actual crossing spans half of the zone, a sufficiently accurate correction can be made by replacing the brightness values observed within the crossing area with the brightness values observed in the remaining uncrossed half. The correspondence between two points in such immunoelectrophoretic zones is determined by centering on the point XΩ closest to the antibody groove and at equal distances of X on both sides, and also in the zone where direct immunodiffusion has occurred. is determined at intervals of equal values of y on both sides of the zone axis.

交差している区域内にある軸は、外挿によって定位され
る。
Axes that lie within the intersecting area are localized by extrapolation.

必要に応じて更に正確な補正の方法も可能である。例え
ば、コンピュータはゾーンの交差していない半分側にお
いて選ばれた対称な点において測定結果を調整し、ゾー
ンの非対称性を考慮に入れるようにプログラムしである
。非対称性が検知されると、例えば交差する以前に観察
された2点と比較して、これらの値の間の比を求めて補
正係数とすることもできる。
More accurate correction methods are also possible if necessary. For example, the computer can be programmed to adjust the measurements at symmetrical points chosen on the non-intersecting halves of the zone to take into account the asymmetry of the zone. Once an asymmetry is detected, it may be compared, for example, with two previously observed points that intersect, and the ratio between these values determined as a correction factor.

その他の補正の例としては、実際に交差している区域で
実測された輝度値が、一部は一方のゾーンによるもので
あり、他の一部は他のゾーンによるものであることを考
慮に入れて補正する方法である。コンピュータは交差区
域での輝度値を適当な値に分割するようプログラムされ
ている。適当な分割比を決めるためには、既に述べたよ
うに、交差区域と対称な部分の夫々の値を比較すればよ
く、この際上述の調整は行っても、行わなくともよい。
Another example of a correction is to take into account that the actual brightness values measured in the actual intersecting areas are partly due to one zone and partly due to the other zone. This is a method of correcting by adding The computer is programmed to divide the brightness value at the intersection area into appropriate values. In order to determine a suitable division ratio, the respective values of the intersecting area and the symmetrical area may be compared, as described above, with or without the above-mentioned adjustment.

可能であれば、交差区域の補正には2つがそれ以上の別
々の計算をあてはめ、その結果を平均して誤差を決定す
ることが望ましい。しかし、元来は交差の区域はゾーン
全体に比べると小さな一部にすぎない。従って、交差の
区域内で正しい値を近似する場合の誤差は、受容できる
程度のものであり、最終結果に大きい影響を与える程度
のものでない。
If possible, it is desirable to apply two or more separate calculations to correct the intersection area and average the results to determine the error. However, originally the crossing area was only a small part of the entire zone. Therefore, the error in approximating the correct value within the area of the intersection is acceptable and does not significantly affect the final result.

また上述の交差の各タイプに対しても、交差に影響され
ないゾーンの部分によって得られたパラメータによって
、濃度を決めることもできる。即ち、免疫電気泳動に近
い方法に対しては、ゾーンの中央付近での測定が適して
おり、直接免疫拡散に近い方法に対してはゾーンエンド
付近での測定が適している。
It is also possible to determine the density for each of the above-mentioned types of intersection by the parameters obtained by the part of the zone that is not affected by the intersection. That is, for a method similar to immunoelectrophoresis, measurement near the center of the zone is suitable, and for a method similar to direct immunodiffusion, measurement near the end of the zone is suitable.

当業者には既に述べた方法の多くの特徴は、本発明の範
囲内で種々の等価的な代替技術で実現させることができ
ることが了解されよう。
Those skilled in the art will appreciate that many features of the methods previously described can be implemented with a variety of equivalent alternative techniques within the scope of the invention.

例えば、インキュベーション時間について連続的測定を
行う必要のないようなパラメータ値は、インキュベーシ
ョンが平衡に達したあとで求めることができる。このよ
うな測定はゾーンの構成がスタティックで安定しており
、測定を行う時間が重大な要素でないという利点を持っ
ている。
For example, parameter values that do not require continuous measurements of the incubation time can be determined after the incubation has reached equilibrium. Such measurements have the advantage that the configuration of the zones is static and stable and the time to take the measurements is not a critical factor.

更にインキュベーションのどの時期においても沈降ゾー
ンの測定は特定の光で行うことができる。
Furthermore, measurements of the sedimentation zone at any stage of incubation can be carried out with specific light.

この方法は精密な時間測定を必要としないので、通常、
反応が平衡に達した後において便利である。
This method does not require precise time measurements, so it is usually
It is convenient after the reaction has reached equilibrium.

以上要するに、生理学的な液体中の個々の蛋白の濃度の
真の定量的測定を行うために、免疫拡散法、免疫電気泳
動及びアナログ的手段を用いて測定を行う方法及び装置
を説明した。ここに述べた方法を実際に使用する際には
、蛋白濃度の5%又はそれ以下の精度で測定されること
が実証された。本発明はこのようにして広い範囲にわた
って実験又は診断のための測定技術を提供するものであ
る。
In summary, methods and apparatus have been described for making truly quantitative measurements of the concentration of individual proteins in physiological fluids using immunodiffusion, immunoelectrophoresis and analogue means. In actual use, the method described herein has been demonstrated to measure protein concentrations with an accuracy of 5% or less. The present invention thus provides measurement techniques for a wide range of experimental or diagnostic purposes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は免疫電気泳動のプレートの図であって、第1図
のAは電気泳動後の代表的な各種蛋白の分布を示し、第
1図のB、C,Dはその後の拡散と免疫沈降反応の各段
階を示している。 第2図は、スライドを測定するための装置の縦断面図で
ある。 第3図は、本発明に関して、沈降ゾーンの特性を例示す
る図である。 第4図はゾーンエンドポイントと時間との代表的な関係
を示すグラフである。 第5図はゾーン長と、時間との代表的な関係を示すグラ
フである。 第6図はゾーンの初出現時間と蛋白濃度との代表的な関
係を示すグラフである。 第7図及び第8図はゾーン長に対する時間と蛋白濃度の
代表的な関係を示すグラフである。 第9図は2種のインキュベーション時間において、沈降
ゾーンの濃淡を走査した実例を示すグラフである。 第10図は各蛋白濃度が形成する沈降ゾーンの濃淡を走
査したグラフである。 第11図はパラメータIzと時間との関係の一例を表わ
すグラフである。 第12図はパラメータrzと、蛋白濃度におけるパラメ
ータ dlZ/dtの関係例を示すグラフである。 第13図は、未知の蛋白に既知の蛋白を追加することに
よって蛋白濃度値を誘導する例を示すグラフである。 第14図は、本発明における電子走査装置の実施例のブ
ロックダイヤグラムである。 20・・・プレート 21.22・・・抗原穴 24・
・・抗体溝90.91.92・・・光学的手段 94・
・・制御手段特許出願人 フレデリック・ジエイ・アラ
ジェム(外1名) 代理人弁理士  吉  村   悟 8)0            屓 旧         図 −JIIJkjR Mへ。 国  − た 叶 手  続  補  正  書 昭和60年8月16日 特許庁長官  宇 賀 道 部  殿 1、事件の表示  昭和60年特許願第156185号
2、発明の名称  免疫拡散による蛋白の定量分析方法
3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 アメリカ合衆国カリフォルニヤ用911(15)
゜パサデナ、ラス・パルマス・ロード 845氏名 フ
レデリック・ジエイ・アラジェム住所 アメリカ合衆国
カリフォルニヤ用911(15)゜パサデナ、ラス・パ
ルマス・ロード 845氏名 バドマシニ・ケイ・ア エンガー4、代理人 東京都新宿区下落合二丁目14番1号 5、補正命令の日付  出願審査の請求と同時にする補
正明     細      書 1、発明の名称 免疫拡散による蛋白の定量分析方法 2、特許請求の範囲 (1)  蛋白を含有する抗原試料と、該抗原試料中の
蛋白に特異的な抗体を含有する抗体源とを免疫拡散させ
て該抗原試料中の蛋白濃度を定量測定する方法であって
、 上記蛋白及び抗体を、当初これら反応物質がいずれも存
在しない支持媒体の領域を通じ反応しながら拡散し合う
ようになして、少なくとも一つの有限長さの細長い沈降
ゾーンを形成させることと、光学的手段により上記沈降
ゾーンを走査して一部が該沈降ゾーン内に分布し一部が
該沈降ゾーンの外に分布した二次元の配列のそれぞれの
位置における沈降濃度に応答して複数の電気的信号を発
生させることと、 上記蛋白濃度に特有な変化を表わす上記細長い沈降ゾー
ンに沿ったゾーン両端間の距離に関するパラメータ値を
少数の上記電気的信号から電子的に導出することと、 上記抗原試料中の上記蛋白濃度を定量測定する指標を得
るために、それぞれ既知の濃度の上記蛋白を含有する複
数の対照抗原溶液の等価的な免疫拡散により生成された
対照沈降ゾーンから導出された基準パラメータ値と上記
パラメータ値と比較すること を含むことを特徴とする蛋白の定量分析方法。 (2)  沈降ゾーンを走査する前記段階が、該沈降ゾ
ーンと交差する複数の走査経路と、該沈降ゾーンの各端
部を超えた複数の走査経路とを含み、該走査が相互に離
間された平行な走査経路に沿って前記沈降ゾーンと交差
して行われ、さらに前記パラメータの値を導出する段階
が、それぞれの沈降ゾーン端部に隣接した走査経路を選
択して前記複数の電気的信号を比較し、前記選択された
走査経路の相互の距離を測定することからなる特許請求
の範囲第(1)項に記載の蛋白の定量分析方法。 り3)  前記複数の電気的信号に応答して前記沈降ゾ
ーンを表わす映像を陰極線管のスクリーン面に発生させ
ることを含む特許請求の範囲第(1)項に記載の蛋白の
定量分析方法。 (4)  パラメータ信号を導出する前記段階が、蛋白
濃度の増加につれて増大する第1の信号を導出すること
、蛋白濃度の増加につれて減少する第2の信号を導出す
ること、並びに前記第1及び第2の信号の示差的な組合
せを表わす第3の信号を組合わされたパラメータ信号と
して導出することを含む特許請求の範囲第1)項に記載
の蛋白の定量分析方法。 (5)  前記組合わされたパラメータ信号が前記第1
の信号と第2の信号との比を表わすものである特許請求
の範囲第(4)項に記載の蛋白の定量分析方法。 (Q 前記配列が、前記沈降ゾーン内の一方の側と、他
の沈降ゾーンと重なり合う領域内とに少なくともそれぞ
れ一つの位置を含んでおり、複数の電気的信号を発生す
る沈降ゾーンの前記走査段階が、前記他の沈降ゾーンと
重なり合う第1のゾーンの他方の側にありかつ重なり合
っていない領域にある第2の位置における電気的信号を
発生させ、さらに前記第1の位置の前記電気的信号を導
出するために前記第2の位置信号を用いることからなる
特許請求の範囲第(1〉項に記載の蛋白の定量分析方法
。 ■ 前記抗原試料の各部分が、各試料部分の前記免疫拡
散に先立って前記蛋白の異なった既知量を添加すること
により高濃度化されており、また、前記走査段階、パラ
メータ値の導出段階及び対照パラメータ値と求められた
パラメータ値とを比較する段階が、試料部分毎に形成さ
れた沈降ゾーンに対して行なわれることを含む特許請求
の範囲第(1)項に記載の蛋白の定量分析方法。 ■ 前記抗原試料の各部分が、該各試料部分の免疫拡散
に先立って異なった既知量の前記蛋白を添加することに
よって高濃度化され、各試料部分の得られた沈降ゾーン
を、前記走査段階、パラメータ値の導出段階、ざらに添
加した蛋白濃度に対して各試料部分に関する前記得られ
たパラメータ値を効果的にプロットする段階並びにもと
の試料中の前記蛋白濃度の値を前記得られたカーブの外
挿によって求める段階で処理する特許請求の範囲第(1
)項に記載の蛋白の定量分析方法。 (91前記沈降ゾーンの走査段階に先立って前記沈降ゾ
ーンを染料で染色する段階を含む特許請求の範囲第(1
)項に記載の蛋白の定量分析方法。 0ω 前記複数の電気的信号から、前記蛋白のある種の
異常性の存在に応じて前記第1のパラメータと特性的に
異なるゾーンの第2のパラメータの相当値を電子的に送
出する段階、及び前記第1のパラメータの値と前記第2
のパラメータの値とを比較して前記異常性の存在を検出
する段階を含む特許請求の範囲第(1)項に記載の蛋白
の定量分析方法。 (11)  蛋白を含有する抗原試料と、該抗原試料中
の蛋白に特異的な抗体を含有する抗体源とを免疫拡散さ
せて該抗原試料中の蛋白濃度を定量測定する方法であっ
て、 上記免疫拡散に先立ち、上記抗原試料を、上記抗体源と
相互に拡散する方向とは直交する方向に選択的な蛋白の
移動を行なわせることと、上記蛋白及び抗体を、当初こ
れら反応物質がいずれも存在しない支持媒体の領域を通
じ反応しながら拡散し合うようになして、少なくとも一
つの有限長さの細長い沈降ゾーンを形成させることと、
光学的手段により上記沈降ゾーンを走査して一部が該沈
降ゾーン内に分布し一部が該沈降ゾーンの外に分布した
二次元の配列のそれぞれの位置における沈降濃度に応答
して複数の電気的信号を発生させることと、 上記蛋白濃度に特有な変化を表わす上記細長い沈降ゾー
ンに沿ったゾーン両端間の距離に関するパラメータ値を
複数の上記電気的信号から電子的に導出することと、 上記抗原試料中の上記蛋白濃度を定量測定する指標を得
るために、それぞれ既知の濃度の上記蛋白を含有する複
数の対照抗原溶液の等価的な免疫拡散により生成された
対照沈降ゾーンから導出された基準パラメータ値と上記
パラメータ値と比較すること を含むことを特徴とする蛋白の定量分析方法。 [+2  沈降ゾーンを走査する前記段階が、該沈降ゾ
ーンと交差する複数の走査経路と、該沈降ゾーンの各端
部を超えた複数の走査経路とを含み、該走査が相互に離
間された平行な走査経路に沿って前記沈降ゾーンと交差
して行われ、さらに前記パラメータの値を導出する段階
が、それぞれの沈降ゾーン端部に隣接した走査経路を選
択して前記複数の電気的信号を比較し、前記選択された
走査経路の相互の距離を測定することからなる特許請求
の範囲第(11)項に記載の蛋白の定量分析方法。 (窃 前記複数の電気的信号に応答して前記沈降ゾーン
を表わす映像を陰極線管のスクリーン面に発生させるこ
とを含む特許請求の範囲第(111項に記載の蛋白の定
量分析方法。 (ロ)パラメータ信号を導出する前記段階が、蛋白濃度
の増加につれて増大する第1の信号を導出すること、蛋
白濃度の増加につれて減少する第2の信号を導出するこ
と、並びに前記第1及び第2の信号の示差的な組合せを
表わす第3の信号を組合わされたパラメータ信号として
導出することを含む特許請求の範囲第(1■)項に記載
の蛋白の定量分析方法。 θつ  前記組合わされたパラメータ信号が前記第1の
信号と第2の信号との比を表わすものである特許請求の
範囲第(ロ)項に記載の蛋白の定量分析方法。 Cの 前記配列が、前記沈降ゾーン内の一方の側と、他
の沈降ゾーンと重なり合う領域内とに少なくともそれぞ
れ一つの位置を含んでおり、複数の電気的信号を発生す
る沈降ゾーンの前記走査段階が、前記他の沈降ゾーンと
重なり合う第1のゾーンの他方の側にありかつ重なり合
っていない領域にある第2の位置における電気的信号を
発生させ、ざらに前記第1の位置の前記電気的信号を導
出するために前記第2の位置信号を用いることからなる
特許請求の範囲第(11)項に記載の蛋白の定量分析方
法。 (ロ)前記抗原試料の各部分が、各試料部分の前記免疫
拡散に先立って前記蛋白の異なった既知量を添加するこ
とにより高濃度化されており、また、前記走査段階、パ
ラメータ値の導出段階及び対照パラメータ値と求められ
たパラメータ値とを比較する段階が、試料部分毎に形成
された沈降ゾーンに対して行なわれることを含む特許請
求の範囲第(11)項に記載の蛋白の定量分析方法。 (至)前記抗原試料の各部分が、該多試料部分の免疫拡
散に先立って異なった既知量の前記蛋白を添加すること
によって高濃度化され、各試料部分の得られた沈降ゾー
ンを、前記走査段階、パラメータ値の導出段階、さらに
添加した蛋白濃度に対して各試料部分に関する前記得ら
れたパラメータ値を効果的にプロットする段階並びにも
との試料中の前記蛋白濃度の値を前記得られたカーブの
外挿によって求める段階で処理する特許請求の範囲第(
11)項に記載の蛋白の定量分析方法。 09  前記沈降ゾーンの走査段階に先立って前記沈降
ゾーンを染料で染色する段階を含む特許請求の範囲第(
11)項に記載の蛋白の定量分析方法。 (21)  前記複数の電気的信号から、前記蛋白のあ
る種の異常性の存在に応じて前記第1のパラメータと特
性的に異なるゾーンの第2のパラメータの相当値を電子
的に送出する段階、及び前記第1のパラメータの値と前
記第2のパラメータの値とを比較して前記異常性の存在
を検出する段階を含む特許請求の範囲第(11)項に記
載の蛋白の定量分析方法。 3、発明の詳細な説明 本発明は、混合液中に存在する蛋白の定量分析技術、特
に試料の量が微量である場合における定量分析方法に関
するものである。 近年、健康及び疾病に間して蛋白の果たす役割に関する
知識が急速に発展するに及び血清、を髄液、細胞抽出液
等の液の蛋白を迅速かつ比較的経済的に定量測定する必
要性が一般に高まっている。 このような液中の蛋白は、特定の蛋白に対して特異的な
抗体によって起こる各蛋白の沈降を利用した免疫化学的
方法によって同定(定性分析)されることが多い。この
ような特定の抗体は生体中に異種蛋白く抗原)が侵入し
て刺激することによって産生される。抗血清は、このよ
うな既知の抗体の混9合物である。ある蛋白試料を生体
外で、このような抗血清と反応させ、その結果得られる
沈降の存否を観察すると、試料の中にある蛋白の種類に
ついての有力な手がかりをつかむことができる。 このような免疫化学的方法を利用して蛋白の定量分析を
行なう方法としては、抗体または抗原の一方の試薬を有
するゲルの表面に他方の試薬を接触せしめ、形成された
沈澱に基づく散乱光を検知する方法(特開昭50−1(
17123 >が知られているが、この方法によって得
られる定量分析のためのパラメータは一つの測定点にお
けるゲル中の沈al!2濃度に相応する値であるから、
ゲル中の拡散速度に大きく影響されるため不正確である
とともに、単一成分のものにしか適用できないという欠
点がある。 したがって、このような免疫化学的方法は蛋白の分析に
おいては一般的に定性的手段と考えられており、定量分
析に有効な具体的方法は見い出されていない。 本発明の目的は、信頼性及び再現性の高い免疫化学的方
法による蛋白の定量分析方法を提供することである。 また本発明の他の目的は、上記目的に加えてざらに多種
の蛋白を含む試料の各蛋白の定量分析方法を提供するこ
とである。 本発明は、特定の蛋白に対して特異的な抗体を含む抗体
源と抗原試料とで免疫拡散を行って、抗原試料中の蛋白
濃度を測定する方法である。即ち、蛋白と抗体は初めに
これらの反応物質を含んでいない支持媒体中で相互に拡
散し、接触反応を起こして有限長さを持つ細長い沈降ゾ
ーンを少なくとも一個形成し、これを定量的に測定する
ためにそのゾーンの内外にわたって分布している二次元
配列の各位置を光学的に走査し、各位置における沈降物
濃度に相当する電気信号を発生させ、上記蛋白濃度に特
有な変化を表わす細長い沈降ゾーンに沿ったゾーン両端
間の距離に関するパラメータを、その信号から電気的に
誘導する。そして、その結果を、一方で既知量の上記蛋
白を含んでいる対照抗原溶液について、試料の場合と同
様な免疫拡散を行って得られた対照ゾーンから求めたパ
ラメータ対照値と比較する方法である。 上記の実験結果及びその結果に関する計算は、必要に応
じてマニュアルに行うこともできるし、また光学的及び
電気的走査装置を用いて、半自動でデータを求めること
もできる。また必要なデータ処理は、適当な容量の汎用
コンピュータによって全自動で行うこともできる。 本発明者らは、蛋白及び抗体を相互に拡散させて形成し
た有限長さの細長い沈降ゾーンの両端間の距離が、蛋白
の定量測定のための有効なパラメータを有していること
を見い出し、本発明に至ったもので、このパラメータは
、細長い沈降ゾーンの内外に分布した二次元配列のそれ
ぞれの位置において測定した複数の電気的信号から導出
される。 細長い沈降ゾーンは標準的には対称形として現われるの
で、その対称軸または沈降ゾーンの曲率に基づいてその
沈降ゾーンの端部位置を計算により補正したり補完する
ことができる。 前述した本発明において、最初の抗原の混合物中に多種
の蛋白を含む場合は、初めに、各種蛋白間の特性の相異
に比例して、上記抗体源と相互に拡散する方向とは直交
する方向に移動させることによって一部を分画しておく
。このような選択的移動は、例えば、簡単な拡散や、電
気泳動、或いは、クロマトグラフィのような更に複雑な
方法によっても行なうことができるが、その後の免疫拡
散によって形成される沈降ゾーンは、いずれの方法で分
画された場合にも、基本的に変らない。例えば電気泳動
の場合、異なった蛋白間の泳動易動度の差によって各蛋
白は電界方向に沿って、易動度の差に応じて移動分布す
る。このような初期分画を行った後に、蛋白は異った方
向に移動して抗血清と接触し、一般にはアガールやアガ
ロースのような適当な支持媒体中で相互拡散を行うこと
によってその結果基本的な直線的分布を形成する。 各蛋白の沈降ゾーンは一般に完全に分離し、明らかに弁
別される。 異った蛋白、あるいはまた抗体の拡散易動度には、元来
、このような沈降ゾーンをはっきり弁別するのに足るだ
けの充分な差がある。ゾーンのオーバラップは一部に限
られているから、ゾーンのエンドポイントは、はっきり
と弁別することができる。また、゛隣り合う沈降ゾーン
が重なり合っても、沈降ゾーンの対称性を利用してその
対称軸または沈降ゾーンの曲率に基づいて重なり合った
方の端部位置を計算により求めることができる。 前記従来技術のように一つの測定点における散乱光ある
いは光強度を定量パラメータとする場合には、蛋白の密
度及び経時的な拡散の程度は測定結果に重大な影響を及
ぼし、これを補正する他のパラメータを見い出すことは
困難であるが、本発明による定量法では、沈降ゾーンの
形状的因子をパラメータとしているので、相互拡散の前
に分画処理としてのこのような選択移動を行なうことが
できるのである。 免疫拡散を行うために抗原と抗体を穴の中に入れて、抗
原と抗体が相互に移動する速度を高めるために電気免疫
拡散のような方法で電場をかけた場合でも、その結果形
成される沈降ゾーンは電界をかけなかった場合と同じ基
本形を保っている。 またもし、免疫電気泳動において免疫拡散のステップが
、適当な電場によって加速された場合も、上記と同様で
ある。従って、本明細書における免疫拡散なる語は、加
速電場を伴う場合と、伴わない場合の双方を意味してい
る。 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する
が、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものでは
ない。 免疫電気泳動は定性法として良く知られており、それを
行うために多種の装置が発表されているがいずれも大同
小異である。本発明においては、電気泳動と、それに続
く拡散と免疫反応は、通常、光学的に透明な板の上に乗
せられた数分の1ミリメータから数ミリメータの厚さの
単層ゲルの中で ”行なわれる。支持媒体としては今日
一般に用いられている、E)H約8.6でイオン強度が
約0.1のバルビタールIl衝液で飽和させたアガロー
スが用いられる。そして試料は、ゲル層に切り込まれた
穴とか、ゲル層をキャリアに乗せる時にモールドして作
られた穴の中に入れられる。 第1図にはプレート20が図示してあり、その上に電気
泳動の方向と平行に延びる軸25に沿った抗体溝24と
、その両側に等間隔で配置された円形の抗原穴21と2
2がある。穴の配置によって、2種の別個の溶液又は同
種の溶液の2つの試料は、各プレートの上で同じ抗体溶
液に向って同時に移動する。各プレートの上で2つの抗
原穴の外側に更に2つの抗体溝を追加し、更にその外側
に2つの抗原穴を追加して、プレートの容量を倍加させ
てもよい。同様にして、パターンのオーバーラツプを防
ぐために、穴21と22から電気泳動の方向に沿って充
分に離れた所に、抗原穴を追加してもよい。 第1図Aの陰影部26と28は、穴21と22の中に入
れられて矢印23の方向に一定時間電気泳動を行った後
の一対の同種の試料中にある4種の蛋白a。 b、c及びdの代表的な分布を近似的に示したものであ
る。通常、すべての蛋白は、液体媒質中では同じ方向に
移動するが、溶媒自体が純電荷を運ぶ性質を持っている
ため、結果としてゲルの流れやゲルに対して電気浸透を
引き起す。従って蛋白は穴に対して両方向に移動する。 電気泳動が終ると、溝24に抗体が入れられ、第1図A
のa、b、c、及びdの蛋白とそれに対応する抗体との
相互拡散によって沈降ゾーンが形成される。第1図のB
、C,Dは、代表的なゾーン出現の各段階を示している
。 関係のない抗原の沈降アークは、それぞれの抗体と反応
して別個に形成されるが、充分に接近してくると第1因
りのように交差し、免疫化学的に関係のある沈降アーク
同志は連続した反応線として融合する。第1図C及びD
における沈降ゾーンd′は、第1図Aにおける領域dが
、実は2つの別個の蛋白を含んでおり、同じ電気泳動易
動度を持っている2つの蛋白であっても、別個の沈降ゾ
ーンを形成する事実を例示している。ゾーンdとd−は
、2つの異った蛋白が穴21に入れられて、初期の電気
泳動のステップを経ないで免疫拡散を適用されたと考え
ることもできる。夫々のゾーンエンドがはっきり分れて
いる理由は、各蛋白酸いは抗体の拡散率が異っているた
めである。いずれの場合にも、このような各ゾーンは以
下に述べる方法を用いると別々に分析することができる
。 本発明によると、免疫電気泳動による沈降ゾーンを、直
接定量的に測定することができる。このような測定によ
ってプレート上で目的とする蛋白の各沈降ゾーンの特定
の特徴的な物理的な配置を決めることができるし、それ
とともに光学的方法によって光強度の測定を行うことも
できる。いずれの方法に対しても、時間的要素が加えら
れており、これが観測データの重要な要素となっている
。 しかし、インキュベーションを平衡に達するまで行って
、安定したゾーンの形成を持つのであれば、このような
時間を測定しても無意味である。 プレート20の上での位置測定は、例えば低倍率の顕微
鏡で行うことができる。第2図に図示されているように
、光源ランプ36と黒のベルベットのような吸光性の暗
視野34を持つ光源箱3oの可変開口部32の上にプレ
ート20が置いである。顕微鏡4゜には対物レンズ41
、接眼レンズ42及び焦点面に照準用の十字線43がつ
いている。光源箱3oの上にはダブルスライド機構45
が載置されており、詳細に図示してないがねじによる駆
動装置46と正確な目盛が施されていて、その上に乗せ
られている顕微鏡の位置を2つの座標軸に対して正確に
読み取ることができるようになっている。この図では分
り易くするために1つの座標軸についてのみ示しである
。通常は第1図Aに示されているように、X軸を電気泳
動の方向、つまり抗体溝と平行に定め、座標軸の原点を
軸25の上が、その近くに定めると便利である。 光の濃淡の測定のために、顕微鏡には斜めになっている
光束分割用のハーフミラ−48が設けてあり、光の一部
を接眼部に送り、他の部分でダイヤフラム52の上で実
像を結ばせている。ダイヤフラム52は、プレート20
の上で十字線43に一致している範囲からの光のみを、
感光トランスジューサ5゜に送る。トランスジューサ5
oは増幅回路54とメータ56に電気的に接続されてい
る。メータ56の代りに直接眼で見てマニュアルに記録
してもよいし指令信号に応じて、自動的に光の強弱を記
録するようなプリント回路やへ〇変換器を接続させても
よい。第2図においては、例えば暗視野照明の代りに、
直接照明とか、ゾーンからの反射光を直接測定できるよ
うな上からの照明等、種々の変更が可能である。完全な
自動測定を行うための方法及びti[の実施例を以下に
説明する。 第3図はゾーンが出現した際に、本発明によってゾーン
の位置測定を行うために、定められた沈降ゾーンのある
特徴を図示したものである。y−y における水平の線
61は免疫電気泳動スライドの抗体溝の端である。座標
(Xe 、 Ye )及び(Xf 、 Yf )におけ
る点E及びFは展延するゾーン60の左及び右のエンド
ポイントである。 ゾーンエンドポイントE及びFの他に、各ゾーンの中で
何個所かの中間点を測定する方がよい。 第3図において座標<xa 、 Y(1)における1点
Gはこのような点の例である。 ゾーンはy方向にある幅を持っているので、Gのような
各中間点のy座標は、抗体溝に最も近い前縁63、ゾー
ンの後縁65、或いはゾーンの中で、光の強度の最も強
い部分も含めて、1個所或いはそれ以上の点64を定め
ると便利である。 インキュベーション時間の経過に伴って、ゾーンが出現
すると、点E、F及びGの絶対及び相対位置が変化する
。時間の関数として、第4図に例示されているXeとX
fの値は蛋白濃度と相関しており、この座標の差(Xf
 −Xe ) 、即ち特定の測定時間における沈降ゾー
ンの長さLを同じ時間で既知の濃度の蛋白によって得ら
れた対照値と比較することによって、直接蛋白濃度を測
定することができる。しかし、このような測定結果から
パラメータとして有効であると考えられる1つか或いは
それ以上の関数を誘導して、上記パラメータを補正する
ことにより、更に信頼性の高い正確な結果を得るように
してもよい。 第4図が表わすデータとして、第5図にインキュベーシ
ョン時間に対するこのパラメータの変化を示しである。 第4図及び第5図において、実線は実際の実験から求め
た値をプロットしたものである。これらの図にはまた、
実線を時間の少ない方向に向って延長(外挿)した値が
示されている。この延長は破線で示しである。第4図で
延長線が交わる点66はゾーンの長さがOであった点を
表わしている。 第5図の延長(外挿)slは点67で時間軸と交わり、
同様にTOを求めることができる。このような延長(外
挿)によって沈降ゾーンの初出現時間を実際的に正確に
求めることができ、この初出現時間を沈降ゾーン長りを
求めるための時間的基準にすることもできる。 分析される試料について、パラメータを求めるための実
験値が得られると、これらの値は、各蛋白の標準値を適
当に組合せた値と比較される。これらの標準値は既知量
の目的の蛋白を含む一連の溶液を用いて、測定と同じ条
件下で作られたものである。このような標準値の組合せ
を得るために、このような標準蛋白溶液を用いて標準操
作を行い、各プレートの対応する点で、インキュベーシ
ョンの進行につれて、引続いて測定を行う。標準操作は
、すべての条件をできるだけその標準が適用されるべき
測定操作と同じ状態で行うことが望ましい。事実、対照
値は、各測定操作に対して個々に対応する独特なもので
あることが望ましい。しかし日常の測定において前回の
測定で対照曲線の勾配が既知であるような場合には、1
回の標準操作で充分なこともある。 希望するパラメータの標準値は、各濃度について、この
ような標準操作を数回行って導出される。 こうして測定されたパラメータの標準値は、従って、濃
度と時間の双方の関数であると考えられる。 標準曲線を作ることは、より間接的である。これらの値
は、測定が行なわれた時間に関係しているので、対照標
準は時間の範囲をカバーするように作られなければなら
ない。すべての濃度に対して同時にデータを測ることは
困難である。従って各測定値は測定の時間に関連を持た
せて、各蛋白濃度の最終的な標準値を時間の関数として
別々の曲線にプロットする。 第6図はこのようなグループの代表例であって、3つの
濃度に対するパラメータの標準値が時間軸に対してプロ
ットされている。第6図には、任意の時間t、、t2及
びt3で垂直な線が引いである。これらのLの多値は濃
度の関数の別々の曲線として再プロットすることができ
る。その結果得られた一組の曲線の組合せは、それぞれ
の時間に対して、蛋白濃度の関数としてのLを示してい
る。 この組合せは第7図に示されており、実験値を比較する
際には第6図の時間に対するプロットよりは、便利であ
る。 本発明の他の特徴は、正確度を改善することにあり特に
測定しようとする試料中の目的の蛋白の一種又はそれ以
上の濃度が比較的低い場合に有効である。そのような場
合には試料溶液にそのような蛋白の既知量を整数比でい
くつか補足することが望ましい。そして、その溶液と既
知量の蛋白を含む標準とを並行して測定操作を行うので
ある。 夫々の溶液に対して所要のパラメータを求めるための値
が必要であれば、時間に対して上に述べた補間によりす
べての時間について求めることができる。正規の標準に
ついて得られたパラメータ値Pを第8図のカーブ80に
示すように通常の方法で蛋白濃度に対してプロットする
。同様にもとの抗原試料及び既知量の蛋白を加えた一部
に対するPの値を各点り、i、j及びkに対して、あた
かもその溶液が追加された蛋白だけしか含んでいなかっ
たようにプロットされる。従って、もとの試料に対する
値りは、濃度が(18)位置にプロットされる。これら
の点を通って曲線81が引かれる。 このデータの処理例では、もとの試料の蛋白濃度は数種
の方法で計算することができ、いずれも基本的には同じ
値を与えてくれるはずである。こうして希望する数種の
方法を用いて計算し、結果の平均を採ればよい。 まず、hから水平に延長して曲線80とh′で交わる直
線はchで示されている値の濃度を示す。 これは先に述べた一般の比較法に相当する。更に同様に
して、+、j及びkから、直線80に交わるように引い
た延長線は、i −4i ’ 、 j 4j ’及びk
 −k ’の直線の長さに応じて濃度を与えてくれ、そ
れらの長さは、論理的にはすべて同じである。 もしhにおけるPの値が何らかの理由、例えば観察した
ゾーンが不明瞭なために不確実である場合には、4つの
すべての間隔の平均によって、信頼できる値を得ること
ができる。 もう1つの方法は、hにおける測定の不正確を改善でき
るばかりでなく、もとの試料中の蛋白の濃度が、測定可
能な沈降線を形成するのに必要な限界値以下であるよう
な場合にも、値を求めることができるという利点を持っ
ている。後者の場合、曲線81の上の蛋白は得られた点
i、j及びkを結んで得られ、更にP軸の方に延長(外
挿)され、hにおけるPを決める。このように曲線81
を延長する際に曲線80はガイドとして役に立つ。例え
ば第8図の曲線80は、それが点1.j及びkを表わす
ようになるまで全体として左に移動させたものである。 こうして移動させた曲線80とP軸との交点は点りの値
を与え、それから濃度chを求めることができる。また
曲線81を横軸の負側−chまで延長すると、濃度値c
hに合致する濃度を直接読み取ることができる。 上に述べた補足された標準線81による方法は、実験用
及び対照用として、同じ溶液が使えるという大きな利点
を持っている。特にその試料が特定の病気の患者の人血
清である場合には、この利点によって標準線を延長する
ことによるいかなる小さな誤差も解消することができる
。種々の量の蛋白を補足した試料の数を増やすことによ
って、第8図に示しである3点のみならず、数個所で測
定を行うことによって、この外挿の信頼性はほとんど無
制限に向上させることができ、含まれる測定誤差につい
ての正しい認識を得ることができる。 本発明はまた、抗原試料中のある種の蛋白の異常を自動
的に検出することができる。例えば正常及び異常ガンマ
グロブリンは両者の間で、通常、免疫拡散及び電気泳動
易動度の範囲に僅かの差を持っていて、しかも同じ抗体
と反応し、異常な沈降ゾーンを形成して一般にゾーンの
長さに沿って非対称に分布する沈降を形成する。このよ
うな異常性は、細長い沈降ゾーンの非対称性とかその他
の値の異常性を観察することによって異常が発生してい
ることを知ることができる。そしてこの異常性は、もし
Xのある値において数個の独立した測定が行われ、また
測定誤差を計算した結果が統計的に顕著な変化を示した
ら異常の存在が示されたことになる。 異常蛋白の存在に対して、鋭敏に応答するその他のパラ
メータは、ゾーンの軸方向の曲率である。 異常の存在によって、ゾーンの長さ方向に沿った曲率は
、異常に且つ非対称に変化する傾向があり一方全体とし
ての曲率は正常以下になる傾向がある。 2つ或いはそれ以上のパラメータの特異な関数から成る
多価パラメータを用いると更に有利である。例えばゾー
ンの長さLと光強度パラメータの合計は、測定誤差を適
当に考慮に入れると、個々の成分を1つずつ使用するよ
りは信頼性の高い結果を与えてくれるような新しいパラ
メータになる。 その他に2つのパラメータの導関数もパラメータとじて
有利であり、一方は蛋白濃度の増加に伴って増加し、一
方は低下する。こうしてこれらのパラメータの商とか、
差を用いると、それらを個々に用いるよりも、濃度に対
して鋭い依存性を持つパラメータを得ることができる。 ゾーンの初出現時間TOは、蛋白濃度に対して逆の関係
を持っている例であり、特にこのような商を求める際に
利用できる。X軸の任意に希望する値XΩにおける抗体
溝とゾーンとの距離もまた、蛋白濃度と逆の関係を持っ
ており、このような商もパラメータとして用いられる。 一般的には、濃度に直接依存するパラメータを、濃度に
逆依存するパラメータで割算しその結果の多価パラメー
タが、濃度に対して逆依存でなく、直接依存となるよう
にする方がよい。 未知の試料について、実測によって定められた多価パラ
メータに対して比較のために適した対照値は、既に述べ
たように、各成分のパラメータの対照値から導出するこ
とができる。 既述の如く、位置及び光強度の測定やパラメータの誘導
は、直接観察やマニュアルな方法で行うことができるが
、本発明の特徴として、これらの操作は特に一部又は全
体を自動化するのに適しているということである。 本発明に必要な測定を行うについて、特に便利で有効な
方法は、スライドを光学的に走査する方法であって、テ
レビカメラのように、電荷結合型走査装置又は、それと
同等な方法で走査範囲の2次元の組合せの見かけ上の光
強度を表わすようなビデオ信号を得る方法である。各エ
レメントの信号は一般にデジタル変換され、プレート上
の位置に対応するX及びy座標、或いは測定時間と共に
電気的に記憶される。このような位置全体の信号の組合
せ又は、特定の位置の信号は、その後のデータ処1に際
して、呼び出すことができる。またスライド上の像のい
かなる部分でもCRT又はそれに相当するような方法で
、走査中又はその後を問わず表示することができる。走
査や映像の記憶、再生や像の特定の点をデジタル信号と
して抽出するシステムは、エレクトロニクス技術では既
知の方法であり、この要求に合うような形で購入するこ
とができる。 第9図は、このような装置の一例を図示するもので、テ
レビカメラ90はレンズ91によってカメラの感光面、
モニタCRT92、走査コントロール装置94及び汎用
コンピュータ100にプレート20の像を結ばせる。レ
ンズ91の調整によってプレート20は任意の倍率で像
を作ることができる。プレートの任意の位置を中心にも
ってくるためには、例えば第2図の光源箱30のような
照明材の支持台の上でプレートの位置を変えたりカメラ
回路で従来の電子的なバイアス制御を行ってもよい。 特に、もし走査装置としてモニターCRTに同期した走
査機構を用いることができるならば、スクリーン上での
両座標軸方向の動きが連続的に等しいような細かいステ
ップで機構を駆動することができる。像は面積要素に分
割され、例えばXとy座標によって識別される。マニュ
アル又は半自動操作のために、モニター表示器には通常
カーソルがついており、電子的に作られた輝点が、各走
査毎にスクリーン上で面積要素からビデオ信号が抽出さ
れている位置を示す。オペレータのためにマニュアルで
コントロールできるスイッチがあり、目で見ながらカー
ソルを自由に動かすことができる。装置はまた、デジタ
ルなコマンドアドレスによる×及びy座標の値に応じて
、カーソルを直接希望の点に合わせることもできる。こ
のような信号はマニュアルでも、又は汎用コンピュータ
によるプログラムからでも得ることができる。 第9図に例示されるようにカウンタ102はクロック1
03からのパルスを計数し、分岐線104に連続的にX
座標を表わすデジタル信号を与える。回路106はライ
ン1(17にその信号に応じてX座標の最小単位毎のア
ナログのステップ状電圧を発生させる。分割回路108
はx軸方向のビームの走査計数を行ない分岐線109に
各掃引毎にy座標を表わすデジタル信号を与える。回路
110はこの計数に応じて、■座標の最小単位毎のアナ
ログのステップ状電圧を、ライン111に送り出す。ラ
イン101と111のステップ電圧は、カメラ90とC
RT92のX及びy方向の走査を制御し、両者の同期状
態を保つ。カメラ90からのビデオ信号は、ライン11
2を経てモニターCRT92に送られ、スクリーン面で
プレート20の光強度の変化を再現する。 選択回路118は通常X及びYカウンタがら成っており
、119で示される操作桿を手動で動かすと、1個又は
何個かのパルスを計数して上下にカウントアツプ又はカ
ウントダウンする。その結果のデジタル信号は測定対象
となっている場所の×及びy座標を表わし、レジスタ1
17に記憶される。比較回路114は、レジスタ117
からの特定の測定対象位置の座標とライン104と10
9から走査ビームの×及びy座標を常に比較する。走査
スポットが記憶されていた位置(アドレス)に来ると、
通常多走査について1回ずつ、比較回路1j4からスイ
ッチング回路120に動作信号が送られる。こうしてレ
ジスタ 125はそのライン123にスライド上の特定
された測定点を走査した時の光強度に相当するデジタル
信号を受ける。回路114からの動作信号はカーソルコ
ントロール回路126にも送られ、ビデオ信号に光強度
変調パルスを型費して、127で示されるように、モニ
タースクリーン上で選択された点を識別させる。 レジスタ125はまたライン115と116からX及び
y座標信号を受け、また時間回路128によって作られ
た連続的な時間信号を受ける。これらの信号は全てレジ
シタ125に蓄えられ、ライン129からのマニュアル
コントロール、又はライン130からのコンピュータコ
ントロールによる読取り信号に応じコンピュータ100
に送られる。 コンピュータ100は測定点を個々に識別し、またどの
ようなプログラムの要求にも応じてプレート20のスポ
ットの入力情報を受は入れる。このような測定方法は、
回路的には選択回路118、レジスタ117及び比較回
路114と似ており、選択回路118は測定点の動きの
方向を選択的に指示したり、必要な位置のデジタルアド
レスを指示する電気信号に従って動作する。このような
装置を2つ作るよりも、第9図に示すように、スイッチ
133がマニュアルからオートマチックの方に切替えら
れると、操作桿119は切り離されて、選択回路118
は分岐線132を経てコンピュータ 100によってコ
ントロールされる。コンピュータ 100によるこのよ
うなコントロールをするために、既に述べたようにコン
ピュータ 100には位置や光強度の測定や、一般のパ
ラメータ誘導のプログラムが組み込まれている。 ゾーンを自動的に走査するために、プレートはインキュ
ベーションチャンバから適当に照明されて、正確に定め
られた走査位置に移される方がよい。特に光学走査装置
が電荷結合装置のように軽量でコンパクトな場合には、
例えば免疫拡散や免疫電気泳動のプレートが並んでいる
上で2次元方向に動くことのできるプラットホーム上に
走査装置を取付ける方が望ましい。このようにすると、
走査装置を用いて抗原や抗体を穴や溝に入れる目的にも
使用することができる。その目的でデジタル信号でコン
トロールできるピペットが走査装ばから少し外°れたと
ころに取付けである。走査装置からのビデオ信号は、コ
ンピュータに送られ、コンピュータは個々の穴の形を識
別したり、自動読取りによる識別ができるようにプログ
ラムされている。走査装置のピペットを取付けたプラッ
トホームがコンピュータコントロールによってプレート
の上を動き、走査軸が、ある定められた抗原穴の上に正
しく来た時に停止することができる。それからプラット
ホームは、ピペットが丁度穴の上に来るように定められ
たある距離だけ移動し、一定量の試料が正しく穴の中に
注入される。 こうして各操作毎に適当にピペットを洗いながら全ての
穴の中に抗原溶液が注入されると、電気泳動が始まる。 同様にして電気泳動が終った後で、或いは電気泳動を行
わない場合には抗原穴に抗原を入れた直後に、この装置
によって抗体溝に抗体が入れられる。一定時間の拡散の
後に同じ走査装置が、プレートの組合せの上に沈降ゾー
ンの上を動いて走査を行う。 走査装置の走査能力はまた、穴に試料を注入する前にも
発揮される。コンピュータは抗原穴と抗体溝の相対位置
を測定するようにプログラムされており、プレートの中
で穴や溝の相対位置や寸法の正しくないものを記憶して
いる。そして規格から大きく外れたものは、試料注入の
段階で排除され、規格から僅かにずれたものについては
、最終的にパラメータを誘導する段階で、自動的に補正
される。 最初のゾーンの走査過程は、ゾーンの形成が予想される
区域の上で特定のXの値と、一定の間隔で移動するyの
値によって、連続的に測定されるアドレスからのビデオ
信号を得るために、コンピュータによってコントロール
される段階である。 レジスタ125から受は入れたビデオ光強度値は、各測
定点毎にx、y及びtがデータとして記憶される。この
ような各々のy走査が終ると、X座標は一定間隔だけ移
動し、同様にy走査が行なわれて結果が記録され、目的
の全区域をカバーするまでこれをくり返す。測定された
各光強度値は通常前回に測定され、記憶された値と比較
される。もし測定された光強度がバックグラウンド領域
の閾値以上であれば沈降ゾーンの存在を示すように定め
られている。また各々のy走査についても、ゾーンを横
切る時の最高光強度が定められ記憶されていて、等間隔
なXの値に対する一連のyの値から、ゾーンの軸が確定
される。各ゾーンのエンドポイントは×の各方向におい
て、光強度の最高点(ピーク)が認められるようなXの
最端値によって認識される。更に精密な位置測定が必要
な場合にはエンドポイント付近の一定区域で、x、yの
間隔を更に細かくして走査するようプログラムされる。 このように位置し、記録された実際の沈降ゾーンに対し
て記録されたデータに直接数学的な処理を施し、ゾーン
エンドのX値を引き算するとパラメータLになる。その
他のパラメータは要求に応じて適当な計算によって求め
られる。 上記の測定は、1つ又はそれ以上の未知の試料とそれに
関する上記のいくつかの標準溶液を含み、未知の試料に
ついての判定が完全にできるようなプレートの1セツト
について単位測定として行うのが望ましい。このような
プレートのセットの各走査の優にコンピュータは、沈降
ゾーンが見つかった各蛋白の濃度を導出する。もしも既
に述べたように、多数の標準測定が含まれている場合は
、考えられる測定濃度は各々計算された濃度値について
求められる。コンピュータによってこのような計算を行
うことは既知である。試料の中に各蛋白の濃度から、い
(っかの独立した測定を行うことができる。一般には異
なったいくつかのパラメータを参考にして予想される誤
差に従って重みづけをして平均を求める。 もし、その平均値に対する誤差の計算値が、測定中の試
料に対して一定の範囲内に収まれば、それ以上他の測定
を行う必要はない。コンピュータはそれによって一般の
プリントアウトが最終結果の記録をしたりプログラムに
必要なできるだけ多くのオリジナルデータの収集を行う
。例えば、解析を依頼した医師がすべてのデータを磁気
テープなどに入れて将来の参考のために要求することも
できる。また免疫拡散を行ったプレートの写真を、モニ
ターCRTを通して、又は直接にでも撮ることができる
。通常、蛋白の濃度が高(ない場合には、1サイクルの
走査で、対象とする蛋白の濃度を決めるのは良くない。 ある時間、即ち数分から1時間或いはそれ以上の時間、
インキュベーションを追加した優、上記の走査をくり返
し、測定用のプレートと、それに対応する標準用プレー
トが走査される。コンピュータは通常前回の走査ではゾ
ーンが′なかった所に現われる新しいゾーンを探したり
、また前回に沈降ゾーンが見つかって記録されている区
域を走査し、前回の記録からゾーンの動きや拡大の程度
を探索するようにプログラムされている。こうして、コ
ンピュータは走査の度毎にデータ処理を続ける。 時には別個の蛋白による2つの沈降ゾーンが極めて接近
し、正常に沈降が形成されたものが最後に交差すること
がある。免疫電気泳動によって作られたゾーンでは、こ
のようなゾーンの交差を予測するようにプログラムされ
ており、いつ交差が起るかを予測して、種々のパラメー
タを誘導する過程で適当な補正を行う。 測定中の蛋白が交差するような種類のものであれば、第
1図Bのように各プレートがゾーン出現の早期で、まだ
交差が起る前に走査される。そしてゾーンの軸とエンド
ポイントは確実に定位される。コンピュータは正規の各
走査の一部としても、実際の交差をチェックできるよう
にプログラムされている。例えば、各ゾーンの軸の測定
点の(X。 y〉座標を、隣りのゾーンのそれらと比較することによ
って、交差を示す特定の閾値での座標の一致を求める。 走査にはすべて、交差の可能性のチェックも含まれてい
る。例えばコンピュータはすべてのエンドポイントを実
測値以上に延長し、隣りのゾーンの延長されたエンドポ
イントと比較する。このような軸の延長は各エンドポイ
ント付近で軸の勾配方向へ、リニアに延長するという簡
単な方法をとっている。または、観察されたゾーン軸を
、放物線、又は他の曲線に一致させて正しく延長するよ
うにしてもよい。 ゾーンの交差は、また、ゾーンの軸の勾配の変化率を計
算することによっても検出できる。或いは、ゾーンに沿
った一連の点によって軸の曲率半径を計算して検出する
こともできる。これらの関数のなめらかな普通の変化か
ら何か躍び離れた値が出ればゾーンは2つか或いはそれ
以上の交差区域を含むことを示す。 実際の交差がゾーンの半分に及ぶ時でも、交差区域内の
ゾーン端部の位置を、交差していない残り半分で観測し
たゾーン端部の位置を対称形と仮定して導出することに
よって、充分に正確な補正を行うことができる。このよ
うな免疫電気泳動によるゾーンの2点間の対応は、抗体
溝に最も近い点XQを中心として、その両側にXの等し
い値の間隔の所で求められ、また直接免疫拡散を行った
ゾーンに対しては、ゾーン軸の両側について、■の等し
い値の間隔の所で求められる。交差している区域内にあ
る軸は、外挿によって定位される。 必要に応じて更に正確な補正の方法も可能である。例え
ば、コンピュータはゾーンの交差していない半分側にお
いて選ばれた対称な点において測定結果を調整し、ゾー
ンの非対称性を考慮に入れるようにプログラムしである
。非対称性が検知されると、例えば交差する以前に観察
された2点と比較して、これらの値の間の比を求めて補
正係数とすることもできる。 その他の補正の例としては、実際に交差している区域で
実測された光強度値が、一部は一方のゾーンによるもの
であり、他の一部は他のゾーンによるものであることを
考慮に入れて補正する方法である。コンピュータは交差
区域での光強度値を適当な値に分割するようプログラム
されている。 適当な分割比を決めるためには、既に述べたように、交
差区域と対称な部分の夫々の値を比較すればよく、この
際上述の調整は行っても、行わなくともよい。 可能であれば、交差区域の補正には2つかそれ以上の別
々の計算をあてはめ、その結果を平均して誤差を決定す
ることが望ましい。しかし、元来は交差の区域はゾーン
全体に比べると小さな一部にすぎない。従って、交差の
区域内で正しい値を近似する場合の誤差は、受容できる
程度のものであり、最終結果に大きい影響を与える程度
のものでない。 当業者には既に述べた方法の多くの特徴は、本発明の範
囲内で種々の等価的な代替技術で実現させることができ
ることが了解されよう。 例えば、インキュベーション時間について連続的測定を
行う必要のないようなパラメータ値は、インキュベーシ
ョンが平衡に達したあとで求めることができる。このよ
うな測定はゾーンの構成がスタティックで安定しており
、測定を行う時間が重大な要素でないという利点を持っ
ている。 更にインキュベーションのどの時期においても沈降ゾー
ンの測定は特定の光で行うことができる。 この方法は精密な時間測定を必要としないので、通常、
反応が平衡に達した後において便利である。 以上要するに生理学的な液体中の個々の蛋白の濃度の真
の定量的測定を行うために、免疫拡散法、免疫電気泳動
及びアナログ的手段を用いて測定を行う方法及び装置を
説明した。ここに述べた方法を実際に使用する際には、
蛋白濃度の5%又はそれ以下の精度で測定されることが
実証された。本発明はこのようにして広い範囲にわたっ
て実験又は診断のための測定技術を提供するものである
。 4、図面の簡単な説明 第1図は免疫電気泳動のプレートの図であって、第1図
のAは電気泳動後の代表的な各種蛋白の分布を示し、第
1図のB、C,Dはその後の拡散と免疫沈降反応の各段
階を示している。 第2図は、スライドを測定するための装置の縦断面図で
ある。 第3図は、本発明に関して、沈降ゾーンの特性を例示す
る図である。 第4図はゾーンエンドポイントと時間との代表的な関係
を示すグラフである。 第5図はゾーン長と、時間との代表的な関係を示すグラ
フである。 第6図及び第7図はゾーン長に対する時間と蛋白濃度の
代表的な関係を示すグラフである。 第8図は、未知の蛋白に既知の蛋白を追加することによ
って蛋白濃度値を誘導する例を示すグラフである。 第9図は、本発明における電子走査装置の実施例のブロ
ックダイヤグラムである。 20・・・プレート21.22・・・抗原穴 24・・
・抗体溝90.91.92・・・光学的手段 94・・
・制御手段特許出願人 フレデリック・ジエイ・アラジ
ェム(外1名) 代理人弁理士  古  村   悟 第1図 第2図 第3図 第6図 To 第7図
Figure 1 is a diagram of a plate for immunoelectrophoresis, where A in Figure 1 shows the distribution of typical various proteins after electrophoresis, and B, C, and D in Figure 1 show the subsequent diffusion and immunity. Each stage of the precipitation reaction is shown. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the device for measuring slides. FIG. 3 is a diagram illustrating the characteristics of a settling zone with respect to the present invention. FIG. 4 is a graph showing a typical relationship between zone end points and time. FIG. 5 is a graph showing a typical relationship between zone length and time. FIG. 6 is a graph showing a typical relationship between the first appearance time of a zone and protein concentration. FIGS. 7 and 8 are graphs showing typical relationships between time and protein concentration versus zone length. FIG. 9 is a graph showing an example of scanning the density of the sedimentation zone at two different incubation times. FIG. 10 is a graph obtained by scanning the shading of the sedimentation zone formed by each protein concentration. FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship between parameter Iz and time. FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship between the parameter rz and the protein concentration parameter dlZ/dt. FIG. 13 is a graph showing an example of inducing a protein concentration value by adding a known protein to an unknown protein. FIG. 14 is a block diagram of an embodiment of an electronic scanning device according to the present invention. 20...Plate 21.22...Antigen hole 24.
...Antibody groove 90.91.92...Optical means 94.
...Patent applicant for control means Frederick J.A. Alagem (1 other person) Patent attorney Satoru Yoshimura State - Amendment Procedures August 16, 1985 Michibe Uga, Commissioner of the Patent Office1, Indication of the case Patent Application No. 156185 of 19852, Title of the invention Method for quantitative analysis of proteins by immunodiffusion 3. Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 911(15) for California, United States of America
845° Las Palmas Road, Pasadena Name Frederick J. Alagem Address 911 (15) for California, United States of America 845° Las Palmas Road, Pasadena Name Badomasini Kei Aggar 4, Agent 2-chome Shimochiai, Shinjuku-ku, Tokyo 14 No. 1 No. 5, Date of amendment order Amended statement filed at the same time as request for examination of application 1, Title of invention Method for quantitative analysis of proteins by immunodiffusion 2, Claims (1) Antigen sample containing protein , a method for quantitatively measuring the protein concentration in an antigen sample by immunodiffusion with an antibody source containing an antibody specific to the protein in the antigen sample, the protein and antibody being initially mixed with these reactive substances. forming at least one elongated sedimentation zone of finite length by reacting and diffusing through areas of the support medium where neither is present; and scanning said sedimentation zone by optical means so that a portion of the sedimentation zone is generating a plurality of electrical signals in response to the sediment concentration at each position of a two-dimensional array distributed within the sedimentation zone and partially distributed outside the sedimentation zone; electronically deriving a parameter value related to the distance between the ends of the elongated sedimentation zone representing a change from a small number of the electrical signals; and obtaining an index for quantitatively measuring the protein concentration in the antigen sample. comprising comparing the parameter value with a reference parameter value derived from a control sedimentation zone generated by equivalent immunodiffusion of a plurality of control antigen solutions, each containing a known concentration of the protein. A method for quantitative analysis of proteins. (2) the step of scanning a sedimentation zone includes a plurality of scan paths intersecting the sedimentation zone and a plurality of scan paths beyond each end of the sedimentation zone, the scans being spaced apart from each other; intersecting said sedimentation zone along parallel scanning paths, further deriving the value of said parameter selecting a scanning path adjacent to a respective sedimentation zone edge to transmit said plurality of electrical signals. The method for quantitative protein analysis according to claim 1, which comprises comparing the selected scanning paths and measuring the mutual distances of the selected scanning paths. 3) The method for quantitative protein analysis according to claim 1, which comprises generating an image representing the sedimentation zone on a screen surface of a cathode ray tube in response to the plurality of electrical signals. (4) the step of deriving parametric signals comprises deriving a first signal that increases with increasing protein concentration, deriving a second signal that decreases with increasing protein concentration, and The method for quantitative protein analysis according to claim 1, which comprises deriving a third signal representing a differential combination of the two signals as a combined parameter signal. (5) The combined parameter signal is
The quantitative protein analysis method according to claim (4), wherein the method represents the ratio between the signal of the second signal and the second signal. (Q) the scanning of the sedimentation zone, wherein the array includes at least one location on each side within the sedimentation zone and in an area overlapping another sedimentation zone, and wherein the scanning step of the sedimentation zone generates a plurality of electrical signals; generates an electrical signal at a second location on the other side of the first zone and in a non-overlapping area that overlaps the other sedimentation zone; A method for quantitative protein analysis according to claim 1, which comprises using the second position signal for deriving the position signal. The concentration of the protein is increased by previously adding different known amounts of the protein, and the scanning step, the step of deriving the parameter value, and the step of comparing the control parameter value and the determined parameter value are performed on the sample. The protein quantitative analysis method according to claim (1), which comprises performing the quantitative analysis on a sedimentation zone formed in each portion. (1) Each portion of the antigen sample is used for immunodiffusion of each sample portion. The resulting sedimentation zone of each sample portion is compared to the added protein concentration in the scanning step, parameter value derivation step. Claim 1, further comprising the step of effectively plotting said obtained parameter values for each sample portion and determining the value of said protein concentration in the original sample by extrapolation of said obtained curve. 1
Quantitative protein analysis method described in section ). (91) Claim 1 (1) comprising the step of staining said sedimentation zone with a dye prior to the step of scanning said sedimentation zone.
Quantitative protein analysis method described in section ). 0ω electronically transmitting, from the plurality of electrical signals, a corresponding value of a second parameter of a zone that is characteristically different from the first parameter depending on the presence of a certain abnormality of the protein; the value of the first parameter and the second parameter
2. The method for quantitative protein analysis according to claim 1, comprising the step of detecting the presence of the abnormality by comparing the value of the parameter. (11) A method for quantitatively measuring the protein concentration in an antigen sample by immunodiffusing an antigen sample containing a protein and an antibody source containing an antibody specific to the protein in the antigen sample, the method comprising: Prior to immunodiffusion, the antigen sample is subjected to selective protein migration in a direction perpendicular to the direction of mutual diffusion with the antibody source, and the protein and antibody are initially reacting and diffusing through areas of absent support medium to form at least one elongated settling zone of finite length;
The sedimentation zone is scanned by optical means and a plurality of electrical charges are generated in response to the sedimentation concentration at each position of a two-dimensional array, with some portions distributed within the sedimentation zone and portions distributed outside the sedimentation zone. electronically deriving from a plurality of said electrical signals a parameter value relating to the distance between the ends of said elongated sedimentation zone representative of a characteristic change in said protein concentration; Reference parameters derived from control sedimentation zones generated by equivalent immunodiffusion of multiple control antigen solutions, each containing a known concentration of the protein, in order to obtain an index for quantitatively measuring the concentration of the protein in the sample. A method for quantitative protein analysis, comprising comparing the value with the above parameter value. [+2 wherein said step of scanning a settling zone comprises a plurality of scanning paths intersecting said settling zone and a plurality of scanning paths beyond each end of said settling zone, said scanning comprising mutually spaced parallel scanning paths; the step of deriving the value of the parameter selects a scan path adjacent to a respective sedimentation zone edge and compares the plurality of electrical signals; 12. The protein quantitative analysis method according to claim 11, further comprising: measuring the mutual distance of the selected scanning paths. (Theft) The method for quantitative protein analysis according to claim 111, which comprises generating an image representing the sedimentation zone on a screen surface of a cathode ray tube in response to the plurality of electrical signals. said step of deriving a parametric signal comprises deriving a first signal that increases with increasing protein concentration, deriving a second signal that decreases with increasing protein concentration, and said first and second signals. The quantitative protein analysis method according to claim (1), comprising deriving a third signal representing a differential combination of as a combined parameter signal. The protein quantitative analysis method according to claim (b), wherein C represents the ratio of the first signal to the second signal. a first zone including at least one location on each side and in a region overlapping with another sedimentation zone, wherein the scanning step of the sedimentation zone for generating a plurality of electrical signals overlaps with the other sedimentation zone; generating an electrical signal at a second location on the other side of and in a non-overlapping region, and using the second location signal to roughly derive the electrical signal at the first location. A method for quantitative protein analysis according to claim 11, comprising: (b) each portion of the antigen sample contains a different known amount of the protein prior to the immunodiffusion of each sample portion; The scanning step, the step of deriving the parameter value, and the step of comparing the control parameter value with the determined parameter value are performed on the sedimentation zone formed in each sample portion. A method for quantitative analysis of proteins according to claim 11, comprising: (2) each portion of the antigen sample being treated with a different known amount of protein prior to immunodiffusion of the multi-sample portion. The obtained sedimentation zone of each sample portion, enriched by the addition of the protein, is determined in the scanning step, the parameter value derivation step, and the obtained parameter for each sample portion with respect to the added protein concentration. Claim 1, further comprising the steps of effectively plotting the values and determining the value of said protein concentration in the original sample by extrapolation of said curve obtained.
11) The protein quantitative analysis method described in item 11). 09 The method of claim 1 further comprising the step of staining the sedimentation zone with a dye prior to the step of scanning the sedimentation zone.
11) The protein quantitative analysis method described in item 11). (21) Electronically transmitting, from the plurality of electrical signals, a corresponding value of a second parameter of a zone that is characteristically different from the first parameter depending on the presence of a certain abnormality of the protein. and the step of detecting the presence of the abnormality by comparing the value of the first parameter and the value of the second parameter, the method for quantitative protein analysis according to claim (11). . 3. Detailed Description of the Invention The present invention relates to a technique for quantitative analysis of proteins present in a liquid mixture, and particularly to a method for quantitative analysis when the amount of a sample is minute. In recent years, with the rapid development of knowledge regarding the role that proteins play in health and disease, there has been a need to quickly and relatively economically quantitatively measure proteins in fluids such as serum, spinal fluid, and cell extracts. generally increasing. Proteins in such liquids are often identified (qualitative analysis) by an immunochemical method that utilizes precipitation of each protein caused by antibodies specific to a particular protein. Such specific antibodies are produced when a foreign protein (antigen) invades and stimulates the body. Antiserum is a mixture of such known antibodies. By reacting a protein sample with such an antiserum in vitro and observing the presence or absence of precipitate as a result, it is possible to obtain powerful clues about the type of protein present in the sample. A method for quantitative protein analysis using such an immunochemical method involves bringing one reagent, antibody or antigen, into contact with the surface of a gel containing the other reagent, and detecting scattered light from the formed precipitate. Detection method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-1 (1983)
17123> is known, but the parameter for quantitative analysis obtained by this method is the precipitate in the gel at one measurement point! Since the value corresponds to 2 concentrations,
It is inaccurate because it is greatly affected by the diffusion rate in the gel, and it has the disadvantage that it can only be applied to single-component products. Therefore, such immunochemical methods are generally considered to be qualitative methods in protein analysis, and no specific method effective for quantitative analysis has been found. An object of the present invention is to provide a method for quantitative protein analysis using an immunochemical method that is highly reliable and reproducible. In addition to the above object, another object of the present invention is to provide a method for quantitatively analyzing each protein in a sample containing a wide variety of proteins. The present invention is a method for measuring the protein concentration in an antigen sample by performing immunodiffusion with an antigen sample and an antibody source containing an antibody specific to a specific protein. That is, proteins and antibodies first diffuse into each other in a support medium that does not contain these reactants, and a contact reaction occurs to form at least one elongated sedimentation zone with a finite length, which can be quantitatively measured. To do this, each location in a two-dimensional array distributed across the interior and exterior of the zone is optically scanned, generating an electrical signal corresponding to the sediment concentration at each location, and elongated strips representing specific changes in the protein concentration. A parameter relating to the distance between the zone ends along the sedimentation zone is electrically derived from the signal. Then, the results are compared with parameter control values obtained from a control zone obtained by performing the same immunodiffusion as in the case of the sample on a control antigen solution containing a known amount of the above protein. . The experimental results and calculations related to the results described above can be performed manually, if desired, or data can be obtained semi-automatically using optical and electrical scanning devices. The necessary data processing can also be performed fully automatically by a general-purpose computer of appropriate capacity. The present inventors have discovered that the distance between the ends of an elongated sedimentation zone of finite length formed by mutually diffusing proteins and antibodies has an effective parameter for quantitative measurement of proteins, In accordance with the present invention, this parameter is derived from a plurality of electrical signals measured at respective locations in a two-dimensional array distributed within and outside the elongated sedimentation zone. Since the elongated settling zone typically appears as symmetrical, the end position of the settling zone can be corrected or supplemented by calculations based on its axis of symmetry or the curvature of the settling zone. In the present invention described above, when the initial antigen mixture contains various proteins, first, the direction of mutual diffusion with the antibody source is perpendicular to the direction in which the various proteins diffuse in proportion to the difference in characteristics between the various proteins. A portion is fractionated by moving in the direction. Such selective transfer can be achieved, for example, by simple diffusion, electrophoresis, or even more complex methods such as chromatography, but the sedimentation zone formed by subsequent immunodiffusion is It remains basically unchanged even when fractionated by different methods. For example, in the case of electrophoresis, each protein moves and distributes along the direction of an electric field depending on the difference in mobility due to the difference in migration mobility between different proteins. After such an initial fractionation, the proteins migrate in different directions and come into contact with the antiserum, generally resulting in basic separation by interdiffusion in a suitable support medium such as agar or agarose. form a linear distribution. The precipitation zones for each protein are generally completely separated and clearly differentiated. There are sufficient differences in the diffusive mobilities of different proteins, or alternatively antibodies, to permit a clear distinction between such sedimentation zones. Since the zones overlap only to a certain extent, the endpoints of the zones can be clearly distinguished. Furthermore, even if adjacent sedimentation zones overlap, the position of the overlapping end can be calculated by utilizing the symmetry of the sedimentation zones and based on the axis of symmetry or the curvature of the sedimentation zones. When using scattered light or light intensity at one measurement point as a quantitative parameter as in the prior art, the density of the protein and the degree of diffusion over time have a significant influence on the measurement results, and it is necessary to correct this. However, since the quantitative method according to the present invention uses the shape factor of the sedimentation zone as a parameter, it is possible to perform such selective movement as a fractionation process before interdiffusion. It is. Even if you put the antigen and antibody into a hole to perform immunodiffusion and apply an electric field in a way like electroimmunodiffusion to increase the speed at which the antigen and antibody move towards each other, the resultant The sedimentation zone maintains the same basic shape as when no electric field is applied. The same applies if the immunodiffusion step in immunoelectrophoresis is accelerated by an appropriate electric field. Therefore, the term immunodiffusion in this specification refers to both cases with and without an accelerating electric field. Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, but these examples are not intended to limit the scope of the present invention. Immunoelectrophoresis is well known as a qualitative method, and a variety of devices have been published to perform it, but they all have little differences. In the present invention, electrophoresis and subsequent diffusion and immunoreaction are performed in a monolayer gel, typically a fraction of a millimeter to several millimeters thick, mounted on an optically transparent plate. The support medium used is agarose, commonly used today, saturated with barbital Il solution with an E)H of about 8.6 and an ionic strength of about 0.1.The sample is then cut into gel layers. A plate 20 is shown in Figure 1, on which a plate 20 is shown extending parallel to the direction of electrophoresis. An antibody groove 24 along the axis 25 and circular antigen holes 21 and 2 arranged at equal intervals on both sides thereof.
There are 2. Depending on the arrangement of the holes, two separate solutions or two samples of the same solution will move simultaneously towards the same antibody solution on each plate. Two additional antibody grooves may be added outside of the two antigen holes on each plate, and two additional antigen holes may be added outside of the two antigen holes to double the capacity of the plate. Similarly, additional antigen holes may be added at a sufficient distance along the direction of electrophoresis from holes 21 and 22 to prevent pattern overlap. Shaded areas 26 and 28 in FIG. 1A represent four types of proteins a in a pair of samples of the same type after being placed in holes 21 and 22 and subjected to electrophoresis in the direction of arrow 23 for a certain period of time. This is an approximate representation of typical distributions of b, c, and d. Normally, all proteins move in the same direction in a liquid medium, but the solvent itself has the property of carrying a net charge, resulting in gel flow and electroosmosis. Proteins therefore move in both directions relative to the hole. When the electrophoresis is finished, the antibody is placed in the groove 24, and as shown in FIG.
A sedimentation zone is formed by interdiffusion of proteins a, b, c, and d with their corresponding antibodies. B in Figure 1
, C, and D show each stage of typical zone appearance. Precipitating arcs of unrelated antigens react with each antibody and form separately, but when they come close enough, they intersect like a first cause, and immunochemically related precipitating arcs Fuse as a continuous reaction line. Figure 1 C and D
The sedimentation zone d' in Figure 1A actually contains two separate proteins, and even if the two proteins have the same electrophoretic mobility, they will form separate sedimentation zones. It illustrates the facts that form. Zones d and d- can also be thought of as two different proteins placed in the wells 21 and subjected to immunodiffusion without going through an initial electrophoresis step. The reason why each zone end is clearly separated is because the diffusion rate of each protein acid or antibody is different. In either case, each such zone can be analyzed separately using the methods described below. According to the present invention, the sedimentation zone by immunoelectrophoresis can be measured directly and quantitatively. Such measurements allow the determination of the specific, characteristic physical arrangement of each precipitation zone of the protein of interest on the plate, as well as measurements of light intensity by optical methods. Both methods add a temporal element, which is an important element of observational data. However, such time measurements are meaningless if the incubation is carried out until equilibrium is reached and a stable zone is formed. Position measurement on the plate 20 can be performed using a low magnification microscope, for example. As shown in FIG. 2, a plate 20 is placed over a variable opening 32 of a light source box 3o having a light source lamp 36 and a light absorbing dark field 34 such as black velvet. Objective lens 41 for microscope 4°
, a crosshair 43 for sighting is attached to the eyepiece lens 42 and the focal plane. On top of the light source box 3o is a double slide mechanism 45.
Although not shown in detail, it is equipped with a screw drive device 46 and accurate scales, which allows the position of the microscope placed on it to be accurately read with respect to the two coordinate axes. is now possible. In this figure, only one coordinate axis is shown for clarity. It is usually convenient to set the X-axis in the direction of electrophoresis, ie, parallel to the antibody groove, and to set the origin of the coordinate axes on or near axis 25, as shown in FIG. 1A. In order to measure the density of light, the microscope is equipped with a diagonal half mirror 48 for splitting the light beam, sending part of the light to the eyepiece and using the other part to form a real image on the diaphragm 52. are tied together. The diaphragm 52 is connected to the plate 20
Only the light from the range that matches the crosshair 43 on the
Send to photosensitive transducer 5°. transducer 5
o is electrically connected to the amplifier circuit 54 and the meter 56. Instead of the meter 56, it may be possible to directly observe the light with the naked eye and record it manually, or it may be possible to connect a printed circuit or a converter that automatically records the intensity of the light according to a command signal. In FIG. 2, for example, instead of dark field illumination,
Various modifications are possible, such as direct illumination or overhead illumination where the reflected light from the zone can be measured directly. An example of a method and ti[ for performing a fully automated measurement is described below. FIG. 3 illustrates certain features of the sedimentation zone defined for locating the zone according to the present invention as it emerges. The horizontal line 61 in y-y is the edge of the antibody groove on the immunoelectrophoresis slide. Points E and F at coordinates (Xe, Ye) and (Xf, Yf) are the left and right end points of the extending zone 60. In addition to the zone end points E and F, it is better to measure several intermediate points within each zone. In FIG. 3, a point G at Y(1) with coordinates <xa is an example of such a point. Since the zone has a certain width in the y-direction, the y-coordinate of each intermediate point, such as It is convenient to define one or more points 64, including the strongest point. As the incubation time progresses, the absolute and relative positions of points E, F and G change as zones emerge. As a function of time, Xe and
The value of f is correlated with the protein concentration, and the difference in this coordinate (Xf
-Xe ), ie the length L of the sedimentation zone at a particular measurement time, can be directly determined by comparing the length L of the sedimentation zone with a control value obtained with a known concentration of protein at the same time. However, even more reliable and accurate results can be obtained by deriving one or more functions considered to be effective as parameters from such measurement results and correcting the above parameters. good. As the data shown in FIG. 4, FIG. 5 shows changes in this parameter with respect to incubation time. In FIGS. 4 and 5, the solid lines are plots of values obtained from actual experiments. These figures also include
The value obtained by extending (extrapolating) the solid line in the direction of less time is shown. This extension is indicated by a dashed line. In FIG. 4, the point 66 where the extension lines intersect represents the point where the length of the zone was O. The extension (extrapolation) sl in Figure 5 intersects the time axis at point 67,
TO can be found in the same way. By such extension (extrapolation), the time of first appearance of the sedimentation zone can be determined practically accurately, and this time of first appearance can also be used as a temporal reference for determining the length of the sedimentation zone. Once experimental values for determining parameters are obtained for the sample to be analyzed, these values are compared with appropriate combinations of standard values for each protein. These standards were made using a series of solutions containing known amounts of the protein of interest under the same conditions as the measurements. To obtain such a combination of standard values, standard procedures are carried out using such standard protein solutions and subsequent measurements are taken at corresponding points on each plate as the incubation progresses. It is desirable that the standard operation be performed under all conditions as similar as possible to the measurement operation to which the standard is to be applied. In fact, it is desirable that the reference value is unique and corresponds individually to each measurement operation. However, in routine measurements, if the slope of the control curve is known from the previous measurement, 1
Sometimes standard operations are sufficient. Standard values for desired parameters are derived by performing several such standard operations for each concentration. The standard values of the parameters thus measured are therefore considered to be a function of both concentration and time. Creating a standard curve is more indirect. These values are related to the time at which the measurements were taken, so the reference standards must be made to cover a range of time. It is difficult to measure data for all concentrations simultaneously. Each measurement value is therefore related to the time of measurement so that the final standard value for each protein concentration is plotted on a separate curve as a function of time. FIG. 6 is a representative example of such a group, in which standard values of parameters for three concentrations are plotted against the time axis. In FIG. 6, vertical lines are drawn at arbitrary times t, t2, and t3. These multiple values of L can be replotted as separate curves as a function of concentration. The resulting set of curve combinations shows L as a function of protein concentration for each time. This combination is shown in FIG. 7 and is more convenient than the plot versus time of FIG. 6 when comparing experimental values. Another feature of the present invention is that it improves accuracy, particularly when the concentration of one or more proteins of interest in the sample to be measured is relatively low. In such cases, it is desirable to supplement the sample solution with several known amounts of such proteins in whole number ratios. Measurement operations are then performed in parallel with this solution and a standard containing a known amount of protein. If values are needed to determine the required parameters for each solution, they can be determined for all times by the interpolation described above for time. The parameter values P obtained for the authentic standards are plotted against protein concentration in the conventional manner as shown in curve 80 of FIG. Similarly, score each value of P for the original antigen sample and a portion to which a known amount of protein was added, and for i, j, and k, calculate as if the solution contained only the added protein. It is plotted as follows. Therefore, the value for the original sample is plotted at the concentration (18) position. A curve 81 is drawn through these points. In this data processing example, the protein concentration of the original sample can be calculated in several ways, all of which should give essentially the same value. In this way, calculations can be made using several desired methods, and the results can be averaged. First, a straight line extending horizontally from h and intersecting the curve 80 at h' indicates the density of the value indicated by ch. This corresponds to the general comparative method mentioned earlier. Furthermore, in the same way, extension lines drawn from +, j, and k to intersect the straight line 80 are i −4i ′, j 4j ′, and k
It gives the concentration according to the length of the straight line -k', and all of those lengths are logically the same. If the value of P at h is uncertain for some reason, e.g. because the observed zone is unclear, a reliable value can be obtained by averaging over all four intervals. Another method not only can improve the measurement inaccuracy in It also has the advantage of being able to determine the value. In the latter case, the protein above curve 81 is obtained by connecting the obtained points i, j and k and is further extended (extrapolated) towards the P axis to determine P at h. In this way, curve 81
Curve 80 serves as a guide in extending . For example, the curve 80 in FIG. It has been moved as a whole to the left until it now represents j and k. The intersection of the thus-moved curve 80 and the P axis gives a point value, from which the density ch can be determined. Furthermore, if the curve 81 is extended to the negative side of the horizontal axis -ch, the concentration value c
The concentration matching h can be read directly. The supplemented standard line 81 method described above has the great advantage that the same solution can be used for experimental and control purposes. This advantage can eliminate any small errors caused by extending the standard line, especially if the sample is human serum from a patient with a particular disease. The reliability of this extrapolation can be increased almost indefinitely by increasing the number of samples supplemented with various amounts of protein and by making measurements at several locations rather than just the three shown in Figure 8. It is possible to obtain a correct understanding of the measurement errors involved. The present invention can also automatically detect certain protein abnormalities in antigen samples. For example, normal and abnormal gamma globulins usually have small differences in their immunodiffusion and electrophoretic mobility ranges, yet react with the same antibodies, forming abnormal precipitation zones and generally forming sediments that are asymmetrically distributed along the length of the . The occurrence of such abnormalities can be detected by observing the asymmetry of the elongated sedimentation zone or abnormalities in other values. The existence of this abnormality is indicated if several independent measurements are performed at a certain value of X and the results of calculating the measurement error show a statistically significant change. Another parameter that responds sensitively to the presence of abnormal proteins is the axial curvature of the zone. Due to the presence of anomalies, the curvature along the length of the zone tends to vary abnormally and asymmetrically, while the overall curvature tends to be below normal. It is further advantageous to use multivalued parameters which consist of a unique function of two or more parameters. For example, the sum of the zone length L and the light intensity parameter becomes a new parameter that gives more reliable results than using the individual components one by one, if measurement errors are taken into account appropriately. . Also of interest are the derivatives of the two parameters, one increasing and one decreasing with increasing protein concentration. In this way, the quotient of these parameters,
Using the differences, it is possible to obtain parameters that have a sharper dependence on concentration than using them individually. The first appearance time TO of a zone is an example of an inverse relationship to the protein concentration, and can be used particularly when determining such a quotient. The distance between the antibody groove and the zone at any desired value XΩ on the X-axis is also inversely related to protein concentration, and such a quotient is also used as a parameter. In general, it is better to divide a parameter that directly depends on concentration by a parameter that is inversely dependent on concentration so that the resulting multivalent parameter depends directly on concentration rather than inversely. . For an unknown sample, reference values suitable for comparison with multivalued parameters determined by actual measurements can be derived from the reference values of the parameters of each component, as described above. As mentioned above, the measurement of position and light intensity and the derivation of parameters can be performed by direct observation or manual methods, but as a feature of the present invention, these operations can especially be automated in part or in whole. It means that it is suitable. A particularly convenient and effective method for making the measurements required for the present invention is to optically scan the slide, using a charge-coupled scanning device, such as a television camera, or an equivalent method to scan the scanning range. This is a method of obtaining a video signal that represents the apparent light intensity of a two-dimensional combination of The signal of each element is generally digitally converted and stored electrically along with the X and Y coordinates corresponding to the position on the plate or the measurement time. Such a combination of signals for all locations or signals for a specific location can be retrieved during subsequent data processing 1. Also, any portion of the image on the slide can be displayed on a CRT or equivalent, either during or after scanning. Systems for scanning, storing images, reproducing and extracting specific points of an image as digital signals are known in electronics technology and can be purchased in a way that suits this requirement. FIG. 9 illustrates an example of such a device, in which a television camera 90 is connected to a photosensitive surface of the camera by a lens 91.
An image of the plate 20 is formed on a monitor CRT 92, a scanning control device 94, and a general-purpose computer 100. By adjusting the lens 91, the plate 20 can create an image at any magnification. In order to center the plate at an arbitrary position, for example, it is necessary to change the position of the plate on a support for illumination material such as the light source box 30 in FIG. 2, or to use conventional electronic bias control using a camera circuit. You may go. In particular, if a scanning mechanism synchronized with the monitor CRT can be used as the scanning device, it is possible to drive the mechanism in fine steps such that the movement in both coordinate axes on the screen is continuous and equal. The image is divided into area elements, identified, for example, by X and y coordinates. For manual or semi-automatic operation, the monitor display usually includes a cursor with an electronically generated bright spot indicating the location on the screen from which the video signal is being extracted from the area element on each scan. There is a manual control switch for the operator, who can freely move the cursor visually. The device can also position the cursor directly on the desired point depending on the x and y coordinate values via digital command addresses. Such signals can be obtained manually or from a general purpose computer program. As illustrated in FIG.
Count the pulses from 03 and continuously apply X to the branch line 104.
Gives a digital signal representing the coordinates. The circuit 106 generates an analog step voltage for each minimum unit of the X coordinate on line 1 (17) according to the signal.Divider circuit 108
performs scanning counting of the beam in the x-axis direction and provides a digital signal representing the y-coordinate to the branch line 109 for each sweep. In response to this count, the circuit 110 sends out an analog step voltage for each minimum unit of coordinates to the line 111. The step voltages on lines 101 and 111 are
Controls the scanning of the RT92 in the X and Y directions to maintain synchronization between the two. The video signal from camera 90 is on line 11
2, the light is sent to the monitor CRT 92, and changes in the light intensity of the plate 20 are reproduced on the screen surface. The selection circuit 118 typically consists of an X and Y counter, which counts up or down by counting one or more pulses when the control stick shown at 119 is manually moved. The resulting digital signal represents the x and y coordinates of the location being measured and registers 1
17. Comparison circuit 114 includes register 117
Coordinates of a specific measurement target position and lines 104 and 10 from
Constantly compare the x and y coordinates of the scanning beam from 9 onwards. When the scanning spot comes to the memorized position (address),
Normally, an operation signal is sent from the comparison circuit 1j4 to the switching circuit 120 once for each multi-scan. Register 125 thus receives on its line 123 a digital signal corresponding to the light intensity when scanning the specified measurement point on the slide. The motion signal from circuit 114 is also sent to cursor control circuit 126, which applies light intensity modulated pulses to the video signal to identify the selected point on the monitor screen, as shown at 127. Register 125 also receives the X and Y coordinate signals from lines 115 and 116 and also receives the continuous time signal produced by time circuit 128. All of these signals are stored in register 125 and are read by computer 100 either by manual control on line 129 or by computer control on line 130.
sent to. Computer 100 individually identifies measurement points and accepts input information for spots on plate 20 as required by any program. This measurement method is
The circuit is similar to the selection circuit 118, the register 117, and the comparison circuit 114, and the selection circuit 118 operates according to an electrical signal that selectively indicates the direction of movement of the measurement point or indicates the digital address of the required position. do. Rather than creating two such devices, as shown in FIG.
is controlled by computer 100 via branch line 132. In order to perform such control by the computer 100, as described above, the computer 100 has built-in programs for measuring position and light intensity and for guiding general parameters. In order to scan the zones automatically, the plate should be suitably illuminated and transferred from the incubation chamber to a precisely defined scanning position. Especially when the optical scanning device is lightweight and compact, such as a charge-coupled device.
For example, it is preferable to mount the scanning device on a platform that can move in two dimensions over which immunodiffusion or immunoelectrophoresis plates are lined up. In this way,
It can also be used to place antigens or antibodies into holes or grooves using a scanning device. For this purpose, a pipette that can be controlled by digital signals is installed slightly outside the scanning rig. The video signal from the scanning device is sent to a computer that is programmed to identify the shape of each hole and to allow automatic reading. The pipette-mounted platform of the scanner can be moved over the plate by computer control and stopped when the scanning axis is correctly positioned over a defined antigen well. The platform is then moved a predetermined distance such that the pipette is just over the hole and a volume of sample is correctly injected into the hole. When the antigen solution is injected into all the holes while washing the pipette appropriately after each operation, electrophoresis begins. Similarly, after electrophoresis is completed or, if electrophoresis is not performed, immediately after the antigen is placed in the antigen hole, this device places the antibody in the antibody groove. After a period of diffusion, the same scanning device moves over the settling zone over the plate combination to perform the scan. The scanning capability of the scanning device is also exercised prior to injecting the sample into the hole. The computer is programmed to measure the relative positions of the antigen holes and antibody grooves, and remembers any incorrect relative positions or dimensions of holes or grooves in the plate. Those that deviate greatly from the standard are eliminated at the sample injection stage, and those that slightly deviate from the standard are automatically corrected at the final parameter derivation stage. The initial zone scanning process obtains a video signal from an address that is continuously measured by a specific X value and a Y value moving at regular intervals over the area where the zone is expected to form. This is a stage controlled by a computer. The video light intensity values received from register 125 are stored as x, y, and t data for each measurement point. At the end of each such y-scan, the x-coordinate is moved a fixed distance, and a similar y-scan is performed, the results recorded, and so on until the entire area of interest is covered. Each measured light intensity value is typically compared to a previously measured and stored value. It is determined that if the measured light intensity is above a background region threshold, it indicates the presence of a sedimentation zone. Also, for each y-scan, the maximum light intensity across the zone is determined and stored, and the axis of the zone is determined from a series of y values for equally spaced x values. The end point of each zone is recognized by the extreme value of X such that the highest point (peak) of light intensity is recognized in each direction of X. If more precise position measurement is required, a certain area near the endpoint is programmed to be scanned at even finer x and y intervals. A direct mathematical process is applied to the data recorded for the actual sedimentation zone located and recorded, and the X value of the zone end is subtracted, resulting in the parameter L. Other parameters may be determined by appropriate calculations as required. The above measurements should be carried out as a unit measurement on a set of plates containing one or more unknown samples and their associated several standard solutions, such that a complete determination of the unknown samples can be made. desirable. Upon each scan of a set of such plates, the computer derives the concentration of each protein where a sedimentation zone is found. If, as already mentioned, a number of standard measurements are involved, the possible measured concentrations are determined for each calculated concentration value. It is known to perform such calculations by computer. It is possible to perform several independent measurements based on the concentration of each protein in the sample. In general, several different parameters are used as reference, weighted according to the expected error, and the average determined. If the calculated error with respect to the average value falls within a certain range for the sample being measured, there is no need to perform any further measurements, and the computer will then print out the final result. Records and collects as much original data as necessary for the program.For example, the doctor requesting the analysis can put all the data on a magnetic tape and request it for future reference. A photograph of the plate after diffusion can be taken either through a monitor CRT or directly. Usually, the protein concentration is high (if not, one scan cycle is sufficient to determine the concentration of the protein of interest). is not good. For a certain amount of time, from a few minutes to an hour or more,
After incubation is added, the above scanning is repeated, and the measurement plate and the corresponding standard plate are scanned. Computers typically look for new zones that appear where no zones were present in previous scans, or they scan areas where previously subsidence zones have been found and recorded, and determine the extent of zone movement and expansion from previous records. programmed to explore. Thus, the computer continues to process data with each scan. Sometimes two precipitation zones of distinct proteins come so close that a normally formed precipitate intersects at the end. The zones created by immunoelectrophoresis are programmed to predict crossings of such zones, predict when crossings will occur, and make appropriate corrections in the process of inducing various parameters. . If the protein being measured is of the type that crosses over, each plate is scanned early in the appearance of the zone, before cross-over occurs, as shown in FIG. 1B. The axis and end points of the zone are then reliably localized. The computer is also programmed to check for actual intersections as part of each regular scan. For example, by comparing the ( Possibility checks are also included; for example, the computer extends all endpoints beyond their actual value and compares them with the extended endpoints of adjacent zones. Such axis extensions are A simple method is to extend the zone linearly in the direction of the slope of the axis.Alternatively, the observed zone axis may be properly extended to match a parabola or other curve.Intersection of Zones can also be found by calculating the rate of change of the slope of the axis of the zone. Alternatively, it can be found by calculating the radius of curvature of the axis by a series of points along the zone. Any value that deviates significantly from normal variation indicates that the zone contains two or more intersecting areas. A sufficiently accurate correction can be made by deriving the position of the zone edge observed in the other half that does not intersect, assuming that it is symmetrical. Correspondence between two points is determined at equal value intervals of X on both sides of the point XQ closest to the antibody groove, and for zones where direct immunodiffusion is performed, on both sides of the zone axis. are determined at intervals of equal values of ■.Axes that lie within the intersecting area are localized by extrapolation.More precise methods of correction are possible if desired, e.g. is programmed to take into account the asymmetry of the zone by adjusting the measurements at symmetrical points chosen on the non-intersecting halves of the zone.If an asymmetry is detected, e.g. The correction factor can also be determined by comparing the two points observed at the two points and determining the ratio between these values.Another example of correction is the light intensity actually measured in the area where the intersection actually intersects. A method that takes into account that the values are partly due to one zone and partly due to the other zone.The computer adjusts the light intensity values at the intersection area appropriately. To determine the appropriate division ratio, as mentioned above, it is sufficient to compare the respective values of the intersecting area and the symmetrical area, without making the above adjustments. You don't have to do it either. If possible, it is desirable to apply two or more separate calculations to correct the intersection area and average the results to determine the error. However, originally the crossing area was only a small part of the entire zone. Therefore, the error in approximating the correct value within the area of the intersection is acceptable and does not significantly affect the final result. Those skilled in the art will appreciate that many features of the methods previously described can be implemented with a variety of equivalent alternative techniques within the scope of the invention. For example, parameter values that do not require continuous measurements of the incubation time can be determined after the incubation has reached equilibrium. Such measurements have the advantage that the configuration of the zones is static and stable and the time to take the measurements is not a critical factor. Furthermore, measurements of the sedimentation zone at any stage of incubation can be carried out with specific light. This method does not require precise time measurements, so it is usually
It is convenient after the reaction has reached equilibrium. In summary, methods and apparatus have been described for making truly quantitative measurements of the concentration of individual proteins in physiological fluids using immunodiffusion, immunoelectrophoresis, and analog means. When actually using the method described here,
It has been demonstrated that the protein concentration can be measured with an accuracy of 5% or less. The present invention thus provides measurement techniques for a wide range of experimental or diagnostic purposes. 4. Brief explanation of the drawings Fig. 1 is a diagram of an immunoelectrophoresis plate, where A in Fig. 1 shows the distribution of typical various proteins after electrophoresis, B, C in Fig. 1, D shows each step of subsequent diffusion and immunoprecipitation reaction. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the device for measuring slides. FIG. 3 is a diagram illustrating the characteristics of a settling zone with respect to the present invention. FIG. 4 is a graph showing a typical relationship between zone end points and time. FIG. 5 is a graph showing a typical relationship between zone length and time. Figures 6 and 7 are graphs showing typical relationships between time and protein concentration versus zone length. FIG. 8 is a graph showing an example of inducing a protein concentration value by adding a known protein to an unknown protein. FIG. 9 is a block diagram of an embodiment of an electronic scanning device according to the present invention. 20... Plate 21.22... Antigen hole 24...
・Antibody groove 90.91.92...Optical means 94...
・Control means patent applicant Frederick J.A. Alagem (1 other person) Representative Patent attorney Satoru Furumura Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 6 To Figure 7

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)蛋白を含有する抗原試料と、該抗原試料中の蛋白
に特異的な抗体を含有する抗体源とを免疫拡散させて該
抗原試料中の蛋白濃度を定量測定する方法であって、 上記蛋白及び抗体を、当初これら反応物質がいずれも存
在しない支持媒体の領域を通じ反応しながら拡散し合う
ようになして、少なくとも一つの有限長さの細長い沈降
ゾーンを形成させることと、光学的手段により上記沈降
ゾーンを走査して一部が該沈降ゾーン内に分布し一部が
該沈降ゾーンの外に分布した二次元の配列のそれぞれの
位置における沈降濃度に応答して複数の電気的信号を発
生させることと、 上記蛋白濃度に特有な変化を表わす上記細長い沈降ゾー
ンに沿ったゾーン両端間の距離に関するパラメータ値を
複数の上記電気的信号から電子的に導出することと、 上記抗原試料中の上記蛋白濃度を定量測定する指標を得
るために、それぞれ既知の濃度の上記蛋白を含有する複
数の対照抗原溶液の等価的な免疫拡散により生成された
対照沈降ゾーンから導出された基準パラメータ値と上¥
記パ¥ラメー¥タ値¥と比較すること を含むことを特徴とする蛋白の定量分析方法。
(1) A method for quantitatively measuring the protein concentration in an antigen sample by immunodiffusing an antigen sample containing a protein and an antibody source containing an antibody specific to the protein in the antigen sample, the method comprising: by optical means, allowing the protein and antibody to react and diffuse into each other through a region of the support medium initially free of either of these reactants to form at least one elongated sedimentation zone of finite length; A plurality of electrical signals are generated in response to the sediment concentration at each position of a two-dimensional array that scans the sedimentation zone and has a portion distributed within the sedimentation zone and a portion distributed outside the sedimentation zone. electronically deriving from a plurality of the electrical signals a parameter value relating to the distance between the ends of the elongated sedimentation zone representing a characteristic change in the protein concentration; To obtain an index for quantitatively measuring protein concentration, reference parameter values derived from control sedimentation zones generated by equivalent immunodiffusion of multiple control antigen solutions, each containing a known concentration of the above protein, and above.
1. A method for quantitative protein analysis, comprising comparing with a parameter value.
(2)沈降ゾーンを走査する前記段階が、該沈降ゾーン
と交差する複数の走査経路と、該沈降ゾーンの各端部を
超えた複数の走査経路とを含み、該走査が相互に離間さ
れた平行な走査経路に沿って前記沈降ゾーンと交差して
行われ、さらに前記パラメータの値を導出する段階が、
それぞれの沈降ゾーン端部に隣接した走査経路を選択し
て前記複数の電気的信号を比較し、前記選択された走査
経路の相互の距離を測定することからなる特許請求の範
囲第(1)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(2) the step of scanning a sedimentation zone includes a plurality of scan paths intersecting the sedimentation zone and a plurality of scan paths beyond each end of the sedimentation zone, the scans being spaced apart from each other; intersecting said sedimentation zone along parallel scanning paths, further deriving values of said parameters;
Claim 1, further comprising selecting scan paths adjacent to respective sedimentation zone ends, comparing the plurality of electrical signals, and determining the mutual distances of the selected scan paths. Quantitative protein analysis method described in .
(3)前記複数の電気的信号に応答して前記沈降ゾーン
を表わす映像を陰極線管のスクリーン面に発生させるこ
とを含む特許請求の範囲第(1)項に記載の蛋白の定量
分析方法。
(3) The method for quantitative protein analysis according to claim (1), which comprises generating an image representing the sedimentation zone on a screen surface of a cathode ray tube in response to the plurality of electrical signals.
(4)パラメータ信号を導出する前記段階が、蛋白濃度
の増加につれて増大する第1の信号を導出すること、蛋
白濃度の増加につれて減少する第2の信号を導出するこ
と、並びに前記第1及び第2の信号の示差的な組合せを
表わす第3の信号を組合わされたパラメータ信号として
導出することを含む特許請求の範囲第(1)項に記載の
蛋白の定量分析方法。
(4) the step of deriving parametric signals comprises deriving a first signal that increases with increasing protein concentration, deriving a second signal that decreases with increasing protein concentration, and The method for quantitative protein analysis according to claim (1), comprising deriving a third signal representing a differential combination of the two signals as a combined parameter signal.
(5)前記組合わされたパラメータ信号が前記第1の信
号と第2の信号との比を表わすものである特許請求の範
囲第(4)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(5) The method for quantitative protein analysis according to claim (4), wherein the combined parameter signal represents a ratio between the first signal and the second signal.
(6)前記配列が、前記沈降ゾーン内の一方の側と、他
の沈降ゾーンと重なり合う領域内とに少なくともそれぞ
れ一つの位置を含んでおり、複数の電気的信号を発生す
る沈降ゾーンの前記走査段階が、前記他の沈降ゾーンと
重なり合う第1のゾーンの他方の側にありかつ重なり合
っていない領域にある第2の位置における電気的信号を
発生させ、さらに前記第1の位置の前記電気的信号を導
出するために前記第2の位置信号を用いることからなる
特許請求の範囲第(1)項に記載の蛋白の定量分析方法
(6) the scanning of the sedimentation zone, wherein the array includes at least one location on each side within the sedimentation zone and in an area overlapping another sedimentation zone, and generates a plurality of electrical signals; a step generating an electrical signal at a second location on the other side of the first zone and in a non-overlapping area that overlaps the other settling zone; and further generating the electrical signal at the first location. 2. The method for quantitative protein analysis according to claim 1, which comprises using the second position signal to derive .
(7)前記抗原試料の各部分が、各試料部分の前記免疫
拡散に先立って前記蛋白の異なった既知量を添加するこ
とにより高濃度化されており、また、前記走査段階、パ
ラメータ値の導出段階及び対照パラメータ値と求められ
たパラメータ値とを比較する段階が、試料部分毎に形成
された沈降ゾーンに対して行なわれることを含む特許請
求の範囲第(1)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(7) each part of said antigen sample is enriched by adding different known amounts of said protein prior to said immunodiffusion of each sample part, and said scanning step, derivation of parameter values; Quantification of protein according to claim (1), wherein the step of comparing the determined parameter value with the step and control parameter value is performed for a sedimentation zone formed for each sample portion. Analysis method.
(8)前記抗原試料の各部分が、該各試料部分の免疫拡
散に先立って異なった既知量の前記蛋白を添加すること
によって高濃度化され、各試料部分の得られた沈降ゾー
ンを、前記走査段階、パラメータ値の導出段階、さらに
添加した蛋白濃度に対して各試料部分に関する前記得ら
れたパラメータ値を効果的にプロットする段階並びにも
との試料中の前記蛋白濃度の値を前記得られたカーブの
外挿によって求める段階で処理する特許請求の範囲第(
1)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(8) Each portion of the antigen sample is enriched by adding a different known amount of the protein prior to immunodiffusion of each sample portion, and the resulting sedimentation zone of each sample portion is a scanning step, a step of deriving a parameter value, and a step of effectively plotting said obtained parameter value for each sample portion against added protein concentration and said obtained parameter value in the original sample. Claim No.
1) Quantitative protein analysis method described in section 1).
(9)前記沈降ゾーンの走査段階に先立って前記沈降ゾ
ーンを染料で染色する段階を含む特許請求の範囲第(1
)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(9) The first aspect of the present invention includes the step of staining the sedimentation zone with a dye prior to the step of scanning the sedimentation zone.
Quantitative protein analysis method described in section ).
(10)前記複数の電気的信号から、前記蛋白のある種
の異常性の存在に応じて前記第1のパラメータと特性的
に異なるゾーンの第2のパラメータの相当値を電子的に
送出する段階、及び前記第1のパラメータの値と前記第
2のパラメータの値とを比較して前記異常性の存在を検
出する段階を含む特許請求の範囲第(1)項に記載の蛋
白の定量分析方法。
(10) Electronically transmitting, from the plurality of electrical signals, a corresponding value of a second parameter of a zone that is characteristically different from the first parameter depending on the presence of a certain abnormality of the protein. and a step of detecting the presence of the abnormality by comparing the value of the first parameter and the value of the second parameter, the method for quantitative protein analysis according to claim (1). .
(11)蛋白を含有する抗原試料と、該抗原試料中の蛋
白に特異的な抗体を含有する抗体源とを免疫拡散させて
該抗原試料中の蛋白濃度を定量測定する方法であって、 上記免疫拡散に先立ち、上記抗原試料を、上記抗体源と
相互に拡散する方向とは直交する方向に選択的な蛋白の
移動を行なわせることと、 上記蛋白及び抗体を、当初これら反応物質がいずれも存
在しない支持媒体の領域を通じ反応しながら拡散し合う
ようになして、少なくとも一つの有限長さの細長い沈降
ゾーンを形成させることと、光学的手段により上記沈降
ゾーンを走査して一部が該沈降ゾーン内に分布し一部が
該沈降ゾーンの外に分布した二次元の配列のそれぞれの
位置における沈降濃度に応答して複数の電気的信号を発
生させることと、 上記蛋白濃度に特有な変化を表わす上記細長い沈降ゾー
ンに沿ったゾーン両端間の距離に関するパラメータ値を
複数の上記電気的信号から電子的に導出することと、 上記抗原試料中の上記蛋白濃度を定量測定する指標を得
るために、それぞれ既知の濃度の上記蛋白を含有する複
数の対照抗原溶液の等価的な免疫拡散により生成された
対照沈降ゾーンから導出された基準パラメータ値と上記
パラメータ値と比較すること を含むことを特徴とする蛋白の定量分析方法。
(11) A method for quantitatively measuring the protein concentration in the antigen sample by immunodiffusion of an antigen sample containing a protein and an antibody source containing an antibody specific to the protein in the antigen sample, comprising: Prior to immunodiffusion, the antigen sample is subjected to selective protein migration in a direction perpendicular to the direction of mutual diffusion with the antibody source, and the protein and antibody are initially reacting and diffusing through regions of absent support medium to form at least one elongated settling zone of finite length; and scanning said settling zone by optical means so that a portion of said settling zone settles. generating a plurality of electrical signals in response to the sedimentation concentration at each position of a two-dimensional array distributed within the zone and partially distributed outside the sedimentation zone; and generating a specific change in the protein concentration. electronically deriving a parameter value related to the distance between the ends of the elongated sedimentation zone along the elongated sedimentation zone from the plurality of electrical signals; and obtaining an index for quantitatively measuring the protein concentration in the antigen sample. comparing the parameter value with a reference parameter value derived from a control sedimentation zone generated by equivalent immunodiffusion of a plurality of control antigen solutions each containing a known concentration of the protein. Quantitative protein analysis method.
(12)沈降ゾーンを走査する前記段階が、該沈降ゾー
ンと交差する複数の走査経路と、該沈降ゾーンの各端部
を超えた複数の走査経路とを含み、該走査が相互に離間
された平行な走査経路に沿って前記沈降ゾーンと交差し
て行われ、さらに前記パラメータの値を導出する段階が
、それぞれの沈降ゾーン端部に隣接した走査経路を選択
して前記複数の電気的信号を比較し、前記選択された走
査経路の相互の距離を測定することからなる特許請求の
範囲第(11)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(12) the step of scanning a sedimentation zone includes a plurality of scan paths intersecting the sedimentation zone and a plurality of scan paths beyond each end of the sedimentation zone, the scans being spaced apart from each other; intersecting the sedimentation zone along parallel scanning paths, further deriving the value of the parameter, selecting a scanning path adjacent a respective sedimentation zone edge to transmit the plurality of electrical signals. 12. The method for quantitative protein analysis according to claim 11, which comprises comparing and measuring mutual distances of the selected scanning paths.
(13)前記複数の電気的信号に応答して前記沈降ゾー
ンを表わす映像を陰極線管のスクリーン面に発生させる
ことを含む特許請求の範囲第(11)項に記載の蛋白の
定量分析方法。
(13) The method for quantitative protein analysis according to claim (11), which comprises generating an image representing the sedimentation zone on a screen surface of a cathode ray tube in response to the plurality of electrical signals.
(14)パラメータ信号を導出する前記段階が、蛋白濃
度の増加につれて増大する第1の信号を導出すること、
蛋白濃度の増加につれて減少する第2の信号を導出する
こと、並びに前記第1及び第2の信号の示差的な組合せ
を表わす第3の信号を組合わされたパラメータ信号とし
て導出することを含む特許請求の範囲第(11)項に記
載の蛋白の定量分析方法。
(14) the step of deriving a parametric signal derives a first signal that increases with increasing protein concentration;
Claims comprising: deriving a second signal that decreases with increasing protein concentration; and deriving a third signal representing a differential combination of the first and second signals as a combined parametric signal. The method for quantitative protein analysis according to item (11).
(15)前記組合わされたパラメータ信号が前記第1の
信号と第2の信号との比を表わすものである特許請求の
範囲第(14)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(15) The method for quantitative protein analysis according to claim (14), wherein the combined parameter signal represents a ratio between the first signal and the second signal.
(16)前記配列が、前記沈降ゾーン内の一方の側と、
他の沈降ゾーンと重なり合う領域内とに少なくともそれ
ぞれ一つの位置を含んでおり、複数の電気的信号を発生
する沈降ゾーンの前記走査段階が、前記他の沈降ゾーン
と重なり合う第1のゾーンの他方の側にありかつ重なり
合っていない領域にある第2の位置における電気的信号
を発生させ、さらに前記第1の位置の前記電気的信号を
導出するために前記第2の位置信号を用いることからな
る特許請求の範囲第(11)項に記載の蛋白の定量分析
方法。
(16) the arrangement is located on one side within the sedimentation zone;
said scanning step of said settling zone generating a plurality of electrical signals includes at least one location in each of said settling zones in said other settling zone and said first zone overlapping said other settling zone; A patent comprising generating an electrical signal at a second location in side and non-overlapping regions and further using said second location signal to derive said electrical signal at said first location. A method for quantitative protein analysis according to claim (11).
(17)前記抗原試料の各部分が、各試料部分の前記免
疫拡散に先立って前記蛋白の異なった既知量を添加する
ことにより高濃度化されており、また、前記走査段階、
パラメータ値の導出段階及び対照パラメータ値と求めら
れたパラメータ値とを比較する段階が、試料部分毎に形
成された沈降ゾーンに対して行なわれることを含む特許
請求の範囲第(11)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(17) each portion of the antigen sample is enriched by adding a different known amount of the protein prior to the immunodiffusion of each sample portion, and the scanning step
According to claim 11, the step of deriving the parameter value and the step of comparing the determined parameter value with the reference parameter value are performed for a sedimentation zone formed for each sample portion. Quantitative protein analysis method.
(18)前記抗原試料の各部分が、該各試料部分の免疫
拡散に先立って異なった既知量の前記蛋白を添加するこ
とによって高濃度化され、各試料部分の得られた沈降ゾ
ーンを、前記走査段階、パラメータ値の導出段階、さら
に添加した蛋白濃度に対して各試料部分に関する前記得
られたパラメータ値を効果的にプロットする段階並びに
もとの試料中の前記蛋白濃度の値を前記得られたカーブ
の外挿によって求める段階で処理する特許請求の範囲第
(11)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(18) Each portion of the antigen sample is enriched by adding a different known amount of the protein prior to immunodiffusion of each sample portion, and the resulting sedimentation zone of each sample portion is a scanning step, a step of deriving a parameter value, and a step of effectively plotting said obtained parameter value for each sample portion against added protein concentration and said obtained value of said protein concentration in the original sample. 12. The quantitative protein analysis method according to claim 11, wherein the method is performed in the step of determining by extrapolation of a calculated curve.
(19)前記沈降ゾーンの走査段階に先立って前記沈降
ゾーンを染料で染色する段階を含む特許請求の範囲第(
11)項に記載の蛋白の定量分析方法。
(19) The scope of claim 1 further comprising the step of staining the sedimentation zone with a dye prior to the step of scanning the sedimentation zone.
11) The protein quantitative analysis method described in item 11).
(20)前記複数の電気的信号から、前記蛋白のある種
の異常性の存在に応じて前記第1のパラメータと特性的
に異なるゾーンの第2のパラメータの相当値を電子的に
送出する段階、及び前記第1のパラメータの値と前記第
2のパラメータの値とを比較して前記異常性の存在を検
出する段階を含む特許請求の範囲第(11)項に記載の
蛋白の定量分析方法。
(20) Electronically transmitting, from the plurality of electrical signals, a corresponding value of a second parameter of a zone that is characteristically different from the first parameter depending on the presence of a certain abnormality of the protein. and the step of detecting the presence of the abnormality by comparing the value of the first parameter and the value of the second parameter, the method for quantitative protein analysis according to claim (11). .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04339259A (en) * 1989-12-05 1992-11-26 Delta Biotechnol Ltd Detection method for mutation strain

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54137399A (en) * 1978-04-14 1979-10-25 Jiei Arajiemu Furederitsuku Method and device for analyzing quantity of protein by immunological electrophoresis

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