JPS6165138A - 光学式反応検査用セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、例えば抗原−抗体反応の測定等の光学式反
応測定に用いられるセルの改良に関する。

（従来技術） 従来、臨床検査、特に生化学の分野では、２以上の液体
を混合し、その後の反応状態を光学的に検出する方法が
数多く利用されている。

例えば、抗原−抗体反応の検査を行う方法としては、ｒ
Ｉｍｍｕｎｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｊ　＋　ｖｏｌ、１
２．　Ｎｏ、４（１９７５）。

第３４９〜３５１頁に示されるように、抗体または抗原
を表面に担持させた粒子を、抗原または抗体と反応させ
、凝集粒子の大きさに比例して減少するブラウン運動の
指標となる平均拡散定数を、レーザ光の散乱光のスペク
トル幅の変化から求めることにより、抗原または抗体を
定量分析する方法が知られている。

このような抗原−抗体反応検査を行う場合、抗原または
抗体を収容するセルは、通常、ガラス製の角型セルを用
い、最初に抗原（または抗体）を注入した状態で散乱光
を測定し、その後、抗体（または抗原）を混入して反応
過程あるいは反応後の散乱光強度を測定する。

しかしながら、上記のように、抗原と抗体を混合する作
業は、従来では、一旦セルを測定器から取出して行う必
要があり、きわめて面倒であると共にこの間の作業時間
が検査時間を長くする要因となっていた。

また、反応開始時点、すなわち、抗原と抗体の混合直後
から測定を行う必要があっても、従来のように、一旦セ
ルを取出す作業が含まれているために、このような測定
は困難であった。

（発明の目的） 本発明の目的は上記問題点を解決し、測定器にセットし
たままで液の混合を迅速かつ容易に行うことができるセ
ルを提供しようとするものである。

（発明の１既要） 本発明のセルは、透明材料で形成され上面が開口された
箱状のセル本体と、該セル本体の上面開口を密封する蓋
とからなり、かつ、セル本体内部には、３辺かセル本体
内底面と２つの内側面に接し、セル本体内部を２以上の
小室に分割する前記開口面よりも低い隔壁が形成されて
いると共に、セル本体の側壁のうち前記隔壁に接してい
る側壁の一方の外面上にセル本体を回転させる軸となる
軸体が垂設されていることを特徴とする。

上述した本発明のセルによれば、セル本体内の各小室に
、混合すべき液体を注入し、蓋をした後、軸体を軸とし
てセル本体を回転させることにより、容易に液体の混合
が行える。また、セルを測定器から取出すことなく混合
が行えるので、反応開始時点からの測定が可能である。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。

本実施例のセル１００は、石英ガラス製の直方体箱状の
セル本体１と、このセル本体１の上面開口４を密封可能
な同じく石英ガラス製の蓋２とから概略構成されている
。

そして、セル本体１の内部には、３辺かセル本体１の内
底面および対向する内側面に接すると共に、その高さが
開口４の面よりも低い隔壁３がセル本体１に一体に形成
されている。この隔壁３によって、セル本体１内部は、
２つの小室６．７（以下、区別するため小室６を「反応
室」と称する）に分割されている。

また、セル本体１の側壁のうち、前記隔壁３が接する側
壁の一方１ａの外面には、円柱棒状の軸体５が垂設され
ている。

さらに、迷光を防止するために、セル本体１の外面は、
入射光窓８と散乱光窓９を除く部分が黒色に塗装されて
おり、蓋２の外面も散乱光窓１０を除いて黒色に塗装さ
れている。

入射光窓８は、測定器にセル１００が装着された際に光
源からの光が反応室６内に入射するための窓であり、上
記軸体５の軸心は、入射光窓８からの入射光の光軸に一
致している。

散乱光窓９，１０は、反応室内の液体に入射した光の散
乱光を、測定器の光検出器へ導くための窓である。

次に第２図に、本実施例のセル１００を用いて抗原−抗
体反応を測定する測定装置の概略構成を示す。

レーザ光源２１は、波長６３２．８ｎｍのｌ（ｅ　−Ｎ
ｅガスレーザ装置であり、このレーザ光源２１から放射
される光束２２は半透鏡２３により光束２４と光束２５
とに分離される。そして、一方の光束２４は、集光レン
ズ２６により集光して、上記セル１００の入射光窓８か
ら反応室６内へ入射させる。他方の光束２５は、シリコ
ンフォトダイオードより成る光検出器２８に入射させる
。この光検出器２８は、レーザ光源１の出力光強度の変
動を検出するためのものである。

第２図ではセル１００を上方から見て示すものである。

セル１００の反応室６に入射した光束２４は、反応室６
内の液体に含まれる微粒子２９によって散乱され、この
散乱光は、セル１００の散乱光窓９または１０から流出
し、コリメータ３ｏを経て光電子増倍管よりなる光検出
器１１に入射する。

データ処理装置１４には、低雑音増幅器１３で増幅され
た光検出器２８の出力信号（以下、「モニタ信号」とい
う）と、低雑音増幅器１５、低域通過フィルタ１６で増
幅・濾波された光検出器１１の出力信号が入力されてい
る。

２つの人力信号は、Ａ／Ｄ変換部１７でＡ／Ｄ変換され
た後、高速フーリエ変換部１８および演算処理部１９に
よって所定の演算がなされて測定結果が求められる。こ
の測定結果は、表示装置２０に表示される。

上記セル１００を収容する暗箱（図示路）は、セル１０
０を軸体５を軸として回転可能な構造になっている。こ
れは、例えば、軸体５の先端が暗箱外に突出するように
収容され、測定者が手動にて軸体５を回転させる構造、
あるいは、暗箱自体が軸体５を軸として手動、あるいは
動力を用いて自動的に回転する構造等が考えられる。

そして、測定の際には、次のような手順でセルｉｏｏの
操作を行う。

すなわち、第３図（ａ）に示すように、先ず、セル本体
１を開口４が上方となるように測定装置の暗箱内に設置
し、分注器３Ｌ３２を用いて、反応室６内に抗体くまた
は抗原）が結合された微粒子を分散させた緩衝液を、小
室７内には前記抗体（または抗原）と反応する抗原（ま
たは抗体）を含む被検液を注入する。このとき、両液が
混合しないように、液面は隔壁３の高さよりも低くなる
ようにする。

次に、第３図（ｂ）に示すように、セル本体１の開口４
にＭ２を被せ、暗箱の蓋を閉める。この状態で反応前の
緩衝液の散乱光強度を測定する。このとき、光検出器１
１に入射する光は、セル本体１の側面に設けられた散乱
光窓９から放射される散乱光である。

次に、第３図（ｂ）中の矢印六方向へセル１００を軸体
５を軸として９０°回転させる。すると、セル１００は
第３図（ｃ）に示す状態となり、小室７内の被検液は、
反応室６へ移り、緩衝液と混合し、免　　、疫反応が開
始される。

このようにセル１００を回転させた時点と同時に、混合
液の散乱光強度の変化の測定を開始する。このとき、光
検出器１１に入射する光は、蓋２に設けられた散乱光窓
１０から放射される散乱光である。

そして、検出された散乱光の強度は、データ処理装置１
４において、光検出器２８からのモニタ信号の短時間平
均値によって規格化することでレーザ光源１から放射さ
れるレーザ光強度の変動分が除去された後、散乱光の強
度ゆらぎのパワースペクトル密度が求められ、これに基
づいて反応室６内の混合液中での微粒子２９の凝集状態
、したがって抗原−抗体反応の進行状態の測定が行われ
る。

上記のように、本実施例のセル１００を用いれば、被検
液と緩衝液の混合を行うのに、従来のようにセルを測定
装置から取出す必要がなく、また、２液の混合がなされ
た時点から直ちに測定することができる。

第４図および第５図は、直径０．３μｍのラテックス粒
子の表面に免疫グロブリンＧの抗体を固定したものを、
Ｔｒｉｓ　−Ｈｃ　（ｌでＰＨ７に調整した緩衝液に分
散させたものに、抗原として１０−’　ｇ／　ｍ７！お
よび１０−９ｇ／　ｍｌの濃度の免疫グロブリンＧを加
えた場合の抗原−抗体反応の開始前と開始後のパワース
ペクトル密度を示すものである。第４図に示す抗原濃度
１０−’　ｇ／　ｍｌの場合には、反応前の緩和周波数
ｆＲ１が約１００Ｈｚであるのに対し、反応後の緩和周
波数ｆＲ□が１０Ｈｚに変化している。これに対し、抗
原濃度が１０−９ｇ／　ｍｌの場合には、反応開始前の
緩和周波数ｆＲＩは約９５１１ｚで、反応後の緩和周波
数ｆＲ□は約４０Ｈｚとなっている。したがって、 抗原−抗体反応後の緩和周波数の比Ｆを、と定義し、こ
の値を幾つかの抗原濃度について求めると、第６図に示
すようになる。すなわち、第６図において横軸は抗原濃
度をとり、縦軸は緩和周波数の比Ｆの値をとって示すも
のであるが８．緩和周波数の比Ｆを求めることにより抗
原濃度を検出することができる。

一方、第４図および第５図において、抗原−抗体反応の
前後における相対ゆらぎの比（Ｒ）が抗原濃度と一定の
関係を有することもわかる。すなわち、パワースペクト
ル密度のグラフから緩和周波数ｆＲを求めることにより
相対ゆらぎを算出することができる。このとき相対ゆら
ぎ比Ｒは次式％式％ 仇ｊ京−Ｉ冗イ杢反応前の不８対伊りさこの弐により、
抗原−抗体反応１１１１後における相対ゆらぎの比Ｒを
求めることにより未知の抗原濃度を知ることかできる。

すなわち、測定に先立って既知の異なる抗原濃度の標準
サンプルについて相対ゆらき比Ｒを求めて検量線を求め
ておき、未知の抗原濃度の被検体について相対ゆらぎ比
Ｒを求め、先に求めた検量線に基ついて抗原濃度を知る
ことができる。

一方、このような相対ゆらぎ比Ｒは第４図および第５図
に示すパワースペクトル密度の低周波帯域における積分
値の変化の比としても求めることができる。すなわち、 に基づいて相対ゆらぎ比Ｒで氷のる。とができる。

ここで抗原−抗体反応前のパワースペクトル密度の積分
値Ａおよび反応後の積分値Ｂは、１０−’−１０’Ｈｚ
の低周波帯域における積分値である。したがって低域通
過フィルタは１０’　Ｈｚ以下の周波数を通過するもの
とする。

上述した例では第４図および第５図に示すようにパワー
スペクトル密度の低周波領域における積分値ＡおよびＢ
の比として相対ゆらぎ比Ｒを求めるようにしたが、低周
波領域における特定の周波数、例えば１０１＋ｚにおけ
るパワースペクトル密度のレベルの比から相対ゆらぎ比
を求めるようにしてもよい。このように周波数を特定す
るときには、高速フーリエ変換器の代わりにディジタル
フィルタを用いることができ、構成が簡単となると共に
処理時間も短くなる。

上述した実施例のように、軸体５の軸心を光源１からの
入射光の光軸に一致するように構成しであることにより
、セル１００を軸体５を軸として回転させても、入射光
窓８の位置は変化しないし、２つの散乱光窓９．１０を
備えているため、光学系を移動させる必要がなく、固定
させておくことができる。このため、測定装置の構造を
複雑化させることが無い。

なお、上記実施例では、散乱光のみを測定するホモダイ
ン法を用いた測定装置に適用するセルの例を示したが、
入射光と散乱光とを光検出器１１に入射させるヘテロゲ
イン法を用いた測定装置に適用する場合には、第１図に
示したセル１００の軸体５が立設されている位置に窓を
設け、この窓に対向する位置に光検出器１１を配設する
と共に、軸体５の立設位置をずらしておく。この場合、
セル１００の回転に伴って光学系を移動させる構造か必
要となる。また、Ｍ３は不透明であっても良い。

また、上記実施例では、隔壁３を１つ設けた例を示しで
あるが、これは混合すべき液体が３以上ある場合には、
隔壁の数を増加させれば良く、同様の効果が得られる。

さらに、本発明のセルは、上述した抗原−抗体反応検査
用のみならず、レイト法を用いた測定装置等、複数の液
体を混合してその反応を光学的に測定する装置に広く適
用することができる。

また、セル１００の外面を、上記実施例のように黒色に
塗装することは、必ずしも必要ではない。

（発明の効果） 以下詳細に説明したように、本発明は、２以上の液体を
混合する際にセルを測定器から取出す必要がなく、セル
を回転させるのみで容易、かつ短時間で混合作業が行え
、測定時間を短縮できる。

また、液体の混合がなされた時点、すなわち、反応開始
と同時に測定を始めることができ、より正確な測定を行
うことを可能ならしめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は同実施例を利用して抗原−抗体反応を測定する
装置の概略構成図、 第３図は同実施例のセルを用いた測定方法を示す行程図
、 第４図および第５図は本発明のセルを用いて・…１ｊ定
したパワースペクトル密度を示すグラフ、第６図は抗原
濃度と緩和周波数比との関係を示すグラフである。 １・・・セル本体　　　　　２・・・蓋３・・・隔壁　
　　　　　　４・・・開口５・・・軸体　　　　　　　
６・・・反応室（小室）７・・・小室。 第４図 第５図 ７１み喝う秋（Ｈ，ン 第６図 １８二β電濃ｌ【（２〆−ｌン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも部分的に透明材料で形成され、上面が開
   口された箱状のセル本体と、 該セル本体の上面開口を密封可能な蓋と、 ３辺かセル本体内底面と２つの内側面に接 するようにセル本体内部に形成されて、セル本体内部を
   ２つ以上の小室に分割する前記開口面よりも低い隔壁と
   、 前記セル本体の側壁のうち前記隔壁に接し ている側壁の一方の外面上に垂設され、セル本体を回転
   させる軸となる軸体とからなることを特徴とする光学式
   反応検査用セル。