JPS6165141A - Method and instrument for measuring immune reaction - Google Patents

Method and instrument for measuring immune reaction

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JPS6165141A
JPS6165141A JP18628284A JP18628284A JPS6165141A JP S6165141 A JPS6165141 A JP S6165141A JP 18628284 A JP18628284 A JP 18628284A JP 18628284 A JP18628284 A JP 18628284A JP S6165141 A JPS6165141 A JP S6165141A
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Japan
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antigen
scattered light
antibody
reaction
power spectral
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JP18628284A
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Otaro Ando
安東 欧太郎
Fumio Uchino
内野 文雄
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve S/N and measurement accuracy by detecting parallel the scattered light by the pulverous particles formed as a result of antigen- antibody reaction by plural channels and averaging the power spectral density of each channel. CONSTITUTION:The antigen-antibody reaction arises in a cell 8 and the scattered light scattered by the pulverous particles generated by such reaction is made incident in parallel through an optical fiber array 10 to a photodiode array 11. The output from each photodiode of the photodiode array 11 is supplied through low-noise amplifiers 12-1-12-N, A/D converters 13-1-13-N, memories 14-1-14-N and multiplexers 15 to a divider 16. The output from the divider 16 is supplied to a high-speed Fourier transform device 20 by which the power spectral density of the intensity fluctuation of the scattered light is determined. The power spectral is further averaged by a demultiplexer 21, memories 22-1-22-N, normalizer 23 and arithmetic processing part 24.

Description

【発明の詳細な説明】 (従来技術) 本発明は、抗原−抗体反応に基く免疫反応を、微粒子に
よる散乱光の強度ゆらぎを利用して測定する方法および
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Prior Art) The present invention relates to a method and apparatus for measuring an immune reaction based on an antigen-antibody reaction using intensity fluctuations of light scattered by fine particles.

免疫物質、ホル七ン、医薬品、免疫調節等生体内微m成
分の測定法として免疫反応の特異的選択反応を利用した
免疫分析法があり、大別すると酵素や放射性アイソトー
プを標識物質として用いる標識免疫分析法と、抗原・抗
体複合体を直接測定づる非標識免疫分析法の2方法がよ
く知られている。
There is an immunoassay method that utilizes a specific selective reaction of the immune reaction as a method for measuring in-vivo microcomponents such as immune substances, phorin, pharmaceuticals, and immunomodulators.They can be roughly divided into labels that use enzymes or radioactive isotopes as labeling substances. Two well-known methods are immunoassay and non-labeled immunoassay, which directly measures antigen-antibody complexes.

前者の標識免疫分析法としてはラジオイムノアッセイ(
RIA)、 It?素免疫分析(EIA)、螢光免疫分
析(FIA)等がよく知られており、高感度であるがア
イソトープの取り扱い、廃棄物処理等の種々の制限があ
り、又測定に長時間を要するうえに標識試薬が高価であ
るため検査コストが高い等の欠点がある。
The former labeled immunoassay is radioimmunoassay (
RIA), It? The elementary immunoassay (EIA) and the fluorescence immunoassay (FIA) are well known, and although they are highly sensitive, they have various limitations such as handling of isotopes and waste disposal, and also require a long time for measurement. However, there are drawbacks such as high testing costs due to the expensive labeling reagents.

後者の非標識免疫分析法には免疫電気泳動法、免疫拡散
法、沈降法等があり、簡便な分析法であるか感度、定量
性、再現性の点で精密J11定としては・不充分である
。このような免疫分析法に関しては「臨床検査法提要」
 (金井泉原著、金井正光編著、余震出版)や、「臨床
検査JVol、22゜No、5 (1978)、? 4
71〜487u1.:詳L<説明されている。
The latter non-labeled immunoassay methods include immunoelectrophoresis, immunodiffusion, and precipitation, and these methods are either simple or insufficient for precise J11 determination in terms of sensitivity, quantitative performance, and reproducibility. be. Regarding this type of immunoassay method, please refer to the "Recommendation of Clinical Laboratory Test Methods".
(Written by Izumihara Kanai, edited by Masamitsu Kanai, Aftershock Publishing), "Clinical Testing J Vol. 22° No. 5 (1978), ? 4
71-487u1. :Details L<Explained.

また、「l mmunochemistryj 、 V
oλ、12゜No、4 (1975)、第349〜35
1頁には、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開示されてい
る。この分析方法では標識試薬を用いない利点はあるが
、粒子のブラウン運動によるドツプラ効果によって入射
光のスペクトルが広がるのを分光計を用いて検出してい
るため、装置が大形で高価となる欠点があると共に分光
計を機械的に駆動する際に誤差が生じ、精度および再現
性が悪くなる欠点がある。また、この方法では光のスペ
クトル幅から平均拡散定数を求めているだけであり、情
報量が少ないという欠点もある。
Also, “l mmunochemistry, V
oλ, 12° No. 4 (1975), No. 349-35
On page 1, particles carrying antibodies or antigens on their surfaces are reacted with antigens or antibodies, and the average diffusion constant, which is an index of Brownian motion, which decreases in proportion to the size of aggregated particles, is calculated using the scattered light of laser light. Disclosed is a method for quantitatively analyzing antigens or antibodies by determining from changes in the spectral width of . This analysis method has the advantage of not using labeled reagents, but it uses a spectrometer to detect the broadening of the spectrum of incident light due to the Doppler effect caused by the Brownian motion of particles, so the disadvantage is that the equipment is large and expensive. In addition, errors occur when the spectrometer is mechanically driven, resulting in poor accuracy and reproducibility. Furthermore, this method only calculates the average diffusion constant from the spectral width of light, and has the disadvantage that the amount of information is small.

上述したように従来の免疫分析方法では、高価な標識試
薬を用いるため分析のランニングコストが高価となると
共に液体の取扱いJ5よび処理が面倒となったり、処理
時間が長くなる欠点があったり、高価で大形な分光計を
必要とすると共に精度や再現性も悪く、得られる情報量
も少ないという欠点があった。
As mentioned above, conventional immunoassay methods use expensive labeling reagents, resulting in high analysis running costs, troublesome liquid handling and processing, long processing times, and high costs. However, this method requires a large spectrometer, has poor accuracy and reproducibility, and has the disadvantages of providing only a small amount of information.

−このような欠点を除去するために、微粒子による散乱
光の強度ゆらぎが抗原−抗体反応と密接な関係にあるこ
とを利用して抗原−抗体反応を測定することにより、上
述した従来の欠点を除去し、高価な標識試薬や高価でか
つ大形な分光計を用いずに、高い精度および再現性を以
って測定を行なうことができ、しかも測定時間の短縮、
抗原−抗体反応測定の自LJ化が可能であると共に抗原
−抗体反応について多くの有用な情報を1昇ることがで
きる免疫反応測定方法およびこのような方法を実施する
装置が特願昭59−148878号において提案されて
いる。
- In order to eliminate these drawbacks, the above-mentioned conventional drawbacks can be overcome by measuring the antigen-antibody reaction by utilizing the fact that the intensity fluctuation of light scattered by fine particles is closely related to the antigen-antibody reaction. It is possible to perform measurements with high precision and reproducibility without using expensive labeling reagents or expensive large spectrometers, and also shortens measurement time.
Japanese Patent Application No. 148878-1987 discloses a method for measuring an immune reaction and an apparatus for carrying out such a method, which allows self-LJ measurement of an antigen-antibody reaction and obtains a lot of useful information about the antigen-antibody reaction. proposed in No.

この免疫反応測定方法は、少なくとも抗原および抗体を
含む抗原−抗体反応液に輻射線を投射し、抗原−抗体反
応により生成される微粒子による散乱光または反応液に
加えた抗体または抗原を固定した微粒子の抗原=抗体反
応によって生ずる散乱光をホモダイン的にまたはへテロ
ダイン的に検知し、この検知出力の強度ゆらぎのパワー
スペクトル密度に基いて抗原−抗体反応を1(III定
するものである。
This immune reaction measurement method involves projecting radiation onto an antigen-antibody reaction solution containing at least an antigen and an antibody. The scattered light generated by the antigen-antibody reaction is detected in a homodyne or heterodyne manner, and the antigen-antibody reaction is determined as 1 (III) based on the power spectrum density of the intensity fluctuation of this detection output.

このような免疫反応測定方法においては、抗原−抗体反
応の結果として生成される微粒子による散乱光または抗
体または抗原を表面に固定した微粒子の抗原−抗体反応
によって生ずる散乱光の強度が、光の干渉によりゆらぐ
ため、この強度ゆらぎのパワースペクトル密度に粒子の
形状や大きさの依存性があることに着目し、強度ゆらぎ
のパワースペクトル房度を検知することにより抗原−抗
体反応の有無、抗原または抗体の定量、抗原−抗体反応
にJ:る微粒子の凝集状態(粒径弁イ5)などの多くの
有用な情報を得ることができる。このような方法では散
乱光を光検出器で受光し、その出力信号強度のゆらぎを
検知するものであるから、標識試薬を用いる必要はない
と共に散乱光のスペクトル分析を行なうものではないの
で分光計を用いる必要もない。また、散乱光の強度ゆら
ぎのパワースペクトル密度の緩和周波数が粒子の大きさ
に依存することを利用して、抗原−抗体反応の前後にお
ける緩和周波数の比を求め、この・比の値から抗原−抗
体反応を測定したり、散乱光の強度ゆらぎのパワースペ
クトル密度の低周波数側の周波数に関する積分1直が粒
子の大ぎさに依存することを利用して、抗原−抗体反応
の前後における積分箱の比を求め、この比の圃から抗原
−抗体反応を測定したりすることができる。
In such an immune reaction measurement method, the intensity of scattered light generated by microparticles as a result of an antigen-antibody reaction, or the intensity of scattered light generated by an antigen-antibody reaction of microparticles on which antibodies or antigens are immobilized, is determined by light interference. By focusing on the fact that the power spectral density of this intensity fluctuation depends on the shape and size of the particle, we can detect the presence or absence of an antigen-antibody reaction, the antigen or antibody, by detecting the power spectral density of the intensity fluctuation. It is possible to obtain a lot of useful information, such as the determination of the amount of microparticles involved in the antigen-antibody reaction, and the state of aggregation of microparticles (particle size indicator 5). In this method, the scattered light is received by a photodetector and fluctuations in the output signal intensity are detected, so there is no need to use a labeling reagent, and since the method does not involve spectrum analysis of the scattered light, a spectrometer is used. There is no need to use . In addition, by utilizing the fact that the relaxation frequency of the power spectral density of the intensity fluctuation of scattered light depends on the size of the particle, the ratio of the relaxation frequencies before and after the antigen-antibody reaction is determined, and from the value of this ratio, the antigen-antibody reaction By measuring the antibody reaction, or by using the fact that the integral unit of the low-frequency side of the power spectral density of the intensity fluctuation of scattered light depends on the size of the particle, we can calculate the integration box before and after the antigen-antibody reaction. The ratio can be determined and the antigen-antibody reaction can be measured from the field of this ratio.

しかし、このような散乱光の強度ゆらぎのパワースペク
トル密度に基いて抗原−抗体反応を測定する場合、散乱
光のエネルギーは小さいのでパワースペクトル密度を表
わす信号はノイズの影響を受は易く、そのS / Nは
小さく、例えば緩和周波数を正確に求めることが困難と
なり、測定精度が低くなる欠点がある。
However, when measuring antigen-antibody reactions based on the power spectral density of intensity fluctuations of such scattered light, the energy of the scattered light is small, so the signal representing the power spectral density is easily affected by noise, and its S /N is small, which makes it difficult, for example, to accurately determine the relaxation frequency, resulting in a disadvantage of low measurement accuracy.

(発明の目的) 本発明の目的は、上述した散乱光の強度ゆらぎを利用し
た免疫反応測定方法の利点はそのまま推持し、その欠点
を有効に除去し、信号のS/Nを向上することにより測
定精度を高くすることができる測定方法および、測定装
置を提供しようとするものである。
(Objective of the Invention) The object of the present invention is to maintain the advantages of the above-mentioned immune reaction measurement method using the intensity fluctuation of scattered light, effectively eliminate the drawbacks, and improve the S/N of the signal. The object of the present invention is to provide a measuring method and a measuring device that can improve measurement accuracy.

(発明の概要) 本発明の測定方法は、抗原および抗体を含む反応液に輻
射線を投射し、抗原−抗体反応により生成される微粒子
による散乱光または反応液に加えた抗体または抗原を固
定した微粒子による散乱光を複数のチャンネルで並列的
に受光し、各チャンネルの光電変換出力を処理して各チ
ャンネル毎に散乱光の強度ゆらぎのパワースペクトル密
度を求め、これらのパワースペクトル密度を平均化して
得られるパワースペクトル密度に基いて抗原−抗体反応
を測定することを特徴とするものである。
(Summary of the Invention) The measurement method of the present invention involves projecting radiation onto a reaction solution containing an antigen and an antibody, and fixing the antibody or antigen added to the reaction solution or by scattering light from fine particles generated by an antigen-antibody reaction. Light scattered by particles is received in parallel on multiple channels, the photoelectric conversion output of each channel is processed, the power spectrum density of the intensity fluctuation of the scattered light is determined for each channel, and these power spectrum densities are averaged. This method is characterized by measuring an antigen-antibody reaction based on the obtained power spectral density.

また、本発明の測定装置は、抗原および抗体を含む反応
液に光を投射し、抗原−抗体反応により生成される微粒
子による散乱光または反応液に加えた抗体または抗原を
固定した微粒子による散乱光を検知し、この検知出力の
強度ゆらぎのパワースペクトル密度に基いて抗原−抗体
反応を測定する装置において、 前記抗原−抗体反応を行なう反応液を収容するセルと、 コヒーレントな光を放射し、これを前記セルに入射させ
る光源装置と、 前記セルの異なる場所からの散乱光を並列的に受光する
複数の光検出装置と、 これら複数の光検出装置からの出力信号を記憶する第1
の記憶手段と、 この第1の記憶手段から各光検出装置の出力信号を順次
に読出して、その強度ゆらぎのパワースペクトル密度を
求める手段と、 これら複数のパワースペクトル密度を記憶する第2の記
憶手段と、 この第2の記憶手段から複数のパワースペクトル密度を
読出して平均化する手段と、 この平均化されたパワースペクトル密度に基いて抗原−
抗体反応を測定する手段とを具えることを特徴とするも
のである。
In addition, the measurement device of the present invention projects light onto a reaction solution containing an antigen and an antibody, and detects scattered light by fine particles generated by an antigen-antibody reaction or scattered light by fine particles on which antibodies or antigens are immobilized added to the reaction solution. The device detects the antigen-antibody reaction and measures the antigen-antibody reaction based on the power spectral density of the intensity fluctuation of the detection output, which comprises a cell containing a reaction solution for performing the antigen-antibody reaction, and a cell that emits coherent light, a light source device that makes light enter the cell; a plurality of photodetection devices that receive scattered light from different locations of the cell in parallel; and a first photodetection device that stores output signals from the plurality of photodetection devices.
storage means, means for sequentially reading out the output signals of each photodetector from the first storage means and determining the power spectral density of the intensity fluctuation, and a second storage for storing the plurality of power spectral densities. means for reading out and averaging a plurality of power spectral densities from the second storage means;
The method is characterized by comprising a means for measuring an antibody reaction.

(実施例) 第1図は本発明による免疫反応測定装置の一実施例の構
成を示す図である。本例においては、コヒーレント光を
放出する光源として波長632,8nmのHe−Neガ
スレーザ1を設ける。コヒーレント光を放射ケる光源と
しては、このようなガスレーザの他に半導体レーザのよ
うな固体レーザを用いることもできる。光源1から放射
されるレーザ光束2を半透鏡3により光束4と光束5と
に分離する。一方の光束4を集光レンズ6により集光し
た後コリメータレンズ7により細い平行ビームとして透
明なセル8に投射する。他方の光束5をシリコンフォト
ダイオードより成る光検出器9に入射させ、光源1の出
力光強度の変動を表わす七二夕信号に変換ケる。
(Example) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an example of the immune reaction measuring device according to the present invention. In this example, a He--Ne gas laser 1 with a wavelength of 632.8 nm is provided as a light source that emits coherent light. In addition to such a gas laser, a solid laser such as a semiconductor laser can also be used as a light source capable of emitting coherent light. A laser beam 2 emitted from a light source 1 is separated into a beam 4 and a beam 5 by a semi-transparent mirror 3. One of the light beams 4 is condensed by a condensing lens 6 and then projected onto a transparent cell 8 as a thin parallel beam by a collimator lens 7. The other light beam 5 is made incident on a photodetector 9 made of a silicon photodiode and converted into a Tanabata signal representing fluctuations in the output light intensity of the light source 1.

セル8の中には、表面に抗体または抗原を結合した微粒
子を分散させた緩衝液と、抗原または抗体を含む被検液
との混合物である抗原−抗体反応Siを収容する。した
がってセル8中で抗原−抗体反応か起こり、微粒子間に
相互作用が生じたり、la粉粒子+1」互に付着するた
め、ブラウシ運動の状態か変化りることになる。セル8
中の異なる場所において微粒子によって散乱された散乱
光を、光フアイバアレイ10を経てフォトダイオードア
レイ11に並列に入射させる。光フアイバアレイ10の
光ファイバの本数とフォトダイオードアレイ11のフォ
トダイオードの個数とは必らずしも一致させる必要はな
く、例えば隣接する2本の光ファイバで伝達される散乱
光を1個のフォトダイオードに入射させることもできる
。本発明においてはこのような複数N個のチャンネルを
設け、これらチせンネルによりセル8の異なる位置から
の散乱光を並列的に受光するようにする。
The cell 8 contains an antigen-antibody reaction Si, which is a mixture of a buffer solution in which fine particles having antibodies or antigens bound to their surfaces are dispersed, and a test liquid containing the antigen or antibodies. Therefore, an antigen-antibody reaction occurs in the cell 8, and interaction occurs between fine particles, and the LA powder particles adhere to each other, resulting in a change in the state of the brush movement. cell 8
Scattered light scattered by particles at different locations inside is made to enter a photodiode array 11 in parallel through an optical fiber array 10. The number of optical fibers in the optical fiber array 10 and the number of photodiodes in the photodiode array 11 do not necessarily have to match; for example, if scattered light transmitted by two adjacent optical fibers is It can also be made incident on a photodiode. In the present invention, a plurality of N channels are provided, and scattered lights from different positions of the cell 8 are received in parallel by these channels.

フォトダイオードアレイ11の各フォトダイオードから
出力される充電変換出力13月を、それぞれ低雑音増幅
器12−1〜12−Nで増幅した後A / D変換器1
3−1〜13−NによりMビットのデジタル信号に変換
する。A/D変換器13−1〜+3−iNでは各測定サ
イクルタイム中P個のデジタル信号をサンプリングし、
これらを第1の記憶手段を?+’lf J戊する第1の
メモリ74−1〜14−Nにそれぞれ記憶する。したが
って各メモJノの谷(6)はPXMどット以上必要であ
る。
The charge conversion outputs output from each photodiode of the photodiode array 11 are amplified by low noise amplifiers 12-1 to 12-N, respectively, and then the A/D converter 1
3-1 to 13-N convert it into an M-bit digital signal. The A/D converters 13-1 to +3-iN sample P digital signals during each measurement cycle time,
What is the primary means of remembering these? +'lf J are stored in the respective first memories 74-1 to 14-N. Therefore, each memo J-no-tani (6) requires PXM dots or more.

次にこれら第1のメモリ14−1〜14−Nの各々に記
憶されたPIIMIのデジタル信号をマルチプレクサ7
5により順次に読出し、デバイダ16に供給する。
Next, the PIIMI digital signal stored in each of these first memories 14-1 to 14-N is transferred to the multiplexer 7.
5 are sequentially read out and supplied to the divider 16.

このデバイダ18には、光検出器9の出力を、低雑音増
幅器?7.A/D変換器18およびメモリ19を介して
供給する。これらA/D変換器18およびメモリ19の
頭痛は、上述したA/D変換器13−1・・・およびメ
モリ14−1・・・とまったく同様であり、A/D変換
器18において各々がMビットのデジタル信号をP個作
り、これらをメモリ19に記憶する。デバイダ16から
は光源1の出力変動分が補正された信号が得られる。次
にこの信号を高速フーリエ変換器20に供給し、高速フ
ーリエ変換を行なって散乱光強度ゆらぎのパワースペク
トル密度を求める。
The output of the photodetector 9 is connected to the divider 18 by a low noise amplifier? 7. It is supplied via an A/D converter 18 and a memory 19. The problems of these A/D converters 18 and memory 19 are exactly the same as those of the above-mentioned A/D converters 13-1... and memories 14-1... P pieces of M-bit digital signals are created and stored in the memory 19. The divider 16 provides a signal in which output fluctuations of the light source 1 have been corrected. Next, this signal is supplied to the fast Fourier transformer 20, where fast Fourier transform is performed to obtain the power spectrum density of the scattered light intensity fluctuation.

このようにして順次のチャンネルからの光電変換出力信
号を処理してパワースペクトル密度を求め、これらをデ
マルチプレクサ21を経て第2の記憶手段を構成する第
2のメモリ22−1〜22〜Nに次々と記憶する。これ
らの第2のメモリの各々の容量もPxMビット以上あれ
ばよい。このようにして全チャンネルの信号を処理した
後、これらをノーマライザ23に供給して平均化し、平
均化したパワースペクトル密度を演算処理部24に供給
する。演算処理部24では平均化されたパワースペクト
ル密度に基いて@W98理を行ない、凝集反応の有無、
試料中の抗原または抗体の濃度などの測定結果を求め、
これをプリンタ25に供給して測定結果を表示する。
In this way, the photoelectric conversion output signals from the sequential channels are processed to obtain the power spectral density, and these are sent via the demultiplexer 21 to the second memories 22-1 to 22-N constituting the second storage means. Memorize one after another. The capacity of each of these second memories may also be PxM bits or more. After processing the signals of all channels in this manner, they are supplied to the normalizer 23 to be averaged, and the averaged power spectrum density is supplied to the arithmetic processing section 24. The arithmetic processing unit 24 performs @W98 theory based on the averaged power spectrum density, and determines whether or not there is an aggregation reaction.
Obtain measurement results such as the concentration of antigen or antibody in the sample,
This is supplied to the printer 25 to display the measurement results.

本発明では1.l:)ボしたように散乱光の強度ゆらぎ
のパワースペクトル密度を検出するが、このパワースペ
クトル密度は、微粒子が波長稈度の距〜tを拡散してゆ
くことによる干渉成分のゆらぎによる項と、散乱体積へ
の微粒子の出入りによって生ずる粒子数のゆらぎによる
項とから成っている。
In the present invention, 1. l:) The power spectral density of the intensity fluctuation of the scattered light is detected as if it were a blur, but this power spectral density is composed of a term due to the fluctuation of the interference component due to the diffusion of the fine particles over a distance of the wavelength fertility ~t. , and a term due to fluctuations in the number of particles caused by the movement of particles into and out of the scattering volume.

この内、干渉による散乱光のゆらぎはスペックルパター
ンの空間的なゆらぎとして観測されるが、これをそのま
ま広い受光面を持った1個の光検圧器に入射させると、
受光面の面積に亘って空間的な平滑化が行なわれるので
、検出されるゆらぎは小さくなってしまうが上述したよ
うに複数のチャンネルを用いて各フォトダイオードの視
野を限定することにより、ゆらぎを高感度で検出するこ
とができるようになると共に複数チャンネルの出力から
求まるパワースペクトル密度を平均化するのでS/Nは
著しく向上することになる。一般にチャンネル数をNと
すると、S / 、NはIFJ IBとなる。
Among these, the fluctuation of scattered light due to interference is observed as spatial fluctuation of the speckle pattern, but if this is directly incident on a single optical pressure detector with a wide light receiving surface,
Since spatial smoothing is performed over the area of the light-receiving surface, the detected fluctuation will be small, but as mentioned above, by using multiple channels to limit the field of view of each photodiode, the fluctuation can be reduced. Since detection can be performed with high sensitivity and the power spectral densities obtained from the outputs of multiple channels are averaged, the S/N ratio can be significantly improved. Generally, when the number of channels is N, S/, N is IFJ IB.

したがって例えば100チヤンネル設ければS/Nは1
0倍となる。
Therefore, for example, if 100 channels are provided, the S/N will be 1.
It becomes 0 times.

上述した実施例においては、セル8に入射する光束4の
方向と、光フアイバアレイ10の光軸方向とを90°と
し、入射光束1ユ直接フォトダイオードアレイ11に入
射しないホモダイン法を採用したが、入射光束の一部を
もフォトダイオードアレイ11に入射させるヘテロダイ
ン法を採用することもできる。ここでホモダイン的に散
乱光を検出する場合には、光電子増倍管より成るフォト
ダイオードアレイ11の出力信号は、散乱光の電界強度
をEとすると、その自乗の平均値E2 に比例したもの
となす、散乱光と入射光とを併わせで検出するヘテロダ
イン的検出の場合には、直接の入用光の電界強度をE8
とすると、フォトダイオードアレイ11の出力信号は、 −] (E8+E8)  2 =E6+2E8・Es+Es 
 ・ (1)となる。ここで4はゆらぎがない(もしあ
ったとしても散乱光のゆらぎに比べて緩つくりしている
)ので、フォトダイオードアレイ11の出力の変動成分
は殆んど第2項2爾・ESに等しい。つまり、散乱光の
電界強度ξにほぼ比例した出力信号が得られることに乍
る。
In the embodiment described above, the direction of the light beam 4 incident on the cell 8 and the optical axis direction of the optical fiber array 10 are set at 90 degrees, and a homodyne method is adopted in which one unit of the incident light beam does not directly enter the photodiode array 11. It is also possible to employ a heterodyne method in which a part of the incident light beam is also incident on the photodiode array 11. When detecting scattered light in a homodyne manner, the output signal of the photodiode array 11 consisting of a photomultiplier tube is proportional to the average value E2 of the square of the electric field strength of the scattered light. In the case of heterodyne detection in which scattered light and incident light are detected together, the electric field strength of the direct input light is E8.
Then, the output signal of the photodiode array 11 is -] (E8+E8) 2 =E6+2E8・Es+Es
・(1) becomes. Here, 4 has no fluctuation (even if there is, it is made loose compared to the fluctuation of the scattered light), so the fluctuation component of the output of the photodiode array 11 is almost equal to the second term 2 ES . In other words, an output signal approximately proportional to the electric field strength ξ of the scattered light can be obtained.

上述した装置を用い、フォトダイオードアレイ11の出
力信号を高速フーリエ変換して散乱光の強度ゆらぎのパ
ワースペク1−ル密度を求めた拮宋を・次に説明する。
Next, a description will be given of how the power spectrum density of the intensity fluctuation of scattered light was obtained by fast Fourier transforming the output signal of the photodiode array 11 using the above-mentioned apparatus.

ここで定常確立過程x (し)のパワースペクトル密度
S([)は、次のように表わすことができる。
Here, the power spectral density S([) of the steady-state establishment process x(shi) can be expressed as follows.

この〈2)式をもとに高速フーリエ変換を用いてパワー
スペク1−ル密度の計算を行なう。しかし、1チヤンネ
ルからの出力により得られるパワースペクトル密度はS
/Nが低く、第2図Aに示すようなものとなり、曲線の
肩の部分の周波数である緩和周波数を正確に求めること
は困難となるが、本発明のようにNチャンネルからの出
力により得られるパワースペクトル密度を平均化すると
第2図Bに示すようにノイズが著しく低減したパワース
ペクトル密度が1qられ、これから緩和周波数「、を正
確に求めることができる。
Based on this equation (2), the power spectrum density is calculated using fast Fourier transform. However, the power spectral density obtained from the output from one channel is S
/N is low, as shown in Figure 2A, and it is difficult to accurately determine the relaxation frequency, which is the frequency at the shoulder of the curve. When the power spectral densities obtained are averaged, a power spectral density with significantly reduced noise is obtained as shown in FIG. 2B, and from this, the relaxation frequency "," can be accurately determined.

次に本発明の測定方法を数値例に基いて説明する。この
実施例ではリアルタイムでデータを処理し、平均化した
パワースペクトル密度を表わす波形を陰極線管26のス
クリーン上でリアルタイムでモニタすることができるも
のである。
Next, the measuring method of the present invention will be explained based on numerical examples. In this embodiment, data is processed in real time, and a waveform representing the averaged power spectral density can be monitored in real time on the screen of the cathode ray tube 26.

先ずA /′D変換器13−1〜13−Nにおけるサン
プリングレートはナンプリング定理に基いて信号周波数
の2倍以ヒとするが、散乱光の強度ゆらぎの周波数成分
は数百Hz以下であるのでサンプリング周波数を2 K
 Hzとする。したがってその周期は500μsとなる
。この時間がサイクルタイムTOとなる。また、各測定
サイクルにおけるサンプル数Pは1024ポイントとす
ると、各測定サイクルタイムTCは500μs×102
4工500m5となる。すなわら、全データの取込み時
間は約soomsとなる。
First, the sampling rate in the A/'D converters 13-1 to 13-N is set to be at least twice the signal frequency based on the numbering theorem, but since the frequency component of the intensity fluctuation of scattered light is several hundred Hz or less, Set the sampling frequency to 2K
Let it be Hz. Therefore, the period is 500 μs. This time becomes the cycle time TO. Also, assuming that the number of samples P in each measurement cycle is 1024 points, each measurement cycle time TC is 500 μs × 102
It will be 4 works and 500m5. In other words, the time required to capture all data is approximately sooms.

高速フーリエ変換器20は高速処理が必要であるから、
完全にハードウェア構成とする。サイクルタイムを20
0nSとし、4サイクルバタフライX tiを行なうと
1バタフライ当り800n3必要となる。
Since the fast Fourier transformer 20 requires high-speed processing,
Completely hardware configuration. cycle time 20
If 4 cycles of butterfly X ti are performed at 0 nS, 800 n3 is required per butterfly.

一方、P = 1024ポイントの高速フーリエ変換に
必要なバタフライ演算回数は、 P / 2 X to(I z P =  512X 
10= 5120となる。シタがって高速フーリエ変換
に必要な時間下、は1チャンネル当り800nS x 
5120−: 4mSとなる。したがって第3図に示す
ようにデータ取込サイクルタイムTCを500m3とす
ると、500m3の間にデータを取込んだ後、次のデー
タを取込む間に各チセンネル当りの処理時間T、=4m
Sを要するフーリエ変換処理を全Nチャンネルについて
行なえばリアルタイム処理が可能となるで少なくと共1
00チャンネル位はリアルタイムで処理することができ
る。
On the other hand, the number of butterfly operations required for fast Fourier transform of P = 1024 points is P / 2 X to (I z P = 512
10=5120. The time required for fast Fourier transform is 800 nS per channel.
5120-: 4mS. Therefore, if the data acquisition cycle time TC is 500 m3 as shown in Fig. 3, the processing time T for each channel is 4 m after data is acquired during 500 m3 and the time required for the next data to be acquired.
Real-time processing is possible if Fourier transform processing, which requires S, is performed on all N channels, so at least 1
Channels around 00 can be processed in real time.

第4図および第5図は、粒径がそれぞれ0.188μm
および0.305μmのラテックス粒子を分散させた液
をセル8に収容したときに得られる平均化したパワース
ペクトル密度を示すものであり、これはローレンツ型パ
ワースペクトル密度を表わすものであり、散乱光の強度
ゆらぎのパワースペクトル密度の内、干渉効果によるも
のである。これらのパワースペクトル密度の緩和周波数
は微粒子の直径に反比例することがわかる。すなわら、
散乱光の強度ゆらぎは上述したように微粒子の運動に基
くコヒーレント光の干渉による成分と、散乱体積内の粒
子数の変C)による成分との合成されたものとなるが、
本実施例では干渉成分が主として検出されており、パワ
ースペクトル密度の緩和周波数は粒子が光の波長の距離
を移動する時間の逆数となるので、粒径が大きくなると
移動時間は長くなり、緩和周波数が減少することになる
。このようにパワースペクトル密度の緩和周波数は粒径
に反比例するので、この緩和周波数の変化から抗原−抗
体による凝集の有無や凝集の程度を検出することができ
る。
In Figures 4 and 5, the particle size is 0.188 μm, respectively.
This shows the averaged power spectral density obtained when a liquid in which 0.305 μm latex particles are dispersed is placed in cell 8. This represents the Lorentzian power spectral density, and is the This is due to interference effects in the power spectrum density of intensity fluctuations. It can be seen that the relaxation frequency of these power spectral densities is inversely proportional to the particle diameter. In other words,
As mentioned above, the intensity fluctuation of the scattered light is a combination of the component due to the interference of coherent light based on the movement of fine particles and the component due to the change in the number of particles in the scattering volume C).
In this example, interference components are mainly detected, and the relaxation frequency of the power spectral density is the reciprocal of the time it takes a particle to travel a distance of the wavelength of light, so the larger the particle size, the longer the travel time, and the relaxation frequency will decrease. As described above, the relaxation frequency of the power spectral density is inversely proportional to the particle size, so the presence or absence of antigen-antibody aggregation and the degree of aggregation can be detected from changes in this relaxation frequency.

上述したように、散乱光の強度ゆらぎは粒子のブラウン
運動による干渉性成分と、散乱体積内の粒子数の変化に
よる非干渉性成分との和になるが、散乱体積内の粒子数
が少なくなり、干渉性成分が少なくなって、非干渉性成
分と同程度となると、粒子のブラウン運動による散乱光
強度変化以外の成分も検出してしまい、抗原−抗体反応
を精度よく検出することはできなくなる。したがって、
粒子の濃度は、散乱体積内での入射光強度が十分得られ
る程度に低く、かつ干渉性成分が非干渉性成分よりも大
きくなるような範囲に選ぶ必要があるが、散乱体の粒径
が一定であれば相当広い粒子13度に亘って相対ゆらぎ
は一定となる。
As mentioned above, the intensity fluctuation of scattered light is the sum of the coherent component due to the Brownian motion of particles and the incoherent component due to changes in the number of particles within the scattering volume, but as the number of particles within the scattering volume decreases. When the amount of interfering components decreases to the same level as non-interfering components, components other than changes in scattered light intensity due to Brownian motion of particles will also be detected, making it impossible to accurately detect antigen-antibody reactions. . therefore,
The concentration of particles must be selected in a range that is low enough to obtain a sufficient intensity of incident light within the scattering volume and in which the coherent component is larger than the incoherent component, but the particle size of the scatterer If it is constant, the relative fluctuation will be constant over a fairly wide range of 13 degrees.

第6図および第7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−HCJ2でPH7に調整した緩衝液に分散さ
せたものに、抗原として10−4g/m℃およびio−
9g/m 、f!のif1度の免疫グロブリンGを加え
た抗原−抗体反応液をセルに収容し、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6図に示す故原濃度10−’ (1/m flの
場合には、反応前の緩和周波数が約50旧であるのに対
し、反応後の緩和周波数が10出に変化している。これ
に対し、抗原濃度が10−9g/m℃の場合には、反応
σ■始航の緩和周波数は約95 Hzで、反応後の緩和
周波数は約40Hzとなっている。したがって、抗原−
抗体反応前後の緩和周波数の比Fを、 と定残し、この1直を幾つかの抗原濃度について求めて
グラフに示すと第8図に示すようになる。すなわら、第
8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、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
Figures 6 and 7 show latex particles with a diameter of 0.3 μm on which immunoglobulin G antibodies are immobilized.
10-4 g/m℃ and io-
9g/m, f! An antigen-antibody reaction solution to which immunoglobulin G of 1 degree is added is housed in a cell, and the power spectral density before and after the start of the antigen-antibody reaction is shown. In the case of the original concentration 10-' (1/m fl) shown in FIG. 6, the relaxation frequency before the reaction is about 50, whereas the relaxation frequency after the reaction has changed to 10. On the other hand, when the antigen concentration is 10-9 g/m℃, the relaxation frequency at the beginning of the reaction σ■ is about 95 Hz, and the relaxation frequency after the reaction is about 40 Hz.
The ratio F of the relaxation frequencies before and after the antibody reaction is left constant as follows, and when this one cycle is calculated for several antigen concentrations and plotted in a graph, it becomes as shown in FIG. In other words, in Fig. 8, the horizontal axis represents the antigen concentration, and the vertical axis represents the value of the relaxation frequency ratio F, but the antigen concentration can be detected by determining the relaxation frequency ratio F. I can do it.

一方、第6図および第7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1度と一定の
関係を有することもわかる。ずなわら、パラ−スペクト
ル密度のグラフから緩和周波数「1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は次式で表わすことができる。
On the other hand, in FIGS. 6 and 7, it can also be seen that the ratio (R) of relative fluctuation before and after the antigen-antibody reaction has a certain relationship with the antigen degree. Of course, the relative fluctuation can be calculated by finding the relaxation frequency "1" from the graph of the paraspectral density. At this time, the relative fluctuation ratio R can be expressed by the following equation.

この(3)式により相対ゆらぎ比Rを求め、これと抗原
濃度との関係をグラフにして求めたのが第9図である。
The relative fluctuation ratio R was determined using this equation (3), and the relationship between this and the antigen concentration was determined in a graph as shown in FIG.

このグラフより明らかなように、抗原−抗体反応前後に
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
濃度を知ることができる。すなわち、測定に先立って既
知の異なる抗原濃度の標準ザンプルについて相対ゆらぎ
比Rを求めて第9図のように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いて抗原濃度を知ることができる。
As is clear from this graph, the unknown antigen concentration can be determined by determining the ratio R of relative fluctuation before and after the antigen-antibody reaction. That is, prior to measurement, the relative fluctuation ratio R is determined for standard samples with different known antigen concentrations to obtain a calibration curve as shown in FIG. 9, and the relative fluctuation ratio R is determined for a test sample with an unknown antigen concentration. The antigen concentration can be determined based on the previously determined calibration curve.

通常の測定においては10−8〜10−9g/mf:l
の抗原濃度付近で正確な測定を行なうことが必要である
が本発明によればこのような要求を十分に満足している
In normal measurement, 10-8 to 10-9 g/mf:l
Although it is necessary to carry out accurate measurements near the antigen concentration of , the present invention fully satisfies such requirements.

一方、(3)式による相対ゆらぎ比Rは第6図および第
7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、 に基いて相対ゆらぎ比Rを求めることができる。
On the other hand, the relative fluctuation ratio R according to equation (3) can also be determined as a ratio of changes in the integral value in the low frequency band of the power spectral density shown in FIGS. 6 and 7. That is, the relative fluctuation ratio R can be determined based on the following.

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1直Bは、TO−1−10’H
zの低周波帯域にお(プる積分値である。したかつて(
L(域通過フィルタは10’fiz以下の周波数を通過
するものとする。
Here, the integral value A of the power spectral density before the antigen-antibody reaction and the integral 1 axis B after the reaction are TO-1-10'H
It is the integral value that is applied to the low frequency band of z.
L (assuming that the pass filter passes frequencies below 10'fiz).

粒径が一定の場合にはパワースペクトル密度はローレン
ツ型であり、緩和周波数より大きい周波数にJ5いては
周波数の自乗に反比例して減少する。
When the particle size is constant, the power spectral density is Lorentzian, and decreases in inverse proportion to the square of the frequency at frequencies J5 greater than the relaxation frequency.

ところか、粒(¥が分布している場合には、それぞれの
粒径に対応した緩和周波数を持ったローレンツ型スペク
トルを重ね合わせたものか観測されるので高周波部分に
おけるパワースペクトル密度は最早や周波数の自乗に反
比例しなくなる。したがってこの部分の形状から逆に反
応によって凝集した粒子の粒径分布を知ることができる
。このようなデータは従来は得られなかったものであり
、抗原−抗体反応の状態を解析する上で有用な情報であ
る。
On the other hand, if grains (¥) are distributed, the observation is a superposition of Lorentzian spectra with relaxation frequencies corresponding to each grain size, so the power spectral density in the high frequency part no longer depends on the frequency. Therefore, from the shape of this part, it is possible to know the particle size distribution of the particles aggregated by the reaction.Such data has not been previously available, and it is important to understand the nature of the antigen-antibody reaction. This is useful information when analyzing the state.

第10図はセル8からの散乱光を並列的に受光するチャ
ンネル部分の他の実施例を示すものである。
FIG. 10 shows another embodiment of a channel portion that receives scattered light from the cell 8 in parallel.

本例では光フアイバアレイ10と7オトグイオードアレ
イ11との間に一次元のマルチチャンネル形のイメージ
インテンシファイア30を配置し、光フアイバアレイ1
0から則出覆る微弱な散乱光を増倍してフォトダイオー
ドアレイ11に入用させる。イメージインテンシフアイ
ア30は1次元マルチチャンネルプレート31の入射側
に光電陰極面32を装置し、゛出射側に螢光面33を配
置し、これらに電源34から加速電圧を印加する構成の
ものであり、きわめて大きな増幅率を有しているのでき
わめて微弱な散乱光を増倍することができ、S/Nをざ
らに高くすることができる。
In this example, a one-dimensional multi-channel image intensifier 30 is arranged between the optical fiber array 10 and the seven-dimensional diode array 11, and the optical fiber array 1
The weak scattered light, which normally radiates from 0, is multiplied and applied to the photodiode array 11. The image intensifier 30 has a configuration in which a photocathode surface 32 is disposed on the incident side of a one-dimensional multichannel plate 31, a fluorescent surface 33 is disposed on the output side, and an accelerating voltage is applied to these from a power source 34. Since it has an extremely large amplification factor, it is possible to multiply extremely weak scattered light, and the S/N ratio can be greatly increased.

第11図はチャンネル部分の他の実施例を示すものであ
り、本例ではセル8からの散乱光を、多数の光ファイバ
40−1〜40−Nを介して多数の光電子増倍管41−
1〜4l−N1.:導くように構成する。
FIG. 11 shows another embodiment of the channel portion, and in this example, scattered light from the cell 8 is transmitted to a large number of photomultiplier tubes 41- through a large number of optical fibers 40-1 to 40-N.
1-4l-N1. : Configure to guide.

光電子増倍管は感度が非常に高いので、散乱光がきわめ
て微弱な場合には、本実施例は有効である。
Since the photomultiplier tube has very high sensitivity, this embodiment is effective when the scattered light is extremely weak.

第12図はチャンネル部分のさらに他の実施例を示すも
のである。本例ではセル8と光フアイバアレイ10との
間に結像レンズ50を配置し、セル8内の光束4が入射
する面の像を光フアイバアレイ10の入射端面に結像す
るようにする。この場合、結像レンズ50は第12図の
紙面と直交する方向には結像性能を持つ必要がないので
シリンドリカルレンズを以って構成することができる。
FIG. 12 shows yet another embodiment of the channel portion. In this example, an imaging lens 50 is disposed between the cell 8 and the optical fiber array 10 so that the image of the surface on which the light beam 4 in the cell 8 is incident is formed on the incident end surface of the optical fiber array 10. In this case, the imaging lens 50 does not need to have imaging performance in the direction perpendicular to the paper plane of FIG. 12, so it can be constructed using a cylindrical lens.

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形や変更が可能である。上述した説明は免疫
グロブリンG(+(JG)について例示したが、免疫グ
ロブリンA(I(IA>。
The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified and changed in many ways. The above explanation was given as an example for immunoglobulin G (+ (JG)), but immunoglobulin A (I (IA>).

[OM、IQ D、IQ E、オーストラリア抗原、梅
毒抗原、インシュリンなど抗原−抗体反応によって凝集
を生ずるすべての物質の測定に適用することがで、きる
。また、上述した実施例では、微粒子の表面に抗体を固
定して、被検体中の抗原を検出するようにしたが、微粒
子の表面に抗原を固定し、被検体中の抗体を検出するこ
ともできる。ざらに、上述した実施例では微粒子として
ポリスチレンラテックス粒子を用いたが他の有機物粒子
や、カラスなどの無機物粒子を用いることもできる。
[It can be applied to the measurement of all substances that cause agglutination due to antigen-antibody reactions, such as OM, IQ D, IQ E, Australian antigen, syphilis antigen, and insulin. Furthermore, in the above-mentioned example, antibodies were immobilized on the surface of microparticles to detect antigens in the specimen, but it is also possible to immobilize antigens on the surface of microparticles and detect antibodies in the specimen. can. Generally speaking, although polystyrene latex particles were used as the fine particles in the above embodiments, other organic particles or inorganic particles such as crow can also be used.

さらに上述した実施例では抗原−抗体反応液の中には最
初から微粒子を存在させたが、このような微粒子を用い
ずに、抗原−抗体反応の結果とじて生ずる微粒子状生成
物による散乱光を利用することもできる。このような抗
原−抗体反応の実施例としては、抗原としてヒト絨毛ゴ
ナドトロピン(HCG)を用い、抗体として抗ヒト絨毛
ゴナドトロピン(抗HCG>を用いる反応があり、この
反応により生成される抗原−抗体複合体は微粒子として
扱うことができる。さらに抗原そのものを粒子として用
いることもできる。このような抗原−抗体反応としては
抗原としてカンデイダ・アルビカンス(酵ホ)を用い、
抗体として抗カンデイダ・アルビカンスを用いる例や、
他に血球、細胞、微生物などを粒子として用いることも
できる。声だ第1図に示1実施例では抗原−抗体反応液
をセルに収容して測定を行なうバッチ方式としたが、抗
原−抗体反応液を連続的に流しながら測定を行なうフロ
一方式とすることも勿論可能である。
Furthermore, in the above-mentioned example, fine particles were present in the antigen-antibody reaction solution from the beginning, but instead of using such fine particles, the scattered light by the fine particulate products generated as a result of the antigen-antibody reaction could be absorbed. You can also use it. An example of such an antigen-antibody reaction is a reaction using human chorionic gonadotropin (HCG) as an antigen and anti-human chorionic gonadotropin (anti-HCG>) as an antibody, and the antigen-antibody complex generated by this reaction. The body can be treated as microparticles.Furthermore, the antigen itself can also be used as a particle.For such an antigen-antibody reaction, Candida albicans is used as the antigen.
Examples of using anti-Candida albicans as an antibody,
In addition, blood cells, cells, microorganisms, etc. can also be used as particles. In the first embodiment shown in Figure 1, a batch method was used in which the antigen-antibody reaction solution was stored in a cell and measurements were performed, but a flow type method was adopted in which measurements were performed while the antigen-antibody reaction solution was continuously flowing. Of course, this is also possible.

(発明の効果) 上述した本発明の効果を要約すると以下の通りである。(Effect of the invention) The effects of the present invention described above are summarized as follows.

(1)酵素やラジオアイソトープのような標識試桑のよ
うな高師で、取去いの1mO′llな試桑を用いる必要
がないので、安価かつ容易に実施することができる。
(1) Since there is no need to use expensive and 1 mO'll sample labeled with enzymes or radioisotopes, the process can be carried out at low cost and easily.

(2)免疫電気泳動法、免疫拡散法、沈降法などの非標
識免疫分析法に比べ粘度が高く、再現性が高いので信頼
性の高い測定結果を高精度で得ることができる。
(2) It has a higher viscosity and higher reproducibility than non-labeled immunoanalytical methods such as immunoelectrophoresis, immunodiffusion, and precipitation, so it is possible to obtain highly reliable measurement results with high precision.

(3)微粒子のブラウン運動に基く散乱光の強度ゆらぎ
を検出するものであるから、超微量の被検体で高精度の
測定ができると共に測定時間も短時間となる。
(3) Since the method detects intensity fluctuations of scattered light based on the Brownian motion of fine particles, highly accurate measurement can be performed using an ultra-trace amount of sample, and the measurement time can be shortened.

(4)平均拡散定数を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向する方法に比べ
分光計が不要であるので装置は小形かつ安圃となると共
に精度および信頼性の高い測定結果が得られる。
(4) Compared to methods that orient antigens or antibodies by determining the average diffusion constant from changes in the spectral width of scattered light, a spectrometer is not required, so the device is small and safe, and measurement is highly accurate and reliable. Get results.

(5)光ゆらぎのパワースペクトル密度に基いて測定を
行なうため、抗原−抗体反応についての多くの有用な情
報を得ることができる。
(5) Since measurements are performed based on the power spectral density of optical fluctuations, a lot of useful information about antigen-antibody reactions can be obtained.

(6)複数のチャンネルを設けて異なる位置からの散乱
光を各別に受光し、各チャンネルの光電変換出力信号か
ら散乱光の強度ゆらぎのパワースペクトル密度をそれぞ
れ求めた後、これらの平均化したものを求め、これに基
いて抗原−抗体反応の測定を行なうので、S / Nを
高くすることができ、測定精度を向上することができる
(6) Multiple channels are provided to separately receive scattered light from different positions, and the power spectrum density of the intensity fluctuation of the scattered light is calculated from the photoelectric conversion output signal of each channel, and then averaged. Since the antigen-antibody reaction is measured based on this, the S/N can be increased and the measurement accuracy can be improved.

く7)空間的な多チレンネルとするので、リアルタイム
の処理が可能となる。
7) Since it is a spatial multi-channel system, real-time processing is possible.

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

第1図は本発明による免疫反応測定装置の一実施例の構
成を示す線図、 第2図AおよびBは同じくその効果を示す線図、第3図
は同じくその動作を示す線図、 第4図および第5図はそれぞれ粒径が0.488μmお
よび0.305μmの微粒子に対するパワースペクトル
密度を示すグラフ、 第6図および第7図はそれぞれ抗原濃度が10−49/
mλおよび10−9g 7m iに対する抗原−抗体反
応前および後のパワースペクトル密度を示すグラフ、 第8図は抗原濃度と緩和周波数の比との関係を示すグラ
フ、 第9図は抗原濃度と相対ゆらぎ比との関係を示すグラフ
、 第10図、第11図および第12図はチャンネル部分の
他の例の構成を示1線図である。 1・・・レーザ光源    2. 4. 5・・・光束
3・・・半透鏡      6・・・集光レンズ7・・
・コリメータレンズ 8・・セル      9・・・光検出器10・・・九
フフフイハアレイ 11・・・フAトタイオードアレイ 13−1〜13−N・・・A/D変換器14−1〜14
−N・・・第1メモリ 15・・・マルチプレクサ 16・・・デバイダ20・
・・高速フーリエ変換器 21・・・デマルチプレクサ 22−1〜22−N・・・第2メモリ 23・・・ノーマライ+f   24・・・演算処理部
25・・・プリンタ    26・・・陰極線管30・
・・イメージインテンシファイア40−1〜40−N・
・・光ファイバ 41−1〜41−N・・・光電子増倍管50・・・結像
レンズ。 特許出願人   オリンパス光学工業株式会社第2図 A           B 第3図 第5図 nd液@CHンノ 第6図 第7図 眉涙数(H2) 第8図 第9図 諺&濃度(612
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the immune reaction measuring device according to the present invention; FIGS. 2A and B are diagrams showing its effects; FIG. 3 is a diagram showing its operation; Figures 4 and 5 are graphs showing the power spectral densities for fine particles with particle diameters of 0.488 μm and 0.305 μm, respectively, and Figures 6 and 7 are graphs showing the power spectrum densities for fine particles with particle sizes of 0.488 μm and 0.305 μm, respectively.
Graph showing the power spectral density before and after antigen-antibody reaction for mλ and 10-9g 7mi, Figure 8 is a graph showing the relationship between antigen concentration and relaxation frequency ratio, Figure 9 is antigen concentration and relative fluctuation. Graphs showing the relationship with the ratio, FIGS. 10, 11, and 12 are one-line diagrams showing other examples of the structure of the channel portion. 1... Laser light source 2. 4. 5... Luminous flux 3... Semi-transparent mirror 6... Condensing lens 7...
・Collimator lens 8...Cell 9...Photodetector 10...Nine fufufuiha array 11...Futaiode array 13-1~13-N...A/D converter 14-1~ 14
-N...First memory 15...Multiplexer 16...Divider 20.
...Fast Fourier transformer 21...Demultiplexer 22-1 to 22-N...Second memory 23...Normal +f 24...Arithmetic processing unit 25...Printer 26...Cathode ray tube 30・
・Image intensifier 40-1 to 40-N・
...Optical fibers 41-1 to 41-N...Photomultiplier tube 50...Imaging lens. Patent Applicant: Olympus Optical Industry Co., Ltd. Figure 2 A B Figure 3 Figure 5 ND liquid@CHnno Figure 7 Figure 7 Number of eyebrow tears (H2) Figure 8 Figure 9 Proverbs & Concentration (612

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、抗原および抗体を含む反応液に輻射線を投射し、抗
原−抗体反応により生成される微粒子による散乱光また
は反応液に加えた抗体または抗原を固定した微粒子によ
る散乱光を複数のチャンネルで並列的に受光し、各チャ
ンネルの光電変換出力を処理して各チャンネル毎に散乱
光の強度ゆらぎのパワースペクトル密度を求め、これら
のパワースペクトル密度を平均化して得られるパワース
ペクトル密度に基いて抗原−抗体反応を測定することを
特徴とする免疫反応測定方法。 2、抗原および抗体を含む反応液に光を投射し、抗原−
抗体反応により生成される微粒子による散乱光または反
応液に加えた抗体または抗原を固定した微粒子による散
乱光を検知し、この検知出力の強度ゆらぎのパワースペ
クトル密度に基いて抗原−抗体反応を測定する装置にお
いて、 前記抗原−抗体反応を行なう反応液を収容 するセルと、 コヒーレントな光を放射し、これを前記セ ルに入射させる光源装置と、 前記セルの異なる場所からの散乱光を並列 的に受光する複数の光検出装置と、 これら複数の光検出装置からの出力信号を 記憶する第1の記憶手段と、 この第1の記憶手段から各光検出装置の出 力信号を順次に読出して、その強度ゆらぎのパワースペ
クトル密度を求める手段と、 これら複数のパワースペクトル密度を記憶 する第2の記憶手段と、 この第2の記憶手段から複数のパワースペ クトル密度を読出して平均化する手段と、 この平均化されたパワースペクトル密度に 基いて抗原−抗体反応を測定する手段とを具えることを
特徴とする免疫反応測定装置。
[Scope of Claims] 1. Radiation is projected onto a reaction solution containing an antigen and an antibody, and scattered light is generated by fine particles generated by an antigen-antibody reaction, or scattered light by fine particles on which antibodies or antigens immobilized are added to the reaction solution. is received in parallel by multiple channels, the photoelectric conversion output of each channel is processed, the power spectrum density of the intensity fluctuation of the scattered light is determined for each channel, and the power spectrum obtained by averaging these power spectrum densities. An immune reaction measurement method characterized by measuring an antigen-antibody reaction based on density. 2. Project light onto the reaction solution containing antigen and antibody, and
Detects scattered light by particles generated by antibody reaction or scattered light by particles immobilized with antibody or antigen added to the reaction solution, and measures antigen-antibody reaction based on the power spectrum density of intensity fluctuation of this detection output. The device includes: a cell containing a reaction solution for performing the antigen-antibody reaction; a light source device that emits coherent light and makes it enter the cell; and a parallel reception of scattered light from different locations in the cell. a plurality of photodetecting devices, a first storage means for storing output signals from the plurality of photodetection devices; and a first storage means for sequentially reading out the output signals of each photodetection device from the first storage means, means for determining power spectral density of fluctuation; second storage means for storing the plurality of power spectral densities; means for reading and averaging the plurality of power spectral densities from the second storage means; 1. An immune reaction measuring device comprising means for measuring an antigen-antibody reaction based on the determined power spectral density.
JP18628284A 1984-09-07 1984-09-07 Method and instrument for measuring immune reaction Pending JPS6165141A (en)

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DE19853531891 DE3531891A1 (en) 1984-09-07 1985-09-06 METHOD AND DEVICE FOR MEASURING IMMUNOLOGICAL REACTIONS
DE3546566A DE3546566C2 (en) 1984-09-07 1985-09-06
US07/197,336 US4826319A (en) 1984-09-07 1988-05-23 Method and apparatus for measuring immunological reaction with the aid of fluctuation in intensity of scattered light

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0362562A2 (en) * 1988-10-03 1990-04-11 Fried. Krupp AG Hoesch-Krupp Spectrometer for the simultaneous measurement of intensity in several spectral ranges
CN113934010A (en) * 2021-10-12 2022-01-14 安徽大学 Vortex optical isolator and detection device thereof

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EP0362562A2 (en) * 1988-10-03 1990-04-11 Fried. Krupp AG Hoesch-Krupp Spectrometer for the simultaneous measurement of intensity in several spectral ranges
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