JPS6166149A - 免疫反応測定装置 - 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） 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装置に関す
るものである。

（従来技術） 免疫物質、ホルモン、医薬品、免疫調節等生体内微量成
分の測定法ど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１〜
−ブを４ｖ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する非標識免疫分析法の２方法
がよく知られている。

前者の標識免疫分析法どしてはラジオイノ、ノアッセイ
（ＲＩＡ）、酵素免疫分析（Ｅ　ｒＡ）、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ηるうえに標識試薬が高価である
ため検査１ストが高い等の欠点がある１、 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４丁分析沫であるが感度、定
量性、再現性の点で精密測定と１では不充分である。こ
のような免疫分析法に関しては［臨床検査法提要−１（
金月東原署、金月正光編署、金属出版）や、［臨床検査
ｌＶｏβ、２２゜Ｎｏ　、５　（１９７８）　、第４７
１〜４８７頁に訂しく説明されている。

また、　「ｌ　ｍｍｕｎｏｃｌｌｃｍｉｓｔｒｙＪ　　
、　　Ｖ（＋　　、Ｑ　、　　１２゜ＮＯ、’Ｉ　（１
９７５）、第３１９〜３！１１頁には、抗体よｌこは抗
原を表面に担持さＩ！１こＦ＋了を抗ｔｉｎ　ｐしたは
抗体と反応させ、凝集粒子の大きさに比例して減少Ｊる
ブラウン運動の指標とイ１゛る平均拡ｊ１（定数を、レ
ーク“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１４抗体を定品分析力る方法が開示され
ている。この分析方法で【ま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甲ににつ
て入ｑ・１）１１のスペクトルが広がるのを分光ｂ１を
用いで検出しているため、装買が人形で高価となる欠点
があると」ξに分光泪を機械的に駆Φ！＋　？ｌる際に
誤差が牛し、ｆＩ４ｉ疫お３１、ひ再現性が悪くイする
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“Ｃいるだ（プであり、情報部が少
ないという欠点もある上述したＪ、うに従来の免疫分析
力ン人では、高価な１票識試堅を用いるため分析のラン
ニンノ！コス１〜が高価となると共に液体の取扱いおよ
び処理が面倒どなっｔ、：す、処理時間が良くなる欠点
があったリ、高価で大形な分光剖を必要とすると共に精
度や再現性も悪く、（ｑられる情報量も少ないという欠
点があった。

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山でか−
）人形な分光泪を用いずに、高い結電おＪ：び再現性を
以って測定を行なうことができ、しかも測定１１間の短
緒１１抗原−抗体反応測定の自動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得ることが
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
る装量が特願１１Ｒ５９−１／１８８７Ｂ５”ＡＣオイ
て提案されている。

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制し、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−抗イホ
反応によって生ずる散乱光をホモゲ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１〜ル密度に基いて抗原−抗体反応を測定する
ものである。

このような免疫反応測定方法においでは、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５「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畜疫に粒子
の形状や大きさの依存１（１があることに着目し、強度
ゆらぎのパワースペクトル密石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晴、抗原−抗
体反応による微粒子の凝集状態（粒径分布）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イｊ
いので分光ｔ１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ベクトル密度の緩和周波数が粒子の
人さ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値が
粒子の大きさ１こ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値の比を求め、この比の値から
抗原−抗体反応を測定したりすることができる。

しかし、このようｒｋ散乱光の強度ゆらぎのパワースペ
クトル密度に阜いて抗原−抗体反応を測定する場合、散
乱光のエネルギーは小ざいのでパワースペクトル密度を
表わづ一信号はノイズの影響を受は易く、ぞの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。

（発明の目的） 本発明の目的は、」口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紺持し、その欠
点を有効に除去１ノ、信号のＳ／Ｎを向−１りることに
Ｊ、り測定精度を高くりることができる測定装置をＩｒ
６　（Ｉｔ　ｕようとづる０のである。

（発明の概要） 本発明の測定装置は、１１″ｊ：　Ｄｏｔ　＋ｌ−）　
Ｊ：ひ′抗体を含む反応液に光を投！：１４１ノ、抗原
−抗体反応により生成される微事（ｔ　Ｔ　ｆ；、−、
Ｊ、；る散乱光また（よ反応液に加えた抗体５１：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
出力の強度ゆらい゛のパワースペクトル密度 にＪジい（−１ 前記抗原−抗体反応を行くｉう反応液を収容づるセルと
、 Ｊヒーレンｌ−４τ光ビームを敢ＣＪｉｊ　ｌる光源駅
間ど、この二］ヒーレン１〜光を、ぞの進行方向に対し
直交りる方向に直線状に集束、＼れたビームどして前記
セルに八〇＝１さける光学系と、 前記レル内の、前記直線状に集束されたビームの異なる
集束点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、かう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貝えることを特徴とするも
のである。

（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
放出する光源どして波長６３２．８ｒ＋ＩＩＩのＨｅ−
Ｎｅガスレーザ１を設ける。コヒーレント光を放射する
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［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。一方の光中４を＝１９メータレンズ
６により径の大きな平？ｊ光束どした後、シリンドリカ
ルレンズ７によって、光の′）１Ｌ（ｊ方向に苅し直交
する方向に心線的に集束されたビームとして透明なセル
８に投口・１する。　（ｌｊｌプノの光束５をシリ−１
ンフＡ１〜ダイオードより成る光検出器９に入０＝Ｉさ
１！、光源１の出力光強ｔαの変動を表わ１１玉二り低
目に変換する。

１＝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「た緩衝液と、抗原または抗体を含む被検
液どの混合物である抗原−抗体反応液を収容する。した
がってセル８中で抗原〜抗体反応が起こり、微粒子間に
相互作用が／ｌじたり、微粒子が相互に（＝Ｉ　Ｗする
ため、ブラウン運動の状態が変化することになる。セル
８中の、直線的に集束されたビームの集束点Ｆの異なる
位冒において微粒子によって散乱された散乱光を、水平
方向に配列した光フアイバアレイ１０を経てフォトダイ
オードアレイ１１に並列に人ＩＪ’ｌざＵる。光フアイ
バアレイ１０の光ファイバの本数と７Ａ１〜グイＡ−ド
アレイ１１のフオトダイオードの個数どは必ら一部しも
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７ｔｆ〜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、これらチャンネルにより
１２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。

フォトダイオードアレイ１１の各フーｉ］−ダイオード
から出力される光電変検出力信号を、イれぞれ低雑音増
幅器１２−１〜１２−Ｎで増幅した後Ａ／Ｄ変換器１３
−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１３−１〜１３−Ｎ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の記憶手段を構成する第１のメモリ１４−１〜
１４−Ｎにそれぞれ記憶する。したがって各メモリの容
量はＰＸＭビット以上必要である。

次にこれら第１のメモリ１４−１〜１４−Ｎの各々に記
憶されたＰ個のデジタル信号をマルチプレクサ１５によ
り順次に読出し、デバイダ１６に供給覆る。

このデバイダ１６には、光検出器９の出力を、低雑音増
幅器１７．Ａ、／１１☆換器１８およびメＬす１９を介
【ノて供給覆る。こねらＡ　、、、／　ｌ）変換器１８
お」：びメｔす１９の機能は、十）ホしたＡ７″１〕変
換器１３−１・・・およびメｔす１４−１・・・どまっ
たく同社であり、Ａ　７／Ｄ変換器１８において各々が
Ｍピッ１へのデジタル信局をＰ個性り、これらをメモリ
１９に記憶する。デバイダ１６カ目ろは光源１の出力変
動分が補正されＩこ信号が１１１られる。次にこのｆハ
シ〕をハ速フーリ］−変換器２０に供給し、高速フーリ
Ｔ変換を行なっ−Ｃ散乱光強度ゆらぎのパワースペクト
ル密度を求める。

このようにして順次の−ｆヤ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αを求め、これら
をデマルチブレク１Ｊ２１を経−Ｃ第２の記憶手段を構
成する第２のメ七り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ピッ１
〜以Ｉ−あれば」：い。このＪ：う１こして全チャンネ
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Ｉ・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演算処理を行ない
、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。

本発明では、上述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、微粒子が波長程庶の距離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Ｊ：って生ずる粒子数のゆらぎによる項とか
ら成っている。

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個の光検出器に入射させると、
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でるのでＳ　、／
　Ｎは著しく白子することになる。一般にチＶンネル数
をＮとりると、Ｓ／Ｎは凡倍となる。

１ノたがって例えば１００チヤンネル設ければＳ／Ｎは
１０倍となる。

上述した実施例においては、Ｉ？ル８に入用する光束４
の方向と、光フアイバアレイ１０の光軸方向とを９０°
どし、入用光束は直接フォトダイオードアレイ１１に入
射しない小モダイン法を採用したが、入射光束の一部を
もフ−ｓ　ｌ−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
的に散乱光を検出でる場合には、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Ｆどすると、その自乗の平均値正に比例したも
のとなす、散乱光と入Ｑ＝Ｉ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１４光の電界強
度を「。とすると、フ−ｉ　ｔ−ダイオードアレイ１１
の出力信号は、 （［。＋　ｔＥ８）　　２　　＝　［。＋２Ｆ。・　Ｆ
６＋［二　　　・・・　（１）となる。ここで［はゆら
ぎが＜７い（１Ｊシあったど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Ａ１〜ダイオードアレ
イ１１の出力の唆動成分は殆んど第２項２　Ｅｏ・「８
に等しい。つまり、散乱光の電界強度ト。にほぼ比例し
た出力信号が得られることになる。

上述した駅間を用い、フ第１・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
パワースペクトル密度を求めた結束を次に説明する。こ
こで定常値Ｘ′Ｌ過稈×　（ｔ）のパワースペクトル密
度Ｓ　（ｆ　）は、次のよう（こ表わすことができる。

この（２）式をもとに８速フーリエ変換を用いてパワー
スペクト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２Ｎ８に示すようなものとなり、曲線の盾
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
困デ５となるが、木光明のにうにＮブＩ？ンネルからの
出ツノにＪ、す１１１られるパ１ノースペク１−ル侘；
ｆ！１を平均化すると第２図［３に示１Ｊ−うにノイズ
がｆＸ　１．／　＜　（Ｉｔ減したバ１ノースベタトル
密ｆαが１１１られ、これから核１１周波数「ＲをｉＴ
、’　Ｂ（ｆ　＋３求めるこ一：が７ａ　：Ｐる、１次
に本発明の測定方法８数（１１Ｊ例に基いてδ；１明Ｊ
る。この実７＋ｔｌ！例ではリアルタイムでデータを９
１即し、平均化し／（Ｔパワースペクトル密度を表ねＪ
波形をｌｉ２極線菅２６のスクリーン１で・リアルタイ
ツ、（゛１ニニタづることがて′きるものて゛ある。

先ずΔ、′１〕変１■洲１３１〜１３Ｎｌこお１ノるリ
ンプリングレートはリーンノリング定理【、二基いて信
号周波数の２賠以−１と（ｊるが、ＩＷ乱）１ｆ、の強
度ゆらぎの周波数成分は数百１１７．以下であるので１
ノ一ンプリング周波数を２　Ｋ　＋１２と覆る。した“
がっ７−（の周！ｆｆｌは５００μｓとイτる。この時
間が１）−イクルタイムＴＯとなる。また、各測定力イ
クルにお（づるリーンプル数Ｐは１０２４ポイントどη
るど、各測定り゛イクルタイノ、Ｔ　Ｏは５００／ｌ　
Ｓ　Ｘ　１０１０２４−Ｐ５００ど！ｉる。すイｆわち
、全ｊ゛−タの取込み時間は約５００１１１８となる。

高速フーリエ変換器２０は高速処迎が必要であるから、
完全にハードウェア構成とする。ザイクルタイムを２０
０ｎＳとし、４サイクルバタフライ演樟を行なうと１バ
タフライ当り８００ｎ５必要となる。

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　１０（１２Ｐ　＝　５１２Ｘ　１０＝
　５１２０となる。したがって高速フーリエ変換に必要
な時間Ｔ、は１チャンネル当り８００ｎＳ　Ｘ　５１２
０Φ４＋１１８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５００ｍ５とすると、
５００１１１Ｓの間４Ｃデータを取込んだ後、次のデー
タを取込む間に各ヂャンネル当りの処理時間ＴＦ−４１
１ＩＳ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ので少なく
共１００チャンネル位はリアルタイムで処理することが
できる。

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ｉ’
（＋１パワースペク１〜ル密亀を−ＩＸ、４つ（Ｊ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Ｊ、る−１）の（゛ある１、こ４″ｌら
のパワースペクトル密度の緩和周波数（，１微粒子の直
行に反比例−づることがわかる。１　／Ｔ　４′）も、
１１（乱光の強度ゆらぎは上述しＩＪよう（４：微粒子
の運動に幇＜］ヒー１ノン１−光の干渉にＪ、る１１ｋ
、分と、散乱体積内の粒子数の変動による成分どの合成
されたものどイＴるが、ホ実施例Ｃ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Ｈ１を移動りる１１．１間の逆数
どなるのて゛、粒径が大ぎ＜　％ると移Φ１ｊ貼間は艮
くなり、緩和周波数が減少りることに２７る。このにう
にパワースペクトル密度の緩和周波数は粒径に反比例で
するので、この緩和周波数の第゛化から抗原−抗体（こ
Ｊ、る凝集のｈ無ヤ））ｖＩ集の程良を検出することが
できる。

一トｉボしたように、散乱光の強電ゆらさ゛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どの和になるが、散乱体積内の
粒子数が少トＺ　＜　’ｃ’ｊす、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に１変化以夕１の成分も検出して
しまい、抗原−抗体反応を精成Ｊｚく検出づることはで
きなくなる。したがって、７′１７子の濃度は、散乱体
積内での入射光強度が十分前られる程度に低く、かつ干
渉＝１＋１成分が非干渉性成分よりも大きくなるＪ：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
ば相当広い粒子濃度に亘って相対ゆらぎは一定となる。

第６図および第７図は、直ｉ￥０．３μｍのラデツクス
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
、Ｔ　ｒｉｓ　−１−Ｉ　Ｃｆ／、でＰ１１７に調整し
た緩衝液に分散させたちのに、抗原として１０−’０／
ｍａｌおＪ：び１０−９り　／ｍ　ｊ２のｌＴ！亀の免
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図に示す抗原ｒｆＪ庶１
０−’ｇ／ｍ℃の場合には、反応前の緩和周波数が約５
０　Ｈｚであるのに対し、反応後の緩和周波数が１０１
１／に変化している１、これに対し、抗ＩＲｊ淵亀が１
０−９ｇ／ｍ、０．の揚台には、反応開始前の緩和周波
数は約９５１１２で、反応後の緩和周波数は約４０１１
２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「を、 と定義し、この値を幾つかの抗原濃度について求めてグ
ラフ１こ示すと第８図に示Ｊ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の値をとつＣ示すｊうのであるが、緩和周波数の
仕［を求めることにより抗原淵（つを検出することがて
゛きる。

一方、第６図おＪ：び第７図において、抗原−抗体反応
の前後にお（−Ｊる相対匝らぎの比（Ｒ）が抗原δｔＨ
αど一定の関係を右りることもわかる。′？！なわち、
パワースペクトル密度のグラフから緩和周波数ｆＹ−を
求めることにより相対）つ）らぎを算出喝ることができ
る。このとき相対ゆらぎ比Ｒは次式で表わＪことがで込
゛る。

一ワ凸− この（３）式にＪ：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
。このグラフより明らかなように、抗原−抗体反応前後
にお（する相対ゆらぎの比Ｒを求めることにより未知の
抗原濃１復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密度の標１ｐ−ＩＪンゾルについ
て相対ゆらぎ比Ｒを求めて第９図のように検ｆｊｉ　Ｋ
Ｊ！を求めておき、未知の抗原濃度の被検体についで相
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。通常の測定においては１０−８
〜１０−９＋３／ｍｊｌの抗原濃度イ」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
要求を寸分に満足している。

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石の低周波帯域にお１プ
る積分１１「１の変化の比として−ｂ求めることができ
る。すなわち、 −／リー に基いて相対ゆらぎ比Ｒを求めることができる。

ここで抗原−抗体反応前のパワースペク１〜ル密度の（
？１分埴Δおよび反応後の積分値Ｂは、１０−１−１０
’ｌ（ｚの低周波帯域にお【Ｊる積分値である。したが
って低賊通過フィルタは１０’ｌ＋７．以下のＲ１波数
を通過するものとげる。

＄１′ｌ径が一定の場合にはパワ−スペクトル密度（Ｊ
ローレンツ型であり、緩和周波数より大きい周波数にお
いては周波数の自重に反比例して減少する。

ところが、粒径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［１−レンツ型スペク
１〜ルを小ね合わ＋！：　ｆ７ものが観測されるので高
周波部分におけるパワースペク１〜ル密度は最早や周波
数の自重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Ｊ、って凝集した粒子の粒径分イ０を
知ることができる。このようなｊ゛−タは従来１ｉ得ら
れイｊ−かったしのであり、抗原−抗体反応の状態を解
析する上で有用な情報である。

第１０図Ｌ；１．−Ｌ！ル８の責なる集束位置からのｊ
１シ乱光を並列的に受光するヂＶンネル部分の他の実施
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３０を配置し、セル８内の、
直線状に集束されたビームの集束点「の１φを光フアイ
バアレイ１０の入ｑ１端而に結像ツるようにする。この
場合、結像レンズ３０は第１０図の紙面と酋交する方向
には結像性能を持つ必要がないのでシリンドリノ〕ルレ
ンズを以って構成することができる。

第１１図は本発明ににるヂャンネル部分の他の実施例の
構成を示す斜視図である。本例ではセル８の側壁に光フ
アイバアレイ１０の入射端側を貫通させ、その人躬喘面
を光ビームの直線的な集束点［に接近させる。このよう
にファイバの入射端面を集束点に接近させることにより
チャンネル分の分解能は高くなり、Ｓ／Ｎをより一囮高
くＪることができる。本例（こおいで、各ファイバの入
射端側の一部分または全体を集束１４光フアイバを以っ
て構成ＪることＬ）　ｒきる。この場合には、白線１ノ
（の集束点「ど児）ｉ・イバの人ｑ４喘而どの間の距−
１を人さくどることがで′きるのＣ１）にフＩイバアレ
イ１０の入ｑ１端側をセル８内に侵入さｉ！る必要（ま
必ン１゛しもな（イｆす、（ｊ４成は筒中どイ多′る３
、本発明によるヂャンネル部分の構成（ｊ２上述した実
施１９１に限定されるものではなく　ｙｖ多の変形が可
能である。例えば、光ファイバアｌノイの代りに各別の
光ファイバを用い、直線状の集束点からの散乱光を各光
フ７・イバを経て各別の）１′、電子増倍管に入Ｑ＝１
さ［！ることｂできる＋ｌ　ｊ、た、［ごルと光）ｊフ
ィバアレイの入ｑ・１端而との間（、−・次元のチャン
ネルプレー１へ形イメージインテンシファイアを介挿（
〕、散乱光を増幅覆ることもできる。この」；うな（１
４成は１？１に散乱光が微弱４Ｔ揚含に有効である。

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９形や全史が可能でｄする。−１）ボした説明
は免疫グロブリンＧ（Ｉ！ＩＧ）について例示したが、
免疫グ［１プリンΔ（Ｉ（１△）。

Ｉ（ｌ　Ｍ、Ｉｆｆ　Ｄ、Ｆ（Ｊ　Ｅ、ｔ−スｈうＩＪ
７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。Ｊ：だ、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。さらに、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仙の
有機物粒子や、ガラスなどの無機物粒子を用いることも
できる。

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」：うな微粒子を用
いずに、抗原−抗体反応の結果として生ずる微粒子状生
成物による散乱光を利用づ−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ｌ〕でヒト
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−抗イホ反
応どしてはｌ／′ｌ原としてカンディダ・アルビカンス
（酵母）を用い、抗ＩＡ＼として抗カンディグ・アル１
ごカンスを用いる例ヤ）、（ＩＩＨに血判（、細胞、微
生物などを粒子どして用いることｔ）（きる。また第１
図に示１実施例では抗原−１４１不反応Ｈ々を１？ル（
３二収容して測定を行なうバラ４１１式どしたが、抗ｆ
１ｊ％−抗体反応）１シを連続的に流しイ１がｌ）測定
を行なうフ［１一方式と覆ることも勿論可能である１、
（発明の効果） ト述した本発明の効果を要約りるど以下の通りである。

（１）酵素ヤ）ラジオアイソ１〜−プのようイ【標識試
薬のよう２ｉｎｉ価で、取扱いの面倒イｆ試嬰を用いる
必要がイγいので、安価か゛）容易に実施ηることがで
きる。

（２）免疫電気泳動）人、免疫拡散法、沈降法などの非
標識免疫分析法に１１コベ精度が高く、再現す１１が高
いのでイハ頼ｖ１の高い測定結束を高Ｖｉ度で行ること
がで゛ぎる１゜ （３）微粒子のブラウン運動に某く散乱光の強葭ゆらぎ
を検出するものであるから、超微Ｗ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どなる、。

（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ｍ？ｌる方法に比
べ分光泪が不要であるので装置は小形かつ安価となると
共に精度および信頼性の高い測定結果が１ｑられる。

（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。

（６）光ビームをその進行方向に対して直交する方向に
直線状に集束してヒルに入用さ一１！−，１ル内の、直
線状の焦束点の異なる点からの散乱光を複数のチャンネ
ルにＪ：って各別に受光し、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’１７４　ａｔを面子り
ることがでいる３゜（７）空間的な多チャンネルと覆る
ので、リノｌルタイムの如理が可能どｌ（る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にに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△おＪ：びＢは同じくその効甲を示す線図、第３
図は同じくその動作を示す線図、 第１図および第５図はイれぞれ粒径が０．１８８μｍお
よび０，３０５／１ｍの微粒子に対Ｊるパワースペクト
ル密１株を示覆グラフ、 第６図Ｊ３よび第７図はそれぞれ抗原濃度が１Ｏ−４ｏ
　、／　ｍρおよび１０”Ｕ／ＩＩＩβに対４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図は抗原濃度ど緩和周波数の比どの関係を示すグラ
フ、 第９図は抗原濃度ど相対ゆらぎ比との関係を示タグラフ
、 第１０図おＪ、び第１１図はヂ１ノンネル部分の他の例
の構成を示？ｌ’１９図である。 １・・・レーデ光源　　　２．　４．　５・・・光束３
・・・半透鏡　　　　　　６・・・］リメータ１ノンズ
７・・・シリンドリノノルレンズ ８・・・セル　　　　　　９・・・光検出器１０・・・
光フアイバアレイ １１・・・フォ１〜ダイＡ−ドアレイ １３−１へ−１３−Ｎ・・・△／Ｄ変換器１４−１〜１
４−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・・・デマルヂプレク１Ｊ ２２−１〜２２−Ｎ・・・第２メモリ ２３・・・ノーマライザ　　２４・・・演算処理部２５
・・・プリンタ　　　　２６・・・陰極線管３０・・・
シリンドリカル結像レンズ Ｆ・・・直線状の焦束点。 １７３１１］ｌ！／〜Ｙ−心ｌ １五１（（乙６”／　ｔ−ムさｌ ！／３’＋Ｉｌ乙〜：ｚ−ｔＪΔｌ 羽碍ＩＩぐ１１′口ｌｌ ］１．、ｉ′ｌψ毛Ｘ目ボ ｌ３１「長〜Ｘ−ｔＪさｌ 蔦にＪ１（１（ｔ〜Ｙ−ム−ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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、 コヒーレントな光ビームを放射する光源装 置と、 このコヒーレント光を、その進行方向に対 し直交する方向に直線状に集束されたビームとして前記
   セルに入射させる光学系と、 前記セル内の、前記直線状に集束されたビ ームの異なる集束点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。