JPS62175649A - 光度測定方法、光度計および細胞のｈｌａタイプの測定方法 - 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、液体試料の特性を光学的に測定するための器
具に関する。より詳細には、本発明は、光学的測定を使
用する液体試料の光学濃度を決定するための方法及び装
置に関する。

〔技術的背景〕

種々の医学的及び化学的試験において、液体試料中で反
応が起こるか起こらないかを決定することが望ましいこ
とがある０例えば医学の分野では、器官移植の前に供与
組織のホスト組織に対する適合性を予め決定することは
非常に望ましいことがある。現在では、組織のタイプの
決定は細胞毒性アッセイを使用して達成されている。こ
れは、供与体（及び分離された決定ではホスト）からの
細胞を、組織適合抗原として知られる特定の細胞表面抗
原に対する抗血清と、補体源の存在下反応させることが
含まれる。細胞表面上で抗体を抗原に結合させると、細
胞の補体で伝達される溶菌に導かれる。試験媒体中に更
に生体染料が存在すると、それらの着色に基いて生きて
いる細胞を死んだ細胞から区別することが可能である。

従って特定の個々の細胞を表す組織適合抗原のレパート
リ−を決定することが可能になる。技術者はプレート上
の各凹部を視覚的に調べて死んだ細胞を測定し反応の程
度を決定する。このようなプレートの読みと解釈は、プ
レートの凹部の数と読む人間の技能に依存して、完了す
るのに約１０分間を要する。

分子生物学の最近の発展は、抗原抗体反応の程度を液体
試料中の着色生成物の生成を決定することのできる新し
い技術を提供した。該液体に生ずる着色は、細胞の生存
度が生体染料を用いる着色により評価される上記した操
作に比べて非常に容易に読み取ることができ、更に非常
に主観的でなくなる。該新規技術は反応の強度の定量的
測定をも与え、一方以前に使用された方法では最良でも
半定量的情報を与えるのみであった。この改良された技
術は、縦方向の光学濃度測定を使用して多数の凹部を有
するプレートの読みの自動化の機会を与えることができ
る。しかしながらその中に液体試料が含まれる凹部のサ
イズと幾何的配置が小さいことに起因して種々の問題が
、この方法の自動化を従来から妨害してきた。

第１の問題は、微凹部プレート中の現在使用できる微凹
部の直径が小さいことにより生ずる。テラサキ・プレー
ト中の典型的な微凹部は、逆向きの截頭円錐の形状を有
している。該凹部の底部（最狭部）は、実質的に透明で
ある直径が約０．０４フインチしかない窓部を有してい
る。該凹部の開口する上端く最広部）は、典型的には約
０．１６インチしかない直径を有している。従って実質
的な液体のメニスカスが、典型的には該凹部中の液体試
料の上端表面上に形成される。該メニスカスは湾曲が１
つの凹部から隣の凹部まで変化し、これにより調べるた
めの光ビーム上のメニスカスの屈折効果を光学的に補償
する試みを挫折させることになる。

光学濃度測定の精度は、前記液体試料を通って検出器に
達する繰り返し正確な光ビームの経路を与えることに依
存する。このタイプの濃度測定の基本的な仮定は、系の
検出器端で受け取られなかった光は液体により吸収され
ているということである。メニスカスによる屈折される
ことなどにより生ずる離れ離れの光ビームは液体により
吸収されたような系により不正確に読み取られる。従っ
て不正確な測定が行われる。メニスカスの屈折効果を光
学的に補償するために該メニスカスの位置と湾曲を予測
する試みは、メニスカスの湾曲と微凹部中の位置の多様
性により挫折される。

小さなサイズの微凹部に関する微凹部プレート中の濃度
測定の自動化における第２の重要な問題は、直径が０．
０４フインチである凹部の底部を調べるための光ビーム
の真下に正確に位置させる能力である。該凹部を含むプ
レートは典型的にはプラスチック成型法で大量生産され
る。該凹部は常にそれらのそれぞれのマトリックスの位
置の中心に完全に位置しているわけではない。プレート
の側壁に関するマトリックス自身の位置の大きな変化も
ある。

現在の微凹部デザインで遭遇する第３の重要な問題は、
それを通過する光ビームも屈折させることのできる凹部
の底部中のプラスチック表面のプラスチック規則性から
生ずる。

本発明は、微凹部プレート中の液体試料の光学濃度を測
定するための自動的な系中における上記した従来解決さ
れなかった問題を解決する。

〔発明の開示〕

基本的には、本発明は、縦方向の光学測定系中の液体試
料上のメニスカスの光学効果を最小にするため及び各液
体凹部中の調べるための光ビームを中心に位置させるた
めの方法と装置から成る。

光源から発生された光ビームは、光軸に沿って焦点に集
められる。焦点に集められた光ビームは、実質的に減少
した直径部を有する円錐状の光を規定する。液体試料の
メニスカスは光軸上の中心に位置している。該メニスカ
スは実質的に円錐状の光の最狭部に軸に沿って位置し、
メニスカスの中心部のみが照射される。メニスカスの部
分における光ビームの直径は、該メニスカスの湾曲半径
よりも実質的に小さい。従ってメニスカスによる光線の
屈折は最小とされ、そしてメニスカスの湾曲度の変化は
液体試料を通る光ビームの経路に対し最小の影響を有す
る。

好ましい悪様では、微凹部の透明な底部は光軸に対して
実質的に垂直に位置している。光ビームは、凹部の底部
における該ビームの直径が該凹部の底部を完全に通過で
きる程度に十分小さくなるよう焦点に集められる。従っ
て光ビームの減衰度は液体試料の光学濃度のみに起因す
る。微凹部の壁部からの光ビームの散逸は、液体メニス
カスの影響が最小であることと、光ビームの直径が該凹
部の底部を完全に通過できる程度に十分に小さいため、
実質的に防止できる。

該凹部が、光ビームが液体試料を最小の屈折で透過する
ように位置させることを確実にするために、該凹部を大
ざっばに位置させ、そしてビームを通して凹部を進める
方法が考案された。該凹部は、凹部の底部の直径の半分
の放射状経路より凹部の底部の光ビームの半径だけ少な
い横方向の許容誤差内で、光ビームの光軸へ放射状とな
った経路上に位置している。典型的な微凹部プレートの
製造時の食い違いはこの領内であることが見出された。

次に該凹部は、放射状経路上の光ビームを通って直線的
に進む。凹部が光ビームを通り抜けるときに、試料を透
過し検出器上へ達する光の強度が測定される。最大の光
強度は光軸から放射状にある位置で測定され、ここでは
全光ビームが液体試料と凹部の底部を透過して検出器に
達する。

この測定は、光ビームの減衰が液体試料によるビームの
吸収にのみ起因するような読みに対応する。

光ビームの部分が液体凹部の側壁Ｉ＼入射する他の位置
では、検出器に受け入れられる光の強度は相対的に最大
にはならない。

好ましい態様では、凹部を含む微凹部プレートは、別々
のステップ中の光ビームを通して増えながら進む。ビー
ムの強度は各ステップで測定される。各連続するステッ
プの測定値を先行するステップの測定値と比較する。大
きな値を有する測定は保存し、一方小さい値は捨てる。

凹部が各ステップにおいて横切られた後、残っている保
存された値は、全光ビームが液体試料を透過して検出器
に達し、そしてビームの減衰が液体による吸収のみに起
因する位置に対応する最大値である。

このタイプの吸収測定では、光ビームの強度出力を、液
体試料の波長スペクトルに対してマツチさせることも好
ましい。つまり、液体試料中の吸収バンド幅中の最大吸
収波長に対応する波長バンド幅中の最大強度出力波長を
有する光源を選択することが好ましい。測定されるべき
吸収が化学反応を受けた液体の吸収であるときは、光ビ
ームの強度出力は、化学反応の間の光学濃度変化が該化
学反応の度合を表す波長とマツチする。

〔発明を実施するための最良の態様〕

本発明による自動化された光濃度計は一般に参照符号２
０で示されている。第１図に示されているように、該光
濃度計はその中に微凹部プレート２６を受け入れるため
に適合された収容部２４を有する可動のキャリッジ２２
を具備している。該キャリッジは光濃度計の光学系中に
動くことができ、前記プレート中に並んで配置された微
凹部中に含まれる液体試料の濃度を決定−する。濃度計
とともに作動するコンピューター３０は、濃度計の操ｆ
ヤと読み出し３２上に濃度計により得られるディスプレ
イを制御する。該濃度計２０には外カバー３４が装着さ
れている。

第２図においては、光濃度計２０の該外カバー３４は除
去されてその中の種々のサブアセンブリーを見ることが
できるようにしである。典型的な微凹部プレート２６も
第２図中により明確に例示されている。該プレートは、
６個の縦列と１２個の横列を有するマトリックス配列中
に配置された７２個の独立した微凹部２８を有している
。

静止した光学系シャーシ３６は、専用の光源と、プレー
ト２６中の横列の凹部中の各凹部を結果的に照射するた
めの各縦列のためのそれに伴う光学系を支持している。

静止した検出配列シャーシ３８は、照射を検出するため
の光検出系を支持する。凹部を照射しその結果として混
乱を防止することが好ましい。光学系シャーシ３６及び
検出配列シャーシ３８は、枠部材４０により連結されか
つ離間した関係をｔ、（ｉ持され、微凹部プレート２６
を含む可動キャリッジ２２がその間を移動できるように
しである。該可動キャリッジ２２は、一端が枠部材４０
で支持され、他端が枠部材４１で支持された１対のレー
ル４２上に摺動自在に載置されている。ステッピングモ
ーター４４が、歯駆動ベルト４７を含むベルトとプーリ
ーの配置４６を通してキャリッジ２２を駆動する。ベル
トとプーリーの配置のための種々の好適なＭ！Ｊ、械的
な置換物は当業者には容易に明らかになるであろう。い
くつかの模範的なモデルでは、モーターで駆動さる回転
スクリューとｂ′（動部がキャリッジ２２を進めるため
に使用された。

第２図に示す態様では、クランプ４８がキャリッジ２２
を歯駆動ベルト４７に連結している。前記ステッピング
モーターは、該キャリッジを不連続なステップでｏ、ｏ
ｏｉｓインチ直線的に変位させ進めることができる。該
モーターは従来のデザインである。モーター自身の駆動
シャフトは、全ステップ当たり０．９度のステップ中で
動くことができる。本発明では、該モーターはエネルギ
ーを与えられて半ステツプ増加中に動いてベルトの望ま
しい直線的な動きを達成する。

第３図で最も良く分かるように、該キャリッジ２２はレ
ール４２に摺動自在に係合されたサポート５０に固定し
て装着されている。電子光学的な原位置検出器５４はコ
ンピューター３０に、キャリッジが第１図及び第６図に
示す元の位置にあることを伝える。元の位置ではプレー
ト２６は、キャリッジ２２の収容部２４中に位置するか
、それから移動した箇所に位置している。

以下により詳細に説明するように、光源及び光学系シャ
ーシ３６の光学系は、６個の光ビームを作り出しそして
プレート２６中の６個の凹部の全部の横列中の凹部を照
射する。前記コンピューター３０は、キャリッジが光学
系シャーシ３６の下の位置に向かって動くにつれ光ビー
ムを分割するキャリッジ２２の案内リップ５６により、
前記プレートが光ビームに入るところであることが伝達
される。読み出し位置にあるキャリッジ２２が第３図に
示されている。

光学系シャーシ３６は、それぞれがプレート中の１つの
縦列の凹部とともに並んでいる６個の水平方向の孔５８
を有している。鎖孔５８はそれぞれ第７図及び第９図に
詳細に示された光学系を含み、光学系シャーシ３６中に
載置された独立した光源から発生する光に向き、眩光を
焦点に集める。

光源により発生され焦点に集められた光ビームは、前記
孔５８の一端に位置する角度を有する方向に置かれた鏡
６２により下方向に向きが変えられ、微凹部プレート２
６を通って検出器配列シャーシ３８中の対応する光検出
器６４に達する。６個の′（検出器６４が、プレート中
の凹部の各縦列に対して１つずつ設けられている。好ま
しい態様では、第４図及び第５図に示されるような光発
生ダイオ−ド（ＬＥＤ　）　６６が、光学系シャーシ３
６中に載置された光源として利用される。

第６図は、ベース７２を除去した光濃度計２０の平面図
で、原位置にある可動キャリッジ２２を例示している。

原位置検出２Ｓ５４はサポート５゜にｆ寸設されたタブ
６７の存在を検出する光学的な検出器−発生器対であり
、キャリッジが原位置にあるときにその間に位置するよ
うにしである。当業者は図示された原位置検出器の他の
好適な置換物を認識するであろう。

クランプ４８はベルト４７をサポート５０の１つに固定
して連結し、キャリッジ２２をベルトとともに移動させ
る。ベルトとプーリーの配置４６は、空転プーリーとし
て機能する第１のプーリー６８と、両プーリー上を動く
ベルト４７とともにモーター４４の駆動シャフト上に載
置された第２のプーリー６９を含んでいる。モーター４
４、第１及び第２のプーリー６８及び６９及び枠部材４
０及び４１はベース７２上に支持されている。

光学系シャーシ３６中に含まれる光学系のため、及び検
出配列シャーシ３８中に含まれる検出器６４のための第
１の態様が第７図中に概略的に例示されている。　ＬＥ
ｏ　６６の光発生表面８０が平滑に研磨され、光源用の
制御された光学的表面を与えている。第１の孔８２がＬ
ＥＤと離間して設けられ光学系へ入る光ビームのエッヂ
８４を限定している。平行光線束を得るためのレンズ８
６が第１の孔８２の外側に設けられ、第１の孔を透過し
た光を集め、仮想線８９で示された光軸を有する平行に
された光ビーム８８を作り出す。焦点レンズ９０が平行
光線束を得るためのレンズ８６の外側に位置して、第２
の孔９４により規定される端部を有する円錐形の光９２
を作り出し、そして円錐形の光９６で規定される凹部を
与える。

微凹部２８は光学系に対して軸方向に位置し、光軸８９
上にある。このような方法では、凹部中に液体試料によ
り形成される凹状の液体メニスカス１００は、その交点
において実質的に光ビーム９６に対して垂直方向を向く
、ほぼ凹部の底部の直径に等しい直径を有する中心部１
０２を有している。従って液体メニスカスの湾曲に起因
する光ビームの屈折は実質的に最小になる。異なった屈
折率を有する２つの媒体間の表面の界面への光ビームの
入射は、表面の通常のラインから測定されたときに入射
角が小さければ僅かに屈折するにすぎないことは周知で
ある。別に述べられているように、メニスカスの中央区
域を、円錐形がその最小の直径（最狭のビーム幅）を有
する位置の円錐形の光の経路中に位置させて、スネルの
法則に従って光ビームの屈折を最小にすることは非常に
望ましいことである。この効果は、ビームの直径がメニ
スカスの湾曲半径と比較して小さければ達成することが
できる。しかしながら、光ビームの最小のビーム幅を生
ずる位置に照射される微凹部の実τＴ的に透明な底部１
１０を位置させ、凹部の底部における光ビームの直径を
凹部の底部の直径と比較して小さくすることも望ましい
ので、妥協が必要になる。凹部の底部における光ビーム
の直径が大きすぎると光が凹部の内壁部から屈折して外
ｌ＼逃げ、濃度の読み取りに誤りが生ずることが注目さ
れる。

１つの態様では、焦点レンズ９０が平行にされた光ビー
ム８８を焦点に集めるように位置し、円錐形の光９６が
光ビームと液体メニスカス１００のほぼ界面に光源ＬＥ
Ｄ　６６の像を有する。一般に、上記したパラメーター
は、それぞれの界面の点における液体メニスカスの湾曲
に比較して小さい直径を有する、焦点に集められたビー
ムを提供することにより、更に同時に微凹部２８の底部
１１０を通して逃げる比較的小さい直径の光ビームを提
供することにより満足させることができる。

前記検出器６４は微凹部の透明な底部１１０に十分近く
位置して、それを透過してきた実質的に全ての光を受け
入れる。該検出器はビームが検出器表面に突き当たった
ときのビームの直径よりも面精の大きい感光性表面１１
２を有している。該検出器は、該検出器により受け入れ
られた光の強度に対応して電気信号を発生する。１対の
検出導線１１４は、該電気信号を検出配列シャーシ３８
上に載置された印刷された回路板（図示時）に伝達し、
次にそれが該信号を印刷された回路板１２０に伝達する
。

光濃度計２０中に位置する該印刷された回路板１２０は
、各検出器６４から受け入れた信号を調節し、ステッピ
ングモーター４４を駆動しかつ１対の光源導線１２２を
通してＬＥＤ　６６にエネルギーを与えるために使用さ
れる電気信号を発生するための電気回路（図示時）を含
んでいる。該回路は、アナログからデジタルへの変換器
及びデジタルからアナログへの変換器を含みコンピュー
ター３０と濃度計２０間の伝達を許容してもよい。

第９図、第１０図及び第１１図は、第４図及び第５図に
示したタイプの光発生ダイオードを使用して所望の大き
さの光ビームを作り出すための光学系シャーシ３６の孔
５８中に含まれる光学系の第２実施例を例示する。化学
反応の間の光学濃度の変化が該化学反応の度自を示すも
のである最大の吸収周波数（波長）に対応する周波数（
波長）において最大の出力強度を有する光源を利用する
ことは非常に好ましいことである。いくつかの市販の光
発生ダイオードは、それらの光の出力の多くが約４０ナ
ノメーターである電力波長バンドの半値幅を有している
。色原体ＯＰＤを使用する比色アッセイの吸収測定のよ
うなある一定の適用には、好ましい波長バンド幅は約６
６０ナノメーターにその中心がある。

このタイプのダイオードは第４図中にその断面が概略的
に例示されている。該ダイオード６６は、球状又は放射
状の反射体１３２上に支持されたダイオード素子１３０
を有している。該ダイオード素子１３０で発生した光の
一部は、ダイオードハウジング１３４を直接透過し、仮
想線１３６で示されている。

該ダイオード素子で発生した光の池の部分は、反射像１
３２から反射されて仮想線１３８で示すようにハウジン
グ１３４を透過する。

第５図は、第４図のダイオード６６により発生した光の
パターンの平面図である。ライン１３８に沿った経路を
進む光源は、ダイオード素子１３０の像１４２を囲む環
状のかさを形成する。前述の通り、非常に狭い光ビーム
を凹部２８中の液体メニスカス１００の中心部１０２に
焦点させるようにすることは非常に望ましいことである
。しかしながら第４図及び第５図に示されたダイオード
により作り出される焦点に集められた像は点源ではない
。むしろそれは、環状のかさ１４０により囲まれたダイ
オード素子１４２の小さな中心像である。該かさは、他
の望ましくない２次的な光学効果を生じさせることなく
そのサイズを小さくすることは困難である。

第９図中に示された光学系は、第７図の光学系には存在
しない中間孔１５０と、前記かさを除去する異なった光
学的配置とを有している。

第１０図は、第５図中の像１４２により示されるダイオ
ード素子１３０の直接透過する部分１３６の光線のダイ
アグラムである。第７図の平行にするためのレンズ８６
は、参照記号゛Ｆ”で示された面におけるダイオード素
子１３０の渫１４２を焦点に集めるための第１焦点レン
ズ１４４で置換されている７第１１図は、第５図に示さ
れたかさ１４０の光線のダイアグラムである。環状のか
さの像は同様に面Ｆの焦点に集められている。第１１図
の面Ｆに示されたかさの内容は、面Ｆのダイオード素子
像１４２の直径より大きいことが注目される。中間孔１
５０は面Ｆに位置し、焦点に集められたダイオード素子
像１４２がそれを透過することを許容するサイズとされ
た中央開口部１５２を有し、そしてがさの像１４０の脅
威を阻止する。従って、液体メニスカス１１０の中央部
１０２に入射する光源の像は点源に近似している。焦点
レンズ１４６は、第７図の焦点レンズ９０と同じ機能を
果たす。

孔５８に含まれる光学系の第３の実施例（図示時）では
、光軸で規定される光学的経路の長さが増加し、単一の
焦点レンズのみが使用される。

上記説明と対応する図面を再読した当業者は、液体メニ
スカスにおける光ビームの直径を減少させるための他の
方法を容易に認識するであろう。

第８図は、光ビームの光学的経路が凹部の底部１１０を
完全に通るようにされた、光軸から置換された位置の微
凹部を透過する光の強度を測定するための好ましい方法
を例示するダイアグラムを示すものである。一般に微凹
部２８は、分離されたステップの光ビームを通して進め
られる。検出器により受け入れられる光強度の測定は、
各ステップで行われる。濃度測定値の決定方法を以下に
説明する。

最外方の環１５８は凹部の底部１１０の周囲を表してい
る。内方の同心状の環１６０は、光ビーム（環１６２に
より表されている）の中心により規定された幾何的区画
の限界を表し、ここで光ビーム１６２の中心が環１６０
上又はその中にあると、全光ビームは凹部の底部１５８
中にある。プレート上に凹部のマトリックス、及び該マ
トリックスの各縦列中の凹部を配置する際の製造上の食
い違いに起因して、凹部は該凹部がビームを通って段々
と移動しながら光ビームの光軸に関してそれを横切って
位置することがある。光ビームを凹部の側壁に衝突させ
ることが望ましくなく、更に強度の読み取りは凹部の底
部を完全に透過した光ビームで行われるべきであるが、
製造上の食い違いに起因して、簡単で安価な機械的系に
より凹部をそのように位置させることは可能ではない。

好ましい方法は、凹部がそれを通して移動する際にある
許容誤差を有して凹部を通る中心の経路に間違って配列
されても、依然として強度の正確な読み取りを許容する
。

トラックＡ及びＣは、プレートが矢印１６４で示された
方向にビームを通って移動する際に、凹部の縦列のため
の発生した光ビーム１６２の中心が凹部の中心を通って
反対に延びる中心経路Ｂに関して有することのできる最
大の横方向の位置を表すものである。トラックＡとＣの
間のビームの中心のための任意のトラックは、該トラッ
クに沿ったいずれかの点で光ビーム１６２が環１５８で
示された凹部の底部１１０中に完全にあることを保証す
る。

別に述べられているように、光ビーム１６２の中心が内
部の環１６０により規定される区画上又はその中にある
ときは常に、光ビームの減衰は液体試料による吸収に起
因し凹部２８の側壁からのビームの逸散に起因しない。

トラックを形成する複数の点１７０は、ビームが凹部の
縦列を走査する際に、モーター４４が微凹部をビームを
通して段階的に移動させるために駆動ベルト４７の速度
を増加させる際のと一ノ、１６２の中心のための増加し
ている位置を表している。

各増加位置では、検出器６４により受け入れられた光ビ
ームの強度が測定される。トラックＡ及びＣで示された
ビームの最大の横方向の位置、及びトラックＢにより示
されたビームの中心位置のために測定される典型的な光
強度のプロットは、第８図の右側に例示されている。各
強度ダイアグラム中で、光ビームの横切る位置がどこで
あろうと、全光ビーム１６２が環１５８で示される凹部
の底部１１０中にあるときは、最大強度値が受け入れら
れることが分かる。コンピューター３０は、光ビームが
凹部のために読み取られる有効な濃度に対応する値とし
て走査したｌ・ラックのための最大値を選択する。

数の方法の任意の変形をこのような最大値をコンピュー
ターにより選択するために採用することができる。好ま
しい態様では、利用される１つの方法は、各引き続くス
テップにおいて得られる強度測定を先行するステップで
得られた強度測定と比較する。引き続くステップの強度
測定が先行するステップの測定よりも大きいときは、引
き続くステップの値を保存し、先行する値を捨てる。こ
の比較方法を、凹部の最後を横切るまで各ステップで縁
り返す。コンピューターは、行われるステップの数を計
数しステップ増加の大きさと凹部の直径を知ることによ
り、モーターを制御しかつ光ビームを横切る可動キャリ
ッジを駆動するようプログラムされることができる。例
えば、凹部の上端における凹部の直径が０．１６インチ
で各ステップの増加が０．００１８インチであるとする
と、凹部を横切るためには２５ステツプが行われる必要
がある。

この時点でコンピューターは、凹部間の平均距離を知る
ことにより、ステッピングモーター４４に、走査される
ために迅速に次の凹部に移動するよう指示を出すことが
できる。

最大強度値を選択するための種々の他の方法を上記した
方法と置換できることは当業者にとって容易に明らかに
なろう。例えばコンピューターは、各凹部について測定
された各位を記憶し、次いで最大値を選択するための分
預の機械的操作を利用できるであろう。

光ビームがトラックＢ又はトラックＡ及び０間の任意の
他の中間トラックに沿って走査すると、一度全光ビーム
１６２が凹部の底部１１０を横切ると、最大値のプラト
ーが達成されることが評価されるであろう。上記した比
較方法は、第１の最大値を、凹部の底部１１０中の光ビ
ーム１６２の位置に対応する読み取りとして選択する。

従って複数の最大値は誤った読み取りを生じさせない。

トラックＡ及び８間及びトラックＢ及び０間の距離は、
微凹部プレートマトリックス内の微凹部２８の位置及び
微凹部プレート２６の外壁に関するマトリックスの位置
の製造時の食い違いよりら大きい。それぞれの光学系の
光軸へ実質的に放射状の配列となるように微凹部２８の
縦列を大ざっばに位置させると、凹部の縦列は第８図に
例示されるようにトラックＡ及びＣの間のどこかの光軸
の下を通る。これらの許容誤差内で、信顆できる読み取
りが実質的に確保されることができる。その中で凹部の
縦列の中心線が光軸の半径とともに光軸を横切るように
配列されなければならない許容誤差が、トラックＡ及び
０間、又はトラックＢ及び０間の距離に等しくなること
が評価されるであろう。この許容誤差は、凹部の直径か
ら凹部の底部における光ビームの半径を引いたものに等
しい。従ってビームの直径を十分に小さくして、ビーム
の経路の凹部を通る中心経路との横方向の誤った配列が
該誤って配列された経路上のいずれがの点で、ビームが
凹部を完全に貫通することを妨げないようにしなければ
ならない。

上記した通り、器官移植の前に供与オ■織のホスト組織
に対する適合性を予め決定しておくことは非常に望まし
いことである。ＨＬ　Ａ抗原への応答は移植された組織
Ｉ＼の免疫学的反応より優先するので、供与ＨＬ　Ａタ
イプを受容ＨＬ　Ａタイプにマツチさせてこれにより拒
絶を回避することが望ましい。本発明の好ましい装置と
方法は、下記する技術とともに利用される受容体／ホス
トＨＬＡ適合性を決定するのに特に便利に使用できる。

更にＨＬＡタイプの決定は父系試験で使用されることが
できるであろう。

個体のＨＬＡタイプは、単一の染色体上の遺伝子に、よ
りコード化された抗原により決定される。

４つの基本的なＨＬＡ抗原の位置が染色体上で同定され
、６つが、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ（緊密に関連するＤＲ及び
ＤＯ位置）と名付けられた。そして本発明の特別に有利
な適用は、ＨＬＡタイプを決定する便利な方法である。

１つのそのようなアッセイを次に一般的に説明する。

微トレイ凹部は、ペプチドの溶液中でゆるやかに昇温さ
れた温度（３０℃から５０℃）で約０．１から２時間イ
ンキュベートされることにより、ペプチド例えばポリー
Ｌ−リジンで被覆され、溶液をデカンテーションし、凹
部を洗浄する。ヒト白血球を凹部中Ｉ＼導入し、トレイ
を遠心分離し１％）３ＳＡのような希釈された緩ｆｆＦ
ｒ蛋白液を加え、トレイを例えば４℃の低温室で１から
４８時間貯蔵する。該プレートは次いで完全に洗浄する
。

間接的として参照される方式では、抗原に対するモノク
ロナール抗体を加え、混合物をインキュベートし、続い
て完全に洗浄して非特異的に結きした抗体を除去する。

特にＦ（ａｂ’）２として酵素標体に接合している、モ
ノクロナール抗体（抗ＩｇＸ、ここでＸは通常Ｍ又はＧ
）に対する抗体を加え、続いて室温でインキュベーショ
ンする。通常０．２から２時間のインキュベートで十分
である。直接アッセイでは、モノクロナール抗体は酵素
は体に接合し、抗ＩｇＸの付加を回避している。標識さ
れた抗体がＰＢＳ中の０．１％ＢＳＡのような阻止剤を
有する好適な緩衝媒体中で好適な濃度で使用される。

抗体は、組織適合性のタイプの目的に依存して、パネル
中へ分類されることができる。例えば父系試験では、Ｈ
Ｌ＾−＾及び−Ｂ対立遺伝子をカバーする２５−３０の
モノクロナール抗体のパネルは、９０％より大きい確か
らしさて父系を排除することを可能にする（例えば、Ｆ
ａ＋ｎｉｌ　　Ｌａｗ　　ｕａｒＬｅｒｌ　　第１０巻
３頁（１９７（５年）及びジャネットら、い工」μ」１
第２３巻第１９７頁（１９７２年参照）。移植のために
は、抗血清のパネルが、クラスＩ　（ＩＩＬ＾−＾、Ｂ
）及びクラスｎ＜ｕＬ＾−ＤＲ、ＤＱ　’）の両者のた
めのタイプに使用される。

より詳細には、微酵素連結された免疫吸収アッセイ（Ｅ
ＬＩＳＡ）をＨＬ　Ａ抗原に結きしたモノクロナール抗
体を検出するために使用することができる。

このアッセイは、ヒト細胞のＨＬＡタイプを決定する既
知のモノクロナール抗体を使用する直接又は間接方式中
で使用されることができ、下記のように行う。

テラサキ微トレイを、各凹部に、リン酸緩衝塩水（ＰＢ
Ｓ）中１μｇ／　ｍ　ｌのポリーＬ−リジン溶液の５μ
ｌを加えて調製する。プレートを３７℃で１時間インキ
ュベートし、ＰＢＳを使用して浸漬及びデカンテーショ
ンにより洗浄する。ヒト白血球をリンパ液のないＰＲＭ
Ｉ−１６４０媒体の１６１当たり１から５Ｘ１０６Ｍｆ
Ｊ胞の懇濁液１μｌから成る各凹部中に分配する。プレ
ートは９０ｇで３分間遠心分離する。０．２％のアジド
を有するＰＢＳ中の１％ウシリンパアルブミンの溶液を
４℃で１から４８時間貯蔵されているプレートに加える
。抗体を加える前に、プレートを３回洗浄する。

間接アッセイでは、凹部当たり１μｐのモノクロナール
抗体を加える。室温１時間の後、プレートを５回洗浄し
、セイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ　）とカッ
プリングした抗−免疫グロブリンのＦ（ａｂ’）ｚの溶
液を凹部あたり５μ！加える。

次いで該プレーｈを室温で３０から６０分間インキュベ
ートする。直接アッセイでは、ＨＲＰをモノクロナール
抗体とカップリングさせ、従って第２ステツプは不要で
ある。Ｉ−Ｉ　ＲＰにカップリングされた抗体は、アジ
ドを含まないＰＢＳ中の０．１％のＢＳＡの溶液中で希
釈される。

抗体との処理の後、■・レイを５回洗浄する。凹部中の
ＨＲＰ抗体複合物の存在は、０．１Ｍのクエン酸ナトリ
ウム１０．２Ｍのリン酸ナトリウム中の基買、過酸化水
素及びクロマゲン、ＯＰＤ　にュージャージー州ウェス
トオレンジのオルガノン・ディアノスティック）又はΔ
ＢＴＳ　（インディアナ州インディアナポリスのベーリ
ンガー・マンハイム）の溶液を加えることにより視覚化
される。室温における３０分から６０分のインキュベー
ション後の凹部中の色の変化は、これらの凹部中でモノ
クロナール抗体が白血球に結合していることを示してい
る。

凹部中の反応の強度の相対測定として機能する色の変化
は特定の波長における吸収極大を有する液体試料を生じ
させ、ここで該液体試料のこの波長における光学濃度は
、反応の度合、この場合には抗原／抗体複合物の形成に
比例する。

上記した技術が組み入れられたアッセイは、微凹部プレ
ート２６中の使用のために７Ａ製されることができる。

各微凹部２８中で起こる反応の度合を示す濃度測定は、
コンピューター読みだし３２によりオペレーターへ報告
される。

開示されたちの以外の本発明の態様及び変形が考慮され
るべきことが評価されるであろう。例えば液体試料中の
メニスカスの光学的効果を最小にするために開示された
方法は、光学的螢光及び光学的濃度の分布を含むがそれ
に限定されない濃度読みだし以外の測定に適用されるこ
とができる。

従って本発明の範囲は上記説明に限定されず、特許請求
の範囲により決定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、そこで使用されるコンピューターとディスプ
レイを有する本発明による微凹部プレートのための自動
化された光学濃度計の斜視図、第２図は、本発明の種々
のサブアセンブリーを例示するために外側のカバーを除
去した第１図の光温度計の斜視図、 第３図は、ほぼ第２図の３−３線に沿う光温度計の拡大
縦断側面図、 第４図は、本発明で光源として使用できる光発生ダイオ
ードの概略図、 第５図は、第４図の光発生ダイオードの平面図、第６図
は、第２図に示す光温度計の拡大底面図、第７図は、本
発明で使用できる光学系の一態様の概略図、 第８図は、本発明のミクロステッピング法の概略図、 第９図は、第４図及び第５図の光発生ダイオードととも
に使用できる本発明の光学系の変形例の拡大断面図、 第１０図は、光発生ダイオードからの光発生の光学経路
を例示する第９図の光学系の光線のダイアグラム、 第１１図は、光発生ダイオード中の屈折部により生ずる
かさのための光学経路を例示する第１０図の光学系の光
線のダイアグラムである。 ２０・・・光温度計、　　２２・・・キャリッジ、２４
・・・収容部、　　　２６・・・微凹部プレート、２８
・・・微凹部、　　　３０・・・コンピューター、３２
・・・読みだし、　　３４・・・外カバー、３６・・・
光学計シャーシ、 ３８・・・検出配列シャーシ、 ４０　、４１・・・枠部材、　　４２・・・レール、４
４・・・モーター、　　４７・・・ベルト、４８・・・
クランプ、　　５０・・・サポート、５４・・・原位置
検出器、 ５６・・・リップ、　　　　５８・・・孔、６２・・・
鏡、　　　　　６４・・・検出器、６６・・・ダイオー
ド、　６７・・・タブ、６８　、６９・・・プーリー、
　７２・・・ベース、８０・・・表面、　　　　　８２
・・・孔、８４・・・エッヂ、　　　８６・・・レンズ
、８８・・・ビーム、　　　　８つ・・・仮想線、９０
・・・レンズ、　　　９２・・・円錐形の光、９４・・
・孔、　　　　　９６・・・円錐形の光、１００・・・
メニスカス、　　１０２・・中心部、１１０・・・底部
、　　　　　１１２・・・感光性表面、１１４・・・導
線、　　　　　１２０・・・回路板、１３０・・・ダイ
オード素子、 １３２・・・反射体、　　　　１３４・・・ハウジング
、１３６・・・仮７！！線、　　　　１３８・・・ライ
ン、１４２・・・像、　　　　　　１４４・・・レンズ
、１５０・・・中間孔、　　　　１５２・・・開口部、
１５８　、１［３０、１［３２・・・環、１７０・・・
点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源から光を発生させ、 該発生光を集めて中心光軸を有する光ビームを形成し、 該光ビームを焦点に集めて縦方向の円錐形の光を形成し
   、そして、 該円錐形の光の実質的な最狭部において液体試料のメニ
   スカスを軸方向に位置させて、前記円錐形の光により照
   射されるメニスカスの中心部が前記光ビームに対する最
   小の屈折効果を有するようにする、 各ステップから成る、液体試料上のメニスカスの光学的
   効果を最小にするための光度測定方法。 ２、円錐形の光の最狭部が、メニスカスの湾曲半径より
   も実質的に小さい直径を有している特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ３、液体試料が、開口する上端部と実質的に透明である
   底部を有する液体凹部中に含まれ、該凹部の底部が実質
   的に光軸に垂直であり、更に光検出器を凹部の底部の下
   方に位置させて、前記液体試料を通って透過する吸収さ
   れていない実質的に全ての光を受け入れるステップを含
   む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４、光ビームの直径が凹部の底部において該凹部の底部
   を完全に通過できる程度に小さくなるように該光ビーム
   を焦点に集めるようにした特許請求の範囲第３項に記載
   の方法。 ５、検出器が、凹部の底部を通る検出表面への光ビーム
   の入射面積よりも大きい検出表面を有している特許請求
   の範囲第４項に記載の方法。 ６、光ビームが、光源の像が実質的にメニスカスの軸方
   向の位置において軸方向に位置するよう焦点に集められ
   るようにした特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ７、液体凹部を、予め定められた許容誤差内で光軸の放
   射状経路を横切るよう大ざっぱに位置させ、 液体凹部と光ビームとを相互に相対的に放射状経路に沿
   って移動させ、これにより光ビームが次に凹部の底部の
   少なくとも一部を横切り、そして経路のいずれかの点で
   、メニスカスの液体に入る実質的に全ての光ビームが凹
   部の底部を透過して検出器に達し、 ビームと凹部が相対移動する際に検出器により受け入れ
   られる光ビームの強度を測定し、そして、全光ビームが
   凹部の底部を透過する位置に対応する測定を表す最大値
   を有する測定を選択する、各ステップを含む特許請求の
   範囲第３項に記載の方法。 ８、放射状の経路を横切って大ざっぱに位置させるため
   の予め定められた許容誤差が、凹部の底部を横切る大き
   さの半分から凹部の底部における光ビームの半径を引い
   たものより小さくなるようにした特許請求の範囲第７項
   に記載の方法。 ９、光ビームと液体凹部とを横方向に相互に相対的に移
   動させるステップが、別々のステップ中で凹部を光ビー
   ムを通って増加させながら移動させることにより達成さ
   れ、かつ光ビームの強度の測定のステップが、各別々の
   ステップにおける強度を測定することにより達成される
   特許請求の範囲第７項に記載の方法。 １０、最大値を有する測定を選択するステップが、先行
   するステップで先行して測定した強度値と続くステップ
   で続いて測定した強度値とを比較し、各ステップにおい
   て該２つの値のうち大きいものを保存し小さいものを捨
   てて、保存された値が常に任意の先行するステップにお
   いて行われた任意の先行する測定の最大値であり、これ
   により凹部の最後の測定に対応するステップにおける保
   存された値が検出器に受け入れられた最大の強度値であ
   るようにした特許請求の範囲第７項に記載の方法。 １１、光源と、 該光源からの光を集めて光軸を規定する光ビームを形成
   する手段と、 メニスカスの中心位置を、該光軸に実質的に垂直である
   液体試料上に位置させる手段、及び、前記光ビームを焦
   点に集めて、メニスカスの中心部に減少した直径部分を
   有する円錐形の光を規定して、メニスカスによるビーム
   の屈折を最小にするようにした手段、 から成る、メニスカスを有する液体試料の光学的特性を
   測定しかつ該メニスカスの光学的効果を最小にするため
   の縦型の光度計。 １２、光軸上に位置しかつ円錐形の光の減少した直径部
   分から十分に離間して液体試料がその間に位置すること
   を許容する光検出器を含み、該検出器が検出表面への表
   面ビームの入射面積よりも大きい光検出表面を有してい
   る特許請求の範囲第１１項に記載の光度計。 １３、実質的に全ての光ビームを受け入れかつ焦点手段
   と検出器間に液体試料を含む凹部を受け入れるために適
   合される空間を提供するために光源の光像の後ろの光軸
   上に位置している表面検出器を含む特許請求の範囲第１
   １項に記載の光度計。 １４、焦点手段が、検出器の軸方向の位置において、光
   ビームに実質的に検出器の面積より小さい直径を持たせ
   るようにした特許請求の範囲第１３項に記載の光度計。 １５、液体試料位置手段が、開口する上端部と実質的に
   透明な底部を有する、液体試料を収容するための凹部を
   受け入れるために適合される凹部収容部を有する可動の
   凹部キャリッジであり、該キャリッジは収容部中の凹部
   を焦点手段と検出器間に位置させることができ、更に該
   光度計は光ビームを通して凹部を移動させるための光軸
   に対して放射状である経路上の凹部キャリッジを移動さ
   せるための手段を含んでいる特許請求の範囲第１４項に
   記載の光度計。 １６、凹部キャリッジ移動手段が、放射状経路を横切る
   予め定められた許容誤差内でそこに受け入れられる凹部
   を大ざっぱに位置させるようにした特許請求の範囲第１
   ５項に記載の光度計。 １７、キャリッジ収容部が横列及び縦列の配列中に配置
   された複数の凹部を有する微凹部プレートを受け入れる
   よう適合され、放射状経路を横切る大ざっぱな位置の許
   容誤差が、ほぼ凹部の底部の直径の半分から凹部の底部
   における光ビームの半径を引いたものである特許請求の
   範囲第１６項に記載の光度計。 １８、凹部キャリッジ移動手段が、別々の増加するステ
   ップ中で光ビームを通して凹部を移動させ、増加が凹部
   の底部の直径よりも小さい特許請求の範囲第１７項に記
   載の光度計。 １９、各ステップで検出器により受け入れられた光の強
   度を測定し、最大強度値を選択して測定を表示するため
   の手段を含み、メニスカス上に入射する光ビームの光学
   的経路が凹部の底部を通して液体を完全に追い出すよう
   にした特許請求の範囲第１８項に記載の光度計。 ２０、ヒトの白血球懸濁物を、開口上端と実質的に透明
   な底部を有し白血球の該凹部への結合を高めるために被
   覆された複数の凹部へ導入し、細胞を含む凹部を遠心分
   離して上澄液を形成し、該上澄液を除去して細胞を含む
   凹部を洗浄し、アロ抗原に特異的なモノクロナール抗体
   を少なくとも１つの凹部に加え、ここでは異なったモノ
   クロナール抗体は異なった凹部に入れてモノクロナール
   抗体／細胞の複合物が形成するようにし、凹部を洗浄し
   て非特異的に結合しているモノクロナール抗体を除去し
   、 酵素に接合している抗体、又はモノクロナール抗体／細
   胞複合物に結合している酵素に接合している受容体を加
   え、 色原基質を凹部に加えて特定の波長の吸収極大を有する
   液体試料を与え、ここで該液体試料の該波長における光
   学濃度は抗原−抗体複合物の形成の程度に比例するもの
   とし、 実質的に該波長にある光源から光を発生させ、発生した
   光を集めかつ中心光軸を有する光ビームを形成し、 該光ビームを焦点に集めて縦方向の円錐形の光を形成し
   、 該円錐形の光の実質的に最狭部にある液体試料のメニス
   カスを軸方向に位置させ、これにより該円錐形の光によ
   り照射された該メニスカスの中心部が光ビーム上で最小
   の屈折効果を有するようにし、 光ビームと透明部を経路に沿って相互に相対的に移動さ
   せて全てのビームが経路の或る点において透明部を透過
   するようにし、 実質的に透明である部分を透過した光の強度を測定し、
   そして 液体試料を透過した光を検出してそれから細胞のＨＬＡ
   タイプを決定する、 各ステップから成る細胞のＨＬＡタイプの測定方法。