JPS6349178B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、免疫化学的な成分を、その凝集反応
状態を光電的に測定することによつて半定量的に
測定する方法および装置に関するもので、特に、
ラテツクス免疫凝集反応をスライド法もしくはプ
レート法と呼ばれる手技で検査する際に有効なも
のである。

従来、免疫化学的な成分を簡易に測定する技術
として、ポリスチレンラテツクス、ベントナイ
ト、カオリン等の微粒子に抗体または抗原を感作
させ、この感作粒子と試料を判定用プレート上で
混和し、免疫化学的凝集反応（または凝集阻止反
応）によつて凝集が起こるか否かを測定し、それ
により試料中の免疫化学的な測定対象物が存在し
ていたか否かを決定する技術が知られている。

例えば、ポリスチレンラテツクスは蛋白質を吸
着する性質を持つているので、粒径の揃つたポリ
スチレンラテツクスに蛋白抗原を吸着させて各種
の免疫化学的な因子の測定試薬とし、該試薬と試
料を混合させて凝集が起これば試料中に該試薬に
対する抗体が存在していたことがわかる。

第１図ａはこのことを模式的に示したもので、
ラテツクス等の粒子（Ｐ）に抗原（Ag）を吸着
させて測定試薬（Ad）（この場合抗原を吸着した
粒子）とし、これに抗体（Ab）を感作させると
凝集(C)が生じる。第１図ｂは、この逆にラテツク
ス等の粒子（Ｐ）に抗体（Ab）を吸着させて測
定試薬（Ad′）〔この場合抗体を吸着した粒子〕
とし、これに抗原（Ag）を感作させると凝集
（C′）が生じる。そして、前者方法により慢性関
節リウマチに対するRAテストや、全身性エリテ
マトーデスに対するLEテスト等が行なわれてい
る。

一方、後者方法によりCRPを検出するための
CRテストやフイプリノーゲンを検出するFIテス
ト等がある。

しかし、これら従来の技術は、プレート上に凝
集があるかないかの二者択一的な定性的な判定を
為すものであり、更には最終的な判定を目視で行
なつているために、判定者が異なる場合は勿論の
こと、同一の判定者においても判定に差異が生じ
易いものであつた。

この目視による判定の差異を回避するために判
定を機械的に行なう方法がいくつか提案されてい
る。〔特開昭53―34595、特開昭53―34596、特公
昭53―47040、特公昭46―40237〕。これらは、判
定用スライドに光を照射し、その際凝集部および
非凝集部を透過する光の強度に差があることを利
用する。

即ち、判定用スライドに微小面積の光束を照射
してスキヤニングし、そこから得られる透過光強
度と予め定めた値との比較、あるいはスライドか
らの透過光強度の微分値をモニターし、この微分
値と予め定められた値との比較またはこの両者の
組み合わせにより、各部を凝集部または非凝集部
と判断し、全走査が終了した段階で凝集部と判断
した面積の総計あるいは回数の総計またはその両
者が予め定めた基準値以上の時に「凝集あり」と
最終的に判定する。また他の方法は、凝集部用の
閾値と非凝集部用の閾地の２種の閾地を設け、全
走査終了時に、凝集部と判断された面積の総計お
よび非凝集部と判断された面積の総計が、各々予
め定められた２つの基準値より大の時に「凝集あ
り」と判定するものである。

これらの方法によつて目視による判定の差異は
ある程度回避されるが、しかしこれらの方法は全
て凝集の有無を判定するものであつて、定量的に
測定できるものではなかつた。従来これらの方法
で半定量的な判定を行なおとすれば、被検液を数
段階に希釈し、個々の希釈した検体について上述
の如き検定をし、どの希釈段階が凝集および非凝
集の境界となるかを検出して行なつていたが、こ
れは非常に手間と時間を要する作業であり、検査
者に多大の労力と精神的な負担を強いるものであ
つた。

本発明は、この点に着目してなされたもので、
免疫凝集反応等のラテツクス凝集試験用として一
般に入手できる判定用のプレート（スライド）を
用い、得られる凝集を光電的に検知し、該光電的
な信号を統計的に処理し、凝集反応あるいは凝集
阻止反応に関与している試料中の成分を半定量的
に検出するものである。ただ、これらのプレート
あるいはスライド全体に光を照射し、全体から得
られる光信号をモニターした場合には、異なる凝
集状態においても有為な差がみられず、少なくと
も定量には利用しがたいこと、および光信号とし
て透過光よりも散乱光あるいは反射光の方が効果
的であることが種々の実験で明らかとなつた。そ
こで本発明においては、これらのプレートあるい
はスライドをスリツト状あるいはスポツト状の光
束で照射し、プレートあるいはスライド上の一定
領域でこれらの光束をスキヤニングさせ、該プレ
ートないしスライド上の凝集状態により得られる
一連のパルス状の光電的な信号を統計的に処理し
て、ラテツクス凝集反応に関与する試料中の成分
を測定するようにした。

かくすることにより、検査者の熟練度に依らず
高い再現性を有し、且つ検体を数段階に希釈して
個々に検査するという手間や労力を一切必要とせ
ずに凝集状態の半定量的な測定を可能としたもの
で、以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。

第２図は、本発明に係るラテツクス凝集反応の
凝集状態を測定する装置の一例を示す概略図であ
る。まず、光源１を出た光は第１のスリツト２に
より所望の光束に絞られて、第１のレンズ３、フ
イルタ４および第２のレンズ５からなるレンズ系
へ進み、更に積分球６内に至る。積分球６の上方
には第２のスリツト７が配置されており、余分な
光を遮断する。かくして、積分球６の下に配置さ
れた駆動板８上に凝集反応プレート９には、第１
のスリツト２の像が結ばれる。

この凝集反応プレート９上をスリツト状の光束
で照射する手段は、積分球６の下部に適当なスリ
ツトを設ける等他のものでもよいことは勿論であ
り、本発明は前記概略図に示す光学系によつて何
ら制限されるものではない。尚、積分球６の下部
にスリツトを配置する場合には、殆んど反射光を
生じない材質および色（例えば黒色）のスリツト
を用いることが好ましい。

次に、凝集反応プレート９により反射された光
は積分球６に補捉され、該積分球６の側面に取り
付けられた光検出器１０によつて検出される。

駆動板８は、走査機構１１により一定の速度で
図の矢印方向に移動し、その結果、スリツト状の
光束が凝集反応プレート９上を一定の速度で走査
する。

また、駆動板８には２つの小孔１２，１３が穿
設されており、駆動板８が移動するとき、該２つ
の小孔１２，１３は駆動板８をはさんで設けられ
た別の光源と光検出器、即ちプレート位置検知用
光源１４およびプレート位置検知用検出器１５の
間を通過する。

第１の小孔１２が、プレート位置検知用の光源
１４と光検出器１５の間を通過したときに発する
光検出器１５の出力信号は、凝集反応プレート９
からの反射光信号の測定を開始するのに用いら
れ、第２の小孔１３が通過したときに、光検出器
１５が発する出力信号は、測定を停止するのに用
いられる。

所定の走査が終了すると、駆動板８は走査機構
１１により元の位置に戻される。尚、この走査機
構１１は、従来公知の通常のものでよいが、走査
機構でプレート９を移動させる代りに、光源１、
レンズ系および積分球６等からなる照射系を駆動
させてもよいことは勿論である。

前記プレート位置検知用光検出器１５の出力
は、増幅器１６を介して中央処理装置１７へ接続
されており、ここで測定用開始信号および測定停
止信号に翻訳される。

一方、光検出器１０によつて検出された一連の
パルス状の光電信号は、逐次増幅器１８で増幅さ
れたのち、Ａ／Ｄ変換器１９によりデジタル信号
に変換され、中央処理装置１７に入力される。ま
た、中央処理装置１７は、上述した測定開始信号
および測定停止信号をＡ／Ｄ変換器１９に供給
し、各々Ａ／Ｄ変換器１９からの出力信号を、中
央処理装置１７に取り入れおよび取り入れの停止
を行なわしめる。

次に、中央処理装置１７は、Ａ／Ｄ変換器１９
により逐次デジタル化された一連の出力信号のう
ち、隣り合つた２つの出力信号を順次減算し、該
減算結果の符号をモニターして、符号の変わる点
より一連の出力信号の各ピーク位置を検出し、該
各ピーク位置における出力信号の大きさを記憶す
る。

例えば、逐次中央処理装置１７に入力するデジ
タル信号値を、１回前に入力したデジタル信号値
から差し引き、該減算結果が負から正に変わる位
置をピーク位置とみなして、その時のデジタル信
号値をピーク高さとして記憶する。

所定の走査が終了するまでこの動作が繰り返さ
れ、走査領域からの一連の出力信号のうち各々の
ピーク高さに対応したデジタル信号値が中央処理
装置１７に記憶される。

また、中央処理装置１７には、予め定められた
複数の閾値E₀，E₁，E₂……から決定され、各々
に各濃度値が対応させられている複数のレベル
L₁，E₀〜E₁L₂，E₁〜E₂、L₃，E₂〜E₃、……が構
成されており、前述の如くしてピークの高さとし
て中央処理装置１７に記憶された各デジタルピー
ク信号は、その大きさによつて、該複数のレベル
の中の該当するレベルに各々振り分けられる。更
に、中央処理装置１７は、各レベル毎に振り分け
られた信号の個数を計数し記憶する。

第３図は凝集反応プレート９から得られた一連
のパルス状の光電信号を、Ａ／Ｄ変換器１９によ
りデジタル化された後の様子を示す模式図であ
り、横軸は走査過程における各分画を、縦軸は該
各分画から得られたデジタル出力を表わしてい
る。また第４図は、第３図によつて得られた一連
のデジタル出力のうち各ピークを、その大きさに
よつて各々該当するレベルに振り分けた図であ
り、横軸は各閾値およびそれによつて定まる各レ
ベルを表わしており、縦軸は各レベルに振り分け
られた信号の個数を表わしている。

各デジタルピーク信号を該当するレベルへ振り
分ける仕方は、例えば、以下の如くであつてよい
が、これらに限定されるものではないことは勿論
である。

一方法は、各デジタルピーク信号値から予め定
めた複数の閾値E₀，E₁，E₂…を、E₀から順番に
差演算をなして比較し、該差演算結果が正から負
へ変わる閾値を検出して、該当するレベルを決定
する。

また、別の仕方としては、各デジタルピーク信
号値から、各レベルの上限の閾値と下限の閾値を
同時に差演算し、該２つの差演算結果の積が負信
号となるレベルを検出し、該当するレベルを決定
してもよい。

以上の如くして既定の走査が終了すると、該中
央処理装置１７は各レベルのうち最多の信号数を
含有するレベルを選定し、該レベルに対応した濃
度値を表示部２０へ伝達して表示する。その際、
各レベルのうち、反射光量の少ない低エネルギー
のものは、バツクグランドを表わしているとの理
由の下に、あるレベル（例えば第４図においては
レベルL₂）以下を、閾値を設けて省略する等の
手段が有効である。

以上は照射光としてスリツト状のものを用いた
が、凝集反応プレート９上の凝集状態を代表でき
る広さを有していれば、スポツト状の光束を用い
ても良いことは勿論であり、その場合、走査方向
をＸ軸およびＹ軸の２次元方向に走査して統計的
に処理する測定分画を増しても良い。この場合、
第２図の装置の第１のスリツト２を点状の孔をあ
けたものとし、駆動板８を例えば第５図に示す走
査機構１１′で、縦横方向に移動させるようにす
る。

また、前記実施例において、第２図中の光源
１、第１のスリツト２、第１のレンズ３、フイル
タ４、第２のレンズ５および第２のスリツト７
を、凝集反応プレート９の下側に配置して、下方
から凝集反応プレート９を照射し、試料から得ら
れる前方散乱光を積分球６で補捉する方式にかえ
るようにしてもよい。更に、光源１としてレーザ
ー光を用いることもでき、その場合には光学系を
非常に簡略化することができる。

以上詳述した如く、本発明はプレート法ないし
スライド法によりラテツクス凝集反応の凝集状態
を測定するに際し、凝集像を光電的に検知し、該
光電的な信号を統計的に処理することにより、簡
易かつ再現性の高い半定量的な測定を可能とし、
測定に熟練を必要とせず、また検査者の労力、手
間を大幅に軽減でき極めて有用性の高いものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は粒子に抗原および抗体を感作させた場
合の凝集の状態を示す模式図、第２図は本発明に
係る装置の概略図、第３図は凝集反応プレートか
ら得られる一連のパルス状光電信号をデジタル化
したものを示す模式図、第４図は第３図より得ら
れる一連のデジタル出力のうち各ピークを各々該
当するレベルに振り分けた状態を示す模式図、第
５図は、装置の他の例を示す部分斜視図である。 １…光源、２…第１のスリツト、３…第１のレ
ンズ、４…フイルタ、５…第２のレンズ、６…積
分球、７…第２のスリツト、８…駆動板、…凝集
反応プレート、１０…光検出器、１１，１１′…
走査機構、１７…中央処理装置、１８…増幅器、
１９…Ａ／Ｄ変換器、２０…表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プレート状の担体に載置された試料の凝集状
   態を光学的に検知する方法において、プレート上
   の試料にスリツト状ないしスポツト状の光束を照
   射しつつ走査し、該試料の凝集状態によつて得ら
   れる一連のパルス状信号を、各パルスの波高値に
   応じて予め定めた複数の準位に弁別し、最も多く
   のパルス数を含む準位を選定することによつてラ
   テツクス凝集反応の凝集状態を半定量的に測定す
   る方法。 ２ プレート状の担体に載置された試料の凝集状
   態を光学的に検知する装置において、プレート上
   の試料にスリツト状ないしスポツト状の光束を照
   射する手段と、該スリツト状ないしスポツト状の
   光束を定められた試料領域で走査させる手段と、
   該試料の凝集状態によつて得られる一連のパルス
   状の光信号を効率よく補捉する積分球手段と、該
   積分球手段に取り付けられた光信号を電気信号に
   変換する手段と、該一連の電気信号をデジタル信
   号に変換する手段と、該デジタル化された一連の
   信号において各デジタルピーク信号値を検出し、
   該ピークの大きさによつて予め定めた複数の準位
   に該各デジタルピーク信号を弁別し、且つ各準位
   毎に振り分けられた信号の個数を記憶し最多の信
   号数を含む準位を選定し更に該最多信号含有準位
   を予め定めた濃度値に変換する中央処理装置と、
   該濃度値を表示する手段とからなることを特徴と
   するラテツクス凝集反応の凝集状態を半定量的に
   測定する装置。