JPS6214779B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生体細胞のような可視的浮遊粒子の電
気泳動速度を測定する装置に関する。

上述した細胞浮遊粒子の電気泳動速度の測定は
生物学研究、臨床検査等で応用の広いものであり
既に種々な測定装置が提案されている。これらの
装置は、浮遊粒子の像を格子上に結像させ、格子
の背後で格子透過光を測光すると、輝いた浮遊粒
子像が格子線にかくれたり格子線間に現われたり
することにより、個々の粒子像による測光出力は
交流的変化をし、その周波数は浮遊粒子の泳動速
度に対応しているので、多数の浮遊粒子像による
種々な周波数の交流信号の重なつた測光出力から
種々な演算方式で多数浮遊粒子の電気泳動の速度
分布を求めるようになつている。所でこれら従来
装置では安定した測定結果を得るには或る程度高
濃度の粒子浮遊液を必要とする。例えば次のよう
な極端な場合を考えてみる。浮遊粒子が２個だけ
あつて両方の像が同時に格子線に重なりまた格子
線間に現われる場合、２個の浮遊粒子による測光
出力の交流成分は同相で重なるため交流出力は２
となる。反対に２個の粒子像が一方が格子線に重
なつているとき他方が格子線間にあると測光出力
においては２つの交流信号が反対位相で重なるた
め交流出力は０となる。実際には２個の粒子の電
気泳動速度が丁度同じと云うことは滅多にない
し、その位相関係が上のように極端な関係になる
こともないから、上述したような状態が起る確率
は小さい。しかし粒子数が増して来ると同じ速度
を持つた粒子対の存在する場合の数は増して来る
から、多数の粒子の夫々に基づく測光出力中の交
流成分が互に比較的強め合う場合或は相殺し合う
場合と云うのは比較的よく起るのであり、同じグ
ループの試料でありながら電気泳動速度の分布図
が測定毎に比較的シヤープになつたり、ブロード
になつたりする不安定が現われ、個々の粒子に由
来する交流成分が互に強め合う事例と相殺し合う
事例とが互に相殺し合う平均的事象が起り得る事
象の大部分を占め毎回の測定結果におけるゆらぎ
がなくなるためにはかなり多数の粒子が必要とな
る。

しかし測定に必要な粒子数が少なくてよいと云
うことは測定上有利な事柄であり、特に生体試料
で試薬として特殊な抗体を用いると云つた場合、
多数の試料を処理するには個々に試料で測定に必
要な細胞数が少なくて済むと云うことは大へん重
要なことである。

本発明は比較的少数の粒子数によつて浮遊粒子
の電気泳動速度が安定に測定できる装置を提供す
ることを目的としてなされた。本発明に係る電気
泳動測定装置は複数の受光素子を浮遊粒子の電気
泳動の方向と平行に並べ、浮遊粒子の像をこの受
光素子の配列面に形成させ、粒子像が各受光素子
の受光面を通過する時間を測定し、その時間の分
布を表示するようにしたことを特徴とし、浮遊粒
子の濃度は各受光素子の一つおきに一時に一個の
粒子の像が投射される程度とする。受光素子一個
の幅を１mmとし投影倍率を10倍とし、焦点深度を
0.5mmとすると50個／m³程度の粒子濃度でよいこ
とになる。以下実施例によつて本発明を説明す
る。

第１図は本発明の一実施例装置を示す。１は電
気泳動管で可視的粒子の浮遊した溶液が充してあ
り、図外両端に電極が挿入してあつて、粒子は矢
印方向に電気泳動を行つている。電気泳動管は図
の紙面の向う側から強く照明されている。２はレ
ンズで強く照明されている粒子の像を受光素子面
３上に形成する。Ｐ１〜Pnは受光素子で、この
実施例では全部で32個あり一列に並べられてお
り、その一例の全長は30mmである。１個の受光素
子の受光面は１辺が１mm弱の正方形で、32個の受
光素子が一つのパツケージ内に収められている。
これらの受光素子の配列方向は電気泳動管１の管
軸と平行である。レンズ２は浮遊粒子の像を10倍
に拡大して受光面３上に形成している。各受光素
子Ｐ１〜Pnの出力は夫々計時回路４に入力され
る。計時回路４からは各受光素子に対応した信号
が出力されてデータ処理回路５に入力され、デー
タ処理回路では、この入力に基いて試料粒子の電
気泳動速度の分布を算出する。

第２図は上述した計時回路４の構成を示す。各
受光素子Ｐ１〜Pn_-1の出力端子は夫々対応する
コンパレータＣ１〜Cn_-1の（−）端子に接続さ
れる。各コンパレータＣ１〜Cn_-1の（＋）端子
には対応受光素子の右隣の受光素子の出力端子が
接続されている。各コンパレータＣ１〜Cn_-1の
出力端子は３端子アンドゲートＡ１〜An_-2の一
入力端子に接続される。各アンドゲートの他の一
つの入力端子には対応コンパレータの右隣のコン
パレータの出力の反転信号が印加される。各アン
ドゲートの残りの一入力端子にはパルスジエネレ
ータCpの出力するクロツクパルスが印加されて
いる。各アンドゲートＡ１〜An_-2の出力は夫々
カウンタＫ１〜Kn_-2に入力されて計数される。
カウンタＫ１〜Kn_-2の計数出力がデータ処理回
路５に入力される。

計時回路４の動作を説明する。今例えば受光素
子Ｐ２に着目し、Ｐ２に一個の粒子の像が形成さ
れているとする。像は第２図で左から右へと移動
するものとする。Ｐ２に像が投映されている間コ
ンパレータＣ２の（−）端子入力はハイレベルで
あり、左右両隣Ｐ１，Ｐ３には粒子像が形成され
ていないとする。そうするとコンパレータＣ２の
（−）端子入力はハイ、（＋）端子入力はローでＣ
２の出力はローである。またコンパレータＣ１の
（−）端子入力はロー、（＋）端子入力はハイであ
るから、Ｃ１の出力はハイである。従つてアンド
ゲートＡ１の右側２つの入力端子は共に入力がハ
イとなつてＡ１が開となり、パルスジエネレータ
Cpの出力パルスがカウンタＫ１に入力されて計
数される。この計数は粒子像が受光素子Ｐ２を通
過し終るまで続けられる。従つてカウンタＫ１の
最終的な計数出力は一個の粒子像が受光素子Ｐ２
を横切るのに要した時間を表わす。データ処理装
置５は各カウンタＫ１〜Kn_-2の出力及びコンパ
レータＣ２〜Cn_-1の出力を繰返し走査してモニ
タしており、例えばカウンタＫ１について云えば
コンパレータＰ２の出力がローである間はＫ１の
出力を読込まず、Ｐ２の出力がハイであることを
検知するとＫ１の出力を読込むと共にＫ１をリセ
ツトする。データ処理装置ではこのようにして読
込んだ各カウンタの計数値をその計数値をメモリ
のアドレス指定数値として、メモリの指定された
アドレスに数１を加算する。即ちメモリ上の測定
された粒子速度の位置に１を積算して行く。一個
の粒子像は幾つかの受光素子を横切つて行く間に
粒子の沈降により受光面から上方に外れて行く。
他方新しい粒子が下方から受光面に入つて来る
（投影しているから上下逆になつているから）。従
つて上述した動作を或る時間続けていると10³個
のオーダの粒子についての電気泳動速度のデータ
がメモリに蓄積される。このデータは上述したよ
うに速度数値をアドレスとしてその速度が検出さ
れる度に１を積算したものであるから、そのまゝ
電気泳動速度の分布のプロフアイルのデイジタル
データになつている。或は上のようにして得られ
た各速度データから直ちに平均速度を求める演算
を行うようにしてもよい。

本発明電気泳動測定装置は上述したような構成
で一つの受光素子に同時に２個以上の粒子像が形
成されると却つて測定誤差が現われるので粒子密
度は低い方が良く、従来の格子を用いる方法では
格子ピツチは測定対象試料の粒子径の２倍程度が
望ましいので粒子の大きさによつて格子を変えね
ばならなかつたが、本発明は一個の受光素子の大
きさは幅１mm程度に限定されるのでなく、もつと
大きくてもよいのであり、粒子の大きさを問題に
しなくてもよいと云う利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の全体構成を示
すブロツク図、第２図は上記における計時回路の
詳細を示す回路図である。 １……電気泳動管、２……レンズ、３……受光
面、４……計時回路、５……データ処理装置、Ｐ
１〜Pn……受光素子、Ｃ１〜Cn_-1……コンパレ
ータ、Cp……パルスジエネレータ、Ｋ１〜Kn_-2
……カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の受光素子を可視的粒子の電気泳動の方
   向と平行に並べ、この受光素子列の受光面に浮遊
   粒子像を形成する光学系を配置し、各受光素子に
   浮遊粒子像が形成されていることによる出力が出
   ている時間を測定する回路と、これらの各時間測
   定回路の出力に出力の度数分布、平均の算出等の
   適宜の演算を施すデータ処理装置を設けた電気泳
   動測定装置。