JPS6255106B2 - - Google Patents
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- JPS6255106B2 JPS6255106B2 JP60156187A JP15618785A JPS6255106B2 JP S6255106 B2 JPS6255106 B2 JP S6255106B2 JP 60156187 A JP60156187 A JP 60156187A JP 15618785 A JP15618785 A JP 15618785A JP S6255106 B2 JPS6255106 B2 JP S6255106B2
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- zone
- sedimentation
- sedimentation zone
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、混合液中に存在する蛋白の定量分析
技術、特に試料の量が微量である場合における定
量分析方法に関し、さらに詳しくはこの種の分布
において、蛋白の定量と共に蛋白の異常性の存在
を検知することのできる分析方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a technique for quantitative analysis of proteins present in a mixed solution, particularly to a method for quantitative analysis when the amount of a sample is minute. The present invention also relates to an analytical method capable of detecting the presence of abnormalities in proteins.
近年、健康及び疾病に関して蛋白の果たす役割
に関する知識が急速に発展するに及び血清、脊髄
液、細胞抽出液の液の蛋白を迅速かつ比較的経済
的に定量測定する必要性が一般に高まつている。 In recent years, with the rapid development of knowledge regarding the role that proteins play in health and disease, there has been a general need to rapidly and relatively economically quantitatively measure proteins in serum, spinal fluid, and cell extracts. .
このような液中の蛋白は、特定の蛋白に対して
特異的な抗体によつて起こる各蛋白の沈降を利用
した免疫化学的方法によつて同定(定性分析)さ
れることが多い。このような特定の抗体は生体中
に異種蛋白(抗原)が侵入して刺激することによ
つて産生される。抗血清は、このような既知の抗
体の混合物である。ある蛋白試料を生体外で、こ
のような抗血清と反応させ、その結果得られる沈
降の存否を観察すると、試料の中にある蛋白の種
類についての有力な手がかりをつかむことができ
る。 Proteins in such fluids are often identified (qualitative analysis) by an immunochemical method that utilizes precipitation of each protein caused by antibodies specific to a particular protein. Such specific antibodies are produced when a foreign protein (antigen) invades and stimulates a living body. Antisera are mixtures of such known antibodies. By reacting a protein sample with such an antiserum in vitro and observing the presence or absence of precipitation as a result, it is possible to obtain powerful clues about the type of protein present in the sample.
このような免疫化学的方法を利用して蛋白の定
量分析を行なう方法としては、抗体または抗原の
一方の試薬を有するゲルの表面に他方の試薬を接
触せしめ、形成された沈澱に基づく散乱光を検知
する方法(特開昭50−107123)が知られている
が、この方法によつて得られる定量分析のための
パラメータは一つの測定点におけるゲル中の沈澱
濃度に相応する値であるから、ゲル中の拡散速度
に大きく影響されるため不正確であるとともに、
単一成分のものにしか適用できないという欠点が
ある。また、正常な蛋白中に異常な蛋白が含まれ
ている場合、これらの拡散は同心円状になされる
ので、この従来方法では異常な蛋白の存在を検知
することができない。 A method for quantitative protein analysis using such an immunochemical method involves bringing one reagent, antibody or antigen, into contact with the surface of a gel containing the other reagent, and detecting scattered light from the formed precipitate. A detection method (Japanese Unexamined Patent Publication No. 50-107123) is known, but the parameters for quantitative analysis obtained by this method are values corresponding to the precipitate concentration in the gel at one measurement point. It is inaccurate because it is greatly affected by the diffusion rate in the gel, and
The drawback is that it can only be applied to single-component products. Furthermore, when abnormal proteins are contained in normal proteins, they diffuse concentrically, so this conventional method cannot detect the presence of abnormal proteins.
したがつて、このような免疫化学的方法は蛋白
の分析においては一般的に定性的手段と考えられ
ており、定量分析に有効な具体的方法は見い出さ
れていない。 Therefore, such immunochemical methods are generally considered to be qualitative methods in protein analysis, and no specific method effective for quantitative analysis has yet been found.
本発明の目的は、信頼性及び再現性の高い免疫
化学的方法による蛋白の定量分析方法を提供する
ことであり、さらには定量分析と同時に異常な蛋
白の存在を検知し得る分析方法を提供することで
ある。 An object of the present invention is to provide a method for quantitative protein analysis using an immunochemical method with high reliability and reproducibility, and furthermore, to provide an analysis method that can detect the presence of abnormal proteins at the same time as the quantitative analysis. That's true.
また本発明の他の目的は、上記目的に加えてさ
らに多種の蛋白を含む試料の各蛋白の定量分析方
法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for quantitatively analyzing each protein in a sample containing a wide variety of proteins in addition to the above object.
本発明は、特定の蛋白に対して特異的な抗体を
含む抗体源と抗原試料とで免疫拡散を行つて、抗
原試料中の蛋白濃度を測定する方法である。即
ち、蛋白と抗体は初めにこれらの反応物質を含ん
でいない支持媒体中で相互に拡散し、接触反応を
起こして有限長さを持つ細長い沈降ゾーンを少な
くとも一個形成し、これを定量的に測定するため
にそのゾーンの内外にわたつて分布している二次
元配列の各位置を光学的に走査し、各位置におけ
る沈降物濃度に相当する電気信号を発生させ、上
記蛋白濃度に特有な変化を表わす上記細長い沈降
ゾーンの形状に関するゾーンのパラメータ値を、
そのゾーン長に沿つた複数の位置において測定し
た複数の上記電気的信号から電気的に誘導する。
そして、その結果を、、一方で既知量の上記蛋白
を含んでいる対照抗原溶液について、試料の場合
と同様な免疫拡散を行つて得られた対照ゾーンか
ら求めたパラメータ対照値と比較して定量を行な
うと共に、ゾーン長に沿つた位置の関数としての
上記パラメータ値を比較してゾーンの不規則性ま
たは非対称性を検知し、これによつて蛋白の異常
性の存在を検知する方法である。 The present invention is a method for measuring the protein concentration in an antigen sample by performing immunodiffusion with an antigen sample and an antibody source containing an antibody specific to a specific protein. That is, proteins and antibodies first diffuse into each other in a support medium that does not contain these reactants, and a contact reaction occurs to form at least one elongated sedimentation zone with a finite length, which can be quantitatively measured. To do this, we optically scan each location in a two-dimensional array distributed inside and outside the zone, generate an electrical signal corresponding to the sediment concentration at each location, and detect the specific changes in the protein concentration. The parameter values of the zone regarding the shape of the elongated sedimentation zone represented by
electrically derived from a plurality of said electrical signals measured at a plurality of locations along the length of the zone.
The results are then quantified by comparing them with the parameter control values determined from the control zone obtained by performing the same immunodiffusion as in the case of the sample with a control antigen solution containing a known amount of the above protein. and comparing the parameter values as a function of position along the zone length to detect irregularities or asymmetries in the zone, thereby detecting the presence of protein abnormalities.
上記の実験結果及びその結果に関する計算は、
必要に応じてマニユアルに行うこともできるし、
また光学的及び電気的走査装置を用いて、半自動
でデータを求めることもできる。また必要なデー
タ処理は、適当な容量の汎用コンピユータによつ
て全自動で行うこともできる。 The above experimental results and calculations regarding the results are as follows:
You can also do it manually if necessary,
Data can also be determined semi-automatically using optical and electrical scanning devices. Further, the necessary data processing can be performed fully automatically by a general-purpose computer with an appropriate capacity.
本発明者らは、蛋白及び抗体を相互に拡散させ
て形成した有限長さの細長い沈降ゾーンの形状因
子が、蛋白の定量測定のための有効なパラメータ
を有しており、また、この細長い沈降ゾーンの長
手方向の不規則性または非対称性を検知すること
により蛋白の異常性を検知することができること
を見い出し、本発明に至つたもので、このパラメ
ータとしては、例えば、沈降ゾーンの曲率を用い
ることができるし、また、沈降ゾーンの長手方向
に沿つた各位置において、沈降ゾーンを横切る直
線に沿つて等間隔で電気的信号を発生させ、これ
ら電気的信号により導出された沈降ゾーン内にお
ける光強度の和をパラメータとして用いることが
できる。沈降ゾーンを横切る直線に沿つて等間隔
の位置で測定された沈降ゾーン内の光強度の和
は、沈降ゾーンを横切る直線に沿つた沈降ゾーン
内の光強度の積分値と相関するものであるが、沈
降ゾーンの長手方向における各測定位置の形状因
子を内包するパラメータと言える。 The present inventors have demonstrated that the shape factor of the elongated sedimentation zone of finite length formed by mutual diffusion of proteins and antibodies has an effective parameter for quantitative measurement of proteins, and that this elongated sedimentation zone has an effective parameter for quantitative measurement of proteins. It was discovered that protein abnormality can be detected by detecting irregularity or asymmetry in the longitudinal direction of the zone, leading to the present invention. For example, the curvature of the sedimentation zone is used as this parameter. It is also possible to generate electrical signals at equal intervals along a straight line across the settling zone at each location along the length of the settling zone, and to generate light within the settling zone derived by these electrical signals. The sum of intensities can be used as a parameter. The sum of the light intensities within the sedimentation zone, measured at equally spaced positions along a straight line across the sedimentation zone, is correlated with the integral value of the light intensity within the sedimentation zone along a straight line across the sedimentation zone. , can be said to be a parameter that includes the shape factor of each measurement position in the longitudinal direction of the sedimentation zone.
前述した本発明において、最初の抗原の混合物
中に多種の蛋白を含む場合には、初めに、各種蛋
白間の特性の相異に比例して、上記抗体源と相互
に拡散する方向とは直交する方向に移動させるこ
とによつて一部を分画しておく。このような選択
的移動は、例えば、簡単な拡散や、電気泳動、或
いは、クロマトグラフイのような更に複雑な方法
によつても行なうことができるが、その後の免疫
拡散によつて形成される沈降ゾーンは、いずれの
方法で分画された場合にも、基本的に変らない。
例えば電気泳動の場合、異なつた蛋白間の泳動易
動度の差によつて各蛋白は電界方向に沿つて、易
動度の差に応じて移動分布する。このような初期
分画を行つた後に、蛋白は異つた方向に移動して
抗血清と接触し、一般にはアガールやアガローズ
のような適当な支持媒体中で相互拡散を行うこと
によつてその結果基本的な直線的分布を形成す
る。各蛋白の沈降ゾーンは一般に完全に分離し、
明らかに弁別される。 In the present invention described above, when the initial antigen mixture contains various proteins, firstly, in proportion to the difference in characteristics between the various proteins, the direction of mutual diffusion with the antibody source is perpendicular to the direction of diffusion between the various proteins. A portion is fractionated by moving it in the direction of Such selective transfer can be effected, for example, by simple diffusion, electrophoresis, or even by more complex methods such as chromatography, but is formed by subsequent immunodiffusion. The sedimentation zone remains essentially the same no matter which method is used for fractionation.
For example, in the case of electrophoresis, the difference in migration mobility between different proteins causes each protein to move and distribute along the direction of the electric field in accordance with the difference in mobility. After such an initial fractionation, the proteins migrate in different directions and come into contact with the antiserum, generally by interdiffusion in a suitable support medium such as agar or agarose. form a basic linear distribution. Sedimentation zones for each protein are generally completely separated;
clearly discriminated.
異つた蛋白、あるいはまた抗体の拡散易動度に
は、元来、このような沈降ゾーンをはつきり弁別
するのに足るだけの充分な差がある。ゾーンのオ
ーバラツプは一部に限られているから、ゾーンの
エンドポイントは、はつきりと弁別することがで
きる。本発明による定量法は、そのような形式の
免疫拡散に応用するのに適した方法である。 There are inherently sufficient differences in the diffusive mobilities of different proteins, or alternatively antibodies, to allow for the identification and discrimination of such sedimentation zones. Since the zones have only a limited overlap, the endpoints of the zones can be clearly distinguished. The quantitative method according to the present invention is suitable for application to such types of immunodiffusion.
免疫拡散を行うために抗原と抗体を穴の中に入
れて、抗原と抗体が相互に移動する速度を高める
ために電気免疫拡散のような方法で電場をかけた
場合でも、その結果形成される沈降ゾーンは電界
をかけなかつた場合と同じ基本形を保つている。
またもし、免疫電気泳動において免疫拡散のステ
ツプが、適当な電場によつて加速された場合も、
上記と同様である。従つて、本明細書における免
疫拡散なる語は、加速電場を伴う場合と、伴わな
い場合の双方を意味している。 Even if you put the antigen and antibody into a hole to perform immunodiffusion and apply an electric field in a way like electroimmunodiffusion to increase the speed at which the antigen and antibody move towards each other, the resultant The sedimentation zone maintains the same basic shape as when no electric field is applied.
Also, if the immunodiffusion step in immunoelectrophoresis is accelerated by an appropriate electric field,
Same as above. Therefore, the term immunodiffusion in this specification refers to both cases involving and not involving an accelerating electric field.
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して
説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を限
定するものではない。 Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, but these examples are not intended to limit the scope of the present invention.
免疫電気泳動は定性法として良く知られてお
り、それを行うために多種の装置が発表されてい
るがいずれも大同小異である。本発明において
は、電気泳動と、それに続く拡散と免疫反応は、
通常、光学的に透明な板の上に乗せられた数分の
1ミリメータから数ミリメータの厚さの単層ゲル
の中で行なわれる。支持媒体としては今日一般に
用いられている。pH約8.6でイオン強度が約0.1の
バルビタール緩衝液で飽和させたアガローズが用
いられる。そして試料は、ゲル層に切り込まれた
穴とか、ゲル層をキヤリアに乗せる時にモールド
して作られた穴の中に入れられる。 Immunoelectrophoresis is well known as a qualitative method, and a variety of devices have been published to perform it, but they all have little differences. In the present invention, electrophoresis followed by diffusion and immunoreaction are
It is usually carried out in a single layer of gel, from a fraction of a millimeter to several millimeters thick, mounted on an optically transparent plate. It is commonly used today as a support medium. Agarose saturated with a barbital buffer with a pH of about 8.6 and an ionic strength of about 0.1 is used. The sample is then placed into a hole cut into the gel layer or molded into the gel layer when it is placed on the carrier.
第1図にはプレート20が図示してあり、その
上に電気泳動の方向と平行に延びる軸25に沿つ
た抗体溝24と、その両側に等間隔で配置された
円形の抗原穴21と22がある。穴の配置によつ
て、2種の別個の溶液又は同種の溶液の2つの試
料は、各プレートの上で同じ抗体溶液に向つて同
時に移動する。各プレートの上で2つの抗原穴の
外側に更に2つの抗体溝を追加し、更にその外側
に2つ抗原穴を追加して、プレートの容量を倍加
させてもよい。同様にして、パターンのオーバー
ラツプを防ぐために、穴21と22から電気泳動
の方向に沿つて充分に離れた所に、抗原穴を追加
してもよい。 FIG. 1 shows a plate 20 on which is formed an antibody groove 24 along an axis 25 extending parallel to the direction of electrophoresis, and circular antigen holes 21 and 22 equally spaced on either side of the antibody groove 24. There is. Depending on the arrangement of the holes, two separate solutions or two samples of the same solution will move simultaneously towards the same antibody solution on each plate. Two additional antibody grooves may be added outside of the two antigen holes on each plate, and two additional antigen holes may be added outside of the two antigen holes to double the capacity of the plate. Similarly, additional antigen holes may be added at a sufficient distance along the direction of electrophoresis from holes 21 and 22 to prevent pattern overlap.
第1図Aの陰影部26と28は、穴21と22
の中に入れられて矢印23の方向に一定時間電気
泳動を行つた後の一対の同種の試料中にある4種
の蛋白a,b,c及びdの代表的な分布を近似的
に示したものである。通常、すべての蛋白は、液
体媒質中では同じ方向に移動するが、溶媒自体が
純電荷を運ぶ性質を持つているため、結果として
ゲルの流れやゲルに対して電気浸透を引き起す。
従つて蛋白は穴に対して両方向に移動する。 Shaded areas 26 and 28 in FIG. 1A correspond to holes 21 and 22.
The representative distribution of four types of proteins a, b, c, and d in a pair of samples of the same type after electrophoresis is performed for a certain period of time in the direction of arrow 23 is approximately shown. It is something. Normally, all proteins move in the same direction in a liquid medium, but the solvent itself carries a net charge, resulting in gel flow and electroosmosis.
Proteins therefore move in both directions relative to the hole.
電気泳動が終ると、溝24に抗体が入れられ、
第1図Aのa,b,c,及びdの蛋白とそれに対
応する抗体と相互拡散によつて沈降ゾーンが形成
される。第1図のB,C,Dは、代表的なゾーン
出現の各段階を示している。 After electrophoresis is completed, the antibody is placed in the groove 24,
A sedimentation zone is formed by interdiffusion between proteins a, b, c, and d of FIG. 1A and their corresponding antibodies. B, C, and D in FIG. 1 show each stage of typical zone appearance.
関係のない抗原の沈降アークは、それぞれの抗
体と反応して別個に形成されるが、充分に接近し
てくると第1図Dのように交差し、免疫化学的に
関係のある沈降アーク同志は連続した反応線とし
て融合する。第1図C及びDにおける沈降ゾーン
d′は、第1図Aにおける領域dが、実は2つの別
個の蛋白を含んでおり、同じ電気泳動易動度を持
つている2つの蛋白であつても、別個の沈降ゾー
ンを形成する事実を例示している。ゾーンdと
d′は、2つの異つた蛋白が穴21に入れられて、
初期の電気泳動のステツプを経ないで免疫拡散を
適用されたと考えることもできる。夫々のゾーン
エンドがはつきり分かれている理由は、各蛋白或
いは抗体の拡散率が異つているためである。いず
れの場合にも、このような各ゾーンは以下に述べ
る方法を用いると別々に分析することができる。 Precipitating arcs of unrelated antigens react with each antibody and form separately, but when they come close enough, they intersect as shown in Figure 1D, forming immunochemically related precipitation arcs. merge as a continuous reaction line. Sedimentation zone d' in Figures 1C and D indicates that region d in Figure 1A actually contains two separate proteins, even though the two proteins have the same electrophoretic mobility. , illustrating the fact that separate sedimentation zones are formed. Zones d and d' are formed by placing two different proteins in the hole 21.
It can also be considered that immunodiffusion is applied without going through the initial electrophoresis step. The reason why each zone end is clearly separated is because the diffusion rate of each protein or antibody is different. In either case, each such zone can be analyzed separately using the methods described below.
本発明によると、免疫電気泳動による沈降ゾー
ンを、直接定量的に測定することができる。この
ような測定によつてプレート上で目的とする蛋白
の各沈降ゾーンの特定の特徴的な物理的な配置を
決めることができるし、それとともに光学的方法
によつて光強度の測定を行うこともできる。いず
れの方法に対しても、時間的要素が加えられてお
り、これが観測データの重要な要素となつてい
る。しかし、インキユベーシヨンを平衡に達する
まで行つて、安定したゾーンの形成を持つのであ
れば、このような時間を測定しても無意味であ
る。 According to the present invention, the sedimentation zone by immunoelectrophoresis can be measured directly and quantitatively. Such measurements allow the determination of the specific, characteristic physical arrangement of each precipitation zone of the protein of interest on the plate, as well as measurements of light intensity by optical methods. You can also do it. Both methods add a time element, which is an important element of observational data. However, if the incubation is carried out until equilibrium is reached and a stable zone is formed, such time measurements are meaningless.
プレート20の上での位置測定は、例えば低倍
率の顕微鏡で行うことができる。第2図に図示さ
れているように、光源ランプ36と黒のベルベツ
トのような吸光性の暗視野34を持つ光原箱30
の可変開口部32の上にプレート20が置いてあ
る。顕微鏡40には対物レンズ41、接眼レンズ
42及び焦点面に照準用の十字線43がついてい
る。光源箱30の上にはダブルスライド機構45
が載置されており、詳細に図示してないがねじに
よる駆動装置46と正確な目盛が施されていて、
その上に乗せられている顕微鏡の位置を2つの座
標軸に対して正確に読み取ることができるように
なつている。この図では分り易くするために1つ
の座標軸についてのみ示してある。通常は第1図
Aに示されているように、x軸を電気泳動の方
向、つまり抗体溝と平行に定め、座標軸の原点を
軸25の上か、その近くに定めると便利である。 Position measurement on the plate 20 can be performed using a low magnification microscope, for example. As shown in FIG. 2, a light source box 30 with a light source lamp 36 and a light absorbing dark field 34 such as black velvet is provided.
A plate 20 is placed over the variable opening 32 of. The microscope 40 has an objective lens 41, an eyepiece lens 42, and a crosshair 43 for aiming at the focal plane. A double slide mechanism 45 is installed on top of the light source box 30.
is mounted, and although not shown in detail, it is equipped with a screw drive device 46 and an accurate scale,
The position of the microscope placed on it can be accurately read with respect to two coordinate axes. In this figure, only one coordinate axis is shown for clarity. It is usually convenient to place the x-axis in the direction of electrophoresis, ie, parallel to the antibody groove, and to place the origin of the coordinate axes on or near axis 25, as shown in FIG. 1A.
光の濃淡の測定のために、顕微鏡には斜めにな
つている光束分割用のハーフミラー48が設けて
あり、光の一部を接眼部に送り、他の部分でダイ
ヤフラム52の上で実像を結ばせている。ダイヤ
フラム52は、プレート20の上で十字線43に
一致している範囲からの光のみを、感光トランス
ジユーサ50に送る。トランスジユーサ50は増
幅回路54とメータ56に電気的に接続されてい
る。メータ56の代りに直接眼で見てマニユアル
に記録してもよいし指令信号に応じて、自動的に
光の強弱を記録するようなプリント回路やAD変
換器を接続させてもよい。第2図においては、例
えば暗視野照明の代りに、直接照明とか、ゾーン
からの反射光を直接測定できるような上からの照
明等、種々の変更が可能である。完全な自動測定
を行うための方法及び装置の実施例を以下に説明
する。 In order to measure the density of light, the microscope is equipped with a diagonal half mirror 48 for splitting the light beam, which sends part of the light to the eyepiece and uses the other part to form a real image on the diaphragm 52. are tied together. Diaphragm 52 transmits only light from the area on plate 20 that corresponds to crosshair 43 to photosensitive transducer 50 . Transducer 50 is electrically connected to amplifier circuit 54 and meter 56. Instead of the meter 56, it may be possible to directly observe the light with the naked eye and record it manually, or a printed circuit or an AD converter may be connected to automatically record the intensity of light according to a command signal. In FIG. 2, various modifications are possible, such as direct illumination instead of dark field illumination, or illumination from above so that the reflected light from the zone can be directly measured. Examples of methods and apparatus for performing fully automated measurements are described below.
第3図はゾーンが出現した際に、本発明によつ
てゾーンの位置測定を行うために、定められた沈
降ゾーンのある特徴を図示したものである。y=
yAbにおける水平の線61は免疫電気泳動スライ
ドの抗体溝の端である。座標Xe,Ye及びXf,Yf
における点E及びFは展延するゾーン60の左及
び右のエンドポイントである。 FIG. 3 illustrates certain features of the sedimentation zone that are defined for locating the zone in accordance with the present invention when the zone appears. y=
The horizontal line 61 in y Ab is the edge of the antibody groove on the immunoelectrophoresis slide. Coordinates Xe, Ye and Xf, Yf
Points E and F at are the left and right end points of the spreading zone 60.
ゾーンエンドポイントE及びFの他に、各ゾー
ンの長手方向に沿つて何個所かの中間点を測定す
る。第3図において座標Xg,Ygにおける1点G
はこのような点の例である。 In addition to zone end points E and F, several intermediate points along the length of each zone are measured. In Figure 3, a point G at coordinates Xg, Yg
is an example of such a point.
ゾーンはy方向にある幅を持つているので、G
のような各中間点のy座標は、抗体溝に最も近い
前縁63、ゾーンの後縁65、或いはゾーンの中
で、光の強度の最も強い部分も含めて、1個所或
いはそれ以上の点64を定めると便利である。 Since the zone has a certain width in the y direction, G
The y-coordinate of each intermediate point is the leading edge 63 closest to the antibody groove, the trailing edge 65 of the zone, or one or more points within the zone, including the part of the zone with the highest light intensity. It is convenient to set 64.
インキユベーシヨン時間の経過に伴つて、ゾー
ンが出現すると、点E、F及びGの絶対及び相対
位置が変化する。 As the incubation time progresses, the absolute and relative positions of points E, F and G change as zones emerge.
本発明で用いられる沈降ゾーンの重要なパラメ
ータの1つはゾーンの曲率であり、その曲率のゾ
ーンの長さに沿つての変化は、蛋白定量のための
有効なパラメータであると共に、異常蛋白に関す
る情報を与えてくれる(後記参照)。ゾーン全体
にわたつて大体の曲率の測定、或いはゾーンの特
定の一部についての測定は、ゾーンの軸に沿つた
3つの相関点のx及びy座標を比較することによ
つて比較的簡単に求められる。ゾーンの曲率につ
いて更に正確な値を求めるには、ゾーンの軸がy
=f(x)で表わされるような曲線にほぼ一致し
なければならない。ここでf(x)は適当なxの
関数を表わしている。従つて曲率半径Rは、一般
式
R=y″/〔1+(y′)2〕3/2 ……(1)
で与えられる。ここでy'とy″はxに対するyの一
次及び二次の導関数である。 One of the important parameters of the sedimentation zone used in the present invention is the curvature of the zone, and the variation of that curvature along the length of the zone is an effective parameter for protein quantification as well as for abnormal proteins. It provides information (see below). Measuring the approximate curvature over the entire zone, or on a particular portion of the zone, is relatively easy to determine by comparing the x and y coordinates of three correlated points along the axis of the zone. It will be done. To obtain a more accurate value for the zone curvature, the axis of the zone should be y
=f(x). Here, f(x) represents an appropriate function of x. Therefore, the radius of curvature R is given by the general formula R=y''/[1+(y') 2 ] 3/2 ...(1) where y' and y'' are the linear and quadratic degrees of y with respect to x. is the derivative of
カーブに合う適当な関数例として、y軸に平行
な軸を持つ放物線がある。このような放物線は下
の公式のいずれでも表わされる。 An example of a suitable function to fit a curve is a parabola with an axis parallel to the y-axis. Such a parabola can be expressed by any of the formulas below.
y=a0+a1x+a2X2 ……(2a)
y=A(x−B)2+C ……(2b)
ここでA=a2、B=−a1/2a2、C=a0−a1 2/
4a2である。 y = a 0 + a 1 x + a 2 −a 1 2 /
4a 2 .
式(2a)及び(2b)の中の定数の値は、ゾー
ンの軸の上の任意の3点の座標から求めることが
できるし、或いはこれらの点の任意の個所につい
て最小二乗法、或いは、その他の既知の方法で求
めることができる。放物線の対称軸はx=Bであ
り、軸上のカーブはx軸からCだけ離れている。
式(1)を用いて曲率半径Rは次のように表わされ
る。 The values of the constants in equations (2a) and (2b) can be determined from the coordinates of any three points on the axis of the zone, or by the least squares method for any of these points, or by It can be determined by other known methods. The axis of symmetry of the parabola is x=B, and the curve on the axis is C away from the x-axis.
The radius of curvature R is expressed as follows using equation (1).
R=2A/1+〔4A2(x−B)2〕3/2 ……(3)
この半径は対称軸の個所で最大値R0となり、
(3)式は、
R0=2A ……(4)
となる。 R=2A/1+[4A 2 (x-B) 2 ] 3/2 ...(3) This radius reaches its maximum value R 0 at the axis of symmetry,
Equation (3) becomes R 0 =2A (4).
ゾーンの軸の最低3ヶ所から誘導された上の値
は、本発明のパラメータとして使用することがで
きる。 The above values derived from at least three of the zones' axes can be used as parameters for the present invention.
本発明はまた、抗原試料中にある種の蛋白の異
常を自動的に検出することができる。例えば正常
及び異常ガンマグロブリンは両者の間で、通常、
免疫拡散及び電気泳動易動度の範囲に僅かの差を
持つていて、しかも同じ抗体と反応し、異常な沈
降ゾーンを形成して一般にゾーンの長さに沿つて
非対称に分布する沈降を形成する。沈降ゾーンの
曲率はこのような異常性に鋭敏に応答する。沈降
ゾーンの曲率は異常蛋白の存在によつて、異常に
且つ非対称に変化する傾向があり、一方全体とし
ての曲率は正常以下になる傾向がある。 The present invention can also automatically detect certain protein abnormalities in antigen samples. For example, between normal and abnormal gamma globulin, there is usually
have small differences in the range of immunodiffusion and electrophoretic mobility, yet react with the same antibodies, forming unusual precipitation zones and generally forming precipitates that are asymmetrically distributed along the length of the zone. . The curvature of the sedimentation zone responds sensitively to such anomalies. The curvature of the sedimentation zone tends to change abnormally and asymmetrically due to the presence of abnormal proteins, while the overall curvature tends to be below normal.
次にゾーンの光学的濃度(光強度)の定量的測
定について説明する。単なる光強度の読み取りだ
けでは、蛋白濃度を実用的に測定することはでき
ない。その理由は、ゾーンの形とゾーン形成速度
が変化して、ゾーンが大きくなるにつれて、光強
度が変化するからである。 Next, quantitative measurement of the optical density (light intensity) of the zone will be explained. Protein concentration cannot be practically measured by simply reading light intensity. This is because the shape of the zone and the rate of zone formation change, and as the zone becomes larger, the light intensity changes.
一方これらの要素の変化は、適切に選ばれたい
くつかの場所において一連の光強度の読み取りを
行い、それを光強度パラメータを求めるために総
合的に処理することによつて、大幅に補償するこ
とができる。その方法は、沈降ゾーンを横切る直
線に沿つて等間隔で光強度を測ることであり、通
常xの特定の値においてy方向に行われる。この
ような一連の読み取りでは、ゾーンの両側で数個
所の光強度値を求めることが望ましい。このよう
なオフセツト値を平均して、バツクグラウンド強
度を求め、ゾーンの中における光強度値から、バ
ツクグラウンド値を差引くのに用いられる。その
結果、修正された光強度値は集計され、特定のx
の値においてゾーンを横切るラインに沿つた光強
度のリニアインテグラルを求めることができる。
このような直線光強度和Ixは、正規の再現可能な
方法においてインキユベーシヨン時間が増加と共
に増加し、その値はどの所定時間においても、広
い範囲の実験条件にわたつて反応する蛋白の濃度
と共に増加する傾向を持つことを見出した。 On the other hand, changes in these factors are largely compensated for by taking a series of light intensity readings at several appropriately chosen locations and processing them holistically to determine the light intensity parameters. be able to. The method is to measure the light intensity at equal intervals along a straight line across the sedimentation zone, usually in the y direction at a particular value of x. In such a series of readings, it is desirable to determine light intensity values at several locations on either side of the zone. These offset values are averaged to determine the background intensity, which is used to subtract the background value from the light intensity values within the zone. As a result, the modified light intensity values are aggregated and
The linear integral of the light intensity along the line across the zone can be determined at the value of .
Such a linear light intensity sum, Ix, increases with increasing incubation time in a regular and reproducible manner, and its value at any given time varies with the concentration of the reacting protein over a wide range of experimental conditions. It was found that there is a tendency to increase with
このクロスゾーン走査によつて観察される光強
度の変化をプロツトした代表例が第4図に示され
ている。2つのカーブは以下に述べる半自動の装
置でプロツトされ、沈降ゾーンが抗体溝に最も近
い点Xgにおいてy方向に走査されたものであ
る。第4図において、ピーク74と77は第1図
と同様なプレートにおいて2つの抗原穴に入れら
れたものと同じ蛋白の試料によつて抗体溝の両側
にできたゾーンによるものである。75と76の
2つの小さなピークは抗体溝の夫々の縁によるも
のであり、その溝から、ゾーンの特定の点までの
距離Dを測るのに都合の良い対照となつている。
前記のように定義したパラメータIxは、本質的に
は、例えば第4図のピーク74又は77の下の面
積に相当するものである。 A typical example of a plot of changes in light intensity observed by this cross-zone scanning is shown in FIG. The two curves were plotted with the semi-automatic apparatus described below and were scanned in the y direction at the point Xg where the sedimentation zone was closest to the antibody groove. In FIG. 4, peaks 74 and 77 are due to zones created on either side of the antibody groove by samples of the same protein placed in the two antigen wells in a plate similar to FIG. The two small peaks at 75 and 76 are due to the respective edges of the antibody groove and provide convenient controls for measuring the distance D from that groove to a particular point in the zone.
The parameter Ix defined above essentially corresponds to the area under the peak 74 or 77 in FIG. 4, for example.
第4図の2つのピーク74と77は人血清アル
ブミンの同じ試料によつて作られたものである。
それらは、インキユベーシヨン時間が2時間(実
線のカーブ70)の時と、4時間(破線のカーブ
72)の時との沈降ゾーンの成長の様子を代表的
に示している。この2組の測定の間に、ゾーンの
位置は大変安定していることがわかるが、各ピー
クの下の面積は顕著に増加している。ピーク74
と77のカーブは図をわかりやすくするために縦
方向に適当な距離だけずらしてあるので、その不
一致については問題にする必要はない。 The two peaks 74 and 77 in Figure 4 were produced by the same sample of human serum albumin.
They representatively show the growth of the sedimentation zone when the incubation time is 2 hours (solid curve 70) and 4 hours (dashed curve 72). It can be seen that between these two sets of measurements, the zone positions are very stable, but the area under each peak increases significantly. peak 74
The curves 77 and 77 are shifted by an appropriate distance in the vertical direction to make the diagram easier to understand, so there is no need to worry about their discrepancy.
第5図は種々の濃度の蛋白で作られたプレート
を、同じインキユベーシヨン時間でy方向に走査
したものについてプロツトしてある。グラフによ
つてAからCに蛋白濃度が増加するにつれて、各
ピークの面積が増加し、またゾーン全体が抗体溝
の方に移動している様子が明らかに読み取れる。 FIG. 5 plots plates made with various concentrations of protein scanned in the y direction at the same incubation time. The graph clearly shows that as the protein concentration increases from A to C, the area of each peak increases and the entire zone moves toward the antibody groove.
パラメータIxが蛋白濃度の決定に極めて有用で
あることから、このような直線光強度和を数個の
x値について求め、それを集計又は平均し、多数
の光強度パラメータにより求める方法によると結
果は更に向上する。その代表的な方法は直線光強
度和をXg及びその両側で適当な間隔を置いて選
ばれたいくつかの点について求めることである。
予め等間隔に定められた何点かの直線光強度和を
平均又は集計すると実験誤差を減らして全体とし
て蛋白濃度測定の精度を向上させることができ
る。 Since the parameter Ix is extremely useful for determining protein concentration, the result is obtained by calculating the linear light intensity sum for several x values, summing or averaging them, and calculating from a large number of light intensity parameters. Further improvement. A typical method is to obtain the sum of linear light intensities at Xg and several points selected at appropriate intervals on both sides thereof.
By averaging or totaling the sum of linear light intensities at several points predetermined at equal intervals, experimental errors can be reduced and the accuracy of protein concentration measurement can be improved as a whole.
その他、前述の方法において、沈降ゾーンの長
さが増加するにつれて、光強度和の計算等に含ま
れる直線光強度和の数は、プレートを走査する度
に増加する。そのための方法の一例はXgにおけ
る直線光強度和を定めてからXgの両側において
直線光強度和の値が、ある閾値以下になるまで測
定を続けることである。 Additionally, in the method described above, as the length of the settling zone increases, the number of linear light intensity sums included in the light intensity sum calculation etc. increases each time the plate is scanned. One example of a method for this purpose is to determine the sum of linear light intensities at Xg, and then continue measurement until the value of the sum of linear light intensities on both sides of Xg falls below a certain threshold.
直線光強度和Ixは、細長い沈降ゾーン長に沿つ
た各x座標におけるゾーンの形状因子を内包して
いるものであり、各x座標の位置におけるIx値を
比較することによつて、沈降ゾーンの不規則性ま
たは非対称性を検知することができ、これによ
り、異常蛋白を検知することが可能である。即
ち、例えば正常ガンマグロブリンと異常ガンマグ
ロブリンは、前述の通り、同じ抗体と反応し、し
かも拡散の程度に僅かの差を有している。そのた
め、ゾーンの長さに沿つて非対称に分布する沈降
を形成する。したがつて、例えば、Xgから両側
に等間隔離れたxにおけるIx値を比較すれば、異
常が発生していることを知ることができる。The linear light intensity sum Ix includes the shape factor of the zone at each x-coordinate along the elongated sedimentation zone length, and by comparing the Ix values at each x-coordinate position, it is possible to determine the shape factor of the sedimentation zone. Irregularities or asymmetries can be detected, thereby making it possible to detect abnormal proteins. That is, for example, as described above, normal gamma globulin and abnormal gamma globulin react with the same antibody, but have a slight difference in the degree of diffusion. Therefore, it forms a subsidence that is asymmetrically distributed along the length of the zone. Therefore, for example, by comparing the Ix values at x equally spaced on both sides from Xg, it can be determined that an abnormality has occurred.
すべての直線光強度和の総和はパラメータIz
(総光強度和)となり、これは本質的には、沈降
ゾーンを走査した時の光強度の積分である。この
近似値は機器の分解能の許す範囲内で測定を行う
度毎にx及びyの変化分を小刻みにすることによ
つて希望通りに向上させられる。Izの幅は広い範
囲の実験条件にわたつて、蛋白濃度の関数とし
て、特に激しく変動する。その理由は濃度が増加
するにつれて、x,y両方の寸法が増加し、また
ゾーンの平均光強度も増加する傾向を持つからで
ある。蛋白濃度に対するこの強い依存性のゆえ
に、直線光強度和の総和であるパラメータIzは濃
度測定のための判定条件として、特に効果的であ
る。 The sum of all linear light intensities is the parameter Iz
(total light intensity sum), which is essentially the integral of the light intensity when scanning the sedimentation zone. This approximation can be improved as desired by scaling the changes in x and y with each measurement to the extent that the resolution of the instrument allows. The width of Iz varies particularly strongly as a function of protein concentration over a wide range of experimental conditions. This is because as the concentration increases, both the x and y dimensions increase and the average light intensity of the zone also tends to increase. Because of this strong dependence on protein concentration, the parameter Iz, which is the sum of linear light intensities, is particularly effective as a criterion for concentration measurement.
分析される試料について、1つかそれ以上のパ
ラメータを求めるための実験値が得られると、こ
れらの値は、各蛋白の標準値を適当に組合せた値
と比較される。これらの標準値は既知量の目的の
蛋白を含む一連の溶液を用いて、測定と同じ条件
下で作られたものである。このような標準値の組
合せを得るために、このような標準蛋白溶液を用
いて標準操作を行い、各プレートの対応する点
で、インキユベーシヨンの進行につれて、引続い
て測定を行う。標準操作は、すべての条件をでき
るだけその標準が適用されるべき測定操作と同じ
状態で行うことが望ましい。事実、対照値は、各
測定操作に対して個々に対応する独特なものであ
ることが望ましい。しかし日常の測定において前
回の測定で対照曲線の勾配が既知であるような場
合には、1回の標準操作で充分なこともある。 Once experimental values for one or more parameters have been obtained for the sample being analyzed, these values are compared to an appropriate combination of standard values for each protein. These standards were made using a series of solutions containing known amounts of the protein of interest under the same conditions as the measurements. To obtain such a combination of standard values, a standard procedure is carried out using such standard protein solutions, and measurements are taken successively at corresponding points on each plate as the incubation progresses. It is desirable that the standard operation be performed under all conditions as similar as possible to the measurement operation to which the standard is to be applied. In fact, it is desirable that the reference value is unique and corresponds individually to each measurement operation. However, in routine measurements where the slope of the control curve is known from a previous measurement, one standard operation may be sufficient.
希望するパラメータの標準値は、各濃度につい
て、このような標準操作を数回行つて導出され
る。こうして測定されたパラメータの標準値は、
従つて、濃度と時間の双方の関数であると考えら
れる。個々の直線光強度和Ixを別々に考える場合
には、全部を測定するために、xの値の明細が必
要になる。 Standard values for desired parameters are derived by performing such standard operations several times for each concentration. The standard values of the parameters thus measured are:
Therefore, it is considered to be a function of both concentration and time. When considering each linear light intensity sum Ix separately, details of the value of x are required in order to measure all of them.
例えば、Ix,Izのようなパラメータの場合、標
準曲線を作ることは、より間接的になる。これら
の値は、測定が行なわれた時間に関係しているの
で、対照標準は時間の範囲をカバーするように作
られなければならない。すべての濃度に対して同
時にデータを測ることは困難である。従つて各測
定値は測定の時間に関連を持たせて、各蛋白濃度
の最終的な標準値を時間の関数として別々の曲線
にプロツトする。 For example, for parameters like Ix, Iz, creating a standard curve becomes more indirect. These values are related to the time at which the measurements were taken, so the reference standards must be made to cover a range of time. It is difficult to measure data for all concentrations simultaneously. Each measurement value is therefore related to the time of measurement so that the final standard value of each protein concentration is plotted as a function of time on a separate curve.
総光強度和Izを、ゾーンの形成中に連続的に測
定すると、時間と共に直線的に増加することがわ
かつている。この直線的な特性は第6図に示して
あり、これはイムノグロブリン蛋白の既知量を含
む4つの溶液についてIzと時間との関係をプロツ
トしたものである。イムノグロブリンの標準値は
ここに述べられる一般的な方法によつてゾーンの
位置の2次元の組合せを自動的に測定した値から
適当にプログラムされた汎用コンピユータを用い
て誘導しためものである。第6図に示す各点はも
とは自動的にプロツトされたもので、直線はコン
ピユータによつて得られた各点に一致させたもの
である。この図は目盛を変更するためにマニユア
ルで再プロツトしたものである。 It has been found that when the total light intensity sum Iz is measured continuously during zone formation, it increases linearly with time. This linear characteristic is illustrated in Figure 6, which plots Iz versus time for four solutions containing known amounts of immunoglobulin protein. Standard values for immunoglobulins are derived using a suitably programmed general purpose computer from values automatically measured in two-dimensional combinations of zone positions by the general method described herein. The points shown in FIG. 6 were originally plotted automatically, and the straight lines were matched to the points obtained by a computer. This figure was replotted manually to change the scale.
第6図に示す直線的関係は、パラメータIzの実
測値に対応する蛋白濃度を読み取ることができる
ような標準または対照を予めプロツトするのに役
立つ。この一例として2.4時間(0.1日)に対する
濃度の函数として、Izの値が第6図から誘導さ
れ、第7図に線70で示されている。Izの時間に
対する直線的な依存性は時間の微分dIz/dtまた
はIzの時間に対する変化率が一定であることを示
している。従つて、それは時間に依存しないので
実用上有利なパラメータである。第7図の曲線7
2はそのパラメータの蛋白濃度の関数として代表
的な例であり、各点は第6図の曲線の1つの勾配
を示している。第7図の曲線72のような1つの
曲線はパラメータdIz/dtの対照曲線として有用
である。 The linear relationship shown in FIG. 6 serves to pre-plot a standard or control from which protein concentrations can be read that correspond to the actual value of the parameter Iz. As an example of this, the value of Iz as a function of concentration over 2.4 hours (0.1 day) is derived from FIG. 6 and is shown by line 70 in FIG. The linear dependence of Iz on time indicates that the time derivative dIz/dt or the rate of change of Iz with respect to time is constant. Therefore, it is a practically advantageous parameter because it is time-independent. Curve 7 in Figure 7
2 is a representative example of the parameter as a function of protein concentration, each point indicating the slope of one of the curves in FIG. One curve, such as curve 72 in FIG. 7, is useful as a control curve for the parameter dIz/dt.
パラメータIz及びdIz/dtは、細長い沈降ゾー
ンの長手方向に沿つたゾーンの形状因子を内包す
るパラメータ値Ixから導出されるパラメータであ
り、これらのパラメータ値もまた、沈降ゾーンの
形状に関するパラメータということができるが、
これらのパラメータを蛋白定量のための直接のパ
ラメータとする場合には、異常性の検知にはゾー
ンの非対称性を検知するためのパラメータIxを用
いればよい。The parameters Iz and dIz/dt are parameters derived from the parameter value Ix that includes the shape factor of the zone along the longitudinal direction of the elongated sedimentation zone, and these parameter values are also parameters regarding the shape of the sedimentation zone. can be done, but
When these parameters are used as direct parameters for protein quantification, the parameter Ix for detecting zone asymmetry may be used to detect abnormality.
本発明の他の特徴は、正確度を改善することに
なり特に測定しようとする試料中の目的の蛋白の
一種又はそれ以上の濃度が比較的低い場合に有効
である。そのような場合には試料溶液にそのよう
な蛋白の既知量を整数比でいくつか補足すること
が望ましい。そして、その溶液と既知量の蛋白を
含む標準とを並行して測定操作を行うのである。
夫々の溶液に対して所要のパラメータを求めるた
めの値が必要であれば、時間に対して上に述べた
補間によりすべの時間について求めることがで
きる。正規の標準について得られたパラメータ値
Pを愛8図のカーブ80に示すように通常の方法
で蛋白濃度に対してプロツトする。同様にもとの
抗原試料及び既知量の蛋白を加えた一部に対する
Pの値を各点h,i,j及びkに対して、あたか
もその溶液が追加された蛋白だけしか含んでいな
かつたようにプロツトされる。従つて、もとの試
料に対する値hは、濃度が0の位置にプロツトさ
れる。これらの点を通つて曲線81が引かれる。
このデータの処理例では、もとの試料の蛋白濃度
は数種の方法で計算することができ、いずれも基
本的には同じ値を与えてくれるはずである。こう
して希望する数種の方法を用いて計算し、結果の
平均を採ればよい。 Another feature of the invention improves accuracy, particularly when the concentration of one or more proteins of interest in the sample to be measured is relatively low. In such cases, it is desirable to supplement the sample solution with several known amounts of such proteins in whole number ratios. Measurement operations are then performed in parallel with this solution and a standard containing a known amount of protein.
If values are needed to determine the required parameters for each solution, they can be determined for all times by the interpolation described above for time. The parameter value P obtained for the authentic standard is plotted against the protein concentration in the usual manner as shown in curve 80 of Figure 8. Similarly, the value of P for the original antigen sample and a portion to which a known amount of protein was added is calculated for each point h, i, j, and k as if the solution contained only the added protein. It is plotted as follows. Therefore, the value h for the original sample is plotted at the zero concentration position. A curve 81 is drawn through these points.
In this data processing example, the protein concentration of the original sample can be calculated in several ways, all of which should give essentially the same value. In this way, calculations can be made using several desired methods, and the results can be averaged.
まず、hから水平に延長して曲線80とh'で交
わる直線はChで示されている値の濃度を示す。
これは先に述べた一般の比較法に相当する。更に
同様にして、i,j及びkから、直線80に交わ
るように引いた延長線は、i→i'、j→j'及びk
→k'の直線の長さに応じて濃度を与えてくれ、そ
れらの長さは、論理的にはすべて同じである。も
しhにおけるPの値が何らかの理由、例えば観察
したゾーンが不明瞭なために不確実である場合に
は、4つのすべての間隔の平均によつて、信頼で
きる値を得ることができる。 First, a straight line extending horizontally from h and intersecting the curve 80 at h' indicates the concentration of the value indicated by Ch.
This corresponds to the general comparative method mentioned earlier. Furthermore, in the same way, extension lines drawn from i, j and k to intersect the straight line 80 are i→i', j→j' and k.
→Gives concentration according to the length of the straight line k', and logically all of these lengths are the same. If the value of P at h is uncertain for some reason, e.g. because the observed zone is unclear, a reliable value can be obtained by averaging over all four intervals.
もう1つの方法は、hにおける測定の不正確を
改善できるばかりでなく、もとの試料中の蛋白の
濃度が、測定可能な沈降線を形成するのに必要な
限界値以下であるような場合にも、値を求めるこ
とができるという利点を持つている。後者の場
合、曲線81の上の蛋白は得られた点i,j及び
kを結んで得られ、更にP軸の方に延長(外挿)
され、hにおけるPを決める。このように曲線8
1を延長する際に曲線80はガイドとして役に立
つ。例えば第8図の曲線80は、それが点i,j
及びkを表わすようになるまで全体として左に移
動させたものである。こうして移動させた曲線8
0とP軸との交点は点hの値を与え、それから濃
度Chを求めることができる。また曲線81を横
軸の負側−Chまで延長すると、濃度値Chに合致
する濃度を直接読み取ることができる。 Another method not only can improve the measurement inaccuracy in It also has the advantage of being able to calculate values. In the latter case, the protein above curve 81 is obtained by connecting the obtained points i, j and k, and further extended (extrapolated) towards the P axis.
and determine P at h. In this way, curve 8
Curve 80 serves as a guide in extending 1. For example, the curve 80 in FIG.
and k as a whole to the left. Curve 8 moved in this way
The intersection of 0 and the P axis gives the value of point h, from which the concentration Ch can be determined. Furthermore, by extending the curve 81 to the negative side of the horizontal axis -Ch, it is possible to directly read the density that matches the density value Ch.
上に述べた補足された標準線81による方法
は、実験用及び対照用として、同じ溶液が使える
という大きな利点を持つている。特にその試料が
特定の病気の患者の人血清である場合には、この
利点によつて標準線を延長することによるいかな
る小さな誤差も解消することができる。種々の量
の蛋白を補足した試料の数を増やすことによつ
て、第8図に示してある3点のみならず、数個所
で測定を行うことによつて、この外挿の信頼性は
ほとんど無制限に向上させることができ、含まれ
る測定誤差についての正しい認識を得ることがで
きる。 The supplemented standard line 81 method described above has the great advantage that the same solution can be used for experimental and control purposes. This advantage can eliminate any small errors caused by extending the standard line, especially if the sample is human serum from a patient with a particular disease. By increasing the number of samples supplemented with various amounts of protein, and by making measurements at several locations rather than just the three points shown in Figure 8, the reliability of this extrapolation can be reduced to a minimum. It can be improved without limit and a correct knowledge of the measurement errors involved can be obtained.
既述の如く、位置及び光強度の測定やパラメー
タの誘導は、直接観察やマニユアルな方法で行う
ことができるが、本発明の特徴として、これらの
操作は特に一部又は全体を自動化するのに適して
いるということである。 As mentioned above, the measurement of position and light intensity and the guidance of parameters can be performed by direct observation or manual methods, but as a feature of the present invention, these operations can be particularly automated in part or in whole. It means that it is suitable.
本発明に必要な測定を行うについて、特に便利
で有効な方法は、スライドを光学的に走査する方
法であつて、テレビカメラのように、電荷結合型
走査装置又は、それと同等な方法で走査範囲の2
次元の組合せの見かけ上の光強度を表わすような
ビデオ信号を得る方法である。各エレメントの信
号は一般にデジタル変換され、プレート上の位置
に対応するx及びy座標、或いは測定時間と共に
電気的に記憶される。このような位置全体の信号
の組合せ又は、特定の位置の信号は、その後のデ
ータ処理に際して、呼び出すことができる。また
スライド上の像のいかなる部分でもCRT又はそ
れに相当するような方法で、走査中又はその後を
問わず表示することができる。走査や映像の記
憶、再生や像の特定の点をデジタル信号として抽
出するシステムは、エレクトロニクス技術では既
知の方法であり、この要求に合うような形で購入
することができる。 A particularly convenient and effective method for making the measurements required for the present invention is to optically scan the slide, using a charge-coupled scanning device, such as a television camera, or an equivalent method to scan the scanning range. 2
The method is to obtain a video signal that represents the apparent light intensity of a combination of dimensions. The signal of each element is generally digitally converted and stored electrically along with the x and y coordinates corresponding to the position on the plate or the measurement time. The combination of signals for all such locations or the signals for a particular location can be retrieved for subsequent data processing. Also, any portion of the image on the slide can be displayed on a CRT or equivalent, either during or after scanning. Systems for scanning, storing images, reproducing and extracting specific points of an image as digital signals are known in electronics technology and can be purchased in a way that suits this requirement.
第9図は、このような装置の一例を図示するも
ので、テレビカメラ90はレンズ91によつてカ
メラの感光面、モニタCRT92、走査コントロ
ール装置94及び汎用コンピユータ100にプレ
ート20の像を結ばせる。レンズ91の調整によ
つてプレート20は任意の倍率で像を作ることが
できる。プレートの任意の位置を中心にもつてく
るためには、例えば第2図の光源箱30のような
照明付の支持台の上でプレートの位置を変えたり
カメラ回路で従来の電子的なバイアス制御を行つ
てもよい。 FIG. 9 illustrates an example of such a device, in which a television camera 90 focuses an image of the plate 20 through a lens 91 onto the camera's photosensitive surface, a monitor CRT 92, a scanning controller 94, and a general-purpose computer 100. . By adjusting the lens 91, the plate 20 can create an image at any magnification. In order to center the plate at an arbitrary position, for example, the plate can be moved on an illuminated support such as the light source box 30 in FIG. 2, or conventional electronic bias control using a camera circuit can be used. You may do so.
特に、もし走査装置としてモニターCRTに同
期した走査機構を用いることができるならば、ス
クリーン上での両座標軸方向の動きが連続的に等
しいような細かいステツプで機構を駆動すること
ができる。像は面積要素に分割され、例えばxと
y座標によつて識別される。マニユアル又は半自
動操作のために、モニター表示器には通常カーソ
ルがついており、電子的に作られた輝点が、各走
査毎にスクリーン上で面積要素からビデオ信号が
抽出されている位置を示す。オペレータのために
マニユアルでコントロールできるスイツチがあ
り、目で見ながらカーソルを自由に動かすことが
できる。装置はまた、デジタルなコマンドアドレ
スによるx及びy座標の値に応じて、カーソルを
直接希望の点に合わせることもできる。このよう
な信号はマニユアルでも、又は汎用コンピユータ
によるプログラムからでも得ることができる。 In particular, if a scanning mechanism synchronized with the monitor CRT can be used as the scanning device, it is possible to drive the mechanism in such fine steps that the movement in both coordinate axes on the screen is continuous and equal. The image is divided into area elements, identified, for example, by x and y coordinates. For manual or semi-automatic operation, the monitor display usually has a cursor with an electronically generated bright spot indicating the location on the screen from which the video signal is extracted from the area element on each scan. There is a manual control switch for the operator, which allows him to move the cursor freely and visually. The device can also position the cursor directly on the desired point depending on the x and y coordinate values via digital command addresses. Such signals can be obtained manually or from a general purpose computer program.
第9図に例示されるようにカウンタ102はク
ロツク103からのパルスを計数し、分岐線10
4に連続的にx座標を表わすデジタル信号を与え
る。回路106はライン107にその信号に応じ
てx座標の最小単位毎のアナログのステツプ状電
圧を発生させる。分割回路108はx軸方向のビ
ームの走査計数を行ない分岐線109に各掃引毎
にy座標を表わすデジタル信号を与える。回路1
10はこの計数に応じて、y座標の最小単位毎の
アナログのステツプ状電圧を、ライン111に送
り出す。ライン107と111のステツト電圧
は、カメラ90とCRT92のx及びy方向の走
査を制御し、両者の同期状態を保つ。カメラ90
からのビデオ信号は、ライン112を経てモニタ
ーCRT92に送られ、スクリーン面でスライド
20の光強度の変化を再現する。 As illustrated in FIG. 9, counter 102 counts pulses from clock 103 and
4 is given a digital signal continuously representing the x coordinate. The circuit 106 generates an analog step voltage on the line 107 for each minimum unit of the x coordinate in response to the signal. A dividing circuit 108 scans and counts the beam in the x-axis direction and provides a branch line 109 with a digital signal representing the y-coordinate for each sweep. circuit 1
10 sends an analog step voltage to line 111 for each minimum unit of the y-coordinate in accordance with this count. The stem voltages on lines 107 and 111 control the scanning of camera 90 and CRT 92 in the x and y directions and keep them synchronized. camera 90
The video signal from is sent via line 112 to monitor CRT 92, which reproduces the changes in light intensity of slide 20 on the screen surface.
選択回路118は通常X及びYのカウンタから
成つており、119で示される操作桿を手動で動
かすと、1個又は何個かのパルスを計数して上下
にカウントアツプ又はカウントダウンする。その
結果のデジタル信号は測定対象となつている場所
のx及びy座標を表わし、レジスタ117に記憶
される。比較回路114は、レジスタ117から
の特定の測定対象位置の座標とライン104と1
09から走査ビームのx及びy座標を常に比較す
る。走査スポツトが記憶されていた位置(アドレ
ス)に来ると、通常各走査について1回ずつ、比
較回路114からスイツチング回路120に動作
信号が送られる。こうしてレジスタ125はその
ライン123にスライド上の特定された測定点を
走査した時の光強度に相当するデジタル信号を受
ける。回路114からの動作信号はカーソルコン
トロール回路126にも送られ、ビデオ信号に光
強度変調パルスを重畳して、127で示されるよ
うに、モニタースクリーン上で選択された点を識
別させる。 The selection circuit 118 usually consists of X and Y counters, which count up or down by counting one or several pulses when the control stick 119 is manually moved. The resulting digital signal represents the x and y coordinates of the location being measured and is stored in register 117. The comparison circuit 114 compares the coordinates of the specific measurement target position from the register 117 and the lines 104 and 1.
From 09 onwards, the x and y coordinates of the scanning beams are constantly compared. When the scan spot comes to the stored location (address), an activation signal is sent from comparator circuit 114 to switching circuit 120, typically once for each scan. Thus, the register 125 receives a digital signal corresponding to the light intensity when scanning the specified measurement point on the slide on the line 123. The motion signal from circuit 114 is also sent to cursor control circuit 126, which superimposes a light intensity modulation pulse on the video signal to identify the selected point on the monitor screen, as shown at 127.
レジスタ125はまたライン115と116か
らx及びy座標信号を受け、また時間回路128
によつて作られた連続的な時間信号を受ける。こ
れらの信号は全てレジスタ125に蓄えられ、ラ
イン129からのマニユアルコントロール、又は
ライン130からのコンピユータコントロールに
よる読取り信号に応じコンピユータ100に送ら
れる。 Register 125 also receives x and y coordinate signals from lines 115 and 116 and also receives time circuit 128.
receives a continuous time signal produced by All of these signals are stored in register 125 and sent to computer 100 in response to a read signal from either manual control on line 129 or computer control on line 130.
コンピユータ100は測定点を個々に識別し、
またどのようなプログラムの要求にも応じてプレ
ート20のスポツトの入力情報を受け入れる。こ
のような測定方法は、回路的には選択回路11
8、レジスタ117及び比較回路114と以てお
り、選択回路118は測定点の動きの方向を選択
的に指示したり、必要な位置のデジタルアドレス
を指示する電気信号に従つて動作する。このよう
な装置を2つ作るよりも、第9図に示すように、
スイツチ133がマニユアルからオートマチツク
の方に切替えられると、操作桿119は切り離さ
れて、選択回路118は分岐線132を経てコン
ピユータ100によつてコントロールされる。コ
ンピユータ100によるこのようなコントロール
をするために、既に述べたようにコンピユータ1
00には位置や光強度の測定や、一般のパラメー
タ誘導のプログラムが組み込まれている。 The computer 100 individually identifies the measurement points;
It also accepts input information for spots on the plate 20 as required by any program. In terms of circuit, such a measurement method uses the selection circuit 11.
8, a register 117 and a comparison circuit 114, and a selection circuit 118 operates in accordance with an electrical signal that selectively indicates the direction of movement of a measurement point or indicates a digital address of a required position. Rather than making two such devices, as shown in Figure 9,
When switch 133 is switched from manual to automatic, operating stick 119 is disconnected and selection circuit 118 is controlled by computer 100 via branch line 132. In order to perform such control by the computer 100, the computer 1
00 has built-in programs for position and light intensity measurement and general parameter guidance.
ゾーンを自動的に走査するために、プレートは
インキユベーシヨンチヤンバから適当に照明され
て、正確に定められた走査位置に移される方がよ
い、特に光学走査装置が電荷結合装置のように軽
量でコンパクトな場合には、例えば免疫拡散や免
疫電動泳動のプレートが並んでいる上で二次元方
向に動くことのできるプラツトホーム上に走査装
置を取付ける方が望ましい。このようにすると、
走査装置を用いて抗原や抗体を穴や溝に入れる目
的にも使用することができる。その目的でデジタ
ル信号でコントロールできるピペツトが走査装置
から少し外れたところに取付けてある。走査装置
からのビデオ信号は、コンピユータに送られ、コ
ンピユータは個々の穴の形を識別したり、自動読
取りによる識別ができるようにプログラムされて
いる。走査装置のピペツトを取付けたプラツトホ
ームがコンピユータプログラムによつてプレート
の上を動き、走査軸が、ある定められた抗原穴の
上に正しく来た時に停止することができる。それ
からプラツトホームは、ピペツトが丁度穴の上に
来るように定められたある距離だけ移動し、一定
量の試料が正しく穴の中に注入される。 In order to automatically scan a zone, the plate should be suitably illuminated from an incubation chamber and moved to a precisely defined scanning position, especially if the optical scanning device is a charge-coupled device. For light weight and compactness, it is desirable to mount the scanning device on a platform that can be moved in two dimensions on which, for example, immunodiffusion or immunoelectrophoresis plates are lined up. In this way,
It can also be used to place antigens or antibodies into holes or grooves using a scanning device. For this purpose, a pipette controlled by digital signals is mounted at a distance from the scanning device. The video signal from the scanning device is sent to a computer that is programmed to identify the shape of each hole and to allow automatic reading. A platform with a pipette attached to the scanner can be moved over the plate by a computer program and stopped when the scanning axis is properly positioned over a defined antigen well. The platform is then moved a predetermined distance such that the pipette is just over the hole, and a volume of sample is correctly injected into the hole.
こうして各操作毎に適当にピペツトを洗いなが
ら全ての穴の中に抗原溶液が注入されると、電気
泳動が始まる。同様にして電気泳動が終つた後
で、或いは電気泳動を行わない場合には抗原穴に
抗原を入れた直後に、この装置によつて抗体溝に
抗体が入れられる。一定時間の拡散の後に同じ走
査装置が、プレートの組合せの上に沈降ゾーンの
上を動いて走査を行う。 When the antigen solution is injected into all the holes while washing the pipette appropriately after each operation, electrophoresis begins. Similarly, after electrophoresis is completed, or, if electrophoresis is not performed, immediately after the antigen is placed in the antigen hole, this device places the antibody in the antibody groove. After a period of diffusion, the same scanning device moves over the settling zone over the plate combination to perform the scan.
走査装置の走査能力はまた、穴に試料を注入す
る前にも発揮される。コンピユータは抗原穴と抗
体溝の相対位置を測定するようにプログラムされ
ており、プレートの中で穴や溝の相対位置や寸法
の正しくないものを記憶している。そして規格か
ら大きく外れたものは、試料注入の段階で排除さ
れ、規格から僅かにずれたものについては、最終
的にパラメータを誘導する段階で、自動的に補正
される。 The scanning capability of the scanning device is also exercised prior to injecting the sample into the hole. The computer is programmed to measure the relative positions of antigen holes and antibody grooves, and remembers incorrect relative positions or dimensions of holes or grooves in the plate. Those that deviate greatly from the standard are eliminated at the sample injection stage, and those that slightly deviate from the standard are automatically corrected at the final parameter derivation stage.
最初のゾーンの走査過程は、ゾーンの形成が予
想される区域の上で特定のxの値と、一定の間隔
で移動するyの値によつて、連続的に測定される
アドレスからのビデオ信号を得るために、コンピ
ユータによつてコントロールされる段階である。
レジスタ125から受け入れたビデオ光強度値
は、各測定点毎にx,y及びtがデータとして記
憶される。このような各々のy走査が終ると、x
座標は一定間隔だけ移動し、同様にy走査が行な
われて結果が記録され、目的の全区域をカバーす
るまでこれをくり返す。測定された各光強度値は
通常前回に測定され、記憶された値と比較され
る。もし測定された光強度がバツクグラウンド領
域の閾値以上であれば沈降ゾーンの存在を示すよ
うに定められている。また各々のy走査について
も、ゾーンを横切る時の最高光強度が定められ記
憶されていて、等間隔なxの値に対する1連のy
の値から、ゾーンの軸が確定される。各ゾーンの
エンドポイントはxの各方向において、光強度の
最高点(ピーク)が認められるようなxの最端値
によつて認識される。更に精密な位置測定が必要
な場合にはエンドポイント付近の一定区域で、
x,yの間隔を更に細かくして走査するようプロ
グラムされる。 The initial zone scanning process consists of a video signal from an address that is continuously measured by a specific x value and a y value moving at regular intervals over the area where the zone is expected to form. It is a step controlled by a computer to obtain the
The video light intensity values received from register 125 are stored as x, y, and t data for each measurement point. After each such y-scan, x
The coordinates are moved a fixed distance, a similar y scan is performed, the results are recorded, and this is repeated until the entire area of interest is covered. Each measured light intensity value is typically compared to a previously measured and stored value. It is determined that if the measured light intensity is above a background region threshold, it indicates the presence of a sedimentation zone. Also, for each y-scan, the maximum light intensity across the zone is determined and stored, and a series of y-scans for equally spaced x values are determined and stored.
The axis of the zone is determined from the value of . The end point of each zone is recognized by the extreme value of x at which the highest point (peak) of light intensity is observed in each direction of x. If more precise position measurement is required, in a certain area near the end point,
It is programmed to scan with even finer x and y intervals.
このように位置し、記録された実際の沈降ゾー
ンに対して記録されたデータに直接数学的な処理
を施し、y方向にゾーンを横切る各走査に対し
て、上述の直線光強度和であるパラメータIxを得
る。そしてこれらの各値の総和を求めるとそのゾ
ーンに対する総光強度和パラメータIzになる。そ
の他のパラメータ値は要求に応じて適当な計算に
よつて求められる。 We perform direct mathematical processing on the data recorded for the actual sedimentation zone located and recorded in this way, and for each scan across the zone in the y direction, the parameter is the linear light intensity sum as described above. Get Ix. Then, the sum of these values becomes the total light intensity sum parameter Iz for that zone. Other parameter values may be determined by appropriate calculations as required.
上記の測定は、1つ又はそれ以上の未知の試料
とそれに関する上記のいくつかの標準溶液を含
み、未知の試料についての判定が完全にできるよ
うなプレートの1セツトについて単位測定として
行うのが望ましい。このようなプレートのセツト
の各走査の後にコンピユータは、沈降ゾーンが見
つかつた各蛋白の濃度を導出する。もしも既に述
べたように、多数の標準測定が含まれている場合
は、考えられる測定濃度は各々計算された濃度値
について求められる。コンピユータによつてこの
ような計算を行うことは既知である。試料の中に
各蛋白の濃度から、いくつかの独立した測定を行
うことができる。一般には異なつたいくつかのパ
ラメータを参考にして予想される誤差に従つて重
みづけをして平均を求める。 The above measurements should be carried out as a unit measurement on a set of plates containing one or more unknown samples and their associated several standard solutions, such that a complete determination of the unknown samples can be made. desirable. After each scan of such a set of plates, the computer derives the concentration of each protein for which a sedimentation zone was found. If, as already mentioned, a number of standard measurements are involved, the possible measured concentrations are determined for each calculated concentration value. It is known to perform such calculations by computers. Several independent measurements can be taken from the concentration of each protein in the sample. Generally, several different parameters are referenced and weighted according to the expected error to calculate the average.
もし、その平均値に対する誤差の計算値が、測
定中の試料に対して一定の範囲内に収まれば、そ
れ以上他の測定を行う必要はない。コンピユータ
はそれによつて一般のプリントアウトか最終結果
の記録をしたりプログラムに必要なできるだけ多
くのオリジナルデータの収集を行う。例えば、解
析を依頼した医師がすべてのデータを磁気テープ
などに入れて将来の参考のために要求することも
できる。また免疫拡散を行つたプレートの写真
を、モニターCRHを通して、又は直接にでも撮
ることができる。通常、蛋白の濃度が高くない場
合には、1サイクルの走査で、対象とする蛋白の
濃度を決めるのは良くない。ある時間、即ち数分
から1時間或いはそれ以上の時間、インキユベー
シヨンを追加した後、上記の走査をくり返し、測
定用のプレートと、それに対応する標準用プレー
トが走査される。コンピユータは通常前回の走査
ではゾーンがなかつた所に現われる新しい蛋白を
探したり、また前回に沈降ゾーンが見つかつて記
録されている区域を走査し、前回の記録からゾー
ンの動きや拡大の程度を探索するようにプログラ
ムされている。こうして、コンピユータは走査の
度毎にデータ処理を続ける。 If the calculated value of the error with respect to the average value falls within a certain range for the sample being measured, there is no need to perform any other measurements. The computer thereby performs general printouts or recording of the final results and collects as much original data as necessary for the program. For example, a doctor requesting an analysis can request that all data be stored on a magnetic tape for future reference. Also, photographs of the immunodiffusion plate can be taken either through the monitor CRH or directly. Normally, if the concentration of the protein is not high, it is not good to determine the concentration of the target protein with one cycle of scanning. After an additional period of incubation, ranging from a few minutes to an hour or more, the above scanning is repeated and the measurement plate and its corresponding standard plate are scanned. Computers typically scan for new proteins that appear where no zones were present in previous scans, or they scan areas where previously subsidence zones have been found and recorded to determine the extent of zone movement or expansion from previous records. programmed to explore. Thus, the computer continues to process data with each scan.
時には別個の蛋白による2つの沈降ゾーンが極
めて接近し、正常に沈降が形成されたものが最後
に交差することがある。免疫電気泳動によつて作
られたゾーンでは、このようなゾーンの交差を予
測するようにプログラムされており、いつ交差が
起るかを予測して、種々のパラメータを誘導する
過程で適当な補正を行う。 Sometimes two precipitation zones of distinct proteins come so close that a normally formed precipitate intersects at the end. Zones created by immunoelectrophoresis are programmed to predict crossings of such zones, predict when crossings will occur, and make appropriate corrections in the process of inducing various parameters. I do.
測定中の蛋白が交差するような種類のものであ
れば、第1図Bのように各プレートがゾーン出現
の早期で、まだ交差が起る前に走査される。そし
てゾーンの軸とエンドポイントは確実に定位され
る。コンピユータは正規の各走査の一部として
も、実際の交差をチエツクできるようにプログラ
ムされている。例えば、各ゾーンの軸の測定点の
x,y座標を、隣りのゾーンのそれらと比較する
ことによつて、交差を示す特定の閾値での座標の
一致を求める。走査にはすべて、交差の可能性の
チエツクも含まれている。例えばコンピユータは
すべてのエンドポイントを実測値以上に延長し、
隣りのゾーンの延長されたエンドポイントと比較
する。このような軸の延長は各エンドポイント付
近で軸の勾配方向へ、リニアに延長するという簡
単な方法をとつている。または、観察されたゾー
ン軸を、放物線、又は他の曲線に一致させて正し
く延長するようにしてもよい。 If the protein being measured is of the type that crosses over, each plate is scanned early in the appearance of the zone, before cross-over occurs, as shown in FIG. 1B. The axis and end points of the zone are then reliably localized. The computer is programmed to check for actual intersections as part of each regular scan as well. For example, by comparing the x,y coordinates of the measured points of the axes of each zone with those of adjacent zones, a match of coordinates at a certain threshold indicating an intersection is determined. All scans also include a check for possible intersections. For example, the computer extends all endpoints beyond the actual value,
Compare with extended endpoints of neighboring zones. A simple method for extending the axis in this manner is to linearly extend the axis in the direction of the axis' gradient near each end point. Alternatively, the observed zone axis may be aligned with a parabola or other curved line to properly extend it.
ゾーンの交差は、また、ゾーンの軸の勾配の変
化率を計算することによつても検出できる。或い
は、ゾーンに沿つた一連の点によつて軸の曲率半
径を計算して検出することもできる。これらの関
数のなめらかな普通の変化から何か躍び離れた値
が出ればゾーンは2つか或いはそれ以上の交差区
域を含むことを示す。 Intersections of zones can also be detected by calculating the rate of change of the slope of the zones' axes. Alternatively, the radius of curvature of the axis can be calculated and detected by a series of points along the zone. Any deviation from the smooth normal variation of these functions indicates that the zone contains two or more intersecting areas.
実際の交差がゾーンの半分に及ぶ時でも、交差
区域内で観測した光強度値を、交差していない残
り半分で観測した光強度値を置換することによつ
て、充分に正確な補正を行うことができる。この
ような免疫電気泳動によるゾーンの2点間の対応
は、抗体溝に最も近い点Xgを中心として、その
両側にxの等しい値の間隔の所で求められ、また
直接免疫拡散を行つたゾーンに対しては、ゾーン
軸の両側について、yの等しい値の間隔の所で求
められる。交差している区域内にある軸は、外挿
によつて定位される。 Even when the actual intersection spans half of the zone, the correction is sufficiently accurate by replacing the light intensity values observed within the intersection area with the light intensity values observed in the other half of the zone that do not intersect. be able to. The correspondence between two points in such immunoelectrophoretic zones is determined by centering on the point Xg closest to the antibody groove and at equal distances of x on both sides, and also between zones where direct immunodiffusion has occurred. is determined at intervals of equal values of y on both sides of the zone axis. Axes that lie within the intersecting area are localized by extrapolation.
必要に応じて更に正確な補正の方法も可能であ
る。例えば、コンピユータはゾーンの交差してい
ない半分側において選ばれた対称な点において測
定結果を調整し、ゾーンの非対称性を考慮に入れ
るようにプログラムしてある。非対称性が検知さ
れると、、例えば交差する以前に観察された2点
と比較して、これらの値の間の比を求めて補正係
数とすることもできる。 More accurate correction methods are also possible if necessary. For example, the computer may be programmed to adjust the measurements at symmetrical points chosen on the non-intersecting halves of the zone to take into account the asymmetry of the zone. Once an asymmetry is detected, the ratio between these values can be determined as a correction factor, for example compared to two previously observed points that intersect.
その他の補正の例としては、実際に交差してい
る区域で実測された光強度値が、一部は一方のゾ
ーンによるものであり、他の一部は他のゾーンに
よるものであることを考慮に入れて補正する方法
である。コンピユータは交差区域での光強度値を
適当な値に分割するようプログラムされている。
適当な分割比を決めるためには、既に述べたよう
に、交差区域と対称な部分の夫々の値と比較すれ
ばよく、この際上述の調整は行つても、行わなく
てもよい。 Another example of a correction is to take into account that the light intensity values actually measured in the intersecting areas are partly due to one zone and partly due to the other zone. This is a method of correcting it by putting it in. The computer is programmed to divide the light intensity value at the intersection area into appropriate values.
In order to determine a suitable division ratio, the respective values of the intersection area and the symmetrical part may be compared, as already mentioned, with or without the above-mentioned adjustment.
可能であれば、交差区域の補正には2つかそれ
以上の別々の計算をあてはめ、その結果を平均し
て誤差を決定することが望ましい。しかし、元来
は交差の区域はゾーン全体に比べると小さな一部
にすぎない。従つて、交差の区域内で正しい値を
近似する場合の誤差は、受容できる程度のもので
あり、最終結果に大きい影響を与える程度のもの
でない。 If possible, it is desirable to apply two or more separate calculations to correct the intersection area and average the results to determine the error. However, originally the crossing area was only a small part of the entire zone. Therefore, the error in approximating the correct value within the area of the intersection is acceptable and does not significantly affect the final result.
また上述の交差の各タイプに対しても、交差に
影響されないゾーンの部分によつて得られたパラ
メータによつて、濃度を決めることもできる。即
ち、免疫電気泳動に近い方法に対しては、ゾーン
の中央付近での測定が適しており、直接免疫拡散
に近い方法に対してはゾーンエンド付近での測定
が適している。 It is also possible to determine the density for each of the above-mentioned types of intersection by the parameters obtained by the part of the zone that is not affected by the intersection. That is, for a method similar to immunoelectrophoresis, measurement near the center of the zone is suitable, and for a method similar to direct immunodiffusion, measurement near the end of the zone is suitable.
当業者には既に述べた方法の多くの特徴は、本
発明の範囲内で種々の等価的な代替技術で実現さ
せることができることが了解されよう。 Those skilled in the art will appreciate that many features of the methods previously described can be implemented with a variety of equivalent alternative techniques within the scope of the invention.
例えば、インキユベーシヨン時間についての連
続的測定を行う必要のないようなパラメータ値
は、インキユベーシヨンが平衡に達したあとで求
めることができる。このような測定はゾーンの構
成がスタテイツクで安定しており、測定を行う時
間が重大な要素でないという利点を持つている。 For example, parameter values that do not require continuous measurements of the incubation time can be determined after the incubation has reached equilibrium. Such measurements have the advantage that the configuration of the zones is static and stable and the time to perform the measurements is not a critical factor.
更にインキユベーシヨンのどの時期においても
沈降ゾーンの測定は特定の光で行うことができ
る。この方法は精密な時間測定を必要としないの
で、通常、反応が平衡に達した後において便利で
ある。 Furthermore, measurements of the sedimentation zone at any stage of incubation can be carried out with specific light. Since this method does not require precise time measurements, it is usually convenient after the reaction has reached equilibrium.
以上要するに生理学的な液体中の個所の蛋白の
濃度の真の定量的測定を行うために、免疫拡散
法、免疫電気泳動及びアナログ的手段を用いて測
定を行う方法及び装置を説明した。ここに述べた
方法を実際に使用する際には、蛋白濃度の5%又
はそれ以下の精度で測定されることが実証され
た。本発明はこのようにして広い範囲にわたつて
実験又は診断のための測定技術を提供するもので
ある。 In summary, methods and apparatus have been described for making truly quantitative measurements of the concentration of proteins at sites in physiological fluids, using immunodiffusion, immunoelectrophoresis, and analog means. In actual use, the method described herein has been demonstrated to measure protein concentrations with an accuracy of 5% or less. The present invention thus provides measurement techniques for a wide range of experimental or diagnostic purposes.
第1図は免疫電気泳動のプレートの図であつ
て、第1図のAは電気泳動後の代表的な各種蛋白
の分布を示し、第1図のB,C,Dはその後の拡
散と免疫沈降反応の各段階を示している。第2図
は、スライドを測定するための装置の縦断面図で
ある。第3図は、本発明に関して、沈降ゾーンの
特性を例示する図である。第4図は2種のインキ
ユベーシヨン時間において、沈降ゾーンの濃淡を
走査した実例を示すグラフである。第5図は各蛋
白濃度が形成する沈降ゾーンの濃淡を走査したグ
ラフである。第6図はパラメータIzと時間との関
係の一例を表わすグラフである。第7図はパラメ
ータIzと、蛋白濃度におけるパラメータdIz/dt
の関係例を示すグラフである。第8図は、未知の
蛋白に既知の蛋白を追加することによつて蛋白濃
度値を誘導する例を示すグラフである。第9図
は、本発明における電子走査装置の実施例のブロ
ツクダイヤグラムである。
20……プレート、21,22……抗原穴、2
4……抗体溝、90,91,92……光学的手
段、94……制御手段。
Figure 1 is a diagram of a plate for immunoelectrophoresis, where A in Figure 1 shows the distribution of typical various proteins after electrophoresis, and B, C, and D in Figure 1 show the subsequent diffusion and immunity. Each stage of the precipitation reaction is shown. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the device for measuring slides. FIG. 3 is a diagram illustrating the characteristics of a settling zone with respect to the present invention. FIG. 4 is a graph showing an example of scanning the density of the sedimentation zone at two different incubation times. FIG. 5 is a graph obtained by scanning the shading of the sedimentation zone formed by each protein concentration. FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the parameter Iz and time. Figure 7 shows the parameter Iz and the parameter dIz/dt at protein concentration.
It is a graph showing an example of the relationship. FIG. 8 is a graph showing an example of inducing a protein concentration value by adding a known protein to an unknown protein. FIG. 9 is a block diagram of an embodiment of an electronic scanning device according to the present invention. 20... plate, 21, 22... antigen hole, 2
4...Antibody groove, 90, 91, 92...Optical means, 94...Control means.
Claims (1)
蛋白に特異的な抗体を含有する抗体源とを免疫拡
散させて該抗原試料中の蛋白濃度を定量測定する
方法であつて、 上記蛋白及び抗体を、当初これら反応物質がい
ずれも存在しない支持媒体の領域を通じ反応しな
がら拡散し合うようになして、少なくとも一つの
有限長さの細長い沈降ゾーンを形成させること
と、 光学的手段により上記沈降ゾーンを走査して一
部が該沈降ゾーン内に分布し一部が該沈降ゾーン
の外に分布した二次元の配列のそれぞれの位置に
おける沈降濃度に応答して複数の電気的信号を発
生させることと、 上記蛋白濃度に特有な変化を表わす上記細長い
沈降ゾーンの形状に関するパラメータ値を、上記
細長い沈降ゾーン長に沿つた複数の位置において
測定した複数の上記電気的信号から電子的に導出
することと、 上記抗原試料中の上記蛋白濃度を定量測定する
指標を得るために、それぞれ既知の濃度の上記蛋
白を含有する複数の対照抗原溶液の等価的な免疫
拡散により生成された対照沈降ゾーンから導出さ
れた基準パラメータ値と上記パラメータ値と比較
することと、 上記細長い沈降ゾーン長に沿つた位置の関数と
しての上記パラメータを比較して上記沈降ゾーン
に沿つて分布した不規則または非対称の沈降状態
の存在を検知し、これにより蛋白の異常性の存在
を検出すること を含むことを特徴とする蛋白の定量分析方法。 2 前記パラメータが沈降ゾーンの曲率である特
許請求の範囲第1項に記載の蛋白の定量分析方
法。 3 前記パラメータが、前記沈降ゾーンを横切つ
て分布された複数の位置における電気的信号から
導出された沈降ゾーン内の光強度和である特許請
求の範囲第1項に記載の蛋白の定量分析方法。 4 蛋白を含有する抗原試料と、該抗原試料中の
蛋白に特異的な抗体を含有する抗体源とを免疫拡
散させて該抗原試料中の蛋白濃度を定量測定する
方法であつて、 上記免疫拡散に先立ち、上記抗原試料を、上記
抗体源と相互に拡散する方向とは直交する方向に
選択的な蛋白の移動を行なわせることと、 上記蛋白及び抗体を、当初これら反応物質がい
ずれも存在しない支持媒体の領域を通じ反応しな
がら拡散し合うようになして、少なくとも一つの
有限長さの細長い沈降ゾーンを形成させること
と、 光学的手段により上記沈降ゾーンを走査して一
部が該沈降ゾーン内に分布し一部が該沈降ゾーン
の外に分布した二次元の配列のそれぞれの位置に
おける沈降濃度に応答して複数の電気的信号を発
生させることと、 上記蛋白濃度に特有な変化を表わす上記細長い
沈降ゾーンの形状に関するパラメータ値を、上記
細長い沈降ゾーン長に沿つた複数の位置において
測定した複数の上記電気的信号から電子的に導出
することと、 上記抗原試料中の上記蛋白濃度を定量測定する
指標を得るために、それぞれ既知の濃度の上記蛋
白を含有する複数の対照抗原溶液の等価的な免疫
拡散により生成された対照沈降ゾーンから導出さ
れた基準パラメータ値と上記パラメータ値と比較
することと、 上記細長い沈降ゾーン長に沿つた位置の関数と
して上記パラメータを比較して上記沈降ゾーンに
沿つて分布した不規則または非対称の沈降状態の
存在を検知し、これにより蛋白の異常性の存在を
検出すること を含むことを特徴とする蛋白の定量分析方法。 5 前記パラメータが沈降ゾーンの曲率である特
許請求の範囲第4項に記載の蛋白の定量分析方
法。 6 前記パラメータが、前記沈降ゾーンを横切つ
て分布された複数の位置における電気的信号から
導出された沈降ゾーン内の光強度和である特許請
求の範囲第4項に記載の蛋白の定量分析方法。[Claims] 1. A method for quantitatively measuring the protein concentration in an antigen sample by immunodiffusing an antigen sample containing a protein and an antibody source containing an antibody specific to the protein in the antigen sample. allowing the protein and antibody to react and diffuse into each other through a region of the support medium initially free of any of these reactants to form at least one elongated sedimentation zone of finite length; The sedimentation zone is scanned by optical means and a plurality of electrical charges are generated in response to the sedimentation concentration at each position of a two-dimensional array, with some portions distributed within the sedimentation zone and portions distributed outside the sedimentation zone. and generating a parameter value related to the shape of the elongated sedimentation zone representative of a characteristic change in the protein concentration from a plurality of the electrical signals measured at a plurality of positions along the length of the elongated sedimentation zone. In order to obtain an index for quantitatively determining the concentration of the protein in the antigen sample, a sample was generated by equivalent immunodiffusion of multiple control antigen solutions, each containing a known concentration of the protein. comparing said parameter values with reference parameter values derived from control sedimentation zones; and comparing said parameters as a function of position along said elongated sedimentation zone length to determine whether irregular or 1. A method for quantitative protein analysis, comprising detecting the presence of an asymmetric sedimentation state and thereby detecting the presence of abnormality in the protein. 2. The protein quantitative analysis method according to claim 1, wherein the parameter is the curvature of the sedimentation zone. 3. The protein quantitative analysis method according to claim 1, wherein the parameter is the sum of light intensities within the sedimentation zone derived from electrical signals at a plurality of positions distributed across the sedimentation zone. . 4. A method for quantitatively measuring the protein concentration in an antigen sample by immunodiffusing an antigen sample containing a protein and an antibody source containing an antibody specific to the protein in the antigen sample, the method comprising: Prior to this, the antigen sample is subjected to selective protein migration in a direction perpendicular to the direction of mutual diffusion with the antibody source, and the protein and antibody are initially free of any of these reactants. reacting and diffusing through a region of the support medium to form at least one elongated settling zone of finite length; scanning said settling zone by optical means so that a portion of said settling zone is within said settling zone; generating a plurality of electrical signals in response to a precipitated concentration at each position of a two-dimensional array, with a portion distributed within the sedimentation zone, and a portion of which is distributed outside the sedimentation zone; electronically deriving a parameter value related to the shape of the elongated sedimentation zone from the plurality of electrical signals measured at a plurality of positions along the length of the elongated sedimentation zone; and quantitatively measuring the protein concentration in the antigen sample. Comparing the above parameter values with reference parameter values derived from control sedimentation zones generated by equivalent immunodiffusion of a plurality of control antigen solutions, each containing a known concentration of the above protein, to obtain an index of the and detecting the presence of irregular or asymmetrical sedimentation states distributed along the sedimentation zone by comparing the parameters as a function of position along the length of the elongated sedimentation zone, thereby detecting the presence of protein abnormalities. A method for quantitative protein analysis, comprising detecting. 5. The protein quantitative analysis method according to claim 4, wherein the parameter is the curvature of the sedimentation zone. 6. The protein quantitative analysis method according to claim 4, wherein the parameter is a sum of light intensities within the sedimentation zone derived from electrical signals at a plurality of positions distributed across the sedimentation zone. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156187A JPS61180143A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Quantitative analyzing method of protein by immunodiffusion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156187A JPS61180143A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Quantitative analyzing method of protein by immunodiffusion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180143A JPS61180143A (en) | 1986-08-12 |
| JPS6255106B2 true JPS6255106B2 (en) | 1987-11-18 |
Family
ID=15622267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60156187A Granted JPS61180143A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Quantitative analyzing method of protein by immunodiffusion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61180143A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021080014A1 (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | メタウォーター株式会社 | Method for measuring concentration, apparatus for measuring concentration, and program |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6058828B2 (en) * | 1978-04-14 | 1985-12-21 | フレデリツク・ジエイ・アラジエム | Quantitative protein analysis method using immunodiffusion |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP60156187A patent/JPS61180143A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61180143A (en) | 1986-08-12 |
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