JPH028270B2 - - Google Patents
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
本発明は免疫試験法、とくに免疫反応の定性的
および定量的決定法に関する。もつと詳しくは、
本発明は免疫反応系で起こる凝集の程度の定量に
電気光学的映像法を用いること、および免疫反応
系において凝集を起こさせる免疫反応成分の濃度
の決定に関する。本発明はまたこの方法を実施す
る装置に関する。
生物学的流体中における薬剤の効力検定は近年
かなり注目され、薬剤の治療上の監視はかなりの
臨床的意義を獲得し、新しい効力検定装置と方法
の開発に寄与した。酵素で標識した抗原、ハプテ
ン、または抗体を用いる効力検定装置は種々の生
物学的流体中の物質の測定に用いられた。
G.Brian Wisdom、“Enzyme−
Immunoassay”、Clinical Chemistry、22巻、8
号1976年、1243−55頁を見られたい。これらの検
定装置はふつうEIAと略記される酵素免疫効力検
定(enzyme immunoassay)およびELISAと略
記される酵素結合免疫効力検定(enzyme−
linked immunoassay)として知られている。他
の方法はハプテン−プロテイン結合体を生成し、
薬剤分子の特定の位置に放射能標識をつける放射
線免疫試験(radio−immunoassay(RIA))を含
む。Alan BroughtonおよびJames E.Strong
“Radio immunoassay of Antibiotics and
Chemotherapeutic Agents”Clinical
Chemistry、22巻、6号、1976年、726−32頁お
よびR.Cleeland他“Detection of Drugs of
Abuse by Radio Immunoassay:A
Summary of Published Data and Some New
Information”Clinical Chemistry、22巻、6号、
1976年、713−25頁を見られたい。
種々の最近の試験法が開発される前には抗原/
抗体複合体の存在は通常肉眼により検出された。
しかし肉眼は限界の、しかし臨床的に意味のある
反応を検出ないし識別できないので、結果はしば
しば限られた臨床的意味しかない。顕微鏡による
検査でも、定量的な結果を得ることができないの
で、限らた臨床的情報しか得られない。
EIA法は一般に広範囲の物質の特殊の高感度の
特定および定量法であるが、それらにはいくつか
の欠点と制限がある。これらの方法は一般にRIA
法より感度が劣り、干渉を受けやすい。さらに、
末端点(酵素反応の初速度)の決定はRIA法より
困難で、均質EIA法以外のすべてのEIA法は自由
標識分子からの結合分子の分離を必要とする。し
かしながら用いることのできる分離法の数は通常
制限されている。
他方RIA法は特定の抗体の生成と適当な放射能
で標識された合成物の発生を必要とする。放射線
の危険によりこの方法の使用には細心の注意と熟
練した技術とが必要であり、放射線損傷が標識物
質の免疫化学反応性に悪影響を及ぼしさえする。
他の既知の試験法はスピン免疫試験を含む。こ
れは検出すべき薬剤に対する既知量の抗体を窒素
酸化物で標識(スピン標識)したその薬剤の類似
体と混合し、それに生物学的流体の試料を加える
ものである。未知の試験中の薬剤の濃度は電子ス
ピン測定で決定する。Simon L.Sharpe
“Quantitative Enzyme Immunoassay:Current
Status”Clinical Chemistry、22巻、6号、1976
年、733−38頁を見られたい。
さらに他の試験法は、特定の波長の光で励起す
ると発光する螢光化合物に抗体を付着させること
と、ラテツクス球、ガラスおよびセラミツク球、
カオリン、炭素および木炭粒子、および動物血液
成分、典型的には赤血球、のような不透明のコロ
イド粒子を使用することと、抗原/抗体をそれに
付着させることとを含む。
上述の免疫試験法においては、抗原/抗体反応
の標識された成分はその相補的位置に結合する。
結合した量は他の成分の濃度に依存する。これら
の濃度の1つが変化すると、標識された成分の分
布が結合および非結合部分の間でそれと一緒に変
化する。標識の性質がその分布を決定し、変化す
る(標識されない)成分の濃度を標識された成分
に関係させて検量線をつくることができる。現在
は試験管またはプラスチツクビード中の固相吸
収、遠心分離、反復再懸濁、および洗浄による結
合または非結合部分の除去によつてこれを行な
う。これらの方法によつて結合および不結合部分
間の関係をあらわす曲線が得られるけれども、そ
れらは退屈でめんどうで複雑な装置を必要とす
る。さらに、EIA、RIA、およびスピン免疫試験
は、標識として利用することができる化学または
放射能作用によつて免疫反応性ではない反応系の
免疫反応性に悪影響を及ぼす標識物質を反応系に
導入することを通常必要とする。
免疫反応性の古典的な視覚的指示物質は相分離
および免疫反応系からの成分の除去を必要とせ
ず、また反応系の免疫反応性を妨害または変更す
る標識物質の導入を必要としないので、この指示
物質はEIA、RIAおよびスピン免疫試験法の欠点
の影響を受けない。むしろそれらは不透明粒子の
一様な非凝集状態から凝集状態への再分布に基づ
く。各粒子は多くの免疫反応性プロテイン分子の
標識の作用をするので、いくつかの標識された粒
子は凝集して特徴的なミクロの凝集組識を形成す
る。これは視覚的検査によつて定性的に観察され
る。しかしこの方法は定量的な測定には役に立た
ないので、同様にきわめて限られた臨床的意味し
かない。
また凝集反応の種々の検出法に関する多くの特
許がある。米国特許3074853号には固体の対照色
の不透明面上の試験班点内における抗原/抗体反
応のために細分した前記固体と試験すべき2つの
液体の混合物をつくつて広げることによつて免疫
反応を行なわせる方法と装置が示されている。そ
れから試験班点を視覚的に検査する。
米国特許3520609号には試料をエネルギー源
(たとえば光または電子)のビームで走査するこ
とを含む凝集反応を検出する方法が示されてい
る。実質的な凝集によつて走査領域に凝集した細
胞とその周囲の領域との間に有意な境界線がで
き、これらの境界は走査ビームを変調する。ビー
ムが境界を横切ると発生する信号の割合が変化す
る。光のビームによつて発生される信号の変化の
割合から第2信号を取り出し、所定時間の間それ
を積分し、積分値を実質的な凝集に対応する所定
の標準値と比較して反応領域において凝集が起こ
つたかどうかを決定する。
米国特許3819271号には担体液体中における細
胞の凝集を測定する方法と装置が示されている。
この方法によると中に細胞が懸濁した担体液体を
容器に入れ、円形路を動かして光ビームを懸濁液
に透照する。細胞の凝集の程度は懸濁液の透過に
際して散乱された光の量によつて決定する。
米国特許3984533号は抗原/抗体反応を検出す
る電気泳動法を示しており、米国特許第3990851
号は反応混合物にレーザ光を透過させて前方に散
乱された光を測定することによつて抗原/抗体反
応を測定する方法と装置を示している。
米国特許第3905767号には沈殿物がつくられる
抗原/抗体反応によつて抗原または抗体を定性的
または定量的に測定する方法が示されている。こ
の特許も光ビームが沈殿物を透過するとき散乱さ
れる光の量を測定する。
上記および他の特許の方法と装置はすべて光の
散乱の測定、濁り度測定、または不透明度測定の
ような測光手段による凝集反応の検出を必要とす
る。したがつてこれらの測定には検査している生
物学的流体の色または固有のくもりによる臨床的
に有意な誤差がある。さらに、米国特許第
3819271号を除く上記のすべての特許の方法では、
反応指示物質の分布が一様でなくなつて自動装置
による検査に統計的な誤差が生じ、手動技術によ
る解釈が困難になる。
したがつて、実施がもつと簡単でもつと手早
く、現在行なわれている免疫試験法に固有のまた
はそれに付随した困難や制限なしに臨床的にもつ
と意味のある情報が得られる、免疫反応の検出と
定量のための試験法の必要性が永い間感じられて
いた。
したがつて本発明の目的は、免疫反応の検出と
定量のための、免疫試験法およびそれを実施する
装置を得ることである。
本発明の他の目的は、現在行なわれている免疫
試験法および装置によつて得られるものよりも臨
床的にもつと意味のある情報が得られる免疫試験
法を得ることである。
本発明のさらに他の目的は従来の方法や装置よ
りもつと手早くもつと正確に免疫反応の検出と定
量を行なう免疫試験と装置を得ることである。
本発明のさらに他の目的は、非侵入性で、非結
合部分から結合部分を分離する必要のない免疫試
験法を得ることである。
本発明のさらに他の目的は、標識された成分か
らより多くの情報を取り出すことができる免疫試
験法と装置を得ることである。
本発明のさらに他の目的は、中で免疫反応が行
なわれる、独特の設計の、使い捨ての、平らな反
応映像セルを得ることである。
本発明のさらに他の目的は、映像セル内の反応
物質の映像解析の間、本発明の装置内において反
応映像セルを保持するケースを得ることである。
本発明によれば免疫反応系の免疫反応成分の検
出と定量を行なう独特の装置と新規な方法が得ら
れる。本装置は、側壁と前後壁とでつくられた保
持ケースと、側壁の間の、間隔をとつた、軸方向
に並んだ複数の区画を含む。本発明を実施する独
特の設計の映像セルを各区画にそう入して保持す
る。各映像セルは1対の対向した、平行で平らな
面でつくる。これらの面のおのおのにはだいたい
円形のくぼみがあり、これらの面を結合して一体
にしたとき、この円形のへこみは反応セルをつく
る。これらの円形のへこみの1つには物を入れる
口があつて、ここから流体試料と反応物質(試
薬)とを反応セルに入れる。
本装置にはまたキヤリパー部材のような装置が
あつて、それは前記区画にそう入されて映像セル
を途中まで持ち上げて単色光源から投射される放
射エネルギービームのような光路内に入れるよう
になつている。映像セルを透過した光ビームは結
像レンズで電荷結合装置(Charge−Coupled
Device)のような映像検出器の表面に焦合させ
る。
本方法においてはピペツトで生物学的流体試験
試料と試薬(たとえばラテツクス球のような実質
的に不透明なコロイド粒子)とを投入口から反応
セルに入れ、一様に混合し、反応混合物を培養し
て(反応を進行させて)凝集した粒子をつくり、
反応セルの内容物を透照する。透過した光は映像
検出器の表面に結像させ、反応セル中の凝集した
粒子に対応する暗黒領域をつくる。それから好ま
しくは電子装置で全暗黒映像領域を測定する。
この手順を既知の抗体濃度を持つ試験試料に対
して繰り返し、得られた暗黒領域をこれらの濃度
に対してプロツトする。そうすると未知の試験試
料の免疫反応成分の濃度がプロツトから得られ
る。
本発明によれば、免疫反応を行ない、反応系の
免疫成分の定性的および定量的決定を行なう独特
の方法と装置が得られる。本発明の独特の方法
は、免疫反応系のサンプルに対する電気光学的映
像法の適用と、映像検出器上につくられた光学像
の地図製作法的解析とを特徴とする。したがつて
免疫反応媒質中の凝集の程度が定量され、凝集を
起こす免疫反応成分(すなわち抗原と抗体)の濃
度に関係される。
次の図を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図に本発明の光電装置に用いる独特の設計
の、免疫反応を行なう映像セル1を示す。映像セ
ル1は2つの対向した平行で平らな面3,5を含
んでいて、これらの面は好ましくは超音波装置で
適当に接着して、側辺7,9と上下辺11,13
とで画定される一体構造とする。側辺7,9はわ
ずかにテーパさせ、側辺9の下端は面取り15し
て映像セルを第3図の保持ケース19のそれぞれ
の区画17にそう入しやすくする。
映像セルの側辺7,9には1対の切に欠き2
1,23,25,27があり、映像セルを区画1
7に差し込んだとき区画17の壁またはチヤンネ
ル31のつくられた弾性突起29と係合するよう
になつている。
第3図に示すように、保持ケース19は前後パ
ネルまたは壁33,35および側パネルまたは壁
37,39でつくられている。複数のだいたいみ
ぞ(U)形の仕切り壁41が保持ケース19の主
軸に沿つて間隔をとつて並んでおり、それらは側
壁37,39に適当に取り付けられてそれぞれの
区画17をつくつている。
側壁39は各区画の高さの半分よりわずかに高
い位置まで延びた部分的な壁である。側壁37の
下端は内部が肩つき43になつており、映像セル
を区画にいつぱいに差し込むと、映像セルの底辺
13につくられた耳部45が肩43の上に載る。
この構成と、切り欠き21,23,25,27と
チヤンネル31内の突起との係合とによつて映像
セルは区画から抜け出さない。
さらに第3,4図に示してあるように、保持ケ
ース19には、それを指の間につまんで本発明の
装置の保持ケースに出し入れするのに便利な横方
向のフランジ部材47,49がある。
再び第1図において、2つの平面3,5の対向
面のおのおのには、上記のように2面を結合した
ときに中で免疫反応が行なわれる反応セル51を
つくるだいたい円形の溝がある。平面3の溝には
反応セルに試薬と生物学的流体とを入れる穴53
をあける。光学系が反応セルの中間に焦点を結ぶ
ように反応セル51の平面5の内面上の丸いみぞ
上に焦点合わせ用のターゲツト55、たとえば円
柱を成型する。
2平面3,5はガラスかポリスチレンのような
適当なプラスチツク材料でつくる。これら両面は
透明材料でつくることができるが、一方を透明、
他方を半透明としてもよい。後者のばあいは平面
3は透明材料、平面5は半透明材料でつくる。
第3,4図を参照して、試薬と生物学的流体試
料を反応セルに入れるために、映像セルの側辺
7,9を指の間につまんで切に欠き21,25が
チヤンネル31内の対応する突起に係合するまで
区画から引き出す。それからピペツトまたは他の
適当な手段で穴53から反応セル51内に試薬と
生物学的流体を順次入れる。それから映像セルを
区画内にいつぱいに押し込み、次の映像セルに上
記のようにして試薬と生物学的流体を入れる。こ
うして複数の反応セルに試薬と検査すべき所望の
生物学的流体が入れられる。
上記のように試薬と生物学的流体を反応セルに
入れた後、保持ケースをその回転軸のまわりにゆ
つくり回転させて混合して一様に分布させる。第
6a−6d図は保持ケースの回転中の映像セルの
それぞれの位置を示す。回転の間穴53のまわり
にいわゆるトロイド形のメニスカスができるので
(第7図)、流体が反応セル51から漏れることは
ない。
本発明の装置は所望の程度の混合と一様性に達
するまで自動回転するように設計されているが、
保持装置19は手で回転してもよい。しかし、各
反応セル中の流体の遠心力が液体メニスカスの表
面張力を越えなければ、保持ケースの回転速度を
変えてもよい。実際問題として、数分間保持ケー
スをゆつくり回転させるのが反応セル中の反応物
質の適正な混合と一様な分布に適当である。
以下説明する映像操作の前に、適当な培養条件
下に反応セルの内容物を培養する(反応を進行さ
せる)。培養条件は試薬と生物学的流体によつて
変る。一般に培養中の反応セル中の流体の温度は
約25℃−50℃に約5分−15分間保つ。培養は、映
像セルを本発明の装置の適当なチヤンバ内の保持
ケースに入れたまま、またはそれがよいなら別の
チヤンバ内に入れて行なう。
本発明の実施に適した試薬は、約1ミクロン−
5ミクロンまたはこれより幾分大きい粒度のたと
えば木炭、ラテツクス球、ガラスまたはセラミツ
ク球、カオリン土、ポリスチレンビーズ、哺乳類
の赤血球等のような実際的に不透明なコロイド状
物質である。ラテツクスと木炭の粒子は不透明度
が高くしかも容易に得られるので、ラテツクスの
方がよいが、本発明の実施には試薬として一般に
これらを使う。
第8,9図において、保持ケース19をモータ
61で駆動される滑車59にかけたコンベヤベル
ト57に載せる。コンベヤベルト57にはラグ6
3があつて、各映像操作の後保持ケースを順次所
定位置に進めるとき保持ケースの突起65に係合
する。
映像セルを区画から持ち上げて光路内に入れる
ために、本発明の装置には上側キヤリパー部69
と下側キヤリパー部71とを含むキヤリパー部材
67がある。下側キヤリパー部71にはそれと一
体となつた鉛直に突き出たアーム73があり、保
持ケースの区画内にそう入されて映像セルを光路
内に持ち上げるようになつている。下側キヤリパ
ー部にはモータ80で駆動される滑車79にかけ
たベルト77に固定した横部75がある。
上側および下側キヤリパー部は案内ロツド81
に取り付けてあり、ばね部材85,87を含むば
ね負荷部材83に通常固定されて偏圧される。上
側キヤリパー部69は案内ロツドに設けた止め部
材89によつて映像セルの上方に維持されてい
る。
映像セルを光路に入れるために、モータ80を
スイツチ(図示しない)で駆動してベルト77を
鉛直上向きに動かす。こうすると下側キヤリパー
部の鉛直に突き出たアーム73が映像セルの下辺
に係合し、ベルトが動き続けると、映像セルを押
し上げて上側カリパス部69に押し当て、第9図
に示すように保持ケーから部分的に押し出して光
路中に入れる。
反応セルの内容物の映像処理の後、ベルト77
の運動方向を逆にして映像セルを区画内の元の位
置にもどす。その後モータ61を駆動してベルト
57を第8図の矢印の方向に動かす。ラグ63が
次の区画に相当する保持ケースの次の突起に係合
すると、モータ61は自動的に切れてモータ80
が駆動されて次の映像セルを映像処理のため光路
に入れる。この操作を続行して所望の数の映像セ
ルの映像処理をする。
第10,11図に示すように、本発明の装置の
電気光学的装置は単色光源93のような放射エネ
ルギ源を含む。光源93から単色光ビームが映像
セル1に入射し、反応セル51の内容物52を透
照する。光ビームで透照した領域は、反応セル内
の全反応媒体をあらわす標識されたラテツクス粒
子の多分散一様分布を含む。
反応セル51の深さは、実質的に不透明なコロ
イド粒子の大きな割合を、すべての情報を引き出
す映像面と符合させられる光学系の焦点面に集中
するために、最小でなければならない。
光源93から発射される光ビームは平行ビーム
にし、コンデンサレンズ(図示しない)で集め、
反応セル51を透過した光を適正なジオプトルの
結像レンズ95に通す。結像レンズ95は、結像
レンズ調節用のラツクピニオン装置99,101
によつて機能的に連結された結像装置97内に装
着する。結像レンズ95を透過した光ビームは映
像検出器103の面に入射して凝集した実質的に
不透明なコロイド粒子の像を形成する。
映像検出器103は商業上C.C.D.と略記される
電荷結合装置(Charge−Coupled Device)であ
つて、Gilbert F.Amalio“Charge−Coupled
Device”、Scientific American、1974年2月、
23−33頁に述べられた型のものでよい。C.C.D.は
100×100の方形に並べた10000個の感光素子でで
きたシリコングリツドと、金属コネクタに接続す
るためのグリツドの周縁のまわりの金属接触とを
含む。シリコングリツドの面上に光が入射する
と、光は吸収されて入射光量に比例した量の電子
が自由にされる。
こうして、本発明によれば、反応セル51内の
生物学的流体中の実質的に不透明なコロイド粒子
は透照されてC.C.D.の感光面上に結像される。光
学系の倍率は、非凝集粒子の像の大きさが各感光
素子(映像素子またはピクセル(pixel))の面積
より小さくなるように調節する。感光素子からの
電気出力はそれらの面に入射する光量に比例する
ので、非凝集粒子像が1ピクセルより小さいな
ら、その電気出力は完全に陰となつたピクセルに
相当する電気出力より小さい。したがつて、電気
出力が非凝集粒子、すなわち互いに近接している
が全く接触していないで或る程度の光が透過する
ことのできる粒子のような所定のしきい値レベル
より小さいすべての映像領域を捨てるように限界
拒絶基準を決めることができる。
いくつかの実質的に不透明なコロイド粒子が凝
集して大きなかたまりになると、その映像は第1
2図のようにいくつかのピクセルをおおい、凝集
した粒子はきつちりとかたまつているので、1つ
の粒子より暗く見える。上述のように凝集した粒
子の像をつくつた後に、C.C.D.を列ごとに電子的
に走査する。しきい値レベルより暗い映像部分に
はいるピクセルは、凝集した粒子の映像密度の関
数である電気(電圧)出力を発生する。第13図
は第12図のC.C.D.の感光面上の凝集した粒に対
応する電気出力を示す。
本発明の方法は梅毒、肝炎等のような疾病状態
を決定するのにとくに適している。一般に本方法
では実質的に不透明なコロイド粒子(ラテツクス
粒子)を病気に関連した抗原で被覆する。抗原は
吸収、吸着、キレート化、その他の公知の従来技
術によつてラテツクスの表面につける。これに適
合した免疫反応成分が被分析物、すなわち生物学
的試験試料、たとえば血清中にある。被分析物を
ラテツクス被覆粒子に加えると、抗原と抗体間の
反応がラテツクス粒子の凝集を起こす物理化学的
複合体をつくるものと信じられる。凝集の程度は
適合位置の数に依存し、反応はすべての抗原位置
が被分析物中の抗体と結合するまで進行する。
こうしてかたまり、すなわち寸法の異なる凝集
した粒子が反応媒質中につくられる。その数と寸
法は被分析分中の抗原/抗体と実質的に不透明な
コロイド粒子との相対的濃度に比例する。反応セ
ルを透照して凝集粒子の映像をつくつた後に映像
面積(映像領域)を(電子的に)定量し、全面積
を得る。これは被分析分中の抗体の濃度の関数で
ある。
上記の方法は未知の試料の定性的決定に用いる
ことができる。上記の方法を基準試料に対して繰
り返して全暗黒映像面積を比較して未知の試料の
性質を決定する。
未知の生物学的試料中の免疫成分の濃度を決定
するために、上記の方法を既知ではあるが異なる
抗体濃度の少くとも2つの対照試料に対して繰り
返す。対照試料の1つは負対照(抗体を含まない
血清)である。それから対照試料の全暗黒映像領
域をそれぞれの濃度に関係づける。未知の試料の
抗体濃度は未知の試料に対して得られる全暗黒映
像領域と、対照試料の全暗黒映像領域とその濃度
との関係とから得られる。
本発明の光電装置を第14図に示されるブロツ
ク図を用いて説明する。図示のように反応セル5
1を光源93からの単色光ビームで透照する。映
像セルを透過した光ビームを結像レンズ95でC.
C.D.103上に焦合する。C.C.D.の出力を2つに
分ける。一方105は強度フイードバツク制御装
置106に平均化したデータを供給する。他方1
07は粒度と発生頻度との決定のためにデータを
供給する。
第2径路107は強度と粒度の両方から非凝集
粒子を除外するしきい値(限界)比較器および粒
子計数器109に通じる。比較器109は非凝集
粒子のうすい映像に対してC.C.D.103上にきわ
めて暗い映像を発生するきつちりとかたまつた粒
子(すなわち凝集した粒子)を通すとともに焦点
をはずれた粒子のカウントを除外する。
表示用ブラウン管111はC.C.D103からの
逐次出力データを反応場の映像に組み立てて試験
試料の画像として表示し、系の動作を決定する視
覚的なフイードバツクを提供する。
温度制御装置113は映像セルの内容物の温度
を所定の最適レベルに監視し制御する。
第14図の装置にはまたデジタル計算機115
と、装置のおもな機能を監視制御する制御論理装
置117とがある。記憶装置119は計算の出力
を記憶し、印刷装置121は計算機の出力を印刷
する。
次に本発明の実施例を2つ示す。ただしこれら
の実施例は本発明の範囲を限定したり本発明の他
の疾病状態への適用を限定するものではないこと
に注意されたい。
例
この実施例は梅毒への本発明の方法と装置の適
用性を示す。
Venereal Disease Reagent Laboratoryが製
造した政府供給の試薬であるRPR(Rapid
Plasma Reagent)木炭抗原懸濁液(HWD)を
60マイクロリツトル上記の3つの保持ケースに入
れた30個の映像セルのおのおのにピペツトで入れ
た。さらに40マイクロリツトルの下記の対照血清
(梅毒患者から採つた)をセル1−4のおのおの
に入れた。
The present invention relates to immunoassays, in particular to qualitative and quantitative determination of immune responses. For more details,
The present invention relates to the use of electro-optical imaging to quantify the extent of aggregation that occurs in immune response systems, and to the determination of the concentration of immune response components that cause aggregation in immune response systems. The invention also relates to a device for carrying out this method. Efficacy assays of drugs in biological fluids have received considerable attention in recent years, and therapeutic monitoring of drugs has gained considerable clinical significance and contributed to the development of new potency assay devices and methods. Potency assay devices using enzyme-labeled antigens, haptens, or antibodies have been used to measure substances in a variety of biological fluids. G.Brian Wisdom, “Enzyme−
Immunoassay”, Clinical Chemistry, vol. 22, 8.
No. 1976, pages 1243-55. These assay devices are commonly used for enzyme immunoassay, abbreviated as EIA, and enzyme-linked immunoassay, abbreviated as ELISA.
(linked immunoassay). Other methods generate hapten-protein conjugates,
Includes radio-immunoassay (RIA), which attaches a radioactive label to a specific location on a drug molecule. Alan Broughton and James E. Strong
“Radio immunoassay of Antibiotics and
Chemotherapeutic Agents”Clinical
Chemistry, Vol. 22, No. 6, 1976, pp. 726-32 and R. Cleeland et al. “Detection of Drugs of
Abuse by Radio Immunoassay:A
Summary of Published Data and Some New
Information”Clinical Chemistry, Volume 22, Issue 6,
1976, see pages 713-25. Before the development of various modern test methods, antigen/
The presence of antibody complexes was usually detected visually.
However, the results are often of limited clinical significance because the naked eye cannot detect or discern marginal but clinically meaningful responses. Microscopic examination also provides limited clinical information, as quantitative results cannot be obtained. Although EIA methods are generally specialized and sensitive identification and quantification methods for a wide range of substances, they have several drawbacks and limitations. These methods are generally RIA
It is less sensitive than the conventional method and is more susceptible to interference. moreover,
Determination of the terminal point (initial rate of enzymatic reaction) is more difficult than RIA methods, and all EIA methods except homogeneous EIA methods require separation of bound molecules from free labeled molecules. However, the number of separation methods that can be used is usually limited. RIA methods, on the other hand, require the production of specific antibodies and generation of appropriate radioactively labeled compounds. Due to the radiation hazards, the use of this method requires great care and skill, and radiation damage can even adversely affect the immunochemical reactivity of the labeled substance. Other known test methods include spin immunoassays. This involves mixing a known amount of antibody against the drug to be detected with a nitric oxide-labeled (spin-labeled) analogue of that drug, and adding to it a sample of biological fluid. The concentration of unknown test drug is determined by electron spin measurements. Simon L.Sharpe
“Quantitative Enzyme Immunoassay:Current
Status”Clinical Chemistry, Volume 22, Issue 6, 1976
See 2013, pp. 733-38. Still other testing methods include attaching antibodies to fluorescent compounds that emit light when excited with light at specific wavelengths;
It involves using opaque colloidal particles such as kaolin, carbon and charcoal particles, and animal blood components, typically red blood cells, and attaching antigens/antibodies thereto. In the immunoassay described above, the labeled component of the antigen/antibody reaction binds to its complementary position.
The amount bound depends on the concentration of other components. When one of these concentrations changes, the distribution of the labeled component changes with it between the bound and unbound portions. The nature of the label determines its distribution, and a calibration curve can be constructed by relating the concentration of the varying (unlabeled) component to the labeled component. This is currently accomplished by solid phase absorption in test tubes or plastic beads, centrifugation, repeated resuspension, and removal of bound or unbound moieties by washing. Although these methods yield curves representing the relationship between bonded and unbound moieties, they require tedious, cumbersome, and complex equipment. Additionally, EIA, RIA, and spin immunoassays introduce labeled substances into the reaction system that adversely affect the immunoreactivity of the non-immunoreactive reaction system by chemical or radioactive action that can be utilized as a label. usually required. Classic visual indicators of immunoreactivity do not require phase separation and removal of components from the immunoreactive system, nor do they require the introduction of labeling substances that interfere with or alter the immunoreactivity of the reaction system. This indicator is not subject to the drawbacks of EIA, RIA and spin immunoassay methods. Rather, they are based on a uniform redistribution of opaque particles from a non-agglomerated state to an agglomerated state. Since each particle acts as a label for many immunoreactive protein molecules, some labeled particles aggregate to form characteristic micro-agglomerated structures. This is observed qualitatively by visual inspection. However, this method is not useful for quantitative measurements and therefore has very limited clinical significance as well. There are also many patents related to various detection methods of agglutination reactions. U.S. Pat. No. 3,074,853 describes an immunological reaction by preparing and spreading a mixture of the subdivided solid and the two liquids to be tested for antigen/antibody reactions in test spots on a contrasting opaque surface of a solid. A method and apparatus for performing this are presented. The test strip scores are then visually inspected. No. 3,520,609 describes a method for detecting agglutination reactions that involves scanning a sample with a beam of energy source (eg, light or electrons). Substantial aggregation creates significant boundaries between the aggregated cells in the scanning area and the surrounding area, and these boundaries modulate the scanning beam. As the beam crosses the boundary, the rate of signal generated changes. A second signal is taken from the rate of change in the signal produced by the beam of light, integrated over a predetermined time period, and the integrated value is compared to a predetermined standard value corresponding to substantial aggregation to determine the reaction area. Determine whether agglomeration has occurred. US Pat. No. 3,819,271 describes a method and apparatus for measuring cell aggregation in a carrier liquid.
According to this method, a carrier liquid with cells suspended therein is placed in a container and a circular path is moved to direct a light beam through the suspension. The degree of cell aggregation is determined by the amount of light scattered upon passing through the suspension. U.S. Pat. No. 3,984,533 describes an electrophoretic method for detecting antigen/antibody reactions, and U.S. Pat. No. 3,990,851
No. 5, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, 2006, 2013, and No. 2, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, and No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 2, and No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, and No. 2, No. 1, No. 1, and No. 1, No. 1, No. 1, and No. 1, No. 1, No. 1, 2003, 2004, and describes a method and apparatus for measuring antigen/antibody reactions by transmitting laser light through a reaction mixture and measuring the forwardly scattered light. US Pat. No. 3,905,767 describes a method for qualitatively or quantitatively measuring antigens or antibodies by antigen/antibody reactions in which a precipitate is formed. This patent also measures the amount of light that is scattered when a light beam passes through a precipitate. The methods and devices of these and other patents all require detection of agglutination reactions by photometric means, such as light scattering measurements, turbidity measurements, or opacity measurements. These measurements therefore have clinically significant errors due to the color or inherent haze of the biological fluid being tested. In addition, U.S. Patent No.
In the method of all the above patents except No. 3819271,
Non-uniform distribution of reaction indicators introduces statistical errors in testing by automated equipment and makes interpretation by manual techniques difficult. Therefore, the detection of immune responses is simple and quick to perform and provides clinically meaningful information without the difficulties and limitations inherent in or associated with currently available immunoassays. The need for a test method for quantitative determination has been felt for a long time. It is therefore an object of the present invention to provide an immunoassay method and a device for carrying it out for the detection and quantification of immune reactions. Another object of the present invention is to provide an immunoassay that provides more clinically meaningful information than is provided by currently available immunoassays and devices. Yet another object of the present invention is to provide an immunological test and device that detects and quantifies immune responses more quickly and accurately than conventional methods and devices. Yet another object of the invention is to provide an immunoassay that is non-invasive and does not require separation of binding from non-binding portions. Yet another object of the present invention is to obtain an immunoassay method and device that can extract more information from labeled components. Yet another object of the present invention is to obtain a uniquely designed, disposable, flat reaction imaging cell in which the immune reaction takes place. Yet another object of the invention is to provide a case for retaining a reaction video cell within the device of the invention during video analysis of the reactants within the video cell. The present invention provides a unique device and novel method for detecting and quantifying immune response components of the immune response system. The device includes a retaining case formed by side walls and a front and back wall, and a plurality of spaced, axially aligned compartments between the side walls. Each compartment holds a uniquely designed video cell embodying the invention. Each video cell is made up of a pair of opposing, parallel, flat surfaces. Each of these surfaces has a roughly circular depression that, when joined together, creates a reaction cell. One of these circular depressions has a port through which the fluid sample and reactants are introduced into the reaction cell. The apparatus also includes a device, such as a caliper member, which is inserted into the compartment to raise the image cell part way into the optical path of the beam of radiant energy projected from the monochromatic light source. There is. The light beam transmitted through the image cell is transferred to a charge-coupled device (Charge-Coupled device) by an imaging lens.
Focus on the surface of an image detector such as a device. In this method, a biological fluid test sample and a reagent (e.g., substantially opaque colloidal particles such as latex spheres) are pipetted into a reaction cell through an input port, mixed uniformly, and the reaction mixture is incubated. (proceeding the reaction) to create aggregated particles,
Transilluminating the contents of the reaction cell. The transmitted light is imaged onto the surface of the image detector, creating a dark area corresponding to the aggregated particles in the reaction cell. The total dark image area is then measured, preferably with an electronic device. This procedure is repeated for test samples with known antibody concentrations and the resulting dark areas are plotted against these concentrations. The concentration of the immunoreactive component of the unknown test sample is then obtained from the plot. The present invention provides a unique method and apparatus for conducting immune reactions and qualitative and quantitative determination of the immune components of the reaction system. The unique method of the invention is characterized by the application of electro-optical imaging to a sample of the immune system and the cartographic analysis of the optical image produced on the imaging detector. The degree of agglutination in the immunoreaction medium is thus quantified and is related to the concentration of the immunoreaction components (ie, antigen and antibody) that cause the agglutination. An embodiment of the present invention will be described using the following figures. FIG. 1 shows a uniquely designed immunoreactive imaging cell 1 for use in the photovoltaic device of the present invention. The image cell 1 comprises two opposite parallel flat surfaces 3, 5, which are suitably glued together, preferably with an ultrasonic device, to form side edges 7, 9 and top and bottom edges 11, 13.
It shall be an integral structure defined by Sides 7 and 9 are slightly tapered and the lower end of side 9 is chamfered 15 to facilitate insertion of the video cells into their respective compartments 17 of holding case 19 in FIG. A pair of notches 2 are provided on the sides 7 and 9 of the video cell.
There are 1, 23, 25, 27, and the video cell is divided into 1
When inserted into section 7 , it is adapted to engage with an elastic projection 29 formed on the wall of compartment 17 or channel 31 . As shown in FIG. 3, the holding case 19 is made up of front and rear panels or walls 33, 35 and side panels or walls 37, 39. A plurality of generally groove (U) shaped partition walls 41 are spaced along the main axis of the holding case 19 and are suitably attached to the side walls 37, 39 to define respective compartments 17. The side walls 39 are partial walls extending to slightly more than half the height of each compartment. The lower end of the side wall 37 has a shoulder 43 inside, and when the video cell is fully inserted into the compartment, the ear 45 formed on the bottom side 13 of the video cell rests on the shoulder 43.
This arrangement and the engagement of the notches 21, 23, 25, 27 with the protrusions in the channel 31 prevent the video cells from slipping out of the compartment. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the holding case 19 has lateral flange members 47, 49 which are convenient for pinching it between the fingers and moving it into and out of the holding case of the device of the invention. be. Referring again to FIG. 1, each of the opposing surfaces of the two planes 3, 5 has a generally circular groove forming a reaction cell 51 in which the immune reaction takes place when the two surfaces are joined as described above. In the groove of the plane 3 there are holes 53 for introducing reagents and biological fluid into the reaction cell.
Open. A focusing target 55, for example a cylinder, is molded onto a round groove on the inner surface of the plane 5 of the reaction cell 51 so that the optical system is focused in the middle of the reaction cell. The two planes 3, 5 are made of glass or a suitable plastic material such as polystyrene. Both sides can be made of transparent material;
The other may be semitransparent. In the latter case, the plane 3 is made of a transparent material and the plane 5 is made of a translucent material. 3 and 4, in order to introduce reagents and biological fluid samples into the reaction cell, pinch the sides 7, 9 of the imaging cell between your fingers so that the notches 21, 25 are inside the channel 31. from the compartment until it engages the corresponding protrusion of the Reagents and biological fluid are then sequentially introduced into reaction cell 51 through hole 53 using a pipette or other suitable means. The image cell is then pushed fully into the compartment and the next image cell is filled with reagents and biological fluid as described above. The plurality of reaction cells are thus filled with reagents and the desired biological fluid to be tested. After the reagents and biological fluids are placed in the reaction cell as described above, the holding case is gently rotated about its axis of rotation to mix and evenly distribute the reagents and biological fluids. Figures 6a-6d show the respective positions of the video cells during rotation of the holding case. Since a so-called toroid-shaped meniscus is formed around the rotation hole 53 (FIG. 7), no fluid can escape from the reaction cell 51. Although the apparatus of the present invention is designed to self-rotate until the desired degree of mixing and uniformity is achieved,
The holding device 19 may also be rotated by hand. However, the rotational speed of the holding case may be varied as long as the centrifugal force of the fluid in each reaction cell does not exceed the surface tension of the liquid meniscus. As a practical matter, gently rotating the holding case for several minutes is adequate for proper mixing and uniform distribution of the reactants in the reaction cell. Before the imaging operation described below, the contents of the reaction cell are cultured under appropriate culture conditions (the reaction is allowed to proceed). Culture conditions vary depending on the reagents and biological fluid. Generally, the temperature of the fluid in the reaction cell during cultivation is maintained at about 25°C to 50°C for about 5 minutes to 15 minutes. Incubation is carried out with the imaging cell in a holding case in a suitable chamber of the device of the invention, or, if preferred, in a separate chamber. Reagents suitable for the practice of this invention are approximately 1 micron-
Virtually opaque colloidal materials such as charcoal, latex spheres, glass or ceramic spheres, kaolin earth, polystyrene beads, mammalian red blood cells, etc., with a particle size of 5 microns or somewhat larger. Although latex and charcoal particles are preferred due to their high opacity and easy availability, they are generally used as reagents in the practice of this invention. In FIGS. 8 and 9, the holding case 19 is placed on a conveyor belt 57 that is wrapped around a pulley 59 driven by a motor 61. In FIGS. Conveyor belt 57 has lug 6
3 and engages with the protrusion 65 of the holding case when the holding case is sequentially advanced to a predetermined position after each image operation. To lift the image cell out of the compartment and into the optical path, the apparatus of the invention includes an upper caliper section 69.
There is a caliper member 67 including a lower caliper portion 71 and a lower caliper portion 71 . The lower caliper portion 71 has an integral vertically projecting arm 73 which is inserted into a compartment of the holding case to lift the image cell into the optical path. The lower caliper section has a lateral section 75 fixed to a belt 77 which is placed around a pulley 79 driven by a motor 80. The upper and lower caliper parts have guide rods 81
It is usually fixed to a spring load member 83 including spring members 85 and 87 and biased. The upper caliper portion 69 is maintained above the image cell by a stop 89 on the guide rod. In order to bring the video cell into the optical path, the motor 80 is driven by a switch (not shown) to move the belt 77 vertically upward. In this way, the vertically protruding arm 73 of the lower caliper part engages the lower side of the video cell, and as the belt continues to move, the video cell is pushed up and pressed against the upper caliper part 69, holding it as shown in FIG. Partially push it out of the case and put it in the optical path. After image processing of the contents of the reaction cell, the belt 77
The direction of movement is reversed to return the video cell to its original position within the compartment. Thereafter, the motor 61 is driven to move the belt 57 in the direction of the arrow in FIG. When the lug 63 engages the next protrusion of the holding case corresponding to the next compartment, the motor 61 is automatically turned off and the motor 80 is turned off.
is driven to bring the next image cell into the optical path for image processing. This operation is continued to process the video of a desired number of video cells. As shown in FIGS. 10 and 11, the electro-optical arrangement of the apparatus of the present invention includes a radiant energy source, such as a monochromatic light source 93. As shown in FIGS. A monochromatic light beam from a light source 93 enters the image cell 1 and transilluminates the contents 52 of the reaction cell 51 . The area transilluminated by the light beam contains a polydisperse uniform distribution of labeled latex particles representing the total reaction medium within the reaction cell. The depth of the reaction cell 51 must be minimal in order to concentrate a large proportion of the substantially opaque colloidal particles in the focal plane of the optical system, which is aligned with the image plane from which all information is extracted. The light beam emitted from the light source 93 is made into a parallel beam and collected by a condenser lens (not shown).
The light transmitted through the reaction cell 51 is passed through an imaging lens 95 of an appropriate diopter. The imaging lens 95 has rack and pinion devices 99, 101 for adjusting the imaging lens.
and is mounted within an imaging device 97 operatively connected by. The light beam transmitted through the imaging lens 95 is incident on the surface of the image detector 103 to form an image of the aggregated substantially opaque colloidal particles. The image detector 103 is a Charge-Coupled Device, commercially abbreviated as CCD, and is a charge-coupled device commercially abbreviated as CCD.
Device”, Scientific American, February 1974,
It may be of the type described on pages 23-33. CCD is
It includes a silicon grid made of 10,000 photosensitive elements arranged in a 100 x 100 square and metal contacts around the periphery of the grid for connection to metal connectors. When light is incident on the surface of a silicon grid, it is absorbed and electrons are liberated in an amount proportional to the amount of incident light. Thus, in accordance with the present invention, substantially opaque colloidal particles in the biological fluid within reaction cell 51 are transilluminated and imaged onto the photosensitive surface of the CCD. The magnification of the optical system is adjusted so that the size of the image of non-agglomerated particles is smaller than the area of each photosensitive element (image element or pixel). Since the electrical output from the photosensitive elements is proportional to the amount of light incident on their surface, if the unagglomerated particle image is smaller than one pixel, the electrical output is less than the electrical output corresponding to a completely shaded pixel. Therefore, all images whose electrical output is less than a predetermined threshold level, such as non-agglomerated particles, i.e. particles that are close to each other but not in any contact, allowing some light to pass through. Limit rejection criteria can be determined to discard areas. When several substantially opaque colloidal particles aggregate into a large mass, the image appears in the first
As shown in Figure 2, aggregated particles that cover several pixels are tightly packed together, so they appear darker than a single particle. After imaging the aggregated particles as described above, the CCD is electronically scanned row by row. Pixels that fall into portions of the image that are darker than the threshold level generate an electrical (voltage) output that is a function of the image density of aggregated particles. FIG. 13 shows the electrical output corresponding to the agglomerated grains on the photosensitive surface of the CCD of FIG. The method of the invention is particularly suitable for determining disease states such as syphilis, hepatitis, etc. Generally, the method involves coating substantially opaque colloidal particles (latex particles) with disease-associated antigens. Antigens are attached to the surface of the latex by absorption, adsorption, chelation, or other conventional techniques known in the art. A compatible immune response component is present in the analyte, ie, the biological test sample, such as serum. When the analyte is added to the latex-coated particles, it is believed that the reaction between the antigen and antibody creates a physicochemical complex that causes aggregation of the latex particles. The degree of aggregation depends on the number of matched positions, and the reaction proceeds until all antigen positions are bound by antibodies in the analyte. In this way, clumps, ie agglomerated particles of different dimensions, are created in the reaction medium. Their number and size are proportional to the relative concentrations of antigen/antibody and substantially opaque colloid particles in the analyte. After imaging the aggregated particles by transilluminating the reaction cell, the image area (image area) is quantified (electronically) to obtain the total area. This is a function of the concentration of antibody in the analyte. The above method can be used for qualitative determination of unknown samples. The above method is repeated for the reference sample and the total dark image area is compared to determine the nature of the unknown sample. To determine the concentration of the immune component in an unknown biological sample, the above method is repeated on at least two control samples of known but different antibody concentrations. One of the control samples is a negative control (serum without antibodies). The total dark image area of the control sample is then related to each concentration. The antibody concentration of the unknown sample is obtained from the total dark image area obtained for the unknown sample and the relationship between the total dark image area of the control sample and its concentration. The photoelectric device of the present invention will be explained using the block diagram shown in FIG. Reaction cell 5 as shown
1 is transilluminated by a monochromatic light beam from a light source 93. The light beam transmitted through the image cell is sent to the imaging lens 95.
Focus on CD103. Divide the CCD output into two parts. Meanwhile, 105 supplies averaged data to an intensity feedback controller 106. the other 1
07 provides data for determination of granularity and frequency of occurrence. A second path 107 leads to a threshold comparator and particle counter 109 that excludes unagglomerated particles from both intensity and size. Comparator 109 passes through tightly packed particles (i.e., agglomerated particles) and excludes counts of out-of-focus particles, which produce a very dark image on CCD 103 versus a faint image of non-agglomerated particles. A display cathode ray tube 111 assembles the sequential output data from the CCD 103 into an image of the reaction field and displays it as an image of the test sample, providing visual feedback for determining system operation. Temperature control device 113 monitors and controls the temperature of the contents of the video cell to a predetermined optimum level. The apparatus shown in FIG. 14 also includes a digital computer 115.
and a control logic unit 117 that monitors and controls the main functions of the device. The storage device 119 stores the output of the calculation, and the printing device 121 prints the output of the computer. Next, two examples of the present invention will be shown. It should be noted, however, that these examples do not limit the scope of the invention or its applicability to other disease states. EXAMPLE This example demonstrates the applicability of the method and apparatus of the invention to syphilis. Rapid Reagent (RPR) is a government-supplied reagent manufactured by the Venereal Disease Reagent Laboratory.
Plasma Reagent) Charcoal Antigen Suspension (HWD)
60 microliters were pipetted into each of the 30 video cells placed in the three holding cases described above. Additionally, 40 microliters of the control serum described below (obtained from a syphilis patient) was placed in each of cells 1-4.
【表】
残りの26の映像セルのおのおのにさらに40マイ
クロリツトルの疑わしい患者の血清を入れ、これ
らの映像セルは保持ケースを30℃の温度で8分間
ゆつくり回転して培養した。それから各セル中の
凝集の程度を上記の方法と装置で決定した。その
結果を表に示す。[Table] An additional 40 microliters of suspected patient serum was added to each of the remaining 26 image cells, and these cells were incubated by gently rotating the holding case at a temperature of 30° C. for 8 minutes. The degree of aggregation in each cell was then determined using the method and apparatus described above. The results are shown in the table.
【表】【table】
【表】
表に示すように、試験試料の疾病の程度を決
定するために種々のスコアを対照試料と比較する
ことができる。たとえば第5セルは弱反応状態を
示し、したがつて弱い疾病状態を示す。6−10番
セルは梅毒がないこを示す。11番セルは中程度の
状態を示し、20、28番セルは高度な疾病状態を示
す。さらに、得られた結果は次のように正対照の
パーセントで定量することができる。
機械スコア/1500×100
たとえば10番セルの機械スコア998は疑がわし
い試料濃度は1番セルの正対照の998/1500×100すな
わち66.53パーセントであることを意味する。し
たがつて正対照の濃度がわかると、試験試料の疾
病状態の程度は本発明の方法と装置によつて決定
することができる。
例
これは人間の絨毛ゴナドトロピン(Human
Chorionic Gonadotropin、HCG)の検査によつ
て妊娠を決定する例である。
75マイクロリツトルの抗HCG/ラテツクスビ
ーズ試薬懸濁液(HWD)を保持ケースに装填し
た10個の映像セルに入れた。2つのセルは25マイ
クロリツトルの尿を加えて対照として用いた。一
方は既知の反応性、他方は未知の反応性である。
残りの映像セルには25マイクロリツトルの検査試
料を入れた。保持ケースを28℃の温度で8分間ゆ
つくり回転して培養し、本明細書に説明した装置
と方法で評価した。結果を表に示す。Table As shown in the table, various scores can be compared to control samples to determine the extent of disease in the test sample. For example, the fifth cell indicates a weak response state and therefore a weak disease state. Cells 6-10 indicate no syphilis. Cell 11 indicates moderate disease status, and cells 20 and 28 indicate advanced disease status. Furthermore, the results obtained can be quantified in percent of the positive control as follows. Machine Score/1500 x 100 For example, a machine score of 998 in cell number 10 means that the suspect sample concentration is 998/1500 x 100 or 66.53 percent of the positive control in cell number 1. Thus, once the concentration of the positive control is known, the degree of disease state of the test sample can be determined by the method and apparatus of the present invention. Example This is human chorionic gonadotropin.
This is an example of determining pregnancy by testing for Chorionic Gonadotropin (HCG). Seventy-five microliters of anti-HCG/latex bead reagent suspension (HWD) was placed into ten imaging cells loaded into holding cases. Two cells were added with 25 microliters of urine and used as a control. One is known reactivity and the other is unknown reactivity.
The remaining image cells contained 25 microliters of test sample. The holding cases were incubated at a temperature of 28°C for 8 minutes with gentle rotation and evaluated using the apparatus and methods described herein. The results are shown in the table.
【表】【table】
【表】
上述の本発明の方法と装置には多くの変化変形
ができるが、それらは本発明の範囲にはいること
を理解されたい。Table 1 It will be appreciated that many variations can be made to the method and apparatus of the invention described above and are within the scope of the invention.
第1図は本発明の実施に用いる反応映像セルの
斜視図、第2図は第1図の線2−2に沿つた断面
図、第3図は本発明の映像セル用保持ケースの斜
視図、第4図は第3図の線4−4に沿つた断面
図、第5図は第4図の線5−5に沿つた断面図、
第6a−6d図は反応物の混合と一様分布を行な
うために中心軸のまわりに回転中の映像セル中の
反応セルの各位置を示す図、第7図は回転中の反
応映像セルの充てん用の穴につくられたトロイド
状メニスカスを示す、第6a図の線7−7に沿つ
た断面図、第8図は本発明の方法にしたがつて各
映像セルの鉛直変位と保持ケースの横方向変位と
の両方を示す程度に本発明の装置を示す図、第9
図は第8図の線9−9に沿つた断面図、第10,
11図は反応セル内の懸濁液中の凝集した標識粒
子の映像をつくる過程を示す図、第12図は凝集
粒子の映像がつくられる映像検出器の前面図、第
13図は映像検出器上の凝集領域に対応した電子
信号のグラフ、第14図は本発明の実施に用いる
光電装置の組立図である。
1……映像セル、19……保持ケース、51…
…反応セル、53……充てん用の穴、55……焦
点合わせ用標的、61……モータ、67……キヤ
リパー、80……モータ、81……案内ロツド、
93……光源、103……映像検出器。
FIG. 1 is a perspective view of a reaction video cell used in the practice of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of a holding case for the video cell of the present invention. , FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4--4 in FIG. 3, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5--5 in FIG.
Figures 6a-6d are diagrams showing the positions of the reaction cells in the image cell being rotated about the central axis to achieve mixing and uniform distribution of the reactants; Figure 7 is the illustration of the reaction image cell in rotation; A cross-sectional view taken along line 7--7 of FIG. 6a showing the toroidal meniscus created in the filling hole; FIG. FIG. 9 shows the device of the invention to the extent that it shows both lateral displacement and
The figures are cross-sectional views taken along line 9--9 of FIG.
Figure 11 is a diagram showing the process of creating an image of aggregated labeled particles in a suspension in a reaction cell, Figure 12 is a front view of the image detector where an image of aggregated particles is created, and Figure 13 is the image detector. FIG. 14 is a graph of the electronic signal corresponding to the above agglomeration region, and is an assembled diagram of the optoelectronic device used to implement the present invention. 1...Video cell, 19...Holding case, 51...
... Reaction cell, 53 ... Filling hole, 55 ... Focusing target, 61 ... Motor, 67 ... Caliper, 80 ... Motor, 81 ... Guide rod,
93...Light source, 103...Video detector.
Claims (1)
分の迅速で正確な定性的決定法であつて、 (a) 前記検体を、実質的に不透明なコロイド粒子
に抗原を被覆した検体用試薬とともに反応領域
に導入することと、 (b) 前記反応領域において前記検体と前記試薬と
を一様に混合し、そして培養することと (c) 前記反応領域の内容物を放射エネルギーで透
照し、透過した光ビームを映像検出器の面上に
結像させて前記反応領域内の凝集した粒子に対
応する暗黒領域を形成することと、 (d) 前記映像検出器の面上の全暗黒領域の面積を
測定することと、 (e) 前記工程(a)−(d)を基準資料に対して繰り返す
ことと、 (f) 前記検体の全暗黒映像領域の面積と前記基準
資料の全暗黒映像領域の面積とを比較すること とを含む方法。 2 特許請求の範囲第1項の方法であつて、前記
試薬は木炭粒子である方法。 3 特許請求の範囲第1項の方法であつて、前記
試薬はラテツクス球である方法。 4 特許請求の範囲第1項の方法であつて、前記
培養は約25℃−50℃の温度において約5分−15分
間行なう方法。 5 特許請求の範囲第2項の方法であつて、前記
培養は約25℃−50℃の温度において約5分−15分
間行なう方法。 6 特許請求の範囲第3項の方法であつて、前記
培養は約25℃−50℃の温度において約5分−15分
間行なう方法。 7 特許請求の範囲第1項の方法であつて、前記
凝集した粒子に対応する領域の面積は電子装置に
よつて測定する方法。 8 特許請求の範囲第2項の方法であつて、前記
凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装置に
よつて測定する方法。 9 特許請求の範囲第3項の方法であつて、前記
凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装置に
よつて測定する方法。 10 特許請求の範囲第4項の方法であつて、前
記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装置
によつて測定する方法。 11 特許請求の範囲第5項の方法であつて、前
記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装置
によつて測定する方法。 12 特許請求の範囲第6項の方法であつて、前
記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装置
によつて測定する方法。 13 生物学的流体試験資料(検体)の免疫反応
成分の濃度を迅速で正確に決定する方法であつ
て、 (a) 前記検体を、実質的に不透明なコロイド粒子
に抗原を被覆した検体用試薬とともに反応領域
に導入することと、 (b) 前記反応領域において前記検体と前記試薬と
を一様に混合し、そして培養することと、 (c) 前記反応領域の内容物を放射エネルギーで透
照し、透過した光ビームを映像検出器の面上に
結像させて前記反応領域内の凝集した粒子に対
応する暗黒領域を形成することと、 (d) 前記映像検出器の面上の全暗黒領域の面積を
測定することと、 (e) 前記工程(a)−(d)を既知であるが異なる抗体濃
度の少なくとも2つの対照資料に対して繰り返
すことと、 (f) 前記対照資料の全暗黒領域の面積をそれらの
それぞれの抗体濃度と関係づけることと、 (g) 前記工程(f)から得られる関係から前記検体の
抗体濃度を決定すること とを含む方法。 14 特許請求の範囲第13項の方法であつて、
前記試薬は木炭である方法。 15 特許請求の範囲第13項の方法であつて、
前記試薬はラテツクス球である方法。 16 特許請求の範囲第13項の方法であつて、
前記培養は約25℃−50℃の温度において約5分−
15分間行なう方法。 17 特許請求の範囲第14項の方法であつて、
前記培養は約25℃−50℃の温度において約5分−
15分間行なう方法。 18 特許請求の範囲第15項の方法であつて、
前記培養は約25℃−50℃の温度において約5分−
15分間行なう方法。 19 特許請求の範囲第13項の方法であつて、
前記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装
置によつて測定する方法。 20 特許請求の範囲第14項の方法であつて、
前記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装
置によつて測定する方法。 21 特許請求の範囲第15項の方法であつて、
前記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装
置によつて測定する方法。 22 特許請求の範囲第16項の方法であつて、
前記凝集した粒子に対応する領域の面積は電子装
置によつて測定する方法。 23 特許請求の範囲第17項の方法であつて、
前記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装
置によつて測定する方法。 24 特許請求の範囲第18項の方法であつて、
前記凝集した粒子に対応した領域の面積は電子装
置によつて測定する方法。 25 (a) 前後壁と側壁とでできた、前記側壁の
間に複数の、間隔をとつて軸方向に並んだ区画
のある保持ケースと、 (b) 2つの対向した平行な平面で形成され、各前
記面にはだいたい円形の溝があつて前記面が互
いに結合されると前¥円形の溝は反応セルを形
成し、前記溝には前記反応セルに生物学的流体
(検体)と検体用試薬を入れる1つの開口があ
る、各前記区画内の映像セルと、 (c) 各前記映像セルに係合してそれぞれの区画か
ら部分的に押し出して光路内に入れるように偏
圧する装置と、 (d) 前記反応セルに光ビームを透照する光源と、 (e) 感光素子でできた感光面を持つ映像検出器
と、 (f) 前記反応セルを透過した光ビームを前記映像
検出器上に集合させて前記反応セル内の凝集し
た粒子に対応する暗黒映像を形成する結像レン
ズと、 (g) 前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面
積を測定する装置 とを備えた、免疫反応に関して用いる装置。 26 特許請求の範囲第25項の装置であつて、
前記保持ケースが前後壁と1対の対向して間隔を
とつた側壁とで形成された上の開いた底なしチヤ
ンバと、前記側壁の複数の間隔をとつた、軸方向
の、だいたい長方形の区画と、前記側壁の一方に
取り付けた第1横方向フランジと、前記側壁の他
方に取り付けた第2横方向フランジとを備えてい
る装置。 27 特許請求の範囲第25項又は第26項の装
置であつて、前記保持ケースの前記側壁の1つは
部分的な壁である装置。 28 特許請求の範囲第25項乃至第27項のい
ずれか1項の装置であつて、前記保持ケースが少
なくとも2つの区画を含む装置。 29 特許請求の範囲第25項乃至第28項のい
ずれか1項の装置であつて、前記映像セルの両前
記面が透明な材料でできている装置。 30 特許請求の範囲第25項乃至第28項のい
ずれか1項の装置であつて、前記映像セルの前記
面の一方は透明材料でつくられ、他方の面は半透
明の材料でつくられる装置。 31 特許請求の範囲第25項乃至第30項の装
置であつて、前記映像セルが、光学系が前記反応
セル内の中間面上に焦点を合わせるように前記円
形の溝の1つの内面上に取り付けただいたい円柱
状の部材を備えている装置。 32 特許請求の範囲第25項の装置であつて、
前記映像セルに係合して偏圧する装置はキヤリパ
ー(caliper)装置である装置。 33 特許請求の範囲第26項の装置であつて、
前記映像セルに係合して偏圧する装置はキヤリパ
ー装置である装置。 34 特許請求の範囲第27項の装置であつて、
前記映像セルに係合して偏圧する装置はキヤリパ
ー装置である装置。 35 特許請求の範囲第28項の装置であつて、
前記映像セルに係合して偏圧する装置はキヤリパ
ー装置である装置。 36 特許請求の範囲第29項の装置であつて、
前記映像セルに係合して偏圧する装置はキヤリパ
ー装置である装置。 37 特許請求の範囲第30項の装置であつて、
前記映像セルに係合して偏圧する装置はキヤリパ
ー装置である装置。 38 特許請求の範囲第31項の装置であつて、
前記映像セルに係合して偏圧する装置はキヤリパ
ー装置である装置。 39 特許請求の範囲第25項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 40 特許請求の範囲第26項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 41 特許請求の範囲第27項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 42 特許請求の範囲第28項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 43 特許請求の範囲第29項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 44 特許請求の範囲第30項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 45 特許請求の範囲第31項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 46 特許請求の範囲第32項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 47 特許請求の範囲第33項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 48 特許請求の範囲第34項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒領映像域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 49 特許請求の範囲第35項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 50 特許請求の範囲第36項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 51 特許請求の範囲第37項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 52 特許請求の範囲第38項の装置であつて、
前記映像検出器の面上の全暗黒映像領域の面積を
測定する装置は電子装置である装置。 53 (a) 生物学的流体資料(検体)と検体用試
薬とを含む映像セルと、 (b) 放射エネルギーのビームを前記映像セルに投
影する光源と、 (c) 感光素子でできた感光面をもつ映像検出器
と、 (d) 前記映像セルを透過した光を前記映像検出器
の面上に焦合させて前記映像セル内の凝集した
粒子に対応する暗黒映像領域をつくる結像レン
ズと、 (e) 所定のしきい値より小さい暗黒映像領域を除
いて前記しきい値より大きい暗黒映像領域の面
積を計数するしきい値比較器と を備えた、免疫反応を評価するのに用いる光電装
置。 54 特許請求の範囲第53項の光電装置であつ
て、前記映像セルの内容物の温度を制御する温度
制御装置を備えた光電装置。 55 特許請求の範囲第53項の光電装置であつ
て、前記映像セルの内容物を視覚的に表示する、
前記映像検出器と機能的に連係した表示スクリー
ンを備えた光電装置。 56 特許請求の範囲第54項の光電装置であつ
て、前記映像セルの内容物を視覚的に表示する、
前記映像検出器と機能的に連係した表示スクリー
ンを含む光電装置。 57 特許請求の範囲第53項の光電装置であつ
て、前記しきい値比較器と連係するデジタル計算
機と、前記計算機の出力を記憶する装置と、前記
計算機の出力を印刷する装置とを含む光電装置。 58 特許請求の範囲第54項の光電装置であつ
て、前記しきい値比較器と連係するデジタル計算
機と、前記計算機の出力を記憶する装置と、前記
計算機の出力を印刷する装置とを含む光電装置。 59 特許請求の範囲第55項の光電装置であつ
て、前記しきい値比較器と連係したデジタル計算
機と、前記計算機の出力を記憶する装置と、前記
計算機の出力を印刷する装置とを含む光電装置。 60 特許請求の範囲第56項の光電装置であつ
て、前記しきい値比較器と連係したデジタル計算
機と、前記計算機の出力を記憶する装置と、前記
計算機の出力を印刷する装置とを含む光電装置。[Scope of Claims] 1. A method for the rapid and accurate qualitative determination of immunoreactive components of a biological fluid test material (sample), comprising: (a) treating said specimen with antigen in substantially opaque colloidal particles; (b) uniformly mixing and incubating the analyte and the reagent in the reaction area; and (c) irradiating the contents of the reaction area. (d) transilluminating with energy and imaging the transmitted light beam onto a surface of an image detector to form a dark area corresponding to the aggregated particles in said reaction region; (e) repeating steps (a)-(d) on the reference material; (f) measuring the area of the total dark image region of the specimen and the reference material; and comparing the area of the total dark image region of the document. 2. The method of claim 1, wherein the reagent is charcoal particles. 3. The method according to claim 1, wherein the reagent is a latex sphere. 4. The method of claim 1, wherein the culturing is carried out at a temperature of about 25°C to 50°C for about 5 minutes to 15 minutes. 5. The method according to claim 2, wherein the culturing is carried out at a temperature of about 25°C to 50°C for about 5 minutes to 15 minutes. 6. The method of claim 3, wherein the culturing is carried out at a temperature of about 25°C to 50°C for about 5 minutes to 15 minutes. 7. The method according to claim 1, wherein the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured by an electronic device. 8. The method according to claim 2, wherein the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured by an electronic device. 9. The method according to claim 3, wherein the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured by an electronic device. 10. The method according to claim 4, wherein the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured by an electronic device. 11. The method according to claim 5, wherein the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured by an electronic device. 12. The method according to claim 6, wherein the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured by an electronic device. 13 A method for rapidly and accurately determining the concentration of an immunoreactive component in a biological fluid test material (specimen), which method comprises: (a) converting the specimen into a specimen reagent in which substantially opaque colloidal particles are coated with an antigen; (b) uniformly mixing and incubating the analyte and the reagent in the reaction zone; and (c) transilluminating the contents of the reaction zone with radiant energy. and (d) imaging the transmitted light beam onto the surface of an image detector to form a dark area corresponding to the aggregated particles in the reaction region; and (d) total darkness on the surface of the image detector. (e) repeating said steps (a)-(d) for at least two control samples of known but different antibody concentrations; and (f) measuring the area of said control sample. (g) determining the antibody concentration of said specimen from the relationship obtained from said step (f). 14. The method according to claim 13, comprising:
A method in which the reagent is charcoal. 15. The method according to claim 13,
A method in which the reagent is a latex sphere. 16. The method according to claim 13, comprising:
The incubation is carried out for about 5 minutes at a temperature of about 25°C - 50°C.
How to do it for 15 minutes. 17. The method according to claim 14,
The incubation is carried out for about 5 minutes at a temperature of about 25°C - 50°C.
How to do it for 15 minutes. 18 The method according to claim 15, comprising:
The incubation is carried out for about 5 minutes at a temperature of about 25°C - 50°C.
How to do it for 15 minutes. 19 The method according to claim 13,
A method in which the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured using an electronic device. 20 The method according to claim 14,
A method in which the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured using an electronic device. 21. The method according to claim 15,
A method in which the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured using an electronic device. 22 The method according to claim 16,
The area of the region corresponding to the aggregated particles is measured using an electronic device. 23 The method according to claim 17,
A method in which the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured using an electronic device. 24 The method according to claim 18,
A method in which the area of the region corresponding to the aggregated particles is measured using an electronic device. 25 (a) a retaining case formed by front and rear walls and side walls with a plurality of spaced axially arranged compartments between said side walls; (b) formed by two opposed parallel planes; , each said surface has a generally circular groove, and when said surfaces are joined together, the front circular groove forms a reaction cell, and said groove has a biological fluid (analyte) and an analyte in said reaction cell. (c) a device that engages and biases each said image cell to partially push it out of its respective compartment and into the optical path; (d) a light source that transmits a light beam to the reaction cell; (e) an image detector having a photosensitive surface made of a photosensitive element; and (f) a light source that transmits the light beam transmitted through the reaction cell to the image detector. (g) a device for measuring the area of the total dark image region on the surface of the image detector; Also, devices used for immune reactions. 26 The device according to claim 25,
The retaining case includes an upper open bottomless chamber formed by front and rear walls and a pair of opposing spaced side walls, and a plurality of spaced axial, generally rectangular compartments of the side walls. , a first lateral flange attached to one of the side walls, and a second lateral flange attached to the other of the side walls. 27. The device of claim 25 or 26, wherein one of the side walls of the holding case is a partial wall. 28. The device of any one of claims 25 to 27, wherein the holding case includes at least two compartments. 29. The device according to any one of claims 25 to 28, wherein both surfaces of the video cell are made of a transparent material. 30. The device according to any one of claims 25 to 28, wherein one of the surfaces of the video cell is made of a transparent material and the other surface is made of a translucent material. . 31. The apparatus of claims 25 to 30, wherein the imaging cell is arranged on the inner surface of one of the circular grooves such that the optical system focuses on an intermediate surface within the reaction cell. A device that has a cylindrical member that you want to attach. 32 The device according to claim 25, which
The device that engages and biases the image cell is a caliper device. 33. The device according to claim 26,
The device that engages and biases the video cell is a caliper device. 34. The device according to claim 27,
The device that engages and biases the video cell is a caliper device. 35 The device according to claim 28,
The device that engages and biases the video cell is a caliper device. 36 The device according to claim 29,
The device that engages and biases the video cell is a caliper device. 37 The device according to claim 30, which
The device that engages and biases the video cell is a caliper device. 38 The device according to claim 31,
The device that engages and biases the video cell is a caliper device. 39 The device according to claim 25,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 40 The device according to claim 26,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 41 The device according to claim 27,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 42 The device according to claim 28,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 43 The device according to claim 29,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 44 The device according to claim 30,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 45 The device according to claim 31, which
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 46 The device according to claim 32,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 47 The device according to claim 33, which
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 48 The device according to claim 34, which
The device for measuring the area of the total dark region image area on the surface of the image detector is an electronic device. 49 The device according to claim 35,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 50 The device according to claim 36,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 51 The device according to claim 37,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 52 The device according to claim 38,
The device for measuring the area of the total dark image area on the surface of the image detector is an electronic device. 53 (a) an imaging cell containing a biological fluid material (sample) and reagents for the specimen; (b) a light source projecting a beam of radiant energy onto said imaging cell; and (c) a photosensitive surface made of a photosensitive element. (d) an imaging lens for focusing light transmitted through the image cell onto a surface of the image detector to create a dark image area corresponding to aggregated particles within the image cell; (e) a threshold comparator for counting the area of dark image areas larger than a predetermined threshold value excluding dark image areas smaller than a predetermined threshold value; Device. 54. The photoelectric device according to claim 53, comprising a temperature control device for controlling the temperature of the contents of the video cell. 55. The photoelectric device according to claim 53, which visually displays the contents of the video cell.
A photoelectric device comprising a display screen operatively associated with said image detector. 56. A photoelectric device according to claim 54, which visually displays the contents of the video cell.
A photoelectric device including a display screen operatively associated with the image detector. 57. The photoelectric device according to claim 53, which includes a digital computer linked with the threshold comparator, a device for storing the output of the computer, and a device for printing the output of the computer. Device. 58 The photoelectric device according to claim 54, which includes a digital computer linked with the threshold comparator, a device for storing the output of the computer, and a device for printing the output of the computer. Device. 59 The photoelectric device according to claim 55, which includes a digital computer linked to the threshold comparator, a device for storing the output of the computer, and a device for printing the output of the computer. Device. 60 The photoelectric device according to claim 56, which includes a digital computer linked to the threshold comparator, a device for storing the output of the computer, and a device for printing the output of the computer. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15059078A JPS5580054A (en) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Qualitative and quantitative determination method of and apparatus for immunity reaction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15059078A JPS5580054A (en) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Qualitative and quantitative determination method of and apparatus for immunity reaction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5580054A JPS5580054A (en) | 1980-06-16 |
| JPH028270B2 true JPH028270B2 (en) | 1990-02-23 |
Family
ID=15500202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15059078A Granted JPS5580054A (en) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Qualitative and quantitative determination method of and apparatus for immunity reaction |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPS5580054A (en) |
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1978
- 1978-12-07 JP JP15059078A patent/JPS5580054A/en active Granted
Also Published As
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| JPS5580054A (en) | 1980-06-16 |
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