JPH0663965B2

JPH0663965B2 - 免疫反応成分検出装置

Info

Publication number: JPH0663965B2
Application number: JP2127728A
Authority: JP
Inventors: 護塚田
Original assignee: Medical and Biological Laboratories Co Ltd
Current assignee: Medical and Biological Laboratories Co Ltd
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPH0422844A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的［産業上の利用分野］本発明は免疫反応成分検出装置に関し、詳しくは、担体
粒子に抗体または抗原を感作した感作担体粒子と検体と
の反応液中における感作担体粒子の凝集度合を計測する
ことにより、検体中の抗体または抗原の存在を定量的あ
るいは定性的に検出する免疫反応成分検出装置に関す
る。

［従来の技術］従来から、ラテックスに抗体あるいは抗原を感作した感
作ラテックスと検体とを液体媒体中で反応させ、この反
応液を肉眼で観察して、感作ラテックスの凝集状態を確
認することにより免疫反応成分の定性的な検出が行なわ
れている。また、免疫反応成分検出装置として、上記の
反応液を透明な検査容器に注入して所定の保持装置に装
着し、その検査容器にレーザ等の光ビームを照射すると
共に、回折された光をレンズで結像させて光電管等によ
り強度分布を測定し、凝集状態の定量化を図るものも知
られている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記のような装置では、光源から光電管
等の受光装置に至るまでの光学系機構が非常に複雑にな
り、大がかりな構成となってしまうという問題が生じて
いた。即ち、レーザ等の光源、光を検査容器に均一に照
射するためのレンズ、検査容器を光に対して所定位置に
保持するための保持装置、回折された光を結像するため
のレンズ等が必要とされ、これら相互の位置関係も精度
良く配置しなければならない。また、光電管に代えてTV
カメラを用いたものも知られているが、この場合におい
ても、光学系機構の複雑化、各機構の配置に要求される
精度等の問題は解決されていない。

本発明の免疫反応成分検出装置は上記課題を解決し、簡
易な構成にて免疫反応成分の定性的あるいは定量的検出
をすることを目的とする。

発明の構成かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。

［課題を解決するための手段］本発明の免疫反応成分検出装置は、担体粒子に抗体または抗原を感作した感作担体粒子と検
体との反応液中における該感作担体粒子の凝集度合を計
測することにより、該検体中の抗原または抗体の存在に
定量的あるいは定性的に検出する免疫反応成分検出装置
において、複数の感光素子を一次元に配列すると共に、受光部を透
明平板上に載せられた上記反応液の載置部とするリニア
イメージセンサと、上記リニアイメージセンサの各感光素子の出力値の内、
所定しきい値以下の感光素子の数をカウントし、そのカ
ウント値に応じた信号を検体中の抗原または抗体の濃度
として出力する算出手段とを備えたことを要旨とする。

［作用］上記構成を有する本発明の免疫反応成分検出装置は、複
数の感光素子を一次元に配列したリニアイメージセンサ
を備えており、その受光部に反応液が載置される。反応
液中に凝集体が形成されると、その直下の感光素子が検
出する受光量は減少する。即ち、リニアイメージセンサ
の受光部は反応液の載置部として用いられるため、特別
な光源やレンズ等を用いなくとも、凝集状態に対応して
各感光素子の受光量は変化する。反応液中の感作担体粒
子の凝集体の数は、検体中の免疫反応成分の濃度にほぼ
比例し、また、２次元平面上に分散する凝集体の数は１
次元上に分散する凝集体の数に比例する。このことから
算出手段が、リニアイメージセンサの各感光素子の出力
値の内、所定しきい値以下の感光素子の数をカウント
し、そのカウント値に応じた信号を検体中の抗原または
抗体の濃度として出力する。ここで所定しきい値を越え
る部分は無視される。即ち画素（感光素子）よりも小さ
いものは検出濃度としては無視できるので、分散媒の光
透過状態の高低には影響されない。

尚、反応液の載置とは、リニアイメージセンサの受光部
にカバーガラス等の透明体を介して載置することも含
む。

［実施例］以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明の免疫反応成分検出装置の好適な実施
例について説明する。

第１図は、本発明の免疫反応成分検出装置の概略斜視図
であり、第２図はその概略構成図である。

免疫反応成分検出装置（以下、単に検出装置と呼ぶ）１
は、CCDイメージセンサ3,センサドライバ5,レベル変換
増幅器7,コンパレータ9,レベル調整つまみ11,カウンタ1
3,D／Ａ変換器15,液晶表示器17,表示器ドライバ19等を
備える。CCDイメージセンサ３は、第３図に示すよう
に、光ダイオードを用いた感光素子3aを中央に一列に配
置した周知の１次元CCDイメージセンサであり、本実施
例では感光素子3aの数（画素数）は2048であり、各感光
素子3aの感光面の大きさは14×14μｍのものを用いる。
また、CCDイメージセンサ３の上面（受光部）は透明な
ガラス板3bが設けられており、第１図に示すように、検
出装置１の本体ケース21の上面と同一平面上になるよう
配置される。

センサドライバ５は、発振回路，タイミングコントロー
ル回路等から構成され、CCDイメージセンサ３を駆動す
る。CCDイメージセンサ３が駆動されると、各画素の受
光量に応じた時系列信号が出力され、レベル変換増幅器
７により増幅されてコンパレータ９に入力される。コン
パレータ９は、第４図（ａ）に示すように、所定周期で
繰り返される走査における各画素毎の出力値（増幅後）
と予め定めたしきい値V0とを比較し、同図（ｂ）に示す
ように、出力値がしきい値V0を下回る場合にハイレベル
信号となる２値化されたビデオ信号（時系列信号）をカ
ウンタ13に出力する。このしきい値V0は、本体ケース21
上面に設けられたレベル調整つまみ11を操作することに
より変更可能となっている。

カウンタ13は、入力されたビデオ信号から、各走査毎に
おけるハイレベルとなるパルス数をカウントする。即
ち、各画素毎に所定レベルに対する明暗を比較して得ら
れた暗領域（明領域でもよい）となる画素数をカウント
する。カウンタ13の値は、CCDイメージセンサ３の画素
数が2048であることから、０〜2048の範囲の値をとる。
カウンタ13の出力はＤ／Ａ変換器15に入力され、このカ
ウンタ値に応じて−2V〜2Vの範囲の電圧を出力する。即
ち、カウンタ値０の場合は2V,カウンタ値2048の場合は
−2Vとし、この範囲を2048段階に区分してカウンタ値に
応じた電圧を出力する。この出力信号は、本体ケース21
に設けられた出力端子23に供給される。出力端子23は、
オシロスコープ，ハイコーダ等の測定機器を接続して、
詳細な出力波形等を測定する場合に用いられる。また、
Ｄ／Ａ変換器15の出力は表示器ドライバ19にも入力され
る。表示器ドライバ19は、本体ケース21面に設けられた
７セグメント表示の液晶表示器17を駆動するもので、Ｄ
／Ａ変換器15からの出力電圧をデジタル信号に変換し、
電圧値を液晶表示器17に表示させる。従つて、液晶表示
器17は、−2V〜2Vの範囲の値をデジタル表示する。

以上説明した検査装置１は、第１図に示すように、カバ
ーグラスＧ等の透明体上で抗原−抗体反応させた反応液
Ｌを、CCDイメージセンサ３の受光部（ガラス板3b）に
載置して、抗原あるいは抗体の定量および定量的検出を
行なうものであり、本実施例では測定対象をCRP（Ｃ−R
eactive Proteine）として説明する。

また、測定試薬としては、ラテックスに抗CRP抗体を感
作したCRP感作ラテックス溶液と、リン酸緩衝液（pH7.
2）と、検体としてのCRP標準溶液（1.18mg／dl）とを用
いた。尚、CRP感作ラテックス溶液，リン酸緩衝液は、
（株）医学生物学研究所製のCRP定量用ラテックス凝集
試薬（CRP−Ｅ kit,検出感度0.07mg／dl）を使用す
る。

CRP感作ラテックス溶液のCRP感作ラテックス粒子は、直
径が0.1〜1.0μｍであり、CRPと反応して更に大きな凝
集体（直径約50μｍ）を形成する。CCDイメージセンサ
の各画素の大きさが14×14μｍであることから、CRP感
作ラテックス粒子はCCDイメージセンサ３の各感光素子3
aに何等光を遮ることはないが、凝集体が形成される
と、光を遮り各感光素子3aの出力は低下する。凝集体の
数は検体（CRP）の濃度に比例し、２次元平面上に均一
に分散する凝集体の数は１次元上に分散する凝集体の数
に比例する。このことから、本実施例の検出装置１は、
光を遮られて暗領域となる画素数をカウントすることに
より、検体の濃度を検出する。また、光源に関しては、
特別なものを用いずに、通常の室内照明光を利用してい
る。

次に、本実施例の装置を用いて行なう抗原−抗体反応の
測定方法およびその結果を説明する。

まず、カバーグラスＧ上に50μｌのCRP標準溶液を適下
し、更に、その上からCRP感作ラテックス溶液を適下す
る。適当な撹拌棒等で２分間撹拌すると共に、第１図に
示すように、反応液ＬをカバーグラスＧ面一杯に広げ、
CCDイメージセンサ３の上面に載置する。このとき反応
液ＬがCCDイメージセンサ３の感光面を総て覆うように
載置する。続いて、液晶表示器17に表示された値を読み
取る。

同様にして、CRP標準溶液の濃度を変えて（32倍まで倍
ばい希釈）上記の操作を繰り返す。

第５図は、各濃度毎に読み取った出力値（電圧）をプロ
ットした測定結果を表すグラフである。各濃度毎の測定
値は、デジタル表示であるためにやや幅をもって変動す
るが、この変動範囲Ａの平均値（「○」印で示す）の推
移は、８倍希釈まではほぼリニアな特性となった。16倍
希釈の場合には、CRPの濃度が0.0737mg／dl（1.18／16
＝0.0737）となり、CRP定量用ラテックス凝集試薬の検
出感度（0.07mg／dl）にまでほぼ達することから、この
測定結果は、CRPの濃度を精度良く検出したものといえ
る。即ち、測定して得られた出力値は、CRPの濃度の関
数として捉えることができる。このことは、凝集体の数
が検体（CRP）の濃度に比例し、２次元平面上に均一に
分散する凝集体の数が１次元上に分散する凝集体の数に
比例するということを裏付けている。しかも、凝集体と
CCDイメージセンサ３の感光素子3aとの間における光の
拡散は、ほとんど無視できるといえる。

以上説明したように、本実施例の免疫反応成分検出装置
１は、CCDイメージセンサ３の上面に反応液Ｌを載置
し、反応液Ｌの凝集体によって光が遮られる画素数をカ
ウントすることにより、免疫反応成分の検出、即ち、抗
原−抗体反応の定性および定量適検出を行なっている。
従って、従来のように、複雑な画像処理や光学系機構等
を必要としないため、非常に簡易な構成となり、また、
反応液ＬをCCDリニアセンサ３の上面に載置するだけで
免疫反応成分の検出を行うことができるため、非常に操
作が簡単となる。しかも、２次元平面上に均一に分散す
る凝集体の数は１次元上に分散する凝集体の数に比例す
ることから、１次元のCCDイメージセンサ３を用いるこ
とができ、一層簡易な構成となっている。

また、本実施例の検出装置１では、レベル調整つまみ11
により、コンパレータ９のしきい値V0の設定が変更可能
であるため、測定する場所毎に変わる明るさに対処でき
る。即ち、測定場所の明るさに応じて、予め標準試薬を
用いてしきい値V0を最良な値に設定し、標準資料で得ら
れたデータに基づいて、免疫反応成分の検出を行なうこ
とができる。

また、本実施例では、CRP標準溶液とCRP感作ラテックス
溶液との撹拌を撹拌棒等で行なったが、以下に示すよう
な高電圧パルスを混合液に印加することにより凝集反応
を促進することができる。即ち、第６図に示すように、
混合液Ｋを載せたカバーグラスＧ上の両端部に、混合液
Ｋに浸かるように電極25,27を設置し、高電圧パルス発
生回路29によりこの電極25,27間に500Vの高電圧パルス
（8KHz）を印加する。混合液Ｋに高電圧パルスが印加さ
れると、電場により混合液Ｋ中の粒子は誘電分極し、粒
子間の衝突が繰り返されて、凝集反応が促進される。ま
た、高電圧パルスの印加を停止すれば、未反応の粒子だ
けが分散する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、例えば、CC
Dイメージセンサ３の画素数，画素の大きさ等の異なる
ものを用いても良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

また、検査対象は抗原に限らず抗体であっても良く、試
薬も感作ラツックスだけでなく感作血球，感作ゼラチン
粒子など多種に亘って用いることができる。

発明の効果以上詳述したように、本発明の免疫反応成分検出装置に
よれば、１次元のリニアイメージセンサを用い、この受
光部を反応液の載置部としているため、複雑な光学系機
構等を必要とせず、簡易な構成にて免疫反応成分の検
出、即ち、抗原−抗体反応の定性あるいは定量的検出を
行なうことができるという極めて優れた効果を奏する。
また算出手段は、画素（感光素子）よりも小さいものは
無視できるので分散媒の光透過状態に影響されず高精度
の検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は免疫反応成分検出装置の概略斜視図、第２図は
その概略構成図、第３図（ａ）はCCDイメージセンサの
平面図、第３図（ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図、第４図は
出力波形を表すグラフ、第５図は測定結果を表すグラ
フ、第６図は凝集反応の促進方法を表す説明図である。１……免疫反応成分検出装置３……CCDイメージセンサ 3a……感光素子、3b……ガラス板（受光部）９……コンパレータ、13……カウンタＧ……カバーグラス、Ｌ……反応液

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】担体粒子に抗体または抗原を感作した感作
担体粒子と検体との反応液中における該感作担体粒子の
凝集度合を計測することにより、該検体中の抗原または
抗体の存在に定量的あるいは定性的に検出する免疫反応
成分検出装置において、複数の感光素子を一次元に配列すると共に、受光部を透
明平板上に載せられた上記反応液の載置部とするリニア
イメージセンサと、上記リニアイメージセンサの各感光素子の出力値の内、
所定しきい値以下の感光素子の数をカウントし、そのカ
ウント値に応じた信号を検体中の抗原または抗体の濃度
として出力する算出手段と、を備えたことを特徴とする免疫反応成分検出装置。