DE3033870C2

DE3033870C2 - Vorrichtung zum Nachweis von immunologischen Agglutinationsmustern

Info

Publication number: DE3033870C2
Application number: DE3033870A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kunitachi Tokyo Takekawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1983-08-11
Also published as: DE3050741C2; US4452759A; DE3033870A1; JPS6145479Y2; JPS5641244U

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen zum Nachweis von immunologischen Agglutinationsmustern sind bekannt (s. z. B. DE-AS 73 413). Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung wird in ein Weinglas-förmiges Reaktionsgefäß eine genau abgemessene Menge einer Flüssigkeit gegeben, die durch Zentrifugieren erhalten worden ist und 2 bis 5% Test-Blutkörperchen und ein bestimmtes Antiserum enthält. Diese Flüssigkeit und das Antiserum werden bewegt, dann stehengelassen und in der Zentrifuge präzipitiert. Dann wird das Reaktionsgefäß intensiv geschüttelt, um die Blutkörperchen voneinander zu trennen und dann verhältnismäßig langsamen Oszillationsbewegungen unterworfen, um die Blutkörperchen t><> in einem Mittelteil der Unterseite des Reaktionsgefäßes zu agglutinieren, wobei ein Agglutinationsmuster entsteht. Licht, das durch den Mittelteil bzw. den Randteil des Musters geht, fällt durch eine mittlere Öffnung bzw. eine konzentrische ringförmige Öffnung *■> eines Diaphragmas (Maske) auf ein erstes bzw. zweites lichtaufnehmendes, d.h. lichtempfindliches Element. In diesem Falle gelangt das durch die kreisförmige öffnung austretende Licht durch eine Sammellinse auf das zweite lichtempfindliche Element

Bei einer derartigen üblichen Vorrichtung zum Nachweis von Agglutinationsmustern wird, wenn die Blutkörperchen agglutiniert sind, die durch den Mittelteil des Reaktionsgefäßes hindurchgehende Lichtmenge klein, während die Lichtmenge, die durch den Randteil des Reaktionsgefäßes hindurchgeht, groß wird. Wenn dagegen die Blutkörperchen nicht agglutiniert sind, wird die Lichtmenge, die durch den Mittelteil des Reaktionsgefäßes hindurchgeht im wesentlichen gleich der Lichtmenge, die durch den Randteil hindurchgeht, wobei der Wert ein Zwischenwert ist zwischen der geringen Lichtmenge, die bei Vorliegen von Agglutination durch den Mittelteil des Reaktionsgefäßes hindurchgeht, und der großen Lichtmenge, die durch den Randteil geht Dadurch wird es aufgrund der Signale, die von dem ersten und dem zweiten lichtempfindlichen Element abgegeben werden, möglich, zu bestimmen, ob die Blutkörperchen agglutiniert sind oder nicht

Die Anwendung der obenerwähnten üblichen Vorrichtung zum Nachweis von Agglutinationsrnustern besitzt verschiedene Nachteile. In erster Linie müssen zwei verschiedene lichtempfindliche Elemente angewandt werden, wodurch die Konstruktion der Vorrichtung kompliziert wird. Zweitens müssen die Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Elemente vorher mit Hilfe eines Bezugs-Agglutinationsmusters eingestellt werden, so daß die Vorrichtung mühsam anzuwenden ist Drittens ist das Bezugs-Agglutinationsmuster, das zur Einstellung des Ausgangssignals der beiden lichtempfindlichen Elemente angewandt wird, nicht immer gleich dem Agglutinationsmuster bei dem Versuch, so daß die Bestimmung zu Fehlern führen kann. Schließlich ist es bei der üblichen Vorrichtung erforderlich, die Blutkörperchen der Testflüssigkeit (nach dem Zentrifugieren) wieder aufzuschwemmen, d. h. es ist erforderlich, das Reaktionsgefäß zu schütteln, wodurch die Arbeitsweise ebenfalls erschwert wird. Darüber hinaus werden, wem- .las Reaktionsgefäß geschüttelt wird, die Blutkörperchen, die bereits agglutiniert waren, wieder getrennt. Aufgrund dieser Nachteile kann die bekannte Vorrichtung nur angewandt werden zum Nachweis starker Agglutinationen, jedoch nicht bei schwacher Agglutination.

Um das Vorliegen oder nicht-Vorliegen von immunologischer Agglutination zu bestimmen und den Grad einer derartigen Agglutination auch bei schwacher Agglutination zu messen, ist auch eine Vorrichtung zum Nachweis von Agglutinationsmustern bekannt, bei der das Reaktionsgefäß einen konischen Boden besitzt und nicht bewegt wird. Bei einer derartigen Vorrichtung ist das Agglutinationsmuster, das sich am Boden des Reaktionsgefäßes bildet nicht immer klar und deutlich und es ist daher unmöglich, die Agglutination präzise nachzuweisen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Nachweis immunologischer Agglutinationsmuster zu entwickeln, mit deren Hilfe Agglutinationsmuster, die am Boden eines Reaktionsgefäßes entstehen, genau nachgewiesen werden können und die einfach in der Konstruktion und Arbeitsweise ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei ist

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Nachweis von Agglutinationsmustern,

F i g. 2A eine Draufsicht auf ein Muster (»Sammelmuster«), das auftritt, wenn keine Agglutination eintritt,

F i g. 2B eine Draufsicht auf ein gleichmäßiges Muster (»Abscheidungsmuster«), das bei Agglutination eintritt,

F i g. 2C eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen einem projizierten Bild des Sammelmusters und dem Eintritts-Ende des Abtastelements zeigt,

F i g. 2D eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen dem projizierten Bild des Ablagerungsmusters und dem Eintritts-Ende des Abtastelements zeigt,

Fig.2E eine graphische Darstellung des Ausgangssignals des lichtempfindlichen Elements (Empfänger) als Funktion der Stellung des Abtastelements beim Abtasten eines Sammelmusters,

F i g. 2F eine graphische Darstellung des Ausgangssignals des lichtempfindlichen Elements als Funktion der Stellung des Abtastelements beim Abtasten eines gleichmäßigen Abscheidemusters,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Nachweis von immunologischen Agglutinationsmustern,

Fig.4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Nachweis von immunologischen Agglutinationsmustern.

Fig.5 eine Draufsicht auf ein Sammelmuste;, wie es auf einer lichtempfindlichen Oberfläche, durch die in F i g. 4 angegebene Vorrichtung entsteht,

Fig. 6 ein Fließschema einer Anordnung zur Auswertung des Ausgangssignals eines lichtempfindlichen Elements einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung, ob Agglutination oder nicht-Agglutination vorliegt,

F i g. 7 ein Fließschema einer Anordnung zur Auswertung des Ausgangssignals eines lichtempfindlichen Elements einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung, ob Agglutination oder nicht-Agglutination vorliegt.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer orfindungsgemäßen Vorrichtung zum Nachweis von Agglutinationsmustern. Bei dieser Ausführungsform wird eine punktförmige Lichtquelle 10 angewandt, die dazu dient, den Boden des Reaktionsgefäßes 11, der mindestens einen konkaven Teil besitzt, gleichmäßig zu beleuchten. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Boden des Reaktionsgefäßes 11 in der Mitte einen konkaven Teil. Bei der Bestimmung z. B. von Blutgruppen A, B und 0 wird das aus dem Körper entnommene Blut mit Hilfe einer Zentrifuge in Blutkörperchen und Serum getrennt und dann eine Flüssigkeit (Dispersion) hergestellt, die die Blutkörperchen enthält. Diese Flüssigkeit wird dann quantitativ in das Reaktionsgefäß 11 gegeben. Anschließend wird eine gegebene Menge Antiserum mit einer bestimmten Art von Antikörpern in das Reaktionsgefäß 11 gegeben und das Ganze bewegt und anschließend stehen gelassen. Wenn das zu untersuchende Blut der Gruppe A angehört und das Antiserum Antikörper vom Typ A enthält, tritt keine Aqglutination ein. Das heißt die Blutkörperchen werden nicht agglutiniert und setzen sich ab. Wenn diese Blutkörperchen den konkaven Teil des Bodens des Reaktionsgefäßes 11 erreichen, fallen sie über die geneigte Fläche auf den Boden des konkaven Teils und bilden dort ein »Sammelrnuster«, wie es _:n F i g. 2A angegeben ist.

Wenn das zu untersuchende Bhit zur Blutgruppe B gehört, tritt Agglutination ein und die Blutkörperchen fallen wie Schneeflocken nach unten und verteilen sich gleichmäßig auf dem Boden des Reaktionsgefäßes 11 und bilden ein gleichmäßiges dünnes »Abscheidungsmuster« nur auf der Oberfläche des Bodens, wie es in F i g. 2B angegeben ist

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch möglich, das obenerwähnte gleichmäßige Abschei-

in dungs-Agglutinationsmuster genau nachzuweisen bzw. zu bestimmen. Um dies zu erreichen, wird das auf dem Boden des Reaktionsgefäßes 11 entstandene Bild auf eine bestimmte Bild-Aufnahmefläche 13 mit Hufe einer Projektionslinse 12 projiziert. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist ein flexibler Lichtleiter 14 vorgesehen, dessen Licht-Eintritts-Ende sich gegenüber der Bildträgerschicht 13 befindet und dessen Licht-Austritts-Ende gegenüber einem lichtempfindlichen Element 15 angeordnet isL Das Licht-Eintritts-Ende ist so ausgebildet, daß es, wie durch den Pfeil in Fig. 1 angegeben mit Hilfe einer geeignete-, Antriebsvorrichtung Ober den Bildträger 13 bewegt werden kann. Dadurch wird es möglich, das auf dem Boden des Reaktionsgefäßes 11 entstandene Bild mit Hilfe des flexiblen Lichtleiters 14, wie in den Fig.2C und 2D angegeben, entlang einem Durchmesser (in a diametrical direction) zu übertragen. Das Licht-Eintritts-Ende des Lichtleiters 14 kann rechteckig, kreisförmig oder ähnlich geformt sein. Es ist jedoch bevorzugt den Querschnitt des Licht-Eintritts-Endes des Lichtleiters 14 im wesentlichen gleich oder kleiner zu machen als es dem dunklen Mittelteil 16 des Sammelmusters entspricht, das entsteht, wenn keine Agglutination eintritt (F ig. 2C).

j-, Wenn das Bild vom Boden des Reaktionsgefäßes 11 auf einen Bildträger 13 mit Hilfe des Lichtleiters 14 abgetastet wird, wenn keine Agglutination eingetreten ist, erhält man ein Ausgangssignal von dem lichtempfindlichen Element 15, wie es in F i g. 2E angegelxn ist,

Mi und wenn Agglutination eingetreten ist, erhält man ein Ausgangssignal von dem lichtempfindlichen Element 15, wie JS in F i g. 2F angegeben ist.

Das heißt wenn Agglutination eintritt, entsteht ein gleichmäßiges Abscheidungsmuster, wie es in Fig.2B

4-, angegeben ist und das von dem lichtempfindlichen Element 15 ausgesandte Signal ist, wenn der Lichtleiter 14 den Mittelteil des Bodens des Reaktionsgefäßes 11 abtastet, im wesentlichen das gleiche wie das Ausgangssignal, das man von dem lichtempfindlichen Element 15

,ο erhält, wenn das Licht-Eintritts-Ende des Lichtleiters 14 den Rand des Bodens des Reaktionsgefäßes 11 abtastet.

Wenn dagegen keine Agglutination eintritt, entsteht

ein Sammelmuster, wie es in F i g. 2A angegeben ist, und das Ausgangssignal von dem lichtempfindlichen EIe-

,-, ment 15 ist, wenn das Licht-Eintritts-Ende des Lichtleiters 14 den Mittelteil des Bodens des Reaktionsgefäßes 11 abtastet, deutlich verschieden von dem Ausgangssignal, r*as man von dem lichtempfindlichen Element 15 erhält, wenn das Licht-Eintritts-Ende des

bn Lichtleiters 14 da·. Bild am Randteil des Bodens des Reaktionsgefäßes 11, das auf dem Bildträger 13 abgebildet ist, abtastet, wie in F i g. ?E angegeben.

Dadurch ist es möglich, das Vorhandensein oder nicht-Vorhandensein bzw. den Grad von Agglutination

hi nachzuweisen, indem man die Wellenform des Ausgangssignals des lichtempfindlichen Elements 15 untersucht.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Nachweisvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform wird eine Spaltplatte 17 anstelle des Lichtleiters 14, wie er in F i g. 2 angegeben ist, angewandt. Die Spaltplatte 17 besitzt eine spaltförmige öffnung 17a und ist so angeordnet, daß sie über den -, Bildträger 13 hinwegbewegt werden kann. Bei dieser Ausführungsform fällt das Licht durch die spaltförmige öffnung 17a durch eine Linse 18 auf das lichtempfindliche Element 15.

Wenn die Spaltplatte 17 in der durch den Pfeil a η. angegebenen Richtung bewegt wird, ist es möglich das Bild des Bodens des Reaktionsgefäßes II. wie es auf dem Bildträger 13 entsteht, abzutasten, was dazu führt, daß das lichtempfindliche Element 15 ein Ausgangssignal auf die bei Fig. 1 angegebene Weise erzeugt. In ι-, diesem Falle kann die Form der öffnung bzw. des Spaltes 17a in der Spaltplatte 17 rechteckig, kreisförmig oder ähnlich sein. Die Fläche der Öffnung 17,7 kann im wesentlichen gleich oder kleiner sein als die Hache des dunklen Mittelteils 16 des Sammelmusters, das entsteht, :n venn keine Agglutination eintritt, auf die gleiche Weise v.iedie Fläche des Licht-Eintritts-Endes des Lichtleiters 14. wie es bei der vorigen Ausführungsform in Fig. 1 beschrieben worden ist.

Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer j-> erfindungsgemäßen Nachweisvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist das lichtempfindliche Element 15 so angeordnet, daß es über den Bildträger 13 bewegt werden kann, auf dem durch die Linse 12 das Bild des Bodens des Reaktionsgefäßes 11. der durch die jo punktförmige Lichtquelle 10 beleuchtet ist. entsteht. Wenn das lichtempfindliche Element 15 in der durch den Pfeil a angegebenen Richtung bewegt wird, ist es möglich, das Bild des Bodens des Reaktionsgefäßes 11 abzutasten. Das lichtempfindliche Element 15 kann an dem Ende, an dem das Licht auffällt, einen Spalt 15a u»C5iiZCn. Wie ΪΠ 1" i g. j apigcgCu/Cn. Um ein "wirKSämcS Abtasten zu erreichen. Wenn die wirksame lichtempfindliche Oberfläche des Licht-Eintritts-Endes des lichtempfindlichen Elements 15 ausreichend klein ist. braucht kein solcher Spalt 15a vorhanden zu sein.

IΓι F i g. 6 ist eine Anordnung angegeben, mit der das von dem lichtempfindlichen Element 15 ausgesandte Signal ausgewertet wird, um das Agglutinationsmuster von einem nicht-Agglutinationsmuster zu unterschei- -ts den. Das von dein lichtempfindlichen Element 15 ausgesandte Signal wird durch einen Verstärker 22 verstärkt und dann in einen Signal-Prozessor 23 geleitet, um die Stärke des Signals einzustellen. Das von diesem Prozessor 23 ausgesandte Signal wird auf eine Schreibvorrichtung 24 übertragen, die das Signal auf ein Blatt 25 aufzeichnet. Auf diesem Blatt 25 sind vorher eine Grundlinie 25a. eine Agglutinations-Bezugs-Linie 25f> und eine nicht-Agglutinations-Bezugs-Linie 25c aufgetragen. Der Signal-Prozessor 23 bringt den Anfangswert des Ausgangssignals in Übereinstimmung mit der Grundlinie 25a.

Wenn eine Kurve A auf dem in F i g. 6 gezeigten Blatt 25 erscheint, d. h., wenn die Spitze der Kurve A nicht über die Bezugslinie 25i> hinausgeht, kann man feststellen, daß ein gleichmäßig abgeschiedenes Agglutinationsmuster vorliegt. Wenn dagegen die Kurve Sauf dem Blatt 25 erscheint, d. h., wenn die Spitze der Kurve ti über die Bezugsiinien 23b und 25c hinausgeht, kann man sagen, daß ein Sammelmuster, das nicht-Agglutination entspricht, vorliegt. Natürlich kann auch eine Kurve aufgezeichnet werden, die zwischen den beiden erwähnten Kurven liegt. Wenn z. B. die Spitze der Kurve auf dem Blatt 25 über die Bezugslinie 256 hinausgeht, jedoch nicht über die Bezugslinie 25c, kann man sagen, daß ein Halb-Sammelmuster vorliegt und teilweise Agglutination eingetreten ist.

Fig. 7 zeigt eine andere entsprechende Anordnung. Bei dieser Anordnung wird das von dem lichtempfindlichen Element 15 ausgesandte Signal von einem Verstärker 26 verstärkt und darm in einen Signal-Prozessor 27 geleitet. Dieser Signal-Prozessor 27 arbeitet so, daß er einen Unterschied zwischen einem Maximalwert des Signals und einem Minimalwert des Signals vergleicht und diese Differenz mit einem Bezugswert vergleicht. Wenn die Differenz nicht den Bezugswert überschreitet, wird z. B. ί auf das Blatt 29 in dem Drucker 28 gedruckt, während, wenn der Unterschied über diesen Bezugswert hinausgeht - auf das Blatt 29 gedruckt wird. Auf diese Weise wird, wenn Agglutination eingetreten ist + auf das Blatt 29 gedruckt, während, wenn keine Agglutination eingetreten ist. — gedruckt wird. Auf diese Weise ist es möglich, festzustellen, ob Agglutination eingetreten ist oder nicht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Nachweis von immunologischen Agglutinationsmustern, umfassend ein Reaktionsgefäß, dessen Boden zumindest einen konkaven Teil besitzt, eine punktförmige Lichtquelle, die den Boden des Reaktionsgefäßes gleichmäßig beleuchtet, und ein lichtempfindliches Element, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildträger (13) vorgesehen ist, auf den das am Boden des Reaktionsgefäßes (11) entstandene Bild gegebenenfalls über eine linse (12) abgebildet wird, und daß das lichtempfindliche Element (15) zum Abtasten des auf dem Bildträger (13) entstandenen Bildes des Agglutinationsmusters ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (15) fest steht und zum Abtasten des Bildes ein biegsamer Lichtleiter (14) dient, dessen Licht-Eintritts-Ende über den Bildträger (13) bewegbar ist und dessen Licht-Austritts-Ende dem lichtempfindlichen Element zugekehrt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (15) fest steht und zum Abtasten des Bildes eine Spaltplatte (17) dient, die über den Bildträger (13) bewegbar ist, und eine Linse (18) zur Fok/issierung des Lichtes auf das lichtempfindliche Element (15) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (15) zum Abtasten des Bildes über dieses bewegbar angeordnet ist

5. Vorrichtung nach A"^cpruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung des Signals des lichtempfindlichen Elements <15) dieses mit einer Schreibvorrichtung (24) zur Aufzeichnung der Kurven des Agglutinations- bzw. nicht-Agglutinationsmusters bzw. einem Drucker (28) zur Anzeige des Agglutinationsmusters bzw. nicht-Agglutinationsmusters über einen Signal-Prozessor (23, 27) und einen Verstärker (22,26) verbunden ist

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