JP7511500B2 - 光応答の色スペクトル分解を用いた自動インビトロ検体検出のための装置及び方法 - Google Patents
光応答の色スペクトル分解を用いた自動インビトロ検体検出のための装置及び方法 Download PDFInfo
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Description
・分析用試料を収容する1つ以上の収容領域;
・上記試料を調製し、試薬と反応させて反応溶液を供給する自動調製及び反応手段;
・試料との反応で得られた反応溶液を収容する複数の光学的分析領域;及び
・電磁刺激に対する上記反応溶液の光応答を検出及び/又は定量できる光学読取り装置であって、分析領域に照射できる少なくとも1つの電磁放射線源と、上記分析領域に含まれる上記反応溶液からの放射光を受光するよう構成され且つ上記反応溶液の光応答を検出できる光電受信器の両方を有する光学読取り装置。
試料を1種以上の試薬と反応できる状態に置いて、上記試料中に所定の検体が存在するならば、蛍光性等の所定の光学的性質を有する薬剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製する工程と;
上記反応溶液に電磁放射線を照射する工程と;
上記反応溶液の光応答を検出する工程と;
上記光応答から上記検体の存在確認及び/又は定量を行う工程とを有する。
試料との反応で得られた反応溶液を収容する複数の光学的分析領域と;
電磁刺激に対する上記反応溶液の光応答を検出及び/又は定量できる光学読取り装置とを備えるものであり、
上記光学読取り装置は、分析領域に照射できる少なくとも1つの電磁放射線源と、上記分析領域に含まれる上記反応溶液からの放射光を受光するよう構成され且つ上記反応溶液の光応答を検出できる光電受信器の両方を備える、装置を提供する。
の一部を構成する。
・上記分光計は、λmax≧2×λminを満たす2つの波長λmin及びλmax間の少なくとも1つの作用波長域にわたって上記光応答の色スペクトル分解を供給できる。
・上記分光計は、波長分散素子と、線形又は二次元の主要光電センサとを有する。
・上記分光計は、上記光電受信器と接続され且つ上記光応答の色スペクトル分解の画像である画像電気信号を供給する電子回路を有する。
・上記画像電気信号はアナログ信号である。
・上記放射線源は単色源である。
・上記放射線源は多色源である。
・上記光学読取り装置は、上記放射線源から放出された放射線の強度を検出する手段を有する。
・上記放射線源から放出された放射線の強度を検出する手段は、上記分光計と、入射放射線の一部を上記分析領域を通過させることなく上記分光計へ誘導する誘導システムとを有する。
・上記放射線源から放出された放射線の強度を検出する手段は、上記分光計とは異なる第二光電センサと、入射放射線の一部を上記分析領域を通過させることなく上記第二光電センサへ誘導する誘導システムとを有する。
試料を1種以上の試薬と反応できる状態に置いて、上記試料中に所定の検体が存在するならば、所定の光学的性質を少なくとも1つ有する光学剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製する工程と;
上記反応溶液に電磁放射線を照射する工程と;
上記反応溶液の光応答を検出する工程と;
上記光応答から上記検体の存在確認及び/又は定量を行う工程とを有するものであり、
上記方法は、
1種以上の試薬を用いて、それぞれ所定の光学的性質を少なくとも1つ有する少なくとも2種の異なる光学剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製し、上記2つの所定の光学的性質は異なるものであること、及び、
上記光応答の色スペクトル分解を得る工程と、該スペクトル分解において上記2つの異なる所定の光学的性質を別々に検出する工程とを有すること
を特徴とする方法を提供する。
試料を1種以上の試薬と反応できる状態に置いて、上記試料中に所定の検体が存在するならば、所定の光学的性質を少なくとも1つ有する光学剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製する工程と;
上記反応溶液に電磁放射線を照射する工程と;
上記反応溶液の光応答を検出する工程と;
上記光応答から上記検体の存在確認及び/又は定量を行う工程とを有するものであり、
上記方法は、
上記光応答の色スペクトル分解を得る工程と;
上記光応答の色スペクトル分解の画像である、波長に対する強度の変化を示す近似的理論関係を決定する工程と;
上記波長に対する強度の変化を示す近似的理論関係において、波長の一次関数である強度
の線形オフセットを決定する工程と;
上記近似的理論関係を上記線形オフセットに応じて補正することによって、波長に対する強度の変化を示す補正理論関係を決定する工程と
を有することを特徴とする方法を提供する。
・上記波長に対する強度の変化を示す近似的理論関係を決定する工程は、上記光応答の色スペクトル分解の少なくとも一部に対して曲線を当てはめる工程を有する。
・上記光応答の色スペクトル分解を得る工程は、上記光応答からの光線を波長分散させる工程と、このように分散させた光線の各種波長の成分の強度を検出する工程とを有する。
・上記方法は、上記放射線源から放出された放射線の強度を検出する工程を有する。
・上記方法は、入射放射線の一部を分析領域を通過させることなく誘導する工程と、その入射放射線の一部の色スペクトル分解を得る工程とを有する。
・上記方法は、上記入射放射線の色スペクトル分解を得る工程の前に、入射放射線の一部と、上記反応溶液の光応答とを混合する工程を有する。
なる分析を実施してもよく、一次引出し16に充填した異なる試料に対して同じ分析を実施してもよく、例えば重複性等を目的として単一の試料の2つの部分に対して同じ分析を実施してもよい。このような状況では、2つのストリップの2つの後部容器26は、対応する数の光学的分析領域26’と一致するよう設計されており、したがって、上記領域はそれぞれ分析用最終反応溶液を収容すると考えられる。
誘導するヒンジ連結部で構成された巻上げ誘導具54に収容されるため、ハーネスが台を移動させる機構を邪魔しないようになっている。なお、移動台32は、光学バーコード読取り機56等の他の装置を有していてもよい。電子カード48は、デジタル電気信号を出力することが好ましい。したがって、デジタル形式でワイヤーハーネス50により伝送される電気信号は、アナログ信号に比べて、ハーネスの周りに生成され得る外乱に対する感受性がはるかに低い。
反射する平行面63又は半反射プリズムを有するプレート等であるビーム分離器が備えられており、以下に記載する目的で放射線源58から放出された放射線の一部を取り出す。したがって、本例示では、ビーム分離器63は、平行面を有する半反射プレートを備え、該分離器は放射線源58と分析領域26’との間でウインドウ42’に配置されている。放射線源58から放出された電磁放射線の主入射方向Iに対して45°の角度をなす面に延在している。図4及び図5に示す通り、放射線源58から放出された入射放射線は分析領域26’に照射される。本例示では、本例示では分析ストリップの後部容器26と一致する分析領域26’は、入射放射線が進入する入口ウインドウを少なくとも1つ有しており、該入口ウインドウは、放射線源58からの放射線に対して透明な材料で作製されていることが分かる。本例示では、このウインドウは、放射線源58から放出された電磁放射線の主入射方向Iに対して略垂直に延在する後部容器26の側壁面で構成されている。したがって、分析領域に含まれる最終反応溶液には、放射線源58から放出された放射線が照射される。
子)を有していてもよい。これらのスロット又は縞は、格子の「ピッチ」と呼ばれる一定の間隔で離れている。また、波長分散素子68は、屈折プリズム等を使用して、屈折により波長分散が得られる1つ以上の屈折面として、あるいは1つ以上の屈折面と1つ以上の回折格子との組み合わせとして実現できる。図示した実施形態では、回折格子は、分散した放射線を光電センサへと戻す凹面反射面の一部を構成するものとして表されるため、分光計を非常にコンパクトにできる。
て、入射放射線の一部を分析領域を通過させることなく第二光電センサへ誘導することが有利である。図4の実施形態では、この誘導システムは、例えば、平行面を有する半反射板63等であるビーム分離器を有しており、放射線源58から放出された放射線の一部を第二センサ80へと向ける。放出された放射線のうちビーム分離器63により分離されたこの部分を参照ビームという。誘導システムは、フィルタ82を有し、及び/又は、例えば、参照ビームを第二センサ80へ送る目的で1枚以上のレンズ、あるいは光ファイバ、プリズム、鏡及び/又は図4に示すような円錐台形の導光装置を含む1つ以上の素子をフィルタ82より下流に有していてもよい。参照ビームは、放射線源58及び第二センサ80間のその経路において分析領域26’を通過しない。その結果、第二センサ80は、放射線源58から放出された放射線の強度の画像である参照電気信号等として情報を供給できる。
検体が存在するならば、所定の光学的性質(色、リン光又は冷光等)を少なくとも1つ有する薬剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製できる。光学剤は、反応溶液中に存在するか、又は、所定の検体が存在する場合にのみ所定の光学的性質を示すことが好ましい。所定の光学的性質の強度は、所定の試料中の検体の量又は濃度の関数であることが好ましい。このような所定の光学的性質は、溶液に電磁放射線が入射した際に反応溶液から放出される放射線の色スペクトル分解を分析することで検出できることが有利である。例えば、光学剤が蛍光剤であり、その所定の光学的性質が蛍光発光であるが、該蛍光発光は、例えば特定の色スペクトル分解により特徴付けられる。
液において1種類の光学剤しか検出されないため、同じ分析ストリップ内では1回しか分析できない方法が実施されてきた。
試料を1種以上の試薬と反応できる状態に置いて、試料中に所定の検体が存在するならば、所定の光学的性質を少なくとも1つ有する薬剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製する工程と;
反応溶液に電磁放射線を照射する工程と;
反応溶液の光応答を検出する工程と;
光応答から検体の存在確認及び/又は定量を行う工程とを有する。
(実験部)
以下、本発明の装置及び方法によって3種の光学剤に対応する光応答を1回で得ることができ、且つ、各光学剤の存在を定量できることを示す実験を記載する。
A剤:F(ab’)2-ヤギ抗マウスIgG(H+L)二次抗体、Qdot(登録商標)605複合体
B剤:F(ab’)2-ヤギ抗マウスIgG(H+L)二次抗体、Qdot(登録商標)705複合体
C剤:F(ab’)2-ヤギ抗マウスIgG(H+L)二次抗体、Qdot(登録商標)525複合体
使用してA剤、B剤及びC剤の溶液を調製した。
Xは変数であり、本実施例では波長に相当する。
A、σ及びμは、各ガウス関数の振幅、標準偏差及び平均値を特定するパラメータである
。
・検査技師又は装置が分析用試料を調製し、この試料は異なる複数種の検体を含んでいてもよい。
・異なる光学的性質を、好ましくは異なる(例えば分離している)光学領域において、示す複数の異なる光学剤の溶液を試料に適宜導入する。各薬剤は、試料中の存在及び/又は濃度/量を求めたい特定種の検体に特異的である。
・試料の光応答は分光計で測定し、したがって、その応答は、上述の通り、対応する検体が試料中に実際に存在していれば、各光学剤の応答を含む。
・応答は、中央ユニット又は遠隔コンピュータへ伝えられ、それがコンピュータ処理を実行することで応答して、上述の通り、光学剤に対応するガウス曲線の集合を特定する。
・次いで、上述の通り、コンピュータ処理によって、上記集合の各ガウス曲線に応じて対応する検体の濃度及び/又は量を決定する。
・その後、処理の結果は、例えば、記憶されるか、あるいは画面に表示されてもよい。
Claims (16)
- 試料に含まれる検体を自動でインビトロ検出及び/又は定量する方法であって、
試料を1種以上の試薬と反応できる状態に置いて、上記試料中に所定の検体が存在するならば、所定の光学的性質を少なくとも1つ有する光学剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製する工程と;
液相の上記反応溶液に電磁放射線を照射する工程と;
上記反応溶液の光応答を分光計によって検出する工程と;
上記光応答から上記検体の存在確認及び/又は定量を行う工程とを有し、
上記方法は、
1種以上の試薬を用いて、それぞれ所定の光学的性質を少なくとも1つ有する少なくとも2種の異なる光学剤を含む反応溶液を直接的又は間接的に調製し、前記少なくとも2種の異なる光学剤の上記所定の光学的性質は異なるものであること、及び、
上記光応答の色スペクトル分解を得る工程と、該スペクトル分解において前記少なくとも2種の異なる光学剤の上記異なる所定の光学的性質を別々に検出する工程とを有することを特徴とし、
前記電磁放射線は紫外領域の放射線であり、
前記分光計はハウジングを備え、前記ハウジングは、中央に入口絞りを有する前壁と、回折格子を有する凹面反射面と、前記前壁の内面に配置された光電センサとを有する、方法。 - 前記方法は、放射線源から放出された上記放射線の強度を検出する工程を更に有する、請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、入射放射線の一部を分析領域を通過させることなく誘導する工程と、その入射放射線の一部の色スペクトル分解を得る工程とを更に有する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記少なくとも2種の異なる光学剤が、375nm~550nmの間のピーク波長を有する放射線を放出する、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 上記光応答の色スペクトル分解を得る工程は、上記光応答からの光線を波長分散させる工程と、このように分散させた光線の各種波長の成分の強度を検出する工程とを有することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 上記入射放射線の色スペクトル分解を得る工程の前に、上記入射放射線の一部と、上記反応溶液の光応答とを混合する工程を有することを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 光応答の経路にフィルタが存在する、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、試料に含まれる検体を自動でインビトロ検出及び/又は定量する装置であって、
試料との反応で得られた反応溶液を収容する複数の光学的分析領域(26’)と;
電磁刺激に対する上記反応溶液の光応答を検出及び/又は定量できる光学読取り装置(30)とを備え、
上記光学読取り装置は、分析領域(26’)に照射できる少なくとも1つの電磁放射線源(58)と、上記分析領域に含まれる上記反応溶液からの放射光を受光するよう構成され且つ上記反応溶液の光応答を検出できる光電受信器(70)の両方を備えており、
上記光電受信器(70)は、上記装置の移動台(32)に保持され、上記移動台は、モータ駆動であり、且つ、自動制御下で移動して上記光電受信器を各分析領域(26’)に対応する複数の位置に運ぶものであり、
上記光電受信器(70)は、上記光応答の色スペクトル分解を供給できる分光計(64)の一部を構成することを特徴とする装置。 - 上記分光計(64)は、λmax≧2×λminを満たす2つの波長λmin及びλmax間の少なくとも1つの作用波長域にわたって上記光応答の色スペクトル分解を供給できることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 上記分光計(64)は、波長分散素子(68)と、線形又は二次元の主要光電センサ(70)とを有することを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 上記分光計(64)は、上記光電受信器(70)と接続され且つ上記光応答の色スペクトル分解の画像である画像電気信号を供給する電子回路を有すること特徴とする請求項8に記載の装置。
- 上記画像電気信号はアナログ信号であることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 上記放射線源は単色源であることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 上記放射線源は多色源であることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 上記光学読取り装置は、上記放射線源から放出された放射線の強度を検出する手段を有することを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 上記放射線源から放出された放射線の強度を検出する手段は、上記分光計(64)と、入射放射線の一部を上記分析領域(26’)を通過させることなく上記分光計へ誘導する誘導システムとを有することを特徴とする請求項15に記載の装置。
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YAMAMOTO, Junya,A He3 Cryostat Using a Charcoal Adsorption Pump for a Far-Infrared Detector,JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,1975年,Vol.14/No.11,PP.1807-1810 |
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