JPS5928253B2 - 血液等の凝集状態を検出する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は血液等の凝集反応状態を光学的、電気的に検出
する方法に関するものである。

検体のある成分に対して試薬あるいは血清等を混入して
凝集反応させ、母体の検体に凝集が起るか否かを調べて
、検体の生理的状態を判定する医学的検査が従来から行
なわれている。

これらの検査はその操作、最終判定を共に人為的に行な
うものであるから誤判定の危険性を多分に含んでいる。
フ 本発明は、凝集反応の結果を凝集あるいは非凝集の
いずれかに判定する作業を電子的に行なうよう構成し、
判定動作が迅速であり、信頼性の高い判定をすることの
できる方法を得ることを目的としたものである。透明基
板上で凝集反応させた検体を光学的に見ると次のような
特徴が現われる。

１）非凝集状態では反応域における光透過率は、場所的
にその変動が少なくほぼ一様な値となつている。

９２）凝集状態では、反応域上に光透過率の小さい凝集
塊と光透過率の大きい液状部とが発生するため光透過率
は場所的に大きな差異を生じる。

本発明は上記（１）（２）の相対的な特徴に着目して発
明されたものである。即ち、微小断面積の光束で５反応
域を走査して微小断面積の光透過量を得、これを光電変
換して電気信号とし、この電気信号を上記特徴に応じて
置き換えた電気的な条件によつて識別し、検体の凝集状
態を判別するように構成したものである。０ 次に本発
明方法を実施するように構成した装置を示す図面につい
て本発明を説明する。

第１図は本装置の検出部を略示するもので、透明基板１
の上には、検体を載せ試薬を注入して反応域２が形成さ
れている。

図示例は凝集を生じて５いる場合を示す。光源３から照
射された微小断面積の光束４は反応域２を透過してレン
ズ系５により集束され、光導電素子６に入射する。光束
４は矢印７，８に示すように直角方向の移動を組み合わ
せて動かされ、反応域２をくまなく等速走査する。光導
電素子６を含む電気閉回路９には、直流電源１０、固定
抵抗１１を直列接続してある。該固定抵抗１１の両端電
圧は電気信号１２となり接地電位に対して図示の極性を
有する。この装置において例えば、光束４が凝集塊に当
つている時は光透過量が少なく、従つて光導電素子６へ
の光照射量も少ないため、該素子６の抵抗は大きくなる
。

従つて閉回路９を流れる電流が少なく、出力電圧たる電
気信号１２も小さい。しかし光束４が凝集塊を外れた液
状部にあるときは、光透過量が大きく、光導電素子６へ
の光照射が強いため、電気信号１２は大きな値となる。
このように電気信号１２は反応域２の光透過量に対応し
た大きさの電気信号として得られる。第２図は電気信号
１２を入力信号として凝集塊の有無を判定する識別装置
のプロツク図である。

１３はある期間において入力した電気信号１２の極大値
を保持し出力信号３２とするピーク値ホールド回路、１
４は信号３２からある基準値１５（後述）を引算した値
を出力信号３３とする引算回路、１６は引算回路１４の
出力信号３３と電気信号１２とを比較して引算回路１４
の信号３３が電気信号１２に比べて大きい場合（比較条
件）に一定振幅のパルス信号３４を発生する比較器であ
る。

１７は比較器１６のパルス信号３４を微分する微分器、
１８は微分器１７の出力信号３５の中から負の信号のみ
を通す整流器であり、この負の信号はピーク値ホールド
回路１３の動作をリセツトする。

ピーク値ホールド回路１３のりセツトはこの他に、一走
査の完了時毎に走査駆動系（図示せず）から発せられる
一定走査完了信号１９によつても行なわれる。２０は比
較器１６の出力信号３４を反応域全体を走査する全走査
時間に亘つて積分する積分器、２１は比較器で、積分器
２０の出力信号３６を基準値２２（後述）と比較して積
分器２０の出力信号３６の方がより大きければ凝集あり
の信号２３を出す。

基準値１５は、しきい値変動幅とも称するものであり、
凝集状態を呈する反応域において、凝集塊を示すに十分
な大きさの電圧Ｘからなる電気信号と、同じく液状部を
示すに十分な大きさの電圧Ｙ（Ｙ＞Ｘ）からなる電気信
号との電位差（Ｙ−Ｘ）に相当する電位とする。

基準値２２は、凝集ありと判定するに十分な凝集塊の面
積に相当する走査時間を電気信号に変換したものである
。

以上の各基準値１５，２２は判定の正確さを確保するた
め重要な値であるから、それぞれ検体の性質や、判定目
的に応じて適正な大きさに設定する。

次に、実際の検査例を示す第３〜４図について本発明を
説明する。

第３図は、凝集のある場合（Ａ列）と非凝集の場合（Ｂ
列）とについて本装置の各部における出力信号波形を示
したものである。

ＡＯは凝集、ＢＯは非凝集の各状態を示す反応域２ａ，
２ｂの光学的特徴を示すモデル図であり、ＡＯは凝集塊
と一部未反応検体とが共に液状部に浮遊している状態を
示し、ＢＯは検体がほぼ均質に分布している状態を示す
。Ａ１〜Ａ５，Ｂｌ〜Ｂ４，Ｃに示す出力信号波形は、
全走査線の中でＡ。，ＢＯに示す一本の走査線２９ａ，
２９ｂで走査した場合の波形を示す。Ａ１は固定抵抗１
１の両端に発生する電気信号１２ａを示す。Ａ２はピー
ク値ホールド回路１３の出力信号３２ａを示す。Ａ２に
おいてはＣ，ｄの２個所でりセツトされているがこれに
ついては後述する。Ａ３はピーク値ホールド回路１３の
出力信号３２ａから基準値１５を引いた大きさの引算回
路１４の出力信号３３ａを示す。またＡ３には原電気信
号１２ａを破線で示してある。Ａ３に示す出力信号３３
ａと原電気信号１２ａとは比較器１６で比較され、前述
の比較条件を満す部分Ｅ，ｆにおいて該比較器１６から
Ａ４に示す一定振幅のパルス信号３４ａが発生される。
Ｂ列について同様にして見ると、゛電気信号１２ｂはＢ
１の通りほぼ平担となり、ビーク値ホールド回路１３の
出力信号３２ｂはＢ３の通りとなる。

引算回路１４の出力信号３３ｂはＢ３に示すように原電
気信号１２ｂより小さいため、前述の比較条件を満さな
いからＢ４の通り比較器１６の出力は無い。Ａ４の出力
信号３４ａは微分器１７で微分されてＣ，に示すパルス
信号３５ａとなり、その負信号がピーク値ホールド回路
１３をＣ，ｄの２個所でりセツトさせている。

そのＣ，ｄの時刻はＡ４のパルス信号３４ａの立下り時
点である。この走査線２９ａの途中におけるりセツトは
、電気信号１２ａの変動幅の検討を、走査方向に対して
凝集塊より前部（ＡＯにおいて左部）であり該凝集塊に
なるべく近い反応域部分における電気信号１２ａの極大
値を基準にして行なうために必要である。一方Ｂ列では
、比較器１６からの出力信号がないので、走査終了後一
定走査完了信号１９によりりセツトされる。比較器１６
から出たパルス信号３４ａの中、積分器２０へ進んだも
のはＡ５〜Ａ７に示すように処理される。

即ちＡ４に示すパルス信号３４ａは積分器２０によりパ
ルス発生時間を積算されてＡ５に示す積算時間信号３６
ａとなり、比較器２１に入る。Ａ６は全走査時間Ｔに亘
つて得られた積算時間信号３６ａと基準値２２を示す。
積算時間信号３６ａが基準値２２を越えると比較器２１
から凝集ありの信号２３が発せられる。このＡ，〜Ａ７
に示す判定方法は特許請求の範囲１に記載した方法であ
る。

この判定方法は、亀気信号１２ａが直前の極大値から基
準値１５の幅以上に減少しているときは、光束４が凝集
塊上を走査しているときであるという対応から、全走査
時間の中でこのような状態の起つている全時間は凝集塊
の総面積に比例したものになるという原理に基づくもの
であり、凝集状態を検出するための有力な方法であると
いえる。なお上記した方法はおいて、基準値１５を各凝
集塊の検出の始めと終りとにおいて異なる値とすると、
第４図に示すように凝集塊に相当する電気信号の微変動
に基づく識別装置の誤判定を防ぐことが可能である。

第４図Ｄ２〜Ｄ４は誤動作の場合を示し、同図Ｅ，〜Ｅ
３は基準値１５を変えて正常動作させた場合の信号波形
を示す。

例えば同図Ｄ。

に示すような微小間隔３０を介して２つの凝集塊が隣接
する反応域２ｄにおいて、該間隔３０を通る走査線２９
ｄにより得られる電気信号１２ｄは、Ｄ，に示す通り該
間隔３０に応じた小ピーク値３１がｇ点に形成される。
この電気信号１２ｄを第２図に示す装置により、前記の
方法と同様に処理すると次のようになる。

即ち、ヒータ値ホールド回路１３の出力信号３２ｄはＤ
２に示す通りとなりｇ点でりセツト（後述）されている
。引算回路１４の出力信号３３ｄはＤ３に示す通りとな
り、比較器１６のパルス信号３４ｄはＤ４に示す通り左
方の凝集塊に相当する信号のみとなる。このパルス信号
３４ｄは凝集塊の大きさと対応しない不都合がある。パ
ルス信号３４ｄの立下り部（ｇ点）の微分信号によりヒ
ータ値ホールド回路１３はりセツトされてしまう。そこ
で今、基準値１５をＤ４のパルス侶号３４ｄが発生して
いる時は電位差（Ｙ−Ｘ）からある値Ｆ（第４図Ｅ２）
だけ減じた小さな値とすると、引算回路１４からＥ２に
示す出力信号３３ｅが発せられる。

この出力信号３３ｅと原電気信号１２ｄとを比較すると
、Ｅ３に示すように小ピーク値３１の存在には左右され
ることなく２つの凝集塊の大きさに応じたパルス信号３
４ｅが発せられる。このパルス信号３４ｅの立下り部（
ｈ点）の微分信号によりピーク値ホールド回路１３は初
めてりセツトされる。上記したある値Ｆは基準値１５と
同様に十分吟味して定める必要がある。

なお、Ｅ３のパルス信号３４ｅはその後積分器２０に進
んで、それぞれの判定を受ける。

このＤ，，Ｅ，〜Ｅ３に示す処理方法を付加した判定方
法は特許請求の範囲２に記載した方法である。

なお、実際にこのような処理方法に基づいて第２図に示
す識別装置を動作させるには、比較器１６のパルス信号
を受けて基準値１５をある値Ｆだけ減少させるバイアス
回路（図示せず）を付加すればよい。

以上に各実施例から判るように本発明の方法は、凝集反
応させた検体の凝集有無を光学的、電気的に判定するも
のであるから、判定時間が短かく、常に一定条件の下で
判定することができて信頼性の高い判定が得られ、肉眼
で行なう従来法のような個人差も生じない等効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本発明を実施する装置の概略を示し、第１
図は査走および光電変換装置の概略図、第２図は識別装
置のプロツク図、第３図Ａ−Ｃは検体例とそれぞれの検
体における走査信号とを示す説明図、第４図Ａ−Ｂは第
３図同様の説明図である。 ２：反応域、６：光導電素子、１２，１２ａ，１２ｂ，
１２ｄ：電気信号、１５：基準値、１６，２１：比較器
、２２：基準値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検体を微小断面積の光束で走査し、該検体を通過し
   た光につき光電変換を行なつてその透過光量に応じた大
   きさの電気信号を取出し、該電気信号の隣接する極大値
   と極小値との変動幅が基準値の幅を越えている時間を全
   走査時間に亘つて積算し、この積算時間が基準時間を越
   えた場合に凝集有りと判定することを特徴とする血液等
   の凝集状態を検出する方法。 ２ 検体を微小断面積の光束で走査し、該検体を通過し
   た光につき光電変換を行なつてその透過光量に応じた大
   きさの電気信号を取出し、該電気信号の隣接する極大値
   と極小値との変動幅が基準値の幅を越えている時間を全
   走査時間に亘つて積算し、この積算時間が基準時間を越
   えた場合に凝集ありと判定する血液等の凝集状態を検出
   する方法において、該電気信号の極大値から極小値へ変
   動する時と、極小値部において細かく変動している時と
   をそれぞれ異なつた基準値を用いて電気信号を識別する
   ことを特徴とする血液等の凝集状態を検出する方法。