JPS6156943B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は濃度計における分画濃度の自動測定方
法に係り、更に詳しくは、公知多検体用濃度計に
よる電気泳動試料の濃度測定に際し、該試料の泳
動間隔の如何にかかわらず、常に計測に必要な有
効間隔を自動検出しながら濃度測定する方法に関
する。

濃度計は電気泳動法によつて検体をその支持体
上で分画し、得られた試料（泳動パターン）から
血清蛋白等の各成分濃度を自動的に測定し、且つ
これを記録する装置である。

近年、１日当りの検体数の著増に伴い、病院、
医療又は検査センター等の施設においては、専ら
多検体用の濃度計が使用されている。

上記多検体用濃度計の多くは、第１図に示す如
く、紛数個（通常10〜20個）の検体を同一平面支
持体上の横方向（いわゆるＸ軸方向）に一定間隔
をあけて配置し、且つ検査ごとの複数個の成分を
縦方向（いわゆるＹ軸方向）の直線上に泳動させ
た試料を例えばカセツト等の枠体内に保持し、該
枠体を平面内で上記縦・横軸方向に移動させるこ
とにより、複数試料の分画濃度を自動計測し、該
計測値を分画濃度図と共に連続記録する測定機で
あることは公知の通りである。又、これらの多量
検体用濃度計には上記試料を保持した枠体を複数
個設備することにより、例えば数十以上の多数試
料を逐次連続測定する構成であるものが多い。

かかる上記濃度計を使用し極めて多数の検体を
連続処理する場合、次に記載するような主として
支持体及び電気泳動自体に関連する諸問題点が発
生する。

(a) 緩衝液の支持体である例えば市販のセパラツ
クス膜についていえば、これらはその種類によ
り著しい品質むらがあり、同一条件下の電気泳
動においても同一結果が得られるとは限らな
い。

(b) 上記支持膜は乾燥、湿潤、再乾燥及び透明化
等泳動の処理過程において伸縮による寸法差が
甚しい。

(c) 電気泳動自体も、上記支持膜の種類を初めと
し、緩衝液のPH度、温度及び使用による新旧の
程度、電流電圧の大小、或いは泳動時間等の諸
条件に左右され易く、更には周囲温度や湿度の
影響を受けることも大きい。

(d) 支持膜への検体の塗布は殆んど手作業であ
り、該膜の横軸方向の一直線上に鉛筆などで10
耗間隔の目印を付け、該目印を中心として全体
が８耗幅となるように検体を塗布する方法が行
われている。或いは又、伸縮を或程度予想して
前記目印の位置を適宜加減する方法も行われて
いるが絶対的なものではなく、完全な試料を得
ることは殆んど不可能である。従つて、一見簡
単且つ容易に思われる本件も実際には塗布位置
の横軸方向のずれ並びに塗布幅の相違を伴いが
ちであり、相当の熟練度と慎重な注意力が要求
される。特に、多量検体の場合は多くの手数と
時間を消費するばかりでなく、支持膜毎の相違
が甚しいため、多量検体の濃度を自動計測する
上において大きな障害となつている。

(e) アプリケーター（検体塗布器）も市販されて
いるが、性能及び使用上の簡便性において不十
分であり、未だ普及には至つていない。又、上
記種々の問題点を解決する何物でもない。

(f) 検体塗布の作業は女子が担当する場合が多
く、未熟練や疲労等による塗布ミスも生じ易
い。

次に、上記試料の濃度測定に際し生じる問題点
は次の通りである。

(a) 従来の濃度計ではオペレーターが試料間隔を
実際に計測し、この間隔を機械にセツトしたの
ち、一定ピツチの下に測定を行うのが通例であ
る。然し、この場合試料は等間隔に泳動されて
いるとは限らず、又例え等間隔に塗布されたも
のであつても試料間隔は上述の伸縮その他の理
由により一定ではないので、濃度計の光学系に
よる各試料の中心線（縦軸方向）走査は次第に
困難となる。特に、多検体（例えば20検体）用
の支持膜においては、上記中心線のいずれが逐
次加算され、逐には光学系のスリツトが上記試
料から外れて濃度測定が不能となつたり、或い
は又、臨床データとして不適当な測定結果とな
る可能性も少くない。従つて、測定の過程にお
いて、上記試料の間隔ずれを絶えず修正する必
要があり、オペレーターの常時監視が必要とな
る。

(b) 濃度計の試料搬送台搬送機構若しくは光学系
検出部移動機構（横軸方向）の極めて僅かな機
械的誤差が累積されて、上記(a)項と同様な問題
を起すことがある。

(c) 以上の問題点が解決されなければ、多量検体
の完全な自動化は不可能である。

本発明はかかる上記支持体、塗布並びに電気泳
動等に起因する諸問題の発生が不可避である泳動
された試料の濃度測定において、従来の多量検体
用濃度計がこれら諸問題点に対処し得ないため、
試料の測定が不能であつたり、或いは又、不適当
な臨床データとなる等の欠点を解決し、如何なる
状態の試料に対しても、その都度各測定試料間隔
の測長、又は計測中の間隔調整等を行う煩雑性も
なく、また手数と時間を節減し、上記測定試料の
間隔ずれ（横軸方向）並びに泳動パターンのずれ
（縦軸方向）を自動的に検出し、常時精度良く確
実に分画濃度の測定が行える方法を提供すること
を目的としており、これによつて多量検体用濃度
計の真の自動化が達成される。

以下に本発明の詳細を添付の図面により逐次説
明する。

先ず、横軸方向に間隔ずれ又は泳動幅の相違を
生じた試料の場合の検出方法について説明する。

第２図は日本電気泳動学会による電気泳動の際
の試料間隔及び泳動幅の標準寸法である。但し、
同図は各試料Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤについて蛋白分画
の第１成分であるアルブミン（濃度の最も濃い部
分として判別される）のみを代表的に示してい
る。各試料の中心線間隔＝10mm、泳動幅ｍ＝８
mm、従つて各試料間の隙間ｎ＝２mmである。

次に、第３図は試料の中心線間隔にずれを生
じた場合で、A₁〜D₁の試料間隔を夫々_１，
_２，_３とすると、例えば_１＝９，_２＝11，
_３＝10mmの場合、泳動幅ｍを標準寸法とする
と、隙間n₁＝１，n₂＝３，n₃＝２mmとなる。

次に、第４図は泳動幅ｍに相違を生じた場合
で、試料A₂〜D₂の幅を夫々m₁，m₂，m₃及びm₄
とすると、例えばm₁＝８，m₂＝７，m₃＝６，m₄
＝８mmの場合、試料間隔を標準寸法とすると、
隙間n′₁＝2.5，n′₂＝3.5，n′₃＝３mmとなる。

次に、実際の試料は上記第３図及び第４図に示
すような単純なものではなく、むしろ各種ずれが
複合された複雑な寸法のものである場合が多い。
然し、このような試料であつても、本発明の試料
間隔検出方法により処理することが可能であり、
これらは以下に示す説明により逐次明かにされ
る。

(a) 先ず、第１図に示す多検体試料１の最初の試
料Ａの中心線をその全長にわたり走査し、該走
査による電圧変化を濃度に換算し、濃度計のメ
モリーへ記憶させておく。これらのメモリーの
内から、濃度の最も濃い点として判別されるア
ルブミンの中心点Ｐ（第５乃至第６図）を求
め、移動の始点Ｏからの距離ｆを算出し、その
位置を確定したのち記憶させる。このｆは次式
より濃度計内蔵のコンピユーターにより容易に
算出される。

ｆ＝Ｎ_２／Ｎ_１×Ｆ ここに、Ｆは始点Ｏから終点Ｑまでの試料の全
長、N₁及びN₂は夫々始点Ｏより点Ｑ及びＰ間の
サンプリング数である。

ついで、次試料Ｂへ位置合わせする際、再び上
記アルブミンの中心点Ｐの位置まで試料搬送台を
縦軸方向に移動し、ここで停止させる。

(b) 次に、上記試料搬送台を横軸方向に移動させ
ながら(a)項同様光学センサーにより電圧変化を
検出し、該電圧の変化量より次試料Ｂのアルブ
ミンを濃度の最も濃い箇処として判別を続け、
これを記憶させておく。この場合、Ｐ点の横軸
方向の軌跡はY′−Y′である。

(c) 更に、試料搬送台の横軸方向への移動を続
け、その間の電圧変化を検出・記憶させると共
に、試料Ｂと次の試料Ｃとの中間点Ｒ（試料が
透明で電圧値がピークとなる点）を濃度の最も
薄い点として判別し、試料搬送台をこのＲ点で
停止させる。

(d) 次いで、上記(b)項および(c)項に記載の記憶値
に基づいて試料Ｂの濃度の最も濃いアルブミン
の分画範囲における中心点Ｓを判別してその位
置を確定する。

ここで、本検出にあたつて使用する光学系装
置について説明すると、第７図に示すように、
そのスリツト板２には、縦長の２本のスリツト
３，３′が所定間隔Ｔ（この間隔Ｔは正確な試
料間隔の検出を行わせるために本実施例では上
記各試料間の隙間ｎ＝２mmより小さくしてあ
る。）を有して並設されていると共に、これら
スリツト３，３′と直交する１本の横長スリツ
ト４が設けられている。そして、このスリツト
板２は取付板５に左右化方向にスライド可能に
取付けられていて、図示しない引張コイルバネ
をソレノイドとにより、同図ａに示す縦長スリ
ツト３，３′がこの取付板５に設けた開口部５
ａの略中心部に位置した状態から、同図ｂに示
すように横長スリツト４が開口部５ａの略中心
部に位置した状態に、これらスリツト３，３′
および４を縦・横に切換えられるように構成さ
れている。

また、これらスリツトの大きさは、例えば、
縦長のスリツト３，３′では、その長さが４〜
５mm、幅が0.2mm、横長のスリツト４では、そ
の長さが５〜７mm、幅が同じく0.2mmとなつて
おり、試料間隔の検出、並びに各試料の濃度測
定に好適な大きさに設定されている。

更に、本光学系装置には、第８図に示すよう
に、上記試料１を介して上記縦長スリツト３，
３′に対応する縦長の試料間隔検出用の受光器
６，６′と、横長スリツト４に対応する濃度測
定用の横長の受光器７とが取付基板８に一体に
取付けられて、配設されている。

そして、これら対応関係にある縦長スリツト
３，３′と受光器６，６′，および横長スリツト
４と受光器７は、例えば、引張コイルバネとソ
レノイド等（図示せず）を用いて、スリツト板
２と取付基板８とを同時に左右方向に所定量ス
ライドさせることにより、それぞれ一対となつ
て縦・横に切換えられるように構成されている
と共に、この縦長スリツト３，３′と受光器
６，６′とにより試料間隔の検出を行わせ、か
つ、横長スリツト４と受光器７とにより各試料
の分画濃度の測定を行わせるようになつてい
る。

そして、試料間隔の検出に用いられる受光器
６．６′の取付間隔は、これに対応する縦長ス
リツト３，３′の間隔Ｔ（各試料の隙間ｎ＝２
mmより小さくしてある。）に略等しくしてあ
り、隣接する２つ以上の試料にまたがつて、こ
れら試料を同時に検出するといつたことのない
ようにすると共に、これらスリツト３，３′か
らの投入光を確実に受光できるようになつてい
る。

また、この縦長スリツト３，３′の間隔Ｔお
よび受光器６，６′の取付間隔は、後述するよ
うに、試料Ｂのアルブミン中心点Ｓを正確に判
別するためにも、できるだけ小さいことが望ま
しい。

尚、本実施例において、上記スリツトおよび
受光器の各切換え操作は、何れも自動的に行え
るように構成されている。

そして、上記構成の光学系装置を用いて試料
Ｂのアルブミン中心点Ｓを判別するにあたつて
は、上記試料搬送台の横軸（Ｘ軸）方向への移
動に伴なつて、２つの受光器６，６′により
夫々別個に検出されたアルブミンの濃度は、濃
度計に内蔵したコンピユータに夫々濃度データ
として記憶されると同時に、第９図ａに示すよ
うに、上記縦長スリツト３，３′のスリツト間
隔Ｔおよび試料搬送台の走査速度（これは予じ
め設定される）によりメカニカルに決定される
所定の位相差を有する２つの濃度曲線イ，ロで
表出される。

この濃度曲線イ，ロの各ピーク値S₁，S₂は各
受光器６，６′により夫々別個に検出された試
料Ｂのアルブミンの分画範囲における濃度の最
も濃い箇所に対応している。そして、これら波
形イ，ロを合成して、時間ｔに対する変化量△
Ｄを求めると、第９図ｂに示すように、曲線ハ
により表わすことができる。この曲線ハと時間
軸ｔとの交点t₁が、この曲線ハの変曲点となつ
ており、図より明らかにこの点t₁が、第９図ａ
に示す各ピーク値S₁，S₂の中間点S′に対応して
いると共に、この中間点S′は、試料Ｂのアルブ
ミン中心点Ｓに対して、スリツト間隔Ｔおよび
走査速度により予じめ設定される所定ズレ量Δ
Ｃだけ搬送台の移動方向に位置ズレを生ずるよ
うになつている。

そして、本検出方法においては、上述のよう
にスリツト３，３′のスリツト間隔Ｔをできる
だけ小さくしてこのズレ量ΔＣを少なくするこ
とにより、この中間点S′がアルブミン中心点Ｓ
に近似的に略一致するようにしてあり、この中
間点S′を上記記憶値に基づいて検出させること
により、このアルブミン中心点Ｓが判別される
ようになつている。

尚、本検出方法では、スリツト３，３′と受
光器６，６′とを用いると共に、上述のように
ズレ量ΔＣを少なくして試料間隔の検出を行わ
せるようにしてあるから、例えば、アルブミン
の分画範囲の左端または右端に濃度の最も濃い
箇処がある場合にも、その箇処を濃度の最も濃
い中心点Ｓとして確実に判別することができ
る。

(e) 次に、上記(d)項により、アルブミンの中心点
Ｓが判別され、その位置が確定した後に、試料
搬送台を試料Ｂの当該中心Ｓに戻し停止させる
のであるが、この中心点Ｓに試料搬送台を戻す
にあたつては、前述した中間点S′の中心点Ｓに
対するズレ量ΔＣを濃度計のコンピユータに予
じめ記憶させておき、本来の戻し量にこのズレ
量ΔＣを加算若しくは減算した量だけ戻すよう
にしてある。そして、更に、この試料搬送台を
縦軸方向に移動させて、この搬送機構の移動開
始点Ｏまで戻す。次いで、試料搬送台を上記中
心点Ｓより縦軸方向に移動し、試料Ｂについて
その全成分の濃度を測定する。

以後、上記方法を繰返すことにより、次試料
Ｃ以下の濃度を測定することができる。

そして、この濃度の測定に際しては、上述の
ように、スリツトおよび受光器を横長スリツト
４と濃度測定用の受光器７とに切換え、これに
よりこの濃度測定を行わせるようになつてい
る。

尚、上記実施例では、アルブミンの中心点Ｓを
コンピユータに記憶された濃度データに基づいて
判別する方法について説明したが、この他両受光
器からの電気信号を合成し、その変化を微分回路
を用いてオン、オフの信号に替える、いわゆるア
ナログ的な方法によつても上記中心点Ｓを求める
ことができる。

更に、上記実施例では、縦長スリツト３，３′
に対応させて試料間隔検出用の受光器６，６′を
設けると共に、横長スリツト４に対応させて濃度
測定用の受光器７を設け、これらスリツトと受光
器とを一対で切換えるように説明したが、これと
は別に、上記スリツト３，３′に対応させて設け
た受光器６，６′の内、いずれか一方を濃度測定
用の受光器として切換え使用できるようにし、こ
の受光器と横長スリツト４とで濃度の測定を行わ
せるように構成してもよい。

次に、第１０図は縦軸方向にずれを生じた試料
の１例を示すもので、試料間隔、試料幅ｍ，試
料間隙ｎはすべて標準寸法とし、縦軸方向にのみ
アルブミンの位置ずれを生じる単純なものであ
る。この場合、縦軸方向のずれh₁＝１，h₂＝１お
よびh₃＝２mmである。

この縦軸方向のずれを生じた場合も、上記横軸
方向のずれの場合と同様に、実際には各種のずれ
が種々複合した複雑なものであることが多い。

この場合にも、上記(a)項〜(e)項に記載の検出方
法により、横軸方向のずれに対するのと同様に、
その試料間隔の検出を行うことができる。

本検出にあたつても、上述の場合と同様に縦長
スリツト３，３′が用いられる。

即ち、これらスリツト３，３′の縦軸方向の長
さは４〜５mmであるので、上記ずれ量の最大値h₃
＝２mmの存在にもかかわらず、各試料A₃，B₃…
…のアルブミンの検出が可能である。

そして、これらスリツト３，３′に対応させ
て、上記２つの受光器６，６′が試料間隔検出用
のセンサーとして用いられる。

次に、第１１図は本発明方法を実施する場合の
関連装置をブロツク図により示したものであつ
て、１０は光学系、１１は泳動パターン、１２は
検出器、１３はＡ／Ｄ変換器、１４はメモリー装
置、１５は分画判定回路、１６は記録装置であ
り、１７は本発明の特徴である試料間隔の判別機
構である。

以上記載の本発明方法により多検体の泳動パタ
ーンにつきその分画濃度を測定する場合は、該泳
動パターンの最初の試料の中心線へ光学系スリツ
トを位置づけすればよく、以後は本発明方法によ
り各検体の濃度走査線の位置決めを自動的に行
い、多量検体の濃度を連続的に測定することが可
能である。

以上詳述した本発明方法(a)〜(e)においては、試
料の濃度測定にあたり固定の濃度測定用光学系装
置に対し、測定試料を試料搬送機構により縦・横
軸方向に移動させる場合について説明したが、こ
れとは反対に、測定試料を固定し上記光学系装置
を該試料に対し移動させることによつても全く同
様に濃度の測定が可能であるので、これらについ
ての記載を省略したことを附記する。

本発明方法を実施するに際して特徴とするとこ
ろは、従来機が各種間隔ずれを生じた試料に対し
測定不能であつたり、或いは不適当な測定結果と
なる欠点を完全に解決した点である。よつて、濃
度計による多量検体の測定上、延いては医療上に
果す効果は極めて大である。

以下に本発明方法による効果の主要点を更に列
挙すれば下記の通りである。

(a) 緩衝液の支持体の種別による品質むら及び伸
縮による寸法差、塗布作業の未熟練その他によ
る塗布ミス、並びに泳動の諸条件によつて不可
避的に生じる各種の泳動ずれの如何に関係な
く、各泳動パターンの走査中心線を自動的に検
出することができる。

(b) 従来の多検体濃度計におけるが如く常時監視
し、試料間隔のずれによる調整を一々行う必要
がないので、特に多量検体（例えば200検体）
の場合、完全自動化が可能となり、測定の迅速
化並びに省力化に大きな効果を発揮することが
できる。

(c) 試料搬送機構若しくは光学系検出部の移動機
構の製作誤作が累積することによつて生じる測
定値への影響を排除することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多検体の泳動パターン、第２図は日本
電気泳動学会が規定する試料の標準寸法、第３
図、第４図及び第１０図は各種泳動ずれを生じた
泳動パターンの一部を示し、第３図は試料間隔ず
れを、第４図は試料塗布幅の相違を、第１０図は
縦軸方向の試料位置ずれを生じた場合である。第
５図〜第９図および第１１図は本発明方法を示す
説明であつて、第５図は濃度図、第６図は試料間
隔が相違する場合の泳動パターン、第７図はスラ
イド式光学系スリツトを説明する平面図であつ
て、同図ａは切換前、同図ｂは切換後を示す。第
８図は光学系検出装置の要部を説明する斜視図、
第９図ａは濃度曲線図、同図ｂはその一次微分し
た図、第１１図は本発明方法を実施する場合の関
連装置を示すブロツク図である。 １……泳動パターン、２……スリツト板、３，
３′，４……スリツト、６，６′，７……受光器、
１０……光学系、１１……泳動パターン、１２…
…検出器、１３……Ａ／Ｄ変換器、１４……メモ
リー装置、１５……分画判定回路、１６……記録
装置、１７……試料間隔の判別機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の検体を同一平面支持体上の横方向に
   一定間隔をあけて配置し、且つ検体ごとの複数個
   の成分を縦方向の直線上に泳動させた試料を光学
   系検出部に対し上記縦・横軸方向に移動させる
   か、若しくは上記光学系検出部を試料に対し縦・
   横軸方向に移動させることにより試料の分画濃度
   を測定する濃度系において、その光学系装置のス
   リツト板には上記各試料の隙間より小さいスリツ
   ト間隔を有する２本の縦長スリツトと、これに直
   交する１本の横長スリツトとを設け、これら縦・
   横の各スリツトに対応させて試料間隔検出用の受
   光器と濃度測定用の受光器とを設けると共に、こ
   れら対応関係にあるスリツトと受光器とを一対で
   切換え可能に構成し、これにより、下記ａ項〜ｆ
   項に記載の方法で各試料の間隔を自動的に検出し
   ながら濃度測定を行うようにしたことを特徴とす
   る濃度計における分画濃度の自動測定方法。 (a) 最初の試料Ａを縦軸方向に、若しくは上記Ａ
   の試料に対し光学系検出部を縦軸方向に、夫々
   の搬送又は移動機構の始点より終点まで移動さ
   せ、その間、前記横長のスリツトおよび対応関
   係にある前記受光器を用いて各濃度を検出し、
   濃度データとして記憶せしめ、ついで上記濃度
   データより濃度の最も濃いアルブミンの中心点
   Ｐを判別してその位置を確定し、次の試料Ｂに
   移る前に試料搬送台若しくは光学系検出部を上
   記中心点Ｐまで移動し停止させる。 (b) 試料搬送台若しくは光学検出部を横軸方向の
   次試料Ｂに移動しつつその間に上記縦長のスリ
   ツトを通した光を対応する受光器で受光検出
   し、光電変換した後、その間の電圧変化を記憶
   させる。 (c) 試料搬送台若しくは光学系検出部を更に横軸
   方向に移動しつつ上記(b)項と同様に縦長のスリ
   ツトを通した光を対応する受光器で受光検出
   し、光電変換した後、信号処理により、その間
   の電圧変化を検出・記憶せしめると共に、試料
   Ｂと次試料Ｃとの中間点Ｒを電圧レベルにより
   濃度の最も薄い点として判別し、試料搬送台若
   しくは光学系検出部をＲ点で停止させる。 (d) 上記(b)および(c)項に記載の記憶値より、試料
   Ｂの濃度の最も濃いアルブミンの分画範囲にお
   ける中心点Ｓを判別してその位置を確定し、試
   料搬送台若しくは光学系検出部を上記Ｓ点まで
   戻し停止させ、次いで、試料搬送台若しくは光
   学系検出部を縦軸上の測定開始点Ｏまで戻す。 (e) 試料搬送台若しくは光学系検出部を上記(d)項
   記載のＯ点からＳ点に、次いでＳ点より縦軸方
   向に移動し、次試料Ｂについて全成分の濃度を
   測定する。 (f) 次試料Ｃ以降について、上記(b)項〜(e)項の操
   作を繰り返し、全成分の濃度測定を行う。