JP2612641B2 - 光学的分析方法、そこで使用するための装置、及びアッセイ方法 - Google Patents
光学的分析方法、そこで使用するための装置、及びアッセイ方法Info
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、エバネッセント信号の光分析法及びこのよ
うな方法を行なうための装置に関する。
うな方法を行なうための装置に関する。
特に本発明は、リガンド（ligand）／特異なバインデ
ィングパートナ（Specific binding partner）アッセイ
方法、特にイムノアッセイ（immunoassay 免疫分析
法）信号を検出する方法及びそのための装置に関する。
ィングパートナ（Specific binding partner）アッセイ
方法、特にイムノアッセイ（immunoassay 免疫分析
法）信号を検出する方法及びそのための装置に関する。
従来から少量の試料の取り扱い及び計量のための分析
装置、及び光分析法でのこのような装置の使用が種々開
示されている。
装置、及び光分析法でのこのような装置の使用が種々開
示されている。
例えば米国特許第3939350号では、単純な内部全反射
及びプリズム表面に固定される材料とのエバネッセント
波の相互作用を含む方法による、固体透明プリズム表面
に固定される螢光材料の光学的測定が説明されている。
及びプリズム表面に固定される材料とのエバネッセント
波の相互作用を含む方法による、固体透明プリズム表面
に固定される螢光材料の光学的測定が説明されている。
EP−Ａ−75353では、ファイバ内を軸方向に伝達する
光による幾何級数的に減衰する（エバネッセント）外部
放射及びそれのコーティングとの相互作用について言及
している。
光による幾何級数的に減衰する（エバネッセント）外部
放射及びそれのコーティングとの相互作用について言及
している。
なかんずくEP−Ａ−170376では、化学検査装置の一部
である導波ガイドから出て来る螢光の光分析法が説明さ
れており、EP−Ａ−171148ではある化学検査装置、すな
わち螢光毛管充填装置（fluorescene capillary fill d
evice）及びその製作方法が説明されている。
である導波ガイドから出て来る螢光の光分析法が説明さ
れており、EP−Ａ−171148ではある化学検査装置、すな
わち螢光毛管充填装置（fluorescene capillary fill d
evice）及びその製作方法が説明されている。
EP−Ａ−171148に説明されているように、螢光毛管充
填装置（以下FCFDと称す。）は、例えばガラスのような
透明材料を二個狭い間隔で離して構成するのが代表的で
ある。一つの板（プレート）は、光導波ガイドとして働
き、この装置で行なわれる検査に適した固定化された試
薬を運ぶ。イムノアッセイに使用するためには、例えば
固定化された試薬は検出しようとする抗原の抗体であれ
ば良く、プレートの一つは螢光染料でラベルが付けられ
た抗原を備える分解性試薬を運ぶ。標本をFCFDの一方の
端に置くと、標本は毛管現象の作用によりすきまに引き
込まれ、試薬を分解する。競争アッセイにおいては、螢
光のラベル付けがされた抗原は、導波ガイドに固定され
た限定された数の抗体結合量をめぐって標本抗原と競争
する。毛管の間隔は狭い（典型的には100ミクロンメー
トル）ため、一般的に反応は５分間以下という短時間で
競争する。サンドウィッチ型分析では、導波ガイドは検
出しようとするリガンドに対する特異なバインディング
パートナを運び、プレートの一つは螢光染料でラベル付
けされた別の特異なバインディングパートナを備える分
解性試薬を運ぶ。抗原のサンドウィッチ型分析では、標
本抗原は螢光ラベルが付けられた抗体と導波ガイドに固
定された抗体のサンドウィッチ型合成物を形成する。こ
のようにして合成の形成により導波ガイドに非直線的に
接した螢光ラベルが付けられた抗体の量は、標本内の抗
原の濃度の関数になる。
填装置（以下FCFDと称す。）は、例えばガラスのような
透明材料を二個狭い間隔で離して構成するのが代表的で
ある。一つの板（プレート）は、光導波ガイドとして働
き、この装置で行なわれる検査に適した固定化された試
薬を運ぶ。イムノアッセイに使用するためには、例えば
固定化された試薬は検出しようとする抗原の抗体であれ
ば良く、プレートの一つは螢光染料でラベルが付けられ
た抗原を備える分解性試薬を運ぶ。標本をFCFDの一方の
端に置くと、標本は毛管現象の作用によりすきまに引き
込まれ、試薬を分解する。競争アッセイにおいては、螢
光のラベル付けがされた抗原は、導波ガイドに固定され
た限定された数の抗体結合量をめぐって標本抗原と競争
する。毛管の間隔は狭い（典型的には100ミクロンメー
トル）ため、一般的に反応は５分間以下という短時間で
競争する。サンドウィッチ型分析では、導波ガイドは検
出しようとするリガンドに対する特異なバインディング
パートナを運び、プレートの一つは螢光染料でラベル付
けされた別の特異なバインディングパートナを備える分
解性試薬を運ぶ。抗原のサンドウィッチ型分析では、標
本抗原は螢光ラベルが付けられた抗体と導波ガイドに固
定された抗体のサンドウィッチ型合成物を形成する。こ
のようにして合成の形成により導波ガイドに非直線的に
接した螢光ラベルが付けられた抗体の量は、標本内の抗
原の濃度の関数になる。
以下において使用される「抗原」という言葉には、抗
原の種類（例えば、蛋白質、細菌、細菌片、細胞、細胞
片及びウイルス）及び適当な条件下で抗原になる付着体
（ハプテン）の両方が含まれるものとする。
原の種類（例えば、蛋白質、細菌、細菌片、細胞、細胞
片及びウイルス）及び適当な条件下で抗原になる付着体
（ハプテン）の両方が含まれるものとする。
FCFDを分析に使用する時には、エバネッセント波結合
は分離又は清浄工程の必要がない。ラベル付けされた試
薬が適当な波長の光源により光学的に励起される時に
は、液相内の発螢光団と境界の発螢光団の両方から、導
波ガイドに直接的又は非直接的に螢光放射が起きる。螢
光放射が起きる媒体の光学的特性は、界面発螢光団から
出る螢光の大部分はこの導波ガイドの反対側の縁から垂
直に対して所定角度αより小さい角度で出てくるが、液
相内の発螢光団から出る螢光は垂直に対して実質的にす
べてα（−π/2＜α＜π/2）より大きな角度でこの導波
ガイドの縁から出てくる。αの値は、空洞内の液相と導
波ガイド材料の屈折率及び波長によって決まり、近似的
に次式で表わされる。
は分離又は清浄工程の必要がない。ラベル付けされた試
薬が適当な波長の光源により光学的に励起される時に
は、液相内の発螢光団と境界の発螢光団の両方から、導
波ガイドに直接的又は非直接的に螢光放射が起きる。螢
光放射が起きる媒体の光学的特性は、界面発螢光団から
出る螢光の大部分はこの導波ガイドの反対側の縁から垂
直に対して所定角度αより小さい角度で出てくるが、液
相内の発螢光団から出る螢光は垂直に対して実質的にす
べてα（−π/2＜α＜π/2）より大きな角度でこの導波
ガイドの縁から出てくる。αの値は、空洞内の液相と導
波ガイド材料の屈折率及び波長によって決まり、近似的
に次式で表わされる。
αarcsin（n2 2−n1 2）1/2 但し、n1は液相の屈折率を表わし、n2は固体導波ガイ
ドの屈折率を表わす。このような理想的な条件下では、
導波ガイドの縁から出る螢光の角度識別は異なる放射信
号を分別するのに充分である。
ドの屈折率を表わす。このような理想的な条件下では、
導波ガイドの縁から出る螢光の角度識別は異なる放射信
号を分別するのに充分である。
これまでの議論は、前に定義したαの大きさと比較さ
れる大きさの垂直に対する角度を参照して導かれるが、
これらの角度は垂直から正方向又は負方向のいずれにず
れたものでも良いということを理解しておく必要があ
る。
れる大きさの垂直に対する角度を参照して導かれるが、
これらの角度は垂直から正方向又は負方向のいずれにず
れたものでも良いということを理解しておく必要があ
る。
しかしながら実際には螢光放射の単純な角度識別を利
用した分析の感度は、いくつかの実験的要因により制限
される。特に励起波長の光及び光フィルタ（代表的には
コロイドガラス）から全方向に出る二次螢光から充分に
フィルタリングできないこと、及び検出器上に螢光放射
を集光するのに使用されるレンズの収差を含む要因によ
る。
用した分析の感度は、いくつかの実験的要因により制限
される。特に励起波長の光及び光フィルタ（代表的には
コロイドガラス）から全方向に出る二次螢光から充分に
フィルタリングできないこと、及び検出器上に螢光放射
を集光するのに使用されるレンズの収差を含む要因によ
る。
ところが本出願人らは、上記のような分析技術が、過
度のフィルタリング又は高コストで複雑なレンズシステ
ムを必要とせずに、螢光放射又は類似の燐光又は冷光放
射の効果的角度識別を行なうようにこの導波ガイドの縁
に近接して配置された替りの付加的光学構造を使用する
ことにより行なえることを見い出した。
度のフィルタリング又は高コストで複雑なレンズシステ
ムを必要とせずに、螢光放射又は類似の燐光又は冷光放
射の効果的角度識別を行なうようにこの導波ガイドの縁
に近接して配置された替りの付加的光学構造を使用する
ことにより行なえることを見い出した。
このような本発明の一つの態様によれば、螢光、燐光
又は冷光の特性を有し、標本は一部分が液相内にあり、
一部分が界面にあり、隣接する固体表面に直接又は非直
接的に固定されている検査標本の光学的分析方法が提供
され、（ｉ）この固体表面として、（少なくとも分析に
使用される放射の波長では）透明である固体の光学的導
波ガイドの表面を準備する工程、（ii）この固体表面に
固定される標本材料からの光で、この導波ガイドを通過
して伝わり、この導波ガイドの光軸からの角度が次の式
のαより小さい角度で導波ガイドから出てくる光を測定
する工程、 αarcsin（n2 2−n1 2）1/2 但し、n2は導波ガイドの材料の屈折率であり、n1は隣
接する液体の屈折率であり、（iii）この光軸から｜α
｜以上離れた角度でこの導波ガイドから出るすべての光
を、実質的に測定から除外する工程を備える方法におい
て、光学的構造は屈折率n4の透明材料層の間に挟まれた
屈折率n3の透明材料層を備え、この透明材料層はこの導
波ガイドの縁から出る実質的にすべてのエバネッセント
結合光は屈折率n3のこの層に入るように、この導波ガイ
ドの縁に近接して配置されているのが特徴である。〔屈
折率n3とn4の材料は、次式のように選ばれる。
又は冷光の特性を有し、標本は一部分が液相内にあり、
一部分が界面にあり、隣接する固体表面に直接又は非直
接的に固定されている検査標本の光学的分析方法が提供
され、（ｉ）この固体表面として、（少なくとも分析に
使用される放射の波長では）透明である固体の光学的導
波ガイドの表面を準備する工程、（ii）この固体表面に
固定される標本材料からの光で、この導波ガイドを通過
して伝わり、この導波ガイドの光軸からの角度が次の式
のαより小さい角度で導波ガイドから出てくる光を測定
する工程、 αarcsin（n2 2−n1 2）1/2 但し、n2は導波ガイドの材料の屈折率であり、n1は隣
接する液体の屈折率であり、（iii）この光軸から｜α
｜以上離れた角度でこの導波ガイドから出るすべての光
を、実質的に測定から除外する工程を備える方法におい
て、光学的構造は屈折率n4の透明材料層の間に挟まれた
屈折率n3の透明材料層を備え、この透明材料層はこの導
波ガイドの縁から出る実質的にすべてのエバネッセント
結合光は屈折率n3のこの層に入るように、この導波ガイ
ドの縁に近接して配置されているのが特徴である。〔屈
折率n3とn4の材料は、次式のように選ばれる。
n3 2−n4 2n2 2−n1 2 そして屈折率n4の材料層は、屈折率n3の層から屈折率
n4の層へ入った光の大部分を屈折率n3のこの層へ戻さな
いように働く。〕 本発明の好適な実施例では、屈折率n4の材料層の外側
表面だけは光吸収層で覆われており、層を通過する光は
光吸収材料と屈折率n4の材料との境界でほとんど減衰さ
れてしまう。一般的にこのような境界での減衰は、境界
に当る光の少なくとも80％が吸収されるようになってい
る。以下の記述では他の実施例を説明する。
n4の層へ入った光の大部分を屈折率n3のこの層へ戻さな
いように働く。〕 本発明の好適な実施例では、屈折率n4の材料層の外側
表面だけは光吸収層で覆われており、層を通過する光は
光吸収材料と屈折率n4の材料との境界でほとんど減衰さ
れてしまう。一般的にこのような境界での減衰は、境界
に当る光の少なくとも80％が吸収されるようになってい
る。以下の記述では他の実施例を説明する。
上記の説明から屈折率n2はn1より大きく、これに対応
してn3はn4より大きいことを理解しておく必要がある。
してn3はn4より大きいことを理解しておく必要がある。
しかしながら実際的な便宜上の理由のため、光学的構
造の屈折率n4の材料層の外側表面は実質的に平行である
が、これは本質的なことではない。そして光学的構造
は、色々な幾何的形状を取ることができ、例えば不等辺
四角形の断面をなす。
造の屈折率n4の材料層の外側表面は実質的に平行である
が、これは本質的なことではない。そして光学的構造
は、色々な幾何的形状を取ることができ、例えば不等辺
四角形の断面をなす。
他の態様では、本発明は上記の光学的分析方法を実行
するのに適した装置を含む。この装置は、（ｉ）検査物
体の位置に配置され、螢光、燐光又は冷光特性を有する
標本材料を収容するのに適したスライド又はセルのよう
な検査物体で、この検査物体は導波ガイドとして働く例
えばシート又はファイバの透明な固体形状で、この表面
には標本材料が固体形状に接触する溶液又は液体分散
（liquid dispersion）から固定されることができる検
査物体、（ii）これまで定義した光学的構造で、使用す
る場合には、検査物体が検査物体位置にある時にこの光
学的構造は検査物体の透明な固体形状に光学的に結合さ
れ、透明な固体形状を伝わる光がこの光学的形状により
捕捉されるように配置されている光学的構造を備えてい
る。
するのに適した装置を含む。この装置は、（ｉ）検査物
体の位置に配置され、螢光、燐光又は冷光特性を有する
標本材料を収容するのに適したスライド又はセルのよう
な検査物体で、この検査物体は導波ガイドとして働く例
えばシート又はファイバの透明な固体形状で、この表面
には標本材料が固体形状に接触する溶液又は液体分散
（liquid dispersion）から固定されることができる検
査物体、（ii）これまで定義した光学的構造で、使用す
る場合には、検査物体が検査物体位置にある時にこの光
学的構造は検査物体の透明な固体形状に光学的に結合さ
れ、透明な固体形状を伝わる光がこの光学的形状により
捕捉されるように配置されている光学的構造を備えてい
る。
例えばこの形状の光学的縁での変型の結果透明な固体
形状から出る光信号内に含まれる情報の劣化を最小にす
るため、この形状は光学的構造に屈折率一致技術により
光学的に結合されることが望ましい。
形状から出る光信号内に含まれる情報の劣化を最小にす
るため、この形状は光学的構造に屈折率一致技術により
光学的に結合されることが望ましい。
すなわち光学的導波ガイドの光学的縁から出る光の散
乱を減少させるため、この光学的縁は別の光学要素をそ
れ自体が成すか又は別の光学要素と密接に接触する屈折
率一致物質と密接に接触するようになっている。
乱を減少させるため、この光学的縁は別の光学要素をそ
れ自体が成すか又は別の光学要素と密接に接触する屈折
率一致物質と密接に接触するようになっている。
「屈折率一致物質」は、導波ガイド材料の屈折率に近
似した屈折率を有する物質を意味し、例えば導波ガイド
の屈折率の差が20％までの屈折率を有する物質を意味す
る。
似した屈折率を有する物質を意味し、例えば導波ガイド
の屈折率の差が20％までの屈折率を有する物質を意味す
る。
光学的縁と屈折率一致物質との間の密接な接触は、例
えば液体又はゲルである屈折率一致物質を選択するか、
又は実質的に透明な固体を予備的に使用して、次に固定
するか又は固化する前に、光学的縁の表面に柔軟に形成
することにより実現される。適当な屈折率一致物質の例
としてはセダー油、カナダバルサム、シリコーン、エタ
ノール、ペンタノール、フェニルアミン、ベンゼン、グ
リセリン、パラフィン油、テレピン油、シリコーンゲ
ル、及びシランエラストマ、適当なエポキシ及びアクリ
レートから選ばれた光学的接合剤又は接着剤のようなプ
ラスチックがある。
えば液体又はゲルである屈折率一致物質を選択するか、
又は実質的に透明な固体を予備的に使用して、次に固定
するか又は固化する前に、光学的縁の表面に柔軟に形成
することにより実現される。適当な屈折率一致物質の例
としてはセダー油、カナダバルサム、シリコーン、エタ
ノール、ペンタノール、フェニルアミン、ベンゼン、グ
リセリン、パラフィン油、テレピン油、シリコーンゲ
ル、及びシランエラストマ、適当なエポキシ及びアクリ
レートから選ばれた光学的接合剤又は接着剤のようなプ
ラスチックがある。
検査物体は、例えばEP−Ａ−171148で説明された一般
的な形式の装置である。
的な形式の装置である。
もし必要はらば、検査物体（ｉ）と光学的構造（ii）
は、複合構造を形成するように一体に組み合されても良
い。
は、複合構造を形成するように一体に組み合されても良
い。
この装置は、更に以下のものを一個以上備える。その
一つは、実際の使用において光学的構造に光学的に結合
される光検出器であり、この光学的構造内を伝わる光が
出射された後にこの光検出器により捕捉される。そして
使用の際に光で検査物体を照明できるように配置された
光源を備える（例えば導波ガイド内の光の主たる伝達方
向に対して横切る角度、例えば90゜やその前後の角度で
ある光である。）。検査物体からの光が、検査物体の透
明な固定形状及び光学的構造の両方の中へ入りそして通
過するようになっている。そして内部反射全体が光検出
器へ入るようになっている。そしてこの方法で使用され
る光の波長を通過させることができる（光学的構造に密
接に接触するように固定されている）光学フィルタ、及
び光検出器から出る電気信号を所望の方法で分析するた
めのマイクロプロセッサ又は類似の処理システムを備え
ている。
一つは、実際の使用において光学的構造に光学的に結合
される光検出器であり、この光学的構造内を伝わる光が
出射された後にこの光検出器により捕捉される。そして
使用の際に光で検査物体を照明できるように配置された
光源を備える（例えば導波ガイド内の光の主たる伝達方
向に対して横切る角度、例えば90゜やその前後の角度で
ある光である。）。検査物体からの光が、検査物体の透
明な固定形状及び光学的構造の両方の中へ入りそして通
過するようになっている。そして内部反射全体が光検出
器へ入るようになっている。そしてこの方法で使用され
る光の波長を通過させることができる（光学的構造に密
接に接触するように固定されている）光学フィルタ、及
び光検出器から出る電気信号を所望の方法で分析するた
めのマイクロプロセッサ又は類似の処理システムを備え
ている。
本発明は、以下の記述において特に螢光に関連して更
に説明されるが、同様の考え方が燐光又は冷光にも適用
できる。
に説明されるが、同様の考え方が燐光又は冷光にも適用
できる。
本発明は、導波ガイドの検査物体の部分から出る光の
角度分布に基づいており、これは溶液内の螢光の量及び
この導波ガイドの表面で吸収される量により決まる。導
波ガイドに適した材料は技術的に既知であり（例えばEP
−Ａ−170376及びEP−Ａ−171148参照）、特にガラス、
二酸化硅素（シリカ）及びプラスチック材料が含まれ
る。この場合は、導波ガイドに隣接した液体内の材料か
らの光は、導波ガイドの光軸に対してかなり大きな角度
で導波ガイドから出る。ここでこの液体は水の屈折率に
近い屈折率を有し、導波ガイドの屈折率より小さい屈折
率である。導波ガイドの表面に結び付けられた螢光、燐
光又は冷光分子は、既知のエバネッセント波現象により
古典的幾何光学では「起きない」とされている角度に更
に光を放出する（すなわち導波ガイドと標本の界面での
臨界角より大きな角度である。）。
角度分布に基づいており、これは溶液内の螢光の量及び
この導波ガイドの表面で吸収される量により決まる。導
波ガイドに適した材料は技術的に既知であり（例えばEP
−Ａ−170376及びEP−Ａ−171148参照）、特にガラス、
二酸化硅素（シリカ）及びプラスチック材料が含まれ
る。この場合は、導波ガイドに隣接した液体内の材料か
らの光は、導波ガイドの光軸に対してかなり大きな角度
で導波ガイドから出る。ここでこの液体は水の屈折率に
近い屈折率を有し、導波ガイドの屈折率より小さい屈折
率である。導波ガイドの表面に結び付けられた螢光、燐
光又は冷光分子は、既知のエバネッセント波現象により
古典的幾何光学では「起きない」とされている角度に更
に光を放出する（すなわち導波ガイドと標本の界面での
臨界角より大きな角度である。）。
ガラス製の導波ガイドと水溶液、そして510nmの波長
である螢光の場合には、角度αは次式で得られる。
である螢光の場合には、角度αは次式で得られる。
α＝arcsin（n2 2−n1 2）1/2 ここではほぼ±47゜である。このようにして吸収層か
らの光は、より広い角度範囲以上で導波ガイドから出る
この光の発生により液体から発生する光と区別すること
ができる。このより広い角度範囲には、約47゜以下の角
度だけ導波ガイドの軸から離れた角度も含まれる。
らの光は、より広い角度範囲以上で導波ガイドから出る
この光の発生により液体から発生する光と区別すること
ができる。このより広い角度範囲には、約47゜以下の角
度だけ導波ガイドの軸から離れた角度も含まれる。
本発明の方法の光学的構造は、実際の使用における識
別を向上させるようにしている。これは表面に固定され
ている螢光体から発生するエバネッセント的に組み合わ
されたすべての光を、大きな角度で検査物体の導波ガイ
ドから出てくる放射を取り除くように実質的に導くこと
により行なわれる。この光学的構造は、この検査物体の
導波ガイドの端に隣接して置くことができ、これにより
螢光放射のロスを最小にできる。螢光の角度識別は、光
学的構造の層を適切に選択した屈折率の材料で構成する
ことにより達成される。
別を向上させるようにしている。これは表面に固定され
ている螢光体から発生するエバネッセント的に組み合わ
されたすべての光を、大きな角度で検査物体の導波ガイ
ドから出てくる放射を取り除くように実質的に導くこと
により行なわれる。この光学的構造は、この検査物体の
導波ガイドの端に隣接して置くことができ、これにより
螢光放射のロスを最小にできる。螢光の角度識別は、光
学的構造の層を適切に選択した屈折率の材料で構成する
ことにより達成される。
本発明をより理解するために付属の図面を参照する。
第１図は、分析方法のための従来技術の配置を概略的
に示す図であり、この配置はEP−Ａ−170376に示されて
いるものである。
に示す図であり、この配置はEP−Ａ−170376に示されて
いるものである。
第２（ａ）図は、概略の断面図により、これまで説明
した検査物体とこれまで説明した光学的構造の一実施例
とを、螢光の角度識別できるようにいかに光学的に組み
合せるかを示している。第２（ｂ）図は、光学的構造の
他の実施例を示している。
した検査物体とこれまで説明した光学的構造の一実施例
とを、螢光の角度識別できるようにいかに光学的に組み
合せるかを示している。第２（ｂ）図は、光学的構造の
他の実施例を示している。
第３図は、本発明に基づいた他の光学的構造を示す図
であり、第３（ａ）図は横断面を示し、第３（ｂ）図は
縦断面を示す。
であり、第３（ａ）図は横断面を示し、第３（ｂ）図は
縦断面を示す。
第４図は、本発明に基づいて作られた光学的構造を詳
細に示す図である。
細に示す図である。
第５図は、本発明に基づいて行なわれた分析（アッセ
イ）の結果を示グラフである。
イ）の結果を示グラフである。
第１図では、標本液体１は検査物体２の中に含まれて
おり、この場合は螢光毛管充填装置である。一連の検査
を行なう間、標本液体内の螢光は検査物体の導波ガイド
３の表面の薄膜材料（図示せず）に固定される。標本液
体１は、材料層４と導波ガイド３の間の容量内に含まれ
る。第１図に示される実施例では光源５により照明が行
なわれ、その出力光はレンズ6,7を使用して集光され、
積層したフィルタ８により適切な励起波長の光になるよ
うにフィルタをかけられる。導波ガイド３には縁９があ
り、この縁は実質的になめらかで長手方向に対して垂直
である。液体１からと表面層からの光は、導波ガイドを
複数回内部反射して伝達し、縁９より出る。液体標本か
ら発生して直接装置から出る光は、開口を有するマスク
11により移送される。光検出器10は、縁９から出る光を
受けるように配置されており、ここで受ける光は導波ガ
イドの長軸から以前に定義した角度α以下で広がる光で
ある。これは遮光により行なわれ、例えば所定の角度以
上の光を集めて光検出器に集光する１個以上の凸レンズ
12,13と一緒に遮光スクリーン15を使用する。縁９から
出る光は、フィルタ14によりフィルタがかけられ、励起
波長の光は検出器10に届かないようにされる。
おり、この場合は螢光毛管充填装置である。一連の検査
を行なう間、標本液体内の螢光は検査物体の導波ガイド
３の表面の薄膜材料（図示せず）に固定される。標本液
体１は、材料層４と導波ガイド３の間の容量内に含まれ
る。第１図に示される実施例では光源５により照明が行
なわれ、その出力光はレンズ6,7を使用して集光され、
積層したフィルタ８により適切な励起波長の光になるよ
うにフィルタをかけられる。導波ガイド３には縁９があ
り、この縁は実質的になめらかで長手方向に対して垂直
である。液体１からと表面層からの光は、導波ガイドを
複数回内部反射して伝達し、縁９より出る。液体標本か
ら発生して直接装置から出る光は、開口を有するマスク
11により移送される。光検出器10は、縁９から出る光を
受けるように配置されており、ここで受ける光は導波ガ
イドの長軸から以前に定義した角度α以下で広がる光で
ある。これは遮光により行なわれ、例えば所定の角度以
上の光を集めて光検出器に集光する１個以上の凸レンズ
12,13と一緒に遮光スクリーン15を使用する。縁９から
出る光は、フィルタ14によりフィルタがかけられ、励起
波長の光は検出器10に届かないようにされる。
第１図は装置の配置を概略的に示す図であることを強
調しておく。実際にはこの従来技術の配置では、効率的
な検出のために45゜のプリズム（図示せず）を光学的な
検出手順の最初の要素として縁９に接触させて用いるの
が好ましい。
調しておく。実際にはこの従来技術の配置では、効率的
な検出のために45゜のプリズム（図示せず）を光学的な
検出手順の最初の要素として縁９に接触させて用いるの
が好ましい。
第２図は、本発明がいかにして表面に固定されている
螢光体から発生する光と標本液体内の螢光体から発生す
る光との識別を向上させているかを示しており、光学系
は非常に簡単なものになっている。第１図に示すよう
に、屈折率n1の標本液体21は、屈折率n2の固定透明材料
の層23と層22の内部に含まれ、層23は導波ガイドとして
働くのに適している。光学的構造24は導波ガイドの縁25
に近接して配置されており、導波ガイドの縁25に当る実
質的にすべての光は、端の開口26を介して光学的構造内
に含まれる屈折率n3の固体材料層27に入る。一般的に層
27の厚みは最適な光学的な結合のための層23の厚み以上
であることが必要である。
螢光体から発生する光と標本液体内の螢光体から発生す
る光との識別を向上させているかを示しており、光学系
は非常に簡単なものになっている。第１図に示すよう
に、屈折率n1の標本液体21は、屈折率n2の固定透明材料
の層23と層22の内部に含まれ、層23は導波ガイドとして
働くのに適している。光学的構造24は導波ガイドの縁25
に近接して配置されており、導波ガイドの縁25に当る実
質的にすべての光は、端の開口26を介して光学的構造内
に含まれる屈折率n3の固体材料層27に入る。一般的に層
27の厚みは最適な光学的な結合のための層23の厚み以上
であることが必要である。
特定の条件下では、光学的構造24の端31と32の上の不
透明なコーティング30を延ばして、開口を光学的縁25と
同じ大きさかそれより小さくすることが望ましいことも
ある。
透明なコーティング30を延ばして、開口を光学的縁25と
同じ大きさかそれより小さくすることが望ましいことも
ある。
層27の材料は一般的にn2より大きな屈折率n3である
が、これは本質的なことではない。層27に適した材料に
は、例えば光学ガラス、シリカ、リン酸ガラス及び結晶
スチレンのような重合材料が含まれる。いくつかの実施
例では、層27は液体であることが望ましく、適当な手段
（例えば端を強固な透明材料の薄層にする。）により光
学的構造24の中に作られる。層27のいずれの側にも透明
な固体材料の層28と29があり、両方の層は通常は屈折率
n4であり、その外側表面はこの実施例では光吸収コーテ
ィング30でコートされている。もしくは層28及び／又は
29は適当な手段により光学的構造24に作られた液体であ
っても良く、液体とそれを規定する手段との界面での内
部全反射が生じないようになっている。
が、これは本質的なことではない。層27に適した材料に
は、例えば光学ガラス、シリカ、リン酸ガラス及び結晶
スチレンのような重合材料が含まれる。いくつかの実施
例では、層27は液体であることが望ましく、適当な手段
（例えば端を強固な透明材料の薄層にする。）により光
学的構造24の中に作られる。層27のいずれの側にも透明
な固体材料の層28と29があり、両方の層は通常は屈折率
n4であり、その外側表面はこの実施例では光吸収コーテ
ィング30でコートされている。もしくは層28及び／又は
29は適当な手段により光学的構造24に作られた液体であ
っても良く、液体とそれを規定する手段との界面での内
部全反射が生じないようになっている。
図示の実施例では、光学的構造の長軸に実質的に平行
である光学的構造の外側表面はコーティング30で実質的
に全体がコートされる必要があることが必須であり、こ
の理由を以下に説明する。また必須ではないが、コーテ
ィング30は層28と29の端31と32を覆うように延びている
ことが望ましい。もしくは実際の使用では光学的構造の
端31と32を覆うように物理的開口を使うこともできる。
光学的構造の外側表面が長軸に対して平行であることは
絶対に必要なことではない。したがって例えば第２
（ｂ）図に示すように、光学的構造は断面が台形である
ように作られても良い。
である光学的構造の外側表面はコーティング30で実質的
に全体がコートされる必要があることが必須であり、こ
の理由を以下に説明する。また必須ではないが、コーテ
ィング30は層28と29の端31と32を覆うように延びている
ことが望ましい。もしくは実際の使用では光学的構造の
端31と32を覆うように物理的開口を使うこともできる。
光学的構造の外側表面が長軸に対して平行であることは
絶対に必要なことではない。したがって例えば第２
（ｂ）図に示すように、光学的構造は断面が台形である
ように作られても良い。
更にこれは必須のことではないが、コーティング30は
層28と29の端37と39を覆うように延びていることも望ま
しい。もしくは実際の使用では光学的構造の端37と39を
覆うように物理的開口が使用できる。
層28と29の端37と39を覆うように延びていることも望ま
しい。もしくは実際の使用では光学的構造の端37と39を
覆うように物理的開口が使用できる。
層28と29に適した材料には、シリカ、フッ化マグネシ
ウム、フッ化リチウム、光学ガラス（例えばBK7又はク
ラウンガラス）、リン酸ガラス、重合材料（例えばアク
リル又はシリコン）及び液体が含まれる。適当な材料
（例えばリン酸ガラス）では、層28と29は必要ならばス
ピンコーティングにより作られる。層28と29の厚みは、
２ミクロン以上であることが必要である。
ウム、フッ化リチウム、光学ガラス（例えばBK7又はク
ラウンガラス）、リン酸ガラス、重合材料（例えばアク
リル又はシリコン）及び液体が含まれる。適当な材料
（例えばリン酸ガラス）では、層28と29は必要ならばス
ピンコーティングにより作られる。層28と29の厚みは、
２ミクロン以上であることが必要である。
層27,28及び29の材料の選択は、本発明の方法を成功
させるのに重要である。実際に標本液体21から生じる光
36から、表面33に固定された螢光体から発生する光35を
角度識別するには、屈折率n3とn4を適切に選ぶことが必
要である。一般的にこれらの関係は次式の通りである。
させるのに重要である。実際に標本液体21から生じる光
36から、表面33に固定された螢光体から発生する光35を
角度識別するには、屈折率n3とn4を適切に選ぶことが必
要である。一般的にこれらの関係は次式の通りである。
n3 2−n4 2n2 2−n1 2 しかしながらある条件下では、（n3 2−n4 2）の値は上
記の式より小さい方が望ましいこともある。これにより
端25から出て、光学的構造を介して光検出器により集め
られる光、特に以前に定義したαに近い角度で出る光を
減少させる効果がある。
記の式より小さい方が望ましいこともある。これにより
端25から出て、光学的構造を介して光検出器により集め
られる光、特に以前に定義したαに近い角度で出る光を
減少させる効果がある。
光吸収コーティング30として適した材料には、黒ペン
キ、熱又は赤外放射により光学的に修正できるシリコン
ペンキ、染料等があり、これらはスクリーン印刷又はも
し可能であればスピンコーティング又はスプレイのよう
な従来からの方法により作られる。これらの材料は少な
くも分析に含まれる波長の光を減衰又は吸収する。コー
ティング30の最小厚みは、３ミクロンが代表値である。
光学的構造24は、第１図の要素11から15の役割と同一の
働きをするが、使用する上でははるかに便利である。更
にプリズムを導波ガイドの光学的縁に接して配置した従
来技術の配置に比べて、本発明ではこれまで定義してき
た光学的構造を、この縁に接触させる必要がない。数ミ
リメートルのすき間（これから説明する例１に延べられ
た装置を使用する時のすき間）は、検出感度の大きな低
下を生じることはない。
キ、熱又は赤外放射により光学的に修正できるシリコン
ペンキ、染料等があり、これらはスクリーン印刷又はも
し可能であればスピンコーティング又はスプレイのよう
な従来からの方法により作られる。これらの材料は少な
くも分析に含まれる波長の光を減衰又は吸収する。コー
ティング30の最小厚みは、３ミクロンが代表値である。
光学的構造24は、第１図の要素11から15の役割と同一の
働きをするが、使用する上でははるかに便利である。更
にプリズムを導波ガイドの光学的縁に接して配置した従
来技術の配置に比べて、本発明ではこれまで定義してき
た光学的構造を、この縁に接触させる必要がない。数ミ
リメートルのすき間（これから説明する例１に延べられ
た装置を使用する時のすき間）は、検出感度の大きな低
下を生じることはない。
他の実施例では、光学的構造の層28と29の外側表面
は、層28と29に屈折する光が光学的構造24から散乱する
ように、荒らされていても良い。このような実施例で
は、層28と29の外側表面は、層28と29に屈折して入る光
の実質的にすべてを光学的構造24から散乱するように荒
らされていることが望ましい。このような場合、必須で
はないが既に説明した光学的構造24にコーティング30を
施すことが望ましい。他の実施例では、層28と29に屈折
して入った光は、層の外側表面に適当な回折格子を形成
することにより、光学的構造24から散乱される。
は、層28と29に屈折する光が光学的構造24から散乱する
ように、荒らされていても良い。このような実施例で
は、層28と29の外側表面は、層28と29に屈折して入る光
の実質的にすべてを光学的構造24から散乱するように荒
らされていることが望ましい。このような場合、必須で
はないが既に説明した光学的構造24にコーティング30を
施すことが望ましい。他の実施例では、層28と29に屈折
して入った光は、層の外側表面に適当な回折格子を形成
することにより、光学的構造24から散乱される。
更に他の実施例では、層28と29の厚みは層28と29内を
伝搬する光が実質的に層27に再び入らないように充分に
大きくてもよい。このような実施例では、層28と29は充
分に厚く、そこを伝搬する光が再び層27に入らないこと
が望ましい。この場合層28及び／又は29の厚みｈは次式
で与えられる。
伝搬する光が実質的に層27に再び入らないように充分に
大きくてもよい。このような実施例では、層28と29は充
分に厚く、そこを伝搬する光が再び層27に入らないこと
が望ましい。この場合層28及び／又は29の厚みｈは次式
で与えられる。
ｈ＞1/2・ｄ（n4 2−１）1/2 但し、ｄは光学的構造の長さであり、n4はこれまでの
説明で定義したものである。このような場合には、必須
のことではないが、更に既に説明した光学的構造24にコ
ーティング30を施すことが望ましい。
説明で定義したものである。このような場合には、必須
のことではないが、更に既に説明した光学的構造24にコ
ーティング30を施すことが望ましい。
光学フィルタ（例えばコロイドガラス）を任意に光学
的構造24の端26に組み合せても良い。もし光学的フィル
タが光学的構造24と一体にされるならば（第４図に示さ
れる特定の実施例にあるように）、それは層27と同一又
はそれ以上の屈折率である材料で作られることが望まし
い。適当な屈折率のフィルタガラスがない時には、フィ
ルタ20は第２（ｂ）図の実施例に示されるように層27の
端26に接していれば良い。本発明の方法による光学系に
より、このフィルタ内で発生し光検出器に送られるいか
なる二次螢光も最小になる。いずれにしろ光学的フィル
タは光学的構造と端38で一体化される。
的構造24の端26に組み合せても良い。もし光学的フィル
タが光学的構造24と一体にされるならば（第４図に示さ
れる特定の実施例にあるように）、それは層27と同一又
はそれ以上の屈折率である材料で作られることが望まし
い。適当な屈折率のフィルタガラスがない時には、フィ
ルタ20は第２（ｂ）図の実施例に示されるように層27の
端26に接していれば良い。本発明の方法による光学系に
より、このフィルタ内で発生し光検出器に送られるいか
なる二次螢光も最小になる。いずれにしろ光学的フィル
タは光学的構造と端38で一体化される。
もし検出光学系において、例えば装置内で発生する偽
せの螢光及び／又は燐光を減少させるような干渉フィル
タの存在が望ましいならば、適当な多層フィルタが光学
的構造24の表面26及び／又は表面38上に置かれる。これ
は例えば良く知られている真空蒸着技術の手段により作
られる。いずれにしろあらかじめ作られた干渉フィルタ
は、光学的構造の表面26及び／又は表面38に光学的に一
体化されれば良い。
せの螢光及び／又は燐光を減少させるような干渉フィル
タの存在が望ましいならば、適当な多層フィルタが光学
的構造24の表面26及び／又は表面38上に置かれる。これ
は例えば良く知られている真空蒸着技術の手段により作
られる。いずれにしろあらかじめ作られた干渉フィルタ
は、光学的構造の表面26及び／又は表面38に光学的に一
体化されれば良い。
第３（ａ）図は、本発明で使用される光学的構造の円
柱変形の横断面を示す。屈折率n3の材料の円柱層40は、
屈折率n4の材料の同軸層41により囲まれている。既に説
明したように、層41の外側表面は適光な不透明材料でコ
ートされている。
柱変形の横断面を示す。屈折率n3の材料の円柱層40は、
屈折率n4の材料の同軸層41により囲まれている。既に説
明したように、層41の外側表面は適光な不透明材料でコ
ートされている。
第３（ｂ）図は、この変形の長手方向の断面を示し、
これは第２図に示した構造に一致している。
これは第２図に示した構造に一致している。
第３（ａ）図及び第３（ｂ）図に示したような円柱構
造は、例えば米国特許4447546号に示されたような円筒
のバイオセンサ（biosensors）と組み合せて使用すると
効果的である。
造は、例えば米国特許4447546号に示されたような円筒
のバイオセンサ（biosensors）と組み合せて使用すると
効果的である。
使用する時には、例えば光電子増倍管（photomultipl
iertube）のようなこれまで説明した光検出器は、螢光
を出す光学的構造の端に近接して置かれ、レンズを付加
する必要無しにこの光学的構造から出る光を直接検出す
る。このような配置は、反射による信号の損失を最小限
にする。しかしながら必要ならば従来通りにレンズを付
加して使用しても良い。
iertube）のようなこれまで説明した光検出器は、螢光
を出す光学的構造の端に近接して置かれ、レンズを付加
する必要無しにこの光学的構造から出る光を直接検出す
る。このような配置は、反射による信号の損失を最小限
にする。しかしながら必要ならば従来通りにレンズを付
加して使用しても良い。
他の配置では、適当な光検出器（例えばシリコンフォ
ト検出器）を、光学的構造24の端表面38に、光学的に一
体化する。
ト検出器）を、光学的構造24の端表面38に、光学的に一
体化する。
上記のことに関する説明は、特に螢光毛管充填装置
（FCFD′Ｓ）を含むイムノアッセイを参照して行なわれ
る。しかしこの発明は、特にエバネッセント信号を含む
導波ガイドから出る光信号の角度識別を含む他の方法及
び装置にも適用できると考えられる。
（FCFD′Ｓ）を含むイムノアッセイを参照して行なわれ
る。しかしこの発明は、特にエバネッセント信号を含む
導波ガイドから出る光信号の角度識別を含む他の方法及
び装置にも適用できると考えられる。
本発明の方法は、特に抗原又は抗体の分析、すなわち
イムノアッセイに適用可能である。しかしながら本発明
は、抗体又は抗原の分析に限定はされない。本発明の方
法と関連して分析されるリガンドの例を、次の表１に示
す。これと一緒に各例での適当な特異なバインディング
パートナも示す。
イムノアッセイに適用可能である。しかしながら本発明
は、抗体又は抗原の分析に限定はされない。本発明の方
法と関連して分析されるリガンドの例を、次の表１に示
す。これと一緒に各例での適当な特異なバインディング
パートナも示す。
本発明の方法は、非常に広い適用性を有するが、特に
ホルモンの分析に関連して使用される。このホルモンに
はペプチドホルモン（例えば、甲状線刺激ホルモン（TS
H）、黄体形成ホルモン（LH）、ヒト絨毛性性腺刺激ホ
ルモン（hCG）、濾胞刺激ホルモン（FSH）、インシュリ
ン及びプロラクチン）又は非ペプチドホルモン（例えば
コルチゾル、エストラジオール、プロゲステロン及びテ
ストステロンのようなステロイドホルモン、又はチロキ
シン（T4）及びトリヨードチロニンのようなチロイドホ
ルモン）、たん白質（例えば発がん性抗原（CEA）及び
アルファフェトたん白質（AFP））、薬品（例えばジゴ
キシン）、砂糖、トキシン、ビタミン、たん白質、更に
インフルエンザ、パラインフルエンザ、アデノウイル
ス、肝炎ウイルス、呼吸ウイルス及びエイズウイルスの
ようなウイルス、又は微生物が含まれる。
ホルモンの分析に関連して使用される。このホルモンに
はペプチドホルモン（例えば、甲状線刺激ホルモン（TS
H）、黄体形成ホルモン（LH）、ヒト絨毛性性腺刺激ホ
ルモン（hCG）、濾胞刺激ホルモン（FSH）、インシュリ
ン及びプロラクチン）又は非ペプチドホルモン（例えば
コルチゾル、エストラジオール、プロゲステロン及びテ
ストステロンのようなステロイドホルモン、又はチロキ
シン（T4）及びトリヨードチロニンのようなチロイドホ
ルモン）、たん白質（例えば発がん性抗原（CEA）及び
アルファフェトたん白質（AFP））、薬品（例えばジゴ
キシン）、砂糖、トキシン、ビタミン、たん白質、更に
インフルエンザ、パラインフルエンザ、アデノウイル
ス、肝炎ウイルス、呼吸ウイルス及びエイズウイルスの
ようなウイルス、又は微生物が含まれる。
本発明を説明するため以下に例を示すが、これに限定
されるものではない。
されるものではない。
例１ ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンの光学的分析 最初の材料の調整 （ｉ）光学的構造の形成 第４図は、第２図と第３図に示された形式の光学的構
造を詳細に示す図であり、本発明に基づいて次のように
使用するように作られている。ソリール（Souriel）B89
/61光学ガラスの板から、30.0mm×15.0m×3.0mmの大き
さの片46を従来技術を使って切り出す。ガラスの表面を
すべて磨いた後、再び従来技術を使用して、二個のシリ
カ片47、48に接着される。シリカ片47、48は、通常の技
術を使って切り出して磨いたものである。層を接着する
のに使用した接着剤は、レンズ接着用光学接着剤（屈折
率1.55）である。フィルタガラス（OG515コロイドガラ
ス）の片49は、正確に所定の大きさ（15.0mm×3.0mm×
3.0mm）に切断されており、前記と同一の接着剤を使用
して光学的構造に接着される。最後に、光学的構造のす
べての露光シリカ表面（しかし光学ガラス又はフィルタ
ガラスのいずれの表面でもない。）は、黒色不透明コー
ティング（図示せず）がスプレイ式に塗られる。
造を詳細に示す図であり、本発明に基づいて次のように
使用するように作られている。ソリール（Souriel）B89
/61光学ガラスの板から、30.0mm×15.0m×3.0mmの大き
さの片46を従来技術を使って切り出す。ガラスの表面を
すべて磨いた後、再び従来技術を使用して、二個のシリ
カ片47、48に接着される。シリカ片47、48は、通常の技
術を使って切り出して磨いたものである。層を接着する
のに使用した接着剤は、レンズ接着用光学接着剤（屈折
率1.55）である。フィルタガラス（OG515コロイドガラ
ス）の片49は、正確に所定の大きさ（15.0mm×3.0mm×
3.0mm）に切断されており、前記と同一の接着剤を使用
して光学的構造に接着される。最後に、光学的構造のす
べての露光シリカ表面（しかし光学ガラス又はフィルタ
ガラスのいずれの表面でもない。）は、黒色不透明コー
ティング（図示せず）がスプレイ式に塗られる。
（ii）フルオレセイン イソチアシアン基（FITC）に結
合する抗hCG抗体の調整 FITC（Sigma Chemical Company Ltd.,製 英国）200m
gと異なる抗原決定基を特定するhCGに対する第２モノク
ロナール抗体5mgを、0.2Mナトリウム重炭酸緩衝液（pH
9.0）1.4ml中で混ぜ合せる。混合液は、室温で18時間放
置され、その間にFITCのモノクロナール抗体への結合が
起きる。次に混合液は、セファデックスＧ−50スーパフ
ァイン（商品名）上でのゲル濾過により精製される。
合する抗hCG抗体の調整 FITC（Sigma Chemical Company Ltd.,製 英国）200m
gと異なる抗原決定基を特定するhCGに対する第２モノク
ロナール抗体5mgを、0.2Mナトリウム重炭酸緩衝液（pH
9.0）1.4ml中で混ぜ合せる。混合液は、室温で18時間放
置され、その間にFITCのモノクロナール抗体への結合が
起きる。次に混合液は、セファデックスＧ−50スーパフ
ァイン（商品名）上でのゲル濾過により精製される。
（iii）hCG標準溶液の準備 第一の国際基準（first international reference pr
eparation）（75/537）に対して計量されたhCGのフリー
ズドドライ調整を、イタリア国のミラノのBiodata SpA
から得る。この標本は、馬の血清（Serono Diagnostics
Ltd.,英国）で希釈されて、hCGの基準として必要な範
囲になるようにされる。
eparation）（75/537）に対して計量されたhCGのフリー
ズドドライ調整を、イタリア国のミラノのBiodata SpA
から得る。この標本は、馬の血清（Serono Diagnostics
Ltd.,英国）で希釈されて、hCGの基準として必要な範
囲になるようにされる。
（iv）hcg分析測定で使用される装置 本発明に基づく分析のためには、第１図のラベル１か
ら10に対応する構成要素が使用される。検査物体２は、
EP−Ａ−171148に開示された形式の螢光毛管充填装置で
あり、その導波ガイド部分３の内側表面上には、従来の
方法によりhCGに対するモノクロナール抗体が固定され
ている。光源５はハイマンキセノンフラッシュランプ
（Heinmann xenon flash lamp）である。積層フィルタ
８は三個のフィルタで構成されており、それぞれBG7シ
ョット（Schott）ガラスフィルタ（Ealing Electro Opt
ics UK Ltd.,Watford 英国）、450−480nmのFITCバンド
パス干渉フィルタ（Optometrics Ltd.,英国）及び475nm
の単色干渉フィルタ（Comar Instruments Ltd.,ケンブ
リッヂ、英国）である。
ら10に対応する構成要素が使用される。検査物体２は、
EP−Ａ−171148に開示された形式の螢光毛管充填装置で
あり、その導波ガイド部分３の内側表面上には、従来の
方法によりhCGに対するモノクロナール抗体が固定され
ている。光源５はハイマンキセノンフラッシュランプ
（Heinmann xenon flash lamp）である。積層フィルタ
８は三個のフィルタで構成されており、それぞれBG7シ
ョット（Schott）ガラスフィルタ（Ealing Electro Opt
ics UK Ltd.,Watford 英国）、450−480nmのFITCバンド
パス干渉フィルタ（Optometrics Ltd.,英国）及び475nm
の単色干渉フィルタ（Comar Instruments Ltd.,ケンブ
リッヂ、英国）である。
前記の項（ｉ）で作られた光学的構造は、導波ガイド
の縁９に近接して配置される（第２図参照）。光検出器
10は、浜松フォトニクス社製R931A光電子増倍管（Hakut
o UK Ltd.）である。
の縁９に近接して配置される（第２図参照）。光検出器
10は、浜松フォトニクス社製R931A光電子増倍管（Hakut
o UK Ltd.）である。
参考のために、第１図に番号11から15で示した構成要
素を使用した従来の分析も行なった。この場合に使用し
たフィルタ14は、ショット（Schott）OG515の515nmコロ
イドガラスフィルタである。
素を使用した従来の分析も行なった。この場合に使用し
たフィルタ14は、ショット（Schott）OG515の515nmコロ
イドガラスフィルタである。
分析方法 αhCG−FITC結合を各hCG標準に加えて、0.5mlの検査
溶液を得る。結合濃度は、１μg/mlである。検査セルが
選らばれ、それぞれに異なる検査溶液が満たされる。光
検出器からの信号は、湿気のある20℃の環境で20分間の
潜伏期の後から記録される。
溶液を得る。結合濃度は、１μg/mlである。検査セルが
選らばれ、それぞれに異なる検査溶液が満たされる。光
検出器からの信号は、湿気のある20℃の環境で20分間の
潜伏期の後から記録される。
第５図は、これまで説明した光学的構造を含む装置を
使用して行った分析結果を示すグラフであり、比較のた
めに第１図に模式的に示した装置を使用した従来の分析
結果を示す。本発明に基づいて行なわれた分析は、従来
技術より明らかに良い精度を表わしている（9.0％に比
べて5.1％である。）。
使用して行った分析結果を示すグラフであり、比較のた
めに第１図に模式的に示した装置を使用した従来の分析
結果を示す。本発明に基づいて行なわれた分析は、従来
技術より明らかに良い精度を表わしている（9.0％に比
べて5.1％である。）。
Claims (14)
- 【請求項１】螢光、燐光又は冷光特性を有し、標本が部
分的に液相内にあり且つ部分的に隣接する固体表面に直
接又は非直接に固定されている検査標本の光学的分析方
法であって、 （ｉ）少なくとも分析に含まれる放射の波長では透明な
固体の光学的導波ガイドの表面を、前記固体表面として
備える工程、 （ii）前記固体表面に固定された標本材料から発生して
前記導波ガイドを通って伝搬した後に前記導波ガイドか
ら出る光のうち、前記導波ガイド材料の屈折率をn2と
し、隣接する液体の屈折率をn1とすると、前記導波ガイ
ドの光軸からα≒arcsin（n2 2−n1 2）1/2で表される角
度αの末端の広がり角で出る光を測定する工程、及び （iii）前記光軸から前記αの絶対値以上の広がり角度
で前記導波ガイドから出るすべての光を、実質的に前記
測定値より除く工程を備えた光学的分析方法において、 屈折率n4の透明材料層の間に直接挟まれた屈折率n3の透
明材料層を備え、屈折率n3及びn4の材料は、n3 2−n4 2≒
n2 2−n1 2の関係を満たすように選択され、屈折率n4の前
記材料層は屈折率n3の前記層から入ってきた光の大部分
が再び屈折率n3の前記層に再び戻って入らないように働
く光学的構造が、前記導波ガイドの縁に近接して配置さ
れ、前記導波ガイドの縁から出るエバネッセントに関連
する光は実質的にすべて、屈折率n3の前記層に入るよう
になっていることを特徴とする光学的分析方法。 - 【請求項２】請求項１に記載された方法で使用するため
の装置であって、 （ｉ）螢光、燐光又は冷光特性を有する標本材料を保持
するのに使用され、導波ガイドとして働く屈折率n2の透
明な固体の本体を備え、この本体の表面には当該本体に
接触する屈折率n1の溶液又は液体分散（liquid dispers
ion）から標本材料が固定され、所定の位置に配置され
る検査物体、及び （ii）屈折率n4の透明材料層の間に直接挟まれた屈折率
n3の透明材料層を備え、屈折率n3及びn4の材料は、n3 2
−n4 2≒n2 2−n1 2の関係を満たすように選択され、屈折
率n4の前記材料層は屈折率n3の前記層から入ってきた光
の大部分が再び屈折率n3の前記層に再び戻って入らない
ように働く光学的構造を備え、 前記光学的構造は、使用に際して、前記検査物体が検査
物体位置にある時に、前記検査物体の前記透明な固体の
本体に光学的に結合され、前記透明な固体の本体内を伝
搬する光を受けることが可能に配置されている装置。 - 【請求項３】屈折率n4の前記材料層の屈折率n3の前記材
料層に接触していない表面のうちすくなくとも一つの表
面には、光吸収材料がコートされている請求項の２に記
載の装置。 - 【請求項４】屈折率n4の前記材料層と前記光吸収材料の
コーティングとの界面に当る光のうち少なくとも80％は
吸収されるようになっている請求項の３に記載の装置。 - 【請求項５】屈折率n4の前記材料層の屈折率n3の前記材
料層に接触していない表面のうち少なくとも一つの表面
は、この表面に当る光が光学的構造の外へ散乱されるよ
うに荒らされている請求項の２に記載の装置。 - 【請求項６】前記表面には光吸収材料がコートされてい
る請求項の５に記載の装置。 - 【請求項７】前記屈折率n3の透明材料層は円柱であり、
前記屈折率n4の透明材料層はこれを囲む同心円状の円筒
である請求項の２に記載の装置。 - 【請求項８】前記屈折率n4の各材料層の厚さｈは、ｄを
光学的構造の長さとすると、ｈ＞1/2・ｄ（n4 2−１）
1/2で与えられる請求項の２に記載の装置。 - 【請求項９】前記検査物体は、毛管現象により標本液体
を引き込める程充分に小さい空洞又は複数の空洞を有す
る特異反応の標本収集及び検査用具であって、前記空洞
の表面は前記用具内で行う検査に適した固定される試薬
を運び、この表面は光移送の前記導波ガイドとして働く
透明な固定板の表面であり、この板は実質的に光学的に
なめらかで当該板の平面に対して直角である縁を有する
請求項の２に記載の装置。 - 【請求項１０】前記検査物体及び前記光学的構造は、一
体のユニットを形成するように組み合わされている請求
項の２又は９に記載の装置。 - 【請求項１１】前記光学的構造は、当該光学的構造及び
前記透明な固体の本体に強固に接触している屈折率合わ
せ物質を介して、前記検査物体の透明な固体の本体に光
学的に結合されている請求項の２、９、又は10のいずれ
か１項に記載の装置。 - 【請求項１２】請求項の１に記載の光学的分析方法に従
って分析される螢光、燐光又は冷光特性を有する前記検
査標本のアッセイ方法であって、前記検査標本を、部分
的には液相内にあって且つ部分的には直接的又は非直接
的に隣接する固体の表面に固定されるように配置するア
ッセイ方法。 - 【請求項１３】前記検査標本は、抗原又は抗体を備える
請求項の12に記載のアッセイ方法。 - 【請求項１４】請求項の２から11のいずれか１項に記載
の装置により分析される螢光、燐光又は冷光特性を有す
る前記検査標本のアッセイ方法であって、前記検査標本
を、部分的には液相内にあって且つ部分的には直接的又
は非直接的に燐接する固体の表面に固定されるように配
置するアッセイ方法。
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| US5192510A (en) * | 1991-01-30 | 1993-03-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Apparatus for performing fluorescent assays which separates bulk and evanescent fluorescence |
| US5919712A (en) * | 1993-05-18 | 1999-07-06 | University Of Utah Research Foundation | Apparatus and methods for multi-analyte homogeneous fluoro-immunoassays |
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| AU749504B2 (en) * | 1993-05-18 | 2002-06-27 | University Of Utah Research Foundation | Apparatus and methods for multianalyte homogeneous fluoroimmunoassays |
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| JPH08116961A (ja) * | 1994-10-25 | 1996-05-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 培養観測用容器及び観測装置 |
| US5814565A (en) * | 1995-02-23 | 1998-09-29 | University Of Utah Research Foundation | Integrated optic waveguide immunosensor |
| US5745231A (en) * | 1995-06-12 | 1998-04-28 | American Research Corporation Of Virginia | Method of fluorescence analysis comprising evanescent wave excitation and out-of-plane photodetection |
| US5832165A (en) * | 1996-08-28 | 1998-11-03 | University Of Utah Research Foundation | Composite waveguide for solid phase binding assays |
| US6395558B1 (en) * | 1996-08-29 | 2002-05-28 | Zeptosens Ag | Optical chemical/biochemical sensor |
| US6222619B1 (en) | 1997-09-18 | 2001-04-24 | University Of Utah Research Foundation | Diagnostic device and method |
| ATE442579T1 (de) * | 1998-02-05 | 2009-09-15 | Novartis Erfind Verwalt Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur lumineszenzmessung |
| US6300638B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-10-09 | Calspan Srl Corporation | Modular probe for total internal reflection fluorescence spectroscopy |
| EP1218727A1 (de) * | 1999-10-01 | 2002-07-03 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Verfahren und einrichtung zur bestimmung von substanzen, wie z.b. dna-sequenzen, in einer probe |
| CA2397943A1 (en) * | 2000-01-20 | 2001-07-26 | Ikonisys, Inc. | Device and method for detecting and localizing cells by means of photosensitive waveguides |
| US7158224B2 (en) | 2000-06-25 | 2007-01-02 | Affymetrix, Inc. | Optically active substrates |
| JP2004507786A (ja) * | 2000-08-18 | 2004-03-11 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光学部品及びその製造方法 |
| US6947651B2 (en) * | 2001-05-10 | 2005-09-20 | Georgia Tech Research Corporation | Optical waveguides formed from nano air-gap inter-layer dielectric materials and methods of fabrication thereof |
| US6890619B2 (en) * | 2001-11-13 | 2005-05-10 | Agilent Technologies, Inc. | Optical systems and refractive index-matching compositions |
| US7029631B2 (en) * | 2002-04-19 | 2006-04-18 | Agilent Technologies, Inc. | Apparatus for improved light collection |
| US7154598B2 (en) * | 2002-07-12 | 2006-12-26 | Decision Biomarkers, Inc. | Excitation and imaging of fluorescent arrays |
| US7196788B2 (en) * | 2002-07-22 | 2007-03-27 | Ikonisys, Inc. | Device and method for detecting and localizing cells by means of photosensitive waveguides |
| US7384742B2 (en) * | 2002-08-16 | 2008-06-10 | Decision Biomarkers, Inc. | Substrates for isolating reacting and microscopically analyzing materials |
| US20060127946A1 (en) * | 2002-08-16 | 2006-06-15 | Montagu Jean I | Reading of fluorescent arrays |
| US20070196863A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Hanson Technologies, Inc. | Prion protein detection |
| US20080026373A1 (en) * | 2006-07-26 | 2008-01-31 | Rodionova Natalia A | Assays Based On Light Emission From Analyte Complexes Within A Cassette |
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| US8331751B2 (en) * | 2009-03-02 | 2012-12-11 | mBio Diagnositcs, Inc. | Planar optical waveguide with core of low-index-of-refraction interrogation medium |
| JP5351815B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-11-27 | 富士フイルム株式会社 | 光学部材および表面プラズモン共鳴測定装置 |
| US9453791B2 (en) * | 2014-07-01 | 2016-09-27 | Octrolix Bv | Flow cytometry system and method |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| US3990779A (en) * | 1975-07-24 | 1976-11-09 | International Telephone And Telegraph Corporation | Single optical fiber connector |
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