JPH0372264A - 光学的測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は光学的測定装置に関し、さらに詳細にいえば
、光導波路を通して光を伝播させることにより生じるエ
バネッセント波成分によって光導波路の反応面近傍に存
在させられる測定対象物の光学的特性の測定を行なう光
学的測定装置に関する。

〈従来の技術〉 従来からスラブ型の先導波路の反応面に予め抗原、抗体
またはハプテンを固定しておき、先導波路から僅かにし
み出すエバネッセント波成分により先導波路の反応面に
おける抗原−抗体反応量の測定を行なう免疫測定方法が
知られており、この方法を具体化するために、第６図に
示すように、スラブ型光導波路（９１）の−面に反応槽
（９２）を一体形成し、図示しないレーザ光源等から出
射される励起光をダイクロイック・ミラー（９３）を通
して先導波路（９１）に導入し、標識螢光体から放射さ
れる螢光を光導波路（９１）を通して出射させ、ダイク
ロイック・ミラー（９３）により反射させ、さらに光学
フィルタ（９４）を通して検出器（９５）に入射させる
ようにしたものが提案されている（スイス国特許出願明
細書第２７９９／８５−２号および特開昭０３−２７３
０４２号公報参照）。

上記の構成を採用した場合には、先導波路（９１）の表
面に予め抗体く９６）を固定しておき、この抗体（９６
）に被検液中の抗原（９７）を受容させ、さらに、受容
された抗原（９７）に螢光体で標識された螢光標識抗体
（９８）を受容させる。即ち、受容される螢光標識抗体
（９８）の量は被検液中の抗原（９７）の量に基づいて
定まることになる。そして、先導波路（９ｉ）に励起光
を導入することにより生じるエバネッセント波成分によ
り上記受容された螢光標識抗体り９８）の標識螢光体（
９８ａ）のみが励起され、螢光を放射するので、放射さ
れる螢光の強度が被検液中の抗原（９７）の量に比例す
ることになる。また、この螢光は先導波路（９１）を導
波されることになる。

したがって、先導波路（９１）を導波されてきた螢光の
みをダイクロイック・ミラー（９３）により反射させ、
光学フィルタ（９４）により励起光成分を遮断して検出
器（９５）に入射させることにより免疫の有無、免疫の
程度を測定することができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 第６図に示す螢光免疫測定装置は、先導波路（９（）の
反応面を水平に設定しているのであり、しかも反応槽（
９２）がスラブ型光導波路（９１）の上側の反応面と一
体的に設けられているのであるから、反応槽（９２）に
血液等の被検液を収容して免疫測定を行なう場合に、血
球等の妨害物質が反応面に沈降し、沈降量の増加に伴な
って螢光強度が低下するという不都合がある（１／１０
に希釈した全血を被検液とした場合を示す第７図参照）
。

そして、時間の経過に伴なって妨害物質の沈降量が増加
し、妨害物質による吸収、散乱等により螢光強度が低下
するのであるから、レート測定法を用いる場合であって
も、エンドポイント測定法を用いる場合であっても著し
く免疫測定精度が低下することになる。

尚、以上には螢光免疫測定を行なう場合についてのみ説
明したが、抗原−抗体反応以外の結合反応、酵素等によ
る触媒反応等を利用して被検物質の光学的特性の測定を
行なう場合、螢光に代えて吸光、散乱等を用いて被検物
質の光学的特性の測定を行なう場合にも同様の不都合が
生じる。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
妨害物質の沈降に起因する測定精度の低下を確実に阻止
し得る新規な光学的測定装置を提供することを目的とし
ている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の光学的測定装
置は、反応面において結合反応、触媒反応等を行なわせ
るスラブ型光導波路の主要な反応面が垂直になるように
スラブ型光導波路を配置しているとともに、主要な反応
面に臨む反応槽を有している。

但し、スラブ型光導波路の少なくとも対向する２面が反
応面であり、スラブ型光導波路の少なくとも一方の端部
にプリズム形状の光入出射部を有していることが好まし
い。

く作用〉 以上の構成の光学的測定装置であれば、スラブ型光導波
路の反応面において結合反応、触媒反応等を行なわせ、
これらの反応量に対応する信号光を得る場合において、
スラブ型光導波路の主要な反応面が垂直に設定されてい
るとともに、主要な反応面に臨む反応槽を有しているの
であるから、被検液中の妨害物質は反応面以外の面に沈
降する。

この結果、結合反応量、触媒反応量等に対応する信号光
が妨害物質により吸収されたり、拡散されたりするとい
う不都合を確実に防止でき、信号光の強度の経時的な減
少を阻止して正確な光学的測定を達成することができる
。

そして、スラブ型光導波路の少なくとも対向する２面が
反応面であり、スラブ型光導波路の少なくとも一方の端
部にプリズム形状の光入出射部を有している場合には、
再反応面における結合反応、触媒反応等のばらつきを防
止して正確な光学的測定を達成することができる。しか
も２面が反応面であることに起因して信号光の強度を増
加させることができ、先導波路自体の螢光性、ラマン散
乱等に起因するノイズの影響を小さくして免疫測定精度
を著しく高めることができる。

〈実施例〉 第１図はこの発明の光学的測定装置の一実施例としての
免疫測定装置を示す分解斜視図であり、光軸が垂直に設
定されたスラブ型光導波路（１）の両端に光入出射部と
してのプリズム部（１２）　（１３）が−体成形されて
いるとともに、先導波路本体（１１〉の全面に抗体を固
定して反応面（１５）としている。そして、上記プリズ
ム部（１２）の、光学的に測定に影響を及ぼさない箇所
から外向きにフランジ（１４）を−８体成形している。

また、筒状のケーシング（２）の下端部を上記フランジ
（（４）の外端縁と係合させることにより先導波路本体
（１１）のほぼ全面を包囲し、上記反応面（１５）に臨
む反応槽（２１）を形成している。

さらに、ケーシング（２）の、プリズム（１３〉よりも
高くない所定位置にオーバーフロー防止穴（２２）が形
成されている。尚、図示していないが、上記プリズム部
（Ｌ２）に励起光を導くための光学系、プリズム部（１
３）から出射される励起光を受光するモニター用検出器
、プリズム部（１２）から出射される螢光を反射させる
ダイクロイック・ミラー等および螢光を受光する測定用
検出器が配置されている。

上記の構成の免疫測定装置を用いて免疫測定を行なう場
合の動作は次のとおりである。

図示しない光源および光学系によりプリズム部（１２）
に導かれた励起光は先導波路本体（１１）の全反応面（
１５）において全反射しながら伝播し、他方のプリズム
部（１３〉から出射する。

また、被検液として、全血を１／１０に希釈し、螢光標
識抗体（３２）を混合したものを反応ｍ　（２１）に注
入すれば、被検液中に存在する抗原（３１）が反応面（
１５）に固定された抗体（３）に受容され、さらに螢光
標識抗体（３２）が抗原（３１）に受容される（第２図
参照）。この結果、免疫の程度に対応する量の螢光標識
抗体（３２）が反応面（１５）の近傍に拘束されるので
、励起光のエバネッセント波成分により標識螢光体（３
２ａ）が励起され、浮遊している螢光標識抗体（３２）
は殆ど励起されない。この結果、反応面（１５）の近傍
に拘束されている螢光標識抗体（３２）の量、即ち免疫
の程度に対応する螢光が標識螢光体（３２ａ）から放射
される。また、被検液中に存在する妨害物質（全血の場
合には血球が代表的な妨害物質である）は時間の経過に
伴なって徐々に沈降するのであるが、反応面（工５〉に
は全く沈降せず、フランジ（１４）のみに沈降するので
あるから妨害物質の沈降に起因する螢光強度の低下を確
実に阻止し、螢光強度を一定に保持し続けることができ
る（第３図参照）。尚、第３図に示す経時変化特性では
螢光強度が若干高くなっているが、これはドリフト等の
影響と思われる。そして、螢光強度の変化量は著しく少
ないのであるから、螢光強度をほぼ一定に保持し続ける
ことができる。

また、先導波路本体（１１〉のほぼ全面が反応面（１５
）であるから、従来例と比較して螢光の強度が２倍以上
になり、先導波路本体（ｌ（）に固有のノイズは増加し
ないのであるから、免疫測定の精度を一層高めることが
できる。

この実施例の場合には、モニター用検出器により検出さ
れた励起光強度に基づいて励起光抗原からの出力光強度
をフィードバック制御することにより測定精度を高める
ことができ、さらに、検出された励起光強度に基づいて
抗原−抗体反応量の測定結果を補正して測定精度をさら
に高めることができる。

〈実施例２〉 第４図は他の実施例を示す概略斜視図であり、両端にプ
リズム部（１３）（１３）を有するスラブ型光導波路（
１）の−面のみを反応面（１５）とした点、およびこの
反応面（１５）のみに臨む反応槽（２１）を形成した点
のみである。尚、反応槽（２１）に被検液を注入し、ま
たは排出するための開口が所定位置に設けられているが
、図示していない。

したがって、この実施例の場合には、反応面（１５）が
狭くなった分だけ螢光強度が減少することになるが、妨
害物質の沈降による影響は確実に阻止でき、測定精度を
かなり高精度にできる。

〈実施例３〉 第５図はさらに他の実施例を示す概略斜視図であり、第
４図の実施例と異なる点は、スラブ型光導波路（１）の
光軸を水平に設定しているとともに、反応面（１５）を
垂直に設定している点のみである。

したがって、この実施例においても、妨害物質が反応面
（１５）に沈降するという不都合を確実に阻止し、ハ１
定精度をかなり高精度にできる。

そして、第４図および第５図の実施例において、光導波
路本体（１１）の互に対向する表面を反応面（１５）と
し、各反応面（１５）に臨む反応槽（２１）を形成すれ
ば、得られる螢光の強度が増加するので、測定精度を一
層高めることができる。また、再実施例において、フラ
ンジ（１４）とケーシング（２）との係合部に突条と凹
溝とを形成しておけば、被検液の封止効果を一層高める
ことができる。

さらに、上記向れの実施例においても、対称楔形のプリ
ズム部に代えて第６図に示すような非対称楔形のプリズ
ム部を採用することが可能であり、この場合には、プリ
ズム部に導く励起光が１つのビーム状になっていればよ
いので光学系を簡素化でき、しかもプリズム部における
有効入射範囲（全反射しながら先導波路本体（１１〉を
伝播させることができる励起光の入射範囲）を広くでき
るので多少の位置決め誤差に拘らず確実に励起光をスラ
ブ型光導波路（１）に入射させることができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、スラブ型光導波路の反応面に抗原を固定して
おき、被験溶液中の抗体の量を測定することが可能であ
るほか、反応面のハブテン（ｈａｐｔｅｎ）を固定して
おくことが可能であり、さらに、抗原−抗体反応以外の
結合反応、酵素等による触媒反応を利用した測定に適用
することが可能であるほか、螢光のみならず吸光、散乱
等に基づく測定に適用することが可能であり、その他、
この発明の要旨を変更しない範囲内において種々の設計
変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、主要な反応面が垂直に設定
されているのであるから、被検液中の妨害物質が反応面
以外の面に沈降し、信号光を吸収したり散乱させたりす
るという不都合を確実に排除でき、信号光強度の経時的
減少を確実に防止でき、ひいては測定精度を向上させる
ことができるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、信号光強度のみを増加させることができ
、ひいては測定精度を一層向上させることができるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光学的測定装置の一実施例としての
免疫測定装置を示す分解斜視図、第２図は免疫測定動作
を説明する概略図、第３図は螢光強度の経時的変化を示
す図、第４図は他の実施例を示す概略斜視図、第５図は
さらに他の実施例を示す概略斜視図、第６図は従来例を
示す概略図、 第７図は従来例における螢光強度の経時的変化を示す図
。 （１１）・・・先導波路本体、 （１２）（１３）・・・先人出射端部としてのプリズム
部、（１４）・・・フランジ、（１５）・・・反応面、
（２１）・・・反応槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、断面長方形状のスラブ型光導波路（１）に励起光を
   導入することにより生じるエバネッセント波成分によっ
   てスラブ型光導波路（１）の反応面としての表面近傍に
   存在させられる測定対象物の光学的特性の測定を行なう
   光学的測定装置において、主要な反応面（１５）が垂直
   になるようにスラブ型光導波路（１）を配置していると
   ともに、主要な反応面（１５）に臨む反応槽（２１）を
   有していることを特徴とする光学的測定装置。 ２、スラブ型光導波路（１）の少なくとも対向する２面
   が反応面（１５）であり、スラブ型光導波路（１）の少
   なくとも一方の端部にプリズム形状の光入出射部を有し
   ている上記特許請求の範囲第１項記載の光学的測定装置
   。