JPH06109636A - Optical measuring device - Google Patents

Optical measuring device

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JPH06109636A
JPH06109636A JP25974392A JP25974392A JPH06109636A JP H06109636 A JPH06109636 A JP H06109636A JP 25974392 A JP25974392 A JP 25974392A JP 25974392 A JP25974392 A JP 25974392A JP H06109636 A JPH06109636 A JP H06109636A
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light
optical waveguide
optical
fluorescence
measurement
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Kenji Masuda
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Abstract

PURPOSE:To raise fluorescence intensity while suppressing the fluorescence intensity changes with lapse of time. CONSTITUTION:A laser light source 1 which emits measurement light, a condenser lens system 2 which condenses light flux before an incident surface 4a of a refractive coupling prism 4, a slab type optical waveguide channel 5 provided with the refractive coupling prism 4 at its end, a photo detector 7 which detects fluorescence, are provided. The measurement light condensed repeats total reflections while expanding in an optical waveguide channel, to increase detection area. The light flux is made to enter the slab type optical waveguide channel 5, while diffusing, so that the aging problem of fluorescence intensity, caused by destruction of an index fluorescence body 13a, is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は光学的測定装置に関
し、さらに詳細に言えば、光導波路を通して測定光を導
波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している測定対象物の光
学的特性の測定を行なう光学的測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical measuring device, and more specifically, to a measurement existing in the vicinity of a reaction surface of an optical waveguide due to an evanescent wave component generated by guiding a measuring light through the optical waveguide. The present invention relates to an optical measuring device that measures optical characteristics of an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からスラブ型光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、光導波路
から僅かにしみ出すエバネッセント波成分により光導波
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、図7に示すように、スラブ型光導波路61の一面に
反応槽62を一体形成し、レーザ光源60から出射され
る測定光をダイクロイック・ミラー63を通して光導波
路61に導入し、標識蛍光体68aから放射される蛍光
を光導波路61を通して出射させ、ダイクロイック・ミ
ラー63により反射させ、さらに光学的フィルタ64を
通して光検出器65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63−273042号公報参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an antigen, an antibody, or a hapten has been fixed in advance on the reaction surface of a slab type optical waveguide, and the evanescent wave component slightly exuding from the optical waveguide has been used to determine the amount of antigen-antibody reaction on the reaction surface of the optical waveguide. An immunoassay method for performing the measurement is known, and in order to embody this method, as shown in FIG. 7, a reaction tank 62 is integrally formed on one surface of a slab type optical waveguide 61, and a laser light source 60 emits the reaction light. The measuring light is introduced into the optical waveguide 61 through the dichroic mirror 63, the fluorescence emitted from the labeling fluorescent substance 68a is emitted through the optical waveguide 61, is reflected by the dichroic mirror 63, and is further passed through the optical filter 64 to be a photodetector. It has been proposed to make the light incident on 65 (Swiss patent application No. 2799/85).
-2 and JP-A-63-273042).

【0003】上記の構成を採用した場合には、光導波路
61の表面に予め抗体66を固定しておき、この抗体6
6に被検液中の抗原67を受容させ、さらに、受容され
た抗原67に蛍光体で標識された蛍光標識抗体68を受
容させる。即ち、受容される蛍光標識抗体68の量は被
検液中の抗原67の量に基づいて定まることになる。そ
して、光導波路61に測定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蛍光標識
抗体68の標識蛍光体68aのみが励起され蛍光を放射
するので、放射される蛍光の強度が被検液中の抗原67
の量に比例することになる。また、この蛍光は信号光と
して光導波路61を導波されることになる。
When the above configuration is adopted, the antibody 66 is previously fixed on the surface of the optical waveguide 61, and the antibody 6
6 receives the antigen 67 in the test liquid, and further the received antigen 67 receives the fluorescently labeled antibody 68 labeled with a fluorescent substance. That is, the amount of the fluorescent labeled antibody 68 received is determined based on the amount of the antigen 67 in the test liquid. Then, only the labeled fluorescent material 68a of the received fluorescent labeled antibody 68 is excited by the evanescent wave component generated by introducing the measurement light into the optical waveguide 61 and emits fluorescence, so that the intensity of the emitted fluorescence is measured. Antigen 67 in liquid
Will be proportional to the amount of. Further, this fluorescence is guided through the optical waveguide 61 as signal light.

【0004】したがって、光導波路61を導波されてき
た蛍光のみをダイクロイック・ミラー63により反射さ
せ、光学フィルタ64を通して光検出器65に入射させ
ることにより免疫反応の有無、免疫反応の程度を測定す
ることができる。
Therefore, only the fluorescence guided through the optical waveguide 61 is reflected by the dichroic mirror 63 and is incident on the photodetector 65 through the optical filter 64 to measure the presence or absence of the immune reaction and the degree of the immune reaction. be able to.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図7に示すような蛍光
免疫測定装置は、光導波路61にビーム状の測定光を入
射させており、測定光は光導波路61の表面の微小領域
で反射されながら光導波路61内を導波させている。そ
して測定光の導波に伴って、測定光が反射される領域の
近傍にのみエバネッセント波が発生する。したがって、
光導波路61の表面で受容されている蛍光標識抗体68
の標識蛍光体68aのうち、一部の標識蛍光体68aの
みが励起されるため、光検出器65で検出される蛍光の
強度を十分に高めることができず、免疫測定の感度向上
が困難であるという問題があった。
In the fluorescence immunoassay apparatus as shown in FIG. 7, a beam-shaped measuring light is made incident on the optical waveguide 61, and the measuring light is reflected by a minute area on the surface of the optical waveguide 61. While guiding inside the optical waveguide 61. Then, as the measurement light is guided, the evanescent wave is generated only in the vicinity of the region where the measurement light is reflected. Therefore,
Fluorescently labeled antibody 68 received on the surface of the optical waveguide 61
Since only some of the labeled fluorescent substances 68a are excited, the intensity of the fluorescence detected by the photodetector 65 cannot be sufficiently increased, and it is difficult to improve the sensitivity of the immunoassay. There was a problem.

【0006】上記問題に対して蛍光の強度を増加させる
簡単な方法としては、 (1)測定光の強度を増加させる。 (2)光導波路表面で全反射される際の入射角を小さく
する。 (3)測定光の幅を広くする。 の3つの方法が考えられるが、それぞれ次のような問題
があり、有効な対策とはなっていない。 (1)測定光の強度を増加させる方法の問題 測定光の強度を増加すると測定光の強度に比例して蛍光
の強度が増加するが、測定光の強度を増加し過ぎると標
識蛍光体68aが破壊されて蛍光の強度に経時変化が生
じ、免疫測定の精度が低下するため、測定光の強度増加
には限界がある。 (2)光導波路の表面で反射される際の入射角を小さく
する方法の問題 図8(A)に示すように光導波路61の表面での入射角
θを小さくすると、図8(B)に示すように入射角θが
大きい場合に比べて、同じ長さの光導波路61でも反射
される回数が増えるため、光導波路61の表面で受容さ
れている蛍光標識抗体68の標識蛍光体68aの励起さ
れる割合が増え、蛍光量が増大する。しかし、入射角θ
が臨界角よりも小さくなると全反射されず透過して被検
溶液中に出てしまう測定光成分70が生じることによ
り、導波する測定光が少なくなり、結果的に蛍光量が減
少する。また、全反射されず透過して被検溶液中に出て
しまう測定光成分70により、光導波路61の表面で受
容されている蛍光標識抗体68以外の液中に浮遊してい
る蛍光標識抗体68の標識蛍光体68aも励起されてし
まい、免疫反応に無関係な蛍光が発生して免疫測定の精
度が低下するため、入射角を小さくすることにも限界が
ある。 (3)測定光の幅を広くする方法の問題 測定光の幅Wを広くすれば、図9(A)に示すように測
定光が光導波路61の表面で反射される面積が増加する
ため、光導波路61の表面に受容されている蛍光標識抗
体68の標識蛍光体68aの中で励起される割合が増加
して蛍光の強度が増加する。しかし、測定光の幅Wを広
くし過ぎると、図9(B)に示すように一部の測定光成
分71が光導波路61内を導波せずに被検溶液中に入射
し、測定光の減少により蛍光量が少なくなるとともに、
光導波路61の表面で受容されていない蛍光標識抗体6
8の標識蛍光体68aを励起するため、抗原−抗体反応
に無関係な蛍光が生じ、免疫測定の精度が低下する。し
たがって、測定光の幅Wの拡大にも限界がある。
As a simple method for increasing the intensity of fluorescence with respect to the above problems, (1) the intensity of measuring light is increased. (2) The incident angle when totally reflected by the surface of the optical waveguide is reduced. (3) Widen the measuring light. However, there are the following problems, and they are not effective countermeasures. (1) Problem of Method for Increasing Measurement Light Intensity When the measurement light intensity is increased, the fluorescence intensity is increased in proportion to the measurement light intensity. There is a limit to the increase in the intensity of the measurement light because it is destroyed and the intensity of fluorescence changes over time, and the accuracy of immunoassay decreases. (2) Problem of Method for Reducing Incident Angle when Reflected on Surface of Optical Waveguide When incident angle θ on the surface of optical waveguide 61 is decreased as shown in FIG. As shown in the figure, the number of reflections by the optical waveguide 61 having the same length increases as compared with the case where the incident angle θ is large, and therefore the excitation of the labeling fluorescent substance 68a of the fluorescent labeling antibody 68 received on the surface of the optical waveguide 61. The ratio of light emitted is increased and the amount of fluorescence is increased. However, the incident angle θ
Is smaller than the critical angle, the measurement light component 70 that is not totally reflected and is transmitted and is emitted into the test solution is generated, so that the measurement light to be guided is reduced, and as a result, the fluorescence amount is reduced. Further, due to the measurement light component 70 that passes through the test solution without being totally reflected, the fluorescent labeled antibody 68 suspended in a liquid other than the fluorescent labeled antibody 68 received on the surface of the optical waveguide 61. Since the labeled fluorescent substance 68a is also excited and fluorescence unrelated to the immune reaction is generated and the accuracy of the immunoassay is reduced, there is a limit to reducing the incident angle. (3) Problem of Method of Increasing Width of Measuring Light Increasing the width W of the measuring light increases the area where the measuring light is reflected on the surface of the optical waveguide 61 as shown in FIG. 9A. The ratio of excitation of the fluorescent labeled antibody 68 in the labeled fluorescent substance 68a received on the surface of the optical waveguide 61 increases, and the intensity of fluorescence increases. However, if the width W of the measurement light is made too wide, a part of the measurement light component 71 enters the test solution without being guided in the optical waveguide 61 as shown in FIG. Decrease the amount of fluorescence and
Fluorescently labeled antibody 6 that is not received on the surface of the optical waveguide 61
Since the labeled fluorescent substance 68a of No. 8 is excited, fluorescence unrelated to the antigen-antibody reaction is generated, and the accuracy of immunoassay is reduced. Therefore, there is a limit to the expansion of the width W of the measurement light.

【0007】[0007]

【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、測定光のエバネッセント波成分による光
学的測定結果を示す信号光の信号強度を向上させること
のできる光学的測定装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides an optical measuring device capable of improving the signal intensity of signal light showing the optical measurement result by the evanescent wave component of the measuring light. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1の光学的測定装置は、光導波路の所定位置に
設けられたプリズムを通して光導波路内に測定光を導入
し、測定光のエバネッセント波成分により光導波路の表
面近傍の光学的測定を行ない、光学的測定結果を示す信
号光を光導波路およびプリズムを通して出射させて光検
出器に導く光学的測定装置であって、測定光を光導波路
の第1反射面より前の位置で集光させる光学素子を有し
ている。
The optical measuring device according to claim 1 for achieving the above object introduces the measuring light into the optical waveguide through a prism provided at a predetermined position of the optical waveguide, An optical measurement device that performs optical measurement near the surface of the optical waveguide by the evanescent wave component, emits signal light indicating the optical measurement result through the optical waveguide and prism, and guides it to the photodetector. It has an optical element that collects light at a position before the first reflecting surface of the waveguide.

【0009】請求項2の光学測定装置は、請求項1に記
載の光学的測定装置であって、光源から発せられた光を
所定幅の平行光束にする光学系を含んでいる。請求項3
の光学測定装置は、請求項1に記載の光学的測定装置で
あって、光源と光導波路の間に測定光と信号光とを分離
するダイクロイック・ミラーを設けるとともに、ダイク
ロイック・ミラーとプリズムの間に光学素子を設けた。
An optical measuring device according to a second aspect is the optical measuring device according to the first aspect, which includes an optical system for converting the light emitted from the light source into a parallel light flux having a predetermined width. Claim 3
The optical measurement device according to claim 1, wherein the dichroic mirror for separating the measurement light and the signal light is provided between the light source and the optical waveguide, and the optical measurement device is provided between the dichroic mirror and the prism. An optical element is provided on the.

【0010】[0010]

【作用】請求項1の光学的測定装置であれば、光学素子
によって測定光は集光後、発散しながら光導波路内を導
波することにより光導波路表面で反射される面積が徐々
に増加するので、光学的測定を行なうことのできる光導
波路表面を広げることができ、信号光の強度を上げるこ
とができる。したがって、光学的測定結果を示す信号光
を増大させて測定感度を向上させることができる。ま
た、集光位置を光導波路の第1反射面に入射する前に位
置させているので、光導波路表面での単位面積あたりの
測定光の強度は高くならず、例えば、信号光を発する物
質が破壊されて信号光の強度に経時変化が生じるという
問題も抑制することができる。
In the optical measuring device according to the first aspect of the present invention, the measurement light is condensed by the optical element and then guided through the inside of the optical waveguide while diverging, whereby the area reflected on the surface of the optical waveguide gradually increases. Therefore, the surface of the optical waveguide on which optical measurement can be performed can be expanded, and the intensity of the signal light can be increased. Therefore, the signal light showing the optical measurement result can be increased to improve the measurement sensitivity. In addition, since the condensing position is located before entering the first reflecting surface of the optical waveguide, the intensity of the measurement light per unit area on the surface of the optical waveguide does not become high, and for example, a substance that emits signal light is It is also possible to suppress the problem that the intensity of the signal light is destroyed and changes over time.

【0011】請求項2の光学的測定装置であれば、光源
から発せられる光がビーム光や、平行光束でない光(例
えば、発散光)の場合は、一度、所定幅の平行な光束と
した後、光学素子によって集光するように構成すること
により、光学素子の設計と光学素子の集光位置の調整が
簡単になるという利点がある。請求項3の光学的測定装
置であれば、測定光をダイクロイック・ミラーを介して
光学素子を通した後、プリズムを通して光導波路内に入
射させ、測定光のエバネッセント波成分により光導波路
の表面近傍の光学的測定を行ない、光学的測定結果を示
す信号光を光導波路およびプリズムを通して出射させ、
再び光学素子を通した後、ダイクロイック・ミラーを介
して測定光光路と異なる光路で光検出器に導く。このと
き、ダイクロイック・ミラーとプリズムの間に前記光学
素子を設けているので、光学的測定を行なうことのでき
る光導波路表面を広げることができ信号光の強度を上げ
る効果が得られるとともに、光学素子がない場合に光検
出器に受光できない方向の信号光も光学素子が集めて光
検出器に入射させることができるので、より一層、信号
光の測定感度を向上させることができる。
According to the optical measuring device of the second aspect, when the light emitted from the light source is a beam light or a light which is not a parallel light flux (for example, divergent light), it is once converted into a parallel light flux having a predetermined width. The configuration in which the light is condensed by the optical element has an advantage that the design of the optical element and the adjustment of the condensing position of the optical element are simplified. According to the optical measuring device of claim 3, after the measuring light passes through the optical element through the dichroic mirror, the measuring light is made incident on the inside of the optical waveguide through the prism, and the evanescent wave component of the measuring light causes the light near the surface of the optical waveguide. Optical measurement is performed, and signal light showing the optical measurement result is emitted through the optical waveguide and the prism,
After passing through the optical element again, the light is guided to the photodetector via the dichroic mirror in an optical path different from the optical path of the measurement light. At this time, since the optical element is provided between the dichroic mirror and the prism, the surface of the optical waveguide capable of performing optical measurement can be widened, and the effect of increasing the intensity of signal light can be obtained, and the optical element can be obtained. When there is no signal light, the signal light in a direction that cannot be received by the photodetector can be collected by the optical element and made incident on the photodetector, so that the measurement sensitivity of the signal light can be further improved.

【0012】[0012]

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図1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の構成を示す概略図である。この
免疫測定装置は半導体レーザなどのレーザ光源1と、レ
ーザ光源1から出射されたビーム光の幅を広げた後、所
定位置で集光させる集光レンズ系2と、測定光と信号光
を分離する機能を有するダイクロイック・ミラー3と、
屈折型結合プリズム4を備えたスラブ型光導波路5と、
ダイクロイック・ミラー3で反射した光のうち所定波長
域の光をカットする光学フィルタ6と、信号光を高感度
で検出する光検出器7とを有している。
Embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings showing embodiments. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an immunoassay device as an embodiment of the optical measurement device of the present invention. This immunoassay device includes a laser light source 1 such as a semiconductor laser, a condenser lens system 2 for converging the beam light emitted from the laser light source 1 at a predetermined position after separating the measurement light and the signal light. A dichroic mirror 3 having the function of
A slab type optical waveguide 5 having a refraction coupling prism 4,
It has an optical filter 6 that cuts light in a predetermined wavelength region of the light reflected by the dichroic mirror 3 and a photodetector 7 that detects signal light with high sensitivity.

【0013】集光レンズ系2はレーザ光源1から出射さ
れた測定光をダイクロイック・ミラー3を透過して屈折
型結合プリズム4の前で集光させるように焦点距離が設
定され、集光位置から発散した測定光が屈折型結合プリ
ズム4の入射面4aから入射するように設定されてい
る。また、スラブ型光導波路5の少なくとも一面には反
応槽10が形成され、反応槽10に臨む面に抗体11が
固定されている。
The condenser lens system 2 has a focal length set so that the measurement light emitted from the laser light source 1 is transmitted through the dichroic mirror 3 and condensed in front of the refraction-type coupling prism 4. The divergent measurement light is set to enter from the entrance surface 4a of the refractive coupling prism 4. A reaction tank 10 is formed on at least one surface of the slab type optical waveguide 5, and an antibody 11 is fixed on the surface facing the reaction tank 10.

【0014】上記構成の免疫測定装置の作用は次のとお
りである。まず、スラブ型光導波路5に固定した抗体1
1に被検液中の抗原12を受容させ、受容された抗原1
2に標識蛍光体13aを有した蛍光標識抗体13を受容
させる点は従来の免疫測定装置と同様である。レーザ光
源1から出射されるビーム光は集光レンズ系2によって
光の幅を広げられた後、収束光とされ、ダイクロイック
・ミラー3を透過してスラブ型光導波路5に設けられた
屈折型結合プリズム4の入射面4aの前で集光する。そ
してその集光位置から発散する状態で入射面4aから屈
折型結合プリズム4内に入射する。入射した測定光は屈
折型結合プリズム4の部分を発散しながら導波して、ス
ラブ型光導波路5に到達する。
The operation of the immunoassay device constructed as described above is as follows. First, the antibody 1 immobilized on the slab type optical waveguide 5
1 to receive the antigen 12 in the test liquid, and the received antigen 1
The point that the fluorescent labeled antibody 13 having the labeled fluorescent substance 13a on 2 is received is the same as the conventional immunoassay device. The beam light emitted from the laser light source 1 is made into a convergent light after the width of the light is widened by the condenser lens system 2, transmitted through the dichroic mirror 3 and provided in the slab type optical waveguide 5. The light is condensed in front of the entrance surface 4a of the prism 4. Then, in a state of diverging from the condensing position, the light enters the refractive coupling prism 4 from the incident surface 4a. The incident measurement light is guided while diverging from the refraction-type coupling prism 4, and reaches the slab-type optical waveguide 5.

【0015】そしてスラブ型光導波路5内に導かれた測
定光はスラブ型光導波路5内で徐々に広がりながら全反
射を繰り返して導波し、そのエバネッセント波成分に依
存して表面近傍に拘束された標識蛍光体13aが蛍光を
発する。そしてその蛍光はスラブ型光導波路5内に導入
され、屈折型結合プリズム4から出射する。屈折型結合
プリズム4から出射した蛍光はダイクロイック・ミラー
3で反射され、蛍光のみを透過するように調整された光
学フィルタ6を通すことによりノイズ光を除去した後
で、光検出器7に入射する。
Then, the measurement light guided into the slab type optical waveguide 5 is repeatedly spread and guided in the slab type optical waveguide 5 while being gradually spread, and is confined near the surface depending on the evanescent wave component. The labeled fluorescent substance 13a emits fluorescence. Then, the fluorescence is introduced into the slab type optical waveguide 5 and emitted from the refractive type coupling prism 4. The fluorescence emitted from the refraction-type coupling prism 4 is reflected by the dichroic mirror 3, passes through the optical filter 6 adjusted so that only the fluorescence is transmitted, removes noise light, and then enters the photodetector 7. .

【0016】ここで、集光レンズ系2を屈折型結合プリ
ズム4の入射面4aの前で集光させ、光が発散する状態
で光導波路5の表面に入射させることにより、光導波路
5の表面で反射される面積が徐々に増加して、光導波路
5の表面に受容されている蛍光標識抗体13の標識蛍光
体13a中で励起される標識蛍光体13aの割合を増加
させることができ、信号光としての蛍光を増加させるこ
とができる。また、測定光は光導波路5の第1反射面と
なる領域Sでは既に十分に発散されているので、光導波
路5の表面で反射される際において測定光の単位面積あ
たりの強度は標識蛍光体13aを破壊するほど強くなら
ない。
Here, the condenser lens system 2 is condensed in front of the incident surface 4a of the refraction-type coupling prism 4 and is incident on the surface of the optical waveguide 5 in a state where light is diverged, whereby the surface of the optical waveguide 5 is made. The area reflected by the optical waveguide 5 gradually increases, and the ratio of the labeled fluorescent substance 13a excited in the labeled fluorescent substance 13a of the fluorescent labeled antibody 13 received on the surface of the optical waveguide 5 can be increased. The fluorescence as light can be increased. In addition, since the measurement light is already sufficiently diverged in the region S which is the first reflection surface of the optical waveguide 5, the intensity per unit area of the measurement light when reflected by the surface of the optical waveguide 5 is the labeled phosphor. It is not strong enough to destroy 13a.

【0017】図2は上記単位面積あたりの測定光の強度
に関する比較例を示す免疫測定装置の構成を示す概略図
である。この比較例の場合においては、集光レンズ系2
によって測定光が集光される点は同じであるが、集光さ
れた位置が光導波路5の表面位置あるいは表面に近い位
置にあるため単位面積あたりの測定光の強度が高くな
り、標識蛍光体13aが破壊されることが起こる。した
がって、蛍光強度の経時変化が生じて免疫測定の精度が
低下するという問題が発生する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the construction of an immunoassay device showing a comparative example relating to the intensity of the measuring light per unit area. In the case of this comparative example, the condenser lens system 2
Although the measurement light is condensed by the same, the intensity of the measurement light per unit area increases because the condensed position is at the surface position of the optical waveguide 5 or a position close to the surface, and the labeled fluorescent substance It happens that 13a is destroyed. Therefore, there arises a problem that the fluorescence intensity changes with time and the accuracy of the immunoassay decreases.

【0018】図3は比較例の構成において光検出器7で
検出される蛍光強度の経時変化を測定したデータを示す
図であり、横軸は時間、縦軸は蛍光強度(任意単位)を
取っている。また、図4はこの実施例に示すように測定
光の集光位置を屈折型結合プリズム4の入射面4aの前
に設定した場合のデータを示す図である。図3と図4を
比較すれば初期状態(時間0の時)に同じ蛍光強度であ
ったものが、この実施例の構成を採用することにより、
蛍光強度の経時変化を抑制できることが理解できる。こ
れは蛍光に占める割合は光導波路5の屈折型結合プリズ
ム4に近い側の表面領域が遠い側の表面領域に比べて大
きく、この実施例の構成が屈折型結合プリズム4に近い
光導波路5の表面領域において単位面積あたりの測定光
強度を限度以上に強くすることがないようになっている
ことに起因していると思われる。
FIG. 3 is a diagram showing data obtained by measuring changes with time in fluorescence intensity detected by the photodetector 7 in the configuration of the comparative example, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents fluorescence intensity (arbitrary unit). ing. Further, FIG. 4 is a diagram showing data in the case where the condensing position of the measurement light is set in front of the entrance surface 4a of the refractive coupling prism 4 as shown in this embodiment. Comparing FIG. 3 and FIG. 4, it was found that the fluorescence intensity was the same in the initial state (time 0), but by adopting the configuration of this example,
It can be understood that the change in fluorescence intensity over time can be suppressed. This is because the ratio of the fluorescent light in the optical waveguide 5 is larger in the surface region of the optical waveguide 5 closer to the refractive coupling prism 4 than in the surface region of the optical waveguide 5 on the far side. It seems that this is because the measured light intensity per unit area in the surface region is not made stronger than the limit.

【0019】以上をまとめると、比較例の構成は測定光
を集光させて光導波路5に入射させるので光導波路5内
で反射される面積が徐々に増加しながら光導波路を導波
することができるので信号光としての蛍光の強度を強く
することができるが、集光する位置が光導波路5の表面
近くに位置しているので測定光の単位面積あたりの強度
が強くなりすぎ、蛍光強度の経時変化が生じる問題があ
る。これに対してこの実施例は集光位置を屈折型結合プ
リズム4の入射面4aの前としているので、上記面積が
増加することによる蛍光の強度を強くするという利点を
保持しつつ、標識蛍光体13aが破壊されることによる
蛍光強度の経時変化の問題を低減することができる。
To summarize the above, in the configuration of the comparative example, the measurement light is condensed and is incident on the optical waveguide 5, so that the area reflected in the optical waveguide 5 can be gradually guided and guided in the optical waveguide. Since it is possible to increase the intensity of the fluorescence as the signal light, the intensity of the measurement light per unit area becomes too strong because the position of converging light is located near the surface of the optical waveguide 5, and There is a problem that it changes over time. On the other hand, in this embodiment, since the condensing position is in front of the entrance surface 4a of the refraction-type coupling prism 4, the labeled fluorescent substance is retained while maintaining the advantage of increasing the intensity of fluorescence due to the increase of the area. It is possible to reduce the problem of time-dependent change in fluorescence intensity due to destruction of 13a.

【0020】[0020]

【実施例2】図5はこの発明の光学的測定装置の他の実
施例としての免疫測定装置の構成を示す概略図である。
この実施例が前記実施例と異なるのは、レーザ光源1か
ら発せられたビーム光をビームエキスパンダー20によ
って広げた後、集光レンズ2aによって所定位置に集光
させるようにした点のみである。
[Embodiment 2] FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of an immunoassay device as another embodiment of the optical measurement device of the present invention.
This embodiment is different from the above-mentioned embodiment only in that the beam light emitted from the laser light source 1 is expanded by the beam expander 20 and then condensed by the condenser lens 2a at a predetermined position.

【0021】この実施例の構成においても前記実施例と
同様の効果があり、かつビーム光を一度広げて所定幅の
平行光束とした後、集光レンズ2aによって集光させる
ように構成することにより、集光レンズ2a自体の設計
が簡単になるとともに、各光学的測定装置における測定
光の集光位置の調整作業が簡単に行なえるという利点が
ある。
The configuration of this embodiment also has the same effect as that of the above-described embodiment, and the light beam is once spread to form a parallel light beam having a predetermined width, and then the light beam is condensed by the condenser lens 2a. There is an advantage that the design of the condenser lens 2a itself is simplified and the adjustment work of the condensing position of the measurement light in each optical measuring device can be easily performed.

【0022】[0022]

【実施例3】図6はこの発明の光学的測定装置の他の実
施例としての免疫測定装置の構成を示す概略図である。
この実施例が前記第2実施例と異なるのは、集光レンズ
2bをダイクロイック・ミラー3と屈折型結合プリズム
4の間に設けて、ビームエキスパンダー20によって所
定幅の平行化された光束をダイクロイック・ミラー3を
透過させた後、集光レンズ2bによって屈折型結合プリ
ズム4の入射面4bの前で集光させるようにした点のみ
である。このように構成することにより、前記第1実施
例と同様の効果が得られるとともに、集光レンズ2bに
よって屈折型結合プリズム4から出射する信号光として
の蛍光を広い範囲にわたって集めることが可能になり、
蛍光の集光性を向上させて測定精度を高めることができ
る利点がある。
[Embodiment 3] FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of an immunoassay device as another embodiment of the optical measurement device of the present invention.
This embodiment is different from the second embodiment in that a condenser lens 2b is provided between the dichroic mirror 3 and the refraction-type coupling prism 4 so that the beam expander 20 collimates a light beam having a predetermined width. The only difference is that after passing through the mirror 3, the light is condensed by the condenser lens 2b in front of the entrance surface 4b of the refractive coupling prism 4. With this structure, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the fluorescence as the signal light emitted from the refractive coupling prism 4 can be collected over a wide range by the condenser lens 2b. ,
There is an advantage that the condensing property of fluorescence can be improved and the measurement accuracy can be improved.

【0023】但し、ダイクロイック・ミラー3側の集光
レンズ面2b1での測定光の反射を防ぐために、反射防
止膜を集光レンズ面2b1に設けることが信号光のS/
N比向上のために好ましい。この発明は上記実施例に限
定されるものではなく、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。
However, in order to prevent the measurement light from being reflected on the condenser lens surface 2b1 on the dichroic mirror 3 side, it is necessary to provide an antireflection film on the condenser lens surface 2b1 to reduce the signal light S /
It is preferable for improving the N ratio. The present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

【0024】この発明においてはスラブ型光導波路5の
第1反射面となる領域Sにおいて、測定光がある程度発
散される状態で入射されるように構成されておれば、発
明の効果を得ることができるのであるから、集光位置は
屈折型結合プリズム4の入射面4bの前に限定されるこ
とはない。例えば、屈折型結合プリズム4の形状および
屈折型結合プリズム4と光導波路5間の距離に対応させ
て集光位置を設定するとともに屈折型結合プリズム4内
で不要な反射を起こさないように設定することにより、
集光レンズ系2あるいは集光レンズ2a,2bの集光位
置を屈折型結合プリズム4内に設定することも可能であ
る。この場合も屈折型結合プリズム4内の集光位置から
発散する光を光導波路5に入射することになる。
In the present invention, the effect of the present invention can be obtained if the measuring light is made to enter the region S which is the first reflecting surface of the slab type optical waveguide 5 in a state of being diverged to some extent. Therefore, the condensing position is not limited to the front of the incident surface 4b of the refractive coupling prism 4. For example, the condensing position is set according to the shape of the refraction coupling prism 4 and the distance between the refraction coupling prism 4 and the optical waveguide 5, and is set so as not to cause unnecessary reflection in the refraction coupling prism 4. By
It is also possible to set the condensing position of the condensing lens system 2 or the condensing lenses 2a and 2b in the refractive coupling prism 4. In this case as well, the light diverging from the condensing position in the refractive coupling prism 4 is incident on the optical waveguide 5.

【0025】また、前記実施例では光源として半導体レ
ーザなどのレーザ光源1を使用した場合を例に取り説明
したが、ハロゲンランプ等の光源をフィルターによって
単色化するとともに、スリットにより光束を絞った状態
で光導波路5に入射させる光学系を採用した光学的測定
装置においても、同様にこの発明を適用できることは明
らかである。
In the above embodiment, the case where the laser light source 1 such as a semiconductor laser is used as the light source has been described as an example. However, a light source such as a halogen lamp is monochromatic by a filter and a light beam is narrowed by a slit. It is obvious that the present invention can be similarly applied to an optical measuring device that employs an optical system that makes the light incident on the optical waveguide 5.

【0026】さらに、前記実施例では測定光を入射する
光軸と信号光を測定する光軸とが一致しており、測定光
と信号光とをダイクロイック・ミラー3によって分離す
る構成を説明したが、ダイクロイック・ミラー3を使用
せず、測定光を入射する光軸と信号光を測定する光軸と
が一致しない構成の光学的測定装置においても同様にこ
の発明を適用できる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the optical axis on which the measurement light is incident and the optical axis on which the signal light is measured are coincident with each other, and the configuration in which the measurement light and the signal light are separated by the dichroic mirror 3 has been described. The present invention can be similarly applied to an optical measuring device that does not use the dichroic mirror 3 and has a configuration in which the optical axis on which the measurement light is incident does not match the optical axis on which the signal light is measured.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように請求項1の発明は、測定光
を光導波路の第1反射面より前の位置で集光させる光学
素子を設けるという簡単な構成によって、信号光強度の
経時変化を低減しながら、光導波路内において反射され
る面積が増加することによる信号光強度の向上が得られ
るという特有の効果を奏する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the change over time of the signal light intensity is achieved by the simple structure in which the optical element for condensing the measurement light at the position before the first reflecting surface of the optical waveguide is provided. It has a peculiar effect that the signal light intensity is improved by increasing the area reflected in the optical waveguide while reducing

【0028】請求項2の発明は、請求項1の効果に加え
て光学素子自体の設計と各光学的測定装置において光学
素子の集光位置の調整がそれぞれ簡単になるという特有
の効果を奏する。請求項3の発明は、請求項1の効果に
加えてプリズムから出射される信号光を光学素子が集め
て光検出器に入射させるので、より一層、信号光強度を
向上させることができるという特有の効果を奏する。
In addition to the effect of claim 1, the invention of claim 2 has a unique effect that the design of the optical element itself and the adjustment of the converging position of the optical element in each optical measuring device are simplified. According to the invention of claim 3, in addition to the effect of claim 1, the signal light emitted from the prism is collected by the optical element and is incident on the photodetector, so that the signal light intensity can be further improved. Produce the effect of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の光学的測定装置の一実施例としての
免疫測定装置の構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an immunoassay device as an embodiment of the optical measurement device of the present invention.

【図2】比較例の免疫測定装置の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an immunoassay device of a comparative example.

【図3】比較例の蛍光強度の経時変化を測定したデータ
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing data obtained by measuring changes in fluorescence intensity over time in a comparative example.

【図4】この発明の実施例における蛍光強度の経時変化
を測定したデータを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing data obtained by measuring changes in fluorescence intensity over time in Examples of the present invention.

【図5】この発明の光学的測定装置の他の実施例として
の免疫測定装置の構成を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of an immunoassay device as another embodiment of the optical measurement device of the present invention.

【図6】この発明の光学的測定装置の他の実施例として
の免疫測定装置の構成を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of an immunoassay device as another embodiment of the optical measurement device of the present invention.

【図7】従来の免疫測定装置の構成の一例を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional immunoassay device.

【図8】光導波路の表面で反射される際の入射角を小さ
くする方法の問題点を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a problem of a method of reducing an incident angle when reflected on the surface of an optical waveguide.

【図9】測定光の幅を広くする方法の問題点を説明する
ための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a problem of the method of widening the width of the measurement light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源 2 集光レンズ系 2a,2b
集光レンズ 3 ダイクロイック・ミラー 4 屈折型結合プリズ
ム 5 スラブ型光導波路 7 光検出器 20 ビー
ムエキスパンダー
1 laser light source 2 condenser lens system 2a, 2b
Condensing lens 3 Dichroic mirror 4 Refractive coupling prism 5 Slab type optical waveguide 7 Photodetector 20 Beam expander

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波路(5)の所定位置に設けられた
プリズム(4)を通して光導波路(5)内に測定光を導
入し、測定光のエバネッセント波成分により光導波路
(5)の表面近傍の光学的測定を行ない、光学的測定結
果を示す信号光を光導波路(5)およびプリズム(4)
を通して出射させて光検出器(7)に導く光学的測定装
置であって、測定光を光導波路(5)の第1反射面より
前の位置で集光させる光学素子(2)(2a)(2b)
を有していることを特徴とする光学的測定装置。
1. The measuring light is introduced into the optical waveguide (5) through a prism (4) provided at a predetermined position of the optical waveguide (5), and the evanescent wave component of the measuring light causes the vicinity of the surface of the optical waveguide (5). Of the optical waveguide (5) and the prism (4).
An optical measuring device that emits light through the optical detector (7) and guides it to the photodetector (7), and collects the measuring light at a position before the first reflecting surface of the optical waveguide (5) (2) (2a) ( 2b)
An optical measuring device comprising:
【請求項2】 光源(1)から発せられた光を所定幅の
平行光束にする光学系(20)を含んでいる請求項1に
記載の光学的測定装置。
2. The optical measuring device according to claim 1, further comprising an optical system (20) for collimating the light emitted from the light source (1) into a parallel light flux having a predetermined width.
【請求項3】 光源(1)と光導波路(5)の間に測定
光と信号光とを分離するダイクロイック・ミラー(3)
を設けるとともに、ダイクロイック・ミラー(3)とプ
リズム(4)の間に光学素子(2b)を設けた請求項1
に記載の光学的測定装置。
3. A dichroic mirror (3) for separating measurement light and signal light between a light source (1) and an optical waveguide (5).
And an optical element (2b) between the dichroic mirror (3) and the prism (4).
The optical measuring device according to.
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