JPH06213892A

JPH06213892A - 光学的測定装置

Info

Publication number: JPH06213892A
Application number: JP403593A
Authority: JP
Inventors: Mutsuyuki Sugimura; 睦之杉村; Yoshimune Hama; 嘉志濱
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】光導波路表面における抗体の固定化密度を高
める。【構成】励起光が導入されるスラブ型光導波路２をポ
リスチレン、ポリカーボネート、化１またはポリシロキ
サンで構成し、スラブ型光導波路２の表面に抗体を固定
化した。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光学的測定装置に関
し、さらに詳細にいえば、励起光を光導波路に導入して
全反射させながら伝播させ、励起光に起因するエバネッ
セント波成分により光導波路の表面近傍の光学的状態に
対応する信号光を得、光導波路を全反射させた後に出射
させて光検出手段に導く光学的測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、所定位置に入射プリズムを有
するスラブ型光導波路を反応槽内に挿入して位置決め
し、励起光を入射プリズムを通してスラブ型光導波路に
導入することにより励起光を全反射させながら伝播さ
せ、全反射に伴なって生じるエバネッセント波成分によ
りスラブ型光導波路の表面近傍の光学的状態に対応する
信号光をスラブ型光導波路中を伝播させ、出射させて上
記光学的状態の測定を行なう光学的測定装置が提案され
ている（特開平４−２２５１４４号、特開平４−２２５
１４５号等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成の光学的測
定装置を蛍光免疫測定等に適用する場合には、一般に励
起光に対する信号光強度が著しく小さいのであるから、
信号光の伝播中における減衰を可能な限り低くするため
に、光導波路として透明性が高いもの、具体的にはアク
リル樹脂からなるものを採用している。

【０００４】したがって、信号光強度をかなり高めるこ
とができると期待されるのであるが、実際には、光導波
路から出射する信号光強度を余り高めることができな
い。蛍光免疫測定を行なう場合における励起光強度に対
する信号光強度の比は通常は１０^-6程度であるから、信
号光強度を可能な限り高めることが強く要望されるので
あるが、アクリル樹脂からなる光導波路を用いた上記光
学的測定装置においては、この要望を十分には充足して
おらず、より一層の改善が要望されている。

【０００５】

【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、簡単な構成で信号光強度を十分に高める
ことができる光学的測定装置を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【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、請求項１の光学的測定装置は、光導波路として抗
原または抗体の固定化率が高いものを採用し、光導波路
の表面に抗原または抗体を固定化してなるものである。
請求項２の光学的測定装置は、光導波路としてポリスチ
レンまたはポリカーボネートからなるものを採用してい
る。

【０００７】請求項３の光学的測定装置は、光導波路と
して化１（但し、Ｒ₁，Ｒ₂はＣ_nＨ₂ _n+1）からなるもの
を採用している。請求項４の光学的測定装置は、光導波
路としてポリシロキサンからなるものを採用している。
請求項５の光学的測定装置は、光導波路として、表面に
ポリスチレン、ポリカーボネート、化１（但し、Ｒ₁，
Ｒ₂はＣ_nＨ２_n+1）またはポリシロキサンからなる層を
有するものを採用している。

【０００８】

【作用】請求項１の光学的測定装置であれば、励起光を
光導波路に導入して全反射させながら伝播させ、励起光
に起因するエバネッセント波成分により光導波路の表面
近傍の光学的状態に対応する信号光を得、光導波路を全
反射させた後に出射させて光検出手段に導く光学的測定
装置において、光導波路として抗原または抗体の固定化
率が高いものを採用し、光導波路の表面に抗原または抗
体を固定化してなるのであるから、光導波路の表面にお
ける抗原または抗体の固定化密度を簡単に高めることが
でき、固定化密度の向上に伴なって信号光強度が向上す
るので、光学的測定感度、精度を高めることができる。
また、光導波路に抗原または抗体を固定化するための溶
液として必要以上に高濃度のものを準備する必要がなく
なり、感作作業を簡単化できる。

【０００９】請求項２の光学的測定装置であれば、光導
波路がポリスチレンまたはポリカーボネートからなるも
のであるから、請求項１の光学的測定装置と同様の作用
を達成できる。特に、光導波路がポリスチレンからなる
場合には、屈折率がアクリル樹脂よりも大きい関係上、
臨界角を小さくでき、全反射回数を増加できるので、こ
の面からも信号光強度を高めることができる。しかも、
ポリスチレンはアクリル樹脂と比較して吸水率が著しく
低いのであるから、線膨張に起因する光導波路自体の精
度低下を著しく抑制できるとともに、成形に当って金型
占有時間を短くできるのであるから簡単にコストダウン
を達成できる。また、光導波路がポリカーボネートから
なる場合には、アクリル樹脂よりもやや透明度が低いの
であるが、抗原または抗体の固定化密度を高めることが
できるのであるから、透明度がやや低いという欠点を克
服して十分な信号光強度を得ることができる。

【００１０】請求項３の光学的測定装置であれば、光導
波路が化１（但し、Ｒ₁，Ｒ₂はＣ_nＨ_2n+1）からなるも
のであるから、請求項１の光学的測定装置と同様の作用
を達成できるほか、光導波路自体に起因する蛍光発光を
著しく小さくできるので、光学的測定感度、精度を一層
高めることができる。また、屈折率の温度依存性が小さ
く、しかも光弾性係数が小さいので、必要以上の加工精
度等が不要であり、光導波路の製造作業を簡素化でき
る。

【００１１】請求項４の光学的測定装置であれば、光導
波路がポリシロキサンからなるものであるから、請求項
１の光学的測定装置と同様の作用を達成できる。請求項
５の光学的測定装置であれば、光導波路が、表面にポリ
スチレン、ポリカーボネート、化１（但し、Ｒ₁，Ｒ₂は
Ｃ_nＨ_2n+1）またはポリシロキサンからなる層を有する
ものであるから、光導波路本体として任意の材質で作成
されたものを採用でき、しかも上記層の厚みを十分に薄
く（エバネッセント波成分のしみ出し距離よりも十分に
小さく）できるのであるから、請求項１から請求項４の
何れかの作用と同様の作用を達成できる。

【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
を概略的に示す図であり、図示しない光源からの励起光
をダイクロイックミラー１を通してスラブ型光導波路２
の入射プリズム２ａに導き、入射プリズム２ａから出射
される信号光をダイクロイックミラー１により反射させ
て光検出器３に導いている。上記入射プリズム２ａは、
励起光を屈折させてスラブ型光導波路２に導入し、全反
射させながら伝播させるものである。上記スラブ型光導
波路２の少なくとも１の表面には抗体４が予め固定化さ
れてあるとともに、抗体４が固定化された表面に臨むよ
うに反応槽５が形成されてある。

【００１３】したがって、反応槽５中に被検溶液を分注
することにより、免疫の程度および予め固定化されてい
る抗体４の密度に対応する量の抗原抗体反応が行なわ
れ、被検溶液中の抗原６がスラブ型光導波路２の表面近
傍に拘束される｛図２（Ａ）参照｝。次いで、反応槽５
から被検溶液を排出し、代わりに蛍光物質７ａで標識さ
れた蛍光標識抗体７を含む試薬を注入すれば、抗原抗体
反応によりスラブ型光導波路２の表面近傍に拘束された
抗原６との間で抗原抗体反応が行なわれ、上記拘束され
た抗原６の量に対応する量の蛍光標識抗体７がスラブ型
光導波路２の表面近傍に拘束される｛図２（Ｂ）参
照｝。

【００１４】以上のようにスラブ型光導波路２の表面近
傍に拘束された蛍光標識抗体７の蛍光物質７ａは、スラ
ブ型光導波路２中を全反射しながら伝播する励起光に起
因するエバネッセント波成分により励起され、固有の蛍
光を発する。この蛍光の一部は、スラブ型光導波路２中
を全反射しながら伝播して入射プリズム２ａから出射
し、ダイクロイックミラー１により反射されて光検出器
３に導かれる。したがって、光検出器３から出力される
電気信号に基づいて免疫の程度、即ち、抗原抗体反応の
量を検出できる。

【００１５】この実施例において、スラブ型光導波路２
として、ポリスチレンからなるものを採用し、１μｇ／
ｍｌの抗体液（抗体として例えば、イムノグロブリンＧ
を用いた）を用いて室温で２４時間ポリスチレン製のス
ラブ型光導波路上に感作したところ、０．３μｇ／ｃｍ
²の固定化密度を達成できた。比較例として、１μｇ／
ｍｌの抗体液を用いて室温で２４時間アクリル樹脂製の
スラブ型光導波路上に感作したところ、０．０３μｇ／
ｃｍ²の固定化密度を達成できた。

【００１６】ここで、例えば、既知の濃度の抗体液にス
ラブ型光導波路を浸漬した後に、抗体液の抗体濃度を測
定し、抗体濃度変化およびスラブ型光導波路の表面積に
基づいて抗体固定化密度の算出を行なった。以上から明
らかなように、スラブ型光導波路をアクリル樹脂製のも
のからポリスチレン製のものに変更するだけで、抗体固
定化密度を１０倍向上させることができた。また、吸水
に伴なう線膨張に関しては、ポリスチレン製のスラブ型
光導波路２が０．１％以下であったのに対してアクリル
樹脂製のスラブ型光導波路は最大２％程度であった。し
たがって、アクリル樹脂製のスラブ型光導波路と比較し
てポリスチレン製のスラブ型光導波路自体の寸法精度を
高く維持できる。さらに、ポリスチレンはアクリル樹脂
と比較して成形時における金型占有時間が短いのである
から、スラブ型光導波路のコストダウンを簡単に達成で
きる。

【００１７】

【実施例２】スラブ型光導波路２としてポリカーボネー
トからなるものを採用した。そして、ポリカーボネート
製のスラブ型光導波路２を用いて実施例１と同様にして
感作を行なったところ、０．４μｇ／ｃｍ²の抗体固定
化密度を得ることができた。したがって、アクリル樹脂
製のスラブ型光導波路と比較してやや透明性が低いにも
拘らず、高い測定感度、精度を達成できる。

【００１８】

【実施例３】スラブ型光導波路２として化１（但し、Ｒ
₁，Ｒ₂はＣ_nＨ_2n+1）からなるものを採用した。ここ
で、化１として商品名ゼオネックス２８０（ＺＥＯＮＥ
Ｘ２８０）、日本ゼオン株式会社製を採用した。そし
て、ゼオネックス２８０からなるスラブ型光導波路２を
用いて実施例１と同様にして感作を行なったところ、
０．４μｇ／ｃｍ²の抗体固定化密度を得ることができ
た。また、ゼオネックス２８０は、スラブ型光導波路２
自体による蛍光発光を著しく抑制できるのであるから、
抗体固定化密度の大幅な向上と相俟って著しく高い測定
感度、精度を達成できる。

【００１９】尚、非晶質ポリオレフィンを抗体の担持担
体として用いることは、溶液の濁度を目視判断する用途
には採用されているが、この発明とは測定原理が全く異
なるのであるから、この発明の新規性、進歩性を何ら阻
害するものではない。

【００２０】

【実施例４】スラブ型光導波路２としてポリシロキサン
（化２、但し、Ｒ₁〜Ｒ₃はＣＨ₃〜Ｃ₈Ｈ₁₇）からなるも
のを採用した。

【００２１】

【化２】

【００２２】そして、ポリシロキサン製のスラブ型光導
波路２を用いて実施例１と同様にして感作を行なったと
ころ、０．３μｇ／ｃｍ²の抗体固定化密度を得ること
ができた。したがって、高い測定感度、精度を達成でき
る。

【００２３】

【実施例５】スラブ型光導波路２としてアクリル樹脂か
らなるものを採用し、表面に薄いポリスチレン層を形成
した。このポリスチレン層の形成については、例えば、
ポリスチレン溶液をスラブ型光導波路の表面に塗布する
方法を採用してもよいが、液だれの発生を防止する観点
からみれば、ポリスチレン蒸気雰囲気中にスラブ型光導
波路を静置する方法を採用することが好ましい。

【００２４】そして、ポリスチレン層を形成したスラブ
型光導波路２を用いて実施例１と同様にして感作を行な
ったところ、０．３μｇ／ｃｍ²の抗体固定化密度を得
ることができた。以上から明らかなように、アクリル樹
脂製のスラブ型光導波路の表面に薄いポリスチレン層を
形成するだけで、抗体固定化密度を１０倍向上させるこ
とができた。

【００２５】

【実施例６】スラブ型光導波路２としてアクリル樹脂か
らなるものを採用し、実施例４と同様に表面に薄いポリ
カーボネート層を形成した。そして、ポリカーボネート
層を形成したスラブ型光導波路２を用いて実施例１と同
様にして感作を行なったところ、０．４μｇ／ｃｍ²の
抗体固定化密度を得ることができた。したがって、ポリ
カーボネート層を有していないアクリル樹脂製のスラブ
型光導波路と比較してやや透明性が低いにも拘らず、高
い測定感度、精度を達成できる。

【００２６】

【実施例７】スラブ型光導波路２としてアクリル樹脂か
らなるものを採用し、実施例４と同様に表面に薄いゼオ
ネックス２８０からなる層を形成した。そして、ゼオネ
ックス２８０からなる層を形成したスラブ型光導波路２
を用いて実施例１と同様にして感作を行なったところ、
０．４μｇ／ｃｍ²の抗体固定化密度を得ることができ
た。したがって、ゼオネックス２８０からなる層を有し
ていないアクリル樹脂製のスラブ型光導波路と比較して
高い測定感度、精度を達成できる。

【００２７】

【実施例８】スラブ型光導波路２としてアクリル樹脂か
らなるものを採用し、表面に薄いポリシロキサン層を形
成した。このポリシロキサン層の形成方法としては、例
えば、ポリシロキサン水溶液中あるいはクロロフルオロ
カーボン溶媒中にポリシロキサンを分散させたものにア
クリル樹脂製のスラブ型光導波路を浸漬する方法を採用
することができる。

【００２８】そして、ポリシロキサン層を形成したスラ
ブ型光導波路２を用いて実施例１と同様にして感作を行
なったところ、０．３μｇ／ｃｍ²の抗体固定化密度を
得ることができた。以上から明らかなように、アクリル
樹脂製のスラブ型光導波路の表面に薄いポリシロキサン
層を形成するだけで、抗体固定化密度を１０倍向上させ
ることができた。

【００２９】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、水との接触角が８０〜１００度
程度の合成樹脂を用いて成形されたスラブ型光導波路ま
たは水との接触角が８０〜１００度程度の合成樹脂から
なる層を表面に有するスラブ型光導波路を採用すること
が可能であるほか、スラブ型光導波路以外の構成の光導
波路を採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。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、光導波
路の表面における抗原または抗体の固定化密度を簡単に
高めることができ、固定化密度の向上に伴なって信号光
強度が向上するので、光学的測定感度、精度を高めるこ
とができ、また、光導波路に抗原または抗体を固定化す
るための溶液として必要以上に高濃度のものを準備する
必要がなくなり、感作作業を簡単化できるという特有の
効果を奏する。

【００３１】請求項２の発明は、請求項１の発明の効果
に加えて、光導波路がポリスチレンからなる場合には、
屈折率がアクリル樹脂よりも大きい関係上、臨界角を小
さくでき、全反射回数を増加できるので、この面からも
信号光強度を高めることができ、しかも、ポリスチレン
はアクリル樹脂と比較して吸水率が著しく低いのである
から、線膨張に起因する光導波路自体の精度低下を著し
く抑制できるとともに、成形に当って金型占有時間を短
くできるのであるから簡単にコストダウンを達成でき、
また、光導波路がポリカーボネートからなる場合には、
アクリル樹脂よりもやや透明度が低いのであるが、抗原
または抗体の固定化密度を高めることができるのである
から、透明度がやや低いという欠点を克服して十分な信
号光強度を得ることができるという特有の効果を奏す
る。

【００３２】請求項３の発明は、請求項１の効果に加
え、光導波路自体に起因する蛍光発光を著しく小さくで
きるので、光学的測定感度、精度を一層高めることがで
き、しかも、屈折率の温度依存性が小さく、しかも光弾
性係数が小さいので、必要以上の加工精度等が不要であ
り、光導波路の製造作業を簡素化できるという特有の効
果を奏する。

【００３３】請求項４の発明は、請求項１の発明と同様
の効果を奏する。請求項５の発明は、光導波路本体とし
て任意の材質で作成されたものを採用でき、しかも上記
層の厚みを十分に薄くできるのであるから、請求項１か
ら請求項３の何れかの効果と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光学的測定装置の一実施例を示す概
略図である。

【図２】蛍光免疫測定に適用した場合における抗原抗体
反応の状態を概略的に説明する縦断面図である。

【符号の説明】

２スラブ型光導波路３光検出器４抗体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】励起光を光導波路（２）に導入して全反
射させながら伝播させ、励起光に起因するエバネッセン
ト波成分により光導波路（２）の表面近傍の光学的状態
に対応する信号光を得、光導波路（２）を全反射させた
後に出射させて光検出手段（３）に導く光学的測定装置
において、光導波路（２）として抗原または抗体（４）
の固定化率が高いものを採用し、光導波路（２）の表面
に抗原または抗体（４）を固定化してなることを特徴と
する光学的測定装置。
【請求項２】光導波路（２）がポリスチレンまたはポ
リカーボネートからなるものである請求項１に記載の光
学的測定装置。
【請求項３】光導波路（２）が化１（但し、Ｒ₁，Ｒ₂
はＣ_nＨ_2n+1）からなるものである請求項１に記載の光
学的測定装置。【化１】
【請求項４】光導波路（２）がポリシロキサンからな
るものである請求項１に記載の光学的測定装置。
【請求項５】光導波路（２）が、表面にポリスチレ
ン、ポリカーボネート、化１（但し、Ｒ₁，Ｒ₂はＣ_nＨ
_2n+1）またはポリシロキサンからなる層を有するもので
ある請求項１に記載の光学的測定装置。