JPH0688785A - 発光免疫測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の免疫測定を可能にする。 【構成】 スラブ型光導波路１０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１０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１
０の反応面における抗原−抗体反応量の測定を行なう免
疫測定装置であって、ダイクロイック・ミラー７の分光
透過率がラマン散乱光成分によるオフセットノイズ光を
除去するように調整している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は発光免疫測定装置に関
し、さらに詳細にいえば光導波路内において励起光を伝
播させ、そのエバネッセント波成分によって発生する信
号光に基づいて、光導波路の表面における免疫反応の有
無あるいは程度を測定する発光免疫測定装置に関する。

【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５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、図示しないレーザ光源から出
射される励起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）。

【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６
７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。

【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により励起光成分を遮断して検出
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。上記従来の蛍光免疫
測定装置のダイクロイック・ミラー６３は２色性のもの
であり、励起光と蛍光を分離できるようにハイパスある
いはローパスフィルタの分光特性のものを使用してい
る。そして、このダイクロイック・ミラー６３と蛍光以
外のノイズ光を除去するシャープカットフィルタである
光学フィルタ６４によって励起光と蛍光の高精度な分離
が行えるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すような蛍光免疫測定装置において本発明者が検討を
重ねた結果、信号光となる蛍光には光導波路６１の構成
材料自体の発光も含まれており、これがノイズとなって
高精度の免疫測定を達成できない原因であることを見出
した。例えば、光導波路６１の材質としてポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）を使用し、励起光のレーザ波
長を４９０ｎｍとした場合の信号光の分光特性を図６に
示す。図６において横軸は波長、縦軸は蛍光強度（任意
単位）である。

【０００６】図６からも分かるようにポリメチルメタク
リレートを使用した場合には励起光に伴うラマン散乱光
成分３０が５７０ｎｍあたりに生じ、ラマン散乱光成分
３０を含むオフセットノイズのレベルがかなり大きくな
り、ノイズ光を短波長域の所定の閾値で除去するシャー
プカットフィルタである光学フィルタ６４だけでは標識
蛍光体６８ａによる蛍光の検出の精度を高めることがで
きないのである。このラマン散乱光成分３０を除去する
ために長波長域に閾値を有するラマン散乱光成分除去用
フィルタをダイクロイック・ミラー６３と検出器６５と
の間に設けることも考えられるが、放射される蛍光の強
度が極めて低いためにラマン散乱光成分除去用フィルタ
を入れることによる信号光のＳ／Ｎ比の低下が問題にな
る。また、ラマン散乱光成分除去用フィルタを使用する
方法によると新たな部品が必要になるとともに光学系が
複雑化する問題もある。

【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、信号光の強度を落とすことなく高精度の
免疫測定ができる発光免疫測定装置を提供することを目
的とする。

【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の発光免疫測定装置は、光源から発せられた
光をダイクロイック・ミラーを介して、スラブ型光導波
路の所定位置に設けられた屈折型結合プリズムを通して
スラブ型光導波路内に励起光として導入し、スラブ型光
導波路の表面において抗原抗体反応を行なわせるととも
に発光物質で標識された被標識物質をスラブ型光導波路
の表面近傍に拘束し、上記励起光のエバネッセント波成
分に依存して発光物質が発する信号光をスラブ型光導波
路に導き屈折型結合プリズムから出射させた後、前記ダ
イクロイック・ミラーを介して励起光光路と異なる光路
で受光素子に入射させ、信号光に基づいて免疫反応の有
無あるいは程度を測定する発光免疫測定装置であって、
前記ダイクロイック・ミラーの分光透過率がスラブ型光
導波路を構成する光学材料のラマン散乱によるノイズ光
もカットするように調整されている。

【０００９】

【作用】請求項１の発光免疫測定装置であれば、ダイク
ロイック・ミラーの分光透過率がスラブ型光導波路を構
成する光学材料のラマン散乱によるノイズ光もカットす
るように調整されているので、ラマン散乱によるノイズ
光の影響を除去でき、従来の構成に比べて信号光の強度
を低下させることなく免疫測定の精度を向上させること
ができる。また、新たな光学部品も追加することなく、
かつ光学系を複雑化することもなく、免疫測定の精度を
向上させることができる。

【００１０】

【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はこの発明の発光免疫測定装置の一実施
例としての免疫測定装置を示す概略図である。この免疫
測定装置は光源としてのハロゲンランプ１と、ハロゲン
ランプ１から発せられた光を集光する両凸レンズ３と、
４９０ｎｍ程度の波長の光で単色化する干渉フィルタ４
と、両凸レンズ３の焦点近傍に設けられ光の幅を規定す
る励起光投影用スリット５と、励起光投影用スリット５
によりスリット化された光を集光するアクロマート・レ
ンズ６と、バンドパスフィルター化したダイクロイック
・ミラー７と、屈折型結合プリズム１１を備えたスラブ
型光導波路１０と、ダイクロイック・ミラー７を透過し
た光を集光する平凸レンズ１４と、所定の波長域の光を
カットする色ガラス・フィルタ１５と、受光素子として
の光電子増倍管１６と、光電子増倍管１６の信号を処理
する信号処理部１７とを有している。

【００１１】図２はダイクロイック・ミラー７の分光特
性を示す図であり、横軸は波長、縦軸は透過率を取って
いる。この実施例に採用されるダイクロイック・ミラー
７は波長５００ｎｍ以下の光透過率および波長５７０ｎ
ｍ以上の光透過率は共に１０％以下であり、５３０ｎｍ
近辺に透過率のピークを有するバンドパスフィルターの
構成となっている。

【００１２】また、スラブ型光導波路１０はポリメチル
メタクリレートで構成されるとともに、スラブ型光導波
路１０の少なくとも一面には反応槽１２が形成され、反
応槽１２に臨む面に抗体１３が固定されている。そして
固定した抗体１３に被検液中の抗原を受容させ、受容さ
れた抗原に蛍光標識物質を有した蛍光標識抗体を受容さ
せている。

【００１３】上記構成の発光免疫測定装置の作用は次の
とおりである。ハロゲンランプ１から出射される光を両
凸レンズ３および干渉フィルタ４を通して、４９０ｎｍ
程度の波長の光で単色化した状態で励起光投影用スリッ
ト５に導き、励起光投影用スリット５により絞り込まれ
た励起光をアクロマート・レンズ６を通してダイクロイ
ック・ミラー７に導く。そしてダイクロイック・ミラー
７で励起光を反射させることにより励起光の光軸を９０
度だけ変化させ、スラブ型光導波路１０の屈折型結合プ
リズム１１に所定の入射角度で入射させる。この場合、
ダイクロイック・ミラー７の分光特性は励起光の波長４
９０ｎｍでは高い反射率を有しているので、励起光の強
度を落とすことなくスラブ型光導波路１０の屈折型結合
プリズム１１に励起光を入射させることができる。

【００１４】スラブ型光導波路１０内に導かれた励起光
はスラブ型光導波路１０内で全反射を繰り返しながら伝
播し、そのエバネッセント波成分に依存して表面近傍に
拘束された蛍光標識物質が蛍光を発する。そしてその蛍
光はスラブ型光導波路１０内に導入され、屈折型結合プ
リズム１１から出射する。屈折型結合プリズム１１から
出射した蛍光は図６に示すようにラマン散乱光成分３０
を含むオフセットノイズを含んだ蛍光となっている。こ
の蛍光は再びバンドパスフィルター化されたダイクロイ
ック・ミラー７に入射され、ダイクロイック・ミラー７
を透過して平凸レンズ１４および色ガラス・フィルタ１
５を通して光電子増倍管１６に導かれる。ここで再びダ
イクロイック・ミラー７に入射することにより、５７０
ｎｍあたりにあるラマン散乱光成分を含むオフセットノ
イズもダイクロイック・ミラー７で反射することがで
き、ダイクロイック・ミラー７を透過した光はラマン散
乱光成分を含むオフセットノイズ光を除去した蛍光とす
ることができる。そして色ガラス・フィルタ１５を通す
ことにより、蛍光のラマン散乱光成分３０より短波長側
のノイズ光成分（波長４９０ｎｍ程度の励起光が存在し
た場合など）を十分にカットした上で光電子増倍管１６
に入射させることにより、高精度の免疫測定が可能にな
る。また、本実施例によればダイクロイック・ミラー７
の分光透過率を図２のように調整するだけで実施できる
とともに、光学系の複雑化を防止することができる利点
がある。

【００１５】このようにダイクロイック・ミラー７をラ
マン散乱光成分を含むオフセットノイズ光を除去できる
ようにバンドパスフィルタ化することにより、蛍光と近
接しているオフセットノイズ光を信号光強度を落とすこ
となく除去することができ、高精度の免疫測定が可能に
なる。

【００１６】

【実施例２】図３はこの発明の発光免疫測定装置の他の
実施例としての免疫測定装置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、ダイクロイック・ミ
ラー７ａが図４に示すように波長５００ｎｍ以下の光透
過率および波長５７０ｎｍ以上の光透過率が共に９０％
以上であり、５３０ｎｍ近辺に光透過率のボトムを有す
るバンドカットフィルターの構成となっている点と、ハ
ロゲンランプ１から発せられた励起光を最初にダイクロ
イック・ミラー７ａを透過させてからスラブ型光導波路
１０の屈折型結合プリズム１１に入射させ、屈折型結合
プリズム１１から出射する蛍光をダイクロイック・ミラ
ー７ａで反射させて光電子増倍管１６に導くようにした
点のみである。

【００１７】この実施例においても前記実施例と同様の
効果が得られる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、ダイク
ロイック・ミラーの分光透過率をラマン散乱光成分を含
むオフセットノイズ光を除去するように調整することに
より、信号光強度を落とすことなく光導波路材料に基づ
くラマン散乱光成分を除去することができ、高精度の免
疫測定が行なえるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の発光免疫測定装置の一実施例として
の免疫測定装置を示す概略図である。

【図２】この発明の一実施例のダイクロイック・ミラー
の分光透過率を示す図である。

【図３】この発明の発光免疫測定装置の他の実施例とし
ての免疫測定装置を示す概略図である。

【図４】この発明の他の実施例のダイクロイック・ミラ
ーの分光透過率を示す図である。

【図５】免疫測定装置の従来例を示す概略図である。

【図６】ラマン散乱光成分を含んだ信号光の分光特性を
示す図である。

【符号の説明】

１ ハロゲンランプ ７，７ａ ダイクロイック・ミ
ラー １０ スラブ型光導波路 １１ 屈折型結合プリズム １６ 光電子増倍管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源（１）から発せられた光をダイクロ
   イック・ミラー（７）（７ａ）を介して、スラブ型光導
   波路（１０）の所定位置に設けられた屈折型結合プリズ
   ム（１１）を通してスラブ型光導波路内（１０）に励起
   光として導入し、スラブ型光導波路（１０）の表面にお
   いて抗原抗体反応を行なわせるとともに発光物質で標識
   された被標識物質をスラブ型光導波路（１０）の表面近
   傍に拘束し、上記励起光のエバネッセント波成分に依存
   して発光物質が発する信号光をスラブ型光導波路（１
   ０）に導き屈折型結合プリズム（１１）から出射させた
   後、前記ダイクロイック・ミラー（７）（７ａ）を介し
   て励起光光路と異なる光路で受光素子（１６）に入射さ
   せ、信号光に基づいて免疫反応の有無あるいは程度を測
   定する発光免疫測定装置であって、前記ダイクロイック
   ・ミラー（７）（７ａ）の分光透過率がスラブ型光導波
   路（１０）を構成する光学材料のラマン散乱によるノイ
   ズ光もカットするように調整されていることを特徴とす
   る発光免疫測定装置。