JPH07119688B2 - 光学的測定装置 - Google Patents

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、さらに詳細によれ
ば、光導波路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光導波路の表面近傍に存在す
る被検物質の光学的特性の変化状態を測定する光学的測
定装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来からスラブ型光導波路を用い、光導波路から僅かに
しみ出すエバエッセント波成分により光導波路の表面近
傍に存在する標識螢光体のみを励起し、励起された螢光
に基づいて免疫（反応）の有無、免疫（反応）の程度を
測定する光学的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）の一面に被検液収容室（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）を通して光導波路（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。

上記の構成を採用した場合には、光導波路（91）の表面
に予め抗体（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、この状態で光導波路（91）に励起光を導入する
ことにより得られ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（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、この螢光は光導波路（91）を導波させることにな
る。

したがって、光導波路（91）は導波されてきた螢光に基
づいて免疫反応の有無、免疫反応の程度を測定すること
ができる。

しかし、一般的に上記の構成の螢光免疫測定装置に被検
液および螢光標識抗体（98）を被検液収容室（92）に収
容する前に、抗原（97）の希釈、即ち被検液の希釈およ
び抗原（97）と螢光標識抗体（98）との混合を行なわな
ければならないので、測定装置に予め組込まれている前
処理槽を用いて上記希釈作業および混合作業を行ない、
または反応槽と対応づけて製造された使い捨ての前処理
槽ユニットを用いて上記希釈作業および混合作業を行な
うようにしている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 測定装置に予め組込まれている前処理槽を用いて希釈作
業および混合作業を行なう場合には、一般的に機構が著
しく複雑であるから、単に希釈、混合を行なうだけであ
るにも拘らず作業が複雑化する可能性が高いという問題
があるのみならず、また、前処理槽を使い回しで使用す
ることになるので、洗浄不良による前処理槽内の残留物
質が被検液に混入し易く、測定誤差を生じ易いという問
題がある。

反応槽と対応づけて製造された使い捨ての前処理槽ユニ
ットを用いて希釈作業および混合作業を行なう場合に
は、前処理槽を単独で成形することになるので、かなり
のコストアップを招いてしまうとともに、反応槽と前処
理槽とが１対１で対応する関係上、反応槽の数に合せた
数の前処理槽を準備するための手間がかかってしまうと
いう不都合がある。

尚、以上には螢光免疫測定に適用される測定装置につい
てのみ説明したが、抗原−抗体反応以外の結合反応、酵
素反応のような触媒反応を利用する測定装置、吸光、散
乱、偏光等に基づく測定を行なう装置の場合にも同様の
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、
スラブ型光導波路と、希釈槽、混合槽として使用する前
処理槽を一体化でき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。

＜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、光導波路のほぼ全範囲を包囲する壁体、壁体の外
部に位置する前処理槽を有するケーシングとを有してい
る。

但し、前処理槽の光導波路側の側板が壁体を兼ねている
ことが好ましい。

また、光導波路（１）が両端に光入出射用プリズム（1
2）を有しており、光入出射用プリズムが、光学的に測
定に影響を及ぼさない箇所から外向きに一体成形された
フランジを有しているとともに、ケーシングの係合部が
フランジと係合するものであることが好ましい。

さらに、ケーシングが前処理槽同士を連結する連結部材
を有しているとともに、前処理槽の光導波路側の側板と
連結部材とで壁体を構成してあり、係合部が、前処理槽
の壁体を兼ねる側板と隣合う側板に形成されてあり、１
対の光入出射用プリズムの対向面の間隔が係合部同士の
間隔よりも若干短く形成されてあることが好ましい。

これらの場合において、壁体が所定位置に被検液吸取り
用のノズル挿通凹所を有していることが好ましい。

また、前処理槽の底面が傾斜していることが好ましい。

＜作用＞ 以上の構成の光学的測定装置であれば、光導波路のほぼ
全範囲を包囲する反応槽を形成することができ、同時に
反応槽の外側に前処理槽を位置させることができる。し
たがって、光学的特性の測定を行なう場合には、反応槽
と隣合う前処理槽を用いて被検液の希釈作業、結合物
質、触媒物質等の希釈作業等を行なうことができ、これ
らの作業を行なった被検液、結合物質、触媒物質等を反
応槽に注入して光導波路に励起光を導入することにより
光学的特性の測定を行なうことができる。また、光導波
路はカバーにより包囲されているだけではなく、前処理
槽によっても間接的に包囲されているのであるから、光
導波路の保護効果を高めることができる。さらに、抗体
等を固定した光導波路とケーシングとを一体化した状態
で使用し、使用後は廃棄できるのであるから、使い勝手
がよくなるとともに、洗浄不良に起因する測定誤差の発
生を未然に防止できる。さらにまた、前処理槽と反応槽
とが一体成形させるので、全体としてコストダウンを達
成できる。

そして、前処理槽の光導波路側の側板が壁体を兼ねてい
る場合には、構成を簡素化できるとともに、側板と壁体
が別体である場合と比較して小形化できる。

また、光導波路（１）が両端に光入出射用プリズム（1
2）を有しており、光入出射用プリズムが、光学的に測
定に影響を及ぼさない箇所から外向きに一体成形された
フランジを有しているとともに、ケーシングの係合部が
フランジと係合するものである場合には、スラブ型光導
波路とケーシングとを係合させる場合等に組立工程等に
おいて作業工具等によりフランジを把持すればよいので
作業工具等が光入出射面に触れることを防止でき、光入
出射面の傷、汚染を防止できる。そして、ケーシングと
光入出射用プリズムとの間に介在するフランジによっ
て、ケーシングを介して光入出射面に直接外力が作用す
ることをも防止できる。また、ケーシングが直接光入出
射用プリズムと係合するのではなく、光入出射用プリズ
ムから外向きに延びるフランジと係合するのであるか
ら、十分な容量の反応槽を得ることができる。さらに、
スラブ型光導波路に抗体等を固定する場合に、フランジ
と共に光入出射面を接着テープ等で覆っておくことによ
り、浸漬等適宜方法を採用することができる。

さらに、ケーシングが前処理槽同士を連結する連結部材
を有しているとともに、前処理槽の光導波路側の側板と
連結部材とで壁体を構成してあり、係合部が、前処理槽
の壁体を兼ねる側板と隣合う側板に形成されてあり、１
対の光入出射用プリズムの対向面の間隔が係合部同士の
間隔よりも若干短く形成されてある場合には、側板およ
び連結部材で壁体を構成しているので構成を簡素化で
き、しかもこの側板と連結部材とが一体形成されている
ので、光導波路を組付けるだけで簡単に反応槽を構成で
きる。そして、光入出射用プリズムの対向面の間隔が上
記のように設定されているのであるから、スラブ型光導
波路をケーシングに押込むだけで簡単に光学的測定装置
を得ることができ、スラブ型光導波路とケーシングとが
圧接状態になるので液洩れのない反応槽を同時に一体形
成できる。また、スラブ型光導波路はカバーにより包囲
されているだけではなく、前処理槽の外側の側板によっ
ても間接的に包囲されているのであるから、光導波路の
保護効果を高めることができる。そして、前処理槽の一
方の側板が反応槽内の液容量を制限する外板として機能
し、被検液、螢光標識抗体等の必要量を抑制することが
できる。

さらに、カバーが所定位置に被検液吸取り用のノズル収
容凹所を有している場合には、反応室が狭くても、光導
波路に触れることなく被検液の吸取りを行なうことがで
き、結合した抗原等と結合していない抗原等との分離
（以下、BF分離と略称する）を簡単に行なうことができ
る。

さらにまた、前処理槽の底面が傾斜している場合には、
希釈された被検液、結合物質、触媒物質等が混合された
被検液を簡単に全て吸取ることができる。

＜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。

第１図はこの発明の光学的装置の一実施例としての免疫
測定測定装置を示す分解斜視図であり、両端部に、光軸
に関して対称な楔形のプリズム（12）を一体成形してな
るスラブ型光導波路（１）と、スラブ型光導波路（１）
と係合するケーシング（２）とで構成されている。上記
プリズム（12）は、屈折光を、表面に抗体（３）を固定
した光導波路本体（11）に導入し得ない余剰部（13）を
有しており、基部寄りの余剰部（13）および図中前後の
端面から外方に伸びるフランジ（14）が一体成形されて
いる。上記ケーシング（２）は上面のみを開放した容器
であり、互に対向する側面を上記フランジ（14）と係合
する係合部（25）としているとともに、底面（21a）を
後述する前処理槽（21）同士を連結する連結部としてい
る。そして、他の側面（24）の外側に希釈、混合等を行
なうための前処理槽（21）が一体成形されている。即
ち、上記側面（24）は前処理槽（21）の側板をを兼ねて
いる。したがって、上記底面（21a）および側面（24）
によって壁体を構成している。また、前処理槽（21）が
一体成形された側面は、一方の端部において外向きに突
出されてノズル挿通凹所（22）を形成している（第２図
をも参照）。さらに、上記前処理槽（21）の底面は傾斜
している（第３図参照）。したがって、フランジ（14）
が係合部（25）と係合するようにスラブ型光導波路
（１）をケーシグ（２）に押込むことにより、光導波路
本体（11）を収容した反応槽（23）が中央部に形成され
る。この場合において、１対のプリズム（12）の対向面
同士の間隔が、同じ方向に対向する上記係合部（25）同
士の間隔よりも若干短く形成されていることが好まし
く、係合部（25）とフランジ（14）とが互に圧接状態で
係合され、液洩れを確実に防止できる。

上記の構成の螢光免疫測定装置を用いて免疫測定を行な
う場合には、先ず、一方の前処理槽（21）を用いて抗原
（31）を含む被検液を希釈し、他方の前処理槽（21）を
用いて螢光標識抗体（32）を含む試薬を希釈する。尚、
試薬の希釈は被検液の希釈と同時に行なってもよいが、
被検液の希釈の後に行なってもよい。そして、希釈され
た被検液を反応槽（23）に注入して、光導波路本体（1
1）に固定された抗体（３）に抗原（31）を受容させ、
反応槽（23）内の被検液を排出する。次いで、第４図に
示すように、図示しない励起光光源から出射される励起
光をダイクロイック・ミラー（４）を通してプリズム
（12）に導くとともに、他方の前処理槽（21）で希釈さ
れた試薬を反応槽（23）に注入すればよく、試薬中の螢
光標識抗体（32）が、抗体（３）に受容された抗原（3
1）に受容されるので、被検液中の抗原量に対応する量
の螢光標識抗体（32）が光導波路本体（11）の表面近傍
に拘束される。そして、励起光がプリズム（12）により
屈折されて光導波路本体（11）に導入され、全反射しな
がら伝播するのであるから、エバネッセント波成分によ
り拘束された螢光標識抗体（32）の標識螢光体（32a）
のみを励起し、固有の螢光を放射させる。この螢光の一
部は光導波路本体（11）の内部を伝播してプリズム（1
2）から出射し、ダイクロイック・ミラー（４）により
反射されて検出器（５）に導かれるのであるから、検出
器（５）に導かれる螢光に基づいて免疫測定を行なうこ
とができる。

また、上記の測定方法に代えて、以下の測定方法を採用
することもできる。

即ち、先ず、一方の前処理槽（21）を用いて抗原（31）
を含む被検液を希釈し、螢光標識抗体（32）をも注入し
て混合しておく。次いで、第４図に示すように、図示し
ない励起光光源から出射される励起光をダイクロイック
・ミラー（４）を通してプリズム（12）に導くととも
に、螢光標識抗体（32）が混合された被検液を前処理槽
（21）から吸取って反応槽（23）に収容する。このよう
にして、被検液および螢光標識抗体（32）の混合液を反
応槽（23）に収容すれば、抗原（31）と螢光標識抗体
（32）との結合体が抗体（３）に受容され、被検液中の
抗原量に対応する量の螢光標識抗体（32）が光導波路本
体（11）の表面近傍に拘束される。したがって、エバネ
ッセント波成分により拘束された螢光標識抗体（32）の
標識螢光体（32a）のみを励起し、固有の螢光を放射さ
せ、この螢光の一部を光導波路本体（11）の内部、プリ
ズム（12）およびダイクロイック・ミラー（４）を介し
て検出器（５）に導くことができ、検出器（５）に導か
れる螢光に基づいて免疫測定を行なうことができる。
尚、後者の測定方法を採用する場合には一方の前処理槽
（21）が全く使用されないのであるが、スラブ型光導波
路（１）の保護に役立つのみならず、何れの前処理槽
（21）であっても同様に使用することができるのである
から方向性を考慮する必要がなくなる等の有用性を発揮
できる。

ところで、スラブ型光導波路（１）がプラスチック製で
ある場合には光導波路自体の螢光、ラマン散乱に起因す
るバック・グラウンド・ノイズが生じるが、光導波路本
体（11）の全面に抗体（３）を固定して得られる螢光を
約２倍にしているのであるから、螢光に対するバック・
グラウンド・ノイズの割合が約1/2になり、免疫の測定
精度を高めることができる。また、スラブ型光導波路
（１）が前処理槽（21）の互に対向する側面に包囲され
ているので、保護効果を著しく高めることができる。

第５図は変更例を示す分解概略図であり、上記実施例と
異なる点は、フランジ（14と一体的に反応槽（23）の底
面を成形しておき、別体として成形された前処理槽（2
1）をフランジ（14）および底面と係合させるようにし
た点のみである。

したがって、この実施例の場合にも、上記実施例と同様
の作用を達成できる。

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、光導波路本体（11）に抗体（３）を固定す
る代わりに抗原、またはハプテン（hapten）を固定する
ことが可能であるほか、励起光を光導波路本体（11）に
導入するためのプリズム（12）として上記実施例以外の
形状のもの、例えば非対称な楔形のもの等を形成するこ
とが可能である。また、フランジ（14）を省略してプリ
ズム（12）とケーシング（２）とを直接係合させること
が可能であるほか、前処理槽（21）を反応槽（23）の一
方にのみ形成することが可能であり、さらに、係合部
（25）に代えて所定形状の突出部を形成し、フランジ
（14）の対応位置に突出部に対する係合部を形成するこ
とが可能であるほか、螢光免疫測定以外に、抗原−抗体
反応以外の結合反応、酵素等の触媒反応等を利用した光
学的測定、螢光、吸光、散乱等に基づく光学的測定に適
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、光導波路の近傍において、
希釈作業、混合作業を行なうことができ、作業性を高め
ることができるとともに、前処理槽全体により光導波路
を包囲するので光導波路の保護効果を高めることができ
るという特有の効果を奏する。

第２の発明は、前処理槽の側板で壁体を兼ねるのである
から構成を簡素化できるとともに、側板と壁体が別体で
ある場合と比較して小形化できるという特有の効果を奏
する。

第３の発明は、ケーシングを介してプリズムに直接外力
が加わることを防止してプリズムの挟圧破損等を防止で
き、しかもケーシングが直接プリズムと係合するのでは
なく、プリズムから延びるフランジと係合するのである
から簡単に十分な容量の反応槽を形成できるという特有
の効果を奏する。

第４の発明は、スラブ型光導波路をケーシングに押込む
だけで液洩れのない反応槽を有する光学的測定装置を簡
単に得ることができ、しかも前処理槽の一部とカバーの
一部とが兼用されているのであるから構成を簡素化でき
るという特有の効果を奏する。

第５の発明は、比較的容量が少ない反応槽からの溶液吸
取りに当って、吸取りノズルが光導波路に当ることを防
止できるという特有の効果を奏する。

第６の発明は、希釈され、または混合された被検液の前
処理槽からの吸取りを簡単にかつ完全に行なうことがで
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
免疫測定測定装置を示す分解斜視図、 第２図は要部を示す平面図、 第３図は第１図のIII−III線断面図、 第４図は免疫側測定動作を説明する概略図、 第５図は変更例を概略的に示す分解斜視図、 第６図は従来例を示す概略図。 （１）……スラブ型光導波路、（２）……ケーシング、 （11）……光導波路本体、（12）……プリズム、 （13）……余剰部、（14）……フランジ、 （21）……前処理槽、（22）……ノズル挿通凹所、 （24）……側面、（25）……係合部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光導波路（１）のほぼ全範囲を包囲する壁
   体（21a）（24）、壁体（24）の外部に位置する前処理
   槽（21）を有するケーシング（２）とを有していること
   を特徴とする光学的測定装置。
2. 【請求項２】前処理槽（21）の光導波路側の側板が壁体
   （24）を兼ね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。
3. 【請求項３】光導波路（１）が両端に光入出射用プリズ
   ム（12）を有しており、光入出用プリズム（12）が、光
   学的に測定に影響を及ぼさない箇所（13）から外向きに
   一体成形されたフランジ（14）を有しているとともに、
   ケーシング（２）の係合部（25）がフランジ（14）と係
   合するものである上記特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の光学的測定装置。
4. 【請求項４】ケーシング（２）が前処理槽（21）同士を
   連結する連結部材（21a）を有しているとともに、前処
   理槽（21）の光導波路側の側板と連結部材（21a）とで
   壁体（24）を構成してあり、係合部（25）が、前処理槽
   （21）の壁体（24）を兼ねる側板と隣合う側板に形成さ
   れてあり、１対の光入出射用プリズム（12）の対向面の
   間隔が係合部（25）同士の間隔よりも若干短く形成され
   てある上記特許請求の範囲第１項から第３項の何れかに
   記載の光学的測定装置。
5. 【請求項５】壁体（24）が所定位置に被検液吸取り用の
   ノズル挿通凹所（22）を有している上記特許請求の範囲
   第１項から第４項の何れかに記載の光学的測定装置。
6. 【請求項６】前処理槽（21）の底面が傾斜している上記
   特許請求の範囲第１項から第４項の何れかに記載の光学
   的測定装置。