JPH07318481A

JPH07318481A - 光学的測定方法およびその装置

Info

Publication number: JPH07318481A
Application number: JP6111600A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Shigemori; 和久重森; Kenji Masuda; 堅司増田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1995-12-08
Also published as: WO1995032417A1; AU2537995A; EP0725270A4; AU698579B2; EP0725270A1; US5858800A

Abstract

(57)【要約】【目的】励起光と蛍光を空間的に分離して迷光を低減
し、光学系の構成を簡素化する。【目的】励起光２をスラブ型光導波路１に導入し、励
起光２に起因するエバネッセント波により励起される蛍
光のうち、一旦スラブ型光導波路１に侵入し、励起光２
と所定角度をなす方向に伝播する蛍光を蛍光検出器４に
より検出する。

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方法および
その装置に関し、さらに詳細にいえば、スラブ型光導波
路に励起光を導入し、励起光を全反射させながらスラブ
型光導波路内を伝播させることにより生じるエバネッセ
ント波成分により、スラブ型光導波路の励起光を全反射
させる面の近傍に存在する蛍光物質を励起し、発生した
蛍光のうち、上記励起光を全反射させる面を通して一旦
スラブ型光導波路に侵入し、スラブ型光導波路から出射
する蛍光成分を検出器により受光する場合、および全反
射プリズムに励起光を導入し、全反射プリズムの全反射
面で全反射する励起光に起因して生じるエバネッセント
波成分により、全反射プリズムの全反射面の表面近傍に
存在する蛍光物質を励起し、発生した蛍光のうち、上記
全反射面を通して一旦全反射プリズムに侵入し、全反射
プリズムから出射する蛍光成分を検出器により受光する
場合に特に好適な光学的測定方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来からスラブ型光導波路に励起光を導
入し、励起光を全反射させながらスラブ型光導波路内を
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
り蛍光物質を励起し、発生した蛍光のうち、上記励起光
を全反射させる面を通して一旦スラブ型光導波路に侵入
し、スラブ型光導波路を伝播して出射する蛍光成分を検
出器により受光する方法が提案されている。ここで、エ
バネッセント波とは、屈折率が大きい媒質中を伝播する
光が、この媒質と、屈折率が小さい媒質との界面で全反
射するとき、低屈折率側の媒質中に存在する、界面に局
在した光の成分である。具体的には、２つの媒質の屈折
率をｎ₁，ｎ₂（ｎ₁＜ｎ₂）、光の波長をλ、光の入射角
をθ、入射光強度をＩ₀、界面からの距離ｚでの光強度
をＩ、比屈折率をｎ（＝ｎ２／ｎ１）、電界強度が光導
波路界面での値の１／ｅになる界面からの距離（侵入深
さ）をｄ_pとすれば、界面からの距離ｚに対して数１で
表される。したがって、数１を解析することにより、エ
バネッセント波が波長程度の領域に局在していることが
分る（Ｍ．Ｂｏｒｎ＆Ｅ．Ｗｏｌｆ「光学の原理
Ｉ」参照）。但し、入射角θは臨界角θｃ｛θ_c＝ｓｉ
ｎ^-1（ｎ₁／ｎ₂）｝よりも大きいものとする。

【０００３】

【数１】

【０００４】エバネッセント波に関しては、低屈折率側
への光の侵入だけでなく、低屈折率側から高屈折率側へ
の光の伝播についても同様に成立する。即ち、界面から
距離ｚだけ離れた位置に存在する蛍光色素等の光源から
の光が臨界角以上の角度で伝播する割合は数１で同様に
表され、界面近傍で発生した光のみが高屈折率側媒質に
臨界角以上の角度で伝播し得る｛Ｃ．Ｋ．Ｃａｒｎｉｇ
ｌｉａｅｔ．ａｌ． “Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａ
ｍ．６２，４７９（１９７９）参照｝。

【０００５】エバネッセント波は界面近傍の波長程度の
領域に局在した現象であるため、界面現象を捉えるため
のプローブ光としての応用が可能である。蛍光免疫分析
への応用では、抗原抗体反応により固相表面に束縛され
た蛍光色素標識試薬の定量を、液中に遊離状態で存在す
る未反応試薬を分離・洗浄することなく、蛍光を直接測
定することにより達成することが可能になる。

【０００６】上述のエバネッセント波を用いた蛍光免疫
分析方法として、以下の３つの方法が知られている。（１）免疫反応により光導波路の励起光を全反射させ
る面に束縛された蛍光色素をエバネッセント波で励起
し、励起された蛍光色素が放射する蛍光のうち、上記励
起光を全反射させる面から光導波路に入射し、蛍光の入
射面と反対側の面から平面波としてほぼ一様に出射され
る蛍光を検出する方法（図２４および米国特許第３，６
０４，９２７号参照）、（２）平面波で一様に蛍光色
素を励起し、光導波路表面に束縛された蛍光色素からの
蛍光のみが光導波路に侵入し、光導波路内を伝播するこ
とを利用して、光導波路の、蛍光伝播方向の端部から外
部に出射される蛍光を検出する方法（図２５および特表
昭６１−５０２４１８号公報参照）、および（３）免
疫反応により光導波路の励起光を全反射させる面に束縛
された蛍光色素をエバネッセント波で励起し、光導波路
表面に束縛された蛍光色素からの蛍光のうち、光導波路
に侵入し、光導波路内を全反射しながら伝播し、励起光
光軸と同一光軸で光導波路から出射する成分を検出する
方法（図２６および特表昭５９−５０１８７３号公報参
照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記方法（１）を採用
した場合には、蛍光の総放射量が多いのであるが、広い
面積から広い角度にわたって一様に放射される蛍光を捕
捉することが困難であり、実質的に検出することができ
る蛍光の量が限られてしまう。さらに、光導波路の微細
な傷や不十分な表面粗さ等により励起光が散乱される
と、散乱励起光によって、光導波路表面から遠く離れた
未反応試薬中の蛍光色素が励起され、大きな蛍光信号の
オフセットを発生するという問題がある。そして、この
オフセットは光導波路の表面不整に支配されるのである
から、厳密に制御することは困難である。

【０００８】上記方法（２）を採用した場合には、励起
光として平面光を使用するため、導波路表面に対して垂
直方向から励起光を概ね一様に照射する方法をとること
ができ、励起光を集光して光導波路に入射させるという
困難を排除することができる。しかし、光導波路の表面
不整により、ある程度の未反応の蛍光色素からの蛍光ま
たは励起光が本来の信号光としての蛍光に混入すること
が避けられない。また、広い面積に十分な光量の励起光
を照射するためには、大光量の光源が必要になってしま
う。

【０００９】上記方法（３）を採用した場合には、励起
光自体が界面に局在していることに加えて、界面近傍の
蛍光色素からの蛍光のみが光導波路に侵入し、光導波路
内を全反射しながら伝播し得るのであるから、空間的に
ノイズに対するフィルタリングが二重にかかっていると
いえる。例えば、光導波路に表面不整が存在していて
も、散乱励起光の発生量が信号光に対して混入すること
による影響は上記方法（２）と比較して著しく小さく、
また、散乱励起光による蛍光が散乱により光導波路を伝
播する量は、上記方法（１）で問題となる散乱励起光に
より励起される蛍光と比較して著しく少ない。したがっ
て、高感度測定を行なうためには、この方法が最も適し
ているといえる。

【００１０】上記方法（３）を用いて測定を行なうに当
っては、通常極めて微弱な蛍光を検出するために、従来
は、励起光の影響が小さい励起光入射部分側から出射さ
れる蛍光を検出する方法を採用していた。この場合に
は、励起光光軸と蛍光光軸とが重なっているため、ハー
フミラーまたはより好ましくはダイクロイックミラー等
で励起光光軸と蛍光光軸とを分離することが必要にな
る。具体的には、図２７に示すように、半導体レーザ等
からなる励起光源１００から出射される励起光をコリメ
ータレンズ１０１、必要な場合には光量調整用フィルタ
１０２、円筒面レンズ１０３を通してダイクロイックミ
ラー１０４に導き、ダイクロイックミラー１０４により
反射された励起光を、抗原抗体反応を行なわせるための
反応槽１０５と一体に形成されたスラブ型光導波路１０
６に入射させる。そして、スラブ型光導波路１０６から
出射される蛍光を、ダイクロイックミラー１０４、１対
の凸レンズ等からなる集光レンズ１０７および励起光を
除去するためのシャープカットフィルタ１０８を通して
光電子増倍管からなる検出器１０９に導いている。この
ような構成を採用すると、必然的に、検出器１０９の視
野に、ダイクロイックミラー１０４からスラブ型光導波
路１０６までの励起光光路が入ることになるため、励起
光の反射、散乱をひき起こし、また塵埃、飛沫等により
散乱をひき起こすもの、例えば、レンズ、フィルタ等の
ように、光軸に対して垂直になるように配置される部品
等、をダイクロイックミラー１０４とスラブ型光導波路
１０６との間に配置することができない。

【００１１】したがって、スラブ型光導波路１０６に励
起光を入射するためには十分に集光する必要があり、ま
た、ある程度の角度範囲をもって出射してくる蛍光を検
出するためにはｆ値の小さな明るいレンズを使用するこ
とが必要であるものの、上記の制約を考慮すると、励起
光源１００または検出器１０９からみてダイクロイック
ミラー１０４の手前にレンズを配置することになり、焦
点距離の長いレンズを使用することになるため、光学系
が大形化してしまう。

【００１２】また、スラブ型光導波路１０６に正しく励
起光が入射されない場合｛例えば、スラブ型光導波路１
０６の励起光入射部分近傍のエッジ（図２７中丸印Ａ，
Ｂ参照）に励起光がかかる場合｝に、励起光が反応槽に
漏れ出して未反応標識試薬を励起し、または設計意図と
異なる角度で励起光がスラブ型光導波路１０６中を伝播
することになってしまうため、レーザビームの輪郭をシ
ャープにできる低収差のレンズを用いてレーザビームを
シャープにし、さらにレーザービームを小スポットにし
て、正しくアラインメントした状態でスラブ型光導波路
１０６に入射させることが必要になる。しかし、このよ
うに狭い領域に絞られたレーザービームを励起光として
入射させると、スラブ型光導波路の入射部分近傍におい
ては励起光のエネルギー密度が高すぎてその部分に存在
する蛍光色素の光劣化を引き起こし、蛍光信号が経時的
に変動するため、測定結果に影響を及ぼすという不都合
が生じ、しかもその部分の試薬、検体が無駄になる。こ
のような不都合を解消するために、（１）スラブ型光導
波路１０６に入射されるレーザビームの強度を低下させ
る方法、（２）レーザビームの焦点位置をスラブ型光導
波路１０６の励起光入射部分近傍よりも後方に位置させ
て輪郭をぼかす方法、（３）円筒面レンズを含む複数の
レンズを用いてレーザビームをスリット状にし、この状
態でスラブ型光導波路１０６に入射させる方法を採用す
ることが考えられる。

【００１３】しかし、上記（１）の方法を採用した場合
には、レーザ光源自体としては大光量を出力できる能力
があるにも拘らず、レーザ光源から出射されるレーザビ
ームを十分には活用することができないばかりか、測定
感度が低下してしまうことになる。上記（２）の方法を
採用した場合には、輪郭がぼかされたレーザビームをス
ラブ型光導波路の励起光入射部分近傍のエッジにかから
ないように入射させなければならないので、アラインメ
ント余裕が小さくなり、極端な場合には、アラインメン
ト余裕がなくなり、励起光用の光学系とスラブ型光導波
路１０６との相対位置等の調整が困難になってしまう。

【００１４】上記（３）の方法を採用した場合には、円
筒面レンズを含む複数のレンズが必要であるから、励起
光用の光学系のコストが著しく増大してしまう。一方、
試薬のムラ、傷等の影響を緩和するためには、レーザビ
ームが速やかに拡がることが必要であり、このために
は、ｆ値の小さな明るいレンズを採用することが必要に
なる。前述のように、アライメント余裕を確保すべく、
低収差のレンズを用い、かつｆ値の小さな明るいレンズ
系を構成しようとすると、光学的測定装置が高価になっ
てしまう。

【００１５】また、励起光入射部分側から出射される蛍
光を検出するのであるから、光学的測定のための光学系
の配置がほぼ一義的に定まってしまい、装置のレイアウ
ト上に制約が生じるとともに、光学素子の汚れの影響を
緩和することが困難になってしまう可能性がある。

【００１６】

【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、光導波路の励起光を全反射させる面に束
縛された発光体をエバネッセント波で励起し、光導波路
表面に束縛された発光体からの発光のうち、光導波路に
侵入し、光導波路内を全反射しながら伝播する成分を検
出することによる耐ノイズ性の利点を活かしながら、励
起光反射、散乱の影響を低減して感度、精度を向上させ
るとともに、光学系の簡素化、小形化を達成することが
できる光学的測定方法およびその装置を提供することを
第１の目的とし、光導波路の励起光を全反射させる面に
束縛された発光体をエバネッセント波で励起し、光導波
路表面に束縛された発光体からの発光のうち、光導波路
に侵入し、光導波路内を全反射しながら伝播する成分を
検出することによる耐ノイズ性の利点を活かしながら、
レンズ等の性能への要求を緩和するとともに、調整等の
負担を低減してコスト上昇を大幅に抑制することができ
る光学的測定方法およびその装置を提供することを第２
の目的とし、光導波路の励起光を全反射させる面に束縛
された発光体をエバネッセント波で励起し、光導波路表
面に束縛された発光体からの発光のうち、光導波路に侵
入し、光導波路内を全反射しながら伝播する成分を検出
することによる耐ノイズ性の利点を活かしながら、励起
光エネルギー密度が高い場合においても蛍光色素の劣化
に起因する光学的測定精度の低下を大幅に抑制すること
ができる光学的測定方法およびその装置を提供すること
を第３の目的とし、光導波路の励起光を全反射させる面
に束縛された発光体をエバネッセント波で励起し、光導
波路表面に束縛された発光体からの発光のうち、光導波
路に侵入し、光導波路内を全反射しながら伝播する成分
を検出することによる耐ノイズ性の利点を活かしなが
ら、スラブ型光導波路を伝播して出射される蛍光のう
ち、検出可能な蛍光光量を増大させることができる光学
的測定装置を提供することを第４の目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の光学的測定方
法は、スラブ型光導波路に励起光を導入し、スラブ型光
導波路内を全反射しながら伝播する励起光に起因して生
じるエバネッセント波成分を用いてスラブ型光導波路
の、励起光を全反射させる面の近傍に存在する蛍光物質
を励起し、励起された蛍光を測定する光学的測定方法で
あって、上記エバネッセント波成分により励起された蛍
光のうち、上記励起光を全反射させる面を通して一旦ス
ラブ型光導波路に侵入し、スラブ型光導波路の、励起光
入射面、励起光出射面および上記励起光を全反射させる
面を除く端面に向かって伝播する蛍光成分を検出する方
法である。

【００１８】請求項２の光学的測定方法は、全反射プリ
ズムに励起光を導入し、全反射プリズムの全反射面で全
反射する励起光に起因して生じるエバネッセント波成分
を用いて全反射プリズムの全反射面の表面近傍に存在す
る蛍光物質を励起し、励起された蛍光を測定する光学的
測定方法であって、上記エバネッセント波成分により励
起された蛍光のうち、上記全反射面を通して一旦全反射
プリズムに侵入し、全反射プリズムの、励起光入射面、
励起光出射面および上記全反射面を除く端面に向かって
伝播する蛍光成分を検出する方法である。

【００１９】請求項３の光学的測定方法は、上記端面の
うち、励起光エネルギーが高い領域に相当する部分を、
蛍光成分検出器の視野から遮蔽する方法である。請求項
４の光学的測定装置は、全反射プリズムに励起光を導入
し、全反射プリズムの全反射面で反射する励起光に起因
して生じるエバネッセント波成分を用いて全反射プリズ
ムの全反射面の近傍に存在する蛍光物質を励起し、励起
された蛍光を測定する光学的測定装置であって、上記エ
バネッセント波成分により励起された蛍光のうち、上記
全反射面を通して一旦全反射プリズムに侵入し、全反射
プリズムの、励起光入射面、励起光出射面および上記全
反射面を除く端面に向かって伝播する蛍光成分を検出す
る検出器を含んでいる。

【００２０】請求項５の光学的測定装置は、スラブ型光
導波路に励起光を導入し、スラブ型光導波路内を全反射
しながら伝播する励起光に起因して生じるエバネッセン
ト波成分を用いてスラブ型光導波路の、励起光を全反射
させる面の近傍に存在する蛍光物質を励起し、励起され
た蛍光を測定する光学的測定装置であって、上記エバネ
ッセント波成分により励起された蛍光のうち、上記励起
光を全反射させる面を通して一旦スラブ型光導波路に侵
入し、スラブ型光導波路の、励起光入射面、励起光出射
面および上記励起光を全反射させる面を除く端面に向か
って伝播する蛍光成分を検出する検出器を含んでいる。

【００２１】請求項６の光学的測定装置は、上記端面の
うち、励起光エネルギーが高い領域に相当する部分が、
検出器の視野から遮蔽されたものである。請求項７の光
学的測定装置は、励起光を全反射させるスラブ型光導波
路を一の壁体とする複数の壁体で反応槽が形成されてあ
るとともに、スラブ型光導波路がさらに反応槽より励起
光導入側に延設されてあり、反応槽を形成するスラブ型
光導波路と延設部分に対応するスラブ型光導波路との間
に形成される反応槽の壁体の厚みをｗ、スラブ型光導波
路内の励起光伝播角の最小値をθｍｉｎとすると、反応
槽を形成するスラブ型光導波路の厚みが、延設部分のス
ラブ型光導波路の厚みに対し、ｗ／ｔａｎθｍｉｎより
大きな厚みで形成されたものである。

【００２２】請求項８の光学的測定装置は、上記検出器
が、励起光導入側であって、かつ励起光光軸から所定距
離離れたスラブ型光導波路部分から出射される蛍光成分
を検出すべく配置されているとともに、上記端面に向か
って伝播する蛍光成分を上記検出器に導くための全反射
プリズムがスラブ型光導波路に形成されたものである。

【００２３】請求項９の光学的測定装置は、上記検出器
が、上記端面の一方の側から出射される蛍光成分を検出
すべく配置されているとともに、他方の側の端面に向か
って伝播する蛍光成分を一方の側の端面に導くための全
反射プリズムがスラブ型光導波路の他方の側の端面に形
成されたものである。請求項１０の光学的測定装置は、
上記全反射プリズムが複数個形成されたものである。

【００２４】請求項１１の光学的測定装置は、上記検出
器により検出されるべき蛍光成分を集光させるための弧
状の出射面を有するレンズがスラブ型光導波路の上記端
面に形成されたものである。

【００２５】

【作用】請求項１の光学的測定方法であれば、スラブ型
光導波路に励起光を導入し、スラブ型光導波路内を全反
射しながら伝播する励起光に起因して生じるエバネッセ
ント波成分を用いてスラブ型光導波路の、励起光を全反
射させる面の近傍に存在する蛍光物質を励起し、励起さ
れた蛍光を測定するに当って、上記エバネッセント波成
分により励起された蛍光のうち、上記励起光を全反射さ
せる面を通して一旦スラブ型光導波路に侵入し、スラブ
型光導波路の、励起光入射面、励起光出射面および上記
励起光を全反射させる面を除く端面に向かって伝播する
蛍光成分を検出するのであるから、励起光と信号光とし
ての蛍光成分とを分離するための光学部材が不要にな
る。また、励起光と信号光としての蛍光成分との重畳部
分がないのであるから、光学素子による反射、散乱が上
記検出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅に抑制するこ
とができる。したがって、スラブ型光導波路の近傍にレ
ンズを配置することができ、焦点距離の短いレンズを使
用することができることになり、光学系を小形化、簡素
化することができる。また、光学的測定のための光学系
のスラブ型光導波路に対する配置の自由度を著しく高め
ることができるとともに、光学素子の汚れの影響の緩和
等を簡単に達成することができる。さらに、蛍光成分を
検出する検出部の数を増加させることにより、光学的測
定信号を大きくすることができる。

【００２６】請求項２の光学的測定方法であれば、全反
射プリズムに励起光を導入し、全反射プリズムの全反射
面で全反射する励起光に起因して生じるエバネッセント
波成分を用いて全反射プリズムの全反射面の表面近傍に
存在する蛍光物質を励起し、励起された蛍光を測定する
に当って、上記エバネッセント波成分により励起された
蛍光のうち、上記全反射面を通して一旦全反射プリズム
に侵入し、全反射プリズムの、励起光入射面、励起光出
射面および上記全反射面を除く端面に向かって伝播する
蛍光成分を検出するのであるから、励起光と信号光とし
ての蛍光成分とを分離するための光学部材が不要にな
る。また、励起光と信号光としての蛍光成分との重畳部
分がないのであるから、光学素子による反射、散乱が上
記検出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅に抑制するこ
とができる。したがって、全反射プリズムの近傍にレン
ズを配置することができ、焦点距離の短いレンズを使用
することができることになり、光学系を小形化、簡素化
することができる。また、光学的測定のための光学系の
全反射プリズムに対する配置の自由度を著しく高めるこ
とができるとともに、光学素子の汚れの影響の緩和等を
簡単に達成することができる。さらに、蛍光成分を検出
する検出部の数を増加させることにより、光学的測定信
号を大きくすることができる。

【００２７】請求項３の光学的測定方法であれば、励起
光強度を低下させる必要がないので、光源から出射され
る励起光のエネルギーを十分に活用して光学的測定感度
を高くできる。また、励起光を十分に集光させて、輪郭
がシャープな状態でスラブ型光導波路に入射させること
ができるので、アラインメント余裕を十分に確保でき、
ひいては光学系とスラブ型光導波路との調整を簡単化で
きる。さらに、円筒面レンズを不要にすることができる
ので、光学的測定を行なうための構成を簡素化でき、こ
の面からもコストダウンを達成できる。

【００２８】請求項４の光学的測定装置であれば、全反
射プリズムに励起光を導入し、全反射プリズムの全反射
面で反射する励起光に起因して生じるエバネッセント波
成分を用いて全反射プリズムの全反射面の近傍に存在す
る蛍光物質を励起し、励起された蛍光を測定するに当っ
て、上記エバネッセント波成分により励起された蛍光の
うち、上記全反射面を通して一旦全反射プリズムに侵入
し、全反射プリズムの、励起光入射面、励起光出射面お
よび上記全反射面を除く端面に向かって伝播する蛍光成
分を検出する検出器を含んでいるのであるから、励起光
と信号光としての蛍光成分とを分離するための光学部材
が不要になる。また、励起光と信号光としての蛍光成分
との重畳部分がないのであるから、光学素子による反
射、散乱が上記検出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅
に抑制することができる。したがって、全反射プリズム
の近傍にレンズを配置することができ、焦点距離の短い
レンズを使用することができることになり、光学系を小
形化、簡素化することができる。また、光学的測定のた
めの光学系の全反射プリズムに対する配置の自由度を著
しく高めることができるとともに、光学素子の汚れの影
響の緩和等を簡単に達成することができる。さらに、蛍
光成分を検出する検出部の数を増加させることにより、
光学的測定信号を大きくすることができる。

【００２９】請求項５の光学的測定装置であれば、スラ
ブ型光導波路に励起光を導入し、スラブ型光導波路内を
全反射しながら伝播する励起光に起因して生じるエバネ
ッセント波成分を用いてスラブ型光導波路の、励起光を
全反射させる面の近傍に存在する蛍光物質を励起し、励
起された蛍光を測定するに当って、上記エバネッセント
波成分により励起された蛍光のうち、上記励起光を全反
射させる面を通して一旦スラブ型光導波路に侵入し、ス
ラブ型光導波路の、励起光入射面、励起光出射面および
上記励起光を全反射させる面を除く面から出射する蛍光
成分を検出する検出器を含んでいるので、励起光と信号
光としての蛍光成分とを分離するための光学部材が不要
になる。また、励起光と信号光としての蛍光成分との重
畳部分がないのであるから、光学素子による反射、散乱
が上記検出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅に抑制す
ることができる。したがって、スラブ型光導波路の近傍
にレンズを配置することができ、焦点距離の短いレンズ
を使用することができることになり、光学系を小形化、
簡素化することができる。また、光学的測定のための光
学系のスラブ型光導波路に対する配置の自由度を著しく
高めることができるとともに、光学素子の汚れの影響の
緩和等を簡単に達成することができる。さらに、蛍光成
分を検出する検出部の数を増加させることにより、光学
的測定信号を大きくすることができる。

【００３０】請求項６の光学的測定装置であれば、励起
光強度を低下させる必要がないので、光源から出射され
る励起光のエネルギーを十分に活用して光学的測定感度
を高くできる。また、励起光を十分に集光させて、輪郭
がシャープな状態でスラブ型光導波路に入射させること
ができるので、アラインメント余裕を十分に確保でき、
ひいては光学系とスラブ型光導波路との調整を簡単化で
きる。さらに、円筒面レンズを不要にすることができる
ので、光学的測定を行なうための構成を簡素化でき、こ
の面からもコストダウンを達成できる。

【００３１】請求項７の光学的測定装置であれば、励起
光を全反射させるスラブ型光導波路を一の壁体とする複
数の壁体で反応槽が形成されてあるとともに、スラブ型
光導波路がさらに反応槽より励起光導入側に延設されて
あり、反応槽を形成するスラブ型光導波路と延設部分に
対応するスラブ型光導波路との間に形成される反応槽の
壁体の厚みをｗ、スラブ型光導波路内の励起光伝播角の
最小値をθｍｉｎとすると、反応槽を形成するスラブ型
光導波路の厚みが、延設部分のスラブ型光導波路の厚み
に対し、ｗ／ｔａｎθｍｉｎより大きな厚みで形成され
ているので、上記延設部分のスラブ型光導波路から上記
反応槽を形成するスラブ型光導波路に向かって伝播する
光の一部が反応槽を形成するスラブ型光導波路と延設部
分に対応するスラブ型光導波路との間に形成される反応
槽の上記壁体内を伝播するという不都合を確実に防止す
ることができる。上記光の一部が上記壁体内を伝播する
と仮定した場合には、光が壁体内を全反射しながら伝播
するという保証がないので、光が反応槽内に侵入して浮
遊している未反応試薬中の蛍光色素を励起する可能性が
あり、また、上記光が壁体内を全反射しながら伝播する
場合であっても、壁体の近傍の蛍光色素（スラブ型光導
波路の表面から離れた蛍光色素）を励起することにな
る。そして、これらの蛍光色素からの蛍光の一部が本来
の信号光としての蛍光に混入してノイズとなり、光学的
測定感度、精度を低下させてしまう。しかし、請求項７
の光学的測定装置では、上記光の一部が壁体に侵入する
ことを確実に防止しているので、上述の不都合を確実に
阻止でき、光学的測定感度、精度を高めることができ
る。また、励起光の照射が一様でない領域に試薬を存在
させないので試薬の無駄を防止でき、さらに、スラブ型
光導波路を励起光入射側に延長しているので、ｆ値の大
きな暗いレンズが使用可能であるとともに、スラブ型光
導波路へ励起光を入射させるためのアラインメントが容
易であり、コストアップの増加を防止することができ、
さらにまた、スラブ型光導波路の励起光入射部分から離
れて全反射面に対する励起光の一様な照射が達成されて
いる領域のみに試薬を存在させているので試薬の局部的
なむらの影響を緩和することができるとともに、区画
壁、スラブ型光導波路に局部的な傷が存在していても、
傷の影響を緩和することができる請求項８の光学的測定
装置であれば、上記検出器が、励起光導入側であって、
かつ励起光光軸から所定距離離れたスラブ型光導波路部
分から出射される蛍光成分を検出すべく配置されている
とともに、上記端面に向かって伝播する蛍光成分を上記
検出器に導くための全反射プリズムがスラブ型光導波路
に形成されているので、スラブ型光導波路からの蛍光成
分の出射方向を簡単に変更することができる。したがっ
て、全反射プリズムを形成することにより、蛍光集光用
の光学系の配置位置を簡単に変更することができる。そ
して、蛍光は励起光光軸から所定距離離れた部分から出
射されるのであるから、例えば、蛍光が励起光光軸とほ
ぼ平行に出射される場合であっても、励起光と蛍光とを
分離するための光学素子が不要になり、光学系の構成を
簡素化できる。

【００３２】請求項９の光学的測定装置であれば、上記
検出器が、上記端面の一方の側から出射される蛍光成分
を検出すべく配置されているとともに、他方の側の端面
に向かって伝播する蛍光成分を一方の側の端面に導くた
めの全反射プリズムがスラブ型光導波路の他方の側の端
面に形成されているので、１の蛍光成分に対して反対方
向に出射されるべき蛍光成分を上記１の蛍光成分と同じ
方向に出射させることができ、ひいては、１系統の光学
系および検出器のみを用いて２方向から出射されるべき
蛍光成分を検出することができる。したがって、蛍光集
光用の光学系および検出器の数を増加させることなく、
検出できる蛍光成分を増加させることができる。

【００３３】請求項１０の光学的測定装置であれば、上
記全反射プリズムが複数個配置されているので、各全反
射プリズムによる蛍光成分の伝播距離を小さくすること
ができる。そして、伝播距離を小さくできることに起因
して、検出器で検出できる蛍光成分の量を増加させるこ
とができる。請求項１１の光学的測定装置であれば、上
記検出器により検出されるべき蛍光成分を集光させるた
めの弧状の出射面を有するレンズがスラブ型光導波路の
上記端面に形成されているので、上記レンズにより蛍光
成分がある程度集光され、外部光学系に含まれる集光レ
ンズの負担を軽くすることができる。

【００３４】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明を詳細に説明する。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斜視図、図２は平面図であ
り、スラブ型光導波路１に励起光２が導入された場合
に、励起光２に起因するエバネッセント波により励起さ
れた蛍光３が等方的にスラブ型光導波路１内を伝播し、
励起光２の光軸と異なる方向に方向からスラブ型光導波
路１外へ出射される蛍光の一部が蛍光検出器４により受
光されている。尚、図１、図２においては、簡単のため
に集光レンズ等の光学系を省略してある。また、図１、
図２において、スラブ型光導波路１に導入された励起光
２が、励起光伝播経路の終端部において反射され、再び
スラブ型光導波路内を伝播することを防止するために、
励起光２をスラブ型光導波路１外へ確実に出射させるプ
リズム等からなる励起光出射部（図示せず）を上記終端
部に設けてもよいが、スラブ型光導波路１の上記終端部
を含む所定範囲に励起光２を吸光し、または減光させる
ための塗料を塗布し、または、スラブ型光導波路１の上
記終端部を含む所定範囲を、励起光２を吸光し、または
減光させるための物質を収容した槽に臨ませて、励起光
２を吸光、減光させるようにして励起光出射部を省略す
ることも可能である。

【００３５】上記の構成を採用すれば、励起光光軸と蛍
光光軸とが完全に分離されているので、光学素子により
反射され、または散乱される励起光が蛍光検出器４に混
入してしまうという不都合を防止することができる。む
ろん、光学系に含まれる光学素子（レンズ、フィルタ、
窓等）に塵埃、試薬等の飛沫等が付着することによる散
乱励起光が蛍光検出器４に混入してしまうという不都合
をも防止することができる。また、励起光と蛍光とを分
離するためのダイクロイックミラーが不要になり、しか
も、焦点距離の短いレンズを採用して、レンズ等をスラ
ブ型光導波路１の励起光入射部分に近接して配置するこ
とができるので、光学系を全体として小形化、簡素化で
きる。さらに、励起光光軸と蛍光成分を集光して蛍光検
出器４に導くための光学系の光軸とを部分的に一致させ
る必要がないのであるから、光学系の配置の自由度を著
しく高めることができるとともに、光学素子の汚れの影
響の緩和等を簡単に達成することができる。さらにま
た、蛍光成分を検出する検出部の数を増加させることに
より、光学的測定信号を大きくすることができる。

【００３６】また、図２５に示す従来の方法を採用した
場合には、励起光がスラブ型光導波路を伝播する光軸上
の全ての領域が蛍光検出器の視野に入ってしまっていた
が、この実施例においては、励起光光軸と蛍光光軸とが
所定の角度をなしている（好ましくは９０°をなしてい
る）のであるから、上記領域のうちの任意の領域のみを
蛍光検出器の視野内に位置させることができる。したが
って、励起光を集光してスラブ型光導波路１に入射させ
ることに起因して高エネルギー密度になっている励起光
入射部分近傍（図３中領域Ｒ１参照）を蛍光検出器４の
視野から遮蔽し、励起光入射部分から離れた、低エネル
ギー密度であり、したがって蛍光物質の劣化の危険性が
少ない領域（図３中領域Ｒ２参照）のみを測定領域とす
ることができる。図４はスラブ型光導波路１内を伝播す
る励起光のシミュレーション結果を示す図、図５はスラ
ブ型光導波路１の表面の励起光強度分布のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。但し、スラブ型光導波路１と
してポリメチルメタクリレート（屈折率が１．４９１）
からなるものを採用し、頂角を３５°に設定した。そし
て、スラブ型光導波路１の厚みを０．７５ｍｍに設定
し、励起光投光系レンズ（平凸球面、平凸円筒面レンズ
ダブレット）の開口数をＦ５．６に設定し、結像プリズ
ムを図４のスラブ型光導波路１の左端の楔状のエッジに
設定し、励起光光軸をスラブ型光導波路１に対して平行
に設定し、焦点位置を楔状エッジの斜面の中央に設定
し、励起光の伝播角の中心値を６８．１７°、範囲を６
３．１２°〜７２．３０°に設定してシミュレーション
を行なった。尚、励起光光量は任意である。

【００３７】図５から明らかなように、スラブ型光導波
路１の励起光入射部分から０〜１５ｍｍの領域を遮蔽す
ることにより、励起光によるほぼ均一な表面エネルギー
密度が得られる領域のみを蛍光検出器４の視野に入れる
ことができる。但し、上記数値はこの具体例における適
正値であり、励起光投光系の開口数、スラブ型光導波路
の厚み、励起光量、蛍光物質の耐光量等を考慮して光学
的測定装置毎に適正値を設定することが好ましい。この
結果、特にレーザを励起光源とする場合に、励起光量を
増大させて測定感度、測定精度を改善することができ
る。また、入射スポットに十分に集光することにより、
励起光光軸とスラブ型光導波路１とのアラインメント余
裕を増大させる等の対策を簡単に達成することができ
る。換言すれば、励起光をスラブ型光導波路１の励起光
入射面に入射させる場合に、励起光の漏れ出し、設計意
図と異なる角度での伝播を防止するために、励起光が励
起光入射部分近傍のエッジにかからないように励起光光
軸とスラブ型光導波路１とのアラインメントを設定しな
ければならないのであり、励起光を十分に集光させて細
くなった状態でスラブ型光導波路１の励起光入射面に入
射させることにより、上述のようにアラインメントを設
定できる範囲を拡大することができる。また、励起光入
射部分から十分に離れた導波路領域では、導波路表面で
の反射スポットが重複し、一様な照射が実現されている
のであるから、スラブ型光導波路の表面に固定化された
抗体または抗原等の試薬の部分的なむら等の欠陥の影響
を緩和することができる。ここで、スラブ型光導波路の
表面に局部的な欠陥がある場合には、欠陥による影響の
度合い（散乱励起光強度等）が、該当箇所に入射する光
の強度により変化する。そして、強い光が当っている箇
所に欠陥があれば大きな影響が出る。また、強い光が当
っている箇所を含む所定範囲においてはスラブ型光導波
路１の位置が僅かに変化するだけで光強度が大きく変化
する。しかし、この実施例においては、試薬の部分的な
むらが存在していても、励起光が一様に照射されている
のであるから、試薬によりスラブ型光導波路１の表面近
傍に束縛されている全ての蛍光色素をほぼ一様に励起す
ることができ、むらの影響を緩和することができる。

【００３８】

【実施例２】図６はこの発明の光学的測定装置の他の実
施例を概略的に示す斜視図、図７は平面図であり、上記
実施例と異なる点は、スラブ型光導波路１に代えて全反
射プリズム１´を採用した点のみである。この実施例の
場合には、全反射プリズム１´の入射面から励起光２´
が導入され、全反射された後に出射面から出射される。
この場合に、全反射される励起光２´に起因するエバネ
ッセント波により励起された蛍光３´が等方的に全反射
プリズム１´内を伝播し、励起光２´の光軸と異なる方
向から全反射プリズム１´外へ出射される蛍光の一部が
蛍光検出器４´により受光される。

【００３９】したがって、この実施例の場合にも、励起
光光軸と蛍光光軸とが完全に分離されているので、光学
素子により反射され、または散乱される光が蛍光検出器
４´に混入してしまうという不都合を防止することがで
きる。むろん、光学系に含まれる光学素子（レンズ、フ
ィルタ、窓等）に塵埃、試薬等の飛沫等が付着すること
による散乱励起光が蛍光検出器４´に混入してしまうと
いう不都合をも防止することができる。また、励起光と
蛍光とを分離するためのダイクロイックミラーが不要に
なり、焦点距離の短いレンズを採用して、レンズ等を全
反射プリズム１´の励起光入射部分に近接して配置する
ことができるので、光学系を全体として小形化、簡素化
できる。さらに、励起光光軸と蛍光成分を集光して蛍光
検出器４´に導くための光学系の光軸とを部分的に一致
させる必要がないのであるから、光学系の配置の自由度
を著しく高めることができ、光学素子の汚れの影響の低
減等を簡単に達成することができる。さらに、蛍光成分
を検出する検出部の数を増加させることにより、光学的
測定信号を大きくすることができる。

【００４０】

【実施例３】図８はこの発明の光学的測定装置のさらに
他の実施例を示す斜視図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線断
面図、図１０は底面図であり、全体が透光性のある材質
で構成されている。但し、図１０においては内部構成の
表示を省略してある。この光学的測定装置は、ケーシン
グ５０の所定位置に希釈液槽５１、撹拌槽５２、多機能
槽５３および標識液槽５４をこの順に長手方向に配列
し、上記希釈液槽５１、撹拌槽５２、多機能槽５３およ
び標識液槽５４の配列と平行に、反応槽２４、多機能槽
５３および光吸収剤収容槽２５をこの順に長手方向に配
列し、標識液槽５４および光吸収剤収容槽２５と正対さ
せて検体槽５５を配列してなる。そして、希釈液槽５
１、撹拌槽５２、多機能槽５３を反応槽２４と正対させ
るとともに、標識液槽５４を光吸収剤収容槽２５と正対
させている。また、上記反応槽２４、多機能槽５３およ
び光吸収剤収容槽２５は、上記希釈液槽５１、撹拌槽５
２、多機能槽５３および標識液槽５４側の側壁を有して
おり、この側壁の下半部を光導波路本体１１としてい
る。そして、光導波路本体１１の下方に光電子増倍管等
からなる蛍光検出器４が配置されている。尚、１２は光
導波路本体１１に励起光を導入するためのプリズムであ
る。また、集光レンズ等を含む光学系は図示を省略して
ある。

【００４１】さらに詳細に説明する。希釈液槽５１は、
被検溶液を希釈するための溶液（希釈液）を予め収容し
ておくためのものであり、撹拌槽５２は、被検溶液と希
釈液とを注入し、図示しないノズルを用いて混合液の吸
引、吐出を必要回数だけ反復して両液体の撹拌を達成す
るためのものである。多機能槽５３は、希釈倍率を高め
るために使用され、または光学的測定感度を高めるため
の試薬を収容しておくために使用されるものである。さ
らに詳細に説明すると、希釈倍率を高める場合には、図
示しないノズルを用いて撹拌槽５２から希釈された被検
溶液を注入するとともに、希釈液を注入し、混合液の吸
引、吐出を必要回数だけ反復する。また、後者の目的に
使用される場合には、例えばビオチンで標識されたビオ
チン標識抗体を含む溶液を予め注入しておく。標識液槽
５４は、標識蛍光物質で標識された蛍光標識抗体または
標識蛍光物質で標識された蛍光標識アビチンを含む溶液
を収容しておくためのものである。この標識液槽５４
は、反応槽２４の何れの側壁とも正対していないので、
光導波路本体１１を伝播する励起光により標識蛍光物質
が励起され、蛍光を発しても、この蛍光による影響が反
応槽２４に殆ど及ばない状態を確保できる。検体槽５５
は、血液等の被検溶液を一時的に収容しておくためのも
のである。そして、特には図示していないが、検体槽５
５を除く全ての槽を覆うべくアルミニウム等からなるシ
ール部材を設けている。また、検体槽５５は、側壁上縁
部所定位置に被検溶液移入用の凹所５５ａを有している
とともに、下部を標識液槽５４のみとほぼ正対するよう
狭幅に形成してある。さらに、凹所５５ａに対応して上
下に延びる係合凹所５６ａが形成されているとともに、
プリズム１２に隣接する所定位置にも係合凹所５６ｂが
形成されており、両係合凹所５６ａ，５６ｂを例えばチ
ャック爪（図示せず）と係合させることにより、光学系
の光軸に対するプリズム１２の位置決めを達成できる。

【００４２】また、希釈液槽５１、撹拌槽５２、多機能
槽５３および標識液槽５４は、反応槽２４側の側壁とし
て、中間高さ部分に段部５７ａを有する傾斜壁５７を採
用しており、段部５７ａよりも下側の傾斜壁５７ｂは微
小な間隙を介して光導波路本体１１と正対し、段部５７
ａよりも上側の傾斜壁５７ｃは反応槽２４の側壁と兼用
されている。また、上記傾斜壁５７と対向する側壁とし
て逆向きに傾斜した傾斜壁５７ｄを採用している。もち
ろん、反応槽２４の側壁のうち、傾斜壁５７ｃと対向す
る側壁として、光導波路本体１１と逆向きに傾斜した傾
斜壁５７ｅを採用している。そして、上記段部５７ａお
よび全ての傾斜壁５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５７ｅの肉
厚が底壁の肉厚と等しく設定され、成形時における変形
を大幅に低減できる。また、上記各傾斜壁５７ｂ，５７
ｃ，５７ｄ，５７ｅは垂直面に対して約３°に傾斜さ
れ、成形時の型抜きを容易にしているとともに、光導波
路本体１１は垂直面に対して約９°に傾斜され、成形に
より得られる光導波路本体１１の表面を鏡面にしてい
る。さらに、プリズム１２形成面から水平方向に延びる
補助壁５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８
ｆも互に等しい肉厚に設定され、成形時における変形を
大幅に低減できるとともに、プリズム１２に手、指等が
触れることを防止できる。さらにまた、光学的測定装置
に形成される槽の数が多いのであるから、必然的に槽同
士を区画する側壁の数も多くなっており、光学的測定装
置全体として強度が向上している。また、図９において
開口縁部に形成された微小な段部はシール部材によるシ
ールを確実化するためのものである。

【００４３】さらに、図８に示すノズルの軌跡Ｂは、反
応槽２４，撹拌槽５２，多機能槽５３，標識液槽５４，
検体槽５５の直上を通過するように設定されており、光
学的測定のために必要なノズルの移動を上記軌跡Ｂに沿
って行なわせればよい。但し、ノズルは希釈液槽５１の
直上にも移動する必要があるが、光学的測定のかなり初
期に移動すれば足りるため、上記軌跡Ｂから外し、軌跡
Ｂから外れるようにノズルを移動させるようにしてい
る。

【００４４】上記の構成の光学的測定装置を用いて通常
の蛍光免疫測定を行なう場合には、標識液槽５４に蛍光
標識抗体を含む溶液を予め収容したものを用いる。先
ず、図示しないシール部材を剥離し、図示しない試験管
の開口縁部を凹所５５ａと係合させた状態で試験管を傾
けることにより血液等の被検溶液を検体槽５５に注入す
る。次いで、係合凹所５６ａ，５６ｂを例えばチャック
爪（図示せず）と係合させることにより光学的測定装置
を位置決めする。その後、図示しないノズルを撹拌槽５
２，検体槽５５の直上に移動させ、下降させることによ
り、それぞれ必要量の希釈液、被検溶液を吸引し、ノズ
ルを上昇させ、撹拌槽５３の直上に移動させ、下降させ
た状態において希釈液、被検溶液を吐出する。尚、この
状態において、ノズルにより吸引、吐出を必要回数だけ
反復して希釈液と被検溶液との撹拌を達成する。

【００４５】以上の前処理が完了した後は、ノズルによ
り撹拌槽５３内の希釈された被検溶液を吸引し、ノズル
を上昇させ、反応槽５３の直上に移動させ、下降させた
状態において希釈された被検溶液を吐出する。したがっ
て、光導波路本体１１に予め固定されている抗体と、希
釈された被検溶液に含まれる抗原との間で抗原−抗体反
応が行なわれる。所定時間だけ抗原−抗体反応を行なわ
せた後、ノズルにより反応槽２４内の被検溶液を全て吸
引し、ノズルを上昇させ、図示しない廃棄部に移動させ
て被検溶液を吐出する。尚、この場合に、必要に応じて
ノズルの洗浄が行なわれる。その後、ノズルを標識液槽
５４の直上に移動させ、下降させて、蛍光標識抗体を含
む溶液を吸引し、ノズルを上昇させ、反応槽２４の直上
に移動させ、下降させた状態において蛍光標識抗体を含
む溶液を吐出する。したがって、上記抗原−抗体反応に
よって光導波路本体１１の表面近傍に束縛された抗原と
蛍光標識抗体との間で抗原−抗体反応が行なわれる。こ
の抗原−抗体反応により蛍光標識抗体が光導波路本体１
１の表面近傍に束縛されるので、束縛された蛍光標識抗
体の標識蛍光物質がエバネッセント波成分により励起さ
れ、固有の蛍光を放射する。もちろん、プリズム１２を
通して光導波路本体１１に導入された励起光は最終的に
光吸収剤収容槽２５に導かれるので、プリズム１２に向
かって戻る成分が殆どなくなり、しかも標識液槽５４か
ら放射される可能性がある蛍光の影響も殆どなくなり、
上記固有の蛍光に基づいて高精度に免疫反応の程度を測
定することができる。ここで、上記固有の蛍光のうち、
光導波路本体１１に侵入し、光導波路本体１１内を全反
射しながら下方に向かって伝播し、光導波路本体１１か
ら下方に出射される蛍光のみが蛍光検出器４により検出
される。したがって、励起光の反射光等の影響を殆ど受
けていない蛍光を検出することができ、光学的測定精度
を高めることができる。また、プリズム１２に近接する
領域（励起光エネルギー密度が高い領域）を蛍光検出器
４に対して遮蔽することにより、蛍光物質の劣化の影響
を受けない光学的測定を達成することができる。ここ
で、遮蔽位置、範囲が変化すれば検出される蛍光の光量
も変化するが、検出される蛍光の光量の変化は、光導波
路本体１１の遮蔽されていない領域の長さに対する遮蔽
位置の変化の割合に比例するのであるから、上記遮蔽の
ために必要とされる位置精度を比較的粗く設定すること
が可能である。具体的には、例えば、非遮蔽領域の幅が
１０ｍｍであり、１％の精度で測定を行なう場合には、
上記幅の再現精度を±０．１ｍｍ以下にしなければなら
ないが、この程度の精度は容易に実現できる。また、検
出領域の位置も測定に影響を及ぼすが、光導波路本体１
１の、励起光による照射ムラが小さくなっている領域を
検出領域とするのであるから、検出領域の位置による影
響をかなり小さくすることができる。したがって、上記
遮蔽は、遮蔽板、塗料、プリズム等を採用してケーシン
グ５０自体に遮蔽機能を持たせることにより達成しても
よく、また、蛍光検出器４に蛍光を導くための蛍光検出
用光学系に所望の開口、絞りを持たせることにより達成
してもよい。

【００４６】また、励起光光軸と蛍光光軸とが完全に分
離されているので、光学素子により反射され、または散
乱される励起光が蛍光検出器４に混入してしまうという
不都合を防止することができる。むろん、光学系に含ま
れる光学素子（レンズ、フィルタ、窓等）に塵埃、試薬
等の飛沫等が付着することによる散乱励起光が蛍光検出
器４に混入してしまうという不都合をも防止することが
できる。さらに、励起光と蛍光とを分離するためのダイ
クロイックミラーが不要になり、しかも、焦点距離の短
いレンズを採用して、レンズ等を光導波路本体１１の励
起光入射部分に近接して配置することができるので、光
学系を全体として小形化、簡素化できる。さらにまた、
励起光光軸と蛍光成分を集光して蛍光検出器４に導くた
めの光学系の光軸とを部分的に一致させる必要がないの
であるから、光学系の配置の自由度を著しく高めること
ができるとともに、光学素子の汚れの影響の緩和等を簡
単に達成することができる。また、蛍光成分を検出する
検出部の数を増加させることにより、光学的測定信号を
大きくすることができる。

【００４７】上記の構成の光学的測定装置を用いて肝炎
マーカ、ガンマーカ等の測定を行なう場合には、標識液
槽５４にビオチン標識抗体を含む溶液を予め収容し、多
機能槽５３に蛍光標識アビチンを含む溶液を収容したも
のを用いる。この場合には、被検溶液に含まれる抗原と
光導波路本体１１に予め固定されている抗体との間で抗
原−抗体反応を行なわせ、被検溶液を廃棄した後に、ノ
ズルを多機能槽５３の直上に移動させ、下降させてビオ
チン標識抗体を含む溶液を吸引し、ノズルを上昇させ、
反応槽２４の直上に移動させ、下降させた状態において
ビオチン標識抗体を含む溶液を吐出する。したがって、
上記抗原−抗体反応によって光導波路本体１１の表面近
傍に束縛された抗原とビオチン標識抗体との間で抗原−
抗体反応が行なわれる。次いで、ビオチン標識抗体を含
む溶液を吸引し、被検溶液と同様に廃棄した後、ノズル
を標識液槽５４の直上に移動させ、下降させて、蛍光標
識アビチンを含む溶液を吸引し、ノズルを上昇させ、反
応槽２４の直上に移動させ、下降させた状態において蛍
光標識アビチンを含む溶液を吐出する。したがって、上
記抗原−抗体反応によって光導波路本体１１の表面近傍
に束縛されたビオチンと蛍光標識アビチンとが結合す
る。この結合により蛍光標識アビチンが光導波路本体１
１の表面近傍に束縛されるので、束縛された蛍光標識ア
ビチンの標識蛍光物質がエバネッセント波成分により励
起され、固有の蛍光を放射する。ここで、ビオチンとア
ビチンとが結合することにより光導波路本体１１の表面
近傍に束縛される標識蛍光物質の量は、蛍光標識抗体に
より束縛される標識蛍光物質の量よりも数倍（５〜１０
倍）多いのであるから、十分な量の蛍光を放射できるこ
とになる。したがって、この蛍光に基づいて光学的測定
を達成できる。

【００４８】

【実施例４】図１１はこの発明の光学的測定装置のさら
に他の実施例を示す要部縦断面図であり、図９の実施例
と異なる点は、光導波路本体１１の下端の蛍光出射部に
もプリズム１１ａを設け、プリズム１１ａに隣接して補
助プリズム１１ｂを設けた点のみである。

【００４９】このプリズム１１ａは、臨界角θｃ｛θｃ
＝ｓｉｎ^-1（ｎ２／ｎ１）、ｎ１は光導波路の屈折率、
ｎ２は反応槽２４内の液体の屈折率｝付近の蛍光を効率
的に出射するものであり、補助プリズム１１ｂは反応槽
２４が蛍光検出器４の視野に入らないようにするもので
ある。即ち、光導波路本体１１を伝播する蛍光は、臨界
角θｃ付近に極大を持つことが知られているので、上記
プリズム１１ａを設けることにより信号光としての蛍光
を有効に集光することができる。また、上記補助プリズ
ム１１ｂは、反応槽２４内部の、光導波路本体１１から
離れた位置において発生する可能性がある蛍光（迷光）
を蛍光検出器（図示せず）の視野外に導くものであり、
蛍光検出器に対する迷光遮蔽部材として機能する。尚、
図１１中破線は迷光を示している。

【００５０】

【実施例５】図１２はこの発明の光学的測定装置のさら
に他の実施例の要部を示す概略図であり、図１３は図１
２の要部を示す拡大図であり、スラブ型光導波路１の、
励起光によるほぼ均一な表面エネルギー密度が得られる
領域のみに反応槽２４を形成すべく区画壁部材１ｇを一
体的に形成している。尚、反応槽２４を形成するための
部材２４ａは、区画壁部材１ｇと別体に製造した後に接
着等で一体化したものであってもよい。そして、区画壁
部材１ｇよりも励起光入射部分側のスラブ型光導波路１
の厚みを、他の部分の厚みよりも小さく設定してある
（図１３参照）。ここで、スラブ型光導波路１の厚みの
差Δｔは、区画壁部材１ｇの幅をｗ、励起光２の角度の
最小値をθｍｉｎとすれば、Δｔ＞ｗ／ｔａｎθｍｉｎ
の関係を満足するように設定することにより、励起光２
が区画壁部材１ｇ中に侵入するという不都合の発生を防
止することができる。ここで、励起光２が区画壁部材１
ｇ中に侵入すれば、励起光が全反射しながら伝播する保
証がないので、反応槽２４に侵入して浮遊している蛍光
色素を励起する可能性がある。また、励起光が区画壁部
材１ｇ中を全反射しながら伝播する場合には、スラブ型
光導波路１の表面から離れた位置において区画壁部材１
ｇの近傍に存在する蛍光色素を励起する可能性がある。
そして、これら励起された蛍光色素が発する蛍光はノイ
ズ源になる。しかし、この実施例においては、上述のよ
うに、励起光２が区画壁部材１ｇ中に侵入することを確
実に防止しているのであるから、上述のノイズ源の発生
を未然に防止することができる。尚、区画壁部材１ｇが
形成されることに伴なう段部は、励起光伝播方向と異な
る伝播方向（例えば、励起光の伝播方向とほぼ直交する
伝播方向）に伝播する蛍光に関しては何ら悪影響を及ぼ
すことはない。

【００５１】また、励起光が十分に拡がっておらず、ス
ラブ型光導波路１の全反射面への照射が一様でない部分
にはもともと試薬が存在していないのであるから、試薬
の無駄を未然に防止することができる。さらに、スラブ
型光導波路１を励起光の入射部分側に延長しているので
あるから、ｆ値の大きな暗いレンズを使用することが可
能であり、しかも励起光を十分に小さいスポット状に集
光させてスラブ型光導波路１に入射させることができる
ので、アラインメントが容易であり、ひいては、コスト
アップの増加を防止することができる。

【００５２】さらにまた、反応槽２４と正対する導波路
領域では、導波路表面での反射スポットが重複し、一様
な照射が実現されているのであるから、スラブ型光導波
路１の表面に固定化された抗体または抗原等の試薬の部
分的なむら、区画壁部材表面、スラブ型光導波路表面の
局部的な傷等の欠陥の影響を緩和することができる。こ
こで、スラブ型光導波路の表面に試薬の部分的なむらが
ある場合には、欠陥による影響の度合い（散乱励起光強
度等）が、該当箇所に入射する光の強度により変化す
る。そして、強い光が当っている箇所に欠陥があれば大
きな影響が出る。また、強い光が当っている箇所を含む
所定範囲においてはスラブ型光導波路１の位置が僅かに
変化するだけで光強度が大きく変化する。しかし、この
実施例においては、試薬の部分的なむらが存在していて
も、励起光が一様に照射されているのであるから、試薬
によりスラブ型光導波路１の表面近傍に束縛されている
全ての蛍光色素をほぼ一様に励起することができ、むら
の影響を緩和することができる。また、区画壁部材１ｇ
に局部的な傷が存在していても、励起光が区画壁部材１
ｇに侵入することを未然に防止しているので、傷の影響
を緩和することができる。さらに、スラブ型光導波路１
に局部的な傷が存在していても、この傷が反応槽２４に
対応する位置に存在する可能性が低いのであり、傷が反
応槽２４と対応していない場合には傷に起因する散乱励
起光が反応槽２４に侵入する可能性が低いのであるか
ら、傷の影響を緩和することができる。

【００５３】

【実施例６】図１４はこの発明の光学的測定装置のさら
に他の実施例の要部を示す概略図であり、図１２の実施
例と異なる点は、スラブ型光導波路１の、励起光の伝播
方向の終端部側であって、かつ励起光光軸とほぼ直交す
る方向の端部に全反射プリズム１ｂを形成した点のみで
ある。尚、この全反射プリズム１ｂの形成位置は、全反
射プリズム１ｂにより反射された蛍光の光軸が励起光光
軸から所定距離以上離れるように、設定されている。

【００５４】したがって、この実施例の場合には、励起
光２とほぼ直交する方向にスラブ型光導波路１内を伝播
する蛍光３を全反射プリズム１ｂにより反射させ、励起
光２とほぼ逆の方向に伝播させることができる。即ち、
全反射プリズム１ｂの反射面は空気と接しているので、
全反射臨界角が４０°近い値になり、１回の反射で蛍光
の光軸をほぼ直角方向に変換することができる。但し、
変換後の蛍光の光軸は励起光光軸から所定距離以上離れ
ているので、励起光と蛍光とを分離する光学素子が不要
であり、光学系の構成を簡素化できる。

【００５５】そして、この構成を採用すれば、励起光の
入射と蛍光の出射とをスラブ型光導波路１の同一側から
行なうことができ、システムレイアウト上の制約を緩和
することができる。即ち、スラブ型光導波路１を組み込
んだケーシングを用いて光学的測定（蛍光免疫測定等）
を行なう場合において、光の入出射のみならず反応液の
操作等、各種の操作を同時に行なうことが要求されてい
ることに起因して、これら操作を行なうための機構がケ
ーシングの近傍に配置されていても、光学系との干渉を
確実に回避することができる。

【００５６】

【実施例７】図１５はこの発明の光学的測定装置のさら
に他の実施例を示す概略平面図、図１６は図１５のＸＶ
Ｉ−ＸＶＩ線断面図、図１７は図１５のＸＶＩＩ−ＸＶ
ＩＩ線断面図であり、図１２の実施例と異なる点は、ス
ラブ型光導波路１の、励起光光軸と直交する方向におけ
る一側に直角全反射プリズム１ｃを設けた点のみであ
る。

【００５７】したがって、この実施例の場合には、励起
光と直交する２方向にスラブ型光導波路１から出射され
るべき蛍光の一方を直角全反射プリズム１ｃにより反射
させ、スラブ型光導波路１内を逆方向に伝播させ、他方
の蛍光と同じ方向にスラブ型光導波路１から出射させる
ことができるので、１系統の蛍光集光用光学系および蛍
光検出器４を用いるだけで上記２方向に出射されるべき
蛍光を検出することができ、光学的測定の感度、精度を
向上させることができる。また、２方向に出射される蛍
光を単純に検出する場合には、２系統の蛍光集光用光学
系および蛍光検出器が必要になるのであるから、この実
施例を採用することにより、構成を大幅に簡素化でき
る。したがって、システムレイアウト上の制約を緩和す
ることができる。

【００５８】さらに、直角全反射プリズム１ｃの側にお
いて蛍光が区画壁部材１ｄを横切って双方向に伝播する
ことになるので、この光路中においてスラブ型光導波路
１に段差（厚みの差）を設けることは好ましくない。し
かし、励起光の散乱は大きなノイズを発生する危険性が
あるのに対して、蛍光の散乱は検出光量の低下をもたら
すだけであるから、光量低下が小さければ十分に許容で
きることになる。ここで、区画壁部材１ｄの幅をｗ、伝
播角をθ、光導波路１の厚みをｔとすれば、区画壁部材
１ｄにおける光量損失の割合はｗ／（２ｔ・ｔａｎθ）
であるから、区画壁部材１ｄの幅を狭くし、光導波路１
の厚みを大きく設定することにより蛍光の光量低下を十
分に小さくすることができる。また、この実施例におい
て、図１５に示すように励起光の伝播方向の終端部にお
いて励起光をスラブ型光導波路１から外部に出射させる
ようにしているので、励起光の回り込み等に起因するノ
イズの発生を抑制することができる。

【００５９】

【実施例８】図１８はこの発明の光学的測定装置のさら
に他の実施例を示す概略平面図であり、図１５の実施例
と異なる点は、１つの直角全反射プリズム１ｃを設ける
代わりに３つの直角全反射プリズム１ｅを互に連続させ
て設けた点のみである。この実施例の場合には、各直角
全反射プリズム１ｅでの蛍光の光軸の移動量が小さく、
蛍光の伝播距離を短くできるのであるから、蛍光検出器
により検出できる蛍光の光量を増加させることができ
る。

【００６０】

【実施例９】図１９はこの発明の光学的測定装置のさら
に他の実施例を示す概略平面図、図２０は図１９のＸＸ
−ＸＸ線断面図であり、図１８の実施例と異なる点は、
直角全反射プリズム１ｅと反対側、即ち蛍光出射端に、
平面形状が弧状に膨出した形状であり、かつ側面形状が
下部が直角全反射プリズム側に接近するテーパ状である
蛍光集光用レンズ１ｆをさらに設けた点のみである。

【００６１】したがって、この実施例の場合には、スラ
ブ型光導波路１から外部に出射される蛍光が蛍光集光用
レンズ１ｆによりある程度集光されることになり、蛍光
集光用光学系に含まれる蛍光集光用レンズの負担を軽く
することができる。即ち、蛍光集光用光学系に含まれる
集光用レンズによる集光の度合を小さくすることができ
る。

【００６２】表１は図１５、図１８、図１９の光学的測
定装置での蛍光測光量を示すものである。但し、スラブ
型光導波路１の材質をポリスチレン（屈折率が１．５
８）とし、スラブ型光導波路１から出射してＦ２の蛍光
集光用光学系に入射する蛍光のうち、スラブ型光導波路
１の蛍光出射部に直接到達するものを直接蛍光成分、直
角全反射プリズム１ｃ，１ｅで反射した後にスラブ型光
導波路１の蛍光出射部に到達するものを反射蛍光成分と
している。また、反応槽の縦横の長さ、反応槽と蛍光検
出器までの距離、蛍光検出器の幅の比が１：１：１：１
に設定されている。さらに、表１中の数値は光線追跡法
により、かつ数値計算により算出されたものであり、各
数値の単位は任意単位である。また、図１８の光学的測
定装置と厳密には同一でなく、５つの直角全反射プリズ
ムが設けられたものを採用している。

【００６３】

【表１】

【００６４】表１から明らかなように、直角全反射プリ
ズムを設けることにより、単一の蛍光検出器で得られる
蛍光の光量が３０〜５０％程度増加している。また、図
１５の光学的測定装置と比較して、図１８の光学的測定
装置における反射蛍光成分が多いのは、５つの直角全反
射プリズムを設けて反射蛍光成分の伝播距離を短くして
いるためである。また、図１８の光学的測定装置と比較
して、図１９の広角的測定装置における直接蛍光成分お
よび反射蛍光成分が共に多いのは、蛍光集光用レンズに
より両蛍光成分を集光しているためである。

【００６５】

【実施例１０】図２１はこの発明の光学的測定装置のさ
らに他の実施例を示す概略平面図、図２２は図２１のＸ
ＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図、図２３は図２１のＸＸＩＩ
Ｉ−ＸＸＩＩＩ線断面図である。この実施例において
は、反応槽２４の平面形状を平行四辺形状にし、スムー
ズに液の供給、排出を達成し得るように液供給部２４
ｂ、液排出部２４ｃを設けてある。即ち、反応槽２４が
フローセルとして構成されている。但し、平行四辺形状
に代えて、楕円状、変形された六角形状（例えば、偏平
に変形された六角形状）等を採用することが可能であ
る。また、スラブ型光導波路に対する励起光の入出射部
の結合プリズムとして全反射型のものを採用している
が、屈折型のものであってもよい。また、励起光の入射
部については、プリズムを形成せず、励起光を直接入射
させるようにしてもよい。さらに、蛍光の出射部として
全反射型のものであるとともに、互に反対側に出射され
るべき蛍光を共に光導波路１の下方に出射させるものを
採用しているが、図１５、図１８、図１９に示す実施例
のように直角全反射プリズムを設け、必要に応じて蛍光
集光用レンズを設けるようにしてもよい。また、この実
施例においては、図２１から明らかなように、光導波路
１の中央部のみ厚みを大きく設定し、厚みを大きく設定
した領域の終端部から励起光を出射させるようにしてい
るが、光導波路１の終端部の厚みを一層大きく設定し、
光導波路１の最も終端部から励起光を出射させるように
してもよい。

【００６６】

【発明の効果】請求項１の発明は、励起光と信号光とし
ての蛍光成分とを分離するための光学部材が不要にな
り、また、励起光と信号光としての蛍光成分との重畳部
分がないのであるから、光学素子による反射、散乱が上
記検出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅に抑制するこ
とができ、ひいては、スラブ型光導波路の近傍にレンズ
を配置することができ、焦点距離の短いレンズを使用す
ることができることになり、光学系を小形化することが
でき、さらに、光学的測定のための光学系の配置の自由
度を著しく高めることができるとともに、光学素子の汚
れの影響の緩和等を簡単に達成することができ、さら
に、蛍光成分を検出する検出部の数を増加させることに
より、光学的測定信号を大きくすることができるという
特有の効果を奏する。

【００６７】請求項２の発明は、励起光と信号光として
の蛍光成分とを分離するための光学部材が不要になり、
また、励起光と信号光としての蛍光成分との重畳部分が
ないのであるから、光学素子による反射、散乱が上記検
出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅に抑制することが
でき、ひいては、全反射プリズムの近傍にレンズを配置
することができ、焦点距離の短いレンズを使用すること
ができることになり、光学系を小形化することができ、
さらに、光学的測定のための光学系の配置の自由度を著
しく高めることができるとともに、光学素子の汚れの影
響の緩和等を簡単に達成することができ、さらに、蛍光
成分を検出する検出部の数を増加させることにより、光
学的測定信号を大きくすることができるという特有の効
果を奏する。

【００６８】請求項３の発明は、励起光強度を低下させ
る必要がないので、光源から出射される励起光のエネル
ギーを十分に活用して光学的測定感度を高くでき、励起
光を十分に集光させて、輪郭がシャープな状態でスラブ
型光導波路に入射させることができるので、アラインメ
ント余裕を十分に確保でき、ひいては光学系とスラブ型
光導波路との調整を簡単化でき、しかも、円筒面レンズ
を不要にすることができるので、光学的測定を行なうた
めの構成を簡素化でき、コストダウンを達成できるとい
う特有の効果を奏する。

【００６９】請求項４の発明は、励起光と信号光として
の蛍光成分とを分離するための光学部材が不要になり、
また、励起光と信号光としての蛍光成分との重畳部分が
ないのであるから、光学素子による反射、散乱が上記検
出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅に抑制することが
でき、ひいては、全反射プリズムの近傍にレンズを配置
することができ、焦点距離の短いレンズを使用すること
ができることになり、光学系を小形化、簡素化すること
ができ、さらに、光学的測定のための光学系の配置の自
由度を著しく高めることができるとともに、光学素子の
汚れの影響の緩和等を簡単に達成することができ、さら
に、蛍光成分を検出する検出部の数を増加させることに
より、光学的測定信号を大きくすることができるという
特有の効果を奏する。

【００７０】請求項５の発明は、励起光と信号光として
の蛍光成分とを分離するための光学部材が不要になり、
また、励起光と信号光としての蛍光成分との重畳部分が
ないのであるから、光学素子による反射、散乱が上記検
出される蛍光成分に及ぼす影響を大幅に抑制することが
でき、ひいては、スラブ型光導波路の近傍にレンズを配
置することができ、焦点距離の短いレンズを使用するこ
とができることになり、光学系を小形化、簡素化するこ
とができ、さらに、光学的測定のための光学系の配置の
自由度を著しく高めることができるとともに、光学素子
の汚れの影響の緩和等を簡単に達成することができ、さ
らに、蛍光成分を検出する検出部の数を増加させること
により、光学的測定信号を大きくすることができるとい
う特有の効果を奏する。

【００７１】請求項６の発明は、励起光強度を低下させ
る必要がないので、光源から出射される励起光のエネル
ギーを十分に活用して光学的測定感度を高くでき、励起
光を十分に集光させて、輪郭がシャープな状態でスラブ
型光導波路に入射させることができるので、アラインメ
ント余裕を十分に確保でき、ひいては光学系とスラブ型
光導波路との調整を簡単化でき、しかも、円筒面レンズ
を不要にすることができるので、光学的測定を行なうた
めの構成を簡素化でき、コストダウンを達成できるとい
う特有の効果を奏する。

【００７２】請求項７の発明は、スラブ型光導波路の、
励起光を全反射させる１対の面の間隔が小さい領域から
上記間隔が大きい領域に向かって伝播する光の一部が上
記区画壁内に侵入するという不都合を確実に防止するこ
とができ、上記光が上記区画壁内に侵入することに起因
するノイズの発生を未然に防止することができ、また、
励起光の照射が一様でない領域に試薬を存在させないの
で試薬の無駄を防止でき、さらに、スラブ型光導波路を
励起光入射側に延長しているので、ｆ値の大きな暗いレ
ンズが使用可能であるとともに、スラブ型光導波路へ励
起光を入射させるためのアラインメントが容易であり、
コストアップの増加を防止することができ、さらにま
た、スラブ型光導波路の励起光入射部分から離れて全反
射面に対する励起光の一様な照射が達成されている領域
のみに試薬を存在させているので試薬の局部的なむらの
影響を緩和することができるとともに、区画壁、スラブ
型光導波路に局部的な傷が存在していても、傷の影響を
緩和することができるという特有の効果を奏する。

【００７３】請求項８の発明は、蛍光成分の、スラブ型
光導波路からの出射方向を簡単に変更することができ、
ひいては光学系、光学素子の配置位置を簡単に変更する
ことができ、また、蛍光が励起光光軸とほぼ平行に出射
される場合であっても、励起光と蛍光とを分離するため
の光学素子が不要になり、光学系の構成を簡素化できる
という特有の効果を奏する。

【００７４】請求項９の発明は、１の蛍光成分に対して
反対方向に出射されるべき蛍光成分を上記１の蛍光成分
と同じ方向に出射させることができ、ひいては、１系統
の光学系および検出器のみを用いて２方向から出射され
るべき蛍光成分を検出することができ、この結果、蛍光
集光用の光学系および検出器の数を増加させることな
く、検出できる蛍光成分を増加させることができるとい
う特有の効果を奏する。

【００７５】請求項１０の発明は、各全反射プリズムに
よる蛍光成分の伝播距離を小さくすることができ、伝播
距離を小さくできることに起因して、検出器で検出でき
る蛍光成分の量を増加させることができるという特有の
効果を奏する。請求項１１の発明は、レンズにより蛍光
成分がある程度集光され、外部光学系に含まれる集光レ
ンズの負担を軽くす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】

【図１】この発明の光学的測定装置の一実施例を概略的
に示す斜視図である。

【図２】同上平面図である。

【図３】スラブ型光導波路のエネルギー密度の変化を示
す概略図である。

【図４】スラブ型光導波路および励起光の伝播の一例を
概略的に示す図である。

【図５】スラブ型光導波路の表面の励起光強度分布を示
す図である。

【図６】この発明の光学的測定装置の他の実施例を示す
斜視図である。

【図７】同上平面図である。

【図８】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施例
を示す斜視図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。

【図１０】図８の光学的測定装置の底面図である。

【図１１】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施
例を示す要部縦断面図である。

【図１２】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施
例の要部を示す概略図である。

【図１３】区画壁部材の幅とスラブ型光導波路の段差と
の関係を説明する図である。

【図１４】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施
例の要部を示す概略図である。

【図１５】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施
例の要部を示す概略平面図である。

【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。

【図１７】図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図であ
る。

【図１８】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施
例を示す概略平面図である。

【図１９】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施
例を示す概略平面図である。

【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。

【図２１】この発明の光学的測定装置のさらに他の実施
例を示す概略平面図である。

【図２２】図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図であ
る。

【図２３】図２１のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線断面図で
ある。

【図２４】従来方法の原理を説明する概略図である。

【図２５】従来方法の原理を説明する概略図である。

【図２６】従来方法の原理を説明する概略図である。

【図２７】従来装置を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１，１１スラブ型光導波路１′ 全反射プリズム１ｂ全反射プリズム１ｃ，１ｅ直角全反射プリ
ズム１ｆ蛍光集光用レンズ２，２′ 励起光３，３′ 蛍光４，４′ 蛍光検出器２４反応槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スラブ型光導波路（１）（１１）に励起
光（２）を導入し、スラブ型光導波路（１）（１１）内
を全反射しながら伝播する励起光（２）に起因して生じ
るエバネッセント波成分を用いてスラブ型光導波路
（１）（１１）の、励起光を全反射させる面の近傍に存
在する蛍光物質を励起し、励起された蛍光を測定する光
学的測定方法であって、上記エバネッセント波成分によ
り励起された蛍光のうち、上記励起光を全反射させる面
を通して一旦スラブ型光導波路（１）（１１）に侵入
し、スラブ型光導波路の、励起光入射面、励起光出射面
および上記励起光を全反射させる面を除く端面に向かっ
て伝播する蛍光成分（３）を検出することを特徴とする
光学的測定方法。
【請求項２】全反射プリズム（１´）に励起光（２
´）を導入し、全反射プリズム（１´）の全反射面で全
反射する励起光（２´）に起因して生じるエバネッセン
ト波成分を用いて全反射プリズム（１´）の全反射面の
表面近傍に存在する蛍光物質を励起し、励起された蛍光
を測定する光学的測定方法であって、上記エバネッセン
ト波成分により励起された蛍光のうち、上記全反射面を
通して一旦全反射プリズム（１´）に侵入し、全反射プ
リズム（１´）の、励起光入射面、励起光出射面および
上記全反射面を除く端面に向かって伝播する蛍光成分
（３´）を検出することを特徴とする光学的測定方法。
【請求項３】上記端面のうち、励起光エネルギーが高
い領域に相当する部分を、蛍光成分検出器（４）の視野
から遮蔽する請求項１に記載の光学的測定方法。
【請求項４】全反射プリズム（１´）に励起光（２
´）を導入し、全反射プリズム（１´）の全反射面で反
射する励起光（２´）に起因して生じるエバネッセント
波成分を用いて全反射プリズム（１´）の全反射面の近
傍に存在する蛍光物質を励起し、励起された蛍光を測定
する光学的測定装置であって、上記エバネッセント波成
分により励起された蛍光のうち、上記全反射面を通して
一旦全反射プリズム（１´）に侵入し、全反射プリズム
（１´）の、励起光入射面、励起光出射面および上記全
反射面を除く端面に向かって伝播する蛍光成分（３´）
を検出する検出器（４´）を含んでいることを特徴とす
る光学的測定装置。
【請求項５】スラブ型光導波路（１）（１１）に励起
光（２）を導入し、スラブ型光導波路（１）（１１）内
を全反射しながら伝播する励起光（２）に起因して生じ
るエバネッセント波成分を用いてスラブ型光導波路の、
励起光を全反射させる面の近傍に存在する蛍光物質を励
起し、励起された蛍光を測定する光学的測定装置であっ
て、上記エバネッセント波成分により励起された蛍光の
うち、上記励起光を全反射させる面を通して一旦スラブ
型光導波路（１）（１１）に侵入し、スラブ型光導波路
の、励起光入射面、励起光出射面および上記励起光を全
反射させる面を除く端面に向かって伝播する蛍光成分
（３）を検出する検出器（４）を含んでいることを特徴
とする光学的測定装置。
【請求項６】上記端面のうち、励起光エネルギーが高
い領域に相当する部分が、検出器（４）の視野から遮蔽
されてある請求項５に記載の光学的測定装置。
【請求項７】励起光を全反射させるスラブ型光導波路
（１）を一の壁体とする複数の壁体で反応槽（２４）が
形成されてあるとともに、スラブ型光導波路（１）がさ
らに反応槽（２４）より励起光導入側に延設されてあ
り、反応槽（２４）を形成するスラブ型光導波路（１）
と延設部分に対応するスラブ型光導波路（１）との間に
形成される反応槽（２４）の壁体の厚みをｗ、スラブ型
光導波路（１）内の励起光伝播角の最小値をθｍｉｎと
すると、反応槽（２４）を形成するスラブ型光導波路
（１）の厚みが、延設部分のスラブ型光導波路（１）の
厚みに対し、ｗ／ｔａｎθｍｉｎより大きな厚みで形成
されてある請求項５または請求項６に記載の光学的測定
装置。
【請求項８】上記検出器（４）が、励起光導入側であ
って、かつ励起光光軸から所定距離離れたスラブ型光導
波路部分から出射される蛍光成分を検出すべく配置され
ているとともに、上記端面に向かって伝播する蛍光成分
を上記検出器（４）に導くための全反射プリズム（１
ｂ）がスラブ型光導波路（１）に形成されている請求項
５から請求項７の何れかに記載の光学的測定装置。
【請求項９】上記検出器（４）が、上記端面の一方の
側から出射される蛍光成分を検出すべく配置されている
とともに、他方の側の端面に向かって伝播する蛍光成分
を一方の側の端面に導くための全反射プリズム（１ｃ）
（１ｅ）がスラブ型光導波路（１）の他方の側の端面に
形成されている請求項５から請求項７の何れかに記載の
光学的測定装置。
【請求項１０】上記全反射プリズム（１ｅ）が複数個
形成されている請求項９に記載の光学的測定装置。
【請求項１１】上記検出器（４）により検出されるべ
き蛍光成分を集光させるための弧状の出射面を有するレ
ンズ（１ｆ）がスラブ型光導波路（１）の上記端面に形
成されている請求項５から請求項１０の何れかに記載の
光学的測定装置。