JPS61502418A - 光学分析方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光度測定器械、光学分析の方法に８けるその使用、′ｉｄよびその付属装置 本発明は、光度測定器械８よび光学分析の方法に８けるその使用並びにそれと− 緒に使用する付属装置に関するものである。

従来技術は、少量の試験試料を取扱いかつ計測するための分析装置につき数多く 開示している。

英国特許第２，０９０，６５９号（インストルメンテーション・ラボラトリ−社 ）ハ、（たとえば）１０１１１’を毛細管作用により採取して透明窓の下方にＳ けるフィルタ層の上の繊維パッドに載せた試薬と反応させるべく自動充填式計量 チャンネルとリップもしくは入口とで構成されて約１０１１１を超えるたとえば 全血の試料を載置しうる試験片を記載している。その結果は、肉眼によりたとえ ば呈色反応として見ることができる。

英国特許第２，０３６，０７５号（Ｈ，Ｅ、メニエール）、英国特許第１，１０ ４，７７４号（Ｊ、Ｐ、ガラガー）、ヨーロッパ特許出願第００５７１１０号、 第００３４０４９号によび００１０４５６号（コダック社）は全て、生物学的流 体または試験流体を取扱うための毛細管流路またはチャパー寸法の使用につき幾 つかの例を記載している。

英国特許第１，５３０，９９７号（モンサント社）は、試験に使用し５る被覆光 ファイバの使用を記載してＳつ、これら繊維は反応を介して導波器の光伝播能力 Ｙ変化させる。さらにＰＣＴ出願第８１１００９１２号（ブックレス）は、繊維 の表面または周囲がコアを通る透光率を変化させるような光フアイバ装置を記載 している。

米国特許第３，９３９，３５０号は、単一全内部反射Ｓよびプリズムの表面に８ ける減衰波と結合物質との相互作用を含む方法による。固体透明プリズムの表面 に結合した螢光物質の光学測定を記載している。

ヨーロッパ特許出願第００７５３５３号（バテル）ハ、繊維中で長手方向に伝播 する光？よびその被覆との相互作用による指数関数的に減少する（減衰）外部放 射につき特に記載してＲつ。

この原理はさらにヨーロッパ特許出願第０．１０３，４２６号（ブロック）の免 疫学的検定試験装置にも採用され′ｅｃコＪ９．この場合螢光励起からの光？よ び放出波長を有する光が抗原−もしくは抗体−被覆された光コアづバもしくはプ レート内を伝播し、この光コアづパもしくはプレーＨエチューブもしくはその他 のプレートにより画定された毛細管寸法の試料液量と接触すると共に。

繊維もしくはプレートに被覆された物質の螢光標識した結合相手を含有する。

本発明の目的を工、極めて少量の液体試料を便利かつ融通性のある方法で光学的 に分析して、固体表面に結合された試料物質を浴液中に遊離している試料物質か ら識別しつるような器械配１１を提供することである。

本発明によれば、免疫学的検定またはその他の化学的もしくヲ工生物学的試験を 行なうための方法１ｄよび器械配置が提供され。

分析もしくは試験の過程に８いて吸光性もしくは螢光性または発光性を有する物 質は透明な固体本体、たとえばプリズム、シートまたは繊維の表面に（特に固体 本体と接触している溶液もしくは分散物から）、試験している分析物の存在また Ｉ１量に応じて、変化しうる程度に結合する。これらの配置に８いて、透明な固 体本体を′工、物質から検出器に到る光路が固体本体を通過して全体とし′１： １回または複数回内部反射しうるように光検出器に光学的に連結される。−１− なわち固体本体は光導波器として作用−「る。一般に、検出器は電気出力信号を 発生し、これをそれ自体では本発明を構成しない自体公知の方法で処理しかつ使 用して、試験に関連する興味あるパラメータを代表する信号または表示を生せし める。この配置を工、透明な固体本体の表面に結合された物質から生ずるような 光のみを笑質的に検出するよう保証丁べく、検出器の視野角度を有するダイヤフ ラムまたはその他の制限部を備える。透明な固体本体は１表面結合した物質から 生じかつたとえば透過、Ｙｉ、乱、反射、発光、螢光またはリン光（実用の目的 で本明細書には螢光として考える）により通過しつる光の導ｅ、器として作用す る。検出器の視野角度を■ｊるダイヤプラムまたはその他の制限Ｓは％浴液もし くは分散物に残存することにより透明な固体本体の表面から離間し続ける同様な 物質からの光が顕著な程度にはｍ実に検出されないようにする。検出器が結合物 質から優先的に光を受光すると共に。

溶液もしくは分散物からの所定量の元をも受光し、次いで２つの光源からの光を 異なる割合、たとえば溶液またを１分散物からのほぼ全部を受光するよう配置し た他の検出器からの補償信号を与えろよう配置することも本発明の範囲内である 。さらに本発明を１．検出器の視野角度に対する制限が上記のものとは逆である ような別の配置、すなわち主たる検出器が溶液または分散物からの光のみまたは 少な（ともその光を優先的に受光するような配置にも拡張される。

したがって一つの態様に８いては本発明（工、吸光性、または螢光性、リン光性 またを１発光性を有する試験物質からなる試験試料を光学分析するに際し、前記 試料を部分的に液相としかつ部分的に隣接固体表面に結合させて、前記試料物質 のそれぞれ液体中に存在する部分と前記固体表面に結合した部分とを識別する光 学分析法にＫいて、前記固体表面として透明な固体の光導波器の表面を形成し、 前記透明な固体の光導波器中を全内部反射によって通過しＤ・つ前記導波器の光 軸縁から次式二〔式中、ｎ２は導波器の材料の屈折率であり、ｎ、は隣接する液 体の屈折率である（一般にｎ２より小さい）〕で示されるαより相当小さい角度 にて変位した角度で放出された前記固体表面に結合した試料物質からの光を６１ １１足し、Ｄ・つ前記光学軸、ｌＪｏ・らαもしくはそれ以上だけ変位した角度 で前記導波器Ｄ）も放出されたほぼ全部の元を前記測定値Ｄ・ら除くことを特徴 とす７）試験試料の光学分析法からなってい７：ｌ。

他の態様にＫいては本発明は。

（１）吸光性もしくは螢光性または発光性を有する試験物質を含ませるよう収容 しかつ試験対象物位１片に設けた。１ことえばスライドもしくはセルなどの試験 対象物であって、導波器として作用し、２］・つ、その表面に対して、固体本体 と接触する溶液または液体分散物から試料物質が結合しうる透明固体本体。

例えばプリズム又はファイバからなる試験対象物と。

（１）　試験対象物が七の試験対象物位置（「使用時」の状態）にある際、透明 な固体本体が光検出器に光学的に連結されて。

透明な固体本体中を伝播する光がその出現後に光検出器により受光され５ろよう 配置した光検出器と。

（ｕｌ）　（必要に応じ）「使用時」の状態にＨいて試験物質に元を（たとえば 導波器に８ける元の伝播の主方向に対し横方向角度、たとえば９０”または約９ ０°にて）照射して、試験物質からの光が固体本体を通過しかつ全内部反射を介 して検出器に到るように配置した光源と、 Ｏｖ）　導波器の表面に結合した物質から生ずる光を、溶液もしくは分散物中に 残存しかつしたがって透明な固体本体の表面から離間状態を保つ同様な物質から の光とたとえば透過、散乱。

反射１発光または螢光のいずれＤ・により識別するため、上記角度αに相当てる 検出器の視野角度のダイヤフラムもしくし工その他の制限部と からなることを特徴とする、たとえば免疫学的検定またはその他の化学的もしく は生物学的試験を行なうのに適した光度測定器械とそれに適する試験対象物との 組合せからなっている。

本発明は、固体本体から放出される光が液体から生ずるのかまた＆１極めて薄い 表面結合した層から生ずるのかどうかに応じて分配されろ伝播方向の角度範囲に おげろ差に依存すると考えられる。固体本体はガラス、シリカ、無機結晶（たと えばサファイヤ）またをニブラスチック材料（たとえばアクリル性プラスチック 、ポリカーボネートもしくはポリスチレン）の光ファ１バまたはたとえば扁平固 体スライドのようなシートであり得。

この場合比較的低屈折率、たとえば水の屈折率に近似する屈折率の隣接液体中の 物質から生ずる光は、繊維またはシート面の軸線からかなり大きい角度で離れて 放出される。光を生せしめる結合層の屈折率がより大きくなりかつ固体本体の屈 折率に近づ（につれて、光分布の角度範囲も大きくなる。この範囲は、繊維また はシート面の軸ＩｌＮに近い角度をも含む、さらに、透明な固体の表面に密層し た螢光性もしくは発光性分子または散乱性分子もしくは粒子も〔基質の案内モー ドに対応する〕角度範囲に光を放出し、この角度範囲のｒｌ１５は光学特性の意 味で「禁止」範囲であってこの範囲には減衰波のみが存在し、液体、たとえば水 性液を含む本体中に存在するソースから伝播した主たる光は存在しない。この結 果、元は軸線に比較円近い放出角度にて繊維ｆたはシートから放出される。

今回、固体スライドまたはその他の導波器が螢光性溶質な含有する隣接水性液体 と接触１−かつ導波器またはスライド面の軸線に対し横方向の光源により螢光が 励起されると、導波器またはスライドの端部から放出する螢光は主として少なく とも約α−ａｒｃａｉｎ　Ｗ−ηら（ここでｎ、ｌ１導波器もしくはスライドの 屈折率を示し、ｎｌは液体の屈折率を示す）の角度で放出されることを突き止め Ｔこ。アクリルプラスチック材料、水Ｓよび５１０　ｎｍ、　ＩＩＣＭける黄緑 色螢光について、αは約４１°　となる。したがって、光の大部分はいずれの方 向に？いても軸線から４１〜９０°の角度で放出され、いずれの方向にも約４０ ”未満の角度では殆んど放出されない。

スライドまたはその他の導波器の表面に吸着螢光層が存在する場合、このスライ ドまたは導波器の端部から放出される螢光性の光の多くは、軸庫に近い角度で放 出される。しｆＦＬながら。

軸線自身のいずれかの方向で数置（約５°）内にて放出される光量には比較的小 さい力しか見られない。

ガラススライドもしくは導波器と水溶液と５１０　ｎｍの波長の螢光との場合、 対応する角度αは軸線から約４７”となり。

所望ならば溶解した発螢光団からの光を軸線からいずれの方向にも約４９〜５２ °以上かつ９０°までの範囲で便利に検出することができる。吸着層からの光は 、約４７°より小さい角度な含む出口角度の広範囲にわたり光放出によって識別 することができる。すなわち、軸線からいずれの方向にも５〜４５゛の範囲の角 度で便利に光を検出することができる。

低レベルのバックグランド光は、特に軸線に近いいずれの方向にも軸線から約５ °までの広い角度範囲にわたり、成る程度検出することかできる。

ここに説明した器械配置にＳげろバックグランド光の作用は。

多くの方法で取扱うことができる。バックグランド光は外来性の迷光から生ずる ことが判明し１発光、たとえば螢光を励起させる光源を使用するような本発明の 例に８いては、所望の試料物質以外の物質Ｄ・ら生ずる散乱光とバックグランド 螢光とが検出器への光路を取り易（なることがあり得る。所望波長以外の光を排 除ｊる適当なフィルタ配置の例を以下に説明する。

軸線のいずれの側に８いても±αの範囲内に？ける領域のバックグランド光は、 たとえば１１１＋軸線に沿って或いは軸線のいずれの側に？いてもたとえば±５ °という狭い角度帥囲内で放出される光のみを捕える別個の検出器を設けてこの 種の検出器の出力をバックグランド光の指標として使用し、（ｂ１光源の波長に て±α未満の角度範囲（一般に前述のように数置小さい）で放出される元を測定 しかっこの測定値を主たる検出器装置が感受する波長にて同様な角度範囲内で放 出される元のバックグラン光源が存在しないため、比較的簡単な手段で充分であ る。一般に、バックグランドを閉込めるには光を通さない光学容器で充分である 。

任意の放出角度ま１こは放出角度範囲の放出光を通訳゛するには、所望に応じて 適当なダイヤフラムを配置することができろ。液体により包囲された円形断面の ガラスもしくはプラスチック製導波器の場合、ダづヤフラムは円形もしくは環状 のダイヤフラムとすることかでき、また扁平スライドの形態の導波器の場合には ダイヤプラムを矩形またはスリット状とすることができろ。

本発明の好適形態は、たとえばガラス製もしくはプラスチック製のスライドもし くは繊維のような透明な導波器に隣接しｆこ液体中の螢光性物質を軸線に対しま たは導波器における光の伝播方向て対し横方向の光源からの光によって励起させ る形態のものである。導波器の端部から放出される元は、後の光検出器の視野角 度のダづヤフラムまたはその他の制限Ｉ！ＩＳｆ：通過し、それによりα未満の 角度で放出される光をα以上の角度で放出される光から識別することができる。

この場合の水性液体は試薬を含有１゛ることができ、かつ導波器の表面はたとえ ばリガンド結合、１ことえば免疫吸着増感のような増感を有して、ムニとえばリ ガンド結合検定、たとえば免疫学的検定のような任意公知の適当な試験に対処１ ゛ろことがでさ、これにより試験する分析物の存在または値に応じて増感された 表面に対する螢光性物質の付着まＬ二は結合の変化程ＩＷを得る。

このようにして、本明細書で説明１゛る光学装置は、遊離物質と結合物質との物 理的分離のための操作を必要とすることな（付着もしくは結合の程度ｆｋ：識別 −ｆることができる。

螢光測定または発光測定以外の比色測定に適した本発明の代案は、たとえばガラ スもしくはプラスチック材料からなる繊維もしくはスライドσ）ような導波器中 に長手方向に光を進める光源を使用し、たとえばデ１フユーザを介する広い入射 角度範囲あＱいはより狭い選択入射角度範囲を選択し℃、下記するような吸光装 置と連携させる。導波器に隣接して、吸光性物質および試薬を含有する液体を存 在させ、これにより吸光性物質の量を導波器の表面へ結合させまたは付着させろ ことができる。結合が起これば、特にα未満の放出角度に相当する角度で導波器 内を移動する光につき減衰が生ずる。液体中の吸光性物質は。

α以上の角度で放出される元に対し減衰効果を及ぼｊ、放出光を検出ブーるよう 配置【また光検出器の視野角変にもとづいて適当なダ１ヤフラムもしくは制限部 配置ｆ：設けて、減衰により影響を受けた光を区別′１−ることができる。

この配置は、一般に各種の免疫吸着分析の場合のように固相に部分的に結合され ろ物質の遊隅部分と結合部分との間の光学的区別を得ろという目的を■する。し ＩＪ・シな、がら、本発明の方法は、　ｆｓとえば一般に免疫吸着分析で必要と されるよ５な液相ど固相（これらはそれぞれ、Ｙり低いおよびより高い屈折率を 打ｆる）の実際の＠埋的分離を必要とせずに上記区別うＳ可能にする。

本明細書に記載した装置は多くの過程で特にたとえば吸光、散乱、螢光もしくは リン光放出まムニは化学発光もしく（工生物発光放出によって光と相互作用する 結合試料物質に応用するのに適してい７：１．これら相互作用を利用する分析試 ！￥＠法の化学的特徴は当業界で公知であり、それ自体本発明を構成しない。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例につき説明する。

第１図は１本発明の１具体例による光学配置を図示している。

第２図は、第１図におけるような配置における出口角度を備えた光出力の変化を グラフとして図示したものである。第３図は。

第１図におけるような光学器械の信号処理装置のブロック図である。第４図、第 ４ａ図および第４ｂ図は１本発明に従って使用しうる他の光学配置を図示してい る。

第１図は水性試料液体の層１で生ずる特異的結合反応、たとえば免疫吸着反応の 光学分析を行なう本発明の具体例による配置を部分断面図として示しており、こ の分析において液体中に６解されもしくは分散された物質の成分、１ことえばフ ルオレセインに対応する光学特性を有する螢光性成分は固体の透明なガラス、シ リカもしくはプラスチック製スライドまたはプレート３０表面にて層２（図面で は誇張した厚さで示している）に部分的に結合される。液体１をプレート３と第 ２の平行なカバープレート４との間に位置し１図示した例では透明であるが、他 の器械形状については不透明とすることもできろ。プレート３および４は１例え は本出願人による英国特許゛出願第８，４１５，０１８号および１９８５年６月 出願の英国特許出願明細書に記載されたように、一体的な試料キャリヤを形成す ることができろ。この装置は参照数字５で略示した光源によって照射され、たと えば写真機のフラッシュにしばしば使用されるようなフラッシュランプもしくは ストロボッ２ツシユ装置６と、励起波長の光を選択的に透過させるフィルタ７と からなり、透明プレート４の表面を照射する光出力９を発生することにより、液 層１と結合物質２とを照射する。光源から検出器への迷光光路が保護される限り 、ランプとフィルタとを試料キャリヤに対しできるだけ近接配置するのが好まし い。

代案の配置において、プレートと液体と結合層とは第１図に示したものとは逆転 させることもでき、光９は先ずプレート３に相当するものに衝突し１次いで層２ および液体１に衝突する。

光源とは反対側の試料セルの側に境を配置して、有効照射を増大させてもよい。

他の代案配置においては１図示した光源は任意の規準されかつＰ光された光源に よっであるいはレーザーによって置換することもできる。

他の可能な光源の形態はａ−ｅ、−変調光、たとえばチョップ光もしくはパルス 光を与えることができ、これは電子制御によってまたはそれ自体周知の部品技術 にしたがい断片化した回転式チョッパー羽根によって与えろことができる。

プレート３は平行な平面を備えた光学的に透明なものであって、はぼ平滑かつ長 手方向に対し垂直な端部１０を備えろ。他のＲ部は粗面化させ、かつ暗色として 迷光を除去することがでとる。

液体１と結合層２とからの光は（部分的に）プレート３の長さに沿って移動し、 途中で多数回反射して端部１０から放出される。

光検出器１１は、光ノア１パまたは導波器と同様に全内部反射光としてプレート １０内で伝播しかつ端部１０＃）ら放出される元を受光しかつ感知するよりに配 置されるが、第１図に示したようにプレート３の長手方向に対し平行な軸線方向 に関し測定して角度α未満だけそれた出口角度を有する元のみを受光する。換言 てれは、αより大ぎい角度で軸＆Ｉつ・らそれる元は検出器１．１により捕えら れない。これは、プレート３の端部１０からかなり離間して設置された開孔ダづ ヤフラム１２を含むスクリーニング装置ｄで達成され、光が端部１０の頂部から 放出されたかあるいは底Ｒ（Ｓから放出されたかに関し角度に実際上無視しうる 差（く約２〜３°）を生せしめる。開孔ダイヤフラムを凸レンズ、たとえば円筒 状レンズと連携させて、所望の角度範囲にわたり光検出器に対して放出される光 を集めることが宥和である。

角度αは、その値が次式 の値よりも％層２からでなく液体１から生ずる光のほぼ全Ｓを排除τろのに充分 な量だけ小さくなるように選択される。上記三角関数式においてｎｌは液体１の 屈折率を示しかつｎ２は固体基質、ｊなわちプレート３の屈折率を示す。水浴液 に関連して使用する約５１　Ｏｎｍの螢光黄緑色の元とアクリル製プラスチック 材料（ｎ、−約１．４９５　）の基質３の場合、上記式の数値は約４１゛　とな り、今回αに適する対応の数値は実際上この値よりも約４°以上小さく、たとえ はこの場合約３７”　もしくはそれ以下、好ましくはもう少し低いものである。

必要な値よりもずっと小さくαを設定することは望ましくない。何故なら、この 場合包囲する液体の屈折率よりも大して大きくない屈折率を有するか或いは表面 から僅か離間している（分子尺度で）結合層から生ずる光を排除するという危険 が生ずる１３）らである。

このようにして、検出器１１は好ましくは導波器表面に結合された物質からの光 を受光するが、この＠質からの光の幾分かは勿論他の方向にも損失される。

この例においては追加検出器をも次のように設ける二検出器１４は他のダイヤフ ラム１３を介して光を受光し、検出器１１１が制限された角度範囲より外部の角 度範囲にてプレート３の垂直かつ光学的に扁平な端部１０から放出される元を受 光するように制限され、さらに基準検出器１５を設げこれは光源６による試験試 料物質の有効照射に関する強度の光を受光するようにする。導波器の光放出端部 と主検出システムとの間にはフィルタが図示されており、これは自体公知の方法 で励起波長の元を遮蔽する。

ある釉の用途については１図面に示したダイヤフラムの代りに他のダイヤプラム を配置して、たとえば検出器１１の視野角度範囲が上限値αを有するだけでな（ 、追加ダイヤフラムもしくはスクリーンにより与えられる下限値α１〉０をも有 するようにするのが望ましく、できれば２つの開孔部を設けて軸線方向の両側に お“ける±（α〜α□）の範囲内で放出される光を検出する。ある棟の具体例に おいては、検出器１４および／または検出器１５に相当するものを省略すること ができる。

光学的に検査される層が既知でありかつ萌確な屈折率を有する場合、ｋ）るいは 表面結合？！ｌ質Ｄ）らの光の角度分布がたとえば層２の下のプレート３０表面 に対し表面プラスモンレゾナンスを示すような５０　ｎｍの銀層を設けることに より狭い角度範囲に存在するよう改変した場合、ムコとえばＲ，Ｅ、ベンナー等 により、ジャーナル・フィジカル・ケミストリー、第８４巻。

（１９８０）、第１（３０２−１６０６自に記載され℃いるように、有効な信号 とノイズとの比を増大させるには、にとえは±（α〜α、）の極めて制限された 視野角度範囲が適し℃いる。

第２図は、第１図に示したような配置における出口角度を備えた光出力の変化を グラフとして図示している。第２図の横軸はスライドまたはプレート３の軸線（ 第１図において水平）に対する出口角度を示し℃おり、丁なわち角度Ｏは第１図 におけるスライドもしくはプレート３の軸線〔点線〕に沿つ１こ光出力に相当す る。縦軸は相対螢光強さを示し、第２図の幾つＤ）の曲線は次のようにスライド もしくはプレート３に隣接した液体の異なる条件を示している０曲線２１は、螢 光性＠負がスライドもしくはプレート３に隣接して完全に浴解している場合、フ ルオレセイン（厚さ２０ａｍのセル間隔における０、５ｕ、！ｉ＋／水ｌａ）の 螢光強さが出口角度に依存することを示している。極めて少ない螢光が約４５° 未満の角度で放出されることが明らかである。曲！１ｊ２２は、１つの実験にお いてスライド３に対する牛血清アルブミンの結合に基づくバックグランド信号を 示しており１曲線２３はスライド３に対しフルオレ上４ン標識した蛋白質の結合 結果を示している。Ｏに近い放出角度における螢光出力は最小であつ″′Ｃ％曲 線２４により示されるようなブランクスライド（基づくバックグランド水準、に 匹敵し、表面結合した螢光の条件下で著量の光が放出される角度αよりも小さい 制限された範囲の出口角度が存在するが１曲線２１で示したよう′に実際上はパ ンクグランドより大きい螢光出力はこの角度節、囲にて溶液中の螢光性物質から 放出されない。

Ｄ・くして、第１図における検出器１１からの信号は層２における表面結合した 発螢光団に１７）螢光を、液体１における発螢光団による螢光から識別すること がＴ゛きる。本発明は発螢光団またはフルオレ上１ンおよびその結合体に限定さ れない、しかしなから、フルメレセインは本発明で使用するのに特に便利な発螢 光団であり、同様にローダミンをたとえば励起波−＆５５０ｎｍおよび放出波長 ５９０　ｎ１ｒＬで使用することもできる。

簡単に上述した代案において、第１図と同様な検出器１１は開孔部の上限および 下限の角度範囲を備えたダイヤフラム〃）らの光を受光することかできる。この 場合、スライド３２：ｌ）らその軸線に極めて接近して６たとえば軸線の約５° の範囲内で放出される元は、検出器１１により捕えられない。所望ならば、この 光に対する別個の検出器を装着して、バックグランド水準の制御１３号を生ぜし め６Ｄ・つこれを信号処理Ｋかけることもできる。

それ自体慣用の構造上の特徴を有するため、図面には残部の光学系、全スクリー ン系、カバー並びに測定の際迷光を遮断する吸光特性および必反に応じ光学系お よび試料を相互に移動させて複数試料の連続測定を可能にする機械的手段に関し 所定整列させてブレー１−３　ｆａＯ：装′Ｒするための積極的な整列配置は図 示しない。

さらに、第１図に示し１こ検出器１１．１４および１５から生ずる信号を受けか つ処理するための電気回路およびモジュールについても、それ自体慣用の装置で 構成されているので詳細には図示しない。これら装置のブロック図を第３図に示 す。１つの適切な配置において、第１図の光源６４制御器／電源３０により制御 されるフラッシュランプ３１（第３図）である。フラッシュランプ３１４工第１ 図の試料セル４（第３図において参照数字３２で示す）を照射する。

検出器（第１図における！１．１４．１５並びに第３図における３３．３４およ び３５）に対する入射光が電気信号を発生し７次いでこれら制号を１言号処理回 路で処理する。この回路は幾つかの公知の光電信号処理技術を含み、特に基準検 出器から発生する追加信号により作動されて光源のチョップ頻度と同期する同期 固定装置またはボックスカー検出装置を備えろことかできる。かくして、検出器 からのイぎ号は、Ｌ二とえばａ、ｃ、およびｄ、ｃ、分離、試料切換装置イ６ア ナログ対デジタル変換器により必要に応じて処理され、あるいはたとえば線状組 合せまたは比率回路もしくをエデジタル処理により組合せて、便利な所望のパラ メータを匣接的に示す処理信号、ムニとえば基準化データ信号または出力信号・ を得ることができろ。信号またはデータ出力は。

任意所望の形態、たとえば公知の適当な出力、またはインターフェース回路およ び装置を用いてアナログ、デジタル、グラフ、印刷または電子記憶もしくは処理 データとして得られる。特に。

検出器１５の出力に対比して検出器１１および１４からの信号を任意適当な形で 基準化することかでき、たとえば検出器１１および１４からのイｇ号の線状組合 ゼまたは比率などの組合せを形成して、興味ある異なる光源間の効果的な識別、 バックグランド元の削除および／ｆたはランプ光の絶対強度における変化の排除 を可能にするのが望ましい。所望に応じ、所定時間間隔で連続的な光測定を行な いかつｉ号処理して試料セルにおける（１ことえば結合）反応の速度を検出しま たは測定しうる回路を設けろことができる。

第３図に図示し１こ特定量ｌ＃ｉＶｃおいて、検出器３５は、積分増巾器３７お よび３８のｋめのリセツ）３６ｆｔ介して時限信号を与え、かつ遅延装置３９お よびトリガー４０によって遅延トリガー１６号を発生することによりａ　／　ｄ 変換器４１を制御し、アナログデバイダ４２の出力に基づいてデジタル出力を与 えろ。

典型的には、デバイダ４２により送出される適当な比率信号は積分増幅器３７は 、かくしてα未満の角度で導波器３から放出される光の検出器出力を示す何月を 与え、丁なゎあ試料物質の吸着部分から生ずる光に呼応し、また積分増幅器３８ はαより大きい角度で導波器３から放出される検出器の光出力を示す信号を与え 、丁なわち溶液並びに吸着試料物質からの螢光に呼びカバー装置を設けて、迷光 および電気干渉を最小化さ一＋！：、７．）ことができ、さらに適当なホルダー および整列装置を設げて光度測定器の光学系に対しプレート装置ヲ所定の配向で 保持し、さらに任意所望の電子検定装置および安定化装置を設けてドリフトの作 用が未制御にデータ出力を阻害しないようにする。試料ホルダー？多重の移動自 在な形態で設け、及び／ま１こは光学系を移動自在として２個以上の試料スライ ドを連続的に測定にかけることもできる。

光源かフラッシュ光源である場合、ある用途にはフラッシュ後の数マイクロ秒に て光検出器の応答を０勢してバツクグランド螢−ｊｔｆｔ減衰させるためのそれ 自体公知の装置、たとえばヨーロッパ特許出願第０１０４９２６号および米国特 許第４＋３４　Ｌ９５７号明細書に記載されたものを設けるのか有利であろう。

第４図は以下の変更以外は第１図におけると同様な装置の光学間［ｔｔ図示して いる。（第１図および第４図における同じ参照記号は対応部分を示している）。

フラッシュ光源６には税率装置４１ｆｔ設け″１−１検出器１１および１４に対 −′ｒる迷光量を最少化させる。光臨の反対側に反対面４２を謹けて試料に対す る照射レベルを増大させる。検出器１５が示されているが、必要に応じ、この具 体例で省略１ろこともでき、励起光の強度変化およびバックグランド光を補償す る代替手段とし℃先縁スブリツタキエーブ４３と検出器４４とフづルタ位置４５ および４６とを設けて励起波長の元を排除する（第１図における導ｅ、、器の光 出口表面１０に隣接した単一のフィルタと対比される）。検出器４４への光路を 工励起波長の元に対し透過性であり、したがつ゛″Ｃ信号検出器４４（１主とし て角度範囲±α内で導波器の面１０から放出されるバックグランド光の強度を示 ″ｆ、フィルタ４５は主検出器１］からできるだけ多量の元を排除すると共に。

検出器１１からの信号の残留バックグランド成分は検出器４４から生ずる信号に より主として補償することができる。励起波長の光全排除１べくフィルタ４６を 設けた検出器１４を使用して。検出器１１からの出力を基準化させるイバ号を与 えることができる。

第４ａおよび４ｂ図は、試料セルを照射するための代案を図示している。、第４ ａ図において、光源６はフィルタフにより包囲されて励起波長の光を選択子ると 共に、ランプ６が一方の焦点を占めかつ試料セルが他方の焦点を占める楕円形（ 円筒形）の反射器４７を設けて試料に対する照射強度を増大させる。第４ｂ図に おいては、光源６からの光げ１、試料層２を層２のほぼ平面内であるが主検出系 （図面には参照数字４８にて略示されている）に対てる導波器の光の主伝播方向 に対しほぼ横方向に照射する。

試料セルにおげろ層２（第１図および第４図）の１部として金属薄層（たとえば 厚さ約５０　ｎｍの金属銀層）を設けて、これを導波器３０表面および結合試料 物質のＩ−が公知方法で、たとえば螢光標識リガンドを付着した免疫吸着剤とし て形成され１こ表面に設ける。これは、Ｂ６リードベルク等、センサー・アンド ・アクチュエータ、第４巻（１９８３）、第２９９−３０４自あるいは上記に引 用し六−ペンナー等により記載されているように、それ自体公知の表面プラスモ ンレゾナンス（ｇ−ｐ−ｒ−）の現象ケ本発明による装置配ｔｆと関連して使用 し５１−２に結合し。

た試料物質の識別を、光エネルギーが導波器７１部１０を介して伝播されかつ放 出されることな（その分散もしくは結合が最大となるような共鳴角度に対する効 果を用いて行なうことを可能にする。この目的で、ダイヤフラム１２は、たとえ ば８．ｐ、　ｒ。

分散もしくは結合による最小伝達角度もしくは結合角度に近い角度に相当てる狭 いスリット幅に調節され得ろ、か（して検出器１１を使用して試料物質が層２に 結合した際最大分散もしく′は結合のｓ、ｐ、ｒ、？Ｑ度で生ずるそれ自体公知 の変化により光出力の変化を検出−［ることかできる。

本発明を工その範囲内で幾つかの変形及び変更が可能であり、上記説明および添 付図面の１個もしくは幾つかの特徴を使用することまで拡張されろ。

さらに、１９８４年６月１３日付けで出願され［化学試験法に使用する装置」と 題する本出願人による英国特許出願第８４　１５０１８号を優先権とする同時出 願に記載した装置（その全開示を谷溝の１こめ本明細書中に引用する）の多（を 、上記光度測定法および装ｊ６により試験試料を光学測定するのに有利に応用し うろことも了解丁べぎである。

国際調査報告 入ＮＮＥＸ　Ｔｏ　、ｉＮ　ＩＮＴＥＲＮＡＴ！０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣ）Ｋ　Ｒ ＥＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．吸光性、散乱性、けい光性、りん光性または発光性を有する試料物質からな る試験試料を光学分析するに際し、前記試料が部分的に液相中に存在しかつ部分 的に隣接固体表面に結合されており、前記試料物質のそれぞれ液体中に存在する 部分と前記固体表面に結合した部分とを識別する光学分析法であつて、前記固体 表面として透明な固体の光導波器の表面を形成するステップと、前記透明な固体 の光導波器中を全内部反射によつて通過しかつ前記導波器の光学軸線から次式： ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、ｎ２は導波器の材料の屈折率であり、ｎ１は隣接する液体の屈折率であ る〕 で示されるαより可成り小さい角度だけ変位した角度で前記導波器から放出され る、前記固体表面に結合した試料物質からの光を測定するステップと、前記光学 軸線からαもしくはそれ以上だけ変位した角度で前記導波器から放出されたほぼ 全部の光を前記測定値から除くステップとからなる前記方法。
2. ２．用いられる導波器がガラス、シリカまたはプラスチック材料からなる透明な 固体プレートもしくはスライドからなる請求の範囲１に記載の方法。
3. ３．導波器が、試料物質を位置せしめた液相を入れるセルの１つの壁部を形成す る請求の範囲２に記載の方法。
4. ４．試料物質が螢光性であり、かつ螢光を励起させる光源を設け、測定される試 料物質からの光がその螢光発光である請求の範囲１、２または３に記載の方法。
5. ５．試料を、導波器の軸線に対しほぼ横方向に配置しに励起源により照射する請 求の範囲３に記載の方法。
6. ６．励起光を付属の光検出器で測定する請求の範囲５に記載の方法。
7. ７．測定される光が、上限値α未満でありかつ下限値α１よりも大きい軸線から の角度で導波器から放出された光であり、かつ軸線からα１未満の角度で放出さ れた光を測定値から除外する請求の範囲４、５または６に記載の方法。
8. ８．軸線から角度０にて、すなわち軸線に沿つて導波器から放出された光を測定 して、制御まには基準信号を与える請求の範囲７に記載の方法。
9. ９．アクリルプラスチック導波器と水性液体とフルオレセイン誘導体とを使用し 、かつ角度αが約４１°である請求の範囲１から８のいずれかに記載の方法。
10. １０．ガラス導波器と水性液体とフルオレセイン誘導体とを使用し、かつ角度α が約４７°である請求の範囲１から８のいずれかに記載の方法。
11. １１．例えば免疫学的検定またはその他の化学的もしくは生物学的試験を行うの に適した光度測定器械とそれに適する試験対象物との組合せであつて、 （ｉ）吸光性または螢光性もしくは発光性を有する試料物質を入れるように収容 されかつ試験対象物位置に配置された、たとえばスライドもしくはセルなどの試 験対象物であつて、導波器として作用し、かつその表面に対して試料物質が、固 体本体と接触する溶液または液体分散物から結合しうる透明な固体本体、例えば プリズム、シート又はフアイバからなる前記試験対象物と、 （ｉｉ）試験対象物が試験対象物位置（「使用時」の状態）にある場合、透明な 固体本体が光検出器に光学的に連結されて、透明な固体本体中を伝播する光がそ の放出後に光検出器により受光されうるよう配置した光検出器と、（ｉｉｉ）導 波器に結合した物質から生ずる光を、溶液もしくは分散物中に残存し、したがつ て透明な固体本体の表面から離間状態を保つその他の点では同様な物質からの光 から識別するため、上記角度αに相当する検出器の視野角度のダイヤフラムもし くはその他の制限部と からなる前記組合せ。
12. １２．「使用時」の状態において試験物質に光を照射して、この光が試験物質か ら固体本体中を通過しかつ全内部反射を介して検出器に達しうるよう配置した光 源をさらに備える請求の範囲１１に記載の器械及び試験対象物。
13. １３．反射表面を設けて、透明な固体本体の前記表面で励起光の強度を増大させ る請求の範囲１２に記載の器械組合せ。
14. １４．螢光発光のための励起光源を使用し、かつ付属検出器を使用して導波器の 光学軸線からの変位毎度±αの範囲内に制限された角度で導波器から放出された 供給光の強度を測定する請求の範囲１に記載の方法。
15. １５．本文の説明および添付図面の幾つかの特徴の１つもしくはそれ以上を特徴 とする請求の範囲１に記載の方法および請求の範囲１１に記載の器械組合せ。