JPS62123358A - 光フアイバ型免疫センサ - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、螢光色素で標識された抗原または抗体を利
用して抗原または抗体の濃度を測定する免疫センサの改
良に関し、特に光ファイバを利用した免疫センサに関す
る。

［従来の技術］ 従来より、抗原または抗体の微量分析法として、ラジオ
アイソトープで標識された抗原または抗体を用いる方法
が広く用いられている。このラジオアイソトープ標識抗
原または抗体を用いる方法では、第２図に示すように、
まず（ａ　）抗体１がデユープ２の内面に固定されてい
る抗体チューブ３を用意する。次に、（ｂ）含有抗原濃
度が既知のｅ１′！準血清試料を抗体チューブ３内に添
加する。なお、第２図（ｂ）において４は標準抗原を示
す。

ざらに、（Ｃ）ラジオアイソトープで標識された抗原５
を抗体デユープ３内に投入する。そして、（ｄ　）混和
し、かつ（ｅ　）所定温度で所定時間インキュベーショ
ンを行なう。そして、（「）デカンテーシヨンまたはア
スビレーションにより、抗体１に結合されていない抗原
４またはラジオアイソトープで標識された抗原５を除去
する。最後に、抗体１に結合されているラジオアイソト
ープで標識された抗原５の数をカウントする。

上述の操作を、種々の濃度の標準抗原を用いて繰返し、
それによって標準曲線を１りることかできる。したがっ
て、被検液すなわら未知濃度の抗原を含む試料を標準抗
原４の代わりに抗体チューブ３に投入し、同様の処理を
行ない、ラジオアイソトープで標識された抗原の数をカ
ウントし、予め求めた標準曲線と対比することにより、
（の抗原の濃度を知ることができる。

しかしながら、この方法では、ラジオアイソトープを用
いるので、取扱いが煩雑であり、かつ測定にかなりの時
間を要する。

そこで、より迅速にかつ簡単に抗原または抗体の濃度を
測定する方法が求められている。この要望を満す分析方
法の一例が、クリニカルケミストリー（Ｃ１ｉｎｉｃａ
ｌ　Ｃｈｅｍ＋５ｔｒｙ）第３０５第９号、第１５３３
頁〜１５３８頁（１９８４）に開示されている。この文
献に開示されている分析方法では、第３図に示す免疫セ
ンサが、用いられる。すなわち、光ファイバ１１を用い
、該光ファイバ１１の一部においてクラッド層１２を除
去して検出部１３が構成されている。この検出部１３で
は、クラッド層１２が除去されているのでコア表面が露
出しでおり、該コア表面上に抗原または抗体結合膜が形
成されている。そして、この検出部１３は、フローセル
１４内に構成されている。フローセル１４は、たとえば
石英管がらなり、その試料流入口１４ａから、被検液が
流入され、流出口１４ｂから排出されるように構成され
ている。

他方、光ファイバ１１の一方端側からは、光学的に接続
されたＸｅフラッシュランプの光が入射される。この入
射光は、第３図の角度αが約７０度の角度で入射され、
それによって、検出部１３にＪ３いてエバネッセント波
がコア部表面が外側に達することになる。

第３図に示した５ＡＩでは、フローセル１４内に、螢光
色素で標識された抗体または抗原が被検液として流され
る。したがって、Ｘｅフラッシュランプより入射された
励起光に基づくエバネッセント波が検出部１３において
コア表面から外側に達するとコア表−面に固定されてい
る抗原または抗体に結合された被検液中の螢光色素標識
抗体または抗原の螢光色素が励起され、螢光が発せられ
る。そして、この螢光は、光ファイバ１１内を伝播し、
光ファイバ１１の他端側に配置された光検出器（第３図
では図示せず）によりその強度が測定される。

第３図に示した免疫センサを用いた場合、第４図および
第５図に示すように、被検液中の螢光色素標識抗原の■
が増大するにつれ、螢光強度も増加することが確められ
ている。よって、この免疫センサを用いれば、ラジオア
イソトープを用いずとも、比較的簡単に抗原または抗体
濃度を測定することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第３図に示した免疫センサでは、フロー
セル１４を用いて測定を行なうものであるため、免疫セ
ンサ゛の構造、特に検出部分周囲の構造が大形にならざ
るを得ない。のみならず、フローセル１４を用いるもの
であるため、ｉｎ　ｖｉｖｏでの測定を行なうことが不
可能である。

よって、この発明の目的は、検出部分周囲の構造が比較
的簡単かつ小形であり、ｉｎ　ｖｉｖｏにおいても測定
することが可能な免疫センサを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明の免疫センサは、光ファイバを用い、かつ螢光
色素！！！識抗原または抗体を利用して抗原または抗体
濃度を測定するものである。（して、一部の外被および
クラッド層が除去されて露出されたコア部表面に検出部
が構成された光ファイバと、このコア部表面に固定され
た抗原または抗体と、光ファイバの一方端から螢光色素
を励起するための光を入射するための光源と、検出部を
挾んで抗原と反対側の光）？イバ部分に設けられており
、かつ検出部で励起されて螢光色素が発する螢光を反射
する反射体と、この反射体で反射され。

光ファイバの一方端に戻ってきた螢光の強度を測定する
ための光検出器とを備える。

［Ｉ￥用］ この発明の免疫センサにおいても、第３図に示した免疫
センサと同様に、光ファイバを用い、かつ光ファイバの
一部において外被およびクラッド層を除去し、露出した
コア部表面に検出部を構成している。しかしながら、こ
こでは、検出部を挾んで光ファイバの一方端から螢光色
素を励起するために光を入射するための光源と反対の側
の光ファイバ部分に反射体が設けられている。この反射
体によって、検出部で励起された螢光色素は光源の配置
されている光ファイバ端側に戻され、よって光検出器に
より、その螢光の強度が測定される。

すなわち、この発明の免疫センサは、フローセルのよう
な被検液を流す装置を必要としない。

よって、検出部およびその周辺を被検液中に浸漬したり
、あるいは血管内に挿入することにより、被検液中ある
いは血管内の抗原または抗体濃度を測定することが可能
とされている。

［実施例の説明］ 第１図は、この発明の一実施例の免疫センサの概略構成
図である。この実施例の免疫はンサは、先端に検出部２
１が形成されている光ファイバ２２と、抗原としてのＸ
ｅフラッシュランプ２３と、光検出器２７１と、ビーム
スプリッタ２５とを備える。

この免疫センサでは、Ｘｅフラッシュランプ２３から発
した励起光が、ビームスブリック２５を介して光ファイ
バ２２に与えられる。そして、この励起光は、光ファイ
バ２２内を伝播し、検出部２１に達し、そのエバネツセ
ント波が検出部２１に固定されている抗原または抗体く
この詳細については後述する。）に達し、該固定された
抗原または抗体に結合している螢光色素標識抗体または
抗原の螢光色素を励起し、該螢光色素から発した螢光を
、反射体２６で反射させ、光ファイバ２２の一方端部２
２ａからビームスプリッタ２５を介して光検出器２４に
与え、該螢光の強度を光検出器２４で測定する。

第１図に示した例では、この光ファイバ２２の先端、す
なわら検出部２１近傍は、血管３１内に挿入されている
。このように、この実施例の免疫センサは、検出部２１
近傍に７０−セルを要しないので、ｉｎ　ｖｉｖｏの測
定に用いることができるものである。

次に、第６図を参照して、検出部２１周辺の構造を、よ
り詳細に説明する。

検出部２１では、光ファイバ２２の外被３２およびクラ
ッド層３３は除去されている。したがってコア部３４が
露出している。コア部３４は石英層であり、この実施例
ではコア部３４の表面に抗体結合膜３４が共有結合によ
り石英層に固定されている。

そして、反射体２６は、光ファイバ２２の光軸に直交す
る端面−Ｌに形成されており、ここでは半球状樹脂モー
ルド体３７の内面に反射性材料を蒸着することにより形
成されている。この樹脂モールド体３７が半球状とされ
ているのは、血管内への挿入等を容易にするためである
。したがって、尖頭状など任意の形状に構成し１ｑるも
のである。

次に、第１図および第６図を参照して説明した実施例の
動作につき説明する。まず、ｘｅクランプ３から螢光色
素を励起するための光がビームスプリッタ２５を介して
光ファイバ２２に与えられる。第６図に示すように、励
起光４１は光ファイバ２２内を伝播し、検出部２１に達
する。この場合、励起光となるエバネッセント波のエネ
ルギ分布は、第６図の■π−ＶＮ線に沿う部分では第７
図に示すとおりとなり、検出部すなわち■−■に沿う部
分では、第８図に示すとおりである。よって、クラッド
居３３および外被３２が除去されている検出部２１では
、エバネツセント波はコア部３４の外側に滲み出すこと
になる。

他方、測定しようとする抗原と同一であり、螢光色素で
標識した螢光色Ｍ標識抗原を既知耐、被検液中に添加し
、該被検液に検出部２１を浸漬し、被検液をＰＩｉ拝し
ながら反応さゼる。

この場合、第９図に示すように、被検液中の抗原４２と
、螢光色素で標識された抗原４３とは競合反応で、抗体
結合膜３５と反応する。ずなわら。

測定しようとする被検液中の被標識の抗原の量が増加す
るにつれ、螢光色素標識抗原／Ｉ３の結合ｍが減少する
。したがって、コア部３４の外側に滲み出したエバネッ
セント波で励起される螢光色素の伍も減少し、発する螢
光も弱くなる。

上述のように螢光色素がエバネッセント波で励起され、
それによって生じた螢光は、第６図に示す反射体２６で
反射され、再度光ファイバ２２内を伝播し、光ファイバ
２２の一方端２２ａ　　（第１図参照）に達する。この
螢光は、ビームスプリッ、り２５を介して光検出器２４
に与えられ、その強度が測定される。

以上のように第１図および第６図に示した実施例の免疫
センサでは、検出部２１の抗体結合膜３５に結合された
標識抗原の世に応じた螢光が光検出器２４′ｃ検出され
る。よって、被検液中の標識抗原の岳を種々変更し、そ
の螢光強度を測定することにより、標準曲線を得ること
ができ、この標準曲線に基づき、抗原濃度が未知の被検
液の測定を行なうことができる。そして、被検液として
は。

ｉｎ　ｖｉｔｒｏで用意されるものに限らず、第１図に
示しているように血管３１内を流れる血液をも用いるこ
とができる。すなわち、この実施例の免疫センサは、＋
ｎ　ＶｉＶＯ’ｒ刊用しＩＦ′Ｊるものである。

もつとも、全面試料の測定を行なう場合には、血液凝固
が問題となるので、好ましくは、検出部２１ならびに光
ファイバ２２の外被３２に、ヘパリンなどの抗凝固剤を
塗布したり、あるいは含浸させておくとよい。抗凝固剤
の池、ウロヤナーゼなどの血珍溶解剤を用いてもよく、
また併用も可能である。また、光ファイバ２２の外被３
２自体は抗凝固性に優れる材料を用いることが好ましく
、したがってたとえばポリプロピレンあるいはフッ素系
の樹脂、またはこれらの樹脂にヘパリン等を含浸させた
ものを用いることが好ましい。

なお、第１図および第６図に示した免疫センサでは、検
出部２１には抗体結合膜３５を形成したが、検出部２１
に抗体に代えて抗原を固定して、抗原の濃度を検出する
こともできる。ずなわら、第１０図（ａ）および（ｋｌ
＞に示すように、抗原固定膜中の抗原４５のすべてに螢
光色素標識抗体４６を結合させておき、この螢光色素標
識抗体４６として、抗原固定膜中の抗原４５との結合力
よりも、測定対象抗原との結合力の方が強いものを用い
れば、第９図（ｂ　）に示すように、測定対象抗原４７
と螢光色素標識抗体４６が結合し抗原固定膜から離れる
ことになる。この場合には、測定対象抗原４７が増加す
るほど、螢光色素標識抗体４６が検出部２１を離れるの
で、螢光の強度が低くなることがわかる。このように、
抗原績０膜を検出部に固定した場合でも抗原濃度を測定
することができる。

また、第１図および第６図に示した実施例において、抗
体結合膜３５に代えて抗原結合膜を固定すれば、抗体濃
度を検出することができる。

なお、抗原または抗体を検出部のコア部表面に固定する
には、必ずしも抗原あるいは抗体を膜状にする必要はな
く、またコア部表面への固定方法についても共有結合に
限らず、抗原−抗体間の特異的反応が１能し得る限り、
たとえば担体法などのｆｆ：ｍの固定法を用いることが
できる。

さらに、検出部は、第１図および第６図に示したように
光ファイバの先端に設けずどもよく、検出部の先に、さ
らに光ファイバ部分が存在していてもよい。

なＪ３、第１１図に示すように、抗原および光検出器を
組込んだ検出装置５１において、予め標準曲線を記憶さ
せておき、該標準曲線どの対比により被検液中の抗原も
しくは抗体濃度をディジタル的に表示するように構成す
ることも可能である。

検出装置５１において、５２は抗原又は抗体温度表示部
、５３は計測時間表示部、５４は抗原選択ダイヤル、５
５は計測開始ボタンを示す。

［発明の効果］ この発明では、光ファイバの一部に構成された検出部に
抗原または抗体が固定されており、かつ検出部を挾んで
光源と反対側の光ファイバ部分に反射体が設けられてい
るので、螢光色素励起用の光が検出部において螢光色素
を励起し、それによって発した螢光は反射体で反射され
て抗原側の光ファイバ端部に戻され、該螢光の強度が光
検出器で測定されるように構成されている。したがって
、フローセル等の被検液を流すための構成部分を必要と
しないので、検出部回通の小形化が可能となる。のみな
らず、フローセルを必要としないので、被検液中に検出
部を浸漬したり、あるいは血管中に検出部を挿入するこ
とにより測定を行ない１りるので、７０−セル利用の免
疫センサでは不可能であったｉｎ　ｖｉｖｏにおける測
定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の概略構成図である。第
２図は、ラジオアイソトープを利用した従来の免疫測定
方法の一例を説明するための図であり、第３図は従来の
光ファイバを利用した免疫センサの一例を示す断面図で
あり、第４図および第５図は第３図に示した免疫センサ
にＪ３ける測定原理を説明するための各図である。第６
図は、第１図に示した実施例における検出部付近を拡大
して示す断面図である。第７図および第８図は、第６図
の■−Ｖπ線に沿う断面、および■−■線に沿う断面に
おけるエバネッセント波のエネルギ分イ［を示す各図で
ある。第９図は、第１図および第６図に示した実施例に
おける測定原理を説明するための模式図であり、第１０
図（ａ　）および（ｂ）は、抗原を検出部に固定した１
合の測定原理を説明するだめの模式図である。第１１図
は、光源および光検出器を組込んだ検出装置と検出装置
に接続された光ファイバ部分を示す斜視図である。 図において、２１は検出部、２２は光ファイバ、２２ａ
は光ファイバの一方端、２３は抗原としてのＸｅランプ
、２４は光検出器、２６は反射体を示す。 筋１図 ２１：　樅弧部 ２２　：　光、フγイハ ２２α：・免ファ４バ°め一方廂 ２３　二　Ｌ）原理し７ｎＸ、ランフ゛２４　：　Ｌ利
弛上、２し ２６：反射俸 沿２図 （α）　　　　　　（濯）（Ｃ）　　　　　　　＜ｄ）
弔ｊ図 箔４図 を 弔ｊ図 １、Ｇ（、、ダ〃） 弔６図 ６３図　　　　第７図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを用い、かつ螢光色素標識抗原または
   抗体を利用して抗原または抗体の濃度を検出するための
   免疫センサであって、 一部の外被およびクラッド層が除去されて露出されたコ
   ア部表面に検出部が構成された光ファイバと、 前記コア部表面に固定された抗原または抗体と、前記光
   ファイバの一方端から螢光色素を励起するための光を入
   射するための光源と、 前記検出部を挟んで前記光源と反対側の光ファイバ部分
   に設けられており、検出部で励起された螢光色素が発す
   る螢光を反射する反射体と、前記反射体で反射され、光
   ファイバの前記一方端に戻ってきた螢光の強度を測定す
   るための光検出器とを備える、光ファイバ型免疫センサ
   。
2. （２）前記検出部は、光ファイバの端部近傍に構成され
   ており、前記反射体は該端部において光ファイバ軸とほ
   ぼ直交する端面に構成されている、特許請求の範囲第１
   項記載の光ファイバ型免疫センサ。
3. （３）前記抗原はＸｅフラッシュランプである、特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の光ファイバ型免疫セ
   ンサ。
4. （４）前記固定された抗原または抗体は、コア部に抗原
   または抗体結合膜の形態で固定されている、特許請求の
   範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の光ファイバ型免
   疫センサ。
5. （５）前記固定された抗原または抗体結合膜上に、さら
   に該抗原または抗体に対する、螢光色素で標識された第
   ２の抗体または抗原が結合されており、 前記螢光色素で標識された第２の抗体または抗原の前記
   固定された抗原または抗体との結合力が、測定対象抗原
   または抗体との結合力よりも相対的に弱い、特許請求の
   範囲第４項記載の光ファイバ型免疫センサ。
6. （６）前記外被は、抗凝固剤が含浸された樹脂からなる
   、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の光
   ファイバ型免疫センサ。
7. （７）前記抗凝固剤はヘパリンである、特許請求の範囲
   第６項記載の光ファイバ型免疫センサ。