JPS62501102A - 溶液中の種を光学的に測定するための分折装置 - 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】 佇ン　の重を　−・に氾；　するたな空先近装置木発明は、溶液中の種を光学的 に測定するための、さらに具体的には、免疫検定タイプの反応によって生物学的 活性種を測定するための分析装置に関する。

ファイバーコアー上で化学種の吸収性を光学的にモニターすることができる光フ アイバープローブを含んで成る分析装置は知られている。この技法は、光導波路 、たとえばクラッドを有しない光ファイバーの試験溶液中への浸すことに基づい ており、この試験溶液の屈折率はファイバーコアーの屈折率よりも低く、それに よって導波管にそって進むビームのエバネソセント波成分と測定されるべき溶液 中の種との間で相互作用が起こる。

このアプローチは、特にファイバーのすぐ近くの、すなわちエバネソセント波成 分が到達する範囲（数１０分の１又は数百分の１オングストローム）の反応空間 中での事象をモニターすることについて興味深く、そしてこれは、プローブ表面 上に吸着し”ＣＰいるか、又は被覆されている複合体形成反応における第１パー トナ−と、サンプル溶液中に溶解している第２パートナ−との反応に基く試験の 場合である。

そのようなタイプの測定のために適切な装置が、最近、次の参照文献、ＷＯ３４ １００８１７、ＵＳＰ４，４４７，５４６（Ｉｌｉｒｓｃｈｆｅｌｄなど”）　 、ＧＢ２，１０３．７８６（ＩＣＩ）　、　Ｊ、Ｄ、Δｎｄｒａｄｅなど、Ａｐ ｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ２３（１１）１９８４　、１８１２〜１８１５に開示さ れている。

従来技術の装置においては、光プローブ（光ファイバー；このクラットは少な（ とも一部除去されている）は、その近位端において光励起−検出装置に連結され ており、この装置は一般に波長λ、の励起シグナルを提供する光源、該シグナル をファイバーの近位端に向けるビームスプリンターミラー分離器及びファイバー から返還された試験シグナルを受理するために光源に対して一定の角度に方向づ けられた光検出器から構成されており、前記ビームスプリッタ−ミラーは入射光 シグナルと返還される光シグナルとの間の分離を行う。

従来技術の好ましいアプローチにおいては、返還されるシグナルは、反応中の種 のある成分により発生するλ１よりも長い波長λ２を有する螢光シグナルである 。従って、ビームスプリッタ−ミラーは、好ましくはダイクロイックミラー、す なわち注目の発こう螢団の最大吸収と最大螢光バック放射との間の遮断周波数を 有するローパス干渉フィルターである。

この集成装置は、２つのシグナルの間で幾分完全な分離を可能にする。

さて、プローブ自体に関しては、これは、その標準的な低屈折率のクラッドが除 去された一片の光ファイバーによって一般的に構成される。このプローブは、一 般的に免疫型反応に関与する１つの反応種、たとえば分析されるべき抗原に対し て特異的な抗体のフィルムにより被覆される。点灯されたプローブが試験溶液中 に浸される場合、抗原がファイバー表面上で反応し、螢光シグナルを発生するこ とができる免疫型複合体を提供し、エバネッセント波成分によって励起される場 合、このシグナルは、ファイバーを経て検出器及び光連結システムに返還される 。しかしながら、撹乱シグナル（ノイズ）が、ファイバ一端から放出される励起 シグナルと多くの分析物との相互作用から発生するかも知れず、そしてこの欠点 を避けるためにファイバー先端が黒され又は十分に反射性にされている。第１の 場合、入射シグナル及び前方に発生するシグナルの両者が、結果として生じる減 少性反応により吸収し、そして第２の場合、入射シグナル及び螢光シグナルの両 者が、ノイズ：シグナルの比較的高い比率を伴って分離器にリターンする。

請求の範囲第１項に定義される本発明は、この状況を改善する。一層詳しくそれ を開示するために、添付図面に言及する。

第１図は本発明の分析装置の略図である。

第２図は細部、すなわちプローブと光ファイバーの残りの部分との間の連結手段 の拡大横断面図である。

第３図は入射シグナルを濾光し、そして試験シグナルを反射するための手段の１ つの実施態様に関するプローブ先端の横断面図である。

第４図は上記のような手段のもう１つの実施態様の横断面図である。

第１図に表わされている装置は、分析物溶液を含む容器２中に浸されるべきプロ ーブｌを本質的に含んで成る。そのプローブ１は、はぼ十分な長さでクラッドが 取り除かれている一片の光ファイバーであり、そして１ａと示されている小さな 部分は、後に見られるように機械的な連結の便利さのために除去されていないク ラ・ノドを、なお有する。

サンプル液体中に浸るファイバーの下部の裸の部分は、容器２中において、分析 されるべきサンプル中に溶解されている分析物と結合しやすい反応性物質の層に より被覆され、従って、波長λ２　（試験シグナル）で螢光を発するであろう導 波路の表面上に複合体をもたらす。

本装置は、さらに、光源３、焦点調整手段４、ビーム分離手段５、試験シグナル 検出器６、参照シグナル検出器７及び光源３からの波長λ１の励起シグナルを受 理するために焦点手段に対して適切な光学的位置に、そしてファイバー８に沿う 多数回反射を確保するために正しい角度で位置調整手段９によって保持されてい る柔軟な光ファイバーの部分゛８を含む光学要素の集成装置を含んで成る。要素 ３〜８は、従来の技術に詳しく開示されており（前述の参考文献を参照のこと） 、そしてこの明細書にさらに記載する必要はない。すなわち、検出器６及び７は 、通常、検出されたシグナルを処理し、増幅し、識別し、そして結果を適当な表 示手段上で読み取りとして示されるべき電気シグナルの形に計算するための回路 部分に適切に連結され、そしてすべてのそのような技術は当業者に良く知られて いると言えば十分であろう。

柔軟なファイバー要素８は、第２図上にさらに詳しく示されている連結手段によ ってプローブに連結される。そのような手段は、本質的に、３個のボール１１　 （２個のみが示されている）を含んで成り、これらのボールはカプラーフレーム １３０円錐体形状のくぼ力１２中に収容されており、そしてこれらのボールは、 くぼみ１２の内部土壁１６−ヒにおかれており、そしてプラスチックリング１７ を介してボール１１に列して圧力を力１１える圧縮スプリング１５の作用Ｑこよ りプローブの近位末ｂ：Ｆ）　１４に締めつけ作用を与える。従って、プローブ １は、連結器を引っばることによって容易に取りはずすことができ、そじて１回 の分析作業の後、使い古された場合、新しいプローブと交換することができる。

プローブ表面上の反応体の螢光発光によって発生した前方へのシグナルλ２　（ “前方への“とは、プローブ端に向かっての方向を意味する）を返還するために 、第３図に示されるようにファイバー１の遠位端にグイクロイックミラーが設け られる。このグイクロイックミラーは、入射波長λ１を濾光し、そして試験波長 λ２を自由に通すために適切な屈折率を持つ三層の透過月２１．２２．２３を有 する。適切な屈折率を有する材料を選択するだめの方法は良く知られている（た とえば、Δｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎ ｃｅｒｉｎｇ、　ｄ集音Ｒ，Ｋｉｎｇｓｌａｋｅ、第１１　、３１６〜３２２ペ ージ、Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ　。

ニューヨークを参照のこと）。そのミラーはさらに、λ２シグナルを後方に向か ってプローブ中に反射し、そしてそこから検出器６にもどすであろう、十分に反 射する金属性裏板（たとえば磨かれたアルミニウム）を有する。

もう１つの実施態様（第４図）においては、プローブの遠位端が、波長λ、で選 択的にシグナルを吸収し、そして波長λ２で試験シグナルを自由に通ずことがで きる物質の光フィルターとして作用する。前の実施態様におけるような集成装置 を、十分に反射する磨かれた・金属性ミラー２６によって構成される。この実施 態様において使用される型の狭波帯フィルターは良（知られていて、そして光学 製品の製造業者から商業的に人手できる。

本装置の操作を、次のように手短に記載することができる。

プローブｌの裸の部分をまず、試験されるべきある種の分析物と選択的に結合し やすい反応性成分により被覆する。さらに、得られた複合体がそれ自身によって 螢光を発しない場存在下においては、螢光は発せられず又は少ない螢光のみが発 せられるものとする。

次に、適切なすすぎ及び乾燥の後、被覆されたプローブを、連結器１０によって 柔軟な部分８に連結する。光学部材３〜７及び追加の電子装置のスイッチを入れ ；そして点灯したプローブを、そのプローブ表面」二で前述の特定の反応によっ て測定されるべき分析物を収容する容２″ｊｒ２中に浸す。

その反応が進行する場合、波長λ２の螢光試験シグナルが波長λ１の励起光のエ バネソセント成分と分析物複合体層との相互作用によってプローブ表面で発生す る。試験シグナルの後方への成分は直接的に、ファイバー８及び分離器５を通っ て検出器６に向ってそのファイバーにそって返還され、他方、前方への成分は、 最初に、ファイバー〇遠位端に達し、ここでそれはファイバ一端とミラーの間に 挿入されたフィルタ一部分（第３及び第４図を参照のこと）を通過した後、ミラ ー２４．２６によって後方に反射される。同時に、前方に進む好ましくない励起 成分を吸収することによって除去する。

この技法は検出器６におけるシグナル対ノイズの比率を改良することができ、そ して一定の強光度のインデノ１−により感度を増強することができ又は感度を犠 牲にしないでインプットエネルギーを減じることができる。

計算及び表示回路の操作は、従来技術の開示に従っていて、そしてここでさらに 改良される必要はない。

本装置が免疫タイプの分析を行うために操作される場合、たとえば、血液サンプ ルが、患者からまず採取される場合のように、実験室用の容器中に貯蔵されたサ ンプルとして分析されるべき流体を最初に（することは必須でないことが注目さ れる。従って、本装置のプローブを、たとえば手術中に、患者の血流中に又は不 可能ならば、一時的に連結されたバイパス回路中に、その場で直接的に導入する ことができる。事実、本発明の装置のプローブは、患者のために最小の不快を伴 って、そのような試験に直接的に使用されるべき十分に小さなサイズの光学的及 び機械的要素によって構成されている。

図面の簡単な説明 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　：Ｎ置ＮＡτ：０ＮＡＬ　ｓｚ減ｃ＝　ＲＥＰＯＲ Ｔ　ＯＮ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．励起シグナル（λ１）源、試験シグナル（λ２）検出器及び波長λ１の前記 励起シグナルから波長λ２の前記試験シグナルを分けるためのビーム分離手段か ら本質的になる光学システムに連結した光ファイバープローブを含んで成る免疫 検定の分析装置であって、前記ファイバーが、サンプル溶液中に溶解されている 分析物に特異的に結合して免疫検定型の複合体を提供することができる生物反応 性反応体により被覆され、それによって、螢光試験シグナル（λ２）が、前記プ ローブ中に注入された前記励起シグナル（λ１）及び前記複合体の相互作用によ って発生し、前記試験シグナルが、プローブのミラー端、連結器及び分離手段を 通って、後方に向かって反射的に返還されることによって検出器に集められ、そ れによって目的とする分析情報が提供され、前記プローブファイバー端が、入射 シグナルλ１をブロックし、そして試験シグナルλ２を選択的に通し、そして検 出器に返還せしめる手段を有することを特徴とする分析装置。
2. ２．試験シグナルを反射し、そしてλ１をブロックし、そしてλ２を通すための 手段が、プローブの端に配置されたダイクロイックフィルターミラーから成る請 求の範囲第１項記載の分析装置。
3. ３．λ１をブロックし、そしてλ２を通すための手段が、ファイバー端及び前記 プローブのミラー端の間に挿入されている光吸収フィルターにある請求の範囲第 １項記載の分析装置。
4. ４．柔軟な光ファイバーの部分を、前記プローブ（プラグタイプのスナップオン コネクター連結器によってそれらに取りはずしできるように連結されている）及 び前記システムの間にさらに含んで成る請求の範囲第１項記載の分析装置。
5. ５．前記スナップオンコネクターが、柔軟なファイバーの前記部分の一端に永久 的に固定されている中空のプラグ（該プラグはプローブの自由端を挿入するため の遠位開口部を有し、そして前記開口部と連絡するように前記プラグのくぼみ中 に保持される）、前記柔軟部と光学的に連結される位置にプローブを保持するた めに該プローブの裸の近位端上に作用するスプリング及びボール締め付け装置か ら成る請求の範囲第４項記載の分析装置。
6. ６．液体のサンプルを最初に患者から取る必要なしにそのような液体とプローブ をその場で接触する、生物学的液体を非侵入的に分抗するための請求の範囲第１ 項記載の分析装置の使用。