JPS6381226A - スペクトル分析方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分光計に関し、特に、起こりうる誤差を補正す
ることができるように分光計を使用する方法及びそのよ
うな方法を実施するための装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕回析
格子のような反射構造が、条件によっては、狭い波長範
囲にある光の大半を吸収できることは知られている。最
大吸収ノツチが起こる波長は格子の溝のピッチ、深さ及
び形状により決定されると共に、格子表面に存在する被
覆膜によっても影響を受ける。すなわち、たとえば、格
子の表面に配位子と結合することができる生物学的に鋭
敏な材料又はその他の材料が存在する場合、表面の第１
の領域を基準領域（すなわち、λ、の吸収波長を有する
）として残し、別の領域を配位子を含有する液体サンプ
ルで処理すると、配位子と格子表面の鋭敏な材料との結
合により形成される錯体は、試験領域の吸収波長をλ、
からλ４ヘシフトさせる。

原則として、これは、試験すべき反射構造を多色光のビ
ームである傾斜角をもって照明する過程と、反射晃のス
ペクトルを（たとえば、反射光を多素子線形感光アレイ
に入射させることにより）分析する過程と、基準測定値
と比較して、反射構造により吸収される光の波長のシフ
トが起こったか否かを判定する過程とを含む手順により
、サンプルを配位子の有無に関して試験する方法を提供
する。

しかしながら、反射構造により吸収される波長は反射構
造の性質により（たとえば、反射構造が回析格子である
場合は、格子の溝の間隔及び深さにより）決定されるば
かりでなく、反射構造に対する光の入射角によっても決
定される。入射角は反射構造の“ビームに対する相対運
動によって変動すると考えられ、そのために誤差が生じ
るおそれがある。

〔問題点を解決するための手段〕

最も広い意味では、本発明は、反射構造を多色光のビー
ムである傾斜角をもって照明する過程と、反射光のスペ
クトルを分析する過程とから成る反射構造から反射され
る光のスペクトルを分析する方法において、反射構造と
多色光のビームとが成す角度の変動が分析結果に及ぼす
影響を最小とするようにその方法を実施することを特徴
とする方法を提供する。

本発明は、（ｉ）多色光のビームを発生することができ
る光源と；（ｉｉ）使用中に、多色光のビームを反射構
造にある傾斜角をもって供給する手段と；（ｉｉｉ）使
用中に、反射光のスペクトルを分析する分析手段と；（
ｉｖ）使用中に、反射構造と多色光のビームとが成す角
度の変動が分析手段の出力に及ぼす影響を最小にする手
段とを具備する装置をさらに提供する。

多色光のビームは回折制限平行ビームであり且つ偏光さ
れるのが好ましい。

本発明の一実施例によれば、反射構造と多色光のビーム
とが成す角度の変動が分析手段の出力に及ぼす影響は、
多色光のビームに少なくとも１つの既知のスペクトル特
性を与えることにより最小限に抑えられる。あるいは、
それぞれ、少な（とも１つの既知のスペクトル特性を有
する１本又は複数本の光の基準ビームを供給しても良い
、既知のスペクトル特性は使用される装置の校正を可能
にするようなものである。

たとえば、試験領域及び基準領域を含む反射格子の表面
プラズモン共鳴により影響を受けないように、第１の光
ビームの偏光平面に対して垂直に偏光された回析格子平
行ビームを発生する光源を採用しても良い、第２の光源
は、反射格子に入射するスペクトルに既知の校正特徴を
導入するために使用される。これは光源自体の特性であ
っても良く、また、光源と波長選択素子との組合せから
得られても良い。ダイオードアレイに形成される校正特
徴の像は、システムを試験領域と基準領域の双方で波長
校正するのに十分な情報を提供する。

第２の光源からのスペクトルがλ、からλ２の範囲でい
くつかの校正特徴を有する場合、感光素子ごとの波長に
関してスケーリング因子を設定することができる。

校正用の第２の光源を使用することにより、装置の機械
的許容差に対する制限をかなり緩和することができる。

光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー光源又は白
熱電球であれば良い。

ＬＥＤを使用する場合は、第２の発光ダイオードからの
光がネオジムが添加されたイツトリウムアルミニウムガ
ーネット（ＮｄＹＡＧ）等の希土類が添加された結晶又
は干渉フィルタを通過するように構成するのが好ましく
、これにより、７００から８５０ｎｍの良好なノツチパ
ターンが発生される。

ＮｄＹＡＧを使用する場合、発光ダイオード範囲中央の
波長をほぼ７７５ｎｍとする７００ｎａ＋から８５Ｏｎ
＋ｍの範囲の連続する波長帯域にある光を発するのが好
ましい。

本発明の別の実施例によれば、反射構造と多色光ビーム
とが成す角度の変動が分析手段の出力に及ぼす影響は、
分析に先立って反射光を適切に構成され且つ配置された
分散光学素子、たとえばブレーズされた回析格子に入射
させることにより最小限に抑えられる。分散光学素子は
、反射構造の角度向きの変動を厳密に補償するように構
成され且つ配置されるのが理想的である。実際には、分
散光学素子は、特定の波長で補償が正確となるように構
成され且つ配置される。このようにすれば、隣接する波
長で変動の影響は最小になる。

反射構造は、ポリカーボネート基板の表面に複数の溝か
ら成る回析格子パターンが型押し又はその他の方法によ
り形成され、それらの溝が金、銀、アルミニウム等の薄
く軽量の反射被膜により被覆されている回析格子である
のが好ましい。溝の線間隔と深さは、表面に７００から
８５０ｎｍの範囲の吸収波長を与えるように選択される
。

反射構造の上面には、配位子（たとえば抗原又は抗体）
と結合することができる材料の薄い層が形成されていて
も良く、これにより、試験すべきサンプルを問題の配位
子の有無又はその他に関して検出することが可能になる
。反射構造の表面の１つの領域は基準領域として残され
ても良い。この場合、サンプルは表面の別の領域に塗布
される。

サンプル中に配位子が存在する場合、配位子は反射構造
上に存在する対応する材料と結合することになる。サン
プル中に配位子が存在しなければ、試験領域は基準領域
と同じ特性を有し、基準領域から試験領域に変わったと
きも、吸収ノツチの位置が著しく変化することはないは
ずである。

これに対し、サンプル中に配位子が存在する場合には、
サンプル中の配位子の一部は反射構造上の対応する結合
材料に付着し、その結果、試験領域の表面パラメータが
基準領域に対して変化するために吸収ノツチの位置のシ
フトが起こるので、このシフトを検出すれば良い。

前述のように、反射光のスペクトルは、反射光を多素子
線形感光アレイに集束することにより試験されれば良く
、反射光のそれぞれの成分の波長はアレイに沿ったその
位置を決定する゛、そのような場合、装置は、照度レベ
ルを決定するために感光アレイを走査し且つ問合せる電
気回路手段と、走査のスタート位置からの素子の数をカ
ウントする手段と、最終像におけるノツチの絶対位置又
は反射格子の基準位置と試験位置とに関するノツチ位置
のシフトを記録及び／又は表示する手段とをさらに具備
するのが好ましい。

通常、ビームスプリフタを使用して、２つの光源を１本
の光路に組合せている。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において、約７７５ｎｍを中心として約１１００
ｎの帯域幅を有する発光ダイオード１０は、偏光装置１
２を介して、ピンホール開口１６を照明する第１のレン
ズ１４に光を供給する。ピンホール開口１６は、長手方
向が後述する回析格子の格子線と平行であるスリットで
あっても良い。

レンズ１８は、開口２０との組合せにより、２２で示さ
れる直径３Ｈの回折制限平行ビームを発生する。

このビームは反射回析格子２４に向けられる。

反射回析格子２４は、ある種の生化学生成物が存在する
ところでは反射回析格子２４の表面パラメータを変化さ
せるような生物学的に活性の被覆膜をその表面に有する
。このように、反射回析格子２４の表面は、単クローン
抗体等の特定の抗体の層を支持しているか、又は特定の
抗原の層を支持していれば良い。格子の表面に抗体材料
がある場合は、格子の表面の一部に塗布される液体サン
プルの中に対応する抗原が存在すると、抗原はサンプル
が塗布されている格子の表面にある抗体と結合する結果
になり、それにより、その領域における格子表面の表面
特性が変化する。

図示されてはいないが、反射回析格子２４を、まず、基
準領域（すなわち、未処理領域）を回折制限平行ビーム
２２にさらし、続いて処理領域をビームにさらすように
移動させる手段が設けられる。

被覆された反射回析格子２４により反射された光は、ブ
レーズされた回析格子２６と、フォトダイオード３０の
線形アレイ上に像を形成する第３のレンズ２８とにより
分析される。

通常、アレイは、それぞれ約２５マイクメートルＸ　２
．５　ｖｍの大きさの素子を２５６個有する。

１寵につき８００本の線を有するブレーズされた回析格
子と、焦点距離が７５鶴であるレンズ２８とを使用する
と、フォトダイオード３０のアレイの２５６個の素子全
体について１１００ｎの波長範囲を得ることができる。

約８００ｎｍを中心として、１１００ｎを越える周波帯
にわたる光がブレーズされた回析格子３０に入射すれば
、全てのフォトダイオードが照明されることになる。

装置は、まず、反射回析格子２４の基準領域に関して、
次に、処理領域に関して、サンプルを塗布し、その結果
、抗体と抗原との結合が起こったと思われる後の吸収の
有無とその位置を決定し、それにより、結合及びその結
果として起こる反射回析格子２４の表面上の材料の堆積
が原因となって発生するシフトの範囲を決定することを
目的とする。

図示されてはいないが、アレイのスタート位置に関する
スペクトル最小値の位置を決定することにより、校正後
に、ノツチの正確な波長の決定を可能にするために、フ
ォトダイオードに入射する光の有無を示す電気信号を取
出し、カウント及び曲線のあてはめ等により処理するこ
とができるように、フォトダイオード３０のアレイと関
連する走査検出回路が設けられる。

フォトダイオード３０のアレイ中のノツチ（存在する場
合）の正確な位置は、反射回析格子２４の表面のパラメ
ータにより決定されるのみならず、回折制限平行ビーム
２２の反射回析格子２４への入射角によっても決定され
る。ビームを、まず、回析格子の基準領域に入射させ、
次に回析格子の処理領域に入射させるように、ビーム又
は回析格子のいずれか一方を他方に対して移動させるこ
とが必要であるので、処理領域が所定位置にあるときの
反射回析格子２４の向きと、基準領域が所定位置にある
ときの反射回析格子の向きとが異なってしまう可能性は
大いにあることがわかるであろう。

この問題を解決するために、反射回析格子２４における
向きの変化が比較的小さいならば、その変化を補償する
ようにブレーズされた回析格子２６のパラメータを設定
しても良い。この場合、通常の状況の下では、反射回析
格子２４の基準領域と処理領域との間で起こる唯一のシ
フトは、抗体と抗原との結合に起因して処理領域に材料
が堆積することによるものであるので、フォトダイオー
ド３０のアレイから絶対読取りを得るために、第１図に
示されるような装置を校正することができる。

多色光のビームと反射回析格子２４との角度の変化が分
光計の出力に及ぼす影響をできる限り少なくするために
必要とされるブレーズされた回析格子２６のパラメータ
は次のように計算されれば良い（第７図を参照）。

波長λの光が垂線に対して角度βを成して反射回析格子
２４に入射するものと考える。この光は反射回析格子２
４から反射されて、ブレーズされた回析格子２６に角度
αで入射する。ブレーズされた回析格子２６から反射さ
れた光は、ブレーズされた回析格子２６の垂線に対して
角度θを成して第２のレンズ２８に向かう。次に、光は
第３のレンズ２８により、フォトダイオードプレイ３０
上のレンズの２８の主軸から距離Ｘの１点に集束される
。第７図に示される光学系の特徴を表わすために使用さ
れるパラメータは次の通りである：Ｄｏ　二反射回析格
子２４の周期数 Ｄ　：ブレーズされた回析格子２６の周期数θ　：ブレ
ーズされた回析格子２６の垂線と、この格子から反射さ
れる光とが成す角度θ０　：ブレーズされた回析格子２
６の垂線と、第３のレンズ２８の主軸とが成す、θと同
じ方向で測定した角度 ｆ　：第３のレンズ２８の焦点距離 Ｃ：反射回析格子２４に対するＳＰＨの効果を表わし、
たとえば、粒子の薄層の結合などにより反射回析格子２
４の性質が変化された場合に変化する定数 γ　：入射光ビームと、ブレーズされた回析格子２６の
平面とが成す角度 λがＳＰＲを励起するような値であれば、λ／Ｄｏ　−
ｓｉｎβ＝Ｃ式１ ブレーズされた回析格子２６の一次分散作用は、Ｄ（ｓ
ｉｎθ十ｓｉｎα）　＝λ　　　　　　　式２により表
わされる。フォトダイオード３０のアレイは第３のレン
ズ２８の焦点面にあるので、ｘ　＝　ｆ　ｔａｎ（θ−
θ０）　　　　　　　　式３反射回析格子２４に対する
入射光ビームの方向と、ブレーズされた回析格子２６の
向きは共に一定であり、従って、第７図の三角形ＸＹＺ
から、ｒ＋２β＋π／２−α−π α−２β＋γ−π／２　　　　　　　式４であることが
わかる。変化の影響を最小限に抑えるためには、 ｄｘ／ｄβ−ｄｘ／ｄθ・ｄθ／ｄβ＝０　　　式５と
なるように格子のパラメータを設定しなければならない
０式３をθで微分すると、 ｄ　ｘ　／　ｄθ−ｆｓｅｃ”（θ−θＯ）　　　　　
式６式１及び２は、 Ｄ（ｓｉｎθ＋ｓｉｎα）　＝　Ｄｏ（Ｃ＋ｓｉｎβ）
ｓｉｎθ＝　Ｄｏ／　Ｄ　（Ｃ＋ｓｉｎβ）　−５ｉｎ
α　　　式７であることを示唆する０式４及び７は、ｓ
ｉｎθ＝　Ｄｏ／　Ｄ　（Ｃ＋ｓｉｎβ）−ｓｉｎ（２
β−γ−π１２）　　　　　　弐８であることを示唆す
る。弐８をβで微分すると、ｃｏｓθｄθ／ｄβ＝Ｄｏ
／Ｄｃｏｓβ−２ｃｏｓ　（２β＋γ−π／２）　　式
９式５．６及び９は、 ｄｘ／ｄβ　−ｆｓｅｃ”（θ　−θ０）　　−ｓｅｃ
θ　（口０／Ｄｃｏｓβ−２ｃｏｓ　（２β＋Ｔ−π／
２）式１０ であることを示唆する。すなわち、Ｄｏ／Ｄｃｏｓβ−
２ｃｏｓ（２β＋γ−π／２）＝０であれば、ｄｘ／ｄ
β＝０となり、これは、 Ｄｏ／２Ｄｃｏｓβ”ｃｏｓα　　　　′　　式１１に
相当する。

このように、ブレーズされた回析格子２６は、多色光の
ビームと反射回析格子２４とが成す角度の変化の影響を
できる限り少なくするために、Ｄ及びαの値が式１１を
満たすように構成され且つ配置されなければならない。

第２図には、別の好ましい構成が示されている。

この場合、第２の発光ダイオード３２がＮｄＹＡＧ等の
希土類が添加された結晶フィルタ３４と共に設けられる
。このフィルタは、関心周波帯の中で良好なリンチパタ
ーンを形成するように明確に規定された吸収特性を有し
、パターンのノツチの波長は一定であり、また、ノツチ
の存在は反射回析格子２４の表面の吸収特性とは無関係
であるので、結晶フィルタ３４により発生されるノツチ
パターンを計器の校正のために使用することができる。

校正ノツチを監視するために反射回析格子２４の表面を
表面プラズモンモードで使用する必要がないので、結晶
フィルタ３４からの光は、反射回析格子２４の表面によ
り分析用のブレーズされた回析格子２６に向かって単純
に反射されるように、発光ダイオード１０からの光の偏
光面に対して直角に偏向されれば良い。

結晶フィルタ３４が関心周波帯の中で２つの明確に規定
されたノツチを発生するならば、２つの既知の波長で発
生するノツチによって、任意の波長に関してアレイに沿
った絶対位置を決定できるばかりでなく、フォトダイオ
ード間隔ごとの波長変化を決定することもできるので、
フォトダイオードアレイ３０の完全な校正を実施するこ
とが可能である。

第２図に示される装置は、通常、校正用の発光ダイオー
ド３２が動作されている間に反射回析格子２４の基準領
域が所定位置にあり、次に、試験領域が所定位置に配置
された後に再び発光ダイオード３２が動作されるように
動作する。いずれの場合も、校正後、発光ダイオード３
２をオフし、反射回析格子２４の表面からの光の分析を
実行可能とするように、発光ダイオード１０をオンする
ことができる。

さらに別の好ましい実施例が第３図に示されているが、
この場合は、ＬＥＤＩＯの代わりに、白熱電球４６が使
用され、第２の光源はミ白熱電球４２及び４４と、波長
フィルタ３８及び４０と、ビームスプリッタ３６とから
構成される。波長フィルタ３８及び４０は、関心周波帯
の中で良好なノツチパターンを発生する異なる、明確に
規定された吸収特性を有する。上述の実施例の場合と同
様に、波長フィルタ３８及び４０により発生されるパタ
ーンは一定であり、反射回析格子２４のパラメータとは
無関係であるので、この第２の光源を使用して装置を校
正することができる。

校正方法は、白熱電球４４及び波長フィルタ４０により
発生される校正ノツチと、白熱電球４２及び波長フィル
タ３８により発生される校正ノツチとが、それぞれ、互
いに無関係に発生されても良いことを除いて、第２図に
示される実施例に関して説明した通りである。すなわち
、たとえば、動作中に、白熱電球４２と波長フィルタ３
日を使用してフォトダイオード３０のアレイにより検出
される既知の波長の第１の校正ノツチを発生し、次に、
白熱電球４４と波長フィルタ４０を使用してフォトダイ
オード３０のアレイにより検出されるべき既知の波長の
第２の校正ノツチを発生することは可能であろう。これ
ら２つの既知の波長のフォトダイオード３０のアレイ上
の位置が決定されていれば、反射回析格子２４上で表面
プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を励起するために白熱電球４
６が点灯されたときに、吸収光の波長の絶対値を決定す
ることができる。

しかしながら、校正ノツチを監視するために反射回析格
子２４上でＳＰＲを励起する必要はないので、白熱電球
４２及び４４からの光を白熱電球４６からの光に対して
直角に偏光しても良い。これは、校正ノツチパターンが
反射回析格子２４におけるＳＰＲにより発生する吸収に
よって複雑にならないという点で有利である。

第４図（ａ）及び第４図（ｂ）は、白熱電球４２及び４
４がそれぞれ動作されており且つ試験用格子の基準領域
が所定位置にあるときのフォトダイオードアレイの出力
を示す。曲線あてはめアルゴリズムを使用すると、フィ
ルタノツチ最小値は、それぞれ、８１　、８１ピクセル
と、２２５，７１ピクセルで現われることがわかる。

第４図（Ｃ）は、白熱電球４６が動作されたときの試験
用格子の基準領域のプラズモン共鳴スペクトルを示す。

ＳＰＲは９，３７ピクセルで起こる。校正ノツチフィル
タ最小値が７６７ｎｍ及び８３０ｒｕｓの波長であると
仮定すれば、この校正により、共鳴最小値は７３５．２
９ｎｍにあることがわかる。

第５図（ａ）及び第５図（ｂ）は、第２の発光ダイオー
ド３２が動作され、試験用格子の試験領域が所定位置に
あり且つ抗体／抗原の相互作用が起こったときのフォト
ダイオードアレイの出力を示す。この場合、フィルタノ
ツチ最小値は８１　、７４ピクセルと、２２５．７２ピ
クセルでそれぞれ現れることがわかる。

第５図（ｃ）は、関連するプラズモン共鳴スペクトルを
示すが、最小値は７３９．６９ｎｍの共鳴最小値に相当
する１、９　、３３ビクセルにあることがわかる。

すなわち、試験領域における抗体と抗原との結合を示す
４．４０ｎｒａのプラズモン共鳴シフトが起こったこと
になる。

本発明の一実施例によれば、 １）少なくともλ１からλ２までの連続する波長スペク
トルを有する偏光のビームを発生する光源と、 ２）試験すべき反射回析格子に入射する、直径の小さい
回折制限平行ビームを発生する第１のレンズ手段と、 ３）反射回析格子により反射された光を受取るブレーズ
された回析格子と、 ４）ブレーズされた回析格子により反射される光のそれ
ぞれの成分の波長が直線フォトダイオードアレイに沿っ
たその位置を決定し、且つアレイの長さが２つの波長λ
１及びλ２により決定される位置の範囲を十分に包含す
るように反射光を多素子直線フォトダイオードアレイに
集束する第２のレンズ手段と； ５）反射回析格子の異なる領域を反射面として作用させ
るために、光ビームと反射回析格子との間に相対運動を
成立させる手段と、 を具備し、反射回析格子の吸収波長λ、はλ１からλ２
の範囲内にあるため、波長λ、の光はブレーズされた回
析格子に入射する光には含まれておらず、従って、直線
フォトダイオードアレイに入射する光のスペクトルにも
含まれていない、１つ又は複数のフォトダイオードには
光が入射されず、直線フォトダイオードアレイのそれぞ
れの素子の信号出力を決定することにより、どの素子に
光が入射されていないかを検出し、校正により、反射回
析格子の表面で吸収された光の波長を決定する手段が設
けられる、反射回析格子の表面における材料の薄い被覆
膜の有無を検出する装置が提供される。

次に記載する実施例は本発明の方法と、その試験的使用
の結果とを示す。

射出成形によりポリカーボネート回析格子（ピッチ”　
６３３ｎｍ　、深さ＝３０ｎｍ）を製造した。格子の凹
凸面に厚さ１０ｎｍのクロム層を真空蒸着により形成し
た。この層は、格子構造への金の層の接着を助長する機
能を有するが、表面ピラズモン共鳴の発生には全（無関
係である。次に、クロム層の上面に同様に真空蒸着技術
により厚さ９０ｎｍの金の膜を形成した。

ＳＰＨの亡　の′ メタライズ回析格子を第３図に示すような構成要素から
成る装置の中に配置した。４９枚の格子のそれぞれにつ
いて８つのゾーンを次の方法に従って順次読取った： 格子を校正用の波長フィルタ３８（最小の光の強さは７
６７ｎｍ）を通した光で照明した。

格子を校正用の波長フィルタ４０（最小の光の強さは８
３０ｎｍ）を通した光で照明した。

ＳＰＲ吸収の位置の測定を可能にするため、格子を白色
光で照明した。

いずれの場合も、反射光の強さが最低になる位置をフォ
トダイオードアレイ上のビクセル位置として記録した。

反射光の強さが最低になる点の正確な位置を曲線あては
めアルゴリズムを使用して計算した。

校正ノツチピクセル位置により、検査すべき格子の特定
のゾーンへの光の実際の入射角に関して、フォトダイオ
ードアレイを校正することができ、従って、装置内にお
ける格子のアライメントミスによるＳＰＲ吸収の位置の
ばらつきを補償することができた。

猪来 ４９枚の格子に関するこのような測定から得られたデー
タを第１表に示す。修正前と修正後のｓｐＲ吸収の位置
の変動係数（すなわち、それぞれ、ビクセル位置と波長
値）かられかるように、ＳＰＲ吸収の位置の測定におけ
る誤差は大幅に減少している。

第１表 平均　　　７４．００　　２２３．９６　　１０．７４
　　７３６．６７標準偏差　　１．４５　　　１．３５
　　　２．０８　　　０．９１変動係数　　１．９６％
　　０．６０％　１９．４０％　　０．１２％範囲　　
　１２．２５　　　１０．２８　　１２．０６　　　５
．８３以下余白 ■叢　−ノ・チ　　　　る２にお番るインフメタライズ
回析格子を前述のように製造した。インフルエンザビー
ルスの血球凝集反応に対するマウスの単クローン抗体を
通常通りに形成し、腹水から親和性クロマトグラフィー
により精製した。

マウスの多クローン抗ＩｇＧ抗体はロンドンのシグマ化
学会社（Ｓｉｇｍａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎ
ｙ、Ｌｏｎｄｏｎ）より入手した。標準的な方法（たと
えば、Ｅ、Ｈ，Ｌｅｎｍｎｅｔｔｅ、　Ｎ、Ｊ、５ｃｈ
ａ＋ｉｄｔ共’１５　ｒＤｉａｇｎｏｓｔｉｃ　Ｐｒｏ
ｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒ　Ｖｉｒａｌ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓ
ｉａｌ　６ｎｄ　Ｃｈｌａｍｙｄｉａｌ　Ｉｎｆｅｃ−
ｔｉｏｎｓ　Ｊ第５版、Ａ＋ｗｅｒｉｃａｎ　Ｐｕｂｌ
ｉｃ　Ｈｅａｌｔｈ　Ａｓ５ｏ−ｃｉａｔｉｏｎ（ワシ
ントンＤＣ）　、１９７９年刊を参照）を使、用して、
インフルエンザＡ型ビールスを鶏卵に培養した。

ｉ　＋　オ　　　　　　る　　ン メタライズ回析格子を校正ノツチを含む分光計装置であ
らかじめ読取り、その後、抗インフルエンザ抗体又は抗
１ｇＧ抗体のいずれかの抗体を吸着によりメタライズ回
析格子に固着させた。抗体はリン酸塩緩衝塩水（Ｐ　Ｂ
　５）（０，９％のＮａＣ１を含有する５０１１ＭのＰ
Ｏゑ−ｐＨ７，４）の中で１００■／−の最終濃度とさ
れた。２５０ｄのこの溶液（抗インフルエンザ又は抗１
ｇＧ抗体）を回析格子に一様に塗布し、３７℃で３０分
間温装した後、回析格子をＰＢＳ（６回）と、０．０５
％Ｗ／Ｖの洗浄剤Ｔｗｅｅｎ　２０を含有するＰＢＳ　
（ＰＢＳＴ）　（３回）と、カゼイン加水分解物（０，
１％Ｗ／Ｖ　）を含有するＰＢＳ　（３回）とにより洗
浄した。余分の液体を格子から除去し、格子（抗インフ
ルエンザ又は抗１ｇＧ抗体で被覆されている）にピペッ
トで希釈ビールスを与え、その後、３７℃で３０分間温
装した。２回の温置中は、溶液が乾燥することのないよ
うに注意した。

２回百の温置中に、格子をＰＢＳＴ（６回）と、ＰＢＳ
　（６回）と、脱イオン蒸留水（６回）とにより洗浄し
た。次に、格子をティッシュに排水させながら半ば直立
した位置で乾燥させ、３７℃で２０分間放置した。前述
のように、格子を最初の読取りと同じ順序で読取った。

これにより、格子への抗体の吸着と、ビールスと抗イン
フルエンザ抗体との特定の相互作用とに起因するＳＰＲ
吸収の位置のシフトを測定し、抗１ｇＧ抗体で被覆され
た格子により測定されるような回析格子へのビールスの
不特定結合から識別することができる。

片栗 それぞれの点を３つのスライドの平均として計算してい
る第６図に示す結果は、試験条片におけるインフルエン
ザビールスと抗インフルエンザ抗体との結合についてＳ
ＰＲ吸収の位置のシフトが存在し、このシフトは、ビー
ルスと抗ＩｇＧ抗体被覆格子との不特定結合によるＳＰ
Ｒ吸収のシフトよりはるかに大きいことを明瞭に表わし
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の一実施例を示す図、 第２図は、本発明による装置の第２の実施例を示す図、 第３図は、本発明による装置の第３の実施例を示す図、 第４ａ図、第４ｂ図及び第４Ｃ図は、試験用格子の基準
領域が第３図の装置を使用して検査される場合のフォト
ダイオードプレイの出力を示す図、第５ａ図、第５ｂ図
及び第５Ｃ図は、試験用格子の試験領域が第３図の装置
を使用して検査される場合のフォトダイオードアレイの
出力を示す図、第６図は、本発明による装置を使用して
実施された試験の結果を示すグラフ、及び 第７図は、反射回析格子における入射角の変化の影響を
できる限り小さくするように、ブレーズされた回析格子
をどのように構成し且つ配置すれば良いかを判定するた
めに使用される座標系を示す図である。 １０・・・発光ダイオード、　　１２・・・偏光装置、
１８・・・レンズ、 ２２・・・回折制限平行ビーム、 ２４・・・反射回析格子、 ２６・・・ブレーズされた回析格子、 ２８・・・第３のレンズ、 ３０・・・フォトダイオード、 ３２・・・第２の発光ダイオード、 ３４・・・希土類が添加された結晶フィルタ、３６・・
・ビームスプリッタ、 ３８　、４０・・・波長フィルタ、 ４２　、４４　、４６・・・白熱電球。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反射構造を多色光のビームである傾斜角をもって照
   明する過程と、反射光のスペクトルを分析する過程とか
   ら成る反射構造から反射される光のスペクトルを分析す
   る方法において、反射構造と多色光のビームとが成す角
   度の変動が分析結果に及ぼす影響を最小とするように方
   法を実施することを特徴とする方法。 ２、それぞれ、少なくとも１つの既知のスペクトル特性
   を有する１本又は複数本の光の基準ビームを発生するた
   めに又は前記多色光のビームに少なくとも１つの既知の
   スペクトル特性を与えるために少なくとも１つの光源が
   使用され、前記既知のスペクトル特性は、前記変動の影
   響を最小にすることができるようなものである特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３、前記少なくとも１つの既知のスペクトル特性は７０
   ０から８５０ｎｍの範囲の良好な吸収ノッチパターンで
   ある特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、前記１本又は複数本の基準ビームは、反射構造が基
   準ビームのスペクトルに影響を及ぼさないように偏光さ
   れる特許請求の範囲第２項又は第３項のいずれか記載の
   方法。 ５、反射光は、分析に先立って、前記変動の影響を最小
   にすることができるように構成され且つ配置される分散
   光学素子により受容される特許請求の範囲第１項から第
   ４項のいずれか１項に記載の方法。 ６、前記分散光学素子はブレーズされた回折格子である
   特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、前記反射構造は回折格子である特許請求の範囲第１
   項から第６項のいずれか１項に記載の方法。 ８、前記反射構造には生物学的に活性である材料が直接
   に又は間接的に結合又は吸着されている特許請求の範囲
   第１項から第７項のいずれか１項に記載の方法。 ９、多色光の偏光ビームが使用され、偏光の方向は、反
   射構造が反射光のスペクトルに最大の影響を与えるよう
   なものである特許請求の範囲第１項から第８項のいずれ
   か１項に記載の方法。 １０、（ｉ）多色光のビームを発生することができる光
   源と；（ｉｉ）使用中に、多色光のビームを反射構造に
   ある傾斜角をもって供給する手段と；（ｉｉｉ）使用中
   に、反射光のスペクトルを分析する分析手段と；（ｉｖ
   ）使用中に、反射構造と多色光のビームとが成す角度の
   変動が分析手段の出力に及ぼす影響を最小にする手段と
   を具備する装置。 １１、前記変動の影響を最小にする手段は、それぞれ、
   少なくとも１つの既知のスペクトル特性を有する１本又
   は複数本の光の基準ビームを発生することができるか又
   は前記多色光のビームに少なくとも１つの既知のスペク
   トル特性を与えることができる１つの又は複数の光源か
   ら構成され、既知のスペクトル特性は、前記変動の影響
   を最小にすることができるように装置の校正を可能にす
   るようなものである特許請求の範囲第１０項記載の装置
   。 １２、前記少なくとも１つの既知のスペクトル特性とし
   て、７００から８５０ｎｍの範囲の良好な吸収ノッチパ
   ターンを発生する手段を含む特許請求の範囲第１１項記
   載の装置。 １３、前記吸収の良いノッチパターンを発生する手段は
   希土類が添加された結晶（クリスタル）である特許請求
   の範囲第１２項記載の装置。 １４、前記変動の影響を最小にする手段は、前記変動の
   影響が最小となるように構成され且つ配置される分散光
   学素子から構成される特許請求の範囲第１０項記載の装
   置。 １５、分散光学素子はブレーズされた回折格子である特
   許請求の範囲第１４項記載の装置。 １６、多色光のビームを供給する手段は回折制限平行ビ
   ームを供給する手段から構成される特許請求の範囲第９
   項から第１５項のいずれか１項に記載の装置。 １７、分析手段は多素子線形感光アレイから構成される
   特許請求の範囲第１０項から第１６項のいずれか１項に
   記載の装置。 １８、前記多素子線形感光アレイに沿った素子位置にお
   ける照度のレベルを測定するために前記多素子線形感光
   アレイを走査し且つ問合せる手段を具備する特許請求の
   範囲第１７項記載の装置。 １９、１）少なくともλ＿１からλ＿２までの連続する
   波長スペクトルを有する偏光されたビームを発生する光
   源と； ２）試験すべき反射回折格子に入射する直径の小さい回
   折制限平行ビームを発生する第１のレンズ手段と； ３）反射回折格子により反射された光を受容するブレー
   ズされた回折格子と； ４）ブレーズされた回析格子により反射される光のそれ
   ぞれの成分の波長が線形フォトダイオードアレイに沿っ
   たその位置を決定し、且つアレイの長さが２つの波長λ
   ＿１及びλ＿２により決定される位置の範囲を十分に包
   含するように反射光を多素子線形フォトダイオードアレ
   イに集束する第２のレンズ手段と； ５）反射回折格子の異なる領域を反射面として作用させ
   るために、光ビームと反射回折格子との間に相対運動を
   成立させる手段と； を具備し、反射回折格子の吸収波長λ＿３はλ＿１から
   λ＿２の範囲内にあるため、波長λ＿３の光はブレーズ
   された回折格子に入射する光には含まれておらず、従っ
   て、直線フォトダイオードアレイに入射する光のスペク
   トルにも含まれていおらず、１つ又は複数のフォトダイ
   オードは光を受容せず、線形フォトダイオードアレイの
   それぞれの素子の信号出力を決定することにより、どの
   素子に光が入射されていないかを検出し、校正により、
   反射回折格子の表面で吸収された光の波長を決定する手
   段が設けられる、反射回折格子の表面における材料の薄
   い被覆膜の有無を検出する装置。