NO161945B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR DETERMINATION OF SUBSTANCES IN SOLUTION WITH AN OPTICAL CHAIRMAN. - Google Patents

PROCEDURE AND APPARATUS FOR DETERMINATION OF SUBSTANCES IN SOLUTION WITH AN OPTICAL CHAIRMAN. Download PDF

Info

Publication number
NO161945B
NO161945B NO83831709A NO831709A NO161945B NO 161945 B NO161945 B NO 161945B NO 83831709 A NO83831709 A NO 83831709A NO 831709 A NO831709 A NO 831709A NO 161945 B NO161945 B NO 161945B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
analyte
core
reactant
light
solution
Prior art date
Application number
NO83831709A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO161945C (en
NO831709L (en
Inventor
Timothy J N Carter
Claus Daehne
John Place
Original Assignee
Prutec Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/EP1982/000195 external-priority patent/WO1983001112A1/en
Application filed by Prutec Ltd filed Critical Prutec Ltd
Publication of NO831709L publication Critical patent/NO831709L/en
Publication of NO161945B publication Critical patent/NO161945B/en
Publication of NO161945C publication Critical patent/NO161945C/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører bruken av bølgeleder for bestemmelse av konsentrasjonen av et stoff (eller analytt) i opp-løsning i en væske ved måling av graden (konsentrasjonsavhengig) av dets binding med eller dissosiasjon fra en spesiell reaktant, f.eks. en konjugert del i en kompleksdanningsreaksjon. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for bestemmelse av en analytt i oppløsning, hvor et lag av et analytt-reaktantprodukt bygges opp på overflaten av en lysbølgelederkjerne som over-fører et flere ganger totalt reflektert lysbølgesignal, hvor denne lagdannelse har'den virkning at den forandrer dens optiske egenskaper for således å modifisere bølgesignalet og hvor modifikasjonen måles og benyttes for nevnte bestemmelse. Således er oppfinnelsen anvendbar på et stort antall kjemiske og biologiske systemer og særlig god til bestemmelse av bioaktive molekyler i lav konsentrasjon, ved reaksjoner immunoanalysetypen, dvs. reaksjoner basert på dannelsen av komplekser ved tilsetning av antistoff- (AB) til antigen- (AG) molekyler eller omvendt. The present invention relates to the use of a waveguide for determining the concentration of a substance (or analyte) in solution in a liquid by measuring the degree (concentration-dependent) of its binding with or dissociation from a particular reactant, e.g. a conjugated part in a complexation reaction. More particularly, the invention relates to a method for determining an analyte in solution, where a layer of an analyte-reactant product is built up on the surface of a light waveguide core that transmits a light wave signal that is reflected several times in total, where this layer formation has the effect of changing its optical properties to thus modify the wave signal and where the modification is measured and used for said determination. Thus, the invention is applicable to a large number of chemical and biological systems and is particularly good for the determination of bioactive molecules in low concentration, in reactions of the immunoassay type, i.e. reactions based on the formation of complexes by the addition of antibody- (AB) to antigen- (AG) molecules or vice versa.

Det foreligger allerede mange metoder på området There are already many methods in this area

for oppnåelse av den ovenfor nevnte bestemmelse basert på klassiske teknikker fra biokjemien. F.eks. kan kjemiske reaksjoner bli benyttet for.å måle en gitt analytt på et antall forskjellige måter. Klassiske systemer innbefatter titrering eller reaksjon med et spesielt reaksjonsmiddel som gir et farget produkt eller forutfelling. Kravet for dette målesys-tem er at reaksjonsmidlet er i ekvivalens eller i overskudd, slik at produktet kan måles ved vanlig fotometri, turbidime-tri, kolorometri, etc. Målesystemet er valgt i samsvar med størrelsen for signalet som skal måles. Ved meget lave ana-lyttkonsentrasjoner vil måling bli vanskelig og større dis-kriminering kan bli oppnådd, f.eks. ved konsentrasjon av reaksjonsproduktet lokalt, f.eks. ved oppløsningsmiddelekstrak-sjon, sentrifugering, etc. som kan være tidkrevende og kost-bart. Imidlertid ble ovennevnte ulempe sterkt redusert da et praktisk system for måling av biokjemiske analytter i ekstremt lave konsentrasjoner ble tilgjengelig i 1960. Dette mikroanalytiske system (radioimmunoanalyse) tok fordel av for achieving the above-mentioned determination based on classical techniques from biochemistry. E.g. chemical reactions can be used to measure a given analyte in a number of different ways. Classical systems involve titration or reaction with a special reagent that gives a colored product or pre-precipitate. The requirement for this measurement system is that the reactant is in equivalence or in excess, so that the product can be measured by ordinary photometry, turbidimetry, colorometry, etc. The measurement system is chosen in accordance with the size of the signal to be measured. At very low analyte concentrations, measurement will be difficult and greater discrimination can be achieved, e.g. by concentrating the reaction product locally, e.g. by solvent extraction, centrifugation, etc. which can be time-consuming and expensive. However, the above disadvantage was greatly reduced when a practical system for measuring biochemical analytes in extremely low concentrations became available in 1960. This microanalytical system (radioimmunoassay) took advantage of

egenskapene til biologiske systemer for molekylgjenkjenning (antigen-antistoff-reaksjoner) og den ekstréme følsomhet for radioaktive målinger (radioaktiv isotopmerking). Et vesentlig trekk ved dette gjennombrudd var metoden med begrenset reaksjonsmiddelanalyse med spormerking benyttet for måling av fordelingen av analytt som skal måles mellom reaksjons-bundne og frie deler (se f.eks.: Review Paper "The theoretical aspects of saturation analysis", R.P. Ekins i "In vitro pro-cesures with radioisotopes in medicine", International Atomic Energy Agency, juni 1970). Selv om immunoanalyser først ble beskrevet som begrensede reaksjonsmiddelanalyser, ble tilsvarende praktiske systemer senere beskrevet for reaksjonsmiddel-overskuddsmetoder (se Miles et al., Biochem. J. 108, 611 (1968) ) . the properties of biological systems for molecular recognition (antigen-antibody reactions) and the extreme sensitivity to radioactive measurements (radioactive isotope labelling). A significant feature of this breakthrough was the method of limited reactant analysis with tracer labeling used for measuring the distribution of analyte to be measured between reaction-bound and free parts (see e.g.: Review Paper "The theoretical aspects of saturation analysis", R.P. Ekins in "In vitro procedures with radioisotopes in medicine", International Atomic Energy Agency, June 1970). Although immunoassays were first described as reagent-limited assays, similar practical systems were later described for reagent-excess methods (see Miles et al., Biochem. J. 108, 611 (1968)).

I tillegg til volumetriské og gravimetriske analyser vil foreliggende metoder således innbefatte høyfølsom- In addition to volumetric and gravimetric analyses, the present methods will thus include highly sensitive

i in

me metoder såsom kolorometri, spektroskopi og radioaktive målinger. Imidlertid er nå mange slike teknikker blitt for-eldet da de er tidkrevende, krever relativt store mengder analytt for å være nøyaktige, er basert på vanskelig prepa-rerbare og vanskelige lagerbare reaksjonsmidler eller krever kostbare og tungvindte apparaturer og meget faglærte opera-tører. Således er der en tendens nå til å utvikle mere anvendbare metoder som krever mindre reaksjonsmiddel og som kan gjennomføres sikkert, hurtig og nøyaktig av moderat fag-lært personal. Blant slike metoder1 som har blitt utviklet i den senere tid innbefatter enkelte bruken av optiske bølge-ledere som innbefatter reaktant. For analyse blir bølge-lederen bragt i kontakt med analytten i oppløsning hvorved en reaksjon med reaktanten på bølgelederen opptrer med den følge at de optiske egenskaper for sistnevnte modifiseres. Målinger av slik modifikasjon gir så de krevde data for ana-lyttbestemmelse. I henhold til læren i noen senere refer-anser (f.eks. US-PS 4.050-895 (Hardy) og WO 81 100 912 (Buckles)) kan lederne bestå (Buckles) av en porøs lysover-førende kjerne som er impregnert med reaktant inn i hvilken analytten vil diffundere under reaksjonen. Eller (Buckles with methods such as colorometry, spectroscopy and radioactive measurements. However, many such techniques have now become obsolete as they are time-consuming, require relatively large amounts of analyte to be accurate, are based on difficult-to-prepare and difficult-to-store reagents or require expensive and cumbersome equipment and highly skilled operators. Thus, there is now a tendency to develop more applicable methods that require less reagent and which can be carried out safely, quickly and accurately by moderately skilled personnel. Among such methods1 which have been developed in recent times, some include the use of optical waveguides which include reactant. For analysis, the waveguide is brought into contact with the analyte in solution whereby a reaction with the reactant on the waveguide occurs with the result that the optical properties of the latter are modified. Measurements of such modification then provide the required data for analyte determination. According to the teachings of some later references (e.g. US-PS 4,050-895 (Hardy) and WO 81 100 912 (Buckles)) the conductors may consist (Buckles) of a porous light-transmitting core which is impregnated with reactant into which the analyte will diffuse during the reaction. Or (Buckles

eller Hardy) kan bølgelederen bestå av en ikke-porøs lysover-førende kjerne (f.eks. glass) belagt med en porøs eller perme-abel omhylling som er impregnert med reaktant og inn hvilken analytten vil diffundere. Videre, er i et spesielt tilfelle som anvendes på immunoanalyse (Hardy, eksempel 3), en stav-formet bølgeleder belagt med et antistofflag som er bundet av difenyldimetoksysilan og reagert med polystyrenlatekskuler behandlet med et antigen. De antigenbehandlede kuler vil så feste seg til lederen og modifisere lyssignalutgangen fra sistnevnte, hvilken variasjon benyttes for analytisk bestemmelse . or Hardy) the waveguide may consist of a non-porous light-transmitting core (eg glass) coated with a porous or permeable cladding which is impregnated with reactant and into which the analyte will diffuse. Furthermore, in a particular case applied to immunoassay (Hardy, example 3), a rod-shaped waveguide is coated with an antibody layer bound by diphenyldimethoxysilane and reacted with polystyrene latex beads treated with an antigen. The antigen-treated beads will then attach to the conductor and modify the light signal output from the latter, which variation is used for analytical determination.

De ovennevnte teknikker har sin verdi, men de vil ikke virke på visse typer analyser som medfører reaksjons-kinetikk. Det er riktignok velkjent at grader kan tilveiebringe vesentlige analytiske data, serlig i tilfelle av auto-matiserte prøvesystemer, og da reaksjonene opptrer innenfor permeable ellex- porøse legemer bestandig også vil medføre en preliminær diffusjon av analytten inn i stoffet, og da dif-fusjonsprosessen generelt er meget langsommere enn de kjemiske reaksjoner, vil graden av sistnevnte ikke kunne måles direkte, hvorved i slike tilfeller bare likevektsdata kan oppnås. Og-så i den kjente tidligere teknikk unngås utførelser som med-fører bruken av en transparent kjerne som er belagt med en reaktantomhylling med en refraksjonsindeks mindre enn den for kjernen av den grunn at det må regnes med at en lav følsomhet vil være det forventede resultat. I et slikt tilfelle vil selvfølgelig mesteparten av lyssignalet som innføres ved inngangen til lederen bevege seg inne i kjernen ved en total refleksjonsprosess og i slikt tilfelle, slik det er vanlig forventet, vil den innbyrdes virkning av signalet til reaksjonsproduktene som er plassert i omhyllingen, dvs. på utsiden av kjernen, bare kunne være minimale. Følgelig ble det hensyn til i den kjente teknikk at refraksjonsindeksen for omhyllingen n£ (hvor reaksjonen finner sted) bestandig er større enn den (n^) • for kjernen for å tillate at lyse som in-jiseres i kjernen ved inngangen blir brutt inn i omhyllingen og fra dette punkt vil fortsette å bevege seg i omhyllingen helt til utgangen fra lederen. Nå er i motsetning til innholdet i enkelte av de tidligere kjente skrifter utgangs-signalet (resultatet av lys som er blitt modifisert ved å passere gjennom reaksjonsproduktene: reaktant + analytt i omhyllingen) vil ikke lett igjen gå tilbake til kjerne og nå den bakre ende av denne (denne oppførsel skyldes de ele-mentære optiske prinsipper som skal diskuteres senere) og, for målinger må utgangslysdetektoren ble plassert meget nær prøve-sonden (dvs. ved den bakre ende av omhyllingen). Slik anordning er ikke bestandig praktisk mulig å konstruere, nemlig når lederen (pluss omhyllingen) er er dyppet i en væske for måling av en analytt i oppløsning. The above techniques have their value, but they will not work on certain types of analysis that involve reaction kinetics. It is certainly well known that degrees can provide important analytical data, especially in the case of automated test systems, and since the reactions occur within permeable or porous bodies will always also entail a preliminary diffusion of the analyte into the substance, and since the diffusion process in general is much slower than the chemical reactions, the degree of the latter cannot be measured directly, whereby in such cases only equilibrium data can be obtained. Also, in the known prior art, designs involving the use of a transparent core coated with a reactant sheath with a refractive index less than that of the core are avoided for the reason that it must be expected that a low sensitivity will be the expected result . In such a case, of course, most of the light signal introduced at the entrance to the conductor will move inside the core by a total reflection process and in such a case, as is commonly expected, the interaction of the signal with the reaction products located in the sheath, i.e. .on the outside of the core, could only be minimal. Consequently, it was taken into account in the prior art that the refractive index of the cladding n£ (where the reaction takes place) is always greater than that (n^) • of the core to allow light injected into the core at the entrance to be refracted into the sheath and from this point will continue to move in the sheath all the way to the exit from the conductor. Now, contrary to the content of some of the prior art, the output signal (the result of light that has been modified by passing through the reaction products: reactant + analyte in the envelope) will not easily return to the core and reach the rear end of this (this behavior is due to the elementary optical principles to be discussed later) and, for measurements, the output light detector must be placed very close to the sample probe (ie at the rear end of the envelope). Such a device is not always practically possible to construct, namely when the conductor (plus the sheath) is immersed in a liquid for measuring an analyte in solution.

Foreliggende oppfinnelse unngår disse ulemper da den ikke innbefatter noen porøs kjerne eller omhylling og ingen diffusjon gjennom en matriksstruktur (omhylling eller kjerne). Også ved foreliggende oppfinnelse vil lyssignalet som beveger seg inne i bølgelederen ved totalrefleksjon hverken bli overført eller bli ført innenfor reaktant-analyttproduktet; i stedet for vil bare den kortvarige bølgekomponent av signalinngangen (dvs. den del av bølgen som utstrekker seg inn i området på utsiden av kjernen i tilfelle av totalrefleksjon) være innbefattet. Således vil, da området for virk-ningen av den kortvarige bølge bare er en fraksjon av bølge-lengden (A), mengden av produkt som ér nødvendig (reaktant + analytt) være ekstremt liten og en meget stor følsomhet The present invention avoids these disadvantages as it does not include any porous core or sheath and no diffusion through a matrix structure (sheath or core). Also with the present invention, the light signal that moves inside the waveguide by total reflection will neither be transmitted nor be carried within the reactant-analyte product; instead, only the short wave component of the signal input (ie the part of the wave extending into the region outside the core in the case of total reflection) will be included. Thus, as the area for the effect of the short-lived wave is only a fraction of the wavelength (A), the amount of product required (reactant + analyte) will be extremely small and a very high sensitivity

(med hensyn til total mengde av stoff som skal analyseres) (with regard to the total amount of substance to be analysed)

kan bli oppnådd. can be achieved.

Således er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgsmåte for hurtig og nøyaktig bestemmelse, med en optisk bølgeleder, av konsentrasjonen av kjemiske stoffer eller analytt i oppløsning i en væske. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en analytisk metode for bestemmelse av biologiske analytter med stor spe-sifisitet og sensitivitet. En annen hensikt er å tilveiebringe en analytisk metode som lett kan anvendes av moderat faglærte personer og som krever bare en mindre mengde analytisk oppløsning. Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en allsidig og automatisk måleinnretning beregnet for gjennomføring av ovenfornevnte metode. Thus, an aim of the present invention is to provide a method for rapid and accurate determination, with an optical waveguide, of the concentration of chemical substances or analyte in solution in a liquid. Another purpose of the invention is to provide an analytical method for determining biological analytes with great specificity and sensitivity. Another purpose is to provide an analytical method which can be easily used by moderately skilled persons and which requires only a small amount of analytical solution. Furthermore, it is a purpose of the invention to provide a versatile and automatic measuring device intended for carrying out the above-mentioned method.

Disse hensikter (og ytterligere videre hensikter vil fremgå i løpet av denne beskrivelse) er hensiktsmessig oppfylt ved foreliggende oppfinnelse som omfatter bruken av en bølgelederk jerne, hvis ref raks jonsindeks (n-^) velges å være høyere enn den (^J for nevnte analyttoppløsning og at det tilveiebringes et forhold n^/n2 slik at dybden for inntrengning i oppløsningen av det elektromagnetiske felt som er forbundet med nevnte lyssignal som beveger seg i lederen,praktisk talt passer eller overskrider tykkelsen på nevnte lag av analytt-reaktantprodukt. Således, innbefatter fremgangsmåten f.eks.kontaktdannelse av en seksjon av en lys (ikke-porøs) bølgelederkjerne som er belagt med en tynn film av et reaktantstoff på en analytt med en oppløs-ning av nevnte analytt for således å muliggjøre at nevnte analytt kan reagere med nevnte reaktant i filmen og danne et reaktant-analyttproduktlag, at de tilsvarende optiske forandringer iakttas i forhold til tiden som benyttes for lyssignalet til å bevege seg gjennom kjernen ved utgangen av kjernen som et resultat av nevnte produktlagdannelse og sammenligning av de oppnådde data med standardreferansedata som oppnås på tilsvarende måte fra kalibreringsprøver av analytten, hvor refraksjonsindeksen (n^) i nevnte kjerne er større enn (n2) for oppløsningen og tykkelsen på filmen bare er en fraksjon av signalbølgelengden. These objectives (and further further objectives will appear in the course of this description) are suitably fulfilled by the present invention which includes the use of a waveguide core, whose refractive index (n-^) is chosen to be higher than that (^J for said analyte solution and that a ratio n^/n2 is provided such that the depth of penetration into the solution of the electromagnetic field associated with said light signal traveling in the conductor practically matches or exceeds the thickness of said layer of analyte-reactant product. Thus, including the method, e.g. contacting a section of a light (non-porous) waveguide core which is coated with a thin film of a reactant substance on an analyte with a solution of said analyte to thus enable said analyte to react with said reactant in the film and form a reactant-analyte product layer, that the corresponding optical changes are observed in relation to the time used for the light signal to be through the core at the exit of the core as a result of said product layer formation and comparison of the obtained data with standard reference data obtained in a similar manner from calibration samples of the analyte, where the refractive index (n^) in said core is greater than (n2) for the solution and the thickness of the film is only a fraction of the signal wavelength.

Det vil være hensiktsmessig ved dette trinn å angi visse generelle informasjoner om overføring av lys i en kjerne ved såkalt total refleksjon. Dette kan bedre gjøres ved hjelp av en del av de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk illustrerer den totale refleksjonsprosess for en innfallende stråle N ved grensen mellom et tett (n^) og et tynt (n,>) medium ved en vinkel t) større enn 9 , den kritisk totale refleksjonsvinkel. På denne figur er Eq den første størrelse for den elektriske feltkomponent for lyset ved null dybde i det tynnere medium, Z er dybden for inntrengningsaksen og d^ er definert i den nedenforstå- It will be appropriate at this stage to state certain general information about the transmission of light in a core by so-called total reflection. This can be better done with the help of part of the attached drawings, where: Fig. 1 schematically illustrates the total reflection process for an incident beam N at the boundary between a dense (n^) and a thin (n,>) medium at an angle t) greater than 9 , the critical total reflection angle. In this figure, Eq is the first quantity for the electric field component of the light at zero depth in the thinner medium, Z is the depth of the penetration axis and d^ is defined in the below-

ende diskusjon. R er den reflekterte stråle. end discussion. R is the reflected ray.

Fig. 2 illustrerer fraksjonsinntrehgningsdybden Fig. 2 illustrates the fractional penetration depth

for det elektromagnetiske felt i tynnere massemedium for total indre refleksjon mot innfallsvinkelen for et antall grenseflater. Inntrengningsdybden er ubegrenset stor ved den kritiske vinkel og er ca. 1/10 av bølgelengden ved streifende innfall for relativt høy mediumindeks." A^ = A/n^ er bølgelengden i det tettere medium. (Tatt fra N.Y. Harrick, Internation Reflection Spectroscopy, Wiley 1967). for the electromagnetic field in a thinner mass medium for total internal reflection against the angle of incidence for a number of interfaces. The penetration depth is unlimited at the critical angle and is approx. 1/10 of the wavelength at stray incidence for relatively high medium index." A^ = A/n^ is the wavelength in the denser medium. (Taken from N.Y. Harrick, International Reflection Spectroscopy, Wiley 1967).

Fig. 3 illustrerer innbyrdes virkning mellom en flyktig bølge og et lag av reaksjonsprodukt. Fig. 3 illustrates the interaction between an evanescent wave and a layer of reaction product.

Fysikalsk innsikt i den innbyrdes virkningsmeka-nisme ved en reflekterende flate kan oppnås fra en mere fundamental tilnærming ved hjelp av Maxwell-1igningene. I foreliggende tilfelle, dvs. refleksjon i et tett medium ved grensen med et tynnere medium, må det følgende spørsmål besvares: hva er den elektromagnetiske feltfordeling i det tynnere medium utenfor refleksjonsgrenseflaten for total indre refleksjon? Physical insight into the interaction mechanism at a reflective surface can be obtained from a more fundamental approach using the Maxwell equations. In the present case, i.e. reflection in a dense medium at the boundary with a thinner medium, the following question must be answered: what is the electromagnetic field distribution in the thinner medium outside the reflection boundary surface for total internal reflection?

I dette tilfelle eksisterer det en bølgefunksjon In this case, a wave function exists

i det tynnere medium som skrider frem parallelt til grenseflaten. Dens elektriske feltamplitude faller eksponensielt med avstanden fra flaten (se fig. 1); derfor er den kalt en flyktig bølge. I det ideelle tilfelle og hvis det tynnere medium ikke har noen absorberende egenskap i seg selv ved den bølgelengde det dreier seg om, er det ingen nettostrøm av energi inn i det ikke-absorberende tynnere medium, da gjen-nomsnittstiden for energi beskrevet med Poyntings vektor (se f.eks. M. Born & W. Wolf, "Principles of Optics", Pergamon Press (1959)) er null. Matematisk kan det elektriske felt beskrives ved eksponensialfunksjonen: in the thinner medium which progresses parallel to the interface. Its electric field amplitude falls exponentially with distance from the surface (see Fig. 1); hence it is called an evanescent wave. In the ideal case and if the thinner medium has no absorbing property itself at the wavelength in question, there is no net flow of energy into the non-absorbing thinner medium, as the time-averaged energy described by the Poynting vector (see, e.g., M. Born & W. Wolf, "Principles of Optics", Pergamon Press (1959)) is zero. Mathematically, the electric field can be described by the exponential function:

Dybden for inntrenging d , definert som avstanden krevet for den elektriske feltamplitude for å falle til e<-1 >av sin verdi ved overflaten, er gitt ved hvor A^ = A/n^ er bølgelengden i det tettere medium og n2_^ = n2^ nl er f°r^1°l<^et nie 11 om ref raks jonsindeksen for det tynnere medium dividert med den for det tettere medium. Men-ingen med disse forhold er illustrert av fig. 2 i hvilken inntrengningsdybden delt med den innfallende og reflekterte bølgelengde A^ er oppstilt mot innfallsvinkelen 0 for et antall grenseflater (dvs. for forskjellige forhold for n-j/n^). Det skal anføres at inntrengningsdybden er ca. 1/10 av bølgelengden i tilfeller hvor forskjellen mellom refraksjonsindeksene er stor, dvs. når n2/n^ er liten, og dette er nær den streifende vinkel (A = 90°). Denne inntrengning blir ube-stemmelig stor når A nærmer seg X . Ved en fast vinkel er inntrengningsdybden større i tilfelle av liten indeksfor-skjell (dvs. når n?_^ nærmer seg 1). Inntrengningsdybden er også proporsjonal med bølgelengden og følgelig større ved lengre bølgelengde. Som et eksempel hvis det tette medium er glass (n-^ = 1,5) og det tynnere medium er en vandig analytt (n2 s 1,3), n2/n^ = 0,867 som svarer omtrent til kurve 11 på fig. 2. I dette tilfelle vil inntrengningen være ca. 1/3 av bølgelengden ved streifende vinkel, teoretisk ube-stemt ved kritisk vinkel (60°), men allerede under 1 ved 65°. The depth of penetration d , defined as the distance required for the electric field amplitude to drop to e<-1 >of its value at the surface, is given by where A^ = A/n^ is the wavelength in the denser medium and n2_^ = n2 ^ nl is f°r^1°l<^et nie 11 about the ref raks ion index for the thinner medium divided by that for the denser medium. But-one with these conditions is illustrated by fig. 2 in which the penetration depth divided by the incident and reflected wavelength A^ is plotted against the angle of incidence 0 for a number of interfaces (ie for different ratios of n-j/n^). It should be stated that the penetration depth is approx. 1/10 of the wavelength in cases where the difference between the refractive indices is large, i.e. when n2/n^ is small, and this is close to the straying angle (A = 90°). This penetration becomes unreasonably large when A approaches X. At a fixed angle, the penetration depth is greater in the case of a small index difference (ie when n?_^ approaches 1). The penetration depth is also proportional to the wavelength and consequently greater at longer wavelengths. As an example, if the dense medium is glass (n-^ = 1.5) and the thinner medium is an aqueous analyte (n2 s 1.3), n2/n^ = 0.867 which corresponds approximately to curve 11 in Fig. 2. In this case, the penetration will be approx. 1/3 of the wavelength at stray angle, theoretically untuned at critical angle (60°), but already below 1 at 65°.

Da E avtar eksponensielt, vil området utenfor grenseflaten i hvilken mengden av energi for innbyrdes virkning med produktet fremdeles er i vesentlig samsvar med dybden Z hvor den elektriske feltstørrelse fremdeles er en vesentlig fraksjon av EQ, f.eks. en verdi på minst 0,1 EQ, bedre, området i hvilket E er mellom EQ og EQ/3. Således, for optimal innbyrdes virkningseffektivitet bør tykkelsen for reaksjons-produktfilmen være ca. tilpasset til dybden for dette område. Dette er illustrert på fig. 3 som viser en innfallende (N) og en reflektert stråle (R), nulldybdevektoren EQ for streifende bølge og en film av produktreaktant pluss analytt (A) hvis tykkelse omtrent passer til inntrengningsdybden d^ hvor E er ca. EQ/3. På fig. 3 er påvirkningen av refraksjonsindeksen for den tynne film A ikke betraktet som veséntlig fordi tykkelsen på denne film ikke overskrider dybden på inntrengning av den streifende bølge. Imidlertid vil forandring i refraksjonsindeks for det tynne medium på grunn av vekst av analytt-reaktantfilm i reaksjonsområdet være så liten at tilsvarende forandring av verdien for den kritiske refleksjonsvinkel praktisk talt er uvesentlig med unntak av reflekterende forhold helt tett til refleksjonsvinkelen. Understøttelse for dette synspunkt som utgjør en uventet fordel ved oppfinnelsen i forhold til tidligere kjent teknikk, kan finnes f.eks. As E decreases exponentially, the region outside the interface in which the amount of energy for interaction with the product is still substantially consistent with the depth Z where the electric field magnitude is still a substantial fraction of EQ, e.g. a value of at least 0.1 EQ, better, the range in which E is between EQ and EQ/3. Thus, for optimum interaction efficiency the thickness of the reaction-product film should be approx. adapted to the depth for this area. This is illustrated in fig. 3 showing an incident (N) and a reflected beam (R), the zero depth vector EQ for traveling wave and a film of product reactant plus analyte (A) whose thickness approximately matches the penetration depth d^ where E is approx. EQ/3. In fig. 3, the influence of the refractive index of the thin film A is not considered significant because the thickness of this film does not exceed the depth of penetration of the traveling wave. However, change in refractive index for the thin medium due to growth of analyte-reactant film in the reaction area will be so small that a corresponding change in the value for the critical angle of reflection is practically insignificant, with the exception of reflective conditions very close to the angle of reflection. Support for this point of view, which constitutes an unexpected advantage of the invention in relation to prior art, can be found e.g.

i forannevnte N.Y. Harrick-referanse, side 51. in the aforementioned N.Y. Harrick reference, page 51.

Et annet punkt som bør fremheves for sammenligning med tidligere kjent teknikk vedrører effektiviteten for innbyrdes samvirke mellom lyssignalet og reaksjonsproduktet. I klassiske spektrometriske systemer blir et lyssignal ført gjennom en transparent holder som inneholder analytten (beger eller kuvette) og en del av energien absorberes av prøven som fører til en viss grad av absorbsjon som blir målt. Likevel er denne metode ikke særlig effektiv da mengden av analytt bør være relativt stor for å gi vesentlig innbyrdes samvirke med lyssignalet under vanlige betingelser. I motsetning, i foreliggende oppfinnelse hvor innbyrdes samvirke mellom en streifende bølge med en film hvis tykkelse er tilnærmet tilpasset til inntrengning av bølgen, vil effektiviteten være betydelig høyere da det er en sterk lysfor-sterkningseffekt i det innbyrdes samvirkende området. Som det imidlertid er vist f.eks. i den tidligere nevnte Harrick-ref eranse, vil feltstyrken for den streifende bølge innenfor sitt innbyrdes samvirkende område med analytt-reaktant-laget være mye sterkere enn den for det innkommende signal. Dette er virkelig tilfelle på grunn av samtidig tilstedeværelse av såvel innkommende som utgående strålefeltampli-tuder. Another point that should be highlighted for comparison with prior art relates to the efficiency of interaction between the light signal and the reaction product. In classic spectrometric systems, a light signal is passed through a transparent holder that contains the analyte (beaker or cuvette) and part of the energy is absorbed by the sample leading to a certain degree of absorption that is measured. Nevertheless, this method is not particularly effective as the amount of analyte should be relatively large to provide significant interaction with the light signal under normal conditions. In contrast, in the present invention where there is interaction between a traveling wave and a film whose thickness is approximately adapted to the penetration of the wave, the efficiency will be significantly higher as there is a strong light amplification effect in the interacting area. However, as has been shown e.g. in the previously mentioned Harrick reference, the field strength of the traveling wave within its interacting region with the analyte-reactant layer will be much stronger than that of the incoming signal. This is indeed the case due to the simultaneous presence of both incoming and outgoing beam field amplitudes.

De ovenfor diskuterte optiske grunnlag som er hen-siktsmessige for forståelsen av driftsprinsippene for oppfinnelsen viser til bruken av upolarisert lys. I praksis er det viktig å notere at den første størrelse for det elektriske felt ved null dybde (EQ) er avhengig av tilstanden for pola-risering av den innfallende lysbølge. Således vil i noen tilfeller polarisert lys være fordelaktig istedenfor vanlig lys, ved bruk ved gjennomføring av oppfinnelsen (det vil bli sett i det følgende at i tilfelle av måling av signal-forandring ved ellipsometri, er polarisert lys vesentlig) The above-discussed optical foundations which are appropriate for the understanding of the operating principles of the invention refer to the use of unpolarized light. In practice, it is important to note that the first magnitude of the electric field at zero depth (EQ) is dependent on the state of polarization of the incident light wave. Thus, in some cases, polarized light will be advantageous instead of ordinary light, when used in carrying out the invention (it will be seen in the following that in the case of measurement of signal change by ellipsometry, polarized light is essential)

og, i slike tilfeller, vil de forskjellige optiske parametre kunne styres og optimaliseres for maksimal reaksjon og sensitivitet; f.eks. et valg av en egnet innfallende polarisa-sjonsvinkel (f.eks. polariasjon parallelt eller vinkelrett til innfallsplanet) kan gjøres for maksimalisering av EQ. and, in such cases, the various optical parameters can be controlled and optimized for maximum response and sensitivity; e.g. a choice of a suitable incident polarization angle (eg polarization parallel or perpendicular to the plane of incidence) can be made to maximize EQ.

Ut fra ovenstående betraktninger kan de følgende fordeler ved oppfinnelsen i forhold til kjent teknikk bli fullt forstått. Således, i tilfelle av en prøve som innbefatter en spesielt spesifikk reaktant for en analytt, vil tykkelsen på produktlaget vanligvis bli bestemt av den respektive størrelse for produkmolekylene. F.eks. ved en typisk immunoanalyse kan produktlaget være dannet av en første film av et antistoff og en andre film av et antigen. Tykkelsen på dette kan være avhengig av molekyltypene fra noen Ångstrøm til flere hundre Ångstrøm eller mer. Nå ut fra tykkelsen av laget kan refraksjonsindeksen for kjernen bli valgt og også i noen tilfeller bølgelengden slik at de ovenfor omtalte parametre vil bli tilpasset så mye som mulig. For å gi et illustrerende eksempel, hvis laget som er innbefattet er relativt tynt, vil kjerner med høy refraksjonsindeks bli valgt (f.eks. safir, n = 1,8; silisium, n = 3,4) og hvis forenelig med de benyttede optiske metoder (f.eks. absorbsjon, spredning, fluorescens, etc), vil kortere bølge-lengder også bli valgt. Dette vil tillate minimalisering av det innbyrdes samvirke av streifende bølger med områder av analyttoppløsning dypere enn tykkelsen for det rom hvor den analytiske reaksjon finner sted og således minimalisere påvirkningen av uønskede ytre faktorer (bakgrunnsstøy, tilstedeværelsen av urenheter i oppløsningen o.l.). Åpenbart kan ingen av metoden fra kjent teknikk gi slike muligheter. Det skal også anføres ved vurdering av forskjellene mellom oppfinnelsen og kjent teknikk hvor tykkelsen for omhyllingen utstrekker seg godt utenfor inntrengningen for den flyktige bølge (hvorved refraksjonsindeksen (n2) for omhyllingen blir bestemmende i motsetning til det som skjer ved oppfinnelsen) From the above considerations, the following advantages of the invention in relation to prior art can be fully understood. Thus, in the case of a sample containing a particularly specific reactant for an analyte, the thickness of the product layer will usually be determined by the respective size of the product molecules. E.g. in a typical immunoassay, the product layer may be formed by a first film of an antibody and a second film of an antigen. The thickness of this can depend on the types of molecules from a few Angstroms to several hundred Angstroms or more. Now based on the thickness of the layer, the refractive index for the core can be chosen and also in some cases the wavelength so that the above-mentioned parameters will be adapted as much as possible. To give an illustrative example, if the layer involved is relatively thin, high refractive index cores will be chosen (eg sapphire, n = 1.8; silicon, n = 3.4) and if compatible with the used optical methods (e.g. absorption, scattering, fluorescence, etc), shorter wavelengths will also be chosen. This will allow minimization of the interaction of traveling waves with areas of analyte solution deeper than the thickness of the room where the analytical reaction takes place and thus minimize the influence of unwanted external factors (background noise, the presence of impurities in the solution, etc.). Obviously, none of the methods from the prior art can provide such possibilities. It must also be stated when assessing the differences between the invention and prior art where the thickness of the covering extends well beyond the penetration of the evanescent wave (whereby the refractive index (n2) of the covering becomes decisive in contrast to what happens with the invention)

og hvor n2 er gjort større enn indeksen (n^) for kjernen, and where n2 is made greater than the index (n^) of the core,

vil lyssignalet først innføres i kjernen og brytes inn i omhyllingen og vil ikke lett igjen gå inn i kjernen og bli tilstede ved utgangen derav som åpenbart antatt av noen (se f.eks. WO 81 100 912). Riktignok vil når et lyssignal beveger seg inne i et tynnere medium som omgis av et tettere medium, brytning av lyssignalet inn i omhyllingen opptre. the light signal will first be introduced into the core and refracted into the sheath and will not easily re-enter the core and be present at the exit thereof as is obviously assumed by some (see e.g. WO 81 100 912). Admittedly, when a light signal moves inside a thinner medium that is surrounded by a denser medium, refraction of the light signal into the envelope will occur.

Derved vil den brutte bølge bli totalt reflektert av ytter-sidegrensen til omhyllingen og vil slå tilbake mot kjernen. Thereby, the refracted wave will be totally reflected by the outer side boundary of the sheath and will strike back towards the core.

Nå, da indeksen n^ for kjernen er mindre enn den for omhyllingen, vil bølgen gjør én av to følgende ting: hvis innfallsvinkelen er større enn den kritiske vinkel, vil bølgen igjen bli reflektert og vil stå fullstendig i omhyllingen. Now, since the index n^ of the core is less than that of the envelope, the wave will do one of two things: if the angle of incidence is greater than the critical angle, the wave will again be reflected and will rest completely in the envelope.

Hvis innfallsvinkelen er mindre enn den kritiske vinkel, vil bølgen gå gjennom kjernen og trenge til den andre side inn i omhyllingen osv. Således vil ikke i noe tilfelle en bølge som opprinnelig er innført i kjernen og er blitt brutt inne i omhyllingen returnere bare til kjernen og være tilstede deri hvis den ikke fremdeles er omgitt av omhyllingen. Dette er perfekt illustrert i fig. 3B i US-PS 4.050.895. Ingen brist av denne type foreligger ved oppfinnelsen i hvilken nøkkellyssignalet bare beveger seg i kjernen og ikke i ytter-laget som inneholder reaktant og analytt. If the angle of incidence is less than the critical angle, the wave will pass through the core and penetrate to the other side into the envelope, etc. Thus, in no case will a wave originally introduced into the core and refracted inside the envelope return only to the core and be present therein if it is not still surrounded by the enclosure. This is perfectly illustrated in fig. 3B of US-PS 4,050,895. No defect of this type exists in the invention in which the key light signal only moves in the core and not in the outer layer containing reactant and analyte.

De optiske endringer som innbefattes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan vedrøre forskjellige typer feno-mener. F.eks. kan det følgende fenomen være innbefattet: absorbsjon av lys som beveger seg i kjernen;endring i spredning av lyssignalet av reaksjonsproduktet;endring i fluorescens av reaksjonsproduktet ved eksitering av lyssignalet i kjernen. Videre kan eksiteringssignalet i kjernen bli polarisert og ellipti-sitetspolarasjonsfaktorer kan bli utsatt for modifkasjon av den analytiske reaksjon og bli målt. Hver av disse mulighet- The optical changes included in the method according to the invention can relate to different types of phenomena. E.g. the following phenomenon may be included: absorption of light moving in the nucleus; change in scattering of the light signal of the reaction product; change in fluorescence of the reaction product upon excitation of the light signal in the nucleus. Furthermore, the excitation signal in the core can be polarized and ellipticity polarization factors can be subjected to modification of the analytical reaction and be measured. Each of these possibilities-

er beskrevet mer detaljert i den følgende beskrivelse. is described in more detail in the following description.

Typene for analytiske målinger som kan gjennom-føres med foreliggende oppfinnelse er så mange at det er praktisk talt umulig å angi dem alle. Imidlertid vil noen få eksempler bli gitt i det følgende som illustrasjon. Imidlertid er det, før man går videre i denne retning, hensiktsmessig å utvikle noe fundamentalt vedrørende anvendelsen av oppfinnelsen på "begrensede reaksjonsmidler" og "overskudd av reaksjonsmidler" i analyser som er ønskelig benyttet i biologiske og diagnostiske analyser. Til dette formål med en slik diskusjon skal man konvensjonelt kalle analytten for "antigen" AG og reaksjonsmidlet "antistoff" AB. Det skulle ikke være nødvendig å si at den omvendte betingelse og er gyldig. The types of analytical measurements that can be carried out with the present invention are so numerous that it is practically impossible to specify them all. However, a few examples will be given in the following by way of illustration. However, before proceeding in this direction, it is appropriate to develop something fundamental regarding the application of the invention to "limited reagents" and "excess reagents" in assays which are desirably used in biological and diagnostic assays. For the purpose of such a discussion, one should conventionally call the analyte "antigen" AG and the reactant "antibody" AB. It should not be necessary to say that the reverse condition and is valid.

"Overskudd reaksjonsmiddel"-analyse vedrører tilfeller i hvilke et overskudd av en reaktant i forhold til analytt blir benyttet. "Begrenset reaksjonsmiddel" innbefatter i det vesentlige bruk av et system ved hvilket prøve-substansen eller analytten (som inneholder antigenet som skal måles) er behandlet med en begrenset mengde av et spesielt reaksjonsmiddel (antistoffet) for å gi et analytt-reaktantprodukt (f.eks. et AG.AB-kompleks) pluss visse mengder restanalytt. Når reaksjonen tillates å gå til full-førelse, dvs. analysen skrider frem til likevekt ("metnings-analyse"), dvs. begrensning av konjugert reaksjonsmiddel "Excess reactant" analysis relates to cases in which an excess of a reactant in relation to the analyte is used. "Limited reagent" essentially includes the use of a system in which the test substance or analyte (containing the antigen to be measured) is treated with a limited amount of a particular reagent (the antibody) to give an analyte-reactant product (e.g. eg an AG.AB complex) plus certain amounts of residual analyte. When the reaction is allowed to go to completion, i.e. the analysis progresses to equilibrium ("saturation analysis"), i.e. limitation of conjugate reactant

(AB) mettet med analytt, er det nødvendig å tilføye, før (AB) saturated with analyte, it is necessary to add, before

.reaksjonen (eller i derpå følgende analyser, ved noen tid .the reaction (or in subsequent analyses, at some time

før sluttlikevekt er nådd, dvs. før måling), en fast mengde av en merket form av analytt (AG<*>) til reaksjonsblandingen som er under prøving. F.eks. for et antigen som skal analyseres med et antistoff-reaksjonsmiddel, vil forholdet mellom merket antigen (AG<*>) til umerket (ukjent) forbli det samme before final equilibrium is reached, i.e. before measurement), a fixed amount of a labeled form of analyte (AG<*>) to the reaction mixture under test. E.g. for an antigen to be analyzed with an antibody reagent, the ratio of labeled antigen (AG<*>) to unlabeled (unknown) will remain the same

i nevnte restanalytt slik det var ved begynnelsen. Da den kjente mengde AB som benyttes vil binde en kjent mengde AG + AG<*->blanding, er det tilstrekkelig å bestemme resten AG<* >eller AG<*> som er bundet til AB (ved hjelp av dets merking) for å beregne mengden av AG som opprinnelig var tilstede i prøven. in said residual analysis as it was at the beginning. Since the known amount of AB used will bind a known amount of AG + AG<*->mixture, it is sufficient to determine the residue AG<* >or AG<*> bound to AB (using its label) to calculate the amount of AG originally present in the sample.

For å gi et forenklet eksempel kan det antas at prøven inneholder x ekvivalenter av et enzym (AG) som skal måles ved hjelp av en kjent mengde g av et enzymkonjugat (AB) som danner et AG-AB-kompleks (med f.eks. et 1:1 molekylforhold på begge komponenter). Så vil reaksjonen a ekvivalenter av det samme enzym som skal måles, men i merket form (AG<*>) bli tilsatt til prøven. Derved vil i løpet av reaksjonen en del av g ekvivalenter av antigen (AG + AG<*>) bli forbrukt av g ekvivalenter av antistoff. Nå, etter fjerning av komplekset fra blandingen vil resten AG<*> bli funnet ved konvensjonelle midler. Det er funnet ved subtrahering av den verdi som måles fra den gjenblivende AG<*>, at mengden som aktuelt ble benyttet var b ekvivalenter, det blir klart da AG og AG<*> er kjemisk identiske og forbrukt med samme hastighet at forholdet for forbrukt AG<*> til forbrukt AG, dvs. b/g - b bør være likt det opprinnelige forhold a/x, fra hvilket x = a(g - b)/b kan be-regnes . To give a simplified example, it can be assumed that the sample contains x equivalents of an enzyme (AG) to be measured using a known quantity g of an enzyme conjugate (AB) which forms an AG-AB complex (with e.g. a 1:1 molecular ratio of both components). Then the reaction a equivalents of the same enzyme to be measured, but in labeled form (AG<*>) will be added to the sample. Thereby, during the reaction, part of g equivalents of antigen (AG + AG<*>) will be consumed by g equivalents of antibody. Now, after removing the complex from the mixture, the residue AG<*> will be found by conventional means. It is found by subtracting the value measured from the remaining AG<*>, that the amount actually used was b equivalents, it becomes clear as AG and AG<*> are chemically identical and consumed at the same rate that the ratio of consumed AG<*> to consumed AG, i.e. b/g - b should be equal to the original ratio a/x, from which x = a(g - b)/b can be calculated.

Denne type tilnærming er helt attraktiv selv om ved de tidligere kjente anvendelser, den lider av visse ulemper, hvorav én er det generelle krav at komplekset (blandingen av AG<*>.AB + AG.AB) må separeres fra reaksjonsmediet, noe som av og til er brysomt og en mulig feilkilde. Nå, når det anvendes for foreliggende oppfinnelse, er denne ulempe ikke tilstede fordi komplekset som dannes automatisk fjerner analytten fra oppløsningen da det utfelles på bølgelederen. For å illustrere anvendelsen av foreliggende metode på "met-ningstypen av analyser" skal man igjen.begynne med en bølge-leder, dvs. en optisk fiber som er belagt med et spesielt antistoff AB som er neddykket i en bufferoppløsning og tillates å komme i likevekt med det. Den ukjente mengde komplementært antigen AG som skal bestemmes blir så tilsatt som tidligere, men samtidig med en kjent liten mengde av samme antigen merket med et molekyl som har spesielle optiske egenskaper (AG<*>), f.eks. optisk absorbsjon, fluorescens etc.) 1 som kan detekteres av den flyktige bølges innbyrdes samvirke ved overflaten av den belagte fiber ved bruk av egnede optiske anordninger som skal beskrives senere. Nå, da både merket og umerket AG er i det vesentlige identiske i reaktivitet mot AB-belagt fiberoptikk, men bare det merkede stoff kan bli detektert via sin merking, vil forandringen i optisk egenskap som måles gjennom fiberen (f.eks. fall i absorbsjon hvis en absorberende merking er benyttet) være omvendt proporsjonal med den ukjente konsentrasjon av AG og kan bli bestemt med henvisning til en egnet serie av kjente standarder. Denne type anvendelse er illustrert i et av de følgende eksempler. This type of approach is quite attractive although in the previously known applications, it suffers from certain disadvantages, one of which is the general requirement that the complex (the mixture of AG<*>.AB + AG.AB) must be separated from the reaction medium, which of and to is troublesome and a possible source of error. Now, when applied to the present invention, this disadvantage is not present because the complex formed automatically removes the analyte from solution as it is deposited on the waveguide. To illustrate the application of the present method to the "saturation type of analyses", one must again start with a waveguide, i.e. an optical fiber which is coated with a special antibody AB which is immersed in a buffer solution and allowed to enter equilibrium with it. The unknown amount of complementary antigen AG to be determined is added as before, but at the same time with a known small amount of the same antigen labeled with a molecule that has special optical properties (AG<*>), e.g. optical absorption, fluorescence etc.) 1 which can be detected by the interaction of the evanescent wave at the surface of the coated fiber using suitable optical devices which will be described later. Now, since both labeled and unlabeled AG are essentially identical in reactivity to AB-coated fiber optics, but only the labeled substance can be detected via its labeling, the change in optical property measured through the fiber (e.g., drop in absorbance if an absorbent label is used) be inversely proportional to the unknown concentration of AG and can be determined by reference to a suitable series of known standards. This type of application is illustrated in one of the following examples.

Ved dette punkt er det hensiktsmessig å gjøre en klar angivelse med hensyn til merking som benyttes for å At this point, it is appropriate to make a clear statement with regard to the labeling used to

måle reaksjonen som finner sted. Vanligvis, ved immunoanalyse, er det ikke mulig å måle analytten direkte fordi konsentrasjonene av analytter og reaksjonsmidler er ekstremt lave. Da likevektsblandingen i begrensede reaksjonsmiddelanalyser i det vesentlige bare inneholder overskudd av analytt og en fast mengde av bundet kompleks, når sistnevnte ikke kan måles direkte og når sistnevnte er en fast mengde, vil ingen kvantitativ vurdering av den opprinnelige analytt-konsentrasjon kunne oppnås selv etter separasjon av komplekset og overskudd av antigen. Tilsatte merkede spor (en liten mengde av merket analytt) er nødvendig for å tillate måling via merking i henhold til dets fordeling mellom bundet del og fri del. measure the reaction that takes place. Usually, in immunoassays, it is not possible to measure the analyte directly because the concentrations of analytes and reagents are extremely low. Since the equilibrium mixture in limited reagent analyzes essentially only contains an excess of analyte and a fixed amount of bound complex, when the latter cannot be measured directly and when the latter is a fixed amount, no quantitative assessment of the original analyte concentration can be obtained even after separation of the complex and excess of antigen. Added labeled tracer (a small amount of the labeled analyte) is necessary to allow measurement via labeling according to its distribution between bound and free fraction.

Hvis analytten imidlertid har en indre egenskap However, if the analyte has an intrinsic property

som kan detekteres eller måles når den er konsentrert lokalt (dvs. på stedet separasjon og på stedet konsentrasjon), f.eks. på flaten til den fiberoptiske sone, så vil tilsetning av et merket analyttspor ikke lenger være nødvendig. Således, which can be detected or measured when concentrated locally (ie on-site separation and on-site concentration), e.g. on the surface of the fiber optic zone, then the addition of a labeled analyte track will no longer be necessary. Thus,

i foreliggende oppfinnelse, vil konsentrasjonen på stedet av analytt-reaksjonsmiddelkompleks kunne tillate en måling av analytten uten å måtte ty ti en merket sporandel. Imidlertid vil lokal konsentrasjon av analytt-reaksjonsmiddelkompleks in the present invention, the on-site concentration of analyte-reactant complex would allow a measurement of the analyte without having to resort to a labeled trace fraction. However, local concentration of analyte-reactant complex will

(da mengden av reaksjonsmidlet er fast) ikke tillate den kvantitative bestemmelse av den opprinnelige analyttkonsentra-sjon hvis ikke reaksjonen mellom analytt og reaksjonsmiddel er målt kinetisk eller hvis ikke den totale mengde av analytt (as the amount of the reactant is fixed) do not allow the quantitative determination of the original analyte concentration if the reaction between analyte and reactant is not measured kinetically or if the total amount of analyte is not

er mindre enn antallet reaksjonsmiddelbindingssteder. Således, ved bruk av separasjon og konsentrasjon på stedet av den komplekse bindingsanalytt i forbindelse med et følsomt deteksjonssystem i kinetisk form som ved foreliggende oppfinnelse vil tillate kvantitativ måling av analytten i det begrensede reaksjonsmiddelsystem uten å måtte gripe til et merket sporstoff. is less than the number of reactant binding sites. Thus, using on-site separation and concentration of the complex binding analyte in connection with a sensitive detection system in kinetic form which in the present invention will allow quantitative measurement of the analyte in the limited reactant system without having to resort to a labeled tracer.

Med hensyn til merkede systemer, kan en forskjell trekkes mellom sporsystemer i hvilke en merket versjon av analytten er tilsatt i spormengder til reaksjonen og de merkede reaksjonsmiddelsystemer i hvilke en merking er festet til det spesielle reaksjonsmidlet. Det første spor-reaksjonsmidlet er vanligvis benyttet i begrensede reaksjonsmiddelanalyser (f.eks. standard radioimmunoanalyser), mens sistnevnte vanligvis benyttes i overskuddreaksjonsmid-delanalyser (f.eks. standard laganalyser) og kan benyttes i visse former av kinetiske reaksjonsanalyser (f.eks. Kronick et al, US-PS 3.939.350); merket analytt og merkede reaksjonsmiddelsystemer er egnet for foreliggende oppfinnelse hvis merkingen som benyttes er istand til.å bli målt i et optisk bølgelengdesystem (f.eks. absorberende eller fluorescerende merking). With regard to labeled systems, a distinction can be drawn between tracer systems in which a labeled version of the analyte is added in trace amounts to the reaction and the labeled reagent systems in which a label is attached to the particular reagent. The first trace reagent is usually used in limited reagent assays (e.g. standard radioimmunoassays), while the latter is usually used in excess reagent assays (e.g. standard layer assays) and can be used in certain forms of kinetic reaction assays (e.g. Kronick et al, US-PS 3,939,350); labeled analyte and labeled reagent systems are suitable for the present invention if the label used is capable of being measured in an optical wavelength system (e.g. absorbing or fluorescent labelling).

For den neste del av diskusjonen skal det vises til en annen del av de vedlagte tegninger, hvor For the next part of the discussion, reference must be made to another part of the attached drawings, where

fig. 4 er et diagram som illustrerer en første type av analyse kalt "direktetypen av analyse". fig. 4 is a diagram illustrating a first type of analysis called the "direct type of analysis".

Fig. 5 er et diagram som illustrerer en konkurrerende "begrenset reaksjonsmiddel"-type av analyse. Fig. 6 er et diagram som illustrerer en indrekte konkurrerende "begrenset reaksjonsmiddel"-type av analyse. Fig. 7 er et diagram som illustrerer en serie-messig "metnings"-type av analyse. Fig. 8 er et diagram som illustrerer en "lag"-(sandwich)-type av analyse. Fig. 5 is a diagram illustrating a competing "limited reactant" type of assay. Fig. 6 is a diagram illustrating an intrinsically competitive "limited reactant" type of assay. Fig. 7 is a diagram illustrating a serial "saturation" type of analysis. Fig. 8 is a diagram illustrating a "layer" (sandwich) type of analysis.

Det mest rettfremliggende tilfelle av analyse som oppfinnelsen kan anvendes på er skjematisk vist på fig. 4. Dette er kalt analysen av "direkte"-typen. I denne analyse er en bølgelederkjerne 1 av hvilken bare en del (med refrak-sjonindeks n1) er vist utstyrt med en film av antistoff AB og denne kjerne er neddykket i en analyttoppløsning med en refraksjonsindeks n2 (n^ > n^) som inneholder et antigen AG? som skal bestemmes. Antigenet vil feste seg til AB-moiekylene med en andel som er proporsjonal med antigenkon-sentrasjonen (AG?) (da mengden av AB-film på kjernen er en fast enhet) og da denne andel er bestemt, kan den bringes i samsvar med standardandeler som oppnås fra kalibrering av AG-oppløsninger og (AG?) kan bli bestemt. Således vil mengden av AB som er tilgjengelig være "begrenset" eller den kan være i overskudd og reaksjonen kan gå til et like-vektsstadium. For måling av AB-AG-kompleksdannelsen ved hjelp av optiske forandringer som opptrer i kjernen vil de forskjellige forannevnte teknikker kunne benyttes (dvs. eks-tinksjon av signalet ved absorbsjon, spredning og fluor-escensfenomener,etc.), forutsatt at dannelsen av AB.AG danner de krevede optiske forandringer. Således vil prøven virke særlig godt på store molekyler som er istand til å spre lys eller ha iakttagbare egenskaper ved bestemte bølge-lengder eller sende ut fluorescens under eksitasjon ved visse bølgelengder. Hvis slike egenskaper mangler, så vil prøvene være av liten verdi og prøven av typen "begrenset reaksjonsmiddel" vil være fordelaktig benyttet med en mengde 1 av merket AG (AG<*>) tilsatt analytten. Dette er illustrert på fig. 5 i hvilken tegn (bokstaver og tall) som er benyttet svarer til de på fig. 4. Ved denne prøve behøver mengden av AG<*> ikke å være kjent, forutsatt at den er standardisert (dvs. bestandig konstant for et sett kalibreringskurver og 1 prøver) , da andelene av analytiske reaksjoner med forskjellige mengder av AG? bestandig vil være i direkte forhold til AG<*>/AG?-forhold (naturligvis forutsatt at iakttagbare optiske forandringer i bølgelederen skyldes bare merket reaksjonsprodukt AG<*>.AB). The most straightforward case of analysis to which the invention can be applied is schematically shown in fig. 4. This is called the "direct" type analysis. In this analysis, a waveguide core 1 of which only a part (with refractive index n1) is shown is equipped with a film of antibody AB and this core is immersed in an analyte solution with a refractive index n2 (n^ > n^) containing a antigen AG? to be determined. The antigen will attach to the AB molecules in a proportion proportional to the antigen concentration (AG?) (since the amount of AB film on the core is a fixed unit) and once this proportion is determined, it can be brought into accordance with standard proportions which is obtained from calibration of AG solutions and (AG?) can be determined. Thus, the amount of AB available will be "limited" or it may be in excess and the reaction may go to an equilibrium stage. For measuring the AB-AG complex formation by means of optical changes that occur in the nucleus, the various aforementioned techniques can be used (i.e. extinction of the signal by absorption, scattering and fluorescence phenomena, etc.), provided that the formation of AB .AG forms the required optical changes. Thus, the sample will work particularly well on large molecules that are able to scatter light or have observable properties at certain wavelengths or emit fluorescence during excitation at certain wavelengths. If such properties are lacking, then the samples will be of little value and the "limited reagent" type sample will be advantageously used with an amount of 1 of the labeled AG (AG<*>) added to the analyte. This is illustrated in fig. 5 in which the characters (letters and numbers) used correspond to those in fig. 4. For this test, the amount of AG<*> does not need to be known, provided that it is standardized (ie always constant for a set of calibration curves and 1 sample), since the proportions of analytical reactions with different amounts of AG? will always be directly proportional to the AG<*>/AG? ratio (assuming, of course, that observable optical changes in the waveguide are due only to labeled reaction product AG<*>.AB).

' I en annen, meget hensiktsmessig variasjon av ana-lysetypen "begrenset reaksjonsmiddel" er bølgelederkjernen belagt med en kjent eller fast mengde av det samme antigen In another, very convenient variation of the "limited reagent" type of assay, the waveguide core is coated with a known or fixed amount of the same antigen

(fortrinnsvis i ren form) som skal bestemmes i den analytiske prøve, hvoretter kjernen bringes i kontakt méd prøven og samtidig tilsettes en fast mengde av fritt detekterbart antistoff. Dette er illustrert i fig. 6, hvor henvisningene er de samme som benyttet før. Det fremgår av figuren at referansemengden av antistoff AB vil samtidig reagere med refer-ansen AG på kjernen og med AG? som skal måles. Således vil den iakttatte andel (som angitt av de optiske forandringer som opptrer i kjernen) være bragt i forhold til AB/AG? mol-forholdet og bragt i sammenheng med standard referanseandels-kurven som vil gi det ønskede resultatet. Åpenbart, må i dette tilfelle AB ha iakttagbare egenskaper i den optiske metode som benyttes for prøven, dvs. AB kan ha absorbsjon ved egnede A-verdier eller bli tilpasset til å spre lys eller lignende. Alternativt, hvis AB ikke er direkte iakt-tagbart på lederen ved reaksjon med AG, kan det merkes, f.eks. koples med et fluorescerende middel eller en annen optisk målbar merking. (preferably in pure form) to be determined in the analytical sample, after which the nucleus is brought into contact with the sample and at the same time a fixed amount of freely detectable antibody is added. This is illustrated in fig. 6, where the references are the same as used before. It appears from the figure that the reference amount of antibody AB will simultaneously react with the reference AG on the core and with AG? to be measured. Thus will the observed proportion (as indicated by the optical changes occurring in the nucleus) be brought into relation to AB/AG? the mole ratio and brought into context with the standard reference proportion curve which will give the desired result. Obviously, in this case AB must have observable properties in the optical method used for the sample, i.e. AB can have absorption at suitable A values or be adapted to scatter light or the like. Alternatively, if AB is not directly observable on the conductor by reaction with AG, it can be felt, e.g. coupled with a fluorescent agent or other optically measurable label.

Et ytterligere system innbefatter den såkalte seriemessige prøving som illustrert <på fig. 7. Ved denne prøve er det anordnet en kjerne med en fast mengde av AB, denne mengde er i overskudd av den tilsvarende likevekt som er nødvendig for å binde AG? som skal bestemmes. Således er i et første trinn den belagte kjerne bragt i kontakt med prøven hvorved tilgjengelig AG? bindes og fjernes således fra prøven. Så blir kjernen bragt i kontakt med merket AG<* >som vil fylle hulrommene i antistofflaget på kjernen. Måling deretter eller under reaksjonen av de optiske forandringer på grunn av merkingen av AG<*> vil gi de nødvendige data for beregning av den opprinnelige mengde av AG?. A further system includes the so-called serial testing as illustrated in fig. 7. In this test, a core is arranged with a fixed amount of AB, this amount is in excess of the corresponding equilibrium which is necessary to bind AG? to be determined. Thus, in a first step, the coated core is brought into contact with the sample whereby available AG? is bound and thus removed from the sample. Then the core is brought into contact with the mark AG<* >which will fill the cavities in the antibody layer on the core. Measurement after or during the reaction of the optical changes due to the labeling of AG<*> will provide the necessary data for calculating the initial amount of AG?.

Til slutt vil oppfinnelsen også godt kunne anvendes på analysetilfellet som er betegnet "lag"-analyse eller "sandwich"-analyse vedrørende bestemmelsen av antigen med mer enn ett bindingssted for antistoffer, dvs. antigenet har steder nummerert (1), (2) ... (n) som er istand til å binde med 1, 2 eller n forskjellige antistoffer. Dette er skjematisk angitt på fig. 8 hvor det første antistoff er betegnet som AB1, det andre antistoff som AB2 og et tostedsantigen som <2)AG(1). I dette tilfelle antas at antigenet ikke er målbart optisk for seg mens AB2 er målbart etter reaksjon ved det egnede andre sted av AG. Således vil i dette tilfelle hvor (2)AG(1)? skal bestemmes, det bli benyttet en kjerne med et første referansebelegg av et første antistoff (AB1) Finally, the invention can also be applied to the case of analysis which is termed "layer" analysis or "sandwich" analysis regarding the determination of antigen with more than one binding site for antibodies, i.e. the antigen has sites numbered (1), (2). .. (n) which is able to bind with 1, 2 or n different antibodies. This is shown schematically in fig. 8 where the first antibody is designated as AB1, the second antibody as AB2 and a two-site antigen as <2)AG(1). In this case, it is assumed that the antigen is not measurable optically by itself while AB2 is measurable after reaction at the appropriate second site of AG. Thus, in this case where (2)AG(1)? is to be determined, a core with a first reference coating of a first antibody (AB1) will be used

og det dannes kontakt med antigenoppløsningen. Sistnevnte vil således bindes til kjernen ved dens første bindingssted hvoretter det andre antistoff AB2 i referansemengde tilsettes og dets andel av binding på stedet 2 av antigen måles ut fra optiske forandringer som opptrer i kjernen som et resultat av denne binding. Selvfølgelig kan i denne prosedyre den første reaksjon AB1 + (1)AG(2) bli tillatt å gå til likevekt før tilsetning av referansemengden av AB2; eller, alternativt, kan en simultantypeprøve bli foretatt, dvs. AB2 kan tilsettes oppløsningen samtidig med den ABl-belagte ledekjerne. Dette er særlig anvendbart hvor AB^ og AB^ er forskjellige mono-klonale antistoffer (se f.eks. Uotila et al., Journal of Immunological Methods, 42 (1981), 11 - 15).. Også hvilke som helst variasjoner av de forannevnte analysesystemer kan bli tilpasset av fagmannen uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, hvorved driftsparametrene for hvilke som helst av slike variasjoner bestemmes under henvisning til kalbrering av oppløs-ningsprøver av analytten. and contact is formed with the antigen solution. The latter will thus bind to the nucleus at its first binding site, after which the second antibody AB2 in a reference quantity is added and its proportion of binding at site 2 of antigen is measured based on optical changes that occur in the nucleus as a result of this binding. Of course, in this procedure the first reaction AB1 + (1)AG(2) can be allowed to go to equilibrium before the addition of the reference amount of AB2; or, alternatively, a simultaneous type test can be carried out, i.e. AB2 can be added to the solution at the same time as the AB1 coated conductor core. This is particularly applicable where AB^ and AB^ are different monoclonal antibodies (see, for example, Uotila et al., Journal of Immunological Methods, 42 (1981), 11 - 15).. Also any variations of the aforementioned analysis systems can be adapted by the person skilled in the art without deviating from the framework of the invention, whereby the operating parameters for any of such variations are determined with reference to the calibration of dissolution samples of the analyte.

Eksempler på innretninger for gjennomføring av de forskjellige utførelser av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på området optisk absorbsjon, fluorescens og spredning såvel som ellipsometriske målinger vil nå bli fremstilt under henvisning til den følgende del av de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 9 er et skjematisk riss av et apparat for måling på stedet av forandringer i lyssignalet som beveger seg gjennom en optisk fiber bevirket ved ufelling av en kompleks film på den optiske fiber, Examples of devices for carrying out the various embodiments of the method according to the invention in the area of optical absorption, fluorescence and scattering as well as ellipsometric measurements will now be produced with reference to the following part of the attached drawings, where: Fig. 9 is a schematic diagram of an apparatus for on-site measurement of changes in the light signal traveling through an optical fiber caused by unprecipitation of a complex film on the optical fiber,

fig. 10 skjematisk i en overdrevet målestokk, en fiberoptisk sone som kan anvendes i apparatet på fig. 9; fig. 10a er en deltoppriss av nevnte sonde og fig. 10 b er et side-snitt derav langs linjen B-B på fig. 10a, fig. 10 schematically on an exaggerated scale, a fiber optic zone that can be used in the apparatus of fig. 9; fig. 10a is a partial top view of said probe and fig. 10 b is a side section thereof along the line B-B in fig. 10a,

fig. 11 er et skjematisk riss, i forstørret målestokk, av en annen sondeutførelse særlig beregnet for lys-variasjonsmålinger, mens fig. Ila er et frontriss og fig. 11b et sideriss, fig. 11 is a schematic view, on an enlarged scale, of another probe design particularly intended for light variation measurements, while fig. 1a is a front view and fig. 11b a side view,

fig. 12 er et skjematisk riss av lyssignalene ved detektoren til et apparat svarende til det på fig. 9, men benyttet for fluorescensmålinger, hvorved fig. 12a vedrører situasjonen før reaksjonen startes og fig. 12b vedrører situasjonen noen tid etter påbegynning av prøven, fig. 12 is a schematic diagram of the light signals at the detector of an apparatus corresponding to that in fig. 9, but used for fluorescence measurements, whereby fig. 12a relates to the situation before the reaction is started and fig. 12b relates to the situation some time after the start of the test,

fig. 13a viser skjematisk (toppriss) et apparat for måling av optiske forandringer bevirket i en bølgeleder ved lysspredning, fig. 13a schematically shows (top view) an apparatus for measuring optical changes caused in a waveguide by light scattering,

fig. 13b er et skjematisk delsideriss av apparatet på fig. 13a, fig. 13b is a schematic partial side view of the apparatus in fig. 13a,

fig. 14 er et skjematisk riss i overdrevet målestokk av en del av en modifikasjon av utførelsen på fig. 13a og 13b, fig. 14 is a schematic view on an exaggerated scale of part of a modification of the embodiment of FIG. 13a and 13b,

fig. 15 viser skjematisk en del av en annen ut-førelse , fig. 15 schematically shows part of another embodiment,

fig. 16 viser skjematisk et apparat for måling av optiske forandringer bevirket, i en bølgeleder av fluorescens-fenomenet, fig. 16 schematically shows an apparatus for measuring optical changes caused, in a waveguide, by the fluorescence phenomenon,

fig. 17 viser skjematisk i en sterkt overdrevet målestokk en del av apparatet på fig. 16 for å vise reflek-sjonsvinklene for innfall og fluorescerende lys, fig. 17 schematically shows, on a greatly exaggerated scale, part of the apparatus in fig. 16 to show the reflection angles for incident and fluorescent light,

fig. 18a viser skjematisk (toppriss) et apparat for måling av ellipsometriske optiske forandringer i en optisk fiber bevirket ved dannelsen av en kompleks film på fiberen, og fig. 18a shows schematically (top view) an apparatus for measuring ellipsometric optical changes in an optical fiber caused by the formation of a complex film on the fiber, and

fig. 18b er et tverrsnittsriss av en del av et slikt apparat, tatt langs linjen A-A på fig. 18a. fig. 18b is a cross-sectional view of a part of such an apparatus, taken along the line A-A in fig. 18 a.

Apparatet som er vist skjematisk på fig. 9 omfatter i det vesentlige følgende komponenter: a) En fiberoptikk 1 hvis sentrale del passerer gjennom en beholder eller kuvette 2 beregnet for en væskeformet analytt som skal bestemmes. Belegget på fiberseksjon-en som er neddykket i væsken er blitt fjernet slik at denne del kan bli belagt før drift, med en tynn film av et spesielt kompleksdannende reaksjonsmiddel av stoffer som er oppløst i væsken og som skal bestemmes. Sammensetningen av fiber 1 The apparatus shown schematically in fig. 9 essentially comprises the following components: a) A fiber optic 1 whose central part passes through a container or cuvette 2 intended for a liquid analyte to be determined. The coating on the fiber section immersed in the liquid has been removed so that this part can be coated before operation with a thin film of a special complexing reagent of substances dissolved in the liquid and to be determined. The composition of fiber 1

og beholder 2 danner prøvesonden for apparatet. and container 2 forms the sample probe for the apparatus.

b) En oppsplittingsskive 3 dreies av en motor 4 b) A splitting disc 3 is turned by a motor 4

og er utstyrt med to diametralt motsatte vinduer med filtere and is equipped with two diametrically opposed windows with filters

5 og 6, pluss et hull 7. 5 and 6, plus a hole 7.

c) En hovedlyskilde 8, en kollimatorlinse 9, c) A main light source 8, a collimator lens 9,

en ringformet åpning 10 og en fokuseringslinse 11 for innfør-ing i sondefiberkjernen av en vinkelmessig valgt lysstråle. Ved denne spesielle utførelse er fiberen av multitypen og åpningen 10 er anordnet for forbiføring av spesielle typer i henhold til visse krav som skal diskuteres nedenfor. Imidlertid kan, med modifikasjoner som skal diskuteres senere, det foreliggende apparat også bli benyttet i forbindelse med lavmodusfibre, f.eks. enkeltfibre. Fokuseringslinsen, som er vist skjematisk på tegningene, er i realiteten et optisk system analogt til et mikroskopobjektiv, men som kan innstil-les, i tillegg til dets forskyvning langs den optiske bane, an annular opening 10 and a focusing lens 11 for introducing an angularly selected light beam into the probe fiber core. In this particular embodiment, the fiber is of the multitype and the opening 10 is arranged for the passage of particular types according to certain requirements to be discussed below. However, with modifications to be discussed later, the present apparatus can also be used in connection with low-mode fibers, e.g. single fibers. The focusing lens, which is shown schematically in the drawings, is in reality an optical system analogous to a microscope objective, but which can be adjusted, in addition to its displacement along the optical path,

i sideretning og opp og ned for nøyaktig plassering av strålen i front av fiberfrontenden. d) Deretter omfatter apparatet en hovedlysdetektor 12 for omforming av utgangslyssignalet fra kjernen til et sideways and up and down for accurate placement of the beam in front of the fiber front end. d) The apparatus then comprises a main light detector 12 for converting the output light signal from the core into a

elektrisk signal, en låsende forsterker 13 og en fremvisnings-innretning 14. Et referansesignal er også tilveiebragt av en annen kilde 15, og lyset fra denne pulseres ved passering gjennom hullet 7 i oppsplittingsskiven og rettes til en detektor 16, hvilken detektor så sender tilsvarende elektriske pulser til den låsende forsterker 13. electrical signal, a locking amplifier 13 and a display device 14. A reference signal is also provided by another source 15, and the light from this is pulsed when passing through the hole 7 in the splitting disc and is directed to a detector 16, which detector then sends corresponding electrical pulses to the latching amplifier 13.

En utførelse av en analytisk sone som er anvendbar med foreliggende apparat er vist på fig. 10 (fig. 10a + 10b) som viser en plastholdetank 2 hvor det i to motsatte sider er innskåret S-formede spor eller slisser 21a og 21b. En del av fiberoptikken 1 med dens belegning 22 er blitt innsatt og holdes fast av nevnte spor. Belegningen av midtdelen av fiberen har blitt fjernet, f.eks. ved etsing med et egnet oppløsningsmiddel, og deretter belagt med en tynn film 23 av et spesielt komplekst konjigat av stoffene som skal bestemmes, idet slike stoffer representeres av små firkanter 24. An embodiment of an analytical zone usable with the present apparatus is shown in fig. 10 (fig. 10a + 10b) which shows a plastic holding tank 2 where S-shaped grooves or slots 21a and 21b are cut into two opposite sides. A part of the fiber optics 1 with its coating 22 has been inserted and is held firmly by said track. The coating of the middle part of the fiber has been removed, e.g. by etching with a suitable solvent, and then coated with a thin film 23 of a particularly complex conjugate of the substances to be determined, such substances being represented by small squares 24.

Beskrivelsen av driften av foreliggende oppfinnelse følger så: Filter 5 blir først valgt for gjennom kjernen å føre en bølgelengde X^ som modifiseres ved absorbsjon ved indre refleksjonssted på grunn av absorbsjon av en del av den flyktige bølge ved belegget av komplekst materiale som vil dannes mellom filmen 23 og de oppløste molekyler som skal analyseres 24. Av illustrasjonsformål kan det sies at 23 viser et meget tynt lag av et antistoff (AB) og 24 represen-terer molekyler av et spesielt antigen (AG) som skal bestemmes, hvorved analysen er av den "direkte type" som illustrert på fig. 4. Filteret 6 er valgt for føring av en bølgelengde A2 gjennom kjernen, som i det vesentlige ikke absorberes av slike kompleksbelegg og følgelig ikke påvirkes av den immuno-logiske reaksjon som foreligger. Når således oppslitteren 3 roterer, blir to signaler og A2 alternativt matet til sondekjernen, hvorved et signal vil bli progressivt absorbert med vekst av belegget 23 + 24, og det andre signalet A2 vil tjene som et referansesignal, dvs. for kalibrerings-og kompensasjonsformål (celle- eller fibererstatning, etc). Sonden er preparert ved valg av en egnet lengde av optisk fiber (multimodus i det tilfellet som er vist på fig. 10), innsetting av den i sporene 21a og 21 slik at midtdelen holdes horisontalt i kuvetten 2. Vanntetthet tilveiebringes ved så å fylle sporene med en gummimasse eller sementerende opp-løsning og tillate at den tørker, Belegningen av midtdelen etses bort. For en harpiksbelegning gjøres dette med et egnet organisk oppløsningsmiddel for denne belegning. For en glassbelegningsfiber gjennomføres etsingen med fortynnet fluorsyre. I sistnevnte tilfelle er det ikke nødvendig at belegningen blir etset fullstendig av grunner som forklares nedenfor. Deretter vil oppløsningen eller etseoppløsningen måtte fjernes og cellen renses omhyggelig med destillert vann, fiberkjernen bli belagt med en tynn film av antistoff (AB) ved vanlige midler, f.eks. ved fylling av cellen med en AB-oppløsning slik at AB utfelles på kjernen som et jevnt lag The description of the operation of the present invention follows as follows: Filter 5 is first selected to pass through the core a wavelength X^ which is modified by absorption at the internal reflection point due to absorption of part of the evanescent wave by the coating of complex material that will form between the film 23 and the dissolved molecules to be analyzed 24. For illustration purposes, it can be said that 23 shows a very thin layer of an antibody (AB) and 24 represents molecules of a special antigen (AG) to be determined, whereby the analysis is of the "direct type" as illustrated in fig. 4. The filter 6 is selected for passing a wavelength A2 through the core, which is essentially not absorbed by such complex coatings and consequently is not affected by the immunological reaction present. Thus, when the splitter 3 rotates, two signals and A2 are alternatively fed to the probe core, whereby one signal will be progressively absorbed with growth of the coating 23 + 24, and the other signal A2 will serve as a reference signal, i.e. for calibration and compensation purposes ( cell or fiber replacement, etc). The probe is prepared by selecting a suitable length of optical fiber (multimode in the case shown in Fig. 10), inserting it into the grooves 21a and 21 so that the middle part is held horizontally in the cuvette 2. Watertightness is provided by then filling the grooves with a rubber compound or cementing solution and allow it to dry, The coating of the central part is etched away. For a resin coating, this is done with a suitable organic solvent for this coating. For a glass coating fiber, the etching is carried out with dilute hydrofluoric acid. In the latter case, it is not necessary for the coating to be completely etched for reasons explained below. Then the solution or etching solution will have to be removed and the cell carefully cleaned with distilled water, the fiber core coated with a thin film of antibody (AB) by usual means, e.g. by filling the cell with an AB solution so that AB is deposited on the nucleus as a uniform layer

(hvis av en eller annen grunn muligheten for at overflaten til fiberen ikke har tilstrekkelig affinitet for molekylet som utfelles derpå, kan det på forhånd tilveiebringes binding ved spesialbehandling som er kjent på området, f.eks. pod-ingsbindingssteder, anbringelse av et reaktivt mellomlag, (if for some reason the possibility that the surface of the fiber does not have sufficient affinity for the molecule deposited thereon, binding can be provided in advance by special treatment known in the art, e.g. grafting binding sites, application of a reactive interlayer ,

etc. I dette henseende fins en rikholdig litteratur (som beskrevet i europetisk patentsøknad 29.411). Etter tømming av cellen og rensing blir sistnevnte montert på apparatet ved stedet som er antydet mellom linsen 8 og detektoren 12 og en egnet bufferoppløsning innføres deri. Apparatet blir så akti-vert og oppsplitteren dreies med en hensiktsmessig hastighet, f.eks. 120 omdr./min. Signalene A^ og A2mates til kjernen på sonden og detektoren 12 omdanner dem til tilnærmet firkantede elektriske pulser som mates til den låsende forsterker 13. etc. In this regard, there is a rich literature (as described in European patent application 29,411). After emptying the cell and cleaning, the latter is mounted on the apparatus at the location indicated between the lens 8 and the detector 12 and a suitable buffer solution is introduced therein. The device is then activated and the splitter is rotated at an appropriate speed, e.g. 120 rpm. The signals A^ and A2 are fed to the core of the probe and the detector 12 converts them into approximately square electrical pulses which are fed to the lock-in amplifier 13.

Et referanse-låsesignal er også tilveiebragt ved hver omdrei-ning, via hullet 7, av kilden 15 og detektoren 16 som mulig-gjør at forsterkeren kan skille (ved koinsidens) mellom pulsene fra og A2- I praksis er styringen fortrinnsvis byg-get opp slik at nevnte pulser har omtrent samme størrelse før start av reaksjonen. Så, ved tid null, blir prøven som skal analyseres (en oppløsning AG) tilsatt til kuvetten i sonden 2 og blandet hurtig med bufferen (f.eks. med en om-rører eller en gassboblingsinnretning_s©m ikke er vist). Signalet på grunn av A-^ starter en progressiv forandring ved utgangen av kjernen av sonden, som en følge av molekylene til analytten AG som bindes til fiberkjernen (for bygging av AB.AG-kompleks) og nevnte kompleks absorberer en del av den flyktige bølgeenergi til A^, men en hastighet proporsjonal til konsentrasjonen av AG og tilsvarende variasjoner blir tilveiebragt på forsterkeren i form av tilsvarende elektriske pulser fra detektoren 12. Således vil beregningskretsen som er forbundet med den låsende forsterker 13 beregne data som skriver seg fra forholdet for A-^/A2~signalene og gi resultatene til fremvisningssystemet 14, f.eks. i form av en andelskurve som registreres på et diagram (selvfølgelig kan en annen type fremviser også bli benyttet hvis ønsket: digitalfrem-viser eller oscilloskop, etc). Den oppnådde andelsdata blir deretter sammenlignet med standarddata som oppnås fra opp-løsninger av AG av kjente konsentrasjoner og den ukjente konsentrasjon tilveiebringes ved interpolasjon. Slike beregninger kan gjøres manuelt eller kan gjøres automatisk ved hjelp av en mikrodatamaskin, hvor referansedataene lages i datalageret. Ved valg av egnede perioder under tidsforløpet for reaksjonen vil ønskede reaksjonsandelsdata kunne velges og skilles fra andre andelsdata på grunn av reaksjonen for forstyrrende og uønskede reaksjoner som skrider frem mer eller mindre samtidig, men med forskjellige andeler. I tillegg eller alternativt kan likevektsbetingelsene bli utledet ved ekstrapolasjon og ved dette kan den tid det tar å gjen-nomføre hver måling i sammenligning med normale likevekts-målinger bli redusert. Videre betraktninger om dette spørs-mål kan finnes i "Kinetic Versus Equilibrium Methods of Analysis" av B.W. Renoe et al., i "Centrifugal Analysis in Clinical Chemistry", Price & Spencer, Praeger (1980) og Analytical Chemistry 50/02, (1978), 1611 - 1618. A reference locking signal is also provided at each revolution, via the hole 7, of the source 15 and the detector 16 which enables the amplifier to distinguish (in case of coincidence) between the pulses from and A2- In practice, the control is preferably built up so that said pulses have approximately the same size before the start of the reaction. Then, at time zero, the sample to be analyzed (a solution AG) is added to the cuvette in the probe 2 and mixed rapidly with the buffer (eg with a stirrer or a gas bubbling device_s©m not shown). The signal due to A-^ starts a progressive change at the exit of the core of the probe, as a result of the molecules of the analyte AG binding to the fiber core (for building the AB.AG complex) and said complex absorbing part of the fleeting wave energy to A^, but a speed proportional to the concentration of AG and corresponding variations are provided on the amplifier in the form of corresponding electrical pulses from the detector 12. Thus, the calculation circuit which is connected to the locking amplifier 13 will calculate data which is written from the relationship for A- the ^/A2~ signals and provide the results to the display system 14, e.g. in the form of a proportion curve which is recorded on a diagram (of course another type of display can also be used if desired: digital display or oscilloscope, etc). The proportion data obtained is then compared with standard data obtained from solutions of AG of known concentrations and the unknown concentration is provided by interpolation. Such calculations can be done manually or can be done automatically using a microcomputer, where the reference data is created in the data store. By choosing suitable periods during the time course of the reaction, desired reaction proportion data can be selected and separated from other proportion data due to the reaction for disturbing and unwanted reactions that progress more or less simultaneously, but with different proportions. In addition or alternatively, the equilibrium conditions can be derived by extrapolation and by this the time it takes to carry out each measurement in comparison with normal equilibrium measurements can be reduced. Further considerations on this question can be found in "Kinetic Versus Equilibrium Methods of Analysis" by B.W. Renoe et al., in "Centrifugal Analysis in Clinical Chemistry", Price & Spencer, Praeger (1980) and Analytical Chemistry 50/02, (1978), 1611-1618.

Det er hensiktsmessig ved dette punkt å anføre at sensitiviteten for målingene kan varieres avhengig av lys-modusordre som tilføres til fiberinngangen, dvs. forandring av åpningen 10 med ringinnstilling og bredde. Dette er lett å forstå hvis man husker at absorbsjonsfenomenet fører til en totalt reflektert stråle inne i én kjerne og på grunn av en belegning på utsiden kan kjernen bare påvirke den flyktige bølgekomponent av strålen, dvs. de elektriske komponenter som trenger inn i belegningen. Således vil totalrefleksjonsvink-ler for den modus som velges være tilstrekkelig grunne med hensyn til fiberaksen for å sikre en full refleksjon (selv hvis refraksjonsindeksen for den vandige oppløsning er lett modifisert ved vekst av belegg som omgir fiberkjernen) og tilstrekkelig dype til å gi en tilstrekkelig tetthet for refleksjonsstedene langs fiberen (selvfølgelig er dette bare ved slike steder hvor den flyktige bølge samvirker med det komplekse belegg). Således vil en prøvesensitivitetsoptimali-sering kunne bli nådd ved riktig innstilling av åpningspara-metre, hvorved dette avhenger av den respektive kjerne, prøve-oppløsning og kompleksrefraksjonsindekser. Slike innstil-linger kan bestemmes av fagmannen på området for hver type målinger og kan så inkorporeres i konstruksjonen for feltope-ratørens spesielle bruk. It is appropriate at this point to state that the sensitivity for the measurements can be varied depending on the light mode order supplied to the fiber input, i.e. changing the opening 10 with ring setting and width. This is easy to understand if you remember that the absorption phenomenon leads to a totally reflected beam inside one core and due to a coating on the outside, the core can only affect the volatile wave component of the beam, i.e. the electrical components that penetrate the coating. Thus, total reflection angles for the mode chosen will be sufficiently shallow with respect to the fiber axis to ensure full reflection (even if the refractive index of the aqueous solution is slightly modified by the growth of coatings surrounding the fiber core) and sufficiently deep to provide a sufficient density for the reflection sites along the fiber (of course this is only at such sites where the evanescent wave interacts with the complex coating). Thus, a sample sensitivity optimization can be achieved by correctly setting aperture parameters, whereby this depends on the respective core, sample resolution and complex refractive indices. Such settings can be determined by the expert in the field for each type of measurement and can then be incorporated into the construction for the field operator's special use.

Det er også interessant å bemerke at ved forandring av innstillingene av åpningens 10 parametre kan foreliggende apparat bringes til drift i en annen "klasse". It is also interesting to note that by changing the settings of the opening's 10 parameters, the present device can be brought into operation in a different "class".

F.eks. ved riktig innstilling av denne åpning kan apparatet utformes for drift med lysmodus i nær tetthet til den kritiske vinkel for totalrefleksjon Øc for starting av det systemet det dreier seg om. I det tilfelle hvor således i løpet av prøven forskjellen An = n1 - n» skal avta med kompleksdannelsen, vil vinkelen for totalrefleksjon ved kjernebelegg-grensen forandres slik at noe av modusene (eller alle) vil bli plutselig brutt på utesiden av fiberen og en skarp av-kutting av signalet vil opptre. En slik anordning vil derfor gi en meget stor sensitivitet på meget små mengder av ana-lyttmolekyler. Det er imidlertid mindre velegnet for kvantitative målinger. E.g. by correctly setting this opening, the device can be designed for operation with light mode close to the critical angle for total reflection Øc for starting the system in question. In the case where, during the test, the difference An = n1 - n» should decrease with the complex formation, the angle of total reflection at the core coating boundary will change so that some of the modes (or all) will be suddenly broken on the outside of the fiber and a sharp cut-off of the signal will occur. Such a device will therefore give a very high sensitivity to very small amounts of analyte molecules. However, it is less suitable for quantitative measurements.

Det er sagt ovenfor at ved bruk av en glassbeleg-ningsfiberoptikk vil en slik belegning ikke bli nødvendig-vis fullstendig etset bort for den foreliggende bruk. Riktignok kan under drift, da den flyktige bølge i virkeligheten vil trenge inn i belegningen noen få tiendedels nm, det være mulig med en restglassbelegning rundt kjernen med en tykkelse under det som er nødvendig for at den flyktige bølge i vesentlig grad samvirker med reaksjonsmaterialene, og dette vil gi en mindre streng styringsbetingelse for etseoperasjonen. Tykke fibre er også mindre skjøre enn tynnere. It has been said above that when using a glass coating fiber optic such a coating will not necessarily be completely etched away for the present use. Admittedly, during operation, as the evanescent wave will in reality penetrate the coating a few tenths of a nm, it may be possible to have a residual glass coating around the core with a thickness below that required for the evanescent wave to significantly interact with the reaction materials, and this will provide a less strict control condition for the etching operation. Thick fibers are also less fragile than thinner ones.

En type fiberholder som vil forsterke sensitiviteten på prøven om en stor faktor er vist skjematisk på fig. Ila og b. Denne holder består av to skruelinjeviklede flenser fremstilt av en inert plastikk (f.eks. pleksiglass eller poly-ester) på hvilke et stykke av optisk fiber er viklet og klemt fast ved hjelp av klemmer 33 og 34. Front- og sluttendene av fiberen, resp. 35 og 36, er bøyet i sideretning for å A type of fiber holder which will increase the sensitivity of the sample by a large factor is shown schematically in fig. Ila and b. This holder consists of two helically wound flanges made of an inert plastic (e.g. plexiglass or polyester) on which a piece of optical fiber is wound and clamped by means of clamps 33 and 34. Front and the ends of the fiber, resp. 35 and 36, is bent sideways to

være anvendbare med lysinnføringslinser 11 og detektor 12. be applicable with light introduction lenses 11 and detector 12.

De midtre rette deler av viklingene 37 av fiberen er udekket mens de gjenblivende krummede seksjoner 38 hviler i spor som holder deres opprinnelige beskyttende belegning. Etsingen av de udekkede deler gjennomføres ved først å dekke den nedre flens av holderen med egnet silikongummi-sementeringsoppløs-ning og la den tørke. Deretter blir holderen neddykket i en etseoppløsning ned til den nedre flate av den øvre flens, hvorved alle mellomliggende seksjoner av belegningen vil bli fjernet, mens den nedre gummibeskyttede flens forblir ube-rørt. Ved gjennomføring av prøvene og etter belegning av den udekkede del fiberen med AG eller AB som tidligere, blir holderen korrekt plassert ved hjelp av en krok 39 i den optiske bane for apparatet. Så blir en kuvette ned reaksjonsmedium bragt inn nedenfra, reaksjonsmiddel tilsettes og målingene gjennomføres som tidligere. The middle straight portions of the windings 37 of the fiber are uncovered while the remaining curved sections 38 rest in grooves which retain their original protective coating. The etching of the uncovered parts is carried out by first covering the lower flange of the holder with a suitable silicone rubber cementing solution and allowing it to dry. The holder is then immersed in an etching solution down to the lower surface of the upper flange, whereby all intermediate sections of the coating will be removed, while the lower rubber-protected flange remains untouched. When carrying out the tests and after coating the uncovered part of the fiber with AG or AB as before, the holder is correctly positioned by means of a hook 39 in the optical path of the device. Then a cuvette containing the reaction medium is brought in from below, the reaction medium is added and the measurements are carried out as before.

Det skal påpekes at hele den ovenstående diskusjon med hensyn til foreliggende oppfinnelse vedrører bruken av fiberoptikk som skal benyttes i et vandig eller organisk medium, at refraksjonsindeksen er nær til den for vann (dvs. rundt 1,3) mens indeksen n-^ for glasskjernen til fiberen er nærmere 1,5 og indeksen n^ for det aktive belegg er mellomliggende, dvs. <1,5 men >1,3. Denne betingelse er vesentlig her da i det tilfelle hvor n0 > n^, ville lyset bli brutt inn i belegningen, så tilbake inn i kjernen osv. Som man har sett tidligere, er en slik metode ikke mulig for seg, f.eks. er det beskrevet i Nature 257 (1975) av Hardy et al som arbeidet med galsstavbølgeledere og måtte bruke temmelig tykke polymerbelegninger som inneholdt, innleiret, noe reaksjonsmiddel som skulle bestemmes, men det vil ikke være praktisk i foreliggende tilfelle da de omgivende opp-løsninger bestandig vil ha refraksjonsindekser som er mindre enn fiberkjernen n^ og bare meget tynne belegninger (i stør-relsesorden noen få Ångstrøm til noen få tiendedels nm) blir benyttet. I motsetning hertil arbeidet Hardy et al i luft og målte ikke hastigheter for reaksjonene. It should be pointed out that the entire above discussion with regard to the present invention relates to the use of fiber optics to be used in an aqueous or organic medium, that the refractive index is close to that of water (i.e. around 1.3) while the index n-^ for the glass core to the fiber is closer to 1.5 and the index n^ of the active coating is intermediate, i.e. <1.5 but >1.3. This condition is essential here because in the case where n0 > n^, the light would be refracted into the coating, then back into the core, etc. As has been seen previously, such a method is not possible for itself, e.g. it is described in Nature 257 (1975) by Hardy et al who worked with mad-rod waveguides and had to use rather thick polymer coatings which contained, embedded, some reactant to be determined, but it will not be practical in the present case as the surrounding solutions constantly will have refractive indices that are smaller than the fiber core n^ and only very thin coatings (on the order of magnitude a few Ångstrøm to a few tenths of a nm) are used. In contrast, Hardy et al worked in air and did not measure rates of the reactions.

Et annet viktig punkt som bør diskuteres er spørs-målet om monofibre. Selvfølgelig kan med meget små modifikasjoner som er kjent på fagområdet og som hovedsakelig ved-rører lysinnføringen i fiberen, enkelttype av fiberoptikk kunne benyttes også ved foreliggende metode. <Slike fibre har generelt en méget tynn kjerne (noen få mikron) som er omgitt av et relativt tykt belegg og deres overføring er sterkt bølgelengdeavhengig, f.eks. en fiber med bare 5% dempning pr. meter ved 850 nm kan ha en dempning på ca. 40% ved 800 og 900 nm (se T.G. Giallorenzi i Proceedings of the IEEE 66 (19 78), 748). Nå må for en monotypeledning i en fiber ved bølgelengde X det følgende uttrykk V = 8,9a/n^AnA ha en verdi under 2,4 (A n = n, 1 - n2„ og a er fiberradius i mikron). Over V = 2,4, er fiberen ikke lenger i enkeltmodus. Når verdien V liten (f.eks. under 1), vil den ledede enkeltmodus bli mere løst bundet, dvs. feltet sprer seg betydelig utover den fysikalske kjerne for fiberen (f.eks. Another important point that should be discussed is the question of monofibres. Of course, with very small modifications which are known in the field and which mainly concern the introduction of light into the fiber, a single type of fiber optics could also be used in the present method. <Such fibers generally have a very thin core (a few microns) which is surrounded by a relatively thick coating and their transmission is strongly wavelength dependent, e.g. a fiber with only 5% attenuation per meters at 850 nm can have an attenuation of approx. 40% at 800 and 900 nm (see T.G. Giallorenzi in Proceedings of the IEEE 66 (19 78), 748). Now, for a monotype conductor in a fiber at wavelength X, the following expression V = 8.9a/n^AnA must have a value below 2.4 (A n = n, 1 - n2„ and a is the fiber radius in microns). Above V = 2.4, the fiber is no longer in single mode. When the value V is small (e.g. below 1), the guided single mode will be more loosely bound, i.e. the field spreads significantly beyond the physical core of the fiber (e.g.

to eller tre ganger kjernediameteren). Således vil over-føringsegenskapene for enkeltmodusfibre være meget følsomme for små forandringer (A-forandringer) i refraksjonsindeksen for belegningen, dvs. den for det organiske belegg som dannes under prøven ved foreliggende oppfinnelse. Selvfølgelig er denne refraksjonsindeks den nøkkelvariable som foreligger i den foreliggende analyse som utøves med enkeltmodusfibre da tykkelsen for komplekslaget vokser under reaksjonen. Mens indre refleksjoner i en multimodusfiber tillater den flyktige bølge i umiddelbar nærhet av den reflekterende gren-se å passere parallelt til kjernen over en meget kort avstand (som kan bli definert med Maxwells ligninger) ved hver refleksjon, vil monomodusfiberen tillate passasje av denne flyktige bølgefraksjon parallelt til kjernen langs hele den effektive lengde av fiberen. Således vil bruken av enkeltmodusfibre ved foreliggende apparat lette en økning i sensitivitet i sammenligning med multimodusfibre. two or three times the core diameter). Thus, the transmission properties of single-mode fibers will be very sensitive to small changes (A-changes) in the refractive index of the coating, i.e. that of the organic coating formed during the test of the present invention. Of course, this index of refraction is the key variable present in the present analysis performed with single mode fibers as the thickness of the complex layer grows during the reaction. While internal reflections in a multimode fiber allow the evanescent wave in the immediate vicinity of the reflecting branch to pass parallel to the core over a very short distance (which can be defined by Maxwell's equations) at each reflection, the single mode fiber will allow the passage of this evanescent wave fraction parallel to the core along the entire effective length of the fiber. Thus, the use of single-mode fibers in the present apparatus will facilitate an increase in sensitivity compared to multi-mode fibers.

Enkeltmodusfibre kan benyttes uten fullstendig etsing av den opprinnelige belegning da de ledede lysfelt utstrekker seg vesentlig inn i belegningen og også inn i det komplekse lag som dannes under reaksjonen. Modifikasjoner: som må gjøres med apparatet ved bruk av enkeltmodusfibre er i det vesentlige av optisk natur, dvs. innføring av lys i fiberen og detektering av signalet. Slike optiske variasjoner er ikke beskrevet her da de er kjent for fagmannen og er omtalt i litteraturen (se f.eks. ovennevnte Giallorenzi-atikkel og referansene deri). Single mode fibers can be used without complete etching of the original coating as the guided light fields extend substantially into the coating and also into the complex layer formed during the reaction. Modifications: which must be made to the apparatus when using single-mode fibers are essentially of an optical nature, ie introduction of light into the fiber and detection of the signal. Such optical variations are not described here as they are known to those skilled in the art and are discussed in the literature (see, for example, the above-mentioned Giallorenzi article and the references therein).

Foreliggende apparat kan også bli benyttet for utøvelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved bruk av fluorescenseffekter i stedet for absorbsjon eller refrak-sjonsindeksforandringer. For å gjøre dette bør de følgende modifikasjoner utføres: a) Et fluorescensmerket antigen (AG<*>) vil bli tilsatt til analytten AG. Således vil fremgangsmåten drives under betingelsene for "begrenset reaksjonsmiddel"-immunoanalyse som diskutert ovenfor (se fig. 5). b) Filter 5 vil bli valgt for en A^ som er spesifikk for eksitasjon av fluorescens som skal måles og filter 6 vil bli valgt for blokkering av A^, men passasje av fluorescensutstrålt bølgelengde A^. c) Et ekstra filter med optiske egenskaper identisk til filter 6 vil bli innsatt mellom fiberbakenden og The present apparatus can also be used for carrying out the method according to the invention using fluorescence effects instead of absorption or refractive index changes. To do this, the following modifications should be performed: a) A fluorescently labeled antigen (AG<*>) will be added to the analyte AG. Thus, the method will be operated under the conditions of "limited reagent" immunoassay as discussed above (see Fig. 5). b) Filter 5 will be selected for an A^ which is specific for excitation of fluorescence to be measured and filter 6 will be selected for blocking A^, but passage of fluorescence emitted wavelength A^. c) An additional filter with optical properties identical to filter 6 will be inserted between the fiber rear end and

detektoren 12. the detector 12.

Så vil sonden med buffermedium og dens fiberoptikk 1 belagt (som vanlig) med en AB-film bli installert og apparatet vil bli innstilt for reaksjon som vist skjematisk på fig. 12a. På denne figur er det vist en følge av pulser fra detektoren 12. Pulsene merket R er referansepulser som frembringes når filteret 6 er i strålen. Pulsene E er de utsendte fluorescenspulser som innføres i fiberen ved fluor-escenskomplekset AB.AG<*->molekylet som dannes på fiberkjernen. Således er ved starten E-nivået (fig. 12a) ca. null fra ingen fluorescens eller bare restbaktrurinsstøy. Så blir analytten som inneholder antigen som skal bestemmes pluss en kjent mengde fluorescens merket AG<*> tilsatt. Et fluorescent belegg vil gradvis dannes med en hastighet som er proporsjonal til AG-konsenstrasjonen og et utsendt'fluorescenssignal fremkom-mer i fiberen og øker progressivt med tiden som vist på fig. 12b. Denne variasjonen måles, tilføres til forsterkning og beregningsseksjonene av apparatet og registreres som ønsket andelsmål. Deretter blir så visuelle eller beregnede sammenligninger gjennomført med registrerte data og standardreferansedata fra hvilke de ønskede analytiske resultater blir oppnådd ved bruk av teknikker som er spesielle for "begrensede reaksjonsmiddel"-analyser som diskutert ovenfor. Then the probe with buffer medium and its fiber optics 1 coated (as usual) with an AB film will be installed and the apparatus will be set for reaction as shown schematically in fig. 12a. This figure shows a sequence of pulses from the detector 12. The pulses marked R are reference pulses which are produced when the filter 6 is in the beam. The pulses E are the emitted fluorescence pulses which are introduced into the fiber by the fluorescence complex AB.AG<*->molecule which is formed on the fiber core. Thus, at the start the E level (fig. 12a) is approx. zero from no fluorescence or only residual background noise. Then the analyte containing the antigen to be determined plus a known amount of fluorescence labeled AG<*> is added. A fluorescent coating will gradually form at a rate proportional to the AG concentration and an emitted fluorescence signal appears in the fiber and increases progressively with time as shown in fig. 12b. This variation is measured, supplied to the amplification and calculation sections of the apparatus and recorded as the desired ratio. Then visual or calculated comparisons are made with recorded data and standard reference data from which the desired analytical results are obtained using techniques specific to "reagent limited" analyzes as discussed above.

Ved foreliggende utførelse er den fluorescens som dannes av belegningen på utsiden av fiberkjernen i det vesentlige på nytt innført i fiberen og gir signalet til bruk for prøven. Et beslektet fenomen er i den senere tid beskrevet (se The Journal of Cell Biology 89, 141 - 145 (1981)) med hensyn til en glassblokk. In the present embodiment, the fluorescence formed by the coating on the outside of the fiber core is essentially re-introduced into the fiber and provides the signal for use in the sample. A related phenomenon has recently been described (see The Journal of Cell Biology 89, 141 - 145 (1981)) with respect to a glass block.

Ved bruk av en fiberoptikk kan fordeler også ut-ledes av en stor sensitivitet da den anvendbare lengde av fiberen kan gjøres helt signifikant selv om avgrenset i et meget lite rom og ved bruk av meget små volumer av oppløs-ninger. Det skal også nevnes at målet for fluorescens av belegninger i immunoanalyser allerede har blitt rapportert When using a fiber optic, advantages can also be derived from a great sensitivity as the usable length of the fiber can be made quite significant even if confined in a very small space and when using very small volumes of solutions. It should also be mentioned that the measure of fluorescence of coatings in immunoassays has already been reported

(se M.N. Kronick et al, Journal of Immunological Methods (see M.N. Kronick et al, Journal of Immunological Methods

(1975), 235 - 240). I et slikt tilfelle var imidlertid fluorescensen målt gjennom antistoffoppløsning og bare ett indre refleksjonssted ble benyttet som ga dårlig sensitivitet da bare en meget begrenset del av den totale fluorescensutstrål-ing kunne bli behandlet. I tilfelle av bruken av fiberoptikk som ved foreliggende oppfinnelse kan også siderettet fluorescensopptak bli målt, f.eks. ved bruk av et flatviklet fiberstykke og plassering av detektoren aksialt til vikling-en og således samling av en større del av fluorescent lys som sendes ut av fiberen. (1975), 235-240). In such a case, however, the fluorescence was measured through antibody solution and only one internal reflection site was used, which gave poor sensitivity as only a very limited part of the total fluorescence emission could be processed. In the case of the use of fiber optics as in the present invention, lateral fluorescence absorption can also be measured, e.g. by using a flat-wound piece of fiber and placing the detector axially to the winding and thus collecting a larger part of the fluorescent light emitted by the fiber.

Foreliggende utførelse gir mange fordeler i forhold til de kjente prøvemetoder og innretninger. F.eks.: a) Sensitiviteten er proporsjonal med lengden av den neddykkede fiberdel, meget følsomme sonder kan frem-stilles selv om de har små dimensjoner. b) Målinger kan gjennomføres over et vidt område av bølgelengder i det synlige bånd, ultrafiolett og infra-rødt bånd. c) Et bredt område av substanser (biologiske eller ikke-biologiske) kan bli prøvet blant hvilke kan nevnes medi-kamenter, haptener, enzymer, peptider, proteiner, hormoner, bakterier, vira og celler. En mer fullstendig liste av mål-bare analytter kan finnes f.eks. i US-PS nr. 3.817.837 og 4.299.916. The present embodiment offers many advantages compared to the known test methods and devices. For example: a) The sensitivity is proportional to the length of the submerged fiber part, very sensitive probes can be produced even if they have small dimensions. b) Measurements can be carried out over a wide range of wavelengths in the visible, ultraviolet and infrared bands. c) A wide range of substances (biological or non-biological) can be tested, among which can be mentioned medicines, haptens, enzymes, peptides, proteins, hormones, bacteria, viruses and cells. A more complete list of target-only analytes can be found e.g. in US-PS Nos. 3,817,837 and 4,299,916.

Et interessant spesielt tilfelle er ved prøving An interesting special case is when testing

av blodprøver for transfusjon med hensyn til mulige antistoffer mottakerens blod. Således kan optiske fibersonder bli fremstilt med en tynn film som inneholder blodbestand-deler fra pasienten og prøves mot blodceller til potensielle donorer. I tilfelle av en kryssreaktivitet, vil cellene utfelles på fiberen (på grunn av reaksjon av deres egne AG-sentre med AB fra fiberen) og denne reaksjon kan lett måles av et av de typiske absorbsjonsbånd for hemoglobin (f.eks. ved 555 nm). Et annet interessant spesielt tilfelle er muligheten til å bruke en bølgeledersensor in vivo for å gjøre kvalitative eller kvantitative målinger av analytter i legemet eller utskilt fra legemet. F.eks. ved diagnoser vil det være mulig å analysere kvantiteten til sirkulerende in-sulin i reaksjon på en glukosebelastningstest og, ved behandling med injiserte hormoner kan in vivo-sensoren detektere sirkulerende hormonkonsentrasjon. Muligheten til å benytte in vivo-sensorer er nå blitt beskrevet av Buckles, men foreliggende oppfinnelse vil ha den ekstra fordel med fravær av en merking i immunoanalysemodus (hvor mange merkinger er meget aktive forbindelser med eventuelle toksiske eller karsinogen-iske effekter) og forbedret lysoverføring vil således bevirke at man unngå behov for spesielle overføringsfibre for kople of blood samples for transfusion with regard to possible antibodies in the recipient's blood. Thus, optical fiber probes can be produced with a thin film containing blood components from the patient and tested against blood cells of potential donors. In case of a cross-reactivity, the cells will precipitate on the fiber (due to reaction of their own AG centers with AB from the fiber) and this reaction can be easily measured by one of the typical absorption bands for hemoglobin (e.g. at 555 nm) . Another interesting special case is the possibility of using a waveguide sensor in vivo to make qualitative or quantitative measurements of analytes in the body or excreted from the body. E.g. in diagnosis, it will be possible to analyze the quantity of circulating insulin in reaction to a glucose load test and, in the case of treatment with injected hormones, the in vivo sensor can detect circulating hormone concentration. The possibility of using in vivo sensors has now been described by Buckles, but the present invention will have the added advantage of the absence of a label in immunoassay mode (where many labels are highly active compounds with possible toxic or carcinogenic effects) and improved light transmission will thus avoid the need for special transmission fibers for coupling

signalet inn og ut av sensoren som beskrevet av Buckles. the signal in and out of the sensor as described by Buckles.

Apparatet som er vist skjematisk på fig. 13a og 13b omfatter følgende nøkkelkomponenter: En optisk sonde sammensatt av en bølgelederplate med hellende kant 41 holdes av braketter (ikke vist) og av en motplate 42 holdt i nøyaktig regulert paraleltvendt for hold til bølgelederen 41. Platen 41 kan være fremstilt av et høykvalitets fIotasjonsglass som er nøyaktig tilskåret, eller av kvarts. Platen 4 2 kan være en mikroskopplate. Rommet 41a mellom platene 41 og 42 er av størrelsesorden en fraksjon av en mm. Dette sikrer at en analyttoppløsning lett kan innføres i dette rom hvor den vil holdes av kapillarkref-ter. Apparatet omfatter videre en lyskilde 43 (i denne spesielle utførelse er lyskilden en He-Ne-laser som gir polarisert lys), en oppsplittingsskive 44 som betjenes av en motor 4 5 og som er utstyrt med et hull 4 6 for dannelsen av et pulserende lyssignal som skal sendes mot den optiske sonde gjennom et optisk system som omfatter fokuseringslinser 47 og 48, et speil 49, en polariseringsplate 50, en sylindrisk linse 51 og et diafragma 52 for minimalisering av spredningslys. Grun-nen til at lyssignalet pulseres er for å gi maksimal fase-følsom forsterkning av det detekterte signal. The apparatus shown schematically in fig. 13a and 13b comprise the following key components: An optical probe composed of a waveguide plate with sloping edge 41 is held by brackets (not shown) and by a counter plate 42 held in precisely regulated parallel facing for hold the waveguide 41. The plate 41 can be made of a high-quality float glass that is precisely cut, or of quartz. The plate 4 2 can be a microscope plate. The space 41a between the plates 41 and 42 is of the order of a fraction of a mm. This ensures that an analyte solution can easily be introduced into this space where it will be held by capillary forces. The apparatus further comprises a light source 43 (in this particular embodiment the light source is a He-Ne laser which provides polarized light), a splitting disk 44 which is operated by a motor 4 5 and which is equipped with a hole 4 6 for the generation of a pulsating light signal which is to be sent towards the optical probe through an optical system comprising focusing lenses 47 and 48, a mirror 49, a polarizing plate 50, a cylindrical lens 51 and a diaphragm 52 for minimizing scattered light. The reason why the light signal is pulsed is to provide maximum phase-sensitive amplification of the detected signal.

Apparatet omfatter videre en fotomultiplikator-detektor 53 som har en høyspenningskilde 54, hvis utgang er forbundet til en låsende forsterker 55 over en toveisbryter 56. Fotomultiplikatoren er anordnet for å samle lys som spres av produktet som dannes på bølgelederplaten i rommet 41a når resultatet av en kjemisk reaksjon som opptrer mellom en reaktant og en analytt av oppløsningen fyller rommet 41a. Spred-ningslyset er antydet med piler 57. The apparatus further comprises a photomultiplier detector 53 having a high voltage source 54, the output of which is connected to a latching amplifier 55 via a two-way switch 56. The photomultiplier is arranged to collect light scattered by the product formed on the waveguide plate in space 41a when the result of a chemical reaction that occurs between a reactant and an analyte of the solution fills space 41a. The diffused light is indicated by arrows 57.

Apparatet omfatter videre en detektor 58 for samling av lys som kommer ut ved utgangen av bølgelederkjernen etter multipel refleksjon deri som vist på tegningen. Utgangen The apparatus further comprises a detector 58 for collecting light which comes out at the output of the waveguide core after multiple reflection therein as shown in the drawing. The exit

av denne detektor kan alternativt mates til den låsende forsterker 55 gjennom bryteren 56. Referansesignalene for apparatet er tilveiebragt med et halvtransparent speil 59 som ut-leder en liten del av lyset fra kilden til en detektor 60, hvor sistnevnte danner et intensitets-referansesignal som mates til en analog oppdeler 61, for å kompensere mulige variasjoner for kilden under målingene. Et pulserende låse-referansesignal er anordnet ved hjelp av et speil 61 og en detektor 62, mens det tilsvarende elektriske signal mates til forsterkeren 55. Apparatet omfatter til slutt en elektronisk enhet 62 som vil omfatte et fremvisningselement (på samme måte som i de tidligere utførelser) og en registrerings- of this detector can alternatively be fed to the locking amplifier 55 through the switch 56. The reference signals for the device are provided with a semi-transparent mirror 59 which emits a small part of the light from the source to a detector 60, where the latter forms an intensity reference signal which is fed to an analogue divider 61, to compensate possible variations for the source during the measurements. A pulsating locking reference signal is arranged by means of a mirror 61 and a detector 62, while the corresponding electrical signal is fed to the amplifier 55. The apparatus finally comprises an electronic unit 62 which will comprise a display element (in the same way as in the previous embodiments ) and a registration

anordning for registrering av utgangsdata og eventuelt en mikroberegningsenhet for beregning av de målte data og for å gjennomføre de krevde sammenligninger med de lagrede refer-ansedata fra kalibreringseksperimentet. device for recording output data and possibly a microcomputing unit for calculating the measured data and for carrying out the required comparisons with the stored reference data from the calibration experiment.

I praksis virker apparatet på følgende måte. Det første trinn er å preparere den optiske sonde ved utfelling av en film av reaktive stoffer på flaten til bølgelederen 41 som bestemmer rommet 41a. Detaljer om hvordan dette gjøres er gitt nedenfor. Deretter blir lederen 41 og platen 42 montert på apparatet og det optiske og elektriske system startes opp. Etter få minutter med oppvarming blir styringene innstilt for null reaksjon fra fotomultiplikatoren 52 (eller alternativt full transmisjon fra detektoren 58). Så blir analyttoppløsningen (noen få pl) pipettert inn i rommet 41a hvorved analytten i oppløsning begynner å reagere med reak-tantfilmen på lederen 41. Når analytt-reaktantproduktet når spredningsstedene (store molekyler, agglomerater etc), vil et signal som er spredd ut nå fotomultiplikatorrøret 53, som er forsterket, behandlet og fremvist i forhold til tid av fremviseren som er inkludert i enheten 62. Dette resulterer i en andelskurve, helningsdata registreres og bereg-nes mot standarddata som oppnås fra kalibreringsprøver og lagres i lagringsenheten til den elektroniske enhet 62. Denne beregning gir de ønskede analytiske resultater (f ..eks. konsentrasjonen for ukjente stoffer i analyttoppløsningen) i henhold til vanlige innretninger. Hvis utgangen til detektoren 58 ikke benyttes, kan kanten 41b; til lederen 41 kunne mas-keres for å minimalisere dannelsen av tilbakespredd lys. Avmasking kan gjøres f.eks. med svart papir eller maling. In practice, the device works in the following way. The first step is to prepare the optical probe by depositing a film of reactive substances on the surface of the waveguide 41 which defines the space 41a. Details of how this is done are given below. Then the conductor 41 and the plate 42 are mounted on the apparatus and the optical and electrical system is started up. After a few minutes of warm-up, the controls are set for zero reaction from the photomultiplier 52 (or alternatively full transmission from the detector 58). Then the analyte solution (a few pl) is pipetted into the compartment 41a whereby the analyte in solution begins to react with the reactant film on the conductor 41. When the analyte-reactant product reaches the scattering sites (large molecules, agglomerates etc), a signal that has been scattered will now the photomultiplier tube 53, which is amplified, processed and displayed in relation to time by the display included in the unit 62. This results in a proportion curve, slope data is recorded and calculated against standard data obtained from calibration samples and stored in the storage unit of the electronic unit 62 This calculation gives the desired analytical results (e.g. the concentration of unknown substances in the analyte solution) according to common devices. If the output of the detector 58 is not used, the edge 41b; until the conductor 41 could be masked to minimize the formation of backscattered light. Unmasking can be done e.g. with black paper or paint.

En forbedring av den foran beskrevne utførelse er illustrert på fig. 14. Istedenfor bruken av en perfekt homo-gen arbeidsflate for bølgelederen 41, kan man først behandle denne fiste for å gi den diskontinuitet. F.eks. kan man modifisere den iboende adhesjon av flaten mot reaktant i samsvar med et visst mønster, (oppnåelig f.eks. ved kjente fotolito-grafiske teknikker). I det tilfelle som er vist på fig. 14 er flaten 41c på lederen 41 blitt rugjort i området som er antydet med tallet 41d, hvorved slike arealer er parallelle striper over en bølgelengdebredde og skilt med en avstand av samme størrelsesorden. Et slikt gitterlignende mønster kan oppnås ved først å dekke flaten med en fotomotstand, utset-telse av motstandslaget ved hjelp av en fotografisk film med det negative bildet av gitteret, fremkalling (dvs. opp-løsning av de ubelyste områder i et egnet oppløsningsmiddel) og lett etsing av de udekkede områder, etter fremkallingen, f.eks. med HF. Etter den endelige fjerning av motstanden har platen et gittermønster eller striper med alternative soner av høyere og lavere affinitet for proteiner (antigener eller antistoffer). Når således platen bringes i kontakt med en reaktant (AB), vil sistnevnte hovedsakelig feste seg til de etsede områder som antydet på fig. 14 ved bokstavene AB. Ved dette trinn vil tykkelsen på mønsteret ikke være tilstrekkelig til å gi spredning. Imidlertid, ved tilstedeværelsen av antigen (som er av riktig egenskap for spredning av lys), vil sistnevnte binde seg til stripene som har antigen, dvs. som antydet med AG på tegningen. Denne diskonti-nuerlige type av lag vil gi bestemte ordninger av diffrak-sjonsspredningslys i motsetning til strayspredningsmodusen for hovedutførelsen og forbedrer således direktiviteten og samlingseffektiviteten (av fotomultiplikatorrøret) for signalet som er spredd ut. På fig. 14 indikerer pilene 65 nullordenen for diffrasksjon og pilene 66 indikerer den første orden for diffraksjon. Ved samling av en spesiell orden (f.eks. den første) vil samlingen av signalet ved hjelp av fotomultiplikatorrøet 54 bli sterkt forsterket og signal-til-støyforholdet økes ved denne modifikasjon i sammenligning med samling av vilkårlig spredt lys som bare er rundt 10% av det totale spredte lys. An improvement of the embodiment described above is illustrated in fig. 14. Instead of using a perfectly homogeneous working surface for the waveguide 41, one can first treat this fist to give it discontinuity. E.g. one can modify the inherent adhesion of the surface to reactant in accordance with a certain pattern (achievable, for example, by known photolithographic techniques). In the case shown in fig. 14, the surface 41c of the conductor 41 has been roughened in the area indicated by the number 41d, whereby such areas are parallel strips over a wavelength width and separated by a distance of the same order of magnitude. Such a lattice-like pattern can be obtained by first covering the surface with a photoresist, exposing the resist layer by means of a photographic film with the negative image of the lattice, developing (ie dissolving the unexposed areas in a suitable solvent) and light etching of the uncovered areas, after development, e.g. with HF. After the final removal of the resist, the plate has a lattice pattern or stripes with alternating zones of higher and lower affinity for proteins (antigens or antibodies). Thus, when the plate is brought into contact with a reactant (AB), the latter will mainly stick to the etched areas as indicated in fig. 14 by the letters AB. At this stage, the thickness of the pattern will not be sufficient to provide dispersion. However, in the presence of antigen (which is of the correct light-scattering property), the latter will bind to the bands bearing antigen, i.e. as indicated by AG in the drawing. This discontinuous type of layer will provide definite patterns of diffraction scattered light as opposed to the stray scattering mode of the main embodiment and thus improves the directivity and collection efficiency (of the photomultiplier tube) of the signal that is scattered. In fig. 14, the arrows 65 indicate the zeroth order of diffraction and the arrows 66 indicate the first order of diffraction. When collecting a particular order (e.g. the first) the collection of the signal by means of the photomultiplier tube 54 will be greatly enhanced and the signal-to-noise ratio is increased by this modification compared to the collection of randomly scattered light which is only around 10% of the total scattered light.

Ved en annen modifikasjon, se fig. 15, er en perfekt flat og jevn flate 41c på en bølgeleder sprøyted med mikro-dråper av antistoff (AB) og under analysen fester antigen AG seg bare til slike foretrukne områder. En slik konstruksjon utgjør en statistisk spreder som sprer lys i form av en konus hvis størrelse og geometriske parametre avhenger av størrelsen og fordelingen av dråpene. Således er det også her oppnådd en retningseffekt som fremmer økning av effektiviteten for signalsamling. En annen fordel ved å tilveiebringe diffrak-sjonslyssignal er å minimalisere betydningen av utilsiktede spredninger såsom ved støvpartikler eller skraper i glasset ved større størrelser (av neste størrelsesorden, dvs. ca. 10 X eller mer). I slike tilfeller vil diffraksjonsvinkelen være mindre og det resulterende diffraksjonlys vil ikke nå fotomultiplikatorrøret, dets tilstedeværelse kan bli ute-latt. For another modification, see fig. 15, a perfectly flat and even surface 41c on a waveguide is sprayed with micro-droplets of antibody (AB) and during the analysis antigen AG attaches only to such preferred areas. Such a construction constitutes a statistical diffuser that spreads light in the form of a cone whose size and geometric parameters depend on the size and distribution of the drops. Thus, a directional effect has also been achieved here, which promotes an increase in the efficiency of signal collection. Another advantage of providing a diffraction light signal is to minimize the importance of accidental scattering such as by dust particles or scratches in the glass at larger sizes (of the next order of magnitude, ie about 10 X or more). In such cases the diffraction angle will be smaller and the resulting diffracted light will not reach the photomultiplier tube, its presence may be omitted.

Apparatet som er vist på fig. 16 er generelt tilsvarende det som allerede er diskutert i forbindelse med fig. 13, men det er beregnet for fluoreccensmålinger i stedet for spredningslysmålinger. Dette apparat består i det vesentlige av et optisk system som representeres av blokken 70, som er praktisk talt identisk med det system som benyttes i apparatet på fig. 13. Derfor er detaljene ikke gjentatt av oversiktsgrunner. Dette system 70 inneholder en pulserende lyskilde og innretninger for tilveiebringelse av et prøvesignal med korrekt eksitasjon av bølgelengde som er riktig rettet mot en bølgeleder 71 og et referansesignal til en referansedetektor 80. På tilsvarende måte som i den andre utførelsen er det en plate 72 som sammen med lederen 71 bestemmer et tynt rom 71a for innføring av analyttoppløsning, laget av reaktant som blir belagt på den øvre flate av lederen 71. Apparatet omfatter også en sidedetektor (fotomulti-plikatorrøret 73 og dets tilførsel 74), en kjerne-utgangs-detektor 78 og blokkeringsfiltre 76 og 77 (disse trekk mangler i den tidligere utførelsen). De elektroniske komponenter av apparatet omfatter to integrasjonsforsterkere 81 og 82, en multiplekser 83, en analog-til-digitalomformer 84, en mikroprosessor 85 og en fremvisnings-registreringsinnretning 86. Alle disse elementer er vanlige og deres drift er kjent for fagmannen. The apparatus shown in fig. 16 is generally similar to what has already been discussed in connection with fig. 13, but it is intended for fluorescence measurements instead of scattered light measurements. This apparatus essentially consists of an optical system represented by block 70, which is practically identical to the system used in the apparatus of fig. 13. Therefore, the details are not repeated for overview reasons. This system 70 contains a pulsating light source and means for providing a sample signal with correct excitation of wavelength which is correctly directed towards a waveguide 71 and a reference signal to a reference detector 80. In a similar way as in the second embodiment, there is a plate 72 which together with the conductor 71 determines a thin space 71a for the introduction of analyte solution, made of reactant which is coated on the upper surface of the conductor 71. The apparatus also comprises a side detector (the photomultiplier tube 73 and its supply 74), a core-output detector 78 and blocking filters 76 and 77 (these features are missing in the previous embodiment). The electronic components of the apparatus include two integrating amplifiers 81 and 82, a multiplexer 83, an analog-to-digital converter 84, a microprocessor 85 and a display-recording device 86. All these elements are common and their operation is known to those skilled in the art.

Driften av apparatet i sideopptaksmodus er helt lik den som er beskrevet for spredningsutførelsen. Således vil etter prepareringen av bølgelederen 71 med et lag av reaktant på den øvre flate og på platen 72 analyttoppløsning-en bli innført for å gi et fluorescent reaktant-analytt-produkt. Den optiske enhet 70 sender et prøvesignal med riktig bølgelengde'^ for utsendelse av fluorescense med bølgelengde A2- Det utsendte fluorescerende lys går tvers over skjermen 76 (som avskjermer alle andre bølgelengder innbefattende spredningsutsendi: lys) og treffer mot foto-multiplikatorrøret 73, hvorvéd et signal proporsjonalt til fluorescensen (og til utstrekningen av reaksjonen) frembringes. Dette signal, sammen med referansesignalet fra detektoren 80, mates til multipleksforsterkeren 83 som alternativt mater dem til de gjenblivende elektroniske elementer hvorved en behandling svarende til den som er beskrevet tidligere vil opptre. The operation of the device in the side recording mode is exactly the same as that described for the spread version. Thus, after the preparation of the waveguide 71 with a layer of reactant on the upper surface and on the plate 72, the analyte solution will be introduced to give a fluorescent reactant-analyte product. The optical unit 70 transmits a test signal of the correct wavelength'^ for emission of fluorescence of wavelength A2- The emitted fluorescent light passes across the screen 76 (which screens all other wavelengths including scattered emission: light) and strikes the photo-multiplier tube 73, where a signal proportional to the fluorescence (and to the extent of the reaction) is produced. This signal, together with the reference signal from the detector 80, is fed to the multiplex amplifier 83 which alternatively feeds them to the remaining electronic elements whereby a treatment similar to that described previously will occur.

Samtidig eller alternativt med den forannevnte operasjon kan også måles det signal som opptrer ved kjerne-utgangen og faller på detektoren 78. For å forstå hvordan dette er mulig, vises det til fig. 17. På denne-figur er det vist en del av lederen 71, platen 72 og derimellom rommet 71a og skjematisk et lag av AB.AG-produkt (det produkt som er resultatet av reaksjonen av reaktant AB pluss ana- Simultaneously or alternatively with the aforementioned operation, the signal that appears at the core output and falls on the detector 78 can also be measured. To understand how this is possible, reference is made to fig. 17. This figure shows part of the conductor 71, the plate 72 and the space between them 71a and schematically a layer of AB.AG product (the product that is the result of the reaction of reactant AB plus an

lytt AG av hvilken andelen skal måles i"prøven). Figuren viser også de forskjellige lysstråler som er innbefattet i eksitasjonen til fluorescensprosessen, dvs. N er den innfallende stråle ved A^, R er den reflekterte stråle med bølge-lengde og Rj er den dannede bakover og foroverrettede fluorescerte stråle (A2)- 9^ er innfallsvinkelen og 9^c den kritiske vinkel for A,. 0_ er den kritiske vinkel for listen AG of which the proportion is to be measured in the "sample). The figure also shows the different light rays that are included in the excitation of the fluorescence process, i.e. N is the incident ray at A^, R is the reflected ray of wavelength and Rj is the formed backward and forward fluorescent beam (A2)- 9^ is the angle of incidence and 9^c is the critical angle for A,.0_ is the critical angle for

1 f c 1 f c

A,,. Som vist treffer nå det utstrålte lys N den indre flate av veggen ved en vinkel 0. større enn den kritiske vinkel 0. og den blir således reflektert (R). Imidlertid blir en del av den flyktige eksitasjonsbølge absorbert av AB.AG-laget og energi gjenutsendes med en kortere bølgelengde A2« På grunn av resiproseringsprinsippet (bekreftet kvantitativt av C.K. Corniglia et al. i J.O.S.A. 62, (4), 1972, 479 - 486), vil A,,. As shown, the radiated light N now hits the inner surface of the wall at an angle 0. greater than the critical angle 0. and it is thus reflected (R). However, part of the transient excitation wave is absorbed by the AB.AG layer and energy is re-emitted with a shorter wavelength A2« Due to the principle of reciprocity (confirmed quantitatively by C.K. Corniglia et al. in J.O.S.A. 62, (4), 1972, 479 - 486 ), want

nå eksiterte molekyler sende ut flyktige fotoner som oppfører seg nøyaktig som de innfallende flyktige bølgefotoner. Så- now excited molecules emit ephemeral photons that behave exactly like the incident ephemeral wave photons. So-

ledes vil fluorescens som utsendes av molekylene nær til grenseflaten mellom tett og tynn (AB-AG-laget) skride frem inn i det tette medium ved vinkler større enn den kritiske vinkel Q^c for X^. Aktuelt, blir spiss fluorescens iakttatt når 0., er nær 0. og ved vinkler nær til 0_ (se R.E. thus, fluorescence emitted by the molecules close to the interface between dense and thin (AB-AG layer) will progress into the dense medium at angles greater than the critical angle Q^c for X^. Currently, peak fluorescence is observed when 0., is close to 0. and at angles close to 0_ (see R.E.

i ic ^ fc i ic ^ fc

Brenner et al., Fiber Optics, Advances in R s D, Providence, RI, U.S.A.; 19 - 23. juni 1978, NY Plenum Press (1979)). Således vil den utsendte fluorescens konsentrere den mak-simale intensitet innenfor et relativt smalt vinkelområde når det føres i bølgelederen, utgangen ved flere innbyrdes samvirkende steder adderes opp for å gi et høyere intensi-tetssignal ved utgangen av kjernen. Et andre viktig punkt er at, på grunn av refraksjonsindeksene som er forskjellige for forskjellige bølgelengder, vil det eksiterte signal og fluorescenssignalet følge baner med forskjellige reflek-sjonsvinkler i lederen og vil komme ut fra utgangen også med forskjellige vinkler fra hverandre. Følgelig er det en iboende optisk separasjon av den utsendte stråle fra eksitasjonsstrålen ved utgangen av kjernen og detektoren 78 kan være egnet plassert for å være i banen til fluorescenssignalet (A^) mens det unngås reesteksitasjonsr-:trålen selv ved fravær av filter 77. Brenner et al., Fiber Optics, Advances in R s D, Providence, RI, U.S.A.; 19 - 23 June 1978, NY Plenum Press (1979)). Thus, the emitted fluorescence will concentrate the maximum intensity within a relatively narrow angle range when it is guided in the waveguide, the output at several interacting locations is added up to give a higher intensity signal at the output of the core. Another important point is that, due to the refractive indices being different for different wavelengths, the excited signal and the fluorescence signal will follow paths with different angles of reflection in the conductor and will emerge from the output also at different angles from each other. Accordingly, there is an inherent optical separation of the emitted beam from the excitation beam at the exit of the core and the detector 78 may be suitably positioned to be in the path of the fluorescence signal (A^) while avoiding the re-excitation beam even in the absence of filter 77.

Apparatet som er vist på fig. 18a og 18b er beregnet på måling av optiske forandringer som opptrer i en optisk fiberbølgeleder som er tiiveiebragt ved dannelsen The apparatus shown in fig. 18a and 18b are intended for the measurement of optical changes that occur in an optical fiber waveguide that has been transmitted during its formation

av et produkt på flaten til nevnte fiber, hvorved denne måling gjennomføres ved hjelp av ellipsometri. Ellipsometriske målingsanvendelser for bioanalyse har vært beskrevet detaljert i søkerens europeiske søknad EP 81 810 255.0 og leseren vises til innholdet i denne søknad for generell betrakt-ning på dette området. Hovedforskjellen i foreliggende anvendelse i forhold til den tidligere beskrivelse er bruken av en optisk fiber istedenfor generelt kjente flate reflekterende flater. Ellipsometri er basert på målinger i forandringer av grad av elliptisk polarisasjon av lys som bevirkes av tilstedeværelsen av en film av stoff som er utfelt på reflekterende flater. Ut fra den spesielle egenskap of a product on the surface of said fibre, whereby this measurement is carried out by means of ellipsometry. Ellipsometric measurement applications for bioanalysis have been described in detail in the applicant's European application EP 81 810 255.0 and the reader is referred to the contents of this application for general consideration in this area. The main difference in the present application compared to the previous description is the use of an optical fiber instead of generally known flat reflective surfaces. Ellipsometry is based on measurements of changes in the degree of elliptical polarization of light caused by the presence of a film of material deposited on reflective surfaces. Based on the special property

og geometri for optiske fibre i sammenligning med en flat overflate på en bølgeleder må ekstra trekk tas med i be-traktning. For det første, for å opprettholde en stråle av lys som er lineært polarisert i en fiber, må man benytte en spesiell gruppe av lysmoduser. Disse moduser er definert som HE^m-moduser, med m = 1, 2, 3.... n(n er begrenset av størrelsen er refraksjonsindeksen på fiberen det dreier seg om, se E. Snitzer og H. Osterberg, J. Opt. Soc. Am. 51, 499 (1961)). For det annet er det for å være istand til å måle den fulle utstrekning av en hvilken som helst polarisasjon smodi fika sjon som bevirkes av en reaksjon som opptrer på overflaten til fiberen, viktig at signalene ved enhver polarisasjonsretning blir overført like godt langs bølgelederen. Således bør geometriske avvik slik som det kan bevirkes av den mekaniske belastning på fiberen unngås, fordi i slike tilfeller en spesiell polarisasjonsretning kunne bli favorisert. Følgelig er foreliggende apparat den optiske sonde (av hvilken nøkkelkomponenten er den optiske fiber) gjort kort og stiv og ubevegelig for å minimalisere uønsket vibrasjonspåvirkning eller andre mulige forstyrrel-ser eller avvik. and geometry for optical fibers in comparison with a flat surface on a waveguide, additional features must be taken into account. First, to maintain a beam of light that is linearly polarized in a fiber, one must use a special group of light modes. These modes are defined as HE^m modes, with m = 1, 2, 3... n(n is limited by the size is the refractive index of the fiber in question, see E. Snitzer and H. Osterberg, J. Opt. Soc. Am. 51, 499 (1961)). Secondly, in order to be able to measure the full extent of any polarization modification caused by a reaction occurring on the surface of the fiber, it is important that the signals in any direction of polarization are transmitted equally well along the waveguide. Thus, geometric deviations such as may be caused by the mechanical load on the fiber should be avoided, because in such cases a particular polarization direction could be favored. Accordingly, in the present apparatus the optical probe (of which the key component is the optical fiber) is made short and rigid and immovable to minimize unwanted vibrational influence or other possible disturbances or deviations.

For foretrukket å utsende HE-^-moduser i en optisk fiber bør den radielle lysintensitet ha en Gaussk fordeling, f.eks. den som oppnås fra en laserstråling i den fundamen-tale modus og strålen bør være rettet aksielt og sentralt mot fiberenden. Denne kopling kan oppnås ved hjelp av et mikroskopobjektiv. For nå å minimalisere bakgrunnsawik er det foretrukket å arbeide med bare én modus heller enn flere moduser samtidig. I det foreliggende apparat ble HE^-modusen (laveste enkeltmodus) valgt av enkelhetsgrunner. To preferentially emit HE-^ modes in an optical fiber, the radial light intensity should have a Gaussian distribution, e.g. that obtained from a laser radiation in the fundamental mode and the beam should be directed axially and centrally towards the fiber end. This connection can be achieved using a microscope objective. In order to minimize background drift, it is preferred to work with just one mode rather than several modes at the same time. In the present apparatus, the HE^ mode (lowest single mode) was chosen for reasons of simplicity.

I prinsippet kan multimodusfibre anvendes med enkeltmodus-signaler. Dette kan gjøres mulig (f.eks. den riktige Gausske fordeling kan bli valgt) ved å la den innfallende stråledia-meter ved fiberinngangsflaten være 0,65 x diamteren på fiberkjernen. Dette er imidlertid ikke i virkeligheten tilfreds-stillende fordi andre moduser med forskjellige polarisasjons-tilstander også sendes ut i en viss utstrekning og et delvis depolarisert signal oppnås ved sondeutgangen. Følgelig er det sterkt foretrukket å benytte en enkeltmodusfiber i denne utførelsen da den vil det vesentlige bare overføre HE^-modusen hvorved ingen omdanning med høyere orden for modusene og således nedgang i polarisasjonsgraden vil opptre. Følgelig oppnås et høyere signal-til-støyforhold enn sammenlignet med bruken av multimodusfibre. In principle, multimode fibers can be used with single-mode signals. This can be made possible (eg the correct Gaussian distribution can be chosen) by letting the incident beam diameter at the fiber entrance face be 0.65 x the diameter of the fiber core. However, this is not in reality satisfactory because other modes with different polarization states are also emitted to a certain extent and a partially depolarized signal is obtained at the probe output. Consequently, it is strongly preferred to use a single-mode fiber in this embodiment as it will essentially only transmit the HE^ mode whereby no higher-order conversion of the modes and thus decrease in the degree of polarization will occur. Consequently, a higher signal-to-noise ratio is achieved than compared to the use of multimode fibers.

Ved foreliggende utførelse er fiberlengden fortrinnsvis 10 cm eller mindre av ovennevnte grunner. Det er foretrukket en høykvalitets-enkeltmodusfiber med hensyn til depolarisasjon og dobbeltbrytningsegenskaper. Fibre oppnådd ved CVD-teknikken, som beskrevet i H. Aulich et al., Applied Optics 19, 22, 3735 (1980) er foretrukket. In the present embodiment, the fiber length is preferably 10 cm or less for the above reasons. A high-quality single-mode fiber is preferred in terms of depolarization and birefringence properties. Fibers obtained by the CVD technique, as described in H. Aulich et al., Applied Optics 19, 22, 3735 (1980), are preferred.

Det apparat som er vist på fig. 18a og 18b omfatter en optisk sone som omfatter et delvis etset stykke av optisk fiber 101 med en kjerne 101a og en symmetrisk fjernet belegning 101b. Teknikken for fjerning av belegningen er den samme som den er beskrevet for andre optiske fiberanvendel-ser i denne beskrivelsen. Ved en meget kort avstand fra den udekkede fiberkjerne (en del av en mm) på begge sider derav er det plassert to glassplater 102 som holdes stivt på "U--formede braketter 103. De kledde endedeler av fiberbølge-lederen er klemt ved hjelp av klemmer som ikke er vist fast på et innstillbart stativ (ikke vist) hvorved sistnevnte muliggjør at fiberens stilling kan bli nøyaktig styrt i sideretning og opp og ned. Rommet 104 mellom fiberkjernen og platene 102 er reaksjonsstedet, og væskene som skal prøves blir fastholdt av kapillærkrefter mellom fiber og plater. The apparatus shown in fig. 18a and 18b comprise an optical zone comprising a partially etched piece of optical fiber 101 with a core 101a and a symmetrically removed cladding 101b. The technique for removing the coating is the same as described for other optical fiber applications in this specification. At a very short distance from the uncovered fiber core (part of a mm) on both sides of it, two glass plates 102 are placed which are held rigidly on "U-shaped brackets 103. The clad end parts of the fiber waveguide are clamped by means of clamps not shown fixed to an adjustable stand (not shown) whereby the latter enables the position of the fiber to be accurately controlled laterally and up and down. The space 104 between the fiber core and the plates 102 is the reaction site, and the fluids to be sampled are held by capillary forces between fibers and plates.

Foreliggende apparat omfatter videre to mikroskop-objektiver 105 og 106 for kopling av inngangsinnfallsstrålen med fiberen og det utgående elliptisk polariserte signal med deteksjonssystemet, respektivt. Den innfallende stråle dannes av en lyskilde 107 (i denne utførelsen en He-Ne-laser) hvis utgangslys går over en polarisatorplate 108 og en roter-ende oppsplittingsskive 109 drevet av en motor 110 og har et hull 111 for oppsplitting av signalet. Deretter omfatter de-teks jonssystemet av apparatet en kvartbølgeplate 112, en pola-risasjonsanalysator 113 og en fotodetektor 114, hvor disse elementer svarer til tilsvarende elementer beskrevet i den beslektede søknad EP 81 810 255.0 og drives på tilsvarende måte. Til slutt omfatter apparatet en låsende forsterker 115 og tilhørende komponenter, dvs. en mikroberegningsenhet 116 og registreringsinnretning 117, hvorved funksjonene til disse elektroniske komponenter er i det vesentlig de samme som for de tilsvarende elementer allerede beskrevet tidligere i denne beskrivelse. Det skal videre anføres at det opp-splittede referansesignal som benyttes til referanseformål er vist på tegningen som kommende fra oppsplittingsmotoren 110 og er overført til forsterken 115 av en ledning 118. The present apparatus further comprises two microscope objectives 105 and 106 for coupling the input incident beam with the fiber and the outgoing elliptically polarized signal with the detection system, respectively. The incident beam is formed by a light source 107 (in this embodiment a He-Ne laser) whose output light passes over a polarizer plate 108 and a rotating splitting disc 109 driven by a motor 110 and has a hole 111 for splitting the signal. Next, the detection system of the apparatus comprises a quarter-wave plate 112, a polarization analyzer 113 and a photodetector 114, where these elements correspond to corresponding elements described in the related application EP 81 810 255.0 and are operated in a corresponding manner. Finally, the device comprises a latching amplifier 115 and associated components, i.e. a microcomputer unit 116 and recording device 117, whereby the functions of these electronic components are essentially the same as for the corresponding elements already described earlier in this description. It should also be stated that the split reference signal used for reference purposes is shown in the drawing as coming from the splitting motor 110 and is transmitted to the amplifier 115 by a line 118.

Driften av apparatet er meget lik i det vesentlige til det som er beskrevet i de tidligere utførelser kombinert med driften a\ apparatet beskrevet i nevnte søknad nr. EP 81 810 255.0. For således å utføre en prøve blir den udekkede del av fiberen først belagt med en reaktant (f.eks. antistoff) som vist med henvisningstall 120 på tegningen for å fylle rommet med riktig oppløsning som vist på tegningen med stiplede mønstere. Deretter etter det vanlige rense- og tørketrinn, nullstilling av intrumentet ved tilstedeværelse av en blindbuffer ved riktig alternativ dreining av polari-sas jonselementene 112 og 113 (se beskrivelsen i søknad nr. The operation of the apparatus is very similar in essence to that described in the previous embodiments combined with the operation of the apparatus described in said application No. EP 81 810 255.0. Thus, to perform a test, the uncovered portion of the fiber is first coated with a reactant (e.g., antibody) as shown by reference number 120 in the drawing to fill the space with the correct solution as shown in the drawing with dashed patterns. Then, after the usual cleaning and drying step, zeroing of the instrument in the presence of a blank buffer by correct alternative rotation of the polarization ion elements 112 and 113 (see the description in application no.

EP 81 810 255.0), og fjerning av blindoppløsningen, hvoretter den oppløsningen som skal utprøves innføres for starting av reaksjonen mellom antigenanalytt og antistoffbelegning som resulterer i vekst av reaktant-analyttlag på bølgeleder-kjernen og følgelig modifikasjon av den elliptisk polariserte utgang. Den tilsvarende forandring fra fotodetektor 114 blir forsterket og målt i de elektrisk tilhørende komponenter 116 og 117 og gir de ønskede data nøyaktig som ved de tidligere utførelser. EP 81 810 255.0), and removal of the blank solution, after which the solution to be tested is introduced to initiate the reaction between antigen analyte and antibody coating which results in growth of reactant-analyte layer on the waveguide core and consequent modification of the elliptically polarized output. The corresponding change from photodetector 114 is amplified and measured in the electrically associated components 116 and 117 and provides the desired data exactly as in the previous embodiments.

For ubevegeligheten for en film av antistoff på For the immobility of a film of antibody on

en bølgelederkjerne (eller selvfølgelig av antigen hvis dette er antistoffet som må bestemmes) er det kjent mange metoder som kan benyttes som allerede nevnt tidligere. Ved gjennomføring av foreliggende oppfinnelse under henvisning a waveguide core (or of course of antigen if this is the antibody that must be determined) many methods are known that can be used as already mentioned earlier. When implementing the present invention under reference

til immunoanalyseprøving, er det generelt foretrukket å trek-ke fordel av det faktum at de fleste typer glass vil gi en sterk adsorbsjon av proteiner via deres hydrofobe eller hydrofile områder. Således vil i et slikt tilfelle den et-sende fiber først renses i en vandig vaskeoppløsning (f.eks. en 2% vandig vaske- eller rensemiddeloppløsning). Deretter blir den renset under rennende vann og neddykket over natt i konsentrert I^SO^. Deretter blir den renset med destillert I^O og tørket i varm luft. Den vil så lett binde proteiner fra oppløsningene, f.eks. humant IgG i buffere. for immunoassay testing, it is generally preferred to take advantage of the fact that most types of glass will provide a strong adsorption of proteins via their hydrophobic or hydrophilic regions. Thus, in such a case, the etching fiber will first be cleaned in an aqueous washing solution (e.g. a 2% aqueous washing or cleaning agent solution). It is then cleaned under running water and immersed overnight in concentrated I^SO^. It is then purified with distilled I^O and dried in hot air. It will then easily bind proteins from the solutions, e.g. human IgG in buffers.

I en annen foretrukket metode er den aktive del In another preferred method, the active part is

av lederen etter rensing med H^SO^ og rensing som ovenfor nevnt neddykket 1 time i en 15% (vekt/vol.) av TiCl^ i en vannfri organisk opplsøning såsom aceton eller etanol. Den blir så vasket med destillert vann og 0,1M fosfatbuffer (pH 7) og deretter bragt i kontal' med en human IgG-oppløs-ning (2 g/l i 0,9% NaCl-oppløsning eller 0,1M fosfatbuffer, pH 7). Fiberen (eller heller sonden) som således er gjort klar for prøving mot AG lagres fuktig i en egnet buffer (eller også tørt over kortere perioder). of the conductor after cleaning with H^SO^ and cleaning as mentioned above immersed for 1 hour in a 15% (w/v) of TiCl^ in an anhydrous organic solution such as acetone or ethanol. It is then washed with distilled water and 0.1 M phosphate buffer (pH 7) and then brought into contact with a human IgG solution (2 g/l in 0.9% NaCl solution or 0.1 M phosphate buffer, pH 7 ). The fiber (or rather the probe) which has thus been prepared for testing against AG is stored moist in a suitable buffer (or also dry for shorter periods).

De eksempler som følger illustrerer de praktiske trekk ved oppfinnelsen. The examples that follow illustrate the practical features of the invention.

Eksempel 1 Example 1

En optisk sone som innbefatter en bølgeleder av den type som er beskrevet under henvisning til fig. 13a og 13b og en glasstelleplate ble preparert for å foreta immuno-kjemiske analyser på følgende måte: glassartikler fremstilt av følgende typer glass (n = 1,523): "Farbloses Brillenroh-glass B-260, DESAG", ble først vasket med en varm renseopp-løsning, renset i destillert vann og lufttørket. Deretter ble de neddykket i 5 minutter i konsentrert U^ SO^ ved 95°C, renset i destillert vann og tørket med ren duk. Den derpå følgende manipulasjon ble gjennomført med ytterste omhygge-lighet hvorved den rene glassflate ikke ble berørt og sonden håndtert via kantene. Platene ble montert på apparatet som vist på fig. 13a og 13b, med mellomrom på 0,3 mm mellom dem. For belegningsformål ble en omtrentlig (men nøyaktig veiet) An optical zone including a waveguide of the type described with reference to fig. 13a and 13b and a glass slide was prepared to carry out immuno-chemical analyzes in the following way: glass articles made from the following types of glass (n = 1,523): "Farloses Brillenroh glass B-260, DESAG", were first washed with a warm cleaning -solution, cleaned in distilled water and air-dried. They were then immersed for 5 minutes in concentrated U^SO^ at 95°C, cleaned in distilled water and dried with a clean cloth. The subsequent manipulation was carried out with the utmost care whereby the clean glass surface was not touched and the probe was handled via the edges. The plates were mounted on the apparatus as shown in fig. 13a and 13b, with a gap of 0.3 mm between them. For coating purposes, an approximate (but accurately weighed)

1 g/l antigenoppløsning preparert ved oppløsning av den krevde mengde fast humant immunoglobulin (Serva Biochemicals, Heidelberg, Tyskland) i 0,9% NaCl-oppløsning. Ca. 0,2 ml 1 g/l antigen solution prepared by dissolving the required amount of solid human immunoglobulin (Serva Biochemicals, Heidelberg, Germany) in 0.9% NaCl solution. About. 0.2 ml

av en slik oppløsning ble plassert mellom glasselementene 41 og 42 i sonden ved hjelp av en sprøyte og ble tillatt å stå der i 2 timer ved romtemperatur. I løpet av denne tid ble ca. 1 - 10% av AG som var tilgjengelig i prøven festet til overflaten på bølgelederen (ca. 2-20 yg). Deretter ble cellen tømt ved absorbsjon av væsken med et absorberende materiale og cellen ble renset med destillert vann og rense-vannet ble fjernet som tidligere. Så ble en 0,IM fosfatbuffer (pH 7) som inneholdt 2 g/l av bovinserumalbumin og 0,5 ml/l av væskeformet rensemiddel ("Tween 20") ble plassert i cellen og latt være der i 1 time. Serumalbuminet ville fylle "hailene" som var latt tomme på glasset etter belegningen med antigen (dvs. da antigenet vanligvis ikke fester til alle tilgjengelige områder på glasset og da antistoffet som skal prøves har også affinitet til det udekkede glass, kan tilstedeværelsen av ubelagte områder, "hullene" of such a solution was placed between the glass elements 41 and 42 of the probe by means of a syringe and was allowed to stand there for 2 hours at room temperature. During this time, approx. 1 - 10% of the AG that was available in the sample attached to the surface of the waveguide (about 2-20 yg). Then the cell was emptied by absorbing the liquid with an absorbent material and the cell was cleaned with distilled water and the cleaning water was removed as before. Then a 0.1M phosphate buffer (pH 7) containing 2 g/l of bovine serum albumin and 0.5 ml/l of liquid detergent ("Tween 20") was placed in the cell and left there for 1 hour. The serum albumin would fill the "holes" left empty on the slide after coating with antigen (ie, since the antigen does not usually attach to all available areas on the slide and since the antibody to be tested also has affinity for the uncovered slide, the presence of uncoated areas, "the holes"

på bølgelederen, følgelig innføre feil i målingene). Da antistoffet ikke har noen affinitet til bovinserumalbumin vil denne behandling ganske enkelt uskadeliggjøre ubenyttede udekkede deler av glasset. Rensemidlet vil understøtte en slik virkning. on the waveguide, consequently introducing errors in the measurements). As the antibody has no affinity for bovine serum albumin, this treatment will simply render unused, uncovered parts of the glass harmless. The cleaning agent will support such an effect.

Etter igjen å ha vasket og renset ble cellen tillatt å tørke i en strøm av ren varmluft. Den var så klar for eksperimentet. Alle analyser ble gjennomført ved romtemperatur. De forskjellige optiske og elektroniske komponenter med unntak av fotomultiplikatorrøret ble slått på og tillatt å komme i likevekt og en prøve av antistoffoppløsning (2 ml) ble innført i cellen med den samme innretning. Antistoffet som ble valgt var kaninanti-humant immunoglobulin fra DAKA IMMUNOCHEMICALS, Kjøbenhavn, Danmark, i 0,9% NaCl. Den første opp-løsning som ble mottatt var en 10 g/l proteinoppløsning med en titer på 900/ml, dvs. dette tall (gitt av produsenten) betyr at hver ml av antistoffoppløsningen virkelig nøytrali-serer 900 yg av antigen (nøytralisering betyr her at når slike resiproke mengder av begge ingredienser har reagert, vil oppløsningen ikke inneholde noen vesentlige mengder AG eller AB). For kalibreringsformål ble således kjente antistoff-oppløsninger hensiktsmessig fortynnet hvor de ble benyttet for utøvelse av prøven (se tabell I). Så snart cellen var fylt med kalibreringsoppløsning (n = ca. 1,33), ble rommet mørklagt for å unngå metning av fotomultiplikatorrøret og sistnevnte ble slått på. Andelskurven som ble dannet av spredningslyssignalet som ble opptatt av fotomultiplikatoren startet sin utvikling etter noen sekunders likevekt (sann-synligvis på grunn av den tid som er nødvendig for riktig å fukte proteinet i belegget). Reaksjonen ble tillatt å skride frem i ca. 2-5 minutter og helningen for andelskurven (nær lineær) ble tatt i gjennomsnitt over perioden. After again washing and cleaning, the cell was allowed to dry in a stream of clean warm air. It was then ready for the experiment. All analyzes were carried out at room temperature. The various optical and electronic components with the exception of the photomultiplier tube were switched on and allowed to equilibrate and a sample of antibody solution (2 ml) was introduced into the cell using the same device. The antibody chosen was rabbit anti-human immunoglobulin from DAKA IMMUNOCHEMICALS, Copenhagen, Denmark, in 0.9% NaCl. The first solution received was a 10 g/l protein solution with a titer of 900/ml, i.e. this figure (given by the manufacturer) means that each ml of the antibody solution really neutralizes 900 µg of antigen (neutralization here means that when such reciprocal amounts of both ingredients have reacted, the solution will not contain any significant amounts of AG or AB). For calibration purposes, known antibody solutions were thus suitably diluted where they were used for carrying out the test (see table I). As soon as the cell was filled with calibration solution (n = about 1.33), the room was darkened to avoid saturation of the photomultiplier tube and the latter was switched on. The proportion curve formed by the scattered light signal captured by the photomultiplier began its development after a few seconds of equilibration (probably due to the time required to properly wet the protein in the coating). The reaction was allowed to proceed for approx. 2-5 minutes and the slope of the share curve (close to linear) was averaged over the period.

Resultatene er oppsummert i tabell I nedenfor som gir verdiene for fortynning av pr... vene av antiserum og tilsvarende beregnede titerverdier såvel som helningen på tilsvarende andelskurver som målt med apparatet som ble benyttet : The results are summarized in table I below, which gives the values for the dilution of the samples of antiserum and corresponding calculated titer values as well as the slope of the corresponding proportion curves as measured with the apparatus that was used:

For analysen av en ukjent prøve ble den samme prosedyre fulgt, andelsdata registrert og deretter sammenlignet med standarddata i tabell I. De ønskede analytiske data ble oppnådd ved inntegning av den analytiske andelsverdi som ble oppnådd mot den tilsvarende titer som gitt av dataene i tabell I. For the analysis of an unknown sample, the same procedure was followed, proportion data recorded and then compared with standard data in Table I. The desired analytical data was obtained by plotting the analytical proportion value obtained against the corresponding titer as given by the data in Table I.

Eksempel 2 Example 2

Det omvendte av eksperimentet beskrevet i eksempel 1 ble gjennomført med samme apparat og under de samme betingelser. I dette tilfelle ble bølgelederen i den optiske sonde belagt med en tynn film av antistoff (kaninantihumant immunoglobulin) ved hjelp av 0,2 ml av utgangsoppløsningen med titer 900/ml (se eksempel 1). Alle andre operasjoner var de samme som beskrevet i eksempel 1. Kalibreringsprøvene ble fremstilt av kjente oppløsninger av antigenoppløsningen som gitt i tabell II som også oppsummerer helningene for andelskurvene som ble registrert. The reverse of the experiment described in Example 1 was carried out with the same apparatus and under the same conditions. In this case, the waveguide in the optical probe was coated with a thin film of antibody (rabbit anti-human immunoglobulin) using 0.2 ml of the starting solution with a titer of 900/ml (see example 1). All other operations were the same as described in Example 1. The calibration samples were prepared from known solutions of the antigen solution as given in Table II which also summarizes the slopes of the proportion curves that were recorded.

For analysering av ukjente prøver av AG ble det. fulgt den prosedyre som allerede er beskrevet i eksempel 1, dvs. helningen for tilsvarende andelskurve under prøven ble målt og den verdi som ble oppnådd ble bragt i samsvar med tilsvarende antigenkonsentrasjon ved sammenligning med kur-ven fremstilt fra verdiene som er oppsummert i tabell II. For analyzing unknown samples of AG it was followed the procedure already described in example 1, i.e. the slope of the corresponding proportion curve under the sample was measured and the value obtained was brought into accordance with the corresponding antigen concentration by comparison with the curve produced from the values summarized in table II.

Eksempel 3 Example 3

I dette eksempel ble det signal som ble oppnådd In this example it was signal that was obtained

fra lys som kom ut fra bakenden av bølgelederen og som faller på detektoren 58 benyttet for dannelse av andelskurven. Den optiske sonde var i det vesentlige den samme som den som ble benyttet i eksempel 2 (med et belegg av AB, kaninantihumant immunoglobulin). Prøver av antigenoppløsninger (lik eksempel 2) ble benyttet hvorved konsentrasjonene er vist i tabell III nedenfor. Resten av operasjonen ble gjennomført nøyak-tig som forklart i eksempel 1 og 2 med den forskjell at fotomultiplikatoren 53 ikke ble benyttet og at signalet virkelig avtok etter hvert som reaksjonen skred frem (dette skyldes at from light that came out from the rear end of the waveguide and which falls on the detector 58 used for forming the proportion curve. The optical probe was essentially the same as that used in Example 2 (with a coating of AB, rabbit anti-human immunoglobulin). Samples of antigen solutions (similar to example 2) were used whereby the concentrations are shown in Table III below. The rest of the operation was carried out exactly as explained in examples 1 and 2 with the difference that the photomultiplier 53 was not used and that the signal really decreased as the reaction progressed (this is because

andelen av lys som ikke når utgangen av bølgelederen øker etter hvert som reaksjonen skrider frem). Helningen for andelskurvene, registrert som en funksjon av mengden av AG som er tilstede i prøven, er gitt i tabell III. the proportion of light that does not reach the output of the waveguide increases as the reaction progresses). The slope of the proportion curves, recorded as a function of the amount of AG present in the sample, is given in Table III.

Eksempel 4 Example 4

Det følgende eksempel illustrerer en konkurrerende analysemetode av den type som omcalt i forbindelse med fig. 5. For denne ble det benyttet en fluorescensmålings-apparat-type av den type som er beskrevet under henvisning til fig. 16. Den optiske sonde ble fremstilt ved belegning av den tilsvarende bølgeleder 71 med en film av humant immunoglobulin (AG) etter den samme prosedyre som er beskrevet i eksempel 1. Antistoff AB<*> som ble benyttet var merket med fluorescein-isotiocyanat (FITC) og spesifikt overfor det antigen som ble prøvet (det ble innhentet fra DAKO IMMUNOGLOBULINS, Kjøbenhavn). Det umerkede tilsvarende antistoff AB ble også oppnådd fra samme kilde. I det følgende eksperiment var ut-gangsflaten 71 av bølgelederen belagt med svart maling for å minimalisere spredning av innfallende lys. The following example illustrates a competitive analysis method of the type mentioned in connection with fig. 5. For this, a fluorescence measuring device type of the type described with reference to fig. 16. The optical probe was produced by coating the corresponding waveguide 71 with a film of human immunoglobulin (AG) following the same procedure as described in example 1. Antibody AB<*> that was used was labeled with fluorescein isothiocyanate (FITC ) and specific to the antigen tested (it was obtained from DAKO IMMUNOGLOBULINS, Copenhagen). The unlabeled corresponding antibody AB was also obtained from the same source. In the following experiment, the exit surface 71 of the waveguide was coated with black paint to minimize scattering of incident light.

I hvert eksperiment ble en fast mengde sporanti-stoff AB<*> tilsatt. Denne mengde var 100 yl av Dako-produkt fortynnet 1/200 i 0,IM fosfatbuffer ved pH 7 og den ble blandet med 100 yl av prøveoppløsningen av umerket AB i fortynninger gitt i tabell IV. Driften ble gjennomført som i de tidligere eksempler, de blandede 200 yl porsjoner ble innført mellom platene 71 og 72. Resultatene er angitt i form av helning for tilsvarende andelskurver i tabell IV. In each experiment, a fixed amount of anti-spor substance AB<*> was added. This amount was 100 µl of Dako product diluted 1/200 in 0.1M phosphate buffer at pH 7 and it was mixed with 100 µl of the sample solution of unlabeled AB at dilutions given in Table IV. The operation was carried out as in the previous examples, the mixed 200 µl portions were introduced between plates 71 and 72. The results are given in the form of slopes for corresponding proportion curves in table IV.

For måling av de ukjente oppløsninger av antistoff ble den samme teknikk benyttet (tilsetning av 100 yl av det merkede antistoff) og resultatene ble oppnådd med henvisning til-standarddata gitt ovenfor. For measurement of the unknown solutions of antibody, the same technique was used (addition of 100 µl of the labeled antibody) and the results were obtained with reference to the standard data given above.

Eksempel 5 Example 5

Det foranstående eksempel ble gjentatt, men denne gangen ble utgangen fra detektoren 78 ved bakenden av bølge-lederen målt. Ved bruk av de samme prøvekonsentrasjoner som gitt i tabell IV, ble de tilsvarende andelsresultater (i økende orden) oppnådd (mvolt/min.): 2,9; 4,8; 6,1; 6,6. The preceding example was repeated, but this time the output from the detector 78 at the rear end of the waveguide was measured. Using the same sample concentrations as given in Table IV, the corresponding proportion results (in increasing order) were obtained (mvolt/min.): 2.9; 4.8; 6.1; 6.6.

Eksempel 6 Example 6

En sondecelle ble fren.stilt ved å ta et stykke av plastbelegnings-silisiumoksydfiber fra "Quartz & Silice SA", type "PCS Fibrosil WSF-UV"-serier (diameter 380 ym, kjerne 200 ym, tap 0,14 db/m ved 350 nm, 97% overføring) og den ble innsatt med sine ender inn i sporene til en PVC-celle som angitt på fig. 10a og 10b. For tetning ble det benyttet en oppløsning av silikongummi-sementeringsmiddel i aceton. Kledningen ble etset bort ved fylling av cellen med konsentrert H2S04 og å la den stå 1 time (ikke-belagt del ca. 10 cm lang). Deretter ble fiberen gjort aktiv ved den første foretrukne metode beskrevet i siste paragraf foran eksemplene. A probe cell was prepared by taking a piece of plastic coating silicon oxide fiber from "Quartz & Silice SA", type "PCS Fibrosil WSF-UV" series (diameter 380 ym, core 200 ym, loss 0.14 db/m at 350 nm, 97% transmission) and it was inserted with its ends into the slots of a PVC cell as indicated in fig. 10a and 10b. For sealing, a solution of silicone rubber cementing agent in acetone was used. The coating was etched away by filling the cell with concentrated H 2 SO 4 and leaving it for 1 hour (non-coated part approx. 10 cm long). Then the fiber was made active by the first preferred method described in the last paragraph before the examples.

En film av humant immunoglobulin G (IgG), fra "Serva Biochemicals", Heidelberg, Tyskland, ble så utfelt på fiberen på følgende måte: fosfatbufferen i cellen ble fjernet og erstattet av en 2 g/l-oppløsning av IgG (10 ml) A film of human immunoglobulin G (IgG), from "Serva Biochemicals", Heidelberg, Germany, was then deposited on the fiber as follows: the phosphate buffer in the cell was removed and replaced by a 2 g/l solution of IgG (10 ml)

i en 0,9% NaCl-oppløsning. Etter 2 timer ble antistoffopp-løsningen fjernet og fiberen ble renset med bufferoppløsning in a 0.9% NaCl solution. After 2 hours, the antibody solution was removed and the fiber was cleaned with buffer solution

hvoretter en 2 g/l oppløsning av bovinserumalbumin som inneholdt 0,5 ml av "Tween 20" (et rensemiddel) i 0,IM fosfatbuffer ble innført og etterlatt der i 1 time. Deretter ble cellen igjen renset med buffer og fylt med fersk buffer (10 ml). Cellen ble installert på den optiske benk i apparatet på fig. 9, filter 5 ble valgt for X = 280 nm (proteinabsorbsjon) og filter 6 for føring av >>2 = 340 nm (ingen proteinabsorbsjon), hvoretter innstillingen ble gjort for å sentrere strålen, ha riktig reaksjon på de elektroniske en-heter og tillate systemet å komme i likevekt med minium støy. Deretter ble 50 \ il av forskjellige fortynninger av antiserum (anti-IgG dyrket i kaniner og innkjøpt fra Dako Immunochemicals, Kjøpenhavn) tilsatt og omhyggelig sammen-blandet ved hjelp av boblende luft. Registreringsinnret-ningen ble så startet ved tidspunkt null og absorbsjonsfor-andringer ved A^ = 280 nm ble må t i ca. 10 minutter. Gjen-nomsnittshastigheten for forandring i dette absorbsjonssignal ble opptegnet og helningen ble registrert i vilkårlige en-heter. Resultatene er vist i tabell V som en funksjon av AG-konsentrasjonen. after which a 2 g/l solution of bovine serum albumin containing 0.5 ml of "Tween 20" (a detergent) in 0.1 M phosphate buffer was introduced and left there for 1 hour. Then the cell was again cleaned with buffer and filled with fresh buffer (10 ml). The cell was installed on the optical bench in the apparatus of fig. 9, filter 5 was selected for X = 280 nm (protein absorption) and filter 6 for guiding >>2 = 340 nm (no protein absorption), after which the adjustment was made to center the beam, have the correct response to the electronic units and allow the system to reach equilibrium with minimum noise. Then 50 µl of various dilutions of antiserum (anti-IgG raised in rabbits and purchased from Dako Immunochemicals, Copenhagen) were added and carefully mixed together using bubbling air. The recording device was then started at time zero and absorbance changes at λ = 280 nm were monitored for approx. 10 minutes. The average rate of change in this absorption signal was recorded and the slope was recorded in arbitrary units. The results are shown in Table V as a function of AG concentration.

Eksempel 7 Example 7

Fremgangsmåten var i det vesentlige som beskrevet The procedure was essentially as described

i det foranstående eksempel, men kanin-IgG ble skiftet ut med et tilsvarende merket antiserum. Merkingsforbindelsen var fluorescein-isotiocyanat "isomer-1" (FITC) og det merkede in the above example, but the rabbit IgG was replaced with a correspondingly labeled antiserum. The labeling compound was fluorescein isothiocyanate "isomer-1" (FITC) and the label

antiserum ble oppnådd fra "Dako". Dette materiale absorberer sterkt ved 492 nm (denne bølgelengde er i realiteten også den som eksiterer fluorescein). I dette eksperiment ble filter 5 antiserum was obtained from "Dako". This material absorbs strongly at 492 nm (this wavelength is actually also the one that excites fluorescein). In this experiment, filter 5

valgt for en X^ = 492 nm og filter 6 for en X^ = 600 nm hvor ingen absorbsjon opptrer. Prøvene ble utført som allerede beskrevet med forskjellige konsentrasjoner av FITC-merket IgG og også ved bruk,'i et annet sett målinger, av aktive fiberseksjoner med bare 5 cm. Resultatene er angitt i tabell VI. chosen for an X^ = 492 nm and filter 6 for an X^ = 600 nm where no absorption occurs. The tests were performed as already described with different concentrations of FITC-labeled IgG and also using, in another set of measurements, active fiber sections of only 5 cm. The results are shown in Table VI.

Eksempel 8 Example 8

Det fremgår av det foranstående eksempel at merkingen med et fluoresceinderivat kunne bli benyttet for å modifisere absorbsjonsspekteret av et protein og følgelig øke sensitititeten for prøven i foreliggende oppfinnelse med hensyn til umerkede stoffer. Følgelig kan dette system også bli benyttet for å måle ukjente konsentrasjoner av umerket humant IgG (konkurrerende målingstyper) ved bruk, i tillegg, av en fast konsentrasjon av merket AB, hvor forholdet av dette i forhold til merkede stoffer så vil være andelsbestem-mende i samsvar med det skjema som er vist på fig. 6. Ved eksperimenter, hvis resultater er angitt i tabell VII, var den faste konsentrasjon av merket IgG 1 yg/ml. Verdiene som er angitt i den første kolonne er de for umerket IgG. It appears from the above example that labeling with a fluorescein derivative could be used to modify the absorption spectrum of a protein and consequently increase the sensitivity of the sample in the present invention with respect to unlabeled substances. Consequently, this system can also be used to measure unknown concentrations of unlabeled human IgG (competing measurement types) by using, in addition, a fixed concentration of the label AB, where the ratio of this in relation to labeled substances will then be the determining factor in accordance with the scheme shown in fig. 6. In experiments, the results of which are given in Table VII, the fixed concentration of labeled IgG was 1 µg/ml. The values given in the first column are those for unlabeled IgG.

Eksempel 9 Example 9

Apparatet på fig. 9 ble drevet med fluorescens-målingsbetingelser, dvs. filteret 5 for eksitasjon av lys var for X = 492 nm og verdien for filteret 6 og for det ekstra eksitasjonslys-blokkerende f ilter etter fiberbakenden var for A2 = 518 nm. The apparatus of fig. 9 was operated with fluorescence measurement conditions, i.e. the filter 5 for excitation light was for X = 492 nm and the value for filter 6 and for the additional excitation light-blocking filter after the fiber rear end was for A2 = 518 nm.

Eksperimentet ble i praksis gjennomført nøyaktig som i eksempel 8, men med måling av en økning av signal (utsendt fluorescens) i stedet for en reduksjon som i absorbsjon s fenomenet . Som i eksempel 8, inneholdt analytten 1 ug/ml av fluorescent IgG + forskjellige konsentrasjoner av umerket humant IgG som vist i venstre kolonne i tabellen. In practice, the experiment was carried out exactly as in example 8, but with the measurement of an increase in signal (emitted fluorescence) instead of a decrease as in the absorption phenomenon. As in Example 8, the analyte contained 1 µg/ml of fluorescent IgG + various concentrations of unlabeled human IgG as shown in the left column of the table.

Det skulle være klart for leseren at resultatene som er beskrevet i eksemplene 1 - 9 er blitt benyttet som standarder for sammenligningsformål med tilsvarende prøver av ukjente konsentrasjoner. Sammenligninger og beregninger kan gjøres, som vanlig, visuelt eller ved elektronisk behandling i mikroberegningsenheter som kan forbindes med de beskrevne apparater. It should be clear to the reader that the results described in Examples 1 - 9 have been used as standards for comparison purposes with corresponding samples of unknown concentrations. Comparisons and calculations can be made, as usual, visually or by electronic processing in microcomputing units that can be connected to the devices described.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av en analytt i opp-løsning, hvor et ]ag (23)av et analytt-reaktantprodukt bygges opp på overflaten av en lysbølgelederkjerne (l)som overfører et flere ganger totalt reflektert lysbølgesignal, hvor denne lagdannelse har den virkning at den forandrer dens optiske egenskaper for således å modifisere bølgesignalet og hvor modifikasjonen måles og benyttes for nevnte bestemmelse, karakterisert ved at det benyttes som en bølgeleder en kjerne med en ref raks jonsindeks (n-^) høyere enn (n2) for analyttoppløsningen og med et forhold n^/ n^ med en slik verdi at inntrengningsdybden i oppløsningen av lyskomponenten som er forbundet med bølgesignalet i kjernen praktisk talt passer til eller overskrider tykkelsen til nevnte analytt-reaktantprodukt.1. Method for determining an analyte in solution, where a ]ag (23) of an analyte-reactant product is built up on the surface of a light waveguide core (l) which transmits a light wave signal that is reflected several times in total, where this layer formation has the effect that it changes its optical properties in order to thus modify the wave signal and where the modification is measured and used for said determination, characterized in that a core with a refractive index (n-^) higher than (n2) for the analyte solution is used as a waveguide and with a ratio n^/n^ with such a value that the penetration depth in the solution of the light component associated with the wave signal in the core practically matches or exceeds the thickness of said analyte-reactant product. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en del av en ikke-porøs lysbølge-lederk jerne (1) som er belagt med en tynn film av reaktant som er spesifikk for en analytt, bringes i kontakt med en oppløsning av analytten hvor red det muliggjøres at analytten kan reagere med nevnte reaktant i filmen og danne et reaktant-analyttproduktlag, at det iakttas de tilsvarende optiske forandringer med tiden som opptrer på lysbølgesignalet som beveger seg gjennom kjernen ved utgangen av kjernen som et resultat av dannelsen av nevnte produktlag og at andelsdata som er oppnådd slik korreleres med tilsvarende standardreferanse-andelsdata som oppnås på tilsvarende måte fra kalibrer-ingsprøver for analytten.2. Method according to claim 1, characterized in that a part of a non-porous light waveguide core (1) which is coated with a thin film of reactant which is specific for an analyte, is brought into contact with a solution of the analyte where red it is enabled that the analyte can react with said reactant in the film and form a reactant-analyte product layer, that the corresponding optical changes with time that appear on the light wave signal traveling through the core at the exit of the core as a result of the formation of said product layer are observed and that proportion data obtained in this way are correlated with corresponding standard reference proportion data obtained in a similar way from calibration samples for the analyte. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at en seksjon av en ikke-porøs bølgelederkjerne (1) belegges med en referansemengde av analytt som skal bestemmes, at det innsendes et lysbølgesignal i en inngang i seksjonen, at lysseksjonen bringes i kontakt med analyttoppløsningen mens det tilsettes på forhånd eller samtidig en referanse mengde reaktant for å bevirke at sistnevnte i konkurranse reagerer med analytten i oppløsning og referansemengden på kjernen, at det iakttas de tilsvarende optiske forandringer med tid som opptrer på bølgesignalet ved en utgang av kjerne-seksjonen som et resultat av nevnte reaksjon mellom reaktant og referansemengden og sammenligning av andelsdata som oppnås slik med standardreferanse-andelsdata som oppnås på en tilsvarende måte fra kalibreringsprøver av oppløsning av analytten.3. Method according to claim 1, characterized in that a section of a non-porous waveguide core (1) is coated with a reference amount of analyte to be determined, that a light wave signal is sent into an input in the section, that the light section is brought into contact with the analyte solution while a reference is added beforehand or at the same time amount of reactant to cause the latter to react in competition with the analyte in solution and the reference amount on the core, that the corresponding optical changes with time that appear on the wave signal at an output of the core section as a result of said reaction between reactant and the reference quantity are observed and comparison of ratio data obtained in this way with standard reference ratio data obtained in a similar way from calibration samples of dissolution of the analyte. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert ved at det er tilsatt tii analyttoppløsningen en spormengde av ren analytt i merket form, at tilstedeværelsen av nevnte merking i reaktant-analyttproduktlaget på bølgelederkjernen bevirker nevnte optiske forandringer på lysbølgesignalet som beveger seg gjennom kjernen, idet størrelsen for forandringen er i direkte relasjon med forholdet av merket analytt til analytt i oppløsning.4. Method according to claim 2, characterized in that a trace amount of pure analyte in labeled form has been added to the analyte solution, that the presence of said labeling in the reactant-analyte product layer on the waveguide core causes said optical changes to the light wave signal that moves through the core, the size of the change is in direct relation to the ratio of labeled analyte to analyte in solution. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det benyttes en kjerne med et belegg av en reaktant i overskudd av det som støkiometrisk er nødven-dig for binding av analytten i oppløsningen som skal bestemmes, at den belagte kjerne bringes i kontakt med analyttopp-løsningen for total binding av analytten som skal bestemmes, at analyttoppløsningen tilsettes en referansemengde analytt i ren merket form for å reagere med det fremdeles uorukte overskudd av reaktant,at tilstedeværelsen av nevnte merking i reaktant-analyttproduktet bevirker de nevnte optiske forandringer som opptrer i bølgesignalet, idet størrelsen på forandringen er i direkte proporsjon med forholdet av merket analytt til analytt som var opprinnelig i oppløsningen.5. Method according to claim 2, characterized in that a core is used with a coating of a reactant in excess of what is stoichiometrically necessary for binding of the analyte in the solution to be determined, that the coated core is brought into contact with analyte top the solution for total binding of the analyte to be determined, that the analyte solution is added to a reference amount of analyte in pure labeled form in order to react with the still intact excess of reactant, that the presence of said labeling in the reactant-analyte product causes the aforementioned optical changes that appear in the wave signal, the size of the change being in direct proportion to the ratio of labeled analyte to analyte that was originally in the solution. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor analytten har mer enn ett bindingssted for spesifikk binding av mer enn én type reaktanter, karakterisert ved at kjernen som er belagt med en første reaktant bringes i kontakt med nevnte analyttoppløsning, at det tilsettes en referansemengde av en annen reaktant for å bringe den andre reaktant å binde til et andre bindingssted i analytten, at nevnte optiske forandring er resultatet av at bindingen av nevnte andre reaktant på nevnte andre bindingssted av analytten som er bundet av sitt første bindingssted på nevnte første reaktant av kjernen.6. Method according to claim 2, where the analyte has more than one binding site for specific binding of more than one type of reactant, characterized in that the core which is coated with a first reactant is brought into contact with said analyte solution, that a reference amount of another is added reactant to bring the second reactant to bind to a second binding site in the analyte, that said optical change is the result of the binding of said second reactant on said second binding site of the analyte which is bound by its first binding site on said first reactant of the core. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at andelsdata fortolkes i form av helningen i på andelskurver som vedrører reaksjonen under utprøving eller andelsdataene ble ekstrapolert for å bestemme like-vektsbetingelser.7. Method according to claim 2, characterized in that proportion data is interpreted in the form of the slope i on proportion curves relating to the reaction under test or the proportion data were extrapolated to determine equilibrium conditions. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at forandringen i optiske egenskaper for lederkjernen viser til absorbsjon av bølgesignalet, hvilken modifikasjon fører til en reduksjon med tiden av lyssignalet som måles ved en utgang av kjernen.8. Method according to claims 1-7, characterized in that the change in optical properties of the conductor core indicates absorption of the wave signal, which modification leads to a reduction with time of the light signal measured at an output of the core. 9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at forandringen i optiske egenskaper for lederkjernen innbefatter endring av et fluorescent lyssignal, der signalet øker med tiden og måles ved en utgang av kjernen eller på siden av denne.9. Method according to claims 1-6, characterized in that the change in optical properties of the conductor core includes a change in a fluorescent light signal, where the signal increases with time and is measured at an output of the core or on its side. 10. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at forandringen i optiske egenskaper for lederkjernen innbefatter spredning av lysbølgesignalet, og at utstrekningen av slik spredning øker med tiden og er målbart delvis i sideretningen til spredningsområdet og delvis ved en utgang av kjernen.10. Method according to claims 1-6, characterized in that the change in optical properties of the conductor core includes scattering of the light wave signal, and that the extent of such scattering increases with time and is measurable partly in the lateral direction of the scattering area and partly at an exit of the core. 11. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at det benyttes et polarisert lyssignal og at nevnte forandring i optiske egenskaper på lederen ved-rører elliptiske polarisasjonsparametre for nevnte signal, hvilke parametre måles ved en utgang av kjernen.11. Method according to claims 1-6, characterized in that a polarized light signal is used and that said change in optical properties of the conductor concerns elliptical polarization parameters for said signal, which parameters are measured at an output of the core. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 10, karakterisert ved at kjernen velges utformet av en lystransparent plate, stav eller fiberlignende midler med refraksjonsindeks minst 1,4.12. Method according to claims 1 - 10, characterized in that the core is chosen to be formed of a light-transparent plate, rod or fiber-like means with a refractive index of at least 1.4. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at et multimodusfiber benyttes og at det omfatter bruk av moduser som er tilstrekkelig grunne med hensyn til fiberaksen, til å sikre total refleksjon og tilstrekkelig steilhet til å sikre en høy lineær tetthet for for lyssignal-belegg-reaksjonsstedene.13. Method according to claim 12, characterized in that a multimode fiber is used and that it includes the use of modes that are sufficiently shallow with respect to the fiber axis, to ensure total reflection and sufficient steepness to ensure a high linear density for light signal coverage. the reaction sites. 14. Apparat for måling av kinetiske parametre i en reaksjon mellom en analytt med refraksjonsindeks n2 og en spesifikk reaktant, hvilken reaksjon opptrer på flaten til en bølgeleder (1) med refraksjonsindeks ni og bevirker detekterbare forandringer i dens optiske egenskaper, omfattende en lyskilde (8), innretninger (9,5,11) for innføring av et signal fra kilden i inngangen til bølgelederen (1), detekteringsinnretninger (12) for å detektere lyssignalet som har vært utsatt for forandringer under bevegelsen derigjennom og som kommer ut derfra og omdannelse av signalet til et elektrisk signal, og innretninger (13,14) for viderebe-handling av signalet til anvendbare data med hensyn til reaksjonen, karakterisert ved at forholdet n^/n2 er av en slik verdi at inntrengningsdybden i oppløsningen av lyskomponenten som er forbundet med bølgesignalet i kjernen praktisk talt passer til eller overskrider tykkelsen til nevnte analytt-reaktantprodukt.14. Apparatus for measuring kinetic parameters in a reaction between an analyte with refractive index n2 and a specific reactant, which reaction occurs on the surface of a waveguide (1) with refractive index ni and causes detectable changes in its optical properties, comprising a light source (8 ), devices (9,5,11) for introducing a signal from the source into the entrance to the waveguide (1), detection devices (12) for detecting the light signal which has been subjected to changes during the movement through it and which comes out from there and conversion of the signal into an electrical signal, and devices (13,14) for further processing of the signal into usable data with regard to the reaction, characterized in that the ratio n^/n2 is of such a value that the penetration depth in the solution of the light component which is associated with the wave signal in the core practically matches or exceeds the thickness of said analyte-reactant product. 15. Apparat ifølge krav 14;karakterisert ved at bølgelederen har form av en plate eller en fiber med refraksjonsindeks innen området mellom ca. 1,4 og ca.3,5.15. Apparatus according to claim 14; characterized in that the waveguide has the form of a plate or a fiber with a refractive index within the range between approx. 1.4 and approx. 3.5. 16. Apparat ifølge krav 14,karakterisert ved at det modifiserte lyssignal er utsendt som et spredt, fluorescent eller delvis absorbert lyssignal.16. Apparatus according to claim 14, characterized in that the modified light signal is emitted as a scattered, fluorescent or partially absorbed light signal. 17. Apparat ifølge krav 14,karakterisert ved at bølgelederen har form av en spiralviklet optisk fiber.17. Apparatus according to claim 14, characterized in that the waveguide has the form of a spirally wound optical fiber. 18. Apparat ifølge krav 15,karakterisert ved at det omfatter en motplate anordnet i ikke-berør-ende nært parallelt forhold til bølgelederplaten, og at reaksjonen finner sted i rommet som tilveiebringes mellom nevnte plater, idet reaksjonsmediet holdes på plass av kapillærkrefter.18. Apparatus according to claim 15, characterized in that it comprises a counter plate arranged in a non-touching close parallel relationship to the waveguide plate, and that the reaction takes place in the space provided between said plates, the reaction medium being held in place by capillary forces. 19. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at kjernen (1) er en enkelmodus eller multimodus optisk fiberkjerne.19. Apparatus according to claim 14, characterized in that the core (1) is a single-mode or multi-mode optical fiber core. 20. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at kjernen er en multimodusfiber og hvor modusene velges med en første refleksjonsvinkel nær den kritiske vinkel, hvorved i løpet av reaksjonen en lett forandring av refraksjonsindeksen n2 for det tynne medium som opptrer på grunn av vekst av analytt-reaktantprodukt vil resultere i en delvis eller total brytning av lys på utsiden av kjernen.20. Apparatus according to claim 14, characterized in that the core is a multimode fiber and where the modes are selected with a first reflection angle close to the critical angle, whereby during the reaction a slight change in the refractive index n2 for the thin medium occurs due to growth of analyte -reactant product will result in a partial or total refraction of light on the outside of the core.
NO831709A 1981-09-18 1983-05-13 PROCEDURE AND APPARATUS FOR DETERMINATION OF SUBSTANCES IN SOLUTION WITH AN OPTICAL CHAIRMAN. NO161945C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP81810385 1981-09-18
PCT/EP1982/000195 WO1983001112A1 (en) 1981-09-18 1982-09-08 Method for the determination of species in solution with an optical wave-guide

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO831709L NO831709L (en) 1983-05-13
NO161945B true NO161945B (en) 1989-07-03
NO161945C NO161945C (en) 1989-10-11

Family

ID=26069300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO831709A NO161945C (en) 1981-09-18 1983-05-13 PROCEDURE AND APPARATUS FOR DETERMINATION OF SUBSTANCES IN SOLUTION WITH AN OPTICAL CHAIRMAN.

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO161945C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO161945C (en) 1989-10-11
NO831709L (en) 1983-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4608344A (en) Method for the determination of species in solution with an optical wave-guide
USRE33064E (en) Method for the determination of species in solution with an optical wave-guide
US4818710A (en) Method for optically ascertaining parameters of species in a liquid analyte
US6274872B1 (en) Process and device for carrying out quantitative, fluorescence affinity tests
US4368047A (en) Process for conducting fluorescence immunoassays without added labels and employing attenuated internal reflection
US5156976A (en) Evanescent wave sensor shell and apparatus
US6287871B1 (en) System for determining analyte concentration
US4775637A (en) An immunoassay apparatus having at least two waveguides and method for its use
EP0543831B1 (en) Analytical device
US5350697A (en) Scattered light detection apparatus
NO178708B (en) Bölgeleder sensor
Oroszlan et al. Fiber-optic atrazine immunosensor
CA2069539A1 (en) Multiple surface evanescent wave sensor system
US4988630A (en) Multiple beam laser instrument for measuring agglutination reactions
JPH03502604A (en) Analysis method
Walczak et al. The application of evanescent wave sensing to a high-sensitivity fluoroimmunoassay
US11499917B2 (en) Biomarker detection apparatus
JPH0641912B2 (en) Optical immunoassay device
JP2002365211A (en) Measuring apparatus
JP2000121552A (en) Spr sensor cell and immunoreaction measuring device using the same
Sutherland et al. Interface immunoassays using the evanescent wave
NO161945B (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR DETERMINATION OF SUBSTANCES IN SOLUTION WITH AN OPTICAL CHAIRMAN.
JP2000171391A (en) Spr sensor cell and immune reaction measuring device using it
Ives et al. Total internal reflection fluorescence surface sensors
Walczak et al. Sensitive fiber-optic immunoassay