JPH01221666A - 免疫検査装置および免疫検査方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は免疫検査装置および免疫検査方法に関し、さ
らに詳細にいえば、光導波路を用いて抗原、或は抗体の
有無を検出することにより免疫検査を行なう免疫検査装
置および免疫検査方法に関する。

〈従来の技術〉 従来から免疫検査を行なう目的で、光導波路の表面に、
抗原、或は抗体を固定した領域を形成し、この領域に血
液等を接触させた状態で上記光導波路に光を導入し、光
導波路から出射される光強度をΔＰ１定することにより
、抗原、或は抗体の有無を検知し、免疫検査を行なうよ
うにした装置が提供されている（特許出願公表箱５８−
５０１４８１号公報参照）。

さらに詳細に説明すると、光が光導波路を伝播する場合
には、光の強度分布の殆どの部分は光導波路の中に閉じ
込められた状態であるが、一部は光導波路を包囲するク
ラッド部に浸み出し、再び光導波路の内部に反射される
ことが知られている（以下、この光成分および光導波路
の外部から光導波路内部に侵入し、そのまま光導波路内
部を伝播する光成分をエバネッセント波と称する）。

そして、上記エバネッセント波は、クラッド部の反射率
の影響を受けて光導波路内部への反射量が変化する。

即ち、上記クラッド部に相当する部分に抗原、或は抗体
を予め固定しておいて、この部分に血液等を接触させた
状態で光導波路に光を入射させれば、血液等が全く抗体
、抗原を有していない場合には、上記抗原、或は抗体を
固定した部分の反射率の影響を受けて出射光強度が変化
し、他方、血液等が抗体、抗原を有している場合には、
抗原と抗体とが結合して全く別の物質が上記クラッド部
に存在することになり、上記強度と異なる出射光強度と
なる。（但し、上記出射光強度は、抗原、或は抗体のみ
の場合と比較して、抗原抗体反応が行なわれた場合の方
が小さくなることが知られている）。

したがって、出射光の強度変化の有無を検出することに
より抗体或は抗原があるが否かを検出することができる
。

しかし、上記の構成の免疫検査装置においては、短に出
射光強度が変化するだけであるとともに、出射光強度が
変化する割合が著しく小さいのであるから、温度条件、
湿潤程度等の変化に起因する出射光強度変化と抗原抗体
反応に起因する出射光強度の変化とを確実に区別するこ
とができず、゛免疫検査精度が著しく低下してしまうこ
とになる。

このような問題を解消させるために、抗原、或は抗体を
予め固定した領域に対して血液等を接触させることによ
り免疫の程度に対応する抗原抗体反応を行なわせ、次い
で螢光物質により識別させられた抗原、或は抗体を接触
させることによりさらに抗原抗体反応を行なわせ、この
状態において光導波路に光を入射させるようにした免疫
検査装置が提供されている。この場合において、出射光
の向きについてみれば、入射光がそのまま出射される側
において螢光に起因する光強度を検出する方法と、光が
入射する側において螢光に起因する光強度を検出する方
法と、光導波路の側方において螢光に起因する光強度を
検出する方法とがある。

したがって、螢光物質で標識された抗原、或は抗体を用
いて免疫を検査する装置においても、エバネッセント波
の影響を受けた出射光の強度を検出すれば、血液等の中
に抗原、抗体が存在するか否か、即ち、免疫があるか否
かを検査することができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記の螢光物質で標識された抗原、或は抗体を用いる免
疫検査装置においては、抗原抗体反応に対応する螢光信
号を得るために、光導波路に導入する励起光が必要であ
り、装置が全体として大型化するのみならず、余分な熱
の発生、消費電力の増加等の問題を有しており、しかも
、免疫検査精度を余り向上させることができないという
問題も有している。

さらに詳細に説明すると、第５図に示すように、励起光
のピーク波長と螢光のピーク波長とは数１０ｔｖ程度の
差が存在しているのであるが、螢光の光強度と比較して
励起光の光強度が著しく大きいのであるから、螢光のピ
ーク波長に対応する励起光強度がかなり大きくなり、大
きな誤差を与えることになってしまう。このような不都
合を解消するために励起光に対してフィルタリングを施
すことも考えられるが、完全なフィルタリングを達成す
ることは不可能であるから、誤差の程度が低減させられ
るだけで、依然として免疫検査精度を十分に向上させる
ことはできない。

さらに、励起光の入射側において螢光を測定する構成を
採用することも考えられるが、この場合には、励起光入
射面における反射が螢光の強度レベルに対して到底無視
し得ない状態になるので、同様に、免疫検査精度を十分
には向上させることができない。

また、励起光を生成する光源としては、ピーク波長を中
心とする著しく狭い波長範囲における光のみを出力する
とともに、安定した出力光強度を維持し続けることがで
きるものでなければ、免疫検査精度を高めることができ
ないのであるから、通常の光源を使用することはできず
、Ｘｅフラッシュランプ等を使用しなければならなくな
るとともに、出力光強度を安定化するための制御装置を
設けなければならなくなる。そして、光源と光導波路と
はある程度能れた状態で配置されるのであるから、免疫
検査装置全体として大型化するとともに、光源における
熱の発生および消費電力の増加を伴ない、特に熱の影響
が光源、或は抗体を固定した部分に抹ぶと、免疫検査精
度が低下することになってしまうという問題もある。

さらに、光導波路の側方において螢光に起因する光強度
を検出する方法を採用した場合には、螢光物質により識
別させられた抗原、或は抗体の全てから発せられる螢光
が免疫検査のための光信号として入射することになるの
で、抗原抗体反応を行なっていない螢光が含まれること
になり、免疫検査精度が大巾に低下してしまうことにな
るという問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
励起光の導入を不要として構成を小形化し、かつ簡素化
するとともに、免疫検査精度を著しく向上させることが
できる免疫検査装置および免疫検査方法を提供すること
を目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の免疫検査装置
は、光導波路の側面所定位置に検査対象溶液を収容する
収容室が形成されているとともに、収容室内に位置する
光導波路の側面に、特定物質の存在を条件として発光す
る物質で標識された抗原、或は抗体を検査対象物質を媒
介として受容する抗原、或は抗体が固定されており、し
がも、受容された識別抗原、或は抗体の発光のうち光導
波路を通して伝播するエバネッセント波を受光する受光
部が設けられている。

但し、上記光導波路としては、断面方形状に形成されて
いるとともに、光導波路の側面に検査対象溶液を収容す
る収容室が形成されていることが好ましい。

また、上記の目的を達成するための、この発明の免疫検
査方法は、光導波路の側面に固定した抗原、或は抗体に
対して検査対象物質を反応させた後、特定物質の存在を
条件として発光する物質で標識された抗原、或は抗体を
反応させ、次いで特定物質を供給することにより標識物
質を発光させ、光導波路近傍に位置する標識物質からの
発光のみを光導波路を通して伝播させ、伝播光に基いて
免疫検査を行なう方法である。

さらに他の免疫検査方法は、光導波路の側面に固定した
抗原、或は抗体に対して検査対象物質および特定物質の
存在を条件として発光する物質で標識された抗原、或は
抗体を反応させ、次いで特定物質を供給することにより
標識物質を発光させ、光導波路近傍に位置する標識物質
からの発光のみを光導波路を通して伝播させ、伝播光に
基いて免疫検査を行なう方法である。

く作用〉 以上の構成の免疫検査装置であれば、検査対象溶液を収
容する収容室内に位置する光導波路の側面に、特定物質
の存在を条件として発光する物質で標識された抗原、或
は抗体を検査対象物質を媒介として受容する抗原、或は
抗体が固定されており、しかも、受容された識別抗原、
或は抗体の発光のうち光導波路を通して伝播するエバネ
ッセント波を受光する受光部が設けられているので、検
査対象溶液を収容室に入れて検査対象物質と予め固定さ
れている抗原、或は抗体との間で、検査対象物質量に対
応する抗原抗体反応を行なわせ、次いで、或は同時に発
光物質で積置された抗原、或は抗体を含む溶液を入れる
ことにより、抗原抗体反応を行なった部分に対してさら
に抗原抗体反応を行なわせることができる。その後、収
容室に特定物質を入れることにより、励起光を全く導入
することなく発光物質を発光させることができる。

この発光は光導波路の側面近傍において発生することに
なるので、エバネッセント波として光導波路に侵入し、
そのまま光導波路内を伝播する。したがって、光導波路
内を伝播するエバネッセント波を受光部において受光す
ることにより、免疫があることを検知することができる
のみならず、エバネッセント波の強度に基いて免疫の程
度を検出することができる。

そして、上記光導波路が断面方形状に形成されていると
ともに、光導波路の側面に検査対象溶液を収容する収容
室が形成されている場合には、抗原、或は抗体を固定す
る領域を大きくすることができるので、全体として光導
波路を伝播するエバネッセント波の強度を大きくするこ
とができ、免疫検査精度を向上させることができる。

以上の免疫検査方法であれば、光導波路の側面に固定し
た抗原、或は抗体に対して検査対象物質を反応させた後
、特定物質の存在を条件として発光する物質で標識され
た抗原、或は抗体を反応させ、次いで特定物質を供給す
ることにより標識物質を発光させ、光導波路近傍に位置
する標識物質からの発光のみを光導波路を通して伝播さ
せ、伝播光に基いて免疫検査を行なうので、光導波路に
励起光を導入する必要が全くなくなり、発光光強度が弱
くても励起光の影響が皆無になることにより、発光光強
度の測定精度を著しく向上させ、ひいては免疫検査精度
を著しく向上させることができる。

また、以上の他の免疫検査方法であれば、光導波路の側
面に固定した抗原、或は抗体に対して検査対象物質およ
び特定物質の存在を条件として発光する物質で標識され
た抗原、或は抗体を反応させ、次いで特定物質を供給す
ることにより標識物質を発光させ、光導波路近傍に位置
する標識物質からの発光のみを光導゛波路を通して伝播
させ、伝播光に基いて免疫検査を行なうので、光導波路
に励起光を導入する必要が全くなくなり、発光光強度が
弱くても励起光の影響が皆無になることにより、発光光
強度の測定精度を著しく向上させ、ひいては免疫検査精
度を著しく向上させることができる。そして、検査対象
物質および特定物質の存在を条件として発光する物質で
標識された抗原、或は抗体を、予め固定された抗原、或
は抗体に対して同時に反応させることができるので、免
疫検査に必要な操作を簡素化することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

　〜 第１図はこの発明の免疫検査装置の一実施例を示す概略
斜視図、第２図は中央縦断面図であり、全体が平板状で
あり、一端部下面に光導出部（３）を形成してなる光導
波路（りの上面に、予め多数の抗体（６）を固定してな
る領域（１）を形成している。そして、上記光導出部（
３）から導出される光を、光電子増倍管等を有する受光
部（４）に導き、受光部（４）から出力される電気信号
を、差動増幅器等を有する検出部（５）に供給している
。また、上記領域（１）を包囲するように側壁（ｌａ）
を一体形成することにより収容室（１ｂ）を形成してい
る。

また、図示していないが、上記抗体（６）は、血液等の
測定対象溶液に含まれる抗原（７）（第３図Ａ参照）と
の間で抗原抗体反応を行なうものであり、さらに、上記
抗原（７）との間で抗原抗体反応を行なう抗体（８）を
、基質液の存在下において発光する標織物質（９）（第
３図Ｂ、Ｃ参照）で標識している。

尚、標識物質（９）としては、ケミルミネッセンスメカ
ニズムにより発光するもの、例えば過酸化酵素（パーオ
キシデース）等で゛あってもよく、またはバイオルミネ
ッセンスメカニズムにより発光するもの、例えばルシフ
ェレース、エクリオン等であってもよい。

上記の構成の免疫検査装置の動作は次のとおりである。

先ず、収容室（１ｂ）に測定対象溶液を収容することに
より、測定対象溶液中の抗原（７）と予め固定されてい
る抗体（６）との間で抗原抗体反応を行なわせる（第３
図Ｃ参照）。この場合における抗原抗体反応量は、測定
対象溶液中における抗原量、即ち免疫の程度に基いて定
まる。

次いで収容室（１ｂ）から測定対象溶液を排出し、標識
物質溶液を収容する二とにより、抗体（６）との間で抗
原抗体反応を行なった抗原（７）と標識物質（９）で標
識された抗体■との間で抗原抗体反応を行なわせる（第
３図Ｃ参照）。

したがって、この状態において、領域（１）に予め固定
されている多数の抗体（６）のうち、測定対象溶液の免
疫の程度に対応する数の抗体（６）に対してのみ、抗原
（７′）を媒介として、標識物質（９）で標識された抗
体（８）が受容されている。

その後、収容室（１ｂ）から標識物質溶液を排出し、基
質液を収容すれば、標識物質（９）が発光する（第３図
Ｃ参照）。この標識物質（９）の発光は光導波路（りの
上面近傍においてなされるので、発光の一部が光導波路
（２）に導入され、そのまま光導波路（２）を伝播する
。そして、伝播光は光導口部口）から導出され、受光部
（４）に導かれることにより、抗体（６）に受容された
抗体（８）を標識している標識物質（９）の量、即ち、
抗体（６）と抗原抗体反応を行なった抗原（７］の量に
対応する電気信号に変換される。この変換された電気信
号は検出部６）に供給され、免疫のを無、および免疫が
ある場合には免疫の程度を検出することができる。

以上の説明から明らかなように、光導波路■に励起光を
全く導入しないのであるから、光導出部（３）から導出
される光は、領域（１）に固定された抗体０に対して抗
原（７）を媒介として結合された抗体Ｂ）に標識されて
いる標識物質（９）の発光の一部のみとなり、抗体（６
）と抗原抗体反応を行なった抗原ωの量、即ち、免疫の
程度に対応する強度の光が受光部（４）に入射させられ
ることになる。

したがって、免疫検査精度を著しく向上させることがで
きるとともに、励起光用の光源を省略したことに起因し
て、免疫検査装置全体として小形化することができる。

さらに、光源の発熱に起因する昇温および光源への通電
に起因する消費電力の増加を確実に防止することができ
る。

第４図は他の手順による免疫検査を説明する概略図であ
り、第３図の手順と異なる点は、測定対象溶液の収容と
標識物質溶液の収容とをこの順に行なう代わりに、第４
図Ａに示すように、測定対象溶液と標識物質溶液とを予
め混合しておいて、混合溶液を収容室（１ｂ）に収容す
るようにした点のみである。

したがって、この実施例の場合にも、予め固定している
多数の抗体（６）との間で抗原抗体反応を行なった抗原
（７）に、既に標識物質θ）で標識された抗体（８）が
受容されることになる。そして、抗原（７）に受容され
た抗体■の量、即ち、標識物質（９）の量に対応する強
度の光が生成され、この光の一部が光導波路■を通して
伝播され、光導出部（３）から導出されて受光部（４）
に導かれることにより、免疫の程度に対応する電気信号
を生成することができる。

この結果、上記の手順を採用した場合と同様に、高精度
に免疫検査を行なうことができるとともに、励起光用の
抗原を省略することに伴なう利点をも達成することがで
きる。

尚、上記基質液としては、標識物質（９）に対応させて
定めればよく、例えば、パーオキシデースに対してはル
ミノール液を、ルシフエレースに対してはルシフェリン
液を、エクリオンに対してはカルシウム溶液を、それぞ
れ定めればよい。

く具体例〉 ルシフェレースで標識された抗体を用いてヒト絨毛性ゴ
ナドトロピン（以下、ｈＣＧと略称する）の測定を行な
う場合には、 ■　領域（１）に抗ｈＣＧ抗体を固定し、■　収容室（
１ｂ）に測定対象溶液を収容して、ｈＣＧ抗原と抗ｈＣ
Ｇ抗体との抗原抗体反応を行なわせ、 ■　測定対象溶液を排出して標識物質溶液を収容するこ
とにより、ｈＣＧ抗原とルシフエレースで標識された抗
ｈＣＧ抗体との抗原抗体反応を行なわせ、 ■　標識物質溶液を排出してルシフェリン液を収容する
ことにより、バイオルミネッセンスメカニズムによる発
光を行なわせ、 ■　発光を５分間測定した。

そして、以上のｎ１定を行なうことにより、５ｎｇ／　
ｘｌの濃度のｈＣＧを測定することができた。

この具体例からも明らかなように、励起光を全く用いな
いので、微弱な発光光であっても、低濃度のｈＣＧを感
度よく測定できる。したがって、免疫検査精度を著しく
向上させることができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、領域（１）に対して抗体（６）を固定する代
わりに抗原を固定しておくことが可能であるほか、標識
物質として他の物質を用いるとともに、対応する基質液
を用いることが可能であり、さらに、収容室（１ｂ）の
サイズを適宜設定することが可能であるほか、光導波路
（りの屈折率を適宜設定することが可能であり、その他
、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々の設
計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、励起光を全く導入すること
なく発光物質を発光させ、この発光を光導波路を通して
伝播させて受光部に導くようにしているのであるから、
免疫の有無、および免疫がある場合には免疫の程度を著
しく高精度に検査することができるとともに、検査装置
全体として小形化することができ、しかも、温度変動を
防止することができるとともに、消費電力を低減するこ
とができるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、光導波路が断面方形状に形成されている
とともに、光導波路の側面に検査対象溶液を収容する収
容室が形成されているので、抗原、或は抗体を固定する
領域を大きくすることができ、全体として光導波路を伝
播するエバネッセント波の強度を大きくして、免疫検査
精度を向上させることができるという特有の効果を奏す
る。

第３の発明は、光導波路に励起光を導入する必要が全く
なくなり、発光光強度が弱くても励起光の影響が皆無に
なることにより、発光光強度の１１１Ｊ定精度を著しく
向上させ、ひいては免疫検査精度を著しく向上させるこ
とができるという特有の効果を奏する。

第４の発明は、光導波路に励起光を導入する必要が全く
なくなり、発光光強度が弱くても励起光の影響が皆無に
なることにより、発光光強度の測定精度を著しく向上さ
せ、ひいては免疫検査精度を著しく向上させることがで
きるとともに、検査対象物質および特定物質の存在を条
件として発光する物質で標識された抗原、或は抗体を、
予め固定された抗原、或は抗体に対して同時に反応させ
ることかできるので、免疫検査に必要な操作を簡素化す
ることができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の免疫検査装置の一実施例を示す概略
斜視図、 第２図は中央縦断面図、 第３図は免疫検査手順を説明する概略図、第４図は他の
免疫検査手順を説明する概略図、第５図は励起光のピー
ク波長と螢光のピーク波長との関係を説明する図。 （１ｂ）・・・収容室、（２）・・・光導波路、（４）
・・・受光部、（６）　（８）・・・抗体、（７）・・
・抗原、（９）・・・標識物質特許出願人　　ダイキン
工業株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　津　　川　　友　　士
第１図 第２図 第３図 （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光導波路（２）の側面所定位置に検査対象溶液を収
   容する収容室（１ｂ）が形成されているとともに、収容
   室（１ｂ）内に位置する光導波路（２）の側面に、特定
   物質の存在を条件として発光する物質（９）で標識され
   た抗原、或は抗体（８）を検査対象物質（７）を媒介と
   して受容する抗原、或は抗体（６）が固定されており、
   しかも、受容された識別抗原、或は抗体（８）の発光の
   うち光導波路（２）を通して伝播するエバネッセント波
   を受光する受光部（４）が設けられていることを特徴と
   する免疫検査装置。 ２、光導波路（２）が断面方形状に形成されているとと
   もに、光導波路（２）の側面に検査対象溶液を収容する
   収容室（１ｂ）が形成されている上記特許請求の範囲第
   １項記載の免疫検査装置。 ３、光導波路（２）の側面に固定した抗原、或は抗体（
   ６）に対して検査対象物質（７）を反応させた後、特定
   物質の存在を条件として発光する物質（９）で標識され
   た抗原、或は抗体（８）を反応させ、次いで特定物質を
   供給することにより標識物質（９）を発光させ、光導波
   路（２）近傍に位置する標識物質（９）からの発光のみ
   を光導波路（２）を通して伝播させ、伝播光に基いて免
   疫検査を行なうことを特徴とする免疫検査方法。 ４、光導波路（２）の側面に固定した抗原、或は抗体（
   ６）に対して検査対象物質（７）および特定物質の存在
   を条件として発光する物質（９）で標識された抗原、或
   は抗体（８）を反応させ、次いで特定物質を供給するこ
   とにより標識物質（９）を発光させ、光導波路（２）近
   傍に位置する標識物質（９）からの発光のみを光導波路
   （２）を通して伝播させ、伝播光に基いて免疫検査を行
   なうことを特徴とする免疫検査方法。