JPH065213B2 - 溶液中の種を光学的に測定するための分折装置 - Google Patents

溶液中の種を光学的に測定するための分折装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶液中の種を光学的に測定するための、さら
に具体的には、免疫検定タイプの反応によって生物学的
活性種を測定するための分析装置に関する。
ファイバーコアー上で化学種の吸収性を光学的にモニタ
ーすることができる光ファイバープローブを含んで成る
分析装置は知られている。この技法は、光導波路、たと
えばクラッドを有しない光ファイバーの試験溶液中への
浸すことに基づいており、この試験溶液の屈折率はファ
イバーコアーの屈折率よりも低く、それによって導波管
にそって進むビームのエバネッセント波成分と測定され
るべき溶液中の種との間で相互作用が起こる。
このアプローチは、特にファイバーのすぐ近くの、すな
わちエバネッセント波成分が到達する範囲(数10分の
1又は数百分の1オングストローム)の反応空間中での
事象をモニターすることについて興味深く、そしてこれ
は、プローブ表面上に吸着しているか、又は被覆されて
いる複合体形成反応における第1パートナーと、サンプ
ル溶液中に溶解している第2パートナーとの反応に基く
試験の場合である。
そのようなタイプの測定のために適切な装置が、最近、
次の参照文献、WO34/00817,USP4,447,546(Hirschfeld
など)、GB2,103,786(ICI),J.D.Andradeなど、Applied
Optics23(11)1984,1812〜1815に開示されている。
従来技術の装置においては、光プローブ(光ファイバ
ー;このクラットは少なくとも一部除去されている)
は、その近位端において光励起−検出装置に連結されて
おり、この装置は一般に波長λの励起シグナルを提供
する光源、該シグナルをファイバーの近位端に向けるビ
ームスプリッターミラー分離器及びファイバーから返還
された試験シグナルを受理するために光源に対して一定
の角度に方向づけられた光検出器から構成されており、
前記ビームスプリッターミラーは入射光シグナルと返還
される光シグナルとの間の分離を行う。
従来技術の好ましいアプローチにおいては、返還される
シグナルは、反応中の種のある成分により発生するλ
よりも長い波長λを有する螢光シグナルである。従っ
て、ビームスプリッターミラーは、好ましくはダイクロ
イックミラー、すなわち注目の発こう螢団の最大吸収と
最大螢光バック放射との間の遮断周波数を有するローパ
ス干渉フィルターである。この集成装置は、2つのシグ
ナルの間で幾分完全な分離を可能にする。
さて、プローブ自体に関しては、これは、その標準的な
低屈折率のクラッドが除去された一片の光ファイバーに
よって一般的に構成される。このプローブは、一般的に
免疫型反応に関与する1つの反応種、たとえば分析され
るべき抗原に対して特異的な抗体のフィルムにより被覆
される。点灯されたプローブが試験溶液中に浸される場
合、抗原がファイバー表面上で反応し、螢光シグナルを
発生することができる免疫型複合体を提供し、エバネッ
セント波成分によって励起される場合、このシグナル
は、ファイバーを経て検出器及び光連結システムに返還
される。しかしながら、攪乱シグナル(ノイズ)が、フ
ァイバー端から放出される励起シグナルと多くの分析物
との相互作用から発生するかも知れず、そしてこの欠点
を避けるためにファイバー先端が黒され又は十分に反射
性にされている。第1の場合、入射シグナル及び前方に
発生するシグナルの両者が、結果として生じる減少性反
応により吸収し、そして第2の場合、入射シグナル及び
螢光シグナルの両者が、ノイズ:シグナルの比較的高い
比率を伴って分離器にリターンする。
請求の範囲第1項に定義される本発明は、この状況を改
善する。一層詳しくそれを開示するために、添付図面に
言及する。
第1図は本発明の分析装置の略図である。
第2図は細部、すなわちプローブと光ファイバーの残り
の部分との間の連結手段の拡大横断面図である。
第3図は入射シグナルを濾光し、そして試験シグナルを
反射するための手段の1つの実施態様に関するプローブ
先端の横断面図である。
第4図は上記のような手段のもう1つの実施態様の横断
面図である。
第1図に表わされている装置は、分析物溶液を含む容器
2中に浸されるべきプローブ1を本質的に含んで成る。
そのプローブ1は、ほぼ十分な長さでクラッドが取り除
かれている一片の光ファイバーであり、そして1aと示
されている小さな部分は、後に見られるように機械的な
連結の便利さのために除去されていないクラッドを、な
お有する。
サンプル液体中に浸るファイバーの下部の裸の部分は、
容器2中において、分析されるべきサンプル中に溶解さ
れている分析物と結合しやすい反応性物質の層により被
覆され、従って、波長λ(試験シグナル)で螢光を発
するであろう導波路の表面上に複合体をもたらす。
本装置は、さらに、光源3、焦点調整手段4、ビーム分
離手段5、試験シグナル検出器6、参照シグナル検出器
7及び光源3からの波長λの励起シグナルを受理する
ために焦点手段に対して適切な光学的位置に、そしてフ
ァイバー8に沿う多数回反射を確保するために正しい角
度で位置調整手段9によって保持されている柔軟な光フ
ァイバーの部分8を含む光学要素の集成装置を含んで成
る。要素3〜8は、従来の技術に詳しく開示されており
(前述の参考文献を参照のこと)、そしてこの明細書に
さらに記載する必要はない。すなわち、検出器6及び7
は、通常、検出されたシグナルを処理し、増幅し、識別
し、そして結果を適当な表示手段上で読み取りとして示
されるべき電気シグナルの形に計算するための回路部分
に適切に連結され、そしてすべてのそのような技術は当
業者に良く知られていると言えば十分であろう。
柔軟なファイバー要素8は、第2図上にさらに詳しく示
されている連結手段によってプローブに連結される。そ
のような手段は、本質的に、3個のボール11(2個の
みが示されているを含んで成り、これらのボールはカプ
ラーフレーム13の円錐体形状のくぼみ12中に収容さ
れており、そしてこれらのボールは、くぼみ12の内部
上壁16上におかれており、そしてプラスチックリング
17を介してボール11に対して圧力を加える圧縮スプ
リング15の作用によりプローブの近位末端14に締め
つけ作用を与える。従って、プローブ1は、連結器を引
っぱることによって容易に取りはずすことができ、そし
て1回の分析作業の後、使い古された場合、新しいプロ
ーブと交換することができる。
プローブ表面上の反応体の螢光発光によって発生した前
方へのシグナルλ(“前方への”とは、プローブ端に
向かっての方向を意味する)を返還するために、第3図
に示されるようにファイバー1の遠位端にダイクロイッ
クミラーが設けられる。このダイクロイックミラーは、
入射波長λを濾光し、そして試験波長λを自由に通
すために適切な屈折率を持つ三層の透過材21,22,
23を有する。適切な屈折率を有する材料を選択するた
めの方法は良く知られている(たとえば、Applied Opti
cs and Optical Engineering,編集者R.Kingslake,第
1巻,316〜322ページ、Academic Press,ニューヨーク
を参照のこと)。そのミラーはさらに、λシグナルを
後方に向かってプローブ中に反射し、そしてそこから検
出器6にもどすであろう、十分に反射する金属性裏板
(たとえば磨かれたアルミニウム)を有する。
もつ1つの実施態様(第4図)においては、プローブの
遠位端が、波長λで選択的にシグナルを吸収し、そし
て波長λで試験シグナルを自由に通すことができる物
質の光フィルターとして作用する。前の実施態様におけ
るような集成装置を、十分に反射する磨かれた金属性ミ
ラー26によって構成される。この実施態様において使
用される型の狭波帯フィルターは良く知られていて、そ
して光学製品の製造業者から商業的に入手できる。
本装置の操作を、次のように手短に記載することができ
る。
プローブ1の裸の部分をまず、試験されるべきある種の
分析物と選択的に結合しやすい反応性成分により被覆す
る。さらに、得られた複合体がそれ自身によって螢光を
発しない場合、螢光性標識を、1つ又は他の反応体のい
づれかに関連して供給するが、しかしながら、目的とす
る免疫反応生成物の非存在下においては、螢光は発せら
れず又は少ない螢光のみが発せられるものとする。
次に、適切なすすぎ及び乾燥の後、被覆されたプローブ
を、連結器10によって柔軟な部分8に連結する。光学
部材3〜7及び追加の電子装置のスイッチを入れ;そし
て点灯したプローブを、そのプローブ表面上で前述の特
定の反応によって測定されるべき分析物を収容する容器
2中に浸す。
その反応が進行する場合、波長λの螢光試験シグナル
が波長λの励起光のエバネッセント成分と分析物複合
体層との相互作用によってプローブ表面で発生する。試
験シグナルの後方への成分は直接的に、ファイバー8及
び分離器5を通って検出器6に向ってそのファイバーに
そって返還され、他方、前方への成分は、最初に、ファ
イバーの遠位端に達し、ここでそれはファイバー端とミ
ラーの間に挿入されたフィルター部分(第3及び第4図
を参照のこと)を通過した後、ミラー24、26によっ
て後方に反射される。同時に、前方に進む好ましくない
励起成分を吸収することによって除去する。この技法は
検出器6におけるシグナル対ノイズの比率を改良するこ
とができ、そして一定の強光度のインプットにより感度
を増強することができ又は感度を犠牲にしないでインプ
ットエネルギーを減じることができる。
計算及び表示回路の操作は、従来技術の開示に従ってい
て、そしてここでさらに改良される必要はない。
本装置が免疫タイプの分析を行うために操作される場
合、たとえば、血液サンプルが患者からまず採取される
場合のように、実験室用の容器中に貯蔵されたサンプル
として分析されるべき流体を最初に得ることは必須でな
いことが注目される。従って、本装置のプローブを、た
とえば手術中に、患者の血流中に又は不可能ならば、一
時的に連結されたバイパス回路中に、その場で直接的に
導入することができる。事実、本発明の装置のプローブ
は、患者のために最小の不快を伴って、そのような試験
に直接的に使用されるべき十分に小さなサイズの光学的
及び機械的要素によって構成されている。
フロントページの続き (72)発明者 デーン,クラウス スイス,ツエーハー‐1213 オネツクス /ジユネーブ,アベニユ ドウ ボア‐ド ウ‐ラ‐シヤプレ,103 (72)発明者 プレイス,ジヨン,エフ スイス,ツエーハー‐1208 ジユネーブ, シユマン ドウ ラ シヤビラルデユ,42 (56)参考文献 国際公開84−00817(WO,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】波長λの励起光源、波長λの螢光を検
    出する螢光検出器及び波長λの前記励起光源から波長
    λの前記螢光を分けるためのビーム分離手段から成る
    光学システムにコネクターにより結合された光ファイバ
    ープローブを備え、 前記光ファイバープローブがサンプル溶液中に溶解され
    ている分析物に特異的に結合して免疫検定型の複合体を
    提供することができる生物反応性反応体により被覆さ
    れ、それによって、螢光が前記光ファイバープローブ中
    に注入された前記励起光及び前記複合体の相互作用によ
    って発生し、前記螢光が光ファイバープローブのミラー
    端、コネクター及び分離手段を通って後方に向かって反
    射的に返還されることによって検出器に集められ、それ
    によって目的とする分析情報を提供する免疫検定の分析
    装置であって、 前記光ファイバープローブのミラー端が、波長λの励
    起光をブロックし、そして波長λの螢光を選択的に通
    し、そして検出器に入射させる手段を有することを特徴
    とする免疫検定の分析装置。
  2. 【請求項2】前記ミラー端が、前記光ファイバープロー
    ブの端に配置されたダイクロイックフィルターミラーか
    ら成る請求の範囲第1項記載の分析装置。
  3. 【請求項3】波長λの励起光をブロックし、そして波
    長λの螢光を選択的に通すための手段が、前記光ファ
    イバープローブのファイバー端と前記光ファイバープロ
    ーブのミラー端との間に挿入されている光吸収フィルタ
    ーである請求の範囲第1項記載の分析装置。
  4. 【請求項4】前記光ファイバープローブが光学システム
    の柔軟な光ファイバー部分に、プラグタイプのスナップ
    オンコネクターにより取りはずしできるように連結され
    ている請求の範囲第1項記載の分析装置。
  5. 【請求項5】前記スナップオンコネクターが、柔軟な光
    ファイバーの一端に永久的に固定されて、光ファイバー
    プローブの自由端を挿入するための遠位開口部を有する
    中空プラグ、そして前記遠位開口部とつながっている前
    記プラグのくぼみ中に保持された、前記柔軟な光ファイ
    バーと光学的に連結される位置に光ファイバープローブ
    を保持するための該光ファイバープローブの裸の近位端
    上に作用するスプリング及びボール締め付け装置から成
    る請求の範囲第4項記載の分析装置。
JP60505080A 1984-11-06 1985-11-04 溶液中の種を光学的に測定するための分折装置 Expired - Lifetime JPH065213B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH5306/84-5 1984-11-06
CH5306/84A CH660633A5 (fr) 1984-11-06 1984-11-06 Appareil d'analyse pour la determination optique de substances en solution.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62501102A JPS62501102A (ja) 1987-04-30
JPH065213B2 true JPH065213B2 (ja) 1994-01-19

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ID=4291380

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60505080A Expired - Lifetime JPH065213B2 (ja) 1984-11-06 1985-11-04 溶液中の種を光学的に測定するための分折装置

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EP (1) EP0202269B1 (ja)
JP (1) JPH065213B2 (ja)
AU (1) AU578331B2 (ja)
CH (1) CH660633A5 (ja)
DE (1) DE3567968D1 (ja)
ES (1) ES8705629A1 (ja)
WO (1) WO1986003004A1 (ja)

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