JPH0663973B2 - 免疫反応測定に用いる蛍光検出装置 - Google Patents
免疫反応測定に用いる蛍光検出装置Info
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- JPH0663973B2 JPH0663973B2 JP60173895A JP17389585A JPH0663973B2 JP H0663973 B2 JPH0663973 B2 JP H0663973B2 JP 60173895 A JP60173895 A JP 60173895A JP 17389585 A JP17389585 A JP 17389585A JP H0663973 B2 JPH0663973 B2 JP H0663973B2
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- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、抗原抗体結合物の量を蛍光物質を介して検出
測定する装置に関するものである。
測定する装置に関するものである。
従来より、生体物質の微量を検出しあるいは測定する免
疫学的手法の一つとして、免疫反応に由来して得られた
試料中の蛍光物質の蛍光強度を計るフロロイムノアッセ
イ（FIAという）、フロロエンザイムイムノアッセイ（F
EIAという）の方法が知られている。前者は抗原抗体結
合物に標識した蛍光物質を測定する直接的方法であり、
後者は抗原抗体結合物に酵素を標識しこの酵素の活性を
蛍光物質に作用させて測定する間接的方法である。
疫学的手法の一つとして、免疫反応に由来して得られた
試料中の蛍光物質の蛍光強度を計るフロロイムノアッセ
イ（FIAという）、フロロエンザイムイムノアッセイ（F
EIAという）の方法が知られている。前者は抗原抗体結
合物に標識した蛍光物質を測定する直接的方法であり、
後者は抗原抗体結合物に酵素を標識しこの酵素の活性を
蛍光物質に作用させて測定する間接的方法である。
そしてこれらの方法においては、蛍光物質の強度を測定
するために、これを含む試料に光を照射する投光系と、
この結果蛍光物質から生ずる蛍光を受光しその蛍光強度
を検出測定する受光測定系とを含む蛍光光度計等の蛍光
検出装置が用いられている。
するために、これを含む試料に光を照射する投光系と、
この結果蛍光物質から生ずる蛍光を受光しその蛍光強度
を検出測定する受光測定系とを含む蛍光光度計等の蛍光
検出装置が用いられている。
ところで、従来のこの種の蛍光検出装置においては、投
光系に連続点灯する光源を用い、また受光測定系ではフ
ォトダイオードあるいは、光電子増倍管等の受光センサ
で光信号を電気信号に変換し、これを直流増幅して蛍光
強度を求めるようにしているものが普通である。
光系に連続点灯する光源を用い、また受光測定系ではフ
ォトダイオードあるいは、光電子増倍管等の受光センサ
で光信号を電気信号に変換し、これを直流増幅して蛍光
強度を求めるようにしているものが普通である。
しかしこのような方式のものでは、外乱光の入射、暗電
流、増幅器のオフセット等の誤差要因に対する配慮を要
するため、例えば外乱光の入射を完全に防止した密閉形
の装置構造にしなければならない他、免疫反応という極
めて微量な量の測定のために高感度な性能を要求される
装置としての構成上に難かしさが多くあった。
流、増幅器のオフセット等の誤差要因に対する配慮を要
するため、例えば外乱光の入射を完全に防止した密閉形
の装置構造にしなければならない他、免疫反応という極
めて微量な量の測定のために高感度な性能を要求される
装置としての構成上に難かしさが多くあった。
本発明はかかる問題点に鑑み、免疫反応の測定用とし
て、極めて微量な測定対象物の量をノイズ等の影響が少
なく高感度に測定するのに適した蛍光検出装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。
て、極めて微量な測定対象物の量をノイズ等の影響が少
なく高感度に測定するのに適した蛍光検出装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。
また本発明の別の目的は、かかる高感度な蛍光強度の検
出に適当し、かつ構造が簡易で耐久性に優れた装置を提
供するところにある。
出に適当し、かつ構造が簡易で耐久性に優れた装置を提
供するところにある。
また更に本発明の別の目的は、多数の試料を対象とした
蛍光強度の検出測定を、能率よく行なうのに適した装置
を安価に提供することを実現できるようにしたところに
ある。
蛍光強度の検出測定を、能率よく行なうのに適した装置
を安価に提供することを実現できるようにしたところに
ある。
而して、かかる目的を達成するためになされた本発明よ
りなる免疫反応の測定に用いる蛍光検出装置の特徴は、
免疫反応に由来して得られた蛍光物質を含む試料の充填
されている試料容器に対して光源光を照射する投光系
と、前記試料容器から出射する蛍光を受光してその受光
強度を電気信号に変換して蛍光強度を測定する受光測定
系と、を有する免疫反応測定に用いる蛍光検出装置であ
って、前記光源光を発する１本の長尺な蛍光管、該蛍光
管を交流あるいはパルス印加電圧により所定周波数で間
欠点灯させる点滅手段、及び前記長尺な蛍光管の長手方
向に沿って配列された前記試料容器の複数個に対して該
蛍光管からの光源光を照射する複数の投光光学系、から
なる前記投光系と、前記複数個の試料容器から出射する
蛍光を夫々受光する複数の受光光学系、これら受光光学
系により受光される光信号を電気信号に変換する光電変
換手段、該光電変換手段により検出される信号中から前
記点滅手段の信号に同期して蛍光成分を同期検波する検
波器、からなる前記受光測定系と、を備え、前記投光光
学系，前記受光光学系の試料容器に対する光照射光路及
び光出射光路を該試料容器の上方に重複して設けたとい
う構成をなすところにある。
りなる免疫反応の測定に用いる蛍光検出装置の特徴は、
免疫反応に由来して得られた蛍光物質を含む試料の充填
されている試料容器に対して光源光を照射する投光系
と、前記試料容器から出射する蛍光を受光してその受光
強度を電気信号に変換して蛍光強度を測定する受光測定
系と、を有する免疫反応測定に用いる蛍光検出装置であ
って、前記光源光を発する１本の長尺な蛍光管、該蛍光
管を交流あるいはパルス印加電圧により所定周波数で間
欠点灯させる点滅手段、及び前記長尺な蛍光管の長手方
向に沿って配列された前記試料容器の複数個に対して該
蛍光管からの光源光を照射する複数の投光光学系、から
なる前記投光系と、前記複数個の試料容器から出射する
蛍光を夫々受光する複数の受光光学系、これら受光光学
系により受光される光信号を電気信号に変換する光電変
換手段、該光電変換手段により検出される信号中から前
記点滅手段の信号に同期して蛍光成分を同期検波する検
波器、からなる前記受光測定系と、を備え、前記投光光
学系，前記受光光学系の試料容器に対する光照射光路及
び光出射光路を該試料容器の上方に重複して設けたとい
う構成をなすところにある。
本発明において測定対象とされる試料は、小容器のセル
内等で抗原抗体結合物が生成される免疫反応を生じ、こ
の結合物に蛍光物質が標識されているもの、あるいは標
識された酵素によってこれに接触する基質が蛍光を生ず
るようになるもののいずれであってもよい。
内等で抗原抗体結合物が生成される免疫反応を生じ、こ
の結合物に蛍光物質が標識されているもの、あるいは標
識された酵素によってこれに接触する基質が蛍光を生ず
るようになるもののいずれであってもよい。
本発明における光源光照射の投光系は、光源と、フィル
タ、ミラー、集光レンズ等を適宜組合せた投光光学系の
一般的構成と、光源光を点滅点灯させる点滅手段とから
なっており、この点滅手段としては、長時間の連続運転
に適しかつ耐久性に優れたものとして光源ランプに蛍光
管を用い、これを交流点灯、パルス点灯させるように構
成することがよい。試料に対する照射光源光の点滅の程
度は、使用するランプ、受光測定系の増幅器の周波数特
性に依存するが、通常数10Hz〜数10Hzの範囲で用いれば
よい。
タ、ミラー、集光レンズ等を適宜組合せた投光光学系の
一般的構成と、光源光を点滅点灯させる点滅手段とから
なっており、この点滅手段としては、長時間の連続運転
に適しかつ耐久性に優れたものとして光源ランプに蛍光
管を用い、これを交流点灯、パルス点灯させるように構
成することがよい。試料に対する照射光源光の点滅の程
度は、使用するランプ、受光測定系の増幅器の周波数特
性に依存するが、通常数10Hz〜数10Hzの範囲で用いれば
よい。
本発明における受光測定系は、ミラー、集光レンズ、フ
ィルタ等の受光光学系と、フォトダイオード、光電子増
倍管等の受光センサ、増幅器、電圧計等を適宜組合せた
一般的構成と、例えば蛍光管等への印加電圧のクロック
信号を用いて受光センサからの電気信号を同期検波する
検波器とからなっている。同期検波によって、受光セン
サから得られる信号は外光等の影響が除去され、試料中
の蛍光物質における光源光に依存した励起蛍光の成分を
取り出すことができ、高精度な蛍光強度の検出が可能に
なる。
ィルタ等の受光光学系と、フォトダイオード、光電子増
倍管等の受光センサ、増幅器、電圧計等を適宜組合せた
一般的構成と、例えば蛍光管等への印加電圧のクロック
信号を用いて受光センサからの電気信号を同期検波する
検波器とからなっている。同期検波によって、受光セン
サから得られる信号は外光等の影響が除去され、試料中
の蛍光物質における光源光に依存した励起蛍光の成分を
取り出すことができ、高精度な蛍光強度の検出が可能に
なる。
なお蛍光検出装置に影響する外光が一般的な室内照明用
の蛍光灯によるものである場合には、外光との調和波発
生の影響を可及的に低減した光源光の周波数を選ぶこと
が好ましい。
の蛍光灯によるものである場合には、外光との調和波発
生の影響を可及的に低減した光源光の周波数を選ぶこと
が好ましい。
本発明における蛍光検出装置には、試料容器に対して上
方から光源光を照射しかつ、上方に出射する蛍光を取出
すようにしたトップ−トップ方式が採用される。この方
式により、多数の試料を対象として連続的な能率のよい
蛍光強度測定を行なうことができる。このためには、例
えば、投光光学系の光路中にハーフミラーあるいはダイ
クロイックミラー等を配置して、光源光を反射させて下
方に照射し、かつ下方の試料容器から出射される蛍光を
上方に透過させるようにした投光系および受光測定系か
らなる蛍光検出装置を、複数個横列させ、これら複数個
の蛍光検出装置の下方位置に、横列配置された試料容器
の複数例を順次に搬入させて、１列毎に蛍光強度の検出
測定を行なえば、連続かつ高能率な作業が行なえるもの
となる。なお、このような横列された複数個の蛍光検出
装置について、その光源として長尺の蛍光管を共通的に
用いることで、部品数の削減、構成の簡略化が一層達成
される。更にまた試料容器等の横列密度を高めて作業能
率の一層の向上を図る場合には、蛍光検出装置の設置容
積の限界を考慮して、横列試料容器に対し一つおきに蛍
光検出装置列を対向させて検出測定を行なわせ、次いで
一つに対し一つおきに蛍光検出装置列を対向させて検出
測定を行なわせ、次いで一つおきの間の試料容器に対し
ては相対的に蛍光検出装置列又は試料容器列を横列方向
に移動して対向させ、検出測定を行なわせるようにして
もよい。
方から光源光を照射しかつ、上方に出射する蛍光を取出
すようにしたトップ−トップ方式が採用される。この方
式により、多数の試料を対象として連続的な能率のよい
蛍光強度測定を行なうことができる。このためには、例
えば、投光光学系の光路中にハーフミラーあるいはダイ
クロイックミラー等を配置して、光源光を反射させて下
方に照射し、かつ下方の試料容器から出射される蛍光を
上方に透過させるようにした投光系および受光測定系か
らなる蛍光検出装置を、複数個横列させ、これら複数個
の蛍光検出装置の下方位置に、横列配置された試料容器
の複数例を順次に搬入させて、１列毎に蛍光強度の検出
測定を行なえば、連続かつ高能率な作業が行なえるもの
となる。なお、このような横列された複数個の蛍光検出
装置について、その光源として長尺の蛍光管を共通的に
用いることで、部品数の削減、構成の簡略化が一層達成
される。更にまた試料容器等の横列密度を高めて作業能
率の一層の向上を図る場合には、蛍光検出装置の設置容
積の限界を考慮して、横列試料容器に対し一つおきに蛍
光検出装置列を対向させて検出測定を行なわせ、次いで
一つに対し一つおきに蛍光検出装置列を対向させて検出
測定を行なわせ、次いで一つおきの間の試料容器に対し
ては相対的に蛍光検出装置列又は試料容器列を横列方向
に移動して対向させ、検出測定を行なわせるようにして
もよい。
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例である蛍光検出装置の光源光
点滅と、受光側の同期検波の原理を説明する図であり、
図中１はクロックパルス発生器を内蔵したパルス電圧電
源回路、２はパルス電圧の印加される蛍光管であり、所
定周波数のパルス電圧によって間欠的に点滅点灯され
る。この蛍光管２の光は投光光学系である励起側フィル
タ３、集光レンズ４を通して試料容器５中に照射され
る。以上が投光系を構成している。
点滅と、受光側の同期検波の原理を説明する図であり、
図中１はクロックパルス発生器を内蔵したパルス電圧電
源回路、２はパルス電圧の印加される蛍光管であり、所
定周波数のパルス電圧によって間欠的に点滅点灯され
る。この蛍光管２の光は投光光学系である励起側フィル
タ３、集光レンズ４を通して試料容器５中に照射され
る。以上が投光系を構成している。
試料容器５は、例えば酵素で標識された抗原抗体結合物
と、この酵素の活性の作用を受けて蛍光物質に変化する
基質とがセル内に充填されているものであり、測定に先
立って酵素活性の作用を停止させたものであっても、作
用させながら測定するものであってもよい。
と、この酵素の活性の作用を受けて蛍光物質に変化する
基質とがセル内に充填されているものであり、測定に先
立って酵素活性の作用を停止させたものであっても、作
用させながら測定するものであってもよい。
前記の投光系からの光照射により、試料容器内の基質
は、酵素活性の程度に応じた強度の励起蛍光を発する。
は、酵素活性の程度に応じた強度の励起蛍光を発する。
試料容器から外部（上方）に発光（出射）された蛍光
は、受光光学系である集光レンズ６、蛍光側フィルタ７
を通して受光センサ８に受光され、この受光センサ８の
特性に応じて得られる電気信号は増幅器を介して同期検
波器10に入力される。同期検波器10は、パルス電圧電源
回路１のクロックパルス発生器からのクロックパルス信
号を受け、増幅器９からの信号を同期検波することによ
り、試料容器５内の基質の光源光による励起蛍光成分が
検波され、外光の影響、暗電流、オフセット成分の効果
的な除去がなされる。検波された信号は不図示の電圧計
に入力されて、例えば一定時間範囲における蛍光強度の
変化量として測定され、試料容器中の抗原抗体結合物の
量を算出するデータとされる。以上が受光測定系を構成
している。
は、受光光学系である集光レンズ６、蛍光側フィルタ７
を通して受光センサ８に受光され、この受光センサ８の
特性に応じて得られる電気信号は増幅器を介して同期検
波器10に入力される。同期検波器10は、パルス電圧電源
回路１のクロックパルス発生器からのクロックパルス信
号を受け、増幅器９からの信号を同期検波することによ
り、試料容器５内の基質の光源光による励起蛍光成分が
検波され、外光の影響、暗電流、オフセット成分の効果
的な除去がなされる。検波された信号は不図示の電圧計
に入力されて、例えば一定時間範囲における蛍光強度の
変化量として測定され、試料容器中の抗原抗体結合物の
量を算出するデータとされる。以上が受光測定系を構成
している。
第２図は以上の装置において各部a,b,c,d,eに現われる
信号の波形特性を示したものである。
信号の波形特性を示したものである。
以上の構成の蛍光検出原理によれば、パルス電圧の印加
によって点滅される蛍光管２を光源とし、また受光測定
系に同期検波器を設けたという比較的簡易なる構成によ
り、極めて微量な生体物質の量を精度よく検出測定する
ことが可能となり、また暗所でなくとも測定誤差の影響
が少ないため、その実際上の効果は多大なるものであ
る。
によって点滅される蛍光管２を光源とし、また受光測定
系に同期検波器を設けたという比較的簡易なる構成によ
り、極めて微量な生体物質の量を精度よく検出測定する
ことが可能となり、また暗所でなくとも測定誤差の影響
が少ないため、その実際上の効果は多大なるものであ
る。
第３図は、複数（５個）の横列された蛍光検出装置に対
して１本の長尺な蛍光管２を共通に配置し、ダイクロイ
ックミラー11によって光源光を反射させることにより、
下方の試料容器５に対する光源光の照射、および該試料
容器から出射する蛍光を上方側で受光するようにしたト
ップ−トップ方式の構成を示している。
して１本の長尺な蛍光管２を共通に配置し、ダイクロイ
ックミラー11によって光源光を反射させることにより、
下方の試料容器５に対する光源光の照射、および該試料
容器から出射する蛍光を上方側で受光するようにしたト
ップ−トップ方式の構成を示している。
この光源の共通化によって、装置全体の小型化、低コス
ト化が得られ、また横列させた複数個の試料容器を同時
に測定できるため、連続的かつ能率のよい蛍光検出測定
が実現できる。
ト化が得られ、また横列させた複数個の試料容器を同時
に測定できるため、連続的かつ能率のよい蛍光検出測定
が実現できる。
以上述べたように、本発明よりなる蛍光検出装置は、光
源として１本の蛍光管用いてこれを点滅点灯させると共
に、受光側において光源光の点滅に対応して試料容器か
ら発する蛍光を同期検波するようにしたので、暗所でな
くとも測定誤差の影響を極めて低減することができ、ま
た免疫測定用としての極めて微量かつ高精度な測定が要
求される装置として、光源に蛍光管を用いているので発
熱も少ないので、温度変化による影響等（照射光の変動
等）や受光測定系の温度変化による影響（測定系の温度
ドリフト等）が少なく測定誤差の極めて少ない測定が実
現される効果があり、発熱が少ないので光源を比較的近
接して配置でき、更に複数の容器に対して共通の１本の
光源を用いることで小型で安価な装置を構成できると共
に、測定のために暗所を形成させる必要もなく、更にト
ップ−トップ方式の採用により投光系と受光系の光路の
一部を重複することで、整列した複数個の試料容器を一
度に測定する自動化した装置を構成する場合にも、投光
光学系や受光光学系の配置に制約されることなく試料容
器の搬送を行うことができて、この点からも装置の小型
化が実現できる。
源として１本の蛍光管用いてこれを点滅点灯させると共
に、受光側において光源光の点滅に対応して試料容器か
ら発する蛍光を同期検波するようにしたので、暗所でな
くとも測定誤差の影響を極めて低減することができ、ま
た免疫測定用としての極めて微量かつ高精度な測定が要
求される装置として、光源に蛍光管を用いているので発
熱も少ないので、温度変化による影響等（照射光の変動
等）や受光測定系の温度変化による影響（測定系の温度
ドリフト等）が少なく測定誤差の極めて少ない測定が実
現される効果があり、発熱が少ないので光源を比較的近
接して配置でき、更に複数の容器に対して共通の１本の
光源を用いることで小型で安価な装置を構成できると共
に、測定のために暗所を形成させる必要もなく、更にト
ップ−トップ方式の採用により投光系と受光系の光路の
一部を重複することで、整列した複数個の試料容器を一
度に測定する自動化した装置を構成する場合にも、投光
光学系や受光光学系の配置に制約されることなく試料容
器の搬送を行うことができて、この点からも装置の小型
化が実現できる。
また更に、光源をなす蛍光管は上述の如く長時間の連続
運転に適しかつ耐久性に優れていると共に、低電圧で点
灯できるので電源の小型化や電気ノイズも小さく、更に
点滅信号のデューティ比（点灯時間と消灯時間の比）を
大きくとることもできて検波の同期タイミングをとり易
いなど、その有用性は極めて大なるものがある。
運転に適しかつ耐久性に優れていると共に、低電圧で点
灯できるので電源の小型化や電気ノイズも小さく、更に
点滅信号のデューティ比（点灯時間と消灯時間の比）を
大きくとることもできて検波の同期タイミングをとり易
いなど、その有用性は極めて大なるものがある。
以上のような利点を総合して、通常かかる蛍光検出装置
を組込んで構成される診断用装置等の設計自由度も大幅
に改善されるという効果が得られる。
を組込んで構成される診断用装置等の設計自由度も大幅
に改善されるという効果が得られる。
第１図は本発明よりなる蛍光検出装置の光源光点滅とこ
れに対応する受光側の同期検波の原理を説明する図、第
２図は同装置各部の信号の波形特性を示す図、第３図は
１本の蛍光管を用いた蛍光検出装置の具体的な構成の概
要を示した図である。 １……パルス電圧電源回路、２……蛍光管 ２′……蛍光管、３……励起側フィルタ ４……集光レンズ、５……試料容器 ６……集光レンズ、７……蛍光測フィルタ ８……受光センサ、９……増幅器 10……受光センサ、11……ダイクロイックミラー
れに対応する受光側の同期検波の原理を説明する図、第
２図は同装置各部の信号の波形特性を示す図、第３図は
１本の蛍光管を用いた蛍光検出装置の具体的な構成の概
要を示した図である。 １……パルス電圧電源回路、２……蛍光管 ２′……蛍光管、３……励起側フィルタ ４……集光レンズ、５……試料容器 ６……集光レンズ、７……蛍光測フィルタ ８……受光センサ、９……増幅器 10……受光センサ、11……ダイクロイックミラー
Claims (1)
- 【請求項１】免疫反応に由来して得られた蛍光物質を含
む試料の充填されている試料容器に対して光源光を照射
する投光系と、前記試料容器から出射する蛍光を受光し
てその受光強度を電気信号に変換して蛍光強度を測定す
る受光測定系と、を有する免疫反応測定に用いる蛍光検
出装置であって、 前記光源光を発する１本の長尺な蛍光管、該蛍光管を交
流あるいはパルス印加電圧により所定周波数で間欠点灯
させる点滅手段、及び前記長尺な蛍光管の長手方向に沿
って配列された前記試料容器の複数個夫々に対して該蛍
光管からの光源光を照射する複数の投光光学系、からな
る前記投光系と、 前記複数個の試料容器から出射する蛍光を夫々受光する
複数の受光光学系、これら受光光学系により受光される
光信号を電気信号に変換する光電変換手段、該光電変換
手段により検出される信号中から前記点滅手段の信号に
同期して蛍光成分を同期検波する検波器、からなる前記
受光測定系と、 を備え、前記投光光学系，前記受光光学系の試料容器に
対する光照射光路及び光出射光路を該試料容器の上方に
重複して設けたことを特徴とする免疫反応測定に用いる
蛍光検出装置。
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