JPS6039533A - マイクロプレ−ト分光分析装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は細胞の機能を測定する装置に関するもので、微
量の試薬を複数個の試薬入れ（以下ウェルと称す）に入
れ、試薬の吸光度あるいは螢光を検出して行なう免疫測
定装置に関する。

特に酵素標識抗原抗体反応−？螢光標識法吟の免役測定
に好適なマイクログレート分光分析装置に関するもので
ある。

従来の技術 溶液中の微量物質を検出する手段として従来ラジオイム
ノアッセイ法や免疫螢光法、光散乱法、酵素免疫測定法
が知られているが、法的規制や試薬寿命、感度など、そ
れぞれに一長一短がある。

特に最近、抗原または抗体をラジオアイソトープや螢光
色素の代シに酵素で標識する技術が開発され各方面で注
目を浴びている。この技術は二ンディム・イムノアッセ
イまたは酵素免疫測定法とよばれている。

この原理は、ある坦体に吸着させた抗原（ｔたは抗体）
を用い溶液中の抗体（または抗原）を抗原−抗体反応で
捕捉ｊ〜ておき、次に同じ原理で酵素標識抗体を作用さ
せ、洗浄して未反応成分を除去後酵素基質を加えて発色
させる。最終反応の吸光度又は螢光強度は、溶液中の未
知抗体（または抗原）量に依存するから、前もって既知
濃度で標準曲線をめておけば、０．Ｄあるいは螢光強度
から検体中の目的物質の量を算出することができる。又
吸光度、螢光強度の時間変化をめることによシ酵素活性
値をめることができる。

この坦体として、複数個の微量試料入れ（ウェルズ）を
有するマイクロプレートを導入することによシ、検体、
試薬の微量化と操作の迅速化が可能となシ多数検体処理
の技術が開かれた。

その例を第１図に示す。

第１図において、光源ランプ１からの光は、コンデンサ
レンズを通シビンボール２上に集光され、コリメータレ
ンズで平行光束になった後、プリズム３で直角にまげら
れて、マイクログレート４の各ウェルを垂直に通過する
。試料を通過した光は、長波長遮断フィルタを経て、／
％、　−７ミラー５によシλ１　、λ２側に導びかれる
。

各りの光は干渉フィルター６（λｓ　＞ｘ　６’　（λ
２）によシ単色光となシ受光素子７＃７′で光電変換さ
れ、ノリアンプ８．８′を経て増巾演算部９に入る。増
巾演算部ではλ１　、λ１各々の信号を増巾した後、対
数演算し、２波長の吸光度差としてディジタルメータｌ
Ｏ上に表示される。

上記の装置で、光の照射系又はマイクロプレートを移動
させ、マイクロプレートの各ウェルに入った試料が順次
測定される。螢光標識法でマイクログレートを使用する
場合も、基本的に同じである。すなわち従来のマイクロ
グレート分光分析装置では、光源からの光を試料検体に
照射する照射機構がレンズとプリズムの組合せによる光
学系で植成され１回に照射できる検体数は１個だけであ
シ、多検体を順次照射していくため、多検体同時照射機
構による一層の迅速測定が望′まれていた。そこでダイ
クロイックフィｋｌ−４−ビームスグリツタ−として用
いて、−列に並んだシェルの数に分割して照射し、多数
の検出器で同時に検出する方法が提案されていた。しか
しこの方法は、４１°ｉＫが複雑になる上層射光もバラ
ツキ操作の安定性など種々の問題をかかえていた。

又試料に照射する光の波長を選択するのに干渉フィルタ
ーを使用する方法が用いられているが、干渉フィルター
波長選択手段は波長選択が不連続であり、適用範囲が駆
足される問題も内圧していた。

目　的 本発明はかかる現状を鑑みてなされたものでらシ、第１
の目的は、マイクロウェルの試料の及光度あるいは試料
からの螢光をオプティカルファイバーを用いて多検体同
時照射及び多検体検出を行うことによシ迅速測定を可能
とし生体に近い反応系で細胞機能測定を行える装置を提
供することでおる。

第２の目的は、従来フィルターを用いて試料励起光を得
て行ってぃたマイクログレート比色針を回折格子を用い
ることにょ多連続励起光波長変化を行うことにょル適用
範囲を拡げ一層の実用化を計ることにある。

構　成 本発明は、かかる目的を達成するため、マイク四グレー
トウェルを照射する手段としてオシティカルファイバー
を採用し、その一端に光源の光を干渉フィルターで分光
するがある込は回折格子で分光した光を照射導き、他端
は数本に分割されており、そのうちの１本は照射光強度
モニターに用いられ、残シの他端は１列に並んだウェル
と等しい数を有し、該オシティカルファイバーの終端か
らの放射光がウェルに照射され、ウェルの数と等しい検
出器にょ）多検体同時測定を行っている。

吸光度を測定する場合は、試料照射ファイバーと検出器
の中間にマイクログレートを設置し、試料照射ファイバ
ーをマイクロプレート下側に設置する場合は、検出器は
マイクロプレート上側に、又試料照射ファイバーをマイ
クロプレート上側に設置する場合は検出器は下側に設ｆ
＋７．する溝底を行っている。

螢光を測定する場合、前方方向の螢光を検出するときは
、吸光度を測定する場合と同じく検出器と試料照射ファ
イバーの中間にマイクロプレートを設置し、検出器前面
に集光レンズを備えて螢光を集光し、干渉フ、ｆルター
を設置して螢光波長を選択する構成となっている。　。

後方方向螢光を検出する場合は、試料照射ファイバー側
に検出器を設置し、検出器の前面に集光レンズと照射フ
ァイバーとは別の螢光検出用ファイバーと干渉フィルタ
ーを設置して螢光波長を選択する構成となっている。干
渉フィルターと集光レンズのならべる順番は、集光レン
ズによる螢光の立体角を大きくとれる限りはどちらが先
でも良い。

又集光レンズあるいはフィルターの中心に照射光をカッ
トする遮光円板を設置し、螢光を感度よく検出出来る構
成となっている。

実施例 以下本発明を螢光標識法に適用した実施例について第２
，３図に沿い詳細に説明するが、その他酵素標識抗原抗
体等マイク目プレートを使う測定にも同様に適用できる
。

第２図の実施例では、例えば沃素タングステンランプ等
の光源１１から出た光はレンズ１２で集光されスリット
１３を経て波長選択装置１４に入る。波長選択装置１４
は回折格子１５とその駆動装置１５′から成シ、ここで
所定の光が選択され、試料励起光が得られる。必要に応
じて、チョッパー１３Ｃで同期検波を行うことも出来る
。又オノティ力ルファイバーニ導く集光レンズ１６も設
置される。図中１７が本発明の特徴を成すオプティカル
ファイバーで、このオシティカルファイバー１７は一端
１７−１力ｒ一本で他！１Ｍが１７−２．１７−３．〜
１７−７で示したように８数に分割されている。っま）
、一端１７−１からファイバー内に入った）ｃは、時に
取シ出される。このオプティカルファイバー１７の一端
１７−１が波長選択装置１４の出口スリット位置に配置
され、そこから所定波長の励起光がオシティカルファイ
バー１７内へ導入される。他端の−っ１７−７は−ＺＭ
　ｉ　７−１と対向する方向に延びている。１８は各ウ
ェル中にそれぞれ試料検体が入れられるマイクログレー
トで、オシティカルファイバー１７の他端１７−２．１
７−３〜１７−６の出口端に各ウェルの下側が向い合う
ように配置される。従ってオシティカルファイバー１７
の他Ｄ：１１１１７−２１１７−３〜１７−６から出た
励起光は、マイクロプレート１８の底部から各ウェル中
の試料検体へ照射でれる。

マイクロプレート１８に対しオシティカルファイバー１
７と反対側に多素子検知器１９が配置され、多素子検知
器の素子数ケまマイク胃プレート１８のウェル数、つま
シオノティ力ルファイバーの他端１７−２　、１７−３
〜１７−６の発せられた螢光は、螢光集光レンズ２２、
螢光選択フィルター２３にょル選択されて多素子検知器
１９の各素子に入射し、そこで電気信号に変換された後
処理系２ｏへ送られる。必要に応じて螢光選択フィルタ
ー２３の中心に照射光カット用円板２４を備える。

一方オノティカルファイバー１７の残っり他端１７−７
を出た光はレンズを経て参照用検知器２１へ入射し、そ
こで電気信号に変換されて処理系２ｏへと送られる。こ
のように、他端１７−２．１７−３〜１７−６を出た光
は試料励起光、他端１７−７を出た光は参照光となるた
め、他端１７−２　、１７−３〜１７−６からの各励起
光は等しい強度を持たなければならないが、他端１７−
７からの参照先はそれらと異った強度であってもよい・ 処理系２ｏでは、多素子検知器１９がらの複数信号を同
時処理し、参照用検知器２１がらの標準信号と比較する
ことによって各試料検体の発した螢光の強度がめられる
。この他同時処理に限らず、適当なダートを介し時系列
の信号へと電子的に変換し、これを逐次処理してｉくこ
ともできる。

次に第３図を参照し、別の実施例を説明する。

尚図中第２図と同一番号は同一物を表わす。

光源１１からの光は上記実施例と同じく、波長選択装置
１４に入シ、そこから所定波長の励起光として取シ出さ
れるが、この実施例では回折格子の代わシに干渉フィル
ター１５”が使われる。１３はスリッ）、１３Ｃは励起
光を一定周波数で断続するチ目ツバ−である。波長選択
装置１４で得られた励起光は、前例と同様オシティカル
ファイバーを介してマイクログレート１８の各ウェルに
入れられた試料検体へ同時に照射されるが、本実施例の
オプティカルファイバー１７’は１本の一端１τ−１と
複数の他端１７’　−２〜１７’−５の他、他端１７’
−２〜１７’−，４にほぼ対向して延びたさらに別の他
端１７’−２’〜１７’　−４’を有する。すなわちこ
の実施例では、励起光の照射によシ各試料倹体から発し
た螢光は、オシティカルファイバーの他端１７’−２〜
１７’−４及び別の他端１７’−２’〜１７／−４１を
経て、励起側と同じ側に取シ出される。

螢光を効率良く検出するため、集光レンズ２２を各ウェ
ル下側に設置し、集光された光をオプティカルファイバ
ー１７’−２〜１７’−４％で導き、螢光選択干渉フィ
ルター２３で選択して検出器１９で検出する。螢光選択
干渉フィルター２３の設置場所は、集光レンズ２２の前
あるいは後に設置しても良い。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、一端が一本で他Ａｉ
１が複数個に分割されたオシティカルファイバーを用い
、マイクログレートの各ウェル中に入れた試料検体へ同
時に測定光を照射するようにし九ため、測定スピードが
迅速になるだ１グでなく、生体に近い反応系を弗現でき
変化しやすい生体試料で従来測定不能だった検体も測定
可能となった。又椙成上も、複雑な移動機構を必要とし
ないため簡単化される。尚、本発明の装置で螢光測定を
行った結果、９６ウエルを１分以内で測定することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す系統図、第２図は本発明による装
置の一実施例を示す系統図、第３図は本発明による装置
の別の実施例を示す系統図である。 １１・・・光源、１２・・・レンズ、１３・・・スリッ
ト、１３Ｇ・・・チ目ツバ−１１４・・・波長選別装置
、１５・・・回折格子、１５’・・・駆動装置、１５〃
・・・干渉フィルター、１６・・・集光レンズ、１７・
・・オシティカルファイバー、１７−１．１７’−１・
・・オプティカルファイバーの一端、１７−２〜１７−
７．１７’−２〜１７’−５・・・オシティカルファイ
バーの他端、１８・・・マイクログレート、１９・・・
多素子検知器、２０・・・処理系、２１・・・参照用検
知器、２２・・・レンズ、２３・・・フィルター、２４
・・・照射光カット円板。 出　願　人　日本分光工業株式会社 代　理　人　丸　山　幸　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光源、光源の光をある波長に選択する波長選択手段
   、該波長選択手段からの光を多数の微量試料入れを有す
   るマイクロプレートに導く手段、マイクロプレートの試
   料からの光を検出する検出手段を有し、試料の吸光度な
   いし螢光強度を測定する装置において、試料を照射する
   手段がオプティカルファイバーよシなシ、該オプティカ
   ルファイバーの一端が一本で他端は複数個に分割され、
   そのうち１本は照射光強度のモニターに用い、残シは並
   んだ複数の試料の数と等しく、該残シの終端からの光を
   並んだ試料に同時に照射し、複数個の検出器の検出手段
   で吸光度ないし螢光を測定することを特徴とするマイク
   ログレート分光分析装置。 を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．波長選択手段が回折格子より成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４、試料照射オゾテイカルファイノ々−，マイクロプレ
   ート、検出手段の順に配列したことによ多試料の吸光度
   を測定することを特徴とする特許請求の範囲ｍ１項に記
   載の装置。 ５６試料照射オプテイカルフアイノ々−、マイクロプレ
   ート、検出手段の順に配列し、検出手段前面に集光レン
   ズ、干渉フィルターを備えて試料の螢光を測定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ６、マイクロｆｖ−）の上下一方の側に試料照射オデテ
   ィカルファイノ々−と検出手段を配列し、検出手段前面
   に集光レンズ、干渉フィルター及び螢光検出用オシティ
   カルファイツク−を設置して試料の螢光を測定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。