WO1994008227A1 - Dispositif de mesure optique - Google Patents

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    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides

Definitions

  • the present invention relates to an optical measurement device. More specifically, a reaction tank is formed on one surface of a slab-type optical waveguide, and a slab-type optical waveguide is formed through a prism.
  • the present invention relates to an optical measurement device that introduces measurement light into an optical waveguide and emits signal light that depends on optical characteristics near the one surface of the slab optical waveguide through the slab optical waveguide and the prism.
  • a slab-type optical waveguide is used to excite only a labeled phosphor existing near the surface of the slab-type optical waveguide by an evanescent wave component slightly leaking from the slab-type optical waveguide, and based on the excited fluorescence.
  • An optical measurement method for measuring the presence or absence of an immune reaction and the degree of the immune response is known.
  • a slab having a prism at the entrance end as shown in Fig. 1Q A reaction tank 92 is integrally formed on one surface of the optical waveguide 91, and excitation light emitted from a laser light source (not shown) is introduced into the slab optical waveguide 91 through a dichroic mirror 93.
  • the fluorescent light emitted from the labeled phosphor is emitted through the slab-type optical waveguide 91, separated from the excitation light path by the dichroic mirror 93, and further incident on the photodetector 95 through the optical filter 94.
  • an antibody 96 is fixed on the surface of the slab optical waveguide 91 in advance, and the antibody 96 receives an antigen 97 in a test solution.
  • the received antigen 97 is allowed to receive a fluorescent labeling antibody 98 labeled with a fluorescent substance. That is, the amount of the fluorescently labeled antibody 98 received is determined based on the amount of the antigen 97 in the test solution.
  • only the labeled fluorescent substance 98a of the fluorescently labeled antibody 98 received above is excited by the evanescent wave component obtained by introducing the excitation light into the slab type optical waveguide 91, and emits fluorescence because it emits fluorescence.
  • the fluorescence intensity is proportional to the amount of the antigen 97 in the test solution. This fluorescence is guided through the slab type optical waveguide 91.
  • the fluorescence guided through the slab type optical waveguide 91 is reflected by the dichroic mirror 93, and the noise light component is cut off by the optical filter 94 to be incident on the photodetector 95, whereby the immunity is improved.
  • the presence or absence of a reaction and the degree of an immune reaction can be measured.
  • the slab-type optical waveguide 91 has surface irregularities (surface roughness, scratches) and the like, part of the excitation light becomes leakage light, and the slab-type optical waveguide 91 Even at a position sufficiently distant from the surface, the labeled fluorescent substance 98a will be excited.
  • the fluorescent light emitted from the labeled fluorescent material 98 a sufficiently distant from the surface of the slab type optical waveguide 91 does not enter the slab type optical waveguide 91 at an angle larger than the critical angle,
  • the fluorescence component at or above the critical angle increases, so that the fluorescence guided through the slab-type optical waveguide 91 becomes slab. It has sufficient insensitivity to fluorescence other than the fluorescence emitted near the surface of the optical waveguide 91.
  • the labeled fluorescent material 98a excited at a position sufficiently far from the surface of the slab-type optical waveguide 91 emits non-directional fluorescent light part of this fluorescent light is However, the light is incident on the photodetector 95 through the side wall of the reaction tank 92 or the like. More specifically, if the detection field of view of the photodetector 95 is set so as to obtain only the fluorescence emitted through the slab-type optical waveguide 91, the peripheral portion of the prism portion, the reaction tank 9 2 Although there is almost no possibility that the fluorescence passing through the side wall of the photodetector 95 will be received by the photodetector 95, in such a case, it is difficult to perform such high-precision positioning.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an optical measuring device that can prevent stray light fluorescence from being incident on a photodetector with high accuracy.
  • the optical measuring device is a slab.
  • a reaction vessel is formed on at least one surface side of the optical waveguide, and a signal light emitting section for introducing signal light obtained by introducing measurement light into the slab-type optical waveguide;
  • An optical measuring device having a detection unit for detecting the signal light from the unit, wherein a light component emitted from the inside of the reaction tank to a periphery of the signal light emission unit is prevented from being guided to a detection area of the detection unit.
  • blocking means that is close to the signal light emitting section.
  • the blocking means may be one that reflects the light component, one that refracts the light component, and one that blocks the transmission of the light component.
  • the optical measuring device wherein a first noise removing prism that guides a light component emitted from the inside of the reaction tank to a peripheral portion of the signal light emitting portion to outside the detection region of the detection portion is used as the blocking means. It was done.
  • the signal light emission unit is configured by a signal light emission prism having an emission surface for leading signal light to a detection area of the detection unit, and the first noise removal is performed.
  • a prism having an inclined surface opposite to the optical axis of the slab-type optical waveguide with respect to the exit surface of the signal light exit prism is adopted as the prism for signal light emission.
  • the signal light emitting portion also serves as a measuring light introducing portion for introducing the measuring light into the slab optical waveguide.
  • the optical measurement device wherein the second noise removing prism has an inclined surface in the same direction as the emitting surface, following the inclined surface of the (1) noise removing prism, opposite to the emitting surface of the signal light emitting prism. And a light-shielding member that achieves positioning of the slab-type optical waveguide by being engaged with a recess formed by the two inclined surfaces.
  • the optical measurement device wherein the exit surface of the signal light exit prism is opposite to the exit surface of the signal light exit prism.
  • It further has a positioning recess corresponding to the inclined surface of the noise removing prism, and further has a light shielding member that achieves positioning of the slab type optical waveguide by being engaged with the positioning recess. are doing.
  • the measuring light is guided to the slab-type optical waveguide and guided while being totally reflected, it depends on the measuring light and the optical characteristics near the surface of the slab-type optical waveguide.
  • the generated signal light is guided through the slab type optical waveguide and is led out through the signal light emitting portion. Therefore, optical measurement of the vicinity of the surface of the slab type optical waveguide can be achieved by receiving the signal light guided through the signal light emitting portion.
  • stray light that may be guided to the detection unit has a blocking means close to the signal light emission unit. Most of the light is refracted, reflected, or shielded by the blocking means and stray light can be prevented from being guided to the detection unit, so that offset noise light due to stray light is greatly reduced. The optical measurement accuracy can be improved.
  • the first noise removing prism is employed as the blocking means, of the stray light emitted at a position sufficiently separated from the surface of the slab type optical waveguide, etc. Most of the stray light that may be guided to the detection unit is refracted and emitted toward a position far away from the detection unit, and the offset noise light caused by the stray light can be significantly reduced, and optical measurement can be performed. Accuracy can be improved.
  • the signal light emitting portion is a signal light emitting prism
  • the first noise removing prism is a light emitting surface of the signal light emitting prism and an optical axis of the slab type optical waveguide.
  • the second noise removing device has an inclined surface opposite to the emitting surface of the signal light emitting unit, following the inclined surface of the first noise removing prism, and having the same inclined surface as the emitting surface. Since it further has a prism, and further has a light-blocking member that achieves positioning of the slab-type optical waveguide by being engaged with a recess formed by both inclined surfaces, accurate positioning is required. It is possible to more reliably prevent stray light or the like from being guided to the detection unit without adding a member.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of an embodiment of the optical measuring device of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of another embodiment of the optical measuring device of the present invention.
  • FIG. 3 shows a main part of still another embodiment of the optical measuring apparatus of the present invention.
  • FIG. 4 shows the time-dependent changes in the fluorescence intensity when fluorescent immunoassay is performed using the optical measuring device of the embodiment of FIG. 3 (see A in FIG. 4), and the sleeve assist surfaces 3b and 3d.
  • FIG. 5 is a diagram showing a time-dependent change in fluorescence intensity (see B in FIG. 4) when a fluorescence immunoassay is performed using an optical measurement device in which no is formed.
  • FIG. 7 is a diagram showing a change in the area of the reaction tank 2 entering the field of view of the photodetector when the angle of the auxiliary surface 3 d is changed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of still another embodiment of the optical measuring device of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of still another embodiment of the optical measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a main part of the above.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a main part of still another embodiment of the optical measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a conventional optical measuring device.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of one embodiment of an optical measuring apparatus according to the present invention, in which a reaction tank 2 is integrally formed with a slab type optical waveguide 1 and a slab type optical waveguide 1 is formed.
  • a prism 3 is integrally formed at one end of the optical waveguide 1. Then, the prism 3 introduces the measurement light into the slab-type optical waveguide 1 in a state capable of total reflection, and guides the signal light guided through the slab-type optical waveguide 1 to the input / output surface 3 a and the input / output surface. It has auxiliary surfaces 3 b and 3 c having a slope opposite to that of 3 a.
  • the reaction tank 2 of the slab type optical waveguide 1 The antibody 4 is fixed in advance on the surface on the side.
  • a detector 7 that receives the signal light reflected by the dichroic mirror 7a and transmitted through the optical filter 7b is arranged at a predetermined position.
  • the operation of the optical measuring device having the above configuration is as follows.
  • the slab-type optical waveguide 1 is positioned in accordance with the optical axis of an optical system (not shown), and in this state, the test solution is injected into the reaction vessel 2 so that the antigen 4a in the test solution is converted into an antibody. Let 4 accept.
  • the test solution is drained, and a reagent containing the labeled antibody 4b labeled with the labeled photobody 4c is injected to allow the received antigen 4a to receive the labeled antibody 4b. That is, the labeling antibody 4 b is confined in the vicinity of the surface of the slab type optical waveguide 1. '
  • the labeled phosphor 4c of the labeled antibody 4b constrained by the evanescent wave component of the measurement light (see the solid line in FIG. 1) guided through the slab-type optical waveguide 1 is excited to a predetermined wavelength. Emits fluorescence. Part of this fluorescent light is introduced into the slab-type optical waveguide 1, guided while being totally reflected, and led out from the input / output surface 3a of the prism 3 (see the two-dot chain line in FIG. 1). Therefore, the presence or absence of an immune reaction and the degree of the immune reaction can be detected by detecting the intensity of the derived fluorescence with the detector 7.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of another embodiment of the optical measuring apparatus according to the present invention, wherein one side wall of a reaction tank 2 is an optical waveguide 1 and corresponds to a leading waveguide.
  • a supplementary ⁇ -J surface 3d with the same inclination as the entrance / exit surface 3a is formed integrally with the auxiliary surface 3b. are doing.
  • the auxiliary surface 3c is an auxiliary surface formed to easily introduce the measuring light from the input / output surface 3a into the optical waveguide 1.
  • the stray light fluorescence generated inside the reaction tank 2 is guided by the two auxiliary surfaces 3b and 3d in a direction largely separated from the optical path of the fluorescence as signal light.
  • it can be easily and spatially separated from the fluorescent light as signal light, and the offset noise can be greatly reduced to achieve highly accurate immunoassay.
  • the optical path indicated by the broken line in FIG. 2 indicates the limit optical path where the stray light fluorescence becomes parallel to the optical path of the fluorescent light as the signal light, and most of the stray light fluorescence is emitted so as to pass through the above-described optical path. I understand.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of still another embodiment of the optical measuring apparatus of the present invention.
  • the difference from the embodiment of FIG. It may be a tank such as a storage tank, but it may be a reaction tank.
  • the auxiliary surface is also provided at the point facing 2a and at the position facing the auxiliary surface 3b across the input / output surface 3a. Only the point that formed 3 e.
  • stray light emitted through the tank 2a or possibly generated in the tank 2a is converted into signal light by the auxiliary surface 3e as follows: Since it is derived in a direction that is far away from the light, it can be easily spatially separated from the fluorescent light as the signal light, and the offset noise can be greatly reduced to achieve highly accurate immunoassay.
  • the optical path indicated by a broken line in FIG. 3 indicates a limit optical path where the stray light fluorescence becomes parallel to the optical path of the fluorescent light as the signal light, and most of the stray light fluorescence is emitted through the above-described optical path. You can see that
  • FIG. 4 shows the change in fluorescence intensity over time when fluorescence immunoassay is performed using the optical measurement apparatus of this embodiment (see A in FIG. 4), and the formation of the auxiliary surfaces 3b and 3d.
  • FIG. 5 is a diagram showing a change over time in fluorescence intensity (see B in FIG. 4) when a fluorescence immunoassay is performed using an optical measurement device not shown.
  • the angle 0 of the auxiliary surface 3d of the former optical measuring device is set to 60 °.
  • the optical measuring device used for the above-mentioned measurement is not only not fully optimized for the shielding prism having the auxiliary surfaces 3 b and 3 d as the stray light fluorescent light emitting surface, but also Since there is a small amount of Ht light due to the labeled antibody 4b that originally exists in the reach of the vanescent wave, stray light: completely eliminates stray light even on the stage where auxiliary ffii 3b and 3d are formed. It is impossible to shield. In addition, the amount of stray light and light added when the labeling antibody 4b is injected is reduced to about 1/5.
  • Fig. 5 shows the change of the surface of the reaction tank 2 in the photodetector celebration when the A-degree e of 3 d is changed.
  • the vertical line indicates the ratio to the area when the degree e is ⁇ .
  • the area was calculated by ray tracing calculation.In performing this calculation, the refractive index of the solution in the reaction tank 2 was set to 1.33, and the refractive indexes of the prism and the optical waveguide 1 were set to 1.49. I assumed each.
  • the angle 0 of the auxiliary surface 3d is about 70.
  • the reaction tank 2 can be completely shielded from the visual field of the photodetector.
  • the angle of the persimmon assistant surface 3 d is small, the area of the reaction tank 2 in the field of view of the photodetector decreases rapidly, and if the angle S of the auxiliary surface 3 d increases to some extent (about 15).
  • the angle of the auxiliary surface 3 d should be 0 considering the flatness with other parts and formability.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of still another embodiment of the optical measuring apparatus according to the present invention, which is different from the embodiment of FIG. 3 in that a positioning member formed of a light-shielding material is used. The only point is that the positioning of the optical waveguide 1 and the prism 3 is achieved by engaging the member 5 with the recess formed by the auxiliary surfaces 3b and 3d.
  • a light-shielding material for example, a black synthetic resin can be exemplified. Not only the color but also synthetic resin of a color that can absorb stray light fluorescence can be used similarly.
  • the possibility that the stray light fluorescent light emitted from the auxiliary surfaces 3b and 3d acts as offset noise light can be more reliably eliminated.
  • the positioning member 5 is provided with a light-shielding property, unlike the case where a separate light-shielding mask is provided, no special positioning is required and the configuration can be simplified.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of still another embodiment of the optical measuring apparatus of the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view of the main part, which is different from the embodiment of FIG.
  • the upper surface member 6a and the lower surface member 6b integrally formed at the upper end and the lower end of the prism 3 respectively have recesses 6c, 6 corresponding to the recesses formed by the sleeve assisting surfaces 3b, 3d.
  • the only point is that the positioning of the optical waveguide 1 and the prism 3 is achieved by forming d and engaging the positioning member 5 having a light shielding property with the recesses 6c and 6d.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the optical measuring apparatus of the present invention. The difference from FIG. 10 showing the conventional example is that the input / output surface 3a 'of the prism 3' and the slab It is only the point where the surface other than the measurement surface of the optical waveguide 1 ′ is colored 8.
  • the stray light fluorescence can be shielded by the coloring 8, and a highly accurate immunoassay can be achieved without being affected by the stray light fluorescence.
  • the coloring 8 is applied to shield the stray light fluorescence, but it is a matter of course that a light shielding ffl mask may be arranged in place of the coloring 8.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the present invention is similarly applied to an optical measurement device that emits phosphorescence or the like as signal light instead of emitting fluorescence as signal light.
  • the reaction tank can be formed separately from the slab optical waveguide, and various other design changes can be made without departing from the gist of the present invention. .
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a case in which measurement light is introduced into a slab-type optical waveguide and optical measurement near the surface of the slab-type optical waveguide is performed by detecting signal light. Highly accurate optical measurement can be achieved by remarkably reducing the influence of stray light and the like emitted at a position away from the surface of the slab type optical waveguide.

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Description

明細書 発明の名称 光学的測定装置 技術分野 この発明は光学的測定装置に関し、 さらに詳細にいえば、 スラブ型光 導波路の一方の表面に反応槽を形成しておき、 プリズムを介してスラブ 型光導波路に測定光を導入し、 スラブ型光導波路の上記一方の表面近傍 の光学的特性に依存する信号光をスラブ型光導波路およびプリズムを通 して出射させるようにした光学的測定装置に関する。 背景技術 従来からスラブ型光導波路を用い、 スラブ型光導波路から僅かにしみ 出すエバネッセント波成分によりスラブ型光導波路の表面近傍に存在す る標識蛍光体のみを励起し、 励起された蛍光に基づいて免疫反応の有無、 免疫反応の程度を測定する光学的測定方法が知られており、 この方法を 具体化するために、 第 1 Q図に示すように、 入射側端部にプリズムを有 するスラブ型光導波路 9 1の一面に反応槽 9 2を一体形成し、 図示しな いレーザ光源等から出射される励起光をダイクロイツク ミラー 9 3を通 してスラブ型光導波路 9 1に導入し、 標識蛍光体から放射される蛍光を スラブ型光導波路 9 1を通して出射させ、 ダイクロイツク ミラ一 9 3に より励起光路と分離させ、 さらに光学フィルタ 9 4を通して光検出器 9 5に入射させるようにしたものが提案されている （スイス国特許出ほ fi明 細書第 2 7 9 9 / 8 5一 2号および特開昭ら 3— 2 7 3 0 4 2号公報参 照） 。
上記の構成を採用した場合には、 例えば、 スラブ型光導波路 9 1の表 面に予め抗体 9 6を固定しておき、 この抗体 9 6に被検液中の抗原 9 7 を受容させ、 さらに、 受容された抗原 9 7に蛍光体で標識された蛍光標 識抗体 9 8を受容させる。 即ち、 受容される蛍光標識抗体 9 8の量は被 検液中の抗原 9 7の量に基づいて定まることになる。 そして、 スラブ型 光導波路 9 1に励起光を導入することにより得られるエバネッセント波 成分により上記受容された蛍光標識抗体 9 8の標識蛍光体 9 8 aのみが 励起され、 蛍光を発するので、 放射される蛍光の強度が被検液中の抗原 9 7の量に比例することになる。 また、 この蛍光はスラブ型光導波路 9 1を導波されることになる。
したがって、 スラブ型光導波路 9 1を導波されてきた蛍光のみをダイ クロイツクミラー 9 3により反射させ、 光学フィルタ 9 4によりノイズ 光成分を遮断して光検出器 9 5に入射させることにより免疫反応の有無、 免疫反応の程度を測定することができる。
しかし、 上記スラブ型光導波路 9 1は表面不整 （表面粗さ、 傷） 等を 有しているのであるから、 励起光の一部が漏洩光になってしまい、 スラ ブ型光導波路 9 1の表面から十分に離れた位置においても標識蛍光体 9 8 aを励起してしまうことになる。
ここで、 スラブ型光導波路 9 1の表面から十分に離れた標識蛍光体 9 8 aから放射される蛍光は臨界角以上の角度でスラブ型光導波路 9 1中 に入射することはないが、 蛍光標識体 9 8 aとスラブ型光導波路 9 1の 表面との距離が波長程度になると、 臨界角以上の蛍光成分が多くなって くるので、 スラブ型光導波路 9 1中を導波する蛍光はスラブ型光導波路 9 1の表面近傍で放射される蛍光以外の蛍光に対して十分な不感性を有 していることになる。 しかし、 スラブ型光導波路 9 1の表面から十分に離れた位置において 励起される標識蛍光体 9 8 aは無方向性の蛍光を放射するのであるから, この蛍光の一部がプリズム部の周辺部分、 反応槽 9 2の側壁等を通して 光検出器 9 5に入射されることになつてしまう。 さらに詳細にいえば、 スラブ型光導波路 9 1を導波して出射される蛍光のみを得るように光検 出器 9 5の検出視野を設定すれば、 プリズム部の周辺部分、 反応槽 9 2 の側壁等を通る蛍光が光検出器 9 5により受光されるおそれは殆どない が、 宾際には、 このような高精度の位置決めを行なうことは困難を伴な い、 たとえ高精度の位置決めを達成したとしても装置の振動等により設 定に狂いが生じることを考慮しなければならないために、 光検出器 9 5 の検出視野を広げて設定しなければならず、 プリズム部の周辺部分、 反 応槽 9 2の側壁等を通る蛍光が光検出器 9 5により受光されてしまうこ とになる。 そして、 この蛍光は光学フィルタ 9 4による影響を受けない ので、 そのまま光検出器 9 5により受光されてしまい、 測定精度を低下 させてしまうことになる。
尚、 以上には蛍光に基づいてスラブ型光導波路 9 1の表面近傍の光学 的測定 （蛍光免疫測定） を行なう場合についてのみ説明したが、 蛍光以 外の光、 例えば燐光等に基づいてスラブ型光導波路の表面近傍の光学的 測定を行なう場合にも同様の不都合が生じる。 発明の開示 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、 迷光蛍光が光 検出器に入射されることを高精度に防止できる光学的測定装置を提供す ることを目的としている。
上記の目的を達成するための、 請求項 1の光学的測定装置は、 スラブ 型光導波路の少なくとも一方の表面側に反応槽を形成してあり、 前記ス ラブ型光導波路に測定光を導入して得られた信号光を導出させる信号光 出射部を有するとともに、 信号光出射部からの信号光を検出部を有して いる光学的測定装置において、 前記反応槽内部より信号光出射部の周辺 部に出射される光成分が前記検出部の検出領域に導かれることを阻止し、 かつ前記信号光出射部に近接する阻止手段を有している。 ここで、 阻止 手段としては、 上記光成分を反射させるものであってもよく、 上記光成 分を屈折させるものであってもよく、 上記光成分の透過を阻止するもの であってもよい。
請求項 3の光学的測定装置は、 阻止手段として、 前記反応槽内部より 信号光出射部の周辺部に出射される光成分を前記検出部の検出領域外へ 導く第 1ノィズ除去用プリズムを採用したものである。
請求項 5の光学的測定装置は、 前記信号光出射部が前記検出部の検出 領域に信号光を導出するための出射面を有する信号光出射用プリズムで 構成されてあり、 前記第 1ノイズ除去用プリズムとして前記信号光出射 用プリズムの出射面とスラブ型光導波路の光軸に関して逆の傾斜面を有 するものを採用したものである。
請求項 2、 請求項 4および請求項 6の光学的測定装置は、 前記信号光 出射部が測定光をスラブ型光導波路に導入する測定光導入部を兼ねてい るものである。
請求項 7の光学的測定装置は、 信号光出射用プリズムの出射面と逆の、 笫 1ノイズ除去用プリズムの傾斜面に続く、 出射面と同じ方向の傾斜面 を有する第 2ノィズ除去用プリズムをさらに有し、 両傾斜面により形成 される凹所に係合されることによりスラブ型光導波路の位置決めを達成 する遮光部材をさらに有している。
請求項 8の光学的測定装置は、 信号光出射用プリズムの出射面と逆の、 笫 1ノイズ除去用プリズムの傾斜面に対応させて位置決め用凹所をさら に有し、 位置決め用凹所に係合されることによりスラブ型光導波路の位 置決めを達成する遮光部材をさらに有している。
請求 ¾ 1の光学的測定装置であれば、 スラブ型光導波路に測定光を導 人し、 全反射させながら導波させれば、 測定光およびスラブ型光導波路 の表面近傍の光学的特性に依存する信号光がスラブ型光導波路を導波し て信号光出射部を通して導出される。 したがって、 信号光出射部を通し て導出される信号光を受光することによりスラブ型光導波路の表面近傍 の光学的測定を達成できる。 また、 スラブ型光導波路の表面から十分に 離れた位置等で発せられる迷光等のうち、 検出部に導かれる可能性があ る迷光等は、 阻止手段を信号光出射部に近接して有しているために、 殆 どが阻止手段により屈折され、 反射され、 または遮光され、 迷光が検出 部に導かれることを阻止することができるので、 迷光等に起因するオフ セッ トノイズ光を大幅に低減でき、 光学的測定精度を向上できる。
請求項 3の光学的測定装置であれば、 阻止手段として第 1ノイズ除去 用プリズムを採用しているので、 スラブ型光導波路の表面から十分に離 れた位置等で発せられる迷光等のうち、 検出部に導かれる可能性がある 迷光等の大部分が屈折されて検出部から著しく離れた位置に向かって出 射され、 迷光等に起因するオフセッ 卜ノイズ光を大幅に低減でき、 光学 的測定精度を向上できる。
請求項 5の光学的測定装置であれば、 信号光出射部が信号光出射用プ リズムであり、 第 1ノイズ除去用プリズムが信号光出射用プリズムの出 射面とスラブ型光導波路の光軸に関して逆の傾斜面を有しているので、 信号光の出射方向と迷光等の出射方向とを著しく異な せることができ、 この結果、 迷光等に起因するオフセッ トノイズ光を大幅に低減でき、 光 学的測定精度を向上できる。 請求項 2、 請求項 4および請求項 6の光学的測定装置であれば、 信号 光出射部が測定光をスラブ型光導波路に導入する測定光導入部を兼ねて いるので、 信号光出射部と測定光導入部とを別個に形成する必要がなく なり、 全体として構成を簡単化することができる。
請求項 7の光学的測定装置であれば、 信号光出射部の出射面と逆の、 第 1ノイズ除去用プリズムの傾斜面に続く、 出射面と同じ方向の傾斜面 を有する第 2ノィズ除去用プリズムをさらに有し、 両傾斜面により形成 される凹所に係合されることによりスラブ型光導波路の位置決めを達成 する遮光部材をさらに有しているのであるから、 正確な位置決めが要求 される部材を增加させることなく、 迷光等が検出部に導かれることを一 層確実に防止できる。
請求項 8の光学的測定装置であれば、 信号光出射部の出射面と逆の、 第 1ノイズ除去用プリズムの傾斜面に対応させて位置決め用凹所をさら に有し、 位置決め用凹所に係合されることによりスラブ型光導波路の位 置決めを達成する遮光部材をさらに有しているのであるから、 正確な位 置決めが要求される部材を増加させることなく、 迷光等が検出部に導か れることを一層確実に防止でき、 しかも遮光部材がプリズムに直接当接 することを防止してプリズムの破損等を未然に阻止できる。 図面の簡単な説明 第 1図はこの発明の光学的測定装置の一実施例の要部を概略的に示す 縦断面図である。
第 2図はこの発明の光学的測定装置の他の実施例の要部を示す横断面 図である。
第 3図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例の要部を示す 横断面図である。
第 4図は第 3図の実施例の光学的測定装置を用いて蛍光免疫測定を行 なった場合の蛍光強度の経時変化 （第 4図中 A参照） と、 袖助面 3 b , 3 dを全く形成していない光学的測定装置を用いて蛍光免疫測定を行な つた場合の蛍光強度の経時変化 （第 4図中 B参照） とを示す図である。 第 5図は ！]助面 3 dの角度 を変化させた場合における光検出器の視 野にはいる反応槽 2の面積の変化を示す図である。
第 6図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例の要部を示す 横断面図である。
第 7図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例の要部 示す 横断面図である。
第 8図は同上の要部斜視図である。
第 9図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例の要部を示す 概略図である。
第 1 0図は従来の光学的測定装置を示す概略図である。 発明を実施するための最良の形態 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図はこの発明の光学的測定装置の一実施例の要部を概略的に示す 縦断面図であり、 スラブ型光導波路 1に対して反応槽 2を一体形成して あるとともに、 スラブ型光導波路 1の一方の端部にプリズム 3を一体形 成してある。 そして、 プリズム 3は、 測定光を全反射可能な状態でスラ ブ型光導波路 1に導入するとともにスラブ型光導波路 1を導波してく る 信号光を導出する入出射面 3 aおよび入出射面 3 aと逆の傾斜を有する 補助面 3 b , 3 cを有している。 また、 スラブ型光導波路 1の反応槽 2 側の表 Πϊίには予め抗体 4が固定されている。 尚、 ダイクロイツクミラ一 7 aにより反射され、 光学フィルタ 7 bを透過した信号光を受光する検 出器 7が所定位置に配置されている。
上記の構成の光学的測定装置の作用は次のとおりである。
先ず、 スラブ型光導波路 1を図示しない光学系の光軸に合せて位置決 めしておき、 この状態で反応把 2に被検溶液を注入することにより、 被 検溶液中の抗原 4 aを抗体 4に受容させる。 次いで、 被検溶液を排出し、 標識 光体 4 cで標識された標識抗体 4 bを含む試薬を注入することに より、 標識抗体 4 bを上記受容された抗原 4 aに受容させる。 即ち、 標 識抗体 4 bをスラブ型光導波路 1の表面近傍に拘束する。 '
この状態において、 スラブ型光導波路 1中を導波する測定光 （第 1図 中実線参照） のエバネッセント波成分により上記拘束された標識抗体 4 bの標識蛍光体 4 cが励起され、 所定の波長の蛍光を放射する。 この蛍 光の一部は、 スラブ型光導波路 1に導入され、 全反射しながら導波され、 プリズム 3の入出射面 3 aから導出される （第 1図中二点鎖線参照） 。 したがって、 導出される蛍光の強度を検出器 7により検出することによ り免疫反応の有無、 免疫反応の程度を検出できる。
以上は理想状態における動作であるが、 現実には、 スラブ型光導波路 1の表面不整等に起因して測定光の一部が漏洩光となって、 スラブ型光 導波路 1の表面から離れた位置に浮遊している標識抗体 4 bの標識蛍光 体 4 cをも励起してしまい、 励起された標識蛍光体 4 cがオフセッ トノ ィズ光として作用する可能性がある迷光蛍光を放射することになる。 し かし、 この迷光蛍光は、 例えば、 第 1図中に破線で示すように、 補助面 3 bを通して、 信号光としての蛍光の光路から大幅にかけ離れた方向に 出射されるので、 信号光としての蛍光から空間的に簡卑に分離でき、 ひ いてはオフセッ 卜ノイズを大幅に低減して高精度の免疫測定を達成でき る。 また、 補助面 3 cが形成されていることに起因して、 入出射面 3 a から光導波路 1への測定光の導入を簡単に達成できる。
尚、 笫 1図中に一転鎖線で示した光路は、 迷光蛍光が信号光としての 蛍光の光路と平行になる限界光路を示しており、 迷光蛍光の殆どが上述 した光路を通るように出射されることが分る。 実施例 2 第 2図はこの発明の光学的測定装置の他の実施例の要部を示す横断面 図であり、 反応槽 2の一側壁を光導波路 1としているとともに、 先導波 路】に対応して入出射面 3 aおよび袖助面 3 bを有するプリズムを一体 形成し、 さらに、 補助面 3 bに連続させて入出射面 3 aと同じ傾斜の補 βリ J面 3 dを一体形成している。 尚、 補助面 3 cは入出射面 3 aから光導 波路 1への測定光の導入を簡単に達成するために形成された補助面であ る。
したがって、 この実施例の場合には、 反応槽 2の内部において発生す る迷光蛍光が両補助面 3 b , 3 dにより信号光としての蛍光の光路と大 幅にかけ離れた方向に導出されるので、 信号光としての蛍光から空間的 に簡単に分離でき、 ひいてはオフセッ 卜ノイズを大幅に低減して高精度 の免疫測定を達成できる。
尚、 第 2図中に破線で示した光路は、 迷光蛍光が信号光としての蛍光 の光路と平行になる限界光路を示しており、 迷光蛍光の殆どが上述した 光路を通るように出射されることが分る。 実施例 3 —丄 U—
第 3図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例の要部を示す 横断面図であり、 第 2図の実施例と異なる点は、 光導波路 1の他の面も (希釈液収容槽等の槽であってもよいが、 反応槽であってもよい） 2 aに面している点および入出射面 3 aを挟んで補助面 3 bと対向する位 置にも補助面 3 eを形成した点のみである。
したがって、 この実施例の場合には、 槽 2 aを通って出射され、 また は槽 2 aにおいて発生する可能性がある迷光 ¾光を補助面 3 eにより信 号光としての: ¾光の光路と大幅にかけ離れた方向に導出されるので、 信 号光としての蛍光から空間的に簡単に分離でき、 ひいてはオフセッ トノ ィズを大幅に低減して高精度の免疫測定を達成できる。 ' 尚、 第 3図中に破線で示した光路は、 迷光蛍光が信号光としての蛍光 の光路と平行になる限界光路を示しており、 迷光蛍光の殆どが上述した 光路を通るように出射されることが分る。
第 4図はこの実施例の光学的測定装置を用いて蛍光免疫測定を行なつ た場合の蛍光強度の経時変化 （第 4図中 A参照） と、 補助面 3 b , 3 d を全く形成していない光学的測定装置を用いて蛍光免疫測定を行なった 場合の蛍光強度の経時変化 （第 4図中 B参照） とを示す図である。 尚、 前者の光学的測定装置の補助面 3 dの角度 0を 6 0 ° に設定してある。 第 4図中 A , Bから明らかなように、 光学的測定装置、 则光用光学系 に起因する種々の迷光による信号オフセッ 卜が最初から存在している力《、 測定開始から 2 0〜3◦秒経過後に標識抗体 4 bを注入したとき、 反応 槽 2中の未反応試薬が散乱励起光等で励起されることに起因する、 急激 な: ¾光強度の立ち上がりが観測される。 前記信号オフセッ トは、 測定中 ほぼ一定なオフセッ 卜ノイズとして信号 ¾光に重畳される。 また、 上記 測定に用いた光学的測定装置は、 補助面 3 b , 3 dを迷光蛍光出射面と する遮蔽用プリズムの最適化が十分にはなされていないのみならず、 ェ バネッセント波の到達範囲にもともと存在する標識抗体 4 bに起因する Ht光が若干存在するのであるから、 助 ffii 3 b , 3 dを形成した場台で あっても、 迷光: ¾光を完全に遮蔽することは不可能である。 し力、し、 標 識抗体 4 b注入時の迷光 ¾光增加分が約 1 / 5に低減されている。
笫 5図は捕肋面： 3 dの A度 eを変化させた場合における光検出器の祝 野にはいる反応槽 2の面^の変化を示す図である。 但し、 縱蚰は 度 e が◦の場合の面積に対する割合を示している。 また、 面積の計算は光線 追跡計算により行ない、 この計算を行なうに当って、 反応槽 2内の溶液 の屈折率を 1 . 3 3、 プリズム、 光導波路 1の屈折率を 1 . 4 9にそれ ぞれ仮定した。
この場合に、 簡単化のために、 光軸に平行な光のみを対象とした。 第 5図から明らかなように、 助面 3 dの角度 0を約 7 0。 以上に設 定することにより、 反応槽 2を光検出器の視野から完全に遮蔽すること ができる。 但し、 柿助面 3 dの角度が小さい間は光検出器の視野にはい る反応槽 2の面積が急激に減少し、 補助面 3 dの角度 Sがある程度大き くなれば （約 1 5。 以上） 、 光検出器の視野にはいる反応槽 2の面積が ゆるやかに減少するのであるから、 他の部分との整台性、 成形性等を考 慮して、 補助面 3 dの角度 0を 1 5 ° 以上にすればよい。 実施例 4 第 6図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例の要部を示す 横断面図であり、 第 3図の実施例と異なる点は、 遮光性材料で形成され た位置決め部材 5を補助面 3 b , 3 dで形成される凹所に係合させるこ とにより光導波路 1およびプリズム 3の位置決めを達成する点のみであ る。 尚、 遮光性材料としては、 例えば、 黒色の合成樹脂が例示できるが、 黑色に限らず、 迷光蛍光を吸収できる色の合成樹脂であれば、 同様に採 fflできる。
したがって、 この実施例の場合には、 補助面 3 b , 3 dから出射され る迷光蛍光がオフセッ トノイズ光として作用する可能性を一層確実に排 除できる。 また、 位置決め部材 5に遮光性を持たせているのであるから、 別個に遮光マスクを設ける場合と異なり、 特別な位置決めが不要であり、 構成を簡素化できる。
尚、 位置決め部材 5自体を遮光性材料で形成する代わりに位置決め部 材 5の表面に遮光性塗料を塗布するようにしてもよいことはもちろんで 〇 ある。 実施例 第 7図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例の要部を示す5 横断面図、 第 8図は要部斜視図であり、 第 6図の実施例と異なる点は、 プリズム 3の上端および下端に一体に形成された上面部材 6 a、 下面部 材 6 bのそれぞれに、 袖助面 3 b , 3 dで形成される凹所に対応する凹 所 6 c , 6 dを形成し、 遮光性を有する位置決め部材 5を凹所 6 c , 6 dに係合させることにより光導波路 1およびプリズム 3の位置決めを達0 成する点のみである。
したがって、 この実施例の場合には、 位置決め部材 5が補助面 3 b , 3 dに圧接されることがなくなり、 この結果、 圧接力の過大等に起因す るプリズム 3の破損等を未然に防止できる。 5 実施例 6 第 9図はこの発明の光学的測定装置のさらに他の実施例を示す縦断面 図であり、 従来例を示す第 1 0図と異なる点は、 プリズム 3 'の入出射 面 3 a 'およびスラブ型光導波路 1 'の測定面以外の面を着色 8した点 のみである。
したがって、 この実施例の場合には、 迷光蛍光を着色 8により遮光す ることができ、 迷光蛍光の影響を受けることなく、 高精度の免疫測定を 達成できる。
この実施例においては、 迷光蛍光を遮光するために着色 8を施してい るが、 着色 8に代えて遮光 fflマスクを配置してもよいことはもちろんで ある。
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、 信 号光として蛍光を出射する代わりに、 信号光として燐光等を出射する光 学的測定装置にも同様に適用することが可能であるほか、 反応槽をスラ ブ型光導波路と別体に形成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。 産業上の利用可能性 この発明は、 スラブ型光導波路に測定光を導入し、 信号光を検出する ことによりスラブ型光導波路の表面近傍の光学的測定を行なう場合に広 く適用可能であり、 スラブ型光導波路の表面から離れた位置等において 発せられる迷光等の影響を著しく低減して高精度の光学的測定を達成で さる。 -

Claims

1. スラブ型光導波路 （1 ) ( 1 ' ) の少なく とも一方の表面側に 反応槽 （2) を形成してあり、 前記スラブ型光導波路 （1 ) ( 1 ' ) に 測定光を導入して得られた信号光を導出させる信号光出射部 （3 a) (3 a ' ) を有するとともに、 信号光出射部 （3 a) (3 a ' ) からの 信号光を検出部 （7) を有している光学的測定装置において、 前記反応 槽 （2) 内部より信号光出射部 （3 a) (3 a ' ) の周辺部に出射され る光成分が前記検出部 （7) の検出領域に導かれることを阻止し、 かつ 前記信号光出射部 （3 a) に近接する阻止手段 （3 b) (3 e ) (8) を有していることを特徴とする光学的測定装置。
2. 前記信号光出射部 （3 a) (3 a ' ) が測定光をスラブ型光導 波路 （1) (1 ' ) に導入する測定光導入部を兼ねている請求頊 1に記 載の光学的測定装置。
3. 阻止手段 （3 b) (3 e) カ 、 前記反応槽 （2) 内部より信号 光出射部 （3 a) の周辺部に出射される光成分を前記検出部 （7) の検 出領域外へ導く第 1ノイズ除去用プリズム （3 b) (3 e) である請求 項 1に記載の光学的測定装置。
4. 前記信号光出射部 （3 a) (3 a ' ) が測定光をスラブ型光導 波路 （1 ) に導入する測定光導入部を兼ねている請求項 3に記載の光学 的測定装置。
5. 前記信号光出射部 （3 a) が前記検出部 （7) の検出領域に信 号光を導出するための出射面を有する信号光出射用プリズム （3 a) で 構成されてあり、 前記第 1ノイズ除去用プリズム （3 b) (3 e) が前 記信号光出射用プリズム （3 a) の出射面とスラブ型光導波路 （1 ) の 光軸に関して逆の傾斜面を有するものである請求項 3に記載の光学的測 定装置。
6. 前記信号光出射部 （3 a) が測定光をスラブ型光導波路 （1 ) に導入する測定光導入部を兼ねている請求項 5に記載の光学的測定装置。
7. 信号光出射用プリズム （3 a) の出射而と逆の、 第 1 ノイズ除 去用プリズム （3 b) の傾斜面に続く、 出射面 （3 a) と同じ方向の傾 斜面を有する笫 2ノイズ除去用プリズム （3 d) をさらに有し、 両傾斜 面により形成される凹所に係合されることによりスラブ型光導波路 （ 1 ) の位置決めを達成する遮光部材 （5) をさらに有している請求項 6に記 載の光学的測定装置。
8. 信号光出射用プリズム （3 a) の出射面と逆の、 第 1ノイズ除 去用プリズム （3 b) の傾斜面に対応させて位置決め用凹所 （6 c )
(6 d) をさらに有し、 位置決め用凹所 （6 c) (6 d) に係合される ことによりスラブ型光導波路 （1 ) の位置決めを達成する遮光部材 （5) をさらに有している請求項 6に記載の光学的測定装置。
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