DE69425242T2

DE69425242T2 - Optisches messinstrument und methode dafür

Info

Publication number: DE69425242T2
Application number: DE69425242T
Authority: DE
Inventors: Masanori Hasegawa; Kenji Masuda; Tomomi Sakamoto; Kazuhisa Shigemori; Tomoaki Ueda; Masakazu Yoshida
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Nissui Pharmacetuical Co Ltd
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2014-08-31
Also published as: DE69425242D1; EP0671622A1; EP0671622A4; WO1995006872A1; ES2151559T3; ATE194711T1; EP0671622B1; US5811312A; JP3326708B2; JPH07120397A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Meßvorrichtung und ein Verfahren dafür. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine optische Meßvorrichtung und ein Verfahren dafür, welche ein Reaktionsgefäß zum Unterbringen einer Reagenzflüssigkeit, welche eine fluoreszierende Substanz enthält, und einer Testflüssigkeit für die Messung aufweisen, so daß eine vorbestimmte Reaktion ausgeführt wird. Ein Gehäuse bildet das Reaktionsgefäß, ein Teil des Gehäuses ist aus einem optischen Wellenleiter gebildet. Die Vorrichtung und das Verfahren messen optische Eigenschaften in der Nachbarschaft einer Oberfläche des optischen Wellenleiters (der Oberfläche, die eine in dem Reaktionsgefäß vorhandene Oberfläche ist) durch Empfangen einer Fluoreszenzlichtkomponente. Die Fluoreszenzlichtkomponente wird von einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter aufgrund der fluoreszierenden Substanz ausgegeben, wobei das Fluoreszenzlicht durch Ausstrahlen eines Anregungslichts in den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter erzeugt wird. Besonders vorzugsweise bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine optische Meßvorrichtung und ein Verfahren dafür, welche eine fluoreszierende Substanz, die in der Nachbarschaft einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters gehalten ist, durch eine Komponente einer abklingenden Welle anregt. Die Komponente der abklingenden Welle wird durch Einleiten eines Anregungslichts in den optischen Wellenleiter so erzeugt, daß sie sich in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Die Erfindung mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, die sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, ein schließlich eines Fluoreszenzlichtes, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird.

Hintergrundstechnik

In der Vergangenheit wurde eine Vorrichtung zum Messen der Immunität unter Verwenden von Fluoreszenzlicht vorgeschlagen, welche eine optische Meßvorrichtung benutzt. Die optische Meßvorrichtung regt eine fluoreszierende Substanz, die in der Nachbarschaft einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters gehalten ist, durch eine Komponente einer abklingenden Welle an. Die Komponente der abklingenden Welle wird durch Einleiten eines Anregungslichts in den optischen Wellenleiter so erzeugt, daß sie sich in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Die optische Meßvorrichtung mißt dann optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, welche sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, von Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird.
Speziell ist zum Beispiel ein Reaktionsgefäß vorgesehen, welches eine Fläche besitzt, die mit einer Oberfläche eines plattenartigen optischen Wellenleiters vereint ist, Antikörper (oder Antigene) werden zuvor auf der Oberfläche befestigt und eine Testflüssigkeit für die Messung und Antikörper, die mit einem Fluoreszenzfarbstoff (im folgenden als markierte Antikörper bezeichnet) markiert sind, werden innerhalb des Reaktionsgefäßes in dieser Reihenfolge gegossen. Dann werden die markierten Antikörper in der Nachbarschaft der Oberfläche durch eine Antigen- Antikörperreaktion gehalten, wobei die Menge der gehaltenen markierten Antikörper einer Konzentration von Antigenen in der Testflüssigkeit für die Messung entspricht.
Der Fluoreszenzfarbstoff der gehaltenen markierten Antikörper wird durch eine Komponente einer abklingenden Welle des Anre gungslichts angeregt. Die Konzentration von Antigenen in der Testflüssigkeit für die Messung wird auf der Basis einer Intensität des Fluoreszenzlichts gemessen, welches von dem Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird, innerhalb des plattenartigen optischen Wellenleiters ausgebreitet und von dem plattenartigen optischen Wellenleiter ausgegeben wird.
Weiter wird üblicherweise eine Vorrichtung zum Messen der Immunität und Verwenden von Fluoreszenzlicht vorgeschlagen, welche ein Reaktionsgefäß auf einer Seite eines optischen Wellenleiters bildet. Eine Immunitätsreaktion wird zwischen Liganden ausgeführt, welche gebildet sind, um eine feste Phase auf der Oberfläche des optischen Wellenleiters zu sein, einer Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen wird, und Liganden, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen werden und welche mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert sind. Die Vorrichtung regt den Fluoreszenzfarbstoff durch Einleiten einer ebenen Welle in das Reaktionsgefäß durch den optischen Wellenleiter an und mißt einen Grad der Immunitätsreaktion auf der Basis einer Komponente, die sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, von dem Fluoreszenzlicht, das von dem Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird (siehe Japanische Patentoffenlegungs- Gazette der Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Sho 61-502418) in dieser Anmeldung bedeutet "Ligand" Antigene, Antikörper, Hapten, Hormone oder eine beliebige organische Substanz, welche eine spezielle Bindungsreaktion verursacht.
Deshalb wird der Fluoreszenzfarbstoff der markierten Antikörper innerhalb des Reaktionsgefäßes durch ein Anregungslicht angeregt. Und ein Grad der Immunitätsreaktion wird erfaßt auf der Basis einer Intensität des Fluoreszenzlichtes, welches innerhalb des optischen Wellenleiters ausgebreitet wird, durch Koppeln mit der abklingenden Welle und wird von dem optischen Wellenleiter ausgegeben, einschließlich des Fluoreszenzlichtes, das von dem Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird.
In der früheren Vorrichtung zum Messen der Immunität unter Verwenden von Fluoreszenzlicht, strahlt, wenn die Oberfläche des optischen Wellenleiters eine perfekt glatte Fläche besitzt, nur der Fluoreszenzfarbstoff, welcher in der Nachbarschaft der Oberfläche durch eine Antigen-Antikörper-Reaktion gehalten ist, Fluoreszenzlicht aus. Auch strahlt ein Fluoreszenzfarbstoff, welcher unreagierte Antikörper markiert, niemals Fluoreszenzlicht aus. Jedoch in Wirklichkeit ist es fast unmöglich für die Oberfläche des optischen Wellenleiters gebildet zu sein, um eine perfekte glatte Fläche zu besitzen. Deshalb regt nicht nur die Komponente der abklingenden Welle, sondern auch eine gestreute Komponente des Anregungslichts den Fluoreszenzfarbstoff an, so daß der Fluoreszenzfarbstoff, welcher unreagierte Antikörper markiert, auch Fluoreszenzlicht ausstrahlt. Und es ist fast unmöglich, das Fluoreszenzlicht, das von dem Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird, der in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist, und das Fluoreszenzlicht, das von dem Fluoreszenzfarbstoff unreagierter markierter Antikörper ausgestrahlt wird (im folgenden als Streulicht erwähnt), optisch voneinander zu trennen. Auch wird das Streulicht einfach verändert durch extrinsische Faktoren, wie beispielsweise Temperatur und dergleichen. Deshalb wird eine Sensitivität der Immunitätsmessung unter Verwenden von Fluoreszenzlicht nicht zu sehr verbessert.
Um diese Nachteile zu entfernen, kann eine Betriebsverarbeitung ausgeführt werden zum Trennen eines Signals aufgrund des Streulichts und eines Signals aufgrund der tatsächlichen Reaktion (im folgenden als ein wirkliches Signal erwähnt) voneinander. Nachteile ergeben sich darin, daß dieser Betrieb auf bemerkenswerte Weise kompliziert ist, und eine Datenverarbeitung der Meßsteuerung wird auf bemerkenswerte Weise kompliziert, und es ist nicht garantiert, daß eine ausreichende Meßgenauigkeit erhalten wird.
Weiter wird das Streulicht verringert, wenn die Intensität des Anregungslichts erniedrigt wird, aber ein S/N-Verhältnis kann nicht verbessert werden, weil das wirkliche Signal gleichzeitig klein wird.
In der letzteren Vorrichtung zum Messen einer Immunitätsreaktion unter Verwendung von Fluoreszenzlicht werden nicht nur der Fluoreszenzfarbstoff, welcher in der Nachbarschaft des optischen Wellenleiters durch die Immunitätsreaktion gehalten ist, sondern auch der unreagierte Fluoreszenzfarbstoff, welcher nicht an der Immunitätsreaktion teilgenommen hat, durch das Anregungslicht angeregt. Weiter wird Fluoreszenzlicht, welches von dem unreagierten Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird, durch eine transparente Wand des Reaktionsgefäßes ausgestrahlt, und wird durch einen optischen Detektor erfaßt, zusammen mit Signallicht, welches sich in dem optischen Wellenleiter in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Es ist auf bemerkenswerte Weise schwierig, das obige Fluoreszenzlicht aufgrund des unreagierten Fluoreszenzfarbstoffs von dem Fluoreszenzlicht aufgrund des Fluoreszenzfarbstoffs zu trennen, der zu der Immunitätsreaktion beiträgt. Das oben genannte Fluoreszenzlicht aufgrund des unreagierten Fluoreszenzfarbstoffs wird auch einfach verändert durch den Einfluß eines extrinsischen Faktors, wie beispielsweise Temperatur und dergleichen. Deshalb wird die Meß-Sensitivität auf bemerkenswerte Weise behindert.
Weiter kann, um zu verhindern, daß das Fluoreszenzlicht aufgrund des unreagierten Fluoreszenzfarbstoffs durch den optischen Detektor erfaßt wird, gedacht werden, daß eine Platte oder dergleichen zum Abschirmen von Licht, welches durch eine Seitenwand des Reaktionsgefäßes läuft, und welches Licht nicht aufgrund einer essentiellen Immunitätsreaktion existiert, in Bezug auf den optischen Detektor auf dem Reaktionsgefäß an einer optischen Detektoreinschnittseite davon vorgesehen ist. Ein anderer Nachteil ergibt sich darin, daß eine Anordnung dieses Typs kompliziert ist.
In Analytical Chemistry, März 1984, Band 56, Nr. 3, Seiten 342 bis 347 ist ein absorptionskorrigiertes Lichtwellenleiterfluorometer offenbart, welches absorptionskorrigierte Fluoreszenzmessungen ermöglicht. In WO A-86/00135 ist ein Verfahren für die optische Analyse einer Fluoreszenztestprobe, die teilweise an eine benachbarte Festoberfläche gebunden ist, beschrieben. Jedoch zeigen der Apparat oder das Verfahren beider Dokumente die oben genannten Probleme.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Meßvorrichtung und ein Verfahren dafür anzubieten, welches eine totale Menge von Fluoreszenzlicht, welches von unreagierten fluoreszierenden Substanzen ausgestrahlt wird, zu verringern, so daß die Meßsensivität verbessert wird. Besonders ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Meßvorrichtung und ein Verfahren anzubieten, welche Streulicht verringern, ohne das wirkliche Signal zu beeinflussen, so daß eine S/N-Rate der optischen Messung verbessert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 bzw. ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9, 10 und 11. Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung regt eine fluoreszierende Substanz an, welche in der Nachbarschaft einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters gehalten ist, durch eine Komponente einer abklingenden Welle, welche durch Einleiten eines Anregungslichts erzeugt wird, so daß sich das Anregungslicht innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Die Vorrichtung mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, welche sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer reflektierenden Weise ausbreitet, von Fluoreszenzlicht einschließt, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird. Wenn die obige Messung ausgeführt wird, weist die Vorrichtung Feinkörner auf, welche in dem Reaktionsgefäß hinzugefügt sind, und welche Feinkörner Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge dex fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbieren. Daher kann die Vorrichtung verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, welches an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann die Vorrichtung verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche von dem gestreuten Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Die Vorrichtung einer anderen Ausführungsform regt eine fluoreszierende Substanz an, welche in der Nachbarschaft einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters gehalten ist. Die fluoreszierende Substanz wird durch eine Komponente einer abklingende Welle angeregt, welche durch Einleiten eines Anregungslichts so erzeugt wird, daß sich das Anregungslicht innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Die Vorrichtung mißt optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, welche sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer reflektierenden Weise ausbreitet, von dem Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird. Wenn die obige Messung ausgeführt wird, weist die Vorrichtung einen wasserlöslichen Farbstoff auf, welcher in dem Reaktionsgefäß hinzugefügt ist und welcher Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert. Die Vorrichtung kann daher verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, welches an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann die Vorrichtung verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Die Vorrichtung einer Ausführungsform weist ein Reaktionsgefäß auf, in welchem ein Reagenz, das eine fluoreszierende Substanz enthält, und eine Testflüssigkeit für die Messung so untergebracht sind, daß sie eine vorbestimmte Reaktion ausführen. Die Vorrichtung besitzt ein Gehäuse, welches das Reaktionsgefäß bildet, und einen Teil, welcher durch einen optischen Wellenleiter gebildet wird. Die Vorrichtung strahlt ein Anregungslicht an den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter aus. Die Vorrichtung mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters innerhalb des Reaktionsgefäßes, durch Empfangen einer Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das durch die fluoreszierende Substanz erzeugt wird. Die Fluoreszenzlichtkomponente wird in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter ausgegeben. Wenn die Messung ausgeführt wird, fügt die Vorrichtung die Substanz in das Reaktionsgefäß hinzu. Die Substanz absorbiert Licht, welches mindestens eine Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz aufweist. Die Vorrichtung kann so verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann die Vorrichtung verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, welches an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Die Vorrichtung einer Ausführungsform leitet ein Anregungslicht in das Reaktionsgefäß durch den optischen Wellenleiter so ein, daß die fluoreszierende Substanz angeregt wird, und mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis der Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird. Die Komponente breitet sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer reflektierenden Weise aus. Wenn die optische Messung ausgeführt wird, fügt die Vorrichtung die Substanz in das Reaktionsgefäß hinzu, welche Licht mit mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert. Die Vorrichtung verhindert, daß die fluoreszierendes Substanz, die in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters nicht gehalten ist, durch Streuung des Anregungslichts, welche an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Auch verhindert die Vorrichtung, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, welches an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung. Weiter vereinfacht die Vorrichtung eine Anordnung eines optischen Systems, weil ein optisches Element nicht nötig ist, um das Anregungslicht und das Fluoreszenzlicht voneinander zu trennen.
Die Vorrichtung einer Ausführungsform regt eine fluoreszierende Substanz an, welche in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist, durch die Komponente der abklingenden Welle, die durch Einleiten des Anregungslichts so, daß sich das Anregungslicht innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, erzeugt wird. Die Vorrichtung mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis der Fluoreszenzlichtkomponente, welche nach außen durch den optischen Wellenleiter ausgestrahlt wird, von dem Fluoreszenzlicht, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird. Wenn die Messung ausgeführt wird, fügt die Vorrichtung die Substanz in dem Reaktionsgefäß hinzu, welche Substanz Licht absorbiert, welches mindestens eine Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz aufweist. Die Vorrichtung kann verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann die Vorrichtung verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung. Weiter vereinfacht die Vorrichtung eine Anordnung eines optischen Systems, weil kein optisches Element nötig ist, um das Anregungslicht und das Fluoreszenzlicht voneinander zu trennen.
Die optische Meßvorrichtung einer Ausführungsform regt eine fluoreszierende Substanz, welche in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist, durch Einleiten eines Anregungslichts in das Reaktionsgefäß durch den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten Winkel an. Die Vorrichtung mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis der Fluoreszenzlichtkomponente, welche nach außen durch den optischen Wellenleiter ausgestrahlt wird, von dem Fluoreszenzlicht, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird. Die Fluoreszenzlichtkomponente wird durch den optischen Wellenleiter in einem Winkel ausgegeben, der von demjenigen des Anregungslichts verschieden ist. Wenn die Messung ausgeführt wird, fügt die Vorrichtung eine Substanz in das Reaktionsgefäß hinzu, welche Licht mit mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und eine Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert. Die Vorrichtung kann dadurch verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann die Vorrichtung verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung. Weiter vereinfacht die Vorrichtung eine Anordnung des optischen Systems, weil kein optisches Element nötig ist, um das Anregungslicht und das Fluoreszenzlicht voneinander zu trennen.
Eine optische Meßvorrichtung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet Feinkörner mit mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszie renden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz als die Substanz, welche Licht mit mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und eine Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz als die Substanz absorbiert.
Die Vorrichtung weist ein Reaktionsgefäß auf, in dem ein Reagenz, einschließlich einer fluoreszierenden Substanz und eine Testflüssigkeit für die Messung untergebracht sind, so daß sie eine vorbestimmte Reaktion ausführen. Die Vorrichtung besitzt auch ein Gehäuse, welches das Reaktionsgefäß bildet und ein Teil, welches durch einen optischen Wellenleiter gebildet ist. Die Vorrichtung strahlt ein Anregungslicht in den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter aus. Die Vorrichtung mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters innerhalb des Reaktionsgefäßes, durch Empfangen einer Fluoreszenzlichtkomponente von Fluoreszenzlicht aufgrund der fluoreszierenden Substanz. Die Fluoreszenzlichtkomponente wird in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter ausgegeben. Wenn die Messung ausgeführt wird, fügt die Vorrichtung Feinkörner in das Reaktionsgefäß hinzu. Die Feinkörner absorbieren Licht, welches mindestens eine Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz aufweist. Die Vorrichtung kann daher verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann die Vorrichtung verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht angeregt wird, welches an der Oberfläche des opti schen Wellenleiters erzeugt wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Die optische Meßvorrichtung einer Ausführungsform weist ein Reaktionsgefäß auf, in dem ein Reagenz, einschließlich einer fluoreszierenden Substanz, und eine Testflüssigkeit für die Messung so untergebracht sind, daß sie eine vorbestimmte Reaktion ausführen. Die Vorrichtung weist auch ein Gehäuse auf, welches das Reaktionsgefäß bildet, und ein Teil, welches durch einen optischen Wellenleiter gebildet ist. Die Vorrichtung strahl ein Anregungslicht in den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter aus. Die Vorrichtung mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters innerhalb des Reaktionsgefäßes, durch Empfangen einer Fluoreszenzlichtkomponente von Fluoreszenzlicht aufgrund des fluoreszierenden Substanz. Die Fluoreszenzlichtkomponenten wird von einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter ausgegeben. Wenn die Messung ausgeführt wird, fügt die Vorrichtung einen wasserlöslichen Farbstoff in das Reaktionsgefäß hinzu, welcher Licht mit mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz unter einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert. Die Vorrichtung kann daher verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann die Vorrichtung verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Deshalb verbessert die Vorrichtung das S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Das Verfahren einer Ausführungsform führt die vorbestimmte Reaktion innerhalb des Reaktionsgefäßes zwischen Liganden, welche gebildet werden, um in einer festen Phase auf der Oberfläche des optischen Wellenleiters zu sein, der Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen wird, und dem Reagenz aus, welches Liganden enthält, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen werden und mit einer fluoreszierenden Substanz markiert werden. Das Verfahren leitet das Anregungslicht in den optischen Wellenleiter, damit es sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Das Verfahren mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis der Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Und das Verfahren mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters durch Empfangen der Fluoreszenzlichtkomponente unter einer Bedingung, in der Feinkörner in das Reaktionsgefäß hinzugefügt werden, um Licht zu absorbieren, das mindestens eine Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz aufweist. Deshalb kann das Verfahren verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichtes, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann das Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Daher verbessert das Verfahren das S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Ein optisches Meßverfahren gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren, welches eine vorbestimmte Reaktion innerhalb eines Reaktionsgefäßes ausführt zwischen Liganden, welche gebildet sind, um in einer festen Phase auf der Oberfläche des optischen Wellenleiters zu sein, einer Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen wird, und einem Reagenz, welches Liganden enthält, die innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen werden und welche mit einer fluoreszierenden Substanz markiert werden. Das Verfahren leitet ein Anregungslicht in den optischen Wellenleiter so ein, daß es sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, und mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von Fluoreszenzlicht, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird. Die Fluoreszenzlichtkomponente breitet sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise aus. Das Verfahren mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters durch Empfangen der Fluoreszenzlichtkomponente unter einer Bedingung, in der ein wasserlöslicher Farbstoff in das Reaktionsgefäß hinzugefügt wird, um Licht zu absorbieren, das mindestens eine Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz aufweist.
Das heißt, dieses Verfahren führt die vorbestimmte Reaktion innerhalb des Reaktionsgefäßes aus zwischen Liganden, welche gebildet werden, um in einer festen Phase auf der Oberfläche des optischen Wellenleiters zu sein, der Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen wird, und dem Reagenz, welches Liganden enthält, die innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen werden und mit einer fluoreszierenden Substanz markiert werden. Das Verfahren leitet das Anregungslicht in den optischen Wellenleiter so ein, daß es sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet. Das Verfahren mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis der Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird. Die Fluoreszenzlichtkomponente breitet sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise aus. Und das Verfahren mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters durch Empfangen der Fluoreszenzlichtkomponente unter einer Bedingung, in der ein wasserlöslicher Farbstoff in das Reaktionsgefäß hinzugefügt wird, um Licht zu absorbieren, welches mindestens eine Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz aufweist. Deshalb kann das Verfahren verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichtes, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann das Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht angeregt wird, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird. Weiter verbessert das Verfahren das S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Das Verfahren einer Ausführungsform führt die vorbestimmte Reaktion innerhalb des Reaktionsgefäßes zwischen Liganden aus, welche gebildet sind, um in einer festen Phase auf der Oberfläche des optischen Wellenleiters zu sein, der Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen wird, und dem Reagenz, welches Leganden enthält, die innerhalb des Reaktionskessels gegossen werden und mit der fluoreszierenden Substanz markiert werden. Das Verfahren leitet das Anregungslicht in den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter ein. Das Verfah ren mißt dann die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis der Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird. Die Fluoreszenzlichtkomponente wird von dem optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter ausgegeben. Und das Verfahren mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters durch Empfangen der Fluoreszenzlichtkomponente unter einer Bedingung, in der eine Substanz in das Reaktionsgefäß hinzugefügt wird, um Licht zu absorbieren, welches mindestens eine Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz aufweist. Deshalb kann das Verfahren verhindern, daß die fluoreszierende Substanz angeregt wird durch die Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann das Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Das Verfahren verbessert daher ein S/N-Verhältnis der optischen Messung.
Das Verfahren einer Ausführungsform kann verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann das Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, an geregt wird. Das Verfahren verbessert daher das S/N-Verhältnis der optischen Messung, weil das Verfahren das Verfahren als das optische Meßverfahren gemäß der vorherigen Ausführungsform der Erfindung verwendet, welches Verfahren das Anregungslicht so ausstrahlt, daß das Anregungslicht in das Reaktionsgefäß durch den optischen Wellenleiter eingeleitet wird. Das Verfahren mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer Reflektionsweise ausbreitet.
Das Verfahren einer Ausführungsform kann verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann das Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, nach außen durch den optischen Wellenleiter ausgegeben wird. Das Verfahren verbessert das S/N-Verhältnis der optischen Messung, weil das Verfahren das Anregungslicht so ausstrahlt, daß es das Anregungslicht in das Reaktionsgefäß durch den optischen Wellenleiter einleitet. Das Verfahren mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente nach außen durch den optischen Wellenleiter ausgegeben wird.
Das Verfahren einer Ausführungsform kann verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, welche an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann dieses Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, durch den optischen Wellenleiter ausgegeben wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Das Verfahren verbessert daher das S/N-Verhältnis der optischen Messung, weil das Verfahren das Anregungslicht so ausstrahlt, daß es das Anregungslicht in das Reaktionsgefäß durch den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten Winkel einleitet. Das Verfahren mißt die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente nach außen durch den optischen Wellenleiter in einem vorbestimmten Winkel, der von demjenigen des Anregungslichts verschieden ist, ausgegeben wird.
Das Verfahren einer Ausführungsform kann verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann das Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Das Verfahren verbessert daher das S/N-Verhältnis der optischen Messung, weil das Verfahren Feinkörner verwendet, welche Licht mindestens einer Wellenlänge unter der Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.
Das Verfahren einer Ausführungsform kann verhindern, daß die fluoreszierende Substanz durch Streuung des Anregungslichts, die an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, an geregt wird, welche fluoreszierende Substanz nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters gehalten ist. Auch kann dieses Verfahren verhindern, daß das Fluoreszenzlicht, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, in den optischen Wellenleiter eingeleitet wird, welche fluoreszierende Substanz durch das gestreute Anregungslicht, das an der Oberfläche des optischen Wellenleiters erzeugt wird, angeregt wird. Das Verfahren verbessert daher das S/N-Verhältnis der optischen Messung, weil das Verfahren einen wasserlöslichen Farbstoff verwendet, welcher Licht mindestens einer Wellenlänge unter der Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer optischen Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Veränderung eines Endpunktsignals und eines Versatzsignals mit Bezug auf eine Konzentration von Dispergierelementen von Feinkörnern von Kohleschwarz darstellt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Veränderung eines Immunitätsmeßsignals darstellt, das Fluoreszenzlicht verwendet, dem Zeitverlauf folgend;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Wellenlängenabhängigkeit von der Absorbanz von Cyanogen 1P und Blue 50p darstellt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Veränderung eines Immunitätsmeßsignals darstellt, das Fluoreszenzlicht verwendet, dem Zeitverlauf folgend;
Fig. 6 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform einer optischen Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform einer optischen Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 8 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht, die noch eine andere Ausführungsform einer optischen Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform eines optischen Meßverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt; und
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung einer optischen Meßvorrichtung darstellt, auf die das in Fig. 9 dargestellte Flußdiagramm angewendet wird.

Beste Art zum Durchführen der Erfindung

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die vorliegende Erfindung im Detail erklärt.
Fig. 1 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer optischen Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Prisma 1a zum Einleiten eines Anregungslichts als Einheitskörper in einem Ende des plattenförmigen optischen Wellenleiters 1 gebildet. Ein Reaktionsgefäß 2 ist als Einheitskörper auf einer Seite des plattenförmigen optischen Wellenleiters 1 gebildet. Eine Mehrzahl von Antikörpern 3 sind auf einer Seite des plattenförmigen optischen Wellenleiters 1 befestigt. Ein dichroitischer Spiegel 4, eine Anregungslichtquelle 5 und ein Lichtempfangselement 6, wie beispielsweise ein Photovervielfacher oder dergleichen sind an eine vorbestimmten relativen Position in Bezug auf den plattenförmigen Wellenleiter 1 angeordnet. Der dichroitische Spiegel 4 trennt einen Lichtweg des Anregungslichts, welches in den plattenförmigen optischen Wellenleiter 1 durch das Prisma 1a eingeleitet wird, und einen Lichtweg eines Fluoreszenzlichtes, welches durch das Prisma 1a ausgegeben wird.
Wenn eine Immunitätsmessung unter Verwenden von Fluoreszenzlicht mit Verwenden der optischen Meßvorrichtung mit der obigen Anordnung ausgeführt wird, wird eine Testflüssigkeit für die Messung in dem Reaktionsgefäß 2 so untergebracht, daß eine Antigen- Antikörper-Reaktion erhalten wird zwischen Antigenen 7 in der Testflüssigkeit für die Messung und den befestigten Antikörpern 3 unter einer Bedingung, daß die Anregungslichtquelle 5 betrieben wird. Dann wird die Testlösung für die Messung von dem Reaktionsgefäß 2 entladen. Als nächstes wird eine Reagenzflüssigkeit, welche markierte Antikörper 8 enthält, die durch Markieren von Antikörpern mit Fluoreszenzfarbstoff 8a gebildet sind und zu der Dispersionselemente 9 {0,04% (Raumgewicht} von Feinkörner von Kohleschwarz mit einem Korndurchmesser von ungefähr 200 nm hinzugefügt sind, in dem Reaktionsgefäß 2 untergebracht. Eine Antigen-Antikörper-Reaktion wird zwischen den Antigenen 7, welche schon einer Antigen-Antikörper-Reaktion unterworfen waren, und den markierten Antikörpern 8 ausgeführt. Deshalb werden die markierten Antikörper 8 in der Nachbarschaft des plattenartigen optischen Wellenleiters 1 in einer Menge gehalten, welche einer Konzentration der Antigene 7 in der Testflüssigkeit für die Messung entspricht.
Wenn der Prozeß ausgeführt wird, wird eine Komponente einer abklingenden Welle aufgrund des Anregungslichts erzeugt. Das Anregungslicht wird an der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 1 gestreut, aber eine gestreute Komponente des Anregungslichts und das Fluoreszenzlicht, das von dem Fluoreszenzfarbstoff der markierten Antikörper 8 ausgestrahlt wird, welche nicht in der Nachbarschaft der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 1 gehalten sind (im folgenden als Streulicht erwähnt), werden effektiv so absorbiert, daß das S/N- Verhältnis der optischen Immunitätsmessung verbessert ist. Dies ist auf die Dispersionselemente 9 der Feinkörner von Kohleschwarz, die in der Reagenzflüssigkeit hinzugefügt sind, zurückzuführen.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Veränderung eines Endpunktsignals und eines Versatzsignals in Bezug auf eine Konzentration von Dispersionselementen der Feinkörner von Kohleschwarz darstellt. In Fig. 2 steht a für das Endpunktsignal, während b für das Versatzsignal steht. Weiter wird eine Konzentration von Kohleschwarz mit einer Vergrößerung in der Verdünnung (Verdünnungsvergrößerung) im Bezug auf einen Absorber angezeigt, welcher Feinkörner von Kohleschwarz von 31,5 (Raumgewicht) enthält. Wie von Fig. 2 offenbar ist, ist die Abnahme in dem Endpunktsignal leicht, während die Abnahme in dem Versatzsignal steil ist. Das heißt, das S/N-Verhältnis der Immunitätsmessung unter Verwenden des Fluoreszenzlichts ist verbessert durch ein einfaches Bearbeiten i. e. dem Hinzufügen von Dispersionselementen von Feinkörnern von Kohleschwarz. Wenn eine Stärke der Abnahme des Endpunktsignals geringer als 10% ist und in dem die Stärke des Versatzsignals geringer wird, und als ein effektives Ausmaß bestimmt wird, beträgt die Verdünnungsvergrößerung des Absorbers, welcher Feinkörner der Veränderung enthält, 10&supmin;&sup4; bis 10&supmin;². Wenn die Verdünnungsvergrößerung in eine Konzentration von Feinkörnern von Kohleschwarz umgerechnet wird, beträgt die Konzentration ungefähr 0,004 bis 0,3%.
Weiter sind eine Veränderung des Immunitätsmeßsignals unter Verwenden von Fluoreszenzlicht dem Zeitverlauf folgend unter einer Bedingung, in der Dispersionselemente von Feinkörnern von Kohleschwarz hinzugefügt sind, und eine Veränderung eines Immunitätsmeßsignals unter Verwenden von Fluoreszenzlicht dem Zeitverlauf folgend unter einer Bedingung, das Dispersionselemente von Kohleschwarz nicht hinzugefügt sind, in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 steht a für den ersteren Fall, während b für den letzteren Fall steht.
Wie von Fig. 3 offenbar ist, steigt, wenn Körner von Kohleschwarz nicht hinzugefügt sind, das Signal an und das Reagenz- Streulicht steigt auch an, wie durch b dargestellt ist. Im Gegensatz dazu nimmt, wenn Feinkörner von Kohleschwarz hinzugefügt sind, das Signal um einige Grad ab, und das Reagenz-Streulicht nimmt auf bemerkenswerte Weise ab, wie durch a dargestellt ist. Deshalb ist das S/N-Verhältnis auf bemerkenswerte Weise verbessert.
Weiter ist es möglich, jene Feinkörner von Metall, wie Beispiel Platin, Gold oder dergleichen oder Feinkörner von Polyethylen anstelle der Feinkörner von Kohleschwarz zu verwenden. In diesem Fall werden Effekte erreicht, die den obigen Effekten ähnlich sind.

Zweite Ausführungsform

Eine Immunitätsmessung unter Verwenden von Fluoreszenzlicht wurde mit der optischen Meßvorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist, unter Verwenden einer He-Ne-Laseranregungswellenlänge von 633 nm als die Anregungslichtquelle 5 ausgeführt, und unter Verwenden einer Reagenzflüssigkeit, die durch Hinzufügen der markierten Antikörper und Cyanogen 1P (hergestellt von Nihon Kayahu Kabushiki Gaisha) gebildet wurde. Auch wurden Immunitätsmessungen unter Verwenden eines Fluoreszenzlicht unter Verwenden einer Reagenzflüssigkeit ausgeführt, die durch Hinzufügen nur der Antikörper gebildet war, bzw. unter Verwenden einer Reagenzflüssigkeit, welche durch Hinzufügen von Blue 50p (hergestellt von Nihon Kayahu Kabushiki Gaisha) anstelle von Cyanogen 1P.
Als eine Folge betrug, wenn Cyanogen 1P hinzugefügt war, das Reagenzstreulicht 36,0 (willkürliche Einheiten), so daß ein Verringerungseffekt in dem Reagenzstreulicht erreicht wurde. Dies wird mit einem Reagenzstreulicht von 61,1 verglichen, wenn die Reagenzflüssigkeit mit nur den Antikörpern benutzt wurde. Wenn Blue 50p hinzugefügt war, welches nicht die Anregungswellenlänge von 633 nm absorbiert) betrug das Reagenzstreulicht 497, wie durch b in Fig. 4 dargestellt ist. Der Grund für diesen bemerkenswerten Anstieg in dem Reagenzstreulicht scheint zu sein, daß Blue 50b eine Streuung des Anregungslicht ausführte. Weiter stellt a in Fig. 4 eine Absorbanzcharakteristik von Cyanogen 1P dar. Es wird verstanden, daß Cyanogen 1P eine ziemlich hohe Absorbanz von Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm aufweist.
Weiter sind eine Veränderung der Immunitätsmeßsignale unter Verwenden von Fluoreszenzlicht dem Zeitverlauf folgend unter einer Bedingung, in der nur markierte Antikörper hinzugefügt waren, und eine Veränderung der Immunitätsmeßsignale unter Verwenden von Fluoreszenzlicht dem Zeitverlauf folgend unter einer Bedingung, in der Cyanogen 1P und markierte Antikörper hinzugefügt waren, in Fig. 5 dargestellt.
Wie von Fig. 5 offenbar ist, stieg, wenn nur die markierten Antikörper hinzugefügt waren nicht nur das Signal an, sondern auch das Reagenzstreulicht stieg an, wie durch b in Fig. 5 dargestellt ist. Vergleichsweise wurde, wenn Cyanogen 1P und die markierten Antikörper hinzugefügt waren, das Signal um einige Grad verringert und das Reagenzstreulicht wurde auf bemerkenswerte Weise verringert, wie durch a in Fig. 5 dargestellt ist. Deshalb wurde das S/N-Verhältnis auf bemerkenswerte Weise verbessert.
Das Vorangegangene beschreibt einen Fall, in dem ein wasserlöslicher Farbstoff benutzt wird, welche eine hohe Absorbanz für die Wellenlänge des Anregungslichts besitzt. Es ist auch möglich, einen wasserlöslichen Farbstoff zu benutzen, welcher eine hohe Absorbanz für die Wellenlänge von Fluoreszenzlicht besitzt, welches von dem Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird. Es ist auch möglich, einen wasserlöslichen Farbstoff zu benutzen, welche eine hohe Absorbanz für sowohl die Wellenlänge des Anregungslichts als auch für die Wellenlänge des Fluoreszenzlichts, das von dem Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird, besitzt. Weiter sind verschiedene Designveränderungen innerhalb eines Ausmaßes möglich, das den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht verändert.

Dritte Ausführungsform

Fig. 6 ist eine schematische senkrechte Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform einer optischen Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Prisma 11a zum Einleiten eines Anregungslichts ist an einem Ende eines plattenförmigen optischen Wellenleiters 11 gebildet. Ein Reaktionsgefäß 12 ist als Einheitskörper auf einer Seite des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 gebildet. Eine Mehrzahl von Antikörpern 13 sind auf einer Seite des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 befestigt. Ein Signallicht, das durch das Prisma 11a ausgegeben wird, wird zu einem Lichtempfangselement 16, wie beispielsweise ein Photovervielfacher geleitet, durch einen Filter mit scharfer Grenze oder dergleichen (nicht dargestellt). Ein Licht, das von einer Anregungslichtquelle 15 ausgegeben wird, wie beispielsweise eine Laserlichtquelle oder dergleichen, wird als eine ebene Welle zu der anderen Seite des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 durch eine Kollimatorlinse 14a, Neutralfilter (im folgenden als ND-Filter erwähnt) 14b und der dergleichen ausgestrahlt. Die Temperatur der Anregungslichtquelle 15 wird durch einen Temperatursteuerungsabschnitt (nicht dargestellt) so gesteuert, daß verhindert wird, daß eine Veränderung in der Intensität des ausgegebenen Lichtes auftritt. Der plattenartige optische Wellenleiter 11 und das Reaktionsgefäß 12 besitzen mit schwarzer Farbe oder dergleichen bemalte Flächen (Flächen, welche parallel zu dem Papier in Fig. 6 sind und im folgenden einfach als Seitenflächen erwähnt sind). Die Seitenflächen kreuzen keine optische Achse des Anregungslichts (oder eine Achse welche parallel zu der optischen Achse des Anregungslichts ist) und kreuzen keine optische Achse des Signallichts (oder eine Achse welche parallel zu der optischen Achse des Signallichts ist). Deshalb wird verhindert, daß Licht von den Seitenflächen ausgegeben wird. Wenn angenommen wird, daß Licht ausgegeben wird, gibt es eine Möglichkeit, daß das ausgegebene Licht durch das Lichtempfangselement 16 durch verschiedene Wege empfangen wird. Jedoch wird durch die Farbe verhindert, daß ein derartiges Licht durch das Lichtempfangselement 16 empfangen wird. Natürlich wird auch verhindert, daß Licht von außen durch die Seitenflächen einfällt.
Wenn eine Immunitätsmessung unter Verwenden von Fluoreszenzlicht ausgeführt wird unter Verwenden der optischen Meßvorrichtung mit der obigen Anordnung, wird eine Testflüssigkeit für die Messung in dem Reaktionsgefäß 12 so untergebracht, daß die Antigen- Antikörper-Reaktion zwischen Antigenen 17 in der Testflüssigkeit für die Messung und den festen Antikörpern 13 unter einer Bedingung steht, in der die Anregungslichtquelle 15 betrieben wird. Dann wird die Testflüssigkeit für die Messung von dem Reaktionsgefäß 12 entladen. Dann wird eine Reaktionsflüssigkeit, welche markierte Antikörper 18 enthält, die durch Markieren von Antikörpern mit Fluoreszenzfarbstoff 18a gebildet sind, zu der Feinkörner von Kohleschwarz 19 (in einer erwünschten Konzentration) mit einem erwünschten Korndurchmesser hinzugefügt sind, in dem Reaktionsgefäß 12 so untergebracht, daß eine Antigen-Antikörper- Reaktion zwischen den Antigenen 17, welche bereits der Antigen- Antikörper-Reaktion unterzogen wurden, und den markierten Antikörpern 18 ausgeführt wird. Deshalb werden die markierten Antikörper 18 in der Nachbarschaft des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 in einer Menge gehalten, welche einer Konzentration der Antigene 17 in der Testflüssigkeit für die Messung entspricht.
Wenn der Prozeß ausgeführt wird, wird die ebene Welle des Anregungslichts in das Reaktionsgefäß 12 durch den plattenartigen optischen Wellenleiter 11 in einer Richtung der zugehörigen Dicke eingeleitet. Weil die Reagenzflüssigkeit Feinkörner von Kohleschwarz 19 besitzt, wird die ebene Welle innerhalb des Reaktionsgefäßes 12 effizient in ihrem frühen Zustand so absorbiert, daß ein Nachteil auf bemerkenswerte Weise verringert ist, bei dem Fluoreszenzfarbstoff 1a von markierten Antikörpern 18 angeregt werden, welche von der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 entfernt sind. Wenn angenommen wird, daß der Fluoreszenzfarbstoff 1a der markierten Antikörper 18 Fluo reszenzlicht ausstrahlen, welche Antikörper von der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 entfernt sind, wird das ausgestrahlte Fluoreszenzlicht auf effektive Weise so absorbiert, daß die Möglichkeit des Mischens des ausgestrahlten Fluoreszenzlichts mit dem Signallicht auf bemerkenswerte Weise verringert ist, welches Signallicht sich innerhalb des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 ausbreitet. Deshalb ist die Sensitivität der optischen Immunitätsmessung (S/N-Verhältnis) auf bemerkenswerte Weise verbessert.
In der optischen Meßvorrichtung mit der obigen Anordnung wurde eine Mischung von unverdünntem Milchprotein und Natriumazid (NaN3; 0,02%) als ein Blockierteil anstelle des Befestigens einer Mehrzahl von Antikörpern 13 auf der Seite des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 aufgetragen. Und ein Reagenz {CMI(Carboxymethylindocyanin)-IgG(Immunoglobulin-G), 4 ug/ml} mit Feinkörnern von Kohleschwarz 19 (verdünnt durch eine Verdünnungsflüssigkeit, so daß sie 1 Gewichts-% betrug) und ein Reagenz (CMI-IgG, 4 ug/ml) in dem Feinkörner von Kohleschwarz 19 nicht hinzugefügt waren, wurden jeweils als 40 ul gegossen. Die Intensitäten des ausgegeben Lichtes vor und nach dem Gießen wurden gemessen. Weiter wurde ein plattenartiger optischer Wellenleiter 11 verwendet, welcher mit schwarzer Farbe zum Abschirmen von Streulicht auf seinen Oberflächen bemalt war, welche der Signallichtausgabeoberfläche benachbart waren. Und ein Reagenz {CMI-IgG, 4 ug/ml}, mit Feinkörnern von Kohleschwarz 19 (verdünnt durch eine Verdünnungsflüssigkeit, so daß sie ein Gewichts-% betrug) und ein Reagenz (CMI-IgG, 4 ug/ml), zu dem kein Kohleschwarz 19 hinzugefügt war, wurden jeweils als 400 ul gegossen, und die Intensitäten des Ausgabelichts vor und nach dem Gießen wurden gemessen. Für diese Messung wurde eine Laserlichtquelle als die Anregungslichtquelle 15 verwendet. Hier wurde das Anregungslicht um 10% durch das ND-Filter beschnitten, und die ebene Welle von 3 · 10 mm wurde von unterhalb des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 ausgestrahlt.
Als eine Folge der obigen Messung betrugen, wenn das Reagenz, in dem Feinkörner von Kohleschwarz 19 nicht hinzugefügt waren, benutzt wurde, und der plattenartige optische Wellenleiter 11 nicht mit schwarzer Farbe bemalt war, die Signalwerte (der Signalwert ist eine Ausgabeimpulszahl des Photovervielfachers und entspricht der Intensität des ausgegebenen Lichtes) vor und nach dem Gießen 0,2397 Kiloimpulse pro Sekunde (im folgenden als kpps erwähnt) bzw. 140,2016 kpps. Wenn das Reagenz, in dem Feinkörner von Kohleschwarz 19 nicht hinzugefügt waren, benutzt wurde, und der plattenartige optische Wellenleiter 11 mit schwarzer Farbe zum Abschirmen von Streulicht bemalt war, betrugen die Signalwerte vor und nach dem Gießen 0,2234 kpps bzw. 42,4969 kpps. Wenn das Reagenz, in dem Kohleschwarz 19 hinzugefügt war, benutzt wurde, und der plattenartige optische Wellenleiter 11 nicht bemalt war, betrugen die Signalwerte vor und nach dem Gießen 0,2717 kpps bzw. 0,2563 kpps. Wenn das Reagenz, in dem Feinkörner von Kohleschwarz 19 hinzugefügt waren, benutzt wurde, und der plattenartige optische Wellenleiter 11 mit schwarzer Farbe zum Abschirmen von Streulicht bemalt war, betrugen die Signalwerte vor und nach dem Gießen 0,2048 kpps bzw. 0,2076 kpps.
In jenen Messungen war ein Milchprotein (gemischtes Natriumazid von 0,02%) als ein Blockierteil auf der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 aufgetragen. Deshalb existierte kein Reagenz in der Nachbarschaft der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11. Das ausgegebene Licht vor dem Gießen des Reagenzes ist ein Versatzwert aufgrund des Fluoreszenzlichtes, welches in dem plattenartigen optischen Wellenleiter 11 selbst erzeugt wird, und fast dieselben Signalwerte wurden für jeden Fall erhalten. Aber nach dem Gießen des Reagenzes, wird der größte Signalwert erhalten, wenn weder Feinkörner von Kohleschwarz 19 noch schwarze Farbe zum Abschirmen von Streulicht angewendet wurden. Der zweitgrößte Signalwert wurde erhalten, wenn nur schwarze Farbe zum Abschirmen von Streulicht angewendet wurde. Ein Signalwert, welcher fast derselbe zu dem Signalwert vor dem Gießen ist, wurde erhalten, wenn Feinkörner von Kohleschwarz 19 angewendet wurden. Wie von dem Ergebnis offenbar ist, wurde ein Reagenzstreulicht in einigen Grad in den ersteren zwei Fällen erfaßt. Andererseits wurde Reagenzstreulicht in den letzteren zwei Fällen verringert. Weiter wurde der Signalwert nach dem Gießen des Reagenzes etwas kleiner als derjenige vor dem Gießen des Reagenzes, aufgrund des Einflusses der Veränderung in dem Brechungsindex von dem Gießen des Reagenzes.
Weiter betrugen, wenn der plattenartige optische Wellenleiter (bei dem schwarze Farbe zum Abschirmen von Streulicht nicht aufgemalt war) mit der Anordnung, welche dieselbe war wie die obige Anordnung, eine andere als die Bedeckung mit Milchprotein (gemischtes Natriumazid von 0,2%) unterlassen wird, und eine gefärbte Reagenztinte in das Reaktionsgefäß von 200 ul gegossen war, welche Tinte eine Konzentration von 1 Gewichts-% besaßt, die Signalwerte vor und nach dem Gießen 0,080 kpps bzw. 1,600 kpps. In diesem Fall wurde Milchprotein (gemischtes Natriumazid von 0,2%) als Blockierteil nicht auf der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 beschichtet, so daß das Reagenz in einem Anregungsbereich vorlag, der der Nachbarschaft der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 entsprach. Deshalb wird vermutet, daß die Signalkomponente aufgrund der tatsächlichen Immunitätsreaktion auf ausreichende Weise herausgeholt wurde. Weiter waren die Signalwerte vor dem Gießen für die obigen vier Fälle, in denen Milchprotein (gemischtes Natriumazid von 0,02%) auf der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 als ein Blockierteil aufgetragen war, größer als der Signalwert vor dem Gießen der gefärbten Reagenztinte in der obigen Messung. Der Grund scheint zu sein, daß Milchprotein (gemischtes Natriumazid von 0,02%) als ein Blockierteil auf der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 aufgetragen war.
In dieser Ausführungsform wird das Anregungslicht in das Reaktionsgefäß 12 von unterhalb des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 eingeleitet und das Signallicht wird innerhalb des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 so ausgebreitet, daß das Signallicht durch das Prisma 11a ausgegeben wird. Es ist möglich, das Anregungslicht durch das Prisma 11a so einzuleiten, daß sich das Anregungslicht innerhalb des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 ausbreitet, und das Signal wird von der unteren Fläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 ausgegeben und von dem Lichtempfangselement 16 empfangen, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Es ist auch möglich, daß das Anregungslicht in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die untere Fläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 ausgestrahlt wird, und das Signallicht, welches von der unteren Fläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 11 in einem Winkel ausgegeben wird, welcher von demjenigen des Anregungslichts verschieden ist, wird durch das Lichtempfangselement empfangen, wie in Fig. 8 dargestellt ist.
Weiter ist es in der optischen Meßvorrichtung, die in Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, möglich, daß Feinkörner von Metall, wie beispielsweise Platin, Gold oder dergleichen, oder Feinkörner von Polystyrol oder dergleichen anstelle von Kohleschwarz verwendet werden. Es ist auch möglich, daß ein wasserlöslicher Farbstoff mit einer hohen Absorbanz für die Wellenlänge des Anregungslichts, ein wasserlöslicher Farbstoff mit einer hohen Absorbanz für das Fluoreszenzlicht, welches von dem Fluoreszenzfarbstoff ausgestrahlt wird, oder ein wasserlöslicher Farbstoff mit einer hohen Absorbanz für beide Lichter anstelle von Kohleschwarz verwendet wird.

Vierte Ausführungsform

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, welches eine Ausführungsform eines optischen Meßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt. Das Flußdiagramm stellt einen Fall dar, in dem eine optische Messung unter Verwenden der optischen Meßvorrichtung ausgeführt wird, die in einer der obigen Ausführungsformen beschrieben ist. Deshalb werden Antikörper 3, 13, zum Beispiel auf der Oberfläche des wellenartigen optischen Wellenleiters 1, 11 zuvor befestigt, welche Oberfläche eine Fläche des Reaktionsgefäßes 2, 12 bildet.
Wenn der Start einer Immunitätsmessung im Schritt SP1 befohlen wird, wird die Testlösung für die Messung in das Reaktionsgefäß 2, 12 unter Verwenden einer Gießtülle 32a (siehe Fig. 10) gegossen, so daß eine Antigen-Antikörper-Reaktion zwischen den zuvor befestigten Antikörpern 3, 13 und den Antigenen 7, 17 in der Testflüssigkeit für die Messung ausgeführt wird. Nachdem die Antigen-Antikörper-Reaktion für eine vorbestimmte Zeit ausgeführt wird, wird im Schritt SP2 die Testflüssigkeit für die Messung von dem Reaktionsgefäß 2, 12 unter Verwenden der Gießtülle 32a entladen. In dem Schritt SP3 wird ein Reagenz, welches eine absorbierende Substanz (eine Substanz, welche Licht mit mindestens einer Wellenlänge unter der Anregungswellenlänge für die Anregung des Fluoreszenzfarbstoffs und der Emissionswellenlänge des Fluoreszenzfarbstoffs) in einer gewünschten Konzentration enthält, in das Reaktionsgefäß 2, 12 unter Verwenden der Gießtülle 32a gegossen. Eine Antigen- Antikörper-Reaktion wird dann zwischen den Antigenen 7, 17, welche in der Nachbarschaft der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 1, 11 durch die Antigen-Antikörper- Reaktion gehalten wurden, welche bereits ausgeführt wurde, und markierten Antikörpern 8, 18 in dem Reagenz ausgeführt. Im Schritt SP4 wird eine Fluoreszenzlichtkomponente, welche durch die verwendete optische Meßvorrichtung bestimmt wird, von dem Lichtempfangselement 6, 16 von dem Fluoreszenzlicht empfangen, das durch den Fluoreszenzfarbstoff 8a, 18a der markierten Antikörper 8, 18, die in der Nachbarschaft der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters durch die Antigen- Antikörper-Reaktion gehalten wurden, empfangen. Ein Signal, welches einer Konzentration von Antigenen 7, 17 in der Testflüssigkeit für die Messung entsprechen sollte, wird daher erhalten. In dem Schritt SP5 wird die Konzentration von Antigenen 7, 17 in der Testflüssigkeit für die Messung auf der Basis des erhaltenen Signals und einer zuvor erhaltenen analytischen Kurve erhalten. Dann wird der Prozeß beendet.
Das Bearbeiten im Schritt SP3 und das Bearbeiten im Schritt SP4 werden gleichzeitig miteinander ausgeführt. Es ist vorzuziehen, daß das Bearbeiten im Schritt SP4 vor dem Bearbeiten in dem Schritt SP3 gestartet wird. In diesem Fall wird ein Versatzrauschen aufgrund des plattenartigen optischen Wellenleiters 1, 11 durch eine folgende Datenverarbeitung (nicht dargestellt) erhalten. Das Signal, das in Schritt SP4 erhalten wird, kann erhalten werden, durch Warten, bis ein Signalwert fast gesättigt wird, welcher Signalwert dem Voranschreiten in der Antigen-Antikörper- Reaktion folgend verändert wird, und durch Erhalten des Signalwertes an dem fast gesättigten Zeitpunkt. Das Signal kann auch erhalten werden durch kontinuierliches Berechnen eines Differentialwertes nach der Zeit eines Signals, welches dem Voranschreiten in der Antigen-Antikörper-Reaktion folgend verändert wird, und durch Verwenden des Maximalwertes des Differentialwertes nach der Zeit.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung einer optischen Meßvorrichtung darstellt, auf die das Flußdiagramm, das in Fig. 9 dargestellt ist, angewendet wird. Die Vorrichtung weist eine Meßzelle 31 auf, welche eine Reagenzunterbringungsgefäß (nicht dargestellt), ein Testflüssigkeitsunterbringungsgefäß (nicht dargestellt), ein Verdünnungsflüssigkeitsunterbringungsgefäß (nicht dargestellt) und ein Reaktionsgefäß 12 zum Ausführen der Antigen-Antikörper-Reaktion besitzt. Auch ist ein plattenartiger optischer Wellenleiter 11 in einer vorbestimmten Fläche des Reaktionsgefäßes 12 gebildet, auf der die Antikörper 13 befestigt sind. Die Vorrichtung weist ferner eine Gießvorrichtung 32, einen optischen Meßabschnitt 33, einen Befehlsabschnitt 34, einen Datenabschnitt 35, einen Gießsteuerungsabschnitt 36 und einen Hauptsteuerungsabschnitt 37 auf. Die Gießvorrichtung 32 besitzt eine Gießtülle 32a zum Gießen von Flüssigkeit in einen beliebigen der Behälter und zum Saugen und Entfernen von Flüssigkeit aus einem beliebigen der Gefäße. Der optische Meßabschnitt 33 ist an einer vorbestimmten Position in Bezug auf die Meßzelle 31 angeordnet. Die optische Meßzelle 33 strahlt ein Anregungslicht zu dem plattenartigen optischen Wellenleiter 11 in einem vorbestimmten Winkel aus, und erfaßt ein Signallicht, welches von dem plattenartigen optischen Wellenleiter 11 in einem anderen vorbestimmten Winkel ausgegeben wird, so daß ein Grad der Immunitätsreaktion erfaßt wird. Der Befehlsabschnitt 34 empfängt einen Befehl von einem Benutzer. Der Datenabschnitt 35 hält vorbestimmte Daten entsprechend einer Bedingung, wie beispielsweise ein Objekt für die Untersuchung, einen Meßpunkt, eine Meßzahl und dergleichen. Der Gießsteuerungsabschnitt 36 steuert das Saugen, Entladen, eine Saugmenge und eine Entlademenge der Gießtülle 32a auf der Basis einer Information von dem Befehlsabschnitt 34 und dem Datenabschnitt 35. Der Hauptsteuerungsabschnitt 37 sendet Befehle an den optischen Meßabschnitt 33 und den Gießsteuerungsabschnitt 36.
In dieser optischen Meßvorrichtung liest der Hauptsteuerungsabschnitt 37 entsprechende Daten von dem Datenabschnitt 35 aus, betreibt den Gießsteuerungsabschnitt 36 auf der Basis der ausgelesenen Daten und der Befehle des Benutzers, und steuert die Gießtülle 32a in Übereinstimmung mit jedem Schritt in dem in Fig. 9 dargestellten Flußdiagramm. Das heißt, die Testflüssigkeit für die Messung wird von dem Testflüssigkeitsunterbringungsgefäß durch die Gießtülle 32a gesaugt, die Gießtülle 32a wird zu dem Reaktionsgefäß 12 bewegt, und dann wird die gesaugte Testflüssigkeit für die Messung in das Reaktionsgefäß 12 entladen, so daß die Antigen-Antikörper-Reaktion für die erste Stufe ausgeführt wird. Wenn die Testflüssigkeit für die Messung verdünnt werden soll, wird Verdünnungsflüssigkeit von dem Verdünnungsflüssigkeitunterbringungsgefäß vor oder nach dem Saugen der Testflüssigkeit für die Messung gesaugt. Danach wird die Testflüssigkeit für die Messung innerhalb des Reaktionsgefäßes 12 durch die Gießtülle 32a gesaugt und in einen Abfallflüssigkeitstank (nicht dargestellt) entladen. Dann wird ein Reagenz, wel ches markierte Antikörper 18 und Feinkörner von Kohleschwarz 19 enthält, von dem Reagenzunterbringungsgefäß durch die Gießtülle 32a gesaugt, die Gießtülle 32a wird zu dem Reaktionsgefäß 12 bewegt, und das gesaugte Reagenz wird in das Reaktionsgefäß 12 entladen, so daß die Antigen-Antikörper-Reaktion für die zweite Stufe ausgeführt wird. In diesen Fällen wird ein Angleichen der Menge der gesaugten Flüssigkeit ausgeführt, zum Beispiel durch Bestimmen einer Impulszahl pro einer Zeiteinheit, welche der optimalste Wert sein soll, der der Saugmenge entspricht, durch den Saugsteuerungsabschnitt 36. Die Impulszahl wird an einen Impulsmotor (nicht dargestellt) geliefert, welcher die Saugmenge und die Entlademenge der Gießtülle 32a steuert. Weiter ist es möglich, daß das Reagenz und die Testflüssigkeit für die Messung in dieser Reihenfolge gesaugt werden und das Reagenz und die Testflüssigkeit für die Messung in dieser Reihenfolge entladen werden. In diesem Fall wird verhindert, daß sich beide Flüssigkeiten innerhalb der Gießtülle 32a mischen, durch Bilden einer Luftlücke zwischen dem Reagenz und der Testflüssigkeit für die Messung.
Deshalb wird die Absorbanz-Substanz auf sichere Weise innerhalb des Reaktionsgefäßes 2, 12 enthalten, wenn die optische Immunitätsmessung ausgeführt wird. Wie von den vorangegangenen Ausführungsformen offenbar ist, wird das Reagenzstreulicht auf ausreichende Weise verringert, so daß die Sensitivität (S/N- Verhältnis) der optischen Immunitätsmessung auf bemerkenswerte Weise verbessert wird.
In dieser Ausführungsform wird ein sogenanntes 2-Schritt- Verfahren verwendet, welches die Antigen-Antikörper-Reaktion für die erste Stufe durch Gießen der Testflüssigkeit für die Messung in das Reaktionsgefäß 2, 12 ausführt, und dann die Antigen- Antikörper-Reaktion für die zweite Stufe durch Gießen des Reagenz ausführt, nachdem die Testflüssigkeit entladen wurde. Es ist möglich, daß ein sogenanntes 1-Schritt-Sandwichverfahren verwendet wird, welches die Antigen-Antikörper-Reaktion durch ein vorhergehendes Mischen der Testflüssigkeit des Reagenzes ausführt, und die Antigen-Antikörper-Reaktion zwischen den Antikörpern 3, 13, die auf der Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters 1, 11 befestigt sind, und den bereits reagierten Antigenen durch Gießen der gemischten Flüssigkeit in das Reaktionsgefäß 2, 12 ausführt.
Weiter beschreibt eine beliebige der obigen Ausführungsformen den Fall, in dem die Absorbanz-Substanz zuvor in dem Reagenz enthalten ist. Es ist möglich, daß die absorbierende Substanz in das Reaktionsgefäß vor oder nach dem Gießen des Reagenzes gegossen wird.

Möglichkeit der industriellen Verwendung

Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise auf eine Meßvorrichtung angewendet, welche ein Reaktionsgefäß in einem Körper mit einem plattenartigen optischen Wellenleiter bildet, und welche Vorrichtung die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft einer Oberfläche des plattenartigen optischen Wellenleiters durch Gießen einer Testflüssigkeit für die Messung und eines Reagenzes in das Reaktionsgefäß und durch Einleiten eines Anregungslichts in den plattenartigen optischen Wellenleiter mißt. Ein S/N- Verhältnis der optischen Messung ist verbessert.

Claims

1. Optische Meßvorrichtung, welche eine fluoreszierende Substanz, die in einer Nachbarschaft einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters (1) gehalten ist, durch eine Komponente einer abklingenden Welle anregt, die erzeugt wird durch Einleiten eines Anregungslichtes so, daß sich das Anregungslicht innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, und welche Vorrichtung optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, die sich innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer reflektierenden Weise ausbreitet, von Fluoreszenzlicht mißt, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, wobei die Vorrichtung aufweist: Feinkörner (9)(19), welche in dem Reaktionsgefäß (2) hinzugefügt sind, welche Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbieren.

2. Optische Meßvorrichtung, welche eine fluoreszierende Substanz, die in einer Nachbarschaft einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters (1) gehalten ist, durch eine Komponente einer abklingenden Welle anregt, die durch Einleiten eines Anregungslichtes so erzeugt wird, daß sich das Anregungslicht innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, und welche Vorrichtung optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, die sich innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer reflektierenden Weise ausbreitet, von Fluoreszenzlicht mißt, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, wobei die Vorrichtung aufweist: einen wasserlöslichen Farbstoff, welcher in dem Reaktionsgefäß (2) hinzugefügt ist, welcher Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.

3. Optische Meßvorrichtung mit einem Reaktionsgefäß (2) (12), in welchem ein Reagenz, das eine fluoreszierende Substanz enthält, und eine Testflüssigkeit für die Messung so untergebracht sind, daß sie eine vorbestimmte Reaktion ausführen, und ein Teil, welches durch einen optischen Wellenleiter (1) (11) gebildet ist, wobei die Vorrichtung ein Anregungslicht an den optischen Wellenleiter (1) (11) in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter (1) (11) ausstrahlt und optische Eigenschaften in einer Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) (11) innerhalb des Reaktionsgefäßes (2) (12) mißt, durch Empfangen einer Fluoreszenzlichtkomponente von Fluoreszenzlicht aufgrund der fluoreszierenden Substanz, welche Komponente in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter (1) (11) ausgegeben wird, wobei die Vorrichtung eine Substanz aufweist, die in dem Reaktionsgefäß (2) (12) hinzugefügt ist und Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.

4. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Vorrichtung ein Anregungslicht in das Reaktionsgefäß (12) durch den optischen Wellenleiter (11) so einleitet, daß es die fluoreszierende Substanz anregt, und optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (11) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von Fluoreszenzlicht mißt, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente sich innerhalb des optischen Wellenleiters (11) in einer reflektierenden Weise ausbreitet.

5. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Vorrichtung die fluoreszierende Substanz, die in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (11) gehalten ist, durch die Komponente der abklingenden Welle anregt, die durch Einleiten eines Anregungslichtes so erzeugt wird, daß sich das Anregungslicht innerhalb des optischen Wellenleiters (11) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, und welche Vorrichtung optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (11) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, die nach außen durch den optischen Wellenleiter (11) ausgestrahlt wird, von Fluoreszenzlicht mißt, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird.

6. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Vorrichtung die fluoreszierende Substanz verwendet und anregt, die in der Nachbarschaft einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters (11) gehalten ist, durch Einleiten eines Anregungslichts in das Reaktionsgefäß (12) durch den optischen Wellenleiter (11) in einem vorbestimmten Winkel, und welche Vorrichtung optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des Wellenleiters (11) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente, die nach außen durch den optischen Wellenleiter (11) ausgestrahlt wird, von Fluoreszenzlicht, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird, mißt, welche Komponente durch den optischen Wellenleiter (11) in einem Winkel ausgegeben wird, welcher verschieden von demjenigen des Anregungslichtes ist.

7. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Vorrichtung Feinkörner verwendet, die Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbieren.

8. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Vorrichtung einen wasserlöslichen Farbstoff verwendet, welcher Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.

9. Optisches Meßverfahren, das eine vorbestimmte Reaktion innerhalb eines Reaktionsgefäßes (2) zwischen Liganden (3) ausführt, welche gebildet werden, um in einer festen Phasen auf einer Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) zu sein, einer Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes gegossen wird, und einem Reagenz, welches Liganden (8) enthält, die innerhalb des Reaktionsgefäßes (2) gegossen werden und mit einer fluoreszierenden Substanz (8a) markiert werden, welches Verfahren ein Anregungslicht in den optischen Wellenleiter (1) so einleitet, daß es sich innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, und welches Verfahren optische Eigenschaften in einer Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente mißt, von Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente sich innerhalb des optischen Wellenleiters in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, wobei das Verfahren ein Messen der optischen Eigenschaften in einer Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) durch Empfangen der Fluoreszenzlichtkomponente, die sich innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, aufweist, unter einer Bedingung, daß Feinkörner (9) in dem Reaktionsgefäß (2) hinzugefügt werden, welche Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und eine Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbieren.

10. Optisches Meßverfahren, das eine vorbestimmte Reaktion innerhalb eines Reaktionsgefäßes (2), von dem eine Teilfläche eine Oberfläche eines optischen Wellenleiters (1) vereint, zwischen Liganden (3) ausführt, welche gebildet werden, um in einer festen Phase auf einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters (1) zu sein, einer Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes (2) gegossen wird und einem Reagenz, welches Liganden (8) enthält, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes (2) gegossen werden und welche mit einer fluoreszierenden Substanz (8a) markiert werden, welches Verfahren ein Anregungslicht in den optischen Wellenleiter (1) so einleitet, daß es sich innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, und welches Verfahren optische Eigenschaften in einer Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von Fluoreszenzlicht mißt, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente sich innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, wobei das Verfahren die optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) mißt durch Empfangen der Fluoreszenzlichtkomponente, welche sich innerhalb des optischen Wellenleiters (1) in einer total reflektierenden Weise ausbreitet, unter einer Bedingung, in der ein wasserlöslicher Farbstoff in dem Reaktionsgefäß (2) hinzugefügt wird, welcher wasserlösliche Farbstoff Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.

11. Optisches Meßverfahren, das eine vorbestimmte Reaktion innerhalb eines Reaktionsgefäßes (2) (12) zwischen Liganden (3) (13) ausführt, welche gebildet werden, um in einer festen Phase auf einer Oberfläche eines optischen Wellenleiters (1) (11) zu sein, einer Testflüssigkeit für die Messung, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes (2) (12) gegossen wird, und einem Reagenz, welches Liganden (8) (18) enthält, welche innerhalb des Reaktionsgefäßes (2) (12) gegossen werden und welche mit einer fluoreszierenden Substanz (8a) (18a) markiert werden, welches Verfahren ein Anregungslicht in den optischen Wellenleiter (1) (11) in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter (1) (11) einleitet, und welches Verfahren optische Eigenschaften in einer Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) (11) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von Fluoreszenzlicht mißt, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente von dem optischen Wellenleiter (1) (11) in einem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter (1) (11) ausgegeben wird, wobei das Verfahren ein Messen der optischen Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (1) (11) durch Empfangen der Fluoreszenzlichtkomponente aufweist, welche von dem optischen Wellenleiter (1) (11) in dem vorbestimmten relativen Winkel in Bezug auf den optischen Wellenleiter (1) (11) ausgegeben wird, unter einer Bedingung, in der eine Substanz (9) (19) in dem Reaktionsgefäß (2) (12) hinzugefügt wird, welche Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.

12. Optisches Meßverfahren nach Anspruch 11, bei der das Verfahren das Anregungslicht so ausstrahlt, daß es das Anregungslicht in das Reaktionsgefäß (12) durch den optischen Wellenleiter (11) einleitet, und welches Verfahren optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (11) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von unter dem Fluoreszenzlicht mißt, welches von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente sich innerhalb des optischen Wellenleiters (11) in einer reflektierenden Weise ausbreitet.

13. Optisches Meßverfahren nach Anspruch 11, bei dem das Verfahren das Anregungslicht so ausstrahlt, daß es das Anregungslicht in das Reaktionsgefäß (12) durch den optischen Wellenleiter (11) einleitet, welches Anregungslicht sich innerhalb des optischen Wellenleiters (14) in einer total reflektierenden Wei se ausbreitet, und welches Verfahren optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (11) auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht mißt, das durch die fluoreszierende Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente nach außen durch den optischen Wellenleiter (11) ausgegeben wird.

14. Optisches Meßverfahren nach Anspruch 11, bei dem das Verfahren das Anregungslicht so ausstrahlt, daß es das Anregungslicht in das Reaktionsgefäß (12) durch den optischen Wellenleiter (11) in einem vorbestimmten Winkel einleitet, und welches Verfahren optische Eigenschaften in der Nachbarschaft der Oberfläche des optischen Wellenleiters (11) mißt auf der Basis einer Fluoreszenzlichtkomponente von dem Fluoreszenzlicht, das von der fluoreszierenden Substanz ausgestrahlt wird, welche Komponente nach außen durch den optischen Wellenleiter (11) in einem vorbestimmten Winkel ausgegeben wird, welcher von demjenigen des Anregungslichts verschieden ist.

15. Optisches Meßverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, welches Feinkörner (19) verwendet, welche Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbieren.

16. Optisches Meßverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, welches einen wasserlöslichen Farbstoff verwendet, welcher Licht mindestens einer Wellenlänge unter einer Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz und einer Emissionswellenlänge der fluoreszierenden Substanz absorbiert.