CN104568864B - 被检物质检测方法及装置、荧光检测方法及装置 - Google Patents

被检物质检测方法及装置、荧光检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种被检物质检测方法，检测在生物体试样中包含的被检物质，其特征在于，向包含荧光物质和被检物质的复合体，照射190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质如果被照射第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光；通过光检测器(6)，检测从被照射了第1峰值波长的光的荧光物质发出的第2峰值波长的光，光检测器(6)的第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。

Description

被检物质检测方法及装置、荧光检测方法及装置
技术领域
本发明涉及被检物质检测方法、荧光检测方法、以及在这些检测方法中使用的被检物质检测装置、荧光检测装置，特别涉及使检测灵敏度提高的技术。
背景技术
以往，作为检测在生物体试样中包含的遗传基因、蛋白质等被检物质的方法，提出了利用如果照射光则活性化的标识物质，来检测被检物质的被检物质检测方法(参照例如，美国专利公开2012/0161268 号)。
作为这种被检物质检测方法，还有如下的方法：通过在对作为与被检物质结合的标识物质的荧光物质进行光激励时，检测从荧光物质放射的光，从而检测被检物质。在该被检物质的检测方法中，在被检物质是微量的情况下，从与被检物质结合的荧光物质放射的光也微弱。因此，为了高灵敏度地检测从荧光物质放射的光，设法提高从检测器输出的检测信号的S/N比变得重要。
本发明是鉴于上述原由而完成的，其目的在于提供一种能够设法提高荧光的检测信号的S/N比的被检物质检测方法、荧光检测方法、以及在这些检测方法中使用的装置。
发明内容
本发明的范围仅由所附的权利要求书限定，并且不受该发明内容中的表述的任何影响。
某个观点的被检物质检测方法是检测在生物体试样中包含的被检物质的被检物质的检测方法，向包含荧光物质和被检物质的复合体，照射190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质如果被照射第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2 峰值波长的光，通过光检测器，检测从被照射了第1峰值波长的光的荧光物质发出的第2峰值波长的光，光检测器的第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
其它观点的被检物质检测方法是检测在生物体试样中包含的被检物质的被检物质检测方法，向荧光物质照射190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质通过包含被检物质和酶的复合体中的酶和基质的反应产生，并且如果被照射第1峰值波长的光则发出 450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光，通过光检测器，检测从被照射了第1峰值波长的光的荧光物质发出的第2峰值波长的光，光检测器的第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
在某个观点的荧光检测方法中，向荧光物质照射190nm以上 350nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质如果被照射第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光，通过光检测器，检测从被照射了第1峰值波长的光的荧光物质发出的第2峰值波长的光，光检测器的第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
某个观点的被检物质检测装置是检测在生物体试样中包含的被检物质的被检物质检测装置，具备：光源，向包含荧光物质和被检物质的复合体，照射190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质如果被照射第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光；以及光检测器，检测从被光源照射了第1峰值波长的光的荧光物质发出的第2峰值波长的光，光检测器的第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
其它观点的被检物质检测装置是检测在生物体试样中包含的被检物质的被检物质检测装置，具备：光源，向荧光物质照射190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质通过包含被检物质和酶的复合体中的酶和基质的反应产生，如果被照射第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光；以及光检测器，检测从被光源照射了第1峰值波长的光的荧光物质发出的第2峰值波长的光，光检测器的第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
其它观点的荧光检测装置具备：光源，向荧光物质照射190nm 以上350nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质如果被照射第1 峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光；以及光检测器，检测从被光源照射了第1峰值波长的光的荧光物质发出的第2峰值波长的光，光检测器的第2峰值波长下的量子效率是第 1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
发明效果
根据本发明，能够提供能够设法提高荧光的检测信号的S/N比的被检物质检测方法、荧光检测方法、以及在这些检测方法中使用的装置。
附图说明
图1是示出第1实施方式的被检物质检测系统的概略结构图。
图2是从侧方观察第1实施方式的被检物质检测装置的情况下的概略结构图。
图3是示出第1实施方式的光检测器的灵敏度特性的图。
图4是第1实施方式的被检物质检测装置的第2部件的概略剖面图。
图5是示意地示出第1实施方式的被检物质检测方法的处理步骤的图。
图6(a-1)～(a-3)是示意地示出第1实施方式的被检物质检测方法的处理步骤的图，(b-1)是示出第1实施方式的量子点的构造的图，(b-2)是第1实施方式的量子点的带图。
图7是示出第1实施方式的量子点的吸收谱和荧光谱的图。
图8是示意地示出第2实施方式的被检物质检测方法的处理步骤的图。
图9是示意地示出第2实施方式的被检物质检测方法的处理步骤的图。
图10是从侧方观察第3实施方式的被检物质检测装置的光检测器的情况下的概略结构图。
图11是示出第3实施方式中的对光检测器的1个像素分配的滤色器的图案的说明图。
图12是示出第3实施方式中的光检测器的各颜色的灵敏度特性的图。
图13是示出第3实施方式中的光检测器的每1个像素的灵敏度特性的图。
图14是示出变形例的从LED出射的深紫外光的光学谱的一个例子的图。
图15是示出变形例的有机色素的荧光谱的图。
图16(a-1)是在比较例1中得到的图像、(b-1)是在比较例2 中得到的图像、(c-1)是在实施例1中得到的图像。(a-2)示出(a-1) 的A-A线中的强度分布，(b-2)示出(b-1)的A-A线中的强度分布， (c-2)示出(c-1)的A-A线中的强度分布。
图17(a)示出在实施例2中得到的图像，(b)示出(a)的图像的X(1)轴上的强度分布，(c)示出该X(2)轴上的强度分布。
图18(a)示出在比较例中得到的图像，(b)示出(a)的图像的X(1)轴上的强度分布，(c)示出该X(2)轴上的强度分布。
图19(a)是在实施例3中得到的明视场像、(b)是其荧光像。
图20是示出图19(b)所示的荧光像的强度分布的图。
图21是示出在实施例4中使用的包含被检物质的复合体的生成步骤的图。
图22是在实施例4中得到的图像。
图23是示出图22中的X轴上的强度分布的图。
具体实施方式
<第1实施方式>
<1>结构
对第1实施方式的被检物质检测系统的结构进行说明。被检物质检测系统具备被检物质检测装置1、信号变换装置2、以及图像处理装置3。
被检物质检测装置1具备光源11、光扩散构件12、被检物质保持部13、以及光检测器6。光源11、光扩散构件12、被检物质保持部13、以及光检测器6是以分别按照该顺序层叠的状态而配置的。在被检物质保持部13中的光源11侧，配置了光扩散构件12。被检物质检测装置1由包括光源11以及光扩散构件12的第1部件1a、和包括被检物质保持部13以及光检测器6的第2部件1b构成。该光检测器 6包括后述的光接收部16。
光源11出射第1峰值波长的光。第1实施方式的第1峰值波长是270nm。作为光源11，使用LED(Light Emitting Diode，发光二极管)等半导体发光元件。由于光源11由功耗相比于灯泡等比较低的LED等半导体发光元件构成，所以相比于作为光源11使用灯泡等的结构，能够实现省电。在从该光源11照射光时，在区域S22中存在包含被检物质保持部13中的被检物质和荧光物质的复合体。如果从光源11向区域S22照射光，则在该复合体中包含的荧光物质被光激励。荧光物质是如果通过第1峰值波长的光被激励，则发出峰值波长与第1峰值波长不同的第2峰值波长的光的荧光物质。在第1实施方式中，第2峰值波长是705nm。作为荧光物质，使用量子点。另外，关于量子点，在后述<3>中详细说明。
光扩散构件12具有将从光源11输入的光扩散的功能。作为该光扩散构件12，使用在例如透明的基材中折射率与基材不同的透明粒子被分散而得的材料、或者对透明的基材的表面进行鼓风加工而得的材料即可。如图2中的箭头L1所示，从光源11向光扩散构件12的与光源11相向的一面侧入射的光在与光扩散构件12的厚度方向正交的方向上扩散，如图2中的箭头L2所示，从光扩散构件12的与光源 11侧相反的一侧的另一面侧出射。
如图2所示，被检物质保持部13包括基材13a、和在基材13a 中的与光扩散构件12相向的面侧固定化了的捕捉物质21。该被检物质保持部13在捕捉物质21捕捉了被检物质的状态下保持被检物质。
基材13a由透明材料形成为板状，被配置成覆盖后述光检测器6 的光电变换元件161。
捕捉物质21在基材13a中的与光扩散构件12相向的面侧被固定化。能够经由与基材13a结合的结合基等，实施该捕捉物质21向基材13a的固定化。作为其结合基，例如，可以举出甲硫醇基、羟基、磷酸基、羧基、羰基、醛基、磺酸基、氨基等。也可以通过物理吸附法、离子结合法等，进行捕捉物质21向基材13a上的固定化。基材 13a上的捕捉物质21的固定量没有特别限定，能够根据用途以及目的而设定。
捕捉物质21能够根据被检物质的种类而适宜选择。例如，在被检物质是核酸的情况下，作为捕捉物质21，能够使用与核酸杂化的核酸探测器、针对核酸的抗体、与核酸结合的蛋白质等。在被检物质是蛋白质或者肽的情况下，作为捕捉物质21，能够使用针对蛋白质、肽的抗体等。像这样，被检物质保持部13能够选择性地保持与捕捉物质21对应的特定的有机物质。因此，能够从与被检物质一起混合了其它夹杂物质的试样中，仅取出被检物质。
能够在例如捕捉物质21和被检物质结合的条件下，通过捕捉物质21捕捉被检物质。能够根据被检物质的种类等，适宜选择捕捉物质21和被检物质结合的条件。例如，在被检物质是核酸，且捕捉物质21是与核酸杂化的核酸探测器的情况下，能够在杂化用缓冲液的存在下，进行被检物质的捕捉。另外，在被检物质是核酸、蛋白质或者肽，且捕捉物质21是针对核酸的抗体、针对蛋白质的抗体或者针对肽的抗体的情况下，能够在磷酸缓冲生理盐水、HEPES缓冲液、 PIPES缓冲液、Tris缓冲液等适合于进行抗原抗体反应的溶液中，进行被检物质的捕捉。进而，在被检物质是配体且捕捉物质21是针对配体的受体的情况、被检物质是受体且捕捉物质21是针对受体的配体的情况下，能够在适合于配体和受体的结合的溶液中，进行被检物质的捕捉。
光检测器6主要具备光接收部16、支撑基板162、用于将光接收部16和支撑基板162电连接的导线164、以及设置于支撑基板162与光接收部16之间的树脂部162a。
光接收部16具备第1保护层14、第2保护层15、以及光电变换元件161。第1保护层14层叠于第2保护层15之上，第2保护层15 层叠于光电变换元件161之上。在此，第1保护层14、第2保护层 15、以及光电变换元件161一体地形成。
这样的光检测器6具有图3所示的灵敏度特性。在第1实施方式中，光检测器6是在光接收部16中使用了使用了硅基板的光电变换元件的传感器，更具体而言，是使用了使用了硅基板的光电二极管的 CMOS图像传感器。该CMOS图像传感器是在硅基板中利用公知的离子注入技术、成膜技术等制作了光电二极管、MOSFET、布线等的结构。
CMOS图像传感器具有格子状地排列了由光电二极管和与该光电二极管连接的MOSFET构成的多个单元(cell，未图示)的结构。像这样，通过使用CMOS图像传感器那样的固体摄像元件，能够实现构成光检测器6的多个单元的集成化，所以相应地，能够实现提高由光检测器得到的摄像图像的分辨率，甚至，能够实现提高被检物质的检测灵敏度。CMOS图像传感器相比于PMT(Photo Multiplier Tube，光电倍增管)等，功耗比较低，所以相比于作为光检测器使用了PMT等的结构，能够实现省电。
第1实施方式的光检测器6的灵敏度特性如图3所示。在图3 中，η表示光检测器6的量子效率、ηmax表示量子效率的最大值、ηth 表示量子效率5％。最大量子效率ηmax包含于450nm以上900nm以下的波长频带。在光检测器6中，第1峰值波长下的量子效率是约0％，另一方面，第2峰值波长下的量子效率是约40％，第2峰值波长下的量子效率大幅超过第1峰值波长下的量子效率的2倍。
第1保护层14以及第2保护层15是保护光电变换元件161的层。第1保护层14由例如氮化硅(SiN)膜构成，第2保护层15由例如氧化硅(SiO2)膜构成。该第2保护层15起到对第1保护层14加强的作用。在第1保护层14中的被检物质保持部13侧，设置了由多个微透镜构成的微透镜阵列。
光电变换元件161是使用了例如硅基板的光电二极管。将由光电变换元件161的各单元接收的光通过光电二极管被变换为检测信号而被送到支撑基板162侧。在第1保护层14中，在与构成该光电变换元件161的多个单元分别对应的位置各设置了1个微透镜。在光电变换元件161的周部，设置了用于将来自各单元的信号取出到外部的端子。
支撑基板162支撑光接收部16。支撑基板162由硅基板形成，在中央部形成了凹部，并且在凹部的外周部设置了多个信号取出用的端子(未图示)。在支撑基板162的凹部的内侧，配设了光接收部16。
导线164连接在光电变换元件161的周部设置的端子、和设置于支撑基板162的端子。该导线164埋设于树脂部162a内。
但是，第1部件1a还具备：支撑构件(未图示)，可移动地支撑例如光源11；以及光源控制部(未图示)，控制从光源11照射的光的强度、朝向、位置等。在此，支撑构件具有用于变更光源11的朝向、位置的光源移动机构。
图4是第1实施方式的被检物质检测装置1的第2部件1b的概略剖面图。如图4所示，第2部件1b具备收纳被检物质保持部13和光检测器6的壳体17。在壳体17中，设置了用于向光检测器6的光接收部16取入光的窗部17a、和用于将与光接收部16连接了的信号线导出到壳体17的外部的信号线导出孔17b。壳体17的窗部17a被被检物质保持部13覆盖。在壳体17的信号线导出孔17b的内表面与信号线的外表面之间，设置了衬圈18以保持水密性。
信号变换装置2将从光电变换元件161取得的信号变换为图像信息而输出到图像处理装置3。该信号变换装置2构成为包括将例如从光电变换元件161取得的模拟信号变换为数字信号的模数变换器。
图像处理装置3根据从信号变换装置2输入的图像信息，生成被检物质保持部13上的图像，将生成的图像显示于显示部3a。在此，显示部3a由例如显示器等构成。
图像处理装置3能够根据从信号变换装置2输入的图像信息，计算由光检测器6检测的光的光量。图像处理装置3保持有表示能够用光检测器6检测的光的光量和荧光物质的量的关系的检测量数据。图像处理装置3具有如下功能：根据该检测量数据计算荧光物质的量，并且根据计算出的荧光物质的量计算检测物质的量。
该图像处理装置3构成为包括具备CPU和ROM、RAM等存储器的计算机。通过CPU执行在存储器中存储的计算机程序，实现了图像处理装置3的各种功能。
<2>被检物质的检测方法
接下来，对使用了第1实施方式的被检物质检测装置1的被检物质检测方法进行说明。
图5以及图6(a-1)～(a-3)是用于说明第1实施方式的被检物质检测方法的处理步骤的示意图。
首先，如图5(a)所示，使用例如供料器D1，将分散了被检物质的试样S11在被检物质保持部13上滴下。试样S11是例如在包含杂化用缓冲液的液体中分散了被检物质的试样。通过该工序，在被检物质保持部13中，形成通过捕捉物质捕捉被检物质的区域S21。
此时，如图6(a-1)、(a-2)所示，在试样S11中分散了的被检物质31被在被检物质保持部13上设置的捕捉物质21捕捉。例如，在被检物质31由蛋白质构成、作为捕捉物质21使用了针对被检物质 31的抗体的情况下，捕捉物质21捕捉由蛋白质构成的被检物质31。此时，捕捉物质21选择性地捕捉液体试样中的被检物质31，不捕捉被检物质31以外的其它物质(夹杂物质)。
接下来，如图5(b)所示，使用Tris Buffer Saline with Tween 20 (带吐温20的三羟甲基氨基甲烷缓冲生理盐水)、或者Phosphate buffered saline with Tween 20(带吐温20的磷酸盐缓冲生理盐水)等清洗液W1，从被检物质保持部13去除试样S11。此时，用户仅将例如被检物质检测装置1的第2部件1b从被检物质检测装置1取下而清洗即可。
由此，仅在被检物质保持部13中的区域S21中存在的被检物质 31残留。另外，在以下的说明中，有时将“Tris Buffer Saline with Tween 20”称为“TBS-T”或者“TBS”。
接下来，如图5(c)所示，使用例如供料器D2，保持作为荧光物质的量子点，将与被捕捉物质21捕捉的被检物质31结合的结合物质分散了的试剂S12在被检物质保持部13中的区域S21中滴下。通过该工序，在被检物质保持部13中，形成包含捕捉物质21、被检物质31、以及量子点的复合体存在的区域S22。如图6(a-3)所示，在区域S22中，形成了包含捕捉物质21、被检物质31、以及保持了量子点的结合物质41的复合体。试剂S12是例如在包含杂化用缓冲液的液体中分散有保持了量子点的抗体而得到的。在该杂化用缓冲液中，采用与例如在试样S11中包含的材料相同的液体即可。
之后，如图5(d)所示，使用Tris Buffer Saline with Tween 20、或者Phosphatebuffered saline with Tween 20等清洗液W2，从被检物质保持部13去除试剂S12。此时，用户仅将例如被检物质检测装置 1的第2部件1b从被检物质检测装置1取下而清洗即可。
通过该工序，从被检物质保持部13去除夹杂物质，仅仅在被检物质保持部13中的区域S22中存在的、包含捕捉物质21、被检物质 31、以及保持了量子点的结合物质41的复合体残留。
之后，如图5(e)所示，从光源11向被检物质保持部13中的区域S22照射光L2，从而在区域S22中存在的复合体中包含的量子点发出荧光。用光检测器6的光电变换元件161对从该量子点发出的光K1进行接收。
在光检测器6中，如果光电变换元件161接收到从量子点发出的光K1，则将与该光K1对应的检测信号输入到信号变换装置2。通过该工序，信号变换装置2将从光检测器6取得的检测信号变换为图像信息而输出到图像处理装置3。图像处理装置3根据图像信息生成图像并显示于显示部3a。
<3>关于量子点
接下来，对第1实施方式的量子点进行详细说明。
图6(b-1)是在第1实施方式的被检物质检测方法中使用的量子点的概略结构图，图6(b-2)是图6(b-1)中的芯411以及壳412 部分的能量带图。
如图6(b-1)所示，量子点410由芯411、包覆芯411的壳412、包覆壳412的有机层413、以及与有机层413结合的改性物质414构成。
芯411由第1半导体构成。如图6(b-2)所示，壳412由带隙比第1半导体宽的第2半导体构成。作为该第1半导体和第2半导体的组合，可以举出例如InP/ZnS、CuInS/ZnS、InP/ZnS、CdSe/ZnS 等。
作为量子点410，也可以是芯411和壳412由相同的材料构成。在该情况下，作为构成芯411以及壳412的第1、第2半导体，可以举出例如CdTe、CdSe、CdS等。
有机层413由TOPO(三辛基氧膦)、HDA(十六烷基胺)等构成。
改性物质414由例如谷胱甘肽等三肽构成。另外，作为改性物质 414，不限于三肽，例如，也可以由作为合成化合物的硫醇、聚乙烯亚胺、来自天然物的肽、聚糖、磷脂等构成。
图7是示出量子点410的、吸收谱和荧光谱的图。在此，关于吸收谱以及荧光谱，示出针对平均粒径相互不同的7种量子点而测定的结果。关于测定的量子点410，构成芯411的第1半导体是CdSe，构成壳412的第2半导体是ZnS。另外，图7中的、吸收谱(j-2)(j＝1～7)以及荧光谱(k-1)(k＝1～7)对应于编号j、k越大，平均粒径越小。
如图7所示，相对量子点410的吸收谱(j-2)(j＝1～7)，荧光谱(k-1)(k＝1～7)移动到长波长侧(斯托克斯位移)。关于量子点 410的荧光谱(k-1)(k＝1～7)，量子点410的芯411的平均粒径越小，越向短波长侧移动。
像这样，如果作为荧光物质采用量子点410，则通过使量子点410 的平均粒径变化，能够变更从量子点410放射的光的波长频带。因此，通过根据例如光检测器6的灵敏度特性而适宜设定量子点410的平均粒径，能够实现提高被检物质的检测灵敏度。根据该观点，量子点的平均粒径优选为在10nm～50nm的范围内。
量子点410能够利用例如在液相下进行的化学合成法来制作。具体而言，通过将芯411以及壳412的表面由TOPO、HDA等有机层包覆的粒子(以下称为“表面改性前量子点”)在配位性有机溶剂中实施化学合成来制作。另外，量子点还能够通过将表面改性前量子点的表面的有机层用两亲性的硫醇化合物等置换的方法(配体置换法)来制作。量子点还能够通过将表面改性前量子点的表面的有机层用两亲性聚合物包覆(胶囊化法)来制作。
如以上说明的那样，在第1实施方式的被检物质检测方法中，如果向荧光物质照射190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，则荧光物质发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光。通过第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上的光检测器6，检测从荧光物质发出的第2峰值波长的光。由此，光检测器相比于第2峰值波长的光不易检测第1峰值波长的光，检测第1 峰值波长的光所致的背景水平变低，所以相应地，能够检测微弱的第 2峰值波长的光。即，荧光的检测信号的S/N比提高。因此，能够以高的检测灵敏度，检测被检物质。
<第2实施方式>
在第2实施方式的被检物质检测方法中，使用与第1实施方式的被检物质检测装置同样的被检物质检测装置。在第1实施方式中，作为与被捕捉物质21捕捉的被检物质31结合的结合物质，使用保持了量子点的结合物质，检测从量子点发出的第2峰值波长的光，从而检测被检物质31，但在第2实施方式的被检物质检测方法中，与第1实施方式不同，作为与被捕捉物质21捕捉的被检物质31结合的结合物质，使用被酶标识的结合物质，检测从通过酶和基质的反应产生的荧光物质发出的第2峰值波长的光，从而检测被检物质31。在此，关于省略被检物质检测装置的结构的说明。仅说明被检物质检测方法。
图8以及图9是用于说明第2实施方式的被检物质检测方法的处理步骤的示意图。
首先，通过与在第1实施方式中说明的方法同样的方法，在被检物质保持部13中，形成由捕捉物质捕捉被检物质的区域S21(参照图 5(b))。在此，如图6(a-2)所示，在试样S11中分散了的被检物质31被在被检物质保持部13上设置的捕捉物质21捕捉。
接下来，如图8(a)所示，使用例如供料器D21，将分散了被酶标识的结合物质241的试剂S212在被检物质保持部13中的区域 S21中滴下。于是，在被检物质保持部13中，形成包含捕捉物质21、被检物质31、以及被酶标识的结合物质241的复合体存在的区域S23。在此，试剂S212是例如在包含杂化用缓冲液的液体中分散被酶标识的抗体而得到的。作为酶(图9的2411)，采用例如过氧化物酶、碱性磷酸酶即可。在杂化用缓冲液中，采用与例如在第1实施方式中说明了的试样S11中包含的例子相同的液体即可。
如图9(a)以及(b)所示，在试剂S212中分散的被酶标识的结合物质241与被在区域S23中存在的捕捉物质21捕捉的被检物质 31结合。由此，形成包含捕捉物质21、被检物质31、以及被酶标识的结合物质241的复合体。
接下来，如图8(b)所示，使用Tris Buffer Saline with Tween 20、或者Phosphate buffered saline with Tween 20等清洗液W22，从被检物质保持部13去除试剂S212。由此，仅在被检物质保持部13中的区域S23中存在的复合体残留。此时，能够从被检物质检测装置1取下第2部件1b，对第2部件1b进行清洗。
接下来，如图8(c)所示，使用例如供料器D22，将分散了荧光基质的试剂S213在被检物质保持部13中的区域S23中滴下。该试剂S213是例如在包含杂化用缓冲液的液体中分散荧光基质而得到的。
作为荧光基质，采用例如与过氧化物酶反应而生成作为荧光物质的试卤灵的过氧化物酶用荧光基质、与碱性磷酸酶反应而生成作为荧光物质的BBT-负离子的碱性磷酸酶用荧光基质即可。另外，根据过氧化物酶用荧光基质生成的试卤灵是发出比例如有机色素强的荧光的荧光物质。根据碱性磷酸酶用荧光基质生成的BBT-负离子是具有比例如有机色素大的斯托克斯位移和宽的荧光谱的荧光物质。在该杂化用缓冲液中，采用与在例如试剂S212中包含的成分相同的液体即可。
通过上述工序，荧光基质242和在区域S23上存在的复合体的酶反应而生成的荧光物质243在试剂S213中分散。此时，在被检物质保持部13中，形成通过荧光基质242和酶的反应而生成的荧光物质 243所存在的区域S24。
如图9(c)所示，荧光基质242与在区域S23上存在的复合体的酶反应，而生成荧光物质243。例如，在酶是过氧化物酶的情况下，酶和过氧化物酶用荧光基质反应，而生成作为荧光物质243的试卤灵。
之后，如图8(d)所示，从光源11向通过荧光基质242和酶的反应而生成的荧光物质243所存在的区域S24照射光L2，从而使在试剂S213中分散了的荧光物质243发出荧光。由光接收部16的光电变换元件161对从该荧光物质243发出的光K2进行接收。
如以上说明的那样，在第2实施方式的被检物质检测方法中，如果向荧光物质照射190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，则荧光物质发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光。通过第 2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上光检测器6，检测从荧光物质发出的第2峰值波长的光。由此，光检测器6相比于第2峰值波长的光不易检测出第1峰值波长的光，检测第 1峰值波长的光所致的背景水平变低，所以相应地，能够检测微弱的第2峰值波长的光。即，荧光的检测信号的S/N比提高。因此，能够以高的检测灵敏度检测被检物质。
在第1以及第2实施方式的被检物质检测方法中，关于光检测器 6，以在被照射第1峰值波长的光时，在被照射第1峰值波长的光的方向上，以成为荧光物质、光检测器6的顺序而被配置。这样，即使是从光源11出射的第1峰值波长的光、和从在被检物质保持部13中存在的复合体的荧光物质发出的第2峰值波长的光这两方易于入射到光检测器6的结构，关于光检测器6，由于第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上，所以相比于第2峰值波长的光，不易检测第1峰值波长的光。因此，检测第1峰值波长的光所致的背景水平变低，所以相应地，能够检测微弱的第2峰值波长的光。
另外，关于作为第1以及第2实施方式的光检测器106的单色 CMOS图像传感器，由于通过滤色器入射光的一部分不被吸收，所以相比于使用相同的光电变换元件的彩色CMOS图像传感器，量子效率较高。
<第3实施方式>
第3实施方式如图10所示，光检测器106的结构与第1实施方式不同。光检测器106以外的被检物质检测装置的结构、以及被检物质检测方法与第1以及第2实施方式相同。
第3实施方式的光检测器106是具备光接收部116、滤色器119、微透镜120、以及罩构件121的彩色CMOS图像传感器。光接收部 116具备光电变换元件161a、在光电变换元件161a上设置的第1保护层114、以及第2保护层115。从下依次层叠了光电变换元件161a、第1保护层114、以及第2保护层115。光电变换元件161a能够与第 1实施方式同样地使用光电二极管。第1保护层114也能够与第1实施方式同样地由氮化硅膜构成。第2保护层115也能够与第1实施方式同样地由氧化硅膜构成。
在光接收部116上设置了多个滤色器119。多个滤色器119分别由使特定的波长域的光选择性地透过而吸收其它波长域的光的吸收滤波器构成。具体而言，多个滤色器119分别使红色、绿色、以及蓝色的波长域的光透过。因此，光检测器106能够通过滤色器119识别并检测多个颜色的波长域的光、即多个颜色的可见光。
光检测器106作为如下单元发挥功能：通过滤色器119作为在 620nm以上且小于750nm的范围内有峰值波长的具有红色的分光灵敏度的第1检测部、在495nm以上且小于570nm的范围内有峰值波长的具有绿色的分光灵敏度的第2检测部、以及在450nm以上且小于 495nm的范围内有峰值波长的具有蓝色的分光灵敏度的第3检测部。
作为第1检测部的滤色器119的红色滤波器R构成吸收红的波长域以外的光的第1吸收部。作为第2检测部的滤色器119的绿色滤波器G构成吸收绿的波长域以外的光的第2吸收部。作为第3检测部的滤色器119的蓝色滤波器B构成吸收蓝的波长域以外的光的第3吸收部。
以与各滤色器119对应的方式，设置了多个微透镜120。各微透镜120将从上方入射了的光经由滤色器119向光接收部116的光电变换元件161a聚光。
罩构件121由石英玻璃板等透明的板材构成，从上方覆盖了微透镜120。包含被检物质的复合体设置于罩构件121上，从上方被照射光源11发出的激励光。罩构件121在使用在第1以及第2实施方式中说明了的包含被检物质的复合体的情况下，作为第1以及第2实施方式的基材13a发挥功能。
按照图11所示的排列图案排列多个滤色器119。具体而言，作为光检测器106的CMOS图像传感器的1个像素α被分割为2×2的4 个区段α1～α4，在其中的一个区段α1中，设置了红色滤波器R，在另一个区段α4中，设置了蓝色滤波器B，在剩余的两个区段α2和α3 中，设置了绿色滤波器G。另外，在光接收部116的整体中，规则性地排列了图11所示的排列图案。
在图12中，按照滤色器的每个颜色，示出了彩色CMOS图像传感器的1个像素中的每个区段的量子效率。ηred、ηgreen、ηblue分别是设置了红色滤波器R、绿色滤波器G、蓝色滤波器B的各区段α1～α4的量子效率。
另一方面，图11所示的彩色CMOS图像传感器的每1个像素α的量子效率ηpixel被表示为该1个像素α中的全部区段α1～α4的量子效率的平均。即，量子效率ηpixel能够通过下式(1)求出。
ηpixel＝(ηblue+ηgreen+ηgreen+ηred)/4
＝1/4ηblue+1/2ηgreen+1/4ηred···(1)
在图13中，分别示出了每1个像素α的量子效率ηpixel、其分量1/4ηblue、1/2ηgreen、以及1/4ηred。彩色CMOS图像传感器通过集成多个像素α而构成，所以每1个像素α的量子效率ηpixel、和彩色CMOS图像传感器整体的量子效率ηall相同。即，下式(2)成立。
ηall＝ηpixel···(2)
在图13中，ηmax表示每1个像素α的量子效率ηpixel、即彩色 CMOS图像传感器的量子效率ηall的最大值，ηth表示量子效率5％。成为量子效率ηmax时的波长包含在450nm以上900nm以下的范围的波长域。由彩色CMOS图像传感器构成的本实施方式的光检测器 106相对光源11发出的190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光其量子效率成为约0％。另一方面，荧光物质发出的第2峰值波长的光如图13所示，成为约22％。因此，即使在使用了第3实施方式的光检测器106的情况下，第2峰值波长下的量子效率也成为第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
由此，光检测器106相比于第2峰值波长的光不易检测第1峰值波长的光，检测第1峰值波长的光所致的背景水平变低，所以相应地，能够检测微弱的第2峰值波长的光。即，荧光的检测信号的S/N比提高。因此，能够以高的检测灵敏度，检测被检物质。进而，检测器106能够识别并检测第2峰值波长的光的颜色。
<变形例>
另外，本发明不限于上述各实施方式，包括权利要求的范围记载的范围内的所有方式。例如，包括以下所示的变形例。
(1)在第1～第3实施方式的被检物质检测方法中，对将本发明用于被检物质的检测的例子进行了说明，但本发明不限于此。例如，不限于被检物质，也可以用于检测来自荧光物质的荧光的荧光检测方法。在该情况下，在第1～第3实施方式中使用的捕捉物质并非必须。因此，作为在该荧光检测方法中使用的装置，例如，能够使用将第1 实施方式中的被检物质检测装置1的被检物质保持部13替代为基材 13a的装置。
(2)在第1～第3实施方式中，对第1峰值波长是270nm的例子进行了说明，但本发明不限于此。在本发明中，第1峰值波长是 190nm以上350nm以下即可。
在本发明中，第1峰值波长也可以例如如图14所示处于 242nm～243nm之间。图14是示出变形例的从LED出射的深紫外光的光学谱的一个例子的图。另外，图14示出将向LED的正向偏置的大小设定为7种大小的各个情况下的光学谱。在图14中，(1)～(7) 中的编号越大，正向偏置越大。
另外，关于光源，波长越短，光的输出越降低，所以根据荧光的检测信号的强度提高的观点，在本发明中，第1峰值波长优选为240nm 以上。根据抑制入射到光检测器的光所引起的检测信号的背景水平的观点，在本发明中，第1峰值波长优选为300nm以下。像这样，根据提高荧光的检测信号的S/N比的观点，在本发明中，第1峰值波长优选为240nm以上300nm以下。另外，作为通用的光源，易于取得比波长190nm长的例子。另一方面，在从光源出射的光的波长比350nm 长的情况下，在通用的光检测器中检测来自光源的光，有成为背景噪声的原因的可能性。
(3)在第1～第3实施方式中，对第2峰值波长是705nm的例子进行了说明，但本发明不限于此。在本发明中，第2峰值波长是 450nm以上900nm以下即可。日本照明学会为了定义明亮度，使用了360nm至830nm的分光灵敏度，所以在本发明中，如果第2峰值波长在830nm以下，则易于使用通用的光检测器以及荧光物质，是更优选的。因此，第2峰值波长优选为450nm以上830nm以下。
(4)在第1～第3实施方式的被检物质检测方法中，说明了光检测器6、106针对第1峰值波长的光的量子效率是约0％，第2峰值波长下的量子效率是约40％或者约22％的例子，但本发明不限于此。在本发明中，光检测器的第2峰值波长下的量子效率是第1峰值波长下的量子效率的2倍以上即可。
另外，在本发明中，根据抑制入射到光检测器的光所引起的检测信号的背景水平的观点，光检测器针对第1峰值波长的光的量子效率优选为小于10％。换言之，第1峰值波长优选为光检测器在10％以上的量子效率下检测不到的波长。通过成为这样的结构，能够进一步提高荧光的检测信号的S/N比。
在本发明中，根据进一步抑制入射到光检测器的光所引起的检测信号的背景水平的观点，光检测器优选为相对第1峰值波长的光的量子效率小于5％。换言之，第1峰值波长更优选为光检测器在5％以上的量子效率检测不到的波长。通过成为这样的结构，能够进一步提高荧光的检测信号的S/N比。
(5)在第1～第3实施方式的被检物质检测方法中，说明了作为光检测器6、106，使用包括使用了硅基板的光电变换元件的CMOS 图像传感器的例子，但本发明不限于此。
另外，如果光检测器包括使用了硅基板的光电变换元件，则硅遮挡190nm以上350nm以下的第1峰值波长的光，所以光检测器中的相对第1峰值波长的光的量子效率变低。因此，根据抑制入射到光检测器的光所引起的检测信号的背景水平的观点，光检测器优选包括使用了硅基板的光电变换元件。具体而言，作为包括使用了硅基板的光电变换元件的光检测器，可以举出CMOS图像传感器、microPMT ((Photomultiplier Tube)，微光电倍增管)、PiN (Positive-intrinsic-Negative，正-本-负)光电二极管、APD(AvalanchePhotodiode，雪崩光电二极管)、MPCC(Multi-Pixel Photon Counter，多像素光子计数器)、EMCCD(Electron Multiplying Charge Coupled Device，电子倍增电荷耦合器件)、CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器、或者、NMOS(Negative ChannelMetal Oxide Semiconductor，负沟道金属氧化物半导体)图像传感器。其中，关于CMOS图像传感器以及microPMT，第1峰值波长下的量子效率特别低，所以能够使荧光的检测信号中的S/N比提高，所以在本发明中，光检测器优选为CMOS图像传感器或者microPMT。
(6)在第1～第3实施方式的被检物质检测方法中，说明了作为荧光物质使用量子点的例子，但本发明不限于此。例如，也可以作为荧光物质使用有机色素。作为有机色素，例如，能够采用由香豆素 (Coumarin)、罗丹明(Rohdamine)、氧杂蒽(Xanthene)或者菁(Cyanine)合成的有机色素。
图15示出在变形例的被检物质检测方法中使用的有机色素的荧光谱的一个例子。在此，一个例子所示的有机色素都是分子探针 (Molecular Probes)公司制的有机色素。在图15中，(1-3)对应于Alexa Fluor 790，(2-3)对应于Alexa Fluor 750，(3-3)对应于Alexa Fluor 680，(4-3)对应于Alexa Fluor 647，(5-3)对应于Alexa Fluor 633，(6-3)对应于Alexa Fluor 594，(7-3)对应于Alexa Fluor 555，(8-3)对应于Alexa Fluor 488，(9-3)对应于Alexa Fluor 405， (10-3)对应于Alexa Fluor 355。
另外，关于有机色素，此外还可以使用Alexa Fluor 430、Alexa Fluor 532、AlexaFluor 546、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 660、Alexa Fluor 680以及Alexa Fluor 700(都是分子探针公司制)。
进而，作为有机色素，此外还可以采用9-苯基呫吨类化合物系色素、菁系色素、金属酞菁色素、呫吨系色素、三苯甲烷系色素、吖系色素、恶嗪系色素、香豆素系色素、花青系色素、若丹菁系色素、聚甲炔系色素、卟啉系色素、酞菁系色素、罗丹明系色素、呫吨系色素、叶绿素系色素、曙红系色素、红汞系色素、靛蓝系色素、BODIPY系色素、CALFluor系色素、俄勒冈绿系色素、甲氨基酚(Rhodol)绿、德州红、级联蓝、核酸(DNA、RNA等)、硒化镉、碲化镉、Ln2O3： Re、Ln2O2S：Re、ZnO、CaWO4、MO· xAl2O3：Eu、Zn2SiO4： Mn、LaPO4：Ce、Tb、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7、Cy7.5以及Cy9(都是Amersham Biosciences(阿莫仙生物科学)公司制)； DY-610、DY-615、DY-630、DY-631、DY-633、DY-635、DY-636、 EVOblue10、EVOblue30、DY-647、DY-650、DY-651、DY―800、 DYQ-660以及DYQ-661(都是Dyomics公司制)；Atto425、Atto465、 Atto488、Atto495、Atto520、Atto532、Atto550、Atto565、Atto590、 Atto594、Atto610、Atto611X、Atto620、Atto633、Atto635、Atto637、 Atto647、Atto655、Atto680、Atto700、Atto725以及Atto740(都是 Atto-TEC GmbH公司制)；VivoTagS680、VivoTag680以及 VivoTagS750(都是VisEnMedical公司制)等。另外，上述Ln表示 La、Gd、Lu或者Y，Re表示稀土族元素，M表示碱土金属元素，x 表示0.5～1.5的数量。
另外，量子点相比于例如有机色素、荧光蛋白质等亮度更高并且不易引起从光源照射的光所致的退色。因此，有机色素、荧光蛋白质等荧光物质相比于长波长的光通过短波长的光更易于引起退色，但即使在这样向荧光物质照射短波长的光的情况下，通过使用量子点作为荧光物质，也不易引起短波长的光所致的退色，对微量的被检物质的检测、长时间的被检物质的观察是有利的。因此，在本发明中，荧光物质优选为量子点。
(7)在第1～第3实施方式中，说明了光源11由LED等半导体发光元件构成的例子，但光源11的种类不限于此。例如，作为光源11，也可以由放电灯(例如HID灯等)等构成。
(8)进而，在第1～第3实施方式中，作为量子点410的改性物质414，说明了由谷胱甘肽等肽1种构成的例子，但改性物质414不限于仅由1种有机物质构成的例子。例如，改性物质414也可以由肽、和与该肽结合的抗体或者针对受体的配体构成。
(9)在第3实施方式的光检测器106中，具备吸收滤波器作为使从荧光物质发出的光的一部分透过的滤波器，但也可以不是吸收滤波器，而是干涉滤波器。在第3实施方式的光检测器106中，作为滤色器119，具备红色、绿色、蓝色这3色的滤波器，但也可以具备青色、品红色、黄色这3色的滤波器。光检测器106也可以不具备滤色器119。例如，作为光检测器106，能够使用利用颜色所致的吸收的深度的差异来识别并检测多个颜色的层叠型的图像传感器、层叠了光电变换膜的有机膜图像传感器、或者具备导流板等分光部的分光型图像传感器等。
【实施例】
以下，通过实施例等，详细说明本发明，但本发明不限于此。
<实施例1>
(向CMOS图像传感器上固定荧光物质)
将在构成第1实施方式的检测器6的单色CMOS图像传感器中预先具备的罩玻璃取下，在二维阵列状地配置了的微透镜阵列上，作为荧光物质滴下包含1μM的量子点的试样，作为参考试样滴下TBS-T。之后，将该CMOS图像传感器在50℃的环境中放置10分钟，从而使试样干燥。另外，CMOS图像传感器的灵敏度特性如图3所示。另外，对单色CMOS 图像传感器，使用了Aptina Imaging公司制的MT9M001。对量子点，使用了Life Technologies(生命科技)公司制的Qdot 705Streptavidin conjugate Q10163MP(量子点705链霉亲和共轭Q10163MP)。
(激励光的照射)
之后，从CMOS图像传感器的上部经由光扩散构件(Diffuser) 照射激励光。各个激励光强度成为CMOS图像传感器的像素值不饱和的范围内的最大强度。
在比较例1中，使用具有蓝色LED的光源，照射峰值波长是 470nm的光。
在比较例2中，使用具有紫外LED的光源，照射峰值波长是 365nm的光。
在本实施例中，使用具有深紫外LED的光源，照射峰值波长是 270nm的光。
(实验结果)
图16(a-1)是在比较例1中得到的图像，图16(b-1)是在比较例2中得到的图像，图16(c-1)是在实施例中得到的图像。图16 (a-2)表示图16(a-1)的A-A线中的强度分布，图16(b-2)表示图16(b-1)的A-A线中的强度分布，图16(c-2)表示图16(c-1) 的A-A线中的强度分布。在图16(a-2)(b-2)(c-2)的曲线图中，将A-A线上的位置表示为X坐标。
如图16(a-1)以及图16(a-2)所示，在比较例1的情况下，在图像中，作为参考添加了TBS-T的区域(以下称为区域Ref)的检测强度以及添加了量子点的区域(以下称为区域S25)的检测强度比图像中的其它区域的检测强度低。认为其原因是，从使用了蓝色LED 的光源出射的光的峰值波长(470nm)存在于CMOS图像传感器的灵敏度比较高的波长频带内，所以从CMOS图像传感器输出的检测信号的背景水平变高。
如图16(b-1)以及(b-2)所示，在比较例2的情况下，区域 S25中的检测灵敏度比除了区域S25以及区域Ref以外的图像内的区域中的检测灵敏度高。区域Ref中的检测灵敏度比除了区域S25以及区域Ref以外的图像内的区域中的检测灵敏度稍微低。其原因为， CMOS图像传感器相比于峰值波长是470nm的比较例1的光，针对峰值波长是365nm的比较例2的光的灵敏度低，所以相比于比较例1 从CMOS图像传感器输出的检测信号的背景水平降低。在比较例2 的情况下，检测信号的背景水平也是区域S25中的检测强度的80％左右，不能说检测信号中的S/N比充分高。
另一方面，如图16(c-1)以及(c-2)所示，在实施例1的情况下，区域S25中的检测灵敏度比除了区域S25以及区域Ref以外的图像内的区域中的检测灵敏度显著高。区域Ref中的检测灵敏度成为与背景水平相同的程度，比区域S25中的检测灵敏度显著低。认为其原因是，CMOS图像传感器针对270nm的波长的灵敏度是大致零，所以背景水平的上升被抑制。在实施例1的情况下，检测信号的背景水平是区域S25中的检测强度的4％左右，能够得到充分高的S/N比。
根据这些结果可知，通过使照射到荧光物质的光的峰值波长成为 CMOS图像传感器的灵敏度实质上没有的270nm的波长，使从荧光物质发出的荧光的波长成为CMOS图像传感器的灵敏度充分发挥的 705nm的波长，能够抑制从CMOS图像传感器输出的检测信号的背景水平的上升，使荧光的检测信号中的S/N比提高。
<实施例2>
在作为图10所示的光检测器106的彩色CMOS图像传感器的罩构件121上，作为荧光物质将以下所示的1μM的量子点和参考各滴下0.5μL，在50℃下加热10分钟而干燥。作为实施例2，通过从LED 光源照射峰值波长270nm的深紫外光而得到荧光像。作为比较例，通过从光源照射峰值波长405nm的紫外光，得到明视场像。
对于彩色CMOS图像传感器，使用Aptina Imaging公司制的 MT9M001C12STC。
对于参考，使用以下的(1)，对于量子点，使用以下的(2)～ (6)。
(1)TBS
(2)Qdot 525Streptavidin conjugate Ex.425nm/Em.525nm (Q10141MP，LifeTechnologies公司制)
(3)Qdot 585Streptavidin conjugate Ex.425nm/Em.585nm (Q10111MP，LifeTechnologies公司制)
(4)Qdot 625Streptavidin conjugate Ex.425nm/Em.625nm (A10196，LifeTechnologies公司制)
(5)Qdot 705Streptavidin conjugate Ex.425nm/Em.705nm (Q10161MP，LifeTechnologies公司制)
(6)Qdot 800Streptavidin conjugate Ex.425nm/Em.800nm (Q10173MP，LifeTechnologies公司制)
图17示出实施例2的结果，图18示出比较例的结果。图17(a) 以及图18(a)分别示出荧光像以及明视场像的图像。各个图像上的 1～6的带圈数字和波长的值对应于上述(1)的参考以及(2)～(6) 的量子点。图17(b)以及图18(b)分别示出在图17(a)以及图 18(a)的图像上用虚线表示的X(1)轴上的强度分布。图17(c) 以及图18(c)示出在图17(a)以及图18(a)的图像上用虚线表示的X(2)轴上的强度分布。
在图18所示的比较例中，在上述(1)的参考以及上述(2)～ (6)的量子点中，蓝色的检测强度都高，在进一步其周围，蓝色的检测灵敏度也变高。认为其原因为，如图12所示，紫外光的峰值波长405nm与光检测器106的蓝色的分光灵敏度重复，所以从光检测器 106输出的检测信号的背景水平变高。另一方面，在参考以及量子点的区域中，红色、绿色、以及蓝色的检测强度比其周围的检测强度变低。由此，能够确认参考以及量子点的明视场像。
在图17所示的实施例2中，用与波长对应的颜色，检测从量子点(2)～(6)发出的荧光，量子点的周围的检测强度显著变低。另外，几乎未检测到不发出荧光的参考(1)。因此，荧光的检测信号的S/N比提高，能够以高的检测灵敏度检测荧光物质。另外，如果使用第3实施方式的光检测器106，则能够通过变更光源的波长来取得明视场像和多个颜色的荧光像这双方。
<实施例3>
将以下的(2)～(5)所示的作为荧光物质的荧光珠、和以下的 (1)所示的非荧光珠分别各混合10μL而成为50μL的溶液，将其在作为图10所示的光检测器106的彩色CMOS图像传感器的罩构件121 上滴下，在50℃下加热30分钟而干燥固定。作为实施例3，通过从光源照射峰值波长270nm的深紫外光来得到荧光像。作为比较例，通过从光源照射峰值波长405nm的紫外光来得到明视场像。
对于非荧光珠，使用以下的(1)，对于荧光珠，使用以下的(2) ～(5)。
(1)15μm聚苯乙烯非荧光珠(18328，Polysciences公司制)
(2)15μm聚苯乙烯荧光珠Ex.365nm/Em.415nm(F-8837、 Life Technologies公司制)
(3)15μm聚苯乙烯荧光珠Ex.505nm/Em.515nm(F-8844、 Life Technologies公司制)
(4)15μm聚苯乙烯荧光珠Ex.540nm/Em.560nm(F-8841、 Life Technologies公司制)
(5)15μm聚苯乙烯荧光珠Ex.580nm/Em.605nm(F-8842、 Life Technologies公司制)
图19(a)示出比较例的结果，图19(b)示出实施例3的结果。图19(a-1)以及(b-1)分别示出暗视场像以及荧光像的整体图像，图19(a-2)以及(b-2)示出将图19(a-1)以及(b-1)的一部分放大了的像。图19(b-2)的图像上的1～5的数字对应于上述(1)的非荧光珠以及上述(2)～(5)的荧光珠。另外，图20示出将图19(b-2) 的图像上的非荧光珠(1)以及荧光珠(2)～(5)横断的虚线上的强度分布。另外，在图20中，将图19(b-2)的虚线上的位置设为X坐标。
如图19(a)所示，通过照射峰值波长λpeak是405nm的紫外光，能够利用光检测器106得到非荧光珠(1)以及荧光珠(2)～(5) 的明视场像。如图19(b)所示，通过照射峰值波长λpeak是207nm 的深紫外光，能够利用光检测器106得到荧光珠(2)～(5)的荧光像。如图20所示，光检测器106用与波长对应的颜色检测从荧光珠 (2)～(5)发出的荧光，荧光珠的周围的检测强度显著变低。因此，荧光的检测信号的S/N比提高，能够以高的检测灵敏度检测荧光物质。另外，如果使用第3实施方式的光检测器106，则通过变更光源的波长，能够取得明视场像和多个颜色的荧光像这双方。
<实施例4>
如图21所示，生成使被抗生物素蛋白链菌素结合荧光磁性粒子 320捕捉的生物素结合一次抗体321和抗原331结合、进而将由酶3411 标识了的二次抗体341与抗原331结合的复合体，制作将该复合体在荧光基质溶液中悬浊而得的溶液。通过荧光基质和酶3411的反应，生成荧光物质。具体而言，使用自动预处理装置，使抗原捕捉用抗体溶液(HISCL(注册商标)-2000i用R1试剂，希思美康株式会社制) 50μL、和0IU/mL或者2500IU/mL的重组体HBs抗原(HISCL HBsAg，希思美康株式会社制)20μL在42℃下反应3分钟。添加磁珠悬浊液(HISCL-2000i用R2试剂，希思美康株式会社制)30μL，在42℃下反应3分钟之后，进行磁分离。通过该反应，如图20的(I)所示，抗原捕捉用抗体被磁珠捕捉。
之后，将清洗液300μL的分注和磁分离的组合清洗合计实施两次。添加ALP标识抗体溶液(HISCL-2000i用R3试剂，希思美康株式会社制)100μL，在42℃下反应3分钟之后，进行磁分离。由此，如图20的(II)所示，对抗原结合酶标识二次抗体。之后，将清洗液 300μL的分注和磁分离的组合清洗实施合计3次。进而，进行清洗液 150μL的分注和磁分离的组合清洗。之后，添加分散液(HISCL-2000i 用R4试剂，希思美康株式会社制)50μL，进行混合搅拌。进而，添加作为ALP用荧光基质的AttoPhos(注册商标)溶液(S1000、Promega 株式会社制)20μL，并混合搅拌。
将作为阴性对照使0IU/mL的重组体HBs抗原反应了的混合溶液、和作为阳性对照使2500IU/mL的重组体HBs抗原反应了的混合溶液，在作为图10所示的光检测器106的彩色CMOS图像传感器上分别各滴下2μL。然后，通过利用LED光源照射峰值波长270nm的深紫外光，取得荧光像。图22示出该荧光像。另外，图23示出图22 的荧光像中的X轴上的强度分布(像素值)。
如图22以及图23所示，在阴性对照的荧光像中，荧光物质的量少，所以成为整体上检测强度低的图像。相对于此，阳性对照包含大量的通过酶标识和荧光基质的反应生成的荧光物质，所以得到检测强度高、而且识别了与波长对应的颜色的彩色图像。

Claims (19)

1.一种被检物质检测方法，检测在生物体试样中包含的被检物质，其特征在于，
向包含荧光物质和被检物质的复合体，照射240nm以上300nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质如果被照射所述第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光，
通过光检测器，检测从被照射了所述第1峰值波长的光的荧光物质发出的所述第2峰值波长的光，
所述光检测器的所述第2峰值波长下的量子效率是所述第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
2.根据权利要求1所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器识别并检测在450nm以上900nm以下的范围内有峰值波长的多个颜色的光。
3.根据权利要求2所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器具备：
光接收部，接受光；以及
滤波器，配置于所述光接收部与所述荧光物质之间，使从所述荧光物质发出的光的一部分透过。
4.根据权利要求3所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述滤波器包括：
第1滤波器，使第1范围的波长的光透过；
第2滤波器，使与所述第1范围不同的第2范围的波长的光透过；以及
第3滤波器，使与所述第1范围以及第2范围不同的第3范围的波长的光透过。
5.根据权利要求4所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述第1滤波器使蓝色的波长的光透过，所述第2滤波器使绿色的波长的光透过，所述第3滤波器使红色的光的波长透过。
6.根据权利要求3～5中的任意一项所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述滤波器是吸收滤波器。
7.根据权利要求1所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器的所述第1峰值波长下的量子效率小于10％。
8.根据权利要求7所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器的所述第1峰值波长下的量子效率小于5％。
9.根据权利要求1所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器包括使用了硅基板的光电变换元件。
10.根据权利要求9所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器是microPMT即微光电倍增管、PiN光电二极管即正-本-负光电二极管、APD即雪崩光电二极管、MPCC即多像素光子计数器、EMCCD即电子倍增电荷耦合器件、CCD图像传感器、CMOS图像传感器、或者、NMOS图像传感器。
11.根据权利要求10所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器是microPMT即微光电倍增管或者CMOS图像传感器。
12.根据权利要求1所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述荧光物质是量子点或者有机色素。
13.根据权利要求1所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述光检测器被配置为在被照射所述第1峰值波长的光时，在被照射所述第1峰值波长的光的方向上，成为所述荧光物质、所述光检测器的顺序。
14.根据权利要求1所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述被检物质是核酸、蛋白质、或者肽。
15.根据权利要求1所述的被检物质检测方法，其特征在于，
还包括通过使所述荧光物质和所述被检物质结合，形成所述复合体的工序。
16.一种被检物质检测方法，检测在生物体试样中包含的被检物质，其特征在于，
向荧光物质照射240nm以上300nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质通过包含所述被检物质和酶的复合体中的酶和基质的反应产生，并且如果被照射所述第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光，
通过光检测器，检测从被照射了所述第1峰值波长的光的荧光物质发出的所述第2峰值波长的光，
所述光检测器的所述第2峰值波长下的量子效率是所述第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
17.根据权利要求16所述的被检物质检测方法，其特征在于，
所述酶是过氧化物酶或者碱性磷酸酶。
18.一种被检物质检测装置，检测在生物体试样中包含的被检物质，其特征在于，具备：
光源，向包含荧光物质和被检物质的复合体，照射240nm以上300nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质如果被照射所述第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光；以及
光检测器，检测从被所述光源照射了所述第1峰值波长的光的荧光物质发出的所述第2峰值波长的光，
所述光检测器的所述第2峰值波长下的量子效率是所述第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
19.一种被检物质检测装置，检测在生物体试样中包含的被检物质，其特征在于，具备：
光源，向荧光物质照射240nm以上300nm以下的第1峰值波长的光，该荧光物质通过包含被检物质和酶的复合体中的酶和基质的反应产生，如果被照射所述第1峰值波长的光则发出450nm以上900nm以下的第2峰值波长的光；以及
光检测器，检测从被所述光源照射了所述第1峰值波长的光的荧光物质发出的所述第2峰值波长的光，
所述光检测器的所述第2峰值波长下的量子效率是所述第1峰值波长下的量子效率的2倍以上。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10359414B2 (en) * 2015-03-09 2019-07-23 The Regents Of The University Of Michigan Frequency domain discrimination of tissue proteins
JP6824654B2 (ja) * 2015-10-30 2021-02-03 シスメックス株式会社 細胞情報取得方法および細胞情報取得装置
US10527463B2 (en) * 2018-04-18 2020-01-07 Carmar Accuracy Co., Ltd. Sensing chip structure of optical scale reader
US10782236B2 (en) 2018-06-11 2020-09-22 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for a biosensor
CN110213512B (zh) * 2019-04-30 2021-09-07 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种多抽头电子倍增电荷耦合器件倍增区的弧形设计结构
JP7417619B2 (ja) * 2019-10-04 2024-01-18 京セラ株式会社 ｐＨ測定方法およびｐＨ測定装置
CA3196729A1 (en) 2020-11-11 2022-05-19 Tural AKSEL Affinity reagents having enhanced binding and detection characteristics
WO2024085899A1 (en) * 2022-10-19 2024-04-25 Wang ying ting Methods and apparatuses for fluorospectrometric measurements of low photon budget samples

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002008754A1 (en) * 2000-07-26 2002-01-31 Chemometec A/S Spatially resolved enzyme-linked assay
JPWO2006009077A1 (ja) * 2004-07-16 2008-05-01 富士フイルム株式会社 蛍光検出方法
US20090298704A1 (en) * 2005-07-12 2009-12-03 Anwar M Mekhail Wireless CMOS Biosensor
JP4835139B2 (ja) * 2005-12-09 2011-12-14 パナソニック株式会社 電気泳動システム
WO2009006739A1 (en) * 2007-07-09 2009-01-15 Fio Corporation Systems and methods for enhancing fluorescent detection of target molecules in a test sample
WO2010148252A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 Jody Vykoukal Method and apparatus for quantitative microimaging
JP2012093190A (ja) 2010-10-26 2012-05-17 Olympus Corp 蛍光センサの補正方法おび蛍光センサ
US9057702B2 (en) * 2010-12-21 2015-06-16 The Regents Of The University Of California Compact wide-field fluorescent imaging on a mobile device
JP2012150097A (ja) 2010-12-28 2012-08-09 Sysmex Corp 光電流検出用電極及びその製造方法並びに作用電極基板
JP5765081B2 (ja) * 2011-06-22 2015-08-19 ソニー株式会社 撮像素子、電子機器、製造方法、および検査装置
JP5790352B2 (ja) * 2011-09-09 2015-10-07 コニカミノルタ株式会社 蛍光物質内包ナノ粒子およびこれを用いた生体物質の検出方法
US9006667B2 (en) * 2012-03-30 2015-04-14 International Business Machines Corporation Surface-modified fluorescent carbon nanotubes for product verification

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