ES2924275T3 - Método de detección de posición y dispositivo de detección de posición para un chip sensor en un sistema óptico de detección de muestras - Google Patents

Método de detección de posición y dispositivo de detección de posición para un chip sensor en un sistema óptico de detección de muestras Download PDF

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Abstract

Se proporciona un método de detección de posición y un dispositivo de detección de posición para detectar una posición de un chip sensor y obtener información de posición relativa entre un miembro de pozo y un prisma como para un chip sensor tipo chip de pozo en el que el miembro de pozo se proporciona en un prisma. Aplicando luz de medición al chip sensor mientras se cambia la distancia entre el chip sensor y una unidad de irradiación de luz de medición y detectando la luz reflejada que viaja en una dirección predeterminada fuera de la luz reflejada generada cuando la luz de medición es reflejada por el chip sensor, al menos cualquiera de la posición del chip sensor y la posición relativa entre un elemento dieléctrico y un elemento de retención de solución de muestra se detecta sobre la base de un cambio en la intensidad de la luz reflejada detectada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método de detección de posición y dispositivo de detección de posición para un chip sensor en un sistema óptico de detección de muestras
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método de detección de posición y a un dispositivo de detección de posición para detectar una posición relativa entre un elemento dieléctrico y un elemento de retención de solución de muestra de un chip sensor en un sistema óptico de detección de muestras que detecta una sustancia a medir incluida en el chip sensor usando un dispositivo de resonancia de plasmón de superficie al que se aplica un fenómeno de resonancia de plasmón de superficie (SPR), o un dispositivo de medición de fluorescencia mejorada de campo de plasmón de superficie basado en un principio de espectroscopia de fluorescencia mejorada de campo de plasmón de superficie (SPFS).
Antecedentes de la técnica
Convencionalmente, en el caso de detectar una sustancia muy diminuta, se usan varios dispositivos de detección de muestras capaces de detectar tal sustancia aplicando un fenómeno físico de la sustancia.
Como uno de tales dispositivos de detección de muestras, existe un dispositivo de resonancia de plasmón de superficie (en adelante, denominado "dispositivo de SPR") al que se le aplica un fenómeno de obtención de una salida óptica alta por resonancia de electrones y luz en un área diminuta, tal como nivel de nanómetro (fenómeno de resonancia de plasmón de superficie (SPR)) para detectar un analito muy pequeño en un cuerpo vivo, por ejemplo.
Además, un dispositivo de espectrometría de fluorescencia mejorada por campo de plasmón de superficie (en lo sucesivo, "dispositivo de SPFS") capaz de realizar la detección de analitos con mayor precisión que la del dispositivo de SPR sobre la base de un principio de espectroscopia de fluorescencia mejorada por campo de plasmón de superficie (SPFS) al que se aplica el fenómeno de resonancia de plasmón de superficie (SPR) es uno de esos dispositivos de detección de muestras.
En la espectroscopia de fluorescencia mejorada por campo de plasmón de superficie (SPFS), la luz de plasmón de superficie (onda de compresión) se genera en la superficie de una película de metal en una condición en la que la luz de excitación, tal como la luz láser aplicada desde una fuente de luz, está sujeta a una reflectancia total atenuada (ATR) en la superficie de la película de metal, de modo que la cantidad de fotones incluidos en la luz de excitación aplicada desde la fuente de luz se incremente de varias decenas a varios cientos de veces para obtener un efecto de potenciación del campo eléctrico de la luz de plasmón de superficie.
En tal dispositivo de SPFS, para realizar una detección altamente sensible y precisa, es necesario alinear una posición del chip sensor con alta precisión. Para detectar correctamente una cantidad de analito, es necesario ajustar el ángulo de incidencia de la luz de excitación con gran precisión, pero el ángulo de incidencia de la luz de excitación no se puede ajustar con gran precisión cuando se desplaza la posición del chip sensor.
Además, para detectar el analito con alta sensibilidad, es preferible que una forma y una posición de un punto de irradiación de la luz de excitación coincidan con una forma y una posición del sitio de reacción en la película de metal, pero la forma y la posición del punto de irradiación de la luz de excitación no se puede ajustar con gran precisión cuando se desplaza la posición del chip sensor.
Por el contrario, exigir que un usuario ajuste la posición del chip sensor con gran precisión no es preferible desde el punto de vista de la usabilidad.
La literatura de patente 1 (WO 2015/064704 A1) divulga un método para obtener información de posición de un chip sensor irradiando el chip sensor con luz de excitación y detectando la luz reflejada o la luz transmitida de la luz de excitación.
Como se describe en la literatura de patente 1, sobre la base de si la luz reflejada o la luz transmitida de la luz de excitación se refleja o se transmite en una dirección predeterminada, o sobre la base de un cambio en la cantidad de luz de la luz reflejada o la luz transmitida, las posiciones de un prisma del chip sensor y de una tapa de trayectoria de flujo pueden detectarse.
Lista de citas
Bibliografía de patente
Documento de patente 1: documento WO 2015/064704 A1
Sumario de la invención
Problema técnico
Sin embargo, en el método de detección de posición descrito en la literatura de patente 1, la detección de posición se realiza para el chip sensor denominado tipo de chip de trayectoria de flujo en el que se forma una trayectoria de flujo en el prisma.
Los chips sensores incluyen un tipo de chip de pocillo en el que se proporciona un elemento de pocillo en el prisma. El chip sensor de tipo chip de pocillo es usado por un usuario uniendo el elemento de pocillo y el prisma cuando se realiza una prueba de muestra.
Por esta razón, una relación de posición relativa entre el elemento de pocillo y el prisma podría verse desplazada para cada prueba de muestra. Es extremadamente importante comprender si el elemento de pocillo está presente dentro de un intervalo predeterminado con respecto al prisma para asegurar una prueba de muestra óptima y una calidad del chip sensor.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de detección de posición y un dispositivo de detección de posición para detectar una posición de un chip sensor y obtener información de la posición relativa entre un elemento de pocillo y un prisma como para un chip sensor de tipo chip de pocillo en el que el elemento de pocillo se proporciona en el prisma.
Solución al problema
La presente invención está dirigida a un método de detección de posición como se define en la reivindicación 1 y a un dispositivo de detección de posición como se define en la reivindicación 8. Realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.
Efectos ventajosos de la invención
Según la presente invención, es posible captar el desplazamiento entre el elemento dieléctrico (prisma) y el elemento de retención de solución de muestra antes de realizar la detección de la muestra, para garantizar la calidad del chip sensor y para realizar pruebas de muestras altamente sensibles y precisas.
Además, el chip sensor se puede alinear con alta precisión sin molestar al usuario, y se puede realizar una prueba de muestra altamente sensible y precisa mientras se evita el deterioro de la usabilidad.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático para explicar una configuración de un dispositivo de espectrometría de fluorescencia mejorada de campo de plasmón de superficie (dispositivo de SPFS) que incluye un dispositivo de detección de posición según una realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama esquemático para explicar una variación de un elemento de pocillo.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de un procedimiento operativo del dispositivo de SPFS ilustrado en la figura 1.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas en la detección de posición y las etapas de ajuste de posición ilustradas en la figura 3.
La figura 5 es un diagrama esquemático para explicar una etapa (S140) de obtener información de posición de un chip sensor e información de posición relativa entre el elemento de pocillo y un elemento dieléctrico.
La figura 6 es un gráfico que ilustra un ejemplo de un resultado de detección de luz reflejada p mediante un sensor de recepción de luz.
Descripción de modos de realización
A continuación, se describen realizaciones (ejemplos) de la presente invención en más detalle con referencia a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama esquemático para explicar una configuración de un dispositivo de espectrometría de fluorescencia mejorada de campo de plasmón de superficie (dispositivo de SPFS) que incluye un dispositivo de detección de posición según una realización de la presente invención.
Como se ilustra en la figura 1, un dispositivo de SPFS 10 incluye una unidad de irradiación de luz de excitación 20, una unidad de detección de luz de excitación 30, una unidad de detección de fluorescencia 40, una unidad de transporte 50 y una unidad de control 60.
El dispositivo de SPFS 10 se usa en un estado en el que un chip sensor 70 está montado en un soporte de chip 54 de la unidad de transporte 50.
El chip sensor 70 incluye un elemento dieléctrico 72 que incluye una superficie incidente 72a, una superficie de formación de película 72b y una superficie de emisión 72c, una película de metal 74 formada en la superficie de formación de película 72b y un elemento de pocillo 76 que es un elemento de retención de solución de muestra fijado sobre la superficie de formación de película 72b o la película de metal 74. En general, el chip sensor 70 se reemplaza para cada prueba de muestra.
El chip sensor 70 es preferiblemente una estructura cuya longitud de cada lado es de varios milímetros a varios centímetros, pero también puede ser una estructura más pequeña o una estructura más grande no incluida en una categoría de "chip".
El elemento dieléctrico 72 puede ser un prisma hecho de un dieléctrico transparente a la luz de excitación a. La superficie incidente 72a del elemento dieléctrico 72 es una superficie desde la cual la luz de excitación a aplicada desde la unidad de irradiación de luz de excitación 20 ingresa al elemento dieléctrico 72. Además, la película de metal 74 se forma sobre la superficie de formación de película 72b. La luz de excitación a que ingresa al elemento dieléctrico 72 se refleja en una interfaz entre la película de metal 74 y la superficie de formación de película 72b del elemento dieléctrico 72 (en lo sucesivo denominada "superficie posterior de la película de metal 74" por conveniencia) y la luz de excitación a se emite desde el elemento dieléctrico 72 a través de la superficie de emisión 72c.
La forma del elemento dieléctrico 72 no está especialmente limitada, y el elemento dieléctrico 72 ilustrado en la figura 1 es un prisma formado por un hexaedro que tiene una forma de sección transversal vertical sustancialmente trapezoidal (forma de pirámide cuadrada truncada); sin embargo, éste también puede ser un prisma que tenga una forma de sección transversal vertical triangular (un denominado prisma triangular), semicircular o semielíptica.
La superficie incidente 72a está formada para que la luz de excitación a no regrese a la unidad de irradiación de luz de excitación 20. Cuando una fuente de luz de la luz de excitación a es un diodo láser (en lo sucesivo también denominado "LD"), por ejemplo, cuando la luz de excitación a vuelve al LD, se perturba un estado excitado del LD y una longitud de onda y una salida de la luz de excitación a fluctúa.
Por lo tanto, en un intervalo de exploración centrado alrededor de un ángulo de mejora ideal, se establece un ángulo de la superficie incidente 72a, de modo que la luz de excitación a no incida sobre la superficie incidente 72a perpendicularmente. En esta realización, un ángulo entre la superficie incidente 72a y la superficie de formación de película 72b y un ángulo entre la superficie de emisión 72c y la superficie de formación de película 72b son ambos de aproximadamente 80 grados.
Obsérvese que un diseño del chip sensor 70 determina sustancialmente un ángulo de resonancia (y el ángulo de mejora en las inmediaciones de este). Los elementos de diseño son un índice de refracción del elemento dieléctrico 72, un índice de refracción de la película de metal 74, un espesor de la película de metal 74, un coeficiente de extinción de la película de metal 74, la longitud de onda de la luz de excitación a y similares. El ángulo de resonancia y el ángulo de mejora se desplazan mediante un analito inmovilizado en la película de metal 74, pero una cantidad de este es inferior a varios grados.
El elemento dieléctrico 72 tiene una característica de birrefringencia más que pequeña. Un material del elemento dieléctrico 72 incluye, por ejemplo, varias sustancias inorgánicas tales como vidrio y cerámica, polímeros naturales, polímeros sintéticos y similares, y desde el punto de vista de la estabilidad química, estabilidad de producción y transparencia óptica, es preferible uno que incluye dióxido de silicio (SO 2 ) o dióxido de titanio (TO 2 ).
Además, el material del elemento dieléctrico 72 no está especialmente limitado como se describe anteriormente, siempre que sea un material ópticamente transparente para al menos la luz de excitación a, pero se usa preferiblemente un material de resina, por ejemplo, para proporcionar el chip sensor 70, que es barato y excelente en manejabilidad.
Cuando el elemento dieléctrico 72 está formado por material de resina pueden usarse, por ejemplo, poliésteres tales como tereftalato de polietileno (PET) y naftalato de polietileno, poliolefinas tales como polietileno (PE) y polipropileno (PP), policicloolefinas tales como copolímero de olefina cíclica (COC) y polímero de olefina cíclica (COP), resinas de vinilo tales como cloruro de polivinilo y cloruro de polivinilideno, poliestireno, polieteretercetona (PEEK), polisulfona (PSF), polietersulfona (PES), policarbonato (PC), poliamida, poliimida, resina acrílica, triacetilcelulosa (TAC ) y similares.
La película de metal 74 se forma sobre la superficie de formación de película 72b del elemento dieléctrico 72. Como resultado, se produce una interacción (resonancia de plasmón de superficie) entre los fotones de la luz de excitación a que incide sobre la superficie de formación de película 72b en una condición de reflexión total y los electrones libres en la película de metal 74, de manera que es posible generar luz de campo localizada sobre una superficie de la película de metal 74.
El material de la película de metal 74 no está especialmente limitado, siempre que sea un metal capaz de provocar la resonancia de plasmón de superficie; por ejemplo, este puede ser al menos un tipo de metal seleccionado de un grupo que incluye oro, plata, aluminio, cobre y platino, y más preferiblemente oro, y, además, puede ser una aleación de estos metales. Tal metal es preferible como la película de metal 74 porque es estable frente a la oxidación y la mejora del campo eléctrico mediante la luz de plasmón de superficie se vuelve grande.
Además, un método para formar la película de metal 74 no está especialmente limitado, pero, por ejemplo, puede haber pulverización catódica, un método de deposición (método de deposición por calentamiento por resistencia, método de deposición por haz de electrones y similares), recubrimiento electrolítico, recubrimiento sin electricidad y similares. Preferiblemente, se usa deseablemente el método de pulverización catódica o de deposición porque el ajuste de una condición de formación de película de metal es fácil.
El espesor de la película de metal 74 no está especialmente limitado, pero preferiblemente está dentro de un intervalo de 5 a 500 nm, y más preferiblemente dentro de un intervalo de 20 a 70 nm en un caso de oro, plata, cobre y platino, 10 a 50 nm en un caso de aluminio, y de 10 a 70 nm en un caso de aleación de este desde el punto de vista de un efecto potenciador del campo eléctrico.
Cuando el espesor de la película de metal 74 está dentro del intervalo descrito anteriormente, la luz de plasmón de superficie se genera fácilmente, lo cual es preferible. Además, siempre que la película de metal 74 tenga dicho espesor, el tamaño (largo x ancho) y la forma de esta no están especialmente limitados.
Además, el material del elemento de pocillo 76 no está especialmente limitado, y éste puede fabricarse con diversos materiales, tal como resina sintética, metal y cerámica, por ejemplo.
Un método de fabricación del elemento de pocillo 76 no está especialmente limitado. Por ejemplo, esto se puede producir mediante un método de moldeo de resina, punzonado y similares, que se realizan muy comúnmente.
Obsérvese que, en esta realización, una superficie de límite 76a entre una superficie inferior y una superficie lateral del elemento de pocillo 76 es una superficie R. La forma de la superficie de límite 76a no se limita a esto; como se describe más adelante, es suficiente que esta incluya una superficie en ángulo para que la luz de excitación a (luz reflejada p) reflejada por la superficie de límite 76a incida sobre un sensor de recepción de luz 31 de la unidad de detección de luz de excitación 30, y también es posible formar la superficie de límite 76a en un ángulo sustancialmente idéntico al de la superficie incidente 72a del elemento dieléctrico 72, como se ilustra por ejemplo en la figura 2.
El elemento de pocillo 76 así producido puede fijarse al elemento dieléctrico 72 usando un adhesivo que tenga un índice de refracción sustancialmente igual al del elemento dieléctrico 72, aceite de coincidencia una lámina adhesiva transparente y similares.
Aunque no se ilustra en la figura 1, un ligando para capturar el analito se inmoviliza en una superficie que no está orientada hacia el elemento dieléctrico 72 de la película de metal 74 (en adelante, denominada "superficie de la película de metal 74" por conveniencia). Al inmovilizar el ligando, es posible detectar selectivamente el analito.
En esta realización, el ligando se inmoviliza uniformemente en un área predeterminada (sitio de reacción) en la película de metal 74. Un tipo de ligando no está especialmente limitado siempre que pueda capturar el analito. En esta realización, el ligando es un anticuerpo específico para el analito o un fragmento de este.
El chip sensor 70 así configurado se monta en el soporte de chip 54 de la unidad de transporte 50 del dispositivo de SPFS 10 como se ilustra en la figura 1, y el dispositivo de SPFS 10 realiza la detección de muestras.
A continuación, se describe cada componente del dispositivo de SPFS 10. Como se describió anteriormente, el dispositivo de SPFS 10 incluye la unidad de irradiación de luz de excitación 20, la unidad de detección de luz de excitación 30, la unidad de detección de fluorescencia 40, la unidad de transporte 50 y la unidad de control 60.
La unidad de irradiación de luz de excitación 20 irradia el chip sensor 70 sujeto por el soporte de chip 54 con la luz de excitación a. Como se describe más adelante, en el momento de la medición de la fluorescencia y, la unidad de irradiación de luz de excitación 20 emite solo una onda P a la película de metal 74 a la superficie incidente 72a, de modo que un ángulo incidente a la película de metal 74 se convierte en un ángulo que provoca la resonancia de plasmón de superficie.
Aquí, la "luz de excitación" es luz que excita directa o indirectamente una sustancia fluorescente. Por ejemplo, la luz de excitación a es la luz que permite que la luz de campo localizada que excita la sustancia fluorescente se genere en la superficie de la película de metal 74 cuando esta se aplica a la película de metal 74 en el ángulo en el que la resonancia del plasmón de superficie se produce a través del elemento dieléctrico 72. En el dispositivo de SPFS 10 en esta realización, la luz de excitación a se usa como luz de medición para la detección de posición y el ajuste de posición del chip sensor 70. Aunque la longitud de onda de la luz de excitación a como la luz de medición no está especialmente limitada, ésta se ajusta preferentemente a la longitud de onda desde la región de luz visible hasta la región de luz infrarroja cercana.
Debe tenerse en cuenta que, aunque no se ilustra, también es posible proporcionar una unidad de irradiación de luz de medición para aplicar la luz de medición por separado de la unidad de irradiación de luz de excitación 20 para configurarse para aplicar la luz de excitación y la luz de medición de diferentes unidades.
La unidad de irradiación de luz de excitación 20 incluye una configuración para emitir la luz de excitación a hacia el elemento dieléctrico 72 y una configuración para escanear el ángulo incidente de la luz de excitación a con respecto a la superficie trasera de la película de metal 74. En esta realización, la unidad de irradiación de luz de excitación 20 incluye una unidad de fuente de luz 21, un mecanismo de ajuste de ángulo 22 y una unidad de control de fuente de luz 23.
La unidad de fuente de luz 21 aplica la luz de excitación a colimada y que tiene una longitud de onda y una cantidad de luz constantes a la superficie trasera de la película de metal 74, de modo que una forma de un punto de irradiación sea sustancialmente circular. La unidad de fuente de luz 21 incluye, por ejemplo, la fuente de luz de la luz de excitación a, un sistema óptico de conformación de haz, un mecanismo de control automático de potencia (APC) y un mecanismo de ajuste de temperatura (no se ilustra ninguno de ellos).
Un tipo de fuente de luz no está especialmente limitado e incluye, por ejemplo, un diodo láser (LD), un diodo emisor de luz, una lámpara de mercurio y otras fuentes de luz láser. Cuando la luz aplicada desde la fuente de luz no es un haz, la luz aplicada desde la fuente de luz se convierte en el haz mediante una lente, un espejo, una rendija y similares. Además, cuando la luz aplicada desde la fuente de luz no es luz monocromática, la luz aplicada desde la fuente de luz se convierte en luz monocromática mediante una rejilla de difracción y similares. Además, cuando la luz aplicada desde la fuente de luz no es luz polarizada lineal, la luz aplicada desde la fuente de luz se convierte en luz polarizada lineal mediante un polarizador de luz o similar.
El sistema óptico de conformación de haz incluye, por ejemplo, un colimador, un filtro de paso de banda, un filtro de polarización lineal, una placa de media longitud de onda, una rendija, unos medios de zoom y similares. El sistema óptico de conformación de haz puede incluirlos todos o solo una parte de ellos.
El colimador colima la luz de excitación a aplicada desde la fuente de luz. El filtro de paso de banda hace que la luz de excitación a aplicada desde la fuente de luz sea una luz de banda estrecha que tiene solo una longitud de onda central. Esto se debe a que la luz de excitación a desde la fuente de luz tiene un ligero ancho de distribución de longitud de onda.
El filtro de polarización lineal hace que la luz de excitación a aplicada desde la fuente de luz sea una luz polarizada totalmente lineal. La placa de media longitud de onda ajusta una dirección de polarización de la luz de excitación a para que el componente de onda P incida sobre la película de metal 74. La rendija y los medios de zoom ajustan el diámetro del haz, una forma de contorno y similares de la luz de excitación a para que la forma del punto de irradiación en la superficie trasera de la película de metal 74 se convierta en un círculo de un tamaño predeterminado.
El mecanismo de APC controla la fuente de luz para que la salida de la fuente de luz sea constante. Más específicamente, el mecanismo de APC detecta una cantidad de luz derivada de la luz de excitación a con un fotodiodo no ilustrado o similar. Luego, el mecanismo de APC controla la energía de entrada mediante un circuito recurrente, controlando así la salida de la fuente de luz constante.
El mecanismo de ajuste de temperatura es, por ejemplo, un calentador, un dispositivo Peltier y similares. La longitud de onda y la energía de la luz de emisión desde la fuente de luz pueden fluctuar dependiendo de la temperatura. Por lo tanto, al mantener constante la temperatura de la fuente de luz mediante el mecanismo de ajuste de temperatura, la longitud de onda y la energía de la luz de emisión desde la fuente de luz se controlan constantes.
El mecanismo de ajuste de ángulo 22 ajusta el ángulo incidente de la luz de excitación a a la película de metal 74. Para aplicar la luz de excitación a en un ángulo de incidencia predeterminado a una posición predeterminada de la película de metal 74 a través del elemento dieléctrico 72, el mecanismo de ajuste de ángulo 22 gira relativamente un eje óptico de la luz de excitación a y el soporte del chip 54.
Por ejemplo, el mecanismo de ajuste de ángulo 22 gira la unidad de fuente de luz 21 alrededor de un eje ortogonal al eje óptico de la luz de excitación a (eje perpendicular a una superficie de papel de la figura 1). En ese momento, se establece una posición de un eje de rotación tal que la posición del punto de irradiación sobre la película de metal 74 apenas cambia, incluso cuando se explora el ángulo de incidencia. El desplazamiento en la posición de irradiación se puede minimizar estableciendo una posición del centro de rotación en la proximidad de una intersección de dos ejes ópticos de la luz de excitación a en ambos extremos de un intervalo de exploración del ángulo incidente (entre la posición de irradiación en la superficie de formación de película 72b y la superficie incidente 72a).
Fuera de los ángulos de incidencia de la luz de excitación a a la película de metal 74, el ángulo en el que se puede obtener la máxima cantidad de luz de la luz dispersada de plasmón es el ángulo de mejora. Ajustando el ángulo de incidencia de la luz de excitación a al ángulo de mejora o al ángulo cercano al mismo, se hace posible medir la fluorescencia y de alta intensidad.
Debe tenerse en cuenta que una condición de incidencia básica de la luz de excitación a está determinada por el material y la forma del elemento dieléctrico 72 del chip sensor 70, el espesor de la película de metal 74, el índice de refracción de la solución de muestra en el elemento de pocillo 76 y similares; sin embargo, una condición de incidencia óptima fluctúa ligeramente debido al tipo y a la cantidad del analito en el elemento de pocillo 76, un error en la forma del elemento dieléctrico 72 y similares. Por lo tanto, es preferible obtener un ángulo de mejora óptimo para cada prueba de muestra. En esta realización, un ángulo de emisión preferible de la luz de excitación a con respecto a uno normal a la película de metal 74 (línea recta en la dirección del eje z en la figura 1) es de aproximadamente 70 grados.
La unidad de control de fuente de luz 23 controla varios dispositivos incluidos en la unidad de fuente de luz 21 para controlar la aplicación de la luz de excitación a de la unidad de fuente de luz 21. La unidad de control de fuente de luz 23 está formada, por ejemplo, por un ordenador o microordenador bien conocido que incluye un dispositivo aritmético, un dispositivo de control, un dispositivo de almacenamiento, un dispositivo de entrada y un dispositivo de salida.
La unidad de detección de luz de excitación 30 detecta la luz reflejada p generada por la aplicación de la luz de excitación a al chip sensor 70 para posicionar el chip sensor 70 cuando se realiza la medición óptica (por ejemplo, detección del ángulo de mejora, medición del valor de la preforma óptica, detección de la fluorescencia y y similares). Preferiblemente, la unidad de detección de luz de excitación 30 detecta la luz reflejada p para posicionar el chip sensor 70 antes de realizar la primera medición óptica. En muchos casos, dado que la primera medición óptica es la detección del ángulo de mejora, es preferible detectar la luz reflejada p antes de la detección del ángulo de mejora. Cuando no se realiza la detección del ángulo de mejora, la luz reflejada p se detecta antes de la medición de la preforma óptica. Cuando no se realiza la detección del ángulo de mejora ni la medición de la preforma óptica, la luz reflejada p se detecta antes que la detección de la fluorescencia y. En esta realización, la unidad de detección de luz de excitación 30 detecta la luz reflejada p de la luz de excitación a. La unidad de detección de luz de excitación 30 incluye el sensor de recepción de luz 31 y una unidad de control de sensor 32.
El sensor de recepción de luz 31 detecta la luz reflejada p de la luz de excitación a. Un tipo de sensor de recepción de luz 31 no está especialmente limitado siempre que pueda detectar la luz reflejada p de la luz de excitación a y, por ejemplo, se puede usar un fotodiodo (PD).
Un tamaño de la superficie de recepción de luz del sensor de recepción de luz 31 es preferiblemente mayor que el diámetro del haz de la luz de excitación a. Por ejemplo, cuando el diámetro del haz de la luz de excitación a es de aproximadamente 1 a 1,5 mm, la longitud de un lado de la superficie de recepción de luz del sensor de recepción de luz 31 es preferentemente de 3 mm o más.
El sensor de recepción de luz 31 está dispuesto en una posición en la que incide la luz reflejada p de la luz de excitación a. En esta realización, el sensor de recepción de luz 31 está dispuesto en una posición en la que inciden la luz reflejada p de la superficie incidente 72a del elemento dieléctrico 72 y la luz reflejada p de la superficie de límite 76a del elemento de pocillo 76. Preferiblemente, el sensor de recepción de luz 31 está dispuesto en una posición en la que la luz reflejada p de la luz de excitación a emitida en el mismo ángulo que cuando se detecta la fluorescencia y o incide en un ángulo cercano al mismo.
La posición de irradiación de la luz de excitación a cambia ligeramente debido al cambio en el ángulo de incidencia, de modo que es posible aumentar la precisión de posicionamiento al detectar la fluorescencia y haciendo que el ángulo de incidencia de la luz de excitación a sea el mismo ángulo o el ángulo más cercano al colocar el chip sensor 70 y al medir la fluorescencia y.
En esta realización, cuando el ángulo de emisión de la luz de excitación a con respecto a la normal a la película de metal 74 (línea recta en la dirección del eje z en la figura 1) es de aproximadamente 70 grados, la luz reflejada p desde la superficie incidente 72a se desplaza sustancialmente horizontal a una dirección de desplazamiento de la plataforma de transporte 52 (dirección del eje x en la figura 1). Por lo tanto, el sensor de recepción de luz 31 está dispuesto en una posición en la que incide la luz reflejada p que se desplaza en la dirección horizontal.
La unidad de control del sensor 32 controla la detección de un valor de salida del sensor de recepción de luz 31, la gestión de la sensibilidad del sensor de recepción de luz 31 por el valor de salida detectado, cambia la sensibilidad del sensor de recepción de luz 31 para obtener un valor de salida apropiado y similares. La unidad de control del sensor 32 está formada, por ejemplo, por un ordenador o microordenador bien conocido que incluye un dispositivo aritmético, un dispositivo de control, un dispositivo de almacenamiento, un dispositivo de entrada y un dispositivo de salida.
La unidad de detección de fluorescencia 40 detecta la fluorescencia y generada a partir de la sustancia fluorescente excitada por la irradiación de la película de metal 74 con la luz de excitación a. La unidad de detección de fluorescencia 40 también detecta la luz dispersada de plasmón generada por la irradiación de la película de metal 74 con la luz de excitación a según sea necesario. La unidad de detección de fluorescencia 40 incluye, por ejemplo, una unidad de recepción de luz 41, un mecanismo de cambio de posición 47 y una unidad de control del sensor 48.
La unidad de recepción de luz 41 está dispuesta en una dirección normal (dirección del eje z en la figura 1) de la película de metal 74 del chip sensor 70. La unidad de recepción de luz 41 incluye una primera lente 42, un filtro óptico 43, una segunda lente 44 y un sensor de recepción de luz 45.
La primera lente 42 es, por ejemplo, una lente condensadora y condensa la luz generada desde un lado superior de la película de metal 74. La segunda lente 44 es, por ejemplo, una lente de formación de imágenes y forma una imagen de la luz condensada por la primera lente 42 sobre una superficie receptora de luz del sensor de recepción de luz 45. Una trayectoria óptica entre ambas lentes 42 y 44 es una trayectoria óptica sustancialmente paralela. El filtro óptico 43 está dispuesto entre ambas lentes 42 y 44.
El filtro óptico 43 elimina un componente de luz de excitación (luz dispersada de plasmón) para guiar solo el componente de fluorescencia al sensor de recepción de luz 45 y detectar la fluorescencia y a una S/N alta. El filtro óptico 43 incluye un filtro reflector de luz de excitación, un filtro de corte de longitud de onda corta y un filtro de paso de banda, por ejemplo. El filtro óptico 43 es un filtro que incluye una película multicapa que refleja un componente de luz predeterminado, por ejemplo, pero también puede ser un filtro de vidrio de color que absorbe un componente de luz predeterminado.
El sensor de recepción de luz 45 detecta la fluorescencia y. El sensor de recepción de luz 45 no está especialmente limitado siempre que tenga una alta sensibilidad capaz de detectar una débil fluorescencia y de la sustancia fluorescente marcada con una cantidad diminuta de analito; por ejemplo, puede usarse un tubo multiplicador de fotoelectrones (PMT) o un fotodiodo de avalancha (APD).
El mecanismo de cambio de posición 47 cambia una posición del filtro óptico 43 entre una posición en la trayectoria óptica y una posición fuera de la trayectoria óptica en la unidad de recepción de luz 41. Específicamente, cuando el sensor de recepción de luz 45 detecta la fluorescencia y, el filtro óptico 43 se coloca en la trayectoria óptica de la unidad de recepción de luz 41, y cuando el sensor de recepción de luz 45 detecta la luz dispersada por plasmón, el filtro óptico 43 se coloca fuera de la trayectoria óptica de la unidad de recepción de luz 41. El mecanismo de cambio de posición 47 está formado, por ejemplo, por una unidad de accionamiento giratoria y un mecanismo conocido (una plataforma giratoria, un piñón y cremallera y similares) para mover el filtro óptico 43 en la dirección horizontal usando un movimiento giratorio.
La unidad de control del sensor 48 controla la detección de un valor de salida del sensor de recepción de luz 45, la gestión de la sensibilidad del sensor de recepción de luz 45 por el valor de salida detectado, cambia la sensibilidad del sensor de recepción de luz 45 para obtener un valor de salida apropiado y similares. La unidad de control del sensor 48 está formada, por ejemplo, por un ordenador o microordenador bien conocido que incluye un dispositivo aritmético, un dispositivo de control, un dispositivo de almacenamiento, un dispositivo de entrada y un dispositivo de salida.
La unidad de transporte 50 transporta y fija el chip sensor 70 montado en el soporte de chip 54 por un usuario a una posición de medición. En el presente documento, la "posición de medición" es una posición en la que la unidad de irradiación de luz de excitación 20 irradia el chip sensor 70 con la luz de excitación a y la unidad de detección de fluorescencia 40 detecta la fluorescencia y generada junto con esto.
Debe tenerse en cuenta que la unidad de transporte 50 también se usa para cambiar la distancia entre el chip sensor 70 y la unidad de fuente de luz 21 de la unidad de irradiación de luz de excitación 20 en las etapas de detección de posición y ajuste de posición que se describirán más adelante.
La unidad de transporte 50 incluye la plataforma de transporte 52 y el soporte de chip 54. El soporte de chip 54 está fijado a la plataforma de transporte 52 y sujeta de forma separable el chip sensor 70. La forma del soporte de chip 54 no está especialmente limitada siempre que pueda contener el chip sensor 70 y no interfiera con las trayectorias ópticas de la luz de excitación a, la luz reflejada p y la fluorescencia y. Por ejemplo, el soporte de chip 54 está provisto de una abertura a través de la cual pasan la luz de excitación a, la luz reflejada p y la fluorescencia y.
La plataforma de transporte 52 está formada para poder mover el soporte de chip 54 en una dirección (dirección del eje x en la figura 1) y en la dirección opuesta. La plataforma de transporte 52 es accionada, por ejemplo, mediante un motor paso a paso y similares.
La unidad de control 60 controla el mecanismo de ajuste de ángulo 22, la unidad de control de la fuente de luz 23, el mecanismo de cambio de posición 47, la unidad de control del sensor 48 y la plataforma de transporte 52. La unidad de control 60 también sirve como una unidad de ajuste de posición que especifica la posición del chip sensor 70 sujeto por el soporte de chip 54 sobre la base de un resultado de detección de la unidad de detección de luz de excitación 30 y mueve el soporte de chip 54 mediante la plataforma de transporte 52 para mover el chip sensor 70 a una posición de medición apropiada. La unidad de control 60 está formada, por ejemplo, por un ordenador o microordenador bien conocido que incluye un dispositivo aritmético, un dispositivo de control, un dispositivo de almacenamiento, un dispositivo de entrada y un dispositivo de salida.
A continuación, se describe un flujo de detección de muestras usando el dispositivo de SPFS 10. La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de un procedimiento operativo del dispositivo de SPFS 10, y la figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas en la detección de posición y las etapas de ajuste de posición ilustradas en la figura 3.
Primero, el usuario inyecta la solución de muestra que contiene un ligando que se une específicamente a un analito que se va a detectar en el elemento de pocillo 76, inmoviliza el ligando en la película de metal 74 (reacción primaria) y luego lava el elemento de pocillo 76 para eliminar una sustancia no capturada por el ligando (S100).
Obsérvese que la solución de muestra usada en el presente documento es una solución preparada usando una muestra y, por ejemplo, se obtiene mediante un proceso para unir la sustancia fluorescente al analito contenido en la muestra mezclando la muestra y un reactivo.
Ejemplos de dicha muestra incluyen, por ejemplo, sangre, suero, plasma, orina, fluido nasal, saliva, heces, fluido de la cavidad corporal (tal como fluido espinal, fluido de ascitis, derrame pleural) y similares.
Además, el analito contenido en la muestra puede ser, por ejemplo, un ácido nucleico (ADN, que puede ser monocatenario o bicatenario, ARN, polinucleótido, oligonucleótido, ácido peptídico nucleico (PNA) y similares, o nucleósido, nucleótido y sus moléculas modificadas), proteína (polipéptido, oligopéptido y similares), aminoácido (incluyendo aminoácido modificado), carbohidrato (oligosacárido, polisacárido, cadena de azúcar y similares), lípido o moléculas modificadas de los mismos, un complejo de los mismos; específicamente, pueden ser un antígeno carcinoembrionario tal como a-fetoproteína (AFP), un marcador tumoral, un transductor de señal, una hormona y similares sin limitación particular.
El chip sensor 70 así preparado se monta en el soporte de chip 54 de la unidad de transporte 50 en una posición de montaje/desmontaje (S ll0 ). El chip sensor 70 montado en el soporte de chip 54 es transportado por la unidad de transporte 50 cerca de la posición de medición (S120).
En ese momento, la unidad de control 60 opera la unidad de irradiación de luz de excitación 20, la unidad de detección de luz de excitación 30 y la plataforma de transporte 52 para obtener información de posición del chip sensor 70 e información de posición relativa entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72, y ajusta la posición del chip sensor 70 sobre la base de la información de posición obtenida (S130).
Como se ilustra en la figura 4, se obtienen (S131) la información de posición del chip sensor y la información de posición relativa entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72, y sobre la base de la información de posición relativa, se determina si el desplazamiento entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72 está dentro de un intervalo predeterminado (S132). Cuando el desplazamiento es mayor que el intervalo predeterminado, la prueba de muestra se detiene porque no se puede realizar la prueba de muestra con alta precisión. En ese momento, es deseable notificar al usuario el hecho de que la prueba de muestra se detiene, por ejemplo, mediante sonido, luz, visualización en pantalla y similares.
Cuando se detiene la prueba de muestra, el usuario puede recuperar la solución de muestra que contiene el analito del elemento de pocillo 76 del chip sensor 70 y volver a realizar la prueba usando un nuevo chip sensor 70, para que se reduzca el desperdicio de la solución de muestra.
Por otro lado, cuando el desplazamiento entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72 está dentro del intervalo predeterminado, se especifica un grado de desplazamiento posicional del chip sensor 70 desde la posición de medición en base a la información de posición del chip sensor 70 (S133). A continuación, sobre la base de la información de posición obtenida y el grado de desplazamiento posicional, la plataforma de transporte 52 mueve el soporte de chip 54 y el chip sensor 70 se dispone en la posición de medición apropiada (S134).
La figura 5 es un diagrama esquemático para explicar la etapa (S130) de obtener la información de posición del chip sensor 70 y la información de posición relativa entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72.
Primero, como se ilustra en la figura 5A, cuando el chip sensor 70 está en una posición alejada de la unidad de fuente de luz 21, cuando la unidad de fuente de luz 21 aplica la luz de excitación a, la luz de excitación a se refleja en la superficie lateral del elemento de pocillo 76 para dirigirse hacia arriba. Por lo tanto, la luz reflejada p desde el chip sensor 70 no incide en el sensor de recepción de luz 31 de la unidad de detección de luz de excitación 30.
Cuando el chip sensor 70 se acerca a la unidad de fuente de luz 21 en este estado, la luz de excitación a de la unidad de fuente de luz 21 alcanza la superficie de límite 76a entre la superficie inferior y la superficie lateral del elemento de pocillo 76. En este caso, como se ilustra en la figura 5B, la luz de excitación a (luz reflejada p) reflejada por la superficie de límite 76a incide sobre el sensor de recepción de luz 31. En esta realización, dado que la superficie de límite 76a del elemento de pocillo 76 forma la superficie R, a medida que el chip sensor 70 se acerca a la unidad de fuente de luz 21, una cantidad de luz de la luz reflejada p que incide en el sensor de recepción de luz 31 aumenta gradualmente.
Cuando el chip sensor 70 se acerca más a la unidad de fuente de luz 21, la luz de excitación a de la unidad de fuente de luz 21 se refleja en la superficie inferior del elemento de pocillo 76 y la luz reflejada p se dirige hacia abajo. Por esta razón, la cantidad de luz de la luz reflejada p que incide en el sensor de recepción de luz 31 disminuye gradualmente, y cuando la luz de excitación a se aplica solo a la superficie inferior del elemento de pocillo 76, la luz reflejada p no incide en el sensor de recepción de luz 31.
Cuando el chip sensor 70 se acerca aún más a la unidad de fuente de luz 21, la luz de excitación a de la unidad de fuente de luz 21 alcanza un límite (en lo sucesivo denominado "borde") entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72. En este caso, como se ilustra en la figura 5C, la luz de excitación a (luz reflejada p) reflejada por la superficie inferior del elemento de pocillo 76 no incide sobre el sensor de recepción de luz 31, pero la luz de excitación a (luz reflejada p) reflejada por la superficie incidente 72a del elemento dieléctrico 72 incide sobre el sensor de recepción de luz 31. Por lo tanto, una parte de la luz reflejada p desde el chip sensor 70 incide sobre el sensor de recepción de luz 31.
Cuando el chip sensor 70 se acerca aún más a la unidad de fuente de luz 21, la luz de excitación a de la unidad de fuente de luz 21 llega por completo a la superficie incidente 72a del elemento dieléctrico 72. Por lo tanto, como se ilustra en la figura 5D, la luz reflejada p desde el chip sensor 70 incide completamente en el sensor de recepción de luz 31.
La figura 6 es un gráfico que ilustra un ejemplo del resultado de detección de la luz reflejada p por el sensor de recepción de luz 31. En este ejemplo, el sensor de recepción de luz 31 midió la intensidad de la luz reflejada p mientras movía el chip sensor 70 hacia la unidad de fuente de luz 21 mediante la plataforma de transporte 52. El diámetro del haz de la luz de excitación a es de aproximadamente 1 a 1,5 mm.
Como se ilustra en la figura 6, a medida que el chip sensor 70 se acerca a la unidad de fuente de luz 21, aparece un punto máximo local en el que la cantidad de luz reflejada p aumenta temporalmente. Esto significa que, como se ilustra en la figura 5B, la luz reflejada p que es la luz de excitación a de la unidad de fuente de luz 21 reflejada por la superficie de límite 76a entre la superficie inferior y la superficie lateral del elemento de pocillo 76 incide sobre el sensor de recepción de luz 31. La información sobre una posición A del punto máximo local se hace así como la información de posición de la superficie de límite del elemento.
A medida que el chip sensor 70 se acerca más a la unidad de fuente de luz 21, la cantidad de luz de la luz reflejada p que incide en el sensor de recepción de luz 31 aumenta gradualmente desde una posición B. Esto se debe a que, como se ilustra en la figura 5C, una parte de la luz de excitación a es reflejada por la superficie incidente 72a e incide sobre el sensor de recepción de luz 31.
Cuando el chip sensor 70 excede una posición C, la cantidad de luz de la luz reflejada p que incide sobre el sensor de recepción de luz 31 se vuelve sustancialmente constante. Esto se debe a que, como se ilustra en la figura 5D, la luz de excitación a se refleja completamente en la superficie incidente 72a del elemento dieléctrico 72 y la luz reflejada p incide completamente en el sensor de recepción de luz 31.
Por lo tanto, una porción inclinada entre la posición B y la posición C ilustrada en la figura 6 coincide con el tiempo en el que la luz de excitación a pasa a través del borde. Debe tenerse en cuenta que una anchura de la porción inclinada corresponde al diámetro del haz (alrededor de 1 a 1,5 mm) en la dirección del eje x de la luz de excitación a.
En el presente documento, una posición M que es un punto medio entre la posición B y la posición C puede especificarse como la posición del borde, es decir, el extremo del elemento dieléctrico 72. Debe tenerse en cuenta que la posición M puede ser simplemente el punto medio entre las posiciones B y C. Además, en el gráfico ilustrado en la figura 6, al especificar la posición M obteniendo un valor mínimo (correspondiente a la cantidad de luz en la posición B) de la cantidad de luz de la luz reflejada p y un valor máximo de la cantidad de luz de la luz reflejada p (correspondiente a la cantidad de luz en la posición C), calcular un valor promedio de la misma y detectar una posición del valor promedio en la porción inclinada, la posición del borde se puede especificar con mayor precisión. La información de posición de la posición M se convierte en información de posición del borde.
La unidad de control 60 puede calcular la información de posición relativa entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72 a partir de la información de posición de la superficie de límite del elemento de pocillo y la información de posición del borde. Específicamente, se puede calcular una distancia entre la superficie de límite 76a del elemento de pocillo 76 y el borde obteniendo una diferencia entre la posición A de la superficie de límite 76a del elemento de pocillo 76 y la posición M del borde.
Cuando la distancia entre la superficie de límite 76a del elemento de pocilio 76 y el borde está dentro de un intervalo predeterminado, se determina que el desplazamiento entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72 está dentro del intervalo predeterminado, y se continúa con la prueba de la muestra. Por otro lado, cuando la distancia entre la superficie de límite 76a del elemento de pocillo 76 y el borde no está dentro del intervalo predeterminado, se determina que el desplazamiento entre el elemento de pocillo 76 y el elemento dieléctrico 72 no está dentro del intervalo predeterminado y la prueba de la muestra se detiene.
Además, la posición del chip sensor 70 puede especificarse mediante la información de posición del borde, y es posible detectar si el chip sensor 70 está correctamente dispuesto en la posición de medición.
Cuando el chip sensor 70 no está dispuesto en la posición de medición, la plataforma de transporte 52 se acciona para mover el chip sensor 70 a la posición de medición. En general, se fija una distancia entre la posición del borde y un área a irradiar con la luz de excitación a en la superficie posterior de la película de metal 74 (un área en el lado posterior del sitio de reacción), de modo que es posible colocar el chip sensor 70 en la posición de medición apropiada solo moviendo el soporte de chip 54 desde la posición del borde una distancia predeterminada mediante la plataforma de transporte 52.
Debe tenerse en cuenta que, incluso cuando el chip sensor 70 está dispuesto para que se desplace en la dirección de la altura (dirección del eje z) (por ejemplo, cuando se interpone un material extraño entre el chip sensor 70 y el soporte de chip 54), es posible disponer el chip sensor 70 en la posición de medición apropiada moviendo el soporte de chip 54 en la dirección del eje x desde la posición del borde una distancia predeterminada. Debe tenerse en cuenta que la unidad de control 60 almacena la posición de medición apropiada.
Como se describió anteriormente, en un estado en el que el chip sensor 70 está dispuesto en la posición de medición apropiada, la unidad de control 60 opera la unidad de irradiación de luz de excitación 20 y la unidad de detección de fluorescencia 40 para irradiar el chip sensor 70 con la luz de excitación a, y detectar el plasma en la luz dispersada que tiene la misma longitud de onda que la luz de excitación a para detectar el ángulo de mejora (S140).
Específicamente, la unidad de control 60 opera la unidad de irradiación de luz de excitación 20 para escanear el ángulo incidente de la luz de excitación a a la película de metal 74 y opera la unidad de detección de fluorescencia 40 para detectar la luz dispersada de plasmón. En ese momento, la unidad de control 60 opera el mecanismo de cambio de posición 47 para colocar el filtro óptico 43 fuera de la trayectoria óptica de la unidad de recepción de luz 41. Entonces, la unidad de control 60 determina el ángulo de incidencia de la luz de excitación a cuando la cantidad de luz de la luz dispersada del plasmón es máxima como el ángulo de mejora.
A continuación, la unidad de control 60 opera la unidad de irradiación de luz de excitación 20 y la unidad de detección de fluorescencia 40 para irradiar el chip sensor 70 dispuesto en la posición de medición adecuada con la luz de excitación a, y registrar el valor de salida del sensor de recepción de luz 45 (valor de la preforma óptica) (S150).
En ese momento, la unidad de control 60 opera el mecanismo de ajuste de ángulo 22 para establecer el ángulo de incidencia de la luz de excitación a en el ángulo de mejora. Además, la unidad de control 60 opera el mecanismo de cambio de posición 47 para disponer el filtro óptico 43 dentro de la trayectoria óptica de la unidad de recepción de luz 41.
A continuación, la unidad de control 60 opera la plataforma de transporte 52 para mover el chip sensor 70 a la posición de montaje/desmontaje, y el usuario desconecta el chip sensor 70 del soporte de chip 54 (S160).
Luego, el usuario introduce líquido (solución de marcaje) que contiene un anticuerpo secundario marcado con una sustancia fluorescente en el elemento de pocillo 76 (S170). En el elemento de pocillo 76, el analito capturado en la película de metal 74 se marca con la sustancia fluorescente mediante una reacción antígeno-anticuerpo (reacción secundaria). A continuación, se lava el interior del elemento de pocillo 76 para eliminar las sustancias fluorescentes libres y similares.
Luego, el usuario vuelve a montar el chip sensor 70 en el soporte de chip 54 situado en la posición de montaje/desmontaje (S180). El chip sensor 70 montado en el soporte de chip 54 es transportado por la unidad de transporte 50 a la posición de medición apropiada almacenada en la unidad de control 60 (S190).
Debe tenerse en cuenta que, en ese momento, también es posible configurar para colocar el chip sensor 70 en la posición de medición apropiada controlando como en la etapa S140 descrita anteriormente sin usar la información de la posición de medición apropiada almacenada en la unidad de control 60.
A continuación, la unidad de control 60 hace funcionar la unidad de irradiación de luz de excitación 20 y la unidad de detección de fluorescencia 40 para irradiar el chip sensor 70 dispuesto en la posición de medición adecuada con la luz de excitación a y detectar la fluorescencia y emitida por la sustancia fluorescente para marcar el analito capturado por el ligando (S200). Sobre la base de la intensidad de la fluorescencia y detectada, es posible convertir la misma a la cantidad, concentración y similares del analito, si es necesario.
Mediante el procedimiento descrito anteriormente, se puede detectar la presencia o la cantidad del analito en la solución de muestra.
Debe tenerse en cuenta que la detección de posición y el ajuste de posición (S130), la detección del ángulo de mejora (S140) y la medición del valor de la preforma óptica (S150) también pueden realizarse antes de la reacción primaria (S100).
Cuando el ángulo de incidencia de la luz de excitación a se determina de antemano, se puede omitir la detección del ángulo de mejora (S140). En este caso, la detección de posición y el ajuste de posición (S130) del chip sensor 70 se realizan antes de la medición del valor de la preforma óptica (Sl50). De esta manera, es preferible que la detección de posición y el ajuste de posición (S130) del chip sensor 70 se realicen antes de realizar la medición óptica (detección del ángulo de mejora, medición del valor de la preforma óptica y detección de la fluorescencia) por primera vez. Además, en la descripción anterior, después de la reacción primaria (S100) en la que reaccionan el analito y el ligando, se realiza la reacción secundaria (S170) en la que el analito se marca con la sustancia fluorescente (sistema de dos etapas). Sin embargo, el momento en que el analito se marca con la sustancia fluorescente no está especialmente limitado.
Por ejemplo, antes de introducir la solución de muestra en el elemento de pocillo 76, la solución de marcaje puede agregarse a la solución de muestra para marcar el analito por adelantado con la sustancia fluorescente. Además, al inyectar simultáneamente la solución de muestra y la solución de marcaje en el elemento de pocillo 76, el ligando captura el analito marcado con la sustancia fluorescente. En este caso, el analito se marca con la sustancia fluorescente y el ligando captura el analito.
En ambos casos, tanto la reacción primaria como la reacción secundaria pueden completarse introduciendo la solución de muestra en el elemento de pocillo 76 (método de una sola etapa). Cuando se adopta el sistema de una sola etapa de esta manera, la detección del ángulo de mejora (S140) se realiza antes de la reacción antígeno-anticuerpo, y la detección de posición y el ajuste de posición (S130) del chip sensor se realizan antes.
Aunque la realización preferida de la presente invención se ha descrito anteriormente, la presente invención no se limita a ella; por ejemplo, aunque el dispositivo de SPFS se describe en la realización anterior, el método de detección de posición y el dispositivo de detección de posición según la presente invención también son aplicables a un sistema óptico de detección de muestras distinto del dispositivo de SPFS, tal como un dispositivo de SPR.
Además, en la realización anterior, aunque se describe un caso en el que el elemento de retención de la solución de muestra es el elemento de pocillo, como se describe anteriormente, esto no está especialmente limitado siempre que sea el elemento de retención de la solución de muestra que incluye la superficie de límite para que la luz de excitación a reflejada por la superficie de límite incida sobre el sensor de recepción de luz 31 de la unidad de detección de luz de excitación 3o, y se pueden realizar varias modificaciones sin apartarse del objeto de la presente invención; por ejemplo, esto puede ser un chip de trayectoria de flujo en el chip sensor de un tipo de chip de trayectoria de flujo.
Lista de signos de referencia
10 Dispositivo SPFS
20 Unidad de irradiación de luz de excitación
21 Unidad de fuente de luz
22 Mecanismo de ajuste de ángulo
23 Unidad de control de la fuente de luz
30 Unidad de detección de luz de excitación
31 Sensor de recepción de luz
32 Unidad de control del sensor
40 Unidad de detección de fluorescencia
41 Unidad de recepción de luz
42 Primera lente
43 Filtro óptico
44 Segunda lente
45 Sensor de recepción de luz
47 Mecanismo de cambio de posición
48 Unidad de control del sensor
50 Unidad de transporte
52 Plataforma de transporte
54 Soporte de chip
60 Unidad de control
70 Chip sensor
72 Elemento dieléctrico
72a Superficie incidente
72b Superficie de formación de película
72c Superficie de emisión
74 Película de metal
76 Elemento de pocillo
76a Superficie de límite
a Luz de medición (luz de excitación)
p Luz reflejada
Y Fluorescencia

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Método de detección de posición que detecta, en un sistema de detección de espectroscopia de fluorescencia mejorada de campo de plasmón de superficie o un sistema de detección de resonancia de plasmón de superficie que detecta una muestra irradiando un chip sensor (70) con luz de excitación (a), en el que el chip sensor (70) está provisto de:
    un elemento dieléctrico (72);
    una película de metal (74) formada sobre una superficie superior del elemento dieléctrico (72); y un elemento de retención de solución de muestra (76) dispuesto en una superficie superior de la película de metal (74), una posición relativa entre el elemento dieléctrico (72) y el elemento de retención de solución de muestra (76), comprendiendo el método de detección de posición las etapas de:
    irradiar un lado del chip sensor (70) con luz de medición mientras se cambia una distancia entre el chip sensor (70) y una unidad de irradiación de luz de medición que emite la luz de medición transportando el chip sensor (70) en dirección horizontal y detectando la luz reflejada (p) que se desplaza en una dirección predeterminada fuera de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición se refleja mediante el chip sensor (70); y detectar la posición relativa entre el elemento dieléctrico (72) y el elemento de retención de solución de muestra (76) sobre la base de un cambio en una intensidad de la luz reflejada detectada (p) en función de la distancia entre el chip sensor (70) y la unidad de irradiación de luz de medición.
  2. 2. Método de detección de posición según la reivindicación 1, en el que la posición de un extremo del elemento dieléctrico (72) se especifica sobre la base de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición se refleja en un límite entre el elemento de retención de solución de muestra (76) y el elemento dieléctrico (72), y en el que preferentemente una posición (M) de un valor promedio de un valor mínimo (min) de intensidad de la luz reflejada (p) y un valor máximo (MAX) de la intensidad de la luz reflejada (p) se hace la posición del extremo del elemento dieléctrico (72) en el cambio en la intensidad de la luz reflejada (p).
  3. 3. Método de detección de posición según la reivindicación 1, en el que la posición de la superficie de límite (76a) del elemento de retención de solución de muestra (76) entre una superficie inferior y una superficie lateral del elemento de retención de solución de muestra (76) se especifica sobre la base de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición se refleja mediante la superficie de límite (76a) entre la superficie inferior y la superficie lateral del elemento de retención de solución de muestra, y en el que preferiblemente una posición (A) en la que aparece un punto máximo local en la intensidad de la luz reflejada (p) se hace la posición de la superficie de límite del elemento de retención de solución de muestra en el cambio en la intensidad de la luz reflejada (p).
  4. 4. Método de detección de posición según la reivindicación 3, en el que una posición de un extremo del elemento dieléctrico (72) se especifica sobre la base de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición se refleja en un límite entre el elemento de retención de solución de muestra (76) y el elemento dieléctrico (72), y en el que preferentemente una posición (M) de un valor promedio de un valor mínimo (min) de intensidad de la luz reflejada (p) y un valor máximo (MAX) de la intensidad de la luz reflejada (p) se hace la posición del extremo del elemento dieléctrico (72) en el cambio en la intensidad de la luz reflejada (p).
  5. 5. Método de detección de posición según la reivindicación 4, en el que la posición relativa entre el elemento de retención de solución de muestra (76) y el elemento dieléctrico (72) se especifica sobre la base de la posición de la superficie de límite (76a) del elemento de retención de solución de muestra (76) y la posición del extremo del elemento dieléctrico (72).
  6. 6. El método de detección de posición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la luz de medición es un haz que tiene un diámetro de haz predeterminado, y en el que preferiblemente el diámetro predeterminado del haz es menor que una superficie incidente sobre la que incide la luz de excitación (a) del elemento dieléctrico (72) y menor que la distancia entre la superficie de límite (76a) entre la superficie inferior y la superficie lateral del elemento de retención de solución de muestra (76) y el límite entre el elemento de retención de solución de muestra (76) y el elemento dieléctrico (72).
  7. 7. El método de detección de posición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que una longitud de onda de la luz de medición es una longitud de onda desde una región de luz visible hasta una región de luz infrarroja cercana, y/o en el que la luz de medición es la luz de excitación (a).
  8. 8. Dispositivo de detección de posición configurado para detectar, en un sistema de detección de espectroscopía de fluorescencia mejorada de campo de plasmón de superficie o un sistema de detección de resonancia de plasmón de superficie configurado para detectar una muestra mediante la irradiación de un chip sensor (70) con luz de excitación (a), en el que el chip sensor (70) está provisto de:
    un elemento dieléctrico (72);
    una película de metal (74) formada sobre una superficie superior del elemento dieléctrico (72); y
    un elemento de retención de solución de muestra (76) dispuesto en una superficie superior de la película de metal (74), una posición relativa entre el elemento dieléctrico (72) y el elemento de retención de solución de muestra, comprendiendo el dispositivo de detección de posición:
    una unidad de irradiación de luz de medición (20) configurada para irradiar un lado del chip sensor (70) con luz de medición;
    una unidad de detección de luz de medición (30) configurada para detectar luz reflejada (p) que se desplaza en una dirección predeterminada fuera de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición es reflejada por el chip sensor (70);
    una unidad de transporte (50) para transportar el chip sensor en una dirección horizontal configurada para cambiar una distancia entre el chip sensor (70) y la unidad de irradiación de luz de medición (20); y
    una unidad de control (60) configurada para detectar la posición relativa entre el elemento dieléctrico (72) y el elemento de retención de solución de muestra (76) sobre la base de un cambio en una intensidad de la luz reflejada (p) detectada por la unidad de detección de luz de medición en función de la distancia entre el chip sensor (70) y la unidad de irradiación de luz de medición.
  9. 9. Dispositivo de detección de posición según la reivindicación 8, en el que la unidad de control (60) está configurada para especificar una posición de un extremo del elemento dieléctrico (72) sobre la base de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición se refleja por un límite entre el elemento de retención de solución de muestra (76) y el elemento dieléctrico (72), y en el que preferentemente la unidad de control (60) está configurada para hacer una posición (M) de un valor promedio de un valor mínimo (min) de la intensidad de la luz reflejada (p) y un valor máximo (MAX) de la intensidad de la luz reflejada (p) la posición del extremo del elemento dieléctrico (72) en el cambio en la intensidad de la luz reflejada (p).
  10. 10. Dispositivo de detección de posición según la reivindicación 8, en el que la unidad de control (60) está configurada para especificar una posición de la superficie de límite (76a) del elemento de retención de solución de muestra (76) entre una superficie inferior y una superficie lateral del elemento de retención de solución de muestra (76) sobre la base de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición se refleja por la superficie de límite entre la superficie inferior y la superficie lateral del elemento de retención de solución de muestra, y en el que preferiblemente la unidad de control (60) está configurada para hacer una posición (A) en la que aparece un punto máximo local en la intensidad de la luz reflejada (p) la posición de la superficie de límite del elemento de retención de solución de muestra en el cambio en la intensidad de la luz reflejada (p).
  11. 11. Dispositivo de detección de posición según la reivindicación 10, en el que la unidad de control (60) está configurada para especificar una posición de un extremo del elemento dieléctrico (72) sobre la base de la luz reflejada (p) generada cuando la luz de medición se refleja por un límite entre el elemento de retención de solución de muestra (76) y el elemento dieléctrico (72), y en el que preferentemente la unidad de control (60) está configurada para hacer una posición (M) de un valor promedio de un valor mínimo (min) de la intensidad de la luz reflejada (p) y un valor máximo (MAX) de la intensidad de la luz reflejada (p) la posición del extremo del elemento dieléctrico (72) en el cambio en la intensidad de la luz reflejada (p).
  12. 12. Dispositivo de detección de posición según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que la luz de medición es un haz que tiene un diámetro de haz predeterminado, y en el que preferiblemente el diámetro predeterminado del haz es menor que una superficie incidente sobre la que incide la luz de excitación (a) fuera del elemento dieléctrico (72) y menor que la distancia entre la superficie de límite (76a) entre la superficie inferior y la superficie lateral del elemento de retención de solución de muestra (76) y el límite entre el elemento de retención de solución de muestra (76) y el elemento dieléctrico (72).
  13. 13. Dispositivo de detección de posición según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que una longitud de onda de la luz de medición es una longitud de onda desde una región de luz visible hasta una región de luz infrarroja cercana.
  14. 14. Dispositivo de detección de posición según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que la luz de medición es la luz de excitación (a), y la unidad de irradiación de luz de medición es la unidad de irradiación de luz de excitación (20).
  15. 15. Dispositivo de detección de posición según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, en el que un sensor de recepción de luz (31) de la unidad de detección de luz de medición (30) es un fotodiodo.
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