JP2003042926A - 生体分子吸着層の測定方法及び装置 - Google Patents

生体分子吸着層の測定方法及び装置

Info

Publication number
JP2003042926A
JP2003042926A JP2001226841A JP2001226841A JP2003042926A JP 2003042926 A JP2003042926 A JP 2003042926A JP 2001226841 A JP2001226841 A JP 2001226841A JP 2001226841 A JP2001226841 A JP 2001226841A JP 2003042926 A JP2003042926 A JP 2003042926A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample plate
biomolecule
laser light
adsorption layer
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001226841A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3716301B2 (ja
Inventor
Hideo Matsumura
英夫 松村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2001226841A priority Critical patent/JP3716301B2/ja
Publication of JP2003042926A publication Critical patent/JP2003042926A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3716301B2 publication Critical patent/JP3716301B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体分子吸着層をもつ表面の全体的な疎水・
親水性、濡れ性、界面張力を対象とし、それを指標とし
て利用はできるが、個々の生体分子特性、吸着状態等、
との相関性、つまり分子レベルより正確な情報を得るた
めには、特定の吸着量に対応した上記物性の計測が必要
とされるが、今までは得ることができなかった。 【解決手段】生体分子を含む水溶液に試料板を浸漬さ
せ、光反射の偏光状態の変化により試料板に吸着した生
体分子の量の浸漬時よりの経時変化を測定する(リフレ
クトメトリーやエリプソメトリー)と同時に、浸漬後の
所定の時間後に、瞬時に試料板の一部を気相中に露呈さ
せ、試料の2点間における光反射強度変化又は干渉縞等
の光学的信号を測定することにより、生体分子吸着層表
面を落下する液体膜の落下速度を測定することにより、
生体分子吸着量とその吸着層表面の濡れ性、疎水・親水
性、表面張力を同時的に測定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、タンパク質等の生
体分子の吸着が課題となる多くの領域で利用されるもの
であり、医療・医学(歯学も含む)における予防技術、
検査技術の領域、食品工業、環境関連の検査技術に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】タンパク質などの生体分子が種々の材質
表面に強固に吸着する現象は、よく知られているが、こ
れら構造変化し易い生体物質が界面で示す濡れ性、疎水
・親水性、界面張力を準非破壊的に測定する方法は、特
許第2782502号(名称:生体分子吸着層の動的界面張力
測定法とこれに用いる装置)において初めて開示されて
いる。一方、生体分子の吸着量やその過程については、
種々の測定法が報告されており、光学的方法において
は、エリプソメトリー及びリフレクトメトリー等が知ら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】タンパク質などの吸着
層表面が示す疎水・親水性、濡れ性、界面張力等の既に
開示されている測定方法では、生体分子吸着層表面の全
体的な特性値として情報が得られるのみで、それが吸着
量の大小に由来するのか、界面吸着による分子形態の変
化に由来するのかは同定できなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本願発明は、吸着現象の
時間変化を測定することにより吸着量を同時的に測定
し、吸着層表面が示す疎水・親水性の測定値が、吸着量
由来か分子形態変化由来かをはっきり区別できる方法を
提供する。これにより、それぞれの分子の特性と測定値
との関連付けが可能になり、分子レベルより正確な情報
を得ることができる。具体的には、上記特許第2782502
号に示された発明に、生体分子の吸着量及びその過程を
光学的に観測する発明を組み合わせて行う。すなわち、
生体分子を含む水溶液に試料板を浸漬させ、反射光の偏
光状態の変化により試料板に吸着した生体分子の浸漬時
よりの経時変化を測定する(リフレクトメトリーやエリ
プソメトリー)と同時に、浸漬後の所定の時間後に、瞬
時に試料板の一部を気相中に露呈させ、レーザ光を用
い、試料の2点間におけるレーザ光の反射強度変化又は
干渉縞等の光学的信号の変化を測定することにより、生
体分子吸着層表面を落下する液体膜の落下速度を獲得
し、生体分子吸着量とその吸着層表面の濡れ性、疎水・
親水性及び表面張力を同時的に測定するものである。
【0005】
【実施の態様1】図1に、本願発明の概要を模式的に示
す。図1において、1は試料板、2は生体分子溶液が入
ったセル、3はレーザ光線、4は偏光解析に使用するレ
ーザ光線、5は生体分子吸着層、6は液体薄膜である。
まず、生体分子溶液が入ったセル2に試料板1を浸漬
し、レーザ光線3,4を照射し、生体分子吸着層の厚み
の変化を測定する。該吸着層の厚みが一定値に飽和して
きたことを確認して、上記セルを落下させる。あるい
は、試料板を急速に引き抜く。ここで、2つのレーザ光
線を試料の異なった点に照射し、その反射光の反射強度
あるいは干渉縞等の光学的信号の時間的変化について場
所的相関とり、生体分子吸着層表面を落下する液体膜の
落下速度を測定することにより、生体分子吸着量とその
吸着層表面の濡れ性、疎水・親水性、表面張力を同時的
に測定する。
【0006】
【実施の態様2】図2に、レーザ光の2光束を用いた測
定装置の概念図を示す。7、8はレーザ光源、9は偏光
解消板あるいは回転偏光子、10は生体分子を含む水溶
液セル、11は試料板、13はビームスプリッター、
12、14、15は光電変換素子、16は電圧計(2チ
ャンネルマルチメータ)、17はデータ取り込み装置を
もつコンピュータである。
【0007】測定動作は、まず試料板を、生体分子溶液
を含むセルに任意の時間浸漬させる。これにはセルを上
昇させ、上から吊るした試料板が半分ほど浸るようにす
る。試料板上に形成される吸着分子の量を下方のレーザ
光源とその検出系で測定する。これにはレーザ光入射面
に平行な光強度の成分と垂直な成分がほぼ等しくなるよ
うに入射光を調整し、試料表面からの反射光を直交する
2成分に分割するビームスプリッターにより分割し、そ
れぞれの反射光の強度を光デテクターにより電気的信号
に変換する。それぞれの電気信号の強度比および強度和
の経時変化を電圧計(2チャンネルマルチメータ)を用
いて測定する。強度比の時間変化から吸着量の時間変化
を計算する。ある時点での吸着量をもつ試料板の疎水・
親水性等を測定するためには、試料板をその時点で瞬時
に気相に露呈し、その瞬間から生ずる液体薄膜の運動を
観測する。これには溶液セルを瞬時に特定位置まで落下
させる。液膜の落下速度を計測するためには、上部にあ
る第二のレーザ光源と下部にある上述の第一のレーザ光
とを用いる。これらの光線が液体薄膜を持つ試料より反
射された反射光強度を光デテクターで検出し、第一のレ
ーザ光の反射強度(変換された電圧の強度和)と第2の
反射光強度の時間変化を測定し、信号強度の変化点のズ
レについて相対的時間間隔を計測する。このレーザ光が
当たっている2点間の距離と落下に要した時間が得られ
れば、すでに報告されている理論(J.Colloid & Interf
ace Sci., 233 (2001) 136-141)により液体薄膜の落下
速度を算出後、吸着層表面の濡れ性(接触角)、さらに
は疎水・親水性、表面張力を計算することが可能であ
る。
【0008】
【実施の態様3】図3は、液膜落下速度計測に光干渉計
を用いたものの概念図を示す。18、19はレーザ光
源、20は偏光解消板あるいは回転偏光子、21、27
は反射鏡、22はスペイシャルフィルター、23、30
はビームスプリッター、24は試料板、25はビームス
プリッター、26、28は光電変換素子、29は電圧計
(2チャンネルマルチメータ)、31はレンズ系、32
はビデオカメラ、33はモニタテレビと記録装置、34
はコンピュータである。
【0009】測定動作は、まず試料板を、生体分子溶液
を含むセルに任意の時間浸す。このためには、セルを上
昇させ、上から吊るした試料板が半分ほど浸るようにす
る。試料板上に形成される吸着分子量を下方のレーザ光
源とその検出系で測定する。これにはレーザ光入射面に
平行な光強度の成分と垂直な成分がほぼ等しくなるよう
に入射光を調整し、試料表面からの反射光を直交する2
成分に分割するビームスプリッターにより分割し、それ
ぞれの反射光の強度を光デテクターにより電気的信号に
変換する。それぞれの電気信号の強度比について経時変
化を電圧計(2チャンネルマルチメータ)を用いて測定
する。強度比の時間変化から吸着量の時間変化を計算す
る。ある時点での吸着量をもつ試料板の濡れ性、疎水・
親水性等を測定するためには、試料板をその時点で瞬時
に気相に露呈し、その瞬間から生ずる液体薄膜の運動を
観測する。このためには溶液セルを瞬時に所定位置まで
落下させる。液膜の落下速度を計測するためには、レー
ザ光源19からの光をスペイシャルフィルター(コリメ
ータレンズ含む)を通した光ビームをビームスプリッタ
ーで二つに分岐し、一方をサンプルに当て、他方は参照
光とし、別のビームスプリッターで混合し、シャリング
モードによる干渉縞をビデオ画像として採録し、干渉縞
の移動速度を画面で測定することにより、すでに報告し
た理論(J. Colloid & Interface Sci., 233 (2001) 13
6-141)により液体薄膜の落下速度を算出後、吸着層表
面の濡れ性(接触角)、さらには疎水・親水性、表面張
力を計算することが可能である。
【0010】
【実施例】典型的血清タンパク質であるアルブミンを使
い、図2の測定装置を用いて行った実験例を示す。はじ
め蒸留水で満たされた測定セルを準備する。このセルに
は、あらかじめ白金板を気/水表面の上方から下降さ
せ、板の中ほどまで浸しておく。水溶液に浸してある部
分にレーザ光を照射する。このとき光強度の入射面に平
行な成分(Ip0)と垂直成分(Is0)が等しくなるように
偏光子や偏光解消板を調整する。そこからの反射光をビ
ームスプリッターでそれぞれの成分(Ip,Is)に分割
し、それぞれをリニアアンプをもつ光電変換素子で電圧
に変換し、2チャンネルボルトメータでその電圧比の時
間変化をコンピュータで記録しておく。この電圧比は、
Ip/Isに対応している。ある時点で、このセルにアルブ
ミンの濃厚水溶液を加え、所定の濃度のアルブミン水溶
液にする。 セル中の水溶液は常時マグネチックスター
ラで攪拌しておく。その後のIp/Isを連続的に測定し、
コンピュータで記録する。
【0011】このように観測されたのが図4のデータで
あり、この場合のアルブミンの最終濃度は2.2x10
−2mg/mlである。観測の最終時点で、溶液セルを
約10mm下方まで瞬時に落下させ、白金試料板を気相
に露呈し、その瞬間から板に吸着しているタンパク質層
の上に生ずる液体薄膜の運動を観測する。先の第一のレ
ーザビームとその上方4mmにある第二のレーザビーム
の試料平面より反射された反射光強度を光デテクターで
検出し、第1のレーザ光の反射強度(変換された電圧の
強度和)と第2のレーザの反射光強度について時間変化
を測定し、コンピュータに記憶させる。信号強度の変化
点のズレについて相対的時間間隔(落下時間)を計測す
る(図5)。
【0012】図6にはこのようにして計測された2種類
のタンパク質(アルブミンとリゾチーム)に関する落下
時間と溶液中の濃度との関係を示す。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、タンパク質など生体分
子の吸着が経時的にどのように進行し、その結果として
生起する吸着膜の重要な特性である濡れ性(疎水・親水
性)を同一試料で同時的に観測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 測定方法の概念図
【図2】 レーザの2光束の反射法を用いた装置の概略
【図3】 光干渉法を併用した装置の概念図
【図4】 光反射強度の偏光成分比の時間変化(吸着量
測定)
【図5】 レーザ2光束の反射光強度の時間変化(疎水
・親水性測定)
【図6】 液体薄膜の落下時間と溶液中のタンパク質濃
度との関係
【符号の説明】
1 試料板 2 生体分子溶液が入ったセル 3 レーザ光線 4 偏光解析に使用するレーザ光線 5 生体分子吸着層 6 液体薄膜 7、8、18、19 レーザ光源 9、20 偏光解消板あるいは回転偏光子 10 生体分子を含む水溶液セル 11、24 試料板 13、23、25、30 ビームスプリッター 12、14、15、26、28 光電変換素子 16、29 電圧計(2チャンネルマルチメータ) 17、34 データ取り込み装置をもつコンピュータ 21、27 反射鏡 22 スペイシャルフィルター 31 レンズ系 32 ビデオカメラ 33 モニタテレビと記録装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体分子吸着層を測定する方法におい
    て、生体分子を含む水溶液に試料板を浸漬させ、該試料
    板に吸着した生体分子吸着量を光分析により測定し、そ
    の後、瞬時に試料板の一部を気相中に露呈させ、試料の
    2点間における光信号を測定し、生体分子吸着層表面を
    落下する液体膜の落下速度を測定することにより、上記
    生体分子吸着量及び上記生体分子吸着層表面の特性を測
    定することを特徴とする生体分子吸着層測定方法。
  2. 【請求項2】 生体分子吸着層を測定する装置におい
    て、生体分子を含む水溶液が入れられたセル、該セル内
    に浸漬される試料板、第1のレーザ光源、該第1のレー
    ザ光源が発するレーザ光の偏光面を調節する光学素子、
    上記試料板により反射された反射光を分割するビームス
    プリッター、分割されたそれぞれの反射光の強度を電気
    的信号に変換する光デテクター、該光デテクターにより
    変換されたそれぞれの電気信号を測定する電圧計、上記
    試料板を気相に露呈した瞬間から生ずる液体薄膜の運動
    を観測するための第2のレーザ光源、該第2の光源が発
    するレーザ光が液体薄膜を有する試料板より反射された
    反射光強度を検出する光デテクター及び第1のレーザ光
    の反射強度と第2の反射光強度信号を処理する信号処理
    装置とからなることを特徴とする生体分子吸着量及び生
    体分子吸着層表面の特性を測定する装置。
  3. 【請求項3】 生体分子吸着層を測定する装置におい
    て、生体分子を含む水溶液が入れられたセル、該セル内
    に浸漬される試料板、第1のレーザ光源、該第1のレー
    ザ光源が発するレーザ光の偏光面を調節する光学素子、
    上記試料板により反射された反射光を分割するビームス
    プリッター、分割されたそれぞれの反射光の強度を電気
    的信号に変換する光デテクター、該光デテクターにより
    変換されたそれぞれの電気信号を測定する電圧計、試料
    板を気相に露呈した瞬間から生ずる液体薄膜の運動を観
    測するための第2のレーザ光源、該第2のレーザ光源が
    発するレーザ光を分割するビームスプリッター、分割さ
    れたレーザ光の一方が上記液体薄膜を透過あるいは反射
    した後に分割されたレーザ光の他方と合成して干渉縞を
    形成するビームスプリッター及び採録された上記干渉縞
    より液膜の落下速度を観察する画像解析器からなること
    を特徴とする生体分子吸着量及び生体分子吸着層表面の
    特性を測定する装置。
JP2001226841A 2001-07-26 2001-07-26 生体分子吸着層の測定方法及び装置 Expired - Lifetime JP3716301B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001226841A JP3716301B2 (ja) 2001-07-26 2001-07-26 生体分子吸着層の測定方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001226841A JP3716301B2 (ja) 2001-07-26 2001-07-26 生体分子吸着層の測定方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003042926A true JP2003042926A (ja) 2003-02-13
JP3716301B2 JP3716301B2 (ja) 2005-11-16

Family

ID=19059593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001226841A Expired - Lifetime JP3716301B2 (ja) 2001-07-26 2001-07-26 生体分子吸着層の測定方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3716301B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104931392A (zh) * 2015-05-25 2015-09-23 长安大学 一种采用吸附测量固体表面自由能的装置及方法
CN111247409A (zh) * 2017-10-10 2020-06-05 三菱电机株式会社 半导体装置的试验方法及半导体装置的制造方法
CN113281227A (zh) * 2021-07-07 2021-08-20 淮南联合大学 一种便于操作使用的光纤阵列动态吸液测试仪

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104931392A (zh) * 2015-05-25 2015-09-23 长安大学 一种采用吸附测量固体表面自由能的装置及方法
CN111247409A (zh) * 2017-10-10 2020-06-05 三菱电机株式会社 半导体装置的试验方法及半导体装置的制造方法
CN111247409B (zh) * 2017-10-10 2022-05-10 三菱电机株式会社 半导体装置的试验方法及半导体装置的制造方法
US11885716B2 (en) 2017-10-10 2024-01-30 Mitsubishi Electric Corporation Test method of a semiconductor device and manufacturing method of a semiconductor device
CN113281227A (zh) * 2021-07-07 2021-08-20 淮南联合大学 一种便于操作使用的光纤阵列动态吸液测试仪
CN113281227B (zh) * 2021-07-07 2023-09-15 淮南联合大学 一种便于操作使用的光纤阵列动态吸液测试仪

Also Published As

Publication number Publication date
JP3716301B2 (ja) 2005-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jin et al. Imaging ellipsometry revisited: developments for visualization of thin transparent layers on silicon substrates
Jin et al. A biosensor concept based on imaging ellipsometry for visualization of biomolecular interactions
KR100917912B1 (ko) 단일 편광자 초점 타원계측기
US8792102B2 (en) Interferometric spectral imaging of a two-dimensional array of samples using surface plasmon resonance
KR100245064B1 (ko) 광학적차분윤곽측정장치및방법
US9909985B2 (en) Multiple superimposed interface pattern porous microstructure multi layer biosensing method
US6594011B1 (en) Imaging apparatus and method
US7623246B2 (en) Optical sensing devices with SPR sensors based on differential phase interrogation and measuring method using the same
US7812955B2 (en) Sample analysis apparatus and analysis method
CN110687051B (zh) 一种检测设备及方法
JPH06103252B2 (ja) 高分解能エリプソメータ装置と方法
JP5868327B2 (ja) 光検出装置及び方法
JP2007178442A6 (ja) イメージングの装置及び方法
CN109341519A (zh) 用于确定结构中的兴趣区域的参数的方法和系统
JPH07159319A (ja) センサ装置
JP3716301B2 (ja) 生体分子吸着層の測定方法及び装置
JPH10281876A (ja) 偏光性イメージング装置
JP2012052997A (ja) 固体の粗面の見掛けの屈折率を測定する光学測定方法及び光学測定装置
JP2004531719A (ja) イメージングの装置及び方法
JP3181655B2 (ja) 偏光解析装置における光学系および試料支持体
KR100691528B1 (ko) 단백질 칩 분석용 표면 플라즈몬 주사 현미경 장치
JPH11132940A (ja) 複屈折測定装置及び複屈折測定方法
JPS598762B2 (ja) カンシヨウケイオシヨウシタソクテイホウ
JP4898097B2 (ja) メカニカルセンサーおよびそれを用いた分析システム
JP2000266667A (ja) 表面プラズモンセンサー

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040803

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050802

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3716301

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term