JP2005114532A - 化学発光検出方法およびシステム並びに生化学解析アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 化学発光解析用ユニットをいくつかの検出ブロックに分けて各検出ブロック毎に順次検出する場合に、化学発光強度が時間経過に従って変化しても検出ブロック間において相対的な検出精度を低下させることがない化学発光検出方法を提供する。
【解決手段】 化学発光解析用ユニット１に、複数の領域からなる１つのコントロールスポット群を設け、このコントロールスポット群を共有するように複数の検出ブロックを設定する。コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と、コントロールスポット群の各領域に固定配置された試料の固定量とに基づいて化学発光量と固定量とを対応付ける検量線を導き、各検出ブロックのコントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を検量線に対応させて、各領域に結合された試料の結合量を求める
【選択図】 図３

Description

本発明は、酵素により標識される試料が結合された多数の吸着性領域を有する支持体の試料に化学発光基質を接触させて化学発光を検出する化学発光検出方法およびシステム、並びにこの化学発光検出方法およびシステムに利用することが可能な生化学解析アレイに関するものである。

マイクロアレイ解析システムやマクロアレイ解析システムにおいては、酵素により標識される試料に化学発光基質を接触させて化学発光を検出するシステムが知られている。

例えば、メンブレンフィルタなどの生化学発光解析用ユニットの表面の異なる多数の位置（吸着性領域）に、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ＲＮＡなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成、特性などが既知のレセプタまたはリガンドを含む溶液を滴下して、このレセプタまたはリガンドを吸着性領域に結合させ、酵素により標識された酵素標識リガンドまたは酵素標識レセプタ（ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などにより生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施された物質）を、吸着性領域に含まれているレセプタまたはリガンドにハイブリダイズ等させてレセプタまたはリガンドと特異的に結合させ、多数の吸着性領域に選択的に含まれている酵素標識リガンドまたは酵素標識レセプタを化学発光基質と接触させ、酵素標識リガンドまたは酵素標識レセプタと接触した化学発光基質から放出される化学発光を光電的に検出して生化学発光解析用データを取得する化学発光検出システムが開発されている（例えば特許文献１または特許文献２参照）。

上記のような化学発光検出システムは、多数の吸着性領域に固定されたレセプタまたはリガンドに特異的に結合している酵素標識リガンドまたは酵素標識レセプタを有する支持体と、酵素標識リガンド等の酵素に化学発光基質を接触させた際に吸着性領域から発せられる化学発光を検出する検出装置とを備えている。このような検出装置としては、例えば上記特許文献１においては多数の光ファイバからなる導光部とこの導光部に接続された光検出器から構成される装置が使用され、特許文献２においては２次元的に配置された多数の集光レンズとこの集光レンズの結像位置に配置された光検出器から構成される装置が使用されている。
欧州特許出願公開第１２７１１３２号明細書 特開２００３−４２９５２号公報

ところで、酵素標識リガンド等の酵素に化学発光基質を接触させて吸着性領域から発せられる化学発光を検出する際には、化学発光基質から放出される化学発光を検出することが必要である。化学発光基質は酵素と接触すると、酵素により分解され、一旦励起状態になった後に発光し、化学発光強度は徐々に増加し、所定時間経過後にピークに達し、その後は緩慢に減少する。

このように化学発光検出方法は、化学発光強度が時間経過に従って変化するため、支持体上の全ての吸着性領域から発せられる化学発光を一度に検出できる場合には時間経過に伴うばらつきは問題とならないが、支持体に複数個の検出ブロックを設定し、時分割で順次各検出ブロックの検出を行う場合には、各検出ブロック毎の検出結果に、時間経過にともなう大きなバラツキが生じる場合がある。このような場合には、異なる検出ブロック間における相対的な検出精度が低下する場合がある。特に、吸着性領域を有する支持体は安価かつ容易に吸着性領域の個数を増加させることが可能であるため、一度に検出することができる吸着性領域の数が決まっている検出装置で対応する場合には、支持体に複数個の検出ブロックを設定して検出する場合が多くなることが予想される。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、支持体に設けられた多数の領域から発生する化学発光を支持体を複数個の検出ブロックに分けて各検出ブロック毎に順次検出する場合に、異なる検出ブロック間において化学発光強度が時間経過に従って変化しても相対的な検出精度を低下させることがない化学発光検出方法およびシステムを提供することを目的とするものである。

本発明の化学発光検出方法は、化学発光を生じさせる酵素により標識される試料が結合された多数の領域を有する支持体の前記試料に前記酵素を結合させ、該酵素に化学発光基質を接触させて前記領域から化学発光を生じさせ、前記領域から生じたこの化学発光を前記支持体を複数個の検出ブロックに分けて各検出ブロック毎に順次検出する化学発光検出方法において、前記支持体上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群を設け、該コントロールスポット群は、それぞれの前記領域から発せられる光量が互いに異なるように前記試料が固定配置されているものであって、各検出ブロックに前記コントロールスポット群が含まれるように前記検出ブロックを設定して前記化学発光を検出することを特徴とするものである。

上記化学発光検出方法は、前記コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と、前記コントロールスポット群の各領域に固定配置された前記試料の固定量とに基づいて前記化学発光量と前記固定量とを対応付ける検量線を導き、前記各検出ブロックの前記コントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を前記検量線に対応させて、前記領域に結合された試料の結合量を求めるものであることが好ましい。

前記複数の検出ブロックは、１つの前記コントロールスポット群を共有するように設定してもよい。あるいは、前記コントロールスポット群が各検出ブロックに少なくとも２つ設けられており、隣接する前記検出ブロックが前記コントロールスポット群を少なくとも１つ共有するように設けられていてもよい。

本発明の化学発光検出システムは、化学発光を生じさせる酵素により標識される試料が結合された多数の領域を有する支持体と、前記試料に前記酵素を結合させ、該酵素に化学発光基質を接触させて前記領域から化学発光を生じさせ、前記領域から生じたこの化学発光を前記支持体を複数個の検出ブロックに分けて検出する検出手段とを有する化学発光検出システムにおいて、前記支持体が、該支持体上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群が設けられたものであって、該コントロールスポット群は、それぞれの前記領域から発せられる光量が互いに異なるように前記試料が固定配置されているものであり、前記検出手段が、各検出ブロックに前記コントロールスポット群が含まれるように前記検出ブロックを設定して前記化学発光を検出するものであることを特徴とするものである。

前記検出手段は、前記コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と、前記コントロールスポット群の各領域に固定配置された前記試料の固定量とに基づいて前記化学発光量と前記固定量とを対応付ける検量線を導き、前記各検出ブロックの前記コントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を前記検量線に対応させて、前記領域に結合された試料の結合量を求める換算手段を備えていることが好ましい。

前記複数の検出ブロックは、１つの前記コントロールスポット群を共有するように設定されていてもよい。あるいは、前記コントロールスポット群が各検出ブロックに少なくとも２つ設けられており、隣接する前記検出ブロックが前記コントロールスポット群を少なくとも１つ共有するように設けられていてもよい。

本発明の生化学解析アレイは、化学発光を生じさせる酵素により標識される試料が結合された多数の領域が、互いに離間されて設けられた生化学解析アレイであって、前記領域に結合した試料を化学発光を利用して検出するシステムに用いられる生化学解析アレイにおいて、該生化学解析アレイ上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群が設けられており、該コントロールスポット群は、それぞれの前記領域から発せられる光量が互いに異なるように前記試料が固定配置されているものであることを特徴とするものである。

本発明の化学発光検出方法及びシステムは、化学発光を生じさせる酵素により標識される試料が結合された多数の領域を有する支持体の前記試料に前記酵素を結合させ、該酵素に化学発光基質を接触させて前記領域から化学発光を生じさせ、前記領域から生じたこの化学発光を前記支持体を複数個の検出ブロックに分けて各検出ブロック毎に順次検出する化学発光検出方法において、前記支持体上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群を設け、該コントロールスポット群を、それぞれの前記領域から発せられる光量が互いに異なるように前記試料が固定配置されているものとし、各検出ブロックに前記コントロールスポット群が含まれるように前記検出ブロックを設定して前記化学発光を検出するので、コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と、コントロールスポット群の各領域に固定配置された試料の固定量とに基づいて化学発光量と固定量とを対応付ける検量線を導くことができ、各検出ブロックのコントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を検量線に対応させて、各領域に結合した試料の結合量を求めることができるので、化学発光強度が時間経過に従って変化しても、各検出ブロック毎の検出結果に時間経過にともなうバラツキが生じることがなく、異なる検出ブロック間における相対的な検出精度の低下を抑制することができる。

特に、本発明の化学発光検出方法及びシステムは、コントロールスポット群を発光強度が互いに異なる複数の吸着性領域からなるものとしているので、これによって検量線を導くことができ、誤差のほとんどない検出値を得ることができる。

なお、複数の検出ブロックが、１つの前記コントロールスポット群を共有するように設定されていると、各検出ブロックのそれぞれに異なるコントロールスポット群を設ける場合に比べて、コントロールスポット群間に誤差が生じることがなく、より検出精度を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の化学発光検出システムの１つの実施の形態を示す概略構成図である。本発明の化学発光検出システムは、化学発光解析用ユニット１およびこの化学発光解析用ユニット１から発せられる化学発光を検出する化学発光検出装置１０とから構成されている。

図２は化学発光解析用ユニットの概略斜視図である。化学発光解析用ユニット１は、図２に示すように、略円形の孔３が複数設けられた支持体２と、孔３の内部に充填され、多孔性材料が支持体２と接着された吸着性領域４とからなる。この吸着性領域４には、構造または特性が既知のレセプタまたはリガンド（以下レセプタで代表する）５が滴下され、その後の処理により固定化される。なお、本発明の化学発光検出方法及びシステムに用いられる生化学解析アレイの担体の材質、構成は何ら限定されるものではなく、図２に示す化学発光解析用ユニットはレセプタが滴下される位置が予め吸着性領域として設けられているものを示しているが、レセプタが滴下される位置が予め設けられていないスライドガラス板やメンブレンフィルタのようなものであってもよい。

図３は本発明の化学発光検出方法に用いられる化学発光解析用ユニットの１の実施の形態を示す概略図である。化学発光解析用ユニット１には２０×１６個の吸着性領域４が設けられ、化学発光解析用ユニット１上には１２×９個の吸着性領域からなる４つの検出ブロックＡ〜Ｄが、コントロールスポット群６を共有するように設定されている。コントロールスポット群６は８個の吸着性領域からなっており、それぞれの吸着性領域には、それぞれの領域から発せられる光量が互いに異なるように、すなわち、それぞれの領域から発せられる光量が互いに異なる強度ａ〜ｈを示すように、各領域に試料が固定配置されている。

図４は本発明の化学発光検出方法に用いられる化学発光解析用ユニットの別の実施の形態を示す概略図である。化学発光解析用ユニット１には１２×３０個の吸着性領域４が設けられ、化学発光解析用ユニット１上には１２×９個の吸着性領域からなる４つの検出ブロックＡ〜Ｄが設定されている。各検出ブロックＡ〜Ｄには、それぞれの領域から発せられる光量が互いに異なる強度ａ〜ｈを示すように試料が固定配置されている８個の吸着性領域からなるコントロールスポット群が、それぞれ２つずつ設けられている。また、隣接する検出ブロックＡと検出ブロックＢ、検出ブロックＢと検出ブロックＣ、検出ブロックＣと検出ブロックＤは、コントロールスポット群６ｂ、コントロールスポット群６ｃ、コントロールスポット群６ｄをそれぞれ共有するように設けられている。

図３に示すコントロールスポット群６あるいは図４に示すコントロールスポット群６ａ〜６ｅの各吸着性領域には、それぞれの領域から発せられる光量が互いに異なるように、すなわち、それぞれの領域から発せられる光量が強度ａ〜ｈを示すように、各領域に試料が固定配置されるが、コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と各領域に固定配置された固定量とに基づいて化学発光量と固定量とを対応付ける検量線を導くため、光量強度ａ〜ｈは化学発光解析用ユニット１上の全ての吸着性領域４から発せられる化学発光量の強度分布をまんべんなく網羅できるように選択されることが好ましい。このように化学発光解析用ユニット１上の全ての吸着性領域４から発せられる化学発光量の強度分布をまんべんなく網羅できるように光量強度ａ〜ｈを調整することによって、より誤差の少ない検出を行うことができる。なお、図３および図４では、コントロールスポット群を８個の吸着性領域からなるものとしているがコントロールスポット群に含まれる吸着性領域の数はこれに限定されるものではない。

また、図３および図４では、複数の検出ブロックがコントロールスポット群を共有する態様を示しているが、各検出ブロック毎に１つのコントロールスポット群、あるいは各検出ブロックに２つのコントロールスポット群を設け、そのコントロールスポット群を隣接する検出ブロックで共有しないような態様としてもよい。

本発明の化学発光検出方法およびシステムは、第１の態様として、化学発光解析用ユニット１の吸着性領域４に結合されたレセプタに、酵素により標識された酵素標識リガンドまたは酵素標識レセプタ（以下、酵素標識リガンドで代表する）を特異的に結合させ、この酵素標識リガンドに化学発光基質を接触させて化学発光を検出する場合に利用することが可能である。

吸着性領域４に結合されるレセプタは、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ＲＮＡなどであって、特性、組成、構造あるいは塩基配列や塩基の長さなどが既知のものである。レセプタは、吸着性領域に滴下した後、紫外線の照射などにより吸着性領域に固定することができる。

酵素としては、例えばアルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ、ベータガラクトシダーゼなどの酵素を好ましく用いることができる。酵素標識リガンドはこのような酵素により標識され、吸着性領域に結合されるレセプタと特異的に結合することが可能なホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などにより生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施されたものである。

化学発光基質としては、酵素がアルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼである場合には、特に限定するものではないが、それぞれジオキセタン、ルミノール、ルシフェリンを用いることができる。

本発明の化学発光検出方法及びシステムは、第２の態様として、化学発光解析用ユニット１の吸着性領域４に結合されたレセプタにリガンドを特異的に結合させ、このリガンドに酵素により標識された酵素標識体を特異的に結合させ、酵素標識体に化学発光基質を接触させて化学発光を検出する場合に利用することが可能である。

これは、検出するリガンドを、吸着性領域４に結合されたレセプタと酵素により標識された酵素標識体により挟み込む、いわゆるサンドイッチ法と呼ばれる手法である。ここでいう、リガンドは多孔性の吸着性領域に結合されるレセプタと特異的に結合するホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などにより生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施された物質である。

酵素により標識された酵素標識体とは、前述の酵素により標識され、リガンドの反応部位に特異的に結合することができる抗原、抗体の他、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ＲＮＡなどであって、特性、組成、構造あるいは塩基配列や塩基の長さなどが既知のものを意味する。

本発明の化学発光検出方法及びシステムは、第３の態様として、化学発光解析用ユニット１の吸着性領域４に結合されたはレセプタに標識物質により標識された標識リガンドを特異的に結合させ、標識リガンドに酵素により標識された酵素標識抗体を特異的に結合させ、標識リガンドと特異的に結合した酵素標識抗体に化学発光基質を接触させて化学発光を検出する場合に利用することができる。

リガンドを標識する標識物質としては、ジゴキシゲニン、ビオチン、アビジン、フルオロセインなどの抗原、及びこれらの抗原に対する抗体などを好ましくあげることができ、ビオチンに対するアビジン等のような生物学的結合パートナーであってもよい。

酵素標識抗体は、標識リガンドの標識物質に対する抗体を酵素で標識したものである。酵素標識抗体の酵素としては、上述のアルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼなどの酵素を好ましく用いることができる。

以下、上記第３の態様においてレセプタとしてＤＮＡを用いる場合を例にとり、化学発光解析用ユニットにコントロールスポット群を設ける方法について具体的に説明する。なお、ここではコントロールスポット群を設ける態様は図３に示すものである。まず、コントロールスポット群６の８箇所の吸着性領域に濃度が異なるＤＩＧ（ジゴキシゲニン）で標識されたＤＩＧ標識ＤＮＡをそれぞれ滴下しした後、紫外線の照射などにより吸着性領域４に固定する。これによって、それぞれの領域から発せられる光量が互いに異なる強度ａ〜ｈを示すように、ＤＩＧ標識ＤＮＡ（試料）が固定配置されたコントロールスポット群が形成される。

コントロールスポット群に固定されるＤＮＡは、コントロールスポット群のＤＮＡと検出しようとするＤＮＡとが競合して特異的結合を起こさないようにするため、化学発光解析用ユニット１で検出しようとするＤＮＡと相補的でないものから選択されることが好ましい。なお、コントロールスポット群に固定配置される試料は上記第１の態様、第２の態様の場合も同様に標識リガンドが使用される。

次に、コントロールスポット群以外の吸着性領域には、検出しようとする無標識のＤＮＡ（検出するＤＮＡに相補的なＤＮＡ）が固定される。なお、ここではコントロールスポット群にＤＩＧ標識ＤＮＡを固定した後、コントロールスポット群以外の吸着性領域に無標識ＤＮＡを固定しているが、これらは同時に行ってもよいし、コントロールスポット群以外の吸着性領域に無標識ＤＮＡを固定した後、コントロールスポット群にＤＩＧ標識ＤＮＡを固定してもよい。

続いて、コントロールスポット群が形成され、無標識ＤＮＡが固定された化学発光解析用ユニット１を利用して化学発光を検出する方法について説明する。化学発光解析用ユニット１の吸着性領域に固定された無標識ＤＮＡに、検出しようとするＤＩＧ標識ＤＮＡ（以下、検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡという）を特異的に結合させる。このとき、コントロールスポット群に固定されているＤＩＧ標識ＤＮＡは、検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡと競合して特異的結合を起こさない配列のものが選択されているため、コントロールスポット群に固定されているＤＩＧ標識ＤＮＡが、さらに特異的結合を起こすことはない。

吸着性領域に固定された無標識ＤＮＡと検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡを特異的に結合させるには、吸着性領域にＤＮＡが固定された化学発光解析用ユニットと、検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡが添加された反応液をハイブリダイゼーションバッグ内に入れハイブリダイゼーションバッグに振動を加えて、ＤＩＧ標識ＤＮＡを対流あるいは拡散により移動させて結合させることによって、あるいは反応液を吸着性領域を横切るように強制的に流動させることが可能なポンプやシリンジなどを有するリアクタを用いて結合させることによって行うことができる。

次に、抗ＤＩＧ−ＡＰ（アルカリホスファターゼ）抗体をコントロールスポット群のＤＩＧ標識ＤＮＡおよびコントロールスポット群以外の検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡと特異的に結合させる。なお、この抗ＤＩＧ−ＡＰ抗体とＤＩＧ標識ＤＮＡおよび検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡとの結合も、上述した無標識ＤＮＡと検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡの結合と同様にして行うことができる。抗ＤＩＧ−ＡＰ抗体をＤＩＧ標識ＤＮＡおよび検出試料ＤＩＧ標識ＤＮＡと特異的に結合させた後、抗ＤＩＧ−ＡＰ抗体に化学発光基質であるジオキセタンを接触させる。ジオキセタンを接触後、化学発光検出装置１０を用いて、化学発光解析用ユニット１から発せられる化学発光を検出する。

ここで、化学発光検出装置１０の構成について説明する。化学発光検出装置１０は、図１に示すように化学発光による光を導光する導光部２０、この導光部２０により導光された光を検出する検出部３０、導光部２０を移動させる移動部材４０および検出部３０および移動部材４０に接続される制御部５０およびこの制御部５０へ接続される換算部６０から構成されている。

導光部２０は光入射端２１側へ入射した光を光出射端２２側まで導光するものであり、１２×９の計１０８本のガラス製の光ファイバ２３を有し、各光ファイバ２３の光入射端２４は、固定ヘッド２６により、互いに離間して２次元的に配置された状態で固定されている。各光入射端２４の２次元的な配置は、化学発光解析用ユニット１における各吸着性領域４の２次元的な配置と１対１で対応するものであり、固定ヘッド２６は、各光入射端２４が、各吸着性領域４に対向するように化学発光解析用ユニット１上に密着して取り付けられている。導光部２０の光出射端２２は、光ファイバ２３の光出射端２５が細密に接するようにバンドルされている。

なお、固定ヘッド２６は遮光部材から構成され、各吸着性領域４から発せられた光が、導光部２０の光入射端２１近傍で、対応する光ファイバ２３とは異なる光ファイバ２３へ漏れ、クロストークが生じることを防止している。また、各光ファイバ２３は、コアおよびコアの周囲を覆うクラッドから構成され、コア径は２４０μｍであり、クラッド径は２５０μｍである。

なお、化学発光解析用ユニット１は、アルミベース１３上に配置され、アルミベース１３の下には、化学発光解析用ユニット１を温調するためのペルチェ素子１４が配置されている。

検出部３０は、ヒートシンク３１が取り付けられ、結露防止のための窒素３２が封止されている封止チャンバー３３と、封止チャンバー３３の内部に配設され、導光部２０の光出射端２５と対向して配置されているＣＣＤチップ３４と、ＣＣＤチップ３４を保持するＣＣＤパッケージ３５と、ネジ３６およびネジ３７により封止チャンバー３３にネジ止めされているアルミベース３８と、アルミベース３８と封止チャンバー３３間に保持されているＣＣＤチップ３４の冷却用ペルチェ素子３９とから構成されている。ＣＣＤパッケージ３５は、不図示のネジによりアルミベース３８に取り付けられている。

移動部材４０は、導光部２０を移動させるものであり、移動距離は後述する制御部５０により制御されている。制御部５０は、ＣＣＤチップ３４の動作制御、移動部材４０の動作制御およびＣＣＤチップ３４からの検出結果の読み出し等含む検出装置全体の制御を行うものである。

換算部６０はコントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量（強度ａ〜ｈ）と、コントロールスポット群の各領域に固定配置された試料（ＤＮＡ−ＤＩＧ標識ＤＮＡ）の固定量とに基づいて化学発光量と固定量とを対応付ける検量線を検出ブロックＡ〜Ｄそれぞれにおいて導き、各検出ブロックのコントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量をその検出ブロックで導かれた検量線に対応させて、各領域に結合されたＤＩＧ標識ＤＮＡ量を求めるものである。

続いて、化学発光検出装置１０で化学発光解析用ユニット１の各吸着性領域４から化学発光を検出する動作について説明する。化学発光解析用ユニット１上には、図３に示すように２０×１６個、計３２０個の吸着性領域４が並んでいるが、図１に示す化学発光検出装置１０の検出用の光ファイバ２３は１２本×９本で１０８本しかないため、化学発光解析用ユニット１上にＡ〜Ｄの４つの検出ブロックを設定し、各検出ブロック毎に順次検出を行う。

まず制御部５０の制御により、移動部材４０は導光部２０を移動させ、各光ファイバ２３の光入射端２４が吸着性領域４と対応するように、導光部２０を検出ブロックＡ上にセットした後、ＣＣＤチップ３４の露光を開始する。制御部５０は、ＣＣＤチップ３４の検出値を読み出す。その後制御部５０の制御により、移動部材４０が導光部２０を移動させ導光部２０を検出ブロックＢ上にセットして、ＣＣＤチップ３４の露光を開始し、制御部５０は、ＣＣＤチップ３４の検出値を読み出す。同様にして、制御部５０の制御により、移動部材４０が導光部２０を移動させ導光部２０を検出ブロックＣ、検出ブロックＤ上にセットして、ＣＣＤチップ３４の露光を開始し、制御部５０は、ＣＣＤチップ３４の検出値を読み出す。

全ての検出ブロックを検出した後、換算部６０では、まず検出ブロックＡのコントロールスポット群の８つの領域から検出された化学発光量と、コントロールスポット群の各領域に固定配置されたＤＩＧ標識ＤＮＡの固定量とに基づいて化学発光量とＤＩＧ標識ＤＮＡ量とを対応付ける検量線を導く。その後、検出ブロックＡのコントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を検量線に対応させて、各領域に結合されたＤＩＧ標識ＤＮＡ量を求める。同様にして、検出ブロックＢ〜Ｄにおけるコントロールスポット群からそれぞれ検量線を導き、検出ブロックＢ〜Ｄのコントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量をそれぞれの検出ブロックから得られた検量線に対応させて、各領域に結合されたＤＩＧ標識ＤＮＡ量を求める。

検出ブロックＡ〜検出ブロックＤのそれぞれにおいてコントロールスポット群によって検量線を導き、この検量線によって各検出ブロックのそれぞれの吸着性領域に結合しているＤＩＧ標識ＤＮＡ量を求めることができるため、化学発光強度が時間経過に従って変化しても、各検出ブロック毎の検出結果に、時間経過にともなうバラツキが生じることがなく、異なる検出ブロック間における相対的な検出精度の低下を抑制することができる。

また、１つの吸着性領域の発光強度を複数の検出ブロックに共有させてこの１つの発光強度の変化によって時間経過に伴う化学発光強度の変化を補正する場合には、共有する１つの吸着性領域の発光強度との差が大きいものほど補正によって得られる検出値は誤差が大きくなるが、本発明の場合にはコントロールスポット群が発光強度の異なる複数の吸着性領域からなっており、これによって検量線を導きコントロールスポット群以外の吸着性領域の検出値を求めるため、誤差のほとんどない検出値を得ることができる。

さらに、図３で示す化学発光解析用ユニットの場合には、検出ブロックＡ〜検出ブロックＤが１つのコントロールスポット群を共有しているため、各検出ブロックのそれぞれに別個のコントロールスポット群を設ける場合に比べて、コントロールスポット群間に誤差が生じることがなく、より検出精度を向上させることができる。

図４に示すように、１つの検出ブロックに２つのコントロールスポット群がある場合には、コントロールスポット群の各領域に固定配置された、２つのコントロールスポット群のＤＩＧ標識ＤＮＡの固定量が同じ箇所の２つの化学発光量を平均し、この平均化学発光量とＤＩＧ標識ＤＮＡ量とを対応付ける検量線を導き、その後、検出ブロックＡのコントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を検量線に対応させて、各領域に結合されたＤＩＧ標識ＤＮＡ量を求める。このように２つのコントロールスポット群のＤＩＧ標識ＤＮＡ固定量が同じ領域からの化学発光量を平均することによって、コントロールスポット群間の誤差を相殺することが可能である。

図４に示すコントロールスポット群の配置によっても、化学発光強度が時間経過に従って変化しても、各検出ブロック毎の検出結果に、時間経過にともなう大きなバラツキが生じることがなく、異なる検出ブロック間における相対的な検出精度の低下を抑制することができる。なお、検出したい試料が多く、各検出ブロックに２つのコントロールスポット群を設けることができないような場合には、コントロールスポット群間の誤差を相殺することはできなくなるが、各検出ブロック毎に１つのコントロールスポット群を設ける態様であってもよい。

以上のように、本発明の化学発光検出方法及びシステムは、支持体上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群を設け、このコントロールスポット群を、それぞれの領域から発せられる光量が互いに異なるように試料が固定配置されているものとし、各検出ブロックにコントロールスポット群が含まれるように検出ブロックを設定して化学発光を検出するので、コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と、コントロールスポット群の各領域に固定配置された試料の固定量とに基づいて化学発光量と固定量とを対応付ける検量線を導くことができ、各検出ブロックのコントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を検量線に対応させて、領域に結合された試料の結合量を求めることができるので、化学発光強度が時間経過に従って変化しても、各検出ブロック毎の検出結果に時間経過にともなうバラツキが生じることがなく、異なる検出ブロック間における相対的な検出精度の低下を抑制することができる。

本発明の化学発光検出システムの１つの実施の形態を示す概略構成図 化学発光解析用ユニットの概略斜視図 本発明の化学発光検出方法に用いられる化学発光解析用ユニットの１の実施の形態を示す概略図 本発明の化学発光検出方法に用いられる化学発光解析用ユニットの別の実施の形態を示す概略図

符号の説明

１ 化学発光解析用ユニット（生化学解析アレイ）
２ 支持体
４ 吸着性領域
５ レセプタまたはリガンド
６ コントロールスポット群
10 化学発光検出装置（検出手段）
60 換算部（換算手段）
Ａ〜Ｄ 検出ブロック

Claims (9)

1. 化学発光を生じさせる酵素により標識される試料が結合された多数の領域を有する支持体の前記試料に前記酵素を結合させ、該酵素に化学発光基質を接触させて前記領域から化学発光を生じさせ、前記領域から生じたこの化学発光を前記支持体を複数個の検出ブロックに分けて各検出ブロック毎に順次検出する化学発光検出方法において、
   前記支持体上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群を設け、該コントロールスポット群は、それぞれの前記領域から発せられる光量が互いに異なるように前記試料が固定配置されているものであって、各検出ブロックに前記コントロールスポット群が含まれるように前記検出ブロックを設定して前記化学発光を検出することを特徴とする化学発光検出方法。
2. 前記コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と、前記コントロールスポット群の各領域に固定配置された前記試料の固定量とに基づいて前記化学発光量と前記固定量とを対応付ける検量線を導き、前記各検出ブロックの前記コントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を前記検量線に対応させて、前記領域に結合された試料の結合量を求めることを特徴とする請求項１記載の化学発光検出方法。
3. 前記複数の検出ブロックが、１つの前記コントロールスポット群を共有するように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の化学発光検出方法。
4. 前記コントロールスポット群が各検出ブロックに少なくとも２つ設けられており、隣接する前記検出ブロックが前記コントロールスポット群を少なくとも１つ共有するように設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の化学発光検出方法。
5. 化学発光を生じさせる酵素により標識される試料が結合された多数の領域を有する支持体と、
   前記試料に前記酵素を結合させ、該酵素に化学発光基質を接触させて前記領域から化学発光を生じさせ、前記領域から生じたこの化学発光を前記支持体を複数個の検出ブロックに分けて検出する検出手段とを有する化学発光検出システムにおいて、
   前記支持体が、該支持体上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群が設けられたものであって、該コントロールスポット群は、それぞれの前記領域から発せられる光量が互いに異なるように前記試料が固定配置されているものであり、
   前記検出手段が、各検出ブロックに前記コントロールスポット群が含まれるように前記検出ブロックを設定して前記化学発光を検出するものであることを特徴とする化学発光検出システム。
6. 前記検出手段が、前記コントロールスポット群の各領域から検出された化学発光量と、前記コントロールスポット群の各領域に固定配置された前記試料の固定量とに基づいて前記化学発光量と前記固定量とを対応付ける検量線を導き、前記各検出ブロックの前記コントロールスポット群以外の各領域から検出された化学発光量を前記検量線に対応させて、前記領域に結合された試料の結合量を求める換算手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の化学発光検出システム。
7. 前記複数の検出ブロックが、１つの前記コントロールスポット群を共有するように設定されていることを特徴とする請求項５または６記載の化学発光検出システム。
8. 前記コントロールスポット群が各検出ブロックに少なくとも２つ設けられており、隣接する前記検出ブロックが前記コントロールスポット群を少なくとも１つ共有するように設けられていることを特徴とする請求項５または６記載の化学発光検出システム。
9. 化学発光を生じさせる酵素により標識される試料が結合された多数の領域が、互いに離間されて設けられた生化学解析アレイであって、前記領域に結合した試料を化学発光を利用して検出するシステムに用いられる生化学解析アレイにおいて、
   該生化学解析アレイ上に少なくとも１つの複数の領域からなるコントロールスポット群が設けられており、該コントロールスポット群は、それぞれの前記領域から発せられる光量が互いに異なるように前記試料が固定配置されているものであることを特徴とする生化学解析アレイ。

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