JP2010043890A - 検出方法および検出システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサ14部上に、液体試料中の被検出物質Aの量に応じた量の標識結合物質BFを結合させ、センサ部14への励起光の照射により該センサ部14の表面に生じるエバネッセント場、または光電場増強場において標識Fから生じる光に基づく信号を検出して、被検出物質Aの量を検出する検出方法において、標識結合物質BFを固定層に結合させた後、センサ部14上の流体を、標識結合物質BFと固定層との結合が外れず、かつセンサ部14上に該流体が静的に存在する場合と比較して、信号の信号量が大きく検出される一定の流速で移動させつつ、信号を検出する。
【選択図】図1
Description
前記流路内に液体試料を流下させることにより、被検出物質の量に応じた量の前記標識結合物質を前記固定層に結合させ、
前記センサ部への励起光の照射により該センサ部の表面に生じるエバネッセント場、または光電場増強場において前記標識から生じる光に基づく信号を検出して、前記被検出物質の量を検出する検出方法において、
前記標識結合物質を前記固定層に結合させた後、
前記センサ部上の流体を、前記標識結合物質と前記固定層との結合が外れず、かつ前記センサ部上に該流体が静的に存在する場合と比較して、前記信号の信号量が大きく検出される一定の流速で移動させつつ、前記信号を検出することを特徴とする。
前記センサ部上における流体の流速を制御するポンプと、
前記センサ部に励起光を照射する励起光照射光学系および該センサ部からの光に基づく信号を検出する光検出器を備えた光信号検出装置と、
前記ポンプおよび前記光信号検出装置に接続された信号処理制御部であって、前記センサ部上の流体の、前記標識結合物質と前記固定層との結合が外れず、かつ前記センサ部上において該流体が静的に存在する場合と比較して、前記信号の信号量が大きく検出される一定の流速を定める流速決定手段と、前記センサ部上の流体を該一定の流速で移動させつつ、前記信号を検出するように前記ポンプおよび光信号検出装置を制御する制御手段とを含む信号処理制御部とを備えていることを特徴とするものである。
このとき、標識結合物質と固定層との複数の組合せについて、組合せ毎に適する流速との対応関係を示すテーブルを備え、検出に用いられる前記組合せに応じて、該テーブルに基づいて前記一定の流速を定めてもよい。
図1は本発明の第1の実施形態の検出システム1の概略構成を模式的に示す全体図であり、図2A〜図2Cは、それぞれセンサチップ形状を模式的に示す斜視図、側面図および平面図である。
まず、ポリスチレン粒子(Estapor社、φ500nm、10%solid、カルボキシル基、製品番号K1―050)を調液して0.1%solid in phosphate(ポリスチレン溶液:pH7.0)を作製する。
次に、蛍光色素(MolecularProbes社、BODIPY―FL―SE、製品番号D2184)0.3mgの酢酸エチル溶液(1mL)を作製する。
上記ポリスチレン溶液と蛍光色素溶液を混合し、エバポレートしながら含浸を行った後、遠心分離(15000rpm、4℃、20分を2回)を行い、上清を除去する。以上の工程により、ポリスチレンにより蛍光色素を内包してなる蛍光物質Fを得ることができる。このような手順で、ポリスチレン粒子に蛍光色素を含浸させて作製された蛍光物質Fの粒径はポリスチレン粒子の粒径と同一(上記例ではφ500nm)となる。
上記検出システム1を用いた本発明の第1の実施形態の検出方法は、上述の流路型センサチップ10を用い、流路11内に液体試料Sを流下させることにより、被検出物質Aの量に応じた量の標識結合物質を固定層に結合させた後、センサ部14への励起光の照射により該センサ部の表面に生じる光電場増強場において標識から生じる光に基づく信号を検出して、被検出物質の量を検出する際に、標識結合物質と固定層との結合が外れず、かつセンサ部上に該流体が静的に存在する場合と比較して、信号の信号量が大きく検出される一定の流速で移動させつつ、信号を検出することを特徴とする。本実施形態においては、信号検出に適する流速を一定の流速として定めた上で、信号検出を行うものである。
T=μ・dv(z)/dz
と表される。一般的に流路壁面近傍では壁面からの距離に対して流速が大きく変化するので、上式から大きなずり応力が発生することがわかる。
3a)流速変化による光信号量の変動のモニタリングを開始する。具体的には、励起光を照射し、センサ表面上に光電場増強場を発生させ、標識物質からの光信号量Iを光検出器で検出を開始すると共に、ポンプ操作により流路内の流体の流速vを徐々に大きくしていく。すなわち、センサ部上の流体の流速を徐々に上げながら、光信号を検出することにより、該流速に対する信号量の変化率を取得する。なお、この際、流速測定器で正確な流速を検出する。ここで、流路11内の流体は上記結合反応後に残存する試料であってもよいし、必要に応じて分注装置28により流路11内に注入された緩衝液であってもよい。
3b)図6に示すように、光信号量Iは流速の増加に伴い増加し、一旦飽和した後、信号量Iが減少するので、光信号量の変化率(dI/dv)が低下していき、ほぼゼロとなったときの流速において、最大の信号量Iが検出できる。従って、光信号量の変化率がほぼゼロになった流速vaでポンプ操作を中止し、該流速vaを被検体検出のための光信号検出時の流速と定める。
第2の実施形態である検出システムおよび検出方法について図7を参照して説明する。図7は第2の実施形態の検出システム2の概略構成を模式的に示す全体図である。なお、以下においては、第1実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する。また図7のセンサチップにおいては液だめ部は省略してある。
本実施形態の検出方法は、信号検出を行うに適する一定の流速を定める方法が第1の実施形態の検出方法と異なる。
センサ部14に、励起光照射光学系31により励起光Loを照射する。このとき、励起光照射光学系31により励起光Loが流路内壁面と金属膜18との界面に対して全反射角以上の特定の入射角度で入射させる。これにより、金属膜18上の試料S中にエバネッセント波が滲み出し、このエバネッセント波によって金属膜12中に表面プラズモンが励起される。励起光の入射により金属層上に生じている光電場(エバネッセント波に起因する電場)が、この表面プラズモンにより増強され、金属層上に光電場増強領域Dが形成される。光電場増強領域の金属膜表面には、蛍光物質Fが引き寄せられており、蛍光物質Fが励起されて(実質的にはその蛍光物質中の蛍光色素分子fが励起されて)蛍光が発生する。このとき、表面プラズモンによる光電場増強の効果により蛍光は増強されたものとなる。金属膜18上で生じたこの蛍光が、金属膜18に表面プラズモンを新たに誘起し、この表面プラズモンによりセンサチップ10の金属膜形成面と反対側から特定の角度で放射光Lpが射出される。光検出器34によって、この放射光Lpを検出することにより、標識結合物質と結合した被検出物質の有無および/または量を検出することができる。
10、10’、10A、10B 流路型センサチップ
12 流路部材
13 固定層(第1の結合物質)
14 センサ部
19 金属膜
20 ポンプ
25 流速測定器
30 光信号検出装置
31 励起光照射光学系
32 光源
33 プリズム
34 光検出器
35 アンプ
A 抗原(被検出物質)
B1 1次抗体(第1の結合物質)
B2 2次抗体(第2の結合物質)
BF 標識2次抗体(蛍光標識結合物質)
F 蛍光物質
f 蛍光色素分子
Lo 励起光
Lf 蛍光
Claims (13)
- 液体試料が流下されるマイクロ流路を有する流路部材の該流路内に、励起光の照射により光を生じる標識が付与された標識結合物質と結合する固定層を備えたセンサ部が設けられてなる流路型センサチップを用意し、
前記流路内に液体試料を流下させることにより、被検出物質の量に応じた量の前記標識結合物質を前記固定層に結合させ、
前記センサ部への励起光の照射により該センサ部の表面に生じるエバネッセント場、または光電場増強場において前記標識から生じる光に基づく信号を検出して、前記被検出物質の量を検出する検出方法において、
前記標識結合物質を前記固定層に結合させた後、
前記センサ部上の流体を、前記標識結合物質と前記固定層との結合が外れず、かつ前記センサ部上に該流体が静的に存在する場合と比較して、前記信号の信号量が大きく検出される一定の流速で移動させつつ、前記信号を検出することを特徴とする検出方法。 - 前記標識結合物質を前記固定層に結合させた後、
前記センサ部上の流体の流速を徐々に上げながら、前記信号を検出することにより、該流速に対する前記信号量の変化率を取得し、
該信号量の変化率に基づいて、前記一定の流速を定めることを特徴とする請求項1記載の検出方法。 - 前記信号量の変化率が、該変化率の測定開始時の値の半分以下となった所定の流速を前記一定の流速と定めることを特徴とする請求項2記載の検出方法。
- 前記信号量の変化率が、0となったときの流速を前記一定の流速と定めることを特徴とする請求項2記載の検出方法。
- 予め取得された、前記標識結合物質と前記固定層との組合せに適する流速を、前記一定の流速と定めることを特徴とする請求項1記載の検出方法。
- 液体試料が流下されるマイクロ流路を有する流路部材の該流路内に、励起光の照射により光を生じる標識が付与された標識結合物質と結合する固定層を備えたセンサ部が設けられてなる流路型センサチップと、
前記センサ部上における流体の流速を制御するポンプと、
前記センサ部に励起光を照射する励起光照射光学系および該センサ部からの光に基づく信号を検出する光検出器を備えた光信号検出装置と、
前記ポンプおよび前記光信号検出装置に接続された信号処理制御部であって、前記センサ部上の流体の、前記標識結合物質と前記固定層との結合が外れず、かつ前記センサ部上において該流体が静的に存在する場合と比較して、前記信号の信号量が大きく検出される一定の流速を定める流速決定手段と、前記センサ部上の流体を該一定の流速で移動させつつ、前記信号を検出するように前記ポンプおよび前記光信号検出装置を制御する制御手段とを含む信号処理制御部とを備えていることを特徴とする検出システム。 - 前記制御手段が、前記センサ部上の流体の流速を徐々に上げながら、前記信号を検出することにより、該流速に対する前記信号量の変化率を取得するように、前記ポンプおよび前記光信号検出装置を制御するものであり、
前記流速決定手段が、該信号量の変化率に基づいて、前記一定の流速を定めるものであることを特徴とする請求項6記載の検出システム。 - 前記流速決定手段が、前記信号量の変化率が、該変化率の測定開始時の値の半分以下となった所定の流速を前記一定の流速と定めるものであることを特徴とする請求項7記載の検出システム。
- 前記流速決定手段が、前記信号量の変化率が、0となったときの流速を前記一定の流速と定めるものであることを特徴とする請求項7記載の検出システム。
- 前記流速決定手段が、予め取得され、所定の記憶手段に記憶された、前記標識結合物質と前記固定層との組合せに適する流速を、前記一定の流速と定めるものであることを特徴とする請求項6記載の検出システム。
- 前記所定の記憶手段が、前記信号処理制御部内に備えられていることを特徴とする請求項10記載の検出システム。
- 前記記憶手段が、前記センサチップの、前記信号の検出に支障のない箇所に設けられた、チップ情報部であり、
該チップ情報部から前記適する流速を読み取る情報読取手段を備えていることを特徴とする請求項10記載の検出システム。 - 前記センサチップが、前記流路の前記センサ部の上流側に設けられた、該流路に前記液体試料を注入するための注入口と、前記流路の前記センサ部の下流側に設けられた、前記注入口から注入された前記液体試料を該下流側に流すための空気口とを備えてなり、
前記ポンプが、前記注入口または空気口を利用して、前記センサ部上の流体に流速を与えるものであることを特徴とする請求項6から12いずれか1項記載の検出システム。
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