JP2010112748A - Detection method, detecting sample cell and detecting kit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the irregularity of signal intensity, to efficiently utilize an intensified electric field and to attain a high S/N ratio in a detection method for detecting the amount of a substance to be detected. <P>SOLUTION: In the detection method wherein a sample S is supplied to the sensor part 14 on a sensor chip 10 and irradiated with exciting light Lo to produce an intensified photoelectric field D on the sensor part 14, a fluorescent label F is excited and the amount of the substance A to be detected is detected on the basis of the quantity of the light Lf caused by this excitation; a blocking substance R, of which the properties are similar to those of the fluorescent substance F, for blocking the surface of the sensor part 14 and the fluorescent substance (fluorescent label) F obtained by including a plurality of fluorescent coloring matter molecules (f) by a light transmitting material 16 permitting the fluorescence produced from a plurality of the fluorescent coloring matter molecules (f) to transmit are used. Then, the non-specific adsorption of the fluorescent substance F onto the sensor part 14 is prevented by the blocking substance R. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料中の被検出物質を検出する検出方法、検出用試料セルおよび検出用キットに関するものである。   The present invention relates to a detection method for detecting a substance to be detected in a sample, a detection sample cell, and a detection kit.

バイオ測定等において、蛍光法は高感度かつ容易な測定法として広く用いられている。蛍光法とは、特定波長の光に励起されて蛍光を発する被検出物質を含むと考えられる試料に、上記特定波長の励起光を照射し、このとき発せられる蛍光を検出することによって定性的または定量的に被検出物質の存在を確認する方法である。また、被検出物質自身が蛍光材料ではない場合、この被検出物質を有機蛍光色素等の蛍光標識で標識し、その後同様にして蛍光を検出することにより、その標識の存在をもって被検出物質の存在を確認する方法である。   In bio-measurement and the like, the fluorescence method is widely used as a highly sensitive and easy measurement method. The fluorescence method is qualitative or qualitative by irradiating a sample considered to contain a substance to be detected that emits fluorescence when excited by light of a specific wavelength, by irradiating the excitation light of the specific wavelength and detecting the fluorescence emitted at this time. This is a method for quantitatively confirming the presence of a substance to be detected. In addition, when the substance to be detected is not a fluorescent material, the substance to be detected is labeled with a fluorescent label such as an organic fluorescent dye, and then the fluorescence is detected in the same manner. It is a method to confirm.

上記蛍光法において、試料を流しながら特定の被検出物質のみを効率よく検出できる等の理由から、以下に示す2つの方法により被検出物質をセンサ部表面に固定し、その後蛍光検出を行う手法が一般的である。このような手法の1つは、例えば被検出物質が抗原である場合に、センサ部表面に固定された1次抗体に、抗原を特異的に結合させ、次いで、蛍光標識が付与されかつ抗原と特異的に結合する2次抗体を、さらに上記抗原に結合させることにより、1次抗体―抗原―2次抗体という結合状態を形成し、2次抗体に付与されている蛍光標識からの蛍光を検出する、所謂サンドイッチ法である。また、もう1つは、例えば被検出物質が抗原である場合に、センサ部表面に固定された1次抗体に、抗原と蛍光標識が付与された2次抗体(前述の2次抗体と異なり、1次抗体と特異的に結合する)とを、競合的に1次抗体と結合させ、競合的に結合した2次抗体に付与されている蛍光標識からの蛍光を検出する、所謂競合法である。   In the above-described fluorescence method, there is a technique in which only a specific target substance can be efficiently detected while flowing a sample, and the target substance is fixed to the surface of the sensor unit by the following two methods and then fluorescence detection is performed. It is common. One of such techniques is, for example, when the substance to be detected is an antigen, the antigen is specifically bound to the primary antibody immobilized on the surface of the sensor unit, and then a fluorescent label is provided and the antigen and By binding a secondary antibody that specifically binds to the antigen, a binding state of primary antibody-antigen-secondary antibody is formed, and fluorescence from a fluorescent label attached to the secondary antibody is detected. This is the so-called sandwich method. The other is, for example, when the substance to be detected is an antigen, a secondary antibody in which an antigen and a fluorescent label are attached to the primary antibody immobilized on the surface of the sensor unit (unlike the above-described secondary antibody, Is a so-called competition method in which the primary antibody is bound to the primary antibody competitively and the fluorescence from the fluorescent label attached to the competitively bound secondary antibody is detected. .

また、蛍光検出においてS/N比を向上できる等の理由から、上記のような方法によって間接的にセンサ部に固定された蛍光標識を、エバネッセント光により励起するエバネッセント蛍光法が提案されている。エバネッセント蛍光法は、励起光をセンサ部裏面から入射し、センサ部表面に染み出すエバネッセント光により蛍光標識を励起して、その蛍光標識から生じる蛍光を検出するものである。   In addition, for the reason that the S / N ratio can be improved in fluorescence detection, an evanescent fluorescence method has been proposed in which a fluorescent label indirectly fixed to a sensor unit by the above-described method is excited by evanescent light. In the evanescent fluorescence method, excitation light is incident from the back surface of the sensor unit, and the fluorescent label is excited by evanescent light that oozes out to the surface of the sensor unit, and fluorescence generated from the fluorescent label is detected.

一方、エバネッセント蛍光法において、感度を向上させるためプラズモン共鳴による電場増強の効果を利用する方法が、特許文献1、非特許文献1などに提案されている。この表面プラズモン増強蛍光法は、センサ部に金属層を設け、この金属層に表面プラズモンを生じさせ、その電場増強作用によって、蛍光信号を増大させてS/N比を向上させるものである。   On the other hand, in the evanescent fluorescence method, a method using the effect of electric field enhancement by plasmon resonance is proposed in Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and the like in order to improve sensitivity. In this surface plasmon enhanced fluorescence method, a metal layer is provided in a sensor portion, surface plasmon is generated in the metal layer, and the S / N ratio is improved by increasing the fluorescence signal by the electric field enhancing action.

また、エバネッセント蛍光法において、表面プラズモン増強蛍光法と同様に、センサ部の電場を増強する効果を有する方法として、光導波モードによる電場増強効果を利用する方法が非特許文献2に提案されている。この光導波モード増強蛍光分光法(OWF:Optical waveguide mode enhanced fluorescence spectroscopy)は、センサ部に金属層と、誘電体などからなる光導波層とを順次形成し、この光導波層に光導波モードを生じさせ、その電場増強効果によって、蛍光信号を増強させるものである。   Further, in the evanescent fluorescence method, as in the surface plasmon enhanced fluorescence method, as a method having the effect of enhancing the electric field of the sensor unit, a method using the electric field enhancement effect by the optical waveguide mode is proposed in Non-Patent Document 2. . In this optical waveguide mode enhanced fluorescence spectroscopy (OWF), a metal layer and an optical waveguide layer made of a dielectric or the like are sequentially formed on a sensor portion, and an optical waveguide mode is formed on the optical waveguide layer. The fluorescence signal is enhanced by the electric field enhancement effect.

また、特許文献2および非特許文献3には、上記に示した蛍光法のように蛍光標識からの蛍光を検出するのではなく、その蛍光が金属層に新たに表面プラズモンを誘起することによって生じる放射光(SPCE: Surface Plasmon-Coupled Emission)を検出する方法が提案されている。   Further, in Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, instead of detecting fluorescence from a fluorescent label as in the fluorescence method described above, the fluorescence is generated by newly inducing surface plasmon in the metal layer. A method for detecting synchrotron radiation (SPCE: Surface Plasmon-Coupled Emission) has been proposed.

以上のように、バイオ測定等においては、被検出物質を検出するための方法として、励起光の照射により、プラズモン共鳴や光導波モードを生じさせ、これらによって増強された電場で蛍光標識を励起させ、この蛍光標識の励起に起因して生じる光を検出する種々の方法が提案されている。
特開平10−307141号公報 米国特許出願公開第2005/0053974号明細書 W.Knoll他、Analytical Chemistry 77(2005), p.2426-2431 2007年春季 応用物理学会 予稿集 No.3,P.1378 Thorsten Liebermann Wolfgang Knoll, "Surface-plasmon field-enhanced fluorescence spectroscopy" Colloids and Surfaces A 171(2000)115-130
As described above, in biomeasurement and the like, as a method for detecting a substance to be detected, irradiation of excitation light causes plasmon resonance and an optical waveguide mode, and the fluorescent label is excited by an electric field enhanced by these. Various methods for detecting light generated due to excitation of the fluorescent label have been proposed.
JP-A-10-307141 US Patent Application Publication No. 2005/0053974 W. Knoll et al., Analytical Chemistry 77 (2005), p.2426-2431 2007 Spring Japan Society of Applied Physics Proceedings No.3, P.1378 Thorsten Liebermann Wolfgang Knoll, "Surface-plasmon field-enhanced fluorescence spectroscopy" Colloids and Surfaces A 171 (2000) 115-130

しかしながら、表面プラズモン共鳴や光導波モードによる電場増強の効果は、金属層や光導波層表面から離れるに従って急激に減衰するため、この表面から蛍光標識までの距離が僅かに変化するだけで、信号に差が生じ、信号のばらつきが生じてしまうという問題がある。   However, the effect of electric field enhancement by surface plasmon resonance and optical waveguide mode attenuates rapidly as the distance from the surface of the metal layer or optical waveguide layer increases, so the distance from this surface to the fluorescent label changes only slightly. There is a problem that a difference occurs and signal variation occurs.

例えば、表面プラズモン共鳴による電場増強効果による蛍光を検出する装置のセンサ部近傍の模式図を図19に示す。プリズム(基板)101の表面に金膜102が設けられており、この金膜102上に1次抗体B1が固定されている。サンドイッチアッセイを行う場合、前述のように、1次抗体B1−抗原A−標識2次抗体BFの結合状態を形成する。ここで、標識2次抗体BFは、蛍光標識(ここでは、蛍光色素分子f)が付与された2次抗体である。そして、プリズム101と金膜102との界面に全反射角度以上の角度で励起光を入射することにより、金膜表面に表面プラズモンを励起して金膜表面の電場を増強する。この結果、蛍光標識fは、増強された電場において励起され、蛍光を発する。   For example, FIG. 19 shows a schematic diagram of the vicinity of a sensor unit of a device that detects fluorescence due to an electric field enhancement effect by surface plasmon resonance. A gold film 102 is provided on the surface of the prism (substrate) 101, and the primary antibody B <b> 1 is immobilized on the gold film 102. When the sandwich assay is performed, the binding state of the primary antibody B1-antigen A-labeled secondary antibody BF is formed as described above. Here, the labeled secondary antibody BF is a secondary antibody provided with a fluorescent label (here, a fluorescent dye molecule f). Then, excitation light is incident on the interface between the prism 101 and the gold film 102 at an angle greater than the total reflection angle, thereby exciting surface plasmons on the gold film surface and enhancing the electric field on the gold film surface. As a result, the fluorescent label f is excited in an enhanced electric field and emits fluorescence.

図19中のグラフは、電場強度のセンサ部表面(金膜表面)からの距離依存性を示している。グラフに示すように、電場強度は表面から離れるにつれ急激に減衰する。このとき、センサ部表面から標識2次抗体BFの蛍光標識fまでの距離は、最大で50nm程度も離れることがあり、このような場合には、蛍光強度は30%以上減衰してしまう。また、1次抗体B1は、常にセンサ部表面に直立に固定されるものではなく、液の流れや立体障害等により表面に沿って倒れる場合もある。したがって、これに応じて蛍光標識fの表面からの距離にばらつきが生じ、このばらつきが信号強度のばらつきに繋がる。   The graph in FIG. 19 shows the distance dependence of the electric field strength from the sensor part surface (gold film surface). As shown in the graph, the electric field strength rapidly decreases as the distance from the surface increases. At this time, the distance from the surface of the sensor unit to the fluorescent label f of the labeled secondary antibody BF may be as much as about 50 nm, and in such a case, the fluorescence intensity is attenuated by 30% or more. In addition, the primary antibody B1 is not always fixed upright on the surface of the sensor unit, and may fall down along the surface due to the flow of liquid or steric hindrance. Accordingly, the distance from the surface of the fluorescent label f varies accordingly, and this variation leads to variations in signal intensity.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、信号強度のばらつきを抑え、増強された電場を効率よく利用することができ、かつ高いS/N比を実現することが可能な、蛍光標識の励起に起因して生じる光を検出する検出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is a fluorescent label that can suppress the variation in signal intensity, can efficiently use the enhanced electric field, and can realize a high S / N ratio. It is an object of the present invention to provide a detection method for detecting light generated due to excitation of light.

さらに、本発明は上記検出方法に用いられる検出用試料セルおよび検出用キットを提供することを目的とする。   Furthermore, an object of the present invention is to provide a detection sample cell and a detection kit used in the detection method.

上記課題を解決するため、本発明による検出方法は、
誘電体プレートの一面に、この誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなるセンサ部を備えるセンサチップを用い、
センサ部に試料を接触させることにより、この試料に含有される被検出物質の量に応じた量の、蛍光標識とこの蛍光標識に標識された結合物質とからなる蛍光標識結合物質を、センサ部上に結合させ、
センサ部に励起光を照射することにより、センサ部上に増強した光電場を発生せしめ、
増強した光電場により、蛍光標識を励起し、この励起に起因して生じる光の量に基づいて、被検出物質の量を検出する検出方法において、
蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用い、
センサ部に対する蛍光標識結合物質の非特異的吸着性により蛍光標識結合物質がセンサ部に吸着することを防ぐためのブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the detection method according to the present invention comprises:
On one surface of the dielectric plate, a sensor chip including a sensor unit having a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate is used.
By bringing the sample into contact with the sensor unit, the fluorescent label binding substance composed of the fluorescent label and the binding substance labeled on the fluorescent label in an amount corresponding to the amount of the substance to be detected contained in the sample is transferred to the sensor unit. Combined on top
By irradiating the sensor unit with excitation light, an enhanced photoelectric field is generated on the sensor unit,
In the detection method of detecting the amount of the substance to be detected based on the amount of light generated by exciting the fluorescent label with the enhanced photoelectric field and the excitation,
As a fluorescent label, a plurality of first fluorescent dye molecules and a first particle made of a light-transmitting material that transmits fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules and including the plurality of first fluorescent dye molecules Using a fluorescent substance composed of
Specific binding of the binding substance that does not contain the first fluorescent dye molecule as a blocking agent for preventing the fluorescent label binding substance from adsorbing to the sensor part due to nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance to the sensor part It is a blocking substance which does not have the property, It is characterized by using the blocking substance which has nonspecific adsorption property equivalent to the nonspecific adsorption property of a fluorescence label binding substance.

ここで、「金属層を含む積層構造」とは、金属層を含み少なくとも1以上の層からなる構造を意味するものとする。つまり、上記積層構造は、金属層のみでもよい。なお、ここで言う「層」とは、必ずしも一面を覆うものである必要はなく、例えば、微小開孔を有するものや粗密のあるものであってもよい。   Here, “laminated structure including a metal layer” means a structure including at least one layer including a metal layer. That is, the laminated structure may be only a metal layer. Here, the “layer” does not necessarily need to cover one surface, and may be, for example, one having a minute opening or one having a rough density.

「結合物質」とは、ある特定の対象物質と特異的に結合する物質を意味するものとする。例えば、特定の対象物質として抗原を考える場合には、結合物質としてこの抗原と特異的に結合する抗体が挙げられる。そして、上記の場合において、抗原と競合して上記抗体と特異的に結合する別の抗体も結合物質である。   The “binding substance” means a substance that specifically binds to a specific target substance. For example, when an antigen is considered as a specific target substance, an antibody that specifically binds to the antigen is exemplified as a binding substance. In the above case, another antibody that competes with the antigen and specifically binds to the antibody is also a binding substance.

「蛍光標識結合物質」とは、センサ部上に固定され被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質を介して、被検出物質の量に応じた量だけセンサ部上に結合する、蛍光標識によって標識された結合物質を意味するものとする。すなわち、例えばサンドイッチ法によるアッセイを行う場合には、蛍光標識結合物質は、被検出物質と特異的に結合する第2の結合物質と、この第2の結合物質を標識する蛍光標識とから構成される。これにより、第1の結合物質−被検出物質−第2の結合物質のサンドイッチ構造が作られ、蛍光標識結合物質がセンサ部上に結合する。ここで、被検出物質の第1の結合物質に対する結合部位と第2の結合物質に対する結合部位とは異なる。一方、競合法によるアッセイを行う場合には、蛍光標識結合物質は、被検出物質と競合して上記第1の結合物質と特異的に結合する第3の結合物質と、この第3の結合物質を標識する蛍光標識とから構成される。これにより、第1の結合物質−第3の結合物質の結合が作られ、蛍光標識結合物質がセンサ部上に結合する。   The “fluorescent label binding substance” is bound on the sensor unit by an amount corresponding to the amount of the substance to be detected through the first binding substance that is fixed on the sensor part and specifically binds to the substance to be detected. It shall mean a binding substance labeled with a fluorescent label. That is, for example, when an assay by the sandwich method is performed, the fluorescent label binding substance is composed of a second binding substance that specifically binds to the substance to be detected and a fluorescent label that labels the second binding substance. The As a result, a sandwich structure of the first binding substance-the substance to be detected-the second binding substance is created, and the fluorescent label binding substance is bound on the sensor unit. Here, the binding site for the first binding substance of the substance to be detected is different from the binding site for the second binding substance. On the other hand, when performing an assay by the competition method, the fluorescently labeled binding substance is composed of a third binding substance that competes specifically with the substance to be detected and specifically binds to the first binding substance, and the third binding substance. And a fluorescent label for labeling. As a result, a first binding substance-third binding substance bond is created, and the fluorescent label binding substance is bound on the sensor unit.

「光電場」とは、励起光の照射により生じるエバネッセント光もしくは近接場光に起因する電場を意味するものとする。   The “photoelectric field” means an electric field caused by evanescent light or near-field light generated by irradiation with excitation light.

「増強した光電場」を発生せしめるとは、光電場を増強させることによって、増強した光電場を形成することを意味するものとする。なお、光電場を増強させる方法は、プラズモン共鳴の励起による増強であってもよいし、光導波モードの励起による増強であってもよい。   Generating an “enhanced photoelectric field” means that an enhanced photoelectric field is formed by enhancing the photoelectric field. The method for enhancing the photoelectric field may be enhancement by excitation of plasmon resonance or enhancement by excitation of the optical waveguide mode.

蛍光標識の「励起に起因して生じる光」とは、蛍光標識が励起することにより直接的または間接的に生じる光であって、その光の発生量と励起した蛍光標識の数量との間に相関性を有するものを意味するものとする。   “Light resulting from excitation” of a fluorescent label is light that is directly or indirectly generated by excitation of the fluorescent label, and is between the amount of light generated and the number of excited fluorescent labels. It shall mean that which has a correlation.

「被検出物質の量を検出する」とは、被検出物質の存在の有無の検出を含み、定性的な量のみならず、定量的な量を検出することも意味するものとする。   “Detecting the amount of the substance to be detected” includes detection of the presence or absence of the substance to be detected, and means not only a qualitative amount but also a quantitative amount.

センサ部に対して有する「蛍光標識結合物質の非特異的吸着性」とは、蛍光標識結合物質とセンサ部との間に生じる相互作用によって、センサ部上の任意の場所に蛍光標識結合物質が吸着しうる性質を意味するものとする。ここで、「相互作用」とは、例えば水素結合、静電気力や親疎水性等による作用である。   “Non-specific adsorptivity of fluorescent label binding substance” with respect to the sensor part means that the fluorescent label binding substance is placed anywhere on the sensor part due to the interaction between the fluorescent label binding substance and the sensor part. It shall mean an adsorbable property. Here, the “interaction” is, for example, an action due to hydrogen bonding, electrostatic force, hydrophilicity / hydrophobicity or the like.

蛍光標識結合物質を構成する「結合物質の特異的結合性」とは、センサ部上に固定され被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質を介して、結合物質(蛍光標識結合物質)がセンサ部上に特異的に結合しうる性質を意味するものとする。すなわち、結合物質の特異的結合性は、例えばサンドイッチ法によるアッセイを行う場合には、被検出物質と特異的に結合する第2の結合物質の特異的結合性を意味し、一方競合法によるアッセイを行う場合には、被検出物質と競合して上記第1の結合物質と特異的に結合する第3の結合物質の特異的結合性を意味するものである。   The “specific binding property of the binding substance” constituting the fluorescent label binding substance refers to the binding substance (fluorescent label binding substance via the first binding substance that is fixed on the sensor unit and specifically binds to the detection target substance. ) Means a property capable of specifically binding on the sensor unit. That is, the specific binding property of the binding substance means the specific binding property of the second binding substance that specifically binds to the substance to be detected, for example, when assaying by the sandwich method, while the assay by the competitive method is performed. In this case, it means the specific binding property of the third binding substance that competes with the substance to be detected and specifically binds to the first binding substance.

ブロッキング物質の「蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性」とは、ブロッキング物質とセンサ部との間に生じる相互作用によって、蛍光標識結合物質が吸着しうるセンサ部上の場所と同一または近傍の場所にブロッキング物質が吸着しうる性質を意味するものとする。すなわち、ブロッキング物質の非特異的吸着性が蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等であるとは、それぞれの物質が吸着するセンサ部上の「場所」が同一となる、または近傍に位置することを意味するものである。   “Non-specific adsorptivity equivalent to non-specific adsorptivity of fluorescent label binding substance” of blocking substance means that the sensor part to which the fluorescent label binding substance can be adsorbed by the interaction between the blocking substance and the sensor part. It shall mean the property that the blocking substance can be adsorbed to the same or nearby location. That is, the non-specific adsorptivity of the blocking substance is equivalent to the non-specific adsorptivity of the fluorescently labeled binding substance means that the “location” on the sensor part where each substance adsorbs is the same or located in the vicinity. It means to do.

蛍光物質の透光材料により包含される蛍光色素分子の数は、1個でもよいが、複数であることがより好ましい。なお、蛍光物質が複数の蛍光色素分子を備えるものである場合には、少なくとも1つの蛍光色素分子が透光材料により包まれていればよく、他の蛍光色素分子の一部が透光材料の外部に露出していてもよい。   The number of fluorescent dye molecules included in the light-transmitting material of the fluorescent substance may be one, but a plurality is more preferable. In the case where the fluorescent substance includes a plurality of fluorescent dye molecules, it is sufficient that at least one fluorescent dye molecule is encased in a light-transmitting material, and some of the other fluorescent dye molecules are made of the light-transmitting material. It may be exposed to the outside.

さらに、本発明に係る検出方法において、ブロッキング物質は、少なくとも表面が透光材料と同等な材料により構成されている第2の粒子を有するものであることが好ましい。ここで、「同等な材料」とは、透光材料と同一の材料、またはブロッキング物質が蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有する範囲で、分子構造、側鎖、官能基および帯電状態等の観点から類似する材料を意味するものとする。この場合、ブロッキング物質は第2の粒子の表面に表面修飾されかつ上記特異的結合性を有さない修飾物質を有するものであることが好ましい。また、第2の粒子は第1の粒子の粒経よりも小さい粒径を有するものであることが好ましく、この場合ブロッキング物質と蛍光標識結合物質とを同時にセンサ部上に流下することが好ましい。   Furthermore, in the detection method according to the present invention, it is preferable that the blocking substance has second particles having at least a surface made of a material equivalent to the light-transmitting material. Here, the “equivalent material” means the same material as the translucent material, or the molecular structure, side in the range in which the blocking substance has nonspecific adsorptivity equivalent to that of the fluorescently labeled binding substance. It shall mean a similar material from the viewpoint of chain, functional group and charged state. In this case, it is preferable that the blocking substance has a modifying substance which is surface-modified on the surface of the second particle and does not have the specific binding property. The second particles preferably have a particle size smaller than the particle size of the first particles. In this case, it is preferable that the blocking substance and the fluorescent label binding substance flow down on the sensor unit simultaneously.

そして、第2の粒子は、第2の粒子内に、第1の蛍光色素分子が発する蛍光とは異なる波長の蛍光を発する複数の第2の蛍光色素分子を有するものであることが好ましく、或いは、第2の粒子は、第2の粒子内に、蛍光を発する物質を含まないものであることが好ましい。   The second particles preferably have a plurality of second fluorescent dye molecules that emit fluorescence having a wavelength different from the fluorescence emitted by the first fluorescent dye molecules in the second particles, or The second particles preferably do not contain a fluorescent substance in the second particles.

さらに、「蛍光標識を励起し、この励起に起因して生じる光の量に基づいて、被検出物質の量を検出する」方法としては、蛍光標識からの蛍光を検出するものであってもよいし、その蛍光が金属層に新たに表面プラズモンを誘起することによって生じる放射光を検出するものであってもよい。具体的には、以下の方法(1)〜(4)が挙げられる。
(1)励起光の照射により金属層にプラズモンを励起し、プラズモンによって増強した光電場を発生せしめ、蛍光標識の励起に起因して生じる光として、この励起によって蛍光標識から生じる蛍光を検出する方法。
(2)励起光の照射により金属層にプラズモンを励起し、プラズモンによって増強した光電場を発生せしめ、蛍光標識の励起に起因して生じる光として、この励起によって蛍光標識から生じる蛍光が金属層に新たにプラズモンを誘起することにより、誘電体プレートに対し上記一面と対向する他面側へ放射される、新たに誘起されたプラズモンからの放射光を検出する方法。
(3)センサチップとして、積層構造が光導波層を備えるものを用い、励起光の照射により光導波層に光導波モードを励起し、光導波モードによって増強した光電場を発生せしめ、蛍光標識の励起に起因して生じる光として、この励起によって蛍光標識から生じる蛍光を検出する方法。
(4)センサチップとして、積層構造が光導波層を備えるものを用い、励起光の照射により光導波層に光導波モードを励起し、光導波モードによって増強した光電場を発生せしめ、蛍光標識の励起に起因して生じる光として、この励起によって蛍光標識から生じる蛍光が金属層に新たにプラズモンを誘起することにより、誘電体プレートに対し上記一面と対向する他面側へ放射される、新たに誘起されたプラズモンからの放射光を検出する方法。
Furthermore, as a method of “exciting a fluorescent label and detecting the amount of a substance to be detected based on the amount of light caused by this excitation”, the method may be to detect fluorescence from the fluorescent label. In addition, the emitted light may be detected by the fluorescence generated by newly inducing surface plasmons in the metal layer. Specifically, the following methods (1) to (4) may be mentioned.
(1) A method of exciting a plasmon in a metal layer by irradiation of excitation light, generating a photoelectric field enhanced by the plasmon, and detecting fluorescence generated from the fluorescent label by this excitation as light generated due to excitation of the fluorescent label .
(2) The plasmon is excited on the metal layer by the irradiation of the excitation light, and the photoelectric field enhanced by the plasmon is generated. A method of detecting radiated light from a newly induced plasmon that is radiated to the other surface opposite to the one surface of the dielectric plate by newly inducing plasmons.
(3) A sensor chip having a laminated structure including an optical waveguide layer is used to excite an optical waveguide mode in the optical waveguide layer by irradiation with excitation light, to generate an enhanced photoelectric field by the optical waveguide mode, A method of detecting fluorescence generated from a fluorescent label by this excitation as light generated by excitation.
(4) A sensor chip having a laminated structure including an optical waveguide layer is used to excite an optical waveguide mode in the optical waveguide layer by irradiation of excitation light, thereby generating an enhanced photoelectric field by the optical waveguide mode. As light generated by excitation, the fluorescence generated from the fluorescent label by this excitation induces a new plasmon in the metal layer, and is radiated to the other surface side facing the one surface with respect to the dielectric plate. A method for detecting radiation from induced plasmons.

なお、(1)および(2)において、プラズモンの励起は、金属層を金属膜とし、金属膜と基板との界面に基板裏面から全反射角度以上の角度で励起光を入射し、金属膜表面に表面プラズモンを励起するものであってもよい。一方、金属層を、励起光の波長よりも小さい周期の凹凸を表面に有する金属微細構造体、あるいは励起光の波長よりも小さいサイズの複数の金属ナノロッドにより構成し、プラズモンの励起は、励起光の照射により金属微細構造体あるいは金属ナノロッドに局在プラズモンを励起するものであってもよい。また、プラズモンの励起は、金属膜の微小開口を利用したものであってもよい。   In (1) and (2), the excitation of plasmons uses a metal layer as a metal film, and the excitation light is incident on the interface between the metal film and the substrate at an angle greater than the total reflection angle from the back surface of the substrate. It is also possible to excite surface plasmons. On the other hand, the metal layer is composed of a metal microstructure having irregularities with a period smaller than the wavelength of the excitation light on the surface, or a plurality of metal nanorods having a size smaller than the wavelength of the excitation light. It is also possible to excite localized plasmons in the metal microstructure or the metal nanorod by irradiation. In addition, plasmon excitation may be performed using a minute opening of a metal film.

さらに、本発明に係る検出用試料セルは、上記に記載の検出方法においてセンサチップとして使用される検出用試料セルであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、
流路の上流側に設けられた流路に液体試料を注入するための注入口と、
流路の下流側に設けられた、注入口から注入された液体試料を下流側に流すための空気孔と、
注入口と空気孔との間の流路に設けられたセンサチップ部であって、流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部とを備え、
センサ部が、誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなり、かつセンサ部の表面にブロッキング物質によるブロッキング処理を施されたものであることを特徴とするものである。
Furthermore, the detection sample cell according to the present invention is a detection sample cell used as a sensor chip in the detection method described above,
A base having a channel through which a liquid sample flows;
An inlet for injecting a liquid sample into a flow path provided upstream of the flow path;
An air hole provided on the downstream side of the flow channel for flowing the liquid sample injected from the injection port downstream;
A sensor chip provided in a flow path between the inlet and the air hole, and a dielectric plate provided as a part of the inner wall surface of the flow path, and a predetermined region on the sample contact surface of the dielectric plate A sensor chip portion including a provided sensor portion,
The sensor unit has a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate, and the surface of the sensor unit is subjected to a blocking process with a blocking substance.

そして、本発明に係る検出用試料セルにおいて、被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質であって、センサ部上に固定されているものを備えることが好ましい。   The detection sample cell according to the present invention preferably includes a first binding substance that specifically binds to the substance to be detected and that is fixed on the sensor unit.

また、センサ部より上流側の流路内に配置された蛍光標識結合物質を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable to provide a fluorescent label binding substance disposed in the flow channel upstream of the sensor unit.

そして、積層構造は、光導波層を備えることが好ましい。   The laminated structure preferably includes an optical waveguide layer.

なお、本発明に係る検出用試料セルは、上記の蛍光標識結合物質が第2の結合物質とこれを標識する蛍光標識とからなる場合には、サンドイッチ法によるアッセイを行うのに好適なものとなり、一方第3の結合物質とこれを標識する蛍光標識とからなる場合には、競合法によるアッセイを行うのに好適なものとなる。   In addition, the detection sample cell according to the present invention is suitable for performing an assay by the sandwich method when the fluorescent label binding substance includes a second binding substance and a fluorescent label for labeling the second binding substance. On the other hand, when it comprises a third binding substance and a fluorescent label for labeling it, it is suitable for performing an assay by a competitive method.

さらに、本発明に係る検出用キットは、上記に記載の検出方法において使用される検出用キットであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、流路の上流側に設けられたこの流路に液体試料を注入するための注入口と、流路の下流側に設けられた、注入口から注入された液体試料を下流側に流すための空気孔と、注入口と空気孔との間の流路に設けられたセンサチップ部であって、流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部と、被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質であって、センサ部上に固定された第1の結合物質とを備え、センサ部が、誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなり、かつセンサ部の表面にブロッキング物質によるブロッキング処理を施されたものであり、センサチップとして使用される検出用試料セル、および
液体試料と同時もしくは液体試料の流下後に流路内に流下される、蛍光標識結合物質を含む標識用溶液を備えてなることを特徴とするものである。
Furthermore, the detection kit according to the present invention is a detection kit used in the detection method described above,
A base having a channel through which the liquid sample flows down, an inlet for injecting the liquid sample into the channel provided upstream of the channel, and an inlet provided downstream of the channel An air hole for flowing the liquid sample injected from the downstream side, and a sensor chip part provided in the flow channel between the injection port and the air hole, provided as a part of the inner wall surface of the flow channel A dielectric chip, a sensor chip portion including a sensor portion provided in a predetermined region of the sample contact surface of the dielectric plate, and a first binding substance that specifically binds to the substance to be detected, The sensor unit is a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate, and the surface of the sensor unit is subjected to a blocking treatment with a blocking substance. Used as a sensor chip Use the sample cell, and flows down after falling of the liquid sample simultaneously or liquid sample in the flow path and is characterized in that it comprises an indicator solution containing a fluorescent label binding substance.

なお、本発明に係る検出用キットは、標識用溶液に含まれる蛍光標識結合物質が、第2の結合物質と蛍光標識とからなるものを備えている場合にはサンドイッチ法によるアッセイを行うのに好適なものとなり、第3の結合物質と蛍光標識とからなるものを備えている場合には競合法によるアッセイを行うのに好適なものとなる。   The detection kit according to the present invention is suitable for performing an assay by the sandwich method when the fluorescent label binding substance contained in the labeling solution comprises a second binding substance and a fluorescent label. In the case where a third binding substance and a fluorescent label are provided, it is suitable for performing an assay by a competitive method.

或いは、本発明に係る検出用キットは、上記に記載の検出方法において使用される検出用キットであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、流路の上流側に設けられたこの流路に液体試料を注入するための注入口と、流路の下流側に設けられた、注入口から注入された液体試料を下流側に流すための空気孔と、注入口と空気孔との間の流路に設けられたセンサチップ部であって、流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部と、被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質であって、センサ部上に固定された第1の結合物質とを備え、センサ部が、誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなるものであり、センサチップとして使用される検出用試料セル、
液体試料と同時もしくは液体試料の流下後に流路内に流下される、蛍光標識結合物質を含む標識用溶液、および
標識用溶液と同時もしくは標識用溶液の流下前に流路内に流下される、ブロッキング物質を含むブロッキング用溶液を備えてなることを特徴とするものである。
Alternatively, the detection kit according to the present invention is a detection kit used in the detection method described above,
A base having a channel through which the liquid sample flows down, an inlet for injecting the liquid sample into the channel provided upstream of the channel, and an inlet provided downstream of the channel An air hole for flowing the liquid sample injected from the downstream side, and a sensor chip part provided in the flow channel between the injection port and the air hole, provided as a part of the inner wall surface of the flow channel A dielectric chip, a sensor chip portion including a sensor portion provided in a predetermined region of the sample contact surface of the dielectric plate, and a first binding substance that specifically binds to the substance to be detected, A detection sample cell used as a sensor chip, wherein the sensor unit is composed of a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate,
A labeling solution containing a fluorescently labeled binding substance that flows into the channel simultaneously with the liquid sample or after the liquid sample flows, and a flow into the channel simultaneously with the labeling solution or before the labeling solution flows. A blocking solution containing a blocking substance is provided.

或いは、本発明に係る検出用キットは、上記に記載の検出方法において使用される検出用キットであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、流路の上流側に設けられたこの流路に液体試料を注入するための注入口と、流路の下流側に設けられた、注入口から注入された液体試料を下流側に流すための空気孔と、注入口と空気孔との間の流路に設けられたセンサチップ部であって、流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部と、被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質であって、センサ部上に固定された第1の結合物質とを備え、センサ部が、誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなるものであり、センサチップとして使用される検出用試料セル、および
液体試料と同時もしくは液体試料の流下後に流路内に流下される、蛍光標識結合物質とブロッキング物質とを含む標識用およびブロッキング用の兼用溶液を備えてなることを特徴とするものである。
Alternatively, the detection kit according to the present invention is a detection kit used in the detection method described above,
A base having a channel through which the liquid sample flows down, an inlet for injecting the liquid sample into the channel provided upstream of the channel, and an inlet provided downstream of the channel An air hole for flowing the liquid sample injected from the downstream side, and a sensor chip part provided in the flow channel between the injection port and the air hole, provided as a part of the inner wall surface of the flow channel A dielectric chip, a sensor chip portion including a sensor portion provided in a predetermined region of the sample contact surface of the dielectric plate, and a first binding substance that specifically binds to the substance to be detected, A detection sample cell used as a sensor chip, and a liquid sample, wherein the sensor unit has a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate. At the same time or after flowing down the liquid sample It is characterized by comprising a labeling and blocking combined solution containing a fluorescent label binding substance and a blocking substance.

そして、本発明に係る検出用キットにおいて、積層構造は、金属層上に光導波層を備えることが好ましい。   In the detection kit according to the present invention, the laminated structure preferably includes an optical waveguide layer on the metal layer.

本発明に係る検出方法では、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用いている。したがって、信号強度をより稼ぐことができるため、信号強度のばらつきを抑え、増強された電場を効率よく利用することが可能となる。さらに、本発明に係る検出方法では、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、蛍光標識結合物質が非特異的に吸着しうる場所をこのブロッキング物質によってブロッキングすることによって、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着を防止することができる。この結果、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着に起因するノイズを抑制することが可能となる。すなわち、S/N比のよい信号を検出することが可能となる。以上より、被検出物質の有無および/または量を精度よく検出することが可能となる。   In the detection method according to the present invention, the plurality of first fluorescent dye molecules are made of a plurality of first fluorescent dye molecules and a light-transmitting material that transmits fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules as the fluorescent label. The fluorescent substance comprised from the 1st particle | grains containing is used. Therefore, since it is possible to earn more signal strength, it is possible to suppress variation in signal strength and efficiently use the enhanced electric field. Furthermore, in the detection method according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and is a non-specific fluorescent label binding substance. A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the adsorptivity is used. Therefore, nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance can be prevented by blocking the place where the fluorescent label binding substance can be adsorbed nonspecifically with this blocking substance. As a result, it is possible to suppress noise caused by nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance. That is, a signal with a good S / N ratio can be detected. As described above, it is possible to accurately detect the presence and / or amount of the substance to be detected.

また、本発明の検出用試料セルあるいは検出用キットを用いれば、本発明の検出方法を容易に実施することができ、増強された電場を有効に利用し、信号強度のばらつきを抑制し、かつ高いS/N比をもって被検出物質の有無および/または量を精度よく検出することが可能となる。   In addition, if the detection sample cell or detection kit of the present invention is used, the detection method of the present invention can be easily implemented, effectively using the enhanced electric field, suppressing variations in signal intensity, and The presence / absence and / or amount of the substance to be detected can be accurately detected with a high S / N ratio.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。   Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described using a drawing, the present invention is not limited to this.

「検出方法および検出装置」
<第1の実施形態>
本発明に係る検出方法は、例えば図1に示すように、誘電体プレート11の一面に金属層12を含むセンサ部14であって、ブロッキング物質(図示略)によってブロッキング処理を施されたセンサ部14を有してなるセンサチップ10を用い、センサ部14に試料を接触させることにより、該試料に含有される被検出物質Aの量に応じた量の蛍光標識結合物質BFを該センサ部14上に結合させ、センサ部14に励起光Loを照射し、励起光Loの照射によりセンサ部14上の光電場を増強させ、該増強された光電場D内における、蛍光標識結合物質BFの蛍光標識である蛍光物質Fの励起に起因して生じる光の量に基づいて、被検出物質Aの量を検出する検出方法である。
"Detection method and detection device"
<First Embodiment>
For example, as shown in FIG. 1, the detection method according to the present invention is a sensor unit 14 including a metal layer 12 on one surface of a dielectric plate 11, and is subjected to a blocking process with a blocking substance (not shown). Using the sensor chip 10 having 14, the sample is brought into contact with the sensor unit 14, whereby an amount of the fluorescent label binding substance BF corresponding to the amount of the substance A to be detected contained in the sample is supplied to the sensor unit 14. The sensor portion 14 is irradiated with the excitation light Lo, the photoelectric field on the sensor portion 14 is enhanced by the irradiation of the excitation light Lo, and the fluorescence of the fluorescent label binding substance BF in the enhanced photoelectric field D This is a detection method for detecting the amount of the substance to be detected A based on the amount of light generated due to the excitation of the fluorescent substance F as a label.

本検出方法では、誘電体プレート11およびその一面の所定領域に金属層12が設けられてなるセンサ部14を備えたセンサチップ10を用いる。   In this detection method, a sensor chip 10 including a dielectric plate 11 and a sensor unit 14 provided with a metal layer 12 in a predetermined region on one surface thereof is used.

センサチップ10は、ガラス板などの誘電体プレート11の一表面の所定領域に金属層12として金属膜が成膜されたものである。誘電体プレート11は、例えば透明樹脂やガラス等の透明材料から形成されたものである。誘電体プレート11は樹脂から形成されたものが好ましく、この場合は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン(APO)等の樹脂を用いることがより好ましい。金属膜12は、所定領域に開口を有するマスクをプレート11の一表面に形成し、既知の蒸着法で成膜形成することができる。金属膜12の厚みは、金属膜12の材料と、励起光の波長により表面プラズモンが強く励起されるように適宜定めることができる。例えば、励起光として780nmに中心波長を有するレーザ光を用い、金属膜として金(Au)膜を用いる場合、金属膜の厚みは50nm±20nmが好適である。さらに好ましくは、47nm±10nmである。なお、金属膜は、Au、Ag、Cu、Al、Pt、Ni、Ti、およびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属を主成分とするものが好ましい。なお、「主成分」とは、含量90質量%以上の成分と定義する。   The sensor chip 10 is obtained by forming a metal film as a metal layer 12 in a predetermined region on one surface of a dielectric plate 11 such as a glass plate. The dielectric plate 11 is made of a transparent material such as transparent resin or glass. The dielectric plate 11 is preferably made of a resin. In this case, it is more preferable to use a resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), or amorphous polyolefin (APO) containing cycloolefin. . The metal film 12 can be formed by a known vapor deposition method by forming a mask having an opening in a predetermined region on one surface of the plate 11. The thickness of the metal film 12 can be appropriately determined so that the surface plasmon is strongly excited by the material of the metal film 12 and the wavelength of the excitation light. For example, when laser light having a central wavelength at 780 nm is used as excitation light and a gold (Au) film is used as the metal film, the thickness of the metal film is preferably 50 nm ± 20 nm. More preferably, it is 47 nm ± 10 nm. The metal film is preferably composed mainly of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Pt, Ni, Ti, and alloys thereof. The “main component” is defined as a component having a content of 90% by mass or more.

蛍光標識結合物質BFは、被検出物質Aの量に応じた量だけセンサ部14上に結合する蛍光標識された結合物質である。蛍光標識結合物質BFは、図1に示すように、サンドイッチ法によるアッセイを行う場合には、被検出物質と特異的に結合する結合物質と蛍光標識とから構成されるものである。また、蛍光標識結合物質BFは、後記する競合法によるアッセイを行う場合には、被検出物質と競合する結合物質と蛍光標識とから構成されるものである。より具体的には、センサチップ10としてセンサ部14に被検出物質Aと特異的に結合する第1の結合物質B1が固定されてなるものを用いた場合、サンドイッチ法における蛍光標識結合物質BFは、被検出物質Aと特異的に結合する第2の結合物質B2と、この第2の結合物質B2を標識する蛍光標識Fとからなるものである。一方同様の場合、競合法における蛍光標識結合物質BFは、被検出物質Aと競合して第1の結合物質B1と特異的に結合する第3の結合物質と、この第3の結合物質を標識する蛍光標識とからなるものである。被検出物質Aが抗原である場合、第1の結合物質B1として所謂1次抗体を用い、蛍光標識結合物質として2次抗体を標識した所謂標識2次抗体を用いればよい。   The fluorescently labeled binding substance BF is a fluorescently labeled binding substance that binds on the sensor unit 14 by an amount corresponding to the amount of the substance A to be detected. As shown in FIG. 1, the fluorescent label binding substance BF is composed of a binding substance that specifically binds to the substance to be detected and a fluorescent label when assaying by the sandwich method. In addition, the fluorescent label binding substance BF is composed of a binding substance that competes with the substance to be detected and a fluorescent label when assaying by the competitive method described later. More specifically, when the sensor chip 10 is used in which the first binding substance B1 that specifically binds to the substance A to be detected is fixed to the sensor unit 14, the fluorescent label binding substance BF in the sandwich method is The second binding substance B2 that specifically binds to the substance A to be detected and the fluorescent label F that labels the second binding substance B2. On the other hand, in the same case, the fluorescently labeled binding substance BF in the competitive method labels the third binding substance that specifically binds to the first binding substance B1 by competing with the detection target substance A and the third binding substance. It consists of a fluorescent label. When the substance A to be detected is an antigen, a so-called primary antibody may be used as the first binding substance B1, and a so-called labeled secondary antibody in which a secondary antibody is labeled as the fluorescent label binding substance.

また、蛍光標識は、図1の一部に拡大して示すように、複数の第1の蛍光色素分子fを、該複数の第1の蛍光色素分子fから生じる蛍光を透過する透光材料16により包含してなる蛍光物質Fである。蛍光物質Fは、以下のようにして作製することができる。   Further, as shown in an enlarged view of a part of FIG. 1, the fluorescent label transmits the plurality of first fluorescent dye molecules f to the transparent material 16 that transmits the fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules f. It is the fluorescent substance F included by these. The fluorescent substance F can be produced as follows.

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、第1の蛍光色素分子(林原生物化学研究所、NK−2014、励起波長:780nm)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。
First, polystyrene particles (Estapoor, φ500 nm, 10% Solid, carboxyl group, product number K1-050) are prepared to prepare 0.1% Solid inphosphate (polystyrene solution: pH 7.0).
Next, a first fluorescent dye molecule (Hayashibara Biochemical Laboratory, NK-2014, excitation wavelength: 780 nm) 0.3 mg of ethyl acetate solution (1 mL) is prepared.
The polystyrene solution and the fluorescent dye solution are mixed and impregnated while evaporating, and then centrifuged (15000 rpm, 4 ° C., 20 minutes twice) to remove the supernatant.

以上の工程により、第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する機能を有するポリスチレンにより第1の蛍光色素分子f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第1の蛍光色素分子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。   Through the above-described steps, a fluorescent substance F in which the first fluorescent dye molecule f is encapsulated with polystyrene having a function of transmitting fluorescence generated from the first fluorescent dye molecule can be obtained. The particle size of the fluorescent substance F produced by impregnating polystyrene particles with the first fluorescent dye molecules by such a procedure is the same as that of the polystyrene particles (φ500 nm in the above example).

蛍光物質Fは、複数の第1の蛍光色素分子fを内包するものであるため、従来の蛍光色素分子f単体を蛍光標識として用いる場合と比較すると、発光する蛍光量を大幅に増加することができる。また、蛍光物質Fは、拡散時間の点から粒径が5300nm以下のものが好ましい。また、蛍光量およびセンサ部上への最密充填密度の観点および、表面プラズモンの擾乱の観点から100nm〜700nmのものがさらに好ましく、130nm〜500nmのものが特に好ましい。透光材料16としては、具体的には、ポリスチレンやSiO2などが挙げられるが、第1の蛍光色素分子fを内包でき、かつ蛍光色素分子fからの蛍光Lfを透過させて外部に放出できるものであれば特に制限されない。   Since the fluorescent substance F contains a plurality of first fluorescent dye molecules f, the amount of emitted fluorescence can be greatly increased compared to the case where a conventional fluorescent dye molecule f alone is used as a fluorescent label. it can. The fluorescent material F preferably has a particle size of 5300 nm or less from the viewpoint of diffusion time. Further, from the viewpoint of the amount of fluorescence and the closest packing density on the sensor part and from the viewpoint of disturbance of the surface plasmon, those of 100 nm to 700 nm are more preferred, and those of 130 nm to 500 nm are particularly preferred. Specific examples of the light-transmitting material 16 include polystyrene, SiO2, and the like, but can include the first fluorescent dye molecule f and can transmit the fluorescent Lf from the fluorescent dye molecule f to be emitted to the outside. If it is, it will not be restrict | limited.

ブロッキング物質Rは、蛍光標識結合物質BFとセンサ部との間に生じる相互作用によって、センサ部上の任意の場所に蛍光標識結合物質が吸着することを防止するためのブロッキング剤である。ブロッキング物質は、上記第1の蛍光色素分子を含まず、蛍光標識結合物質を構成する結合物質の特異的結合性を有さず、かつ蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するものである。ここで、蛍光標識結合物質を構成する結合物質の特異的結合性とは、センサ部上に固定され被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質を介して、結合物質(蛍光標識結合物質)がセンサ部上に特異的に結合しうる性質を意味するものとする。すなわち、結合物質の特異的結合性は、例えばサンドイッチ法によるアッセイを行う場合には、被検出物質と特異的に結合する第2の結合物質の特異的結合性を意味し、一方競合法によるアッセイを行う場合には、被検出物質と競合して上記第1の結合物質と特異的に結合する第3の結合物質の特異的結合性を意味するものである。また、ブロッキング物質の「蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性」とは、ブロッキング物質とセンサ部との間に生じる相互作用によって、蛍光標識結合物質が吸着しうるセンサ部上の場所と同一または近傍の場所にブロッキング物質が吸着しうる性質を意味するものとする。すなわち、ブロッキング物質の非特異的吸着性が蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等であるとは、それぞれの物質が吸着するセンサ部上の「場所」が同一となる、または近傍に位置することを意味するものである。   The blocking substance R is a blocking agent for preventing the fluorescent label binding substance from being adsorbed at an arbitrary location on the sensor part due to the interaction generated between the fluorescent label binding substance BF and the sensor part. The blocking substance does not contain the first fluorescent dye molecule, does not have the specific binding property of the binding substance constituting the fluorescent label binding substance, and is non-specific equivalent to the non-specific adsorption property of the fluorescent label binding substance. It has a adsorptive property. Here, the specific binding property of the binding substance constituting the fluorescent label binding substance refers to the binding substance (fluorescent label binding) via the first binding substance fixed on the sensor unit and specifically binding to the detection target substance. It is assumed that the substance is capable of specifically binding on the sensor unit. That is, the specific binding property of the binding substance means the specific binding property of the second binding substance that specifically binds to the substance to be detected, for example, when assaying by the sandwich method, while the assay by the competitive method is performed. In this case, it means the specific binding property of the third binding substance that competes with the substance to be detected and specifically binds to the first binding substance. In addition, the “nonspecific adsorption property equivalent to the nonspecific adsorption property of the fluorescent label binding substance” of the blocking substance means that the fluorescent label binding substance can be adsorbed by the interaction generated between the blocking substance and the sensor unit. It shall mean the property that the blocking substance can be adsorbed at the same location as or near the location on the sensor unit. That is, the non-specific adsorptivity of the blocking substance is equivalent to the non-specific adsorptivity of the fluorescently labeled binding substance means that the “location” on the sensor part where each substance adsorbs is the same or located in the vicinity. It means to do.

標識物の付いた生体物質のセンサ部への非特異的な吸着に起因するノイズは、バイオ測定法において検出限界を左右する大きな問題である。この問題に対して従来は、生体物質(核酸、ビオチン、BSA、カゼイン等)や生体物質に類似した物質(親水性ポリマー等)をブロッキング剤としてブロッキング処理することにより、上記のような非特異的な吸着を防止している。この方法は、標識物が生体物質(被検出物質や結合物質等)に比して略同じ大きさである場合には、一定の効果を奏する。しかしながら、本発明に係る検出方法では、蛍光標識として生体物質に比して10倍以上の大きさを有する蛍光物質Fを用いている。図2Aは、蛍光物質Fと生体物質との大小関係を示した概略図である。図2Aに示すように、生体物質はせいぜい10nm程度であるのに対し、第1の粒子16は例えば100〜500nmである。このように、蛍光物質Fが生体物質よりも格段に大きい場合、蛍光物質Fの非特異的吸着性においては、結合物質B2とセンサ部14との相互作用よりも第1の粒子16とセンサ部14との相互作用が支配的となる。この場合、図3Aに示すように、生体物質等のブロッキング剤rを用いてブロッキング処理するだけでは、蛍光標識結合物質BFの非特異的な吸着を防止することは困難である(図中のBF’は、非特異的に吸着した蛍光標識結合物質を示す。)。   Noise caused by non-specific adsorption of a biological substance with a label to the sensor part is a big problem that affects the detection limit in a biometric method. To deal with this problem, non-specification as described above is conventionally performed by using a biological substance (nucleic acid, biotin, BSA, casein, etc.) or a substance similar to the biological substance (hydrophilic polymer, etc.) as a blocking agent. Is prevented. This method has a certain effect when the label is approximately the same size as the biological substance (detected substance, binding substance, etc.). However, in the detection method according to the present invention, a fluorescent substance F having a size 10 times or more that of a biological substance is used as a fluorescent label. FIG. 2A is a schematic diagram showing the magnitude relationship between the fluorescent substance F and the biological substance. As shown in FIG. 2A, the biological material is at most about 10 nm, whereas the first particle 16 is, for example, 100 to 500 nm. As described above, when the fluorescent substance F is much larger than the biological substance, the non-specific adsorptivity of the fluorescent substance F is higher than the first particle 16 and the sensor part than the interaction between the binding substance B2 and the sensor part 14. Interaction with 14 becomes dominant. In this case, as shown in FIG. 3A, it is difficult to prevent nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance BF only by performing a blocking treatment using a blocking agent r such as a biological substance (BF in the figure). 'Indicates a non-specifically adsorbed fluorescently labeled binding substance.)

そこで本実施形態に係るブロッキング物質Rは、本実施形態では図2Bに示すように、第2の粒子16’とこの第2の粒子16’を修飾する修飾物質B2’とから構成される。   Therefore, in the present embodiment, the blocking substance R according to the present embodiment is composed of the second particles 16 'and the modifying substance B2' for modifying the second particles 16 'as shown in FIG. 2B.

第2の粒子16’は、蛍光標識結合物質BFの非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を実現するため、蛍光物質Fの第1の粒子16を構成する透光材料と同等の材料によって構成されることが好ましい。ここで、「同等な材料」とは、透光材料と同一の材料、またはブロッキング物質が蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有する範囲で、分子構造、側鎖、官能基および帯電状態等の観点から類似する材料を意味するものとする。上記を踏まえ、第2の粒子16’の材料としては、ポリスチレンやポリ乳酸、アクリル、ポリエチレンイミン、SiO2などが挙げられるが、これに限定されるものではない。   The second particle 16 ′ is equivalent to the translucent material constituting the first particle 16 of the fluorescent substance F in order to achieve nonspecific adsorption equivalent to the nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance BF. It is preferable to be constituted by a material. Here, the “equivalent material” means the same material as the translucent material, or the molecular structure, side in the range in which the blocking substance has nonspecific adsorptivity equivalent to that of the fluorescently labeled binding substance. It shall mean a similar material from the viewpoint of chain, functional group and charged state. Based on the above, examples of the material of the second particle 16 ′ include, but are not limited to, polystyrene, polylactic acid, acrylic, polyethyleneimine, and SiO 2.

また、第2の粒子16’の粒径は、蛍光標識結合物質BFよりも移動・吸着速度を高めるため、第1の粒子16よりも小さいことが好ましい。こうすることにより、蛍光標識結合物質BFとブロッキング物質Rとをセンサ部14上に同時に供給しても、蛍光標識結合物質BFのセンサ部への非特異的な吸着を防止することができる。   The particle diameter of the second particle 16 ′ is preferably smaller than that of the first particle 16 in order to increase the movement / adsorption rate as compared with the fluorescent label binding substance BF. By doing so, even if the fluorescent label binding substance BF and the blocking substance R are simultaneously supplied onto the sensor part 14, nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance BF to the sensor part can be prevented.

そして、図2Bには第2の粒子16’が内部に他の物質として何も含まない構成の場合について示しているが、第2の粒子16’は、第1の蛍光色素分子fが発する蛍光とは異なる波長の蛍光を発する複数の第2の蛍光色素分子を有するものとしてもよい。このようにすれば、ブロッキング物質Rからの蛍光信号と蛍光物質Fからの蛍光信号とを分離して検出することができる。したがって、ブロッキング物質Rからの蛍光信号をデータ補正用のリファレンス信号として、同時に検出する等の測定も行うことができる。   FIG. 2B shows a case where the second particle 16 ′ does not contain anything as another substance. The second particle 16 ′ is a fluorescent light emitted from the first fluorescent dye molecule f. It is good also as what has a some 2nd fluorescent dye molecule | numerator which emits the fluorescence of a different wavelength. In this way, the fluorescent signal from the blocking substance R and the fluorescent signal from the fluorescent substance F can be separated and detected. Accordingly, it is possible to perform measurement such as simultaneously detecting the fluorescence signal from the blocking substance R as a reference signal for data correction.

修飾物質B2’は、蛍光標識結合物質BFの非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を実現するため、例えば蛍光標識結合物質BFを構成する結合物質とは認識抗原が異なる抗体や電荷を付与する官能基等である。ただし、修飾物質B2’は必ずしも必須のものではない。   For example, the modifying substance B2 ′ realizes non-specific adsorptivity equivalent to the non-specific adsorptivity of the fluorescently labeled binding substance BF. For example, the modifying substance B2 ′ has a different recognition antigen from the binding substance constituting the fluorescently labeled binding substance BF. Is a functional group imparting However, the modifying substance B2 'is not always essential.

ブロッキング処理は、図3Bに示すように、蛍光標識結合物質BFのセンサ部への非特異的な吸着を防止するために、蛍光標識結合物質BFが非特異的に吸着しうる場所に、ブロッキング剤(生体物質等のブロッキング剤r、或いはブロッキング物質R)を供給し吸着させる処理である。通常ブロッキング物質Rの供給は、蛍光標識結合物質BFの供給の前に行うことが好ましい。ただし、第2の粒子16’の粒径が第1の粒子の粒径よりも小さい場合には、蛍光標識結合物質BFよりもブロッキング物質Rの方が移動・吸着速度が高いため、ブロッキング物質Rと蛍光標識結合物質BFとを同時に供給しても構わない。なお、予めブロッキング物質Rによりブロッキング処理が施されたセンサチップ10を用いてもよい。   As shown in FIG. 3B, the blocking treatment is performed at a place where the fluorescent label binding substance BF can be adsorbed nonspecifically in order to prevent nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance BF to the sensor unit. This is a process of supplying and adsorbing (blocking agent r such as biological substance or blocking substance R). Usually, it is preferable to supply the blocking substance R before supplying the fluorescent label binding substance BF. However, when the particle size of the second particle 16 ′ is smaller than the particle size of the first particle, the blocking material R has a higher migration / adsorption rate than the fluorescent label binding material BF. And the fluorescent label binding substance BF may be supplied simultaneously. In addition, you may use the sensor chip 10 in which the blocking process was performed with the blocking substance R previously.

また、本発明の検出装置は、上記検出方法を実施するためのものであって、センサチップ10を収容する収容部19と、センサ部14に励起光Loを照射する励起光照射光学系20と、励起光Loの照射により生じる、被検出物質Aに応じた量の光を検出する光検出手段30とを備えている。   The detection device of the present invention is for carrying out the above-described detection method, and includes a housing part 19 that houses the sensor chip 10, and an excitation light irradiation optical system 20 that irradiates the sensor part 14 with excitation light Lo. And a light detection means 30 for detecting an amount of light corresponding to the substance A to be detected that is generated by the irradiation of the excitation light Lo.

本発明は、励起光Loの照射によりセンサ部14上に増強した光電場Dを生じさせ、その増強した光電場において蛍光標識が励起されることによって生じる光を検出するものである。しかしながら、光電場を増強させる方法は、表面プラズモン共鳴あるいは局在プラズモン共鳴によるものであってもよいし、光導波モードの励起によるものであってもよい。また、蛍光標識から生じる蛍光を検出してもよいし、その蛍光が金属層に新たに表面プラズモンを誘起することによって生じる放射光を検出してもよい。具体的な態様については、以下の各実施形態で説明する。なお、本実施形態の検出方法および装置は、表面プラズモン共鳴により光電場を増強させ、増強された光電場において励起された蛍光を検出する蛍光検出方法および装置である。   In the present invention, an enhanced photoelectric field D is generated on the sensor unit 14 by irradiation with excitation light Lo, and light generated by excitation of a fluorescent label in the enhanced photoelectric field is detected. However, the method of enhancing the photoelectric field may be by surface plasmon resonance or localized plasmon resonance, or by excitation of an optical waveguide mode. Moreover, the fluorescence generated from the fluorescent label may be detected, or the emitted light generated by the fluorescence inducing a new surface plasmon in the metal layer may be detected. Specific embodiments will be described in the following embodiments. Note that the detection method and apparatus of the present embodiment are a fluorescence detection method and apparatus that enhances a photoelectric field by surface plasmon resonance and detects fluorescence excited in the enhanced photoelectric field.

なお、本実施形態においては、センサチップ10上に液体試料Sを保持する試料保持部13が備えられ、センサチップ10と試料保持部13により液体試料Sを保持可能な箱状セルが構成されている。なお、センサチップ10上に表面張力で留まる程度の微量な液体試料を測定する場合には、試料保持部13を備えない態様であってもよい。   In the present embodiment, the sample holding unit 13 that holds the liquid sample S is provided on the sensor chip 10, and the sensor chip 10 and the sample holding unit 13 constitute a box-shaped cell that can hold the liquid sample S. Yes. In the case of measuring a small amount of liquid sample that remains on the sensor chip 10 with surface tension, the sample holder 13 may not be provided.

励起光照射光学系20は、励起光Loを出力する半導体レーザ(LD)等からなる光源21と、誘電体プレート11に一面が接触するように配置されたプリズム22とを備えている。プリズム22は、誘電体プレート11と金属膜12との界面で励起光Loが全反射するように誘電体プレート11内に励起光Loを導光するものである。なお、プリズム22と誘電体プレート11とは、屈折率マッチングオイルを介して接触されている。光源21は、プリズム22の他の一面からセンサチップ10の試料接触面で励起光Loが全反射角以上で、かつ金属膜で表面プラズモン共鳴する特定の角度で入射するように配置されている。さらに、光源21とプリズム22との間に必要に応じて導光部材を配置してもよい。なお、励起光Loは、表面プラズモンを誘起するようにp偏光で界面に対して入射させる。   The excitation light irradiation optical system 20 includes a light source 21 made of a semiconductor laser (LD) or the like that outputs excitation light Lo, and a prism 22 that is arranged so that one surface is in contact with the dielectric plate 11. The prism 22 guides the excitation light Lo into the dielectric plate 11 so that the excitation light Lo is totally reflected at the interface between the dielectric plate 11 and the metal film 12. The prism 22 and the dielectric plate 11 are in contact with each other through a refractive index matching oil. The light source 21 is arranged so that the excitation light Lo is incident on the sample contact surface of the sensor chip 10 from the other surface of the prism 22 at a specific angle that is greater than the total reflection angle and that causes surface plasmon resonance with the metal film. Furthermore, you may arrange | position a light guide member between the light source 21 and the prism 22 as needed. The excitation light Lo is incident on the interface with p-polarized light so as to induce surface plasmons.

光検出器30としては、CCD、PD(フォトダイオード)、フォトマルチプライア、c−MOS等を適宜用いることができる。   As the photodetector 30, a CCD, PD (photodiode), photomultiplier, c-MOS, or the like can be used as appropriate.

収容部19は、センサチップ10を収容する際に、センサチップのセンサ部14がプリズム22上に配置され、光検出器30で蛍光が検出できるよう構成されている。収容部19に対しセンサチップ10は、図中矢印X方向に出し入れすることができる。   The accommodating part 19 is configured such that when the sensor chip 10 is accommodated, the sensor part 14 of the sensor chip is disposed on the prism 22 so that fluorescence can be detected by the photodetector 30. The sensor chip 10 can be taken in and out in the direction of the arrow X in the figure with respect to the housing part 19.

以下、本実施形態における検出方法および検出装置の作用を説明する。
ここでは、一例として、試料Sに含まれる被検出物質として抗原Aを検出する場合について説明する。
Hereinafter, the operation of the detection method and the detection apparatus in the present embodiment will be described.
Here, as an example, a case where the antigen A is detected as a detection target substance contained in the sample S will be described.

センサチップ10として、センサ部14である金属膜12上に抗原Aと特異的に結合する第1の結合物質として1次抗体B1が修飾され、その後金属膜12に対して上記のブロッキング物質Rによるブロッキング処理が施されたものを用意する。   As the sensor chip 10, the primary antibody B 1 is modified as a first binding substance that specifically binds to the antigen A on the metal film 12 that is the sensor unit 14, and then the metal film 12 is coated with the blocking substance R. Prepare a material that has been subjected to blocking treatment.

まず、試料保持部13中に検査対象である試料Sを流し、センサチップ10の金属膜12上に試料Sを接触させる。次いで同様に、抗原Aと特異的に結合する第2の結合物質である2次抗体B2と、上記の蛍光物質Fとからなる蛍光標識結合物質BFを含む溶液を流す。この場合、金属膜12に表面修飾される1次抗体B1と、蛍光標識結合物質BFの2次抗体B2とは、抗原Aに対してそれぞれ別の結合部位(エピトープ)に結合するものを用いる。試料S中に抗原Aが存在すれば、1次抗体B1に抗原Aが特異的に結合し、さらに抗原Aに蛍光標識結合物質BFの2次抗体B2が結合して、サンドイッチが形成される。その後、サンドイッチが形成されなかった結合物と未反応の蛍光標識結合物質BFとを分離するため、バッファ溶液を流し、未反応の蛍光標識結合物質を排除する。   First, the sample S to be inspected is caused to flow through the sample holder 13 and the sample S is brought into contact with the metal film 12 of the sensor chip 10. Subsequently, similarly, a solution containing a secondary antibody B2 that is a second binding substance that specifically binds to the antigen A and a fluorescent label binding substance BF composed of the fluorescent substance F is flowed. In this case, the primary antibody B1 whose surface is modified on the metal film 12 and the secondary antibody B2 of the fluorescently labeled binding substance BF are those that bind to the antigen A and bind to different binding sites (epitopes). If antigen A is present in sample S, antigen A specifically binds to primary antibody B1, and further, secondary antibody B2 of fluorescently labeled binding substance BF binds to antigen A to form a sandwich. Thereafter, in order to separate the bound product from which the sandwich has not been formed and the unreacted fluorescently labeled binding substance BF, the buffer solution is poured to eliminate the unreacted fluorescently labeled binding substance.

以上の工程はセンサチップ10を検出装置1の収容部19にセットする前に行ってもよいし、セット後に行ってもよい。また、被検出物質(抗原A)への標識のタイミングは特に制限されず、被検出物質(抗原A)を第1の結合物質(1次抗体B1)に結合させる前に、予め試料に蛍光物質を添加しておいてもよい。   The above steps may be performed before the sensor chip 10 is set in the housing part 19 of the detection device 1 or after the setting. In addition, the timing of labeling the detection target substance (antigen A) is not particularly limited, and before the detection target substance (antigen A) is bound to the first binding substance (primary antibody B1), the fluorescent substance is previously applied to the sample. May be added.

本実施形態に係る検出方法では、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子fと、複数の第1の蛍光色素分子fから生じる蛍光Lfを透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子fを包含する第1の粒子16とから構成される蛍光物質Fを用いている。すなわち、この蛍光物質Fを用いることにより、複数の第1の蛍光色素分子fのまとまりとして被検出物質Aを標識することができる。したがって、信号強度をより稼ぐことができるため、信号強度のばらつきを抑え、増強された電場を効率よく利用することが可能となる。さらに、本発明に係る検出方法では、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、蛍光標識結合物質が非特異的に吸着しうる場所をこのブロッキング物質によってブロッキングすることによって、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着を防止することができる。この結果、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着に起因するノイズを抑制することが可能となる。すなわち、S/N比のよい信号を検出することが可能となる。以上より、被検出物質の有無および/または量を精度よく検出することが可能となる。   In the detection method according to the present embodiment, a plurality of first fluorescent dye molecules f and a light-transmitting material that transmits fluorescence Lf generated from the plurality of first fluorescent dye molecules f are used as fluorescent labels, and the plurality of first fluorescent dye molecules f is used. The fluorescent substance F composed of the first particles 16 including the fluorescent dye molecule f is used. That is, by using this fluorescent substance F, the substance A to be detected can be labeled as a group of a plurality of first fluorescent dye molecules f. Therefore, since it is possible to earn more signal strength, it is possible to suppress variation in signal strength and efficiently use the enhanced electric field. Furthermore, in the detection method according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and is a non-specific fluorescent label binding substance. A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the adsorptivity is used. Therefore, nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance can be prevented by blocking the place where the fluorescent label binding substance can be adsorbed nonspecifically with this blocking substance. As a result, it is possible to suppress noise caused by nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance. That is, a signal with a good S / N ratio can be detected. As described above, it is possible to accurately detect the presence and / or amount of the substance to be detected.

さらに、本実施形態のように、センサ部14の表面に金属層12を有している場合には、この金属層12による第1の蛍光色素分子の金属消光の影響が強くなるため、金属層12と第1の蛍光色素分子との距離を精密に制御する必要がある。金属消光の影響の程度は、金属が半無限の厚さを持つ平面なら距離の3乗に反比例して、金属が無限に薄い平板なら距離の4乗に反比例して、また、金属が微粒子なら距離の6乗に反比例して小さくなる。従って、金属層12と第1の蛍光色素分子fとの間の距離は少なくとも数nm以上、より好ましくは10nm以上確保しておくことが好ましい。このような制御は、一般的にはポリマー膜、SiO膜、SAM膜もしくはCMD膜のようなバリア層を金属層上に設けることにより行われているが、面倒かつ煩雑であり実用にはあまり向いていない。しかしながら、本発明において、蛍光物質が、第1の蛍光色素分子を充分多く含有する場合には、金属層12上に金属消光防止のための膜を設けなくても、必然的に金属層12と多くの第1の蛍光色素分子との距離をある程度離間させることができる。これにより従来、金属消光防止のために必要であったCMD膜およびSAM膜を形成する手間をなくすことができ、非常に簡便な方法で効果的に金属消光を防止すると共に、安定して蛍光信号を検出することができる。 Furthermore, when the metal layer 12 is provided on the surface of the sensor unit 14 as in the present embodiment, the influence of the metal quenching of the first fluorescent dye molecules by the metal layer 12 becomes strong. It is necessary to precisely control the distance between 12 and the first fluorescent dye molecule. The degree of influence of metal quenching is inversely proportional to the cube of the distance if the metal is a plane with a semi-infinite thickness, inversely proportional to the fourth power of the distance if the metal is an infinitely thin plate, and if the metal is a fine particle It becomes smaller in inverse proportion to the sixth power of the distance. Therefore, the distance between the metal layer 12 and the first fluorescent dye molecule f is preferably secured at least several nm or more, more preferably 10 nm or more. Such control is generally performed by providing a barrier layer such as a polymer film, a SiO 2 film, a SAM film, or a CMD film on the metal layer, but it is cumbersome and cumbersome and is not practical enough. Not suitable. However, in the present invention, when the fluorescent substance contains a sufficient amount of the first fluorescent dye molecule, the metal layer 12 is necessarily formed even if a metal quenching prevention film is not provided on the metal layer 12. The distance from many first fluorescent dye molecules can be separated to some extent. This eliminates the trouble of forming a CMD film and a SAM film, which has been conventionally required for preventing metal quenching, effectively preventing metal quenching by a very simple method, and stabilizing fluorescence signals. Can be detected.

<第1の実施形態の設計変更例>
上述の各実施形態においては励起光Loとして、例えば界面に所定の角度θで入射する平行光を入射するものとしたが、励起光としては、角度θを中心に角度幅Δθを持つファンビーム(集束光)を用いてもよい。ファンビームの場合、プリズムとプリズム上の金属膜との界面に対して、角度θ−Δθ/2〜θ+Δθ/2の範囲の入射角度で入射することになり、この角度範囲内に共鳴角があれば、金属膜に表面プラズモンを励起することができる。金属膜上への試料供給の前後において、金属膜上の溶媒の屈折率が変化し、そのために表面プラズモンが生じる共鳴角が変化する。上述の実施形態のように平行光を励起光として用いる場合、共鳴角が変化するたびに平行光の入射角度を調整する必要がある。しかし、界面に入射する入射角度に幅を持たせたファンビームを用いることにより、入射角度の調整をすることなく、共鳴角の変化に対応することができる。なお、ファンビームは入射角度による強度変化が少ないフラットな分布を持つものであることがより好ましい。
<Design change example of the first embodiment>
In each of the embodiments described above, for example, parallel light incident on the interface at a predetermined angle θ is incident as the excitation light Lo. However, as the excitation light, a fan beam having an angular width Δθ centered on the angle θ ( Focused light) may be used. In the case of a fan beam, it is incident on the interface between the prism and the metal film on the prism at an incident angle in the range of angle θ−Δθ / 2 to θ + Δθ / 2, and there is a resonance angle within this angle range. For example, surface plasmons can be excited in the metal film. Before and after supplying the sample onto the metal film, the refractive index of the solvent on the metal film changes, thereby changing the resonance angle at which surface plasmons are generated. When parallel light is used as excitation light as in the above-described embodiment, it is necessary to adjust the incident angle of parallel light every time the resonance angle changes. However, by using a fan beam having a width that is incident on the interface, it is possible to cope with a change in the resonance angle without adjusting the incident angle. In addition, it is more preferable that the fan beam has a flat distribution with little intensity change due to the incident angle.

<第2の実施形態>
第2の実施形態である検出方法および装置について図4を参照して説明する。図4は第2の実施形態の検出装置の概略構成を示す全体図である。本実施形態の検出方法および検出装置は、局在プラズモン共鳴により光電場を増強させ、増強された光電場において励起された蛍光を検出する検出方法および装置である。なお、以下においては、第1の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。
<Second Embodiment>
A detection method and apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an overall view showing a schematic configuration of the detection apparatus according to the second embodiment. The detection method and the detection apparatus according to the present embodiment are a detection method and an apparatus that enhances a photoelectric field by localized plasmon resonance and detects fluorescence excited in the enhanced photoelectric field. In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

図4に示す蛍光検出装置2は、用いられるセンサチップ10’と、励起光照射光学系20’とが上述の第1の実施形態の蛍光検出装置1とは異なる。   The fluorescence detection device 2 shown in FIG. 4 is different from the fluorescence detection device 1 of the first embodiment described above in the sensor chip 10 ′ and the excitation light irradiation optical system 20 ′ used.

センサチップ10’は、誘電体プレート11上に設けられかつブロッキング物質(図示略)によってブロッキング処理を施された金属層12’として、励起光の照射を受けて所謂局在プラズモンを生じる、金属微細構造体或いは複数の金属ナノロッドを備えている。ここで、金属微細構造体は、表面に励起光Loの波長よりも小さい凹凸構造を有するものである。一方、金属ナノロッドは、励起光の波長よりも小さいサイズ有するものである。このような局在プラズモンを生じさせる金属層12’を備えた場合には、励起光を金属層12’と誘電体プレート11との界面に全反射するように入射させる必要はなく、ここでは、励起光照射光学系20’は、誘電体プレート上方から励起光Loを照射するよう構成されている。   The sensor chip 10 ′ is a metal layer 12 ′ provided on the dielectric plate 11 and subjected to blocking treatment with a blocking substance (not shown). It has a structure or a plurality of metal nanorods. Here, the metal microstructure has a concavo-convex structure smaller than the wavelength of the excitation light Lo on the surface. On the other hand, the metal nanorod has a size smaller than the wavelength of the excitation light. When the metal layer 12 ′ that generates such localized plasmons is provided, it is not necessary to make the excitation light incident on the interface between the metal layer 12 ′ and the dielectric plate 11 so as to be totally reflected. The excitation light irradiation optical system 20 ′ is configured to irradiate the excitation light Lo from above the dielectric plate.

励起光照射光学系20’は、励起光Loを出力する半導体レーザ(LD)等からなる光源21と、励起光Loを反射してセンサチップ10’へ導光するハーフミラー23とを備えている。ハーフミラー23は、励起光Loを反射し、蛍光Lfを透過するものである。   The excitation light irradiation optical system 20 ′ includes a light source 21 made of a semiconductor laser (LD) or the like that outputs excitation light Lo, and a half mirror 23 that reflects the excitation light Lo and guides it to the sensor chip 10 ′. . The half mirror 23 reflects the excitation light Lo and transmits the fluorescence Lf.

センサチップ10’の具体例を図5A〜Cに斜視図で示し説明する。なお、以下で説明されるセンサチップにおいて、ブロッキング物質によるブロッキング処理についての記載を便宜上省略しているが、これらのセンサチップにおいてもブロッキング処理が施される。   A specific example of the sensor chip 10 'will be described with reference to FIGS. In addition, in the sensor chip demonstrated below, although description about the blocking process by a blocking substance is abbreviate | omitted for convenience, blocking process is performed also in these sensor chips.

図5Aに示すセンサチップ10Aは、誘電体プレート11と、該プレート11の所定領域上にアレイ状に固着された複数の金属粒子73aからなる金属微細構造体73で構成されている。金属粒子73aの配列パターンは適宜設計できるが、略規則的であることが好ましい。かかる構成では、金属粒子73aの平均的な径及びピッチが励起光Loの波長よりも小さく設計される。   A sensor chip 10A shown in FIG. 5A includes a dielectric plate 11 and a metal microstructure 73 composed of a plurality of metal particles 73a fixed in an array on a predetermined region of the plate 11. The arrangement pattern of the metal particles 73a can be designed as appropriate, but is preferably substantially regular. In such a configuration, the average diameter and pitch of the metal particles 73a are designed to be smaller than the wavelength of the excitation light Lo.

図5Bに示すセンサチップ10Bは、誘電体プレート11と、該プレートの上の所定領域に設けられた、金属細線74aが格子状にパターン形成された金属パターン層からなる金属微細構造体74で構成されている。金属パターン層のパターンは適宜設計でき、略規則的であることが好ましい。かかる構成では、金属細線74aの平均的な線幅及びピッチが励起光Loの波長よりも小さく設計される。   A sensor chip 10B shown in FIG. 5B is composed of a dielectric plate 11 and a metal microstructure 74 that is provided in a predetermined region on the plate and includes a metal pattern layer in which fine metal wires 74a are patterned in a lattice pattern. Has been. The pattern of the metal pattern layer can be designed as appropriate and is preferably substantially regular. In such a configuration, the average line width and pitch of the fine metal wires 74a are designed to be smaller than the wavelength of the excitation light Lo.

図5Cに示すセンサチップ10Cは特開2007−171003号公報に記載のような、Alなどの金属76の陽極酸化の過程で形成される金属酸化物体77の複数の微細孔77a内に成長させた複数のマッシュルーム状の金属75aからなる金属微細構造体75により構成されている。ここでは金属酸化物体77が誘電体プレートに相当する。この金属微細構造体75は、金属体(Al等)の一部を陽極酸化して金属酸化物体(Al2O3等)とし、陽極酸化の過程で形成される金属酸化物体77の複数の微細孔77a内に各々金属75aをメッキ等により成長させて得ることができる。   A sensor chip 10C shown in FIG. 5C is grown in a plurality of fine holes 77a of a metal oxide body 77 formed in the process of anodizing a metal 76 such as Al as described in JP-A-2007-171003. The metal fine structure 75 is composed of a plurality of mushroom-like metals 75a. Here, the metal oxide body 77 corresponds to a dielectric plate. In this metal microstructure 75, a part of a metal body (Al, etc.) is anodized to form a metal oxide body (Al2O3, etc.), and inside the plurality of fine holes 77a of the metal oxide body 77 formed in the process of anodization. The metal 75a can be grown by plating or the like.

図5Cに示す例では、マッシュルーム状の金属75aの頭部が粒子状であり、サンプルプレート表面から見れば、金属微粒子が配列されたような構造になっている。かかる構成では、マッシュルーム状の金属75aの頭部が凸部であり、その平均的な径およびピッチが測定光Lの波長よりも小さく設計される。   In the example shown in FIG. 5C, the head of the mushroom-like metal 75a is in the form of particles, and when viewed from the surface of the sample plate, the metal fine particles are arranged. In such a configuration, the head of the mushroom-shaped metal 75a is a convex portion, and the average diameter and pitch thereof are designed to be smaller than the wavelength of the measurement light L.

なお、励起光の照射を受けて局在プラズモンを生じる金属層12’としては、その他、特開2006−322067号公報、特開2006-250924号公報などに記載の金属体を陽極酸化して得られる微細構造体を利用した種々の形態の金属微細構造体を用いることができる。   The metal layer 12 ′ that generates localized plasmons upon irradiation with excitation light is obtained by anodizing a metal body described in JP-A-2006-332067, JP-A-2006-250924, and the like. Various forms of metal microstructures using the resulting microstructure can be used.

さらには、局在プラズモンを生じさせる金属層は、表面が粗面化された金属膜により構成されていてもよい。粗面化方法としては、酸化還元等を利用した電気化学的な方法等が挙げられる。また、金属層を、サンプルプレート上に配置された複数の金属ナノロッドにより構成してもよい。金属ナノロッドのサイズは、短軸長さが3nm〜50nm程度、長軸長さが25nm〜1000nm程度であり、長軸長さを励起光の波長よりも小さいサイズとする。金属ナノロッドについては、例えば特開2007-139612号公報に記載されている。   Furthermore, the metal layer that generates localized plasmons may be formed of a metal film having a roughened surface. Examples of the roughening method include an electrochemical method using oxidation reduction and the like. Moreover, you may comprise a metal layer by the some metal nanorod arrange | positioned on the sample plate. The metal nanorods have a minor axis length of about 3 nm to 50 nm and a major axis length of about 25 nm to 1000 nm, and the major axis length is smaller than the wavelength of the excitation light. The metal nanorod is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-139612.

なお、金属層12’として用いられる、金属微細構造体あるいは金属ナノロッドとしては、Au、Ag、Cu、Al、Pt、Ni、Ti、およびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属を主成分とするものが好ましい。   The metal microstructure or metal nanorod used as the metal layer 12 ′ is at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Pt, Ni, Ti, and alloys thereof. The main component is preferred.

本実施形態に係る検出方法でも、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子fと、複数の第1の蛍光色素分子fから生じる蛍光Lfを透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子fを包含する第1の粒子16とから構成される蛍光物質Fを用いている。さらに、本発明に係る検出方法でも、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in the detection method according to the present embodiment, a plurality of first fluorescent dye molecules f and a plurality of first fluorescent dye molecules f and a light-transmitting material that transmits fluorescence Lf generated from the plurality of first fluorescent dye molecules f are used as fluorescent labels. The fluorescent substance F composed of the first particles 16 including the fluorescent dye molecule f is used. Further, in the detection method according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and the non-specific fluorescent label binding substance A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the adsorptivity is used. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態に係る検出方法では、励起光の照射を受けて所謂局在プラズモンを生じる、金属微細構造体或いは複数の金属ナノロッドを備えている。このような場合、励起光を金属層12’と誘電体プレート11との界面に全反射するように入射させる必要はない。したがって、簡易的な光学系によって低コストの検出方法を行うことが可能となる。   Furthermore, the detection method according to the present embodiment includes a metal microstructure or a plurality of metal nanorods that generate so-called localized plasmons when irradiated with excitation light. In such a case, the excitation light does not need to be incident on the interface between the metal layer 12 ′ and the dielectric plate 11 so as to be totally reflected. Therefore, a low-cost detection method can be performed with a simple optical system.

<第3の実施形態>
第3の実施形態の検出方法および装置について図6を参照して説明する。図6は第3の実施形態の検出装置の概略構成を示す全体図である。本実施形態の検出方法および装置は、表面プラズモン共鳴により光電場を増強させ、増強された光電場において励起された蛍光が金属層に新たにプラズモンを誘起することにより、誘電体プレートに対して金属層形成面と反対の面側へ放射される、新たに誘起されたプラズモンからの放射光を検出する検出方法および装置である。
<Third Embodiment>
A detection method and apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an overall view showing a schematic configuration of the detection apparatus of the third embodiment. The detection method and apparatus according to the present embodiment enhances a photoelectric field by surface plasmon resonance, and fluorescence excited in the enhanced photoelectric field induces plasmons in the metal layer, thereby causing a metal with respect to the dielectric plate. A detection method and apparatus for detecting light emitted from a newly induced plasmon radiated to a surface opposite to a layer forming surface.

図6に示す放射光検出装置3は、第1の実施形態の蛍光検出装置と光検出器の配置が異なる。本放射光検出装置3においては、光検出器30が、蛍光が金属層に新たに表面プラズモンを誘起することによって、誘電体プレートに対して金属層形成面と反対の面側へ放射される、新たに誘起されたプラズモンからの放射光Lpを検出するように配置されている。   The emitted light detection device 3 shown in FIG. 6 is different from the fluorescence detection device of the first embodiment in the arrangement of the photodetectors. In the present radiation light detection device 3, the photodetector 30 radiates the surface of the dielectric plate to the surface opposite to the metal layer formation surface by newly inducing surface plasmons in the metal layer. It arrange | positions so that the emitted light Lp from the newly induced plasmon may be detected.

検出装置3を用いた本実施形態の放射光検出方法について説明する。
本実施形態では、センサ部14の表面がブロッキング物質(図示略)によりブロッキング処理されている。これにより、蛍光標識結合物質BFのセンサ部14への非特異的な吸着が防止される。このように、蛍光標識結合物質BFの非特異的な吸着の影響を低減した状態で、第1の実施形態と同様に、励起光照射光学系20により励起光Loを照射する。励起光照射光学系20により励起光Loが誘電体プレート11と金属膜12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れることにより、金属膜上12の試料S中にエバネッセント光が滲み出し、このエバネッセント光によって金属膜12中に表面プラズモンが励起される。この表面プラズモンにより金属膜12表面に電界分布が生じ、電場増強領域Dが形成される。そして、蛍光物質F中の蛍光色素分子fが励起されて蛍光Lfが発生する。このとき、表面プラズモンによる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12上で生じたこの蛍光Lfが、金属膜12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へ特定の角度で放射光Lpが射出される。光検出器30によって、この放射光Lpを検出することにより、蛍光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。
A radiation light detection method of the present embodiment using the detection device 3 will be described.
In the present embodiment, the surface of the sensor unit 14 is subjected to a blocking process with a blocking substance (not shown). Thereby, nonspecific adsorption | suction to the sensor part 14 of the fluorescence label binding substance BF is prevented. As described above, the excitation light Lo is irradiated by the excitation light irradiation optical system 20 in a state where the influence of non-specific adsorption of the fluorescent label binding substance BF is reduced as in the first embodiment. The excitation light Lo is incident on the interface between the dielectric plate 11 and the metal film 12 by the excitation light irradiation optical system 20 at a specific incident angle that is equal to or greater than the total reflection angle, thereby entering the sample S on the metal film 12. Evanescent light oozes out, and surface plasmons are excited in the metal film 12 by the evanescent light. This surface plasmon causes an electric field distribution on the surface of the metal film 12, and an electric field enhancement region D is formed. Then, the fluorescent dye molecule f in the fluorescent substance F is excited to generate fluorescence Lf. At this time, the fluorescence is enhanced by the effect of the electric field enhancement by the surface plasmon. The fluorescence Lf generated on the metal film 12 newly induces surface plasmon on the metal film 12, and the surface plasmon causes the emitted light Lp to be emitted at a specific angle to the side opposite to the metal film forming surface of the sensor chip 10. The By detecting the emitted light Lp by the photodetector 30, it is possible to detect the presence and / or amount of the detection target substance bound to the fluorescent label binding substance.

放射光Lpは蛍光が金属膜の特定の波数の表面プラズモンと結合する際に生じるものであり、蛍光の波長に応じてその結合する波数は定まり、その波数に応じて放射光の出射角度が定まる。通常励起光Loの波長と蛍光の波長とは異なることから、蛍光により励起される表面プラズモンは、励起光Loにより生じた表面プラズモンとは異なる波数のものとなり、励起光Loの入射角度とは異なる角度で放射光Lpは放射される。   The emitted light Lp is generated when the fluorescence is combined with surface plasmons having a specific wave number of the metal film. The wave number to be combined is determined according to the wavelength of the fluorescence, and the emission angle of the emitted light is determined according to the wave number. . Since the wavelength of the excitation light Lo is usually different from the wavelength of the fluorescence, the surface plasmon excited by the fluorescence has a wave number different from that of the surface plasmon generated by the excitation light Lo, and is different from the incident angle of the excitation light Lo. The emitted light Lp is emitted at an angle.

本実施形態に係る検出方法でも、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子fと、複数の第1の蛍光色素分子fから生じる蛍光Lfを透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子fを包含する第1の粒子16とから構成される蛍光物質Fを用いている。さらに、本発明に係る検出方法でも、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in the detection method according to the present embodiment, a plurality of first fluorescent dye molecules f and a plurality of first fluorescent dye molecules f and a light-transmitting material that transmits fluorescence Lf generated from the plurality of first fluorescent dye molecules f are used as fluorescent labels. The fluorescent substance F composed of the first particles 16 including the fluorescent dye molecule f is used. Further, in the detection method according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and the non-specific fluorescent label binding substance A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the adsorptivity is used. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態では、センサ表面で生じる蛍光に起因する光をセンサ裏面側から検出するので、蛍光Lfが光吸収の大きい溶媒を通過する距離を数十nm程度と削減することができる。したがって、例えば血液における光吸収をほぼ無視することができ、血液を遠心分離し赤血球などの着色成分を除去したり、血球フィルタを通して血清あるいは血漿状態にしたりするという前処理を行うことなく測定が可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, since light caused by fluorescence generated on the sensor surface is detected from the back side of the sensor, the distance that the fluorescence Lf passes through a solvent having a large light absorption can be reduced to about several tens of nm. Therefore, for example, light absorption in blood can be almost ignored, and measurement can be performed without pretreatment of centrifuging blood to remove colored components such as erythrocytes, or making it serum or plasma through a blood cell filter It becomes.

<第4の実施形態>
第4の実施形態の検出方法および装置について図7を参照して説明する。図7は第4の実施形態の検出装置の概略構成を示す全体図である。本実施形態の検出方法および装置は、金属層上に光導波層を備えたセンサチップを用い、励起光の照射により光導波層に光導波モードを励起し、光導波モードにより電場を増強させ、増強された電場において励起された蛍光を検出する検出方法および装置である。
<Fourth Embodiment>
A detection method and apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an overall view showing a schematic configuration of a detection apparatus according to the fourth embodiment. The detection method and apparatus of the present embodiment uses a sensor chip including an optical waveguide layer on a metal layer, excites an optical waveguide mode in the optical waveguide layer by irradiation of excitation light, enhances an electric field by the optical waveguide mode, A detection method and apparatus for detecting fluorescence excited in an enhanced electric field.

図7に示す検出装置4の構成は、第1の実施形態の検出装置の構成と同じであるが、用いられるセンサチップが異なり、このセンサチップの違いにより、電場増強のメカニズムが異なる。   The configuration of the detection device 4 shown in FIG. 7 is the same as the configuration of the detection device of the first embodiment, but the sensor chip used is different, and the electric field enhancement mechanism is different depending on the sensor chip.

センサチップ10”は金属層12a上に光導波層12bを備えている。そして、この光導波層12b上に、ブロッキング物質(図示略)によるブロッキング処理が施されている。光導波層12bの層厚は、特に制限されることはなく、光導波モードが誘起されるように、励起光Loの波長、入射角度および光導波層12bの屈折率等を考慮して定めることができる。例えば、上記と同様に励起光Loとして780nmに中心波長を有するレーザ光を用い、光導波層12bとして1層のシリコン酸化膜からなるものを用いる場合には、500〜600nm程度が好ましい。なお、光導波層12bは、1層以上の誘電体等の光導波材料からなる内部光導波層を含む積層構造であってもよく、この積層構造は、金属層側から順に内部光導波層および内部金属層の交互積層構造であることが好ましい。   The sensor chip 10 ″ includes an optical waveguide layer 12b on the metal layer 12a. Further, a blocking process (not shown) is performed on the optical waveguide layer 12b. The layer of the optical waveguide layer 12b. The thickness is not particularly limited, and can be determined in consideration of the wavelength of the excitation light Lo, the incident angle, the refractive index of the optical waveguide layer 12b, etc. so that the optical waveguide mode is induced. Similarly to the case of using laser light having a central wavelength of 780 nm as the excitation light Lo and using one layer of silicon oxide film as the optical waveguide layer 12b, the wavelength is preferably about 500 to 600 nm. 12b may have a laminated structure including an internal optical waveguide layer made of an optical waveguide material such as one or more dielectrics. The laminated structure includes an internal optical waveguide layer and an internal optical waveguide layer sequentially from the metal layer side. It is preferred parts are alternately laminated structure of a metal layer.

蛍光検出装置4を用いた本実施形態の蛍光検出方法について説明する。
本実施形態では、センサ部14の表面がブロッキング物質(図示略)によりブロッキング処理されている。これにより、蛍光標識結合物質BFのセンサ部14への非特異的な吸着が防止される。このように、蛍光標識結合物質BFの非特異的な吸着の影響を低減した状態で、第1の実施形態と同様に、励起光照射光学系20により励起光Loを照射する。励起光照射光学系20により励起光Loが誘電体プレート11と金属層12a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れることにより、金属層12a上にエバネッセント光が滲み出し、このエバネッセント光が光導波層12bの光導波モードと結合し、光導波モードが励起されることにより、光導波層12b上の電界分布が生じ、電場増強領域Dが形成される。そして、蛍光物質F中の蛍光色素分子fが励起されて蛍光Lfが発生する。このとき、表面プラズモンによる電場増強の効果により蛍光は増強されたものとなる。光検出器30によって、この蛍光Lfを検出することにより、蛍光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。
The fluorescence detection method of this embodiment using the fluorescence detection device 4 will be described.
In the present embodiment, the surface of the sensor unit 14 is subjected to a blocking process with a blocking substance (not shown). Thereby, nonspecific adsorption | suction to the sensor part 14 of the fluorescence label binding substance BF is prevented. As described above, the excitation light Lo is irradiated by the excitation light irradiation optical system 20 in a state where the influence of non-specific adsorption of the fluorescent label binding substance BF is reduced as in the first embodiment. The excitation light Lo is incident on the interface between the dielectric plate 11 and the metal layer 12a by the excitation light irradiation optical system 20 at a specific incident angle equal to or greater than the total reflection angle, so that the evanescent light spreads on the metal layer 12a. The evanescent light is coupled with the optical waveguide mode of the optical waveguide layer 12b, and the optical waveguide mode is excited. As a result, an electric field distribution on the optical waveguide layer 12b is generated, and the electric field enhancement region D is formed. Then, the fluorescent dye molecule f in the fluorescent substance F is excited to generate fluorescence Lf. At this time, the fluorescence is enhanced by the effect of the electric field enhancement by the surface plasmon. By detecting this fluorescence Lf by the photodetector 30, it is possible to detect the presence and / or amount of the substance to be detected bound to the fluorescent label binding substance.

本実施形態に係る検出方法でも、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子fと、複数の第1の蛍光色素分子fから生じる蛍光Lfを透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子fを包含する第1の粒子16とから構成される蛍光物質Fを用いている。さらに、本発明に係る検出方法でも、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in the detection method according to the present embodiment, a plurality of first fluorescent dye molecules f and a plurality of first fluorescent dye molecules f and a light-transmitting material that transmits fluorescence Lf generated from the plurality of first fluorescent dye molecules f are used as fluorescent labels. The fluorescent substance F composed of the first particles 16 including the fluorescent dye molecule f is used. Further, in the detection method according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and the non-specific fluorescent label binding substance A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the adsorptivity is used. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

さらに、光導波モードの励起により生じる電界分布は、通常の表面プラズモン蛍光法により生じる電界分布と比較して表面からの距離に伴う電界減衰の程度が緩やかであることから、蛍光標識として複数の第1の蛍光色素分子を内包する径の大きな蛍光物質を用いた場合、通常の表面プラズモン蛍光法による電場増強を用いるよりも大きな蛍光量増加効果を得ることができる。   Furthermore, the electric field distribution generated by the excitation of the optical waveguide mode has a more gradual degree of electric field attenuation with the distance from the surface than the electric field distribution generated by the normal surface plasmon fluorescence method. When a fluorescent substance having a large diameter encapsulating one fluorescent dye molecule is used, a larger fluorescence amount increasing effect can be obtained than when the electric field enhancement by the normal surface plasmon fluorescence method is used.

<第5の実施形態>
第5の実施形態の検出方法および装置について図8を参照して説明する。図8は第5の実施形態の検出装置の概略構成示す全体図である。本実施形態の検出方法および装置は、金属層上に光導波層を備えたセンサチップを用い、励起光の照射により光導波層に光導波モードを励起し、光導波モードにより電場を増強させ、増強された電場において励起された蛍光が金属層に新たにプラズモンを誘起することにより、誘電体プレートの金属層形成面と反対の面側から放射される、新たに誘起されたプラズモンからの放射光を検出する検出方法および装置である。
<Fifth Embodiment>
A detection method and apparatus according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an overall view showing a schematic configuration of the detection apparatus of the fifth embodiment. The detection method and apparatus of the present embodiment uses a sensor chip including an optical waveguide layer on a metal layer, excites an optical waveguide mode in the optical waveguide layer by irradiation of excitation light, enhances an electric field by the optical waveguide mode, Fluorescence excited in the enhanced electric field induces a new plasmon in the metal layer, and the emitted light from the newly induced plasmon emitted from the side opposite to the metal layer forming surface of the dielectric plate It is the detection method and apparatus which detect.

図8に示す本実施形態の検出装置5は、第3の実施形態の検出装置3と同様の構成であり、本実施形態の検出方法において用いられるセンサチップは第4の実施形態の検出方法で用いられるセンサチップと同様である。   The detection device 5 of the present embodiment shown in FIG. 8 has the same configuration as the detection device 3 of the third embodiment, and the sensor chip used in the detection method of the present embodiment is the detection method of the fourth embodiment. It is the same as the sensor chip used.

検出装置5を用いた本実施形態の蛍光検出方法について説明する。
本実施形態では、センサ部14の表面がブロッキング物質(図示略)によりブロッキング処理されている。これにより、蛍光標識結合物質BFのセンサ部14への非特異的な吸着が防止される。このように、蛍光標識結合物質BFの非特異的な吸着の影響を低減した状態で、第1の実施形態と同様に、励起光照射光学系20により励起光Loを照射する。励起光照射光学系20により励起光Loが誘電体プレート11と金属層12a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れることにより、金属層12a上にエバネッセント光が滲み出し、このエバネッセント光が光導波層12bの光導波モードと結合し、光導波モードが励起されることにより、光導波層12b上の電界分布が生じ、電場増強領域Dが形成される。そして、蛍光物質F中の蛍光色素分子fが励起されて蛍光Lfが発生する。このとき、表面プラズモンによる電場増強の効果により蛍光Lfは増強されたものとなる。光導波層12b上で生じたこの蛍光Lfが、金属膜12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へ特定の角度で放射光Lpが射出される。光検出器30によって、この放射光Lpを検出することにより、蛍光標識Fが標識され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。
The fluorescence detection method of this embodiment using the detection device 5 will be described.
In the present embodiment, the surface of the sensor unit 14 is subjected to a blocking process with a blocking substance (not shown). Thereby, nonspecific adsorption | suction to the sensor part 14 of the fluorescence label binding substance BF is prevented. As described above, the excitation light Lo is irradiated by the excitation light irradiation optical system 20 in a state where the influence of non-specific adsorption of the fluorescent label binding substance BF is reduced as in the first embodiment. The excitation light Lo is incident on the interface between the dielectric plate 11 and the metal layer 12a by the excitation light irradiation optical system 20 at a specific incident angle equal to or greater than the total reflection angle, so that the evanescent light spreads on the metal layer 12a. The evanescent light is coupled with the optical waveguide mode of the optical waveguide layer 12b, and the optical waveguide mode is excited. As a result, an electric field distribution on the optical waveguide layer 12b is generated, and the electric field enhancement region D is formed. Then, the fluorescent dye molecule f in the fluorescent substance F is excited to generate fluorescence Lf. At this time, the fluorescence Lf is enhanced by the effect of electric field enhancement by surface plasmons. The fluorescence Lf generated on the optical waveguide layer 12b newly induces a surface plasmon on the metal film 12, and the surface plasmon causes the emitted light Lp to be emitted at a specific angle to the side opposite to the metal film formation surface of the sensor chip 10 ″. By detecting the emitted light Lp by the photodetector 30, it is possible to detect the presence and / or amount of the target substance labeled with the fluorescent label F.

本実施形態に係る検出方法でも、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子fと、複数の第1の蛍光色素分子fから生じる蛍光Lfを透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子fを包含する第1の粒子16とから構成される蛍光物質Fを用いている。さらに、本発明に係る検出方法でも、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in the detection method according to the present embodiment, a plurality of first fluorescent dye molecules f and a plurality of first fluorescent dye molecules f and a light-transmitting material that transmits fluorescence Lf generated from the plurality of first fluorescent dye molecules f are used as fluorescent labels. The fluorescent substance F composed of the first particles 16 including the fluorescent dye molecule f is used. Further, in the detection method according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and the non-specific fluorescent label binding substance A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the adsorptivity is used. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、本実施形態では、センサ表面で生じる蛍光に起因する光をセンサ裏面側から検出するので、蛍光Lfが光吸収の大きい溶媒を通過する距離を数十nm程度と削減することができ、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Further, in the present embodiment, the light caused by the fluorescence generated on the sensor surface is detected from the back side of the sensor, so the distance that the fluorescence Lf passes through the solvent having a large light absorption can be reduced to about several tens of nm. The same effect as that of the second embodiment can be obtained.

さらに、光導波モードの励起による電場増強を用いていることから、第4の実施形態と同様に蛍光量増加効果を得ることができる。   Furthermore, since the electric field enhancement by excitation of the optical waveguide mode is used, the effect of increasing the amount of fluorescence can be obtained as in the fourth embodiment.

(第1から5の実施形態における設計変更例)
なお、第1から第5の実施形態においては、蛍光標識として、図9に示すように、さらに、透光材料16の表面に蛍光を透過する厚みの金属被膜Mcが設けられたものを用いてもよい。金属被膜Mcは、透光材料16の全表面を覆うものであってもよいし、全表面を覆うものでなく、一部表面が露出するように設けられたものであってもよい。金属被膜Mcの材料としては、上述の金属層と同様の金属材料を用いることができる。この場合、ブロッキング物質についても同様の金属被膜を設けることが好ましい。
(Example of design change in the first to fifth embodiments)
In the first to fifth embodiments, as the fluorescent label, as shown in FIG. 9, the surface of the light transmitting material 16 further provided with a metal coating Mc having a thickness that transmits fluorescence is used. Also good. The metal coating Mc may cover the entire surface of the translucent material 16, or may cover the entire surface, and may be provided so that a part of the surface is exposed. As a material of the metal coating Mc, the same metal material as that of the above-described metal layer can be used. In this case, it is preferable to provide a similar metal film for the blocking substance.

蛍光物質の表面に金属被膜Mcを備えた場合、センサチップ10、10’の金属層12、12’に発生した表面プラズモンあるいは局在プラズモンが蛍光物質Fの金属被膜Mcのウィスパリング・ギャラリー・モードにカップリングし、蛍光物質F内の蛍光色素分子fをさらに高効率に励起できる。なお、ウィスパリング・ギャラリー・モードとは、ここで用いられるφ5300nm以下程度の蛍光物質のような微小球の球表面に局在し、周回する電磁波モードである。   When the metal coating Mc is provided on the surface of the fluorescent material, the surface plasmon or local plasmon generated in the metal layers 12 and 12 ′ of the sensor chip 10, 10 ′ is the whispering gallery mode of the metal coating Mc of the fluorescent material F. And the fluorescent dye molecule f in the fluorescent substance F can be excited with higher efficiency. The whispering gallery mode is an electromagnetic wave mode that localizes and circulates on the surface of a microsphere such as a fluorescent material having a diameter of about 5300 nm or less used here.

蛍光物質への金属被膜方法の一例を挙げる。
まず、前述手順により消光防止性蛍光物質を作製し、その表面にポリエチレンイミン(PEI)(エポミン、日本触媒社)を修飾する。
次に、粒子表面のPEIに粒径15nmのPdナノ粒子(平均粒径19nm、徳力本社)を吸着させる。
Pdナノ粒子が吸着したポリスチレン粒子を無電解金メッキ液(HAuCl4、小島化学薬品社)に浸漬させることで、Pdナノ粒子を触媒とする無電界メッキを利用して、ポリスチレン粒子表面に金膜を作製する。
An example of a metal coating method on a fluorescent material is given.
First, a quenching-resistant fluorescent material is prepared by the above-described procedure, and polyethyleneimine (PEI) (Epomin, Nippon Shokubai Co., Ltd.) is modified on the surface.
Next, Pd nanoparticles having an average particle diameter of 15 nm (average particle diameter of 19 nm, Tokuru Head Office) are adsorbed on the PEI on the particle surface.
By immersing polystyrene particles adsorbed with Pd nanoparticles in an electroless gold plating solution (HAuCl4, Kojima Chemical Co., Ltd.), a gold film is produced on the surface of polystyrene particles using electroless plating using Pd nanoparticles as a catalyst. To do.

「検出用試料セル」
本発明の検出方法のセンサチップとして使用される検出用試料セルについて説明する。
<第1の実施形態の検出用試料セル>
図10Aは、第1の実施形態の検出用試料セル50の構成を示す平面図、図10Bは検出用試料セル50の側断面図である。
"Sample cell for detection"
A detection sample cell used as a sensor chip of the detection method of the present invention will be described.
<Detection Sample Cell of First Embodiment>
FIG. 10A is a plan view showing the configuration of the detection sample cell 50 of the first embodiment, and FIG. 10B is a side sectional view of the detection sample cell 50.

検出用試料セル50は、誘電体プレートからなる基台51と、基台51上に液体試料Sを保持し、液体試料Sの流路52を形成するスペーサ53と、試料Sを注入する注入口54aおよび流路52を流下した試料を排出する排出口となる空気孔54bを備えたガラス板からなる上板54とから構成され、流路52の注入口54aと空気孔54bとの間の試料接触面となる基台51の所定領域上に設けられた金属層58a、59aからなるセンサ部58、59が備えられている。また、注入口54aから流路52に至る箇所にはメンブレンフィルター55が備えられ、流路52下流の空気孔54bに接続する部分には廃液だめ56が形成されている。   The detection sample cell 50 includes a base 51 made of a dielectric plate, a spacer 53 that holds the liquid sample S on the base 51 and forms a flow path 52 of the liquid sample S, and an inlet for injecting the sample S. 54a and an upper plate 54 made of a glass plate provided with an air hole 54b serving as a discharge port for discharging the sample flowing down the flow path 52, and the sample between the inlet 54a and the air hole 54b of the flow path 52 Sensor portions 58 and 59 composed of metal layers 58a and 59a provided on a predetermined region of the base 51 serving as a contact surface are provided. Further, a membrane filter 55 is provided at a location from the inlet 54 a to the flow path 52, and a waste liquid reservoir 56 is formed at a portion connected to the air hole 54 b downstream of the flow path 52.

本実施形態においては、基台51が誘電体プレートから構成され、センサ部の誘電体プレートを兼ねているが、基台としては、センサ部が構成される部分のみ誘電体プレートで構成されたものを用いてもよい。   In this embodiment, the base 51 is composed of a dielectric plate and also serves as the dielectric plate of the sensor unit. However, as the base, only the part where the sensor unit is composed is composed of a dielectric plate. May be used.

検出用試料セル50は、上述した第1〜第5のいずれの実施形態の検出装置および方法におけるセンサチップとして、同様に使用することができる。   The detection sample cell 50 can be similarly used as a sensor chip in the detection apparatus and method of any of the first to fifth embodiments described above.

検出用試料セル50は、センサ部上をブロッキング物質によってブロッキング処理することができる。   The detection sample cell 50 can be subjected to a blocking process with a blocking substance on the sensor portion.

検出用試料セル50は、被検出物質に応じて、この被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質をセンサ部に適宜固定して使用することができる。   The detection sample cell 50 can be used by appropriately fixing a first binding substance that specifically binds to the substance to be detected to the sensor unit according to the substance to be detected.

さらに、検出用試料セル50は、センサ部より上流側の流路内に配置されている蛍光標識結合物質BFを備えることができる。   Further, the detection sample cell 50 can include a fluorescent label binding substance BF disposed in the flow channel upstream of the sensor unit.

<第2実施形態の検出用試料セル>
図11は、サンドイッチ法によるアッセイに適した第2の実施形態の検出用試料セルの側断面を示すものである。本実施形態の検出用試料セル50Aにおいては、基台51上に流路52上流側から、被検出物質である抗原と特異的に結合する2次抗体(第2の結合物質)B2と該2次抗体B2が表面修飾された蛍光物質Fとからなる標識2次抗体BF(蛍光標識結合物質)を物理吸着させてある標識2次抗体吸着エリア57、被検出物質である抗原と特異的に結合する1次抗体(第1の結合物質)B1が固定された第1の測定エリア58、被検出物質である抗原Aとは結合せず標識2次抗体BFと特異的に結合する1次抗体B0が固定された第2の測定エリア59が順に設けられている。また、この第1および第2の測定エリア58,59は、ブロッキング物質Rによってブロッキング処理されている。本例では、センサ部に2つの測定エリアを設けた例を挙げているが、測定エリアは1つのみであってもよい。
<Sample Cell for Detection of Second Embodiment>
FIG. 11 shows a side cross section of a detection sample cell according to a second embodiment suitable for an assay by the sandwich method. In the detection sample cell 50A of the present embodiment, a secondary antibody (second binding substance) B2 that specifically binds to an antigen that is a substance to be detected from the upstream side of the flow path 52 on the base 51 and the 2 Labeled secondary antibody adsorption area 57 in which labeled secondary antibody BF (fluorescent label binding substance) consisting of fluorescent substance F whose surface is modified by secondary antibody B2 is physically adsorbed, specifically binds to the antigen to be detected. Primary antibody B0 that specifically binds to the labeled secondary antibody BF without binding to the antigen A that is the target substance, the first measurement area 58 to which the primary antibody (first binding substance) B1 is fixed Are fixed in order. Further, the first and second measurement areas 58 and 59 are subjected to a blocking process with the blocking substance R. In this example, an example in which two measurement areas are provided in the sensor unit is described, but only one measurement area may be provided.

基台51上の第1の測定エリア58および第2の測定エリア59にはそれぞれ金属層として、Au(金)膜58aおよび59aが形成されている。第1の測定エリア58のAu膜58a上にはさらに1次抗体B1が固定され、第2の測定エリア59のAu膜59a上にはさらに1次抗体B1とは異なる1次抗体B0が固定されている。そして、Au膜58aおよびAu膜59aの表面には、ブロッキング物質Rによってブロッキング処理が施されている。互いに異なる1次抗体が設けられている点以外は第1の測定エリア58と第2の測定エリア59は同一の構成である。第2の測定エリア59に固定されている1次抗体B0は抗原Aとは結合せず、標識2次抗体BFと直接結合するものである。これにより、流路を流れた標識2次抗体の量、活性など反応に関する変動要因と励起光照射光学系20、金(Au)膜58aおよび59a、液体試料Sなど電場増強度に関する変動要因を検出し、較正に利用することができる。なお、第2の測定エリアには1次抗体B0ではなく、既知量の標識物質が予め固定されていてもよい。標識物質は2次抗体により表面修飾された蛍光物質と同種のものであってもよいし、波長、サイズの異なる蛍光物質であってもよい。さらには金属微粒子などであってもよい。この場合、励起光照射光学系20、金膜58a、59a、液体試料Sなど表面プラズモン増強度に関する変動要因のみを検出し、較正に利用することができる。第2の測定エリア59に標識2次抗体BF、既知量の標識物質のどちらを固定するかは、較正目的および方法によって適宜定めればよい。   Au (gold) films 58a and 59a are formed as metal layers in the first measurement area 58 and the second measurement area 59 on the base 51, respectively. A primary antibody B1 is further immobilized on the Au film 58a in the first measurement area 58, and a primary antibody B0 different from the primary antibody B1 is further immobilized on the Au film 59a in the second measurement area 59. ing. The surfaces of the Au film 58a and the Au film 59a are subjected to a blocking process with a blocking substance R. The first measurement area 58 and the second measurement area 59 have the same configuration except that different primary antibodies are provided. The primary antibody B0 fixed in the second measurement area 59 does not bind to the antigen A but directly binds to the labeled secondary antibody BF. As a result, fluctuation factors relating to the reaction such as the amount and activity of the labeled secondary antibody flowing through the flow path and fluctuation factors relating to the electric field enhancement such as the excitation light irradiation optical system 20, the gold (Au) films 58a and 59a, and the liquid sample S are detected. And can be used for calibration. Note that a known amount of labeling substance may be immobilized in advance in the second measurement area instead of the primary antibody B0. The labeling substance may be the same type as the fluorescent substance surface-modified with the secondary antibody, or may be a fluorescent substance having a different wavelength and size. Furthermore, metal fine particles may be used. In this case, only the fluctuation factors relating to the surface plasmon enhancement such as the excitation light irradiation optical system 20, the gold films 58a and 59a, and the liquid sample S can be detected and used for calibration. Which of the labeled secondary antibody BF and the known amount of the labeled substance is fixed in the second measurement area 59 may be appropriately determined depending on the calibration purpose and method.

検出用試料セル50Aは、上述した第1〜第5のいずれの実施形態の検出装置および方法においてもセンサチップに代えて同様に使用することができる。検出用試料セル50は、収容部19において、励起光照射光学系20および検出器30に相対的にX方向に移動可能とされており、第1の測定エリア58からの蛍光もしくは放射光の検出測定の後、第2の測定エリア59を検出位置に移動させて第2の測定エリア59からの蛍光もしくは放射光の検出を行うように構成されている。   The detection sample cell 50A can be similarly used in place of the sensor chip in any of the detection apparatuses and methods of the first to fifth embodiments described above. The detection sample cell 50 is movable in the X direction relative to the excitation light irradiation optical system 20 and the detector 30 in the housing unit 19, and detects fluorescence or radiation light from the first measurement area 58. After the measurement, the second measurement area 59 is moved to the detection position to detect fluorescence or radiated light from the second measurement area 59.

本発明の検出方法において、本実施形態の検出用試料セル50Aを用い、血液(全血)中に被検出物質である抗原を含むか否について、サンドイッチ法によるアッセイを行う手順について図12を参照して説明する。   In the detection method of the present invention, refer to FIG. 12 for the procedure for performing an assay by the sandwich method to determine whether blood (whole blood) contains an antigen, which is a substance to be detected, using the detection sample cell 50A of the present embodiment. To explain.

step1:注入口54aから検査対象である血液(全血)Soを注入する。ここでは、この血液So中に被検出物質である抗原Aが含まれている場合について説明する。図12中において血液Soは網掛け領域で示している。
step2:血液Soはメンブレンフィルター55により濾過され、赤血球、白血球などの大きな分子が残渣となる。
step3:血漿S(メンブレンフィルター55で血球分離された血液)が毛細管現象で流路52に染み出す。または反応を早め、検出時間を短縮するために、空気孔54bにポンプを接続し、血漿Sをポンプの吸引、押し出し操作によって流下させてもよい。図12中において血漿Sは斜線領域で示している。
step4:流路52に染み出した血漿Sと2次抗体Bが付与された蛍光物質とが混ぜ合わされ、血漿S中の抗原Aが標識2次抗体BFと結合する。
step5:血漿Sは流路52に沿って空気孔54b側へと徐々に流れ、標識2次抗体BFと結合した抗原Aが、第1の測定エリア58上に固定されている1次抗体Bと結合し、抗原Aが1次抗体Bと標識2次抗体BFで挟み込まれたいわゆるサンドイッチが形成される。このとき、標識2次抗体BFのセンサ部への非特異的な吸着の影響は、ブロッキング物質Rによって低減される。
step6:抗原Aと結合しなかった標識2次抗体BFの一部は第2の測定エリア59上に固定されている1次抗体Bと結合する。さらに抗原Aまたは1次抗体Bと結合しなかった標識2次抗体BFが測定エリア上に残っている場合があっても、後続の血漿Sが洗浄の役割を担い、プレート上に浮遊および非特異吸着していた標識2次抗体BFを洗い流す。
step 1: Blood (whole blood) So to be examined is injected from the injection port 54a. Here, the case where the antigen A which is a to-be-detected substance is contained in this blood So is demonstrated. In FIG. 12, blood So is indicated by a shaded area.
step 2: The blood So is filtered by the membrane filter 55, and large molecules such as red blood cells and white blood cells become residues.
Step 3: Plasma S (blood separated by the membrane filter 55) leaks into the flow path 52 by capillary action. Alternatively, in order to accelerate the reaction and shorten the detection time, a pump may be connected to the air hole 54b, and the plasma S may be caused to flow down by pump suction and push-out operations. In FIG. 12, plasma S is indicated by a hatched area.
step4: a fluorescent substance plasma exuded S and the secondary antibody B 2 is applied to the flow passage 52 is mixed, the antigen A in plasma S bind with the labeling secondary antibodies BF.
step5: Plasma S gradually flows into the air hole 54b side along the flow path 52, the antigen A bound to the labeling secondary antibodies BF are primary 1 are fixed on the first measurement area 58 antibody B 1 bound, so-called sandwich antigen a is sandwiched with primary antibody B 1 and the labeling secondary antibodies BF are formed with. At this time, the non-specific adsorption effect on the sensor part of the labeled secondary antibody BF is reduced by the blocking substance R.
Step 6: A part of the labeled secondary antibody BF that has not bound to the antigen A binds to the primary antibody B 0 fixed on the second measurement area 59. Furthermore, even if the labeled secondary antibody BF that has not bound to the antigen A or the primary antibody B 0 may remain on the measurement area, the subsequent plasma S plays a role of washing, and is suspended and not on the plate. The labeled secondary antibody BF that has been specifically adsorbed is washed away.

このように、血液Soを注入口54aから注入し、第1の測定エリア58上に抗原Aが1次抗体Bと標識2次抗体BFで挟まれたサンドイッチが形成されるまでのstep1からStep6の後、第1の測定エリア58からの蛍光信号或いは放射光信号(以下、検出信号)を検出することにより、抗原の有無および/またはその濃度を検出することができる。その後、第2の測定エリア59からの検出信号を検出できるように試料セル50をX方向に移動させ、第2の測定エリア59からの検出信号を検出する。標識2次抗体BFと結合する1次抗体Bを固定している第2の測定エリア59からの検出信号は、標識2次抗体BFの流下した量、活性などの反応条件を反映した蛍光信号であると考えられ、この検出信号をリファレンスとして、第1の測定エリア58からの検出信号を補正することにより、より精度の高い検出結果を得ることができる。また、既述の通り、第2の測定エリア59に既知量の標識物質(蛍光物質、金属微粒子)をあらかじめ固定した場合であっても、同様に、第2の測定エリア59からの光信号をリファレンスとして第1の測定エリア58からの検出信号を補正することができる。 Thus, by injecting the blood So from the inlet 54a, from step1 to sandwich antigen A on the first measurement area 58 is sandwiched between the primary antibody B 1 and the labeling secondary antibodies BF are formed Step6 Thereafter, the presence or absence of the antigen and / or its concentration can be detected by detecting a fluorescence signal or a radiated light signal (hereinafter referred to as a detection signal) from the first measurement area 58. Thereafter, the sample cell 50 is moved in the X direction so that the detection signal from the second measurement area 59 can be detected, and the detection signal from the second measurement area 59 is detected. Detection signals from the second measurement area 59 is the primary antibody B 0 that bind with the labeling secondary antibodies BF was fixed, flows down the amount of labeled secondary antibodies BF, fluorescence signal that reflects the reaction conditions, such as active By correcting the detection signal from the first measurement area 58 using this detection signal as a reference, a more accurate detection result can be obtained. In addition, as described above, even when a known amount of a labeling substance (fluorescent substance, metal fine particles) is fixed in advance in the second measurement area 59, the optical signal from the second measurement area 59 is similarly received. As a reference, the detection signal from the first measurement area 58 can be corrected.

本実施形態に係る検出用試料セルでは、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用いている。すなわち、この蛍光物質を用いることにより、複数の第1の蛍光色素分子のまとまりとして被検出物質を標識することができる。したがって、信号強度をより稼ぐことができるため、信号強度のばらつきを抑え、増強された電場を効率よく利用することが可能となる。さらに、本発明に係る検出用試料セルでは、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、蛍光標識結合物質が非特異的に吸着しうる場所をこのブロッキング物質によってブロッキングすることによって、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着を防止することができる。この結果、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着に起因するノイズを抑制することが可能となる。すなわち、S/N比のよい信号を検出することが可能となる。以上より、被検出物質の有無および/または量を精度よく検出することが可能となる。   In the sample cell for detection according to the present embodiment, a plurality of first fluorescent dye molecules and a plurality of first fluorescent dye molecules that transmit fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules are used as fluorescent labels. A fluorescent material composed of first particles including fluorescent dye molecules is used. That is, by using this fluorescent substance, the substance to be detected can be labeled as a group of a plurality of first fluorescent dye molecules. Therefore, since it is possible to earn more signal strength, it is possible to suppress variation in signal strength and efficiently use the enhanced electric field. Furthermore, the detection sample cell according to the present invention is a blocking substance that does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance as a blocking agent, A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the specific adsorptivity is used. Therefore, nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance can be prevented by blocking the place where the fluorescent label binding substance can be adsorbed nonspecifically with this blocking substance. As a result, it is possible to suppress noise caused by nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance. That is, a signal with a good S / N ratio can be detected. As described above, it is possible to accurately detect the presence and / or amount of the substance to be detected.

<第3実施形態の検出用試料セル>
図13は、競合法によるアッセイに適した第3の実施形態の検出用試料セルを示すものである。本実施形態の検出用試料セル50Bにおいては、基台51上には流路52上流側から、抗原Aとは結合せず後述の1次抗体と特異的に結合する2次抗体C3(第3の結合物質)と該2次抗体C3が表面修飾された蛍光物質Fとからなる標識2次抗体CF(蛍光標識結合物質)を物理吸着させてある標識2次抗体吸着エリア57’、被検出物質である抗原Aおよび2次抗体C3と競合して特異的に結合する1次抗体C1(第1の結合物質)が固定された第1の測定エリア58’、被検出物質である抗原Aとは結合せず標識2次抗体CFと特異的に結合する1次抗体C0が固定された第2の測定エリア59’が順に設けられている。また、この第1および第2の測定エリア58’,59’は、ブロッキング物質によってブロッキング処理されている。本例では、センサ部に2つの測定エリアを設けた例を挙げているが、測定エリアは1つのみであってもよい。
<Sample Cell for Detection of Third Embodiment>
FIG. 13 shows a sample cell for detection according to a third embodiment suitable for the assay by the competition method. In the detection sample cell 50B of the present embodiment, the secondary antibody C3 (the third antibody) that specifically binds to a primary antibody described later without binding to the antigen A from the upstream side of the flow path 52 on the base 51 in the detection sample cell 50B. A labeled secondary antibody adsorption area 57 ′ in which a labeled secondary antibody CF (fluorescent label binding material) comprising the secondary antibody C 3 and a fluorescent material F whose surface has been modified is physically adsorbed, a substance to be detected The first measurement area 58 ′ to which the primary antibody C1 (first binding substance) that specifically binds by binding to the antigen A and the secondary antibody C3 is immobilized, and the antigen A as the detection target substance A second measurement area 59 ′ to which the primary antibody C0 that specifically binds to the labeled secondary antibody CF without being bound is fixed is provided in order. Further, the first and second measurement areas 58 ′ and 59 ′ are subjected to a blocking process with a blocking substance. In this example, an example in which two measurement areas are provided in the sensor unit is described, but only one measurement area may be provided.

基台51上の第1の測定エリア58および第2の測定エリア59にはそれぞれ金属層として、金(Au)膜58aおよび59aが形成されている。第1の測定エリア58’のAu膜58a上にさらに1次抗体C1が固定され、第2の測定エリア59’のAu膜59a上にさらに1次抗体C1とは異なる1次抗体C0が固定されている。そして、Au膜58aおよびAu膜59aの表面には、ブロッキング物質Rによってブロッキング処理が施されている。互いに異なる1次抗体が設けられている点以外は第1の測定エリア58’と第2の測定エリア59’は同一の構成である。抗原Aと標識2次抗体CFとは、第1の測定エリア58’に固定されている1次抗体C1に競合的に結合するものである。第2の測定エリア59’に固定されている1次抗体C0は抗原Aとは結合せず、標識2次抗体CFと直接結合するものである。これにより、流路を流れた標識2次抗体の量、活性など反応に関する変動要因と励起光照射光学20、金(Au)膜58aおよび59a、液体試料Sなど電場増強度に関する変動要因を検出し、較正に利用することができる。なお、第2の測定エリアには1次抗体C0ではなく、既知量の標識物質が予め固定されていてもよい。標識物質は2次抗体により表面修飾された蛍光物質と同種のものであってもよいし、波長、サイズの異なる蛍光物質であってもよい。この場合、励起光照射光学20、金(Au)膜58aおよび59a、液体試料Sなど表面プラズモン増強度に関する変動要因のみを検出し、較正に利用することができる。第2の測定エリア59に標識2次抗体CF、既知量の標識物質のどちらを固定するかは較正目的および方法によって適宜、選択することができる。   Gold (Au) films 58a and 59a are formed as metal layers in the first measurement area 58 and the second measurement area 59 on the base 51, respectively. A primary antibody C1 is further immobilized on the Au film 58a in the first measurement area 58 ′, and a primary antibody C0 different from the primary antibody C1 is further immobilized on the Au film 59a in the second measurement area 59 ′. ing. The surfaces of the Au film 58a and the Au film 59a are subjected to a blocking process with a blocking substance R. The first measurement area 58 'and the second measurement area 59' have the same configuration except that different primary antibodies are provided. The antigen A and the labeled secondary antibody CF are competitively bound to the primary antibody C1 fixed in the first measurement area 58 '. The primary antibody C0 fixed in the second measurement area 59 'does not bind to the antigen A but directly binds to the labeled secondary antibody CF. As a result, fluctuation factors relating to the reaction such as the amount and activity of the labeled secondary antibody flowing through the flow path and fluctuation factors relating to the electric field enhancement such as the excitation light irradiation optics 20, the gold (Au) films 58a and 59a, and the liquid sample S are detected. Can be used for calibration. In the second measurement area, a known amount of labeling substance may be immobilized in advance instead of the primary antibody C0. The labeling substance may be the same type as the fluorescent substance surface-modified with the secondary antibody, or may be a fluorescent substance having a different wavelength and size. In this case, only the fluctuation factors relating to the surface plasmon enhancement such as the excitation light irradiation optics 20, the gold (Au) films 58a and 59a, and the liquid sample S can be detected and used for calibration. Which of the labeled secondary antibody CF and the known amount of the labeled substance is fixed in the second measurement area 59 can be appropriately selected depending on the calibration purpose and method.

検出用試料セル50Bは、既述の検出用試料セル50Aと同様に、上述した第1〜第5のいずれの実施形態の検出装置および方法においてセンサチップに代えて同様に使用することができる。   The detection sample cell 50B can be similarly used in place of the sensor chip in the detection apparatus and method of any of the first to fifth embodiments described above, similarly to the detection sample cell 50A described above.

本発明の検出方法において、本実施形態の検出用試料セル50Bを用い、血液(全血)中に被検出物質である抗原を含むか否について、サンドイッチ法によるアッセイを行う手順について図14を参照して説明する。   In the detection method of the present invention, refer to FIG. 14 for the procedure for performing an assay by the sandwich method to determine whether or not an antigen that is a substance to be detected is contained in blood (whole blood) using the detection sample cell 50B of the present embodiment. To explain.

step1:注入口54aから検査対象である血液(全血)Soを注入する。ここでは、この血液So中に被検出物質である抗原Aが含まれている場合について説明する。図14において血液Soは網掛け領域で示している。
step2:血液Soはメンブレンフィルター55により濾過され、赤血球、白血球などの大きな分子が残渣となる。
step3:血漿S(メンブレンフィルター55で血球分離された血液)が毛細管現象で流路52に染み出す。または反応を早め、検出時間を短縮するために、空気孔54bにポンプを接続し、血漿Sをポンプの吸引、押し出し操作によって流下させてもよい。図14において血漿Sは斜線領域で示している。
step4:流路52に染み出した血漿Sと標識2次抗体CFが付与された蛍光物質Fとが混ぜ合わされる。
step5:血漿Sは流路52に沿って空気孔54b側へと徐々に流れ、抗原Aと標識2次抗体CFとが競合して、第1の測定エリア58’上に固定されている1次抗体Cと結合する。このとき、標識2次抗体CFのセンサ部への非特異的な吸着の影響は、ブロッキング物質Rによって低減される。
step6:第1の測定エリア58’上の1次抗体C1と結合しなかった標識2次抗体CFの一部は、第2の測定エリア59’上に固定されている1次抗体Cと結合する。さらに1次抗体CまたはCと結合していない標識2次抗体CFが測定エリア上に残っている場合があっても、後続の血漿Sが洗浄の役割を担い、プレート上に浮遊および非特異吸着していた標識2次抗体CFを洗い流す。
step 1: Blood (whole blood) So to be examined is injected from the injection port 54a. Here, the case where the antigen A which is a to-be-detected substance is contained in this blood So is demonstrated. In FIG. 14, blood So is indicated by a shaded area.
step 2: The blood So is filtered by the membrane filter 55, and large molecules such as red blood cells and white blood cells become residues.
Step 3: Plasma S (blood separated by the membrane filter 55) leaks into the flow path 52 by capillary action. Alternatively, in order to accelerate the reaction and shorten the detection time, a pump may be connected to the air hole 54b, and the plasma S may be caused to flow down by pump suction and push-out operations. In FIG. 14, the plasma S is indicated by a hatched area.
Step 4: The plasma S that has oozed into the flow path 52 and the fluorescent substance F to which the labeled secondary antibody CF has been added are mixed.
step 5: The plasma S gradually flows along the flow path 52 toward the air hole 54b, the antigen A and the labeled secondary antibody CF compete with each other, and are fixed on the first measurement area 58 ′. It binds to the antibody C 1. At this time, the influence of non-specific adsorption on the sensor part of the labeled secondary antibody CF is reduced by the blocking substance R.
step6: 'Some on the primary antibody C1 with unbound labeled secondary antibody CF, the second measurement area 59' first measurement area 58 coupled with and fixed on the primary antibody C 0 To do. Even if further primary antibody C 1 or not bound to C 0-labeled secondary antibody CF remains on the measurement area, a subsequent plasma S is responsible for washing, floating and non-on plate The labeled secondary antibody CF that has been specifically adsorbed is washed away.

このように、血液を注入口から注入し、測定エリア58’上の1次抗体C1に抗原Aおよび2次抗体C3が競合結合するまでのstep1からStep6の後、第1の測定エリア58’および第2の測定エリア59’からの検出信号を検出することにより、抗原の有無および/またはその濃度を検出することができる。その後、第2の測定エリア59からの検出信号を検出できるように検出用試料セル50をX方向に移動させ、第2の測定エリア59からの検出信号を検出し、この検出信号をリファレンスとして、第1の測定エリアからの検出信号を補正することにより、より精度の高い検出結果を得ることができる。   In this way, blood is injected from the inlet, and after Step 1 to Step 6 until antigen A and secondary antibody C3 competitively bind to primary antibody C1 on measurement area 58 ′, first measurement area 58 ′ and By detecting the detection signal from the second measurement area 59 ′, the presence and / or concentration of the antigen can be detected. Thereafter, the detection sample cell 50 is moved in the X direction so that the detection signal from the second measurement area 59 can be detected, the detection signal from the second measurement area 59 is detected, and this detection signal is used as a reference. By correcting the detection signal from the first measurement area, a more accurate detection result can be obtained.

競合法においては、被検出物質Aの濃度が高ければ、第1の結合物質C1と結合する第3の結合物質C3の量が少なく、すなわち金属層上の消光防止性蛍光物質Fの数が少なくなるため蛍光強度が小さくなり、一方、被検出物質Aの濃度が低ければ、第1の結合物質C1と結合する第3の結合物質C3の量が多く、すなわち金属膜上の消光防止性蛍光物質の数が多くなるため蛍光強度が大きくなる。競合法は被検出物質にエピトープが一つあれば測定が可能であることから、低分子量の物質の検出に適している。   In the competition method, if the concentration of the substance A to be detected is high, the amount of the third binding substance C3 that binds to the first binding substance C1 is small, that is, the number of the quenching-proof fluorescent substance F on the metal layer is small. Therefore, if the concentration of the substance A to be detected is low, the amount of the third binding substance C3 bound to the first binding substance C1 is large, that is, the quenching-preventing fluorescent substance on the metal film. The fluorescence intensity increases because the number of The competitive method is suitable for detection of a low molecular weight substance because it can be measured if the substance to be detected has one epitope.

本実施形態に係る検出用試料セルでも、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用いている。さらに、本発明に係る検出用試料セルでも、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。   The detection sample cell according to the present embodiment also includes a plurality of first fluorescent dye molecules and a plurality of first fluorescent dye molecules that transmit fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules as the fluorescent label. A fluorescent material composed of first particles including fluorescent dye molecules is used. Further, the detection sample cell according to the present invention is also a blocking substance that does not contain the first fluorescent dye molecule as a blocking agent and does not have the specific binding property of the binding substance. A blocking substance having nonspecific adsorptivity equivalent to the specific adsorptivity is used. Therefore, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

(検出用試料セルの設計変更例)
光導波モードによる電場増強を利用する検出方法および装置に用いる検出用試料セルの断面図を図15に示す。図10に示した第1の実施形態の検出用試料セルの構成と略同一であるが、センサ部の金属層58a、59a上にさらに光導波層58b、59bを備えている。この場合、ブロッキング物質によるブロッキング処理は、光導波層58b、59bの上に施される。
(Example of design change of sample cell for detection)
FIG. 15 shows a cross-sectional view of a sample cell for detection used in a detection method and apparatus using electric field enhancement by the optical waveguide mode. Although substantially the same as the configuration of the detection sample cell of the first embodiment shown in FIG. 10, optical waveguide layers 58b and 59b are further provided on the metal layers 58a and 59a of the sensor unit. In this case, the blocking treatment with the blocking substance is performed on the optical waveguide layers 58b and 59b.

この検出用試料セルも適宜、センサ部に第1の結合物質を、センサ部上流側に蛍光標識結合物質を固定し使用することができる。   This detection sample cell can also be used by appropriately fixing the first binding substance to the sensor section and the fluorescent label binding substance upstream of the sensor section.

「検出用キット」
<第1の実施形態>
本発明の検出方法に使用される第1の実施形態の検出用キットについて説明する。
"Detection kit"
<First Embodiment>
The detection kit of the first embodiment used in the detection method of the present invention will be described.

図16Aは検出用キット60aの構成を示す模式図である。
検出用キット60aは、センサ部がブロッキング物質によるブロッキング処理を施された検出用試料セル61と、液体試料と同時もしくは液体試料の流下後に流路内に流下される、蛍光標識結合物質BFを含む標識用溶液63とを備えている。ここで、例えば図16Aでは、標識用溶液63はアンプル62に入れられ密閉されている。
FIG. 16A is a schematic diagram showing the configuration of the detection kit 60a.
The detection kit 60a includes a detection sample cell 61 whose sensor part has been subjected to blocking treatment with a blocking substance, and a fluorescent label binding substance BF that flows down into the flow path at the same time as the liquid sample or after the liquid sample flows down. And a labeling solution 63. Here, for example, in FIG. 16A, the labeling solution 63 is put in an ampoule 62 and sealed.

検出用試料セル61は、検出用試料セル内に、蛍光標識結合物質BFを物理吸着した物理吸着エリアを備えていない点でのみ上述の第2の実施形態の検出用試料セル50Aと異なり、その他は検出用試料セル50Aと略同一の構成である。   The detection sample cell 61 differs from the detection sample cell 50A of the second embodiment described above only in that the detection sample cell does not include a physical adsorption area in which the fluorescent label binding substance BF is physically adsorbed. Has substantially the same configuration as the detection sample cell 50A.

本発明の検出方法において、本実施形態の検出用キット60aを用い、血液(全血)中に被検出物質である抗原を含むか否について、サンドイッチ法によるアッセイを行う手順について図17を参照して説明する。   In the detection method of the present invention, referring to FIG. 17 for the procedure for performing an assay using the sandwich method to determine whether or not an antigen as a detection substance is contained in blood (whole blood) using the detection kit 60a of the present embodiment. I will explain.

step1:注入口54aから検査対象である血液(全血)Soを注入する。ここでは、この血液So中に被検出物質である抗原Aが含まれている場合について説明する。図17において血液Soは網掛け領域で示している。
step2:血液Soはメンブレンフィルター55により濾過され、赤血球、白血球などの大きな分子が残渣となる。引き続き、血漿S(メンブレンフィルター55で血球分離された血液)が毛細管現象で流路52に染み出す。または反応を早め、検出時間を短縮するために、空気孔にポンプを接続し、血漿Sをポンプの吸引、押し出し操作によって流下させてもよい。図17において血漿Sは斜線領域で示している。
step3:血漿Sは流路52に沿って空気孔54b側へと徐々に流れ、血漿S中の抗原Aが、第1の測定エリア58上に固定されている1次抗体Bと結合する。
step4:2次抗体Bが修飾された蛍光物質Fを含む標識用溶液63を供給口54aから注入する。
step5:2次抗体Bが修飾された蛍光物質Fが毛細管現象により流路52に染み出す。または反応を早め、検出時間を短縮するために、空気孔にポンプを接続し、標識用溶液63をポンプの吸引、押し出し操作によって流下させてもよい。
step6:蛍光物質Fは徐々に下流側に流れ、標識2次抗体BFが抗原Aと結合し、抗原Aが1次抗体Bと標識2次抗体BFで挟み込まれたいわゆるサンドイッチが形成される。抗原Aと結合しなかった2次抗体B2の一部は第2の測定エリア59上に固定されている1次抗体B0と結合する。このとき、標識2次抗体BFのセンサ部への非特異的な吸着の影響は、ブロッキング物質Rによって低減される。さらに抗原Aまたは1次抗体B0と結合しなかった標識2次抗体(蛍光物質)が測定エリア上に残っている場合があっても、後続の血漿が洗浄の役割を担い、プレート上に浮遊および非特異吸着していた標識2次抗体を洗い流す。
step 1: Blood (whole blood) So to be examined is injected from the injection port 54a. Here, the case where the antigen A which is a to-be-detected substance is contained in this blood So is demonstrated. In FIG. 17, blood So is indicated by a shaded area.
step 2: The blood So is filtered by the membrane filter 55, and large molecules such as red blood cells and white blood cells become residues. Subsequently, plasma S (blood separated by the membrane filter 55) oozes into the flow path 52 by capillary action. Alternatively, in order to accelerate the reaction and shorten the detection time, a pump may be connected to the air hole, and the plasma S may be caused to flow down by pump suction and push-out operations. In FIG. 17, the plasma S is indicated by a hatched area.
step3: Plasma S gradually flows into the air hole 54b side along the flow path 52, the antigen A in plasma S binds that primary antibody B 1 which is fixed on the first measurement area 58.
step4: 2 antibody B 2 injects labeling solution 63 containing a fluorescent substance F which is modified from the supply port 54a.
step5: 2 antibody B 2 is modified fluorescent substance F is exuded into the flow path 52 by capillary action. Alternatively, in order to accelerate the reaction and shorten the detection time, a pump may be connected to the air hole, and the labeling solution 63 may be caused to flow down by pump suction and push-out operations.
step6: fluorescent substance F gradually flows to the downstream side, labeled secondary antibodies BF are bound to the antigen A, so-called sandwich antigen A is sandwiched with primary antibody B 1 and the labeling secondary antibodies BF are formed. A portion of the secondary antibody B2 that has not bound to the antigen A binds to the primary antibody B0 fixed on the second measurement area 59. At this time, the non-specific adsorption effect on the sensor part of the labeled secondary antibody BF is reduced by the blocking substance R. Furthermore, even if a labeled secondary antibody (fluorescent substance) that did not bind to antigen A or primary antibody B0 may remain on the measurement area, the subsequent plasma plays a role of washing, floats on the plate, and The labeled secondary antibody adsorbed nonspecifically is washed away.

このように、血液を注入口から注入し、抗原が1次抗体および2次抗体と結合するまでのstep1からStep6の後、検出装置において、静電気的な相互作用により、センサ部上に蛍光標識結合物質を引き寄せ、第1の測定エリア58からの検出信号を検出することにより、抗原の有無および/またはその濃度を検出することができる。その後、第2の測定エリア59からの検出信号を検出できるように検出用試料セル61をX方向に移動させ、同様に、センサ部上に蛍光標識結合物質を引き寄せ、第2の測定エリア59からの検出信号を検出する。標識2次抗体BFと結合する1次抗体B0を固定している第2の測定エリア59からの検出信号は標識2次抗体の流下した量、活性などの反応条件を反映した検出信号であると考えられ、この検出信号をリファレンスとして、第1の測定エリアからの検出信号を補正することにより、より精度の高い検出結果を得ることができる。また、第2の測定エリア59に既知量の標識物質(蛍光物質、金属微粒子)をあらかじめ固定しておき、第2の測定エリア59からの蛍光信号をリファレンスとして第1の測定エリアからの検出信号を補正してもよい。   In this manner, after blood is injected from the injection port, and after step 1 to step 6 until the antigen is combined with the primary antibody and the secondary antibody, the fluorescent label is bound on the sensor unit by electrostatic interaction in the detection device. By attracting the substance and detecting a detection signal from the first measurement area 58, the presence and / or concentration of the antigen can be detected. Thereafter, the detection sample cell 61 is moved in the X direction so that the detection signal from the second measurement area 59 can be detected. Similarly, the fluorescent label binding substance is drawn on the sensor unit, and the second measurement area 59 The detection signal is detected. The detection signal from the second measurement area 59 that fixes the primary antibody B0 that binds to the labeled secondary antibody BF is a detection signal that reflects reaction conditions such as the amount and activity of the labeled secondary antibody flowing down. A detection result with higher accuracy can be obtained by correcting the detection signal from the first measurement area using this detection signal as a reference. In addition, a known amount of a labeling substance (fluorescent substance, metal fine particles) is fixed in advance in the second measurement area 59, and the detection signal from the first measurement area with the fluorescence signal from the second measurement area 59 as a reference. May be corrected.

蛍光物質Fへの2次抗体修飾方法および標識用溶液の作製方法の一例を説明する。   An example of a method for modifying the secondary antibody to the fluorescent substance F and a method for producing a labeling solution will be described.

前述の手順で作製した蛍光物質溶液(蛍光物質の直径φ500nm、励起波長780nm)に50mM MESバッファおよび、5.0mg/mLの抗hCGモノクローナル抗体(Anti−hCG 5008 SP−5、Medix Biochemica社)溶液を加えて撹拌する。これにより蛍光物質への抗体の修飾がなされる。
次に、400mg/mLのWSC(品番01−62−0011、和光純薬)水溶液を加え室温で攪拌する。
さらに、2mol/L Glycine水溶液を添加し撹拌した後、遠心分離にて、粒子を沈降させる。
最後に、上清を取り除き、PBS(pH7.4)を加え、超音波洗浄機により、表面修飾された蛍光物質を再分散させる。さらに遠心分離を行い、上清を除いた後、1%BSAのPBS(pH7.4)溶液500μL加え、表面修飾された蛍光物質を再分散させて標識用溶液とする。
50 mM MES buffer and 5.0 mg / mL anti-hCG monoclonal antibody (Anti-hCG 5008 SP-5, Medix Biochemica) solution in the fluorescent substance solution (fluorescent substance diameter φ500 nm, excitation wavelength 780 nm) prepared by the above-mentioned procedure Add and stir. This modifies the antibody to the fluorescent substance.
Next, a 400 mg / mL aqueous solution of WSC (Product No. 01-62-0011, Wako Pure Chemical Industries) is added and stirred at room temperature.
Furthermore, after adding 2 mol / L Glycine aqueous solution and stirring, particle | grains are settled by centrifugation.
Finally, the supernatant is removed, PBS (pH 7.4) is added, and the surface-modified fluorescent substance is redispersed by an ultrasonic cleaner. After further centrifugation and removal of the supernatant, 500 μL of 1% BSA in PBS (pH 7.4) is added to re-disperse the surface-modified fluorescent substance to obtain a labeling solution.

本実施形態に係る検出用キットでは、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からかつなり複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用いている。すなわち、この蛍光物質を用いることにより、複数の第1の蛍光色素分子のまとまりとして被検出物質を標識することができる。したがって、信号強度をより稼ぐことができるため、信号強度のばらつきを抑え、増強された電場を効率よく利用することが可能となる。さらに、本発明に係る検出用キットでは、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、蛍光標識結合物質が非特異的に吸着しうる場所をこのブロッキング物質によってブロッキングすることによって、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着を防止することができる。この結果、蛍光標識結合物質の非特異的な吸着に起因するノイズを抑制することが可能となる。すなわち、S/N比のよい信号を検出することが可能となる。以上より、被検出物質の有無および/または量を精度よく検出することが可能となる。   In the detection kit according to the present embodiment, a plurality of first fluorescent dye molecules and a plurality of first fluorescent dye molecules that are made of a light-transmitting material that transmits fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules are used as fluorescent labels. A fluorescent material composed of first particles including dye molecules is used. That is, by using this fluorescent substance, the substance to be detected can be labeled as a group of a plurality of first fluorescent dye molecules. Therefore, since it is possible to earn more signal strength, it is possible to suppress variation in signal strength and efficiently use the enhanced electric field. Furthermore, in the detection kit according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and is non-specific for the fluorescent label binding substance. A blocking substance having a non-specific adsorptive property equivalent to the static adsorptive property is used. Therefore, nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance can be prevented by blocking the place where the fluorescent label binding substance can be adsorbed nonspecifically with this blocking substance. As a result, it is possible to suppress noise caused by nonspecific adsorption of the fluorescent label binding substance. That is, a signal with a good S / N ratio can be detected. As described above, it is possible to accurately detect the presence and / or amount of the substance to be detected.

<第2の実施形態>
本発明の検出方法に使用される第2の実施形態の検出用キットについて説明する。
<Second Embodiment>
The detection kit of the second embodiment used in the detection method of the present invention will be described.

図16Bは検出用キット60bの構成を示す模式図である。
検出用キット60bは、ブロッキング処理されていない検出用試料セル61と、液体試料と同時もしくは液体試料の流下後に流路内に流下される、蛍光標識結合物質BFを含む標識用溶液63と、標識用溶液63と同時もしくは標識用溶液の流下前に流路内に流下される、ブロッキング物質Rを含むブロッキング用溶液65を備えている。ここで、例えば図16Bでは、標識用溶液63はアンプル62に入れられ、ブロッキング用溶液65はアンプル64に入れられ密閉されている。
FIG. 16B is a schematic diagram showing the configuration of the detection kit 60b.
The detection kit 60b includes a detection sample cell 61 that has not been subjected to blocking treatment, a labeling solution 63 containing a fluorescent label binding substance BF that is flowed into the flow path at the same time as the liquid sample or after the flow of the liquid sample, and a label A blocking solution 65 containing a blocking substance R is provided which flows down into the flow path at the same time as the solution for use 63 or before the flow of the labeling solution. Here, for example, in FIG. 16B, the labeling solution 63 is put in an ampoule 62, and the blocking solution 65 is put in an ampoule 64 and sealed.

検出用試料セル61は、検出用試料セル内に、蛍光標識結合物質BFを物理吸着した物理吸着エリアを備えていない点、ブロッキング物質によるブロッキング処理が施されていない点で上述の第2の実施形態の検出用試料セル50Aと異なり、その他は検出用試料セル50Aと略同一の構成である。   The detection sample cell 61 is not provided with a physical adsorption area in which the fluorescent label binding substance BF is physically adsorbed in the detection sample cell, and the blocking process using the blocking substance is not performed in the second implementation described above. Unlike the detection sample cell 50A, the other configuration is substantially the same as that of the detection sample cell 50A.

本実施形態の係る検出用キットで60bでは、センサ部上に予めブロッキング処理が施されていないため、ブロッキング用溶液65を標識用溶液63よりも先に流下する、或いはブロッキング用溶液65と標識用溶液63とを同時に流下することにより測定が行われる。ここで、同時に流下する場合には、ブロッキング物質を構成する第2の粒子の粒径が、蛍光物質を構成する第1の粒子の粒径よりも小さいことが好ましい。   In the detection kit 60b according to this embodiment, since the blocking process has not been performed on the sensor portion in advance, the blocking solution 65 flows down before the labeling solution 63, or the blocking solution 65 and the labeling solution are used. The measurement is performed by flowing down the solution 63 simultaneously. Here, when flowing down simultaneously, it is preferable that the particle size of the 2nd particle | grains which comprise a blocking substance is smaller than the particle size of the 1st particle | grains which comprise a fluorescent substance.

本実施形態に係る検出用キットでも、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用いている。さらに、本発明に係る検出用キットでも、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   The detection kit according to the present embodiment also includes a plurality of first fluorescent dye molecules and a plurality of first fluorescent dyes that are made of a plurality of first fluorescent dye molecules and a light-transmitting material that transmits fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules. A fluorescent material composed of first particles including dye molecules is used. Further, in the detection kit according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and is non-specific for the fluorescent label binding substance. A blocking substance having a non-specific adsorptive property equivalent to the static adsorptive property is used. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

<第3の実施形態>
本発明の検出方法に使用される第3の実施形態の検出用キットについて説明する。
<Third Embodiment>
A detection kit according to a third embodiment used in the detection method of the present invention will be described.

図16Cは検出用キット60cの構成を示す模式図である。
検出用キット60cは、ブロッキング処理されていない検出用試料セル61と、液体試料と同時もしくは液体試料の流下後に流路内に流下される、蛍光標識結合物質BFとブロッキング物質Rとを含む標識用およびブロッキング用の兼用溶液67とを備えている。ここで、例えば図16Cでは、兼用溶液67はアンプル66に入れられ密閉されている。
FIG. 16C is a schematic diagram showing the configuration of the detection kit 60c.
The detection kit 60c is used for labeling including a detection sample cell 61 that is not subjected to blocking treatment, and a fluorescent label-binding substance BF and a blocking substance R that are flowed into the flow path at the same time as the liquid sample or after the liquid sample flows down And a dual-purpose solution 67 for blocking. Here, for example, in FIG. 16C, the combined solution 67 is put in an ampoule 66 and sealed.

検出用試料セル61は、検出用試料セル内に、蛍光標識結合物質BFを物理吸着した物理吸着エリアを備えていない点、ブロッキング物質によるブロッキング処理が施されていない点で上述の第2の実施形態の検出用試料セル50Aと異なり、その他は検出用試料セル50Aと略同一の構成である。   The detection sample cell 61 is not provided with a physical adsorption area in which the fluorescent label binding substance BF is physically adsorbed in the detection sample cell, and the blocking process using the blocking substance is not performed in the second implementation described above. Unlike the detection sample cell 50A, the other configuration is substantially the same as that of the detection sample cell 50A.

本実施形態の係る検出用キット60cでは、センサ部上に予めブロッキング処理が施されていないため、兼用溶液67を流下することにより測定が行われる。ここで、ブロッキング物質を構成する第2の粒子の粒径が、蛍光物質を構成する第1の粒子の粒径よりも小さいことが好ましい。   In the detection kit 60c according to the present embodiment, since the blocking process is not performed on the sensor unit in advance, the measurement is performed by flowing down the combined solution 67. Here, it is preferable that the particle diameter of the second particle constituting the blocking substance is smaller than the particle diameter of the first particle constituting the fluorescent substance.

本実施形態に係る検出用キットでも、蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からなりかつ複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用いている。さらに、本発明に係る検出用キットでも、ブロッキング剤として、第1の蛍光色素分子を含まずかつ上記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   The detection kit according to the present embodiment also includes a plurality of first fluorescent dye molecules and a plurality of first fluorescent dyes that are made of a plurality of first fluorescent dye molecules and a light-transmitting material that transmits fluorescence generated from the plurality of first fluorescent dye molecules. A fluorescent material composed of first particles including dye molecules is used. Further, in the detection kit according to the present invention, the blocking agent does not contain the first fluorescent dye molecule and does not have the specific binding property of the binding substance, and is non-specific for the fluorescent label binding substance. A blocking substance having a non-specific adsorptive property equivalent to the static adsorptive property is used. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

(検出用キットの設計変更例)
本発明に係る検出用キットは、付属の検出用試料セルとして、光導波層を有する図13に示す検出用試料セルを用いることにより、競合法によるアッセイを行う検出装置および方法に好適なものとなる。
(Example of design change of detection kit)
The detection kit according to the present invention is suitable for a detection apparatus and method for performing an assay by a competitive method by using the detection sample cell shown in FIG. 13 having an optical waveguide layer as an attached detection sample cell. Become.

また、本発明に係る検出用キットは、付属の検出用試料セルとして、光導波層を有する図15に示す検出用試料セルを用いることにより、光導波モードによる電場増強を利用する検出装置および方法に好適なものとなる。   In addition, the detection kit according to the present invention uses a detection sample cell shown in FIG. 15 having an optical waveguide layer as an attached detection sample cell, so that a detection apparatus and method using electric field enhancement by an optical waveguide mode are used. It is suitable for.

<実施例>
図18Aは、ブロッキング物質によるブロッキング処理がない場合の、蛍光標識結合物質の金膜上への非特異的吸着の様子を表す図である。一方、図18Bは、ブロッキング物質によるブロッキング処理がある場合の、蛍光標識結合物質の金膜上への非特異的吸着の様子を表す図である。図からわかるようにノイズが1桁改善された。これらの図より、ブロッキング物質によるブロッキング処理を施すことにより、蛍光標識結合物質のセンサ部上への非特異的な吸着による影響を低減可能であることが実証された。
<Example>
FIG. 18A is a diagram showing a state of non-specific adsorption of a fluorescently labeled binding substance on a gold film when there is no blocking treatment with a blocking substance. On the other hand, FIG. 18B is a diagram showing a state of nonspecific adsorption of a fluorescently labeled binding substance on a gold film when there is a blocking treatment with a blocking substance. As can be seen from the figure, the noise was improved by an order of magnitude. From these figures, it was demonstrated that the effect of non-specific adsorption of the fluorescently labeled binding substance on the sensor part can be reduced by performing a blocking treatment with a blocking substance.

本発明の第1の実施形態による検出装置を示す概略構成図(SPF)Schematic configuration diagram (SPF) showing a detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. 蛍光標識結合物質と生体物質との大小関係を示す概略図Schematic showing the magnitude relationship between fluorescent label binding substances and biological substances 本発明に用いられるブロッキング物質を示す概略図Schematic showing the blocking substance used in the present invention 蛍光標識結合物質のセンサ部への非特異的吸着の様子を示す図The figure which shows the mode of nonspecific adsorption to the sensor part of the fluorescence label binding substance 蛍光標識結合物質の非特異的吸着をブロッキングする様子を示す図The figure which shows a mode that nonspecific adsorption of the fluorescence label binding substance is blocked 本発明の第2実施形態による蛍光検出装置を示す概略構成図(LPF)Schematic configuration diagram (LPF) showing a fluorescence detection apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による蛍光検出装置に用いられるセンサチップのセンサ部を示す概略構成図The schematic block diagram which shows the sensor part of the sensor chip used for the fluorescence detection apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による検出装置を示す概略構成図(SPCE)The schematic block diagram (SPCE) which shows the detection apparatus by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による検出装置を示す概略構成図(導波―蛍光)Schematic block diagram showing a detection device according to a fourth embodiment of the present invention (waveguide-fluorescence) 本発明の第5実施形態による検出装置を示す概略構成図(導波―放射光)Schematic configuration diagram (waveguide-radiated light) showing a detection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. 金属被膜を有する蛍光物質を示す模式図Schematic showing a fluorescent substance with a metal coating 本発明の第1の実施形態の検出用試料セルを示す(A)平面図および(B)側断面図(A) Top view and (B) Side sectional view showing a sample cell for detection according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の検出用試料セルを示す側断面図Side sectional view showing a sample cell for detection according to a second embodiment of the present invention. 第2の実施形態の検出用試料セルを用いたサンドイッチ法によるアッセイ手順を示す図The figure which shows the assay procedure by the sandwich method using the sample cell for a detection of 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態の検出用試料セルを示す側断面図Side sectional view showing a sample cell for detection according to a third embodiment of the present invention. 第3の実施形態の検出用試料セルを用いた競合法によるアッセイ手順を示す図The figure which shows the assay procedure by the competition method using the sample cell for a detection of 3rd Embodiment. 検出用試料セルの設計変更例を示す側断面図Cross-sectional side view showing an example of design change of detection sample cell 本発明に係る蛍光検出用キットの構成を示す模式図Schematic diagram showing the configuration of the fluorescence detection kit according to the present invention 他の実施形態の蛍光検出用キットの構成を示す模式図(その1)Schematic diagram showing the configuration of a fluorescence detection kit of another embodiment (part 1) 他の実施形態の蛍光検出用キットの構成を示す模式図(その2)Schematic diagram showing the configuration of a fluorescence detection kit of another embodiment (part 2) 蛍光検出用キットを用いたサンドイッチ法によるアッセイ手順を示す図Diagram showing assay procedure by sandwich method using fluorescence detection kit ブロッキング処理をしない場合の非特異的吸着の量を示す図Diagram showing the amount of non-specific adsorption without blocking treatment ブロッキング処理をした場合の非特異的吸着の量を示す図Figure showing the amount of non-specific adsorption with blocking treatment 従来例における検出方法を示す概念図Conceptual diagram showing the detection method in the conventional example

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3、4、5 検出装置
10、10’、10” センサチップ
11 誘電体プレート
12 金属層(金属膜)
12’ 金属層(金属微細構造体)
16 第1の粒子(透光材料)
16’ 第2の粒子
20、20’ 励起光照射光学系
30 光検出器
35 磁界印加手段
50、50A、50B、61 検出用試料セル
51 誘電体プレート
52 流路
53 スペーサ
54 上板
57 蛍光物質吸着エリア
58、59 検出エリア
60 検出用キット
63 検出用標識溶液
、C 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
Lp 放射光
Mc 金属被膜
R ブロッキング物質
r 生体物質によるブロッキング剤
1, 2, 3, 4, 5 Detector 10, 10 ′, 10 ″ Sensor chip 11 Dielectric plate 12 Metal layer (metal film)
12 'metal layer (metal microstructure)
16 1st particle (translucent material)
16 '2nd particle 20, 20' Excitation light irradiation optical system 30 Photo detector 35 Magnetic field applying means 50, 50A, 50B, 61 Sample cell for detection 51 Dielectric plate 52 Channel 53 Spacer 54 Upper plate 57 Adsorption of fluorescent substance Area 58, 59 Detection area 60 Detection kit 63 Detection labeling solution BF , CF Labeled secondary antibody (fluorescent label binding substance)
F Fluorescent substance f Fluorescent dye molecule Lo Excitation light Lf Fluorescence Lp Radiation light Mc Metal coating R Blocking substance r Blocking agent by biological substance

Claims (19)

誘電体プレートの一面に、該誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなるセンサ部を備えるセンサチップを用い、
前記センサ部に試料を接触させることにより、該試料に含有される被検出物質の量に応じた量の、蛍光標識と該蛍光標識に標識された結合物質とからなる蛍光標識結合物質を、前記センサ部上に結合させ、
前記センサ部に励起光を照射することにより、該センサ部上に増強した光電場を発生せしめ、
該増強した光電場により、前記蛍光標識を励起し、該励起に起因して生じる光の量に基づいて、前記被検出物質の量を検出する検出方法において、
前記蛍光標識として、複数の第1の蛍光色素分子と、該複数の第1の蛍光色素分子から生じる蛍光を透過する透光材料からなりかつ該複数の第1の蛍光色素分子を包含する第1の粒子とから構成される蛍光物質を用い、
前記センサ部に対する前記蛍光標識結合物質の非特異的吸着性により該蛍光標識結合物質が前記センサ部に吸着することを防ぐためのブロッキング剤として、前記第1の蛍光色素分子を含まずかつ前記結合物質の特異的結合性を有さないブロッキング物質であって、前記蛍光標識結合物質の非特異的吸着性と同等の非特異的吸着性を有するブロッキング物質を用いることを特徴とする検出方法。
Using a sensor chip including a sensor unit having a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate on one surface of the dielectric plate,
By bringing the sample into contact with the sensor unit, a fluorescent label binding substance comprising a fluorescent label and a binding substance labeled with the fluorescent label in an amount corresponding to the amount of the target substance contained in the sample, Combined on the sensor,
By irradiating the sensor unit with excitation light, an enhanced photoelectric field is generated on the sensor unit,
In the detection method of exciting the fluorescent label with the enhanced photoelectric field and detecting the amount of the substance to be detected based on the amount of light generated due to the excitation,
The fluorescent label includes a plurality of first fluorescent dye molecules and a light-transmitting material that transmits fluorescence generated from the first fluorescent dye molecules, and includes the first fluorescent dye molecules. A fluorescent material composed of particles of
As a blocking agent for preventing the fluorescent label binding substance from adsorbing to the sensor part due to the nonspecific adsorption property of the fluorescent label binding substance to the sensor part, the binding does not include the first fluorescent dye molecule A detection method characterized by using a blocking substance that does not have a specific binding property of a substance and has a nonspecific adsorption property equivalent to the nonspecific adsorption property of the fluorescent label binding substance.
前記ブロッキング物質が、少なくとも表面が前記透光材料と同等な材料により構成されている第2の粒子を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の検出方法。   The detection method according to claim 1, wherein the blocking substance has second particles having at least a surface made of a material equivalent to the light-transmitting material. 前記ブロッキング物質が、前記第2の粒子の表面に表面修飾されかつ前記特異的結合性を有さない修飾物質を有するものであることを特徴とする請求項2に記載の検出方法。   The detection method according to claim 2, wherein the blocking substance has a modified substance that is surface-modified on the surface of the second particle and does not have the specific binding property. 前記第2の粒子が、前記第1の粒子の粒経よりも小さい粒径を有するものであることを特徴とする請求項2または3に記載の検出方法。   The detection method according to claim 2 or 3, wherein the second particles have a particle size smaller than the particle size of the first particles. 前記ブロッキング物質と前記蛍光標識結合物質とを同時に前記センサ部上に流下することを特徴とする請求項4に記載の検出方法。   The detection method according to claim 4, wherein the blocking substance and the fluorescent label binding substance are simultaneously allowed to flow down on the sensor unit. 前記第2の粒子が、該第2の粒子内に、前記第1の蛍光色素分子が発する蛍光とは異なる波長の蛍光を発する複数の第2の蛍光色素分子を有するものであることを特徴とする請求項2から5いずれかに記載の検出方法。   The second particle has a plurality of second fluorescent dye molecules that emit fluorescence having a wavelength different from that of the fluorescence emitted by the first fluorescent dye molecule in the second particle. The detection method according to any one of claims 2 to 5. 前記第2の粒子が、該第2の粒子内に、蛍光を発する物質を含まないものであることを特徴とする請求項2から5いずれかに記載の検出方法。   The detection method according to claim 2, wherein the second particles do not contain a substance that emits fluorescence in the second particles. 前記励起光の照射により前記金属層にプラズモンを励起し、該プラズモンによって前記増強した光電場を発生せしめ、
前記蛍光標識の励起に起因して生じる前記光として、該励起によって該蛍光標識から生じる蛍光を検出することを特徴とする請求項1から7いずれかに記載の検出方法。
Exciting plasmons on the metal layer by irradiation with the excitation light, generating the enhanced photoelectric field by the plasmons,
The detection method according to any one of claims 1 to 7, wherein fluorescence generated from the fluorescent label by the excitation is detected as the light generated due to the excitation of the fluorescent label.
前記励起光の照射により前記金属層にプラズモンを励起し、該プラズモンによって前記増強した光電場を発生せしめ、
前記蛍光標識の励起に起因して生じる前記光として、該励起によって該蛍光標識から生じる蛍光が前記金属層に新たにプラズモンを誘起することにより、前記誘電体プレートに対し前記一面と対向する他面側へ放射される、前記新たに誘起されたプラズモンからの放射光を検出することを特徴とする請求項1から7いずれかに記載の検出方法。
Exciting plasmons on the metal layer by irradiation with the excitation light, generating the enhanced photoelectric field by the plasmons,
As the light generated due to the excitation of the fluorescent label, the fluorescence generated from the fluorescent label by the excitation induces a new plasmon in the metal layer, so that the other surface is opposed to the one surface with respect to the dielectric plate. The detection method according to claim 1, further comprising detecting emitted light from the newly induced plasmon emitted to the side.
前記センサチップとして、前記積層構造が光導波層を備える前記センサチップを用い、
前記励起光の照射により前記光導波層に光導波モードを励起し、該光導波モードによって前記増強した光電場を発生せしめ、
前記蛍光標識の励起に起因して生じる前記光として、該励起によって該蛍光標識から生じる蛍光を検出することを特徴とする請求項1から7いずれかに記載の検出方法。
As the sensor chip, using the sensor chip in which the laminated structure includes an optical waveguide layer,
Exciting an optical waveguide mode in the optical waveguide layer by irradiation of the excitation light, and generating the enhanced photoelectric field by the optical waveguide mode,
The detection method according to any one of claims 1 to 7, wherein fluorescence generated from the fluorescent label by the excitation is detected as the light generated due to the excitation of the fluorescent label.
前記センサチップとして、前記積層構造が光導波層を備えるも前記センサチップを用い、
前記励起光の照射により前記光導波層に光導波モードを励起し、該光導波モードによって前記増強した光電場を発生せしめ、
前記蛍光標識の励起に起因して生じる前記光として、該励起によって該蛍光標識から生じる蛍光が前記金属層に新たにプラズモンを誘起することにより、前記誘電体プレートに対し前記一面と対向する他面側へ放射される、前記新たに誘起されたプラズモンからの放射光を検出することを特徴とする請求項1から7いずれかに記載の検出方法。
As the sensor chip, the laminated structure includes an optical waveguide layer, but also uses the sensor chip,
Exciting an optical waveguide mode in the optical waveguide layer by irradiation of the excitation light, and generating the enhanced photoelectric field by the optical waveguide mode,
As the light generated due to the excitation of the fluorescent label, the fluorescence generated from the fluorescent label by the excitation induces a new plasmon in the metal layer, so that the other surface is opposed to the one surface with respect to the dielectric plate. The detection method according to claim 1, further comprising detecting emitted light from the newly induced plasmon emitted to the side.
請求項1から4、6から11いずれかに記載の検出方法において前記センサチップとして使用される検出用試料セルであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、
前記流路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孔と、
前記注入口と前記空気孔との間の前記流路に設けられたセンサチップ部であって、前記流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および該誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部とを備え、
前記センサ部が、前記誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなり、かつ該センサ部の表面に前記ブロッキング物質によるブロッキング処理を施されたものであることを特徴とする検出用試料セル。
A detection sample cell used as the sensor chip in the detection method according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 11,
A base having a channel through which a liquid sample flows;
An inlet for injecting the liquid sample into the channel provided upstream of the channel;
An air hole provided on the downstream side of the flow path for flowing the liquid sample injected from the injection port to the downstream side;
A sensor chip portion provided in the flow path between the inlet and the air hole, the dielectric plate provided as a part of the inner wall surface of the flow path, and a sample contact of the dielectric plate A sensor chip portion including a sensor portion provided in a predetermined area of the surface,
The sample cell for detection, wherein the sensor unit has a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate, and the surface of the sensor unit is subjected to blocking treatment with the blocking substance. .
前記被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質であって、前記センサ部上に固定されているものを備えることを特徴とする請求項12に記載の検出用試料セル。   The sample cell for detection according to claim 12, comprising a first binding substance that specifically binds to the substance to be detected, the substance being fixed on the sensor unit. 前記センサ部より上流側の前記流路内に配置された前記蛍光標識結合物質を備えることを特徴とする請求項13に記載の検出用試料セル。   The sample cell for detection according to claim 13, further comprising the fluorescent label binding substance disposed in the flow path upstream of the sensor unit. 前記積層構造が、光導波層を備えることを特徴とする請求項12から14いずれかに記載の検出用試料セル。   The sample cell for detection according to claim 12, wherein the laminated structure includes an optical waveguide layer. 請求項1から4、6から11いずれかに記載の検出方法において使用される検出用キットであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、前記流路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孔と、前記注入口と前記空気孔との間の前記流路に設けられたセンサチップ部であって、前記流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および該誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部と、前記被検出物質と特異的に結合する第1の結合物質であって、前記センサ部上に固定された前記第1の結合物質とを備え、前記センサ部が、前記誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなり、かつ該センサ部の表面に前記ブロッキング物質によるブロッキング処理を施されたものであり、前記センサチップとして使用される検出用試料セル、および
前記液体試料と同時もしくは前記液体試料の流下後に前記流路内に流下される、前記蛍光標識結合物質を含む標識用溶液を備えてなることを特徴とする検出用キット。
A detection kit used in the detection method according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 11,
A base having a channel through which the liquid sample flows, an inlet for injecting the liquid sample into the channel provided on the upstream side of the channel, and provided on the downstream side of the channel An air hole for flowing the liquid sample injected from the injection port to the downstream side, and a sensor chip portion provided in the flow path between the injection port and the air hole, A sensor chip provided with a dielectric plate provided as a part of the inner wall surface of the path and a sensor unit provided in a predetermined region of the sample contact surface of the dielectric plate, specifically binds to the substance to be detected. A first binding material comprising: the first binding material fixed on the sensor unit, wherein the sensor unit has a laminated structure including a metal layer adjacent to the dielectric plate; and A block made of the blocking substance on the surface of the sensor unit. A detection sample cell used as the sensor chip, and the fluorescent label binding substance that flows down into the flow path at the same time as the liquid sample or after the liquid sample flows down. A detection kit comprising a labeling solution containing the detection kit.
請求項1から11いずれかに記載の検出方法において使用される検出用キットであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、前記流路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孔と、前記注入口と前記空気孔との間の前記流路に設けられたセンサチップ部であって、前記流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および該誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部と、前記蛍光標識結合物質を前記センサ部上に固定するための第1の結合物質であって、前記センサ部上に固定された前記第1の結合物質とを備え、前記センサ部が、前記誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなるものであり、前記センサチップとして使用される検出用試料セル、
前記液体試料と同時もしくは前記液体試料の流下後に前記流路内に流下される、前記蛍光標識結合物質を含む標識用溶液、および
前記標識用溶液と同時もしくは前記標識用溶液の流下前に前記流路内に流下される、前記ブロッキング物質を含むブロッキング用溶液を備えてなることを特徴とする検出用キット。
A detection kit used in the detection method according to claim 1,
A base having a channel through which the liquid sample flows, an inlet for injecting the liquid sample into the channel provided on the upstream side of the channel, and provided on the downstream side of the channel An air hole for flowing the liquid sample injected from the injection port to the downstream side, and a sensor chip portion provided in the flow path between the injection port and the air hole, A dielectric plate provided as a part of the inner wall surface of the path, a sensor chip provided with a sensor unit provided in a predetermined region of the sample contact surface of the dielectric plate, and the fluorescent label binding substance on the sensor unit. A first binding material for fixing to the sensor portion, the first binding material being fixed on the sensor portion, wherein the sensor portion includes a metal layer adjacent to the dielectric plate As the sensor chip Detection sample cell to be use,
The labeling solution containing the fluorescent label binding substance that flows into the flow path at the same time as the liquid sample or after the liquid sample flows, and the flow at the same time as the labeling solution or before the flow of the labeling solution A detection kit comprising a blocking solution containing the blocking substance that flows down into a channel.
請求項5に記載の検出方法において使用される検出用キットであって、
液体試料が流下される流路を有する基台と、前記流路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孔と、前記注入口と前記空気孔との間の前記流路に設けられたセンサチップ部であって、前記流路の内壁面の一部として設けられた誘電体プレート、および該誘電体プレートの試料接触面の所定領域に設けられたセンサ部を備えるセンサチップ部と、前記蛍光標識結合物質を前記センサ部上に固定するための第1の結合物質であって、前記センサ部上に固定された前記第1の結合物質とを備え、前記センサ部が、前記誘電体プレートに隣接する金属層を含む積層構造からなるものであり、前記センサチップとして使用される検出用試料セル、および
前記液体試料と同時もしくは前記液体試料の流下後に前記流路内に流下される、前記蛍光標識結合物質と前記ブロッキング物質とを含む標識用およびブロッキング用の兼用溶液を備えてなることを特徴とする検出用キット。
A detection kit used in the detection method according to claim 5,
A base having a channel through which the liquid sample flows, an inlet for injecting the liquid sample into the channel provided on the upstream side of the channel, and provided on the downstream side of the channel An air hole for flowing the liquid sample injected from the injection port to the downstream side, and a sensor chip portion provided in the flow path between the injection port and the air hole, A dielectric plate provided as a part of the inner wall surface of the path, a sensor chip provided with a sensor unit provided in a predetermined region of the sample contact surface of the dielectric plate, and the fluorescent label binding substance on the sensor unit. A first binding material for fixing to the sensor portion, the first binding material being fixed on the sensor portion, wherein the sensor portion includes a metal layer adjacent to the dielectric plate As the sensor chip Sample cell for detection to be used, and a combined labeling and blocking solution containing the fluorescent label binding substance and the blocking substance that is flowed into the flow path at the same time as the liquid sample or after the liquid sample flows A detection kit comprising:
前記積層構造が、光導波層を備えることを特徴とする請求項16から18いずれかに記載の検出用キット。   The detection kit according to claim 16, wherein the laminated structure includes an optical waveguide layer.
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