JP2010223802A - Light signal detection method - Google Patents

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Kazuyoshi Horii
和由 堀井
Hidenori Yasuda
英紀 安田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform high quantitativeness measurement by simply reducing dispersion in an electric field enhancing effect received by an optical responsiveness labeling substance in a light signal detection method. <P>SOLUTION: A sensor chip 10 having a sensor section 14 including a flat metal layer 12 is used, a binding substance B<SB>2</SB>labeled by the optical responsiveness labeling substance F is bound to the sensor section 14, an enhancing electric field D is generated by irradiating the sensor section 14 by epi-illumination with measuring light L<SB>0</SB>having a wavelength that induces plasmon in the metal layer 12 and is optically responded by the optical responsiveness labeling substance F, a light signal Lf<SB>1</SB>generated from the optical responsiveness labeling substance F is enhanced by the enhancing electric field D, and the amount of a substance A to be detected is detected based on the amount of the light signal Lf<SB>1</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料に光を照射して光応答性標識物質からの光信号を検出することにより試料中の特定物質の量を検出する光信号検出方法に関する。   The present invention relates to an optical signal detection method for detecting an amount of a specific substance in a sample by irradiating the sample with light and detecting an optical signal from the photoresponsive labeling substance.

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た、抗原と特異的に結合する2次抗体を、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、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、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 such technique 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 attached. A secondary antibody that specifically binds to the above antigen is bound to the above antigen to form a primary antibody-antigen-secondary antibody binding state, and fluorescence from the fluorescent label attached to the bound secondary antibody This is a 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 competitive method in which the primary antibody is bound to the primary antibody in a competitive manner, and the fluorescence from the fluorescent label attached to the bound secondary antibody is detected.

また、例えば特許文献1にあるように、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センサ部に固定された蛍光標識を、局在プラズモンにより形成される増強電場によって励起する方法が提案されている。局在プラズモンとは、照射光の波長と同程度の大きさの微細構造に局在的に生じるプラズモンである。この局在プラズモンが励起された場合には、当該微細構造の周囲に著しく増強された電場が形成される。例えば、この微細構造が金微粒子の場合には、520nm近傍の光に対して局在プラズモンが誘起される。   Further, for example, as described in Patent Document 1, for the reason that the S / N ratio can be improved in fluorescence detection, the fluorescent label fixed to the sensor unit by the above-described method is enhanced by local plasmons. A method of exciting by an electric field has been proposed. Localized plasmons are plasmons that are locally generated in a fine structure having the same size as the wavelength of irradiation light. When this localized plasmon is excited, a significantly enhanced electric field is formed around the microstructure. For example, when this fine structure is a gold fine particle, localized plasmon is induced for light in the vicinity of 520 nm.

特開2007−240361号公報JP 2007-240361 A

しかしながら特許文献1では、インプリント技術を用いて光学基材上に上記局在プラズモンを生じせしめるための微細構造を形成しているため、センサチップの製造に手間がかかる。また、センサチップの製造中に微細構造が壊れてしまうなどの歩留まりの問題もある。   However, in patent document 1, since the fine structure for producing the said localized plasmon is formed on the optical base material using the imprint technique, it takes time to manufacture the sensor chip. In addition, there is a problem of yield, for example, the fine structure is broken during the manufacture of the sensor chip.

さらに、特許文献1にあるような高さ100〜1000nm、幅20〜1000nm、アスペクト比2〜10の多数の凸部を有するセンサ部表面に、蛍光標識等の標識物質を固定する場合には、標識物質の固定場所が凸部の頂上か或いは凸部同士の間かによって、増強電場によって標識物質の受ける影響が異なってくる。例えば、抗原抗体反応で前述のサンドイッチアッセイを行う場合には、固定されている部分のセンサ部表面から標識物質は50nm以上も離れてしまうため、凸部の頂上に固定された標識物質は、増強電場による信号増強の恩恵を受けることができない場合がある。このように標識物質の固定位置の違いは信号増強度の違いとなるため、測定の定量性を下げる要因となりうる。   Furthermore, when fixing a labeling substance such as a fluorescent label on the surface of the sensor unit having a large number of convex portions having a height of 100 to 1000 nm, a width of 20 to 1000 nm, and an aspect ratio of 2 to 10 as described in Patent Document 1, The influence of the labeling substance by the enhanced electric field varies depending on whether the labeling substance is fixed on the top of the convex part or between the convex parts. For example, when the above-described sandwich assay is performed by antigen-antibody reaction, the labeling substance is separated from the surface of the fixed sensor part by more than 50 nm. Therefore, the labeling substance immobilized on the top of the convex part is enhanced. You may not be able to benefit from signal enhancement by electric fields. As described above, the difference in the fixing position of the labeling substance results in a difference in signal enhancement, which may cause a decrease in the quantitativeness of the measurement.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、光信号検出方法において、簡易的に光応答性標識物質の受ける電場増強効果のばらつきを低減することにより、より定量性の高い測定を可能とする光信号検出方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and in the optical signal detection method, it is possible to perform measurement with higher quantitativeness by simply reducing variation in the electric field enhancement effect received by the photoresponsive labeling substance. An object of the present invention is to provide an optical signal detection method.

本出願人は、平坦な金属層を備えるセンサ部上に存在する光応答性標識物質に対して、測定光を落射照明で照射すると、金属層にプラズモンが誘起することに注目し、本発明に至った。   The applicant of the present invention pays attention to the fact that plasmons are induced in the metal layer when the measurement light is irradiated with epi-illumination on the photoresponsive labeling substance present on the sensor unit having a flat metal layer, It came.

すなわち上記課題を解決するために、本発明に係る光信号検出方法は、
誘電体プレートと、この誘電体プレートの一面の所定領域に設けられた平坦な金属層を含むセンサ部とを有す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、光応答性標識物質により標識された結合物質を、センサ部に結合させ、
金属層にプラズモンを誘起可能な波長であって、光応答性標識物質が光応答可能な波長を有する測定光を、センサ部に落射照明で照射することによりセンサ部上に増強電場を発生せしめ、
増強電場により光応答性標識物質からの光信号を増強せしめ、この光信号を検出し、
この光信号の量に基づいて、被検出物質の量を検出する光信号検出方法であって、
光応答性標識物質が、測定光に応答して光信号を生ずる複数の光応答物質と、この光応答物質を包含しかつ光信号を透過する光透過材料とを備えることを特徴とするものである。
That is, in order to solve the above problems, an optical signal detection method according to the present invention includes:
Using a sensor chip having a dielectric plate and a sensor unit including a flat metal layer provided in a predetermined region on one surface of the dielectric plate,
By bringing the sample into contact with the sensor unit, the binding substance labeled with the photoresponsive labeling substance in an amount corresponding to the amount of the substance to be detected contained in the sample is bound to the sensor part,
By irradiating the sensor part with measuring light having a wavelength capable of inducing plasmon in the metal layer and having a photoresponsive labeling substance capable of photoresponsiveness, an enhanced electric field is generated on the sensor part,
Enhance the optical signal from the photoresponsive labeling substance by the enhanced electric field, detect this optical signal,
An optical signal detection method for detecting the amount of a substance to be detected based on the amount of the optical signal,
The photoresponsive labeling substance comprises a plurality of photoresponsive substances that generate an optical signal in response to measurement light, and a light transmitting material that includes the photoresponsive substance and transmits the optical signal. is there.

ここで、「平坦な金属層」とは、金属微粒子等の微細構造のない誘電体プレートの一面に形成された金属膜を意味するものとする。つまり、測定光の照射により局在プラズモンを生じる微細構造を有さない金属膜である。   Here, the “flat metal layer” means a metal film formed on one surface of a dielectric plate having no fine structure such as metal fine particles. That is, the metal film does not have a fine structure that generates localized plasmons when irradiated with measurement light.

「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。   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.

「光応答性標識物質」とは、測定光の照射に起因して光信号を生ずる標識物質を意味するものとする。ここで、例えば光信号として蛍光を挙げることができる。光応答性標識物質は、粒子状の光透過材料中に複数の光応答物質が存在するものである。複数の光応答物質のうち、一部が光透過材料の外部に露出していてもよい。また、光透過材料中における光応答物質の分布状態はどのようであってもよく、均一に分布していてもよいし、均一に分布していなくてもよい。さらに、粒子状の光応答性標識物質の中心部においては、光応答物質が存在しない領域が存在してもよい。   “Photo-responsive labeling substance” means a labeling substance that generates an optical signal due to irradiation of measurement light. Here, for example, fluorescence can be cited as an optical signal. The photoresponsive labeling substance is a substance in which a plurality of photoresponsive substances are present in a particulate light transmitting material. A part of the plurality of photoresponsive substances may be exposed to the outside of the light transmitting material. Further, the distribution state of the photoresponsive substance in the light transmitting material may be any, may be uniformly distributed, or may not be uniformly distributed. Furthermore, in the central part of the particulate photoresponsive labeling substance, there may be a region where no photoresponsive substance is present.

アッセイでは、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、光応答性標識物質により標識された結合物質をセンサ部上に結合させる。この光応答性標識物質により標識された結合物質を「センサ部に結合させ」る方法としては以下の2つがある。例えば、サンドイッチ法によるアッセイを行う場合には、当該結合物質として被検出物質と特異的に結合する第2の結合物質を用いる。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、当該結合物質として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の結合物質を用いる。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る。   In the assay, a binding substance labeled with a photoresponsive labeling substance is added in an amount corresponding to the quantity of the substance to be detected via a first binding substance that is immobilized on the sensor unit and specifically binds to the substance to be detected. It is coupled on the sensor unit. There are the following two methods for “binding the sensor” to the binding substance labeled with the photoresponsive labeling substance. For example, when an assay by the sandwich method is performed, a second binding substance that specifically binds to the substance to be detected is used as the binding substance. As a result, a sandwich structure of the first binding substance-the substance to be detected-the second binding substance is created. 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 the assay by the competition method is performed, a third binding substance that competes with the substance to be detected and specifically binds to the first binding substance is used as the binding substance. This creates a first binding substance-third binding substance bond.

「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および活性の程度を検出することを意味するものとする。   “Detecting the amount of a substance to be detected” includes detecting the presence or absence of the substance to be detected, and means detecting not only a qualitative amount but also a quantitative amount and a degree of activity. .

さらに、本発明に係る光信号検出方法において、金属層は、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であることが好ましく、特にAuまたはAgを主成分とするものであることが好ましい。   Furthermore, in the optical signal detection method according to the present invention, the metal layer is mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Pt, Ni, Ti, and alloys thereof. It is preferable that the main component is Au or Ag.

そして、光応答物質は、蛍光色素分子、蛍光微粒子および量子ドットからなる群より選択される1の物質であることが好ましい。つまり、「光応答物質」は、測定光に対し光応答性を有するものであればよく、測定光の照射により蛍光を生じる蛍光色素分子、蛍光微粒子、量子ドット(半導体微粒子)などであってもよい。したがって、「光応答性標識物質からの光」とは、測定光が照射されて光応答物質から生じる光(蛍光および燐光等)を意味するものとする。   The photoresponsive substance is preferably one substance selected from the group consisting of fluorescent dye molecules, fluorescent fine particles, and quantum dots. In other words, the “photoresponsive substance” only needs to have photoresponsiveness to the measurement light, and may be a fluorescent dye molecule, a fluorescent fine particle, a quantum dot (semiconductor fine particle) or the like that generates fluorescence when irradiated with the measurement light. Good. Therefore, “light from the photoresponsive labeling substance” means light (fluorescence, phosphorescence, etc.) generated from the photoresponsive substance when irradiated with the measurement light.

本発明に係る光信号検出方法は、平坦な金属層を備えるセンサ部上に存在する光応答性標識物質に対して、測定光を落射照明で照射することによって、金属層にプラズモンを誘起している。これは、光応答性標識物質からの光信号によって金属層にプラズモンが誘起されていると考えられる。したがって、このプラズモンによる電場増強効果によってセンサ部上の電場を増強することができる。このことは、微細構造の形成や全反射照明光学系の調整等を必要とせず、センサ部上に単に落射照明を行うだけで容易に増強電場を形成することができることを示している。また、金属層が平坦であるため、それぞれの光応答性標識物質と金属層との位置関係がほぼ一定となり、それぞれの光応答性標識物質がほぼ均一の増強度となるように電場増強効果を得ることができる。この結果、光信号検出方法において、簡易的に光応答性標識物質の受ける電場増強効果のばらつきを低減することができ、より定量性の高い測定が可能となる。   The optical signal detection method according to the present invention induces plasmons on a metal layer by irradiating measurement light with epi-illumination on a photoresponsive labeling substance present on a sensor unit having a flat metal layer. Yes. This is considered that plasmon is induced in the metal layer by the optical signal from the photoresponsive labeling substance. Therefore, the electric field on the sensor unit can be enhanced by the electric field enhancing effect of the plasmon. This indicates that an enhanced electric field can be easily formed by simply performing epi-illumination on the sensor unit without forming a fine structure or adjusting a total reflection illumination optical system. In addition, since the metal layer is flat, the positional relationship between each photoresponsive labeling substance and the metal layer is almost constant, and the electric field enhancement effect is achieved so that each photoresponsive labeling substance has a substantially uniform enhancement. Obtainable. As a result, in the optical signal detection method, variation in the electric field enhancement effect received by the photoresponsive labeling substance can be easily reduced, and measurement with higher quantitativeness is possible.

第1の実施形態に係る光信号検出方法に用いる装置を示す概略断面図Schematic sectional view showing an apparatus used in the optical signal detection method according to the first embodiment 第2の実施形態に係る光信号検出方法に用いるチップを示す概略平面図Schematic plan view showing a chip used in the optical signal detection method according to the second embodiment 第2の実施形態に係る光信号検出方法に用いるチップを示す概略断面図Schematic sectional view showing a chip used in the optical signal detection method according to the second embodiment 第2の実施形態に係る光信号検出方法のアッセイの工程を示す概略断面図FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an assay process of the optical signal detection method according to the second embodiment. 競合法によるアッセイの原理を説明する概略断面図Schematic cross section explaining the principle of the competitive assay 第3の実施形態に係る光信号検出方法のアッセイの工程を示す概略断面図Schematic sectional view showing the steps of the assay of the optical signal detection method according to the third embodiment 光応答性標識物質の設計変更例を示す概略断面図Schematic cross-sectional view showing an example of design change of photoresponsive labeling substance 実施例および比較例の測定結果を示すグラフThe graph which shows the measurement result of an Example and a comparative example

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.

<光信号検出方法の第1の実施形態>
まず、本実施形態に係る光信号検出方法に用いる光信号検出装置1の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る光信号検出装置1の全体構成を示す概略断面図である。各図において説明の便宜上、各部の寸法は実際のものとは異ならせている。
<First Embodiment of Optical Signal Detection Method>
First, the configuration of the optical signal detection apparatus 1 used in the optical signal detection method according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of an optical signal detection device 1 according to the present embodiment. In each figure, for convenience of explanation, the dimensions of each part are different from the actual ones.

図1に示すように光信号検出装置1は、誘電体プレート11の一面の所定領域に設けられた金属層12を備えたセンサ部14を有するセンサチップ10、測定光Lをセンサ部上に落射照明で照射する落射照明光学系20と、光応答性標識物質Fにより標識された結合物質Bが金属層12に接触している試料中に存在する場合に、光応答性標識物質Fから生じる光を検出する光検出器30とを備えている。 Optical signal detecting apparatus as shown in FIG. 1 1, the sensor chip 10 having a sensor unit 14 having the metal layer 12 provided in a predetermined area of the one surface of the dielectric plate 11, on the measurement light L 0 sensor unit When the epi-illumination optical system 20 that irradiates by epi-illumination and the binding substance B 2 labeled with the photo-responsive labeling substance F are present in the sample in contact with the metal layer 12, the photo-responsive labeling substance F And a photodetector 30 for detecting the generated light.

落射照明光学系20は、測定光Lを出力する半導体レーザ(LD)等からなる光源21と、測定光L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、測定光Lを反射し、光応答性標識物質から生じる光を透過するものである。 Epi-illumination optical system 20 includes a light source 21 composed of a semiconductor laser (LD) for outputting the measurement light L 0, and a half mirror 23 for guiding to the sensor chip 10 to reflect the measuring light L 0. The half mirror 23 reflects the measurement light L 0 and transmits light generated from the photoresponsive labeling substance.

センサチップ10は、流路を有する誘電体プレート11の流路内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。   The sensor chip 10 is obtained by forming a metal film as a metal layer 12 in a predetermined region in a flow path of a dielectric plate 11 having a flow path.

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。   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. .

金属層12は、所定領域に開口を有するマスクを誘電体プレート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。また、金属層12は、光の照射によって局在プラズモンを誘起しうるような微細構造を有さないものである。金属層12の厚みは、金属膜の材料と、測定光L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好ましい。例えば、測定光Lとして780nmに中心波長を有するレーザ光を用い、金属層12としてAu膜を用いる場合、金属層12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、金属層12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く、特にAuまたはAgが好ましい。ここで、「主成分」とは、含量90質量%以上の成分と定義する。Agを金属層として用いる場合は、Agが酸化しやすいためその表面に酸化防止膜を形成することが好ましい。酸化防止膜としては、SiO膜等の酸化物膜やAu膜等の他の酸化しにくい金属膜を用いることができる。 The metal layer 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 dielectric plate 11. The metal layer 12 does not have a fine structure that can induce localized plasmons by light irradiation. The thickness of the metal layer 12 is preferably determined as appropriate so that the material of the metal film, the surface plasmon by the wavelength of the measuring light L 0 is strongly excited. For example, when laser light having a center wavelength of 780 nm is used as the measurement light L 0 and an Au film is used as the metal layer 12, the thickness of the metal layer 12 is preferably 50 nm ± 20 nm. More preferably, it is 47 nm ± 10 nm. The metal layer 12 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, and particularly Au or Ag. Is preferred. Here, the “main component” is defined as a component having a content of 90% by mass or more. When Ag is used as the metal layer, it is preferable to form an antioxidant film on the surface because Ag is easily oxidized. As the antioxidant film, an oxide film such as a SiO 2 film or another metal film that is difficult to oxidize such as an Au film can be used.

以下においては、図1に示す実施形態の光信号検出装置を蛍光検出装置として用いるものとし、光信号検出方法として蛍光検出方法について説明する。また、光応答性標識物質Fとして蛍光色素分子を内包する蛍光標識物質を用い、光信号として蛍光を検出するものとする。   In the following, the optical signal detection device of the embodiment shown in FIG. 1 is used as a fluorescence detection device, and a fluorescence detection method will be described as an optical signal detection method. In addition, a fluorescent labeling substance including a fluorescent dye molecule is used as the photoresponsive labeling substance F, and fluorescence is detected as an optical signal.

蛍光検出装置1を用いた蛍光検出の原理について説明する。
落射照明光学系20により測定光Lがセンサ部14上に落射照明で照射されることにより、蛍光標識物質Fから蛍光Lfが生じる。この時、センサ部に固定されている蛍光標識物質Fからの蛍光Lfは、以下に示す2つの効果により増強される。1つは、金属層12による「鏡面効果」である。この鏡面効果により蛍光標識物質Fに照射される測定光Lの量が増加するため、蛍光標識物質Fから生じる蛍光量が増大される。そしてもう1つは、表面プラズモンによる電場増強効果である。この表面プラズモンは、蛍光標識物質Fから生じた蛍光Lfの一部が金属層12に吸収されることにより、この金属層12中に誘起されるものであると考えられる。この結果、この表面プラズモンにより金属層12表面に電界分布が生じ、電場増強領域Dが形成される。このとき、電場増強領域Dにおいて蛍光標識物質F(図1のF)が存在する場合、その蛍光標識物質Fがさらに励起されて蛍光Lfが発生する。光検出器30は、図示しない集光レンズ等により蛍光を集光し、この蛍光Lfの検出を行う。ここで、電場増強領域D外に蛍光標識物質F(図1のF)が存在する場合には蛍光Lfは増強されない。このようにして、光検出器30は増強された蛍光Lfを検出する。ここで、試料中に浮遊している蛍光標識物質Fを洗い流してから蛍光測定を行うことが好ましい。
The principle of fluorescence detection using the fluorescence detection apparatus 1 will be described.
The measurement light L 0 is irradiated onto the sensor unit 14 by epi-illumination by the epi-illumination optical system 20, whereby fluorescence Lf is generated from the fluorescent labeling substance F. At this time, the fluorescence Lf 1 from the fluorescent labeling substance F 1 fixed to the sensor unit is enhanced by the following two effects. One is a “mirror effect” by the metal layer 12. Due to this mirror effect, the amount of the measurement light L 0 irradiated to the fluorescent labeling substance F 1 increases, so that the amount of fluorescence generated from the fluorescent labeling substance F 1 is increased. The other is the electric field enhancement effect by surface plasmons. This surface plasmon is considered to be induced in the metal layer 12 when a part of the fluorescence Lf generated from the fluorescent labeling substance F is absorbed by the metal layer 12. As a result, an electric field distribution is generated on the surface of the metal layer 12 by the surface plasmons, and an electric field enhancement region D is formed. In this case, if the fluorescent labeling substance F (F 1 in FIG. 1) is present in the electric field enhancing region D, the fluorescence Lf 1 occurs the fluorescent labels F 1 is further excited. The photodetector 30 condenses the fluorescence with a condenser lens (not shown) and detects the fluorescence Lf. Here, when the fluorescent labeling substance F (F 2 in FIG. 1) exists outside the electric field enhancement region D, the fluorescence Lf 2 is not enhanced. In this manner, the optical detector 30 detects the fluorescence Lf 1 augmented. Here, it is preferable to carry out the fluorescence measurements from wash away fluorescent labels F 2 floating in the sample.

本実施形態において、蛍光標識物質Fは、光応答物質である複数の蛍光色素分子15と、この複数の蛍光色素分子15を包含しかつ蛍光を透過する光透過材料16とを備えている。したがって、蛍光標識物質Fは複数の蛍光色素分子15を内包するものであるため、従来の蛍光色素分子15自体を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大させることができる。また、蛍光標識物質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。ここで、蛍光標識物質(光応答性標識物質)Fの粒径は、略球状の粒子の場合にはその直径であり、球状でない粒子の場合にはその最大幅と最小幅との平均の長さで定義するものとする。光透過材料16としては、具体的には、ポリスチレンやSiOなどの誘電体が挙げられるが、蛍光色素分子15を内包でき、かつ、該蛍光色素分子15からの蛍光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。 In the present embodiment, the fluorescent labeling substance F includes a plurality of fluorescent dye molecules 15 that are photoresponsive substances, and a light transmissive material 16 that includes the plurality of fluorescent dye molecules 15 and transmits fluorescence. Therefore, since the fluorescent labeling substance F contains a plurality of fluorescent dye molecules 15, the amount of emitted fluorescence can be greatly increased as compared with the case where the conventional fluorescent dye molecules 15 themselves are used as labels. The fluorescent labeling substance 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. Here, the particle diameter of the fluorescent labeling substance (photoresponsive labeling substance) F is the diameter in the case of a substantially spherical particle, and the average length of the maximum width and the minimum width in the case of a non-spherical particle. Let us define it. Specific examples of the light transmissive material 16 include dielectrics such as polystyrene and SiO 2, but the fluorescent dye molecule 15 can be included, and the fluorescence from the fluorescent dye molecule 15 is transmitted and emitted to the outside. There is no particular limitation as long as it is possible.

なお、蛍光標識物質中の光応答物質として蛍光色素分子に代えて、蛍光微粒子および量子ドット(半導体微粒子)等を備えてもよい。   In addition, instead of the fluorescent dye molecule, fluorescent fine particles and quantum dots (semiconductor fine particles) may be provided as the photoresponsive substance in the fluorescent labeling substance.

本実施形態で用いられる蛍光標識物質Fは、以下のようにして作製することができる。
まず、ポリスチレン粒子(Estapor社、φ500nm、10%solid、カルボキシル基、製品番号K1―050)を調液して0.1%solid in phosphate(ポリスチレン溶液:pH7.0)を作製する。
次に、蛍光色素(MolecularProbes社、BODIPY―FL―SE、製品番号D2184)0.3mgの酢酸エチル溶液(1mL)を作製する。
上記ポリスチレン溶液と蛍光色素溶液を混合し、エバポレートしながら含浸を行った後、遠心分離(15000rpm、4℃、20分を2回)を行い、上清を除去する。以上の工程により、ポリスチレンにより蛍光色素分子を内包してなる蛍光標識物質Fを得ることができる。このような手順で、ポリスチレン粒子に蛍光色素分子を含浸させて作製された蛍光標識物質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。
The fluorescent labeling substance F used in the present embodiment can be produced as follows.
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 0.3 mg ethyl acetate solution (1 mL) of a fluorescent dye (Molecular Probes, BODIPY-FL-SE, product number D2184) 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. Through the above steps, a fluorescent labeling substance F formed by encapsulating fluorescent dye molecules with polystyrene can be obtained. In such a procedure, the particle diameter of the fluorescent labeling substance F produced by impregnating the fluorescent particles with polystyrene particles is the same as the particle diameter of the polystyrene particles (in the above example, φ500 nm).

上記構成の蛍光検出装置1を用いた蛍光検出方法を用いたセンシングについて説明する。
まず、センサチップ10の金属層12を備えたセンサ部14に検査対象となる試料Sを接触させる。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。金属層12上には抗原Aと特異的に結合する第1の結合物質として1次抗体Bが修飾されている。センサチップ10の流路中に試料Sが流され、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Bが表面に修飾された蛍光標識物質Fが流される。この場合、金属層12に表面修飾される1次抗体Bと蛍光標識物質Fに表面修飾される2次抗体Bとは、抗体Aに対して互いに別の部位に結合するものが用いられる。その後、センサ部14上に向けて落射照明光学系20から測定光Lが照射され、光検出器30により蛍光検出がなされる。このとき、光検出器30によって所定の蛍光Lfが検出されたなら、上記2次抗体Bと抗原Aとの結合、すなわち試料中における抗原Aの存在を確認できることになる。
Sensing using the fluorescence detection method using the fluorescence detection apparatus 1 having the above-described configuration will be described.
First, the sample S to be inspected is brought into contact with the sensor unit 14 including the metal layer 12 of the sensor chip 10. 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. On the metal layer 12 is the primary antibody B 1 is being modified as a first binding substance that specifically binds an antigen A. Sample S is passed through the flow path of the sensor chip 10, and then flows fluorescent labeling substance F which is a second binding substance secondary antibody B 2 is modified on the surface to bind to antigen A specifically similar . In this case, the primary antibody B 1 that is surface-modified to the metal layer 12 and the secondary antibody B 2 that is surface-modified to the fluorescent labeling substance F are those that bind to the antibody A at different sites. . Thereafter, the measurement light L 0 is emitted from the epi-illumination optical system 20 toward the sensor unit 14, and fluorescence detection is performed by the photodetector 30. At this time, if a predetermined fluorescence Lf by the light detector 30 is detected, the bond between the secondary antibody B 2 and the antigens A, that is, being able to confirm the presence of the antigen A in the sample.

なお、被検出物質(抗原A)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B)に結合させる前に、予め試料に蛍光標識物質を添加しておいてもよい。 In addition, the timing of labeling of the substance to be detected (antigen A) is not particularly limited, and before the substance to be detected (antigen A) is bound to the first binding substance (primary antibody B 1 ), the sample is fluorescently labeled in advance. Substances may be added.

以上のように、本実施形態に係る光信号検出方法は、平坦な金属層を備えるセンサ部上に存在する光応答性標識物質に対して、測定光を落射照明で照射することによって、金属層にプラズモンを誘起している。これは、光応答性標識物質からの光信号によって金属層にプラズモンが誘起されていると考えられる。したがって、このプラズモンによる電場増強効果によってセンサ部上の電場を増強することができる。このことは、微細構造の形成や全反射照明光学系の調整等を必要とせず、センサ部上に単に落射照明を行うだけで容易に増強電場を形成することができることを示している。また、金属層が平坦であるため、それぞれの光応答性標識物質と金属層との位置関係がほぼ一定となり、それぞれの光応答性標識物質がほぼ均一の増強度となるように電場増強効果を得ることができる。この結果、光信号検出方法において、簡易的に光応答性標識物質の受ける電場増強効果のばらつきを低減することができ、より定量性の高い測定が可能となる。
(設計変更)
第1の実施形態において、落射照明光学系として同軸落射型の光学系を用いて説明してきたが、特にこれに限定されるものではない。また、落射照明は、必ずしも図1に示すようにセンサ部に対して垂直となるように照射する必要はなく、斜めから照射してもよい。
As described above, in the optical signal detection method according to the present embodiment, the metal layer is formed by irradiating the photoresponsive labeling substance existing on the sensor unit including the flat metal layer with the epi-illumination. Inducing plasmons in the. This is considered that plasmon is induced in the metal layer by the optical signal from the photoresponsive labeling substance. Therefore, the electric field on the sensor unit can be enhanced by the electric field enhancing effect of the plasmon. This indicates that an enhanced electric field can be easily formed by simply performing epi-illumination on the sensor unit without forming a fine structure or adjusting a total reflection illumination optical system. In addition, since the metal layer is flat, the positional relationship between each photoresponsive labeling substance and the metal layer is almost constant, and the electric field enhancement effect is achieved so that each photoresponsive labeling substance has a substantially uniform enhancement. Obtainable. As a result, in the optical signal detection method, variation in the electric field enhancement effect received by the photoresponsive labeling substance can be easily reduced, and measurement with higher quantitativeness is possible.
(Design changes)
In the first embodiment, the description has been given using the coaxial epi-illumination type optical system as the epi-illumination optical system. However, the present invention is not particularly limited to this. Further, the epi-illumination does not necessarily have to be irradiated so as to be perpendicular to the sensor unit as shown in FIG.

<光信号検出方法の第2の実施形態>
本実施形態に係る光信号検出方法は、図2AおよびBに示すような試料セル50を用いてセンシングを行う方法である。図2Aは試料セル50の構成を示す平面図、図2Bは試料セル50の側断面図である。本実施形態においても、光応答性標識物質として蛍光色素分子を内包する蛍光標識物質を例にして説明する。
<Second Embodiment of Optical Signal Detection Method>
The optical signal detection method according to the present embodiment is a method of performing sensing using a sample cell 50 as shown in FIGS. 2A and 2B. FIG. 2A is a plan view showing the configuration of the sample cell 50, and FIG. 2B is a side sectional view of the sample cell 50. Also in this embodiment, a fluorescent labeling substance that includes fluorescent dye molecules as a photoresponsive labeling substance will be described as an example.

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からなるセンサ部58a、59a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 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, an injection port 54a for injecting the sample S, and A sample contact surface between the inlet 54a and the air hole 54b of the flow channel 52 is configured by an upper plate 54 made of a glass plate provided with an air hole 54b serving as an outlet for discharging the sample flowing down the channel 52. Sensor portions 58a and 59a made of a metal layer provided on a predetermined region of the base 51 to be 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.

試料セル50の基台51上には流路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)Bが表面修飾された蛍光標識物質F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)Bが金属層58a上に固定された第1の測定エリア58、被検出物質である抗原とは結合せず標識2次抗体BFと特異的に結合する1次抗体Bが金属層59a上に固定された第2の測定エリア59が順に設けられている。つまり、上記のセンサ部58a、59aが形成されている領域が、それぞれ第1および第2の測定エリア58,59に相当する。ここで、標識2次抗体BFとは、蛍光標識物質Fに標識された2次抗体(第2の結合物質)を意味するものとする。また本例では、流路52内に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。 On the base 51 of the sample cell 50 from the flow passage 52 upstream, fluorescent labels F which second antibody specifically binds to an antigen to be detected substance (second binding substance) B 2 is surface-modified The first antibody (first binding substance) B 1 that specifically binds to the labeled secondary antibody adsorption area 57 and the antigen to be detected is fixed on the metal layer 58a. A measurement area 58 and a second measurement area 59 in which a primary antibody B 0 that specifically binds to the labeled secondary antibody BF without binding to the antigen to be detected is fixed on the metal layer 59a are sequentially provided. ing. That is, the regions where the sensor parts 58a and 59a are formed correspond to the first and second measurement areas 58 and 59, respectively. Here, the labeled secondary antibody BF means a secondary antibody (second binding substance) labeled with the fluorescent labeling substance F. Further, in this example, an example in which two measurement areas are provided in the flow path 52 is described, but only one measurement area may be provided.

第1の測定エリア58および第2の測定エリア59の、基台51上にはそれぞれ金属層として、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上にはさらに1次抗体B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Bとは異なる1次抗体Bが固定されている。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Bは抗原Aとは結合せず、2次抗体Bと直接結合するものである。これにより、流路52を流れた標識2次抗体BFの量、活性など反応に関する変動要因と落射照明光学系20、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を検出し、較正に利用することができる。 Au films 58a and 59a are formed as metal layers on the base 51 in the first measurement area 58 and the second measurement area 59, respectively. A primary antibody B 1 is further immobilized on the Au film 58a in the first measurement area 58, and a primary antibody B 0 different from the primary antibody B 1 is further deposited on the Au film 59a in the second measurement area 59. Is fixed. The first measurement area 58 and the second measurement area 59 have the same configuration except that different primary antibodies are provided. Second measuring primary antibody is fixed in the area 59 B 0 do not bind to the antigen A, it is one which binds directly with secondary antibody B 2. As a result, fluctuation factors relating to the reaction such as the amount and activity of the labeled secondary antibody BF flowing through the flow path 52 and fluctuation factors relating to the surface plasmon enhancement such as the epi-illumination optical system 20, the Au films 58a and 59a, and the liquid sample S are detected. Can be used for calibration.

なお、第2の測定エリアには1次抗体B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標識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標識物質であってもよい。さらには金属微粒子など他の光応答物質であってもよい。この場合、落射照明光学系20、Au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1次抗体B、既知量の標識物質のどちらを固定するかは、較正目的・方法によって適宜定めればよい。 Note that the second measurement area primary antibody B 0 instead, a known amount of the labeling substance may be fixed in advance. The labeling substance may be the same type as the fluorescent labeling substance surface-modified with the secondary antibody, or may be a fluorescent labeling substance having a different wavelength and size. Furthermore, other photoresponsive substances such as metal fine particles may be used. In this case, only the fluctuation factors relating to the surface plasmon enhancement such as the epi-illumination optical system 20, the Au films 58a and 59a, and the liquid sample S can be detected and used for calibration. Which of the primary antibody B 0 and the known amount of the labeling substance is fixed in the second measurement area 59 may be appropriately determined depending on the calibration purpose and method.

試料セル50を用いることにより、第1の測定エリア58からの蛍光検出測定の後、第2の測定エリア59を蛍光検出位置に移動させて第2の測定エリア59からの蛍光検出を行うことができる。   By using the sample cell 50, after the fluorescence detection measurement from the first measurement area 58, the second measurement area 59 is moved to the fluorescence detection position to detect the fluorescence from the second measurement area 59. it can.

落射照明光学系については、第1の実施形態と同様の光学系を用いることができる。   For the epi-illumination optical system, the same optical system as in the first embodiment can be used.

さらに、本実施形態の検出用試料セル50および蛍光検出方法を利用して、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3を参照して説明する。
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3中において全血Soは網掛け領域で示している。
step2:全血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:メンブレンフィルター55で血球分離された血液(血漿)Sが毛細管現象で流路52に染み出す。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、メンブレンフィルター55で血球分離された血液をポンプの吸引、押し出し操作によって流下させてもよい。図3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が修飾された蛍光標識物質F(標識2次抗体BF)とが混ぜ合わされ、血漿中の抗原Aが2次抗体B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、2次抗体B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2次抗体Bで挟み込まれたいわゆるサンドイッチが形成される。
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るものを洗い流す。
Furthermore, FIG. 3 shows a procedure for performing an assay by the sandwich method to determine whether or not an antigen as a substance to be detected is contained in blood (whole blood) using the detection sample cell 50 and the fluorescence detection method of the present embodiment. The description will be given with reference.
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. 3, the whole blood So is indicated by a shaded area.
step 2: The whole 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: The blood (plasma) S separated by the membrane filter 55 oozes out into the flow path 52 by capillary action. In order to speed up the reaction and shorten the detection time, a pump may be connected to the air hole 54b, and the blood cells separated by the membrane filter 55 may be caused to flow down by suction and push-out operations of the pump. In FIG. 3, the plasma S is indicated by a hatched area.
step4: is a fluorescent plasma S and the secondary antibody B 2 exuded into the flow path 52 is modified labeling substance F (primary labeled 2 antibody BF) is mixed, combined with antigen A secondary antibody B 2 in plasma To do.
step5: Plasma S gradually flows into the air hole 54b side along the flow path 52, the secondary antibody B 2 antigen A bound to the first measurement area 58 primary antibody is fixed on B 1 bound, so-called sandwich antigen a is sandwiched with primary antibody B 1 and the secondary antibody B 2 is formed with.
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. Even if further antigens A or the primary antibody B 0 and unbound labeled secondary antibody BF remains on the measurement area, a subsequent plasma functions as a cleansing, floating and non-on plate Wash away adsorbed material.

このように、血液を注入口から注入し、第1の測定エリア58上に抗原Aが1次抗体Bと2次抗体B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からの蛍光強度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からの蛍光信号を検出できるように試料セル50を移動し、第2の測定エリア59からの蛍光信号を検出する。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からの蛍光信号は標識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信号であると考えられ、この信号をリファレンスとして、第1の測定エリア58からの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(蛍光物質等)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からの蛍光信号をリファレンスとして第1の測定エリア58からの信号を補正することができる。 In this way, blood is injected from the injection port, and after Step 1 to Step 6 until a sandwich is formed in which the antigen A is sandwiched between the primary antibody B 1 and the secondary antibody B 2 on the first measurement area 58. By detecting the fluorescence intensity from the first measurement area 58, the presence and / or concentration of the antigen can be detected. Thereafter, the sample cell 50 is moved so that the fluorescence signal from the second measurement area 59 can be detected, and the fluorescence signal from the second measurement area 59 is detected. Fluorescence signal flow down the amount of labeled secondary antibody BF from the second measurement area 59 is the primary antibody B 0 that bind with the labeling secondary antibodies BF fixed, it is a signal that reflects the reaction conditions, such as active By using this signal as a reference and correcting the signal from the first measurement area 58, a more accurate detection result can be obtained. Further, as described above, even when a known amount of a labeling substance (fluorescent substance or the like) is fixed in advance in the second measurement area 59, similarly, the fluorescence signal from the second measurement area 59 is used as a reference. The signal from the first measurement area 58 can be corrected.

ここで、図3では、第1の測定エリア58に固定されている1次抗体Bは、金属層59a表面に二次元的に設けられているが、この他に、金属層58a上に3次元的に広がったメンブレンを配置し、このメンブレンに1次抗体Bを固定してもよい。 Here, in FIG. 3, the primary antibody B 1 fixed to the first measurement area 58 is two-dimensionally provided on the surface of the metal layer 59a, but in addition to this, 3 on the metal layer 58a. place the membrane spread dimensionally, it may be fixed to the primary antibody B 1 to the membrane.

以上のように、本実施形態に係る光信号検出方法でも、平坦な金属層を備えるセンサ部上に存在する光応答性標識物質に対して、測定光を落射照明で照射することによって、金属層にプラズモンを誘起している。つまり、上記の試料セル50を用いた光信号検出方法(蛍光検出方法)の原理は、第1の実施形態と同様であり、本実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を得ることができ、簡易な方法でより定量性の高い測定を行うことが可能となる。   As described above, also in the optical signal detection method according to the present embodiment, the metal layer is obtained by irradiating the photoresponsive labeling substance existing on the sensor unit including the flat metal layer with the epi-illumination. Inducing plasmons in the. That is, the principle of the optical signal detection method (fluorescence detection method) using the sample cell 50 is the same as that of the first embodiment, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment. It is possible to perform measurement with higher quantitativeness by a simple method.

<光信号検出方法の第3の実施形態>
本実施形態に係る光信号検出方法は、第2の実施形態と同様の試料セルを用いてセンシングを行う方法である。本実施形態は、競合法によるアッセイを行う点で第2の実施形態と異なる。したがって、第2の実施形態と同様の要素については、同じ符号を付し、また特に必要のない限り詳細な説明は省略する。本実施形態においても、光応答性標識物質として蛍光色素分子を内包する蛍光標識物質を例にして説明する。
<Third Embodiment of Optical Signal Detection Method>
The optical signal detection method according to the present embodiment is a method of performing sensing using the same sample cell as that of the second embodiment. This embodiment is different from the second embodiment in that an assay by a competition method is performed. Accordingly, the same elements as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted unless particularly necessary. Also in this embodiment, a fluorescent labeling substance that includes fluorescent dye molecules as a photoresponsive labeling substance will be described as an example.

図4を参照して、競合法について簡単に説明する。
図4(A)に示すように、被検出物質(例えば、抗原)Aと同一の免疫反応を示す第3の結合物質(例えば、競合抗原)Cを蛍光標識物質Fに修飾させておく。金属層12上には、抗原Aおよび競合抗原Cといずれとも特異的に結合する第1の結合物質C(例えば、1次抗体)を固定化しておく。競合抗原Cが修飾された蛍光標識物質F(標識競合物質CF)を所定濃度で、抗原Aと混合し、金属層12上に固定化された1次抗体Cに競合的に反応させる(抗原−抗体反応)。抗原Aと標識競合物質CFとの混合時における標識競合物質CFの濃度は既知である。
The competition method will be briefly described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4 (A), a third binding substance (for example, competitive antigen) C 3 showing the same immune reaction as the substance to be detected (for example, antigen) A is modified with a fluorescent labeling substance F. On the metal layer 12, a first binding substance C 1 (for example, a primary antibody) that specifically binds to both the antigen A and the competitive antigen C 3 is immobilized. Competing antigen C 3 is modified fluorescent labels F (labeling competitor CF) at a predetermined concentration, was mixed with antigen A, thereby competitively react the primary antibody C 1 immobilized on the metal layer 12 ( Antigen-antibody reaction). The concentration of the labeled competitor CF at the time of mixing the antigen A and the labeled competitor CF is known.

競合法では、図4(B)に示すように、被検出物質Aの濃度が高ければ、第1の結合物質Cと結合する標識競合物質CFの量が少なくなる、すなわち金属層12上の蛍光標識物質Fの数が少なくなるため蛍光強度が小さくなる。一方、図4(C)に示すように、被検出物質Aの濃度が低ければ、第1の結合物質Cと結合する標識競合物質CFの量が多くなる、すなわち金属層12上の蛍光標識物質F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, as shown in FIG. 4B, when the concentration of the substance A to be detected is high, the amount of the labeled competitor CF that binds to the first binding substance C1 decreases, that is, on the metal layer 12. Since the number of fluorescent labeling substances F decreases, the fluorescence intensity decreases. On the other hand, as shown in FIG. 4C, when the concentration of the substance A to be detected is low, the amount of the label competitor CF that binds to the first binding substance C 1 increases, that is, the fluorescent label on the metal layer 12. Since the number of substances F increases, the fluorescence intensity increases. 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.

図5の50’は、競合法によるアッセイに適した第3の実施形態の試料セルを示すものである。本実施形態の試料セル50’においては、第1の測定エリア58’のAu膜58a上にさらに1次抗体Cが固定され、第2の測定エリア59’のAu膜59a上に後述する物質D1が固定されている。互いに異なる物質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および競合抗原Cは、第1の測定エリア58’に固定されている1次抗体Cに競合的に結合するものである。第2の測定エリア59’に固定されている物質D1は、抗原Aおよび競合抗原Cとは結合せず、競合抗原Cと共に蛍光標識物質Fの表面に修飾されている物質D2と特異的に結合するものである。これにより、流路を流れた標識競合物質CFの量、活性など反応に関する変動要因と落射照明光学系、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を検出し、較正に利用することができる。 Reference numeral 50 ′ in FIG. 5 shows a sample cell of the third embodiment suitable for the assay by the competition method. 'In the first measurement area 58' sample cell 50 of this embodiment material further primary antibody C 1 on the Au film 58a of fixed, will be described later on the second Au film 59a of the measurement area 59 ' D 1 is fixed. The first measurement area 58 ′ and the second measurement area 59 ′ have the same configuration except that different substances are provided. Antigen A and competing antigen C 3 are those that competitively bind to the primary antibody C 1 which is fixed to the first measurement area 58 '. The substance D 1 fixed in the second measurement area 59 ′ does not bind to the antigen A and the competitive antigen C 3, and the substance D 2 modified on the surface of the fluorescent labeling substance F together with the competitive antigen C 3 It binds specifically. As a result, fluctuation factors relating to the reaction such as the amount and activity of the labeled competitor CF flowing through the flow path and fluctuation factors relating to the surface plasmon enhancement such as the epi-illumination optical system, the Au films 58a and 59a, and the liquid sample S are detected for calibration. Can be used.

なお、第2の測定エリアには物質D1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。標識物質は競合抗原により表面修飾された蛍光標識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標識物質であってもよい。この場合、落射照明光学系、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’に物質D1、既知量の標識物質のどちらを固定するかは較正目的・方法によって適宜、選択することができる。 Incidentally, instead of substance D 1 in the second measurement area, a known amount of the labeling substance may be fixed in advance. The labeling substance may be the same type as the fluorescent labeling substance whose surface has been modified with a competitive antigen, or may be a fluorescent labeling substance having a different wavelength and size. In this case, only the fluctuation factors relating to the surface plasmon enhancement such as the epi-illumination optical system, the Au films 58a and 59a, and the liquid sample S can be detected and used for calibration. Whether to fix the substance D 1 or the known amount of the labeled substance in the second measurement area 59 ′ can be appropriately selected depending on the calibration purpose and method.

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50’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、競合法によるアッセイを行う手順について図5を参照して説明する。
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が含まれている場合について説明する。図5中において全血Soは網掛け領域で示している。
step2:全血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:メンブレンフィルター55で血球分離された血液(血漿)S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、メンブレンフィルター55で血球分離された血液をポンプの吸引、押し出し操作によって流下させてもよい。図5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と競合抗原Cが付与された蛍光標識物質F(標識競合物質CF)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と標識競合物質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。
step6:第1の測定エリア58’上の1次抗体Cと結合しなかった標識競合物質CFの一部は、その標識競合物質CFの物質Dが第2の測定エリア59’上に固定されている物質Dと結合し、第2の測定エリア59’上に固定される。さらに1次抗体Cおよび物質Dと結合していない標識競合物質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ものを洗い流す。
In the detection method of the present invention, FIG. 5 shows a procedure for performing an assay according to the competitive method to determine whether or not an antigen as a substance to be detected is contained in blood (whole blood) using the detection sample cell 50 ′ of the present embodiment. The description will be given with reference.
Step 1: Blood (whole blood) So to be examined is injected from the injection port 54a. Here, a case will be described in which an antigen that is a substance to be detected is contained in the blood So. In FIG. 5, whole blood So is indicated by a shaded area.
step 2: The whole 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: The blood (plasma) S separated by the membrane filter 55 oozes out into the flow path 52 by capillary action. Alternatively, in order to speed up the reaction and shorten the detection time, a pump may be connected to the air hole 54b, and the blood cells separated by the membrane filter 55 may be caused to flow down by suction and push-out operations of the pump. In FIG. 5, the plasma S is indicated by a hatched area.
step4: fluorescent labels plasma S competing antigen C 3 exuded is applied to the flow passage 52 F and (labeled competitor CF) is mixed.
Step 5: The plasma S gradually flows along the flow path 52 toward the air hole 54b, and the antigen A and the labeled competitor CF compete to be immobilized on the first measurement area 58 ′. It binds to C 1.
step6: 'Some on the primary antibody C 1 and unbound labeled competitor CF, the label competitor CF substance D 2 is the second measurement area 59' first measurement area 58 fixed on combined with substances D 1 being, it is fixed on the second measurement area 59 '. In addition, even if the labeled competitor CF that is not bound to the primary antibody C 1 and the substance D 1 may remain on the measurement area, the subsequent plasma plays a role of washing, floating and non-specific on the plate Wash away adsorbed material.

このように、血液を注入口から注入し、第1の測定エリア58’上の1次抗体Cに抗原Aおよび標識競合物質CF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’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’を移動し、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。 In this way, blood is injected from the injection port, and after step 1 to step 6 until antigen A and labeled competitor CF are competitively bound to the primary antibody C 1 on the first measurement area 58 ′, the first measurement is performed. By detecting the detection signal from the area 58 ′, the presence and / or concentration of the antigen can be detected. Thereafter, the detection sample cell 50 ′ is moved 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 58 ′, a more accurate detection result can be obtained.

以上のように、本実施形態に係る光信号検出方法でも、平坦な金属層を備えるセンサ部上に存在する光応答性標識物質に対して、測定光を落射照明で照射することによって、金属層にプラズモンを誘起している。つまり、上記の試料セル50’を用いた光信号検出方法(蛍光検出方法)の原理は、第1の実施形態と同様であり、本実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を得ることができ、簡易な方法でより定量性の高い測定を行うことが可能となる。   As described above, also in the optical signal detection method according to the present embodiment, the metal layer is obtained by irradiating the photoresponsive labeling substance existing on the sensor unit including the flat metal layer with the epi-illumination. Inducing plasmons in the. That is, the principle of the optical signal detection method (fluorescence detection method) using the sample cell 50 ′ is the same as that of the first embodiment, and the same effect as that of the first embodiment is obtained in this embodiment. Therefore, it is possible to perform measurement with higher quantitativeness by a simple method.

<第1から3の実施形態についての設計変更>
なお、第1から第3の実施形態においては、光応答性標識物質として、図6に示すように、さらに、光透過材料16の表面に光応答物質から生じる光を透過する厚みの金属被膜19が設けられたものを用いてもよい。金属被膜19は、光透過材料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19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。
<Design changes for the first to third embodiments>
In the first to third embodiments, as shown in FIG. 6, the metal coating film 19 having a thickness that transmits light generated from the photoresponsive material to the surface of the light transmitting material 16 as the photoresponsive labeling material. Those provided with may be used. The metal coating 19 may cover the entire surface of the light transmitting material 16, or may be provided so that a part of the surface is exposed instead of covering the entire surface. As a material of the metal coating 19, the same metal material as that of the above-described metal layer can be used.

光応答性標識物質の表面に金属被膜19を備えた場合、センサチップ10の金属層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金属被膜19のウィスパリング・ギャラリー・モードにカップリングし、光応答性標識物質F内の光応答物質15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 19 is provided on the surface of the photoresponsive labeling substance, the surface plasmon or local plasmon generated on the metal layer 12 of the sensor chip 10 is coupled to the whispering gallery mode of the metal coating 19, and the optical response The photoresponsive substance 15 in the sex labeling 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 having a diameter of about 5300 nm or less used here.

光応答性標識物質への金属被膜方法の一例を挙げる。
まず、前述手順により光応答性標識物質を作製し、その表面にポリエチレンイミン(PEI)(例えば、商品名:エポミン(登録商標)、株式会社日本触媒)を修飾する。
次に、光応答性標識物質表面のPEIに粒径15nm程度のPdナノ粒子(例えば、平均粒径19nm、株式会社徳力本店)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(HAuCl、小島化学薬品株式会社)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、光応答性標識物質表面にAu膜を作製する。
An example of a metal coating method on a photoresponsive labeling substance will be given.
First, a photoresponsive labeling substance is prepared by the above-described procedure, and polyethyleneimine (PEI) (for example, trade name: Epomin (registered trademark), Nippon Shokubai Co., Ltd.) is modified on the surface.
Next, Pd nanoparticles having a particle size of about 15 nm (for example, an average particle size of 19 nm, Tokuru Honten Co., Ltd.) are adsorbed on the PEI on the surface of the photoresponsive labeling substance.
Surface of photoresponsive labeling substance using electroless plating with Pd nanoparticles as catalyst by immersing polystyrene particles adsorbed with Pd nanoparticles in electroless gold plating solution (HAuCl 4 , Kojima Chemical Co., Ltd.) An Au film is prepared.

<実施例>
本発明に係る光信号検出方法の実施例を以下に示す。
<Example>
Examples of the optical signal detection method according to the present invention will be described below.

センサチップ10は以下の方法により製造した。まずゼオネックス(登録商標)基板に50nmのAu膜を形成した。そしてAu膜を形成したセンサ部に第1の実施形態で述べた蛍光標識物質を固定し、波長660nmの半導体レーザを照射して、蛍光量測定を行った。   The sensor chip 10 was manufactured by the following method. First, a 50 nm Au film was formed on a ZEONEX (registered trademark) substrate. Then, the fluorescent labeling substance described in the first embodiment was fixed to the sensor part on which the Au film was formed, and the amount of fluorescence was measured by irradiating a semiconductor laser having a wavelength of 660 nm.

そして、蛍光標識物質の固定方法は以下の通りである。まず、Au膜付きゼオネックス基板にUV処理を30秒間行った。そして、その後このゼオネックス基板上にテフロン(登録商標)キュベットを置き治具で固定した。次に、蛍光標識物質の濃度が0.002%となるように調整した水溶液をキュベットに20uLずつ分注して一時間静置した。ここで、蛍光標識物質として、BangsLaboratories社製の蛍光粒子(商品名:FC02F、平均粒径0.21um、励起波長660nm、蛍光波長690nm)を用いた。   And the fixing method of a fluorescent labeling substance is as follows. First, UV treatment was performed on the Au film-coated ZEONEX substrate for 30 seconds. Then, a Teflon (registered trademark) cuvette was placed on the ZEONEX substrate and fixed with a jig. Next, 20 uL of an aqueous solution adjusted so that the concentration of the fluorescent labeling substance was 0.002% was dispensed into a cuvette and allowed to stand for 1 hour. Here, fluorescent particles (trade name: FC02F, average particle size 0.21 um, excitation wavelength 660 nm, fluorescence wavelength 690 nm) manufactured by Bangs Laboratories were used as the fluorescent labeling substance.

また、蛍光色素分子(光応答物質)を内部に包含しない粒子を上記同様にセンサ部上に固定したときの散乱光量も測定した。   In addition, the amount of scattered light when particles that do not contain fluorescent dye molecules (photoresponsive substances) were fixed on the sensor portion in the same manner as described above was also measured.

<比較例>
実施例1に対する比較例として、Au膜を形成していないゼオネックス基板を用いて、所定領域に実施例1と同様に蛍光標識物質を固定し、このセンサチップに対して実施例1と同様に蛍光量測定を行った。
<Comparative example>
As a comparative example with respect to Example 1, using a ZEONEX substrate on which no Au film is formed, a fluorescent labeling substance is fixed to a predetermined region in the same manner as in Example 1, and fluorescence is applied to this sensor chip as in Example 1. Quantity measurement was performed.

また、実施例1と同様に、蛍光色素分子(光応答物質)を内部に包含しない粒子を上記同様にセンサ部上に固定したときの散乱光量も測定した。ここで、比較例の散乱光量と実施例の散乱光量とが同等となるように測定光量を調整している。   Similarly to Example 1, the amount of scattered light was measured when particles that did not contain fluorescent dye molecules (photoresponsive substances) were immobilized on the sensor portion in the same manner as described above. Here, the measured light amount is adjusted so that the scattered light amount of the comparative example and the scattered light amount of the example are equal.

<結果>
図7は、上記実施例および比較例の測定結果を示すグラフである。この結果において、光応答物質ありの信号量(蛍光量)から光応答物質なしの信号量(散乱光量)を引いた値をシグナルとすると、Au膜を設けることによってAu膜なしに比べて約2.9倍信号量(蛍光量)が増大した。これより、本発明に係る光信号検出方法によれば、測定光がAu膜によって反射して測定光量が増える鏡面効果以上の光信号の増大率が得られることが実証された。
<Result>
FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the above examples and comparative examples. In this result, when a value obtained by subtracting the signal amount without the photoresponsive substance (scattering light amount) from the signal amount with the photoresponsive substance (fluorescence amount) is about 2 as compared with the case without the Au film by providing the Au film. The signal amount (fluorescence amount) increased by 9 times. Thus, it has been demonstrated that the optical signal detection method according to the present invention can obtain an optical signal increase rate that is equal to or greater than the specular effect in which the measurement light is reflected by the Au film and the measurement light quantity increases.

1、2 光信号検出装置
10 センサチップ
11 誘電体プレート
12 金属膜
14 センサ部
15 光応答物質
16 光透過材料
20 落射照明光学系
21 光源
23 ハーフミラー
30 光検出器
50、50’ 試料セル
A 被検出物質
D 電場増強領域
F 光応答性標識物質
Lf 蛍光
測定光
Ls 散乱光
S 試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Optical signal detection apparatus 10 Sensor chip 11 Dielectric plate 12 Metal film 14 Sensor part 15 Photoresponsive substance 16 Light transmission material 20 Epi-illumination optical system 21 Light source 23 Half mirror 30 Photo detector 50, 50 'Sample cell A Cover Detection substance D Electric field enhancement region F Photoresponsive labeling substance Lf Fluorescence L 0 Measurement light Ls Scattered light S Sample

Claims (4)

誘電体プレートと、該誘電体プレートの一面の所定領域に設けられた平坦な金属層を含むセンサ部とを有す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、光応答性標識物質により標識された結合物質を、前記センサ部に結合させ、
前記金属層にプラズモンを誘起可能な波長であって、前記光応答性標識物質が光応答可能な波長を有する測定光を、前記センサ部に落射照明で照射することにより該センサ部上に増強電場を発生せしめ、
該増強電場により前記光応答性標識物質からの光信号を増強せしめ、該光信号を検出し、
該光信号の量に基づいて、前記被検出物質の量を検出する光信号検出方法であって、
前記光応答性標識物質が、前記測定光に応答して光信号を生ずる複数の光応答物質と、該光応答物質を包含しかつ該光信号を透過する光透過材料とを備えることを特徴とする光信号検出方法。
Using a sensor chip having a dielectric plate and a sensor unit including a flat metal layer provided in a predetermined region on one surface of the dielectric plate,
By bringing the sample into contact with the sensor unit, the binding substance labeled with the photoresponsive labeling substance in an amount corresponding to the amount of the substance to be detected contained in the sample is bound to the sensor part,
Increasing the electric field on the sensor unit by irradiating the sensor unit with incident light having a wavelength capable of inducing plasmon in the metal layer and having a wavelength with which the photoresponsive labeling substance can respond to light. Generated
Enhance the optical signal from the photoresponsive labeling substance by the enhanced electric field, detect the optical signal,
An optical signal detection method for detecting the amount of the substance to be detected based on the amount of the optical signal,
The photoresponsive labeling substance includes a plurality of photoresponsive substances that generate an optical signal in response to the measurement light, and a light transmitting material that includes the photoresponsive substance and transmits the optical signal. Optical signal detection method.
前記金属層が、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であることを特徴とする請求項1に記載の光信号検出方法。   The metal layer is mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Pt, Ni, Ti, and alloys thereof. 2. The optical signal detection method according to 1. 前記金属層が、AuまたはAgを主成分とするものであることを特徴とする請求項2に記載の光信号検出方法。   The optical signal detection method according to claim 2, wherein the metal layer contains Au or Ag as a main component. 前記光応答物質が、蛍光色素分子、蛍光微粒子、および量子ドットからなる群より選択される1の物質であることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の光信号検出方法。   4. The optical signal detection method according to claim 1, wherein the photoresponsive substance is one substance selected from the group consisting of fluorescent dye molecules, fluorescent fine particles, and quantum dots.
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