JP2019032342A - 検出方法および検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検出方法は、粒子を含む被検出液の物性を検出する方法である。誘電体からなり、全反射面を含むプリズムを有する分析チップの全反射面上に被検出液を提供し、全反射面上に被検出液が存在する状態で、プリズム側から全反射面に臨界角以上の入射角で光を照射し、被検出液から放出された散乱光の光量を検出する。散乱光の光量に基づいて、被検出液の物性を算出する。
【選択図】図8
Description
実施の形態1では、バックグラウンドノイズの影響を受けることなく、粒子を含む被検出液の物性または検体中の被検出物質の量を検出するための検出装置(SPFS装置)および検出方法について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係るSPFS装置100の構成を示す模式図である。図1に示されるように、SPFS装置100は、励起光照射ユニット110(光照射部)、光検出ユニット130(第1の光検出部および第2の光検出部)、送液ユニット140、搬送ユニット150および制御部160を有する。SPFS装置100は、搬送ユニット150のチップホルダー154に分析チップ10を装着した状態で使用される。そこで、分析チップ10について先に説明し、その後にSPFS装置100の各構成要素について説明する。
実験1では、金属膜30への励起光αの入射角と、ヘマトクリット値がそれぞれ異なる検体におけるプラズモン散乱光δの光量との関係について調べた。なお、比較のため、金属膜30への励起光αの入射角と、赤血球を含まない検体(血清)におけるプラズモン散乱光δの光量との関係についても調べた。図3は、金属膜30への励起光αの入射角と、プラズモン散乱光δの光量との関係を示すグラフである。図3の横軸は金属膜30への励起光αの入射角(°)であり、縦軸はプラズモン散乱光δの光量(count)である。図3において、白抜き丸シンボルは、ヘマトクリット値が60%の血液を使用したときの実験結果を示しており、黒三角シンボルは、ヘマトクリット値が43%の血液を使用したときの実験結果を示しており、白抜き三角シンボルは、ヘマトクリット値が35%の血液を使用したときの実験結果を示しており、黒丸シンボルは、血清(ヘマトクリット値が0%)を使用した場合の実験結果を示している。
実験2では、金属膜30への励起光αの入射角が増強角よりも小さい場合についてより詳細に、金属膜30への励起光αの入射角と、ヘマトクリット値がそれぞれ異なる検体におけるプラズモン散乱光δの光量との関係について調べた。本実験でも、比較のため、金属膜30への励起光αの入射角と、血漿におけるプラズモン散乱光δの光量との関係についても調べた。図4Aおよび図4Bは、金属膜30への励起光αの入射角と、プラズモン散乱光δの光量との関係を示すグラフである。図4Aおよび図4Bの横軸は金属膜30への励起光αの入射角(°)であり、縦軸はプラズモン散乱光δの光量(count)である。図4Bは、図4Aにおける各プラズモン散乱光δの光量からTween20含有トリス緩衝生理食塩水(TBS−T)を使用した場合のプラズモン散乱光δの光量を引いたグラフである。図4Aに示される黒丸シンボルは、Tween20含有トリス緩衝生理食塩水(TBS−T)を使用した場合の実験結果を示している。図4Aおよび図4Bに示される白抜き丸シンボルは、血漿を使用した場合の実験結果を示しており、黒三角シンボルは、ヘマトクリット値が50%の血液を使用したときの実験結果を示しており、白抜き三角シンボルは、ヘマトクリット値が40%の血液を使用したときの実験結果を示している。
実験3では、金属膜30への励起光αの入射角と、ヘマトクリット値が同一の検体におけるプラズモン散乱光δの光量のばらつきとの関係について調べた。実験3では、ヘマトクリット値を50%に調整した5つの検体について、金属膜30への励起光αの入射角を62°、64°、66°および68°にした場合におけるプラズモン散乱光δのばらつきについて調べた。なお、実験3では、ばらつきの指標として変動係数CVを用いた。図5は、金属膜30への励起光αの入射角と、変動係数CVとの関係を示すグラフである。図5の横軸は、金属膜30への励起光αの入射角(°)であり、縦軸は、変動係数CV(%)を示している。
実施の形態1の変形例に係る検出装置は、SPR法を利用したSPR装置200である。そこで、実施の形態1に係るSPFS装置100の各構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態2に係る検出装置は、励起光照射ユニット310が角度切り替え部114を含む点において実施の形態1に係る検出装置と異なる。そこで、実施の形態1に係るSPFS装置100の各構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態3に係る検出装置は、光を照射することによって生じたシグナルを検出することで、被検出物質を検出する検出装置である。
実施の形態2の変形例に係る検出装置は、SPR法を利用したSPR装置400である。そこで、実施の形態2の変形例に係るSPFS装置300の各構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
20 プリズム
21 入射面
22 全反射面
23 出射面
30 金属膜
40 流路蓋
41 流路
100、300 SPFS装置
110、310 励起光照射ユニット
111 光源ユニット
112 第1角度調整部
113 光源制御部
114 角度切り替え部
115 角度切り替え部本体
116 移動機構
130 光検出ユニット
131 受光ユニット
132 位置切替機構
133 第1センサー制御部
134 第1レンズ
135 光学フィルター
136 第2レンズ
137 第1受光センサー
140 送液ユニット
141 液体チップ
142 シリンジポンプ
143 送液ポンプ駆動機構
144 シリンジ
145 プランジャー
150 搬送ユニット
152 搬送ステージ
154 チップホルダー
160 制御部
200、400 SPR装置
220 反射光検出ユニット
221 第2受光センサー
222 第2角度調整部
223 第2センサー制御部
α 励起光
β 反射光
γ 蛍光
δ プラズモン散乱光
Claims (13)
- 血液の少なくとも一部を含む検体中の被検出物質の量を検出する方法であって、
誘電体からなり、全反射面を含むプリズムを有する分析チップの前記全反射面上に前記検体を提供して、前記検体に含まれる前記被検出物質を前記全反射面上に直接的または間接的に結合させる工程と、
前記全反射面上に前記検体が存在する状態で、前記プリズム側から前記全反射面に臨界角以上の第1の入射角で光を照射し、前記検体から放出された散乱光の光量を検出し、前記散乱光の光量の検出値を用いて前記血液のヘマトクリット値を求める工程と、
前記被検出物質が前記全反射面に直接的または間接的に結合しており、かつ前記全反射面上に前記検体が存在しない状態で、前記プリズム側から前記全反射面に臨界角以上の第2の入射角で光を照射し、前記被検出物質を標識する蛍光物質から放出された蛍光の光量、または前記全反射面で反射された反射光の光量を検出し、前記検体中の前記被検出物質の量を示す第1のシグナル値を得る工程と、
前記血液のヘマトクリット値を用いて、前記第1のシグナル値を前記検体の液体成分中の前記被検出物質の量を示す第2のシグナル値に変換する工程と、
を有し、
前記第1の入射角は、前記第2の入射角より小さい、
検出方法。 - 前記分析チップは、前記全反射面上に配置された金属膜をさらに有し、
前記検体は、前記金属膜上に提供され、
前記第1の入射角は、前記全反射面に対する臨界角以上であって、かつ前記金属膜からのプラズモン散乱光量が最大となる増強角未満である、請求項1に記載の検出方法。 - 前記第1の入射角は、前記全反射面に対する臨界角以上かつ64°以下である、請求項2に記載の検出方法。
- 血液の少なくとも一部を含む検体中の被検出物質の量を検出する装置であって、
誘電体からなり、全反射面を含むプリズムを有する分析チップを着脱可能に保持するチップホルダーと、
前記プリズム側から前記全反射面に対して臨界角以上の第1の入射角または第2の入射角で光を照射する光照射部と、
前記全反射面の近傍から放出された散乱光の光量を検出する第1の光検出部と、
前記被検出物質を標識する蛍光物質から放出された蛍光の光量、または前記全反射面で反射された反射光の光量を検出する第2の光検出部と、
前記第1の光検出部の検出結果に基づいて、前記検体中の血液のヘマトクリット値を算出し、かつ前記第2の光検出部の検出結果に基づいて、前記検体中の前記被検出物質の量を示す第1のシグナル値を算出するとともに、前記ヘマトクリット値に基づいて、前記第1のシグナル値を前記検体の液体成分中の前記被検出物質の量を示す第2のシグナル値に変換する処理部と、
を有し、
前記処理部は、
前記検体が前記全反射面上に存在する状態で、前記光照射部が前記プリズム側から前記全反射面に前記第1の入射角で光を入射したときに、前記第1の光検出部が検出した前記全反射面の近傍から放出された前記散乱光の光量に基づいて、前記ヘマトクリット値を算出し、
前記被検出物質が前記全反射面に直接的または間接的に結合しており、かつ前記全反射面上に前記検体が存在しない状態で、前記光照射部が前記プリズム側から前記全反射面に前記第2の入射角で光を入射したときに、前記第2の光検出部が検出した前記全反射面の近傍から放出された前記蛍光の光量、または前記全反射面で反射された前記反射光の光量に基づいて、前記第1のシグナル値を算出し、
前記第1の入射角は、前記第2の入射角より小さい、
検出装置。 - 前記第1の光検出部および前記第2の光検出部は、同一の光検出部である、請求項4に記載の検出装置。
- 前記分析チップは、前記全反射面上に配置された金属膜をさらに含み、
前記被検出物質は、前記金属膜に直接的または間接的に結合し、
前記第1の入射角は、前記全反射面に対する臨界角以上であって、かつ前記金属膜からのプラズモン散乱光量が最大となる増強角未満である、
請求項4または請求項5に記載の検出装置。 - 前記第1の入射角は、前記全反射面に対する臨界角以上かつ64°以下である、請求項6に記載の検出装置。
- 被検出物質が付着した分析チップに光を照射して、前記分析チップにおいて生じたシグナルを検出することで、被検出物質の存在またはその量を検出する検出装置であって、
前記分析チップを着脱可能に保持するチップホルダーと、
前記分析チップの所定の領域に光を照射する光源と、
前記チップホルダーと前記光源とを相対的に移動させて、前記所定の領域に対して所定の角度範囲内で前記光源から出射された光の入射角を走査する角度調整部と、
前記光源から出射された光が前記所定の領域に前記所定の角度範囲より小さい入射角で入射するように、前記所定の領域に対する前記光源から出射された光の入射角を切り替える角度切り替え部と、
前記分析チップにおいて生じたシグナルを検出するためのシグナル検出部と、
を有する、検出装置。 - 前記角度切り替え部は、前記光源と前記分析チップとの間の光路上に配置されるか、または前記分析チップで反射した光の光路上に配置される、請求項8に記載の検出装置。
- 前記角度切り替え部は、複数の反射面を有する、請求項9に記載の検出装置。
- 前記角度切り替え部は、複数の鏡面、またはプリズムである、請求項10に記載の検出装置。
- 前記分析チップは、プリズムと、プリズムの一面に配置され、前記プリズムと対向する面と反対側に前記被検出物質が直接的または間接的に付着する金属膜とを有し、
前記光源は、前記プリズムを介して前記金属膜の裏面に光を照射し、
前記角度調整部は、前記金属膜の裏面に対して前記所定の角度範囲内で前記光源から出射された光の入射角を走査し、
前記角度切り替え部は、前記光源から出射された光が前記金属膜の裏面に前記所定の角度範囲より小さい入射角で入射するように、前記金属膜の裏面に対する前記光源から出射された光の入射角を切り替え、
前記シグナル検出部は、前記金属膜近傍から放出されたプラズモン散乱光および前記被検出物質を標識する蛍光物質から放出された蛍光を検出する、
請求項8〜11のいずれか一項に記載の検出装置。 - 前記角度切り替え部によって切り替えられた、前記金属膜の裏面に対する光の入射角は、臨界角以上であって、64°以下である、請求項12に記載の検出装置。
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