JP2023072437A - Detection preparation method, detection preparation system, particle group and manufacturing method of particle group - Google Patents

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Abstract

To enable detection accuracy of a target substance to be easily improved.SOLUTION: A detection preparation method comprises the steps of: preparing a particle group 20 having a composite particle 23 in which a target substance 11 or a simulated substance 24 simulating the target substance 11 is coupled to a first dielectric particle 21 modified with a substance specifically coupled to the target substance 11 or the simulated substance 24 and a second dielectric particle 22 having a different behavior by the dielectrophoresis from the composite particle 23; applying AC voltage to an electrode for applying an electrical field to a solvent containing the particle group 20; imaging the solvent with an image pick-up device; and searching for a prescribed frequency that can separate by the dielectrophoresis the composite particle 23 from the second dielectric particle 22 on the basis of an image captured by the image pick-up device while changing the frequency of AC voltage. Any one of the composite particle 23 and the second dielectric particle 22 has a mark (fluorescence substance 25) that may visually distinguish both of them in the image.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本開示は、ウイルス等の標的物質を検出する前の準備を行うための検出準備方法、検出準備システム、粒子群、及び粒子群の作製方法に関する。 The present disclosure relates to a detection preparation method, a detection preparation system, a particle swarm, and a particle swarm preparation method for making preparations before detecting a target substance such as a virus.

特許文献1には、試料中に含まれる粒子の保持方法、及び粒子を保持/検出する手段の校正方法が開示されている。この粒子の保持方法は、粒子を保持可能な保持部を有した粒子保持手段に生体物質以外の物質からなる多孔性粒子を含む試料を導入する工程と、誘電泳動力を利用して粒子を保持部に保持させる工程と、を含む。また、この校正方法は、検出部による粒子検出結果に基づき、保持工程及び検出工程が正常に行われているかを判断する工程を含む。 Patent Document 1 discloses a method for retaining particles contained in a sample and a method for calibrating means for retaining/detecting particles. This method of holding particles includes the steps of: introducing a sample containing porous particles made of a substance other than a biological substance into a particle holding means having a holding portion capable of holding particles; and holding the part. Moreover, this calibration method includes a step of determining whether the holding step and the detection step are performed normally based on the particle detection result by the detection unit.

特開2018-146571号公報JP 2018-146571 A

本開示は、標的物質の検出精度を向上させやすい検出準備方法等を提供する。 The present disclosure provides a detection preparation method and the like that easily improve detection accuracy of a target substance.

本開示の一態様に係る検出準備方法は、標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質と、前記標的物質又は前記模擬物質に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子とを結合させた複合体粒子、並びに前記複合体粒子と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子を有する粒子群を準備する。前記検出準備方法では、前記粒子群を含む溶媒に電場を印加するための電極に交流電圧を印加する。前記検出準備方法では、前記溶媒を撮像素子で撮像する。前記検出準備方法では、前記交流電圧の周波数を変化させながら、前記撮像素子で撮像した画像に基づいて前記複合体粒子と前記第2誘電体粒子とを誘電泳動によって分離可能な所定の周波数を探索する。前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、前記画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。 A detection preparation method according to an aspect of the present disclosure includes a target substance or a mimetic substance that mimics the target substance, and first dielectric particles modified with a substance that specifically binds to the target substance or the mimetic substance. A particle group having bound composite particles and second dielectric particles different in dielectrophoretic behavior from the composite particles is prepared. In the detection preparation method, an alternating voltage is applied to electrodes for applying an electric field to the solvent containing the particle group. In the detection preparation method, an image of the solvent is captured by an imaging device. In the detection preparation method, searching for a predetermined frequency at which the composite particles and the second dielectric particles can be separated by dielectrophoresis based on the image captured by the imaging device while changing the frequency of the AC voltage. do. Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows visual distinction between the two in the image.

本開示の一態様に係る検出準備システムは、容器と、撮像素子と、探索部と、を備える。前記容器は、標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質と、前記標的物質又は前記模擬物質に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子とを結合させた複合体粒子、並びに前記複合体粒子と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子を有する粒子群を含む溶媒を収容する。前記撮像素子は、前記容器に収容された前記溶媒を撮像する。前記探索部は、前記溶媒に電場を印加するための電極に印加する交流電圧の周波数を変化させながら、前記撮像素子で撮像した画像に基づいて前記複合体粒子と前記第2誘電体粒子とを誘電泳動によって分離可能な所定の周波数を探索する。前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、前記画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。 A detection preparation system according to one aspect of the present disclosure includes a container, an imaging device, and a search unit. The container comprises composite particles obtained by binding a target substance or a mimetic substance simulating the target substance and first dielectric particles modified with a substance that specifically binds to the target substance or the mimetic substance, and A solvent containing a particle group having second dielectric particles different in behavior by dielectrophoresis from the composite particles is contained. The imaging element images the solvent contained in the container. The search unit detects the composite particles and the second dielectric particles based on the image captured by the imaging device while changing the frequency of the AC voltage applied to the electrodes for applying an electric field to the solvent. Search for a predetermined frequency that can be separated by dielectrophoresis. Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows visual distinction between the two in the image.

本開示の一態様に係る粒子群は、標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子と、前記第1誘電体粒子に前記標的物質又は前記模擬物質を結合させた複合体粒子と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子と、を含む。前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、撮像素子により撮像された画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。 A particle group according to an aspect of the present disclosure includes: first dielectric particles modified with a substance that specifically binds to a target substance or a mimetic substance simulating the target substance; Alternatively, the composite particles to which the simulated substance is bound and the second dielectric particles that behave differently by dielectrophoresis are included. Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows visual distinction between the two in the image captured by the imaging device.

本開示の一態様に係る粒子群の作製方法は、標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質に特異的に結合する物質を修飾した誘電体粒子と、前記標的物質又は前記模擬物質とを混合することで、前記誘電体粒子に前記標的物質又は前記模擬物質が結合した第1誘電体粒子を含む複合体粒子と、前記複合体粒子とは誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子と、を作製する。前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、撮像素子により撮像された画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。 A method for producing a particle group according to an aspect of the present disclosure includes mixing dielectric particles modified with a substance that specifically binds to a target substance or a mimetic substance simulating the target substance, and the target substance or the mimetic substance. By doing so, composite particles including first dielectric particles in which the target substance or the simulated substance is bound to the dielectric particles, and second dielectric particles that behave differently from the composite particles by dielectrophoresis, to make. Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows visual distinction between the two in the image captured by the imaging device.

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 In addition, these general or specific aspects may be realized by a system, apparatus, integrated circuit, computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM. and any combination of recording media.

本開示の一態様に係る検出準備方法等によれば、標的物質の検出精度を向上させやすい、という利点がある。 According to the detection preparation method and the like according to one aspect of the present disclosure, there is an advantage that it is easy to improve the detection accuracy of the target substance.

図1は、実施の形態に係る検出システムの概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a detection system according to an embodiment. 図2は、実施の形態に係る検出システムの概略構成を示すブロック図及び断面図である。FIG. 2 is a block diagram and cross-sectional view showing a schematic configuration of the detection system according to the embodiment. 図3は、実施の形態に係る電極セットの構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the electrode set according to the embodiment. 図4は、実施の形態に係る検出方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing the detection method according to the embodiment. 図5は、実施の形態における複合体粒子の形成プロセスを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a formation process of composite particles in the embodiment. 図6は、実施の形態における交流電圧の設定周波数を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the set frequency of the AC voltage in the embodiment. 図7Aは、第1電場領域に移動した粒子を示す概略図である。FIG. 7A is a schematic diagram showing a particle that has migrated to the first electric field region. 図7Bは、第1電場領域及び第2電場領域に移動した粒子を示す概略図である。FIG. 7B is a schematic diagram showing particles that have migrated to the first and second electric field regions. 図7Cは、第2電場領域に移動した粒子を示す概略図である。FIG. 7C is a schematic diagram showing particles that have migrated to the second electric field region. 図8は、実施の形態における粒子の種類ごとの交差周波数を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the crossover frequency for each particle type in the embodiment. 図9は、実施の形態に係る検出準備システムの概略構成を示すブロック図及び断面図である。FIG. 9 is a block diagram and cross-sectional view showing a schematic configuration of a detection preparation system according to an embodiment. 図10は、実施の形態における粒子群の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of particle groups in the embodiment. 図11は、実施の形態に係る検出準備方法を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing a detection preparation method according to the embodiment. 図12は、実施の形態における所定の周波数の探索プロセスの説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a predetermined frequency search process in the embodiment. 図13は、実施の形態における粒子群が第1電場領域及び第2電場領域に移動した状態を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which the particle group moves to the first electric field region and the second electric field region according to the embodiment. 図14は、変形例に係る電極セットの構成を示す第1平面図である。FIG. 14 is a first plan view showing the configuration of the electrode set according to the modification. 図15は、変形例に係る電極セットの構成を示す第2平面図である。FIG. 15 is a second plan view showing the configuration of the electrode set according to the modification. 図16は、変形例に係る複合体粒子の形成プロセスを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a formation process of composite particles according to a modification.

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。 It should be noted that the embodiments described below are all comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the scope of the claims.

また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。 Also, each figure is not necessarily strictly illustrated. In each figure, substantially the same configuration may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified.

また、以下において、平行及び垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、矩形状などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する。 In the following, terms that indicate the relationship between elements such as parallel and perpendicular, terms that indicate the shape of elements such as rectangular, and numerical ranges do not represent only strict meanings, but are substantially It means that the range equivalent to , for example, a difference of about several percent is also included.

また、以下において、標的物質を検出するとは、標的物質を見つけ出して標的物質の存在を確認することに加えて、標的物質の量(例えば数又は濃度等)又はその範囲を測定することを含む。 In addition, hereinafter, detecting a target substance includes finding the target substance and confirming the presence of the target substance, as well as measuring the amount (e.g., number or concentration, etc.) of the target substance or its range.

(実施の形態)
実施の形態に係る検出準備方法及び検出準備システムは、検出方法を実行する前、及び検出システムの使用前における準備を行うための方法及びシステムである。検出方法及び検出システムは、液体中の複合体粒子及び未結合粒子を誘電泳動(Dielectrophoresis:DEP)によって分離し、分離した複合体粒子に含まれる標的物質を検出するための方法及びシステムである。
(Embodiment)
A detection preparation method and a detection preparation system according to embodiments are methods and systems for preparing before executing the detection method and before using the detection system. The detection method and detection system are methods and systems for separating composite particles and unbound particles in a liquid by dielectrophoresis (DEP) and detecting a target substance contained in the separated composite particles.

ここで、誘電泳動とは、不均一な電場にさらされた誘電体粒子に力が働く現象である。この力は、粒子の帯電を要求しない。 Here, dielectrophoresis is a phenomenon in which force acts on dielectric particles exposed to a non-uniform electric field. This force does not require charging of the particles.

また、標的物質とは、検出の対象となる物質であり、例えば病原性タンパク質等の分子、ウイルス(外殻タンパク質等)、又は細菌(多糖等)などである。標的物質は、被検物あるいは検出対象物と呼ばれる場合もある。 A target substance is a substance to be detected, and is, for example, a molecule such as a pathogenic protein, a virus (coat protein, etc.), or a bacterium (polysaccharide, etc.). A target substance may also be called an analyte or a detection target.

以下、実施の形態に係る検出準備方法及び検出準備システムを説明するに先立って、誘電泳動を用いた標的物質の検出を実現する検出システム及び検出方法の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Before describing the detection preparation method and the detection preparation system according to the embodiments, specific embodiments of the detection system and the detection method for realizing the detection of a target substance using dielectrophoresis will be described below with reference to the drawings. explained in detail.

[検出システムの構成]
まず、検出システムの構成について図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係る検出システムの概略構成を示す斜視図である。また、図2は、実施の形態に係る検出システムの概略構成を示す断面図である。図1では、特に、分離器110は、第1基板111を除く部分を透過することで、分離器110の内部が見えるよう、概形のみを示している。また、図1は、分離器110を中心にその他の構成要素との関係性を説明するために用いられ、検出システム100が使用される際の各々の構成要素の配置位置、配置方向、姿勢等を限定するものではない。また、図2は、図1に示す分離器110を紙面と平行な方向に沿って切断した断面図と共に、検出システム100の各構成要素を示すブロック図を示している。なお、図2に示す分離器110の一部の構成の厚みは、図1において図示が省略されている。
[Configuration of detection system]
First, the configuration of the detection system will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a detection system according to an embodiment. Also, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the detection system according to the embodiment. In FIG. 1 , the separator 110 is shown only in outline so that the inside of the separator 110 can be seen by transmitting a portion other than the first substrate 111 . In addition, FIG. 1 is used to explain the relationship between the separator 110 and other components. is not limited to 2 shows a block diagram showing each component of the detection system 100 along with a cross-sectional view of the separator 110 shown in FIG. 1 taken along a direction parallel to the plane of the paper. 1, the thickness of a part of the separator 110 shown in FIG. 2 is omitted.

図1及び図2に示すように、検出システム100は、分離器110と、電源120と、光源130と、撮像素子140と、検出部150と、を備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the detection system 100 includes a separator 110, a power supply 120, a light source 130, an imaging device 140, and a detection section 150. FIG.

分離器110は、標的物質11を含み得る試料10を収容する容器であり、空間1121を内部に有する。試料10は、当該空間1121に収容される。分離器110は、空間1121内で、複合体粒子13と未結合粒子12とを液体中(つまり試料10の外液中)で誘電泳動により分離する。ここでは、分離器110は、複合体粒子13と未結合粒子12とを位置的に分離する。試料10は、未結合粒子12を含み、標的物質11が含まれる場合、標的物質11と未結合粒子12によって形成された複合体粒子13をさらに含む。また、試料10には、夾雑物14が混入する場合がある。 The separator 110 is a container containing the sample 10 that may contain the target substance 11 and has a space 1121 inside. The sample 10 is accommodated in the space 1121 concerned. The separator 110 separates the composite particles 13 and the unbound particles 12 in the liquid (that is, in the external liquid of the sample 10) in the space 1121 by dielectrophoresis. Here, the separator 110 positionally separates the composite particles 13 and the unbound particles 12 . Sample 10 contains unbound particles 12 , and when target substance 11 is contained, further contains composite particles 13 formed by target substance 11 and unbound particles 12 . Also, the sample 10 may be contaminated with contaminants 14 .

複合体粒子13とは、標的物質11と、標的物質11に特異的に結合する性質を有する物質で修飾された誘電体粒子12a(後述する図5参照)と結合した複合体である。つまり、複合体粒子13では、標的物質11に特異的に結合する性質を有する物質を介して、標的物質11と誘電体粒子12aとが結合されている。 The composite particles 13 are composites in which the target substance 11 and dielectric particles 12a (see FIG. 5 described later) modified with a substance having a property of specifically binding to the target substance 11 are bound. That is, in the composite particles 13, the target substance 11 and the dielectric particles 12a are bound via a substance having a property of specifically binding to the target substance 11. As shown in FIG.

誘電体粒子12aとは、印加された電場によって分極することができる粒子である。誘電体粒子12aは、例えば、蛍光物質を含んでもよい。後述する光源130から、当該蛍光物質を励起する波長の光が照射された場合、蛍光発光の波長帯の光を検出することで、誘電体粒子12aの検出を行うことができる。また、誘電体粒子12aは、蛍光物質を含む粒子に限定されない。例えば誘電体粒子12aとして、蛍光物質を含まないポリスチレン粒子、又はガラス粒子等が用いられてもよい。 Dielectric particles 12a are particles that can be polarized by an applied electric field. Dielectric particles 12a may contain, for example, a fluorescent material. When light having a wavelength that excites the fluorescent substance is emitted from the light source 130, which will be described later, the dielectric particles 12a can be detected by detecting light in the wavelength band of fluorescence emission. Moreover, the dielectric particles 12a are not limited to particles containing a fluorescent material. For example, polystyrene particles containing no fluorescent material, glass particles, or the like may be used as the dielectric particles 12a.

ここで、標的物質11と特異的に結合する性質を有する物質とは、標的物質11と特異的に結合可能な物質であり、特異的結合物質12b(後述する図5参照)とも呼ばれる。標的物質11に対する特異的結合物質12bの組み合わせの例としては、抗原に対する抗体、基質若しくは補酵素に対する酵素、ホルモンに対するレセプタ、抗体に対するプロテインA若しくはプロテインG、ビオチンに対するアビジン類、カルシウムに対するカルモジュリン、糖に対するレクチン、又は6×ヒスチジン若しくはグルタチオンSトランスフェラーゼ等のペプチドタグに対するニッケル-ニトリロ三酢酸若しくはグルタチオン等のタグ結合物質等が挙げられる。 Here, the substance having the property of specifically binding to the target substance 11 is a substance capable of specifically binding to the target substance 11, and is also called a specific binding substance 12b (see FIG. 5 described later). Examples of combinations of specific binding substances 12b for target substances 11 include antibodies for antigens, enzymes for substrates or coenzymes, receptors for hormones, protein A or protein G for antibodies, avidins for biotin, calmodulin for calcium, sugars Examples include lectins, or tag-binding substances such as nickel-nitrilotriacetic acid or glutathione for peptide tags such as 6x histidine or glutathione S transferase.

未結合粒子12とは、複合体粒子13を形成していない誘電体粒子12aである。つまり、未結合粒子12は、標的物質11に結合していない誘電体粒子12aである。未結合粒子12は、フリー(F)成分とも呼ばれる。一方、複合体粒子13に含まれる誘電体粒子12a及び特異的結合物質12bは、バインド(B)成分とも呼ばれる。 The unbound particles 12 are dielectric particles 12 a that do not form composite particles 13 . That is, the unbound particles 12 are dielectric particles 12 a that are not bound to the target substance 11 . Unbound particles 12 are also referred to as the free (F) component. On the other hand, the dielectric particles 12a and the specific binding substance 12b contained in the composite particles 13 are also called bind (B) components.

ここで、分離器110の内部構成について説明する。図2に示すように、分離器110は、第1基板111と、スペーサ112と、第2基板113と、を備える。 Now, the internal configuration of the separator 110 will be described. As shown in FIG. 2, the separator 110 includes a first substrate 111, spacers 112, and a second substrate 113. As shown in FIG.

第1基板111は、例えばガラス又は樹脂製のシートである。第1基板111は、空間1121の底を規定する上面を有し、当該上面には、電源120から交流電圧が印加される電極セット1111が形成される。電極セット1111は、第1電極1112及び第2電極1113を含み、第1基板111上に不均一な電場(電場勾配ともいう)を生成することができる。つまり、電極セット1111は、電場勾配を発生する(又は形成する)電場勾配発生部の一例である。なお、電極セット1111の詳細については、図3を用いて後述する。 The first substrate 111 is, for example, a glass or resin sheet. The first substrate 111 has a top surface that defines the bottom of the space 1121 , and an electrode set 1111 to which an AC voltage is applied from the power supply 120 is formed on the top surface. The electrode set 1111 includes a first electrode 1112 and a second electrode 1113 and can generate a non-uniform electric field (also called an electric field gradient) on the first substrate 111 . That is, the electrode set 1111 is an example of an electric field gradient generator that generates (or forms) an electric field gradient. Details of the electrode set 1111 will be described later with reference to FIG.

スペーサ112は、第1基板111上に配置される。スペーサ112には、空間1121の形状に対応する貫通孔が形成されている。言い換えると、空間1121は、第1基板111及び第2基板113に挟まれた貫通孔によって形成される。上記したように、空間1121には、複合体粒子13と未結合粒子12とを含み得る試料10が導入される。スペーサ112は、貫通孔を囲む外壁であり、空間1121を規定する内側面を有する。スペーサ112は、例えば、第1基板111及び第2基板113との密着性が高い樹脂等の材料で構成される。 A spacer 112 is disposed on the first substrate 111 . A through hole corresponding to the shape of the space 1121 is formed in the spacer 112 . In other words, the space 1121 is formed by a through-hole sandwiched between the first substrate 111 and the second substrate 113 . As described above, in space 1121 is introduced sample 10 , which may include composite particles 13 and unbound particles 12 . The spacer 112 is an outer wall that surrounds the through hole and has an inner surface that defines the space 1121 . The spacer 112 is made of a material such as resin having high adhesion to the first substrate 111 and the second substrate 113, for example.

第2基板113は、例えばガラス又は樹脂製の透明なシートであり、スペーサ112上に配置される。例えば、第2基板113としては、ポリカーボネート基板を用いることができる。第2基板113には、空間1121に繋がる供給孔1131及び排出孔1132が板面を貫通するように形成されている。試料10は、供給孔1131を介して空間1121に供給され、排出孔1132を介して空間1121から排出される。なお、第2基板113を備えずに分離器110を構成してもよい。つまり、第2基板113は、必須の構成要素ではない。例えば、分離器110が容器として成立するための空間1121は、底及び内側面をそれぞれ規定する第1基板111及びスペーサ112のみで形成される。 The second substrate 113 is a transparent sheet made of glass or resin, for example, and is arranged on the spacer 112 . For example, a polycarbonate substrate can be used as the second substrate 113 . A supply hole 1131 and a discharge hole 1132 connected to the space 1121 are formed in the second substrate 113 so as to pass through the plate surface. The sample 10 is supplied to the space 1121 through the supply hole 1131 and discharged from the space 1121 through the discharge hole 1132 . Note that the separator 110 may be configured without the second substrate 113 . That is, the second substrate 113 is not an essential component. For example, the space 1121 for establishing the separator 110 as a container is formed only by the first substrate 111 and spacers 112 defining the bottom and inner surfaces, respectively.

電源120は、交流電源であり、第1基板111の電極セット1111に交流電圧を印加する。電源120は、交流電圧を供給できればどのような電源であってもよく、特定の電源に限定されない。また、交流電圧は外部電源から供給されてもよく、この場合、電源120は、検出システム100に含まれなくてもよい。 The power supply 120 is an AC power supply and applies an AC voltage to the electrode sets 1111 of the first substrate 111 . The power supply 120 may be any power supply that can supply AC voltage, and is not limited to a specific power supply. Alternatively, the AC voltage may be supplied from an external power source, in which case power source 120 may not be included in detection system 100 .

光源130は、空間1121内の試料10に照射光131を照射する。照射光131は、透明な第2基板113を介して試料10中に照射される。試料10からは、照射光131に応じた検出光132が生じ、当該検出光132が検出されることで、試料10に含まれる誘電体粒子12aの検出が行われる。例えば、上記したように、誘電体粒子12aに蛍光物質が含まれる場合、照射光131として励起光を照射することで蛍光物質が励起され、蛍光物質から発せられた蛍光を検出光132として検出する。 The light source 130 irradiates the sample 10 in the space 1121 with the irradiation light 131 . The irradiation light 131 is irradiated into the sample 10 through the transparent second substrate 113 . A detection light 132 corresponding to the irradiation light 131 is generated from the sample 10 , and the dielectric particles 12 a contained in the sample 10 are detected by detecting the detection light 132 . For example, as described above, when a fluorescent substance is contained in the dielectric particles 12a, the fluorescent substance is excited by being irradiated with the excitation light as the irradiation light 131, and the fluorescence emitted from the fluorescent substance is detected as the detection light 132. .

光源130としては、公知の技術を特に限定することなく利用することができる。例えば半導体レーザ、ガスレーザ等のレーザを光源130として用いることができる。光源130から照射される照射光131の波長としては、標的物質11に含まれる物質との相互作用が小さい波長が用いられる。例えば、標的物質11がウイルスである場合、400ナノメートル~2000ナノメートルの波長の照射光131が選択される。また、照射光131の波長としては、半導体レーザが利用できる波長(例えば600ナノメートル~850ナノメートル)が用いられてもよい。 As the light source 130, any known technology can be used without particular limitation. For example, lasers such as semiconductor lasers and gas lasers can be used as the light source 130 . As the wavelength of the irradiation light 131 emitted from the light source 130, a wavelength with which interaction with substances contained in the target substance 11 is small is used. For example, if the target substance 11 is a virus, the irradiation light 131 with a wavelength of 400 nm to 2000 nm is selected. Also, as the wavelength of the irradiation light 131, a wavelength that can be used by a semiconductor laser (for example, 600 nm to 850 nm) may be used.

なお、光源130は、検出システム100に含まれなくてもよい。例えば、誘電体粒子12aのサイズが大きい場合には、レンズ等の光学素子を組み合わせて観察が可能となり、蛍光発光等の発光現象を用いなくてもよい。つまり、誘電体粒子12aに蛍光物質が含まれなくてもよく、この場合、光源130から照射光131が照射されなくてもよい。この場合、光源130の代わりに、太陽及び蛍光灯等から照射される外光を利用して誘電体粒子12aの検出を行うことができる。 Note that light source 130 may not be included in detection system 100 . For example, when the size of the dielectric particles 12a is large, observation becomes possible by combining an optical element such as a lens, and it is not necessary to use a light emission phenomenon such as fluorescence emission. That is, the dielectric particles 12a may not contain a fluorescent substance, and in this case, the irradiation light 131 from the light source 130 may not be emitted. In this case, instead of the light source 130, external light emitted from the sun, a fluorescent lamp, or the like can be used to detect the dielectric particles 12a.

撮像素子140は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ及びCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等であり、試料10から生じた検出光132を受光することで、画像を生成して出力する。撮像素子140は、例えば、カメラ141等に内蔵されて第1基板111の板面に水平に配置され、カメラ141に含まれるレンズ等の光学素子(不図示)を介して、電極セット1111に対応する箇所を撮像する。このように、撮像素子140は、分離器110によって未結合粒子12と分離された複合体粒子13を撮影して、複合体粒子13に含まれる標的物質11を検出するために用いられる。 The imaging device 140 is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, or the like, and receives detection light 132 generated from the sample 10 to generate and output an image. The imaging element 140 is built in, for example, the camera 141 or the like, is arranged horizontally on the board surface of the first substrate 111, and corresponds to the electrode set 1111 via an optical element (not shown) such as a lens included in the camera 141. Take an image of the part to be In this way, the imaging device 140 is used to photograph the composite particles 13 separated from the unbound particles 12 by the separator 110 and detect the target substance 11 contained in the composite particles 13 .

誘電体粒子12aが蛍光物質を含む例では、撮像素子140は、誘電体粒子12aに含まれる蛍光物質から発せられた蛍光を撮像する。なお、検出システム100は、撮像素子140の代わりに、フォトディテクタを備えてもよい。この場合、フォトディテクタは、第1基板111上の、誘電泳動によって分離された複合体粒子13が集まる領域から、蛍光等の検出光132を検出すればよい。なお、このように撮像素子140に代えてフォトディテクタが用いられる場合、検出部150は、検出光132の強度に基づいて、誘電体粒子12aに結合する標的物質11の検出を行ってもよい。 In an example where the dielectric particles 12a contain a fluorescent substance, the imaging device 140 captures fluorescence emitted from the fluorescent substance contained in the dielectric particles 12a. Note that the detection system 100 may include a photodetector instead of the imaging element 140 . In this case, the photodetector may detect detection light 132 such as fluorescence from a region on the first substrate 111 where the composite particles 13 separated by dielectrophoresis gather. Note that when a photodetector is used instead of the imaging device 140 in this way, the detection unit 150 may detect the target substance 11 bound to the dielectric particles 12a based on the intensity of the detection light 132 .

なお、検出システム100は、光源130と分離器110との間、又は分離器110と撮像素子140との間に、光学レンズ又は光学フィルタを備えてもよい。例えば、光源130からの照射光131を遮断し、かつ、検出光132を通過させることができるロングパスフィルタが、分離器110と撮像素子140との間に設置されてもよい。 Note that detection system 100 may include an optical lens or an optical filter between light source 130 and separator 110 or between separator 110 and imaging device 140 . For example, a long-pass filter that can block the illumination light 131 from the light source 130 and pass the detection light 132 may be placed between the separator 110 and the imaging device 140 .

検出部150は、撮像素子140によって出力された画像を取得し、当該画像に基づき、試料10中に含まれる誘電体粒子12aの検出を行う。特に、実施の形態における検出システム100では、複合体粒子13と未結合粒子12とのそれぞれを個別に計数できる。つまり、複合体粒子13を形成する誘電体粒子12aと、未結合粒子12に含まれる誘電体粒子12aとを区別して検出することができる。したがって、画像に基づき誘電体粒子12aの検出を行うことで、検出部150は、試料10中の複合体粒子13に含まれる標的物質11を検出する。 The detection unit 150 acquires an image output by the imaging element 140, and detects the dielectric particles 12a contained in the sample 10 based on the image. In particular, the detection system 100 according to the embodiment can count each of the complex particles 13 and the unbound particles 12 individually. That is, the dielectric particles 12a forming the composite particles 13 and the dielectric particles 12a contained in the unbonded particles 12 can be detected separately. Therefore, by detecting the dielectric particles 12 a based on the image, the detection unit 150 detects the target substance 11 contained in the composite particles 13 in the sample 10 .

例えば、検出部150は、予め撮像された誘電体粒子12aを含まない対照画像を用いて、取得した画像と対照画像との比較により、輝度値の異なる輝点を検出する。具体的には、検出光132として発光を検出する場合、対照画像に対して取得された画像中の輝度値の高い点を輝点とし、検出光132として透過光及び散乱光等を検出する場合、対照画像に対して取得された画像中の輝度値の低い点を輝点として検出すればよい。このようにして、検出部150は、試料10中の複合体粒子13の検出結果を得る。 For example, the detection unit 150 detects bright spots having different brightness values by comparing the obtained image and the control image using a control image that does not contain the dielectric particles 12a captured in advance. Specifically, when luminescence is detected as the detection light 132, a point with a high luminance value in an image obtained with respect to the control image is set as a bright point, and transmitted light, scattered light, or the like is detected as the detection light 132. , a point with a low luminance value in the image acquired with respect to the control image may be detected as a bright point. Thus, the detection unit 150 obtains the detection result of the composite particles 13 in the sample 10 .

検出部150は、例えば、プロセッサ等の回路とメモリ等の記憶装置とを用いて、上記画像解析のためのプログラムが実行されることで実現されるが、専用の回路によって実現されてもよい。検出部150は、例えば、コンピュータに内蔵される。 The detection unit 150 is realized by executing a program for image analysis using a circuit such as a processor and a storage device such as a memory, for example, but may be realized by a dedicated circuit. The detection unit 150 is built in, for example, a computer.

[電極セットの形状及び配置]
次に、第1基板111上の電極セット1111の形状及び配置について、図3を参照しながら説明する。図3は、実施の形態に係る電極セット1111の構成を示す平面図である。図3では、撮像素子140側から平面視した場合の電極セット1111の構成が示されている。なお、図3では、簡略化のため、電極セット1111の一部分を示す概略構成図が示されている。
[Shape and Arrangement of Electrode Set]
Next, the shape and arrangement of the electrode set 1111 on the first substrate 111 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the electrode set 1111 according to the embodiment. FIG. 3 shows the configuration of the electrode set 1111 when viewed from the imaging device 140 side. For simplification, FIG. 3 shows a schematic configuration diagram showing a part of the electrode set 1111. As shown in FIG.

上記に説明したように、電極セット1111は、第1基板111上に配置された第1電極1112と第2電極1113とを有する。第1電極1112及び第2電極1113の各々は、電源120と電気的に接続されている。 As explained above, the electrode set 1111 has a first electrode 1112 and a second electrode 1113 disposed on the first substrate 111 . Each of the first electrode 1112 and the second electrode 1113 is electrically connected to the power source 120 .

第1電極1112は、第1方向(図3では紙面左右方向)に延びる第1基部1112aと、第1方向と交差する第2方向(図3では紙面上下方向)に第1基部1112aから突出する2つの第1凸部1112bと、を備える。2つの第1凸部1112bの間には、第1凹部1112cが形成されている。2つの第1凸部1112bは、第2電極1113(特に、後述する第2凸部1113b)に対向して配置されている。2つの第1凸部1112b及び第1凹部1112cの各々の第1方向の長さ及び第2方向の長さは、例えば、いずれも約5マイクロメートルである。なお、2つの第1凸部1112b及び第1凹部1112cのサイズは、これに限定されない。 The first electrode 1112 has a first base portion 1112a extending in a first direction (horizontal direction in FIG. 3) and protruding from the first base portion 1112a in a second direction (vertical direction in FIG. 3) intersecting with the first direction. and two first protrusions 1112b. A first recess 1112c is formed between the two first protrusions 1112b. The two first protrusions 1112b are arranged to face the second electrode 1113 (particularly, a second protrusion 1113b to be described later). The length in the first direction and the length in the second direction of each of the two first protrusions 1112b and the first recesses 1112c are both, for example, approximately 5 micrometers. Note that the sizes of the two first protrusions 1112b and the first recesses 1112c are not limited to this.

第2電極1113の形状及びサイズは、第1電極1112の形状及びサイズと実質的に同一である。つまり、第2電極1113も、第1方向(図3では紙面左右方向)に延びる第2基部1113aと、第1方向と交差する第2方向(図3では紙面上下方向)に第2基部1113aから突出する2つの第2凸部1113bと、を備える。2つの第2凸部1113bの間には、第2凹部1113cが形成されている。2つの第2凸部1113bは、第1電極1112(特に、第1凸部1112b)に対向して配置されている。 The shape and size of the second electrode 1113 are substantially the same as the shape and size of the first electrode 1112 . That is, the second electrode 1113 also has a second base portion 1113a extending in the first direction (horizontal direction on the paper surface in FIG. 3) and a second base portion 1113a extending in a second direction (vertical direction on the paper surface in FIG. 3) intersecting the first direction. and two projecting second protrusions 1113b. A second recess 1113c is formed between the two second protrusions 1113b. The two second protrusions 1113b are arranged to face the first electrode 1112 (in particular, the first protrusion 1112b).

このような第1電極1112及び第2電極1113に交流電圧が印加されることで、第1基板111上に不均一な電場が生成される。第1電極1112に印加される交流電圧と、第2電極1113に印加される交流電圧とは、実質的に同一であってもよく、位相差が設けられてもよい。印加される交流電圧の位相差としては、例えば180度を用いることができる。 A non-uniform electric field is generated on the first substrate 111 by applying an AC voltage to the first electrode 1112 and the second electrode 1113 . The AC voltage applied to the first electrode 1112 and the AC voltage applied to the second electrode 1113 may be substantially the same, or may have a phase difference. For example, 180 degrees can be used as the phase difference of the applied AC voltage.

なお、電極セット1111の位置は、第1基板111上に限定されない。電極セット1111は、空間1121中の試料10の近傍に配置されればよい。ここで、試料10の近傍とは、電極セット1111に印加された交流電圧によって試料10内に電場を生成することができる範囲を意味する。つまり、電極セット1111は、空間1121内で試料10に直接接していてもよく、空間1121の外側から、試料10を含む領域に電場を形成してもよい。 Note that the position of the electrode set 1111 is not limited to the first substrate 111 . The electrode set 1111 may be arranged near the sample 10 in the space 1121 . Here, the vicinity of the sample 10 means a range in which an electric field can be generated within the sample 10 by the AC voltage applied to the electrode set 1111 . That is, the electrode set 1111 may be in direct contact with the sample 10 within the space 1121 and may form an electric field in the region containing the sample 10 from outside the space 1121 .

[第1基板上の電界強度の分布]
ここで、第1基板111上に生成される不均一な電場の電界強度分布について、図3を参照しながら説明する。
[Distribution of electric field strength on the first substrate]
Here, the electric field strength distribution of the non-uniform electric field generated on the first substrate 111 will be described with reference to FIG.

図3に示すように、不均一な電場により、第1基板111上に、電界強度が相対的に高い第1電場領域Aと、電界強度が相対的に低い第2電場領域Bと、が形成される。第1電場領域Aは、第2電場領域Bよりも高い電界強度を有する領域であり、対向する第1凸部1112b及び第2凸部1113bの間の領域である。 As shown in FIG. 3, the uneven electric field forms a first electric field region A with a relatively high electric field strength and a second electric field region B with a relatively low electric field strength on the first substrate 111 . be done. The first electric field region A is a region having an electric field strength higher than that of the second electric field region B, and is a region between the first convex portion 1112b and the second convex portion 1113b facing each other.

電界強度は、電場を生成する一対の電極の電極間距離に依存する。電界強度は、電極間距離が長いほど低くなり、電極間距離が短いほど高くなる。第1凸部1112bと第2凸部1113bの第1方向における端部同士が対向した位置は、電極セット1111の中で、第1電極1112及び第2電極1113の間の距離が最も短い位置となり、最も電界強度が高くなる。第1電場領域Aは、このような第1電極1112及び第2電極1113の間の距離が最も短い位置を含む所定の範囲の領域である。 The electric field strength depends on the inter-electrode distance of the pair of electrodes that generate the electric field. The electric field strength decreases as the distance between the electrodes increases, and increases as the distance between the electrodes decreases. The position where the ends of the first projection 1112b and the second projection 1113b face each other in the first direction is the position where the distance between the first electrode 1112 and the second electrode 1113 is the shortest in the electrode set 1111. , the electric field strength is the highest. The first electric field area A is an area of a predetermined range including the position where the distance between the first electrode 1112 and the second electrode 1113 is the shortest.

また、第2電場領域Bは、第1電場領域Aよりも低い電界強度を有する領域であり、対向する第1凸部1112b及び第2凹部1113cの間、又は、対向する第1凹部1112c及び第2凸部1113bの間の領域内に形成される。この領域は、第1電極1112及び第2電極1113の間の距離が最も長い位置であり、特に、第1凹部1112c又は第2凹部1113cに近いほど電界強度が低くなる。第2電場領域Bは、特に電界強度の低い第1凹部1112c及び第2凹部1113cの底を含む領域である。 In addition, the second electric field region B is a region having an electric field strength lower than that of the first electric field region A, and is between the first convex portion 1112b and the second concave portion 1113c facing each other, or between the first concave portion 1112c and the second concave portion 1112c facing each other. It is formed in the region between the two convex portions 1113b. This region is the position where the distance between the first electrode 1112 and the second electrode 1113 is the longest, and in particular, the closer to the first recess 1112c or the second recess 1113c, the lower the electric field strength. The second electric field region B is a region including the bottoms of the first concave portion 1112c and the second concave portion 1113c where the electric field intensity is particularly low.

[検出システムを用いた検出方法]
以上のように構成された検出システム100を用いた標的物質の検出方法について、図4~図6を参照しながら説明する。図4は、実施の形態に係る検出方法を示すフローチャートである。
[Detection method using detection system]
A target substance detection method using the detection system 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the detection method according to the embodiment.

まず、検出方法では、標的物質11と、特異的結合物質12bで修飾された誘電体粒子12aとを結合させて複合体粒子13を形成する(S110)。ここで、複合体粒子13の形成プロセスについて、図5を参照しながら説明する。図5は、実施の形態における複合体粒子13の形成プロセスを示す図である。 First, in the detection method, the target substance 11 and the dielectric particles 12a modified with the specific binding substance 12b are bound to form the composite particles 13 (S110). Here, the formation process of composite particles 13 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a formation process of composite particles 13 in the embodiment.

まず、図5の(a)に示すように、標的物質11を含む試料10に、未結合粒子12を投入する。なお、試料10中には、標的物質11の他に、夾雑物14が混入している場合がある。夾雑物14は、由来によってさまざまな粒子である場合が考えられる。夾雑物14は、例えば、標的物質11の捕集の際に、同時に捕集されてしまう塵埃、ウイルス、細胞、又は分離器110の一部等の検出系の破損片等である。いずれの場合も、夾雑物14は、特異的結合物質12bとは結合しないことが好ましい。 First, as shown in (a) of FIG. 5 , unbound particles 12 are introduced into a sample 10 containing a target substance 11 . Note that the sample 10 may contain contaminants 14 in addition to the target substance 11 . The contaminants 14 may be various particles depending on their origin. The contaminants 14 are, for example, dust, viruses, cells, or broken pieces of the detection system such as part of the separator 110 that are collected at the same time as the target substance 11 is collected. In either case, contaminants 14 preferably do not bind to specific binding substance 12b.

つまり、特異的結合物質12bは、夾雑物14と結合しない程度に高い結合特異性を有する物質が選択される。言い換えると、夾雑物14の混入が見込まれる試料10に対して標的物質11の検出を行う際には、十分な結合特異性を有する、特異的結合物質12bが選択される。ここでは、特異的結合物質12bとして、標的物質11に対する結合特異性が比較的高い抗体を修飾した誘電体粒子12a、すなわち抗体修飾誘電体粒子を用いる例を説明する。 That is, the specific binding substance 12b is selected from substances having such high binding specificity that it does not bind to the contaminants 14 . In other words, when detecting the target substance 11 in the sample 10 expected to be contaminated with the contaminants 14, the specific binding substance 12b having sufficient binding specificity is selected. Here, an example of using antibody-modified dielectric particles 12a modified with an antibody having relatively high binding specificity to the target substance 11 as the specific binding substance 12b will be described.

抗体は、標的物質11に特異的に結合する性質を有する物質の一例である。ここでは、抗体として、抗標的物質VHH(Variable domain of Heavy chain of Heavy chain antibody)抗体が採用されているが、これに限定されない。VHH抗体の他、抗体としては、標的物質11に結合可能な他のシングルドメイン抗体が用いられる。シングルドメイン抗体は、上記のVHH抗体、エピトープ認識部位を含む、免疫グロブリンの可変領域の単ドメインペプチド鎖を、大腸菌等の宿主を用いて組み換え発現させた組み換え体、及び、広義のシングルドメイン抗体として、ヘリックス-ループ-ヘリックスを形成するポリペプチドから成る、分子量7~20kDa程度の標的認識分子が含まれる。このような標的認識分子は、いわゆるマイクロ抗体として知られている。標的物質11、誘電体粒子12a及びVHH抗体のサイズ(直径)は、それぞれ、約100ナノメートル、約300ナノメートル及び約5ナノメートルである。 An antibody is an example of a substance that has the property of specifically binding to the target substance 11 . Here, an anti-target substance VHH (Variable domain of Heavy chain of Heavy chain antibody) antibody is employed as the antibody, but it is not limited to this. In addition to VHH antibodies, other single domain antibodies capable of binding to the target substance 11 are used as antibodies. Single domain antibodies include the above-mentioned VHH antibodies, epitope recognition site-containing single domain peptide chains of immunoglobulin variable regions, recombinantly expressed using hosts such as E. coli, and broadly defined single domain antibodies. , a target recognition molecule with a molecular weight of about 7-20 kDa, consisting of a polypeptide forming a helix-loop-helix. Such target recognition molecules are known as so-called microantibodies. The sizes (diameters) of the target substance 11, the dielectric particles 12a and the VHH antibody are approximately 100 nm, approximately 300 nm and approximately 5 nm, respectively.

図5の(a)に示す試料10が所定温度下で所定時間静置された後には、図5の(b)に示すように、抗原抗体反応により標的物質11と未結合粒子12とが結合して複合体粒子13が形成される。このとき、複合体粒子13のサイズは、約700ナノメートルとなる。 After the sample 10 shown in FIG. 5(a) is allowed to stand at a predetermined temperature for a predetermined time, the target substance 11 and the unbound particles 12 are bound by an antigen-antibody reaction as shown in FIG. 5(b). Composite particles 13 are thus formed. At this time, the size of the composite particles 13 is about 700 nanometers.

一般に、存在する量が未知の標的物質11を検出する場合、推定される標的物質11の量よりも過剰な量の未結合粒子12を投入し、略全ての標的物質11について複合体粒子13を形成させる。複合体粒子13の量は、標的物質11の量と相関するため、複合体粒子13を検出することで、間接的に標的物質11の検出を行うことができる。ここで、過剰な量の未結合粒子12を投入することにより、図5の(b)に示すように、標的物質11と結合しなかった未結合粒子12が、単独又は凝集した状態で残存する。 In general, when detecting a target substance 11 whose existing amount is unknown, an excess amount of unbound particles 12 is added to the estimated amount of the target substance 11, and the complex particles 13 are added to almost all the target substances 11. form. Since the amount of the composite particles 13 correlates with the amount of the target substance 11 , the target substance 11 can be detected indirectly by detecting the composite particles 13 . Here, by adding an excessive amount of unbound particles 12, as shown in FIG. .

なお、図5の(b)に示す複合体粒子13の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、複合体粒子13に含まれる誘電体粒子12aの数は、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。また例えば、複合体粒子13に含まれる標的物質11の数は、2つ以上であってもよい。 Note that the configuration of the composite particles 13 shown in FIG. 5(b) is an example, and is not limited to this. For example, the number of dielectric particles 12a included in composite particle 13 may be one, or may be three or more. Further, for example, the number of target substances 11 contained in the composite particle 13 may be two or more.

図4のフローチャートの説明に戻り、次に、検出方法では、複合体粒子13と未結合粒子12とを、液体(試料10の外液)中で誘電泳動によって分離する(S120)。具体的には、電源120を動作させて電極セット1111に交流電圧を印加し、第1基板111上の試料10内に不均一な電場を生成する。これにより、複合体粒子13及び未結合粒子12に誘電泳動が作用して、複合体粒子13及び未結合粒子12の各々が移動する。また、夾雑物14も同様に分離されるが、ここでの分離では、被検出物とその他とを分離する必要がある。つまり、複合体粒子13と、未結合粒子12及び夾雑物14とが分離され、未結合粒子12と夾雑物14とが分離される必要はない。なお、凝集状態の未結合粒子12同士は、誘電泳動によって複数の単独状態の未結合粒子12に分解される。 Returning to the description of the flowchart of FIG. 4, next, in the detection method, the complex particles 13 and the unbound particles 12 are separated by dielectrophoresis in a liquid (external liquid of the sample 10) (S120). Specifically, the power supply 120 is operated to apply an alternating voltage to the electrode set 1111 to generate a non-uniform electric field within the sample 10 on the first substrate 111 . As a result, dielectrophoresis acts on the composite particles 13 and the unbound particles 12, and each of the composite particles 13 and the unbound particles 12 moves. The contaminants 14 are also separated in the same manner, but in this separation, it is necessary to separate the substance to be detected from the others. That is, the composite particles 13 are separated from the unbound particles 12 and the contaminants 14, and the unbound particles 12 and the contaminants 14 need not be separated. The aggregated unbound particles 12 are decomposed into a plurality of independent unbound particles 12 by dielectrophoresis.

上述のように誘電泳動によって複合体粒子13と未結合粒子12とを分離するために、電極セット1111に印加される交流電圧の周波数を所定の周波数に設定する。所定の周波数の交流電圧の印加によって、複合体粒子13と、未結合粒子12及び夾雑物14とに異なる方向の誘電泳動を作用させることができる。例えば、複合体粒子13に対して負の誘電泳動(nDEP)が作用し、未結合粒子12及び夾雑物14に対して正の誘電泳動(pDEP)が作用する所定の周波数が交流電圧の周波数として設定された、と仮定する。この場合、複合体粒子13は、電界強度が相対的に低い第2電場領域Bに移動し、未結合粒子12及び夾雑物14は、電界強度が相対的に高い第1電場領域Aに移動する。これにより、複合体粒子13と、未結合粒子12及び夾雑物14とが位置的に分離される。 In order to separate the complex particles 13 and the unbound particles 12 by dielectrophoresis as described above, the frequency of the AC voltage applied to the electrode set 1111 is set to a predetermined frequency. Dielectrophoresis in different directions can be applied to the composite particles 13, the unbound particles 12, and the contaminants 14 by applying an AC voltage of a predetermined frequency. For example, a predetermined frequency at which negative dielectrophoresis (nDEP) acts on the composite particles 13 and positive dielectrophoresis (pDEP) acts on the unbound particles 12 and the contaminants 14 is the frequency of the AC voltage. Assume it is set. In this case, the composite particles 13 move to the second electric field region B where the electric field strength is relatively low, and the unbound particles 12 and the contaminants 14 move to the first electric field region A where the electric field strength is relatively high. . As a result, the composite particles 13 are positionally separated from the unbound particles 12 and contaminants 14 .

ここで、交流電圧の所定の周波数について、図6を参照しながら説明する。図6は、実施の形態における交流電圧の周波数を示すグラフである。図6に示すグラフにおいて、縦軸はクラウジウス・モソッティ係数の実部(Real-part of Clausius-Mossotti factor)を示し、横軸は電極セット1111に印加される交流電圧の周波数を示す。 Here, the predetermined frequency of the AC voltage will be explained with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing the frequency of AC voltage in the embodiment. In the graph shown in FIG. 6 , the vertical axis represents the Real-part of Clausius-Mossotti factor and the horizontal axis represents the frequency of the AC voltage applied to the electrode set 1111 .

クラウジウス・モソッティ係数の実部が正であれば、粒子には正の誘電泳動が作用し、電界強度のより高い領域に粒子が移動する。逆に、クラウジウス・モソッティ係数の実部が負であれば、粒子には負の誘電泳動が作用し、電界強度のより低い領域に粒子が移動する。 If the real part of the Clausius-Mossotti coefficient is positive, the particles will experience positive dielectrophoresis and move to areas of higher electric field strength. Conversely, if the real part of the Clausius-Mossotti coefficient is negative, the particles will experience negative dielectrophoresis and migrate to regions of lower electric field strength.

図6に示すように、クラウジウス・モソッティ係数の実部は、粒子のサイズ及び周波数に依存する。交流電圧の周波数が「F」の場合、複合体粒子13のサイズに対応する700ナノメートルの粒子においてクラウジウス・モソッティ係数の実部が負となり、未結合粒子12に対応する300ナノメートルの粒子においてクラウジウス・モソッティ係数の実部が正となる。そこで、周波数「F」を交流電圧の所定の周波数として設定することにより、複合体粒子13に対して負の誘電泳動を作用させ、未結合粒子12に対して正の誘電泳動を作用させることができる。 As shown in FIG. 6, the real part of the Clausius-Mossotti coefficient depends on particle size and frequency. When the frequency of the alternating voltage is "F", the real part of the Clausius-Mossotti coefficient is negative for particles of 700 nm, corresponding to the size of composite particles 13, and for particles of 300 nm, corresponding to unbonded particles 12, The real part of the Clausius-Mossotti coefficient is positive. Therefore, by setting the frequency "F" as a predetermined frequency of the AC voltage, negative dielectrophoresis can be applied to the composite particles 13 and positive dielectrophoresis can be applied to the unbound particles 12. can.

図4のフローチャートの説明に戻り、最後に、検出方法では、分離された複合体粒子13に含まれる標的物質11を検出する(S130)。例えば、撮像素子140が第2電場領域Bを撮像し、複合体粒子13を含む画像を出力する。検出部150は、出力された画像について、適宜の画像解析処理を行い、複合体粒子13を検出する。以上より、検出方法では、複合体粒子13に含まれる標的物質11を検出することが可能である。 Returning to the description of the flowchart of FIG. 4, finally, in the detection method, the target substance 11 contained in the separated composite particles 13 is detected (S130). For example, the imaging device 140 images the second electric field region B and outputs an image including the composite particles 13 . The detection unit 150 performs appropriate image analysis processing on the output image to detect the composite particles 13 . As described above, the detection method can detect the target substance 11 contained in the composite particle 13 .

以下、上記で説明した所定の周波数の設定について、図7A~図8を参照してさらに詳しく説明する。図7Aは、第1電場領域Aに移動した粒子を示す概略図である。また、図7Bは、第1電場領域A及び第2電場領域Bに移動した粒子を示す概略図である。また、図7Cは、第2電場領域Bに移動した粒子を示す概略図である。図7A~図7Cでは、図3と同様の方向から見た電極セット1111と、当該電極セット1111において誘電泳動が作用する粒子15と、の平面図が示されている。ここでの粒子15は、誘電泳動の作用を受けて移動する一般的な粒子であり、上記の複合体粒子13、未結合粒子12、及び夾雑物14のいずれにも対応し得る。 Setting of the predetermined frequency described above will be described in more detail below with reference to FIGS. 7A to 8. FIG. 7A is a schematic diagram showing a particle that has migrated to the first electric field region A. FIG. Also, FIG. 7B is a schematic diagram showing particles that have migrated to the first electric field region A and the second electric field region B. As shown in FIG. Also, FIG. 7C is a schematic diagram showing particles that have migrated to the second electric field region B. As shown in FIG. 7A to 7C show plan views of the electrode set 1111 viewed from the same direction as in FIG. The particles 15 here are general particles that move under the action of dielectrophoresis, and can correspond to any of the composite particles 13, unbound particles 12, and contaminants 14 described above.

図7Aに示すように、粒子15のクラウジウス・モソッティ係数の実部が正の値になる周波数の交流電圧が、電極セット1111に印加されると、正の誘電泳動によって粒子15は、第1電場領域Aに移動する。 As shown in FIG. 7A, when an alternating voltage is applied to the electrode set 1111 at a frequency at which the real part of the Clausius-Mossotti coefficient of the particles 15 becomes positive, positive dielectrophoresis causes the particles 15 to move to the first electric field Move to area A.

また、図7Bに示すように、粒子15のクラウジウス・モソッティ係数の実部が0付近になる周波数の交流電圧が、電極セット1111に印加されると、正の誘電泳動によって粒子15は、第1電場領域A及び第2電場領域Bに移動する。これは、複数の粒子15の各々が微妙に異なる性質を示すことで、正の誘電泳動によって移動する粒子15と負の誘電泳動によって移動する粒子15とが入り混じった状態となるために生じる。 In addition, as shown in FIG. 7B, when an AC voltage having a frequency at which the real part of the Clausius-Mossotti coefficient of the particle 15 is near 0 is applied to the electrode set 1111, the particle 15 is moved to the first Move to the electric field region A and the second electric field region B. This occurs because each of the plurality of particles 15 exhibits slightly different properties, resulting in a state in which the particles 15 moving by positive dielectrophoresis and the particles 15 moving by negative dielectrophoresis are mixed.

また、図7Cに示すように、粒子15のクラウジウス・モソッティ係数の実部が負の値になる周波数の交流電圧が、電極セット1111に印加されると、負の誘電泳動によって粒子15は、第2電場領域Bに移動する。このように粒子15は、電極セット1111に印加される交流電圧の周波数ごとに正の誘電泳動から負の誘電泳動へと、作用される誘電泳動の方向が逆転する。この誘電泳動の方向が逆転する交流電圧の周波数(以下、交差周波数(クロスオーバー周波数)ともいう)は、粒子15の種類によって異なる。なお、広い周波数帯域にわたって図7Bに示す状態が続く(言い換えると、交差周波数が帯域幅を有する)場合、この帯域幅のうち図7Bに示す状態となる最小の周波数を交差周波数と定義する。 In addition, as shown in FIG. 7C, when an alternating voltage with a frequency at which the real part of the Clausius-Mossotti coefficient of the particles 15 becomes a negative value is applied to the electrode set 1111, the particles 15 move to the second 2 Move to the electric field region B. Thus, the particles 15 reverse the direction of dielectrophoresis exerted from positive dielectrophoresis to negative dielectrophoresis for each frequency of the alternating voltage applied to the electrode set 1111 . The frequency of the alternating voltage at which the direction of dielectrophoresis is reversed (hereinafter also referred to as crossover frequency) varies depending on the type of particles 15 . When the state shown in FIG. 7B continues over a wide frequency band (in other words, the crossover frequency has a bandwidth), the minimum frequency within this bandwidth that causes the state shown in FIG. 7B is defined as the crossover frequency.

図8は、実施の形態における粒子15の種類ごとの交差周波数を示すグラフである。図8に示すグラフにおいて、縦軸はクラウジウス・モソッティ計数の実部の正負を示し、横軸は電極セット1111に印加される交流電圧の周波数を示す。また、図8に示すグラフにおいて、縦軸では、クラウジウス・モソッティ計数の実部の正負のみを示すために、クラウジウス・モソッティ計数の実部の値を当該値の絶対値で除した+1又は-1のいずれかのみを示している。また、図8に示すグラフでは、(i)誘電体粒子単独、(ii)VHH抗体修飾誘電体粒子、(iii)VHH抗体修飾誘電体粒子+標的物質(つまり、複合体粒子)のそれぞれについての結果を示している。 FIG. 8 is a graph showing the crossover frequency for each type of particles 15 in the embodiment. In the graph shown in FIG. 8 , the vertical axis indicates the positive/negative of the real part of the Clausius-Mossotti coefficient, and the horizontal axis indicates the frequency of the AC voltage applied to the electrode set 1111 . In the graph shown in FIG. 8, the vertical axis indicates only the positive or negative value of the real part of the Clausius-Mossotti coefficient. only one of Further, in the graph shown in FIG. 8, (i) dielectric particles alone, (ii) VHH antibody-modified dielectric particles, and (iii) VHH antibody-modified dielectric particles + target substance (that is, composite particles) are shown. shows the results.

図8に示すように、(i)~(iii)のいずれの粒子も、100kHz~500kHzの周波数範囲内で交差周波数が確認され、周波数が大きくなるにつれて、正の誘電泳動から負の誘電泳動へと逆転することがわかる。また、粒子の種類ごとに交差周波数が異なっている。 As shown in FIG. 8, for all particles (i) to (iii), crossover frequencies were confirmed within the frequency range of 100 kHz to 500 kHz, and as the frequency increased, positive dielectrophoresis shifted to negative dielectrophoresis. It turns out that it is reversed. Also, the crossover frequency differs for each type of particle.

ここで、(ii)VHH抗体修飾誘電体粒子の交差周波数と(iii)VHH抗体修飾誘電体粒子+標的物質の交差周波数とは300kHzの差があるため、一方が正の誘電泳動によって第1電場領域Aに移動し、他方が負の誘電泳動によって第2電場領域Bに移動する所定の周波数を設定することが可能である。つまり、(ii)VHH抗体修飾誘電体粒子と、(iii)VHH抗体修飾誘電体粒子+標的物質とを分離するためには、100kHz~400kHzの周波数の交流電圧を電極セット1111に印加すればよい。さらには、交差周波数が帯域幅を有する場合にも、150kHz~350kHzの周波数範囲から所定の周波数を選択すればよく、より分離性能を向上するためには、200kHz~300kHzの周波数範囲から所定の周波数を選択することもできる。 Here, since there is a difference of 300 kHz between (ii) the crossover frequency of the VHH antibody-modified dielectric particles and (iii) the crossover frequency of the VHH antibody-modified dielectric particles + target substance, one of the crossover frequencies is positive dielectrophoresis in the first electric field. It is possible to set a predetermined frequency at which one migrates to region A and the other to the second electric field region B due to negative dielectrophoresis. That is, in order to separate (ii) the VHH antibody-modified dielectric particles and (iii) the VHH antibody-modified dielectric particles + target substance, an AC voltage with a frequency of 100 kHz to 400 kHz may be applied to the electrode set 1111. . Furthermore, even when the crossover frequency has a bandwidth, it is sufficient to select a predetermined frequency from the frequency range of 150 kHz to 350 kHz. can also be selected.

このように、誘電泳動による2種類の粒子15の分離では、2種類の粒子15のうちの一方の粒子15の交差周波数である第1交差周波数よりも大きく、他方の粒子15の交差周波数である第2交差周波数よりも小さい所定の周波数の交流電圧を、電極セット1111に印加する。つまり、一方の粒子15の第1交差周波数と、他方の粒子15の第2交差周波数との間の周波数を、所定の周波数として選択する。 Thus, in the separation of the two types of particles 15 by dielectrophoresis, the first crossover frequency, which is the crossover frequency of one of the two types of particles 15, is greater than the crossover frequency of the other particle 15. An alternating voltage having a predetermined frequency less than the second crossover frequency is applied to the electrode set 1111 . That is, a frequency between the first crossover frequency of one particle 15 and the second crossover frequency of the other particle 15 is selected as the predetermined frequency.

以上のように、電極セット1111に印加される交流電圧の所定の周波数は、交差周波数を考慮して適切に設定される。この際、分離を行う2種類以上の粒子15の間で、交差周波数が互いに異なっている必要がある。 As described above, the predetermined frequency of the AC voltage applied to the electrode set 1111 is appropriately set in consideration of the crossover frequency. At this time, it is necessary that the two or more types of particles 15 to be separated have mutually different crossover frequencies.

[検出準備方法及び検出準備システム]
上述のように、検出方法及び検出システム100において標的物質11を検出する場合、電極セット1111に所定の周波数の交流電圧を印加する。この所定の周波数は、同じ標的物質11の検出を行う限りは、基本的に一度設定すれば特に変更する必要はないが、以下のような状況では、所定の周波数を校正する必要があり得る。
[Detection preparation method and detection preparation system]
As described above, when detecting the target substance 11 in the detection method and detection system 100 , an alternating voltage of a predetermined frequency is applied to the electrode set 1111 . As long as the same target substance 11 is detected, there is basically no need to change this predetermined frequency once it is set. However, in the following situations, it may be necessary to calibrate the predetermined frequency.

すなわち、検出方法及び検出システム100において用いる誘電体粒子12a、及び電極セット1111等は、検出を行うことで汚損することがあり、消耗品である。このため、誘電体粒子12a、及び電極セット1111等の消耗品を新品に交換する必要がある。このように消耗品を新品に交換した場合、交換前の所定の周波数を用いると、粒子15の誘電泳動による挙動が少なからず変化してしまい、粒子15、特には複合体粒子13を精度良く分離することができない、言い換えれば標的物質11の検出精度が低下するといった事態が生じ得る。 That is, the dielectric particles 12a, the electrode set 1111, and the like used in the detection method and detection system 100 are consumables because they may become contaminated during detection. Therefore, it is necessary to replace the consumables such as the dielectric particles 12a and the electrode set 1111 with new ones. When the consumables are replaced with new ones in this way, the behavior of the particles 15 due to dielectrophoresis changes not a little if the predetermined frequency before the replacement is used, and the particles 15, particularly the composite particles 13, are separated with high accuracy. In other words, the detection accuracy of the target substance 11 may be lowered.

そこで、例えば消耗品を新品に交換するごとに、以下に説明する検出準備方法及び検出準備システム200(図9参照)により、検出方法及び検出システム100で用いる交流電圧の所定の周波数を校正することで、標的物質11の検出精度の向上を図ることが可能である。 Therefore, for example, every time consumables are replaced with new ones, the predetermined frequency of the AC voltage used in the detection method and detection system 100 is calibrated by the detection preparation method and detection preparation system 200 (see FIG. 9) described below. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the target substance 11 .

まず、実施の形態に係る検出準備システム200の構成について、図9を参照しながら説明する。図9は、実施の形態に係る検出準備システム200の概略構成を示すブロック図及び断面図である。検出準備システム200は、図9に示すように、容器210と、電源220と、励起用光源230と、撮像素子240と、探索部250と、備える。また、実施の形態では、検出準備システム200は、フィルタ241と、ミラー242と、を更に備えている。なお、検出準備システム200は、フィルタ241及びミラー242を備えていなくてもよい。また、図9では図示していないが、撮像素子240で撮像した画像を観察する際に太陽光又は外光による光量が十分でない場合、検出準備システム200は、透過光源を更に備えていてもよい。 First, the configuration of the detection preparation system 200 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram and cross-sectional view showing a schematic configuration of the detection preparation system 200 according to the embodiment. The detection preparation system 200 includes a container 210, a power supply 220, an excitation light source 230, an imaging element 240, and a search section 250, as shown in FIG. In an embodiment, detection preparation system 200 further comprises filter 241 and mirror 242 . Note that the detection preparation system 200 does not have to include the filter 241 and the mirror 242 . Although not shown in FIG. 9, if the amount of sunlight or outside light is not sufficient when observing an image captured by the imaging element 240, the detection preparation system 200 may further include a transmission light source. .

ここで、検出準備システム200における容器210、電源220、及び撮像素子240は、それぞれ検出システム100における分離器110、電源120、及び撮像素子140と同じ構成である。したがって、ここでは、容器210、電源220、及び撮像素子240についての説明を省略する。 Here, the container 210, the power supply 220, and the imaging element 240 in the detection preparation system 200 have the same configurations as the separator 110, the power supply 120, and the imaging element 140 in the detection system 100, respectively. Therefore, descriptions of the container 210, the power source 220, and the imaging element 240 are omitted here.

ただし、検出準備システム200においては、容器210には、試料10の代わりに、図10に示すような粒子群20が収容される。図10は、実施の形態における粒子群20の一例を示す図である。粒子群20は、複合体粒子23と、第2誘電体粒子22と、を含んでいる。複合体粒子23は、標的物質11又は標的物質11を模擬した模擬物質24と、標的物質11又は模擬物質24に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子21とを結合させた粒子である。第2誘電体粒子22は、標的物質11及び模擬物質24のいずれとも結合していない未結合粒子であって、複合体粒子23とは誘電泳動による挙動が異なる粒子である。つまり、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22は、適切な誘電泳動を作用させることにより分離可能である。第1誘電体粒子21及び第2誘電体粒子22は、同じ誘電体粒子であってもよいし、互いに異なる誘電体粒子であってもよい。 However, in the detection preparation system 200 , the container 210 accommodates the particle group 20 as shown in FIG. 10 instead of the sample 10 . FIG. 10 is a diagram showing an example of particle group 20 in the embodiment. The particle group 20 includes composite particles 23 and second dielectric particles 22 . The composite particles 23 are obtained by binding the target substance 11 or the mimic substance 24 simulating the target substance 11 and the first dielectric particles 21 modified with a substance that specifically binds to the target substance 11 or the mimic substance 24. particles. The second dielectric particles 22 are unbound particles that are not bound to either the target substance 11 or the mimetic substance 24, and are particles that behave differently from the composite particles 23 by dielectrophoresis. That is, the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 can be separated by applying appropriate dielectrophoresis. The first dielectric particles 21 and the second dielectric particles 22 may be the same dielectric particles or different dielectric particles.

ここで、模擬物質24は、標的物質11とは異なる物質であるが、第1誘電体粒子21と結合した場合に、標的物質11が第1誘電体粒子21と結合した場合と同様の誘電泳動による挙動をとる物質である。つまり、複合体粒子23は、標的物質11が結合した場合、及び模擬物質24が結合した場合のいずれの場合においても、誘電泳動による挙動が同じである。なお、ここでいう「挙動が同じ」とは、挙動が完全に同一であることを意味する他、挙動が僅かに異なるが許容される誤差の範囲であることを意味する。 Here, the simulant substance 24 is a substance different from the target substance 11, but when it binds to the first dielectric particles 21, the same dielectrophoresis effect as when the target substance 11 binds to the first dielectric particles 21 is achieved. It is a substance that behaves according to That is, the composite particles 23 exhibit the same dielectrophoretic behavior regardless of whether the target substance 11 is bound or the mimetic substance 24 is bound. Here, "same behavior" means that the behavior is completely the same, and that the behavior is slightly different but within an allowable error range.

また、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22のいずれか一方は、撮像素子240が撮像した画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有している。ここでいう「両者を視覚的に区別し得る」とは、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22との両方を観察した場合に、複合体粒子23と第2誘電体粒子22とを見分けることが可能であることを意味する。なお、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22は、いずれもナノオーダーの粒子サイズであるため、ここでいう「観察」は、肉眼による観察ではなく、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22の両方を肉眼で観察可能な程度まで拡大した状態での観察を意味する。そして、ここでいう「画像において両者を視覚的に区別し得る」とは、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22の両方を撮像した画像に対して適宜の画像解析処理を実行することで、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22を例えば画素の濃淡等により区別することが可能であることを意味する。 In addition, one of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 has a label that can visually distinguish the two in the image captured by the imaging device 240 . Here, "both can be visually distinguished" means that when both the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 are observed, the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 can be distinguished. means that it is possible Since both the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 have nano-order particle sizes, the "observation" referred to here is not observation with the naked eye, but the composite particles 23 and the second dielectric particles. 22 are both magnified to the extent that they can be observed with the naked eye. In addition, the term “visually distinguishable between the two in the image” used herein means that an appropriate image analysis process is performed on an image obtained by capturing both the composite particles 23 and the second dielectric particles 22. , means that the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 can be distinguished from each other by, for example, the shading of pixels.

実施の形態では、標識は、蛍光物質25を含んでいる。図10に示す例では、第2誘電体粒子22は、その内部に蛍光物質25が埋め込まれている。これにより、第2誘電体粒子22は、標識としての蛍光物質25を有している。なお、蛍光物質25は、第2誘電体粒子22に化学結合により表面修飾することで、第2誘電体粒子22に固定化されてもよい。第1誘電体粒子21は、標識としての蛍光物質25を有しておらず、したがって、複合体粒子23も標識としての蛍光物質25を有していない。 In embodiments, the label includes a fluorescent substance 25 . In the example shown in FIG. 10, the second dielectric particles 22 have fluorescent material 25 embedded therein. Thereby, the second dielectric particles 22 have the fluorescent substance 25 as a label. The fluorescent substance 25 may be immobilized on the second dielectric particles 22 by modifying the surface of the second dielectric particles 22 by chemical bonding. First dielectric particle 21 does not have fluorescent substance 25 as a label, and therefore composite particle 23 does not have fluorescent substance 25 as a label either.

ここで、蛍光物質25は、後述する励起用光源230からの所定の光231を受けることで蛍光発光する。つまり、蛍光物質25が含まれる第2誘電体粒子22は、励起用光源230からの所定の光231を受けることで蛍光物質25が励起し、蛍光発光する。一方、蛍光物質25を含まない複合体粒子23は、励起用光源230からの所定の光231を受けても蛍光発光しない。このため、撮像素子240で撮像した画像において、蛍光発光の有無により複合体粒子23と第2誘電体粒子22とを視覚的に区別し得ることになる。 Here, the fluorescent substance 25 emits fluorescent light upon receiving predetermined light 231 from an excitation light source 230, which will be described later. In other words, the second dielectric particles 22 containing the fluorescent material 25 emit fluorescent light when the fluorescent material 25 is excited by receiving the predetermined light 231 from the excitation light source 230 . On the other hand, the composite particles 23 that do not contain the fluorescent substance 25 do not emit fluorescence even if they receive the predetermined light 231 from the excitation light source 230 . Therefore, in the image captured by the imaging element 240, the complex particles 23 and the second dielectric particles 22 can be visually distinguished from each other by the presence or absence of fluorescence emission.

励起用光源230は、蛍光物質25を励起する波長(例えば、五百数十ナノメートル)を有する所定の光231を発する光源である。実施の形態では、励起用光源230は、検出システム100における光源130と同じである。つまり、励起用光源230は、光源130と兼用されてもよい。 The excitation light source 230 is a light source that emits predetermined light 231 having a wavelength (for example, five hundred and several tens of nanometers) that excites the fluorescent material 25 . In an embodiment, excitation light source 230 is the same as light source 130 in detection system 100 . That is, the excitation light source 230 may also be used as the light source 130 .

ここで、励起用光源230から粒子群20に照射される所定の光231は、光源130から試料10に照射される照射光131と同じであるが、粒子群20からの所定の光231に応じた検出光232は、試料10からの照射光131に応じた検出光132とは異なる。すなわち、試料10からの検出光132では、誘電体粒子12aに蛍光物質が含まれている場合、複合体粒子13及び未結合粒子12の種別を問わず、全ての誘電体粒子12aからの蛍光発光が含まれることになる。一方、粒子群20からの検出光232では、複合体粒子23は蛍光発光しないことから、第2誘電体粒子22のみからの蛍光発光が含まれることになる。 Here, the predetermined light 231 irradiated to the particle group 20 from the excitation light source 230 is the same as the irradiation light 131 irradiated to the sample 10 from the light source 130, but depending on the predetermined light 231 from the particle group 20 The detected light 232 is different from the detected light 132 corresponding to the irradiation light 131 from the sample 10 . That is, in the detection light 132 from the sample 10, when the dielectric particles 12a contain a fluorescent substance, fluorescence emission from all the dielectric particles 12a regardless of the types of the composite particles 13 and the unbound particles 12 will be included. On the other hand, in the detection light 232 from the particle group 20, since the composite particles 23 do not emit fluorescence, fluorescence emitted only from the second dielectric particles 22 is included.

なお、励起用光源230は、検出準備方法及び検出準備システム200のみに用いられてもよく、検出方法及び検出システム100で用いない場合に対応できるように着脱可能であるのが好ましい。また、励起用光源230は、半導体レーザ、ガスレーザ等のレーザの他に、LED(Light Emitting Diode)等の固体発光素子からなる光源であってもよい。 The excitation light source 230 may be used only in the detection preparation method and detection preparation system 200, and is preferably detachable so that it can be used when not used in the detection method and detection system 100. FIG. Further, the excitation light source 230 may be a light source composed of a solid light emitting device such as an LED (Light Emitting Diode), in addition to a laser such as a semiconductor laser and a gas laser.

フィルタ241は、容器210と撮像素子240との間に設けられており、励起用光源230が発する所定の光231を遮断する。具体的には、フィルタ241は、所定の光231を遮断し、かつ、検出光232を通過させるロングパスフィルタである。 The filter 241 is provided between the container 210 and the imaging device 240 and blocks the predetermined light 231 emitted by the excitation light source 230 . Specifically, the filter 241 is a long-pass filter that blocks the predetermined light 231 and allows the detection light 232 to pass.

ミラー242は、容器210とフィルタ241との間に設けられており、散乱光を反射し、かつ、所定の光231及び検出光232を通過させるダイクロイックミラーである。 The mirror 242 is provided between the container 210 and the filter 241 and is a dichroic mirror that reflects the scattered light and allows the predetermined light 231 and the detection light 232 to pass through.

探索部250は、電極(電極セット1111)に印加する交流電圧の周波数を変化させながら、撮像素子240で撮像した画像に基づいて、複合体粒子23と第2誘電体粒子22とを誘電泳動によって分離可能な所定の周波数を探索する。探索部250による所定の周波数の探索プロセスについては、後述する[検出準備システムを用いた検出準備方法]にて詳細に説明する。 The searching unit 250 detects the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 by dielectrophoresis based on the image captured by the imaging device 240 while changing the frequency of the AC voltage applied to the electrodes (electrode set 1111). Search for separable predetermined frequencies. The search process for the predetermined frequency by the search unit 250 will be described in detail later in [Detection preparation method using detection preparation system].

探索部250は、例えば、プロセッサ等の回路とメモリ等の記憶装置とを用いて、上記所定の周波数の探索のためのプログラムが実行されることで実現されるが、専用の回路によって実現されてもよい。探索部250は、例えば、コンピュータに内蔵される。 The searching unit 250 is realized by executing a program for searching for the predetermined frequency using a circuit such as a processor and a storage device such as a memory, for example, but is realized by a dedicated circuit. good too. The search unit 250 is built in, for example, a computer.

[検出準備システムを用いた検出準備方法]
以下、実施の形態に係る検出準備方法(検出準備システム200の動作)の一例について、図11を参照して説明する。図11は、実施の形態に係る検出準備方法を示すフローチャートである。まず、以下に示すステップS210~S230により、粒子群20を作製する。すなわち、誘電体粒子にVHH抗体及び蛍光物質25を修飾することにより、誘電体粒子に標識としての蛍光物質25を付与する(S210)。この蛍光物質25が付与された誘電体粒子は、第2誘電体粒子22である。なお、図10に示す例のように、誘電体粒子の内部に蛍光物質25を埋め込むことにより、誘電体粒子に蛍光物質25を付与してもよい。
[Detection preparation method using detection preparation system]
An example of the detection preparation method (operation of the detection preparation system 200) according to the embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 11 is a flow chart showing a detection preparation method according to the embodiment. First, the particle group 20 is produced by steps S210 to S230 described below. That is, by modifying the dielectric particles with the VHH antibody and the fluorescent substance 25, the dielectric particles are provided with the fluorescent substance 25 as a label (S210). The dielectric particles to which this fluorescent substance 25 is applied are the second dielectric particles 22 . As in the example shown in FIG. 10, the fluorescent substance 25 may be applied to the dielectric particles by embedding the fluorescent substance 25 inside the dielectric particles.

次に、蛍光物質25を付与する誘電体粒子とは別の誘電体粒子にVHH抗体を修飾し、かつ、VHH抗体修飾誘電体粒子と標的物質11又は模擬物質24とを混合することにより、複合体粒子23を作製する(S220)。この複合体粒子23における誘電体粒子は、第1誘電体粒子21である。そして、ステップS210で作製された第2誘電体粒子22と、ステップS220で作製された複合体粒子23とを混合することで、粒子群20を作製する(S230)。 Next, by modifying the VHH antibody to a dielectric particle different from the dielectric particles imparting the fluorescent substance 25 with the VHH antibody, and mixing the VHH antibody-modified dielectric particles with the target substance 11 or the mimic substance 24, the composite Body particles 23 are produced (S220). The dielectric particles in this composite particle 23 are the first dielectric particles 21 . Then, the particle group 20 is produced by mixing the second dielectric particles 22 produced in step S210 and the composite particles 23 produced in step S220 (S230).

次に、粒子群20を含む溶媒を容器210の空間1121に収容し、電源220を動作させて電極セット1111に交流電圧を印加する(S240)。これにより、第1基板111上の溶媒内に不均一な電場が生成され、粒子群20に含まれる複合体粒子23及び第2誘電体粒子22に誘電泳動が作用して、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22の各々が移動する。電極セット1111に交流電圧を印加した状態で、撮像素子240で溶媒を撮像することにより(S240)、粒子群20を含む画像を出力する。 Next, the solvent containing the particle group 20 is accommodated in the space 1121 of the container 210, and the power source 220 is operated to apply an AC voltage to the electrode set 1111 (S240). As a result, a nonuniform electric field is generated in the solvent on the first substrate 111, dielectrophoresis acts on the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 included in the particle group 20, and the composite particles 23 and Each second dielectric particle 22 moves. An image including the particle group 20 is output by capturing an image of the solvent with the image sensor 240 while applying an AC voltage to the electrode set 1111 (S240).

そして、探索部250は、交流電圧の周波数を変化させながら、撮像素子240で撮像した画像に基づいて、所定の周波数を探索する(S260)。以下、探索部250による所定の周波数の探索プロセスについて、図12及び図13を参照して説明する。図12は、実施の形態における所定の周波数の探索プロセスの説明図である。図13は、実施の形態における粒子群20が第1電場領域A及び第2電場領域Bに移動した状態を示す概略図である。 Then, the search unit 250 searches for a predetermined frequency based on the image captured by the imaging element 240 while changing the frequency of the AC voltage (S260). A search process for a predetermined frequency by the search unit 250 will be described below with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram of a predetermined frequency search process in the embodiment. FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which the particle group 20 has moved to the first electric field region A and the second electric field region B according to the embodiment.

ここで、複合体粒子23が標識(ここでは、蛍光物質25)を有していないのに対して、第2誘電体粒子22は標識を有している。したがって、撮像素子240で撮像した画像においては、複合体粒子23が黒点として表示される一方、励起用光源230からの所定の光231により蛍光発光する第2誘電体粒子22は、輝点として表示される。したがって、探索部250は、撮像素子240で撮像した画像に対して適宜の画像解析処理を実行することにより、画像における黒点(複合体粒子23)及び輝点(第2誘電体粒子22)をそれぞれ計数することが可能である。 Here, the composite particles 23 do not have a label (here, the fluorescent substance 25), whereas the second dielectric particles 22 have a label. Therefore, in the image captured by the imaging device 240, the composite particles 23 are displayed as black dots, while the second dielectric particles 22 that emit fluorescence due to the predetermined light 231 from the excitation light source 230 are displayed as bright dots. be done. Therefore, the search unit 250 performs appropriate image analysis processing on the image captured by the imaging element 240 to detect black points (composite particles 23) and bright points (second dielectric particles 22) in the image, respectively. It is possible to count.

探索部250は、電極セット1111に印加する交流電圧の周波数を比較的高い周波数から低い周波数へと変化させながら、第2誘電体粒子22の交差周波数と、複合体粒子23の交差周波数と、を探索する。図12に示すグラフにおいて、縦軸はクラウジウス・モソッティ係数の実部を示し、横軸は電極セット1111に印加される交流電圧の周波数を示す。また、図12において、曲線L1は複合体粒子23に作用する誘電泳動特性を表しており、曲線L2は第2誘電体粒子22に作用する誘電泳動特性を表している。 The search unit 250 detects the crossover frequency of the second dielectric particles 22 and the crossover frequency of the composite particles 23 while changing the frequency of the AC voltage applied to the electrode set 1111 from a relatively high frequency to a low frequency. Explore. In the graph shown in FIG. 12 , the vertical axis represents the real part of the Clausius-Mossotti coefficient and the horizontal axis represents the frequency of the AC voltage applied to the electrode set 1111 . In FIG. 12, curve L1 represents the dielectrophoretic properties acting on the composite particles 23, and curve L2 represents the dielectrophoretic properties acting on the second dielectric particles 22. As shown in FIG.

探索部250は、まず、第2誘電体粒子22に対して作用する正の誘電泳動と負の誘電泳動とが切り替わる交流電圧の周波数である第2交差周波数f2を探索する。具体的には、探索部250は、第2誘電体粒子22の総数に対して第2電場領域Bにある第2誘電体粒子22の数の割合が閾値(例えば、80%以上)を上回る状態から、第2誘電体粒子22の総数に対して第1電場領域Aにある第2誘電体粒子22の数の割合が閾値を上回る状態へ切り替わる周波数を、第2交差周波数f2として探索する。 The searching unit 250 first searches for the second crossover frequency f2, which is the frequency of the AC voltage at which positive dielectrophoresis and negative dielectrophoresis acting on the second dielectric particles 22 are switched. Specifically, the search unit 250 determines that the ratio of the number of the second dielectric particles 22 in the second electric field region B to the total number of the second dielectric particles 22 exceeds a threshold value (for example, 80% or more). Therefore, the frequency at which the ratio of the number of the second dielectric particles 22 in the first electric field region A to the total number of the second dielectric particles 22 exceeds the threshold value is searched for as the second crossover frequency f2.

次に、探索部250は、複合体粒子23に対して作用する正の誘電泳動と負の誘電泳動とが切り替わる交流電圧の周波数である第1交差周波数f1を探索する。具体的には、探索部250は、複合体粒子23の総数に対して第2電場領域Bにある複合体粒子23の数の割合が閾値を上回る状態から、複合体粒子23の総数に対して第1電場領域Aにある複合体粒子23の数の割合が閾値を上回る状態へ切り替わる交流電圧の周波数を、第1交差周波数f1として探索する。 Next, the searching unit 250 searches for the first crossover frequency f1, which is the frequency of the AC voltage at which positive dielectrophoresis and negative dielectrophoresis acting on the composite particles 23 are switched. Specifically, the searching unit 250 shifts from a state in which the ratio of the number of the composite particles 23 in the second electric field region B to the total number of the composite particles 23 exceeds the threshold to the total number of the composite particles 23 The frequency of the AC voltage at which the ratio of the number of composite particles 23 in the first electric field region A switches to a state exceeding the threshold value is searched for as the first crossover frequency f1.

そして、探索部250は、これら第1交差周波数f1と第2交差周波数f2との間の周波数を、所定の周波数として探索する。図12に示す例では、探索部250は、第1交差周波数f1と第2交差周波数f2との平均値を、所定の周波数f0として探索する。この所定の周波数f0は、上述の検出方法及び検出システム100で用いられる。 The searching unit 250 then searches for frequencies between the first crossover frequency f1 and the second crossover frequency f2 as predetermined frequencies. In the example shown in FIG. 12, the searching unit 250 searches for the average value of the first crossover frequency f1 and the second crossover frequency f2 as the predetermined frequency f0. This predetermined frequency f0 is used in the detection method and detection system 100 described above.

図13は、電極セット1111に所定の周波数f0の交流電圧を印加した状態で、撮像素子240で溶媒を撮像した画像の例を表している。図13に示すように、この状態では、複合体粒子23は、負の誘電泳動が作用することで第2電場領域Bに移動している。一方、第2誘電体粒子22は、正の誘電泳動が作用することで第1電場領域Aに移動している。 FIG. 13 shows an example of an image of the solvent captured by the imaging device 240 in a state in which an AC voltage with a predetermined frequency f0 is applied to the electrode set 1111. FIG. As shown in FIG. 13, in this state, the composite particles 23 move to the second electric field region B due to the action of negative dielectrophoresis. On the other hand, the second dielectric particles 22 move to the first electric field region A due to the action of positive dielectrophoresis.

なお、図13において正の誘電泳動が作用していても第1電場領域Aに移動しきれず、第2電場領域Bに滞留している第2誘電体粒子22が存在するように、一部の粒子は、作用する誘電泳動とは異なる挙動を示す場合がある。このようなイレギュラーな粒子が存在する場合においても、探索部250は、上記のように誘電泳動により正しい挙動を示す粒子の数の割合と、閾値とを比較することにより、粒子の交差周波数を探索することが可能である。 In FIG. 13, even if positive dielectrophoresis is acting, there are second dielectric particles 22 that cannot move to the first electric field region A and stay in the second electric field region B. Particles may behave differently than dielectrophoresis works. Even when such irregular particles are present, the search unit 250 compares the ratio of the number of particles exhibiting correct behavior by dielectrophoresis as described above with the threshold, thereby determining the crossover frequency of the particles. It is possible to explore.

[効果等]
以上のように、実施の形態に係る検出準備方法は、標的物質11又は標的物質11を模擬した模擬物質24と、標的物質11又は模擬物質24に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子21とを結合させた複合体粒子23、並びに複合体粒子23と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子22を有する粒子群20を準備し、粒子群20を含む溶媒に電場を印加するための電極(電極セット1111)に交流電圧を印加し、溶媒を撮像素子240で撮像し、交流電圧の周波数を変化させながら、撮像素子240で撮像した画像に基づいて複合体粒子23と第2誘電体粒子22とを誘電泳動によって分離可能な所定の周波数を探索する方法である。複合体粒子23及び第2誘電体粒子22のいずれか一方は、画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。
[Effects, etc.]
As described above, the detection preparation method according to the embodiment includes the target substance 11 or the mimetic substance 24 that simulates the target substance 11, and the first Particle groups 20 having composite particles 23 bonded to dielectric particles 21 and second dielectric particles 22 having dielectrophoretic behavior different from the composite particles 23 are prepared, and an electric field is applied to a solvent containing the particle groups 20. An alternating voltage is applied to the electrode (electrode set 1111) for application, the solvent is imaged by the imaging element 240, and the composite particles 23 and This is a method of searching for a predetermined frequency that can be separated from the second dielectric particles 22 by dielectrophoresis. Either one of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 has a label that can visually distinguish the two in the image.

これによれば、撮像素子240で撮像された画像において、誘電泳動による挙動が互いに異なる複合体粒子23及び第2誘電体粒子22の各々の挙動を視覚的に区別することができるので、適切な所定の周波数を探索しやすい。その結果、検出方法及び検出システム100で用いる所定の周波数の校正を精度良く行うことができ、標的物質の検出精度を向上させやすい、という利点がある。 According to this, in the image captured by the imaging device 240, the behavior of each of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 that differ from each other due to dielectrophoresis can be visually distinguished. It is easy to search for a given frequency. As a result, there is an advantage that the predetermined frequency used in the detection method and detection system 100 can be calibrated with high accuracy, and the detection accuracy of the target substance can be easily improved.

また、実施の形態に係る検出準備方法では、例えばウイルス等の捕集可能な量が比較的少ない標的物質11を用いなくとも、模擬物質24を用いることで所定の周波数を探索することができるので、検出方法及び検出システム100で用いる標的物質11を確保しやすい、という利点もある。さらに、実施の形態に係る検出準備方法では、模擬物質24として例えばタンパク質等の人体に無害の物質を用いれば、ウイルス等の標的物質11を用いる場合と比較して、所定の周波数を探索するプロセスの安全性を向上させることができ、かつ、低コストで済む、という利点もある。 In addition, in the detection preparation method according to the embodiment, even if the target substance 11, such as a virus, which can be collected in a relatively small amount, is not used, a predetermined frequency can be searched by using the simulated substance 24. , the target substance 11 used in the detection method and detection system 100 can be easily secured. Furthermore, in the detection preparation method according to the embodiment, if a substance harmless to the human body, such as protein, is used as the simulant substance 24, the process of searching for a predetermined frequency is compared with the case where the target substance 11 such as a virus is used. There is also the advantage that the safety of the system can be improved and the cost can be reduced.

また、実施の形態に係る検出準備方法では、標識は、蛍光物質25を含む。 Moreover, in the detection preparation method according to the embodiment, the label includes the fluorescent substance 25 .

これによれば、蛍光物質25を含む粒子と、蛍光物質25を含まない粒子とを蛍光発光の有無の違いにより容易に視覚的に区別することができる、という利点がある。 According to this, there is an advantage that the particles containing the fluorescent substance 25 and the particles not containing the fluorescent substance 25 can be easily visually distinguished from each other by the presence or absence of fluorescence emission.

また、実施の形態に係る検出準備方法では、溶媒を撮像素子240で撮像する際に、蛍光物質25を励起する波長を有する所定の光231を発する励起用光源230から、溶媒に対して所定の光231を照射する。 Further, in the detection preparation method according to the embodiment, when the solvent is imaged by the imaging element 240, the excitation light source 230 that emits the predetermined light 231 having a wavelength that excites the fluorescent substance 25 emits a predetermined amount of light to the solvent. Light 231 is applied.

これによれば、蛍光物質25を含む粒子を蛍光発光させることができるので、撮像素子240にて蛍光物質25を含む粒子の蛍光発光を撮像しやすくなる、という利点がある。 According to this, since the particles containing the fluorescent substance 25 can be caused to emit fluorescent light, there is an advantage that the fluorescent light emission of the particles containing the fluorescent substance 25 can be easily imaged by the imaging element 240 .

また、実施の形態に係る検出準備方法では、撮像素子240は、所定の光231を遮断するフィルタ241を介して溶媒を撮像する。 Moreover, in the detection preparation method according to the embodiment, the imaging device 240 images the solvent through the filter 241 that blocks the predetermined light 231 .

これによれば、所定の光231を遮断することにより、撮像素子240にて蛍光物質25を含む粒子の蛍光発光を撮像しやすくなる、という利点がある。 According to this, by blocking the predetermined light 231, there is an advantage that it becomes easier for the imaging element 240 to capture the fluorescence emission of the particles containing the fluorescent substance 25. FIG.

また、実施の形態に係る検出準備方法では、複合体粒子23に対して作用する正の誘電泳動と負の誘電泳動とが切り替わる交流電圧の周波数である第1交差周波数f1と、第2誘電体粒子22に対して作用する正の誘電泳動と負の誘電泳動とが切り替わる交流電圧の周波数である第2交差周波数f2との間の周波数を、所定の周波数f0として探索する。 Further, in the detection preparation method according to the embodiment, the first crossover frequency f1, which is the frequency of the alternating voltage at which positive dielectrophoresis and negative dielectrophoresis acting on the composite particles 23 are switched, and the second dielectric A frequency between the second crossover frequency f2, which is the frequency of the AC voltage at which positive dielectrophoresis and negative dielectrophoresis acting on the particles 22 are switched, is searched for as the predetermined frequency f0.

これによれば、標識の有無により視覚的に区別し得る複合体粒子23及び第2誘電体粒子22の各々の交差周波数を探索することで、所定の周波数f0を容易に探索することができる、という利点がある。 According to this, by searching for the crossover frequency of each of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22, which can be visually distinguished by the presence or absence of the label, the predetermined frequency f0 can be easily searched. There is an advantage.

また、実施の形態に係る検出準備システム200は、容器210と、撮像素子240と、探索部250と、を備える。容器210は、標的物質11又は標的物質11を模擬した模擬物質24と、標的物質11又は模擬物質24に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子21とを結合させた複合体粒子23、並びに複合体粒子23と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子22を有する粒子群20を含む溶媒を収容する。撮像素子240は、容器210に収容された溶媒を撮像する。探索部250は、溶媒に電場を印加するための電極(電極セット1111)に印加する交流電圧の周波数を変化させながら、撮像素子240で撮像した画像に基づいて複合体粒子23と第2誘電体粒子22とを誘電泳動によって分離可能な所定の周波数を探索する。複合体粒子23及び第2誘電体粒子22のいずれか一方は、画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。 Moreover, the detection preparation system 200 according to the embodiment includes a container 210 , an imaging element 240 and a searching section 250 . The container 210 is a complex in which the target substance 11 or the mimetic substance 24 simulating the target substance 11 and the first dielectric particles 21 modified with a substance that specifically binds to the target substance 11 or the mimetic substance 24 are combined. A solvent containing a particle group 20 having particles 23 and second dielectric particles 22 that behave differently from the composite particles 23 by dielectrophoresis is contained. The imaging element 240 images the solvent contained in the container 210 . The searching unit 250 detects the composite particles 23 and the second dielectric based on the image captured by the imaging element 240 while changing the frequency of the AC voltage applied to the electrodes (electrode set 1111) for applying an electric field to the solvent. A predetermined frequency that can be separated from the particles 22 by dielectrophoresis is sought. Either one of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 has a label that can visually distinguish the two in the image.

これによれば、実施の形態に係る検出準備方法と同様の効果を奏することができる。 According to this, the same effect as the detection preparation method according to the embodiment can be obtained.

また、実施の形態に係る検出準備システム200では、標識は、蛍光物質25を含んでいる。検出準備システム200は、蛍光物質25を励起する波長を有する所定の光231を溶媒に対して照射する励起用光源230を更に備える。 Moreover, in the detection preparation system 200 according to the embodiment, the label contains the fluorescent substance 25 . The detection preparation system 200 further includes an excitation light source 230 that irradiates the solvent with a predetermined light 231 having a wavelength that excites the fluorescent substance 25 .

これによれば、蛍光物質25を含む粒子を蛍光発光させることができるので、撮像素子240にて蛍光物質25を含む粒子の蛍光発光を撮像しやすくなる、という利点がある。 According to this, since the particles containing the fluorescent substance 25 can be caused to emit fluorescent light, there is an advantage that the fluorescent light emission of the particles containing the fluorescent substance 25 can be easily imaged by the imaging element 240 .

また、実施の形態に係る粒子群20は、第1誘電体粒子21と、第2誘電体粒子22と、を含む。第1誘電体粒子21は、標的物質11又は標的物質11を模擬した模擬物質24に特異的に結合する物質で修飾されている。第2誘電体粒子22は、第1誘電体粒子21に標的物質11又は模擬物質24を結合させた複合体粒子23と誘電泳動による挙動が異なる。複合体粒子23及び第2誘電体粒子22のいずれか一方は、撮像素子240により撮像された画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。 Moreover, the particle group 20 according to the embodiment includes first dielectric particles 21 and second dielectric particles 22 . The first dielectric particles 21 are modified with a substance that specifically binds to the target substance 11 or a mimetic substance 24 simulating the target substance 11 . The behavior of the second dielectric particles 22 by dielectrophoresis differs from that of the composite particles 23 in which the target substance 11 or the simulated substance 24 is bound to the first dielectric particles 21 . Either one of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 has a label that allows the two to be visually distinguished in the image captured by the imaging element 240 .

これによれば、粒子群20を用いて検出準備方法を実行することにより、実施の形態に係る検出準備方法と同様の効果を奏することができる。なお、この粒子群20では、第1誘電体粒子21は、標的物質11又は模擬物質24と結合していない状態にあるが、標的物質11又は模擬物質24と結合して複合体粒子23を形成した状態であってもよい。 According to this, by executing the detection preparation method using the particle group 20, the same effect as the detection preparation method according to the embodiment can be obtained. In this particle group 20, the first dielectric particles 21 are not bound to the target substance 11 or the simulated substance 24, but are bound to the target substance 11 or the simulated substance 24 to form the composite particles 23. It may be in a state where

また、実施の形態に係る粒子群20では、標識は、蛍光物質25を含む。 In addition, in particle group 20 according to the embodiment, the label includes fluorescent substance 25 .

これによれば、蛍光物質25を含む粒子と、蛍光物質25を含まない粒子とを蛍光発光の有無の違いにより容易に視覚的に区別することができる、という利点がある。 According to this, there is an advantage that the particles containing the fluorescent substance 25 and the particles not containing the fluorescent substance 25 can be easily visually distinguished from each other by the presence or absence of fluorescence emission.

また、実施の形態に係る粒子群20の作製方法は、標的物質11又は標的物質11を模擬した模擬物質24に特異的に結合する物質を修飾した誘電体粒子と、標的物質11又は模擬物質24とを混合することで、誘電体粒子に標的物質11又は模擬物質24が結合した第1誘電体粒子21を含む複合体粒子23と、複合体粒子23とは誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子22と、を作製する方法である。複合体粒子23及び第2誘電体粒子22のいずれか一方は、撮像素子240により撮像された画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する。 In addition, the method for producing the particle group 20 according to the embodiment includes dielectric particles modified with a substance that specifically binds to the target substance 11 or the mimetic substance 24 simulating the target substance 11, and the target substance 11 or the mimetic substance 24. By mixing the composite particles 23 including the first dielectric particles 21 in which the target substance 11 or the mimetic substance 24 is bound to the dielectric particles, and the composite particles 23, the behavior by dielectrophoresis is different from the second dielectric a method of making a body particle 22; Either one of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 has a label that allows the two to be visually distinguished in the image captured by the imaging element 240 .

これによれば、作製した粒子群20を用いて検出準備方法を実行することにより、実施の形態に係る検出準備方法と同様の効果を奏することができる。 According to this, by executing the detection preparation method using the produced particle group 20, the same effect as the detection preparation method according to the embodiment can be obtained.

また、実施の形態に係る粒子群20の作製方法では、第1誘電体粒子21及び第2誘電体粒子22のいずれか一方の粒子について、当該粒子に蛍光物質25を化学結合により固定化、又は当該粒子の内部に蛍光物質25を埋め込むことにより、標識を付与する。 In addition, in the method for producing the particle group 20 according to the embodiment, the fluorescent substance 25 is immobilized on either the first dielectric particles 21 or the second dielectric particles 22 by chemical bonding, or A label is imparted by embedding a fluorescent substance 25 inside the particle.

これによれば、蛍光物質25を含む粒子と、蛍光物質25を含まない粒子とを蛍光発光の有無の違いにより容易に視覚的に区別することができる、という利点がある。 According to this, there is an advantage that the particles containing the fluorescent substance 25 and the particles not containing the fluorescent substance 25 can be easily visually distinguished from each other by the presence or absence of fluorescence emission.

(変形例)
以上、本開示の1つまたは複数の態様に係る検出準備システム及び検出準備方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも、本開示の1つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
(Modification)
Although the detection preparation system and the detection preparation method according to one or more aspects of the present disclosure have been described above based on the embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments. Various modifications conceived by those skilled in the art may be included within the scope of one or more aspects of the present disclosure as long as they do not depart from the spirit of the present disclosure.

例えば、上記実施の形態において、第1基板111上の電極セット1111を図3に例示したが、電極セットの形状及び配置はこれに限定されない。図14は、変形例に係る電極セット2111の構成を示す第1平面図である。例えば、図14に示すように、第1基板111上に電極セット2111が設置されてもよい。この電極セット2111では、第1電極1112の第1凸部1112bと第2電極1113の第2凸部1113bとが第2方向(図14では紙面上下方向)に対向している。このような電極セット2111であっても、交流電圧が印加されることで不均一な電場を生成することができる。 For example, in the above embodiments, the electrode set 1111 on the first substrate 111 is illustrated in FIG. 3, but the shape and arrangement of the electrode set are not limited to this. FIG. 14 is a first plan view showing the configuration of an electrode set 2111 according to a modification. For example, an electrode set 2111 may be placed on the first substrate 111, as shown in FIG. In this electrode set 2111, the first convex portion 1112b of the first electrode 1112 and the second convex portion 1113b of the second electrode 1113 face each other in the second direction (vertical direction in FIG. 14). Even such an electrode set 2111 can generate a non-uniform electric field when an AC voltage is applied.

また、電極セットに含まれる電極の数は、2つに限定されず、3つ以上であってもよい。図15は、変形例に係る電極セット3111の構成を示す第2平面図である。例えば、図15に示すように、第1基板111上に電極セット3111が設置されてもよい。この電極セット3111は、3つ以上の電極を含み、隣り合う電極に印加される交流電圧に位相差が設けられている。電極セット3111は、Castellated電極と呼ばれる場合がある。 Also, the number of electrodes included in the electrode set is not limited to two, and may be three or more. FIG. 15 is a second plan view showing the configuration of the electrode set 3111 according to the modification. For example, an electrode set 3111 may be placed on the first substrate 111, as shown in FIG. This electrode set 3111 includes three or more electrodes, and alternating voltages applied to adjacent electrodes are provided with a phase difference. Electrode set 3111 may be referred to as Castellated electrodes.

また、上記実施の形態において、複合体粒子13を図5に例示したが、複合体粒子の構成はこれに限定されない。図16は、変形例に係る複合体粒子28の形成プロセスを示す図である。例えば、上記の実施の形態では、第2誘電体粒子22に蛍光物質25が含まれる例について説明したが、図16に示すように、複合体粒子28に蛍光粒子(蛍光物質)27aが含まれていてもよい。 Further, although the composite particle 13 is illustrated in FIG. 5 in the above embodiment, the structure of the composite particle is not limited to this. FIG. 16 is a diagram showing a formation process of composite particles 28 according to a modification. For example, in the above embodiment, an example in which the second dielectric particles 22 contain the fluorescent substance 25 has been described, but as shown in FIG. may be

図16の(a)に示すように、標的物質11又は模擬物質24を含む試料に、抗体修飾誘電体粒子26と抗体修飾蛍光粒子27とが投入される。抗体修飾誘電体粒子26は、500ナノメートル~1000ナノメートルの誘電体粒子26aが約5ナノメートルの抗体26bで修飾されたものである。また、抗体修飾蛍光粒子27は、約300ナノメートルの蛍光粒子(蛍光物質)27aが約5ナノメートルの抗体27bで修飾されたものである。なお、各粒子及び抗体のサイズは、上述のサイズに限定されない。 As shown in (a) of FIG. 16 , antibody-modified dielectric particles 26 and antibody-modified fluorescent particles 27 are introduced into a sample containing target substance 11 or mimetic substance 24 . Antibody-modified dielectric particles 26 are obtained by modifying dielectric particles 26a of 500 nm to 1000 nm with antibodies 26b of about 5 nm. Antibody-modified fluorescent particles 27 are obtained by modifying fluorescent particles (fluorescent substance) 27a of about 300 nm with antibodies 27b of about 5 nm. Note that the size of each particle and antibody is not limited to the size described above.

誘電体粒子26aとしては、ポリスチレン粒子を用いることができるが、これに限定さない。また、抗体26b及び27bとしては、VHH抗体を用いることができるが、これに限定されない。また、抗体26bと抗体27bとは異なっていてもよい。 Polystyrene particles can be used as the dielectric particles 26a, but are not limited to this. In addition, as the antibodies 26b and 27b, VHH antibodies can be used, but they are not limited to this. Also, the antibody 26b and the antibody 27b may be different.

図16の(a)に示す試料が所定温度下で所定時間静置されると、図16の(b)に示すように、抗原抗体反応により標的物質11又は模擬物質24と、抗体修飾誘電体粒子26及び抗体修飾蛍光粒子27とが結合することで複合体粒子28が形成される。このとき、複合体粒子28のサイズは、900ナノメートル~1400ナノメートルとなる。標的物質11又は模擬物質24と結合しなかった抗体修飾誘電体粒子26は、単独又は凝集した状態で残存する。この場合、複合体粒子28に含まれる抗体修飾誘電体粒子26は、標識としての蛍光粒子(蛍光物質)27aを有する第1誘電体粒子に相当し、未結合粒子である抗体修飾誘電体粒子26は、第2誘電体粒子に相当する。 When the sample shown in (a) of FIG. 16 is allowed to stand at a predetermined temperature for a predetermined period of time, as shown in (b) of FIG. Composite particles 28 are formed by combining particles 26 and antibody-modified fluorescent particles 27 . At this time, the size of the composite particles 28 is 900 nm to 1400 nm. The antibody-modified dielectric particles 26 that have not bound to the target substance 11 or mimetic substance 24 remain alone or in an aggregated state. In this case, the antibody-modified dielectric particles 26 contained in the composite particles 28 correspond to the first dielectric particles having fluorescent particles (fluorescent substances) 27a as labels, and the antibody-modified dielectric particles 26 that are unbound particles corresponds to the second dielectric particles.

このように、誘電体粒子26aを蛍光粒子27aよりも大きくすることで、複合体粒子28のサイズと未結合粒子である抗体修飾誘電体粒子26のサイズとの差異を大きくすることができ、誘電泳動による複合体粒子28と抗体修飾誘電体粒子26との分離をより確実に行うことができる。 Thus, by making the dielectric particles 26a larger than the fluorescent particles 27a, the difference between the size of the composite particles 28 and the size of the antibody-modified dielectric particles 26, which are unbound particles, can be increased. Separation of the composite particles 28 and the antibody-modified dielectric particles 26 by electrophoresis can be performed more reliably.

実施の形態では、複合体粒子23及び第2誘電体粒子22のいずれか一方は、撮像素子240で撮像した画像において視覚的に区別し得る標識として蛍光物質25を含んでいたが、これに限られない。例えば、標識は、いずれか一方の粒子の色が他方の粒子の色と異なることであってもよいし、いずれか一方の粒子の形状が他方の粒子の形状と異なることであってもよい。 In the embodiment, one of the composite particles 23 and the second dielectric particles 22 contains the fluorescent substance 25 as a visually distinguishable label in the image captured by the imaging device 240, but this is not the only option. can't For example, the label may be that the color of one of the particles is different from that of the other particles, or that the shape of one of the particles is different from that of the other particle.

本開示は、インフルエンザウイルス等の標的物質を検出する前の準備を行うための検出準備方法等として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be used as a detection preparation method or the like for making preparations before detecting a target substance such as an influenza virus.

10 試料
11 標的物質
12 未結合粒子
12a、26a 誘電体粒子
12b 特異的結合物質
13、23、28 複合体粒子
14 夾雑物
15 粒子
20 粒子群
21 第1誘電体粒子
22 第2誘電体粒子
21b、22b、26b、27b 抗体
24 模擬物質
25 蛍光物質
26 抗体修飾誘電体粒子
27 抗体修飾蛍光粒子
27a 蛍光粒子
100 検出システム
110 分離器
111 第1基板
112 スペーサ
113 第2基板
120 電源
130 光源
131 照射光
132 検出光
140 撮像素子
141 カメラ
150 検出部
200 検出準備システム
210 容器
220 電源
230 励起用光源
231 所定の光
232 検出光
240 撮像素子
241 フィルタ
242 ミラー
250 探索部
1111、2111、3111 電極セット
1112 第1電極
1112a 第1基部
1112b 第1凸部
1112c 第1凹部
1113 第2電極
1113a 第2基部
1113b 第2凸部
1113c 第2凹部
1121 空間
1131 供給孔
1132 排出孔
A 第1電場領域
B 第2電場領域
10 sample 11 target substance 12 unbound particles 12a, 26a dielectric particles 12b specific binding substances 13, 23, 28 composite particles 14 contaminants 15 particles 20 particle group 21 first dielectric particles 22 second dielectric particles 21b, 22b, 26b, 27b antibody 24 mimetic substance 25 fluorescent substance 26 antibody-modified dielectric particle 27 antibody-modified fluorescent particle 27a fluorescent particle 100 detection system 110 separator 111 first substrate 112 spacer 113 second substrate 120 power source 130 light source 131 irradiation light 132 Detection light 140 Imaging device 141 Camera 150 Detecting unit 200 Detection preparation system 210 Container 220 Power supply 230 Excitation light source 231 Predetermined light 232 Detection light 240 Imaging device 241 Filter 242 Mirror 250 Searching unit 1111, 2111, 3111 Electrode set 1112 First electrode 1112a First base 1112b First protrusion 1112c First recess 1113 Second electrode 1113a Second base 1113b Second protrusion 1113c Second recess 1121 Space 1131 Supply hole 1132 Discharge hole A First electric field region B Second electric field region

Claims (11)

標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質と、前記標的物質又は前記模擬物質に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子とを結合させた複合体粒子、並びに前記複合体粒子と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子を有する粒子群を準備し、
前記粒子群を含む溶媒に電場を印加するための電極に交流電圧を印加し、
前記溶媒を撮像素子で撮像し、
前記交流電圧の周波数を変化させながら、前記撮像素子で撮像した画像に基づいて前記複合体粒子と前記第2誘電体粒子とを誘電泳動によって分離可能な所定の周波数を探索し、
前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、前記画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する、
検出準備方法。
A composite particle in which a target substance or a mimetic substance simulating the target substance is bound to first dielectric particles modified with a substance that specifically binds to the target substance or the mimetic substance, and the composite particle Prepare a particle group having second dielectric particles that behave differently from dielectrophoresis,
applying an alternating voltage to an electrode for applying an electric field to the solvent containing the particle group;
Imaging the solvent with an imaging device,
While changing the frequency of the AC voltage, searching for a predetermined frequency at which the composite particles and the second dielectric particles can be separated by dielectrophoresis based on the image captured by the imaging device;
Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows the two to be visually distinguished in the image,
Detection preparation method.
前記標識は、蛍光物質を含む、
請求項1に記載の検出準備方法。
the label comprises a fluorescent substance;
The detection preparation method according to claim 1 .
前記溶媒を前記撮像素子で撮像する際に、前記蛍光物質を励起する波長を有する所定の光を発する励起用光源から、前記溶媒に対して前記所定の光を照射する、
請求項2に記載の検出準備方法。
When an image of the solvent is captured by the imaging device, the solvent is irradiated with the predetermined light from an excitation light source that emits predetermined light having a wavelength that excites the fluorescent substance.
The detection preparation method according to claim 2.
前記撮像素子は、前記所定の光を遮断するフィルタを介して前記溶媒を撮像する、
請求項3に記載の検出準備方法。
The imaging element images the solvent through a filter that blocks the predetermined light.
The detection preparation method according to claim 3.
前記複合体粒子に対して作用する正の誘電泳動と負の誘電泳動とが切り替わる前記交流電圧の周波数である第1交差周波数と、前記第2誘電体粒子に対して作用する前記正の誘電泳動と前記負の誘電泳動とが切り替わる前記交流電圧の周波数である第2交差周波数との間の周波数を、前記所定の周波数として探索する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の検出準備方法。
A first crossover frequency, which is the frequency of the alternating voltage at which positive dielectrophoresis and negative dielectrophoresis acting on the composite particles are switched, and the positive dielectrophoresis acting on the second dielectric particles and a second crossover frequency, which is the frequency of the alternating voltage at which the negative dielectrophoresis switches, as the predetermined frequency.
The detection preparation method according to any one of claims 1 to 4.
標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質と、前記標的物質又は前記模擬物質に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子とを結合させた複合体粒子、並びに前記複合体粒子と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子を有する粒子群を含む溶媒を収容する容器と、
前記容器に収容された前記溶媒を撮像する撮像素子と、
前記溶媒に電場を印加するための電極に印加する交流電圧の周波数を変化させながら、前記撮像素子で撮像した画像に基づいて前記複合体粒子と前記第2誘電体粒子とを誘電泳動によって分離可能な所定の周波数を探索する探索部と、を備え、
前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、前記画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する、
検出準備システム。
A composite particle in which a target substance or a mimetic substance simulating the target substance is bound to first dielectric particles modified with a substance that specifically binds to the target substance or the mimetic substance, and the composite particle a container containing a solvent containing a particle group having second dielectric particles that behave differently from dielectrophoretic behavior;
an imaging device that images the solvent contained in the container;
The composite particles and the second dielectric particles can be separated by dielectrophoresis based on the image captured by the imaging element while changing the frequency of the alternating voltage applied to the electrode for applying an electric field to the solvent. and a search unit that searches for a predetermined frequency,
Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows the two to be visually distinguished in the image,
Detection readiness system.
前記標識は、蛍光物質を含んでおり、
前記蛍光物質を励起する波長を有する所定の光を前記溶媒に対して照射する励起用光源を更に備える、
請求項6に記載の検出準備システム。
the label comprises a fluorescent substance,
further comprising an excitation light source for irradiating the solvent with a predetermined light having a wavelength that excites the fluorescent substance;
7. A detection preparation system according to claim 6.
標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質に特異的に結合する物質で修飾された第1誘電体粒子と、
前記第1誘電体粒子に前記標的物質又は前記模擬物質を結合させた複合体粒子と誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子と、を含み、
前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、撮像素子により撮像された画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する、
粒子群。
first dielectric particles modified with a substance that specifically binds to a target substance or a mimetic substance simulating the target substance;
Composite particles in which the target substance or the mimetic substance is bound to the first dielectric particles and second dielectric particles that behave differently by dielectrophoresis,
Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows the two to be visually distinguished in an image captured by an imaging device.
particle group.
前記標識は、蛍光物質を含む、
請求項8に記載の粒子群。
the label comprises a fluorescent substance;
The particle group according to claim 8.
標的物質又は前記標的物質を模擬した模擬物質に特異的に結合する物質を修飾した誘電体粒子と、前記標的物質又は前記模擬物質とを混合することで、前記誘電体粒子に前記標的物質又は前記模擬物質が結合した第1誘電体粒子を含む複合体粒子と、前記複合体粒子とは誘電泳動による挙動が異なる第2誘電体粒子と、を作製し、
前記複合体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方は、撮像素子により撮像された画像において両者を視覚的に区別し得る標識を有する、
粒子群の作製方法。
Dielectric particles modified with a substance that specifically binds to a target substance or a mimetic substance simulating the target substance are mixed with the target substance or the mimetic substance, so that the target substance or the mimetic substance is mixed with the dielectric particles. Preparing composite particles containing first dielectric particles bound with a simulated substance and second dielectric particles different in behavior due to dielectrophoresis from the composite particles,
Either one of the composite particles and the second dielectric particles has a label that allows the two to be visually distinguished in an image captured by an imaging device.
A method for producing a group of particles.
前記第1誘電体粒子及び前記第2誘電体粒子のいずれか一方の粒子について、当該粒子に蛍光物質を化学結合により固定化、又は当該粒子の内部に前記蛍光物質を埋め込むことにより、前記標識を付与する、
請求項10に記載の粒子群の作製方法。
With respect to either one of the first dielectric particles and the second dielectric particles, the label is attached by immobilizing a fluorescent substance on the particles by chemical bonding or by embedding the fluorescent substance inside the particles. Give,
A method for producing a particle group according to claim 10 .
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