JP3986451B2 - 免疫測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は免疫測定装置に関し、特に、抗原とその抗原に特異的に結合する抗体との抗原抗体反応を利用して免疫測定を行なう免疫測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のゲノム科学による医療の発展により、各人に合わせたオーダーメード医療の実現が間近に迫っており、これを実現するための国家プロジェクトも進行している。現在、オーダーメード医療の実現に向けてプロテインチップの利用が検討されている。これは疾患の原因となる抗原に特異的に結合する抗体を基板上に固定したプロテインチップに、採取した体液などを滴下し、抗原と抗体の結合の有無を調べることによって、体内に抗原があるか否かを判定することができるようにするものである。これにより、各人についての免疫測定が可能になり、疾患が発生する可能性を調べることができるようになる。抗原と抗体の結合は、抗原にあらかじめ蛍光標識を固定しておき、滴下後にプロテインチップに光を照射して蛍光標識から発光される蛍光を検出することによって調べることができる。
【0003】
このようなプロテインチップの普及にはその低価格化に加え、プロテインチップの小型化、1枚のプロテインチップに多数の抗体を高密度に配置する、といったことも必要になる。そのため、プロテインチップ上の微小な領域ごとに測定が行なえるよう、光の照射および検出には光ファイバが用いられる。
【0004】
図6は従来の免疫測定装置の光学系の一例である。従来の免疫測定装置の光学系100は、基板101上に金属膜102を介して固定された抗体103に結合した抗原104の蛍光標識105に光を入射し蛍光標識105を励起するための光ファイバ106と、励起によって蛍光標識105から発光される蛍光を検出するための光ファイバ107とを有している。これらの光ファイバ106,107は、それぞれの先端面が研磨加工されている。そのため、先端面は被覆が除去されてコア層やクラッド層の端面が露出した状態になっている。蛍光標識105から発光される蛍光は微弱なため、光ファイバ106,107は測定に当たりできるだけ蛍光標識105に近づけてそれぞれ位置合わせされる。
【0005】
また、プロテインチップを用いて測定を行なう免疫測定装置のほか、従来は、入射光学系の光ファイバから液体試料表面に光を照射し、液体試料から発生する蛍光を受光系の光ファイバで検出する免疫測定装置も提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−300762号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の免疫測定装置では、入射用・受光用の光ファイバを試料に対してそれぞれ最適な位置に調整することが必要であり、この位置合わせには多くの工数が必要になるという問題点があった。
【0008】
さらに、プロテインチップなどの試料に対しては、入射用・受光用光ファイバの先端の間隔を狭くして抗体が固定されている測定領域に光ファイバを十分に近接させる必要があるため、光通信分野で広く用いられている通常のフェルールで光ファイバを固定することはできない。そのため、位置合わせの際に光ファイバの先端部を損傷させたり、試料を損傷させてしまったりする危険があった。また、光ファイバをフェルールで固定できないため、光ファイバ先端の端面加工が困難であるといった問題点もあった。
【0009】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光ファイバのハンドリングを容易にし、光ファイバを試料に対して簡便に位置合わせすることができ、効率的に測定を行なうことのできる免疫測定装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図1に例示する構成によって実現可能な免疫測定装置が提供される。本発明の免疫測定装置は、抗原と前記抗原に特異的に結合する抗体との抗原抗体反応を用い、蛍光標識を固定した前記抗原に光を光ファイバを用いて入射し、前記蛍光標識から発光される蛍光を光ファイバを用いて検出する免疫測定装置において、前記蛍光標識を励起して蛍光を発光させるレーザ光を出射する励起光入射用光ファイバのレーザ光出射端面側の端部と、前記蛍光標識から発光される蛍光が入射する蛍光測定用光ファイバの蛍光入射端面側の端部とが平行に支持体に挿入されて固定され、前記支持体は、先球化されており、前記レーザ光出射端面と前記蛍光入射端面とは、先球化された前記支持体の端面に沿って形成されている、ことを特徴とする。
【0011】
このような構成の免疫測定装置において、励起光入射用光ファイバ4のレーザ光出射端面4a側の端部および蛍光測定用光ファイバ5の蛍光入射端面5a側の端部は、支持体6に固定されている。これにより、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5のハンドリングが容易になり、それらの位置合わせも簡便に行なえるようになる。これにより、測定を簡便にかつ効率的に行なうことが可能になる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図2は免疫測定装置の要部構成例を示す図である。
【0013】
免疫測定装置1は、例えばCy2,Cy3,Cy5などの蛍光標識が固定された抗原を基板などの担体上に固定された抗体に結合させた試料に対して、レーザ光源2から蛍光標識の種類に応じた特定の波長のレーザ光を入射し、蛍光標識を励起して蛍光を発光させ、その蛍光を蛍光検出器3で検出するよう構成されている。
【0014】
免疫測定装置1は、レーザ光源2からのレーザ光を伝播し試料に入射して蛍光標識を励起するための励起光入射用光ファイバ4、および蛍光標識から発光されて入射する蛍光を蛍光検出器3へ伝播するための蛍光測定用光ファイバ5を有している。この励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5は、グラスファイバ、プラスチックファイバのいずれの光ファイバであっても構わない。
【0015】
励起光入射用光ファイバ4の試料側に配置されるレーザ光出射端面側の端部および蛍光測定用光ファイバ5の試料側に配置される蛍光入射端面側の端部は、ジルコニア、ステンレスなどの金属などを用いて形成された支持体6に固定されている。励起光入射用光ファイバ4はその後端側をレーザ光源2に光学的に接続され、蛍光測定用光ファイバ5はその後端側を蛍光検出器3に光学的に接続されている。支持体6は、支持体駆動装置7によって試料面に対して水平・鉛直方向に任意の距離だけ移動できるように構成されている。
【0016】
図1は免疫測定装置の支持体部分の第1の構成例を示す図である。
支持体6には、光ファイバ挿入のための2つの挿入孔が形成されていて、この挿入孔に、例えば芯線(クラッド層およびコア層)部分の直径が125μmの励起光入射用光ファイバ4、蛍光測定用光ファイバ5がそれぞれ挿入されている。挿入孔は、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5の被覆材が除去された芯線部分が挿入される小径部と、被覆材が除去されずに挿入される大径部を有し、用いる光ファイバに応じた内径で形成されている。挿入孔は、挿入された励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5の支持体6部分における互いの光軸方向が例えば45°の角度をなすように、形成されている。
【0017】
励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5は、挿入孔に大径部側から挿入された後、例えば光通信分野で広く利用される熱硬化性のエポキシ接着剤を用いて固定される。挿入孔の小径部側に突出する励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5の先端は、円柱状の砥石などを用いて支持体6の湾曲面6aに沿って研磨加工される。励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5がプラスチックファイバの場合には、それらの先端に熱した板を押し付けることにより先端を溶融して平面状に加工する方法(ホットプレート法)も用いることができる。このような研磨または溶融による端面加工により、レーザ光出射端面4aおよび蛍光入射端面5aがそれぞれ形成される。
【0018】
このような構成の免疫測定装置1による測定では、まず、基板11上に例えば金の薄膜などの金属膜12を介して抗体13が固定された試料10の測定すべき領域(一の抗体が固定されている微小領域)の上方に、支持体6を移動させる。この移動は、例えば支持体6の位置の座標と試料10の測定すべき領域の位置の座標との対応関係から、免疫測定装置1によって自動で行なわれる。
【0019】
次いで、免疫測定装置1は、支持体6を試料10側へ移動させる。これにより、この測定すべき領域に図1に示したように抗原14の蛍光標識15が存在すれば、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5が共に蛍光標識15に近づくことになる。その際、免疫測定装置1は、支持体6を、例えば試料10側へあらかじめ設定された距離だけ自動で移動させる。あるいは、支持体6を試料10側へ一定の距離だけ移動させる間に、試料10にレーザ光を入射し、蛍光が検出される場合には、その蛍光強度が最も強くなる位置や一定値以上の蛍光強度が得られる位置まで自動で移動させるようにしてもよい。
【0020】
免疫測定装置1は、測定した領域において蛍光が検出されれば、その領域に固定されている抗体に抗原が結合していると判定し、一方、蛍光が検出されなければ、その領域の抗体に抗原が結合していないと判定する。
【0021】
この測定領域についての測定終了後は、免疫測定装置1は、支持体6を、必要なら一旦試料10から離れる方向へ移動させてから、試料10の他の測定すべき領域の上方へ、試料10の面に対して平行に移動させる。以降は、上記手順と同様にして、試料10の各測定領域すなわち各抗体について、蛍光標識の有無すなわち抗原の有無が測定される。
【0022】
このように、免疫測定装置1では、励起光入射用光ファイバ4のレーザ光出射端面4a側の端部および蛍光測定用光ファイバ5の蛍光入射端面5a側の端部が支持体6に一定の位置関係で固定されている。そのため、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5のハンドリングが容易になるとともに、それらの位置合わせが簡便に行なえるようになる。これにより、測定を簡便にかつ効率的に行なうことができるようになる。
【0023】
さらに、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5のクラッド層やコア層の端面に基板11その他の周辺部品が衝突しにくい構造になっているため、端面の損傷の危険性を低減することができる。
【0024】
さらに、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5の先端の間隔を従来に比べて狭くすることができるので、支持体6部分を小型にして免疫測定装置1を小型化することが可能になる。
【0025】
免疫測定装置1の支持体部分は、以下の図3から図5に示すような構成とすることもできる。
図3は支持体部分の第2の構成例を示す図である。ただし、図3では、図1に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。図3に示す支持体6部分においては、支持体6に固定された蛍光測定用光ファイバ5の試料10側に配置される蛍光入射端面5a側の端部が先球化された先球部5bになっている点で、図1に示した支持体6部分の構成と相違しており、その他の構成は同じである。
【0026】
この図3に示した支持体6部分は、励起光入射用光ファイバ4を支持体6の挿入孔に挿入してエポキシ接着剤で固定した後、その先端を研磨加工あるいは溶融加工し、次いで、先球部5bが形成された蛍光測定用光ファイバ5を支持体6の挿入孔に挿入し、これをエポキシ接着剤で固定することによって形成される。先球部5bは、従来公知の研削、アーク放電による溶融などの方法を用いて形成することができる。
【0027】
このように蛍光測定用光ファイバ5を先球化することにより、蛍光測定用光ファイバ5の先端部にレンズ機能が付与され、蛍光標識15から発光される蛍光の集光効率を向上させることができ、蛍光標識15からの微弱な蛍光をより精度良く検出することが可能になる。これにより、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5のハンドリングの容易化、測定の簡便化とともに、測定の高精度化を図れる。
【0028】
図4は支持体部分の第3の構成例を示す図である。ただし、図4では、図1に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。図4に示す支持体20部分においては、2つの平行な挿入孔が形成された支持体20に、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5がそれぞれ挿入され固定されている点で、図1に示した支持体6部分の構成と相違する。
【0029】
この図4に示した支持体20は、略円柱状であり、測定時に試料10側に配置される端面側が研磨などの方法によって先球化されている。この支持体20の挿入孔は、蛍光測定用光ファイバ5が支持体20の中央(軸線位置)に配置され、励起光入射用光ファイバ4が蛍光測定用光ファイバ5より支持体20の側周面の側に配置されるように、形成されている。
【0030】
このような支持体20への励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5の固定には、エポキシ接着剤が用いられる。接着後、支持体20から突出する励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5の先端は、先球化された支持体20の端面に沿って研磨加工または溶融加工され、レーザ光出射端面4aおよび蛍光入射端面5aがそれぞれ形成される。
【0031】
支持体20部分をこのような構成とすれば、励起光入射用光ファイバ4のレーザ光出射端面4aが励起光入射用光ファイバ4内を伝播するレーザ光の光軸に対して傾いているため、励起光入射用光ファイバ4から出射されるレーザ光は、レーザ光出射端面4aで屈折して出射されるようになる。この屈折光を蛍光標識15に入射し、それによって蛍光標識15から発光される蛍光を蛍光測定用光ファイバ5で集光する。これにより、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5のハンドリングの容易化と、測定の簡便化を図れる。さらに、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5が支持体20内で平行に配置されるので、支持体20部分の免疫測定装置1における占有スペースを小さくすることが可能になる。
【0032】
なお、この支持体20に固定される蛍光測定用光ファイバ5の蛍光入射端面5a側の端部を、図3で述べたのと同様に先球化し、その集光効率を向上させるようにすることもできる。
【0033】
図5は支持体部分の第4の構成例を示す図である。ただし、図5では、図4に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。図5に示す支持体30部分においては、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5が共に支持体30の中央からずらした位置に形成されている点で、図4に示した支持体20部分の構成と相違する。
【0034】
この支持体30部分では、試料10側に配置される励起光入射用光ファイバ4のレーザ光出射端面4aおよび蛍光測定用光ファイバ5の蛍光入射端面5aが、励起光入射用光ファイバ4内および蛍光測定用光ファイバ5内を伝播するレーザ光の光軸に対してそれぞれ傾いて形成されている。そのため、励起光入射用光ファイバ4から出射されるレーザ光は、レーザ光出射端面4aで屈折して蛍光標識15に入射し、それによって蛍光標識15から発光された蛍光は、蛍光測定用光ファイバ5の蛍光入射端面5aに入射して屈折し、蛍光測定用光ファイバ5内を伝播する。これにより、励起光入射用光ファイバ4および蛍光測定用光ファイバ5のハンドリングの容易化、測定の簡便化、および支持体30部分の省スペース化を図れる。
【0035】
以上説明したように、励起光入射用光ファイバおよび蛍光測定用光ファイバを支持体に一定の位置関係で固定することにより、励起光入射用光ファイバと蛍光測定用光ファイバの先端の間隔を狭くして小型化し、また、ハンドリングを容易にすることができるようになる。さらに、測定試料に対する励起光入射用光ファイバおよび蛍光測定用光ファイバの位置合わせを簡便に行なうことができる。これにより、免疫測定装置による測定を簡便にかつ効率的に行なうことができるようになる。励起光入射用光ファイバおよび蛍光測定用光ファイバの位置合わせを自動で行なうようにすれば、測定を更に簡便化、効率化することができる。
【0036】
また、励起光入射用光ファイバおよび蛍光測定用光ファイバをアレイ化し、測定時には、このアレイ化された励起光入射用光ファイバおよび蛍光測定用光ファイバを試料面に平行にスキャンすれば、プロテインチップなどの試料について二次元的な蛍光分布を効率的に取得することが可能になる。このような光ファイバのアレイ化は、上記構成例に示した支持体6などを並列に連結してそこに各光ファイバを固定して構成しても、光ファイバがアレイ状に配置されるよう一体形成した1つの支持体に各光ファイバを固定して構成してもよい。
【0037】
なお、以上の説明において、支持体には励起光入射用光ファイバおよび蛍光測定用光ファイバの芯線のみが挿入されて固定される構成としてもよい。
また、以上の説明では、測定時に支持体を移動させる構成にしたが、例えば、支持体の位置は固定しておき、測定試料が載置されるステージが移動するように構成することも可能である。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、励起光入射用光ファイバのレーザ光出射端面側の端部および蛍光測定用光ファイバの蛍光入射端面側の端部を、支持体に固定する構成にした。これにより、励起光入射用光ファイバおよび蛍光測定用光ファイバのハンドリングが容易になり、それらの位置合わせが簡便に行なえ、免疫測定装置による測定を簡便にかつ効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】免疫測定装置の支持体部分の第1の構成例を示す図である。
【図2】免疫測定装置の要部構成例を示す図である。
【図3】支持体部分の第2の構成例を示す図である。
【図4】支持体部分の第3の構成例を示す図である。
【図5】支持体部分の第4の構成例を示す図である。
【図6】従来の免疫測定装置の光学系の一例である。
【符号の説明】
1 免疫測定装置
2 レーザ光源
3 蛍光検出器
4 励起光入射用光ファイバ
4a レーザ光出射端面
5 蛍光測定用光ファイバ
5a 蛍光入射端面
5b 先球部
6,20,30 支持体
6a 湾曲面
7 支持体駆動装置
10 試料
11 基板
12 金属膜
13 抗体
14 抗原
15 蛍光標識
Claims (3)
- 抗原と前記抗原に特異的に結合する抗体との抗原抗体反応を用い、蛍光標識を固定した前記抗原に光を光ファイバを用いて入射し、前記蛍光標識から発光される蛍光を光ファイバを用いて検出する免疫測定装置において、
前記蛍光標識を励起して蛍光を発光させるレーザ光を出射する励起光入射用光ファイバのレーザ光出射端面側の端部と、前記蛍光標識から発光される蛍光が入射する蛍光測定用光ファイバの蛍光入射端面側の端部とが平行に支持体に挿入されて固定され、
前記支持体は、先球化されており、
前記レーザ光出射端面と前記蛍光入射端面とは、先球化された前記支持体の端面に沿って形成されている、
ことを特徴とする免疫測定装置。 - 前記支持体には、複数の前記励起光入射用光ファイバの前記レーザ光出射端面側のそれぞれの端部がアレイ状に固定され、複数の前記蛍光測定用光ファイバの前記蛍光入射端面側のそれぞれの端部がアレイ状に固定されていることを特徴とする請求項1記載の免疫測定装置。
- 前記励起光入射用光ファイバが光学的に接続されるレーザ光源と、前記蛍光測定用光ファイバが光学的に接続される蛍光検出器と、前記レーザ光出射端面側の端部と前記蛍光入射端面側の端部とが固定された前記支持体を移動させる支持体駆動装置と、を有することを特徴とする請求項1記載の免疫測定装置。
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