本発明の請求項1記載の発明は、標的分子と結合する1種類以上の標的分子結合素子と、検体を濾過する濾過メンブレンと、前記検体の保持と前記濾過メンブレンを支持するための支持体と、前記検体を保持する検体保持手段と、この検体保持手段内の前記検体を濾過するためのピストン部を備え、前記標的分子結合素子を前記濾過メンブレンの表側に固定化し、前記検体を前記濾過メンブレンの裏側から濾過することを特徴とする検体反応装置としたものであり、支持体によって濾過メンブレンの上に検体を容易に保持する事ができるようになり、濾過メンブレン上に保持された検体を濾過メンブレンに濾過して検体反応を行う際に、濾過メンブレンを支持体が支持し検体を保持する機能と一体化しているために濾過する操作性が高まり、メンブレンを傷つけることなく安全に検体反応を行うことができるという作用を有する。また、検体を濾過メンブレンの裏側から濾過することによって、検体中に夾雑物が混入していても、夾雑物が濾過メンブレンの裏側にトラップされることによって、標的分子結合素子が固定化されている表面に混入する夾雑物を除去できるという作用を有する。また、濾過メンブレンを濾過させることによって濾過メンブレン上に固定化されている標的分子結合素子の近傍を検体中の標的分子が必ず通過することになり、標的分子と標的分子結合素子との接触確率が高くなり、反応効率が高くなるという作用を有する。また、検体保持手段内の前記検体を濾過するためのピストン部を備えることにより、検体を裏面から表面方向に濾過した後、表面から裏面の方向に濾過し、再度裏面から表面方向に濾過し、このサイクルを繰り返すことによって、接触確率を飛躍的に上昇させ、反応効率を大幅に改善することができる。
本発明の請求項2記載の発明は、前記濾過メンブレンを平滑にするための引張部を有することを特徴とした請求項1に記載の検体反応装置としたものであり、引張部によって濾過メンブレン表面が引っ張られていることによって平滑になり、検体を濾過メンブレンに濾過して反応させる際に濾過メンブレン表面が平滑になっていることによって検体反応のムラが防止でき、濾過メンブレン表面で検体反応を安定して行うことができるようになるという作用を有する。
本発明の請求項3記載の発明は、前記検体と前記標的分子結合素子を反応させた後、洗浄液を前記濾過メンブレン表側から濾過することを特徴とする請求項1または2に記載の検体反応装置としたものであり、検体を反応させた後の濾過メンブレン表面に洗浄液をいれろ過していくことで簡単に効率良く洗浄することができるという作用を有する。
本発明の請求項4記載の発明は、前記標的分子に似ている擬似標的分子を結合する1種類以上の擬似標的分子結合素子が前記濾過メンブレンの裏側に固定化されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、擬似標的分子を濾過メンブレン裏側に固定化された擬似標的分子結合素子に結合させることによって、濾過メンブレン表側に混入する擬似標的分子を除去することができるという作用を有する。
本発明の請求項5記載の発明は、前記標的分子結合素子が炭素骨格を有する有機分子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、検体中に含まれる有機分子に結合する標的分子が選択的に結合することによって効率良く標的分子結合素子に反応することができるという作用を有する。
本発明の請求項6記載の発明は、前記標的分子結合素子が有機金属錯体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、検体中に含まれる有機金属錯体に結合する標的分子が選択的に結合することによって効率良く標的分子結合素子に反応することができるという作用を有する。
本発明の請求項7記載の発明は、前記標的分子結合素子が核酸であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、検体中に含まれる核酸に結合する標的分子が選択的に結合することによって効率良く標的分子結合素子に反応することができるという作用を有する。
本発明の請求項8記載の発明は、前記標的分子結合素子がタンパク質あるいはペプチドであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、検体中に含まれるタンパク質あるいはペプチドに結合する標的分子が選択的に結合することによって効率良く標的分子結合素子に反応することができるという作用を有する。
本発明の請求項9記載の発明は、前記標的分子結合素子が糖質であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、検体中に含まれる糖質に結合する標的分子が選択的に結合することによって効率良く標的分子結合素子に反応することができるという作用を有する。
本発明の請求項10記載の発明は、前記標的分子結合素子が脂質であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、検体中に含まれる脂質に結合する標的分子が選択的に結合することによって効率良く標的分子結合素子に反応することができるという作用を有する。
本発明の請求項11記載の発明は、前記濾過メンブレンに金属を蒸着してあること特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、検体中の標的分子を標的分子結合素子に結合させた後、標的分子を光学的に検出する際、濾過メンブレン上に蒸着された金属が光の乱反射を抑えることによって光学的ノイズの少ない検出を行うことのできるという作用を有する。
本発明の請求項12記載の発明は、前記濾過メンブレンにスポット状に金属が蒸着されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の検体反応装置としたものであり、金属が蒸着されたスポットに標的分子結合素子を固定化することによって、精度良く標的分子結合素子を固定化することができ、検出感度が安定する検体反応装置ができるという作用を有する。また、検体中の標的分子を標的分子結合素子に結合させた後、標的分子を光学的に検出する際、標的分子結合素子が固定化されているスポット状に蒸着された金属が光の乱反射を抑えることによって光学的ノイズの少ない検出を行うことのできるという作用を有する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1(A)は本発明の請求項1に記載の検体反応装置1の位置例を示した図である。図1(C)〜(F)は検体反応装置1を上面図で示した図である。図1(A)が示すように検体反応装置1は標的分子結合素子2を固定化した濾過メンブレン3と、円形支持部4と、標的分子5を含有する検体6を保持する検体保持手段7と検体保持手段7内の検体6を濾過するためのピストン部8と、濾過メンブレン3と相似形をした蓋部9から構成されている。請求項1に記載の支持体の一例として円形支持部4を示しているが、支持体とは、濾過メンブレン3に結合して支持する構造物のことを指し、濾過メンブレン3と一体化することによって濾過メンブレン3取り扱いの操作性を向上させるものである。標的分子結合素子2と円形支持部4は一体化するように形成され円形支持部4は濾過メンブレン3がずれたり外れたりしないように固定している。濾過メンブレン3としては例えばナイロンメンブレンやフッ化ビニリデン樹脂メンブレンに0.2〜0.8μmの大きさの穴が開けられたフィルターメンブレンが使用される。フィルターメンブレンにある穴の密度は特に限定されないが通常15%前後の開孔率のものが使用される。ピストン部8としては、例えばゴムで構成されており、検体保持手段7と同径の平らな面を持っており、検体保持手段7に装着される。検体保持手段7は、例えば金、鉄、銅、アルミなどの金属や塩化ビニル、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂で形成された円筒形の容器であり、濾過メンブレン3を底面として円形支持部4に装着される。なお、熱可塑性の無い耐熱性の材料であれば上記以外の材料で形成することもできる。また、検体保持手段7に例えば0.1%BSA、PBSで10〜60分浸漬し親水性処理を施し、検体6が非特異的に結合しにくくすることができる。また、検体保持手段7の容量としては、例えば、直径0.5mm〜30mmの真円の濾過メンブレン3に対して高さが10mm〜50mmの円筒形をした検体保持手段7が円形支持部4に装着される。
濾過メンブレン3の上には標的分子結合素子2がそれぞれ独立した領域に固定化されている。標的分子結合素子2としては例えば生体中の特定の塩基配列を持った核酸を検出するための相補的塩基配列を有した核酸プローブが用いられ、合成された一本鎖核酸プローブやcDNAを溶解した核酸溶液をフィルターメンブレンに滴下し乾燥させ物理吸着させる方法や、フィルターメンブレン上にアミノ基やカルボキシル基などの官能基を導入し、一本鎖核酸やcDNAとカップリング反応させる方法や、光重合反応を利用してフィルターメンブレン上で一本鎖核酸プローブを合成する方法によって固定化される。例えば特定の細菌を検出するために、細菌のゲノム情報を元に細菌ゲノムに対する相補的な塩基配列を一本鎖核酸プローブとすることで試料中の細菌を検出することができる。例えばVOC分解菌であるDehalococcoides ethenogenes 195Rを検出するためにDehalococcoides ethenogenes 195RのゲノムのITS領域を含む数十〜数百の塩基配列を一本鎖核酸プローブとして利用し、土壌、河川水などのサンプルあるいは、培養液中から抽出した核酸を一本鎖核酸プローブとフィルターメンブレン上でハイブリダイゼーションさせることによって標的となるDehalococcoides ethenogenes 195Rゲノム由来の核酸を検体反応装置1に補足し、補足された核酸を検出することによってサンプル中のDehalococcoides ethenogenes 195Rの存在を検出することができる。また、同一サンプル中に含まれる複数種類の核酸分子を同時に検出するために、複数種類の核酸分子に対して相補的な塩基配列を有した複数種類の一本鎖核酸プローブをフィルターメンブレン上にそれぞれ独立した領域に固定化することができる。例えば、同時にDehalococcoides ethenogenes 195RとDehalobacterとDesulfitobacteriumを検出する場合に、それぞれDehalococcoides ethenogenes 195RとDehalobacterとDesulfitobacteriumゲノムのITS領域を含む数十〜数百の塩基配列を一本鎖核酸プローブとして独立した領域に固定化し、土壌、河川水などのサンプルあるいは、培養液中から抽出した核酸を一本鎖核酸プローブとフィルターメンブレン上でハイブリダイゼーションさせることによって標的となるDehalococcoides ethenogenes 195RとDehalobacterとDesulfitobacteriumゲノム由来の核酸を検体反応装置1に補足し、補足された核酸を検出することによってサンプル中のDehalococcoides ethenogenes 195RとDehalobacterとDesulfitobacteriumの存在を検出することができる。独立した領域とは円形や四角形に規定された一つの領域を指し、互いに結合していない二次元平面状に分布した領域であって、例えば円形スポットが数十〜数百個並んだDNAマイクロアレイが利用されている。DNAマイクロアレイの場合数十μm〜数百μmの直径を有する円形スポットが数十μm〜数百μmの間隙をあけて二次元平面上に配設される。
また、サンプル中のタンパク質や糖鎖などの抗原を検出する場合、タンパク質や糖鎖と特異的に結合する抗体やレクチンなどが利用され、例えば、B型肝炎ウイルスの存在を検出するためにはB型肝炎ウイルスの抗原であるHBS抗原に対する抗HBS抗体がプローブとして用いられ、また、例えば肝癌マーカーであるα−フェトプロテインアイソフォームを検出するにはAFPレクチンがプローブとして用いられる。なお、プローブとしてこれら以外のものでも、特定の標的生体分子と結合することのできる分子であれば、タンパク質、糖鎖に限らずタンパク質断片、ペプチド、エピトープ、受容体、抗原、アプタマ−アレルゲンなども利用することができる。例えば、0.1μg/ml〜0.1mg/mlの抗HBSモノクローナル抗体などをPBSなどの緩衝液に希釈し0.1μl〜10μlの微小液滴としてスライドグラス上に滴下して固相化することができる。
図1(B)が示すように、円形支持部4は円形支持部上部10と円形支持部下部11から構成されており、円形支持部上部10と円形支持部下部11によって濾過メンブレン3を挟み込み濾過メンブレン3を固定している。円形支持部上部10と円形支持部下部11は濾過メンブレン3より大きくて、同じ形状の内側開口部12が内側に開口しており、濾過メンブレン3を固定する際、円形支持部4の内側に濾過メンブレン3が隙間無く支持される。円形支持部4としては例えば、金、鉄、銅、アルミなどの金属や塩化ビニル、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂で形成されているが熱可塑性の無い耐熱性の材料が望ましい。円形支持部上部10と円形支持部下部11には、例えば、直径0.5mm〜30mmの同形かつ円形の内側開口部12が内側に開口しており、二つの内側開口部12が重なるように濾過メンブレン3を挟み込むことで、内側開口部12の内側に隙間無く濾過メンブレン3が固定されることとなる。挟み込む方法としては、例えば円形支持部上部10と円形支持部下部11を接触させ接着剤などを用いて接着させる方法が用いられる。円形支持部3の形状としては内側開口部12を形成できる形であれば円形以外に多角形の形状にすることもでき、手で持ちやすいように取手を形成することも可能である。
図1(C)が示すように、濾過メンブレン3には標的分子結合素子2がほぼ中央に固定化されている。図1(D)が示すように蓋部9には、蓋部9を濾過メンブレン3に重ねた時に標的分子結合素子2が固定化された領域を表示する標的分子結合素子固定領域表示手段13が設けられている。蓋部9としては、例えばカバーガラスなどの透明で薄い板が用いられる。標的分子結合素子固定領域表示手段13としては例えば閉じた線で透明な蓋部9上に描かれたものである。また、標的分子結合素子固定領域表示手段13は標的分子結合素子2が固定化されている領域を表示するために設けられているが、検体6を載せた際に必要最小量の検体量を表示するための検体最小量表示手段として描くこともできる。また、図1(E)が示すように検体6を濾過メンブレン3に満たして反応させるが、図1(F)が示すように蒸発により検体6が減少し、濾過メンブレン3が乾いてくる。乾燥によって検体中の夾雑物17が濾過メンブレン3に強固に結合してしまい検体反応を阻害する。標的分子結合素子2が固定化されている領域が表示されているので、検体6の蒸発によって濾過メンブレン3が乾燥することを未然に察知することができる。
検体反応装置1を用いて検体6中の標的分子5を検出する工程は以下の5つの工程を含む。(1)検体反応装置1の濾過メンブレン3上に目的の標的分子5と結合する標的分子結合素子2を固定化する標的分子結合素子固定化工程。(2)検体6中の標的分子5に標識分子を結合させる検体標識反応工程。(3)標識分子を結合した標的分子5を濾過メンブレン3上の標的分子結合素子2と結合させる検体結合反応工程。(4)濾過メンブレン3上で標的分子結合素子2と結合していない目的外の分子を除去するための洗浄工程。(5)標的分子結合素子2と特異的に結合した生体分子に標識されている標識分子を検出する標識検出工程である。
標的分子結合素子2を固定化する方法としては、例えば前述のように化学修飾基を用いて共有結合させる方法や、濾過メンブレン3上にアビジンを固定化し、ビオチン修飾した核酸や抗体などを結合させ、間接的に固定化する方法が用いられる。
生体分子に標識分子を結合させる方法としては、例えば核酸を検出する場合、生物試料からRNA分子をラウリル硫酸ナトリウム、N−ラウロイルサルコシンナトリウム、リン酸ラウリル、カプリレート塩、コレート塩、スルフォンなどのアニオン性界面活性剤処理で抽出させた後、抽出されたRNAをハイドロキシアパタイトカラムを利用して精製し、あるいはアルコール沈殿方法を利用して精製し、精製されたRNA100μgをM−MuLVリバーストランスクリプターゼとCy3−dCTPおよびCy5−dCTPを使用して40μlの標識反応液中で標識することができる。また、Cy3以外の蛍光色素や酵素や金属粒子などの標識分子にアミノ基を導入し、標的生体分子のカルボキシル基と標識分子のアミノ基を50mg/mL 1−Ethyl−3−(3−dimethylaminopropyl)carbodiimide、50mg/mL Dithiobis(succinmidyl hexanoate)中で25℃30分架橋反応させることで直接的に結合させることもできる。
検体結合反応としては、例えば標識分子で標識されたDNA分子を94℃で1分間処理した後、0℃に急冷し一本鎖核酸に変性させた後、変性させた核酸を含む検体6を濾過メンブレン3上に例えばピペットなどを用いて滴下し、45℃〜60℃で1時間から24時間ハイブリダイゼーション反応させる方法が用いられる。濾過メンブレン3上の溶液の蒸発を防止するため標的分子結合素子2上に溶液を滴下した後、カバーガラスなどで蓋をしたり、検体反応装置1を保湿箱内に静置する。また、標的分子結合素子2として抗体を使用する場合は、検体6中の標的分子5と標的分子結合素子2との抗原抗体反応を維持させるために同様に蒸発防止をして4℃〜37℃で5分〜24時間反応させる。
洗浄工程としては、例えばハイブリダイゼーション反応後の濾過メンブレン3を洗浄する場合は、2XSCC緩衝液を検体の10〜1000倍量を用いて45℃〜60℃にて洗浄することによって、標的分子結合素子2に結合していない核酸分子を濾過メンブレン3から洗い流すことができる。また、標的分子結合素子2として抗体を使用している場合は、洗浄液として0.05%Tween20、PBSが検体結合反応と同じ温度で使用される。
標識検出工程としては、例えば蛍光分子であるCy3やCy5で標識されたDNAを検出する場合は、蛍光スキャナーを用いて蛍光分子が濾過メンブレン3上にあることを検出することができ、Cy3を検出する場合は例えば550nmの波長の光を出すLEDを励起光源として用いることで、Cy3は反射光として570nmの波長の光を反射する。反射された反射光を例えばバンドパスフィルターを通過させた後にCCDなどを用いて光電変換することによって濾過メンブレン3上のCy3を定量することができる。また、生体分子に標識された酵素としてアルカリフォスファターゼを検出する場合、ECLなどの発光基質を用いて蛍光させてCCDなどを用いて光電変換することによって検出することができる。
図2は、検体反応装置1を用いた検体反応の動作を横からの断面図で示している。円形支持部4によって起伏発生手段14が濾過メンブレン3に密着して固定されている。起伏発生手段14としは、例えばピエゾ素子のように交流の入力によって振動を発生するものが用いられる。起伏発生手段14に挟まれている濾過メンブレン3の表面には標的分子結合素子2が固定化されており、裏面には標的分子5に似た擬似標的分子15と結合する擬似標的分子結合素子16が固定化されている。例えば検体6として地下水があり、検体6中の標的分子5としてVOC分解菌であるDehalococcoidesethenogenes 195Rの16SrRNAを検出する場合、標的分子結合素子2として16SrRNAに対する相補的塩基配列を持った一本鎖DNAプローブを用いる。16SrRNAは同属微生物の種間で似ているため、16SrRNAに対する一本鎖プローブを用いると同属の微生物種由来の16SrRNAも標的分子結合素子2に結合してしまい、検出精度として微生物に対する種特異性は悪くなってしまう。例えば擬似標的分子15としてDehalobacterrestrictus由来の16SrRNAを排除したい場合、擬似標的分子結合素子16として検出から排除したいDehalobacterrestrictusの16SrRNAに隣接するITS配列に対する相補的塩基配列を持った一本鎖DNAプローブが利用できる。検体6中に含まれる検出から排除したいDehalobacterrestrictusの16SrRNAは濾過メンブレン3裏面に結合し、濾過メンブレン3の表面からは排除される。例えば、擬似標的分子結合素子16としてDehalococcoidesethenogenes 195Rと似ているDehalobacter restrictus特異的な配列として、Journal MicrobiologicalMethods 57 (2004) 369−378に公開されている5‘−gttagggaagaacggcatctgt−3’あるいは5‘―cctctcctgtcctcaagccata―3’あるいは5‘−cgaagcactcccatatct−3’の配列を用いることができる。また、擬似標的分子結合素子16として一本鎖DNAプローブだけでなく抗体やレクチンなどの生体分子も利用することができる。図2(A)が示すように標的分子5と擬似標的分子15と検体反応に影響を及ぼす夾雑物17を含有した検体6を濾過メンブレン3裏面からピストン部8で濾過する。夾雑物17としては例えば繊維カスなど検体6に混入してしまったゴミのことを指す。濾過する方法としては、検体反応装置1の上下をひっくり返して検体6を濾過メンブレン3下の検体保持手段7内にピペットなどを用いて導入し、ピストン部8を検体保持手段7に装着した後、検体反応装置1を再び表面が上面になるようひっくり返し、下側からピストン部8を押し上げることによって検体6を濾過する方法がとられる。また、濾過メンブレン3下の検体保持手段7に開閉可能な検体導入口を設け、ピストン部8を検体保持手段7からはずすことなく検体6を導入することもできる。図2(B)に示すように擬似標的分子15は擬似標的分子結合素子16に結合し夾雑物17は検体6が濾過される際に濾過メンブレン3であるフィルターメンブレンに阻まれ、裏面にトラップされる。表面に濾過された検体6中の標的分子5は表面の標的分子結合素子2に結合する。図2(C)に示すように反応後の検体6を表面から裏面に濾過することによって表面には標的分子結合素子2に結合した標的分子5が残る。この際、濾過メンブレン3であるフィルターメンブレンの穴から検体6が濾過される際、標的分子5は標的分子結合素子2が固定化されている濾過メンブレン3表面近傍を必ず通過するので標的分子5と標的分子結合素子2との接触確率が高くなる。標的分子5を含んだ検体6を濾過メンブレン3表面から添加した場合、濾過メンブレン3表面付近の検体は流動しにくいので、検体6中の標的分子5が標的分子結合素子2に接触する確率が低く、接触確率を改善するために検体6を攪拌させたり乱流を発生させたりするために振とうする手段が一般的に用いられる。しかしながら固相面との界面付近では流体は流れにくく攪拌がスムーズに起こらず接触確率の改善も十分にされない。したがって、標的分子5と標的分子結合素子2との反応効率も低い。濾過メンブレン3であるメンブレンフィルターで検体6を濾過することによって、検体6中の標的分子5は濾過メンブレン3表面に固定化されている標的分子結合素子2の付近を必ず通過するので、簡単に接触確率を上げることができ反応効率を改善することができる。また、検体6を裏面から表面方向に濾過した後、表面から裏面の方向に濾過し、再度裏面から表面方向に濾過し、このサイクルを繰り返すことによって、接触確率を飛躍的に上昇させ、反応効率を大幅に改善することができる。検体反応後、図2(D)が示すように、濾過メンブレン3表面に洗浄液18を添加し、洗浄液18をピストン部8を用いて裏面に濾過することによって、標的分子結合素子2が固定化された濾過メンブレン3表面を簡単に効率よく洗浄することができる。また、この洗浄操作を数回繰り返すことによって、洗浄効果をさらに上げることもできる。洗浄液18としては、例えば核酸を検出する際は2XSSC溶液が利用される。
また、例えばピエゾ素子で構成された起伏発生手段14を用いて、例えばフィルターメンブレンである濾過メンブレン3に振動を加え、濾過メンブレン3表面に連続的に起伏を発生させる。表面に起伏が発生することによって濾過メンブレン3表面付近の検体6に乱流が起こりやすくなり、検体6を濾過する際にさらに標的分子5を標的分子結合素子2との接触確率が上昇し、反応効率を上昇させることができる。また、洗浄の際にも同様に濾過メンブレン3表面に起伏を発生させることによって洗浄効率を上昇させることができる。なお、図2においては、起伏発生手段14を濾過メンブレン3に接触させるように配置したが、濾過メンブレン3自身を例えばピエゾ素子とし微細孔をあけたフィルターメンブレンとすることもできる。例えばピエゾ素子のような起伏発生手段14によって振動を発生させる場合、ピエゾ素子に流す電流の交流周波数と出力によって振動の強さを制御することができるが、出力が強すぎると濾過メンブレン3表面上の検体6が飛び跳ねてしまい、検体反応が上手くいかなくなってしまう。また、検体6の組成によって粘性が異なってくるため、検体6が飛び跳ねてしまう条件は検体6の種類によって異なってくる。例えば0.02%Tween20を添加したPBSを用いる場合は、周波数として18〜80Hz、加速度として、15〜70m/s・sになるように出力を調節することによって、検体6が濾過メンブレン3表面から飛び跳ねずに振動させることができる。
また、図2において検体保持手段7は、例えば金、鉄、銅、アルミなどの金属や塩化ビニル、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂で形成されているが熱可塑性の無い耐熱性の材料が望ましい。また、検体保持手段7に例えば0.1%BSA、PBSで10〜60分浸漬し親水性処理を施し、検体6が非特異的に結合しにくくすることができる。なお円形支持部4に厚みを設け、濾過メンブレン3表面の検体6が保持されるようにすることもできる。
また、例えばナイロンメンブレンなどの濾過メンブレン3に例えば金などの金属を蒸着したものを使用することもできる。例えば、真空蒸着法を利用し、10の3乗から10の4乗Paの環境で蒸着源を580℃に制御し、1分〜5分程度蒸着することによってメンブレン表面が金で被覆された濾過メンブレン3ができる。なお、金は蒸着される金属の一例であって金に限られたものでなく、また蒸着方法も、真空蒸着法に限定されるものではなく、分子線蒸着や直流放電を利用した方法でもかまわない。例えば金蒸着された濾過メンブレン3上に標的分子結合素子2として複数種類の一本鎖DNAをそれぞれ別々の独立したスポットとして固定化した検体反応装置1を用いることによって、金属蒸着されたDNAマイクロアレイとして使用することができる。DNAマイクロアレイや検体反応装置1を用いた生体分子検出方法の標識検出工程において、例えば、標識分子である蛍光色素を検出する場合は標識分子に励起光を照射する際に濾過メンブレン3を構成する樹脂が強い自家蛍光を発するため標識分子を検出するのが困難となる。金属蒸着フィルターメンブレン上に標的分子結合素子2を固定化することによって、樹脂の蛍光によるノイズを低減し、蛍光分子を感度良く検出することができるようになる。
上記構成において、検体反応装置1にトラップされた標的分子5を光学的に検知する際、濾過メンブレン3上の光学的ノイズが小さいためノイズの影響が少なくなり、高い検出精度で標的分子5を検出することができるようになる。
また、金属蒸着をスポット状に行い濾過メンブレン3上に形成された金属スポットに標的分子結合素子2を固定化することもできる。例えば、フォトマスクを使用したスパッタリングによって微小なスポット状に金属を蒸着し、蒸着されたスポット状の金属薄膜上に標的分子結合素子2を固定化する。例えば金をスポット状に蒸着したフィルターメンブレンを1mMのn―オクタンチオールなどのアルカンチオールに1〜24時間浸漬させることによって金属蒸着されたスポット上に単分子膜を導入し、単分子膜を介して標的分子結合素子2を固定化することができる。単分子膜は金属蒸着されていないところには形成されず、金属蒸着されたスポット上にのみ形成されるので、標的分子結合素子2は金属蒸着スポットの上にのみ固定化される。フォトマスクを使用したスパッタリングによる金属蒸着スポットの形状ばらつきは非常に小さいため、標的分子結合素子が固定化されるスポットを非常に精度良く作製することができる。例えば、スパッタリングによって直径20〜200μmの金属蒸着スポットが±0.1μm以下の精度で作製される。
図3は検体反応装置1を用いた検体反応によって標的分子5を検出する装置の一例を示している。図3が示すように、標的分子検出装置19は、少なくとも一つの光源20と受光手段21と光学判断手段22と検体反応装置固定化手段23とスポット位置表示手段24と制御部25と集光レンズ26を備えている。光源20としては例えば、連続発振レーザーやLEDなどが用いられ、通常光学フィルターを用いて一定波長の光が照射されるように調節されている。使用される光学フィルターとしては短波長カットフィルターや長波長カットフィルターやバンドパスフィルターが利用される。調節される波長領域としては530nm程度のグリーン光や、630nm程度のレッド光が単独または複数で使用されるが、これ以外の波長域であっても蛍光分子に対して干渉可能な波長域であれば何れの波長域であっても使用できる。検体反応装置1を検体反応装置固定化手段23に固定し、固定された検体反応装置1の濾過メンブレン3上に光源20から予め定められた波長域で励起光27が照射され、励起光27によって発せられる反射光28を集光レンズ26が集光し受光手段21が受光する。受光手段21としては光電子倍増管や電荷結合素子(CCD)が使用される。例えば検体反応装置1としてDNAマイクロアレイが用いられる場合、Cy3やCy5などの蛍光分子で標識されたDNA分子が標的分子結合素子2上にそれぞれ独立し一定間隔で結合しており、これら蛍光分子あるいは発光分子はそれぞれ固有の吸収スペクトルと蛍光波長を持っており、蛍光分子に干渉する励起光源は蛍光分子の吸収スペクトルに対応した光源20が使用され、受光手段21には反射光の中から目的の波長を制限するための光学フィルターが併用される。例えばCy3やCy5から反射される蛍光はそれぞれ、570nm、670nmであるので、570nmまたは670nmの波長特性をもつ光を通過させる光学フィルターが併用される。また、光源20によって照射され発光した反射光28を受光する一定の時間を、例えば1秒〜10秒の間で調節して設定することによって、濾過メンブレン3の蛍光量が強すぎる場合から弱い時まで対応して受光することができる。なお、設定した一定の受光時間は濾過メンブレン3の蛍光量に合わせて調節することができ、蛍光が弱い時は10秒以上に設定することができ、また、蛍光が強すぎる時は1秒以下に設定することができる。制御部25は光源20に流れる電流量を制御することによって励起光27のオンオフあるいは強弱を制御する。制御部25としては光源20と受光手段21と光学判断手段22とスポット位置表示手段24を制御するためのものであって、例えばCPUなどが使用され、以下のステップで制御される。光源20から励起光27を一定の出力で照射するステップ、反射光28を受光手段21が受光するステップ、受光された反射光28が有効なシグナルであるか光学判断手段22で判断するステップ、光学判断手段22で有効なシグナルと判断された結果をスポット位置表示手段24に表示するステップ、光学判断手段22で有効なシグナルと判断されない場合に光源20の出力を変化させ再度励起光27を照射するステップ、再度反射光28を受光手段21が受光するステップ、再度受光された反射光28が有効なシグナルであるか再度光学判断手段22で判断するステップ、改めて光学判断手段22で有効なシグナルと判断された結果をスポット位置表示手段24に表示するステップを少なくとも含む。光学判断手段22とは、例えば予め一定のデータが記録格納されたメモリであり、例えば受光手段21であるCCDで取得された画像のピクセルの輝度値と光学判断手段22であるメモリに記録されたデータと比較することで有効なシグナルであるかどうか判断される。8ビット画像データであるピクセルあたりの輝度値10〜254が有効なシグナルであることを予め光学判断手段22であるメモリに記録しておき、受光手段21であるCCDで取得された8ビット画像データが10〜254である場合は有効なシグナルであると判断される。受光手段21であるCCDで取得された8ビット画像データが0〜9あるいは255である場合は有効なシグナルとは判断されず、有効なシグナルではないと判断された情報を制御部25であるCPUが受け取る。取得された8ビット画像データが0〜9である場合は、CPUが光源20の出力を上げて再度励起光27を照射するように制御する。また、8ビット画像データが255である場合は、CPUが光源20の出力を下げて再度励起光27を照射するように制御する。スポット位置表示手段24としては例えば液晶モニターが利用され、有効なシグナルであると判断された8ビット画像データが表示される。光学画像29としては例えばCCDで取得された8ビット画像であり、受光手段21によって取得された画像をそのまま表示し、また、光学判断手段22で判断された結果のみを表示する。また、制御部25は撮像された光学画像29を記憶し測定者が記憶された光学画像29を呼び出しスポット位置表示手段24に表示することもできる。検体反応装置固定化手段23としては、例えばスライドグラス上に作成されたDNAマイクロアレイを固定するためのスライドグラスを挟んで固定する治具で構成されており、また、マイクロウェルなどを固定する窪みを有した治具などが使用される。
また、ピストン部8を除去した検体反応装置1を固定するために平滑基準台30を用いることができる。平滑基準台30は例えば、濾過メンブレン3と同心円の平らな面をもち、日本工業規格JISB0610の規定を満たした表面粗さで、例えば金属やガラスや樹脂で成形されている。例えば濾過メンブレン3を固定している円形支持部4を平滑基準台30に設置することによって濾過メンブレン3の表面粗さを日本工業規格JISB0610の規定の表面粗さに調節することができる。このように平滑基準台30を用いることによってフィルターメンブレンなどの表面に起伏が生じる濾過メンブレン3表面の起伏を無くし、標的分子検出装置19で検出する際に表面粗さによるノイズを除去することができるようになる。
また、標的分子結合素子2として炭素骨格を有した有機分子を用いることによって有機分子に結合する分子を標的分子として反応させ検出することができる。例えば有機分子としてDNAやRNAなどの一本鎖核酸プローブあるいはcDNAを用いることができるし、また、臨床マーカーである抗原に対する抗体を使用することができる。
また、標的分子結合素子2として利用する有機金属錯体として、例えばシスプラチンのような白金に塩素とアンモニアが配位した化合物を用いた場合、シスプラチンはDNAの二重螺旋に結合することができるため、シスプラチンを標的分子結合素子として用いることによって検体中の二重螺旋構造のDNAを結合し検出することができるようになる。また、有機金属錯体として亜鉛を配位したジンクフィンガーを有する転写因子:Rex−1などを利用することができ、Rex−1はDNAの特定の塩基配列を認識して結合するため、転写因子:Rex−1の結合する転写調節配列を有したDNAを結合し検出することができ、また、転写因子:Rex−1に直接結合して転写活性を調節する転写調節因子も結合して検出することができる。また、ジンクフィンガーを有する複数種類の転写因子をアレイ状に濾過メンブレン3上に配置して、それぞれの転写因子に結合する転写調節配列を有した複数種類のDNAを同に結合し検出することもできる。また、有機金属錯体としてカルボキシプロテアーゼAなどのメタロプロテアーゼを利用することができ、カルボキシペプチダーゼAに対する活性阻害剤などを結合できるため、活性阻害剤のスクリーニングなどに用いることができる。
また、標的分子結合素子2として利用する糖質として、例えばシアル酸であるNeu5Acα2−6Galβ1−4GlcNAcβ1−を用いることによって、このシアル酸に結合するインフルエンザウイルスのヘマグルチニンを特異的に結合し検出することができる。
また、標的分子結合素子2として利用する脂質として、例えばスフィンゴミエリンを用いることによって、このスフィンゴミエリンに結合するウルシュ菌α毒素のスフィンゴミエリナーゼを検出することができるようになる。
上記構成において、検体6中に夾雑物17が混入していても、夾雑物17が濾過メンブレン3の裏側にトラップされることによって、標的分子結合素子2が固定化されている濾過メンブレン3表面に混入する夾雑物17を除去できる検体反応装置1になる。
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2の検体反応装置1を示している。図2に示すように標的分子結合素子2を固定化してある濾過メンブレン3は円形支持部4によって周囲が保持されている。請求項2記載の引張部の一例として円形支持部4を示しているが、引張部とは、濾過メンブレン3に張力が生じるよう濾過メンブレン3を支持している構造物のことを指し、濾過メンブレン3に張力を加えることによって平滑な面を保つ作用を有するものである。
濾過メンブレン3に検体6を濾過させる際に、濾過メンブレン3が周囲から引っ張られていることによって、濾過メンブレン3の一部が陥没したり変形することなく平滑な面を保つことができる。検体6が濾過される最中に濾過メンブレン3が平滑な面を維持しているので濾過される検体量が濾過メンブレン3上で一定となり、濾過メンブレン3上での検体反応の部分ムラが防止できるようになるため、検体反応の反応効率を濾過メンブレン3上で一定に保つことができるようになる。このように濾過メンブレン3を平滑にするための引張部を設けることによって、濾過メンブレン3上でムラ無く安定した検体反応を行うことができるようになる。また、検体反応後に濾過メンブレン3を標的分子検出装置19で検出する際、濾過メンブレン3が引っ張られて平滑な面に維持されていることによって、励起光27をムラ無く照射することが可能になり、また、濾過メンブレン3表面の凹凸による励起光27の乱反射が防止できるため、感度良く安定した精度で検出することができるようになる。
上記構成において、濾過メンブレン3を平滑に保つことが可能になり、検体反応を安定に保ち、且つ、高感度で精度良く検出することができる検体反応装置1になる。
(実施の形態3)
図2に示すように検体6を濾過メンブレン3上面に導入し検体反応を行った後、洗浄液18を濾過メンブレン3表面から導入し濾過する。洗浄液18を濾過することによって濾過メンブレン3表面に大量の洗浄液18で洗浄することが容易となり、標的分子5以外の分子を簡単に除去することができるようになる。
上記構成において、検体6を反応させた濾過メンブレン3を効率良く簡単に洗浄することができる検体反応装置1になる。
(実施の形態4)
図2に示すように、濾過メンブレン3裏面には標的分子5に似た擬似標的分子15と結合する擬似標的分子結合素子16が固定化されている。例えば標的分子5としてVOC分解菌であるDehalococcoides ethenogenes 195Rの16SrRNAを検出する場合、標的分子結合素子2として16SrRNAに対する相補的塩基配列を持った一本鎖DNAプローブを用いる。16SrRNAは同属微生物の種間で似ているため、16SrRNAに対するプローブを用いると同属の微生物種由来の16SrRNAも標的分子結合素子2に結合してしまい、検出精度として微生物に対する種特異性は悪くなってしまう。例えば擬似標的分子結合素子16として検出から排除したい同属微生物の16SrRNAに隣接するITS配列に対する相補的塩基配列を持った一本鎖DNAプローブを濾過メンブレン3裏面に固定化することで、検体6中に含まれる検出から排除したい同属微生物の16SrRNAは濾過メンブレン3裏面に結合し、濾過メンブレン3の表面には検出から排除したい微生物由来のDNAは排除される。例えば、擬似標的分子結合素子16としてDehalococcoides ethenogenes 195Rと似ているDehalobacter restrictus特異的な配列として、Journal Microbiological Methods 57 (2004) 369−378に公開されている5‘−gttagggaagaacggcatctgt−3’あるいは5‘―cctctcctgtcctcaagccata―3’あるいは5‘−cgaagcactcccatatct−3’の配列を用いることができる。
上記構成において、濾過メンブレン3裏面から濾過して検体6を導入する際、擬似標的分子15が濾過メンブレン3裏面に結合することで、濾過メンブレン3表面から除去され、検体6中に擬似標的分子15が存在していても標的分子結合素子2は標的分子5と効率よく反応することができる検体反応装置1になる。
(実施の形態5)
図4は本発明の実施の形態5の検体反応装置1を示している。
図4に示すように濾過メンブレン3上面には標的分子5と特異的に結合する有機分子32が固定化されている。有機分子32としてDNAやRNAなどの一本鎖核酸プローブあるいはcDNAを用いることができ、また、臨床マーカーである抗原に対する抗体を使用することができる。例えばVOC分解菌であるDehalococcoides ethenogenes 195Rを検出するためにDehalococcoides ethenogenes 195RのゲノムのITS領域を含む数十〜数百の塩基配列を一本鎖核酸プローブとして利用し、土壌、河川水などのサンプルあるいは、培養液中から抽出した核酸を一本鎖核酸プローブとフィルターメンブレン上でハイブリダイゼーションさせることによって標的となるDehalococcoides ethenogenes 195Rゲノム由来の核酸を検体反応装置1に補足し、補足された核酸を検出することによってサンプル中のDehalococcoides ethenogenes 195Rの存在を選択的に検出することができる。
上記構成において、検体6中に含まれる有機分子32に結合する標的分子5が効率良く標的分子結合素子2に反応することができる検体反応装置1となる。
(実施の形態6)
図5は本発明の実施の形態6の検体反応装置1を示している。
図5に示すように濾過メンブレン3上面には標的分子5と特異的に結合する有機金属錯体33が固定化されている。有機金属錯体33として、例えばシスプラチンのような白金に塩素とアンモニアが配位した化合物を用いることができる。シスプラチンはDNAの二重螺旋に結合することができるため、シスプラチンを標的分子結合素子として用いることによって検体中の二重螺旋構造のDNAを選択的に検出することができるようになる。また、有機金属錯体として亜鉛を配位したジンクフィンガーを有する転写因子:Rex−1などを利用することができ、Rex−1はDNAの特定の塩基配列を認識して結合するため、転写因子:Rex−1の結合する転写調節配列を有したDNAを結合し検出することができ、また、転写因子:Rex−1に直接結合して転写活性を調節する転写調節因子も結合して検出することができる。また、ジンクフィンガーを有する複数種類の転写因子をアレイ状に濾過メンブレン3上に配置して、それぞれの転写因子に結合する転写調節配列を有した複数種類のDNAを同に結合し検出することもできる。また、有機金属錯体としてカルボキシプロテアーゼAなどのメタロプロテアーゼを利用することができ、カルボキシペプチダーゼAに対する活性阻害剤などを結合できるため、活性阻害剤のスクリーニングなどに用いることができる。
上記構成において、検体6中に含まれる有機金属錯体33に結合する標的分子5が効率良く標的分子結合素子2に反応することができる検体反応装置1となる。
(実施の形態7)
図6は本発明の実施の形態7の検体反応装置1を示している。
図6に示すように濾過メンブレン3上面には標的分子5と特異的に結合する核酸34が固定化されている。核酸34としてDNAやRNAなどの一本鎖核酸プローブあるいはcDNAを用いることができる。例えばVOC分解菌であるDehalococcoides ethenogenes 195Rを検出するためにDehalococcoides ethenogenes 195RのゲノムのITS領域を含む数十〜数百の塩基配列を一本鎖核酸プローブとして利用し、土壌、河川水などのサンプルあるいは、培養液中から抽出した核酸を一本鎖核酸プローブとフィルターメンブレン上でハイブリダイゼーションさせることによって標的となるDehalococcoides ethenogenes 195Rゲノム由来の核酸を検体反応装置1に補足し、補足された核酸を検出することによってサンプル中のDehalococcoides ethenogenes 195Rの存在を選択的に検出することができる。
上記構成において、検体6中に含まれる核酸34に結合する標的分子5が効率良く標的分子結合素子2に反応することができる検体反応装置1となる。
(実施の形態8)
図7は本発明の実施の形態8の検体反応装置1を示している。
図7に示すように濾過メンブレン3上面には標的分子5と特異的に結合するタンパク質35あるいはペプチド36が固定化されている。
例えばタンパク質35として抗HBSモノクローナル抗体を用いることによって、検体6中に含まれるHBS抗原と特異的に結合反応させることができ、検体6中のHBS抗原の有無を検出することができる。また、例えばペプチド36としてHBS抗原のペプチド配列を用いることによって検体6中の抗HBS抗体と特異的に結合反応することによって検体6中の抗HBS抗体の有無を選択的に検出することができるようになる。
上記構成において、検体6中に含まれるタンパク質35あるいはペプチド36に結合する標的分子5が効率良く標的分子結合素子2に反応することができる検体反応装置1となる。
(実施の形態9)
図8は本発明の実施の形態9の検体反応装置1を示している。
図8に示すように濾過メンブレン3上面には標的分子5と特異的に結合する糖質37が固定化されている。例えば糖質37として、シアル酸であるNeu5Acα2−6Galβ1−4GlcNAcβ1−を用いることによって、検体6中に含まれるインフルエンザウイルスのヘマグルチニンがNeu5Acα2−6Galβ1−4GlcNAcβ1−と特異的に結合する。
上記構成において、検体6中に含まれる糖質37に結合する標的分子5が効率良く標的分子結合素子2に反応することができる検体反応装置1となる。
(実施の形態10)
図9は本発明の実施の形態10の検体反応装置1を示している。
図9に示すように濾過メンブレン3上面には標的分子5と特異的に結合する脂質38が固定化されている。例えば脂質38としてスフィンゴミエリンを用いることによって、検体6中に含まれるウルシュ菌α毒素のスフィンゴミエリナーゼとスフィンゴミエリンが特異的に結合する。
上記構成において、検体6中に含まれる脂質38に結合する標的分子5が効率良く標的分子結合素子2に反応することができる検体反応装置1となる。
(実施の形態11)
図10は本発明の実施の形態11の検体反応装置1を示している。
図10(A)は金属を蒸着した金属蒸着メンブレン39を示しており、図10(B)は金属蒸着メンブレン39を用いた検体反応装置1の一部を示している。
図10(A)に示すように、例えばナイロンなどのメンブレンに0.2μm径の穴が開孔したメンブレンフィルターに真空蒸着法を利用し、10の3乗から10の4乗Paの環境で蒸着源を580℃に制御し、1分〜5分程度金を蒸着することによってメンブレン表面が金で被覆され金属蒸着メンブレン39ができる。なお、金は蒸着される金属の一例であって金に限られたものでなく、また蒸着方法も、真空蒸着法に限定されるものではなく、分子線蒸着や直流放電を利用した方法でもかまわない。
図10(B)に示すように、例えば金蒸着された金属蒸着メンブレン39上に標的分子結合素子2として複数種類の一本鎖DNAをそれぞれ別々の独立したスポットとして固定化した検体反応装置1を用いることによって、金属蒸着されたDNAマイクロアレイとして使用することができる。DNAマイクロアレイを用いた標的分子5の検出する場合、例えば、蛍光色素で標識した標的分子5に対してレーザー光を照射することによって光学的に検出するが、濾過メンブレン3を構成する樹脂が強い自家蛍光を発する場合は、蛍光色素由来の信号より自家蛍光が強いために標識分子を検出するのが困難となる。金属蒸着メンブレン39上に標的分子結合素子2を固定化することによって、樹脂の蛍光によるノイズを低減し、蛍光分子を感度良く検出することができるようになる。
上記構成において、検体反応装置1を光学的に検知する際、金属蒸着メンブレン39の光学的ノイズが小さいため樹脂の自家蛍光などのバックやノイズの影響が少なくなり、高い検出精度で標的分子5を検出することができるようになる。
(実施の形態12)
図11は本発明の実施の形態12の濾過メンブレン3上に金属蒸着スポット40が形成されている検体反応装置1を示している。
図11において実施の形態11と異なるところは、濾過メンブレン3上に金属蒸着スポット40が形成されており、金属蒸着スポット40上に標的分子結合素子2が固定化されている点である、図11において、実施の形態11と同じ構成要素については同じ符号を用いその説明を省略する。
例えば、フォトマスクを使用したスパッタリングによって微小なスポット状に金属を蒸着し、同形のスポットを精度良く形成する。蒸着されたスポット状の金属薄膜上に標的分子結合素子2を固定化する。例えば金をスポット状に蒸着した濾過メンブレン3を1mMのn―オクタンチオールなどのアルカンチオールに1〜24時間浸漬させることによって金属蒸着スポット40上に単分子膜を導入し、単分子膜を介して標的分子結合素子2を固定化することができる。単分子膜は金属蒸着スポット40上にのみ形成されるので、標的分子結合素子2は金属蒸着メンブレン39上にのみ固定化される。フォトマスクを使用したスパッタリングによる金属蒸着スポット40の形状ばらつきは非常に小さいため、標的分子結合素子2が固定化されるスポットを非常に精度良く作製することができる。
上記構成において、標的分子結合素子2が固定化されている領域を目で簡単に確認でき、かつ、標的分子結合素子2に結合した生体分子を光学的に検出する際、光学的ノイズが小さく精度良く検出できるようになる。また、標的分子結合素子2を固定化する際、金属蒸着スポット40上に正確に固定化できるようになるため、標的分子結合素子2が固定化されるスポット径を精度良くコントロールすることができるようになる。
(実施の形態13)
図3は本発明の実施の形態13の標的分子検出装置19を示している。
図3が示すように、標的分子検出装置19は、少なくとも一つの光源20と受光手段21と光学判断手段22と検体反応装置固定化手段23とスポット位置表示手段24と制御部25と集光レンズ26を備えている。光源20としては例えば、連続発振レーザーやLEDなどが用いられ、通常光学フィルターを用いて一定波長の光が照射されるように調節されている。使用される光学フィルターとしては短波長カットフィルターや長波長カットフィルターやバンドパスフィルターが利用される。調節される波長領域としては530nm程度のグリーン光や、630nm程度のレッド光が単独または複数で使用されるが、これ以外の波長域であっても蛍光分子に対して干渉可能な波長域であれば何れの波長域であっても使用できる。検体反応装置1を検体反応装置固定化手段23に固定し、固定された検体反応装置1の濾過メンブレン3上に光源20から予め定められた波長域で励起光27が照射され、励起光27によって発せられる反射光28を集光レンズ26が集光し受光手段21が受光する。受光手段21としては光電子倍増管や電荷結合素子(CCD)が使用される。例えば検体反応装置1としてDNAマイクロアレイが用いられる場合、Cy3やCy5などの蛍光分子で標識されたDNA分子が標的分子結合素子2上にそれぞれ独立し一定間隔で結合しており、これら蛍光分子あるいは発光分子はそれぞれ固有の吸収スペクトルと蛍光波長を持っており、蛍光分子に干渉する励起光源は蛍光分子の吸収スペクトルに対応した光源20が使用され、受光手段21には反射光の中から目的の波長を制限するための光学フィルターが併用される。例えばCy3やCy5から反射される蛍光はそれぞれ、570nm、670nmであるので、570nmまたは670nmの波長特性をもつ光を通過させる光学フィルターが併用される。また、光源20によって照射され発光した反射光28を受光する一定の時間を、例えば1秒〜10秒の間で調節して設定することによって、濾過メンブレン3の蛍光量が強すぎる場合から弱い時まで対応して受光することができる。なお、設定した一定の受光時間は濾過メンブレン3の蛍光量に合わせて調節することができ、蛍光が弱い時は10秒以上に設定することができ、また、蛍光が強すぎる時は1秒以下に設定することができる。制御部25は光源20に流れる電流量を制御することによって励起光27のオンオフあるいは強弱を制御する。制御部25としては光源20と受光手段21と光学判断手段22とスポット位置表示手段24を制御するためのものであって、例えばCPUなどが使用され、以下のステップで制御される。光源20から励起光27を一定の出力で照射するステップ、反射光28を受光手段21が受光するステップ、受光された反射光28が有効なシグナルであるか光学判断手段22で判断するステップ、光学判断手段22で有効なシグナルと判断された結果をスポット位置表示手段24に表示するステップ、光学判断手段22で有効なシグナルと判断されない場合に光源20の出力を変化させ再度励起光27を照射するステップ、再度反射光28を受光手段21が受光するステップ、再度受光された反射光28が有効なシグナルであるか再度光学判断手段22で判断するステップ、改めて光学判断手段22で有効なシグナルと判断された結果をスポット位置表示手段24に表示するステップを少なくとも含む。光学判断手段22とは、例えば予め一定のデータが記録格納されたメモリであり、例えば受光手段21であるCCDで取得された画像のピクセルの輝度値と光学判断手段22であるメモリに記録されたデータと比較することで有効なシグナルであるかどうか判断される。8ビット画像データであるピクセルあたりの輝度値10〜254が有効なシグナルであることを予め光学判断手段22であるメモリに記録しておき、受光手段21であるCCDで取得された8ビット画像データが10〜254である場合は有効なシグナルであると判断される。受光手段21であるCCDで取得された8ビット画像データが0〜9あるいは255である場合は有効なシグナルとは判断されず、有効なシグナルではないと判断された情報を制御部25であるCPUが受け取る。取得された8ビット画像データが0〜9である場合は、CPUが光源20の出力を上げて再度励起光27を照射するように制御する。また、8ビット画像データが255である場合は、CPUが光源20の出力を下げて再度励起光27を照射するように制御する。スポット位置表示手段24としては例えば液晶モニターが利用され、有効なシグナルであると判断された8ビット画像データが表示される。光学画像29としては例えばCCDで取得された8ビット画像であり、受光手段21によって取得された画像をそのまま表示し、また、光学判断手段22で判断された結果のみを表示する。また、制御部25は撮像された光学画像29を記憶し測定者が記憶された光学画像29を呼び出しスポット位置表示手段24に表示することもできる。検体反応装置固定化手段23としては、例えばスライドグラス上に作成されたDNAマイクロアレイを固定するためのスライドグラスを挟んで固定する治具で構成されており、また、マイクロウェルなどを固定する窪みを有した治具などが使用される。
また、ピストン部8を除去した検体反応装置1を固定するために平滑基準台30を用いることができる。平滑基準台30は例えば、濾過メンブレン3と同心円の平らな面をもち、日本工業規格JISB0610の規定を満たした表面粗さで、例えば金属やガラスや樹脂で成形されている。例えば濾過メンブレン3を固定している円形支持部4を平滑基準台30に設置することによって濾過メンブレン3の表面粗さを日本工業規格JISB0610の規定の表面粗さに調節することができる。このように平滑基準台30を用いることによってフィルターメンブレンなどの表面に起伏が生じる濾過メンブレン3表面の起伏を無くし、標的分子検出装置19で検出する際に表面粗さによるノイズを除去することができるようになる。また、光源20及び検体反応装置1及び受光手段21を収め外部の光を遮断する筐体31を設けることによって、外光の影響を受けずに精度良く光学画像29を取得できる標的分子検出装置19となる。例えば筐体31としては光を透過しない金属などで形成された箱型のものが利用される。
上記構成において、検体反応装置の濾過メンブレン3表面を簡単に平滑にすることによって、濾過メンブレン3表面の凹凸によるノイズを削減し感度良く標的分子を光学的に検出することができる標的分子検出装置19となる。