JP5283364B2 - センシング装置 - Google Patents
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Description
さらに、前記偏光子の位置を調整する調整機構を有し、この調整機構は、前記検光子を介して前記検出手段で検出される、前記金属微粒子にて標識された前記被検出物質が前記センシング面にない場合に発生する前記センシング面からの散乱光の強度が最小となるように、前記偏光子の位置を調整するものであることが好ましい。
あるいは、前記導光部材は、内部で前記測定光を2回以上全反射させる板状の導光部と、前記導光部の一端に配設され、前記導光部材の内部に前記測定光を入射させる入光部と、前記導光部の他端に配設され、前記2回以上全反射された前記測定光を前記導光部材の外部に出射する出射部とを備えるものであることが好ましい。
また、前記測定光照射手段は、前記所定の偏光状態の測定光として、前記センシング面に対してP偏光またはS偏光の前記測定光を照射するものであることが好ましい。
図1は、本発明に係るセンシング装置の第1の実施形態であるセンシング装置10を模式的に示す構成図であり、(A)は、正面図であり、(B)は、上面図である。また、図2は、図1に示す誘電体プリズム20を示す断面図である。
図1に示す、センシング装置10は、誘電体プリズム20、測定光照射手段30および検光子40を含む導光光学系と、検出手段42と、反応槽44と、ピペット46と、溶液タンク48、50および52とを備える。
また、図示しないが、センシング装置10は、その動作を制御する制御部、および、センシング装置10の動作を制御する各種のシーケンスや、検出された信号等を記憶しておく記憶部等のセンシング装置10の動作に必要となる種々の部材を備える。
以下、詳細に説明する。
誘電体プリズム20は、測定光照射手段30から照射された測定光L1が、センシング面22で全反射する条件で入射面24から内部に入射される。また、誘電体プリズム20は、センシング面22で全反射された反射光L2が、出射面26から外部に出射される。
誘電体プリズム20の裏面28は、センシング面22と平行な面である。
なお、測定光照射手段30は、必要に応じてコリメートレンズや偏光板等の各種の光学部材を備えていてもよい。
なお、金属微粒子Mにより標識された2次抗体A2を、以下、標識2次抗体ともいう。
一方、センシング面22の凹凸といった欠陥により測定光L1あるいはエバネッセント光が散乱されて生じる散乱光や、センシング面22の表面に付着している金属微粒子M以外の異物によりエバネッセント光が散乱されて生じる散乱光といったノイズ光は、測定光L1の偏光状態を保持している。すなわち、本実施形態では、センシング面22に対してP偏光の偏光状態を保持している。
また、誘電体プリズム20のセンシング面22の表面の凹凸等に起因するノイズ光を除去することができるため、誘電体プリズム20として成形精度が低い安価なものを用いても、S/N比を向上させることができ、高精度の測定が可能である。
次いで、光源32を点灯して、検出手段42で検出された信号P0を記録する。信号P0は、センシング面22のエバネッセント領域に金属微粒子Mが存在しない場合(散乱光L3が発生していない場合)に検出手段42で検出された光量を示す信号である。
ここで、信号P0は、本実施形態のセンシング装置10であっても検光子40により完全に除去することができなかった迷光や散乱光に起因するノイズ光の光量を示す信号である。信号P0を記録したら、光源32を消灯する。
次に、標識2次抗体が貯蔵されている溶液タンク50に、血漿が貯蔵されている溶液タンク48から50μlの血漿を分注し、攪拌を数回繰り返す。これにより、血漿中の特定の抗原Rに標識2次抗体が結合し、抗原Rが金属微粒子Mにより標識される。
次に、光源32を点灯して、検出手段42で検出された信号P1を記録する。信号P1は、抗原Rを標識する金属微粒子Mによるエバネッセント光の散乱光L3に加えて、信号P0として検出されたノイズ光を含む光量を示す信号である。信号P1を記録したら、光源32を消灯する。
これにより、誘電体プリズム20、測定光照射手段30および検光子40を含む導光光学系において、検光子40に入射する光の偏光状態が、検光子40に対してクロスニコルの関係からずれた場合でも、信号P0の値が最小となるように、偏光子36および/または検光子40の角度、位置を調整することにより、ノイズ光をより確実に除去することができる。
本発明のセンシング装置おいて、センシング面に施された表面修飾A1は、被検出物質Rと特異的に結合するものであればよく、その結合方法として、化学結合または物理吸着を利用するものでもよい。
また、光散乱標識である金属微粒子Mの表面に施された表面修飾A2は、被検出物質Rと結合することができるものであればよく、その結合方法として、化学結合または物理吸着を利用するものでもよい。
図3は、第2の実施形態のセンシング装置110の構成を模式的に示す正面図である。
図3に示す、センシング装置110は、スライドガラス120、入射プリズム126および出射プリズム128を含む導光部材118と、測定光照射手段130と、検光子140と、検出手段142と、アパーチャ144とを備える。
導光部材118は、測定光照射手段130からの測定光L4を、入光プリズム126を介してスライドガラス120の一端からその内部に入光する。入光した測定光L4をスライドガラス120の内部で複数回全反射させながらスライドガラス120の他端に導光する。スライドガラス120の他端に到達した測定光L4を、出射プリズム128を介して導光部材118の外部に出射する。これにより、測定光L4が、スライドガラス120の他端側で反射して入光側に戻ることを防止できる。
センシング面122は、特定の抗原Rのみを結合可能な1次抗体A1が施されており、抗原Rを保持することができる。本実施形態では、予め、例えば、サンドイッチ法により、標識2次抗体により標識された抗原Rを1次抗体と結合させておき、センシング面122に金属微粒子Mにより標識された抗原Rを保持した状態としておく。
ここで、ノイズ光L6は、P偏光を保持しており、検光子140とクロスニコルの関係にあるため、検光子140により除去される。一方、ランダム偏光の散乱光L5のS偏光の成分のみが検光子140を透過する。この透過した散乱光L5のS偏光成分を検出手段142で検出して、センシグ面122の所定領域に保持されている抗原Rを検出、定量することができる。
また、センシング面122の表面の凹凸等に起因するノイズ光を除去することができるため、スライドガラスの表面を高精度に成形する必要なく、成形精度が低い安価なものを用いても、S/N比を向上させることができ、高精度の測定が可能である。
以下、図3に示す、センシング装置110を用いて、血漿に含まれる特定の抗原の検出を行った。
ここで、スライドガラスとして、MASスライド(松浪硝子工業製)を使用した。このMASスライドのセンシング面に、1次抗体を固定し、サンドイッチ法により、標識2次抗体により標識された抗原を、1次抗体と結合させ、センシング面に固定した。
また、光源として、波長532nmのSHGレーザを、検出手段として、LAS1000(冷却CCD)を使用した。
MASスライドのセンシング面に、P偏光の測定光を入射させて、抗原Rの検出を行った。この結果を、図5に、実施例1のグラフとして、実線で示す。図5に示すグラフは、MASスライドの入射側の端部から出射側の端部に向かう方向において、入射側の端部を基準としたときの位置(mm)を横軸とした。また、各位置における光量を縦軸とした。なお、光量は、LAS−1000(冷却CCD)で撮像した画像における10pixelの積算値とした。
また、比較例1として、センシング装置から検光子を外した点以外は、実施例1と同一の条件で、抗原Rの検出を行った。その結果を、図5に、比較例1のグラフとして、破線で示す。
[比較例2]
また、比較例2として、検光子をセンシング面に対してP偏光の偏光成分を透過するように、すなわち、実施例1に対して、検光子を90°回転させた状態で配置した点以外は、実施例1と同一の条件で、抗原Rの検出を行った。その結果を、図5に、比較例2のグラフとして、一点鎖線で示す。
また、実施例2として、MASスライドのセンシング面に、S偏光の測定光を入射させて、検光子をセンシング面に対してP偏光の偏光成分を持つ光を透過するように、すなわち、S偏光の測定光の偏光状態を保持した散乱光(ノイズ光)を除去できるように、この散乱光に対してクロスニコルに検光子を配置した点以外は、実施例1と同一の条件で、抗原Rの検出を行った。その結果を、図6に、実施例2のグラフとして、実線で示す。
また、比較例3として、センシング装置から検光子を外した点以外は実施例2と同一の条件で、抗原Rの検出を行った。その結果を、図6に、比較例3のグラフとして、破線で示す。
[比較例4]
また、比較例4として、検光子をセンシング面に対してS偏光の偏光成分を透過するように、すなわち、実施例2に対して、検光子を90°回転させた状態で配置した点以外は、実施例2と同一の条件で、抗原Rの検出を行った。その結果を、図6に、比較例4のグラフとして、グラフの一点鎖線で示す。
また、比較例5として、検光子がない場合の測定結果である比較例1および比較例3の各測定位置における光量値の平均値をとり、その光量の最大値の値で正規化した結果を、図7に、比較例のグラフとして、実線で示す。なお、図7に示すグラフには、実施例1および実施例2についても同様に正規化した結果を、それぞれ、破線、一点鎖線で示す。
図5に示すように、P偏光の測定光を検光子を外して測定した場合の比較例1と、P偏光の測定光に対してP偏光の散乱光を透過するように検光子を配置した場合の比較例2では、主ピーク以外のピークの光量が略一致している。
20 誘電体プリズム
22、122 センシング面
24 入射面
26 出射面
28、124 裏面
30、130 測定光照射手段
32、132 光源
34、134 集光レンズ
36、136 偏光子
40、140 検光子
42、142 検出手段
44 反応槽
46 ピペット
48、50、52 溶液タンク
118 導光部材
120 スライドガラス
126 入光プリズム
128 出射プリズム
144 アパーチャ
Claims (8)
- 所定の偏光状態の測定光を照射する測定光照射手段と、
特定の被検出物質のみを結合可能な表面修飾が施されているセンシング面を備え、全反射する条件で内部に入射された前記測定光を、前記センシング面で全反射させて、このセンシング面にエバネッセント光を発生させる導光部材と、
前記センシング面に対して前記導光部材側または外側に配置され、前記エバネッセント光の散乱光の光量を検出する検出手段と、
前記導光部材と前記検出手段との間に、前記センシング面と対向して前記センシング面から前記検出手段に向かう散乱光の光軸上に配置される検光子とを有し、
前記被検出物質が、当該被検出物質と選択的に結合する金属微粒子にて標識され、
前記測定光照射手段、前記導光部材および前記検光子を含む導光光学系において、前記金属微粒子にて標識された前記被検出物質が前記センシング面にない場合に発生する前記センシング面からの散乱光の前記検出手段による受光量が最小となる向きに前記検光子を配置することを特徴とするセンシング装置。 - 前記測定光照射手段は、任意の偏光状態の光を照射する光源と、この光源によって照射される前記任意の偏光状態の光を前記所定の偏光状態の測定光とする偏光子とを備えるものである請求項1に記載のセンシング装置。
- さらに、前記偏光子の位置を調整する調整機構を有し、
この調整機構は、前記検光子を介して前記検出手段で検出される、前記金属微粒子にて標識された前記被検出物質が前記センシング面にない場合に発生する前記センシング面からの散乱光の強度が最小となるように、前記偏光子の位置を調整するものである請求項2に記載のセンシング装置。 - 前記導光部材が、誘電体プリズムである請求項1〜3のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記導光部材は、内部で前記測定光を2回以上全反射させる板状の導光部と、前記導光部の一端に配設され、前記導光部材の内部に前記測定光を入射させる入光部と、前記導光部の他端に配設され、前記2回以上全反射された前記測定光を前記導光部材の外部に出射する出射部とを備えるものである請求項1〜3のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記測定光照射手段は、前記所定の偏光状態の測定光として、直線偏光の前記測定光を照射するものである請求項1〜5のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記測定光照射手段は、前記所定の偏光状態の測定光として、前記センシング面に対してP偏光またはS偏光の前記測定光を照射するものである請求項1〜6のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記被検出物質が、抗原であり、
前記表面修飾が、前記抗原と結合可能な一次抗体であり、
前記金属微粒子が、その表面に前記抗原と結合可能な二次抗体を持ち、
抗原抗体反応により前記センシング面に保持された前記抗原を標識する前記金属微粒子により散乱された前記エバネッセント光の散乱光を前記検出手段によって検出する請求項1〜7のいずれかに記載のセンシング装置。
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