JP5481326B2 - 生体物質検出用素子を用いた計測装置及び計測方法 - Google Patents
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Description
微粒子凝集を用いたイムノクロマトグラフィーやラテックス凝集法では複数の微粒子が凝集した時に初めて光学的特性の変化が発生する。したがって,原理的に生体物質の1個単位測定は困難であった。
以上の例では,マルチプレクサにより受光素子と素子上の複数の作用電極をその都度1対1対応させて発光の計測を1つ1つ行ったが,CCDやフォトダイオードアレイのような複数の受光素子を有するものを用いて,複数の発光を同時に計測してもよい。例えば,受光素子として光電子増倍管を用いた場合,受光素子が1個のみであり各作用電極1個に対して逐次的に処理を行うため,全処理時間は(作用電極数)×(作用電極1個当たりの全処理時間)となる。例えば,受光素子としてCCDやフォトダイオードアレイを用いた場合,受光素子が複数備わっているため,各受光素子に対応させた複数の作用電極を同時に光子を発生させて計測すれば、全処理時間は(受光素子1個当たりに対応した作用電極数)×(1回当たりの全処理時間)となる。したがって,作用電極数と処理時間がトレードオフの関係となっているため,場合に応じて全処理時間が短くなるように受光素子を選べばよい。
102,313,507 素子
103 容器
104 溶液
105,315 対向電極
106,316 参照電極
107,314 マルチプレクサ
108,309 ポテンショスタット
109,310 受光素子
110,311 制御部
111 データ処理装置
112 演算装置
113 一時記憶装置
114 不揮発性記憶装置
115 データ表示装置
302 参照用溶液容器
303 ポンプ
304,312 流路
305 シリンジ
306 バルブ
307 測定セル
308 廃液容器
501 導入側流路
502 切り替え弁
503 参照用流路
504 検出用流路
505 切り替え弁
506 排出側流路
701,801,901,1001,1101,1301,1401,1501,1601,1701,1801,1901,2001,2101,2201,2801 基板
702,802,902,1002,1102,1302,1402,1502,1602,1702,1802,1902,2002,2102,2202,2802 作用電極
703,803,903,1003,1103,1303,1403,1503,1603,1703,1803,1903,2003,2103,2203,2803 配線
904,1004,1405,1505,1904,2004 固定化プローブ
1005,1506,2005 検出対象
1304,1404,1504,1604,1704,2104 壁
Claims (18)
- 基板と、前記基板の表面に設けられた複数の作用電極と、前記複数の電極のそれぞれと接続され前記基板の表面と反対側に設けられた配線と、前記複数の作用電極のそれぞれの上に測定対象を一つ捕捉するプローブとを有するアレイと、
酸化還元反応により発光する試薬を含む参照溶液を前記アレイ上に接触させる溶液接触手段と、
前記参照溶液に接触するように設けられた対向電極と、
前記配線のそれぞれの接続を制御して、前記作用電極と前記対向電極との間の電圧を制御する電圧制御手段と、
前記アレイからの光を検出する光検出器と、
前記溶液接触手段により前記参照溶液を前記アレイ上に接触させ、前記電圧制御手段を制御することにより発光した光を前記光検出器により検出する光強度の測定と、試料溶液を前記アレイ上に接触させ、前記プローブにより捕捉された測定対象が前記電圧制御手段を制御することにより発光した光を前記光検出器により検出する光強度の測定とに基づいて、前記プローブに捕捉された前記測定対象の有無を測定する計算部と、を有することを特徴とする計測装置。 - 前記計算部は、測定された前記測定対象の数をカウントすることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記計算部は、前記測定対象の捕捉の有無を判定するための光強度変化の閾値を記憶していることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記電圧制御手段は、前記複数の作用電極のうち1つを選択して電圧を印加することを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記溶液接触手段は、前記アレイを底面に保持し、前記参照溶液を保持する容器であることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記溶液接触手段は、前記参照溶液を流す流路であることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記流路は、前記流路は前記測定対象を流す第1の流路と、前記測定対象を流さない第2の流路とを備え、前記計算部は、前記第1の流路に接触しているアレイからの光と、前記第2の流路に接触しているアレイからの光との強度差により、測定対象の計測をすることを特徴とする請求項6記載の計測装置。
- 前記作用電極が底面となるように前記基板上に側壁を有することを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記複数の作用電極の間隔は、光の波長分解能よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記電圧制御手段は一定時間電圧を印加し、前記プローブに捕捉された測定対象による光について、前記計算部は光強度が変化した時間を測定して、前記測定対象の捕捉の有無を判定することを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記作用電極の大きさは、前記測定対象と対となる大きさであることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記作用電極の大きさは、前記測定対象の大きさの半分以上2倍以下であることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記測定対象は、細胞、細菌、ウイルス、ビーズ、リポソーム、たんぱく質のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 基板と、前記基板の表面に設けられた複数の作用電極と、前記複数の電極のそれぞれと接続され前記基板の表面と反対側に設けられた配線と、前記複数の作用電極のそれぞれの上に測定対象を一つ捕捉するプローブとを有するアレイ上に、酸化還元反応により発光する試薬を含む参照溶液を導入する工程と、
前記アレイ上に、試料溶液を導入する工程と、
前記複数の作用電極のそれぞれの電気的接続を制御する工程と、
接続された前記作用電極と、前記参照溶液と接触した対向電極との間の電圧印加を制御する工程と、
前記前記アレイからの光を光検出器により検出する工程と、
前記参照溶液を導入したアレイについて、前記試料溶液を導入した場合と導入しない場合における光強度の測定に基づいて、前記プローブに捕捉された前記測定対象の有無を測定する工程と、を有することを特徴とする計測方法。 - 前記複数の作用電極それぞれについて、前記測定対象の捕捉の有無を測定し、捕捉された測定対象の数をカウントする工程とを有することを特徴とする請求項14記載の計測方法。
- 前記参照溶液を導入した前記アレイについて、前記試料溶液を導入してからの光強度の変化が閾値を超えるかどうかの判定をして、前記プローブに捕捉された前記測定対象の有無を測定することを特徴とする請求項14記載の計測方法。
- 前記参照溶液を導入した前記アレイについて、前記試料溶液を導入した場合と導入しない場合の光強度の差に基づいて、前記プローブに捕捉された前記測定対象の有無を測定することを特徴とする請求項14記載の計測方法。
- 前記電圧印加の工程と、前記光検出器により検出する工程とのタイミングを同期させて計測することを特徴とする請求項14記載の計測方法。
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