JP5602053B2 - 被検物質検出方法並びにそれに用いられる被検物質検出チップおよび被検物質検出装置 - Google Patents

被検物質検出方法並びにそれに用いられる被検物質検出チップおよび被検物質検出装置 Download PDF

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Description

本発明は、微小な流路を備えた検出チップを用いた被検物質検出方法、並びに、それに用いられる被検物質検出チップおよび被検物質検出装置に関するものである。
現在、臨床検査、食品検査、環境検査など幅広い分野において、糖、タンパク質、核酸などの生体物質の分析、定量が日常的に行われている。一般的な生体物質の分析、定量方法としては、対象とする生体物質の種類によって多種、多様のものがあるが、これらの方法には、生体物質と親和性のある物質との反応を利用したものがある。例えば、抗原抗体反応を利用した特定物質の定量方法は、イムノアッセイとして、感度の高い、信頼性のある方法として確立しており、臨床検査など幅広い分野において、汎用されている。しかしながら、市販の試薬キットを用いても、その繁雑な反応は各々時間がかかり、試料が多いときには迅速な検査は困難であった。これは、特定の温度における運動エネルギーが、分子が互いに衝突する頻度で規定される反応速度を律速するためである。
例えば免疫物質による抗原抗体反応などにおいて特に一方が固定化されている場合、分子衝突頻度は極端に低下し、反応速度もそれに応じて低下する。これを改善すべく、反応時に超音波を作用させ、反応速度を高める方法は、例えば特許文献１から３に示されているように従来報告されている。これらの文献に記載されている方法においては、超音波が固定化されていない抗原または抗体に作用することにより、固定化された抗体または抗原への衝突頻度が上昇して抗原および抗体の結合反応が促進するものと考えられる。
特許文献１および２は、超音波の振動で分子の振動を起こして、周囲の物質との衝突率を上げて反応速度を上げるという発明である。さらに、特許文献２では、周波数を変調することで振動状態を乱して、より広範囲に並進移動させることを特徴としている。特許文献３は、流路を用いた生体物質の検出において、流路内に超音波の定常波をその節が検出面に位置するように生成し、定在波の節の位置に流路中の粒子を濃縮して生体物質を検出する方法を開示している。
特公平６−５４３１５号公報 特開平１０−２６７９２７号公報 特開２００９−５０１３３０号公報
しかしながら、特許文献１および２に示されている方法では、免疫物質自体の濃度が低い場合に、一方の免疫物質を振動させても周囲にある他方の免疫物質の量が少ないため、結局反応速度が向上しにくいという問題がある。また、このような低濃度の場合には、検出部で検出できる免疫物質の量がその物質の拡散速度に依存しているため、検出感度の大幅な向上は望めないと考えられる。さらに、抗原抗体反応などにおいて抗体および抗原の一方が固定化された場合、固定化されていない他方を振動させただけでは当該他方の物質はある領域を行ったり来たりするだけとなり、結果的に分子衝突頻度の向上は限定的となる。また、特許文献３に示されている方法では、流路中に定在波を生成するために流路幅或いは周波数の厳密な制御が必要であり定在波を生成すること自体が非常に困難である、および、仮に定在波を生成できたとしても検出面が自由端となるため節の位置が検出面から１／４波長分の長さ離れてしまう、という問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、被検物質を流路に設けられた検出部で検出する被検物質検出において、被検物質の迅速かつ感度の高い検出を可能とする被検物質検出方法並びにそれに用いられる被検物質検出チップおよび被検物質検出装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明に係る被検物質検出方法は、
液体試料中に含まれている可能性がある被検物質を検出する被検物質検出方法であって、
液体試料が流下される流路を有する流路部材と、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部であって被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定された検出部と、流路部材の所定部分であって第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する所定部分に設けられた音響吸収体とを備えた検出チップを用い、
液体試料と、標識物質を含有する標識結合物質であって被検物質の量に応じた量が検出部に固定される標識結合物質とを流路に流下し、
超音波を照射可能となっている超音波照射領域を液体試料が通過する際、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射し、
検出部に測定光を照射し、
測定光の照射に起因して生じる標識物質からの信号光を検出し、
検出した信号光の量に基づき、検出部に固定された標識結合物質の量を測定して、被検物質を検出することを特徴とするものである。
本明細書において「被検物質を検出する」とは、被検物質の存在の有無を定性的に検出すること、および被検物質の量を定量的に検出することを含む意味である。
「第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域」とは、第１の所定領域がある側の流路壁面であり、かつ第１の所定領域よりも上流側にある流路壁面の所定の領域を意味する。言い換えれば、第２の所定領域は、第１の所定領域と、液体試料中のある分子が当該第２の所定領域の近傍を通過した後、液体試料の流れに沿って第１の所定領域の近傍を通過しうるような位置関係にある流路壁面の領域である。
音響吸収体が「流路部材の所定部分であって第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する所定部分に設けられた」とは、音響吸収体が、第１の所定領域に対応する流路部材の所定部分のみに設けられた場合、第２の所定領域に対応する流路部材の所定部分のみに設けられた場合、およびこれら２つの所定部分にまたがるように設けられた場合を含む意味である。
「標識結合物質」とは、サンドイッチ法または競合法により被検物質検出を行うための、互いに特異的に結合する対の物質の一方が表面修飾された標識物質を意味する。上記対の物質の他方が、被検物質または上記固定化結合物質に相当する。
そして、本発明に係る被検物質検出方法において、音響吸収体は、第２の所定領域に対応する所定部分に設けられたものであることが好ましい。
さらに、本発明に係る被検物質検出チップは、
被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と、流路に接続された、流路に液体試料を流入するための流入口と、流路に接続された、流路に流入された液体試料を流下させるための空気口とを有する流路部材を備えた被検物質検出チップにおいて、
流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部であって被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定された検出部と、
流路部材の所定部分であって第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する所定部分に設けられた音響吸収体とを備えたものであることを特徴とするものである。
そして、本発明に係る被検物質検出チップにおいて、流路部材に設けられた、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射する超音波照射部を備えたものであることが好ましい。
そして、本発明に係る被検物質検出チップにおいて、流路部材は、音響吸収体と流路との間の部分、および超音波照射部と流路との間の部分の少なくとも一方に音響整合層を有することが好ましい。
そして、本発明に係る被検物質検出チップにおいて、流路部材は、超音波照射部を嵌め込むための凹部を有することが好ましい。
そして、本発明に係る被検物質検出チップにおいて、液体試料が検出部に到達する前段階で液体試料と混合可能となる場所に配置された標識結合物質を備え、
この標識結合物質は、
被検物質と特異的に結合する第１の修飾化結合物質、および被検物質と競合して固定化結合物質と特異的に結合する第２の修飾化結合物質のうち一方の修飾化結合物質と、
この一方の修飾化結合物質が修飾された標識物質とからなるものであることが好ましい。
この場合において、上記混合可能な場所は、第２の所定領域よりも上流側の流路の壁面上、上記流路とは独立して流路部材に設けられた第２の流路、または上記流路とは独立して流路部材に設けられた容器部とすることができる。
さらに、本発明に係る被検物質検出キットは、
被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と流路に接続された流入口と流路に接続された空気口とを有する流路部材、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部、および音響吸収体を備え、検出部は、被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定されたものであり、音響吸収体は、第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する流路部材の所定部分に設けられたものである被検物質検出チップと、
被検物質を標識するための標識結合物質を含有する標識用溶液とを備え、
この標識結合物質は、
被検物質と特異的に結合する第１の修飾化結合物質、および被検物質と競合して固定化結合物質と特異的に結合する第２の修飾化結合物質のうち一方の修飾化結合物質と、
この一方の修飾化結合物質が修飾された標識物質とからなるものであることを特徴とするものである。
さらに、本発明に係る被検物質検出装置は、
被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と流路に接続された流入口と流路に接続された空気口とを有する流路部材、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部、および音響吸収体を備え、検出部は、被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定されたものであり、音響吸収体は、第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する流路部材の所定部分に設けられたものである被検物質検出チップを用いた被検物質検出方法に使用される被検物質検出装置であって、
流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射する超音波照射手段と、
検出部に測定光を照射する光照射手段と、
測定光の照射に起因して生じる検出部からの信号光を検出する光検出器とを備えたものであることを特徴とするものである。
本発明に係る被検物質検出方法は、液体試料が流下される流路を有する流路部材と検出部と音響吸収体とを備えた検出チップを用い、液体試料と、標識物質を含有する標識結合物質であって被検物質の量に応じた量が検出部に固定される標識結合物質とを流路に流下し、超音波を照射可能となっている超音波照射領域を液体試料が通過する際、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射し、検出部に測定光を照射し、測定光の照射に起因して生じる標識物質からの信号光を検出し、検出した信号光の量に基づき、検出部に固定された標識結合物質の量を測定して、被検物質を検出するものである。これにより、超音波を吸収する音響吸収体に流路を横切るように超音波が照射されることにより、流路中の物質に進行する超音波の放射圧による力が作用することになる。この力は、進行する超音波の進行方向に作用するため、流路中の物質を第１の所定領域および／または第２の所定領域近傍に移動させる推進力となる。したがって、流路中の物質は、第１の所定領域および／または第２の所定領域近傍において濃縮され、濃縮された状態で検出部近傍へと流下する。検出部では、被検物質と固定化結合物質との衝突回数が上昇して、これらの反応速度が向上することになる。この結果、被検物質を流路に設けられた検出部で検出する被検物質検出において、被検物質の迅速かつ感度の高い検出が可能となる。
さらに、本発明に係る被検物質検出チップは、被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と、流路に接続された、流路に液体試料を流入するための流入口と、流路に接続された、流路に流入された液体試料を流下させるための空気口とを有する流路部材を備えた被検物質検出チップにおいて、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部であって被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定された検出部と、流路部材の所定部分であって第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する部分に設けられた音響吸収体とを備えたものである。これにより、上記被検物質検出方法を実施することが可能となり、この結果、被検物質を流路に設けられた検出部で検出する被検物質検出において、被検物質の迅速かつ感度の高い検出が可能となる。
さらに、本発明に係る被検物質検出装置は、被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と流路に接続された流入口と流路に接続された空気口とを有する流路部材、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部、および音響吸収体を備え、検出部は、被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定されたものであり、音響吸収体は、第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する流路部材の所定部分に設けられたものである被検物質検出チップと、流路部材に設けられた、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射する超音波照射手段と、検出部に測定光を照射する光照射手段と、測定光の照射に起因して生じる検出部からの信号光を検出する光検出器とを備えたものである。これにより、上記被検物質検出方法を実施することが可能となり、この結果、被検物質を流路に設けられた検出部で検出する被検物質検出において、被検物質の迅速かつ感度の高い検出が可能となる。
本発明の第１の実施形態の被検物質検出方法に用いる被検物質検出装置を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態の被検物質検出方法に用いる被検物質検出チップおよび超音波照射部を示す概略上面図である。 本発明の第１の実施形態の被検物質検出方法に用いる被検物質検出チップおよび超音波照射手段を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態の被検物質検出方法によってサンドイッチ法による免疫検査を行う工程を示す概略断面図である。 （ａ）第１の実施形態における超音波照射部の設計変更例を示す概略断面図である。（ｂ）第１の実施形態における音響吸収体の設計変更例を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施形態の被検物質検出方法に用いる検出装置を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。
「第１の実施形態」
まず、被検物質検出方法（以下、単に検出方法ともいう。）並びにそれに用いられる被検物質検出チップ（以下、単に検出チップともいう。）および被検物質検出装置（以下、単に検出装置ともいう。）の第１の実施形態について説明する。図１Ａは、本実施形態の検出方法に用いる検出装置１を示す概略断面図である。また、図１Ｂは、本実施形態の検出方法に用いる検出チップＣ１および超音波照射部２０を示す概略上面図であり、図１Ｃは、本実施形態の検出方法に用いる検出チップＣ１および超音波照射手段２０・２１を示す概略断面図である。また、図２は、本実施形態の検出方法によってサンドイッチ法による免疫検査を行う工程を示す概略断面図である。なお、本実施形態においては、互いに特異的に結合する対の物質が例えば抗原および抗体であるとして説明を行う。より詳細には本実施形態においては、被検物質を抗原、被検物質と特異的に結合する物質を抗体として、蛍光標識を用いたサンドイッチ法によって全血試料（液体試料）中に含まれている可能性がある抗原を検出する場合について説明する。
本実施形態の検出方法は、図１Ａに示されるように、検出チップＣ１と、検出部１５よりも上流側に設けられた、流路１１の長さ方向（本実施形態では図１Ａの紙面内左右方向）に垂直な方向（図１Ａの紙面内上下方向）から流路１１を通って音響吸収体１７に対して超音波Ｕを照射する超音波照射部２０と、超音波照射部２０を制御する超音波制御部２１と、光源２２と、光検出器２３とを備えた検出装置１を用いて実施されるものである。検出チップＣ１は、流路１１と、流路１１に接続された、流路１１に液体試料を流入させるための流入口１４ａと、流路１１に接続された、流入口１４ａから流入した液体試料を流路１１に流下させるための空気口１４ｂとを有する流路部材１２、流路１１の壁面の第１の所定領域に形成された検出部１５、第１の所定領域よりも上流側の第２の所定領域に対応する流路部材１２の所定部分に設けられた音響吸収体１７、および、第２の所定領域よりも上流側に乾燥配置された蛍光標識抗体ＢＦを備えている。
本実施形態の検出方法は具体的には、上記検出装置１を用いて、抗原Ａが含まれている可能性がある全血試料Ｓを流路１１に流下させ、全血試料Ｓを蛍光標識抗体ＢＦと接触せしめ、液体試料と蛍光標識抗体ＢＦとを流路に流下し、超音波を照射可能となっている超音波照射領域を全血試料Ｓが通過する際、流路１１を横切るように音響吸収体１７に向かって超音波Ｕを照射し、検出部１５に光源２２を用いて測定光Ｌｅを照射し、流路１１を流下する全血試料Ｓが検出部１５に到達した後、測定光Ｌｅの照射に起因して生じる蛍光標識抗体ＢＦからの蛍光Ｌｆを光検出器２３で検出し、検出した蛍光Ｌｆの量に基づき、検出部１５に固定された蛍光標識抗体ＢＦの量を測定して、抗原Ａを検出するものである。このとき、上記全血試料Ｓ内に抗原Ａが含まれている場合には、蛍光標識抗体ＢＦが当該抗原Ａと結合し、そして蛍光標識抗体ＢＦがその抗原Ａを介して、検出部１５上に固定された固定化抗体Ｂ１に結合することになる。
検出チップＣ１は、主として流路１１を有する流路部材１２、検出部１５、および音響吸収体１７から構成される。
流路部材１２は、コ文字型の溝が形成された下板部材１３とこの溝に蓋をする上板部材１４とからなるものである。下板部材１３および上板部材１４は、例えば超音波融着により接合されている。これら下板部材１３および上板部材１４は、樹脂から射出成型されたものが好ましく、この場合は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）、ポリスチレン、およびゼオネックス（登録商標）等の樹脂を用いることがより好ましい。流路１１の両端には流入用或いは廃液用の液溜め１１ａおよび１１ｂが形成されている。上板部材１４は、下板部材１３に装着することにより流路１１の上面を形成するためのものである。また、上板部材１４は、流入用の液溜め１１ａに接続する試料等を流入するための流入口１４ａ、および廃液用の液溜め１１ｂに接続する空気等を抜くための空気口１４ｂを有している。上板部材１４は、例えば金属膜１６が形成されたあとに、超音波融着等により下板部材１３に装着される。流路部材１２は、超音波照射部２０を嵌め込むための凹部を有している。これにより、超音波照射部２０の位置を安定させることができる。
流路１１は、下板部材１３上に形成されたコ文字型の溝に蓋をするように、上板部材１４が下板部材１３に装着されることにより形成される。本明細書において、流路１１の幅（図１Ａにおいて紙面垂直方向の長さ）および厚さ（図１Ａにおいて紙面内上下方向の長さ）は特に限定されないが、幅は１〜１０ｍｍ程度であり、厚さは５０μ〜２ｍｍ程度である。
検出部１５は、流路１１の壁面の第１の所定領域に形成されている。また、検出部１５は、金属膜１６および固定化抗体Ｂ１から構成される。検出部１５は、１つであっても複数であっても構わない。異なる種類の固定化抗体Ｂ１が固定された検出部１５が複数ある場合には、複数の抗原を検出することができるため、いわゆる多項目アレイ分析測定が可能となる。信号光の検出は、測定感度の観点から、液体試料が検出部に到達した後、液体試料が検出部に充分に行き渡ってから行うことが好ましい。
金属膜１６が検出部１５に含まれることにより、金属膜１６に生じるプラズモンによる増強場Ｅｗを利用した高感度の分析方法と組み合わせることができる。例えば、金属膜１６が金属材料のベタ膜である場合には、表面プラズモン共鳴法、表面プラズモン増強蛍光法やＳＰＣＥ（surface plasmon-coupled emission）法と組み合わせることができる。一方、金属膜１６が配列された金属微粒子からなる層である場合には、局在表面プラズモン共鳴法と組み合わせることができる。金属膜１６の材料としては、特に制限されるものではなく、例えばプラズモンを効率よく誘起する観点から、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｔｉ等が挙げられ、電場増強効果の高いＡｕ，Ａｇ等が特に好ましい。金属膜１６の厚みは、金属膜１６の材料と、測定光Ｌｅの波長によりプラズモンが強く励起されるように適宜定めることが望ましい。例えば、測定光Ｌｅとして７８０ｎｍに中心波長を有するレーザ光を用い、金属膜１６としてＡｕ膜を用いる場合、金属膜１６の厚みは５０ｎｍ±５ｎｍが好適である。
固定化抗体Ｂ１は、抗原Ａに対して特異的に結合する抗体である。このような抗体は、特に制限されるものではなく、検出条件（特に抗原Ａ）に応じて適宜選択することができる。例えば、抗原ＡがｈＣＧ抗原（分子量３８０００ Ｄａ）の場合、この抗原Ａと特異的に結合するモノクロナール抗体等を用いることができる。固定化方法としては、金属膜１６に対して物理的に吸着させる方法、金属膜１６に表面修飾を施すことによってカルボキシル基、アミノ基、チオール基、などの官能基を導入し、そこに静電的にまたは化学結合を介して固定化する方法などが挙げられる。
音響吸収体１７は、流路部材１２の所定部分であって第１の所定領域の流路１１に沿った上流側の第２の所定領域に対応する所定部分に設けられている。音響吸収体１７は、第１の所定領域および／または第２の所定領域に対応した流路部材１２の所定部分のうち一部に設けられていればよい。本明細書において、流路１１の壁面の所定領域に対応した流路部材１２の所定部分とは、当該所定領域をその面として有し、かつ、平面視（図１Ａにおいては紙面内上方向からの視点）において、当該所定領域と投影範囲が重複する流路部材１２の所定部分を意味する。例えば本実施形態では、図１Ａに示されるように、音響整合層１８ａが、第２の所定領域に対応した流路部材１２の所定部分の一部に相当する。また本明細書において、ある要素が、流路１１の壁面の所定領域に対応した流路部材１２の所定部分に設けられているとは、当該要素が当該所定部分に接するように配置されていること、および当該要素が当該所定部分そのものを構成することを含む意味である。つまり、後者の場合には、当該要素は流路部材１２の一部となる。音響吸収体１７は、流路１１を横切るようにして照射された超音波Ｕを吸収して、流路１１へ反射することを防止するためのものである。これにより、超音波照射部２０から音響吸収体１７へと一方向に進行する超音波成分を容易に生じせしめることが可能となる。音響吸収体１７の材料としては特に限定されないが、音響の減衰係数が１ｄＢ／ｃｍ以上であることが好ましく、５ｄＢ／ｃｍ以上であることがより好ましい。より具体的に音響吸収体の材料としては、ウレタンが好ましい。音響吸収体１７の厚さは、特に制限されず、音響吸収体１７自身で超音波Ｕを充分に吸収することができればよい。例えば、超音波Ｕの周波数が１００ｋＨｚであり、音響吸収体１７の材料がウレタンフォームである場合、音響吸収体１７の厚さを３．０ｃｍに設定すれば、減衰は７ｄＢとなる。
流路部材１２のうち、音響吸収体１７と流路１１との間の部分、および超音波照射部２０と流路１１との間の部分は、音響整合層１８ａおよび１８ｂとなっている。これにより、超音波照射部２０から音響吸収体１７までの間において、超音波照射部２０から音響吸収体１７へ進行する超音波が反射することを防止することができる。
音響整合層１８ａおよび１８ｂは、流路１１に供給された液体試料Ｓとの音響インピーダンス（Ｚ：Ｚ＝ｃ（物質中の音速）×ρ（物質の密度））の整合を取る役割（音響整合機能）を担うための層であるため、供給される液体試料Ｓと同等の音響インピーダンスを有する材料からなる層である。つまり、音響整合層の音響インピーダンスの値は、液体試料Ｓの音響インピーダンスの値に応じて適宜設定される。より具体的には、音響整合層の音響インピーダンスの値は、音響整合層と液体試料Ｓとの界面における超音波Ｕの透過成分が当該界面への入射成分の０％よりも大きくなるように設定することが好ましく、特に５０％以上となるように設定することが好ましい。上記透過成分が、０％よりも大きければ、流路１１を超音波照射部２０から音響吸収体１７へ進行する超音波Ｕの成分が多くなり、本発明の効果が得られるためである。
例えば、一般的に生体物質の分析を行う場合、水（Ｚ＝１．４８×１０６ Ｎ・ｓ・ｍ−３（室温））が溶媒として使用されることが多い。したがって、水と同等の音響インピーダンスを有する液体試料Ｓが使用された場合、上記透過成分が５０％以上となるためには、音響整合層の音響インピーダンスの値は、０・２〜８．８×１０６ Ｎ・ｓ・ｍ−３（室温）である必要がある。このような場合より具体的には、音響整合層１８ａおよび１８ｂの材料としては、軟質のポリエチレン（Ｚ＝１．７５×１０６ Ｎ・ｓ・ｍ−３（室温））、ポリスチレン（Ｚ＝２．４８×１０６ Ｎ・ｓ・ｍ−３（室温））、またはゴム材料が好ましく、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）等のシリコーンゴム、天然ゴム（Ｚ＝１．５０×１０６ Ｎ・ｓ・ｍ−３（室温））、スチレン−ブタジエン−ゴム（Ｚ＝１．７６×１０６ Ｎ・ｓ・ｍ−３（室温））がより好ましく、特に形状の加工性や厚みの制御性の容易さの観点からＰＤＭＳ（Ｚ＝１．０６×１０６ Ｎ・ｓ・ｍ−３（室温））が好ましい。一方、液体試料Ｓの音響インピーダンスの値が水のものと異なっていても、上記透過成分が５０％以上となるように音響インピーダンスの適切な範囲を求め、これに基づいて音響整合層に適した材料を選択することは当業者にとって容易である。
超音波照射部２０は、流路１１を横切るように音響吸収体１７に向かって超音波Ｕを照射可能となるように、流路部材１２の所定部分であって第２の所定領域に対向する流路１１の壁面の所定領域に対応した所定部分に設けられている。本実施形態では、超音波照射部２０は、超音波Ｕの進行方向が流路１１の長さ方向と垂直になるように設けられているが、必ずしもこれらが垂直になるように設けられる必要はない。これにより、流路１１中に超音波照射部２０から音響吸収体１７へ進行する超音波Ｕを生じせしめることが可能となる。なお、本明細書において「進行する超音波」とは、定在波状態になっていない超音波を意味する。また、超音波を照射可能となっている「超音波照射領域」とは、超音波照射部２０によって流路１１を横切るように音響吸収体１７に向かって超音波Ｕを照射した場合に、流路１１内の物質が当該超音波Ｕの放射圧による力の作用を受けることができる流路１１内の空間的領域を意味する。
超音波照射部２０は、例えば超音波振動子である。超音波振動子は、圧電セラミクス、またはフッ化ポリビニルピロリドンのような高分子フィルムのような圧電素子であり、例えばＰＺＴ−Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ３ 系 ・ソフト材Ｃ−８２（商品名、株式会社富士セラミックス）を用いることが好ましい。超音波照射部２０は、本実施形態では１つの超音波照射素子（例えば超音波振動子）によって構成されているが、２以上の超音波照射素子によって構成されてもよい。超音波照射部２０は、流路１１内の液体試料Ｓに直接接するように流路１１の壁面を構成していても良いが、装置を繰り返し使う場合を考慮すると、超音波照射部２０は流路部材１２を介して流路１１に超音波Ｕを照射することが好ましい。
超音波Ｕの周波数は、流路１１の厚さおよび被検物質の大きさに基づいて適宜設定される。より詳細には、超音波Ｕの周波数は以下のようにして決定される。進行する超音波Ｕの放射圧による力で物質輸送をする場合、超音波Ｕの進行方向に対して圧力分布が生じなくてはならない。つまり、進行方向の長さ（流路１１の厚さ）に対して超音波Ｕの波長が大きすぎる（つまり、周波数が小さすぎる）場合圧力分布がほとんど生じないので、物質輸送できない。したがって、超音波Ｕの周波数の下限は、流路１１の厚さとの関係によって決定される。例えば、厚さが１ｍｍである流路１１に超音波Ｕを伝搬させたとき、１波長分の超音波Ｕが進行可能となる周波数は、１５００（ｍ／ｓ）÷（１×１０−３（ｍ））＝１．５ＭＨｚである。一方、後述するように進行する超音波Ｕの放射圧による力は、超音波の吸収係数αが周波数に比例するため、超音波の周波数に比例する。したがって、超音波Ｕの周波数が高いほど強い上記力が作用するので、物質輸送の観点からは、超音波Ｕの周波数は高い方が好ましい。しかしながら、超音波Ｕの波長と上記力の作用を受ける物質の大きさとが同程度になってくると、当該物質内で圧力分布が生じる。このため、血球などの被検物質を扱う場合は、物質破壊を引き起こす可能性が高くなる。したがって、超音波Ｕの周波数の上限は、被検物質の大きさとの関係によって決定される。例えば、被検物質がヒト赤血球（大きさ：約８μｍ）の場合、音速が約１５００ｍ／ｓとすると周波数が１９０ＭＨｚのとき超音波Ｕの波長が８μｍとなる。
超音波制御部２１は、超音波照射部２０を制御するものである。超音波制御部２１は、電源、超音波用の発振回路、変調回路および出力回路等を有する個別のユニットとすることもできる。また、超音波制御部２１は、必要に応じて超音波の波形を自由に加工し得る回路等、付加的な回路を設けることもできる。例えば、超音波制御部２１は、マルチファンクションジェネレータＷＦ１９７４（株式会社エヌエフ回路設計ブロック製）を用いることができる。駆動電圧の波形は正弦波、方形波、三角波、ランプ波など任意の波形を用いることができる。上記超音波照射部２０および上記超音波制御部２１が本発明の超音波照射手段として機能している。
第２の所定領域の上流側の流路１１の壁面には、蛍光標識抗体ＢＦが乾燥配置されている。蛍光標識抗体ＢＦは、修飾化抗体Ｂ２が修飾された蛍光粒子Ｆであり、本発明の標識結合物質である。本実施形態の場合には、具体的には、この蛍光標識抗体ＢＦは、抗原Ａ（被検物質）と特異的に結合する修飾化抗体Ｂ２（修飾化結合物質）と、この修飾化抗体Ｂ２（修飾化結合物質）が修飾された蛍光粒子Ｆとからなる。これにより、修飾化抗体Ｂ２が抗原Ａと特異的に結合することにより抗原Ａおよび蛍光標識抗体ＢＦの複合体が形成される。このように蛍光標識抗体ＢＦを流路１１内に乾燥配置することにより、別途抗原Ａを標識する作業を行う必要がない。蛍光粒子Ｆは、本発明の標識物質である。標識物質は、蛍光や散乱光等の光を生じる光応答性を示す物質であれば特に限定されず、例えば、蛍光色素、蛍光粒子、金属粒子、量子ドット、金属コアシェル粒子等を用いることができる。標識物質は、進行する超音波Ｕの放射圧による力が効果的に当該蛍光標識に作用するように、固体でリジッドな標識粒子を用いることが好ましい。例えばこのような標識粒子として、前述の蛍光粒子、金属粒子、量子ドット等を挙げることができる。ここで、蛍光粒子とは、例えばポリスチレン粒子と、その内部に包含された複数の蛍光色素、量子ドット等とから構成された粒子である。蛍光色素等を包含する粒子は、透光性を有していればよく、ポリスチレン粒子の他、ポリエチレン粒子やＳｉＯ２粒子を使用することもできる。標識粒子の大きさは、進行する超音波Ｕの放射圧による力が物質の体積に比例することや拡散速度の観点から、０．０５μｍ〜１０ｍｍ程度が好ましく、０．１μｍ〜１ｍｍがさらに好ましい。また、本実施形態では、液体試料Ｓを流路１１に供給したあとに流路１１内で抗原Ａの標識を行っているが、抗原Ａを標識するタイミングは、特に制限されず、流路１１に供給する前に抗原Ａの標識を行ってもよい。
光源２２は、例えばレーザ光源等でもよく、特に制限はないが、検出条件に応じて適宜選択することができる。また、光源２２は、前述のように、検出チップＣ１の流路部材１２と金属膜１６との界面で、測定光Ｌｅが全反射すると共に金属膜１６で表面プラズモン共鳴する共鳴角で入射するように配置されている。なお、測定光Ｌｅは、一般的には表面プラズモンを誘起するようにＰ偏向で界面に対して入射させることが好ましい。測定光の照射のタイミングは特に制限されない。
光検出器２３は、蛍光粒子Ｆからの蛍光Ｌｆを検出するものである。光検出器２３としては、ＣＣＤ、ＰＤ（フォトダイオード）、フォトマルチプライア、ｃ−ＭＯＳ等を適宜用いることができる。特に検出感度の観点から、冷却ＣＣＤを用いることが好ましい。
以下、上記検出装置１を用いた本実施形態の検出方法によって、被検物質である抗原Ａを含む全血試料Ｓについて、サンドイッチ法によるアッセイを行う手順について図２を参照して詳細に説明する。
Ｓｔｅｐ１：まず、上記検出チップＣ１の流入口１４ａから検査対象である全血試料Ｓを流入する。
Ｓｔｅｐ２：全血試料Ｓを流入した後、超音波照射部２０によって流路１１を横切るように音響吸収体１７に向かって超音波Ｕを照射して、流路１１内に進行する超音波Ｕを生じせしめる。
Ｓｔｅｐ３：全血試料Ｓが毛細管現象で流路１１に染み出す。そして、全血試料Ｓと蛍光標識抗体ＢＦ（修飾化抗体Ｂ２が付与された蛍光粒子Ｆ）とが混ぜ合わされ、全血試料Ｓ中の抗原Ａが蛍光標識抗体ＢＦと結合しながら、流路１１をさらに流下していく。反応を早め、検出時間を短縮するために、空気口１４ｂにポンプを接続し、全血試料Ｓをポンプの吸引、押し出し操作によって流下させてもよい。
Ｓｔｅｐ４：抗原Ａと結合した蛍光標識抗体ＢＦが、超音波照射領域を通過する。この際、進行する超音波Ｕの放射圧による力が上記蛍光標識抗体ＢＦへ作用して、当該蛍光標識抗体ＢＦは流路壁面の第２の所定領域の方向へ輸送される。この結果、蛍光標識抗体ＢＦが第２の所定領域近傍で濃縮される。
Ｓｔｅｐ５：試料Ｓは流路１１に沿って空気口１４ｂ側へと徐々に流れ、蛍光標識抗体ＢＦと結合した抗原Ａが、検出部１５上に固定されている固定化抗体Ｂ１と結合し、抗原Ａが固定化抗体Ｂ１と蛍光標識抗体ＢＦとで挟み込まれたいわゆるサンドイッチ構造が形成される。
Ｓｔｅｐ６：検出部１５に固定されなかった蛍光標識抗体ＢＦの一部が検出部１５上に残っている場合があっても、後続の試料Ｓが洗浄の役割を担い、流路１１中に浮遊或いは検出部１５上に非特異吸着している蛍光標識抗体ＢＦを洗い流す。検出部１５上を通過した全血試料Ｓは廃液溜め１１ｂに溜められる。
これらの工程の後、検出部１５に測定光Ｌｅを照射し、蛍光粒子Ｆからの蛍光Ｌｆを検出することで、抗原Ａを検出することができる。
以下、本実施形態において、本発明の効果について詳細に説明する。
免疫物質のうち一方の物質（固定化抗体Ｂ１）を二次元の検出部１５上に固定し、その反応の特異性を利用して他方の物質（抗原Ａ）を検出部１５で検出して、この他方の物質（抗原Ａ）の量を定性的または定量的に検出するアッセイ法において、上記反応の速さは下記式（１）のLangmuirの吸着式によって表される。
式（１）：
Figure 0005602053
 ここで、θは、検出部１５上の、抗原Ａ（被検物質）と結合できるサイト数（固定化抗体Ｂ１の数）に対する、抗原Ａ（被検物質）の結合しているサイト数（抗原Ａと結合した固定化抗体Ｂ１の数）の割合、つまり検出部１５上における抗原Ａの占有率を表す。ｋａ、ｋｄは、それぞれ免疫物質に依存する結合速度定数、解離速度定数を表す。Ｃは、液体試料中の抗原Ａの濃度を表す。
上記アッセイ法において、反応速度を向上させるとはｄθ／ｄｔを大きくすることを意味する。上記式から定数ｋａを大きくし定数ｋｄを小さくすれば、反応速度を向上させることができるが、これは反応に関与する免疫物質の性質で決まってしまうために、免疫物質を選択した後では改善することはできない物理量である。一方、抗原Ａが検出部１５に結合すると液体試料Ｓ中の抗原濃度Ｃが減少するため、ｄθ／ｄｔは減少し、反応速度が減少する。流路などを用いて、液体試料Ｓを流下させて、上記の結合により濃度Ｃが減少するより前に、液体試料Ｓを供給すれば、濃度低下を防ぎ、反応速度を維持することができる。すなわち、液体試料Ｓの流下により反応の拡散律速を防ぐことができる。しかし、拡散律速を防ぐことができても、反応速度は供給する抗原濃度Ｃで決まってしまうために、これ以上の反応速度向上は望めない。そこで、本発明は、流路１１を横切るように音響吸収体１７に向かって超音波Ｕを照射することにより、この進行する超音波Ｕの放射圧による力によって迅速かつ効率的に検出部１５上に抗原Ａを輸送し、濃縮することで、検出部１５における実効的な抗原濃度Ｃを上げている。これにより、抗原濃度Ｃの低い液体試料Ｓを用いても短時間で占有率θが大きく増大し、暗電流のような装置ノイズ等によるノイズ信号よりも充分大きな信号を検出することができるため、検出測定の迅速化かつ高感度化が達成できる。
上記力は、超音波Ｕの進行する方向に作用する力であり、その大きさＦ０は、下記式（２）に示すように当該力が作用する物質の体積Ｖおよび当該物質の超音波の吸収係数α等に比例する。
式（２）：
Ｆ０＝２αＶＩ／ｃ０
ここで、Ｆ０は進行する超音波Ｕの放射圧による力の大きさ、Ｉは当該物質に作用する超音波Ｕの強度、ｃ０は媒質における音速を表す。
一般的にサンドイッチ型のアッセイ法における反応は、抗原Ａを検出部１５に固定する前に標識する場合、抗原Ａと蛍光標識抗体ＢＦとを反応させる一次反応、蛍光標識抗体ＢＦ-抗原Ａの複合体と固定化抗体Ｂ１とを反応させる二次反応の二段階に分けられる。一次反応は、充分に高濃度の蛍光標識抗体ＢＦと抗原Ａとを液体試料Ｓ中で反応させるために、反応効率がよく、短時間で抗原Ａの約９０％以上が結合する。これに対して、二次反応は、液体試料Ｓ中の上記複合体中の抗原Ａと二次元平面の検出部１５上の固定化抗体Ｂ１との反応なので、反応効率が悪く、数％以下の結合率となる。このため、二次反応の反応効率を上げることが非常に重要で、本発明において実現する検出部１５上への複合体（抗原Ａ）の輸送および複合体（抗原Ａ）の濃縮は非常に高い効果を示す。
さらに、本発明は、進行する超音波を利用しているため、特許文献３に開示されている流路中に定在波を生成する方法と比較して、非常に簡便である。
以上のように、本実施形態に係る被検物質検出方法は、液体試料が流下される流路を有する流路部材と検出部と音響吸収体とを備えた検出チップを用い、液体試料と、標識物質を含有する標識結合物質であって被検物質の量に応じた量が検出部に固定される標識結合物質とを流路に流下し、超音波照射領域を液体試料が通過する際、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射し、検出部に測定光を照射し、測定光の照射に起因して生じる標識物質からの信号光を検出し、検出した信号光の量に基づき、検出部に固定された標識結合物質の量を測定して、被検物質を検出するものである。これにより、超音波を吸収する音響吸収体に流路を横切るように超音波が照射されることにより、流路中の物質に進行する超音波の放射圧による力が作用することになる。この結果、被検物質を流路に設けられた検出部で検出する被検物質検出において、被検物質の迅速かつ感度の高い検出が可能となる。
さらに、本実施形態に係る被検物質検出チップは、被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と、流路に接続された、流路に液体試料を流入するための流入口と、流路に接続された、流路に流入された液体試料を流下させるための空気口とを有する流路部材を備えた被検物質検出チップにおいて、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部であって被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定された検出部と、流路部材の所定部分であって第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する部分に設けられた音響吸収体とを備えたものである。これにより、上記被検物質検出方法を実施することが可能となり、この結果、被検物質を流路に設けられた検出部で検出する被検物質検出において、被検物質の迅速かつ感度の高い検出が可能となる。
さらに、本実施形態に係る被検物質検出装置は、被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と流路に接続された流入口と流路に接続された空気口とを有する流路部材、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部、および音響吸収体を備え、検出部は、被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定されたものであり、音響吸収体は、第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する流路部材の所定部分に設けられたものである被検物質検出チップと、流路部材に設けられた、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射する超音波照射手段と、検出部に測定光を照射する光照射手段と、測定光の照射に起因して生じる検出部からの信号光を検出する光検出器とを備えたものである。これにより、上記被検物質検出方法を実施することが可能となり、この結果、被検物質を流路に設けられた検出部で検出する被検物質検出において、被検物質の迅速かつ感度の高い検出が可能となる。
＜第１の実施形態の設計変更＞
第１の実施形態において、音響吸収体１７と流路１１との間の部分、および超音波照射部２０と流路１１との間の部分にそれぞれ、音響整合層１８ａおよび１８ｂを設けたが、例えば、図３ａに示されるように、音響吸収体１７と流路１１との間の部分に音響整合層１８ａのみを設けるようにしてもよい。
また、第１の実施形態において、音響吸収体１７が流路部材１２を介して第２の所定領域に対応するように設けられたが、図３ｂに示されるように、音響吸収体１７の表面が第２の所定領域を形成するようにしてもよい。つまりこの場合は、音響吸収体１７は流路部材１２の一部となる。
また、第１の実施形態において、検出装置１が表面プラズモン増強を利用した全反射光学系を有する場合について説明したが、検出装置１はこのような構成に限られない。例えば、検出装置１を、表面プラズモンを誘起するための金属膜を備えずに、誘電体膜（例えばＳｉＯ２膜等）およびポリマー膜等を介して固定化抗体Ｂ１が流路壁面に固定された構成とすることもできる。なお、この場合は、固定化抗体Ｂ１が固定されている領域が検出部となる。さらに、検出装置１を、全反射光学系を用いずに、落射光学系を用いた構成とすることもできる。
また、第１の実施形態において、抗原を標識する標識粒子として蛍光粒子を用いたが、標識粒子としてはその他の光応答性（例えば、燐光、散乱光など）の標識粒子を用いてもよい。
また、第１の実施形態において、サンドイッチ法について説明したが、競合法を用いても構わない。この場合、蛍光標識抗体として、抗原（被検物質）と競合して固定化抗体（固定化結合物質）に特異的に結合する修飾化抗体（修飾化結合物質）と、この修飾化抗体（修飾化結合物質）が修飾された蛍光粒子とからなるものを用いることになる。
また、第１の実施形態において、これらの実施形態では特異的に結合する対の物質として抗原および抗体を用いて抗原抗体反応を利用して説明したが、本発明はタンパク質−補因子反応および酵素基質反応等を利用した検出においても同様の効果を奏する。
また、第１の実施形態において、検出部が形成された流路の上流側の壁面に標識結合物質を乾燥配置した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。つまり、標識結合物質は、液体試料が検出部に到達する前段階で液体試料と混合可能となる場所に配置されていればよい。ここで、「前段階」とは、上記流路内で液体試料と標識結合物質とを混合する場合に限らず、当該流路と独立して検出チップに設けられた場所で液体試料と標識結合物質とを混合する場合も含む意味である。例えば、当該流路（第１の流路）とは独立した第２の流路を検出チップに設けて、当該第２の流路の壁面に標識結合物質を乾燥配置してもよい。この場合、一度第２の流路に液体試料を流下させた後、液体試料は第１の流路に流入せしめられる。さらに例えば、当該流路（第１の流路）とは独立した容器部を検出チップに設けて、当該容器部の壁面に標識結合物質を乾燥配置してもよい。この場合、一度容器部に液体試料を供給して液体試料と標識結合物質とを混合した後、液体試料は第１の流路に流入せしめられる。
また、第１の実施形態において、標識結合物質を流路の壁面に乾燥配置した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、標識結合物質は、被検物質検出キットの一部として設けられてもよい。具体的には、本発明の被検物質検出キットは、本発明の検出チップと標識用溶液とを備える。この検出チップは、第１の実施形態のものと同様に、被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と流路に接続された流入口と流路に接続された空気口とを有する流路部材、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部、および音響吸収体を備え、検出部が、被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定されたものであり、音響吸収体が、第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する流路部材の所定部分に設けられたチップである。一方、標識用溶液は、被検物質を標識するための上記標識結合物質を含有する溶液である。標識用溶液はカップに収容されている。
当該検出キットを用いた場合において被検物質の標識は、被検物質を含有する液体試料および標識用溶液を混合することにより行われる。液体試料および標識用溶液の混合は、上記流路に流入する前に当該液体試料を標識用溶液に供給することにより行ってもよいし、液体試料および標識用溶液を同時に流路に流入せしめることにより流路内で行ってもよい。
「第２の実施形態」
次に、被検物質検出方法並びにそれに用いられる被検物質検出チップおよび被検物質検出装置の第２の実施形態について説明する。図４は、本実施形態の検出方法に用いる検出装置２を示す概略断面図である。なお、本実施形態においても、互いに特異的に結合する対の物質が例えば抗原および抗体であるとして説明を行う。より詳細には本実施形態においては、被検物質を抗原、被検物質と特異的に結合する物質を抗体として、蛍光標識を用いたサンドイッチ法によって全血試料（液体試料）中に含まれている可能性がある抗原を検出する場合について説明する。
本実施形態は、音響吸収体１７が、第１の所定領域に対応する流路部材１２の所定部分に設けられている点で、第１の実施形態と大きく異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
本実施形態の検出方法は、図４に示されるように、検出チップＣ２と、検出部１５よりも上流側に設けられた、流路１１の長さ方向に垂直な方向から流路１１を通って音響吸収体１７に対して超音波Ｕを照射する超音波照射部２０と、超音波照射部２０を制御する超音波制御部２１と、光源２２と、光検出器２３とを備えた検出装置２を用いて実施されるものである。検出チップＣ２は、流路１１と、流路１１に接続された、流路１１に液体試料を流入させるための流入口１４ａと、流路１１に接続された、流入口１４ａから流入した液体試料を流路１１に流下させるための空気口１４ｂとを有する流路部材１２、流路１１の第１の所定領域に形成された検出部１５、第１の所定領域に対応する流路部材１２の所定部分に設けられた音響吸収体１７、および、第１の所定領域よりも上流側に乾燥配置された蛍光標識抗体ＢＦを備えている。
本実施形態の検出方法は具体的には、上記検出装置２を用いて、抗原Ａが含まれている可能性がある全血試料Ｓを流路１１に流下させ、全血試料Ｓを蛍光標識抗体ＢＦと接触せしめ、液体試料と蛍光標識抗体ＢＦとを流路に流下し、超音波照射領域を全血試料Ｓが通過する際、流路１１を横切るように音響吸収体１７に向かって超音波Ｕを照射し、検出部１５に光源２２を用いて測定光Ｌｅを照射し、流路１１を流下する全血試料Ｓが検出部１５に到達した後、測定光Ｌｅの照射に起因して生じる蛍光標識抗体ＢＦからの蛍光Ｌｆを光検出器２３で検出し、検出した蛍光Ｌｆの量に基づき、検出部１５に固定された蛍光標識抗体ＢＦの量を測定して、抗原Ａを検出するものである。このとき、上記全血試料Ｓ内に抗原Ａが含まれている場合には、蛍光標識抗体ＢＦが当該抗原Ａと結合し、そして蛍光標識抗体ＢＦがその抗原Ａを介して、検出部１５上に固定された固定化抗体Ｂ１に結合することになる。
音響吸収体１７は、第１の所定領域に対応する流路部材１２の所定部分に設けられている。音響吸収体１７がこのように設けられたとしても、液体試料Ｓ中の物質（光源Ａや蛍光標識抗体ＢＦ、およびこれらの複合体）を第１の所定領域近傍に濃縮することができる。ただし、液体試料Ｓ中の物質を効率よく濃縮するという観点から、第１の実施形態のように、音響吸収体１７は第２の所定領域に対応する流路部材１２の所定部分に設けられていることが好ましい。
音響吸収体１７が上記のように設けられた場合、検出部１５が音響吸収体１７および超音波照射部２０等の陰に入らないように、光源２２および光検出器２３を配置する必要がある。例えば、図４では、測定光Ｌｅが金属膜１６と音響整合層１８ａとの界面に入射しやすくなるように、幅および厚さが第１の実施形態に比してより大きな音響整合層１８ａが設けられている。また、図４では、蛍光Ｌｆが検出されやすくなるように、第１の実施形態に比してより斜め方向から蛍光Ｌｆを検出できるように光検出器２３が設けられている。
以上のように、本実施形態に係る被検物質検出方法も、液体試料が流下される流路を有する流路部材と検出部と音響吸収体とを備えた検出チップを用い、液体試料と、標識物質を含有する標識結合物質であって被検物質の量に応じた量が検出部に固定される標識結合物質とを流路に流下し、超音波照射領域を液体試料が通過する際、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射し、検出部に測定光を照射し、測定光の照射に起因して生じる標識物質からの信号光を検出し、検出した信号光の量に基づき、検出部に固定された標識結合物質の量を測定して、被検物質を検出するものである。したがって、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、本実施形態に係る被検物質検出チップも、被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と、流路に接続された、流路に液体試料を流入するための流入口と、流路に接続された、流路に流入された液体試料を流下させるための空気口とを有する流路部材を備えた被検物質検出チップにおいて、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部であって被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定された検出部と、流路部材の所定部分であって第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する部分に設けられた音響吸収体とを備えたものである。したがって、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、本実施形態に係る被検物質検出装置も、被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と流路に接続された流入口と流路に接続された空気口とを有する流路部材、流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部、および音響吸収体を備え、検出部は、被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定されたものであり、音響吸収体は、第１の所定領域および／または第１の所定領域の流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する流路部材の所定部分に設けられたものである被検物質検出チップと、流路部材に設けられた、流路を横切るように音響吸収体に向かって超音波を照射する超音波照射手段と、検出部に測定光を照射する光照射手段と、測定光の照射に起因して生じる検出部からの信号光を検出する光検出器とを備えたものである。したがって、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
１、２ 被検物質検出装置
１１ 流路
１２ 流路部材
１３ 下板部材
１４ 上板部材
１４ａ 流入口
１４ｂ 空気口
１５ 検出部
１６ 金属膜
１７ 音響吸収体
１８ａ、１８ｂ 音響整合層
２０ 超音波照射部
２１ 超音波制御部
２２ 光源
２３ 光検出器
Ａ 被検物質
Ｂ１ 固定化抗体
Ｂ２ 修飾化抗体
ＢＦ 蛍光標識抗体
Ｃ１、Ｃ２ 被検物質検出チップ
Ｅｗ 増強場
Ｌｅ 測定光
Ｌｆ 蛍光
Ｓ 液体試料
Ｕ 超音波

Claims (12)

  1. 液体試料中に含まれている可能性がある被検物質を検出する被検物質検出方法であって、
    前記液体試料が流下される流路を有する流路部材と、前記流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部であって前記被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定された前記検出部と、前記流路部材の所定部分であって前記第１の所定領域および／または該第１の所定領域の前記流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する所定部分に設けられた音響吸収体とを備えた検出チップを用い、
    前記液体試料と、標識物質を含有する標識結合物質であって前記被検物質の量に応じた量が前記検出部に固定される前記標識結合物質とを前記流路に流下し、
    超音波を照射可能となっている超音波照射領域を前記液体試料が通過する際、前記流路を横切るように前記音響吸収体に向かって超音波を照射し、
    前記検出部に測定光を照射し、
    前記測定光の照射に起因して生じる前記標識物質からの信号光を検出し、
    検出した前記信号光の量に基づき、前記検出部に固定された前記標識結合物質の量を測定して、前記被検物質を検出することを特徴とする被検物質検出方法。
  2. 前記音響吸収体が、前記第２の所定領域に対応する所定部分に設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の被検物質検出方法。
  3. 被検物質が含まれている可能性がある液体試料が流下される流路と、該流路に接続された、前記流路に前記液体試料を流入するための流入口と、前記流路に接続された、前記流路に流入された前記液体試料を流下させるための空気口とを有する流路部材を備えた被検物質検出チップにおいて、
    前記流路の壁面の第１の所定領域に形成された検出部であって前記被検物質と特異的に結合する固定化結合物質が表面に固定された前記検出部と、
    前記流路部材の所定部分であって前記第１の所定領域および／または該第１の所定領域の前記流路に沿った上流側の第２の所定領域に対応する所定部分に設けられた音響吸収体とを備えたものであることを特徴とする被検物質検出チップ。
  4. 前記流路部材に設けられた、前記流路を横切るように前記音響吸収体に向かって超音波を照射する超音波照射部を備えたものであることを特徴とする請求項３に記載の被検物質検出チップ。
  5. 前記流路部材が、前記音響吸収体と前記流路との間の部分、および前記超音波照射部と前記流路との間の部分の少なくとも一方に音響整合層を有することを特徴とする請求項３または４に記載の被検物質検出チップ。
  6. 前記流路部材が、前記超音波照射部を嵌め込むための凹部を有することを特徴とする請求項４に記載の被検物質検出チップ。
  7. 前記液体試料が前記検出部に到達する前段階で前記液体試料と混合可能となる場所に配置された標識結合物質を備え、
    該標識結合物質が、
    前記被検物質と特異的に結合する第１の修飾化結合物質、および前記被検物質と競合して前記固定化結合物質と特異的に結合する第２の修飾化結合物質のうち一方の修飾化結合物質と、
    該一方の修飾化結合物質が修飾された標識物質とからなるものであることを特徴とする請求項３から６いずれかに記載の被検物質検出チップ。
  8. 前記混合可能な場所が前記第２の所定領域よりも上流側の前記流路の壁面上であることを特徴とする請求項７に記載の被検物質検出チップ。
  9. 前記混合可能な場所が前記流路とは独立して前記流路部材に設けられた第２の流路であることを特徴とする請求項７に記載の被検物質検出チップ。
  10. 前記混合可能な場所が前記流路とは独立して前記流路部材に設けられた容器部であることを特徴とする請求項７に記載の被検物質検出チップ。
  11. 請求項３から６いずれかに記載の被検物質検出チップと、
    前記被検物質を標識するための標識結合物質を含有する標識用溶液とを備え、
    前記標識結合物質が、
    前記被検物質と特異的に結合する第１の修飾化結合物質、および前記被検物質と競合して前記固定化結合物質と特異的に結合する第２の修飾化結合物質のうち一方の修飾化結合物質と、
    該一方の修飾化結合物質が修飾された標識物質とからなるものであることを特徴とする被検物質検出キット。
  12. 請求項３に記載の被検物質検出チップを用いた被検物質検出方法に使用される被検物質検出装置であって、
    前記流路を横切るように前記音響吸収体に向かって超音波を照射する超音波照射手段と、
    前記検出部に測定光を照射する光照射手段と、
    前記測定光の照射に起因して生じる前記検出部からの信号光を検出する光検出器とを備えたものであることを特徴とする被検物質検出装置。
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