JP5681077B2 - Measuring method and measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、被検出物質と結合した光応答性標識物質から生じる光を検出して被検物質の分析を行う光検出法を用いた測定方法および測定装置に関するものである。 The present invention relates to a measurement method and a measurement apparatus using a light detection method for analyzing a test substance by detecting light generated from a photoresponsive labeling substance bonded to the test substance.
バイオ測定等において、蛍光法は高感度かつ容易な測定法として広く用いられている。蛍光法とは、特定波長の光に励起されて蛍光を発する被検出物質を含むと考えられる試料に、上記特定波長の励起光を照射し、このとき発せられる蛍光を検出することによって定性的または定量的に被検出物質の存在を確認する方法である。また、被検出物質自身が蛍光材料ではない場合、この被検出物質を有機蛍光色素等の蛍光標識で標識し、その後同様にして蛍光を検出することにより、その標識の存在をもって被検出物質の存在を確認する方法である。 In bio-measurement and the like, the fluorescence method is widely used as a highly sensitive and easy measurement method. The fluorescence method is qualitative or qualitative by irradiating a sample considered to contain a substance to be detected that emits fluorescence when excited by light of a specific wavelength, by irradiating the excitation light of the specific wavelength and detecting the fluorescence emitted at this time. This is a method for quantitatively confirming the presence of a substance to be detected. In addition, when the substance to be detected is not a fluorescent material, the substance to be detected is labeled with a fluorescent label such as an organic fluorescent dye, and then the fluorescence is detected in the same manner. It is a method to confirm.
上記蛍光法において、試料を流しながら特定の被検出物質のみを効率よく検出できる等の理由から、以下に示す2つの方法により被検出物質を分析チップのセンサ部表面に固定し、その後蛍光検出を行う手法が一般的である。このような手法の1つは、例えば被検出物質が抗原である場合に、センサ部表面に固定された1次抗体に、抗原を特異的に結合させ、次いで、蛍光標識が付与された、抗原と特異的に結合する2次抗体を、さらに上記抗原に結合させることにより、1次抗体―抗原―2次抗体という結合状態を形成し、2次抗体に付与されている蛍光標識からの蛍光を検出する、所謂サンドイッチ法である。また、もう1つは、例えば被検出物質が抗原である場合に、センサ部表面に固定された1次抗体に、抗原と蛍光標識が付与された2次抗体(前述の2次抗体と異なり、1次抗体と特異的に結合する)とを、競合的に1次抗体と結合させ、競合的に結合した2次抗体に付与されている蛍光標識からの蛍光を検出する、所謂競合法である。 In the above fluorescence method, for the reason that only a specific target substance can be efficiently detected while flowing a sample, the target substance is fixed on the surface of the sensor part of the analysis chip by the following two methods, and then fluorescence detection is performed. The technique to perform is common. One such technique is, for example, when the substance to be detected is an antigen, the antigen is specifically bound to the primary antibody immobilized on the surface of the sensor unit, and then a fluorescent label is attached. A secondary antibody that specifically binds to the antigen, and further binds to the antigen to form a primary antibody-antigen-secondary antibody binding state, and the fluorescence from the fluorescent label attached to the secondary antibody This is a so-called sandwich method for detection. The other is, for example, when the substance to be detected is an antigen, a secondary antibody in which an antigen and a fluorescent label are attached to the primary antibody immobilized on the surface of the sensor unit (unlike the above-described secondary antibody, Is a so-called competition method in which the primary antibody is bound to the primary antibody competitively and the fluorescence from the fluorescent label attached to the competitively bound secondary antibody is detected. .
また、蛍光検出においてS/N比を向上できる等の理由から、上記のような方法によって間接的にセンサ部に固定された蛍光標識を、エバネッセント光により励起するエバネッセント蛍光法が提案されている。エバネッセント蛍光法は、励起光をセンサ部裏面から入射し、センサ部表面に染み出すエバネッセント光により蛍光標識を励起して、その蛍光標識から生じる蛍光を検出するものである。 In addition, for the reason that the S / N ratio can be improved in fluorescence detection, an evanescent fluorescence method has been proposed in which a fluorescent label indirectly fixed to a sensor unit by the above-described method is excited by evanescent light. In the evanescent fluorescence method, excitation light is incident from the back surface of the sensor unit, and the fluorescent label is excited by evanescent light that oozes out to the surface of the sensor unit, and fluorescence generated from the fluorescent label is detected.
一方、エバネッセント蛍光法において、感度を向上させるため、プラズモン共鳴による電場増強の効果を利用する方法が、特許文献1、非特許文献1などに提案されている。この表面プラズモン増強蛍光法は、プラズモン共鳴を生じさせるため、センサ部に金属層を設け、この金属層に表面プラズモンを生じさせ、その電場増強作用によって、蛍光信号を増大させてS/N比を向上させるものである。
On the other hand, in order to improve sensitivity in the evanescent fluorescence method, a method using the effect of electric field enhancement by plasmon resonance has been proposed in
また、エバネッセント蛍光法において、表面プラズモン増強蛍光法と同様に、センサ部の電場を増強する効果を有する方法として、光導波モードによる電場増強効果を利用する方法が非特許文献2に提案されている。この光導波モード増強蛍光分光法(OWF:Optical waveguide mode enhanced fluorescence spectroscopy)は、センサ部に金属層と、誘電体などからなる光導波層とを順次形成し、この光導波層に光導波モードを生じさせ、その電場増強効果によって、蛍光信号を増強させるものである。 Further, in the evanescent fluorescence method, as in the surface plasmon enhanced fluorescence method, as a method having the effect of enhancing the electric field of the sensor unit, a method using the electric field enhancement effect by the optical waveguide mode is proposed in Non-Patent Document 2. . In this optical waveguide mode enhanced fluorescence spectroscopy (OWF), a metal layer and an optical waveguide layer made of a dielectric or the like are sequentially formed on a sensor portion, and an optical waveguide mode is formed on the optical waveguide layer. The fluorescence signal is enhanced by the electric field enhancement effect.
また、特許文献2および非特許文献3には、上記に示した蛍光法のように蛍光標識からの蛍光を検出するのではなく、その蛍光が金属層に新たに表面プラズモンを誘起することによって生じる放射光(SPCE: Surface Plasmon-Coupled Emission)を検出する方法が提案されている。 Further, in Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, instead of detecting fluorescence from a fluorescent label as in the fluorescence method described above, the fluorescence is generated by newly inducing surface plasmon in the metal layer. A method for detecting synchrotron radiation (SPCE: Surface Plasmon-Coupled Emission) has been proposed.
以上のように、バイオ測定等における測定方法としては、種々の方法が提案されている。 As described above, various methods have been proposed as measurement methods in biomeasurement and the like.
上記のような蛍光法を用いた測定装置に用いられる分析チップでは、生体から採取する検体溶液量を少なくしたり検出速度を速くするために、μTAS(Micro Total Analysis Systems)技術が多く採用されているが、μTAS方式の分析チップに形成される微小流路は一般的に非常に狭いため、試料液の粘度が高くなる程、試料液の送液速度が低下する。また、これ以外にも、微小流路内の湿潤状態等によっても試料液の送液速度が変化する。 In the analysis chip used in the measurement apparatus using the fluorescence method as described above, in order to reduce the amount of the sample solution collected from the living body and increase the detection speed, μTAS (Micro Total Analysis Systems) technology is often used. However, since the microchannel formed in the μTAS type analysis chip is generally very narrow, the higher the viscosity of the sample solution, the lower the sample solution feeding speed. In addition to this, the liquid feeding speed of the sample liquid also changes depending on the wet state in the microchannel.
微小流路内のセンサ部上に供給される試料液の送液速度が変化すると、単位時間当たりにセンサ部上に供給される被検出物質の量が変化してしまうため、特にセンサ部における反応の変化速度を測定(レート測定)することによって被検出物質の量を特定する場合には、試料液の粘度や微小流路内の湿潤状態等の違いにより測定結果にバラツキが生じて正確な測定を行うことができない。 Since the amount of the substance to be detected supplied on the sensor unit per unit time changes when the liquid feed rate of the sample liquid supplied on the sensor unit in the microchannel changes, the reaction in the sensor unit in particular When the amount of a substance to be detected is specified by measuring the rate of change of the sample (rate measurement), the measurement results vary due to differences in the viscosity of the sample liquid, the wet state in the microchannel, and so on. Can not do.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、被検出物質と結合した光応答性標識物質から生じる光を検出して被検物質の分析を行う測定装置において、試料液の送液速度の影響を排除して、測定精度を向上させた測定方法および測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a measuring apparatus that analyzes light to be detected by detecting light generated from a photoresponsive labeling substance that is bound to a substance to be detected, An object of the present invention is to provide a measurement method and a measurement apparatus in which the measurement accuracy is improved by eliminating the influence.
本発明の測定方法は、流路部材内に試料液を流通させる微小流路が設けられ、微小流路内の一部にセンサ部が配設されてなる分析チップを用いて、微小流路内に試料液を送液することによりセンサ部上に被検出物質を含む試料液を接触させて、試料液に含有される被検出物質の量に応じた量の光標識結合物質をセンサ部上に結合させ、光標識結合物質を励起させ、励起に起因して生じる光を検出して、被検出物質の量を測定する測定方法において、試料液が微小流路内の所定の測定開始位置から所定の測定終了位置に到達するまでの所要時間を測定し、被検出物質の量の測定結果に対して、所要時間が長い程、被検出物質の量が多くなるように測定結果を補正することを特徴とする。 The measurement method of the present invention uses an analysis chip in which a microchannel for allowing a sample liquid to flow in a channel member is provided, and a sensor part is disposed in a part of the microchannel, The sample liquid containing the substance to be detected is brought into contact with the sensor section by feeding the sample liquid to the sensor section, and an amount of the photolabel binding substance according to the amount of the substance to be detected contained in the sample liquid is placed on the sensor section. In a measurement method for measuring the amount of a substance to be detected by detecting light generated due to excitation and detecting light generated due to excitation, a sample liquid is predetermined from a predetermined measurement start position in a microchannel. Measure the time required to reach the measurement end position and correct the measurement result so that the amount of the detected substance increases as the required time increases with respect to the measurement result of the quantity of the detected substance. Features.
本発明の測定装置は、上記測定方法に用いられる測定装置であって、分析チップを収容するための収容部と、収容部に収容される分析チップのセンサ部の位置に、光標識結合物質を励起させるための励起光を照射する励起光照射光学系と、励起に起因して生じる光を検出する光検出手段と、光検出手段による検出結果に基づいて、被検出物質の量を算出する演算手段と、試料液が微小流路内の所定の測定開始位置から所定の測定終了位置に到達するまでの所要時間を測定する所要時間測定手段と、被検出物質の量の算出結果に対して、所要時間が長い程、被検出物質の量が多くなるように算出結果を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。 The measuring device of the present invention is a measuring device used in the above-described measuring method, and a photolabel binding substance is placed at a position of a housing portion for housing an analysis chip and a sensor portion of the analysis chip housed in the housing portion. An excitation light irradiation optical system for irradiating excitation light for excitation, a light detection means for detecting light caused by excitation, and an operation for calculating the amount of a substance to be detected based on a detection result by the light detection means Means, a required time measuring means for measuring a time required for the sample liquid to reach a predetermined measurement end position from a predetermined measurement start position in the microchannel, and a calculation result of the amount of the substance to be detected, And a correction unit that corrects the calculation result so that the amount of the substance to be detected increases as the required time increases.
本発明の測定装置においては、微小流路内の圧力を測定する圧力測定手段をさらに備え、所要時間測定手段は、試料液の送液時の微小流路内の圧力変化に基づいて、測定開始位置および/または測定終了位置において試料液が通過したことを検出するものとしてもよい。 The measuring apparatus of the present invention further includes a pressure measuring means for measuring the pressure in the microchannel, and the required time measuring means starts measurement based on the pressure change in the microchannel when the sample liquid is fed. It may be detected that the sample liquid has passed at the position and / or the measurement end position.
また、所要時間測定手段は、測定開始位置および/または測定終了位置において試料液が通過したことを光学的に検出するセンサを備えたものとしてもよい。 Further, the required time measuring means may include a sensor that optically detects that the sample liquid has passed at the measurement start position and / or the measurement end position.
また、分析チップのセンサ部は、励起光の照射を受けてエバネッセント波を生じる誘電体プレート上に金属膜が積層されたものとしてもよい。 In addition, the sensor part of the analysis chip may be formed by stacking a metal film on a dielectric plate that generates an evanescent wave when irradiated with excitation light.
なお、「励起に起因して生じる光」とは、励起により光標識結合物質から生じる蛍光、燐光、遅延蛍光、ラマン散乱光等の光に限らず、光標識結合物質と他の物質との間で生じる蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)により発生した光等、励起光の照射を引き金として発生する光であれば、どのような光であってもよい。 Note that “light generated due to excitation” is not limited to light such as fluorescence, phosphorescence, delayed fluorescence, and Raman scattered light generated from a photolabel-binding substance by excitation, but between a photolabel-binding substance and another substance. Any light may be used as long as it is triggered by irradiation with excitation light, such as light generated by fluorescence resonance energy transfer (FRET).
また、光標識結合物質の励起については、光標識結合物質を励起光により直接励起させてもよいし、励起光をセンサ部に照射することによりセンサ部にエバネッセント光を生じさせ、このエバネッセント光により光標識結合物質を励起させてもよい。 As for the excitation of the photolabel binding substance, the photolabel binding substance may be directly excited by excitation light, or evanescent light is generated in the sensor part by irradiating the sensor part with the excitation light. The photolabel binding substance may be excited.
本発明の測定方法および測定装置によれば、流路部材内に試料液を流通させる微小流路が設けられ、微小流路内の一部にセンサ部が配設されてなる分析チップを用いて、微小流路内に試料液を送液することによりセンサ部上に被検出物質を含む試料液を接触させて、試料液に含有される被検出物質の量に応じた量の光標識結合物質をセンサ部上に結合させ、光標識結合物質を励起させ、励起に起因して生じる光を検出して、被検出物質の量を測定する測定方法および測定装置において、試料液が微小流路内の所定の測定開始位置から所定の測定終了位置に到達するまでの所要時間を測定し、被検出物質の量の測定結果に対して、所要時間が長い程、被検出物質の量が多くなるように測定結果を補正するようにしたので、試料液の粘度や微小流路内の湿潤状態等の違いにより微小流路内のセンサ部上に供給される試料液の送液速度が変化しても、これによる影響を補正して正確な測定結果を得ることが可能となる。 According to the measurement method and the measurement apparatus of the present invention, an analysis chip is provided in which a microchannel for allowing a sample liquid to flow is provided in a channel member, and a sensor unit is disposed in a part of the microchannel. The sample liquid containing the substance to be detected is brought into contact with the sensor unit by sending the sample liquid into the microchannel, and the amount of the photolabel binding substance according to the quantity of the substance to be detected contained in the sample liquid In a measurement method and a measurement apparatus for measuring the amount of a substance to be detected by exciting a photolabel binding substance, detecting light generated due to excitation, and measuring the amount of the substance to be detected. The time required to reach the predetermined measurement end position from the predetermined measurement start position is measured, and as the required time is longer than the measurement result of the amount of the detected substance, the amount of the detected substance increases. The measurement results are corrected for the Even if the liquid feeding speed of the sample liquid supplied onto the sensor unit in the micro flow path changes due to the difference in the wet state, it is possible to correct the influence of this and obtain an accurate measurement result. .
以下、図面を参照して本発明の測定装置の一実施の形態である蛍光検出装置について詳細に説明する。図1は本発明の測定装置の一実施の形態である蛍光検出装置の模式図、図2は上記蛍光検出装置のブロック図、図3は上記蛍光検出装置に用いる分析チップの一例を示す模式図、図4は図2の検体処理手段によりノズルチップを用いて検体が検体容器から抽出される様子を示す模式図、図5は図2の検体処理手段によりノズルチップ内の検体が試薬セルに注入・撹拌される様子を示す模式図、図6は図3中のVI−VI線断面図、図7は上記蛍光検出装置における送液時の微小流路内の圧力変化の一例を示すグラフ、図8は上記分析チップ、光照射手段および蛍光検出手段の一例を示す模式図、図9は上記蛍光検出装置による測定結果の一例を示すグラフである。 Hereinafter, a fluorescence detection apparatus according to an embodiment of the measurement apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a fluorescence detection apparatus according to an embodiment of the measurement apparatus of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the fluorescence detection apparatus, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an analysis chip used in the fluorescence detection apparatus. 4 is a schematic diagram showing a state in which the sample is extracted from the sample container using the nozzle tip by the sample processing means in FIG. 2, and FIG. 5 is a diagram in which the sample in the nozzle chip is injected into the reagent cell by the sample processing means in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 3, FIG. 7 is a graph showing an example of a pressure change in the microchannel during liquid feeding in the fluorescence detection device, and FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the analysis chip, light irradiation means, and fluorescence detection means, and FIG. 9 is a graph showing an example of measurement results obtained by the fluorescence detection apparatus.
この蛍光検出装置1は、表面プラズモン共鳴を利用した免疫解析装置であって、蛍光検出装置1により分析を行う際、図1に示す検体が収容された検体容器CBと、検体および試薬を抽出する際に用いられるノズルチップNCと、試薬セルおよびマイクロ流路が形成された分析チップ10が装填される。なお、検体容器CB、ノズルチップNCおよび分析チップ10はいずれも一度使用したら破棄される使い捨てのものである。そして、蛍光検出装置1は検体を分析チップ10のマイクロ流路15に流しながら検体内の被検物質について定量的もしくは定性的な分析を行う。
This
この蛍光検出装置1は、検体処理手段20、光照射手段30、蛍光検出手段40、光照射手段50、光検出手段60、データ分析手段70等を備えている。検体処理手段20は、ノズルチップNCを用いて検体を収容した検体容器CB内から検体を抽出し、抽出した検体を試薬と混合撹拌した検体溶液を生成するものである。また、データ分析手段70は、被検出物質の量を算出する演算手段としての機能、記試料液が流路15内の所定の測定開始位置から所定の測定終了位置に到達するまでの所要時間tを測定する所要時間測定手段としての機能、そして被検出物質の量の算出結果を補正する補正手段としての機能を兼ね備える。データ分析手段70の作用については、後で詳細に説明する。
The
図3は分析チップ10の一例を示す模式図である。分析チップ10は、光透過性の樹脂等の誘電体プレートからなる本体11に注入口12、排出口13、試料セル14a、14b、流路15が形成された構造を有している。注入口12は流路15を介して排出口13に連通しており、排出口13から負圧をかけることにより検体は注入口12から注入されて流路15内に流れ排出口13から排出される。試料セル14a、14bは検体容器CB内の検体に混合する蛍光試薬(第2抗体)を収容する容器である。なお、試料セル14a、14bの開口部はシール部材により封止されており、検体と蛍光試薬とを混合する際にシール部材が穿孔されるようになっている。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the
また、流路15内には検体内の被検物質を検出するためのセンサ部としてのテスト領域TRおよびテスト領域TRの下流側に設けられたコントロール領域CRが形成されている。このテスト領域TR上には第1抗体が固定されており、いわゆるサンドイッチ方式により標識化された抗体を捕捉する。また、コントロール領域CRには参照抗体が固定されており、コントロール領域CR上に検体溶液が流れることにより参照抗体が蛍光物質を捕捉する。なお、コントロール領域CRは2つ形成されており、非特異吸着を検出するためのいわゆるネガ型のコントロール領域CRと、検体差による反応性の違いを検出するためのいわゆるポジ型のコントロール領域CRとが形成されている。
Further, a test region TR as a sensor unit for detecting a test substance in the specimen and a control region CR provided on the downstream side of the test region TR are formed in the
検体処理手段20は、不図示のポンプおよび圧力センサを備えており、分析の開始が指示された際、検体処理手段20のノズル先端には図4に示すようにノズルチップNCが装着されて検体容器CBから検体を吸引する。その後、検体処理手段20は図5に示すように試料セル14aのシール部材を穿孔し試料セル14a内の試薬に検体を混合・撹拌させた後、検体溶液を再びノズルチップNCを用いて吸引する。この動作を試料セル14bについても同様に行う。すると、検体内に存在する被検物質(抗原)Aに試薬内の特異的に結合する第2の結合物質である第2抗体B2が表面に修飾された検体溶液が生成される。そして、検体処理手段20は、検体溶液を収容したノズルチップNCを注入口12上に設置するとともに、排出口13にノズル先端を嵌着し、排出口13から吸引して流路15内を負圧とすることによりノズルチップNC内の検体溶液を流路15内に流入させる。
The sample processing means 20 includes a pump and a pressure sensor (not shown), and when the start of analysis is instructed, a nozzle tip NC is attached to the tip of the nozzle of the sample processing means 20 as shown in FIG. A specimen is aspirated from the container CB. Thereafter, the sample processing means 20 punctures the seal member of the
本測定時における検体溶液の送液速度を安定させるため、本実施の形態の蛍光検出装置1においては、本測定に先だって流路15内を濡らすための送液(一次送液)が行われる。
In order to stabilize the liquid feeding speed of the sample solution at the time of the main measurement, in the
また、検体溶液の粘度や流路15内の湿潤状態等の違いにより微小流路内のセンサ部上に供給される試料液の送液速度が変化すると測定結果に変動が生じるが、このような影響を補正するために、本実施の形態の蛍光検出装置1においては、一次送液の際に、検体溶液が流路15内の所定の測定開始位置から所定の測定終了位置に到達するまでの所要時間tの測定を同時に行う。ここでは、センサ部(テスト領域TRおよびコントロール領域CR)が設けられたセンサ領域の入口を測定開始位置、出口を測定終了位置とする。
In addition, if the liquid feeding speed of the sample liquid supplied onto the sensor unit in the microchannel changes due to the difference in the viscosity of the sample solution or the wet state in the
図6に示すように、センサ領域の流路の深さは、センサ領域に連通する通路部の流路の深さと比較して浅いため、一次送液中の流路15内の圧力を測定すると、図7のグラフに示すように、検体溶液がノズルチップNCからセンサ領域に到達した時点で流路15内の圧力が上昇することになる。
As shown in FIG. 6, since the depth of the flow path in the sensor region is shallower than the depth of the flow path in the passage portion communicating with the sensor region, the pressure in the
また、測定終了位置においては、分析チップ10を挟むようにLED等の光照射手段50および光検出手段60が配されている。これは検体溶液の先端が到達したかどうかを光透過によって見るためのものである。例えば、分析チップ10の下方から上方に向けて光照射手段50から光を照射し、上部の光検出手段60でその光量を検出すると、検体溶液が測定終了位置まで到達していない場合は、流路部材を構成する下側部材11と流路との境界および流路と上側部材12との境界で各々光の一部(約4%程度)が反射して最終的に約8%程度光量が低下し、検体溶液が測定終了位置まで到達している場合は、検体溶液と透明樹脂の屈折率が近く光が反射しないため光量の低下をほとんど生じない。従って、図7のグラフに示すように、検体溶液が測定終了位置まで到達している場合には、到達していない場合と比較して、検出光量が約8%高くなる。このようにして、検出光量の変化により、検体溶液の先端が測定終了位置まで到達したか(すなわち、検出領域部を全て通過したか)を知ることができる。
Further, at the measurement end position, a light irradiation means 50 such as an LED and a light detection means 60 are arranged so as to sandwich the
上述の通り、検体溶液が流路15内の測定開始位置を通過したタイミングおよび測定終了位置に到達したタイミングを測定することができるため、データ分析手段70は、これらの情報に基づいて測定開始位置から測定終了位置に到達するまでの所要時間tの測定を行う。
As described above, since the timing at which the sample solution has passed the measurement start position in the
次に本測定時の動作について説明する。図8は分析チップ、光照射手段および蛍光検出手段の一例を示す模式図である。なお、図6においてはテスト領域TRに着目して説明するが、コントロール領域CRについても同様に励起光Lが照射されるものである。 Next, the operation during this measurement will be described. FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of an analysis chip, light irradiation means, and fluorescence detection means. In FIG. 6, the description will be given focusing on the test region TR, but the excitation light L is similarly applied to the control region CR.
分析チップ10の本体11は、詳細には、光透過性の樹脂等の誘電体により形成された基盤11aおよび上蓋11bからなる。基盤(誘電体プレート)11aには流路15(試料液保持部)を形成するための溝が設けられており、この溝上に上蓋11bが取り付けられることにより、溝部分が流路15(試料液保持部)として機能する。流路15のテスト領域TR(コントロール領域CRも同様)の底面には金属膜16が積層されている。
Specifically, the
光照射手段30は、分析チップ10の裏面側から励起光Lを全反射条件となる入射角度でプリズムを介してテスト領域TRの誘電体プレート17と金属膜16に照射するものである。蛍光検出手段40は、たとえばCCD、CMOS等からなり、テスト領域TRを撮影して画像信号FSを取得するものである。
The light irradiating means 30 irradiates the dielectric plate 17 and the
流路15内に検体溶液が供給され、光照射手段30により励起光Lが誘電体プレート17と金属膜16との界面に対して全反射角以上の特定の入射角度で入射されることにより、金属膜16上の試料S中にエバネッセント波Ewが滲み出し、このエバネッセント波Ewによって金属膜16中に表面プラズモンが励起される。この表面プラズモンにより金属膜16表面に電界分布が生じ、電場増強領域が形成される。すると、金属膜16上に固着された第1抗体B1と結合した蛍光標識物質Fはエバネッセント波Ewにより励起され増強された蛍光を発生する。
A specimen solution is supplied into the
なお、プラズモン増強を利用した検出においては、金属消光が発生して感度が低下するおそれがあるため、例えばシリカ層やポリスチレン層等からなる消光防止層を金属層16上に設けるようにすれば、このような問題を解消することができる。また、蛍光標識物質Fについて、例えば、蛍光色素をポリスチレン粒子やシリカ粒子に内包したものや、金コロイド表面をポリスチレンでコーティングしたもの等といった、消光防止性物質としても、金属消光の問題を解消することができる。
In detection using plasmon enhancement, metal quenching may occur and the sensitivity may be lowered. For example, if a quenching prevention layer made of a silica layer, a polystyrene layer, or the like is provided on the
図2のデータ分析手段70は、蛍光検出手段40により検出された蛍光信号FSの経時変化に基づいて被検物質の分析を行うものである。具体的には、蛍光強度は蛍光標識物質Fの結合した量によって変化するため、図9のグラフ中の実線に示すように時間経過とともに蛍光強度は変化する。データ分析手段70は、複数の蛍光信号FSを所定期間(例えば5分間)において所定のサンプリング周期(例えば5秒周期)で取得し、蛍光強度の時間変化率を解析することにより検体内の被検物質について定量的な分析を行う(レート法)。 The data analysis means 70 in FIG. 2 analyzes the test substance based on the temporal change of the fluorescence signal FS detected by the fluorescence detection means 40. Specifically, since the fluorescence intensity changes depending on the amount of the fluorescent labeling substance F bound thereto, the fluorescence intensity changes with time as shown by the solid line in the graph of FIG. The data analysis means 70 acquires a plurality of fluorescent signals FS in a predetermined sampling period (for example, 5 seconds) in a predetermined period (for example, 5 minutes), and analyzes the change rate of the fluorescence intensity over time, thereby analyzing the test in the sample. Perform quantitative analysis of substances (rate method).
この場合、検体溶液の送液速度が遅い程、単位時間あたりにセンサ領域を通過する蛍光標識物質Fの量が少なくなるため、検出信号値が低くなる傾向となる。送液速度の違いによる検出信号値への影響については、予め既知濃度の検査液を使用した測定を行い、送液速度を変化させたときの検出信号値に基づいて補正係数として求めておく。これにより、データ分析手段70では、一次送液時に測定した所要時間tに基づいて、所要時間tが長い程、蛍光標識物質Fの結合量が多くなるように測定結果の補正を行う。具体的には、図9のグラフに示すように、本測定時に得られた結果(グラフ中実線表示)に対して、所要時間tが長い程、大きい係数を掛けることにより、送液速度の違いによる影響を補正した結果(グラフ中点線表示)を得ることができる。ここで、どの程度の係数を掛けるのかについては、予め取得されている測定結果や種々の条件を考慮して、適宜選択することができる。 In this case, the slower the liquid feeding speed of the sample solution, the smaller the amount of the fluorescent labeling substance F that passes through the sensor area per unit time, and the lower the detection signal value. About the influence on the detection signal value due to the difference in the liquid feeding speed, measurement using a test liquid having a known concentration is performed in advance, and the correction coefficient is obtained based on the detection signal value when the liquid feeding speed is changed. Thereby, in the data analysis means 70, based on the required time t measured at the time of the primary liquid feeding, the measurement result is corrected so that the binding amount of the fluorescent labeling substance F increases as the required time t increases. Specifically, as shown in the graph of FIG. 9, the difference in liquid feeding speed is obtained by multiplying the result obtained during the actual measurement (indicated by a solid line in the graph) by a larger coefficient as the required time t is longer. As a result of correcting the influence of (a dotted line in the graph), the result can be obtained. Here, the degree of the coefficient to be multiplied can be appropriately selected in consideration of the measurement results acquired in advance and various conditions.
また、上記のようにして補正した結果に対して、さらにコントロール領域CRにおける測定結果を用いて補正を行うようにしてもよい。 Moreover, you may make it correct | amend further using the measurement result in control area | region CR with respect to the result corrected as mentioned above.
そして最終的に得られた分析結果は、モニタやプリンタ等からなる情報出力手段4から出力される。 The finally obtained analysis result is output from the information output means 4 comprising a monitor, a printer or the like.
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.
例えば、検体溶液が流路15内の測定開始位置を通過したタイミングおよび測定終了位置に到達したタイミングを検出する方法については、両方ともに流路15内の圧力変化に基づいて検出してもよいし、両方ともに光照射手段50および光検出手段60のようなセンサを用いて光学的に検出してもよい。また、上記以外の方法により検出するようにしてもよい。
For example, as for the method for detecting the timing at which the sample solution passes the measurement start position in the
また、測定結果の補正の方法についても上記に限定されるものではなく、所要時間tが長い程、大きい数値を加算する等、どのような方法を用いてもよい。 Further, the method for correcting the measurement result is not limited to the above, and any method may be used such as adding a larger numerical value as the required time t is longer.
また、本発明の蛍光検出装置は、表面プラズモン増強蛍光法やエバネッセント蛍光法以外にも、光導波モード増強蛍光分光法等、種々の方式に対応させることが可能である。 In addition to the surface plasmon enhanced fluorescence method and evanescent fluorescence method, the fluorescence detection apparatus of the present invention can be adapted to various systems such as an optical waveguide mode enhanced fluorescence spectroscopy.
また、上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。 In addition to the above, it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
1 蛍光検出装置
10 分析チップ
20 検体処理手段
30 光照射手段
40 蛍光検出手段
50 光照射手段
60 光検出手段
70 データ分析手段
CR コントロール領域
FS 蛍光信号
L 励起光
TR テスト領域
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記微小流路内に前記試料液を送液することにより前記センサ部上に被検出物質を含む試料液を接触させて、該試料液に含有される被検出物質の量に応じた量の光標識結合物質を前記センサ部上に結合させ、
前記光標識結合物質を励起させ、
該励起に起因して生じる光を検出して、前記被検出物質の量を測定する測定方法において、
前記微小流路内の所定の測定開始位置を前記試料液が通過したことを前記微小流路内の圧力変化に基づいて検出し、前記微小流路内の所定の測定終了位置を前記試料液が通過したことを光学的に検出することで、前記試料液が前記測定開始位置から前記測定終了位置に到達するまでの所要時間を測定し、
前記被検出物質の量の測定結果に対して、前記所要時間が長い程、前記被検出物質の量が多くなるように測定結果を補正することを特徴とする測定方法。 A microchannel is provided in the channel member for circulating the sample liquid, and the cross-sectional area in the microchannel changes at a predetermined measurement start position in the microchannel. Using an analysis chip in which the sensor part is arranged in the part,
An amount of light corresponding to the amount of the substance to be detected contained in the sample liquid is obtained by bringing the sample liquid into the microchannel to contact the sample liquid containing the substance to be detected on the sensor unit. Binding a label binding substance onto the sensor unit;
Exciting the photolabel binding substance;
In a measurement method for detecting the light caused by the excitation and measuring the amount of the substance to be detected,
Detecting that the sample liquid has passed through a predetermined measurement start position in the microchannel based on a pressure change in the microchannel, and the sample liquid determines a predetermined measurement end position in the microchannel. that has passed by detecting optically measures the time required for the said sample solution reaches the measurement end position from the measurement start position,
A measurement method, wherein the measurement result is corrected so that the amount of the substance to be detected increases as the required time increases with respect to the measurement result of the quantity of the substance to be detected.
前記分析チップを収容するための収容部と、
該収容部に収容される前記分析チップの前記センサ部の位置に、前記光標識結合物質を励起させるための励起光を照射する励起光照射光学系と、
前記励起に起因して生じる光を検出する光検出手段と、
該光検出手段による検出結果に基づいて、前記被検出物質の量を算出する演算手段と、
前記微小流路内の圧力を測定する圧力測定手段と、
前記測定終了位置において前記試料液が通過したことを光学的に検出するセンサと、
前記所要時間を測定する所要時間測定手段と、
前記被検出物質の量の算出結果に対して、前記所要時間が長い程、前記被検出物質の量が多くなるように前記算出結果を補正する補正手段とを備えることを特徴とする測定装置。 A measurement device used in the measurement method according to claim 1,
An accommodating portion for accommodating the analysis chip;
An excitation light irradiation optical system for irradiating excitation light for exciting the photolabel binding substance to the position of the sensor part of the analysis chip accommodated in the accommodation part;
A light detection means for detecting light caused by the excitation;
An arithmetic means for calculating the amount of the substance to be detected based on a detection result by the light detection means;
Pressure measuring means for measuring the pressure in the microchannel;
A sensor that optically detects that the sample liquid has passed at the measurement end position;
A required time measuring means for measuring the required time,
A measuring apparatus comprising: a correction unit that corrects the calculation result so that the amount of the substance to be detected increases as the required time increases with respect to the calculation result of the quantity of the substance to be detected.
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