JP5760880B2 - 計測装置及び計測を行う方法 - Google Patents
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(概略)
第1実施形態は、表面プラズモン励起蛍光分光法(SPFS)による計測を行う計測装置及びSPFSによる計測を行う方法に関する。
図1及び図2に示すように、プリズム1062の上には金膜1064が密着させられ、金膜1064の上には抗体固層膜1066が定着させられる。プリズム1062、金膜1064及び抗体固層膜1066の複合体1120には流路形成物1060が接合される。プリズム1062は金膜1064の一方の主面1130に密着し、抗体固層膜1066は金膜1064の他方の主面1132に定着する。金膜1064は、少なくとも反応区間1092に配置され、気泡検出区間1090にも広がる。金膜1064が反応区間1092のみに配置されてもよい。抗体固層膜1066は、反応区間1092のみに配置され、気泡検出区間1090には広がらない。
図1及び図2に示すように、プリズム1062は、台形柱体である。望ましくは、プリズム1062は、等脚台形柱体である。プリズム1062の一方の傾斜側面1140は励起光ELの入射面になる。プリズム1062の幅狭の平行側面1142は気泡検出光DLの入射面になる。プリズム1062の幅広の平行側面1144は励起光ELの反射面及び気泡検出光DLの出射面になる。プリズム1062の他方の傾斜側面1146は励起光ELの出射面になる。
金膜1064は、薄膜である。金膜1064の膜厚は、望ましくは、30〜70nmであり、典型的には50nmである。ただし、金膜1064の膜厚がこの範囲外であってもよい。
抗体固層膜1066は、一次抗体、抗原及び二次抗体等の反応物を反応させる反応場を形成する。抗体固層膜1066は、非流動体からなる。したがって、一次抗体液、試料液又は二次抗体液が抗体固層膜1066に接触しても、抗体固層膜1066は移動しない。
流路形成物1060には、流路1080が形成される。流路1080の一部は、流路形成物1060の表面に露出し、複合体1120により閉塞される。金膜1064の他方の主面1132は、当該流路1080の一部に面する。流路形成物1060は、接着、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ圧着等により、複合体1120に接合される。ただし、流路形成物1060が他の方法により複合体1120に接合されてもよい。流路形成物1060が2個以上の構成物の結合物であってもよい。
送液機構1016は、一次抗体液、試料液、二次抗体液、バッファー液等の液体を液体入口1100へ供給し、一次抗体液、試料液、二次抗体液、バッファー液等の液体を液体出口1102から回収する。一次抗体液、試料液及び二次抗体液が液体入口1100へ供給された場合は、それぞれ、流路1080が一次抗体液、試料液及び二次抗体液で満たされ、一次抗体液、試料液及び二次抗体液が抗体固層膜1066に接触する。送液機構1016が、一次抗体液、試料液、二次抗体液及びバッファー液以外の液体を供給及び回収してもよい。
図4及び図5の模式図は、一次抗体液が流路に満たされた状態を示す。図4は、気泡が流路に混入しなかった場合を示す。図5は、気泡が流路に混入した場合を示す。図6の模式図は、試料液が流路に満たされた状態を示す。図7の模式図は、二次抗体液が流路に満たされた状態を示す。
一次抗体液1150は、計測される抗原1190と結合し抗体固層膜1066に固定される一次抗体1160を含む。
図1に示すように、励起光用のレーザーダイオード1030は励起光ELを放射し、気泡検出光用のレーザーダイオード1032は、気泡検出光DLを放射する。
図1に示すように、直線偏光板1034は、励起光ELの光路上に配置され、励起光用のレーザーダイオード1030から放射された励起光ELを直線偏光へ変換する。励起光ELの偏光方向は、励起光ELが反射面1144に対してp偏光になるように選択される。これにより、エバネッセント波EFのもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光FLが増加し、計測の感度が向上する。
ミラー1036は、励起光ELの光路上に配置され、直線偏光板1034を通過した励起光ELを反射する。ミラー1036により反射された励起光ELは、プリズム1062に照射される。プリズム1062に照射された光は、入射面1140へ入射し、反射面1144に反射され、出射面1146から出射する。反射面1144への励起光ELの入射角θ1は、全反射条件θc≦θ1を満たす。
CCDセンサー1050は、表面プラズモン励起蛍光FLの光路上に配置され、表面プラズモン励起蛍光FLの光量を測定する。CCDセンサー1050が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、CCDセンサー1050が光電子増倍管等に置き換えられてもよい。
気泡検出光用のフォトダイオード1054は、気泡検出区間1090を透過した気泡検出光DLの光路上に配置され、気泡検出区間1090を透過した気泡検出光DLの光量を測定する。気泡検出光用のフォトダイオード1054が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、気泡検出光用のフォトダイオード1054がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
ローパスフィルター1056は、表面プラズモン励起蛍光FLの光路上に配置される。
気泡が検出される状態と計測が行われる状態とが切り替えられる場合は、光を放射する光源及び光の光量を測定する光量センサーがコントローラー1018により切り替えられる。
コントローラー1018は、制御プログラムを実行する組み込みコンピューターである。1個の組み込みコンピューターがコントローラー1018の機能を担ってもよいし、2個以上の組み込みコンピューターが分担してコントローラー1018の機能を担ってもよい。ソフトウエアを伴わないハードウエアがコントローラー1018の全部又は一部の機能を担ってもよい。ハードウエアは、例えば、オペアンプ、コンパレーター等の電子回路である。コントローラー1018による処理の全部又は一部が、手作業により実行されてもよく、計測装置1000の外部において実行されてもよい。
気泡検出部1110は、気泡検出区間1090を透過した気泡検出光DLの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード1054から取得し、気泡検出区間1090への気泡1170の混入を検出する。気泡検出部1110は、気泡検出区間1090を透過した気泡検出光DLの光量が基準を超えて減少した場合に気泡検出区間1090に気泡1170が混入したと判定する。
送液制御部1112は、気泡検出部1110の判定結果を取得し、送液機構1016を制御し、送液機構1016に液体入口1100へ液体を供給させ液体出口1102から液体を回収させる。液体の供給及び回収の処理は、気泡検出部1110の検出結果によって変化する。
報知制御部1114は、気泡検出部1110の検出結果を取得し、ディスプレイ1020を制御し、計測エラーをディスプレイ1020に報知させる。ディスプレイ1020に代えて又はディスプレイ1020に加えて、他の形式の報知機構が設けられてもよい。報知制御部1114は、当該報知機構を制御し、当該報知機構に計測エラーを報知させる。例えば、ランプ等の発光体が報知機構として設けられ、発光体の点灯、発光体の消灯、発光体の発光色の変更、発光体の点滅等により計測エラーが報知されてもよい。ブザー、スピーカー、ベル等の発音体が設けられ、エラー音の発生、エラーメッセージの発声等により計測エラーが報知されてもよい。
計測制御部1116は、表面プラズモン励起蛍光FLの光量の測定の開始及び終了を制御する。
図8のフローチャートは、計測装置の動作を示す。
図10のフローチャートは、一次抗体液及び二次抗体液の供給中における気泡の混入の検出の手順を示す。
図11のフローチャートは、試料液の供給中における気泡の混入の検出の手順を示す。
図12のフローチャートは、測定中における気泡の混入の検出の手順を示す。
第2実施形態は、第1実施形態の計測装置を置き換える計測装置に関する。以下では、第1実施形態の計測装置と第2実施形態の計測装置との重要な共通点及び相違点が説明される。説明されない事項については、第1実施形態の計測装置の構成が、そのまま又は変形されてから、第2実施形態の計測装置において採用される。第2実施形態の計測装置の構成物には、第1実施形態の計測装置の対応する構成物と同じ名称が付与される。
1010,2010 センサーチップ
1012,2012 照射機構
1014,2014 測定機構
1060,2060 流路形成物
1062,2062 プリズム
1064,2064 金膜
1066,2066 抗体固層膜
1080,2080 流路
1090,2090 気泡検出区間
1092,2092 反応区間
1100,2100 液体入口
1102,2102 液体出口
Claims (4)
- 表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置であって、
気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る流路が形成される流路形成物と、
誘電体媒体と、
前記反応区間に配置され、反応物が反応する反応場を形成する反応場形成物と、
第1の主面及び第2の主面を有し、前記第1の主面に前記誘電体媒体が密着し、前記第2の主面に前記反応場形成物が定着する導電体膜と、
気泡の混入が検出される場合に気泡検出光を前記誘電体媒体に照射し前記気泡検出光に前記誘電体媒体の内部を進行させ前記気泡検出光を前記反応場形成物に照射しないように前記気泡検出区間へ向かわせ、計測が行われる場合に励起光を前記誘電体媒体に照射し前記励起光に前記誘電体媒体の内部を進行させ前記励起光を前記反応区間へ向かわせ前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記励起光を入射させる照射機構と、
気泡の混入が検出される場合に前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定し、計測が行われる場合に前記反応場から放射された表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する測定機構と、
前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量の測定結果を前記測定機構から取得し、前記気泡検出区間への気泡の混入を検出する気泡検出部と、
を備える計測装置。 - 請求項1の計測装置において、
前記照射機構は前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に臨界角より小さい入射角で前記気泡検出光を入射させ、
前記測定機構は前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光の光量を測定し、
前記気泡検出部は前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光の光量が基準より減少した場合に前記気泡検出区間へ気泡が混入したと判定する
計測装置。 - 請求項1の計測装置において、
前記照射機構は前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記気泡検出光を入射させ、
前記測定機構は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定し、
前記気泡検出部は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量が基準より増加した場合に前記気泡検出区間に気泡が混入したと判定する
計測装置。 - 表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う方法であって、
(a) 流路形成物、誘電体媒体、導電体膜及び反応場形成物を備え、気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る流路が前記流路形成物に形成され、前記導電体膜が第1の主面及び第2の主面を有し、前記誘電体媒体が前記第1の主面に密着し、前記反応場形成物が前記第2の主面に定着し、前記反応場形成物が前記反応区間に配置され反応物が反応する反応場を形成する構造物を準備する工程と、
(b) 気泡検出光を前記誘電体媒体に照射し、前記気泡検出光に前記誘電体媒体の内部を進行させ、前記気泡検出光を前記反応場形成物に照射しないように前記気泡検出区間へ向かわせる工程と、
(c) 前記工程(b)と同時に前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定する工程と、
(d) 前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量の測定結果を取得し、前記気泡検出区間への気泡の混入を検出する工程と、
(e) 励起光を前記誘電体媒体に照射し、前記励起光に前記誘電体媒体の内部を進行させ、前記励起光を前記反応区間へ向かわせ、前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記励起光を入射させる工程と、
(f) 前記工程(e)と同時に前記反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する工程と、
を備える計測を行う方法。
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