JP5766642B2 - Measuring method, sensor chip, and measuring apparatus - Google Patents

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Description

後述する実施形態は、概ね、測定方法、センサチップ、および測定装置に関する。   Embodiments described below generally relate to a measurement method, a sensor chip, and a measurement apparatus.

検体溶液に含まれる物質の量を測定する測定装置に用いられるセンサチップには、光導波路型のセンサチップがある。この光導波路型のセンサチップを用いた測定方法においては、検出部の表面にある測定対象物質に起因する吸光度変化量に基づいて測定対象物質の量を測定している。
そして、試薬の量を削減しても高精度の測定が行えるように、検体溶液を保持する保持部を検出部毎に複数設けたセンサチップが提案されている。
しかしながら、複数種類の測定対象物質を精度よく測定することに関しては改善の余地があった。
As a sensor chip used in a measuring device for measuring the amount of a substance contained in a sample solution, there is an optical waveguide type sensor chip. In the measurement method using the optical waveguide sensor chip, the amount of the measurement target substance is measured based on the change in absorbance caused by the measurement target substance on the surface of the detection unit.
A sensor chip has been proposed in which a plurality of holding units for holding a sample solution are provided for each detection unit so that highly accurate measurement can be performed even if the amount of reagent is reduced.
However, there is room for improvement with respect to accurately measuring a plurality of types of substances to be measured.

特開2003−240704号公報JP 2003-240704 A

本発明が解決しようとする課題は、複数種類の測定対象物質を精度よく測定することができる測定方法、センサチップ、および測定装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a measurement method, a sensor chip, and a measurement apparatus that can measure a plurality of types of substances to be measured with high accuracy.

実施形態に係る測定方法は、透光性を有する基板と、前記基板の上に設けられた光学要素部と、前記基板および前記光学要素部の上に設けられた光導波路部と、前記光導波路部の上に設けられ、検体溶液を保持する保持空間を有する保持部と、前記保持空間に投入される少なくとも1つの粒子と、を備え、前記光導波路部は、第1の測定対象物質と特異的に反応する第1の物質が固定された第1の領域と、前記第1の測定対象物質とは異なる第2の測定対象物質と特異的に反応し、前記第1の物質とは異なる第2の物質が固定された第2の領域と、を有し、前記保持部は、前記第1の領域および前記第2の領域を一体に囲み、前記粒子は、基部を有し、前記基部の表面には、前記第1の測定対象物質と特異的に反応する第3の物質、および、前記第2の測定対象物質と特異的に反応する第4の物質の少なくともいずれかが固定されているセンサチップを用いた測定方法である。
そして、この測定方法は、前記保持部の保持空間に検体溶液を導入する工程と、前記検体溶液を導入した後における吸光度を求める工程と、前記保持部の保持空間に導入された前記検体溶液に少なくとも1つの粒子を投入する工程と、前記少なくとも1つの粒子を投入した後における吸光度を求める工程と、前記検体溶液を導入した後における吸光度と、前記少なくとも1つの粒子を投入した後における吸光度と、の差から吸光度変化量を求める工程と、求められた前記吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める工程と、を備えている。
The measurement method according to the embodiment includes a light-transmitting substrate, an optical element portion provided on the substrate, an optical waveguide portion provided on the substrate and the optical element portion, and the optical waveguide. A holding portion having a holding space for holding the sample solution and at least one particle put into the holding space, wherein the optical waveguide portion is unique to the first measurement target substance. The first region in which the first substance that reacts specifically is fixed and the second measurement target substance different from the first measurement target substance specifically reacts with the first region different from the first substance . A second region to which two substances are fixed, the holding unit integrally surrounds the first region and the second region, the particle has a base, and On the surface, a third substance that specifically reacts with the first substance to be measured, and Serial least one of a fourth substance which reacts second analyte and specifically is a measuring method using the sensor chip is fixed.
The measuring method includes a step of introducing a sample solution into the holding space of the holding unit, a step of obtaining an absorbance after the sample solution is introduced, and a step of introducing the sample solution into the holding space of the holding unit. A step of introducing at least one particle, a step of obtaining an absorbance after introducing the at least one particle, an absorbance after introducing the sample solution, and an absorbance after introducing the at least one particle; And a step of obtaining the amount of change in absorbance based on the difference in absorbance and a step of obtaining the amount of the substance to be measured based on the obtained amount of change in absorbance.

(a)は第1の実施形態に係るセンサチップの模式断面図、図1(b)は図1(a)におけるA−A矢視断面図、図1(c)は図1(a)におけるB−B矢視断面図である。(A) is a schematic cross-sectional view of the sensor chip according to the first embodiment, FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 (a), and FIG. 1 (c) is in FIG. It is BB arrow sectional drawing. (a)は第3の物質および第4の物質が固定された粒子9を例示するための模式図、図2(b)は第3の物質が固定された粒子9aを例示するための模式図、図2(c)は第4の物質が固定された粒子9bを例示するための模式図である。FIG. 2A is a schematic diagram for illustrating the particles 9 on which the third substance and the fourth substance are fixed, and FIG. 2B is a schematic diagram for illustrating the particles 9a on which the third substance is fixed. FIG. 2C is a schematic diagram for illustrating the particle 9b on which the fourth substance is fixed. (a)、(b)は、磁性体材料を含む基部を例示するための模式断面図である。(A), (b) is a schematic cross section for illustrating the base containing a magnetic material. (a)は第2の実施形態に係る測定装置を例示するための模式図、図4(b)は図4(a)におけるC−C矢視断面図である。(A) is a schematic diagram for illustrating the measuring apparatus according to the second embodiment, and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 4 (a). (a)〜(c)は、制御部35の作用について例示をするための模式工程図である。(A)-(c) is a schematic process diagram for illustrating about the effect | action of the control part 35. FIG. 第3の実施形態に係る測定方法について例示するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating about the measuring method which concerns on 3rd Embodiment. (a)は第4の実施形態に係るセンサチップの模式断面図、(b)は(a)におけるD−D矢視断面図、(c)は(a)におけるE−E矢視断面図である。(A) is a schematic cross-sectional view of the sensor chip according to the fourth embodiment, (b) is a cross-sectional view taken along the line DD in (a), and (c) is a cross-sectional view taken along the line EE in (a). is there. センサチップ1aを用いる場合の測定方法について例示するためのフローチャートである。It is a flowchart for illustrating about the measuring method in the case of using the sensor chip 1a.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
[第1の実施形態]
図1(a)は第1の実施形態に係るセンサチップの模式断面図、図1(b)は図1(a)におけるA−A矢視断面図、図1(c)は図1(a)におけるB−B矢視断面図である。
図1(a)〜(c)に示すように、センサチップ1には、基板2、光導波路部3、光学要素部4、検出部5、保持部6、保護部7が設けられている。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
[First embodiment]
1A is a schematic cross-sectional view of the sensor chip according to the first embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, and FIG. 1C is FIG. It is a BB arrow sectional view in).
As shown in FIGS. 1A to 1C, the sensor chip 1 is provided with a substrate 2, an optical waveguide unit 3, an optical element unit 4, a detection unit 5, a holding unit 6, and a protection unit 7.

基板2は、平板状を呈し、透光性の材料から形成されている。基板2は、例えば、ガラス(例えば、無アルカリガラス)または石英などから形成することができる。
光導波路部3は、基板2よりも高い屈折率を有し、基板2および光学要素部4の上に設けられている。光導波路部3は、高分子樹脂などから形成され、3μm〜300μm程度のほぼ均一な厚みの膜状体とすることができる。
なお、基板2や光導波路部3の材料や寸法などは例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
The board | substrate 2 exhibits flat form and is formed from the translucent material. The substrate 2 can be formed from, for example, glass (for example, alkali-free glass) or quartz.
The optical waveguide portion 3 has a higher refractive index than the substrate 2 and is provided on the substrate 2 and the optical element portion 4. The optical waveguide portion 3 is formed of a polymer resin or the like, and can be a film-like body having a substantially uniform thickness of about 3 μm to 300 μm.
Note that the materials and dimensions of the substrate 2 and the optical waveguide portion 3 are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.

光学要素部4は、基板2の光導波路部3が設けられた側の主面上に設けられている。すなわち、光学要素部4は、基板2上に設けられている。図1(a)に例示をした光学要素部4は、光導波路部3に光を導入、および出射させる際に回折格子として機能する。そのため、光学要素部4は、基板2よりも高い屈折率を有し所定のピッチ寸法で格子状に設けられている。例えば、光学要素部4は、ピッチ寸法を1μmとし、格子状に設けられたものとすることができる。ただし、ピッチ寸法はこれに限定されるわけではなく適宜変更することができる。   The optical element portion 4 is provided on the main surface of the substrate 2 on the side where the optical waveguide portion 3 is provided. That is, the optical element unit 4 is provided on the substrate 2. The optical element part 4 illustrated in FIG. 1A functions as a diffraction grating when light is introduced into and emitted from the optical waveguide part 3. Therefore, the optical element portion 4 has a higher refractive index than the substrate 2 and is provided in a lattice shape with a predetermined pitch dimension. For example, the optical element portion 4 may be provided in a lattice shape with a pitch dimension of 1 μm. However, the pitch dimension is not limited to this, and can be changed as appropriate.

光学要素部4は、例えば、酸化チタン(TiO)、酸化錫(SnO)、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素(GaAs)、インジウム錫酸化物(ITO)、ポリイミドなどから形成することができる。なお、回折格子として機能する光学要素部4を例示したが、光を光導波路部3内に導入させることができる光学要素を適宜選択することができる。例えば、光学要素部4は、光導波路部3に光を導入、出射させる際にプリズムとして機能するものであってもよい。 The optical element unit 4 may be formed of, for example, titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide, lithium niobate, gallium arsenide (GaAs), indium tin oxide (ITO), polyimide, or the like. it can. In addition, although the optical element part 4 which functions as a diffraction grating was illustrated, the optical element which can introduce light into the optical waveguide part 3 can be selected suitably. For example, the optical element unit 4 may function as a prism when light is introduced into and emitted from the optical waveguide unit 3.

検出部5は、第1の領域3aに設けられる検出部5a、第2の領域3bに設けられる検出部5bを有する。
検出部5a、5bは、検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応する物質から構成される。
この場合、第1の領域3aに固定される第1の物質5aと、第2の領域3bに固定される第2の物質5bとは異なるものとすることもできるし、同じものとすることもできる。 第1の物質5aおよび第2の物質5bは、例えば、検体溶液中の測定対象物質が抗原の場合には、抗体(一次抗体)とすることができる。
なお、以下においては、一例として、第1の物質5aと第2の物質5bとが異なる場合を例示する。
The detection unit 5 includes a detection unit 5a provided in the first region 3a and a detection unit 5b provided in the second region 3b.
The detection units 5a and 5b are made of a substance that specifically reacts with the measurement target substance in the sample solution.
In this case, the first substance 5a fixed to the first region 3a and the second substance 5b fixed to the second region 3b can be different or the same. it can. The first substance 5a and the second substance 5b can be antibodies (primary antibodies), for example, when the substance to be measured in the sample solution is an antigen.
In the following, as an example, a case where the first substance 5a and the second substance 5b are different is illustrated.

第1の領域3aは、保護部7を貫通する孔部7aにより露出した光導波路部3の主面3cの一部分である。第2の領域3bは、保護部7を貫通する孔部7bにより露出した光導波路部3の主面3cの一部分である。
第1の物質5aは、第1の領域3aに固定される。第2の物質5bは、第2の領域3bに固定される。
The first region 3 a is a part of the main surface 3 c of the optical waveguide portion 3 exposed by the hole 7 a that penetrates the protection portion 7. The second region 3 b is a part of the main surface 3 c of the optical waveguide portion 3 exposed by the hole 7 b that penetrates the protection portion 7.
The first substance 5a is fixed to the first region 3a. The second substance 5b is fixed to the second region 3b.

すなわち、第1の領域3aには、後述する測定対象物質14a(第1の測定対象物質の一例に相当する)と特異的に反応する第1の物質5aが固定される。第2の領域3bには、後述する測定対象物質14b(第2の測定対象物質の一例に相当する)と特異的に反応する第2の物質5bが固定される。
第1の物質5aおよび第2の物質5bの固定は、例えば、第1の物質5aおよび第2の物質5bと、光導波路部3の主面3cとの疎水性相互作用や化学結合により行うことができる。
That is, a first substance 5a that specifically reacts with a measurement target substance 14a (corresponding to an example of a first measurement target substance) described later is fixed to the first region 3a. A second substance 5b that specifically reacts with a measurement target substance 14b (corresponding to an example of a second measurement target substance) to be described later is fixed to the second region 3b.
The first substance 5a and the second substance 5b are fixed by, for example, hydrophobic interaction or chemical bonding between the first substance 5a and the second substance 5b and the main surface 3c of the optical waveguide section 3. Can do.

例えば、第1の物質5aおよび第2の物質5bは、シランカップリング剤による疎水化処理を行うことで光導波路部3の主面3cに固定することができる。また、第1の光導波路部3の主面3cに官能基を形成し、既知のリンカー分子を作用させて化学結合により第1の物質5aおよび第2の物質5bを固定してもよい。   For example, the first substance 5 a and the second substance 5 b can be fixed to the main surface 3 c of the optical waveguide portion 3 by performing a hydrophobic treatment with a silane coupling agent. Alternatively, a functional group may be formed on the main surface 3c of the first optical waveguide section 3, and a known linker molecule may be allowed to act to fix the first substance 5a and the second substance 5b by chemical bonding.

なお、図1(a)〜(c)においては、2つの領域が設けられ、2つの領域ごとに異なる物質を固定する場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、3つ以上の領域が設けられ、3つ以上の領域ごとに異なる物質を固定することもできるし、3つ以上の領域を複数のグループに分け各グループごとに異なる物質を固定することもできる。   1A to 1C exemplify the case where two regions are provided and different substances are fixed in each of the two regions, the present invention is not limited to this. For example, three or more areas are provided, and different substances can be fixed in each of the three or more areas, or three or more areas can be divided into a plurality of groups and different substances can be fixed in each group. it can.

保持部6は、光導波路部3の上側(基板2が設けられた側とは反対側)に設けられ、検体溶液を保持する保持空間(反応空間)6aを有する。
保持部6は、枠状を呈し、第1の領域3aおよび第2の領域3bを囲むようにして設けられている。保持部6の一方の端部は保護部7の主面に液密に設けられ、他方の端部は保護部7の主面から離れた位置に設けられている。そのため、保持部6の内側の保持空間6aに検体溶液を保持することができる。
The holding unit 6 is provided on the upper side of the optical waveguide unit 3 (on the side opposite to the side on which the substrate 2 is provided) and has a holding space (reaction space) 6a for holding the sample solution.
The holding part 6 has a frame shape and is provided so as to surround the first region 3a and the second region 3b. One end of the holding part 6 is provided in a liquid-tight manner on the main surface of the protection part 7, and the other end is provided at a position away from the main surface of the protection part 7. Therefore, the sample solution can be held in the holding space 6 a inside the holding unit 6.

保持部6は、保持空間6aに保持される検体溶液に対する耐性の高い材料から形成されている。保持部6は、例えば、フッ素樹脂などから形成することができる。
保持部6は、保護部7に接合されるものであってもよいし、保護部7と一体に形成されるものであってもよい。
The holding unit 6 is made of a material having high resistance to the sample solution held in the holding space 6a. The holding part 6 can be formed from, for example, a fluororesin.
The holding part 6 may be joined to the protection part 7 or may be formed integrally with the protection part 7.

ここで、保持空間6aは、第1の領域3aに設けられた第1の物質5aと、第2の領域3bに設けられた第2の物質5bに対して共通の空間となる。そのため、第1の物質5aに対しては、各物質ごとに検体溶液を保持する場合と比べて2倍の容積を確保することができる。また、第2の物質5bに対しても、各物質ごとに検体溶液を保持する場合と比べて2倍の容積を確保することができる。   Here, the holding space 6a is a space common to the first substance 5a provided in the first region 3a and the second substance 5b provided in the second region 3b. Therefore, the volume of the first substance 5a can be secured twice as much as the case where the specimen solution is held for each substance. In addition, the volume of the second substance 5b can be doubled as compared with the case where the specimen solution is held for each substance.

そのため、各物質ごとに検体溶液を保持する場合と比べて、第1の物質5aに反応させる測定対象物質14aの量と、第2の物質5bに反応させる測定対象物質14bの量を増加させることができる。その結果、複数種類の測定対象物質を精度よく測定することができる。
また、各物質ごとに検体溶液を保持する場合と比べて、センサチップ1の大きさが大きくなることもない。
Therefore, the amount of the measurement target substance 14a to be reacted with the first substance 5a and the amount of the measurement target substance 14b to be reacted with the second substance 5b are increased as compared with the case where the specimen solution is held for each substance. Can do. As a result, a plurality of types of measurement target substances can be measured with high accuracy.
Further, the size of the sensor chip 1 does not increase compared to the case where the specimen solution is held for each substance.

保護部7は、光導波路部3の主面3c上に設けられている。
保護部7の保持部6の内側に位置する部分には、保護部7を貫通する第1の孔部7aおよび第2の孔部7bが設けられている。
第1の孔部7aおよび第2の孔部7bは、第1の領域3aおよび第2の領域3bをそれぞれ画する。
The protection part 7 is provided on the main surface 3 c of the optical waveguide part 3.
A first hole portion 7 a and a second hole portion 7 b that pass through the protection portion 7 are provided in a portion located inside the holding portion 6 of the protection portion 7.
The first hole portion 7a and the second hole portion 7b define a first area 3a and a second area 3b, respectively.

第1の孔部7aおよび第2の孔部7bの形状や大きさには、特に限定はないが、光導波路部3の内部を伝播する光の進行方向における長さが長くなるようにすることが好ましい。光導波路部3の内部を伝播する光の進行方向における長さを長くすれば、後述するエバネッセント波(evanescent wave)などの近接場光が生じる箇所を増加させることができる。そのため、測定の感度を向上させることができる。   The shape and size of the first hole portion 7a and the second hole portion 7b are not particularly limited, but the length in the traveling direction of the light propagating through the optical waveguide portion 3 is increased. Is preferred. If the length in the traveling direction of the light propagating through the inside of the optical waveguide portion 3 is increased, the number of places where near-field light such as an evanescent wave (described later) is generated can be increased. Therefore, measurement sensitivity can be improved.

また、第1の孔部7aと第2の孔部7bの間には、離隔部7cを設けることができる。この場合、離隔部7cは、必ずしも設ける必要はない。例えば、第1の孔部7aおよび第2の孔部7bを1つの孔部とし、1つの孔部の内部に第1の領域3aおよび第2の領域3bを設けるようにしてもよい。ただし、離隔部7cを設けるようにすれば、第1の物質5aおよび第2の物質5bを順次固定する際の作業性を向上させることができる。   Further, a separation portion 7c can be provided between the first hole portion 7a and the second hole portion 7b. In this case, the separation part 7c is not necessarily provided. For example, the first hole 7a and the second hole 7b may be one hole, and the first region 3a and the second region 3b may be provided inside one hole. However, if the separation part 7c is provided, the workability at the time of sequentially fixing the first substance 5a and the second substance 5b can be improved.

保護部7は、光導波路部3を形成する材料よりも低い屈折率の材料から形成されている。また、保護部7は、保持空間6aに保持される検体溶液に対する耐性の高い材料から形成されている。保護部7は、例えば、フッ素樹脂などから形成することができる。   The protection part 7 is made of a material having a lower refractive index than the material forming the optical waveguide part 3. Further, the protection part 7 is formed of a material having high resistance to the sample solution held in the holding space 6a. The protection part 7 can be formed from a fluororesin or the like, for example.

また、センサチップ1を用いて測定を行う際には、粒子9、9a、9bを用いる。
後述するように、粒子9、9a、9bは、保持空間6aに複数投入される。
図2(a)は第3の物質および第4の物質が固定された粒子9を例示するための模式図、図2(b)は第3の物質が固定された粒子9aを例示するための模式図、図2(c)は第4の物質が固定された粒子9bを例示するための模式図である。
Further, when the measurement is performed using the sensor chip 1, the particles 9, 9a, 9b are used.
As will be described later, a plurality of particles 9, 9a, 9b are charged into the holding space 6a.
FIG. 2A is a schematic diagram for illustrating the particles 9 on which the third substance and the fourth substance are fixed, and FIG. 2B is a diagram for illustrating the particles 9a on which the third substance is fixed. FIG. 2C is a schematic diagram for illustrating the particle 9b to which the fourth substance is fixed.

図2(a)に示すように、粒子9は、粒状の基部12と、基部12の表面に固定された第3の物質13aおよび第4の物質13bを有する。
第3の物質13aと第4の物質13bとは異なるものとなっている。
第3の物質13aおよび第4の物質13bは、例えば、検体溶液中の測定対象物質が抗原の場合、抗体(二次抗体)とすることができる。
第3の物質13aおよび第4の物質13bの固定は、例えば、物理吸着、あるいはカルボキシル基やアミノ基等を介した化学結合により行うことができる。
As shown in FIG. 2A, the particle 9 includes a granular base 12 and a third substance 13 a and a fourth substance 13 b fixed to the surface of the base 12.
The third substance 13a and the fourth substance 13b are different.
For example, when the substance to be measured in the sample solution is an antigen, the third substance 13a and the fourth substance 13b can be antibodies (secondary antibodies).
The fixation of the third substance 13a and the fourth substance 13b can be performed, for example, by physical adsorption or chemical bonding via a carboxyl group, an amino group, or the like.

また、図2(b)に示すように、第3の物質13aのみが基部12の表面に固定された粒子9aとすることもできる。
また、図2(c)に示すように、第4の物質13bのみが基部12の表面に固定された粒子9bとすることもできる。
In addition, as shown in FIG. 2B, only the third substance 13a may be a particle 9a fixed on the surface of the base 12.
In addition, as shown in FIG. 2C, only the fourth substance 13b may be a particle 9b fixed on the surface of the base 12.

すなわち、粒子は、基部12を有し、基部12の表面には、後述する測定対象物質14aと特異的に反応する第3の物質13a、および、後述する測定対象物質14bと特異的に反応する第4の物質13bの少なくともいずれかが固定されている。
この場合、第1の物質5aと第3の物質13aは測定対象物質14aと特異的に反応し、第2の物質5bと第4の物質13bは測定対象物質14bと特異的に反応する。
That is, the particles have a base 12, and the surface of the base 12 specifically reacts with a third substance 13 a that specifically reacts with a measurement target substance 14 a described later and a measurement target substance 14 b described below. At least one of the fourth substances 13b is fixed.
In this case, the first substance 5a and the third substance 13a react specifically with the measurement target substance 14a, and the second substance 5b and the fourth substance 13b react specifically with the measurement target substance 14b.

第3の物質13aのみが基部12の表面に固定された粒子9a、あるいは、第4の物質13bのみが基部12の表面に固定された粒子9bとすれば、測定対象となる測定対象物質のみと反応させることができるので高精度の測定を行うことが可能となる。   If only the third substance 13a is the particle 9a fixed on the surface of the base 12, or only the fourth substance 13b is the particle 9b fixed on the surface of the base 12, only the measurement target substance to be measured is obtained. Since it can be made to react, it becomes possible to perform a highly accurate measurement.

一方、第3の物質および第4の物質が基部12の表面に固定された粒子9とすれば、検体溶液に導入する粒子9の数を減らすことが可能となる。例えば、2種類の測定対象物質を測定する場合には、検体溶液に粒子9aおよび粒子9bを導入する必要がある。この場合、2種類の測定対象物質の割合を予め知ることができないため、粒子9aおよび粒子9bの少なくともいずれかの導入量が過剰となるおそれがある。これに対し、第3の物質および第4の物質が基部12の表面に固定された粒子9とすれば、2種類の測定対象物質の割合に応じて自動的に割り振られることになる。そのため、検体溶液に導入する粒子9の数を減らすことが可能となる。   On the other hand, if the third substance and the fourth substance are the particles 9 fixed on the surface of the base portion 12, the number of particles 9 introduced into the specimen solution can be reduced. For example, when measuring two types of substances to be measured, it is necessary to introduce the particles 9a and 9b into the sample solution. In this case, since the ratio of the two types of substances to be measured cannot be known in advance, the introduction amount of at least one of the particles 9a and the particles 9b may be excessive. On the other hand, if the third substance and the fourth substance are the particles 9 fixed on the surface of the base portion 12, they are automatically allocated according to the ratio of the two types of measurement target substances. Therefore, the number of particles 9 introduced into the sample solution can be reduced.

この場合、第1の領域3aに固定された第1の物質5a(例えば、一次抗体)、または第2の領域3bに固定された第2の物質5b(例えば、一次抗体)と、基部12の表面に固定された第3の物質13a(例えば、二次抗体)または第4の物質13b(例えば、二次抗体)とは、それぞれに適合する測定対象物質(例えば、抗原)を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、粒子9、9a、9bが第1の領域3aまたは第2の領域3bに抗原抗体反応により結合されることになる。
なお、第3の物質13aと第4の物質13bとが異なる場合を例示したが、第3の物質13aと第4の物質13bとが同じものとすることができる。
In this case, a first substance 5a (for example, a primary antibody) fixed to the first region 3a or a second substance 5b (for example, a primary antibody) fixed to the second region 3b, and the base 12 The third substance 13a (for example, a secondary antibody) or the fourth substance 13b (for example, a secondary antibody) immobilized on the surface is an antigen antibody via a measurement target substance (for example, an antigen) that matches each of them. Bind by reaction. Thereby, the particles 9, 9a, 9b are bound to the first region 3a or the second region 3b by the antigen-antibody reaction.
In addition, although the case where the 3rd substance 13a and the 4th substance 13b differ was illustrated, the 3rd substance 13a and the 4th substance 13b can be made the same.

基部12の直径寸法は、0.05μm以上、200μm以下とすることができる。この場合、基部12の直径寸法を0.2μm以上、20μm以下とすれば、光の散乱効率を高めることができる。そのため、高精度の測定を行うことが可能となる。
基部12は、例えば、高分子材料から形成することができる。
また、基部12は、磁性体材料を含むものとすることもできる。
The diameter dimension of the base 12 can be 0.05 μm or more and 200 μm or less. In this case, if the diameter of the base 12 is 0.2 μm or more and 20 μm or less, the light scattering efficiency can be increased. For this reason, it is possible to perform highly accurate measurement.
The base 12 can be formed from, for example, a polymer material.
Further, the base 12 may include a magnetic material.

図3(a)、(b)は、磁性体材料を含む基部を例示するための模式断面図である。
図3(a)に示すように基部12bは、磁性ナノ微粒子12aを高分子材料でくるんだ構成を有するものとすることができる。
また、図3(b)に示すように基部12dは、コア12cと、コア12cを覆うように設けられたシェル12eを有するものとすることができる。
コア12cは、高分子材料から形成することができる。シェル12eは、高分子材料から形成され、磁性ナノ微粒子12aを含むものとすることができる。
FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional views for illustrating a base including a magnetic material.
As shown in FIG. 3A, the base 12b may have a configuration in which the magnetic nanoparticles 12a are wrapped with a polymer material.
Moreover, as shown in FIG.3 (b), the base 12d shall have the core 12c and the shell 12e provided so that the core 12c might be covered.
The core 12c can be formed from a polymer material. The shell 12e is formed of a polymer material and can include the magnetic nanoparticle 12a.

あるいは、基部は、磁性体からなる粒子そのものでもよい。
磁性体材料としては、例えば、γ-Fe2O3等の各種フェライト類などを例示することができる。この場合、磁場の印加を停止すると速やかに磁性を失う超常磁性を有する材料とすることが好ましい。
Alternatively, the base may be a particle itself made of a magnetic material.
Examples of the magnetic material include various ferrites such as γ-Fe2O3. In this case, it is preferable to use a material having superparamagnetism that quickly loses magnetism when the application of the magnetic field is stopped.

一般に、超常磁性は、数10nm以下のナノ微粒子で起こる現象である。一方、光の散乱が起きるためには粒子の大きさは数100nm以上である必要がある。そのため、粒子9、9a、9bとしては、例えば、図3(a)、(b)に例示をしたような磁性ナノ微粒子12aを高分子材料などで覆ったものとすることが好ましい。   In general, superparamagnetism is a phenomenon that occurs in nanoparticles of several tens of nm or less. On the other hand, in order for light scattering to occur, the size of the particles needs to be several hundred nm or more. Therefore, as the particles 9, 9 a, 9 b, for example, the magnetic nanoparticles 12 a illustrated in FIGS. 3A and 3B are preferably covered with a polymer material or the like.

また、高分子材料の屈折率は1.5〜1.6程度のものが多く、フェライト類の屈折率は3.0程度である。この場合、粒子9、9a、9bが光導波路部3の表面近くにあるときには、屈折率が高いものほど光を散乱させやすくなる。
そのため、図3(b)に例示をしたように、基部12dの表面近くに磁性ナノ微粒子12aが設けられたものとすれば、測定の感度を向上させることができる。
In addition, the refractive index of polymer materials is often about 1.5 to 1.6, and the refractive index of ferrites is about 3.0. In this case, when the particles 9, 9 a, 9 b are near the surface of the optical waveguide portion 3, the higher the refractive index, the easier it is to scatter light.
Therefore, as illustrated in FIG. 3B, if the magnetic nanoparticle 12a is provided near the surface of the base 12d, the sensitivity of measurement can be improved.

この場合、図3(a)に例示をしたように、単に磁性ナノ微粒子12aを高分子材料でくるんだ基部12bとすれば、磁性ナノ微粒子12aが基部12b全体に分散してしまう場合がある。そのため、測定の感度を向上させるためには、図3(b)に例示をしたように、コア−シェル型の基部12dとし、シェル12eに磁性ナノ粒子12aを高密度に含ませた構造とすることが好ましい。   In this case, as illustrated in FIG. 3A, if the magnetic nanoparticle 12a is simply a base 12b wrapped with a polymer material, the magnetic nanoparticle 12a may be dispersed throughout the base 12b. Therefore, in order to improve the sensitivity of the measurement, as illustrated in FIG. 3B, the core-shell type base 12d is formed, and the magnetic nanoparticles 12a are included in the shell 12e at a high density. It is preferable.

なお、測定対象物質と、第1の物質5a、第2の物質5b、第3の物質13a、第4の物質13bの組み合わせは、抗原と抗体の組み合わせに限られるものではない。
例えば、測定対象物質が糖である場合には、第1の物質5a〜第4の物質13bはレクチンとすることができる。測定対象物質がヌクレオチド鎖である場合には、第1の物質5a〜第4の物質13bはそれに相補的なヌクレオチド鎖とすることができる。測定対象物質がリガンドである場合には、第1の物質5a〜第4の物質13bはそれに対する受容体などとすることができる。
Note that the combination of the substance to be measured and the first substance 5a, the second substance 5b, the third substance 13a, and the fourth substance 13b is not limited to a combination of an antigen and an antibody.
For example, when the measurement target substance is sugar, the first substance 5a to the fourth substance 13b can be lectins. When the substance to be measured is a nucleotide chain, the first substance 5a to the fourth substance 13b can be complementary nucleotide chains. When the measurement target substance is a ligand, the first substance 5a to the fourth substance 13b can be receptors for the first substance 5a to the fourth substance 13b.

[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態に係る測定装置について例示をする。
図4(a)は第2の実施形態に係る測定装置を例示するための模式図、図4(b)は図4(a)におけるC−C矢視断面図である。
なお、本実施の形態においては図2(a)に例示をした粒子9を用いることとしている。また、粒子9の基部12は、磁性体材料を含むものとしている。
[Second Embodiment]
Next, the measurement apparatus according to the second embodiment is illustrated.
FIG. 4A is a schematic view for illustrating the measuring apparatus according to the second embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
In the present embodiment, the particles 9 illustrated in FIG. 2A are used. Further, the base 12 of the particle 9 includes a magnetic material.

図4に示すように、測定装置30には、センサチップ1、投光部31、受光部32、磁場印加部33、磁場印加部34、制御部35、演算部36が設けられている。
投光部31は、センサチップ1に向けて光を出射する。投光部31は、例えば、中心波長が635nm程度の光を出射する発光ダイオードとすることができる。
受光部32は、センサチップ1からの光を受光して、光の強度に応じた電気信号に変換する。受光部32は、例えば、フォトダイオードとすることができる。
また、第1の領域3aおよび第2の領域3bに対して、それぞれ1組の投光部31と受光部32が設けられている。そのため、各領域毎に光の強度、ひいては測定対象物質の量や濃度(例えば、抗原濃度など)を求めることができるようになっている。
As shown in FIG. 4, the measuring device 30 includes a sensor chip 1, a light projecting unit 31, a light receiving unit 32, a magnetic field application unit 33, a magnetic field application unit 34, a control unit 35, and a calculation unit 36.
The light projecting unit 31 emits light toward the sensor chip 1. The light projecting unit 31 can be, for example, a light emitting diode that emits light having a center wavelength of about 635 nm.
The light receiving unit 32 receives the light from the sensor chip 1 and converts it into an electrical signal corresponding to the intensity of the light. The light receiving unit 32 can be, for example, a photodiode.
A pair of light projecting unit 31 and light receiving unit 32 is provided for each of the first region 3a and the second region 3b. For this reason, it is possible to determine the intensity of light, and thus the amount and concentration (for example, antigen concentration, etc.) of the substance to be measured for each region.

磁場印加部33、34は、磁場を生成し、生成した磁場をセンサチップ1に印加することで、磁場に応じて粒子9の位置を変化させる。
なお、磁場印加部33、34は必ずしも必要ではないが、磁場印加部33、および磁場印加部34の少なくともいずれかを設けるようにすれば、測定の精度を向上させることができる。磁場印加部33、34の作用や磁場印加部33、34を設ける効果に関する詳細は後述する。
The magnetic field application units 33 and 34 generate a magnetic field and apply the generated magnetic field to the sensor chip 1 to change the position of the particle 9 according to the magnetic field.
The magnetic field application units 33 and 34 are not necessarily required, but if at least one of the magnetic field application unit 33 and the magnetic field application unit 34 is provided, the measurement accuracy can be improved. Details regarding the operation of the magnetic field application units 33 and 34 and the effect of providing the magnetic field application units 33 and 34 will be described later.

磁場印加部33は、粒子9から見て光導波路部3がある側とは反対の側に設けられている。
例えば、測定装置30の場合には、磁場印加部33は、センサチップ1の上方向に設けられている。
磁場印加部34は、粒子9から見て光導波路部3がある側に設けられている。
例えば、測定装置30の場合には、磁場印加部34は、センサチップ1の下方向に設けられている。
なお、「上方向」とは重力方向における上方向であり、「下方向」とは重力方向における下方向である。
この場合、磁場印加部33は粒子9を光導波路部3から離れる方向へ移動させ、磁場印加部34は粒子9を光導波路部3に近づく方向へ移動させるものとすることができる。
The magnetic field application unit 33 is provided on the side opposite to the side where the optical waveguide unit 3 is present when viewed from the particle 9.
For example, in the case of the measuring device 30, the magnetic field application unit 33 is provided in the upward direction of the sensor chip 1.
The magnetic field application unit 34 is provided on the side where the optical waveguide unit 3 is present when viewed from the particle 9.
For example, in the case of the measuring apparatus 30, the magnetic field application unit 34 is provided in the lower direction of the sensor chip 1.
The “upward direction” is the upward direction in the gravity direction, and the “downward direction” is the downward direction in the gravity direction.
In this case, the magnetic field application unit 33 can move the particles 9 in a direction away from the optical waveguide unit 3, and the magnetic field application unit 34 can move the particles 9 in a direction closer to the optical waveguide unit 3.

磁場印加部33、34は、例えば、永久磁石あるいは電磁石を有するものとすることができる。
磁場印加部33、34がフェライト磁石などの永久磁石を有するものの場合には、永久磁石の磁力やセンサチップ1からの距離を変化させて磁場強度を調整するものとすることができる。
The magnetic field application units 33 and 34 may have, for example, permanent magnets or electromagnets.
When the magnetic field application units 33 and 34 have permanent magnets such as ferrite magnets, the magnetic field strength can be adjusted by changing the magnetic force of the permanent magnets or the distance from the sensor chip 1.

この場合、永久磁石とセンサチップ1との間の距離は、永久磁石とセンサチップ1との間に設けられるスペーサの厚み寸法を変化させたり、リニアモータなどのアクチュエータを用いて永久磁石とセンサチップ1との相対的な位置を変化させたりすることで変化させることができる。   In this case, the distance between the permanent magnet and the sensor chip 1 is such that the thickness dimension of the spacer provided between the permanent magnet and the sensor chip 1 is changed, or an actuator such as a linear motor is used. It can be changed by changing the position relative to 1.

また、磁場印加部33、34が電磁石を有するものの場合には、コイルに流す電流値を変化させて磁場強度を調整するものとすることができる。
この場合、磁場強度を動的に調整するためには、電磁石を用いて電流値により磁場強度を調整することが好ましい。
また、磁場印加部33、34が電磁石を有するものとすれば、パルス状に磁場を印加することができる。
なお、図4(a)に例示をしたものは、磁場印加部33、34が電磁石を有するものの場合である。
Further, in the case where the magnetic field application units 33 and 34 have electromagnets, the magnetic field strength can be adjusted by changing the value of the current flowing through the coil.
In this case, in order to dynamically adjust the magnetic field strength, it is preferable to adjust the magnetic field strength by an electric current value using an electromagnet.
Further, if the magnetic field application units 33 and 34 have electromagnets, the magnetic field can be applied in a pulsed manner.
In addition, what was illustrated to Fig.4 (a) is a case where the magnetic field application parts 33 and 34 have an electromagnet.

制御部35は、磁場印加部33及び磁場印加部34の両方、あるいはいずれか片方により印加する磁場の磁場強度を制御する。この場合、例えば、図4(a)に示すように、磁場印加部33及び磁場印加部34に対して共通の制御部35と、切り替えスイッチ35aとを設けることができる。また、磁場印加部33及び磁場印加部34に対してそれぞれ独立の制御部を設けることもできる。また、磁場印加部33及び磁場印加部34に対して同時に磁場強度の制御を行う制御部を設けることもできる。また、磁場強度を随時制御することで、動的に適切な磁場強度となるように制御する制御部35としてもよい。   The control unit 35 controls the magnetic field strength of the magnetic field applied by both or one of the magnetic field application unit 33 and the magnetic field application unit 34. In this case, for example, as shown in FIG. 4A, a common control unit 35 and a changeover switch 35 a can be provided for the magnetic field application unit 33 and the magnetic field application unit 34. Independent control units may be provided for the magnetic field application unit 33 and the magnetic field application unit 34, respectively. In addition, a control unit that controls the magnetic field strength at the same time for the magnetic field application unit 33 and the magnetic field application unit 34 may be provided. Alternatively, the control unit 35 may be configured to control the magnetic field strength as needed so that the magnetic field strength is dynamically adjusted to an appropriate magnetic field strength.

また、制御部35は、磁場印加部33と磁場印加部34のそれぞれにおいて磁場を印加するタイミングを制御しても良い。例えば、磁場印加部33と磁場印加部34が所定の条件(例えば、所定の時刻あるいは所定の磁場を印加し続ける時間など)に従って、交互に磁場を印加するようにしてもよい。
なお、磁場印加部33と磁場印加部34が設けられる場合を例示したが、いずれか一方が設けられるようにしてもよい。
Further, the control unit 35 may control the timing of applying the magnetic field in each of the magnetic field application unit 33 and the magnetic field application unit 34. For example, the magnetic field application unit 33 and the magnetic field application unit 34 may alternately apply a magnetic field according to a predetermined condition (for example, a predetermined time or a time during which a predetermined magnetic field is continuously applied).
In addition, although the case where the magnetic field application part 33 and the magnetic field application part 34 were provided was illustrated, either one may be provided.

演算部36は、受光部32からの出力に基づいて、測定対象物質の量などを演算する。 例えば、演算部36は、実験などを行うことで予め求められた受光部32からの出力と吸光度との関係と、受光部32からの出力と、から吸光度を演算する。
そして、演算部36において吸光度変化量を演算する場合には、まず、検体溶液を導入した直後の吸光度を演算する。次に、磁場印加部33により磁場を印加して、測定対象物質を介さずに第1の領域3aおよび第2の領域3bに吸着している粒子9を上方に移動させる。そして、粒子9を上方に移動させた後の吸光度を演算する。次に、検体溶液を導入した直後の吸光度と、粒子9を上方に移動させた後の吸光度との差から吸光度変化量を演算する。
そして、演算部36は、実験などを行うことで予め求められた測定対象物質の量と吸光度変化量との関係と、演算された吸光度変化量と、から測定対象物質の量を演算する。この際、演算部36は、検体溶液中の測定対象物質の濃度(例えば、抗原濃度など)などを演算することもできる。
また、第1の物質5aと第2の物質5bとが異なり、第3の物質13aと第4の物質13bとが異なる場合は、異なる種類の測定対象物質の量などを一度に測定することができる。
また、第1の物質5aと第2の物質5bとが同じであり、第3の物質13aと第4の物質13bとが同じである場合は、1種類の測定対象物質の量などを一度に複数回測定することができる。そのため、測定対象物質の量などの平均値などを一度に測定することができる。
The calculating unit 36 calculates the amount of the measurement target substance based on the output from the light receiving unit 32. For example, the calculation unit 36 calculates the absorbance from the relationship between the output from the light receiving unit 32 and the absorbance obtained in advance through experiments and the output from the light receiving unit 32.
When calculating the absorbance change amount in the calculation unit 36, first, the absorbance immediately after the introduction of the sample solution is calculated. Next, a magnetic field is applied by the magnetic field application unit 33, and the particles 9 adsorbed on the first region 3a and the second region 3b are moved upward without passing through the measurement target substance. Then, the absorbance after moving the particles 9 upward is calculated. Next, the absorbance change amount is calculated from the difference between the absorbance immediately after the sample solution is introduced and the absorbance after the particles 9 are moved upward.
Then, the calculation unit 36 calculates the amount of the measurement target substance from the relationship between the amount of the measurement target substance and the absorbance change amount obtained in advance by performing an experiment or the like, and the calculated absorbance change amount. At this time, the calculation unit 36 can also calculate the concentration (for example, antigen concentration) of the measurement target substance in the sample solution.
Further, when the first substance 5a and the second substance 5b are different and the third substance 13a and the fourth substance 13b are different, it is possible to measure the amounts of different kinds of measurement target substances at a time. it can.
In addition, when the first substance 5a and the second substance 5b are the same, and the third substance 13a and the fourth substance 13b are the same, the amount of one kind of measurement target substance is determined at a time. Multiple measurements can be made. Therefore, an average value such as the amount of the substance to be measured can be measured at a time.

次に、第2の実施形態に係る測定装置30の作用について例示する。
投光部31から出射し、基板2を介して入射側の光学要素部4に入射した光は、光学要素部4により回折され、光導波路部3の内部を反射しながら伝播する。光導波路部3の内部を反射しながら伝播する光により、第1の領域3aおよび第2の領域3bにおいてエバネッセント波などの近接場光が生じる。近接場光は、光が光導波路部3と保持空間6aとの界面において全反射する際、その界面において発生する。近接場光が到達する距離(染み出し距離)は、光導波路部3の表面(第1の領域3aおよび第2の領域3bの表面)から波長の数分の1程度の長さである。
Next, the operation of the measurement apparatus 30 according to the second embodiment will be illustrated.
Light emitted from the light projecting unit 31 and incident on the incident-side optical element unit 4 through the substrate 2 is diffracted by the optical element unit 4 and propagates while reflecting inside the optical waveguide unit 3. Near-field light such as evanescent waves is generated in the first region 3a and the second region 3b by the light propagating while reflecting the inside of the optical waveguide portion 3. Near-field light is generated at the interface when the light is totally reflected at the interface between the optical waveguide section 3 and the holding space 6a. The distance that the near-field light reaches (seepage distance) is about a fraction of the wavelength from the surface of the optical waveguide portion 3 (the surfaces of the first region 3a and the second region 3b).

近接場光は、第1の領域3aおよび第2の領域3bの表面の近傍にある粒子9により吸収されたり散乱されたりする。この際、粒子9の量に応じて近接場光が吸収、および散乱されることになる。   Near-field light is absorbed or scattered by the particles 9 in the vicinity of the surfaces of the first region 3a and the second region 3b. At this time, near-field light is absorbed and scattered according to the amount of the particles 9.

その後、光は出射側の光学要素部4により回折され、外部に向けて出射される。外部に向けて出射された光は、受光部32により受光され、光の強度に応じた電気信号に変換される。
なお、これらの工程は、第1の領域3aおよび第2の領域3bのそれぞれについて行われる。
Thereafter, the light is diffracted by the optical element section 4 on the emission side and emitted toward the outside. The light emitted toward the outside is received by the light receiving unit 32 and converted into an electrical signal corresponding to the intensity of the light.
These steps are performed for each of the first region 3a and the second region 3b.

受光部32からの出力は演算部36に入力され、第1の領域3aおよび第2の領域3bのそれぞれについて測定対象物質の量などが演算される。   The output from the light receiving unit 32 is input to the calculation unit 36, and the amount of the measurement target substance and the like are calculated for each of the first region 3a and the second region 3b.

次に、制御部35の作用についてさらに例示をする。
図5(a)〜(c)は、制御部35の作用について例示をするための模式工程図である。 なお、図5(a)〜(c)においては、煩雑となるのを避けるために保持空間6aにおける状態を表すものとする。
まず、図5(a)に示すように、保持空間6aに検体溶液を導入し、検体溶液に粒子9を投入する。なお、検体溶液には測定対象物質14a(例えば、A型インフルエンザウィルスに由来する物質)、測定対象物質14b(例えば、B型インフルエンザウィルスに由来する物質)が含まれているものとする。
Next, the operation of the control unit 35 will be further illustrated.
5A to 5C are schematic process diagrams for illustrating the operation of the control unit 35. FIG. In FIGS. 5A to 5C, the state in the holding space 6a is represented in order to avoid complication.
First, as shown in FIG. 5A, the specimen solution is introduced into the holding space 6a, and the particles 9 are put into the specimen solution. Note that the sample solution includes a measurement target substance 14a (for example, a substance derived from influenza A virus) and a measurement target substance 14b (for example, a substance derived from influenza B virus).

検体溶液に粒子9を投入し、これを保持空間6aに導入することもできる。ただし、測定の精度をさらに向上させるためには、検体溶液を先に導入し、その後に粒子9を投入することが好ましい。検体溶液に粒子9を投入すれば、1つの粒子9に複数の測定対象物質14a、14bが抗原抗体反応により結合してしまうおそれがある。そのため、検体溶液を先に導入し、第1の領域3aに固定された第1の物質5aに測定対象物質14aを抗原抗体反応により結合させ、第2の領域3bに固定された第2の物質5bに測定対象物質14bを抗原抗体反応により結合させるようにする。その後に、検体溶液に粒子9を投入すれば、第1の物質5aに抗原抗体反応により結合している1つの測定対象物質14aに対して1つの粒子9を抗原抗体反応により結合させることができる。また、同様に、第2の物質5bに抗原抗体反応により結合している1つの測定対象物質14bに対して1つの粒子9を抗原抗体反応により結合させることができる。
そのため、測定の精度をさらに向上させることができる。
It is also possible to introduce the particles 9 into the specimen solution and introduce it into the holding space 6a. However, in order to further improve the measurement accuracy, it is preferable to introduce the sample solution first and then introduce the particles 9. If the particles 9 are put into the sample solution, there is a possibility that a plurality of measurement target substances 14a and 14b are bound to one particle 9 due to an antigen-antibody reaction. Therefore, the sample substance is introduced first, the measurement target substance 14a is bound to the first substance 5a fixed to the first area 3a by the antigen-antibody reaction, and the second substance fixed to the second area 3b is obtained. The substance 14b to be measured is bound to 5b by an antigen-antibody reaction. After that, if the particles 9 are put into the specimen solution, one particle 9 can be bound to one measurement target substance 14a bound to the first substance 5a by the antigen-antibody reaction by the antigen-antibody reaction. . Similarly, one particle 9 can be bound to one measurement target substance 14b bound to the second substance 5b by antigen-antibody reaction by antigen-antibody reaction.
Therefore, the accuracy of measurement can be further improved.

次に、図5(b)に示すように、粒子9が重力によって第1の領域3aおよび第2の領域3bに向けて沈降(自然沈降)していく。この際、例えば、第1の領域3aに固定された第1の物質5aと、基部12の表面に固定された第3の物質13aとが測定対象物質14aを介して抗原抗体反応により結合する。また、例えば、第2の領域3bに固定された第2の物質5bと、基部12の表面に固定された第4の物質13bとが測定対象物質14bを介して抗原抗体反応により結合する。これにより、粒子9の一部が第1の領域3aおよび第2の領域3bに抗原抗体反応により結合される。   Next, as shown in FIG. 5 (b), the particles 9 settle (sedimentation) toward the first region 3a and the second region 3b by gravity. At this time, for example, the first substance 5a fixed to the first region 3a and the third substance 13a fixed to the surface of the base 12 are bound by the antigen-antibody reaction via the measurement target substance 14a. Further, for example, the second substance 5b fixed to the second region 3b and the fourth substance 13b fixed to the surface of the base 12 are bound by the antigen-antibody reaction via the measurement target substance 14b. Thereby, a part of particle | grains 9 is couple | bonded with the 1st area | region 3a and the 2nd area | region 3b by antigen antibody reaction.

なお、制御部35により磁場印加部34を制御して、粒子9を下方向に吸引することもできる。この場合、粒子9は、重力による自然沈降と、磁場印加部34による吸引とにより、第1の領域3aおよび第2の領域3bに引き寄せられる。そのため、測定時間の短縮を図ることができる。   Note that the control unit 35 may control the magnetic field application unit 34 to attract the particles 9 downward. In this case, the particles 9 are attracted to the first region 3 a and the second region 3 b by natural sedimentation due to gravity and suction by the magnetic field application unit 34. Therefore, the measurement time can be shortened.

次に、図5(c)に示すように、制御部35により磁場印加部33を制御して、粒子9を上方向に吸引する。そして、測定対象物質14a、14bを介さずに第1の領域3aおよび第2の領域3bに吸着している粒子9を上方向に移動させる。すなわち、第1の領域3aおよび第2の領域3bに単に吸着している粒子9(測定の際のノイズとなりうる粒子9)を除去する。   Next, as shown in FIG. 5C, the magnetic field application unit 33 is controlled by the control unit 35 to attract the particles 9 upward. Then, the particles 9 adsorbed on the first region 3a and the second region 3b are moved upward without passing through the measurement target substances 14a and 14b. That is, the particles 9 simply adsorbed on the first region 3a and the second region 3b (particles 9 that may cause noise during measurement) are removed.

このとき、磁場印加部33により印加される磁場強度を適切な値とすることで、抗原抗体反応により測定対象物質14a、14bを介して第1の領域3aおよび第2の領域3bに結合している粒子9は引き剥がさず、単に吸着している粒子9のみを除去するようにする。   At this time, by setting the magnetic field intensity applied by the magnetic field application unit 33 to an appropriate value, the antigen-antibody reaction couples to the first region 3a and the second region 3b via the measurement target substances 14a and 14b. The particles 9 are not peeled off, but only the adsorbed particles 9 are removed.

また、制御部35により磁場印加部33、34を制御して、粒子9を上方向に吸引する磁場と、粒子9を下方向に吸引する磁場とを交互に繰り返して印加することもできる。
粒子9を上方向に吸引する磁場と、粒子9を下方向に吸引する磁場とを交互に繰り返して印加すれば、粒子9の移動量を増加させることができるので、抗原抗体反応による結合の機会を増加させることができる。そのため、測定の感度を向上させることができる。
Further, the control unit 35 can control the magnetic field application units 33 and 34 to alternately and repeatedly apply a magnetic field that attracts the particles 9 upward and a magnetic field that attracts the particles 9 downward.
If the magnetic field that attracts the particles 9 upward and the magnetic field that attracts the particles 9 downward are applied alternately, the amount of movement of the particles 9 can be increased. Can be increased. Therefore, measurement sensitivity can be improved.

本実施の形態においては、磁場を用いて粒子9を移動させるので、人手による攪拌操作やポンプなどを有する攪拌機構が不要となり、操作が簡便で且つ小型の測定装置を実現することができる。例えば、制御部35による磁場印加を自動化すれば、測定者が検体溶液をセンサチップ1に導入するという1つの操作のみで測定を行うことができる。   In the present embodiment, since the particles 9 are moved using a magnetic field, a manual stirring operation or a stirring mechanism having a pump or the like is not required, and a simple and small measuring apparatus can be realized. For example, if the application of the magnetic field by the control unit 35 is automated, the measurement can be performed by only one operation in which the measurer introduces the sample solution into the sensor chip 1.

さらに、磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性の材料を含む基部を有した粒子9を用いるようにすれば、磁場を印加した際に粒子9同士が磁化により凝集しても、磁場の印加を停止することで再分散させることができる。   Furthermore, if particles 9 having a base including a superparamagnetic material that quickly loses magnetization when application of the magnetic field is stopped are used, even if the particles 9 aggregate due to magnetization when the magnetic field is applied, the magnetic field It can be redispersed by stopping the application of.

仮に、磁場の印加時に粒子9同士が凝集しても、第1の領域3aおよび第2の領域3bの近傍に粒子9同士の凝集物が到達する前に磁場の印加を停止することにより、粒子9同士の凝集物を再分散させることができる。そのため、粒子9は分散状態で第1の領域3aおよび第2の領域3bに到達することができる。従って、粒子9同士の凝集による測定ノイズの増大を防ぐことが可能となる。   Even if the particles 9 aggregate when the magnetic field is applied, the application of the magnetic field is stopped before the aggregates of the particles 9 reach the vicinity of the first region 3a and the second region 3b. Aggregates of 9 can be redispersed. Therefore, the particles 9 can reach the first region 3a and the second region 3b in a dispersed state. Accordingly, it is possible to prevent an increase in measurement noise due to aggregation of the particles 9.

また、磁場の印加を停止した際の再分散性を更に向上させるため、粒子9の基部12の表面に正または負の電荷を持たせてもよい。あるいは、検体溶液に界面活性剤などの分散剤を添加することもできる。   Further, in order to further improve the redispersibility when the application of the magnetic field is stopped, the surface of the base 12 of the particle 9 may have a positive or negative charge. Alternatively, a dispersing agent such as a surfactant can be added to the sample solution.

[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態に係る測定方法について例示する。
第3の実施形態に係る測定方法は、前述した測定装置30を用いて行うことができる。 図6は、第3の実施形態に係る測定方法について例示するためのフローチャートである。
[Third embodiment]
Next, a measurement method according to the third embodiment will be exemplified.
The measurement method according to the third embodiment can be performed using the measurement apparatus 30 described above. FIG. 6 is a flowchart for illustrating the measurement method according to the third embodiment.

まず、保持部6の保持空間6aに検体溶液を導入する(ステップS1)。
次に、検体溶液を導入した後における吸光度を求める(ステップS2)。
検体溶液を導入した後における吸光度は、前述したように、受光部32からの出力に基づいて演算することができる。
なお、ステップS2において求める吸光度は、初期状態(粒子9が第1の領域3aまたは第2の領域3bに結合する前の状態)における吸光度である。
そのため、ステップS2における「検体溶液を導入した後における吸光度」とは、少なくとも1つの粒子9が投入される前の吸光度のみならず、ステップS3において少なくとも1つの粒子9が投入された直後の吸光度などをも含むものである。
なお、図6においては、一例として、少なくとも1つの粒子9が投入される前の吸光度を求める場合を例示している。
次に、保持部6の保持空間6aに導入された検体溶液に少なくとも1つの粒子9を投入する(ステップS3)。
次に、少なくとも1つの粒子9を投入した後における吸光度を求める(ステップS4)。
少なくとも1つの粒子9を投入した後における吸光度は、前述したように、受光部32からの出力に基づいて演算することができる。
次に、検体溶液を導入した後における吸光度と、少なくとも1つの粒子9を投入した後における吸光度との差から吸光度変化量を求める(ステップS5)。
次に、求められた吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める(ステップS6)。
例えば、予め求められた測定対象物質の量と吸光度変化量との関係と、求められた吸光度変化量と、から測定対象物質の量を求める。
以上のようにして、検体溶液中における測定対象物質の量を測定することができる。
First, the sample solution is introduced into the holding space 6a of the holding unit 6 (step S1).
Next, the absorbance after the sample solution is introduced is determined (step S2).
The absorbance after the sample solution is introduced can be calculated based on the output from the light receiving unit 32 as described above.
In addition, the light absorbency calculated | required in step S2 is an light absorbency in an initial state (state before the particle | grains 9 couple | bond with the 1st area | region 3a or the 2nd area | region 3b).
Therefore, the “absorbance after introducing the sample solution” in step S2 is not only the absorbance before the at least one particle 9 is introduced, but also the absorbance immediately after the at least one particle 9 is introduced in step S3. Is also included.
In addition, in FIG. 6, the case where the light absorbency before at least 1 particle | grain 9 is thrown in is illustrated as an example.
Next, at least one particle 9 is put into the sample solution introduced into the holding space 6a of the holding unit 6 (step S3).
Next, the absorbance after the introduction of at least one particle 9 is obtained (step S4).
The absorbance after the introduction of at least one particle 9 can be calculated based on the output from the light receiving unit 32 as described above.
Next, the amount of change in absorbance is obtained from the difference between the absorbance after introducing the sample solution and the absorbance after introducing at least one particle 9 (step S5).
Next, based on the obtained amount of change in absorbance, the amount of the substance to be measured is obtained (step S6).
For example, the amount of the measurement target substance is obtained from the relationship between the amount of the measurement target substance and the absorbance change amount obtained in advance and the obtained absorbance change amount.
As described above, the amount of the substance to be measured in the sample solution can be measured.

なお、ステップS1において、検体溶液と少なくとも1つの粒子9とを混合し、これを保持空間6aに導入することもできる。この際、検体溶液に少なくとも1つの粒子9を投入して混合することもできるし、少なくとも1つの粒子9に検体溶液を投入して混合することもできる。
この場合は、ステップS2において、少なくとも1つの粒子9が混合された検体溶液を保持空間6aに導入した直後における吸光度を求める。
そして、ステップS3は省略し、所定の時間経過後にステップS4を行う。
ただし、前述したように、測定の精度をさらに向上させるためには、検体溶液を先に導入し、その後に少なくとも1つの粒子9を投入することが好ましい。
なお、以上に例示をした工程の内容は前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
In step S1, the sample solution and at least one particle 9 can be mixed and introduced into the holding space 6a. At this time, at least one particle 9 can be put into the sample solution and mixed, or the sample solution can be put into at least one particle 9 and mixed.
In this case, in step S2, the absorbance immediately after the sample solution mixed with at least one particle 9 is introduced into the holding space 6a is obtained.
And step S3 is abbreviate | omitted and step S4 is performed after predetermined time progress.
However, as described above, in order to further improve the accuracy of measurement, it is preferable to introduce the sample solution first and then introduce at least one particle 9 thereafter.
In addition, since the content of the process illustrated above can be the same as that of what was mentioned above, detailed description is abbreviate | omitted.

[第4の実施形態]
図7(a)は第4の実施形態に係るセンサチップの模式断面図、図7(b)は図7(a)におけるD−D矢視断面図、図7(c)は図7(a)におけるE−E矢視断面図である。
図7(a)〜(c)に示すように、センサチップ1aには、基板2、光導波路部3、光学要素部4、検出部15、保持部6、保護部7が設けられている。
検出部15は、第1の領域3aに設けられる検出部15a、第2の領域3bに設けられる検出部15bを有する。
検出部15a、15bは、膜状を呈し、検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応する物質から構成される。
この場合、第1の領域3aに固定される第1の物質15aと、第2の領域3bに固定される第2の物質15bとは異なるものとすることもできるし、同じものとすることもできる。
[Fourth Embodiment]
7A is a schematic cross-sectional view of a sensor chip according to the fourth embodiment, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 7A, and FIG. 7C is FIG. It is an EE arrow sectional view in).
As shown in FIGS. 7A to 7C, the sensor chip 1a is provided with a substrate 2, an optical waveguide unit 3, an optical element unit 4, a detection unit 15, a holding unit 6, and a protection unit 7.
The detection unit 15 includes a detection unit 15a provided in the first region 3a and a detection unit 15b provided in the second region 3b.
The detection units 15a and 15b are formed of a substance that has a film shape and specifically reacts with the measurement target substance in the sample solution.
In this case, the first substance 15a fixed to the first region 3a and the second substance 15b fixed to the second region 3b can be different or the same. it can.

検出部15a、15bは、例えば、発色剤、発色剤を保持する膜形成体、測定対象物質である酵素に対する基質、素反応をさせる際に用いられる試薬、発色反応促進剤などを有するものとすることができる。
膜形成体は、例えば、多孔質組織を有し、多孔質組織内の空孔に発色剤などを保持するものとすることができる。膜形成体の材料としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)やポリエチレングリコール(PEG)などを例示することができる。
検出部15a、15bは、例えば、水と水溶性有機溶媒(例えば、アルコールなど)との混合溶媒に、発色剤、造膜用高分子などを均質に混合した前駆溶液を生成し、これを膜状に乾燥させることで形成することができる。
The detectors 15a and 15b include, for example, a color former, a film-forming body that holds the color former, a substrate for the enzyme that is the measurement target substance, a reagent that is used when performing elementary reactions, a color development reaction accelerator, and the like. be able to.
The film forming body may have, for example, a porous structure and hold a color former or the like in the pores in the porous structure. Examples of the film forming material include carboxymethyl cellulose (CMC) and polyethylene glycol (PEG).
The detection units 15a and 15b generate, for example, a precursor solution in which a color developing agent, a film-forming polymer, and the like are homogeneously mixed in a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent (for example, alcohol). It can be formed by drying into a shape.

反応生成物として過酸化水素などの過酸化物が生成される場合には、発色剤は、例えば、ベンジジン系発色剤とすることができる。ベンジジン系発色剤としては、例えば、4−クロロ−1−ナフトール、3,3’−ジアミノベンジジン、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン(以下、適宜、TMBZと称する)、TMBZの塩酸塩(3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン・2HCl・2H2O)などを例示することができる。この場合、発色剤としては、水への溶解度が低く、生体への有害性が極めて低いTMBZを用いるようにすることができる。   When a peroxide such as hydrogen peroxide is generated as a reaction product, the color former can be, for example, a benzidine color former. Examples of benzidine-based color formers include 4-chloro-1-naphthol, 3,3′-diaminobenzidine, 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine (hereinafter referred to as TMBZ as appropriate), and TMBZ. Examples thereof include hydrochloride (3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine.2HCl.2H2O) and the like. In this case, as the color former, TMBZ having low solubility in water and extremely low toxicity to a living body can be used.

反応生成物としてNADH(還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)などが生成される場合には、発色剤は、例えば、テトラゾリウム塩などとすることができる。
また、測定対象物質である酵素がALT(GPT)である場合には、基質は、例えば、L−アラニン、α-ケトグルタル酸などとすることができる。
測定対象物質である酵素がALT(GPT)である場合には、試薬は、例えば、ピルビン酸オキシダーゼなどとすることができる。
反応生成物として過酸化水素などの過酸化物が生成される場合には、発色反応促進剤は、例えば、ペルオキシダーゼ(POD)などとすることができる。
反応生成物としてNADH(還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)などが生成される場合には、発色反応促進剤は、例えば、ジアホラーゼなどとすることができる。 ただし、例示をした発色剤、膜形成体、基質、試薬、発色反応促進剤などに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
When NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) or the like is produced as a reaction product, the color former can be, for example, a tetrazolium salt.
In addition, when the enzyme that is the measurement target substance is ALT (GPT), the substrate can be, for example, L-alanine, α-ketoglutaric acid, or the like.
When the enzyme as the measurement target substance is ALT (GPT), the reagent can be, for example, pyruvate oxidase.
When a peroxide such as hydrogen peroxide is generated as a reaction product, the color development reaction accelerator can be, for example, peroxidase (POD).
When NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) or the like is produced as a reaction product, the color development reaction accelerator can be, for example, diaphorase. However, it is not necessarily limited to the exemplified color former, film forming body, substrate, reagent, color reaction accelerator, etc., and can be appropriately changed.

前述したセンサチップ1の場合は、第1の領域3aおよび第2の領域3bの表面の近傍にある粒子9により近接場光が吸収されたり散乱されたりする。この際、粒子9の量に応じて近接場光が吸収、および散乱されることになるので、これを利用して測定対象物質の量などを求めることができる。
これに対して、本実施の形態に係るセンサチップ1aの場合は、検体溶液中の測定対象物質と反応することで検出部15a、15bの発色剤が発色し、発色剤の発色に応じて近接場光が吸収されることになる。そのため、これを利用して測定対象物質の量などを求めることができる。
In the case of the sensor chip 1 described above, the near-field light is absorbed or scattered by the particles 9 in the vicinity of the surfaces of the first region 3a and the second region 3b. At this time, near-field light is absorbed and scattered according to the amount of the particles 9, and the amount of the measurement target substance can be obtained using this.
On the other hand, in the case of the sensor chip 1a according to the present embodiment, the color formers of the detection units 15a and 15b develop color by reacting with the measurement target substance in the sample solution, and approach according to the color development of the color former. The field light will be absorbed. Therefore, the amount of the measurement target substance can be obtained using this.

この場合、センサチップ1aを用いる測定装置においては、前述した測定装置30に設けられる磁場印加部33、磁場印加部34、制御部35を設ける必要はない。すなわち、センサチップ1aを用いる測定装置においては、少なくともセンサチップ1a、投光部31、受光部32、演算部36を設けるようにすればよい。
また、粒子9による近接場光の吸収および散乱と、発色剤の発色による近接場光の吸収とが異なる以外は前述した測定装置30の作用と同様とすることができる。
そのため、センサチップ1aを用いる測定装置に関する詳細は省略する。
In this case, in the measurement device using the sensor chip 1a, it is not necessary to provide the magnetic field application unit 33, the magnetic field application unit 34, and the control unit 35 provided in the measurement device 30 described above. That is, in the measuring apparatus using the sensor chip 1a, at least the sensor chip 1a, the light projecting unit 31, the light receiving unit 32, and the calculating unit 36 may be provided.
Further, the operation of the measuring device 30 can be the same as that described above except that the absorption and scattering of near-field light by the particles 9 and the absorption of near-field light by coloring of the color former are different.
Therefore, details regarding the measuring apparatus using the sensor chip 1a are omitted.

また、センサチップ1aを用いる測定方法においては、前述した測定方法のように粒子9を投入する必要はない。
そのため、以下の手順で測定を行うことができる。
図8は、センサチップ1aを用いる場合の測定方法について例示するためのフローチャートである。
まず、保持部6の保持空間6aに検体溶液を導入する(ステップS11)。
次に、検体溶液を導入した後における吸光度を求める(ステップS12)。
次に、検体溶液を導入した後、所定の時間経過後の吸光度を求める(ステップS13)。
次に、検体溶液を導入した後における吸光度と、所定の時間経過後の吸光度と、の差から吸光度変化量を求める(ステップS14)。
次に、求められた吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める(ステップS15)。
ここで、前述した素反応をさせる際に用いられる試薬は、複数種類必要となる場合がある。この場合、すべての試薬を検出部15a、15bに固定することもできるが、試薬同士で反応してしまう、物性的に検出部15a、15bに固定できない、試薬によっては測定対象物質と先に反応させる必要があるなどの場合もある。
そのため、試薬と検体溶液を予め混合するか、あるいは、導入した検体溶液に試薬を導入する必要が生じる場合がある。
試薬と検体溶液を予め混合させる場合には、検体溶液と少なくとも1つの試薬とを混合する工程をさらに備えるようにすればよい。
そして、保持部6の保持空間6aに検体溶液を導入する工程(ステップS11)において、少なくとも1つの試薬が混合された検体溶液を保持部6の保持空間6aに導入すればよい。
なお、検体溶液と少なくとも1つの試薬とを混合する場合には、検体溶液に少なくとも1つの試薬を投入して混合することもできるし、少なくとも1つの試薬に検体溶液を投入して混合することもできる。
また、導入した検体溶液に試薬を導入する場合には、保持部6の保持空間6aに検体溶液を導入した後に、保持部6の保持空間6aに試薬を導入する工程をさらに備えるようにすればよい。
そして、検体溶液を導入した後、所定の時間経過後の吸光度を求める工程(ステップS13)において、試薬を導入した後、所定の時間経過後の吸光度を求めるようにすればよい。
なお、ステップS12において求める吸光度は、初期状態(第1の領域3aまたは第2の領域3bにおける反応が生じる前の状態)における吸光度である。
そのため、ステップS12における「検体溶液を導入した後における吸光度」とは、少なくとも1つの試薬が投入される前の吸光度のみならず、少なくとも1つの試薬が投入された直後の吸光度などをも含むものである。
複数種類の試薬を反応させて測定を行う場合、反応させる順番が測定精度などに影響を及ぼす場合がある。そのため、測定の目的や用いる試薬などに応じて前述した測定方法を適宜選択することが好ましい。
なお、受光部32からの出力に基づいて吸光度を演算すること、予め求められた測定対象物質の量と吸光度変化量との関係と、求められた吸光度変化量と、から測定対象物質の量を求めること、などは、前述した測定方法と同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
In the measurement method using the sensor chip 1a, it is not necessary to introduce the particles 9 as in the measurement method described above.
Therefore, measurement can be performed according to the following procedure.
FIG. 8 is a flowchart for illustrating the measurement method when the sensor chip 1a is used.
First, the sample solution is introduced into the holding space 6a of the holding unit 6 (step S11).
Next, the absorbance after the sample solution is introduced is determined (step S12).
Next, after the sample solution is introduced, the absorbance after a lapse of a predetermined time is obtained (step S13).
Next, an absorbance change amount is obtained from the difference between the absorbance after the sample solution is introduced and the absorbance after a predetermined time has elapsed (step S14).
Next, based on the obtained amount of change in absorbance, the amount of the substance to be measured is obtained (step S15).
Here, a plurality of types of reagents may be required to be used when the elementary reaction described above is performed. In this case, all the reagents can be fixed to the detection units 15a and 15b, but the reagents react with each other, cannot be physically fixed to the detection units 15a and 15b, and some reagents react with the measurement target substance first. It may be necessary to let them.
Therefore, it may be necessary to mix the reagent and the sample solution in advance, or to introduce the reagent into the introduced sample solution.
When the reagent and the sample solution are mixed in advance, a step of mixing the sample solution and at least one reagent may be further provided.
In the step of introducing the sample solution into the holding space 6a of the holding unit 6 (step S11), the sample solution mixed with at least one reagent may be introduced into the holding space 6a of the holding unit 6.
When mixing the sample solution and at least one reagent, the sample solution can be mixed with at least one reagent, or the sample solution can be mixed with at least one reagent. it can.
In addition, when the reagent is introduced into the introduced sample solution, a step of introducing the reagent into the holding space 6a of the holding unit 6 after introducing the sample solution into the holding space 6a of the holding unit 6 may be further provided. Good.
Then, after the introduction of the sample solution, in the step of obtaining the absorbance after the lapse of a predetermined time (step S13), the absorbance after the lapse of the predetermined time may be obtained after the introduction of the reagent.
In addition, the light absorbency calculated | required in step S12 is a light absorbency in an initial state (state before reaction in the 1st area | region 3a or the 2nd area | region 3b occurs).
Therefore, the “absorbance after introducing the sample solution” in step S12 includes not only the absorbance before the at least one reagent is introduced, but also the absorbance immediately after the at least one reagent is introduced.
When measurement is performed by reacting multiple types of reagents, the reaction order may affect the measurement accuracy. Therefore, it is preferable to appropriately select the measurement method described above according to the purpose of measurement and the reagent used.
The amount of the measurement target substance is calculated from the calculation of the absorbance based on the output from the light receiving unit 32, the relationship between the amount of the measurement target substance obtained in advance and the change in absorbance, and the obtained change in absorbance. Obtaining and the like can be performed in the same manner as the measurement method described above, and a detailed description thereof will be omitted.

以上に例示をした実施形態によれば、複数種類の測定対象物質を精度よく測定することができるセンサチップ、測定装置、および測定方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
According to the embodiment illustrated above, it is possible to realize a sensor chip, a measuring apparatus, and a measuring method that can accurately measure a plurality of types of measurement target substances.
As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1 センサチップ、2 基板、3 光導波路部、3a 第1の領域、3b 第2の領域、4 光学要素部、5 検出部、5a 第1の物質、5b 第2の物質、6 保持部、6a 保持空間、7 保護部、7a 第1の孔部、7b 第2の孔部、9 粒子、9a 粒子、9b 粒子、12 基部、13a 第3の物質、13b 第4の物質、14a 測定対象物質、14b 測定対象物質、30 測定装置、31 投光部、32 受光部、33 磁場印加部、34 磁場印加部、35 制御部、36 演算部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor chip, 2 Substrate, 3 Optical waveguide part, 3a 1st area | region, 3b 2nd area | region, 4 Optical element part, 5 Detection part, 5a 1st substance, 5b 2nd substance, 6 Holding part, 6a Holding space, 7 protective part, 7a first hole part, 7b second hole part, 9 particles, 9a particles, 9b particles, 12 base part, 13a third substance, 13b fourth substance, 14a substance to be measured, 14b Measurement target substance, 30 measuring device, 31 light projecting unit, 32 light receiving unit, 33 magnetic field applying unit, 34 magnetic field applying unit, 35 control unit, 36 computing unit

Claims (13)

透光性を有する基板と、
前記基板の上に設けられた光学要素部と、
前記基板および前記光学要素部の上に設けられた光導波路部と、
前記光導波路部の上に設けられ、検体溶液を保持する保持空間を有する保持部と、
前記保持空間に投入される少なくとも1つの粒子と、
を備え、
前記光導波路部は、
第1の測定対象物質と特異的に反応する第1の物質が固定された第1の領域と、
前記第1の測定対象物質とは異なる第2の測定対象物質と特異的に反応し、前記第1の物質とは異なる第2の物質が固定された第2の領域と、
を有し、
前記保持部は、前記第1の領域および前記第2の領域を一体に囲み、
前記粒子は、基部を有し、前記基部の表面には、前記第1の測定対象物質と特異的に反応する第3の物質、および、前記第2の測定対象物質と特異的に反応する第4の物質の少なくともいずれかが固定されているセンサチップを用いた測定方法であって、
前記保持部の保持空間に検体溶液を導入する工程と、
前記検体溶液を導入した後における吸光度を求める工程と、
前記保持部の保持空間に導入された前記検体溶液に少なくとも1つの粒子を投入する工程と、
前記少なくとも1つの粒子を投入した後における吸光度を求める工程と、
前記検体溶液を導入した後における吸光度と、前記少なくとも1つの粒子を投入した後における吸光度と、の差から吸光度変化量を求める工程と、
求められた前記吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める工程と、
を備えた測定方法。
A substrate having translucency;
An optical element provided on the substrate;
An optical waveguide provided on the substrate and the optical element; and
A holding unit provided on the optical waveguide unit and having a holding space for holding a sample solution;
At least one particle charged into the holding space;
With
The optical waveguide portion is
A first region in which a first substance that specifically reacts with a first measurement target substance is fixed;
A second region that specifically reacts with a second measurement target substance different from the first measurement target substance and to which a second substance different from the first substance is fixed;
Have
The holding portion integrally surrounds the first region and the second region,
The particle has a base, and a surface of the base has a third substance that specifically reacts with the first measurement target substance, and a second substance that specifically reacts with the second measurement target substance. A measurement method using a sensor chip to which at least one of the four substances is fixed,
Introducing a sample solution into a holding space of the holding unit;
Determining the absorbance after introducing the sample solution;
Introducing at least one particle into the sample solution introduced into the holding space of the holding unit;
Determining the absorbance after the at least one particle is charged;
Obtaining an amount of change in absorbance from the difference between the absorbance after introducing the sample solution and the absorbance after introducing the at least one particle;
A step of determining the amount of the substance to be measured based on the obtained amount of change in absorbance;
Measuring method.
前記基部は、コアと、前記コアを覆うように設けられ、超常磁性を有する材料を含み、前記コアの屈折率よりも高い屈折率を有するシェルと、を有し、
前記シェルの表面には、前記第3の物質、および、前記第4の物質の少なくともいずれかが固定されている請求項1記載の測定方法。
The base includes a core and a shell that is provided so as to cover the core, includes a material having superparamagnetism, and has a refractive index higher than that of the core;
The measurement method according to claim 1, wherein at least one of the third substance and the fourth substance is fixed to a surface of the shell.
透光性を有する基板と、
前記基板の上に設けられた光学要素部と、
前記基板および前記光学要素部の上に設けられた光導波路部と、
前記光導波路部の上に設けられ、検体溶液を保持する保持空間を有する保持部と、
を備え、
前記光導波路部は、
第1の測定対象物質と特異的に反応する第1の物質が固定された第1の領域と、
前記第1の測定対象物質とは異なる第2の測定対象物質と特異的に反応し、前記第1の物質とは異なる第2の物質が固定された第2の領域と、
を有し、
前記保持部は、前記第1の領域および前記第2の領域を一体に囲むセンサチップ。
A substrate having translucency;
An optical element provided on the substrate;
An optical waveguide provided on the substrate and the optical element; and
A holding unit provided on the optical waveguide unit and having a holding space for holding a sample solution;
With
The optical waveguide portion is
A first region in which a first substance that specifically reacts with a first measurement target substance is fixed;
A second region that specifically reacts with a second measurement target substance different from the first measurement target substance and to which a second substance different from the first substance is fixed;
Have
The holding unit is a sensor chip that integrally surrounds the first region and the second region.
前記保持空間に投入される少なくとも1つの粒子をさらに備え、
前記粒子は、基部を有し、前記基部の表面には、前記第1の測定対象物質と特異的に反応する第3の物質、および、前記第2の測定対象物質と特異的に反応する第4の物質の少なくともいずれかが固定されている請求項記載のセンサチップ。
Further comprising at least one particle charged into the holding space;
The particle has a base, and a surface of the base has a third substance that specifically reacts with the first measurement target substance, and a second substance that specifically reacts with the second measurement target substance. The sensor chip according to claim 3 , wherein at least one of the four substances is fixed.
前記基部は、磁性体材料を含む請求項記載のセンサチップ。 The sensor chip according to claim 4 , wherein the base portion includes a magnetic material. 前記基部は、コアと、前記コアを覆うように設けられたシェルと、を有し、
前記シェルは、超常磁性を有する材料を含み、
前記シェルの表面には、前記第3の物質、および、前記第4の物質の少なくともいずれかが固定されている請求項またはに記載のセンサチップ。
The base has a core and a shell provided to cover the core,
Said shell, look contains a material having a superparamagnetic,
The sensor chip according to claim 4 or 5 , wherein at least one of the third substance and the fourth substance is fixed to a surface of the shell .
前記シェルは、前記コアの屈折率よりも高い屈折率を有する請求項6記載のセンサチップ。   The sensor chip according to claim 6, wherein the shell has a refractive index higher than a refractive index of the core. 請求項のいずれか1つに記載のセンサチップと、
前記センサチップに光を入射させる投光部と、
前記センサチップからの光を受光して光の強度に応じた電気信号に変換する受光部と、
を備えた測定装置。
The sensor chip according to any one of claims 3 to 7 ,
A light projecting unit for making light incident on the sensor chip;
A light receiving unit that receives light from the sensor chip and converts it into an electrical signal corresponding to the intensity of the light; and
Measuring device.
請求項のいずれか1つに記載のセンサチップを用いた測定方法であって、
保持部の保持空間に検体溶液を導入する工程と、
前記検体溶液を導入した後における吸光度を求める工程と、
前記保持部の保持空間に導入された前記検体溶液に少なくとも1つの粒子を投入する工程と、
前記少なくとも1つの粒子を投入した後における吸光度を求める工程と、
前記検体溶液を導入した後における吸光度と、前記少なくとも1つの粒子を投入した後における吸光度と、の差から吸光度変化量を求める工程と、
求められた前記吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める工程と、
を備えた測定方法。
A measurement method using the sensor chip according to any one of claims 5 to 7 ,
Introducing the sample solution into the holding space of the holding unit;
Determining the absorbance after introducing the sample solution;
Introducing at least one particle into the sample solution introduced into the holding space of the holding unit;
Determining the absorbance after the at least one particle is charged;
Obtaining an amount of change in absorbance from the difference between the absorbance after introducing the sample solution and the absorbance after introducing the at least one particle;
A step of determining the amount of the substance to be measured based on the obtained amount of change in absorbance;
Measuring method.
請求項のいずれか1つに記載のセンサチップを用いた測定方法であって、
検体溶液と、少なくとも1つの粒子と、を混合する工程と、
前記少なくとも1つの粒子が混合された検体溶液を保持部の保持空間に導入する工程と、
前記少なくとも1つの粒子が混合された検体溶液を前記保持部の保持空間に導入した後における吸光度を求める工程と、
前記少なくとも1つの粒子が投入された検体溶液を前記保持部の保持空間に導入した後、所定の時間経過後の吸光度を求める工程と、
前記少なくとも1つの粒子が投入された検体溶液を前記保持部の保持空間に導入した後における吸光度と、前記所定の時間経過後の吸光度と、の差から吸光度変化量を求める工程と、
求められた前記吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める工程と、
を備えた測定方法。
A measurement method using the sensor chip according to any one of claims 4 to 7 ,
Mixing the sample solution with at least one particle;
Introducing the sample solution mixed with the at least one particle into the holding space of the holding unit;
Obtaining the absorbance after the sample solution mixed with the at least one particle is introduced into the holding space of the holding unit;
Obtaining the absorbance after elapse of a predetermined time after introducing the sample solution into which the at least one particle has been introduced into the holding space of the holding unit;
Obtaining an amount of change in absorbance from the difference between the absorbance after introducing the sample solution into which the at least one particle has been introduced into the holding space of the holding portion and the absorbance after the lapse of the predetermined time;
A step of determining the amount of the substance to be measured based on the obtained amount of change in absorbance;
Measuring method.
請求項に記載のセンサチップを用いた測定方法であって、
保持部の保持空間に検体溶液を導入する工程と、
前記検体溶液を導入した後における吸光度を求める工程と、
前記検体溶液を導入した後、所定の時間経過後の吸光度を求める工程と、
前記検体溶液を導入した後における吸光度と、前記所定の時間経過後の吸光度と、の差から吸光度変化量を求める工程と、
求められた前記吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める工程と、
を備えた測定方法。
A measurement method using the sensor chip according to claim 3 ,
Introducing the sample solution into the holding space of the holding unit;
Determining the absorbance after introducing the sample solution;
A step of obtaining an absorbance after a lapse of a predetermined time after introducing the sample solution;
Obtaining an absorbance change amount from the difference between the absorbance after the sample solution is introduced and the absorbance after the predetermined time has elapsed;
A step of determining the amount of the substance to be measured based on the obtained amount of change in absorbance;
Measuring method.
前記検体溶液と、少なくとも1つの試薬と、を混合する工程をさらに備え、
前記保持部の保持空間に検体溶液を導入する工程において、前記少なくとも1つの試薬が混合された検体溶液を前記保持部の保持空間に導入する請求項11記載の測定方法。
Further comprising the step of mixing the sample solution and at least one reagent,
The measurement method according to claim 11 , wherein in the step of introducing the sample solution into the holding space of the holding unit, the sample solution mixed with the at least one reagent is introduced into the holding space of the holding unit.
前記保持部の保持空間に検体溶液を導入した後に、前記保持部の保持空間に試薬を導入する工程をさらに備え、
前記検体溶液を導入した後、所定の時間経過後の吸光度を求める工程において、前記試薬を導入した後、所定の時間経過後の吸光度を求める請求項11記載の測定方法。
A step of introducing a reagent into the holding space of the holding unit after introducing the sample solution into the holding space of the holding unit;
The measurement method according to claim 11 , wherein in the step of obtaining the absorbance after a lapse of a predetermined time after introducing the sample solution, the absorbance after the lapse of a predetermined time is obtained after the introduction of the reagent.
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