JP5807641B2 - 表面プラズモン共鳴蛍光分析装置及び表面プラズモン共鳴蛍光分析方法 - Google Patents
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Description
患者から血液等が採取され、この採取された血液等が試薬チップに注入される。この血液等が注入された試薬チップが分析装置10の前処理部にセットされる。制御処理部14は、このセットされた試薬チップの血液等の前処理(血球分離や希釈、混合等)を前処理部によって行い、試料液を生成する。次に、分析チップ50が前処理部に設置されると、制御処理部14は、前処理の終わった試料液を前処理部によって分析チップ50の流路58内に注入し、金属膜55の表面に固定された捕捉体56に検体(特定の抗原)を捕捉させる。即ち、前処理部は、捕捉体56と検体とを反応させる。本実施形態では、蛍光物質(本実施形態では、蛍光色素)が標識された検体を捕捉体56が捕捉しているが、これに限定されない。例えば、捕捉体56が検体を捕捉した後に分析チップ50に蛍光物質が注入されることにより、この蛍光物質が捕捉体56に捕捉された状態の検体に対して標識されてもよい。
一方、励起光源(本実施形態では、レーザーダイオード)22は、波長変動の少ない安定的な波長の出力光を出力させるために、温調回路25によって常に温調されて定温に維持される。これは、波長がずれると表面プラズモン共鳴条件やエバネッセント波(増強電場)のしみ出し量が変化するため、血液中のタンパク質等を定量する装置において必須である。維持温度になるまでに時間がかかるため、通常、励起光源22は、分析装置10の電源投入時から温調回路25によって常に温度維持される。
分析チップ50がチップ保持部12に保持されると、制御処理部14は、当該分析チップ50における最適な表面プラズモン共鳴条件の走査(共鳴角走査)を行う。そして、この走査の結果に基づき、制御処理部14は、金属膜55において生じる増強電場の電場強度が最も大きくなる入射角(励起入射角θ1)で励起光αが金属膜55に入射するように、反射部材36の位置決め(第1の位置決め)を行う(ステップS2)。
反射部材36の第1の位置決めが終わると、制御処理部14は、金属膜55への励起光αの照射位置(入射位置)が光測定部40の測定領域の中心部となるように、反射部材36の位置決め(第2の位置決め)を行う(ステップS3)。
次に、励起光αがプリズム51中を進行する際に複屈折が生じるため、制御処理部14は、この複屈折を測定する(ステップS4)。そして、制御処理部14は、検体に標識された蛍光物質からの励起蛍光の測定の際に前記複屈折を考慮することにより、検体の測定精度を向上させる。詳しくは、複屈折は、媒体中を光が透過する際に生じる。光が樹脂等の誘電体を透過する場合に複屈折が大きくなる。この複屈折は、媒体中の密度差等によって生じ、この密度差は媒体の成形時に生じる。そのため、個々のプリズム51によって複屈折の度合いが異なる。複屈折によりプリズム51中を進む励起光αに位相回転が生じ、金属膜55に対してP波だけ入射させたいにも関わらず、この複屈折による位相回転によって励起光αにS波成分が生じる。この複屈折によって生じたS波成分の量に応じて増強電場によって励起された励起蛍光の光量が減少する。そのため、制御処理部14がこの減少分を補正することにより、分析装置10における検体の検出精度及び感度が向上する。
次に、制御処理部14は、第1の位置決め及び第2の位置決めが行われた状態の反射部材36に対して光源部21により励起光αを照射する。これにより、励起光αが金属膜55に表面プラズモン共鳴を生じさせる。この表面プラズモン共鳴に基づく増強電場によって金属膜55の捕捉体56に捕捉された検体に標識された蛍光物質が励起して蛍光(励起蛍光)を発する。そして、制御処理部14は、光測定部40により励起蛍光の測定を行う(ステップS5)。
以上のようにして制御処理部14は、複屈折の影響等を取り除いた真の励起蛍光の光量Hを求めた後、これを検体番号と関連付けて記憶する(ステップS6)。そして、制御処理部14は、その他の記憶を消去する。また、制御処理部14は、この検体番号と関連付けて記憶した励起蛍光の光量Hに基づく情報を表示部16に出力する。表示部16は、前記光量Hに基づく情報を表示する。
以上の実施形態をまとめると、以下の通りである。
Claims (8)
- 検体に付された蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づく電場により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置であって、
所定の面上に金属膜が形成されたプリズムを含む分析チップを着脱できるように保持可能なチップ保持部と、
前記金属膜に前記表面プラズモン共鳴を生じさせるための直線偏光された励起光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された励起光を前記チップ保持部に保持された状態の前記分析チップのプリズム内に入射させて当該プリズムの金属膜によって反射させるための励起光学系と、
前記励起光学系の光路上に配置される1/2波長板と、
前記金属膜に対する励起光の偏光方向が変わるように前記1/2波長板を回転させる回転駆動部と、
前記励起光が前記金属膜によって反射されることにより当該金属膜及びこの金属膜と隣接する領域において生じる光の強度を測定可能な光測定部と、
前記光源部と前記回転駆動部と前記光測定部とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記光源部によって励起光を射出した状態で前記回転駆動部によって前記1/2波長板を回転しつつ前記光測定部によって前記金属膜及びこの金属膜と隣接する領域において生じる光を測定した後、前記光測定部において最大光量が検出されたときの第1回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定すると共に、前記光測定部において最小光量が検出されたときの第2回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定し、前記1/2波長板が第1回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第1光量値と、前記1/2波長板が第2の回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第2光量値の(1/2)の値との差分と、に基づいて前記検体の検出を行うことを特徴とする表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。 - 検体に付された蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づく電場により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置であって、
所定の面上に金属膜が形成されたプリズムと、
前記金属膜に前記表面プラズモン共鳴を生じさせるための直線偏光された励起光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された励起光を前記プリズム内に入射させて当該プリズムの金属膜によって反射させるための励起光学系と、
前記励起光学系の光路上に配置される1/2波長板と、
前記金属膜に対する励起光の偏光方向が変わるように前記1/2波長板を回転させる回転駆動部と、
前記励起光が前記金属膜によって反射されることにより当該金属膜及びこの金属膜と隣接する領域において生じる光の強度を測定可能な光測定部と、
前記光源部と前記回転駆動部と前記光測定部とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記光源部によって励起光を射出した状態で前記回転駆動部によって前記1/2波長板を回転しつつ前記光測定部によって前記金属膜及びこの金属膜と隣接する領域で生じる光を測定した後、前記光測定部において最大光量が検出されたときの第1回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定すると共に、前記光測定部において最小光量が検出されたときの第2回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定し、前記1/2波長板が第1回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第1光量値と、前記1/2波長板が第2の回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第2光量値の(1/2)の値との差分と、に基づいて前記検体の検出を行うことを特徴とする表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。 - 前記制御部は、前記光源部から励起光が射出されていない状態において前記光測定部により検出されるノイズの値の(1/2)の値を前記差分した値から差し引いた値に基づいて検体の検出を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。
- 検体に付された蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づく電場により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置であって、
所定の面上に金属膜が形成されたプリズムを含む分析チップを着脱できるように保持可能なチップ保持部と、
前記金属膜に前記表面プラズモン共鳴を生じさせるための直線偏光された励起光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された励起光を前記チップ保持部に保持された状態の前記分析チップのプリズム内に入射させて当該プリズムの金属膜によって反射させるための励起光学系と、
前記励起光学系の光路上に配置される1/2波長板と、
前記金属膜に対する励起光の偏光方向が変わるように前記1/2波長板を回転させる回転駆動部と、
前記励起光が前記金属膜によって反射されることにより当該金属膜及びこの金属膜と隣接する領域において生じる光の強度を測定可能な光測定部と、
前記光源部と前記回転駆動部と前記光測定部とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記光源部によって励起光を射出した状態で前記回転駆動部によって前記1/2波長板を回転しつつ前記光測定部によって前記金属膜及びこの金属膜と隣接する領域において生じる光を測定した後、前記光測定部において最大光量が検出されたときの第1回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定すると共に、前記光測定部において最小光量が検出されたときの第2回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定し、前記1/2波長板が第1回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第1光量値をSmax、前記1/2波長板が第2の回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第2光量値をSmin、前記光源部から励起光が射出されていない状態において前記光測定部により検出されるノイズの値をDN、前記プリズムにおける複屈折による長軸回転角をθとしたときに、以下の式(1)〜式(3)により求められる蛍光の光量値Hに基づいて、前記検体の検出を行うことを特徴とする表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。
- 検体に付された蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づく電場により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置であって、
所定の面上に金属膜が形成されたプリズムと、
前記金属膜に前記表面プラズモン共鳴を生じさせるための直線偏光された励起光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された励起光を前記プリズム内に入射させて当該プリズムの金属膜によって反射させるための励起光学系と、
前記励起光学系の光路上に配置される1/2波長板と、
前記金属膜に対する励起光の偏光方向が変わるように前記1/2波長板を回転させる回転駆動部と、
前記励起光が前記金属膜によって反射されることにより当該金属膜及びこの金属膜と隣接する領域において生じる光の強度を測定可能な光測定部と、
前記光源部と前記回転駆動部と前記光測定部とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記光源部によって励起光を射出した状態で前記回転駆動部によって前記1/2波長板を回転しつつ前記光測定部によって前記金属膜及びこの金属膜と隣接する領域で生じる光を測定した後、前記光測定部において最大光量が検出されたときの第1回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定すると共に、前記光測定部において最小光量が検出されたときの第2回転位置に前記1/2波長板を回転させた状態にして前記光源部によって励起光を射出することにより前記金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を前記光測定部によって測定し、前記1/2波長板が第1回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第1光量値をSmax、前記1/2波長板が第2の回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第2光量値をSmin、前記光源部から励起光が射出されていない状態において前記光測定部により検出されるノイズの値をDN、前記プリズムにおける複屈折による長軸回転角をθとしたときに、以下の式(1)〜式(3)により求められる蛍光の光量値Hに基づいて、前記検体の検出を行うことを特徴とする表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。
- 前記プリズムは、誘電体プリズムであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。
- 検体に付された蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づく電場により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析方法であって、
所定の面上に金属膜が形成されたプリズムを用意し、前記金属膜上に前記検体を含む試料液を流す準備工程と、
前記金属膜に表面プラズモン共鳴を生じさせるための直線偏光された励起光が前記金属膜によって反射されるように当該励起光をプリズム内に入射させた状態を維持しつつ、当該金属膜に対する励起光の偏光方向を変えながら前記励起光が前記金属膜によって反射されることにより当該金属膜及びこの金属膜に隣接する領域において生じる光の強度を測定する第1測定工程と、
前記第1測定工程において最大光量が検出されたときの第1偏光方向の励起光を前記プリズムに射出することにより金属膜において生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を測定すると共に、前記第1測定工程において最小光量が検出されたときの第2偏光方向の励起光を前記プリズムに射出することにより金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を測定する第2測定工程と、
前記第1偏光方向の励起光を射出したときに測定された蛍光の光量の値である第1光量値と、前記第2偏光方向の励起光を射出したときに測定された蛍光の光量の値である第2光量値の(1/2)の値との差分と、に基づいて、前記検体の検出を行う演算工程と、を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴蛍光分析方法。 - 検体に付された蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づく電場により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析方法であって、
所定の面上に金属膜が形成されたプリズムを用意し、前記金属膜上に前記検体を含む試料液を流す準備工程と、
前記金属膜に表面プラズモン共鳴を生じさせるための直線偏光された励起光が前記金属膜によって反射されるように当該励起光をプリズム内に入射させた状態を維持しつつ、当該金属膜に対する励起光の偏光方向を変えながら前記励起光が前記金属膜によって反射されることにより当該金属膜及びこの金属膜に隣接する領域において生じる光の強度を測定する第1測定工程と、
前記第1測定工程において最大光量が検出されたときの第1偏光方向の励起光を前記プリズムに射出することにより金属膜において生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を測定すると共に、前記第1測定工程において最小光量が検出されたときの第2偏光方向の励起光を前記プリズムに射出することにより金属膜に生じた表面プラズモン共鳴に起因する前記蛍光物質の蛍光を測定する第2測定工程と、
前記第1偏光方向の励起光を射出したときに測定された蛍光の光量の値である第1光量値をSmax、前記1/2波長板が第2の回転位置のときに測定された蛍光の光量の値である第2光量値をSmin、前記光源部から励起光が射出されていない状態において前記光測定部により検出されるノイズの値をDN、前記プリズムにおける複屈折による長軸回転角をθとしたときに、以下の式(1)〜式(3)により求められる蛍光の光量値Hに基づいて、前記検体の検出を行う演算工程と、を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴蛍光分析方法。
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