JP6350541B2 - Surface plasmon resonance fluorescence analysis method, surface plasmon resonance fluorescence analyzer, and surface plasmon resonance fluorescence analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、表面プラズモン共鳴によって生じたエバネッセント波の電場を利用して被検出物質を標識した蛍光物質を発光させ、この蛍光を検出することにより被検出物質を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析方法、表面プラズモン共鳴蛍光分析装置および表面プラズモン共鳴蛍光分析システムに関し、詳しくは、複数個の検体チップを連続的に短時間で自動的に検査するのに有用な表面プラズモン共鳴蛍光分析方法、表面プラズモン共鳴蛍光分析装置および表面プラズモン共鳴蛍光分析システムに関するものである。 The present invention relates to a surface plasmon resonance fluorescence analysis method for measuring a substance to be detected by emitting a fluorescent substance labeled with a substance to be detected using an electric field of an evanescent wave generated by surface plasmon resonance, and detecting the fluorescence, More particularly, the present invention relates to a surface plasmon resonance fluorescence analysis apparatus and a surface plasmon resonance fluorescence analysis system, and more specifically, a surface plasmon resonance fluorescence analysis method and a surface plasmon resonance fluorescence useful for automatically inspecting a plurality of specimen chips in a short time continuously. The present invention relates to an analyzer and a surface plasmon resonance fluorescence analysis system.
従来、表面プラズモン共鳴蛍光分析装置(以下、単に「蛍光分析装置」とも称する。)としては、特許文献1に記載のものが知られている。この分析装置では、プリズムに成膜した導電体膜において表面プラズモン共鳴を生じさせることにより前記導電体膜の表面近傍に増強された電場(増強電場)が形成され、この増強電場を利用して高感度且つ高精度の検体の検査が行われる。
Conventionally, as a surface plasmon resonance fluorescence analyzer (hereinafter, also simply referred to as “fluorescence analyzer”), the one described in
例えば、図7及び図8に示した蛍光分析装置100では、導電体膜112が形成されたプリズム部110と、このプリズム部110に向けて光線αを射出する光源120と、プリズム部110において反射された光線αを測定する受光部130と、導電体膜112の近傍において増強電場に基づく光(蛍光)を検出するための蛍光検出手段140とを備える。
For example, in the
プリズム部110は、三角プリズム(以下、単に「プリズム」と称する。)114と、このプリズム114の頂角に対向する所定の面114b上に成膜された導電体膜112と、この導電体膜112の表面(プリズム114と反対側の面)112a上に成膜され、検体(試料溶液)中の特定の抗原を捕捉する捕捉体(抗体)が表面に固定された抗体固相膜113と、検体が抗体固相膜113の表面と接しつつ流れることができる流路116を有する流路部材117とを備える。
The
このプリズム部110において、プリズム114は、光源120から射出された光線αを一方の斜面(入射面)114aからプリズム114の内部に入射させ、所定の面114b上に設けられた導電体膜112により反射された光線αを他方の斜面(射出面)114cから外部に射出する。詳しくは、プリズム114内に入射した光線αは、導電体膜112の裏面(プリズム114側の面)112b側から導電体膜112の表面112aで全反射され、射出面114cからプリズム114の外部に射出される。
In the
光源120は、プリズム114の入射面114aに向けて光線αを射出するものである。この光源120は、導電体膜112への光線αの入射角θを変更可能に構成されている。受光部130は、導電体膜112により反射されてプリズム114の射出面114cからプリズム114の外部に射出された光線αを受光し、その強度を測定する。蛍光検出手段140は、導電体膜112に対して流路116を挟んで対向する位置に配置され、導電体膜112の表面近傍に形成される増強電場により励起された蛍光物質の蛍光を検出する。
The light source 120 emits a light ray α toward the incident surface 114 a of the
通常、このような蛍光分析装置100においては、以下の(A)〜(D)の工程により被検出物質の検査が行われている(たとえば特許文献2参照)。
Usually, in such a
(A)流路116に試料溶液を流して捕捉体に接触させる。流路116に検体が流されると、抗原抗体反応により検体中の標的物質(特定の抗原)が抗体固相膜113に固定された抗体に捕捉される(この工程を一次反応工程と称する)。
(A) The sample solution is caused to flow through the
(B)検体を検査する際(シグナル測定工程)の、導電体膜112の表面近傍に増強電場を形成するための導電体膜112への光線αの入射角θ(詳しくは、導電体膜112の表面112aに対して裏面112b側から入射する光線αの入射角θ)、すなわち測定角θ3を決定する。
(B) When inspecting the specimen (signal measurement step), the incident angle θ of the light ray α to the
具体的には、導電体膜112への光線αの入射角θを変えながら光源120から光線αが射出される。このとき、導電体膜112により反射された光線αが受光部130によって受光され、その強度が測定される。これにより、導電体膜112において表面プラズモン共鳴が生じる導電体膜112への入射角である共鳴角(SPR角)θ1が求まる(図9参照)。具体的には、反射光の強度が最も小さくなった導電体膜112への入射角(すなわち、反射率が最も小さくなった入射角)が共鳴角θ1となる。ここで、導電体膜112において表面プラズモン共鳴が生じる共鳴角θ1と、増強電場が最も大きくなる導電体膜112への光線αの入射角(増強電場最大角θ2)との間には、ズレがあるため、蛍光分析装置100は、求めた共鳴角θ1から所定の角度を加減(通常、±0.5°を加減)して、増強電場最大角θ2と略一致するよう、測定角θ3を決定する。
Specifically, the light α is emitted from the light source 120 while changing the incident angle θ of the light α to the
光線αの導電体膜112への入射角が測定角θ3となるように光源120の射出方向が調整される。これにより、導電体膜112の表面112a近傍(導電体膜112の流路116側近傍)に形成される増強電場が略最大となる(光学系を用いて入射角θから測定角θ3を求めるまでの工程を共鳴角調整工程と称する)。
The emission direction of the light source 120 is adjusted so that the incident angle of the light ray α on the
(C)流路116に蛍光標識された抗体を流すことにより、抗体固相膜113に固定された抗体に捕捉された抗原に蛍光物質が標識される(この工程を二次反応工程と称する)。
(C) A fluorescent substance is labeled on the antigen captured by the antibody immobilized on the antibody
(D)この標識された蛍光物質が、導電体膜112の表面近傍に形成されている増強電場により励起されて発光する。受光部130がこの蛍光を測定することにより蛍光分析装置100において抗原の反応量を高感度且つ高精度に測定する(この工程をシグナル測定工程と称する)。
(D) This labeled fluorescent substance is excited by an enhanced electric field formed in the vicinity of the surface of the
ところで、このような従来の蛍光分析装置は、図10(A)に示したように、持ち運びが容易な筺体82内に組み込まれており、そこに検体チップ1を装着して使用される。通常、蛍光分析装置の筺体には、被検出物質を含む検体チップ1を挿入するための検体チップ挿入口83が1つ形成されている。なお、検体チップ挿入口83は検体チップ1を挿入時に検体チップ1が挿入口83に接触しないように、検体チップ1の厚みより十分な高さがある。図10(A)において、符号85はメモリカードスロット、86はプリント出力口、87は操作パネル、88は入出力端子である。
By the way, as shown in FIG. 10A, such a conventional fluorescence analyzer is incorporated in a
これに対して、検査の処理能力を向上させるため、複数の検体チップ挿入口83、83を設け、複数の検体チップについての分析を一度に行えるようにすることが望まれている。そのためには、例えば、図10(B)に示すように、筺体82に検体チップ挿入口83を2つ形成することが考えられる。例えば、この検体チップ挿入口83、83のそれぞれに、検体チップ1a、1bを同時に挿入して、両方の検査を完了させてから、検体チップ1a、1bを筺体82から同時に取り出して、次の検体チップ1c、1dを同様に挿入するような方式で検査を行うことができる。このような方式であれば、図10(A)に示した蛍光分析装置100のように、検体チップ挿入口83が1つ形成されていて、そこに検体チップ1a、1b、1c、1d・・・を順次挿入するような実施形態に比べると、検体チップの交換に要する時間を省略することができる。
On the other hand, in order to improve the processing capacity of the test, it is desired to provide a plurality of sample
なお、検体チップ挿入口83の数は、3つ以上とすることも可能である。
Note that the number of the sample
ここで、増強電場最大角θ2はチップごとに異なる、換言すればある入射角θでの電場増強の程度はチップごとに異なるので、適正な測定角θ3はチップごとに異なる。そのため、筺体82内で検体の検査を、順番に行う場合であっても、2つ目の検体チップ1bの検査をする際、あるいは3つ目の検体チップの検査を行う際、それぞれで新たに共鳴角調整工程(B)を行う必要がある。仮に、この適正な測定角θ3の測定を新たに行わないで、1つめの検体チップ1aの測定角θ3のまま次の検体チップでの検査を行った場合には、同じ量の蛍光物質から発せられるシグナルの強度が検体チップ1a、1b、…それぞれで相違することになるので、検体中の特定の抗原の定量性(測定の正確性)が悪化してしまうことになる。
Here, the enhanced electric field maximum angle θ2 varies from chip to chip, in other words, the degree of electric field enhancement at a certain incident angle θ varies from chip to chip, so that the appropriate measurement angle θ3 varies from chip to chip. Therefore, even when the specimens are sequentially tested in the
仮に、図10(A)に示したように、検体チップ挿入口83が1つである実施形態の蛍光分析装置100において複数個の検体チップ1a、1b、…の検査を行う場合、例えば1つの検体チップ1aの検査を上記した一次反応工程を(A)、共鳴角調整工程を(B)、二次反応工程を(C)およびシグナル測定工程を(D)とし、この(A)〜(D)をこの順番で行って、1つの検体チップ1aの検査が完全に完了した後に、次の検体チップ1bの検査を、上記した(A)〜(D)の順番に行おうとすると、図11(B)に示したように、検査の時間が極めて長くなる。
As shown in FIG. 10 (A), when testing a plurality of
例えば、ある実施形態では、1つの検体チップについて、一次反応工程(A)に要する時間は約120秒、共鳴角調整工程(B)に要する時間は約20秒、二次反応工程(C)に要する時間は約50秒、シグナル測定工程(D)に要する時間は約20秒である。そのため、1つの検体チップ1aの検査を行うのに約210秒(3分30秒)の時間が必要である。また、2つ目の検体チップ1bの検査を行うまでに2×210秒(約7分)の時間が必要である。n個の検体チップを検査する場合は、n×210秒の時間が最低必要となる。
For example, in one embodiment, for one sample chip, the time required for the primary reaction step (A) is about 120 seconds, the time required for the resonance angle adjustment step (B) is about 20 seconds, and the time required for the secondary reaction step (C). The time required is about 50 seconds, and the time required for the signal measurement step (D) is about 20 seconds. Therefore, it takes about 210 seconds (3
図10(B)のように検体チップ挿入口83が複数ある場合において、検査時間のうち光学系を用いた測定の占める時間が少ないことから、装置のコストダウンのために、挿入口・送液系の数に対して光学系の数を減らすことが可能である。その場合、少なくとも光学系を稼働させている測定のタイミングが各挿入口間で重複しないようにする必要がある。
In the case where there are a plurality of sample
また、図10(B)に示したように検体チップ挿入口83が複数(例えば2個)ある場合において、この挿入口83、83に挿入された検体チップ1a、1b…の検査を同時に開始するのではなく、図12に示したように、時間をおいてランダムで開始することも考えられる。
10B, when there are a plurality of (for example, two) sample
このようにランダムで開始する場合であっても、光学系の数以上に、共鳴角調整工程(B)とシグナル測定工程(D)との重複(例えば、検体チップ1aに対するシグナル測定工程(D)と検体チップ1bに対する共鳴角調整工程(B)との重複など)を避けるためには、時間を調整しなければならないので、時間のロスが生じることなる。
Even when starting at random in this way, the resonance angle adjustment step (B) and the signal measurement step (D) overlap more than the number of optical systems (for example, the signal measurement step (D) for the
さらに、検体チップ挿入口83の数が3つで、光学系が1つ、送液系の数が3つである場合を想定する。このような場合には、図13に示したように、第1の検体チップと第2の検体チップと第3の検体チップに対して、一次反応工程(A)を複数の送液系を用いて、それぞれ同時に行うことができる。しかしながら、第1の検体チップの共鳴角調整工程(B)を行う場合に、第2の検体チップと第3の検体チップは、待機していなければならない。よって、このような場合も時間的なロスが生じる。また、その待機時間において、抗原の解離が起こる懸念がある。
Furthermore, it is assumed that the number of specimen
上記したように、従来の蛍光分析装置100または複数の検体チップ挿入口があると仮定した蛍光分析装置110において、複数個の検体チップ1の検査を行うには、一般に、相応の時間を要し、結果として検査に要する費用が高くなるという問題があった。
As described above, in the
また、送液系90の数と光学系150の数とが同数で、かつ複数組用意されている場合には、それぞれが独立しているため、その複数組と同数の検体チップの検査を同時に開始することもできる。例えば、送液系と光学系とが3組用意されていれば、第1の検体チップと第2の検体チップと第3の検体チップに対する検査を同時に開始することもできる。
Further, when the number of
しかしながら、このような場合には、装置が大型化してしまうという問題がある。また、例えば、図7に示した光源120、受光部130、蛍光検出手段140などからなる光学系150は高価であるため、その光学系150の数を送液系90の数に合わせて揃えることは、蛍光分析装置100のコストを大幅に上昇させてしまうことになる。
However, in such a case, there is a problem that the apparatus becomes large. Further, for example, the optical system 150 including the light source 120, the light receiving unit 130, and the fluorescence detection means 140 shown in FIG. 7 is expensive, and therefore the number of the optical systems 150 is matched to the number of the
本発明は、このような実情に鑑み、複数個の検体チップを検査する場合に、検査に要する時間を可及的に短縮することができ、装置も大型化することがなく安価に検査することができる表面プラズモン共鳴蛍光分析方法、表面プラズモン共鳴蛍光分析装置および表面プラズモン共鳴蛍光分析システムを提供することを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention can reduce the time required for inspection as much as possible when inspecting a plurality of sample chips, and can inspect at low cost without increasing the size of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a surface plasmon resonance fluorescence analysis method, a surface plasmon resonance fluorescence analysis apparatus, and a surface plasmon resonance fluorescence analysis system.
上述した目的のうちの少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した表面プラズモン共鳴蛍光分析方法は、
被検出物質を保持するための検体チップを複数個用いて、前記複数個の検体チップによりそれぞれ保持された前記被検出物質を、表面プラズモン共鳴蛍光分析により連続的に検出する表面プラズモン共鳴蛍光分析方法であって、
前記検体チップは、プリズムと、前記プリズムの一面に成膜された導電体膜とを有し、
前記複数個の検体チップが、複数個(n個)の検体チップ挿入口を有する蛍光分析装置に、それぞれ挿入された際に、
(b)前記蛍光分析装置の検体チップ挿入口に挿入された検体チップに対し、前記プリズムを介して光源から導電体膜に光を照射して、イニシャル測定を行うイニシャル測定工程と、
(c)前記検体チップに前記被検出物質を含む試料溶液を注入し、当該試料溶液を前記導電体膜上の捕捉体に接触させて、前記試料溶液に含まれる被検出物質と前記捕捉体とを結合させる一次反応工程と、
(d)前記被検出物質を蛍光物質で標識する二次反応工程と、
(e)前記プリズム側から前記導電体膜に測定角で励起光を照射し、前記被検出物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光の光量を測定するシグナル測定工程と、を有し、
前記工程(b)の後に前記工程(c)又は前記工程(d)を行い、前記工程(c)及び前記工程(d)が完了した後に前記工程(e)を行うとともに、
前記複数個の検体チップのうち、1個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記1個目の検体チップに対する前記工程(e)及び2個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始し、(n-1)個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記(n−1)個目の検体チップに対する前記工程(e)及びn個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始する。
In order to achieve at least one of the above-described objects, a surface plasmon resonance fluorescence analysis method reflecting one aspect of the present invention includes:
The sample chip for holding a substance to be detected with a plurality, wherein the target substance is held respectively by the plurality of sample chips, continuously detecting surface plasmon resonance fluorescence analysis by surface plasmon resonance fluorescence analysis A method,
The sample chip has a prism and a conductor film formed on one surface of the prism,
When the plurality of sample chips are respectively inserted into fluorescence analyzers having a plurality of (n) sample chip insertion ports,
(B) an initial measurement step in which initial measurement is performed by irradiating the conductive film from the light source via the prism with light from the light source to the sample chip inserted into the sample chip insertion port of the fluorescence analyzer;
(C) injecting a sample solution containing the substance to be detected to the sample chip, and the sample solution is brought into contact with the catching捉体on the conductive film, the capturing member with the substance to be detected contained in the sample solution A primary reaction step of binding
(D) a secondary reaction step of labeling the substance to be detected with a fluorescent substance;
(E) irradiating the conductive film from the prism side with excitation light at a measurement angle, and measuring the amount of fluorescence emitted from the fluorescent substance that labels the substance to be detected, and a signal measurement step ,
The step (c) or the step (d) is performed after the step (b), and the step (e) is performed after the step (c) and the step (d) are completed.
Wherein among the plurality of sample chips, the 1 th of said step (c) or the step for the analyte chip (d) is completed Then simultaneously, the step (e) and two eyes for said one th sample chips of the started process (d) or the step (c) for the analyte chip, the (n-1) -th said step for the analyte chip (c) or said step (d) completing then simultaneously, the (n -1) The step (e) for the first sample chip and the step (d) or the step (c) for the nth sample chip are started .
また、上述した目的のうちの少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した表面プラズモン共鳴蛍光分析装置は、
検体チップの案内部に流体を注入して試薬と被検出物質を反応させ反応結果を前記検体チップの検出部から光学系を用いて測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置において、
前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の筐体内に前記検体チップを挿入する複数個(n個)の検体チップ挿入口と、
前記検体チップに流体を注入するための送液系と、
前記検体チップ挿入口から挿入された前記検体チップを、流体案内部と前記送液系が連通する所定の位置に固定するための駆動部材と、
前記被検出物質を光学的に検知するための光学系とを備え、
前記光学系の数が、前記検体チップ挿入口の数に比べて少ない数に設定され、
前記複数の検体チップ挿入口のそれぞれに複数個の前記検体チップが挿入された際に、
(b)前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の検体チップ挿入口に挿入された検体チップに対し、プリズムを介して光源から導電体膜に光を照射して、イニシャル測定を行うイニシャル測定工程と、
(c)前記検体チップに前記被検出物質を含む試料溶液を注入し、当該試料溶液を前記導電体膜上の捕捉体に接触させて、前記試料溶液に含まれる被検出物質と前記捕捉体とを結合させる一次反応工程と、
(d)前記被検出物質を蛍光物質で標識する二次反応工程と、
(e)前記プリズム側から前記導電体膜に測定角で励起光を照射し、前記被検出物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光の光量を測定するシグナル測定工程と、を行うように構成されるとともに、
前記工程(b)の後に前記工程(c)又は前記工程(d)を行い、前記工程(c)及び前記工程(d)が完了した後に前記工程(e)を行うとともに、
前記複数個の検体チップのうち、1個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記1個目の検体チップに対する前記工程(e)及び2個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始し、(n-1)個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記(n−1)個目の検体チップに対する前記工程(e)及びn個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始するように構成される。
In order to achieve at least one of the above-described objects, a surface plasmon resonance fluorescence analyzer that reflects one aspect of the present invention is provided.
In a surface plasmon resonance fluorescence analyzer for injecting a fluid into a guide part of a sample chip and reacting a reagent and a substance to be detected and measuring a reaction result from the detection part of the sample chip using an optical system,
A plurality (n) of sample chip insertion ports for inserting the sample chips into a housing of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
A liquid feeding system for injecting fluid into the specimen chip;
The inserted the specimen tip from the specimen tip insertion port, and a drive member for liquid-based feed said a flow body guide portion is fixed at a predetermined position for communicating,
An optical system for optically detecting the substance to be detected;
The number of the optical system is set to a number smaller than the number of the sample chip insertion ports ,
When a plurality of sample chips are inserted into each of the plurality of sample chip insertion ports,
(B) an initial measurement step of performing initial measurement by irradiating the conductor film with light from the light source through the prism to the sample chip inserted into the sample chip insertion port of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
(C) Injecting a sample solution containing the substance to be detected into the sample chip, bringing the sample solution into contact with a capturing body on the conductor film, and detecting the substance and the capturing body contained in the sample solution A primary reaction step of binding
(D) a secondary reaction step of labeling the substance to be detected with a fluorescent substance;
(E) performing a signal measurement step of irradiating the conductive film from the prism side with excitation light at a measurement angle and measuring the amount of fluorescence emitted from the fluorescent substance that labels the detection target substance. Composed,
The step (c) or the step (d) is performed after the step (b), and the step (e) is performed after the step (c) and the step (d) are completed.
At the same time when the step (c) or the step (d) for the first sample chip is completed among the plurality of sample chips, the step (e) and the second step for the first sample chip are completed. The step (d) or the step (c) for the sample chip is started, and at the same time the step (c) or the step (d) for the (n-1) -th sample chip is completed, the (n-1) ) Ru is configured to initiate said step (d) or the step (c) with respect to th sample chip to said step (e) and the n-th sample chips.
さらに、上述した目的のうちの少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した表面プラズモン共鳴蛍光分析システムは、
検体チップの案内部に流体を注入して試薬と被検出物質を反応させ反応結果を前記検体チップの検出部から光学系を用いて測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置と、制御部とからなる表面プラズモン共鳴蛍光分析システムであって、
前記検体チップは、プリズムと、前記プリズムの一面に成膜された導電体膜とを有し、
前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置は、
前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の筐体内に前記検体チップを挿入する複数個(n個)の検体チップ挿入口と、
前記検体チップに流体を注入するための送液系と、
前記検体チップ挿入口から挿入された前記検体チップを、流体案内部と前記送液系が連通する所定の位置に固定するための駆動部材と、
前記被検出物質を光学的に検知するための光学系とを備え、
前記光学系の数が、前記検体チップ挿入口の数に比べて少ない数に設定され、
前記複数の検体チップ挿入口のそれぞれに複数個の前記検体チップが挿入された際に、前記制御部は、
(b)前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の検体チップ挿入口に挿入された検体チップに対し、前記プリズムを介して光源から導電体膜に光を照射して、イニシャル測定を行うイニシャル測定工程と、
(c)前記検体チップに前記被検出物質を含む試料溶液を注入し、当該試料溶液を前記導電体膜上の前記捕捉体に接触させて、前記試料溶液に含まれる被検出物質と前記捕捉体とを結合させる一次反応工程と、
(d)前記被検出物質を蛍光物質で標識する二次反応工程と、
(e)前記プリズム側から前記導電体膜に測定角で励起光を照射し、前記被検出物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光の光量を測定するシグナル測定工程と、を行うように構成されるとともに、
前記工程(b)の後に前記工程(c)又は前記工程(d)を行い、前記工程(c)及び前記工程(d)が完了した後に前記工程(e)を行うとともに、
前記複数個の検体チップのうち、1個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記1個目の検体チップに対する前記工程(e)及び2個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始し、(n-1)個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記(n−1)個目の検体チップに対する前記工程(e)及びn個目の検体チップに対する前記工程(d)前記工程(c)を開始するように構成される。
Furthermore, in order to realize at least one of the above-described objects, a surface plasmon resonance fluorescence analysis system reflecting one aspect of the present invention is provided.
A surface composed of a surface plasmon resonance fluorescence analyzer for injecting a fluid into the guide part of the sample chip, reacting the reagent and the substance to be detected, and measuring the reaction result from the detection part of the sample chip using an optical system, and a control unit A plasmon resonance fluorescence analysis system comprising:
The sample chip has a prism and a conductor film formed on one surface of the prism,
The surface plasmon resonance fluorescence analyzer is
A plurality (n) of sample chip insertion ports for inserting the sample chips into a housing of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
A liquid feeding system for injecting fluid into the specimen chip;
A driving member for fixing the sample chip inserted from the sample chip insertion port at a predetermined position where the fluid guide unit and the liquid feeding system communicate;
An optical system for optically detecting the substance to be detected;
The number of the optical system is set to a number smaller than the number of the sample chip insertion ports,
When a plurality of the sample chips are inserted into each of the plurality of sample chip insertion ports, the control unit
(B) an initial measurement step in which initial measurement is performed by irradiating the conductor film with light from the light source through the prism to the sample chip inserted into the sample chip insertion port of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
(C) Injecting a sample solution containing the substance to be detected into the specimen chip, bringing the sample solution into contact with the capturing body on the conductor film, and detecting the substance and the capturing body contained in the sample solution A primary reaction step of binding
(D) a secondary reaction step of labeling the substance to be detected with a fluorescent substance;
(E) performing a signal measurement step of irradiating the conductive film from the prism side with excitation light at a measurement angle and measuring the amount of fluorescence emitted from the fluorescent substance that labels the detection target substance. Composed,
The step (c) or the step (d) is performed after the step (b), and the step (e) is performed after the step (c) and the step (d) are completed.
At the same time when the step (c) or the step (d) for the first sample chip is completed among the plurality of sample chips, the step (e) and the second step for the first sample chip are completed. The step (d) or the step (c) for the sample chip is started, and at the same time the step (c) or the step (d) for the (n-1) -th sample chip is completed, the (n-1) ) Ru is configured to initiate said step; (d) step (c) with respect to th sample chip to said step (e) and the n-th sample chips.
本発明に係る表面プラズモン共鳴蛍光分析方法、表面プラズモン共鳴蛍光分析装置および表面プラズモン共鳴蛍光分析システムによれば、装置も大型化を抑制しつつ、複数の検体チップを効率良く短時間で連続的に検査することができ、生化学検査に要するコストの低減に寄与することができる。 According to the surface plasmon resonance fluorescence analysis method, the surface plasmon resonance fluorescence analysis apparatus, and the surface plasmon resonance fluorescence analysis system according to the present invention, a plurality of specimen chips can be efficiently and continuously provided in a short time while suppressing the increase in size of the apparatus. It can be inspected and can contribute to a reduction in cost required for biochemical inspection.
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施形態に係る表面プラズモン共鳴蛍光分析装置(蛍光分析装置)10は、図1及び図2に示すように、検体チップ20に向けて光線を射出する光源40と、検体チップ20において生じた光を測定する光測定部50と、検体チップ20を着脱可能に保持する保持部12とを備える。また、蛍光分析装置10は、光測定部50により測定した光を分析するための演算部14と、演算部14における演算結果等の各種情報を表示するための表示部16とを備える。なお、図1および図2は、蛍光分析装置10に検体チップ20を装着した状態を表している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the surface plasmon resonance fluorescence analyzer (fluorescence analyzer) 10 according to the present embodiment includes a
また、本実施形態に係る表面プラズモン共鳴蛍光分析システムは、図1の装置10と制御部58とにより、連続運転が可能にされた分析システムをいう。
Further, the surface plasmon resonance fluorescence analysis system according to the present embodiment is an analysis system in which continuous operation is enabled by the
検体チップ20は、プリズム21と、プリズム21の表面に成膜される導電体膜25と、導電体膜25上を当該導電体膜25に接しつつ検体や試薬、洗浄液等の溶液が流れる流路31を形成する流路部材30とを備える。
The
プリズム21は、光源40からの光線αをプリズム21の内部に入射させる入射面22と、このプリズム21の内部に入射した光線αを反射する導電体膜25が成膜される成膜面(所定の面)23と、導電体膜25で反射された光線αがプリズム21の外部に射出される射出面24とをその表面に含み、透明なガラス又は樹脂により形成されている。本実施形態のプリズム21は、屈折率が1.40〜1.75程度の透明なガラス又は樹脂により形成されている。なお、プリズムは、側面視が本実施形態のように三角プリズムの頂角部分を切り取ったような形状でもよく、また、側面視が三角形状であってもよい(図1の点線部参照)。すなわち、プリズムは、入射面と成膜面と射出面とをその表面に含み、入射面からプリズムの内部に入射した光線αが成膜面上の導電体膜により全反射され、この光線αを内部で乱反射させずに射出面から外部に射出するような形状であればよい。
The
導電体膜25は、プリズム21の成膜面23上に成膜(形成)された金属製の薄膜である。本実施形態の導電体膜25は、金により形成されている。この導電体膜25は、光線αを全反射することにより生じるエバネッセント波を増幅するための部材である。すなわち、成膜面23上に導電体膜25を設けて表面プラズモン共鳴を生じさせることにより、導電体膜25のない面(成膜面23)により光線αを全反射させてエバネッセント波を生じさせた場合に比べ、形成される電場を増強させることができる。本実施形態における電場の増強度(電場増強度)は、導電体膜25がない場合に比べて10倍程度となる(図3参照)。導電体膜25は、膜厚が30〜70nmとなるようにスパッタ法や蒸着法、メッキ法等の各種成膜方法により形成されている。なお、導電体膜25の素材は、金に限定されず、表面プラズモンを発生させる金属であればよく、例えば、銀、銅、アルミ等(合金を含む)であってもよい。
The
また、導電体膜25の表面(プリズムと反対側の面)25aには、特定の抗原を捕捉するための捕捉体26が固定されている。この捕捉体26は、例えば、表面処理によって導電体膜25の表面25aに固定される。
A capturing body 26 for capturing a specific antigen is fixed on the surface (surface opposite to the prism) 25a of the
流路部材30は、プリズム21の成膜面23上に設けられ、検体が流れる流路31を有する。この流路部材30は、透明な樹脂により形成される。本実施形態の流路部材30は、水平方向に拡がる板状の部材である。流路31は、抗原抗体反応が行われる検出部32と、検体チップ20の外部から検出部32へ検体を案内し、又は検出部32から検体チップ20の外部面(図1において下側の面)30bに設けられた溝とプリズム21上の導電体膜25とにより囲まれている。すなわち、この検出部32では、検体が導電体膜25の表面(捕捉体26が固定されている面)25aと接しつつ流れる。各案内部33は、一方の端部が流路部材30の表面(図1において上側の面)30aにおいて開口し、他方の端部(前記一方の端部と反対側の端部)が検出部32に接続されている。このように案内部33と検出部32と案内部33とが順に繋がることによって一本の流路31が形成される。
The
この流路部材30は、プリズム21と接着剤により接着(接合)されている。本実施形態では、検出部32を水平方向から囲み且つ流路部材30とプリズム21との間となる位置に、弾性体からなるシール部材35が設けられている。これにより、流路部材30とプリズム21との接合部位からの検体の漏れが防止される。なお、流路部材30とプリズム21との接合は、接着に限定されず、レーザ溶着や超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着等であってもよい。また、流路部材30とプリズム21とが液密に接合されていれば、前記検出部32を囲むシール部材35はなくてもよい。
The
光源40は、検体チップ20、詳しくは、プリズム21の入射面22に向けて光線αを射出する光源装置である。この光源40は、半導体レーザやLED等の発光素子41と、発光素子41による光線αの射出方向を変更する角度変更部42と、発光素子41からの光線αを偏光する偏光板(図示省略)とを有する。
The
角度変更部42は、発光素子41から射出された光線αが入射面22からプリズム21の内部に入射して導電体膜25で全反射している状態(詳細には、導電体膜25の裏面(表面25aと反対の側の面)側から当該導電体膜25を通過してその表面25aで全反射している状態)で、この光線αの導電体膜25(詳細には、導電体膜25の表面25a)に対する入射角θを変更するように発光素子41による光線αの射出方向を変更させる。詳しくは、角度変更部42は、導電体膜25における光線αの反射される位置を変えることなく導電体膜25への光線αの入射角θを変更するように、発光素子41の射出方向を変更可能に構成される。本実施形態の角度変更部42は、光測定部50の制御部58と接続され、この制御部58からの指示信号に従って発光素子41による光線αの射出方向を変更する。
The
偏光板は、プリズム21の成膜面23上に設けられた導電体膜25に対してP偏光となるように発光素子41から射出される光線αを偏光する。なお、発光素子41として半導体レーザが用いられる場合、半導体レーザ自身の偏光面が導電体膜25に対するP偏光の偏光面と一致するように半導体レーザが配置されれば、偏光板は設けなくてもよい。
The polarizing plate polarizes the light α emitted from the
光測定部50は、導電体膜25の表面25a側に生じた光を受光する受光部51と、第1の光フィルタ54と、第2の光フィルタ55と、これら第1の光フィルタ54と第2の光フィルタ55との位置をそれぞれ切り換える位置切換装置(位置切換部)56と、当該光測定部50の各構成要素や光源40の角度変更部42等の制御を行う制御部58とを備える。
The
受光部51は、光を検出する受光素子52と、レンズ等により構成され、導電体膜25の表面25a側で生じた光を受光素子52まで導光する光学系53とを有する。本実施形態では、微弱な光(検体中の抗原に標識した蛍光物質を励起させることにより生じた蛍光)を検出するため、受光素子52として光電子倍増管(いわゆるフォトマル:Photomultiplier Tube)が用いられている。
The
第1の光フィルタ54は、入射した光を減衰させて出射する光フィルタである。本実施形態の第1の光フィルタ54は、減光フィルタ(NDフィルタ)である。この第1の光フィルタ54が検体チップ20の導電体膜25において生じたプラズモン散乱光を減光することにより、微弱な光を検出するための受光素子(本実施形態ではフォトマル)52によるプラズモン散乱光の測定が可能となる。
The first
第2の光フィルタ55は、所定の波長の光を遮るための光フィルタである。本実施形態の第2の光フィルタ55は、ロングパスフィルタである。なお、第2の光フィルタ55は、ロングパスフィルタに限定されず、バンドパスフィルタ等でもよい。
The second
この第2の光フィルタ55は、受光部51に蛍光(検体中の抗原に標識した蛍光物質を励起させることにより生じた光)以外の波長の光(例えば、光源40からの光(漏れ光)やプラズモン散乱光等)が入射することを防ぐ。すなわち、第2の光フィルタ55は、受光部51に入射する光からノイズ成分を除去し、これにより受光部51における微弱な蛍光の検出精度及び検出感度の向上を図っている。
The second
位置切換装置56は、第1の光フィルタ54及び第2の光フィルタ55の位置を中間位置と待避位置との間で切り換える装置である。なお、中間位置は、導電体膜25と受光部51との間の位置である。詳しくは、中間位置は、検体チップ20と受光部51との間の位置(図1における第1の光フィルタ54の位置)である。また、待避位置は、中間位置よりも導電体膜25及び受光部51から離れた位置(図1における第2の光フィルタ55の位置)である。詳しくは、待避位置は、導電体膜25の表面25a側で生じた光が受光部51に直接入射できるような位置である。
The position switching device 56 is a device that switches the positions of the first
具体的に、位置切換装置56は、第1の光フィルタ54が中間位置のときに第2の光フィルタ55が待避位置となり(図1参照)、第1の光フィルタ54が待避位置のときに第2の光フィルタ55が中間位置となる(図2参照)ように、第1の光フィルタ54及び第2の光フィルタ55の位置をそれぞれ切り換える。この位置切換装置56は、制御部58と接続され、この制御部58からの指示信号に基づいて第1の光フィルタ54及び第2の光フィルタ55の位置の切り換えを行う。
Specifically, in the position switching device 56, when the first
制御部58は、光源40や光測定部50の各構成要素等の制御を行う。具体的に、制御部58は、受光部51により測定された光の強度に基づいて光源40による光線αの射出方向を調整する。本実施形態の制御部58は、検体チップ20の導電体膜25の表面25a側で生じたプラズモン散乱光の強度に基づいて光源40の光線αの射出方向を調整する。詳しくは、制御部58は、保持部12に検体チップ20が保持されたときに、光源40の発光素子41及び角度変更部42を制御して、光線αが導電体膜25の裏面側(プリズム21側)から導電体膜25への入射角θを変えつつ導電体膜25に入射するように光源40から光線αを射出させる。このとき、受光部51が導電体膜25の表面25a側において生じたプラズモン散乱光の強度を検出し、この強度変化に基づいて制御部58が角度変更部42を制御して光源40による光線αの射出方向を調整する。詳しくは、入射角θを変えながら光線αが導電体膜25に入射すると、受光部51が検出するプラズモン散乱光の強度は、図3に示すように変化する。制御部58は、この強度変化がピーク(最大値)となったときの入射角θ5で光線αが導電体膜25に入射したときの光源40による光線αの射出方向を求める。そして、制御部58は、発光素子41の向きを調整して光源40がこの射出方向に光線αを射出できるように角度変更部42に指示信号を出力する。
The
また、制御部58は、位置切換装置56に対して、第1の光フィルタ54及び第2の光フィルタ55の位置の切り換え指示を行う。具体的に、制御部58は、前記のプラズモン散乱光を用いた光源40による光線αの射出方向の調整を行うときには、第1の光フィルタ54が中間位置となり、第2の光フィルタ55が退避位置となるように位置切換装置56に指示信号を出力する。一方、制御部58は、蛍光分析装置10において検体の検査を行うときには、第1の光フィルタ54が退避位置となり、第2の光フィルタ55が中間位置となるように位置切換装置56に指示信号を出力する。
The
保持部12は、検体の検査のときに検体チップ20を保持する部位である。具体的に、この保持部12は、検体チップ20が光源40に対して所定の姿勢となるように検体チップ20を着脱可能に保持する。前記所定の姿勢とは、光源40から射出された光線αが入射面22からプリズム21の内部に入射してこのプリズム21の内部に入射した光線αが導電体膜25により全反射される姿勢である。
The holding
図4に示した試薬チップ60は、送液系に具備されるもので、装着可能な部材である。検査対象となる血液等の検体は、前処理(血球分離や希釈、混合等)を行った後、検体が検体チップ20に注入される。試薬チップ60には複数の収納部61が設けられ、各収納部61には血液等の検体の他に、試薬、希釈液、洗浄液等が個別に封入されている。
The
演算部14は、検体の検査時において、光測定部50(受光部51)から送られてきた出力信号を演算してこの光測定部50により測定された蛍光に関する分析を行うための部位である。具体的に、例えば、演算部14は、光測定部50により検出した単位面積あたりの蛍光の数のカウントや時間の経過に伴う蛍光の増加量の算出等を行う。演算部14での演算結果は、この演算部14に接続される表示部16に出力される。
The
表示部16は、演算部14からの出力信号に基づき、演算結果を表示するものである。表示部16は、モニター等のように結果を画面に表示するものでもよく、プリンター等のように結果をプリントアウトするものでもよい。また、表示部16は、これらを組み合わせたものでもよい。
The
このように構成される蛍光分析装置10は、例えば図5に示したように、持ち運びが容易な1つの筺体820内に組み込まれて使用される。
For example, as shown in FIG. 5, the
蛍光分析装置10を収容する筺体820には、例えば3つの検体チップ20、20、20を挿入するための検体チップ挿入口830が3つ形成されている。なお、筺体820に形成される検体チップ挿入口830は、3つに限定されず、2つ以上であれば良い。なお、図5において、符号85はメモリカードスロット、86はプリント出力口、87は操作パネル、88は入出力端子である。
For example, three specimen
また、本実施形態の筺体820内には、図10(B)に示した場合と同様に、送液系90と光学系150とが具備されており、送液系90と光学系150との間には、両者を往復移動することが可能な搬送機構が具備されている。そして、この搬送機構により検体チップ20は、送液系90から光学系150、あるいは光学系150から送液系90に搬送が可能にされている。さらに、本実施形態では、光学系150の数が、送液系90の数に比べて少なくされている。
Further, in the
しかしながら、光学系150の数と送液系90の数は、同数であっても良い。
However, the number of optical systems 150 and the number of
ここで、本明細書における送液系とは、試薬チップ60の各収納部61に収納された血液、試薬、希釈液、洗浄液等などを、図1に示した検体チップ20の流路31に流すために必要な構成要素からなる系をいう。
Here, the liquid feeding system in this specification refers to blood, reagents, diluents, washing liquids, and the like stored in the
具体的には、図4の試薬チップ60の他、この試薬チップ60から検体チップ20の流路31へ流体を注入するための送液ポンプ、送液ポンプ搬送機構などをいう。
Specifically, in addition to the
また、光学系とは、図1を例にして説明すれば、光源40、光測定部50、位置切換装置56など、被検出物質を光学的に検出するために必要な部材からなる系をいう。
Further, the optical system means a system composed of members necessary for optically detecting a substance to be detected, such as the
本実施形態では、これら光学系150の数が送液系90の数に比べて少ないことから、筺体820の小型化および蛍光分析装置100の製品単価を安くすることに寄与している。
In the present embodiment, since the number of these optical systems 150 is smaller than the number of
上記のように構成された蛍光分析装置10では、以下のようにして検査が行われる。
In the
(a)準備工程
複数個用意された検体チップ20を、図5に示したように、3つの検体チップ挿入口830、830、830を有する蛍光分析装置10に、それぞれ挿入する。(A) Preparation Step As shown in FIG. 5, a plurality of
ここで、3つの検体チップ20、20、20を、それぞれ第1の検体チップ、第2の検体チップ、第3の検体チップとする。
Here, the three
(b)イニシャル測定工程
イニシャル測定工程で共鳴角調整を行う場合には、先ず、第1の検体チップ20を図1のように検査位置に配置した後、共鳴角を特定し、さらに第1の検体チップ20を検査するときの導電体膜25への光線αの入射角である測定角を決定する。(B) Initial measurement process When the resonance angle is adjusted in the initial measurement process, first, the
なお、イニシャル測定工程とは、広くは、シグナル測定工程以外の工程であって光学系を用いた測定工程を指し、具体的には、「共鳴角調整」または「ブランク測定」のいずれか、あるいはその両方を含むものである。また、イニシャル測定工程には、「共鳴角調整」や「ブランク測定」以外としては、位置情報の入手なども含まれる。 Note that the initial measurement process broadly refers to a measurement process using an optical system that is a process other than a signal measurement process, specifically, either “resonance angle adjustment” or “blank measurement”, or It includes both. In addition, the initial measurement process includes acquisition of position information and the like other than “resonance angle adjustment” and “blank measurement”.
具体的に、制御部58は、指示信号を位置切換装置56に出力することによって第1の光フィルタ54が中間位置となり第2の光フィルタ55が退避位置となるように第1の光フィルタ54及び第2の光フィルタ55の位置をそれぞれ切り換える(図1参照)。
Specifically, the
制御部58は、光源40に光線αを射出させつつ角度変更部42によってプリズム21の導電体膜25に入射する光線αの入射角θを変更する。このとき、光線αがプリズム21内に入射し、この光線αが導電体膜25の裏面側から導電体膜25を通過してその表面25aにおいて全反射することにより、エバネッセント波が導電体膜25の表面25a側に染み出し、これにより、プラズモン散乱光が発生する。光測定部50(詳しくは、受光素子(フォトマル)52)は、このプラズモン散乱光の強度を測定する。このとき、第1の光フィルタ54が中間位置に配置されているため、導電体膜25の表面25a側で生じたプラズモン散乱光は、第1の光フィルタ54を通過することにより減光された状態で受光素子52に到達する。そのため、強い光(詳しくは、検体を検査する際に測定する蛍光に比べて強い光)が入ることによる受光素子52の故障が防がれる。
The
制御部58は、光測定部50により測定されたプラズモン散乱光における角度依存データ(導電体膜25への光線αの入射角θと光強度との関係を表すデータ:図3参照)に基づき、プラズモン散乱光の強度が最大となる入射角θ5を求める。このプラズモン散乱光の強度が最大のときの導電体膜25への光線αの入射角θ5が分れば、制御部58は、電場増強度が最大となる導電体膜25への光線αの入射角θを精度よく導出することができる。これは、導電体膜25において、表面プラズモン共鳴に起因する導電体膜25の表面25a近傍に形成される電場の大きさ(電場増強度)が最大となるときにプラズモン散乱光の強度が最大となることに基づく。
The
制御部58は、角度変更部42を制御して、光線αが導電体膜25に入射する入射角が、プラズモン散乱光の強度が最大のときの入射角θ5(すなわち、電場増強度が最大となる入射角θ5)となるように、光源40から射出される光線αの方向を調整する。
The
次に、制御部58は、各光フィルタ54,55の位置の切り換えを行う。すなわち、制御部58の指示信号により、位置切換装置56が、第1の光フィルタ54が退避位置となり第2の光フィルタ55が中間位置となるように第1の光フィルタ54及び第2の光フィルタ55の位置をそれぞれ切り換える(図2参照)。
Next, the
なお、イニシャル測定工程において、ブランク測定を行う場合には、検体チップ20内を測定液で満たしておき、光源40から光を当てて測定する。
In the initial measurement process, when blank measurement is performed, the
なお、ブランク測定とは、捕捉抗体などの捕捉体に何も捕捉されていない状態で、予め蛍光を測定することにより、本来ならば検出光としてはならないノイズとしてのチップ自体の自家蛍光、励起光の漏れ、などの蛍光強度をブランク測定工程により決定しておき、この値を後に行われるシグナル測定工程で測定される蛍光強度から差し引くなどの調整を行うことをいう。 Note that blank measurement refers to self-fluorescence and excitation light of the chip itself as noise that should not be detected light by measuring fluorescence in advance in a state where nothing is captured by a capture body such as a capture antibody. The fluorescence intensity such as leakage of light is determined by a blank measurement process, and this value is adjusted to be subtracted from the fluorescence intensity measured in the signal measurement process performed later.
(c)一次反応工程
検体チップ20の流路31に試料溶液を流して、該試料溶液を捕捉体26に接触させ、抗原抗体反応等を行わせる。抗原抗体反応により検体中の被検出物質(特定の抗原)と捕捉体26とを結合させる。(C) Primary reaction step A sample solution is caused to flow through the
(d)二次反応工程
流路31に蛍光物質を標識された抗体を流すことにより、捕捉体26に捕捉された被検出物質を蛍光物質で標識する。なお、このとき、検出部32の導電体膜25の表面近傍には増強電場が形成されているため、この電場によって抗原に標識された蛍光物質が励起されて光る。(D) Secondary reaction step By flowing an antibody labeled with a fluorescent substance through the
(e)シグナル測定工程
光源40から導電体膜25に測定角で励起光を照射し、被検出物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光の光量を測定する。(E) Signal Measurement Step The excitation light is irradiated from the
この蛍光が第2の光フィルタ55を透過することによりノイズ成分が除去されて受光部51に到達し、受光部51の受光素子52が前記ノイズ成分の除去された蛍光を検出する。受光部51は、この検出結果を出力信号として制御部58を介して演算部14に出力する。演算部14は、この出力信号を受信し、この出力信号を演算処理することにより、抗原の定量分析を行う。
When the fluorescence passes through the second
そして、演算部14が演算結果を表示部16に送り、当該表示部16が演算結果を表示する。
And the calculating
なお、本実施形態の蛍光分析装置10では、筺体820内に3つの検体チップ20を挿入し、第1の検体チップ20を図1の検査位置に配置する。このとき、第2の検体チップ20と第3の検体チップ20は挿入された後、検査位置ではなく待機位置に配置される。
In the
この状態から、第1の検体チップ20、第2の検体チップ20、第3の検体チップ20に対する検査が、以下のように行われていく。
From this state, the inspection of the
先ず、第1の検体チップ20に着目して述べれば、図6(A)に示したように、上述のイニシャル測定b、一次反応工程c、二次反応工程d、シグナル測定工程eが、この順番で行われる。
First, focusing on the
また、本実施形態では、第1の検体チップ20に対するイニシャル測定工程bが完了した後に、直ちに第2の検体チップ20に対するイニシャル測定工程bが行われる。
In the present embodiment, the initial measurement process b for the
さらに、本実施形態では、第2の検体チップ20に対するイニシャル測定工程bが完了した後に、第3の検体チップ20に対するイニシャル測定工程bが行われる。
Furthermore, in this embodiment, after the initial measurement process b for the
このようにして、第nの検体チップ20に対しても、第(n-1)の検体チップ20に対するイニシャル測定工程bが完了した後に、イニシャル測定工程bを行う。この際、装置内にセットされている検体チップにおいて、第n番目の検体チップに対するイニシャル測定工程b又はシグナル測定工程eを行っている際に、他の検体チップに対してはイニシャル測定工程bもシグナル測定工程eも行っていない。また、第n-1番目の検体チップに対して一次反応工程cを行っている間に、第n番目の検体チップに対するイニシャル測定工程bを行っている。この第n番目の検体チップに対するイニシャル測定工程bは、第n-1番目の検体チップに対するシグナル測定工程eを行う前に行っており、例えば、二次反応工程dを行っている間に行っても良く、第n-1番目の検体チップに対して一次反応工程cから二次反応工程dを行っている間に行うこともできる。
In this way, the initial measurement step b is performed on the n-
また一方、各検体チップに対するイニシャル測定工程b及びシグナル測定工程eはそれぞれの工程で検体チップ毎に順次行い、一次反応工程cまたは二次反応工程dは複数の検体チップに対して一斉にそれぞれ同時に実施しても良い。 On the other hand, the initial measurement step b and the signal measurement step e for each sample chip are sequentially performed for each sample chip in each step, and the primary reaction step c or the secondary reaction step d is simultaneously performed simultaneously on a plurality of sample chips. You may carry out.
このような順番でイニシャル測定工程bを行うようにすれば、高価な光学系150を共用して有効利用しつつ、結果として検査に要する時間を大幅に短縮することが可能である。また、送液系90の数に比べて光学系150の数が少なくても、検査に何ら問題が生じることもない。
If the initial measurement step b is performed in this order, the expensive optical system 150 can be shared and effectively used, and as a result, the time required for inspection can be greatly shortened. Even if the number of the optical systems 150 is smaller than the number of the
一般的に、イニシャル測定工程bが完了した検体チップ20に対して、図6に示したように、それぞれ一次反応工程c、二次反応工程d、シグナル測定工程eが、この順番で行われていく。このような順番でn個の検体チップ20の検査を行っていけば、図6に示したように、光学系150が同じ時間帯で行われることを防ぐことができる。
In general, as shown in FIG. 6, the primary reaction step c, the secondary reaction step d, and the signal measurement step e are performed in this order on the
一方、一次反応工程cの前に二次反応工程dを行う、すなわち非検出物質(特定の抗原)を蛍光物質で標識した後、形成された複合体を捕捉体6に接触させて、抗原抗体反応を行わせるようにすることも可能である。 On the other hand, the secondary reaction step d is performed before the primary reaction step c, that is, after labeling a non-detection substance (specific antigen) with a fluorescent substance, the formed complex is brought into contact with the capturing body 6 to obtain an antigen antibody It is also possible to cause the reaction to occur.
各工程間に、必要に応じて適宜な待ち時間を確保することもできる。このような調整は、制御部58のプログラムによって制御される。
An appropriate waiting time can be ensured between the steps as required. Such adjustment is controlled by a program of the
また、蛍光分析装置10において光学系を必要以上に設ける必要がないので、装置の小型化及び省コスト化を図ることができる。
Further, since it is not necessary to provide an optical system more than necessary in the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.
例えば、図6(A)では、第1の検体チップのイニシャル測定工程bと、第2の検体チップのイニシャル測定工程bと、第3の検体チップのイニシャル測定工程bとは重複が不可能なことから、第2の検体チップのイニシャル測定工程bと、第3の検体チップのイニシャル測定工程bとは、第1の検体チップのイニシャル測定工程bに対して、所定時間間隔を空けてから行っている一方、各検体チップにおける一次反応工程c、二次反応工程d、シグナル測定工程eは、イニシャル測定工程bが完了した後に、引き続き行われている。第n-1番目の検体チップが一次反応工程cから二次反応工程dまでを行っている間に第n番目の検体チップのイニシャル測定工程bを行っている。また、この間に、第n番目のシグナル測定工程eを行うこともできる。図6(A)では、第n番目の一次反応工程cから二次反応工程dまでを行っている間に第n-1番目の検体チップのシグナル測定工程eを行っている。 For example, in FIG. 6A, the initial measurement process b of the first sample chip, the initial measurement process b of the second sample chip, and the initial measurement process b of the third sample chip cannot be overlapped. Therefore, the initial measurement process b of the second sample chip and the initial measurement process b of the third sample chip are performed after a predetermined time interval from the initial measurement process b of the first sample chip. On the other hand, the primary reaction step c, the secondary reaction step d, and the signal measurement step e in each sample chip are continuously performed after the initial measurement step b is completed. While the n-1 th sample chip performs the primary reaction step c to the secondary reaction step d, the n th sample chip initial measurement step b is performed. In the meantime, the nth signal measurement step e can be performed. In FIG. 6A, the signal measurement step e of the n-1st sample chip is performed while performing the n-th primary reaction step c to the secondary reaction step d.
このようにすることで、各検体チップに対しては、一次反応工程c、二次反応工程d、シグナル測定工程eの各工程間の待機時間を無くしあるいは低減して連続的に実行することができるので、余分な待機時間による抗原抗体反応の解離を防ぐことができ、より高感度化が実現できるともに、複数の検体チップの検査における短時間化をより達成できる。また、一次反応工程cの開始からシグナル測定工程eの開始までの時間を全ての検体チップにおいて同一にすることができるので、複数の検体チップ間での測定条件にバラつきなく抗原抗体反応後の変化を均一化でき、精度の高い検査を実施できる。 By doing in this way, with respect to each sample chip, it is possible to eliminate or reduce the waiting time between each step of the primary reaction step c, the secondary reaction step d, and the signal measurement step e, and continuously execute it. Therefore, dissociation of the antigen-antibody reaction due to an extra waiting time can be prevented, higher sensitivity can be realized, and a shorter time can be achieved in the inspection of a plurality of specimen chips. In addition, since the time from the start of the primary reaction step c to the start of the signal measurement step e can be made the same for all the sample chips, the change after the antigen-antibody reaction does not vary in the measurement conditions among the plurality of sample chips. Can be made uniform and highly accurate inspection can be performed.
本発明では、このような図6(A)の態様に代えて、図6(B)の態様で行うこともできる。 In this invention, it can replace with such an aspect of FIG. 6 (A), and can also carry out in the aspect of FIG. 6 (B).
すなわち、図6(B)では、第1の検体チップのイニシャル測定工程bと、第2の検体チップのイニシャル測定工程bと、第3の検体チップのイニシャル測定工程bとを所定時間間隔を空けてから行なうまでは、図6(A)の場合と同様であるが、各検体チップの一次反応工程cと二次反応工程dを行うことについては、同時に行うようにしている。図6(B)では、複数の検体チップに対して一次反応工程c及び二次反応工程dにおける送液をまとめて同じようなタイミングで行うため、送液系の駆動を共通にすることが可能になり、さらなるコストの低減、小型化を達成できる。 That is, in FIG. 6B, the first sample chip initial measurement step b, the second sample chip initial measurement step b, and the third sample chip initial measurement step b are separated by a predetermined time interval. The process from the start to the end is the same as in FIG. 6A, but the primary reaction step c and the secondary reaction step d of each sample chip are performed simultaneously. In FIG. 6B, since the liquid feeding in the primary reaction step c and the secondary reaction step d is performed at a similar timing for a plurality of sample chips, it is possible to drive the liquid feeding system in common. Thus, further cost reduction and downsizing can be achieved.
以上、説明したように、本実施形態では、3つの検体チップ20、20、20を全て筺体820内に組み込んでから、最初の検体チップ20に対するイニシャル測定工程(b)を開始する例について説明しているが、これに代え、先ず2つの検体チップ20、20を挿入し、この状態で最初の検体チップ20に対するイニシャル測定工程bを開始し、その後に、第3の検体チップ20を挿入して、検査を継続して行っていくこともできる。
As described above, in the present embodiment, an example in which the initial measurement process (b) for the
すなわち、制御部58にこのようなプログラムを組み込んだ表面プラズモン共鳴蛍光分析システムを採用することもできる。
That is, a surface plasmon resonance fluorescence analysis system in which such a program is incorporated in the
このような設定であれば、検査が完了した検体チップ20から、順次筺体820から取出すとともに、新たに、未だ検査が完了していない残りの検体チップ20を挿入し、その新たに挿入された検体チップ20を待機位置に配置することができる。これにより、例えば、3個の検体チップ挿入口830を備えた分析装置であっても、連続運転が可能となり、一台で多量の検体チップを連続的に検査していくことができる。
With such a setting, the sample chips 20 that have been tested are sequentially removed from the
10 蛍光分析装置
12 保持部
14 演算部
16 表示部
20 検体チップ
21 プリズム
22 入射面
23 成膜面
24 射出面
25 導電体膜
30 流路部材
31 流路
32 検出部
33 案内部
35 シール部材
40 光源
41 発光素子
42 角度変更部
50 光測定部
51 受光部
52 受光素子
53 光学系
54 光フィルタ
55 光フィルタ
56 位置切換装置
58 制御部
60 試薬チップ
85 メモリカードスロット
86 プリント出力口
87 操作パネル
88 入出力端子
90 送液系
150 光学系
820 筺体
830 検体チップ挿入口
b イニシャル測定工程
c 一次反応工程
d 二次反応工程
e シグナル測定工程
θ 入射角
θ1 共鳴角
θ3 測定角
θ5 入射角DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記検体チップは、プリズムと、前記プリズムの一面に成膜された導電体膜とを有し、
前記複数個の検体チップが、複数個(n個)の検体チップ挿入口を有する蛍光分析装置に、それぞれ挿入された際に、
(b)前記蛍光分析装置の検体チップ挿入口に挿入された検体チップに対し、前記プリズムを介して光源から導電体膜に光を照射して、イニシャル測定を行うイニシャル測定工程と、
(c)前記検体チップに前記被検出物質を含む試料溶液を注入し、当該試料溶液を前記導電体膜上の捕捉体に接触させて、前記試料溶液に含まれる被検出物質と前記捕捉体とを結合させる一次反応工程と、
(d)前記被検出物質を蛍光物質で標識する二次反応工程と、
(e)前記プリズム側から前記導電体膜に測定角で励起光を照射し、前記被検出物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光の光量を測定するシグナル測定工程と、を有し、
前記工程(b)の後に前記工程(c)又は前記工程(d)を行い、前記工程(c)及び前記工程(d)が完了した後に前記工程(e)を行うとともに、
前記複数個の検体チップのうち、1個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記1個目の検体チップに対する前記工程(e)及び2個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始し、(n-1)個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記(n−1)個目の検体チップに対する前記工程(e)及びn個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始する表面プラズモン共鳴蛍光分析方法。 The sample chip for holding a substance to be detected with a plurality, wherein the target substance is held respectively by the plurality of sample chips, continuously detecting surface plasmon resonance fluorescence analysis by surface plasmon resonance fluorescence analysis A method,
The sample chip has a prism and a conductor film formed on one surface of the prism,
When the plurality of sample chips are respectively inserted into fluorescence analyzers having a plurality of (n) sample chip insertion ports,
(B) an initial measurement step in which initial measurement is performed by irradiating the conductive film from the light source via the prism with light from the light source to the sample chip inserted into the sample chip insertion port of the fluorescence analyzer;
(C) injecting a sample solution containing the substance to be detected to the sample chip, and the sample solution is brought into contact with the catching捉体on the conductive film, the capturing member with the substance to be detected contained in the sample solution A primary reaction step of binding
(D) a secondary reaction step of labeling the substance to be detected with a fluorescent substance;
(E) irradiating the conductive film from the prism side with excitation light at a measurement angle, and measuring the amount of fluorescence emitted from the fluorescent substance that labels the substance to be detected, and a signal measurement step ,
The step (c) or the step (d) is performed after the step (b), and the step (e) is performed after the step (c) and the step (d) are completed.
Wherein among the plurality of sample chips, the 1 th of said step (c) or the step for the analyte chip (d) is completed Then simultaneously, the step (e) and two eyes for said one th sample chips of the started process (d) or the step (c) for the analyte chip, the (n-1) -th said step for the analyte chip (c) or said step (d) completing then simultaneously, the (n -1) A surface plasmon resonance fluorescence analysis method starting the step (e) for the first sample chip and the step (d) or the step (c) for the nth sample chip.
前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の筐体内に前記検体チップを挿入する複数個(n個)の検体チップ挿入口と、
前記検体チップに流体を注入するための送液系と、
前記検体チップ挿入口から挿入された前記検体チップを、流体案内部と前記送液系が連通する所定の位置に固定するための駆動部材と、
前記被検出物質を光学的に検知するための光学系とを備え、
前記光学系の数が、前記検体チップ挿入口の数に比べて少ない数に設定され、
前記複数の検体チップ挿入口のそれぞれに複数個の前記検体チップが挿入された際に、
(b)前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の検体チップ挿入口に挿入された検体チップに対し、プリズムを介して光源から導電体膜に光を照射して、イニシャル測定を行うイニシャル測定工程と、
(c)前記検体チップに前記被検出物質を含む試料溶液を注入し、当該試料溶液を前記導電体膜上の捕捉体に接触させて、前記試料溶液に含まれる被検出物質と前記捕捉体とを結合させる一次反応工程と、
(d)前記被検出物質を蛍光物質で標識する二次反応工程と、
(e)前記プリズム側から前記導電体膜に測定角で励起光を照射し、前記被検出物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光の光量を測定するシグナル測定工程と、を行うように構成されるとともに、
前記工程(b)の後に前記工程(c)又は前記工程(d)を行い、前記工程(c)及び前記工程(d)が完了した後に前記工程(e)を行うとともに、
前記複数個の検体チップのうち、1個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記1個目の検体チップに対する前記工程(e)及び2個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始し、(n-1)個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記(n−1)個目の検体チップに対する前記工程(e)及びn個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始するように構成された表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。 In a surface plasmon resonance fluorescence analyzer for injecting a fluid into a guide part of a sample chip and reacting a reagent and a substance to be detected and measuring a reaction result from the detection part of the sample chip using an optical system,
A plurality (n) of sample chip insertion ports for inserting the sample chips into a housing of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
A liquid feeding system for injecting fluid into the specimen chip;
The inserted the specimen tip from the specimen tip insertion port, and a drive member for liquid-based feed said a flow body guide portion is fixed at a predetermined position for communicating,
An optical system for optically detecting the substance to be detected;
The number of the optical system is set to a number smaller than the number of the sample chip insertion ports ,
When a plurality of sample chips are inserted into each of the plurality of sample chip insertion ports,
(B) an initial measurement step of performing initial measurement by irradiating the conductor film with light from the light source through the prism to the sample chip inserted into the sample chip insertion port of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
(C) Injecting a sample solution containing the substance to be detected into the sample chip, bringing the sample solution into contact with a capturing body on the conductor film, and detecting the substance and the capturing body contained in the sample solution A primary reaction step of binding
(D) a secondary reaction step of labeling the substance to be detected with a fluorescent substance;
(E) performing a signal measurement step of irradiating the conductive film from the prism side with excitation light at a measurement angle and measuring the amount of fluorescence emitted from the fluorescent substance that labels the detection target substance. Composed,
The step (c) or the step (d) is performed after the step (b), and the step (e) is performed after the step (c) and the step (d) are completed.
At the same time when the step (c) or the step (d) for the first sample chip is completed among the plurality of sample chips, the step (e) and the second step for the first sample chip are completed. The step (d) or the step (c) for the sample chip is started, and at the same time the step (c) or the step (d) for the (n-1) -th sample chip is completed, the (n-1) ) A surface plasmon resonance fluorescence analyzer configured to start the step (e) for the first sample chip and the step (d) or the step (c) for the nth sample chip .
前記検体チップは、プリズムと、前記プリズムの一面に成膜された導電体膜とを有し、 The sample chip has a prism and a conductor film formed on one surface of the prism,
前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置は、 The surface plasmon resonance fluorescence analyzer is
前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の筐体内に前記検体チップを挿入する複数個(n個)の検体チップ挿入口と、 A plurality (n) of sample chip insertion ports for inserting the sample chips into a housing of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
前記検体チップに流体を注入するための送液系と、 A liquid feeding system for injecting fluid into the specimen chip;
前記検体チップ挿入口から挿入された前記検体チップを、流体案内部と前記送液系が連通する所定の位置に固定するための駆動部材と、 A driving member for fixing the sample chip inserted from the sample chip insertion port at a predetermined position where the fluid guide unit and the liquid feeding system communicate;
前記被検出物質を光学的に検知するための光学系とを備え、 An optical system for optically detecting the substance to be detected;
前記光学系の数が、前記検体チップ挿入口の数に比べて少ない数に設定され、 The number of the optical system is set to a number smaller than the number of the sample chip insertion ports,
前記複数の検体チップ挿入口のそれぞれに複数個の前記検体チップが挿入された際に、前記制御部は、 When a plurality of the sample chips are inserted into each of the plurality of sample chip insertion ports, the control unit
(b)前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の検体チップ挿入口に挿入された検体チップに対し、前記プリズムを介して光源から導電体膜に光を照射して、イニシャル測定を行うイニシャル測定工程と、 (B) an initial measurement step in which initial measurement is performed by irradiating the conductor film with light from the light source through the prism to the sample chip inserted into the sample chip insertion port of the surface plasmon resonance fluorescence analyzer;
(c)前記検体チップに前記被検出物質を含む試料溶液を注入し、当該試料溶液を前記導電体膜上の捕捉体に接触させて、前記試料溶液に含まれる被検出物質と前記捕捉体とを結合させる一次反応工程と、 (C) Injecting a sample solution containing the substance to be detected into the sample chip, bringing the sample solution into contact with a capturing body on the conductor film, and detecting the substance and the capturing body contained in the sample solution A primary reaction step of binding
(d)前記被検出物質を蛍光物質で標識する二次反応工程と、 (D) a secondary reaction step of labeling the substance to be detected with a fluorescent substance;
(e)前記プリズム側から前記導電体膜に測定角で励起光を照射し、前記被検出物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光の光量を測定するシグナル測定工程と、を行うように構成されるとともに、 (E) performing a signal measurement step of irradiating the conductive film from the prism side with excitation light at a measurement angle and measuring the amount of fluorescence emitted from the fluorescent substance that labels the detection target substance. Composed and
前記工程(b)の後に前記工程(c)又は前記工程(d)を行い、前記工程(c)及び前記工程(d)が完了した後に前記工程(e)を行うとともに、 The step (c) or the step (d) is performed after the step (b), and the step (e) is performed after the step (c) and the step (d) are completed.
前記複数個の検体チップのうち、1個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記1個目の検体チップに対する前記工程(e)及び2個目の検体チップに対する前記工程(d)又は前記工程(c)を開始し、(n-1)個目の検体チップに対する前記工程(c)又は前記工程(d)が完了すると同時に、前記(n−1)個目の検体チップに対する前記工程(e)及びn個目の検体チップに対する前記工程(d)前記工程(c)を開始するように構成された表面プラズモン共鳴蛍光分析システム。 At the same time when the step (c) or the step (d) for the first sample chip is completed among the plurality of sample chips, the step (e) and the second step for the first sample chip are completed. The step (d) or the step (c) for the sample chip is started, and at the same time the step (c) or the step (d) for the (n-1) -th sample chip is completed, the (n-1) And) a surface plasmon resonance fluorescence analysis system configured to start the step (e) for the first sample chip and the step (d) for the nth sample chip.
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