JP6515617B2 - 測定方法および測定装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態に係るSPFS装置100の構成を示す模式図である。図1に示されるように、SPFS装置100は、光照射部110、光検出部120、送液部130、搬送部140および制御部150を有する。SPFS装置100は、搬送部140のチップホルダー(ホルダー)142に測定チップを装着した状態で使用される。そこで、先に測定チップについて説明し、その後にSPFS装置100について説明する。
測定チップ10は、入射面21、成膜面22および出射面23を有するプリズム20と、成膜面22上に配置された金属膜30と、金属膜30上に配置された流路蓋40とを有する。測定チップ10は、好ましくは各片の長さが数mm〜数cmの構造物であるが、「チップ」の範疇に含まれないようなより小型の構造物、またはより大型の構造物であってもよい。
次いで、低濃度用の測定チップ10’について説明する。低濃度用の測定チップ10’は、高濃度用の測定チップ10と同様に、入射面21、成膜面22および出射面23を有するプリズム20と、成膜面22上に配置された金属膜30と、金属膜30上に配置された流路蓋40’とを有する。以下、高濃度用の測定チップ10と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、SPFS装置100の各構成要素について説明する。前述のとおり、SPFS装置100は、光照射部110、光検出部120、送液部130、搬送部140および制御部150を有する。
次に、本実施の形態に係るSPFS装置100の測定動作(本発明の実施の形態に係る測定方法)について説明する。本実施の形態に係るSPFS装置100は、被測定物質の測定を行うための3つの測定動作を行うことができる。被測定物質を高濃度に含む検体中の被測定物質を測定する場合は、第1の動作手順および第2の動作手順のいずれかが採用され、被測定物質を低濃度に含む検体中の被測定物質を測定する場合は、第3の動作手順が採用される。検体中の被測定物質の濃度を推測できない場合は、第1の動作手順または第2の動作手順と、第3の動作手順とを組み合わせて行ってもよい。
まず、第1の動作手順(1ステップ法)について説明する。図2は、SPFS装置100の第1の動作手順の一例を示すフローチャートである。
次いで、第2の動作手順(2ステップ法)について説明する。図3は、SPFS装置100の第2の動作手順の一例を示すフローチャートである。
次いで、第3の動作手順について説明する。第3の動作手順は、従来のSPFS装置により行われている動作手順(SPFS)と基本的に同一である。図4は、SPFS装置100の第3の動作手順の一例を示すフローチャートである。
以上のように、本実施の形態に係る測定方法およびSPFS装置100では、被測定物質の量または濃度に応じたサイズの担体の凝集体が流路41内に存在する状態にしておき、この状態において金属膜30から放出され、当該凝集体により遮光されずに、流路41内を透過したプラズモン散乱光γを検出する。これにより、被測定物質を高濃度に含む検体についても被測定物質を高精度に測定することができる。第1の動作手順では、担体の凝集体は、1ステップで流路41内に提供される。これにより、被測定物質を簡単かつ短時間で測定することができる。第2の動作手順では、担体の凝集体が流路41外で形成された後、流路41内に提供される(2ステップ)。これにより、超音波振動などにより液体を撹拌して、効率的に担体の凝集体を形成することができるため、被測定物質をより高精度に測定することができる。さらに、第3の動作手順に示されるように、被測定物質を低濃度に含む検体についても被測定物質を高精度に測定することができる。このように、本実施の形態に係る測定方法およびSPFS装置100では、被測定物質の濃度範囲が低濃度域から高濃度域に亘る広範囲の検体について、被測定物質を高精度に測定することができる。また、新たな構成要素が不要であるため、高濃度域での測定を行うためのコストおよびスペースが増大することがない。
(1)測定チップの準備
プリズムの一面上に金属膜が配置されている高濃度用の測定チップを準備した。この測定チップの金属膜上には、反応場は形成されていない。準備した測定チップをSPFS装置のチップホルダーに設置した。
まず、担体としてラテックス粒子(JSR株式会社製、IMMUTEX(同社の登録商標)、IMM−P2015;平均粒径0.086μm)、抗体として抗シスタチンポリクローナル抗体(Bioss Inc.、bs−3595R)を準備した。
シスタチンC(被測定物質)を10ng/mL〜1000ng/mLのうちの種々の濃度で含む6種類の検体(50μL)と、調製した担体分散液(100μL)とを測定チップの流路内にそれぞれ提供した。次いで、流路内において往復送液を行うことで、流路内でラテックス粒子の凝集体を形成した。
(1)測定チップの準備
プリズムの一面上に金属膜が配置されている高濃度用の測定チップを準備した。この測定チップの金属膜上には、反応場は形成されていない。準備した測定チップをSPFS装置のチップホルダーに設置した。
第1の動作手順と同様に、担体分散液を調製した。
被測定物質としてシスタチンCを10ng/mL〜1000ng/mLのうち種々の濃度で含む検体(50μL)と、調製した担体分散液(100μL)とを測定チップの流路外の液体チップにそれぞれ提供し、1分間撹拌した。これにより、ラテックス粒子の凝集体を形成し、凝集体分散液を調製した。
流路外で凝集体を形成した後、凝集体分散液を流路内に提供した。
流路内に凝集体を提供した後、流路内にラテックス粒子の凝集体が存在する状態で、プリズムを介して波長637nmの光を測定チップの金属膜に増強角で照射した。これと同時に金属膜から放出され、測定チップの流路を透過したプラズモン散乱光を検出した。これにより、シスタチンCの量を示すシグナル値を得た。
(1)測定チップの準備
金属膜上の反応場に捕捉体として、抗シスタチンC抗体が固定されている、低濃度用の測定チップを準備した。準備した測定チップをSPFS装置のチップホルダーに設置した。
被測定物質としてシスタチンCを10ng/mL〜1000ng/mLのうち種々の濃度で含む検体(50μL)を流路内の反応場に提供して、流路内において往復送液し、1次反応を行った。
図7A、Bは、検体中に含まれるシスタチンCの濃度と、シスタチンCの量を示すシグナル値との関係を示すグラフである。図7Aは、第1の動作手順および第2の動作手順による測定結果を示し、図7Bは、第3の動作手順(SPFS)による測定結果を示す。図7Aにおいて、黒丸(●)は、第1の動作手順による測定結果を示し、白丸(○)は、第2の動作手順による測定結果を示す。図7A、Bにおいて、横軸は検体中に含まれるシスタチンCの濃度(ng/mL)を示し、縦軸はシスタチンCの量を示すシグナル値(a.u.)を示す。
20 プリズム
21 入射面
22 成膜面
23 出射面
30、30’ 金属膜
40、40’ 流路蓋
41 流路
100 SPFS装置
110 光照射部
111 光源ユニット
112 角度調整機構
113 光源制御部
120 光検出部
121 受光光学系ユニット
122 位置切り替え機構
123 センサー制御部
124 第1レンズ
125 光学フィルター
126 第2レンズ
127 受光センサー
130 送液部
131 液体チップ
132 シリンジポンプ
133 送液ポンプ駆動機構
134 シリンジ
135 プランジャー
140 搬送部
141 搬送ステージ
142 チップホルダー
150 制御部
α 励起光
β 蛍光
γ プラズモン散乱光
Claims (10)
- 表面プラズモン励起増強蛍光分光法を利用して検体中の被測定物質を測定する測定装置を使用して、検体中の前記被測定物質を測定する方法であって、
液体を収容するための収容部を有する測定チップを準備する工程と、
被測定物質と、前記被測定物質に特異的に結合しうる捕捉体が固定化されている担体とを接触させて、前記担体の凝集体を形成する工程と、
前記凝集体が前記収容部内に存在する状態で、前記測定チップに光を照射したときに生じたプラズモン散乱光が、前記収容部を透過した散乱光を検出して、前記被測定物質を測定する工程と、
を含む、
測定方法。 - 前記凝集体を形成する工程では、前記凝集体は前記収容部内で形成される、請求項1に
記載の測定方法。 - 前記凝集体を形成する工程では、前記凝集体は前記収容部外で形成される、請求項1に記載の測定方法。
- 前記担体は、ラテックス粒子、シリカ粒子または金粒子である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の測定方法。
- 前記測定チップは、誘電体からなるプリズムと、前記プリズムの一面上に配置されている前記収容部と、前記収容部の底面に配置されている金属膜とを有し、
前記散乱光は、前記プリズムを介して前記金属膜に光を照射したときに前記金属膜から
放出されるプラズモン散乱光である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の測定方法。 - 前記測定チップは、前記収容部と、前記収容部の底面に配置された、回折格子を含む金属膜とを有し、
前記散乱光は、前記回折格子に光を照射したときに前記回折格子から放出されるプラズモン散乱光である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の測定方法。 - 蛍光物質で標識された前記被測定物質が前記金属膜上に直接的または間接的に固定化されている状態で、前記金属膜に表面プラズモン共鳴が発生するように光を照射したときに、前記蛍光物質から放出される蛍光を検出して、前記被測定物質を測定する工程をさらに含む、請求項5または請求項6に記載の測定方法。
- 表面プラズモン励起増強蛍光分光法を利用して、検体中の被測定物質を測定するための測定装置であって、
液体を収容するための収容部を有する測定チップを保持するためのホルダーと、
前記測定チップに光を照射する光照射部と、
前記光照射部が前記測定チップに光を照射したときに前記測定チップから放出される光を検出する光検出部と、
を有し、
被測定物質と、前記被測定物質に特異的に結合しうる捕捉体が固定化されている担体とを接触させて形成される凝集体が前記収容部内に存在する場合、前記光検出部は、前記光照射部が前記測定チップに光を照射したときに生じたプラズモン散乱光が、前記収容部を通過した散乱光を検出する、
測定装置。 - 前記測定チップは、誘電体からなるプリズムと、前記プリズムの一面上に配置されている前記収容部と、前記収容部の底面に配置されている金属膜とを有し、
前記光照射部は、前記プリズムを介して前記金属膜に光を照射し、
前記散乱光は、前記光照射部が前記金属膜に光を照射したときに前記金属膜から放出されるプラズモン散乱光である、
請求項8に記載の測定装置。 - 前記測定チップは、前記収容部と、前記収容部の底面に配置され、回折格子を含む金属膜とを有し、
前記光照射部は、前記回折格子に光を照射し、
前記散乱光は、前記光照射部が前記回折格子に光を照射したときに前記回折格子から放出されるプラズモン散乱光である、
請求項8に記載の測定装置。
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