JP6627778B2 - Detection device and detection method - Google Patents
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Description
本発明は、表面プラズモン共鳴を利用して被検出物質を検出する検出装置および検出方法に関する。 The present invention relates to a detection device and a detection method for detecting a substance to be detected using surface plasmon resonance.
臨床検査などにおいて、タンパク質やDNAなどの微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出することができれば、患者の状態を迅速に把握して治療を行うことが可能となる。このため、微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できる方法が求められている。 In clinical examinations and the like, if a trace amount of a substance to be detected, such as a protein or DNA, can be detected with high sensitivity and quantitatively, it is possible to quickly grasp the condition of a patient and perform treatment. For this reason, a method capable of detecting a trace amount of a substance to be detected with high sensitivity and quantitatively is required.
被検出物質を高感度に検出できる方法として、表面プラズモン励起増強蛍光分光法(Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy):以下「SPFS」と略記する)が知られている。SPFSでは、所定の条件で金属膜に光を照射することで生じる表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance:以下「SPR」と略記する)を利用する。 Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy (hereinafter abbreviated as "SPFS") is known as a method capable of detecting a target substance with high sensitivity. SPFS utilizes Surface Plasmon Resonance (hereinafter abbreviated as “SPR”) generated by irradiating a metal film with light under predetermined conditions.
まず、SPFSでは、被検出物質に特異的に結合できる捕捉体(例えば1次抗体)を金属膜上に固定化して、被検出物質を特異的に捕捉するための反応場を形成する。この反応場に被検出物質を含む検体を提供すると、被検出物質は反応場で捕捉体に結合する。次いで、蛍光物質で標識された別の捕捉体(例えば2次抗体)を反応場に提供すると、反応場で捕捉体に結合した被検出物質は蛍光物質で標識される。この状態で金属膜に励起光を照射すると、被検出物質を標識する蛍光物質は、SPRにより増強された電場により励起され、蛍光を放出する。したがって、放出された蛍光を検出することで、被検出物質の存在またはその量を検出することができる。SPFSでは、SPRにより増強された電場により蛍光物質を励起するため、高感度で被検出物質を検出することができる。 First, in SPFS, a capturing body (for example, a primary antibody) capable of specifically binding to a substance to be detected is immobilized on a metal film to form a reaction field for specifically capturing the substance to be detected. When a specimen containing the substance to be detected is provided to the reaction field, the substance to be detected binds to the capturing body in the reaction field. Next, when another capture substance (for example, a secondary antibody) labeled with a fluorescent substance is provided to the reaction field, the substance to be detected bound to the capture substance in the reaction field is labeled with the fluorescent substance. When the metal film is irradiated with excitation light in this state, the fluorescent substance that labels the substance to be detected is excited by the electric field enhanced by SPR, and emits fluorescence. Therefore, by detecting the emitted fluorescence, the presence or amount of the substance to be detected can be detected. In the SPFS, the fluorescent substance is excited by the electric field enhanced by the SPR, so that the substance to be detected can be detected with high sensitivity.
しかし、蛍光検出時に、被検出物質を標識していない未反応の蛍光物質が金属膜上に存在するとバックグラウンドノイズとなってしまう。このため、正確に被検出物質を検出するために、あらかじめ未反応の蛍光物質を洗浄により除去しておくことが好ましい。 However, at the time of fluorescence detection, if an unreacted fluorescent substance which does not label the substance to be detected exists on the metal film, it becomes background noise. Therefore, in order to accurately detect the target substance, it is preferable that unreacted fluorescent substance be removed in advance by washing.
SPFSは、励起光と表面プラズモンとを結合(カップリング)させる手段により、プリズムカップリング(PC)−SPFSと、格子カップリング(GC)−SPFSとに大別される。PC−SPFSでは、1つの面に金属膜を形成されたプリズムを利用する。この方法では、プリズムと金属膜の界面において励起光を全反射させることで、励起光と表面プラズモンとを結合させる。PC−SPFSは、現在主流となっている方法であるが、プリズムを使用すること、および金属膜に対する励起光の入射角が大きいことから、検出装置の小型化の点で課題を有している。 SPFS is roughly classified into prism coupling (PC) -SPFS and lattice coupling (GC) -SPFS by means of coupling (coupling) excitation light and surface plasmon. In PC-SPFS, a prism having a metal film formed on one surface is used. In this method, the excitation light and the surface plasmon are coupled by totally reflecting the excitation light at the interface between the prism and the metal film. PC-SPFS is currently the mainstream method, but has a problem in terms of miniaturization of the detection device due to the use of a prism and the large angle of incidence of the excitation light on the metal film. .
これに対し、GC−SPFSは、回折格子を利用して励起光と表面プラズモンとを結合させる(例えば、特許文献1および非特許文献1参照)。GC−SPFSは、プリズムを使用せず、かつ回折格子に対する励起光の入射角が小さいため、PC−SPFSに比べて検出装置を小型化することができる。
On the other hand, the GC-SPFS uses a diffraction grating to couple excitation light and surface plasmons (for example, see
上記のように、GC−SPFSは、PC−SPFSに比べて検出装置を小型化することができるという利点を有するが、GC−SPFSについての研究は、PC−SPFSについての研究に比べて進んでいない。したがって、GC−SPFSを利用する検出装置および検出方法には、検出感度に改善の余地がある。 As described above, GC-SPFS has an advantage that the detection device can be downsized as compared with PC-SPFS, but the research on GC-SPFS is more advanced than the research on PC-SPFS. Not in. Therefore, there is room for improvement in the detection sensitivity of the detection device and the detection method using GC-SPFS.
また、GC−SPFSおよびPC−SPFSのいずれにおいても、未反応の蛍光物質によるバックグラウンドノイズの影響で、被検出物質を正確に検出できないおそれがある。バックグラウンドノイズの影響を除去するために、洗浄を行った場合、洗浄工程の間に被検出物質と、金属膜(または1次抗体)との結合状態が変化してしまうため、反応過程のリアルタイム測定ができないという問題がある。 Further, in any of the GC-SPFS and the PC-SPFS, the target substance may not be accurately detected due to the influence of the background noise due to the unreacted fluorescent substance. When washing is performed to remove the influence of background noise, the state of binding between the substance to be detected and the metal film (or primary antibody) changes during the washing process, so that the reaction process is performed in real time. There is a problem that measurement cannot be performed.
本発明の目的は、SPFSを利用する検出装置および検出方法であって、金属膜上に未反応の蛍光物質が存在していたとしても、被検出物質の存在または量を正確に検出することができる検出装置および検出方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a detection device and a detection method using SPFS, which can accurately detect the presence or amount of a substance to be detected even if an unreacted fluorescent substance is present on the metal film. It is an object of the present invention to provide a detection device and a detection method that can be used.
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る検出装置は、表面プラズモン共鳴を利用して被検出物質を検出するための検出装置であって、液体を収容するための収容部と、前記収容部の底部に配置され、かつ蛍光物質で標識されている被検出物質が直接的または間接的に固定されている反応場を含む金属膜とを有する検出チップを保持するためのホルダーと、前記ホルダーに保持された前記検出チップの前記金属膜に、表面プラズモン共鳴が発生するように励起光を照射する励起光照射部と、液体が前記収容部内に存在する状態で、前記励起光照射部が前記金属膜に励起光を照射したときに、前記金属膜上に存在する前記蛍光物質から放出される蛍光を少なくとも2回検出する蛍光検出部と、前記蛍光検出部が検出した2以上の検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する処理部と、を有し、前記蛍光検出部は、前記反応場上の前記液体の深さが第1の深さの状態で少なくとも1回蛍光を検出し、かつ前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さと異なる第2の深さの状態で少なくとも1回蛍光を検出する。 In order to solve the above problems, a detection device according to an embodiment of the present invention is a detection device for detecting a target substance using surface plasmon resonance, and a storage unit for storing a liquid. A holder for holding a detection chip having a metal film including a reaction field in which a substance to be detected, which is disposed at the bottom of the housing portion and is labeled with a fluorescent substance, is directly or indirectly fixed. An excitation light irradiating unit that irradiates the metal film of the detection chip held by the holder with excitation light so as to generate surface plasmon resonance, and irradiating the excitation light with a liquid present in the storage unit. A fluorescence detecting unit that detects fluorescence emitted from the fluorescent substance present on the metal film at least twice when the unit irradiates the metal film with excitation light; and two or more fluorescence detection units that are detected by the fluorescence detecting unit. Inspection A processing unit that calculates a signal value indicating the presence or amount of the substance to be detected based on the value, wherein the fluorescence detection unit is configured such that a depth of the liquid on the reaction field is a first depth. Fluorescence is detected at least once in the state, and the fluorescence is detected at least once in a state where the depth of the liquid on the reaction field is different from the first depth.
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る検出方法は、表面プラズモン共鳴を利用して被検出物質を検出するための検出方法であって、液体を収容するための収容部と、前記収容部の底部に配置され、蛍光物質で標識されている被検出物質が直接的または間接的に固定されている反応場を含む金属膜とを有する検出チップを準備する第1工程と、前記反応場上の液体の深さが第1の深さとなるように前記液体が前記収容部内に存在する状態で、前記金属膜に表面プラズモン共鳴が発生するように励起光を照射し、前記金属膜上に存在する前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する第2工程と、前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さと異なる第2の深さとなるように前記液体が前記収容部内に存在する状態で、前記金属膜に表面プラズモン共鳴が発生するように励起光を照射し、前記金属膜上に存在する前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する第3工程と、前記第2工程および前記第3工程で得られた検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する第4工程と、を有する。 In order to solve the above problems, a detection method according to an embodiment of the present invention is a detection method for detecting a substance to be detected using surface plasmon resonance, and a storage unit for storing a liquid. A first step of preparing a detection chip having a metal film including a reaction field in which a substance to be detected, which is labeled with a fluorescent substance, is directly or indirectly fixed, which is disposed at the bottom of the housing section; In a state where the liquid is present in the container such that the depth of the liquid on the reaction field is the first depth, the metal film is irradiated with excitation light so that surface plasmon resonance is generated, A second step of detecting fluorescence emitted from the fluorescent substance present on the membrane, and the step of detecting the liquid so that a depth of the liquid on the reaction field becomes a second depth different from the first depth. In the state where it is present in the accommodation section, the gold A third step of irradiating the film with excitation light so that surface plasmon resonance is generated, and detecting fluorescence emitted from the fluorescent substance existing on the metal film; and a second step and a third step. A fourth step of calculating a signal value indicating the presence or amount of the target substance based on the detected value.
本発明によれば、SPFSを利用する検出装置および検出方法において、被検出物質を高感度かつ簡単に検出することができる。また、本発明によれば、被検出物質をリアルタイムで検出することもできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a detection apparatus and detection method using SPFS, a to-be-detected substance can be easily detected with high sensitivity. Further, according to the present invention, a substance to be detected can be detected in real time.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[実施の形態1]
実施の形態1では、金属膜上に存在する蛍光物質から放出される蛍光に含まれる第1の光(例えばp偏光)と、第2の光(例えばs偏光)とをそれぞれ検出するGC−SPFS装置について説明する。実施の形態1に係るSPFS装置は、偏光子を有し、偏光子の回転角度の切り替えを行う。[Embodiment 1]
In the first embodiment, GC-SPFS for detecting first light (for example, p-polarized light) and second light (for example, s-polarized light) contained in fluorescence emitted from a fluorescent substance present on a metal film, respectively. The device will be described. The SPFS device according to the first embodiment has a polarizer, and switches the rotation angle of the polarizer.
(SPFS装置および検出チップの構成)
図1は、実施の形態1に係るSPFS装置100の構成を示す模式図である。図2Aは、検出チップ10の断面図であり、図2Bは、検出チップ10の平面図である。図2Aに示される断面図は、図2BにおけるA−A線の断面を示している。図3は、回折格子13の斜視図である。(Configuration of SPFS device and detection chip)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
図1に示されるように、SPFS装置100は、励起光照射部110、蛍光検出部120、搬送部130および制御部140を有する。SPFS装置100は、搬送部130のチップホルダー(ホルダー)132に2つの検出チップ(検出チップ10および検出チップ10’)を装着した状態で使用される。SPFS装置100の構成および動作機構は、使用する検出チップ10の構成および数によって適宜設計される。そこで、先に検出チップ10、10’について説明し、その後にSPFS装置100について説明する。なお、検出チップ10および検出チップ10’は、それぞれの構成は同じであり、収容される液体の深さのみが異なる。検出チップ10には、第1の深さh1で液体が収容され、検出チップ10’には、第2の深さh2で液体が収容される。以下、検出チップの構成の説明では、検出チップ10について説明する。
As shown in FIG. 1, the
図2A、Bに示されるように、検出チップ10は、基板11と、基板11の上に形成された金属膜12と、基板11上に配置された枠体14とを有する。基板11上に枠体14を配置することで液体を収容するための収容部15が形成される。また、金属膜12は、回折格子13を有しており、回折格子13には捕捉体16(例えば1次抗体)が固定化されている。したがって、回折格子13の表面は、捕捉体16と被検出物質とが結合するための反応場としても機能する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
基板11は、金属膜12の支持部材である。基板11の材料は、金属膜12を支持できる機械的強度を有するものであれば特に限定されない。基板11の材料の例には、ガラスや石英、シリコンなどの無機材料;アクリル樹脂やポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィンなどの樹脂が含まれる。
The
金属膜12は、収容部15の底部において、基板11上に配置されている。前述のとおり、金属膜12は、回折格子13を有している。本実施の形態では、金属膜12(回折格子13)は、収容部15内に露出するように配置されている。金属膜12に所定の入射角で光を照射すると、金属膜12中に生じる表面プラズモンと、回折格子13により生じるエバネッセント波とが結合して、表面プラズモン共鳴(SPR)が生じる。金属膜12の材料は、表面プラズモンを生じさせうる金属であれば特に限定されない。金属膜12の材料の例には、金、銀、アルミニウム、プラチナ、銅、これらの合金が含まれる。金属膜12の形成方法は、特に限定されない。金属膜12の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、メッキが含まれる。金属膜12の厚みは、特に限定されない。金属膜12の厚みは、例えば30〜500nmであり、好ましくは100〜300nmである。
The
回折格子13は、金属膜12に光を照射された時に、エバネッセント波を生じさせる。回折格子13の形状は、エバネッセント波を生じさせることができれば特に限定されない。たとえば、回折格子13は、1次元回折格子であってもよいし、2次元回折格子であってもよい。本実施の形態では、図3に示されるように、回折格子13は、1次元回折格子であり、金属膜12の表面に、互いに平行な複数の凸条(および凹条)が所定の間隔で形成されている。また、回折格子13の断面形状も特に限定されない。回折格子13の断面形状の例には、矩形波形状、正弦波形状、鋸歯形状などが含まれる。本実施の形態では、回折格子13の断面形状は、矩形波形状である。なお、後述する励起光αの光軸は、xz平面に平行である。回折格子13の溝(凹条)のピッチおよび深さは、エバネッセント波を生じさせることができれば特に限定されず、照射される光の波長に応じて適宜設定されうる。たとえば、回折格子13の溝のピッチは、100nm〜2000nmの範囲内であることが好ましく、回折格子13の溝の深さは、10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。
The
回折格子13の形成方法は、特に限定されない。たとえば、平板状の基板11の上に金属膜12を形成した後、金属膜12に凹凸形状を付与してもよい。また、あらかじめ凹凸形状を付与された基板11の上に、金属膜12を形成してもよい。いずれの方法であっても、回折格子13を含む金属膜12を形成することができる。
The method for forming the
回折格子13には、被検出物質を捕捉するための捕捉体16が固定化される。ここで、回折格子13(金属膜12)上において、捕捉体16が固定化されている領域を、特に「反応場」という。捕捉体16は、被検出物質に特異的に結合する。これにより、被検出物質は、間接的に金属膜12(回折格子13)に固定される。本実施の形態では、回折格子13の表面に、捕捉体16が略均一に固定化されている。
A capturing
捕捉体16の種類は、被検出物質を捕捉することができれば特に限定されない。たとえば、捕捉体16は、被検出物質に特異的に結合可能な抗体またはその断片、被検出物質に特異的に結合可能な酵素などである。
The type of the capturing
捕捉体16の固定化方法は、特に限定されない。たとえば、回折格子13の上に、捕捉体16を結合させた自己組織化単分子膜(以下「SAM」という)または高分子膜を形成すればよい。SAMの例には、HOOC−(CH2)11−SHなどの置換脂肪族チオールで形成された膜が含まれる。高分子膜を構成する材料の例には、ポリエチレングリコールおよびMPCポリマーが含まれる。また、捕捉体16に結合可能な反応性基(または反応性基に変換可能な官能基)を有する高分子を回折格子13に固定化し、この高分子に捕捉体16を結合させてもよい。The method of immobilizing the capturing
図1に示されるように、回折格子13(金属膜12)は、所定の入射角θ1で励起光αを照射される。照射領域では、金属膜12で生じた表面プラズモンと、回折格子13により生じたエバネッセント波が結合し、SPRが生じる。照射領域に蛍光物質が存在する場合は、SPRにより形成された増強電場により、蛍光物質が励起され、蛍光βが放出される。GC−SPFSでは、PC−SPFSと異なり、蛍光βは特定の方向に指向性を持って出射される。たとえば、蛍光βの出射角θ2は、2θ1で近似される。なお、SPRが生じる条件では、励起光αの反射光γは、ほとんど生じない。As shown in FIG. 1, the diffraction grating 13 (metal film 12) is irradiated with excitation light α at a predetermined incident angle theta 1. In the irradiation area, the surface plasmon generated by the
枠体14は、図2Bに示されるように、貫通孔を有する板である。枠体14は、基板11上に配置される。貫通孔の内面は、収容部15の側面となる。枠体14の厚みは、特に限定されず、収容部15に収容する液体の量および深さに応じて設計される。枠体14を基板11上に固定する方法は、特に限定されない。たとえば、枠体14は、両面に粘着性を有するシリコンシート(両面シール)などを使用して基板11上に固定されうる。
The
収容部15は、金属膜12(または基板11)上に配置され、液体を収容する。本実施の形態では、一方の検出チップ10の収容部15には、第1の深さh1で液体が収容される。また、他方の検出チップ10’の収容部15には、第2の深さh2で液体が収容される。収容部15内に収容される液体の深さは、特に限定されないが、第1の深さh1および第2の深さh2は、10μm〜1cmの範囲内にあることが好ましい。第1の深さh1に対する第2の深さh2の比をm(h2/h1)とおくと、mは、0.9〜1.1を除く、0.1〜10の範囲内にあることが好ましい。収容部15の形状や大きさなどは、所望の量の液体を収容することができれば、特に限定されない。たとえば、収容部15は、液体を収容するウェルであってもよいし、液体が連続して供給されうる流路(フローセル)であってもよい。収容部15がウェルである検出チップは、例えば、一般的な被検出物質の測定(非リアルタイム測定)に加えて、バルクと金属膜12表面との間の物質移動解析(リアルタイム測定)や、増強電場空間スケール(z軸方向)の測定などにも好適である。収容部15が流路である検出チップ10は、例えば、一般的な被検出物質の測定(非リアルタイム測定)に加えて、金属膜12表面に固定化された分子(捕捉体)に対する、別の分子(被検出物質)の反応定数解析(リアルタイム測定)などにも好適である。本実施の形態では、収容部15は、ウェルである。前述のとおり、収容部15は、枠体14を基板11上に配置することで形成されているが、収容部15を形成する方法は、特に限定されない。収容部15を形成する方法の他の例には、その下面に凹部を形成された蓋を基板11上に配置することが含まれる。
The
収容部15に収容される液体の種類は、特に限定されない。液体の種類の例には、被検出物質を含む検体や、蛍光物質を含む標識液、緩衝液などが含まれる。通常、液体の屈折率および誘電率は、水の屈折率および誘電率と同程度である。検体および被検出物質の種類は、特に限定されない。検体の例には、血液や血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、精液などの体液およびその希釈液が含まれる。被検出物質の例には、核酸(DNAやRNAなど)、タンパク質(ポリペプチドやオリゴペプチドなど)、アミノ酸、糖質、脂質およびこれらの修飾分子が含まれる。
The type of the liquid stored in the
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、励起光照射部110、蛍光検出部120、搬送部130および制御部140を有する。
Next, each component of the
励起光照射部110は、波長および光量が一定の励起光αを、検出チップ10、10’の金属膜12(回折格子13)に照射する。このとき、励起光照射部110は、金属膜12中の表面プラズモンと結合できる回折光が回折格子13で生じるように、金属膜12の表面に対するp偏光の光を金属膜12(回折格子13)に照射する。励起光αの光軸は、回折格子13における周期的構造の配列方向(図2A、Bおよび図3におけるx軸方向)に沿う。したがって、x軸に垂直かつ金属膜12の表面に平行な軸をy軸とし、x軸に垂直かつ金属膜12の表面に垂直な軸をz軸とした場合、励起光αの光軸はxz平面に平行である(図1参照)。励起光αは、金属膜12の表面に対するp偏光の光であることから、励起光αの電界の振動方向は、励起光αの光軸および金属膜12の表面に対する法線を含むxz平面に平行である。
The excitation
励起光照射部110は、少なくとも光源111を有する。励起光照射部110は、さらにコリメートレンズや励起光フィルターなどを有していてもよい。
The excitation
光源111は、検出チップ10、10’の回折格子13に向けて励起光αを出射する。光源111の種類は、特に限定されない。光源111の種類の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。本実施の形態では、光源111は、レーザーダイオードである。たとえば、光源111から出射される励起光αの波長は、400nm〜1000nmの範囲内である。
The
コリメートレンズ(図示省略)は、光源111と検出チップ10、10’との間に配置され、光源111から出射された励起光αをコリメートする。レーザーダイオード(光源111)から出射される励起光αは、コリメートされてもその輪郭形状が扁平である。このため、金属膜12表面における照射スポットの形状が略円形となるように、レーザーダイオードは所定の姿勢で保持される。照射スポットのサイズとしては、例えば1mmφ程度であることが好ましい。
The collimating lens (not shown) is arranged between the
励起光フィルター(図示省略)は、光源111と検出チップ10、10’との間に配置され、光源111から出射された励起光αを整波する。励起光フィルターの種類の例には、バンドパスフィルターおよび直線偏光フィルターが含まれる。レーザーダイオード(光源111)からの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているため、バンドパスフィルターは、レーザーダイオードからの励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。また、レーザーダイオード(光源111)からの励起光αは、完全な直線偏光ではないため、直線偏光フィルターは、レーザーダイオードからの励起光αを完全な直線偏光の光にする。励起光フィルターは、金属膜12にp偏光の光が入射するように励起光αの偏光方向を調整する半波長板を含んでいてもよい。
The excitation light filter (not shown) is arranged between the
金属膜12に対する励起光αの入射角θ1(図1参照)は、SPRにより形成される増強電場の強度が最も強くなり、その結果として蛍光物質からの蛍光βの強度が最も強くなる角度であることが好ましい。励起光αの入射角θ1は、回折格子13の溝のピッチや励起光αの波長、金属膜12を構成する金属の種類などに応じて適切に選択される。励起光αの最適な入射角θ1は、各種条件の変更により変わるため、SPFS装置100は、励起光αの光軸と検出チップ10、10’とを相対的に回転させることで入射角θ1を調整する第1の角度調整部(図示省略)を有することが好ましい。たとえば、第1の角度調整部は、励起光αの光軸と金属膜12との交点を中心として、励起光照射部110または検出チップ10、10’を回転させればよい。The incident angle θ 1 of the excitation light α to the metal film 12 (see FIG. 1) is an angle at which the intensity of the enhanced electric field formed by the SPR becomes strongest, and as a result, the intensity of the fluorescence β from the fluorescent material becomes strongest. Preferably, there is. The incident angle θ 1 of the excitation light α is appropriately selected according to the pitch of the grooves of the
蛍光検出部120は、励起光照射部110に対して、励起光αの光軸と金属膜12との交点を通り、かつ金属膜12の表面に対する法線を挟むように配置されている。蛍光検出部120は、金属膜12(回折格子13)上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも2回検出する。より具体的には、蛍光検出部120は、検出チップ10の反応場上の液体の深さが第1の深さh1の状態で検出チップ10の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも1回検出し、かつ検出チップ10’の反応場上の液体の深さが第2の深さh2の状態で検出チップ10’の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも1回検出する。
The
蛍光検出部120は、偏光子121、回転角度調整部122および受光センサー123を有する。蛍光検出部120は、さらに集光レンズ群や開口絞り、蛍光フィルターなどを有していてもよい。
The
偏光子121は、検出チップ10、10’と受光センサー123との間において蛍光βの光路上に配置されている。偏光子121は、蛍光βから、金属膜12の表面に対する法線と励起光αの光軸とを含む平面(xz平面)に対する電界の振動方向の角度が0±30°の範囲内の第1の光と、前記平面に対する電界の振動方向の角度が90±30°の範囲内の第2の光とを取り出す。好ましくは、偏光子121は、蛍光βから、前記平面(xz平面)に対する電界の振動方向の角度が0°のp偏光の光を第1の光として、前記平面(xz)に対する電界の振動方向の角度が90°のs偏光の光を第2の光として取り出す。偏光子121の回転角度は、回転角度調整部122により調整される。偏光子121の種類は、所定の偏光方向の光を取り出すことができれば特に限定されない。偏光子121の種類の例には、偏光板、偏光プリズム、液晶フィルター、その他の偏光フィルターが含まれる。本実施の形態では、偏光子121は、偏光板である。
The
回転角度調整部122は、偏光子121の回転角度を調整する。回転角度調整部122は、例えば、ステッピングモーターを含む。
The rotation
受光センサー123は、偏光子121により取り出された金属膜12上の蛍光物質から放出された蛍光βを検出して、金属膜12上の蛍光像を検出する。受光センサー123の種類は、特に限定されず、例えば、感度およびSN比が高い光電子増倍管であり、アバランシェ・フォトダイオード(APD)やフォトダイオード(PD)、CCDイメージセンサーなどであってもよい。
The
集光レンズ群(図示省略)は、検出チップ10、10’と、受光センサー123との間に配置され、迷光の影響を受けにくい共役光学系を構成する。集光レンズ群は、金属膜12上の蛍光像を受光センサー123の受光面上に結像させる。
The condenser lens group (not shown) is arranged between the detection chips 10, 10 'and the
蛍光フィルター(図示省略)は、検出チップ10、10’と、受光センサー123との間に配置される。蛍光フィルターは、例えば、カットフィルターおよび減光(ND)フィルターを含み、受光センサー123に到達する光から蛍光β以外のノイズ成分(例えば、励起光αや外光など)を除去したり、受光センサー123に到達する光の光量を調整したりする。
The fluorescent filter (not shown) is arranged between the detection chips 10, 10 'and the
GC−SPFSでは、蛍光βは、回折格子13(反応場)から特定の方向に指向性を持って出射される。したがって、金属膜12表面の法線に対する蛍光検出部120の光軸の角度は、蛍光βの強度が最大となる角度(蛍光ピーク角)であることが好ましい。また、SPFS装置100は、蛍光検出部120の光軸と検出チップ10、10’とを相対的に回転させることで蛍光検出部120の光軸の角度を調整する第2の角度調整部(図示省略)を有することが好ましい。たとえば、第2の角度調整部は、蛍光検出部120の光軸と金属膜12との交点を中心として、蛍光検出部120または検出チップ10、10’を回転させればよい。
In the GC-SPFS, the fluorescence β is emitted from the diffraction grating 13 (reaction field) in a specific direction with directivity. Therefore, the angle of the optical axis of the
搬送部130は、検出チップ10、10’の位置を移動させる。搬送部130は、搬送ステージ131およびチップホルダー132を有する。チップホルダー132は、搬送ステージ131に固定されており、検出チップ10、10’を着脱可能に保持する。チップホルダー132の形状は、検出チップ10、10’を保持することができ、かつ励起光αおよび蛍光βの光路を妨げない形状である。搬送ステージ131は、チップホルダー132を一方向およびその逆方向に移動させる。搬送ステージ131の形状も、励起光αおよび蛍光βの光路を妨げない形状である。搬送ステージ131は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。
The
制御部140は、励起光照射部110(光源111および第1の角度調整部)、蛍光検出部120(回転角度調整部122、受光センサー123および第2の角度調整部)および搬送部130(搬送ステージ131)の動作を制御する。また、制御部140は、蛍光検出部120からの出力信号(検出結果)を処理する処理部としても機能する。具体的には、処理部は、蛍光検出部120(受光センサー123)が検出した2以上の検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値、および必要に応じてノイズ値を算出する。制御部140は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含み、ソフトウェアを実行するコンピュータである。
The
(SPFS装置の検出動作)
次に、SPFS装置100の検出動作(本実施の形態に係る検出方法)について説明する。図4は、SPFS装置100の動作手順の一例を示すフローチャートである。図5A、Bは、SPFS装置100の検出工程の一部を説明するための模式図である。ここでは、捕捉体16として1次抗体を使用し、1次抗体に捕捉された被検出物質に蛍光物質で標識された2次抗体を結合させることで被検出物質を蛍光物質で標識する例について説明する(Detection operation of SPFS device)
Next, a detection operation of the SPFS device 100 (a detection method according to the present embodiment) will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the
まず、検出の準備をする(工程S110)。具体的には、2つの検出チップ10、10’を準備して、SPFS装置100のチップホルダー132に2つの検出チップ10、10’をそれぞれ設置する。また、検出チップ10、10’の金属膜12上に保湿剤が存在する場合は、1次抗体が適切に被検出物質を捕捉できるように、金属膜12上を洗浄して保湿剤を除去する。
First, preparation for detection is performed (Step S110). Specifically, two
次いで、検体中の被検出物質と1次抗体とを結合させる(1次反応;工程S120)。具体的には、各検出チップ10、10’において、金属膜12上に検体を提供して、検体と1次抗体とを接触させる。検体中に被検出物質が存在する場合は、被検出物質の少なくとも一部は、1次抗体に結合する。
Next, the substance to be detected in the sample and the primary antibody are bound (primary reaction; step S120). Specifically, in each of the detection chips 10, 10 ', a sample is provided on the
次いで、1次抗体に結合した被検出物質を蛍光物質で標識する(2次反応;工程S130)。具体的には、蛍光物質で標識された2次抗体を含む蛍光標識液を金属膜12上に提供して、1次抗体に結合した被検出物質と蛍光標識液とを接触させる。蛍光標識液は、例えば、蛍光物質で標識された2次抗体を含む緩衝液である。被検出物質が1次抗体に結合している場合は、被検出物質の少なくとも一部は、蛍光物質で標識される。この後説明するように、本実施の形態に係るSPFS装置100では、遊離の2次抗体を除去しなくても被検出物質の検出を行うことができる。しかしながら、蛍光物質で標識した後は、金属膜12上を緩衝液などで洗浄し、遊離の2次抗体などを除去することが好ましい。
Next, the substance to be detected bound to the primary antibody is labeled with a fluorescent substance (secondary reaction; step S130). Specifically, a fluorescent labeling solution containing a secondary antibody labeled with a fluorescent substance is provided on the
なお、1次反応と2次反応の順番は、これに限定されない。たとえば、被検出物質を2次抗体に結合させた後に、これらの複合体を含む液体を金属膜12上に提供してもよい。また、金属膜12上に検体と蛍光標識液を同時に提供してもよい。
Note that the order of the primary reaction and the secondary reaction is not limited to this. For example, after the target substance is bound to the secondary antibody, a liquid containing these complexes may be provided on the
次いで、励起光αを一方の検出チップ10の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第1の光(例えば、p偏光の光)を検出する(工程S140)。具体的には、制御部140は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13に、SPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Aを記録する。このとき、検出チップ10の反応場上には、液体(例えば緩衝液や蛍光標識液など)が第1の深さh1で存在している。また、図5Aに示されるように、制御部140は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第1の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the reaction field of one
次いで、励起光αを同じ検出チップ10の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第2の光(例えば、s偏光の光)を検出する(工程S150)。具体的には、制御部140は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Bを記録する。このとき、図5Bに示されるように、制御部140は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第2の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the same reaction field of the
次いで、検出対象とする反応場を切り替える(工程S160)。具体的には、制御部140は、搬送ステージ131を操作して、検出チップ10、10’を移動させる。これにより、励起光照射部110が他方の検出チップ10’の反応場に励起光αを照射できるようにする。
Next, the reaction field to be detected is switched (step S160). Specifically, the
次いで、励起光αを他方の検出チップ10’の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10’の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第1の光を検出する(工程S170)。具体的には、制御部140は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10’の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Cを記録する。このとき、検出チップ10’の反応場上には、検出チップ10の反応場上に存在する液体と同じ液体が第2の深さh2で収容されている。また、図5Aに示されるように、制御部140は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第1の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the excitation light α to the reaction field of the
次いで、励起光αを同じ検出チップ10’の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10’の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第2の光を検出する(工程S180)。具体的には、制御部140は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Dを記録する。このとき、図5Bに示されるように、制御部140は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第2の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the reaction field of the same detection chip 10 'with the excitation light α, the second light contained in the fluorescence β emitted from the fluorescent substance on the reaction field of the detection chip 10' is detected (step S180). ). Specifically, the
2次反応(工程S130)の後に収容部15内の蛍光標識液を、2次抗体を含まない緩衝液に置換して収容部15内を洗浄した場合であっても、被検出物質に結合した2次抗体の一部は緩衝液中に離脱する。また、2次反応(工程S130)の後に洗浄を行わなかった場合は、収容部15内には蛍光標識液がそのまま存在していることになる。したがって、いずれの場合においても、工程S140での検出値Aおよび工程S150での検出値B、ならびに工程S170での検出値Cおよび工程S180での検出値Dは、SPRに起因する増強電場により励起された蛍光物質(主として1次抗体に捕捉された被検出物質を標識している蛍光物質)から放出された蛍光βの成分と、SPRに起因する増強電場以外の光(励起光αおよび外部光)により励起された蛍光物質(主として収容部15内の液体中に遊離している蛍光物質)から放出された蛍光βの成分とを含む。
Even after the secondary reaction (Step S130), the fluorescent labeling solution in the
最後に、制御部(処理部)140は、工程S140〜S180において蛍光検出部120により得られた検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する(工程S190)。以下、当該シグナル値の算出方法について説明する。
Finally, the control unit (processing unit) 140 calculates a signal value indicating the presence or amount of the substance to be detected based on the detection values obtained by the
図6は、SPFS装置100による被検出物質の検出原理を説明するための模式図である。図6Aは、一方の検出チップ10における回折格子13(金属膜12)の反応場上に第1の深さh1で液体が存在している状態を示し、図6Bは、他方の検出チップ10’における回折格子13(金属膜12)の反応場上に第2の深さh2で液体が存在している状態を示している。また、図6Aおよび図6Bにおいて、白色の星は、蛍光物質を示している。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of detection of a substance to be detected by the
図6Aに示されるように、第1の深さh1で液体が存在する状態で、反応場から放出された蛍光βには、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)と、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)とが含まれる。すなわち、蛍光βを検出したときの検出値は、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光(p偏光成分Ip1およびs偏光成分Is1)による成分と、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光(p偏光成分Ip2およびs偏光成分Is2)による成分とが含まれる。このとき、Ip1およびIs1は、主として1次抗体に捕捉された被検出物質を標識する蛍光物質からの蛍光βに因り、Ip2およびIs2は、主として収容部15内の液体に遊離している蛍光物質からの蛍光βに因る。したがって、第1の光(p偏光成分)のみを検出する工程S140における受光センサー123の検出値Aは、Ip1およびIp2に由来し、第2の光(s偏光成分)のみを検出する工程S150における受光センサー123の検出値Bは、Is1およびIs2に由来する。すなわち、反応場上の液体の深さが第1の深さh1の状態で、蛍光検出部120が検出した検出値A、Bは、以下の式(1)および式(2)でそれぞれ表される。
また、図6Bに示されるように、第2の深さh2で液体が存在する状態で、反応場から放出された蛍光βにも、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)と、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)とが含まれる。このとき、SPRに起因する増強電場の影響が及ぶ、回折格子13の表面からの距離は、収容部15内に収容されている液体の深さによらず、一定である。このため、第1の深さh1で液体が存在している状態と、第2の深さh2で液体が存在している状態とにおいて、Ip1およびIs1の大きさは、同じである。In addition, as shown in FIG. 6B, in a state where the liquid is present at the second depth h2, the fluorescence β emitted from the reaction field also generates the light generated under the influence of the enhanced electric field caused by the SPR. (P-polarized component and s-polarized component) and light (p-polarized component and s-polarized component) generated without being affected by the enhanced electric field caused by the SPR. At this time, the distance from the surface of the
一方、第1の深さh1に対する第2の深さh2の比がmであるとき、反応場上にはm倍の量の液体が存在し、m倍の量の蛍光物質が存在することとなる。このとき、液体の深さ(数μm〜数cm)と比較すると、SPRに起因する増強電場の影響が及ぶ距離は、100nm以下であり、無視できるほど小さい。このため、mは、第1の深さh1で収容されている液体中のSPRに起因する増強電場の影響を受けない領域の高さに対する、第2の深さh2で収容されている液体中のSPRに起因する増強電場の影響を受けない領域の高さの比に等しいと近似することができる。したがって、第2の深さh2で液体が存在する状態で放出された蛍光βには、第1の深さh1で液体が存在している状態で放出された蛍光βに含まれるIp2およびIs2がm倍の量含まれることとなる。反応場上の液体の深さが第2の深さh2の状態で、蛍光検出部120が検出した検出値C、Dは、以下の式(3)および式(4)でそれぞれ表される。
また、GC−SPFSでは、金属膜12上に固定されている被検出物質(主として1次抗体に捕捉されている被検出物質)を標識する蛍光物質から放出される蛍光βは、金属膜12の表面に対するp偏光の光、または偏光角度がp偏光の光に近い光であることが分かっている。一方、金属膜12上に固定されていない蛍光物質(主として液体中に遊離している蛍光物質)から放出される蛍光βは、p偏光の光だけでなくs偏光の光もある程度含むことが分かっている。すなわち、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された蛍光βのうちs偏光の成分Is1については、ほぼ0であると近似することができる。したがって、制御部(処理部)140は、上記式(1)および式(3)でそれぞれ表される検出値A、Cに基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値として、以下の式(5)で表されるIp1を算出することができる。
さらに、必要に応じて制御部(処理部)140は、以下の式(6)〜(8)でそれぞれ表される被検出物質の存在または量を示さないノイズ値Ip2、Is1、およびIs2をさらに算出することもできる。
以上の手順により、検体中の被検出物質の存在または被検出物質の量を検出することができる。本発明では、上記の手順によりノイズの除去をすることができるため、ブランク値の測定を必ずしも行わなくてもよい。 According to the above procedure, the presence of the target substance or the amount of the target substance in the sample can be detected. In the present invention, since the noise can be removed by the above procedure, it is not always necessary to measure the blank value.
ただし、必要に応じて2次反応(工程S130)よりも前にブランク値の測定を行ってもよい。具体的には、収容部15内の液体中に蛍光物質が存在しない状態で、工程S140〜S180と同様の手順でブランク値A’〜D’をあらかじめ得ておく。この場合、工程S190において、各検出値A〜Dから各ブランク値A’〜D’をそれぞれ引いた上で、上記の算出方法によりシグナル値Ip1、および必要に応じてノイズ値Ip2、Is1、Is2の算出を行う。However, if necessary, the blank value may be measured before the secondary reaction (Step S130). Specifically, blank values A ′ to D ′ are obtained in advance in the same procedure as in steps S140 to S180 in a state where no fluorescent substance is present in the liquid in the
(効果)
以上のように、本実施の形態に係るSPFS装置100は、金属膜12上に未反応の蛍光物質が存在していたとしても、バックグラウンドノイズを除去して、被検出物質の存在または量を正確に検出することができる。このため、本実施の形態に係るSPFS装置100は、従来のSPFS装置に比べてより高感度かつ簡単に被検出物質を検出することができる。(effect)
As described above, even if an unreacted fluorescent substance is present on the
また、本実施の形態に係るSPFS装置100は、蛍光βに含まれるノイズ成分を除去することができるため、2次反応(工程S130)を行った後に遊離の2次抗体を除去しなくても被検出物質の検出を行うことができる。
Further, since the
なお、本実施の形態では、1つの偏光子121を使用して、第1の光および第2の光を異時に検出する態様について説明したが、本実施の形態に係る検出装置および検出方法は、この態様に限定されない。たとえば、2つの偏光子および受光センサーを使用して、第1の光および第2の光を同時に検出してもよい。図7は、変形例に係るSPFS装置100’の構成を示す模式図である。図7に示されるように、変形例に係るSPFS装置100’では、回転角度調整部122が不要であり、蛍光検出部120’は、さらにハーフミラー124’、偏光子121’および受光センサー123’を有する。この場合、一方の偏光子121は、第1の光のみを透過するように調整され、他方の偏光子121’は、第2の光のみを透過するように調整される。これにより、金属膜12上の蛍光物質から放出された蛍光βのうち、半分はハーフミラー124’を透過し、蛍光βに含まれる第1の光が受光センサー123により検出される。これと同時に、金属膜12上の蛍光物質から放出された蛍光βのうち、残り半分はハーフミラー124’により反射され、蛍光βに含まれる第2の光が受光センサー123’により検出される。したがって、上記実施の形態の工程S140および工程S150と、工程S170および工程S180とをそれぞれ同時に行うことができる。
Note that, in the present embodiment, the mode in which the first light and the second light are detected at different times using one
また、上記の実施の形態では、2つの検出チップ10、10’を使用する態様について説明したが、本発明に係る検出装置および検出方法は、1つの検出チップのみを使用してもよい。この場合、検出チップは、収容部内に液体を収容したときに、第1の深さおよび第2の深さで液体を収容しうる収容部を有する。検出チップの例には、その収容部の底部に段部または傾斜面を有する検出チップが含まれる。図8は、変形例に係る検出チップ10”の構成を示す模式図である。図8に示されるように、変形例に係る検出チップ10”では、基板11”に段差が形成されている。また、段差面の上段側および下段側の両方に金属膜12(回折格子13)が配置されている。これにより、収容部15”内に液体を収容したときに、その上の液体の深さが第1の深さh1”となる第1の反応場17”と、その上の液体の深さが第2の深さh2”となる第2の反応場18”とが、段差面の上段側および下段側にそれぞれ配置される。検出チップの他の例には、段部や傾斜面を有する蓋部をさらに有する検出チップが含まれる。この場合、収容部内に液体を収容し、かつ蓋部を配置したときに、第1の反応場17”および第2の反応場18”が金属膜上に配置される。
Further, in the above embodiment, the mode using two
また、上記の実施の形態に係るSPFS装置100では、第1の光を検出する工程(工程S140)と、第2の光を検出する工程(工程S150)との順番は、これに限定されない。また、第1の光を検出する工程(工程S170)と、第2の光を検出する工程(工程S180)との順番も、これに限定されない。すなわち、第1の光を検出する工程の前に第2の光を検出してもよい。
In the
また、本実施の形態では、GC−SPFSを利用した検出装置および検出方法について説明したが、本実施の形態に係る検出装置および検出方法は、PC−SPFSを利用してもよい。この場合、検出チップ10、10’は、誘電体からなるプリズムを有し、金属膜12は、プリズムの上に配置される。また、金属膜12は、回折格子13を有しない。励起光αは、プリズムを介して反応場に対応した金属膜12の裏面に照射される。さらに、PC−SPFSでは、捕捉体16により捕捉されている被検出物質を標識する蛍光物質から放出される蛍光βは、p偏光の光だけでなくs偏光の光もある程度含む。したがって、増強電場の影響を受けて生成された光に由来するIs1は、0であると近似することはできない。したがって、制御部(処理部)は、反応場上の液体の深さが第1の深さh1の状態で蛍光検出部が第1の光として検出した検出値Aと、反応場上の液体の深さが第1の深さh1の状態で蛍光検出部が第2の光として検出した検出値Bと、反応場上の液体の深さが第2の深さh2の状態で蛍光検出部が第1の光として検出した検出値Cと、反応場上の液体の深さが第2の深さh1の状態で蛍光検出部が第2の光として検出した検出値Dと、に基づいて、以下の式(9)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1+Is1を算出する。さらに、制御部(処理部)は、必要に応じて以下の式(10)および式(11)により表される、第1の光に含まれるSPR鳴に起因する増強電場の影響を受けずに生成された光に由来するノイズ値Ip2と、第2の光に含まれ、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光に由来するノイズ値Is2とをさらに算出してもよい。
[実施の形態2]
実施の形態2では、金属膜上に存在する蛍光物質から放出される蛍光に含まれる直線偏光(例えばp偏光)のみを検出するGC−SPFS装置について説明する。実施の形態2に係るSPFS装置は、偏光子を有するが、偏光子の回転角度を切り替える必要がない。[Embodiment 2]
In the second embodiment, a GC-SPFS device that detects only linearly polarized light (for example, p-polarized light) included in fluorescence emitted from a fluorescent substance existing on a metal film will be described. The SPFS device according to Embodiment 2 has a polarizer, but does not need to switch the rotation angle of the polarizer.
(SPFS装置および検出チップの構成)
図9は、本実施の形態に係るSPFS装置200の構成を示す模式図である。SPFS装置200は、励起光照射部110、蛍光検出部220、搬送部130および制御部240を有する。SPFS装置200では、蛍光検出部220および制御部240のみが実施の形態1に係るSPFS装置100と異なる。そこで、実施の形態1において説明したSPFS装置100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。(Configuration of SPFS device and detection chip)
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
蛍光検出部220は、励起光照射部110に対して、励起光αの光軸と金属膜12との交点を通り、かつ金属膜12の表面に対する法線を挟むように配置されている。蛍光検出部220は、金属膜12(回折格子13)上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも2回検出する。より具体的には、蛍光検出部220は、一方の検出チップ10の反応場上の液体の深さが第1の深さh1の状態で当該検出チップ10の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも1回検出し、かつ他方の検出チップ10’の反応場上の液体の深さが第2の深さh2の状態で当該検出チップ10’の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも1回検出する。
The
蛍光検出部220は、偏光子221および受光センサー123を有する。蛍光検出部220は、さらに集光レンズ群や開口絞り、蛍光フィルターなどを有していてもよい。
The
偏光子221は、検出チップ10、10’と受光センサー123との間において蛍光βの光路上に配置されている。偏光子221は、蛍光βから、金属膜12の表面に対する法線と励起光αの光軸とを含む平面(xz平面)に対する電界の振動方向の角度が0±30°の範囲内の直線偏光の光を取り出す。好ましくは、偏光子221は、蛍光βから、前記平面(xz平面)に対する電界の振動方向の角度が0°のp偏光の光を取り出す。偏光子221の回転角度は、上記の直線偏光の光のみを透過するように調整(または固定)されている。偏光子221の種類は、所定の偏光方向の直線偏光の光を取り出すことができれば特に限定されない。偏光子221の種類の例は、例えば、実施の形態1の偏光子121と同じである。
The
制御部240は、励起光照射部110(光源111および第1の角度調整部)、蛍光検出部220(受光センサー123および第2の角度調整部)および搬送部130(搬送ステージ131)の動作を制御する。また、制御部240は、蛍光検出部220からの出力信号(検出結果)を処理する処理部としても機能する。具体的には、処理部は、蛍光検出部220(受光センサー123)が検出した2以上の検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値、および必要に応じてノイズ値を算出する。制御部240は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含み、ソフトウェアを実行するコンピュータである。
The
(SPFS装置の検出動作)
次に、SPFS装置200の検出動作(本実施の形態に係る検出方法)について説明する。図10は、SPFS装置200の動作手順の一例を示すフローチャートである。(Detection operation of SPFS device)
Next, a detection operation of the SPFS device 200 (a detection method according to the present embodiment) will be described. FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the
まず、実施の形態1の工程S110、工程S120、および工程S130と同様に、検出の準備をする工程(工程S210)、1次反応(工程S220)、および2次反応(工程S230)を行う。これにより、蛍光物質で標識されている被検出物質が反応場に固定されている状態の検出チップ10、10’を、SPFS装置200のチップホルダー132に配置することができる。
First, similarly to steps S110, S120, and S130 of the first embodiment, a step of preparing for detection (step S210), a primary reaction (step S220), and a secondary reaction (step S230) are performed. Thereby, the detection chips 10 and 10 ′ in a state where the detection target substance labeled with the fluorescent substance is fixed in the reaction field can be disposed on the
次いで、励起光αを一方の検出チップ10の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる直線偏光の光(例えば、p偏光の光)を検出する(工程S240)。具体的には、制御部240は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13に、SPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Aを記録する。このとき、検出チップ10の反応場上には、液体(例えば緩衝液や蛍光標識液など)が第1の深さh1で収容されている。
Next, while irradiating the reaction field of one
次いで、検出対象とする反応場を切り替える(工程S250)。具体的には、制御部240は、搬送ステージ131を操作して、検出チップ10、10’を移動させる。これにより、励起光照射部110が他方の検出チップ10’の反応場に励起光αを照射できるようにする。
Next, the reaction field to be detected is switched (step S250). Specifically, the
次いで、励起光αを他方の検出チップ10’の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10’の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる直線偏光の光を検出する(工程S260)。具体的には、制御部240は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10’の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Bを記録する。このとき、検出チップ10’の反応場上には、検出チップ10の反応場上の液体と同じ液体が第2の深さh2で収容されている。また、制御部240は、偏光子221の回転角度を調整する必要がない。
Next, while irradiating the excitation light α to the reaction field of the
最後に、制御部(処理部)240は、蛍光検出部220により得られた検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する(工程S270)。以下、当該シグナル値の算出方法について説明する。 Finally, the control unit (processing unit) 240 calculates a signal value indicating the presence or amount of the target substance based on the detection value obtained by the fluorescence detection unit 220 (Step S270). Hereinafter, a method for calculating the signal value will be described.
実施の形態1で述べたとおり、反応場から放出された蛍光βには、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)と、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)とが含まれる。本実施の形態において、工程S240および工程S260では、蛍光βに含まれる前述した直線偏光のみを検出するため、受光センサー123の検出値A、Bは、Ip1およびIp2に由来する。したがって、検出値A、Bは、以下の式(12)および式(13)で表される。
したがって、本実施の形態では、制御部(処理部)240は、上記の式(12)および式(13)で表される検出値A、Bに基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値として、以下の式(14)で表されるIp1を算出する。
以上の手順により、検体中の被検出物質の存在または被検出物質の量を検出することができる。 According to the above procedure, the presence of the target substance or the amount of the target substance in the sample can be detected.
(効果)
実施の形態2に係る検出装置および検出方法では、実施の形態1に係る検出装置および検出方法と同様の効果を得ることができ、さらに偏光子221の回転角度を調整しなくてもよいため、検出装置の構成および検出方法が単純になる。(effect)
In the detection device and the detection method according to the second embodiment, the same effects as those of the detection device and the detection method according to the first embodiment can be obtained, and the rotation angle of the
[実施の形態3]
実施の形態3では、金属膜上に存在する蛍光物質から放出される蛍光に含まれる蛍光(p偏光の光およびs偏光の光を含む)を検出するGC−SPFS装置について説明する。本実施の形態に係るSPFS装置は、偏光子を有しない。[Embodiment 3]
In the third embodiment, a GC-SPFS device that detects fluorescence (including p-polarized light and s-polarized light) included in the fluorescent light emitted from the fluorescent substance existing on the metal film will be described. The SPFS device according to the present embodiment has no polarizer.
(SPFS装置および検出チップの構成)
図11は、本実施の形態に係るSPFS装置300の構成を示す模式図である。SPFS装置300は、励起光照射部110、蛍光検出部320、搬送部130および制御部340を有する。SPFS装置300では、蛍光検出部320および制御部340のみが実施の形態1に係るSPFS装置100と異なる。そこで、実施の形態1において説明したSPFS装置100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。(Configuration of SPFS device and detection chip)
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of
蛍光検出部320は、励起光照射部110に対して、励起光αの光軸と金属膜12との交点を通り、かつ金属膜12の表面に対する法線を挟むように配置されている。蛍光検出部320は、金属膜12(回折格子13)上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも2回検出する。より具体的には、蛍光検出部320は、一方の検出チップ10の反応場上の液体の深さが第1の深さh1の状態で検出チップ10の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも1回検出し、かつ他方の検出チップ10’の反応場上の液体の深さが第2の深さh2の状態で検出チップ10’の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを少なくとも1回検出する。
The
蛍光検出部320は、少なくとも受光センサー123を有する。蛍光検出部320は、さらに集光レンズ群や開口絞り、蛍光フィルターなどを有していてもよい。
The
制御部340は、励起光照射部110(光源11および第1の角度調整部)、蛍光検出部320(受光センサー123および第2の角度調整部)および搬送部130(搬送ステージ131)の動作を制御する。また、制御部340は、蛍光検出部320からの出力信号(検出結果)を処理する処理部としても機能する。具体的には、処理部は、蛍光検出部320(受光センサー123)が検出した2以上の検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値、および必要に応じてノイズ値を算出する。制御部340は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含み、ソフトウェアを実行するコンピュータである。
The
(SPFS装置の検出動作)
次に、SPFS装置300の検出動作(本実施の形態に係る検出方法)について説明する。図12は、SPFS装置300の動作手順の一例を示すフローチャートである。(Detection operation of SPFS device)
Next, a detection operation of the SPFS device 300 (a detection method according to the present embodiment) will be described. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the
まず、実施の形態1の工程S110、工程S120、および工程S130と同様に、検出の準備をする工程(工程S310)、1次反応(工程S320)、および2次反応(工程S330)を行う。これにより、蛍光物質で標識されている被検出物質が反応場に固定されている状態の検出チップ10、10’を、SPFS装置300のチップホルダー132に配置することができる。
First, similarly to steps S110, S120, and S130 of the first embodiment, a step of preparing for detection (step S310), a primary reaction (step S320), and a secondary reaction (step S330) are performed. Thereby, the detection chips 10 and 10 ′ in a state where the detection target substance labeled with the fluorescent substance is fixed to the reaction field can be arranged on the
次いで、励起光αを一方の検出チップ10の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを検出する(工程S340)。具体的には、制御部340は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13に、SPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Aを記録する。このとき、検出チップ10の反応場上には、液体(例えば緩衝液や蛍光標識液など)が第1の深さh1で収容されている。
Next, while irradiating the reaction field of one
次いで、検出対象とする反応場を切り替える(工程S350)。具体的には、制御部340は、搬送ステージ131を操作して、検出チップ10、10’を移動させる。これにより、励起光照射部110が他方の検出チップ10’の反応場に励起光αを照射できるようにする。
Next, the reaction field to be detected is switched (step S350). Specifically, the
次いで、励起光αを他方の検出チップ10’の反応場に照射しつつ、当該検出チップ10’の反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βを検出する(工程S360)。具体的には、制御部340は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10’の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Bを記録する。このとき、検出チップ10’の反応場上には、検出チップ10の反応場上の液体と同じ液体が第2の深さh2で収容されている。
Next, while irradiating the reaction field of the
最後に、制御部(処理部)340は、蛍光検出部320により得られた検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する(工程S370)。以下、当該シグナル値の算出方法について説明する。 Finally, the control unit (processing unit) 340 calculates a signal value indicating the presence or amount of the substance to be detected based on the detection value obtained by the fluorescence detection unit 320 (Step S370). Hereinafter, a method for calculating the signal value will be described.
実施の形態1で述べたとおり、反応場から放出された蛍光βには、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)と、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)とが含まれる。本実施の形態において、工程S340および工程S360では、p偏光成分およびs偏光成分を含む蛍光βを検出するため、受光センサー123の検出値A、Bは、Ip1、Ip2、Is1およびIs2に由来する。したがって、検出値A、Bは、以下の式(15)および式(16)で表される。
したがって、制御部(処理部)340は、上記の式(15)および式(16)で表される検出値A、Bに基づいて、被検出物質の存在を示すシグナル値として、以下の式(17)で表されるIp1を算出する。このとき、制御部(処理部)340は、Is1を0として計算を行う。
以上の手順により、検体中の被検出物質の存在または被検出物質の量を検出することができる。 According to the above procedure, the presence of the target substance or the amount of the target substance in the sample can be detected.
(効果)
実施の形態3に係る検出装置および検出方法は、実施の形態1に係る検出装置および検出方法と同様の効果を得ることができ、さらに偏光子を有していなくてもよいため、検出装置の構成および検出方法が単純になる。(effect)
The detection device and the detection method according to the third embodiment can obtain the same effects as those of the detection device and the detection method according to the first embodiment, and need not have a polarizer. The configuration and detection method are simplified.
なお、上記実施の形態1〜3では、制御部140、240、340は、搬送ステージ131を操作して、励起光αを照射する反応場を切替えたが、検出対象となる反応場を切替える方法は、これに限定されない。たとえば、制御部140、240、340は、検出チップ10、10’に対して励起光照射部110および蛍光検出部120、220、320を移動させて、励起光αが照射される反応場を切り替えてもよい。
In the first to third embodiments, the
また、変形例に係る検出チップ10”は、実施の形態2、3に係る検出装置および検出方法にも使用されうる。
Further, the
[実施の形態4]
実施の形態4では、金属膜上に存在する蛍光物質から放出される蛍光に含まれる第1の光(例えばp偏光)と、第2の光(例えばs偏光)とをそれぞれ検出するGC−SPFS装置について説明する。実施の形態4に係るSPFS装置は、収容部内に収容する液体の量を変えるための、液量調整部を有する。[Embodiment 4]
In the fourth embodiment, GC-SPFS for detecting first light (for example, p-polarized light) and second light (for example, s-polarized light) contained in fluorescence emitted from a fluorescent substance present on a metal film, respectively The device will be described. The SPFS device according to the fourth embodiment has a liquid amount adjustment unit for changing the amount of liquid stored in the storage unit.
(SPFS装置および検出チップの構成)
図13は、本実施の形態に係るSPFS装置400の構成を示す模式図である。SPFS装置400は、励起光照射部110、蛍光検出部120、搬送部130、制御部440および液量調整部450を有する。制御部440および液量調整部450のみが実施の形態1に係るSPFS装置100と異なる。そこで、実施の形態1において説明したSPFS装置100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。(Configuration of SPFS device and detection chip)
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of the
また、図13に示されるように、本実施の形態に係るSPFS装置400では、1つの検出チップ10のみが使用される。検出チップ10の構成は、実施の形態1において使用した検出チップ10と同一であるため、その説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 13, in
制御部440は、励起光照射部110(光源111および第1の角度調整部)、蛍光検出部120(受光センサー123および第2の角度調整部)、搬送部130(搬送ステージ131)および後述する液量調整部450(送液ポンプ駆動機構454)の動作を制御する。また、制御部440は、蛍光検出部120からの出力信号(検出結果)を処理する処理部としても機能する。具体的には、処理部は、蛍光検出部120(受光センサー123)が検出した2以上の検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値、および必要に応じてノイズ値を算出する。制御部440は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含み、ソフトウェアを実行するコンピュータである。
The
液量調整部450は、チップホルダー132に保持された検出チップ10の収容部15内の液体の量を調整する。たとえば、液量調整部450は、収容部15内の液体の量を増やしてもよいし、減らしてもよい。液量調整部450は、蛍光検出部120が反応場上の液体の深さが第1の深さh1の状態で蛍光βを検出する時と、蛍光検出部120が反応場上の液体の深さが第2の深さh2の状態で蛍光βを検出する時との間に、収容部15内の液体の量を変化させる。液量調整部450は、例えば、シリンジポンプ451および送液ポンプ駆動機構454を含む。
The liquid
シリンジポンプ451は、シリンジ452と、シリンジ452内を往復動作可能なプランジャー453とによって構成される。プランジャー453の往復運動によって、液体の吸引および吐出が定量的に行われる。
The
送液ポンプ駆動機構454は、プランジャー453の駆動装置、およびシリンジポンプ451の移動装置を含む。シリンジポンプ451の駆動装置は、プランジャー453を往復運動させるための装置であり、例えば、ステッピングモーターを含む。ステッピングモーターを含む駆動装置は、シリンジポンプ451の送液量や送液速度を管理できるため、検出チップ10の収容部15内の液量を管理することができる。シリンジポンプ451の移動装置は、例えば、シリンジポンプ451を、シリンジ452の軸方向(例えば垂直方向)と、軸方向を横断する方向(例えば水平方向)との2方向に自在に動かす。シリンジポンプ451の移動装置は、例えば、ロボットアーム、2軸ステージまたは上下動自在なターンテーブルによって構成される。
The liquid feeding
(SPFS装置の検出動作)
次に、SPFS装置400の検出動作(本実施の形態に係る検出方法)について説明する。図14は、SPFS装置400の動作手順の一例を示すフローチャートである。(Detection operation of SPFS device)
Next, a detection operation of the SPFS device 400 (a detection method according to the present embodiment) will be described. FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the
まず、実施の形態1の工程S110、工程S120および工程S130と同様に、検出の準備をする工程(工程S410)、1次反応(工程S420)、および2次反応(工程S430)を行う。これにより、蛍光物質で標識されている被検出物質が反応場に固定されている状態の検出チップ10を、SPFS装置400のチップホルダー132に配置することができる。
First, similarly to steps S110, S120, and S130 of the first embodiment, a step of preparing for detection (step S410), a primary reaction (step S420), and a secondary reaction (step S430) are performed. Accordingly, the
次いで、励起光αを検出チップ10の反応場に照射しつつ、反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第1の光(例えば、p偏光の光)を検出する(工程S440)。具体的には、制御部440は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13に、SPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Aを記録する。このとき、検出チップ10の反応場上には、液体(例えば緩衝液や蛍光標識液)が第1の深さh1で収容されている。また、図5Aに示されるように、制御部440は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第1の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the reaction field of the
次いで、励起光αを検出チップ10の反応場に照射しつつ、反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第2の光(例えば、s偏光の光)を検出する(工程S450)。具体的には、制御部440は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Bを記録する。このとき、図5Bに示されるように、制御部440は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第2の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the reaction field of the
次いで、収容部内に液体を導入する(工程S460)。具体的には、制御部440は、液量調整部450を操作して、検出チップ10の反応場に液体を導入する。このとき、収容部15内の液体と同じ液体を供給する。これにより、収容部15内において反応場上に存在する液体の深さを第1の深さh1から第2の深さh2にすることができる。
Next, a liquid is introduced into the storage section (Step S460). Specifically, the
次いで、励起光αを検出チップ10の反応場に照射しつつ、反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第1の光を検出する(工程S470)。具体的には、制御部440は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Cを記録する。このとき、検出チップ10の反応場上には、液体(例えば緩衝液)が第2の深さh2で収容されている。また、図5Aに示されるように、制御部440は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第1の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the reaction field of the
次いで、励起光αを検出チップ10の反応場に照射しつつ、反応場上の蛍光物質から放出される蛍光βに含まれる第2の光を検出する(工程S480)。具体的には、制御部440は、励起光照射部110を操作して、検出チップ10の回折格子13にSPRが発生するように励起光αを照射するとともに、受光センサー123の検出値Dを記録する。このとき、図5Bに示されるように、制御部440は、回転角度調整部122を操作して、蛍光βに含まれる第2の光のみが透過できるように、偏光子121の回転角度を調整する。
Next, while irradiating the reaction field of the
最後に、制御部(処理部)440は、蛍光検出部120により得られた検出値に基づいて、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する(工程S490)。以下、当該シグナル値の算出方法について説明する。 Finally, the control unit (processing unit) 440 calculates a signal value indicating the presence or amount of the substance to be detected based on the detection value obtained by the fluorescence detection unit 120 (Step S490). Hereinafter, a method for calculating the signal value will be described.
実施の形態1で述べたとおり、反応場から放出された蛍光βには、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)と、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光(p偏光成分およびs偏光成分)とが含まれる。本実施の形態において、工程S440および工程S470では、蛍光βに含まれるp偏光成分のみを検出するため、受光センサー123の検出値A、Cは、Ip1およびIp2に由来する。また、工程S450および工程S480では、蛍光βに含まれるs偏光成分のみを検出するため、受光センサー123の検出値C、Dは、Is1およびIs2に由来する。したがって、検出値A〜Dは、以下の式(18)〜(21)で表される。
したがって、制御部(処理部)440は、上記の式(18)および式(20)で表される検出値A、Cに基づいて、被検出物質の存在を示すシグナル値として、以下の式(22)で表されるIp1を算出する。制御部(処理部)440は、実施の形態1と同様に必要に応じて上記の式(6)〜(8)で表されるノイズ値Ip2、Is1、およびIs2の計算を行う。
以上の手順により、検体中の被検出物質の存在または被検出物質の量を検出することができる。 According to the above procedure, the presence of the target substance or the amount of the target substance in the sample can be detected.
(効果)
実施の形態4に係る検出装置および検出方法では、実施の形態1に係る検出装置および検出方法と同様の効果を得ることができ、さらに偏光子を有していなくてもよいため、検出装置の構成および検出方法が単純になる。(effect)
In the detection device and the detection method according to the fourth embodiment, the same effects as those of the detection device and the detection method according to the first embodiment can be obtained. Further, the detection device and the detection method need not include a polarizer. The configuration and detection method are simplified.
なお、上記の実施の形態4では、工程S460において、収容部15内に液体を導入する場合について説明したが、本発明に係る検出装置および検出方法では、収容部から液体を減らしてもよい。この場合も収容部内において反応場上の液体の深さを第1の深さから第2の深さにすることができる。
In the fourth embodiment, the case where the liquid is introduced into the
また、上記各実施の形態では、金属膜12側から励起光αを検出チップ10、10’に照射する例について説明したが、基板11側から励起光αを検出チップ10、10’に照射してもよい。
In each of the above embodiments, an example was described in which the detection chips 10 and 10 ′ were irradiated with the excitation light α from the
また、上記の実施の形態2〜4では、GC−SPFSを利用した検出装置および検出方法について説明したが、実施の形態2〜4に係る検出装置および検出方法は、PC−SPFSを利用してもよい。この場合、検出チップ10、10’は、誘電体からなるプリズムを有し、金属膜12は、プリズムの上に配置される。また、金属膜12は、回折格子13を有しない。励起光αは、プリズムを介して反応場に対応した金属膜12の裏面に照射される。
In the above second to fourth embodiments, the detection device and the detection method using the GC-SPFS have been described. However, the detection device and the detection method according to the second to fourth embodiments use the PC-SPFS. Is also good. In this case, the detection chips 10, 10 'have a prism made of a dielectric, and the
さらに、上記各実施の形態に係るSPFS装置100、200、300、400では、検出値からノイズ成分を除去することができるため、収容部15内に存在する未反応の蛍光物質を洗浄により除去する必要がない。このため、上記各実施の形態に係る検出装置は、被検出物質のリアルタイム測定にも使用されうる。この場合、検出装置は、反応場上の液体の深さが第1の深さの状態で金属膜(回折格子)に励起光を継続して照射し、蛍光物質から放出された蛍光に含まれる直線偏光の光を継続して検出する。これと並行して、検出装置は、反応場上の液体の深さが第2の深さの状態で金属膜(回折格子)に励起光を継続して照射し、蛍光物質から放出された蛍光に含まれる直線偏光の光を継続して検出する。ここで「継続」とは、連続して動作を行うことだけでなく、断続的に動作を行うことも含む。これにより、本実施の形態に係る検出装置および検出方法は、被検出物質を正確で経時的に、かつ簡易に検出することができる。
Furthermore, in the
以下、本発明について実施例を参照して説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されない。本実施例では、上記の実施の形態1に係るSPFS装置を使用して、被検出物質の存在および量を示すシグナル値およびノイズ値を算出した。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In this example, a signal value and a noise value indicating the presence and amount of a substance to be detected were calculated using the SPFS apparatus according to the first embodiment.
1.検出チップの準備
金属膜の回折格子上に、カルボキシメチルデキストラン(CMD)を介して抗α−フェトプロテイン(AFP)抗体が固定されている2つの検出チップを準備した。準備した2つの検出チップをSPFS装置のチップホルダーにそれぞれ設置した。本実施例では、一方の検出チップの収容部には、深さが50μmとなるように液体が収容され、他方の検出チップの収容部には、深さが100μmとなるように液体が収容される。1. Preparation of Detection Chip Two detection chips on which an anti-α-fetoprotein (AFP) antibody was immobilized via carboxymethyl dextran (CMD) on a metal film diffraction grating were prepared. The two prepared detection chips were respectively set in the chip holder of the SPFS device. In the present embodiment, the liquid is accommodated in the accommodation part of one detection chip so as to have a depth of 50 μm, and the liquid is accommodated in the accommodation part of the other detection chip so as to have a depth of 100 μm. You.
2.1次反応
各検出チップの収容部にAFPを含む検体を提供し、25分間静置して、1次反応を行った。2.1 Primary Reaction A specimen containing AFP was provided to the accommodation section of each detection chip, and left standing for 25 minutes to perform a primary reaction.
3.光学ブランク値の測定
1次反応の後、収容部内の検体を除去し、収容部内をリン酸緩衝液で洗浄した。その後、回転角度調整部を操作して、p偏光の光のみが透過できるように偏光板の回転角度を調整し、一方の検出チップの収容部内に深さ50μmで緩衝液が存在する状態で、波長637nmの励起光を回折格子に照射した。これと同時に収容部内から放出された光に含まれるp偏光の光を検出し、p偏光に対する光学ブランク値oBpを得た。oBpは、150cоuntであった。3. Measurement of Optical Blank Value After the primary reaction, the sample in the container was removed, and the container was washed with a phosphate buffer. Then, by operating the rotation angle adjustment unit, the rotation angle of the polarizing plate is adjusted so that only the p-polarized light can be transmitted, and in a state where the buffer is present at a depth of 50 μm in the housing of one of the detection chips, The diffraction grating was irradiated with excitation light having a wavelength of 637 nm. At the same time, the p-polarized light contained in the light emitted from the storage section was detected, and an optical blank value oB p for the p-polarized light was obtained. oB p was 150 counts.
その後、回転角度調整部を操作して、s偏光の光のみが透過できるように偏光板の回転角度を調整し、同じ検出チップの収容部内に深さ50μmで同じ緩衝液が存在する状態で、波長637nmの励起光を回折格子に照射した。これと同時に収容部内から放出された蛍光に含まれるs偏光の光を検出し、s偏光に対する光ブランク値oBsを得た。oBsは、100cоuntであった。Then, by operating the rotation angle adjustment unit, the rotation angle of the polarizing plate is adjusted so that only s-polarized light can be transmitted, and in a state where the same buffer solution is present at a depth of 50 μm in the accommodation unit of the same detection chip, The diffraction grating was irradiated with excitation light having a wavelength of 637 nm. At the same time, the s-polarized light contained in the fluorescent light emitted from the storage section was detected, and an optical blank value oB s for the s-polarized light was obtained. oB s was 100cоunt.
なお、他方の検出チップについても、収容部内に深さ100nmで液体が存在する状態で、上記の方法と同様に光学ブランク値の測定を行った。p偏光およびs偏光の光学ブランク値は、上記の値とほぼ同じであった。 With respect to the other detection chip, the optical blank value was measured in the same manner as described above in a state where the liquid was present at a depth of 100 nm in the storage section. The optical blank values for p-polarized and s-polarized light were approximately the same as above.
4.2次反応
各検出チップの収容部内に、蛍光色素としてAlexa-Fluor(登録商標)で標識された抗AFP抗体を含む溶液(以下、蛍光標識液ともいう)を提供し、5分間静置して、2次反応を行った。4. Secondary reaction A solution containing an anti-AFP antibody labeled with Alexa-Fluor (registered trademark) as a fluorescent dye is provided in the housing of each detection chip (hereinafter, also referred to as a fluorescent labeling solution), and left for 5 minutes. Then, a secondary reaction was performed.
5.蛍光の検出
2次反応の後、光学ブランク値の測定と同様に、一方の検出チップの収容部内に深さ50μmで蛍光標識液が存在する状態で、励起光を回折格子に照射して、放出される蛍光に含まれるp偏光の光およびs偏光の光を検出した。また、他方の検出チップの収容部内に深さ100μmで蛍光標識液が存在する状態で、励起光を回折格子に照射して、放出される蛍光に含まれるp偏光の光およびs偏光の光を検出した。5. Fluorescence detection After the secondary reaction, in the same manner as in the measurement of the optical blank value, the excitation light is irradiated on the diffraction grating in a state where the fluorescent labeling liquid is present at a depth of 50 μm in the accommodation part of one of the detection chips and emitted. The p-polarized light and the s-polarized light contained in the fluorescence to be detected were detected. Further, in a state where the fluorescent labeling liquid is present at a depth of 100 μm in the accommodation portion of the other detection chip, the excitation light is irradiated on the diffraction grating to emit p-polarized light and s-polarized light contained in the emitted fluorescence. Detected.
6.検出値の処理
液体の深さが50μmの状態においてp偏光の光を検出したときの検出値Aは、2080cоuntであり、s偏光の光を検出したときの検出値Bは、1260cоuntであった。また、液体の深さが100μmの状態においてp偏光の光を検出したときの検出値Cは、3000cоuntであり、s偏光の光を検出したときの検出値Dは、2570cоuntであった。一方の検出チップの収容部に収容された液体の深さに対する、他方の検出チップの収容部に収容された液体の深さの比mは、2である。制御部(処理部)を用いて、上記の検出値A、Cから以下の式(23)で表されるように、被検出物質の量を示すシグナル値Ip1を算出した。
また、制御部(処理部)を用いて、上記の検出値から以下の式(24)〜(26)で表されるように、p偏光の光に含まれ、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光に由来するノイズ値Ip2と、s偏光の光に含まれ、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光に由来するノイズ値Is1と、s偏光の光に含まれ、SPRに起因する増強電場の影響を受けて生成された光に由来するノイズ値Is2とを算出した。
以上の結果から、未反応の蛍光物質を洗浄により除去しなくても、バックグラウンドノイズを除去し、被検出物質を検出できることがわかった。また、被検出物質の量を示すシグナル値のうち、s偏光の光によるシグナル成分は、ほぼ0であり、十分小さいことを確認することができた。さらに、SPRに起因する増強電場の影響を受けずに生成された光に由来するノイズ値も算出することができた。 From the above results, it was found that the background noise could be removed and the target substance could be detected without removing the unreacted fluorescent substance by washing. Further, among the signal values indicating the amount of the substance to be detected, the signal component due to s-polarized light was almost 0, and it was confirmed that the signal component was sufficiently small. Further, a noise value derived from light generated without being affected by the enhanced electric field due to SPR could be calculated.
本出願は、2014年12月9日出願の特願2014−249038に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。 This application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2014-249038 filed on Dec. 9, 2014. The entire contents described in the specification and drawings of this application are incorporated herein by reference.
本発明に係る検出装置および検出方法は、被検出物質を高い信頼性で測定することができるため、例えば臨床検査などに有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The detection device and detection method according to the present invention can measure a substance to be detected with high reliability, and thus are useful for, for example, clinical examinations.
また、本発明に係る検出装置および検出方法は、蛍光標識液などを提供した後に金属膜表面を洗浄しなくても、被検出物質を高い信頼性で検出することもできる。よって、検出時間の短縮化が図られるだけでなく、小型化可能な定量免疫測定装置ならびに非常に簡易な定量免疫測定システムの開発、普及および発展に寄与することも期待される。 Further, the detection device and the detection method according to the present invention can detect a substance to be detected with high reliability without having to wash the surface of the metal film after providing a fluorescent labeling solution or the like. Therefore, it is expected that not only the detection time can be shortened, but also that it contributes to the development, spread, and development of a quantitative immunoassay apparatus that can be miniaturized and a very simple quantitative immunoassay system.
10、10’、10” 検出チップ
11、11” 基板
12 金属膜
13 回折格子
14 枠体
15、15” 収容部
16 捕捉体
17” 第1の反応場
18” 第2の反応場
100、100’、200、300、400 表面プラズモン増強蛍光測定装置(SPFS装置)
110 励起光照射部
111 光源
120、120’、220、320 蛍光検出部
121、121’、221 偏光子
122 回転角度調整部
123、123’、 受光センサー
124’ ハーフミラー
130 搬送部
131 搬送ステージ
132 チップホルダー
140、240、340、440 制御部(処理部)
450 液量調整部
451 シリンジポンプ
452 シリンジ
453 プランジャー
454 送液ポンプ駆動機構
h1、h1” 第1の深さ
h2、h2” 第2の深さ
α 励起光
β 蛍光
γ 反射光10, 10 ', 10 "
110 Excitation
450 Liquid
Claims (22)
液体を収容するための収容部と、前記収容部の底部に配置され、かつ蛍光物質で標識されている被検出物質が直接的または間接的に固定されている反応場を含む金属膜とを有する検出チップを保持するためのホルダーと、
前記ホルダーに保持された前記検出チップの前記金属膜に、表面プラズモン共鳴が発生するように励起光を照射する励起光照射部と、
液体が前記収容部内に存在する状態で、前記励起光照射部が前記金属膜に励起光を照射したときに、前記金属膜上に存在する前記蛍光物質から放出される蛍光を少なくとも2回検出する蛍光検出部と、
前記蛍光検出部が検出した2以上の検出値に基づいて、バックグラウンドノイズを除去し、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する処理部と、
を有し、
前記蛍光検出部は、前記反応場上の前記液体の深さが第1の深さの状態で少なくとも1回蛍光を検出し、かつ前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さと異なる第2の深さの状態で少なくとも1回蛍光を検出する、
検出装置。 A detection device for detecting a target substance using surface plasmon resonance,
It has a storage section for storing a liquid, and a metal film including a reaction field disposed at the bottom of the storage section and directly or indirectly fixing a substance to be detected which is labeled with a fluorescent substance. A holder for holding the detection chip,
An excitation light irradiator that irradiates the metal film of the detection chip held by the holder with excitation light such that surface plasmon resonance is generated,
When the excitation light irradiating unit irradiates the metal film with excitation light in a state where the liquid is present in the storage unit, fluorescence emitted from the fluorescent substance existing on the metal film is detected at least twice. A fluorescence detector,
A processing unit that removes background noise based on two or more detection values detected by the fluorescence detection unit and calculates a signal value indicating the presence or amount of the target substance,
Has,
The fluorescence detection unit detects fluorescence at least once in a state where the depth of the liquid on the reaction field is the first depth, and the depth of the liquid on the reaction field is the first depth. Detecting fluorescence at least once at a second depth different from
Detection device.
前記液量変化部は、前記蛍光検出部が前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さの状態で蛍光を検出する時と、前記蛍光検出部が前記反応場上の前記液体の深さが前記第2の深さの状態で蛍光を検出する時との間に、前記収容部内の前記液体の量を変化させる、
請求項1に記載の検出装置。 A liquid amount changing unit that changes an amount of the liquid in the storage unit of the detection chip held by the holder;
The liquid amount changing unit is configured to detect when the fluorescence detection unit detects fluorescence in a state where the depth of the liquid on the reaction field is the first depth, and when the fluorescence detection unit detects the fluorescence on the reaction field. Between the time when the depth of the liquid is to detect fluorescence in the state of the second depth, and the amount of the liquid in the container is changed;
The detection device according to claim 1.
一方の前記検出チップは、前記収容部に前記液体を収容したときに、その上の前記液体の深さが前記第1の深さとなる第1の反応場を有し、
他方の前記検出チップは、前記収容部に前記液体を収容したときに、その上の前記液体の深さが前記第2の深さとなる第2の反応場を有する、
請求項1に記載の検出装置。 The holder holds the two detection chips,
One of the detection chips has a first reaction field in which, when the liquid is stored in the storage section, the depth of the liquid thereon is the first depth,
The other detection chip has a second reaction field in which, when the liquid is stored in the storage portion, the depth of the liquid thereon is the second depth.
The detection device according to claim 1.
前記励起光照射部は、前記回折格子に励起光を照射し、
前記処理部は、前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さの状態で前記蛍光検出部が検出した検出値Aと、前記反応場上の前記液体の深さが前記第2の深さの状態で前記蛍光検出部が検出した検出値Bとに基づいて、以下の式(1)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1を算出する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。
The excitation light irradiation unit irradiates the diffraction grating with excitation light,
The processing unit includes a detection value A detected by the fluorescence detection unit in a state where the depth of the liquid on the reaction field is the first depth, and the depth of the liquid on the reaction field is the first depth. A signal value I p1 indicating the presence or amount of the substance to be detected is calculated by the following equation (1) based on the detection value B detected by the fluorescence detection unit at a depth of 2;
The detection device according to claim 1.
前記検出チップの前記金属膜は、前記反応場に対応する位置に回折格子を有しており、
前記励起光照射部は、前記回折格子に励起光を照射し、
前記蛍光検出部は、前記第1の光および前記第2の光をそれぞれ検出し、
前記処理部は、前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さの状態で前記蛍光検出部が前記第1の光として検出した検出値Aと、前記反応場上の前記液体の深さが前記第2の深さの状態で前記蛍光検出部が前記第1の光として検出した検出値Cと、に基づいて、以下の式(2)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1を算出する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。
The metal film of the detection chip has a diffraction grating at a position corresponding to the reaction field,
The excitation light irradiation unit irradiates the diffraction grating with excitation light,
The fluorescence detection unit detects the first light and the second light, respectively,
The processing unit includes: a detection value A detected by the fluorescence detection unit as the first light in a state where the depth of the liquid on the reaction field is the first depth; and the liquid on the reaction field. The presence or amount of the substance to be detected is determined by the following equation (2) based on the detection value C detected by the fluorescence detection unit as the first light in a state where the depth is the second depth. Calculating the indicated signal value I p1 ,
The detection device according to claim 1.
前記検出チップは、誘電体からなるプリズムと、前記プリズムの上に配置された前記金属膜とを有し、
前記励起光照射部は、前記プリズムを介して前記反応場に対応した前記金属膜の裏面に励起光を照射し、
前記蛍光検出部は、前記第1の光および前記第2の光をそれぞれ検出し、
前記処理部は、前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さの状態で前記蛍光検出部が前記第1の光として検出した検出値Aと、前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さの状態で前記蛍光検出部が前記第2の光として検出した検出値Bと、前記反応場上の前記液体の深さが前記第2の深さの状態で前記蛍光検出部が前記第1の光として検出した検出値Cと、前記反応場上の前記液体の深さが前記第2の深さの状態で前記蛍光検出部が前記第2の光として検出した検出値Dと、に基づいて、以下の式(6)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1+Is1を算出する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。
The detection chip has a prism made of a dielectric, and the metal film disposed on the prism,
The excitation light irradiator irradiates excitation light to the back surface of the metal film corresponding to the reaction field via the prism,
The fluorescence detection unit detects the first light and the second light, respectively,
The processing unit includes: a detection value A detected by the fluorescence detection unit as the first light in a state where the depth of the liquid on the reaction field is the first depth; and the liquid on the reaction field. The detection value B detected by the fluorescence detection unit as the second light when the depth of the liquid is the first depth, and the state where the depth of the liquid on the reaction field is the second depth The detection value C detected by the fluorescence detector as the first light and the fluorescence detector detects the second light when the depth of the liquid on the reaction field is the second depth. Based on the detected value D, a signal value I p1 + I s1 indicating the presence or amount of the substance to be detected is calculated by the following equation (6).
The detection device according to claim 1.
前記検出チップの前記金属膜は、前記反応場に対応する位置に回折格子を有しており、
前記励起光照射部は、前記回折格子に励起光を照射し、
前記蛍光検出部は、前記直線偏光の光を検出し、
前記処理部は、前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さの状態で前記蛍光検出部が検出した検出値Aと、前記反応場上の前記液体の深さが前記第2の深さの状態で前記蛍光検出部が検出した検出値Bとに基づいて、以下の式(9)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1を算出する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。
The metal film of the detection chip has a diffraction grating at a position corresponding to the reaction field,
The excitation light irradiation unit irradiates the diffraction grating with excitation light,
The fluorescence detection unit detects the linearly polarized light,
The processing unit includes a detection value A detected by the fluorescence detection unit in a state where the depth of the liquid on the reaction field is the first depth, and the depth of the liquid on the reaction field is the first depth. A signal value I p1 indicating the presence or amount of the substance to be detected is calculated by the following equation (9) based on the detection value B detected by the fluorescence detection unit at a depth of 2;
The detection device according to claim 1.
前記第2の光は、前記金属膜の表面に対するs偏光の光である、
請求項5〜8のいずれか一項に記載の検出装置。 The first light is p-polarized light with respect to the surface of the metal film,
The second light is s-polarized light with respect to the surface of the metal film.
The detection device according to claim 5.
液体を収容するための収容部と、前記収容部の底部に配置され、蛍光物質で標識されている被検出物質が直接的または間接的に固定されている反応場を含む金属膜とを有する検出チップを準備する第1工程と、
前記反応場上の液体の深さが第1の深さとなるように前記液体が前記収容部内に存在する状態で、前記金属膜に表面プラズモン共鳴が発生するように励起光を照射し、前記金属膜上に存在する前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する第2工程と、
前記反応場上の前記液体の深さが前記第1の深さと異なる第2の深さとなるように前記液体が前記収容部内に存在する状態で、前記金属膜に表面プラズモン共鳴が発生するように励起光を照射し、前記金属膜上に存在する前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する第3工程と、
前記第2工程および前記第3工程で得られた検出値に基づいて、バックグラウンドノイズを除去し、被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する第4工程と、
を有する、検出方法。 A detection method for detecting a target substance using surface plasmon resonance,
Detection having a storage section for storing a liquid, and a metal film including a reaction field disposed at the bottom of the storage section and directly or indirectly fixing a substance to be detected labeled with a fluorescent substance A first step of preparing chips;
In a state where the liquid is present in the container such that the depth of the liquid on the reaction field is the first depth, the metal film is irradiated with excitation light so that surface plasmon resonance is generated, A second step of detecting fluorescence emitted from the fluorescent substance present on the membrane;
In a state where the liquid is present in the container so that the depth of the liquid on the reaction field is a second depth different from the first depth, surface plasmon resonance is generated in the metal film. A third step of irradiating with excitation light and detecting fluorescence emitted from the fluorescent substance present on the metal film;
A fourth step of removing background noise based on the detection values obtained in the second step and the third step, and calculating a signal value indicating the presence or amount of the target substance;
A detection method.
一方の前記検出チップは、前記収容部に前記液体を収容したときに、その上の前記液体の深さが前記第1の深さとなる第1の反応場を有し、
他方の前記検出チップは、前記収容部に前記液体を収容したときに、その上の前記液体の深さが前記第2の深さとなる第2の反応場を有する、
請求項12に記載の検出方法。 In the first step, two detection chips are prepared,
One of the detection chips has a first reaction field in which, when the liquid is stored in the storage section, the depth of the liquid thereon is the first depth,
The other detection chip has a second reaction field in which, when the liquid is stored in the storage portion, the depth of the liquid thereon is the second depth.
The detection method according to claim 12.
前記第2工程および前記第3工程では、前記回折格子に励起光を照射し、
前記第4工程では、前記第2工程で得られた検出値Aと、前記第3工程で得られた検出値Bとに基づいて、以下の式(1)で表される被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1を算出する、
請求項12〜14のいずれか一項に記載の検出方法。
In the second step and the third step, the diffraction grating is irradiated with excitation light,
In the fourth step, based on the detection value A obtained in the second step and the detection value B obtained in the third step, the presence of the substance to be detected represented by the following formula (1) is determined. Or calculating a signal value I p1 indicating the amount,
The detection method according to any one of claims 12 to 14.
前記第2工程および前記第3工程では、それぞれ、前記蛍光物質から放出される蛍光のうち、前記金属膜の表面に対する法線と励起光の光軸とを含む平面に対する電界の振動方向の角度が0±30°の範囲内の第1の光と、前記平面に対する電界の振動方向の角度が90±30°の範囲内の第2の光とをそれぞれ検出し、
前記第4工程では、前記第2工程で前記第1の光として検出した検出値Aと、前記第3工程で前記第1の光として検出した検出値Cと、に基づいて、以下の式(2)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1を算出する、
請求項12〜14のいずれか一項に記載の検出方法。
In the second step and the third step, of the fluorescence emitted from the fluorescent substance, the angle of the vibration direction of the electric field with respect to the plane including the normal to the surface of the metal film and the optical axis of the excitation light is changed. A first light within a range of 0 ± 30 °, and a second light within a range of 90 ± 30 ° of an angle of the vibration direction of the electric field with respect to the plane,
In the fourth step, the following expression (based on the detection value A detected as the first light in the second step and the detection value C detected as the first light in the third step): 2) calculating a signal value I p1 indicating the presence or amount of the substance to be detected,
The detection method according to any one of claims 12 to 14.
前記第2工程および前記第3工程では、それぞれ、前記プリズムを介して前記反応場に対応した前記金属膜の裏面に励起光を照射し、前記蛍光物質から放出される蛍光から、前記金属膜の表面に対する法線と励起光の光軸とを含む平面に対する電界の振動方向の角度が0±30°の範囲内の第1の光と、前記平面に対する電界の振動方向の角度が90±30°の範囲内の第2の光とをそれぞれ検出し、
前記第4工程では、前記第2工程で前記第1の光として検出した検出値Aと、前記第2工程で前記第2の光として検出した検出値Bと、前記第3工程で前記第1の光として検出した検出値Cと、前記第3工程で前記第2の光として検出した検出値Dと、に基づいて、以下の式(6)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1+Is1を算出する、
請求項12〜14のいずれか一項に記載の検出方法。
In the second step and the third step, the back surface of the metal film corresponding to the reaction field is irradiated with excitation light via the prism, and the fluorescence of the metal film A first light in which the angle of the vibration direction of the electric field with respect to the plane including the normal to the surface and the optical axis of the excitation light is within a range of 0 ± 30 °, and the angle of the vibration direction of the electric field with respect to the plane is 90 ± 30 ° And the second light within the range of
In the fourth step, the detection value A detected as the first light in the second step, the detection value B detected as the second light in the second step, and the first value A in the third step. A signal value indicating the presence or amount of the substance to be detected by the following equation (6) based on the detection value C detected as the light of the following formula and the detection value D detected as the second light in the third step. Calculating I p1 + I s1 ,
The detection method according to any one of claims 12 to 14.
前記第2工程および前記第3工程では、それぞれ、前記蛍光物質から放出される蛍光から、前記金属膜の表面に対する法線と励起光の光軸とを含む平面に対する電界の振動方向の角度が0±30°の範囲内の直線偏光の光を検出し、
前記第4工程では、前記第2工程で検出した検出値Aと、前記第3工程で検出した検出値Bと、に基づいて、以下の式(9)により被検出物質の存在または量を示すシグナル値Ip1を算出する、
請求項12〜14のいずれか一項に記載の検出方法。
In the second step and the third step, the angle of the vibration direction of the electric field with respect to the plane including the normal to the surface of the metal film and the optical axis of the excitation light is set to 0 based on the fluorescence emitted from the fluorescent substance. Detects linearly polarized light within the range of ± 30 °,
In the fourth step, based on the detection value A detected in the second step and the detection value B detected in the third step, the presence or amount of the substance to be detected is expressed by the following equation (9). Calculating the signal value I p1 ,
The detection method according to any one of claims 12 to 14.
前記第2の光は、前記金属膜の表面に対するs偏光の光である、
請求項17〜19のいずれか一項に記載の検出方法。 The first light is p-polarized light with respect to the surface of the metal film,
The second light is s-polarized light with respect to the surface of the metal film.
The detection method according to any one of claims 17 to 19.
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