JP6888548B2 - 測定方法 - Google Patents
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Description
(測定用のチップ及び装置)
図1は、実施の形態1に用いる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、励起光照射ユニット110、蛍光検出ユニット120、送液ユニット130、搬送ユニット140、および制御部150を有する。SPFS装置100では、搬送ユニット140のチップホルダー142に測定チップ10を装着した状態で、検体中の被測定物質量を測定する。まず、実施の形態1に用いる測定チップ10について説明し、その後にSPFS装置100の各構成要素について説明する。
次に、実施の形態1に係る測定方法を説明する。図2は、実施の形態1の測定方法を行う際の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。
従来のSPFS装置では、検体中に含まれる被測定物質の濃度が高くなるにつれて、検出される蛍光の光量も増大する。このため、検体中に含まれる被測定物質の濃度が過剰に高くなると、受光センサーのダイナミックレンジを超えてしまい、正確な測定をすることができないおそれがある。これに対して、実施の形態1に係る測定方法では、流路41に検体を提供する前に、検体と第2の捕捉体とを混合し、被測定物質の「第1の捕捉体が結合するための部位」を、第2の捕捉体で塞ぐ。実施の形態1に係る測定方法では、測定対象である検体中に被測定物質が高濃度に含まれていたとしても、第1の捕捉体が結合可能な被測定物質の量が少なくなり、当該量を測定装置のダイナミックレンジ内に収めることができる。したがって、検体を多段階希釈することなく、被測定物質の量を高精度に測定することができる。
実施の形態2は、測定チップ10’の一部の構成が実施の形態1の測定方法に用いる測定チップ10と異なる以外は、同一であり、使用するSPFS装置も同様である。そこで、実施の形態2に用いる測定チップ10’を中心に説明し、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態2に係る測定方法を説明する。図4は、本実施の形態の測定方法を行う際の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。
以上のように、実施の形態2に係る測定方法では、収容部に固定された第2の捕捉体によって、検体中に含まれる被測定物質を捕捉し、第1の捕捉体に結合可能な被測定物質の量を減少させる。そのため、実施の形態2に係る測定方法では、測定対象である検体中に被測定物質が高濃度に含まれていたとしても、第1の捕捉体に結合可能な被測定物質の量を測定装置のダイナミックレンジ内に収めることができ、被測定物質の量を高精度に測定することができる。
上記実施の形態1及び実施の形態2では、金属膜30が形成されたプリズム20を使用し、光子と表面プラズモンとを結合(カップリング)させるプリズムカップリング(PC)−SPFS法を利用する測定方法および測定装置について説明した。しかし、本発明に係る測定方法および測定チップは、この態様に限定されない。図5は、回折格子を含む金属膜30aの斜視図である。本発明に係る測定方法および測定装置では、図5に示されるように、回折格子を含む金属膜30aを有する測定チップを使用してもよい。この場合も、光子と表面プラズモンとを結合させ、金属膜30aからプラズモン散乱光γを放出させることができる。この場合、プリズム20は不要である。また、励起光照射ユニット110は、測定チップの金属膜30a側に配置され、蛍光βの検出工程およびプラズモン散乱光γの検出工程では、回折格子に向けて励起光αを照射する。
(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測定チップを準備した。そして、当該プリズムの金属膜の検出領域に、抗シスタチンC抗体を固定した。そして、金属膜上に流路蓋を載置し、測定チップとした。当該測定チップをSPFS装置のチップホルダーに設置した。
被測定物質であるシスタチンCを所定の濃度で含む検体1A〜7A(各検体が含むシスタチンCの濃度を表1に示す)をそれぞれ5μLずつ準備した。そして、各検体と、反応溶液(0.05%Tween、3%BSA、10μg/mL抗シスタチンC抗体含有PBS pH7.4)445μLとを混合した。なお、反応溶液が含む抗シスタチンC抗体は、測定チップに固定した抗シスタチンC抗体と同一の抗体とした。
検体と反応溶液との混合液を150μL、測定チップの流路内に往復送液することで、流路内の検出領域に固定された抗シスタチンC抗体に、混合液中のシスタチンCを特異的に反応(1次反応)させた。
次いで、流路内の検体を除去し、流路内を洗浄溶液(0.05%Tween含有PBS pH7.4)で洗浄した。その後、流路内に測定溶液(0.05%Tween、5%BSA含有PBS pH7.4)を入れ、波長635nmの励起光をプリズム側から金属膜に増強角で照射した。そして、反応場から放出される光を検出し、光学ブランク値を得た。
その後、蛍光物質としてAlexa−Fluor(登録商標)で標識された抗シスタチンC抗体を含む溶液(40μL)を、流路内に往復送液し、検出領域に固定されたシスタチンCに、蛍光物質で標識された抗シスタチンC抗体を特異的に反応(2次反応)させた。
2次反応の後、流路内の溶液を除去し、流路内を上記と同様の洗浄溶液で洗浄した。その後、光学ブランク値の測定と同様に、測定溶液を流路内に入れ、励起光を照射して、反応場から放出される蛍光を検出した。そして、蛍光の検出値から光学ブランク値を引き、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
実施例1と同様に、測定チップを作製し、これをSPFS装置のチップホルダーに設置した。
(2)結合工程及び測定工程
被測定物質であるシスタチンCを所定の濃度で含む検体1B〜8B(各検体が含むシスタチンCの濃度を表1に示す)をそれぞれ5μLずつ準備した。そして、各検体と、希釈溶液(0.05%Tween、3%BSA含有PBS pH7.4)445μLとを混合した。そして、当該混合液を測定チップの流路内に往復送液することで、流路内の検出領域に固定された抗シスタチンC抗体に混合液中のシスタチンCを特異的に反応(1次反応)させた以外は、実施例1と同様の手順で反応を行い、シスタチンCの量を示すシグナルを得た。
図6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6における検体A(丸で表示)は、抗シスタチンC抗体を含む反応溶液を検体に添加した場合の測定結果である。図6における検体B(菱形で表示)は、抗シスタチンC抗体を含まない希釈溶液を検体に添加した場合の測定結果である。図6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を示す。図6に示されるように、検体A及び検体BのいずれもシスタチンCの濃度が高くなるほどシグナル値が高くなる。ただし、検体Bのシグナル値に示されるように、検体に予め抗シスタチンC抗体を添加しなかった場合、高濃度域においてシグナルの飽和が見られる。これに対し、図6の検体Aのシグナル値に示されるように、検体に予め抗シスタチンC抗体を添加した場合、高濃度域でもシグナル値の飽和が抑えられ、濃度に応じたシグナル値が得られている。つまり高濃度の領域においても被測定物質の量を高精度に測定できると考えられる。
(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測定チップを準備した。そして、当該プリズムの金属膜の検出領域に、抗シスタチンC抗体を固定した。その後、検出領域の手前側、つまり流路に検体を提供する際、検出領域より上流側となる領域(金属膜)に、抗シスタチンC抗体をさらに固定した。そして、金属膜上に流路蓋を載置し、測定チップとした。当該測定チップをSPFS装置のチップホルダーに設置した。
被測定物質であるシスタチンCを所定の濃度で含む検体1C〜5C(各検体が含むシスタチンCの濃度を表2に示す)をそれぞれ5μLずつ準備した。そして、各検体と、希釈溶液(0.05%Tween、3%BSA含有PBS pH7.4)445μLとを混合した。次いで、当該混合液を測定チップの流路内に往復送液することで、流路内の検出領域に固定された抗シスタチンC抗体に混合液中のシスタチンCを特異的に反応(1次反応)させた以外は、実施例1と同様の手順で反応を行い、シスタチンCの量を示すシグナルを得た。
(1)測定チップの準備
実施例1と同様に、測定チップを作製し、これをSPFS装置のチップホルダーに設置した。
(2)結合工程及び測定工程
被測定物質であるシスタチンCを所定の濃度で含む検体1D〜8D(各検体が含むシスタチンCの濃度を表2に示す)をそれぞれ5μLずつ準備した。そして、各検体と、希釈溶液(0.05%Tween、3%BSA含有PBS pH7.4)445μLとを混合した。次いで、当該混合液を測定チップの流路内に往復送液することで、流路内の検出領域に固定された抗シスタチンC抗体に混合液中のシスタチンCを特異的に反応(1次反応)させた以外は、実施例1と同様の手順で反応を行い、シスタチンCの量を示すシグナルを得た。
図7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7における検体C(丸で表示)は、測定チップの検出領域以外の流路にも抗シスタチンC抗体を固定した場合の測定結果である。図7における検体D(菱形で表示)は、検出領域のみに抗シスタチンC抗体を固定した場合の測定結果である。
図7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を示す。図7に示されるように、検体C及び検体DのいずれもシスタチンCの濃度が高くなるほどシグナル値が高くなる。ただし、検体Dのシグナル値に示されるように、検出領域以外に抗シスタチンC抗体を固定しなかった場合には、高濃度域においてシグナル値の飽和が見られる。これに対し、図7の検体Cのシグナル値に示されるように、検出領域以外の流路にも抗シスタチンC抗体を固定した場合には、高濃度域でもシグナル値の飽和が抑えられ、濃度に応じたシグナル値が得られている。つまり高濃度の領域においても被測定物質の量を高精度に測定できると考えられる。
20 プリズム
21 入射面
22 成膜面
23 出射面
30 金属膜
40 流路蓋
41 収容部(流路)
100 SPFS装置
110 励起光照射ユニット
111 光源ユニット
112 角度調整機構
113 光源制御部
120 蛍光検出ユニット
121 受光ユニット
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 送液ユニット
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 搬送ユニット
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 (2)
- 液体を収容するための収容部と、前記収容部内に固定され、被測定物質に特異的に結合するための認識部位を有する第1の捕捉体と、を含む測定チップの前記収容部内に検体を提供し、前記検体に含まれる前記被測定物質を前記第1の捕捉体に結合させる結合工程と、
前記第1の捕捉体に結合した前記被測定物質を、蛍光物質で標識する工程と、
前記第1の捕捉体に結合した前記被測定物質の量を測定する測定工程と、
を有する、検体中の前記被測定物質の量を測定する方法であって、
前記結合工程より前に、前記被測定物質に特異的に結合するための認識部位を有する第2の捕捉体を、前記検体中の一部の前記被測定物質に結合させて、前記第1の捕捉体に結合可能な前記被測定物質の量を減少させる調整工程をさらに有し、
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た前記収容部と、前記プリズム上かつ前記収容部の底面に配置された金属膜と、前記金属膜上に固定された前記第1の捕捉体と、を有し、
前記測定工程は、前記金属膜上に前記被測定物質が前記第1の捕捉体を介して固定された状態で、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、前記被測定物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する工程であり、
前記第2の捕捉体が、前記結合工程前に、前記検体が接触する部材に固定されており、
かつ、前記第2の捕捉体は、前記収容部の外部に固定されている、
測定方法。 - 液体を収容するための収容部と、前記収容部内に固定され、被測定物質に特異的に結合するための認識部位を有する第1の捕捉体と、を含む測定チップの前記収容部内に検体を提供し、前記検体に含まれる前記被測定物質を前記第1の捕捉体に結合させる結合工程と、
前記第1の捕捉体に結合した前記被測定物質を、蛍光物質で標識する工程と、
前記第1の捕捉体に結合した前記被測定物質の量を測定する測定工程と、
を有する、検体中の前記被測定物質の量を測定する方法であって、
前記結合工程より前に、前記被測定物質に特異的に結合するための認識部位を有する第2の捕捉体を、前記検体中の一部の前記被測定物質に結合させて、前記第1の捕捉体に結合可能な前記被測定物質の量を減少させる調整工程をさらに有し、
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、前記金属膜上に固定された前記第1の捕捉体と、を有し、
前記測定工程は、前記金属膜上に前記被測定物質が前記第1の捕捉体を介して固定された状態で、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、前記被測定物質を標識する前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する工程であり、
前記第2の捕捉体が、前記結合工程前に、前記検体が接触する部材に固定されており、
かつ、前記第2の捕捉体は、前記収容部の外部に固定されている、
測定方法。
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