JP6954116B2 - 測定方法、測定装置および測定チップ - Google Patents
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Description
実施の形態1では、エージングされていない樹脂部材を有する測定チップを使用して、被測定物質の測定を行う測定装置および測定方法について説明する。ここで、「エージング」とは、樹脂部材に光を照射して、樹脂部材から放出される自家蛍光の光量を意図的に減衰させることをいう。
図1に示されるように、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上に形成された金属膜30と、成膜面22上または金属膜30上に配置された流路蓋40とを有する。通常、測定チップ10は、測定(分析)のたびに交換される。
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、チップホルダー110、光照射ユニット(光照射部)120、受光ユニット(光検出部)130および制御部(処理部)140を有する。
次に、SPFS装置100の動作(SPFS装置100を用いた測定方法)について説明する。図2は、SPFS装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
ここで、測定チップ10の樹脂部材(プリズム20)に対するエージングの効果について調べた結果を示す。参考実験1では、測定チップ10の金属膜30に、入射角が増強角となるようにプリズム20側から励起光αを断続的に照射して、光学ブランク値の測定を行った。このとき、測定チップ10のプリズム20には、照射エネルギー22.6mW・秒/mm2の光を断続的に照射した。光源としてはハイパワーLDを使用し、受光センサー135としてはフォトダイオード(PD)を使用した。プリズム20の材料はシクロオレフィン系ポリマーである。
S=F−OB …(3)
次いで、所望の測定精度を得るために要するエージングの条件について調べた結果を示す。ここでは、光学ブランク値OB1およびシグナル値S1がともに1000(a.u.)である場合に、上記の真のシグナル値S2と、蛍光値Fおよび光学ブランク値OB1から算出されたシグナル値S1とに基づいて前述の式(2)から算出される許容可能な測定誤差の上限値Bが1%未満となること、を実現するために要するエージングの条件について調べた。なお、式(1)から明らかなように、光学ブランク値OB1およびシグナル値S1がともに1000(a.u.)である場合、自家蛍光の光量の減衰率Aは、許容可能な測定誤差の上限値Bよりも小さな値であること(A<B)を要する。このため、許容可能な測定誤差の上限値Bが1%未満となるためには、自家蛍光の光量(光学ブランク値)の減衰率Aも1%未満となる必要がある。
光学ブランク値=−88×ln(照射エネルギー)+1275 …(4)
また、光学ブランク値の減衰率は、光学ブランク値に基づいて以下の式(5)から算出した。
減衰率=|OBn+1/OBn−1|×100 …(5)
[式(5)において、OBnは、測定チップ10にn回励起光αを照射した後の光学ブランク値である。OBn+1は、測定チップ10にn+1回励起光αを照射した後の光学ブランク値である。]
以上のように、本実施の形態に係る測定方法および測定装置によれば、光学ブランク測定の前に測定チップ10をエージングすることにより、励起光αの照射時における自家蛍光の減衰を抑制して光学ブランク値を正確に測定することができる。このため、本実施の形態に係る測定方法および測定装置によれば、検体中の被測定物質を高精度に測定することができる。また、本実施の形態に係る測定方法および測定装置では、受光センサー135としてPDを使用しているため、蛍光の受光量が多くても被測定物質を高精度に測定することができる。したがって、本実施の形態に係る測定方法および測定装置では、幅広いダイナミックレンジで被測定物質を測定することができる。
実施の形態2では、あらかじめエージングした測定チップを使用して、被測定物質の測定を行う態様について説明する。本実施の形態に係る測定装置は、エージング光を照射しない点を除いては実施の形態1に係る測定装置と同一であるため、測定装置の各構成要素についての説明を省略する。
本実施の形態によれば、測定時にエージングを行うことなく、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
20、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 流路
100 表面プラズモン共鳴蛍光分析装置(SPFS装置)
110 チップホルダー
120 光照射ユニット
121 光源ユニット
122 角度調整部
123 光源制御部
130 受光ユニット
131 受光光学系ユニット
132 第1レンズ
133 光学フィルター
134 第2レンズ
135 受光センサー
136 位置切替え機構
137 光センサー制御部
140 制御部
α 励起光
β プラズモン散乱光
γ 蛍光
Claims (14)
- 被測定物質を標識する蛍光物質が、表面プラズモン共鳴に基づく局在場光により励起されて放出した蛍光を検出して、前記被測定物質の存在または量を示すシグナル値を測定する測定方法であって、
誘電体である樹脂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金属膜とを有する測定チップの前記プリズムに光を照射して、前記プリズムから放出される自家蛍光の光量を減衰させる第1工程と、
前記第1工程の後に、前記蛍光物質が前記金属膜上に存在しない状態で、前記金属膜で表面プラズモン共鳴が発生するように、前記プリズムを通して前記金属膜に励起光を照射して、前記測定チップから放出される光を検出し、光学ブランク値を測定する第2工程と、
前記第2工程の後に、前記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存在する状態で、前記金属膜で表面プラズモン共鳴が発生するように、前記プリズムを通して前記金属膜に1mW/mm2以上の励起光を照射して、前記蛍光物質から放出される蛍光をフォトダイオードで検出し、蛍光値を測定する第3工程と、
前記第3工程の後に、前記蛍光値から前記光学ブランク値を引いて前記シグナル値を算出する第4工程と、
を含む、測定方法。 - 前記第2工程では、前記光学ブランク値の測定を2回行い、前記自家蛍光の光量の減衰率Aが前記式(1)を満たしていることを確認する、請求項2に記載の測定方法。
- 前記第1工程で照射される光の前記測定チップ内の光路は、前記第2工程および前記第3工程で照射される励起光の前記測定チップ内の光路と重複している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の測定方法。
- 前記第1工程で照射される光のパワーは、前記第2工程および前記第3工程で照射される励起光のパワーより高い、請求項1〜4のいずれか一項に記載の測定方法。
- 前記第1工程は、前記測定チップの製造時に行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の測定方法。
- 誘電体である樹脂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金属膜とを有する測定チップが装着され、前記プリズムを通して前記金属膜に1mW/mm2以上の励起光を照射することで、前記金属膜上に存在する被測定物質を標識する蛍光物質を表面プラズモン共鳴に基づく局在場光により励起させ、前記蛍光物質から放出された蛍光を検出することで、前記被測定物質の存在または量を示すシグナル値を測定するための測定装置であって、
前記測定チップを保持するためのホルダーと、
前記プリズムから放出される自家蛍光の光量を減衰させるための光と、前記蛍光物質を励起するための励起光とを、前記ホルダーに保持された前記測定チップに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フォトダイオードで検出する光検出部と、
前記光検出部により得られた検出値を処理する処理部と、
前記光照射部および前記光検出部の動作を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、光学ブランク値を測定するために、前記蛍光物質が前記金属膜上に存在しない状態で、前記金属膜で表面プラズモン共鳴が発生するように前記プリズムを通して前記金属膜に励起光を照射するように前記光照射部を制御するとともに、前記測定チップから放出される光を検出するように前記光検出部を制御し、
前記制御部は、蛍光値を測定するために、前記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存在する状態で、前記金属膜で表面プラズモン共鳴が発生するように前記プリズムを通して前記金属膜に励起光を照射するように前記光照射部を制御するとともに、前記蛍光物質から放出される蛍光を検出するように前記光検出部を制御し、
前記制御部は、前記光学ブランク値の測定および前記蛍光値の測定より前に、前記プリズムから放出される前記自家蛍光の光量を減衰させるために、前記プリズムに前記自家蛍光の光量を減衰させるための光を照射するように前記光照射部を制御し、
前記処理部は、前記蛍光値から前記光学ブランク値を引いて前記シグナル値を算出する、
測定装置。 - 前記自家蛍光の光量を減衰させるための光を照射するための前記光照射部の光源と、前記蛍光物質を励起するための励起光を照射するための前記光照射部の光源とは、同じであり、
前記光源のパワーは、1mW/mm2以上である、
請求項7に記載の測定装置。 - 前記制御部は、前記自家蛍光の光量を減衰させるために照射される光の前記測定チップ内の光路が、前記光学ブランク値および前記蛍光値を測定するために照射される励起光の前記測定チップ内の光路と重複するように前記光照射部を制御する、請求項7〜10のいずれか一項に記載の測定装置。
- 前記制御部は、前記自家蛍光の光量を減衰させるために照射される光のパワーが、前記光学ブランク値および前記蛍光値を測定するために照射される励起光のパワーより高くなるように前記光照射部を制御する、請求項7〜11のいずれか一項に記載の測定装置。
- 金属膜上に存在する被測定物質を標識する蛍光物質が、プリズムを通して前記金属膜に1mW/mm2以上の励起光を照射され、表面プラズモン共鳴に基づく局在場光により励起されて放出した蛍光をフォトダイオードで検出して、前記被測定物質の存在または量を測定する測定方法に使用される測定チップであって、
誘電体である樹脂からなる前記プリズムと、
前記プリズムの一面上に配置された前記金属膜と、
を有し、
光を照射されることにより、自家蛍光の光量を減衰されており、
前記蛍光を検出する時に前記金属膜に照射する励起光と同じ照射エネルギーの光を前記プリズムに連続して2回照射したときに、前記プリズムから放出される自家蛍光の光量の減衰率が1%以下である、
測定チップ。 - 前記励起光および前記光の照射エネルギーは、22.6mW・秒/mm2である、請求項13に記載の測定チップ。
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