JP7042047B2

JP7042047B2 - 検出装置

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Publication number: JP7042047B2
Application number: JP2017164298A
Authority: JP
Inventors: 智和酒井; 浩二三林; 貴博荒川; 浩司當麻
Original assignee: Tokyo Medical and Dental University NUC
Current assignee: Tokyo Medical and Dental University NUC
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: JP2019037212A

Description

本発明は、検出装置に関する。

補酵素として利用されるＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨの減少を検出して、アセトンなどのケトン類、又はノネナールなどのアルデヒド類を検出する検出装置が知られている。

このような検出装置としては、ＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨが発する蛍光量の減少を検出することで試料中の化学物質を検出するバイオセンサシステムであって、該バイオセンサシステムが、光入射用の光ファイバ及び受光用の光ファイバを含む光ファイバプローブ；前記光入射用の光ファイバに所定の波長の紫外線を入射する紫外線発光ダイオード；ＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨを電子供与体として用いる酵素が固定化された膜；並びに前記紫外線発光ダイオードからの入射光によりＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨが励起されて発生した蛍光を前記受光用の光ファイバを通して検出する検出器を含むバイオセンサシステムが特許文献１に開示されている。

特開２０１６－２２０５７３号公報

特許文献１のバイオセンサシステムは、溶液に含有される補酵素が膜中の酵素と結合し、試料に含まれる基質と膜中の酵素とが反応することを利用している。具体的には、特許文献１のバイオセンサシステムは、ＮＡＤＨが発する蛍光を検出し、基質の反応に伴ってＮＡＤＨが発する蛍光の光量が減少することを利用して基質の検出を行う。

しかしながら、膜に溶液が浸入すると膜の光学透過率が上昇する。このため、補酵素から発せられる膜方向への蛍光等は、そのまま膜を透過する。したがって、膜を透過した蛍光等は、検出に際して有効利用ができないことが課題の一例として挙げられる。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、補酵素から発せられる膜方向への蛍光等を有効利用することで、検出強度の向上を図ることが可能な検出装置を提供することを課題の１つとする。

本願請求項１に記載の検出装置は、補酵素が励起光によって励起されることで発せられる蛍光に基づいて、試料気体中に含まれる検出対象を検出する検出装置であって、前記補酵素と共に前記試料気体の反応を触媒する酵素を保持する酵素保持部と、前記励起光及び前記蛍光の少なくとも一方を反射する反射部と、を有することを特徴とする。

本願請求項３に記載の検出装置は、所定の照射方向に励起光を照射する光源部と、一の状態において前記励起光により励起されて蛍光を発する補酵素を含む溶液が流通可能であり、かつ前記照射方向に配された補酵素流路と、前記補酵素流路に面し、前記照射方向に設けられ、かつ前記補酵素に対する酵素を保持する酵素保持部と、前記酵素保持部によって前記補酵素流路と隔てられ、かつ試料気体が流通可能な試料流路と、前記酵素保持部からみて前記試料流路側の領域に配され、前記励起光及び前記蛍光の少なくとも一方を反射する反射部と、前記蛍光を検出する検出部と、を有することを特徴とする。

本願請求項８に記載の検出装置は、所定の照射方向に励起光を照射する光源部と、一の状態において前記励起光により励起されて蛍光を発する補酵素を含む溶液が流通可能であり、かつ前記照射方向に配された補酵素流路と、前記補酵素流路に面し、前記照射方向に設けられ、かつ前記補酵素に対する酵素を保持すると共に、前記励起光又は前記蛍光を反射する酵素保持部と、前記酵素保持部によって前記補酵素流路と隔てられ、かつ試料気体が流通可能な試料流路と、前記蛍光を検出する検出部と、を有することを特徴とする。

検出装置の構成を示すブロック図である。光学部の構成を示すブロック図である。フローセルの構成を示す検出装置の断面図である。実施例及び比較例の実験データを示す図である。変形例１に係るフローセルの構成を示す検出装置の断面図である。変形例１に係る他のフローセルの構成を示す検出装置の断面図である。変形例２に係るフローセルの構成を示す検出装置の断面図である。

（実施の形態）
以下において、本発明の好適な実施形態について説明する。しかし、これらを適宜改変し、組み合わせてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。

以下に、本発明の実施形態である検出装置について、添付の図面（図１ないし３）を参照して説明する。

図１は、検出装置としてのバイオセンサの構成を示すブロック図である。検出装置としてのバイオセンサ１０は、アポ酵素と結合する補酵素が発する蛍光を検出して、検出対象である基質を検出する装置である。

具体的には、バイオセンサ１０の基質の検出に用いる補酵素は、基質の反応前後の一方の状態において励起光により励起されて蛍光を発する。したがって、バイオセンサ１０は、基質の反応によって補酵素が発する蛍光の光量が変化することを利用して、基質を検出する。

例えば、化１に示すように、補酵素としてＮＡＤＨ（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）を用いた場合、酵素であるＳ－ＡＤＨは、基質であるアセトンが２－プロパノールに還元される反応を触媒する。この際、補酵素であるＮＡＤＨは、酵素反応によりＮＡＤ＋（酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）に酸化され、それに伴い蛍光強度も減少する。すなわち、ＮＡＤＨは、所定の波長の励起光を受けて蛍光を発するが、同じ波長の励起光をＮＡＤ＋が受けても蛍光を発しない。

本発明のバイオセンサ１０は、このＮＡＤＨが発する蛍光の光量を測定することにより基質の濃度を測定する装置である。

バイオセンサ１０は、補酵素を含有する溶液の流量を制御する溶液制御部２０と、基質を含有する気体試料の流量を制御する試料制御部３０と、基質の反応が行われるフローセル５０に対して励起光を照射する光源部及び補酵素から発せられた蛍光を検出する検出部を有する光学部４０と、基質の反応が行われるフローセル５０と、を有して構成される。

溶液制御部２０は、補酵素溶液サーバ２１と、送液ポンプ２２と、廃液容器２３と、から構成され、補酵素流路としての溶液流路２５を介して各々が接続されている。

補酵素溶液サーバ２１は、補酵素を含む溶液を貯蔵するサーバである。

溶液は、補酵素と、酵素の至適ｐＨ値を考慮したｐＨ値を示す緩衝液と、を成分としている。補酵素は、基質の反応に応じて反応前と反応後に異なる化学構造となる補酵素である。すなわち、補酵素は、基質の反応前後の２つの状態の間で可逆的に化学構造が変化するものである。また補酵素は、基質の反応前後の一方の状態において励起光により励起されて蛍光を発するものである。

このような補酵素の一例としては、ＮＡＤＨ、ＮＡＤＰＨ（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）等を用いることができる。

送液ポンプ２２は、補酵素溶液サーバ２１から溶液がフローセル５０に流れるように溶液流路２５内に圧力を生じさせるポンプである。

廃液容器２３は、フローセル５０を通過した溶液が貯蔵される容器である。

試料制御部３０は、気体試料容器３１と、送気ポンプ３２と、流量制御装置３３と、排気フィルタ３４と、から構成され、試料流路３５を介して各々が接続されている。

気体試料容器３１は、気体である試料が貯蔵される容器である。このような容器としては、テドラーバッグ等が挙げられる。

試料に含有される基質は、ケトン基、アルデヒド基のいずれかを含む。具体的には、表１に示すように、酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素（ＦＡＬＤＨ）を用いる場合、基質は、ホルムアルデヒド（補酵素：ＮＡＤ＋）である。酵素として一級アルコール脱水素酵素（ＡＤＨ）を用いる場合、基質は、アセトアルデヒド（補酵素：ＮＡＤＨ）、エタノール（補酵素：ＮＡＤ＋）である。酵素として二級アルコール脱水素酵素（Ｓ－ＡＤＨ）を用いる場合、基質は、アセトン（補酵素：ＮＡＤＨ）、２－プロパノ－ル（補酵素：ＮＡＤ＋）などである。酵素としてアルデヒド脱水素酵素（ＡＬＤＨ）を用いる場合、基質は、アセトアルデヒド、または２－ノネナール（補酵素：ＮＡＤ＋）などである。

送気ポンプ３２は、試料が気体試料容器３１から排気フィルタ３４側に向かって流れるように試料流路３５内に圧力を生じさせるポンプである。

流量制御装置３３は、試料流路３５内に設けられた絞り（図示せず）の開度を調節することで、試料流路３５に流入する試料の量を制御する。

図２は、光学部４０の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、光学部４０は、光源部４１と、プローブ管としての２分岐光ファイバ４２と、検出部４３と、から構成されている。

光源部４１は、励起光源４４と、バンドパスフィルタ４５と、を有して構成され、それぞれ２分岐光ファイバ４２に接続されている。

励起光源４４は、紫外光を発光する発光ダイオードを用いることができる。紫外光を発光するものとしては、紫外レーザーダイオードや水銀ランプであってもよい。

バンドパスフィルタ４５は、特定の帯域の波長を通過させるものである。透過させる帯域は、補酵素が励起する帯域である。例えば、補酵素にＮＡＤＨを用いた場合、ＮＡＤＨは３４０ｎｍの紫外線を吸収して蛍光を発するが、ＮＡＤ＋は３４０ｎｍの紫外線を吸収しない。したがって、バンドパスフィルタ４５の透過させる波長の範囲は、３３０～３５０ｎｍとするとよい。

検出部４３は、励起光の光量及び蛍光の光量に基づいて試料気体中における基質の濃度を検出する検出器４６と、バンドパスフィルタ４７と、によって構成され、それぞれ２分岐光ファイバ４２に接続されている。

検出器４６は、光電子増倍管、フォトダイオード検出器などを含む分光光度計が用いられる。

バンドパスフィルタ４７は、特定の帯域の波長を通過させるものである。透過させる帯域は、補酵素から発せられた蛍光の波長を含む帯域である。励起により生じる蛍光の波長は、ＮＡＤＨの場合、４５０～５１０ｎｍ、より具体的には４９１ｎｍ付近である。したがって、例えば、補酵素にＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨを用いた場合、バンドパスフィルタ４７が透過させる波長の範囲は、４５０～５１０ｎｍにするとよい。

２分岐光ファイバ４２は、内部に蛍光又は励起光の導光路が形成されるものである。２分岐光ファイバ４２は、二又に分岐する一方の第１の導光路４２ａは光源部４１側に接続され、他方の第２の導光路４２ｂは検出器４６側に接続される。また、第１の導光路４２ａと第２の導光路４２ｂ分岐端から延びる先端部４２ｃがフローセル５０に接続されている。

図３は、フローセル５０の構造を示す拡大断面図である。尚、図中の矢印は、溶液及び試料の流れ方向を示す。フローセル５０は円筒状、もしくは略直方体の箱状に形成される。

フローセル５０は、上面５０ａから底面５０ｂにかけて貫通して形成された第１の貫通孔５１と、右側面から左側面にかけて貫通して形成された第２の貫通孔５２とを有している。第１の貫通孔５１と第２の貫通孔５２とは、それぞれ内部で接続されている。

第１の貫通孔５１は上面５０ａ側から２分岐光ファイバ４２の先端部４２ｃが挿入されている。先端部４２ｃには、この先端部４２ｃを覆うようにシリコーン部材６０が装着されている。シリコーン部材６０は、第１の貫通孔５１の上面５０ａ側から底面５０ｂ側に向かって第１の貫通孔５１を塞ぐように設けられている。

第１の貫通孔５１の底面５０ｂ側は、酵素保持部としての固定化膜７０が第１の貫通孔５１の底面５０ｂ側を塞ぐように設けられている。

第２の貫通孔５２の右側面側孔５２ａは、補酵素溶液サーバ２１側に形成される上流側の溶液流路２５の端部に形成されたフランジ２５ｆをフローセル５０の右側面に固定することによって上流側の溶液流路２５に接続されている。

第２の貫通孔５２の左側面側孔５２ｂは、廃液容器２３側に形成される下流側の溶液流路２５の端部に形成されたフランジ２５ｆをフローセル５０の側面に固定することによって下流側の溶液流路２５に接続されている。

これらの第１の貫通孔５１、第２の貫通孔５２、シリコーン部材６０及び固定化膜７０によって溶液が流れる溶液流路２５が内部に形成されている。

したがって、先端部４２ｃから照射された励起光は溶液流路２５の内部に直接的に照射される。また、溶液流路２５内部に流れる溶液は、固定化膜７０に接触可能となっている。

固定化膜７０は、膜材料である担体上に酵素が固定化されたものである。固定化膜７０は、酵素を保持する酵素保持面が補酵素流路の流通方向に沿って形成されている。担体としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリジメチルシロキサン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等が挙げられる。担体の厚みは、好ましくは１μｍ～２００μｍであり、更に好ましくは１０μｍ～１００μｍである。

担体上に酵素を固定する方法としては、例えば、酵素とポリマーとを混合して担体上に塗布し乾燥することが挙げられる。酵素と混合するポリマーとしては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール又はポリビニルアルコールにＳｂＱの光官能基を組み合わせたＰＶＡ－ＳｂＱ、ＳＰＰ－Ｈ１３、ホスホリルコリン基を含むポリマー等が挙げられる。酵素を担体に固定化する他の方法として、グルタルアルデヒドの架橋によって行ってもよい。

酵素は、補酵素（電子供与体）としてＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨを用いる場合、例えば、アラニン脱水素酵素、アルコール脱水素酵素、アルデヒド脱水素酵素、イソクエン酸脱水素酵素、ウリジン－５’－ジホスフォ－グルコース脱水素酵素、ガラクトース脱水素酵素、ギ酸脱水素酵素、グリセルアルデヒド－３－リン酸脱水素酵素、グリセロール脱水素酵素、グリセロール－３－リン酸脱水素酵素、グルコース脱水素酵素、グルコース－６－リン酸脱水素酵素、グルタミン酸脱水素酵素、コレステロール脱水素酵素、サルコシン脱水素酵素、ソルビトール脱水素酵素、炭酸脱水素酵素、乳酸脱水素酵素、３－ヒドロキシ酪酸脱水素酵素、ピルビン酸脱水素酵素、フルクトース脱水素酵素、６－ホスフォグルコン酸脱水素酵素、ホルムアルデヒド脱水素酵素、マンニトール脱水素酵素、リンゴ酸脱水素酵素、ロイシン脱水素酵素等を挙げることができ、特に、ＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨを電子供与体として用いてケトン（アセトン、２－ブタノン、２－ペンタノンなど）またはアルデヒド（ノネナール、エチルビニルケトンなど）を還元する酵素、より具体的には、二級アルコール脱水素酵素（Ｓ－ＡＤＨ）（二級アルコール脱水素酵素(secondary alcohol dehydrogenase) EC:1.1.1.x）、エノン還元酵素（ＥＲ１）（エノン還元酵素(enone reductase type 1, ER1)）等が利用できる。

励起光の照射方向であって、フローセル５０の第１の貫通孔５１の下方には試料流路３５が設けられている。すなわち、励起光の照射方向上において、溶液流路２５、試料流路３５の順にそれぞれ配設されている。

試料流路３５は、フローセル５０の底面５０ｂ側と嵌合するための嵌合孔３５ｈが形成されている。試料流路３５の嵌合孔３５ｈには、反射部８０が嵌合孔３５ｈを塞ぐように固定化膜７０と接して設けられている。反射部８０は、励起光の照射方向上において、固定化膜７０と試料流路３５間に設けられている。また、固定化膜７０は、酵素が溶液及び試料に接触可能であり、かつ溶液流路２５と試料流路３５とを隔てる隔膜となる。

固定化膜７０は、溶液流路２５に対向して形成される面が親水性を有する。これにより、気体試料を溶液流路２５側に容易に通すことができる。親水性は、親水性処理を膜の表面に施すことによって得ることができる。親水性処理は、例えば、親水性を有する樹脂材を含むコート剤を塗布すること等が挙げられる。

反射部８０は、補酵素から発せられた蛍光を先端部４２ｃに反射させると共に、光源部４１から照射された励起光をフローセル５０の溶液流路２５を流れる補酵素に向けて反射させるように設けられている。

具体的には、反射部８０は、先端部４２ｃから照射される励起光の照射方向に対して垂直な面を有するように、フローセル５０の上面５０ａの形成方向に対して略平行に設けられる。

反射部８０は、気体試料を溶液流路２５側に通すと共に、溶液を試料通路３５側に通さない多孔質の樹脂膜である。樹脂膜の素材としては、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）、ニトロセルロース等を用いることができる。

これらの樹脂素材は、検出の妨げとなる不要な蛍光が発生しないものが好ましい。すなわち、補酵素が発する蛍光の波長と重複する波長（ピーク波長４６０ｎｍ）の蛍光を発しないものが好ましい。不要な蛍光を出さないものとしては、例えば、バイオラッド社製の低蛍光イミュン-ブロット PVDF メンブレンが挙げられる。

反射部８０の一例としては、疎水性を有するＰＴＦＥ膜で、ポア径：０．２μm、空隙率：７４％、膜の厚さ：８０μm、波長３４０nmにおける反射率：９８％，波長４９０nmにおける反射率９２％のものが挙げられる。

反射部８０は、試料流路３５に対向して形成される面が疎水性を有する。これにより、溶液が試料流路３５側に漏れ出すことを効果的に防止できる。反射部８０を疎水性にするには、例えば、疎水性の樹脂を反射部８０として用いること等が挙げられる。

尚、固定化膜７０と反射部８０とは、フローセル５０の側面にＯリング９０によって共に固定される。

以上で説明したように、光源部４１から第１の導光路４２ａと先端部４２ｃを介して照射された励起光はフローセル５０の溶液流路２５内に照射される。溶液流路２５内に照射された励起光は、反射部８０によって反射される。これにより、反射された励起光が再びフローセル内の溶液流路２５内を照射することになる。この結果、補酵素は励起光を受光する機会が増加する。したがって、補酵素から発せられる蛍光の光量を増加させることができる。このため、検出器４６の検出精度を高めることができる。

また、反射部８０によって蛍光が反射されることにより、検出部４３に導光される蛍光の光量が増加することになる。したがって、検出器４６の検出精度を高めることができる。

このように、反射部８０は、励起光、蛍光を反射することにより、励起光、蛍光の光量が増加し、検出対象である基質の検出効率を高めることが可能となる。

尚、反射部８０は、膜状に形成されるように説明した。しかし、反射部８０は膜状のものに限られず、例えば板状のＰＴＦＥで構成してもよい。板状のＰＴＦＥで反射部８０を構成した場合は、誘電体多層膜を設けて反射機能を有するようにしてもよい。板状の反射部８０を用いることにより、反射部８０の剛性を高めることができる。したがって、溶液の加圧範囲を広げることができる。

また、反射部８０は、樹脂素材に限られず、例えば、メッシュ状の金属フィルタを用いてもよい。

酵素保持部としての固定化膜７０と反射部８０は、別部材で構成されるように説明した。しかし、酵素保持部を反射部８０と一体に形成し、酵素を保持すると共に、励起光又は蛍光を反射するようにしてもよい。

この場合には、反射部８０を構成する膜の表面に酵素を固定する方法と、多孔質の膜であればその膜の孔に酵素を埋め込む方法とがある。膜の表面に酵素を固定する場合は、酵素を膜上に塗布し乾燥する方法を用いると良い。膜の孔に酵素を埋め込む場合は、グルタルアルデヒドで酵素を架橋して酵素を埋め込む方法を用いると良い。

補酵素から発せられた蛍光が反射部８０で検出器４６に向かって反射されるだけでなく、光源部４１から照射された励起光も反射部８０で補酵素に向かって反射されるため、補酵素の励起効率も改善され、蛍光強度を高めること、すなわち、検出器４６に導かれる蛍光の光量を増加させることが可能となる。

上記のバイオセンサ１０について、アセトンを検出対象として以下の通り実験を行った。尚、補酵素にＮＡＤＨ、酵素にＳ－ＡＤＨを用いた。実験の諸条件は下記の通りである。
－溶液
ｐＨ７．５、０．１Ｍのリン酸緩衝液（ＰＢ）を用いて５０μＭのＮＡＤＨを含むリン酸緩衝液（溶液）が調製された。ＰＢの調製は、０．１Ｍのリン酸水素二カリウムを０．１Ｍのリン酸二水素カリウムに徐々に加えることにより行われた。溶液流路２５の溶液の流速は、２００ｍｌ／ｍｉｎとした。
－試料ガス
ガスジェネレータ（ＰＤ－１Ｂ－２、株式会社ガステック）を用いて、アセトン蒸気が調製された。試料流路３５の試料の流速は２００ｍｌ／ｍｉｎとした。試料流路３５には最初に高純度空気が流され、測定開始から４分経過後にアセトン蒸気が流された。
－光源部４１
ＵＶ－ＬＥＤ（DOWA Electronics Materials Co., Ltd製UF4VL-1H33 ピーク波長３４０ｎｍ）を光源部４１として用いた。このＵＶ－ＬＥＤにＵＶ－ＬＥＤ電源（ＧＳ２００、横河電機株式会社）を接続した。
－検出器４６
検出器４６として光電子倍増管（Ｃ９６９２、浜松ホトニクス株式会社）を使用した。
－バンドパスフィルタ４５，４７
光源部４１側に用いられたバンドパスフィルタ４５の透過波長は、３３０～３５０ｎｍである。検出器４６側に用いられたバンドパスフィルタ４７の透過波長は、４８０～５００ｎｍである。
－フローセル５０
溶液流路２５の直径が４ｍｍに形成されたＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）セルを用いた。
－反射部８０
ＰＴＦＥ膜（ADVANTEC社製 T020A047A）を用いた。この膜は、ポア径：０．２μm、空隙率：７４％、膜の厚さ：８０μm、波長３４０nmにおける反射率：９８％，波長４９０nmにおける反射率９２％である。

（比較例）
実施例の反射部８０を設けないこと以外は全て実施例と同じく構成した。

（蛍光強度測定）
以上の条件で行った実施例と比較例の蛍光強度測定を行った。図４は、測定時間に対する蛍光強度を測定したグラフを示す図である。図中の太線は本実施例の測定時間に対する蛍光強度を示す。図中の細線は反射部８０を設けていない比較例の測定時間に対する蛍光強度を示す。

図４において示されるように、本実施例の出力信号は比較例の３．９倍であった。また、実施例の信号品質は比較例よりも＋３．０ｄＢ高かった。

反射部８０は、嵌合孔３５ｈを塞ぐようにして固定化膜７０と試料流路３５の間に設けられるものであった。しかし、反射部８０は、固定化膜７０から離れた試料流路３５に設けられるものであってもよい。

図５は、変形例１に係るフローセルの構成を示す検出装置の断面図であって、反射部８０が、試料流路３５に設けられている態様を示す図である。

図５に示すように、反射部８０は、励起光の照射方向上であって、試料流路３５内において下側の内壁面に接して設けられている。

このようにして反射部８０を設けた場合は、試料が反射部８０を介して固定化膜７０に達するようにする必要がないため、反射部８０は多孔質であることや、親水性を有する必要はない。

尚、反射部８０は湾曲して形成されるようにしてもよい。

図６は、変形例１に係る他のフローセルの構成を示す検出装置の断面図であって、反射部８０が湾曲して形成される態様を示す図である。

図６に示すように、反射部８０は、固定化膜７０に対向する面が凹面を有するように湾曲して形成される。

このように反射部８０を形成した場合は、反射部８０は、先端部４２ｃの最先端に対する焦点距離となるように設けられているとよい。反射部８０は、焦点距離となるように設けられていることにより、試料流路３５にまで到達した励起光及び蛍光をそれぞれ溶液流路２５及び先端部４２ｃに向けて効率的に反射させることができる。

図７は、変形例２に係るフローセルの構成を示す検出装置の断面図である。

図７に示すように、固定化膜７０の酵素保持面に対して平行に位置するように検出器４６の受光面４６ａが設けられている。また、光源部４１から照射される励起光の光軸Ａは、受光面４６ａに垂直な方向に対して角度を有するように光源部４１が設けられている。

このように光源部４１と検出器４６を配置することで、光源部４１から照射される励起光の光軸Ａと、補酵素から発せられる蛍光の検出部４３までの光軸Ｂとは、互いに異なることになる。

励起光の光軸Ａと蛍光の光軸Ｂとをずらすことにより、検出器４６への励起光導光を回避することができる。したがって、検出器４６の検出バックグランドレベルの上昇を抑えることができるため、ノイズを小さくすることができる。

また、光軸Ａと光軸Ｂとをずらすことにより、蛍光が分岐されることなく直接的に受光側である検出器４６に向かうため、検出器４６がロスなく蛍光を受光することが可能になる。

尚、固定化膜７０が小さく形成される場合であっても、反射部８０によって励起光が反射されるため、固定化膜７０に励起光を照射することが容易になる。

１０バイオセンサ
２０溶液制御部
２５補酵素流路
３０試料制御部
３５試料流路
４０光学部
４１光源部
４３検出部
５０フローセル
７０固定化膜
８０反射部

Claims

補酵素が励起光によって励起されることで発せられる蛍光に基づいて、試料気体中に含まれる検出対象を検出する検出装置であって、
前記補酵素と共に前記試料気体の反応を触媒する酵素を保持しかつ一方の面に前記励起光が照射される親水性を有する酵素保持膜と、
前記酵素保持膜の他方の面側に設けられ前記励起光及び前記蛍光を反射する反射膜と、
前記酵素保持膜の一方の面側に設けられ、前記蛍光の光量に基づき、前記試料気体中における前記検出対象の濃度を検出する検出部と、
前記酵素保持膜の一方の面側に設けられ前記励起光を前記酵素保持膜に照射する光源部と、
前記酵素保持膜の一方の面側に面して前記補酵素を含む溶液が流通可能である補酵素流路と、
前記酵素保持膜によって前記補酵素流路と隔てられ、かつ前記反射膜に面して前記試料気体が流通可能な試料流路と、を備え、
前記反射膜は、前記試料気体を通すと共に前記補酵素を含む溶液を通さない疎水性を有する多孔質の樹脂膜であり、
前記反射膜は前記励起光及び前記蛍光を前記酵素保持膜に向けて反射させるように設けられていることを特徴とする検出装置。
前記試料流路に面した前記反射膜及び前記補酵素流路に面した前記酵素保持膜は、互いに接して設けられて前記補酵素流路と前記試料流路を隔てることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。