JP7361338B2 - 検出装置、検出基板及び検出方法 - Google Patents
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Description
金属ナノ構造を利用した表面増強蛍光法においては、金属ナノ構造上に固定化された固定化抗体が被検出物質を介して標識抗体を捕捉する。そして、標識抗体で発生した蛍光を局在化表面プラズモン共鳴によって増強する。この増強された蛍光即ち表面増強蛍光を検出することにより、被検出物質を検出する。被検出物質の検出とは、被検出物質の濃度の計測を意味する。被検出物質の濃度の計測には、被検溶液中の被検出物質の絶対的な濃度の計測に加えて、所定濃度に対する相対的な濃度の計測が含まれる。
以下、実施の形態に関して図面を参照しながら具体的に説明する。
図2は、実施の形態に係る検出装置の構成図である。
次に、金属ナノ構造30の詳細について、図3~図5を参照しながら具体的に説明する。図3は、実施の形態における金属ナノ構造30の断面図である。図4は、実施の形態に係る金属ナノ構造30の斜視図である。図5は、実施の形態に係る金属ナノ構造30の突起部31の拡大斜視図である。
次に、以上のように構成された検出装置の動作について、図6を参照しながら説明する。図6は、実施の形態に係る検出方法を示すフローチャートである。
以上のように、本実施の形態に係る検出装置によれば、金属ナノ構造30は、基板11の裏面側から照射された励起光19を基板11の表面側に透過させる透光部32を有する。これにより、複雑な光学系を用いなくても、基板11の裏面側から照射された励起光19によって、(i)金属ナノ構造30で表面プラズモンを生じさせ、(ii)固定化抗体13に捕捉された標識抗体16から蛍光を発生させ、(iii)その蛍光を表面プラズモンで増強させることができる。したがって、基板11の表面側から励起光19が照射される場合よりも、励起光19の被検溶液18中の照射範囲を金属ナノ構造30の近傍に制限しつつ、固定化抗体13に捕捉された標識抗体16で発生した蛍光20(信号光)を増強することができる。その結果、金属ナノ構造30の近傍以外で発生するノイズ光に対する信号光のS/N比を増大させることができ、被検出物質14の検出精度を向上させることができる。また、金属ナノ構造30から比較的離れた位置にある標識抗体21(つまり、固定化抗体13に捕捉されていない標識抗体21)で発生する蛍光22を低減することができるため、固定化抗体13に捕捉されていない標識抗体21の除去作業(つまり、BF分離)を省略することも可能となる。
本実施の形態の実施例として金属ナノ構造のシミュレーション結果を図7~図10を参照しながら説明する。図7は、実施例に係る金属ナノ構造の断面図である。
(2)x=65nm、z=360nm
(3)x=35nm,z=390nm
(4)x=0nm、z=390nm
(5)x=-65nm、z=190nm(図示せず)
(6)x=-65nm、z=360nm(図示せず)
(7)x=-35nm,z=390nm(図示せず)
これらの金コロイドによって、B成分の標識抗体16に結合した金コロイド27がモデル化された。
(9)x=0nm、z=750nm
(10)x=-65nm、z=750nm(図示せず)
これらの金コロイドによって、F成分の標識抗体21に結合した金コロイド27がモデル化された。
(2)x=65nm、z=360nm
(3)x=35nm、z=390nm
(5)x=-65nm、z=190nm
(6)x=-65nm、z=360nm
(7)x=-35nm、z=390nm
図10は、実施例における電場強度の2乗のz方向における位置依存性を示す図である。図10は、x=57.5nmの位置における電場強度のz方向の位置依存性を示している。図10には、このx57.5nmの位置を示す直線が描かれている。このx=57.5nmの位置は、x=65nmに配置された金コロイド(直径=10nm)から2.5nm離れており、蛍光物質15の近傍である。したがって、x=57.5nmの位置の電場強度の2乗は、蛍光物質15から発生する蛍光の増強度に相当する。なおx=-57.5nmの位置は、x=57.5nmの位置と同様の増強度が得られる。
以上、本開示の1つまたは複数の態様に係る検出装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の1つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
12、12A、112 金属膜
13、113 固定化抗体
14、114 被検出物質
15、115 蛍光物質
16、21、116、121 標識抗体
17、117 透明カバー
18、118 被検溶液
19、119 励起光
20、22、120、122 蛍光
23、24 レンズ
25 ロングパスフィルタ
26 コントローラ
27 金コロイド
29 導入部
30、30A、130 金属ナノ構造
31、31A 突起部
32、32A 透光部
33、33A 非透光部
41 光源
42 光検出器
Claims (6)
- 第1の主面及び前記第1の主面と反対側の第2の主面を有する基板と、
前記第1の主面に設けられ、被検出物質に結合する性質を有する第1の特異的結合物質が固定され、励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせる金属微細構造体と、
前記被検出物質に結合する性質を有し、蛍光物質で標識された第2の特異的結合物質と、前記被検出物質を含む試料とを、前記金属微細構造体に導入する導入部と、
前記第2の特異的結合物質及び前記試料が導入された前記金属微細構造体に、前記基板の前記第2の主面側から前記励起光を照射する光照射部と、
前記励起光の照射により前記蛍光物質から生じる蛍光に基づき、前記被検出物質を検出する検出部と、を備え、
前記金属微細構造体は、前記第2の主面側から照射された前記励起光を透過させる透光部と、前記透光部よりも前記励起光の透光性が低い非透光部と、を有し、
前記基板は、前記励起光を透過させる性質を有し、
前記非透光部は、前記第1の主面の金属膜で覆われた領域であり、
前記透光部は、前記第1の主面の前記金属膜に覆われていない領域であり、
前記金属微細構造体は、ラインアンドスペース構造であって、ライン状の複数の突起部を有し、
前記透光部は、前記複数の突起部の各々の側面の領域である、
検出装置。 - 前記金属膜は銀からなる、
請求項1に記載の検出装置。 - 前記第2の特異的結合物質は、金属コロイド粒子に結合されている、
請求項1又は2に記載の検出装置。 - 前記金属コロイド粒子は金コロイド粒子である、
請求項3に記載の検出装置。 - 被検出物質を検出するための検出基板であって、
第1の主面及び前記第1の主面と反対側の第2の主面を有する基板と、
前記基板の第1の主面に設けられ、被検出物質に結合する性質を有する第1の特異的結合物質が固定され、励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせる金属微細構造体と、を備え、
前記金属微細構造体は、前記第2の主面側から照射された前記励起光を透過させる透光部と、前記透光部よりも前記励起光の透光性が低い非透光部と、を有し、
前記基板は、前記励起光を透過させる性質を有し、
前記非透光部は、前記第1の主面の金属膜で覆われた領域であり、
前記透光部は、前記第1の主面の前記金属膜に覆われていない領域であり、
前記金属微細構造体は、ラインアンドスペース構造であって、ライン状の複数の突起部を有し、
前記透光部は、前記複数の突起部の各々の側面の領域である、
検出基板。 - 被検出物質に結合する性質を有し、蛍光物質で標識された第2の特異的結合物質と、前記被検出物質を含む試料とを、(i)基板の第1の主面に設けられ、(ii)励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせ、(iii)前記被検出物質に結合する性質を有する第1の特異的結合物質が固定された金属微細構造体に導入し、
前記第2の特異的結合物質及び前記試料が導入された前記金属微細構造体に、前記基板の前記第1の主面とは反対側の第2の主面側から前記励起光を照射し、
前記励起光の照射により前記蛍光物質から生じる蛍光に基づき、前記被検出物質を検出し、
前記金属微細構造体は、前記第2の主面側から照射された前記励起光を透過させる透光部と、前記透光部よりも前記励起光の透光性が低い非透光部と、を有し、
前記基板は、前記励起光を透過させる性質を有し、
前記非透光部は、前記第1の主面の金属膜で覆われた領域であり、
前記透光部は、前記第1の主面の前記金属膜に覆われていない領域であり、
前記金属微細構造体は、ラインアンドスペース構造であって、ライン状の複数の突起部を有し、
前記透光部は、前記複数の突起部の各々の側面の領域である、
検出方法。
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