JPWO2017057136A1 - Surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectrometry method and measurement kit - Google Patents

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Abstract

本発明は、SPFSにおいて、高感度で被測定物質量などを測定する方法、および当該方法に用いる測定用キットを提供する。
本発明の表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法では、金属膜と、前記金属膜上に固定された第1の捕捉体と、を含む測定チップに検体を提供し、前記検体が含む前記被測定物質を前記第1の捕捉体に結合させる工程と、前記第1の捕捉体に結合した前記被測定物質に、蛍光物質により標識された第2の捕捉体を結合させる工程と、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するとともに、前記表面プラズモン共鳴に基づく局在場光にて励起された前記蛍光物質が発する蛍光を検出する工程と、を行う。このとき、第2の捕捉体一つ当たりに結合した前記蛍光物質の数を8〜22とする。
The present invention provides a method for measuring the amount of a substance to be measured with high sensitivity in SPFS, and a measurement kit used in the method.
In the surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopic measurement method of the present invention, a specimen is provided on a measurement chip including a metal film and a first capturing body fixed on the metal film, and the substance to be measured is contained in the specimen Binding the first capturing body to the first capturing body, binding the second capturing body labeled with a fluorescent material to the substance to be measured bound to the first capturing body, and the surface of the metal film. Irradiating with light so as to generate plasmon resonance, and detecting fluorescence emitted from the fluorescent material excited by the localized field light based on the surface plasmon resonance. At this time, the number of the fluorescent substances bonded to one second capturing body is set to 8-22.

Description

本発明は、検体中の被測定物質の量を測定する表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法、およびこれに用いる測定用キットに関する。   The present invention relates to a surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopic measurement method for measuring the amount of a substance to be measured in a specimen, and a measurement kit used therefor.

従来、生体中の物質測定のために、抗原抗体反応を用いた測定法が多く知られている。例えば、蛍光免疫測定法(以下、「FIA」とも称する)では、被測定物質(抗原)に蛍光物質を含む標識物質を反応させる。その後、標識物質で標識された被測定物質に励起光を照射して、蛍光物質が発する蛍光を検出する。そして、検出された蛍光の強度などから、被測定物質の量を特定する。また、FIAの中でも、特に高感度に被測定物質の検出を行うことが可能な方法として、表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法(Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy、以下「SPFS」とも称する)が知られている(例えば特許文献1)。   Conventionally, many measuring methods using an antigen-antibody reaction are known for measuring substances in living bodies. For example, in a fluorescence immunoassay (hereinafter also referred to as “FIA”), a measurement substance (antigen) is reacted with a labeling substance containing a fluorescent substance. Thereafter, the substance to be measured labeled with the labeling substance is irradiated with excitation light, and the fluorescence emitted from the fluorescent substance is detected. Then, the amount of the substance to be measured is specified from the detected fluorescence intensity or the like. Also, among FIA, as a method capable of detecting a substance to be measured with particularly high sensitivity, a surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy (hereinafter also referred to as “SPFS”) is known. (For example, Patent Document 1).

SPFSでは、被測定物質に特異的に結合できる第1の捕捉体(例えば一次抗体)を金属膜上に固定して、被測定物質を捕捉するための反応場を形成する。この反応場に被測定物質を含む検体(例えば血液)を提供すると、第1の捕捉体に被測定物質が結合する。次いで、蛍光物質で標識された第2の捕捉体(例えば2次抗体)を反応場に提供すると、第1の捕捉体に結合している被測定物質に、第2の捕捉体が結合する。つまり、被測定物質が、間接的に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、蛍光物質が、表面プラズモン共鳴(以下、「SPR」とも称する)により増強された局在場光により励起され、蛍光を放出する。そして、蛍光物質が放出した蛍光を検出することで、被測定物質の量などを測定できる。   In SPFS, a first capturing body (for example, a primary antibody) that can specifically bind to a substance to be measured is fixed on a metal film to form a reaction field for capturing the substance to be measured. When a specimen (for example, blood) containing a substance to be measured is provided in this reaction field, the substance to be measured is bound to the first capturing body. Next, when a second capture body (for example, a secondary antibody) labeled with a fluorescent substance is provided to the reaction field, the second capture body is bound to the substance to be measured that is bound to the first capture body. That is, the substance to be measured is indirectly labeled with a fluorescent substance. When the metal film is irradiated with excitation light in this state, the fluorescent material is excited by the localized field light enhanced by surface plasmon resonance (hereinafter also referred to as “SPR”), and emits fluorescence. The amount of the substance to be measured can be measured by detecting the fluorescence emitted by the fluorescent substance.

特開2013−88221号公報JP 2013-88221 A

一般的なFIAでは、標識物質1つ当たりに結合する蛍光物質の数(以下、「標識率」とも称する)が蛍光の検出感度に影響することが知られている。通常、標識率を高め過ぎると、バックグラウンドノイズが高まったり、濃度消光が生じやすくなり、蛍光の検出性が低下する。そのため、FIAでは、標識率を試薬メーカーが推奨する範囲内とすることが、蛍光の検出感度などの観点から好ましい。またこのような背景から、FIAの一種であるSPFSにおいても、第2の捕捉体1つ当たりに結合する蛍光物質の数を、試薬メーカーが推奨する範囲とするのが一般的である。   In general FIA, it is known that the number of fluorescent substances bound per labeling substance (hereinafter also referred to as “labeling rate”) affects the fluorescence detection sensitivity. Usually, when the labeling rate is increased too much, background noise increases or concentration quenching is likely to occur, and the fluorescence detectability decreases. Therefore, in FIA, it is preferable from the viewpoint of fluorescence detection sensitivity and the like that the labeling rate is within the range recommended by the reagent manufacturer. Against this background, also in SPFS, which is a type of FIA, the number of fluorescent substances that bind to each second capture body is generally within the range recommended by the reagent manufacturer.

近年、SPFSには、より高い感度で、被測定物質の有無やその量を測定することが求められている。そこで、本発明は、SPFSにおいて、高感度で被測定物質の量などを検出する方法、および当該方法に用いるための測定用キットを提供することを目的とする。   In recent years, SPFS is required to measure the presence or absence and the amount of a substance to be measured with higher sensitivity. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting the amount of a substance to be measured with high sensitivity in SPFS, and a measurement kit for use in the method.

本発明者らが鋭意検討したところ、SPFSでは、第2の捕捉体に、試薬メーカーが推奨する数より多く、具体的には8〜22個の蛍光物質を結合させることで、検出される蛍光のシグナルが高くなること、一方でノイズは増大し難いことを見出した。つまり、蛍光物質の標識率を上記範囲とすることで、検出されるシグナル/ノイズ比を非常に高めることが可能となり、感度よく被測定物質を測定できることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies by the present inventors, in SPFS, the number of fluorescent substances detected by binding the second capturing body to more than the number recommended by the reagent manufacturer, specifically, 8 to 22 fluorescent substances. It was found that the signal becomes higher while noise is difficult to increase. That is, it has been found that by setting the labeling rate of the fluorescent substance within the above range, the signal / noise ratio to be detected can be greatly increased, and the substance to be measured can be measured with high sensitivity, leading to the present invention.

すなわち、本発明の一実施の形態に係る表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法は、金属膜と、前記金属膜上に固定され、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、を含む測定チップに検体を提供し、前記検体が含む前記被測定物質を前記第1の捕捉体に結合させる工程と、前記第1の捕捉体に結合した前記被測定物質に、前記被測定物質の前記第1の捕捉体と結合する部位とは異なる部位に特異的に結合するための認識部位を有し、かつ蛍光物質により標識された第2の捕捉体を結合させる工程と、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するとともに、前記表面プラズモン共鳴に基づく局在場光にて励起された前記蛍光物質が発する蛍光を検出する工程と、を含む。このとき、前記第2の捕捉体一つ当たりに結合した前記蛍光物質の数を8〜22とする。   That is, the surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopic measurement method according to an embodiment of the present invention includes a metal film and a first recognition site that is fixed on the metal film and specifically binds to a substance to be measured. A sample is provided to a measurement chip including the first capture body, and the target substance contained in the specimen is bound to the first capture body; and the target substance bound to the first capture body is provided. A step of binding a second capturing body having a recognition site for specifically binding to a site different from the site binding to the first capturing body of the substance to be measured and labeled with a fluorescent material And irradiating the metal film with light so as to generate surface plasmon resonance, and detecting fluorescence emitted from the fluorescent material excited by localized field light based on the surface plasmon resonance. At this time, the number of the fluorescent substances bonded per one second capturing body is set to 8-22.

また、本発明の一実施の形態に係る測定用キットは、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金属膜と、前記金属膜上に固定され、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、を有する測定チップ、および前記被測定物質の前記第1の捕捉体と結合する部位とは異なる部位に、特異的に結合するための認識部位を有し、かつ蛍光物質により標識された第2の捕捉体、を含む。そしてこのとき、前記第2の捕捉体一つ当たりに結合した前記蛍光物質の数を8〜22とする。   In addition, a measurement kit according to an embodiment of the present invention includes a prism made of a dielectric, a metal film disposed on one surface of the prism, and fixed on the metal film, and is specific to a substance to be measured. A first capture body having a recognition site for binding to a measurement chip, and for binding specifically to a site different from the site of the substance to be measured that binds to the first capture body A second capturing body having a recognition site and labeled with a fluorescent substance. At this time, the number of the fluorescent substances bonded per one second capturing body is set to 8-22.

本発明の表面プラズモン共鳴測定方法もしくは測定用キットによれば、検出される蛍光のシグナル/ノイズ比を高めることができる。したがって、感度よく、被測定物質の有無や量を測定することができる。   According to the surface plasmon resonance measurement method or measurement kit of the present invention, the signal / noise ratio of the detected fluorescence can be increased. Therefore, the presence / absence and amount of the substance to be measured can be measured with high sensitivity.

図1は、SPFS装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the SPFS apparatus. 図2は、本発明の実施の形態の測定方法を行う際の、SPFS装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the SPFS apparatus when performing the measurement method according to the embodiment of the present invention. 図3は、回折格子を含む金属膜の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a metal film including a diffraction grating. 図4は、SPFSにおける、第2の捕捉体一つ当たりに結合する蛍光物質の数(標識率)と、シグナル値、ノイズ値、及びシグナル/ノイズ比との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of fluorescent substances (labeling rate) that binds to each second capture body, the signal value, the noise value, and the signal / noise ratio in SPFS.

本発明の一実施の形態を、以下、図面を参照して説明する。以下では、本実施の形態に用いる測定チップおよび装置について先に説明し、その後、当該装置や測定チップを用いた測定方法を説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, the measurement chip and apparatus used in the present embodiment will be described first, and then the measurement method using the apparatus and measurement chip will be described.

(測定チップおよび装置)
図1は、本発明の一実施の形態に用いる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、測定チップ10の金属膜30に表面プラズモン共鳴が発生するように励起光αを照射し、表面プラズモン共鳴に基づく局在場光を発生させる。そして、当該局在場光により、金属膜30上に存在する蛍光物質を励起させ、蛍光物質が発する蛍光βを検出することで、検体中の被測定物質の有無や量を測定する。
(Measurement chip and device)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an SPFS apparatus 100 used in an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the SPFS apparatus 100 includes an excitation light irradiation unit 110, a fluorescence detection unit 120, a liquid feeding unit 130, a transport unit 140, and a control unit 150. In the SPFS apparatus 100, the measurement chip 10 is mounted on the chip holder 142 of the transport unit 140, and the excitation light α is irradiated so that surface plasmon resonance is generated on the metal film 30 of the measurement chip 10, and based on the surface plasmon resonance. Generates localized field light. Then, the presence or amount of the substance to be measured in the specimen is measured by exciting the fluorescent substance existing on the metal film 30 with the local field light and detecting the fluorescence β emitted from the fluorescent substance.

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に形成された金属膜30と、成膜面22または金属膜30上に配置された流路蓋40とを有する。流路蓋40は、金属膜30と対向する面に流路溝を有し、成膜面22や金属膜30と、流路蓋40とで囲まれた空間が、液体(例えば検体)を収容するための収容部41となる。当該測定チップ10は、通常、測定のたびに交換される。また、測定チップ10は、好ましくは各片の長さが数mm〜数cmの構造物であるが、「チップ」の範疇に含まれないより小型の構造物またはより大型の構造物であってもよい。   The measurement chip 10 is arranged on the prism 20 having the incident surface 21, the film formation surface 22, and the emission surface 23, the metal film 30 formed on the film formation surface 22, and the film formation surface 22 or the metal film 30. And a flow path lid 40. The channel lid 40 has a channel groove on the surface facing the metal film 30, and a space surrounded by the film formation surface 22, the metal film 30, and the channel lid 40 contains a liquid (for example, a specimen). It becomes the accommodating part 41 for doing. The measurement chip 10 is usually replaced for each measurement. The measuring chip 10 is preferably a structure having a length of several mm to several cm for each piece, but is a smaller structure or a larger structure not included in the category of “chip”. Also good.

測定チップ10が含むプリズム20は、励起光αに対して透明な誘電体からなり、入射面21、成膜面22および出射面23を有する。入射面21は、励起光照射ユニット110からの励起光αをプリズム20の内部に入射させるための面である。また、成膜面22上には、金属膜30が配置されており、プリズム20の内部に入射した励起光αは、金属膜30の裏面、より具体的にはプリズム20と金属膜30との界面(成膜面22)にて反射する。一方、出射面23は、成膜面22にて反射した反射光をプリズム20の外部に出射させるための面である。   The prism 20 included in the measurement chip 10 is made of a dielectric that is transparent to the excitation light α, and has an incident surface 21, a film formation surface 22, and an output surface 23. The incident surface 21 is a surface for causing the excitation light α from the excitation light irradiation unit 110 to enter the prism 20. Further, the metal film 30 is disposed on the film formation surface 22, and the excitation light α incident on the inside of the prism 20 is reflected on the back surface of the metal film 30, more specifically, between the prism 20 and the metal film 30. Reflected at the interface (deposition surface 22). On the other hand, the emission surface 23 is a surface for emitting the reflected light reflected by the film formation surface 22 to the outside of the prism 20.

プリズム20の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム20の形状は、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面22であり、一方の脚に対応する面が入射面21であり、他方の脚に対応する面が出射面23である。底面となる台形は、等脚台形であることが好ましい。これにより、入射面21と出射面23とが対称になり、励起光αのS波成分がプリズム20内に滞留しにくくなる。   The shape of the prism 20 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the prism 20 is a column having a trapezoidal bottom surface. The surface corresponding to one base of the trapezoid is the film formation surface 22, the surface corresponding to one leg is the incident surface 21, and the surface corresponding to the other leg is the emission surface 23. The trapezoid serving as the bottom surface is preferably an isosceles trapezoid. Thereby, the entrance surface 21 and the exit surface 23 are symmetric, and the S wave component of the excitation light α is less likely to stay in the prism 20.

入射面21は、励起光αが励起光照射ユニット110に戻らないように形成される。励起光αの光源がレーザーダイオード(以下「LD」ともいう)である場合、励起光αがLDに戻ると、LDの励起状態が乱れてしまい、励起光αの波長や出力が変動してしまう。そこで、理想的な共鳴角または増強角を中心とする走査範囲において、励起光αが入射面21に垂直に入射しないように、入射面21の角度が設定される。ここで「共鳴角」とは、金属膜30に対する励起光αの入射角を走査した場合に、出射面23から出射される反射光の光量が最小となるときの、入射角を意味する。また、「増強角」とは、金属膜30に対する励起光αの入射角を走査した場合に、測定チップ10の上方に放出される励起光αと同一波長の散乱光(以下「プラズモン散乱光」という)γの光量が最大となるときの、入射角を意味する。本実施の形態では、入射面21と成膜面22との角度および成膜面22と出射面23との角度は、いずれも約80°である。   The incident surface 21 is formed so that the excitation light α does not return to the excitation light irradiation unit 110. When the light source of the excitation light α is a laser diode (hereinafter also referred to as “LD”), when the excitation light α returns to the LD, the excitation state of the LD is disturbed, and the wavelength and output of the excitation light α change. . Therefore, the angle of the incident surface 21 is set so that the excitation light α does not enter the incident surface 21 perpendicularly in a scanning range centered on an ideal resonance angle or enhancement angle. Here, the “resonance angle” means an incident angle when the amount of reflected light emitted from the emission surface 23 is minimized when the incident angle of the excitation light α with respect to the metal film 30 is scanned. The “enhancement angle” refers to scattered light having the same wavelength as the excitation light α emitted above the measurement chip 10 when the incident angle of the excitation light α with respect to the metal film 30 is scanned (hereinafter referred to as “plasmon scattered light”). It means the incident angle when the amount of γ is maximized. In the present embodiment, the angle between the incident surface 21 and the film formation surface 22 and the angle between the film formation surface 22 and the emission surface 23 are both about 80 °.

なお、測定チップ10の設計により、共鳴角(およびその極近傍にある増強角)が概ね決まる。設計要素は、プリズム20の屈折率や、金属膜30の屈折率、金属膜30の膜厚、金属膜30の消衰係数、励起光αの波長などである。金属膜30上に第1の捕捉体を介して捕捉された被測定物質によって共鳴角および増強角がシフトするが、その量は数度未満である。   The design of the measuring chip 10 largely determines the resonance angle (and the enhancement angle near the pole). The design factors are the refractive index of the prism 20, the refractive index of the metal film 30, the film thickness of the metal film 30, the extinction coefficient of the metal film 30, the wavelength of the excitation light α, and the like. The resonance angle and the enhancement angle are shifted by the measured substance captured on the metal film 30 via the first capturing body, but the amount is less than several degrees.

プリズム20は、複屈折特性を少なからず有する。プリズム20の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。プリズム20の材料は、好ましくは、屈折率が1.4〜1.6であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。   The prism 20 has a number of birefringence characteristics. Examples of the material of the prism 20 include resin and glass. The material of the prism 20 is preferably a resin having a refractive index of 1.4 to 1.6 and a small birefringence.

金属膜30は、プリズム20の成膜面22上に配置されている。これにより、成膜面22に全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜30中の自由電子との間で相互作用(SPR)が生じ、金属膜30の表面上に局在場光(一般に「エバネッセント光」または「近接場光」とも呼ばれる)が生じる。   The metal film 30 is disposed on the film formation surface 22 of the prism 20. As a result, an interaction (SPR) occurs between the photon of the excitation light α incident on the film formation surface 22 under total reflection conditions and the free electrons in the metal film 30, and a localized field is formed on the surface of the metal film 30. Light (generally referred to as “evanescent light” or “near-field light”) is generated.

金属膜30の材料は、表面プラズモン共鳴を生じさせうる金属であれば特に限定されない。金属膜30の材料の例には、金、銀、銅、アルミ、これらの合金が含まれる。金属膜30の形成方法は、特に限定されない。金属膜30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30の厚みは、特に限定されないが、30〜70nmの範囲内であることが好ましい。   The material of the metal film 30 is not particularly limited as long as it is a metal that can cause surface plasmon resonance. Examples of the material of the metal film 30 include gold, silver, copper, aluminum, and alloys thereof. The method for forming the metal film 30 is not particularly limited. Examples of the method for forming the metal film 30 include sputtering, vapor deposition, and plating. The thickness of the metal film 30 is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 70 nm.

また、図1では図示しないが、本実施の形態では、金属膜30のプリズム20と対向しない面(金属膜30の表面)に、第1の捕捉体が固定されている。第1の捕捉体は、検体中の被測定物質と特異的に結合するための認識部位を有する物質であり、当該第1の捕捉体は、収容部41内に露出している。そして、収容部41内に検体を提供した際に、第1の捕捉体と被測定物質とが接触することで、第1の捕捉体と被測定物質とが選択的に結合する。つまり、第1の捕捉体を介して、被測定物質を金属膜30上に配置することができる。   Although not shown in FIG. 1, in the present embodiment, the first capturing body is fixed to the surface of the metal film 30 that does not face the prism 20 (the surface of the metal film 30). The first capturing body is a substance having a recognition site for specifically binding to the substance to be measured in the specimen, and the first capturing body is exposed in the accommodating portion 41. When the specimen is provided in the storage unit 41, the first capturing body and the substance to be measured come into contact with each other, whereby the first capturing body and the substance to be measured are selectively combined. That is, the substance to be measured can be disposed on the metal film 30 via the first capturing body.

金属膜30上に固定されている第1の捕捉体の種類は、被測定物質に特異的に結合するための認識部位を有していれば特に制限されない。第1の捕捉体の例には、被測定物質に特異的な生体分子(例えばモノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、核酸アプタマーなど)、またはその断片などが含まれる。また、第1の捕捉体の金属膜30への固定方法は特に限定されず、例えば物理吸着、化学結合(アミドカップリング、Auとチオールとの反応、シランカップリング)などのいずれでもありうる。   The kind of the 1st capture body currently fixed on the metal film 30 will not be restrict | limited especially if it has the recognition site | part for couple | bonding specifically with a to-be-measured substance. Examples of the first capturing body include a biomolecule specific to the substance to be measured (for example, a monoclonal antibody, a polyclonal antibody, a nucleic acid aptamer, etc.), or a fragment thereof. The method for fixing the first capturing body to the metal film 30 is not particularly limited, and may be any of physical adsorption, chemical bonding (amide coupling, reaction between Au and thiol, silane coupling) and the like.

また流路蓋40は、流路溝を有し、流路溝の壁面および上面と、金属膜30とによって、液体を収容するための空間(収容部41)を形成可能な形状であれば、その形状は特に限定されない。また、流路蓋40と金属膜30との間に形成される収容部41の形状や大きさも限定されない。収容部41は、例えばウェルなど、液体を一時的に貯留するための空間であってもよいが、測定効率などの観点から、収容部41が液体を流すための流路であることが好ましい。収容部41が流路である場合、収容部41の両端もしくは一方の端部は、流路蓋40の上面に形成された不図示の注入口および排出口と接続されてもよい。   In addition, the flow path lid 40 has a flow path groove and has a shape capable of forming a space (accommodating portion 41) for accommodating a liquid by the wall surface and upper surface of the flow path groove and the metal film 30. The shape is not particularly limited. Further, the shape and size of the accommodating portion 41 formed between the channel lid 40 and the metal film 30 are not limited. The accommodating portion 41 may be a space for temporarily storing liquid, such as a well, but is preferably a flow path for allowing the accommodating portion 41 to flow the liquid from the viewpoint of measurement efficiency and the like. When the accommodating part 41 is a flow path, both ends or one end part of the accommodating part 41 may be connected to an inlet and an outlet (not shown) formed on the upper surface of the channel lid 40.

流路蓋40は、金属膜30上から放出される蛍光βおよびプラズモン散乱光γを外部に取り出す部分が、これらの光に対して透明な材料で形成されている。流路蓋40は、全体が上記光に対して透明な材料で形成されていてもよく、一部が、上記光に対して不透明な材料で形成されていてもよい。蛍光βおよびプラズモン散乱光γに対して透明な材料の例には、樹脂が含まれる。また流路蓋40は、例えば、両面テープや接着剤などによる接着や、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などにより金属膜30またはプリズム20に接合されている。   In the channel lid 40, a portion for taking out the fluorescence β and plasmon scattered light γ emitted from the metal film 30 to the outside is formed of a material transparent to these lights. The entire channel lid 40 may be formed of a material transparent to the light, or a part thereof may be formed of a material opaque to the light. Examples of the material transparent to the fluorescent β and the plasmon scattered light γ include a resin. The channel lid 40 is joined to the metal film 30 or the prism 20 by, for example, adhesion using a double-sided tape or an adhesive, laser welding, ultrasonic welding, pressure bonding using a clamp member, or the like.

次に、SPFS装置100の測定チップ以外の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。   Next, components other than the measurement chip of the SPFS device 100 will be described. As described above, the SPFS apparatus 100 includes the excitation light irradiation unit 110, the fluorescence detection unit 120, the liquid feeding unit 130, the transport unit 140, and the control unit 150.

励起光照射ユニット110は、チップホルダー142に保持された測定チップ10に励起光αを照射する。蛍光βまたはプラズモン散乱光γの測定時には、励起光照射ユニット110は、金属膜30に対する入射角がSPRを生じさせる角度となるように、金属膜30に対するP波のみを入射面21に向けて出射する。ここで「励起光」とは、蛍光物質を直接または間接的に励起させる光である。たとえば、励起光αは、プリズム20を介して金属膜30にSPRが生じる角度で照射されたときに、蛍光物質を励起させる局在場光を金属膜30の表面上に生じさせる光である。励起光照射ユニット110は、光源ユニット111、角度調整機構112および光源制御部113を含む。   The excitation light irradiation unit 110 irradiates the measurement chip 10 held by the chip holder 142 with excitation light α. When measuring the fluorescence β or the plasmon scattered light γ, the excitation light irradiation unit 110 emits only the P wave with respect to the metal film 30 toward the incident surface 21 so that the incident angle with respect to the metal film 30 is an angle that causes SPR. To do. Here, the “excitation light” is light that directly or indirectly excites the fluorescent material. For example, the excitation light α is light that generates localized field light on the surface of the metal film 30 that excites the fluorescent material when the metal film 30 is irradiated through the prism 20 at an angle at which SPR occurs. The excitation light irradiation unit 110 includes a light source unit 111, an angle adjustment mechanism 112, and a light source control unit 113.

光源ユニット111は、コリメートされ、かつ波長および光量が一定の励起光αを、金属膜30裏面における照射スポットの形状が略円形となるように出射する。光源ユニット111は、例えば、励起光αの光源、ビーム整形光学系、APC機構および温度調整機構(いずれも不図示)を含む。   The light source unit 111 emits the collimated excitation light α having a constant wavelength and light amount so that the shape of the irradiation spot on the back surface of the metal film 30 is substantially circular. The light source unit 111 includes, for example, a light source of excitation light α, a beam shaping optical system, an APC mechanism, and a temperature adjustment mechanism (all not shown).

光源の種類は、特に限定されず、一例として、レーザーダイオード(LD)が挙げられる。光源の他の例には、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。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。   The type of the light source is not particularly limited, and a laser diode (LD) is an example. Other examples of light sources include light emitting diodes, mercury lamps, and other laser light sources. When the light emitted from the light source is not a beam, the light emitted from the light source is converted into a beam by a lens, a mirror, a slit, or the like. When the light emitted from the light source is not monochromatic light, the light emitted from the light source is converted into monochromatic light by a diffraction grating or the like. Furthermore, when the light emitted from the light source is not linearly polarized light, the light emitted from the light source is converted into linearly polarized light by a polarizer or the like.

ビーム整形光学系は、例えば、コリメーターやバンドパスフィルター、直線偏光フィルター、半波長板、スリット、ズーム手段などを含む。ビーム整形光学系は、これらのすべてを含んでいてもよいし、一部を含んでいてもよい。コリメーターは、光源から出射された励起光αをコリメートする。バンドパスフィルターは、光源から出射された励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。光源からの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているためである。直線偏光フィルターは、光源から出射された励起光αを完全な直線偏光の光にする。半波長板は、金属膜30にP波成分が入射するように励起光αの偏光方向を調整する。スリットおよびズーム手段は、金属膜30裏面における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光αのビーム径や輪郭形状などを調整する。   The beam shaping optical system includes, for example, a collimator, a band pass filter, a linear polarization filter, a half-wave plate, a slit, and a zoom unit. The beam shaping optical system may include all of these or a part thereof. The collimator collimates the excitation light α emitted from the light source. The band-pass filter turns the excitation light α emitted from the light source into narrowband light having only the center wavelength. This is because the excitation light α from the light source has a slight wavelength distribution width. The linear polarization filter turns the excitation light α emitted from the light source into completely linearly polarized light. The half-wave plate adjusts the polarization direction of the excitation light α so that the P-wave component is incident on the metal film 30. The slit and zoom means adjust the beam diameter, contour shape, and the like of the excitation light α so that the shape of the irradiation spot on the back surface of the metal film 30 is a circle having a predetermined size.

APC機構は、光源の出力が一定となるように光源を制御する。より具体的には、APC機構は、励起光αから分岐させた光の光量を不図示のフォトダイオードなどで検出する。そして、APC機構は、回帰回路で投入エネルギーを制御することで、光源の出力を一定に制御する。   The APC mechanism controls the light source so that the output of the light source is constant. More specifically, the APC mechanism detects the amount of light branched from the excitation light α with a photodiode (not shown) or the like. The APC mechanism controls the input energy by a regression circuit, thereby controlling the output of the light source to be constant.

温度調整機構は、例えば、ヒーターやペルチェ素子などである。光源の出射光の波長およびエネルギーは、温度によって変動することがある。このため、温度調整機構で光源の温度を一定に保つことにより、光源の出射光の波長およびエネルギーを一定に制御する。   The temperature adjustment mechanism is, for example, a heater or a Peltier element. The wavelength and energy of the light emitted from the light source may vary depending on the temperature. For this reason, the wavelength and energy of the light emitted from the light source are controlled to be constant by keeping the temperature of the light source constant by the temperature adjusting mechanism.

角度調整機構112は、金属膜30(プリズム20と金属膜30との界面(成膜面22))に対する励起光αの入射角を調整する。角度調整機構112は、プリズム20を介して金属膜30の所定の位置に向けて所定の入射角で励起光αを照射するために、励起光αの光軸とチップホルダー142とを相対的に回転させる。   The angle adjustment mechanism 112 adjusts the incident angle of the excitation light α with respect to the metal film 30 (the interface between the prism 20 and the metal film 30 (film formation surface 22)). The angle adjusting mechanism 112 relatively irradiates the optical axis of the excitation light α and the chip holder 142 in order to irradiate the excitation light α at a predetermined incident angle toward a predetermined position of the metal film 30 via the prism 20. Rotate.

たとえば、角度調整機構112は、光源ユニット111を励起光αの光軸と直交する軸(図1の紙面に対して垂直な軸)を中心として回動させる。このとき、入射角を走査しても金属膜30上での照射スポットの位置がほとんど変化しないように、回転軸の位置を設定する。回転中心の位置を、入射角の走査範囲の両端における2つの励起光αの光軸の交点近傍(成膜面22上の照射位置と入射面21との間)に設定することで、照射位置のズレを極小化することができる。   For example, the angle adjustment mechanism 112 rotates the light source unit 111 around an axis (axis perpendicular to the paper surface of FIG. 1) orthogonal to the optical axis of the excitation light α. At this time, the position of the rotation axis is set so that the position of the irradiation spot on the metal film 30 hardly changes even when the incident angle is scanned. By setting the position of the center of rotation near the intersection of the optical axes of the two excitation lights α at both ends of the scanning range of the incident angle (between the irradiation position on the film forming surface 22 and the incident surface 21), the irradiation position Can be minimized.

前述のとおり、金属膜30に対する励起光αの入射角のうち、プラズモン散乱光γの光量が最大となる角度が増強角である。励起光αの入射角を増強角またはその近傍の角度に設定することで、高強度の蛍光βを測定することが可能となる。測定チップ10のプリズム20の材料および形状、金属膜30の膜厚、収容部41内の液体の屈折率などにより、励起光αの基本的な入射条件が決まるが、収容部41内の蛍光物質の種類および量、プリズム20の形状誤差などにより、最適な入射条件はわずかに変動する。このため、測定ごとに最適な増強角を求めることが好ましい。   As described above, among the incident angles of the excitation light α to the metal film 30, the angle at which the amount of plasmon scattered light γ is maximum is the enhancement angle. By setting the incident angle of the excitation light α to the enhancement angle or an angle in the vicinity thereof, it becomes possible to measure the high-intensity fluorescence β. The basic incident condition of the excitation light α is determined by the material and shape of the prism 20 of the measurement chip 10, the film thickness of the metal film 30, the refractive index of the liquid in the container 41, etc., but the fluorescent substance in the container 41 The optimum incident condition varies slightly depending on the type and amount of the light and the shape error of the prism 20. For this reason, it is preferable to obtain an optimal enhancement angle for each measurement.

光源制御部113は、光源ユニット111に含まれる各種機器を制御して、光源ユニット111からの励起光αの出射を制御する。光源制御部113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む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。   The light source control unit 113 controls various devices included in the light source unit 111 to control the emission of the excitation light α from the light source unit 111. The light source control unit 113 includes, for example, a known computer or microcomputer including an arithmetic device, a control device, a storage device, an input device, and an output device.

蛍光検出ユニット120は、金属膜30への励起光αの照射によって生じた蛍光βを検出する。また、必要に応じて、蛍光検出ユニット120は、金属膜30への励起光αの照射によって生じたプラズモン散乱光γも検出する。蛍光検出ユニット120は、受光ユニット121、位置切替え機構122およびセンサー制御部123を含む。   The fluorescence detection unit 120 detects the fluorescence β generated by irradiating the metal film 30 with the excitation light α. Further, as necessary, the fluorescence detection unit 120 also detects plasmon scattered light γ generated by irradiation of the excitation light α to the metal film 30. The fluorescence detection unit 120 includes a light receiving unit 121, a position switching mechanism 122, and a sensor control unit 123.

受光ユニット121は、測定チップ10の金属膜30の法線方向に配置される。受光ユニット121は、第1レンズ124、光学フィルター125、第2レンズ126および受光センサー127を含む。   The light receiving unit 121 is arranged in the normal direction of the metal film 30 of the measurement chip 10. The light receiving unit 121 includes a first lens 124, an optical filter 125, a second lens 126, and a light receiving sensor 127.

第1レンズ124は、例えば、集光レンズであり、金属膜30上から出射される光を集光する。第2レンズ126は、例えば、結像レンズであり、第1レンズ124で集光された光を受光センサー127の受光面に結像させる。両レンズの間の光路は、略平行な光路になっている。光学フィルター125は、両レンズの間に配置されている。   The first lens 124 is, for example, a condensing lens, and condenses light emitted from the metal film 30. The second lens 126 is an imaging lens, for example, and forms an image of the light collected by the first lens 124 on the light receiving surface of the light receiving sensor 127. The optical path between both lenses is a substantially parallel optical path. The optical filter 125 is disposed between both lenses.

光学フィルター125は、蛍光成分のみを受光センサー127に導き、高いS(シグナル)/N(ノイズ)比で蛍光βを検出するために、励起光成分(プラズモン散乱光γ)を除去する。光学フィルター125の例には、励起光反射フィルター、短波長カットフィルターおよびバンドパスフィルターが含まれる。光学フィルター125は、例えば、所定の光成分を反射する多層膜を含むフィルター、または所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターである。   The optical filter 125 guides only the fluorescence component to the light receiving sensor 127 and removes the excitation light component (plasmon scattered light γ) in order to detect the fluorescence β with a high S (signal) / N (noise) ratio. Examples of the optical filter 125 include an excitation light reflection filter, a short wavelength cut filter, and a band pass filter. The optical filter 125 is, for example, a filter including a multilayer film that reflects a predetermined light component, or a color glass filter that absorbs a predetermined light component.

受光センサー127は、蛍光βおよびプラズモン散乱光γを検出する。受光センサー127は、微小量の被測定物質からの微弱な蛍光βを検出することが可能な、高い感度を有する。受光センサー127は、例えば、光電子増倍管(PMT)やアバランシェフォトダイオード(APD)などである。   The light receiving sensor 127 detects fluorescence β and plasmon scattered light γ. The light receiving sensor 127 has a high sensitivity capable of detecting weak fluorescence β from a minute amount of a substance to be measured. The light receiving sensor 127 is, for example, a photomultiplier tube (PMT) or an avalanche photodiode (APD).

位置切替え機構122は、光学フィルター125の位置を、受光ユニット121における光路上または光路外に切り替える。具体的には、受光センサー127が蛍光βを検出する時には、光学フィルター125を受光ユニット121の光路上に配置し、受光センサー127がプラズモン散乱光γを検出する時には、光学フィルター125を受光ユニット121の光路外に配置する。   The position switching mechanism 122 switches the position of the optical filter 125 on or off the optical path in the light receiving unit 121. Specifically, when the light receiving sensor 127 detects the fluorescence β, the optical filter 125 is disposed on the optical path of the light receiving unit 121, and when the light receiving sensor 127 detects the plasmon scattered light γ, the optical filter 125 is moved to the light receiving unit 121. Placed outside the optical path.

センサー制御部123は、受光センサー127の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー127の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー127の感度の変更、などを制御する。センサー制御部123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む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。   The sensor control unit 123 controls detection of an output value of the light receiving sensor 127, management of sensitivity of the light receiving sensor 127 based on the detected output value, change of sensitivity of the light receiving sensor 127 for obtaining an appropriate output value, and the like. The sensor control unit 123 includes, for example, a known computer or microcomputer including an arithmetic device, a control device, a storage device, an input device, and an output device.

送液ユニット130は、チップホルダー142に保持された測定チップ10の収容部41内に、各種液体を供給する。本実施の形態では、例えば検体や、洗浄液、蛍光物質で標識された第2の捕捉体を含む標識液(以下、「標識液」とも称する)などを収容部41に供給する。送液ユニット130は、液体チップ131、シリンジポンプ132および送液ポンプ駆動機構133を含む。   The liquid feeding unit 130 supplies various liquids into the accommodating portion 41 of the measuring chip 10 held by the chip holder 142. In the present embodiment, for example, a specimen, a cleaning liquid, a labeling liquid containing a second capturing body labeled with a fluorescent substance (hereinafter also referred to as “labeling liquid”), and the like are supplied to the storage unit 41. The liquid feeding unit 130 includes a liquid chip 131, a syringe pump 132, and a liquid feeding pump driving mechanism 133.

液体チップ131は、検体や洗浄液、標識液などの液体をそれぞれ収容するための容器である。液体チップ131としては、通常、複数の容器が液体の種類に応じて配置されるか、または複数の容器が一体化したチップが配置される。   The liquid chip 131 is a container for storing a liquid such as a specimen, a cleaning liquid, or a labeling liquid. As the liquid chip 131, a plurality of containers are usually arranged according to the type of liquid, or a chip in which a plurality of containers are integrated is arranged.

送液ユニット130におけるシリンジポンプ132は、シリンジ134と、シリンジ134内を往復動作可能なプランジャー135とによって構成される。プランジャー135の往復運動によって、液体の吸引および排出が定量的に行われる。シリンジ134が交換可能であると、シリンジ134の洗浄が不要となる。このため、不純物の混入などを防止する観点から好ましい。シリンジ134が交換可能に構成されていない場合は、シリンジ134内を洗浄する構成をさらに付加することにより、シリンジ134を交換せずに使用することが可能となる。   The syringe pump 132 in the liquid feeding unit 130 includes a syringe 134 and a plunger 135 that can reciprocate inside the syringe 134. By the reciprocating motion of the plunger 135, the liquid is sucked and discharged quantitatively. If the syringe 134 is replaceable, the syringe 134 need not be cleaned. For this reason, it is preferable from the viewpoint of preventing contamination of impurities. In the case where the syringe 134 is not configured to be replaceable, it is possible to use the syringe 134 without replacing it by adding a configuration for cleaning the inside of the syringe 134.

送液ポンプ駆動機構133は、プランジャー135の駆動装置、およびシリンジポンプ132の移動装置を含む。シリンジポンプ132の駆動装置は、プランジャー135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132の送液量や送液速度を管理できるため、測定チップ10の残液量を管理する観点から好ましい。シリンジポンプ132の移動装置は、例えば、シリンジポンプ132を、シリンジ134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)との二方向に自在に動かす。シリンジポンプ132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 feed pump drive mechanism 133 includes a drive device for the plunger 135 and a moving device for the syringe pump 132. The drive device of the syringe pump 132 is a device for reciprocating the plunger 135, and includes, for example, a stepping motor. A driving device including a stepping motor is preferable from the viewpoint of managing the amount of liquid remaining in the measurement chip 10 because the amount of liquid fed and the liquid feeding speed of the syringe pump 132 can be managed. For example, the moving device of the syringe pump 132 freely moves the syringe pump 132 in two directions, that is, an axial direction (for example, a vertical direction) of the syringe 134 and a direction (for example, a horizontal direction) crossing the axial direction. The moving device of the syringe pump 132 is configured by, for example, a robot arm, a two-axis stage, or a turntable that can move up and down.

送液ユニット130は、液体チップ131より各種液体を吸引し、測定チップ10の収容部41内に供給する。このとき、プランジャー135を動かすことで、測定チップ10の収容部41内を液体が往復させることができ、収容部41内の液体を攪拌できる。これにより、収容部41内に提供された液体の濃度の均一化や、収容部41内における反応(例えば抗原抗体反応)の促進などを実現することができる。このような操作を行う観点から、測定チップ10の注入口は多層フィルムで保護されており、かつシリンジ134がこの多層フィルムを貫通した時に注入口を密閉できるように、測定チップ10およびシリンジ134が構成されていることが好ましい。   The liquid feeding unit 130 sucks various liquids from the liquid chip 131 and supplies the liquids into the accommodating portion 41 of the measuring chip 10. At this time, by moving the plunger 135, the liquid can reciprocate in the housing part 41 of the measurement chip 10, and the liquid in the housing part 41 can be stirred. Thereby, the concentration of the liquid provided in the container 41 can be made uniform, and the reaction (for example, antigen-antibody reaction) in the container 41 can be promoted. From the viewpoint of performing such operations, the measurement chip 10 and the syringe 134 are protected so as to be sealed when the injection port of the measurement chip 10 penetrates the multilayer film. It is preferable to be configured.

収容部1内の液体は、再びシリンジポンプ132で吸引され、液体チップ131などに排出される。これらの動作の繰り返しにより、収容部41内を洗浄したり、収容部41内において、第1の捕捉体と被測定物質を反応させたり、被測定物質と蛍光物質で標識された第2の捕捉体とを反応させたりすることができる。   The liquid in the storage unit 1 is again sucked by the syringe pump 132 and discharged to the liquid chip 131 and the like. By repeating these operations, the inside of the container 41 is washed, in the container 41, the first capturing body reacts with the substance to be measured, or the second capture that is labeled with the substance to be measured and the fluorescent substance. You can react with the body.

搬送ユニット140は、測定チップ10を測定位置または送液位置に搬送し、固定する。ここで「測定位置」とは、励起光照射ユニット110が測定チップ10に励起光αを照射し、それに伴い発生する蛍光βまたはプラズモン散乱光γを蛍光検出ユニット120が検出する位置である。また、「送液位置」とは、送液ユニット130が測定チップ10の収容部41内に液体を供給するか、または測定チップ10の収容部41内の液体を除去する位置である。搬送ユニット140は、搬送ステージ141およびチップホルダー142を含む。チップホルダー142は、搬送ステージ141に固定されており、測定チップ10を着脱可能に保持する。チップホルダー142の形状は、測定チップ10を保持することが可能であり、かつ励起光α、蛍光βおよびプラズモン散乱光γの光路を妨げない形状である。たとえば、チップホルダー142には、励起光α、蛍光βおよびプラズモン散乱光γが通過するための開口が設けられている。搬送ステージ141は、チップホルダー142を一方向およびその逆方向に移動させる。搬送ステージ141も、励起光α、蛍光βおよびプラズモン散乱光γの光路を妨げない形状である。搬送ステージ141は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。   The transport unit 140 transports and fixes the measurement chip 10 to the measurement position or the liquid feeding position. Here, the “measurement position” is a position where the excitation light irradiation unit 110 irradiates the measurement chip 10 with the excitation light α, and the fluorescence detection unit 120 detects the fluorescence β or the plasmon scattered light γ generated accordingly. Further, the “liquid feeding position” is a position where the liquid feeding unit 130 supplies the liquid into the housing part 41 of the measuring chip 10 or removes the liquid from the housing part 41 of the measuring chip 10. The transport unit 140 includes a transport stage 141 and a chip holder 142. The chip holder 142 is fixed to the transfer stage 141, and holds the measurement chip 10 in a detachable manner. The shape of the chip holder 142 is a shape that can hold the measurement chip 10 and does not obstruct the optical paths of the excitation light α, the fluorescence β, and the plasmon scattered light γ. For example, the chip holder 142 is provided with an opening through which excitation light α, fluorescence β, and plasmon scattered light γ pass. The transfer stage 141 moves the chip holder 142 in one direction and in the opposite direction. The transport stage 141 also has a shape that does not interfere with the optical paths of the excitation light α, fluorescence β, and plasmon scattered light γ. The transport stage 141 is driven by, for example, a stepping motor.

制御部150は、角度調整機構112、光源制御部113、位置切替え機構122、センサー制御部123、送液ポンプ駆動機構133および搬送ステージ141を制御する。制御部150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む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。   The control unit 150 controls the angle adjustment mechanism 112, the light source control unit 113, the position switching mechanism 122, the sensor control unit 123, the liquid feed pump drive mechanism 133, and the transport stage 141. The control unit 150 includes, for example, a known computer or microcomputer including an arithmetic device, a control device, a storage device, an input device, and an output device.

(測定方法)
次に、本実施の形態に係る測定方法を説明する。図2は、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。
(Measuring method)
Next, a measurement method according to this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the SPFS apparatus 100 when performing the measurement method of the embodiment.

まず、測定の準備をする(工程S10)。具体的には、SPSF装置100のチップホルダー142に前述の測定チップ10を設置する。また、測定チップ10の収容部41内に保湿剤が存在する場合には、収容部41内を洗浄して保湿剤を除去する。   First, preparation for measurement is performed (step S10). Specifically, the measurement chip 10 described above is installed in the chip holder 142 of the SPSF apparatus 100. Further, when a moisturizing agent is present in the housing part 41 of the measurement chip 10, the inside of the housing part 41 is washed to remove the moisturizing agent.

次いで、測定チップ10の金属膜30(成膜面22)に対する励起光αの入射角を増強角に設定する(工程S20)。具体的には、制御部150が、搬送ステージ141を制御して、測定チップ10を設置位置から測定位置に移動させる。この後、制御部150が、光源制御部113および角度調整部112を制御して、光源ユニット111から励起光αを金属膜30(成膜面22)の所定の位置に照射しながら、金属膜30(成膜面22)に対する励起光αの入射角を走査する。このとき、制御部150は、位置切替え機構122を制御して、光学フィルター125を受光ユニット121の光路外に移動させる。これとともに、制御部150は、センサー制御部123を制御して、受光センサー127でプラズモン散乱光γを検出する。制御部150は、励起光αの入射角とプラズモン散乱光γの強度との関係を含むデータを得る。そして、制御部150は、データを解析して、プラズモン散乱光γの強度が最大となる入射角(増強角)を決定する。最後に、制御部150は、角度調整部112を制御して、金属膜30(成膜面22)に対する励起光αの入射角を増強角に設定する。   Next, the incident angle of the excitation light α with respect to the metal film 30 (deposition surface 22) of the measurement chip 10 is set to an enhancement angle (step S20). Specifically, the control unit 150 controls the transfer stage 141 to move the measurement chip 10 from the installation position to the measurement position. Thereafter, the control unit 150 controls the light source control unit 113 and the angle adjustment unit 112 to irradiate the excitation light α from the light source unit 111 to a predetermined position of the metal film 30 (deposition surface 22). The incident angle of the excitation light α with respect to 30 (deposition surface 22) is scanned. At this time, the control unit 150 controls the position switching mechanism 122 to move the optical filter 125 out of the optical path of the light receiving unit 121. At the same time, the control unit 150 controls the sensor control unit 123 so that the light receiving sensor 127 detects the plasmon scattered light γ. The control unit 150 obtains data including the relationship between the incident angle of the excitation light α and the intensity of the plasmon scattered light γ. Then, the control unit 150 analyzes the data and determines an incident angle (enhancement angle) that maximizes the intensity of the plasmon scattered light γ. Finally, the control unit 150 controls the angle adjustment unit 112 to set the incident angle of the excitation light α with respect to the metal film 30 (deposition surface 22) as an enhancement angle.

ここで、上記増強角は、プリズム20の素材および形状、金属膜30の厚み、収容部41内の液体の屈折率などにより決まるが、収容部41内の液体の種類および量、プリズム20の形状誤差などの各種要因によりわずかに変動する。このため、測定を行うたびに増強角を決定することが好ましい。増強角は、0.1°程度のオーダーで決定される。   Here, the enhancement angle is determined by the material and shape of the prism 20, the thickness of the metal film 30, the refractive index of the liquid in the storage portion 41, etc., but the type and amount of the liquid in the storage portion 41, the shape of the prism 20. It varies slightly due to various factors such as errors. For this reason, it is preferable to determine the enhancement angle every time measurement is performed. The enhancement angle is determined on the order of about 0.1 °.

次いで、測定チップ10の収容部41に検体を提供し、測定チップ10内の金属膜30上に固定された第1の捕捉体に、検体中に含まれる被測定物質を特異的に結合させる(1次反応(工程S30))。なお、被測定物質の結合後、収容部41内には、緩衝液などを提供し、収容部41内を洗浄して、遊離の被測定物質などを除去する。   Next, the specimen is provided to the container 41 of the measurement chip 10 and the substance to be measured contained in the specimen is specifically bound to the first capturing body fixed on the metal film 30 in the measurement chip 10 ( Primary reaction (step S30)). Note that after the substance to be measured is bound, a buffer solution or the like is provided in the container 41, and the inside of the container 41 is washed to remove free substance to be measured.

ここで、本実施の形態で収容部41に提供する検体および被測定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。またこれらの検体に含まれる被測定物質の例には、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。   Here, the types of the specimen and the substance to be measured provided to the storage unit 41 in the present embodiment are not particularly limited. Examples of the specimen include body fluids such as blood, serum, plasma, urine, nasal fluid, saliva, semen, and diluted solutions thereof. Examples of substances to be measured contained in these specimens include nucleic acids (such as DNA and RNA), proteins (such as polypeptides and oligopeptides), amino acids, carbohydrates, lipids, and modified molecules thereof.

上記1次反応後、光学ブランク値を測定する(S40)。具体的には、制御部150が、搬送ステージ141を制御して、測定チップ10を設置位置から測定位置に移動させる。この後、制御部150が、光源制御部113を制御して、金属膜30(成膜面22)に向けて光源ユニット111から、増強角で励起光αを出射させる。これと同時に、制御部150は、センサー制御部123を制御して、受光センサー127で光の光量を検出し、これをブランク値として記録する。   After the first reaction, the optical blank value is measured (S40). Specifically, the control unit 150 controls the transfer stage 141 to move the measurement chip 10 from the installation position to the measurement position. Thereafter, the control unit 150 controls the light source control unit 113 to emit the excitation light α from the light source unit 111 at an enhancement angle toward the metal film 30 (deposition surface 22). At the same time, the control unit 150 controls the sensor control unit 123 to detect the amount of light by the light receiving sensor 127, and records this as a blank value.

続いて、金属膜30上の第1の捕捉体に結合した被測定物質に、蛍光物質で標識された第2の捕捉体を結合させる(2次反応(工程S50))。具体的には、制御部150が、搬送ステージ141を制御して、測定チップ10を測定位置から送液位置に移動させる。この後、制御部150は、送液ポンプ駆動機構133を制御して、液体チップ131中の第2の捕捉体を含む標識液を収容部41内に提供する。ここで、第2の捕捉体は、被測定物質の、第1の捕捉体が特異的に結合する部位とは異なる部位に、特異的に結合する物質である。また、当該第2の捕捉体には、蛍光物質が結合している。したがって、標識液を収容部41に提供すると、第1の捕捉体に結合している被測定物質に第2の捕捉体が特異的に結合し、被測定物質が、間接的に蛍光物質で標識される。なお、被測定物質を蛍光物質で標識後、収容部41内には、緩衝液などを提供し、収容部41内を洗浄して、遊離の第2の捕捉体などを除去する。   Subsequently, the second capturing body labeled with the fluorescent material is bound to the substance to be measured bound to the first capturing body on the metal film 30 (secondary reaction (step S50)). Specifically, the control unit 150 controls the transfer stage 141 to move the measurement chip 10 from the measurement position to the liquid feeding position. Thereafter, the control unit 150 controls the liquid feed pump drive mechanism 133 to provide the labeling liquid including the second capturing body in the liquid chip 131 in the storage unit 41. Here, the second capturing body is a substance that specifically binds to a site of the substance to be measured that is different from the site to which the first capturing body specifically binds. In addition, a fluorescent substance is bound to the second capturing body. Therefore, when the labeling solution is provided to the storage unit 41, the second capturing body specifically binds to the substance to be measured that is bound to the first capturing body, and the substance to be measured is indirectly labeled with the fluorescent substance. Is done. After the substance to be measured is labeled with a fluorescent substance, a buffer solution or the like is provided in the container 41, and the container 41 is washed to remove the free second capturing body and the like.

ここで、第2の捕捉体は、第1の捕捉体が被測定物質に特異的に結合する部位とは異なる部位に、特異的に結合する物質であればよく、被測定物質に特異的な生体分子(例えばモノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、核酸アプタマーなど)であってもよく、その断片などであってもよい。また、第2の捕捉体は、1分子からなるものであってもよく、2以上の分子が複合した複合体であってもよい。   Here, the second capturing body may be any substance that specifically binds to a site different from the site where the first capturing body specifically binds to the substance to be measured, and is specific to the substance to be measured. It may be a biomolecule (for example, a monoclonal antibody, a polyclonal antibody, a nucleic acid aptamer, etc.), or a fragment thereof. The second capturing body may be composed of one molecule or a complex in which two or more molecules are complexed.

また、第2の捕捉体に結合している蛍光物質は、金属膜表面に発生する局在場光によって励起され、蛍光を発する物質であれば、特に限定されず、公知の各種蛍光物質(例えばローダミン骨格を含む蛍光物質)でありうる。蛍光物質の具体例には、バイオティウム(Biotium)社製の蛍光色素(例えばCF Dye(商品名)350、405M、532、543、555、568、594、642、650、667、663、681、680、755、770)などが含まれる。   The fluorescent substance bound to the second capturing body is not particularly limited as long as it is a substance that emits fluorescence by being excited by the localized field light generated on the surface of the metal film. A fluorescent substance containing a rhodamine skeleton). Specific examples of the fluorescent material include fluorescent dyes manufactured by Biotium (for example, CF Dye (trade name) 350, 405M, 532, 543, 555, 568, 594, 642, 650, 667, 663, 681, 680). , 755, 770) and the like.

また、第2の捕捉体1つ当たりに結合している蛍光物質の数は、8〜22であり、好ましくは13〜16である。「第2の捕捉体1つ当たりに結合している蛍光物質の数」とは、収容部41内に提供する、複数の第2の捕捉体に、それぞれ結合している蛍光物質の数の平均値である。したがって、収容部41内に提供する標識液には、蛍光物質が8未満、もしくは22超結合した第2の捕捉体が、一部含まれていてもよい。   In addition, the number of fluorescent substances bound to one second capturing body is 8 to 22, and preferably 13 to 16. “The number of fluorescent substances bonded to one second capturing body” means the average number of fluorescent substances bonded to each of the plurality of second capturing bodies provided in the accommodating portion 41. Value. Therefore, the labeling solution provided in the storage unit 41 may include a part of the second capturing body in which the fluorescent substance is less than 8 or more than 22 bound.

ここで、第2の捕捉体1つ当たりに結合している蛍光物質の量は、第2の捕捉体に蛍光物質を結合させる際の第2の捕捉体と蛍光物質との仕込み比や、反応時間、反応時の温度により、調整可能であるが、反応時間や反応時の温度のみでは、蛍光物質の結合量を一定以上に増加させることは難しい。そこで、蛍光物質の結合量を多くする場合には、仕込み比で調整することが好ましい。また、収容部41に提供する、第2の捕捉体1つ当たりに結合している蛍光物質の数(平均値)は、以下の方法により測定できる。吸光光度計により、蛍光物質が結合している第2の捕捉体について吸光度を測定し、第2の捕捉体の量及び蛍光物質の量をそれぞれ算出する。そして、第2の補足体の量に対する蛍光物質の量の比率を算出し、当該値を、蛍光物質の数とする。   Here, the amount of the fluorescent substance bound to one second capturing body is determined by the charging ratio of the second capturing body and the fluorescent substance when the fluorescent substance is bound to the second capturing body, the reaction Although it can be adjusted depending on the time and temperature at the time of reaction, it is difficult to increase the binding amount of the fluorescent substance beyond a certain level only by the reaction time and temperature at the time of reaction. Therefore, when increasing the binding amount of the fluorescent substance, it is preferable to adjust by the charging ratio. In addition, the number (average value) of fluorescent substances bonded to each second capturing body provided to the storage unit 41 can be measured by the following method. Using an absorptiometer, the absorbance of the second capture body to which the fluorescent substance is bound is measured, and the amount of the second capture body and the amount of the fluorescent substance are calculated. And the ratio of the quantity of the fluorescent substance with respect to the quantity of the 2nd supplement is calculated, and let the said value be the number of fluorescent substances.

次いで、収容部41の底面(金属膜30)上に、蛍光物質で標識された被測定物質が第1の捕捉体を介して配置された状態で、プリズム20を通して励起光αを増強角で金属膜30(成膜面22)に照射する。そして、被測定物質を標識する蛍光物質からの蛍光値を測定する(測定工程(工程S60))。具体的には、制御部150が、搬送ステージ141を制御して、測定チップ10を送液位置から測定位置に移動させる。この後、制御部150は、光源制御部113を制御して、金属膜30(成膜面22)に向けて光源ユニット111から励起光αを出射させる。これと同時に、制御部150は、センサー制御部123を制御して、受光センサー127で蛍光βと同じ波長の光の光量を検出する。   Next, with the substance to be measured labeled with a fluorescent substance disposed on the bottom surface (metal film 30) of the accommodating portion 41 via the first capturing body, the excitation light α is increased with the enhancement angle through the prism 20. The film 30 (deposition surface 22) is irradiated. And the fluorescence value from the fluorescent substance which labels a to-be-measured substance is measured (measurement process (process S60)). Specifically, the control unit 150 controls the transfer stage 141 to move the measurement chip 10 from the liquid feeding position to the measurement position. Thereafter, the control unit 150 controls the light source control unit 113 to emit the excitation light α from the light source unit 111 toward the metal film 30 (film formation surface 22). At the same time, the control unit 150 controls the sensor control unit 123 to detect the amount of light having the same wavelength as the fluorescence β by the light receiving sensor 127.

最後に、被測定物質の存在または量を示すシグナル値を算出する(工程S70)。蛍光値は、主として、被測定物質を標識する蛍光物質に由来する蛍光成分(シグナル値)と、光学ブランク値とを含む。したがって、制御部150は、工程S60で得られた蛍光値から工程S40で得られた光学ブランク値を引くことで、被測定物質の量に相関するシグナル値を算出することができる。そして、あらかじめ作成しておいた検量線により、被測定物質の量や濃度などに換算する。   Finally, a signal value indicating the presence or amount of the substance to be measured is calculated (step S70). The fluorescence value mainly includes a fluorescent component (signal value) derived from a fluorescent substance that labels the substance to be measured, and an optical blank value. Therefore, the control unit 150 can calculate a signal value correlated with the amount of the substance to be measured by subtracting the optical blank value obtained in step S40 from the fluorescence value obtained in step S60. Then, it is converted into the amount and concentration of the substance to be measured using a calibration curve prepared in advance.

(効果)
前述のように、一般的なSPFSでは、標識率を、蛍光試薬メーカーが推奨する範囲内(通常7以下)としている。これに対し、本実施の形態のように、標識率を8〜22とすると、検出されるシグナル値が非常に高くなる。その一方で、検出されるノイズは、標識率が7以下である場合と比較して殆ど変化しない。したがって、SPFSを行った場合、検出されるS(シグナル)/N(ノイズ)比を従来得られる値より、非常に高めることができ、感度よく被測定物質の量などを特定することが可能となる。
(effect)
As described above, in general SPFS, the labeling rate is set within the range recommended by the fluorescent reagent manufacturer (usually 7 or less). On the other hand, when the labeling rate is 8 to 22 as in the present embodiment, the detected signal value becomes very high. On the other hand, the detected noise hardly changes compared to the case where the labeling rate is 7 or less. Therefore, when SPFS is performed, the S (signal) / N (noise) ratio to be detected can be greatly increased from a conventionally obtained value, and the amount of a substance to be measured can be specified with high sensitivity. Become.

また、本実施の形態のSPFSでは、蛍光検出時に照射する励起光量を少なくしても、十分に高いシグナル値が得られる。一方、励起光量を少なくすることで、ノイズを全体的に低減することもできる。したがって、本実施の形態によれば、従来より少ない励起光量でSPFSを行うことも可能であり、その際、感度よく被測定物質の量などを特定することが可能となる。   Further, in the SPFS of the present embodiment, a sufficiently high signal value can be obtained even if the amount of excitation light irradiated at the time of fluorescence detection is reduced. On the other hand, noise can be reduced as a whole by reducing the amount of excitation light. Therefore, according to the present embodiment, SPFS can be performed with a smaller amount of excitation light than in the past, and at that time, the amount of the substance to be measured can be specified with high sensitivity.

また、本実施の形態によれば、反応場に提供する蛍光物質の量を少なくしても、十分に高いシグナル値が得られる。したがって、本実施の形態によれば少ない第2の捕捉体で、感度よく被測定物質の量などを特定することも可能であり、コストを抑制することができる。   Further, according to the present embodiment, a sufficiently high signal value can be obtained even if the amount of the fluorescent substance provided to the reaction field is reduced. Therefore, according to the present embodiment, the amount of the substance to be measured can be specified with high sensitivity with a small number of second capturing bodies, and the cost can be suppressed.

なお、本実施の形態で使用する測定チップ10と、蛍光物質で標識された第2の捕捉体と、を組み合わせて測定用キットとすることができる。当該測定用キットにおいて、蛍光物質で標識された第2の捕捉体は、粉体状であってもよく、液体状であってもよい。   Note that the measurement chip 10 used in the present embodiment and the second capturing body labeled with a fluorescent substance can be combined to form a measurement kit. In the measurement kit, the second capturing body labeled with a fluorescent substance may be in the form of powder or liquid.

[その他の実施の形態]
上述の実施の形態では、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(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、この形態に限定されない。図3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3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。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the prism coupling (PC) -SPFS (measuring method) and the measuring apparatus for coupling (coupling) photons and surface plasmons using the prism 20 on which the metal film 30 is formed have been described. . However, the measurement method and the measurement chip according to the present invention are not limited to this form. FIG. 3 is a perspective view of the metal film 30a including the diffraction grating. In the measuring method and measuring apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 3, a measuring chip having a metal film 30a including a diffraction grating may be used. Also in this case, photons and surface plasmons can be combined to emit plasmon scattered light γ from the metal film 30a. In this case, the prism 20 is not necessary. Moreover, the excitation light irradiation unit 110 is disposed on the metal film 30a side of the measurement chip, and irradiates the excitation light α toward the diffraction grating in the fluorescence β detection step and the plasmon scattered light γ detection step.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited by these Examples.

[実施例1]
(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チップを準備した。そして、当該プリズムの金属膜に、第1の捕捉体(抗トロポニン抗体)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。
[Example 1]
(1) Preparation of measurement chip A chip having a metal film disposed on one surface of a prism was prepared. And the 1st capture body (anti-troponin antibody) was fixed to the metal film of the said prism. And the flow-path lid | cover was mounted on the metal film, and it was set as the measurement chip. The measurement chip was placed in the chip holder of the SPFS apparatus.

(2)1次反応
被測定物質であるトロポニンを含む検体を150μL(検体希釈液0.05% Tween含有PBS pH7.4、3%BSA、被測定物質濃度10〜15ng/mL)を準備した。そして、当該検体を測定チップの収容部(流路)内に往復送液することで、流路内に固定された第1の捕捉体に検体中の被測定物質を特異的に反応(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660nm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。
(2) Primary reaction 150 μL of a specimen containing troponin as a substance to be measured was prepared (specimen diluent 0.05% Tween-containing PBS pH 7.4, 3% BSA, substance to be measured having a concentration of 10 to 15 ng / mL). The sample is then reciprocated into the measurement chip housing (flow channel), whereby the substance to be measured in the sample reacts specifically with the first capturing body fixed in the flow channel (primary). Reaction).
Next, the specimen in the flow channel was removed, and the flow channel was washed with a washing solution (PBS pH 7.4 containing 0.05% Tween). Thereafter, a measurement solution (0.05% Tween, 5% BSA-containing PBS pH 7.4) was placed in the flow path, and excitation light having a wavelength of 660 nm was irradiated from the prism side to the metal film at an enhancement angle. Then, light emitted from the reaction field was detected to obtain an optical blank value.

(3)蛍光物質で標識された第2の捕捉体の準備
第2の捕捉体(トロポニンの第一の補足体が結合する部位とは異なる部位に結合する抗トロポニン抗体)を1mg/mLの濃度で含む溶液(1xPBS、pH7.4)100μLと、1M重炭酸ナトリウム10μL(pH8.3)とを混合した。一方、ローダミン骨格を有する蛍光物質CF660R(バイオティウム社製)1μmolを脱水ジメチルスルホキシド(DMSO)250μLに溶解した。その後、第2の捕捉体を含む溶液110μLと、蛍光物質を含む溶液2.8μLとを混合し、室温にて1時間反応させた。反応後、限外濾過により、未反応の蛍光物質を取り除いた。反応物の第2の補足体の濃度及び蛍光物質の濃度を吸光光度計にて確認し、蛍光物質の結合量を算出したところ、第2の捕捉体1つ当たり、蛍光物質が平均9.2個結合していた。なお、蛍光物質CF660R(バイオティウム社製)のメーカー推奨値は、4〜7である。
(3) Preparation of second capture body labeled with fluorescent substance Concentration of 1 mg / mL of second capture body (antitroponin antibody that binds to a site different from the site to which the first complement of troponin binds) 100 μL of the solution (1 × PBS, pH 7.4) and 10 μL of 1M sodium bicarbonate (pH 8.3) were mixed. On the other hand, 1 μmol of a fluorescent substance CF660R having a rhodamine skeleton (manufactured by Biotium) was dissolved in 250 μL of dehydrated dimethyl sulfoxide (DMSO). Thereafter, 110 μL of the solution containing the second capturing body and 2.8 μL of the solution containing the fluorescent substance were mixed and reacted at room temperature for 1 hour. After the reaction, unreacted fluorescent material was removed by ultrafiltration. When the concentration of the second supplement of the reactant and the concentration of the fluorescent substance were confirmed with an absorptiometer and the amount of the fluorescent substance bound was calculated, the average fluorescent substance was 9.2 per second capture body. It was united. In addition, the manufacturer recommended value of the fluorescent material CF660R (manufactured by Biotium) is 4 to 7.

(4)2次反応、及びシグナル値の算出
その後、上述のように作製した蛍光物質で標識された第2の捕捉体を含む標識液40μL(標識抗体希釈液PBS pH7.4、1%BSA、被測定物質濃度:4μg/mL)を流路内に往復送液し、流路内に第1の捕捉体を介して配置された被測定物質に、第2の捕捉体を結合(2次反応)させた。
2次反応の後、流路内の標識液を除去し、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、励起光を増強角で照射して、反応場から放出される蛍光強度を検出した。そして、蛍光の検出値から光学ブランク値を引き、当該値をシグナル値とした。
(4) Calculation of secondary reaction and signal value Thereafter, 40 μL of a labeling solution containing a second capturing body labeled with a fluorescent substance prepared as described above (labeled antibody diluent PBS pH 7.4, 1% BSA, (Measurement substance concentration: 4 μg / mL) is sent back and forth in the flow path, and the second capture body is bound to the measurement target substance disposed in the flow path via the first capture body (secondary reaction). )
After the secondary reaction, the labeling solution in the channel was removed, and the inside of the channel was washed with the same washing solution as described above. Thereafter, in the same manner as the measurement of the optical blank value, the measurement solution was put in the flow path, and the excitation light was irradiated at the enhancement angle to detect the fluorescence intensity emitted from the reaction field. Then, the optical blank value was subtracted from the fluorescence detection value, and the value was used as the signal value.

[実施例2、3、および比較例1〜6]
第2の捕捉体と蛍光物質との反応当量比を変更し、第2の捕捉体に結合させる蛍光物質の平均個数を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にシグナル値を算出した。なお、各シグナル値については、比較例1で得られたシグナル値を100%とし、各実施例および比較例のシグナル値を、比較例1に対する相対強度(%)で評価した。当該相対強度を表1に示す。
[Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 6]
The signal value was the same as in Example 1 except that the reaction equivalent ratio between the second capture body and the fluorescent substance was changed and the average number of fluorescent substances to be bound to the second capture body was changed as shown in Table 1. Was calculated. In addition, about each signal value, the signal value obtained by the comparative example 1 was made into 100%, and the signal value of each Example and the comparative example was evaluated by relative intensity (%) with respect to the comparative example 1. The relative intensity is shown in Table 1.

[参考例]
一方、各実施例及び比較例の際に生じるノイズや、シグナル/ノイズ比を確認するため、トロポニンを含む検体の代わりに、トロポニンを含まない緩衝液を送液した以外は実施例1〜3、及び比較例1〜6と同様に、光学ブランク値、及び蛍光強度を測定した。そして、検出された蛍光強度から光学ブランク値を引いた値をノイズ値とした。当該ノイズ値を表1に示す。また、比較例1に相当するノイズ値を100%とし、各実施例および比較例に相当するノイズ値を、相対強度(%)で表した。これらの値も表1に示す。
その後、各実施例及び比較例で算出したシグナル値と、上記で算出したノイズ値との比(S/N比=シグナル値強度/ノイズ値強度)を算出した。さらに比較例1のS/N比を100%とし、各実施例及び比較例のS/N比を、相対強度(%)で表した。これらの値も表1に示す。
[Reference example]
On the other hand, in order to confirm the noise generated in each Example and Comparative Example, and the signal / noise ratio, Examples 1-3, except that a buffer solution not containing troponin was sent instead of the sample containing troponin. And the optical blank value and fluorescence intensity were measured similarly to Comparative Examples 1-6. And the value which subtracted the optical blank value from the detected fluorescence intensity was made into the noise value. The noise value is shown in Table 1. Further, the noise value corresponding to Comparative Example 1 was set to 100%, and the noise value corresponding to each Example and Comparative Example was expressed in relative intensity (%). These values are also shown in Table 1.
Then, the ratio (S / N ratio = signal value intensity / noise value intensity) between the signal value calculated in each example and comparative example and the noise value calculated above was calculated. Furthermore, the S / N ratio of Comparative Example 1 was set to 100%, and the S / N ratios of Examples and Comparative Examples were expressed as relative strength (%). These values are also shown in Table 1.

Figure 2017057136
Figure 2017057136

[結果]
第2の捕捉体に結合する蛍光物質の数(標識率)と、シグナル値(相対値)、ノイズ値(相対値)、及びシグナル/ノイズ比(相対値)と、の関係を示すグラフを、図4に示す。上記表1および図4に示されるように、第2の捕捉体一つ当たりに結合する蛍光物質の数が8個未満である場合(比較例1〜5)、シグナル値の相対強度が200%未満であるのに対し、蛍光物質の数が8〜22個であると、上記シグナル値の相対強度が200%を超える値を示した(実施例1〜3)。また、これらの実施例1〜3では、S/N比が150以上であり、比較例1と比較して高い値を示した。つまり、蛍光物質の数を上記範囲とすることで、高い感度で蛍光を検出(被測定物質量を測定)できることがわかる。一方、第2の捕捉体一つ当たりに結合する蛍光物質の量が22個を超えると、シグナル値の相対強度が低くなり、比較例1と比較してS/N比も低くなった(比較例6)。第2の捕捉体に結合した蛍光物質どうしの距離が近くなったため、濃度消光が生じやすくなったと推察される。
[result]
A graph showing the relationship between the number of fluorescent substances bound to the second capturing body (labeling rate), signal value (relative value), noise value (relative value), and signal / noise ratio (relative value), As shown in FIG. As shown in Table 1 and FIG. 4, when the number of fluorescent substances bound per second capturing body is less than 8 (Comparative Examples 1 to 5), the relative intensity of the signal value is 200%. On the other hand, when the number of fluorescent substances was 8 to 22, the relative intensity of the signal value exceeded 200% (Examples 1 to 3). Moreover, in these Examples 1-3, S / N ratio was 150 or more, and the high value was shown compared with the comparative example 1. That is, it can be seen that by setting the number of fluorescent substances in the above range, fluorescence can be detected (measured substance amount) with high sensitivity. On the other hand, when the amount of the fluorescent substance that binds to each second capturing body exceeds 22, the relative intensity of the signal value decreases, and the S / N ratio also decreases compared to Comparative Example 1 (Comparison Example 6). It is presumed that concentration quenching is likely to occur because the distance between the fluorescent substances bound to the second capturing body is short.

以上の結果から分かるとおり、本発明の実施の形態を採用することにより、感度よく、被測定物質の量を正確に測定することができる。   As can be seen from the above results, the amount of the substance to be measured can be accurately measured with high sensitivity by employing the embodiment of the present invention.

本出願は、2015年9月29日出願の特願2015−191380号に基づく優先権を主張する。これらの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. 2015-191380 of an application on September 29, 2015. The contents described in these application specifications and drawings are all incorporated herein.

本発明に係る被測定物質の測定方法および測定キットによれば、被測定物質を高い感度で測定することができるため、例えば疾患の検査などに有用である。   According to the measurement method and measurement kit for a substance to be measured according to the present invention, the substance to be measured can be measured with high sensitivity, and thus it is useful for, for example, examination of diseases.

10 測定チップ
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
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Measurement chip | tip 20 Prism 21 Incidence surface 22 Deposition surface 23 Output surface 30 Metal film 40 Flow path cover 41 Storage part 100 SPFS apparatus 110 Excitation light irradiation unit 111 Light source unit 112 Angle adjustment mechanism 113 Light source control part 120 Fluorescence detection unit 121 Light reception Unit 122 Position switching mechanism 123 Sensor control unit 124 First lens 125 Optical filter 126 Second lens 127 Light receiving sensor 130 Liquid feed unit 131 Liquid chip 132 Syringe pump 133 Liquid feed pump drive mechanism 134 Syringe 135 Plunger 140 Transport unit 141 Transport stage 142 Chip holder 150 Control unit α Excitation light β Fluorescence γ Plasmon scattered light

Claims (7)

金属膜と、前記金属膜上に固定され、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、を含む測定チップに検体を提供し、前記検体が含む前記被測定物質を前記第1の捕捉体に結合させる工程と、
前記第1の捕捉体に結合した前記被測定物質に、前記被測定物質の前記第1の捕捉体と結合する部位とは異なる部位に特異的に結合するための認識部位を有し、かつ蛍光物質により標識された第2の捕捉体を結合させる工程と、
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するとともに、前記表面プラズモン共鳴に基づく局在場光にて励起された前記蛍光物質が発する蛍光を検出する工程と、
を含む、表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法であって、
前記第2の捕捉体一つ当たりに結合した前記蛍光物質の数が8〜22である、
表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法。
A sample is provided on a measurement chip that includes a metal film and a first capturing body that is fixed on the metal film and has a recognition site for specifically binding to the substance to be measured. Binding a measurement substance to the first capturing body;
The substance to be measured bound to the first capturing body has a recognition site for specifically binding to a site different from the site to bind to the first capturing body of the material to be measured and is fluorescent. Binding a second capturer labeled with a substance;
Irradiating the metal film with light so that surface plasmon resonance is generated, and detecting fluorescence emitted by the fluorescent material excited by localized field light based on the surface plasmon resonance;
A surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy method comprising:
The number of the fluorescent substance bound per one second capturing body is 8-22,
Surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy measurement method.
前記第2の捕捉体一つ当たりに結合した前記蛍光物質の数が13〜16である、請求項1に記載の表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法。   The surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopic measurement method according to claim 1, wherein the number of the fluorescent substances bonded per one second capturing body is 13 to 16. 前記蛍光物質が、ローダミン骨格を含む、
請求項1または2に記載の表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法。
The fluorescent material includes a rhodamine skeleton,
The method of measuring surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy according to claim 1 or 2.
前記測定チップが、プリズムと、前記プリズムの一面に形成された前記金属膜と、前記第1の捕捉体と、を含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法。
The measurement chip includes a prism, the metal film formed on one surface of the prism, and the first capturing body.
The surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy measurement method according to any one of claims 1 to 3.
前記測定チップが、支持体と、前記支持体上に配置された、回折格子を含む前記金属膜と、前記第1の捕捉体と、を含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面プラズモン励起増強蛍光分光測定方法。
The measurement chip includes a support, the metal film including a diffraction grating disposed on the support, and the first capturing body.
The surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy measurement method according to any one of claims 1 to 3.
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金属膜と、前記金属膜上に固定され、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、を有する測定チップ、および
前記被測定物質の前記第1の捕捉体と結合する部位とは異なる部位に特異的に結合するための認識部位を有し、かつ蛍光物質により標識された第2の捕捉体、
を含む、測定用キットであって、
前記第2の捕捉体一つ当たりに結合した前記蛍光物質の数が8〜22である、
測定用キット。
A prism made of a dielectric, a metal film disposed on one surface of the prism, a first capturing body fixed on the metal film and having a recognition site for specifically binding to a substance to be measured; And a second capture having a recognition site for specifically binding to a site different from the site of binding to the first capture body of the substance to be measured and labeled with a fluorescent material body,
A measurement kit comprising:
The number of the fluorescent substance bound per one second capturing body is 8-22,
Measurement kit.
支持体と、前記支持体上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、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、および
前記被測定物質の前記第1の捕捉体と結合する部位とは異なる部位に特異的に結合するための認識部位を有し、かつ蛍光物質により標識された第2の捕捉体、
を含む、測定用キットであって、
前記第2の捕捉体一つ当たりに結合した前記蛍光物質の数が8〜22である、
測定用キット。
A support, a metal film including a diffraction grating disposed on the support, a first capturing body having a recognition site fixed on the metal film and specifically binding to a substance to be measured; And a second capture having a recognition site for specifically binding to a site different from the site binding to the first capture body of the substance to be measured and labeled with a fluorescent material body,
A measurement kit comprising:
The number of the fluorescent substance bound per one second capturing body is 8-22,
Measurement kit.
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