JPWO2019221040A1 - Specimen detection chip and sample detection device using it - Google Patents
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Abstract
[課題]反応工程中におけるウェル内の液体の残存による検出精度の低下を抑制することができ、かつ、検出工程中におけるウェル内の液体の液面による検出結果への影響を抑制することができ、また、検体検出装置を小型化することができる検体検出チップ及びこれを用いた検体検出装置を提供する。[解決手段]アナライトを捕捉する反応場を有する側壁部材と、側壁部材と隣接して配置されるピペットチップとを備え、反応場がピペットチップ内に導入される液体と接触するように、ピペットチップに開口部が設けられるとともに、ピペットチップと誘電体部材が配置される検体検出チップとする。[Problem] It is possible to suppress a decrease in detection accuracy due to residual liquid in the well during the reaction step, and it is possible to suppress the influence of the liquid level of the liquid in the well on the detection result during the detection step. Further, the present invention provides a sample detection chip capable of downsizing the sample detection device and a sample detection device using the same. SOLUTION: The pipette is provided with a side wall member having a reaction field for capturing the analite and a pipette tip arranged adjacent to the side wall member so that the reaction field is in contact with a liquid introduced into the pipette tip. The tip is provided with an opening, and the pipette tip and the dielectric member are arranged as a sample detection tip.
Description
本発明は、検体検出チップ(センサーチップ)内に含まれる測定対象物質の検出を行う検体検出装置及びこれで用いる検体検出チップに関する。 The present invention relates to a sample detection device that detects a substance to be measured contained in a sample detection chip (sensor chip) and a sample detection chip used therein.
従来、極微少な物質の検出を行う場合において、物質の物理的現象を応用することでこのような物質の検出を可能とした様々な検体検出方法が提案されている。
このような検体検出方法としては、例えば、試料液に含まれる測定対象物質である抗原と、標識物質で標識された抗体または抗原との抗原抗体反応を利用して、測定対象物質の有無やその量を測定する免疫測定法(イムノアッセイ)が知られている。Conventionally, various sample detection methods have been proposed that enable the detection of such a substance by applying the physical phenomenon of the substance in the case of detecting a very small substance.
As such a sample detection method, for example, the presence or absence of the substance to be measured and the presence or absence of the substance to be measured and the presence or absence of the substance to be measured by utilizing the antigen-antibody reaction between the antigen, which is the substance to be measured contained in the sample solution, and the antibody or antigen labeled with the labeling substance. An immunoassay that measures the amount is known.
免疫測定法には、標識物質として蛍光物質を用いた蛍光免疫測定法(FIA)などが知られている。
例えば、蛍光免疫測定法を利用した検体検出装置としては、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光が共鳴することにより、高い光出力を得る現象(表面プラズモン共鳴(SPR:Surface Plasmon Resonance)現象)を応用し、例えば、生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにした表面プラズモン共鳴装置(以下、「SPR装置」とも言う)が挙げられる。As an immunoassay, a fluorescent immunoassay (FIA) or the like using a fluorescent substance as a labeling substance is known.
For example, as a sample detection device using a fluorescence immunoassay, a phenomenon in which electrons and light resonate in a minute region such as a nanometer level to obtain a high light output (Surface Plasmon Resonance (SPR)). A surface plasmon resonance apparatus (hereinafter, also referred to as “SPR apparatus”) that applies a phenomenon) to detect extremely minute analysts in a living body can be mentioned.
また、特許文献1に開示されるように、表面プラズモン共鳴(SPR)現象を応用した、表面プラズモン励起増強蛍光分光法(SPFS:Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy)の原理に基づき、SPR装置よりもさらに高精度にアナライト検出を行えるようにした表面プラズモン励起増強蛍光分光測定装置(以下、「SPFS装置」とも言う)も、このような検体検出装置の一つである。 Further, as disclosed in Patent Document 1, based on the principle of surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS) to which the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon is applied, the SPR apparatus is more than the SPR apparatus. A surface plasmon excitation-enhanced fluorescence spectroscopic measurement device (hereinafter, also referred to as “SPFS device”) capable of performing analyte detection with higher accuracy is one such sample detection device.
SPFS装置では、誘電体部材と、誘電体部材の上面に隣接する金属膜と、金属膜の上面に配置される液保持部材とを備えるセンサーチップが用いられる。このようなセンサーチップでは、金属膜上に、アナライトを捕捉するためのリガンドを有する反応場が設けられている。 In the SPFS device, a sensor chip including a dielectric member, a metal film adjacent to the upper surface of the dielectric member, and a liquid holding member arranged on the upper surface of the metal film is used. In such a sensor chip, a reaction field having a ligand for capturing the analyte is provided on the metal membrane.
液保持部材に、アナライトを含む試料液を供給することにより、アナライトがリガンドにより捕捉される(一次反応)。この状態で、蛍光物質で標識された二次抗体を含む液体(標識液)を液保持部材に導入する。液保持部材内では、抗原抗体反応(二次反応)によって、リガンドにより補足されているアナライトが蛍光物質で標識される。 By supplying the sample liquid containing the analite to the liquid holding member, the analyte is captured by the ligand (primary reaction). In this state, a liquid containing a secondary antibody labeled with a fluorescent substance (labeled liquid) is introduced into the liquid holding member. In the liquid holding member, the antigen-antibody reaction (secondary reaction) causes the analyte supplemented by the ligand to be labeled with a fluorescent substance.
この状態で、誘電体部材を介して表面プラズモン共鳴が生じる角度で励起光を金属膜に照射すると、金属膜表面に発生した表面プラズモン光により蛍光物質が励起され、蛍光物質から蛍光が生じる。この蛍光を検出することにより、アナライトの有無やその量を測定することができる。 In this state, when the metal film is irradiated with excitation light at an angle at which surface plasmon resonance occurs via the dielectric member, the fluorescent substance is excited by the surface plasmon light generated on the surface of the metal film, and fluorescence is generated from the fluorescent substance. By detecting this fluorescence, it is possible to measure the presence or absence of and the amount of the announcer.
このようなセンサーチップの液保持部材としては、特許文献2に開示されるように、試料液等を一時的に貯留するためのウェル部材や、試料液等を金属膜上の反応場に対して循環させることができる流路部材などが用いられている。 As the liquid holding member of such a sensor chip, as disclosed in Patent Document 2, a well member for temporarily storing a sample liquid or the like or a sample liquid or the like is placed on a reaction field on a metal film. A flow path member or the like that can be circulated is used.
特許文献2に記載のウェル部材を用いたセンサーチップ(ウェル型センサーチップ)では、ウェルの底面に金属膜及び反応場が設けられているため、ウェル内の液体を除去する際に、ピペットなどの送液手段の先端が金属膜又は反応場に接触して、これらを破損してしまうおそれがあった。このため、送液手段の先端をウェルの底面に押し付けることができず、ウェル内の液体を十分に除去することが困難であった。このように、ウェル内に液体が残存してしまうと、各種反応が適切に進まず、検出精度が低下してしまうおそれがある。 In the sensor chip (well type sensor chip) using the well member described in Patent Document 2, since a metal film and a reaction field are provided on the bottom surface of the well, when removing the liquid in the well, a pipette or the like is used. There was a risk that the tip of the liquid feeding means would come into contact with the metal film or the reaction field and damage them. Therefore, the tip of the liquid feeding means could not be pressed against the bottom surface of the well, and it was difficult to sufficiently remove the liquid in the well. If the liquid remains in the well in this way, various reactions may not proceed properly and the detection accuracy may decrease.
また、特許文献2に記載の検体検出装置では、検出部は、ウェルの上方に配置されており、ウェル内の液体の液面を通過した蛍光を検出している。このため、ウェルの内径が小さい場合には、蛍光の検出結果がメニスカスの影響を受けてしまう。また、ウェルの内径が大きい場合であっても、蛍光の検出結果が液面に存在する気泡の影響を受けてしまうおそれがある。 Further, in the sample detection device described in Patent Document 2, the detection unit is arranged above the well and detects the fluorescence that has passed through the liquid surface of the liquid in the well. Therefore, when the inner diameter of the well is small, the fluorescence detection result is affected by the meniscus. Further, even when the inner diameter of the well is large, the fluorescence detection result may be affected by the bubbles existing on the liquid surface.
また、ウェル型センサーチップでは、必要な試料液の量が比較的大きくなり、これに伴い、ウェル型センサーチップによる検体検出装置は大型化してしまう傾向にある。 Further, in the well type sensor chip, the amount of the required sample liquid becomes relatively large, and the sample detection device using the well type sensor chip tends to become large in size accordingly.
本発明は、反応工程中におけるウェル内の液体の残存による検出精度の低下を抑制することができ、かつ、検出工程中におけるウェル内の液体の液面による検出結果への影響を抑制することができる検体検出チップ及びこれを用いた検体検出装置を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy due to residual liquid in the well during the reaction step, and it is possible to suppress the influence of the liquid level of the liquid in the well on the detection result during the detection step. It is an object of the present invention to provide a sample detection chip capable of the present invention and a sample detection device using the same.
また、本発明は、必要な試料液の量は、ウェル型センサーチップと同等でありながら、検体検出装置を小型化することができる検体検出チップ及びこれを用いた検体検出装置を提供することを目的とする。 Further, the present invention provides a sample detection chip capable of downsizing the sample detection device while the required amount of sample solution is the same as that of the well type sensor chip, and a sample detection device using the sample detection chip. The purpose.
本発明は、前述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した検体検出チップは、
アナライトの検出に用いられる検体検出チップであって、
アナライトを捕捉する反応場を有する側壁部材と、
側壁部材と隣接して配置されるピペットチップと、を備え、
反応場が前記ピペットチップ内に導入される液体と接触するように、ピペットチップに開口部が設けられるとともに、ピペットチップと前記誘電体部材が配置される。The present invention has been invented to solve the above-mentioned problems in the prior art, and is a sample detection chip that reflects one aspect of the present invention in order to realize at least one of the above-mentioned objects. Is
A sample detection chip used to detect analysts.
A side wall member with a reaction field that captures the analite,
With a pipette tip located adjacent to the side wall member,
An opening is provided in the pipette tip and the pipette tip and the dielectric member are arranged so that the reaction field comes into contact with the liquid introduced into the pipette tip.
また、本発明の一側面を反映した検体検出装置は、
上述するセンサーチップを用いて検体の検出を行う検体検出装置であって、
金属膜に誘電体部材を介して励起光を照射する励起光照射ユニットと、
金属膜に照射された励起光に基づき、反応場に捕捉された蛍光標識されたアナライトから生じる蛍光を検出する蛍光検出ユニットと、
センサーチップの前記ピペットチップが装着され、該ピペットチップを移動させるとともに、ピペットチップ内の液体の吸排を行う搬送ユニットと、を備える。In addition, the sample detection device that reflects one aspect of the present invention is
A sample detection device that detects a sample using the sensor chip described above.
An excitation light irradiation unit that irradiates a metal film with excitation light via a dielectric member,
A fluorescence detection unit that detects the fluorescence generated from the fluorescently labeled analyzer captured in the reaction field based on the excitation light applied to the metal film.
The pipette tip of the sensor tip is mounted, and the pipette tip is provided with a transfer unit for moving the pipette tip and sucking and discharging the liquid in the pipette tip.
また、本発明の一側面を反映した検体検出装置は、
上述するセンサーチップを用いて検体の検出を行う検体検出装置であって、
回折格子に励起光を照射する励起光照射ユニットと、
回折格子に照射された励起光に基づき、反応場に捕捉された蛍光標識されたアナライトから生じる蛍光、及び、回折格子で反射した励起光の反射光を検出する測定光検出ユニットと、
センサーチップのピペットチップが装着され、該ピペットチップを移動させるとともに、ピペットチップ内の液体の吸排を行う搬送ユニットと、を備える。In addition, the sample detection device that reflects one aspect of the present invention is
A sample detection device that detects a sample using the sensor chip described above.
An excitation light irradiation unit that irradiates the diffraction grating with excitation light,
Based on the excitation light emitted to the diffraction grating, the measurement light detection unit that detects the fluorescence generated from the fluorescently labeled analyzer captured in the reaction field and the reflected light of the excitation light reflected by the diffraction grating, and
A pipette tip of a sensor tip is attached, and the pipette tip is provided with a transfer unit for moving the pipette tip and sucking and discharging the liquid in the pipette tip.
本発明によれば、反応工程中におけるウェル内の液体の残存による検出精度の低下を抑制することができ、かつ、検出工程中におけるウェル内の液体の液面による検出結果への影響を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy due to residual liquid in the well during the reaction step, and suppress the influence of the liquid level of the liquid in the well on the detection result during the detection step. be able to.
また、ピペットチップと、光学素子である誘電体部材や回折格子とを一体化したことにより、従来用いられていたウェルが不要となったため、検体検出装置の小型化を図ることができる。 Further, by integrating the pipette tip with the dielectric member and the diffraction grating that are optical elements, the wells that have been conventionally used are no longer required, so that the sample detection device can be miniaturized.
以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいて、より詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るプリズム結合型表面プラズモン励起増強蛍光分光測定装置(PC−SPFS装置)の構成を説明するための模式図、図2は、本発明の一実施形態に係るセンサーチップの構成を説明するための模式図であり、図2(A)は、センサーチップの高さ方向に沿う断面図、図2(B)は、センサーチップの水平方向に沿う断面図である。Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of a prism-coupled surface plasmon excitation-enhanced fluorescence spectroscopy measurement device (PC-SPFS device) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic view for explaining the configuration of the sensor chip, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the height direction of the sensor chip, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the horizontal direction of the sensor chip. is there.
図1に示すように、本実施形態におけるPC−SPFS装置10は、励起光照射ユニット20、蛍光検出ユニット30、搬送ユニット40及び制御部50を備える。なお、本実施形態におけるPC−SPFS装置10は、搬送ユニット40にセンサーチップ100を装着した状態で使用される。
As shown in FIG. 1, the PC-
図2に示すように、センサーチップ100は、入射面102a、成膜面102b及び出射面102cを有する誘電体部材102と、成膜面102bに形成された金属膜104と、成膜面102bまたは金属膜104と固着されたピペットチップ106とを有する。本実施形態において、光学素子である誘電体部材102と、金属膜104及び後述する反応場が側壁部材を形成する。通常、センサーチップ100は、検体検査毎に交換されるものである。
As shown in FIG. 2, the
誘電体部材102は、励起光αに対して透明な誘電体からなるプリズムとすることができる。誘電体部材102の入射面102aは、励起光照射ユニット20から照射される励起光αが誘電体部材102の内部に入射される面である。また、成膜面102b上には、金属膜104が形成されている。誘電体部材102の内部に入射した励起光αは、この金属膜104と誘電体部材102の成膜面102bとの界面(以下、便宜上「金属膜104の裏面」という)において反射され、出射面102cを介して、励起光αは誘電体部材102の外部に出射される。
The
誘電体部材102の形状は特に限定されるものではなく、図1,2に示す誘電体部材102は、鉛直断面形状が略台形の六面体(截頭四角錐形状)からなるプリズムであるが、例えば、鉛直断面形状を三角形(いわゆる、三角プリズム)、半円形、半楕円形としたプリズムとすることもできる。
The shape of the
入射面102aは、励起光αが励起光照射ユニット20に戻らないように形成される。励起光αの光源が、例えば、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。このため、理想的な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102aに対して垂直に入射しないように、入射面102aの角度が設定される。
The
なお、センサーチップ100の設計により、共鳴角(及びその極近傍にある増強角)が概ね決定される。設計要素は、誘電体部材102の屈折率、金属膜104の屈折率、金属膜104の膜厚、金属膜104の消衰係数、励起光αの波長などである。金属膜104上に固定化されたアナライトによって共鳴角及び増強角がシフトするが、その量は数度未満である。
The resonance angle (and the augmentation angle in the immediate vicinity thereof) is roughly determined by the design of the
誘電体部材102は、複屈折特性を少なからず有する。誘電体部材102の材料は、例えば、ガラス、セラミックスなどの各種の無機物、天然ポリマー、合成ポリマーなどが含まれ、化学的安定性、製造安定性、光学的透明性、低複屈折性に優れる材料が好ましい。
The
少なくとも、励起光αに対して光学的に透明で、かつ低複屈折な材料から形成されていれば、その材質は、上記のように特に限定されないが、安価で取り扱い性に優れるセンサーチップ100を提供する上で、例えば、樹脂材料から形成されていることが好ましい。なお、誘電体部材102の製造方法は、特に限定されるものではないが、製造コストの観点から、金型を用いた射出成形が好ましい。
At least, as long as it is formed of a material that is optically transparent to the excitation light α and has low birefringence, the material is not particularly limited as described above, but the
誘電体部材102を樹脂材料から形成する場合、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン類、環状オレフィンコポリマー(COC)、環状オレフィンポリマー(COP)などのポリ環状オレフィン類、ポリスチレン、ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)などを用いることができる。
When the
金属膜104は、誘電体部材102の成膜面102b上に形成される。これにより、成膜面102bに全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜104中の自由電子との間で相互作用(表面プラズモン共鳴)が生じ、金属膜104の表面上に増強電場を生じさせることができる。
The
金属膜104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、特に限定されるものではなく、例えば、金、銀、アルミニウム、銅、および白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属からなり、より好ましくは金からなり、さらに、これら金属の合金から構成してもよい。このような金属は、酸化に対して安定であり、かつ、表面プラズモン光による電場増強が大きくなるため、金属膜104として好適である。
The material of the
また、金属膜104の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング法、蒸着法(抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法など)、電解メッキ、無電解メッキ法などが挙げられる。好ましくは、スパッタリング法、蒸着法を使用するのが、金属膜形成条件の調整が容易であるので望ましい。
The method for forming the
金属膜104の厚さとしては、特に限定されるものではないが、好ましくは、5〜500nmの範囲内とするのが好ましく、電場増強効果の観点から、より好ましくは、金、銀、銅、白金の場合には20〜70nm、アルミニウムの場合には、10〜50nm、これらの合金の場合には10〜70nmの範囲内であることが好ましい。
The thickness of the
金属膜104の厚さが上記範囲内であれば、表面プラズモン光が発生し易く好適である。また、このような厚さを有する金属膜104であれば、大きさ(縦×横)の寸法、形状は、特に限定されない。
When the thickness of the
また、図1,2では図示しないが、金属膜104の誘電体部材102と対向しない面(以下、便宜上「金属膜104の表面」という)には、アナライトを捕捉するためのリガンドが固定化されている。リガンドを固定化することで、アナライトを選択的に検出することが可能となる。
Further, although not shown in FIGS. 1 and 2, a ligand for capturing the analyte is immobilized on the surface of the
本実施形態では、金属膜104上の所定の領域(反応場)に、リガンドが均一に固定化されている。リガンドの種類は、アナライトを捕捉することができれば特に限定されない。本実施形態では、リガンドは、アナライトに特異的な抗体またはその断片である。
In this embodiment, the ligand is uniformly immobilized in a predetermined region (reaction field) on the
ピペットチップ106は、図2に示すように、略角筒状の胴部108と、液吸排孔110aを有する先端部110とを有する。また、金属膜104上の反応場とピペットチップ106内の液体とが接触するように、ピペットチップ106に開口部106bが設けられるとともに、ピペットチップ106と誘電体部材102が配置される。ピペットチップ106は、後述する、搬送ユニット40のピペットノズル46に装着可能な装着孔106cを有している。
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施例において、ピペットチップ106の胴部108は、略角筒状としているが、少なくとも、誘電体部材102との固着面106aを有する側壁108aが平面であり、かつ、発生した蛍光γを蛍光検出ユニット30が検出するのに支障をきたさない形状であれば、特に限定されるものではない。なお、本明細書において「側壁が平面」とは、ピペットチップ106の側壁の内面及び外面の両方が平面であることを意味する。
In this embodiment, the
図3は、センサーチップ100の変形例を説明するための模式図である。
図3(A)に示すように、反応場と蛍光検出ユニット30との間に配置される側壁、すなわち、蛍光γの光路上に配置される側壁108a,108bのみを平面とし、それ以外の側壁を曲面とすることもできる。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a modified example of the
As shown in FIG. 3A, only the side walls arranged between the reaction field and the
また、図3(B)に示すように、固着面106aを有する側壁108aのみを平面とし、それ以外の側壁を曲面としても構わない。また、図3(C)〜図3(E)に示すように、胴部108において固着面106aを有する側壁108aと対向する側壁108bの内面及び外面の少なくとも一方を凸曲面とすることができる。このように、側壁108bの内面及び/又は外面を凸曲面とすることにより、側壁108bはシリンドリカルレンズとして機能し、反応場で生じた蛍光γを集光することができる。
Further, as shown in FIG. 3B, only the
また、ピペットチップ106は、少なくとも蛍光γの波長の光に対して透明な材料で形成され、望ましくは、励起光αの波長の光及び蛍光γの波長の光に対して透明な材料で形成されている。ただし、後述する検出方法における光の取り出しの妨げにならない限り、ピペットチップ106の一部は光に対して不透明な材料で形成されていてもよい。
Further, the
ピペットチップ106の材料は、例えば、ガラス、セラミックスなどの各種の無機物、天然ポリマー、合成ポリマーなどが含まれ、化学的安定性、製造安定性、光学的透明性、低複屈折性に優れる材料が好ましい。
The material of the
ピペットチップ106は、例えば、接着剤や透明な粘着シートによる接着、レーザー溶着、超音波溶着などにより誘電体部材102または金属膜104と接合することができる。
The
なお、誘電体部材102は、ピペットチップ106の胴部108に固着することが好ましい。このように構成することにより、後述するように、液貯留部60からピペットチップ106に液体を導入する際に、誘電体部材102が液体と接触することを防止できる。
The
また、ピペットチップ106としては、その内部にフィルターを設けるようにしてもよい。ピペットチップ106内部にフィルターを設けることにより、ピペットノズル46とピペットチップ106の接続部にピペットチップ106を介して吸引排出して移動する液体及び気体(液体からの蒸発によるエアロゾル)の接触によるコンタミネーションを防ぐことができる。このようなフィルターとしては、例えば、フッ素樹脂(PTFE)など疎水性の多孔質フィルターを用いることができる。
Further, the
このように構成されるセンサーチップ100は、後述する給排液位置や測定位置に正確に停止させるため、位置決め部を設けることもできる。位置決め部は、例えば、給排液位置や測定位置に配置された位置決めピンと嵌合する穴や切欠きとしたり、逆に、給排液位置や測定位置に配置された位置決め孔と嵌合する突出部としたりすることができる。
The
また、位置決め部としては、ピペットチップ106に設けてもよいし、ピペットノズル46に設けてもよい。
例えば、ピペットノズル46に位置決め部として、凸部のような特徴のある形状を形成することで、ピペットチップ106の形状の複雑化や、ピペットチップ106の位置決め部のズレを抑制することができる。Further, the positioning portion may be provided on the
For example, by forming a characteristic shape such as a convex portion on the
次に、PC−SPFS装置10の各構成要素について説明する。前述するように、本実施形態におけるPC−SPFS装置10は、励起光照射ユニット20、蛍光検出ユニット30、搬送ユニット40及び制御部50が設けられている。
Next, each component of the PC-
励起光照射ユニット20は、測定位置にあるセンサーチップ100に対して励起光αを照射する。後述するように、蛍光γの測定時には、励起光照射ユニット20は、金属膜104に対する入射角が表面プラズモン共鳴を生じさせる角度となるように、金属膜104に対するP波のみを入射面102aに向けて出射する。
The excitation
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。例えば、励起光αは、誘電体部材102を介して金属膜104に表面プラズモン共鳴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104の表面上に生じさせる光である。
Here, the "excitation light" is light that directly or indirectly excites a fluorescent substance. For example, the excitation light α generates localized field light on the surface of the
励起光照射ユニット20は、励起光αを誘電体部材102に向けて出射するための構成と、金属膜104の裏面に対する励起光αの入射角度を走査するための構成とを含む。本実施形態では、励起光照射ユニット20は、光源ユニット21、角度調整機構22及び光源制御部23を含む。
The excitation
光源ユニット21は、コリメートされ、かつ波長及び光量が一定の励起光αを、金属膜104裏面に対して照射スポットの形状が略円形となるように照射する。光源ユニット21は、例えば、励起光αの光源、ビーム整形光学系、APC(Automatic Power-Control)機構及び温度調整機構(いずれも不図示)を含む。
The
光源の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、レーザーダイオード(LD)、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。光源から照射される光がビームでない場合には、光源から照射される光は、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、光源から照射される光が単色光でない場合には、光源から照射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から照射される光が直線偏光でない場合には、光源から照射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。 The type of light source is not particularly limited, and includes, for example, a laser diode (LD), a light emitting diode, a mercury lamp, 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. Further, 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、これらの全てを含んでいてもよいし、一部のみを含んでいてもよい。 The beam shaping optical system includes, for example, a collimator, a bandpass filter, a linear polarizing filter, a half-wave plate, a slit, a zoom means, and the like. The beam shaping optical system may include all of these, or may include only a part of them.
コリメーターは、光源から照射された励起光αをコリメートする。バンドパスフィルターは、光源から照射された励起光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。 The collimator collimates the excitation light α emitted from the light source. The bandpass filter converts the excitation light α emitted from the light source into narrow-band light having only a central wavelength. This is because the excitation light α from the light source has a slight wavelength distribution width.
直線偏光フィルターは、光源から照射された励起光αを完全な直線偏光の光にする。半波長板は、金属膜104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。スリット及びズーム手段は、金属膜104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 linearly polarized light filter converts 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
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. Then, the APC mechanism controls the output of the light source to be constant by controlling the input energy with the regression circuit.
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及びエネルギーは、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及びエネルギーを一定に制御する。 The temperature adjusting mechanism is, for example, a heater or a Perche element. The wavelength and energy of the emitted light from the light source may vary with temperature. Therefore, by keeping the temperature of the light source constant by the temperature adjusting mechanism, the wavelength and energy of the emitted light of the light source are controlled to be constant.
角度調整機構22は、金属膜104への励起光αの入射角を調整する。角度調整機構22は、誘電体部材102を介して金属膜104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の光軸とセンサーチップ100とを相対的に回転させる。
The
例えば、角度調整機構22は、光源ユニット21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104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102b上の照射位置と入射面102a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
金属膜104に対する励起光αの入射角のうち、プラズモン散乱光の最大光量を得られる角度が増強角である。増強角またはその近傍の角度に励起光αの入射角を設定することで、高強度の蛍光γを測定することが可能となる。
Of the angles of incidence of the excitation light α on the
なお、センサーチップ100の誘電体部材102の材料及び形状、金属膜104の膜厚や構成する金属の種類、ピペットチップ106内の試料液の屈折率などにより、励起光αの基本的な入射条件が決定されるが、ピペットチップ106内のアナライトの種類及び量、誘電体部材102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、検体検査毎に最適な増強角を求めることが好ましい。
The basic incident conditions of the excitation light α depend on the material and shape of the
光源制御部23は、光源ユニット21に含まれる各種機器を制御して、光源ユニット21の励起光αの照射を制御する。光源制御部23は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置及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
蛍光検出ユニット30は、金属膜104への励起光αの照射により励起された蛍光物質から生じる蛍光γを検出する。また、必要に応じて、蛍光検出ユニット30は、金属膜104への励起光αの照射によって生じたプラズモン散乱光も検出する。蛍光検出ユニット30は、例えば、受光ユニット31、位置切替機構37及びセンサー制御部38を含む。
The
受光ユニット31は、センサーチップ100の金属膜104の法線方向(図1におけるz軸方向)に配置される。受光ユニット31は、第1レンズ32、光学フィルター33、第2レンズ34及び受光センサー35を含む。
The
第1レンズ32は、例えば、集光レンズであり、金属膜104上から生じる光を集光する。第2レンズ34は、例えば、結像レンズであり、第1レンズ32で集光された光を受光センサー35の受光面に結像させる。両レンズ32,34の間の光路は、略平行な光路となっている。光学フィルター33は、両レンズ32,34の間に配置されている。
The
光学フィルター33は、蛍光成分のみを受光センサー35に導き、高いS/Nで蛍光γを検出するために、励起光成分(プラズモン散乱光)を除去する。光学フィルター33は、例えば、励起光反射フィルター、短波長カットフィルター及びバンドパスフィルターが含まれる。光学フィルター33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であるが、所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターであってもよい。
The
受光センサー35は、蛍光γを検出する。受光センサー35は、微少量のアナライトを標識した蛍光物質からの微弱な蛍光γを検出することが可能な、高い感度を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、光電子倍増管(PMT)やアバランシェフォトダイオード(APD)、低ノイズのフォロダイオード(PD)などを用いることができる。
The
位置切替機構37は、光学フィルター33の位置を、受光ユニット31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35が蛍光γを検出する時には、光学フィルター33を受光ユニット31の光路上に配置し、受光センサー35がプラズモン散乱光を検出する時には、光学フィルター33を受光ユニット31の光路外に配置する。位置切替機構37は、例えば、回転駆動部と、回転運動を利用して光学フィルター33を水平方向に移動させる公知の機構(ターンテーブルやラックアンドピニオンなど)とによって構成される。
The
センサー制御部38は、受光センサー35の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー35の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー35の感度の変更などを制御する。センサー制御部38は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置及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
搬送ユニット40は、センサーチップ100を装着した状態で、ピペットチップ106内に、試料液や標識液、洗浄液などの液体の吸排をしたり、ピペットチップ106の移動を行う。搬送ユニット40は、シリンジポンプ41、ピペットノズル46、ポンプ駆動機構44及びピペットノズル移動機構45を含む。
The
搬送ユニット40は、ピペットノズル46の先端にセンサーチップ100のピペットチップ106を装着した状態で使用される。
The
シリンジポンプ41は、シリンジ42と、シリンジ42内を往復動作可能なプランジャー43とによって構成される。プランジャー43の往復運動によって、液体の吸引及び排出が定量的に行われる。
The
ポンプ駆動機構44は、シリンジポンプ41を駆動させるために、プランジャー43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41の送液量や送液速度を管理できるため、ピペットチップ106内の残液量を管理する観点から好ましい。
The
ピペットノズル移動機構45は、例えば、ピペットノズル46を、ピペットノズル46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移動させる。ピペットノズル46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 pipette nozzle moving mechanism 45, for example, freely moves the
搬送ユニット40は、シリンジポンプ41により液貯留部60から各種液体を吸引し、センサーチップ100のピペットチップ106内に供給する。これにより、ピペットチップ106内において、一次反応や二次反応を生じさせることができる。
The
また、搬送ユニット40は、センサーチップ100をピペットノズル46に装着した状態で、センサーチップ100を給排液位置または測定位置に移動させる。ここで、「給排液位置」とは、液貯留部60からピペットチップ106内に液体を供給したり除去したりする位置である。また、「測定位置」とは、励起光照射ユニット20がセンサーチップ100に励起光αを照射し、それに伴い発生する蛍光γを蛍光検出ユニット30が検出する位置である。
Further, the
以下、PC−SPFS装置10を用いた検体検出の流れについて説明する。図4は、PC−SPFS装置10の動作手順の一例を示すフローチャートである。
先ずユーザーは、センサーチップ100を、搬送ユニット40のピペットノズル46に装着する(S100)。
制御部50は、ピペットノズル移動機構45を操作して、ピペットノズル46に装着されたセンサーチップ100を給排液位置まで移動させる(S110)。Hereinafter, the flow of sample detection using the PC-
First, the user attaches the
The
次いで、制御部50は、ピペットノズル移動機構45及びポンプ駆動機構44を操作して、液貯留部60からピペットチップ106内に洗浄液を導入し、ピペットチップ106内を洗浄して反応場上の保湿剤を除去する(S120)。なお、洗浄の際に、制御部50はピペットノズル移動機構45を操作して、センサーチップ100を振動させることで、ピペットチップ106内の洗浄液を攪拌するようにしてもよい。洗浄に用いられた洗浄液は、液貯留部60や図示しない廃液部に排出することができる。
Next, the
この後、制御部50は、ピペットノズル移動機構45及びポンプ駆動機構44を操作して、液貯留部60からピペットチップ106内に測定液を導入する(S130)。なお、後工程の増強角検出(S150)の結果に影響がなければ、洗浄液と測定液を兼用し、洗浄液を排出せずそのまま増強角測定を行うこともできる。
After that, the
次いで、制御部50は、ピペットノズル移動機構45を操作して、センサーチップ100を測定位置まで移動させる(S140)。そして、制御部50は、励起光照射ユニット20及び蛍光検出ユニット30を操作して、センサーチップ100に励起光αを照射するとともに、励起光αと同一波長のプラズモン散乱光を検出して、増強角を検出する(S150)。
Next, the
具体的には、制御部50は、励起光照射ユニット20を操作して、金属膜104に対する励起光αの入射角を走査しつつ、蛍光検出ユニット30を操作して、プラズモン散乱光を検出する。このとき、制御部50は、位置切替機構37を操作して、光学フィルター33を受光ユニット31の光路外に配置する。そして、制御部50は、プラズモン散乱光の光量が最大の時の励起光αの入射角を増強角として決定する。
Specifically, the
次いで、制御部50は、励起光照射ユニット20及び蛍光検出ユニット30を操作して、測定位置に配置されたセンサーチップ100に励起光αを照射するとともに、受光センサー35の出力値(光学ブランク値)を記録する(S160)。
Next, the
この時、制御部50は、角度調整機構22を操作して、励起光αの入射角を増強角に設定する。また、制御部50は、位置切替機構37を操作して、光学フィルター33を受光ユニット31の光路内に配置する。
At this time, the
次いで、制御部50は、ピペットノズル移動機構45を操作して、センサーチップ100を給排液位置に移動させる(S170)。
そして制御部50は、ピペットノズル移動機構45及びポンプ駆動機構44を操作して、ピペットチップ106内の測定液を排出し、液貯留部60に貯留される試料液をピペットチップ106内に導入する(S180)。ピペットチップ106内では、抗原抗体反応(一次反応)によって、金属膜104上の反応場にアナライトが捕捉される。なお、一次反応の際に、制御部50はピペットノズル移動機構45を操作して、センサーチップ100を振動させることで、ピペットチップ106内の試料液を攪拌するようにしてもよい。Next, the
Then, the
なお、ここで用いられる試料液は、検体を用いて調製された液体であり、例えば、検体と試薬とを混合して検体中に含有されるアナライトに蛍光物質を結合させるための処理をしたものが挙げられる。このような検体としては、例えば、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、便、体腔液(髄液、腹水、胸水等)などが挙げられる。 The sample liquid used here is a liquid prepared by using the sample. For example, the sample and the reagent are mixed and treated to bind the fluorescent substance to the analyst contained in the sample. Things can be mentioned. Examples of such a sample include blood, serum, plasma, urine, nasal fluid, saliva, stool, and body cavity fluid (cerebrospinal fluid, ascites, pleural effusion, etc.).
また、検体中に含有されるアナライトは、例えば、核酸(一本鎖であっても二本鎖であってもよいDNA、RNA、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、PNA(ペプチド核酸)等、またはヌクレオシド、ヌクレオチドおよびそれらの修飾分子)、タンパク質(ポリペプチド、オリゴペプチド等)、アミノ酸(修飾アミノ酸も含む。)、糖質(オリゴ糖、多糖類、糖鎖等)、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などが挙げられ、具体的には、AFP(αフェトプロテイン)等のがん胎児性抗原や腫瘍マーカー、シグナル伝達物質、ホルモンなどであってもよく、特に限定されない。 The analysts contained in the sample include, for example, nucleic acids (DNA, RNA, polynucleotide, oligonucleotide, PNA (peptide nucleic acid), etc., which may be single-stranded or double-stranded, or nucleosides. , Nucleotides and their modified molecules), proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), sugars (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), lipids, or modified molecules thereof, Examples thereof include complexes, and specific examples thereof may be cancer fetal antigens such as AFP (α-fet protein), tumor markers, signaling substances, hormones, and the like, and are not particularly limited.
その後、制御部50は、ピペットノズル移動機構45及びポンプ駆動機構44を操作して、ピペットチップ106内の試料液を排出するとともに、ピペットチップ106内に洗浄液を導入し、ピペットチップ106内を洗浄する(S190)。
After that, the
次いで、制御部50は、ピペットノズル移動機構45及びポンプ駆動機構44を操作して、液貯留部60に貯留される標識液をピペットチップ106内に導入する(S200)。ピペットチップ106内では、抗原抗体反応(二次反応)によって、金属膜104上に捕捉されているアナライトが蛍光物質で標識される。なお、標識液としては、蛍光物質で標識された二次抗体を含む液体を用いることができる。また、二次反応の際に、制御部50はピペットノズル移動機構45を操作して、センサーチップ100を振動させることで、ピペットチップ106内の標識液を攪拌するようにしてもよい。
Next, the
その後、制御部50は、ピペットノズル移動機構45及びポンプ駆動機構44を操作して、ピペットチップ106内の標識液を排出するとともに、ピペットチップ106内に洗浄液を導入し、ピペットチップ106内を洗浄する(S210)。
After that, the
次いで、制御部50は、ピペットノズル移動機構45及びポンプ駆動機構44を操作して、ピペットチップ106内の洗浄液を排出するとともに、ピペットチップ106内に測定液を導入する(S220)。
Next, the
次いで、制御部50は、ピペットノズル移動機構45を操作して、センサーチップ100を測定位置に移動させる(S230)。
Next, the
次いで、制御部50は、励起光照射ユニット20及び蛍光検出ユニット30を操作して、測定位置に配置されたセンサーチップ100に励起光αを照射するとともに、リガンドに捕捉されているアナライトを標識する蛍光物質から放出された蛍光γを検出する(S240)。検出された蛍光γの強度に基づき、必要に応じて、アナライトの量や濃度などに換算することができる。
Next, the
以上の手順により、試料液中のアナライトの存在またはその量を検出することができる。
なお、本実施形態では、一次反応(S180)の前に、増強角検出(S150)、光学ブランク値測定(S160)を実施しているが、一次反応(S180)の後に、増強角検出(S150)、光学ブランク値測定(S160)を実施するようにしてもよい。By the above procedure, the presence or amount of Analite in the sample liquid can be detected.
In the present embodiment, the enhanced angle detection (S150) and the optical blank value measurement (S160) are performed before the primary reaction (S180), but the enhanced angle detection (S150) is performed after the primary reaction (S180). ), Optical blank value measurement (S160) may be performed.
また、励起光αの入射角があらかじめ決まっている場合は、増強角の検出(S150)を省略してもよい。 Further, when the incident angle of the excitation light α is predetermined, the detection of the augmentation angle (S150) may be omitted.
また、上記の説明では、アナライトとリガンドとを反応させる一次反応(S180)の後に、アナライトを蛍光物質で標識する二次反応(S200)を行っている(2工程方式)。しかしながら、アナライトを蛍光物質で標識するタイミングは、特に限定されるものではない。 Further, in the above description, after the primary reaction (S180) in which the analyte is reacted with the ligand, the secondary reaction (S200) in which the analyte is labeled with a fluorescent substance is carried out (two-step method). However, the timing of labeling the analyte with a fluorescent substance is not particularly limited.
例えば、ピペットチップ106内に試料液を導入する前に、試料液に標識液を添加してアナライトを予め蛍光物質で標識しておくこともできる。また、ピペットチップ106内に試料液と標識液を同時に注入することで、蛍光物質で標識されたアナライトがリガンドに捕捉されることとなる。この場合、アナライトが蛍光物質で標識されるとともに、アナライトがリガンドに捕捉される。
For example, before introducing the sample solution into the
いずれの場合も、ピペットチップ106内に試料液を導入することで、一次反応及び二次反応の両方を完了することができる(1工程方式)。このように1工程方式を採用する場合は、抗原抗体反応の前に増強角検出(S150)が実施される。 In either case, both the primary reaction and the secondary reaction can be completed by introducing the sample solution into the pipette tip 106 (one-step method). When the one-step method is adopted as described above, the enhanced angle detection (S150) is performed before the antigen-antibody reaction.
図5は、本発明の別の実施形態に係る回折格子結合型表面プラズモン励起増強蛍光分光測定装置(GC−SPFS装置)の構成を説明するための模式図、図6は、本発明の一実施形態に係るセンサーチップの構成を説明するための模式図であり、図6(A)は、センサーチップの高さ方向に沿う断面図、図6(B)は、センサーチップの水平方向に沿う断面図である。 FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the configuration of a diffraction grating-coupled surface plasmon excitation-enhanced fluorescence spectroscopy measurement device (GC-SPFS device) according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. FIG. 6A is a schematic view for explaining the configuration of the sensor chip according to the embodiment, FIG. 6A is a cross-sectional view along the height direction of the sensor chip, and FIG. 6B is a cross-sectional view along the horizontal direction of the sensor chip. It is a figure.
本実施形態において、図1〜4で説明したPC−SPFS装置10と同様な構成要素には、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
In the present embodiment, the same components as those of the PC-
図5に示すように、本実施形態におけるGC−SPFS装置70は、励起光照射ユニット20、蛍光検出ユニット30、搬送ユニット40及び制御部50を備える。なお、本実施形態におけるGC−SPFS装置70は、搬送ユニット40にセンサーチップ200を装着した状態で使用される。
As shown in FIG. 5, the GC-SPFS device 70 in the present embodiment includes an excitation
図6に示すように、センサーチップ200は、成膜面202aを有する基板202と、成膜面202aに形成された金属膜104と、成膜面202aまたは金属膜104と固着されたピペットチップ106とを有する。
As shown in FIG. 6, the
また、基板202には、金属膜104上の反応場に対応する部分の少なくとも一部に、光学素子としての回折格子203が形成されている。本実施形態において、光学素子である回折格子を有する基板202と、金属膜104及び反応場が側壁部材を形成する。通常、センサーチップ200は、検体検査毎に交換されるものである。
Further, on the
基板202の形状は特に限定されるものではない。また、基板202は、例えば、ガラス、セラミックスなどの各種の無機物、天然ポリマー、合成ポリマーなどの材料により形成することができる。
The shape of the
前述のとおり、基板202には、回折格子203が形成されている。回折格子203は、少なくとも、金属膜104上の反応場に対応する部分の少なくとも一部に形成されていればよく、基板202のピペットチップ106側の表面の全体に形成されていてもよいし、一部のみに形成されていてもよい。
As described above, the
回折格子203に励起光照射ユニット20から励起光αを照射すると、金属膜104に生じる表面プラズモンと、回折格子203により生じるエバネッセント光が結合して表面プラズモン共鳴が生じ、金属膜104の表面上に局在する増強電場を生じさせることができる。
When the
回折格子203は、励起光αが照射された際に、エバネッセント光を生じさせる。回折格子203の形状は、エバネッセント光を生じさせることができれば、特に限定されるものではない。
The
例えば、回折格子203は、図7(A)に示すように、1次元回折格子であってもよいし、図7(B)に示すように、2次元回折格子であってもよい。図7(A)に示す1次元回折格子では、基板202の表面に、互いに平行な複数の凸条が所定の間隔で形成される。図7(B)に示す2次元回折格子では、基板202の表面に、所定形状の凸部が周期的に配置されている。凸部の配列の例としては、正方格子、三角(六方)格子などが含まれる。回折格子203の断面形状の例としては、矩形波形状、正弦波形状、鋸歯形状などが含まれる。回折格子203のピッチは、表面プラズモン共鳴を発生させる観点から、100〜2000nmの範囲が好ましい。本明細書において、「回折格子のピッチ」とは、図7(A),(B)に示すように、凸部の配列方向における凸部の中心間距離Λをいう。なお、本実施形態では、凸部の配列方向がピペットチップ106の深さ方向に沿うように、回折格子203が配置される。
For example, the
回折格子203の形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、平板状の基板202の成膜面202aに金属膜104を形成した後、金属膜104に凹凸形状を付与してもよい。また、予め凹凸形状を付与された基板202の成膜面202aに、金属膜104を形成してもよい。
The method of forming the
なお、本実施形態においてピペットチップ106は、少なくとも励起光αの波長の光及び蛍光γの波長の光に対して透明な材料で形成されている。ただし、後述する検出方法における光の取り出しの妨げにならない限り、ピペットチップ106の一部は光に対して不透明な材料で形成されていてもよい。
In this embodiment, the
ピペットチップ106は、例えば、接着剤や透明な粘着シートによる接着、レーザー溶着、超音波溶着などにより基板202または金属膜104と接合することができる。
The
なお、基板202は、ピペットチップ106の胴部108に固着することが好ましい。このように構成することにより、後述するように、液貯留部60からピペットチップ106に液体を導入する際に、基板202が液体と接触することを防止できる。
The
次に、GC−SPFS装置70の各構成要素について説明する。本実施形態におけるGC−SPFS装置70は、励起光照射ユニット20、測定光検出ユニット80、搬送ユニット40及び制御部50が設けられている。
Next, each component of the GC-SPFS device 70 will be described. The GC-SPFS device 70 in the present embodiment is provided with an excitation
励起光照射ユニット20は、測定位置にあるセンサーチップ100に対して励起光αを照射する。このとき、励起光αは、ピペットチップ106を介して、回折格子203に照射される。
The excitation
励起光照射ユニット20は、励起光αの光軸及び励起光αの反射光βの光軸を含む平面が回折格子203の凸部の配列方向に沿うように、回折格子203に励起光αを照射する。
The excitation
測定光検出ユニット80は、例えば、受光ユニット31、角度調整機構36、位置切替機構37及びセンサー制御部38を備える。
角度調整機構36は、回折格子203において反射した励起光αの反射光βを検出するために測定光検出ユニット80の角度を調整する。角度調整機構36は、例えば、励起光照射ユニット20の角度調整機構22と連動して角度を調整するようにしてもよい。The measurement light detection unit 80 includes, for example, a
The angle adjusting mechanism 36 adjusts the angle of the measurement light detection unit 80 in order to detect the reflected light β of the excitation light α reflected by the
回折格子203に対する励起光αの入射角のうち、反射光βの光量が最小となる角度が増強角である。増強角またはその近傍の角度に励起光αの入射角を設定することで、高強度の蛍光γを測定することが可能となる。
Of the angles of incidence of the excitation light α on the
励起光αの入射角は、回折格子203のピッチΛや励起光αの波長、金属膜104膜厚や構成する金属の種類、ピペットチップ106内の試料液の屈折率などに応じて適切に選択される。例えば、励起光αの入射角θは、下記式(1)を満たすように設定される。
The incident angle of the excitation light α is appropriately selected according to the pitch Λ of the
ここで、kspは、2種類の媒質の界面(金属膜104とピペットチップ106内の液体との界面)において励起されるプラズモンの波数であり、下記式(2)のように定義される。
Here, ksp is the wave number of plasmons excited at the interface between two types of media (the interface between the
ただし、励起光αの最適な入射角(増強角)は、各種条件や回折格子203の形状誤差などにより変動するため、検体検査毎に最適な増強角を求めることが好ましい。
However, since the optimum incident angle (enhancement angle) of the excitation light α varies depending on various conditions, the shape error of the
以下、GC−SPFS装置70を用いた検体検出の流れについて説明する。なお、GC−SPFS装置70の動作手順は、基本的には、図4に示すPC−SPFS装置10の動作手順と同様な動作手順と同様であり、増強角検出(S150)の方法のみが異なる。したがって、GC−SPFS装置70を用いた増強角検出の手順のみ説明する。
Hereinafter, the flow of sample detection using the GC-SPFS device 70 will be described. The operation procedure of the GC-SPFS device 70 is basically the same as the operation procedure of the PC-
本実施形態において、増強角検出手順では、制御部50は、励起光照射ユニット20を操作して、回折格子203に対する励起光αの入射角を走査しつつ、測定光検出ユニット80を操作して、反射光βを検出する。このとき、制御部50は、位置切替機構37を操作して、光学フィルター33を受光ユニット31の光路外に配置する。そして、制御部50は、反射光βの光量が最小の時の励起光αの入射角を増強角として決定する。
In the present embodiment, in the augmented angle detection procedure, the
このように決定された増強角で励起光αをセンサーチップ200に照射するとともに、リガンドに捕捉されているアナライトを標識する蛍光物質から放出された蛍光γを検出することで、検出された蛍光γの強度に基づき、必要に応じて、アナライトの量や濃度などに換算することができる。
The detected fluorescence is detected by irradiating the
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例ではSPFS装置について説明したが、本発明に係る検体検出装置は、例えば、SPR装置などの蛍光免疫測定法(FIA)を利用した検体検出装置などにも適用することもできるなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. For example, the SPFS device has been described in the above examples, but the sample detection device according to the present invention is, for example. , A sample detection device using a fluorescence immunoassay (FIA) such as an SPR device can also be applied, and various changes can be made without departing from the object of the present invention.
10 PC−SPFS装置
20 励起光照射ユニット
21 光源ユニット
22 角度調整機構
23 光源制御部
30 蛍光検出ユニット
31 受光ユニット
32 レンズ
33 光学フィルター
34 レンズ
35 受光センサー
36 角度調整機構
37 位置切替機構
38 センサー制御部
40 搬送ユニット
41 シリンジポンプ
42 シリンジ
43 プランジャー
44 ポンプ駆動機構
45 ピペットノズル移動機構
46 ピペットノズル
50 制御部
60 液貯留部
70 GC−SPFS装置
80 測定光検出ユニット
100 センサーチップ
102 誘電体部材
102a 入射面
102b 成膜面
102c 出射面
104 金属膜
106 ピペットチップ
106a 固着面
106b 開口部
106c 装着孔
108 胴部
108a 側壁
108b 側壁
110 先端部
110a 液吸排孔
200 センサーチップ
202 基板
202a 成膜面
203 回折格子10 PC-
Claims (12)
前記アナライトを捕捉する反応場を有する側壁部材と、
前記側壁部材と隣接して配置されるピペットチップと、を備え、
前記反応場が前記ピペットチップ内に導入される液体と接触するように、前記ピペットチップに開口部が設けられるとともに、前記ピペットチップと前記側壁部材が配置される検体検出チップ。A sample detection chip used to detect analysts.
A side wall member having a reaction field that captures the analite, and
A pipette tip arranged adjacent to the side wall member is provided.
A sample detection chip in which an opening is provided in the pipette tip and the pipette tip and the side wall member are arranged so that the reaction field comes into contact with a liquid introduced into the pipette tip.
前記胴部に前記側壁部材が固着される請求項1に記載の検体検出チップ。The pipette tip has a body portion and a tip portion having a liquid suction / drainage hole.
The sample detection chip according to claim 1, wherein the side wall member is fixed to the body portion.
前記反応場は、前記反射面上配置されている請求項7に記載の検体検出チップ。The optical element is a dielectric member including an incident surface for incident light and a reflecting surface for reflecting light incident on the incident surface.
The sample detection chip according to claim 7, wherein the reaction field is arranged on the reflective surface.
前記反応場は、前記金属膜上に配置されている請求項8に記載の検体検出チップ。The dielectric member has a metal film arranged on the reflective surface and has a metal film.
The sample detection chip according to claim 8, wherein the reaction field is arranged on the metal film.
前記金属膜に前記誘電体部材を介して励起光を照射する励起光照射ユニットと、
前記金属膜に照射された励起光に基づき、前記反応場に捕捉された蛍光標識された前記アナライトから生じる蛍光を検出する蛍光検出ユニットと、
前記センサーチップの前記ピペットチップが装着され、該ピペットチップを移動させるとともに、前記ピペットチップ内の液体の吸排を行う搬送ユニットと、を備える検体検出装置。A sample detection device that detects a sample using the sample detection chip according to claim 9.
An excitation light irradiation unit that irradiates the metal film with excitation light via the dielectric member,
A fluorescence detection unit that detects fluorescence generated from the fluorescently labeled analyzer captured in the reaction field based on the excitation light applied to the metal film.
A sample detection device including a transport unit to which the pipette tip of the sensor tip is attached, the pipette tip is moved, and the liquid in the pipette tip is sucked and discharged.
前記回折格子は、前記開口部を介して前記ピペットチップ内に露出し、
前記反応場は、前記回折格子上に配置されている請求項6に記載の検体検出チップ。The optical element is a diffraction grating in which fine protrusions or recesses are periodically arranged and the surface thereof is coated with metal.
The diffraction grating is exposed into the pipette tip through the opening.
The sample detection chip according to claim 6, wherein the reaction field is arranged on the diffraction grating.
前記回折格子に励起光を照射する励起光照射ユニットと、
前記回折格子に照射された励起光に基づき、前記反応場に捕捉された蛍光標識された前記アナライトから生じる蛍光、及び、前記回折格子で反射した前記励起光の反射光を検出する測定光検出ユニットと、
前記センサーチップの前記ピペットチップが装着され、該ピペットチップを移動させるとともに、前記ピペットチップ内の液体の吸排を行う搬送ユニットと、を備える検体検出装置。A sample detection device that detects a sample using the sample detection chip according to claim 11.
An excitation light irradiation unit that irradiates the diffraction grating with excitation light,
Measurement light detection that detects the fluorescence generated from the fluorescently labeled analyzer captured in the reaction field based on the excitation light irradiated on the diffraction grating and the reflected light of the excitation light reflected by the diffraction grating. With the unit
A sample detection device including a transport unit to which the pipette tip of the sensor tip is attached, the pipette tip is moved, and the liquid in the pipette tip is sucked and discharged.
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