蛍光測定装置
【課題】極めて微量の物質も測定できる蛍光測定装置を得る。
【解決手段】励起光５０を発する光源５１と、内部において励起光５０を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を励起光５０により励起するセンサ部５２と、前記励起により蛍光体から発せられた蛍光５９を検出する光検出器３７とを備えてなる蛍光測定装置において、ターレット３０等のセンサ部駆動手段により、センサ部５２を試料液中に浸漬させた後、前記励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中（例えば貫通孔４４内の空気中）に移動させ、センサ部５２がその雰囲気中に位置した状態下で光源５１および光検出器３７を駆動させて蛍光検出を実行させる。
【解決手段】励起光５０を発する光源５１と、内部において励起光５０を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を励起光５０により励起するセンサ部５２と、前記励起により蛍光体から発せられた蛍光５９を検出する光検出器３７とを備えてなる蛍光測定装置において、ターレット３０等のセンサ部駆動手段により、センサ部５２を試料液中に浸漬させた後、前記励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中（例えば貫通孔４４内の空気中）に移動させ、センサ部５２がその雰囲気中に位置した状態下で光源５１および光検出器３７を駆動させて蛍光検出を実行させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光法により試料中の特定物質を検出する蛍光測定装置、特に詳細にはセンサ部を試料液中に浸漬するタイプの蛍光測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオ測定等において、高感度かつ容易な測定法として蛍光法が広く用いられている。この蛍光法は、特定波長の光により励起されて蛍光を発する測定対象物質を含むと考えられる試料に上記特定波長の励起光を照射し、そのとき蛍光を検出することによって測定対象物質の存在を確認する方法である。また、測定対象物質が蛍光体ではない場合、蛍光体で標識されて測定対象物質と特異的に結合する物質を試料に接触させ、その後上記と同様にして蛍光を検出することにより、この結合すなわち測定対象物質の存在を確認することも広くなされている。
【０００３】
図４は、上記の標識された物質を用いる蛍光法を実施するセンサの一例を概略図示するものである。本例の蛍光測定装置は一例として試料１に含まれる抗原２を検出するためのものであり、基板３には抗原２と特異的に結合する１次抗体４が塗布されている。そしてこの基板３上に設けられた試料保持部５の中において試料１が流され、次いで同様に蛍光体１０で標識されて抗原２と特異的に結合する２次抗体６が流される。その後、基板３の表面部分に向けて光源７から励起光８が照射され、また光検出器９により蛍光検出がなされる。このとき、光検出器９によって所定の蛍光が検出されたなら、上記２次抗体６と抗原２との結合、すなわち試料中における抗原２の存在を確認できることになる。
【０００４】
なお以上の例では、蛍光検出によって実際に存在が確認されるのは２次抗体６であるが、この２次抗体６は抗原２と結合しなければ流されてしまって基板３上に存在し得ないものであるから、この２次抗体６の存在を確認することにより、間接的に測定対象物質である抗原２の存在が確認されることとなる。
【０００５】
とりわけここ数年は、冷却ＣＣＤの発達など光検出器の高性能化が進んでいることもあって、以上述べた蛍光法はバイオ研究には欠かせない手段となっており、さらにバイオ以外の分野においても広範に利用されている。特に可視領域では、例えばＦＩＴＣ（蛍光波長：５２５ｎｍ、量子収率：０．６）や、Ｃｙ５（蛍光波長：６８０ｎｍ、量子収率：０．３）のように、実用の目安となる０．２を超える高い量子収率を持つ蛍光色素が開発されており、蛍光法の応用分野がさらに拡大することが期待されている。
【０００６】
また従来、エバネッセント光を用いる蛍光法も提案されている。この方法を実施する蛍光測定装置の一例を図５に概略的に示す。なおこの図５において、図４中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。
【０００７】
この蛍光測定装置においては、前述の基板３に代わるものとしてプリズム（誘電体ブロック）１３が用いられ、その上には金属膜２０が形成されている。そして光源７からの励起光８が、このプリズム１３と金属膜２０との界面で全反射する条件で、プリズム１３を通して照射される。この構成においては、励起光８が上記界面で全反射するとき該界面近傍に染み出すエバネッセント光１１により２次抗体６が励起される。そして蛍光検出は、試料１に対してプリズム１３と反対側（図中では上方）に配された光検出器９によってなされる。
【０００８】
この蛍光測定装置において、励起光８は図中の下方から全反射する角度で入射することで、上記界面から数百ｎｍの領域にしか到達しないエバネッセント光１１を発生させ２次抗体を励起するため、液体試料１で反射・散乱した励起光８および、励起光８により励起された液体試料１、容器から発せられる蛍光（自家蛍光）が光検出器９に達して、検出したい蛍光信号に対するバック・グラウンドとなるといった問題を最小限に抑えることができる。そのため、このエバネッセント蛍光法は、従来の蛍光法と比べて（光）ノイズを大幅に低減でき、測定対象物質を１分子単位で蛍光測定できる方法として注目されている。
【０００９】
なお図５に示したものは、エバネッセント蛍光法による蛍光測定装置の中でも、特に高感度化を図った表面プラズモン増強蛍光測定装置である。この表面プラズモン増強蛍光測定装置においては金属膜２０が形成されていることにより、励起光８が照射されたとき該金属膜２０中に表面プラズモンが生じ、その電界増幅作用によって蛍光が増幅されるようになる。あるシミュレーションによると、その場合の蛍光強度は１０００倍程度まで増幅されることが判っている。この種の表面プラズモン増強蛍光測定装置については、例えば特許文献１に詳しい記載がなされている。
【００１０】
上述のような蛍光法を実施するための装置の一つとして、例えば特許文献２に記載が有るように、励起光を発する光源と、内部において励起光を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を励起光により励起するロッド状のガラス等からなるセンサ部と、上記励起により蛍光体から発せられた蛍光を検出する光検出器とを備えてなるものが知られている。この種の装置によって測定を行う際には、通常センサ部が試料液中に浸漬され、そこから試料液中に出射した励起光により蛍光体が励起される。そして、それにより生じた蛍光が光検出器によって検出されるようになっている。
【００１１】
なお、特許文献３や特許文献４には、上述のようなセンサ部として光ファイバを適用することが示されている。特に特許文献３には、この光ファイバの表面から漏れ出すエバネッセント光で蛍光体を励起することも記載されている。
【００１２】
上述のように試料液中に浸漬されるセンサ部を用いる蛍光測定装置は、液槽の一部にセンサ部を組み込み、そこにポンプ等を用いて試料液を導入するタイプの蛍光測定装置と比べると構成が簡素化されて安価に形成可能であるという利点を有する。
【特許文献１】特許第３５６２９１２号公報
【特許文献２】米国特許第４７０３１８２号公報
【特許文献３】特許１９１６９２４号公報
【特許文献４】特開２００６−０４７２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、試料液中に浸漬されるセンサ部を用いる従来の蛍光測定装置では、例えば１ｐ・ｍｏｌ（ピコ・モル） ／ｌ（リットル）程度の極めて微量の測定対象物質を測定したい場合には、十分な測定精度が得られないという問題が認められている。この問題は、測定対象物以外の吸収・散乱成分が多く含まれる全血、血清や、尿など着色したものが測定対象物である場合、および、センサ部がクラッドや被覆のついた光ファイバではなく、より安価なガラスや一体成型した透明樹脂等からなるロッド状のものである場合に顕著に認められる。これは励起光・受光光が、光導波路となる上記ガラス等の中を伝播する間に、界面でそれらの測定対象物と接することで散乱し、または吸収されて減衰することによる。その影響を低減するために、一般にクラッドや被覆のついた光ファイバが用いられることがあるが、使い捨てが求められる上記の分野では消耗品が高価になってしまうためコスト面から採用できない。
【００１４】
また、洗浄し不要な成分を除去する工程を設ければ、安価なロッド状のセンサ部を採用できるが、洗浄するために分注器・ポンプなどの高価な送液機構が必要になり装置が高価になってしまう。
【００１５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、使い捨てられる程度安価で消耗品となり得るセンサ部を用い、しかも全血、血清や、尿など着色した試料や、または光を散乱させる試料中の微量成分も測定できる安価な蛍光測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による蛍光測定装置は、励起光を伝搬させるセンサ部を試料液中に浸漬するタイプの蛍光測定装置において、センサ部の外表面に付着した試料液等によって励起光や蛍光が吸収され、あるいは散乱するのを防止できるようにしたものであって、具体的には、
励起光を発する光源と、
内部において前記励起光を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を前記励起光により励起するセンサ部と、
前記励起により前記蛍光体から発せられた蛍光を検出する光検出器とを備えてなる蛍光測定装置において、
前記センサ部を試料液中に浸漬させた後、前記励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中に移動させるセンサ部駆動手段と、
前記センサ部が前記雰囲気中に位置した状態下で前記光源および光検出器を駆動させて蛍光検出を実行させる制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお上記のセンサ部としては、励起光を導波モードで伝搬させ、その外表面から染み出したエバネッセント光で蛍光体を励起するタイプのものが好適に用いられ得る。
【００１８】
また上記「所定の雰囲気」は、散乱の程度が“ミー散乱”とみなせるより小さい径の範囲（散乱体の直径が波長以下）で、吸収の程度は１％以下の範囲に有る雰囲気を意味し、より具体的には、例えば通常の大気下の空気やバッファ液等が挙げられる。
【００１９】
また、上記所定の雰囲気は、試料液および、標識としての蛍光体のいずれも含んでいない雰囲気であることが望ましい。
【００２０】
他方、前記センサ部駆動手段はより具体的には、
少なくとも前記試料液を保持する部分および前記所定の雰囲気を保持する部分を有して、それらの部分を所定位置で順次停止させながら回転する回転部と、
この回転部が停止して前記所定位置に試料液および所定の雰囲気が配される毎に、該試料液および所定の雰囲気中に前記センサ部を逐次送り込む往復動手段とから構成されることが好ましい。
【００２１】
また本発明の蛍光測定装置が特に抗原を測定対象とする場合には、蛍光体で標識されて、試料液中に含まれる測定対象の抗原と結合する抗体を含む液を保持する反応槽がさらに設けられた上で、センサ部駆動手段が、センサ部を試料液中に浸漬させた後、該センサ部を上記反応槽中の液に浸漬させてから前記雰囲気中に移動させるように構成されることが望ましい。
【００２２】
また本発明の蛍光測定装置においては、必要な試薬、センサ部、反応槽等がセットで供給、廃棄されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明者は、従来の蛍光測定装置に認められる前述の問題すなわち、安価なセンサ部を使い、安価な装置で微量の測定対象物質を測定したい場合に十分な測定精度が得られないという問題は、試料液中に浸漬されているセンサ部の周囲に試料液等が存在したとき、励起光や蛍光がその試料液によって吸収され、あるいは散乱する結果、光検出器に励起光が検出され難くなっていることから生じていることを見出した。
【００２４】
この新しい知見に基づいて本発明の蛍光測定装置は、励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中にセンサ部を移動させ、その状態で蛍光体の励起および蛍光検出を行うように構成されているので、上記吸収、散乱の影響を無くして、微量な測定対象物質も十分な精度で測定可能となる。
【００２５】
なお、本発明の蛍光測定装置において、特にセンサ部駆動手段が前述のような回転部および往復動手段とから構成された場合は、測定を極めて能率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態による蛍光測定装置の側面形状を示すものであり、また図２は、そこに用いられているターレット３０の平面形状を示すものである。図示の通りこの蛍光測定装置は、上記ターレット３０と、このターレット３０を水平な状態にして回転自在に保持する架台３１と、この架台３１から垂直に立てられた縦部材３２と、この縦部材３２に保持されて図示外の駆動手段によって上下方向に移動自在とされた上下動台３３とを有している。
【００２８】
架台３１にはステッピングモータ３４が固定され、その駆動軸３５にターレット３０が固定されている。したがって、ステッピングモータ３４が駆動されると、ターレット３０が駆動軸３５の周りに、つまり水平面内で回転する。また架台３１の上面には、取付具３６を介して例えばフォトダイオード等の光検出器３７が取り付けられている。この光検出器３７は一例として、互いに間隔を置いて向き合う状態にした１対のものが用いられている。
【００２９】
図２に明示されるようにターレット３０の上面には、それぞれ一定深さの穴部として形成された試料槽４０、反応槽４１、バッファ液槽４２、センサ部保持穴４３が形成されている。さらにこのターレット３０には、貫通孔４４が形成されている。これらの槽４０〜４２、センサ部保持穴４３および貫通孔４４は、ターレット３０の回転軸周りの１つの共通円上に各中心が位置する状態にして、互いに所定の角度間隔を置いて配置されている。
【００３０】
上下動台３３には、例えば波長６３５ｎｍ の励起光５０を発する半導体レーザ等の光源５１と、センサ部５２を解放自在に保持するチャック４９とが搭載されている。センサ部５２は、例えば透明樹脂、光学ガラス等を用いてロッド状に形成されたもので、その先端は図１に示すように２つの端面が鋭角的に交わる形状とされている。そしてこれら２つの面にはそれぞれ金属膜５３と、ミラー面となる反射膜５４が形成されている。また金属膜５３の上には、不撓性膜５５が形成されている。金属膜５３は例えば金をスパッタして形成されたもので、その膜厚は５０ｎｍとされている。また不撓性膜５５は、金属膜５３の上に屈折率1.59のポリスチレン系ポリマーをスピンコートして形成されたものであり、膜厚は２０ｎｍとされている。
【００３１】
上記ステッピングモータ３４の駆動つまりターレット３０の回転動作は、図示外の制御回路により、上下動台３３、光源５１および光検出器３７の駆動と同期して制御される。
【００３２】
なお、センサ部５２を構成する特に好ましい樹脂としては、日本ゼオン株式会社製のZEONEX（登録商標） 330Ｒ（屈折率1.50）が挙げられる。しかしそれに限らずセンサ部５２は、その他の公知の樹脂や光学ガラスを用いて適宜形成することができる。コストの点からは、光学ガラスよりも樹脂の方がより好ましいと言える。樹脂から形成する場合は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）等の樹脂も用いることができる。
【００３３】
また上記チャック４９は、一例として後述する機械的な把持機構を備えると共に円筒状の下端部を有し、その内部は図示外のブロワ等の空気吐出手段に連通されている。そこで、上記把持機構によりセンサ部５２を保持する一方、空気を吐出することにより試料液等を撹拌する機能を備えている。それらの機能については、後に詳しく説明する。
【００３４】
本実施形態の蛍光測定装置が測定対象としているのは、一例としてCRP抗原（分子量11万 Da）であり、それと特異的に結合する１次抗体（モノクロナール抗体）が上記不撓性膜５５の上に固定されている。この１次抗体は、例えば末端をカルボキシル基化したPEGを介して、アミンカップリング法により、上記ポリマーからなる不撓性膜５５に固定される。一方２次抗体としては、蛍光体（Cy5 Ge-healthcare社）で標識化したモノクロナール抗体（１次抗体とはエピトープ ＜epitope;抗原決定基＞が異なる）が用いられる。
【００３５】
上記アミンカップリング法は一例として下記（１）〜（３）のステップからなるものである。なおこれは、30μｌ（マイクロ・リットル）のキュベット／セルを用いた場合の例である。
【００３６】
（１）リンカー先端（末端）の-COOH基を活性化
０.１Ｍ（モル）のNHSと０.４ＭのEDCとを等体積混合した溶液を30μｌ加え、３０分間室温静置。なお、
NHS：N-hydrooxysuccinimide
EDC：1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide
である。
【００３７】
（２）1次抗体の固定化
PBSバッファ（pH7.4）で5回洗浄後、1次抗体溶液（500μg/ｍｌ）を30μｌ加え、３０〜６０分間室温静置
（３）未反応の -COOH基をブロッキング
PBSバッフア（pH7.4）で5回洗浄後、１Ｍのエタノールアミン（pH8.5）を30μｌ加え、20分間室温静置。さらにPBSバッフア（pH7.4）で5回洗浄。
【００３８】
なお、光源５１としては上記半導体レーザに限らず、その他のLEDなどの公知の光源を適宜選択使用可能である。また光検出器３７も前述のものに限らず、CCD、光電子増倍管、c-MOS等の公知のものを適宜選択使用可能である。また励起波長を変えれば、Cy5以外の色素を標識として用いることもできる。
【００３９】
以下、この蛍光測定装置の作用について、測定時の工程を順次示す図３を用いて説明する。なおこの図３では、図の煩雑化を回避するために、図１に示した各要素のうち、各工程（１）〜（１１）のそれぞれにおいて説明に必要な最小限のものだけに付番を与えてある。
【００４０】
まずこの測定に際しては予め、センサ部保持穴４３にセンサ部５２が収められる。そして同図（１）に示すように、試料槽４０に試料液としての全血５６が所定量注入され、ターレット３０が所定角度回転されることにより、この試料槽４０がチャック４９の真下位置に設定される。次に（２）に示すようにチャック４９が（つまり上下動台３３）が下降され、全血５６はこのチャック４９と試料槽４０との間の空気圧によって、試料槽４０にあるフィルター４８で濾され、（３）に示すように全血５６が重い血球５７と血漿５８とに分離する。
【００４１】
この状態になったところでチャック４９が引き上げられた後、ターレット３０がさらに所定角度回転され、（４）に示すように、センサ部保持穴４３に収められているセンサ部５２がチャック４９の真下位置に設定される。この状態でチャック４９が下降動され、一般的なボール盤がドリルを挟むような状態で挟み込むことでセンサ部５２はチャック４９に保持される。そして（５）に示すようにチャック４９が引き上げられて、センサ部５２がセンサ部保持穴４３から上方に引き抜かれる。
【００４２】
（６）に示すようにセンサ部５２がターレット３０から完全に離れると、ターレット３０が所定角度回転され、（７）に示すように、試料槽４０が再度チャック４９の真下位置に設定される。そしてこの状態でチャック４９が所定長さ降ろされた上で上下動され、それにより、そこに保持されているセンサ部５２が血漿５８の中に浸漬した状態で、軽く上下に動かされる。こうすることで、もし血漿５８の中にCRP抗原が含まれていれば、該CRP抗原と、センサ部５２の前記不撓性膜５５に固定されている１次抗体との結合が促進される。
【００４３】
その後センサ部５２が試料槽４０から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、（８）に示すように、反応槽４１がチャック４９の真下位置に設定される。この反応槽４１には、前述した蛍光体で標識された２次抗体を含む反応液４５が貯えられている。次にチャック４９が所定長さ降ろされた上で上下動され、それにより、センサ部５２が反応液４５の中に浸漬した状態で、軽く上下に動かされる。こうすることで、もしセンサ部５２の不撓性膜５５上の１次抗体にCRP抗原が結合していれば、該CRP抗原と２次抗体との結合が促進される。
【００４４】
その後センサ部５２が反応槽４１から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、（９）に示すように、バッファ液槽４２がチャック４９の真下位置に設定される。次にチャック４９が所定長さ降ろされた上で上下動され、それにより、センサ部５２がバッファ液槽４２内に貯えられているバッファ液４６によって洗浄される。つまり上記CRP抗原と、蛍光体で標識された２次抗体とが結合していれば、それらを除いた余計なものが洗い流される。
【００４５】
その後センサ部５２がバッファ液槽４２から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、（１０）に示すように、貫通孔４４がチャック４９の真下位置に設定される。次にチャック４９が下降され、それによりセンサ部５２が貫通孔４４内に位置する状態となる。この状態では、センサ部５２の周りに存在するのは空気だけとなるので、該センサ部５２は、以下に説明する蛍光測定を行う上で励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない雰囲気中に配されることになる。
【００４６】
この状態になったところで行われる蛍光測定について、そのときの状態を示している図１を参照して詳しく説明する。測定に際しては、光源５１が駆動されて、そこからレーザ光等の励起光５０が発せられる。この励起光５０の大部分は、ロッド状のセンサ部５２内を、その周囲面と空気との界面で全反射を繰り返しながら、導波モードで下方に進行する。こうしてセンサ部５２内を伝搬した励起光５０の一部は、センサ部下部の斜めに形成された２つの端面のうち金属膜５３が形成されている方の端面に到達し、またあるものは反射膜５４で反射してから該端面に到達し、そこで全反射する。
【００４７】
このとき、センサ部５２の端面と金属膜５３との界面からエバネッセント光が染み出すようになる。そこで、もし不撓性膜５５上の１次抗体にCRP抗原が結合していれば、さらに該抗原に反応液４５中の２次抗体が結合し、その２次抗体の標識である蛍光体が上記エバネッセント光によって励起される。励起された蛍光体は所定波長の蛍光５９を発し、その蛍光５９は光検出器３７によって検出される。こうして、光検出器３７が所定波長の蛍光５９を検出した場合は、それにより、CRP抗原に２次抗体が結合していること、すなわち試料液である血漿５８にCRP抗原が含まれていることを確認可能となる。また、上記のような蛍光を検出した信号の強度から、測定対象物質の濃度を検出することも可能である。
【００４８】
こうして蛍光測定が終了すると、センサ部５２が貫通孔４４内から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、図３の（１１）に示すように、センサ部保持穴４３がチャック４９の真下位置に設定される。次にチャック４９が下降され、それによりセンサ部５２がセンサ部保持穴４３内に挿入される。次いでチャック４９が開き、チャック４９が上昇動され、そこからセンサ部５２が離脱する。こうしてセンサ部５２が保持穴４３内に戻る。その後、使用済みのターレット３０は捨て、新たなターレット３０に交換することで、汚染を気にせずに測定を行うことができる。
【００４９】
ここで本実施形態においては、以上の説明から明らかな通り、回転部としてのターレット３０と、上下動台３３およびチャック４９からなる往復動手段とによってセンサ部駆動手段が構成されている。このようなターレット３０を用いると、測定を極めて能率良く行うことが可能となる。しかしながら、センサ部駆動手段はこのようなものに限らず、その他の公知の機構を用いて適宜構成することができる。
【００５０】
また、汚染をあまり気にする必要のない場合は、センサ部等を洗浄し、試薬を再度格納することで再利用も可能である。
【００５１】
なお、上記蛍光測定がなされるとき、前述したようにセンサ部５２は、励起光５０および蛍光５９を実質的に吸収、散乱させることのない雰囲気中に配されることになる。そこで、蛍光５９が吸収されたり、散乱したりすることにより、検出される蛍光の強度が低下して、測定対象物質の測定精度が損なわれることを防止できる。また、センサ部５２から一部漏れ出したような励起光５０が散乱して光検出器３７に入射し、それにより測定精度が損なわれることも防止可能となる。
【００５２】
また本実施形態の蛍光測定装置においては、励起光５０が染み出すセンサ部５２の端面に金属膜５３が形成されているので、ここで表面プラズモンが励起される。そこでこの表面プラズモンの電界増幅作用によって励起光５０の強度が高められ、Ｓ／Ｎの高い蛍光検出信号を得ることができる。
【００５３】
また、本実施形態の蛍光測定装置においては、金属膜５３の上に膜厚が２０ｎｍの不撓性膜５５が設けられているので、標識である蛍光体が金属膜２０に対して、金属消光が起きる程度まで近接してしまうことが防止される。そこでこの蛍光測定装置によれば、金属消光を招くことがなくなり、表面プラズモンによる電場増幅作用を確実に得て、極めて高い感度で蛍光を検出可能となる。
【００５４】
そして上記不撓性膜５５は疎水性材料であるポリスチレン系ポリマーから形成されているので、試料液中に存在する金属イオンや溶存酸素のような消光の原因となる分子が該不撓性膜５５の内部に入り込むことが無く、よってそれらの分子が励起光５０の励起エネルギーを奪ってしまうことが防止される。そこでこの蛍光測定装置によれば、極めて高い励起エネルギーが確保され、高い感度で蛍光を検出可能となる。
【００５５】
なお、以上説明した実施形態の蛍光測定装置は、蛍光測定することにより２次抗体を検出し、それにより、試料液中の測定対象物質を間接的に検出するものであるが、本発明の蛍光測定装置は、蛍光体である測定対象物質を直接的に検出するように構成することも勿論可能である。
【００５６】
また本発明の蛍光測定装置を構成するセンサ部としては、以上説明したセンサ部５２に限らず、図６に示すような形状のセンサ部６０や、さらには図７に示すような形状のセンサ部７０等も適用可能である。さらに、導波モードで励起光を伝搬させるセンサ部としては、上に示したロッド状のものに限らず、光ファイバからなるものを用いることもできる。
【００５７】
さらに、以上説明した実施形態の蛍光測定装置は表面プラズモン増強蛍光測定装置であるが、本発明の蛍光測定装置は、特にこの表面プラズモン増強は行わないタイプの蛍光測定装置（上記実施形態に即して説明すれば金属膜５３を持たないタイプの蛍光測定装置）として構成することも勿論可能である。
【００５８】
また上記実施形態では、励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない雰囲気を空気として、その中で蛍光体の励起および蛍光検出を行っているが、この空気の他に例えば、純水、PBSバッファ等の液体もそのような雰囲気として適しており、本発明の蛍光測定装置は、そのような液体の中で蛍光体の励起および蛍光検出を行うように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態による蛍光測定装置を示す概略側面図
【図２】図１の蛍光測定装置の一部を示す平面図
【図３】図１の蛍光測定装置による測定工程を、順を追って示す概略図
【図４】従来の蛍光測定装置の一例を示す概略側面図
【図５】従来の蛍光測定装置の別の例を示す概略側面図
【図６】センサ部の別の例を示す概略側面図
【図７】センサ部のさらに別の例を示す概略側面図
【符号の説明】
【００６０】
１ 試料
２ 抗原
４ １次抗体
６ ２次抗体
７、５１ 光源
８、５０ 励起光
９、３７ 光検出器
１０ 蛍光体
２０ 金属膜
３０ ターレット
３３ 上下動台
３４ ステッピングモータ
４０ 試料槽
４１ 反応槽
４２ バッファ液槽
４３ センサ部保持穴
４４ 貫通孔
４９ チャック
５２、６０、７０ センサ部
５３ 金属膜
５４ 反射膜
５５ 不撓性膜
５９ 蛍光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光法により試料中の特定物質を検出する蛍光測定装置、特に詳細にはセンサ部を試料液中に浸漬するタイプの蛍光測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオ測定等において、高感度かつ容易な測定法として蛍光法が広く用いられている。この蛍光法は、特定波長の光により励起されて蛍光を発する測定対象物質を含むと考えられる試料に上記特定波長の励起光を照射し、そのとき蛍光を検出することによって測定対象物質の存在を確認する方法である。また、測定対象物質が蛍光体ではない場合、蛍光体で標識されて測定対象物質と特異的に結合する物質を試料に接触させ、その後上記と同様にして蛍光を検出することにより、この結合すなわち測定対象物質の存在を確認することも広くなされている。
【０００３】
図４は、上記の標識された物質を用いる蛍光法を実施するセンサの一例を概略図示するものである。本例の蛍光測定装置は一例として試料１に含まれる抗原２を検出するためのものであり、基板３には抗原２と特異的に結合する１次抗体４が塗布されている。そしてこの基板３上に設けられた試料保持部５の中において試料１が流され、次いで同様に蛍光体１０で標識されて抗原２と特異的に結合する２次抗体６が流される。その後、基板３の表面部分に向けて光源７から励起光８が照射され、また光検出器９により蛍光検出がなされる。このとき、光検出器９によって所定の蛍光が検出されたなら、上記２次抗体６と抗原２との結合、すなわち試料中における抗原２の存在を確認できることになる。
【０００４】
なお以上の例では、蛍光検出によって実際に存在が確認されるのは２次抗体６であるが、この２次抗体６は抗原２と結合しなければ流されてしまって基板３上に存在し得ないものであるから、この２次抗体６の存在を確認することにより、間接的に測定対象物質である抗原２の存在が確認されることとなる。
【０００５】
とりわけここ数年は、冷却ＣＣＤの発達など光検出器の高性能化が進んでいることもあって、以上述べた蛍光法はバイオ研究には欠かせない手段となっており、さらにバイオ以外の分野においても広範に利用されている。特に可視領域では、例えばＦＩＴＣ（蛍光波長：５２５ｎｍ、量子収率：０．６）や、Ｃｙ５（蛍光波長：６８０ｎｍ、量子収率：０．３）のように、実用の目安となる０．２を超える高い量子収率を持つ蛍光色素が開発されており、蛍光法の応用分野がさらに拡大することが期待されている。
【０００６】
また従来、エバネッセント光を用いる蛍光法も提案されている。この方法を実施する蛍光測定装置の一例を図５に概略的に示す。なおこの図５において、図４中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。
【０００７】
この蛍光測定装置においては、前述の基板３に代わるものとしてプリズム（誘電体ブロック）１３が用いられ、その上には金属膜２０が形成されている。そして光源７からの励起光８が、このプリズム１３と金属膜２０との界面で全反射する条件で、プリズム１３を通して照射される。この構成においては、励起光８が上記界面で全反射するとき該界面近傍に染み出すエバネッセント光１１により２次抗体６が励起される。そして蛍光検出は、試料１に対してプリズム１３と反対側（図中では上方）に配された光検出器９によってなされる。
【０００８】
この蛍光測定装置において、励起光８は図中の下方から全反射する角度で入射することで、上記界面から数百ｎｍの領域にしか到達しないエバネッセント光１１を発生させ２次抗体を励起するため、液体試料１で反射・散乱した励起光８および、励起光８により励起された液体試料１、容器から発せられる蛍光（自家蛍光）が光検出器９に達して、検出したい蛍光信号に対するバック・グラウンドとなるといった問題を最小限に抑えることができる。そのため、このエバネッセント蛍光法は、従来の蛍光法と比べて（光）ノイズを大幅に低減でき、測定対象物質を１分子単位で蛍光測定できる方法として注目されている。
【０００９】
なお図５に示したものは、エバネッセント蛍光法による蛍光測定装置の中でも、特に高感度化を図った表面プラズモン増強蛍光測定装置である。この表面プラズモン増強蛍光測定装置においては金属膜２０が形成されていることにより、励起光８が照射されたとき該金属膜２０中に表面プラズモンが生じ、その電界増幅作用によって蛍光が増幅されるようになる。あるシミュレーションによると、その場合の蛍光強度は１０００倍程度まで増幅されることが判っている。この種の表面プラズモン増強蛍光測定装置については、例えば特許文献１に詳しい記載がなされている。
【００１０】
上述のような蛍光法を実施するための装置の一つとして、例えば特許文献２に記載が有るように、励起光を発する光源と、内部において励起光を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を励起光により励起するロッド状のガラス等からなるセンサ部と、上記励起により蛍光体から発せられた蛍光を検出する光検出器とを備えてなるものが知られている。この種の装置によって測定を行う際には、通常センサ部が試料液中に浸漬され、そこから試料液中に出射した励起光により蛍光体が励起される。そして、それにより生じた蛍光が光検出器によって検出されるようになっている。
【００１１】
なお、特許文献３や特許文献４には、上述のようなセンサ部として光ファイバを適用することが示されている。特に特許文献３には、この光ファイバの表面から漏れ出すエバネッセント光で蛍光体を励起することも記載されている。
【００１２】
上述のように試料液中に浸漬されるセンサ部を用いる蛍光測定装置は、液槽の一部にセンサ部を組み込み、そこにポンプ等を用いて試料液を導入するタイプの蛍光測定装置と比べると構成が簡素化されて安価に形成可能であるという利点を有する。
【特許文献１】特許第３５６２９１２号公報
【特許文献２】米国特許第４７０３１８２号公報
【特許文献３】特許１９１６９２４号公報
【特許文献４】特開２００６−０４７２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、試料液中に浸漬されるセンサ部を用いる従来の蛍光測定装置では、例えば１ｐ・ｍｏｌ（ピコ・モル） ／ｌ（リットル）程度の極めて微量の測定対象物質を測定したい場合には、十分な測定精度が得られないという問題が認められている。この問題は、測定対象物以外の吸収・散乱成分が多く含まれる全血、血清や、尿など着色したものが測定対象物である場合、および、センサ部がクラッドや被覆のついた光ファイバではなく、より安価なガラスや一体成型した透明樹脂等からなるロッド状のものである場合に顕著に認められる。これは励起光・受光光が、光導波路となる上記ガラス等の中を伝播する間に、界面でそれらの測定対象物と接することで散乱し、または吸収されて減衰することによる。その影響を低減するために、一般にクラッドや被覆のついた光ファイバが用いられることがあるが、使い捨てが求められる上記の分野では消耗品が高価になってしまうためコスト面から採用できない。
【００１４】
また、洗浄し不要な成分を除去する工程を設ければ、安価なロッド状のセンサ部を採用できるが、洗浄するために分注器・ポンプなどの高価な送液機構が必要になり装置が高価になってしまう。
【００１５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、使い捨てられる程度安価で消耗品となり得るセンサ部を用い、しかも全血、血清や、尿など着色した試料や、または光を散乱させる試料中の微量成分も測定できる安価な蛍光測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による蛍光測定装置は、励起光を伝搬させるセンサ部を試料液中に浸漬するタイプの蛍光測定装置において、センサ部の外表面に付着した試料液等によって励起光や蛍光が吸収され、あるいは散乱するのを防止できるようにしたものであって、具体的には、
励起光を発する光源と、
内部において前記励起光を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を前記励起光により励起するセンサ部と、
前記励起により前記蛍光体から発せられた蛍光を検出する光検出器とを備えてなる蛍光測定装置において、
前記センサ部を試料液中に浸漬させた後、前記励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中に移動させるセンサ部駆動手段と、
前記センサ部が前記雰囲気中に位置した状態下で前記光源および光検出器を駆動させて蛍光検出を実行させる制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお上記のセンサ部としては、励起光を導波モードで伝搬させ、その外表面から染み出したエバネッセント光で蛍光体を励起するタイプのものが好適に用いられ得る。
【００１８】
また上記「所定の雰囲気」は、散乱の程度が“ミー散乱”とみなせるより小さい径の範囲（散乱体の直径が波長以下）で、吸収の程度は１％以下の範囲に有る雰囲気を意味し、より具体的には、例えば通常の大気下の空気やバッファ液等が挙げられる。
【００１９】
また、上記所定の雰囲気は、試料液および、標識としての蛍光体のいずれも含んでいない雰囲気であることが望ましい。
【００２０】
他方、前記センサ部駆動手段はより具体的には、
少なくとも前記試料液を保持する部分および前記所定の雰囲気を保持する部分を有して、それらの部分を所定位置で順次停止させながら回転する回転部と、
この回転部が停止して前記所定位置に試料液および所定の雰囲気が配される毎に、該試料液および所定の雰囲気中に前記センサ部を逐次送り込む往復動手段とから構成されることが好ましい。
【００２１】
また本発明の蛍光測定装置が特に抗原を測定対象とする場合には、蛍光体で標識されて、試料液中に含まれる測定対象の抗原と結合する抗体を含む液を保持する反応槽がさらに設けられた上で、センサ部駆動手段が、センサ部を試料液中に浸漬させた後、該センサ部を上記反応槽中の液に浸漬させてから前記雰囲気中に移動させるように構成されることが望ましい。
【００２２】
また本発明の蛍光測定装置においては、必要な試薬、センサ部、反応槽等がセットで供給、廃棄されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明者は、従来の蛍光測定装置に認められる前述の問題すなわち、安価なセンサ部を使い、安価な装置で微量の測定対象物質を測定したい場合に十分な測定精度が得られないという問題は、試料液中に浸漬されているセンサ部の周囲に試料液等が存在したとき、励起光や蛍光がその試料液によって吸収され、あるいは散乱する結果、光検出器に励起光が検出され難くなっていることから生じていることを見出した。
【００２４】
この新しい知見に基づいて本発明の蛍光測定装置は、励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中にセンサ部を移動させ、その状態で蛍光体の励起および蛍光検出を行うように構成されているので、上記吸収、散乱の影響を無くして、微量な測定対象物質も十分な精度で測定可能となる。
【００２５】
なお、本発明の蛍光測定装置において、特にセンサ部駆動手段が前述のような回転部および往復動手段とから構成された場合は、測定を極めて能率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態による蛍光測定装置の側面形状を示すものであり、また図２は、そこに用いられているターレット３０の平面形状を示すものである。図示の通りこの蛍光測定装置は、上記ターレット３０と、このターレット３０を水平な状態にして回転自在に保持する架台３１と、この架台３１から垂直に立てられた縦部材３２と、この縦部材３２に保持されて図示外の駆動手段によって上下方向に移動自在とされた上下動台３３とを有している。
【００２８】
架台３１にはステッピングモータ３４が固定され、その駆動軸３５にターレット３０が固定されている。したがって、ステッピングモータ３４が駆動されると、ターレット３０が駆動軸３５の周りに、つまり水平面内で回転する。また架台３１の上面には、取付具３６を介して例えばフォトダイオード等の光検出器３７が取り付けられている。この光検出器３７は一例として、互いに間隔を置いて向き合う状態にした１対のものが用いられている。
【００２９】
図２に明示されるようにターレット３０の上面には、それぞれ一定深さの穴部として形成された試料槽４０、反応槽４１、バッファ液槽４２、センサ部保持穴４３が形成されている。さらにこのターレット３０には、貫通孔４４が形成されている。これらの槽４０〜４２、センサ部保持穴４３および貫通孔４４は、ターレット３０の回転軸周りの１つの共通円上に各中心が位置する状態にして、互いに所定の角度間隔を置いて配置されている。
【００３０】
上下動台３３には、例えば波長６３５ｎｍ の励起光５０を発する半導体レーザ等の光源５１と、センサ部５２を解放自在に保持するチャック４９とが搭載されている。センサ部５２は、例えば透明樹脂、光学ガラス等を用いてロッド状に形成されたもので、その先端は図１に示すように２つの端面が鋭角的に交わる形状とされている。そしてこれら２つの面にはそれぞれ金属膜５３と、ミラー面となる反射膜５４が形成されている。また金属膜５３の上には、不撓性膜５５が形成されている。金属膜５３は例えば金をスパッタして形成されたもので、その膜厚は５０ｎｍとされている。また不撓性膜５５は、金属膜５３の上に屈折率1.59のポリスチレン系ポリマーをスピンコートして形成されたものであり、膜厚は２０ｎｍとされている。
【００３１】
上記ステッピングモータ３４の駆動つまりターレット３０の回転動作は、図示外の制御回路により、上下動台３３、光源５１および光検出器３７の駆動と同期して制御される。
【００３２】
なお、センサ部５２を構成する特に好ましい樹脂としては、日本ゼオン株式会社製のZEONEX（登録商標） 330Ｒ（屈折率1.50）が挙げられる。しかしそれに限らずセンサ部５２は、その他の公知の樹脂や光学ガラスを用いて適宜形成することができる。コストの点からは、光学ガラスよりも樹脂の方がより好ましいと言える。樹脂から形成する場合は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）等の樹脂も用いることができる。
【００３３】
また上記チャック４９は、一例として後述する機械的な把持機構を備えると共に円筒状の下端部を有し、その内部は図示外のブロワ等の空気吐出手段に連通されている。そこで、上記把持機構によりセンサ部５２を保持する一方、空気を吐出することにより試料液等を撹拌する機能を備えている。それらの機能については、後に詳しく説明する。
【００３４】
本実施形態の蛍光測定装置が測定対象としているのは、一例としてCRP抗原（分子量11万 Da）であり、それと特異的に結合する１次抗体（モノクロナール抗体）が上記不撓性膜５５の上に固定されている。この１次抗体は、例えば末端をカルボキシル基化したPEGを介して、アミンカップリング法により、上記ポリマーからなる不撓性膜５５に固定される。一方２次抗体としては、蛍光体（Cy5 Ge-healthcare社）で標識化したモノクロナール抗体（１次抗体とはエピトープ ＜epitope;抗原決定基＞が異なる）が用いられる。
【００３５】
上記アミンカップリング法は一例として下記（１）〜（３）のステップからなるものである。なおこれは、30μｌ（マイクロ・リットル）のキュベット／セルを用いた場合の例である。
【００３６】
（１）リンカー先端（末端）の-COOH基を活性化
０.１Ｍ（モル）のNHSと０.４ＭのEDCとを等体積混合した溶液を30μｌ加え、３０分間室温静置。なお、
NHS：N-hydrooxysuccinimide
EDC：1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide
である。
【００３７】
（２）1次抗体の固定化
PBSバッファ（pH7.4）で5回洗浄後、1次抗体溶液（500μg/ｍｌ）を30μｌ加え、３０〜６０分間室温静置
（３）未反応の -COOH基をブロッキング
PBSバッフア（pH7.4）で5回洗浄後、１Ｍのエタノールアミン（pH8.5）を30μｌ加え、20分間室温静置。さらにPBSバッフア（pH7.4）で5回洗浄。
【００３８】
なお、光源５１としては上記半導体レーザに限らず、その他のLEDなどの公知の光源を適宜選択使用可能である。また光検出器３７も前述のものに限らず、CCD、光電子増倍管、c-MOS等の公知のものを適宜選択使用可能である。また励起波長を変えれば、Cy5以外の色素を標識として用いることもできる。
【００３９】
以下、この蛍光測定装置の作用について、測定時の工程を順次示す図３を用いて説明する。なおこの図３では、図の煩雑化を回避するために、図１に示した各要素のうち、各工程（１）〜（１１）のそれぞれにおいて説明に必要な最小限のものだけに付番を与えてある。
【００４０】
まずこの測定に際しては予め、センサ部保持穴４３にセンサ部５２が収められる。そして同図（１）に示すように、試料槽４０に試料液としての全血５６が所定量注入され、ターレット３０が所定角度回転されることにより、この試料槽４０がチャック４９の真下位置に設定される。次に（２）に示すようにチャック４９が（つまり上下動台３３）が下降され、全血５６はこのチャック４９と試料槽４０との間の空気圧によって、試料槽４０にあるフィルター４８で濾され、（３）に示すように全血５６が重い血球５７と血漿５８とに分離する。
【００４１】
この状態になったところでチャック４９が引き上げられた後、ターレット３０がさらに所定角度回転され、（４）に示すように、センサ部保持穴４３に収められているセンサ部５２がチャック４９の真下位置に設定される。この状態でチャック４９が下降動され、一般的なボール盤がドリルを挟むような状態で挟み込むことでセンサ部５２はチャック４９に保持される。そして（５）に示すようにチャック４９が引き上げられて、センサ部５２がセンサ部保持穴４３から上方に引き抜かれる。
【００４２】
（６）に示すようにセンサ部５２がターレット３０から完全に離れると、ターレット３０が所定角度回転され、（７）に示すように、試料槽４０が再度チャック４９の真下位置に設定される。そしてこの状態でチャック４９が所定長さ降ろされた上で上下動され、それにより、そこに保持されているセンサ部５２が血漿５８の中に浸漬した状態で、軽く上下に動かされる。こうすることで、もし血漿５８の中にCRP抗原が含まれていれば、該CRP抗原と、センサ部５２の前記不撓性膜５５に固定されている１次抗体との結合が促進される。
【００４３】
その後センサ部５２が試料槽４０から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、（８）に示すように、反応槽４１がチャック４９の真下位置に設定される。この反応槽４１には、前述した蛍光体で標識された２次抗体を含む反応液４５が貯えられている。次にチャック４９が所定長さ降ろされた上で上下動され、それにより、センサ部５２が反応液４５の中に浸漬した状態で、軽く上下に動かされる。こうすることで、もしセンサ部５２の不撓性膜５５上の１次抗体にCRP抗原が結合していれば、該CRP抗原と２次抗体との結合が促進される。
【００４４】
その後センサ部５２が反応槽４１から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、（９）に示すように、バッファ液槽４２がチャック４９の真下位置に設定される。次にチャック４９が所定長さ降ろされた上で上下動され、それにより、センサ部５２がバッファ液槽４２内に貯えられているバッファ液４６によって洗浄される。つまり上記CRP抗原と、蛍光体で標識された２次抗体とが結合していれば、それらを除いた余計なものが洗い流される。
【００４５】
その後センサ部５２がバッファ液槽４２から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、（１０）に示すように、貫通孔４４がチャック４９の真下位置に設定される。次にチャック４９が下降され、それによりセンサ部５２が貫通孔４４内に位置する状態となる。この状態では、センサ部５２の周りに存在するのは空気だけとなるので、該センサ部５２は、以下に説明する蛍光測定を行う上で励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない雰囲気中に配されることになる。
【００４６】
この状態になったところで行われる蛍光測定について、そのときの状態を示している図１を参照して詳しく説明する。測定に際しては、光源５１が駆動されて、そこからレーザ光等の励起光５０が発せられる。この励起光５０の大部分は、ロッド状のセンサ部５２内を、その周囲面と空気との界面で全反射を繰り返しながら、導波モードで下方に進行する。こうしてセンサ部５２内を伝搬した励起光５０の一部は、センサ部下部の斜めに形成された２つの端面のうち金属膜５３が形成されている方の端面に到達し、またあるものは反射膜５４で反射してから該端面に到達し、そこで全反射する。
【００４７】
このとき、センサ部５２の端面と金属膜５３との界面からエバネッセント光が染み出すようになる。そこで、もし不撓性膜５５上の１次抗体にCRP抗原が結合していれば、さらに該抗原に反応液４５中の２次抗体が結合し、その２次抗体の標識である蛍光体が上記エバネッセント光によって励起される。励起された蛍光体は所定波長の蛍光５９を発し、その蛍光５９は光検出器３７によって検出される。こうして、光検出器３７が所定波長の蛍光５９を検出した場合は、それにより、CRP抗原に２次抗体が結合していること、すなわち試料液である血漿５８にCRP抗原が含まれていることを確認可能となる。また、上記のような蛍光を検出した信号の強度から、測定対象物質の濃度を検出することも可能である。
【００４８】
こうして蛍光測定が終了すると、センサ部５２が貫通孔４４内から上方に引き上げられ、次いでターレット３０が所定角度回転されることにより、図３の（１１）に示すように、センサ部保持穴４３がチャック４９の真下位置に設定される。次にチャック４９が下降され、それによりセンサ部５２がセンサ部保持穴４３内に挿入される。次いでチャック４９が開き、チャック４９が上昇動され、そこからセンサ部５２が離脱する。こうしてセンサ部５２が保持穴４３内に戻る。その後、使用済みのターレット３０は捨て、新たなターレット３０に交換することで、汚染を気にせずに測定を行うことができる。
【００４９】
ここで本実施形態においては、以上の説明から明らかな通り、回転部としてのターレット３０と、上下動台３３およびチャック４９からなる往復動手段とによってセンサ部駆動手段が構成されている。このようなターレット３０を用いると、測定を極めて能率良く行うことが可能となる。しかしながら、センサ部駆動手段はこのようなものに限らず、その他の公知の機構を用いて適宜構成することができる。
【００５０】
また、汚染をあまり気にする必要のない場合は、センサ部等を洗浄し、試薬を再度格納することで再利用も可能である。
【００５１】
なお、上記蛍光測定がなされるとき、前述したようにセンサ部５２は、励起光５０および蛍光５９を実質的に吸収、散乱させることのない雰囲気中に配されることになる。そこで、蛍光５９が吸収されたり、散乱したりすることにより、検出される蛍光の強度が低下して、測定対象物質の測定精度が損なわれることを防止できる。また、センサ部５２から一部漏れ出したような励起光５０が散乱して光検出器３７に入射し、それにより測定精度が損なわれることも防止可能となる。
【００５２】
また本実施形態の蛍光測定装置においては、励起光５０が染み出すセンサ部５２の端面に金属膜５３が形成されているので、ここで表面プラズモンが励起される。そこでこの表面プラズモンの電界増幅作用によって励起光５０の強度が高められ、Ｓ／Ｎの高い蛍光検出信号を得ることができる。
【００５３】
また、本実施形態の蛍光測定装置においては、金属膜５３の上に膜厚が２０ｎｍの不撓性膜５５が設けられているので、標識である蛍光体が金属膜２０に対して、金属消光が起きる程度まで近接してしまうことが防止される。そこでこの蛍光測定装置によれば、金属消光を招くことがなくなり、表面プラズモンによる電場増幅作用を確実に得て、極めて高い感度で蛍光を検出可能となる。
【００５４】
そして上記不撓性膜５５は疎水性材料であるポリスチレン系ポリマーから形成されているので、試料液中に存在する金属イオンや溶存酸素のような消光の原因となる分子が該不撓性膜５５の内部に入り込むことが無く、よってそれらの分子が励起光５０の励起エネルギーを奪ってしまうことが防止される。そこでこの蛍光測定装置によれば、極めて高い励起エネルギーが確保され、高い感度で蛍光を検出可能となる。
【００５５】
なお、以上説明した実施形態の蛍光測定装置は、蛍光測定することにより２次抗体を検出し、それにより、試料液中の測定対象物質を間接的に検出するものであるが、本発明の蛍光測定装置は、蛍光体である測定対象物質を直接的に検出するように構成することも勿論可能である。
【００５６】
また本発明の蛍光測定装置を構成するセンサ部としては、以上説明したセンサ部５２に限らず、図６に示すような形状のセンサ部６０や、さらには図７に示すような形状のセンサ部７０等も適用可能である。さらに、導波モードで励起光を伝搬させるセンサ部としては、上に示したロッド状のものに限らず、光ファイバからなるものを用いることもできる。
【００５７】
さらに、以上説明した実施形態の蛍光測定装置は表面プラズモン増強蛍光測定装置であるが、本発明の蛍光測定装置は、特にこの表面プラズモン増強は行わないタイプの蛍光測定装置（上記実施形態に即して説明すれば金属膜５３を持たないタイプの蛍光測定装置）として構成することも勿論可能である。
【００５８】
また上記実施形態では、励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない雰囲気を空気として、その中で蛍光体の励起および蛍光検出を行っているが、この空気の他に例えば、純水、PBSバッファ等の液体もそのような雰囲気として適しており、本発明の蛍光測定装置は、そのような液体の中で蛍光体の励起および蛍光検出を行うように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態による蛍光測定装置を示す概略側面図
【図２】図１の蛍光測定装置の一部を示す平面図
【図３】図１の蛍光測定装置による測定工程を、順を追って示す概略図
【図４】従来の蛍光測定装置の一例を示す概略側面図
【図５】従来の蛍光測定装置の別の例を示す概略側面図
【図６】センサ部の別の例を示す概略側面図
【図７】センサ部のさらに別の例を示す概略側面図
【符号の説明】
【００６０】
１ 試料
２ 抗原
４ １次抗体
６ ２次抗体
７、５１ 光源
８、５０ 励起光
９、３７ 光検出器
１０ 蛍光体
２０ 金属膜
３０ ターレット
３３ 上下動台
３４ ステッピングモータ
４０ 試料槽
４１ 反応槽
４２ バッファ液槽
４３ センサ部保持穴
４４ 貫通孔
４９ チャック
５２、６０、７０ センサ部
５３ 金属膜
５４ 反射膜
５５ 不撓性膜
５９ 蛍光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発する光源と、
内部において前記励起光を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を前記励起光により励起するセンサ部と、
前記励起により前記蛍光体から発せられた蛍光を検出する光検出器とを備えてなる蛍光測定装置において、
前記センサ部を試料液中に浸漬させた後、前記励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中に移動させるセンサ部駆動手段と、
前記センサ部が前記雰囲気中に位置した状態下で前記光源および光検出器を駆動させて蛍光検出を実行させる制御手段とを備えたことを特徴とする蛍光測定装置。
【請求項２】
前記センサ部が励起光を導波モードで伝搬させ、その外表面から染み出したエバネッセント光で前記蛍光体を励起するものであることを特徴とする請求項１記載の蛍光測定装置。
【請求項３】
前記所定の雰囲気が空気中であることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光測定装置。
【請求項４】
前記所定の雰囲気がバッファ液であることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光測定装置。
【請求項５】
前記所定の雰囲気が、試料液および、標識としての蛍光体のいずれも含んでいない雰囲気であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の蛍光測定装置。
【請求項６】
前記センサ部駆動手段が、
少なくとも前記試料液を保持する部分および前記所定の雰囲気を保持する部分を有して、それらの部分を所定位置で順次停止させながら回転する回転部と、
この回転部が停止して前記所定位置に試料液および所定の雰囲気が配される毎に、該試料液および所定の雰囲気中に前記センサ部を逐次送り込む往復動手段とから構成されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の蛍光測定装置。
【請求項７】
蛍光体で標識されて、試料液中に含まれる測定対象の抗原と結合する抗体を含む液を保持する反応槽がさらに設けられ、
前記センサ部駆動手段が、センサ部を試料液中に浸漬させた後、該センサ部を前記反応槽中の液に浸漬させてから前記雰囲気中に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の蛍光測定装置。
【請求項１】
励起光を発する光源と、
内部において前記励起光を伝搬させて外表面から出射させ、試料液中の測定対象物質の存在を示す蛍光体を前記励起光により励起するセンサ部と、
前記励起により前記蛍光体から発せられた蛍光を検出する光検出器とを備えてなる蛍光測定装置において、
前記センサ部を試料液中に浸漬させた後、前記励起光および蛍光を実質的に吸収、散乱させることのない所定の雰囲気中に移動させるセンサ部駆動手段と、
前記センサ部が前記雰囲気中に位置した状態下で前記光源および光検出器を駆動させて蛍光検出を実行させる制御手段とを備えたことを特徴とする蛍光測定装置。
【請求項２】
前記センサ部が励起光を導波モードで伝搬させ、その外表面から染み出したエバネッセント光で前記蛍光体を励起するものであることを特徴とする請求項１記載の蛍光測定装置。
【請求項３】
前記所定の雰囲気が空気中であることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光測定装置。
【請求項４】
前記所定の雰囲気がバッファ液であることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光測定装置。
【請求項５】
前記所定の雰囲気が、試料液および、標識としての蛍光体のいずれも含んでいない雰囲気であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の蛍光測定装置。
【請求項６】
前記センサ部駆動手段が、
少なくとも前記試料液を保持する部分および前記所定の雰囲気を保持する部分を有して、それらの部分を所定位置で順次停止させながら回転する回転部と、
この回転部が停止して前記所定位置に試料液および所定の雰囲気が配される毎に、該試料液および所定の雰囲気中に前記センサ部を逐次送り込む往復動手段とから構成されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の蛍光測定装置。
【請求項７】
蛍光体で標識されて、試料液中に含まれる測定対象の抗原と結合する抗体を含む液を保持する反応槽がさらに設けられ、
前記センサ部駆動手段が、センサ部を試料液中に浸漬させた後、該センサ部を前記反応槽中の液に浸漬させてから前記雰囲気中に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の蛍光測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１７０２４８（Ｐ２００８−１７０２４８Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１０４（Ｐ２００７−３１０４）
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]