(57)【要約】【課題】より正確に溶液中における標的物質の濃度を測定する測定方法等を提供する。【解決手段】磁性体６５と蛍光体６３とが結合した標的物質６１の試料溶液中の濃度を測定する測定方法であって、励起光を試料溶液に照射し、励起光により、蛍光体６３を含む、試料溶液中の蛍光物質に蛍光を生じさせる照射ステップと、磁場勾配を試料溶液に印加して磁性体６５を移動させる印加ステップと、試料溶液に励起光が照射され、かつ、磁場勾配が印加されている間に、視野領域３９を第１方向、または第１方向と逆方向の第２方向に移動させながら、試料溶液を撮影して動画像を取得する撮影ステップと、標的物質６１の濃度を算出する算出ステップと、を含む。【選択図】図３
2020190465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体と蛍光体とが結合した標的物質の試料溶液中の濃度を測定する測定方法であって、
前記蛍光体が蛍光を生じる波長の励起光を前記試料溶液に照射し、前記励起光により、前記蛍光体を含む、前記試料溶液中の蛍光物質に蛍光を生じさせる照射ステップと、
第１方向の磁場勾配を前記試料溶液に印加して前記磁性体を前記第１方向に沿って移動させる印加ステップと、
前記試料溶液に前記励起光が照射され、かつ、前記第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を前記第１方向、または前記第１方向と逆方向の第２方向に移動させながら、前記第１方向と交差する方向から前記視野領域内の前記試料溶液を撮影して、前記蛍光物質が生じた蛍光を示す光点を含む動画像を取得する撮影ステップと、
前記動画像上における前記光点の移動ベクトルと、前記視野領域の移動ベクトルとに基づいて前記標的物質を検出することにより、前記標的物質の濃度を算出する算出ステップと、を含む
測定方法。
【請求項２】
前記算出ステップでは、
前記動画像に含まれる１以上の光点の各々について、前記動画像上における前記光点の移動ベクトルと、前記視野領域の移動ベクトルとを用いて、前記試料溶液中における当該光点に対応する蛍光物質の移動ベクトルを算出し、
前記動画像に含まれる１以上の光点の各々について、算出された蛍光物質の移動ベクトルの大きさが閾値よりも大きい場合に、前記光点から前記標的物質を検出し、
前記１以上の光点から検出された標的物質の数を用いて前記標的物質の濃度を算出する
請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記視野領域は、前記試料溶液が移動されることにより前記試料溶液に対して相対的に移動され、
前記算出ステップでは、さらに、前記試料溶液を移動させる駆動部の駆動量を用いて前記視野領域の移動ベクトルを算出する
請求項１または２に記載の測定方法。
【請求項４】
前記視野領域内には、前記励起光の照射により蛍光を発するマーカが配置され、
前記算出ステップでは、さらに、前記動画像上における前記マーカに対応する蛍光マークの移動ベクトルを用いて前記視野領域の移動ベクトルを算出する
請求項１または２に記載の測定方法。
【請求項５】
前記視野領域は、前記第２方向に移動される
請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項６】
前記撮影ステップでは、
前記励起光が照射され、かつ、前記第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を前記第２方向に移動させながら、前記試料溶液を撮影し、
さらに、前記励起光が照射され、かつ、前記第２方向の磁場勾配が印加されて前記磁性体が前記第２方向に沿って移動される間に、前記視野領域が前記第１方向と垂直な方向にずれた位置において、前記視野領域を前記第１方向に移動させながら、前記試料溶液を撮影して前記動画像を取得する
請求項５に記載の測定方法。
【請求項７】
前記試料溶液は、前記励起光である近接場が形成される基板の表面上に配置され、
前記照射ステップでは、前記基板の表面上に近接場を形成することで前記励起光を前記試料溶液に照射し、
前記印加ステップでは、前記磁性体を前記基板の表面上に引き寄せる第３方向の磁場勾配を印加したあとに前記第１方向の磁場勾配を印加し、前記第３方向と前記第１方向とは交差する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項８】
磁性体と蛍光体とが結合した標的物質の試料溶液中の濃度を測定する測定装置であって、
前記蛍光体が蛍光を生じる波長の励起光を前記試料溶液に照射し、前記励起光により前記蛍光体を含む、前記試料溶液中の蛍光物質に蛍光を生じさせる照射部と、
第１方向の磁場勾配を前記試料溶液に印加して前記磁性体を前記第１方向に沿って移動させる印加部と、
前記試料溶液に前記励起光が照射され、かつ、前記第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を前記第１方向、または前記第１方向と逆方向の第２方向に移動させながら、前記第１方向と交差する方向から前記視野領域内の前記試料溶液を撮影して、前記蛍光物質が生じた蛍光を示す光点を含む動画像を取得する撮影部と、
前記動画像上における前記光点の移動ベクトルと、前記視野領域の移動ベクトルとに基づいて前記標的物質を検出することにより、前記標的物質の濃度を算出する算出部と、を備える
測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、溶液中に存在する標的物質を光学的に測定する測定方法および当該測定方法を実施可能な測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶液中に存在する微小な標的物質、特にＤＮＡ、ＲＮＡ等の核酸、またはタンパク質等、ウイルス、細菌等の生体関連物質を検出し、定量する方法が開発されている。当該方法として、特許文献１には、近接場（言い換えると、近接場光）を用いてこれらの標的物質を検出する光学的検出方法が開示されている。特許文献１に開示された光学的検出方法では、検出対象となる標的物質を、標識する標識物質および外力により近接場が照射される範囲に誘導させて検出を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１８７７４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された従来の光学的検出方法では、標的物質の溶液中における濃度の測定において、正確さに欠ける場合がある。そこで、本開示は、より正確に溶液中における標的物質の濃度を測定する測定方法、および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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本開示に係る測定方法の一態様においては、磁性体と蛍光体とが結合した標的物質の試料溶液中の濃度を測定する測定方法であって、前記蛍光体が蛍光を生じる波長の励起光を前記試料溶液に照射し、前記励起光により、前記蛍光体を含む、前記試料溶液中の蛍光物質に蛍光を生じさせる照射ステップと、第１方向の磁場勾配を前記試料溶液に印加して前記磁性体を前記第１方向に沿って移動させる印加ステップと、前記試料溶液に前記励起光が照射され、かつ、前記第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を前記第１方向、または前記第１方向と逆方向の第２方向に移動させながら、前記第１方向と交差する方向から前記視野領域内の前記試料溶液を撮影して、前記蛍光物質が生じた蛍光を示す光点を含む動画像を取得する撮影ステップと、前記動画像上における前記光点の移動ベクトルと、前記視野領域の移動ベクトルとに基づいて前記標的物質を検出することにより、前記標的物質の濃度を算出する算出ステップと、を含む。
【０００６】
また、本開示に係る測定装置の一態様においては、磁性体と蛍光体とが結合した標的物質の試料溶液中の濃度を測定する測定装置であって、前記蛍光体が蛍光を生じる波長の励起光を前記試料溶液に照射し、前記励起光により前記蛍光体を含む、前記試料溶液中の蛍光物質に蛍光を生じさせる照射部と、第１方向の磁場勾配を前記試料溶液に印加して前記磁性体を前記第１方向に沿って移動させる印加部と、前記試料溶液に前記励起光が照射され、かつ、前記第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を前記第１方向、または前記第１方向と逆方向の第２方向に移動させながら、前記第１方向と交差する方向から前記視野領域内の前記試料溶液を撮影して、前記蛍光物質が生じた蛍光を示す光点を含む動画像を取得する撮影部と、前記動画像上における前記光点の移動ベクトルと、前記視野領域の移動ベクトルとに基づいて前記標的物質を検出することにより、前記標的物質の濃度を算出する算出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る測定方法等により溶液中における標的物質の濃度がより正確に測定される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る測定装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る測定装置によって検出される結合体について説明する図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る標的物質の測定方法について説明するフローチャートである。
【図４】図４は、実施の形態に係る動画像について説明する図である。
【図５】図５は、印加される磁場勾配の方向と、視野領域の移動方向との関係について説明する第１の図である。
【図６】図６は、印加される磁場勾配の方向と、視野領域の移動方向との関係について説明する第２の図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る移動ベクトルの算出について説明する図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る視野領域の移動ベクトルを取得するための構成について説明する図である。
【図９】図９は、実施の形態の変形例１に係る標的物質の測定方法について説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、印加される磁場勾配の方向と、視野領域の移動方向との関係について説明する第３の図である。
【図１１】図１１は、実施の形態の変形例２に係る測定装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本開示の基礎となった知見）
特許文献１に開示された光学的検出方法では、磁性体と蛍光体とが結合した標的物質である結合体の移動および姿勢変動を観察することで、標的物質の検出を行う。結合体は、微小な粒子であるため、結合体の観察には、レンズ等の光学系を用いた顕微鏡等の光学機器が必要となる。しかしながら、このような光学機器において観察できる視野は、例えば数ｍｍ角の範囲に限定される。
【００１０】
一方、標的物質が含まれる溶液量が多く、標的物質の検出に用いられる容器が光学機器の視野よりも大きい場合、光学機器の視野外に標的物質を含む結合体が存在してしまうことがある。このような光学機器の視野外に存在する結合体は、観察の際に見逃される可能性がある。つまり、見逃された結合体は、標的物質の検出に関与できないため、溶液中に存在するにもかかわらず検出されない標的物質（すなわち、偽陰性）が生じる要因となる。また、光学機器の視野外に存在する結合体を外力により視野内に移動させることも可能である。しかしながら、結合体の移動は時間を要するため、視野内に入るまでの所要時間分だけ標的物質の検出に要する時間が増加してしまう。
【００１１】
本開示は、上記の課題を解決しようとするものであり、光学機器の視野外に存在する結合体が見逃されることを抑制することで標的物質の検出における偽陰性の発生を抑制する。これにより、より正確な溶液中における標的物質の濃度を測定する測定方法、および当該測定方法を実施可能な測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
（本開示の概要）
本開示における測定方法は、上記の目的を達成するために以下の特徴を有する。
【００１３】
（１）磁性体と蛍光体とが結合した標的物質（つまり結合体）の試料溶液中の濃度を測定する測定方法であって、蛍光体が蛍光を生じる波長の励起光を試料溶液に照射し、励起光により、蛍光体を含む、試料溶液中の蛍光物質に蛍光を生じさせる照射ステップと、第１方向の磁場勾配を試料溶液に印加して磁性体を第１方向に沿って移動させる印加ステップと、試料溶液に励起光が照射され、かつ、第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を第１方向、または第１方向と逆方向の第２方向に移動させながら、第１方向と交差する方向から視野領域内の試料溶液を撮影して、蛍光物質が生じた蛍光を示す光点を含む動画像を取得する撮影ステップと、動画像上における光点の移動ベクトルと、視野領域の移動ベクトルとに基づいて標的物質を検出することにより、標的物質の濃度を算出する算出ステップと、を含む。
【００１４】
結合体を含む試料溶液に対して、第１方向の磁場勾配が印加され、かつ、励起光が照射される。これにより、磁性体に結合した標的物質は、第１方向に移動する。また、標的物質に結合した蛍光物質である蛍光体は、蛍光を発する。つまり、試料溶液の撮影により、標的物質に結合した磁性体および蛍光体に基づく第１方向に移動する蛍光、および他の蛍光物質に基づく蛍光が撮影され、これらの蛍光に対応する光点を含む動画像が取得される。取得された動画像上において、結合体に対応する光点と、蛍光を発するその他の夾雑物に対応する光点とは、第１方向への移動の有無により区別できる。
【００１５】
ここで、試料溶液は、結合体と同じ第１方向または逆の第２方向に移動する視野領域内において撮影される。したがって、第１方向または第２方向に、より広い領域にわたって試料溶液が撮影された動画像が取得される。試料溶液内のより広い領域について撮影を行うことができるため、試料溶液内に存在するにもかかわらず検出されない標的物質の数を低減できる。
【００１６】
また、第１方向または第２方向は、結合体が第１方向の磁場勾配により移動する方向に沿う方向である。第１方向の磁場勾配により、視野領域が移動する方向からの結合体の離脱を抑制でき、試料溶液中に存在するより多くの結合体を撮影することができる。よって、偽陰性の発生を抑制し、より正確な試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００１７】
（２）また、例えば、算出ステップでは、動画像に含まれる１以上の光点の各々について、動画像上における光点の移動ベクトルと、視野領域の移動ベクトルとを用いて、試料溶液中における当該光点に対応する蛍光物質の移動ベクトルを算出し、動画像に含まれる１以上の光点の各々について、算出された蛍光物質の移動ベクトルの大きさが閾値よりも大きい場合に、光点から標的物質を検出し、１以上の光点から検出された標的物質の数を用いて標的物質の濃度を算出してもよい。
【００１８】
視野領域の移動に伴って生じる動画像上における光点の移動を、光点と視野領域との移動ベクトルどうしの演算により実際に結合体が移動した移動ベクトルを算出できる。結合体は、磁性体を有するため試料溶液中において第１方向の磁場勾配により移動する。一方、磁性体を有さない他の蛍光物質は、第１方向の磁場勾配に影響されず、その場にとどまる。動画像上の各光点について、対応する蛍光物質が第１方向の磁場勾配による十分な大きさの移動ベクトルを有するか否かを、閾値を用いて判定することで、結合体に由来する光点を抽出することができる。視野領域が移動しながら撮影された動画像上においても、実際に結合体が移動した移動ベクトルに基づいて、光点から標的物質を検出することができる。つまり、より広い領域について撮影を行っても、試料溶液中における標的物質を正確に検出できる。よって、偽陰性の発生を抑制し、より正確な試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００１９】
（３）また、例えば、視野領域は、試料溶液が移動されることにより試料溶液に対して相対的に移動され、算出ステップでは、さらに、試料溶液を移動させる駆動部の駆動量を用いて視野領域の移動ベクトルを算出してもよい。
【００２０】
駆動部の駆動方向に応じて試料溶液を第２方向または第１方向に移動させることで、視野領域は、相対的に第１方向または第２方向に移動される。このとき、駆動部の駆動量と視野領域の移動量とは、相関しているため、駆動部の駆動量から視野領域の移動量を算出できる。駆動部の駆動量は容易に取得できるため、容易に本開示の測定方法を実現することができる。よって、容易により正確な試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００２１】
（４）また、例えば、視野領域内には、励起光の照射により蛍光を発するマーカが配置され、算出ステップでは、さらに、動画像上におけるマーカに対応する蛍光マークの移動ベクトルを用いて視野領域の移動ベクトルを算出してもよい。
【００２２】
本開示の測定方法では、視野領域内において配置されたマーカを、試料溶液内の蛍光物質とともに撮影し、動画像を取得する。これにより、マーカが励起光によって励起されて発する蛍光に対応した蛍光マークが含まれる動画像が取得される。マーカは、第１方向の磁場勾配に影響されず、その場にとどまる。したがって、動画像上において、蛍光マークが移動する方向および移動する移動量に基づく移動ベクトルに対して、視野領域の移動ベクトルは、逆方向かつ同じ移動量である。視野領域の移動ベクトルは、実測の蛍光マークの移動ベクトルに基づいて算出されるため、より正確な移動ベクトルが算出される。よって、より正確な視野領域の移動ベクトルを用いて、より正確に試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００２３】
（５）また、例えば、視野領域は、第２方向に移動されてもよい。
【００２４】
これによれば、視野領域の移動は、第１方向の磁場勾配により結合体が移動する第１方向とは逆方向である。つまり、移動する視野領域では、対向方向に移動する結合体が撮影される。言い換えると、結合体と視野領域とが互いに近づく方向に移動するため、より短時間でより多くの結合体を撮影できる。よって、効率的に、より正確に試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００２５】
（６）また、例えば、撮影ステップでは、励起光が照射され、かつ、第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を第２方向に移動させながら、試料溶液を撮影し、さらに、励起光が照射され、かつ、第２方向の磁場勾配が印加されて磁性体が第２方向に沿って移動される間に、視野領域が第１方向と垂直な方向にずれた位置において、視野領域を第１方向に移動させながら、試料溶液を撮影して動画像を取得してもよい。
【００２６】
これによれば、結合体と視野領域とは、対向方向に移動しながら、第１方向と垂直な方向にずれた位置において、さらに試料溶液を撮影して動画像を取得できる。つまり、より広い領域について撮影を行うことができるため、試料溶液内に存在するにもかかわらず検出されない標的物質の数をさらに低減できる。また、結合体は第１方向に移動したあとに第２方向に移動する。これに対して視野領域は、第２方向に移動したあとに第１方向に移動する。これによれば、結合体と視野領域との対向方向への移動を維持できるだけでなく、第１方向に一度引き寄せられた結合体を第２方向に移動させながら、第１方向に移動する視野領域において試料溶液を撮影できる。つまり、第１方向と垂直な方向にずれた位置における撮影では、視野領域よりも第２方向側に存在する結合体の数を低減させ、試料溶液内に存在するにもかかわらず検出されない標的物質の数をさらに低減できる。よって、偽陰性の発生を抑制し、より正確な試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００２７】
（７）また、例えば、試料溶液は、励起光である近接場が形成される基板の表面上に配置され、照射ステップでは、基板の表面上に近接場を形成することで励起光を試料溶液に照射し、印加ステップでは、磁性体を基板の表面上に引き寄せる第３方向の磁場勾配を印加したあとに第１方向の磁場勾配を印加してもよい。このとき、第３方向と第１方向とは交差していてもよい。
【００２８】
基板の表面上に形成された近接場は、基板から離れるにしたがって急激に強度が減衰する特性を有する。このような近接場を励起光として用いることにより、試料溶液のうち基板の表面近傍に存在する蛍光物質のみを励起し、蛍光を発生させることができる。ここで、蛍光物質のうち、結合体を形成している蛍光体のみがあらかじめ第３磁場によって基板の表面近傍に引き寄せられている。すなわち、結合体を形成する蛍光体は、多くが第３磁場によって基板の表面近傍に引き寄せられ効率的に励起される。一方、他の蛍光物質は、はじめから基板の表面近傍に位置していた一部の蛍光物質のみが励起される。よって、本開示の測定方法では、結合体に関与しない蛍光物質からの蛍光の発生を低減することができ、偽陽性を低減することができるため、より正確な試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００２９】
また、本開示における測定装置は、上記の目的を達成するために以下の特徴を有する。
【００３０】
（８）磁性体と蛍光体とが結合した標的物質の試料溶液中の濃度を測定する測定装置であって、蛍光体が蛍光を生じる波長の励起光を試料溶液に照射し、励起光により蛍光体を含む、試料溶液中の蛍光物質に蛍光を生じさせる照射部と、第１方向の磁場勾配を試料溶液に印加して磁性体を第１方向に沿って移動させる印加部と、試料溶液に励起光が照射され、かつ、第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域を第１方向、または第１方向と逆方向の第２方向に移動させながら、第１方向と交差する方向から視野領域内の試料溶液を撮影して、蛍光物質が生じた蛍光を示す光点を含む動画像を取得する撮影部と、動画像上における光点の移動ベクトルと、視野領域の移動ベクトルとに基づいて標的物質を検出することにより、標的物質の濃度を算出する算出部と、を備える。
【００３１】
結合体を含む試料溶液に対して、第１方向の磁場勾配が印加され、かつ、励起光が照射される。これにより、磁性体に結合した標的物質は、第１方向に移動する。また、標的物質に結合した蛍光物質である蛍光体は、蛍光を発する。つまり、試料溶液の撮影により、標的物質に結合した磁性体および蛍光体に基づく第１方向に移動する蛍光、および他の蛍光物質に基づく蛍光が撮影され、これらの蛍光に対応する光点を含む動画像が取得される。取得された動画像上において、結合体に対応する光点と、蛍光を発するその他の夾雑物に対応する光点とは、第１方向への移動の有無により区別できる。
【００３２】
ここで、試料溶液は、結合体と同じ第１方向または逆の第２方向に移動する視野領域内において撮影される。したがって、第１方向または第２方向に、より広い領域にわたって試料溶液が撮影された動画像が取得される。試料溶液内のより広い領域について撮影を行うことができるため、試料溶液内に存在するにもかかわらず検出されない標的物質の数を低減できる。
【００３３】
また、第１方向または第２方向は、結合体が第１方向の磁場勾配により移動する方向に沿う方向である。第１方向の磁場勾配により、視野領域が移動する方向からの結合体の離脱を抑制でき、試料溶液中に存在するより多くの結合体を撮影することができる。よって、偽陰性の発生を抑制し、より正確な試料溶液中における標的物質の濃度を測定できる。
【００３４】
なお、本開示における標的物質の濃度の測定は、特許文献１と同様に標的物質の計数に基づいて行われる。つまり、標的物質の濃度は、所定の容量の試料溶液中に存在する検出された標的物質と等量であるとして計数される標的物質の個数濃度で表される。また、ここでの濃度の測定には、所定の容量の試料溶液中の個数濃度が０個か否かに基づく、標的物質の有無の検出も含まれる。
【００３５】
また、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００３６】
（実施の形態）
本開示の実施の形態について以下、図面を用いて詳細に説明する。
【００３７】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３８】
なお、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化して説明する。
【００３９】
また、本明細書において、平行などの要素間の関係性を示す用語、および、矩形などの要素の形状を示す用語、ならびに、数値、および、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の誤差等の差異も含むことを意味する表現である。
【００４０】
また、各図において、それぞれ互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向を適宜用いて説明する。特にＺ軸方向のプラス側を上側、マイナス側を下側として説明する場合がある。
【００４１】
はじめに、本開示の実施の形態に係る測定装置の概要について図１および図２を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る測定装置の概略構成図である。なお、図１において溶液保持部２０は、検出板２１の板面と直交する面で切断した断面を示している。
【００４２】
［測定装置］
図１に示すように、本実施の形態に係る測定装置１００は、光照射部１０と溶液保持部２０と光検出部３０と印加部４０と駆動部５０とを備える。測定装置１００では、光照射部１０から照射された照射光１５により溶液保持部２０内に近接場を形成し、溶液保持部２０内に保持された試料溶液に含まれる磁性体および蛍光体が結合した標的物質（つまり、結合体）が近接場に照射されることで励起され、発する蛍光を光検出部３０によって検出することで標的物質を検出する。ここで、印加部４０により、溶液保持部２０内における結合体の位置を制御することで、結合体を近接場に照射される位置に誘導する。また、印加部４０は、さらに、結合体を移動させることにより、結合体が発生する蛍光を移動させる。これにより、光検出部３０では、結合体に対応して移動する光点（動光点）が検出される。
【００４３】
［光照射部］
光照射部１０は、光源１１と光導入部１３とを備える。光源１１としては、一例としてレーザ光源を用いることができる。なお、光源１１は、ＬＥＤが用いられてもよく、フィラメント電球または放電現象を利用したランプ等が用いられてもよい。光源１１は、蛍光体を含む、試料溶液中の蛍光物質を励起する所定の波長の光を含む照射光１５を発する構成であれば、どのような形態で実現されてもよい。また、光照射部１０は、さらに、所定の波長の光を含む照射光１５を分光により取り出す分光装置を備えてもよい。
【００４４】
光導入部１３は、光源１１が発した照射光１５が入射される光学部材である。光導入部１３は、屈折および／または反射により入射された照射光１５の光路を規定する導光機能を有する。また、光導入部１３は、照射光１５が入射される入射面とは異なる面において、後述する検出板２１の裏面と光学的に接触している。光導入部１３が照射光１５を検出板２１の裏面へと導光することにより、裏面から入射した照射光１５が検出板２１の表面で全反射されるように設計されている。光導入部１３は、例えば、公知のプリズム等により実現される。
【００４５】
［溶液保持部］
溶液保持部２０は、検出板２１と溶液保持槽２３とカバーガラス２５とを備える。検出板２１は、前述したように裏面において光導入部１３に接触している。また、検出板２１は、光透過性を有する板状部材である。検出板２１の裏面と光導入部１３とは、これらが接触する接触層において照射光１５の損失が極力生じないように密着されていることが望ましい。接触層は、一例として、屈折率マッチングオイルを用いて実現され、当該屈折率マッチングオイルを介して、光導入部１３と検出板２１とが接触する。なお、接触層は、接着剤等で実現されてもよく、当該接着剤等により、光導入部１３と検出板２１とが単に接合されてもよい。
【００４６】
検出板２１の表面および裏面は、互いに背向し、かつ平行である。光導入部１３から接合層を介して裏面に入射された照射光１５は、検出板２１の内部を通り、前述したように検出板２１の表面で全反射される。この際に、検出板２１の表面における、照射光１５が反射される側と反対側にエバネセント場、または増強電場等の近接場１７が形成される。したがって、検出板２１は、近接場１７が形成される表面を有する基板の一例である。近接場１７は、検出板２１の表面から遠ざかるにつれて急激に減衰する性質を有する。つまり、近接場１７は、検出板２１の表面近傍にのみ形成される。近接場１７は、検出板２１の表面近傍における限られた領域に存在する蛍光物質を励起する励起光の一例である。なお、検出板２１の構成としては、特に制限はなく、検出板２１は、目的に応じて適宜選択されてもよい。したがって、検出板２１は、単層で構成されてもよく、電場増強を目的とした積層体で構成されてもよい。
【００４７】
溶液保持槽２３は、検出板２１に積層される板状の部材であり、例えば樹脂等によって構成される。溶液保持槽２３は、検出板２１と同様の外形を有する。また、溶液保持槽２３は、シートの内部（面内方向における内部）において、シートの両主面を貫通してくりぬかれたくりぬき部を有する。溶液保持槽２３は、検出板２１に積層されることで、検出板２１の表面と、くりぬき部の外周（つまり溶液保持槽２３の内側面）とに囲まれた容器形状を形成する。検出板２１と、溶液保持槽２３とは、これらの境界から液体が漏れ出ないように密着している。本実施の形態において溶液保持槽２３のくりぬき部は、溶液保持槽２３を平面視した場合に矩形である。したがって検出板２１と、溶液保持槽２３とによって形成される容器形状は、直方体状の空間２７を形成している。なお、くりぬき部の形状は、矩形に限定されず、円形または多角形状等のいかなる形状であってもかまわない。
【００４８】
カバーガラス２５は、溶液保持槽２３にさらに積層される板状の部材である。カバーガラス２５は、透光性の材料によって形成されていれば形状に限定はない。カバーガラス２５は、検出板２１と溶液保持槽２３とによって形成された空間２７の蓋の役割を担うため、平面視において前述したくりぬき部を覆うことができる形状、および大きさである。
【００４９】
このようにして、検出板２１、溶液保持槽２３、およびカバーガラス２５によって空間２７は、略密閉可能となる。ここで、空間２７には測定装置１００によって検出される試料溶液が充填される。つまり、試料溶液が溶液保持部２０に充填された状態で、試料溶液に含まれ得る結合体の検出が行われる。試料溶液は、カバーガラス２５を開くことで空間２７に導入される。つまり、カバーガラス２５は、空間２７にアクセス可能な開口を覆う。当該開口は、結合体を含み得る試料溶液が導入される導入部の一例である。なお、空間２７と外部とを連通する細孔を設けてもよく、この場合には、当該細孔が導入部となる。
【００５０】
なお、検出板２１と、溶液保持槽２３と、カバーガラス２５とは、一体化されたデバイスを形成していてもよい。当該デバイスは、使い捨て方式、または洗浄等の工程を経て繰り返し使えるリサイクル方式であってもよい。
【００５１】
［光検出部］
空間２７内で発生した光は、カバーガラス２５を介して外部に透過し、溶液保持部２０に対向して配置された光検出部３０において受光される。光検出部３０は、例えば、時系列に沿って連続的に撮影された複数の画像によって構成される動画像を取得するための撮影装置等である。つまり、光検出部３０は、後述する第１印加部４１による磁場勾配の方向である第１方向と交差する方向から視野領域３９内を撮影して、空間２７内で発生した光を示す光点を含む動画像を取得する撮影部の一例である。
【００５２】
光検出部３０は、集光性を有する集光部材３１と一部の波長の光を選択的に透過させるフィルタ３３とイメージセンサ３５とが筐体３７に内蔵された受光装置である。集光部材３１は、例えば屈折式のレンズであり、光検出部３０が受光した光をイメージセンサ３５に集光する。集光部材３１は単一のレンズによって構成されてもよく、複数のレンズを用いて構成されてもよい。
【００５３】
フィルタ３３は、例えば、結合体が発する蛍光の主要な波長成分のみを透過させ、その他を吸収または反射する光学特性を有する。これにより、結合体が発した蛍光を高精度に検出することができる。イメージセンサ３５は、フォトダイオードを用いるもの、および光電子増倍管を組み合わせたもの等の、公知の受光装置であってもかまわない。なお、光検出部３０によって検出される領域が検出板２１の表面の２次元面であるため、イメージセンサ３５としてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の２次元センサを用いることで、より多くの情報を得ることが可能となる。
【００５４】
また、筐体３７は、金属または樹脂等で構成される。筐体３７には、カバーガラス２５に対向する面に開口を有し、当該開口から受光された光がイメージセンサ３５に入射する。筐体３７には、上記の開口から受光された光の光路に沿って、集光部材３１、フィルタ３３、イメージセンサ３５がこの順に配置され、それぞれの位置関係が一定に保たれるように保持部が形成されている。なお、筐体３７は、集光部材３１に入射する光を除き、その他の外光が筐体３７の内部に入り込まないよう、遮光性を有する材料によって形成されている。
【００５５】
［磁場印加部］
印加部４０は、第１印加部４１と第２印加部４３と、第３印加部４５とを備える。
【００５６】
第１印加部４１は、図中のＸ軸方向マイナス側に向かう第１方向の磁場勾配（以下、第１磁場勾配という）を発生し、溶液保持槽２３を介して空間２７に対して当該第１磁場勾配を印加する。これにより、第１印加部４１は、試料溶液に含まれる磁性体を第１方向に引き寄せることで、当該磁性体を第１方向に沿って移動させる。第１印加部４１は、例えばネオジム磁石等の永久磁石によって構成されるが、第１印加部４１の材料に特に限定はない。第１印加部４１は、酸化鉄等を主成分とするフェライト磁石、またはアルミニウム、ニッケル、およびコバルト等を主成分とするアルニコ磁石等で構成されてもよい。
【００５７】
第２印加部４３は、第１方向と逆方向の第２方向（つまりＸ軸方向プラス側に向かう方向）の磁場勾配（以下、第２磁場勾配という）を発生し、溶液保持槽２３を介して空間２７に対して当該第２磁場勾配を印加する。これにより、第２印加部４３は、試料溶液に含まれる磁性体を第２方向に引き寄せることで、当該磁性体を移動させる。第２印加部４３は、溶液保持部２０を挟んで第１印加部４１と対向する位置に配置される。第２印加部４３は、例えばネオジム磁石等の永久磁石によって構成されるが、第２印加部４３の材料に特に限定はない。第２印加部４３は、酸化鉄等を主成分とするフェライト磁石、またはアルミニウム、ニッケル、およびコバルト等を主成分とするアルニコ磁石等で構成されてもよい。
【００５８】
第３印加部４５は、磁性体を検出板２１の表面上に引き寄せる第３方向（つまりＺ軸方向マイナス側に向かう方向）の磁場勾配（以下、第３磁場勾配という）を発生し、光導入部１３および検出板２１を介して空間２７に対して当該第３磁場勾配を印加する。これにより、第３印加部４５は、試料溶液に含まれる磁性体を第３方向に引き寄せることで、当該磁性体を移動させる。第３印加部４５は、例えばネオジム磁石等の永久磁石によって構成されるが、第３印加部４５の材料に特に限定はない。第３印加部４５は、酸化鉄等を主成分とするフェライト磁石、またはアルミニウム、ニッケル、およびコバルト等を主成分とするアルニコ磁石等で構成されてもよい。
【００５９】
第３磁場勾配は、試料溶液に印加されると、試料溶液内に存在する強磁性体または常磁性体等の磁性体を検出板２１の表面に引き寄せる。また、第１磁場勾配および第２磁場勾配は、試料溶液内に存在する磁性体を第１方向および第２方向（言い換えると、検出板２１の表面と平行な方向）に移動させる。
【００６０】
ここで、磁性体の移動とは、印加される磁場勾配の方向に沿って磁性体の位置が変化することをいう。また、磁性体を含む結合体も同様に印加される磁場勾配の方向に沿って位置が変化し、このような位置の変化を結合体の移動として説明する。
【００６１】
駆動部５０は、試料溶液を移動させるための駆動源となる装置である。図中に示すように、駆動部５０は、検出板２１を駆動させることで、溶液保持部２０全体を移動させる。このとき、光照射部１０を一体的に移動させてしまうと、光学系が乱れ近接場１７が形成されなくなる恐れがあるため、溶液保持部２０のみが独立的に駆動される構成であることが望ましい。なお、光照射部１０と溶液保持部２０とは、流動可能な屈折率マッチングオイルによって接触されているため、照射光１５は、損失が抑制された状態で常に検出板２１に入射する。
【００６２】
したがって、検出板２１の表面のうち、光照射部１０の配置によって規定される箇所には、常に近接場１７が形成される。言い換えると、光照射部１０と光検出部３０との位置関係を固定しておくことで、溶液保持部２０が移動されても、近接場１７によって励起された試料溶液中の蛍光物質が発生する蛍光がイメージセンサ３５によって撮影される。
【００６３】
駆動部５０は、例えば、サーボモータと、当該サーボモータが発生する回転運動を所定方向における往復運動に変換するエネルギー変換機構と、サーボモータを制御する制御装置とによって実現される。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、上記のように駆動部５０が溶液保持部２０を移動させる構成について説明するが、試料溶液と光検出部３０との相対位置を変更できれば、駆動部５０は、測定装置１００のいずれの箇所を移動させてもよい。例えば、光照射部１０の光学系が安定して近接場を形成可能であれば、駆動部５０は、溶液保持部２０とともに光照射部１０を移動させてもよい。
【００６５】
また、例えば、駆動部５０は、光検出部３０を移動させてもよい。ただし、光検出部３０は、空間２７の一部の領域から発生する光のみを受光できる。すなわち、光検出部３０は、空間２７のうち空間２７よりも狭い領域に対応する視野領域３９を有する。したがって、光検出部３０は、視野領域３９内の試料溶液を撮影して、視野領域３９内の試料溶液に含まれる蛍光物質によって生じた蛍光を示す光点を含む動画像を取得する。
【００６６】
［結合体］
図２は、実施の形態に係る測定装置によって検出される結合体について説明する図である。
【００６７】
図２に示すように、本実施の形態において、結合体６０は、標的物質６１、磁性体６５、蛍光体６３からなる。標的物質６１は、例えば、タンパク質、脂質、糖、核酸等であり、検出したい対象のウイルス、微生物、細菌等の産生する、またはこれらを構成する生体関連物質である。磁性体６５は、常磁性等の磁性を有する粒子である。磁性体６５は、このような磁性を有するため、第１磁場勾配、第２磁場勾配、および第３磁場勾配によって引き寄せられる。
【００６８】
また、磁性体６５は、前述した標的物質６１と結合する性質を有する。これは例えば、磁性体６５の表面に配置された抗体６７によって実現される。なお、標的物質６１と磁性体６５との結合形態は、これに限らず、磁性体６５を第１磁場勾配、第２磁場勾配、および第３磁場勾配により引き寄せる際に解離しない結合強度を有する結合形態であればどのような形態であってもよい。結合形態は、標的物質６１に合わせて適宜選択されればよい。
【００６９】
蛍光体６３は、結合体６０を標識し、検出可能にする物質であり、光の照射により励起されて蛍光を発する蛍光性物質により実現される。つまり、蛍光体６３によって結合体６０が蛍光を発生する。蛍光体６３は、磁性体６５と同様に抗体６７によって標的物質６１に結合する。なお、標的物質６１と磁性体６５とを結合する抗体６７、および標的物質６１と蛍光体６３とを結合する抗体６７のそれぞれは、同一の抗体であってもよく、異なる抗体であってもよい。また、標的物質６１と蛍光体６３との結合形態は、これに限らず、磁性体６５を第１磁場勾配、第２磁場勾配、および第３磁場勾配により引き寄せる際に解離しない結合強度を有する結合形態であればどのような形態であってもよい。結合形態は、標的物質６１に合わせて適宜選択されればよい。
【００７０】
［測定方法］
次に、図３を用いて、本実施の形態における標的物質６１の測定方法について説明する。図３は、実施の形態に係る標的物質の測定方法について説明するフローチャートである。
【００７１】
図３の（ａ）は、標的物質６１の測定方法の全体を示すフローチャートである。また、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）における算出ステップＳ１０５を詳細に説明するサブフローチャートである。
【００７２】
本実施の形態においては、はじめに、試料溶液中の標的物質６１を測定する際、試料溶液に対して励起光となる近接場１７を照射する照射ステップ（Ｓ１０１）を実施する。より具体的には、光照射部１０を用いて、検出板２１の表面近傍に近接場１７を形成させる。これにより、形成された近接場１７を、試料溶液中における検出板２１の表面近傍に照射する。試料溶液には、結合体６０を形成している蛍光体６３、結合体６０を形成していない単独で存在する蛍光体６３、および蛍光を発する夾雑物等を含む蛍光物質が分散して存在している。
【００７３】
ここで、試料溶液に対して第３印加部４５を用いて第３磁場勾配を印加する。試料溶液中の蛍光物質のうち、結合体６０を形成している蛍光体６３は、標的物質６１を介して磁性体６５が結合しているため、第３磁場勾配の印加により、第３方向に引き寄せられ検出板２１の表面近傍に集合する。一方、結合体６０を形成していない単独で存在する蛍光体６３、および蛍光を発する夾雑物等の蛍光物質は、第３磁場勾配の影響を受けず、その場にとどまる。
【００７４】
よって、近接場１７によって励起される蛍光物質のうち、多くは、第３磁場勾配によって検出板２１の表面近傍に集合した結合体６０を形成している蛍光体６３である。また、結合体６０を形成していない単独で存在する蛍光体６３、および蛍光を発する夾雑物等の蛍光物質のうち、分散によりはじめから表面近傍に存在していた一部の蛍光物質も近接場１７によって励起される。
【００７５】
このように、励起された蛍光物質を含む試料溶液に対して第１印加部４１を用いて、第１磁場勾配を印加する印加ステップ（Ｓ１０２）を実施する。これにより、試料溶液に含まれる磁性体６５が第１方向に引き寄せられ、移動する。第１磁場勾配の印加により結合体６０を形成している磁性体６５、および結合体６０を形成していない単独で存在する磁性体６５のいずれも、第１方向に移動する。
【００７６】
続いて、試料溶液に対して、励起光を照射し、かつ、第１磁場勾配が印加されている間に視野領域３９を移動させながら光検出部３０を用いて試料溶液を撮影する（Ｓ１０３）。また、当該撮影により、蛍光物質の蛍光に対応する光点を含む動画像を取得する（Ｓ１０４）。よって、ステップＳ１０３およびステップＳ１０４により撮影ステップを実施する。
【００７７】
ここで、撮影ステップにおいて取得される動画像について図４を用いてより詳細に説明する。図４は、実施の形態に係る動画像について説明する図である。図４は、溶液保持部２０の空間２７の全体に対応する画像が取得されたと仮定した場合の全体像２７ａを示している。また、測定装置１００における視野領域３９に対応する撮影領域９１が示されている。また、測定装置１００において視野領域３９が移動することにより、少なくとも１度撮影された領域に対応する撮影済領域９２が示されている。また、全体像２７ａには、３つの光点８１、８１ａおよび８１ｂが示され、試料溶液には、励起された蛍光物質が３つ含まれていたことが示されている。
【００７８】
視野領域３９は、移動ベクトル７５ｄで示される方向および量で移動している。なお、視野領域３９の移動は、溶液保持部２０が移動することによる相対移動である。つまり、移動ベクトル７５ｄの逆ベクトルで検出板２１が駆動部５０によって駆動されることにより、試料溶液とともに溶液保持部２０が移動することで、視野領域３９は、第１方向に移動している。
【００７９】
このようにして取得された動画像には、光点８１、光点８１ａ、および光点８１ｂが含まれる。光点８１および光点８１ａは、第１磁場勾配によって図中に矢印で示すように、移動する動光点である。一方、光点８１ｂは、第１磁場勾配の影響を受けずに、その場にとどまる光点である。したがって、光点８１および光点８１ａは、結合体６０を形成した蛍光体６３の蛍光に基づくものであるため、標的物質６１が含まれる。すなわち、試料溶液には、標的物質６１が２つ含まれることがわかる。
【００８０】
図３の（ａ）に戻り、上記に説明したように、取得された動画像において移動する光点であるか、またはその場にとどまる光点であるかによって、光点から標的物質６１を検出する。さらに、試料溶液の液量に対する、検出された標的物質６１の個数をもとに試料溶液中の標的物質６１の濃度（個数濃度）を算出する算出ステップ（Ｓ１０５）を実施する。
【００８１】
ここで、図５〜図７を用いて、ステップＳ１０３において印加される磁場勾配の方向と、視野領域３９の移動方向との関係について説明する。図５は、印加される磁場勾配の方向と、視野領域の移動方向との関係について説明する第１の図である。図５には、図４と同様に、全体像２７ａ、撮影領域９３、および撮影済領域９４、９４ａが示されている。なお、撮影済領域９４ａは、撮影済領域９４の撮影よりも後に、視野領域３９の移動方向と垂直な方向にずれた位置において撮影された撮影済領域を示している。
【００８２】
また、図５の（ａ）は、第１時点における全体像２７ａ、撮影領域９３、および撮影済領域９４を示している。また、図５の（ｂ）は、第１時点よりもあとの第２時点における全体像２７ａ、撮影領域９３、および撮影済領域９４、９４ａを示している。また、図５の（ｃ）は、第２時点よりもあとの第３時点における全体像２７ａ、撮影領域９３、および撮影済領域９４、９４ａを示している。
【００８３】
図５に示された撮影領域９３の移動方向、つまり、視野領域３９の移動方向は、結合体６０の移動方向、つまり、第１方向と交差する方向である。より具体的には、図中では、第１方向と垂直な方向に視野領域３９が移動する例を示している。
【００８４】
全体像２７ａには、光点８３、８３ａ、８３ｂ、および８３ｃの４つの光点が示されている。したがって、試料溶液には、励起された蛍光物質が４つ含まれていたことが示されている。これらの４つの光点８３、８３ａ、８３ｂ、および８３ｃは、いずれも動光点であり、標的物質６１を含む結合体６０に由来する。
【００８５】
ここで、光点８３、光点８３ａ、および光点８３ｂは、いずれも撮影済領域９４において撮影された光点である。視野領域３９を移動させ、所定の領域を撮影した後に、視野領域３９の移動を折り返して、視野領域３９の移動方向と垂直な方向にずれた位置においてさらに撮影を続けることにより、撮影済領域９４ａについても撮影を行う。すると、光点８３ａ、および光点８３ｂは、撮影済領域９４ａにおいても撮影される。また、光点８３ｃは、撮影済領域９４、９４ａいずれにおいても撮影されず、見逃されてしまうため偽陰性が発生する。以上より、実際には試料溶液に４つの結合体６０が含まれるが、正常に一度のみ撮影された光点は１つであり、二度撮影された偽陽性を示す光点が２つ、一度も撮影されなかった偽陰性を示す光点が１つであるため、標的物質６１が５個検出されてしまう。
【００８６】
よって、視野領域３９の移動方向は、第１方向と交差する方向であると不適である。言い換えると、視野領域３９の移動方向は、第１方向と平行な方向である必要がある。つまり、視野領域３９が、第１方向、または前記第１方向と逆方向の第２方向に移動しながら、試料溶液を撮影することが必要である。
【００８７】
以下、さらに、第１方向と平行な方向に視野領域３９が移動する例について考える。図６は、印加される磁場勾配の方向と、視野領域の移動方向との関係について説明する第２の図である。図６には、図４と同様に、全体像２７ａと、撮影領域９５、および撮影済領域９６が示されている。
【００８８】
また、図６の（ａ）は、第１時点における全体像２７ａ、撮影領域９５、および撮影済領域９６を示している。また、図６の（ｂ）は、第１時点よりもあとの第２時点における全体像２７ａ、撮影領域９５、および撮影済領域９６を示している。また、図６の（ｃ）は、第２時点よりもあとの第３時点における全体像２７ａ、撮影領域９５、および撮影済領域９６を示している。
【００８９】
図６に示された撮影領域９５の移動方向、つまり、視野領域３９の移動方向は、結合体６０の移動方向、つまり、第１方向と同じ方向である。
【００９０】
全体像２７ａには、光点８５、８５ａ、および８５ｂの３つの光点が示されている。したがって、試料溶液には、励起された蛍光物質が３つ含まれていたことが示されている。これらの３つの光点８５、８５ａ、および８５ｂは、いずれも動光点であり、標的物質６１を含む結合体６０に由来する。
【００９１】
ここで、光点８５、光点８５ａ、および光点８５ｂは、いずれも撮影済領域９６において撮影された光点である。光点の移動方向が視野領域３９の移動方向に沿う方向であるため、移動する視野領域３９によって撮影される領域から結合体６０が離脱してしまい、光点として撮影されないことによる偽陰性を抑制できる。また同様に、移動する視野領域３９によって撮影される領域に結合体６０が二度以上入り込んでしまい、複数の光点として撮影されてしまうことによる偽陽性を抑制できる。つまり、視野領域３９の移動方向を、結合体６０の移動方向と同じ第１方向とすることで、標的物質６１をより正確に検出できる。よって、より正確に検出された標的物質６１の数を用いて、試料溶液中における標的物質６１の濃度を算出することができる。
【００９２】
ここで、特に、光点８５および光点８５ａは、どちらも第１磁場勾配の印加により第１方向に移動しながら撮影された光点であるため、算出ステップＳ１０５において標的物質６１が検出される光点である。一方で、光点８５ｂは、図６の（ａ）に示す第１時点では、第１磁場勾配により、第１方向に移動しているものの、図６の（ｂ）に示す第２時点では、空間２７の端部（つまり、溶液保持槽２３の内側面によって移動が制限される。
【００９３】
撮影領域９５が光点８５ｂに対応する結合体６０を撮影する位置に到達した際、光点８５ｂは、移動が制限されているため、算出ステップＳ１０５において標的物質６１が検出されない光点となる。つまり、偽陰性が発生してしまう。以上より、実際には試料溶液に３つの結合体６０が含まれるが、正常に一度のみ撮影された光点は３つであるが、移動が行われていないために偽陰性を示す光点が１つ含まれるため、標的物質６１が２個検出される。
【００９４】
以下、さらに図３の（ｂ）を参照しながら、算出ステップＳ１０５の詳細について説明する。取得された動画像において、試料溶液中に存在する１以上の蛍光物質に基づく光点が含まれている。これらの光点の各々について、移動しているか否かの判定を行うことにより、光点から標的物質６１の検出を行う。
【００９５】
まず、動画像に含まれる１以上の光点のうち、いずれか１つの光点を選択する（Ｓ２０１）。動画像上の光点のそれぞれは、磁場勾配によって蛍光物質が移動する、またはその場にとどまることによる光点自身の移動ベクトル（言い換えると蛍光物質の移動ベクトル）と、視野領域３９の移動による動画像上の移動ベクトル（言い換えると視野領域３９の移動ベクトルの逆ベクトル）とを含む。つまり、動画像上の光点の移動ベクトルは、視野領域３９の移動ベクトルの逆ベクトルと、蛍光物質の移動ベクトルとの合成ベクトルである。したがって、動画像上の光点の移動ベクトルと、視野領域３９の移動ベクトルとを取得し、これらを用いて、光点ごとに、対応する蛍光物質の移動ベクトルを算出する（Ｓ２０２）。
【００９６】
図７は、実施の形態に係る移動ベクトルの算出について説明する図である。図７の（ａ）は、第１時点における動画像において表示される画像を示している。また、図７の（ｂ）は、第１時点よりも後の第２時点における動画像において表示される画像を示している。図７の（ａ）は、撮影領域７１において取得された１フレームの画像である。また、図７の（ｂ）は、第１時点から第２時点までの間に視野領域３９の移動に伴って移動した撮影領域７１ａにおいて取得された１フレームの画像である。
【００９７】
図７の（ａ）には、光点７３が示されている。図７の（ｂ）には、第２時点における光点７３の移動後の光点７３ａ、および第１時点における光点７３に対応する位置に破線円で光点７３を示している。また、図７の（ｂ）には、光点７３が第１時点から第２時点までの間に移動した画像上の移動ベクトル７５と、実際の蛍光物質の移動に対応する移動ベクトル７５ａと、視野領域３９の移動ベクトルの逆ベクトル７５ｂとを、方向および大きさを示す矢印でそれぞれ示している。
【００９８】
前述したように、視野領域３９と、結合体６０とは、平行方向に移動する構成であるため、第１磁場勾配の印加される方向である第１方向（図中のＸ軸方向マイナス側に向かう方向）と平行する方向の矢印が示されている。したがって、各移動ベクトルは、Ｘ軸方向の成分のみを有し、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の成分を有さない。
【００９９】
画像上の移動ベクトル７５は、動画像上の光点７３の移動を追跡することで取得できる。また、視野領域３９の移動ベクトルの逆ベクトル７５ｂは、視野領域３９の移動ベクトルから算出できる。視野領域３９の移動ベクトルは、駆動部５０の駆動量と相関しており、駆動量と視野領域３９の移動ベクトルとの関係をあらかじめ調べておくことで算出できる。
【０１００】
なお、視野領域３９の移動ベクトルは、駆動部５０の駆動量との関係を調べておかなくても算出できる。この処理を実現する構成について図８を用いて説明する。図８は、実施の形態に係る視野領域の移動ベクトルを取得するための構成について説明する図である。図８の（ａ）は、カバーガラス２５を除く溶液保持部２０を、光検出部３０側（Ｚ軸方向プラス側）から見た図である。
【０１０１】
基板２１ａと溶液保持槽２３とによって形成される空間２７には、マーカが格子状に配置される。より具体的には、検出板２１の表面には、近接場の照射により蛍光を発する蛍光材料を用いて、マーカが形成される。マーカの形成には、エッチング等の公知の技術を用いることができる。マーカの発する蛍光は、光検出部３０において受光されることで、光点とともに撮影されてマーカに対応する蛍光マーク７７として動画像に含められる。
【０１０２】
なお、マーカの発する蛍光は、蛍光体６３の発する蛍光と異なる蛍光スペクトルを有することが好ましい。これによれば、光検出部３０によって受光した際に、波長の違いによってマーカによる蛍光であるか、または蛍光物質による蛍光であるかを区別できる。したがって、光検出部３０におけるフィルタ３３には、ダイクロイックミラー、蛍光フィルタ等を適切に組み合わせた複合フィルタが用いられてもよい。
【０１０３】
図８（ａ）には、さらに、第１時点の視野領域３９に対応する撮影領域７１ｂ、および第２時点の視野領域３９に対応する撮影領域７１ｃが一点鎖線で示されている。図８の（ｂ）は、撮影領域７１ｂを拡大した図である。また、図８の（ｃ）は、撮影領域７１ｃを拡大した図である。図８の（ａ）と、図８の（ｂ）および図８の（ｃ）とは、対応する箇所を二点鎖線で接続することにより、対応関係が示されている。
【０１０４】
ここで、図８の（ａ）に示すように、第１時点から第２時点にかけて視野領域３９の移動により撮影領域７１ｂおよび撮影領域７１ｃの位置が異なっている。つまり、撮影領域７１ｂが撮影領域７１ｃの位置まで移動したとみなすことができる。この移動ベクトル７５ｄは、すなわち視野領域３９の移動ベクトルに対応している。図８の（ｂ）に示すように拡大された撮影領域７１ｂ内において、蛍光マーク７７が撮影されている。図８の（ｃ）では、移動後の撮影領域７１ｃにおける蛍光マーク７７と、第１時点における蛍光マーク７７ａである破線とを示している。この、蛍光マーク７７ａから蛍光マーク７７までのベクトルは、視野領域３９の移動ベクトルの逆ベクトル７５ｂである。このようにして、検出板２１の表面上に形成したマーカによって、動画像上で、視野領域３９の移動ベクトルの逆ベクトル７５ｂを算出することも可能である。
【０１０５】
なお、マーカが形成する格子のピッチは、視野領域３９内に少なくとも一つのマーカが入る必要があるため、視野領域３９の長さ（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）よりも短い。
【０１０６】
図３の（ｂ）に戻り、算出された蛍光物質の移動ベクトル７５ａが閾値よりも大きいか否かの判定を行う（Ｓ２０３）。ここでの閾値は、磁性体を有するか否かに基づいて設定される。したがって、磁性体６５を有さない蛍光物質は、理想的には移動しないと考えられるので、閾値として０が設定されるが、実際には、試料溶液の揺らぎ、ブラウン運動、および発生した蛍光の光路の乱れ等によってわずかな移動を示す。よってこれらを排除できる閾値が設定される。このような閾値は、実験的に設定されてもよく、経験的、理論的に設定されてもよい。
【０１０７】
蛍光物質の移動ベクトル７５ａが閾値よりも大きいと判定された場合（Ｓ２０３でＹｅｓ）、当該光点は、磁性体６５および標的物質６１と結合した蛍光体６３に由来すると推定でき、光点から標的物質６１を検出する（Ｓ２０４）。一方、蛍光物質の移動ベクトル７５ａが閾値以下と判定された場合（Ｓ２０３でＮｏ）、ステップＳ２０４を実施しない。続いて、選択した光点をもって、動画像に含まれる１以上の光点をすべて選択したか否かを判定する（Ｓ２０５）。動画像に含まれる１以上の光点に、選択していない光点がある場合（Ｓ２０５でＮｏ）、ステップＳ２０１に戻り、移動ベクトルに基づいて光点から標的物質６１を検出する処理（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）を繰り返し実施する。動画像に含まれる１以上の光点をすべて選択したと判定された場合（Ｓ２０５でＹｅｓ）、動画像に含まれる１以上の光点から検出された標的物質６１の数を用いて、試料溶液中における標的物質６１の濃度を算出する（Ｓ２０６）。
【０１０８】
以上により、視野領域３９が移動する本実施の形態においても、移動ベクトルどうしから正確に蛍光物質の移動ベクトルを算出し、蛍光物質の移動ベクトルをもとに試料溶液中の標的物質６１が正確に検出され、正確な標的物質６１の濃度が算出される。
【０１０９】
（変形例）
以下、変形例に係る測定方法について、図９、図１０、および図１１を用いて説明する。
【０１１０】
［変形例１］
図９は、実施の形態の変形例１に係る標的物質の測定方法について説明するフローチャートである。
【０１１１】
図９に示すように、実施の形態と比べて、本変形例においては撮影ステップの内容が異なっている。具体的には、実施の形態において説明したステップＳ１０３を実施した後に、試料溶液に第２方向の磁場勾配を印加する（Ｓ１０６）。これにより、ステップＳ１０２において第１方向に移動した結合体６０は、さらに逆方向の第２方向に移動する（元の位置に向かって移動する）。ここで、ステップＳ１０３において、第２方向に移動した視野領域３９は、移動を折り返して、視野領域３９の移動方向と垂直な方向にずれた位置において、さらに第２方向側から第１方向側へと移動する。このような移動を行いながら、視野領域３９内の試料溶液を撮影する（Ｓ１０７）。このようにして、本変形例では、第２方向への視野領域３９の移動の後に、第１方向への視野領域３９の移動を行う。第２方向への視野領域３９の移動時に、第１磁場勾配を印加し、第１方向に結合体６０を移動させる。また、第１方向への視野領域３９の移動時に、第２磁場勾配を印加し、第２方向に結合体６０を移動させる。
【０１１２】
図１０は、印加される磁場勾配の方向と、視野領域の移動方向との関係について説明する第３の図である。図１０には、図４と同様に、全体像２７ａと、撮影領域９７、および撮影済領域９８、９８ａが示されている。なお、撮影済領域９８ａは、撮影済領域９８の撮影よりも後に、視野領域３９の移動方向と垂直な方向にずれた位置において撮影された撮影済領域を示している。
【０１１３】
また、図１０の（ａ）は、第１時点における全体像２７ａ、撮影領域９７、および撮影済領域９８を示している。また、図１０の（ｂ）は、第１時点よりもあとの第２時点における全体像２７ａ、撮影領域９７、および撮影済領域９８を示している。また、図１０の（ｃ）は、第２時点よりもあとの第３時点における全体像２７ａ、撮影領域９７、および撮影済領域９８、９８ａを示している。また、図１０の（ｄ）は、第３時点よりもあとの第４時点における全体像２７ａ、撮影領域９７、および撮影済領域９８、９８ａを示している。
【０１１４】
図１０に示された撮影領域９７の移動方向、つまり、視野領域３９の移動方向は、結合体６０の移動方向と逆方向である。より具体的には、図中では、第１時点および第２時点において第１磁場勾配による第１方向の光点の移動と逆方向の第２方向に視野領域３９が移動している。また、視野領域３９の移動を折り返して、視野領域３９の移動方向と垂直な方向にずれた位置において撮影を行う第３時点および第４時点において、第２磁場勾配による第２方向の光点の移動と逆方向の第１方向に視野領域３９が移動している。
【０１１５】
全体像２７ａには、光点８７および８７ａ〜８７ｆの７つの光点が示されている。したがって、試料溶液には、励起された蛍光物質が７つ含まれていたことが示されている。これらの７つの光点８７および８７ａ〜８７ｆは、いずれも動光点であり、標的物質６１を含む結合体６０に由来する。
【０１１６】
撮影済領域９８における撮影の後には、撮影済領域９８ａに対応する位置の結合体６０は、第１方向側に集まっている。これらの結合体６０を第２方向側から、第１方向に向かって視野領域３９を移動させながら撮影することで、視野領域３９よりも第２方向側に存在する結合体６０の数を低減できる。よって、偽陰性の原因となる見逃された結合体６０の数を低減できる。よって、より正確に試料溶液中における標的物質６１の濃度を測定することができる。なお、撮影済領域９８に対応する位置における撮影の前に第２磁場勾配を印加しておくことで、撮影済領域９８においても、偽陰性の原因となる見逃された結合体６０の数を低減してもよい。
【０１１７】
また、ここで、光点８７、光点８７ａ、８７ｂ、および光点８７ｃは、いずれも撮影済領域９８において撮影された光点である。また、光点８７ｄ、光点８７ｅ、および光点８７ｆは、いずれも撮影済領域９８ａにおいて撮影された光点である。このように、視野領域３９の移動を折り返すことによって、より広い領域に存在する結合体６０を撮影することができ、偽陰性の低減効果をより高めることができる。
【０１１８】
また、視野領域３９の移動を折り返して撮影を行うことにより、第１方向への視野領域３９の移動を、視野領域３９の移動方向と垂直な方向にずれた位置での撮影に活かすことができる。つまり、第１方向に移動したあとに、視野領域３９の移動方向と垂直な方向にずれた位置において再度第１方向に移動する場合に必要な、初期位置に戻るための移動が不要となる。したがって、より効率的により広い領域に存在する結合体６０を撮影することができる。
【０１１９】
さらに、視野領域３９の移動を折り返す際に、磁場勾配の方向も切り替える。詳しくは、図１０の（ａ）および図１０の（ｂ）に示すように、第１方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域３９を第２方向に移動させながら試料溶液を撮影する。その後、視野領域３９の移動を折り返して、図１０の（ｃ）および図１０の（ｄ）に示すように、第２方向の磁場勾配が印加されている間に、視野領域３９を第１方向に移動させながら試料溶液を撮影する。これは、第１印加部４１による第１磁場勾配の印加を終了して、第２印加部４３による第２磁場勾配の印加を実施することにより実現される。
【０１２０】
［変形例２］
図１１は、実施の形態の変形例２に係る測定装置の概略構成図である。図１１に示す測定装置１００ａは、実施の形態に対して、励起光として、近接場ではなく光源１１ａから照射される直接光を用いる点で異なっている。したがって、光源１１ａから照射される照射光１７ａは、蛍光体６３を励起できる波長の光を含む。なお、図１１に示すように、光源１１ａから照射される光は、光検出部３０に直接入射しないように、光検出部３０の撮影方向（図中のＺ軸方向）と交差するように設計される。
【０１２１】
溶液保持部２０ａは、基板２１ａ、溶液保持槽２３ａ、およびカバーガラス２５ａを備える。基板２１ａは、近接場１７を形成する必要がなくより簡易な構造で実現してもよい。また、溶液保持部２０ａによって形成される空間２７ｂには、溶液保持槽２３ａを介して照射光１７ａが照射される。つまり、溶液保持槽２３ａは、透光性を有する部材によって実現される。なお、励起光が基板２１ａの表面近傍に限定されずに空間２７ｂ内に照射されるため、光検出部３０は、焦点深度を空間２７ｂの中心付近に設定してもよい。このようにして、光検出部３０は、空間２７ｂの中心付近における視野領域３９ａ内において試料溶液に含まれる蛍光物質から発生した蛍光を受光する。なお、駆動部５０ａは、実施の形態と同様に、基板２１ａを移動させる。
【０１２２】
なお、図示していないが、本変形例における測定装置１００ａは、第１印加部４１を備える。なお、本変形例における測定装置１００ａは、第２印加部４３を備えてもよく、備えなくてもよい。また、本変形例における測定装置１００ａは、第３印加部４５を備えなくてもよい。
【０１２３】
本変形例における測定装置１００ａは、実施の形態の測定装置１００と比べ、光学系の構成が簡易であるため、安価かつコンパクトに設計することが可能となる。
【０１２４】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態等について説明したが、本開示は、上記実施の形態等に限定されるものではない。
【０１２５】
また、上記実施の形態等において測定装置を構成する構成要素について例示したが、測定装置が備える構成要素の各機能は、測定装置を構成する複数の部分にどのように振り分けられてもよい。
【０１２６】
その他、実施の形態等に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態等における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【０１２７】
例えば、上記実施の形態においては、励起光に応じて発生する蛍光を受光する構成について説明したが、蛍光に代えて散乱光を受光してもよい。
【０１２８】
また、例えば、照射ステップおよび印加ステップ等の順序を入れ替えてもよい。
【０１２９】
また、上記実施の形態においてマーカは、検出板の表面に形成された格子状である例を説明したが、マーカの形状はどのようなものであってもよい。
【０１３０】
また、例えば、上記では、視野領域および、溶液保持部の空間が平面視において矩形である例を説明したが、これらはいずれも、円形であってもよく、多角形であってもよい。
【０１３１】
また、例えば、第１印加部は、Ｘ軸方向マイナス側に配置したが、溶液保持部の空間に対向していれば、ＸＹ平面のいずれの箇所に配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本開示は、簡単、高速、かつ正確な標的物質の検出、観察、および制御等を目的とする装置に用いられる。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  光照射部
１１、１１ａ  光源
１３  光導入部
１５、１７ａ  照射光
１７  近接場
２０、２０ａ  溶液保持部
２１  検出板
２１ａ  基板
２３、２３ａ  溶液保持槽
２５、２５ａ  カバーガラス
２７、２７ｂ  空間
２７ａ  全体像
３０  光検出部
３１  集光部材
３３  フィルタ
３５  イメージセンサ
３７  筐体
３９、３９ａ  視野領域
４０  印加部
４１  第１印加部
４３  第２印加部
４５  第３印加部
５０、５０ａ  駆動部
６０  結合体
６１  標的物質
６３  蛍光体
６５  磁性体
６７  抗体
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ  撮影領域
７３、７３ａ、８１、８１ａ、８１ｂ、８３、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８５、８５ａ、８５ｂ、８７、８７ａ、８７ｂ、８７ｃ、８７ｄ、８７ｅ、８７ｆ  光点
７５、７５ａ、７５ｄ  移動ベクトル
７５ｂ  逆ベクトル
７７、７７ａ  蛍光マーク
９１、９３、９５、９７  撮影領域
９２、９４、９４ａ、９６、９８、９８ａ  撮影済領域
１００、１００ａ  測定装置
【図１】
2020190465.tif 000003
【図２】
2020190465.tif 000004
【図３】
2020190465.tif 000005
【図４】
2020190465.tif 000006
【図５】
2020190465.tif 000007
【図６】
2020190465.tif 000008
【図７】
2020190465.tif 000009
【図８】
2020190465.tif 000010
【図９】
2020190465.tif 000011
【図１０】
2020190465.tif 000012
【図１１】
2020190465.tif 000013