(57)【要約】  被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる、検査用器具を提供する。  本発明に係る検査用器具は、被検査物質の濃度を測定するために用いられる検査用器具であって、被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、周期構造を表面に有する壁部をさらに備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物質の濃度を測定するために用いられる検査用器具であって、
被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、
周期構造を表面に有する壁部をさらに備える、検査用器具。
【請求項２】
前記化合物が、前記壁部における前記周期構造と接しておらず、前記壁部における前記周期構造と離れた位置に配置されている、請求項１に記載の検査用器具。
【請求項３】
前記化合物が、前記周期構造の表面に配置されている、請求項１に記載の検査用器具。
【請求項４】
検査用器具が、前記被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備える場合に、前記被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物が、被検査物質と反応して、凝集状態の粒状物を生成可能である化合物であり、
検査用器具が、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える場合に、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物が、被検査物質と結合して、凝集状態の粒状物を生成可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項５】
前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、
前記被検査物質が抗原を有し、
前記化合物が抗体を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項６】
前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、
前記被検査物質が糖脂質であり、
前記化合物が、糖脂質と反応可能である酵素である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項７】
前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、
前記被検査物質がエンドトキシンであり、
前記化合物が、ＬＡＬ試薬である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査用器具と、
前記検査用器具の前記周期構造を有する前記底部に光を照射するための光源と、
前記光源から前記周期構造を有する前記壁部において反射された光の強度を測定するための測定部とを備える、検査装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査用器具を用いた検査方法であって、
前記検査用器具に前記被検査物質を導入しない状態において、前記周期構造に光を照射して基準光強度を測定するステップと、
前記検査用器具に前記被検査物質を導入し、粒状物を前記周期構造上に堆積させた状態において、前記周期構造に光を照射して評価光強度を測定するステップと、
前記基準光強度と前記評価光強度の相対値を取得するステップとを備え、
前記被検査物質の濃度が既知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値と、前記被検査物質の濃度が未知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値とを比較することで、前記被検査物質の濃度が未知である検体中の前記被検査物質の濃度を決定する、検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質の濃度を測定するために用いられる検査用器具及び検査装置に関する。また、本発明は、上記検査用器具を用いた検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＡＬ試薬を用いて、エンドトキシン等の生物由来の物質の濃度を測定する方法が知られている。【０００３】
例えば、下記の特許文献１に開示されている検査方法では、ＬＡＬ試薬とエンドトキシンとが反応することによりゲル状の膜が生成される。ゲル状の膜の膜厚を、干渉増幅反射法（ＩＥＲ法）によって測定することにより、エンドトキシンの濃度を測定する。【０００４】
下記の特許文献２の検査方法においては、ＬＡＬ試薬とエンドトキシンとが反応することにより生成されるコアギュリンモノマーやその凝集物を含む試料に光を照射する。コアギュリンモノマーやその凝集物からの散乱光の強度を測定することにより、エンドトキシンの濃度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２７９４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３２４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、エンドトキシン等の生物由来の物質の濃度を、より一層精度よく測定することが求められている。従来の方法では、例えば、０．００１ＥＵ／ｍｌ以下のエンドトキシン等の濃度を高い精度で測定することは困難である。【０００７】
本発明の目的は、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる検査用器具及び検査装置を提供することである。また、本発明の目的は、上記検査用器具を用いた検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広い局面によれば、被検査物質の濃度を測定するために用いられる検査用器具であって、被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、周期構造を表面に有する壁部をさらに備える、検査用器具が提供される。【０００９】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記化合物が、前記壁部における前記周期構造と接しておらず、前記壁部における前記周期構造と離れた位置に配置されている。【００１０】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記化合物が、前記周期構造の表面に配置されている。【００１１】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、検査用器具が、前記被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備える場合に、前記被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物が、被検査物質と反応して、凝集状態の粒状物を生成可能である化合物であり、検査用器具が、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える場合に、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物が、被検査物質と結合して、凝集状態の粒状物を生成可能である。【００１２】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、検査用器具が、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、前記被検査物質が抗原を有し、前記化合物が抗体を有する。【００１３】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、検査用器具が、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、前記被検査物質が糖脂質であり、前記化合物が、糖脂質と反応可能である酵素である。【００１４】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、検査用器具が、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、前記被検査物質がエンドトキシンであり、前記化合物が、ＬＡＬ試薬である。【００１５】
本発明の広い局面によれば、上述した検査用器具と、前記検査用器具の前記周期構造を有する前記底部に光を照射するための光源と、前記光源から前記周期構造を有する前記壁部において反射された光の強度を測定するための測定部とを備える、検査装置が提供される。【００１６】
本発明の広い局面によれば、上述した検査用器具を用いた検査方法であって、前記検査用器具に前記被検査物質を導入しない状態において、前記周期構造に光を照射して基準光強度を測定するステップと、前記検査用器具に前記被検査物質を導入し、粒状物を前記周期構造上に堆積させた状態において、前記周期構造に光を照射して評価光強度を測定するステップと、前記基準光強度と前記評価光強度の相対値を取得するステップとを備え、前記被検査物質の濃度が既知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値と、前記被検査物質の濃度が未知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値とを比較することで、前記被検査物質の濃度が未知である検体中の前記被検査物質の濃度を決定する、検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る検査用器具は、被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、周期構造を表面に有する壁部をさらに備えるので、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の平面図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための正面断面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す検査方法の変形例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の第６の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【図１５】図１５は、実施例１におけるエンドトキシンの濃度とΔ強度との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例２におけるエンドトキシンの濃度とΔ強度との関係を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例３におけるシスタチンＣの濃度とｄ強度との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例３におけるシスタチンＣの測定後における周期構造の表面のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明に係る検査用器具は、被検査物質の濃度を測定するために用いられる。本発明に係る検査用器具は、被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物（第１の化合物）を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物（第２の化合物）を備える。本発明に係る検査用器具は、上記被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備えていてもよく、上記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備えていてもよい。本発明に係る検査用器具は、壁部をさらに備える。上記壁部は、周期構造を表面に有する。
【００２１】
上記検査用器具では、上記被検査物質と上記化合物とを反応又は結合させることができる。上記被検査物質と上記化合物との反応により生成された粒状物又は上記被検査物質が上記化合物と結合した粒状物を上記壁部に堆積させることができ、上記周期構造に堆積させることができる。上記粒状物が上記周期構造に堆積された状態においては、上記粒状物が上記周期構造に堆積されていない状態と比べて、上記壁部に光を照射したときの反射光の強度が、大きく変化する。従って、被検査物質の濃度の測定の精度を高めることができる。
【００２２】
上記被検査物質と上記化合物との反応により生成された粒状物又は上記被検査物質が上記化合物と結合した粒状物は、凝集状態の粒状物でなくてもよい。従来の濃度測定においては、凝集物による光の散乱を検出していたため、特に低濃度の場合において測定が困難であったと考えられる。すなわち、凝集物が一定の大きさ（例えばマイクロメートルオーダー）になるまでは検出できなかったり、凝集の度合いにばらつきがあることで精度が低かったりすると考えられる。本発明では、被検査物質と化合物との反応生成物等の粒状物が微細な周期構造（例えばナノメートルオーダー）の表面に存在することで、周期構造表面からの光学的応答（例えば反射光強度）が変化することを見出されており、上記粒状物が、凝集状態の粒状物でない場合には、被検査物質が低濃度であってもより一層高い精度で濃度を測定できる。また、従来よりも迅速に濃度を測定することができる。
【００２３】
上記化合物は、上記壁部における上記周期構造と接しておらず、上記壁部における上記周期構造と離れた位置に配置されていてもよい。この場合には、上記周期構造と離れた位置において、上記被検査物質と上記化合物とを反応又は結合させることができる。上記粒状物を、重力等によって、上記周期構造により確実に堆積させることができる。また、上記化合物は、上記壁部における周期構造の表面上に配置されていてもよい。この場合には、周期構造からの光学的応答の変化をより迅速に検出することができる。
【００２４】
被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物としては、例えば被検査物質と反応してゲル化する化合物を用いることができる。
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の平面図である。図１では、図２のＡ−Ａ線に沿う検査用器具の断面図が示されている。
【００２７】
なお、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されており、図面に描画された物体の寸法の比率等は、現実の物体の寸法の比率等とは異なる場合がある。具体的な物体の寸法の比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。特に、参照する図面では、凹部の大きさは、図示の便宜上、拡大して示されている。実際の凹部は、ナノサイズであり、より微細である。
【００２８】
図１及び図２に示す検査用器具１は、被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物６と、壁部とを備える。本実施形態において、上記壁部は、検査用器具１の底部３である。底部３は、周期構造３Ａを表面に有する。粒状物を生成可能である化合物６にかえて、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を用いてもよい。
【００２９】
検査用器具１は、底部３における周期構造３Ａの側方において、底部３から立設している側壁部４を備える。底部３と側壁部４とで検査用容器が構成されている。検査用容器１は、底部３と側壁部４とで囲まれた収納部２を有する。収納部２に、被検査物質と化合物６とが反応して生成した粒状物、及び被検査物質と化合物６とが反応した反応液を収納することができる。
【００３０】
検査用器具１は、側壁部４の底部３側とは反対側に配置された蓋体５を備える。化合物６は、蓋体５の表面上に配置されている。収納部２に被検査物質を含む液が収納されているとき、蓋体５が収納部２上に配置されていることにより、収納部２において、液と化合物６とを接触させることができる。このため、被検査物質と化合物６とを容易に反応させることができる。本実施形態においては、化合物６は周期構造３Ａの上方に配置されている。
【００３１】
検査用器具１は、底部３、側壁部４及び蓋体５が積層されたマイクロチップである。図２に示すように、導入部７を有する。導入部７は、側壁部４が設けられていない部分である。導入部７から、被検査物質を含む液を収納部２に導入することができる。なお、導入部は、蓋部に設けられていてもよい。検査用器具は、導入部７と接続する微細流路を備えていてもよく、例えば、被検査物質の前処理を行う空間や廃液経路等を備えていてもよい。
【００３２】
液における被検査物質の濃度の測定は、後述するように、底部に検査用の光を照射し、底部から反射した光の強度を測定することにより行うことができる。検査用の光を透過させる観点から、蓋体は、透明であることが好ましい。検査用器具の底部、側壁部及び蓋体の材料としては特に限定されず、樹脂やガラス等が挙げられる。
【００３３】
周期構造３Ａは、複数の凹部３ａを有する。本実施形態においては、凹部３ａの形状は、円柱状である。
【００３４】
凹部３ａは、規則的に配置されている。本実施形態において、凹部３ａは、第１の方向（図２の上下方向）と、第１の方向と直交する第２の方向（図２の左右方向）に、等間隔でかつ複数列で配置されている。凹部３ａは、二次元周期構造を有する。
【００３５】
なお、周期構造では、複数の凹部が規則的に配置されていてもよく、複数の凸部が規則的に配置されていてもよい。
【００３６】
凸部又は凹部の形状や配置は、検査用の光を照射する方向及び角度に応じて、適宜変更することができる。凸部又は凹部の先端は、平面であってもよく、曲面であってもよく、点状であってもよい。凸部又は凹部は溝状の形状であってもよい。例えば、凸部又は凹部の形状は、角柱状、角錐状又は円錐状であってもよい。周期構造は１次元周期構造であってもよい。
【００３７】
周期構造の周期は、特に限定されないが、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。周期構造の周期は、粒状物の粒子径以上であることが好ましい。周期構造の周期は、例えば、それぞれの凸部又は凹部の先端（先端が平面等である場合は中心部）と、それに最も隣接する凸部又は凹部の先端（先端が平面である場合は中心部）との間隔である。
【００３８】
凸部間の開口面積又は凹部の開口面積は、６４００００ｎｍ２以下であることが好ましく、１６００００ｎｍ２以下であることがより好ましい。凸部間の開口面積又は凹部の開口面積は、２５００ｎｍ２以上であることが好ましく、１００００ｎｍ２以上であることがより好ましい。凸部の高さ又は凹部の深さは、８００ｎｍ以下であることが好ましく、４００ｎｍ以下であることがより好ましい。凸部の高さ又は凹部の深さは、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。それぞれの凸部又は凹部の形状及びサイズは任意に設定することができるが、被検査物質と化合物との反応により生成される粒状物の種類や凹部の形状によって決定することができる。周期構造の周期や、凸部又は凹部の形状及びサイズを調整することで、反射光の強度を最適化することができる。
【００３９】
複数の開口面積、及び、複数の凸部の高さ又は複数の凹部の深さを完全に一致させることは困難である場合がある。濃度の測定精度に大きな影響がない範囲で、周期構造の周期にばらつきがあってもよい。測定におけるノイズを効果的に小さくする観点からは、周期構造における凸部間の複数の開口面積又は凹部の複数の開口面積の標準偏差は好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。
【００４０】
上記被検査物質としては、例えば、糖鎖、糖脂質、タンパク質、ペプチド、及びＤＮＡ等が挙げられる。上記糖鎖としては、Ｍａｃ−２結合タンパク糖鎖等が挙げられる。上記糖脂質としては、エンドトキシン、ペプチドグルカン、及びβ−Ｄ−グルカン等が挙げられる。上記タンパク質としては、腫瘍マーカー、尿タンパク、及びアミロイド等が挙げられる。上記腫瘍マーカーとしては、前立腺癌のマーカーであるＰＳＡ、大腸癌のマーカーであるＣＥＡ、乳癌のマーカーであるＣＡ１５−３、及び肺癌のマーカーであるＡＥＰ等が挙げられる。上記ペプチドとしては、脳性ナトリウム利尿ペプチド（ＢＮＰ）、及び心房性ナトリウム利尿ペプチド（ＡＮＰ）等が挙げられる。
【００４１】
本発明における化合物としては、例えば、酵素、抗体付き支持体、及び相補的ＤＮＡ付き支持体等が挙げられる。上記酵素としては、ＬＡＬ試薬等が挙げられる。上記抗体付き支持体としては、抗体付きラテックス、抗体付き金属ナノ粒子等が挙げられる。
【００４２】
例えば、上記被検査物物質が糖脂質である場合に、糖脂質と反応して、粒状物を生成可能である化合物は、糖脂質と反応可能である酵素であってもよい。
【００４３】
検査用器具１では、被検査物質はエンドトキシンであり、化合物６はＬＡＬ試薬である。化合物６は、被検査物質と反応することにより、ゲルの粒状物を生成する。検査用器具１では、凹部３ａ間距離は４６０ｎｍである。凹部３ａに粒状物を堆積させることにより、底部３から反射する光の強度を大きく変化させることができる。具体的には、検査用器具１では、底部３から反射する光の強度を大幅に低くすることができる。従って、低濃度の被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。
【００４４】
凹部の大きさは、凹部の開口端における開口面積（凹部の開口面積）である。凸部間の大きさは、凸部間の開口端における開口面積（凸部間の開口面積）である。１つの凹部の大きさ及び１つの凸部間の大きさが粒状物の大きさよりも小さくてもよい。この場合には、粒状物が周期構造を覆う。検査用器具の底部から反射する光の強度を大きく変化させることができる。
【００４５】
被検査物質は、抗原を有していてもよく、マーカー等である抗原であってもよい。この場合には、上記化合物は、抗体を有することが好ましい。上記化合物は、例えば、抗体付きラテックス等であってもよい。上記抗体は、上記抗原と結合させることができる。上記被検査物質と上記化合物とが結合することにより、凝集状態の粒状物を生成可能である。凝集状態の粒状物が周期構造を覆う場合においても、検査用器具の底部から反射する光の強度を大きく変化させることができる。
【００４６】
周期構造３Ａは、底部３の一部に設けられていてもよい。少なくとも、化合物６と対向する位置に周期構造３Ａが設けられていることが好ましい。この場合には、粒状物（被検査物質と化合物６との反応により生成された粒状物等）を、重力によって、周期構造３Ａに効率的に堆積させることができる。
【００４７】
周期構造は、例えば、収納部の成形時に賦形することができる。また、周期構造がない収納部を得た後、収納部の表面を賦形処理することにより、周期構造を形成してもよい。
【００４８】
周期構造を有する壁部は、検査用器具の側壁部であってもよい。この場合には、例えば、電気泳動等により粒状物を周期構造に堆積させることができる。
【００４９】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【００５０】
本実施形態の検査用器具は、被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物３６と、壁部とを備える。上記壁部は、検査用器具の底部３３である。底部３３は、周期構造３３Ａを表面に有する。周期構造３３Ａにおいては、複数の凹部３３ａが規則的に配置されている。本実施形態の検査用器具では、化合物３６が周期構造３３Ａの表面に配置されていることが、検査用器具１と異なる。なお、周期構造を有する壁部は、検査用器具の側壁部であってもよい。粒状物を生成可能である化合物３６にかえて、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を用いてもよい。但し、図３の検査用器具では、粒状物を生成可能である化合物３６を用いることが好ましい。
【００５１】
本実施形態においては、粒状物は、周期構造３３Ａの表面において生成される。よって、反応が開始してから、底部３３から反射する光の強度が大きく変化する状態となるまでの時間を、効果的に短縮することができる。
【００５２】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。図５は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の平面図である。図４では、図５のＢ−Ｂ線に沿う検査用器具の断面図が示されている。
【００５３】
検査用器具１１は、シャーレと、蓋体１５とを備える。シャーレは、表面に周期構造１３Ａが形成された壁部を有する。周期構造１３Ａにおいては、複数の凹部１３ａが規則的に配置されている。上記壁部は、シャーレの底部１３である。シャーレは、底部１３の外周縁から立設している側壁部１４をさらに備える。
【００５４】
検査用器具１１では、底部１３と側壁部１４とが一体的に構成されており、１つの器具（容器）として構成されている。検査用器具１１は、底部１３と側壁部１４とにより囲まれた収納部１２を有する。
【００５５】
検査用器具１１では、被検査物質を含む液を収納部１２に収納した後に、蓋体１５を収納部１２上に設置することにより、被検査物質と化合物６との反応を開始させることができる。
【００５６】
なお、被検査物質を含まない液を収納部１２に収納した後に、被検査物質を収納部１２に導入してもよい。液における被検査物質の濃度を測定するための光の照射は、蓋体を取り外した状態において行ってもよい。この場合には、蓋体は透明ではなくてもよい。
【００５７】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【００５８】
本実施形態の検査用器具は、被検査物質と結合可能な化合物５６と、抗体５７と、壁部とを備える。化合物５６は抗体を有する。化合物５６は、例えば、抗体付きラテックスであり、粒状物である。本実施形態においては、被検査物質として、化合物５６と結合する、抗原を用いることが想定されている。抗体５７は、化合物５６が有する抗体と同様の抗体であることが好ましい。図６においては、抗体を模式的にＹ字状の形状により示す。
【００５９】
上記壁部は、検査用器具の底部３である。底部３は、周期構造３Ａを表面に有する。周期構造３Ａにおいては、複数の凹部３ａが規則的に配置されている。検査用器具は、底部３における周期構造３Ａの側方において、底部３から立設している側壁部を備える。検査用容器具は、底部３と側壁部とで囲まれた収納部を有する。なお、周期構造を有する壁部は、検査用器具の側壁部であってもよい。
【００６０】
本実施形態の検査用器具は、収納部内に配置された液Ｗを有する。液Ｗ内に化合物５６が含まれている。抗体５７は、周期構造３Ａの凸部にのみ配置されている。検査時に、被検査物質を化合物５６に結合させることができ、かつ被検査物質を抗体５７に結合させることができる。
【００６１】
本実施形態においては、化合物５６に結合した被検査物質を、凸部に選択的に堆積させることができる。この状態の被検査物質の堆積により、凸部において、屈折率が大きく変化するため、検査用器具の底部から反射する光の強度を大きく変化させることができる。
【００６２】
なお、上記化合物は、第１の実施形態と同様に配置されていてもよい。また、検査用器具は、抗体５７を有していなくてもよい。この場合にも、被検査物質と化合物とが結合した粒状物が周期構造に堆積することにより、屈折率を大きく変化させることができる。
【００６３】
本実施形態においては、周期構造３Ａの周期は、測定する光の波長と同程度である。光の波長と同程度の周期において、比較的大きな屈折率の変化がある媒質には、特定の波長域の光は浸入することができずに反射され、特定の波長域外の波長の光は透過する。上記のような媒質に浸入することができない光の波長域は、フォトニックバンドギャップと呼ばれる。照射する光の角度等を適切に設定することにより、周期構造３Ａにおいてフォトニックバンドギャップが生じる。検査時に、フォトニックバンドギャップの波長域において反射光のピークが生じる。屈折率の変化により、上記ピーク強度が大きく変化するため、測定精度をより一層高めることができる。また、低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。
【００６４】
図７〜図９を用いて、図１に示す検査用器具１を用いた検査方法の一例を説明する。
【００６５】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための正面断面図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。図９は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【００６６】
本検査方法においては、（１）基準光強度を測定するステップと、（２）評価光強度を測定するステップと、（３）基準光強度と評価光強度の相対値を取得するステップとを含む。なお、（１）〜（３）のステップはこの順番に行ってもよいし、（２）、（１）、（３）の順に行ってもよい。
【００６７】
本検査方法においては、被検査物質の濃度が既知である検体に対して上記（１）〜（３）のステップを行い、あらかじめ検量線を作成しておく。例えば、被検査物質の（既知の）濃度と、上記ステップにより得られた相対値との関係を複数プロットし、近似直線や近似式を作成する。同様に、被検査物質の濃度が未知である検体について上記（１）〜（３）のステップを行い、得られた相対値を上記近似直線や近似式に代入することで、未知検体中の被検査物質の濃度を決定することができる。
【００６８】
以下、（１）〜（３）のステップの一例について詳述する。
【００６９】
（１）基準光強度を測定するステップにおいては、検査用器具１に被検査物質を導入しない状態において、周期構造３Ａに光を照射して反射光強度を測定する。例えば、被検査物質が含まれていない液体を収納部２に収納した状態で、検査用の光を照射し、底部３から反射された光の強度を測定することができる。この場合、被検査物質が含まれていない液体として、被検査物質を含む検体と同じ流体や溶媒を用いることができる。
【００７０】
（２）評価光強度を測定するステップにおいては、検査用器具に被検査物質を導入し、粒状物（被検査物質と化合物との反応生成物である粒状物等）を周期構造３Ａ上に堆積させた状態において、周期構造３Ａに光を照射して反射光強度を測定する。具体的には、図７に示すように、被検査物質が含まれた液Ｘを収納部２に収納する。液Ｘと化合物６とを接触させることにより、被検査物質と化合物６との反応を開始させる。図８に示すように、被検査物質と化合物６との反応により、粒状物Ｙを生成させる。粒状物Ｙは、重力により、底部３における凹部３ａに堆積する。
【００７１】
次に、図９に示すように、粒状物Ｙが堆積した凹部３ａを有する底部３に、検査用の光Ｌ１を照射する。次に底部３から反射された光Ｌ２の強度を測定する。
【００７２】
粒状物Ｙが複数の凹部３ａ内に堆積されることにより、底部３に照射され、底部３において反射された光の強度は低くなる。従って、被検査物質の濃度の測定精度を高めることができる。
【００７３】
なお、被検査物質が含まれた液を除去してから、底部３に検査用の光Ｌ１を照射し、底部３から反射された光Ｌ２の強度を測定してもよい。
【００７４】
（３）基準光強度と評価光強度の相対値を取得するステップにおいては、基準光強度と評価光強度の差の値を算出する。なお、基準光強度と評価光強度の比の値を用いて相対値としてもよい。また、差や比に適宜数学的な操作を加えた値を相対値としてもよい。
【００７５】
なお、反射光強度の測定は、特定の波長のみで行ってもよいし、反射光強度は、連続した複数の波長におけるスペクトルとして取得してもよい。照射する光の波長も任意の波長を選択することができるが、周期構造の形状及びサイズに応じて適宜選択することができる。典型的には可視光線を用いることができるが、赤外線や紫外線を用いることもできる。
【００７６】
また、以上の説明においては、基準光強度及び評価光強度として、周期構造に光を照射した際の反射光を測定する場合について述べたが、透過光を測定してもよい。周期構造表面からの光学的応答の変化を検出できれば、直接の反射光や透過光ではなく、何らかの光学的操作を加えた光を検出してもよい。
【００７７】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【００７８】
図１０に示すように、粒状物Ｙが凹部３ａ内に堆積している高さが、凹部３ａの深さ（凹部３ａの側面の高さ）よりも低い状態で、底部３において反射された光Ｌ２の強度を測定してもよい。粒状物Ｙが凹部３ａ内に堆積している高さが凹部３ａの深さ（凹部３ａの側面の高さ）に至っていない状態であっても、底部３において反射された光Ｌ２の強度は低くなる。従って、低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。また、検査時間を短縮することができる。
【００７９】
測定の精度をより一層高める観点からは、測定を行うときの粒状物Ｙの凹部３ａにおける充填率は好ましくは１％以上、より好ましくは１０％以上、より一層好ましくは３０％以上、更に好ましくは５０％以上、更に一層好ましくは７０％以上、特に好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上である。充填率は、凹部の体積に占める粒状物の体積である。凸部間に粒状物が堆積する場合に、凸部間の体積に占める粒状物の体積が充填率である。
【００８０】
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【００８１】
図１１に示すように、本検査方法における被検査物質Ｚ１は、抗体５７及び化合物５６が有する抗体と結合する抗原である。被検査物質Ｚ１は、液Ｗ中に含まれる化合物５６に結合する。なお、化合物５６は粒状物である。化合物５６に結合した被検査物質Ｚ１は、周期構造３Ａの凸部に配置された抗体５７に結合し、凸部に選択的に堆積する。これにより、検査用の光が照射される部分の屈折率は大きく変化する。本検査方法においては、検査用の光の波長と、周期構造３３Ａの周期とは同程度であり、フォトニックバンドギャップにおいて反射された光のピークが生じる。反射された光のピークの強度は、上記屈折率の変化により大きく変化する。フォトニックバンドギャップを利用した本検査方法においては、１００ｐｇ／ｍｌ以下程度の非常に低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。
【００８２】
なお、上記化合物が、第１の実施形態と同様に周期構造と離れた位置に配置された検査用器具を用いることもできる。この場合には、図１２に示すように、被検査物質Ｚ１が粒状物である化合物５６を介して互いに結合し、凝集体Ｚ２が生成される。このように凝集状態となった粒状物が周期構造３３Ａに堆積する。この場合においても、検査用の光が照射される部分の屈折率は大きく変化する。図１２に示す場合においても、低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。
【００８３】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【００８４】
検査装置２０は、第３の実施形態の検査用器具１１と、光源２８と、測定器２９とを備える。光源２８から、検査用器具１１の凹部を有する底部に光Ｌ１を照射する。底部において反射された光Ｌ２の強度を、測定器２９により測定する。検査装置２０により、上述した検査方法によって、被検査物質の濃度を高精度に測定することができる。
【００８５】
図１４は、本発明の第６の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【００８６】
検査装置４０は、第１の実施形態の検査用器具１と、検査用器具１を設置している設置部４４と、光源２８と、測定器２９とを備える。
【００８７】
設置部４４は、被検査物質が含まれた液が送液される流路４７を有する。流路４７は、検査用器具１の導入部７に接続されている。被検査物質が含まれた液を、流路４７から検査用器具１の収納部に導入することにより、被検査物質と化合物との反応を開始させることができる。上述した検査方法により、被検査物質の濃度を高精度に測定することができる。検査用器具１を設置部４４に設置することにより、容易に検査を行うことができる。
【００８８】
また、上記検査用器具は、マイクロ流体デバイスであってもよく、マイクロ流体デバイスが、粒状物を生成可能である化合物又は被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物と、壁部とを備えていてもよい。上記化合物は、上記マイクロ流体デバイスにおけるマイクロ流路に配置されていてもよい。上記壁部は、上記マイクロ流体デバイスにおけるマイクロ流路の内壁部であってもよい。上記検査装置は、上記光源及び上記測定器を備えるマイクロ流体デバイスであってもよい。
【００８９】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。
【００９０】
（実施例１）
第３の実施形態の検査用器具を用いて、エンドトキシンの濃度と、検査用器具の底部における反射光の強度との関係を求めた。
【００９１】
第３の実施形態の検査用器具を用意した。凹部の形状は円筒状とし、凹部の直径は２３０ｎｍ、凹部の平面積（開口面積）は４１．５×１０３ｎｍ２、凹部間距離は４６０ｎｍ、凹部の深さは２００ｎｍとした。
【００９２】
次に、ブランクデータ（基準光強度）を取得した。ブランクデータを取得するための測定では、検査用器具の底部に光を照射し、底部において反射された光の強度を測定することによりブランクデータを取得した。
【００９３】
次に、エンドトキシンと水とを含む液を調製した。エンドトキシンと水とを含む液におけるエンドトキシンの濃度を、それぞれ、０．０００６２５ＥＵ／ｍｌ、０．００１２５ＥＵ／ｍｌ、０．００２５ＥＵ／ｍｌ、０．００５ＥＵ／ｍｌ、０．０１ＥＵ／ｍｌ、０．０２５ＥＵ／ｍｌ、０．０５ＥＵ／ｍｌ及び０．１ＥＵ／ｍｌとした。
【００９４】
次に、蓋体にＬＡＬ試薬（Ｌｏｎｚａ社製）を配置した。次に、エンドトキシンと水とを含む液を検査用器具の収納部に収納した。次に、蓋体を収納部上に配置し、検査用器具を６０分間静置した。次に、エンドトキシンと水とを含む液を除去した。次に、検査用器具の底部に光を照射し、底部において反射された光の強度（評価光強度）を測定した。
【００９５】
次に、それぞれのエンドトキシンと水とを含む液におけるΔ強度を求めた。Δ強度は、底部において反射された光の強度とブランクデータとの差である。同様に、水を収納部に収納したときのΔ強度を求めた。
【００９６】
図１５は、実施例１におけるエンドトキシンの濃度とΔ強度との関係を示す図である。
【００９７】
図１５に示すように、０．０００６２５ＥＵ／ｍｌ以上のエンドトキシンの濃度において、エンドトキシンの濃度が高くなるほど、Δ強度が小さくなっていることがわかる。従って、本発明によれば、０．００１ＥＵ／ｍｌ付近の濃度において高精度の検査を行うことができ、０．００１ＥＵ／ｍｌよりも低い濃度範囲においても検査が可能であることがわかる。
【００９８】
（実施例２）
上記化合物として、ＬＡＬ試薬（和光純薬工業社製）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、エンドトキシンの濃度と、検査用器具の底部における反射光の強度との関係を求めた。
【００９９】
図１６は、実施例２におけるエンドトキシンの濃度とΔ強度との関係を示す図である。
【０１００】
図１６に示すように、実施例１と同様に、０．０００６２５ＥＵ／ｍｌ以上のエンドトキシンの濃度において、エンドトキシンの濃度が高くなるほど、Δ強度が小さくなっていることがわかる。
【０１０１】
（実施例３）
第４の実施形態の検査用器具を用いて、シスタチンＣの濃度と、検査用器具の底部における反射光の強度との関係を求めた。
【０１０２】
第４の実施形態の検査用器具を用意した。周期構造における凸部の形状は円筒状とし、凸部の直径は２３０ｎｍ、凸部間距離は４６０ｎｍとした。上記周期構造の表面をシスタチンＣ抗体水溶液により２４時間浸水させた。次に、ＴＢＳ−Ｔバッファーによる洗浄を３回行った。次に、検査用器具を乾燥させた。以上により、上記周期構造にシスタチンＣ抗体修飾した。
【０１０３】
次に、シスタチンＣと生理食塩水とを含む液を調製した。シスタチンＣと生理食塩水とを含む液におけるシスタチンＣの濃度を、それぞれ、０ｐｇ／ｍｌ、１０ｐｇ／ｍｌ及び１００ｐｇ／ｍｌとした。
【０１０４】
次に、蓋体にシスタチンＣ抗体修飾ラテックス水溶液（積水メディカル社製）を配置した。次に、シスタチンＣ抗体修飾ラテックス水溶液を検査用器具の収納部に収納した。次に、シスタチンＣと生理食塩水とを含む液を加えた直後（０分間）における反射光の強度と、１０分間静置後における反射光の強度の測定を行った。検査用器具に対し１５°の角度から光を照射し、その反射された光の強度（評価光強度）を測定した。
【０１０５】
次に、それぞれのシスタチンＣと水とを含む液におけるｄ強度を求めた。ｄ強度は、液を加えた直後（０分間）における反射光の強度と、１０分間静置後における反射光の強度との差である。同様に、水を収納部に収納したときのΔ強度を求めた。
【０１０６】
図１７は、実施例３におけるシスタチンＣの濃度とｄ強度との関係を示す図である。
【０１０７】
図１７に示すように、１０ｐｇ／ｍｌ以上のシスタチンＣの濃度において、シスタチンＣの濃度が高くなるほど、ｄ強度が増加していることがわかる。従って、本発明によれば、１０ｐｇ／ｍｌ付近の濃度において高精度の検査を行うことができ、極低濃度範囲においても検査が可能であることがわかる。
【０１０８】
図１８は、実施例３における１０ｐｇ／ｍｌシスタチンＣのＳＥＭ写真（キーエンス社製、商品名「ＶＥ−８８００」を使用）であり、周期構造における凸部に、シスタチンＣ抗体修飾ラテックスが吸着していることがわかる。
【符号の説明】
【０１０９】
１…検査用器具
２…収納部
３…底部
３Ａ…周期構造
３ａ…凹部
４…側壁部
５…蓋体
６…化合物
７…導入部
１１…検査用器具
１２…収納部
１３…底部
１３Ａ…周期構造
１３ａ…凹部
１４…側壁部
１５…蓋体
２０…検査装置
２８…光源
２９…測定器
３３…底部
３３Ａ…周期構造
３３ａ…凹部
３６…化合物
４０…検査装置
４４…設置部
４７…流路
５６…化合物
５７…抗体
【図１】
2017138595.tif 000003
【図２】
2017138595.tif 000004
【図３】
2017138595.tif 000005
【図４】
2017138595.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017138595.tif 000009
【図８】
2017138595.tif 000010
【図９】
2017138595.tif 000011
【図１０】
2017138595.tif 000012
【図１１】
2017138595.tif 000013
【図１２】
2017138595.tif 000014
【図１３】
2017138595.tif 000015
【図１４】
2017138595.tif 000016
【図１５】
2017138595.tif 000017
【図１６】
2017138595.tif 000018
【図１７】
2017138595.tif 000019
【図１８】
2017138595.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月4日(2017.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物質の濃度を測定するために用いられる検査用器具であって、
被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、
周期構造を表面に有する壁部をさらに備え、
前記壁部における前記周期構造は、複数の凹部又は複数の凸部を有し、前記壁部における前記周期構造は、複数の前記凹部又は複数の前記凸部による周期構造である、検査用器具。
【請求項２】
前記化合物が、前記壁部における前記周期構造と接しておらず、前記壁部における前記周期構造と離れた位置に配置されている、請求項１に記載の検査用器具。
【請求項３】
前記化合物が、前記周期構造の表面に配置されている、請求項１に記載の検査用器具。
【請求項４】
検査用器具が、前記被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物を備える場合に、前記被検査物質と反応して、粒状物を生成可能である化合物が、被検査物質と反応して、凝集状態の粒状物を生成可能である化合物であり、
検査用器具が、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える場合に、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物が、被検査物質と結合して、凝集状態の粒状物を生成可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項５】
前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、
前記被検査物質が抗原を有し、
前記化合物が抗体を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項６】
前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、
前記被検査物質が糖脂質であり、
前記化合物が、糖脂質と反応可能である酵素である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項７】
前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、
前記被検査物質がエンドトキシンであり、
前記化合物が、ＬＡＬ試薬である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査用器具と、
前記検査用器具の前記周期構造を有する前記底部に光を照射するための光源と、
前記光源から前記周期構造を有する前記壁部において反射された光の強度を測定するための測定部とを備える、検査装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査用器具を用いた検査方法であって、
前記検査用器具に前記被検査物質を導入しない状態において、前記周期構造に光を照射して基準光強度を測定するステップと、
前記検査用器具に前記被検査物質を導入し、粒状物を前記周期構造上に堆積させた状態において、前記周期構造に光を照射して評価光強度を測定するステップと、
前記基準光強度と前記評価光強度の相対値を取得するステップとを備え、
前記被検査物質の濃度が既知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値と、前記被検査物質の濃度が未知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値とを比較することで、前記被検査物質の濃度が未知である検体中の前記被検査物質の濃度を決定する、検査方法。
【国際調査報告】
2017138595.tif 000021
2017138595.tif 000022
2017138595.tif 000023
2017138595.tif 000024