(57)【要約】【課題】分析チップの装着不良などを早期にユーザに知らせることが可能な表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置及びその作動方法を提供する。【解決手段】入射角調整機構３３は、光照射部３１の励起光Ｌの入射角θを調整する。共鳴角特定部４１は、励起光Ｌの入射角を変化させながら、蛍光検出部３３が検出する蛍光Ｌｆが極大となる共鳴角を特定する。判定部４２は、特定した共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する。制御部４０は、共鳴角が許容範囲内に存在しないと判定した場合に異常を警告する。【選択図】図８
2019066204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物質を含む検体溶液が流れる流路と、前記流路内に配置され、前記被検物質と特異的に反応する抗体が固定され前記検体溶液が接触する反応領域と、前記反応領域が設けられる金属膜と、前記金属膜において前記反応領域がある表面に対して反対側の裏面と接する主面を有し、励起光に対して透明な誘電体とを有する分析チップを用い、前記誘電体を通じて前記励起光を前記主面の裏側から入射させて、前記励起光の入射に起因して、前記被検物質と結合した蛍光標識から生じる蛍光を検出する表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置において、
前記励起光を照射する光照射部と、
前記蛍光を検出する蛍光検出部と、
前記励起光の前記主面に対する入射角を調整する入射角調整機構と、
前記入射角調整機構で前記入射角を変化させて、前記蛍光検出部が検出する前記蛍光が極大となる共鳴角を特定する共鳴角特定部と、
前記共鳴角特定部が特定した前記共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する判定部と、
前記判定部が、前記共鳴角が前記許容範囲内に存在しないと判定した場合に異常を警告する警告部とを、
備えている表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置。
【請求項２】
前記異常は、前記分析チップの装着不良または前記検体溶液の希釈倍率の異常である請求項１に記載の表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置。
【請求項３】
前記共鳴角の判定は、前記検体溶液を前記流路に注入した状態で行われる請求項１又は２に記載の表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記検体溶液に含まれる検体の種類に応じて用意された判定用データに基づいて判定を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置。
【請求項５】
前記共鳴角特定部は、前記蛍光検出部が検出する前記蛍光の光量に応じた蛍光検出信号を取得し、前記蛍光検出信号の極大値に基づいて前記共鳴角が前記許容範囲内か否かを判定する請求項１から４のいずれか１項に記載の表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置。
【請求項６】
前記金属膜で反射する前記励起光の反射光を検出する反射光検出部を備えており、
前記共鳴角特定部は、前記反射光検出部が検出する前記反射光の光量に応じた反射光検出信号に基づいて前記共鳴角を特定する請求項１から４のいずれか１項に記載の表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置。
【請求項７】
被検物質を含む検体溶液が流れる流路と、前記流路内に配置され、前記被検物質と特異的に反応する抗体が固定され前記検体溶液が接触する反応領域と、前記反応領域が設けられる金属膜と、前記金属膜において前記反応領域がある表面に対して反対側の裏面と接する主面を有し、励起光に対して透明な誘電体とを有する分析チップを用い、前記誘電体を通じて前記励起光を前記主面の裏側から入射させて、前記励起光の入射に起因して、前記被検物質と結合した蛍光標識から生じる蛍光を検出する表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置の作動方法において、
前記励起光を照射する光照射ステップと、
前記蛍光を検出する蛍光検出ステップと、
前記励起光の前記主面に対する入射角を変化させながら、前記蛍光検出ステップにおいて検出される前記蛍光が極大となる共鳴角を特定する共鳴角特定ステップと、
前記共鳴角特定ステップにおいて特定された前記共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて、前記共鳴角が前記許容範囲内に存在しないと判定した場合に異常を警告する警告ステップとを、
備えている表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置及びその作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオ測定等において、蛍光法を用いた蛍光検出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。蛍光法は、被検物質と結合した蛍光標識に励起光を照射して、蛍光標識から生じる蛍光を検出して被検物質の分析を行う方法である。特許文献１に記載の蛍光検出装置は、表面プラズモン共鳴現象を利用して蛍光標識が発する蛍光を増強して被検物質の分析を行うものである。こうした蛍光検出装置は、表面プラズモン共鳴励起増強蛍光分光（ＳＰＦＳ：Surface Plasmon field-enhanced Fluorescence Spectroscopy）を用いた測定システムなどとも呼ばれる。
【０００３】
こうした蛍光検出装置には、被検物質を含む検体溶液が流れる流路を備えた分析チップが用いられる。分析チップは、被検物質を含む検体溶液が流れる流路と、流路内に配置され、被検物質と特異的に反応する抗体が固定され検体溶液が接触する反応領域と、反応領域が設けられる金属膜と、金属膜において反応領域がある表面に対して反対側の裏面と接する主面を有し、励起光に対して透明な誘電体とを有している。流路の一端には検体溶液を注入する注入口が設けられる。
【０００４】
励起光は、誘電体を通じて主面の裏側から入射される。表面プラズモン共鳴を利用して蛍光を増強させるためには、表面プラズモン共鳴が生じて蛍光が極大となる共鳴角に、励起光の入射角を調整する必要がある。特許文献１においては、励起光の入射角を調整する入射角調整機構が設けられており、入射角調整機構で入射角を変化させて、蛍光が極大となる共鳴角を特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／１０８３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような蛍光検出装置においては、共鳴角を特定した場合でも、特定した共鳴角が許容範囲内に入っていない場合には、何らかの異常が生じている場合が考えられる。異常の原因としては、例えば分析チップの装着不良などが考えられる。そうした異常が生じた場合には、測定終了後に測定結果を調べれば何らかの異常が生じたと判断できる場合もある。しかし、そうした場合には再検査が必要になることが多いため、ユーザとしては、測定結果を見なくても早期に異常を知る手だてが欲しいという要望があった。
【０００７】
本発明は、分析チップの装着不良などを早期にユーザに知らせることが可能な表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置及びその作動方法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】
【０００８】
本発明の表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置は、被検物質を含む検体溶液が流れる流路と、流路内に配置され、被検物質と特異的に反応する抗体が固定され検体溶液が接触する反応領域と、反応領域が設けられる金属膜と、金属膜において反応領域がある表面に対して反対側の裏面と接する主面を有し、励起光に対して透明な誘電体とを有する分析チップを用い、誘電体を通じて励起光を主面の裏側から入射させて、励起光の入射に起因して、被検物質と結合した蛍光標識から生じる蛍光を検出する表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置において、光照射部、蛍光検出部、入射角調整機構、共鳴角特定部、判定部及び警告部を備えている。光照射部は、励起光を照射する。蛍光検出部は、蛍光を検出する。入射角調整機構は、励起光の主面に対する入射角を調整する。共鳴角特定部は、入射角調整機構で入射角を変化させて、蛍光検出部が検出する蛍光が極大となる共鳴角を特定する。判定部は、共鳴角特定部が特定した共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する。警告部は、判定部が、共鳴角が許容範囲内に存在しないと判定した場合に異常を警告する。
【０００９】
異常は、分析チップの装着不良または検体溶液の希釈倍率の異常であることが好ましい。
【００１０】
共鳴角の判定は、検体溶液を流路に注入した状態で行われることが好ましい。
【００１１】
判定部は、検体溶液に含まれる検体の種類に応じて用意された判定用データに基づいて判定を行うことが好ましい。
【００１２】
共鳴角特定部は、蛍光検出部が検出する蛍光の光量に応じた蛍光検出信号を取得し、蛍光検出信号の極大値に基づいて共鳴角が許容範囲内か否かを判定することが好ましい。
【００１３】
金属膜で反射する励起光の反射光を検出する反射光検出部を備えており、共鳴角特定部は、反射光検出部が検出する反射光の光量に応じた反射光検出信号に基づいて共鳴角を特定することが好ましい。
【００１４】
表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置の作動方法は、被検物質を含む検体溶液が流れる流路と、流路内に配置され、被検物質と特異的に反応する抗体が固定され検体溶液が接触する反応領域と、反応領域が設けられる金属膜と、金属膜において反応領域がある表面に対して反対側の裏面と接する主面を有し、励起光に対して透明な誘電体とを有する分析チップを用い、誘電体を通じて励起光を主面の裏側から入射させて、励起光の入射に起因して、被検物質と結合した蛍光標識から生じる蛍光を検出する表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置の作動方法において、光照射ステップ、蛍光検出ステップ、共鳴角特定ステップ、判定ステップ、及び警告ステップを備える。光照射ステップは、励起光を照射する。蛍光検出ステップは、蛍光を検出する。共鳴角特定ステップは、励起光の主面に対する入射角を変化させながら、蛍光検出ステップにおいて検出される蛍光が極大となる共鳴角を特定する。判定ステップは、共鳴角特定ステップにおいて特定された共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する。警告ステップは、判定ステップにおいて、共鳴角が許容範囲内に存在しないと判定した場合に異常を警告する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、分析チップの装着不良などを早期にユーザに知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の蛍光検出装置の外観図である。
【図２】蛍光検出装置のブロック図である。
【図３】蛍光検出装置に用いられる分析チップの一例を示す模式図である。
【図４】検体処理部によりノズルチップを用いて検体が検体容器から抽出される様子を示す模式図である。
【図５】検体処理部によりノズルチップ内の検体が試薬セルに注入・撹拌される様子を示す模式図である。
【図６】検体溶液が注入された状態の流路の様子を示す説明図である。
【図７】流路と測定部の位置関係及び測定部の移動方法を示す説明図である。
【図８】測定部を用いた蛍光検出の概要を説明する説明図である。
【図９】検体が血清の場合の励起光の入射角とプラズモン増強度の説明図である。
【図１０】検体が血漿の場合の励起光の入射角とプラズモン増強度の説明図である。
【図１１】検体が全血（ＨＣＴ＝３６％）の場合の励起光の入射角とプラズモン増強度の説明図である。
【図１２】検体が全血（ＨＣＴ＝４０％）の場合の励起光の入射角とプラズモン増強度の説明図である。
【図１３】検体が全血（ＨＣＴ＝４８％）の場合の励起光の入射角とプラズモン増強度の説明図である。
【図１４】共鳴角の異常判定の処理の概要を示す説明図である。
【図１５】判定用データの説明図である。
【図１６】測定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】反射光に基づいて共鳴角を特定する態様の説明図である。
【図１８】蛍光と励起光の反射光の関係を示す説明図である。
【図１９】希釈倍率を考慮した判定用データの説明図である。
【図２０】ＴＳＨ濃度の測定例を示すグラフである。
【図２１】図２０のグラフから求めた検量線のグラフである。
【図２２】ＴＳＨ濃度の適正範囲を示す表である。
【図２３】プラズモン増強度が２．２％ずれる角度を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
図１に示す蛍光検出装置１００は、表面プラズモン共鳴を利用した蛍光検出装置１００であり、より具体的には、抗原抗体反応などによる生体物質の検査を含む分析に用いられる装置である。
【００１８】
蛍光検出装置１００を用いて分析を行う際、図１に示す検体が収容された検体容器ＣＢと、検体および試薬を抽出する際に用いられるノズルチップＮＣと、試薬セルおよびマイクロ流路が形成された分析チップ１０が蛍光検出装置１００にセットされる。なお、検体容器ＣＢ、ノズルチップＮＣおよび分析チップ１０はいずれも一度使用したら破棄される使い捨てのものである。そして、蛍光検出装置１００は検体を分析チップ１０の流路１５に注入して検体内の被検物質について定量的もしくは定性的な分析を行う。
【００１９】
検体は、例えば血液であり、より具体的には、血清、血漿、又は全血である。なお、検体は血液以外でもよく、尿、鼻孔液、唾液、便、体腔液などでもよい。検体中に含有される被検物質としては、例えば、核酸、蛋白質、アミノ酸、糖質、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などである。複合体としては、例えば、腫瘍マーカー、シグナル伝達物質、ホルモンなどでもよい。
【００２０】
図２に示すように、蛍光検出装置１００は、装着部１０１、検体処理部２０、測定部３０、制御部４０等を備えている。装着部１０１には、分析チップ１０が装着される。検体処理部２０は、ノズルチップＮＣを用いて検体容器ＣＢ（図１参照）内から検体を抽出し、抽出した検体を試薬と混合撹拌した検体溶液を生成する。また、検体処理部２０は、生成した検体溶液を分析チップ１０に注入する。
【００２１】
検体処理部２０は、具体的には、ノズル移動機構、ポンプなどを備えている。ノズル移動機構は、ノズルチップＮＣを上下方向及び左右方向に移動するための機構である。ポンプは、ノズルチップＮＣと配管を介して接続され、検体等の液体の吐出と吸引を行う。
【００２２】
測定部３０は、分析チップ１０における、検体内の被検物質の反応状況を測定することで、被検物質の検体内の濃度などを測定する。測定部３０は、光照射部３１、入射角調整機構３３、蛍光検出部３２等を備えている。
【００２３】
光照射部３１は、分析チップ１０に励起光Ｌを照射する。光照射部３１は、励起光Ｌを照射する。入射角調整機構３３は、分析チップ１０に照射する励起光Ｌの入射角を調整する。蛍光検出部３２は、分析チップ１０において励起光Ｌによって励起された蛍光標識が発する蛍光を検出して蛍光検出信号を制御部４０に出力する。蛍光検出部３２は、フォトダイオード、フォトマルチプライヤ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）イメージセンサなどで構成される。
【００２４】
測定部移動機構３６は、測定部３０を移動させる移動機構である。後述するように、分析チップ１０には、測定対象となる領域が複数設けられており、測定部移動機構３６は、分析チップ１０の複数の領域の測定が可能なように、測定部３０を分析チップ１０に対して移動する。
【００２５】
制御部４０は、蛍光検出装置１００の各部を統括的に制御する。制御部４０には、操作部５１、及び表示部５２が接続されている。また、制御部４０には、各種の計時を行うタイマが内蔵されている。操作部５１は、ボタンや十字キーなどで構成されており、制御部４０に対して、測定開始指示などの操作指示を入力する。また、検体に係る患者情報などの入力も操作部５１を通じて行われる。表示部５２は、例えば、液晶パネルなどで構成されており、測定結果、動作状態を表すステータス、警告などのメッセージを表示する。
【００２６】
制御部４０は、操作部５１からの測定開始指示に従って、検体処理部２０を制御して、検体溶液を分析チップ１０に注入する。そして、測定部移動機構３６や測定部３０を作動させて測定を行う。測定において、制御部４０は、蛍光検出部３２から取得する蛍光検出信号に基づいて、データ分析を行い、分析結果を含む測定結果を表示部５２に出力する。
【００２７】
図３は分析チップ１０の一例を示す模式図である。分析チップ１０は、光透過性の樹脂等の誘電体で形成された本体１１に、注入口１２、排出口１３、試料セル１４Ａ、１４Ｂ、流路１５が形成された構造を有している。注入口１２は流路１５を介して排出口１３に連通している。注入口１２にはノズルチップＮＣが差し込まれる。検体処理部２０は、ノズルチップＮＣを介して検体溶液を流路１５に注入する。試料セル１４Ａ、１４Ｂは検体容器ＣＢ内の検体に混合する蛍光試薬を収容する容器である。蛍光試薬は、例えばｐＨ調整のために、検体内のタンパクなどに吸着しターゲットを乖離させるなどの前処理を行う。なお、試料セル１４Ａ、１４Ｂの開口部はシール部材により封止されており、検体と蛍光試薬とを混合する際にシール部材が穿孔されるようになっている。
【００２８】
また、流路１５内には検体内の被検物質を検出するための反応領域１６が設けられている。反応領域１６には、テスト領域ＴＲおよびコントロール領域ＣＲが形成されている。流路１５において、注入口１２がある側を反応領域１６の上流側とした場合、コントロール領域ＣＲは、テスト領域ＴＲの下流側に設けられている。
【００２９】
テスト領域ＴＲ上には第１抗体が固定されており、いわゆるサンドイッチ方式により標識化された抗体を捕捉する。また、コントロール領域ＣＲには参照抗体が固定されており、コントロール領域ＣＲ上に検体溶液が流れることにより参照抗体が蛍光物質を捕捉する。なお、コントロール領域ＣＲは２つ形成されており、非特異吸着を検出するためのいわゆるネガ型のコントロール領域ＣＲと、検体差による反応性の違いを検出するためのいわゆるポジ型のコントロール領域ＣＲとが形成されている。
【００３０】
そして、測定開始が指示された際、検体処理部２０は図４に示すようにノズルチップＮＣを用いて検体容器ＣＢから検体を吸引する。その後、検体処理部２０は図５に示すように試料セル１４Ａのシール部材を穿孔し試料セル１４Ａ内の試薬に検体を混合及び撹拌させた後、検体溶液を再びノズルチップＮＣを用いて吸引する。この動作を試料セル１４Ｂについても同様に行う。試薬は、第２抗体Ｂ２が蛍光標識Ｆによって標識されたものである。第２抗体Ｂ２は、検体内に存在する被検物質（抗原）Ａに特異的に結合する。そのため、検体と試薬を混合及び撹拌することにより、第２抗体Ｂ２と被検物質（抗原）Ａとの結合により、第２抗体Ｂ２及び蛍光標識Ｆが、被検物質（抗原）Ａの表面に修飾された検体溶液が生成される。
【００３１】
そして、図６に示すように、検体処理部２０は、検体溶液ＳＬを収容したノズルチップＮＣを注入口１２に差し込む。そして、ポンプ２２を作動させてノズルチップＮＣから検体溶液ＳＬを吐出する吐出動作を行うことにより、ノズルチップＮＣ内の検体溶液ＳＬを流路１５に注入する。上述したとおり、この注入口１２からの吐出動作に同期して、排出口１３から大気を吸引してもよい。こうすれば、流路１５内によりスムーズに検体溶液ＳＬを注入することができる。また、検体溶液ＳＬが流路１５に注入された後、ポンプ２２は、吐出と吸引を繰り返して、検体溶液ＳＬを第１方向と第２方向に往復させる。こうした検体溶液ＳＬを往復させることにより、検体が少量の場合でも、被検物質と抗体との特異的結合を効率的に行わせることができる。
【００３２】
なお、検体処理部２０が検体と試薬とを混合した検体溶液ＳＬを流路１５内に供給する場合について例示しているが、流路１５内に予め試薬を充填させておき、検体処理部２０が注入口１２から検体のみを流入させるようにしてもよい。
【００３３】
図７は、分析チップ１０のテスト領域ＴＲおよびコントロール領域ＣＲと、分析チップ１０に対して測定部３０が移動する様子を示す説明図である。テスト領域ＴＲおよび２つのコントロール領域ＣＲは、流路１５における検体溶液ＳＬの流れ方向（Ｘ方向）に沿って配置されている。本体１１には、テスト領域ＴＲおよび２つのコントロール領域ＣＲに対応して、励起光Ｌが入射する入射面を有するプリズム１１Ａが設けられている。
【００３４】
測定部３０において、光照射部３１は、装着部１０１に分析チップ１０が装着された場合に、分析チップ１０のプリズム１１Ａの入射面と対向する位置に配置される。一方、蛍光検出部３２は、分析チップ１０の流路１５の上方において、テスト領域ＴＲやコントロール領域ＣＲと対向する位置に配置され、各領域ＴＲ、ＣＲからの蛍光を検出可能な位置に配置されている。
【００３５】
測定部移動機構３６は、光照射部３１および蛍光検出部３２を、流路１５の流れ方向（Ｘ方向）、すなわち、テスト領域ＴＲ及びコントロール領域ＣＲの配列方向に沿って直線的に移動させる。これにより、測定部３０は、テスト領域ＴＲおよび２つのコントロール領域ＣＲの各領域のそれぞれと対向する位置に選択的に移動して、各領域の反応状況を測定することが可能となる。
【００３６】
図８は、分析チップ１０の反応領域１６と、光照射部３１及び蛍光検出部３２との関係を、Ｘ方向から見た説明図である。なお、図８においてはテスト領域ＴＲに着目して説明するが、コントロール領域ＣＲについても同様である。分析チップ１０の本体１１は、誘電体プレート１７を有している。誘電体プレート１７は、表側の面１７Ａが流路１５の底面を構成し、裏側の面１７Ｂにプリズム１１Ａが設けられる。テスト領域ＴＲ、コントロール領域ＣＲを構成する金属膜１８が形成される。金属膜１８の材料は、本例では金である。誘電体プレート１７とプリズム１１Ａは一体に成形されており、プリズム１１Ａも誘電体である。
【００３７】
誘電体プレート１７において、表側の面１７Ａは、金属膜１８において反応領域に相当するテスト領域ＴＲが設けられる表面とは反対側の裏面と接する主面に相当する。
【００３８】
光照射部３１は、金属膜１８の裏面と接する誘電体プレート１７の表側の面１７Ａの裏側から、プリズム１１Ａを介して励起光Ｌを面１７Ａに入射させる。面１７Ａに対する光軸の入射角θは、全反射条件を満足する臨界角以上の角度である。これにより、励起光Ｌがテスト領域ＴＲやコントロール領域ＣＲの金属膜１８の裏面に照射される。光照射部３１は、例えば、励起光Ｌを発する光源であるＬＤ（Laser Diode）と、励起光Ｌを反射する反射ミラーなどで構成される。反射ミラーは回転移動が可能であり、光照射部３１は、反射ミラーを回転移動させることで、励起光Ｌの入射角θを変化させることが可能である。入射角調整機構３３は、レンズを併用するなどして反射ミラーを回転移動させることで、金属膜１８の裏面における励起光Ｌの照射位置は変えずに、励起光Ｌの入射角を調整する。
【００３９】
光照射部３１により励起光Ｌが金属膜１８の裏面に対して臨界角以上の特定の入射角で入射されることにより、金属膜１８上にエバネッセント波Ｅｗが滲み出し、このエバネッセント波Ｅｗによって金属膜１８の表面に表面プラズモンが励起される。この表面プラズモンにより金属膜１８表面に電界分布が生じ、電場増強領域が形成される。すると、金属膜１８上に固着された第１抗体Ｂ１と結合した蛍光標識Ｆはエバネッセント波Ｅｗにより励起され増強された蛍光Ｌｆを発生する。蛍光検出部３２は、増強された蛍光Ｌｆを受光して、受光した蛍光Ｌｆの光量に応じた蛍光検出信号を出力する。
【００４０】
ここで、表面プラズモン共鳴が生じて、増強された蛍光Ｌｆが極大となる特定の入射角θを共鳴角と呼ぶ。共鳴角は、金属膜１８の表面に接触する検体溶液ＳＬの種類等によって変化する。より具体的には、共鳴角は検体溶液ＳＬの屈折率に応じて変化する。こうした検体溶液ＳＬの種類毎に共鳴角が変化するため、入射角調整機構３３によって励起光Ｌの入射角θが調整される。
【００４１】
図９から図１３は、血清、血漿、及び全血の各種の検体の蛍光Ｌｆのプラズモン増強度と入射角θとの関係を示すグラフである。図９から図１３のプロファイルは、励起光Ｌの波長が６５８ｎｍ、金属膜１８の厚みが３６ｎｍ、金属膜１８の材料が金、かつプリズム１１Ａの材料がＰＭＭＡ（polymethyl methacrylate）の場合の例である。ここで、プラズモン増強度とは、増強が無い場合の蛍光Ｌｆの光量を基準値として、その基準値に対して増強後の蛍光Ｌｆの光量が何倍になっているかを示す指標である。プラズモン増強度は、蛍光検出部３２が検出する蛍光Ｌｆの光量は比例関係にあり、図９から図１３において、縦軸を蛍光Ｌｆの光量としても、入射角θとの関係は同じようなプロファイルとなる。
【００４２】
図１１から図１３は全血のグラフであるが、各グラフは、血液中の血球の割合であるヘマトクリット（ＨＣＴ）の値が異なる。ＨＣＴの平均的な値は、例えば男性と女性で異なるなど、個人差がある。同じ全血でもＨＣＴの値によって共鳴角が変化する。
【００４３】
各グラフにおいては、実線で示す蛍光Ｌｆのプラズモン増強度の曲線に加えて、金属膜１８で反射した励起光Ｌの反射光ＲＬの反射率と入射角θとの関係を示す曲線を破線で示している。励起光Ｌは、プラズモン増強にエネルギが消費されるため、蛍光Ｌｆのプラズモン増強度とは反対に、励起光Ｌの反射光ＲＬは共鳴角付近において大きく減衰し、反射率は極小値を示す。
【００４４】
図９から図１３の各グラフにおいて、蛍光Ｌｆのプラズモン増強度がピーク値を示して極大となる入射角θが共鳴角として特定される。各グラフにおいて、共鳴角を縦方向に延びる破線の直線で示す。図９に示す血清の共鳴角は７２．４°であり、図１０に示す血漿の共鳴角は７３．６°である。図１１に示す全血（ＨＣＴ＝３６％）の共鳴角は７６．８６°であり、図１２に示す全血（ＨＣＴ＝４０％）の共鳴角は７９．２°であり、図１３に示す全血（ＨＣＴ＝８０．８２°）の共鳴角は８０．８２°である。
【００４５】
入射角調整によって、図９から図１３の各グラフに示すような、蛍光Ｌｆのプラズモン増強度が極大値を示す共鳴角が特定される。
【００４６】
図８において、制御部４０は、共鳴角特定部４１と、判定部４２、及びメモリ４３を有している。制御部４０は、入射角調整機構３３を制御して、光照射部３１が照射する励起光Ｌの入射角を変化させて、蛍光検出部３２が検出する蛍光Ｌｆが極大となる共鳴角を特定する。判定部４２は、共鳴角特定部４１が特定した共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する。メモリ４３内には、判定に使用するための判定用データ６１が格納されている。制御部４０は、判定部４２が、共鳴角が許容範囲内に存在しないと判定した場合に異常を警告する警告部として機能する。
【００４７】
入射角調整において、より具体的には、制御部４０は、図１４に示すような処理を行う。入射角調整機構３３によって励起光Ｌが変化すると、各入射角に応じた蛍光検出信号が蛍光検出部３２から共鳴角特定部４１に入力される。共鳴角特定部４１は、各入射角に応じた蛍光検出信号に基づいて、実測プロファイルを生成する。この実測プロファイルは、図９から図１３に示したようなプラズモン増強度と入射角θとの関係を示すプロファイルと相似である。こうした実測プロファイルを生成することにより、プラズモン増強度が極大となる共鳴角や極大値の実測値が特定される。こうした実測プロファイルのデータは判定部４２に入力される。
【００４８】
なお、共鳴角の特定に際して、例えば、分析チップ１０の装着姿勢が適正姿勢から大きく逸脱しているような場合は、実測したプロファイルにおいてピーク値が存在せず、共鳴角が特定できない場合もある。この場合には、共鳴角特定部４１は、その旨を判定部４２に出力する。
【００４９】
一方、メモリ４３内には、図１５に示すような判定用データ６１が格納されている。判定用データ６１は、図９から図１３に示したプラズモン増強度と入射角θとの関係を示す理論的なプロファイルデータである。このプロファイルデータには、図９から図１３に示した共鳴角や極大値のデータが含まれる。プロファイルデータ１は、血清のデータであり、プロファイルデータ２は血漿のデータである。プロファイルデータ３１から３２は、全血のデータである。また、判定用データ６１には、共鳴角が存在する範囲として許容される許容範囲として、予め設定された許容範囲ＲＧを示すデータが含まれる。許容範囲ＲＧのデータも、各プロファイルデータに応じて、許容範囲ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３１〜３３が格納されている。
【００５０】
判定部４２には、操作部５１から検体の種類（血清、血漿など）を表す検体種類情報が入力される。判定部４２は、メモリ４３にアクセスして、検体種類情報に基づいて、判定用データ６１の中から検体種類に対応するプロファイルデータと許容範囲のデータを読み出す。例えば、判定部４２は、検体種類情報が血清の場合には、判定用データ６１内から血清のプロファイルデータと許容範囲のデータを読み出す。そして、判定部４２は、実測プロファイルと、検体の種類に応じて用意された判定用データ６１であるプロファイルデータとをデータ照合して、実測した共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する。
【００５１】
分析チップ１０が装着部１０１に適正な姿勢で装着されている場合には、実測した共鳴角は、理論的なプロファイルデータと一致するはずである。しかし、装着不良などが生じている場合には、実測した共鳴角が理論的なプロファイルデータから外れてしまうおそれがある。このような状態で測定した場合には、測定結果の信頼性が確保できない。
【００５２】
そのため、判定部４２は、実測した共鳴角が予め設定された許容範囲内に存在しない場合には、異常という判定結果を出力し、許容範囲内に存在する場合には正常という判定結果を出力する。制御部４０は、判定結果が異常の場合には、その判定結果を表示部５２に出力して異常である旨を警告する。なお、警告は音声で行ってもよい。
【００５３】
また、上述したとおり、分析チップ１０の装着姿勢が適正姿勢から大きく外れている場合は共鳴角が特定できない場合もある。その場合には、共鳴角特定部４１からその旨が判定部４２に入力される。この場合も、判定部４２は異常という判定結果を出力して、制御部４０は異常である旨を警告する。
【００５４】
以下、上記構成による作用について、図１６に示すフローチャートを参照しながら説明する。蛍光検出装置１００を用いて分析を行う際は、まず、ステップ（Ｓ）１００１が実行されて、分析チップ１０及び検体が収容された検体容器ＣＢが蛍光検出装置１００にセットされる。分析チップ１０は、装着部１０１に装着される。
【００５５】
次に、操作部５１を通じて、例えば、患者情報などの検体情報が入力され、制御部４０は、入力された検体情報を受け付ける（Ｓ１００２）。検体情報には、検体の種類を表す検体種類情報も含まれる。制御部４０は、操作部５１からの測定開始指示の入力を待機する（Ｓ１００３）。測定開始指示が入力されると（Ｓ１００３でＹ）、制御部４０は、検体処理部２０の作動を開始させる。検体処理部２０は、図４に示したように、ノズルチップＮＣで検体容器ＣＢから検体を吸引する。そして、図５に示したように、吸引した検体をノズルチップＮＣから試料セル１４Ａに注入して、第２抗体Ｂ２と蛍光標識Ｆとを含む蛍光試薬と検体溶液ＳＬを混合して、検体溶液ＳＬを生成する。
【００５６】
そして、検体処理部２０は、ノズルチップＮＣの先端を分析チップ１０の注入口１２に差し込み、生成した検体溶液ＳＬを流路１５に注入する（Ｓ１００４）。検体処理部２０は、検体溶液ＳＬを流路１５内で往復動作させて、反応領域１６検体溶液ＳＬを接触させる。このように反応領域１６に対して検体溶液ＳＬを往復させることにより、少量の検体溶液ＳＬで、被検物質（抗原）Ａと第１抗体Ｂ１の反応量を多くすることができる。
【００５７】
制御部４０は、検体溶液ＳＬの往復動作を終了後、光照射部３１の励起光Ｌの入射角調整を開始する（Ｓ１００５）。制御部４０は、光照射部３１の励起光Ｌの入射角θを、予め設定された基準角に合わせる。基準角は、例えば、検体の種類に応じて決められている。そして、制御部４０は、光照射部３１から励起光Ｌを照射した状態で、基準角を基準として入射角θをプラス方向とマイナス方向に所定範囲内で変化させる（Ｓ１００６）。この間、蛍光検出部３２は、反応量に応じた蛍光Ｌｆを検出する。蛍光検出部３２は、検出した蛍光Ｌｆの光量に応じた蛍光検出信号を制御部４０に出力する。
【００５８】
制御部４０において、共鳴角特定部４１は、蛍光検出部３２で検出した蛍光検出信号に基づいて、図１５に示した手順で、プラズモン増強度が極大となる共鳴角を特定する（Ｓ１００７）。共鳴角が特定できない場合は（Ｓ１００７でＮ）、共鳴角特定部４１は判定部４２にその旨を出力し、制御部４０は異常である旨の警告をするエラー処理を実行する（Ｓ１００９）。
【００５９】
一方、共鳴角が特定できた場合は（Ｓ１００７でＮ）、実測プロファイルのデータが判定部４２に入力される。判定部４２は、図１５に示したように、判定用データ６１の中から検体種類に応じたプロファイルデータ及び許容範囲を読み出し、実測プロファイルとデータ照合する。そして、判定部４２は、実測した共鳴角が、予め設定された許容範囲内に存在するか否かを判定する。分析チップ１０の装着不良が生じている場合には、実測した共鳴角が許容範囲から外れてしまう。その場合には（Ｓ１００８でＮ）、判定部４２は、異常という判定結果を出力する。制御部４０は、判定結果が異常の場合には、表示部５２を通じて異常である旨を警告する（Ｓ１００９）。この場合には、測定を行わずに終了する。
【００６０】
一方、判定部４２は、実測した共鳴角が、許容範囲内に存在する場合（Ｓ１００８でＹ）には、正常という判定結果を出力する。制御部４０は、正常という判定結果を受け取った場合は、入射角調整を終了する（Ｓ１０１０）。
【００６１】
入射角調整（Ｓ１０１０）が終了した後、測定が行われる（Ｓ１０１１）。光照射部３１は、特定した共鳴角で励起光Ｌを所定時間照射して、その間、蛍光検出部３２は、蛍光を検出する。こうした蛍光の検出が、測定部３０を移動させながら、テスト領域ＴＲとコントロール領域ＣＲについて行われる。
【００６２】
制御部４０は、テスト領域ＴＲ及びコントロール領域ＣＲのそれぞれで、蛍光検出部３２が検出した蛍光検出信号を分析する。そして、被検物質（抗原）Ａと第２抗体Ｂ２の反応量を算出して、被検物質（抗原）Ａの検体内の濃度を測定して、これを測定結果として出力する（Ｓ１０１２）。測定結果は、表示部５２に表示される他、メモリにデータとして記録される。また、測定結果をプリント出力してもよい。
【００６３】
以上説明したように、本例では、励起光Ｌの入射角調整を行って共鳴角を特定し、特定した共鳴角が許容範囲内に存在しない場合には、異常を警告するため、分析チップ１０の装着不良などに起因する異常を早期にユーザに知らせることができる。これにより、信頼性の無い測定結果を早期に排除できるため、再検査などの手間が軽減される。
【００６４】
また、異常判定は、検体溶液ＳＬを流路１５に注入した状態で行われる。そのため、検体の種類に応じて適切な異常判定を行うことができる。
【００６５】
［第２実施形態］
図１７及び図１８に示す第２実施形態は、共鳴角の特定を反射光ＲＬに基づいて行う例である。その他の構成や処理手順は第１実施形態と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図１７に示すように、第２実施形態には、励起光Ｌが金属膜１８の裏面で反射した反射光ＲＬを受光する光センサ６６が設けられている。光センサ６６は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。光センサ６６は、反射光検出部に相当する。光センサ６６は、反射光ＲＬの光量に応じた反射光検出信号を制御部４０に出力する。
【００６７】
共鳴角特定部４１は、反射光検出信号を取得し、反射光検出信号に基づいて実測プロファイルを生成する。図９から図１３に示したように、反射光ＲＬは、蛍光Ｌｆとは反対に、表面プラズモン共鳴が生じると、大きく減衰する。また、図１８に示すように、反射光ＲＬのプロファイルが示す極小値と、蛍光Ｌｆの極大値には相関関係がある。そのため、反射光ＲＬが極小値を示す入射角θを、蛍光Ｌｆが極大値を示す入射角θに換算する。これにより、プラズモン増強度が極大となる共鳴角を求めることができる。その他の構成及び処理手順は、第１実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００６８】
［変形例１］
上記各実施形態において、検体を希釈せずに使用する例で説明したが、検体として血清や血漿を使用する場合は希釈を行う場合もある。希釈を行う態様としては、手動希釈と自動希釈の２つの態様が考えられる。手動希釈は、蛍光分析装置１００に分析チップ１０を装着する前に、ユーザが手動で検体の希釈を行って、手動希釈が行われた検体を使用する態様である。自動希釈は、蛍光分析装置１００が希釈機能を備えている場合に、分析チップ１０が装着された後に、蛍光分析装置１００が指定された希釈倍率に従って検体の希釈処理を行う態様である。
【００６９】
検体を希釈して測定を行う場合には、図１９に示すように、希釈倍率に応じてプロファイルデータを用意しておくとよい。図１９に示すように、希釈倍率によって共鳴角が変化する。例えば、血清の場合には、希釈無しの場合の共鳴角が７２．０４°に対して、希釈倍率が１０倍の場合は、共鳴角が７１．７０°に変化する。また、血清の場合には、希釈無しの場合の共鳴角が７３．６０°であるのに対して、希釈倍率が１０倍になると、共鳴角が７１．６８°に変化する。このように、共鳴角が変化すると、共鳴角が許容範囲内に存在するか否かの判定にも影響するため、希釈倍率毎にプロファイルデータを用意しておくとよい。
【００７０】
この場合には、ユーザによって入力された希釈倍率に基づいてプロファイルデータが選択される。自動希釈の場合には、希釈処理を行うために希釈倍率が入力される。手動希釈の場合は、ユーザが操作部５１から検体種類情報を入力する際に、検体の種類に加えて、希釈倍率も入力する。こうして入力された希釈倍率がプロファイルデータの選択に用いられる。なお、図１９の例では、血清と血漿のどちらも、希釈倍率が１０倍の場合と１００倍の場合は、共鳴角に変化が無いので、この場合には、プロファイルデータを別々に用意しなくてもよい。
【００７１】
また、このように検体を希釈して使用する場合は、特定した共鳴角が予め設定した許容範囲内に存在するかを判定することで、検体溶液ＳＬの希釈倍率が適正では無い場合も異常として検出することが可能となる。というのも、分析チップ１０が適正に装着されており、装着不良が無い場合でも、検体溶液ＳＬの希釈倍率が適正で無い場合には、共鳴角が許容範囲外になると考えられるためである。希釈倍率が不適正になるケースの原因としては、例えば、手動希釈の場合には、ユーザの希釈ミスと考えられ、自動希釈の場合は装置の希釈機能の不良が考えられる。
【００７２】
上記実施形態で示したとおり、異常判定は、検体溶液ＳＬを流路１５に注入した状態で行われる。そのため、検体溶液ＳＬの希釈倍率の異常の判定も行うことができる。
【００７３】
［変形例２］
また、上記各実施形態においては、共鳴角のみで異常判定を行っているが、共鳴角に加えて、極大値を考慮して異常判定を行ってもよい。
【００７４】
「許容範囲の具体例」
図２０から図２３を参照しながら、共鳴角の許容範囲ＲＧの求め方や数値の具体例を説明する。図２０から図２３に示す例は、血液検査において、検査項目としてＴＳＨ（Thyroid Stimulating Hormone:甲状腺刺激ホルモン）の濃度を測定する場合の許容範囲ＲＧの求め方及び数値の例である。
【００７５】
まず、図２０に示すように、ＴＳＨの濃度がそれぞれ、０．２５ｎｇ／ｍＬ、０．４５ｎｇ／ｍＬ、０．７４ｎｇ／ｍＬの検体の測定例を用意する。ＴＳＨ測定例は、測定時間と蛍光検出信号の信号値（以下、蛍光信号値と呼ぶ）との関係を示すものである。ＴＳＨの濃度が高いほど、また、測定時間が長いほど、蛍光信号値（digit）は高くなる。
【００７６】
図２１は、図２０のＴＳＨ濃度の測定例の各グラフの傾きを、単位時間当たりの蛍光信号値であるレート信号（digit／分）として求めて、求めたレート信号を各濃度についてプロットしたグラフである。図２１のグラフは、実際の測定に際して、蛍光検出部３２が出力する蛍光検出信号からレート信号を把握し、把握したレート信号に基づいてＴＳＨ濃度を算出する際に用いられるものであり、検量線と呼ばれる。
【００７７】
図２１に示す検量線のグラフから明らかなとおり、レート信号が大きいほどＴＳＨ濃度が高く、ＴＳＨ濃度が高いほど、検量線の傾きはきつくなる。これはすなわち、ＴＳＨ濃度が高い領域ほど、蛍光信号値の僅かな変化がＴＳＨ濃度に大きな影響を及ぼすことを意味する。蛍光信号値は、励起光Ｌの入射角θの変化で大きく変化する。結局、理論的な共鳴角に対する入射角θのずれが同じ場合には、ＴＳＨ濃度が高い領域ほど、ＴＳＨ濃度の誤差として大きく現れることになる。そのため、ＴＳＨ濃度が高い領域ほど、許容範囲ＲＧは狭くする必要がある。
【００７８】
図２２は、測定結果であるＴＳＨ濃度を評価する評価基準を示す表である。図２２において、ＴＳＨ濃度の適正範囲と認められる基準値の範囲は、０．４４ｎｇ／ｍＬ〜４．９５ｎｇ／ｍＬであり、その範囲外になると、ＴＳＨ濃度の上昇や下降が認められて不適正と評価される。
【００７９】
上述したとおり、図２１に示す検量線の上記の考察から、ＴＳＨ濃度の高い領域ほど、入射角θのずれが測定結果の誤差に与える影響が大きい。そのため、ＴＳＨ濃度の適正範囲において、入射角θのずれが同じ場合に、誤差が最も大きくなるワーストケースである、上限値４．９５ｎｇ／ｍＬの場合を基準に許容範囲ＲＧを求める。
【００８０】
ＴＳＨ濃度の誤差として許容される範囲を例えば±５％に設定し、上限値４．９５ｎｇ／ｍＬの場合について、所定の計算式に従って、ＴＳＨ濃度の誤差原因となるレート信号の誤差の許容範囲を求めると、例えば、±２．２％という範囲が得られる。レート信号の誤差は、プラズモン増強度の誤差に対応する。そして、この±２．２％という誤差の許容範囲が、入射角θのずれの許容範囲ＲＧに換算される。
【００８１】
図２３は、プラズモン増強度が±２．２％ずれる場合の入射角θのずれの角度を計測した結果を示す。図２３において、最もシビアな値は、血清の場合の−０．４６°という値である。この結果から、許容範囲ＲＧが±０．４６°の範囲に設定される。
【００８２】
判定部４２は、例えば、実測して特定された共鳴角と、プロファイルデータから読み出した理論的な共鳴角との差が±０．４６°の範囲内であれば、正常と判定し、範囲外の場合は異常と判定する。より具体的には、検体が血清の場合の理論的な共鳴角は７２．０４°である（図１５参照）。この場合は、実測して特定された共鳴角が７１．５８°〜７２．５０°の範囲であれば、正常と判定され、その範囲外の場合は異常と判定される。
【００８３】
なお、本例では、複数種類の検体のうち最もシビアな値を、すべての検体の許容範囲ＲＧとして設定しているが、もちろん、図１５に示す許容範囲ＲＧ１、ＲＧ２・・・のように、検体毎に許容範囲ＲＧの値を設定してもよい。
【００８４】
図２０〜図２３の例は、許容範囲の求め方の１例であり、他の方法で求めてもよい。また、図２０〜図２３の例は、ＴＳＨ濃度を測定する場合の例であり、他の検査項目の値を測定する場合や、血液以外の検体を測定する場合には、適正な許容範囲が変化する可能性があるのはもちろんである。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各実施形態や各変形例の組み合わせなど、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。
【００８６】
上記各実施形態において、例えば、制御部４０などの電気信号の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。
【００８７】
各種のプロセッサには、ＣＰＵ、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array) 等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。
【００８８】
１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。
【００８９】
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。
【００９０】
また、上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００９１】
１１  本体
１１Ａ  プリズム
１２  注入口
１３  排出口
１４Ａ、１４Ｂ  試料セル
１５  流路
１５Ａ、１５Ｂ  断面積変化部
１６  反応領域
１７  誘電体プレート
１７Ａ  表側の面
１７Ｂ  裏側の面
１８  金属膜
２０  検体処理部
２６  配管
３０  測定部
３１  光照射部
３２  蛍光検出部
３３  入射角調整機構
３６  測定部移動機構
４０  制御部
４１  共鳴角特定部
４２  判定部
４３  メモリ
５１  操作部
５２  表示部
６１  判定用データ
６６  光センサ
１００  蛍光検出装置
１０１  装着部
Ａ  被検物質（抗原）
Ｂ１  第１抗体
Ｂ２  第２抗体
ＣＢ  検体容器
ＣＲ  コントロール領域
Ｅｗ  エバネッセント波
Ｆ  蛍光標識
Ｌ  励起光
Ｌｆ  蛍光
ＮＣ  ノズルチップ
ＲＬ  反射光
ＲＧ  許容範囲
ＳＬ  検体溶液
ＴＲ  テスト領域
θ  入射角
【図１】
2019066204.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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