(57)【要約】【課題】受光センサーの感度を迅速に安定させることが可能なイムノアッセイ分析方法およびイムノアッセイ分析装置を提供する。【解決手段】ＳＰＦＳ装置１００において、受光センサー１２７によりシグナル光としての蛍光を測定する前に、予め一定時間、受光センサー１２７の受光面に事前光照射を行う。この際、事前光照射における当該受光面上での受光スポットが、シグナル測定時の当該受光面上でのスポットを内包するように事前光照射を行う。当該事前光照射により、受光センサー１２７の感度を迅速に安定させることが可能となり、ＳＰＦＳ装置１００のウォーミングアップ時間の短縮および蛍光の測定における受光センサー１２７の出力値の定量性の向上が可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光物質で標識された被検出物質が配置された分析チップを測定位置に配置して励起光を照射し、励起された前記蛍光物質から放出された蛍光を受光センサーにより検出することで、前記被検出物質の量を測定するイムノアッセイ分析方法において、
前記蛍光物質からの蛍光を検出する前に、前記受光センサーの受光面に光Ａを照射する照射工程を含み、
前記受光面における前記光Ａの入射領域を第一のスポット、前記受光面における前記蛍光の入射領域を第二のスポットとしたときに、前記第一のスポットは前記第二のスポットよりも大きい、イムノアッセイ分析方法。
【請求項２】
前記分析チップを、前記測定位置から移動させる工程をさらに含み、
前記分析チップを前記測定位置から退避させた後に、前記受光面に前記光Ａを照射する、請求項１に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項３】
前記分析チップを前記測定位置から退避させた後に、前記測定位置にスポット拡大手段を配置させる工程を含み、
前記励起光の光源から出射された前記励起光が、前記測定位置に配置された前記スポット拡大手段を通してビーム径が拡がり、前記光Ａとして前記受光面に入射して前記受光面上で前記第一のスポットを形成する、請求項２に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項４】
前記励起光の光源とは別の光源が前記光Ａを出射し、前記光Ａが前記受光面上で前記第一のスポットを形成する、請求項２に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項５】
前記測定位置に前記分析チップを配置する工程と、
前記被検出物質が配置された前記分析チップに前記励起光を照射してアッセイブランク値を測定する工程と、
前記分析チップ中の前記被検出物質に蛍光物質を結合させる工程と、
前記蛍光物質と結合した前記被検出物質が配置された前記分析チップに前記励起光を照射して前記蛍光を検出する工程と、を含み、
前記アッセイブランク値を測定する工程の開始前、および、前記アッセイブランク値を測定する工程終了後かつ前記蛍光を検出する工程の開始前、のいずれか一方または両方で、前記受光センサーの受光面に前記光Ａを照射して前記照射工程を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項６】
前記照射工程における前記受光センサーの出力値を検出し、前記出力値が安定した後に、前記アッセイブランク値または前記蛍光を検出する、請求項５に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項７】
前記光Ａの強度は、前記アッセイブランク値の測定で出射される前記励起光の強度の０．１〜１０倍である、請求項５または６に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項８】
前記照射工程における前記受光センサーの出力値を検出し、前記出力値が安定した後に、前記出力値と前記出力値の設定値とを比較して、前記受光センサーの感度を補正する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項９】
前記分析チップは、金属膜を一面に有するプリズムを含み、
前記イムノアッセイ分析方法は、
前記被検出物質が配置された前記金属膜に向けて、表面プラズモン共鳴を発生させる入射角で、前記プリズムを介して前記励起光を照射し、
前記表面プラズモン共鳴に基づく局在場光により前記被検出物質を標識した蛍光物質を励起させ、
前記励起により発生する前記蛍光を前記受光センサーにより検出する表面プラズモン共鳴蛍光分析方法である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のイムノアッセイ分析方法。
【請求項１０】
被検出物質が配置された分析チップを測定位置に配置して励起光を照射し、前記被検出物質を標識する蛍光物質を励起させ、励起された蛍光物質から発生する蛍光を検出することで、前記被検出物質の量を測定するイムノアッセイ分析装置において、
前記励起光を出射するための光源と、
前記蛍光を受光するための受光センサーと、
前記受光センサーに光Ａを照射するための光照射装置と、を有し、
前記受光センサーの受光面における前記光Ａの入射領域を第一のスポット、前記受光面における前記蛍光の入射領域を第二のスポットとしたときに、前記光照射装置は、前記第一のスポットが前記第二のスポットよりも大きくなるように、前記受光センサーに前記光Ａを照射する、
イムノアッセイ分析装置。
【請求項１１】
前記光照射装置は、前記光源が出射した前記励起光が前記受光面に入射し、前記受光面上で前記第一のスポットを形成し前記光Ａとなるようにビーム径を拡げるスポット拡大手段である、請求項１０に記載のイムノアッセイ分析装置。
【請求項１２】
前記光照射装置は、前記受光面上で前記第一のスポットを形成する、前記励起光の光源とは別の光源Ａである、請求項１０に記載のイムノアッセイ分析装置。
【請求項１３】
前記測定位置または前記被検出物質を前記分析チップに供給するための位置に、前記分析チップを搬送するための搬送装置をさらに有する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のイムノアッセイ分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微弱光をより速く、かつ高い定量性で検出可能な、イムノアッセイ分析方法およびイムノアッセイ分析装置に関し、特に、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）を利用して試料液中に含まれる被検出物質を検出する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置、および表面プラズモン共鳴蛍光分析方法に好適なイムノアッセイ分析方法およびイムノアッセイ分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどの生体物質を検出する測定において、わずかな量の被検出物質を迅速に検出できれば、即時に患者の状態を把握し治療を行うことが可能となる。このため、わずかな量の被検出物質に起因する微弱な光を、迅速にかつ高感度で検出する分析方法および分析装置が求められている。当該被検出物質を高感度で検出する１つの方法として、表面プラズモン共鳴蛍光分析（表面プラズモン励起増強蛍光分光（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）：ＳＰＦＳ）法が知られている。
【０００３】
ＳＰＦＳ法は、金や銀などからなる金属膜が所定の面上に形成されたプリズムを用いる。そして、励起光を表面プラズモン共鳴が生じる角度でプリズムを介して金属膜に照射側することで、金属膜表面上に局在場光を発生させることができる。この局在場光により金属膜上に存在する被検出物質、あるいは被検出物質を標識する蛍光物質が選択的に励起され、励起された被検出物質あるいは蛍光物質から放出された蛍光を検出することで、上記被検出物質の存在やその量の検出が可能である。
【０００４】
微弱な光を高い定量性で検出するためには、高感度な受光センサーを用いることが欠かせない。当該受光センサーとして、光電子増倍管（Photomultiplier：ＰＭＴ）およびアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いられる（例えば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３８７７２号公報
【特許文献２】特開２００９−２４４０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の測定方法では、励起光の光源に、国家基準にトレーサブルな単位面積当たりの光量を有する光源を用いている。一般に、励起光の光源や受光センサーなどは、温度や湿度などの環境の変化の影響を受ける。このため、上記の測定方法では、実際には、環境が変動しても定量性が確保できることが必要である。単に上記のトレーサブルな光源を用いるだけでは、環境が一定の場合の定量性は確保されるが、環境が変化する場合の定量性は確保されないことがある。
【０００７】
特許文献２に記載の検出方法では、被検出物質の検出領域に、励起光とは異なる参照光を照射し、検出光量を補正している。このような補正方法は、被検出物質個々のバラツキを含めて検出光量を直接的に補正するには好ましい。しかしながら、被検出物質に照射する光の光量が大きくなり、被検出物質の光による劣化や解離などによるシグナル値の減少の懸念がある。
【０００８】
また、特許文献１および２のいずれの実施例においても、受光センサーの感度を、迅速に安定させる手段には言及しておらず、受光センサーそのものの定量性が確保されているか不明である。
【０００９】
本発明は、受光センサーの感度を迅速に安定させることが可能なイムノアッセイ分析方法およびイムノアッセイ分析装置を提供することを目的とする。また、本発明は、感度の安定性が保たれる、より定量性の高いイムノアッセイ分析方法およびイムノアッセイ分析装置を提供することをさらなる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、蛍光物質で標識された被検出物質が配置された分析チップを測定位置に配置して励起光を照射し、励起された上記蛍光物質から放出された蛍光を受光センサーにより検出することで、上記被検出物質の量を測定するイムノアッセイ分析方法において、上記蛍光物質からの蛍光を検出する前に、上記受光センサーの受光面に光Ａを照射する照射工程を含み、上記受光面における上記光Ａの入射領域を第一のスポット、上記受光面における上記蛍光の入射領域を第二のスポットとしたときに、上記第一のスポットは上記第二のスポットよりも大きい、イムノアッセイ分析方法、を提供する。
【００１１】
また、本発明は、被検出物質が配置された分析チップを測定位置に配置して励起光を照射し、上記被検出物質を標識する蛍光物質を励起させ、励起された蛍光物質から発生する蛍光を検出することで、上記被検出物質の量を測定するイムノアッセイ分析装置において、上記励起光を出射するための光源と、上記蛍光を受光するための受光センサーと、上記受光センサーに光Ａを照射するための光照射装置と、を有し、上記受光センサーの受光面における上記光Ａの入射領域を第一のスポット、上記受光面における上記蛍光の入射領域を第二のスポットとしたときに、上記光照射装置は、上記第一のスポットが上記第二のスポットよりも大きくなるように、上記受光センサーに上記光Ａを照射する、イムノアッセイ分析装置、を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、受光センサーの受光面における広い入射領域に上記光Ａが照射される。このため、受光センサーの感度が迅速に安定化される。シグナル光として検出される蛍光は、上記受光面における上記感度が安定化された部分で必ず検出されるので、安定化した受光センサーによって、高い定量性で被検出物質を検出することが可能である。また、受光センサーの安定化を、被検出物質の調製などと並行すれば、分析装置のウォーミングアップの時間のさらなる短縮が可能であり、かつ、上記蛍光の測定における受光センサーの出力値の定量性のさらなる向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＳＰＦＳ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】受光センサーの感度を安定化しているときの上記ＳＰＦＳ装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】上記ＳＰＦＳ装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】受光センサーの受光面における入射領域を模式的に示す図である。
【図５】受光センサーの感度を安定化しているときの上記ＳＰＦＳ装置の他の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るイムノアッセイ分析方法は、分析チップに励起光を照射し、分析チップに配置された被検出物質を標識する蛍光物質の励起によって発生する蛍光を受光センサーにより検出することで、前記被検出物質の量を測定する。上記イムノアッセイ分析方法の例には、表面プラズモン共鳴蛍光分析（ＳＰＦＳ）法が含まれる。以下、本発明の実施の一形態として、ＳＰＦＳ法による実施形態を説明する。まず、本発明の一実施形態に係る表面プラズモン共鳴蛍光分析装置（以下「ＳＰＦＳ装置」とも言う）を説明する。
【００１５】
＜ＳＰＦＳ装置＞
図１は、本発明の一実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００の構成を示す模式図である。ＳＰＦＳ装置１００は、誘電体プリズム上の金属膜に対して励起光を表面プラズモン共鳴が生じる角度で入射することで、金属膜表面上に局在場光（一般に「増強されたエバネッセント波」または「増強電場」とも呼ばれる）を発生させることができる。この局在場光により金属膜上に配置された被検出物質を標識する蛍光物質が選択的に励起され、蛍光物質から放出された蛍光の光量を検出することで、被検出物質の濃度または量を検出する。
【００１６】
ＳＰＦＳ装置１００は、図１に示されるように、励起光学系ユニット１１０、受光光学系ユニット１２０、送液ユニット１３０、分析チップ移動機構１４０、スポット拡大手段１５０および制御部１６０から構成される。ＳＰＦＳ装置１００は、被検出物質の測定では、不図示のチップホルダーに分析チップ１０を装着した状態で使用される。そこで、分析チップ１０について先に説明し、その後にＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。
【００１７】
分析チップ１０は、図１に示されるように、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有するプリズム２０と、成膜面２２に形成された金属膜３０と、成膜面２２または金属膜３０上に配置された流路蓋４０とを有する。通常、分析チップ１０は、分析のたびに交換される。分析チップ１０は、好ましくは、各片の長さが数ｍｍ〜数ｃｍである構造物であるが、「チップ」の範疇に含まれないより小型の構造物またはより大型の構造物であってもよい。
【００１８】
プリズム２０は、励起光αに対して透明な誘電体からなる。プリズム２０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有する。入射面２１は、励起光学系ユニット１１０からの励起光αをプリズム２０の内部に入射させる。成膜面２２の上には、金属膜３０が形成される。プリズム２０の内部に入射した励起光αは、金属膜３０で反射する。より具体的にはプリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）で反射する。出射面２３は、金属膜３０で反射した励起光αをプリズム２０の外部に出射させる。
【００１９】
プリズム２０の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム２０の形状は、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面２２であり、一方の脚に対応する面が入射面２１であり、他方の脚に対応する面が出射面２３である。底面となる台形は、等脚台形であることが好ましい。これにより、入射面２１と出射面２３とが対称になり、励起光αのＳ波成分がプリズム２０内に滞留しにくくなる。
【００２０】
入射面２１は、励起光αが励起光学系ユニット１１０に戻らないように形成される。励起光αが励起光源であるレーザーダイオードに戻ると、レーザーダイオードの励起状態が乱れてしまい、励起光αの波長や出力が変動してしまうからである。そこで、理想的な増強角を中心とする走査範囲において、励起光αが入射面２１に垂直に入射しないように、入射面２１の角度が設定される。たとえば、入射面２１と成膜面２２との角度および成膜面２２と出射面２３との角度は、いずれも約８０°である。
【００２１】
なお、分析チップ１０の設計により共鳴角（その極近傍にある電場増強角）が凡そ決まる。設計要素は、プリズム屈折率、金属の屈折率、金属の膜厚、金属の消衰係数、励起波長などである。被検出物質によって共鳴角がシフトするが、その量は数度未満である。
【００２２】
プリズム２０は、複屈折特性を少なからず有する。プリズム２０の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。プリズム２０の材料は、好ましくは、屈折率が１.４〜１.６であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。
【００２３】
金属膜３０は、プリズム２０の成膜面２２上に形成されている。これにより、成膜面２２に全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜３０中の自由電子との間で相互作用、すなわち表面プラズモン共鳴が生じ、金属膜３０の表面上に局在場光を生じさせることができる。
【００２４】
金属膜３０の素材は、表面プラズモン共鳴を生じさせる金属であれば特に限定されない。金属膜３０の素材の例には、金、銀、銅、アルミ、これらの合金が含まれる。本実施の形態では、金属膜３０は、金薄膜である。金属膜３０の形成方法は、特に限定されない。金属膜３０の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、メッキが含まれる。金属膜３０の厚みは、特に限定されないが、３０〜７０ｎｍの範囲内が好ましい。
【００２５】
また、図１では図示しないが、金属膜３０のプリズム２０と対向しない面には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定されていてもよい。捕捉体を固定することで、被検出物質を選択的に検出することが可能となる。たとえば、捕捉体は、金属膜３０上の所定の領域に均一に固定されている。捕捉体の種類は、被検出物質を捕捉することができれば特に限定されない。たとえば、捕捉体は、被検出物質に特異的な抗体またはその断片である。
【００２６】
流路蓋４０は、金属膜３０のプリズム２０と対向しない面上に（後述する流路を隔てて）配置されている。金属膜３０がプリズム２０の成膜面２２の一部にのみ形成されている場合は、流路蓋４０は、成膜面２２上に（後述する流路を隔てて）配置されていてもよい。流路蓋４０は、金属膜３０（およびプリズム２０）と共に、被検出物質の溶液などの試料液や、蛍光物質の溶液および洗浄液などの薬液が流れる流路を形成する。捕捉体は、不図示の流路内に露出している。流路の両端は、流路蓋４０の上面に形成された不図示の注入口および排出口）とそれぞれ接続されている。流路内へ試料液が注入されると、流路内において、上記試料液は捕捉体に接触する。
【００２７】
流路蓋４０は、金属膜３０上から放出された光（プラズモン散乱光および蛍光）に対して透明な材料からなる。流路蓋４０の材料の例には、樹脂が含まれる。これらの光を受光光学系ユニット１２０に導くことができれば、流路蓋４０は、少なくとも、蛍光物質からの蛍光を外部に取り出す面が、光学的に透明であれば、流路蓋４０の一部は、不透明な材料で形成されていてもよい。流路蓋４０は、例えば、両面テープや接着剤による接着や、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などにより金属膜３０またはプリズム２０に接合されている。
【００２８】
このように構成される分析チップ１０は、流路内に直接もしくは流路内での反応により蛍光物質が供給される。そして金属膜３０上に蛍光物質が供給された分析チップは、このチップホルダーに所定の姿勢で設置、保持される。
【００２９】
励起光学系ユニット１１０は、プリズム２０を介して金属膜３０に向けて励起光αを照射する。励起光学系ユニットは、例えば、光源ユニット１１１、角度走査機構１１２および光源制御部１１３によって構成される。ここで、「励起光」とは、蛍光物質を直接または間接的に励起させる光である。たとえば、励起光αは、プリズムを介して金属膜３０に向けて表面プラズモン共鳴が生じる角度で照射されて金属膜３０表面上に局在場光を生じさせる光であり、この局在場光により蛍光物質を間接的に励起させる光である。
【００３０】
光源ユニット１１１は、コリメートされ、かつ波長および光量が一定の励起光αを、金属膜３０表面における照射スポットの形状が略円形となるように出射する。光源ユニット１１１は、例えば、励起光の光源、ビーム整形光学系、ＡＰＣ機構および温度調整機構（いずれも不図示）を有する。励起光αの光源は、例えば、レーザーダイオード（以下「ＬＤ」とも言う）である。
【００３１】
上記ＬＤは、チップホルダーに保持された分析チップ１０の入射面２１に向けて励起光α（シングルモードレーザー光）を出射する。より具体的には、光源ユニット１１１は、分析チップ１０の金属膜３０に対して励起光αが表面プラズモン共鳴を生じる角度で、金属膜３０に対するＰ波のみを入射面２１に向けて出射する。
【００３２】
なお、光源ユニット１１１に含まれる光源の種類は、特に限定されず、ＬＤでなくてもよい。光源の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。
【００３３】
光源ユニット１１１における上記ビーム整形光学系は、例えば、コリメーター、バンドパスフィルター、直線偏光フィルター、半波長板、スリットおよびズーム手段によって構成される。ビーム整形光学系は、上記の構成要素の全てによって構成されていてもよいし、一部によって構成されていてもよい。コリメーターは、ＬＤから出射された励起光αをコリメートする。ＬＤは、射出状態で既に形状が扁平であり、且つ偏光方向が概ね一方に偏っている。コリメート化しても、該ＬＤは、全反射条件（浅い角度）で照射される位置において照射面が円形になるように、短軸側から入射するように保持されている。
【００３４】
バンドパスフィルターは、光源ユニット１１１からの励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。光源ユニット１１１からの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているためである。直線偏光フィルターは、光源ユニット１１１からの励起光αを完全な直線偏光の光にする。半波長板は、金属膜３０にＰ波成分が入射するように励起光αの偏光方向を調整する。スリットおよびズーム手段は、金属膜３０表面における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光αのビーム径や輪郭形状などを調整する。
【００３５】
光源ユニット１１１における上記ＡＰＣ機構は、コリメートされた後の励起光αから分岐させた光の光量を不図示のフォトダイオードなどで検出し、励起光αの光量が一定になるように、回帰回路で投入エネルギーを制御することで、出力を一定に制御している。
【００３６】
光源ユニット１１１における上記温度調整機構は、例えば、ヒーターやペルチェ素子などである。ＬＤの出射光の波長およびエネルギーは、温度によって変動する。このため、温度調整機構でＬＤの温度を一定に保つことにより、当該波長を一定に制御する。
【００３７】
角度走査機構１１２は、金属膜３０（プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２））への励起光αの入射角を調整する。角度走査機構１１２は、プリズム２０を介して金属膜３０（成膜面２２）の所定の位置に向けて所定の入射角で、励起光αを照射するために、励起光αの光軸とチップホルダーとを相対的に回転させる。
【００３８】
たとえば、角度走査機構１１２は、光源ユニット１１１を励起光αの光軸と直交する軸（図１の紙面に対して垂直な軸）を中心として回転させる。このとき、入射角を走査しても金属膜３０（成膜面２２）上での照射位置がほとんど移動しないように、回転軸の位置を設定する。
【００３９】
光源ユニット１１１を入射光軸と直交する軸を回転軸として、光源ユニット１１１を回転（１軸回転）して励起光αの入射角度を走査することで、プリズム２０に、入射角を変えて励起光αを照射する。当該入射角度の走査のための回転を行っても、分析チップ１０の金属膜３０（成膜面２２）上での照射位置がほとんどずれないように上記回転軸の位置を設定する。回転中心の位置を、入射角の走査範囲の両端における２つの励起光αの光軸の交点近傍（成膜面２２上の照射位置と入射面２１との間）に設定することで、照射位置のズレを極小化することができる。
【００４０】
上記走査によりプラズモン散乱光の最大光量を得られる角度が増強角度であり、その増強角度またはその近傍の角度に励起光αの入射角度を設定することで、大きな強度の蛍光を測定することが可能となる。なお、分析チップに付随のプリズムの材質、形状、金属膜厚、流路内の流体の屈折率などにより基本の励起光入射条件が決まるが、流路内の蛍光物質の材質や量、プリズム側の誤差などにより若干条件のゆらぎが発生する。このため、測定毎に最適な増強角度を求めることが好ましい。増強角度は、例えば、小数点第一位まで求められる。
【００４１】
光源制御部１１３は、光源ユニット１１１を構成する前述した各種機器を作動させ、制御し、光源ユニット１１１の出射光の出射を制御する。光源制御部１１３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００４２】
受光光学系ユニット１２０には、金属膜３０（成膜面２２）への励起光αの照射によって生じた蛍光が入射する。受光光学系ユニット１２０は、例えば、受光ユニット１２１、位置切り替え機構１２２およびセンサー制御部１２３によって構成される。
【００４３】
受光ユニット１２１は、分析チップ１０の金属膜（成膜面２２）の法線方向に配置される。受光ユニット１２１は、例えば、第一レンズ１２４、光学フィルター１２５、第二レンズ１２６および受光センサー１２７によって構成される。
【００４４】
第一レンズ１２４は、例えば、集光レンズであり、金属膜３０上から出射される光（例えば、当該光は、蛍光の測定時であれば蛍光を含む）を集光する。第二レンズ１２６は、例えば、結像レンズであり、第一レンズ１２４で集光された光を受光センサー１２７の受光面に再結像させる。両レンズの間の光路は、略平行な光路になっている。光学フィルター１２５は、両レンズの間の位置に配置している。
【００４５】
光学フィルター１２５は、第一レンズ１２４で集光された光のうち、蛍光成分のみを受光センサー１２７に導き、高いＳ／Ｎ比で当該蛍光成分を検出するために、励起光成分（プラズモン散乱光）を除去する。光学フィルター１２５の例には、短波長カットフィルターおよびバンドパスフィルターが含まれる。光学フィルター１２５は、例えば、所定の光成分を反射することで除去する多層膜からなるフィルターであるが、所定の光成分を一般的には吸収することで除去する色ガラスフィルターであってもよい。
【００４６】
受光センサー１２７は、微小濃度の被検出物質からの微弱な蛍光を検出することが可能な、高い感度を有する。受光センサー１２７の例には、光電子増倍管（ＰＭＴ）およびアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）が含まれる。
【００４７】
位置切り替え機構１２２は、光学フィルター１２５の位置を、受光ユニット１２１における光路中の位置または当該光路から外れた位置に切り替える。位置切り替え機構１２２は、例えば、回転駆動部と、光学フィルター１２５を有するターンテーブルやラックアンドピニオンなどの、回転運動によって光学フィルター１２５を上記光路に対して進出、後退させる公知の機構とによって構成される。
【００４８】
センサー制御部１２３は、受光センサー１２７の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１２７の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１２７の感度の変更、などを制御する。センサー制御部１２３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００４９】
送液ユニット１３０は、分析チップ１０に試料液または薬液を供給する。送液ユニット１３０は、例えば、薬液チップ１３１、シリンジポンプ１３２および送液ポンプ駆動機構１３３によって構成される。
【００５０】
薬液チップ１３１は、分析チップ１０に供給されるべき試料液および薬液を収容する容器である。薬液チップ１３１は、通常、試料液および薬液の種類に応じて複数配置される。
【００５１】
シリンジポンプ１３２は、シリンジ１３４と、シリンジ１３４内を往復動作可能なプランジャー１３５とによって構成される。シリンジポンプ１３２は、プランジャー１３５の往復運動によって、試料液または薬液の吸引および排出が定量的に行われる。
【００５２】
シリンジ１３４が交換可能であると、シリンジ１３４の洗浄が不要となる。このため、不純物の混入などの影響を押さえる観点から好ましい。シリンジ１３４が交換可能に構成されていないと、シリンジ１３４内を洗浄する構成をさらに有することにより、シリンジ１３４を交換せずに使用することが可能となる。このため、シリンジ１３４の消費を抑制する観点から好ましい。
【００５３】
送液ポンプ駆動機構１３３は、例えば、プランジャー１３５の駆動装置と、シリンジポンプ１３２の移動装置とによって構成される。
【００５４】
シリンジポンプ１３２の駆動装置は、プランジャー１３５を上記往復運動させるための装置であり、例えば、ステッピングモーターを含む。ステッピングモーターを含む当該駆動装置は、シリンジポンプ１３２の送液量や送液速度を一定に管理し、分析チップ１０の残液量を一定に管理する観点から好ましい。
【００５５】
シリンジポンプ１３２の移動装置は、例えば、シリンジポンプ１３２を、シリンジ１３４の軸方向（例えば垂直方向）と、当該軸方向を横断する方向（例えば水平方向）とに自在に動かす装置である。シリンジポンプ１３２の移動装置は、例えば、ロボットアーム、２軸ステージまたは上下動自在なターンテーブルによって構成される。
【００５６】
送液ユニット１３０は、シリンジ１３４の先端の位置を検出する装置をさらに有することが、シリンジ１３４と分析チップ１０との相対的な高さを一定に調整し、分析チップ１０内での残液量を一定に管理する観点から好ましい。
【００５７】
送液ユニット１３０は、薬液チップ１３１より各種の試料液または薬液を吸引し、後述する分析チップ移動機構１４０で送液操作位置（送液ユニット１３０によって分析チップ１０に対して試料液または薬液が供給または排出される位置）まで搬送された分析チップ１０まで移動し、分析チップ１０における試料液または薬液を収容すべき液収容部にシリンジ１３４の先端部を挿入して、当該試料液または薬液を分析チップ１０に供給する。この際、プランジャー１３５を、分析チップ１０に対して進出、後退する方向、例えば上下方向、に動かすことで、分析チップ１０中の流路内を液が往復し、当該流路内の液が攪拌される。上記の操作を行う観点から、シリンジ１３４が上記液収容部を保護する多層フィルムを貫通した時に、シリンジ１３４によって上記液収容部が密閉されるように、分析チップ１０およびシリンジ１３４が構成されていることが好ましい。
【００５８】
上記の操作により、当該液の濃度の均一化や、分析チップ１０の所定位置への被検出物質の固定化反応の促進などが行われる。反応後の溶液は、再びシリンジポンプ１３２で吸引され、薬液チップ１３１などに排出される。上記の動作の繰り返しにより、各種試料液または薬液による反応や洗浄などを実施し、分析チップ１０の所定位置に、被検出物質が配置される。
【００５９】
分析チップ移動機構１４０は、少なくとも分析チップ１０を、測定位置（より詳しくは、励起光学系ユニット１１０によって励起光αが照射され、発生した蛍光を受光光学系ユニット１２０で検出できる位置）または上記送液操作位置に自在に搬送する。分析チップ移動機構１４０は、例えば、搬送ステージによって構成される。分析チップ１０は、チップホルダーを介して搬送ステージ上に配置される。搬送ステージは、例えば、ステッピングモーターなどで駆動させる。それにより、分析チップ１０は、上記測定位置と上記送液操作位置との間を自在に移動し、また当該位置のそれぞれに正確に固定される。
【００６０】
分析チップ移動機構１４０は、スポット拡大手段１５０を分析チップ１０と同様に有していてもよい。スポット拡大手段１５０は、例えば、分析チップ１０が送液操作位置に配置されたときは測定位置に配置されるように、分析チップ移動機構１４０によって分析チップ１０と入れ違いで測定位置に搬送されることが好ましい。
【００６１】
スポット拡大手段１５０は、光源ユニット１１１が出射した励起光αを、第二のスポットの想定される入射領域を含む第一のスポットとなるようにビーム径を拡大させる。「第一のスポット」とは、スポット拡大手段１５０を介して出射される励起光αの、受光センサー１２７の受光面における入射領域である。「第二のスポット」とは、受光センサー１２７の受光面における蛍光の入射領域である。スポット拡大手段１５０は、例えば、光源ユニット１１１から照射される励起光αが入射する拡散板１５１と入射した励起光αを受光ユニット１２１に向けてビーム径を拡大させる凹レンズ１５２とによって構成される。
【００６２】
制御部１６０は、角度走査機構１１２、光源制御部１１３、位置切り替え機構１２２、センサー制御部１２３、送液ポンプ駆動機構１３３および分析チップ移動機構１４０を駆動させ、制御する。制御部１６０は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００６３】
次に、ＳＰＦＳ装置１００におけるシーケンス制御の一例に基づき、ＳＰＦＳ装置１００によるＳＰＦＳ方法の実施を説明する。
【００６４】
＜基本測定動作＞
制御部１６０は、図３に示されるように、ＳＰＦＳ装置１００を構成する前述の各装置などの電源を入れ、または待機モードから復帰させる（ステップ３０１）。そして、制御部１６０は、分析チップ移動機構１４０により、スポット拡大手段１５０を測定位置に配置させる（ステップ３０２）。また、制御部１６０は、励起光学系ユニット１１０に事前の光照射Ａを行わせる。事前の光照射Ａについては、後に説明する。
【００６５】
一方、送液操作位置では、分析チップ１０の洗浄が必要に応じて行われる。分析チップ１０は、分析チップ１０の流路内に保湿剤が塗布されている場合がある。たとえば、分析チップ１０の金属膜３０上に、被検出物質を捕捉する固相膜が配置されている場合では、当該固相膜での当該被検出物質を捕捉する感度が長期間の固定の間に低下しないよう、通常、当該固相膜に保湿剤が塗布される。当該固相膜は、例えば、前述した捕捉体を含む膜である。当該固相膜が金属膜３０に配置されている場合、制御部１６０は、送液ユニット１３０に、分析チップ１０の流路内の保湿剤を洗浄させる（ステップ３０３）。当該洗浄により、分析チップ１０における被検出物質を捕捉する高い感度が回復する。
【００６６】
次いで、制御部１６０は、送液ユニット１３０に、免疫反応（１次反応）で、被検出物質を含む液を薬液チップ１３１から分析チップ１０の流路内に供給させる（ステップ３０４）。それにより、上記流路中（金属膜３０の当該流路側表面の固相膜）に被検出物質が捕捉される。捕捉後、余剰な被検出物質液は、上記流路から除去される。そして上記流路は、必要に応じて適当な洗浄液で、送液ユニット１３０によって洗浄される。
【００６７】
次いで、制御部１６０は、分析チップ移動機構１４０に、分析チップ１０を照射位置に配置させる（ステップ３０５）。そして、制御部１６０は、励起光学系ユニット１１０と受光光学系ユニット１２０を協働させて、増強角を測定させ（ステップ３０６）、求めた増強角の入射角度となるよう、励起光学系ユニット１１０に、光源ユニット１１１の照射角度を設定させる（ステップ３０７）。
【００６８】
ここで、増強角の測定について、さらに説明する。
制御部１６０は、角度走査機構１１２に、励起光αの入射角度を走査しながら、受光センサー１２７に、分析チップ１０で発生するプラズモン散乱光の強度を測定させる。プリズム２０へ導かれた励起光αは、入射面２１からプリズム２０内に入射する。プリズム２０内に入射した励起光αは、プリズム２０と金属膜３０の界面で全反射する角度で入射する。上記界面での反射光は、出射面２３からプリズム２０外に出射する。一方、金属膜３０および上記捕捉体からは、表面プラズモン共鳴が生じる角度で励起光αが当該界面に入射することで、プラズモン散乱光が、受光光学系ユニット１２０に向けて出射する。
【００６９】
受光センサー１２７における当該光の強度の出力値は、例えばセンサー制御部１２０によって、２次近似などのフィッティングにより解析される。こうして、当該プラズモン散乱光が最大となる上記入射角（増強角）の角度が算出される。
【００７０】
増強角の測定（励起光の走査）時では、プラズモン散乱光を受光センサー１２７に導くために、例えば、励起光反射フィルターに代えて減光フィルターが受光ユニット１２１中の光路中に配置される。当該フィルターの入れ替えによって、プラズモン散乱光が受光センサー１２７に導かれ、かつ強すぎるプラズモン散乱光の光量が下げられる。当該フィルターの入れ替えは、位置切り替え機構１２２によって行われる。このように、励起光反射フィルターを上記光路内外に出し入れすることによって、後述の蛍光の測定と増強角の測定とを、１つの受光センサー１２７で実施することが可能である。
【００７１】
次いで、制御部１６０は、受光光学系ユニット１２０に、受光ユニット１２１における励起光の光路中に光学フィルター１２５を配置させる（ステップ３０８）。受光光学系ユニット１２０中に減光フィルターを配置している場合には、制御部１６０は、必要に応じて、減光フィルターを上記光路中から退避させる。そして、制御部１６０は、光学フィルター１２５が介在するときの受光センサー１２７の出力値（１次反応後のノイズ信号であるアッセイブランク値）を記録する（ステップ３０９）とともに、アッセイブランク値を補正する。アッセイブランク値の補正については、後に説明する。
【００７２】
そして、制御部１６０は、分析チップ移動機構１４０に、分析チップ１０を送液操作位置に搬送させる（ステップ３１０）とともに、励起光学系ユニット１１０に、事前の光照射を再び行わせる。当該事前光照射については、後に説明する。
【００７３】
次いで、制御部１６０は、送液ユニット１３０に、蛍光物質の溶液を薬液チップ１３１から分析チップ１０の流路内に供給させ、当該流路中に固定された上記被検出物質に上記蛍光物質を結合させる（ステップ３１１）。こうして上記被検出物質が蛍光物質で標識され、被検出物質の量に応じた蛍光シグナルが得られる。標識化反応後、余剰な蛍光物質は、被検出物質の量に関わりなく発光し、ノイズとなる。よって、制御部１６０は、送液ユニット１３０に、上記流路中の余剰な蛍光物質を除去させ、当該流路を洗浄させる。
【００７４】
次いで、制御部１６０は、分析チップ移動機構１４０に、分析チップ１０を測定位置に配置させ（ステップ３１２）、励起光学系ユニット１１０に、分析チップ１０に向けて励起光αを出射させるとともに、受光光学系ユニット１２０に、蛍光を検出させる（ステップ３１３）。また、制御部１６０は、受光センサー１２７における蛍光の出力値（蛍光シグナル値）を補正する。蛍光シグナル値の補正については、後に説明する。
【００７５】
ここで、蛍光シグナル値の測定について、さらに説明する。
蛍光シグナルの測定は、ステップ３０９のアッセイブランク値測定時と同じ入射角で励起光αを照射する。プリズム２０へ導かれた励起光αは、入射面２１からプリズム２０内に入射すると、表面プラズモン共鳴により金属膜３０の表面上に発生したプラズモン散乱光および蛍光が、受光ユニット１２１へ出射する。
【００７６】
プラズモン散乱光は、光学フィルター１２５により反射または吸収され、蛍光は、受光センサー１２７に入射する。蛍光シグナル（Ｓ）の出力値は、受光センサー１２７から出力され、制御部１６０またはセンサー制御部１２３に記憶され、蛍光シグナル（Ｓ）の出力値からステップ３０９で測定されたアッセイブランク値（ａＢ）を引いた差が算出され、被検出物質の量に相関する蛍光強度（ΔＳ）が求められる（下記式参照）。上記の計算は、制御部１６０が行ってもよいし、センサー制御部１２３で行われてもよい。
ΔＳ＝Ｓ−ａＢ
【００７７】
次いで、制御部１６０は、分析チップ移動機構１４０に、分析チップ１０を送液操作位置または分析チップ１０内の液体を取り出す位置（廃棄位置）に移動させ（ステップ３１４）、各装置の電源を切り、または待機モードに切り替える（ステップ３１５）。
【００７８】
ＳＰＦＳ装置１００は、受光センサー１２７の感度の安定させるために、以下に説明する受光センサー１２７への事前の光照射を、前述した基本測定動作と並行する。
【００７９】
＜事前光照射＞
制御部１６０は、図３に示されるように、ステップ３０１において各種装置の電源を入れた後、ステップ３０２の搬送ステージ移動を経て、事前光照射を行う（ステップ３２１）。まず、制御部１６０は、図２に示されるように、分析チップ移動機構１４０に、スポット拡大手段１５０を測定位置に配置させる（ステップ３０２）。
【００８０】
そして、ステップ３２１において、制御部１６０は、励起光学系ユニット１１０に、スポット拡大手段１５０に向けて励起光αを出射させる。制御部１６０は、受光センサー１２７が受光している光の強度（受光センサー１２７の出力値）の安定性を、適当な基準、例えば単位時間あたりの出力値の変化量が１％以下であるか否か、に基づいて判定する（ステップ３２２）。安定と判定されない場合（図３中の「ｎｏ」の場合）には、制御部１６０は、ステップ３２１に戻り、励起光αの出射を続ける。安定と判定された場合（図３中の「ｙｅｓ」の場合）には、制御部１６０は、ステップ励起光αの出射を終了し、ステップ３０５に進むとともに、後述する感度の補正を行う（ステップ３２３）。
【００８１】
ここで、受光センサー１２７の安定化について、さらに説明する。
励起光αは、増強角の測定では、スポット拡大手段１５０でビーム径を拡大させることなく受光面１２８に入射する。増強角の測定は、前述したように、金属膜３０に対する励起光αの入射角度を、光源ユニット１１１を回動させながら走査して行われる。増強角の測定時の励起光αの受光面１２８における入射領域を、図４中、破線で示す。当該入射領域は、当該走査によってプリズム２０の入射面２１での屈折や、入射角によるビーム形状の変化により、例えば、分析チップ１０から受光センサー１２への出射光の光軸に直交する方向（図１の紙面に対して左右方向）（図４の矢印方向）にわずかにずれる。増強角の測定により、増強角、すなわち蛍光の測定時の入射角度、が決まることから、蛍光の受光面１２８における入射領域は、図４中の破線で示す部分のいずれかの位置にある。すなわち、図４中の破線部は、蛍光の受光面１２８における入射領域（第二のスポット４２０）の想定される範囲を示している。
【００８２】
一方、上記の事前光照射では、励起光αは、スポット拡大手段１５０でビーム径を拡大して受光面１２８に入射する。スポット拡大手段１５０によって発散した励起光αの受光面１２８における入射領域は、図４に示される第一のスポット４１０である。第一のスポット４１０は、第二のスポット４２０の全てを内包している。このように、事前光照射では、想定される第二のスポット４２０の全てを含む、第二のスポット４２０よりも大きな第一のスポット４１０が形成され、第一のスポット４１０に基づいて受光センサー１２７の感度が安定化される。その結果、受光センサー１２７の受光面１２８のうち、蛍光の測定に供されうる部分の感度が一定に保たれる。
【００８３】
なお、第一のスポット４１０は、受光センサー１２７の安定化が達成される範囲において、受光面１２８よりも大きくなってもよい。
【００８４】
受光センサー１２７の受光面では、一般に、光の入射領域と非入射領域との間には、感度の差が生じる恐れがある。しかしながら、上記の事前光照射において、蛍光の測定における上記入射領域より広い領域で、受光センサー１２７の感度が安定化されていることから、定量性よく蛍光を測定することが可能となる。
【００８５】
なお、事前光照射において受光センサー１２７に入射する光の強度は、アッセイブランク測定時に受光センサー１２７に入射する光の強度に対し、０．１〜１０倍であることが好ましい。光源ブランク値は、ＳＰＦＳ装置１００が検出する下限値とも言える。受光センサー１２７の感度の安定化において、当該下限値（アッセイブランク値）に近い光量の光を照射することによって、当該下限値をより高い精度で検出することが可能となる。
【００８６】
当該光の強度が強いと、受光センサー１２７の感度が安定するまでの時間は短縮されるが、光ブランク値の測定時に、事前光照射の残光効果による影響で、上記測定の正確性が低下することが懸念される。したがって、微弱な光を正確に測定するためには、最も微弱な光であるアッセイブランク値に対し１０倍以下程度に抑えることが好ましい。
【００８７】
上記の理由により、事前光照射における光の強度は、アッセイブランク値の測定時における光の強度に比べて、より好ましくは０．５〜２．０倍であり、さらに好ましくは０．９〜１．１倍である。なお、事前光照射における光の強度が弱すぎると、事前光照射による安定化に時間がかかる。受光センサー１２７の迅速な安定化の効果を得る観点から、事前光照射における光の強度は、アッセイブランク値の測定時における光の強度に比べて、０．１倍以上であることが好ましい。
【００８８】
仮に、ステップ３０４の免疫反応の終了よりも先に、事前光照射の上記出力値が安定した場合、制御部１６０は、励起光学系ユニット１１０に、励起光αの出射をさらに継続させることが好ましい。これは、上記出力値の安定後ただちに励起光αの出射を停止するよりも、免疫反応終了時まで受光センサー１２７に励起光を出射し続ける方が、受光センサー１２７の安定した感度を維持する観点から好ましいためである。
【００８９】
さらに、制御部１６０は、ステップ３１０で分析チップ１０が送液操作位置に搬送された後、分析チップ移動機構１４０に、スポット拡大手段１５０を再び照射位置に配置させ、励起光学系ユニット１１０および受光光学系ユニット１２０に、再度の事前光照射（「第二の事前光照射」とも言う。この場合、前述したステップ３２１〜３２３の事前光照射を「第一の事前光照射」とも言う）を行わせる（ステップ３３１）。第二の事前光照射は、ステップ３１１における抗原標識化反応（２次反応）に並行される。そして、制御部１６０は、第二の事前光照射を終了させ、蛍光シグナルの測定のための分析チップ１０の搬送（ステップ３１２）を行わせる（ステップ３３２）。
【００９０】
第二の事前光照射は、２次反応時における受光センサー１２７の感度の低下を防止するために行われる。このため、制御部１６０は、第二の事前光照射の終了を任意に決めることができる。第二の事前光照射の終了は、例えば、一定の時間経過後であってもよいし、ステップ３１１の終了時であってもよい。あるいは、制御部１６０は、ステップ３２２と同様に、出力値の判定によって第二の事前光照射の終了を決めてもよい。第二の事前光照射によって、受光センサー１２７の感度が、ステップ３０９におけるアッセイブランク値の測定時の感度から変化せずに一定に保たれる。
【００９１】
なお、この第二の事前光照射の際、必要であれば励起光カットフィルタを、照射前に光路中から退避させ、励起光カットフィルタがない状態で第二の事前光照射を行い、当該第二の事前光照射後、励起光退避フィルタを再び挿入する方がより望ましい。当該事前光照射は励起光と同じ波長なので、励起光カットフィルタで大部分がカットされ、受光センサーに届く光量が少ないためである。
【００９２】
ただ、励起光カットフィルタに入射する光線角度が、蛍光シグナル測定時とは多少異なるため、完全に全ての光がカットされてしまうわけではない。受光センサーに届く光量が十分であれば、励起光カットフィルタを退避させずに第二の事前光照射を行ってもよい。
【００９３】
なお、事前の光照射は、第一の事前光照射と第二の事前光照射の両方を実施することが望ましいが、例えば、前回の測定における事前の光照射からの測定時間の間隔が十分短いなど、受光センサー１２７の感度が安定していると判断できる場合は、第一の事前光照射および第二の事前光照射の一方だけでもよい。たとえば、ステップ３１１の抗原標識化反応のための時間が非常に短い場合には、第二の事前光照射（ステップ３３１、３３２）をスキップしてもよい。
【００９４】
さらに、ＳＰＦＳ装置１００は、ＳＰＦＳ方法の精度をさらに高めるために、以下に説明する感度の補正を、前述した基本測定動作と並行する。
【００９５】
＜感度補正＞
受光センサー１２７の感度は、温度などの環境の変化により変化する。そこで、ＳＰＦＳ装置１００が予め保有している設定値と、受光センサー１２７における測定時の出力値との間の相関を求め、補正された出力値を求めることが、当該出力値の正確性を高める観点から好ましい。たとえば、ＳＰＦＳ装置１００は、事前光照射時における受光センサー１２７の出力値を、受光センサー１２７の出力値が一定となった時に予め測定されていた検量線値と比較して補正係数を求め、当該補正係数を用いて、アッセイブランク値および蛍光シグナル値を補正し出力する。
【００９６】
すなわち、制御部１６０は、ステップ３２１〜３２３における事前光照射（「第一の事前光照射」とも言う）の受光センサー１２７の出力値を、予め記憶している検量線値などの設定値と比較し（ステップ３４１）、補正係数を算出する（ステップ３４２）。当該設定値は、所定の条件に基づいて求められ、制御部１６０またはセンサー制御部１２３に記憶されていてもよいし、別途の事前光照射によって求められてもよい。補正係数は、例えば、上記検量線値を上記出力値で除して求められる。
【００９７】
次いで、制御部１６０は、ステップ３０９で測定されたアッセイブランク値を、上記補正係数を用いて補正する（ステップ３４３）。アッセイブランク値の補正は、例えば、アッセイブランク値の測定における受光センサー１２７の出力値に補正係数を乗じることによって行われる。補正後のアッセイブランク値は、以後の基本測定動作において、アッセイブランク値として用いられる。同様に、制御部１６０は、ステップ３１３で測定された蛍光シグナル値を、上記補正係数を用いて補正する（ステップ３４４）。補正後の蛍光シグナル値は、例えば、蛍光の出力値として出力される。
【００９８】
上記の感度の補正は、受光センサー１２７の安定した出力値を用いて行われるので、その後の受光センサー１２７の出力値の正確性がより高まり、当該出力値の信頼性がさらに向上する。
【００９９】
前述したように、ＳＰＦＳ装置１００は、電源を入れてからアッセイブランク値が測定されるまでの間に（第一の）事前光照射を行う。当該事前光照射では、受光センサー１２７の受光面の広い範囲（第一のスポット）に励起光αが一度に照射される。当該照射による当該受光面のエイジング効果によって受光センサー１２７の感度が迅速に安定する。よって、ＳＰＦＳ装置１００のウォームアップ時間がより短縮され、緊急な測定に対応可能となる。
【０１００】
また、ＳＰＦＳ装置１００は、前述したように、アッセイブランク値の測定と蛍光シグナル値の測定の間にも光照射（第二の事前光照射）を行う。当該事前光照射によって、上記受光センサーの感度が一定に保たれる。このため、当該出力値の定量性がより一層確実に得られる。たとえば、光電子増倍管（ＰＭＴ）などの受光センサーは、入射光を長時間遮断したときに感度が変化する性質を持っている。このため、当該性質を有する受光センサーを用いる場合では、上記第二の事前光照射は、定量性を高める観点で非常に有効である。
【０１０１】
さらに、上記の第一および第二の事前光照射は、いずれも、分析チップ１０に被検出物質を供給する工程や被検出物質を蛍光物質で標識する工程と並行される。このため、当該事前光照射による被検出物質の測定時間の延長などが生じることなく、受光センサー１２７の感度を安定に保つことが可能との観点から好ましい。
【０１０２】
なお、ＳＰＦＳ装置１００は、図５に示されるように、スポット拡大手段１５０に代えて、受光ユニット１２１に向けて光を出射する第二の光源５１１を有していてもよい。第二の光源５１１も、スポット拡大手段１５０と同様に、分析チップ移動機構１４０によって、分析チップ１０の搬送と連動して測定位置に搬送されうる。
【０１０３】
あるいは、ＳＰＦＳ装置１００は、第二の光源５１１が分析チップ移動機構１４０では搬送されず、測定位置の下方に固定配置し、分析チップ移動機構１４０により、分析チップが測定位置から（送液位置に）退避した際に、第二の光源５１１からの出射光が受光センサー１２７に導かれるように構成されてもよい。
【０１０４】
第二の光源５１１の例には、ＬＤおよびＬＥＤが含まれる。第二の光源５１１は、発光点の面積が大きいこと、および、放射角が大きく受光センサー１２７の受光面を大きなビームスポット径で容易に照射可能であること、から、ＬＥＤであることが好ましい。第二の光源５１１の出射光の波長は、受光センサー１２７の感度を迅速に安定させる観点から、受光センサー１２７が感度を有する波長帯域にあることが好ましい。
【０１０５】
受光センサー１２７の感度は、入射光の波長により異なる。したがって、第二の光源５１１の出射光の波長は、励起光αや上記蛍光などの実際に測定する光の波長と同じかまたは当該波長に近いこと（同じ波長領域にあること）がより好ましい。また、第二の光源５１１を用いて前述した感度の補正を行う観点からも、第二の光源５１１の出射光の波長は、実際に測定する光の波長と同じ波長領域にあることが、蛍光の測定の定量性を高める観点から好ましい。
【０１０６】
さらに、上記スポット拡大手段は、受光センサー１２７の受光面での入射光のスポット径を拡大する手段であれば、前述したスポット拡大手段１５０以外の他の手段であってもよい。当該他の手段の例には、反射ミラーとビームエキスパンダとを組み合わせた構成が含まれる。
【０１０７】
なお、ＳＰＦＳ装置１００では、分析チップ１０とスポット拡大手段１５０とを入れ替えて、前述の事前光照射と行っているが、ＳＰＦＳ装置１００の構造によって許容される場合には、分析チップ１０と受光ユニット１２１との間にスポット拡大手段１５０を配置して事前光照射を行ってもよい。上記の場合、スポット拡大手段１５０は、分光チップ１０と受光ユニット１２１との間に配置してもよいし、受光ユニット１２１と受光センサー１２７との間に配置してもよい。
【０１０８】
また、励起光αの入射角度の走査は、分析チップ１０と光源ユニット１１１の相対的な位置関係により行われればよい。したがって、光源ユニット１１１を固定し、分析チップ１０を回転させて、当該入射角度の走査を行ってもよい。分析チップ１０の回転に伴い、像面が傾くが、当該傾きは数度であること、測定物質が蛍光であり全方位に等しく蛍光を放出していること、などから、当該回転に伴い受光センサー１２７が受光する光量の差は、無視することが可能である。
【０１０９】
さらに、本発明は、前述したＳＰＦＳ法に限定されず、蛍光イムノアッセイ法などの他のイムノアッセイ分析方法にも適用可能である。蛍光イムノアッセイ法では、例えば、分析チップに配置された、蛍光標識された被検出物質に励起光を照射して、励起により発生する蛍光を受光センサーで受光する上記の全反射光で被検出物質を定量する。
【０１１０】
前述の実施の形態の説明から明らかなように、本実施の形態に係るイムノアッセイ分析方法（ＳＰＦＳ方法）は、前記蛍光物質からの蛍光を検出する前に、前記受光センサーの受光面に光Ａを照射する照射工程を含み、前記第一のスポットは、前記第二のスポットよりも大きい。なお、第一のスポットは、前記受光面における前記光Ａの入射領域であり、第二のスポットは、前記受光面における前記蛍光の入射領域である。当該分析方法によれば、上記事前光照射により受光センサーの感度が迅速に安定するので、イムノアッセイ分析装置のウォーミングアップ時間をより一層短縮することが可能である。また、当該感度を一定に保ち、定量性を確保することが可能である。さらに、第二のスポットを必ず内包する入射領域に入射する光によって受光センサーの感度が安定化されることから、蛍光の測定の高い信頼性が得られる。
【０１１１】
また、上記方法において、前記分析チップを、前記測定位置から移動させる工程をさらに含み、前記分析チップを前記測定位置から退避させた後に、前記受光面に前記光Ａを照射すると、上記事前光照射の光が分析チップによって遮られない。よって、受光センサーの感度を迅速に安定化させ、かつ蛍光の測定の信頼性を高める観点からより効果的である。
【０１１２】
また、分析チップを送液操作位置に移動させ、分析チップに被検出物質を供給する工程や、被検出物質を蛍光物質で標識する工程などの測定準備のための他の工程と並行して事前光照射を実施することで、当該事前光照射による被検出物質の測定時間の延長などが生じることなく好ましい。
【０１１３】
また、上記方法において、前記分析チップを前記測定位置から退避させた後に、前記測定位置にスポット拡大手段を配置させる工程を含み、前記励起光の光源から出射された前記励起光が、前記測定位置に配置された前記スポット拡大手段を通してビーム径が拡がり、前記光Ａとして前記受光面に入射して前記受光面上で前記第一のスポットを形成すると、励起光源と同じ光源を使用して上記事前光照射を行うことが可能となる。よって、前述の効果を奏するイムノアッセイ分析装置をより安価に構成する観点からより効果的である。
【０１１４】
また、上記方法において、前記励起光の光源とは別の光源が前記光Ａを出射し、前記光Ａが前記受光面上で前記第一のスポットを形成すると、シグナル測定時よりも受光スポット範囲が大きい光源を予め選択することが可能となる。よって、スポット拡大手段が不要となり、事前光照射に係る構成をより安価に構成する観点からより効果的である。
【０１１５】
また、上記方法において、前記測定位置に前記分析チップを配置する工程と、前記被検出物質が配置された前記分析チップに前記励起光を照射してアッセイブランク値を測定する工程と、前記分析チップ中の前記被検出物質に蛍光物質を結合させる工程と、前記蛍光物質と結合した前記被検出物質が配置された前記分析チップに前記励起光を照射して前記蛍光を検出する工程と、を含み、前記アッセイブランク値を測定する工程の開始前、および、前記アッセイブランク値を測定する工程終了後かつ前記蛍光を検出する工程の開始前、のいずれか一方または両方で、前記受光センサーの受光面に前記光Ａを照射して前記照射工程（前述の事前光照射）を行うと、アッセイブランク値および蛍光の出力値がともに、一定の感度の受光センサーによって得られる。よって、被検出物質の検出の定量性および測定の信頼性をより高める観点からより効果的である。
【０１１６】
また、上記方法において、前記照射工程における前記受光センサーの出力値を検出し、前記出力値が安定した後に、前記アッセイブランク値または前記蛍光を検出すると、受光センサーの感度の安定化を確実に実現する観点、および、被検出物質の測定の定量性をより高める観点、からより効果的である。
【０１１７】
また、上記方法において、前記光Ａの強度が、前記アッセイブランク値の測定で出射される前記励起光の強度の０．１〜１０倍であると、受光センサーの感度を、イムノアッセイ分析装置のアッセイブランク値により近い光量の光で安定化させることが可能となる。よって、アッセイブランク値の測定における精度および信頼性をより高める観点からより効果的である。
【０１１８】
また、上記方法において、前記照射工程における前記受光センサーの出力値を検出し、前記出力値が安定した後に、前記出力値と前記出力値の設定値とを比較して、前記受光センサーの感度を補正すると、受光センサーの感度が経時的にまたは環境に依存して変化した場合でも、被検出物質を高い定量性で測定することが可能であり、測定の信頼性をより高める観点からより効果的である。
【０１１９】
また、前述の説明から明らかなように、上記方法は、前記分析チップは、金属膜を一面に有するプリズムを含み、前記被検出物質が配置された前記金属膜に向けて、表面プラズモン共鳴を発生させる入射角で、前記プリズムを介して前記励起光を照射し、前記表面プラズモン共鳴に基づく局在場光により前記被検出物質を標識した蛍光物質を励起させ、前記励起により発生する前記蛍光を前記受光センサーにより検出する表面プラズモン共鳴蛍光分析方法に、特に好ましく適用される。
【０１２０】
また、前述の実施の形態の説明から明らかなように、本実施の形態に係るイムノアッセイ分析装置は、前記励起光を出射するための光源と、前記蛍光を受光するための受光センサーと、前記受光センサーに光Ａを照射するための光照射装置と、を有し、前記光照射装置が、前記第一のスポットが前記第二のスポットよりも大きくなるように、前記受光センサーに前記光Ａを照射する。当該分析装置によれば、上記事前光照射により受光センサーの感度を迅速に安定させられるので、当該分析装置のウォーミングアップ時間をより一層短縮することが可能である。また、当該感度を一定に保ち、定量性を確保することが可能である。さらに、シグナル測定時の入射領域を必ず内包する入射領域に入射する光によって受光センサーの感度が安定化されることから、蛍光の測定の高い信頼性が得られる。
【０１２１】
また、上記装置において、前記光照射装置が、前記光源が出射した前記励起光が前記受光面に入射し、前記受光面上で前記第一のスポットを形成し前記光Ａとなるようにビーム径を拡げるスポット拡大手段であると、励起光源と同じ光源を使用して上記事前光照射を行うことが可能となる。よって、上記の効果を奏するイムノアッセイ分析装置をより安価に構成する観点からより効果的である。
【０１２２】
また、上記装置において、前記光照射装置が、前記受光面上で前記第一のスポットを形成する、前記励起光の光源とは別の光源Ａであると、予めシグナル測定時よりも受光スポット範囲が大きい光源を選択することが可能となる。よって、スポット拡大手段が不要となり、事前光照射に係る構成をより安価に構成する観点からより効果的である。
【０１２３】
また、上記装置において、前記分析チップから出射する前記蛍光を検出する位置（測定位置）または前記被検出物質を前記分析チップに供給するための位置（送液操作位置）に前記分析チップを搬送するための搬送装置をさらに有すると、上記事前光照射の光が分析チップによって遮られない。よって、受光センサーの感度を迅速に安定させ、かつ蛍光の測定の信頼性を高める観点からより効果的である。
【０１２４】
また、上記装置が上記搬送装置を有することは、分析チップに被検出物質を供給する工程や、被検出物質を蛍光物質で標識する工程などの、測定準備のための他の工程と並行して事前光照射を実施可能なので、当該事前光照射による被検出物質の測定時間の延長などが生じることなく好ましい。
【０１２５】
また、光電子増倍管の感度は、一般に、光が入射されないと不安定化しやすい。このため、上記装置において、受光センサーが光電子増倍管であると、受光センサーの感度の安定化に係るより高い効果が得られ、特に好適である。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明に係るイムノアッセイ分析方法およびイムノアッセイ分析装置は、被検出物質を高い信頼性で測定することができるため、例えば臨床検査などに有用である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  分析チップ
２０  プリズム
２１  入射面
２２  成膜面
２３  出射面
３０  金属膜
４０  流路蓋
１００  ＳＰＦＳ装置
１１０  励起光学系ユニット
１１１  光源ユニット
１１２  角度走査機構
１１３  光源制御部
１２０  受光光学系ユニット
１２１  受光ユニット
１２２  位置切り替え機構
１２３  センサー制御部
１２４  第一レンズ
１２５  光学フィルター
１２６  第二レンズ
１２７  受光センサー
１２８  受光面
１３０  送液ユニット
１３１  薬液チップ
１３２  シリンジポンプ
１３３  送液ポンプ駆動機構
１３４  シリンジ
１３５  プランジャー
１４０  分析チップ移動機構
１５０  スポット拡大手段
１５１  拡散板
１５２  凹レンズ
１６０  制御部
４１０  第一のスポット
４２０  第二のスポット
５１１  第二の光源
α  励起光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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