(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過飽和溶液を入れるためのセルと、
前記セルと接触する冷却槽と、
前記冷却槽に取り付けられた超音波照射素子と、
前記冷却槽の外部に配置され、前記超音波照射素子から照射された超音波によって前記過飽和溶液から析出する析出物を検出する検出部と
を備え、
前記検出部は、前記超音波照射素子が前記過飽和溶液に超音波を照射する期間の少なくとも一部において、前記析出物の検出を行う、過飽和析出物検出装置。
【請求項２】
前記超音波照射素子は、前記検出部による検出結果に基づいて、照射する超音波の強度または時間を変更する、請求項１に記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項３】
前記超音波照射素子は前記過飽和溶液に超音波を間欠的に照射する、請求項１または２に記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、
前記過飽和溶液に入射光を入射する光源と、
前記入射光の入射した前記過飽和溶液から出射される出射光を検出する光検出部と
を有する、請求項１から３のいずれかに記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項５】
前記光検出部は、前記入射光とは異なる波長の前記出射光の強度を測定する、請求項４に記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項６】
前記光検出部は、前記過飽和溶液からの散乱光または蛍光を検出する、請求項４または５に記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項７】
前記セルは底面および側面を有しており、
前記冷却槽は、前記セルの前記側面と接触している、請求項４から６のいずれかに記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項８】
前記セルの前記側面は、法線方向の異なる複数の面を含み、
前記冷却槽は、前記複数の面のうちの２以上の面と接触している、請求項７に記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項９】
前記冷却槽は、互いに分離された第１接触部および第２接触部を有している、請求項１から８のいずれかに記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項１０】
前記冷却槽は、前記第１接触部と前記第２接触部とを連絡する連絡部材をさらに有する、請求項９に記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項１１】
前記過飽和溶液に照射される超音波の強度を測定する音圧測定装置をさらに備える、請求項１から１０のいずれかに記載の過飽和析出物検出装置。
【請求項１２】
超音波照射素子の取り付けられた冷却槽と接触するセルであって、過飽和溶液の入ったセルを用意する工程と、
前記超音波照射素子から前記冷却槽を介して前記過飽和溶液に超音波を照射する工程と、
前記超音波照射素子から照射された前記超音波によって前記過飽和溶液から析出する析出物を検出する工程であって、前記過飽和溶液に前記超音波を照射する期間の少なくとも一部において前記冷却槽の外部に配置された検出部によって前記析出物の検出を行う工程と
を包含する、過飽和析出物検出方法。
【請求項１３】
前記検出する工程は、
前記過飽和溶液に入射光を入射する工程と、
前記入射光の入射された前記過飽和溶液から出射される出射光の強度を測定する工程と
を含む、請求項１２に記載の過飽和析出物検出方法。
【請求項１４】
前記検出する工程において、前記セルを、前記超音波を照射した位置から移動させることなく前記析出物の検出を行う、請求項１２または１３に記載の過飽和析出物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過飽和析出物検出装置および過飽和析出物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶媒に溶質が過飽和に溶解した過飽和溶液から結晶が析出することが知られている。例えば、蛋白質の単結晶は過飽和溶液から形成される。形成された蛋白質の単結晶に対してＸ線結晶解析を行うことにより、蛋白質の構造を特定し、蛋白質の機能を明らかにすることができる。蛋白質の単結晶の形成は、過飽和溶液に対して超音波を照射するによって促進されることが知られている（例えば、非特許文献１および２参照）。
【０００３】
また、高齢化社会の深刻な疾病に「アミロイドーシス」がある。アミロイドーシスは、「アミロイド線維」と呼ばれる蛋白質の異常凝集体の沈着する疾病の総称であり、アルツハイマー病、II型糖尿病、プリオン病、透析アミロイドーシス、ＡＬアミロイドーシス、
パーキンソン病をはじめ約３０種類もの疾病が含まれている。アミロイド線維の形成は、物質の結晶生成と似た反応であることが知られている。過飽和状態においてモノマー状態で溶解していたアミロイド性蛋白質の過飽和が何らかの原因によって解消されると、アミロイド性蛋白質が溶液から析出してアミロイド線維が形成される（例えば、非特許文献３、４および５参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋｅｉｓｕｋｅ  Ｋａｋｉｎｏｕｃｈｉ、  外８名、「エフェクト  オブ  ウルトラソニック  イラディエーション  オン  プロテイン  クリスタリゼーション（Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｐｒｏｔｅｉｎ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）」、２００６年、Ｊ．  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ２９２、  ｐ４３７−４４０
【非特許文献２】Ｒｏｓａ  Ｃｒｅｓｐｏ、  外４名、「ポテンシャル  ユース  オブ  ウルトラサウンド  ツゥ  プロモート  プロテイン  クリスタリゼーション  （Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｔｏ  ｐｒｏｍｏｔｅ  ｐｒｏｔｅｉｎ  ｃｒｓｙｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）」、２０１０年、  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｃｒｙｓｔ．  ４３、  ｐ１４１９−１４２５
【非特許文献３】「ウルトラソニケーション−インデュースド  アミロイド  フィブリル  フォーメーション  オブ  ベータ２−ミクログロブリン（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ａｍｙｌｏｉｄ  ｆｉｂｒｉｌ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  β２−ｍｉｃｒｏｇｌｏｂｕｌｉｎ）」．  Ｏｈｈａｓｈｉ，  Ｙ．、  外３名、２００５年、  Ｊ．  Ｂｉｏｌ．  Ｃｈｅｍ．  ２８０，  ｐ３２８４３−３２８４８
【非特許文献４】「ウルトラソニケーション−デペンデント  プロダクション  アンド  ブレイクダウン  リード  ツゥ  ミニマム−サイズド  アミロイド  フィブリルズ  （Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  ｌｅａｄ  ｔｏ  ｍｉｎｉｍｕｍ−ｓｉｚｅｄ  ａｍｙｌｏｉｄ  ｆｉｂｒｉｌｓ）」．  Ｃｈａｔａｎｉ，  Ｅ．、  外５名、２００９年、  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  ＵＳＡ，  １０６，  ｐ１１１１９−１１１２４
【非特許文献５】「ウルトラソニケーション−デペンデント  アクセレーション  オブ  アミロイド  フィブリル  フォーメーション  （Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ―ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｍｌｏｙｉｄ  ｆｉｂｒｉｌ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）」、  Ｓｏ，Ｍ、  外５名、２０１１年、  Ｊ．  Ｍｏｌ．  Ｂｉｏｌ．  ４１２（４）、ｐ５６８−５７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した文献に記載された手法では、溶液の入ったセルに超音波を照射して析出物を析出させた後、析出物を検出する検出装置までセルを移動させて析出物を検出している。しかしながら、このような手法では、例えば、超音波の照射時間に応じた析出物を測定する場合、照射時間の異なる複数のセルを用意し、各セルにおいて析出物を行うことが必要となり、過飽和析出物を簡便に検出することができなかった。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波照射による過飽和析出物を簡便に検出可能な過飽和析出物検出装置および過飽和析出物検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による過飽和析出物検出装置は、過飽和溶液を入れるためのセルと、前記セルと接触する冷却槽と、前記冷却槽に取り付けられた超音波照射素子と、前記過飽和溶液から析出する析出物を検出する検出部とを備え、前記検出部は、前記超音波照射素子が前記過飽和溶液に超音波を照射する期間の少なくとも一部において、前記析出物の検出を行う。
【０００８】
ある実施形態において、前記超音波照射素子は、前記検出部による検出結果に基づいて、照射する超音波の強度または時間を変更する。
【０００９】
ある実施形態において、前記超音波照射素子は前記過飽和溶液に超音波を間欠的に照射する。
【００１０】
ある実施形態において、前記検出部は、前記過飽和溶液に入射光を入射する光源と、前記入射光の入射した前記過飽和溶液から出射される出射光を検出する光検出部とを有する。
【００１１】
ある実施形態において、前記光検出部は、前記入射光とは異なる波長の前記出射光の強度を測定する。
【００１２】
ある実施形態において、前記セルは底面および側面を有しており、前記冷却槽は、前記セルの前記側面と接触している。
【００１３】
ある実施形態において、前記セルの前記側面は、法線方向の異なる複数の面を含み、前記冷却槽は、前記複数の面のうちの２以上の面と接触している。
【００１４】
ある実施形態において、前記冷却槽は、互いに分離された第１接触部および第２接触部を有している。
【００１５】
ある実施形態において、前記冷却槽は、前記第１接触部と前記第２接触部とを連絡する連絡部材をさらに有する。
【００１６】
ある実施形態において、前記過飽和析出物検出装置は、前記過飽和溶液に照射される超音波の強度を測定する音圧測定装置をさらに備える。
【００１７】
本発明による過飽和析出物検出方法は、超音波照射素子の取り付けられた冷却槽と接触するセルであって、過飽和溶液の入ったセルを用意する工程と、前記超音波照射素子から前記冷却槽を介して前記過飽和溶液に超音波を照射する工程と、前記超音波の照射された前記過飽和溶液から析出する析出物を検出する工程であって、前記過飽和溶液に前記超音波を照射する期間の少なくとも一部において前記析出物の検出を行う工程とを包含する。
【００１８】
ある実施形態において、  前記検出する工程は、前記過飽和溶液に入射光を入射する工程と、前記入射光の入射された前記過飽和溶液から出射される出射光の強度を測定する工程とを含む。
【００１９】
ある実施形態では、前記検出する工程において、前記セルを、前記超音波を照射した位置から移動させることなく前記析出物の検出を行う。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、超音波照射による過飽和析出物を簡便に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による過飽和析出物検出装置の実施形態の模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明による過飽和析出物検出方法の実施形態を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）は本実施形態の過飽和析出物検出装置の模式的な斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の模式的な上面図である。
【図４】本実施形態の過飽和析出物検出装置の模式図である。
【図５】本実施形態の過飽和析出物検出装置の模式図である。
【図６】本実施形態の過飽和析出物検出装置の模式図である。
【図７】（ａ）は本実施形態の過飽和析出物検出装置の模式的な上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図８】本実施形態の過飽和析出物検出装置の模式的な上面図である。
【図９】（ａ）はリゾチームの結晶作製を目的とした本実施形態における励起強度および散乱強度の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は本実施形態における励起強度および散乱強度の時間変化を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は超音波照射を断続的に行った場合のリゾチーム結晶を示す図であり、（ｂ）は光散乱強度が増加する直前で超音波照射を終了した場合のリゾチーム結晶を示す図である。
【図１１】（ａ）はβ２ミクログロブリンのアミロイド線維形成を目的とした本実施形態における散乱強度の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は本実施形態における蛍光強度の時間変化を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は超音波の照射によって形成されたアミロイド線維の原子間力顕微鏡画像を示す図であり、（ｂ）は超音波の照射によって形成されたアミロイド線維の電子顕微鏡画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明による過飽和析出物検出装置および過飽和析出物検出方法の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２３】
図１は、本発明による過飽和析出物検出装置の実施形態の模式図である。本実施形態の過飽和析出物検出装置１００は、セル１０と、冷却槽２０と、超音波照射素子３０と、検出部４０とを備える。セル１０には、溶媒に溶質が過飽和に溶解した過飽和溶液Ｓが入っている。
【００２４】
セル１０は、任意の材料から作製される。例えば、セル１０は、ガラス製、石英製またはプラスチック製である。
【００２５】
冷却槽２０はセル１０と接触している。セル１０は側面および底面を有しており、冷却槽２０はセル１０の側面と接触している。冷却槽２０には冷却液（例えば、水）が入っており、冷却槽２０の温度は、例えば、４℃以上４０℃以下である。ここでは、冷却槽２０の上部は封止されている。冷却液は冷却槽２０内で循環されることが好ましい。
【００２６】
超音波照射素子３０は冷却槽２０に取り付けられている。例えば、超音波照射素子３０は平板形状であり、粘着部材を介して冷却槽２０の外面に貼り付けられている。超音波照射素子３０は冷却槽２０を介してセル１０内の溶液Ｓに超音波を照射する。
【００２７】
超音波照射素子３０から照射される超音波は、冷却槽２０を介してセル１０内に進行し、セル１０内においてキャビテーションが発生する。超音波照射素子３０が過飽和溶液Ｓに超音波を照射すると、過飽和溶液Ｓから析出物が析出する。析出物は検出部４０に検出される。なお、本明細書の以下の説明において、過飽和析出物検出装置１００を単に検出装置１００と記載することがあり、過飽和溶液Ｓを単に溶液Ｓと記載することがある。
【００２８】
超音波照射素子３０は冷却槽２０を介してセル１０と対向しており、超音波照射素子３０はセル１０から所定の距離だけ離れて位置している。このため、セル１０内の超音波強度を最大化することができる。
【００２９】
また、セルに超音波が照射される場合、セル内で熱が発生し、セル内の温度が変化してしまうことがある。この場合、セル内の溶液の状態が変化するとともにセル内の超音波の強度が変動してしまう。本実施形態の過飽和析出物検出装置１００では、冷却槽２０はセル１０と接触しており、超音波に起因してセル１０内の温度が変化することを抑制できる。
【００３０】
また、超音波照射素子が超音波を照射する場合、超音波照射素子から発生する熱によって超音波照射素子自体の温度が上昇すると、超音波の照射強度が低下してしまうことがある。本実施形態の過飽和析出物検出装置１００では、超音波照射素子３０が冷却槽２０に取り付けられており、超音波照射素子３０自体の温度上昇を抑制できる。
【００３１】
本実施形態の検出装置１００では、超音波照射素子３０は、セル１０と接触する冷却槽２０に取り付けられており、検出部４０は、超音波照射素子３０が溶液Ｓに超音波を照射している間の少なくとも一部の期間において析出物を検出する。検出部４０は、検出を、超音波を照射した位置からセル１０を移動させることなく行ってもよい。例えば、検出部４０は、超音波照射素子３０が溶液Ｓに超音波を照射している間、析出物の検出を続ける。ただし、検出部４０が析出物の検出を行うすべての期間において、超音波照射素子３０は常に溶液Ｓに超音波を照射していなくてもよい。
【００３２】
本実施形態の検出装置１００では、超音波を照射しながら過飽和溶液からの析出物の検出を行うことができ、超音波照射による過飽和析出物を簡便に検出できる。また、溶液Ｓ内の状態が変化した場合に、超音波照射素子３０の超音波照射の中断を簡便に行うことができ、溶液Ｓ内の析出状況を容易に制御することができる。
【００３３】
例えば、超音波照射素子３０は、検出部４０による検出結果に基づいて、超音波照射条件を変更することができる。一例として、検出部４０において析出物が検出されないか、または、析出物の検出量が少ない場合、超音波照射素子３０の超音波の強度を増加させてもよい。あるいは、検出部４０において析出物が検出されないか、または、析出物の検出量が少ない場合、超音波照射素子３０は超音波の照射時間を延長してもよい。
【００３４】
なお、超音波照射素子３０は溶液Ｓに超音波を間欠的に照射してもよい。例えば、超音波照射素子３０は、超音波を数分間出射した後、超音波の出射を数分間中断することを繰り返すように超音波を照射してもよい。好適には、超音波照射の中断期間において、セル１０および検出部４０は移動しない。もちろん、超音波照射素子３０は溶液Ｓに超音波を連続的に照射してもよい。
【００３５】
ここで、図２を参照して本発明による過飽和析出物検出方法の実施形態を説明する。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示すように、超音波照射素子３０の取り付けられた冷却槽２０と接触するセル１０を用意する。セル１０には過飽和溶液Ｓが入っている。ここでは、セル１０の外面は直方体形状であり、セル１０の１つの外側面に冷却槽２０が接触している。なお、冷却槽２０には、予め超音波照射素子３０が取り付けられている。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、超音波照射素子３０は溶液Ｓに超音波を照射する。溶液Ｓに超音波を照射すると、溶液Ｓからの析出物の析出が促進される。あるいは、超音波の照射に伴い、溶液Ｓからの析出物の析出が促進される。
【００３８】
図２（ｃ）に示すように、検出部４０は溶液Ｓから析出する析出物を検出する。本実施形態の過飽和析出物検出方法において、検出部４０は、超音波照射素子３０によって溶液Ｓに超音波の照射される期間の少なくとも一部において析出物を検出する。本実施形態によれば、検出部４０は超音波照射素子３０が溶液Ｓに超音波を照射している間に溶液Ｓからの析出物を検出するため、超音波照射による過飽和析出物を簡便に検出できる。
【００３９】
例えば、検出部４０は、溶液Ｓに光を入射した後の溶液Ｓからの光を利用して析出物を検出してもよい。検出部４０は、析出物の発生または析出物の量の変化を溶液Ｓからの光に基づいて検出する。検出部４０は溶液Ｓからの光のうちの特定の波長成分Ｌを検出してもよい。
【００４０】
ここで、図３を参照して本実施形態の検出装置１００を説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ、検出装置１００の模式的な斜視図および上面図である。図３に示した検出装置１００において、検出部４０は、光源４２および光検出部４４を有している。セル１０に対して光源４２および光検出部４４は異なる方向に配置されている。
【００４１】
ここでは、セル１０は角型であり、セル１０の側面は互いに法線方向の異なる４つの面１０ｓ１、１０ｓ２、１０ｓ３および１０ｓ４から構成されている。面１０ｓ１〜１０ｓ４は図示しない底面に連結されており、セル１０の上部は開放されている。セル１０の面１０ｓ１は冷却槽２０と接触している。面１０ｓ１は冷却槽２０を介して超音波照射素子３０と対向している。セル１０の面１０ｓ２は光源４２と対向しており、セル１０の面１０ｓ３は光検出部４４と対向している。なお、ここでは、セル１０は角型セルであるが、セル１０は任意の他の形状であってもよい。
【００４２】
検出装置１００において、光源４２からの光Ｌ１が溶液Ｓに入射する。溶液Ｓに光Ｌ１が入射した後、溶液Ｓから光Ｌ２が出射される。光検出部４４が光Ｌ２を検出することにより、溶液Ｓ内の析出物を検出することができる。例えば、析出物（の増加）により、光Ｌ１の散乱によって生成された光Ｌ２の強度が増加する。あるいは、析出物（の増加）により、析出物の蛍光Ｌ２の強度が増加する。
【００４３】
このように、析出物の検出は、溶液Ｓに光Ｌ１を入射した後に溶液Ｓから出射される光Ｌ２の強度を測定することによって行われる。本明細書において、溶液Ｓに入射する光を入射光Ｌ１と記載することがあり、溶液Ｓから出射される光を出射光Ｌ２と記載することがある。
【００４４】
なお、必要に応じて、光源４２から出射された光のうち特定の波長の成分をカットして溶液Ｓに入射する入射光Ｌ１を生成してもよい。例えば、入射光Ｌ１は、光源４２から出射された光を分光して生成されてもよい。また、溶液Ｓから出射された光の一部をカットして光検出部４４において検出される出射光Ｌ２を生成してもよい。例えば、出射光Ｌ２は、溶液Ｓから出射された光を分光して生成されてもよい。
【００４５】
なお、光検出部４４において検出される光Ｌ２の波長は、光源４２からの光Ｌ１の波長と異なってもよい。例えば、光検出部４４は溶液Ｓからの蛍光の強度を測定してもよい。あるいは、光検出部４４において強度の測定される光Ｌ２の波長は光源４２からの光Ｌ１の波長と等しくてもよい。例えば、光検出部４４は溶液Ｓからの散乱光の強度を測定してもよい。
【００４６】
また、検出装置１００において溶液Ｓに照射される超音波の強度を測定してもよい。以下、音圧測定について説明する。
【００４７】
図４に、本実施形態の検出装置１００の模式図を示す。図４に示した検出装置１００は、音圧測定装置５０をさらに備える点を除いて、図１を参照して上述した検出装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。
【００４８】
音圧測定装置５０は、センサ部５２と、電圧モニタ部５４と、電圧モニタ部５４においてモニタされた値の処理を行う処理部５６とを有している。音圧の測定は、センサ部５２をセル１０内の溶液Ｓに浸入させた状態で行われる。なお、音圧の測定は、検出部４０による検出とは異なるときに行われてもよく、同時に行われてもよい。
【００４９】
センサ部５２は超音波の音圧を電位に変換し、電圧モニタ部５４にはセンサ部５２において変換された電位波形が表示される。例えば、電圧モニタ部５４はオシロスコープを有している。
【００５０】
処理部５６において、超音波の音圧、周波数および高調波成分を求めることができる。また、処理部５６においてフィルタリングや高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）が行われてもよい。
【００５１】
例えば、音圧測定装置５０は圧電素子を利用して超音波の強度を測定したが、本発明はこれに限定されない。あるいは、超音波の強度は、ヨードの酸化反応、ルミノール反応による発光強度、または、溶液の温度上昇に基づいて決定されてもよい。発光を利用して超音波の強度を測定する場合、音圧測定装置５０として上述の光検出部４４を利用してもよい。また、析出反応に伴う熱を利用して超音波の強度を測定する場合、音圧測定装置５０として温度計を利用してもよい。
【００５２】
なお、図３に示した検出装置１００では、冷却槽２０はセル１０の側面を構成する面のうちの１つの面１０ｓ１と接触していたが、本発明はこれに限定されない。冷却槽２０はセル１０の側面のうちの複数の面と接触してもよい。
【００５３】
図５に、本実施形態の検出装置１００の模式図を示す。冷却槽２０は、セル１０の側面を構成する面のうちの２つの面１０ｓ１、１０ｓ４と接触している。ここでは、冷却槽２０は、セル１０の連続する面１０ｓ１、１０ｓ４と接触している。
【００５４】
セル１０の面１０ｓ１は冷却槽２０を介して超音波照射素子３０と対向しており、セル１０の面１０ｓ２は光源４２と対向しており、セル１０の面１０ｓ３は光検出部４４と対向している。このように、セル１０の側面を構成する複数の面のうちの２以上の面が冷却槽２０と接触することにより、セル１０の冷却を効率的に行うことができる。
【００５５】
なお、図３および図５では、光源４２および光検出部４４は分離して示されていたが、光源４２および光検出部４４は一つの装置に組み込まれてもよい。以下、光源４２および光検出部４４が１つの装置に組み込まれた検出装置１００について説明する。
【００５６】
図６に、本実施形態の検出装置１００の模式図を示す。図６に示した検出装置１００は光学装置１１０をさらに備える点を除いて、図５を参照して上述した検出装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。
【００５７】
検出装置１００において、光源４２および光検出部４４は光学装置１１０に組み込まれている。また、光学装置１１０には、水槽２０の少なくとも一部および超音波照射素子３０が組み込まれている。セル１０は、水槽２０と接するように設置される。セル１０には光源４２から入射光Ｌ１が入射され、セル１０から光検出部４４に出射光Ｌ２が出射される。なお、冷却槽２０として、恒温槽を用いてもよい。
【００５８】
光検出部４４は、出射光Ｌ２として、溶液Ｓ（特に、析出物）からの散乱光の強度を測定してもよい。あるいは、光検出部４４は、出射光Ｌ２として、溶液Ｓ（特に、析出物）からの蛍光の強度を測定してもよい。光検出部４４が蛍光の強度を測定する場合、セル１０として四面が透明な蛍光セルが好適に用いられる。
【００５９】
光学装置１１０として光度計を用いてもよい。例えば、光検出部４４が蛍光を検出する場合、光学装置１１０として蛍光光度計を用いてもよい。
【００６０】
なお、上述した説明では、セル１０の連続する領域が冷却槽２０と接触していたが、本発明はこれに限定されない。セル１０の互いに分離された複数の領域が冷却槽２０と接触してもよい。
【００６１】
以下、図７を参照して、セル１０の互いに分離された複数の領域が冷却槽２０と接触する過飽和析出物検出装置１００を説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）に、本実施形態の過飽和析出物検出装置１００の模式的な上面図および側面図をそれぞれ示す。
【００６２】
冷却槽２０は、接触部２２および接触部２４を有している。接触部２２および接触部２４はｘ方向に所定の距離だけ離れて配置されている。セル１０は冷却槽２０の接触部２２と接触部２４との間に位置しており、接触部２２および接触部２４はそれぞれセル１０と接触している。本明細書において、接触部２２を第１接触部と記載することがあり、接触部２４を第２接触部と記載することがある。
【００６３】
第１接触部２２は、開口部２２ａ、２２ｂを有しており、開口部２２ａから入った冷却液は接触部２２内部を介して開口部２２ｂから排出される。また、第２接触部２４は、開口部２４ａ、２４ｂを有しており、開口部２４ａから入った冷却液は接触部２４内部を介して開口部２４ｂから排出される。
【００６４】
冷却槽２０は、接触部２２と接触部２４とを連絡する連絡部材２６をさらに有してもよい。ここでは、接触部２２の開口部２２ｂは接触部２４の開口部２４ａと、折り曲げ可能な連絡部材２６を介して連絡している。連絡部材２６として、例えば、チューブが用いられる。この場合、接触部２２と接触部２４には同一の冷却液が流れる。ただし、冷却槽２０は連絡部材２６を有さなくてもよく、接触部２２および接触部２４のそれぞれの中に互いに異なる冷却液が入っていてもよい。
【００６５】
冷却槽２０は弾性部材２８をさらに有していることが好ましい。ここでは、弾性部材２８は接触部２４に取り付けられており、例えば、弾性部材２８はバネである。弾性部材２８は、接触部２４と、例えば、壁または固定部材との間で押し付けられており、これにより、セル１０と接触部２２との接触、および、セル１０と接触部２４との接触を確実にすることができる。
【００６６】
なお、図７には図示していないが、例えば、光源４２はセル１０に対してｙ方向に配置される一方、光検出部４４はセル１０に対してｚ方向に配置される。この場合、光源４２からの光はｙ方向に沿って進行してセル１０に入射し、セル１０からの光はｚ方向に沿って進行して光検出部４４に検出される。このように、図７に示した検出装置１０では、光検出部４４は、接触部２２および接触部２４の配列するｘ方向、および、光源４２からの光の進行するｙ方向とそれぞれ直交するｚ方向に配置されているが、本発明はこれに限定されない。
【００６７】
図８に、本実施形態の過飽和析出物検出装置１００の模式的な上面図を示す。図８に示した過飽和析出物検出装置１００は、接触部２４に貫通孔２４ｃが設けられていること、および、弾性部材２８の押し付けられる固定部材Ｄに貫通孔が設けられている点を除いて、図７を参照して上述した過飽和析出物検出装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。この過飽和析出物検出装置１００において、光源４２からの光はｙ方向に沿って進行してセル１０に入射し、セル１０からの光はｘ方向に沿って進行して光検出部４４にて検出される。
【００６８】
例えば、超音波の照射により、リゾチームの過飽和溶液から析出する結晶を制御できる。リゾチームは、蛋白質結晶の測定に主として用いられる代表的な蛋白質である。以下に、図９および図１０を参照して本実施形態におけるリゾチーム結晶の変化を説明する。ここでは、図６に示した検出装置１００を用いてリゾチームの結晶を検出する。
【００６９】
ここでは、リゾチームおよび酢酸ナトリウム緩衝液を混合したリゾチーム過飽和溶液をセル１０に入れる。リゾチーム過飽和溶液は、ｐＨ４．８、２５℃および２．０ｍＬであり、リゾチームの濃度は２０ｍｇ／ｍｌ、酢酸ナトリウム緩衝液の濃度は０．０５Ｍ、塩化ナトリウムの濃度は１．２Ｍである。また、セル１０は光路長１０ｍｍの蛍光セルである。
【００７０】
光検出部４４の検出波長を３４０ｎｍに設定して光源４２からの入射光Ｌ１の波長を調整することにより、トリプトファン残基からの蛍光の励起スペクトルを測定するとともに、散乱光スペクトルを測定する。本実施形態において、超音波の照射は、周波数２７．５ｋＨｚでの１分間の出射、および、２分間の中断を繰り返して間欠的に行う。
【００７１】
図９（ａ）は、超音波の照射を開始した後の励起強度および散乱強度の時間変化を示すグラフである。図９（ａ）において、線Ａは励起強度の時間変化を表し、その目盛をグラフの左側縦軸に示している。線Ｂは散乱強度の時間変化を表し、その目盛をグラフの右側縦軸に示している。また、グラフの横軸は光源４２から出射される光の波長を示している。励起強度は入射光Ｌ１の波長が３０５ｎｍ〜３１０ｎｍのときにピークを示し、散乱強度は入射光Ｌ１の波長が３４０ｎｍのときにピークを示す。励起強度は時間とともに減少し、散乱強度は時間とともに増加する。
【００７２】
図９（ｂ）は励起強度および散乱強度の時間変化を示すグラフである。線Ａ、線Ｂは励起強度および散乱強度のそれぞれのスペクトルのピークトップの時間変化を表し、励起強度の目盛をグラフの左側縦軸に、散乱強度の目盛を右側縦軸に示している。グラフの横軸は、超音波の照射を開始してからの時間を示す。なお、比較のために、超音波を照射することなく静置したが、この場合、数時間での励起強度、散乱強度は変化しなかった。
【００７３】
図９（ｂ）から理解されるように、励起強度は超音波の開始直後は高いが、超音波照射の開始から３時間ほど時間が経過すると、励起強度は著しく減少する。反対に、散乱強度は超音波の開始直後に極めて低いが、超音波照射の開始から３時間ほど時間が経過すると、散乱強度は著しく増加する。ただし、その後、散乱強度は、時間の経過とともに収束する。
【００７４】
なお、図９（ｂ）から理解されるように、散乱強度の変化は励起強度の変化とほぼ同時期に開始するが、詳細にみると、散乱強度の変化が開始した後、励起強度の変化が開始する。このことから、散乱強度は、結晶成長の開始に対してより敏感に反応すると考えられる。
【００７５】
図１０（ａ）は超音波照射を断続的に行った場合のリゾチーム結晶を示す図である。図１０（ａ）から理解されるように、超音波を断続的に照射した場合、５時間後に非常に小さい針状結晶が生成される。静置の条件下では、５時間程度では全く何も観察されず、１０数時間後に結晶物の生成が見られた。
【００７６】
その後、同様に調製したリゾチーム過飽和溶液に対して、超音波を、１分間の出射および２分間の中断を繰り返すように照射し、図９（ｂ）に示したＴの時点（散乱強度の変化が始まった時点）において超音波の照射を停止した。
【００７７】
図１０（ｂ）は、散乱強度の変化が始まった時点で超音波照射を終了した場合のリゾチーム結晶を示す図である。図１０（ａ）と図１０（ｂ）との比較から理解されるように、散乱強度が著しく増加する直前に超音波の照射を停止すると、比較的大きな結晶が生成される。これは、散乱強度の変化が著しく増加する直前に超音波の照射を停止したため、結晶の核がそれほど形成されず、結果として、より大きな結晶に成長したと考えられる。なお、断続的に超音波を照射する場合と散乱強度の変化が始まった時点で超音波照射を終了する場合のいずれにおいても、静置と比較して結晶形成が促進した。
【００７８】
図９および図１０を参照した上述の説明では、検出装置１００は、リゾチーム過飽和溶液からの析出物を検出したが、検出装置１００の検出対象はこれに限定されない。例えば、検出装置１００は、析出物としてアミロイドを検出してもよい。以下に、図１１および図１２を参照してアミロイド線維の変化を説明する。ここでは、図６に示した検出装置１００を用いてβ２ミクログロブリンの線維を検出する。なお、β２ミクログロブリンは、透析アミロイドーシスの原因となる蛋白質であり、酸性条件下で比較的容易にアミロイド線維を形成することが知られている。
【００７９】
ここでは、β２ミクログロブリン、ＨＣｌおよびＮａＣｌを混合したβ２ミクログロブリン過飽和溶液を調製し、この溶液をセル１０に入れる。β２ミクログロブリン過飽和溶液はｐＨ２．５および２ｍｌであり、β２ミクログロブリンの濃度は０．１ｍｇ／ｍｌであり、ＨＣｌの濃度は１５ｍＭであり、ＮａＣｌの濃度は１００ｍＭである。また、セル１０は光路長１ｃｍの蛍光セルである。
【００８０】
光源４２から波長３５０ｎｍの光が出射され、光検出部４４は波長３５０ｎｍの散乱光を検出する。超音波は、周波数２７．５ｋＨｚで、１分間の出射および２分間の中断を繰り返すように照射する。また、超音波の照射の開始から、スターラーチップを６００ｒｐｍで回転させてβ２ミクログロブリン過飽和溶液を撹拌する。
【００８１】
図１１（ａ）は、本実施形態における散乱強度の時間変化を示すグラフである。図１１（ａ）において、線Ｄ１は超音波を照射した場合の散乱強度の時間変化を示す。超音波の照射を開始してから約３０分後に、散乱強度が急激に増加している。散乱強度の増加から、アミロイド線維が形成されたことが理解される。
【００８２】
比較のために、超音波を照射することなく撹拌のみを行った場合の散乱強度の時間変化を測定した。また、超音波照射および撹拌のいずれも行うことなく静置した場合の散乱強度の時間変化を測定した。図１１（ａ）において、線Ｄ２は撹拌のみを行った場合の散乱強度を示し、線Ｄ３は静置した場合の散乱強度を示す。
【００８３】
図１１（ａ）から理解されるように、超音波を照射した場合、散乱強度は短時間で増加する。これに対して、超音波を照射せずに撹拌のみを行う場合、散乱強度は、撹拌の開始から１時間程度経過しないと増加せず、また、増加の割合も小さい。なお、静置した場合、散乱強度はほぼ１日経過してもほとんど変化しない。
【００８４】
図１１（ａ）を参照した上述の説明では、散乱強度の時間変化から、析出したアミロイド線維を検出したが、アミロイド線維は、アミロイド特異性蛍光色素との結合による蛍光によって検出してもよい。蛋白質からアミロイドが誘導される場合、アミロイドはアミロイド特異性蛍光色素と結合することによって蛍光を発する。アミロイドが誘導されたセル１０内にアミロイド特異性蛍光色素が存在すると、蛍光が発生し、光検出部４４がこの蛍光を検出することによってセル１０内のアミロイドを検出することができる。例えば、アミロイド特異性蛍光色素はチオフラビンＴであり、この場合、蛍光波長は約４８０ｎｍである。
【００８５】
図１１（ｂ）は、本実施形態における蛍光強度の時間変化を示すグラフである。図１１（ｂ）において、線Ｄ１は超音波を照射した場合の蛍光強度の時間変化を示す。超音波の照射を開始してから、約３０分後に蛍光強度が上昇し、アミロイド線維が形成されたことが理解される。
【００８６】
比較のために、超音波を照射することなく撹拌のみを行った場合の蛍光強度の時間変化を測定した。また、超音波照射および撹拌のいずれも行うことなく静置した場合の蛍光強度の時間変化を測定した。図１１（ｂ）において、線Ｄ２は撹拌のみを行った場合の蛍光強度の時間変化を示し、線Ｄ３は静置した場合の蛍光強度の時間変化を示す。
【００８７】
図１１（ｂ）から理解されるように、超音波を照射した場合、蛍光強度は短時間で増加する。これに対して、超音波を照射せずに撹拌のみを行う場合、蛍光強度は、撹拌の開始から１時間程度経過しないと増加せず、また、増加の割合も小さい。また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）の比較から理解されるように、蛍光強度は、図１１（ａ）に示した散乱強度と同様の時間変化を示す。
【００８８】
図１２（ａ）は、超音波の照射によって形成されたアミロイド線維の原子間力顕微鏡画像を示す図であり、図１２（ｂ）は、超音波の照射によって形成されたアミロイド線維の電子顕微鏡画像を示す図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）から、アミロイド線維が形成されることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明によれば、超音波照射による過飽和析出物を簡便に検出することができる。本発明は、過飽和溶液からの析出物の制御に好適に適用される。本実施形態の過飽和析出物検出装置は、蛍光光度計、他の分光光度計または観測機器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  セル
２０  冷却槽
３０  超音波照射素子
４０  検出部
４２  光源
４４  光検出部
１００  過飽和析出物検出装置
【要約】
【課題】超音波照射による過飽和析出物を簡便に検出する。
【解決手段】本発明による過飽和析出物検出装置（１００）は、溶媒に溶質が過飽和に溶解した溶液（Ｓ）を入れるためのセル（１０）と、セル（１０）と接触する冷却槽（２０）と、冷却槽（２０）に取り付けられた超音波照射素子（３０）と、溶液（Ｓ）から析出する析出物を検出する検出部（４０）とを備える。検出部（４０）は、超音波照射素子（３０）が溶液（Ｓ）に超音波を照射する期間の少なくとも一部において、析出物の検出を行う。
【選択図】図１【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005360447.tif 000009
【図１１】
0005360447.tif 000010
【図５】
0005360447.tif 000011
【図１０】
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【図１２】
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