JP2010071693A - センシング方法、センシング装置、検査チップおよび検査キット - Google Patents
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Abstract
【課題】液体試料中の被検出物質を低コストで短い測定時間で高精度に検出することができるセンシング方法、センシング装置、検査チップおよび検査キットを提供する。
【解決手段】液体試料中の被検出物質を検出する際に、被検出物質と特異的に反応する結合物質を固定したセンシング面の上流で、被検出物質に対して、液体試料が送液される壁面に垂直方向の力を加え、被検出物質を壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮した後、濃縮された被検出物質を含む液体試料を壁面からセンシング面に送液し、送液された液体試料中の被検出物質を結合物質と結合させ、結合物質と結合した被検出物質の結合量を検出することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図４
【解決手段】液体試料中の被検出物質を検出する際に、被検出物質と特異的に反応する結合物質を固定したセンシング面の上流で、被検出物質に対して、液体試料が送液される壁面に垂直方向の力を加え、被検出物質を壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮した後、濃縮された被検出物質を含む液体試料を壁面からセンシング面に送液し、送液された液体試料中の被検出物質を結合物質と結合させ、結合物質と結合した被検出物質の結合量を検出することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図４
Description
本発明は、液体試料中の被検出物質を検出し、その量および濃度を測定するセンシング方法、このセンシング方法を実施するセンシング装置、これらに用いられる検査チップおよび検査キットに関する。
従来から、液体試料中の被検出物質を定量する方法のひとつとして、抗原と抗体との特異的反応（抗原抗体反応）を利用した免疫測定法が用いられている。
免疫測定法は、試料中に含まれる抗原などを被検出物質とし、抗原または抗体を標識物質で標識し、標識された抗原または抗体を使って被検出物質に抗原抗体反応を行わせ、その反応で生じた被検出物質と抗体と標識物質との結合体を定量的に検出する方法である。
この免疫測定法において、あるセンシング面に固定化させた抗体に抗原などの被検出物質、例えば抗原−標識複合体が含まれる液体試料を接触させて、抗原抗体反応を行わせる場合、液体試料中の抗原−標識複合体の拡散速度が遅いため、センシング面（界面）に近い抗原−標識複合体しか固定化抗体に結合できないという問題があり、被検出物質を固定化抗体に十分に反応させるには時間がかかる現状があった。
したがって、短時間で定量測定をしようとする場合、抗原（被検出物質）が固定化抗体に充分に結合する前に定量測定が完了することになってしまい、その結果、短時間で高感度、高精度に液体試料中の被検出物質を定量することは困難であった。
免疫測定法は、試料中に含まれる抗原などを被検出物質とし、抗原または抗体を標識物質で標識し、標識された抗原または抗体を使って被検出物質に抗原抗体反応を行わせ、その反応で生じた被検出物質と抗体と標識物質との結合体を定量的に検出する方法である。
この免疫測定法において、あるセンシング面に固定化させた抗体に抗原などの被検出物質、例えば抗原−標識複合体が含まれる液体試料を接触させて、抗原抗体反応を行わせる場合、液体試料中の抗原−標識複合体の拡散速度が遅いため、センシング面（界面）に近い抗原−標識複合体しか固定化抗体に結合できないという問題があり、被検出物質を固定化抗体に十分に反応させるには時間がかかる現状があった。
したがって、短時間で定量測定をしようとする場合、抗原（被検出物質）が固定化抗体に充分に結合する前に定量測定が完了することになってしまい、その結果、短時間で高感度、高精度に液体試料中の被検出物質を定量することは困難であった。
これに対し、電場または磁場を利用して、試料を濃縮し、試料中の被検出物質を、測定を行う場所まで引き寄せる方法および装置が提案されている。
例えば、特許文献１には、感受性物質が薄い単分子層として、導電性表面に形成された電極を有する試料液に、交流電圧を印加して、試料中の分極した成分に作用させ、試料を感受性物質に引き寄せる方法および装置が開示されている。
また、特許文献２には、第１の透明電極と、第２の電極を介して、蛍光体による標識が付けられた検出対象物質を含む試料を含浸する電気泳動媒体に電圧を印加して、試料中の検出対象物質を第１電極との界面に泳動させ、その界面に励起光をあて、界面から漏れ出たエバネッセント波により励起されて、検出対象物質中の蛍光体から発せられた蛍光を検出する方法および装置が開示されている。
例えば、特許文献１には、感受性物質が薄い単分子層として、導電性表面に形成された電極を有する試料液に、交流電圧を印加して、試料中の分極した成分に作用させ、試料を感受性物質に引き寄せる方法および装置が開示されている。
また、特許文献２には、第１の透明電極と、第２の電極を介して、蛍光体による標識が付けられた検出対象物質を含む試料を含浸する電気泳動媒体に電圧を印加して、試料中の検出対象物質を第１電極との界面に泳動させ、その界面に励起光をあて、界面から漏れ出たエバネッセント波により励起されて、検出対象物質中の蛍光体から発せられた蛍光を検出する方法および装置が開示されている。
また、特許文献３には、液体試料中の第１反応体−被検物−光作用成分（標識）を有する第２反応体結合物を、磁性を利用してある領域に局在化させ、その局在化領域を含む所定領域に励起光をあて、漏れ出たエバネッセント波により励起されて、光作用成分から発せられた蛍光を検出する方法および装置が開示されている。
また、特許文献４には、経路を横切る交流電場がかけられた平行移動経路に沿って、極性分析物を平行移動させることで、平行移動経路と交流電場の交差区域において極性分析物を濃縮する方法および装置が開示されている。
また、特許文献４には、経路を横切る交流電場がかけられた平行移動経路に沿って、極性分析物を平行移動させることで、平行移動経路と交流電場の交差区域において極性分析物を濃縮する方法および装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１および２に記載の方法および装置は、電極が測定領域（センシング面）の真上にあるため、蛍光測定などを行うには、蛍光物質から生じた蛍光検出の妨げにならない非常に高価な透明電極が必要となる。
特に、透明電極では表面プラズモンが発生しないため、より高Ｓ／Ｎな蛍光検出法である表面プラズモン蛍光測定法ＳＰＦ（Surface Plasmon enhanced fluorescence）を実施することが困難であった。
また、特許文献３に記載の方法および装置おいて、選択される標識抗体によっては、濃縮により凝集しやすい。また、一度センシング面で凝集すると、抗原が外れるため、凝集物除去が行えないし、一度センシング面で凝集した場合、本来は、抗原１つに対し、１つの抗体で定量されるべきところが、抗原が外れてしまうなどして抗原と抗体の数が一致しなくなるため、正確な定量ができなくなるという問題があった。
特に、透明電極では表面プラズモンが発生しないため、より高Ｓ／Ｎな蛍光検出法である表面プラズモン蛍光測定法ＳＰＦ（Surface Plasmon enhanced fluorescence）を実施することが困難であった。
また、特許文献３に記載の方法および装置おいて、選択される標識抗体によっては、濃縮により凝集しやすい。また、一度センシング面で凝集すると、抗原が外れるため、凝集物除去が行えないし、一度センシング面で凝集した場合、本来は、抗原１つに対し、１つの抗体で定量されるべきところが、抗原が外れてしまうなどして抗原と抗体の数が一致しなくなるため、正確な定量ができなくなるという問題があった。
また、特許文献４に記載の装置は、平行移動経路と交流電場の交差区域において濃縮することで、被検出物質を検出しやすくなる一定程度の効果はあるものの、平行移動経路のセンシング面と直交する方向には被検出物質が分布しており、センシング界面に被検出物質が濃縮されているわけではないため、センシング界面から遠い被検出物質はセンシング界面に固定された抗体と結合できず、その結果、濃縮された被検出物質であってもセンシング界面に固定された抗体と十分に結合できない結果となり、正確な定量を測定することが難しいという問題があった。
このように、従来のセンシング面で濃縮を行う技術は、コストや定量性の点で問題があるし、濃縮による標識抗体や標識抗原などの非特異吸着が増大し、非特異吸着によるバックグラウンドノイズが増大し、Ｓ／Ｎ比が低下し、その結果、低感度化を招き、感度の点でも問題があった。
このように、従来のセンシング面で濃縮を行う技術は、コストや定量性の点で問題があるし、濃縮による標識抗体や標識抗原などの非特異吸着が増大し、非特異吸着によるバックグラウンドノイズが増大し、Ｓ／Ｎ比が低下し、その結果、低感度化を招き、感度の点でも問題があった。
本発明は、上述した高感度化および測定時間短縮化の課題に対し、上記従来技術においてセンシング面で濃縮を行う方法が数多く提案されているが、コスト、定量性および感度の面において充分とはいえない現状に鑑みてなされたもので、その目的は、このような従来技術の問題点を解消し、検体液中の抗原などの液体試料中の検出対象となる被検出物質とセンシング面に固定化された抗体などの被検出物質と特異的に結合する結合物質とを反応させる時間を短縮することができ、かつ抗原などの被検出物質をセンシング面に固定化された抗体などの結合物質に充分に結合させ、測定を高感度化することができるセンシング方法、これを実施するセンシング装置、これらに用いられる検査チップおよび検査キットを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、液体試料中の被検出物質を検出するセンシング方法であって、前記被検出物質と特異的に反応する結合物質を固定したセンシング面の上流で、前記被検出物質に対して、前記液体試料が送液される壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮した後、濃縮された前記被検出物質を含む前記液体試料を前記壁面から前記センシング面に送液し、送液された前記液体試料中の前記被検出物質を前記結合物質と結合させ、前記結合物質と結合した前記被検出物質の結合量を検出することを特徴とするセンシング方法を提供するものである。
ここで、前記被検出物質を濃縮する工程は、前記壁面の前記液体試料が送液される前記壁面を含む領域に電場または磁場を発生させ、発生された電場または磁場によって前記被検出物質にクーロン力または磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けることが好ましい。
また、前記被検出物質は、前記濃縮工程において前記壁面に引き寄せるまたは押し付けやすくするための濃縮用標識物質によって標識されていることが好ましく、また、前記濃縮用標識物質は、磁性粒子であることが好ましい。
ここで、前記被検出物質を濃縮する工程は、前記壁面の前記液体試料が送液される前記壁面を含む領域に電場または磁場を発生させ、発生された電場または磁場によって前記被検出物質にクーロン力または磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けることが好ましい。
また、前記被検出物質は、前記濃縮工程において前記壁面に引き寄せるまたは押し付けやすくするための濃縮用標識物質によって標識されていることが好ましく、また、前記濃縮用標識物質は、磁性粒子であることが好ましい。
また、前記検出工程は、前記センシング面に向けて光を照射し、前記センシング面に固定された前記特異的に反応する物質と結合した前記被検出物質またはそれを標識している検出用標識物質から、散乱または発生する検出光を検出する光検出工程であることが好ましい。
また、前記光検出工程は、前記検出光として、前記被検出物質による表面プラズモンの散乱光、ラマン散乱光、前記被検出物質に結合した検出用標識物質より発生する蛍光、または、前記蛍光が前記センシング面に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光を利用するものであることが好ましい。
また、前記光検出工程は、前記センシング面に向けて前記光を照射する方法として、落射照明法、エバネッセント照明法、または表面プラズモン共鳴照明法を実施することが好ましい。
また、前記被検出物質は、蛍光性を有する物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、蛍光標識物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、散乱増強標識物質であることが好ましい。
また、前記光検出工程は、前記検出光として、前記被検出物質による表面プラズモンの散乱光、ラマン散乱光、前記被検出物質に結合した検出用標識物質より発生する蛍光、または、前記蛍光が前記センシング面に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光を利用するものであることが好ましい。
また、前記光検出工程は、前記センシング面に向けて前記光を照射する方法として、落射照明法、エバネッセント照明法、または表面プラズモン共鳴照明法を実施することが好ましい。
また、前記被検出物質は、蛍光性を有する物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、蛍光標識物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、散乱増強標識物質であることが好ましい。
また、前記検出工程は、前記センシング面となる水晶振動子表面に固定された前記結合物質に前記被検出物質を結合させることにより前記水晶振動子の共振周波数の変化を生じさせ、生じた前記共振周波数の変化量を検出して前記被検出物質の結合量を検出する水晶マイクロバランス法を行うことが好ましい。
また、さらに、前記濃縮工程で前記壁面において生じた凝集物のみを前記壁面に保持できるように前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態とすると共に、前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態で前記センシング面に送液するように、前記濃縮工程で前記壁面において生じた前記凝集物が前記センシング面に到達する前に前記液体試料の送液を停止するように、または、前記濃縮工程で前記壁面において生じた前記凝集物が前記センシング面に到達する前に前記被検出物質の測定を完了するように、制御して、前記濃縮工程で前記センシング面の上流の前記壁面において生じた凝集物を前記センシング面に送らないことが好ましい。
また、さらに、前記濃縮工程で前記壁面において生じた凝集物のみを前記壁面に保持できるように前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態とすると共に、前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態で前記センシング面に送液するように、前記濃縮工程で前記壁面において生じた前記凝集物が前記センシング面に到達する前に前記液体試料の送液を停止するように、または、前記濃縮工程で前記壁面において生じた前記凝集物が前記センシング面に到達する前に前記被検出物質の測定を完了するように、制御して、前記濃縮工程で前記センシング面の上流の前記壁面において生じた凝集物を前記センシング面に送らないことが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、液体試料中の検出対象となる被検出物質を検出するセンシング装置であって、前記被検出物質と特異的に反応する結合物質を固定したセンシング面と、前記被検出物質を含む前記液体試料を前記センシング面に送液する送液手段と、送液された前記液体試料中の前記被検出物質を、前記結合物質と結合させてその結合量を検出する検出手段と、前記センシング面の上流で、前記被検出物質に対して前記液体試料が送液される壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けて濃縮する濃縮手段を有することを特徴とするセンシング装置を提供するものである。
ここで、前記濃縮手段は、前記壁面の前記検体液が送液される領域に電場を発生させる電場発生手段、または、前記壁面の前記検体液が送液される領域に磁場を発生させる磁場発生手段であることが好ましい。
また、前記被検出物質は、前記濃縮手段によって前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするための濃縮用標識物質によって標識されていることが好ましく、また、前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であることが好ましい。
ここで、前記濃縮手段は、前記壁面の前記検体液が送液される領域に電場を発生させる電場発生手段、または、前記壁面の前記検体液が送液される領域に磁場を発生させる磁場発生手段であることが好ましい。
また、前記被検出物質は、前記濃縮手段によって前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするための濃縮用標識物質によって標識されていることが好ましく、また、前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であることが好ましい。
また、前記検出手段は、前記センシング面に向けて光を照射し、前記光が照射された前記センシング面に固定された前記結合物質と結合した前記被検出物質またはそれを標識している検出用標識物質から、散乱または発生する検出光を検出する光検出手段であることが好ましい。
また、前記光検出手段は、前記センシング面に対して、前記光を照射する光照射光学系と、前記センシング面からの前記検出光を検出する光検出デバイスとを有することが好ましい。
また、前記光検出手段は、前記検出光として、前記被検出物質による表面プラズモンの散乱光、ラマン散乱光、前記被検出物質に結合した標識により発生する蛍光、または、前記蛍光が前記センシング面に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光を利用するものであることが好ましい。
また、前記光検出手段は、前記センシング面に対して、前記光を照射する光照射光学系と、前記センシング面からの前記検出光を検出する光検出デバイスとを有することが好ましい。
また、前記光検出手段は、前記検出光として、前記被検出物質による表面プラズモンの散乱光、ラマン散乱光、前記被検出物質に結合した標識により発生する蛍光、または、前記蛍光が前記センシング面に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光を利用するものであることが好ましい。
また、前記光検出手段は、前記光を照射する方法として、落射照明法、エバネッセント照明法または表面プラズモン共鳴照明法を実施する装置であることが好ましい。
また、前記被検出物質は、蛍光を発する物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、蛍光標識物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、蛍光標識物質によって標識されていることが好ましい。
また、前記検出手段は、前記センシング面となる水晶振動子表面に固定された前記結合物質に前記被検出物質を結合させることにより前記水晶振動子の共振周波数の変化を生じさせ、生じた前記共振周波数の変化量を検出して前記被検出物質の結合量を検出する水晶マイクロバランスセンサであることが好ましい。
また、前記被検出物質は、蛍光を発する物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、蛍光標識物質であることが好ましい。
また、前記検出用標識物質は、蛍光標識物質によって標識されていることが好ましい。
また、前記検出手段は、前記センシング面となる水晶振動子表面に固定された前記結合物質に前記被検出物質を結合させることにより前記水晶振動子の共振周波数の変化を生じさせ、生じた前記共振周波数の変化量を検出して前記被検出物質の結合量を検出する水晶マイクロバランスセンサであることが好ましい。
また、さらに、前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物を前記センシング面に送らない機構を有することが好ましく、また、前記機構は、前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物のみを前記濃縮手段によって前記壁面に保持できるように前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態となるように前記濃縮手段を制御すると共に、前記濃縮手段によって前記壁面に前記凝集物のみを保持できるように前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態で前記センシング面に送液するように前記送液手段を制御する制御手段、前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物が前記センシング面に到達する前に前記液体試料の送液を停止するように前記送液手段を制御する制御手段、または、前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物が前記センシング面に到達する前に前記被検出物質の測定を完了するように前記検出手段を制御する制御手段であることが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第３の態様は、液体試料中の被検出物質を検出するために使用される検査チップであって、前記液体試料が送液される流路を有する流路基板と、前記流路の上流側に設けられ、前記流路に前記液体試料を注入するための注入口と、前記流路の下流側に設けられ、前記注入口から注入された前記液体試料を前記下流側に流すための空気孔と、前記流路基板の前記流路の底面であって、前記注入口と前記空気孔との間に設けられたセンシング面と、前記センシング面に固定された前記被検出物質と特異的に反応する結合物質と、前記センシング面の上流であって、前記被検出物質に対して前記液体試料が送液される前記流路の前記底面の壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮する、前記壁面を含む濃縮領域を有することを特徴とする検査チップを提供するものである。
ここで、前記濃縮領域において、前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするために前記被検出物質を標識するための濃縮用標識物質を有することが好ましい。
また、前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であり、前記濃縮領域に発生された磁場によって、前記被検出物質を標識する前記磁性粒子に磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けることが好ましい。
また、さらに、前記流路基板の前記濃縮領域の外壁面に、前記濃縮領域に電場を発生させ、発生された電場によって前記被検出物質にクーロン力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けるための電極を有することが好ましい。
ここで、前記濃縮領域において、前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするために前記被検出物質を標識するための濃縮用標識物質を有することが好ましい。
また、前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であり、前記濃縮領域に発生された磁場によって、前記被検出物質を標識する前記磁性粒子に磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けることが好ましい。
また、さらに、前記流路基板の前記濃縮領域の外壁面に、前記濃縮領域に電場を発生させ、発生された電場によって前記被検出物質にクーロン力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けるための電極を有することが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第４の態様は、液体試料中の被検出物質を検出するために使用される検査キットであって、前記液体試料が送液される流路を有する流路基板と、前記流路の上流側に設けられ、前記流路に前記液体試料を注入するための注入口と、前記流路の下流側に設けられ、前記注入口から注入された前記液体試料を前記下流側に流すための空気孔と、前記流路基板の前記流路の底面であって、前記注入口と前記空気孔との間に設けられたセンシング面と、前記センシング面に固定された前記被検出物質と特異的に反応する結合物質と、前記センシング面の上流であって、前記被検出物質に対して前記液体試料が送液される前記流路の前記底面の壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮する、前記壁面を含む濃縮領域とを備える検査チップ、および、前記液体試料中の前記被検出物質を検出するにあたり、前記液体試料と同時もしくは前記液体試料の流下後に前記流路内に流下される、前記濃縮領域において前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするために前記被検出物質を標識するための濃縮用標識物質を含む標識用溶液を有することを特徴とする検査キットを提供するものである。
ここで、前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であり、前記検査チップの前記濃縮領域に発生された磁場によって、前記被検出物質を標識する前記磁性粒子に磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けることが好ましい。
また、前記流路基板の前記濃縮領域の外壁面に、前記濃縮領域に電場を発生させ、発生された電場によって前記被検出物質にクーロン力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けるための電極を有することが好ましい。
ここで、前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であり、前記検査チップの前記濃縮領域に発生された磁場によって、前記被検出物質を標識する前記磁性粒子に磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けることが好ましい。
また、前記流路基板の前記濃縮領域の外壁面に、前記濃縮領域に電場を発生させ、発生された電場によって前記被検出物質にクーロン力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けるための電極を有することが好ましい。
本発明によれば、従来技術に対して、コスト、定量性および感度の面において優れたものとすることができ、検体液中の抗原などの液体試料中の検出対象となる被検出物質とセンシング面に固定化された抗体などの被検出物質と特異的に結合する結合物質とを反応させる時間を短縮することができ、かつ抗原などの被検出物質をセンシング面に固定化された抗体などの結合物質に充分に結合させることができる。
すなわち、本発明によれば、低コストで高感度な定量測定を短い測定時間で行うことができる。
すなわち、本発明によれば、低コストで高感度な定量測定を短い測定時間で行うことができる。
以下、本発明に係るセンシング方法、センシング装置、検査チップおよび検査キットを添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のセンシング方法を実施する本発明のセンシング装置の一実施形態の一部（濃縮ユニットおよび吸引ユニット）を除く概略構成を示す説明図であり、検査チップおよび検出光光学系の部分断面図およびブロック図を含む。図２は、図１に示すセンシング装置の光源、入射光光学系および検査チップの一実施形態の概略構成を示す上面図であり、図３は、図２のIII−III線断面図であり、図４は、図２のIV−IV線断面図であり、図１に示すセンシング装置の検査チップの概略構成を示す断面図および濃縮ユニットの説明図を含む。図５は、図１に示すセンシング装置の検査チップのおよび吸引ユニットの概略構成を示す上面図である。
これらの図に示すようにセンシング装置１０は、基本的に、抗原抗体反応を利用して、液体試料中の検出対象物、すなわち被検出物質の結合量を検出し、液体試料中の被検出物質、引いては検体中の測定対象物の量および濃度を測定する物質検出方法、すなわち本発明のセンシング方法を実施するためのものである。
センシング装置１０は、所定波長の光を射出する光源１２と、光源１２から射出された光（以下、「励起光」ともいう）を導光し、集光する入射光光学系１４と、被検出物質（抗原）８４を含有する液体試料（すなわち、検出対象）８２を保持し、かつ入射光光学系１４により集光された光が入射される測定位置となるセンシング面１５を備える検査チップ１６と、検査チップ１６のセンシング面１５（測定位置）から射出される光を検出する光検出ユニット１８と、光検出ユニット１８の検出結果に基づいて被検出物質８４を検出する（すなわち、光検出ユニット１８で検出した信号をデジタル化して被検出物質８４の有無、量、濃度を判断する）算出手段２０と、被検出物質８４を含有する液体試料（すなわち、測定対象）８２を濃縮する濃縮ユニット２１と、濃縮した被検出物質８４を含有する液体試料（つまり測定対象）８２を検査チップ１６の測定位置（センシング面）へ送液するための吸引ユニット２２を有し、液体試料８２に含有されている被検出物質８４を検出（及び測定）する。
センシング装置１０は、所定波長の光を射出する光源１２と、光源１２から射出された光（以下、「励起光」ともいう）を導光し、集光する入射光光学系１４と、被検出物質（抗原）８４を含有する液体試料（すなわち、検出対象）８２を保持し、かつ入射光光学系１４により集光された光が入射される測定位置となるセンシング面１５を備える検査チップ１６と、検査チップ１６のセンシング面１５（測定位置）から射出される光を検出する光検出ユニット１８と、光検出ユニット１８の検出結果に基づいて被検出物質８４を検出する（すなわち、光検出ユニット１８で検出した信号をデジタル化して被検出物質８４の有無、量、濃度を判断する）算出手段２０と、被検出物質８４を含有する液体試料（すなわち、測定対象）８２を濃縮する濃縮ユニット２１と、濃縮した被検出物質８４を含有する液体試料（つまり測定対象）８２を検査チップ１６の測定位置（センシング面）へ送液するための吸引ユニット２２を有し、液体試料８２に含有されている被検出物質８４を検出（及び測定）する。
また、センシング装置１０は、さらに、光源１２から所望の光ビームを射出させるように光源１２を制御するため、励起光を変調するファンクションジェネレータ（以下、「ＦＧ」ともいう。）２４と、ＦＧ２４で発生された電圧に比例した電流を光源１２に流す光源ドライバ２６とを有する。
ここで、ＦＧ２４は、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗの電圧の繰り返しクロックを発生する信号発生器である。ＦＧ２４が信号を光源ドライバ２６に流し、光源ドライバ２６がその電圧に比例した電流を光源１２に流すことで、光源１２は、クロックに応じて変調された光を発光する。また、ＦＧ２４のクロックは、ロックインアンプ７４に接続されており、ロックインアンプ７４は、ＦＧ２４から流されるクロックと同期した信号のみを光検出ユニット１８の出力から取り出す。
また、図示は省略したが、検査チップ１６はもちろん、これ以外のセンシング装置１０の各部も、互いの位置関係を固定するために支持機構により支持されている。
ここで、ＦＧ２４は、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗの電圧の繰り返しクロックを発生する信号発生器である。ＦＧ２４が信号を光源ドライバ２６に流し、光源ドライバ２６がその電圧に比例した電流を光源１２に流すことで、光源１２は、クロックに応じて変調された光を発光する。また、ＦＧ２４のクロックは、ロックインアンプ７４に接続されており、ロックインアンプ７４は、ＦＧ２４から流されるクロックと同期した信号のみを光検出ユニット１８の出力から取り出す。
また、図示は省略したが、検査チップ１６はもちろん、これ以外のセンシング装置１０の各部も、互いの位置関係を固定するために支持機構により支持されている。
光源１２は、所定の波長の光を射出する光射出装置である。光射出装置としては、半導体レーザ、ＬＥＤ、ランプ、ＳＬＤ等も用いることができる。
入射光光学系１４は、コリメータレンズ３０と、シリンドリカルレンズ３２と、偏光フィルタ３４とを有し、励起光の光路において、光源１２側からコリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４の順で配置されている。したがって、光源１２から射出された光は、コリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４をこの順で透過し、その後、検査チップ１６に入射する。
入射光光学系１４は、コリメータレンズ３０と、シリンドリカルレンズ３２と、偏光フィルタ３４とを有し、励起光の光路において、光源１２側からコリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４の順で配置されている。したがって、光源１２から射出された光は、コリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４をこの順で透過し、その後、検査チップ１６に入射する。
コリメータレンズ３０は、光源１２から射出され、所定角度で放射状に拡散する光を平行光に変換する。
シリンドリカルレンズ３２は、図２及び図３に示すように、後述する検査チップの流路の長手方向に平行な方向が軸方向となる柱状レンズであり、コリメータレンズ３０により平行光とされた光を柱状の軸に垂直な面（図３に示す面と平行な面）のみに集光させる。
偏光フィルタ３４は、透過した光を後述する検査チップ１６の反射面に対してｐ偏光となる方向に偏光するフィルタである。
シリンドリカルレンズ３２は、図２及び図３に示すように、後述する検査チップの流路の長手方向に平行な方向が軸方向となる柱状レンズであり、コリメータレンズ３０により平行光とされた光を柱状の軸に垂直な面（図３に示す面と平行な面）のみに集光させる。
偏光フィルタ３４は、透過した光を後述する検査チップ１６の反射面に対してｐ偏光となる方向に偏光するフィルタである。
次に、検査チップ１６は、プリズム３８と、その表面がセンシング面１５を構成する金属膜４０と、流路基板４２と、液体試料８２の注入口４４ａおよび空気孔４４ｂが穿孔された透明カバー４４（以下、単にカバーともいう）を有し、プリズム３８の一面に形成された金属膜４０の表面、すなわちセンシング面１５上に被検出物質８４を含有する液体試料８２が載置される。
プリズム３８は、断面が二等辺三角形となる略三角柱形状（正確には、二等辺三角形の各頂点部分を二等辺三角形の底面に垂直または平行に切断した六角柱形状）のプリズムであり、光源１２から射出され、入射光光学系１４で集光される光の光路上に配置されている。
プリズム３８は、入射光光学系１４で集光された光が、３つの側面のうち二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射する向きで配置されている。
プリズム３８は、断面が二等辺三角形となる略三角柱形状（正確には、二等辺三角形の各頂点部分を二等辺三角形の底面に垂直または平行に切断した六角柱形状）のプリズムであり、光源１２から射出され、入射光光学系１４で集光される光の光路上に配置されている。
プリズム３８は、入射光光学系１４で集光された光が、３つの側面のうち二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射する向きで配置されている。
プリズム３８は、誘電体である公知の透明樹脂や光学ガラスで形成することができるが、コストをより低くすることができるため、光学ガラスよりも樹脂で形成することが好ましい。
ここで、透明樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）、日本ゼオン株式会社製ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）３３０Ｒ（屈折率１．５０）等の樹脂で形成することが好ましい。
また、光学ガラスに用いる材料としては、ＢＫ７、合成石英等を用いることができる。
プリズム３８は、このような構成であり、入射光光学系１４で集光された光を、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射させ、二等辺三角形の底辺で構成される面で反射し、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの他方の辺で構成される面から射出する。
ここで、透明樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）、日本ゼオン株式会社製ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）３３０Ｒ（屈折率１．５０）等の樹脂で形成することが好ましい。
また、光学ガラスに用いる材料としては、ＢＫ７、合成石英等を用いることができる。
プリズム３８は、このような構成であり、入射光光学系１４で集光された光を、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射させ、二等辺三角形の底辺で構成される面で反射し、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの他方の辺で構成される面から射出する。
金属膜４０は、検査チップ１６の液体試料８２の流路の底面のセンシング面１５を構成する金属層として、検査チップ１６の底面上の、プリズム３８の二等辺三角形の底辺で構成される面の一部（具体的には、プリズム３８に入射した光が照射される領域を含む領域）に形成された金属の薄膜である。
ここで、金属膜４０に用いる材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属を用いることができる。なお、液体試料との反応を抑制するためにＡｕ、Ｐｔを用いることが好ましい。
また、金属膜４０の形成方法としては、種々の方法を用いることができ、例えば、スパッタ、蒸着、めっき、貼り付け等によりプリズム３８上に形成することができる。
ここで、図４に示すように、検査チップ１６の金属膜４０の表面には、被検出物質８４と特定的に結合する特異的結合物質である一次抗体８０が固定されている。したがって、上述のように、この検査チップ１６の金属膜４０の表面が光が入射されるセンシング面１５となる。
ここで、金属膜４０に用いる材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属を用いることができる。なお、液体試料との反応を抑制するためにＡｕ、Ｐｔを用いることが好ましい。
また、金属膜４０の形成方法としては、種々の方法を用いることができ、例えば、スパッタ、蒸着、めっき、貼り付け等によりプリズム３８上に形成することができる。
ここで、図４に示すように、検査チップ１６の金属膜４０の表面には、被検出物質８４と特定的に結合する特異的結合物質である一次抗体８０が固定されている。したがって、上述のように、この検査チップ１６の金属膜４０の表面が光が入射されるセンシング面１５となる。
流路基板４２は、プリズム３８の二等辺三角形の底辺で構成される面に配置された板状部材であり、注入口４４ａから注入された液体試料８２を流下し、金属膜４０に供給する流路４５が形成されている。
流路４５は、金属膜４０を横断して形成された線状部４６と、線状部４６の一方の端部に形成され、測定時に液体試料８２が供給される液溜りとなる始端部４７と、線状部４６の他方の端部に形成され、始端部４７に供給され線状部４６を通過した液体試料８２が到着する液溜りとなる終端部４８とで構成される。なお、流路４５の始端部４７と線状部４６との境界には、液体試料８２中の抗原などの被検出物質８４や溶媒などは通過し、被検出物質８４よりサイズの大きい粒子は通過できないフィルタ４１が設けられている。
また、線状部４６には、金属膜４０よりも上流側の始端部４７側において、蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８が載置された二次抗体載置領域４９および濃縮を行う濃縮領域５０が上流側から順に設けられている。ここで、二次抗体８８とは、被検出物質８４と特異的に結合する特異的結合物質である。
流路４５は、金属膜４０を横断して形成された線状部４６と、線状部４６の一方の端部に形成され、測定時に液体試料８２が供給される液溜りとなる始端部４７と、線状部４６の他方の端部に形成され、始端部４７に供給され線状部４６を通過した液体試料８２が到着する液溜りとなる終端部４８とで構成される。なお、流路４５の始端部４７と線状部４６との境界には、液体試料８２中の抗原などの被検出物質８４や溶媒などは通過し、被検出物質８４よりサイズの大きい粒子は通過できないフィルタ４１が設けられている。
また、線状部４６には、金属膜４０よりも上流側の始端部４７側において、蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８が載置された二次抗体載置領域４９および濃縮を行う濃縮領域５０が上流側から順に設けられている。ここで、二次抗体８８とは、被検出物質８４と特異的に結合する特異的結合物質である。
透明カバー４４は、基板４２のプリズム３８と接している面とは反対側の面に接合された透明な板状の部材である。透明カバー４４は、流路基板４２のプリズム３８と接している面とは反対側の面を塞ぐことで、流路基板４２に形成された流路４５を密閉している。
また、透明カバー４４は、流路４５の始端部４７に対応する部分および流路４５の終端部４８に対応する部分に、それぞれ開口が、すなわち流路４５に液体試料８２を注入するための注入口４４ａおよび注入口４４ａから注入された液体試料８２を、流路４５内を下流側に流すために空気を排出する空気孔が形成されている。また、透明カバー４４は、始端部４７（さらには終端部４８）に対応する位置に形成した開口に開閉可能な蓋を設けてもよい。
検査チップ１６は、以上のような構成である。なお、プリズム３８と、金属膜４０と流路基板４２とは、一体で形成することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、検査チップ１６の底面を形成するように流路基板４２に底部を設け、底部全体もしくは少なくともセンシング面１５を形成する金属膜４０を配置する部分を透明誘電膜で形成し、この透明誘電膜の下面にプリズム３８の上面を接触させるようにすることにより、プリズム３８を検査チップ１６と別体として構成しても良い。
また、透明カバー４４は、流路４５の始端部４７に対応する部分および流路４５の終端部４８に対応する部分に、それぞれ開口が、すなわち流路４５に液体試料８２を注入するための注入口４４ａおよび注入口４４ａから注入された液体試料８２を、流路４５内を下流側に流すために空気を排出する空気孔が形成されている。また、透明カバー４４は、始端部４７（さらには終端部４８）に対応する位置に形成した開口に開閉可能な蓋を設けてもよい。
検査チップ１６は、以上のような構成である。なお、プリズム３８と、金属膜４０と流路基板４２とは、一体で形成することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、検査チップ１６の底面を形成するように流路基板４２に底部を設け、底部全体もしくは少なくともセンシング面１５を形成する金属膜４０を配置する部分を透明誘電膜で形成し、この透明誘電膜の下面にプリズム３８の上面を接触させるようにすることにより、プリズム３８を検査チップ１６と別体として構成しても良い。
また、光源１２と入射光光学系１４と検査チップ１６とは、入射光光学系１４からプリズム３８に入射した光を金属膜４０で全反射させてプリズムの他方の面から射出させる位置関係となるように配置されている。
このため、例えば、光源１２および入射光光学系１４により、励起光を検査チップ１６の金属膜４０で全反射するように入射させることで、金属膜４０の流路４５側の表面（プリズム３８側とは反対側の表面）、すなわちセンシング面１５に、エバネッセント光（以下、エバネッセント波という）が滲み出す。このエバネッセント波により金属膜４０中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４０表面に電界分布が生じ、電場増強領域が形成される。このとき、エバネッセント波の滲み出し領域において、蛍光物質８６が存在する場合、その蛍光物質８６が、エバネッセント波によって励起されて蛍光が発生する。
また、エバネッセント波の滲み出し領域とほぼ同等の領域に存在する表面プラズモンによる電場増強の効果により、蛍光は増強されたものとなる。
なお、エバネッセント波の滲み出し領域外の蛍光物質８６は励起されず蛍光を発しない。
このように、蛍光の発生にエバネッセント波が介在する照明法をエバネッセント励起照明法という。
こうして発生したエバネッセント光が、例えば、サンドイッチ法を適用する場合、センシング面１５に固定された一次抗体８０と結合した被検出物質８４および蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８の結合体とのサンドイッチ結合体の蛍光物質８６を励起して蛍光を発生させる。
このため、例えば、光源１２および入射光光学系１４により、励起光を検査チップ１６の金属膜４０で全反射するように入射させることで、金属膜４０の流路４５側の表面（プリズム３８側とは反対側の表面）、すなわちセンシング面１５に、エバネッセント光（以下、エバネッセント波という）が滲み出す。このエバネッセント波により金属膜４０中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４０表面に電界分布が生じ、電場増強領域が形成される。このとき、エバネッセント波の滲み出し領域において、蛍光物質８６が存在する場合、その蛍光物質８６が、エバネッセント波によって励起されて蛍光が発生する。
また、エバネッセント波の滲み出し領域とほぼ同等の領域に存在する表面プラズモンによる電場増強の効果により、蛍光は増強されたものとなる。
なお、エバネッセント波の滲み出し領域外の蛍光物質８６は励起されず蛍光を発しない。
このように、蛍光の発生にエバネッセント波が介在する照明法をエバネッセント励起照明法という。
こうして発生したエバネッセント光が、例えば、サンドイッチ法を適用する場合、センシング面１５に固定された一次抗体８０と結合した被検出物質８４および蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８の結合体とのサンドイッチ結合体の蛍光物質８６を励起して蛍光を発生させる。
光検出ユニット１８は、光源１２から射出された励起光を検査チップ１６の金属膜４０に照射することにより金属膜４０の表面のセンシング面１５から発生する検出光、例えば上述した蛍光を検出するためのもので、検出光光学系６０と、フォトダイオード（以下、「ＰＤ」という）６２と、フォトダイオードアンプ（以下、「ＰＤアンプ」という）６４とを有し、検査チップ１６の金属膜４０近傍（つまり、表面近傍）から射出される光を検出する。
検出光光学系６０は、第１レンズ６６と、カットフィルタ６８と、第２レンズ７０と、これらを支持する支持部７２とを有し、金属膜４０の表面から射出される光（つまり、金属膜４０上で発光されている光）を集光し、ＰＤ６２に入射させる。また、検出光光学系６０は、金属膜４０で発光された光の光路上において、金属膜４０側から順に第１レンズ６６、カットフィルタ６８、第２レンズ７０の順に互いに所定間隔離間して配置されている。
検出光光学系６０は、第１レンズ６６と、カットフィルタ６８と、第２レンズ７０と、これらを支持する支持部７２とを有し、金属膜４０の表面から射出される光（つまり、金属膜４０上で発光されている光）を集光し、ＰＤ６２に入射させる。また、検出光光学系６０は、金属膜４０で発光された光の光路上において、金属膜４０側から順に第１レンズ６６、カットフィルタ６８、第２レンズ７０の順に互いに所定間隔離間して配置されている。
第１レンズ６６は、コリメータレンズであり、金属膜４０に対向して配置されており、金属膜４０上で発光し、第１レンズ６６に到達した光を平行光にする。
カットフィルタ６８は、励起光と同一波長の光を選択的にカットし、励起光と異なる波長の光（例えば、蛍光物質８６に起因する蛍光等）を通過させる特性を有するフィルタであり、第１レンズ６６で平行光とされた光のうち、励起光と異なる波長の光のみを通過させる。
第２レンズ７０は、集光レンズであり、カットフィルタ６８を透過した光を集光し、ＰＤ６２に入射入射させる。
支持部７２は、第１レンズ６６と、カットフィルタ６８と、第２レンズ７０と互いに所定間隔離間させて一体的に保持する保持部材である。
ＰＤ６２は、受光した光を電気信号に変換する光検出器であり、第２レンズ７０で集光され、入射した光を電気信号に変換する。またＰＤ６２は、変換した電気信号を検出信号（後述する第１検出信号Ｐ０、第２検出信号Ｐ）としてＰＤアンプ６４に送る。
ＰＤアンプ６４は、検出信号を増幅する増幅器であり、ＰＤ６２から送られた検出信号を増幅し、算出手段２０に送る。
カットフィルタ６８は、励起光と同一波長の光を選択的にカットし、励起光と異なる波長の光（例えば、蛍光物質８６に起因する蛍光等）を通過させる特性を有するフィルタであり、第１レンズ６６で平行光とされた光のうち、励起光と異なる波長の光のみを通過させる。
第２レンズ７０は、集光レンズであり、カットフィルタ６８を透過した光を集光し、ＰＤ６２に入射入射させる。
支持部７２は、第１レンズ６６と、カットフィルタ６８と、第２レンズ７０と互いに所定間隔離間させて一体的に保持する保持部材である。
ＰＤ６２は、受光した光を電気信号に変換する光検出器であり、第２レンズ７０で集光され、入射した光を電気信号に変換する。またＰＤ６２は、変換した電気信号を検出信号（後述する第１検出信号Ｐ０、第２検出信号Ｐ）としてＰＤアンプ６４に送る。
ＰＤアンプ６４は、検出信号を増幅する増幅器であり、ＰＤ６２から送られた検出信号を増幅し、算出手段２０に送る。
算出手段２０は、ロックインアンプ７４とＰＣ（つまり演算部）７６とを有し、検出信号から被検出対象の質量、濃度等を算出する。
ロックインアンプ７４は、検出信号のうち参照信号と等しい周波数成分を増幅する増幅器であり、ＰＤアンプ６４により増幅された検出信号のうち、ＦＧ２４から送られた参照信号と同期する信号成分を増幅する。ロックインアンプ７４で増幅された検出信号は、ＰＣ７６に流される（出力される）。
ＰＣ７６は、ロックインアンプ７４から供給された検出信号をデジタル信号に変換し、変換した信号に基づいて、試料中の被検出物質の濃度を検出する。ここで、試料中の被検出物質の濃度は、被検出物質の個数と液量との関係から算出することができる。また、被検出物質の個数は、個数既知の被検出物質を用いて検出信号の強度と被検出物質の個数との関係を算出し検量線を作成しておくことで算出することができる。なお、検査チップ１６の基板４２の流路４５に供給する試料の液量を一定量とすること（または、一定量となるように設計すること）で、簡単かつ正確に濃度を算出することができる。
ロックインアンプ７４は、検出信号のうち参照信号と等しい周波数成分を増幅する増幅器であり、ＰＤアンプ６４により増幅された検出信号のうち、ＦＧ２４から送られた参照信号と同期する信号成分を増幅する。ロックインアンプ７４で増幅された検出信号は、ＰＣ７６に流される（出力される）。
ＰＣ７６は、ロックインアンプ７４から供給された検出信号をデジタル信号に変換し、変換した信号に基づいて、試料中の被検出物質の濃度を検出する。ここで、試料中の被検出物質の濃度は、被検出物質の個数と液量との関係から算出することができる。また、被検出物質の個数は、個数既知の被検出物質を用いて検出信号の強度と被検出物質の個数との関係を算出し検量線を作成しておくことで算出することができる。なお、検査チップ１６の基板４２の流路４５に供給する試料の液量を一定量とすること（または、一定量となるように設計すること）で、簡単かつ正確に濃度を算出することができる。
次に、濃縮ユニット２１は、センシング面１５の上流側の濃縮領域５０に配置され、液体試料（すなわち検出対象または測定対象）８２中の被検出物質８４に対して、液体試料８２が送液される流路４５の底壁面に垂直方向に底壁面に向かう力を加え、被検出物質を流路４５の底壁面側（センシング面１５の側）に引き寄せまたは押し付けて濃縮するためのもので、図示例では、検査チップ１６の下部からみて図中右巻きの電磁コイル２１ａを備え、この電磁コイル２１ａに図中右向きに電流を流すことで、濃縮領域５０に図中左側に向かってＳ極となる磁場を発生させ、液体試料８２中に含有される被検出物質８４、図示例では、光検出用標識物質である蛍光物質８６および濃縮用標識物質である磁気粒子８７で標識された二次抗体８８と結合した抗原からなる被検出物質８４をセンシング面１５側の、検査チップ１６の底壁面において濃縮する。すなわち、濃縮ユニット２１は、濃縮領域５０に発生させた磁場により被検出物質８４を標識している磁気粒子８７に磁気力を作用させて磁気粒子８７を検査チップ１６の底壁面に引き寄せるまたは押し付けることにより、磁気粒子８７で標識された二次抗体８８と結合した抗原からなる被検出物質８４を検査チップ１６の底壁面に引き寄せまたは押し付けて濃縮する。
なお、図示例では、光検出用標識物質である蛍光物質８６および濃縮用標識物質である磁気粒子８７で標識された二次抗体８８を用い、電磁コイル２１ａを備える濃縮ユニット２１によって、蛍光物質８６および磁気粒子８７で標識された二次抗体８８と抗原などの被検出物質８４との複合結合体の濃縮を行っているが、蛍光物質８６の代わりに蛍光ビーズを用いても良いし、磁性粒子８７の代わりに磁気ビーズなどの磁性体を用いても良く、また、蛍光物質８６および磁気粒子８７の代わりに、ポリスチレン製などの蛍光磁気ビーズを用い、蛍光磁気ビーズで標識された二次抗体８８と抗原などの被検出物質８４との複合結合体の濃縮を行っても良い。
また、濃縮ユニットは、上記構成に限定されず、液体試料８２を濃縮する種々の濃縮方法や手段を用いることができ、検査チップ１６の流路４５の底壁面に向かう磁場を発生するものだけでなく、被検出物質８４を検査チップ１６の底壁面に引き寄せまたは押し付けて濃縮することができれば、どのような手段や方法を用いるものであっても良く、例えば、濃縮ユニットに、磁石を出し入れすることで濃縮のＯＮ／ＯＦＦを実現してもよい。また、例えば、後述するように、検査チップ１６の流路４５の底壁面に向かう電場を発生させて被検出物質８４を引き寄せまたは押し付けて濃縮する手段や方法も用いることができる。この場合には、被検出物質８４を磁気粒子８７で標識する必要はないが、濃縮領域５０に発生させた電場により被検出物質８４にクーロン力を作用させて被検出物質８４を検査チップ１６の底壁面に引き寄せまたは押し付けて濃縮するものであるので、電場により被検出物質８４に作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で被検出物質８４を標識しておくのが好ましいことはいうまでもない。
また、濃縮ユニットは、上記構成に限定されず、液体試料８２を濃縮する種々の濃縮方法や手段を用いることができ、検査チップ１６の流路４５の底壁面に向かう磁場を発生するものだけでなく、被検出物質８４を検査チップ１６の底壁面に引き寄せまたは押し付けて濃縮することができれば、どのような手段や方法を用いるものであっても良く、例えば、濃縮ユニットに、磁石を出し入れすることで濃縮のＯＮ／ＯＦＦを実現してもよい。また、例えば、後述するように、検査チップ１６の流路４５の底壁面に向かう電場を発生させて被検出物質８４を引き寄せまたは押し付けて濃縮する手段や方法も用いることができる。この場合には、被検出物質８４を磁気粒子８７で標識する必要はないが、濃縮領域５０に発生させた電場により被検出物質８４にクーロン力を作用させて被検出物質８４を検査チップ１６の底壁面に引き寄せまたは押し付けて濃縮するものであるので、電場により被検出物質８４に作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で被検出物質８４を標識しておくのが好ましいことはいうまでもない。
次に、吸引ユニット２２は、本発明のセンシング装置１０で実施する物質センシングのための反応（抗原抗体反応）を早め、検出時間を短縮するためのもので、特に、検査チップ１６のカバー４４の注入口４４ａから注入され、フィルタ４１を通過した液体試料８２を強制的に流路４５内を流下させるのに有効なもので、検査チップ１６の流路４５の終端部４８に対応してカバー４４に形成された開口である空気孔４４ｂに接合する接合部材５１と、接合部５１と接続されたチューブ５２と、チューブ５２を介して接合部材５１と接続されたポンプ５３と、チューブ５２の一部に設けられた廃液タンク５４とを有し、終端部４８から流路４５を吸引し、流路４５内の液体試料８２を吸引する。
接合部材５１は、カバー４４の空気孔４４ｂを塞ぐように、空気孔４４ｂの全面に配置された板状部材である。なお、接合部材５１は、種々の材料で形成することができ、本実施形態では、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で形成している。
チューブ５２は、管状の部材であり、一方の端部が接合部材５１に接続され、他方の端部がポンプ５３に接続されている。
接合部材５１は、カバー４４の空気孔４４ｂを塞ぐように、空気孔４４ｂの全面に配置された板状部材である。なお、接合部材５１は、種々の材料で形成することができ、本実施形態では、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で形成している。
チューブ５２は、管状の部材であり、一方の端部が接合部材５１に接続され、他方の端部がポンプ５３に接続されている。
ポンプ５３は、吸引ポンプであり、チューブ５２と接続されている。ポンプ５３は、チューブ５２を介して、接合部材５１が接続されているカバー４４の空気孔４４ｂから終端部４８の空気を吸引し、終端部４８および線状部４５の液体試料８２をチューブ５２に吸引する。
廃液タンク５４は、チューブ５２の一部に配置されており、ポンプ５３により終端部４８から吸引された液体試料８２を貯留する。
吸引ユニット２２は、基本的に、以上のように構成されるが、吸引ユニットは、上記構成に限定されず、液体試料８２を吸引することができる種々の吸引手段を用いることができ、例えば、シリンジポンプを用いることもできる。
本発明のセンシング装置は、基本的に、以上のように構成される。
廃液タンク５４は、チューブ５２の一部に配置されており、ポンプ５３により終端部４８から吸引された液体試料８２を貯留する。
吸引ユニット２２は、基本的に、以上のように構成されるが、吸引ユニットは、上記構成に限定されず、液体試料８２を吸引することができる種々の吸引手段を用いることができ、例えば、シリンジポンプを用いることもできる。
本発明のセンシング装置は、基本的に、以上のように構成される。
以下、図示例のセンシング装置１０の作用について説明することにより、本発明のセンシング装置および本発明のセンシング方法をより詳細に説明する。
図６（Ａ）〜（Ｃ）および図７（Ｄ）〜（Ｅ）ならびに図８（Ａ）〜（Ｃ２）および図９（Ｄ１）〜（Ｅ）は、それぞれ、検査チップ１６内での液体試料８２ａおよび８２ｂの流れを示す説明図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）および図７（Ｄ）〜（Ｅ）は、それぞれ検査チップ１６の異なる状態を示す上面図であり、図８（Ａ）〜（Ｃ２）および図９（Ｄ１）〜（Ｅ）は、それぞれ検査チップ１６の異なる状態を示す側面断面図である。
なお、ここでは、検査チップ１６内に注入される液体試料８２ａは、血液を代表例として説明するが、例えば、尿など、抗原抗体反応を利用する免疫測定方法に用いることができるものであればどのようなものでも良いのはもちろんである。
図６（Ａ）〜（Ｃ）および図７（Ｄ）〜（Ｅ）ならびに図８（Ａ）〜（Ｃ２）および図９（Ｄ１）〜（Ｅ）は、それぞれ、検査チップ１６内での液体試料８２ａおよび８２ｂの流れを示す説明図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）および図７（Ｄ）〜（Ｅ）は、それぞれ検査チップ１６の異なる状態を示す上面図であり、図８（Ａ）〜（Ｃ２）および図９（Ｄ１）〜（Ｅ）は、それぞれ検査チップ１６の異なる状態を示す側面断面図である。
なお、ここでは、検査チップ１６内に注入される液体試料８２ａは、血液を代表例として説明するが、例えば、尿など、抗原抗体反応を利用する免疫測定方法に用いることができるものであればどのようなものでも良いのはもちろんである。
なお、免疫測定方法としては、一般的に、サンドイッチ法または競合法が広く使われているが、いずれの測定方法も本願発明に適している。ここでは、サンドイッチ法を用いた例を説明し、競合法については、後に詳述する。
サンドイッチ法は、この態様において記載するような操作方法で「一次抗体／被検出物質／二次抗体」といったサンドイッチ構造体を作製し、そのサンドイッチ構造体の量、すなわち試料中の被検出物質の量に比例して、試料中の被検出物質を定量するという方法である。
なお、サンドイッチ法は、被検出物質に２分子以上の抗体が結合する必要があるため、エピトープが２つ以上必要であり、被検出物質の分子量が小さいと測定することができない場合がある。
サンドイッチ法は、この態様において記載するような操作方法で「一次抗体／被検出物質／二次抗体」といったサンドイッチ構造体を作製し、そのサンドイッチ構造体の量、すなわち試料中の被検出物質の量に比例して、試料中の被検出物質を定量するという方法である。
なお、サンドイッチ法は、被検出物質に２分子以上の抗体が結合する必要があるため、エピトープが２つ以上必要であり、被検出物質の分子量が小さいと測定することができない場合がある。
まず、図６（Ａ）および図８（Ａ）に示すように、検査チップ１６のカバー４４の注入口４４ａから流路基板４２の流路４５の始端部４７に、被検出物質８４を含有する血液（全血）８２ａを滴下する。
始端部４７に滴下された血液８２ａは、血球フィルタ４１で濾過され、血球フィルタ４１により赤血球および白血球等が取り除かれた血漿８２ｂが、毛細管形状により、線状部４６及びガラス製の透明カバー４４で形成された管の中を終端部４８に向けて移動する。
始端部４７に滴下された血液８２ａは、血球フィルタ４１で濾過され、血球フィルタ４１により赤血球および白血球等が取り除かれた血漿８２ｂが、毛細管形状により、線状部４６及びガラス製の透明カバー４４で形成された管の中を終端部４８に向けて移動する。
次に、図５に示すように、終端部４８にポンプ５３を取り付け、終端部４８から流路４５を吸引し、流路４５内の血漿８２ｂを吸引する。なお、図６（Ａ）〜図９（Ｅ）においては、ポンプ５３の図示を省略する。
流路４５の始端部４７から終端部４８に向けて流路４５の線状部４６を移動する血漿８２ｂは、図６（Ｂ）および図８（Ｂ）に示すように、線状部４６の二次抗体載置領域４９に到達する。血漿８２ｂが二次抗体載置領域４９に到達すると、血漿８２ｂに含有されている被検出物質８４と二次抗体載置領域４９に載置されている二次抗体８８との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４と二次抗体８８とが結合する。
また、この二次抗体８８は、蛍光物質８６により標識されているため、二次抗体８８と結合した被検出物質８４は、蛍光物質８６により標識された状態となる。また、さらに、この二次抗体８８は、磁性粒子８７により標識されているため、二次抗体８８と結合した被検出物質８４は、磁性粒子８７により標識された状態となる。
流路４５の始端部４７から終端部４８に向けて流路４５の線状部４６を移動する血漿８２ｂは、図６（Ｂ）および図８（Ｂ）に示すように、線状部４６の二次抗体載置領域４９に到達する。血漿８２ｂが二次抗体載置領域４９に到達すると、血漿８２ｂに含有されている被検出物質８４と二次抗体載置領域４９に載置されている二次抗体８８との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４と二次抗体８８とが結合する。
また、この二次抗体８８は、蛍光物質８６により標識されているため、二次抗体８８と結合した被検出物質８４は、蛍光物質８６により標識された状態となる。また、さらに、この二次抗体８８は、磁性粒子８７により標識されているため、二次抗体８８と結合した被検出物質８４は、磁性粒子８７により標識された状態となる。
さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図６（Ｃ）および図８（Ｃ１）に示されるように、二次抗体載置領域４９を通過した血漿８２ｂは、線状部４６をさらに終端部４８側に移動し、濃縮領域５０に到達する。
液体試料８２が濃縮領域５０に到達すると、図８（Ｃ２）に示すように、濃縮ユニット２１の電磁コイル２１ａに電源２１ｃから所定の電流を流すことにより、濃縮領域５０に磁場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、被検出物質８４に標識されている磁性粒子８７により、二次抗体８８と結合した被検出物質８４がセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、血漿８２ｂが送液されつつ標識されている被検出物質８４が濃縮される。
所定液量の血漿８２ｂを送液後、電磁コイル２１ａの電流の供給を停止し、濃縮工程が完了する。
この濃縮工程により、後に金属膜４０の表面のセンシング面１５上の一次抗体８０に二次抗体８８と結合した被検出物質８４とを反応させる工程での反応時間を短縮することができる。
液体試料８２が濃縮領域５０に到達すると、図８（Ｃ２）に示すように、濃縮ユニット２１の電磁コイル２１ａに電源２１ｃから所定の電流を流すことにより、濃縮領域５０に磁場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、被検出物質８４に標識されている磁性粒子８７により、二次抗体８８と結合した被検出物質８４がセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、血漿８２ｂが送液されつつ標識されている被検出物質８４が濃縮される。
所定液量の血漿８２ｂを送液後、電磁コイル２１ａの電流の供給を停止し、濃縮工程が完了する。
この濃縮工程により、後に金属膜４０の表面のセンシング面１５上の一次抗体８０に二次抗体８８と結合した被検出物質８４とを反応させる工程での反応時間を短縮することができる。
濃縮完了後、さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図７（Ｄ）、図９（Ｄ１）および（Ｄ２）に示されるように、血漿８２ｂは、線状部をさらに終端部４８側へ送液される。
図９（Ｄ１）に示されるようにように、被検出物質８４が結合した二次抗体８８、蛍光標識８６された二次抗体８８による凝集体と、質量が軽いものから重いものの順にセンシング面１５へ流される。
なお、上記濃縮工程において、濃縮ユニット２１による濃縮により、二次抗体８８が寄り集まって、塊となる凝集体が生じる場合がある。
ここで、質量の違いにより、金属膜４０表面のセンシング面１５に到達する速度が異なるため、凝集体が、センシング面１５に到達する前に、送液を停止する、または測定を完了すれば、凝集体がセンシング面１５において、結合することを防止することができる。
図９（Ｄ１）に示されるようにように、被検出物質８４が結合した二次抗体８８、蛍光標識８６された二次抗体８８による凝集体と、質量が軽いものから重いものの順にセンシング面１５へ流される。
なお、上記濃縮工程において、濃縮ユニット２１による濃縮により、二次抗体８８が寄り集まって、塊となる凝集体が生じる場合がある。
ここで、質量の違いにより、金属膜４０表面のセンシング面１５に到達する速度が異なるため、凝集体が、センシング面１５に到達する前に、送液を停止する、または測定を完了すれば、凝集体がセンシング面１５において、結合することを防止することができる。
したがって、本発明においては、検査チップ１６のセンシング面１５の上流の壁面の濃縮領域５０において生じた凝集物をセンシング面１５に送らない機構として、濃縮ユニット２１（の電磁コイル２１ａ）および吸引ユニット２２（のポンプ５３）を制御する制御手段（図示せず）を設けておくのが好ましい。
この制御手段は、濃縮領域５０において生じた凝集物のみを濃縮ユニット２１によって濃縮領域５０の壁面に保持できるように被検出物質８４を濃縮領域５０の壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態となるように濃縮ユニット２１を制御すると共に、このように濃縮ユニット２１を制御した状態でセンシング面１５に送液するようにポンプ５３を制御するのが好ましい。または、上述したように、凝集物がセンシング面１５に到達する前に血漿（液体試料）８２ｂの送液を停止するようにポンプ５３を制御するのが好ましい。もしくは、上述したように、凝集物がセンシング面１５に到達する前に８４被検出物質の測定を完了するように、光源ドライバ２６および光検出ユニット１８を制御するのが好ましく、さらには、ポンプ５３および濃縮ユニット２１をも制御するのが好ましい。
この制御手段は、濃縮領域５０において生じた凝集物のみを濃縮ユニット２１によって濃縮領域５０の壁面に保持できるように被検出物質８４を濃縮領域５０の壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態となるように濃縮ユニット２１を制御すると共に、このように濃縮ユニット２１を制御した状態でセンシング面１５に送液するようにポンプ５３を制御するのが好ましい。または、上述したように、凝集物がセンシング面１５に到達する前に血漿（液体試料）８２ｂの送液を停止するようにポンプ５３を制御するのが好ましい。もしくは、上述したように、凝集物がセンシング面１５に到達する前に８４被検出物質の測定を完了するように、光源ドライバ２６および光検出ユニット１８を制御するのが好ましく、さらには、ポンプ５３および濃縮ユニット２１をも制御するのが好ましい。
血漿８２ｂが金属膜４０に到達すると、図９（Ｄ２）に示すように、血漿８２ｂに含まれている被検出物質８４と金属膜４０のセンシング面１５上に固定されている一次抗体８０との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４が一次抗体８０に捕捉される。ここで、一次抗体８０に捕捉された被検出物質８４は、二次抗体載置領域４９で蛍光物質８６により標識された状態であるため、被検出物質８４を捕捉した一次抗体８０は、蛍光物質８６で標識された状態となる。つまり、被検出物質８４は、一次抗体８０と二次抗体８８とでサンドイッチされた状態となる。
さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図７（Ｅ）および図９（Ｅ）に示されるように、金属膜４０のセンシング面１５を通過した血漿８２ｂは、終端部４８まで送液されて移動する。また、一次抗体８０により捕捉されなかった被検出物質８４、被検出物質８４に結合されなかった二次抗体８８及び蛍光物質８６も血漿８２ｂとともに終端部４８まで送液されて移動する。
ここで、血漿８２ｂを濃縮する際に、二次抗体８８の凝集体ができない場合でも、金属膜４０上の一次抗体８０と、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８と被検出物質８４との結合物が結合した状態ではなく、金属膜４０上に直接、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８が結合する、いわゆる非特異吸着がおこり、正確な被検出物質８４の定量ができなくなる場合があるが、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８を、このポンプ５３の吸引により、金属膜４０上をすばやく流すことにより、短時間で所定の反応を行うことができる。
ここで、血漿８２ｂを濃縮する際に、二次抗体８８の凝集体ができない場合でも、金属膜４０上の一次抗体８０と、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８と被検出物質８４との結合物が結合した状態ではなく、金属膜４０上に直接、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８が結合する、いわゆる非特異吸着がおこり、正確な被検出物質８４の定量ができなくなる場合があるが、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８を、このポンプ５３の吸引により、金属膜４０上をすばやく流すことにより、短時間で所定の反応を行うことができる。
このように、金属膜４０上に蛍光物質８６により標識された二次抗体８８と被検出物質８４と固定化された一次抗体８０のみが残った状態となったら、金属膜４０に励起光が照射される。
具体的には、ＦＧ２４で決定された強度変調信号に基づいて光源ドライバ２６から居給される電流に基づいて、光源１２から励起光を射出させる。励起光は、光源１２から射出された後、入射光光学系１４及びスペクトル調整手段１５を透過する。具体的には、励起光は、コリメータレンズ３０により平行光とされ、その後、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみ集光され、スペクトル調整手段１５により一定波長幅の強度が実質的に均一にされ、偏光フィルタ３４により偏光される。
入射光光学系１４及びスペクトル調整手段１５を通過した光は、プリズム３８に入射され、所定の角度幅の光としてプリズム３８と金属膜４０との境界面に到達し、金属膜４０で全反射され、プリズム３８から射出される。なお、シリンドリカルレンズ３２は、プリズム３８と金属膜４０との境界面を一定距離越えた位置が焦点となるように集光する。
また、コリメータレンズ３０により生成された平行光を、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみに集光することで、プリズム３８と金属膜４０との境界面の線状部４６の延在方向に平行な方向には、同一角度の光を入射することができる。
具体的には、ＦＧ２４で決定された強度変調信号に基づいて光源ドライバ２６から居給される電流に基づいて、光源１２から励起光を射出させる。励起光は、光源１２から射出された後、入射光光学系１４及びスペクトル調整手段１５を透過する。具体的には、励起光は、コリメータレンズ３０により平行光とされ、その後、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみ集光され、スペクトル調整手段１５により一定波長幅の強度が実質的に均一にされ、偏光フィルタ３４により偏光される。
入射光光学系１４及びスペクトル調整手段１５を通過した光は、プリズム３８に入射され、所定の角度幅の光としてプリズム３８と金属膜４０との境界面に到達し、金属膜４０で全反射され、プリズム３８から射出される。なお、シリンドリカルレンズ３２は、プリズム３８と金属膜４０との境界面を一定距離越えた位置が焦点となるように集光する。
また、コリメータレンズ３０により生成された平行光を、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみに集光することで、プリズム３８と金属膜４０との境界面の線状部４６の延在方向に平行な方向には、同一角度の光を入射することができる。
励起光が金属膜４０で全反射されることで、金属膜４０の表面（プリズム３８側とは反対側の表面）のセンシング面１５上に、エバネッセント光（以下、エバネッセント波ともいう）が滲み出し、このエバネッセント光により、金属膜４０中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４０の表面に電界分布が生じ、電場増強領域が形成される。
このとき、プリズム３８と金属膜４０との境界面に、プラズモン共鳴条件を満たす角度で入射した励起光、または所定の角度幅で入射された励起光のうちの上記所定角度で入射した励起光により発生したエバネッセント波と表面プラズモンとが共鳴し、表面プラズモン共鳴（プラズモン電場増強効果）が発生する。このように、表面プラズモン共鳴（プラズモン電場増強効果）が発生した領域では、より強い電場増強が形成される。ここで、プラズモン共鳴条件は、入射された光により発生したエバネッセント波の波数ベクトルと、表面プラズモンの波数とが等しくなり、波数整合が成立する条件であり、上述したように、液体試料の種類、液体試料の状態、金属膜の厚み、密度、励起光の波長、入射角度等、種々の条件に基づいて決まる。
なお、上記プラズモン共鳴角及び励起光（つまり、各光束）の入射角度は、金属膜の表面のセンシング面に垂直な線とのなす角である。
このとき、プリズム３８と金属膜４０との境界面に、プラズモン共鳴条件を満たす角度で入射した励起光、または所定の角度幅で入射された励起光のうちの上記所定角度で入射した励起光により発生したエバネッセント波と表面プラズモンとが共鳴し、表面プラズモン共鳴（プラズモン電場増強効果）が発生する。このように、表面プラズモン共鳴（プラズモン電場増強効果）が発生した領域では、より強い電場増強が形成される。ここで、プラズモン共鳴条件は、入射された光により発生したエバネッセント波の波数ベクトルと、表面プラズモンの波数とが等しくなり、波数整合が成立する条件であり、上述したように、液体試料の種類、液体試料の状態、金属膜の厚み、密度、励起光の波長、入射角度等、種々の条件に基づいて決まる。
なお、上記プラズモン共鳴角及び励起光（つまり、各光束）の入射角度は、金属膜の表面のセンシング面に垂直な線とのなす角である。
また、このとき、エバネッセント波の滲み出している領域において蛍光物質８６がある場合、蛍光物質８６は励起されて蛍光を発生させる。また、エバネッセント波が滲み出し領域とほぼ同等の領域に存在する表面プラズモンによる電場増強の効果、特に、表面プラズモン共鳴により増強された電場増強の効果により、この蛍光が増強される。なお、エバネッセント波の滲み出し領域外の蛍光物質８６は励起されないため、蛍光を発生させない。
また、ここで、液体試料中の蛍光物質８６と金属膜４０が接近しすぎていると、蛍光色素内で励起されたエネルギーが蛍光を発生させる前に金属膜４０へ遷移し、蛍光が生じないという、いわゆる金属消光が起こりえるため、
本発明に用いられる蛍光物質８６は、図１０に示すような、蛍光色素分子８６ａと、その蛍光色素分子８６ａを内包する消光防止材料８６ｂとからなるのが好ましい。消光防止材料８６ｂは、蛍光色素分子８６ａから生じる蛍光を透過し、かつ、蛍光色素分子８６ａが金属膜４０に近接した場合に生じる金属消光を防止することができるため、本発明に用いられる蛍光物質８６は、消光防止機能を有する物質（消光防止性蛍光物質）である。
また、ここで、液体試料中の蛍光物質８６と金属膜４０が接近しすぎていると、蛍光色素内で励起されたエネルギーが蛍光を発生させる前に金属膜４０へ遷移し、蛍光が生じないという、いわゆる金属消光が起こりえるため、
本発明に用いられる蛍光物質８６は、図１０に示すような、蛍光色素分子８６ａと、その蛍光色素分子８６ａを内包する消光防止材料８６ｂとからなるのが好ましい。消光防止材料８６ｂは、蛍光色素分子８６ａから生じる蛍光を透過し、かつ、蛍光色素分子８６ａが金属膜４０に近接した場合に生じる金属消光を防止することができるため、本発明に用いられる蛍光物質８６は、消光防止機能を有する物質（消光防止性蛍光物質）である。
従って、このような消光防止性蛍光物質である蛍光物質８６は、蛍光色素分子８６ａが消光防止材料８６ｂで覆われているものであるため、金属膜４０上に金属消光防止のためのＳＡＭ膜やＣＭＤ膜を設けなくても、金属膜４０と、蛍光色素分子８６ａとの距離をある程度、離間させることができ、非常に簡便な方法で効果的に金属消光を防止することができる。
また、本発明に用いられる蛍光物質（消光防止性蛍光物質）８６は、複数の蛍光色素分子８６ａを内包するものであるため、蛍光色素分子８６ａ自体を標識として用いる場合と比較すると、発光する蛍光量を大幅に増加することができる。
なお、このような蛍光物質（消光防止性蛍光物質）８６の直径は、５３００ｎｍ以下のものが好ましく、７０ｎｍ〜９００ｎｍのものがさらに好ましく、１３０ｎｍ〜５００ｎｍのものが特に好ましい。
消光防止材料８６ｂとしては、具体的には、ポリスチレンやＳｉＯ２などが挙げられるが、蛍光色素分子８６ａを内包でき、かつ、蛍光色素分子８６ａからの蛍光を透過させて外部に放出でき、蛍光色素分子８６ａの金属消光を防止できるものであれば特に制限されない。
また、本発明に用いられる蛍光物質（消光防止性蛍光物質）８６は、複数の蛍光色素分子８６ａを内包するものであるため、蛍光色素分子８６ａ自体を標識として用いる場合と比較すると、発光する蛍光量を大幅に増加することができる。
なお、このような蛍光物質（消光防止性蛍光物質）８６の直径は、５３００ｎｍ以下のものが好ましく、７０ｎｍ〜９００ｎｍのものがさらに好ましく、１３０ｎｍ〜５００ｎｍのものが特に好ましい。
消光防止材料８６ｂとしては、具体的には、ポリスチレンやＳｉＯ２などが挙げられるが、蛍光色素分子８６ａを内包でき、かつ、蛍光色素分子８６ａからの蛍光を透過させて外部に放出でき、蛍光色素分子８６ａの金属消光を防止できるものであれば特に制限されない。
このようにして、金属膜４０上に固定された被検出物質８４を標識する蛍光物質８６の蛍光は、励起される。
蛍光物質８６から射出された光は、光検出ユニット１８の第１レンズ６６に入射し、カットフィルタ６８を透過し、第２レンズ７０で集光され、ＰＤ６２に入射され電気信号に変換される。また、第１レンズ６６に入射した光のうち励起光と同一波長の光は、カットフィルタ６８を透過できないため、励起光成分は、ＰＤ６２まで到達しない。
蛍光物質８６から射出された光は、光検出ユニット１８の第１レンズ６６に入射し、カットフィルタ６８を透過し、第２レンズ７０で集光され、ＰＤ６２に入射され電気信号に変換される。また、第１レンズ６６に入射した光のうち励起光と同一波長の光は、カットフィルタ６８を透過できないため、励起光成分は、ＰＤ６２まで到達しない。
ＰＤ６２で生成された電気信号は、検出信号として、ＰＤアンプ６４で増幅され、ロックインアンプ７４で、参照信号と同期する信号成分を増幅する。これにより、励起光に起因して発生した光を増幅することができるため、その他のノイズ成分（例えば、部屋の蛍光灯、装置内のセンサの光など、検出光光学系６０以外からＰＤ６２に入射した光や、ＰＤで発生する暗電流）と蛍光物質８６から射出された光とを確実に識別することができる。
ロックインアンプ７４で増幅された検出信号は、ＰＣ７６に送られる。
ＰＣ７６は、信号をＡ／Ｄ変換し、あらかじめ記憶していた検量線に基づき、被検出物質８４の算出結果から、血漿８２ｂ中の被検出物質８４の濃度を検出する。
本発明のセンシング装置１０は、以上のようにして、血漿８２ｂ中の被検出物質８４の質量及び濃度を検出する。
ロックインアンプ７４で増幅された検出信号は、ＰＣ７６に送られる。
ＰＣ７６は、信号をＡ／Ｄ変換し、あらかじめ記憶していた検量線に基づき、被検出物質８４の算出結果から、血漿８２ｂ中の被検出物質８４の濃度を検出する。
本発明のセンシング装置１０は、以上のようにして、血漿８２ｂ中の被検出物質８４の質量及び濃度を検出する。
本発明のセンシング装置１０によれば、抗原（被検出物質）とセンシング面に固定化させた抗体を反応させる時間を短縮し、且つ、抗原（被検出物質）をセンシング面に固定化させた抗体に充分に結合させることができる。
具体的には、本発明のセンシング装置１０では、金属膜（センシング面）４０に液体試料８６を接触させる前に、濃縮ユニット２１により、被検出物質８４を含有する液体試料８６をセンシング面側の壁面に濃縮し、吸引ユニット２２により、その濃縮した液体試料８６をセンシング面へ送液することにより、抗原抗体反応を短時間で完了させ、かつ高感度で被検出物質８４の測定を行うことができる。
具体的には、本発明のセンシング装置１０では、金属膜（センシング面）４０に液体試料８６を接触させる前に、濃縮ユニット２１により、被検出物質８４を含有する液体試料８６をセンシング面側の壁面に濃縮し、吸引ユニット２２により、その濃縮した液体試料８６をセンシング面へ送液することにより、抗原抗体反応を短時間で完了させ、かつ高感度で被検出物質８４の測定を行うことができる。
また、本発明のセンシング装置１０によれば、凝集体が金属膜（センシング面）４０に到達する前に送液を停止する、または、凝集体が前記センシング面に達する前に測定を完了することにより、凝集体のセンシング面への結合を防止することができ、さらに高感度な測定を行うことができる。
また、本発明のセンシング装置１０によれば、センシング面１５に濃縮ユニット２１を設ける必要がないため、高コストな透明電極を用いずとも、被検出物質８４の測定を行うことができる。
また、本発明のセンシング装置１０によれば、センシング面１５に濃縮ユニット２１を設ける必要がないため、高コストな透明電極を用いずとも、被検出物質８４の測定を行うことができる。
次に、免疫測定法として、競合法を用いる場合の本発明のセンシング装置１０の作用を説明する。
競合法は、図１１（Ａ）に示すように、蛍光物質８６で標識し、抗原である被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（以下、蛍光物質８６を標識した抗原ともいう）８４ａを用意しておく。金属膜４０の表面のセンシング面１５上には、被検出物質８４および被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（蛍光物質８６を標識した抗原）８４ａのいずれにも特異的に結合する物質８０ａ（例えば、一次抗体）を固定しておく。被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（蛍光物質８６を標識した抗原）８４ａが修飾された蛍光物質８６を所定濃度で、被検出物質８４と混合し、金属膜４０上に固定化された、被検出物質８４および被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（蛍光物質８６を標識した抗原）８４ａのいずれとも特異的に結合する物質８０ａ（例えば、一次抗体）８０ａに競合的に抗原抗体反応を行わせる。
競合法は、図１１（Ａ）に示すように、蛍光物質８６で標識し、抗原である被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（以下、蛍光物質８６を標識した抗原ともいう）８４ａを用意しておく。金属膜４０の表面のセンシング面１５上には、被検出物質８４および被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（蛍光物質８６を標識した抗原）８４ａのいずれにも特異的に結合する物質８０ａ（例えば、一次抗体）を固定しておく。被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（蛍光物質８６を標識した抗原）８４ａが修飾された蛍光物質８６を所定濃度で、被検出物質８４と混合し、金属膜４０上に固定化された、被検出物質８４および被検出物質８４と同一の免疫反応を示す被検出物質（蛍光物質８６を標識した抗原）８４ａのいずれとも特異的に結合する物質８０ａ（例えば、一次抗体）８０ａに競合的に抗原抗体反応を行わせる。
その反応の結果、図１１（Ｂ）が示すように、被検出物質８４の濃度が高い場合は、一次抗体８０ａと結合する蛍光物質８６を標識した抗原８４ａの量が少なくなり、金属膜４０上の蛍光物質８６の数が少なくなるため、蛍光強度が小さくなる。
一方、図１１（Ｃ）に示すように、被検出物質８４の濃度が低い場合には、一次抗体８０ａと結合する蛍光物質８６を標識した抗原８４ａの量が多くなるため、金属膜４０上の蛍光物質８６の数が多くなり、蛍光強度が強くなる。
このように、競合法は、被検出物質８４にエピトープが１つあれば測定が可能であることから低分子量の物質の検出に適している。
一方、図１１（Ｃ）に示すように、被検出物質８４の濃度が低い場合には、一次抗体８０ａと結合する蛍光物質８６を標識した抗原８４ａの量が多くなるため、金属膜４０上の蛍光物質８６の数が多くなり、蛍光強度が強くなる。
このように、競合法は、被検出物質８４にエピトープが１つあれば測定が可能であることから低分子量の物質の検出に適している。
競合法を用いる本発明のセンシング装置１０は、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ１６ａと、光検出ユニット１８と、算出手段２０と、濃縮ユニット２１と、吸引ユニット２２とを有し、液体試料（ここでは、血液および血漿）８２ａおよび８２ｂに含有されている被検出物質８４を検出（及び測定）する。
蛍光検出方法は、サンドイッチ法と同様であるため、ここでは説明を省略するが、図１２（Ａ）〜（Ｄ）および図１３（Ｅ）〜（Ｇ）を参照して、以下に、競合法を用いた本発明のセンシング装置の作用について詳細に説明する。
図１２（Ａ）〜（Ｄ）および図１３（Ｅ）〜（Ｇ）は、濃縮ユニット２１’および吸引ユニット２２を備える検査チップ１６ａ内での液体試料８２ａおよび８２ｂの流れの異なる状態を示す模式的な側面断面図である。
蛍光検出方法は、サンドイッチ法と同様であるため、ここでは説明を省略するが、図１２（Ａ）〜（Ｄ）および図１３（Ｅ）〜（Ｇ）を参照して、以下に、競合法を用いた本発明のセンシング装置の作用について詳細に説明する。
図１２（Ａ）〜（Ｄ）および図１３（Ｅ）〜（Ｇ）は、濃縮ユニット２１’および吸引ユニット２２を備える検査チップ１６ａ内での液体試料８２ａおよび８２ｂの流れの異なる状態を示す模式的な側面断面図である。
なお、図１２（Ａ）に示す検査チップ１６ａは、図８（Ａ）に示す検査チップ１６と、蛍光物質８６および磁性粒子８７により標識された二次抗体８８の代わりに、蛍光物質８６により標識された抗原８４ａが二次抗体載置領域４９に載置されており、一次抗体８０の代わりに、一次抗体８０ａがセンシング面１５に固定されている点を除いて同様の構成を有するものであり、図１２（Ａ）に示す濃縮ユニット２１’は、図８（Ａ）に示す濃縮ユニット２１と、磁場を発生させる電磁コイル２１ａの代わりに、電場を発生させる電極２１ｂ、２１ｂが濃縮領域５０において流路４５の線状部４６の底面とカバー４４とに対向して配設されている点を除いて同様の構成を有するものであり、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略し、主として、相違点および作用について説明する。
なお、ここでは、検査チップ１６ａ内に注入される液体試料８２ａは、血液を代表例として説明するが、例えば、尿など、抗原抗体反応を利用する免疫測定方法に用いることができるものであればどのようなものでも良いのはもちろんである。
なお、ここでは、検査チップ１６ａ内に注入される液体試料８２ａは、血液を代表例として説明するが、例えば、尿など、抗原抗体反応を利用する免疫測定方法に用いることができるものであればどのようなものでも良いのはもちろんである。
まず、図１２（Ａ）に示すように、検査チップ１６ａのカバー４４の注入口４４ａから流路基板４２の流路４５の始端部４７に、被検出物質８４を含有する血液（全血）８２ａを滴下する。
始端部４７に滴下された血液８２ａは、血球フィルタ４１で濾過され、血球フィルタ４１により、赤血球、白血球等が取り除かれた血漿８２ｂが、毛細管形状により、線状部４６及びカバー４４で形成された管状の流路４５の中を終端部４８に向けて移動する。
次に、図５に示すように、終端部４８にポンプ５３を取り付け、終端部４８から流路４５を吸引し、流路４５内の血漿８２ｂを吸引する。なお、図１２（Ａ）〜図１３（Ｇ）においては、ポンプ５３の図示を省略する。
始端部４７から終端部４８に向けて線状部４６を移動する血漿８２ｂは、図１２（Ｂ）に示すように、線状部４６の二次抗体載置領域４９に到達する。血漿８２ｂが二次抗体載置領域４９に到達すると、血漿８２ｂに含有されている被検出物質８４と二次抗体載置領域４９に載置されている蛍光物質８６で標識された抗原８４ａとが混ぜ合わされる。
始端部４７に滴下された血液８２ａは、血球フィルタ４１で濾過され、血球フィルタ４１により、赤血球、白血球等が取り除かれた血漿８２ｂが、毛細管形状により、線状部４６及びカバー４４で形成された管状の流路４５の中を終端部４８に向けて移動する。
次に、図５に示すように、終端部４８にポンプ５３を取り付け、終端部４８から流路４５を吸引し、流路４５内の血漿８２ｂを吸引する。なお、図１２（Ａ）〜図１３（Ｇ）においては、ポンプ５３の図示を省略する。
始端部４７から終端部４８に向けて線状部４６を移動する血漿８２ｂは、図１２（Ｂ）に示すように、線状部４６の二次抗体載置領域４９に到達する。血漿８２ｂが二次抗体載置領域４９に到達すると、血漿８２ｂに含有されている被検出物質８４と二次抗体載置領域４９に載置されている蛍光物質８６で標識された抗原８４ａとが混ぜ合わされる。
さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図１２（Ｃ）が示すように、二次抗体載置領域４９を通過した血漿８２ｂは、線状部４６をさらに終端部４８側に移動し、濃縮領域５０に到達する。
液体試料８２が濃縮領域５０に到達すると、図１２（Ｄ）に示すように、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃから電圧を印加することにより、濃縮領域５０に電場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａが持つ電荷に応じて電場の作用により発生するクーロン力により、被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａがセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、血漿８２ｂが濃縮される。
所定液量送液して、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂへの電圧の印加を停止して、濃縮工程を終了する。
この工程により、後に、金属膜４０上の一次抗体８０ａに、被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａとを反応させる工程にかかる時間を短縮することができる。
なお、この濃縮により、サンドイッチ法と同様に、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａが寄り集まって、塊となる凝集体が生じる場合がある。
液体試料８２が濃縮領域５０に到達すると、図１２（Ｄ）に示すように、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃから電圧を印加することにより、濃縮領域５０に電場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａが持つ電荷に応じて電場の作用により発生するクーロン力により、被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａがセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、血漿８２ｂが濃縮される。
所定液量送液して、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂへの電圧の印加を停止して、濃縮工程を終了する。
この工程により、後に、金属膜４０上の一次抗体８０ａに、被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａとを反応させる工程にかかる時間を短縮することができる。
なお、この濃縮により、サンドイッチ法と同様に、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａが寄り集まって、塊となる凝集体が生じる場合がある。
濃縮完了後、さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図１２（Ｅ）に示されるように、血漿８２ｂは、流路４５の線状部４６をさらに終端部４８側へ送液される。
図１２（Ｅ）に示されるようにように、被検出物質８４、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａ、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａによる凝集体と、質量が軽いものから重いものの順にセンシング面１５へ流される。
ここで、センシング面１５へ送られるものの質量の違いにより、金属膜４０表面のセンシング面１５に到達する速度が異なるため、凝集物をセンシング面１５に送らない機構として、濃縮ユニット２１’（の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃにより印加する電圧）および吸引ユニット２２（のポンプ５３）などを制御する制御手段（図示せず）を設けておくのが好ましい。この制御手段によって、凝集体が、センシング面１５に到達する前に、送液を停止する、または、測定を完了することにより、凝集体がセンシング面１５において、結合することを防止することができる。
図１２（Ｅ）に示されるようにように、被検出物質８４、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａ、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａによる凝集体と、質量が軽いものから重いものの順にセンシング面１５へ流される。
ここで、センシング面１５へ送られるものの質量の違いにより、金属膜４０表面のセンシング面１５に到達する速度が異なるため、凝集物をセンシング面１５に送らない機構として、濃縮ユニット２１’（の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃにより印加する電圧）および吸引ユニット２２（のポンプ５３）などを制御する制御手段（図示せず）を設けておくのが好ましい。この制御手段によって、凝集体が、センシング面１５に到達する前に、送液を停止する、または、測定を完了することにより、凝集体がセンシング面１５において、結合することを防止することができる。
血漿８２ｂが金属膜４０に到達すると、図１２（Ｆ）に示すように、血漿８２ｂに含まれている抗原などの被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａと金属膜４０のセンシング面１５上に固定されている一次抗体８０との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４および蛍光物質８６で標識された抗原８４ａが一次抗体８０に捕捉される。
さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図１２（Ｇ）に示されるように、金属膜４０を通過した血漿８２ｂは、終端部４８まで移動する。また、一次抗体８０により捕捉されなかった被検出物質８４、被検出物質８４に結合されなかった蛍光物質８６で標識された抗原８４ａも血漿８２ｂとともに終端部４８まで移動する。
さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図１２（Ｇ）に示されるように、金属膜４０を通過した血漿８２ｂは、終端部４８まで移動する。また、一次抗体８０により捕捉されなかった被検出物質８４、被検出物質８４に結合されなかった蛍光物質８６で標識された抗原８４ａも血漿８２ｂとともに終端部４８まで移動する。
ここで、血漿８２ｂを濃縮する際に、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａの凝集体ができない場合でも、金属膜４０のセンシング面１５上の一次抗体８０と、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａと被検出物質８４との結合物が結合した状態ではなく、金属膜４０上に直接、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａが結合する、いわゆる非特異吸着がおこり、正確な定量ができなくなる場合があるが、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを、このポンプ５３の吸引により、金属膜４０のセンシング面１５上に素早く流すことにより、短時間で所定の反応を行うことができる。
以上、本競合法においても、金属膜４０のセンシング面１５上に、被検出物質８４および蛍光標識８６で標識された抗原８４ａを結合させた後、サンドイッチ法と同様の方法で蛍光検出を行えば、被検出物質８４の濃度を検出することができる。
なお、図示例においては、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを用い、電極２１ｂ、２１ｂを備える濃縮ユニット２１’によって電場を発生させ、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａの濃縮を行っているが、蛍光物質８６に加え、電場により蛍光物質８６で標識された抗原８４ａに作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを標識しても良いし、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを標識する蛍光物質８６を電場により蛍光物質８６に作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で標識しておいても良い。
さらに、図示例においても、蛍光物質８６を磁性を持つ蛍光磁気ビーズとし、この蛍光磁気ビーズで蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを標識することにより、電極２１ｂ、２１ｂを備える濃縮ユニット２１’の代わりに、電磁コイル１２ａを備える濃縮ユニット２１を用い、これによって電場を発生させ、蛍光磁気ビーズからなる蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを濃縮するようにしても良い。
以上、本競合法においても、金属膜４０のセンシング面１５上に、被検出物質８４および蛍光標識８６で標識された抗原８４ａを結合させた後、サンドイッチ法と同様の方法で蛍光検出を行えば、被検出物質８４の濃度を検出することができる。
なお、図示例においては、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを用い、電極２１ｂ、２１ｂを備える濃縮ユニット２１’によって電場を発生させ、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａの濃縮を行っているが、蛍光物質８６に加え、電場により蛍光物質８６で標識された抗原８４ａに作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを標識しても良いし、蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを標識する蛍光物質８６を電場により蛍光物質８６に作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で標識しておいても良い。
さらに、図示例においても、蛍光物質８６を磁性を持つ蛍光磁気ビーズとし、この蛍光磁気ビーズで蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを標識することにより、電極２１ｂ、２１ｂを備える濃縮ユニット２１’の代わりに、電磁コイル１２ａを備える濃縮ユニット２１を用い、これによって電場を発生させ、蛍光磁気ビーズからなる蛍光物質８６で標識された抗原８４ａを濃縮するようにしても良い。
次に、上述した実施形態は、金属膜の表面に表面プラズモン及び/またはエバネッセント波を発生させ、さらに表面プラズモン共鳴を発生させることで、増強された電場を形成させ、被検出物質８４またはそれに結合した検出用標識物質である蛍光物質８６から、エバネッセント励起により発生する検出光を検出するエバネッセント照明法を用いたが、本発明はこれに限定されず、光源から射出された光を検査チップの透明カバー側から直接入射し、センシング面１５から蛍光を発生させる落射型照射方法（落射照明法）であっても良い。
図１４に、落射型照射方法（落射照明法）照明法を用いる本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成の模式図を示す。
図１４に示すセンシング装置１００は、図３に示すセンシング装置１０と、光源１２から射出された光を入射光光学系１４を介して検査チップ１６ｂのプリズム３８側からではなく、透明カバー４４側からハーフミラー３９で反射させて入射させている点、および検査チップ１６の金属膜４０の代わりに、金属膜４０ａを用いている点を除いて同様の構成を有するものであり、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略し、主として、相違点および作用について説明する。
図１４に、落射型照射方法（落射照明法）照明法を用いる本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成の模式図を示す。
図１４に示すセンシング装置１００は、図３に示すセンシング装置１０と、光源１２から射出された光を入射光光学系１４を介して検査チップ１６ｂのプリズム３８側からではなく、透明カバー４４側からハーフミラー３９で反射させて入射させている点、および検査チップ１６の金属膜４０の代わりに、金属膜４０ａを用いている点を除いて同様の構成を有するものであり、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略し、主として、相違点および作用について説明する。
図１４に示すセンシング装置１００は、光源１２から射出された光（励起光）がハーフミラー３９を介し、金属層４０ａの上方から照射されることを特徴とする落射型照射方法（落射照明法）を用いる装置である。
ハーフミラー３９は、励起光を反射して、検査チップ１６ｂの透明カバー４４側から金属層４０ａの表面のセンシング面１５に垂直に入射させ、金属層４０ａの表面のセンシング面１５から発生する蛍光を透過して、光検出ユニット１８に入射させるものである。
金属層４０ａは、励起光の照射を受けて、いわゆる局在プラズモンを生じる、表面に励起光の波長よりも小さい凹凸構造を有する金属微細構造体、あるいは、励起光の波長よりも小さいサイズの複数の金属ナノロッドを備えている。
なお、金属層４０ａとして用いられる、金属微細構造体あるいは金属ナノロッドとしては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、およびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属を主成分とするものが好ましい。
ハーフミラー３９は、励起光を反射して、検査チップ１６ｂの透明カバー４４側から金属層４０ａの表面のセンシング面１５に垂直に入射させ、金属層４０ａの表面のセンシング面１５から発生する蛍光を透過して、光検出ユニット１８に入射させるものである。
金属層４０ａは、励起光の照射を受けて、いわゆる局在プラズモンを生じる、表面に励起光の波長よりも小さい凹凸構造を有する金属微細構造体、あるいは、励起光の波長よりも小さいサイズの複数の金属ナノロッドを備えている。
なお、金属層４０ａとして用いられる、金属微細構造体あるいは金属ナノロッドとしては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、およびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属を主成分とするものが好ましい。
図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）に、それぞれ本発明に用いられる金属層４０ａの具体例を示す。
図１５（Ａ）に示す金属層４０ａは、誘電体からなるプリズム３８の一面にアレイ状に固着された複数の金属粒子５５ａからなる金属微細構造体５５で構成されている。金属粒子５５ａの配列パターンは適宜設定できるが、略規則的であることが好ましい。かかる構成では、金属粒子５５ａの平均的な径およびピッチが励起光の波長よりも小さく設計される。
図１５（Ｂ）の金属層４０ａは、金属細線５６ａが格子状にパターン形成された金属パターン層からなる金属微細構造体５６で構成されている。金属パターン層のパターンは適宜設計でき、略規則的であることが好ましい。かかる構成では、金属細線５６ａの平均的な線幅及びピッチが励起光の波長よりも小さく設計される。
図１５（Ａ）に示す金属層４０ａは、誘電体からなるプリズム３８の一面にアレイ状に固着された複数の金属粒子５５ａからなる金属微細構造体５５で構成されている。金属粒子５５ａの配列パターンは適宜設定できるが、略規則的であることが好ましい。かかる構成では、金属粒子５５ａの平均的な径およびピッチが励起光の波長よりも小さく設計される。
図１５（Ｂ）の金属層４０ａは、金属細線５６ａが格子状にパターン形成された金属パターン層からなる金属微細構造体５６で構成されている。金属パターン層のパターンは適宜設計でき、略規則的であることが好ましい。かかる構成では、金属細線５６ａの平均的な線幅及びピッチが励起光の波長よりも小さく設計される。
図１５（Ｃ）の金属層４０ａは、特開２００７−１７１００３号公報に記載のような、アルミニウム（Ａｌ）などの金属５８の陽極酸化の過程で形成される金属酸化物５９の複数の微細孔５９ａ内に成長させた複数のマッシュルーム状の金属５８ａからなる金属微細構造体５７により構成されている。
ここでは、金属酸化物体５８がプリズム３８に相当する。この金属微細構造体５７は、金属体（Ａｌ等）の一部を陽極酸化して金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３等）とし、陽極酸化の過程で形成される金属酸化物体５８の複数の微細孔５９ａ内に各々金属５６ａをメッキ等により成長させて得ることができる。
図１５（Ｃ）に示す例では、マッシュルーム状の金属５７ａの頭部が粒子状であり、プリズム３８表面からみれば、金属微粒子が配列されたような構造になっている。このような構成では、マッシュルーム状の金属５７ａの頭部が凸部であり、その平均的な径およびピッチが測定光の波長よりも小さく設計される。
ここでは、金属酸化物体５８がプリズム３８に相当する。この金属微細構造体５７は、金属体（Ａｌ等）の一部を陽極酸化して金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３等）とし、陽極酸化の過程で形成される金属酸化物体５８の複数の微細孔５９ａ内に各々金属５６ａをメッキ等により成長させて得ることができる。
図１５（Ｃ）に示す例では、マッシュルーム状の金属５７ａの頭部が粒子状であり、プリズム３８表面からみれば、金属微粒子が配列されたような構造になっている。このような構成では、マッシュルーム状の金属５７ａの頭部が凸部であり、その平均的な径およびピッチが測定光の波長よりも小さく設計される。
なお、励起光の照射を受けて局在プラズモンを生じる金属層４０ａとしては、その他、特開２００６−３２２０６７号公報、特開２００６−２５０９２４号公報などに記載の金属体を陽極酸化して得られる微細構造体を利用した種々の形態の金属微細構造体を用いることができる。
なお、局在プラズモンを生じさせる金属層は、表面が粗面化された金属膜により構成されていてもよい。粗面化方法としては、酸化還元等を利用した電気化学的な方法等が挙げられる。
また、金属層をプリズム３８上に配置された金属ナノロッドにより構成してもよい。金属ナノロッドのサイズは、短軸長さが３ｎｍ〜５０ｎｍ程度、長軸長さが２５ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であり、長軸長さを励起光の波長よりも小さいサイズとする。なお、金属ナノロッドについては、例えば、特開２００７−１３９６１２号公報に記載されている。
なお、局在プラズモンを生じさせる金属層は、表面が粗面化された金属膜により構成されていてもよい。粗面化方法としては、酸化還元等を利用した電気化学的な方法等が挙げられる。
また、金属層をプリズム３８上に配置された金属ナノロッドにより構成してもよい。金属ナノロッドのサイズは、短軸長さが３ｎｍ〜５０ｎｍ程度、長軸長さが２５ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であり、長軸長さを励起光の波長よりも小さいサイズとする。なお、金属ナノロッドについては、例えば、特開２００７−１３９６１２号公報に記載されている。
センシング装置１００では、金属微細構造体または金属ナノロッドで形成されている金属層４０ａの表面に励起光を照射して表面プラズモンを励起させ、さらに局在プラズモン共鳴を発生させることで、増強された電場を形成させ、その電場において、増強された蛍光を測定する。
センシング装置１００は、先述したような局在プラズモン共鳴を生じさせる金属層４０ａを備えているため、励起光を金属膜４０ａとプリズム３８との界面に全反射条件で照射せずとも、蛍光を測定することができる。
センシング装置１００は、先述したような局在プラズモン共鳴を生じさせる金属層４０ａを備えているため、励起光を金属膜４０ａとプリズム３８との界面に全反射条件で照射せずとも、蛍光を測定することができる。
また、図１６に、本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成の模式図を示す。
同図に示すセンシング装置１１０は、光源１２から射出された光（励起光）を、金属微細構造体または金属ナノロッドで構成される金属層４０ａにその下方から略垂直に照射する光照射（照明）方法を用いる装置である。
このセンシング装置１１０も、このような局在プラズモン共鳴を生じさせる金属層４０ａを備えているため、センシング装置１００と同様に、励起光を金属層４０ａとプリズム（誘電体）３８との界面に全反射条件で照射せずとも、蛍光を測定することができる。
同図に示すセンシング装置１１０は、光源１２から射出された光（励起光）を、金属微細構造体または金属ナノロッドで構成される金属層４０ａにその下方から略垂直に照射する光照射（照明）方法を用いる装置である。
このセンシング装置１１０も、このような局在プラズモン共鳴を生じさせる金属層４０ａを備えているため、センシング装置１００と同様に、励起光を金属層４０ａとプリズム（誘電体）３８との界面に全反射条件で照射せずとも、蛍光を測定することができる。
また、図１７に、本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成の模式図を示す。
同図に示すセンシング装置１２０、金属面４０とは反対の面から全反射条件で励起光を照射し、励起光の照射により金属膜４０上に生じた電場増強場内において、蛍光物質８６から生じる蛍光が金属膜４０に新たに誘起された表面プラズモンを誘起し、金属面４０の反対の面から出射した放射光を検出する光検出ユニット１８を備えた装置である。
蛍光物質（消光防止性蛍光物質）８６から生じる蛍光を検出するのではなく、蛍光が金属膜４０に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光（ＳＰＣＥ：Surface Plasmon-Coupled Emission）をプリズム３８側から取り出す方法である。
ＳＰＣＥ法の場合、光検出器１８は、励起光が入射する面と同じ面から放射される放射光を検出するように配置されている。
液体試料として血液をそのまま全血として用いる場合、先述した蛍光測定を行う際、全血により光吸収がおこるため、血液を血球フィルタ４１に通して血漿状態にする前処理がなければならないが、このＳＰＣＥ法を用いれば、血液をそのまま使用することができ、また、前処理をする必要がなく、高コストである血球フィルタを使う必要もなく、手間も省くことができる。
同図に示すセンシング装置１２０、金属面４０とは反対の面から全反射条件で励起光を照射し、励起光の照射により金属膜４０上に生じた電場増強場内において、蛍光物質８６から生じる蛍光が金属膜４０に新たに誘起された表面プラズモンを誘起し、金属面４０の反対の面から出射した放射光を検出する光検出ユニット１８を備えた装置である。
蛍光物質（消光防止性蛍光物質）８６から生じる蛍光を検出するのではなく、蛍光が金属膜４０に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光（ＳＰＣＥ：Surface Plasmon-Coupled Emission）をプリズム３８側から取り出す方法である。
ＳＰＣＥ法の場合、光検出器１８は、励起光が入射する面と同じ面から放射される放射光を検出するように配置されている。
液体試料として血液をそのまま全血として用いる場合、先述した蛍光測定を行う際、全血により光吸収がおこるため、血液を血球フィルタ４１に通して血漿状態にする前処理がなければならないが、このＳＰＣＥ法を用いれば、血液をそのまま使用することができ、また、前処理をする必要がなく、高コストである血球フィルタを使う必要もなく、手間も省くことができる。
このように、本発明は、二次抗体を標識する光検出用標識物質として蛍光標識物質を用い、種々のタイプの光照射方法および蛍光検出方法を行うセンシング装置に適用可能であるが、本発明はこれに限定されず、検出用標識物質として蛍光物質８６のような蛍光標識物質を用いることなく、すなわち、２次抗体８８を蛍光標識物質で標識しない場合であっても、プリズム３８が一体化された検査チップ１６を用い、図３に示すような光源１２、入射光光学系１４および検出ユニット１８からなる光学系を用いて、表面プラズモンを発生させる所定入射角で検査チップ１６の金属膜４０や検査チップ１６ｂの金属膜４０ａのセンシング面１５に光を入射させ、発生した表面プラズモンの散乱光やラマン散乱光等の散乱光を検出する表面プラズモン共鳴照明法によるセンシング、すなわち物質検出方法を行うこともできる。
また、ここで、検出用標識物質として散乱増強標識物質を用いて、表面プラズモンの散乱光やラマン散乱光等の散乱光をさらに増強させて検出する方法を用いることもできる。
また、ここで、検出用標識物質として散乱増強標識物質を用いて、表面プラズモンの散乱光やラマン散乱光等の散乱光をさらに増強させて検出する方法を用いることもできる。
ここで、表面プラズモン共鳴照明法の原理について説明する。
励起光を金属膜４０に表面プラズモンを発生させる角度で入射させると、金属膜４０中に表面プラズモンが励起される。
このとき、プリズム３８と金属膜４０との境界面に、プラズモン共鳴条件を満たす角度で入射した励起光の波数と表面プラズモンの周波数が一致し、波数整合すると、金属膜４０の自由電子が強く振動する表面プラズモン共鳴が発生する。
表面プラズモン共鳴状態にあるとき、金属膜４０の自由電子の振動により、金属膜４０外に電場が形成される。この電場において蛍光物質８６がある場合、蛍光物質８６は励起され蛍光を発生させる。
なおここで、この蛍光の発生に、エバネッセント波が介在しない点において、エバネッセント照明法と表面プラズモン共鳴照明法は異なる。
励起光を金属膜４０に表面プラズモンを発生させる角度で入射させると、金属膜４０中に表面プラズモンが励起される。
このとき、プリズム３８と金属膜４０との境界面に、プラズモン共鳴条件を満たす角度で入射した励起光の波数と表面プラズモンの周波数が一致し、波数整合すると、金属膜４０の自由電子が強く振動する表面プラズモン共鳴が発生する。
表面プラズモン共鳴状態にあるとき、金属膜４０の自由電子の振動により、金属膜４０外に電場が形成される。この電場において蛍光物質８６がある場合、蛍光物質８６は励起され蛍光を発生させる。
なおここで、この蛍光の発生に、エバネッセント波が介在しない点において、エバネッセント照明法と表面プラズモン共鳴照明法は異なる。
表面プラズモン共鳴状態がおこると、光のエネルギーが金属膜４０の表面プラズモンにほとんど移行するため、金属膜４０で反射する光の強度が０となる。
また、金属膜４０の自由電子を振動させるために受け取った光のエネルギーをエネルギー源とし、金属膜４０近傍に集中的に電場（電場増強領域）を形成することから、表面プラズモン共鳴（プラズモン電場増強効果）が発生した領域では、より強い電場増強が形成される。従って、この電場に蛍光物質８６がある場合、蛍光物質８６は励起されて蛍光を発生させ、さらに、その蛍光強度は増強される。
この表面プラズモン共鳴照明法により増強された蛍光は、エバネッセント照明法および落射照明法より得られる蛍光強度よりも高いものが得られる。エバネッセント照明法の場合は、金属膜４０とプリズム３８との界面において全反射した際に染み出したエバネッセント波で蛍光が励起され発光させるだけであり、落射照明法の場合は、照明光の多くは、蛍光物質８６に当たらず、すり抜けてしまうからである。
また、金属膜４０の自由電子を振動させるために受け取った光のエネルギーをエネルギー源とし、金属膜４０近傍に集中的に電場（電場増強領域）を形成することから、表面プラズモン共鳴（プラズモン電場増強効果）が発生した領域では、より強い電場増強が形成される。従って、この電場に蛍光物質８６がある場合、蛍光物質８６は励起されて蛍光を発生させ、さらに、その蛍光強度は増強される。
この表面プラズモン共鳴照明法により増強された蛍光は、エバネッセント照明法および落射照明法より得られる蛍光強度よりも高いものが得られる。エバネッセント照明法の場合は、金属膜４０とプリズム３８との界面において全反射した際に染み出したエバネッセント波で蛍光が励起され発光させるだけであり、落射照明法の場合は、照明光の多くは、蛍光物質８６に当たらず、すり抜けてしまうからである。
なお、この場合に、二次抗体を標識する光検出用標識物質として、濃縮用標識物質として用いる磁性粒子を用いて磁性粒子の散乱を検出するようにしても良いし、金コロイドを用いて金コロイドの散乱を検出するようにしても良い。すなわち、本発明は、被検出物質と結合した２次抗体の濃縮を行うので、標識を用いないために、感度が低く、検出が容易ではない散乱法にも適用可能であり、物質検出に散乱法を適用することができる。
また、光検出による物質検出方法の他に、図１８に示すような水晶振動子マクロバランス（ＱＣＭ：水晶天秤）測定法を用いた測定を行うこともできる。
図１８は、本発明のセンシング装置の他の実施形態の概略構成を示す模式的断面図である。
なお、図１８に示すセンシング装置１３０は、図１〜図５に示すセンシング装置１０と検出手段において異なる以外は、同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明は省略し、主に、相違点について説明する。
図１８に示すセンシング装置１３０は、水晶振動子マクロバランス（以下、ＱＣＭという）測定法を実施するＱＣＭセンサ１３２を用いるものであって、センシング面１５を持つ検査チップ１６ｃと、濃縮領域５０に対応して配置された電磁コイル２１ａを備える濃縮ユニット２１と、検査チップ１６ｂの測定位置に配置され、その表面がセンシング面１５となるＱＣＭセンサ１３２と、ＱＣＭセンサ１３２を所定の共振周波数で駆動する発信回路（駆動回路）１３４と、発信回路１３４に電力を供給する電源１３６と、発信回路１３４に接続され、発信回路（駆動回路）１３４の駆動共振周波数からＱＣＭセンサ１３２の共振周波数の変化量を検出して、検査チップ１６ｃ内のセンシング面１５に結合した一次抗体８０に結合された被検出物質である抗原８４の結合量を検出するＱＣＭアナライザ１３８とを有する。
図１８は、本発明のセンシング装置の他の実施形態の概略構成を示す模式的断面図である。
なお、図１８に示すセンシング装置１３０は、図１〜図５に示すセンシング装置１０と検出手段において異なる以外は、同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明は省略し、主に、相違点について説明する。
図１８に示すセンシング装置１３０は、水晶振動子マクロバランス（以下、ＱＣＭという）測定法を実施するＱＣＭセンサ１３２を用いるものであって、センシング面１５を持つ検査チップ１６ｃと、濃縮領域５０に対応して配置された電磁コイル２１ａを備える濃縮ユニット２１と、検査チップ１６ｂの測定位置に配置され、その表面がセンシング面１５となるＱＣＭセンサ１３２と、ＱＣＭセンサ１３２を所定の共振周波数で駆動する発信回路（駆動回路）１３４と、発信回路１３４に電力を供給する電源１３６と、発信回路１３４に接続され、発信回路（駆動回路）１３４の駆動共振周波数からＱＣＭセンサ１３２の共振周波数の変化量を検出して、検査チップ１６ｃ内のセンシング面１５に結合した一次抗体８０に結合された被検出物質である抗原８４の結合量を検出するＱＣＭアナライザ１３８とを有する。
まず、検査チップ１６ｃは、図１に示す検査チップ１６と、センシング面１５が金属膜４０によって形成されるのではなく、ＱＣＭセンサ１３２の表面によって形成される点でのみ異なる。
ＱＣＭセンサ１３２は、検査チップ１６ｃの流路の底面に配置されるセンシング面１５を構成する(例えば、金電極が用いられる）上部電極１４０と、水晶振動子１４２と、下部電極１４４とを備える。ＱＣＭセンサ１３２は、上部電極１４０の表面が、センシング面１５を構成し、検査チップ１６ｃの流路の底面をなすように、検査チップ１６ｃの測定位置に液密に取り付けられる。
ＱＣＭセンサ１３２は、上部電極１４０の表面に付着した物質による質量変化を水晶振動子１４２の周波数変化として計測する質量センサであって、本発明では、上部電極１４０の表面のセンシング面１５に固定された一次抗体８０に、抗原８４、図示例では２次抗体と結合した抗原８４が結合することにより生じた質量の変化量を水晶振動子１４２の振動数、すなわち共振周波数の変化量として検出する。
このようにして、ＱＣＭセンサ１３２によって検出された水晶振動子１４２の共振周波数の変化量は、発信回路１３４を介してＱＣＭアナライザ１３８に伝送され、ＱＣＭアナライザ１３８によって質量の変化量として検出され、一次抗体８０に結合された抗原８４の結合量として算出され、検体中の被検出物質である抗原８４の量もしくは濃度として算出される。
ＱＣＭセンサ１３２は、検査チップ１６ｃの流路の底面に配置されるセンシング面１５を構成する(例えば、金電極が用いられる）上部電極１４０と、水晶振動子１４２と、下部電極１４４とを備える。ＱＣＭセンサ１３２は、上部電極１４０の表面が、センシング面１５を構成し、検査チップ１６ｃの流路の底面をなすように、検査チップ１６ｃの測定位置に液密に取り付けられる。
ＱＣＭセンサ１３２は、上部電極１４０の表面に付着した物質による質量変化を水晶振動子１４２の周波数変化として計測する質量センサであって、本発明では、上部電極１４０の表面のセンシング面１５に固定された一次抗体８０に、抗原８４、図示例では２次抗体と結合した抗原８４が結合することにより生じた質量の変化量を水晶振動子１４２の振動数、すなわち共振周波数の変化量として検出する。
このようにして、ＱＣＭセンサ１３２によって検出された水晶振動子１４２の共振周波数の変化量は、発信回路１３４を介してＱＣＭアナライザ１３８に伝送され、ＱＣＭアナライザ１３８によって質量の変化量として検出され、一次抗体８０に結合された抗原８４の結合量として算出され、検体中の被検出物質である抗原８４の量もしくは濃度として算出される。
また、上述した実施形態では、二次抗体載置領域に蛍光物質により標識された二次抗体を配置したが、これに限定されず、二次抗体載置領域を設けずに、始端部に滴下する液体試料として、予め被検出物質を蛍光物質により標識した液体試料を用いてもよい。
次に、免疫測定方法として、サンドイッチ法を用いた場合の本発明の検査キット９２を用いたセンシングを説明する。
図１９は、本発明の検査キット９２の構成を示す図であり、図１９（Ａ）は、検査チップ１６の概略構成を示す側面断面図、図１９（Ｂ）は、標識用溶液９１入りアンプル９０を示す。
この検査キット９２は、検査チップ１６ｂと標識用溶液９１入りアンプル９０とを有する。
図１９（Ａ）に示す検査チップ１６ｂは、図２および図４に示す検査キット１６ｂにおいて、流路４５の始端部４７に液体試料８２が注入されておらず、二次抗体載置領域４９に蛍光物質８６および磁性粒子８７により標識された二次抗体８８が配置されていない状態を示す。
図１９（Ｂ）に示すアンプル９０は、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８を含む標識用溶液９１を備えている。
図１９は、本発明の検査キット９２の構成を示す図であり、図１９（Ａ）は、検査チップ１６の概略構成を示す側面断面図、図１９（Ｂ）は、標識用溶液９１入りアンプル９０を示す。
この検査キット９２は、検査チップ１６ｂと標識用溶液９１入りアンプル９０とを有する。
図１９（Ａ）に示す検査チップ１６ｂは、図２および図４に示す検査キット１６ｂにおいて、流路４５の始端部４７に液体試料８２が注入されておらず、二次抗体載置領域４９に蛍光物質８６および磁性粒子８７により標識された二次抗体８８が配置されていない状態を示す。
図１９（Ｂ）に示すアンプル９０は、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８を含む標識用溶液９１を備えている。
検査キット９２を用いる本発明のセンシング装置１０は、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ１６ｂと、光検出ユニット１８と、算出手段２０と、濃縮ユニット２１’と、吸引ユニット２２とを有し、液体試料（ここでは、血液および血漿）８２ａおよび８２ｂに含有されている被検出物質８４を検出（及び測定）する。
蛍光検出方法は、先述した実施態様と同様であるため、ここでは説明を省略するが、図２０（Ａ）〜（Ｄ）、図２１（Ｅ）〜（Ｈ）および図２２（Ｉ）〜（Ｋ）を参照して、以下に、本発明の検査キット９２を用いた本発明のセンシング装置の作用について詳細に説明する。
図２０（Ａ）〜（Ｄ）、図２１（Ｅ）〜（Ｈ）および図２２（Ｉ）〜（Ｋ）は、濃縮ユニット２１’および吸引ユニット２２を備える検査チップ１６ａ内での液体試料８２ａおよび８２ｂの流れの異なる状態を示す模式的な側面断面図である。
蛍光検出方法は、先述した実施態様と同様であるため、ここでは説明を省略するが、図２０（Ａ）〜（Ｄ）、図２１（Ｅ）〜（Ｈ）および図２２（Ｉ）〜（Ｋ）を参照して、以下に、本発明の検査キット９２を用いた本発明のセンシング装置の作用について詳細に説明する。
図２０（Ａ）〜（Ｄ）、図２１（Ｅ）〜（Ｈ）および図２２（Ｉ）〜（Ｋ）は、濃縮ユニット２１’および吸引ユニット２２を備える検査チップ１６ａ内での液体試料８２ａおよび８２ｂの流れの異なる状態を示す模式的な側面断面図である。
なお、図２０（Ａ）に示す検査チップ１６ｂは、図８（Ａ）に示す検査チップ１６と、二次抗体載置領域４９に蛍光物質８６および磁性粒子８７により標識された二次抗体８８が配置されていない点を除いて同様の構成を有するものであり、図２０（Ａ）に示す濃縮ユニット２１’は、図８（Ａ）に示す濃縮ユニット２１と、磁場を発生させる電磁コイル２１ａの代わりに、電場を発生させる電極２１ｂ、２１ｂが濃縮領域５０において流路４５の線状部４６の底面とカバー４４とに対向して配設されている点を除いて同様の構成を有するものであり、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略し、主として、相違点および作用について説明する。
なお、ここでは、検査チップ１６ｂ内に注入される液体試料８２ａは、血液を代表例として説明するが、例えば、尿など、抗原抗体反応を利用する免疫測定方法に用いることができるものであればどのようなものでも良いのはもちろんである。
なお、ここでは、検査チップ１６ｂ内に注入される液体試料８２ａは、血液を代表例として説明するが、例えば、尿など、抗原抗体反応を利用する免疫測定方法に用いることができるものであればどのようなものでも良いのはもちろんである。
まず、図２０（Ａ）に示すように、検査チップ１６のカバー４４の注入口４４ａから流路基板４２の流路４５の始端部４７に、被検出物質８４を含有する血液（全血）８２ａを滴下する。
始端部４７に滴下された血液８２ａは、血球フィルタ４１で濾過され、血球フィルタ４１により赤血球および白血球等が取り除かれた血漿８２ｂが、毛細管形状により、線状部４６及びガラス製の透明カバー４４で形成された管の中を終端部４８に向けて移動する。
始端部４７に滴下された血液８２ａは、血球フィルタ４１で濾過され、血球フィルタ４１により赤血球および白血球等が取り除かれた血漿８２ｂが、毛細管形状により、線状部４６及びガラス製の透明カバー４４で形成された管の中を終端部４８に向けて移動する。
次に、図５に示すように、終端部４８にポンプ５３を取り付け、終端部４８から流路４５を吸引し、流路４５内の血漿８２ｂを吸引する。なお、図２０（Ａ）〜（Ｄ）、図２１（Ｅ）〜（Ｈ）および図２２（Ｉ）〜（Ｋ）においては、ポンプ５３の図示を省略する。
流路４５の始端部４７から終端部４８に向けて流路４５の線状部４６を移動する血漿８２ｂは、図２０（Ｂ）に示すように、線状部４６の濃縮領域５０に到達する。
液体試料８２が濃縮領域５０に到達すると、図２０（Ｃ）に示すように、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃから電圧を印加することにより、濃縮領域５０に電場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、被検出物質８４が持つ電荷に応じて電場の作用により発生するクーロン力により、被検出物質８４がセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、血漿８２ｂが濃縮される。
所定液量送液して、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂへの電圧の印加を停止して、濃縮工程を終了する。
この工程により、後に、金属膜４０上の一次抗体８０ａに、被検出物質８４とを反応させる工程にかかる時間を短縮することができる。
流路４５の始端部４７から終端部４８に向けて流路４５の線状部４６を移動する血漿８２ｂは、図２０（Ｂ）に示すように、線状部４６の濃縮領域５０に到達する。
液体試料８２が濃縮領域５０に到達すると、図２０（Ｃ）に示すように、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃから電圧を印加することにより、濃縮領域５０に電場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、被検出物質８４が持つ電荷に応じて電場の作用により発生するクーロン力により、被検出物質８４がセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、血漿８２ｂが濃縮される。
所定液量送液して、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂへの電圧の印加を停止して、濃縮工程を終了する。
この工程により、後に、金属膜４０上の一次抗体８０ａに、被検出物質８４とを反応させる工程にかかる時間を短縮することができる。
濃縮完了後、さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図２０（Ｄ）に示されるように、血漿８２ｂは、線状部をさらに終端部４８側へ送液され、センシング面１５へ流される。
センシング面１５に到達した血漿８２ｂに含まれる被検出物質８４は、センシング面上の一次抗体８０と結合する。
センシング面１５に到達した血漿８２ｂに含まれる被検出物質８４は、センシング面上の一次抗体８０と結合する。
さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図２１（Ｅ）に示されるように、金属膜４０のセンシング面１５を通過した血漿８２ｂは、終端部４８まで送液されて移動する。
また、一次抗体８０により捕捉されなかった被検出物質８４も血漿８２ｂとともに終端部４８まで送液されて移動する。
また、一次抗体８０により捕捉されなかった被検出物質８４も血漿８２ｂとともに終端部４８まで送液されて移動する。
次に、図２１（Ｆ）が示すように、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８を含む標識用溶液９１を検査チップ１６のカバー４４の注入口４４ａから流路基板４２の流路４５の始端部４７に注入する。
標識用溶液９１は、ポンプ５３で吸引することにより、図２１（Ｇ）が示すように、線状部４６の濃縮領域５０に到達する。
標識用溶液９１は、濃縮領域５０に到達すると、図２１（Ｈ）に示すように、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃから電圧を印加することにより、濃縮領域５０に電場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８が持つ電荷に応じて電場の作用により発生するクーロン力により、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８がセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、標準用溶液９１が濃縮される。
所定液量送液して、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂへの電圧の印加を停止して、濃縮工程を終了する。
この工程により、後に、金属膜４０上の一次抗体８０に結合した被検出物質８４と、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８とを反応させる工程にかかる時間を短縮することができる。
なお、この濃縮により、二次抗体８８が寄り集まって、塊となる凝集体が生じる場合がある。
標識用溶液９１は、ポンプ５３で吸引することにより、図２１（Ｇ）が示すように、線状部４６の濃縮領域５０に到達する。
標識用溶液９１は、濃縮領域５０に到達すると、図２１（Ｈ）に示すように、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂに電源２１ｃから電圧を印加することにより、濃縮領域５０に電場を形成する。この状態で、ポンプ５３で吸引して送液することにより、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８が持つ電荷に応じて電場の作用により発生するクーロン力により、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８がセンシング面１５側の壁面に引き寄せまたは押し付けられ、標準用溶液９１が濃縮される。
所定液量送液して、濃縮ユニット２１’の電極２１ｂ、２１ｂへの電圧の印加を停止して、濃縮工程を終了する。
この工程により、後に、金属膜４０上の一次抗体８０に結合した被検出物質８４と、蛍光物質８６により標識された二次抗体８８とを反応させる工程にかかる時間を短縮することができる。
なお、この濃縮により、二次抗体８８が寄り集まって、塊となる凝集体が生じる場合がある。
濃縮完了後、さらに、ポンプ５３で吸引することにより、図２２（Ｊ）に示されるように、標識用溶液９１は、線状部をさらに終端部４８側へ送液され、センシング面１５へ流される。
ここで、被検出物質８４が結合した二次抗体８８、蛍光標識８６された二次抗体８８による凝集体のように、質量が軽いものから重いものの順にセンシング面１５へ流される。
従って、質量の違いにより、金属膜４０表面のセンシング面１５に到達する速度が異なるため、先述したサンドイッチ法を用いた実施態様と同様に、凝集体が、センシング面１５に到達する前に、送液を停止する、または測定を完了すれば、凝集体がセンシング面１５において、結合することを防止することができる。
図２２（Ｋ）に示されるように、センシング面１５に到達した蛍光物質８６により標識された二次抗体８８は、センシング面上の一次抗体８０に結合した被検出物質８４と結合する。
ここで、被検出物質８４が結合した二次抗体８８、蛍光標識８６された二次抗体８８による凝集体のように、質量が軽いものから重いものの順にセンシング面１５へ流される。
従って、質量の違いにより、金属膜４０表面のセンシング面１５に到達する速度が異なるため、先述したサンドイッチ法を用いた実施態様と同様に、凝集体が、センシング面１５に到達する前に、送液を停止する、または測定を完了すれば、凝集体がセンシング面１５において、結合することを防止することができる。
図２２（Ｋ）に示されるように、センシング面１５に到達した蛍光物質８６により標識された二次抗体８８は、センシング面上の一次抗体８０に結合した被検出物質８４と結合する。
さらに、ポンプ５３で吸引することにより、金属膜４０のセンシング面１５を通過した標準用溶液９１は、終端部４８まで送液されて移動する。
また、一次抗体８０に結合した被検出物質８４により捕捉されなかった蛍光物質８６で標識された二次抗体８８および、二次抗体８８が寄り集まった凝集体も標識用溶液９１とともに終端部４８まで送液されて移動する。
ここで、標識用溶液９１を濃縮する際に、二次抗体８８の凝集体ができない場合でも、金属膜４０上に直接、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８が結合する、いわゆる非特異吸着がおこり、正確な被検出物質８４の定量ができなくなる場合があるが、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８を、このポンプ５３の吸引により、金属膜４０上をすばやく流すことにより、短時間で所定の反応を行うことができる。
また、一次抗体８０に結合した被検出物質８４により捕捉されなかった蛍光物質８６で標識された二次抗体８８および、二次抗体８８が寄り集まった凝集体も標識用溶液９１とともに終端部４８まで送液されて移動する。
ここで、標識用溶液９１を濃縮する際に、二次抗体８８の凝集体ができない場合でも、金属膜４０上に直接、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８が結合する、いわゆる非特異吸着がおこり、正確な被検出物質８４の定量ができなくなる場合があるが、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８を、このポンプ５３の吸引により、金属膜４０上をすばやく流すことにより、短時間で所定の反応を行うことができる。
以上、金属膜４０のセンシング面１５上の一次抗体８０に結合した被検出物質８４と蛍光標識８６で標識された抗原８４ａとを結合させた後、先述した実施態様と同様の方法で蛍光検出を行えば、被検出物質８４の濃度を検出することができる。
なお、図示例においては、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８を用い、電極２１ｂ、２１ｂを備える濃縮ユニット２１’によって電場を発生させ、蛍光物質８６で標識された二次抗体８８の濃縮を行っているが、蛍光物質８６に加え、電場により二次抗体８８に作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で二次抗体８８を標識しても良いし、二次抗体８８を標識する蛍光物質８６を電場により蛍光物質８６に作用するクーロン力を増大させるような濃縮用標識物質で標識しておいても良い。
さらに、図示例においても、蛍光物質８６を磁性を持つ蛍光磁気ビーズとし、この蛍光磁気ビーズで二次抗体８８を標識することにより、電極２１ｂ、２１ｂを備える濃縮ユニット２１’の代わりに、電磁コイル１２ａを備える濃縮ユニット２１を用い、これによって電場を発生させ、蛍光磁気ビーズからなる蛍光物質８６で標識された二次抗体８８を濃縮するようにしても良い。
さらに、図示例においても、蛍光物質８６を磁性を持つ蛍光磁気ビーズとし、この蛍光磁気ビーズで二次抗体８８を標識することにより、電極２１ｂ、２１ｂを備える濃縮ユニット２１’の代わりに、電磁コイル１２ａを備える濃縮ユニット２１を用い、これによって電場を発生させ、蛍光磁気ビーズからなる蛍光物質８６で標識された二次抗体８８を濃縮するようにしても良い。
なお、上述した実施形態では、サンドイッチ法を利用した本願発明の検査キット９２を用いたセンシング方法を説明したが、上記検査キット９２は、競合法に用いることもできる。
また、先述した本発明の実施形態では、検査チップに流路を形成し、試料液体を始端部から線状部を通って終端部に移動させることで、金属膜に試料液体を接触させたが、本発明はこれに限定されず、検査チップの形状は特に限定されない。例えば、検査チップに流路を設けず、金属膜上に直接液体試料を滴下する構成としてもよい。
また、本発明のセンシング装置は、プリズム（誘電体）の上に、金属層（金属膜）を設けず、プリズム（誘電体）上に一次抗体を直接固定させた構成にしてもよい。
上記構成により、一次抗体を固定させたセンシング面に液体試料を接触させ、プリズム（誘電体）と液体試料との界面に全反射するようにプリズム（誘電体）に入射させて、エバネッセント波を界面に生じさせ、電場が形成される。
また、本発明のセンシング装置は、プリズム（誘電体）の上に、金属層（金属膜）を設けず、プリズム（誘電体）上に一次抗体を直接固定させた構成にしてもよい。
上記構成により、一次抗体を固定させたセンシング面に液体試料を接触させ、プリズム（誘電体）と液体試料との界面に全反射するようにプリズム（誘電体）に入射させて、エバネッセント波を界面に生じさせ、電場が形成される。
また、先述した本発明の実施形態では、いずれも液体試料に含まれる被検出物質の個数または濃度を検出したが、本発明はこれに限定されず、液体試料に被検出物質が含有されるが否か（つまり、液体試料の中に被検出物質があるか否か）を検出してもよい。
また、先述した実施形態では、いずれも蛍光物質に標識された二次抗体に被検出物質を結合させた状態で、表面プラズモンにより励起された蛍光物質の蛍光を検出し、被検出物質を検出したが、被検出物質を蛍光物質により標識する方法は特に限定されず、例えば、被検出物質自体が蛍光物質である場合は、二次抗体を設ける必要はない。
また、本発明のセンシング装置は、金属膜上に被検出物質に付着（または近傍に配置）されている状態で表面プラズモンを発生させた場合に生じる散乱光（ラマン散乱光）を検出する方式のセンシング装置にも用いることができる。
また、本発明のセンシング装置は、金属膜上に被検出物質に付着（または近傍に配置）されている状態で表面プラズモンを発生させた場合に生じる散乱光（ラマン散乱光）を検出する方式のセンシング装置にも用いることができる。
また、先述した実施形態では、いずれも金属膜の表面にエバネッセント波及び／または表面プラズモンを発生させ、さらに表面プラズモン共鳴を発生させることで、増強された電場を形成させたが本発明はこれに限定されず、増強電場が形成される面への光の入射角度によって増強度が変化する（つまり、所定の入射角で光が入射したときのみ増強場が変化する）種々の方式に用いることができる。例えば、プリズム上に金膜と厚み約１μｍのＳｉＯ２膜とを積層させ、所定角度で入射した光をＳｉＯ２膜内で共振させることで増強された電場を形成する方式にも用いることができる。
また、上述した実施形態では、表面プラズモンによる増強場を好適に発生させるために、入射光光学系で、金属面で励起光が全反射させるように入射させたが、本発明はこれに限定されず、全反射しない角度で入射させてもよい。
また、上述した実施形態では、表面プラズモンによる増強場を好適に発生させるために、入射光光学系で、金属面で励起光が全反射させるように入射させたが、本発明はこれに限定されず、全反射しない角度で入射させてもよい。
１０，１１０，１２０，１３０ センシング装置
１２ 光源
１４ 入射光光学系
１５ センシング面
１６，１６ａ，１６ｂ 検査チップ
１６ａ センシング面
１８ 光検出ユニット
２０ 算出ユニット
２１，２１’ 濃縮ユニット
２１ａ 電磁コイル
２１ｂ 電場発生用電極
２１ｃ 電源
２２ 吸引ユニット
２４ ファンクションジェネレータ（ＦＧ）
２６ 光源ドライバ
３０ コリメータレンズ
３２ シリンドリカルレンズ
３４ 偏光フィルタ
３８ プリズム
３９ ハーフミラー
４０ 金属層／金属膜（センシング面）
４０ａ 金属層
４１ 血球フィルタ
４２ 基板
４４ 透明カバー
４４ａ 注入口
４４ｂ 空気孔
４５ 流路
４６ 線状部
４７ 始端部
４８ 終端部
４９ 二次抗体載置領域
５０ 濃縮領域
５１ 接合部材（接合部）
５２ チューブ
５３ ポンプ
５４ 廃液タンク
５５，５６，５７ 金属微細構造体
５５ａ 金属粒子
５６ａ 金属細線
５７ａ マッシュルーム状金属
５８ 金属
５９ 陽極酸化された金属
５９ａ 微細孔
６０ 検出光光学系
６２ フォトダイオード（ＰＤ）
６４ フォトダイオードアンプ（ＰＤアンプ）
６６ 第１レンズ
６８ カットフィルタ
７０ 第２レンズ
７２ 支持部
７４ ロックインアンプ
７６ ＰＣ
８０，８０ａ 一次抗体
８２ 液体試料
８２ａ 全血（液体試料）
８２ｂ 血漿（液体試料）
８４，８４ａ 被検出物質（抗原）
８６ 蛍光磁気ビーズ
８６ａ 蛍光色素分子
８６ｂ 消光防止材料
８７ 磁性粒子
８８ 二次抗体
９０ 標識用溶液入りアンプル
９２ 検査キット
１２ 光源
１４ 入射光光学系
１５ センシング面
１６，１６ａ，１６ｂ 検査チップ
１６ａ センシング面
１８ 光検出ユニット
２０ 算出ユニット
２１，２１’ 濃縮ユニット
２１ａ 電磁コイル
２１ｂ 電場発生用電極
２１ｃ 電源
２２ 吸引ユニット
２４ ファンクションジェネレータ（ＦＧ）
２６ 光源ドライバ
３０ コリメータレンズ
３２ シリンドリカルレンズ
３４ 偏光フィルタ
３８ プリズム
３９ ハーフミラー
４０ 金属層／金属膜（センシング面）
４０ａ 金属層
４１ 血球フィルタ
４２ 基板
４４ 透明カバー
４４ａ 注入口
４４ｂ 空気孔
４５ 流路
４６ 線状部
４７ 始端部
４８ 終端部
４９ 二次抗体載置領域
５０ 濃縮領域
５１ 接合部材（接合部）
５２ チューブ
５３ ポンプ
５４ 廃液タンク
５５，５６，５７ 金属微細構造体
５５ａ 金属粒子
５６ａ 金属細線
５７ａ マッシュルーム状金属
５８ 金属
５９ 陽極酸化された金属
５９ａ 微細孔
６０ 検出光光学系
６２ フォトダイオード（ＰＤ）
６４ フォトダイオードアンプ（ＰＤアンプ）
６６ 第１レンズ
６８ カットフィルタ
７０ 第２レンズ
７２ 支持部
７４ ロックインアンプ
７６ ＰＣ
８０，８０ａ 一次抗体
８２ 液体試料
８２ａ 全血（液体試料）
８２ｂ 血漿（液体試料）
８４，８４ａ 被検出物質（抗原）
８６ 蛍光磁気ビーズ
８６ａ 蛍光色素分子
８６ｂ 消光防止材料
８７ 磁性粒子
８８ 二次抗体
９０ 標識用溶液入りアンプル
９２ 検査キット
Claims (33)
- 液体試料中の被検出物質を検出するセンシング方法であって、
前記被検出物質と特異的に反応する結合物質を固定したセンシング面の上流で、前記被検出物質に対して、前記液体試料が送液される壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮した後、
濃縮された前記被検出物質を含む前記液体試料を前記壁面から前記センシング面に送液し、
送液された前記液体試料中の前記被検出物質を前記結合物質と結合させ、
前記結合物質と結合した前記被検出物質の結合量を検出することを特徴とするセンシング方法。 - 前記被検出物質を濃縮する工程は、前記壁面の前記液体試料が送液される前記壁面を含む領域に電場または磁場を発生させ、発生された電場または磁場によって前記被検出物質にクーロン力または磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付ける請求項１に記載のセンシング方法。
- 前記被検出物質は、前記濃縮工程において前記壁面に引き寄せるまたは押し付け易くするための濃縮用標識物質によって標識されている請求項１または２に記載のセンシング方法。
- 前記濃縮用標識物質は、磁性粒子である請求項３に記載のセンシング方法。
- 前記検出工程は、前記センシング面に向けて光を照射し、前記センシング面に固定された前記特異的に反応する結合物質と結合した前記被検出物質またはそれを標識している検出用標識物質から、散乱または発生する検出光を検出する光検出工程である請求項１〜４のいずれかに記載のセンシング方法。
- 前記光検出工程は、前記検出光として、前記被検出物質による表面プラズモンの散乱光、ラマン散乱光、前記被検出物質に結合した検出用標識物質より発生する蛍光、または、前記蛍光が前記センシング面に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光を検出する光検出工程である請求項５に記載のセンシング方法。
- 前記光検出工程は、前記センシング面に向けて前記光を照射する方法として、落射照明法、エバネッセント照明法または表面プラズモン共鳴照明法を実施する請求項５または６に記載のセンシング方法。
- 前記被検出物質は、蛍光性を有する物質である請求項５〜７のいずれかに記載のセンシング方法。
- 前記検出用標識物質は、蛍光標識物質である請求項５〜７のいずれかに記載のセンシング方法。
- 前記検出用標識物質は、散乱増強標識物質である請求項５〜７のいずれかに記載のセンシング方法。
- 前記検出工程は、前記センシング面となる水晶振動子表面に固定された前記結合物質に前記被検出物質を結合させることにより前記水晶振動子の共振周波数の変化を生じさせ、生じた前記共振周波数の変化量を検出して前記被検出物質の結合量を検出する水晶マイクロバランス法を行う請求項１〜４のいずれかに記載のセンシング方法。
- さらに、前記濃縮工程で前記壁面において生じた凝集物のみを前記壁面に保持できるように前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態とすると共に、前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態で前記センシング面に送液するように、
前記濃縮工程で前記壁面において生じた前記凝集物が前記センシング面に到達する前に前記液体試料の送液を停止するように、または、
前記濃縮工程で前記壁面において生じた前記凝集物が前記センシング面に到達する前に前記被検出物質の測定を完了するように制御して、
前記濃縮工程で前記センシング面の上流の前記壁面において生じた凝集物を前記センシング面に送らない請求項１〜１１のいずれかに記載のセンシング方法。 - 液体試料中の検出対象となる被検出物質を検出するセンシング装置であって、
前記被検出物質と特異的に反応する結合物質を固定したセンシング面と、
前記被検出物質を含む前記液体試料を前記センシング面に送液する送液手段と、
送液された前記液体試料中の前記被検出物質を、前記結合物質と結合させてその結合量を検出する検出手段と、
前記センシング面の上流で、前記被検出物質に対して前記液体試料が送液される壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けて濃縮する濃縮手段を有することを特徴とするセンシング装置。 - 前記濃縮手段は、前記壁面の前記検体液が送液される領域に電場を発生させる電場発生手段、または、前記壁面の前記検体液が送液される領域に磁場を発生させる磁場発生手段である請求項１３に記載のセンシング装置。
- 前記被検出物質は、前記濃縮手段によって前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするための濃縮用標識物質によって標識されている請求項１３または請求項１４に記載のセンシング装置。
- 前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子である請求項１５に記載のセンシング装置。
- 前記検出手段は、前記センシング面に向けて光を照射し、前記光が照射された前記センシング面に固定された前記結合物質と結合した前記被検出物質またはそれを標識している検出用標識物質から、散乱または発生する検出光を検出する光検出手段である請求項１３〜１６のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記光検出手段は、前記センシング面に対して前記光を照射する光照射光学系と、前記センシング面からの前記検出光を検出する光検出ユニットとを有する請求項１７に記載のセンシング装置。
- 前記光検出手段は、前記検出光として、前記被検出物質による表面プラズモンの散乱光、ラマン散乱光、前記被検出物質に結合した標識により発生する蛍光、または、前記蛍光が前記センシング面に新たに表面プラズモンを誘起して生じる放射光を利用するものである請求項１７または１８に記載のセンシング装置。
- 前記光検出手段は、前記光を照射する方法として、落射照明法、エバネッセント照明法または表面プラズモン共鳴照明法を実施する装置である請求項１７〜１９のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記被検出物質は、蛍光を発する物質である請求項１７〜２０のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記検出用標識物質は、蛍光標識物質である請求項１７〜２０のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記検出用標識物質は、散乱増強標識物質である請求項１７〜２０のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記検出手段は、前記センシング面となる水晶振動子表面に固定された前記結合物質に前記被検出物質を結合させることにより前記水晶振動子の共振周波数の変化を生じさせ、生じた前記共振周波数の変化量を検出して前記被検出物質の結合量を検出する水晶マイクロバランスセンサである請求項１３〜１６のいずれかに記載のセンシング装置。
- さらに、前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物を前記センシング面に送らない機構を有する請求項１３〜２４のいずれかに記載のセンシング装置。
- 前記機構は、前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物のみを前記濃縮手段によって前記壁面に保持できるように前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態となるように前記濃縮手段を制御すると共に、前記濃縮手段によって前記壁面に前記凝集物のみを保持できるように前記被検出物質を前記壁面に弱く引き寄せまたは押し付けた状態で前記センシング面に送液するように前記送液手段を制御する制御手段、
前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物が前記センシング面に到達する前に前記液体試料の送液を停止するように前記送液手段を制御する制御手段、または、
前記センシング面の上流の前記壁面において、前記濃縮手段によって生じた凝集物が前記センシング面に到達する前に前記被検出物質の測定を完了するように前記検出手段を制御する制御手段である請求項２５に記載のセンシング装置。 - 液体試料中の被検出物質を検出するために使用される検査チップであって、
前記液体試料が送液される流路を有する流路基板と、
前記流路の上流側に設けられ、前記流路に前記液体試料を注入するための注入口と、
前記流路の下流側に設けられ、前記注入口から注入された前記液体試料を前記下流側に流すための空気孔と、
前記流路基板の前記流路の底面であって、前記注入口と前記空気孔との間に設けられたセンシング面と、
前記センシング面に固定された前記被検出物質と特異的に反応する結合物質と、
前記センシング面の上流であって、前記被検出物質に対して前記液体試料が送液される前記流路の前記底面の壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮する、前記壁面を含む濃縮領域を有することを特徴とする検査チップ。 - 前記濃縮領域において、前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするために前記被検出物質を標識するための濃縮用標識物質を有することを特徴とする請求項２７に記載の検査チップ。
- 前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であり、前記濃縮領域に発生された磁場によって、前記被検出物質を標識する前記磁性粒子に磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付ける請求項２８に記載の検査チップ。
- さらに、前記流路基板の前記濃縮領域の外壁面に、前記濃縮領域に電場を発生させ、発生された電場によって前記被検出物質にクーロン力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付けるための電極を有する請求項２７に記載の検査チップ。
- 液体試料中の被検出物質を検出するために使用される検査キットであって、
前記液体試料が送液される流路を有する流路基板と、
前記流路の上流側に設けられ、前記流路に前記液体試料を注入するための注入口と、
前記流路の下流側に設けられ、前記注入口から注入された前記液体試料を前記下流側に流すための空気孔と、
前記流路基板の前記流路の底面であって、前記注入口と前記空気孔との間に設けられたセンシング面と、
前記センシング面に固定された前記被検出物質と特異的に反応する結合物質と、
前記センシング面の上流であって、前記被検出物質に対して前記液体試料が送液される前記流路の前記底面の壁面に垂直方向の力を加え、前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けて濃縮する、前記壁面を含む濃縮領域とを備える検査チップ、および、
前記液体試料中の前記被検出物質を検出するにあたり、前記液体試料と同時もしくは前記液体試料の流下後に前記流路内に流下される、前記濃縮領域において前記壁面に引き寄せまたは押し付けやすくするために前記被検出物質を標識するための濃縮用標識物質を含む標識用溶液を有することを特徴とする検査キット。 - 前記濃縮用標識物質は、前記被検出物質に磁性を付与する磁性粒子であり、前記検査チップの前記濃縮領域に発生された磁場によって、前記被検出物質を標識する前記磁性粒子に磁力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せるまたは押し付ける請求項３１に記載の検査キット。
- さらに、前記流路基板の前記濃縮領域の外壁面に、前記濃縮領域に電場を発生させ、発生された電場によって前記被検出物質にクーロン力を作用させて前記被検出物質を前記壁面側に引き寄せまたは押し付けるための電極を有する請求項３１に記載の検査キット。
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