JP2007003401A - 試料分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 照射対象物に存在する標識物質から確実に光信号を発生させることのできる試料分析装置を提供する。
【解決手段】 測定物質を含有する被検査試料を収容する試料収容手段Ｘを設置する検査部１０と、標識物質に由来する光信号を取得する受光手段２０とを設け、検査部１０に対して受光手段２０の反対側から、測定物質および標識物質を有する照射対象物Ｄに励起光を照射可能な励起光照射手段３２を設けた試料分析装置Ｚ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検査試料中に含まれる特定の分子である測定物質を、標識物質を利用して検出する試料分析装置に関する。

従来、被検査試料中に含まれる特定の分子である測定物質（例えば抗原）を検出或いは定量的に測定するため、「免疫化学的手法」として、例えば、固相法によるイムノアッセイの手法を適用することが行われている。イムノアッセイとして、所謂「サンドイッチ法」や「競合法」等が知られている。例えばサンドイッチ法では、抗原のような標的となる測定物質を、標識化抗体と固定化物質表面に固定化された抗体（結合性物質）との間に挟むことにより、免疫的な特異的複合体を形成させ、測定物質を捕捉することができる。

このように、特異的複合体を形成する抗体等を標識化しておくことで、目的の測定物質の存在を検出、或いは、当該測定物質を定量的に測定することができる。即ち、測定物質の量に応じて標識物質が存在するため、標識物質の量を測定することで、測定物質の量を決定できる。

当該標識物質は、励起光により蛍光を発する蛍光物質や酵素反応により発光する発光物質などが使用される。測定物質の検出は、標識物質から発せられる光信号を直接検出することにより行われる。

当該光信号は、例えば蛍光信号の場合、肉眼では観察不可能な微弱な蛍光信号を検出するため、ＣＣＤカメラ等を備えた光学的な受光手段を設ける蛍光顕微鏡等を用いて検出される。蛍光顕微鏡として、落射式蛍光顕微鏡が公知である。

落射式蛍光顕微鏡は、例えば、励起光を、顕微鏡の鏡筒の途中である受光レンズと対物レンズの間から波長フィルタを兼ねたダイクロイックミラーで導入する。そして、導入された励起光を、対物レンズを通して標識物質を含んだ被検査試料に照射する。励起された標識物質に由来する蛍光信号は、当該対物レンズおよび受光レンズを経由し、受光手段により取得される。
このように、落射式蛍光顕微鏡は、励起光の照射光軸と蛍光信号を検出する受光手段の受光軸とが、同軸に配置された顕微鏡（同軸落射式蛍光顕微鏡）である。

また、特許文献１には、所謂マイクロチップを用いてイムノアッセイを行い、光学的な受光手段によって標識を検出することが記載してある。
即ち、基板に流体流路や分析領域等を形成したマイクロチップの内部空間で抗原抗体反応を行い、当該反応の結果生成した特異的複合体に付してある標識を光学的に検出する。マイクロチップ内において、抗体は固定化物質である担体（ビーズ）によって担持される。

このように、微細な反応空間を備えたマイクロチップを利用してイムノアッセイを行い、測定物質の検出を行うことができるため、分析時間の短縮や試薬の少量化、さらには、精度の高い分析を行うことが可能となっていた。

国際公開第０３/０６２８２３号パンフレット

上述した落射式蛍光顕微鏡は、励起光の照射光軸と光信号を検出する受光手段とが同軸に配置してある。
ここで、例えば基板等の固相上に特異的複合体を形成させるとき、励起光を照射する対象物（以下、「照射対象物」という）は、基板および特異的複合体となる。このように照射対象物が二次元的な平面物であれば、照射対象物の表面には略均等に励起光を照射できる。そして、照射対象物に存在する標識物質は略全てが光信号を発するため、受光手段により当該標識物質の光信号を効率的に検出することができる。

一方、特許文献１に記載してあるように、ビーズ等の略球状を呈する担体に抗体を担持する場合、当該担体の表面全体に亘って特異的複合体が形成される。このとき、照射対象物は担体および特異的複合体である。この照射対象物は三次元的な立体物となるため、以下の理由により励起光を照射対象物の表面全体に照射し難くなる。

即ち、照射対象物が立体物であると、照射対象物において「励起光の照射光軸と対向する面」に励起光を照射することができ、当該面に存在する標識物質は光信号を発する。しかし、照射対象物において「励起光の照射光軸と対向しない面」には励起光は照射されない。

ここで、同軸落射式蛍光顕微鏡では、励起光の照射源と受光手段とが、照射対象物に対して同じ側に配設してある。そのため、照射対象物において「励起光の照射光軸と対向しない面」は「受光手段と対向しない面」となる。つまり、「受光手段と対向しない面」には標識物質は存在するが励起光は照射されないため、当該面に存在する標識物質は光信号を発しないこととなる。

このとき、立体物である照射対象物の表面にある標識物質の光信号を検出するに際して、照射対象物に存在する標識物質のうち一部の標識物質から発生する光信号しか検出することができない。

仮に、被検査試料中に僅かにしか含まれていない測定物質を検出しようとすれば、測定物質と結合する標識物質から発せられる光信号をできるだけ多く検出する必要がある。微弱な光信号であれば、バックグラウンドノイズとの識別が困難となり、検出精度に欠けることとなるからである。

従って、本発明の目的は、照射対象物に存在する標識物質から確実に光信号を発生させることのできる試料分析装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る試料分析装置の第一特徴構成は、測定物質を含有する被検査試料を収容する試料収容手段を設置する検査部と、標識物質に由来する光信号を取得する受光手段とを設け、前記検査部に対して前記受光手段の反対側から、前記測定物質および前記標識物質を有する照射対象物に励起光を照射可能な励起光照射手段を設けた点にある。

上記第一特徴構成によれば、検査部に対して受光手段の反対側に励起光照射手段を設けることから、当該励起光照射手段は、照射対象物において「受光手段と対向しない面」に励起光を照射することができることとなる。
これにより、照射対象物における「受光手段と対向しない面」に存在する標識物質を励起して蛍光信号を発生させることができる。この蛍光信号は、例えば散乱光として受光手段により取得する。

従って、本構成によれば、励起光を照射する照射対象物が立体物であっても、照射対象物における「受光手段と対向しない面」の側から励起光を照射することで、当該面に存在する標識物質から確実に光信号を発生させることができる。そのため、従来取得できなかった蛍光信号が検出できるようになり、測定物質の検出精度を向上させることができる。

本発明に係る試料分析装置の第二特徴構成は、前記励起光照射手段を照射光源とした点にある。

本構成のように照射光源を使用することで、照射対象物に直接励起光を照射することができるため、励起光を照射した標識物質を確実に励起させて蛍光信号を発生させることができる。

本発明に係る試料分析装置の第三特徴構成は、前記照射対象物に励起光を照射可能な他の励起光照射手段を、前記検査部に対して前記受光手段の側に設けた点にある。

本構成によれば、検査部に対して受光手段の側に他の励起光照射手段を設けるから、当該他の励起光照射手段は、照射対象物において「受光手段と対向する面」に励起光を照射することができ、当該面に存在する標識物質に由来する蛍光信号を、受光手段により取得することができる。

従って、本発明の試料分析装置であれば、照射対象物において「受光手段と対向する面」および「受光手段と対向しない面」に存在する標識物質に由来する蛍光信号を、受光手段により取得することができる。
そのため、照射対象物が立体物であっても、照射対象物に存在する標識物質の総量を検出することが可能となる。

これにより、被検査試料中に僅かにしか含まれていない測定物質を検出しようとする場合、測定物質と結合する標識物質から発せられる光信号をできるだけ多く検出することができるため、バックグラウンドノイズとの識別が容易となって検出精度が向上する。

また、照射対象物の表面において、標識物質が存在する割合が不均一であることが考えられるが、この場合であっても、測定物質と結合した標識物質の総量を検出することができるため、「受光手段と対向する面」だけの標識物質を検出する場合と比べて定量の精度が向上する。

本発明に係る試料分析装置の第四特徴構成は、前記照射対象物に励起光を照射可能な他の励起光照射手段を前記検査部に対して前記受光手段の側に設け、前記検査部に対して前記受光手段の反対側に配置してある前記励起光照射手段を、前記他の励起光照射手段からの励起光を前記照射対象物に向けて反射可能な反射手段によって構成した点にある。

このような反射手段を用いることで、照射対象物のうち、「受光手段と対向しない面」を照射する照射手段として、「受光手段と対向する面」を照射する照射手段である他の励起光照射手段を用いることができる。よって、反射手段を設ける側には、励起光を発する光源を設置する必要がないため、その分だけ試料分析装置の構造を簡略化でき、試料分析装置の製造コストを抑えることができる。

また、このような反射手段を設けることで、「受光手段と対向しない面」に存在する標識物質から発生した光信号を、反射手段による反射光として受光手段によって効率よく取得することができる。

本発明に係る試料分析装置の第五特徴構成は、前記照射光源として、前記検査部の近傍に紫外線ＬＥＤを設けた点にある。

励起光を照射する手段は、装置の構造・製造コスト等の観点から、できるだけ簡便な構成であることが望ましい。上述したように、検査部に対して受光手段と反対側に照射光源を設ける構成であれば、当該照射光源の配置スペースが受光手段によって制約されることが無い。よって、構造の簡単な照射光源を取り付けるだけで、照射効率のよい照射光源を構成することができる。
そして、配置スペースの制約がなくなる結果、検査部に配置した被検査試料に照射光源を近接させることが可能である。よって、必ずしも指向性のない励起光を照射するＬＥＤを用いることも可能である。この場合には、当該試料分析装置の構造が簡便になり、製造コストも抑えることができる。

特に、紫外線ＬＥＤを照射光源として利用すると、紫外線ＬＥＤからの励起光が受光手段によって受光し難い波長を有する利点があるため、受光手段で取得した蛍光信号に、励起光に起因するノイズが入り難くなる。そのため、より正確な蛍光信号の検出を行うことができる。さらに、紫外線ＬＥＤは小型で安価であるため、装置の簡略化・低廉化を図ることができる。

本発明に係る試料分析装置の第六特徴構成は、前記励起光照射手段の光軸と前記他の励起光照射手段の光軸とが対向している点にある。

本構成によれば、照射対象物の表面全体に対して、前記励起光照射手段および他の励起光照射手段による未照射の領域を残すことなく励起光を照射することができる。このため、照射対象物に存在する標識物質の総量を確実に検出することが可能となる。

本発明に係る試料分析装置の第七特徴構成は、前記他の励起光照射手段が、前記受光手段の受光軸とは異なる光軸に沿って指向性を有する励起光を照射可能な点にある。

本構成のように、受光手段の受光軸とは異なった光軸に沿って励起光を照射する他の励起光照射手段を備えることで、受光手段と干渉しない位置から励起光を照射することができる。さらに、当該他の励起光照射手段から照射する励起光が指向性を有するものであるから、当該他の励起光照射手段と被検査試料との距離を任意に設定することができる。
この結果、受光手段の構成に拘らず、当該他の励起光照射手段の配置構成を任意に決定することができるため、試料分析装置における設計の自由度が増す。

さらに、指向性を有する励起光を使用することから、集光のためのレンズ等の構成が不要となり、構成の簡略化を図ることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明は、被検査試料中に含まれる特定の分子である測定物質を、標識物質を利用して検出する試料分析装置である。図１〜２に本実施形態の試料分析装置Ｚを示す。

試料分析装置Ｚは、測定物質と結合した標識物質を検出する構成を有する。標識物質は、励起光により蛍光を発する蛍光物質や酵素反応により発光する発光物質などが使用される。測定物質の検出は、標識物質から発せられる光信号を直接検出することにより行われる。
本実施形態では、標識物質として、励起光により蛍光を発する蛍光物質を適用した場合について例示する。
蛍光物質から発せられる蛍光信号は、光学的な検出装置、例えば蛍光顕微鏡等を用いて検出される。

本実施形態の試料分析装置Ｚは、測定物質を含有する被検査試料を収容する試料収容手段Ｘを設置する検査部１０と、標識物質Ｂに由来する光信号を取得する受光手段２０と、照射対象物Ｄに励起光を照射可能な励起光照射手段３０とを設ける。
励起光照射手段３０は、検査部１０に対して受光手段２０の側と、受光手段２０の反対側とに設けてある。

（検査部）
検査部１０には、被検査試料を収容する試料収容手段Ｘを設置する。検査部１０は、試料収容手段Ｘを載置可能なステージ１０ａ、或いは、試料収容手段Ｘの両端を挟持する保持手段（図外）等で構成する。
また、検査部１０は、試料収容手段Ｘと、受光手段２０あるいは励起光照射手段３０との距離や角度を適宜変更可能にするため、位置調節手段（図外）を設けることが可能である。

検査部１０に対して受光手段２０の反対側に設けた励起光照射手段３０は、検査部１０の近傍に設けた照射手段収容部１１に配設することが可能である。照射手段収容部１１は、上方の試料収容手段Ｘに励起光を照射可能となるように、上方の一部或いは全てが開いた凹部とすることができる。

（試料収容手段）
試料収容手段Ｘは、測定物質を含有する被検査試料を収容する容器である。当該容器としては、被検査試料を収容可能な空間を有するチューブ・マイクロタイタープレート等が適用できる。このとき、当該容器は、励起光の特性を変化させることなく内部を透過する材質・色を備えたものを適宜選択することが望ましい。例えば、励起光に紫外線を適用する場合は紫外線を吸収し難く、励起光の光量を減光し難い色を有する材質で構成される容器が好適である。

試料収容手段Ｘとして適用できる容器の態様としては、半導体等の微細加工技術（ＭＥＭＳ）を応用して製造されたマイクロチップを例示することができる。
マイクロチップは、例えば、基板中に、サンプル注入孔やサンプル排出孔、微小な毛細管状の流体流路、或いは、この流路と接続する分析領域としてのチャンバ等の構造が形成してある。

マイクロチップは、ガラス・石英板やシリコン樹脂・アクリル樹脂等が構成材料として利用されている。特にシリコン樹脂のうちポリジメチルシロキサン（以下、ＰＤＭＳと略する）を主成分とするＰＤＭＳ基板が、成形容易性および光学的特性の観点から好適に利用できる。

ＰＤＭＳ基板はそれ自体、ガラス・アクリル樹脂などと密着性がよい性質を有しており、微細加工を施されたＰＤＭＳ基板に平坦なガラス・アクリル樹脂部材を当接させることにより、流体流路や分析領域となるチャンバを形成することが可能である。 本実施形態では、試料収容手段Ｘとしてマイクロチップを適用した場合について説明する。

被検査試料は、単体で、或いは、例えば反応試薬・緩衝液等と混合した状態でマイクロチップＸの流体流路を流下させ、分析領域５０に導入することができる。 「被検査試料」とは、分析を行なうべき対象となる測定物質を含む、或いは、含む可能性のある液体のサンプルのことを指す。被検査試料はどのような起源由来のものであってもよい。例えば、環境試料・細胞・培養物・組織・体液・尿・血清および生検試料等から得ることができる。
環境試料としては、工場跡地等から採取した土壌や、河川から採取した水等が例示される。そして、環境中より採取された試料は、マイクロチップＸに形成された流路中を流下できる程度の粘性を有する被検査試料となるよう調整する。

被検査試料に含まれる「測定物質」は、この測定物質と特異的結合体を形成しうる結合性物質（後述）との結合により捕捉される。特異的複合体は、結合対アッセイを行った結果生じるものであり、後述するように、抗原抗体反応の結果生じる免疫化学的複合体や、相補的な核酸同士のハイブリダイゼーションの結果生じる複合体等が好適に例示される。

測定物質は、化学物質・タンパク質等の高分子・ＤＮＡ断片・微生物又はウィルスおよびその断片・ホルモン等、あらゆる物質が対象となりうる。本発明の試料分析装置Ｚに適用できる測定物質としては、例えば、土壌中に含まれる毒性物質（ＰＣＢ，ダイオキシン）や、油性物質（重油）等の環境汚染の要因となりうる物質、或いは、河川の水に含まれる病原性大腸菌の菌体等が好適に例示される。

本実施形態では、「免疫化学的手法」として、固相法によるイムノアッセイの手法をマイクロチップＸに設けた分析領域５０で行う場合を例示する。当該手法を適用することにより被検査試料中の測定物質の存在を検出、或いは、定量的測定ができる。イムノアッセイとしては、公知の所謂「サンドイッチ法」や「競合法」等が適用できる。そして、分析領域５０には、被検査試料中に含まれる測定物質と結合して特異的複合体を形成する結合性物質を担持した固定化物質を配置する。

「結合性物質」は、測定物質を認識し得る物質、つまり、結合性物質と親和性を有する測定物質を選択的に検出し得る分子認識能を有する物質を意味する。 分子識別能を有する事例としては、例えば、抗体（モノクローナル抗体およびポリクローナル抗体）・抗体フラグメント−抗原間、ＤＮＡ−ＤＮＡ・ＤＮＡ−ＲＮＡ・ＲＮＡ−ＲＮＡの核酸間でのハイブリダイゼーション（相補的結合）能、または、調節因子・受容体−ホルモン・サイトカイン・神経伝達物質・レクチン等間、または、酵素−基質・補酵素等間の生体応答能が好ましく例示される。

従って、「結合性物質」は、結合性物質と親和性を有する測定物質を選択的に検出し得る分子認識能を有する限り何れの物質をも含む概念であり、抗原・抗体・ＤＮＡ断片・オリゴヌクレオチド・ポリヌクレオチド・ペプチド核酸等の核酸・タンパク質・ペプチド・糖・細胞・微生物等が好ましく例示される。
例えば、測定物質としてのＰＣＢ、ダイオキシンに対する結合性物質は、それぞれ抗ＰＣＢ抗体、抗ダイオキシン抗体であるが、これらに限定されるものではない。

そして、結合性物質は、分析領域５０を形成する部材表面に固相化、或いは、当該結合性物質を固定化物質の表面に担持させた状態で分析領域５０中に収容することにより分析領域５０に配置することができる。

「固定化物質」は、その表面に結合性物質を担持できる水不溶性の物質である。上述したような本発明の課題に鑑み、立体物である固定化物質を例示する。

例えば、ラテックス・ポリエチレン・ポリスチレン・ポリプロピレン等の高分子からなる担体、ケイ酸無機担体（ガラス・シリカゲル等）、有機担体（プラスチック・ニトロセルロース・デキストラン等）、活性炭等の炭素系材料、金属粒子・マグネタイト等の磁性体等を挙げることができる。
そして、固定化物質の形状は、粒子（ビーズ）状・チューブ状など種々の形態をとりうる。好ましい例としては、粒径０．１〜１０００μｍ程度、好ましくは１〜１００μｍ程度、特に好ましくは１〜５０μｍ程度のビーズ状である。

結合性物質を固定化物質に固定する方法は、公知の手法により行うことができるが、例えば、ポリスチレン担体に抗体（結合性物質）を物理吸着する方法、固定化物質の表面に設けた官能基に「結合性物質」のもつアミノ基などを共有結合する方法がある。結合の後、担体の表面及び表面の未反応官能基を適当なタンパク質・界面活性剤などでブロッキング処理し、非特異反応を抑制することが可能である。

上述した「サンドイッチ法」では、例えば抗原のような標的となる測定物質を、標識化抗体と固定化物質表面に固定化された抗体（結合性物質）との間に挟むことにより、分析領域５０において特異的複合体を形成させ、測定物質を捕捉することができる。

このように、特異的複合体を形成する抗体等を標識化しておくことで、目的の測定物質の存在を検出、或いは、定量的に測定することができる。尚、測定物質或いは結合性物質の何れかを標識化してもよい。

抗原抗体反応により形成された特異的複合体の検出は、以下のように行う。
例えば、抗体を蛍光物質により標識化し、その蛍光（発光）強度を直接検出する。
本実施形態に適用できる蛍光物質は特に限定されるものではなく、適用可能な蛍光物質としては、フルオレセイン・ローダミン・フィコシアニン等が挙げられる。

また、標識物質として量子ドットが適用できる。量子ドットは、半導体や金属などで作られた微小な粒子のことである。具体的には、数ｎｍのサイズのセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）微粒子が好適に例示される。この量子ドットに、ある光子エネルギーを持つパルスレーザーや紫外線を照射すれば、極めて強い蛍光を発する。特に、紫外線領域で量子ドットは吸収係数が極大となるため、効率よく蛍光を発生させることができる。

また、量子ドットの発光波長より短い波長のエネルギーによって励起したとき、波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍのエネルギーを放射することができる。
そして、励起光の波長と、励起光により発生した蛍光の波長とを離れたものとすることができるため、蛍光信号検出時のバックグラウンドノイズが低くなり、標識物質に由来する蛍光信号の識別が容易である。

上述したように蛍光標識した抗体を使用した場合における抗原抗体反応の結果、生成する特異的複合体中に、「測定物質」の量に応じて標識物質が存在することになる。つまり、未反応物を除去した後、標識物質の量を測定することで、「測定物質」を定量することができる。標識物質の定量は、標識物質の種類と共に種々の方法をとりうる。例えば、後述の受光手段２０により蛍光物質の蛍光信号を取得し、その蛍光強度を測定する。測定された標識強度を、既知量の「測定物質」を測定した場合の標識強度と比較することにより、被検査試料中の測定物質量を決定できる。

（受光手段）
受光手段２０は、標識物質Ｂに由来する光信号を取得する装置である。
図１に示したように、受光手段２０は、対物レンズ２１・吸収フィルタ２２・受光レンズ２３・ＣＣＤカメラ２４等を有する。
対物レンズ２１および受光レンズ２３は、複数枚のレンズ群で構成してあり、照射対象物Ｄの倍率を適宜変化させることができる。吸収フィルタ２２は、励起光成分を吸収し、標識物質Ｂに由来する光信号のみを撮像手段であるＣＣＤカメラ２４に導入する。ＣＣＤカメラ２４では、肉眼では観察不可能な微弱な蛍光信号を可視化することができる。
さらに、受光手段２０によって取得した蛍光画像を、コンピュータ（図外）に転送し、画像解析ソフト等を用いて画像解析を行うことが可能である。

（励起光照射手段）
励起光照射手段３０は、照射対象物に励起光を照射可能に構成してある。
本実施形態では、励起光照射手段３０は、検査部１０に対して受光手段２０の反対側に裏側照射手段３２を設け、受光手段２０の側に表側照射手段（他の励起光照射手段）３１を設けた場合を例示する。

表側照射手段３１および裏側照射手段３２は、例えば、キセノンランプ・高出力水銀ランプ・紫外線ＬＥＤ等の公知の照射光源を使用できる。
このように照射光源を使用することで、照射対象物に直接励起光を照射することができるため、励起光を照射した標識物質を確実に励起させて蛍光信号を発生させることができる。

特に、紫外線ＬＥＤを照射光源として利用すると、紫外線ＬＥＤからの励起光が受光手段２０によって受光し難い波長を有する利点があるため、受光手段２０で取得した蛍光信号に、励起光に起因するノイズが入り難くなる。そのため、より正確な蛍光信号の検出を行うことができる。さらに、紫外線ＬＥＤは小型で安価であるため、装置の簡略化・低廉化を図ることができる。

さらに、裏側照射手段３２は、検査部１０の近傍に設けることが可能である。
励起光を照射する手段は、装置の構造・製造コスト等の観点から、できるだけ簡便な構成であることが望ましい。本発明のように、検査部１０に対して受光手段２０と反対側に裏側照射手段３２を設ける構成であれば、当該裏側照射手段３２の配置スペースが受光手段２０によって制約されることが無い。よって、構造の簡単な照射手段を取り付けるだけで、照射効率のよい照射手段を構成することができる。
そして、配置スペースの制約がなくなる結果、検査部１０に配置した被検査試料に裏側照射手段３２を近接させることが可能である。よって、必ずしも指向性のない励起光を照射するＬＥＤを用いることも可能である。この場合には、当該試料分析装置Ｚの構造が簡便になり、製造コストも抑えることができる。

表側照射手段３１から照射された励起光が、マイクロチップＸの分析領域５０に向けて照射できるように、マイクロチップＸを検査部１０に設置する。当該分析領域５０には、イムノアッセイの結果生じた特異的複合体Ａが、立体物である担体（固定化物質）Ｃの表面全体に形成してある状態で存在する（図２参照）。このとき、特異的複合体Ａには蛍光標識Ｂが付してある。このとき、表側照射手段３１から照射された励起光の照射対象となる照射対象物Ｄは、特異的複合体Ａ、即ち測定物質および標識物質Ｂを有する担体Ｃである。

そして、表側照射手段３１からの励起光は、励起光をコリメートする集光レンズ２６群、および、励起光のみを取り出す励起フィルタ２７を経由させる。その後、当該励起光を、受光手段２０の途中である受光レンズ２３と対物レンズ２１の間から波長フィルタを兼ねたダイクロイックミラー４０で導入する。導入された励起光を、対物レンズ２１を通して分析領域５０にある照射対象物Ｄに対して照射する。
このとき、標識物質Ｂは励起され、蛍光信号を発する。この蛍光信号は、当該対物レンズ２１および受光レンズ２３を経由し、ＣＣＤカメラ２４によって取得される。
つまり、受光手段２０の途中から導入される照射光軸Ｌ１と、受光手段２０に導入される受光軸Ｌ２とは同軸となる。

従って、表側照射手段３１により、照射対象物Ｄにおいては、「表側照射手段３１の照射光軸Ｌ１と対向する面」、即ち「受光手段２０と対向する面」に励起光を照射することができ、当該面に存在する標識物質Ｂに由来する蛍光信号を受光手段２０により取得することができる。
一方、照射対象物Ｄにおいて「表側照射手段３１の照射光軸Ｌ１と対向しない照射対象物の面」、即ち、「受光手段２０と対向しない面」には励起光は照射されず、当該面に存在する標識物質Ｂは蛍光信号を発しない。

本発明では、検査部１０に対して受光手段２０の反対側に裏側照射手段３２を設けている。つまり、裏側照射手段３２を設けることにより、照射対象物Ｄにおいて「受光手段２０と対向しない面」に励起光を照射することができることとなる。
これにより、「受光手段２０と対向しない面」に存在する特異的複合体Ａに付してある標識物質Ｂを励起して蛍光信号を発生させることができる。この蛍光信号は、例えば散乱光として受光手段２０により取得する。

従って、励起光を照射する照射対象物Ｄが立体形であるときであっても、本発明のように、照射対象物Ｄの「受光手段２０と対向する面」および「受光手段２０と対向しない面」から励起光を照射することで、照射対象物Ｄに存在する標識物質Ｂから確実に光信号を発生させることができる。そのため、従来取得できなかった蛍光信号をも検出できるようになり、照射対象物Ｄに存在する標識物質Ｂの総量を検出することが可能となる。

これにより、被検査試料中に僅かにしか含まれていない測定物質を検出しようとする場合、測定物質と結合する標識物質から発せられる光信号をできるだけ多く検出することができるため、バックグラウンドノイズとの識別が容易となって検出精度が向上する。
また、照射対象物Ｄである立体形状の担体表面において、特異的複合体Ａが形成される割合が不均一であることが考えられるが、この場合であっても、測定物質と結合した標識物質の総量を検出することができるため、定量の精度が向上する。

尚、裏側照射手段３２からの励起光を集光するため、マイクロチップＸに集光レンズ２８を設けることが可能である。

さらに、表側照射手段３１の照射光軸Ｌ１と、裏側照射手段３２の照射光軸Ｌ３とを対向させて構成することが可能である。
これにより、照射対象物Ｄの表面全体に対して、照射手段３１〜３２による未照射の領域を残すことなく励起光を照射することができる。このため、照射対象物Ｄに存在する標識物質Ｂの総量を確実に検出することが可能となる。

〔別実施の形態１〕
上述した実施形態では、被検査試料に対して標識物質Ｂを蛍光発光させるための表側照射手段３１の照射光軸Ｌ１と、蛍光信号を検出する受光手段２０の受光軸Ｌ２とが、同軸に配置された試料分析装置Ｚを例示した。
しかし、これに限られるものではなく、当該照射光軸Ｌ１と受光軸Ｌ２とを同軸に配置しない構成とすることが可能である。

即ち、図３に示したように、表側照射手段３１が、受光手段２０の受光軸Ｌ２とは異なる光軸Ｌ４に沿って指向性を有する励起光を照射可能に構成する。

「指向性を有する励起光」とは、光源から発した光が散光し難く、照射対象物Ｄ以外に励起光が照射され難い光線のことを指す。例えばレーザー光線が挙げられる。

このように、受光手段２０の受光軸Ｌ２とは異なった光軸Ｌ４に沿って励起光を照射する表側照射手段３１を備えることで、受光手段２０と干渉しない位置から励起光を照射することができる。さらに、当該表側照射手段３１から照射する励起光が指向性を有するものであるから、表側照射手段３１と被検査試料との距離を任意に設定することができる。
この結果、受光手段２０の構成に拘らず、表側照射手段３１の配置構成を任意に決定することができるため、試料分析装置Ｚにおける設計の自由度が増す。

さらに、指向性を有する励起光を使用することから、上述した照射光源では集光のためのレンズ等の構成が不要となり、構成の簡略化を図ることができる。

また、測定物質の定量の必要がなく、測定物質の有無のみを検出すれば事足りるケースでは、高価なＣＣＤカメラを備えた受光手段２０とする必要がない。そのため、図３に示したように、受光手段２０として、単に蛍光信号の有無を検出するフォトダイオード２５等の構成を採用することが可能である。フォトダイオード２５は安価な光検出器であるため、試料分析装置Ｚの低廉化を図ることができる。

〔別実施の形態２〕
上述した実施形態において、検査部１０に対して受光手段２０の反対側に設けた励起光照射手段３０を照射光源（裏側照射手段３２）とした場合について説明した。しかし、これに限られるものではない。

例えば、検査部１０に対して受光手段２０の側に表側照射手段３１を設けた状態で、当該表側照射手段３１からの励起光を、照射対象物Ｄに向けて反射可能な反射手段（図外）を設ける構成とすることが可能である。この場合、励起光照射手段３０は反射手段となる。

このように反射手段を用いることで、照射対象物Ｄのうち、「受光手段２０と対向しない面」を照射する照射手段として、「受光手段２０と対向する面」を照射する照射手段（表側照射手段３１）を用いることができる。

この結果、「受光手段２０と対向しない面」に存在する標識物質Ｂから発生した蛍光信号を、反射手段６０による反射光として受光手段２０によって効率よく取得することができる。

本発明は、被検査試料中に含まれる特定の分子である測定物質を、標識物質を利用して検出するための試料分析装置に利用できる。

本発明の試料分析装置の概略図 励起光により標識物質を励起させる場合の要部概略図 本発明の試料分析装置の別実施形態の概略図

符号の説明

Ｄ 照射対象物
Ｘ 試料収容手段
Ｚ 試料分析装置
１０ 検査部
２０ 受光手段
３２ 励起光照射手段

Claims (7)

1. 測定物質を含有する被検査試料を収容する試料収容手段を設置する検査部と、
   標識物質に由来する光信号を取得する受光手段とを設け、
   前記検査部に対して前記受光手段の反対側から、前記測定物質および前記標識物質を有する照射対象物に励起光を照射可能な励起光照射手段を設けた試料分析装置。
2. 前記励起光照射手段が照射光源である請求項１に記載の試料分析装置。
3. 前記照射対象物に励起光を照射可能な他の励起光照射手段を、前記検査部に対して前記受光手段の側に設けた請求項２に記載の試料分析装置。
4. 前記照射対象物に励起光を照射可能な他の励起光照射手段を前記検査部に対して前記受光手段の側に設け、
   前記検査部に対して前記受光手段の反対側に配置してある前記励起光照射手段が、前記他の励起光照射手段からの励起光を前記照射対象物に向けて反射可能な反射手段によって構成してある請求項１に記載の試料分析装置。
5. 前記照射光源が、前記検査部の近傍に設けた紫外線ＬＥＤである請求項２又は３に記載の試料分析装置。
6. 前記励起光照射手段の光軸と前記他の励起光照射手段の光軸とが対向している請求項３又は４に記載の試料分析装置。
7. 前記他の励起光照射手段が、前記受光手段の受光軸とは異なる光軸に沿って指向性を有する励起光を照射可能である請求項３又は４に記載の試料分析装置。

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