JP7043051B2 - 表面プラズモン励起増強蛍光検出装置および検出方法 - Google Patents
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Description
抗原抗体反応により蛍光標識抗体と特異的に結合する抗原を、伝播型の表面プラズモン共鳴光によって増強される蛍光により検出する検出装置であって、
表面に周期構造を有するマイクロプレートに光を照射する光源と、
前記マイクロプレートの表面に搭載される試料中の抗原と特異的に結合する蛍光分子から放出される増強蛍光を検出する検出器と、
を備え、
前記検出器の検出方向と前記マイクロプレートの法線方向との角度が、0°以上15°以下の範囲内である、検出装置。
(項2)
前記光源の照射方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、20°以上65°以下の範囲内である、項1に記載の検出装置。
(項3)
前記光の偏光軸を前記マイクロプレートの表面に投影した投影ベクトルが、前記周期構造の配置パターンを示す格子ベクトルに対して方向付けられている、項1または2に記載の検出装置。
(項4)
前記投影ベクトルと前記格子ベクトルとが平行である、項3に記載の検出装置。
(項5)
前記光の偏光軸を前記光の進行方向の周りに回転させた角度と、前記マイクロプレートを前記マイクロプレートの前記法線方向の周りに回転させた角度とが対応付けられている、項3または4に記載の検出装置。
(項6)
表面プラズモン共鳴が格子結合型であり、前記周期構造の間隔が前記蛍光分子の蛍光波長に基づいて決定されている、項1から5のいずれかに記載の検出装置。
(項7)
前記検出器の検出方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、0°以上10°以下の範囲内である、項1に記載の検出装置。
(項8)
前記光源の照射方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、30°以上60°以下の範囲内である、項2に記載の検出装置。
(項9)
前記周期構造が、前記マイクロプレートの平面内において回転対称な構造を有する、項1から8のいずれかに記載の検出装置。
(項10)
前記周期構造が、二次元の周期構造であり、4回または6回の回転対称な構造である、項9に記載の検出装置。
(項11)
前記二次元の周期構造は、穴部または突部が平面上に周期的に配置された構造であり、前記穴部および前記突部の立体形状が、円柱、多角柱、円錐、多角錐、円錐台、および多角錐台のいずれかの形状である、項10に記載の検出装置。
(項12)
前記光源の照射方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、前記表面プラズモン共鳴により生じる低角側および高角側の2つの共鳴角のうち、高角側の共鳴角である、項10または11に記載の検出装置。
(項13)
前記周期構造が、一次元の周期構造であり、2回の回転対称な構造である、項9に記載の検出装置。
(項14)
前記一次元の周期構造は、一方向に連続する溝部または突部が筋状に周期的に配置された構造であり、前記溝部または前記突部の断面形状が、矩形、三角形、台形、および半円形のいずれかの形状である、項13に記載の検出装置。
(項15)
抗原抗体反応により蛍光標識抗体と特異的に結合する抗原を、伝播型の表面プラズモン共鳴光によって増強される蛍光により検出する方法であって、
表面に周期構造を有するマイクロプレートに光を照射するステップと、
前記マイクロプレートの表面に搭載される試料中の抗原と特異的に結合する蛍光分子から放出される増強蛍光を検出するステップと、
を含み、
前記増強蛍光を検出する方向と前記マイクロプレートの法線方向との角度が、0°以上15°以下の範囲内である、方法。
(項16)
前記光を照射する方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、20°以上65°以下の範囲内である、項15に記載の方法。
(項17)
前記光の偏光軸を前記マイクロプレートの表面に投影した投影ベクトルを、前記周期構造の配置パターンを示す格子ベクトルに対して方向付ける、項15または16に記載の方法。
(項18)
前記投影ベクトルと前記格子ベクトルとが平行である、項17に記載の方法。
(項19)
前記光の偏光軸を前記光の進行方向の周りに回転させた角度と、前記マイクロプレートを前記マイクロプレートの前記法線方向の周りに回転させた角度とを対応付ける、項17または18に記載の方法。
<検出装置の構成>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る検出装置の構成を概略的に示す模式図である。
図6は、第1の実施形態に係るマイクロプレートの概略的な構成を示す断面図であり、図7は、第1の実施形態に係るマイクロプレートの概略的な構成を示す平面図である。図8は、第1の実施形態に係るマイクロプレートの表面に形成された周期構造のデューティ比を説明するための模式的な断面図である。
Λ = 0.8 ・λ-60 380<λ<800nm 銀(Ag)
Λ = 0.81・λ-80 530<λ<800nm 金(Au)
Λ = 0.75・λ-10 300<λ<800nm アルミニウム(Al)
本発明の第1の実施形態に係る検出装置10によると、検出器2をマイクロプレート20の法線方向n(すなわち検出角度θfが0°方向)に配置することにより、蛍光分子から放出される増強蛍光FLを効率的に検出することが可能となる。
本発明の第2の実施形態に係る検出装置は、第1の実施形態に係る検出装置10と同じ構成を有する。第2の実施形態では、マイクロプレート30の表面に形成されている周期構造が二次元の周期構造である。
図9は、第2の実施形態に係るマイクロプレートの概略的な構成を示す平面図である。第2の実施形態に係るマイクロプレート30は、表面に形成されている周期構造が二次元である以外は、第1の実施形態に係るマイクロプレート20と同じである。
本発明の第3の実施形態に係る検出装置は、第1の実施形態に係る検出装置10と同じ構成を有する。第3の実施形態では、マイクロプレート40の表面に形成されている二次元の周期構造が、第2の実施形態のマイクロプレート30と異なる。
以上、本発明を特定の実施の形態によって説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
図17~図19は、入射光Liの偏光軸polの回転角Ψiとマイクロプレート20,30の回転角Ψpとの関係を説明する概略的な模式図である。
2 検出器
10 検出装置
20 マイクロプレート
20a 溝部
20b 突部
21 ベース基板
22 金属層
23 消光抑制層
30 マイクロプレート
30a 穴部
40 マイクロプレート
40a 穴部
FL 蛍光
kg1,kg2,kg3 格子ベクトル
Pj 投影ベクトル
Li 入射光
PLi 入射面
pol 偏光軸
S 試料
Λ ピッチ
λ 蛍光波長
Claims (13)
- 抗原抗体反応により蛍光標識抗体と特異的に結合する抗原を、伝播型の表面プラズモン共鳴光によって増強される蛍光により検出する検出装置であって、
表面に周期構造を有するマイクロプレートに光を照射する光源と、
前記マイクロプレートの表面に搭載される試料中の抗原と特異的に結合する蛍光分子から放出される増強蛍光を検出する検出器と、
を備え、
前記検出器の検出方向と前記マイクロプレートの法線方向との角度が、0°以上15°以下の範囲内であり、
前記光源の照射方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、20°以上65°以下の範囲内であり、
前記光の偏光軸を前記マイクロプレートの表面に投影した投影ベクトルが、前記周期構造の配置パターンを示す格子ベクトルに対して方向付けられており、
前記光の偏光軸を前記光の進行方向の周りに回転させた角度と、前記マイクロプレートを前記マイクロプレートの前記法線方向の周りに回転させた角度とが対応付けられている、検出装置。 - 前記投影ベクトルと前記格子ベクトルとが平行である、請求項1に記載の検出装置。
- 表面プラズモン共鳴が格子結合型であり、前記周期構造の間隔が前記蛍光分子の蛍光波長に基づいて決定されている、請求項1または2に記載の検出装置。
- 前記検出器の検出方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、0°以上10°以下の範囲内である、請求項1に記載の検出装置。
- 前記光源の照射方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、30°以上60°以下の範囲内である、請求項1に記載の検出装置。
- 前記周期構造が、前記マイクロプレートの平面内において回転対称な構造を有する、請求項1から5のいずれかに記載の検出装置。
- 前記周期構造が、二次元の周期構造であり、4回または6回の回転対称な構造である、請求項6に記載の検出装置。
- 前記二次元の周期構造は、穴部または突部が平面上に周期的に配置された構造であり、前記穴部および前記突部の立体形状が、円柱、多角柱、円錐、多角錐、円錐台、および多角錐台のいずれかの形状である、請求項7に記載の検出装置。
- 前記光源の照射方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、表面プラズモン共鳴により生じる低角側および高角側の2つの共鳴角のうち、高角側の共鳴角である、請求項7または8に記載の検出装置。
- 前記周期構造が、一次元の周期構造であり、2回の回転対称な構造である、請求項6に記載の検出装置。
- 前記一次元の周期構造は、一方向に連続する溝部または突部が筋状に周期的に配置された構造であり、前記溝部または前記突部の断面形状が、矩形、三角形、台形、および半円形のいずれかの形状である、請求項10に記載の検出装置。
- 抗原抗体反応により蛍光標識抗体と特異的に結合する抗原を、伝播型の表面プラズモン共鳴光によって増強される蛍光により検出する方法であって、
表面に周期構造を有するマイクロプレートに光を照射するステップと、
前記マイクロプレートの表面に搭載される試料中の抗原と特異的に結合する蛍光分子から放出される増強蛍光を検出するステップと、
を含み、
前記増強蛍光を検出する方向と前記マイクロプレートの法線方向との角度が、0°以上15°以下の範囲内であり、
前記光を照射する方向と前記マイクロプレートの前記法線方向との角度が、20°以上65°以下の範囲内であり、
前記光の偏光軸を前記マイクロプレートの表面に投影した投影ベクトルが、前記周期構造の配置パターンを示す格子ベクトルに対して方向付けられており、
前記光の偏光軸を前記光の進行方向の周りに回転させた角度と、前記マイクロプレートを前記マイクロプレートの前記法線方向の周りに回転させた角度とを対応付ける、方法。 - 前記投影ベクトルと前記格子ベクトルとが平行である、請求項12に記載の方法。
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