特許 6870007 被検物質検出方法、及び、蛍光検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6870007

(24)【登録日】2021年4月16日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】被検物質検出方法、及び、蛍光検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20210426BHJP

   C12Q 1/28 20060101ALI20210426BHJP

   C12Q 1/42 20060101ALI20210426BHJP

   C12Q 1/6813 20180101ALI20210426BHJP

   G01N 33/53 20060101ALI20210426BHJP

   G01N 33/536 20060101ALI20210426BHJP

   G01N 21/03 20060101ALN20210426BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/64 Z

   C12Q1/28

   C12Q1/42

   C12Q1/6813 Z

   G01N33/53 D

   G01N33/53 M

   G01N33/536 C

   G01N33/536 D

   !G01N21/03 Z

【請求項の数】19

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2019-1779(P2019-1779)

(22)【出願日】2019年1月9日

(62)【分割の表示】特願2014-184832(P2014-184832)の分割

【原出願日】2014年9月11日

(65)【公開番号】特開2019-109241(P2019-109241A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2019年1月25日

【審判番号】不服2020-12031(P2020-12031/J1)

【審判請求日】2020年8月27日

(31)【優先権主張番号】特願2013-212886(P2013-212886)

(32)【優先日】2013年10月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390014960

【氏名又は名称】シスメックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田川 礼人

(72)【発明者】

【氏名】桐村 浩哉

【合議体】

【審判長】 三崎 仁

【審判官】 伊藤 幸仙

【審判官】 ▲高▼見 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１４６８４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０５７０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／００８８６４（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２００７−１６３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１４８２５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００４−５０５２４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01N 21/62 - 21/83

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体試料に含まれる被検物質を検出する被検物質検出方法であって、
２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第１ピーク波長の光が照射されると４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する第１蛍光物質と被検物質とを含む第１複合体と、前記第１ピーク波長の光が照射されると前記第２ピーク波長とは異なる波長であり、且つ、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第４ピーク波長の光を発する第２蛍光物質と被検物質とを含む第２複合体と、を含む試料に、前記第１ピーク波長の光を照射する工程と、
光検出器により、前記第１ピーク波長の光が照射された前記第１蛍光物質から発せられる前記第２ピーク波長の光と、前記第１ピーク波長の光が照射された前記第２蛍光物質から発せられる前記第４ピーク波長の光と、を検出し、蛍光像の画像を得る工程と、
前記第１ピーク波長とは異なる第３ピーク波長の光を前記複合体に照射する工程と、
前記光検出器により、前記第３ピーク波長の光が照射された前記被検物質の明視野像の画像を得る工程と、を備え、
前記光検出器は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下のピーク波長の全域における量子効率が、前記第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であり、
前記光検出器が、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する複数色の光として、前記第２ピーク波長の光と、前記第４ピーク波長の光と、を検出する、
被検物質検出方法。

【請求項2】

前記第３ピーク波長は、前記第１ピーク波長より波長が長い、
請求項１に記載の被検物質検出方法。

【請求項3】

前記光検出器が、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する複数色の光を識別して検出する、
請求項１または請求項２に記載の被検物質検出方法。

【請求項4】

前記光検出器が、光を受ける受光部と、前記受光部と前記第１蛍光物質及び前記第２蛍光物質との間に配置され、前記第１蛍光物質及び前記第２蛍光物質から発せられる光の一部を透過するフィルタとを備える、
請求項３に記載の被検物質検出方法。

【請求項5】

前記フィルタが、第１の範囲の波長の光を透過する第１フィルタと、前記第１の範囲とは異なる第２の範囲の波長の光を透過する第２フィルタと、前記第１及び第２の範囲とは異なる第３の範囲の波長の光を透過する第３フィルタとを含む、
請求項４に記載の被検物質検出方法。

【請求項6】

前記第１フィルタが青色の波長の光を透過し、前記第２フィルタが緑色の波長の光を透過し、前記第３フィルタが赤色の光の波長を透過する、
請求項５に記載の被検物質検出方法。

【請求項7】

前記フィルタが、吸収フィルタである、
請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の被検物質検出方法。

【請求項8】

前記光検出器は、前記第１ピーク波長における量子効率が１０％未満である、
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の被検物質検出方法。

【請求項9】

前記光検出器は、前記第１ピーク波長における量子効率が５％未満である、
請求項８に記載の被検物質検出方法。

【請求項10】

前記光検出器は、シリコン基板を用いた光電変換素子を含む、
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の被検物質検出方法。

【請求項11】

前記光検出器は、ｍｉｃｒｏＰＭＴ、ＰｉＮフォトダイオード、ＡＰＤ、ＭＰＣＣ、ＥＭＣＣＤ、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、或いは、ＮＭＯＳイメージセンサである、
請求項１０に記載の被検物質検出方法。

【請求項12】

前記光検出器は、ｍｉｃｒｏＰＭＴまたはＣＭＯＳイメージセンサである、
請求項１１に記載の被検物質検出方法。

【請求項13】

前記蛍光物質は、量子ドット又は有機系色素である、
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の被検物質検出方法。

【請求項14】

前記光検出器は、前記第１ピーク波長の光が照射される際、前記第１ピーク波長の光が照射される方向に、前記第１蛍光物質及び前記第２蛍光物質、前記光検出器の順となるよう配置されている、
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の被検物質検出方法。

【請求項15】

前記被検物質は、核酸、タンパク質、またはペプチドである、
請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の被検物質検出方法。

【請求項16】

前記蛍光物質と前記被検物質とを結合させることで、前記複合体を形成する工程をさらに含む、
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の被検物質検出方法。

【請求項17】

生体試料に含まれる被検物質を検出する被検物質検出方法であって、
前記被検物質と酵素とを含む第１複合体中の酵素と基質との反応により生じ且つ２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第１ピーク波長の光が照射されると４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する第１蛍光物質と、前記被検物質と酵素とを含む第２複合体中の酵素と基質との反応により生じ、且つ、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第１ピーク波長の光が照射されると、前記第２ピーク波長とは異なる波長であり、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第４ピーク波長の光を発する第２蛍光物質と、を含む試料に、前記第１ピーク波長の光を照射する工程と、
光検出器により、前記第１ピーク波長の光が照射された前記第１蛍光物質から発せられる前記第２ピーク波長の光と、前記第１ピーク波長の光が照射された前記第２蛍光物質から発せられる前記第４ピーク波長の光と、を検出し、蛍光像の画像を得る工程と、
前記第１ピーク波長とは異なる第３ピーク波長の光を前記複合体に照射する工程と、
前記光検出器により、前記第３ピーク波長の光が照射された前記被検物質の明視野像の画像を得る工程と、を備え、
前記光検出器は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下のピーク波長の全域における量子効率が、前記第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であり、
前記光検出器が、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する複数色の光として、前記第２ピーク波長の光と、前記第４ピーク波長の光と、を検出する、
被検物質検出方法。

【請求項18】

前記酵素は、ペルオキシダーゼまたはアルカリフォスファターゼである、
請求項１７に記載の被検物質検出方法。

【請求項19】

２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第１ピーク波長の光が照射されると４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する第１蛍光物質と、前記第１ピーク波長の光が照射されると前記第２ピーク波長とは異なる波長であり、且つ、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第４ピーク波長の光を発する第２蛍光物質と、を含む試料に、前記第１ピーク波長の光を照射する工程と、
光検出器により、前記第１ピーク波長の光が照射された前記第１蛍光物質から発せられる前記第２ピーク波長の光と、前記第１ピーク波長の光が照射された前記第２蛍光物質から発せられる前記第４ピーク波長の光と、を検出し、蛍光像の画像を得る工程と、
前記第１ピーク波長とは異なる第３ピーク波長の光を前記蛍光物質に照射する工程と、
前記光検出器により、前記第３ピーク波長の光が照射された前記蛍光物質の明視野像を得る工程と、を備え、
前記光検出器は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下のピーク波長の全域における量子効率が、前記第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であり、
前記蛍光像の画像を得る工程は、前記光検出器により、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する複数色の光として、前記第２ピーク波長の光と、前記第４ピーク波長の光と、を検出する、
蛍光検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検物質検出方法、及び、蛍光検出方法に関し、特に、検出感度を向上させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、生体試料中に含まれる遺伝子やタンパク質等の被検物質を検出する方法として、光を照射すると活性化する標識物質を利用して、被検物質を検出する被検物質検出方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１５００９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の被検物質検出方法として、被検物質に結合した標識物質である蛍光物質を光励起した際に、蛍光物質から放射される光を検出することにより、被検物質を検出する方法もある。この被検物質の検出方法において、被検物質が微量である場合、被検物質に結合した蛍光物質から放射される光も微弱となる。したがって、蛍光物質から放射された光を感度よく検出するには、検出器から出力される検出信号のＳ／Ｎ比向上を図ることが重要となる。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比向上を図ることができる被検物質検出方法、及び、蛍光検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ある観点に係る被検物質検出方法は、生体試料に含まれる被検物質を検出する被検物質の検出方法であって、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第１ピーク波長の光が照射されると４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する蛍光物質と被検物質とを含む複合体に、第１ピーク波長の光を照射する工程と、光検出器により、第１ピーク波長の光が照射された蛍光物質から発せられる第２ピーク波長の光を検出し、蛍光像の画像を得る工程と、第１ピーク波長とは異なる第３ピーク波長の光を複合体に照射する工程と、光検出器により、第３ピーク波長の光が照射された被検物質の明視野像の画像を得る工程と、を備え、光検出器は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下のピーク波長の全域における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であり、光検出器が、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する複数色の光を検出する。

【0007】

他の観点に係る被検物質検出方法は、生体試料に含まれる被検物質を検出する被検物質検出方法であって、被検物質と酵素とを含む複合体中の酵素と基質との反応により生じ且つ２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第１ピーク波長の光が照射されると４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する蛍光物質に、第１ピーク波長の光を照射する工程と、光検出器により、第１ピーク波長の光が照射された蛍光物質から発せられる第２ピーク波長の光を検出し、蛍光像の画像を得る工程と、第１ピーク波長とは異なる第３ピーク波長の光を複合体に照射する工程と、光検出器により、第３ピーク波長の光が照射された被検物質の明視野像の画像を得る工程と、を備え、光検出器は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下のピーク波長の全域における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であり、光検出器が、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する複数色の光を検出する。

【0008】

ある観点に係る蛍光検出方法は、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第１ピーク波長の光が照射されると４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する蛍光物質に、第１ピーク波長の光を照射する工程と、光検出器により、第１ピーク波長の光が照射された蛍光物質から発せられる第２ピーク波長の光を検出し、蛍光像の画像を得る工程と、第１ピーク波長とは異なる第３ピーク波長の光を蛍光物質に照射する工程と、光検出器により、第３ピーク波長の光が照射された蛍光物質の明視野像を得る工程と、を備え、光検出器は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下のピーク波長の全域における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であり、蛍光像の画像を得る工程は、光検出器により、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する複数色の光を検出する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比向上を図ることができる被検物質検出方法、及び、蛍光検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る被検物質検出システムを示す概略構成図である。

【図2】第１実施形態に係る被検物質検出装置を側方から見た場合の概略構成図である。

【図3】第１実施形態に係る光検出器の感度特性を示す図である。

【図4】第１実施形態に係る被検物質検出装置の第２ユニットの概略断面図である。

【図5】第１実施形態に係る被検物質検出方法の処理手順を模式的に表した図である。

【図6】（ａ−１）〜（ａ−３）は、第１実施形態に係る被検物質検出方法の処理手順を模式的に表した図であり、（ｂ−１）は、第１実施形態に係る量子ドットの構造を示す図であり、（ｂ−２）は、第１実施形態に係る量子ドットのバンド図である。

【図7】第１実施形態に係る量子ドットの吸収スペクトルと蛍光スペクトルとを示す図である。

【図8】第２実施形態に係る被検物質検出方法の処理手順を模式的に表した図である。

【図9】第２実施形態に係る被検物質検出方法の処理手順を模式的に表した図である。

【図10】第３実施形態に係る被検物質検出装置の光検出器を側方から見た場合の概略構成図である。

【図11】第３実施形態における光検出器の１画素に割り当てられたカラーフィルタのパターンを示す説明図である。

【図12】第３実施形態における光検出器の色別の感度特性を示す図である。

【図13】第３実施形態における光検出器の１画素あたりの感度特性を示す図である。

【図14】変形例に係るＬＥＤから出射される深紫外光の光学スペクトルの一例を示す図である。

【図15】変形例に係る有機系色素の蛍光スペクトルを示す図である。

【図16】（ａ−１）は、比較例１で得られる画像、（ｂ−１）は、比較例２で得られる画像、（ｃ−１）は、実施例１で得られる画像である。（ａ−２）は、（ａ−１）のＡ−Ａ線における強度プロファイルを示し、（ｂ−２）は、（ｂ−１）のＡ−Ａ線における強度プロファイルを示し、（ｃ−２）は、（ｃ−１）のＡ−Ａ線における強度プロファイルを示す。

【図17】（ａ）は、実施例２で得られる画像を示し、（ｂ）は、（ａ）の画像のＸ（１）軸上の強度プロファイル、（ｃ）は、同Ｘ（２）軸上の強度プロファイルを示す。

【図18】（ａ）は、比較例で得られる画像を示し、（ｂ）は、（ａ）の画像のＸ（１）軸上の強度プロファイル、（ｃ）は、同Ｘ（２）軸上の強度プロファイルを示す。

【図19】（ａ）は、実施例３で得られる明視野像、（ｂ）は、同蛍光像である。

【図20】図１９（ｂ）に示す蛍光像の強度プロファイルを示す図である。

【図21】実施例４において用いられる被検物質を含む複合体の生成手順を示す図である。

【図22】実施例４で得られる画像である。

【図23】図２２におけるＸ軸上の強度プロファイルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜第１実施形態＞
＜１＞構成
第１実施形態に係る被検物質検出システムの構成について説明する。被検物質検出システムは、被検物質検出装置１と、信号変換装置２と、画像処理装置３と、を備える。

【0012】

被検物質検出装置１は、光源１１と、光拡散部材１２と、被検物質保持部１３と、光検出器６と、を備える。光源１１と、光拡散部材１２と、被検物質保持部１３と、光検出器６は、それぞれこの順で積層された状態で配置されている。被検物質保持部１３における光源１１側には、光拡散部材１２が配置されている。被検物質検出装置１は、光源１１および光拡散部材１２を含む第１ユニット１ａと、被検物質保持部１３および光検出器６を含む第２ユニット１ｂとから構成されている。この光検出器６は、後述の受光部１６を含む。

【0013】

光源１１は、第１ピーク波長の光を出射する。第１実施形態の第１ピーク波長は、２７０ｎｍである。光源１１としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子が用いられる。光源１１が、電球等に比べて消費電力が比較的低いＬＥＤ等の半導体発光素子から構成されているので、光源１１として電球等を用いた構成に比べて省電力化を図ることができる。この光源１１から光が照射される際、領域Ｓ２２には被検物質保持部１３における被検物質と蛍光物質を含む複合体が存在している。光源１１から光が領域Ｓ２２に照射されると、当該複合体に含まれる蛍光物質が光励起される。蛍光物質は、第１ピーク波長の光により励起されると、ピーク波長が第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長の光を発する蛍光物質である。第１実施形態では、第２ピーク波長は７０５ｎｍである。蛍光物質としては、量子ドットが用いられる。なお、量子ドットについては、後出する＜３＞において詳細に説明する。

【0014】

光拡散部材１２は、光源１１から入力される光を拡散する機能を有する。この光拡散部材１２としては、例えば透明な基材中に基材とは屈折率が異なる透明粒子が分散されたもの、又は透明な基材の表面がブラスト加工されたものを使用すればよい。図２中の矢印Ｌ１で示すように、光源１１から光拡散部材１２の光源１１に対向する一面側に入射する光は、光拡散部材１２の厚さ方向に直交する方向に拡散し、図２中の矢印Ｌ２で示すように、光拡散部材１２の光源１１側とは反対側の他面側から出射する。

【0015】

図２に示すように、被検物質保持部１３は、基材１３ａと、基材１３ａにおける光拡散部材１２に対向する面側に固定化された捕捉物質２１とから構成される。この被検物質保持部１３は、捕捉物質２１が被検物質を捕捉した状態で被検物質を保持する。

【0016】

基材１３ａは、透明材料から板状に形成されており、後述の光検出器６の光電変換素子１６１を覆うように配置されている。

【0017】

捕捉物質２１は、基材１３ａにおける光拡散部材１２に対向する面側に固定化されている。この捕捉物質２１の基材１３ａへの固定化は、基材１３ａに結合する結合基等を介して行なうことができる。この結合基としては、例えば、チオール基、ヒドロキシル基、リン酸基、カルボキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、スルホン酸基、アミノ基等が挙げられる。基材１３ａ上への捕捉物質２１の固定化は、物理吸着法やイオン結合法等により行なわれていてもよい。基材１３ａ上における捕捉物質２１の固定量は、特に限定されるものではなく、用途及び目的に応じて設定することができる。

【0018】

捕捉物質２１は、被検物質の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、被検物質が核酸である場合、捕捉物質２１として、核酸にハイブリダイズする核酸プローブや核酸に対する抗体、核酸と結合するタンパク質等を用いることができる。被検物質がタンパク質またはペプチドである場合、捕捉物質２１として、タンパク質やペプチドに対する抗体等を用いることができる。このように、被検物質保持部１３は、捕捉物質２１に対応する特定の有機物質を選択的に保持することができる。したがって、被検物質とともに他の夾雑物質が混合した試料の中から、被検物質だけを取り出すことが可能となる。

【0019】

捕捉物質２１による被検物質の捕捉は、例えば、捕捉物質２１と被検物質とが結合する条件下で行なうことができる。捕捉物質２１と被検物質とが結合する条件は、被検物質の種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、被検物質が核酸であり、捕捉物質２１が核酸にハイブリダイズする核酸プローブである場合、被検物質の捕捉は、ハイブリダイゼーション用緩衝液存在下において行なうことができる。また。被検物質が核酸、タンパク質またはペプチドであり、捕捉物質２１が核酸に対する抗体やタンパク質に対する抗体またはペプチドに対する抗体である場合、被検物質の捕捉は、リン酸緩衝生理的食塩水、ヘペス（ＨＥＰＥＳ）緩衝液、ピペス（ＰＩＰＥＳ）緩衝液、トリス（Ｔｒｉｓ）緩衝液等の抗原抗体反応を行なうのに適した溶液中で行なうことができる。更に、被検物質が、リガンドであり、捕捉物質２１がリガンドに対するレセプタである場合や、被検物質がレセプタであり、捕捉物質２１がレセプタに対するリガンドである場合、被検物質の捕捉は、リガンドとレセプタとの結合に適した溶液中で行なうことができる。

【0020】

光検出器６は、主として、受光部１６と、支持基板１６２と、受光部１６と支持基板１６２とを電気的に接続するためのワイヤ１６４と、支持基板１６２と受光部１６との間に設けられた樹脂部１６２ａと、を備える。

【0021】

受光部１６は、第１保護層１４と第２保護層１５と光電変換素子１６１と、を備える。第１保護層１４は、第２保護層１５の上に積層され、第２保護層１５は、光電変換素子１６１の上に積層されている。ここで、第１保護層１４と第２保護層１５と光電変換素子１６１とは、一体的に形成されている。

【0022】

このような光検出器６は、図３に示す感度特性を有する。第１実施形態では、光検出器６は、受光部１６にシリコン基板を用いた光電変換素子が用いられたセンサであり、より具体的には、シリコン基板を用いたフォトダイオードが用いられたＣＭＯＳイメージセンサである。このＣＭＯＳイメージセンサは、シリコン基板にフォトダイオードやＭＯＳＦＥＴ、配線等が周知のイオン注入技術や成膜技術等を利用して作り込まれたものである。

【0023】

ＣＭＯＳイメージセンサは、フォトダイオードと当該フォトダイオードに接続されたＭＯＳＦＥＴとからなる複数のセル（図示せず）が、格子状に配列された構成を有する。このように、ＣＭＯＳイメージセンサのような固体撮像素子を用いることで、光検出器６を構成する複数のセルの集積化を図ることができるので、その分、光検出器で得られる撮像画像の解像度の向上を図ることができ、ひいては、被検物質の検出感度の向上を図ることができる。ＣＭＯＳイメージセンサは、ＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）等に比べて消費電力が比較的低いので、光検出器としてＰＭＴ等を用いた構成に比べて省電力化を図ることができる。

【0024】

第１実施形態に係る光検出器６の感度特性は図３に示すとおりである。図３中、ηは光検出器６の量子効率、ηｍａｘは量子効率の最大値、ηｔｈは量子効率５％を示す。最大量子効率ηｍａｘは４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長帯域に含まれている。光検出器６は、第１ピーク波長における量子効率が約０％である一方、第２ピーク波長における量子効率が約４０％であり、第２ピーク波長における量子効率は第１ピーク波長における量子効率の２倍をはるかに上回っている。

【0025】

第１保護層１４および第２保護層１５は、光電変換素子１６１を保護する層である。第１保護層１４は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜から構成され、第２保護層１５は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜から構成される。この第２保護層１５は、第１保護層１４を補強する役割を果たす。第１保護層１４における被検物質保持部１３側には、複数のマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアレイが設けられている。

【0026】

光電変換素子１６１は、例えばシリコン基板を用いたフォトダイオードである。光電変換素子１６１の各セルで受光された光は、フォトダイオードにより検出信号に変換されて支持基板１６２側へ送られる。第１保護層１４には、この光電変換素子１６１を構成する複数のセルそれぞれに対応する位置にマイクロレンズが１つずつ設けられている。光電変換素子１６１の周部には、各セルからの信号を外部に取り出すための端子が設けられている。

【0027】

支持基板１６２は、受光部１６を支持する。支持基板１６２は、シリコン基板から形成され、中央部に凹部が形成されるとともに、凹部の外周部に信号取り出し用の端子（図示せず）が複数設けられている。支持基板１６２の凹部の内側には、受光部１６が配設されている。

【0028】

ワイヤ１６４は、光電変換素子１６１の周部に設けられた端子と、支持基板１６２に設けられた端子とを接続している。このワイヤ１６４は、樹脂部１６２ａ内に埋設されている。

【0029】

ところで、第１ユニット１ａは、他に、例えば光源１１を移動可能に支持する支持部材（図示せず）と、光源１１から照射される光の強度や向き、位置等を制御する光源制御部（図示せず）とを備えている。ここで、支持部材は、光源１１の向きや位置を変更するための光源移動機構を有している。

【0030】

図４は、第１実施形態に係る被検物質検出装置１の第２ユニット１ｂの概略断面図である。図４に示すように、第２ユニット１ｂは、被検物質保持部１３と光検出器６とを収納するハウジング１７を備える。ハウジング１７には、光検出器６の受光部１６に光を取り込むための窓部１７ａと、受光部１６に接続された信号線をハウジング１７の外部に導出させるための信号線導出孔１７ｂとが設けられている。ハウジング１７の窓部１７ａは、被検物質保持部１３により覆われている。ハウジング１７の信号線導出孔１７ｂの内面と信号線の外面との間には、水密性を保つようにブッシング１８が設けられている。

【0031】

信号変換装置２は、光電変換素子１６１から取得した信号を画像情報に変換して画像処理装置３へ出力する。この信号変換装置２は、例えば光電変換素子１６１から取得したアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を含んで構成されている。

【0032】

画像処理装置３は、信号変換装置２から入力される画像情報に基づいて、被検物質保持部１３上の画像を生成し、生成した画像を表示部３ａに表示する。ここで、表示部３ａは、例えばディスプレイ等から構成されている。

【0033】

画像処理装置３は、信号変換装置２から入力される画像情報に基づいて、光検出器６で検出される光の光量を算出することができる。画像処理装置３は、光検出器６で検出可能な光の光量と蛍光物質の量との関係を示す検量データを保持している。画像処理装置３は、この検量データに基づき、蛍光物質の量を算出するとともに、算出した蛍光物質の量から検物質の量を算出する機能を有する。

【0034】

この画像処理装置３は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリと、を備えるコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵが、メモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、画像処理装置３の各種機能が実現されている。

【0035】

＜２＞被検物質の検出方法
次に、第１実施形態に係る被検物質検出装置１を用いた被検物質検出方法について説明する。
図５および図６（ａ−１）〜（ａ−３）は、第１実施形態に係る被検物質検出方法の処理手順を説明するための模式図である。

【0036】

まず、図５（ａ）に示すように、例えばディスペンサＤ１を使用して、被検物質が分散された試料Ｓ１１を、被検物質保持部１３上に滴下する。試料Ｓ１１は、例えば、ハイブリダイゼーション用緩衝液を含む液体中に被検物質が分散したものである。この工程により、被検物質保持部１３には、捕捉物質により被検物質が捕捉されている領域Ｓ２１が形成される。

【0037】

このとき、図６（ａ−１）や（ａ−２）に示すように、試料Ｓ１１中に分散している被検物質３１が、被検物質保持部１３上に設けられた捕捉物質２１によって捕捉される。例えば、被検物質３１がタンパク質から構成され、捕捉物質２１として被検物質３１に対する抗体を用いた場合、捕捉物質２１は、タンパク質から構成される被検物質３１を捕捉する。このとき、捕捉物質２１は、液体試料中の被検物質３１を選択的に捕捉し、被検物質３１以外の他の物質（夾雑物質）を捕捉しない。

【0038】

次に、図５（ｂ）に示すように、Tris Buffer Saline with Tween 20、又はPhosphate buffered saline with Tween 20等の洗浄液Ｗ１を用いて、被検物質保持部１３から試料Ｓ１１を除去する。このとき、ユーザは、例えば被検物質検出装置１の第２ユニット１ｂだけを被検物質検出装置１から取り外して洗浄すればよい。

【0039】

これにより、被検物質保持部１３における領域Ｓ２１に存在する被検物質３１のみが残る。なお、以下の説明においては、「Tris Buffer Saline with Tween 20」のことを「TBS-T」又は「TBS」ということがある。

【0040】

続いて、図５（ｃ）に示すように、例えばディスペンサＤ２を使用して、蛍光物質である量子ドットを保持しており、捕捉物質２１に捕捉された被検物質３１に結合する結合物質が分散された試薬Ｓ１２を、被検物質保持部１３における領域Ｓ２１に滴下する。この工程により、被検物質保持部１３には、捕捉物質２１と被検物質３１と量子ドットとを含む複合体が存在する領域Ｓ２２が形成される。図６（ａ−３）に示すように、領域Ｓ２２には、捕捉物質２１と被検物質３１と量子ドットを保持した結合物質４１とを含む複合体が形成されている。試薬Ｓ１２は、例えば、ハイブリダイゼーション用緩衝液を含む液体中に量子ドットを保持した抗体が分散したものである。このハイブリタイゼーション用緩衝液は、例えば試料Ｓ１１に含まれるものと同じものを採用すればよい。

【0041】

その後、図５（ｄ）に示すように、Tris Buffer Saline with Tween 20、又はPhosphate buffered saline with Tween 20等の洗浄液Ｗ２を用いて、被検物質保持部１３から試薬Ｓ１２を除去する。このとき、ユーザは、例えば被検物質検出装置１の第２ユニット１ｂだけを被検物質検出装置１から取り外して洗浄すればよい。

【0042】

この工程により、被検物質保持部１３から夾雑物質が除去され、被検物質保持部１３における領域Ｓ２２に存在する、捕捉物質２１と被検物質３１と量子ドットを保持した結合物質４１とを含む複合体のみが残る。

【0043】

その後、図５（ｅ）に示すように、光源１１から光Ｌ２を、被検物質保持部１３における領域Ｓ２２に照射することにより、領域Ｓ２２に存在する複合体に含まれる量子ドットは蛍光を発する。この量子ドットから発せられる光Ｋ１は、光検出器６の光電変換素子１６１で受光される。

【0044】

光検出器６は、光電変換素子１６１が量子ドットから発せられる光Ｋ１を受光すると、当該光Ｋ１に対応する検出信号を信号変換装置２に入力する。この工程により、信号変換装置２は、光検出器６から取得した検出信号を画像情報に変換して画像処理装置３へ出力する。画像処理装置３は、画像情報に基づいて画像を生成し表示部３ａに表示する。

【0045】

＜３＞量子ドットについて
次に、第１実施形態に係る量子ドットについて詳細に説明する。

【0046】

図６（ｂ−１）は、第１実施形態に係る被検物質検出方法で用いられる量子ドットの概略構成図であり、図６（ｂ−２）は、図６（ｂ−１）におけるコア４１１およびシェル４１２部分のエネルギバンド図である。

【0047】

図６（ｂ−１）に示すように、量子ドット４１０は、コア４１１と、コア４１１を被覆するシェル４１２と、シェル４１２を被覆する有機層４１３と、有機層４１３に結合している修飾物質４１４と、から構成されている。

【0048】

コア４１１は、第１半導体から構成されている。図６（ｂ−２）に示すように、シェル４１２は、第１半導体に比べてバンドギャップが広い第２半導体から構成されている。この第１半導体と第２半導体との組み合わせとしては、例えばＩｎＰ／ＺｎＳ、ＣｕＩｎＳ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ等が挙げられる。

【0049】

量子ドット４１０としては、コア４１１とシェル４１２とが同じ材料から構成されているものであってもよい。この場合、コア４１１およびシェル４１２を構成する第１、第２半導体としては、例えばＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ等が挙げられる。

【0050】

有機層４１３は、ＴＯＰＯ（トリオクチルフォスフィンオキシド）やＨＤＡ（ヘキサデシルアミン）等から構成されている。

【0051】

修飾物質４１４は、例えばグルタチオン等のトリペプチドから構成されている。なお、修飾物質４１４としては、トリペプチドに限定されるものではなく、例えば、合成化合物であるチオールやポリエチレンイミン、天然物由来のペプチド、糖鎖、リン脂質等から構成されていてもよい。

【0052】

図７は、量子ドット４１０の、吸収スペクトルと蛍光スペクトルとを示す図である。ここでは、吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルは、平均粒径が互いに異なる７種類の量子ドットについて測定した結果を示している。測定された量子ドット４１０は、コア４１１を構成する第１半導体がＣｄＳｅであり、シェル４１２を構成する第２半導体がＺｎＳである。なお、図７における、吸収スペクトル（ｊ−２）（ｊ＝１〜７）および蛍光スペクトル（ｋ−１）（ｋ＝１〜７）は、番号ｊ，ｋが大きいものほど平均粒径が小さいものに対応する。

【0053】

図７に示すように、量子ドット４１０の吸収スペクトル（ｊ−２）（ｊ＝１〜７）に対して、蛍光スペクトル（ｋ−１）（ｋ＝１〜７）は長波長側にシフト（ストークスシフト）している。量子ドット４１０の蛍光スペクトル（ｋ−１）（ｋ＝１〜７）は、量子ドット４１０のコア４１１の平均粒径が小さくなるほど短波長側にシフトしている。

【0054】

このように、蛍光物質として量子ドット４１０を採用すれば、量子ドット４１０の平均粒径を変化させることにより、量子ドット４１０から放射される光の波長帯域を変更することができる。したがって、例えば光検出器６の感度特性に応じて量子ドット４１０の平均粒径を適宜設定することにより、被検物質の検出感度の向上を図ることができる。この観点から、量子ドットの平均粒径は、１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。

【0055】

量子ドット４１０は、例えば、液相で行う化学合成法を利用して作製することができる。具体的には、コア４１１およびシェル４１２の表面がＴＯＰＯやＨＤＡ等の有機層で被覆された粒子（以下、「表面修飾前量子ドット」と称する）を、配位性有機溶媒中で化学合成することにより作製する。なお、量子ドットは、表面修飾前量子ドットの表面の有機層を、両親媒性のチオール化合物等で置換する方法（配位子置換法）により作製することもできる。量子ドットは、他に、表面修飾前量子ドットの表面の有機層を両親媒性ポリマで被覆する（カプセル化法）ことにより、作製することもできる。

【0056】

以上説明したように、第１実施形態に係る被検物質検出方法において、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の第１ピーク波長の光を蛍光物質に照射すると、蛍光物質は４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する。蛍光物質から発せられる第２ピーク波長の光は、第２ピーク波長における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上である光検出器６により検出される。これにより、光検出器は第２ピーク波長の光より第１ピーク波長の光を検出しにくくなり、第１ピーク波長の光を検出することによるバックグラウンドレベルが低くなるので、その分、微弱な第２ピーク波長の光を検出することが可能となる。つまり、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比が向上する。そのため、高い検出感度で、被検物質を検出することができる。

【0057】

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る被検物質検出方法は、第１実施形態に係る被検物質検出装置と同様の被検物質検出装置を使用する。第１実施形態では、捕捉物質２１に捕捉された被検物質３１に結合する結合物質として、量子ドットを保持した結合物質を用い、量子ドットから発せられる第２ピーク波長の光を検出することにより、被検物質３１を検出したが、第２実施形態に係る被検物質検出方法は、第１実施形態と異なり、捕捉物質２１に捕捉された被検物質３１に結合する結合物質として、酵素標識された結合物質を用い、酵素と基質との反応により生じる蛍光物質から発せられる第２ピーク波長の光を検出することにより、被検物質３１を検出する。ここでは、被検物質検出装置の構成についての説明は省略する。被検物質検出方法のみについて説明する。

【0058】

図８および図９は、第２実施形態に係る被検物質検出方法の処理手順を説明するための模式図である。
まず、第１実施形態で説明した方法と同様の方法により、被検物質保持部１３に、捕捉物質により被検物質が捕捉されている領域Ｓ２１（図５（ｂ）参照）を形成する。ここにおいて、図６（ａ−２）に示すように、試料Ｓ１１中に分散している被検物質３１が、被検物質保持部１３上に設けられた捕捉物質２１によって捕捉される。

【0059】

次に、図８（ａ）に示すように、例えばディスペンサＤ２１を使用して、酵素標識された結合物質２４１が分散された試薬Ｓ２１２を、被検物質保持部１３における領域Ｓ２１に滴下する。すると、被検物質保持部１３には、捕捉物質２１と被検物質３１と酵素標識された結合物質２４１とを含む複合体が存在する領域Ｓ２３が形成される。ここで、試薬Ｓ２１２は、例えば、ハイブリダイゼーション用緩衝液を含む液体中に酵素標識された抗体が分散したものである。酵素（図９の２４１１）としては、例えばペルオキシターゼやアルカリフォスターゼを採用すればよい。ハイブリタイゼーション用緩衝液は、例えば第１実施形態で説明した試料Ｓ１１に含まれるものと同じものを採用すればよい。

【0060】

図９（ａ）および（ｂ）に示すように、試薬Ｓ２１２中に分散している酵素標識された結合物質２４１は、領域Ｓ２３に存在する捕捉物質２１に捕捉された被検物質３１に結合する。これにより、捕捉物質２１と被検物質３１と酵素標識された結合物質２４１とを含む複合体が形成される。

【0061】

次に、図８（ｂ）に示すように、Tris Buffer Saline with Tween 20、又はPhosphate buffered saline with Tween 20等の洗浄液Ｗ２２を用いて、被検物質保持部１３から試薬Ｓ２１２を除去する。これにより、被検物質保持部１３における領域Ｓ２３に存在する複合体のみが残る。このとき、被検物質検出装置１から第２ユニット１ｂを取り外して、第２ユニット１ｂを洗浄することができる。

【0062】

続いて、図８（ｃ）に示すように、例えばディスペンサＤ２２を使用して、蛍光基質が分散された試薬Ｓ２１３を、被検物質保持部１３における領域Ｓ２３に滴下する。この試薬Ｓ２１３は、例えば、ハイブリダイゼーション用緩衝液を含む液体中に蛍光基質が分散したものである。

【0063】

蛍光基質としては、例えばペルオキシターゼと反応して蛍光物質であるレゾルフィンを生成するペルオキシターゼ用蛍光基質や、アルカリフォスターゼと反応して蛍光物質であるＢＢＴ−アニオンを生成するアルカリフォスターゼ用蛍光基質を採用すればよい。なお、ペルオキシターゼ用蛍光基質から生成されるレゾルフィンは、例えば有機系色素に比べて強い蛍光を発する蛍光物質である。アルカリフォスターゼ用蛍光基質から生成されるＢＢＴ−アニオンは、例えば有機系色素に比べて大きなストークスシフトと広い蛍光スペクトルを持つ蛍光物質である。このハイブリタイゼーション用緩衝液は、例えば試薬Ｓ２１２に含まれるものと同じものを採用すればよい。

【0064】

上記工程により、蛍光基質２４２と、領域Ｓ２３上に存在する複合体の酵素とが反応して生成された蛍光物質２４３が、試薬Ｓ２１３中に分散される。このとき、被検物質保持部１３には、蛍光基質２４２と酵素との反応により生成された蛍光物質２４３が存在する領域Ｓ２４が形成される。

【0065】

図９（ｃ）に示すように、蛍光基質２４２は、領域Ｓ２３上に存在する複合体の酵素と反応して、蛍光物質２４３を生成する。例えば、酵素がペルオキシターゼの場合、酵素とペルオキシターゼ用蛍光基質とが反応して、蛍光物質２４３であるレゾルフィンが生成される。

【0066】

その後、図８（ｄ）に示すように、光源１１から光Ｌ２を、蛍光基質２４２と酵素との反応により生成された蛍光物質２４３が存在する領域Ｓ２４に照射することにより、試薬Ｓ２１３中に分散した蛍光物質２４３を蛍光させる。この蛍光物質２４３から発せられる光Ｋ２は、受光部１６の光電変換素子１６１で受光される。

【0067】

以上説明したように、第２実施形態に係る被検物質検出方法において、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の第１ピーク波長の光を蛍光物質に照射すると、蛍光物質は４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の第２ピーク波長の光を発する。蛍光物質から発せられる第２ピーク波長の光は、第２ピーク波長における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上である光検出器６により検出される。これにより、光検出器６は第２ピーク波長の光より第１ピーク波長の光を検出しにくくなり、第１ピーク波長の光を検出することによるバックグラウンドレベルが低くなるので、その分、微弱な第２ピーク波長の光を検出することが可能となる。つまり、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比が向上する。そのため、高い検出感度で、被検物質を検出することができる。

【0068】

第１及び第２実施形態に係る被検物質検出方法では、光検出器６は、第１ピーク波長の光が照射される際、第１ピーク波長の光が照射される方向に、蛍光物質、光検出器６の順となるよう配置されている。このように、光源１１から出射される第１ピーク波長の光と、被検物質保持部１３に存在する複合体の蛍光物質から発せられる第２ピーク波長の光との両方が光検出器６に入射しやすい構成であっても、光検出器６は第２ピーク波長における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であるので、第２ピーク波長の光より第１ピーク波長の光を検出しにくい。そのため、第１ピーク波長の光を検出することによるバックグラウンドレベルが低くなるので、その分、微弱な第２ピーク波長の光を検出することができる。

【0069】

なお、第１及び第２実施形態の光検出器１０６であるモノクロＣＭＯＳイメージセンサは、カラーフィルタによって入射光の一部が吸収されないため、同じ光電変換素子を用いるカラーＣＭＯＳイメージセンサに比べて量子効率は高くなる。

【0070】

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、図１０に示すように、光検出器１０６の構成が第１実施形態とは異なっている。光検出器１０６以外の被検物質検出装置の構成、及び被検物質検出方法は、第１及び第２実施形態と同様とすることができる。

【0071】

第３実施形態の光検出器１０６は、受光部１１６と、カラーフィルタ１１９と、マイクロレンズ１２０と、カバー部材１２１とを備えたカラーＣＭＯＳイメージセンサである。受光部１１６は、光電変換素子１６１ａと、光電変換素子１６１ａ上に設けられた第１保護層１１４、及び第２保護層１１５とを備えている。光電変換素子１６１ａと第１保護層１１４と第２保護層１１５とは、この順で下から積層されている。光電変換素子１６１ａは、第１実施形態と同様にフォトダイオードを用いることができる。第１保護層１１４も、第１実施形態と同様に窒化シリコン膜によって構成することができる。第２保護層１１５も、第１実施形態と同様に酸化シリコン膜によって構成することができる。

【0072】

カラーフィルタ１１９は、受光部１１６上に複数設けられている。複数のカラーフィルタ１１９は、それぞれ特定の波長域の光を選択的に透過し、その他の波長域の光を吸収する吸収フィルタにより構成されている。具体的に、複数のカラーフィルタ１１９は、それぞれ赤色、緑色、及び青色の波長域の光を透過する。したがって、光検出器１０６は、カラーフィルタ１１９によって複数色にわたる波長域の光、すなわち複数色の可視光を識別して検出することができる。

【0073】

光検出器１０６は、カラーフィルタ１１９によって６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の範囲にピーク波長のある赤色の分光感度を有する第１の検出部と、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ未満の範囲にピーク波長のある緑色の分光感度を有する第２の検出部と、４５０ｎｍ以上４９５ｎｍ未満の範囲にピーク波長のある青色の分光感度を有する第３の検出部として機能する。

【0074】

第１の検出部のカラーフィルタ１１９である赤色フィルタＲは、赤の波長域以外の光を吸収する第１吸収部を構成する。第２の検出部のカラーフィルタ１１９である緑色フィルタＧは、緑の波長域以外の光を吸収する第２吸収部を構成する。第３の検出部のカラーフィルタ１１９である青色フィルタＢは、青の波長域以外の光を吸収する第３吸収部を構成する。

【0075】

マイクロレンズ１２０は、各カラーフィルタ１１９に対応するように複数設けられている。各マイクロレンズ１２０は、上方から入射した光をカラーフィルタ１１９を介して受光部１１６の光電変換素子１６１ａに集光する。

【0076】

カバー部材１２１は、石英ガラス板等の透明な板材からなり、マイクロレンズ１２０を上方から覆っている。被検物質を含む複合体は、カバー部材１２１上に設けられ、光源１１が発する励起光が上方から照射される。カバー部材１２１は、第１及び第２実施形態で説明した被検物質を含む複合体を用いる場合は、第１及び第２実施形態の基材１３ａとして機能する。

【0077】

複数のカラーフィルタ１１９は、図１１に示す配列パターンで並べられている。具体的には、光検出器１０６であるＣＭＯＳイメージセンサの１画素αが２×２の４区画α１〜α４に分割され、そのうちの１区画α１に、赤色フィルタＲが設けられ、他の１区画α４に、青色フィルタＢが設けられ、残りの２区画α２とα３に、緑色フィルタＧが設けられている。そして、図１１に示す配列パターンが、受光部１１６の全体にわたって規則的に並べられている。

【0078】

図１２は、カラーＣＭＯＳイメージセンサの１画素における区画あたりの量子効率をカラーフィルタの色別に示している。η_ｒｅｄ、η_{ｇｒｅｅｎ}、η_ｂｌｕｅは、それぞれ赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢが設けられた各区画α１〜α４の量子効率である。

【0079】

一方、図１１に示すカラーＣＭＯＳイメージセンサの１画素αあたりの量子効率η_{ｐｉｘｅｌ}は、この１画素α中の全区画α１〜α４の量子効率の平均として表される。すなわち、量子効率η_{ｐｉｘｅｌ}は、次の式（１）によって求めることができる。
η_{ｐｉｘｅｌ}＝（η_ｂｌｕｅ＋η_{ｇｒｅｅｎ}＋η_{ｇｒｅｅｎ}＋η_ｒｅｄ）／４
＝１／４η_ｂｌｕｅ＋１／２η_{ｇｒｅｅｎ}＋１／４η_ｒｅｄ ・・・（１）

【0080】

図１３には、１画素αあたりの量子効率η_{ｐｉｘｅｌ}、その成分１／４η_ｂｌｕｅ、１／２η_{ｇｒｅｅｎ}、及び１／４η_ｒｅｄとをそれぞれ示している。カラーＣＭＯＳイメージセンサは、複数の画素αが集積されることによって構成されるため、１画素αあたりの量子効率η_{ｐｉｘｅｌ}と、カラーＣＭＯＳイメージセンサ全体の量子効率η_ａｌｌとは同一となる。すなわち、次の式（２）が成り立つ。
η_ａｌｌ＝η_{ｐｉｘｅｌ} ・・・（２）

【0081】

図１３において、ηｍａｘは、１画素αのあたりの量子効率η_{ｐｉｘｅｌ}、すなわちカラーＣＭＯＳイメージセンサの量子効率η_ａｌｌの最大値を示し、ηｔｈは、量子効率５％を示す。量子効率ηｍａｘとなるときの波長は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲の波長域に含まれている。カラーＣＭＯＳイメージセンサからなる本実施形態の光検出器１０６は、光源１１が発する１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の第１ピーク波長の光に対しては量子効率が約０％となる。一方、蛍光物質が発する第２ピーク波長の光は、図１３に示すように約２２％となっている。したがって、第３実施形態の光検出器１０６を用いた場合においても、第２ピーク波長における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上となる。

【0082】

これにより、光検出器１０６は、第２ピーク波長の光より第１ピーク波長の光を検出しにくくなり、第１ピーク波長の光を検出することによるバックグラウンドレベルが低くなるので、その分、微弱な第２ピーク波長の光を検出することが可能となる。つまり、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比が向上する。そのため、高い検出感度で、被検物質を検出することができる。さらに、検出器１０６は、第２ピーク波長の光の色を識別して検出することができる。

【0083】

＜変形例＞
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内の全ての態様を含む。例えば、以下に示す変形例を含む。

【0084】

（１）第１〜第３実施形態に係る被検物質検出方法は、本発明を被検物質の検出に用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、被検物質に限らず、蛍光物質からの蛍光を検出する蛍光検出方法に用いてもよい。この場合、第１〜第３実施形態で用いた捕捉物質は必須では無い。そのため、この蛍光検出方法に用いる装置としては、例えば、第１実施形態における被検物質検出装置１の被検物質保持部１３を基材１３ａに代えた装置を用いることができる。

【0085】

（２）第１〜第３実施形態では、第１ピーク波長が２７０ｎｍである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明において、第１ピーク波長は、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であればよい。

【0086】

本発明において、第１ピーク波長は、例えば、図１４に示すように、２４２ｎｍ〜２４３ｎｍの間にあってもよい。図１４は、変形例に係るＬＥＤから出射される深紫外光の光学スペクトルの一例を示す図である。なお、図１４は、ＬＥＤへの順方向バイアスの大きさを７種類の大きさに設定した場合それぞれにおける光学スペクトルを示している。図１４において、（１）〜（７）のうち番号が大きいほど順方向バイアスが大きい。

【0087】

なお、光源は波長が短くなるほど光の出力が低下するため、蛍光の検出信号の強度向上の観点から、本発明において、第１ピーク波長は、２４０ｎｍ以上が好ましい。光検出器に入射する光に起因した検出信号のバックグラウンドレベルを抑制する観点から、本発明において、第１ピーク波長は、３００ｎｍ以下が好ましい。このように、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比向上の観点から、本発明において、第１ピーク波長は、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。なお、汎用の光源としては、波長１９０ｎｍよりも長いものが取得しやすい。一方、光源から出射される光の波長が、３５０ｎｍより長い場合、汎用の光検出器では光源からの光を検出してしまい、バックグラウンドノイズの原因となる可能性がある。

【0088】

（３）第１〜第３実施形態では、第２ピーク波長が、７０５ｎｍである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明において、第２ピーク波長は、４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下であればよい。日本照明学会では明るさを定義するのに３６０ｎｍから８３０ｎｍの分光感度を用いているため、本発明において、第２ピーク波長が８３０ｎｍ以下であれば、汎用の光検出器および蛍光物質を使用しやすく、より好適である。そのため、第２ピーク波長は、４５０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下が好ましい。

【0089】

（４）第１〜第３実施形態に係る被検物質検出方法では、光検出器６，１０６が、第１ピーク波長の光に対する量子効率が約０％であり、第２ピーク波長における量子効率が約４０％又は約２２％である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明において、光検出器は、第２ピーク波長における量子効率が、第１ピーク波長における量子効率の２倍以上であればよい。

【0090】

なお、本発明において、光検出器に入射する光に起因した検出信号のバックグラウンドレベルを抑制する観点から、光検出器は、第１ピーク波長の光に対する量子効率が１０％未満であることが好ましい。言い換えれば、第１ピーク波長は、光検出器が１０％以上の量子効率で検出しない波長であることが好ましい。このような構成とすることにより、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比のさらなる向上を図ることができる。

【0091】

本発明において、光検出器に入射する光に起因した検出信号のバックグラウンドレベルをさらに抑制する観点から、光検出器は、第１ピーク波長の光に対する量子効率が５％未満であることがより好ましい。言い換えれば、第１ピーク波長は、光検出器が５％以上の量子効率で検出しない波長であることがより好ましい。このような構成とすることにより、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比のさらなる向上を図ることができる。

【0092】

（５）第１〜第３実施形態に係る被検物質検出方法では、光検出器６，１０６として、シリコン基板を用いた光電変換素子を含むＣＭＯＳイメージセンサが用いられる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。

【0093】

なお、光検出器がシリコン基板を用いた光電変換素子を含むと、シリコンが１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の第１ピーク波長の光をさえぎるため、光検出器における第１ピーク波長の光に対する量子効率が低くなる。そのため、光検出器に入射する光に起因した検出信号のバックグラウンドレベルを抑制する観点から、光検出器はシリコン基板を用いた光電変換素子を含むことが好ましい。具体的に、シリコン基板を用いた光電変換素子を含む光検出器としては、ＣＭＯＳイメージセンサ、ｍｉｃｒｏＰＭＴ(Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ)、ＰｉＮ(Ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−Ｎｅｇａｔｉｖｅ)フォトダイオード、ＡＰＤ(Ａｖａｋａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ)、ＭＰＣＣ(Ｍｕｌｔｉ−Ｐｉｘｅｌ Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ)、ＥＭＣＣＤ(Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)、ＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)イメージセンサ、或いは、ＮＭＯＳ(Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)イメージセンサが挙げられる。その中でも、ＣＭＯＳイメージセンサおよびｍｉｃｒｏＰＭＴは、第１ピーク波長における量子効率が特に低いので、蛍光の検出信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができるので、本発明において、光検出器は、ＣＭＯＳイメージセンサまたはｍｉｃｒｏＰＭＴが好ましい。

【0094】

（６）第１〜第３実施形態に係る被検物質検出方法では、蛍光物質として量子ドットを用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、蛍光物質として有機系色素を用いてもよい。有機系色素としては、例えば、クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎ）、ローダミン（Ｒｏｈｄａｍｉｎｅ）、キサンテン（Ｘａｎｔｈｅｎｅ）またはシアニン（Ｃｙａｎｉｎｅ）から合成される有機系色素を採用することができる。

【0095】

図１５は、変形例に係る被検物質検出方法で用いられる有機色素の蛍光スペクトルの一例を示す。ここで、一例に示す有機系色素は、いずれもモレキュラープローブ社製の有機色素である。図１５において、（１−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７９０、（２−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７５０、（３−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６８０、（４−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７、（５−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６３３、（６−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５９４、（７−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５５５、（８−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８、（９−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４０５、（１０−３）は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ３５５に対応する。

【0096】

なお、有機系色素は、他に、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４３０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５３２、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ５４６、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５６８、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６６０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６８０およびＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７００（いずれもモレキュラープローブ社製）を用いてもよい。

【0097】

更に、有機系色素としては、他に、９−フェニルキサンテン系色素、シアニン系色素、メタロシアニン色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、アクリジン系色素、オキサジン系色素、クマリン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、ポリメチン系色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ローダミン系色素、キサンテン系色素、クロロフィル系色素、エオシン系色素、マーキュロクロム系色素、インジゴ系色素、ＢＯＤＩＰＹ系色素、ＣＡＬＦｌｕｏｒ系色素、オレゴングリーン系色素、ロードル（Ｒｈｏｄｏｌ）グリーン、テキサスレッド、カスケードブルー、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ等）、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、Ｌｎ２Ｏ３：Ｒｅ、Ｌｎ２Ｏ２Ｓ：Ｒｅ、ＺｎＯ、ＣａＷＯ４、ＭＯ・ｘＡｌ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ、Ｔｂ、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、Ｃｙ７．５及びＣｙ９（いずれも、アマシャムバイオサイエンス社製）；ＤＹ−６１０、ＤＹ−６１５、ＤＹ−６３０、ＤＹ−６３１、ＤＹ−６３３、ＤＹ−６３５、ＤＹ−６３６、ＥＶＯｂｌｕｅ１０、ＥＶＯｂｌｕｅ３０、ＤＹ−６４７、ＤＹ−６５０、ＤＹ−６５１、ＤＹ―８００、ＤＹＱ−６６０及びＤＹＱ−６６１（いずれも、Ｄｙｏｍｉｃｓ社製）；Ａｔｔｏ４２５、Ａｔｔｏ４６５、Ａｔｔｏ４８８、Ａｔｔｏ４９５、Ａｔｔｏ５２０、Ａｔｔｏ５３２、Ａｔｔｏ５５０、Ａｔｔｏ５６５、Ａｔｔｏ５９０、Ａｔｔｏ５９４、Ａｔｔｏ６１０、Ａｔｔｏ６１１Ｘ、Ａｔｔｏ６２０、Ａｔｔｏ６３３、Ａｔｔｏ６３５、Ａｔｔｏ６３７、Ａｔｔｏ６４７、Ａｔｔｏ６５５、Ａｔｔｏ６８０、Ａｔｔｏ７００、Ａｔｔｏ７２５及びＡｔｔｏ７４０（いずれも、Ａｔｔｏ−ＴＥＣ ＧｍｂＨ社製）；ＶｉｖｏＴａｇＳ６８０、ＶｉｖｏＴａｇ６８０及びＶｉｖｏＴａｇＳ７５０（いずれも、ＶｉｓＥｎＭｅｄｉｃａｌ社製）等を採用してもよい。なお、上記ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｌｕ又はＹを示し、Ｒｅはランタニド族元素を示し、Ｍはアルカリ土類金属元素を示し、ｘは０．５〜１．５の数を示す。

【0098】

なお、量子ドットは、例えば有機系色素や蛍光蛋白質等に比べて輝度が高くかつ光源から照射される光による退色が起こりにくい。したがって、有機系色素や蛍光蛋白質等の蛍光物質は長波長の光よりも短波長の光により退色が起こりやすいが、そのように短波長の光を蛍光物質に照射する場合であっても、蛍光物質として量子ドットを使用することで、短波長の光による退色が起こりにくく、微量の被検物質の検出や長時間に亘る被検物質の観察に有利である。そのため、本発明において、蛍光物質は、量子ドットが好ましい。

【0099】

（７）第１〜第３実施形態では、光源１１が、ＬＥＤ等の半導体発光素子から構成される例について説明したが、光源１１の種類はこれに限定されるものではない。例えば、光源１１として放電ランプ（例えばＨＩＤランプ等）等から構成されるものであってもよい。

【0100】

（８）更に、第１〜第３実施形態では、量子ドット４１０の修飾物質４１４として、グルタチオン等のペプチド１種類から構成される例について説明したが、修飾物質４１４は、１種類の有機物質のみからなるものに限定されるものではない。例えば、修飾物質４１４が、ペプチドと、当該ペプチドに結合した抗体或いはレセプタに対するリガンドとから構成されるものであってもよい。

【0101】

（９）第３実施形態の光検出器１０６は、蛍光物質から発せられる光の一部を透過するフィルタとして吸収フィルタを備えていたが、吸収フィルタではなく、干渉フィルタであってもよい。第３実施形態の光検出器１０６は、カラーフィルタ１１９として、赤色、緑色、青色の３色のフィルタを備えていたが、シアン、マゼンダ、黄色の３色のフィルタを備えていてもよい。光検出器１０６は、カラーフィルタ１１９を備えないものであってもよい。例えば、光検出器１０６として、色による吸収の深さの違いを利用して複数色を識別して検出する積層型のイメージセンサ、光電変換膜を積層した有機膜イメージセンサ、又はディフレクタ等の分光部を備えた分光型イメージセンサ等を用いることができる。

【実施例】

【0102】

以下、実施例等により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

【0103】

＜実施例１＞
（ＣＭＯＳイメージセンサ上への蛍光物質の固定）
第１実施形態の検出器６を構成するモノクロＣＭＯＳイメージセンサに予め備えられているカバーガラスを取り外し、２次元アレイ状に配置されたマイクロレンズアレイ上に、蛍光物質として１μＭの量子ドットを含む試料と、リファレンス試料としてTBS-Tを滴下した。その後、そのＣＭＯＳイメージセンサを５０℃の環境に１０分放置することにより、試料を乾燥させた。なお、ＣＭＯＳイメージセンサの感度特性は図３に示されたとおりである。なお、モノクロＣＭＯＳイメージセンサには、アプティナイメージング社製のMT9M001を用いた。量子ドットには、ライフテクノロジー社製のQdot 705 ストレプトアビジンコンジュゲートQ10163MPを用いた。

【0104】

（励起光の照射）
その後、ＣＭＯＳイメージセンサの上部から光拡散部材（Diffuser）を介して励起光を照射した。それぞれの励起光強度は、ＣＭＯＳイメージセンサの画素値が飽和しない範囲での最大強度とした。
比較例１では、青色ＬＥＤを有する光源を用いて、ピーク波長が４７０ｎｍの光を照射した。
比較例２では、紫外ＬＥＤを有する光源を用いて、ピーク波長が３６５ｎｍの光を照射した。
本実施例では、深紫外ＬＥＤを有する光源を用いて、ピーク波長が２７０ｎｍの光を照射した。

【0105】

（実験結果）
図１６（ａ−１）は、比較例１で得られる画像、図１６（ｂ−１）は、比較例２で得られる画像、図１６（ｃ−１）は、実施例で得られる画像である。図１６（ａ−２）は、図１６（ａ−１）のＡ−Ａ線における強度プロファイルを示し、図１６（ｂ−２）は、図１６（ｂ−１）のＡ−Ａ線における強度プロファイルを示し、図１６（ｃ−２）は、図１６（ｃ−１）のＡ−Ａ線における強度プロファイルを示す。図１６（ａ−２）（ｂ−２）（ｃ−２）のグラフにおいてはＡ−Ａ線上の位置をＸ座標と示している。

【0106】

図１６（ａ−１）および図１６（ａ−２）に示すように、比較例１の場合、画像中において、リファレンスとしてTBS-Tを添加した領域（以下、領域Ｒｅｆという）の検出強度および量子ドットを添加した領域（以下、領域Ｓ２５）の検出強度が、画像中の他の領域の検出強度に比べて低い。これは、青色ＬＥＤを用いた光源から出射される光のピーク波長（４７０ｎｍ）が、ＣＭＯＳイメージセンサの感度が比較的高い波長帯域内に存在するため、ＣＭＯＳイメージセンサから出力される検出信号のバックグラウンドレベルが高くなっているためと考えられる。

【0107】

図１６（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、比較例２の場合、領域Ｓ２５における検出感度は、領域Ｓ２５および領域Ｒｅｆを除く画像内の領域における検出感度に比べて高い。領域Ｒｅｆにおける検出感度は、領域Ｓ２５および領域Ｒｅｆを除く画像内の領域における検出感度に比べてやや低い。これは、ＣＭＯＳイメージセンサは、ピーク波長が４７０ｎｍである比較例１の光に比べて、ピーク波長が３６５ｎｍの比較例２の光に対する感度が低いため、比較例１に比べてＣＭＯＳイメージセンサから出力される検出信号のバックグラウンドレベルが低下しているからと考えられる。比較例２の場合も、検出信号のバックグラウンドレベルは、領域Ｓ２５における検出強度の８０％程度であり、検出信号におけるＳ／Ｎ比が十分に高いとはいえない。

【0108】

一方、図１６（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すように、実施例１の場合、領域Ｓ２５における検出感度が、領域Ｓ２５および領域Ｒｅｆを除く画像内の領域における検出感度に比べて極めて高くなっている。領域Ｒｅｆにおける検出感度は、バックグラウンドレベルと同程度になっており、領域Ｓ２５における検出感度に比べて極めて低くなっている。これは、ＣＭＯＳイメージセンサは、２７０ｎｍの波長に対する感度が略ゼロであるため、バックグラウンドレベルの上昇が抑制されているからと考えられる。実施例１の場合、検出信号のバックグラウンドレベルは、領域Ｓ２５における検出強度の４％程度であり、十分に高いＳ／Ｎ比を得ることができている。

【0109】

これらの結果から、蛍光物質に照射する光のピーク波長を、ＣＭＯＳイメージセンサの感度が実質的にない２７０ｎｍの波長とし、蛍光物質から発せられる蛍光の波長を、ＣＭＯＳイメージセンサの感度が十分ある７０５ｎｍの波長とすることで、ＣＭＯＳイメージセンサから出力される検出信号のバックグラウンドレベルの上昇を抑制し、蛍光の検出信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができることが分かる。

【0110】

＜実施例２＞
図１０に示す光検出器１０６であるカラーＣＭＯＳイメージセンサのカバー部材１２１上に、蛍光物質として以下に示す１μＭの量子ドットとリファレンスとを各０．５μＬ滴下し、５０℃で１０分加熱して乾燥させた。実施例２として、ＬＥＤ光源からピーク波長２７０ｎｍの深紫外光を照射することで蛍光像を得た。比較例として、光源からピーク波長４０５ｎｍの紫外光を照射することで明視野像を得た。

【0111】

カラーＣＭＯＳイメージセンサには、アプティナイメージング社製のMT9M001C12STCを用いた。

【0112】

リファレンスには以下の（１）を用い、量子ドットには以下の（２）〜（６）を用いた。
（１）TBS
（２）Qdot 525 ストレプトアビジンコンジュゲート Ex. 425nm / Em. 525nm （Q10141MP, ライフテクノロジー社製）
（３）Qdot 585 ストレプトアビジンコンジュゲートEx. 425nm / Em. 585nm （Q10111MP, ライフテクノロジー社製）
（４）Qdot 625 ストレプトアビジンコンジュゲートEx. 425nm / Em. 625nm （A10196, ライフテクノロジー社製）
（５）Qdot 705 ストレプトアビジンコンジュゲートEx. 425nm / Em. 705nm （Q10161MP, ライフテクノロジー社製）
（６）Qdot 800 ストレプトアビジンコンジュゲートEx. 425nm / Em. 800nm （Q10173MP, ライフテクノロジー社製）

【0113】

図１７に実施例２の結果を示し、図１８に比較例の結果を示す。図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、それぞれ蛍光像及び明視野像の画像を示している。それぞれ画像上の１〜６の丸付き数字と波長の値とは、上記（１）のリファレンス及び（２）〜（６）の量子ドットに対応している。図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）は、それぞれ図１７（ａ）及び図１８（ａ）の画像上に点線で示されるＸ（１）軸上の強度プロファイルを示す。図１７（ｃ）及び図１８（ｃ）は、図１７（ａ）及び図１８（ａ）の画像上に点線で示されるＸ（２）軸上の強度プロファイルを示す。

【0114】

図１８に示す比較例では、上記（１）のリファレンス及び上記（２）〜（６）の量子ドットのいずれにおいても青色の検出強度が高くなり、さらのその周囲においても青色の検出感度が高くなった。これは、図１２に示すように、紫外光のピーク波長４０５ｎｍが、光検出器１０６の青色の分光感度に重複するため、光検出器１０６から出力される検出信号のバックグラウンドレベルが高くなったためと考えられる。一方、リファレンス及び量子ドットの領域では赤色、緑色、及び青色の検出強度が、その周囲の検出強度よりも低くなった。これにより、リファレンス及び量子ドットの明視野像を確認することができた。

【0115】

図１７に示す実施例２では、量子ドット（２）〜（６）から発せられた蛍光が、波長に応じた色で検出され、量子ドットの周囲の検出強度は極めて低くなった。また、蛍光を発しないリファレンス（１）はほとんど検出されなかった。したがって、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比が向上し、高い検出感度で蛍光物質を検出することができた。また、第３実施形態の光検出器１０６を用いれば、光源の波長を変えることによって明視野像と複数色の蛍光像との双方を取得することができた。

【0116】

＜実施例３＞
以下の（２）〜（５）に示す蛍光物質としての蛍光ビーズと、以下の（１）に示す非蛍光ビーズとを、それぞれ１０μＬずつ混釈して５０μＬの溶液とし、これを図１０に示す光検出器１０６であるカラーＣＭＯＳイメージセンサのカバー部材１２１上に、滴下して５０℃で３０分加熱して乾燥固定した。実施例３として、光源からピーク波長２７０ｎｍの深紫外光を照射することで蛍光像を得た。比較例として、光源からピーク波長４０５ｎｍの紫外光を照射することで明視野像を得た。

【0117】

非蛍光ビーズには以下の（１）を用い、蛍光ビーズには以下の（２）〜（５）を用いた。
（１）15μm ポリスチレン非蛍光ビーズ（18328, ポリサイエンス社製）
（２）15μm ポリスチレン蛍光ビーズ Ex. 365nm / Em. 415nm（F-8837、ライフテクノロジー社製）
（３）15μm ポリスチレン蛍光ビーズ Ex. 505nm / Em. 515nm（F-8844、ライフテクノロジー社製）
（４）15μm ポリスチレン蛍光ビーズ Ex. 540nm / Em. 560nm（F-8841、ライフテクノロジー社製）
（５）15μm ポリスチレン蛍光ビーズ Ex. 580nm / Em. 605nm（F-8842、ライフテクノロジー社製）

【0118】

図１９（ａ）に比較例の結果を示し、図１９（ｂ）に実施例３の結果を示す。図１９（ａ−１）及び（ｂ−１）は、それぞれ明視野像及び蛍光像の全体画像を示し、図１９（ａ−２）及び（ｂ−２）は、図１９（ａ−１）及び（ｂ−１）の一部を拡大した像を示す。図１９（ｂ−２）の画像上の１〜５の数字は、上記（１）の非蛍光ビーズ及び上記（２）〜（５）の蛍光ビーズに対応している。また、図１９（ｂ−２）の画像上の非蛍光ビーズ（１）及び蛍光ビーズ（２）〜（５）を横断する点線上の強度プロファイルを、図２０に示す。なお、図２０において、図１９（ｂ−２）の点線上の位置をＸ座標としている。

【0119】

図１９（ａ）に示すように、ピーク波長λｐｅａｋが４０５ｎｍの紫外光を照射することによって、光検出器１０６により非蛍光ビーズ（１）及び蛍光ビーズ（２）〜（５）の明視野像を得ることができた。図１９（ｂ）に示すように、ピーク波長λｐｅａｋが２７０ｎｍの深紫外光を照射することによって光検出器１０６により蛍光ビーズ（２）〜（５）の蛍光像を得ることができた。図２０に示すように、光検出器１０６は、蛍光ビーズ（２）〜（５）から発せられた蛍光が、波長に応じた色で検出され、蛍光ビーズの周囲の検出強度は極めて低くなった。したがって、蛍光の検出信号のＳ／Ｎ比が向上し、高い検出感度で蛍光物質を検出することができた。また、第３実施形態の光検出器１０６を用いれば、光源の波長を変えることによって、明視野像と複数色の蛍光像との双方を取得することができた。

【0120】

＜実施例４＞
図２１に示すように、ストレプトアビジン結合蛍光磁性粒子３２０に捕捉されたビオチン結合一次抗体３２１と抗原３３１とを結合させ、さらに酵素３４１１で標識された二次抗体３４１を抗原３３１に結合させた複合体を生成し、この複合体を蛍光基質溶液中に懸濁した溶液を作製した。蛍光基質と酵素３４１１との反応により蛍光物質が生成される。具体的には、自動前処理装置を用いて、抗原捕捉用抗体溶液（HISCL（登録商標）-2000i用R1試薬、シスメックス株式会社製）５０μＬと、０ＩＵ／ｍＬ又は２５００ＩＵ／ｍＬのリコンビナントＨＢｓ抗原（HISCL HBsAg、シスメックス株式会社製）２０μＬを４２℃で３分間反応させた。磁性ビーズ懸濁液（HISCL-2000i用R2試薬、シスメックス株式会社製）３０μＬを添加し、４２℃で３分間反応させたのち、磁気分離を行った。この反応により、図２０の（Ｉ）に示すように、抗原捕捉用抗体が磁性ビーズに捕捉された。

【0121】

その後、洗浄液３００μＬの分注と磁気分離の組合せ洗浄を計２回実施した。ALP標識抗体溶液（HISCL-2000i用R3試薬、シスメックス株式会社製）１００μＬを添加し、４２℃で３分間反応させた後、磁気分離を行った。これにより、図２０の（II）に示すように、抗原に酵素標識二次抗体が結合した。その後、洗浄液３００μＬの分注と磁気分離との組合せ洗浄を計３回実施した。さらに、洗浄液１５０μＬの分注と磁気分離の組合せ洗浄を行った。その後、分散液（HISCL-2000i用R4試薬、シスメックス株式会社製）５０μＬを添加し、混合撹拌した。さらにＡＬＰ用蛍光基質であるＡｔｔｏＰｈｏｓ（登録商標）溶液（S1000、プロメガ株式会社製）２０μＬを添加し、混合撹拌した。

【0122】

ネガティブコントロールとして０ＩＵ／ｍＬのリコンビナントＨＢｓ抗原を反応させた混合溶液と、ポジティブコントロールとして２５００ＩＵ／ｍＬのリコンビナントＨＢｓ抗原を反応させた混合溶液とを、図１０に示す光検出器１０６であるカラーＣＭＯＳイメージセンサ上にそれぞれ２μＬずつ滴下した。そして、ＬＥＤ光源によりピーク波長２７０ｎｍの深紫外光を照射することにより蛍光像を取得した。その蛍光像を図２２に示す。また、図２２の蛍光像におけるＸ軸上の強度プロファイル（画素値）を図２３に示す。

【0123】

図２２及び図２３に示すように、ネガティブコントロールの蛍光像では、蛍光物質の量が少ないため、全体的に検出強度の低い画像となった。これに対してポジティブコントロールは、酵素標識と蛍光基質との反応で生成された蛍光物質を多く含むため、検出強度が高く、しかも波長に応じた色を識別したカラー画像が得られた。

【符号の説明】

【0124】

１ 被検物質検出装置
１ａ 第１ユニット
１ｂ 第２ユニット
２ 信号変換装置
３ 画像処理装置
３ａ 表示部
６ 光検出器
１１ 光源
１２ 光拡散部材
１３ 被検物質保持部
１３ａ 基材
１４ 第１保護層
１５ 第２保護層
１６ 受光部
１７ ハウジング
１７ａ 窓部
１７ｂ 信号線導出孔
１８ ブッシング
２１ 捕捉物質
３１ 被検物質
４１，２４１ 結合物質
１０６ 光検出器
１１６ 受光部
１１９ カラーフィルタ
１６１ 光電変換素子
１６２ 支持基板
１６２ａ 樹脂部
１６４ ワイヤ
２４２ 蛍光基質
２４３ 蛍光物質
３３１ 抗原
４１０ 量子ドット
４１１ コア
４１２ シェル
４１３ 有機層
４１４ 修飾物質
２４１１ 酵素
３４１１ 酵素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】