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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126779
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】被験物質検出装置及び被験物質の検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 33/543 20060101AFI20240912BHJP
【ＦＩ】
G01N33/543 595
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023035408
(22)【出願日】2023-03-08
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＴＷＥＥＮ
(71)【出願人】
【識別番号】594164542
【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐竹 皓宇
(57)【要約】
【課題】少ない撮影枚数で粒子の基板に対する結合状態を判別し、被験物質を検出すること。
【解決手段】実施形態の被験物質検出装置は、被験物質に対して結合性を有する捕捉体が固定された基板と、前記基板上で、前記被験物質に対して結合性を有する粒子と、前記被験物質とを反応させた後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する外力付与部と、前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する決定部と、前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子とを区別する判定部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の被験物質検出装置は、被験物質に対して結合性を有する捕捉体が固定された基板と、前記基板上で、前記被験物質に対して結合性を有する粒子と、前記被験物質とを反応させた後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する外力付与部と、前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する決定部と、前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子とを区別する判定部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被験物質に対して結合性を有する捕捉体が固定された基板と、
前記基板上で、前記被験物質に対して結合性を有する粒子と、前記被験物質とを反応させた後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する外力付与部と、
前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する決定部と、
前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子とを区別する判定部と、
を備える、被験物質検出装置。
前記基板上で、前記被験物質に対して結合性を有する粒子と、前記被験物質とを反応させた後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する外力付与部と、
前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する決定部と、
前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子とを区別する判定部と、
を備える、被験物質検出装置。
【請求項2】
前記捕捉体が、前記被験物質に対して結合性を有する抗体と、前記抗体を前記基板に固定するリンカーとを含む、請求項１に記載の被験物質検出装置。
【請求項3】
前記粒子が、前記被験物質に対して結合性を有する抗体が固定された粒子である、請求項１又は２に記載の被験物質検出装置。
【請求項4】
前記外力付与部が、水平面内における少なくとも一方向の外力を付与する、請求項１又は２に記載の被験物質検出装置。
【請求項5】
前記外力付与部が、鉛直下方向の外力と、鉛直上方向の外力とを付与する、請求項１又は２に記載の被験物質検出装置。
【請求項6】
前記基板に対して、全反射角度で励起レーザーを照射する光源をさらに備える、請求項５に記載の被験物質検出装置。
【請求項7】
被験物質に対して結合性を有する捕捉体が固定された基板上で、前記被験物質に対して結合性を有する粒子と、前記被験物質と、を反応させる第１工程と、
前記第１工程後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する第２工程と、
前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する第３工程と、
撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する第４工程と、
前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子と、を区別する第５工程と、
を含む、被験物質の検出方法。
前記第１工程後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する第２工程と、
前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する第３工程と、
撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する第４工程と、
前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子と、を区別する第５工程と、
を含む、被験物質の検出方法。
【請求項8】
前記捕捉体が、前記被験物質に対して結合性を有する抗体と、前記抗体を前記基板に固定するリンカーとを含む、請求項７に記載の被験物質の検出方法。
【請求項9】
前記粒子が、前記被験物質に対して結合性を有する抗体が固定された粒子である、請求項７又は８に記載の被験物質の検出方法。
【請求項10】
前記第２工程が、水平面内における少なくとも一方向の外力を付与することを含み、
前記第３工程が、前記水平面内における一方向の外力が付与された前記粒子を撮像すること、を含む、
請求項７又は８に記載の被験物質の検出方法。
前記第３工程が、前記水平面内における一方向の外力が付与された前記粒子を撮像すること、を含む、
請求項７又は８に記載の被験物質の検出方法。
【請求項11】
前記第２工程が、鉛直下方向の外力を付与することと、鉛直上方向の外力を付与することとを含み、
前記第３工程が、前記基板に対して、全反射角度で励起レーザーを照射してエバネッセント波を発生させること、前記鉛直下方向の外力を付与された前記粒子の散乱光画像を撮像することと、前記鉛直上方向の外力が付与された前記粒子の散乱光画像を撮像することと、を含む、
請求項７又は８に記載の被験物質の検出方法。
前記第３工程が、前記基板に対して、全反射角度で励起レーザーを照射してエバネッセント波を発生させること、前記鉛直下方向の外力を付与された前記粒子の散乱光画像を撮像することと、前記鉛直上方向の外力が付与された前記粒子の散乱光画像を撮像することと、を含む、
請求項７又は８に記載の被験物質の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、被験物質検出装置及び被験物質の検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
試料中の被験物質を検出する方法として、抗体等の被験物質に特異的に結合する物質を用いた検出技術が知られている。このような検出技術では、通常、固相に固定化された物質と、固相に固定化されていない物質とを分離する（Ｂ／Ｆ分離）必要がある。
【0003】
一方、Ｂ／Ｆ分離を行わずに、被験物質を検出する技術として、被験物質に特異的に結合させた粒子のブラウン運動を測定する方法が知られている。このような方法では、液中で、基板－捕捉体－被験物質－粒子の複合体を形成させ、粒子のブラウン運動による挙動を検出する。粒子が基板に結合していない場合（Ｎｏ Ｔｒａp）、粒子のブラウン運動は制限を受けないため大きくなる。粒子が被験物質を介さずに非特異的に基板に吸着している場合（Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）、粒子のブラウン運動は制限されてほぼ静止状態となる。粒子が被験物質を介して結合している場合（Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）、粒子のブラウン運動はその中間値となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－０２７０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の方法では、粒子のブラウン運動を測定する必要がある。粒子のブラウン運動を測定するためには、各時間における粒子のｘｙ座標情報からの移動距離、平均二乗変位等を求める必要がある。そのため、粒子の結合状態を判定するには、粒子座標情報を示す画像を経時的に多数用意する必要があり、撮影枚数の増加を引き起こす。
【0006】
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題は、少ない撮影枚数で粒子の基板に対する結合状態を判別し、被験物質を検出することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の被験物質検出装置は、基板と、外力付与部と、撮像部と、決定部と、判定部と、を備える。基板には、被験物質に対して結合性を有する捕捉体が固定されている。外力付与部は、前記基板上で、前記被験物質に対して結合性を有する粒子と、前記被験物質とを反応させた後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する。撮像部は、前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する。決定部は、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する。判定部は、前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子とを区別する。
【0008】
実施形態の被験物質の検出方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程と、第５工程とを含む。第１工程では、被験物質に対して結合性を有する捕捉体が固定された基板上で、前記被験物質に対して結合性を有する粒子と、前記被験物質と、を反応させる。第２工程では、前記第１工程後に、前記基板上の前記粒子に対して、外力を付与する。第３工程では、前記外力が付与された状態で、前記基板上の前記粒子を撮像する。第４工程では、撮像された画像に基づいて、前記外力の付与による前記粒子の移動範囲を決定する。第５工程では、前記移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子と、を区別する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態の被験物質検出装置の構成の一例を示す図。
【図2】第１実施形態の被験物質検出装置における測定装置の構成の一例を示す模式図。
【図3】第１実施形態の被験物質検出装置において、基板上の粒子に対して、鉛直下方向の外力を付与したときの粒子の挙動パターンを示す模式図。
【図4】第１実施形態の被験物質検出装置において、基板上の粒子に対して、水平面内におけるＰ１方向の外力を付与したときの粒子の挙動パターンを示す模式図。
【図5】第１実施形態の被験物質検出装置において、基板上の粒子に対して、水平面内におけるＰ２方向の外力を付与したときの粒子の挙動パターンを示す模式図。
【図6】第１実施形態の被験物質検出装置において、基板上の粒子に対して、水平面内における方向の外力を付与したときの粒子の移動可能範囲を示す模式図。
【図7】第１実施形態の被験物質検出装置における測定装置の動作フローの一例を示すフローチャート。
【図8】第１実施形態の被験物質検出装置における処理回路の処理フローの一例を示すフローチャート。
【図9】第２実施形態の被験物質検出装置において、基板上の粒子に対して、鉛直下方向の外力を付与したときの粒子の挙動パターンを示す模式図。
【図10】第２実施形態の被験物質検出装置において、基板上の粒子に対して、鉛直上方向の外力を付与したときの粒子の挙動パターンを示す模式図。
【図11】第２実施形態の被験物質検出装置における測定装置の動作フローの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら、実施形態の被験物質検出装置及び被験物質の検出方法について説明する。図面中、同一又は相当部分には同一又は対応する符号を付し、重複する説明は省略する。各図における寸法比は、説明のため誇張している部分があり、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。
【0011】
＜被験物質検出装置＞
（第１実施形態）
第1実施形態の被験物質検出装置は、試料中の被験物質を検出するために使用される。第１実施形態の被験物質検出装置では、基板上に存在する粒子に対し、鉛直下方向の外力を付与して基準位置を設定した後、水平面内における一方向に外力を付与する。水平方向の外力を付与したときの基準位置からの粒子の移動範囲により、基板に対する粒子の結合状態が判定される。実施形態の被験物質検出装置では、粒子のブラウン運動を観察する場合と比較して、粒子画像の撮影枚数を大幅に減らすことができる。
（第１実施形態）
第1実施形態の被験物質検出装置は、試料中の被験物質を検出するために使用される。第１実施形態の被験物質検出装置では、基板上に存在する粒子に対し、鉛直下方向の外力を付与して基準位置を設定した後、水平面内における一方向に外力を付与する。水平方向の外力を付与したときの基準位置からの粒子の移動範囲により、基板に対する粒子の結合状態が判定される。実施形態の被験物質検出装置では、粒子のブラウン運動を観察する場合と比較して、粒子画像の撮影枚数を大幅に減らすことができる。
【0012】
被検物質は、検出の対象となる物質であり、特に限定されない。被験物質としては、例えば、ペプチド、タンパク質（抗体、酵素、ホルモン、サイトカイン等）、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ等）、糖類（単糖、二糖、オリゴ糖、多糖等）、生理活性物質（ビタミン、補酵素等）、ベシクル（エクソソーム等の細胞外小胞、リポソーム等）、細菌、細胞、ウイルス、ハプテン、薬物、薬物代謝物等が挙げられるが、これらに限定されない。
【0013】
被験物質の検出に用いられる試料は、特に限定されない。試料としては、例えば、体液（血液、血清、血漿、リンパ、唾液、尿、髄液、鼻水、涙、羊水、組織液）、細胞抽出液、環境試料（河川水、海水、湖水、地下水、土壌抽出液、排水）等が挙げられる。試料は、液体試料として調製されて、本実施形態の被験物質検出装置に用いられる。
【0014】
［被験物質検出装置の構成］
図１は、第１実施形態の被験物質検出装置１００の構成の一例を示す図である。被験物質検出装置１００は、測定装置１１０と、入力インターフェース１２０と、出力インターフェース１３０と、通信インターフェース１４０と、処理回路１５０と、メモリ１６０とを備える。
図１は、第１実施形態の被験物質検出装置１００の構成の一例を示す図である。被験物質検出装置１００は、測定装置１１０と、入力インターフェース１２０と、出力インターフェース１３０と、通信インターフェース１４０と、処理回路１５０と、メモリ１６０とを備える。
【0015】
図２は、測定装置１１０の構成の一例を示す模式図である。測定装置１１０は、例えば、基板１０と、外力付与機構２０と、撮像装置３０とを備えている。基板１０の一方の面（上面）には、捕捉体４０が固定化されている。測定装置１１０では、基板１０上において、捕捉体４０と、被験物質７０と、被験物質７０に対して結合性を有する粒子５０との反応が行われる。
【0016】
≪被検物質に結合性を有する粒子≫
粒子５０は、被験物質７０に対して結合性を有する粒子である。粒子５０には、被験物質７０に対して結合性を有する抗体（第１の抗体５１）が固定されており、これにより、被験物質７０に対する結合性が付与されている。
粒子５０は、被験物質７０に対して結合性を有する粒子である。粒子５０には、被験物質７０に対して結合性を有する抗体（第１の抗体５１）が固定されており、これにより、被験物質７０に対する結合性が付与されている。
【0017】
「被験物質に対して結合性を有する」とは、被験物質に対して、特異的結合活性を有することを意味する。「特異的結合性を有する」とは、特定の物質に対して高い結合親和性を有するが、他の物質に対しては、極めて低い結合親和性しか有さないことを意味する。
【0018】
「抗体」とは、抗原結合活性を有する免疫グロブリンを意味する。抗体は、抗原結合活性を有していれば、インタクトな抗体である必要はなく、抗原結合断片であってもよい。本明細書において、「抗体」という用語は、抗原結合断片を包含する。「抗原結合断片」とは、抗体の一部を含むポリペプチドであって、元の抗体の抗原結合性を維持しているポリペプチドである。抗原結合断片は、元の抗体の６つの相補性決定領域（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｉｔｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎ：ＣＤＲ）を全て含むものが好ましい。すなわち、重鎖可変領域のＣＤＲ１、ＣＤＲ２、ＣＤＲ３、並びに軽鎖可変領域のＣＤＲ１、ＣＤＲ２、ＣＤＲ３を全て含むことが好ましい。抗原結合断片としては、例えば、Ｆａｂ、Ｆａｂ’、Ｆ（ａｂ’）２、可変領域断片（Ｆｖ）、ジスルフィド結合Ｆｖ、一本鎖Ｆｖ（ｓｃＦｖ）、ｓｃ（Ｆｖ）２等が挙げられる。
【0019】
抗体は、いずれの生物に由来するものであってもよい。抗体が由来する生物としては、例えば、哺乳類（ヒト、マウス、ラット、ウサギ、ウマ、ウシ、ブタ、サル、イヌ等）、鳥類（ニワトリ、ダチョウ）等が挙げられるが、これらに限定されない。抗体は、免疫グロブリンのいずれのクラス及びサブクラスであってもよい。抗体は、モノクローナル抗体であってもよく、ポリクローナル抗体であってもよいが、モノクローナル抗体が好ましい。抗体は、免疫法、ハイブリドーマ法、ファージディスプレイ法等の公知の方法により作製することができる。
【0020】
粒子５０は、例えば、磁性粒子である。この場合、粒子５０は、磁石により、外力を付与することができる。粒子５０の材質としては、例えば、鉄、コバルト、亜鉛、ニッケル、これらの酸化物及び合金等が挙げられる。粒子５０の具体例としては、磁性ビーズが挙げられる。
【0021】
粒子５０の形状は、特に制限されないが、例えば、球体、直方体、立方体、三角錐等、又はこれらに近い形状が挙げられる。
【0022】
粒子５０の平均粒子径は、外力の付与により移動させる観点から、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは７００ｎｍ以下である。粒子５０の平均粒子径は、顕微鏡等で拡大することにより粒子を可視化可能であるという観点等から、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上である。粒子５０の平均粒子径は、好ましくは１ｎｍ～１μｍ、より好ましくは１０ｎｍ～１μｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ～１μｍ、よりさらに好ましくは５０ｎｍ～７００ｎｍである。粒子５０の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法による粒度分布測定装置により測定される体積基準のメジアン径である。このような粒度分布測定装置としては、日機装株式会社製「マイクロトラックＭＴ３０００ＩＩ」等が挙げられる。
【0023】
粒子５０に第１の抗体５１を固定する方法は、特に限定されない。固定方法としては、ビオチン－アビジン結合を利用する方法、官能基間の化学結合を利用する方法、物理的吸着を利用する方法等が挙げられる。化学結合を利用する方法としては、例えば、第１の抗体５１が有する官能基（カルボキシ基、アミノ基、チオール基等）と反応性を有する官能基により粒子５０の表面を修飾し、両者を反応させる方法が挙げられる。結合反応を行う官能基の組合せとしては、チオール基とマレイミド基、チオール基とビニル基、ヒドロキシ基とカルボキシ基、ヒドロキシ基とアミノ基、スクシンイミド基とアミノ基等が挙げられる。粒子５０の表面をカルボキシ基修飾し、活性エステル化剤で活性化させた後、第１の抗体５１が有するアミノ基と結合させてもよい。活性エステル化剤としては、例えば、Ｎ－ヒドロキシスルホスクシンイミド等が挙げられる。官能基間の反応が縮合反応である場合、縮合剤を用いてもよい。縮合剤としては、カルボジイミド系縮合剤等が挙げられる。
【0024】
粒子に、被験物質に対する結合性を付与する物質は、抗体でなくてもよい。被験物質に対して結合性を有する物質（「被験物質に対する特異的結合物質」ともいう）であれば、粒子に固定することで、粒子に、被験物質に対する結合性を付与することができる。被験物質に対する特異的結合物質は、被験物質の種類に応じて、選択することができる。被験物質と特異的結合物質との組合せとしては、例えば、ペプチドと抗体；タンパク質と抗体；核酸の部分配列と、当該部分配列に相補的な配列を含む核酸；リガンドとその受容体；酵素とその基質；酵素とその阻害剤；酵素とその補因子；糖鎖とレクチン；ペプチドとアプタマー；タンパク質とアプタマー；核酸とアプタマー；核酸の転写制御配列部分とその転写制御因子；化合物とその化合物に結合性を有する高分子化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
【0025】
粒子は、磁性粒子でなくてもよい。この場合、粒子の材質としては、例えば、金、銀、銅、アルミ、マンガン、チタン、これらの酸化物等の金属製粒子；ポリスチレン、ラテックス等の樹脂製粒子；シリカ粒子等が挙げられる。具体例としては、金属ビーズ、樹脂ビーズ、シリカビーズ等が挙げられる。粒子が磁性粒子でない場合、外力は、クーロン力、流体力等により付与することができる。
【0026】
粒子は、標識物質で標識されていてもよい。標識物質としては、例えば、蛍光物質（フルオレセイン、ローダミン、テキサスレッド、テトラメチルローダミン、カルボキシローダミン、フィコエリスリン、６－ＦＡＭ（商標）、Ｃｙ（登録商標）３、Ｃｙ（登録商標）５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ（登録商標）のシリーズ等）、酵素（例えば、β－ガラクトシダーゼ、アルカリホスファターゼ、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、ポリフェノールオキシダーゼ等）等が挙げられる。標識物質を用いる場合、蛍光物質が好ましい。蛍光物質で標識された粒子は、蛍光顕微鏡で観察することができる。
【0027】
≪基板≫
基板１０の一方の面（例えば、上面）には、捕捉体４０が固定されている。基板１０の材質は、捕捉体４０を固定化能なものであれば、特に限定されない。基板１０の材質としては、例えば、ポリスチレン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂；ガラス等が挙げられる。基板１０は、透明性のある材質で構成されることが好ましい。
基板１０の一方の面（例えば、上面）には、捕捉体４０が固定されている。基板１０の材質は、捕捉体４０を固定化能なものであれば、特に限定されない。基板１０の材質としては、例えば、ポリスチレン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂；ガラス等が挙げられる。基板１０は、透明性のある材質で構成されることが好ましい。
【0028】
基板１０の捕捉体４０が固定された面には、１個の粒子５０を収容可能なチャンバ１１が複数形成されている。チャンバ１１の形状は、被験物質、粒子、及び捕捉体が相互に接触する場を保持できる状態である限り、特に限定されない。チャンバ１１の形状としては、例えば、円筒状、半球状、多角柱状、管状等が挙げられる。
【0029】
チャンバ１１の深さ（高さ）は、好ましくは粒子５０の粒子径の５倍以下である。チャンバ１１の深さは、例えば、１０μｍ以下が挙げられ、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。チャンバ１１の深さの下限値としては、例えば、０．２μｍ以上、０．４μｍ以上、０．６μｍ以上、又は０．８μｍが挙げられる。
【0030】
チャンバ１１の開口面積は、粒子５０が収容可能な大きさであればよく、粒子５０の大きさに応じて適宜設定可能である。チャンバ１１の開口部の幅は、例えば、粒子５０の直径の１．０５～５倍程度とすることができる。チャンバ１１の開口部の幅の具体例としては、例えば、２０ｍｍ以下、１ｍｍ以下、５０μｍ以下、１０μｍ以下、５μｍ以下が挙げられる。チャンバ１１の開口部の幅の下限値の具体例としては、例えば、０．５μｍ以上、１μｍ以上、又は２μｍ以上が挙げられる。
【0031】
チャンバは、複数の粒子を収容可能であってもよい。この場合、チャンバの容量としては、例えば、５０～１０００μＬ、５０～８００μＬ、５０～５００μＬ、５０～４００μＬ等が挙げられる。例えば、９６穴マイクロウェルプレート等のマイクロウェルプレートを基板とし、ウェルをチャンバとして用いてもよい。あるいは、基板上に液体を保持可能であれば、基板の表面にチャンバが存在しなくてもよい。
【0032】
≪捕捉体≫
捕捉体４０は、被験物質に結合性を有し、基板１０に固定されている。捕捉体４０は、チャンバ１１の底面に固定されてもよく、側面に固定されてもよい。捕捉体４０は、基板１０上に存在する被験物質７０を捕捉し、被験物質７０を基板１０に固定する。
捕捉体４０は、被験物質に結合性を有し、基板１０に固定されている。捕捉体４０は、チャンバ１１の底面に固定されてもよく、側面に固定されてもよい。捕捉体４０は、基板１０上に存在する被験物質７０を捕捉し、被験物質７０を基板１０に固定する。
【0033】
捕捉体４０は、抗体４１（第２の抗体）とリンカー４２とから構成されている。リンカー４２は、抗体４１を基板１０に固定するものである。
【0034】
第２の抗体４１は、被験物質に対して結合性を有する抗体である。第２の抗体４１は、被験物質７０に対して結合性を有すれば、第１の抗体５１と同じ抗体でもよく、異なる抗体でもよい。第２の抗体４１は、例えば、被験物質７０に対して、第１の抗体５１とは異なるエピトープで結合する抗体であってもよい。
【0035】
第２の抗体４１は、リンカー４２を介して、基板１０に固定されている。第２の抗体４１が、リンカー４２を介して基板１０に固定されることで、捕捉体４０に対する粒子５０の結合状態が判別しやすくなる。
【0036】
リンカー４２としては、例えば、高分子化合物が挙げられる。高分子化合物としては、合成高分子化合物、核酸、脂質等が挙げられる。合成高分子化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール等が挙げられる。核酸としては、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡとＲＮＡの混合体が挙げられる。核酸は、ＬＮＡ、ＰＮＡ等の人工核酸であってもよい。脂質としては、ＭＰＣ（２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン）ポリマー等のリン脂質ポリマーが挙げられる。
【0037】
リンカー４２の長さは、特に限定されず、チャンバ１１のサイズに応じて適宜設定することができる。リンカー４２の長さは、チャンバ１１の幅から粒子５０の粒子径を差し引いた長さ以下である。リンカー４２の長さの下限値は、１５ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上がより好ましく、５０ｎｍ以上がさらに好ましい。リンカー４２の長さの上限値は、チャンバ１１の幅の８／１０以下が好ましく、５／１０以下がより好ましく、２／１０以下がさらに好ましい。
【0038】
リンカー４２を、基板１０に固定する方法は、特に限定されない。固定方法としては、ビオチン－アビジン結合を利用する方法、官能基間の化学結合を利用する方法、物理的吸着を利用する方法等が挙げられる。化学結合を利用する方法としては、例えば、基板１０を特定の官能基により修飾し、リンカー４２に前記官能基と反応する官能基で標識し、両者を反応させる方法が挙げられる。結合反応を行う官能基の組合せとしては、上記と同様のものが挙げられる。
【0039】
第２の抗体４１とリンカー４２との結合は、公知の方法を用いて行うことができる。結合方法としては、例えば、ビオチン－アビジン結合を利用する方法、官能基間の化学結合を利用する方法が挙げられる。
【0040】
捕捉体は、抗体以外の特異的結合物質を含んでもよい。被験物質に対する特異的結合物質は、被験物質に応じて選択することができ、上記と同様のものが挙げられる。
【0041】
≪外力付与機構≫
外力付与機構２０は、基板１０に存在する粒子５０に対し、所定方向の外力を付与する。外力付与機構２０は、基板１０上の粒子５０に対し、水平面内における少なくとも１方向の外力を付与することができる。外力付与機構２０は、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直下方向の外力を付与できることが好ましい。本明細書において、「水平面」は、完全な水平面である必要はなく、水平面から若干ずれたものも含み得る。本明細書において、「鉛直下方向」は、完全な鉛直下方向である必要はなく、鉛直下方向から若干ずれたものも含み得る。
外力付与機構２０は、基板１０に存在する粒子５０に対し、所定方向の外力を付与する。外力付与機構２０は、基板１０上の粒子５０に対し、水平面内における少なくとも１方向の外力を付与することができる。外力付与機構２０は、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直下方向の外力を付与できることが好ましい。本明細書において、「水平面」は、完全な水平面である必要はなく、水平面から若干ずれたものも含み得る。本明細書において、「鉛直下方向」は、完全な鉛直下方向である必要はなく、鉛直下方向から若干ずれたものも含み得る。
【0042】
外力付与機構２０は、例えば、磁石２１、磁石２２、磁石２３を備える。磁石２１及び磁石２２は、基板１０の周囲に配置され、基板１０上の粒子５０に対し、水平面内における外力を付与する。磁石２３は、基板１０の下方に配置され、基板１０上の粒子に対し、鉛直下方向の外力を付与する。磁石２１、磁石２２、磁石２３は、例えば、電磁石である。磁石２３に通電すると、粒子５０に対して、鉛直下方向（Ｚ１方向）の外力が付与される。磁石２１に通電すると、粒子５０に対して、水平面内におけるＰ１方向の外力が付与される。磁石２２に通電すると、粒子５０に対して、水平面内におけるＰ２方向の外力が付与される。外力付与機構２０は、「外力付与部」の一例である。
【0043】
外力付与機構２０は、図示しないさらなる磁石を備えていてもよい。例えば、外力を付与する方向に応じて、磁石の数及び配置を設定することができる。磁石は、外力を付与する方向に応じて、移動させてもよい。
【0044】
磁石２１、磁石２２、磁石２３が永久磁石である場合、これらの永久磁石の移動、あるいは磁力を遮蔽する遮蔽板の移動等により、外力の方向を制御してもよい。
【0045】
粒子５０が、磁性粒子でない場合、外力付与機構は、クーロン力、流体力等を付与するものであってもよい。例えば、粒子５０が、電荷を帯びた帯電粒子である場合、基板１０の周囲に電極を配置し、通電することで、粒子に外力を付与することができる。例えば、チャンバをフローセルとし、ポンプ等によりチャンバ内の液体に流れを発生させることで、粒子に流体力による外力を付与することができる。
【0046】
≪撮像装置≫
撮像装置３０は、静止画の撮像が可能であれば、特に限定されない。撮像装置３０としては、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を備えたカメラが挙げられる。撮像装置３０は、顕微鏡の対物レンズ又は接眼レンズに接続されていてもよい。撮像装置３０は、「撮像部」の一例である。
撮像装置３０は、静止画の撮像が可能であれば、特に限定されない。撮像装置３０としては、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を備えたカメラが挙げられる。撮像装置３０は、顕微鏡の対物レンズ又は接眼レンズに接続されていてもよい。撮像装置３０は、「撮像部」の一例である。
【0047】
図１の被験物質検出装置１００の構成図の説明に戻る。入力インターフェース１２０は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１５０に出力する。入力インターフェース１２０は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパネルなどの物理的な操作部品を備える。入力インターフェース１２０は、例えば、マイク等の音声入力を受け付けるユーザインタフェースであってもよい。入力インターフェース１２０がタッチパネルである場合、入力インターフェース１２０は、ディスプレイ等の表示機能を兼ね備えるものであってよい。
【0048】
入力インターフェース１２０はマウスやキーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も、入力インターフェース１２０の例に含まれる。
【0049】
出力インターフェース１３０は、例えば、ディスプレイやスピーカ等を備える。ディスプレイは、各種情報を表示する。例えば、ディスプレイは、処理回路１５０によって出力された情報を画像として表示したり、ユーザからの各種の入力操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。例えば、ディスプレイは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等である。スピーカは、処理回路１５０によって出力された情報を音声として出力する。
【0050】
通信インターフェース１４０は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）や無線通信用のアンテナ等を含む。通信インターフェース１４０は、ケーブル等を介して接続された測定装置１１０と通信したり、通信ネットワークＮＷを介して外部装置と通信したりする。
【0051】
通信ネットワークＮＷは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味してよい。例えば、通信ネットワークＮＷは、ＬＡＮ（Local Area Network）や、ＷＡＮ（Wide AreaNetwork）、インターネットのほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワーク等を含む。
【0052】
外部装置は、例えば、ＬＡＮに接続されたコンピュータであってよい。つまり、外部装置は、被験物質検出装置１００が設置された検査機関内のコンピュータであってよい。このようなコンピュータは、ワークステーションとも呼ばれる。また、外部装置は、ＷＡＮやインターネットに接続されたクラウドサーバ等であってもよい。
【0053】
通信インターフェース１４０は、Ｗｉ－Ｆｉなどの無線によって測定装置１１０と通信してもよい。
【0054】
処理回路１５０は、例えば、外力付与制御機能１５１と、撮像制御機能１５２と、取得機能１５３と、移動範囲決定機能１５４と、判定機能１５５と、被験物質濃度決定機能１５６と、出力制御機能１５７と、を備える。処理回路１５０は、例えば、ハードウェアプロセッサ（コンピュータ）がメモリ１６０（記憶回路）に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。
【0055】
処理回路１５０におけるハードウェアプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ）等の回路（circuitry）を意味する。メモリ１６０にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは、回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。上記のプログラムは、予めメモリ１６０に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の非一時的記憶媒体に格納されており、非一時的記憶媒体が被験物質検出装置１００のドライブ装置（不図示）に装着されることで非一時的記憶媒体からメモリ１６０にインストールされてもよい。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。
【0056】
外力付与制御機能１５１は、外力付与機構２０を制御する。外力付与制御機能１５１及び外力付与機構２０は、「外力付与部」の一例である。
【0057】
撮像制御機能１５２は、撮像装置３０を制御する。撮像制御機能１５２及び撮像装置３０は、「撮像部」の一例である。
【0058】
取得機能１５３は、例えば、通信インターフェース１４０を介して、撮像装置３０により撮像された画像を取得する。
【0059】
移動範囲決定機能１５４は、取得機能１５３により取得された画像に基づいて、外力の付与による捕捉体４０の移動範囲を決定する。移動範囲決定機能１５４は、「決定部」の一例である。
【0060】
判定機能１５５は、移動範囲決定機能１５４により決定された粒子５０の移動範囲に基づいて、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と、（ｂ）前記被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する前記粒子とを区別する。判定機能１５５は、「判定部」の一例である。
【0061】
被験物質濃度決定機能１５６は、判定機能１５５により、（ａ）前記被験物質を介して前記捕捉体に結合する前記粒子と判定された粒子の数又は割合に基づいて、試料中の被験物質７０の濃度を決定する。
【0062】
出力制御機能１５７は、出力インターフェース１３０を介して、取得機能１５３により取得された画像、移動範囲決定機能１５４により決定された粒子５０の移動範囲、判定機能１５５による判定結果、及び被験物質濃度決定機能１５６により決定された被験物質濃度等を出力する。
【0063】
メモリ１６０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクによって実現される。これらの非一過性の記憶媒体は、ＮＡＳ（Network Attached Storage）や外部ストレージサーバ装置といった通信ネットワークＮＷを介して接続される他の記憶装置によって実現されてもよい。また、メモリ１６０には、ＲＯＭ（Read Only Memory）やレジスタ等の非一過性の記憶媒体が含まれてもよい。
【0064】
［粒子の結合状態の判定方法］
図３～６に基づいて、被験物質検出装置１００による粒子結合状態の判定方法について説明する。
図３～６に基づいて、被験物質検出装置１００による粒子結合状態の判定方法について説明する。
【0065】
捕捉体４０が固定された基板１０上で、被験物質７０と、粒子５０とを反応させると、基板１０に被験物質７０が結合する。基板１０に対する粒子５０の結合状態は、典型的に、３つのパターンに分類される。「Ｎｏ Ｔｒａｐ」は、基板１０に対して粒子５０が結合していない状態である。「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」は、粒子５０が被験物質７０を介して基板１０に結合している状態である。「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」は、粒子５０が、被験物質７０を介さずに、非特異的に基板１０に結合している状態である。
【0066】
外力付与機構２０により、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直下方向（Ｚ１方向）の外力を付与する（図３）。このときの粒子５０の位置を基準位置（座標（０，０））として設定する。粒子の位置座標は、例えば、粒子５０の中心点に基づいて設定される（図３下図）。
【0067】
次に、外力付与機構２０により、基板１０上の粒子５０に対し、水平面内における一方向（Ｐ１方向）の外力を付与する（図４）。このとき、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」では、粒子５０が基板１０に結合していないため、粒子５０の移動は制限されない。粒子５０は、Ｐ１方向に大きく移動する。粒子５０の基準位置からの移動距離（Ｄａ１）は、このときの粒子５０の位置座標（Ｘａ１，Ｙａ１）に基づいて算出することができる（図４下図）。
【0068】
「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」では、粒子５０は、複数の捕捉体４０により非特異的にトラップされており、動きが大きく制限される。そのため、粒子５０の移動距離は小さい。粒子５０の基準位置からの移動距離（Ｄｃ１）は、このときの粒子５０の位置座標（Ｘｃ１，Ｙｃ１）に基づいて算出することができる（図４下図）。
【0069】
「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」では、粒子５０は、被験物質７０を介して捕捉体４０に結合している。粒子５０は、被験物質７０を介して、１つの捕捉体４０に結合していると考えられる。粒子５０は、捕捉体４０との結合により移動が制限されるが、その制限の程度は、「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」よりも小さい。そのため、粒子５０の移動距離は、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」と「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」の中間となる。粒子５０の基準位置からの移動距離（Ｄｂ１）は、このときの粒子５０の位置座標（Ｘｂ１，Ｙｂ１）に基づいて算出することができる（図４下図）。すなわち、粒子５０の移動距離は、Ｄｃ１＜Ｄｂ１＜Ｄｃ１となる。外力（Ｐ１）を付与したときの各粒子５０の移動距離を算出し、移動距離のヒストグラムを作成すると、３つのピークが分布に現れる。移動距離が大きい方のピークから順に、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」と推定される。したがって、中間のピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別することができる。ヒストグラムは、ガウシアンフィッティングを行ってもよい。粒子５０の移動距離は、「粒子の移動範囲」の一例である。
【0070】
次に、外力付与機構２０により、基板１０上の粒子５０に対し、水平面内における別方向（Ｐ２方向）の外力を付与する（図５）。このときも、図４の場合と同様に、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」では、粒子５０がＰ２方向に大きく移動する。「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」では、粒子５０のＰ２方向への移動距離は小さい。「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」は、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」の中間の移動距離となる。各粒子５０について移動距離のヒストグラムを作成すると、３つのピークが分布に現れる。中間のピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別することができる。
【0071】
ヒストグラムは、外力（Ｐ１）を付与したときの移動距離と、外力（Ｐ２）を付与したときの移動距離との合計値により作成してもよい。この場合も、３つのピークが分布に現れ、移動距離の大きい方から順に、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」となる。水平面内において３以上の方向に外力を付与したときも、各方向に外力を付与したときの粒子５０の移動距離の合計値を、ヒストグラムの作成に用いてもよい。粒子５０の移動距離の合計値は、「粒子の移動範囲」の一例である。
【0072】
水平面内において３方向以上の外力を付与し、各方向に外力を付与したときの粒子５０の各位置座標から、粒子５０の移動可能範囲を推定してもよい。粒子５０の「移動可能範囲」は、粒子５０が移動可能な空間的な領域として定義される。移動可能範囲の大きさの評価指標の例として、移動可能範囲の面積が挙げられる。図６は、水平面内における３方向（外力Ｐ４～Ｐ６）に外力を付与したときの粒子５０の移動距離から、粒子５０の移動可能範囲を推定する一例である。鉛直下方向の外力（Ｚ１）を付与したときの粒子５０の位置（座標（０，０））を基準位置とし、外力（Ｐ４）、外力（Ｐ５）、及び外力（Ｐ６）をそれぞれ付与したときの粒子５０の各位置座標（位置座標（Ｐ４）、位置座標（Ｐ５）、位置座標（Ｐ６））を取得する。これらの位置座標を通過し、座標（０，０）を中心とする円を設定する。この円は、粒子５０の移動可能範囲と推定される。粒子５０の移動可能範囲は、この円の面積として取得することができる。座標（０，０）を中心とし、位置座標（Ｐ４）、位置座標（Ｐ５）、及び位置座標（Ｐ６）を通過する円を設定できない場合には、位置座標（Ｐ４）、位置座標（Ｐ５）、及び位置座標（Ｐ６）を結んでできる多角形の面積を移動可能範囲としてもよい。粒子５０の移動可能範囲は、「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」＜「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」＜「Ｎｏ Ｔｒａｐ」の順で大きくなる。移動可能範囲のヒストグラムを作成すると、３つのピークが分布に現れる。中間のピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別することができる。ヒストグラムは、ガウシアンフィッティングを行ってもよい。粒子５０の移動可能範囲は、「粒子の移動範囲」の一例である。
【0073】
水平面内において３方向以上の外力を付与し、粒子５０の移動可能範囲を推定する場合、基準位置の設定（鉛直下方向への外力の付与）は、必ずしも行う必要がない。基準位置の設定を行わず、水平面内における各方向に外力を付与したときの粒子５０の各位置座標から、これらの位置座標を通過する円を設定し、粒子５０の移動可能範囲として推定してもよい。外力を付与する方向が３方向である場合、各方向の交差角度は、９０～１５０°程度が好ましく、１００～１４０°程度がより好ましく、１１０～１３０°程度がさらに好ましく、１２０°程度が特に好ましい。
【0074】
［被験物質検出装置の動作フロー］
図７は、被験物質検出装置１００における測定装置１１０の動作フローの一例を示すフローチャートである。
図７は、被験物質検出装置１００における測定装置１１０の動作フローの一例を示すフローチャートである。
【0075】
ステップＳ１０１では、基板１０上で、捕捉体４０、被験物質７０及び粒子５０の反応を行う。反応は、通常、液体中で行われる。反応場の液体としては、例えば、緩衝液が挙げられる。緩衝液としては、リン酸緩衝液、リン酸緩衝生理食塩水、トリス緩衝液、HEPES緩衝液、ホウ酸緩衝液、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液等が挙げられる。反応温度としては、例えば、１０～６０℃、１５～５０℃、２０～５０℃、３０～４０℃等が挙げられる。
【0076】
被験物質７０を含む試料と、粒子５０とは、同時に基板１０上に導入されてもよい。この場合、反応時間は、特に限定されず、捕捉体４０、被験物質７０、及び粒子５０の複合体が形成可能な時間であればよい。反応時間は、１５分以上が好ましく、３０分以上がより好ましく、１時間以上がさらに好ましい。反応時間の上限値は特に限定されないが、例えば、２４時間以下、１２時間以下、１０時間以下、６時間以下、４時間以下、又は２時間以下であってもよい。
【0077】
あるいは、まず、被験物質７０を含む試料が基板１０上に導入され、被験物質７０と捕捉体４０との反応が行われた後、粒子５０が基板１０上に導入され、被験物質７０と粒子５０との反応が行われてもよい。各反応における反応時間としては、上記と同様のものが挙げられる。
【0078】
ステップＳ１０２では、外力付与機構２０は、外力付与制御機能１５１による制御により、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直下方向の外力を付与する。これにより、粒子５０の基準位置が設定される。粒子５０の基準位置の設定を行わない場合、ステップＳ１０２は省略される。
【0079】
ステップＳ１０３では、撮像装置３０は、撮像制御機能１５２による制御により、基準位置の粒子５０を撮像する。粒子５０の撮像は、粒子５０に対し、外力付与機構２０が鉛直下方向の外力を粒子５０に付与した状態で、粒子５０の挙動が安定した後に行われる。粒子５０の基準位置の設定を行わない場合、ステップＳ１０３は省略される。
【0080】
ステップＳ１０４では、外力付与機構２０は、外力付与制御機能１５１による制御により、基板１０上の粒子５０に対し、水平面内における１方向の外力（例えば、第１方向）を付与する。外力を付与する方向は、特に限定されない。外力の大きさは、捕捉体４０と被験物質７０との結合、及び被験物質７０と粒子５０との結合が解離しない程度の大きさであればよい。外力の大きさは、被験物質７０、粒子５０に固定された第１の抗体５１、及び捕捉体４０に含まれる第２の抗体により、変動し得る。
【0081】
外力の大きさは、例えば、検出対象とする被験物質の精製品を用いて、実験的に決定されてもよい。例えば、捕捉体４０、精製品、及び粒子５０を反応させ、鉛直下方向の外力を付与して基準位置を設定し、水平面内における１方向以上に外力を付与する。このときの各粒子５０の移動範囲を決定し、移動範囲のヒストグラムを作成する。当該ヒストグラムにおいて、３つのピークが分布に現れた場合、それらのピークは、移動範囲の大きい方から順に、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」であると推測される。この場合、付与された外力は、捕捉体４０と被験物質７０との結合、及び被験物質７０と粒子５０との結合が解離しない程度の大きさであると判断される。そのため、当該外力の大きさを、ステップＳ１０４において付与する外力の大きさとして採用することができる。
【0082】
ステップＳ１０５では、撮像装置３０は、撮像制御機能１５２による制御により、粒子５０を撮像する。粒子５０の撮像は、粒子５０に対し、外力付与機構２０が、水平面内の１方向の外力を付与した状態で、粒子５０の挙動が安定した後に行われる。
【0083】
ステップＳ１０６では、基板１０上の粒子５０に対し、水平面内における別方向（例えば、第２方向）の外力を付与するかを判定する。「ＹＥＳ」と判定された場合、ステップＳ１０４に戻る。「ＮＯ」と判定された場合、処理を終了する。例えば、予め設定された水平面内における方向について、未実施の方向がある場合には、「ＹＥＳ」と判定される。予め設定された水平面内における方向について、全て実施された場合には、「ＮＯ」と判定される。
【0084】
ステップＳ１０４～ステップＳ１０６の繰り返し回数は、特に限定されない。繰り返し回数は、例えば、１～１０回、１～８回、１～６回、１～５回、１～３回、又は１～２回であってよい。
【0085】
図８は、処理回路１５０の処理フローの一例を示すフローチャートある。
【0086】
ステップＳ２０１では、取得機能１５３が、通信インターフェース１４０等を介して、撮像装置３０により撮像された粒子５０の画像を取得する。
【0087】
ステップＳ２０２では、取得機能１５３により取得された粒子５０の画像に基づいて、移動範囲決定機能１５４が、外力付与による粒子５０の移動範囲を決定する。例えば、まず鉛直下方向の外力を付与された状態で撮像された粒子５０の画像から、粒子５０の基準位置（座標（０，０））を設定する（図３参照）。次に、水平面内における１方向（例えばＰ１方向）に外力を付与された状態で撮像された粒子５０の画像において、粒子５０の位置座標を決定し、基準位置からの移動距離を算出する（図４参照）。水平面内における別の方向（例えばＰ２方向）で外力が付与された状態の粒子５０の画像がある場合には、同様に、粒子５０の基準位置からの移動距離を算出する（図５参照）。これらの移動距離の合計値を、「粒子の移動範囲」として決定してもよい。あるいは、図６で説明したように各粒子５０の移動可能範囲を算出し、これを「粒子の移動範囲」として決定してもよい。
【0088】
チャンバ１１が粒子５０を１個のみ収容可能な大きさである場合、各画像間における同一の粒子５０の判別は、チャンバ１１の位置に基づいて容易に行うことができる。すなわち、各画像間において、同じチャンバ１１内に位置する粒子５０を、同一の粒子５０として判別することができる。
【0089】
チャンバ１１が２個以上の粒子５０を収容可能な大きさであるかチャンバ１１が存在しない場合、鉛直下方向に外力を付与したときの画像と、水平面内の一方向に外力を付与したときの画像とを比較し、両画像において近接した位置に存在する粒子５０を、同一の粒子５０として判別することができる。この場合、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」の粒子５０は、水平面内の一方向に外力を付与したときの移動距離が大きく、基準位置の粒子５０の近接した位置には存在しない。そのため、画像間で対応付けのできた粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」と判定し、これらの粒子５０について移動範囲を決定してもよい。
【0090】
ステップＳ２０３では、移動範囲決定機能１５４により決定された移動範囲に基づいて、判定機能１５５が、各粒子５０を区別し、粒子５０の結合状態を判定する。すなわち、（ａ）被験物質７０を介して捕捉体４０に結合する粒子５０（Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）と、（ｂ）被験物質７０を介さずに捕捉体４０に結合する粒子５０（Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）と、（ｃ）捕捉体４０に結合していない粒子５０（Ｎｏ Ｔｒａｐ）と、を区別する。例えば、各粒子５０について決定された移動範囲のヒストグラムを作成すると、３つのピークが分布に現れる。移動範囲の大きい方のピークから順に、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」が分布する。そのため、中間のピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、移動範囲が最も小さいピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別する。
【0091】
チャンバ１１が２個以上の粒子５０を収容可能な大きさであるかチャンバ１１が存在しない場合、ステップＳ２０２において、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」の移動範囲は決定できない。そのため、移動範囲のヒストグラムを作成したとき、ピークは２つとなる。この場合、移動範囲の大きいピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、移動距離の小さいピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別する。
【0092】
ステップＳ２０４では、被験物質濃度決定機能１５６が、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別された粒子５０に基づいて、被験物質７０を検出し、試料における被験物質７０の濃度を決定する。例えば、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別された粒子５０を計数し、メモリ１６０等に記憶された検量線に基づいて、試料における被験物質７０の濃度を決定する。あるいは、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」と区別された粒子５０の合計数における「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」の割合を算出し、メモリ１６０等に記憶された検量線に基づいて、試料における被験物質７０の濃度を決定してもよい。これにより処理が終了する。
【0093】
以上説明した第１実施形態によれば、粒子５０に対して、鉛直下方向に外力を付与したときの画像、及び水平面内における１方向に外力を付与したときの画像の少なくとも２枚の画像があれば、粒子５０の中から、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」である粒子５０を区別することができる。そのため、粒子５０のブラウン運動を観察する場合と比較して、撮像枚数を減らすことができる。
【0094】
（第２実施形態）
第２実施形態の被験物質検出装置は、基板１０に対して全反射角度で励起レーザーを照射する光源８０を備えている（図９参照）。光源８０は、基板１０に対して、全反射角度で励起レーザーを照射してエバネッセント波を生成させる。エバネッセント波により生じる粒子５０の散乱光は、粒子５０の基板１０からの距離に応じて減衰する。そのため、粒子５０の散乱光を検出し、これを粒子５０の基板１０からの距離の指標とする。
第２実施形態の被験物質検出装置は、基板１０に対して全反射角度で励起レーザーを照射する光源８０を備えている（図９参照）。光源８０は、基板１０に対して、全反射角度で励起レーザーを照射してエバネッセント波を生成させる。エバネッセント波により生じる粒子５０の散乱光は、粒子５０の基板１０からの距離に応じて減衰する。そのため、粒子５０の散乱光を検出し、これを粒子５０の基板１０からの距離の指標とする。
【0095】
第２実施形態では、粒子５０として、例えば、蛍光色素で標識された磁性粒子を用いてもよい。蛍光標識された粒子５０を用いることにより、エバネッセント波による散乱光を蛍光として検出することができる。
【0096】
光源８０は、励起レーザーを照射可能であれば、特に限定されない。光源８０としては、例えば、ＹＡＧレーザー、ルビーレーザー、ガラスレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＬＤレーザー、ファイバーレーザー等の固体レーザー；半導体レーザー等が挙げられる。光源８０は、基板１０の、捕捉体４０が固定されている面（チャンバ１１が形成されている面）とは逆側（基板１０の下面側）から、基板１０に対して、全反射角度で、励起レーザーを照射する。
【0097】
外力付与機構２０は、基板１０上の粒子５０に対して、鉛直下方向の外力と、鉛直上方向の外力を付与することができる。本明細書において、「鉛直上方向」は、完全な鉛直上方向である必要はなく、鉛直上方向から若干ずれたものも含み得る。
【0098】
外力付与機構は、鉛直下方向及び鉛直上方向に外力を付与可能なものであれば、特に限定されない。外力付与機構２０は、例えば、基板１０の上方及び下方に配置された磁石２５、磁石２６を備える。外力がクーロン力である場合、外力付与機構は、例えば、基板１０の上方及び下方に配置された電極を含んでもよい。外力が流体力である場合、外力付与機構は、鉛直下方向及び鉛直上方向に基板上の液体の流れを生成可能なポンプ等を含んでもよい。
【0099】
撮像装置３０は、エバネッセント波の照明による粒子の散乱光を撮像可能であれば、特に限定されない。撮像装置３０としては、例えば、暗視野顕微鏡の対物レンズに接続されたカメラが挙げられる。
【0100】
その他の構成は、第１実施形態と同じとすることができる。
【0101】
【0102】
光源８０が、基板１０の下方から、基板１０に対し、全反射角度で励起レーザーを照射する。これにより、基板１０上の空間に、エバネッセント波Ｅが生成する。エバネッセント波Ｅは、基板１０からの距離が大きくなると、指数関数的に減衰する。エバネッセント波Ｅにより粒子５０から発生する散乱光は、基板１０からの粒子５０の距離が大きくなるほど減衰する。そこで、エバネッセント波Ｅによる散乱光の強度を、粒子５０の基板１０からの距離の指標として用いる。
【0103】
まず、外力付与機構２０により、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直下方向（Ｚ１方向）の外力を付与する（図９）。この状態で、基板１０に対し、全反射角度で、光源８０から励起レーザーを照射する。これにより、基板１０上にエバネッセント波Ｅが発生する。このときの粒子５０が発生する散乱光の強度を、基準散乱光強度（Ｌ０）として設定する。
【0104】
次に、外力付与機構２０により、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直上方向（Ｚ２方向）の外力を付与する（図１０）。これにより、粒子５０は、鉛直上方向に移動する。この状態で、基板１０に対し、全反射角度で、光源８０から励起レーザーを照射すると、基板１０上にエバネッセント波Ｅが生成し、粒子５０から散乱光が発生する。この散乱光の強度（Ｌ１）は、粒子５０の基板１０からの距離が大きくなるほど、小さくなる。
【0105】
「Ｎｏ Ｔｒａｐ」では、粒子５０が基板１０に結合していないため、粒子５０の移動は制限されない。そのため、鉛直上方向（Ｚ２方向）の外力を付与すると、粒子５０は上方向に大きく移動し、基板１０と粒子５０との距離（Ｄａ）は大きくなる。粒子５０から発生する散乱光の強度（Ｌ１ａ）は、基準散乱光強度（Ｌ０）と比較して大きく減衰する。
【0106】
「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」では、粒子５０は、複数の捕捉体４０により非特異的にトラップされている。そのため、粒子５０の動きは大きく制限されており、鉛直上方向（Ｚ２方向）の外力を付与したときの粒子５０の移動は小さい。基板１０と粒子５０との距離（Ｄｃ）は、基準位置からそれほど変化しない。エバネッセント波Ｅにより粒子５０から発生する散乱光の強度（Ｌ１ｃ）は、基準散乱光強度（Ｌ０）と比較して、それほど減衰しない。
【0107】
「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」では、粒子５０は、被験物質７０を介して捕捉体４０に結合している。粒子５０の動きは、捕捉体４０の長さ及び被験物質７０の大きさにより制限される。鉛直上方向（Ｚ２方向）の外力を付与したとき粒子５０の移動度は、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」と「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」との中間となる。基板１０と粒子５０との距離（Ｄｂ）は、基準位置よりも若干大きくなる。エバネッセント波Ｅにより粒子５０から発生する散乱光の強度（Ｌ１ｂ）は、基準散乱光強度（Ｌ０）と比較して減衰するが、減衰の程度は「Ｎｏ Ｔｒａｐ」と「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」の中間となる。
【0108】
各粒子５０について、基準散乱光強度（Ｌ０）と鉛直上方向の外力を付与したときの散乱光強度（Ｌ１）との差（Ｌ０－Ｌ１）を算出し、ヒストグラムを作成すると、３つのピークが分布に現れる。散乱光強度の差（Ｌ０－Ｌ１）が大きい方のピークから順に、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」と推定される。したがって、中間のピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別することができる。ヒストグラムは、ガウシアンフィッティングを行ってもよい。散乱光強度の差（Ｌ０－Ｌ１）を指標とする粒子５０の移動距離は、「粒子の移動範囲」の一例である。
【0109】
［被験物質検出装置の動作フロー］
図１１は、第２実施形態の被験物質検出装置における測定装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。
図１１は、第２実施形態の被験物質検出装置における測定装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。
【0110】
ステップＳ１１１では、基板１０上で、捕捉体４０、被験物質７０及び粒子５０の反応を行う。反応は、第１実施形態におけるステップＳ１０１と同様に行うことができる。
【0111】
ステップＳ１１２では、外力付与機構２０は、外力付与制御機能１５１による制御により、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直下方向の外力を付与する。これにより、粒子５０の基準位置が設定される。
【0112】
ステップＳ１１３では、光源８０が、基板１０の下方から、基板１０に対し、全反射角度で励起レーザーを照射する。これにより、基板１０上に、エバネッセント波Ｅが生成する。
【0113】
ステップＳ１１４では、撮像装置３０は、撮像制御機能１５２による制御により、基準位置の粒子５０の散乱光画像を撮像する。粒子５０の撮像は、粒子５０に対し、外力付与機構２０が鉛直下方向の外力を粒子５０に付与した状態で、粒子５０の挙動が安定した後に行われる。
【0114】
ステップＳ１１５では、外力付与機構２０は、外力付与制御機能１５１による制御により、基板１０上の粒子５０に対し、鉛直上方向の外力を付与する。外力の大きさは、捕捉体４０と被験物質７０との結合、及び被験物質７０と粒子５０との結合が解離しない程度の大きさであればよい。外力の大きさは、第１実施形態で上述したように、例えば、検出対象とする被験物質の精製品を用いて、実験的に決定してもよい。
【0115】
ステップＳ１１６では、光源８０が、基板１０の下方から、基板１０に対し、全反射角度で励起レーザーを照射する。これにより、基板１０上に、エバネッセント波Ｅが生成する。
【0116】
ステップＳ１１７では、撮像装置３０は、撮像制御機能１５２による制御により、粒子５０の散乱光画像を撮像する。粒子５０の撮像は、粒子５０に対し、外力付与機構２０が、水平面内の１方向の外力を付与した状態で、粒子５０の挙動が安定した後に行われる。これにより測定装置１１０における一連の動作が終了する。
【0117】
処理回路１５０の処理フローは、図８のフローチャートに従って行うことができる。
【0118】
ステップＳ２０１では、取得機能１５３が、通信インターフェース１４０等を介して、撮像装置３０により撮像された粒子５０の散乱光画像を取得する。
【0119】
ステップＳ２０２では、取得機能１５３により取得された粒子５０の画像に基づいて、移動範囲決定機能１５４が、外力付与による粒子５０の移動範囲を決定する。移動範囲の決定では、まず、鉛直下方向の外力を付与された状態で撮像された粒子５０の散乱光画像から散乱光強度（基準散乱光強度（Ｌ０））を取得する。次に、鉛直上方向に外力を付与された状態で撮像された粒子５０の散乱光画像から散乱光強度（Ｌ１）を取得する。散乱光強度は、例えば、蛍光輝度として取得することができる。次に、基準散乱光強度（Ｌ０）と散乱光強度（Ｌ１）との差（Ｌ０－Ｌ１）を取得する。この散乱光強度の差（Ｌ０－Ｌ１）は粒子５０の移動範囲の指標となるため、これを「粒子の移動範囲」として決定する。
【0120】
各画像間における同一の粒子５０の判別は、粒子５０の位置に基づいて容易に行うことができる。すなわち、各画像間において、同じ位置する粒子５０を、同一の粒子５０として判別することができる。
【0121】
ステップＳ２０３では、移動範囲決定機能１５４により決定された移動範囲に基づいて、判定機能１５５が、各粒子５０を区別し、粒子５０の結合状態を判定する。すなわち、（ａ）被験物質７０を介して捕捉体４０に結合する粒子５０（Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）と、（ｂ）被験物質７０を介さずに捕捉体４０に結合する粒子５０（Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）と、（ｃ）捕捉体４０に結合していない粒子５０（Ｎｏ Ｔｒａｐ）と、を区別する。例えば、各粒子５０について移動範囲のヒストグラムを作成すると、３つのピークが分布に現れる。移動範囲の大きい方のピークから順に、「Ｎｏ Ｔｒａｐ」、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、及び「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」が分布する。そのため、中間のピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」、移動範囲が最も小さいピークに分類される粒子５０を「Ｔａｒｇｅｔ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別する。ここでは、粒子５０の移動範囲として、散乱光強度の差（Ｌ０－Ｌ１）をそのまま用いてもよい。
【0122】
ステップＳ２０４では、被験物質濃度決定機能１５６が、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」として区別された粒子５０に基づいて、被験物質７０を検出し、試料における被験物質７０の濃度を決定する。これにより処理が終了する。
【0123】
以上説明した第２実施形態によれば、粒子に対して、鉛直下方向に外力を付与したときの散乱光画像、及び鉛直上方向に外力を付与したときの散乱光画像の２枚の散乱光画像に基づいて、粒子の中から、「Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ」である粒子を区別することができる。そのため、粒子のブラウン運動を観察する場合と比較して、撮像枚数を減らすことができる。
【0124】
（他の実施形態）
実施形態の被験物質検出装置は、基板上に、被験物質を含む試料、粒子懸濁液等を導入する流路構造を備えていてもよい。
実施形態の被験物質検出装置は、基板の上に導入された液体の温度を制御する温度制御機構を備えていてもよい。温度制御機構としては、ヒーター、クーラー、サーモスタット等が挙げられる。
実施形態の被験物質検出装置は、基板上の粒子を観察するための顕微鏡を備えていてもよい。撮像装置は、顕微鏡の接眼レンズ又は対物レンズに接続されていてもよい。
実施形態の被験物質検出装置は、基板上に、被験物質を含む試料、粒子懸濁液等を導入する流路構造を備えていてもよい。
実施形態の被験物質検出装置は、基板の上に導入された液体の温度を制御する温度制御機構を備えていてもよい。温度制御機構としては、ヒーター、クーラー、サーモスタット等が挙げられる。
実施形態の被験物質検出装置は、基板上の粒子を観察するための顕微鏡を備えていてもよい。撮像装置は、顕微鏡の接眼レンズ又は対物レンズに接続されていてもよい。
【0125】
＜被験物質の検出方法＞
（第３実施形態）
第３実施形態の被験物質の検出方法では、第１工程において、基板上で、捕捉体、被験物質、及び粒子を反応させる。これにより、基板上には、（ａ）被験物質を介して捕捉体に結合する粒子と、（ｂ）被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する粒子と、（ｃ）基板に結合していない粒子と、が存在するようになる。第２工程において、基板上の粒子に対して、水平面における少なくとも１方向の外力を付与する。第３工程において、水平面内の方向の外力が付与された粒子を撮像する。第４工程において、撮像された画像に基づいて、水平面内の外力の付与による粒子の移動範囲を決定する。第５工程において、前記移動範囲に基づいて、前記（ａ）及び（ｂ）の粒子を区別する。
（第３実施形態）
第３実施形態の被験物質の検出方法では、第１工程において、基板上で、捕捉体、被験物質、及び粒子を反応させる。これにより、基板上には、（ａ）被験物質を介して捕捉体に結合する粒子と、（ｂ）被験物質を介さずに前記捕捉体に結合する粒子と、（ｃ）基板に結合していない粒子と、が存在するようになる。第２工程において、基板上の粒子に対して、水平面における少なくとも１方向の外力を付与する。第３工程において、水平面内の方向の外力が付与された粒子を撮像する。第４工程において、撮像された画像に基づいて、水平面内の外力の付与による粒子の移動範囲を決定する。第５工程において、前記移動範囲に基づいて、前記（ａ）及び（ｂ）の粒子を区別する。
【0126】
［第１工程］
第１工程は、上述のステップＳ１０１と同様に行うことができる。被験物質を含む試料は、基板１０上に導入される前に、適宜希釈又は濃縮してもよい。例えば、被験物質の濃度が高いと予測される試料は、緩衝液等を用いて希釈してもよい。被験物質の濃度が低いと予測される試料では、カラム等を用いて被験物質を濃縮してもよい。
第１工程は、上述のステップＳ１０１と同様に行うことができる。被験物質を含む試料は、基板１０上に導入される前に、適宜希釈又は濃縮してもよい。例えば、被験物質の濃度が高いと予測される試料は、緩衝液等を用いて希釈してもよい。被験物質の濃度が低いと予測される試料では、カラム等を用いて被験物質を濃縮してもよい。
【0127】
第１工程においては、「いくつかの粒子は被検物質と結合して被検物質結合粒子を形成し且つ統計的に有意な少なくとも１つの粒子は被検物質と結合しないような様式」で被験物質と粒子とを反応させることが、定量性の観点から望ましい。具体的には、例えば、試料中の被検物質と、被検物質に対して結合性を有する粒子１０６個を接触させたとき、以下の式で求まる、粒子上の平均被検物質の数（λ）が、λ＜１４を満足するような様式である。
【0128】
λ＝［被験物質と抗体との複合体の濃度］／［粒子の濃度］
【0129】
被検物質を含む試料と、粒子とを接触させる際の条件により、λを調整することは可能であり、試料における被検物質の濃度と試料の量及び反応させる粒子の数によりλを求めることができる。例えば、粒子の数が１０６個の場合には、λ＜１４となるように、被験物質と粒子とを反応させることにより、統計学的に有意な少なくとも１個の粒子は被検物質と結合していないことになる。
【0130】
基板は、試料及び粒子を導入する前に、ブロッキングを行ってもよい。ブロッキングを行うことにより、非特異的結合を低減することができる。ブロッキングは、公知のブロッキング液を用いて行うことができる。ブロッキング液としては、例えば、１～５％程度のスキムミルク又は牛血清アルブミン（ＢＳＡ）を含む緩衝液等が挙げられる。ブロッキング液用の緩衝液としては、例えば、リン酸緩衝液、ＰＢＳ、トリス緩衝液、ＨＥＰＥＳ緩衝液等の緩衝液、及び前記のような緩衝液にＴｗｅｅｎ２０等の界面活性剤を添加したもの等が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態の被験物質の検出方法では、特異的に結合する粒子と、非特異的に結合する粒子とを区別することができるため、ブロッキングは行わなくてもよい。
【0131】
（ｉ）基板上に固定された捕捉体と被験物質との反応と、（ｉｉ）被験物質と粒子との反応と、を別々に行う場合、（ｉ）の反応の後に基板を洗浄してもよい。洗浄液としては、例えば、上記のような緩衝液を用いることができる。洗浄を行うことにより、試料中に含まれる夾雑物を基板から除去し、非特異的結合を低減することができる。実施形態の被験物質の検出方法では、特異的に結合する粒子と、非特異的に結合する粒子とを区別することができるため、洗浄は行わなくてもよい。
【0132】
［第２工程］
第２工程は、上述のステップＳ１０４と同様に行うことができる。水平面内における外力を付与する方向は、１方向以上であればよいが、２方向以上が好ましく、３方向以上がより好ましい。第２工程は、基板上の粒子に対し、鉛直下方向に外力を付与すること、を含んでもよい。鉛直下方向への外力の付与は、上述のステップＳ１０２と同様に行うことができる。
第２工程は、上述のステップＳ１０４と同様に行うことができる。水平面内における外力を付与する方向は、１方向以上であればよいが、２方向以上が好ましく、３方向以上がより好ましい。第２工程は、基板上の粒子に対し、鉛直下方向に外力を付与すること、を含んでもよい。鉛直下方向への外力の付与は、上述のステップＳ１０２と同様に行うことができる。
【0133】
［第３工程］
第３工程は、上述のステップＳ１０５と同様に行うことができる。水平面内における外力を複数方向に付与した場合、外力の方向毎に、撮像を行う。第３工程は、鉛直下方向の外力が付与された粒子を撮像すること、を含んでもよい。鉛直下方向の外力が付与された粒子の撮像は、上述のステップＳ１０３と同様に行うことができる。
第３工程は、上述のステップＳ１０５と同様に行うことができる。水平面内における外力を複数方向に付与した場合、外力の方向毎に、撮像を行う。第３工程は、鉛直下方向の外力が付与された粒子を撮像すること、を含んでもよい。鉛直下方向の外力が付与された粒子の撮像は、上述のステップＳ１０３と同様に行うことができる。
【0134】
［第４工程］
第４工程は、上述の第１実施形態の被験物質検出装置におけるステップ２０２と同様に行うことができる。
第４工程は、上述の第１実施形態の被験物質検出装置におけるステップ２０２と同様に行うことができる。
【0135】
［第５工程］
第５工程は、上述の第１実施形態の被験物質検出装置におけるステップ２０３と同様に行うことができる。
第５工程は、上述の第１実施形態の被験物質検出装置におけるステップ２０３と同様に行うことができる。
【0136】
（第４実施形態）
第４実施形態の被験物質の検出方法では、第２工程は、鉛直下方向の外力を付与することと、鉛直上方向の外力を付与すること、とを含む。第３工程は、基板に対して、全反射角度で励起レーザーを照射してエバネッセント波を発生させること、鉛直下方向の外力を付与された粒子の散乱光画像を撮像することと、鉛直上方向の外力が付与された前記粒子の散乱光画像を撮像することと、を含む。
第４実施形態の被験物質の検出方法では、第２工程は、鉛直下方向の外力を付与することと、鉛直上方向の外力を付与すること、とを含む。第３工程は、基板に対して、全反射角度で励起レーザーを照射してエバネッセント波を発生させること、鉛直下方向の外力を付与された粒子の散乱光画像を撮像することと、鉛直上方向の外力が付与された前記粒子の散乱光画像を撮像することと、を含む。
【0137】
［第１工程］
第１工程は、上述の第３実施形態と同様に行うことができる。
第１工程は、上述の第３実施形態と同様に行うことができる。
【0138】
［第２工程］
第２工程は、上述のステップＳ１１２及びステップＳ１１５と同様に行うことができる。すなわち、鉛直下方向への外力の付与は、ステップＳ１１２と同様に行うことができる。鉛直上方向への外力の付与は、ステップＳ１１５と同様に行うことができる。
第２工程は、上述のステップＳ１１２及びステップＳ１１５と同様に行うことができる。すなわち、鉛直下方向への外力の付与は、ステップＳ１１２と同様に行うことができる。鉛直上方向への外力の付与は、ステップＳ１１５と同様に行うことができる。
【0139】
［第３工程］
第３工程は、上述のステップＳ１１３及びステップＳ１１４、並びにステップＳ１１６及びステップＳ１１７と同様に行うことができる。すなわち、鉛直下方向の外力を付与された粒子の散乱光画像の撮像は、ステップＳ１１３及びステップＳ１１４と同様に行うことができる。鉛直下方向の外力を付与された粒子の散乱光画像の撮像は、ステップＳ１１６及びステップＳ１１７と同様に行うことができる。
第３工程は、上述のステップＳ１１３及びステップＳ１１４、並びにステップＳ１１６及びステップＳ１１７と同様に行うことができる。すなわち、鉛直下方向の外力を付与された粒子の散乱光画像の撮像は、ステップＳ１１３及びステップＳ１１４と同様に行うことができる。鉛直下方向の外力を付与された粒子の散乱光画像の撮像は、ステップＳ１１６及びステップＳ１１７と同様に行うことができる。
【0140】
［第４工程］
第４工程は、上述の第２実施形態の被験物質検出装置におけるステップＳ２０２と同様に行うことができる。
第４工程は、上述の第２実施形態の被験物質検出装置におけるステップＳ２０２と同様に行うことができる。
【0141】
［第５工程］
第５工程は、上述の第２実施形態の被験物質検出装置におけるステップＳ２０３と同様に行うことができる。
第５工程は、上述の第２実施形態の被験物質検出装置におけるステップＳ２０３と同様に行うことができる。
【0142】
［他の工程］
実施形態の被験物質の検出方法は、第１工程～第５工程に加えて、他の工程を含んでもよい。他の工程としては、例えば、被験物質を介して捕捉体に結合する粒子の数又は割合に基づいて、試料中の被験物質の濃度を算出する工程（第６工程）が挙げられる。第６工程は、上述のステップＳ２０４と同様に行うことができる。
実施形態の被験物質の検出方法は、第１工程～第５工程に加えて、他の工程を含んでもよい。他の工程としては、例えば、被験物質を介して捕捉体に結合する粒子の数又は割合に基づいて、試料中の被験物質の濃度を算出する工程（第６工程）が挙げられる。第６工程は、上述のステップＳ２０４と同様に行うことができる。
【実施例0143】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0144】
［実施例１］
サンプル液中の抗原の検出を目的として、基板にカバーガラスを用い、粒子に磁性ビーズを用い、基板と抗原との結合のための捕捉用プローブとして抗体を用い、粒子と抗原の結合のための標識用プローブとして抗体を用い、磁性ビーズを基板上へ保持するためにマイクロウェルを用い、外力として磁力を用い、粒子挙動の観察に光学顕微鏡が用いられる場合が例示される。
サンプル液中の抗原の検出を目的として、基板にカバーガラスを用い、粒子に磁性ビーズを用い、基板と抗原との結合のための捕捉用プローブとして抗体を用い、粒子と抗原の結合のための標識用プローブとして抗体を用い、磁性ビーズを基板上へ保持するためにマイクロウェルを用い、外力として磁力を用い、粒子挙動の観察に光学顕微鏡が用いられる場合が例示される。
【0145】
１．ガラス露出部へのＰＥＧリンカーの修飾
（１）カバーガラス上にＣＹＴＯＰ（登録商標）を材質とするマイクロウェル（径２．５μｍ，深さ０．８μｍ）を複数作成する。
（２）マイクロウェルを作製したカバーガラスのガラス露出部を、ＳＨシランカップリング剤（ＫＢＭ－８０３，信越シリコーン）溶液に浸漬させることでシランカップリング処理をする。
（３）１ｍｇ／ｍＬ ビオチン－ＰＥＧ－ｍａｌｅｉｍｉｄｅクロスリンカー試薬／２５ｍＭ ＭＥＳ（２－モルホリノエタンスルホン酸）溶液を、（２）で作製した基板に添加後、室温で１時間静置する。
（４）エタノールに浸漬し、５分間超音波洗浄する。
（５）純水に浸漬し、５分間超音波洗浄する。
（６）上面ガラスとして、溶液導入用の穴（１．２ｍｍ径）を複数開けたガラスを用意し、ＣＹＴＯＰ（登録商標）で表面をコーティングする。これをマイクロウェル上に、両面テープをスペーサーとして挟んだ状態で張り合わせることでフローセルを作製する。
（１）カバーガラス上にＣＹＴＯＰ（登録商標）を材質とするマイクロウェル（径２．５μｍ，深さ０．８μｍ）を複数作成する。
（２）マイクロウェルを作製したカバーガラスのガラス露出部を、ＳＨシランカップリング剤（ＫＢＭ－８０３，信越シリコーン）溶液に浸漬させることでシランカップリング処理をする。
（３）１ｍｇ／ｍＬ ビオチン－ＰＥＧ－ｍａｌｅｉｍｉｄｅクロスリンカー試薬／２５ｍＭ ＭＥＳ（２－モルホリノエタンスルホン酸）溶液を、（２）で作製した基板に添加後、室温で１時間静置する。
（４）エタノールに浸漬し、５分間超音波洗浄する。
（５）純水に浸漬し、５分間超音波洗浄する。
（６）上面ガラスとして、溶液導入用の穴（１．２ｍｍ径）を複数開けたガラスを用意し、ＣＹＴＯＰ（登録商標）で表面をコーティングする。これをマイクロウェル上に、両面テープをスペーサーとして挟んだ状態で張り合わせることでフローセルを作製する。
【0146】
２．ＰＥＧリンカー修飾基板への抗体の結合
マイクロウェルにストレプトアビジン溶液を注入し、３０分静置したのち、ＰＢＳＴで洗浄する。その後、ビオチン標識化抗体をマイクロウェルに注入し、室温で１時間静置することで抗体を基板に固定する。
マイクロウェルにストレプトアビジン溶液を注入し、３０分静置したのち、ＰＢＳＴで洗浄する。その後、ビオチン標識化抗体をマイクロウェルに注入し、室温で１時間静置することで抗体を基板に固定する。
【0147】
３．ビーズへの抗体修飾
直径５５０ｎｍのＣＯＯＨ標識磁性ビーズ溶液をＥＤＣ（１－（３－ジメチルアミノプロピル）－３－エチルカルボジイミド）及びＳｕｌｆｏ－ＮＨＳ（Ｎ－ヒドロキシスルホスクシンイミドナトリウム）で活性化させた後、抗体溶液を添加し４℃で一晩攪拌させて抗体をビーズに結合させる。その後、１００ｍＭエタノールアミンを添加し、室温で３０分間反応させる。
直径５５０ｎｍのＣＯＯＨ標識磁性ビーズ溶液をＥＤＣ（１－（３－ジメチルアミノプロピル）－３－エチルカルボジイミド）及びＳｕｌｆｏ－ＮＨＳ（Ｎ－ヒドロキシスルホスクシンイミドナトリウム）で活性化させた後、抗体溶液を添加し４℃で一晩攪拌させて抗体をビーズに結合させる。その後、１００ｍＭエタノールアミンを添加し、室温で３０分間反応させる。
【0148】
４．サンプル液と抗体標識磁性ビーズの混合
抗原を含むサンプル液と、抗体標識を行った磁性ビーズを混合し、室温で１時間攪拌し混合させる。
抗原を含むサンプル液と、抗体標識を行った磁性ビーズを混合し、室温で１時間攪拌し混合させる。
【0149】
５．マイクロウェルへのビーズ導入
４で作製した混合液をフローセルに封入する。ビーズがマイクロウェル内へ速やかに移動し封入されるよう、ウェルの底方向に磁力を加える。封入後速やかにフローセルを顕微鏡のステージに載せる。
４で作製した混合液をフローセルに封入する。ビーズがマイクロウェル内へ速やかに移動し封入されるよう、ウェルの底方向に磁力を加える。封入後速やかにフローセルを顕微鏡のステージに載せる。
【0150】
６．外力印加及び撮影
例として、ステージ上のフローセルに対し、鉛直下方向の磁場を印加した状態で、ビーズの暗視野像を１枚撮影する。その後、フローセルの外周に沿って、フローセルの水平面内において、０度、１２０度、２４０度の向きに磁場を印加した状態でビーズの暗視野像を各１枚撮影する。
例として、ステージ上のフローセルに対し、鉛直下方向の磁場を印加した状態で、ビーズの暗視野像を１枚撮影する。その後、フローセルの外周に沿って、フローセルの水平面内において、０度、１２０度、２４０度の向きに磁場を印加した状態でビーズの暗視野像を各１枚撮影する。
【0151】
７．解析
撮影した画像を基に鉛直下方向の磁力を印加した状態での各ビーズの座標を決め、フローセルの水平面内において０度、１２０度、２４０度の向きに磁力を印加した際の座標を基に、各ビーズの可動範囲を推定する。ビーズの座標はビーズの中心位置として決める。例として、鉛直下方向の磁力を印加した状態でのビーズの座標をそのビーズの原点として定め、水平面内の各方向に磁力を印加した際のビーズの位置の原点からの距離の絶対値の合計を可動範囲の指標とする（その他、０度、１２０度、２４０度の向きに磁力を印加した際の座標を通過する円を設定し、この円の面積を指標とする方法などが考えられる。この場合、鉛直下方向へ磁力を印加した状態での撮影は必要ない）。この場合、未結合のビーズは磁力によりウェルの外周まで引き寄せられるため可動範囲が最も大きい。一方、ビーズとカバーガラス側の捕捉用抗体がマルチボンドとなる非特異吸着のビーズは可動範囲が狭い。抗原を介して結合したビーズは、抗原と捕捉用抗体との結合がシングルボンドとなり、未結合ビーズと非特異吸着ビーズとの中間の可動範囲を示す。このため可動範囲の指標に対し、測定ビーズ数のヒストグラムを作成した場合、３つのピークが分布に現れる。分布に現れる３つのピークにガウシアンフィッティングを行ったのち、２つ目のピーク内に分類されるビーズを、抗原を介して結合したビーズ（Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）として識別する。
撮影した画像を基に鉛直下方向の磁力を印加した状態での各ビーズの座標を決め、フローセルの水平面内において０度、１２０度、２４０度の向きに磁力を印加した際の座標を基に、各ビーズの可動範囲を推定する。ビーズの座標はビーズの中心位置として決める。例として、鉛直下方向の磁力を印加した状態でのビーズの座標をそのビーズの原点として定め、水平面内の各方向に磁力を印加した際のビーズの位置の原点からの距離の絶対値の合計を可動範囲の指標とする（その他、０度、１２０度、２４０度の向きに磁力を印加した際の座標を通過する円を設定し、この円の面積を指標とする方法などが考えられる。この場合、鉛直下方向へ磁力を印加した状態での撮影は必要ない）。この場合、未結合のビーズは磁力によりウェルの外周まで引き寄せられるため可動範囲が最も大きい。一方、ビーズとカバーガラス側の捕捉用抗体がマルチボンドとなる非特異吸着のビーズは可動範囲が狭い。抗原を介して結合したビーズは、抗原と捕捉用抗体との結合がシングルボンドとなり、未結合ビーズと非特異吸着ビーズとの中間の可動範囲を示す。このため可動範囲の指標に対し、測定ビーズ数のヒストグラムを作成した場合、３つのピークが分布に現れる。分布に現れる３つのピークにガウシアンフィッティングを行ったのち、２つ目のピーク内に分類されるビーズを、抗原を介して結合したビーズ（Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）として識別する。
【0152】
撮影した画像間におけるビーズの識別は、既存の方法により行うことができる。マイクロウェルを用いる場合は、同じマイクロウェルに入っているビーズを同じビーズとして識別することができる。マイクロウェルを用いない場合、例えば、鉛直下方向の磁力を印加したときの画像における座標を基準（基準座標）として、水平面内の各方向に磁力を印加した際の各画像では基準座標と近接した座標に存在するビーズを同じビーズとして識別することができる。抗体に未結合のビーズは水平方向に磁力を印加した際に大きく動くため、画像間で対応付けすることができない。基準座標と対応付けられるビーズ以外のビーズを、未結合ビーズと判定することができる。
【0153】
［実施例２］
サンプル液中の抗原の検出を目的として、基板にカバーガラスを用い、粒子として内部に蛍光物質を担持した磁性ビーズを用い、基板と抗原との結合のための捕捉用プローブとして抗体を用い、粒子と抗原の結合のための標識用プローブとして抗体を用い、磁性ビーズを基板上へ保持するためにマイクロウェルを用い、外力として磁力を用い、粒子挙動の観察にエバネッセント照明による全反射蛍光顕微鏡を用いる場合が例示される。
サンプル液中の抗原の検出を目的として、基板にカバーガラスを用い、粒子として内部に蛍光物質を担持した磁性ビーズを用い、基板と抗原との結合のための捕捉用プローブとして抗体を用い、粒子と抗原の結合のための標識用プローブとして抗体を用い、磁性ビーズを基板上へ保持するためにマイクロウェルを用い、外力として磁力を用い、粒子挙動の観察にエバネッセント照明による全反射蛍光顕微鏡を用いる場合が例示される。
【0154】
１．ガラス露出部へのＰＥＧリンカーの修飾
実施例１と同様の方法で、ガラス露出部へのＰＥＧリンカーの修飾を行う。
実施例１と同様の方法で、ガラス露出部へのＰＥＧリンカーの修飾を行う。
【0155】
２．ＰＥＧリンカー修飾基板への抗体の結合
実施例１と同様の方法で、ＰＥＧリンカー修飾基板への抗体の結合を行う。
実施例１と同様の方法で、ＰＥＧリンカー修飾基板への抗体の結合を行う。
【0156】
３．蛍光標識磁性ビーズへの抗体標識
直径５００ｎｍのＣＯＯＨ修飾蛍光標識磁性ビーズ溶液をＥＤＣ及びＳｕｌｆｏ－ＮＨＳで活性化させた後、抗体溶液を添加し４℃で一晩攪拌させて抗体をビーズに結合させる。その後、１００ｍＭエタノールアミンを添加し、室温下で３０分反応させる。
直径５００ｎｍのＣＯＯＨ修飾蛍光標識磁性ビーズ溶液をＥＤＣ及びＳｕｌｆｏ－ＮＨＳで活性化させた後、抗体溶液を添加し４℃で一晩攪拌させて抗体をビーズに結合させる。その後、１００ｍＭエタノールアミンを添加し、室温下で３０分反応させる。
【0157】
４．サンプル液と抗体標識磁性ビーズの混合
抗原を含むサンプル液と、抗体標識を行った磁性ビーズを混合し、室温で１時間攪拌し混合させる。
抗原を含むサンプル液と、抗体標識を行った磁性ビーズを混合し、室温で１時間攪拌し混合させる。
【0158】
５．マイクロウェルへのビーズ導入
４で作製した混合液をフローセルに封入する。封入後速やかにフローセルを顕微鏡のステージに載せる。
４で作製した混合液をフローセルに封入する。封入後速やかにフローセルを顕微鏡のステージに載せる。
【0159】
６．外力印加及び撮影
捕捉抗体を結合させた側を下面にしてフローセルをステージ上に設置する。フローセルの上側から鉛直下向きに磁力を印加した状態で、フローセルの下面から対物レンズを介して励起レーザーを全反射角度で照射する。励起レーザーの反射面で生じるエバネッセント波によってビーズを照明した際にビーズから発生する蛍光を、対物レンズを介して取得する。次に、フローセルの上側から鉛直上向きに磁力を印加した状態で、フローセルの下面から対物レンズを介して励起レーザーを全反射角度で照射する。励起レーザーの反射面で生じるエバネッセント波によってビーズを照明した際にビーズから発生する蛍光を、対物レンズを介して取得する。
捕捉抗体を結合させた側を下面にしてフローセルをステージ上に設置する。フローセルの上側から鉛直下向きに磁力を印加した状態で、フローセルの下面から対物レンズを介して励起レーザーを全反射角度で照射する。励起レーザーの反射面で生じるエバネッセント波によってビーズを照明した際にビーズから発生する蛍光を、対物レンズを介して取得する。次に、フローセルの上側から鉛直上向きに磁力を印加した状態で、フローセルの下面から対物レンズを介して励起レーザーを全反射角度で照射する。励起レーザーの反射面で生じるエバネッセント波によってビーズを照明した際にビーズから発生する蛍光を、対物レンズを介して取得する。
【0160】
７．解析
鉛直下向きの磁力及び鉛直上向きの磁力を印加した際の２枚の画像について、同一地点間の蛍光輝度について、下方向の磁力を印加した際の蛍光輝度から、上方向の磁力を印加した際の蛍光強度の差分を取得する。エバネッセント波の強度はカバーガラス／液相界面からの距離に応じて指数関数的に減衰するため、界面からビーズが離れるにつれて蛍光輝度は減衰する。蛍光輝度の差分についてヒストグラムを作成すると、カバーガラスに未結合の磁性ビーズでは輝度差が大きくなる。一方、カバーガラス側の複数の抗体を介してマルチボンドで吸着される非特異吸着ビーズにおいては蛍光輝度の減衰が小さい。抗原を介して結合したビーズは、抗原と抗体との結合部位間の距離だけビーズが基板から離れ、抗原とカバーガラス側抗体との結合がシングルボンドとなる。そのため、抗原を介して結合したビーズでは、基板からの距離は、非特異吸着したビーズに比べて大きくなる。その結果、抗原を介して結合したビーズでは、蛍光輝度の差は、非特異吸着ビーズと未結合ビーズとの中間となる。結果として蛍光輝度差のヒストグラムには３つのピークが現れ、これらをガウスフィッティングした後、２つ目のピーク内に分類されるビーズを、抗原を介して結合したビーズ（Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）として識別する。
鉛直下向きの磁力及び鉛直上向きの磁力を印加した際の２枚の画像について、同一地点間の蛍光輝度について、下方向の磁力を印加した際の蛍光輝度から、上方向の磁力を印加した際の蛍光強度の差分を取得する。エバネッセント波の強度はカバーガラス／液相界面からの距離に応じて指数関数的に減衰するため、界面からビーズが離れるにつれて蛍光輝度は減衰する。蛍光輝度の差分についてヒストグラムを作成すると、カバーガラスに未結合の磁性ビーズでは輝度差が大きくなる。一方、カバーガラス側の複数の抗体を介してマルチボンドで吸着される非特異吸着ビーズにおいては蛍光輝度の減衰が小さい。抗原を介して結合したビーズは、抗原と抗体との結合部位間の距離だけビーズが基板から離れ、抗原とカバーガラス側抗体との結合がシングルボンドとなる。そのため、抗原を介して結合したビーズでは、基板からの距離は、非特異吸着したビーズに比べて大きくなる。その結果、抗原を介して結合したビーズでは、蛍光輝度の差は、非特異吸着ビーズと未結合ビーズとの中間となる。結果として蛍光輝度差のヒストグラムには３つのピークが現れ、これらをガウスフィッティングした後、２つ目のピーク内に分類されるビーズを、抗原を介して結合したビーズ（Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｒａｐ）として識別する。
【0161】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0162】
１０…基板，１１…チャンバ，２０…外力付与機構，２１～２５…磁石，３０…撮像装置，４０…捕捉体，４１…第２の抗体，４２…リンカー，５０…粒子，５１…第１の抗体，７０…被験物質，８０…光源，１００…被験物質検出装置，１１０…測定装置１１０，１２０…入力インターフェース，１３０…出力インターフェース，１４０…通信インターフェース，１５０…処理回路，１５１…外力付与制御機能，１５２…撮像制御機能，１５３…取得機能，１５４…移動範囲決定機能，１５５…判定機能，１５６…被験物質濃度決定機能，１５７…出力制御機能。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】