特開 2024-2206 物質分離装置、分析装置及び分析方法

(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】P2024002206

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】物質分離装置、分析装置及び分析方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/537 20060101AFI20231228BHJP

   G01N 33/536 20060101ALI20231228BHJP

   G01N 21/64 20060101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

G01N33/537

G01N33/536 D

G01N21/64 F

G01N21/64 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101265

(22)【出願日】2022-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】303018827

【氏名又は名称】Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100183955

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 悟郎

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100180334

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 洋美

(74)【代理人】

【識別番号】100177149

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 浩義

(74)【代理人】

【識別番号】100174067

【弁理士】

【氏名又は名称】湯浅 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136342

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 成美

(72)【発明者】

【氏名】今井 阿由子

(72)【発明者】

【氏名】住吉 研

(72)【発明者】

【氏名】重村 幸治

【テーマコード（参考）】

2G043

【Ｆターム（参考）】

2G043AA01

2G043BA16

2G043CA04

2G043DA02

2G043EA01

2G043HA02

2G043HA05

2G043HA07

2G043LA03

2G043NA01

(57)【要約】

【課題】分子量の大きな測定対象物を正確に定量測定することができる物質分離装置、分析装置及び分析方法を提供する。
【解決手段】物質分離装置１は、溶液が収容される内部が、透析膜４によって第１室２ａと第２室２ｂとに仕切られている反応容器２を備える。検体Ｓが第１室２ａに収容され、検体Ｓに含まれ透析膜４の分画分子量よりも分子量が大きい測定対象物Ｔと特異的に結合する結合能を有し、色素修飾分子Ｍが第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に収容される。色素修飾分子Ｍは、透析膜４の分画分子量よりも分子量が小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶液が収容される内部が、透析膜によって第１室と第２室とに仕切られている反応容器を備え、
検体が前記第１室に収容され、
前記検体に含まれ前記透析膜の分画分子量よりも分子量が大きい測定対象物と特異的に結合する結合能を有する色素修飾分子が、前記第１室及び前記第２室の少なくとも一方に収容され、
前記色素修飾分子は、前記透析膜の分画分子量よりも分子量が小さい、
物質分離装置。

【請求項2】

前記反応容器は、それぞれ内部が透析膜によって第１室と第２室とに仕切られている、第１反応容器および第２反応容器を含み、
前記第１反応容器及び前記第２反応容器に、互いに種類が異なる検体が収容されるとともに種類が同一の色素修飾分子が収容されるか、
前記第１反応容器及び前記第２反応容器に、種類が同一の検体が収容されるとともに互いに種類が異なる色素修飾分子が収容される、
請求項１に記載の物質分離装置。

【請求項3】

請求項１に記載の物質分離装置と、
前記物質分離装置の反応容器の第１室及び第２室の少なくとも一方に、色素を発光させる励起光を照射するとともに、前記励起光が照射された部分の発光強度か、前記発光強度及び偏光度かのいずれかを検出する検出光学系と、
を備える分析装置。

【請求項4】

前記検出光学系は、発光強度及び偏光度を検出する、
請求項３に記載の分析装置。

【請求項5】

請求項２に記載の物質分離装置と、
第１色素を発光させる第１励起光を前記物質分離装置の第１反応容器に照射する第１光源部と、
第２色素を発光させる第２励起光を前記物質分離装置の第２反応容器に照射する第２光源部と、
前記第１反応容器での発光強度か、発光強度及び偏光度かのいずれかと、前記第２反応容器での発光強度か、発光強度及び偏光度かのいずれかと、を個別に検出する検出部と、
を備え、
前記第１反応容器に収容された色素修飾分子は、前記第１色素で修飾され、
前記第２反応容器に収容された色素修飾分子は、前記第２色素で修飾されている、
分析装置。

【請求項6】

請求項２に記載の物質分離装置と、
色素を発光させる励起光を前記物質分離装置の第１反応容器及び第２反応容器に照射する光源部と、
前記第１反応容器での発光強度か、発光強度及び偏光度かのいずれかを検出する第１検出部と、
前記第２反応容器での発光強度か、発光強度及び偏光度かのいずれかを検出する第２検出部と、
を備える分析装置。

【請求項7】

溶液が収容され透析膜を介して仕切られた反応容器の第１室及び第２室のうち、前記第１室に検体を収容し、
前記第１室及び前記第２室の少なくとも一方に、前記検体に含まれ前記透析膜の分画分子量よりも分子量が大きい測定対象物と特異的に結合する結合能を有し、前記透析膜の分画分子量よりも分子量が小さい色素修飾分子を収容する、
分析方法。

【請求項8】

前記第１室及び前記第２室の少なくとも一方に色素を発光させる励起光を照射するとともに、前記第１室及び前記第２室のうち、前記励起光が照射された部分の発光強度か、発光強度及び偏光度かのいずれかを検出する、
請求項７に記載の分析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、物質分離装置、分析装置及び分析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イムノアッセイは、抗体－抗原反応を利用した分析法である（非特許文献１、２参照）。イムノアッセイによれば、測定対象物と特異的に結合する抗体を利用し、抗原を感度良く検出することができる。なかでも、抗体と結合した標識抗原（ｂｏｕｎｄ，Ｂ）と遊離の標識抗原（ｆｒｅｅ，Ｆ）との分離（Ｂ／Ｆ分離）を行う不均一法は、高感度測定法として知られている。しかし、Ｂ／Ｆ分離を行うには、別途機器が必要となり、測定システムが煩雑となるため、Ｂ／Ｆ分離を必要としない方法が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－４４６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

Ｂ／Ｆ分離では、抗体の固定化を行ったのち洗浄を行う固相法が用いられるのが一般的である。しかし、固相法には、以下の様な課題がある。
（１）固定化のための試薬、表面処理等が必要となる。
（２）抗体固定を高密度に行い、後の非特異結合と区別できるようにする必要がある。
（３）抗体固定の作業に時間がかかる。
（４）一方、対象表面により抗体固定状態にばらつきが起こり得る。
（５）測定に多数の手順を必要とするため、簡易分析には不向きである。

【0005】

一方、洗浄を必要としないＢ／Ｆ分離手段として透析が古くから知られている。しかしながら、透析によるＢ／Ｆ分離法では、抗原（測定対象物）の分子サイズが、抗体と比較して十分に小さくある必要がある。従って、この方法は、分子量の大きなタンパク質などを正確に測定するには不向きであり、測定可能な測定対象物が限定される。

【0006】

本発明は、上記実情の下になされたものであり、分子量の大きな測定対象物を正確に定量測定することができる物質分離装置、分析装置及び分析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】

【0007】

上記目的を達成するために、本開示の第１の観点に係る物質分離装置は、
溶液が収容される内部が、透析膜によって第１室と第２室とに仕切られている反応容器を備え、
検体が前記第１室に収容され、
前記検体に含まれ前記透析膜の分画分子量よりも分子量が大きい測定対象物と特異的に結合する結合能を有する色素修飾分子が、前記第１室及び前記第２室の少なくとも一方に収容され、
前記色素修飾分子は、前記透析膜の分画分子量よりも分子量が小さい。

【0008】

本開示の第２の観点に係る分析装置は、
第１の観点に係る物質分離装置と、
前記物質分離装置の反応容器の第１室及び第２室の少なくとも一方に、色素を発光させる励起光を照射するとともに、前記励起光が照射された部分の発光強度か、前記発光強度及び偏光度かのいずれかを検出する検出光学系と、
を備える。

【0009】

本開示の第３の観点に係る分析方法は、
溶液が収容され透析膜を介して仕切られた反応容器の第１室及び第２室のうち、前記第１室に検体を収容し、
前記第１室及び前記第２室の少なくとも一方に、前記検体に含まれ前記透析膜の分画分子量よりも分子量が大きい測定対象物と特異的に結合する結合能を有し、前記透析膜の分画分子量よりも分子量が小さい色素修飾分子を収容する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、分子量の大きな測定対象物を正確に定量測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】（Ａ）は、本開示の実施の形態１に係る物質分離装置の反応容器の構成を示す斜視図である。（Ｂ）は、（Ａ）の反応容器に収容される物質を示す模式図である。

【図2】本開示の実施の形態１に係る分析処理を示すフローチャートである。

【図3】本開示の実施の形態１に係る物質分離装置の反応容器の変形例を示す斜視図である。

【図4】本開示の実施の形態２に係る分析装置の構成を示す模式図である。

【図5】本開示の実施の形態２に係る分析処理を示すフローチャートである。

【図6】（Ａ）及び（Ｂ）は、本開示の実施の形態３に係る物質分離装置の第１反応容器と第２反応容器とに投入される検体及び分子の例を示す模式図である。

【図7】本開示の実施の形態４に係る分析装置の構成を示す模式図である。

【図8】本開示の実施の形態５に係る分析装置の構成を示す模式図である。

【図9】本開示の実施の形態６に係る分析装置の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本開示は下記の実施の形態及び図面によって限定されるものではない。なお、下記の実施の形態において、“有する”、“含む”又は“含有する”といった表現は、“からなる”又は“から構成される”という意味も包含する。

【0013】

（実施の形態１）
図１（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る物質分離装置１は、反応容器２を備える。溶液Ｌが収容される反応容器２の内部は、仕切壁３で２つの部屋に仕切られている。一方の部屋を第１室２ａとし、もう一方の部屋を第２室２ｂとする。

【0014】

仕切壁３の少なくとも一部には、透析膜４が設けられている。透析膜４を介して、第１室２ａと第２室２ｂとの間で溶液Ｌが通過可能である。透析膜４としては、溶液Ｌに耐性のあるもの、後述するように、測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍの分子量との関係で所定の分画分子量（Molecular Weight Cut Off；ＭＷＣＯ）を有するものが用いられる。

【0015】

図１（Ｂ）に示すように、測定対象である検体Ｓは、第１室２ａに収容される。検体Ｓには測定対象物Ｔが含まれている。一方、色素修飾分子Ｍは第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に収容される。色素修飾分子Ｍは、色素としての蛍光色素Ｆで修飾（標識）されている。色素修飾分子Ｍは、測定対象物Ｔと特異的に結合する結合能を有する。

【0016】

測定対象物Ｔの分子量は、透析膜４の分画分子量（ＭＷＣＯ）より大きい。したがって、測定対象物Ｔは、第１室２ａに収容されたままとなり、第２室２ｂに移動しない。一方、色素修飾分子Ｍは、透析膜４のＭＷＣＯよりも分子量が小さい。したがって、色素修飾分子Ｍは、測定対象物Ｔと結合しなければ、透析膜４を介して第１室２ａと第２室２ｂとの間を移動可能である。第１室２ａに移動した色素修飾分子Ｍは、測定対象物Ｔと結合する。

【0017】

測定対象物Ｔの濃度が高い場合、第１室２ａでは、多くの色素修飾分子Ｍが測定対象物Ｔと結びつく。測定対象物Ｔの濃度が高ければ高いほど、測定対象物Ｔと結合する色素修飾分子Ｍの数が多くなり、色素修飾分子Ｍの濃度が低くなる。一方、測定対象物Ｔの濃度が低い場合、第１室２ａにおいて測定対象物Ｔと結びつく色素修飾分子Ｍ（結合型）の数が少ないため、測定対象物Ｔと結合していない色素修飾分子Ｍ（遊離型）の数が多くなる。

【0018】

このように、結合型の色素修飾分子Ｍの数と、遊離型の色素修飾分子Ｍの数とは、測定対象物Ｔの濃度によって変化する。一方、第１室２ａ又は第２室２ｂに蛍光色素Ｆを発光させる励起光を照射した場合の蛍光色素Ｆの発光強度Ｐ１等は、第１室２ａにおける測定対象物Ｔの濃度に応じて変化する。したがって、発光強度Ｐ１等を検出すれば、測定対象物Ｔの濃度を推定することができる。

【0019】

なお、測定対象物Ｔと色素修飾分子Ｍとの結合物（複合体）は、透析膜４を介して第２室２ｂに移動することができず、第１室２ａに留まる一方、遊離型の濃度は一定時間経過後の平衡状態では、第１室２ａと第２室２ｂとで同じとなるため、図１（Ｂ）に示すように、第１室２ａには、結合型と遊離型が共存した状態となる。発光強度Ｐ１に基づく測定対象物Ｔの濃度推定は、この点を留意して行う必要がある。

【0020】

［測定対象物、色素修飾分子及び透析膜］
測定対象物Ｔとして、例えば、タンパク質などの大分子を選択することができる。例えば、オボアルブミン、βラクトグロブリンがある。測定対象物Ｔをオボアルブミン（分子量４３ｋＤａ）とする場合、色素修飾分子Ｍとして例えばＶＨＨ（Variable domain of Heavy chain of Heavy chain antibody）抗体（分子量１５ｋＤａ）を選択することができる。この場合、透析膜４のＭＷＣＯは例えば２０ｋＤａとすることができる。測定対象物Ｔをβラクトグロブリン（分子量１８．３ｋＤａ）とする場合、色素修飾分子Ｍとしてアプタマー（例えば、分子量８ｋＤａ）を選択することができる。この場合、透析膜４のＭＷＣＯは例えば１０ｋＤａとすることができる。また、色素修飾分子ＭとしてＦａｂ抗体を用いるようにしてもよい。このように、透析膜４のＭＷＣＯは、測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍに基づいて決定される。

【0021】

［蛍光色素］
蛍光色素Ｆとは、励起光により励起されて蛍光を発光する色素である。蛍光色素Ｆにはそれぞれ独自の蛍光寿命が存在する。本開示では、修飾される色素修飾分子Ｍの分子量などに応じて、蛍光寿命が１～１０ナノ秒の蛍光色素、蛍光寿命が１０ナノ秒超から２００ナノ秒の蛍光色素Ｆ、蛍光寿命が２００ナノ秒超から３，０００ナノ秒の蛍光色素Ｆを適宜選択して、使用することができる。例えば、蛍光寿命が１～１０ナノ秒の蛍光色素Ｆとしては、インドレニン、クロロトリアジニルアミノフルオレセイン、４’－アミノメチルフルオレセイン、５－アミノメチルフルオレセイン、６－アミノメチルフルオレセイン、６－カルボキシフルオレセイン、５－カルボキシフルオレセイン、５および６－アミノフルオレセイン、チオウレアフルオレセイン、メトキシトリアジニルアミノフルオレセインなどのフルオレセイン化合物、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン６ＧＰなどのローダミン誘導体；登録商標又は商品名としてＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８などのＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒシリーズ、ＢＯＤＩＰＹシリーズ、ＤＹシリーズ、ＡＴＴＯシリーズ、Ｄｙ Ｌｉｇｈｔシリーズ、Ｏｙｓｔｅｒシリーズ、ＨｉＬｙｔｅ Ｆｌｕｏｒシリーズ、Ｐａｃｉｆｉｃ Ｂｌｕｅ、Ｍａｒｉｎａ Ｂｌｕｅ、Ａｃｒｉｄｉｎｅ、Ｅｄａｎｓ、Ｃｏｕｍａｒｉｎ、ＤＡＮＳＹＬ、ＦＡＮ、Ｏｒｅｇｏｎ Ｇｒｅｅｎ、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ－Ｘ、ＮＢＤ－Ｘ、ＴＥＴ、ＪＯＥ、Ｙａｋｉｍａ Ｙｅｌｌｏｗ、ＶＩＣ、ＨＥＸ、Ｒ６Ｇ、Ｃｙ３、ＴＡＭＲＡ、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｒｅｄ－Ｘ、Ｒｅｄｍｏｎｄ Ｒｅｄ、ＲＯＸ、Ｃａｌ Ｒｅｄ、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄ、ＬＣ Ｒｅｄ ６４０、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、ＬＣ Ｒｅｄ ７０５がある。また、蛍光寿命が１０ナノ秒超から２００ナノ秒の蛍光色素Ｆとしては、ジアルキルアミノナフタレンスルホニルなどのナフタレン誘導体、Ｎ－（１－ピレニル）マレイミド、アミノピレン、ピレンブタン酸、アルキニルピレンなどのピレン誘導体がある。更に、蛍光寿命が２００ナノ秒超から３，０００ナノ秒の蛍光色素Ｆとしては、白金、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ユーロピウムなどの金属錯体がある。

【0022】

分子Ｍを蛍光色素Ｆで修飾（標識）するには、例えば蛍光色素Ｆと分子Ｍとを、直接共有結合させるか、オリゴエチレングリコール及びアルキル鎖等のリンカーを介して結合させればよい。蛍光色素Ｆは、分子のカルボキシル基、アミノ基、水酸基、チオール及びフェニル基等に結合し得る官能基を有する。蛍光色素Ｆ及び分子Ｍのそれぞれの官能基を、公知の条件下で反応させることで、分子Ｍを蛍光色素Ｆで標識することができる。なお、１分子を修飾する蛍光色素Ｆの分子の個数は、任意に選択することができる。好ましくは１分子に対して１分子以上であり、２～５分子であってもよい。

【0023】

次に、本実施の形態に係る物質分離装置１を用いた分析方法、すなわち分析処理について説明する。なお、前提として、測定対象物Ｔの分子量より小さく、色素修飾分子Ｍの分子量より大きいＭＷＣＯを有する透析膜４が仕切壁３に設置され、反応容器２に溶液Ｌが収容されているものとする。

【0024】

分析処理において、図２に示すように、まず、第１室２ａに検体Ｓを収容する（ステップＳ１）。続いて、第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に、色素修飾分子Ｍを収容する（ステップＳ２）。その後、一定時間経過するまで待つ（ステップＳ３；Ｎｏ）。一定時間経過後（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、物質分離装置１による分析方法を終了する。

【0025】

一定時間経過後、反応容器２内では、測定対象物Ｔと結合した色素修飾分子Ｍ（結合型）が、第１室２ａに留まり、第２室２ｂ内に移動しない。したがって、例えば、第１室２ａ又は第２室２ｂにある溶液Ｌを測定セルに移し替え、測定セルに蛍光色素Ｆを発光させる励起光を照射し、測定セルの蛍光の発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出すれば、後述するように、測定対象物Ｔの濃度を測定することが可能となる。

【0026】

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る物質分離装置１によれば、測定対象物Ｔの分子量より小さく、測定対象物Ｔに特異的に結合する色素修飾分子Ｍの分子量より大きい分画分子量（ＭＷＣＯ）を有する透析膜４を用いて、測定対象物Ｔと色素修飾分子Ｍとが結合する結合型を第１室２ａ内に保持することができるので、第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方の蛍光色素Ｆの発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２を検出すれば、分子量の大きな測定対象物Ｔを正確に定量測定することができる。

【0027】

本実施の形態に係る分析装置５を用いることにより、例えば測定対象物Ｔを抗原とし、色素修飾分子Ｍを抗体とした場合のイムノアッセイにおけるＢ／Ｆ分離が可能となる。これにより、抗体固相化作業が不要となる。

【0028】

反応容器２自体を、測定セルとすることができる。このようにすれば、反応容器２から測定セルへ溶液Ｌを移す手順が不要になるうえ、検体Ｓが汚染されるのを防ぐことができる。この場合、反応容器２の素材は、励起光及び蛍光を透過する素材を選ぶ必要がある。

【0029】

測定セルとなる反応容器２は、図３に示す構成とすることができる。図３に示す反応容器２は、直方体状の第１室２ａ内に管状の第２室２ｂが挿入される構成を有している。第２室２ｂの壁には、チューブ状の透析膜４（透析チューブ）が形成されている。測定対象物Ｔは、第１室２ａ内に投入され、色素修飾分子Ｍは、第２室２ｂに投入される。色素修飾分子Ｍは、透析膜４（透析チューブ）を通過して第１室２ａに進入し、測定対象物Ｔと結合する。この反応容器２も、励起光及び蛍光を透過する素材で構成することができる。

【0030】

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１に係る反応容器２を測定セルとして備える分析装置５について説明する。図４に示すように、本実施の形態に係る分析装置５は、上記実施の形態１に係る反応容器２と、検出光学系１０と、を備える。反応容器２としては、図１（Ａ）に示す構成のものを用いてもよいし、図３に示す構成のものと用いてもよい。

【0031】

検出光学系１０は、物質分離装置１の反応容器２の第１室２ａに蛍光色素Ｆ（図１（Ｂ）参照）を発光させる励起光ＩＬを照射するとともに、第１室２ａの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出する。

【0032】

検出光学系１０は、光源部１１と、光ファイバ１２と、レンズ５０と、光ファイバ１２の励起光ＩＬの出射端の光軸方向に対して斜め（以下、単に「斜め」とする）に配置した反射鏡１３と、光ファイバ１４と、検出部１５と、を備える。

【0033】

光源部１１は、光源２０と、励起フィルタ２１と、結合レンズ２２と、を備える。光源２０は、励起光ＩＬを出射する。励起光ＩＬは、励起光ＩＬの波長を調整する励起フィルタ２１、結合レンズ２２を経て光ファイバ１２に入射する。

【0034】

光ファイバ１２は、レンズ５０を介して励起光ＩＬを反応容器２の第１室２ａに送る。励起光ＩＬはレンズ５０によって液中で集光され、この集光点近くの第１室２ａ内の蛍光色素Ｆにより蛍光ＥＬが生じる。反射鏡１３は斜めに配置され、反応容器２を透過した励起光ＩＬを拡散反射する。蛍光色素Ｆの発光による蛍光ＥＬは、光ファイバ１４に入射する。光ファイバ１４は、第１室２ａで発生した蛍光ＥＬを検出部１５に送る。

【0035】

検出部１５は、結合レンズ２５と、蛍光フィルタ２６と、液晶素子２７と、撮像部２８と、を備える。結合レンズ２５は、光ファイバ１４から出射した光を、蛍光フィルタ２６に送る。蛍光フィルタ２６は、蛍光色素Ｆの発光によって発生する蛍光ＥＬの波長帯にある光を通し、他の波長の光を遮断する。液晶素子２７は、透過する蛍光ＥＬの偏光方向を調整する。撮像部２８は、液晶素子２７を通過した蛍光ＥＬを示す画像を撮像する。この画像に基づいて、蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出することができる。

【0036】

上述の構成を有する検出光学系１０により、反応容器２の第１室２ａにおける蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかが検出される。

【0037】

［蛍光の発光強度］
蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１を検出する場合、液晶素子２７は、入射した蛍光ＥＬのすべての偏光成分が透過するように調整される。これにより、撮像部２８に蛍光ＥＬのすべての光束を受光させて発光強度Ｐ１を検出することができる。蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１と色素修飾分子Ｍの濃度との関係を示す検量線が予め作成されており、分析装置５は、検量線に基づいて、発光強度Ｐ１に対応する色素修飾分子Ｍの濃度を測定する。なお、検量線は、濃度が既知である測定対象物Ｔと、色素修飾分子Ｍとの組み合わせについて、それらの濃度を変更しつつ、第１室２ａ又は第２室２ｂでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１を検出することにより作成される。

【0038】

［蛍光の偏光度］
蛍光ＥＬの偏光度Ｐ２を検出する場合、光源部１１から出射される励起光ＩＬは直線偏光となる。受光した蛍光ＥＬのうち、励起光ＩＬと平行な偏光度をＩ１とし、励起光ＩＬと垂直な偏光度をＩ２とする。検出光学系１０は、検出部１５の液晶素子２７を制御して、この２つの蛍光偏光強度Ｉ１，Ｉ２を検出し、以下の式を用いて、偏光度Ｐ２を算出する。
Ｐ２＝（Ｉ１－Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）
偏光度Ｐ２は、励起されてから蛍光ＥＬを発するまでの間に色素修飾分子Ｍが回転する度合いを示す。分子量が小さい分子は溶液中でブラウン運動により激しく回転するため偏光度Ｐ２が低く、分子量が大きい分子はブラウン運動が弱いため偏光度Ｐ２が上昇する。したがって、測定対象物Ｔの濃度が高ければ偏光度Ｐ２は大きくなり、濃度が低ければ偏光度Ｐ２は小さくなる。偏光度Ｐ２と測定対象物Ｔの濃度との関係を示す検量線が予め求められている。分析装置５は、この検量線に基づいて、偏光度Ｐ２に対応する測定対象物Ｔの濃度を測定する。なお、この検量線についても、濃度が既知である測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍの組み合わせについて、それらの濃度を変更しつつ、第１室２ａ又は第２室２ｂでの蛍光ＥＬの偏光度Ｐ２を検出することにより作成される。

【0039】

ところで、透析膜４のＭＷＣＯは、測定対象物Ｔの分子量より小さいが、ＭＷＣＯは統計的な数値であり、透析膜４の孔の大きさにばらつきがある。このため、少量の測定対象物Ｔが透析膜４を通過して第２室２ｂに移動することがある。この場合、分析装置５により、例えば、蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１と偏光度Ｐ２とを両方測定してもよい。例えば、第２室２ｂにおける蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１は、測定対象物Ｔと結合する色素修飾分子Ｍ（結合型）と、測定対象物Ｔと結合していない色素修飾分子Ｍ（遊離型）との両方を反映したものとなる。さらに、第２室２ｂにおける蛍光ＥＬの偏光度Ｐ２は、結合型の濃度と遊離型の濃度との割合を反映したものとなる。したがって、発光強度Ｐ１に基づいて色素修飾分子Ｍ全体の濃度を推定し、偏光度Ｐ２に基づいて結合型と遊離型との割合を推定することにより、色素修飾分子Ｍと結合する測定対象物Ｔの濃度をより高精度に測定することが可能となる。なお、結合型と遊離型との割合を推定するには、投入される色素修飾分子Ｍの投入量を把握しておく必要がある。

【0040】

なお、分析装置５では、励起光ＩＬを第２室２ｂに照射し、第２室２ｂにおける蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出し、測定対象物Ｔの濃度を測定するようにしてもよい。第１室２ａの検出結果と第２室２ｂの検出結果との両方に基づいて、測定対象物Ｔの濃度を推定することも可能である。また、第１室２ａと第２室２ｂとは透析膜４で隔離されているが、これに加えて第１室２ａと第２室２ｂとの間に遮光層を配置してもよい。これにより、第１室２ａから得られる光学信号と第２室２ｂの光学信号とを独立なものとできるため、より高精度に各室の蛍光信号をモニターすることが可能となる。

【0041】

次に、分析装置５を用いた分析方法、すなわち分析処理について説明する。

【0042】

図５に示すように、本実施の形態に係る分析処理は、上述の分析処理（図２参照）と同じステップＳ１～Ｓ３を含んでいる。一定時間経過後（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、反応容器２の第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に蛍光色素Ｆを発光させる励起光ＩＬを照射するとともに、第１室２ａ及び第２室２ｂのうち、励起光ＩＬが照射された部分の蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出する（ステップＳ４）。その後、各種検量線に基づいて、この検出結果から測定対象物Ｔの濃度が求められる。ステップＳ４終了後、分析装置５は、分析処理を終了する。

【0043】

本実施の形態によれば、反応容器２を測定セルとして用いることにより、溶液を移し替える必要がなくなるうえ、サンプルの汚染を防ぐことができる。

【0044】

（実施の形態３）
本実施の形態に係る物質分離装置１は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、反応容器２は、第１反応容器２Ａと、第２反応容器２Ｂとを備える。この場合、例えば図６（Ａ）に示す場合、第１反応容器２Ａの第１室２ａに検体Ｓ１を投入し、第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に測定対象物Ｔ１と結合する色素修飾分子Ｍ１を投入することができる。さらに、第２反応容器２Ｂの第１室２ａには検体Ｓ２を投入し、第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に、色素修飾分子Ｍ１を投入することができる。投入して一定時間経過後、第１反応容器２Ａの第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に蛍光色素Ｆを発光させる励起光ＩＬを照射するとともに、第１室２ａ及び第２室２ｂのうち、励起光ＩＬが照射された部分の蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２のいずれかを検出し、第２反応容器２Ｂの第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に蛍光色素Ｆを発光させる励起光ＩＬを照射するとともに、第１室２ａ及び第２室２ｂのうち、励起光ＩＬが照射された部分の蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２を検出すれば、種類が異なる検体Ｓ１，Ｓ２の測定対象物Ｔの濃度を一度に測定することができる。これにより、検体Ｓ１と検体Ｓ２との間で、測定対象物Ｔの濃度を比較することができる。

【0045】

また、例えば図６（Ｂ）に示す場合、第１反応容器２Ａの第１室２ａに検体Ｓ１を投入し、第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に測定対象物Ｔ１と結合する色素修飾分子Ｍ１を投入し、第２反応容器２Ｂの第１室２ａに検体Ｓ１を投入し、第１室２ａ及び第２室２ｂの少なくとも一方に測定対象物Ｔ２と結合する色素修飾分子Ｍ２を投入することができる。投入して一定時間経過後、図６（Ａ）の場合と同様に励起光ＩＬを照射することにより、第１反応容器２Ａの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２を検出し、第２反応容器２Ｂの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出すれば、検体Ｓ１における種類が異なる測定対象物Ｔ１，Ｔ２の濃度を一度に測定することができる。これにより、種類が同一の検体Ｓ１における測定対象物Ｔ１，Ｔ２の濃度を比較することができる。

【0046】

このように、複数の反応容器２Ａ，２Ｂを用意することにより、測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍの種類が異なる組み合わせでの測定対象物Ｔの濃度測定を同時に行うことが可能となる。

【0047】

（実施の形態４）
本実施の形態に係る分析装置５は、図７に示すように、第１反応容器２Ａでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかと、第２反応容器２Ｂでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを一括で検出可能な検出光学系１０を備える。検出光学系１０は、第１光源部１１Ａと、第２光源部１１Ｂと、光ファイバ１２Ａと、光ファイバ１２Ｂと、２つのレンズ５０と、を備える。

【0048】

第１光源部１１Ａ及び第２光源部１１Ｂの内部構成は、図４の光源部１１の構成と同じである。第１光源部１１Ａは、第１蛍光色素Ｆ１を発光させる第１励起光ＩＬ１を出射する。第２光源部１１Ｂは、第１励起光ＩＬ１とは波長が異なり第２蛍光色素Ｆ２を発光させる第２励起光ＩＬ２を出射する。光ファイバ１２Ａは、第１光源部１１Ａから出射された第１励起光ＩＬ１を、レンズ５０を介して第１反応容器２Ａの第１室２ａに送る。光ファイバ１２Ｂは、第２光源部１１Ｂから出射された第２励起光ＩＬ２を、レンズ５０を介して第２反応容器２Ｂの第１室２ａに送る。

【0049】

第１反応容器２Ａの第１室２ａに収容された色素修飾分子Ｍは、第１励起光ＩＬ１が照射されると発光する第１蛍光色素Ｆ１で修飾されている。したがって、第１反応容器２Ａの第１室２ａにおけるレンズ５０による第１励起光ＩＬ１の集光位置近くで測定対象物Ｔと結合する色素修飾分子Ｍが蛍光ＥＬ１を発光する。また、第２反応容器２Ｂの第１室２ａに収容された色素修飾分子Ｍは、第２励起光ＩＬ２が照射されると発光する第２蛍光色素Ｆ２で修飾されている。したがって、第２反応容器２Ｂの第１室２ａにおけるレンズ５０による第２励起光ＩＬ２の集光位置近くで測定対象物Ｔと結合する色素修飾分子Ｍが蛍光ＥＬ２を発光する。

【0050】

検出光学系１０は、斜めに配置した反射鏡１３Ａと、同様に斜めに配置した反射鏡１３Ｂと、光ファイバ１４Ａと、光ファイバ１４Ｂと、検出部１５と、制御部１６と、を備える。反射鏡１３Ａは、第１反応容器２Ａを透過する第１励起光ＩＬ１を拡散反射する。同様に、反射鏡１３Ｂは、第２反応容器２Ｂを透過する第２励起光ＩＬ２を拡散反射する。一方、第１反応容器２Ａの第１室２ａにおける色素修飾分子Ｍからの蛍光ＥＬ１はレンズ５０により光ファイバ１４Ａへ集光され、光ファイバ１４Ａは第１反応容器２Ａの第１室２ａで発生した蛍光ＥＬ１を含む光を検出部１５に送る。同様に、第２反応容器２Ｂの第１室２ａにおける色素修飾分子Ｍからの蛍光ＥＬ２はレンズ５０により光ファイバ１４Ｂへ集光され、光ファイバ１４Ｂは、第２反応容器２Ｂの第１室２ａで発生した蛍光ＥＬ２を含む光を検出部１５に送る。

【0051】

検出部１５は、第１反応容器２Ａの第１室２ａでの蛍光ＥＬ１の発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかと、第２反応容器２Ｂの第１室２ａでの蛍光ＥＬ２の発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを個別に検出する。制御部１６は、第１サンプリング時間では、第１光源部１１Ａから第１励起光ＩＬ１を出射させるとともに第２光源部１１Ｂからの第２励起光ＩＬ２の出射を停止するように制御する。また、制御部１６は、第２サンプリング時間では、第２光源部１１Ｂから第２励起光ＩＬ２を出射させるともに第１光源部１１Ａからの第１励起光ＩＬ１の出射を停止するように制御する。制御部１６は、第１サンプリング時間と第２サンプリング時間とが繰り返されるように、第１光源部１１Ａ、第２光源部１１Ｂ及び検出部１５を制御する。これにより、検出部１５では、第１サンプリング時間では、第１反応容器２Ａの第１室２ａでの蛍光ＥＬ１の発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかが取得され、第２サンプリング時間では、第２反応容器２Ｂの第１室２ａでの蛍光ＥＬ２の発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかが取得される。

【0052】

なお、検出部１５は、蛍光ＥＬ１と蛍光ＥＬ２とを分離するダイクロイックミラーと、蛍光ＥＬ１の強度を検出する画像センサと、蛍光ＥＬ２の強度を検出する画像センサと、を備えるようにしてもよい。このようにすれば、ダイクロイックミラーで、蛍光ＥＬ１と蛍光ＥＬ２とを分離し、それぞれの画像センサで、第１反応容器２Ａの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかと、第２反応容器２Ｂの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかと、を個別に検出することができる。

【0053】

上記実施の形態３と同様に、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２が検出されるのは、第１反応容器２Ａ及び第２反応容器２Ｂの第２室２ｂであってもよいし、第１室２ａ及び第２室２ｂの両方であってもよい。また、第１室２ａと第２室２ｂとは透析膜４で隔離されているが、これに加えて遮光層を第１室２ａと第２室２ｂとの間に配置してもよい。これにより、第１室２ａからの光学信号と第２室２ｂからの光学信号とを独立したものとできるので、より高精度に各室の蛍光信号をモニターすることが可能となる。

【0054】

第１反応容器２Ａ及び第２反応容器２Ｂに収容される測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍの組み合わせは、図６（Ａ）に示すように、測定対象物Ｔ１及び色素修飾分子Ｍ１の組み合わせとすることができる。また、これらの組み合わせは、図６（Ｂ）に示すように、測定対象物Ｔ１，Ｔ２及び色素修飾分子Ｍ１、Ｍ２の組み合わせとすることもできる。

【0055】

本実施の形態に係る分析装置５では、第１反応容器２Ａと第２反応容器２Ｂとで、検出部１５が共通化されている。これにより、分析装置５の小型化、製造コストの低減を実現することができる。

【0056】

（実施の形態５）
本実施の形態に係る分析装置５は、図８に示すように、反応容器２として、第１反応容器２Ａと、第２反応容器２Ｂとを備える。分析装置５は、第１反応容器２Ａでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかと、第２反応容器２Ｂでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを個別に検出する検出光学系１０を備える。

【0057】

検出光学系１０は、光源部１１、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ、反射鏡１３Ａ，１３Ｂ、光ファイバ１４Ａ，１４Ｂ、第１検出部１５Ａ，第２検出部１５Ｂ及びレンズ５０を備える。

【0058】

光源部１１は、光ファイバ１２Ａを介して励起光ＩＬを、レンズ５０を介して第１反応容器２Ａの第１室２ａに照射する一方、光ファイバ１２Ｂを介して励起光ＩＬを、レンズ５０を介して第２反応容器２Ｂの第１室２ａに照射する。励起光ＩＬは、その集光位置近くで第１反応容器２Ａ及び第２反応容器２Ｂの第１室２ａ内の色素修飾分子Ｍを発光させる。第１反応容器２Ａの第１室２ａを通過した励起光ＩＬは、反射鏡１３Ａで斜め方向に拡散反射し、第２反応容器２Ｂの第１室２ａを通過した励起光ＩＬは、反射鏡１３Ｂで斜め方向に拡散反射する。

【0059】

反射鏡１３Ａで反射した励起光ＩＬ及び第１反応容器２Ａで発生した蛍光ＥＬは、レンズ５０及び光ファイバ１４Ａを介して、第１検出部１５Ａに送られる。反射鏡１３Ｂで反射した励起光ＩＬ及び第２反応容器２Ｂで発生した蛍光ＥＬは、レンズ５０及び光ファイバ１４Ｂを介して、第２検出部１５Ｂに送られる。第１検出部１５Ａ及び第２検出部１５Ｂの構成は、図４に示す検出部１５の構成と同じである。第１検出部１５Ａは、第１反応容器２Ａでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出する。第２検出部１５Ｂは、第２反応容器２Ｂでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出する。

【0060】

なお、第１反応容器２Ａ及び第２反応容器２Ｂに収容される測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍの組み合わせは、図６（Ａ）に示すように、測定対象物Ｔ１及び色素修飾分子Ｍ１の組み合わせとすることができる。また、これらの組み合わせは、図６（Ｂ）に示すように、測定対象物Ｔ１，Ｔ２及び色素修飾分子Ｍ１，Ｍ２の組み合わせとすることもできる。

【0061】

本実施の形態に係る分析装置５では、第１反応容器２Ａと第２反応容器２Ｂとで、光源部１１が共通化されている。励起光ＩＬが照射されるのは、第２室２ｂであってもよいし、第１室２ａ及び第２室２ｂの両方であってもよい。

【0062】

（実施の形態６）
本実施の形態に係る分析装置５は、検出光学系１０の構成が上記実施の形態４、５と異なる。図９に示すように、検出光学系１０は、光源部１１と、光ファイバ束１７と、溶液プローブ１８と、検出部１５と、を備える。

【0063】

光源部１１は、励起光ＩＬを出射する。光ファイバ束１７は、複数の光ファイバ１７ａ～１７ｇが束ねられて構成されている。このうち、中央の光ファイバ１７ａの一端は、光源部１１に接続されており、外周の光ファイバ１７ｂ～１７ｇの一端は、検出部１５に接続されている。一方、光ファイバ１７ａ～１７ｇの他端は、溶液プローブ１８に接続されている。なお、光ファイバ１７ａについては、一方端が２股となっており、光源部１１と検出部１５との両方に接続されたものを用いるようにしてもよい。

【0064】

溶液プローブ１８は、コリメータレンズ３０と、サンプル開放部３１と、斜めに配置した反射鏡３２と、を備える。コリメータレンズ３０は、光ファイバ１７ａから出射された励起光ＩＬを集光させつつ、サンプル開放部３１に入射する。サンプル開放部３１は、外部から測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍが進入可能に構成されている。サンプル開放部３１に進入した測定対象物Ｔ及び色素修飾分子Ｍは、集光された励起光ＩＬによって発光し、蛍光ＥＬを発生させる。反射鏡３２は、励起光ＩＬを拡散反射する。なお、溶液プローブ１８を遮光筒で覆ってもよい。遮光筒は、内側を黒塗しており、外部からの迷光が溶液プローブ１８へ入射することを防ぐ。この遮光筒で溶液プローブ１８を覆うことにより、他の部屋の状態に影響されることなく、高精度に蛍光信号をモニターすることが可能となる。

【0065】

コリメータレンズ３０を介して光ファイバ１７ｂ～１７ｇに入射した蛍光ＥＬは、検出部１５に送られる。検出部１５は、第１反応容器２Ａでの蛍光ＥＬの発光強度Ｐ１か、発光強度Ｐ１及び偏光度Ｐ２かのいずれかを検出する。

【0066】

このように、光ファイバ束１７と、コリメータレンズ３０、反射鏡３２等が一体化した溶液プローブ１８とを備える検出光学系１０を用いることにより簡単に検出を行うことができるようになるため、検出作業の効率化及び検出時間の短縮が可能となる。

【0067】

なお、光ファイバ束１７は、７本の光ファイバ１７ａ～１７ｇを束ねたものであったが、束ねられる光ファイバの数は、何本であってもよい。また、励起光ＩＬを複数本の光ファイバで送るようにしてもよい。

【0068】

上記実施の形態では、反応容器２として第１反応容器２Ａ，第２反応容器２Ｂを備えるものとしている。しかしながら、反応容器２は、３つ以上あってもよい。このようにすれば、３つ以上の検体に含まれる種類が同一の測定対象物Ｔの検出、検体Ｓに含まれる３種類以上の測定対象物Ｔの検出が可能となる。

【0069】

なお、上記実施の形態では、分子Ｍを蛍光色素Ｆで修飾したが、これには限られない。例えば、分子Ｍをリン光色素で修飾するようにしてもよい。検出光学系で検出可能であれば、他の色素を用いるようにしてもよい。

【0070】

上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

【符号の説明】

【0071】

１ 物質分離装置、２ 反応容器、２Ａ 第１反応容器、２Ｂ 第２反応容器、２ａ 第１室、２ｂ 第２室、３ 仕切壁、４ 透析膜、５ 分析装置、１０ 検出光学系、１１ 光源部、１１Ａ 第１光源部、１１Ｂ 第２光源部、１２，１２Ａ，１２Ｂ 光ファイバ、１３，１３Ａ，１３Ｂ 反射鏡、１４，１４Ａ，１４Ｂ 光ファイバ、１５ 検出部、１５Ａ 第１検出部、１５Ｂ 第２検出部、１６ 制御部、１７ 光ファイバ束、１７ａ～１７ｇ 光ファイバ、１８ 溶液プローブ、２０ 光源、２１ 励起フィルタ、２２ 結合レンズ、２５ 結合レンズ、２６ 蛍光フィルタ、２７ 液晶素子、２８ 撮像部、３０ コリメータレンズ、３１ サンプル開放部、３２ 反射鏡、５０ レンズ、ＥＬ 蛍光、Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ 蛍光色素、ＩＬ 励起光、ＩＬ１ 第１励起光、ＩＬ２ 第２励起光、Ｌ 溶液、Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ 色素修飾分子、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ 検体、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ 測定対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】