特開 2024-63620 検出装置

(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】P2024063620

(43)【公開日】2024-05-13

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20240502BHJP

【ＦＩ】

G01N21/64 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022171710

(22)【出願日】2022-10-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【氏名又は名称】阿形 直起

(72)【発明者】

【氏名】横山 正史

(72)【発明者】

【氏名】武石 貴明

【テーマコード（参考）】

2G043

【Ｆターム（参考）】

2G043AA01

2G043CA03

2G043DA02

2G043DA06

2G043EA01

(57)【要約】

【課題】蛍光イムノクロマト法において、高精度に蛍光の有無を目視確認することを可能とする検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置は、蛍光イムノクロマト法により標的物質を検出するための検出装置であって、抗体を介して標的物質と結合した蛍光粒子を含有するメンブレンを収容するカセットを保持するパッケージと、パッケージに収容され、蛍光粒子を励起させる励起光をメンブレンに照射する光源と、励起された蛍光粒子から放射される蛍光を透過させてパッケージの外部から肉眼で観察可能とする光学フィルタと、を有し、光学フィルタの透過波長域の中心波長は、蛍光のピーク波長に対して５５５ｎｍの側の波長であって、光学フィルタを透過したメンブレンの自家蛍光に対する光学フィルタを透過した蛍光の強度比が、中心波長がピーク波長と等しい場合の強度比よりも大きくなるような波長に設定される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蛍光イムノクロマト法により標的物質を検出するための検出装置であって、
抗体を介して前記標的物質と結合した蛍光粒子を含有するメンブレンを収容するカセットを保持するパッケージと、
前記パッケージに収容され、前記蛍光粒子を励起させる励起光を前記メンブレンに照射する光源と、
励起された前記蛍光粒子から放射される蛍光を透過させて前記パッケージの外部から肉眼で観察可能とする光学フィルタと、を有し、
前記光学フィルタの透過波長域の中心波長は、前記蛍光のピーク波長に対して５５５ｎｍの側の波長であって、前記光学フィルタを透過した前記メンブレンの自家蛍光に対する前記光学フィルタを透過した蛍光の強度比が、前記中心波長が前記ピーク波長と等しい場合の前記強度比よりも大きくなるような波長に設定される、
ことを特徴とする検出装置。

【請求項2】

前記蛍光のピーク波長は５５５ｎｍよりも短く、
前記光学フィルタの透過波長域は、５５５ｎｍを含む、
請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記メンブレンは、前記標的物質と結合した蛍光粒子が集積される集積部位を有し、
前記光源は、複数であり、前記集積部位を挟んで配列される、
請求項１に記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

タンパク質やウイルス等の標的物質を検出する方法として、蛍光イムノクロマト法が知られている。蛍光イムノクロマト法では、抗体を介して標的物質と結合した蛍光粒子がメンブレンに設けられたテストラインに集積されて励起される。そして、励起した蛍光粒子から放射される蛍光を検出することにより、標的物質の有無が判別される。蛍光の検出は、通常は専用の計測器により行われるが、簡易的な検査の場合には目視により蛍光の有無が確認される。

【0003】

目視により蛍光の有無を確認する場合には、励起光を遮光して蛍光のみを透過させる光学フィルタが必要となる。しかし、簡易的な検査の場合には、高価な光学フィルタを用いることは好ましくない。特許文献１には、蛍光波長の異なる複数の色素を混合することにより蛍光粒子のストークスシフトを疑似的に大きくし、安価な光学部材により励起光を遮光することを可能とする検出方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－３００３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の方法では、人間の視感度やメンブレンの自家蛍光が考慮されておらず、高精度に蛍光の有無を目視確認することができない場合があった。

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、蛍光イムノクロマト法において、高精度に蛍光の有無を目視確認することを可能とする検出装置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】

本発明の実施形態に係る検出装置は、蛍光イムノクロマト法により標的物質を検出するための検出装置であって、抗体を介して標的物質と結合した蛍光粒子を含有するメンブレンを収容するカセットを保持するパッケージと、パッケージに収容され、蛍光粒子を励起させる励起光をメンブレンに照射する光源と、励起された蛍光粒子から放射される蛍光を透過させてパッケージの外部から肉眼で観察可能とする光学フィルタと、を有し、光学フィルタの透過波長域の中心波長は、蛍光のピーク波長に対して５５５ｎｍの側の波長であって、光学フィルタを透過したメンブレンの自家蛍光に対する光学フィルタを透過した蛍光の強度比が、中心波長がピーク波長と等しい場合の強度比よりも大きくなるような波長に設定される、ことを特徴とする。

【0008】

また、蛍光のピーク波長は５５５ｎｍよりも短く、光学フィルタの透過波長域は、５５５ｎｍを含むことが好ましい。

【0009】

また、メンブレンは、標的物質と結合した蛍光粒子が集積される集積部位を有し、光源は、複数であり、集積部位を挟んで配列されることが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る検出装置は、蛍光イムノクロマト法において、高精度に蛍光の有無を目視確認することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】検出装置１およびカセット９の斜視図である。

【図2】検出装置１およびカセット９の断面図である。

【図3】光学フィルタ１３の波長特性を説明するための図である。

【図4】視感度を示す図である。

【図5】蛍光および自家蛍光のスペクトルを示す一例の図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0013】

図１は本発明の実施形態に係る検出装置１およびカセット９の斜視図であり、図２は検出装置１およびカセット９の断面図である。検出装置１は、蛍光イムノクロマト法に用いられるカセット９を保持可能であり、図２は検出装置１がカセット９を保持した状態における、図１のII－II断面の断面図である。

【0014】

カセット９は、導入部９１およびメンブレン９２を有する。導入部９１は、標的物質を含む検体をメンブレン９２に導入するための構成であり、カセット９の一端に配置される。導入された検体は、不図示の試薬パッドに浸透する。検体に含まれる標的物質は、試薬パッドに含有される、抗体によって修飾された蛍光粒子と結合する。試薬パッドにおいて抗体を介して蛍光粒子と結合した標的物質を含む検体は、メンブレン９２に浸透する。

【0015】

メンブレン９２は、例えばニトロセルロースを主成分とする多孔質の媒体である。メンブレン９２に浸透した標的物質は、毛細管現象によりメンブレン９２の内部を所定の送液方向に移動する。メンブレン９２には、標的物質を捕捉する抗体が配置されたテストライン９２１および蛍光粒子に結合した抗体を捕捉する抗体が配置されたコントロールライン９２２が配置される。検体が標的物質を含む場合には、蛍光粒子と結合した標的物質がテストライン９２１に集積される。また、検体が標的物質を含むか否かにかかわらず、抗体によって修飾された蛍光粒子がコントロールライン９２２に集積される。テストライン９２１またはコントロールライン９２２に集積された蛍光粒子を励起させることにより、蛍光が放射される。なお、テストライン９２１は、集積部位の一例である。

【0016】

検出装置１は、カセット９のテストライン９２１およびコントロールライン９２２からの蛍光を利用者が目視にて確認することにより、標的物質を検出するための装置である。検出装置１は、パッケージ１１、光源１２、光学フィルタ１３、スイッチ１４を有する。

【0017】

パッケージ１１は、外装ケース１１１、光源保持部材１１２およびカセット保持部材１１３を有する。外装ケース１１１は、検出装置１の各構成を収容する。外装ケース１１１の側面には、カセット９が挿入される挿入口１１１ａが形成される。また、外装ケース１１１の上面には、第１開口１１１ｂおよび第２開口１１１ｃがそれぞれ形成される。光源保持部材１１２およびカセット保持部材１１３は、外装ケース１１１の内部に収容され、光源１２およびカセット９をそれぞれ保持する。なお、光源保持部材１１２およびカセット保持部材１１３は、外装ケース１１１と一体成形されてもよい。

【0018】

光源１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子およびその周辺回路を備え、光源保持部材１１２によって外装ケース１１１の内部に保持される。発光素子は、蛍光粒子を励起させる励起光をメンブレン９２に照射する。図２に示す例では、二つの光源１２が、挿入されたカセット９の上方に、カセット９を挟んで配列されている。好ましくは、二つの光源１２は、テストライン９２１を挟んで配列される。これにより、蛍光粒子から出射する蛍光の強度が大きくなり、蛍光の有無を目視確認することが容易になる。

【0019】

光学フィルタ１３は、外装ケース１１１の第１開口１１１ｂを覆うように配置される。第１開口１１１ｂは、カセット９が外装ケース１１１に挿入された状態で、テストライン９２１およびコントロールライン９２２の上方に位置するように形成される。光学フィルタ１３は、テストライン９２１およびコントロールライン９２２に集積された蛍光粒子から上方に放射された蛍光を透過させてパッケージ１１の外部から肉眼で観察可能とする。

【0020】

本実施形態に係る光学フィルタ１３は、特定の波長の光を吸収する色素が添加されたポリエステル基材により、所望の波長を透過するように形成される。このような例に限られず、光学フィルタ１３は、ポリエステル基材または他の材料により形成された基材に誘電体多層膜を積層することにより形成されてもよい。光学フィルタ１３の光学的特性の詳細については後述する。

【0021】

スイッチ１４は、外装ケース１１１の第２開口１１１ｃから突出するように配置される、光源１２を駆動するための構成である。スイッチ１４は、例えばタクタイルスイッチである。この場合、スイッチ１４が押下されている間だけ電源（不図示）から光源１２に電流が供給され、光源１２から励起光が照射される。電源は、例えばパッケージに収容される一次電池または二次電池である。スイッチ１４は、トグルスイッチ、ロッカースイッチ等でもよい。

【0022】

検出装置１の利用者は、検体が導入されたカセット９を挿入口１１１ａに挿入し、スイッチ１４を操作して光源１２から励起光を照射させて蛍光粒子を励起させる。利用者は、テストライン９２１およびコントロールライン９２２から放射されて光学フィルタ１３を透過した蛍光を第１開口１１１ｂの上方において肉眼で観察する。このとき、光源１２からの励起光およびメンブレン９２が放射する自家蛍光が光学フィルタ１３によって遮光されるため、利用者は蛍光の有無を高精度に目視確認することができる。

【0023】

以下では、光学フィルタ１３の光学的特性について説明する。以下の説明では、蛍光のピーク波長λｐが４９０ｎｍであるものとして説明する。

【0024】

図３は、光学フィルタ１３の波長特性を説明するための図である。図３の横軸は波長であり、縦軸は透過率である。図３の実線は、光学フィルタ１３の波長特性を示している。また、図３の破線は、参考として、透過波長域の中心波長が蛍光のピーク波長λｐであり、４５ｎｍの半値全幅を有するフィルタの波長特性を示している。

【0025】

光学フィルタ１３は、蛍光および自家蛍光のスペクトル形状を考慮して、破線で示すような、透過波長域の中心波長がピーク波長λｐに等しいフィルタの透過波長域を長波長側に広げた波長特性を有する。透過波長域を長波長側に広げるとは、光学フィルタ１３の短波長側の３ｄＢ減衰波長（カットオン波長λｃ１）を変化させることなく、長波長側の３ｄＢ減衰波長（カットオフ波長λｃ２）を長くすることをいう。透過波長域を長波長側に広げることにより、光学フィルタ１３は、破線で示したフィルタよりも長い中心波長λ０を有する。

【0026】

光学フィルタ１３のカットオフ波長λｃ２は、人間の視感度および光学フィルタ１３を透過した蛍光のＳ／Ｎ比を考慮して設定される。ここで、蛍光の目視確認を妨げるノイズとしては、励起光のほか、メンブレン９２の自家蛍光がある。励起光の大部分は光学フィルタ１３で遮光されるため、以下では、光学フィルタ１３を透過した蛍光の、光学フィルタ１３を透過した自家蛍光に対する強度比を蛍光のＳ／Ｎ比とする。

【0027】

図４は、人間の明所視標準比視感度（以下、視感度と称する。）を示す図である。図４に示すように、視感度は５５５ｎｍの波長の光で最大となり、波長が５５５ｎｍから遠くなるにつれて小さくなる。したがって、光学フィルタ１３の透過波長域が５５５ｎｍに近い波長を含むことにより、光学フィルタ１３を透過した光の視感度が大きくなる。また、透過波長域が５５５ｎｍを含むことにより、光学フィルタ１３を透過した光の視感度がより大きくなる。図３に示した例では、光学フィルタ１３のカットオン波長λｃ１は４７０ｎｍであるから、中心波長λ０が５１３ｎｍ以上に設定された場合に、透過波長域が５５５ｎｍを含み、光学フィルタ１３を透過した光の視感度が大きくなる。

【0028】

図５は、蛍光粒子から放射される蛍光およびメンブレン９２の自家蛍光のスペクトルを示す一例の図である。図５の横軸は波長であり、左縦軸はスペクトル強度の相対値である。図５の実線は蛍光のスペクトル強度Ｉ１を、破線は自家蛍光のスペクトルＩ２を示す。図５に実線で示すように、蛍光のスペクトルは約９０ｎｍという広い半値全幅を有する。また、約６５０ｎｍ以下の波長域では、蛍光のスペクトル強度は、自家蛍光のスペクトル強度よりも大きい。このことから、光学フィルタ１３の透過波長域を広げることにより、一定の範囲で、光学フィルタ１３を透過した蛍光のＳ／Ｎ比が大きくなる可能性があると考えられる。また、蛍光のスペクトルの勾配はピーク波長λｐよりも長波長側において特になだらかであるから、透過波長域を長波長側に広げることにより、蛍光のＳ／Ｎ比が大きくなりやすいと考えられる。

【0029】

図５には、光学フィルタ１３の透過波長域を長波長側に広げた場合のＳ／Ｎ比の変化が右縦軸を用いてさらに示されている。一点鎖線は、光学フィルタ１３のカットオン波長λｃ１を変化させることなく透過波長域の中心波長λ０を変化させた場合の蛍光のＳ／Ｎ比を示す。中心波長λ０が長いほどカットオフ波長λｃ２も長くなるため、透過波長域は広くなる。

【0030】

図５に示すように、光学フィルタ１３の中心波長λ０が蛍光のピーク波長λｐである４９０ｎｍよりも長くなると、上述したように、光学フィルタ１３を透過した蛍光のＳ／Ｎ比が大きくなる。一方、中心波長λ０が５６０ｎｍよりも大きくなると、Ｓ／Ｎ比は中心波長λ０がピーク波長λｐと等しい場合よりも小さくなる。これは、５６０ｎｍよりも長い波長域では蛍光の強度が小さいため、透過波長域を広げることによる蛍光の強度の増加分の影響が、自家蛍光の強度の増加分の影響を下回ることによると考えられる。すなわち、中心波長λ０がピーク波長λｐ以上５６０ｎｍ以下の範囲Ｒに設定されることにより、光学フィルタを透過した蛍光のＳ／Ｎ比が、中心波長λ０がピーク波長λｐに設定された場合のＳ／Ｎ比よりも大きくなる。

【0031】

図３－図５を用いて説明したように、光学フィルタ１３の中心波長λ０は、ピーク波長λｐよりも長い波長であって、光学フィルタ１３を透過した蛍光のＳ／Ｎ比が、中心波長λ０がピーク波長λｐと等しい場合のＳ／Ｎ比よりも大きくなるような波長に設定される。上述した例では、中心波長λ０は、４９０ｎｍよりも大きく、５６０ｎｍ以下の波長に設定される。これにより、光学フィルタ１３を透過した蛍光の視感度およびＳ／Ｎ比が大きくなり、高精度に蛍光の有無を目視確認することが可能となる。

【0032】

好ましくは、透過波長域は、５５５ｎｍを含むように設定される。上述した例では、カットオン波長λｃ１が４７０ｎｍであるから、カットオフ波長λｃ２が５５５ｎｍであるとき、中心波長λ０は５１３ｎｍである。したがって、好ましくは、中心波長λ０は、５１３ｎｍ以上に設定される。これにより、光学フィルタ１３を透過した蛍光の視感度が特に大きくなり、より高精度に蛍光の有無を目視確認することが可能となる。

【0033】

なお、図３－図５に示す例では、蛍光のピーク波長λｐが５５５ｎｍよりも短いため、透過波長域を長波長側に広げるものとした。ピーク波長λｐが５５５ｎｍよりも長い場合には、透過波長域を短波長側に広げるものとしてもよい。この場合も、蛍光のスペクトルが広い半値全幅を有するため、光学フィルタ１３を透過した蛍光のＳ／Ｎ比がある程度大きくなる。また、ピーク波長λｐが５５５ｎｍよりも短い場合と同様に、光学フィルタ１３を透過した蛍光に５５５ｎｍに近い波長の光が含まれるようになり、高精度に蛍光の有無を目視確認することが可能となる。

【0034】

すなわち、光学フィルタ１３の中心波長λ０は、ピーク波長λｐに対して５５５ｎｍの側に設定される。なお、ピーク波長λｐに対して５５５ｎｍの側の波長とは、ピーク波長λｐが５５５ｎｍより短い場合にはピーク波長λｐよりも長い波長をいい、ピーク波長λｐが５５５ｎｍより長い場合にはピーク波長λｐよりも短い波長をいう。

【0035】

以上説明したように、検出装置１は、標的物質と結合した蛍光粒子を含有するメンブレン９２を収容するカセット９を保持するパッケージ１１と、蛍光粒子から放射される蛍光を透過させて肉眼で観察可能とする光学フィルタ１３とを有する。光学フィルタ１３の透過波長域の中心波長λ０は、ピーク波長λｐよりも長い波長であって、光学フィルタ１３を透過した蛍光のＳ／Ｎ比が、中心波長λ０がピーク波長λｐと等しい場合のＳ／Ｎ比よりも大きくなるような波長に設定される。これにより、検出装置１は、蛍光イムノクロマト法において、高精度に蛍光の有無を目視確認することを可能とする。

【0036】

また、蛍光のピーク波長λｐは５５５ｎｍよりも短く、光学フィルタ１３の透過波長域は、５５５ｎｍを含むように設定される。これにより、蛍光のピーク波長λｐが視感度の大きい５５５ｎｍと一致しない場合でも視感度の高い５５５ｎｍの波長の光が含まれるようになるため、より高精度に蛍光の有無を目視確認することが可能となる。

【0037】

また、光源１２は、複数であり、メンブレン９２のテストライン９２１を挟んで配列される。これにより、蛍光粒子から放射される蛍光の強度が大きくなり、蛍光の有無を目視確認することが容易になる。

【0038】

上述した説明では、光源１２は２つであり、テストライン９２１を挟んで配列されるものとしたが、このような例に限られない。光源１２は１つでもよく、３つ以上でもよい。光源１２が３つ以上である場合、光源１２は、テストライン９２１を囲むように、テストライン９２１を中心として等角度間隔に配置されてもよい。

【0039】

当業者は、本発明の範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ 検出装置
１１ パッケージ
１２ 光源
１３ 光学フィルタ
９ カセット
９２ メンブレン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】