(57)【要約】【課題】  少ない試料でも長い反応時間を得ることができる送液装置を提供する。【解決手段】  送液機構４０は、液体を送液するポンプ５３や、液体の送液方向を切り替える第１切替弁５４、第２切替弁５５などを有している。これらの各部は、配管６０〜６６によって接続される。第２切替弁５５の内部には、屈曲した２つの管路が設けられており、配管６２と配管６３とを流通させるとともに配管６５と配管６６とを流通させる第１位置と、配管６３と配管６５とを流通させるとともに配管６２と配管６６とを流通させる第２位置との間で移動する。第２切替弁５５を第１位置にして、第１切替弁５４で選択された液体を配管６３内に送り込んだ後、第２切替弁５５を第２位置にする。これにより、各配管と流路とによって閉塞したループが形成される。このループ内でリガンド溶液２１を循環させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液装置において、
一方の前記出入口から注入されて前記流路を通過した後、他方の前記出入口から排出された前記試料溶液を再び前記流路へ注入する循環用配管と、
この循環用配管と接続され、前記試料溶液が保管された容器から前記循環用配管に前記試料溶液を供給する供給用配管と、
この供給用配管から前記循環用配管への供給経路を開閉する供給経路開閉手段と、
圧力を加えて前記試料溶液を前記循環用配管内で循環させるポンプとを備えたことを特徴とする送液装置。
【請求項２】
前記循環用配管と接続され、前記循環用配管に供給された前記試料溶液を外部に排出する排出用配管と、
前記循環用配管から前記排出用配管への排出経路を開閉する排出経路開閉手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の送液装置。
【請求項３】
前記容器は、液体の種類毎に複数設けられており、前記各容器と前記供給用配管とを接続する複数の経路を選択的に開いて、前記供給用配管に送られる前記液体の種類を切り替える切替手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の送液装置。
【請求項４】
前記液体には、前記試料溶液の前後に送液されるバッファ液が含まれることを特徴とする請求項３記載の送液装置。
【請求項５】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液装置において、
前記試料溶液が保管される容器と一方の前記出入口とを接続する供給用配管と、
前記試料溶液に圧力を加えて、前記供給用配管から前記流路へ前記試料溶液を注入するとともに、注入された試料溶液を前記センサ面上で往復動させるポンプとを備えたことを特徴とする送液装置。
【請求項６】
前記容器は、液体の種類毎に複数設けられており、前記各容器と前記供給用配管とを接続する複数の経路を選択的に開いて、前記供給用配管に送られる前記液体の種類を切り替える切替手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の送液装置。
【請求項７】
前記供給用配管から前記流路へ送られる送液量に基づいて、前記流路へ注入された前記試料溶液が前記センサ面に到達したことを検知する検知手段を設けたことを特徴とする請求項５又は６記載の送液装置。
【請求項８】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液装置において、
前記試料溶液が保管される容器と一方の前記出入口とを接続する供給用配管と、
前記試料溶液に圧力を加えて、前記供給用配管から前記流路へ前記試料溶液を注入するポンプと、
このポンプの駆動を制御するポンプ制御手段とを備え、
前記試料溶液が前記センサ面に到達した後、前記ポンプ制御手段によって前記ポンプを停止させて、前記試料溶液を前記センサ面上で滞留させることを特徴とする送液装置。
【請求項９】
前記容器は、液体の種類毎に複数設けられており、前記各容器と前記供給用配管とを接続する複数の経路を選択的に開いて、前記供給用配管に送られる前記液体の種類を切り替える切替手段を設けたことを特徴とする請求項８記載の送液装置。
【請求項１０】
前記切替手段は、連続して前記供給用配管に送られる異なる種類の前記液体を分離する気体を、前記供給用配管に送り込む吸気用配管と接続されるとともに、この吸気用配管から前記供給用配管への吸気経路を開閉可能であることを特徴とする請求項９記載の送液装置。
【請求項１１】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検知するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記センサ面の裏面から全反射条件を満足するように光を照射して、前記センサ面における前記試料の反応状況を、前記裏面からの反射光を受光して測定する全反射減衰を利用した測定装置に用いられ、前記測定の際に、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液装置において、
一方の前記出入口から注入されて前記流路を通過した後、他方の前記出入口から排出された前記試料溶液を再び前記流路へ注入する循環用配管と、
この循環用配管と接続され、前記試料溶液が保管された容器から前記循環用配管に前記試料溶液を供給する供給用配管と、
この供給用配管から前記循環用配管への供給経路を開閉する供給経路開閉手段と、
圧力を加えて前記試料溶液を前記循環用配管内で循環させるポンプとを備えたことを特徴とする送液装置。
【請求項１２】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検知するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記センサ面の裏面から全反射条件を満足するように光を照射して、前記センサ面における前記試料の反応状況を、前記裏面からの反射光を受光して測定する全反射減衰を利用した測定装置に用いられ、前記測定の際に、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液装置において、
前記試料溶液が保管される容器と一方の前記出入口とを接続する供給用配管と、
前記試料溶液に圧力を加えて、前記供給用配管から前記流路へ前記試料溶液を注入するとともに、注入された試料溶液を前記センサ面上で往復動させるポンプとを備えたことを特徴とする送液装置。
【請求項１３】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検知するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記センサ面の裏面から全反射条件を満足するように光を照射して、前記センサ面における前記試料の反応状況を、前記裏面からの反射光を受光して測定する全反射減衰を利用した測定装置に用いられ、前記測定の際に、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液装置において、
前記試料溶液が保管される容器と一方の前記出入口とを接続する供給用配管と、
前記試料溶液に圧力を加えて、前記供給用配管から前記流路へ前記試料溶液を注入するポンプと、
このポンプの駆動を制御するポンプ制御手段とを備え、
前記試料溶液が前記センサ面に到達した後、前記ポンプ制御手段によって前記ポンプを停止させて、前記試料溶液を前記センサ面上で滞留させることを特徴とする送液装置。
【請求項１４】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液方法において、
一方の前記出入口から前記流路へ前記試料溶液を注入し、
注入された前記試料溶液を他方の前記出入口から排出し、
この排出された試料溶液を、両端が前記一対の各前記出入口に接続された配管を通じて再び前記流路へ注入することにより、前記試料溶液を循環させることを特徴とする送液方法。
【請求項１５】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液方法において、
一方の前記出入口から前記流路へ前記試料溶液を注入し、
注入した前記試料溶液を、前記センサ面上で往復動させることを特徴とする送液方法。
【請求項１６】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液方法において、
一方の前記出入口から前記流路へ前記試料溶液を注入し、
注入した前記試料溶液が前記センサ面に到達した後、前記センサ面上で滞留させることを特徴とする送液方法。
【請求項１７】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検知するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記センサ面の裏面から全反射条件を満足するように光を照射して、前記センサ面における試料の反応状況を前記裏面からの反射光を受光して測定する全反射減衰を利用した測定装置に用いられ、前記測定の際に、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液方法において、
一方の前記出入口から前記流路へ前記試料溶液を注入し、
注入された前記試料溶液を他方の前記出入口から排出し、
この排出された試料溶液を、両端が前記一対の各前記出入口に接続された配管を通じて再び前記流路へ注入することにより、前記試料溶液を循環させることを特徴とする送液方法。
【請求項１８】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検知するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記センサ面の裏面から全反射条件を満足するように光を照射して、前記センサ面における試料の反応状況を前記裏面からの反射光を受光して測定する全反射減衰を利用した測定装置に用いられ、前記測定の際に、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液方法において、
一方の前記出入口から前記流路へ前記試料溶液を注入し、
注入した前記試料溶液を、前記センサ面上で往復動させることを特徴とする送液方法。
【請求項１９】
２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検知するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記センサ面の裏面から全反射条件を満足するように光を照射して、前記センサ面における試料の反応状況を前記裏面からの反射光を受光して測定する全反射減衰を利用した測定装置に用いられ、前記測定の際に、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して、前記センサ面に送液する送液方法において、
一方の前記出入口から前記流路へ前記試料溶液を注入し、
注入した前記試料溶液が前記センサ面に到達した後、前記センサ面上で滞留させることを特徴とする送液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の反応を検出するセンサ面を有するセンサユニットに、試料溶液を送液する送液装置と、その送液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどの生化学物質間における相互作用の測定や、薬品のスクリーニングなどを行う際に、全反射減衰を利用して試料の反応を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
このような全反射減衰を利用した測定装置の１つに、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance）現象を利用した測定装置（以下、ＳＰＲ測定装置と称す）がある。なお、表面プラズモンとは、金属中の自由電子が集団的に振動することによって生じ、その金属の表面に沿って進む自由電子の粗密波である。
【０００４】
例えば、特許文献１などで知られるＫｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用したＳＰＲ測定装置では、透明な誘電体（以下、プリズムと称す）上に形成された金属膜の表面をセンサ面として、このセンサ面上で試料を反応させた後、プリズムを介してセンサ面の裏面側から全反射条件を満たすように金属膜を照射し、その反射光を測定している。
【０００５】
全反射条件を満たすように金属膜に照射された光のうち、エバネッセント波と呼ばれるわずかな光は、反射せずに金属膜内を透過してセンサ面側に染み出す。この際、エバネッセント波の振動数と表面プラズモンの振動数とが一致するとＳＰＲが発生し、反射光の強度を大きく減衰させる。ＳＰＲ測定装置は、この反射光の減衰を捉えることにより、センサ面上の試料の反応状況を測定する。
【０００６】
タンパク質やＤＮＡなどの生体試料は、乾燥による変性や失活を防ぐため、生理的食塩水や純水、または各種のバッファ液などの溶媒に溶かされた試料溶液として扱われることが多い。特許文献１記載のＳＰＲ測定装置は、こうした生体試料の相互作用などを調べるものであり、センサ面の上には試料溶液を送液するための流路が設けられる。また、センサ面にはリガンドとなる試料を固定させるためのリンカー膜が設けられており、流路にリガンド溶液を注入してリンカー膜にリガンドを固定（固定工程）させた後、アナライト溶液を注入してリガンドとアナライトとを接触（測定工程）させることにより、その相互作用を調べている。
【０００７】
また、特許文献１記載のＳＰＲ測定装置には、装置本体にプリズムと流路とが配置された測定ステージが設けられており、ガラス基板上に金属膜を形成したチップ型のセンサユニットを測定ステージに装着することで、前述の固定や測定が行われる。
【特許文献１】特許第３２９４６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載のＳＰＲ測定装置では、リガンドやアナライトを結合させる際に、これらの試料溶液を連続的に流路に送り込んでおり、流路から排出された試料溶液は、回収用のタンクなどに送られてしまう。そのため、試料溶液とリンカー膜とが接触する反応時間を長く確保しようとすればするほど、多量の試料溶液を用意しなければならなかった。試料溶液の増加は、すなわちそれに含まれる試料の増加に直結してしまうが、リガンドやアナライトとなる生体試料は非常に高価であるため、より少ない試料で長い反応時間を得たいという要望が強かった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、少ない試料でも長い反応時間を得ることができる送液装置と、その送液方法と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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の送液装置、及び送液方法は、２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、一方の前記出入口から注入されて前記流路を通過した後、他方の前記出入口から排出された前記試料溶液を再び前記流路へ注入する循環用配管と、この循環用配管と接続され、前記試料溶液が保管された容器から前記循環用配管に前記試料溶液を供給する供給用配管と、この供給用配管から前記循環用配管への供給経路を開閉する供給経路開閉手段と、圧力を加えて前記試料溶液を前記循環用配管内で循環させるポンプとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記循環用配管と接続され、前記循環用配管に供給された前記試料溶液を外部に排出する排出用配管と、前記循環用配管から前記排出用配管への排出経路を開閉する排出経路開閉手段とを設けてもよい。
【００１２】
さらに、液体の種類毎に前記容器を複数設け、前記各容器と前記供給用配管とを接続する複数の経路を選択的に開いて、前記供給用配管に送られる前記液体の種類を切り替える切替手段を設けるようにしてもよい。
【００１３】
なお、前記液体には、前記試料溶液の前後に送液されるバッファ液を含めることが好ましい。
【００１４】
また、前記試料溶液が保管される容器と一方の前記出入口とを接続する供給用配管と、前記試料溶液に圧力を加えて、前記供給用配管から前記流路へ前記試料溶液を注入するとともに、注入された試料溶液を前記センサ面上で往復動させるポンプとからなる構成としてもよい。
【００１５】
この際、前記供給用配管から前記流路へ送られる送液量に基づいて、前記流路へ注入された前記試料溶液が前記センサ面に到達したことを検知する検知手段を設けることが好ましい。
【００１６】
さらには、前記試料溶液が保管される容器と一方の前記出入口とを接続する供給用配管と、前記試料溶液に圧力を加えて、前記供給用配管から前記流路へ前記試料溶液を注入するポンプと、このポンプの駆動を制御するポンプ制御手段とを備え、前記試料溶液が前記センサ面に到達した後、前記ポンプ制御手段によって前記ポンプを停止させて、前記試料溶液を前記センサ面上で滞留させるようにしてもよい。
【００１７】
この際、連続して前記供給用配管に送られる異なる種類の前記液体を分離する気体を、前記供給用配管に送り込む吸気用配管と接続されるとともに、この吸気用配管から前記供給用配管への吸気経路を開閉可能にする切替手段を設けることが好ましい。
【００１８】
また、これらの送液装置、及び送液方法を、２つの出入口を接続して形成される流路と対向する位置に、試料の反応を検知するためのセンサ面を有するセンサユニットが着脱自在にセットされ、前記センサ面の裏面から全反射条件を満足するように光を照射して、前記センサ面における前記試料の反応状況を、前記裏面からの反射光を受光して測定する全反射減衰を利用した測定装置に用いるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の送液装置、及び送液方法によれば、一方の出入口から注入されて流路を通過した後、他方の出入口から排出された試料溶液を再び流路へ注入する循環用配管を設け、試料溶液を、この循環用配管内で循環させるようにしたので、循環用配管を満たす以上の試料溶液を用意する必要がなくなり、少ない試料でも長い反応時間を得ることができる。
【００２０】
また、循環による方法のみならず、試料溶液がセンサ面上に到達した際に、試料溶液をセンサ面上で往復動させたり、送液を停止して試料溶液をセンサ面上に滞留させることによっても同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に示すように、ＳＰＲを利用した測定方法は、大きく分けて、固定工程と、測定工程（データ読み取り工程）と、データ解析工程との３つの工程からなる。ＳＰＲ測定装置は、固定工程及び測定工程を行う測定機１１と、測定機１１によって得られたデータを解析するデータ解析機からなる。
【００２２】
測定には、チップ型のＳＰＲセンサであるセンサユニット１２が用いられる。このセンサユニット１２は、測定機１１の測定ステージ１５にセットされる。センサユニット１２は、センサ本体となるチップ型のセンサ（以下、センサチップという）１８をケース２４に収容したものである。センサチップ１８は、誘電体となる略平板状のガラス基板１９上に薄膜として金属膜１３を形成したものであり、金属膜１３の上面がＳＰＲが発生するセンサ面１３ａとなり、ガラス基板１９と接する下面が光入射面１３ｂとなる。金属膜１３としては、例えば、金や銀が使用され、その膜厚は、例えば、５０ｎｍである。この膜厚は、金属膜の素材、照射される光の発光波長などに応じて適宜選択される。また、金属膜１３は、例えば、蒸着によって形成される。
【００２３】
測定ステージ１５には、センサ面１３ａと対向する位置に配置される流路１６が形成された流路部材２０が配置されており、他方、光入射面１３ｂと対向する位置にプリズム１４が配置されている。測定ステージ１５において、センサユニット１２は、流路部材２０とプリズム１４とによって上下から挟み込まれる。
【００２４】
図２に示すように、ケース２４は、センサ面１３ａを露呈する開口２８が形成された上ケース２４ａと、光入射面１３ｂを露呈する開口２９が形成された下ケース２４ｂとからなる。センサチップ１８は、これらの上下の各ケース２４ａ，２４ｂによって挟持される形態で収容される。下ケース２４ｂの上面には、開口２９の周囲が凹部となっており、センサチップ１８の下半分が嵌め込まれる。上ケース２４ａの下面にも、開口２８の周囲に凹部が形成されており、ここに上半分が嵌め込まれる。これにより、センサチップ１８の収容位置が位置決めされる。センサチップ１８は、このケース２４に収容された状態で取り扱われる。
【００２５】
流路部材２０は、流路１６と開口２８とが対向する位置で、上ケース２４ａの上面と圧接する。流路１６の底部は開放されており、流路部材２０がセンサユニット１２に圧接すると、前記底部がセンサ面１３ａ及び開口２８の内壁面によって覆われて密閉される。これにより、流路１６，開口２８の内壁及びセンサ面１３ａによってセンサセル１７が構成され、流路１６を通じてセンサ面１３ａへ送液することが可能となる。流路部材２０の上面には、流路１６の注入口（出入口）１６ａと排出口（出入口）１６ｂとが形成されており、それぞれに送液用の配管６４、６５が接続されている。流路１６へのリガンドやアナライトの注入及び排出は、これらの配管６４、６５を介して行われる。
【００２６】
プリズム１４の上面は、下ケース２４ｂの開口２９内へ進入してガラス基板１９の底面に圧接されて接合する。なお、図示しないが、プリズム１４の上面には、ガラス基板１９との屈折率マッチングをとるための光学面平滑剤、例えば、ゲルやオイルが塗られている。センサユニット１２を測定ステージ１５にセットすると、この光学面平滑剤がプリズム１４とガラス基板１９との間に挟み込まれ、これらの間に生じる微細なエアギャップを充填する。プリズム１４の下方には、照明部３２と検出器３３からなる測定部３１が配置されている。プリズム１４は、全反射条件を満たすように照射部３２から光入射面１３ｂに向けて照射された光を集光する。プリズム１４によって集光された光は、ガラス基板１９を介して光入射面１３ｂに入射される。このプリズム１４の形状は、例えば、三角柱型（図２参照）をしている。なお、プリズム１４の形状は三角柱型に限らず、光入射面に全反射条件を満たすように光を入射させ得るものであれば、半球型、かまぼこ型（断面が半円）、ピラミッド型など他の形状としてもよい。
【００２７】
測定部３１は、照明部３２と検出器３３からなる。上述したとおり、リガンドとアナライトの反応状況は、共鳴角（光入射面に対して照射された光の入射角）の変化として顕れるので、照明部３２は、全反射条件を満足する様々な入射角の光を光入射面１３ｂに対して照射する。照明部３２は、例えば、光源と、集光レンズ、拡散板、偏光板を含む光学系とからなり、配置位置および設置角度は、照明光の入射角が、上記全反射条件を満足するように調整される。
【００２８】
光源３４としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode），ＬＤ（Laser Diode），ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などの発光素子が使用される。拡散板は、光源３４からの光を拡散して、発光面内の光量ムラを抑える。偏光板は、照射光のうち、ＳＰＲを生じさせるｐ偏光のみを通過させる。なお、ＬＤを使用する場合など、光源が発する光線自体の偏光の向きが揃っている場合には、偏光板は不要である。また、偏光が揃っている光源を使用した場合でも、拡散板を通過することにより、偏光の向きが不揃いになってしまう場合には、偏光板を使用して偏光の向きが揃えられる。こうして拡散および偏光された光は、集光レンズによって集光されてプリズム１４に照射される。これにより、光強度にバラツキがなく様々な入射角を持つ光線を光入射面１３ｂに入射させることができる。
【００２９】
検出器３３は、光入射面１３ｂで反射する光を受光して、その光強度を検出する。光入射面１３ｂには、様々な角度で光線が入射するので、光入射面１３ｂでは、それらの光線が、それぞれの入射角に応じて様々な反射角で反射する。アナライトとリガンドの反応状況に応じて共鳴角が変化すると、光強度が減衰する反射角も変化する。検出器３３は、例えば、ＣＣＤエリアセンサが使用され、この反射角の変化を、受光面内における反射光の減衰位置の推移として捉える。検出器３３は、こうして得た、反応状況を表す測定データを、データ解析機に出力する。データ解析工程では、測定機１１で得た測定データを解析して、アナライトの特性を分析する。
【００３０】
固定工程は、センサ面１３ａにリガンドを固定する工程であり、測定工程に先立って行われる。固定工程では、配管６４を通じて、流路１６へリガンドを溶媒に溶かしたリガンド溶液２１が注入される。センサ面１３ａのほぼ中央部には、リガンドと結合するリンカー膜２２が形成されている。このリンカー膜２２は、センサユニット１２の製造段階において予め形成される。リンカー膜２２は、リガンドを固定するための固定基となるので、固定するリガンドの種類に応じて適宜選択される。
【００３１】
リガンド溶液２１を注入するリガンド固定化処理を行う前に、前処理として、まず、リンカー膜２２に対して、固定用バッファ液を送液してリンカー膜２２を湿らせた後、リンカー膜２２へリガンドが結合しやすくするためにリンカー膜２２の活性化処理が施される。例えば、アミンカップリング法では、リンカー膜２２としてカルボキシメチルデキストランが使用され、リガンド内のアミノ基をこのデキストランに直接共有結合させる。この場合の活性化液としては、Ｎ’−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドヒドロクロリド（ＥＤＣ）とＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）との混合液が使用される。この活性化処理の後、固定用バッファ液によって流路１６が洗浄される。
【００３２】
固定用バッファ液や、リガンド溶液２１の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、リガンドとして生体物質を使用する場合には、ｐＨを中性付近に調整した生理的食塩水が使用される場合が多い。しかし、上記アミンカップリング法では、リンカー膜２２は、カルボキシメチルデキストランにより負（マイナス）に帯電するので、このリンカー膜２２と結合しやすいようにタンパク質を陽（プラス）に帯電させるため、生理的とはいえない高濃度のリン酸塩を含む緩衝作用の強いリン酸緩衝溶液（ＰＢＳ：phosphatic−buffered，saline）などが使用される場合もある。
【００３３】
こうした活性化処理及び洗浄が行われた後、センサセル１７へリガンド溶液２１が注入されてリガンド固定化処理が行われる。リガンド溶液２１がセンサセル１７へ注入されると、溶液中で拡散しているリガンド２１ａがリンカー膜２２に接触して結合する。こうしてセンサ面１３ａにリガンド２１ａが固定される。なお、リガンド溶液２１や固定用バッファ液は、各液体毎に予め決められた所定時間、連続的に送液が行われる。
【００３４】
センサ面１３ａへのリガンド２１ａの固定化が完了すると、前記センサセル１７からリガンド溶液２１が排出される。固定化が完了したセンサ面１３ａは、センサセル１７へ洗浄液が注入されて洗浄処理が行われる。この洗浄後、必要に応じて、ブロッキング液を流路１６へ注入して、リンカー膜２２のうち、リガンドが結合しなかった反応基を失活させるブロッキング処理が行われる。ブロッキング液としては、例えば、エタノールアミン−ヒドロクロライドが使用される。このブロッキング処理の後、再びセンサセル１７が洗浄される。
【００３５】
リガンドの固定が終了すると、測定工程が行われる。測定工程では、まず、センサセル１７へ測定用バッファ液が注入され、所定時間連続的に送液された後、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液２７を注入し、所定時間連続的に送液される。この後、再び測定用バッファ液が注入され、所定時間連続的に送液される。なお、最初に測定用バッファ液を注入する前に、一度センサセル１７の洗浄を行ってもよい。データの読み取りは、基準となる信号レベルを検出するために、最初に測定用バッファ液を注入した直後から開始され、アナライト溶液２７の注入後、再び測定用バッファ液が注入されて、その送液が終了するまでの間行われる。これにより、基準レベルの検出、アナライトとリガンドの反応状況（結合状況）、測定用バッファ液の注入による結合したアナライトとリガンドの脱離までの信号を測定することができる。
【００３６】
また、図示しないが、リンカー膜２２上には、リガンドが固定されアナライトとリガンドとの反応が生じる反応領域（ａｃｔ）と、リガンドが固定されず、前記反応領域の信号測定に際しての参照信号を得るためのリファレンス領域（ｒｅｆ）とが形成される。このリファレンス領域は、上述したリンカー膜２２を製膜する際に形成される。形成方法としては、例えば、リンカー膜２２に対して表面処理を施して、リンカー膜２２の半分程度の領域について、リガンドと結合する結合基を失活させる。これにより、リンカー膜２２の半分が反応領域となり、残りの半分がリファレンス領域となる。
【００３７】
これら各領域のａｃｔ信号とｒｅｆ信号は、基準レベルの検出から結合反応を経て脱離に至るまで、同時に計測される。データ解析は、こうして得られたａｃｔ信号とｒｅｆ信号の差や比を求めて行われる。データ解析機は、ａｃｔ信号とｒｅｆ信号との差分データを求め、この差分データを測定データとし、これに基づいて解析を行う。こうすることで、センサユニットや各センサセルの個体差や、装置の機械的な変動や、液体の温度変化など、外乱に起因するノイズをキャンセルすることが可能となり、Ｓ／Ｎ比の良好な信号が得られる。
【００３８】
なお、この例では、１つの流路内にａｃｔ領域とｒｅｆ領域の２つの領域を設けた例で説明したが、１つのセンサセルの同一金属膜上に少なくとも２つの流路を設け、一方の流路に対応するセンサ面にリガンドを固定したａｃｔ領域を設定し、他方の流路に対応するセンサ面にリガンドを固定しないｒｅｆ領域を設定し、各領域の信号を検出するようにしてもよい。この場合の各流路は、一端が直列に接続されて、全体として略Ｕ字形を形成する。こうすることで、各流路に同じ液体を流すことができる。
【００３９】
測定用バッファ液や、アナライト溶液２７の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、アナライトを溶けやすくするために、生理的食塩水にＤＭＳＯ（ジメチル−スルホ−オキシド）を含ませてもよい。このＤＭＳＯは、信号レベルに大きく影響する。上述したとおり測定用バッファ液は基準レベルの検出に用いられるので、アナライトの溶媒中にＤＭＳＯが含まれる場合には、そのＤＭＳＯ濃度と同程度のＤＭＳＯ濃度を持つ測定用バッファ液を使用することが好ましい。
【００４０】
なお、アナライト溶液２７は、長期間（例えば、１年）保管されることも多く、そうした場合には、経時変化によって、初期のＤＭＳＯ濃度と測定時のＤＭＳＯ濃度との間に濃度差が生じてしまう場合がある。厳密な測定を行う必要がある場合には、こうした濃度差をアナライト溶液２７を注入したときのｒｅｆ信号レベルから推定し、測定データに対して補正（ＤＭＳＯ濃度補正）が行われる。このＤＭＳＯ濃度補正のための補正データは、アナライト溶液２７を注入する前に、ＤＭＳＯ濃度が異なる複数種類の測定用バッファ液をセンサセル１７に注入して、このときのＤＭＳＯ濃度変化に応じた、ｒｅｆ信号レベルとａｃｔ信号レベルのそれぞれの変化量を調べることにより求められる。
【００４１】
図３は、測定機１１の構成を概略的に示す説明図である。測定機１１は、センサユニット１２の測定を行う測定ステージ１５と、この測定ステージ１５に設けられた流路部材２０の流路１６に各種の液体を送液する送液機構（送液装置）４０と、これらの各部を統括的に制御するコントローラ４２とから構成されている。測定ステージ１５には、プリズム１４と流路部材２０とを連動させて、センサユニット１２のセットを可能にする退避位置（図中二点鎖線で示す）と、セットされたセンサユニット１２を挟持して測定を可能にする測定位置（図中実線で示す）との間で移動させる移動機構４４が接続されている。この移動機構４４は、コントローラ４２に接続され、コントローラ４２からの指示に基づいて、プリズム１４と流路部材２０とを各位置に移動させる。
【００４２】
送液機構４０には、リガンド溶液２１を保管する試料用タンク（容器）５０と、固定用バッファ液５１を保管するバッファ用タンク（容器）５２と、これらの液体を送液するポンプ５３と、各液体の送液方向の切り替えを行う第１切替弁（切替手段）５４、及び第２切替弁（供給経路開閉手段、排出経路開閉手段）５５と、各液体を流路１６に注入した後、外部に排出される液体を受ける廃液タンク５６とが設けられており、これらの各部は、配管６０〜６６によって接続される。なお、各配管６０〜６６は、金属やプラスチックなどで成形されたリジットなパイプでもよいし、ゴムチューブなどであってもよい。但し、流路部材２０に接続される配管６４、６５は、流路部材２０の退避位置と測定位置との間の移動を許容できるように、弾性のある材料が用いられているか、伸縮自在な構造が採用されている。また、各配管６０〜６６の内壁面には、試料溶液中に溶解した試料の吸着を防止するため、非特異吸着の少ない材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、非晶質ポリオレフィンエラストマーや、ポリプロピレンなどの晶質ポリオレフィンが知られている。
【００４３】
ポンプ５３は、各配管６０〜６６内に圧力を加えてリガンド溶液２１、及び固定用バッファ液５１を矢線Ａで示す方向に送液し、これらの液体を流路１６に注入するとともに、流路１６に注入された各液体を廃液タンク５６に排出する。このポンプ５３としては、例えば、プランジャーポンプや遠心ポンプなどの一般的な送液用のポンプを用いればよい。また、ポンプ５３は、ポンプドライバ４５を介してコントローラ４２に接続され、このコントローラ４２によって駆動、及び停止が制御される。
【００４４】
第１切替弁５４は、３つの供給口と、１つの吐出口とを有している。吐出口側は、配管６２によって第２切替弁５５と接続されている。供給口側は、配管６０によって試料用タンク５０と接続されるとともに、配管６１によってバッファ用タンク５２と接続され、リガンド溶液２１、及び固定用バッファ液５１の吸引を可能にしている。配管６２の部分断面に示すように、リガンド溶液２１や固定用バッファ液５１などといった異なる液体を連続して送液する際には、その間が、空気５７によって分離（いわゆる、エアセパレート）され、両者の混合が防止される。第１切替弁５４の残りの供給口には、この空気５７を配管６２に送り込むための吸気用配管６７が接続されている。
【００４５】
第１切替弁５４の各供給口と各配管６０、６１、６７との接合部には、吐出口側の配管６２との流通を開閉するためのコック５４ａ、５４ｂ、５４ｃが、それぞれ設けられている。各コック５４ａ、５４ｂ、５４ｃの開閉動作は、互いに連動し、各配管６０、６１、６７のいずれか一つのみが吐出側の配管６２と流通するように作動する。これにより、第１切替弁５４は、リガンド溶液２１、固定用バッファ液５１、及び空気５７のいずれか一つを選択的に流路１６に送り込む。また、第１切替弁５４は、バルブドライバ４６を介してコントローラ４２に接続され、このコントローラ４２によって各コック５４ａ、５４ｂ、５４ｃの開閉動作が制御される。
【００４６】
第２切替弁５５には、第１切替弁５４と通ずる配管６２と、ポンプ５３と通ずる配管６３と、流路１６の排出口１６ｂと通ずる配管６５と、廃液タンク５６と通ずる配管６６とが接続されている。図４に示すように、第２切替弁５５の内部には、９０°屈曲した２つの管路５５ａ、５５ｂが設けられている。これらの管路５５ａ、５５ｂは、回転軸５５ｃを中心に９０°回転して、図４（ａ）に示す第１位置と、図４（ｂ）に示す第２位置との間で移動する。また、第２切替弁５５も、バルブドライバ４６を介してコントローラ４２に接続されており、このコントローラ４２によって各管路５５ａ、５５ｂの位置が制御される。
【００４７】
各管路５５ａ、５５ｂが第１位置にある第２切替弁５５は、管路５５ａによって配管６２と配管６３とを流通させるとともに、管路５５ｂによって配管６５と配管６６とを流通させる。これにより、ポンプ５３の圧力が第１切替弁５４側に伝わり、第１切替弁５４によって選択された液体、又は空気が流路１６に注入されるとともに、流路１６に注入された液体、又は空気が、廃液タンク５６に排出される。すなわち、配管６２と管路５５ａとを通って配管６３に至る経路が請求項記載の供給経路に相当し、配管６５と管路５５ｂとを通って配管６６に至る経路が請求項記載の排出経路に相当する。
【００４８】
一方、各管路５５ａ、５５ｂが第２位置にある第２切替弁５５は、管路５５ａによって配管６３と配管６５とを流通させるとともに、管路５５ｂによって配管６２と配管６６とを流通させる。これにより、供給用配管としての配管６２や排出用配管としての配管６６との流通が阻止され、配管６３、６４、６５、及び流路１６と管路５５ａとによって閉塞したループ（循環用配管）が形成される。このループ内に閉じ込められた液体や空気は、第２切替弁５５が再び第１位置に切り替えられるまで、ポンプ５３の圧力によりループ内を循環する。
【００４９】
図３における送液機構４０は、固定工程時の形態を示している。固定工程が終了し、測定工程に移行する際には、図５に示すように、リガンド溶液２１を保管した試料用タンク５０が、アナライト溶液２７を保管した別の試料用タンク７０に交換され、固定用バッファ液５１を保管したバッファ用タンク５２が、測定用バッファ液７１を保管した別のバッファ用タンク７２に交換される。
【００５０】
また、前述のように、固定工程の際には、リガンド溶液２１や固定用バッファ液５１の他に、流路１６の洗浄液やリンカー膜２２の活性化液、及びブロッキング液なども流路１６に注入される。これらの液体を送液する際も、別タンクへの交換が行われる。
【００５１】
次に、図６及び図７に示すフローチャートを参照しながら、上記構成による測定機１１の作用について説明する。センサユニット１２のリンカー膜２２にリガンドを固定させる際には、まず、配管６０と配管６１とに、それぞれリガンド溶液２１を保管した試料用タンク５０と、固定用バッファ液５１を保管したバッファ用タンク５２とがセット（図３参照）される。この後、移動機構４４を駆動してプリズム１４と流路部材２０とを退避位置に移動させ、測定ステージ１５にセンサユニット１２をセットする。センサユニット１２は、再び移動機構４４を駆動することで、測定位置に移動するプリズム１４と流路部材２０とによって挟持固定されるとともに、センサ面１３ａと光入射面１３ｂとがこれらに接触して、測定が可能な状態になる。
【００５２】
オペレータから固定開始指示が入力されると、コントローラ４２は、第２切替弁５５の各管路５５ａ、５５ｂが第１位置にあることを確認した後、ポンプドライバ４５を介してポンプ５３を駆動する。ポンプ５３を駆動させたコントローラ４２は、第１切替弁５４のコック５４ｂを開栓して、固定用バッファ液５１の送液を開始する。
【００５３】
コントローラ４２は、例えば、図示せぬ流量計の測定結果や、ポンプ５３の送液速度及び送液時間などを基にして固定用バッファ液５１の送液量を判断し、配管６３、６４、６５、及び流路１６と管路５５ａとによって形成されるループを満たすに充分な量の固定用バッファ液５１を送液したと判断した後、第２切替弁５５の各管路５５ａ、５５ｂを第２位置に切り替え、固定用バッファ液５１をループ内で所定時間循環させる。固定用バッファ液５１は、リンカー膜２２を洗浄するとともに、この表面を、固定化に最も適したｐＨ値にする。
【００５４】
ループ内を循環する時間は、液体の種類毎に予め決められており、コントローラ４２は、固定用バッファ液５１に応じた所定時間が経過したことを判断した後、第２切替弁５５の各管路５５ａ、５５ｂを第１位置に切り替え、固定用バッファ液５１の排出を行う。また、これと同時にコック５４ａを開栓し、リガンド溶液２１の送液を開始する。なお、固定用バッファ液５１とリガンド溶液２１との間には、空気５７が注入され、両者の混合が防止される。
【００５５】
リガンド溶液２１は、上述と同様の手順でループ内を循環し、リンカー膜２２にリガンドを結合させた後、廃液タンク５６に排出される。リガンド溶液２１の後には、さらに洗浄用の固定用バッファ液５１が送液される。この固定用バッファ液５１の循環、及び排出が行われることで、固定工程が終了する。
【００５６】
測定工程に移行する際には、試料用タンク５０とバッファ用タンク５２とが、アナライト溶液２７を保管した試料用タンク７０と測定用バッファ液７１を保管したバッファ用タンク７２とに交換（図５参照）される。各タンク７０、７２を交換した後、オペレータから測定開始指示が入力されると、照明部３２が光入射面１３ｂに向けて光を照射し、その反射光を検出器３３が受光して、測定部３１によるデータ読み取りが開始される。
【００５７】
測定工程では、固定時と同様の送液手順で、基準レベルを検出するための測定用バッファ液７１と、アナライト溶液２７と、アナライトとリガンドとの解離反応を検出するための測定用バッファ液７１とが順に送液される。測定部３１は、各液体が送液されている間中データ読み取りを行っており、基準信号と反応信号と解離信号とを取得して停止され、測定工程が終了する。
【００５８】
このように本実施形態の測定機１１によれば、センサユニット１２のリンカー膜２２にリガンド溶液２１やアナライト溶液２７を送液する際に、配管６３、６４、６５、及び流路１６と管路５５ａとによって形成されるループで、これらの試料溶液を循環させるようにしたので、ループ内を満たす以上の試料溶液を用意する必要がなくなり、少ない試料でも長い反応時間を得ることができる。
【００５９】
なお、上記実施形態では、固定工程から測定工程に移行する際に、固定用の各タンク５０、５２から測定用の各タンク７０、７２に交換するようにしているが、これに限ることなく、例えば、保管された液体自体を移し替えるようにしてもよい。さらには、第１切替弁５４と同様の切替弁などを用いて、固定及び測定に必要となる全ての液体を選択的に切り替えらるようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、切替手段として第１切替弁５４を用いているが、これに限ることなく、例えば、３軸に移動自在なピペットを各タンク５０、５２などに浸漬させて吸引することにより、送液する液体を選択するようにしてもよい。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、供給経路開閉手段と排出経路開閉手段とを、一つの第２切替弁５５で構成しているが、これらは当然、独立したものであってよい。第１切替弁５４や第２切替弁５５は、図示のものに限ることなく、周知の弁機構などを組み合わせて構成すればよい。
【００６２】
なお、上記実施形態では、リガンド溶液２１を循環させる構成としているが、図８に示すような構成としてもよい。なお、図３と同様の機能を有するものには、同符号を付し、詳細な説明を省略する。また、固定工程及び測定工程ともに、送液手順は同じであるから、以下においては、固定工程を例に送液にかかる手順のみを説明する。
【００６３】
図８に示す測定機１１では、第１切替弁５４の吐出口に流路１６の注入口１６ａ（注入口１６ａと排出口１６ｂとの位置は、図３と反対である）に通ずる配管８０が接続されている。排出口１６ｂには、ポンプ５３に通ずる配管８１が接続され、ポンプ５３と廃液タンク５６とが配管８２によって接続されている。ポンプ５３を駆動すると、第１切替弁５４によって選択された液体、又は空気５７の送液が開始される。送液される液体や空気５７は、直線状に形成された配管８０、流路１６、配管８１、８２を介して廃液タンク５６に排出される。
【００６４】
図９のフローチャートに示すように、測定ステージ１５にセンサユニット１２がセットされ、オペレータから固定開始指示が入力されると、コントローラ４２は、ポンプドライバ４５を介してポンプ５３を駆動するとともに、第１切替弁５４のコック５４ｂを開栓して、固定用バッファ液５１の送液を開始する。所定量の固定用バッファ液５１が送液されると、コントローラ４２は、コック５４ｃを開栓してエアセパレート用の空気５７を注入し、続いてコック５４ａを開栓してリガンド溶液２１の送液を開始する。コントローラ４２は、所定量のリガンド溶液２１を送液した後、再び空気５７を注入して、固定用バッファ液５１の送液を始める。
【００６５】
コントローラ４２は、送液速度と送液時間とによるポンプ５３の送液量から、空気５７に挟まれた状態で送液されるリガンド溶液２１が、リンカー膜２２に到達したことを検知すると、ポンプ５３の送液方向を切り替え、リガンド溶液２１を流路１６内で往復動させる。すなわち、コントローラ４２とポンプドライバ４５とによって、請求項記載の検知手段が構成される。検知手段としては、この他に流量計などを用いるようにしてもよい。
【００６６】
コントローラ４２は、固定化に必要な所定の時間リガンド溶液２１を往復動させた後、ポンプ５３による往復動を止めて、各液体を廃液タンク５６に排出する。
【００６７】
このように、リガンド溶液２１を流路１６内で往復動させることによっても、リガンド溶液２１とリンカー膜２２との接触時間を増やすことができるので、循環させた際と同様に、少ない試料で長い反応時間を得ることができる。また、本例におけるリガンド溶液２１の送液量は、図１０（ａ）に示すように、往復動させた際にリンカー膜２２の上を通過する程度であることが好ましく、循環させる例よりもさらに試料を減らすことができる。
【００６８】
さらには、図１１のフローチャートに示すように、リガンド溶液２１がリンカー膜２２に到達したことを検知してポンプ５３を停止させ、リガンド溶液２１をリンカー膜２２上で滞留させるようにしてもよい。これによれば、図１０（ｂ）に示すように、リンカー膜２２の面積に対応する分のリガンド溶液２１を送液すればよいが、往復動などでリガンド溶液２１を攪拌させた方が、滞留した状態よりもリンカー膜２２との結合が促進されることが知られている。
【００６９】
なお、上記実施形態では、全反射減衰を利用した測定装置の一例として、ＳＰＲ測定装置を示したが、全反射減衰を利用した測定装置としては、この他に、例えば、漏洩モードセンサが知られている。漏洩モードセンサは、誘電体と、この上に順に層設されたクラッド層と光導波層とによって構成された薄膜とからなり、この薄膜の一方の面がセンサ面となり、他方の面が光入射面となる。光入射面に全反射条件を満たすように光を入射させると、その一部が前記クラッド層を透過して前記光導波層に取り込まれる。そして、この光導波層において、導波モードが励起されると、前記光入射面における反射光が大きく減衰する。導波モードが励起される入射角は、ＳＰＲの共鳴角と同様に、センサ面上の媒質の屈折率に応じて変化する。この反射角の減衰を検出することにより、前記センサ面上の化学反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ＳＰＲ測定方法の説明図である。
【図２】センサユニットの構成図である。
【図３】固定工程時の測定機の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】第２切替弁の内部構造を概略的に示す説明図である。
【図５】測定工程時の測定機の構成を概略的に示す説明図である。
【図６】循環させる例の固定工程時の送液手順を示すフローチャートである。
【図７】循環させる例の測定工程時の送液手順を示すフローチャートである。
【図８】測定機の他の構成を概略的に示す説明図である。
【図９】試料溶液を往復動させる例の送液手順を示すフローチャートである。
【図１０】試料溶液の送液量を説明する説明図である。
【図１１】試料溶液を滞留させる例の送液手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１１  測定機
１２  センサユニット
１３  金属膜
１３ａ  センサ面
１６  流路
１６ａ  注入口
１６ｂ  排出口
１７  センサセル
１８  センサチップ
２１  リガンド溶液
２７  アナライト溶液
４０  送液機構（送液装置）
４２  コントローラ
５０、７０  試料用タンク（容器）
５１  固定用バッファ液
５２、７２  バッファ用タンク（容器）
５３  ポンプ
５４  第１切替弁（切替手段）
５５  第２切替弁（供給経路開閉手段、排出経路開閉手段）
６０〜６６、８０〜８２  配管
６７  吸気用配管
７１  測定用バッファ液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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