(57)【要約】【課題】  複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行う。【解決手段】  固定機１０には、複数のセンサユニット１２がセットされる。各センサユニット１２のそれぞれには、送液ヘッド１８が取り付けられる。送液ヘッド１８に設けられた連結路６４、６６は、センサユニット１２に設けられた各センサセル１７を直列に接続する。また、隣り合う送液ヘッド１８同士は、連絡用配管７０によって、一方の排出路６２から排出される試料溶液が、他方の供給路６０へと向かうように接続されている。各送液ヘッド１８と各連絡用配管７０とによって、各センサユニット１２に含まれる全てのセンサセル１７が直列に接続される。これにより、一度の送液で複数のリンカー膜２２に試料を接触させて、少ない試料、かつ短時間で固定化を行うことができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に試料の反応を検出するためのセンサ面が形成されたプリズムと、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記センサ面に対面させる流路部材とからなるセンサユニットが複数並べてセットされ、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、
一つの前記センサユニットに注入された後、そのセンサユニットから排出される前記試料溶液を、他の前記センサユニットへと送り込むユニット間連結経路を設けたことを特徴とする送液装置。
【請求項２】
直列に接続された前記各流路の最初に位置する前記流路の前記注入口に前記試料溶液を供給する供給経路と、
最後に位置する前記流路の前記排出口から前記各流路を通過した前記試料溶液を外部に排出する排出経路と、
この排出経路を流れる前記試料溶液を、前記供給経路に向かわせる帰還経路と、
この帰還経路を介して前記試料溶液を循環させる循環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】
前記各センサユニットのそれぞれには、前記流路と前記センサ面とを対面させてなるセンサセルが複数設けられており、
前記センサユニットのそれぞれに対応して、一つの前記センサセルに注入された後、そのセンサセルから排出される前記試料溶液を、他の前記センサセルへと送り込むセル間連結経路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】
一面に試料の反応を検出するためのセンサ面が形成されたプリズムと、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記センサ面に対面させる流路部材とからなるセンサユニットが複数並べてセットされ、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、
一つの前記センサユニットに注入された後、そのセンサユニットから排出される前記試料溶液を、他の前記センサユニットへと送り込むユニット間連結経路を介して、それぞれの前記センサ面に同じ前記試料溶液を送液することを特徴とする送液方法。
【請求項５】
直列に接続された前記各流路の最後に位置する前記流路の前記排出口から排出される前記試料溶液を、最初に位置する前記流路の前記注入口へと戻して、前記試料溶液を循環させることを特徴とする請求項４記載の送液方法。
【請求項６】
前記各センサユニットのそれぞれには、前記流路と前記センサ面とを対面させてなるセンサセルが複数設けられており、
一つの前記センサセルに注入された後、そのセンサセルから排出される前記試料溶液を、他の前記センサセルへと送り込むセル間連結経路を介して、それぞれの前記センサ面に同じ前記試料溶液を送液することを特徴とする請求項４又は５記載の送液方法。
【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】
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。
【０００８】
通常、リガンドの固定が完了するまでには１時間程度を有し、数分程度で終了する測定と比べて非常に時間がかかる。特許文献１記載のＳＰＲ測定装置では、固定工程と測定工程とを同一の測定ステージ上で行うため、固定工程を行っている間は測定ステージが占有されてしまい、他のセンサユニットの固定や測定工程を行うことができないなど、作業が滞りがちになってしまうという問題があった。
【０００９】
また、作業効率を上げるために、複数のセンサユニットの固定工程を先に行っておき、測定工程をまとめて行うことも考えられるが、センサユニットは、センサ面を露出させており、固定工程を行ったものを保存しておくと、センサ面が乾燥して試料が変性や失活を起こしたり、センサ面に不純物が付着するなどして、正確な測定を行うことができなくなってしまうことがあった。
【００１０】
これらの問題を解決するため、本出願人は、流路が形成された流路部材と、上面に金属膜が形成されたプリズムと、流路部材の底面とプリズムの上面とを接合させた状態（流路と金属膜とを対面させた状態）で保持する保持部材とからなるセンサユニットを用いたＳＰＲ測定装置を提案している（例えば、特願２００４−２８７６１５号明細書参照）。
【００１１】
このＳＰＲ測定装置では、センサユニット自体に流路とプリズムとが設けられているので、複数のセンサユニットの固定工程と測定工程とを並列に行うことが可能となり、作業効率を向上させることができる。また、流路が設けられたことにより、固定工程を行ったものを保存しておく際に、液体を注入した状態で保存することができ、センサ面の乾燥などを防ぐことができる。
【００１２】
また、このＳＰＲ測定装置には、ピペットを有する送液装置が組み込まれている。送液装置は、センサユニットに設けられた流路にピペットを挿し込むことで、センサ面に各種の液体を送液する。また、リガンドの固定化を行う際には、流路にピペットを挿し込んだ状態で未使用のリガンド溶液を連続的に流路に流し続けるか、あるいはリガンド溶液を所定量流路に注入してリガンド溶液を流路内に貯留させる方法が用いられている。
【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】
【００１３】
未使用のリガンド溶液を連続的に流し続ける方法では、一度流路に注入されたリガンド溶液は廃却されてしまう。そのため、試料溶液の使いまわしが利かず、複数のセンサユニットに同じリガンドを固定させようとした際にも、多量の試料溶液を用意しなければならなかった。また、前述したようにリガンドの固定化には長い時間を要するが、ピペットを挿したままにしなければならないため、装置が占有されて処理効率が低下してしまう。
【００１４】
一方、流路内に貯留させる方法では、複数のセンサユニットに対して同時に固定化を進めることができるものの、溶液中のリガンドの拡散が自然まかせになるため、リンカー膜との結合効率が悪いという問題がある。そのため、連続的に流す方法と同程度の固定量を得ようとした際には、より長い時間固定化を行うか、より高い濃度のリガンド溶液を用いなければならなかった。処理効率の向上は勿論のこと、リガンドとなる生体試料は、非常に高価であるため、できるだけ少ない試料で効率よく固定化を行いたいという要望が強かった。
【００１５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行えるように試料溶液を送液する送液装置、及びその送液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】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明の送液装置は、一面に試料の反応を検出するためのセンサ面が形成されたプリズムと、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記センサ面に対面させる流路部材とからなるセンサユニットが複数並べてセットされ、一つの前記センサユニットに注入された後、そのセンサユニットから排出される前記試料溶液を、他の前記センサユニットへと送り込むユニット間連結経路を設けたことを特徴とする。
【００１７】
なお、直列に接続された前記各流路の最初に位置する前記流路の前記注入口に前記試料溶液を供給する供給経路と、最後に位置する前記流路の前記排出口から前記各流路を通過した前記試料溶液を外部に排出する排出経路と、この排出経路を流れる前記試料溶液を、前記供給経路に向かわせる帰還経路と、この帰還経路を介して前記試料溶液を循環させる循環手段とを設けることが好ましい。
【００１８】
また、前記各センサユニットのそれぞれに、前記流路と前記センサ面とを対面させてなるセンサセルを複数設け、前記センサユニットのそれぞれに対応して、一つの前記センサセルに注入された後、そのセンサセルから排出される前記試料溶液を、他の前記センサセルへと送り込むセル間連結経路を設けることが好ましい。
【００１９】
なお、本発明の送液方法は、一面に試料の反応を検出するためのセンサ面が形成されたプリズムと、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記センサ面に対面させる流路部材とからなるセンサユニットが複数並べてセットされ、一つの前記センサユニットに注入された後、そのセンサユニットから排出される前記試料溶液を、他の前記センサユニットへと送り込むユニット間連結経路を介して、それぞれの前記センサ面に同じ前記試料溶液を送液することを特徴とする。
【００２０】
また、直列に接続された前記各流路の最後に位置する前記流路の前記排出口から排出される前記試料溶液を、最初に位置する前記流路の前記注入口へと戻して、前記試料溶液を循環させることが好ましい。
【００２１】
さらに、前記各センサユニットのそれぞれに、前記流路と前記センサ面とを対面させてなるセンサセルを複数設け、一つの前記センサセルに注入された後、そのセンサセルから排出される前記試料溶液を、他の前記センサセルへと送り込むセル間連結経路を介して、それぞれの前記センサ面に同じ前記試料溶液を送液することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の送液装置、及び送液方法によれば、ユニット間連結経路を介して、複数並べてセットされる各センサユニットの内の一つに注入された試料溶液を、その隣に位置するセンサユニットに送り込むようにしたので、各流路に対面して配置される各センサ面に、同じ試料溶液を送液することができる。これにより、試料溶液中に溶解した試料が、一度の送液で複数のセンサ面に接触し、複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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、測定処工程（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、固定工程を行う固定機１０と、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とからなる。
【００２４】
測定は、ＳＰＲセンサであるセンサユニット１２を用いて行われる。センサユニット１２は、一方の面がＳＰＲが発生するセンサ面１３ａとなる金属膜１３と、このセンサ面１３ａの裏面の光入射面１３ｂと接合されるプリズム１４と、前記センサ面１３ａと対向して配置され、リガンドやアナライトが送液される流路５０が形成された流路部材４１とを備えている。
【００２５】
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１３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。プリズム１４は、光入射面１３ｂに向けて、全反射条件を満たすように照射された光を集光する。流路５０は、略Ｕ字形に屈曲された送液管であり、液体を注入する注入口５０ａと、それを排出する排出口５０ｂとを有している。流路５０の管径は、例えば、約１ｍｍ程度であり、注入口５０ａと排出口５０ｂの間隔は、例えば、約１０ｍｍ程度である。
【００２６】
また、流路５０の底部は、開放されており、この開放部位はセンサ面１３ａによって覆われて密閉される。これら流路５０とセンサ面１３ａによってセンサセル１７が構成される。後述するように、センサユニット１２は、こうしたセンサセル１７を複数個備えている（図２参照）。
【００２７】
固定工程は、センサ面１３ａにリガンドを固定する工程である。固定工程は、センサユニット１２を固定機１０にセットして行われる。固定機１０には、送液ヘッド１８が配されている。この送液ヘッド１８は、センサユニット１２に着脱自在に取り付けられ、内部に形成された管路を介して各種の液体を流路５０に供給する。
【００２８】
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。
【００２９】
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、固定用バッファによって流路５０が洗浄される。
【００３０】
固定用バッファや、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。
【００３１】
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が流路５０へ注入されると、溶液中で拡散しているリガンド２１ａが徐々にリンカー膜２２へ近づいて、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。固定化には、通常、約１時間数程度かかり、この間、センサユニット１２は、温度を含む環境条件が所定の条件に設定された状態で保管される。
【００３２】
センサ面１３ａへのリガンド２１ａの固定化が完了すると、流路５０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、流路５０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５０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、再び流路５０が洗浄される。この後、流路５０には、乾燥防止液が注入される。これにより、センサユニット１２は、センサ面１３ａの乾燥が防止された状態で、測定までの間保管される。
【００３３】
測定工程は、センサユニット１２を測定機１１にセットして行われる。測定機１１には、一対のピペット２６ａ，２６ｂからなるピペット対２６が設けられている。このピペット対２６は、注入口１６ａから流路１６へ各種の液体を注入し、排出口１６ｂから排出する。各ピペット２６ａ，２６ｂは、それぞれが流路５０への液体の注入と、流路５０からの吸い出しを行う機能を備えており、一方が注入動作を行っているときには、他方が吸い出し動作を行うというように、互いに連動する。
【００３４】
測定工程では、まず、流路５０へ測定用バッファが注入される。この後、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、その後、再び測定用バッファが注入される。なお、最初に測定用バッファを注入する前に、いったん流路５０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が注入され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）、測定バッファ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。
【００３５】
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測定領域（ａｃｔ領域）と、リガンドが固定されず、前記測定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領域）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の半分が測定領域となり、残りの半分がリファレンス領域となる。
【００３６】
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１２や各センサセル１７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。
【００３７】
測定用バッファや、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を使用することが好ましい。
【００３８】
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。
【００３９】
測定部３１は、照明器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、照明器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。照明器３２は、例えば、光源３４と、集光レンズ、拡散板、偏光板を含む光学系３６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。
【００４０】
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。こうした発光素子を１個使用し、この単一光源から１つのセンサセル１７に向けて光が照射される。なお、複数のセンサセル１７を同時に測定するような場合には、各センサセル１７に対して発光素子が１つずつ割り当てられるように、発光素子が複数個並べられて使用される。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。
【００４１】
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。
【００４２】
なお、測定部３１の構成が明確になるように、図１では便宜的に、光入射面１３ｂへの入射光線およびそこで反射する反射光線の向きが、流路５０内の液体の流れ方向と平行になるように、照明器３２および検出器３３を配置した形態で示しているが、本実施形態では、入射光線および反射光線の向きが、前記流れ方向と直交する方向に照射されるように、照明器３２および検出器３３が配置される。もちろん、測定部３１をこの図１に示しているように配置して測定してもよい。
【００４３】
図２は、センサユニット１２の概略構成を示す分解斜視図である。センサユニット１２は、上面に金属膜１３が形成されたプリズム１４と、金属膜１３に液体を送液する流路５０、５２、５４が形成された流路部材４１と、プリズム１４の上面と流路部材４１の底面とを圧接させた状態で保持する保持部材４２とから構成されている。
【００４４】
流路部材４１は、長尺状に成形されており、その長手方向に沿って３つの流路５０、５２、５４が設けられている。各流路５０、５２、５４は、略Ｕ字型に屈曲された送液管であり、液体を注入する注入口５０ａ、５２ａ、５４ａと、それを排出する排出口５０ｂ、５２ｂ、５４ｂとを有している。
【００４５】
流路部材４１は、金属膜１３との密着性を高めるため、例えば、ゴムやＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などの弾性材料で成形されている。これにより、流路部材４１は、プリズム１４の上面と圧接された際に、弾性変形して金属膜１３との接触面の隙間を埋め、各流路５０、５２、５４の開放された底部をプリズム１４とともに水密に覆う。なお、本例では、３つの流路５０、５２、５４を有する例を説明したが、流路の数は、３つに限らず、１つ又は２つであってもよいし、４つ以上でもよい。
【００４６】
プリズム１４の上面には、各流路５０、５２、５４と対面する短冊状の金属膜１３が、例えば、蒸着によって形成される。この金属膜１３には、例えば、金や銀が用いられ、その膜厚は、例えば、５０ｎｍである。なお、この膜厚は、金属膜１３の素材や、照射される光の波長などに応じて適宜選択される。
【００４７】
プリズム１４の長辺側の両側面には、保持部材４２の係合部４２ａと係合する係合爪１４ａが設けられている。これらの係合により、流路部材４１が保持部材４２とプリズム１４とによって挟み込まれ、その底面とプリズム１４の上面とが圧接した状態で保持される。さらに、プリズム１４の両端部には、突部１４ｂが設けられている。センサユニット１２は、図示せぬホルダに収納される。突部１４ｂは、ホルダに形成されたスリットに入り込み、センサユニット１２をホルダ内の所定の収納位置に位置決めする。
【００４８】
なお、プリズム１４には、例えば、ホウケイクラウン（ＢＫ７）やバリウムクラウン（Ｂａｋ４）などに代表される光学ガラスや、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）などに代表される光学プラスチックなどを用いることができる。
【００４９】
保持部材４２の上面には、各流路５０、５２、５４の注入口５０ａ、５２ａ、５４ａ及び排出口５０ｂ、５２ｂ、５４ｂに対応する位置に、ピペット２６ａ、２６ｂなどの先端部を進入させる受け入れ口４２ｂが形成されている。これらの受け入れ口４２ｂは、ピペット２６ａ、２６ｂなどから吐出された液体が各注入口５０ａ、５２ａ、５４ａに導かれるように漏斗状に形成されている。また、各受け入れ口４２ｂは、保持部材４２が流路部材４１を挟み込んでプリズム１４と係合した際に、それぞれの注入口５０ａ、５２ａ、５４ａ及び排出口５０ｂ、５２ｂ、５４ｂと当接して、各流路５０、５２、５４と連結する。
【００５０】
図３に示すように、固定機１０には、複数（本例では４つ）のセンサユニット１２がセットされる。各センサユニット１２のそれぞれには、送液ヘッド１８が取り付けられる。送液ヘッド１８は、内部に形成された管路を介して各センサユニット１２のそれぞれが有する３つのセンサセル１７に各種の液体を送り込む。なお、送液ヘッド１８の取り付けは、手動で行うようにしてもよいし、周知の移動機構などを用いて自動で行うようにしてもよい。また、セットするセンサユニット１２の数は、４つに限ることなく、２つ又は３つでもよいし、５つ以上でもよい。
【００５１】
各送液ヘッド１８には、供給路６０と、排出路６２と、２つの連結路６４、６６とが形成されている。連結路６４は、流路５０の排出口５０ｂと流路５２の注入口５２ａとを接続する。連結路６６は、流路５２の排出口５２ｂと流路５４の注入口５４ａとを接続する。供給路６０と排出路６２とは、送液ヘッド１８の上下面を貫通させるように形成されており、センサユニット１２に取り付けられた際に、それぞれ流路５０の注入口５０ａと、流路５４の排出口５４ｂとに接続される。これにより、センサユニット１２に設けられた３つの流路５０、５２、５４が直列に接続される。
【００５２】
また、隣り合う送液ヘッド１８同士は、連結用配管７０によって、一方の排出路６２から排出される液体が、他方の供給路６０へと向かうように接続されている。これにより、固定機１０にセットされた各センサユニット１２は、各連結路６４、６６によってそれぞれの各流路５０、５２、５４が接続されるとともに、各連結用配管７０によって各センサユニット１２間が接続され、各センサユニット１２に含まれる全てのセンサセル１７が直列に接続される。すなわち、連結路６４、６６によって生じる経路が、請求項記載のセル間連結経路に相当し、排出路６２から連結用配管７０を介して隣り合う送液ヘッド１８の供給路６０へと至る経路が、請求項記載のユニット間連結経路に相当する。
【００５３】
各送液ヘッド１８を直列に接続した際に、最初に位置する送液ヘッド１８の供給路６０には、例えば、図示せぬ容器などに保管された液体を、各センサユニット１２に供給するための供給用配管７２が接続されている。また、最後に位置する送液ヘッド１８の排出路６２には、各センサセル１７を通過した液体を廃液タンク７６に排出するための排出用配管７４が接続されている。
【００５４】
この排出用配管７４と供給用配管７２とは、帰還用配管８０を介して接続されている。排出用配管７４と帰還用配管８０との接合部には、排出用配管７４を開閉するバルブ９０と、帰還用配管８０を開閉するバルブ９１とが設けられており、帰還用配管８０と供給用配管７２との接合部には、帰還用配管８０を開閉するバルブ９２と、供給用配管７２を開閉するバルブ９３とが設けられている。これにより、バルブ９０、９３を閉栓し、バルブ９１、９２を開栓することで、閉塞したループが形成される。
【００５５】
供給用配管７２の経路上には、矢線Ａ方向に液体を送るポンプ８２が設けられている。このポンプ８２は、供給用配管７２を介して各センサユニット１２に液体を供給するとともに、帰還用配管８０によって形成されるループ内に閉じ込められた液体を、このループ内で循環させる。このポンプ８２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。すなわち、配管経路を切り替えるバルブ９０〜９３と、これらのバルブ９０〜９３によって形成されるループ内で液体を循環させるポンプ８２とによって、請求項記載の循環手段が構成される。
【００５６】
なお、各連絡用配管７０、供給用配管７２、排出用配管７４、及び帰還用配管８０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。また、これらの各配管の内壁面には、リガンド溶液中に溶解したリガンドなど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。
【００５７】
次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、上記構成による固定機１０の作用について説明する。各センサユニット１２のリンカー膜２２にリガンドを固定する際には、まず、４つのセンサユニット１２を固定機１０にセットする。この際、各センサユニット１２は、ホルダなどに収納した状態で固定機１０にセットしてもよいし、固定機１０に専用の載置台などを設けてセットするようにしてもよい。
【００５８】
各センサユニット１２をセットした後、それぞれのセンサユニット１２に対して送液ヘッド１８を取り付ける。これにより、各送液ヘッド１８に設けられた連結路６４、６６によって、各センサユニット１２のそれぞれに含まれる３つのセンサセル１７が直列に接続されるとともに、隣り合う送液ヘッド１８同士を接続する連結用配管７０によって、各センサユニット１２が直列に接続される。送液ヘッド１８の取り付けが完了すると、バルブ９０、９３を開栓し、バルブ９１、９２を閉栓した状態でポンプ８２が駆動され、各センサセル１７のリンカー膜２２に向けて各種の液体の送液が開始される。前述したように、リガンドの固定化を行う際には、リガンド溶液２１に先立って固定用バッファ液、活性化液、固定用バッファ液の順に送液され、リンカー膜２２の洗浄、及び活性化処理が行われる。これらの液体は、直列に接続された各センサセル１７を通過してそれぞれのリンカー膜２２に接触した後、開栓されたバルブ９０と閉栓されたバルブ９１とを介して廃液タンク７６に排出される。
【００５９】
各リンカー膜２２の活性化処理がなされ、固定用バッファ液によって送液経路上の活性化液が洗浄されると、続いてリガンド溶液２１の送液が開始される。この際、バルブ９０が閉栓状態に、バルブ９１が開栓状態にそれぞれ切り替えられ、各リンカー膜２２を通過したリガンド溶液２１は、帰還用配管８０を介して供給用配管７２へと向かう。連結用配管７０を介して直列に接続された各センサユニット１２と帰還用配管８０とによって形成されるループを満たすに量のリガンド溶液２１が送液されると、バルブ９３が閉栓され、ループ内をリガンド溶液２１が循環する。
【００６０】
所定の時間（例えば、１時間）が経過するなどして、各リンカー膜２２に十分なリガンドを固定させた後、バルブ９０が開栓、バルブ９１が閉栓にそれぞれ切り替えられ、ループ内を循環していたリガンド溶液２１が廃液タンク７６に排出される。リガンド溶液２１が排出されると、固定用バッファ液などによって再び各リンカー膜２２が洗浄される。この後、ブロッキング液や乾燥防止液などが必要に応じて送液され、固定工程が終了する。
【００６１】
このように、本実施形態の固定機１０によれば、各送液ヘッド１８と各連結用配管７０とによって４つのセンサユニット１２と、各センサユニット１２のそれぞれに含まれる３つのセンサセル１７とを直列に接続するようにしたので、一度の送液で計１２個のリンカー膜２２にリガンドを接触させることができる。これにより、各センサセル１７のそれぞれに対して連続的にリガンド溶液２１を送液する方法と比較して、必要となるリガンド溶液２１の量を減らすことができるとともに、同じ時間で複数のリンカー膜２２にリガンドを固定させて処理効率を向上させることができる。
【００６２】
また、リガンド溶液２１を各流路５０、５２、５４内に貯留させる方法と比較すると、各リンカー膜２２に対して連続的に流しながら固定化させ、リガンドの拡散が自然まかせとなることはないので、高濃度のリガンド溶液２１を用意したり、固定化の時間を長引かせたりすることなく、より少ない試料かつ短時間で効率よく固定工程を行うことができる。
【００６３】
さらに、連結用配管７０を介して直列に接続された各センサユニット１２と帰還用配管８０とによって閉塞したループを形成し、このループ内でリガンド溶液２１を循環させるようにしたので、連続送液しながらより長い時間固定化させようとした際にも、ループ内を充填する分のリガンド溶液２１を用意すればよい。もちろん、バルブ９０を開栓状態にしておいて、リガンド溶液２１を廃液タンク７６に排出しながら固定化を行うようにしてもよい。また、リガンド溶液２１のみに限らず、固定用バッファ液や活性化液などの、その他の液体をループ内で循環させるようにしてもよい。
【００６４】
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】
【００６５】
【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を示す分解斜視図である。
【図３】固定機の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】固定工程の手順を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１０  固定機
１１  測定機
１２  センサユニット
１３  金属膜
１３ａ  センサ面
１４  プリズム
１７  センサセル
１８  送液ヘッド
２１  リガンド溶液
２２  リンカー膜
４１  流路部材
５０、５２、５４  流路
５０ａ、５２ａ、５４ａ  注入口
５０ｂ、５２ｂ、５４ｂ  排出口
６０  供給路
６２  排出路
６４、６６  連結路
７０  連結用配管
７２  供給用配管
７４  排出用配管
８０  帰還用配管
８２  ポンプ
９０〜９３  バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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