(57)【要約】【課題】  センサユニットの光入出射面にキズや汚れが付着するのを抑制して信号ノイズを低減する。【解決手段】  センサユニット１２は、センサ面１３ａとなる金属膜１３が形成されたプリズム１４と、このプリズム１４の上面に配置され前記センサ面１３ａに試料を送液する流路１６が形成された流路部材４１と、これらプリズム１４と流路部材４１とを保持する保持部材４２とからなる。プリズム１４は誘電体ブロックであり、その各側面１４ｃは、前記センサ面１３ａの裏面に入射される入射光の入射面、前記センサ面１３ａの裏面で反射する反射光の出射面となる。保持部材４２の各側板７２は、各側面１４ｃを覆うように下方に延設されており、各側面１４ｃをキズや汚れから保護する。各側板７２には、各流路１６に対応する位置に光透過窓５１が形成されており、光の入出射光路が確保される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が試料の反応を検知するセンサ面となる薄膜が一面に形成されるとともに、光源から照射された光を前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように入射させ前記裏面で反射した反射光を出射する透明な誘電体ブロックを備え、前記センサ面上の試料の反応状況に応じて前記反射光の全反射減衰が生じる反射角が変化するセンサユニットにおいて、
前記誘電体ブロックの外周面と対向して配置され前記外周面の少なくとも一部を覆って保護する保護部材と、この保護部材に形成されており、前記薄膜の裏面に入射する入射光路及び前記裏面で反射する反射光路のそれぞれの光路上に配置された光が透過する光透過窓とを備えたことを特徴とするセンサユニット。
【請求項２】
前記誘電体ブロックは、断面が台形のプリズムであり、前記薄膜は、前記プリズムの上面に形成されており、その両側面に前記保護部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のセンサユニット。
【請求項３】
前記センサ面と接するように前記薄膜の上方に配置され、前記センサ面へ試料を含む試料溶液を送液する流路が形成された流路部材と、この流路部材の上方から覆い被さって前記流路部材を挟み込むようにして前記誘電体と係合することにより前記流路部材と前記誘電体とを一体に保持する保持部材とが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のセンサユニット。
【請求項４】
前記光透過窓は、開口であることを特徴とする請求項３記載のセンサユニット。
【請求項５】
前記保護部材は、前記保持部材と一体で成形されていることを特徴とする請求項４または５記載のセンサユニット。
【請求項６】
表面が試料の反応を検知するセンサ面となる薄膜が一面に形成されるとともに、光源から照射された光を前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように入射させ前記裏面で反射した反射光を出射する透明な誘電体ブロックを備え、前記センサ面上の試料の反応状況に応じて前記反射光の全反射減衰が生じる反射角が変化するセンサユニットにおいて、
前記誘電体ブロックの外周面に、前記薄膜の裏面に入射する入射光路及び前記裏面で反射する反射光路に対応する領域を保護する保護膜を設けたことを特徴とするセンサユニット。
【請求項７】
前記誘電体は、断面が台形のプリズムであり、前記薄膜は、前記プリズムの上面に形成されており、その両側面に前記保護膜が設けられていることを特徴とする請求項６記載のセンサユニット。
【請求項８】
前記保護膜は、前記各側面に剥離自在に設けられた保護テープであることを特徴とする請求項７記載のセンサユニット。
【請求項９】
前記保護膜は、前記各側面にコーティング処理を施して形成された透明な膜であることを特徴とする請求項７記載のセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の反応を検知するためのセンサユニットに関するものであり、さらに詳しくは、全反射減衰を利用したセンサユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タンパク質やＤＮＡなどの生化学物質の相互作用を調べたり、薬品のスクリーニングを行う場合において、試料の反応を測定する測定装置として、全反射減衰を利用した測定装置が知られている。
【０００３】
全反射減衰を利用した測定装置は、透明な誘電体上に形成された薄膜の一方の面であるセンサ面上において試料の反応を生じさせ、前記センサ面の裏面の光入射面に全反射条件を満たすように光を入射させ、その反射光の減衰状況を検出することにより前記反応を測定する。こうした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，ＳＰＲ）現象を利用した測定装置（以下、ＳＰＲ測定装置という）がある。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】
ＳＰＲ測定装置は、透明な誘電体上に形成された薄膜として金属膜を使用し、この金属膜の一方の面をセンサ面として、このセンサ面にＳＰＲを発生させ、そこで生じる物質の反応状況をＳＰＲを検出することにより測定する。
【０００５】
金属膜のセンサ面の裏面から、全反射条件を満足するように（臨界角以上の入射角で）光を照射すると、その光入射面において全反射が起こるが、入射光のうちわずかな光は反射せずに金属膜内を通過して、センサ面に染み出す。この染み出した光波がエバネッセント波と呼ばれる。このエバネッセント波と表面プラズモンの振動数が一致して共鳴すると（ＳＰＲが発生すると）、反射光の強度が大きく減衰する。ＳＰＲ測定装置は、前記光入射面で反射する反射光の減衰を捉えることにより、その裏側のセンサ面で発生するＳＰＲを検出する。
【０００６】
ＳＰＲを発生させるための光の入射角（共鳴角）は、エバネッセント波および表面プラズモンが伝播する媒質の屈折率に依存する。言い換えると、媒質の屈折率が変化すれば、ＳＰＲを発生させる共鳴角が変化する。センサ面と接する物質は、エバネッセント波および表面プラズモンを伝播させる媒質となるので、例えば、センサ面において、２種類の分子間の結合や解離などの化学反応が生じると、それが媒質の屈折率の変化として顕れて、共鳴角が変化する。ＳＰＲ測定装置は、この共鳴角の変化を捉えることにより分子間の相互作用を測定する。
【０００７】
生化学分野の実験や研究においては、タンパク質、ＤＮＡ、薬品などが、リガンドやアナライトとして使用される。例えば、薬品のスクリーニングを行う場合には、リガンドとして、タンパク質などの生体物質を使用し、これをセンサ面に固定し、そのセンサ面にアナライトとなる複数種類の薬品を接触させて、それらの相互作用を調べる。
【０００８】
下記特許文献１に記載のＳＰＲ測定装置は、金属膜に光を入射させるための光学系として、Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用している。Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置では、金属膜の光入射面と、この光入射面に向けて全反射条件を満足するように照射された光を集光するプリズムとが接合される。センサ面には、リガンドが固定され、センサ面と対向する位置には、アナライトを流す流路が配置される。ＳＰＲ測定では、この流路にアナライトを送液して、アナライトとリガンドを接触させ、そのときのＳＰＲの発生を検出することによりそれらの相互作用が測定される。
【０００９】
このようなセンサ面を有するセンサユニットとしては、例えば、誘電体として平板状のガラス基板を使用し、この基板の上面に金属膜を設けてセンサ面を形成したチップ型センサがある（例えば、特許文献２参照）。このチップ型センサは、センサ面とこのセンサ面の裏面に対応する部位を外部に露呈する開口が形成されたケースに収納されており、ケースに収納したままＳＰＲ測定装置に着脱自在に装着される。ＳＰＲ測定装置の内部には、プリズムが配置されており、プリズムの上面とガラス基板とはマッチングオイルを介して接合される。こうしてチップ型センサを装着した後、リガンドをセンサ面に固定して、アナライトとの反応が測定される。
【００１０】
しかし、チップ型センサはセンサ面が外部に露呈されているので、固定処理を行った後、ＳＰＲ測定装置から取り外すとセンサ面が乾燥してリガンドが本来持っている機能（例えば、リガンドがタンパク質の場合には酵素機能など）が失われてしまうおそれがある。そのため、センサ面の乾燥を避けるために、固定処理と測定処理とを続けて行わなければならない。測定処理と比較して固定処理は非常に時間がかかるため、１つ１つのセンサユニットに対して固定処理と測定処理とを続けて行うと、固定処理が律速となり作業効率が悪くなってしまうという問題がある。また、ガラス基板とプリズムとの接合にはマッチングオイルが必要となるため、ＳＰＲ測定装置への装着作業が煩雑であるという問題もある。
【００１１】
そこで、誘電体ブロックとしてプリズムを使用し、その上面にセンサ面を形成するとともに、試料（リガンド及びアナライト）を送液する流路部材を、前記センサ面上に配置し、これらを保持部材で一体化したセンサユニット（例えば、特許文献３および４参照）が提案されている。このセンサユニットでは、流路部材がセンサ面上に設けられているので、固定処理を行った後、センサ面を湿潤に保った状態で保管することができるので、上述した乾燥による不具合が防止される。そのため、複数のセンサユニットに対して固定処理をまとめて行った後、それら固定済みのセンサユニットに対して順次測定処理を行うことができるので作業効率の面でも都合がよい。
【特許文献１】特開平６−１６７４４３号
【特許文献２】特許第３２９４６０５号
【特許文献３】特開２００２-２９６１７７号
【特許文献４】特開２００３−２４０７０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記プリズム付きのセンサユニットの場合、センサ面を除くプリズムの外面が外部に露呈されているため、センサユニットのハンドリング時に、測定者の手がプリズムに触れてしまい、プリズムの外面にキズや汚れが付着してしまうという問題があった。プリズムの外面は、光の照射面や出射面となるため、キズや汚れが付着すると、光の吸収や減衰または散乱によるノイズが発生し、測定精度が低下してしまうという問題が生じる。特に、ガラスに比べて安価なプラスチック製のプリズムを用いたセンサユニットでは、ガラスよりも軟質であるために、外面にキズが付きやすく、また、その外面に汚れが付着したとき、その汚れを拭き取ると、その拭き取り作業により、新たなキズが付いてしまうなどの問題が生じていた。
【００１３】
本発明は、誘電体ブロックの外面にキズや汚れが付くのを防止して、精度の高いＳＰＲ測定を行うことができるセンサユニット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】
【００１４】
本発明のセンサユニットは、表面が試料の反応を検知するセンサ面となる薄膜が一面に形成されるとともに、光源から照射された光を前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように入射させ前記裏面で反射した反射光を出射する透明な誘電体ブロックを備え、前記センサ面上の試料の反応状況に応じて前記反射光の全反射減衰が生じる反射角が変化するセンサユニットにおいて、前記誘電体ブロックの外周面と対向して配置され前記外周面の少なくとも一部を覆って保護する保護部材と、この保護部材に形成されており、前記薄膜の裏面に入射する入射光路及び前記裏面で反射する反射光路のそれぞれの光路上に配置された光が透過する光透過窓とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
前記誘電体ブロックは、例えば、断面が台形のプリズムであり、この場合には、前記薄膜は、前記プリズムの上面に形成され、その両側面に前記保護部材が配置されること。
【００１６】
前記センサ面と接するように前記薄膜の上方に配置され、前記センサ面へ試料を含む試料溶液を送液する流路が形成された流路部材と、この流路部材の上方から覆い被さって前記流路部材を挟み込むようにして前記誘電体と係合することにより前記流路部材と前記誘電体とを一体に保持する保持部材とが設けられていることが好ましい。
【００１７】
前記光透過窓は、例えば、開口である。また、前記保護部材は、前記保持部材と一体で成形されていることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の別のセンサユニットは、表面が試料の反応を検知するセンサ面となる薄膜が一面に形成されるとともに、光源から照射された光を前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように入射させ前記裏面で反射した反射光を出射する透明な誘電体ブロックを備え、前記センサ面上の試料の反応状況に応じて前記反射光の全反射減衰が生じる反射角が変化するセンサユニットにおいて、前記誘電体ブロックの外周面に、前記薄膜の裏面に入射する入射光路及び前記裏面で反射する反射光路に対応する領域を保護する保護膜を設けたことを特徴とする。
【００１９】
前記誘電体は、断面が台形のプリズムであり、この場合には、例えば、前記薄膜は、前記プリズムの上面に形成されており、その両側面に前記保護膜が設けられる。前記保護膜は、例えば、前記各側面に剥離自在に設けられた保護テープや、前記各側面にコーティング処理を施して形成された透明な膜である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、薄膜が設けられることにより試料の反応を検知するセンサ面が形成される誘電体ブロックの外周面のうち、前記センサ面の裏面に光を入射させる入射光路及び前記裏面で反射した反射光を出射光路の各光路に対応する領域を、保護部材や保護膜を用いて、保護するようにしたから、前記外周面にキズや汚れが付着することが防止されて、信号ノイズの発生を抑制することができ、高精度の測定が可能になる。
【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からなる。
【００２２】
測定は、ＳＰＲ測定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１６が形成された流路部材４１とを備えている。
【００２３】
金属膜１３としては、例えば、金が使用され、その膜厚は、例えば、５００ｎｍ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。プリズム１４は、その上面に前記金属膜１３が形成される透明な誘電体ブロックであり、光入射面１３ｂに向けて、全反射条件を満たすように、照明部３２から照射された光を集光する。流路１６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１６ａと、それを排出する排出口１６ｂとを持っている。流路１６の管径は、例えば、約１ｍｍ程度であり、注入口１６ａと排出口１６ｂの間隔は、例えば、約１０ｍｍ程度である。
【００２４】
また、流路１６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１６とセンサ面１３ａによってセンサセル１７が構成される。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。
【００２５】
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、１対のピペット１９ａ，１９ｂからなるピペット対１９が設けられている。ピペット対１９は、各ピペット１９ａ，１９ｂが、注入口１６ａと排出口１６ｂのそれぞれに挿入される。各ピペット１９ａ，１９ｂは、それぞれが流路１６への液体の注入と、流路１６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。このピペット対１９を用いて、注入口１６ａから、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。
【００２６】
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あらかじめ形成される。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。
【００２７】
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１６が洗浄される。
【００２８】
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、混合物の種類およびその濃度などは、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。
【００２９】
こうした活性化処理およ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１６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。なお、固定化が進行している間、流路１６内のリガンド溶液２１を静置しておいてもよいが、流路１６内のリガンド溶液２１を攪拌して流動させることが好ましい。こうすることで、リガンドとリンカー膜２２との結合が促進され、リガンドの固定量を増加させることができる。
【００３０】
センサ面１３ａへのリガンド２１ａの固定化が完了すると、前記流路１６からリガンド溶液２１が排出される。リガンド溶液２１は、ピペット１９ｂによって吸い出されて排出される。固定化が完了したセンサ面１３ａは、流路１６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、再び流路１６が洗浄される。この後、後述するように、流路１６には、乾燥防止液が注入される。こうして、センサユニット１２は、センサ面１３ａが乾燥防止液に浸された状態で、測定までの間保管される。
【００３１】
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にも、固定機１０のピペット対１９と同様のピペット対２６が設けられている。このピペット対２６によって、注入口１６ａから、流路１６へ各種の液が注入される。測定工程では、まず、流路１６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１６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（ベースライン）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ＳＰＲ信号を測定することができる。
【００３２】
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、混合物の種類およびその濃度などは、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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つのセンサセルに向けて光が照射される。なお、複数のセンサセルを同時に測定するような場合には、単一光源からの光を分光して複数のセンサセルに照射してもよいし、各センサセルに対して発光素子が１つずつ割り当てられるように複数の発光素子を並べて使用してもよい。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。
【００３６】
検出器３３は、光入射面１３ｂで反射する光を受光して、その光強度に応じたレベルの電気信号を出力する。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。検出器３３は、これらの様々な反射角の光線を受光する。センサ面１３ａ上の媒質（表面プラズモンの）に変化が生じると屈折率が変化して、光強度が減衰する反射角（ＳＰＲが発生する共鳴角）も変化する。センサ面１３ａ上にアナライトを送液すると、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ため、光強度が減衰する反射角も変化する。
【００３７】
検出器３３は、例えば、ＣＣＤエリアセンサやフォトダイオードアレイが使用され、光入射面１３ｂにおいて様々な反射角で反射する反射光を受光し、それらを光電変換してＳＰＲ信号として出力する。リガンドとアナライトの反応状況は、この受光面内における反射光の減衰位置の推移として顕れる。例えば、アナライトがリガンドと接触する前後では、センサ面１３ａ上の屈折率が異なり、ＳＰＲが発生する共鳴角（反射光の減衰位置）が異なる。そして、アナライトがリガンドと接触して反応を開始すると、それに応じて反射光の共鳴角が変化を開始して、前記受光面内における反射光の減衰位置が移動し始める。こうして得た反応状況を表すＳＰＲ信号が、データ解析機に出力される。データ解析工程では、測定機１１で得たＳＰＲ信号を解析して、アナライトとリガンドの相互作用を分析する。
【００３８】
なお、測定部３１の構成が明確になるように、便宜的に、図１では、光入射面１３ｂへの入射光線及びそこで反射する反射光線の向きが、流路１６内の液体の流れ方向と平行になるように、照明部３２及び検出器３３を配置した形態で示しているが、本実施形態では、入射光線及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、照明部３２及び検出器３３が配置される（図４参照）。もちろん、この図１に示すように、流れ方向と光線の向きが平行になるように配置してもよい。
【００３９】
図２は、センサユニット１２の分解斜視図である。センサユニット１２は、流路１６が形成される流路部材４１と、上面に金属膜１３が形成された誘電体ブロックであるプリズム１４と、流路部材４１の底面とプリズム１４の上面とを接合させた状態で両者を一体に保持する保持部材４２と、蓋部材４３とからなる。
【００４０】
流路部材４１には、例えば、３つの流路１６が形成されている。流路部材４１は、長尺状をしており、３つの流路１６は、その長手方向に沿って配列されている。この流路１６は、その底面に接合される金属膜１３とともにセンサセル１７（図１参照）を構成する。そのため、流路部材４１は、金属膜１３との密着性を高めるために、弾性部材、例えば、ゴムや、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で形成されている。これにより、流路部材４１の底面をプリズム１４の上面に圧接すると、流路部材４１が弾性変形して金属膜１３との接合面の隙間が埋められて、各流路１６の開放された底部がプリズム１４の上面によって水密に覆われる。なお、本例では、流路１６の数が３つの例で説明したが、もちろん、流路１６の数は、３つに限らず、１つまたは２つであってもよいし、４つ以上でもよい。
【００４１】
プリズム１４は、その上面が３つの流路１６と対向するように、流路部材４１の長手方向の長さよりも若干長めに形成されている。プリズム１４には、その上面に、蒸着によって金属膜１３が形成される。この金属膜１３は、流路部材４１に形成された複数の流路１６と対向するように短冊状に形成される。さらに、この金属膜１３の上面（センサ面１３ａ）には、各流路１６に対応する部位に、リンカー膜２２が形成される。
【００４２】
照明部３２からの光は、プリズム１４の長手方向の一方の側面１４ｃに向けて照射されて、前記センサ面１３ａの裏面（光入射面１３ｂ）に入射し、その裏面で反射した光が、他方の側面１４ｃから出射する。この出射光を検出器３３が受光する。このように、プリズム１４の両側面１４ｃは、光の入出射面となるため、そこにキズや汚れが付着すると、信号ノイズとなる。
【００４３】
また、プリズム１４の両側面１４ｃには、保持部材４２と係合する係合爪１４ａが設けられている。この係合により、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。こうして、流路部材４１、金属膜１３およびプリズム１４が一体化される。
【００４４】
また、プリズム１４の短辺方向の両端部には、突部１４ｂが設けられている。後述するように、センサユニット１２は、ホルダ（図示しない）に収納された状態で、固定が行われる。突部１４ｂは、ホルダと係合することにより、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ためのものである。
【００４５】
保持部材４２は、流路部材４１の上面を覆う長尺の上板７１と、この上板７１の長手方向の両側に設けられる１対の側板７２とからなり、これらは一体成形されている。上板７１と側板７２とは、短辺方向の断面が略Ｈ型になるように交差しており、側板７２は、流路部材４１の側面と、プリズム１４の側面１４ｃのそれぞれを覆うようにスカート状に下方に延設されている。
【００４６】
上板７１には、各流路１６の注入口１６ａおよび排出口１６ｂに対応する位置に、ピペット（１９ａ，１９ｂ，２６ａ，２６ｂ）の先端が進入する受け入れ口４２ｂが形成されている。受け入れ口４２ｂは、上方部分から、下方にある前記各注入口１６ａおよび排出口１６ｂに向かって口径がすぼまる漏斗形状をしている。これら各受け入れ口４２ｂの両脇には、円筒形のボス４２ｃが設けられている。これらのボス４２ｃは、蓋部材４３に形成された穴４３ａと嵌合して、蓋部材４３を位置決めするためのものである。蓋部材４３は、受け入れ口４２ｂおよびボス４２ｃに対応する位置に穴が空けられた両面テープ４４によって、保持部材４２の上面に貼り付けられる。
【００４７】
蓋部材４３は、流路１６に通じる受け入れ口４２ｂを覆うことで、流路１６内の液体の蒸発を防止する。蓋部材４３は、弾性部材、例えば、ゴムやプラスチックで形成されており、各受け入れ口４２ｂに対応する位置に、十字形のスリット４３ｂが形成されている。蓋部材４３は、流路１６内の液体の蒸発を防止するためのものであるから、受け入れ口４２ｂを覆う必要があるが、完全に覆ってしまっては、ピペットを受け入れ口４２ｂに挿入することができない。
【００４８】
そこで、スリット４３ｂを形成することで、ピペットの挿入を可能とするとともに、ピペットを挿入していない状態では、受け入れ口４２ｂが塞がれるようにしている。スリット４３ｂは、ピペットが押し込まれると、スリット４３ｂの周辺が弾性変形（図１参照）して、スリット４３ｂの口が大きく開いて、ピペットを受け入れる。そして、ピペットを抜くと、弾性力によってスリット４３ｂが初期状態に復帰して、受け入れ口４２ｂを塞ぐ。また、このスリット４３ｂにピペットが挿入されても、スリット４３ｂは弾性力によって閉じようとするから、受け入れ口４２ｂは、外気が進入しにくい閉鎖空間となる。これにより、流路１６内の液の蒸発が防止される。
【００４９】
図３に示すように、保持部材４２は、流路部材４１の上方から流路部材４１に覆い被さるようにして組み付けられ、側板７２の係合穴７２ａがプリズム１４の係合部１４ａと係合する。これにより、流路部材４１とプリズム１４とが一体に保持される。そして、上板７１が両面テープ４４を介して流路部材４１の上面に貼り付けられ、各受け入れ口４２ｂが各注入口１６ａ及び排出口１６ｂに配置される。受け入れ口４２ｂの下面は、注入口１６ａおよび排出口１６ｂと接合して、受け入れ口４２ｂと流路１６とが連結される。これにより、ピペットから吐出される液体が各注入口１６ａへ導かれる。
【００５０】
また、保持部材４２とプリズム１４が係合すると、各側板７２は、プリズム１４の各側面１４ｃと対向して配置されて、各側面１４ｃを覆う。これにより、センサユニット１２をハンドリングする際にプリズム１４の側面１４ｃに直接手が触れることがなくなり、光の入出射面となる各側面１４ｃにキズや汚れが付くことが防止される。また、これら各側板７２には、矩形の開口からなる光透過窓５１がセンサセル１７の数に対応して複数個設けられている。
【００５１】
図３のＡ方向からの断面図である図４に示すように、この光透過窓５１は、照明部３２から側面１４ｃに照射され光入射面１３ｂに向かう入射光路及び前記光入射面１３ｂで反射した反射光が側面１４ｃから出射して検出器３３に向かう出射光路の各光路上に配置される。光透過窓５１の位置と大きさは、入射光路及び出射光路を確保できるように決められる。
【００５２】
もちろん、光透過窓５１は、開口であるから、光透過窓５１を通じて指が側面７２に接触してしまうおそれもある。しかし、光透過窓５１の大きさが大きければそうした危険性は大きいが、光透過窓５１の大きさは指の大きさと比べて小さいため、そうした危険姓はほとんどない。なお、光透過窓５１を、開口に透明板を嵌め込んで構成してもよく、そうすれば、指が側面７２に接触することを確実に防止することができる。
【００５３】
このように、光透過窓５１が形成された側板７２によってプリズム１４の側面１４ｃを覆うようにしたので、照明部３２から光入射面１３ｂに向かう入射光路と、光入射面１３ｂから検出器３３に向かう反射光路を塞ぐことなく、側面１４ｃにキズや汚れが付着することを防止することができる。
【００５４】
図５に、従来と本発明とのＳＰＲ測定において検出される反射光量の比較を表すグラフを示す。このグラフから、従来（保護部材である側板が設けられていないセンサユニット）と比較して、本発明の方が、全測定時間を通してキズや汚れに起因する信号ノイズの発生が抑制されていることが分かる。
【００５５】
以下、上記構成による作用について説明する。固定工程を行う際には、センサユニット１２を固定機１０にセットして固定処理が行われ、固定工程が終了した後、固定済みのセンサユニット１２を測定機１１にセットして測定処理が行われる。センサユニット１２は、プリズム１４の側面１４ｃが、側板７２によって覆われているので、センサユニット１２のハンドリング中にキズや汚れが付着することが防止される。また、光透過窓５１を除いて、側板７２によって側面１４ｃが覆われるので、空気中などに浮遊するゴミなどによる汚れなどが付着することも抑制される。
【００５６】
上記実施形態では、光透過窓の形状を矩形としたが、形状は矩形でなくてもよく、楕円などでもよく、入出射光路を確保できる形状であれば限定されない。
【００５７】
また、上記実施形態では、プリズムの保護部材となる側板を保持部材に一体成形した例で説明したが一体成形でなくてもよい。もちろん、一体成形することにより、部品点数が減少するので、部品コストや組み立て工数が削減されて低コスト化が図れるというメリットが得られる。
【００５８】
図６及び図７は、本発明の別の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同様の部材及び部位については便宜上同一の符合を付す。センサユニット１０１の保持部材１０３の側板１０４は、プリズム１４の各側面１４ｃを覆うほどの長さはなく、保持部材１０３をプリズム１４に組み付けても、各側面１４ｃは、外部に露呈されたままである。センサユニット１０１では、上記第１実施形態の光透過窓付きの側板の代わりに、プリズム１４の各側面１４ｃに透明な保護膜１０２が設けられている。
【００５９】
保護膜１０２は、例えば、側面１４ｃをコーティング処理して製膜された透明部材用の表面保護膜である。表面保護膜の材料としては、例えば、フッ化マグネシウムと酸化チタンなどを含む無機化合物からなるハードコーティング材である。もちろん、透明でキズや汚れを防止できる材料であれば、他の材料でもよい。また、ハードコーティング材は、無反射コートとしても作用するので、コーティングをしない場合に比べて透過光量を増加させたり、多重反射による光の干渉の影響を抑制する効果も得られる。
【００６０】
また、保護膜としては、側面１４ｃをコーティングする代わりに、保護テープを使用してもよい。保護テープは、フイルムベースに粘着剤が塗布されたものであり、プリズムの側面１４ｃに剥離可能に貼り付けられる。保護テープには、粘着剤があるため、透明なフイルムベースを使っても、測定に必要な光透過性能を確保することができない。そのため、保護テープを使用する場合には、測定処理を開始する前に、プリズムの側面１４ｃから保護テープが剥がされる。保護テープとしては、例えば、軟質透明無延伸ポリプロピレンフィルム／アクリル系粘着剤／剥離紙との３層構造を有するプラスカバー（登録商標）や、軟質透明無延伸ポリプロピレンフイルム／導電性樹脂／アクリル系粘着剤／剥離紙との４層構造を有するパチカット（登録商標）などが使用される。このうち、パチカットは、帯電防止性能が比較的高いために、剥離時において生じる静電気によるゴミの付着を抑制することができるので、保護テープとしてより好ましい。
【００６１】
本実施形態では、光透過性を有する誘電体ブロックとして、断面形状が台形のプリズムを使用した例で説明したが、断面形状が逆三角形のプリズムでもよい。また、断面形状が台形や三角形の角筒形の他に、断面形状が半円の半円筒形のプリズムでもよい。上記実施形態では、保護部材又は保護膜を、プリズムの側面に配置されるようにしているが、保護部材又は保護膜の配置位置は、光の入出射光路が保護される位置であればよく、前記入出射光路を含むプリズムの外周面の一部を覆うように配置されればよい。
【００６２】
なお、本実施形態では、センサ面上にＳＰＲを発生させて、そのときの反射光の減衰を検出するＳＰＲセンサを例に説明したが、ＳＰＲセンサに限らず、本発明を、全反射減衰を利用した測定に用いられる他のセンサに適用することができる。全反射減衰を利用するセンサとしては、ＳＰＲセンサの他に、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通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。この反射光の減衰を検出することにより、前記センサ面上の試料の反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ＳＰＲ測定方法の説明図である。
【図２】センサユニットの分解斜視図である。
【図３】保護部材を設けたセンサユニットの一例である。
【図４】光透過窓を有する保護部材が設けられたセンサユニットを用いてＳＰＲ測定を行う際の説明図を示す。
【図５】従来と本発明とのＳＰＲ測定において検出される反射光量の比較を示すグラフである。
【図６】保護膜を設けたセンサユニットの一例である。
【図７】ハードコートが設けられたセンサユニットを用いてＳＰＲ測定を行う際の説明図を示す。
【符号の説明】
【００６４】
１０    固定機
１１    測定機
１２，１０１    センサユニット
１４    プリズム
１４ｃ  側面
４２    保持部材
５１    光透過窓
７２    側板
１０２    保護膜
【図１】
2006200931.tif 000003
【図２】
2006200931.tif 000004
【図３】
2006200931.tif 000005
【図４】
2006200931.tif 000006
【図５】
2006200931.tif 000007
【図６】
2006200931.tif 000008
【図７】
2006200931.tif 000009