(57)【要約】【課題】  測定信号と参照信号の比較を正確に行うことができる全反射減衰を利用した測定装置を提供する。【解決手段】  ＳＰＲセンサのセンサ面には、リガンドが固定されるａｃｔ領域２２ａと、リガンドが固定されないｒｅｆ領域２２ｂとが設けられる。これらａｃｔ領域２２ａ，ｒｅｆ領域２２ｂは、アナライトが送液される流路の流れ方向に沿って並列に配置される。ａｃｔ領域２２ａとｒｅｆ領域２２ｂには、センサ面の裏側の光入射面にそれぞれ光線が入射される。ｒｅｆ領域２２ｂの表面抵抗は、ａｃｔ領域２２ａと比べて大きいため、流速が低下する。このため、ｒｅｆ領域２２ｂの光線の入射位置５２ｂは、ａｃｔ領域２２ａの光線の入射位置５２ａよりも流れ方向の上流側に設定されている。こうすることで、アナライトの各入射位置５２ａ，５２ｂへの到達時間が同じになるので、各領域の信号検出タイミングを合わせることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な誘電体上に形成され一方の面がリガンドが固定されるセンサ面となる薄膜を持ち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たときにその反射光が全反射減衰を生じるセンサを用い、前記センサ面と対向する位置に配置された流路へアナライトを注入して前記センサ面へ前記アナライトを送液し、前記リガンドとアナライトの反応状況を前記反射光の減衰状況を検出することにより測定する全反射減衰を利用した測定装置において、
前記センサ面には、リガンドが固定される測定領域と、リガンドが固定されない参照領域の２つの領域が、前記アナライトの流れ方向に沿って並列に配置されており、
光源と光学系からなり、前記測定領域及び前記参照領域の各領域に対応する前記光入射面内の各位置にそれぞれ光線を入射させる照明部と、
前記各光線の前記光入射面における各反射光を受光する検出部と、
前記光源及び光学系の少なくとも一方を変位させることにより、前記各光線の入射位置の一方を他方に対して、それぞれが対応する領域内において前記流れ方向にずらす入射位置調節機構とを設けたことを特徴とする全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項２】
前記入射位置調節機構は、前記測定領域と前記参照領域のうち、表面抵抗が大きな一方の領域に対応する入射位置を、表面抵抗が小さい他方の領域に対応する入射位置よりも前記流れ方向の上流側に移動させることを特徴とする請求項１記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項３】
前記センサは、前記薄膜として金属膜を有し、前記センサ面上に表面プラズモン共鳴を発生させるＳＰＲセンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項４】
透明な誘電体上に形成され一方の面がリガンドが固定されるセンサ面となる薄膜を持ち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たときにその反射光が全反射減衰を生じるセンサを用い、このセンサ面には、前記リガンドが固定される測定領域と、前記リガンドが固定されない参照領域の２つの領域が、前記リガンドと接触するアナライトの流れ方向に沿って並列に設けられており、前記センサ面と対向する位置に配置された流路へ前記アナライトを注入して前記センサ面にアナライトを送液し、その際に前記測定領域及び参照領域に対応する前記反射光の減衰状況をそれぞれ検出し、検出された２つの信号を比較することで、前記リガンドとアナライトの反応状況を測定する全反射減衰を利用した測定方法において、
前記測定領域及び参照領域に対応する前記光入射面内の各位置に対してそれぞれ光線を入射させる際に、前記光線を照射する照明部を構成する光源及び光学系の少なくとも一方を変位させることにより、前記アナライトの流れ方向に沿って一方の入射位置を他方の入射位置に対してずらすことを特徴とする全反射減衰を利用した測定方法。
【請求項５】
前記測定領域及び参照領域のうち、表面抵抗が大きい一方の領域に対応する入射位置を、表面抵抗が小さい他方の領域に対応する入射位置よりも前記流れ方向の上流側に移動することを特徴とする請求項４記載の全反射減衰を利用した測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明な誘電体上に形成され一方の面がセンサ面となる薄膜を有するセンサを用い、全反射減衰を利用して、前記センサ面における試料の反応測定を行う全反射減衰を利用した測定装置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）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、金属膜が形成されたガラス基板に対して、前記金属膜の光入射面と対向するようにプリズムが接合される。プリズムは、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。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。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とを接触させ、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】
図７（ａ）に示すように、センサ面には、リガンドが固定され送液されたアナライトと結合反応を生じる測定領域（以下、ａｃｔ領域という）７２ａと、リガンドが固定されず、前記結合反応を生じない参照領域（以下、ｒｅｆ領域という）７２ｂとが設けられる場合がある。ａｃｔ領域７２ａと、ｒｅｆ領域７２ｂとは、例えば、アナライトの流れ方向に沿って並列に配置される。測定時には、光入射面（センサ面の裏面）のａｃｔ領域７２ａに対応する入射位置７６ａと、ｒｅｆ領域に対応する入射位置７６ｂのそれぞれに対して光線を入射させ、それぞれの反射光を受光することにより、入射位置７６ａに対応する測定信号（ａｃｔ信号）と、入射位置７６ｂに対応する参照信号（ｒｅｆ信号）とを検出する。そして、例えば、これら各信号の差分を取り、その差分データを測定データとすることで、異なるセンサ間の個体差などがキャンセルされて、精度の高い測定が可能となる。
【特許文献１】特開平６−１６７４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記ａｃｔ領域７２ａとｒｅｆ領域７２ｂとでは、表面抵抗が異なるため、図７（Ｂ）に示すように、センサ面上を流れる流体はその幅方向に速度勾配を持ち、ａｃｔ領域７２ａの流速（Ｖａ１，Ｖａ２）と比較して、ｒｅｆ領域７２ｂの流速（Ｖｒ１，Ｖｒ２）が遅くなる。このため、流れ方向の位置が同じ各入射位置７６ａ，７６ｂにおいて信号を検出すると、図７（Ｃ）に示すように、ａｃｔ信号と比較してｒｅｆ信号の立ち上がりが時間的に遅れてしまい、両者の信号比較が正確にできないという問題があった。
【００１１】
本発明は、測定信号と参照信号の比較を正確に行うことができる全反射減衰を利用した測定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】
【００１２】
本発明の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一方の面がリガンドが固定されるセンサ面となる薄膜を持ち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たときにその反射光が全反射減衰を生じるセンサを用い、前記センサ面と対向する位置に配置された流路へアナライトを注入して前記センサ面へ前記アナライトを送液し、前記リガンドとアナライトの反応状況を前記反射光の減衰状況を検出することにより測定する全反射減衰を利用した測定装置において、前記センサ面には、リガンドが固定される測定領域と、リガンドが固定されない参照領域の２つの領域が、前記アナライトの流れ方向に沿って並列に配置されており、光源と光学系からなり、前記測定領域及び前記参照領域の各領域に対応する前記光入射面内の各位置にそれぞれ光線を入射させる照明部と、前記各光線の前記光入射面における各反射光を受光する検出部と、前記光源及び光学系の少なくとも一方を変位させることにより、前記各光線の入射位置の一方を他方に対して、それぞれが対応する領域内において前記流れ方向にずらす入射位置調節機構とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
なお、前記入射位置調節機構は、前記測定領域及び前記参照領域のそれぞれに対応する各入射位置の一方を移動することにより、各入射位置の相対位置を変化させてもよいし、両方移動して変化させてもよい。
【００１４】
前記入射位置調節機構は、前記測定領域と前記参照領域のうち、表面抵抗が大きな一方の領域に対応する入射位置を、表面抵抗が小さい他方の領域に対応する入射位置よりも前記流れ方向の上流側に移動させることが好ましい。
【００１５】
前記センサは、例えば、前記薄膜として金属膜を有し、前記センサ面上に表面プラズモン共鳴を発生させるＳＰＲセンサである。
【００１６】
本発明の全反射減衰を利用した測定方法は、透明な誘電体上に形成され一方の面がリガンドが固定されるセンサ面となる薄膜を持ち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たときにその反射光が全反射減衰を生じるセンサを用い、このセンサ面には、前記リガンドが固定される測定領域と、前記リガンドが固定されない参照領域の２つの領域が、前記リガンドと接触するアナライトの流れ方向に沿って並列に設けられており、前記センサ面と対向する位置に配置された流路へ前記アナライトを注入して前記センサ面にアナライトを送液し、その際に前記測定領域及び参照領域に対応する前記反射光の減衰状況をそれぞれ検出し、検出された２つの信号を比較することで、前記リガンドとアナライトの反応状況を測定する全反射減衰を利用した測定方法において、前記測定領域及び参照領域に対応する前記光入射面内の各位置に対してそれぞれ光線を入射させる際に、前記光線を照射する照明部を変位させることにより、前記アナライトの流れ方向に沿って一方の入射位置を他方の入射位置に対してずらすことを特徴とする。
【００１７】
前記測定領域及び参照領域のうち、表面抵抗が大きい一方の領域に対応する入射位置を、表面抵抗が小さい他方の領域に対応する入射位置よりも前記流れ方向の上流側に移動することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、センサ面に、リガンドが固定される測定領域と、リガンドが固定されない参照領域とを、流路内のアナライトの流れ方向に沿って並列に配置した場合に、前記測定領域及び前記参照領域のそれぞれ対応する光入射面内の各位置にそれぞれ光線を入射させる照明部と、前記各光線の前記光入射面における各反射光を受光する検出部と、前記光源及び光学系の少なくとも一方を変位させることにより、前記各光線の入射位置の一方を他方に対して、それぞれが対応する領域内において前記流れ方向にずらす入射位置調節機構とを設けたから、前記測定領域に対応する測定信号と、前記参照領域に対応する参照信号の比較を正確に行うことができる全反射減衰を利用した測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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１６が形成された流路部材４１とを備えている。
【００２１】
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、５００オングストロームである。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を注入したときの参照信号（ｒｅｆ信号）のレベルから推定し、測定データに対して補正（ＤＭＳＯ濃度補正）が行われる。
【００３２】
ここで、参照信号（ｒｅｆ信号）とは、後述するように、センサ面上に設けられリガンドが固定されない参照領域に対応するＳＰＲ信号であり、リガンドが固定されアナライトとの反応を生じる測定領域の測定信号（ａｃｔ信号）と比較参照される信号である。測定に際しては、前記測定信号と参照信号の２つの信号が検出され、データ解析に際しては、例えば、それら２つのＳＰＲ信号の差分を取り、これを測定データとして解析がなされる。こうすることで、例えば、複数のセンサセル間の個体差や、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ようにしている。
【００３３】
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信号のレベルとａｃｔ信号の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】
図２に示すように、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）２２ａ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参照領域（ｒｅｆ領域）２２ｂとが形成される。ａｃｔ領域２２ａとｒｅｆ領域２２ｂとは、流路１６の流れ方向に沿って並列に配置される。このｒｅｆ領域２２ｂ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ａｃｔ領域２２ａとなり、残りの半分がｒｅｆ領域２２ｂとなる。
【００３９】
検出器３３は、ａｃｔ領域２２ａに対応するＳＰＲ信号を測定信号（ａｃｔ信号）として出力し、ｒｅｆ領域２２ｂに対応するＳＰＲ信号を参照信号（ｒｅｆ信号）として出力する。これら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、ほぼ同時に計測される。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、例えば、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。
【００４０】
照明部３２及び検出器３３は、光線の進路が流路１６内の流れ方向と平行になるように配置されており、各ａｃｔ信号及びｒｅｆ信号の２チャンネルの計測を行う。照明部３２は、例えば、１個の発光素子からの光を反射ミラー等を用いて、ａｃｔ領域２２ａとｒｅｆ領域２２ｂのそれぞれに向けて入射する複数の光線に分光する。照明部３２は、ａｃｔ領域２２ａとｒｅｆ領域２２ｂのそれぞれに対して光線を照射する２つの光学系３６ａ，３６ｂを備えている。
【００４１】
検出器３３は、各チャンネル用の複数のフォトダイオードアレイ３３ａ，３３ｂで構成されており、これらによって各光線をそれぞれ受光する。なお、本例では、各領域（ａｃｔ領域，ｒｅｆ領域）に対応するそれぞれの反射光毎に、複数の受光部（フォトダイードアレイ３３ａ，３３ｂ）から検出器を構成しているが、各反射光の両方を受光することができるように、面積が大きな受光面を持つ１つの受光部から構成してもよい。
【００４２】
図３に示すように、各光学系３６ａ，３６ｂは、変位可能に設けられており、それらを変位させることによって、各光学系３６ａ，３６が照射する光線の光入射面１３ｂにおける入射位置が移動する。各光学系３６ａ，３６ｂは、光学系変位機構５１によって移動される。
【００４３】
図４に示すように、光学系変位機構５１は、例えば、各光学系３６ａ，３６ｂを構成する各レンズ５６，５７を、各光軸間の間隔を保ちながら、各光軸と直交する方向に平行移動させる。光学系変位機構５１は、各レンズ５６，５７を保持する各レンズホルダ５８，５９が取り付けられ、それらの移動方向を案内するガイドレール６１，６２と、各レンズホルダ５８，５９と螺合するボールネジ６３，６４と、このボールネジ６３，６４を回転駆動するモータ６５，６６とからなる。ボールネジ６３，６４は、図示しないフレームに軸方向にスライドしないように固定されている。
【００４４】
モータ６５，６６の一方が正転し、他方が逆転すると、それぞれの回転力がボールネジ６３，６４に伝達される。その回転力によってボールネジ６３，６４の一方が正転し、他方が逆転すると、各レンズホルダ５８，５９がガイドレール６１，６２に沿って、一方が正方向へ他方が逆方向へ移動する。この移動により、各レンズ５６，５７の相対位置が変化して、それぞれに対応する各入射位置の相対位置も変化して、各入射位置が流路１６の流れ方向にずらされる。
【００４５】
各レンズ５６，５７の移動量は約１ｍｍ以下であり、各レンズ５６，５７の移動が他の光学系に与える影響はほとんどないので、各レンズ５６，５７の移動に伴って他の光学系を変位させる必要はない。なお、本例では、２つの光学系の両方を移動させて、各入射位置の相対位置を変化させているが、一方を固定して、他方のみを移動させて相対位置を変化させてもよい。
【００４６】
なお、光学系の変位により入射位置を変化させると、当然に、検出器３３の受光面における反射光の受光位置も変化する。その際に、反射光が受光面からはみ出してしまうことになる場合には、反射光の投射位置の変化に合わせて検出器の位置を適宜調整する必要がある。もちろん、反射光の投射位置の変化に対応できる程度に受光面積の広い検出器を使用すれば、検出器の位置を調整する必要はない。
【００４７】
また、各レンズ５６，５７を平行移動させるのではなく、図５に示すように、各レンズ５６，５７の光軸の向きを変化させることにより、各入射位置をずらしてもよい。この場合には、各レンズホルダ６７，６８にそれぞれ回転軸６７ａ，６８ａを設け、各レンズホルダ６７，６８を、各回転軸６７ａ，６８ａの軸回りに回動するようにフレーム（図示せず）に取り付ける。そして、モータの駆動によって各レンズホルダ６７，６８を回転させる。一方を正転させ、他方を逆転させることで、それぞれの光軸の向きが変化して、各光軸の相対角度が変化する。これにより、各入射位置をずらすことができる。
【００４８】
また、本例では、光学系（レンズ）を変位させることにより、各入射位置の相対位置を変化させるようにしているが、光学系を変位させる代わりに光源を変位させて前記相対位置を変化させてもよい。もちろん、光学系と光源の両方を変位させて前記相対位置を変化させてもよい。
【００４９】
図６に示すように、測定を行う際には、各光学系３６ａ，３６ｂを変位させて、一方の入射位置を他方に対して流れ方向にずらす。具体的には、表面抵抗が小さいａｃｔ領域２２ａに対応する入射位置５２ａを、表面抵抗が大きいｒｅｆ領域２２ｂに対応する入射位置５２ｂよりも流れ方向の上流側に移動させる。この移動は、各光学系３６ａ，３６ｂの一方のみを変位させて行ってもよいし、両方を変位させて行ってもよい。各入射位置５２ａ，５２ｂの流れ方向の移動範囲は、リンカー膜２２の長さに規制される。
【００５０】
各入射位置５２ａ，５２ｂのズラシ量ｄは、センサ面１３ａ上の速度勾配（図７（Ａ）参照）に応じて決められる。この速度勾配は、流体の粘性や、各領域の表面抵抗等によって異なるので、液体の種類や濃度等に応じてズラシ量ｄが適宜決定される。こうすることで、流路１６へ注入された液体が各入射位置５２ａ，５２ｂに達するまでの到達時間を同じにすることができる。これにより、図３（Ｂ）に示すように、アナライト溶液を注入したときの各入射位置５２ａ，５２ｂにおける信号検出タイミングを合わせることが可能となり、各信号の正確な比較が可能になる。
【００５１】
なお、本例では、参照領域の表面抵抗が、測定領域の表面抵抗よりも大きい場合を例に説明しているが、リガンドの種類やセンサ面を形成する金属膜の種類等によって、参照領域の表面抵抗が、測定領域の表面抵抗よりも小さくなる場合も考えられる。そのような場合には、表面抵抗の大きい測定領域に対応する入射位置をより上流側に移動させる。
【００５２】
以下、上記構成による作用について説明する。測定の前に、光学系変位機構５１が作動して、流路１６へ注入する液体に応じたズラシ量ｄだけ、各入射位置５２ａ，５２ｂの位置が流れ方向にズラされる。測定の際には、まず、ＳＰＲ信号のベースラインを検出するために、流路１６に測定用バッファが注入される。この測定用バッファが注入された直後から、ＳＰＲ信号の測定が開始される。そして、アナライト溶液２７が注入されて、センサ面１３ａにアナライトが送液される。これにより、ａｃｔ領域２２ａにおいてアナライトとリガンドが接触して結合反応が生じる。ａｃｔ領域２２ａとｒｅｆ領域２２ｂの表面抵抗の違いから、注入されたアナライト溶液２７の流速は、ｒｅｆ領域２２ｂにおいて遅くなるが、ｒｅｆ領域２２ｂの入射位置５２ｂは、ａｃｔ領域２２ａの入射位置５２ａよりも上流側に設定されるので、各領域２２ａ，２２ｂへの到達時間は同じになる。このため、ａｃｔ信号とｒｅｆ信号の立ち上がりを同じタイミングで検出できるので、両者の比較を正確に行うことができる。
【００５３】
上記実施形態では、入射位置変位機構として、光学系を変位させる光学系変位機構を例に説明したが、光学系とともに光源を含む照明部を変位させるようにしてもよい。こうした機構の構成は、入射位置を変化させることができればよく、特に限定されない。
【００５４】
上記実施形態では、流路への液体の注入をピペットを用いて行う例で説明したが、ポンプを用いて注入を行ってもよい。また、配管を通じて流路の両端を接続して循環路を形成し、流路へ液体を連続的に送液するようにしてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、ＳＰＲセンサを用い、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測定装置を例に説明したが、本発明は、ＳＰＲ測定装置に限らず、他の全反射減衰を利用したセンサを用いる測定装置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弾性表面波（surface acoustic wave，SAW）が生じると、前記光入射面における反射光が大きく減衰する。弾性表面波が生じる入射角は、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、前記センサ面上の反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ＳＰＲ測定方法の説明図である。
【図２】リンカー膜上のａｃｔ領域とｒｅｆ領域の説明図である。
【図３】流路の横断面図である。
【図４】光学系を平行移動させる場合の変位機構の説明図である。
【図５】光学系を回転させる場合の変位機構の説明図である。
【図６】ａｃｔ領域とｒｅｆ領域のそれぞれの入射位置と、信号検出タイミングの説明図である。
【図７】ａｃｔ領域及びｒｅｆ領域の従来の入射位置と、信号検出タイミングの説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
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
１６  流路
１７  センサセル
２２  リンカー膜
２２ａ  ａｃｔ領域
２２ｂ  ｒｅｆ領域
３１  測定部
３２  照明部
３６ａ，３６ｂ  光学系
３３  検出器
５１  光学系変位機構
５２ａ，５２ｂ  入射位置
【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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