(57)【要約】【課題】  センサへのピペットによる送液直後の信号ノイズを低減する。【解決手段】  センサ面１３ａと対向する位置には略Ｕ字形の流路１６が配置されている。この流路１６の各垂直部分１６ｄの上端には溶液の注入と排出とを行う出入り口が設けられている。その上方には、流路１６内の乾燥を防止する蓋部材４３が配置されており、ピペット対２６の先端は、蓋部材４３のスリット４３ｂに挿入される。この状態で溶液の注入がなされる。垂直部分１６ｄには、疎水領域５１と親水領域５０とが高さ方向に並べて設けられており、その境界が、液面５５の高さになるように配置されている。ピペット対２６がスリット４３ｂから引き抜かれると、センサが振動して、液面５５も振動する。前記境界によって振動収束が早まり、信号ノイズが低減する。【選択図】      図３
2006105733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全反射減衰を利用した試料の反応測定に用いられ、透明な誘電体上に形成され一方の面が試料の反応を検知するセンサ面となる薄膜を持ち、前記センサ面の裏面が全反射条件を満たすように光が入射される光入射面となり、この光入射面における反射光の減衰状況を検出することにより、前記センサ面における試料の反応状況を測定する測定センサにおいて、
前記センサ面へ前記試料を含む試料溶液を送液するために、前記センサ面と対向する位置に水平部分を持ち、この水平部分の両側からそれぞれ上方に向けて延び上端に前記試料溶液の出入り口を有する垂直部分を持つ略Ｕ字形の流路が形成された流路部材を備えており、前記各垂直部分の内壁に、疎水性が相対的に高い疎水領域と疎水性が相対的に低い親水領域の２つの領域を、前記垂直部分の高さ方向に並べて設けたことを特徴とする測定センサ。
【請求項２】
前記疎水領域と親水領域の境界を、前記流路へ注入された前記試料溶液の液面が振動するときの振幅の範囲内に配置したこと特徴とする請求項１記載の測定センサ。
【請求項３】
前記出入り口の少なくとも一方の上方には、この出入り口に通じ、前記流路に対して前記試料溶液を注入するためのピペットの先端を受け入れる受け入れ口が配置されており、この受け入れ口の内周面に、前記疎水領域を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の測定センサ。
【請求項４】
前記疎水領域は、前記親水領域よりも前記出入り口の近くに配置されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の測定センサ。
【請求項５】
前記疎水領域と前記親水領域の一方は２つの部分に分割されており、それら各部分が他方の領域を挟み込むように配置されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の測定センサ。
【請求項６】
前記疎水領域及び前記親水領域の少なくとも一方は、表面処理剤を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の測定センサ。
【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測定センサ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測定センサ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】
ＳＰＲ測定では、センサ面上におけるリガンドとアナライトの反応状況がＳＰＲ信号としてリアルタイムに出力されるので、このＳＰＲ信号の経時変化を表す反応曲線を得ることができる。アナライトの特性の分析においては、得られた反応曲線に基づいて、非線形最小二乗法等を駆使するカーブフィッティングを行い、当該アナライトの反応速度定数が求められる。反応速度定数を求めることは、未知の化合物の特性を調べる場合には、特に重要であるので、薬品のスクリーニングを行う場合に広く行われている。
【００１０】
ＳＰＲ信号の測定に際してのセンサ面へのアナライト溶液の送液方法としては、流路にアナライト溶液を流し続け、流路内のアナライト溶液の流れを止めずに測定する方式（以下、オールフロー方式と称する）が知られており、下記特許文献１に記載のＳＰＲ測定装置でも、オールフロー方式が採用されている。しかし、オールフロー方式では、流路内でアナライト溶液が流れ続けるので、測定の全期間に渡って信号ノイズが大きいという問題がある。
【００１１】
そこで、流路に所定量のアナライト溶液を注入した後、流路内のアナライト溶液の流れを止めた状態で、測定する方式（以下、フロー＆ストップ方式と称する）が提案されている（例えば、特願２００３−４０３０４０号明細書参照）。これによれば、アナライト溶液の流動によるノイズの発生を抑制することができる。フロー＆ストップ方式を行う場合の流路の形状は、例えば、センサ面と対向する位置に水平部分が配置され、この水平部分の両側からそれぞれが上方に延びた２つの垂直部分を持つ略Ｕ字形をしており、各垂直部分の上端にはアナライト溶液の流入と排出とを行う出入り口が形成される。そして、アナライト溶液の注入は、この出入り口付近にピペットを配置して、その先端からアナライト溶液を吐出することにより行われる。
【特許文献１】特開平６−１６７４４３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、このフロー＆ストップ方式を使用した場合には、測定期間に渡ってノイズが発生することはないが、流路にアナライト溶液を送液した直後から短時間（約１０秒間）の内に、大きなノイズが発生するという問題があった。アナライトの種類によっては、送液後、短時間の間に急激な反応を生じるものもあり、そのような場合には、反応を表すシグナルがノイズに埋もれてしまい、反応を把握することができない等の問題が生じる。
【００１３】
このノイズの原因を究明するために、流路内での液体挙動をファイバースコープを用いて観察したところ、ピペットでアナライト溶液を送液した後、ピペットを抜くときに流路の出入り口付近に液面の上下運動が生じており、この液面の上下運動が前記ノイズの原因であると推定される。
【００１４】
本発明は、流路へ試料溶液を送液した直後から短時間の内に発生するノイズを抑制することができる測定センサ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】
【００１５】
本発明の測定センサは、全反射減衰を利用した試料の反応測定に用いられ、透明な誘電体上に形成され一方の面が試料の反応を検知するセンサ面となる薄膜を持ち、前記センサ面の裏面が全反射条件を満たすように光が入射される光入射面となり、この光入射面における反射光の減衰状況を検出することにより、前記センサ面における試料の反応状況を測定センサにおいて、前記センサ面へ前記試料を含む試料溶液を送液するために、前記センサ面と対向する位置に水平部分を持ち、この水平部分の両側からそれぞれ上方に向けて延び上端に前記試料溶液の出入り口を有する垂直部分を持つ略Ｕ字形の流路が形成された流路部材を備えており、前記各垂直部分の内壁に、疎水性が相対的に高い疎水領域と疎水性が相対的に低い親水領域の２つの領域を、前記垂直部分の高さ方向に並べて設けたことを特徴とする。ここで、疎水領域は、液滴の接触角が相対的に大きい領域であり、親水領域は、液滴の接触角が相対的に小さい領域である。各領域の接触角の差は、例えば、１０度以上である。
【００１６】
前記疎水領域と親水領域の境界を、前記流路へ注入された前記試料溶液の液面が振動するときの振幅の範囲内に配置することが好ましい。
【００１７】
前記出入り口の少なくとも一方の上方には、この出入り口に通じ、前記流路に対して前記試料溶液を注入するためのピペットの先端を受け入れる受け入れ口が配置されており、この受け入れ口の内周面に、前記疎水領域を形成することが好ましい。
【００１８】
前記疎水領域は、前記親水領域よりも前記出入り口の近くに配置されることが好ましい。
【００１９】
前記疎水領域と前記親水領域の一方は２つの部分に分割されており、それら各部分が他方の領域を挟み込むように配置してもよい。
【００２０】
前記疎水領域及び前記親水領域の少なくとも一方は、例えば、表面処理剤を塗布することにより形成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の測定センサは、センサ面へ試料を含む試料溶液を送液するために、前記センサ面と対向する位置に水平部分を持ち、この水平部分の両側からそれぞれ上方に向けて延び上端に前記試料溶液の出入り口を有する垂直部分を持つ略Ｕ字形の流路が形成された流路部材を備えており、前記各垂直部分の内壁に、疎水性が相対的に高い疎水領域と疎水性が相対的に低い親水領域の２つの領域を、前記垂直部分の高さ方向に並べて設けている。このため、注入時に前記出入り口に挿入されたピペットを抜き取る際に、前記試料溶液の液面が振動した場合でも、その振動収束が速くなるので、流路内へ試料溶液を送液した直後から短時間の内に発生する信号ノイズを抑制することができる。流路部材の上方に、ピペットを挿入するスリットが形成された蓋部材が配置されているような場合には、ピペットの抜き取り時の振動が非常に大きくなるので、特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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とを備えている。
【００２４】
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等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１６は、略Ｕ字形に屈曲された送液管であり、センサ面１３ａと対向する位置に水平部分１６ｃが配置され、この水平部分１６ｃの両側からそれぞれ上方に向けて延びる垂直部分１６ｄを備えている。各垂直部分１６ｄの上端には、液体の注入と排出とを行う出入り口として、それぞれ注入口１６ａと排出口１６ｂとが形成されている。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。
【００２５】
また、流路１６の水平部分１６ｃ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。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）。
【００２６】
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の先端が、注入口１６ａと排出口１６ｂにそれぞれ配置される。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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値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）等が使用される場合もある。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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９１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、液体の温度変化等、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、配置位置及び設置角度は、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。
【００３９】
光源３４としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode），ＬＤ（Laser Diode），ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）等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を使用する場合等、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。こうして拡散及び偏光された光は、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。
【００４０】
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９１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。
【００４１】
なお、測定部３１の構成が明確になるように、便宜的に、図上、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。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。
【００４２】
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が形成されたプリズム１４と、流路部材４１を、その底面をプリズム１４の上面と接合させた状態で、保持する保持部材４２と、保持部材４２の上方に配置される蓋部材４３とからなる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。また、プリズム１４の長手方向の両側面には、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。こうして、流路部材４１、金属膜１３及びプリズム１４が一体化される。
【００４５】
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。
【００４６】
保持部材４２の上部には、各流路１６の注入口１６ａ及び排出口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及び排出口１６ｂに向かって口径がすぼまる漏斗形状をしている。保持部材４２が流路部材４１を挟み込んでプリズム１４と係合すると、受け入れ口４２ｂの下面は、注入口１６ａ及び排出口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。
【００４７】
また、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及びボス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。
【００４８】
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。
【００４９】
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及び図３参照）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。
【００５０】
図３に示すように、フロー＆ストップ方式では、所定量のアナライト溶液２７を流路１６に注入し、それを流路１６内で所定時間滞留させ、流路１６内で該溶液２７の流れを停止させた状態で、測定が行われる。アナライト溶液２７を流路１６に注入すると、その液面５５の高さは、注入口１６ａ及び排出口１６ｂの近くに達する。そして、ピペット対２６は、１つのセンサセル１７に対して注入が終わると、次のセンサセル１７へ注入を行うため、スリット４３ｂから引き抜かれる。
【００５１】
この引き抜きの際に、ピペット対２６とスリット４３との摩擦によって、センサユニット１２が上下に振動するとともに、閉鎖空間となる受け入れ口４２ｂの内部の気圧変化が生じて、液面５５が上下に大きく振動する。このため、信号測定は、アナライト溶液２７が注入される前から開始されているので、この振動は、ＳＰＲ信号のノイズとなる。ピペット対２６を引き抜いた後、液面５５の振動は、徐々に収束に向かうが、その収束期間が長いと、そのノイズが、アナライトとリガンドの反応初期のシグナルと重なってしまうため、アナライトとリガンドの接触初期の反応を捉えることができない。
【００５２】
このため、流路１６の垂直部分１６ｄの内壁には、注入口１６ａ及び排出口１６ｂの付近に、疎水性（撥水性）が相対的に高い疎水領域５１と、疎水性が相対的に低い（すなわち、親水性が比較的高い）親水領域５０の性質の異なる２つの領域が、垂直部分の高さ方向に並べて配置されている。疎水領域５１と親水領域５０とは、定量的には、各領域における液滴の接触角の差が、例えば、１０度以上異なっている領域である。液体の接触角は、周知のように、物質の表面に液滴を垂らしたときに液滴と物質表面とがなす角度であり、この角度が大きいほど、撥水性（疎水性）が高く、小さいほど、親和性が高い。
【００５３】
疎水領域５１は、水をはじく性質を持つから、疎水領域５１と親水領域５０とを並べると、アナライト溶液２７には、疎水領域５１から親水領域５０へ移動しようとする一方向の力が働く。このため、こうした２つの領域５０，５１を、垂直部分１６ｄの高さ方向、すなわち、アナライト溶液２７の液面５５の振動方向に並べると、液面５５の上下方向の振動が抑えられて、液面５５の振動を短時間で収束させることができる。
【００５４】
液面５５の振動を抑制するためには、液面５５の振幅の範囲内に疎水領域５１と親水領域５０の境界５７を配置するのが最も好ましい。本例では、液注入手段として、ピペットを用いており、液注入時には、図上二点鎖線で示すように、ピペット２６ａ，２６ｂの各先端が、注入口１６ａと排出口１６ｂへそれぞれ進入する。そして、アナライト溶液２７が注入されると、液面５５は、各ピペット２６ａ，２６ｂの先端（下端）付近に達する。この後、各ピペット２６ａ，２６ｂが、注入口１６ａ、排出口１６ｂからそれぞれ引き抜かれるので、液面５５は、前記先端付近で振動すると考えられる。このため、境界５７の位置は、注入時に、各ピペット２６ａ，２６ｂの下端が位置する高さに合わせて設定される。
【００５５】
なお、境界５７の位置は、液面５５の高さに合わせて（振幅の範囲内に収まるように）設定されることが最も好ましいが、振幅の範囲内から外れていても、境界５７が垂直部分１６ｄの内壁内にあればよい。この場合でも、液面５５下の液体の振動が抑制されるので、境界５７がまったく無い場合と比べれば、液体の振動に起因するノイズの収束期間の短縮効果が得られる。
【００５６】
こうした疎水領域５１及び親水領域５０は、例えば、流路１６の内壁にそれぞれ表面処理剤を塗布することによって表面処理を施すことによって形成される。表面処理剤としては、例えば、親水領域５０については、主成分としてシリケート化合物を含む表面処理剤が使用され、疎水領域５１については、主成分として、ハイドロフルオロエーテル又は、フッ素系化合物を含む表面処理剤が使用される。
【００５７】
図４に示すグラフは、従来と本発明とのＳＰＲ信号の比較を示す。図４（Ａ）は、流路１６に上記表面処理が施されていない従来のＳＰＲ信号の波形を示し、図４（Ｂ）は、表面処理を施した本発明のＳＰＲ信号の波形を示す。ＳＰＲ信号は、上記ａｃｔ信号とｒｅｆ信号との差分データである。これらのグラフから、図４（Ａ）に示す従来の信号波形と比較して、図４（Ｂ）に示す本発明の信号波形の方が、ピペットを抜いた直後におけるノイズが低減されていることがわかる。
【００５８】
なお、本例では、各領域５０，５１の両方を、それぞれ表面処理剤を塗布して形成しているが、各領域５０，５１は、相対的に疎水性に差が生じればよいので、一方にのみ表面処理剤を塗布し、他方については、流路部材４１の素材そのものの性質を利用してもよい。
【００５９】
また、注入口１６ａ，排出口１６ｂの上方に配置される受け入れ口４２ｂの内周面にも、表面処理によって疎水領域５１が形成されている。液面５５が振動しても、この受け入れ口４２ｂに達することは少ないが、こうすることで、ピペット対２６から漏れ出る液だれの流路１６への進入を防ぐ効果が得られる。また、液だれの進入を防止することで、異なる液体（例えば、アナライト溶液と測定用バッファ）の混液を防止する効果も期待できる。
【００６０】
以下、上記構成による作用について説明する。測定を行う際には、まず、流路１６に測定用バッファを注入した後、信号測定を開始する。この後、アナライト溶液２７の流路１６への注入が行われる。この注入の際には、まず、アナライト溶液２７を吸引したピペット対２６の先端が各スリット４３ｂに挿入されて、受け入れ口４２ｂに進入する。この後、ピペット２６ａからアナライト溶液２７が吐出されて、流路１６へ注入される。これにより、センサ面１３ａへアナライト溶液２７が送液されて、リガンドとの反応が開始される。
【００６１】
注入が終了すると、ピペット対２６が受け入れ口４２ｂから抜き取られる。この抜き取りの際に、ピペット対２６とスリット４３ｂとの摩擦によってセンサユニット１２が上下方向に振動する。この振動により、液面５５が上下に振動して、信号ノイズが発生する。液面５５の振動は、やがて収束して信号ノイズも消える。流路１６の垂直部分１６ｄには、疎水領域５１と親水領域５０とが設けられているので、液面５５の振動の収束が速く、信号ノイズの消失も速い。このため、リガンドとの反応時間が速いアナライトを使用した場合でも、反応初期の信号がノイズによって掻き消されることがなくなり、初期の反応状況を把握することが可能となる。
【００６２】
上記実施形態では、疎水領域を、親水領域よりも、流路の出入り口（注入口及び排出口）に近い位置に配置した例で説明したが、各領域の境界が流路１６の垂直部分１６ｄに存在すればよいので、図５（Ａ）に示すように、親水領域を、出入り口の近くに形成してもよい。こうした場合には、表面処理の加工の便宜を考えて、流路１６の出入り口に続く受け入れ口の内周面を親水領域としてもよい。また、受け入れ口４２ｂの内周面については、表面処理を施さなくてもよい。もちろん、上述したとおり、受け入れ口４２ｂの内周面が疎水性を持てば、混液等の防止効果もあるので、その内周面には、疎水領域を形成することが好ましい。
【００６３】
また、図５（Ｂ）に示すように、疎水領域５１を２つの部分に分割して、これらの部分で、親水性領域５０を挟み込むように配置してもよい。こうすると、垂直部分１６ｄの内壁に、各領域の境界線が複数本配置されることになるので、液面５５の振動収束効果がより高められる。
【００６４】
測定センサとして、金属膜、流路、プリズムを一体化したセンサユニットの例で説明したが、前記プリズムの代わりに、前記金属膜が形成される誘電体として略平板状のガラス板を使用してもよい。
【００６５】
本実施形態では、試料となるアナライトとリガンドのうち、アナライトを送液する例で説明したが、リガンドを固定するためのリガンド溶液送液時にＳＰＲ信号を測定する場合もあるので、試料としてリガンドを送液する場合に適用してもよい。
【００６６】
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、前記センサ面上の試料の反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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】流路の内壁の表面処理を説明する説明図である。
【図４】ＳＰＲ信号の信号波形を示すグラフである。
【図５】別の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０    固定機
１１    測定機
１２    センサユニット
１６    流路
１６ａ  注入口
１６ｂ  排出口
１６ｃ  水平部分
１６ｄ  垂直部分
４２    保持部材
４２ｂ  受け入れ口
５０    親水性領域
５１    疎水性領域
５５    液面
【図１】
2006105733.tif 000003
【図２】
2006105733.tif 000004
【図３】
2006105733.tif 000005
【図４】
2006105733.tif 000006
【図５】
2006105733.tif 000007