(57)【要約】【課題】測定結果のバラツキを抑えることができるとともに、構造を簡易にしてコストを低く抑えること。【解決手段】測定装置１は、検査液を貯留する貯留部２と、貯留部から検査液を導く流路部３５と、熱伝導性を有し、流路部から導かれた検査液を流して生化学物質を検出するセンサチップ３２と、熱伝導性を有し、センサチップに接触するように配置された熱伝導部３３と、熱伝導部に接触するように配置され、熱伝導部の温度調節を行う温度調節部３４と、センサチップによる検出結果から生化学物質の物性を測定する測定部４と、を備え、流路部は、熱伝導部を通る第１の流路部３５ａと、第１の流路部の下流側に接続され、センサチップを通る第２の流路部３５ｂと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査液を貯留する貯留部と、
前記貯留部から検査液を導く流路部と、
熱伝導性を有し、前記流路部から導かれた検査液を流して生化学物質を検出するセンサチップと、
熱伝導性を有し、前記センサチップに接触するように配置された熱伝導部と、
前記熱伝導部に接触するように配置され、前記熱伝導部の温度調節を行う温度調節部と、
前記センサチップによる検出結果から生化学物質の物性を測定する測定部と、を備え、
前記流路部は、
前記熱伝導部を通る第１の流路部と、
前記第１の流路部の下流側に接続され、前記センサチップを通る第２の流路部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記熱伝導部は、金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記温度調節部は、
ペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子に電流を流す電源と、
前記電源により前記ペルチェ素子に流す電流量及び電流の極性を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
熱伝導性を有し、検査液を流して生化学物質を検出するセンサチップと、
熱伝導性を有し、前記センサチップに接触するように配置された熱伝導部と、
前記熱伝導部に接触し、前記熱伝導部の温度調節を行う温度調節部と、
検査液の貯留部に接続可能とされ、前記熱伝導部を通る温度調節流路部と、
前記温度調節流路部の下流側に接続され、前記センサチップを通る供給流路部と、
を備えることを特徴とする検査体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学物質の物性を測定する測定装置及びかかる測定装置に用いられる検査体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生化学物質間の結合を測定するものとして、光学薄膜の干渉色変化を利用した測定装置が知られている。
このような測定装置は、基板と基板上に形成された光学薄膜と、光学薄膜に形成された第１の生化学物質からなるセンサチップを備えている。このセンサチップに第２の生化学物質からなる水溶液を供給し、センサチップに光を照射し、その反射光の強度変化を測定することにより、測定装置は第１の生化学物質と第２の生化学物質との結合を検出する。
ここで、生化学物質間の結合は、周囲の環境の温度に依存する。そのため、同じ条件で測定を行うために、センサチップが設けられる反応部の温度を一定に保ち、双方の生化学物質の温度を調節する必要がある。そこで、反応部に冷却・加熱機を設け、反応部を冷却・加熱することでセンサチップ及び供給される水溶液の温度を調節している（例えば、特許文献１参照）。
また、センサチップ内に水溶液の温度を安定させるための貯留部を設けるとともに、貯留部から反応部までの流路を長くすることで、水溶液の温度や流速を調節した状態で反応部に供給することができる測定装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３２７９９号公報
【特許文献２】特開２００９−２５０９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の発明においては、冷却・加熱機を反応部に接触させて温度調節を行っているため、センサチップは生化学物質の結合前から常に温度調節されているが、供給される水溶液は反応部に供給されて初めて温度調節が行われるため、反応部での測定中に水溶液の温度が変化し、測定結果にバラツキが生じるという問題があった。また、水溶液の温度変化により水溶液が気化することもあり、正しい測定をすることができない場合もあった。
また、特許文献２に記載の発明においては、反応部に供給される水溶液の温度や流速を調節して安定させ、測定結果にバラツキが出ないようにすることはできるが、十分な流路長を確保する必要があるため、センサチップの構造が複雑になり、部品点数も多くなるため、コストが高騰するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、測定結果のバラツキを抑えることができるとともに、構造を簡易にしてコストを低く抑えることができる測定装置及び検査体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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明は、
（１）検査液を貯留する貯留部と、
前記貯留部から検査液を導く流路部と、
熱伝導性を有し、前記流路部から導かれた検査液を流して生化学物質を検出するセンサチップと、
熱伝導性を有し、前記センサチップに接触するように配置された熱伝導部と、
前記熱伝導部に接触するように配置され、前記熱伝導部の温度調節を行う温度調節部と、
前記センサチップによる検出結果から生化学物質の物性を測定する測定部と、を備え、
前記流路部は、
前記熱伝導部を通る第１の流路部と、
前記第１の流路部の下流側に接続され、前記センサチップを通る第２の流路部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
（２）上記（１）の測定装置において、
前記熱伝導部は、金属で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
（３）上記（１）又は（２）の測定装置において、
前記温度調節部は、
ペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子に電流を流す電源と、
前記電源により前記ペルチェ素子に流す電流量及び電流の極性を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
（４）検査体において、
熱伝導性を有し、検査液を流して生化学物質を検出するセンサチップと、
熱伝導性を有し、前記センサチップに接触するように配置された熱伝導部と、
前記熱伝導部に接触し、前記熱伝導部の温度調節を行う温度調節部と、
検査液の貯留部に接続可能とされ、前記熱伝導部を通る温度調節流路部と、
前記温度調節流路部の下流側に接続され、前記センサチップを通る供給流路部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、貯留部から流れてきた検査液は、第１の流路を通過するが、このとき、第１の流路が熱伝導部を通っているので、検査液は温度調節部により温度調節された熱伝導部の温度となるように調節され、第２の流路に流れ込む。
一方、熱伝導部は熱伝導性を有するセンサチップに接触しているので、センサチップは温度調節部により温度調節された熱伝導部の温度に調節される。
従って、センサチップにおいて生化学物質の検出を行う際には、センサチップの温度と検査液の温度の双方が温度調節された熱伝導部の温度となっているため、従来のように検査液がセンサチップに流れ込んでから温度調節されるものではなくなる。これにより、センサチップにおける検査液の温度変化がほとんどなく、生化学物質の物性を測定する際のバラツキを抑えることができ、高精度な測定を行うことができる。
また、第１の流路を熱伝導部に通すという簡易な構造を採用するだけで測定結果のバラツキを抑えることができるので、コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における測定装置の概略を示す斜視図。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図。
【図５】図１におけるＶ−Ｖ断面図。
【図６】測定装置の制御系に関する構成を示すブロック図。
【図７】第２の実施形態における測定装置の概略を示す斜視図。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。
【図９】図７におけるＩＸ−ＩＸ断面図。
【図１０】図７におけるＸ−Ｘ断面図。
【図１１】図７におけるＸＩ−ＸＩ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る測定装置及び検査体の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、検査体は、測定装置に備えられているものである。
［第１の実施形態］
＜測定装置の構成＞
図１〜図６に示すように、測定装置１は、貯留部２と、検査体３と、測定部４とを備えている。
【００１３】
（貯留部）
図１に示すように、貯留部２は、生化学物質を含む検査液を貯留するタンクである。貯留部２は、検査体３に接続されており、検査体３に検査液を送ることができるようにポンプ等の動力を備えている。
【００１４】
（検査体）
図１〜図６に示すように、検査体３は、生化学物質間の結合を検査するものである。検査体３は、土台となる筐体３１に設けられている。検査体３は、センサチップ３２と、熱伝導部３３と、温度調節部３４と、流路部３５と、可動台３６を備えている。
【００１５】
筐体３１には、センサチップ３２と、熱伝導部３３と、温度調節部３４と、流路部３５とが嵌め込まれている。筐体３１には、可動台３６が軸部３６ａによって回動自在に取り付けられている。筐体３１は、温度調節部３４による熱伝導部３３の加熱・冷却の際に熱が周囲に逃げないよう、断熱性を有する材料から形成することが好ましい。
【００１６】
センサチップ３２は、熱伝導部３３の上面に嵌め込まれて固定されている。熱伝導部３３の上面には、センサチップ３２を嵌め込む凹部が形成されており、この凹部にセンサチップ３２が嵌め込まれ、固定されている。すなわち、熱伝導部３３は、センサチップ３２の底面及び側面に接触している。
センサチップ３２は、基板上の光学薄膜に形成されており、生化学物質から形成されている。生化学物質間の結合を検出する際には、貯留部２に貯留された生化学物質からなる検査液をセンサチップ３２に流し、センサチップ３２に光を照射し、その反射光の強度変化を測定することにより、検査液の生化学物質とセンサチップ３２の生化学物質との結合を検出することができる。
【００１７】
ここで、生化学物質間の結合は、周囲の環境の温度に依存するため、センサチップ３２は最適な一定の温度で生化学物質の結合を検出することが好ましい。そのため、温度調節部３４からの加熱・冷却によりセンサチップ３２の生化学物質の温度を適温にすることができるよう、センサチップ３２は、熱伝導性を有する材料から形成されている。
【００１８】
熱伝導部３３は、筐体３１の上面に嵌め込まれて固定されている。筐体３１の上面には、熱伝導部３３を嵌め込む凹部が形成されており、この凹部に熱伝導部３３が嵌め込まれ、固定されている。熱伝導部３３は、例えば、アルミニウム等のように高い熱伝導率を有する金属から形成されている。
【００１９】
温度調節部３４は、熱伝導部３３の温度を調節するものである。温度調節部３４は、筐体３１内に埋設され、熱伝導部３３の下面に接触するように配置されている。温度調節部３４は、ペルチェ素子３７と、電源３８と、制御部３９とを備えている。
ペルチェ素子３７は、公知の熱電素子であり、一方の面が熱伝導部３３の下面に接触している。ペルチェ素子３７は、電流を流す方向によって熱伝導部３３を加熱したり、冷却したりすることができる。ペルチェ素子３７の熱伝導部３３との接触面と反対側の面には、ヒートシンク３０が接触するように配置されている。これにより、ペルチェ素子３７に溜まった熱をヒートシンク３０に放熱することができるようになっている。
電源３８は、ペルチェ素子３７に電流を流す。
制御部３９は、電源３８からペルチェ素子３７に流す電流量及び電流の極性を制御する。制御部３９は、電源３８からペルチェ素子３７に流す電流の極性を逆にすることで、ペルチェ素子３７による熱伝導部３３の加熱と冷却を切り替えることができる。制御部３９は、電源３８からペルチェ素子３７に流す電流量を増やすことにより、熱伝導部３３に対する加熱及び冷却の度合いを増やすことができる。言い換えると、制御部３９は、熱伝導部３３の加熱温度及び冷却温度を電流量の増減で調節することができる。
なお、制御部３９は、温度調節部３４の制御部としてだけでなく、測定装置１全体の制御部としても機能している。すなわち、制御部３９は、測定部４による各測定、検出結果の分析等の各処理を行う。
【００２０】
流路部３５は、貯留部２と検査体３を接続し、貯留部２から検査体３のセンサチップ３２に検査液を導くものである。流路部３５は、例えば、テフロン（登録商標）等で形成された管材から形成されている。
流路部３５は、温度調節流路部３５ａと、供給流路部３５ｂと、排出流路部３５ｃとを備えている。温度調節流路部３５ａの下流側には供給流路部３５ｂが接続され、供給流路部３５ｂの下流側には排出流路部３５ｃが接続されている。図２，５に示すように、それぞれの流路部の境界には、説明の便宜上、境界線（破線）を付している。なお、これらの流路は一本の管材で一体に形成してもよいし、別個の管材を接続したものとしてもよい。
温度調節流路部３５ａは、センサチップ３２内の流路に検査液を流入させるまでの流路である。温度調節流路部３５ａは、検査液の流れ方向上流側が貯留部２に接続され、下流側が供給流路部３５ｂに接続されている。温度調節流路部３５ａは、熱伝導部３３を通るように当該熱伝導部３３に埋設されている。これは、温度調節流路部３５ａを熱伝導部３３に通すことで温度調節流路部３５ａを通る検査液を熱伝導部３３の温度まで加熱・冷却するためである。
【００２１】
図４に示すように、温度調節流路部３５ａは、熱伝導部３３の側面近傍に沿って熱伝導部３３内を回るように形成され、配置されている。これは、熱伝導部３３内での温度調節流路部３５ａの距離を長くすることにより、温度調節流路部３５ａ内の検査液の温度を熱伝導部３３にできるだけ近い温度にまで調節するためである。したがって、温度調節流路部３５ａは、流路部３５における第１の流路部として機能する。温度調節流路部３５ａは、熱伝導部３３内を回った後、上方に向けて延び、熱伝導部３３の上面近傍で熱伝導部３３の上面に沿って延びるように形成されている。
ここで、図２における温度調節流路部３５ａの符号Ｐ１は、図４における温度調節流路部３５ａの符号Ｐ１に対応しており、図２における温度調節流路部３５ａの符号Ｐ２は、図５における温度調節流路部３５ａの符号Ｐ２に対応している。
供給流路部３５ｂは、センサチップ３２内の流路である。供給流路部３５ｂは、検査液の流れ方向上流側が温度調節流路部３５ａに接続され、下流側が排出流路部３５ｃに接続されている。供給流路部３５ｂは、センサチップ３２の下面に形成された溝である。したがって、供給流路部３５ｂは、流路部３５における第２の流路部として機能する。供給流路部３５ｂは、センサチップ３２の一端から他端に向けて貫通するように直線状に形成されている。
排出流路部３５ｃは、センサチップ３２を通り過ぎた検査液を検査体３の外部に排出するための流路である。排出流路部３５ｃは、供給流路部３５ｂの下流側に接続されている。
【００２２】
可動台３６は、熱伝導部３３の上面を覆うものであり、熱伝導部３３の上面とほぼ同じ大きさに形成されている。
可動台３６には、熱伝導部３３を覆った際にセンサチップ３２に対向する位置に照射部４１が設けられている。照射部４１は、例えば、光ファイバケーブルによって形成されており、供給流路部３５ｂに向けて光を照射する。
可動台３６には、照射部４１に囲まれる位置に集光部４２が設けられている。集光部４２は、例えば、光ファイバケーブルによって形成されており、照射部４１から照射された光が供給流路部３５ｂに当たって反射した光を集光する。
【００２３】
（測定部）
図１〜図６に示すように、測定部４は、センサチップ３２による検出結果から生化学物質の物性を測定する。具体的には、測定部４は、センサチップ３２の供給流路部３５ｂにおいて、センサチップ３２の生化学物質と検査液の生化学物質との結合を検出し、反射干渉光の強度変化を測定するものである。
測定部４は、上記の照射部４１及び集光部４２と、演算部４３と、表示部４４と、入力部４５とを備えている。
演算部４３は、集光部４２によって集光された反射干渉光の分光強度分布に現れる極値の位置がセンサチップ３２の厚さによって変化することを利用し、その極値を与える波長を測定する。
表示部４４は、演算部４３による測定結果をグラフ等により表示するものであり、モニタ等により構成される。
入力部４５は、測定開始の入力、測定条件（測定温度の設定等）等を入力するものであり、キーボードやマウス等により構成される。入力部４５によって測定温度が設定されると、制御部３９は、検査液が設定された温度になるように電源３８による電流量及び電流の極性を制御する。
ここで、図２，３，５に示すように、測定部４のうち、センサチップ３２に形成された供給流路部３５ｂのほぼ中央位置で照射部４１及び集光部４２の直下に位置する部位が測定部位４ａである。なお、測定部位４ａの位置を明確に示すため、測定部位４ａに該当する部分にハッチングを付しているが、実際には供給流路部３５ｂの一部である。
【００２４】
＜生化学物質間の結合の測定＞
生化学物質間の結合の測定を行う際には、まず、ユーザが入力部４５から測定条件（測定温度等）を設定し、測定開始を入力する。
測定開始の入力がなされると、制御部３９は、ポンプ等の動力を駆動させ、貯留部２に貯留された検査液を検査体３に向けて吐出する。また、制御部３９は、電源３８を起動させ、入力された測定条件に基づいて電流量及び電流の極性を制御し、熱伝導部３３を加熱・冷却する。制御部３９による熱伝導部３３の加熱・冷却制御は、センサチップ３２に設けられた温度センサ４７（図６参照）により検出された温度が設定された温度と一致するように行う。
【００２５】
検査液が検査体３に入ると、検査液は温度調節流路部３５ａに導かれる。ここで、温度調節流路部３５ａは、熱伝導部３３によって加熱・冷却されているため、温度調節流路部３５ａの中を流れる検査液は、熱伝導部３３の温度に近づくように加熱・冷却される。
温度調節流路部３５ａを流れているときに測定温度まで加熱・冷却された検査液は、供給流路部３５ｂに導かれる。供給流路部３５ｂ内に導かれた検査液の生化学物質は、センサチップ３２の生化学物質と結合する。
このセンサチップ３２に照射部４１から光を照射し、その反射光を集光部４２にて集光する。演算部４３は、集光された反射干渉光の分光強度分布に現れる極値を与える波長を測定する。
かかる測定結果は、表示部４４に表示される。
【００２６】
＜作用・効果＞
以上のように、測定装置１によれば、貯留部２から流れてきた検査液は、温度調節流路部３５ａを通過するが、このとき、温度調節流路部３５ａが熱伝導部３３を通っているので、検査液は温度調節部３４により温度調節された熱伝導部３３の温度となるように調節され、供給流路部３５ｂに流れ込む。
一方、熱伝導部３３は熱伝導性を有するセンサチップ３２に接触しているので、センサチップ３２は温度調節部３４により温度調節された熱伝導部３３の温度に調節される。
従って、センサチップ３２において生化学物質の検出を行う際には、センサチップ３２の温度と検査液の温度の双方が温度調節された熱伝導部３３の温度となっているため、従来のように検査液がセンサチップ３２に流れ込んでから温度調節されるものではなくなる。これにより、センサチップ３２における検査液の温度変化がほとんどなく、生化学物質の物性を測定する際のバラツキを抑えることができ、高精度な測定を行うことができる。
また、検査体３は、生化学物質の結合が行われる供給流路部３５ｂよりも上流側に設けられた温度調節流路部３５ａを熱伝導部３３に通すという簡易な構造を採用しているだけで測定結果のバラツキを抑えることができるので、コストを低く抑えることができる。
【００２７】
また、熱伝導部３３は熱伝導率の高い金属で形成されているので、ペルチェ素子３７からの熱伝導がスムーズに行われ、温度調節を短時間で行うことができる。
また、熱伝導部３３の温度調節にペルチェ素子３７を用いることで、温度調節部３４を小型化することができ、ひいては検査体３及び測定装置１を小型化することができる。
【００２８】
［第２の実施形態］
次に、測定装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の測定装置が第１の実施形態の測定装置と異なる点は、流路部の配置であるため、以下では、流路部について説明し、第１の実施形態と同じ構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図７〜図１１に示すように、測定装置１０の流路部５は、温度調節流路部５１と、供給流路部５２と、排出流路部５３とを備えている。
温度調節流路部５１の下流側には供給流路部５２が接続され、供給流路部５２の下流側には排出流路部５３が接続されている。図８に示すように、それぞれの流路部の境界には、説明の便宜上、境界線（破線）を付している。なお、これらの流路は一本の管材で一体に形成してもよいし、別個の管材を接続したものとしてもよい。
温度調節流路部５１は、センサチップ３２内の流路に検査液を流入させるまでの流路である。
温度調節流路部５１は、検査液の流れ方向上流側が貯留部２に接続され、下流側が供給流路部５２に接続されている。温度調節流路部５１は、可動台３６を通るように当該可動台３６に埋設されている。
ここで、可動台３６は熱伝導部３３と同じく熱伝導率の高い金属で形成されており、可動台３６の下面と熱伝導部３３の上面とが接触していることから、可動台３６も温度調節部３４から加熱・冷却される熱伝導部として機能している。
【００２９】
温度調節流路部５１は、可動台３６の上面から可動台３６内に進入し、可動台３６の側面近傍に沿って可動部３６内を回るように形成され、配置されている。これは、可動部３６内での温度調節流路部５１の距離を長くすることにより、温度調節流路部５１内の検査液の温度を可動部３６にできるだけ近い温度にまで調節するためである。したがって、温度調節流路部５１は、流路部５における第１の流路部として機能する。温度調節流路部５１は、可動部３６内を回った後、下方に向けて延び、熱伝導部３３の上面でセンサチップ３２に接続されるように配置されている。
ここで、図８における温度調節流路部５１の符号Ｐ１１は、図１０における温度調節流路部５１の符号Ｐ１１に対応しており、図８における温度調節流路部５１の符号Ｐ１２は、図１０における温度調節流路部５１の符号Ｐ１２に対応している。
供給流路部５２は、センサチップ３２内の流路である。供給流路部５２は、検査液の流れ方向上流側が温度調節流路部５１に接続され、下流側が排出流路部５３に接続されている。供給流路部５２は、センサチップ３２の下面に形成された溝である。したがって、供給流路部５２は、流路部５における第２の流路部として機能する。供給流路部５２は、温度調節流路部５１と接続するため、センサチップ３２の上面から下面に向けて延びるように形成され、センサチップ３２の下面において一端から他端に向けて貫通するように形成され、センサチップ３２の下面から上面に向けて延びるように形成されている。
排出流路部５３は、センサチップ３２を通り過ぎた検査液を検査体３の外部に排出するための流路である。排出流路部５３は、供給流路部５２の下流側に接続されている。排出流路部５３は、センサチップ３２の端部から可動台３６を上下方向に沿って貫通するように延びるように形成され、配置されている。
【００３０】
このような構成を採用しても、熱伝導部３３に接触する可動台３６が熱伝導部３３として機能することになるので、検査液は供給流路部５２に到達する前に温度調節流路部５１で加熱・冷却される。
よって、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の本質的部分を変更しない範囲内で自由に設計変更が可能である。
例えば、流路の配置は、上記の実施形態の配置に限られるものではなく、温度調節流路部において検査液を設定された温度まで加熱・冷却することができるような配置であれば、どのようなものであってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  測定装置
２  貯留部
３  検査体
４  測定部
５  流路部
３２  センサチップ
３３  熱伝導部
３４  温度調節部
３５  流路部
３５ａ  温度調節流路部（第１の流路部）
３５ｂ  供給流路部（第２の流路部）
３７  ペルチェ素子
３８  電源
３９  制御部
５１  温度調節流路部（第１の流路部）
５２  供給流路部（第２の流路部）
【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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